JP3960257B2 - 光通信モジュール、光通信装置、及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光送信機、光受信機、及び光トランシーバ等の光通信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通信モジュール（例：コネクタ）が利用されている。
【０００３】
従来の光送信モジュールの多くは、発光素子が缶パッケージによりパッケージングされた構造を有する。缶パッケージは、一般に、金属端子（ピン）を介して、発光素子を駆動するための信号を送信する外部回路に接続され、外部回路が形成されたプリント基板上に固定されている。発光素子と光ファイバは、例えばボールレンズ等を介して光結合される。このような方式では、発光素子から出射された光は、ボールレンズを介してモジュールのスリーブ部により位置決めされた光ファイバに入射される。
【０００４】
しかし、この従来の方式では、缶パッケージを使用しているため、金属ピンを介して外部回路に接続されることになり、小型化に限界があった。また、部品点数が多く、製造工程が多い上に、各部品のアラインメント調整に時間がかかるため、製造コストが高くなる傾向にあった。
【０００５】
このような課題を解決するために、種々の方法が検討されている。
【０００６】
例えば、特許文献１（特開２０００−３４９３０７号公報）には、光ファイバを挿入する貫通穴を有し、光素子又は外部回路との電気的接続を容易にするための導電層が形成されたプラットフォームと光素子を備えた光通信モジュールが開示されている。このプラットフォームによれば、缶パッケージを用いず、また、貫通穴により光素子に対する光ファイバの位置決めがなされるので、小型化が可能となる。
【０００７】
【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】
しかしながら、特許文献１に記載の光通信モジュールでは、光ファイバを挿入する貫通穴上に光素子を搭載するためには、貫通穴の周囲に光素子を接続固定するためのバンプを形成する必要がある。したがって、貫通穴よりも大きな光素子が必要となり、光素子が大型化し、製造コストが高くなる。また、光ファイバの先端には、通常、ファイバを保持し、アラインメントを取るためのフェルールが接続される。したがって、フェルールの径に合わせて貫通穴の穴径も広がるため、穴径が光素子よりも大きくなり、光素子の搭載が不可能となる場合があった。
【０００８】
このような光通信モジュールは、消耗品であるため、より一層の低コスト化が望まれる。
【０００９】
また、この光通信モジュールの構成では、光素子の駆動を制御するための外部回路に接続するために、金属端子等の接続端子を別途設けなければならず、作業工程が煩雑であり、外部回路と簡便に接続し得る光通信モジュールの開発が望まれる。さらに、この光通信モジュールの構成では、インピーダンス整合された伝送路を組むことが困難であるため、高周波域での駆動に限界があり、高速駆動に対応した光通信モジュールの開発が望まれる。
【００１０】
よって、本発明は、外部回路との接続を簡便に行うことが可能な、高信頼性の安価な小型光通信モジュールを提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、さらに光通信の高速化に対応し得る光通信モジュールを提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、外部回路との接続を簡便に行うことが可能な、高信頼性の小型光通信モジュールを簡略に大量に製造し得る製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【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通信モジュールは、光ファイバを挿脱可能な貫通孔を有する基板と、前記基板の片面に前記貫通孔全体を覆うように設置され、前記基板から外方に延在する張出し部を有する透光性樹脂膜と、前記透光性樹脂膜の少なくとも片面の、前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記張出し部に至るまで配置される配線膜と、前記配線膜に接続され、前記貫通孔上に前記透光性樹脂膜を介して設置される光素子とを含み、前記透光性樹脂膜の張出し部に外部回路との接続部が形成されることを特徴としている。
【００１４】
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、安価な光通信モジュールを提供し得る。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止することが可能となる。さらに、透光性樹脂膜の一部が接続部となるので、別途外付けの接続部を設ける必要がなく、外部回路との接続を簡便に行うことが可能となる。
【００１５】
本発明の光通信モジュールは、光ファイバを挿脱可能な貫通孔を有する基板と、前記基板の片面に前記貫通孔全体を覆うように設置され、前記基板から外方に延在する張出し部を有する透光性樹脂膜と、前記透光性樹脂膜の両面の、少なくとも、前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記張出し部に至るまで形成されるマイクロストリップラインと、前記マイクロストリップラインに接続され、前記貫通孔上に前記透光性樹脂膜を介して設置される光素子とを含み、前記透光性樹脂膜の張出し部に外部回路との接続部が形成されることを特徴としている。
【００１６】
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、安価な光通信モジュールを提供し得る。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止することが可能となる。さらに、透光性樹脂膜の一部が接続部となるので、別途外付けの接続部を設ける必要がなく、外部回路との接続を簡便に行うことが可能となる。また、透光性樹脂膜の両面にマイクロストリップラインが形成されているため、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通信モジュールの提供が可能となる。
【００１７】
また、本発明の光通信モジュールは、必要に応じて光素子が封止材により封止されていてもよい。かかる構成により、光素子の密閉性が保たれ、信頼性の高い光通信モジュールを提供し得る。また、本発明では、透光性樹脂膜を介して、光素子が貫通孔上に設置されるので、透光性樹脂膜上で光素子を封止することが可能となり、光素子を封止した状態で、光ファイバの挿脱が可能となる。したがって、光ファイバの挿脱時においても、光素子を外気や湿気から保護することが可能となり、より信頼性の高い光通信モジュールを提供することが可能となる。
【００１８】
前記光素子と前記透光性樹脂膜との接続部が、前記貫通孔上に位置していることが好ましい。貫通孔上に透光性樹脂膜が形成されているので、貫通孔の孔径よりも小さな光素子を搭載することが可能となり、製品のコストを低減し得る。
【００１９】
前記透光性樹脂膜の膜厚を利用して、前記マイクロストリップラインの特性インピーダンスの値を設定することが好ましい。かかる構成によれば、インピーダンスの変動を低減することが可能となる。
【００２０】
前記基板を導体として前記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することが好ましい。かかる構成によれば、基板自体を接地板として用いることができるので、製造工程を簡略化することが可能となる。
【００２１】
前記透光性樹脂膜がポリイミド膜であり、前記光素子が面発光レーザであることが好ましい。かかる構成によれば、ポリイミド膜を用いるので、光透過性が良好であり、また、面発光レーザを用いることで、小型化が可能となるので、光損失の少ないコンパクトな光通信モジュールの提供が可能となる。
【００２２】
本発明の光通信装置は、上記光通信モジュールを含むことを特徴とする。
【００２３】
かかる構成によれば、上記のような光通信モジュールを用いているので、安価で、高信頼性の小型光通信装置を簡略な工程で提供することが可能となる。
【００２４】
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、送信に係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）も含む。
【００２５】
本発明の光通信モジュールの製造方法は、一又は複数の貫通孔を単位基板領域に有し、該単位基板領域の外方に延長領域を有する基板の該貫通孔に、該貫通孔を埋設する補助剤を充填し、硬化させて支持部材を形成する工程と、前記基板上面の単位基板領域及び前記延長領域に透光性樹脂膜を形成する工程と、前記透光性樹脂膜上に、前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記延長領域に至るまで配線膜を形成する工程と、前記透光性樹脂膜上の前記貫通孔に対応する部位に光素子を配置して、該光素子を前記配線膜に接続する工程と、前記基板から、該基板の前記延長領域に該当する部分を取除き、外方に延在する前記透光性樹脂膜、前記配線膜及び前記光素子が形成された単位基板を得る工程と、前記単位基板から、前記支持部材を取除く工程とを含むことを特徴としている。
【００２６】
かかる構成によれば、接続部が一体となって形成された透光性樹脂膜を形成し得るので、外部回路との接続時に別途外付けの接続部を準備しなくても良く、簡易な工程で外部回路との接続が可能となる。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、補助剤を硬化させて形成した支持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、歩留まりよく光通信モジュールを形成し得る。さらに、光通信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、安価な光通信モジュールを大量に製造することも可能となる。
【００２７】
本発明の光通信モジュールの製造方法は、単位基板領域に一又は複数の貫通孔を有し、該単位基板領域の外方に延長領域を有する基板の該貫通孔に、該貫通孔に嵌合する冶具を挿入する工程と、前記基板上面の単位基板領域及び前記延長領域に透光性樹脂膜を形成する工程と、前記透光性樹脂膜上に、前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記延長領域に至るまで配線膜を形成する工程と、前記透光性樹脂膜上の前記貫通孔に対応する部位に光素子を配置して、前記光素子を前記配線膜に接続する工程と、前記基板から、該基板の前記延長領域に該当する部分を取除き、外方に延在する前記透光性樹脂膜、前記配線膜及び前記光素子が形成された単位基板を得る工程と、前記単位基板から、前記冶具を取除く工程とを含むことを特徴としている。
【００２８】
かかる構成によれば、接続部が一体となって形成された透光性樹脂膜を形成し得るので、外部回路との接続時に別途外付けの接続部を準備しなくても良く、簡易な工程で外部回路との接続が可能となる。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、冶具により支えながら、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、歩留まりよく光通信モジュールを形成し得る。また、透光性樹脂膜を光素子搭載時に支える支持部材として、一時的に充填する補助剤ではなく、予めその用途に利用するために形成された冶具を使用するため、繰り返し利用でき、製造コストを低減することが可能となる。さらに、光通信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、安価な光通信モジュールを大量に製造することも可能となる。
【００２９】
前記貫通孔に冶具を挿入する工程の後に、さらに、前記冶具を前記基板に固定する工程を含むことが好ましい。冶具を基板に固定することで、冶具のずれによる透光性樹脂膜の破損等を防止することが可能となる。
【００３０】
前記支持部材又は前記冶具を取除く工程の前又は後に、さらに、前記基板を、前記単位基板領域と延長領域とを含むように小片化する工程を含んでもよい。一の基板上で、光通信モジュールの組立工程の殆どを一括バッチ処理した後、小片化するので、大量のモジュールを簡略な工程で製造することが可能である。また、基板を切断した後、支持部材又は冶具を除去する場合には、基板切断時の水・油等による貫通孔の汚染を防止する工程を別途設ける必要がないので、製造工程を簡略化でき、製造コストを低減せしめることが可能となる。また、支持部材又は冶具を除去する工程の後に基板を切断する場合には、支持部材又は冶具を一度に抜くことが可能となるので、製造工程の簡略化が図れ、製造コストを低減せしめることが可能となる。
【００３１】
本発明の光通信モジュールの製造方法は、一又は複数の貫通孔を有する単位基板を、載置面上に一又は複数の凸部を形成した治具に前記凸部を前記貫通孔に挿通させて配置する工程と、前記単位基板の外周の前記載置面上に補助基板を配置する工程と、前記単位基板上面の単位基板領域及び前記補助基板上面の延長領域に透光性樹脂膜を成膜する工程と、前記透光性樹脂膜上に前記単位基板領域の前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記延長領域に至る配線膜を形成する工程と、前記透光性樹脂膜上の前記貫通孔に対応する部分に光素子を配置し、これを前記配線膜に接続する工程と、前記単位基板領域から前記延長領域に渡る透光性樹脂膜、前記配線膜及び前記光素子が形成された単位基板を前記治具及び前記補助基板上から分離する工程とを含むことを特徴としている。
【００３２】
かかる構成によれば、接続部が一体となって形成された透光性樹脂膜を形成し得るので、外部回路との接続時に別途外付けの接続部を準備しなくても良く、簡易な工程で外部回路との接続が可能となる。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、冶具により支えながら、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、歩留まりよく光通信モジュールを形成し得る。また、透光性樹脂膜を光素子搭載時に支える支持部材として、一時的に充填する補助剤ではなく、予めその用途に利用するために形成された冶具を使用するため、繰り返しの利用が可能となるので、製造コストを低減することが可能となる。また、冶具の各凸部ごとに、予め小片化された基板を装着し、後で取り外すので、基板の小片化の工程が必要なく、また、基板の小片化の際に冶具の凸部間の固定部分を切断する必要もないので、製造工程を簡略化でき、冶具を繰り返し用いることができるので、製造コストを低減することが可能となる。さらに、複数の単位基板を用いた場合には、光通信モジュールの組立工程の殆どを、一の冶具を用いて、一括バッチ処理することができるので、簡易な工程で光通信モジュールを大量に製造することも可能となる。
【００３３】
前記補助基板が、前記単位基板と略面一となるものであることが好ましい。補助基板は、単位基板間の間隙を埋め、単位基板間を固定する役割を果たすが、単位基板と面一とすることで、透光性樹脂膜の張出し部を形成するための土台とすることが可能となる。
【００３４】
前記単位基板が複数ある場合には、前記透光性樹脂膜を、前記単位基板領域と前記延長領域とを含むように切断する工程を含むことが好ましい。かかる構成によれば、高信頼性、高性能の光通信モジュールを一括して大量に製造することが可能となる。
【００３５】
前記透光性樹脂膜を形成する工程、及び前記延長領域に至るまで配線膜を形成する工程の代わりに、前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記単位基板領域の外方の延長領域に至るまでマイクロストリップラインが形成された透光性樹脂膜を前記基板上面の単位基板領域及び前記延長領域に取付ける工程を含むことが好ましい。かかる構成によれば、製造工程の簡略化を図ることが可能となる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３７】
図１は、本発明の一実施形態に係る光通信モジュールの断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る光通信モジュールは、貫通孔２を有する基板１、基板１の片面に貫通孔２全体を覆うように設置され、基板１から外方に延在する張出し部９を有する透光性樹脂膜６、及び光素子３を含む。
【００３８】
基板１には、光ファイバ（図示せず）が挿脱可能な貫通孔２が形成されている。貫通孔２は、光ファイバを固定し得る形状であればよく、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であることが好ましい。なお、光ファイバにフェルール又はスリーブが接続されている場合には（図４の１５、図５の１６参照）、フェルール又はスリーブを固定し得る形状であって、フェルール又はスリーブの挿入時に間隙が生じない形状とされることが好ましい。基板１としては、例えば、ステンレス、アルミニウム又は銅等の導電性材料（導電体）、或いは樹脂又はセラミックス等の非導電性材料を用いることができる。基板１上に、高速駆動に対応可能なマイクロストリップラインを形成する場合、基板１を導電体とすると、基板１をグラウンド電位として用いることができ、別途グラウンド電位に用いる層を設けなくてもよいので、製造工程を簡略化できる。
【００３９】
基板１の片面には、透光性樹脂膜６が、基板１の片面に貫通孔２全体を覆うように設置されており、少なくともその一端は、基板１から外方に延在し、可撓性のある張出し部９を形成している。
【００４０】
透光性樹脂膜６には、貫通孔２に対応する位置に、光素子３が、発光部又は受光部４が貫通孔２に向かい合うように載置されている。光素子３の発光部又は受光部４と光ファイバは、透光性樹脂膜６を介して光結合している。透光性樹脂膜６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から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、取扱いが容易という観点からは、ポリイミド膜が好ましい。
【００４１】
透光性樹脂膜６上には、銅等の金属の導電体を用いた配線膜７が形成されている。この配線膜７は、少なくとも、貫通孔２上又は貫通孔２近傍の位置から張出し部９に至るまで延在しており、張出し部９上には、例えば光素子３の駆動を制御する外部回路と接続するための接続端子が形成されていてもよい。光素子３の高速動作に対応するためには、透光性樹脂膜６と配線膜７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。
【００４２】
ＶＣＳＥＬ等の発光素子又はＰＤ等の受光素子といった光素子３は、貫通孔２上又は貫通孔２の近傍で、配線膜７に接続される。具体的には、例えば、光素子３は、貫通孔２上に、発光部又は受光部４が貫通孔２に対向する向きに、フリップチップボンディングにより接続形成される。光素子３として、例えば、発光素子を用いる場合、ＶＣＳＥＬ等の面発光レーザを用いると、光素子３の小型化が可能となり、光損失の少ないコンパクトな光発信モジュールの提供が可能となる。本実施形態では、光素子３及び光ファイバが、貫通孔を基準に位置決めされて搭載される。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、位置精度の高い光通信モジュールを提供することが可能となる。光素子３の発光部又は受光部４上には、インクジェット法により、マイクロレンズが形成されていてもよい。
【００４３】
光素子３は、透光性樹脂膜６及び配線膜７を介して、貫通孔２上に設けられており、光素子３と配線膜７との接続部であるバンプ５が、貫通孔２上に位置するように設置されている。光素子３は、素子全体が封止材８により封止されている。なお、発光部又は受光部４上にマイクロレンズが形成されている場合には、レンズとして機能させるために、光素子３と透光性樹脂膜６との間には、封止材８は充填しない。また、必要に応じて、光素子３と透光性樹脂膜６との間にアンダーフィル剤（図示せず）が充填されていてもよい。
【００４４】
次に、透光性樹脂膜６と配線膜７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付いて詳細に説明する。この場合には、透光性樹脂膜６の他面側に、接地電位が接続されるべき導電体層（図２の１０参照）が形成される。導電体層１０は、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅等の金属から構成されていてもよい。このような導電体層１０は、光透過部となる部位を残して形成される。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。なお、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）等の透明電極を用いる場合には、光透過部となる部位を覆って形成されていてもよい。このようにマイクロストリップラインが形成されていることにより、高周波域での伝送ロスを防止することが可能となる。また、基板１が導電体である場合には、導電体層１０の代わりに基板１をグラウンド電位として、マイクロストリップラインが形成されていてもよい。導電体層１０が不要となるので、構造を簡素化し、製造工程を簡略化することができる。
【００４５】
透光性樹脂膜６の両面にマイクロストリップラインを形成する場合、透光性樹脂膜の膜厚を利用して、マイクロストリップラインの特性インピーダンスの値を設定することが可能である。
【００４６】
具体的には、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、伝送路の線幅をＢ（ｍｍ）、線厚みをＣ（ｍｍ）、伝送路とグラウンドとの間隔をＨ（ｍｍ）、誘電体層として機能する透光性樹脂膜６の比誘電率をεrとすると、次式により求められる。
【００４７】
Ｚ0＝（87／（εr＋1.41）1/2）×ｌｎ（5.98Ｈ／（0.8Ｂ＋Ｃ））
ここで、例えば、光素子３の入力インピーダンスが例えば５０Ωである場合、マイクロストリップラインの特性インピーダンスも光素子３の入力インピーダンスと同様の５０Ωに揃えることにより、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６としてポリイミド（比誘電率は３．４）を用いた場合、上記式より、例えば、Ｈ＝０．０５、Ｂ＝０．０９、Ｃ＝０．０１２のときに、マイクロストリップラインのインピーダンスは約５０Ωとなる。したがって、この寸法により、光素子３の入力インピーダンスと整合のとれたマイクロストリップラインを構成し得る。
【００４８】
また、本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２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通信モジュール又は送受信一体型の光通信モジュールを提供し得る。
【００４９】
以上の構成によれば、透光性樹脂膜の一部が接続部となるので、別途外付けの接続部を設ける必要がなく、外部回路との接続を簡便に行うことが可能となる。また、透光性樹脂膜のマイクロストリップラインを形成することで、透光性樹脂膜の厚みで特性インピーダンスのマッチングが可能となり、高周波域での伝送ロスを低減することが可能となる。また、基板の一方の面に、貫通孔を覆う透光性樹脂膜が形成されており、光素子を封止する封止材を透光性樹脂膜上に形成するため、光素子を封止した状態で、光ファイバの挿脱が可能となるので、信頼性の高い光通信モジュールが得られる。さらに、光素子を透光性樹脂膜上に形成するため、光ファイバを挿入するための貫通孔の径が大きい場合にも、貫通孔の径に合わせて光素子を大型化する必要がなく、小型の光素子を搭載できるため、光通信モジュールの低コスト化を図ることが可能となる。また、光素子を透光性樹脂膜に位置調整して載置した後に、封止材で固定するため、精度のよい光通信モジュールを提供し得る。
【００５０】
このような光通信モジュールは、光通信装置に用いられてもよい。このような光通信装置は、例えば、パーソナルコンピュータや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。
【００５１】
図３から図５に、本実施形態に係る光通信モジュールに光ファイバを挿着し、外部回路と接続した際の光通信装置の種々の態様を示す。なお、図３から図５において、図１で説明した符号については、同一符号を付して説明を省略する。
【００５２】
図３に、本実施形態の光通信モジュールと、光ファイバ１１と、外部基板１２とを含む光通信装置を説明するための図を示す。
【００５３】
図３に示すように、本実施形態の光通信モジュールでは、基板１は、光素子３の駆動を制御する外部回路１４が設けられた外部基板１２上に、基板１の側壁が接合され、基板１上に設けられた透光性樹脂膜６の可撓性を有する張出し部９が外部基板１２上に折り曲げられて設置されている。透光性樹脂膜６上には、配線膜７が形成されており、透光性樹脂膜６の張出し部９上では、配線膜７の末端に接続端子が形成されていてもよい。接続部としての張出し部９と外部基板１２上の外部回路１４との接続は、例えば、はんだ付け、ワイヤボンディング、金属膜の貼り付け、導電性接着剤による接着、ネジ締結等によって行われる。また、外部基板上に、透光性樹脂膜６の張出し部９が挿入し得るコネクタを形成し、接続端子としての張出し部９をコネクタに装着することで差込接続してもよい。
【００５４】
光素子３は、接続部としての例えばはんだバンプ５を介して透光性樹脂膜６上の配線膜７と接続されている。配線膜７は、張出し部９において、外部基板１２に設けられた外部回路１４と、例えば、はんだ１３により接続されている。光素子３は、外部基板１２により設けられたこの外部回路１４により、駆動が制御される。
【００５５】
図４は、基板１の貫通孔２にフェルール１５を装着した光ファイバ１１を挿入した例を示す。
【００５６】
同図では、透光性樹脂膜６の表面に配線膜７が、裏面に導電体層１０が形成されることにより、マイクロストリップラインが形成されている。外部基板１４上の外部回路１４とマイクロストリップラインは、はんだ１３で接続されている。また、外部基板は、例えば導電体層１８を含む複数の積層膜から構成されていてもよく、透光性樹脂膜６の裏面に形成された導電体層１０と例えばスルーホールを介して接続されている。透光性樹脂膜上に設けられたマイクロストリップラインのインピーダンスとの整合を図るために、外部基板上に設けられた外部回路１４と導電体層１８との距離は適宜調整されることが好ましい。なお、導電体層１８は、外部基板１４の裏面に形成されていてもよい。
【００５７】
図５は、基板１の貫通孔２に、スリーブ１６が装着された光ファイバ１１を挿入した例を示す。
【００５８】
光素子３が発光素子の場合、発光素子３ａから出射したビーム２０は、スリーブ１６の上端に形成されたレンズ１７により集光され、光ファイバ１１のコア１１ｂに入射する。
【００５９】
図４及び図５に示したように、本実施形態によれば、基板１に形成する貫通孔２の大きさを、フェルール又はスリーブの径に合わせて形成した場合においても、透光性樹脂膜６を有するので、貫通孔２より小さい光素子３を設置することが可能である。したがって、光素子３を小型化することが可能となり、光通信装置の低コスト化が図れる。
【００６０】
図６（ａ）〜同（ｇ）は、本実施形態に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための工程図である。以下に、同図を参照しつつ、本実施形態に係る光通信モジュールの製造方法について説明する。
【００６１】
まず、光ファイバを挿入可能な、例えば丸形状の貫通孔２を１又は複数個有する基板１０１を準備する（同図（ａ））。貫通孔２は、光ファイバ又は光ファイバに接続されたフェルール等の挿入物を挿入した際に、挿入物との間に実質的に空隙が生じないサイズであることが光素子と光ファイバとの位置調整の観点から好ましい。また、基板１０１は、一の光通信モジュールを構成する部位に相当する単位基板領域ｘと、透光性樹脂膜の張出し部９を形成するための土台として使用される延長領域ｙを含めた領域を一単位として一又は複数含み、貫通孔２を単位基板領域ｘに１又は複数個有するように形成されている。基板１０１は、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅等の導電性材料から構成されることが好ましい。高速駆動に対応するためには、基板上にマイクロストリップラインを形成することが好ましく、基板１０１に導電体を用いた場合には、基板１０１をグラウンド（接地）電位として用いることが可能となるからである。なお、基板１０１には、樹脂、又はセラミックス等の非導電性の部材を用いることもできる。この場合には、例えば、金属箔の貼付け、スパッタ等により、基板１０１の表面に導電体層を形成することにより、この導電体層をグラウンド電位とすることができる。
【００６２】
貫通孔２に、補助剤を充填する（同図（ｃ））。ここで、補助剤としては、充填後、後に形成する透光性樹脂膜１０６上に光素子を載置する際に、透光性樹脂膜１０６が破損しないように、透光性樹脂膜１０６を支持し得るようなものであればよい。このような補助剤としては、光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂等の硬化性樹脂を用いることができ、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。なお、後の工程（ｇ）で、支持部材１０３は取除かれることから、支持部材１０３を形成する補助剤の材料としては、基板１０１及び透光性樹脂膜１０６と付着しにくい材料であることがより好ましい。具体的には、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を貫通孔２内に充填した後、加熱硬化させ、支持部材１０３を形成する。なお、補助剤を充填する際、基板１０１の補助剤を充填する側と反対側の面側に、平坦な板又は底が平坦な容器を設置するとよい。このような板又は容器を用いることで、透光性樹脂膜１０６を支えることになる支持部材１０３の先端部を平坦化することができる。
【００６３】
また、この際、基板１０１の板又は容器が設置されているのと反対側の面に、補助剤として用いたのと同様の硬化性樹脂を用いて膜１０４を形成する。なお、基板１０１上に設ける膜１０４は、支持部材１０３と同じ硬化性樹脂を用いて形成されていてもよく、また、異なる樹脂を用いてもよい。支持部材１０３と膜１０４は、同時に形成されてもよく、また、別工程によってもよい。貫通孔２に充填した補助剤を取り除くのが容易という観点からは、膜１０４は、同一材料で一体的に形成されていることが好ましい。
【００６４】
支持部材１０３の先端が露出している基板１０１の面側に、透光性樹脂を成膜して、透光性樹脂膜１０６を形成し、この透光性樹脂膜１０６上に、例えば銅等の導電体膜をスパッタ又は銅箔の貼り付け等により一面に形成することで、配線膜７を形成する。その後、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程によりパターニングを行い、配線パターンを形成してもよい（同図（ｃ））。
【００６５】
配線膜７は、少なくとも貫通孔２上又は貫通孔２近傍の位置から張出し部９に至るまで形成する。
【００６６】
透光性樹脂膜１０６の材料としては、光を透過させる樹脂であれば特に限定されず、例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂等を用いることができる。ポリイミドを用いる場合には、例えば、所定のモノマーを所定の厚さに塗布し、加熱重合させて硬化させることにより形成することができる。なお、透光性樹脂膜１０６を形成する前に、必要に応じて、基板１０１表面を研磨等により平坦化処理してもよい。このような処理をすることで、形成される透光性樹脂膜１０６の表面を平坦にすることが可能となり、光の乱反射を防止することが可能となる。
【００６７】
また、このような配線膜７は、マイクロストリップラインとすることが好ましい。例えば、基板１０１として、ステンレス等の導電体を用いた場合には、基板１０１を基準電位（グラウンド電位）としたマイクロストリップラインの形成が可能となる。マイクロストリップラインを利用することで、インピーダンス整合を図ることができ、高周波域での伝送ロスを防止することが可能となるので、高周波域での伝送路を確保し得る。なお、基板１０１と透光性樹脂膜１０６との間に、例えば金属箔の貼付け、又はスパッタ等により導電体層を設けることで、導電体層をグラウンド電位とするマイクロストリップラインを形成してもよい。
【００６８】
次に、配線膜７を形成した基板１０１上に、光素子３を実装する（同図（ｄ））。例えば、光素子３としての垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を、基板１０１上の配線膜７に接続するように、例えばフリップチップボンディングにより接合する。なお、同図（ｄ）では、光素子３には、接続部として、はんだバンプ５によるバンプ処理がなされている。
【００６９】
上記工程（ｃ）及び（ｄ）において、配線膜７を形成して光素子３を実装する際のアラインメント調整は、基板１０１に設けた貫通孔２を基準として行う。光ファイバの位置調整は、貫通孔２に固定することにより行われるので、光素子３を貫通孔２を基準にして実装することで、光ファイバと光素子との光軸調整を容易に行うことが可能となる。また、光素子３として、ＶＣＳＥＬ等の発光素子を用いる場合には、必要に応じて、発光素子を駆動するための駆動回路（例：レーザドライバ）を同時に搭載してもよい。本実施形態においては、上記のように、貫通孔２に補助剤を充填しているため、透光性樹脂膜１０６が補助剤により形成される支持部材１０３により固定されるので、光素子３を実装する際に、樹脂膜が変形したり、破損したりするのを防ぐことができ、透光性樹脂膜１０６を介して、貫通孔２上に光素子３を確実に載置することが可能となる。
【００７０】
さらに、上記のように実装された光素子３と透光性樹脂膜１０６との間に、透明なアンダーフィル剤（図示せず）を浸透させ、硬化させてもよい。その後、光素子３全体を例えばエポキシ樹脂等の封止材８にて封止する。なお、アンダーフィル剤は、特に限定するものではないが、透光性樹脂膜１０６の界面での反射を防止し得るという観点からは、透光性樹脂膜１０６とほぼ等しい屈折率の材料を用いることが好ましい。したがって、例えば、透光性樹脂膜１０６としてポリイミドを用いた場合には、アンダーフィル剤としては、ポリイミドに屈折率が近い、透光性エポキシ樹脂等を用いることができる。
【００７１】
このように封止した光素子３を搭載した基板１０１を、例えばダイサー等により縦横に切断して小片にする（同図（ｅ））。この際、一の小片が、単位基板領域ｘ及び延長領域ｙを含むように切断する。
【００７２】
小片にした各基板１から、延長領域ｙに相当する部分を基板１から、例えば（ダイシング、レーザ等の手段によって、切除する（同図（ｆ））。
【００７３】
基板１から、支持部材１０３と膜１０４が一体となった支持具１０５を除去する（同図（ｇ））。
【００７４】
なお、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、基板１０１の切断後に、支持具１０５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の切断前に支持具１０５を取り除いてもよい。支持具１０５を取除く工程の後に基板を切断する場合には、支持具１０５を一度に抜くことが可能となるので、製造工程の簡略化が図れ、また、支持具１０５の再利用が可能となり、製造コストを低減せしめることが可能となる。
【００７５】
また、上記例においては、発光素子としてＶＣＳＥＬを用いたが、端面発光レーザ等を用いてもよい。さらに、発光素子の代わりにフォトダイオード等の受光素子を実装してもよく、この場合には、光受信モジュールが得られる。
【００７６】
また、上記（ｃ）工程においては、透光性樹脂膜１０６を、透光性樹脂を被覆することにより形成したが、被覆する代わりに、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てもよい。また、予め、少なくとも一面に配線膜７が形成されたフィルムを貼り付けてもよく、特に、両面にマイクロストリップラインが形成されたポリイミドフィルム等のフレキシブル基板（ＦＰＣ：flexible printed circuits）を用いると、製造工程をさらに簡略化し得るので好ましい。なお、この場合、後の工程（ｆ）で基板１の延長領域ｙに相当する部分１１０を取除くことから、製造工程の簡略化のため、フィルムは単位基板領域ｘに該当する部分のみと接着することが好ましい。
【００７７】
また、上記（ｅ）工程においては、一つの基板１に一つの貫通孔２を備えるように小片化を行ったが、一つの基板１が複数の貫通孔２を備えるようにしてもよい。貫通孔２を複数有する基板を形成することで、多チャンネルシステムに対応した光通信モジュール又は送受信一体型の光通信モジュールを提供し得る。
【００７８】
以上の構成によれば、単位基板領域ｘ及び延長領域ｙを一単位として含む基板１から、延長領域ｙ部分を取除くことにより、簡略な工程で外部基板と簡易に接続し得る接続部が一体となった光通信モジュールを提供し得る。また、貫通孔２に、補助剤（硬化性樹脂）を充填して透光性樹脂膜１０６（又は６）を固定するので、貫通孔２上に貫通孔２の孔径よりも小さな光素子３を載置することができ、安価な光通信モジュールの提供が可能となる。また、光素子３を載置する際、透光性樹脂膜１０６（又は６）を支持部材１０３により裏面から支えることが可能となるので、薄い透光性樹脂膜１０６（又は６）を用いた場合でも、透光性樹脂膜１０６（又は６）の歪みや破損を防止することが可能となる。したがって、歩留まりよく光通信モジュールを提供することが可能となる。さらに、一度に大量の光通信モジュールを形成することができるので、製造コストを低減することが可能となる。
【００７９】
図７（ａ）〜同（ｇ）に、本実施形態に係る光通信モジュールの他の工程による製造方法を説明するための工程図を示す。図６に記載の製造方法では、貫通孔２に補助剤を充填し、支持部材１０３を形成することで、光素子３を搭載する際の透光性樹脂膜１０６（又は６）の支えとしている。これに対し、図７に記載の製造方法では、貫通孔２に補助剤を充填する代わりに、冶具１２３を挿入することで、光素子３を搭載する際の透光性樹脂膜１０６（又は６）の支えとする点で異なる。
【００８０】
以下、図７を参照しつつ、各工程について説明する。なお、同図中、図６と実質的に同じ機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００８１】
まず、図６の（ａ）工程と同様に、光ファイバ等の挿入物を挿入可能な、例えば丸形状の貫通孔２を単位基板領域ｘに１又は複数個有する基板１０１を準備する（同図（ａ））。
【００８２】
貫通孔２に、貫通孔２に嵌合する冶具１２３を挿入する（同図（ｂ））。冶具１２３は、後の工程で取除くことが容易となるという観点から、貫通孔２の高さよりも長いものを用いることが好ましい。冶具１２３は、冶具１２３の先端と基板１０１の片面が略同一平面上に位置するように、基板１０１に挿入する。冶具１２３の素材は、特に限定するものではないが、透光性樹脂膜１０６上に光素子３を載置した後に除去するので、基板１０１から容易に引き抜くことができ、また、透光性樹脂膜１０６から容易に剥離し易いものが好ましく、例えば金属製のものが好ましい。また、貫通孔２から下方に突出した冶具１２３の先端を、図６の工程で用いた補助剤と同様の硬化性樹脂で固定して突出部の側面又は全体を覆う膜１０４を形成してもよい。なお、膜１０４は、冶具１２３の突出した先端と同じか、それ以上の厚さに形成されていることが好ましい。基板１０１から冶具１２３の先端が突出した状態にあると、基板１０１に負荷がかかった時に、冶具１２３が透光性樹脂膜１０６を突き抜けてしまう虞があるからである。
【００８３】
なお、図７の（ｃ）〜（ｇ）工程については、図６の（ｃ）〜（ｇ）と同様の工程で行うことができる。
【００８４】
以上の構成によれば、図４に記載の製造方法と同様の効果が得られる他、透光性樹脂膜１０６を支持するために、貫通孔に嵌合し得る、繰り返し利用可能な冶具１２３を用いているので、光通信モジュールの低コスト化が図れる。
【００８５】
図８（ａ）〜同（ｇ）に、本実施形態に係る光通信モジュールの更なる他の工程による製造方法を示す。なお、同図中、図６と実質的に同じ機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００８６】
同図（ａ）に記載するような、載置板上に規則的に縦横に整列された例えば円筒状の凸部１２０ａが複数形成された構造を有する冶具１２０を準備する。冶具１２０の各凸部１２０ａに、一又は複数の貫通孔を有する複数の基板１（単位基板）を、各々嵌め込む（同図（ｂ））。
【００８７】
冶具１２０上の各基板１間の間隙（隙間）に、補助基板１２１を設ける（同図（ｃ））。補助基板１２１は、予め、各基板１間の間隔に合致しうる大きさの部材を準備して、基板１間の間隙に載置してもよい。また、複数の基板１を設置した冶具１２０を収容し得る型に、冶具１２０を収容し、基板１間の間隙に、硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂）を充填し、加熱硬化させたものを補助基板１２１として用いてもよい。補助基板１２１として樹脂硬化物を用いた場合には、樹脂の硬化後に樹脂硬化物と基板１とが面一になるように、表面を研磨してもよい。また、表面研磨の後に、必要に応じて洗浄操作を行ってもよい。なお、このような基板１間の間隙を埋める樹脂１２１としては、基板１及び透光性樹脂膜１０６（又は６）と剥離容易なものが好ましい。後の工程（ｇ）で、各基板１を冶具１２０から取外す際、特別の操作なしに、基板１を補助基板１２１（樹脂硬化物）から容易に剥離することが可能となるので、製造工程を簡略にし得る。
【００８８】
その後、図６の（ｃ）〜（ｄ）工程と同様に、透光性樹脂膜１０６及び配線膜７を形成し、光素子３を実装して、封止材８により封止する（図６（ｄ）〜同（ｅ））。
【００８９】
透光性樹脂膜１０６を、単位基板領域ｘ及び延長領域ｙに相当する領域を含むような大きさに、例えばレーザ、又はダイシング等により切断し（同図（ｆ））、完成した光通信モジュールを冶具１２０から外す（同図（ｇ））。なお、（ｇ）工程において、基板１又は透光性樹脂膜６と補助基板１２１との剥離性が良好でない場合には、ダイシング、レーザ等により切断することにより、補助基板１２１を基板１又は透光性樹脂膜６から取り除いてもよい。
【００９０】
なお、基板１と補助基板１２１は、透光性樹脂膜６を形成する土台とする場合には、基板１及び補助基板１２１の上面（表面）が面一に形成されていることが好ましい。ただし、例えば、透光性樹脂膜の代わりにフィルムを取付ける場合等には、基板１と補助基板１２１は、面一に形成されていなくてもよい。
【００９１】
上記製造方法によると、図６に記載の製造方法と同様の効果が得られる他、冶具１２０の載置板を切断することなく、繰り返し利用することができ、簡略な工程で一括して大量に光通信モジュールを製造し得るので、製造コストを削減することが可能となる。
【００９２】
なお、本発明は上述した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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本実施形態に係る光通信モジュールの一実施態様を示す断面図である。
【図２】 図２は、本実施形態に係る光通信モジュールの他の実施態様を示す断面図である。
【図３】 図３は、本実施形態の光通信装置の一実施態様を示す断面図である。
【図４】 図４は、本実施形態の光通信装置の他の実施態様を示す断面図である。
【図５】 図５は、本実施形態の光通信装置の更に他の実施態様を示す断面図である。
【図６】 図６は、本実施形態に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための工程図である。
【図７】 図７は、本実施形態に係る光通信モジュールの他の工程による製造方法を説明するための工程図である。
【図８】 図８は、本実施形態に係る光通信モジュールの更に他の工程による製造方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
１・・・基板、２・・・貫通孔、３・・・光素子、４・・・発光部又は受光部、５・・・接続部（バンプ）、６・・・透光性樹脂膜、７・・・配線膜、８・・・封止材、９・・・張出し部、１０・・・導電体層
【発明の属する技術分野】
本発明は、光送信機、光受信機、及び光トランシーバ等の光通信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通信モジュール（例：コネクタ）が利用されている。
【０００３】
従来の光送信モジュールの多くは、発光素子が缶パッケージによりパッケージングされた構造を有する。缶パッケージは、一般に、金属端子（ピン）を介して、発光素子を駆動するための信号を送信する外部回路に接続され、外部回路が形成されたプリント基板上に固定されている。発光素子と光ファイバは、例えばボールレンズ等を介して光結合される。このような方式では、発光素子から出射された光は、ボールレンズを介してモジュールのスリーブ部により位置決めされた光ファイバに入射される。
【０００４】
しかし、この従来の方式では、缶パッケージを使用しているため、金属ピンを介して外部回路に接続されることになり、小型化に限界があった。また、部品点数が多く、製造工程が多い上に、各部品のアラインメント調整に時間がかかるため、製造コストが高くなる傾向にあった。
【０００５】
このような課題を解決するために、種々の方法が検討されている。
【０００６】
例えば、特許文献１（特開２０００−３４９３０７号公報）には、光ファイバを挿入する貫通穴を有し、光素子又は外部回路との電気的接続を容易にするための導電層が形成されたプラットフォームと光素子を備えた光通信モジュールが開示されている。このプラットフォームによれば、缶パッケージを用いず、また、貫通穴により光素子に対する光ファイバの位置決めがなされるので、小型化が可能となる。
【０００７】
【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】
しかしながら、特許文献１に記載の光通信モジュールでは、光ファイバを挿入する貫通穴上に光素子を搭載するためには、貫通穴の周囲に光素子を接続固定するためのバンプを形成する必要がある。したがって、貫通穴よりも大きな光素子が必要となり、光素子が大型化し、製造コストが高くなる。また、光ファイバの先端には、通常、ファイバを保持し、アラインメントを取るためのフェルールが接続される。したがって、フェルールの径に合わせて貫通穴の穴径も広がるため、穴径が光素子よりも大きくなり、光素子の搭載が不可能となる場合があった。
【０００８】
このような光通信モジュールは、消耗品であるため、より一層の低コスト化が望まれる。
【０００９】
また、この光通信モジュールの構成では、光素子の駆動を制御するための外部回路に接続するために、金属端子等の接続端子を別途設けなければならず、作業工程が煩雑であり、外部回路と簡便に接続し得る光通信モジュールの開発が望まれる。さらに、この光通信モジュールの構成では、インピーダンス整合された伝送路を組むことが困難であるため、高周波域での駆動に限界があり、高速駆動に対応した光通信モジュールの開発が望まれる。
【００１０】
よって、本発明は、外部回路との接続を簡便に行うことが可能な、高信頼性の安価な小型光通信モジュールを提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、さらに光通信の高速化に対応し得る光通信モジュールを提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、外部回路との接続を簡便に行うことが可能な、高信頼性の小型光通信モジュールを簡略に大量に製造し得る製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【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通信モジュールは、光ファイバを挿脱可能な貫通孔を有する基板と、前記基板の片面に前記貫通孔全体を覆うように設置され、前記基板から外方に延在する張出し部を有する透光性樹脂膜と、前記透光性樹脂膜の少なくとも片面の、前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記張出し部に至るまで配置される配線膜と、前記配線膜に接続され、前記貫通孔上に前記透光性樹脂膜を介して設置される光素子とを含み、前記透光性樹脂膜の張出し部に外部回路との接続部が形成されることを特徴としている。
【００１４】
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、安価な光通信モジュールを提供し得る。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止することが可能となる。さらに、透光性樹脂膜の一部が接続部となるので、別途外付けの接続部を設ける必要がなく、外部回路との接続を簡便に行うことが可能となる。
【００１５】
本発明の光通信モジュールは、光ファイバを挿脱可能な貫通孔を有する基板と、前記基板の片面に前記貫通孔全体を覆うように設置され、前記基板から外方に延在する張出し部を有する透光性樹脂膜と、前記透光性樹脂膜の両面の、少なくとも、前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記張出し部に至るまで形成されるマイクロストリップラインと、前記マイクロストリップラインに接続され、前記貫通孔上に前記透光性樹脂膜を介して設置される光素子とを含み、前記透光性樹脂膜の張出し部に外部回路との接続部が形成されることを特徴としている。
【００１６】
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、安価な光通信モジュールを提供し得る。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止することが可能となる。さらに、透光性樹脂膜の一部が接続部となるので、別途外付けの接続部を設ける必要がなく、外部回路との接続を簡便に行うことが可能となる。また、透光性樹脂膜の両面にマイクロストリップラインが形成されているため、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通信モジュールの提供が可能となる。
【００１７】
また、本発明の光通信モジュールは、必要に応じて光素子が封止材により封止されていてもよい。かかる構成により、光素子の密閉性が保たれ、信頼性の高い光通信モジュールを提供し得る。また、本発明では、透光性樹脂膜を介して、光素子が貫通孔上に設置されるので、透光性樹脂膜上で光素子を封止することが可能となり、光素子を封止した状態で、光ファイバの挿脱が可能となる。したがって、光ファイバの挿脱時においても、光素子を外気や湿気から保護することが可能となり、より信頼性の高い光通信モジュールを提供することが可能となる。
【００１８】
前記光素子と前記透光性樹脂膜との接続部が、前記貫通孔上に位置していることが好ましい。貫通孔上に透光性樹脂膜が形成されているので、貫通孔の孔径よりも小さな光素子を搭載することが可能となり、製品のコストを低減し得る。
【００１９】
前記透光性樹脂膜の膜厚を利用して、前記マイクロストリップラインの特性インピーダンスの値を設定することが好ましい。かかる構成によれば、インピーダンスの変動を低減することが可能となる。
【００２０】
前記基板を導体として前記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することが好ましい。かかる構成によれば、基板自体を接地板として用いることができるので、製造工程を簡略化することが可能となる。
【００２１】
前記透光性樹脂膜がポリイミド膜であり、前記光素子が面発光レーザであることが好ましい。かかる構成によれば、ポリイミド膜を用いるので、光透過性が良好であり、また、面発光レーザを用いることで、小型化が可能となるので、光損失の少ないコンパクトな光通信モジュールの提供が可能となる。
【００２２】
本発明の光通信装置は、上記光通信モジュールを含むことを特徴とする。
【００２３】
かかる構成によれば、上記のような光通信モジュールを用いているので、安価で、高信頼性の小型光通信装置を簡略な工程で提供することが可能となる。
【００２４】
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、送信に係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）も含む。
【００２５】
本発明の光通信モジュールの製造方法は、一又は複数の貫通孔を単位基板領域に有し、該単位基板領域の外方に延長領域を有する基板の該貫通孔に、該貫通孔を埋設する補助剤を充填し、硬化させて支持部材を形成する工程と、前記基板上面の単位基板領域及び前記延長領域に透光性樹脂膜を形成する工程と、前記透光性樹脂膜上に、前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記延長領域に至るまで配線膜を形成する工程と、前記透光性樹脂膜上の前記貫通孔に対応する部位に光素子を配置して、該光素子を前記配線膜に接続する工程と、前記基板から、該基板の前記延長領域に該当する部分を取除き、外方に延在する前記透光性樹脂膜、前記配線膜及び前記光素子が形成された単位基板を得る工程と、前記単位基板から、前記支持部材を取除く工程とを含むことを特徴としている。
【００２６】
かかる構成によれば、接続部が一体となって形成された透光性樹脂膜を形成し得るので、外部回路との接続時に別途外付けの接続部を準備しなくても良く、簡易な工程で外部回路との接続が可能となる。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、補助剤を硬化させて形成した支持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、歩留まりよく光通信モジュールを形成し得る。さらに、光通信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、安価な光通信モジュールを大量に製造することも可能となる。
【００２７】
本発明の光通信モジュールの製造方法は、単位基板領域に一又は複数の貫通孔を有し、該単位基板領域の外方に延長領域を有する基板の該貫通孔に、該貫通孔に嵌合する冶具を挿入する工程と、前記基板上面の単位基板領域及び前記延長領域に透光性樹脂膜を形成する工程と、前記透光性樹脂膜上に、前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記延長領域に至るまで配線膜を形成する工程と、前記透光性樹脂膜上の前記貫通孔に対応する部位に光素子を配置して、前記光素子を前記配線膜に接続する工程と、前記基板から、該基板の前記延長領域に該当する部分を取除き、外方に延在する前記透光性樹脂膜、前記配線膜及び前記光素子が形成された単位基板を得る工程と、前記単位基板から、前記冶具を取除く工程とを含むことを特徴としている。
【００２８】
かかる構成によれば、接続部が一体となって形成された透光性樹脂膜を形成し得るので、外部回路との接続時に別途外付けの接続部を準備しなくても良く、簡易な工程で外部回路との接続が可能となる。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、冶具により支えながら、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、歩留まりよく光通信モジュールを形成し得る。また、透光性樹脂膜を光素子搭載時に支える支持部材として、一時的に充填する補助剤ではなく、予めその用途に利用するために形成された冶具を使用するため、繰り返し利用でき、製造コストを低減することが可能となる。さらに、光通信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、安価な光通信モジュールを大量に製造することも可能となる。
【００２９】
前記貫通孔に冶具を挿入する工程の後に、さらに、前記冶具を前記基板に固定する工程を含むことが好ましい。冶具を基板に固定することで、冶具のずれによる透光性樹脂膜の破損等を防止することが可能となる。
【００３０】
前記支持部材又は前記冶具を取除く工程の前又は後に、さらに、前記基板を、前記単位基板領域と延長領域とを含むように小片化する工程を含んでもよい。一の基板上で、光通信モジュールの組立工程の殆どを一括バッチ処理した後、小片化するので、大量のモジュールを簡略な工程で製造することが可能である。また、基板を切断した後、支持部材又は冶具を除去する場合には、基板切断時の水・油等による貫通孔の汚染を防止する工程を別途設ける必要がないので、製造工程を簡略化でき、製造コストを低減せしめることが可能となる。また、支持部材又は冶具を除去する工程の後に基板を切断する場合には、支持部材又は冶具を一度に抜くことが可能となるので、製造工程の簡略化が図れ、製造コストを低減せしめることが可能となる。
【００３１】
本発明の光通信モジュールの製造方法は、一又は複数の貫通孔を有する単位基板を、載置面上に一又は複数の凸部を形成した治具に前記凸部を前記貫通孔に挿通させて配置する工程と、前記単位基板の外周の前記載置面上に補助基板を配置する工程と、前記単位基板上面の単位基板領域及び前記補助基板上面の延長領域に透光性樹脂膜を成膜する工程と、前記透光性樹脂膜上に前記単位基板領域の前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記延長領域に至る配線膜を形成する工程と、前記透光性樹脂膜上の前記貫通孔に対応する部分に光素子を配置し、これを前記配線膜に接続する工程と、前記単位基板領域から前記延長領域に渡る透光性樹脂膜、前記配線膜及び前記光素子が形成された単位基板を前記治具及び前記補助基板上から分離する工程とを含むことを特徴としている。
【００３２】
かかる構成によれば、接続部が一体となって形成された透光性樹脂膜を形成し得るので、外部回路との接続時に別途外付けの接続部を準備しなくても良く、簡易な工程で外部回路との接続が可能となる。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、冶具により支えながら、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、歩留まりよく光通信モジュールを形成し得る。また、透光性樹脂膜を光素子搭載時に支える支持部材として、一時的に充填する補助剤ではなく、予めその用途に利用するために形成された冶具を使用するため、繰り返しの利用が可能となるので、製造コストを低減することが可能となる。また、冶具の各凸部ごとに、予め小片化された基板を装着し、後で取り外すので、基板の小片化の工程が必要なく、また、基板の小片化の際に冶具の凸部間の固定部分を切断する必要もないので、製造工程を簡略化でき、冶具を繰り返し用いることができるので、製造コストを低減することが可能となる。さらに、複数の単位基板を用いた場合には、光通信モジュールの組立工程の殆どを、一の冶具を用いて、一括バッチ処理することができるので、簡易な工程で光通信モジュールを大量に製造することも可能となる。
【００３３】
前記補助基板が、前記単位基板と略面一となるものであることが好ましい。補助基板は、単位基板間の間隙を埋め、単位基板間を固定する役割を果たすが、単位基板と面一とすることで、透光性樹脂膜の張出し部を形成するための土台とすることが可能となる。
【００３４】
前記単位基板が複数ある場合には、前記透光性樹脂膜を、前記単位基板領域と前記延長領域とを含むように切断する工程を含むことが好ましい。かかる構成によれば、高信頼性、高性能の光通信モジュールを一括して大量に製造することが可能となる。
【００３５】
前記透光性樹脂膜を形成する工程、及び前記延長領域に至るまで配線膜を形成する工程の代わりに、前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記単位基板領域の外方の延長領域に至るまでマイクロストリップラインが形成された透光性樹脂膜を前記基板上面の単位基板領域及び前記延長領域に取付ける工程を含むことが好ましい。かかる構成によれば、製造工程の簡略化を図ることが可能となる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３７】
図１は、本発明の一実施形態に係る光通信モジュールの断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る光通信モジュールは、貫通孔２を有する基板１、基板１の片面に貫通孔２全体を覆うように設置され、基板１から外方に延在する張出し部９を有する透光性樹脂膜６、及び光素子３を含む。
【００３８】
基板１には、光ファイバ（図示せず）が挿脱可能な貫通孔２が形成されている。貫通孔２は、光ファイバを固定し得る形状であればよく、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であることが好ましい。なお、光ファイバにフェルール又はスリーブが接続されている場合には（図４の１５、図５の１６参照）、フェルール又はスリーブを固定し得る形状であって、フェルール又はスリーブの挿入時に間隙が生じない形状とされることが好ましい。基板１としては、例えば、ステンレス、アルミニウム又は銅等の導電性材料（導電体）、或いは樹脂又はセラミックス等の非導電性材料を用いることができる。基板１上に、高速駆動に対応可能なマイクロストリップラインを形成する場合、基板１を導電体とすると、基板１をグラウンド電位として用いることができ、別途グラウンド電位に用いる層を設けなくてもよいので、製造工程を簡略化できる。
【００３９】
基板１の片面には、透光性樹脂膜６が、基板１の片面に貫通孔２全体を覆うように設置されており、少なくともその一端は、基板１から外方に延在し、可撓性のある張出し部９を形成している。
【００４０】
透光性樹脂膜６には、貫通孔２に対応する位置に、光素子３が、発光部又は受光部４が貫通孔２に向かい合うように載置されている。光素子３の発光部又は受光部４と光ファイバは、透光性樹脂膜６を介して光結合している。透光性樹脂膜６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から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、取扱いが容易という観点からは、ポリイミド膜が好ましい。
【００４１】
透光性樹脂膜６上には、銅等の金属の導電体を用いた配線膜７が形成されている。この配線膜７は、少なくとも、貫通孔２上又は貫通孔２近傍の位置から張出し部９に至るまで延在しており、張出し部９上には、例えば光素子３の駆動を制御する外部回路と接続するための接続端子が形成されていてもよい。光素子３の高速動作に対応するためには、透光性樹脂膜６と配線膜７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。
【００４２】
ＶＣＳＥＬ等の発光素子又はＰＤ等の受光素子といった光素子３は、貫通孔２上又は貫通孔２の近傍で、配線膜７に接続される。具体的には、例えば、光素子３は、貫通孔２上に、発光部又は受光部４が貫通孔２に対向する向きに、フリップチップボンディングにより接続形成される。光素子３として、例えば、発光素子を用いる場合、ＶＣＳＥＬ等の面発光レーザを用いると、光素子３の小型化が可能となり、光損失の少ないコンパクトな光発信モジュールの提供が可能となる。本実施形態では、光素子３及び光ファイバが、貫通孔を基準に位置決めされて搭載される。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、位置精度の高い光通信モジュールを提供することが可能となる。光素子３の発光部又は受光部４上には、インクジェット法により、マイクロレンズが形成されていてもよい。
【００４３】
光素子３は、透光性樹脂膜６及び配線膜７を介して、貫通孔２上に設けられており、光素子３と配線膜７との接続部であるバンプ５が、貫通孔２上に位置するように設置されている。光素子３は、素子全体が封止材８により封止されている。なお、発光部又は受光部４上にマイクロレンズが形成されている場合には、レンズとして機能させるために、光素子３と透光性樹脂膜６との間には、封止材８は充填しない。また、必要に応じて、光素子３と透光性樹脂膜６との間にアンダーフィル剤（図示せず）が充填されていてもよい。
【００４４】
次に、透光性樹脂膜６と配線膜７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付いて詳細に説明する。この場合には、透光性樹脂膜６の他面側に、接地電位が接続されるべき導電体層（図２の１０参照）が形成される。導電体層１０は、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅等の金属から構成されていてもよい。このような導電体層１０は、光透過部となる部位を残して形成される。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。なお、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）等の透明電極を用いる場合には、光透過部となる部位を覆って形成されていてもよい。このようにマイクロストリップラインが形成されていることにより、高周波域での伝送ロスを防止することが可能となる。また、基板１が導電体である場合には、導電体層１０の代わりに基板１をグラウンド電位として、マイクロストリップラインが形成されていてもよい。導電体層１０が不要となるので、構造を簡素化し、製造工程を簡略化することができる。
【００４５】
透光性樹脂膜６の両面にマイクロストリップラインを形成する場合、透光性樹脂膜の膜厚を利用して、マイクロストリップラインの特性インピーダンスの値を設定することが可能である。
【００４６】
具体的には、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、伝送路の線幅をＢ（ｍｍ）、線厚みをＣ（ｍｍ）、伝送路とグラウンドとの間隔をＨ（ｍｍ）、誘電体層として機能する透光性樹脂膜６の比誘電率をεrとすると、次式により求められる。
【００４７】
Ｚ0＝（87／（εr＋1.41）1/2）×ｌｎ（5.98Ｈ／（0.8Ｂ＋Ｃ））
ここで、例えば、光素子３の入力インピーダンスが例えば５０Ωである場合、マイクロストリップラインの特性インピーダンスも光素子３の入力インピーダンスと同様の５０Ωに揃えることにより、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６としてポリイミド（比誘電率は３．４）を用いた場合、上記式より、例えば、Ｈ＝０．０５、Ｂ＝０．０９、Ｃ＝０．０１２のときに、マイクロストリップラインのインピーダンスは約５０Ωとなる。したがって、この寸法により、光素子３の入力インピーダンスと整合のとれたマイクロストリップラインを構成し得る。
【００４８】
また、本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２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通信モジュール又は送受信一体型の光通信モジュールを提供し得る。
【００４９】
以上の構成によれば、透光性樹脂膜の一部が接続部となるので、別途外付けの接続部を設ける必要がなく、外部回路との接続を簡便に行うことが可能となる。また、透光性樹脂膜のマイクロストリップラインを形成することで、透光性樹脂膜の厚みで特性インピーダンスのマッチングが可能となり、高周波域での伝送ロスを低減することが可能となる。また、基板の一方の面に、貫通孔を覆う透光性樹脂膜が形成されており、光素子を封止する封止材を透光性樹脂膜上に形成するため、光素子を封止した状態で、光ファイバの挿脱が可能となるので、信頼性の高い光通信モジュールが得られる。さらに、光素子を透光性樹脂膜上に形成するため、光ファイバを挿入するための貫通孔の径が大きい場合にも、貫通孔の径に合わせて光素子を大型化する必要がなく、小型の光素子を搭載できるため、光通信モジュールの低コスト化を図ることが可能となる。また、光素子を透光性樹脂膜に位置調整して載置した後に、封止材で固定するため、精度のよい光通信モジュールを提供し得る。
【００５０】
このような光通信モジュールは、光通信装置に用いられてもよい。このような光通信装置は、例えば、パーソナルコンピュータや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。
【００５１】
図３から図５に、本実施形態に係る光通信モジュールに光ファイバを挿着し、外部回路と接続した際の光通信装置の種々の態様を示す。なお、図３から図５において、図１で説明した符号については、同一符号を付して説明を省略する。
【００５２】
図３に、本実施形態の光通信モジュールと、光ファイバ１１と、外部基板１２とを含む光通信装置を説明するための図を示す。
【００５３】
図３に示すように、本実施形態の光通信モジュールでは、基板１は、光素子３の駆動を制御する外部回路１４が設けられた外部基板１２上に、基板１の側壁が接合され、基板１上に設けられた透光性樹脂膜６の可撓性を有する張出し部９が外部基板１２上に折り曲げられて設置されている。透光性樹脂膜６上には、配線膜７が形成されており、透光性樹脂膜６の張出し部９上では、配線膜７の末端に接続端子が形成されていてもよい。接続部としての張出し部９と外部基板１２上の外部回路１４との接続は、例えば、はんだ付け、ワイヤボンディング、金属膜の貼り付け、導電性接着剤による接着、ネジ締結等によって行われる。また、外部基板上に、透光性樹脂膜６の張出し部９が挿入し得るコネクタを形成し、接続端子としての張出し部９をコネクタに装着することで差込接続してもよい。
【００５４】
光素子３は、接続部としての例えばはんだバンプ５を介して透光性樹脂膜６上の配線膜７と接続されている。配線膜７は、張出し部９において、外部基板１２に設けられた外部回路１４と、例えば、はんだ１３により接続されている。光素子３は、外部基板１２により設けられたこの外部回路１４により、駆動が制御される。
【００５５】
図４は、基板１の貫通孔２にフェルール１５を装着した光ファイバ１１を挿入した例を示す。
【００５６】
同図では、透光性樹脂膜６の表面に配線膜７が、裏面に導電体層１０が形成されることにより、マイクロストリップラインが形成されている。外部基板１４上の外部回路１４とマイクロストリップラインは、はんだ１３で接続されている。また、外部基板は、例えば導電体層１８を含む複数の積層膜から構成されていてもよく、透光性樹脂膜６の裏面に形成された導電体層１０と例えばスルーホールを介して接続されている。透光性樹脂膜上に設けられたマイクロストリップラインのインピーダンスとの整合を図るために、外部基板上に設けられた外部回路１４と導電体層１８との距離は適宜調整されることが好ましい。なお、導電体層１８は、外部基板１４の裏面に形成されていてもよい。
【００５７】
図５は、基板１の貫通孔２に、スリーブ１６が装着された光ファイバ１１を挿入した例を示す。
【００５８】
光素子３が発光素子の場合、発光素子３ａから出射したビーム２０は、スリーブ１６の上端に形成されたレンズ１７により集光され、光ファイバ１１のコア１１ｂに入射する。
【００５９】
図４及び図５に示したように、本実施形態によれば、基板１に形成する貫通孔２の大きさを、フェルール又はスリーブの径に合わせて形成した場合においても、透光性樹脂膜６を有するので、貫通孔２より小さい光素子３を設置することが可能である。したがって、光素子３を小型化することが可能となり、光通信装置の低コスト化が図れる。
【００６０】
図６（ａ）〜同（ｇ）は、本実施形態に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための工程図である。以下に、同図を参照しつつ、本実施形態に係る光通信モジュールの製造方法について説明する。
【００６１】
まず、光ファイバを挿入可能な、例えば丸形状の貫通孔２を１又は複数個有する基板１０１を準備する（同図（ａ））。貫通孔２は、光ファイバ又は光ファイバに接続されたフェルール等の挿入物を挿入した際に、挿入物との間に実質的に空隙が生じないサイズであることが光素子と光ファイバとの位置調整の観点から好ましい。また、基板１０１は、一の光通信モジュールを構成する部位に相当する単位基板領域ｘと、透光性樹脂膜の張出し部９を形成するための土台として使用される延長領域ｙを含めた領域を一単位として一又は複数含み、貫通孔２を単位基板領域ｘに１又は複数個有するように形成されている。基板１０１は、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅等の導電性材料から構成されることが好ましい。高速駆動に対応するためには、基板上にマイクロストリップラインを形成することが好ましく、基板１０１に導電体を用いた場合には、基板１０１をグラウンド（接地）電位として用いることが可能となるからである。なお、基板１０１には、樹脂、又はセラミックス等の非導電性の部材を用いることもできる。この場合には、例えば、金属箔の貼付け、スパッタ等により、基板１０１の表面に導電体層を形成することにより、この導電体層をグラウンド電位とすることができる。
【００６２】
貫通孔２に、補助剤を充填する（同図（ｃ））。ここで、補助剤としては、充填後、後に形成する透光性樹脂膜１０６上に光素子を載置する際に、透光性樹脂膜１０６が破損しないように、透光性樹脂膜１０６を支持し得るようなものであればよい。このような補助剤としては、光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂等の硬化性樹脂を用いることができ、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。なお、後の工程（ｇ）で、支持部材１０３は取除かれることから、支持部材１０３を形成する補助剤の材料としては、基板１０１及び透光性樹脂膜１０６と付着しにくい材料であることがより好ましい。具体的には、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を貫通孔２内に充填した後、加熱硬化させ、支持部材１０３を形成する。なお、補助剤を充填する際、基板１０１の補助剤を充填する側と反対側の面側に、平坦な板又は底が平坦な容器を設置するとよい。このような板又は容器を用いることで、透光性樹脂膜１０６を支えることになる支持部材１０３の先端部を平坦化することができる。
【００６３】
また、この際、基板１０１の板又は容器が設置されているのと反対側の面に、補助剤として用いたのと同様の硬化性樹脂を用いて膜１０４を形成する。なお、基板１０１上に設ける膜１０４は、支持部材１０３と同じ硬化性樹脂を用いて形成されていてもよく、また、異なる樹脂を用いてもよい。支持部材１０３と膜１０４は、同時に形成されてもよく、また、別工程によってもよい。貫通孔２に充填した補助剤を取り除くのが容易という観点からは、膜１０４は、同一材料で一体的に形成されていることが好ましい。
【００６４】
支持部材１０３の先端が露出している基板１０１の面側に、透光性樹脂を成膜して、透光性樹脂膜１０６を形成し、この透光性樹脂膜１０６上に、例えば銅等の導電体膜をスパッタ又は銅箔の貼り付け等により一面に形成することで、配線膜７を形成する。その後、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程によりパターニングを行い、配線パターンを形成してもよい（同図（ｃ））。
【００６５】
配線膜７は、少なくとも貫通孔２上又は貫通孔２近傍の位置から張出し部９に至るまで形成する。
【００６６】
透光性樹脂膜１０６の材料としては、光を透過させる樹脂であれば特に限定されず、例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂等を用いることができる。ポリイミドを用いる場合には、例えば、所定のモノマーを所定の厚さに塗布し、加熱重合させて硬化させることにより形成することができる。なお、透光性樹脂膜１０６を形成する前に、必要に応じて、基板１０１表面を研磨等により平坦化処理してもよい。このような処理をすることで、形成される透光性樹脂膜１０６の表面を平坦にすることが可能となり、光の乱反射を防止することが可能となる。
【００６７】
また、このような配線膜７は、マイクロストリップラインとすることが好ましい。例えば、基板１０１として、ステンレス等の導電体を用いた場合には、基板１０１を基準電位（グラウンド電位）としたマイクロストリップラインの形成が可能となる。マイクロストリップラインを利用することで、インピーダンス整合を図ることができ、高周波域での伝送ロスを防止することが可能となるので、高周波域での伝送路を確保し得る。なお、基板１０１と透光性樹脂膜１０６との間に、例えば金属箔の貼付け、又はスパッタ等により導電体層を設けることで、導電体層をグラウンド電位とするマイクロストリップラインを形成してもよい。
【００６８】
次に、配線膜７を形成した基板１０１上に、光素子３を実装する（同図（ｄ））。例えば、光素子３としての垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を、基板１０１上の配線膜７に接続するように、例えばフリップチップボンディングにより接合する。なお、同図（ｄ）では、光素子３には、接続部として、はんだバンプ５によるバンプ処理がなされている。
【００６９】
上記工程（ｃ）及び（ｄ）において、配線膜７を形成して光素子３を実装する際のアラインメント調整は、基板１０１に設けた貫通孔２を基準として行う。光ファイバの位置調整は、貫通孔２に固定することにより行われるので、光素子３を貫通孔２を基準にして実装することで、光ファイバと光素子との光軸調整を容易に行うことが可能となる。また、光素子３として、ＶＣＳＥＬ等の発光素子を用いる場合には、必要に応じて、発光素子を駆動するための駆動回路（例：レーザドライバ）を同時に搭載してもよい。本実施形態においては、上記のように、貫通孔２に補助剤を充填しているため、透光性樹脂膜１０６が補助剤により形成される支持部材１０３により固定されるので、光素子３を実装する際に、樹脂膜が変形したり、破損したりするのを防ぐことができ、透光性樹脂膜１０６を介して、貫通孔２上に光素子３を確実に載置することが可能となる。
【００７０】
さらに、上記のように実装された光素子３と透光性樹脂膜１０６との間に、透明なアンダーフィル剤（図示せず）を浸透させ、硬化させてもよい。その後、光素子３全体を例えばエポキシ樹脂等の封止材８にて封止する。なお、アンダーフィル剤は、特に限定するものではないが、透光性樹脂膜１０６の界面での反射を防止し得るという観点からは、透光性樹脂膜１０６とほぼ等しい屈折率の材料を用いることが好ましい。したがって、例えば、透光性樹脂膜１０６としてポリイミドを用いた場合には、アンダーフィル剤としては、ポリイミドに屈折率が近い、透光性エポキシ樹脂等を用いることができる。
【００７１】
このように封止した光素子３を搭載した基板１０１を、例えばダイサー等により縦横に切断して小片にする（同図（ｅ））。この際、一の小片が、単位基板領域ｘ及び延長領域ｙを含むように切断する。
【００７２】
小片にした各基板１から、延長領域ｙに相当する部分を基板１から、例えば（ダイシング、レーザ等の手段によって、切除する（同図（ｆ））。
【００７３】
基板１から、支持部材１０３と膜１０４が一体となった支持具１０５を除去する（同図（ｇ））。
【００７４】
なお、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、基板１０１の切断後に、支持具１０５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の切断前に支持具１０５を取り除いてもよい。支持具１０５を取除く工程の後に基板を切断する場合には、支持具１０５を一度に抜くことが可能となるので、製造工程の簡略化が図れ、また、支持具１０５の再利用が可能となり、製造コストを低減せしめることが可能となる。
【００７５】
また、上記例においては、発光素子としてＶＣＳＥＬを用いたが、端面発光レーザ等を用いてもよい。さらに、発光素子の代わりにフォトダイオード等の受光素子を実装してもよく、この場合には、光受信モジュールが得られる。
【００７６】
また、上記（ｃ）工程においては、透光性樹脂膜１０６を、透光性樹脂を被覆することにより形成したが、被覆する代わりに、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てもよい。また、予め、少なくとも一面に配線膜７が形成されたフィルムを貼り付けてもよく、特に、両面にマイクロストリップラインが形成されたポリイミドフィルム等のフレキシブル基板（ＦＰＣ：flexible printed circuits）を用いると、製造工程をさらに簡略化し得るので好ましい。なお、この場合、後の工程（ｆ）で基板１の延長領域ｙに相当する部分１１０を取除くことから、製造工程の簡略化のため、フィルムは単位基板領域ｘに該当する部分のみと接着することが好ましい。
【００７７】
また、上記（ｅ）工程においては、一つの基板１に一つの貫通孔２を備えるように小片化を行ったが、一つの基板１が複数の貫通孔２を備えるようにしてもよい。貫通孔２を複数有する基板を形成することで、多チャンネルシステムに対応した光通信モジュール又は送受信一体型の光通信モジュールを提供し得る。
【００７８】
以上の構成によれば、単位基板領域ｘ及び延長領域ｙを一単位として含む基板１から、延長領域ｙ部分を取除くことにより、簡略な工程で外部基板と簡易に接続し得る接続部が一体となった光通信モジュールを提供し得る。また、貫通孔２に、補助剤（硬化性樹脂）を充填して透光性樹脂膜１０６（又は６）を固定するので、貫通孔２上に貫通孔２の孔径よりも小さな光素子３を載置することができ、安価な光通信モジュールの提供が可能となる。また、光素子３を載置する際、透光性樹脂膜１０６（又は６）を支持部材１０３により裏面から支えることが可能となるので、薄い透光性樹脂膜１０６（又は６）を用いた場合でも、透光性樹脂膜１０６（又は６）の歪みや破損を防止することが可能となる。したがって、歩留まりよく光通信モジュールを提供することが可能となる。さらに、一度に大量の光通信モジュールを形成することができるので、製造コストを低減することが可能となる。
【００７９】
図７（ａ）〜同（ｇ）に、本実施形態に係る光通信モジュールの他の工程による製造方法を説明するための工程図を示す。図６に記載の製造方法では、貫通孔２に補助剤を充填し、支持部材１０３を形成することで、光素子３を搭載する際の透光性樹脂膜１０６（又は６）の支えとしている。これに対し、図７に記載の製造方法では、貫通孔２に補助剤を充填する代わりに、冶具１２３を挿入することで、光素子３を搭載する際の透光性樹脂膜１０６（又は６）の支えとする点で異なる。
【００８０】
以下、図７を参照しつつ、各工程について説明する。なお、同図中、図６と実質的に同じ機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００８１】
まず、図６の（ａ）工程と同様に、光ファイバ等の挿入物を挿入可能な、例えば丸形状の貫通孔２を単位基板領域ｘに１又は複数個有する基板１０１を準備する（同図（ａ））。
【００８２】
貫通孔２に、貫通孔２に嵌合する冶具１２３を挿入する（同図（ｂ））。冶具１２３は、後の工程で取除くことが容易となるという観点から、貫通孔２の高さよりも長いものを用いることが好ましい。冶具１２３は、冶具１２３の先端と基板１０１の片面が略同一平面上に位置するように、基板１０１に挿入する。冶具１２３の素材は、特に限定するものではないが、透光性樹脂膜１０６上に光素子３を載置した後に除去するので、基板１０１から容易に引き抜くことができ、また、透光性樹脂膜１０６から容易に剥離し易いものが好ましく、例えば金属製のものが好ましい。また、貫通孔２から下方に突出した冶具１２３の先端を、図６の工程で用いた補助剤と同様の硬化性樹脂で固定して突出部の側面又は全体を覆う膜１０４を形成してもよい。なお、膜１０４は、冶具１２３の突出した先端と同じか、それ以上の厚さに形成されていることが好ましい。基板１０１から冶具１２３の先端が突出した状態にあると、基板１０１に負荷がかかった時に、冶具１２３が透光性樹脂膜１０６を突き抜けてしまう虞があるからである。
【００８３】
なお、図７の（ｃ）〜（ｇ）工程については、図６の（ｃ）〜（ｇ）と同様の工程で行うことができる。
【００８４】
以上の構成によれば、図４に記載の製造方法と同様の効果が得られる他、透光性樹脂膜１０６を支持するために、貫通孔に嵌合し得る、繰り返し利用可能な冶具１２３を用いているので、光通信モジュールの低コスト化が図れる。
【００８５】
図８（ａ）〜同（ｇ）に、本実施形態に係る光通信モジュールの更なる他の工程による製造方法を示す。なお、同図中、図６と実質的に同じ機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００８６】
同図（ａ）に記載するような、載置板上に規則的に縦横に整列された例えば円筒状の凸部１２０ａが複数形成された構造を有する冶具１２０を準備する。冶具１２０の各凸部１２０ａに、一又は複数の貫通孔を有する複数の基板１（単位基板）を、各々嵌め込む（同図（ｂ））。
【００８７】
冶具１２０上の各基板１間の間隙（隙間）に、補助基板１２１を設ける（同図（ｃ））。補助基板１２１は、予め、各基板１間の間隔に合致しうる大きさの部材を準備して、基板１間の間隙に載置してもよい。また、複数の基板１を設置した冶具１２０を収容し得る型に、冶具１２０を収容し、基板１間の間隙に、硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂）を充填し、加熱硬化させたものを補助基板１２１として用いてもよい。補助基板１２１として樹脂硬化物を用いた場合には、樹脂の硬化後に樹脂硬化物と基板１とが面一になるように、表面を研磨してもよい。また、表面研磨の後に、必要に応じて洗浄操作を行ってもよい。なお、このような基板１間の間隙を埋める樹脂１２１としては、基板１及び透光性樹脂膜１０６（又は６）と剥離容易なものが好ましい。後の工程（ｇ）で、各基板１を冶具１２０から取外す際、特別の操作なしに、基板１を補助基板１２１（樹脂硬化物）から容易に剥離することが可能となるので、製造工程を簡略にし得る。
【００８８】
その後、図６の（ｃ）〜（ｄ）工程と同様に、透光性樹脂膜１０６及び配線膜７を形成し、光素子３を実装して、封止材８により封止する（図６（ｄ）〜同（ｅ））。
【００８９】
透光性樹脂膜１０６を、単位基板領域ｘ及び延長領域ｙに相当する領域を含むような大きさに、例えばレーザ、又はダイシング等により切断し（同図（ｆ））、完成した光通信モジュールを冶具１２０から外す（同図（ｇ））。なお、（ｇ）工程において、基板１又は透光性樹脂膜６と補助基板１２１との剥離性が良好でない場合には、ダイシング、レーザ等により切断することにより、補助基板１２１を基板１又は透光性樹脂膜６から取り除いてもよい。
【００９０】
なお、基板１と補助基板１２１は、透光性樹脂膜６を形成する土台とする場合には、基板１及び補助基板１２１の上面（表面）が面一に形成されていることが好ましい。ただし、例えば、透光性樹脂膜の代わりにフィルムを取付ける場合等には、基板１と補助基板１２１は、面一に形成されていなくてもよい。
【００９１】
上記製造方法によると、図６に記載の製造方法と同様の効果が得られる他、冶具１２０の載置板を切断することなく、繰り返し利用することができ、簡略な工程で一括して大量に光通信モジュールを製造し得るので、製造コストを削減することが可能となる。
【００９２】
なお、本発明は上述した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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本実施形態に係る光通信モジュールの一実施態様を示す断面図である。
【図２】 図２は、本実施形態に係る光通信モジュールの他の実施態様を示す断面図である。
【図３】 図３は、本実施形態の光通信装置の一実施態様を示す断面図である。
【図４】 図４は、本実施形態の光通信装置の他の実施態様を示す断面図である。
【図５】 図５は、本実施形態の光通信装置の更に他の実施態様を示す断面図である。
【図６】 図６は、本実施形態に係る光通信モジュールの製造方法を説明するための工程図である。
【図７】 図７は、本実施形態に係る光通信モジュールの他の工程による製造方法を説明するための工程図である。
【図８】 図８は、本実施形態に係る光通信モジュールの更に他の工程による製造方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
１・・・基板、２・・・貫通孔、３・・・光素子、４・・・発光部又は受光部、５・・・接続部（バンプ）、６・・・透光性樹脂膜、７・・・配線膜、８・・・封止材、９・・・張出し部、１０・・・導電体層
Claims (13)
- 光ファイバを挿脱可能な貫通孔を有する基板と、
前記基板の片面に前記貫通孔全体を覆うように設置され、前記基板から外方に延在する張出し部を有する透光性樹脂膜と、
前記透光性樹脂膜の少なくとも片面の、前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記張出し部に至るまで配置される配線膜と、
前記配線膜に接続され、前記貫通孔上に前記透光性樹脂膜を介して設置される光素子と、
を含み、前記透光性樹脂膜の張出し部に外部回路との接続部が形成される、光通信モジュール。 - 光ファイバを挿脱可能な貫通孔を有する基板と、
前記基板の片面に前記貫通孔全体を覆うように設置され、前記基板から外方に延在する張出し部を有する透光性樹脂膜と、
前記透光性樹脂膜の両面の、少なくとも、前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記張出し部に至るまで形成されるマイクロストリップラインと、
前記マイクロストリップラインに接続され、前記貫通孔上に前記透光性樹脂膜を介して設置される光素子と、
を含み、前記透光性樹脂膜の張出し部に外部回路との接続部が形成される、光通信モジュール。 - 前記透光性樹脂膜の膜厚を利用して、前記マイクロストリップラインの特性インピーダンスの値を設定する、請求項１又は請求項２に記載の光通信モジュール。
- 前記基板を導体として前記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した、請求項２又は請求項３に記載の光通信モジュール。
- 前記透光性樹脂膜がポリイミド膜であり、前記光素子が面発光レーザである、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光通信モジュール。
- 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光通信モジュールを含む、光通信装置。
- 一又は複数の貫通孔を単位基板領域に有し、該単位基板領域の外方に延長領域を有する基板の該貫通孔に、該貫通孔を埋める補助剤を充填し、硬化させて支持部材を形成する工程と、
前記基板上面の単位基板領域及び前記延長領域に透光性樹脂膜を形成する工程と、
前記透光性樹脂膜上に、前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記延長領域に至るまで配線膜を形成する工程と、
前記透光性樹脂膜上の前記貫通孔に対応する部位に光素子を配置して、該光素子を前記配線膜に接続する工程と、
前記基板から、該基板の前記延長領域に該当する部分を取除き、外方に延在する前記透光性樹脂膜、前記配線膜及び前記光素子が形成された単位基板を得る工程と、
前記単位基板から、前記支持部材を取除く工程と、
を含む、光通信モジュールの製造方法。 - 単位基板領域に一又は複数の貫通孔を有し、該単位基板領域の外方に延長領域を有する基板の該貫通孔に、該貫通孔に嵌合する冶具を挿入する工程と、
前記基板上面の単位基板領域及び前記延長領域に透光性樹脂膜を形成する工程と、
前記透光性樹脂膜上に、前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記延長領域に至るまで配線膜を形成する工程と、
前記透光性樹脂膜上の前記貫通孔に対応する部位に光素子を配置して、前記光素子を前記配線膜に接続する工程と、
前記基板から、該基板の前記延長領域に該当する部分を取除き、外方に延在する前記透光性樹脂膜、前記配線膜及び前記光素子が形成された単位基板を得る工程と、
前記単位基板から、前記冶具を取除く工程と、
を含む、光通信モジュールの製造方法。 - 前記貫通孔に冶具を挿入する工程の後に、さらに、前記冶具を前記基板に固定する工程を含む、請求項８に記載の光通信モジュールの製造方法。
- 前記支持部材又は前記冶具を取除く工程の前又は後に、さらに、前記基板を、前記単位基板領域と前記延長領域とを含むように小片化する工程を含む、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の光通信モジュールの製造方法。
- 一又は複数の貫通孔を有する単位基板を、載置面上に一又は複数の凸部を形成した治具に前記凸部を前記貫通孔に挿通させて配置する工程と、
前記単位基板の外周の前記載置面上に補助基板を配置する工程と、
前記単位基板上面の単位基板領域及び前記補助基板上面の延長領域に透光性樹脂膜を成膜する工程と、
前記透光性樹脂膜上に前記単位基板領域の前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記延長領域に至る配線膜を形成する工程と、
前記透光性樹脂膜上の前記貫通孔に対応する部分に光素子を配置し、これを前記配線膜に接続する工程と、
前記単位基板領域から前記延長領域に渡る透光性樹脂膜、前記配線膜及び前記光素子が形成された単位基板を前記治具及び前記補助基板上から分離する工程と、
を含む、光通信モジュールの製造方法。 - 前記単位基板が複数ある場合に、前記透光性樹脂膜を、前記単位基板領域と前記延長領域とを含むように切断する工程を含む、請求項１１に記載の光通信モジュールの製造方法。
- 前記透光性樹脂膜を形成する工程、及び前記配線膜を形成する工程の代わりに、前記貫通孔上又は前記貫通孔近傍の位置から前記単位基板領域の外方の延長領域に至るまでマイクロストリップラインが形成された透光性樹脂膜を前記基板上面の単位基板領域及び前記延長領域に取付ける工程を含む、請求項７乃至９、１１及び１２のいずれか１項に記載の光通信モジュールの製造方法。
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