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JP3752363B2 - Optical module, method for manufacturing the same, and apparatus for manufacturing the same - Google Patents

Optical module, method for manufacturing the same, and apparatus for manufacturing the same Download PDF

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JP3752363B2
JP3752363B2 JP20568997A JP20568997A JP3752363B2 JP 3752363 B2 JP3752363 B2 JP 3752363B2 JP 20568997 A JP20568997 A JP 20568997A JP 20568997 A JP20568997 A JP 20568997A JP 3752363 B2 JP3752363 B2 JP 3752363B2
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Japan
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optical element
optical
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optical module
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通明 平岡
幹雄 京増
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Kyocera Corp
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  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号と電気信号を変換するために使用する光モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、シリコン基板上に発光素子と光ファイバを固定してなる光モジュールが開発されている。
【0003】
これは、図1に示すように、シリコンの基板10上に、光ファイバ22を載置するためのV字状の溝11を形成し、この溝の延長線上にレーザダイオード等の光素子20を搭載し、上記溝11に光ファイバ22を載置、固定したものである。また、上記基板10上には光素子20に通電するための電極12を備え、この電極をリード線(不図示)に接合して全体を樹脂モールドするか又はパッケージ内に封入することによって、光モジュールを構成してある。そして、外部から導入した電気信号を上記光素子20によって光信号に変換し、光ファイバ22によって外部に導出することができる。
【0004】
このような光モジュールは、予め溝11と光素子20を正確に位置合わせして作製しておけば、光モジュールを組み立てる際には、溝11中に光ファイバ22を載置するだけでよく、光素子20を発光させて光ファイバ22でモニターしながら両者の位置合わせを行う必要がない。このような技術はパッシブアライメントと呼ばれ、容易に光モジュールを作製することができる。
【0005】
また、光素子20を正確に位置合わせして基板10上に搭載するために、基板10上に位置合わせマーカー13を形成しておき、これに合わせて光素子20を搭載することが行われている。
【0006】
具体的には、図5に示すように、加熱装置を兼用した治具40上に基板10を載置し、この基板10上に、10cm程度の距離dをあけて光素子20を移動可能に保持したステージ44を配置する。そして、両者の間に、45°に傾けたミラー41と、この両側に同軸上に配置した二つのCCDカメラ等の画像装置42からなる位置調整装置を介在させる。
【0007】
この状態で、上記基板10上の位置合わせマーカー13の位置をミラー41を介して一方の画像装置42で検知し、一方、光素子20に形成した位置合わせマーカー21の位置をミラー41を介して他方の画像装置42で検知し、両者の画像を重ね合わせ、両方の位置合わせマーカー13、21が一致するように、ステージ44をX−Y方向に移動させる。
【0008】
そして、両方の位置合わせマーカー13、21が一致した状態で、ミラー41と画像装置42からなる位置調整装置を取り外し、ステージ44を下降させれば、光素子20を基板10上の所定の位置に搭載することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の図5に示すような光モジュールの製造方法では、光素子20と基板10の間は10cm程度の距離dがあるため、ステージ44を下降させる際に位置ずれが生じ、光素子20を正確に位置合わせマーカー13上に搭載できないという問題があった。例えば、ステージ44の下降時の方向が垂直方向に対して0.01°傾いていると、基板10上では光素子20の位置は約20μmずれることになる。
【0010】
そのため、このようにして得られた光モジュールでは、光素子20と溝11に載置した光ファイバ22の芯ずれにより結合効率が低下するという問題があった。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記問題点に鑑みて本発明は、基板上に、形成した溝に光ファイバを載置し、該溝の延長線上となる基板上に光素子を搭載する光モジュールにおいて、上記基板上の光素子を搭載する位置に、基板の透過波長より長い波長の光を透過する材質からなる位置合わせマーカーを形成し、該位置合わせマーカーは異方性エッチングによる1000Å以上の凹または凸の段差であり、かつ上記基板の裏面を表面粗さ(Ra)が0.5μm以下である鏡面としてなることを特徴とする。
また、光モジュールの製造方法において、溝を形成するためのマスクと位置合わせマーカーを形成するためのマスクを共通化し、基板の透過波長よりも長い波長の光を透過する材質を用いて、基板上の光素子を搭載する位置に位置合わせマーカーを形成した後、画像装置を用いて、上記基板の裏面側より基板越しに光素子を検知しながら、この光素子を位置合わせして搭載する工程からなることを特徴とする。
また、記光モジュールの製造装置において、基板を載置する冶具と、この冶具の下方側に配置した画像装置と、上記冶具の上方側に配置した光素子を保持するステージからなり、上記画像装置によって基板越しに光素子を検知しながら、光素子をステージで移動させて基板上の所定の位置に搭載するようにしてなることを特徴とする。
【0012】
即ち、本発明は、基板側の位置合わせマーカーとして、基板の透過波長よりも長い波長の光を透過する材質を用いることにより、このような波長の光を用いれば、基板の裏側から基板越しに光素子を検知することができる。そのため、画像装置で位置合わせマーカーを検知する際に、従来例のような基板と光素子の間ではなく、基板の裏側から検知することにより、基板と光素子を接近させた状態で位置合わせを行うことができ、その後で光素子を下降させた場合の位置ずれを小さくすることができるのである。
【0013】
また本発明は、基板上に形成した溝に光ファイバを載置し、該溝の延長線上となる基板上に光素子を搭載してなる光モジュールにおいて、上記基板上の光素子を搭載する位置に、基板の透過波長より長い波長の光を透過する材質からなる位置合わせマーカーを形成し、かつ上記基板の裏面を鏡面としたことを特徴とする。
【0014】
即ち、上述した製造方法により、光素子を高精度に位置合わせした光モジュールを特徴とする。なお、基板10の裏面を鏡面としたのは、裏面側から検知しやすくするためである。
【0015】
また、本発明は、基板上に形成した溝に光ファイバを載置し、該溝の延長線上となる基板上に光素子を搭載してなる光モジュールの製造装置であって、基板を載置する治具と、この治具の下方側に配置した画像装置と、上記治具の上方側に配置した光素子を保持するステージからなり、上記画像装置によって基板越しに光素子を検知しながら、光素子をステージで移動させて、基板上の所定の位置に搭載するようにしたことを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図によって説明する。
【0017】
図1に示すように、本発明の光モジュールは、シリコン等からなる基板10上に、光ファイバ22を載置するためのV字状の溝11を形成し、この溝の延長線上にレーザダイオード等の光素子20を搭載し、上記溝11に光ファイバ22を載置、固定したものである。また、上記基板10上には光素子20に通電するための電極12を備え、この電極をリード線(不図示)に接合して全体を樹脂モールドするか又はパッケージ内に封入することによって、光モジュールを構成してある。そして、外部から導入した電気信号を上記光素子20によって光信号に変換し、光ファイバ22によって外部に導出することができる。
【0018】
このような光モジュールは、予め溝11と光素子20を正確に位置合わせして作製しておけば、光モジュールを組み立てる際には、溝11中に光ファイバ22を載置するだけでよく、光素子20を発光させて光ファイバ22でモニターしながら両者の位置合わせを行う必要がない。このような技術はパッシブアライメントと呼ばれ、容易に光モジュールを作製することができる。
【0019】
なお、上記基板10はシリコンで形成することが一般的であり、その結晶方位を制御しておくことによって、異方性エッチングを利用してV字状の溝11を容易に形成することができる。ただし、基板10の材質はシリコンに限るものではなく、ガラスやセラミックス等を用いることもできる。
【0020】
また、光素子20を正確に位置合わせして基板10上に搭載するために、基板10上に位置合わせマーカー13を形成しておき、これに合わせて光素子20を搭載する。
【0021】
この位置合わせマーカー13は、基板10の所定位置に、所定形状で設けられて、光学的に検知されるものであり、基板10の透過波長よりも長い波長の光を透過する材質で形成されている。つまり、基板10を透過する光であれば、必ず位置合わせマーカー13をも透過するようにしてある。そのため、詳細を後述するように、光素子20を搭載する際に、裏面15側から基板10越しに光素子20を検知することができる。
【0022】
具体的には、基板10をシリコンで形成する場合、その透過波長は約1.2μmであるから、1.2μm以上の波長の光を透過する材質として、SiO2 、Si3 4 等を用いる。そして、例えば図2に示すように、基板10の表面に上記材質の膜14を形成し、その一部に膜厚の異なる部分を形成して、これを位置合わせマーカー13とする。この時、膜4の段差部分では光の行路長が異なるために干渉が生じ、この部分を光学的に検知することができ、位置合わせマーカー13として作用させることができる。
【0023】
なお、図2では位置合わせマーカー13として凹状のものを示したが、逆に凸状とすることもできる。また、位置合わせマーカー13を成す凹凸部の段差は1000Å以上あれば、充分に識別することができる。
【0024】
また、基板10上に位置合わせマーカー13を形成するためには、基板10上にマスクを施しておいて、SiO2 やSi3 4 等をコーティングすれば良い。さらに、上述した溝11を形成するための異方性エッチングの際のマスクと位置合わせマーカー13を形成するためのマスクを共通化しておけば、溝11と位置合わせマーカー13を高精度に位置合わせすることができる。
【0025】
次に、このようにして得られた基板10上に、光素子20を位置合わせする方法を説明する。
【0026】
図3に示すように、基板10を載置し加熱するために、中央に貫通孔31を有する治具30を用意する。この治具30の貫通孔31の下方にはレンズを備えた画像装置32を配置し、上方には光素子20を保持するためのステージ33を配置する。
【0027】
そして、表面の所定位置に上述したような位置合わせマーカー13を形成した基板10を、位置合わせマーカー13が貫通孔31上に来るように治具30上に載置する。一方、同様に位置合わせマーカー21を備えた光素子20をステージ33に保持する。なお、ステージ33は、水平(X−Y)方向と垂直(Z)方向に移動可能なものであり、基板10と光素子20間の距離dが1〜5μmとなるように両者を接近させて配置する。
【0028】
この状態で、画像装置32により、基板10を透過するような波長の光を出射し、この反射光を検知する。そのため、基板10越しに光素子20の位置合わせマーカー21を検知することができるとともに、上述したように、光の干渉によって基板10側の位置合わせマーカー13も検知することができる。したがって、この画像装置32では、基板10の位置合わせマーカー13と光素子20側の位置合わせマーカー21の両方を同時に検知することができる。
【0029】
そこで、図4に画像装置32のモニター画面を示すように、基板10側の位置合わせマーカー13と光素子20側の位置合わせマーカー21が一致するように、ステージ33をX−Y方向に移動させる。
【0030】
このまま、ステージ33を下降させて、光素子20を基板10上に載置し、治具30で加熱して半田等により接合すれば、光素子20を搭載することができる。
【0031】
このような方法によれば、基板10の裏面側から画像装置32で検知することにより、予め基板10と光素子20の距離dを1〜5μm程度と微小にしておくことが可能となり、X−Y方向に位置合わせを行った後、下降させた場合の位置ずれ量を極めて小さくすることができる。
【0032】
なお、上述した本発明の方法により光素子20を搭載する場合に、まず、図5に示す従来の方法によって光素子20の位置合わせの粗調整を行った後、本発明の方法によって、光素子20の位置合わせの微調整を行うようにすればより好適である。
【0033】
また、上記画像装置15で良好に検知するためには、基板10の裏面15を鏡面としておくことが好ましい。ここで、鏡面とは具体的には表面粗さ(Ra)が0.5μm以下であることを言い、4000番以下、好ましくは12000番以下の砥粒で研摩することによって得られる。
【0034】
また、上記実施形態において、光素子20としては、レーザダイオード等の発光素子に限らず、フォトダイオード等の受光素子を用いることもできる。あるいは、基板10上に複数の光素子20を搭載したり、光素子20以外にもサーミスタ等の素子や各種回路等を搭載することもできる。
【0035】
さらに、溝11の断面はV字状に限らず、角形状や曲面状であってもよく、機械的に加工することもできる。
【0036】
また、位置合わせマーカー13、21の平面視形状は、図4に示したような十字状や、丸状、角状等、さまざまなものとすることができる。さらに、光素子20側には位置合わせマーカー21を形成せずに、光素子20自体のエッジや外辺を利用して位置合わせを行うこともできる。
【0037】
【実施例】
本発明実施例として、寸法が2×4×0.8mmのシリコンからなる基板10上に、Si3 4 の膜14により、幅20μmの位置合わせマーカー13を形成した。一方、光素子20として、寸法が0.35×0.55×0.1μmのレーザダイオードを用い、この表面に幅20μmの位置合わせマーカー21を形成した。
【0038】
これらの基板10と光素子20を用い、まず比較例として、図5に示す装置を用い、基板10と光素子20の間の距離dを10cmとして調整を行い、このまま光素子20を下降させて基板10に搭載した。
【0039】
一方、本発明実施例では、図3に示す装置を用い、まず従来と同様の方法で粗調整を行った後、光素子20と基板10の距離dが5μmとなるまで光素子20を下降させた。この状態で、図3に示すように裏面15側から画像装置32で検知することにより、さらに微調整を行った後、光素子20を下降させて基板10上に搭載した。
【0040】
いずれの場合も、ステージ33の下降方向は、垂直方向に対して約0.01°傾いていた。そのため、比較例では最終的な光素子20の位置が所定位置から約20μmずれていたのに対し、本発明実施例では、所定位置からのずれ量は0.014μmであり、極めて高精度に位置合わせできることが確認された。
【0041】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、基板上に形成した溝に光ファイバを載置し、該溝の延長線上となる基板上に光素子を搭載してなる光モジュールの製造方法において、基板の透過波長よりも長い波長の光を透過する材質を用いて、基板上の光素子を搭載する位置に位置合わせマーカーを形成した後、画像装置を用いて、上記基板の裏面側より基板越しに光素子を検知しながら、光素子を位置合わせして搭載する工程から光モジュールを製造することによって、基板の裏側から光素子を検知することにより、基板と光素子を接近させた状態で位置合わせを行うことができ、その後で光素子を下降させた場合の位置ずれを小さくすることができる。その結果、簡単な工程で光素子の位置精度を極めて高くすることができ、結合効率の高い光モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)(B)は本発明の光モジュールを示す斜視図である。
【図2】本発明の光モジュールを構成する基板の位置合わせマーカー部分の断面図である。
【図3】本発明の光モジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【図4】本発明の光モジュールの製造方法における、画像装置のモニター画面を示す図である。
【図5】従来の光モジュールの製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
10:基板
11:溝
12:電極
13:位置合わせマーカー
14:膜
15:裏面
20:光素子
21:位置合わせマーカー
22:光ファイバ
30:治具
31:貫通孔
32:画像装置
33:ステージ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical module used for converting an optical signal and an electrical signal.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an optical module in which a light emitting element and an optical fiber are fixed on a silicon substrate has been developed.
[0003]
As shown in FIG. 1, a V-shaped groove 11 for placing an optical fiber 22 is formed on a silicon substrate 10, and an optical element 20 such as a laser diode is formed on the extended line of the groove. The optical fiber 22 is mounted and fixed in the groove 11. Further, an electrode 12 for energizing the optical element 20 is provided on the substrate 10, and this electrode is joined to a lead wire (not shown) and the whole is resin-molded or sealed in a package. A module is configured. An electrical signal introduced from the outside can be converted into an optical signal by the optical element 20 and led out to the outside by the optical fiber 22.
[0004]
If such an optical module is prepared by accurately aligning the groove 11 and the optical element 20 in advance, when the optical module is assembled, it is only necessary to place the optical fiber 22 in the groove 11. There is no need to align the two while the optical element 20 emits light and is monitored by the optical fiber 22. Such a technique is called passive alignment, and an optical module can be easily manufactured.
[0005]
In addition, in order to accurately align and mount the optical element 20 on the substrate 10, the alignment marker 13 is formed on the substrate 10, and the optical element 20 is mounted in accordance with this. Yes.
[0006]
Specifically, as shown in FIG. 5, the substrate 10 is placed on a jig 40 that also serves as a heating device, and the optical element 20 can be moved on the substrate 10 with a distance d of about 10 cm. The held stage 44 is arranged. Between the two, a mirror 41 tilted at 45 ° and a position adjusting device comprising an image device 42 such as two CCD cameras arranged coaxially on both sides are interposed.
[0007]
In this state, the position of the alignment marker 13 on the substrate 10 is detected by one image device 42 via the mirror 41, while the position of the alignment marker 21 formed on the optical element 20 is detected via the mirror 41. The image is detected by the other image device 42, the two images are overlapped, and the stage 44 is moved in the XY direction so that both the alignment markers 13 and 21 coincide.
[0008]
Then, in a state where both the alignment markers 13 and 21 coincide with each other, the position adjusting device composed of the mirror 41 and the image device 42 is removed, and the stage 44 is lowered, so that the optical element 20 is brought to a predetermined position on the substrate 10. Can be installed.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the manufacturing method of the optical module as shown in FIG. 5 described above, since there is a distance d of about 10 cm between the optical element 20 and the substrate 10, a positional shift occurs when the stage 44 is lowered, and the optical element 20. There is a problem that it cannot be mounted on the alignment marker 13 accurately. For example, if the lowering direction of the stage 44 is inclined by 0.01 ° with respect to the vertical direction, the position of the optical element 20 on the substrate 10 is shifted by about 20 μm.
[0010]
Therefore, the optical module thus obtained has a problem that the coupling efficiency is lowered due to the misalignment between the optical element 20 and the optical fiber 22 placed in the groove 11.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above problems, the present invention provides an optical module in which an optical fiber is mounted in a groove formed on a substrate, and the optical element is mounted on the substrate that is an extension of the groove. Forming an alignment marker made of a material that transmits light having a wavelength longer than the transmission wavelength of the substrate, and the alignment marker is a concave or convex step of 1000 mm or more by anisotropic etching, and The back surface of the substrate is a mirror surface having a surface roughness (Ra) of 0.5 μm or less.
Further, in the optical module manufacturing method, the mask for forming the groove and the mask for forming the alignment marker are shared, and a material that transmits light having a wavelength longer than the transmission wavelength of the substrate is used. From the step of aligning and mounting the optical element while detecting the optical element from the back side of the substrate through the substrate using the imaging device after forming the alignment marker at the position where the optical element is mounted. It is characterized by becoming.
In the manufacturing apparatus of the above Symbol light module consists stage holding the jig for mounting a substrate, and an image device arranged on the lower side of the jig, an optical device arranged on the upper side of the jig, the image While the optical element is detected over the substrate by the apparatus, the optical element is moved on the stage and mounted at a predetermined position on the substrate.
[0012]
That is, the present invention uses a material that transmits light having a wavelength longer than the transmission wavelength of the substrate as the alignment marker on the substrate side. An optical element can be detected. Therefore, when the alignment marker is detected by the image device, the alignment is performed in a state where the substrate and the optical element are brought close to each other by detecting from the back side of the substrate, not between the substrate and the optical element as in the conventional example. This can be performed, and the positional deviation when the optical element is subsequently lowered can be reduced.
[0013]
According to another aspect of the present invention, there is provided an optical module in which an optical fiber is placed in a groove formed on a substrate, and the optical element is mounted on a substrate that is an extension of the groove. In addition, an alignment marker made of a material that transmits light having a wavelength longer than the transmission wavelength of the substrate is formed, and the back surface of the substrate is a mirror surface.
[0014]
That is, an optical module in which optical elements are aligned with high accuracy by the manufacturing method described above is characterized. The reason why the back surface of the substrate 10 is a mirror surface is to facilitate detection from the back surface side.
[0015]
The present invention also provides an optical module manufacturing apparatus in which an optical fiber is placed in a groove formed on a substrate, and an optical element is mounted on the substrate that is an extension line of the groove. And a stage for holding the optical element disposed on the upper side of the jig, while detecting the optical element over the substrate by the image apparatus, The optical element is moved on a stage and mounted at a predetermined position on the substrate.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0017]
As shown in FIG. 1, in the optical module of the present invention, a V-shaped groove 11 for placing an optical fiber 22 is formed on a substrate 10 made of silicon or the like, and a laser diode is formed on an extension line of the groove. The optical element 20 is mounted, and the optical fiber 22 is placed and fixed in the groove 11. Further, an electrode 12 for energizing the optical element 20 is provided on the substrate 10, and this electrode is joined to a lead wire (not shown) and the whole is resin-molded or sealed in a package. A module is configured. An electrical signal introduced from the outside can be converted into an optical signal by the optical element 20 and led out to the outside by the optical fiber 22.
[0018]
If such an optical module is prepared by accurately aligning the groove 11 and the optical element 20 in advance, when the optical module is assembled, it is only necessary to place the optical fiber 22 in the groove 11. There is no need to align the two while the optical element 20 emits light and is monitored by the optical fiber 22. Such a technique is called passive alignment, and an optical module can be easily manufactured.
[0019]
The substrate 10 is generally formed of silicon. By controlling the crystal orientation, the V-shaped groove 11 can be easily formed using anisotropic etching. . However, the material of the substrate 10 is not limited to silicon, and glass, ceramics, or the like can be used.
[0020]
Further, in order to accurately position and mount the optical element 20 on the substrate 10, the alignment marker 13 is formed on the substrate 10, and the optical element 20 is mounted in accordance with this.
[0021]
The alignment marker 13 is provided in a predetermined shape at a predetermined position on the substrate 10 and is optically detected, and is formed of a material that transmits light having a wavelength longer than the transmission wavelength of the substrate 10. Yes. In other words, any light that passes through the substrate 10 must be transmitted through the alignment marker 13. Therefore, as will be described in detail later, when the optical element 20 is mounted, the optical element 20 can be detected through the substrate 10 from the back surface 15 side.
[0022]
Specifically, when the substrate 10 is formed of silicon, the transmission wavelength is about 1.2 μm, and therefore, SiO 2 , Si 3 N 4 or the like is used as a material that transmits light having a wavelength of 1.2 μm or more. . Then, for example, as shown in FIG. 2, a film 14 made of the above material is formed on the surface of the substrate 10, and a part having a different film thickness is formed in a part thereof, which is used as an alignment marker 13. At this time, since the path length of the light is different in the stepped portion of the film 4, interference occurs, and this portion can be detected optically and can act as the alignment marker 13.
[0023]
In addition, although the concave thing was shown as the alignment marker 13 in FIG. 2, it can also be made into convex shape conversely. Moreover, if the level | step difference of the uneven | corrugated | grooved part which comprises the alignment marker 13 is 1000 mm or more, it can fully identify.
[0024]
Further, in order to form the alignment marker 13 on the substrate 10, a mask may be provided on the substrate 10 and coated with SiO 2 , Si 3 N 4 or the like. Further, if the mask for forming the groove 11 and the mask for forming the alignment marker 13 in the anisotropic etching for forming the groove 11 are made common, the groove 11 and the alignment marker 13 can be aligned with high accuracy. can do.
[0025]
Next, a method for aligning the optical element 20 on the substrate 10 thus obtained will be described.
[0026]
As shown in FIG. 3, in order to place and heat the substrate 10, a jig 30 having a through hole 31 in the center is prepared. An image device 32 having a lens is disposed below the through-hole 31 of the jig 30, and a stage 33 for holding the optical element 20 is disposed above.
[0027]
Then, the substrate 10 on which the alignment marker 13 as described above is formed at a predetermined position on the surface is placed on the jig 30 so that the alignment marker 13 is on the through hole 31. On the other hand, the optical element 20 provided with the alignment marker 21 is similarly held on the stage 33. The stage 33 is movable in the horizontal (XY) direction and the vertical (Z) direction, and is brought close to each other so that the distance d between the substrate 10 and the optical element 20 is 1 to 5 μm. Deploy.
[0028]
In this state, the image device 32 emits light having a wavelength that transmits the substrate 10 and detects the reflected light. Therefore, the alignment marker 21 of the optical element 20 can be detected through the substrate 10, and the alignment marker 13 on the substrate 10 side can also be detected by light interference as described above. Therefore, the image device 32 can simultaneously detect both the alignment marker 13 on the substrate 10 and the alignment marker 21 on the optical element 20 side.
[0029]
Therefore, as shown in the monitor screen of the image device 32 in FIG. 4, the stage 33 is moved in the XY direction so that the alignment marker 13 on the substrate 10 side and the alignment marker 21 on the optical element 20 side coincide. .
[0030]
If the stage 33 is lowered and the optical element 20 is placed on the substrate 10 and heated by the jig 30 and bonded by soldering or the like, the optical element 20 can be mounted.
[0031]
According to such a method, it is possible to make the distance d between the substrate 10 and the optical element 20 as small as about 1 to 5 μm in advance by detecting with the image device 32 from the back side of the substrate 10, and X− After the alignment in the Y direction, the amount of positional deviation when lowered is extremely small.
[0032]
When the optical element 20 is mounted by the above-described method of the present invention, first, after roughly adjusting the alignment of the optical element 20 by the conventional method shown in FIG. It is more preferable to finely adjust the 20 alignment.
[0033]
Further, in order for the image device 15 to detect well, it is preferable that the back surface 15 of the substrate 10 be a mirror surface. Here, the mirror surface specifically means that the surface roughness (Ra) is 0.5 μm or less, and is obtained by polishing with abrasive grains of 4000 or less, preferably 12000 or less.
[0034]
In the above embodiment, the optical element 20 is not limited to a light emitting element such as a laser diode, but a light receiving element such as a photodiode can also be used. Alternatively, a plurality of optical elements 20 can be mounted on the substrate 10, and elements such as a thermistor and various circuits can be mounted in addition to the optical elements 20.
[0035]
Furthermore, the cross section of the groove 11 is not limited to the V shape, and may be a square shape or a curved surface, and can be mechanically processed.
[0036]
Moreover, the planar view shapes of the alignment markers 13 and 21 can be various, such as a cross shape as shown in FIG. Further, the alignment can be performed by using the edge or the outer side of the optical element 20 itself without forming the alignment marker 21 on the optical element 20 side.
[0037]
【Example】
As an example of the present invention, an alignment marker 13 having a width of 20 μm was formed on a substrate 10 made of silicon having a size of 2 × 4 × 0.8 mm by a film 14 of Si 3 N 4 . On the other hand, a laser diode having dimensions of 0.35 × 0.55 × 0.1 μm was used as the optical element 20, and an alignment marker 21 having a width of 20 μm was formed on this surface.
[0038]
Using the substrate 10 and the optical element 20, as a comparative example, first, using the apparatus shown in FIG. 5, the distance d between the substrate 10 and the optical element 20 is adjusted to 10 cm, and the optical element 20 is lowered as it is. Mounted on the substrate 10.
[0039]
On the other hand, in the embodiment of the present invention, the apparatus shown in FIG. 3 is used, and after coarse adjustment is first performed by the same method as in the prior art, the optical element 20 is lowered until the distance d between the optical element 20 and the substrate 10 becomes 5 μm. It was. In this state, as shown in FIG. 3, the image device 32 detects from the back surface 15 side, and after further fine adjustment, the optical element 20 is lowered and mounted on the substrate 10.
[0040]
In any case, the descending direction of the stage 33 was inclined by about 0.01 ° with respect to the vertical direction. Therefore, in the comparative example, the final position of the optical element 20 is shifted by about 20 μm from the predetermined position, whereas in the embodiment of the present invention, the shift amount from the predetermined position is 0.014 μm, and the position is extremely high accuracy. It was confirmed that they could be combined.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in an optical module manufacturing method in which an optical fiber is placed in a groove formed on a substrate and an optical element is mounted on the substrate that is an extension of the groove, Using a material that transmits light having a wavelength longer than the transmission wavelength, an alignment marker is formed at a position on the substrate where the optical element is mounted, and then light is transmitted through the substrate from the back side of the substrate using the imaging device. Detecting the optical element from the back side of the substrate by manufacturing the optical module from the process of aligning and mounting the optical element while detecting the element, and aligning the substrate and the optical element in a close state This can be done, and the positional deviation when the optical element is lowered thereafter can be reduced. As a result, the position accuracy of the optical element can be extremely increased by a simple process, and an optical module with high coupling efficiency can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are perspective views showing an optical module of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an alignment marker portion of a substrate constituting the optical module of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining an optical module manufacturing method of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a monitor screen of the image device in the method for manufacturing an optical module of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a conventional method of manufacturing an optical module.
[Explanation of symbols]
10: Substrate 11: Groove 12: Electrode 13: Positioning marker 14: Film 15: Back surface 20: Optical element 21: Positioning marker 22: Optical fiber 30: Jig 31: Through hole 32: Image device 33: Stage

Claims (3)

基板上に、形成した溝に光ファイバを載置し、該溝の延長線上となる基板上に光素子を搭載する光モジュールにおいて、上記基板上の光素子を搭載する位置に、基板の透過波長より長い波長の光を透過する材質からなる位置合わせマーカーを形成し、該位置合わせマーカーは異方性エッチングによる1000Å以上の凹または凸の段差であり、かつ上記基板の裏面を表面粗さ(Ra)が0.5μm以下である鏡面としてなることを特徴とする光モジュール。In an optical module in which an optical fiber is placed in a groove formed on a substrate and an optical element is mounted on the substrate that is an extension of the groove, the transmission wavelength of the substrate is placed at the position where the optical element is mounted on the substrate. An alignment marker made of a material that transmits light having a longer wavelength is formed. The alignment marker is a concave or convex step of 1000 mm or more by anisotropic etching, and the back surface of the substrate is roughened (Ra ) Is a mirror surface having a thickness of 0.5 μm or less. 請求項1に記載の光モジュールの製造方法において、溝を形成するためのマスクと位置合わせマーカーを形成するためのマスクを共通化し、基板の透過波長よりも長い波長の光を透過する材質を用いて、基板上の光素子を搭載する位置に位置合わせマーカーを形成した後、画像装置を用いて、上記基板の裏面側より基板越しに光素子を検知しながら、この光素子を位置合わせして搭載する工程からなることを特徴とする光モジュール。2. The method of manufacturing an optical module according to claim 1, wherein a mask for forming the groove and a mask for forming the alignment marker are shared, and a material that transmits light having a wavelength longer than the transmission wavelength of the substrate is used. Then, after forming an alignment marker at the position where the optical element is mounted on the substrate, the optical element is aligned while detecting the optical element from the back side of the substrate through the substrate using the image device. An optical module comprising a mounting process. 請求項1に記載の光モジュールの製造装置において、基板を載置する冶具と、この冶具の下方側に配置した画像装置と、上記冶具の上方側に配置した光素子を保持するステージからなり、上記画像装置によって基板越しに光素子を検知しながら、光素子をステージで移動させて基板上の所定の位置に搭載するようにしてなることを特徴とする光モジュールの製造装置。The optical module manufacturing apparatus according to claim 1, comprising: a jig for placing a substrate; an image device disposed on a lower side of the jig; and a stage for holding an optical element disposed on the upper side of the jig; An apparatus for manufacturing an optical module, wherein an optical element is moved by a stage and mounted at a predetermined position on a substrate while detecting the optical element through the substrate by the image device.
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