光結合素子及びその製造方法
【課題】光半導体素子と光導波路との間に発生する気泡をフェルールサイズ等の増大無しに抑制でき、光半導体素子と光導波路との間の光結合特性の信頼性向上をはかる。
【解決手段】光結合素子であって、光導波路３０と、光導波路３０を保持する保持穴１１が設けられたフェルール１０と、フェルール１０の素子搭載面に設けられた電気配線１２と、フェルール１０の素子搭載面に搭載され、電気配線１２に接続された光半導体素子２０と、フェルール１０の保持穴１１に保持された光導波路３０と光半導体素子２０との間に充填された透明接着剤１４とを具備している。光半導体素子２０の周囲の少なくとも一辺の一部が、フェルール１０の保持穴１１を光半導体素子２０側に延長させて得られる領域の内側に位置する。
【解決手段】光結合素子であって、光導波路３０と、光導波路３０を保持する保持穴１１が設けられたフェルール１０と、フェルール１０の素子搭載面に設けられた電気配線１２と、フェルール１０の素子搭載面に搭載され、電気配線１２に接続された光半導体素子２０と、フェルール１０の保持穴１１に保持された光導波路３０と光半導体素子２０との間に充填された透明接着剤１４とを具備している。光半導体素子２０の周囲の少なくとも一辺の一部が、フェルール１０の保持穴１１を光半導体素子２０側に延長させて得られる領域の内側に位置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、高速ＬＳＩパッケージや光ファイバケーブルなどに適用可能な光結合素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フェルールに実装された光半導体素子とフェルールに位置決め保持された光ファイバを、レンズ等の光学部品を用いずに直接光結合する光結合素子が提案されている。この光結合素子では、光ファイバと光半導体素子との間に、屈折率整合及び光ファイバのフェルールへの固定の役目を担う透明接着剤が充填されている。
【０００３】
しかし、光ファイバと光半導体素子との間の透明接着剤に気泡が存在すると、光ファイバと光半導体素子との間の光結合特性が気泡の無い場合と比較して変化する。このため、作製素子毎に伝送特性が異なったり、複数のチャネルをアレイ状に配置した素子についてはチャネル毎に伝送特性が異なったりして、光伝送特性の信頼性が劣化する。
【０００４】
また、光ファイバの位置決めを行うコネクタに樹脂溜めを設ける方法では、光半導体素子を光ファイバに直接光結合できないこと、更にはコネクタサイズの増大を招く問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許 US 2006/0039658
【特許文献２】特開２００５−１７２９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一実施形態は、光半導体素子と光導波路との間に発生する気泡をフェルールサイズ等の増大なしに抑制することができ、光半導体素子と光導波路との間の光結合特性の信頼性向上をはかり得る光結合素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、光結合素子であって、光導波路と、前記光導波路を保持する保持穴が設けられたフェルールと、前記保持穴の一方の開口が位置する前記フェルールの素子搭載面に設けられた電気配線と、前記フェルールの素子搭載面に搭載され、前記電気配線に接続された光半導体素子と、前記フェルールの保持穴に保持された前記光導波路と前記光半導体素子との間に充填された透明接着剤とを具備し、前記光半導体素子の周囲の少なくとも一辺の一部が、前記フェルールの前記保持穴を前記光半導体素子側に延長して得られる領域の内側に位置することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係わる光結合素子の概略構成を示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係わる光結合素子の概略構成を示す側面図。
【図３】光半導体素子としてＶＣＳＥＬを用いた場合の表面概略構造を示す図。
【図４】実施形態により気泡が抜ける様子を比較例と比較して示す断面図。
【図５】光半導体素子としてＶＣＳＥＬを用いた場合の寸法規定を説明するための図。
【図６】光半導体素子としてＰＤを用いた場合の寸法規定を説明するための図。
【図７】第２の実施形態に係わる光結合素子の概略構成を示す側面図。
【図８】第３の実施形態に係わる光結合素子の概略構成を示す断面図。
【図９】第４の実施形態に係わる光結合素子の製造工程を示す断面図。
【図１０】変形例を説明するための側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
以下の図面の記載において、同一若しくは類似の部分には、同一又は類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、更には各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１及び図２は、第１の実施形態に係わる光結合素子の概略構成を説明するためのもので、図１は断面図、図２は側面図である。
【００１２】
本実施形態の光結合素子は、光を導波するための光導波路３０、光導波路３０を保持して位置決めするフェルール１０、フェルール１０にパターン形成された電気配線１２、バンプ１３にて電気配線１２に電気的に接続された光半導体素子２０、更には光半導体素子２０のアンダーフィル材及び光導波路３０の固定材としての透明接着剤１４等から構成されている。
【００１３】
フェルール１０は、例えば３０μｍ程度のガラスフィラーを８０％程度混入したエポキシ樹脂からなり、金型による樹脂成型で形成されている。フェルール１０に形成された保持穴１１は、光導波路３０の外形と略同じ形状の円形であり、光導波路３０を保持し、位置決めする。なお、保持穴１１はフェルール１０の光導波路３０を挿入する方向に渡って同一形状である必要はなく、光導波路３０を位置決めするために必要な場所のみ光導波路３０の外形と略同形状にしても良い。また、図１，図２では、保持穴１１と光導波路３０とは隙間なく挿入されているように図示してあるが、挿入のための隙間があっても良い。
【００１４】
フェルール１０の一つの面、即ち保持穴１１の一方の開口が位置する素子搭載面には、メタルマスクとスパッタ等によるパターンメタライズを行って電気配線１２が形成されている。これにより、１μｍ以下の非常に高い精度を持ちながら、非常に低コストで電気配線付きのフェルール１０を量産することが可能となっている。なお、図１では、電気配線１２は、フェルール１０の素子搭載面のみに形成されているが、フェルール１０の他の基板等への搭載を考慮して、フェルール１０の他の面（例えば、図１において上面，下面）に跨って形成しても良い。
【００１５】
フェルール１０の材料としては、上記エポキシ樹脂の他にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂にガラスフィラーを混合した樹脂を用いることもできる。
【００１６】
光素子搭載用バンプ１３は、半田バンプ（加熱溶融）、Ａｕバンプ（熱圧着）、Ｓｎ／Ｃｕバンプ（固相接合）など、種々の材料及び接続方法を用いることができる。
【００１７】
光半導体素子２０は、発光素子又は受光素子であり、例えばＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）やＰＤ（Photo Diode）等を用いることができる。
【００１８】
光導波路３０は、コア３１をクラッド３２で被覆した光ファイバであり、例えば石英系のマルチモードＧＩ（Graded Index）ファイバ（コア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍ、ＮＡ＝０．２１）を用いることができる。このような光導波路３０は、直流から１００ＧＨｚ以上の周波数で損失の周波数依存性が殆ど無く、電磁障害や接地電位変動雑音も無いため、数十Ｇｂｐｓの配線が容易に実現することが可能である。また、光導波路３０としては、多成分ガラス系の光ファイバやプラスチック光ファイバを用いることも可能である。
【００１９】
光導波路３０の端面は、光導波路３０の光導波方向に対して垂直な面でも非垂直な面でも良く、ファイバクリーバ，研磨等により所望の端面形状となるように整形される。この他にナイフ，レーザ等による切断、弗酸等の薬剤によるエッチング、熱板整形等によって端面整形を行っても良い。
【００２０】
また、図１において、フェルール１０の光半導体素子２０が搭載される面（光半導体素子２０の搭載面）は、光導波路３０の光導波方向に対して垂直となっているが、必ずしもこれに限るものではない。光導波路端面の反射光がＶＣＳＥＬの光共振モードに結合して発生する戻り光雑音を抑制するために、フェルール１０の光半導体素子２０が搭載される面を光導波路３０の光導波方向に対して傾けても良い。
【００２１】
図２は、図１に示した光結合素子を光半導体素子２０側から見たものである。光半導体素子２０は５つのバンプ１３にて電気配線１２に接続されている。そして、光半導体素子２０の一辺の一部がフェルール１０の保持穴１１を光半導体素子２０側に延長させて得られる領域（以下、保持穴１１の延長領域と記す）の内側に位置している。これにより、保持穴１１の一部は光半導体素子２０と対向しない部分を有する、即ち光半導体素子２０側から見て保持穴１１は光半導体素子２０で覆われていない部分を有することになる。
【００２２】
保持穴１１と光導波路３０との間、つまり保持穴１１とクラッド３２との間に隙間がある場合にも、光半導体素子２０の一辺の一部がフェルール１０の保持穴１１の延長領域の内側に位置するように、光半導体素子２０を配置すれば良い。
【００２３】
図３は、光半導体素子２０としてＶＣＳＥＬを用いた場合の光半導体素子２０の表面概略構造を示したものである。光半導体素子２０は、基板２１上にアノード電極２２、カソード電極２３，２４、及び図示しないレーザ発振領域を形成したものである。レーザ光はレーザ出射口２５より出射される。また、レーザ出射口２５は光導波路３０のコア３１の略中心に位置するように配置される。即ち、レーザ出射口２５は、光導波路３０の略中心及び保持穴１１の略中心に位置される。ここでは、ＶＣＳＥＬの場合を示したが、ＰＤでも同様である。また、光半導体素子２０のアノード電極２２、カソード電極２３，２４の形状は任意である。
【００２４】
本実施形態の光結合素子の作製手順としては、まず光半導体素子２０のアノード電極２２及びカソード電極２３，２４に金バンプ１３を形成する。そして、金バンプ１３をフェルール１０の電気配線１２に熱圧着することにより、光半導体素子２０をフェルール１０の素子搭載面に搭載する。次に、フェルール１０の保持穴１１に十分に脱泡処理を施した透明接着剤１４を充填した後、光導波路３０を保持穴１１内に所定の位置まで挿入する。最後に、透明接着剤１４を熱硬化によって硬化させ、光導波路２０をフェルール１０に位置決めして固定する。
【００２５】
ここで、透明接着剤１４の充填には、光導波路３０の挿入口から保持穴１１に充填する方法（図１においてフェルール１０の右側から挿入する方法）と、光半導体素子２０の搭載面から保持穴１１に充填する方法（図１においてフェルール１０の左側から挿入する方法）する場合の２種類がある。
【００２６】
光導波路３０の挿入口から充填する場合は、透明接着剤１４は毛細管現象により、保持穴１１のもう一端、即ち光半導体素子２０の搭載面にまで達する。なお、この時点で光半導体素子２０に透明接着剤１４が付着することは無い。透明接着剤１４は、光導波路３０を挿入することにより保持穴１１から押し出されることによって、光半導体素子２０に付着する。
【００２７】
一方、光半導体素子２０の搭載面から保持穴１１に透明接着剤１４を充填する場合は、光半導体素子２０とフェルール１０の素子搭載面との間を毛細管現象により拡がり、即ちアンダーフィルされる。その後に、保持穴１１を毛細管現象により伝わり、光導波路３０の挿入口にまで達する。
【００２８】
前者の充填方法の場合、光導波路３０の挿入により透明接着剤１４が保持穴１１から溢れ出て、透明接着剤１４が光半導体素子２０に付着する際に、気泡５０が発生することがある。図４（ａ）に示すように、光半導体素子２０が保持穴１１を完全に覆い隠す比較例に係る構造では、光導波路３０を保持穴１１内に更に挿入しても、気泡５０が光導波路３０と光半導体素子２０との間に残ることがある。
【００２９】
光導波路３０のコア３１と光半導体素子２０との間に気泡５０が存在すると、光結合特性の低下を招くため、コア３１と光半導体素子２０との間の気泡５０を無くすことが必要である。このためには、光導波路３０と光半導体素子２０との間の気泡５０をできるだけ無くすことが好ましい。
【００３０】
一方、後者の充填方法の場合、透明接着剤１４の拡がり方に分布があると外気を巻き込み気泡５０が発生することになる。この場合も、図４（ａ）に示すように、光半導体素子２０が保持穴１１を完全に覆い隠す比較例にかかる構造では、光導波路３０を保持穴１１内に挿入しても、気泡５０が光導波路３０と光半導体素子２０との間に残ることがある。
【００３１】
このような気泡の発生及び残留を抑制するために図４（ｂ）に示すような本実施形態では、光半導体素子２０の基板２１の一辺２１ａの一部を、保持穴１１の延長領域の内側に位置するようにしている。このような配置を採ることにより、前者の充填方法については、光導波路３０を挿入する際の保持穴１１の周囲から溢れ出る透明接着剤１４は、光半導体素子２０に対向する保持穴１１の部分のみに付着し、光半導体素子２０に対向しない保持穴１１の部分には付着しない。このため、仮に気泡５０が発生しても、図４（ｂ）に示されるように、光導波路３０の挿入に従い、保持穴１１が光半導体素子２０に対向しない部分から気泡５０が外部に排出される。
【００３２】
気泡５０は、光半導体素子２０の一辺の一部がフェルール１０の保持穴１１の延長領域の内側に位置している一辺（図３では、辺２１ａ）に向かって排出される。光導波路３０と光半導体素子２０との間に気泡５０が溜まりにくくなり、光半導体素子２０の受光領域又は発光領域と光導波路３０のコア３１との間に気泡５０が溜まりにくくなる。その結果として、光半導体素子２０と光導波路３０との間の気泡５０の残留を効果的に抑制することが可能となる。
【００３３】
後者の充填方法についても同様に、充填中に発生した気泡５０は、光導波路３０の挿入に従い光半導体素子２０に対向しない保持穴１１の部分より外部に排出されるため、結果として、光半導体素子２０と光導波路３０との間での気泡５０の残留を抑制することが可能となる。
【００３４】
光半導体素子２０に対向しない保持穴１１の部分の具体的な大きさは、以下の通り規定される。
【００３５】
図５（ａ）（ｂ）は光半導体素子２０としてＶＣＳＥＬを用いた場合の概略表面構造であり、（ａ）は全体構成、（ｂ）は要部構成を拡大して示している。ここで、レーザ光出射口２５のサイズは直径１０μｍであり、光導波路３０のコア径は５０μｍとする。さらに、光出射口２５を囲むアノード電極２２のサイズは幅１０μｍとする。このとき、光出射口２５の中心から光出射口２５を囲むアノード電極２２までの長さは１５μｍとなる。従って、光半導体素子２０の基板２１の一辺２１ａは、光出射口２５の中心から１５μｍまで近付けることが可能となる。そしてこの場合、光半導体素子２０の一辺２１ａの一部が保持穴１１の延長領域の内側に位置することになり、保持穴１１の一部が光半導体素子２０に対向しないことになる。
【００３６】
但し、実際の光出射口２５の中心から光出射口２５を囲むアノード電極２２までの長さは、ダイシング等の光半導体素子２０をチップ化する際のマージンを見込んで設定することが望ましい。さらに、基板２１の一辺２１ａから光出射口２５の中心までの距離も、アノード電極２２の端部が一辺２１ａに接しない程度のマージンを見越して設定することが望ましい。
【００３７】
図６（ａ）（ｂ）は光半導体素子２０としてＰＤを用いた場合の概略表面構造であり、（ａ）は全体構成を示し、（ｂ）は要部構成を拡大して示している。ここで、２６は受光面である。受光面２６の直径は光導波路３０のコア３１の光を効果的に受光できるように、コア３１より大きな６０μｍである。さらに、受光面２６を取り囲むアノード電極２２の幅は１０μｍであるとする。ＶＣＳＥＬの場合と同様に、受光面２６の中心が保持穴１１の略中心に配置するようにした場合、光半導体素子２０の基板２１の一辺２１ａは受光面２６の中心から４０μｍの位置が最も光半導体素子２０と保持穴１１の対向しない部分を広くとることが可能となる。
【００３８】
このように、光半導体素子２０と光導波路３０との間の気泡５０の残留を抑制する他に、光半導体素子２０の基板２１の一辺２１ａをレーザ出射口２５或いは受光面２６に近付けることにより、光半導体素子２０の基板２１のサイズが小さくなるため、光半導体素子２０の作製コストを低下させることも可能となる。
【００３９】
なお、フェルール１０としては、ＶＣＳＥＬ用及びＰＤ用の２種類について用意しても良いが、ＶＣＳＥＬ，ＰＤの電極パターンを同一にしておけば、フェルール１０を兼用することが可能となる。このため、光結合素子の作製コストを低減する観点からは、ＶＣＳＥＬ，ＰＤの電極パターンを同一にしておくのが望ましい。
【００４０】
このように本実施形態によれば、光半導体素子２０の周囲の一辺２１ａの一部が、フェルール１０の保持穴１１の延長領域の内側に位置するようにしているので、光半導体素子２０と光導波路３０との間に発生する気泡５０をフェルール１０の保持穴１１と光半導体素子３０の対向しない領域から容易に排出することができる。従って、光半導体素子２０と光導波路３０との間の光結合特性の信頼性向上をはかることができる。しかも、フェルール１０に気泡を排出させる経路を設けたり、樹脂溜めを設ける方法とは異なり、フェルール１０の寸法増大を招くこともない。これは、製造コストの低減に極めて有効である。
【００４１】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係わる光結合素子の概略構成を説明するためのもので、光半導体素子側から見た側面図である。
【００４２】
本実施形態は、アレイ状に配置された光導波路３０に対応させたものであり、第１の実施形態と同様に光半導体素子２００の基板２１の一辺２１ａの一部を、保持穴１１の延長領域の内側に位置するようにしている。
【００４３】
具体的には、フェルール１００には、一方向に沿って複数本の保持穴１１が設けられており、これらの保持穴１１にはアレイ配置された光導波路３０がそれぞれ挿入されるようになっている。光半導体素子２００は、ＶＣＳＥＬを一方向にアレイ状に配置したものであり、各々のＶＣＳＥＬ間は保持穴１１間と同じ距離となっている。そして、光半導体素子２００は複数の保持穴１１に跨って搭載され、光半導体素子２００の長手方向の一辺２１ａの一部が各保持穴１１の延長領域の内側に位置するようになっている。
【００４４】
なお、アレイ配置された光導波路３０の本数が１つのフェルール１００の保持穴１１の数よりも多い場合は、複数のフェルールを用いればよい。また、光半導体素子２００はＶＣＳＥＬに限らずＰＤであっても良い。
【００４５】
本実施形態のように、複数の保持穴１１が近接している場合、各々の保持穴１１に対して必ずしも光導波路３０が全く同じタイミングで挿入されるわけではなく、挿入タイミングが僅かにずれる場合がある。例えば、ある保持穴Ａに対しその両側の保持穴Ｂの方が先に光導波路３０が挿入された場合、保持穴Ａに対応する部分では周りから透明接着剤１４が回り込み、結果として気泡５０が発生する恐れがある。例えば、保持穴１１の光導波路挿入側から透明接着剤１４を充填した場合、光導波路３０を挿入する際に、透明接着剤１４は保持穴Ａの周囲の保持穴Ｂから溢れ出ると、透明接着剤１４は保持穴Ａの周囲付近が保持穴Ａの中心付近と比較して早く光半導体素子２００へ付着することになる。そして、光導波路３０の更なる挿入により透明接着剤１４が更に溢れ出ると、保持穴Ａに対応する部分の両側の接着剤同士が接触することになり、このときに気泡５０が発生する。
【００４６】
一旦発生した気泡５０は、前記図４の構成のように光半導体素子２０が保持穴１１を覆い隠すような構成では、保持穴Ａに光導波路３０を挿入しても、光導波路３０と光半導体素子２００との間に止まる可能性が高い。気泡５０が光導波路３０と光半導体素子２００との間に残留すると伝送特性の変化を招く。特に、本実施形態のように複数のチャネルをアレイ状に配置した素子については、チャネル毎に伝送特性が異なったりして、光伝送特性の信頼性が大きく劣化する。
【００４７】
これに対して本実施形態では、光半導体素子２００の一辺が保持穴１１の延長領域の内側に位置するようにしているので、光導波路３０の挿入に従い、対向しない部分より気泡５０を外部に逃がすことができる。このため、光導波路３０と光半導体素子２００との間に気泡５０が残留するのを未然に防止することができ、チャネル毎の伝送特性を揃えることが可能となる。
【００４８】
このように本実施形態によれば、光半導体素子２００の長手方向の一辺２１ａの一部が各保持穴１１の延長領域上の内側に位置するようにしているので、第１の実施形態と同様に光半導体素子２００と光導波路３０との間の気泡を抑制することが可能となる。従って、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４９】
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係わる光結合素子の概略構成を示す断面図である。
【００５０】
本実施形態の光結合素子は、第１の実施形態の光結合素子の、フェルール１０の保持穴１１と光結合素子２０が対向しない位置にある透明接着剤１４を、不透明樹脂４０で覆ったものである。
【００５１】
不透明樹脂４０を塗布しない場合、光導波路３０と光半導体素子２０が対向しない領域より、外光が進入し、この光が光半導体素２０のノイズの原因となる。そのため、少なくともフェルール１０の保持穴１１と光結合素子２０が対向しない位置にある透明接着剤１４を不透明樹脂４０で覆うことにより、外光進入の大半を防ぐことが可能となる。
【００５２】
このように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、外光の侵入を抑制できる利点がある。また、更なる外光進入を抑制するために、透明接着剤１４の全体を覆うように不透明接着剤４０を塗布しても良い。
【００５３】
（第４の実施形態）
図９（ａ）〜（ｃ）は、第４の実施形態に係わる光結合素子の製造工程を示す断面図である。本実施形態は、前記図１の光結合素子の製造方法である。
【００５４】
第１の実施形態で説明したように、光半導体素子２０のアノード電極２２、及びカソード電極２３，２４に金バンプ１３を形成した後、バンプ１３をフェルール１０の電気配線１２に熱圧着することにより、光半導体素子２０をフェルール１０の素子搭載面に搭載する。続いて、図９（ａ）に示すように、フェルール１０の保持穴１１に十分に脱泡処理を施した透明接着剤１４を充填する。透明接着剤１４の充填方法は、光導波路３０の挿入口から保持穴１１に充填する方法とした。
【００５５】
次いで、図９（ｂ）に示すように、フェルール１０の保持穴１１に光導波路３０を挿入する。光導波路３０の挿入により、透明接着剤１４が保持穴１１から溢れ出し、光半導体素子２０に接触することになる。
【００５６】
次いで、図９（ｃ）に示すように、確実に気泡を排出するように、光導波路３０を一旦光半導体素子２０に接触させる。その後、光導波路３０を所定の位置まで後退させることにより、前記図１に示す構造が完成することになる。
【００５７】
以上の製造方法により、仮に光導波路３０と光半導体素子２０との間に気泡が発生したとしても、光導波路３０の挿入を光半導体素子２０に接触するまで行うことにより、気泡は光半導体素子２０とフェルール１０の保持穴１１が対向しない領域へ確実に排出される。このため、光導波路３０と光半導体素子２０との間の気泡の残留を抑制することが可能となる。
【００５８】
なお、光導波路３０が光半導体素子２０に接触した状態から所定の位置に移動させる際、光半導体素子２０とフェルール１０の保持穴１１が対向しない領域より、光導波路３０と光半導体素子２０との間に外気が引き込まれる可能性はある。即ち、光導波路３０と光半導体素子２０との間に気泡が発生する恐れがある。これを防止するために、図９（ｃ）に示すように光導波路３０が光半導体素子２０に接触した状態で、透明接着剤１４を覆うように更に透明接着剤を塗布する。これにより、光半導体素子２０とフェルール１０の保持穴１１が対向しない領域と外気との距離を増やすことができるため、外気の引き込みを確実に抑制することが可能となる。
【００５９】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。
【００６０】
１つの光導波路に対応する保持穴は必ずしも１つの穴で形成されている必要はなく、図１０（ａ）に示すように、光導波路を保持固定するための保持穴１１ａと、この保持穴１１ａに連接された補助穴１１ｂで形成しても良い。この場合、補助穴１１ｂの一部が光半導体素子２０よりも外側に位置すれば、気泡の除去効果は得られる。
【００６１】
また、保持穴は必ずしも円形である必要はなく、図１０（ｂ）に示すように、一辺の長さが光導波路の直径とほぼ同じ正方形の穴６１であっても良い。正方形の保持穴６１の角部が光半導体素子２０よりも外側に位置するようにすれば、気泡の除去効果が得られると共に、フェルールをより小さくすることも可能となる。
【００６２】
また、第４の実施形態では、光導波路３０を光半導体素子２０に一旦接触させるようにしたが、必ずしも接触させる必要はなく、光導波路３０を保持穴１１内から突出させ光半導体素子２０に近接させた後に、光導波路３０を所定の位置まで後退させるようにしても良い。この場合も、気泡の除去効果は十分に得られる。
【００６３】
本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１０，１００…フェルール、１１，１１ａ，１１ｂ，６１…保持穴、１２…電気配線、１３…バンプ、１４…透明接着剤、２０，２００…光半導体素子、２１…基板、２１ａ…一辺、２２…アノード電極、２３，２４…カソード電極、２５…レーザ出射口、２６…受光面、３０…光導波路、３１…コア、３２…クラッド、４０…不透明樹脂、５０…気泡。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、高速ＬＳＩパッケージや光ファイバケーブルなどに適用可能な光結合素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フェルールに実装された光半導体素子とフェルールに位置決め保持された光ファイバを、レンズ等の光学部品を用いずに直接光結合する光結合素子が提案されている。この光結合素子では、光ファイバと光半導体素子との間に、屈折率整合及び光ファイバのフェルールへの固定の役目を担う透明接着剤が充填されている。
【０００３】
しかし、光ファイバと光半導体素子との間の透明接着剤に気泡が存在すると、光ファイバと光半導体素子との間の光結合特性が気泡の無い場合と比較して変化する。このため、作製素子毎に伝送特性が異なったり、複数のチャネルをアレイ状に配置した素子についてはチャネル毎に伝送特性が異なったりして、光伝送特性の信頼性が劣化する。
【０００４】
また、光ファイバの位置決めを行うコネクタに樹脂溜めを設ける方法では、光半導体素子を光ファイバに直接光結合できないこと、更にはコネクタサイズの増大を招く問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許 US 2006/0039658
【特許文献２】特開２００５−１７２９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一実施形態は、光半導体素子と光導波路との間に発生する気泡をフェルールサイズ等の増大なしに抑制することができ、光半導体素子と光導波路との間の光結合特性の信頼性向上をはかり得る光結合素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、光結合素子であって、光導波路と、前記光導波路を保持する保持穴が設けられたフェルールと、前記保持穴の一方の開口が位置する前記フェルールの素子搭載面に設けられた電気配線と、前記フェルールの素子搭載面に搭載され、前記電気配線に接続された光半導体素子と、前記フェルールの保持穴に保持された前記光導波路と前記光半導体素子との間に充填された透明接着剤とを具備し、前記光半導体素子の周囲の少なくとも一辺の一部が、前記フェルールの前記保持穴を前記光半導体素子側に延長して得られる領域の内側に位置することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係わる光結合素子の概略構成を示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係わる光結合素子の概略構成を示す側面図。
【図３】光半導体素子としてＶＣＳＥＬを用いた場合の表面概略構造を示す図。
【図４】実施形態により気泡が抜ける様子を比較例と比較して示す断面図。
【図５】光半導体素子としてＶＣＳＥＬを用いた場合の寸法規定を説明するための図。
【図６】光半導体素子としてＰＤを用いた場合の寸法規定を説明するための図。
【図７】第２の実施形態に係わる光結合素子の概略構成を示す側面図。
【図８】第３の実施形態に係わる光結合素子の概略構成を示す断面図。
【図９】第４の実施形態に係わる光結合素子の製造工程を示す断面図。
【図１０】変形例を説明するための側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
以下の図面の記載において、同一若しくは類似の部分には、同一又は類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、更には各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１及び図２は、第１の実施形態に係わる光結合素子の概略構成を説明するためのもので、図１は断面図、図２は側面図である。
【００１２】
本実施形態の光結合素子は、光を導波するための光導波路３０、光導波路３０を保持して位置決めするフェルール１０、フェルール１０にパターン形成された電気配線１２、バンプ１３にて電気配線１２に電気的に接続された光半導体素子２０、更には光半導体素子２０のアンダーフィル材及び光導波路３０の固定材としての透明接着剤１４等から構成されている。
【００１３】
フェルール１０は、例えば３０μｍ程度のガラスフィラーを８０％程度混入したエポキシ樹脂からなり、金型による樹脂成型で形成されている。フェルール１０に形成された保持穴１１は、光導波路３０の外形と略同じ形状の円形であり、光導波路３０を保持し、位置決めする。なお、保持穴１１はフェルール１０の光導波路３０を挿入する方向に渡って同一形状である必要はなく、光導波路３０を位置決めするために必要な場所のみ光導波路３０の外形と略同形状にしても良い。また、図１，図２では、保持穴１１と光導波路３０とは隙間なく挿入されているように図示してあるが、挿入のための隙間があっても良い。
【００１４】
フェルール１０の一つの面、即ち保持穴１１の一方の開口が位置する素子搭載面には、メタルマスクとスパッタ等によるパターンメタライズを行って電気配線１２が形成されている。これにより、１μｍ以下の非常に高い精度を持ちながら、非常に低コストで電気配線付きのフェルール１０を量産することが可能となっている。なお、図１では、電気配線１２は、フェルール１０の素子搭載面のみに形成されているが、フェルール１０の他の基板等への搭載を考慮して、フェルール１０の他の面（例えば、図１において上面，下面）に跨って形成しても良い。
【００１５】
フェルール１０の材料としては、上記エポキシ樹脂の他にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂にガラスフィラーを混合した樹脂を用いることもできる。
【００１６】
光素子搭載用バンプ１３は、半田バンプ（加熱溶融）、Ａｕバンプ（熱圧着）、Ｓｎ／Ｃｕバンプ（固相接合）など、種々の材料及び接続方法を用いることができる。
【００１７】
光半導体素子２０は、発光素子又は受光素子であり、例えばＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）やＰＤ（Photo Diode）等を用いることができる。
【００１８】
光導波路３０は、コア３１をクラッド３２で被覆した光ファイバであり、例えば石英系のマルチモードＧＩ（Graded Index）ファイバ（コア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍ、ＮＡ＝０．２１）を用いることができる。このような光導波路３０は、直流から１００ＧＨｚ以上の周波数で損失の周波数依存性が殆ど無く、電磁障害や接地電位変動雑音も無いため、数十Ｇｂｐｓの配線が容易に実現することが可能である。また、光導波路３０としては、多成分ガラス系の光ファイバやプラスチック光ファイバを用いることも可能である。
【００１９】
光導波路３０の端面は、光導波路３０の光導波方向に対して垂直な面でも非垂直な面でも良く、ファイバクリーバ，研磨等により所望の端面形状となるように整形される。この他にナイフ，レーザ等による切断、弗酸等の薬剤によるエッチング、熱板整形等によって端面整形を行っても良い。
【００２０】
また、図１において、フェルール１０の光半導体素子２０が搭載される面（光半導体素子２０の搭載面）は、光導波路３０の光導波方向に対して垂直となっているが、必ずしもこれに限るものではない。光導波路端面の反射光がＶＣＳＥＬの光共振モードに結合して発生する戻り光雑音を抑制するために、フェルール１０の光半導体素子２０が搭載される面を光導波路３０の光導波方向に対して傾けても良い。
【００２１】
図２は、図１に示した光結合素子を光半導体素子２０側から見たものである。光半導体素子２０は５つのバンプ１３にて電気配線１２に接続されている。そして、光半導体素子２０の一辺の一部がフェルール１０の保持穴１１を光半導体素子２０側に延長させて得られる領域（以下、保持穴１１の延長領域と記す）の内側に位置している。これにより、保持穴１１の一部は光半導体素子２０と対向しない部分を有する、即ち光半導体素子２０側から見て保持穴１１は光半導体素子２０で覆われていない部分を有することになる。
【００２２】
保持穴１１と光導波路３０との間、つまり保持穴１１とクラッド３２との間に隙間がある場合にも、光半導体素子２０の一辺の一部がフェルール１０の保持穴１１の延長領域の内側に位置するように、光半導体素子２０を配置すれば良い。
【００２３】
図３は、光半導体素子２０としてＶＣＳＥＬを用いた場合の光半導体素子２０の表面概略構造を示したものである。光半導体素子２０は、基板２１上にアノード電極２２、カソード電極２３，２４、及び図示しないレーザ発振領域を形成したものである。レーザ光はレーザ出射口２５より出射される。また、レーザ出射口２５は光導波路３０のコア３１の略中心に位置するように配置される。即ち、レーザ出射口２５は、光導波路３０の略中心及び保持穴１１の略中心に位置される。ここでは、ＶＣＳＥＬの場合を示したが、ＰＤでも同様である。また、光半導体素子２０のアノード電極２２、カソード電極２３，２４の形状は任意である。
【００２４】
本実施形態の光結合素子の作製手順としては、まず光半導体素子２０のアノード電極２２及びカソード電極２３，２４に金バンプ１３を形成する。そして、金バンプ１３をフェルール１０の電気配線１２に熱圧着することにより、光半導体素子２０をフェルール１０の素子搭載面に搭載する。次に、フェルール１０の保持穴１１に十分に脱泡処理を施した透明接着剤１４を充填した後、光導波路３０を保持穴１１内に所定の位置まで挿入する。最後に、透明接着剤１４を熱硬化によって硬化させ、光導波路２０をフェルール１０に位置決めして固定する。
【００２５】
ここで、透明接着剤１４の充填には、光導波路３０の挿入口から保持穴１１に充填する方法（図１においてフェルール１０の右側から挿入する方法）と、光半導体素子２０の搭載面から保持穴１１に充填する方法（図１においてフェルール１０の左側から挿入する方法）する場合の２種類がある。
【００２６】
光導波路３０の挿入口から充填する場合は、透明接着剤１４は毛細管現象により、保持穴１１のもう一端、即ち光半導体素子２０の搭載面にまで達する。なお、この時点で光半導体素子２０に透明接着剤１４が付着することは無い。透明接着剤１４は、光導波路３０を挿入することにより保持穴１１から押し出されることによって、光半導体素子２０に付着する。
【００２７】
一方、光半導体素子２０の搭載面から保持穴１１に透明接着剤１４を充填する場合は、光半導体素子２０とフェルール１０の素子搭載面との間を毛細管現象により拡がり、即ちアンダーフィルされる。その後に、保持穴１１を毛細管現象により伝わり、光導波路３０の挿入口にまで達する。
【００２８】
前者の充填方法の場合、光導波路３０の挿入により透明接着剤１４が保持穴１１から溢れ出て、透明接着剤１４が光半導体素子２０に付着する際に、気泡５０が発生することがある。図４（ａ）に示すように、光半導体素子２０が保持穴１１を完全に覆い隠す比較例に係る構造では、光導波路３０を保持穴１１内に更に挿入しても、気泡５０が光導波路３０と光半導体素子２０との間に残ることがある。
【００２９】
光導波路３０のコア３１と光半導体素子２０との間に気泡５０が存在すると、光結合特性の低下を招くため、コア３１と光半導体素子２０との間の気泡５０を無くすことが必要である。このためには、光導波路３０と光半導体素子２０との間の気泡５０をできるだけ無くすことが好ましい。
【００３０】
一方、後者の充填方法の場合、透明接着剤１４の拡がり方に分布があると外気を巻き込み気泡５０が発生することになる。この場合も、図４（ａ）に示すように、光半導体素子２０が保持穴１１を完全に覆い隠す比較例にかかる構造では、光導波路３０を保持穴１１内に挿入しても、気泡５０が光導波路３０と光半導体素子２０との間に残ることがある。
【００３１】
このような気泡の発生及び残留を抑制するために図４（ｂ）に示すような本実施形態では、光半導体素子２０の基板２１の一辺２１ａの一部を、保持穴１１の延長領域の内側に位置するようにしている。このような配置を採ることにより、前者の充填方法については、光導波路３０を挿入する際の保持穴１１の周囲から溢れ出る透明接着剤１４は、光半導体素子２０に対向する保持穴１１の部分のみに付着し、光半導体素子２０に対向しない保持穴１１の部分には付着しない。このため、仮に気泡５０が発生しても、図４（ｂ）に示されるように、光導波路３０の挿入に従い、保持穴１１が光半導体素子２０に対向しない部分から気泡５０が外部に排出される。
【００３２】
気泡５０は、光半導体素子２０の一辺の一部がフェルール１０の保持穴１１の延長領域の内側に位置している一辺（図３では、辺２１ａ）に向かって排出される。光導波路３０と光半導体素子２０との間に気泡５０が溜まりにくくなり、光半導体素子２０の受光領域又は発光領域と光導波路３０のコア３１との間に気泡５０が溜まりにくくなる。その結果として、光半導体素子２０と光導波路３０との間の気泡５０の残留を効果的に抑制することが可能となる。
【００３３】
後者の充填方法についても同様に、充填中に発生した気泡５０は、光導波路３０の挿入に従い光半導体素子２０に対向しない保持穴１１の部分より外部に排出されるため、結果として、光半導体素子２０と光導波路３０との間での気泡５０の残留を抑制することが可能となる。
【００３４】
光半導体素子２０に対向しない保持穴１１の部分の具体的な大きさは、以下の通り規定される。
【００３５】
図５（ａ）（ｂ）は光半導体素子２０としてＶＣＳＥＬを用いた場合の概略表面構造であり、（ａ）は全体構成、（ｂ）は要部構成を拡大して示している。ここで、レーザ光出射口２５のサイズは直径１０μｍであり、光導波路３０のコア径は５０μｍとする。さらに、光出射口２５を囲むアノード電極２２のサイズは幅１０μｍとする。このとき、光出射口２５の中心から光出射口２５を囲むアノード電極２２までの長さは１５μｍとなる。従って、光半導体素子２０の基板２１の一辺２１ａは、光出射口２５の中心から１５μｍまで近付けることが可能となる。そしてこの場合、光半導体素子２０の一辺２１ａの一部が保持穴１１の延長領域の内側に位置することになり、保持穴１１の一部が光半導体素子２０に対向しないことになる。
【００３６】
但し、実際の光出射口２５の中心から光出射口２５を囲むアノード電極２２までの長さは、ダイシング等の光半導体素子２０をチップ化する際のマージンを見込んで設定することが望ましい。さらに、基板２１の一辺２１ａから光出射口２５の中心までの距離も、アノード電極２２の端部が一辺２１ａに接しない程度のマージンを見越して設定することが望ましい。
【００３７】
図６（ａ）（ｂ）は光半導体素子２０としてＰＤを用いた場合の概略表面構造であり、（ａ）は全体構成を示し、（ｂ）は要部構成を拡大して示している。ここで、２６は受光面である。受光面２６の直径は光導波路３０のコア３１の光を効果的に受光できるように、コア３１より大きな６０μｍである。さらに、受光面２６を取り囲むアノード電極２２の幅は１０μｍであるとする。ＶＣＳＥＬの場合と同様に、受光面２６の中心が保持穴１１の略中心に配置するようにした場合、光半導体素子２０の基板２１の一辺２１ａは受光面２６の中心から４０μｍの位置が最も光半導体素子２０と保持穴１１の対向しない部分を広くとることが可能となる。
【００３８】
このように、光半導体素子２０と光導波路３０との間の気泡５０の残留を抑制する他に、光半導体素子２０の基板２１の一辺２１ａをレーザ出射口２５或いは受光面２６に近付けることにより、光半導体素子２０の基板２１のサイズが小さくなるため、光半導体素子２０の作製コストを低下させることも可能となる。
【００３９】
なお、フェルール１０としては、ＶＣＳＥＬ用及びＰＤ用の２種類について用意しても良いが、ＶＣＳＥＬ，ＰＤの電極パターンを同一にしておけば、フェルール１０を兼用することが可能となる。このため、光結合素子の作製コストを低減する観点からは、ＶＣＳＥＬ，ＰＤの電極パターンを同一にしておくのが望ましい。
【００４０】
このように本実施形態によれば、光半導体素子２０の周囲の一辺２１ａの一部が、フェルール１０の保持穴１１の延長領域の内側に位置するようにしているので、光半導体素子２０と光導波路３０との間に発生する気泡５０をフェルール１０の保持穴１１と光半導体素子３０の対向しない領域から容易に排出することができる。従って、光半導体素子２０と光導波路３０との間の光結合特性の信頼性向上をはかることができる。しかも、フェルール１０に気泡を排出させる経路を設けたり、樹脂溜めを設ける方法とは異なり、フェルール１０の寸法増大を招くこともない。これは、製造コストの低減に極めて有効である。
【００４１】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係わる光結合素子の概略構成を説明するためのもので、光半導体素子側から見た側面図である。
【００４２】
本実施形態は、アレイ状に配置された光導波路３０に対応させたものであり、第１の実施形態と同様に光半導体素子２００の基板２１の一辺２１ａの一部を、保持穴１１の延長領域の内側に位置するようにしている。
【００４３】
具体的には、フェルール１００には、一方向に沿って複数本の保持穴１１が設けられており、これらの保持穴１１にはアレイ配置された光導波路３０がそれぞれ挿入されるようになっている。光半導体素子２００は、ＶＣＳＥＬを一方向にアレイ状に配置したものであり、各々のＶＣＳＥＬ間は保持穴１１間と同じ距離となっている。そして、光半導体素子２００は複数の保持穴１１に跨って搭載され、光半導体素子２００の長手方向の一辺２１ａの一部が各保持穴１１の延長領域の内側に位置するようになっている。
【００４４】
なお、アレイ配置された光導波路３０の本数が１つのフェルール１００の保持穴１１の数よりも多い場合は、複数のフェルールを用いればよい。また、光半導体素子２００はＶＣＳＥＬに限らずＰＤであっても良い。
【００４５】
本実施形態のように、複数の保持穴１１が近接している場合、各々の保持穴１１に対して必ずしも光導波路３０が全く同じタイミングで挿入されるわけではなく、挿入タイミングが僅かにずれる場合がある。例えば、ある保持穴Ａに対しその両側の保持穴Ｂの方が先に光導波路３０が挿入された場合、保持穴Ａに対応する部分では周りから透明接着剤１４が回り込み、結果として気泡５０が発生する恐れがある。例えば、保持穴１１の光導波路挿入側から透明接着剤１４を充填した場合、光導波路３０を挿入する際に、透明接着剤１４は保持穴Ａの周囲の保持穴Ｂから溢れ出ると、透明接着剤１４は保持穴Ａの周囲付近が保持穴Ａの中心付近と比較して早く光半導体素子２００へ付着することになる。そして、光導波路３０の更なる挿入により透明接着剤１４が更に溢れ出ると、保持穴Ａに対応する部分の両側の接着剤同士が接触することになり、このときに気泡５０が発生する。
【００４６】
一旦発生した気泡５０は、前記図４の構成のように光半導体素子２０が保持穴１１を覆い隠すような構成では、保持穴Ａに光導波路３０を挿入しても、光導波路３０と光半導体素子２００との間に止まる可能性が高い。気泡５０が光導波路３０と光半導体素子２００との間に残留すると伝送特性の変化を招く。特に、本実施形態のように複数のチャネルをアレイ状に配置した素子については、チャネル毎に伝送特性が異なったりして、光伝送特性の信頼性が大きく劣化する。
【００４７】
これに対して本実施形態では、光半導体素子２００の一辺が保持穴１１の延長領域の内側に位置するようにしているので、光導波路３０の挿入に従い、対向しない部分より気泡５０を外部に逃がすことができる。このため、光導波路３０と光半導体素子２００との間に気泡５０が残留するのを未然に防止することができ、チャネル毎の伝送特性を揃えることが可能となる。
【００４８】
このように本実施形態によれば、光半導体素子２００の長手方向の一辺２１ａの一部が各保持穴１１の延長領域上の内側に位置するようにしているので、第１の実施形態と同様に光半導体素子２００と光導波路３０との間の気泡を抑制することが可能となる。従って、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４９】
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係わる光結合素子の概略構成を示す断面図である。
【００５０】
本実施形態の光結合素子は、第１の実施形態の光結合素子の、フェルール１０の保持穴１１と光結合素子２０が対向しない位置にある透明接着剤１４を、不透明樹脂４０で覆ったものである。
【００５１】
不透明樹脂４０を塗布しない場合、光導波路３０と光半導体素子２０が対向しない領域より、外光が進入し、この光が光半導体素２０のノイズの原因となる。そのため、少なくともフェルール１０の保持穴１１と光結合素子２０が対向しない位置にある透明接着剤１４を不透明樹脂４０で覆うことにより、外光進入の大半を防ぐことが可能となる。
【００５２】
このように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、外光の侵入を抑制できる利点がある。また、更なる外光進入を抑制するために、透明接着剤１４の全体を覆うように不透明接着剤４０を塗布しても良い。
【００５３】
（第４の実施形態）
図９（ａ）〜（ｃ）は、第４の実施形態に係わる光結合素子の製造工程を示す断面図である。本実施形態は、前記図１の光結合素子の製造方法である。
【００５４】
第１の実施形態で説明したように、光半導体素子２０のアノード電極２２、及びカソード電極２３，２４に金バンプ１３を形成した後、バンプ１３をフェルール１０の電気配線１２に熱圧着することにより、光半導体素子２０をフェルール１０の素子搭載面に搭載する。続いて、図９（ａ）に示すように、フェルール１０の保持穴１１に十分に脱泡処理を施した透明接着剤１４を充填する。透明接着剤１４の充填方法は、光導波路３０の挿入口から保持穴１１に充填する方法とした。
【００５５】
次いで、図９（ｂ）に示すように、フェルール１０の保持穴１１に光導波路３０を挿入する。光導波路３０の挿入により、透明接着剤１４が保持穴１１から溢れ出し、光半導体素子２０に接触することになる。
【００５６】
次いで、図９（ｃ）に示すように、確実に気泡を排出するように、光導波路３０を一旦光半導体素子２０に接触させる。その後、光導波路３０を所定の位置まで後退させることにより、前記図１に示す構造が完成することになる。
【００５７】
以上の製造方法により、仮に光導波路３０と光半導体素子２０との間に気泡が発生したとしても、光導波路３０の挿入を光半導体素子２０に接触するまで行うことにより、気泡は光半導体素子２０とフェルール１０の保持穴１１が対向しない領域へ確実に排出される。このため、光導波路３０と光半導体素子２０との間の気泡の残留を抑制することが可能となる。
【００５８】
なお、光導波路３０が光半導体素子２０に接触した状態から所定の位置に移動させる際、光半導体素子２０とフェルール１０の保持穴１１が対向しない領域より、光導波路３０と光半導体素子２０との間に外気が引き込まれる可能性はある。即ち、光導波路３０と光半導体素子２０との間に気泡が発生する恐れがある。これを防止するために、図９（ｃ）に示すように光導波路３０が光半導体素子２０に接触した状態で、透明接着剤１４を覆うように更に透明接着剤を塗布する。これにより、光半導体素子２０とフェルール１０の保持穴１１が対向しない領域と外気との距離を増やすことができるため、外気の引き込みを確実に抑制することが可能となる。
【００５９】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。
【００６０】
１つの光導波路に対応する保持穴は必ずしも１つの穴で形成されている必要はなく、図１０（ａ）に示すように、光導波路を保持固定するための保持穴１１ａと、この保持穴１１ａに連接された補助穴１１ｂで形成しても良い。この場合、補助穴１１ｂの一部が光半導体素子２０よりも外側に位置すれば、気泡の除去効果は得られる。
【００６１】
また、保持穴は必ずしも円形である必要はなく、図１０（ｂ）に示すように、一辺の長さが光導波路の直径とほぼ同じ正方形の穴６１であっても良い。正方形の保持穴６１の角部が光半導体素子２０よりも外側に位置するようにすれば、気泡の除去効果が得られると共に、フェルールをより小さくすることも可能となる。
【００６２】
また、第４の実施形態では、光導波路３０を光半導体素子２０に一旦接触させるようにしたが、必ずしも接触させる必要はなく、光導波路３０を保持穴１１内から突出させ光半導体素子２０に近接させた後に、光導波路３０を所定の位置まで後退させるようにしても良い。この場合も、気泡の除去効果は十分に得られる。
【００６３】
本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１０，１００…フェルール、１１，１１ａ，１１ｂ，６１…保持穴、１２…電気配線、１３…バンプ、１４…透明接着剤、２０，２００…光半導体素子、２１…基板、２１ａ…一辺、２２…アノード電極、２３，２４…カソード電極、２５…レーザ出射口、２６…受光面、３０…光導波路、３１…コア、３２…クラッド、４０…不透明樹脂、５０…気泡。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路と、
前記光導波路を保持する保持穴が設けられたフェルールと、
前記保持穴の一方の開口が位置する前記フェルールの素子搭載面に設けられた電気配線と、
前記フェルールの素子搭載面に搭載され、前記電気配線に接続された光半導体素子と、
前記前記光導波路の一端と前記光半導体素子との間に充填された透明接着剤と、
を具備し、
前記光半導体素子の周囲の少なくとも一辺の一部が、前記フェルールの前記保持穴を前記半導体素子側に延長させて得られる領域の内側に位置することを特徴とする光結合素子。
【請求項２】
前記保持穴は一方向に沿って複数本並列配列され、前記光半導体素子は前記複数の保持穴に跨って搭載され、前記光半導体素子の長手方向の一辺の一部が前記各保持穴を前記半導体素子側に延長させて得られる領域の内側に位置することを特徴とする請求項１に記載の光結合素子。
【請求項３】
前記フェルールの保持穴と前記光半導体素子が対向しない位置にある前記透明接着剤を覆うように、不透明樹脂が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光結合素子。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の光結合素子の製造方法であって、
前記フェルールの素子搭載面に、前記光半導体素子の周囲の少なくとも一辺の一部が、前記フェルールの前記保持穴を前記半導体素子側に延長させて得られる領域の内側に位置するように該光半導体素子を搭載する工程と、
前記フェルールの保持穴に前記透明接着剤を充填する工程と、
前記透明接着剤が充填された状態で、前記光半導体素子の搭載面と反対側から前記フェルールの保持穴に光導波路を挿入し、該光導波路の先端を前記フェルールの光半導体素子搭載面より外側に突出させる工程と、
前記フェルールの光半導体素子搭載面より外側に突出させた前記光導波路を所定の位置まで後退させる工程と、
を含むことを特徴とする光結合素子の製造方法。
【請求項５】
前記光導波路を前記フェルールの保持穴に挿入する際に、前記光導波路の先端を前記光半導体素子に一旦接触させることを特徴とする請求項４に記載の光結合素子の製造方法。
【請求項１】
光導波路と、
前記光導波路を保持する保持穴が設けられたフェルールと、
前記保持穴の一方の開口が位置する前記フェルールの素子搭載面に設けられた電気配線と、
前記フェルールの素子搭載面に搭載され、前記電気配線に接続された光半導体素子と、
前記前記光導波路の一端と前記光半導体素子との間に充填された透明接着剤と、
を具備し、
前記光半導体素子の周囲の少なくとも一辺の一部が、前記フェルールの前記保持穴を前記半導体素子側に延長させて得られる領域の内側に位置することを特徴とする光結合素子。
【請求項２】
前記保持穴は一方向に沿って複数本並列配列され、前記光半導体素子は前記複数の保持穴に跨って搭載され、前記光半導体素子の長手方向の一辺の一部が前記各保持穴を前記半導体素子側に延長させて得られる領域の内側に位置することを特徴とする請求項１に記載の光結合素子。
【請求項３】
前記フェルールの保持穴と前記光半導体素子が対向しない位置にある前記透明接着剤を覆うように、不透明樹脂が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光結合素子。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の光結合素子の製造方法であって、
前記フェルールの素子搭載面に、前記光半導体素子の周囲の少なくとも一辺の一部が、前記フェルールの前記保持穴を前記半導体素子側に延長させて得られる領域の内側に位置するように該光半導体素子を搭載する工程と、
前記フェルールの保持穴に前記透明接着剤を充填する工程と、
前記透明接着剤が充填された状態で、前記光半導体素子の搭載面と反対側から前記フェルールの保持穴に光導波路を挿入し、該光導波路の先端を前記フェルールの光半導体素子搭載面より外側に突出させる工程と、
前記フェルールの光半導体素子搭載面より外側に突出させた前記光導波路を所定の位置まで後退させる工程と、
を含むことを特徴とする光結合素子の製造方法。
【請求項５】
前記光導波路を前記フェルールの保持穴に挿入する際に、前記光導波路の先端を前記光半導体素子に一旦接触させることを特徴とする請求項４に記載の光結合素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２０３１１５（Ｐ２０１２−２０３１１５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６６１８４（Ｐ２０１１−６６１８４）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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