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JP3991318B2 - 光モジュールの製造方法、光通信装置、電子機器 - Google Patents

光モジュールの製造方法、光通信装置、電子機器 Download PDF

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Description

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。
従来、基幹系、アクセス系において使用されていた光通信の技術は、ＬＡＮ（Local Area Network）はもとより、各種装置に含まれる回路チップ相互間、あるいは回路基板相互間などにおける信号の高速伝送の用途に応用されつつある。このような光通信に用いられる光モジュールとして、特開２０００−２５０８４６号公報（特許文献１）には、基板を挟んで光素子と光通路とを対向配置する構造の光モジュールが開示されている。
特開２００２−２５０８４６号公報
光通信に用いられる光モジュールにおいては、通信の回線数やチャンネル数の増加に伴って更なる小型化が望まれ、かつ広い普及を図るために低コスト化が望まれている。
そこで、本発明は、製造コストの削減を図ることを可能とする光モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
第１の態様の本発明は、透光性樹脂膜を介在させて、光素子と、光通路の一端を支持する支持部材とを対向配置してなる光モジュールの製造方法であって、上記透光性樹脂膜の一方面上に複数の上記光素子を取り付ける第１工程と、上記透光性樹脂膜の他方面側から当該透光性樹脂膜を通して上記光素子のそれぞれを撮像して画像認識処理を行い、各光素子の位置を検出する第２工程と、上記第２工程において検出した上記光素子のそれぞれの位置を基準にして取り付け位置の調整を行い、上記透光性樹脂膜の他方面上に複数の上記支持部材を取り付ける第３工程と、一対の上記光素子及び上記支持部材を含む所定領域ごとに上記透光性樹脂膜を切断して複数の上記光モジュールを得る第４工程と、を含むものである。
第２の態様の本発明は、透光性樹脂膜を介在させて、光素子と、光通路の一端を支持する支持部材とを対向配置してなる光モジュールの製造方法であって、上記透光性樹脂膜の一方面上に複数の上記支持部材を取り付ける第１工程と、上記透光性樹脂膜の他方面側から当該透光性樹脂膜を通して上記支持部材のそれぞれを撮像して画像認識処理を行い、各支持部材の位置を検出する第２工程と、上記第２工程において検出した上記支持部材のそれぞれの位置を基準にして取り付け位置の調整を行い、上記透光性樹脂膜の他方面上に複数の上記光素子を取り付ける第３工程と、一対の上記光素子及び上記支持部材を含む所定領域ごとに上記透光性樹脂膜を切断して複数の上記光モジュールを得る第４工程と、を含むものである。
上述した各態様の本発明にかかる製造方法では、シート状等に形成された大判の透光性樹脂膜に対して、多数の光モジュールに対応する多数の光素子や支持部材を一括して取り付け、最後に分割して個片化しているので、多数の光モジュールを一括して形成することが可能となる。従って、既に個片化された部品を組み立てて個々の光モジュールを製造する場合に比べて光素子等の部品のハンドリングが容易であり、透光性樹脂膜のロード、アンロードの手間を省くことができ、製造コストの削減が可能となる。また、本発明の製造方法はプロセスの自動化に対応しやすく、かかる点からも低コスト化が可能となる。
上記各態様の本発明は、上記光素子と上記透光性樹脂膜との間に屈折率整合材を充填する第５工程を更に含むことも好ましい。
これにより、光損失の少ない光モジュールを得る。
上記各態様の本発明は、上記光素子の全体を覆う封止材を形成する第６工程を更に含むことも好ましい。
これにより、耐環境性に優れた光モジュールを得る。
上記各態様の本発明は、上記透光性樹脂膜として上記光素子及び上記支持部材が配置されるべき位置の近傍に貫通孔を有するものを用い、上記第６工程においては、上記光素子を覆うと共に上記支持部材の少なくとも一部を覆うようにして、上記貫通孔を介して上記透光性樹脂膜の両面に渡って上記封止材を形成することも好ましい。
かかる方法によれば、強固な耐環境性を実現する封止材を形成する場合であっても、一括形成に対応しやすい。
上記各態様の本発明は、上記第４工程に先立って、上記光素子のそれぞれの動作を検査する第７工程を更に含むことも好ましい。
検査工程についても多数の光モジュールに対して一括して行うことが可能となり、より一層の製造コストの削減を図ることが可能となる。
また、上記各態様の本発明の製造方法に含まれる各工程を、上記透光性樹脂膜を一方向へ送り、当該透光性樹脂膜の送り方向に沿った複数箇所のそれぞれにおいて並行して行うことも好ましい。すなわち、いわゆるリールｔｏリール方式によって本発明の各工程を行うことが好ましい。
上記各態様の本発明の製造方法は、リールｔｏリール方式の製造方法を採用しやすいため、量産効果による製造コストの削減を図ることができる。
第３の態様の本発明は、光通路の一端を支持する支持部材と、当該支持部材が有する開口内に配置される光素子と、上記支持部材及び上記光素子が一方面上に配置される透光性樹脂膜と、を含んでなる光モジュールの製造方法であって、上記透光性樹脂膜の一方面上に複数の上記光素子を取り付ける第１工程と、上記透光性樹脂膜の他方面側から当該透光性樹脂膜を通して上記光素子のそれぞれを撮像して画像認識処理を行い、各光素子の位置を検出する第２工程と、上記第２工程において検出した上記光素子のそれぞれの位置を基準にして取り付け位置の調整を行い、上記透光性樹脂膜の一方面上に複数の上記支持部材を取り付ける第３工程と、一対の上記光素子及び上記支持部材を含む所定領域ごとに上記透光性樹脂膜を切断して複数の上記光モジュールを得る第４工程と、を含むものである。
第４の態様の本発明は、光通路の一端を支持する支持部材と、当該支持部材が有する開口内に配置される光素子と、上記支持部材及び上記光素子が一方面上に配置される透光性樹脂膜と、を含んでなる光モジュールの製造方法であって、上記透光性樹脂膜の一方面上に複数の上記支持部材を取り付ける第１工程と、上記透光性樹脂膜の他方面側から当該透光性樹脂膜を通して上記支持部材のそれぞれを撮像して画像認識処理を行い、各支持部材の位置を検出する第２工程と、上記第２工程において検出した上記支持部材のそれぞれの位置を基準にして取り付け位置の調整を行い、上記透光性樹脂膜の一方面上であって複数の上記支持部材のそれぞれの上記開口内に上記光素子を取り付ける第３工程と、一対の上記光素子及び上記支持部材を含む所定領域ごとに上記透光性樹脂膜を切断して複数の上記光モジュールを得る第４工程と、を含むものである。
上述した各態様の本発明にかかる製造方法においても、シート状等に形成された大判の透光性樹脂膜に対して、多数の光モジュールに対応する多数の光素子や支持部材を一括して取り付け、最後に分割して個片化しているので、多数の光モジュールを一括して形成することが可能となる。従って、既に個片化された部品を組み立てて個々の光モジュールを製造する場合に比べて光素子等の部品のハンドリングが容易であり、透光性樹脂膜のロード、アンロードの手間を省くことができ、製造コストの削減が可能となる。また、本発明の製造方法はプロセスの自動化に対応しやすく、かかる点からも低コスト化が可能となる。
上記各態様の本発明は、上記支持部材の上記開口内であって上記光素子と上記透光性樹脂膜との間に屈折率整合材を充填する第５工程を更に含むことも好ましい。
これにより、光損失の少ない光モジュールを得る。
上記各態様の本発明は、上記第４工程に先立って、上記光素子のそれぞれの動作を検査する第６工程を更に含むことも好ましい。
検査工程についても多数の光モジュールに対して一括して行うことが可能となり、より一層の製造コストの削減を図ることが可能となる。
上記各態様の本発明は、上記透光性樹脂膜を一方向へ送り、当該透光性樹脂膜の送り方向に沿った複数箇所のそれぞれにおいて各工程を並行して行うことも好ましい。すなわち、リールｔｏリール方式によって本発明の各工程を行うことが好ましい。
上記各態様の本発明の製造方法についても、リールｔｏリール方式の製造方法を採用しやすいため量産効果による製造コストの削減を図ることができる。
第５の態様の本発明は、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、「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。
第６の態様の本発明は、上述した光モジュール或いは光トランシーバを備える電子機器でもある。ここで「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。
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。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態にかかる光モジュールの構成を説明する断面図である。図１に示す光モジュール１は、透光性樹脂膜を介在させて、光素子と、光通路の一端を支持する支持部材（スリーブ）とを対向配置した構成を有するものであり、光素子１０、透光性樹脂膜１２、第１配線膜１４、第２配線膜１６、屈折率整合材（アンダーフィル材）１８、スリーブ２０を含んで構成される。
光素子１０は、透光性樹脂膜１２上に配置されており、対向配置されるスリーブ２０により一端を支持される光ファイバ（光通路）２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１０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１０として受光素子が用いられる。
透光性樹脂膜１２は、光素子１０とスリーブ２０との間に介在し、これらを支持するものである。光素子１０とスリーブ２０に支持される光ファイバ２とはこの透光性樹脂膜１２を介して光結合する。透光性樹脂膜１２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。
第１配線膜１４は、光素子１０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１０の上面（一方面）に所定の形状（配線パターン）に形成されている。
第２配線膜１６は、光素子１０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１０の下面（他方面）に所定の形状（配線パターン）に形成されている。例えば、この第２配線膜１６は基準電位（接地電位）に接続されている。更に好ましくは、第２配線膜１６は、光素子１０の発光面又は受光面に対向する部位を開口させつつ、透光性樹脂膜１０の下面の略全面に形成される。
なお、光素子１０の高速動作に対応するためには、透光性樹脂膜１２、第１配線膜１４及び第２配線膜１６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。
アンダーフィル材１８は、光素子１０と透光性樹脂膜１２との間に設けられ、光損失を低減するためのものである。アンダーフィル材１８としては、透光性樹脂膜１２と屈折率の近い樹脂材料等が好適に用いられる。例えば本例では、アンダーフィル材１８として熱硬化型エポキシ材料を用いる。アンダーフィル材１８を設けることにより、界面反射が抑制されて光結合効率が向上する。
スリーブ２０は、光ファイバ２の一端を支持して光素子１０と対向配置させるためのものであり、光ファイバ２が挿入された際に当該光ファイバ２との間に実質的な隙間が生じない形状に形成された貫通孔２２を有する。
次に、透光性樹脂膜１２、第１配線膜１４及び第２配線膜１６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（第１配線膜１４）の線幅をＢ、線厚みをＣ、伝送路とグラウンド（接地電位用の第２配線膜１６）との間隔をＨ、誘電体層（透光性樹脂膜１２）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。
Ｚ0＝（８７／（εr＋１．４１）1/2）×ｌｎ（５．９８Ｈ／（０．８Ｂ＋Ｃ））
ここで、光素子１０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１２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。透光性樹脂膜１２の厚さは０．０５ｍｍとなるが、これより薄いと導体幅が狭くなり、直流抵抗分が増加したり線幅のばらつきによるインピーダンス値の変動が大きくなる場合がある。
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いるため、小型で安価な光モジュールを提供し得る。また、透光性樹脂膜１２を介在させることにより光素子１０とスリーブ２０との相互間が隔離されるので、光ファイバ２の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。次に、本実施形態の光モジュール１の製造方法について説明する。
図２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。
（光素子実装工程）
図２（Ａ）に示すように、透光性樹脂膜１２を用意し、当該透光性樹脂膜１２の一方面上に複数の光素子１０を取り付ける。各光素子１０はその発光面又は受光面が透光性樹脂膜１２と対向するようにして取り付けられる。各光素子１０は、例えばフリップチップボンディング法により一括して各第１配線膜１４の所定位置に接続される。透光性樹脂膜１２としては、例えば、数〜数百の光モジュールに対応した複数の配線膜を含むフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：flexible printed circuits）を用いる。本実施形態では、ポリイミド膜の一方面に第１配線膜１４が配置され、他方面に第２配線膜１６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プリント基板を用いる。フレキシブルプリント基板に含まれる第１配線膜１４及び第２配線膜１６としては、例えば、厚み約１０μｍの銅（Ｃｕ）に、ニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）などを電鋳して１２μｍ程度の厚さとしたものが好適である。
（アンダーフィル材形成工程）
次に、図２（Ａ）に示すように、光素子１０と透光性樹脂膜１２との相互間に、透光性樹脂膜１２と屈折率のほぼ等しいアンダーフィル材１８を充填する。本例では、光素子１０と透光性樹脂膜１２との間に１液性の熱硬化型エポキシ材料を供給し、その後、熱硬化させることによってアンダーフィル材１８を形成する。
（画像認識工程）
次に、図２（Ｂ）に示すように、透光性樹脂膜１２の他方面側から当該透光性樹脂膜１２を通して各光素子１０のそれぞれを撮像して画像認識処理を行い、各光素子１０のパターン位置（形状）を検出する。各光素子１０の撮像は、例えばＣＣＤカメラなどの撮像手段によって行われる。透光性樹脂膜１２としてポリイミド膜を用いる場合には、ポリイミドが赤色光から近赤外光における透明性が高いので、かかる波長範囲に対する感度が高い撮像手段を用いるとよい。また、画像認識処理の対象としては、後のスリーブ２０の取り付け時に基準位置として利用できるものであれば光素子１０の如何なる部分を検出してもよいが、特に各光素子１０の発光部又は受光部を検出することが好ましい。光素子１０が発光素子である場合には、通電して発光させ、この発光位置を画像認識処理によって検出することも好適である。
（スリーブ実装工程）
次に、図２（Ｃ）に示すように、上記工程において検出した光素子１０のそれぞれの位置を基準にして取り付け位置の調整を行い、透光性樹脂膜１２の他方面上の各光素子１０のそれぞれと対向する位置に各スリーブ２０を取り付ける。上記工程において光素子１０の発光部又は受光部を検出した場合であれば、これらの発光部等とスリーブ２０の貫通孔２２の中心軸（中央）とが略一致するように、スリーブ２０の取り付け位置の調整が行われる。光ファイバ２はスリーブ２０の貫通孔２２に挿入することにより位置合わせがなされて光素子１０と光学結合するので、光素子１０の位置を基準にして当該基準とスリーブ２０の貫通孔２２の中央とが略一致するようにスリーブ２０の取り付けを行うことにより、光ファイバ２と光素子１０との光軸調整を容易に行うことが可能となる。スリーブ２０の取り付けは、例えば当該スリーブ２０と透光性樹脂膜１２との間に熱硬化性の接着シートを挟んで熱圧着することにより行うとよい。かかる方法は、液状の接着材を用いる場合に比べて接着材のはみ出しがなく、簡単かつ強固に取り付けを行うことができるため都合がよい。
（検査工程）
次に、必要に応じて各光素子１０のそれぞれの動作チェック（検査）を行う。各配線膜を介して光素子１０に対する給電を行い、発光状態又は受光状態の評価など各種の所望の検査を行う。１つ１つの光モジュールごとに個片化する前に検査を行うので、各光素子１０への給電を一括して行うことができ、評価に要する作業を大幅に短縮することが可能となる。なお、一括給電ではなく各光素子１０に対してプローブ等を用いて個別的に給電することも可能である。この場合でも、プロセスの自動化に対する対応が容易になるため、各光モジュール１に個片化した後に個々に評価するよりも短時間で検査を行うことが可能となる。
（切断工程）
次に、図２（Ｄ）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、すなわち一対の光素子１０及びスリーブ２０を含む領域ごとに透光性樹脂膜１２を切断して複数の光モジュール１を得る。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。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。
上記の光モジュール１に対して光素子１０を駆動するための回路（送信ＩＣ、受信ＩＣ等）を取り付け、或いはこれらの回路が実装された回路基板に上記光モジュール１を取り付けることにより、光トランシーバ（光通信装置）を構成することができる。このような本発明にかかる光モジュールや光通信装置は、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。
ところで、上述した図２で説明した製造方法では、光素子１０の取り付けを先に行い、その後この光素子１０の形状を認識して相対位置が合うようにスリーブ２０の取り付けを行っていたが、光素子１０とスリーブ２０の取り付けの順番を逆にしてもよい。以下、この場合の製造方法について説明する。なお、上記した製造方法と重複する内容については適宜説明を省略する。
図３は、第１の実施形態の光モジュールの製造方法の他の例を説明する図である。
（スリーブ実装工程）
図３（Ａ）に示すように、透光性樹脂膜１２を用意し、当該透光性樹脂膜１２の下面（一方面）に複数のスリーブ２０を取り付ける。
（画像認識工程）
次に、図３（Ｂ）に示すように、透光性樹脂膜１２の他方面（上面）側から当該透光性樹脂膜１２を通して各スリーブ２０のそれぞれを撮像して画像認識処理を行い、各スリーブ２０のパターン位置（形状）を検出する。画像認識処理の対象としては、後の光素子１０の取り付け時に基準位置として利用できるものであればスリーブ２０の如何なる部分を検出してもよいが、特に各スリーブ２０の貫通孔２２を検出することが好ましい。
（光素子実装工程）
次に、図３（Ｃ）に示すように、上記工程において検出したスリーブ２０のそれぞれの位置を基準にして取り付け位置の調整を行い、透光性樹脂膜１２の他方面上の各スリーブ２０のそれぞれと対向する位置に各光素子１０を取り付ける。上記工程においてスリーブ２０の貫通孔２２を検出した場合であれば、この貫通孔２２の中心軸（中央）と光素子１０の発光部又は受光部とが略一致するように、各光素子１０の取り付け位置の調整が行われる。光ファイバ２はスリーブ２０の貫通孔２２に挿入することにより位置合わせがなされて光素子１０と光学結合するので、スリーブ２０の貫通孔２２の位置を基準にして当該基準と光素子１０の発光部等とが略一致するように光素子１０の取り付けを行うことにより、光ファイバ２と光素子１０との光軸調整を容易に行うことが可能となる。
（アンダーフィル材形成工程）
その後、光素子１０と透光性樹脂膜１２との相互間に、透光性樹脂膜１２と屈折率のほぼ等しいアンダーフィル材１８を充填する。
（検査工程）
また、必要に応じて各光素子１０のそれぞれの動作チェック（検査）を行う。
（切断工程）
次に、図３（Ｄ）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、すなわち一対の光素子１０及びスリーブ２０を含む領域ごとに透光性樹脂膜１２を切断して複数の光モジュール１を得る。以上の製造方法によっても本実施形態の光モジュール１を製造することができる。
また、上述した光モジュール１に対して、更に光素子１０の略全体を覆って外部環境から保護する封止材を設けることも好ましい。以下にこの場合の製造方法の一例を説明する。なお、上記した製造方法と重複する内容については適宜説明を省略する。
図４は、第１の実施形態の光モジュールの製造方法の他の例を説明する図である。
まず、上述した図２（Ａ）〜図２（Ｃ）、又は図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示した工程と同様にして、光素子１０及びスリーブ２０の取り付けを行う。本例では後の封止材の形成時の都合上、光素子１０及びスリーブ２０が配置されるべき位置の近傍に貫通孔１１４を有する透光性樹脂膜１２ａを用いる（図４（Ａ））。
（封止材形成工程）
次に、図４（Ｂ）に示すように、光素子１０の全体を覆うようにして封止材２４を形成する。図示のように、本例の封止材２４は、光素子１０を覆うと共にスリーブ２０の少なくとも一部を覆うようにして、各貫通孔１１４を介して透光性樹脂膜１２の両面に渡って形成される。この封止材２４は、例えば樹脂のインサート成型を行うことによって形成される。インサート成型を行う際に樹脂材料が通るように貫通孔１１４を設けておくことにより、透光性樹脂膜１２の両面に渡る封止材２４を容易に形成することができる。また、スリーブ２０の少なくとも一部を覆うように封止材２４を形成することにより、強固に封止を行うことが可能となる。
このように、本実施形態の製造方法では、シート状等に形成された大判の透光性樹脂膜に対して、多数の光モジュールに対応する多数の光素子や支持部材を一括して取り付け、最後に分割して個片化しているので、多数の光モジュールを一括して形成することが可能となる。従って、既に個片化された部品を組み立てて個々の光モジュールを製造する場合に比べて光素子等の部品のハンドリングが容易であり、透光性樹脂膜のロード、アンロードの手間を省くことができ、製造コストの削減が可能となる。また、本発明の製造方法はプロセスの自動化に対応しやすく、かかる点からも低コスト化が可能となる。
更に、本実施形態の製造方法は、透光性樹脂膜を一方向へ送りながら当該透光性樹脂膜の送り方向に沿った複数箇所のそれぞれにおいて上述した各工程を並行して行う、いわゆるリールｔｏリール方式の採用が容易である。
図５は、いわゆるリールｔｏリール方式を採用する場合の製造方法の例を説明する図である。図５では上述した図２で説明した製造工程をリールｔｏリール方式に応用した場合の例が概略的に示されている。なお図３、図４で説明した製造方法の場合についても同様にしてリールｔｏリール方式に応用可能である。図５に示すように、透光性樹脂膜１２が一方向に間欠的に、あるいは連続的に送られ、その送り方向に沿った各箇所のそれぞれにおいて、光素子実装工程、画像認識工程、スリーブ実装工程及び切断工程が並行して行われる。また、必要に応じて、光素子実装工程の後にアンダーフィル材形成工程が追加され、或いは切断工程の前に検査工程や封止材形成工程が追加される。
＜第２の実施形態＞
図６は、第２の実施形態にかかる光モジュールの構成を説明する断面図である。図６に示す光モジュール５は、光通路の一端を支持する支持部材（レセプタクル）と、当該支持部材が有する開口内に配置される光素子と、支持部材及び光素子が一方面上に配置される透光性樹脂膜と、を含んで構成されるものであり、光素子５０、透光性樹脂膜５２、第１配線膜５４、第２配線膜５６、屈折率整合材（アンダーフィル材）５８、レセプタクル６０を含んで構成される。本例の光モジュール５は、一般にＭＴコネクタと称される規格に対応する構造を有するものである。すなわち、本例の光モジュール５は、光通路としてのテープファイバ７の一端に設けられるフェルール６と相互に組み合わせて、一対のＭＴコネクタを構成するものである。フェルール６側には２又はそれ以上のピン８が設けられ、光モジュール５側にはこれらのピン８と嵌合すべき貫通孔６２、６４が設けられる。これらのピンと貫通孔とを嵌合させることにより、光素子５０とテープファイバ７との相対的な位置決めがなされる。
光素子５０は、レセプタクル６０が有する開口６３の内側であって透光性樹脂膜５２上に配置されており、対向配置されるフェルール６により一端を支持されるテープファイバ（光通路）７へ向けて信号光を発光し、又はテープ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５が情報送信側に用いられる場合には光素子５０としてＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）などの発光素子が用いられる。光素子５０は複数のＶＣＳＥＬを含むＶＣＳＥＬアレイであってもよい。また、光モジュール５が情報受信側に用いられる場合には光素子５０として受光素子が用いられる。光素子５０は複数の受光素子（ＰＤ）を含むＰＤアレイであってもよい。
透光性樹脂膜５２は、一方面上に光素子５０とレセプタクル６０が配置され、これらを支持する。光素子５０とテープファイバ７とはこの透光性樹脂膜５２を介して光結合する。透光性樹脂膜５２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。
第１配線膜５４は、光素子５０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５０の上面（一方面）に所定の形状（配線パターン）に形成されている。
第２配線膜５６は、光素子５０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５０の下面（他方面）に所定の形状（配線パターン）に形成されている。例えば、この第２配線膜５６は基準電位（接地電位）に接続されている。更に好ましくは、第２配線膜５６は、光素子５０の発光面又は受光面に対向する部位を開口させつつ、透光性樹脂膜５２の下面の略全面に形成される。
なお、光素子５０の高速動作に対応するためには、透光性樹脂膜５２、第１配線膜５４及び第２配線膜５６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。
アンダーフィル材５８は、レセプタクル６０の開口６３内であって光素子５０と透光性樹脂膜５２との間に設けられ、光損失を低減するためのものである。アンダーフィル材５８としては、透光性樹脂膜５２と屈折率の近い樹脂材料等が好適に用いられる。例えば本例では、アンダーフィル材５８として熱硬化型エポキシ材料を用いる。アンダーフィル材５８を設けることにより、界面反射が抑制されて光結合効率が向上する。
レセプタクル６０は、テープファイバ７の一端に設けられたフェルール６を支持し、テープファイバ７と光素子５０と対向配置させるためのものであり、フェルール６のピン８と嵌合すべき貫通孔６２を有する。この貫通孔６２と連通するように透光性樹脂膜５２にも貫通孔６４が設けられており、これらの貫通孔６２、６４にフェルール６のピン８が挿入される。
本実施形態の光モジュール５はこのような構成を有しているため、小型で安価な光モジュールを提供し得る。また、透光性樹脂膜５２を介在させることにより光素子５０とフェルール６との相互間が隔離されるので、テープファイバ７の配置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。次に、本実施形態の光モジュール５の製造方法について説明する。
図７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。なお、上述した第１の実施形態と重複する内容については適宜説明を省略する。
（光素子実装工程）
図７（Ａ）に示すように、透光性樹脂膜５２を用意し、当該透光性樹脂膜５２の一方面上に複数の光素子５０を取り付ける。
（画像認識工程）
次に、図７（Ｂ）に示すように、透光性樹脂膜５２の他方面側から当該透光性樹脂膜５２を通して各光素子５０のそれぞれを撮像して画像認識処理を行い、各光素子５０のパターン位置（形状）を検出する。各光素子５０の発光部又は受光部を検出すると更に好ましい。
（レセプタクル実装工程）
次に、図７（Ｃ）に示すように、上記工程において検出した光素子５０のそれぞれの位置を基準にして取り付け位置の調整を行い、透光性樹脂膜５２の一方面上に、各光素子１０が開口６３内に配置されるようにして各レセプタクル６０を取り付ける。また、レセプタクル６０は、当該レセプタクル６０の貫通孔６２と透光性樹脂膜５２の貫通孔６４とが連通するように位置合わせがなされる。レセプタクル６０の取り付けは、例えば当該レセプタクル６０と透光性樹脂膜５２との間に熱硬化性の接着シートを挟んで熱圧着することにより行うとよい。
（アンダーフィル材形成工程）
次に、図７（Ｄ）に示すように、レセプタクル６０の開口６３内であって光素子５０と透光性樹脂膜５２との相互間に、透光性樹脂膜５２と屈折率のほぼ等しいアンダーフィル材５８を充填する。
（検査工程）
次に、必要に応じて各光素子５０のそれぞれの動作チェック（検査）を行う。各配線膜を介して光素子５０に対する給電を行い、発光状態又は受光状態の評価など各種の所望の検査を行う。１つ１つの光モジュールごとに個片化する前に検査を行うので、各光素子５０への給電を一括して行うことができ、評価に要する作業を大幅に短縮することが可能となる。なお、一括給電ではなく各光素子５０に対してプローブ等を用いて個別的に給電することも可能である。この場合でも、プロセスの自動化に対する対応が容易になるため、各光モジュール５に個片化した後に個々に評価するよりも短時間で検査を行うことが可能となる。
（切断工程）
次に、図７（Ｅ）に示すように、複数の光モジュール５のそれぞれに対応する所定領域、すなわち一対の光素子５０及びレセプタクル６０を含む領域ごとに透光性樹脂膜５２を切断して複数の光モジュール５を得る。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。以上の工程を経て、本実施形態の光モジュール５が完成する。
上記の光モジュール５に対して光素子５０を駆動するための回路（送信ＩＣ、受信ＩＣ等）を取り付け、或いはこれらの回路が実装された回路基板に上記光モジュール５を取り付けることにより、光トランシーバ（光通信装置）を構成することができる。このような本発明にかかる光モジュールや光通信装置は、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。
ところで、上述した図７で説明した製造方法では、光素子５０の取り付けを先に行い、その後この光素子５０の形状を認識して相対位置が合うようにレセプタクル６０の取り付けを行っていたが、光素子５０とレセプタクル６０の取り付けの順番を逆にしてもよい。以下、この場合の製造方法について説明する。
図８は、第２の実施形態の光モジュールの製造方法の他の例を説明する図である。
（スリーブ実装工程）
図８（Ａ）に示すように、透光性樹脂膜１２を用意し、当該透光性樹脂膜１２の上面（一方面）に複数のレセプタクル６０を取り付ける。
（画像認識工程）
次に、図８（Ｂ）に示すように、透光性樹脂膜５２の下面（他方面）側から当該透光性樹脂膜５２を通して各レセプタクル６０のそれぞれを撮像して画像認識処理を行い、各レセプタクル６０のパターン位置（形状）を検出する。画像認識処理の対象としては、後の光素子５０の取り付け時に基準位置として利用できるものであればレセプタクル６０の如何なる部分を検出してもよいが、特に各レセプタクル６０の貫通孔６２を検出することが好ましい。なお、貫通孔６２を透光性樹脂膜５２の上面側から撮像して画像認識処理を行うことも可能である。
（光素子実装工程）
次に、図８（Ｃ）に示すように、上記工程において検出したレセプタクル６０のそれぞれの位置を基準にして取り付け位置の調整を行い、透光性樹脂膜５２の一方面上であって各レセプタクル６０の開口６３内に各光素子１０を取り付ける。
（アンダーフィル材形成工程）
その後、レセプタクル６０の開口６３内であって光素子５０と透光性樹脂膜５２との相互間に、透光性樹脂膜５２と屈折率のほぼ等しいアンダーフィル材５８を充填する。
（検査工程）
また、必要に応じて各光素子５０のそれぞれの動作チェック（検査）を行う。
（切断工程）
次に、図８（Ｅ）に示すように、複数の光モジュール５のそれぞれに対応する所定領域、すなわち一対の光素子５０及びレセプタクル６０を含む領域ごとに透光性樹脂膜５２を切断して複数の光モジュール５を得る。以上の製造方法によっても本実施形態の光モジュール１を製造することができる。
このように、本実施形態の製造方法では、シート状等に形成された大判の透光性樹脂膜に対して、多数の光モジュールに対応する多数の光素子や支持部材を一括して取り付け、最後に分割して個片化しているので、多数の光モジュールを一括して形成することが可能となる。従って、既に個片化された部品を組み立てて個々の光モジュールを製造する場合に比べて光素子等の部品のハンドリングが容易であり、透光性樹脂膜のロード、アンロードの手間を省くことができ、製造コストの削減が可能となる。また、本発明の製造方法はプロセスの自動化に対応しやすく、かかる点からも低コスト化が可能となる。
更に、本実施形態の製造方法についても、透光性樹脂膜を一方向へ送りながら当該透光性樹脂膜の送り方向に沿った複数箇所のそれぞれにおいて上述した各工程を並行して行う、いわゆるリールｔｏリール方式の採用が容易である。上述した第１の実施形態の場合（図５参照）と同様であるために図示は省略するが、透光性樹脂膜５２が一方向に間欠的に、あるいは連続的に送られ、その送り方向に沿った各箇所のそれぞれにおいて、上記図７又は図８において説明した各工程を並行して行えばよい。また、必要に応じて、光素子実装工程の後にアンダーフィル材形成工程を追加し、或いは切断工程の前に検査工程や封止材形成工程を追加すればよい。
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、上述した実施形態では、光素子を駆動するための駆動回路等の付加回路を含まない光モジュールを例に挙げて説明していたが、これらの付加回路を含む光モジュールであっても本発明を適用することが可能である。
第１の実施形態にかかる光モジュールの構成を説明する断面図である。 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。 第１の実施形態の光モジュールの製造方法の他の例を説明する図である。 第１の実施形態の光モジュールの製造方法の他の例を説明する図である。 いわゆるリールｔｏリール方式を採用する場合の製造方法の例を説明する図である。 第２の実施形態にかかる光モジュールの構成を説明する断面図である。 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。 第２の実施形態の光モジュールの製造方法の他の例を説明する図である。
符号の説明
１…光モジュール、 ２…光通路（光ファイバ）、 １０…光素子、 １２…透光性樹脂膜、 １４…第１配線膜、 １６…第２配線膜、 １８…屈折率整合材（アンダーフィル材）、 ２０…支持部材（スリーブ）

Claims (12)

  1. 透光性樹脂膜を介在させて、光素子と、光通路の一端を支持する支持部材とを対向配置してなる光モジュールの製造方法であって、
    前記透光性樹脂膜の一方面上に複数の前記光素子を取り付ける第１工程と、
    前記透光性樹脂膜の他方面側から当該透光性樹脂膜を通して前記光素子のそれぞれを撮像して画像認識処理を行い、各光素子の位置を検出する第２工程と、
    前記第２工程において検出した前記光素子のそれぞれの位置を基準にして取り付け位置の調整を行い、前記透光性樹脂膜の他方面上に複数の前記支持部材を取り付ける第３工程と、
    相互に対向配置された前記光素子と前記支持部材との対を含む所定領域ごとに前記透光性樹脂膜を切断する第４工程と、
    を含む、光モジュールの製造方法。
  2. 透光性樹脂膜を介在させて、光素子と、光通路の一端を支持する支持部材とを対向配置してなる光モジュールの製造方法であって、
    前記透光性樹脂膜の一方面上に複数の前記支持部材を取り付ける第１工程と、
    前記透光性樹脂膜の他方面側から当該透光性樹脂膜を通して前記支持部材のそれぞれを撮像して画像認識処理を行い、各支持部材の位置を検出する第２工程と、
    前記第２工程において検出した前記支持部材のそれぞれの位置を基準にして取り付け位置の調整を行い、前記透光性樹脂膜の他方面上に複数の前記光素子を取り付ける第３工程と、
    相互に対向配置された前記光素子と前記支持部材との対を含む所定領域ごとに前記透光性樹脂膜を切断する第４工程と、
    を含む、光モジュールの製造方法。
  3. 前記光素子と前記透光性樹脂膜との間に屈折率整合材を充填する第５工程を更に含む、請求項１又は２に記載の光モジュールの製造方法。
  4. 前記光素子の全体を覆う封止材を形成する第６工程を更に含む、請求項１又は２に記載の光モジュールの製造方法。
  5. 前記透光性樹脂膜は、前記光素子及び前記支持部材が配置されるべき位置の近傍に貫通孔を有し、前記第６工程における前記封止材は、前記光素子を覆うと共に前記支持部材の少なくとも一部を覆うようにして、前記貫通孔を介して前記透光性樹脂膜の両面に渡って形成される、請求項４に記載の光モジュールの製造方法。
  6. 前記第４工程に先立って、前記光素子のそれぞれの動作を検査する第７工程を更に含む、請求項１又は２に記載の光モジュールの製造方法。
  7. 前記透光性樹脂膜を一方向へ送り、当該透光性樹脂膜の送り方向に沿った複数箇所のそれぞれにおいて前記第１工程乃至前記第４工程を並行して行う、請求項１乃至６のいずれかに記載の光モジュールの製造方法。
  8. ピンが設けられており光通路の一端に設けられるフェルールを支持する支持部材と、当該支持部材が有する開口内に配置される光素子と、前記支持部材及び前記光素子が一方面上に配置される透光性樹脂膜と、を含んでなる光モジュールの製造方法であって、
    前記透光性樹脂膜の一方面上に複数の前記光素子を取り付ける第１工程と、
    前記透光性樹脂膜の他方面側から当該透光性樹脂膜を通して前記光素子のそれぞれを撮像して画像認識処理を行い、各光素子の位置を検出する第２工程と、
    前記第２工程において検出した前記光素子のそれぞれの位置を基準にして取り付け位置の調整を行い、前記透光性樹脂膜の一方面上に複数の前記支持部材を取り付ける第３工程と、
    前記支持部材と当該支持部材内に配置される前記光素子との対を含む所定領域ごとに前記透光性樹脂膜を切断する第４工程と、
    前記フェルールを、前記光素子と前記支持部材との対のそれぞれに対して、前記透光性樹脂膜の他方面側から、当該透光性樹脂膜及び前記支持部材のそれぞれに予め設けられており相互に連通する貫通孔と前記ピンとを嵌合させることにより組み合わせる第５工程と、
    を含む、光モジュールの製造方法。
  9. ピンが設けられており光通路の一端に設けられるフェルールを支持する支持部材と、当該支持部材が有する開口内に配置される光素子と、前記支持部材及び前記光素子が一方面上に配置される透光性樹脂膜と、を含んでなる光モジュールの製造方法であって、
    前記透光性樹脂膜の一方面上に複数の前記支持部材を取り付ける第１工程と、
    前記透光性樹脂膜の他方面側から当該透光性樹脂膜を通して前記支持部材のそれぞれを撮像して画像認識処理を行い、各支持部材の位置を検出する第２工程と、
    前記第２工程において検出した前記支持部材のそれぞれの位置を基準にして取り付け位置の調整を行い、前記透光性樹脂膜の一方面上であって複数の前記支持部材のそれぞれの前記開口内に前記光素子を取り付ける第３工程と、
    前記支持部材と当該支持部材内に配置される前記光素子との対を含む所定領域ごとに前記透光性樹脂膜を切断する第４工程と、
    前記フェルールを、前記光素子と前記支持部材との対のそれぞれに対して、前記透光性樹脂膜の他方面側から、当該透光性樹脂膜及び前記支持部材のそれぞれに予め設けられており相互に連通する貫通孔と前記ピンとを嵌合させることにより組み合わせる第５工程と、
    を含む、光モジュールの製造方法。
  10. 前記支持部材の前記開口内であって前記光素子と前記透光性樹脂膜との間に屈折率整合材を充填する第６工程を更に含む、請求項８又は９に記載の光モジュールの製造方法。
  11. 前記第４工程に先立って、前記光素子のそれぞれの動作を検査する第７工程を更に含む、請求項８又は９に記載の光モジュールの製造方法。
  12. 前記透光性樹脂膜を一方向へ送り、当該透光性樹脂膜の送り方向に沿った複数箇所のそれぞれにおいて前記第１工程乃至前記第４工程を並行して行う、請求項８乃至１１のいずれかに記載の光モジュールの製造方法。
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