JP2004309925A - 光モジュール及びその製造方法、光通信装置、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図ることが可能な光モジュールを提供すること。
【解決手段】光ファイバを挿脱可能に構成される光モジュール（１）であって、光ファイバを支持する支持部（１９）と当該支持部よりも径が小さい小径部（２０）とを含む貫通孔（１２）を有する基板（１１）と、基板（１１）の一方面に貫通孔（１２）の小径部（２０）側の全体を覆うように配置される透光性樹脂膜（１６）と、透光性樹脂膜（１６）の少なくとも一方面に配置される配線膜（１７）と、配線膜（１７）に接続され、貫通孔（１２）の小径部（２０）側に透光性樹脂膜（１６）を介して設置される光素子（１３）と、貫通孔（１２）の小径部（２０）を利用して位置決めして配置され、光素子（１３）と光ファイバとの相互間の光学的結合を担うボールレンズ（１４）と、を含む。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムに用いて好適な光モジュール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムにおいては、電気信号を光信号に変換する発光素子と光信号を電気信号に変換する受光素子相互間を光ファイバで接続する構成が基本となる。このような発光素子や受光素子などの光素子と光ファイバを着脱あるいは挿脱可能とするために、光素子と光ファィバとを光学的に接続するための光モジュール（例：コネクタ）が用いられている。このような光モジュールは、例えば、特開２０００−３４９３０７号公報（特許文献１）などの文献に記載されている。また、光素子と光ファイバとの光結合効率を高めるために、両者間にボールレンズ等の集光手段を介在させる手法も知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３４９３０７号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の光モジュールでは、光ファイバが挿入される貫通孔の一方側に光素子を配置するために、当該貫通孔の周囲に光素子を接続固定するためのバンプを形成し、当該バンプ上に貫通孔よりも大面積の光素子を配置していた。ところが、貫通孔は光ファイバ或いはその周囲に設けられるフェルールに対応してある程度の大きさを確保する必要がある。このため、従来の光モジュールでは、使用可能な光素子の大きさが貫通孔の大きさに依存してしまい、光モジュールの更なる小型化を図ることが難しかった。
【０００４】
そこで、本発明は、小型化を図ることが可能な光モジュールを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光モジュールは、光ファイバを挿脱可能に構成される光モジュールであって、光ファイバを支持する支持部と当該支持部よりも径が小さい小径部とを含む貫通孔を有する基板と、基板の一方面に貫通孔の小径部側の全体を覆うように配置される透光性樹脂膜と、透光性樹脂膜の少なくとも一方面に配置される配線膜と、配線膜に接続され、貫通孔の小径部側に透光性樹脂膜を介して設置される光素子と、貫通孔の小径部を利用して位置決めして配置され、光素子と光ファイバとの相互間の光学的結合を担うボールレンズと、を含む。
【０００６】
上記構成によれば、貫通孔上に透光性樹脂膜を有するので、貫通孔の孔径よりも小さい光素子を搭載することが可能となり、小型で安価な光モジュールを提供し得る。また、貫通孔の小径部側に光素子を配置しているので、使用可能な光素子のサイズが光ファイバの径に依存することがなく、この点からも、小さい光素子を使用して光モジュールの小型化を図ることが可能となる。また、透光性樹脂膜により光素子と貫通孔に挿入する光ファイバが隔離されるので、光ファイバ挿入側からの外気及び湿気等の影響を防ぎ、光素子の密封性を高めることが可能となる。更には、小径部を利用してボールレンズの位置決めを行っているので、構造を簡略化しつつ、位置決め精度を確保することが可能となる。
【０００７】
上述したボールレンズは、少なくとも一部を小径部の一端側と当接させることによって位置決めされることが好ましい。これにより、光軸合わせが容易となり、高い位置決め精度を確保することが可能となる。
【０００８】
また、貫通孔内に配置され、ボールレンズの他端側と当接して当該ボールレンズの位置決めを担うスリーブを更に備えることが好ましい。これにより、小径部の一端側と当該スリーブとでボールレンズを挟む構造となり、ボールレンズをより強固に固定することが可能となる。
【０００９】
また、上述したスリーブは、ボールレンズと光ファイバとの相互間を所定間隔だけ離間させる機能も兼ねることが好ましい。ボールレンズの焦点距離に対応してスリーブの厚みを増減することにより、ボールレンズと光ファイバとの相互間に必要な光学的距離を確保することができる。また、ボールレンズと光ファイバの端面との直接的な接触（バットジョイント）を回避することができる。
【００１０】
また、上述した小径部をボールレンズの径と略同径に形成しておき、当該小径部内にボールレンズを嵌め合わせることによって当該ボールレンズの位置決めがされることも好ましい。これにより、光軸合わせと位置固定とを容易に行うことが可能となる。
【００１１】
また、この場合には、貫通孔内の支持部と小径部との間に配置され、ボールレンズの他端側と当接して当該ボールレンズの位置決めを担う突起部を更に備えることが好ましい。これにより、位置精度の確保が更に容易となる。
【００１２】
また、上述した突起部は、ボールレンズと光ファイバとの相互間を所定間隔だけ離間させる機能も兼ねることが好ましい。ボールレンズの焦点距離に対応して突起部の厚み（光軸に沿った方向の長さ）を増減することにより、ボールレンズと光ファイバとの相互間に必要な光学的距離を確保することができる。また、ボールレンズと光ファイバの端面との直接的な接触（バットジョイント）を回避することができる。
【００１３】
また、ボールレンズと透光性樹脂膜との相互間に配置される透光性の接着材を更に備えることが好ましい。これにより、ボールレンズの位置安定性を更に高めることが可能となる。また、当該接着剤によって透光性樹脂膜が裏面側から支えられるので、光素子の実装時においても都合がよい。
【００１４】
また、透光性樹脂膜と配線膜とを含んでマイクロストリップラインが構成されていることが好ましい。これにより、高周波域での伝送ロスを低減することが可能となり、光素子の高速駆動に適した光モジュールの提供が可能となる。
【００１５】
また、この場合に、上記基板の少なくとも一方面側が導電性を有するようにしておき、当該基板の導電性を有する一方面がマイクロストリップラインの一方の配線を兼ねるように構成することが好ましい。これにより、構造の簡略化、部品数の削減を図ることが可能となる。
【００１６】
また、本発明は、上述した光モジュールを備える光通信装置（光トランシーバ）でもある。このような本発明にかかる光通信装置は、例えば、パーソナルコンピュータやいわゆるＰＤＡ（携帯型情報端末装置）など、光を伝送媒体として外部装置等との間の情報通信を行う各種の電子機器に用いることが可能である。なお、本明細書において「光通信装置」とは、信号光の送信にかかる構成（発光素子等）と信号光の受信にかかる構成（受光素子等）の両方を含む装置のみならず、送信にかかる構成のみを備える装置（いわゆる光送信モジュール）や受信にかかる構成のみを備える装置（いわゆる光受信モジュール）を含む。
【００１７】
また、本発明は、上述した光モジュールを備える電子機器でもある。より詳細には、本発明の電子機器は、上述した光モジュールそのものを備える場合の他に、当該光モジュールを含んでなる上述した光通信装置を備える場合も含む。ここで本明細書において「電子機器」とは、電子回路等を用いて一定の機能を実現する機器一般をいい、その構成には特に限定がないが、例えば、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（携帯型情報端末）、電子手帳など各種機器が挙げられる。
【００１８】
本発明は、光ファイバを挿脱可能に構成される光モジュールの製造方法であって、基板に、光ファイバを支持する支持部と当該支持部よりも径が小さく上記基板の一方面側に設けられる小径部とを含む貫通孔を複数形成する第１工程と、少なくとも基板の貫通孔内を埋める補助部材を形成する第２工程と、基板の一方面に貫通孔のそれぞれを覆うようにして透光性樹脂膜を形成する第３工程と、透光性樹脂膜上に配線膜を形成する第４工程と、透光性樹脂膜上の貫通孔のそれぞれに対応して光素子を配置し、当該光素子を配線膜に接続する第５工程と、基板から補助部材を除去する第６工程と、貫通孔のそれぞれの小径部近傍に透光性の接着材を塗布する第７工程と、貫通孔のそれぞれの中に、光ファイバと光素子の相互間の光学的結合を担うボールレンズをその少なくとも一部が小径部の一端側と当接するように配置して接着材により固定する第８工程と、基板を貫通孔を含む所定領域ごとに切断する第９工程と、を含む。
【００１９】
これにより、貫通孔の孔径よりも小さい光素子を搭載することが可能となり、小型で安価な光モジュールを提供し得る。また、貫通孔の小径部側に光素子を配置しているので、使用可能な光素子のサイズが光ファイバの径に依存することがなく、この点からも、小さい光素子を使用して光モジュールの小型化を図ることが可能となる。また、貫通孔を透光性樹脂膜で覆い、透光性樹脂膜の光素子の載置面と反対側の面を補助部材により支えながら光素子を搭載するため、光素子搭載時の押圧や衝撃にも透光性樹脂膜が破損することがなく、歩留まりよく光モジュールを形成し得る。さらに、光モジュールの組立工程の殆どを、一の基板上で一括バッチ処理することができるので、歩留まりよく、安価な光モジュールを大量に製造することも可能となる。
【００２０】
また、貫通孔内に、ボールレンズの他端側と当接して当該ボールレンズの位置決めを担うスリーブを挿入する第１０工程を更に含むことが好ましい。
【００２１】
また、上述した第３工程及び第４工程は、基板の一方面上に、透光性樹脂膜と配線膜とを含んでなるフレキシブルプリント基板を貼り付けることにより一括して行うことが好ましい。特に、当該フレキシブルプリント基板は、マイクロストリップラインを構成するものであることが好ましい。これにより、製造プロセスの簡略化が図られる。
【００２２】
本発明は、光ファイバを挿脱可能に構成される光モジュールの製造方法であって基板に、光ファイバを支持する支持部と、当該支持部よりも径が小さく上記基板の一方面側に設けられる小径部とを含む貫通孔を複数形成する第１工程と、貫通孔の小径部のそれぞれの中に、光ファイバと光素子の相互間の光学的結合を担うボールレンズを嵌め合わせる第２工程と、ボールレンズのそれぞれの近傍に透光性の接着材を塗布し、当該接着材を硬化させて前記ボールレンズを固定する第３工程と、基板の一方面に貫通孔のそれぞれを覆うようにして透光性樹脂膜を形成する第４工程と、透光性樹脂膜上に配線膜を形成する第５工程と、透光性樹脂膜上の貫通孔のそれぞれに対応して光素子を配置し、当該光素子を配線膜に接続する第６工程と、基板を前記貫通孔を含む所定領域ごとに切断する第７工程と、を含む。
【００２３】
これにより、貫通孔の孔径よりも小さい光素子を搭載することが可能となり、小型で安価な光モジュールを提供し得る。また、貫通孔の小径部側に光素子を配置しているので、使用可能な光素子のサイズが光ファイバの径に依存することがなく、この点からも、小さい光素子を使用して光モジュールの小型化を図ることが可能となる。また、貫通孔を透光性樹脂膜で覆い、透光性樹脂膜の光素子の載置面と反対側の面を補助部材により支えながら光素子を搭載するため、光素子搭載時の押圧や衝撃にも透光性樹脂膜が破損することがなく、歩留まりよく光モジュールを形成し得る。さらに、光モジュールの組立工程の殆どを、一の基板上で一括バッチ処理することができるので、歩留まりよく、安価な光モジュールを大量に製造することも可能となる。
【００２４】
また、上述した第４工程に先立って、基板の一方面と接着材の表面とが略同一平面になるように平坦化処理する第８工程を更に含むことが好ましい。これにより、その後の透光性樹脂膜の形成や光素子の実装が容易となる。
【００２５】
上述した第４工程及び第５工程は、基板の一方面上に、透光性樹脂膜と配線膜とを含んでなるフレキシブルプリント基板を貼り付けることにより一括して行うことが好ましい。特に、当該フレキシブルプリント基板は、マイクロストリップラインを構成するものであることが好ましい。これにより、製造プロセスの簡略化が図られる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光モジュールの断面図である。図１に示す光モジュール１は、基板１１、光素子１３、ボールレンズ１４、押さえ用スリーブ１５、透光性樹脂膜１６、配線膜１７、封止材１８を含んで構成される。
【００２８】
基板１１は、光モジュール１を構成する各要素を支持するものであり、図示しない光ファイバを挿脱するための貫通孔１２を有する。この基板１１は、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅等の導電性材料や、ガラス、樹脂、セラミックス等の非導電性材料など種々のものを用いて構成することができる。例えば本実施形態では、セラミックスを用いて基板１１を構成する。
【００２９】
貫通孔１２は、光ファイバを挿入した際に光ファイバとの間に実質的な隙間が生じない形状に形成に形成される支持部１９と、当該支持部１９よりも径を小さく形成された小径部２０とを含む。なお、光ファイバにフェルール又はスリーブが設けられている場合には、当該フェルール又はスリーブの形状に対応して支持部１９が形成される。
【００３０】
光素子１３は、透光性樹脂膜１６及び配線膜１７を介して貫通孔１２上に配置されており、当該貫通孔１２に挿入される光ファイバへ向けて信号光を発光し、又は光ファイバから出射される信号光を受光する。例えば、光モジュール１が情報送信側に用いられる場合には光素子１３としてＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）などの発光素子が用いられる。また、光モジュール１が情報受信側に用いられる場合には光素子１３として受光素子が用いられる。本実施形態では、光素子１３と光ファイバの位置決めが貫通孔１２の支持部１９によってなされる。したがって、光ファイバを貫通孔に挿入した際に、従来の缶パッケージを用いた場合に比べて、位置精度の高い光モジュールを提供することが可能となる。
【００３１】
ボールレンズ１４は、光素子１３と光ファイバとの相互間に配置され、光素子１３からの出射光を集光して光ファイバに導き、或いは光ファイバからの出射光を集光して光素子１３に導いて、両者間の光結合効率を高める役割を担うものである。本実施形態では、このボールレンズ１４は、一方側が貫通孔１２に設けられた小径部２０に当接し、他方側が押さえ用スリーブ１５によって付勢されることにより位置決めがなされており、更に小径部２０側に接着材２１を用いて固定されている。また、押さえ用スリーブ１５は、光ファイバを挿入した際にボールレンズ１４と光ファイバの端面とを所望の距離だけ離間させる機能も担う。これにより、光ファイバとボールレンズ１４との相対位置を容易に決めることができる。このため、光素子１３、ボールレンズ１４及び光ファイバの相互間の位置調整をほとんど行わずに済むようになる。
【００３２】
透光性樹脂膜１６は、基板１１の片面に貫通孔１２全体を覆うように配置されている。光素子１３と光ファイバとはこの透光性樹脂膜１６を介して光結合している。透光性樹脂膜１６は、例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂等の光を透過する樹脂を用いて形成することができる。光透過性が良好であり、可撓性を有し、取扱いが容易であるという点からはポリイミド膜が好適に用いられる。
【００３３】
配線膜１７は、光素子１３と図示しない外部の電子回路等との間の信号伝送を担うものであり、例えば銅などの導電体を用いて透光性樹脂膜１６上に所定の形状（配線パターン）に形成されている。光素子１３の高速動作に対応するためには、透光性樹脂膜１６と配線膜１７とを含んで、高周波信号の伝送に適したマイクロストリップラインを構成することが好ましい。その場合の詳細については後述する。
【００３４】
封止材１８は、光素子１３を保護するために当該光素子１３の全体を覆うようにして透光性樹脂膜１６上に形成されている。また、必要に応じて、光素子１３と透光性樹脂膜１６との間における光損失を低減するために、透光性樹脂膜１６と屈折率のほぼ等しいアンダーフィル剤を充填することも好適である。これにより界面反射が抑制され、光結合効率が向上する。
【００３５】
次に、透光性樹脂膜１６と配線膜１７とを含んでマイクロストリップラインを構成する場合について詳細に説明する。この場合には、透光性樹脂膜１６の他面側に、接地電位が接続されるべき導電膜が更に設けられる。導電膜には、光素子１３の発光面又は受光面に対応する部分にくり抜き部が設けられる。これは、導電膜による信号光の遮蔽又は透過率の低減を回避するためである。ＩＴＯ膜等の透明導電膜を用いた場合には、上述した信号光を通過させるためのくり抜き部を設けることは不要である。また、基板１１をステンレス等の導電体により構成した場合には、当該基板１１そのものに接地電位を接続することにより、別途接地電位を接続するための導電膜を設ける必要がなくなり、構造の簡素化及び製造工程の簡略化を図ることができる。
【００３６】
このようにしてマイクロストリップラインを構成する場合に、その特性インピーダンスは以下の計算式に基づいて所望の値に設定することができる。すなわち、マイクロストリップラインの特性インピーダンスＺ０（Ω）は、伝送路（配線膜１７）の線幅をＢ、線厚みをＣ、伝送路とグラウンド（接地電位用の導電膜）との間隔をＨ、誘電体層（透光性樹脂膜１６）の比誘電率をεｒとすると、以下の計算式によって求められる。
【００３７】
Ｚ０＝（８７／（εｒ＋１．４１）^１／２）×ｌｎ（５．９８Ｈ／（０．８Ｂ＋Ｃ））
ここで、光素子１３の入出力インピーダンスが５０Ωの場合には、マイクロストリップラインの特性インピーダンスを５０Ωとすることにより、インピーダンス整合を図って信号減衰を防ぐことが可能となる。例えば、透光性樹脂膜１６として、比誘電率εｒ＝３．４のポリイミドを用い、Ｂ＝０．０９ｍｍ、Ｈ＝０．０５ｍｍ、Ｃ＝０．０１２ｍｍとすることにより、マイクロストリップラインの特性インピーダンスＺ０を約５０Ωとすることができる。
【００３８】
本実施形態の光モジュール１はこのような構成を有しており、次にその製造方法について説明する。
【００３９】
図２及び図３は、第１の実施形態の光モジュールの製造方法を説明する図である。まず、図２（ａ）に示すように、各光モジュール１の基板１１の母材となるべき母基板１０１を用意する。そして、母基板１０１に対して、ボールレンズ１４の径（例えばφ１ｍｍ）よりも小さい径（例えばφ０．６ｍｍ）の貫通孔を形成する。ここで形成する貫通孔が後に小径部２０に対応する。次に、この貫通孔と同軸上に、光ファイバの径に対応した径（例えばφ１．２５ｍｍ）を有する孔を形成する。この孔は、母基板１０１を貫通しないようにして形成される。これにより、図２（ａ）に示すように、途中で孔径が狭まった貫通孔１２が得られる。この貫通孔１２の大径の部分が支持部１９に対応し、小径の部分が小径部２０に対応する。
【００４０】
次に、図２（ｂ）に示すように、母基板１０１の下面（他方面）を覆い、かつ貫通孔１２を埋設する補助部材１０２を形成する。ここで、補助部材１０２は、後に光素子１３の実装を行う際に、光素子１３の下側に配置される透光性樹脂膜１６が破損しないように当該透光性樹脂膜１６を支持し得るようなものであればよい。このような補助部材１０２は、例えば光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂等の硬化性樹脂を用いて形成することが可能であり、本実施形態ではエポキシ樹脂を用いる。また、この補助部材１０２は後の工程で取除かれるものであるため、補助部材１０２を形成する材料としては、母基板１０１及び透光性樹脂膜１６との剥離が容易なものを用いるとよい。なお、補助部材１０２を形成する際に、母基板１０１の上面（一方面）側に平板などを載置しておくことも好ましい。
【００４１】
次に、図２（ｃ）に示すように、母基板１０１の上面に透光性樹脂膜１６及び配線膜１７を形成する。本工程は、複数の光モジュールに対応した複数の配線パターンを含むフレキシブル基板（ＦＰＣ：ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）を用意し、当該フレキシブル基板を母基板１０１の上面に貼り付けることにより行うことが好適である。本実施形態では、誘電体の一方面に接地用の導電膜が配置され、他方面に信号伝送用の導電膜が配置されるマイクロストリップラインを含むフレキシブル基板を用いる。なお、透光性樹脂膜１６を形成する前に、母基板１０１の上面を平坦化する処理を行うことも好適である。また、透光性樹脂膜１６は、例えばポリイミドフィルム等のフィルムを透光性樹脂膜として貼り付けることにより形成してもよい。この場合には、透光性樹脂膜１６を形成した後に、当該透光性樹脂膜１６上に、スパッタリング法や又は銅箔の貼り付け等の方法によって銅等の導電体膜を形成し、その後パターニングすることによって配線膜１７を形成するとよい。
【００４２】
次に、図２（ｄ）に示すように、貫通孔１２の位置に対応して母基板１０１上（透光性樹脂膜１６上）に光素子１３を実装し、その後この光素子１３を保護する封止材１８を形成する。本工程では、例えばフリップチップボンディングにより光素子１３を配線膜１７と接続する。本工程においては、補助部材１０２によって透光性樹脂膜１６が下側から支持されるので、光素子１３を実装する際に透光性樹脂膜１６に変形し、或いは破することを回避しつつ、貫通孔１２上に光素子１３を確実に載置することが可能となる。本工程において光素子１３を実装する際のアラインメント調整は、母基板１０１に設けた貫通孔１２を基準として行う。光ファイバは貫通孔１２に挿入することにより位置合わせがなされるので、貫通孔１２の位置を基準にして光素子１３の実装を行うことにより、光ファイバと光素子１３との光軸調整を容易に行うことが可能となる。また、本工程においては、必要に応じて光素子１３を駆動するための駆動回路を併せて実装してもよい。かかる駆動回路としては、例えば発光素子を駆動するドライバや、受光素子の出力電流を増幅するアンプなどが考えられる。
【００４３】
次に、図２（ｅ）に示すように、複数の光モジュール１のそれぞれに対応する所定領域ごとに母基板１０１等を切断する。本工程における切断は、ダイシングやレーザ切断等の方法によって行うことができる。次に、図２（ｆ）に示すように、母基板１０１を分割して得られた各基板１１から補助部材１０２を除去する。
【００４４】
なお、図２（ｅ）に示す工程と図２（ｆ）に示す工程とは、その順番を入れ替えることができる。すなわち、本実施形態においては、切断時に生じるゴミ、油等による汚染を防止し得るという観点から、母基板１０１の切断後に補助部材１０２を取り除いているが、他の汚染防止措置を採る場合には、基板１０１の切断前に補助部材１０２を取り除いてもよい。補助部材１０２を除去する工程を先に行う場合には、補助部材１０２を一度に取り去ることができるので、製造工程の簡略化を図ることが可能となる。
【００４５】
次に、図３（ａ）に示すように、貫通孔１２の底部側（小径部２０の近傍）に透光性の接着材２１を塗布する。本工程では、例えば熱硬化性の接着材を用いる。次に、図３（ｂ）に示すように、貫通孔１２の一方側からボールレンズ１４を挿入して小径部２０側へ押しつけながら加熱し、接着材２１を硬化させる。ボールレンズ１４は、小径部２０の一端側に当接し、貫通孔１２を基準として位置合わせして固定される。これにより、光素子１３とボールレンズ１４との相対的な位置を容易に合わせることができる。
【００４６】
次に、図３（ｃ）に示すように、貫通孔１２の一方側から押さえ用スリーブ１５を圧入し、ボールレンズ１４を押さえるような位置に固定する。これにより、ボールレンズ１４がより強固に固定される。また、この押さえ用スリーブ１５は、光ファイバを挿入した際にボールレンズ１４と光ファイバの端面とを所定距離だけ離間させる機能も担う。以上の工程を経て、本実施形態の光モジュール１が完成する。
【００４７】
このように、本実施形態の光モジュール１は、貫通孔１２上に透光性樹脂膜１６を有するので小型の光素子１３を搭載することが可能となり、小型で安価な光モジュールを提供し得る。また、貫通孔１２の小径部２０側に光素子１３を配置しているので、使用可能な光素子のサイズが光ファイバの径に依存することがなく、この点からも、小さい光素子を使用して光モジュールの小型化を図ることが可能となる。また、透光性樹脂膜１６により光素子１３と貫通孔１２に挿入する光ファイバが隔離されるので、光ファイバ挿入側からの外気及び湿気等の影響を防ぎ、光素子の密封性を高めることが可能となる。更には、小径部２０を利用してボールレンズ１４の位置決めを行っているので、構造を簡略化しつつ、位置決め精度を確保することが可能となる。
【００４８】
また、本実施形態の製造方法では、貫通孔１２を透光性樹脂膜１６で覆い、透光性樹脂膜１６の光素子１３の載置面と反対側の面を補助部材１０２により支えながら光素子１３を搭載するため、光素子１３の搭載時の押圧や衝撃にも透光性樹脂膜１６が破損することがなく、歩留まりよく光モジュール１を形成し得る。さらに、光モジュール１の組立工程の殆どを、一の基板上で一括バッチ処理することができるので、歩留まりよく、安価な光モジュールを大量に製造することも可能となる。
【００４９】
本実施形態にかかる光モジュール１は、光通信装置（光トランシーバ）に用いて好適である。このような本発明にかかる光通信装置は、例えば、パーソナルコンピュータやいわゆるＰＤＡ（携帯型情報端末装置）など、光を伝送媒体として外部装置等との間の情報通信を行う各種の電子機器に用いることが可能である。
【００５０】
＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態に係る光モジュールの断面図である。図４に示す光モジュール１ａは、基板１１、光素子１３、ボールレンズ１４、透光性樹脂膜１６、配線膜１７、封止材１８を含んで構成される。なお、本例の光モジュール１ａは、基本的に上述した第１の実施形態の光モジュール１と同様な構成を備えている。以下では、両者に共通する構成要素については同符号を付して詳細な説明を省略し、主に相違点に着目して説明を行う。
【００５１】
本実施形態では、貫通孔１２ａは、その一方（光素子１３側）にボールレンズ１４と略同径の小径部２０ａを有し、他方に支持部１９ａを有している。そして、ボールレンズ１４は、この小径部２０ａに挿入され、接着材２１によって固定されている。また、貫通孔１２ａ内において、支持部１９ａと小径部２０ａとの相互間に突起部２２が配置されている。この突起部２２は、上述した第１の実施形態の光モジュール１における押さえ用スリーブ１５と同様な機能を担うものであり、基板１１と一体に成形されている。また、突起部２２は、光ファイバを挿入した際にボールレンズ１４と光ファイバの端面とを所定距離だけ離間させる機能も担う。
【００５２】
本実施形態の光モジュール１ａはこのような構成を備えており、次にその製造方法について説明する。
【００５３】
図５は、第２の実施形態の光モジュールの製造方法を説明する図である。まず、図５（ａ）に示すように、各光モジュール１ａの基板１１の母材となるべき母基板１０１を用意する。そして、母基板１０１に対して、ボールレンズ１４の径（例えばφ１ｍｍ）よりも小さい径（例えばφ０．６ｍｍ）の貫通孔を形成する。次に、母基板１０１の上面側から、先に形成した貫通孔と同軸上に、ボールレンズ１４の径と略同径（わずかに大きな径）の孔を形成する。この孔は上述した小径部２０ａに対応するものであり、母基板１０１を貫通しないようにして形成される。次に、母基板１０１の下面側から、先に形成した貫通孔と同軸上に、光ファイバの径に対応した径（例えばφ１．２５ｍｍ）を有する孔を形成する。この孔は、上述した支持部１９ａに対応するものであり、母基板１０１を貫通せず、かつ上述した突起部２２に対応する部分がなくならないようにして形成される。これにより、図５（ａ）に示すように、支持部１９ａ、小径部２０ａを含む貫通孔１２ａと当該貫通孔１２ａ内に配置される突起部２２とを有する基板１１が得られる。
【００５４】
次に、図５（ｂ）に示すように、貫通孔１２ａの一方側から小径部２０ａ内にボールレンズ１４を挿入する。挿入されたボールレンズ１４は、小径部２０ａ及び突起部２２によって位置合わせして固定される。これにより、光素子１３とボールレンズ１４との相対的な位置を容易に合わせることができる。
【００５５】
次に、図５（ｃ）に示すように、貫通孔１２ａの小径部２０ａ側に接着材２１を塗布し、硬化させる。本工程では、例えば熱硬化性の接着材を用いる。なお、接着材２１の形成後に母基板１０１の上面を平坦化する処理を行うことも好適である。
【００５６】
次に、図５（ｄ）に示すように、母基板１０１の上面に透光性樹脂膜１６及び配線膜１７を形成する。本工程は、上述した第１の実施形態の製造方法と同様にして行うことができる（図２（ｃ）参照）。
【００５７】
次に、図５（ｅ）に示すように、貫通孔１２ａの位置に対応して母基板１０１上（透光性樹脂膜１６上）に光素子１３を実装し、その後この光素子１３を保護する封止材１８を形成する。本工程についても、上述した第１の実施形態の製造方法と同様にして行うことができる（図５（ｄ）参照）。
【００５８】
次に、図５（ｆ）に示すように、複数の光モジュール１ａのそれぞれに対応する所定領域ごとに母基板１０１等を切断する。本工程についても、上述した第１の実施形態の製造方法と同様にして行うことができる（図２（ｄ）参照）。以上の工程を経て、本実施形態の光モジュール１ａが完成する。
【００５９】
このように、本実施形態の光モジュール１ａによっても、小型で安価な光モジュールを提供し得る。また、貫通孔１２の小径部２０ａ側に光素子１３を配置しているので、使用可能な光素子のサイズが光ファイバの径に依存することがなく、この点からも、小さい光素子を使用して光モジュールの小型化を図ることが可能となる。また、透光性樹脂膜１６により光素子１３と貫通孔１２に挿入する光ファイバが隔離されるので、光ファイバ挿入側からの外気及び湿気等の影響を防ぎ、光素子の密封性を高めることが可能となる。更には、小径部２０ａを利用してボールレンズ１４の位置決めを行っているので、構造を簡略化しつつ、位置決め精度を確保することが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態の製造方法においても、光素子１３の搭載時の押圧や衝撃による透光性樹脂膜１６の破損を回避し、歩留まりよく光モジュール１ａを形成し得る。さらに、光モジュール１ａの組立工程の殆どを、一の基板上で一括バッチ処理することができるので、歩留まりよく、安価な光モジュールを大量に製造することも可能となる。
【００６１】
本実施形態にかかる光モジュール１ａは、光通信装置（光トランシーバ）に用いて好適である。このような本発明にかかる光通信装置は、例えば、パーソナルコンピュータやいわゆるＰＤＡ（携帯型情報端末装置）など、光を伝送媒体として外部装置等との間の情報通信を行う各種の電子機器に用いることが可能である。
【００６２】
なお、本発明は上述した各実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態においては光ファイバを挿入するための貫通孔１２（又は１２ａ）は一つであるが、複数の貫通孔を有していてもよい。貫通孔を複数有することで、多チャンネルシステムに対応した光モジュール又は送受信一体型の光モジュールを提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る光モジュールの断面図である。
【図２】第１の実施形態の光モジュールの製造方法を説明する図である。
【図３】第１の実施形態の光モジュールの製造方法を説明する図である。
【図４】第２の実施形態に係る光モジュールの断面図である。
【図５】第２の実施形態の光モジュールの製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
１…光モジュール、 １１…基板、 １２…貫通孔、 １３…光素子、 １４…ボールレンズ、 １５…押さえ用スリーブ、 １６…透光性樹脂膜、 １７…配線膜、 １８…封止材、 １９…支持部、 ２０…小径部、 ２１…接着材

Claims (18)

1. 光ファイバを挿脱可能に構成される光モジュールであって、
   前記光ファイバを支持する支持部と当該支持部よりも径が小さい小径部とを含む貫通孔を有する基板と、
   前記基板の一方面に前記貫通孔の前記小径部側の全体を覆うように配置される透光性樹脂膜と、
   前記透光性樹脂膜の少なくとも一方面に配置される配線膜と、
   前記配線膜に接続され、前記貫通孔の前記小径部側に前記透光性樹脂膜を介して設置される光素子と、
   前記貫通孔の前記小径部を利用して位置決めして配置され、前記光素子と前記光ファイバとの相互間の光学的結合を担うボールレンズと、
   を含む光モジュール。
2. 前記ボールレンズは、少なくとも一部を前記小径部の一端側と当接させることによって位置決めされる、請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記貫通孔内に配置され、前記ボールレンズの他端側と当接して当該ボールレンズの位置決めを担うスリーブを更に備える、請求項２に記載の光モジュール。
4. 前記スリーブは、前記ボールレンズと前記光ファイバとの相互間を所定間隔だけ離間させる機能も兼ねる、請求項３に記載の光モジュール。
5. 前記小径部は、前記ボールレンズの径と略同径に形成されており、
   前記ボールレンズは、前記小径部内に嵌め合わせることによって位置決めされる、請求項１に記載の光モジュール。
6. 前記貫通孔内の前記支持部と前記小径部との間に配置され、前記ボールレンズの他端側と当接して当該ボールレンズの位置決めを担う突起部を更に備える、請求項５に記載の光モジュール。
7. 前記突起部は、前記ボールレンズと前記光ファイバとの相互間を所定間隔だけ離間させる機能も兼ねる、請求項６に記載の光モジュール。
8. 前記ボールレンズと前記透光性樹脂膜との相互間に配置される透光性の接着材を更に備える、請求項１乃至７のいずれかに記載の光モジュール。
9. 前記透光性樹脂膜と前記配線膜とを含んでマイクロストリップラインが構成されている、請求項１乃至８のいずれかに記載の光モジュール。
10. 前記基板は少なくとも前記一方面側が導電性を有し、当該基板が前記マイクロストリップラインの一方の配線を兼ねる、請求項９に記載の光モジュール。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の光モジュールを含んで構成される光通信装置。
12. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の光モジュールを備える電子機器。
13. 光ファイバを挿脱可能に構成される光モジュールの製造方法であって
    基板に、前記光ファイバを支持する支持部と当該支持部よりも径が小さく前記基板の一方面側に設けられる小径部とを含む貫通孔を複数形成する第１工程と、
    少なくとも前記基板の前記貫通孔内を埋める補助部材を形成する第２工程と、
    前記基板の一方面に前記貫通孔のそれぞれを覆うようにして透光性樹脂膜を形成する第３工程と、
    前記透光性樹脂膜上に配線膜を形成する第４工程と、
    前記透光性樹脂膜上の前記貫通孔のそれぞれに対応して光素子を配置し、当該光素子を前記配線膜に接続する第５工程と、
    前記基板から前記補助部材を除去する第６工程と、
    前記貫通孔のそれぞれの前記小径部近傍に透光性の接着材を塗布する第７工程と、
    前記貫通孔のそれぞれの中に、前記光ファイバと前記光素子の相互間の光学的結合を担うボールレンズをその少なくとも一部が前記小径部の一端側と当接するように配置して前記接着材により固定する第８工程と、
    前記基板を前記貫通孔を含む所定領域ごとに切断する第９工程と、
    を含む、光モジュールの製造方法。
14. 前記貫通孔内に、前記ボールレンズの他端側と当接して当該ボールレンズの位置決めを担うスリーブを挿入する第１０工程を更に含む、請求項１３に記載の光モジュールの製造方法。
15. 前記第３工程及び前記第４工程は、前記基板の一方面上に、前記透光性樹脂膜と前記配線膜とを含んでなるフレキシブルプリント基板を貼り付けることにより一括して行う、請求項１３又は１４に記載の光モジュールの製造方法。
16. 光ファイバを挿脱可能に構成される光モジュールの製造方法であって
    基板に、前記光ファイバを支持する支持部と、当該支持部よりも径が小さく前記基板の一方面側に設けられる小径部とを含む貫通孔を複数形成する第１工程と、
    前記貫通孔の前記小径部のそれぞれの中に、前記光ファイバと前記光素子の相互間の光学的結合を担うボールレンズを嵌め合わせる第２工程と、
    前記ボールレンズのそれぞれの近傍に透光性の接着材を塗布し、当該接着材を硬化させて前記ボールレンズを固定する第３工程と、
    前記基板の一方面に前記貫通孔のそれぞれを覆うようにして透光性樹脂膜を形成する第４工程と、
    前記透光性樹脂膜上に配線膜を形成する第５工程と、
    前記透光性樹脂膜上の前記貫通孔のそれぞれに対応して光素子を配置し、当該光素子を前記配線膜に接続する第６工程と、
    前記基板を前記貫通孔を含む所定領域ごとに切断する第７工程と、
    を含む、光モジュールの製造方法。
17. 前記第４工程に先立って、前記基板の一方面と前記接着材の表面とが略同一平面になるように平坦化処理する第８工程を更に含む、請求項１６に記載の光モジュールの製造方法。
18. 前記第４工程及び前記第５工程は、前記基板の一方面上に、前記透光性樹脂膜と前記配線膜とを含んでなるフレキシブルプリント基板を貼り付けることにより一括して行う、請求項１６又は１７に記載の光モジュールの製造方法。

Images