JP2005340770A

JP2005340770A - 電光変換モジュール及び光電変換モジュール

Info

Publication number: JP2005340770A
Application number: JP2005036157A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Funato; 広義船戸; Ikuo Kato; 幾雄加藤; Atsushi Sakai; 篤坂井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2005-02-14
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】生産性が高くかつ高精度の光実装が可能な電光変換モジュール及び光電変換モジュールを提供する。
【解決手段】電気信号を光信号へ変換する面発光レーザ１１と、面発光レーザ１１の電極に接続される電気配線１２１を備え面発光レーザ１１との光結合を行うために成形レンズ１２２が一体形成された成形体１２とを有する電光変換モジュール１であって、成形体１２は、面発光レーザ１１との接合部に、面発光レーザ１１に対する相対位置が所定値以上の精度に規定された接続位置決め用の突起部１２３が一体形成されており、電気配線１２１に接続された電極パッド１２４を突起部１２３上に設けられ、電極パッド１２４と面発光レーザ１１上の電極とが、投影面積が突起部１２３の先端部以上であるバンプ１３を介し電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光伝送に用いる光を入出射するための電光変換モジュール及び光電変換モジュールに関する。

電光変換素子又は光電変換素子と電気回路素子さらには光結合素子をパッケージした電光変換モジュール、光電変換モジュール又はマルチチップモジュールとなる光電変換素子パッケージ（ＯＥ−ＭＣＭとも呼ばれる）は、電光変換素子又は光電変換素子、光結合素子、光実装基板、発光光電変換素子用ドライバ電子回路素子、受光光電変換素子用増幅回路電子素子、論理電子回路素子、さらにはこれら全体を封止するパッケージ、端子、ＭＣＭ基板から形成される。

特許文献１や特許文献２、特許文献３には、従来の光電変換素子パッケージの構成が開示されており、光電変換素子、電気回路素子及び周辺部品が同一部品に実装されている。

従来技術による光電変換パッケージの一例として、図１５ａに、特許文献２に開示される光電変換素子パッケージの構成を示す。この光電変換素子パッケージは、外部の光ファイバ７２とのコネクタ構成を有する部品１１３と、電気回路素子１１４及び周辺部品１１６がモールド樹脂１００によってモールドされている。図１５ｂに示すように、部品１１３の内部には、光電変換素子（ＰＤ）６７や電光変換素子（ＬＤ）６５などが、光ファイバ７２に対して位置調整されて設置されている。このような樹脂モールドのパッケージは、金属ハーメチック封止による光電変換素子パッケージよりも、小型化低価格化が可能である。
特開２００２−２０２４３８号公報特開２０００−２２８５５５号公報特開平９−１０１４３５号公報

しかしながら、上記構成の光電変換モジュールでは、光ファイバ７２と光電変換素子６７とを高効率で光結合させるためには、高精度の光実装が必要となる。このため、光ファイバ７２の一部をモールド樹脂１００に直接挿入して一体化している。このため、外部の光ファイバ７２の着脱は不可能である。
よって、この光電変換素子パッケージをプリント基板へ実装する際には、電気接合のためのはんだリフロー炉を量産で用いることは困難であり、ロボットや手作業によってはんだ付けを行わなければならないため生産性が低くなる。また、機器内光伝送におけるボード間光伝送のように機器内組み付けの時にコネクタによる接続が必須の装置には用いることができない。

また、光ファイバ７２の代わりに光コネクタをモールド部材に直接挿入して一体化すれば、光電変換素子パッケージと外部の光ファイバとを着脱できるようにはなるが、実際には、光コネクタ自体が部品として高価であるため低コスト化できないだけでなく、光コネクタという大きな部材を高精度に光実装しなければならなくなるため、組み付けコストが増大する。

また、成形レンズを透明高分子含有材料で別途生成する構成の場合には、不透明材料を用いた成形体に予め光電変換素子をバンプ実装した後に、成形レンズを形成した透明高分子基板や、またはこれらの成形レンズを形成した基板を接着した別の透明高分子基板を、光実装として高精度の位置合わせをした後に、接着によって貼り合わせたり、組み付けによって嵌合したりしており、実装コストが非常に高くなっていた。

特許文献１や特許文献３に開示される発明も、光ファイバを直接固定しているという点は特許文献２に開示される発明と同様であり、特許文献２に開示される発明と同様に高精度の実装が難しく、実装精度を上げようとすると生産コストが上昇してしまうという問題があった。

このように、従来は、生産性が高くかつ高精度の光実装が可能な電光変換モジュール及び光電変換モジュールは提供されていなかった。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、生産性が高くかつ高精度の光実装が可能な電光変換モジュール及び光電変換モジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、電気信号を光信号へ変換する電光変換素子と、該電光変換素子の電極に接続される電気配線を備え電光変換素子からの光を平行光化するための光平行化手段が一体形成された成形体とを有する電光変換モジュールであって、成形体は、電光変換素子との接合部に突起が一体形成されており、電気配線に接続された電極パッドを突起上に設けられ、該電極パッドと電光変換素子上の電極とが、投影面積が突起の先端部以上であるバンプを介し電気的に接続されていることを特徴とする電光変換モジュールを提供するものである。このようにすれば、電光変換素子と光結合素子との相対位置の精度を高められる。また、材料コスト及び成形コストとして経済性に優れる材料を用いたとしても、組み付けの高精度化や組み付け工程の簡略化による製造コストの低減を図ることができる。しかも、型を用いた整形技術をベースとすれば、低コストで大量生産が可能となる。

上記本発明の第１の態様においては、電光変換素子と成形体との間には、成形体と電光変換素子とを接合した後で、該電光変換素子に用いられる光の波長に対して略透明で、該成形体と該電光変換素子とに対して接着力を備えた樹脂含有材料が充填されることが好ましい。このようにすれば、電光変換素子及び成形体のそれぞれの熱膨張率が異なっていても、温度変化による接続不良の発生を抑えることができる。

上記本発明の第１の態様においては、光平行化手段が成形レンズであることが好ましい。光結合素子に成形レンズを用いる場合には、非球面化が容易であるため収差を発生させることなくレーザ光をコリメート化（平行光化）したり、集光したりできる。成形レンズでコリメートした光は、光軸と垂直方向の位置ずれに強く、光コネクタなどの接続ユニットの精度を緩和でき、光コネクタの低コスト化が図れる。また、型を用いた成形技術をベースとすれば、モジュールを低コストで大量生産できる。
または、光平行化手段が光導波路であることが好ましい。光結合素子に光導波路を用いる場合には、成形体形成時に導波路の外枠を形成しておき、枠内に紫外線硬化樹脂を充填し、硬化させてコア部とすることで、光結合素子を容易かつ低コストに形成できる。さらに、電光変換素子と光結合素子との相対位置を高精度に位置決めできる。

上記本発明の第１の態様のいずれの構成においても、成形体は、電光変換素子に用いられる光の波長に対して透明な材料で形成されていることが好ましい。このようにすれば、成形体に光結合素子を直接形成できるため、光結合素子としての機能と、光結合素子を保持する構造体としての機能と、光結合素子と電光変換素子との相対位置の位置出しをする機能とを成形体に兼ね備えさせることができる。
または、成形体は、電光変換素子に用いられる光の波長に対して不透明で耐熱性が高く、かつ熱膨張の小さい高分子含有材料で形成され、該電光変換素子と対向する部分に貫通孔が形成された第１成形体と、電光変換素子に用いられる光の波長に対して透明な材料からなり、光結合素子が形成される第２成形体とが一体となって構成されたことが好ましく、これに加えて、第１成形体と第２成形体とが、少なくとも一つの型を共用して連続成形されることがより好ましい。このようにすれば、材料コスト及び成形コストとして経済性に優れる材料を用いたとしても、組み付けの高精度化や組み付け工程の簡略化による製造コストの低減を図ることができる。また、バンプ実装時の熱による変形を原因とする位置ずれを低減でき、プリント基板との電気的な接続のための後工程としてリフローによるバンプ実装を行える。また、型を共用して連続成形することによって、成形体と光結合素子とを、成形体の形成と同時に位置合わせできるため、組み立て工程が不要になり、製造コストが低減される。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、光信号を電気信号へ変換する光電変換素子と、該光電変換素子の電極に接続される電気配線を備え光電変換素子との光結合を行うために光結合素子が一体形成された成形体とを有する光電変換モジュールであって、成形体は、光電変換素子との接合部に突起が一体形成されており、電気配線に接続された電極パッドを突起上に設けられ、該電極パッドと光電変換素子上の電極とが、投影面積が突起の先端部以上であるバンプを介し電気的に接続されていることを特徴とする光電変換モジュールを提供するものである。このようにすれば、光電変換素子と光結合素子との相対位置の精度を高められる。また、材料コスト及び成形コストとして経済性に優れる材料を用いたとしても、組み付けの高精度化や組み付け工程の簡略化による製造コストの低減を図ることができる。しかも、型を用いた整形技術をベースとすれば、低コストで大量生産が可能となる。

上記本発明の第２の態様においては、光電変換素子と成形体との間には、成形体と光電変換素子とを接合した後で、該光電変換素子に用いられる光の波長に対して略透明で、該成形体と該光電変換素子とに対して接着力を備えた樹脂含有材料が充填されることが好ましい。このようにすれば、光電変換素子及び成形体のそれぞれの熱膨張率が異なっていても、温度変化による接続不良の発生を抑えることができる。

上記本発明の第２の態様においては、光結合素子が成形レンズであることが好ましい。光結合素子に成形レンズを用いる場合には、非球面化が容易であるため収差を発生させることなくレーザ光をコリメート化（平行光化）したり、集光したりできる。成形レンズでコリメートした光は、光軸と垂直方向の位置ずれに強く、光コネクタなどの接続ユニットの精度を緩和でき、光コネクタの低コスト化が図れる。また、型を用いた成形技術をベースとすれば、モジュールを低コストで大量生産できる。
又は、光結合素子が光導波路であることが好ましい。光結合素子に光導波路を用いる場合には、成形体形成時に導波路の外枠を形成しておき、枠内に紫外線硬化樹脂を充填し、硬化させてコア部とすることで、光結合素子を容易かつ低コストに形成できる。さらに、光電変換素子と光結合素子との相対位置を高精度に位置決めできる。

上記本発明の第２の態様のいずれの構成においても、成形体は、光電変換素子に用いられる光の波長に対して透明な材料で形成されていることが好ましい。このようにすれば、成形体に光結合素子を直接形成できるため、光結合素子としての機能と、光結合素子を保持する構造体としての機能と、光結合素子と光電変換素子との相対位置の位置出しをする機能とを成形体に兼ね備えさせることができる。
又は、成形体は、光電変換素子に用いられる光の波長に対して不透明で耐熱性が高く、かつ熱膨張の小さい高分子含有材料で形成され、該光電変換素子と対向する部分に貫通孔が形成された第１成形体と、光電変換素子に用いられる光の波長に対して透明な材料からなり、光結合素子が形成される第２成形体とが一体となって構成されることが好ましく、これに加えて、第１成形体と第２成形体とが、少なくとも一つの型を共用して連続成形されることがより好ましい。このようにすれば、材料コスト及び成形コストとして経済性に優れる材料を用いたとしても、組み付けの高精度化や組み付け工程の簡略化による製造コストの低減を図ることができる。また、バンプ実装時の熱による変形を原因とする位置ずれを低減でき、プリント基板との電気的な接続のための後工程としてリフローによるバンプ実装を行える。また、型を共用して連続成形することによって、成形体と光結合素子とを、成形体の形成と同時に位置合わせできるため、組み立て工程が不要になり、製造コストが低減される。

本発明によれば、生産性が高くかつ高精度の光実装が可能な電光変換モジュール及び光電変換モジュールを提供できる。

〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。図１に、本実施形態にかかる電光変換モジュールの構成を示す。
電光変換モジュール１は電光変換素子として面発光レーザ１１（＝ＶＣＳＥＬ）を備えており、その発光部は素子の中央にある。モジュールの側面及び天面は、高分子含有材料からなる成形体１２で覆われている。

成形体１２には、面発光レーザ１１の表面側に配置される電気配線１２１、光結合素子である成形レンズ１２２、バンプ１３（はんだや金など）を介して面発光レーザ素子上面の電極１１１と成形体１２上の電極とを接続するための突起１２３及び電極パッド１２４が一体的に設けられている。
また、レーザ駆動回路１４は、電極を接続している突起とは別の突起１２５によって中間基板１５上の電極パッド１５１とバンプ１６を介して接続されることによって、面発光レーザ１１と電気的に接続されている。中間基板１５は、バンプ１７を介してプリント基板１８と接続されており、プリント基板１８上に形成されている信号処理回路との間で信号のやりとりをする。成形体１２はバンプ１９を介してプリント基板１８と物理的に固定されている。

なお、面発光レーザ１１からの放熱をスムーズに行うために、必要に応じて、面発光レーザ１１の裏面と中間基板１５との間に伝熱部材１０を挿入して、面発光レーザ１１からの発熱を中間基板１５へ熱伝導させるようにすると良い。

面発光レーザ１１から発せられたビームは、成形体１２と一体化されている成形レンズ１２２によってコリメート化（平行光化）され、平行ビームとなってモジュール外へ出射する。平行光となったビームは、不図示のレンズ付き光ファイバに結合されて外部へと伝送される。

電光変換モジュール１においては、成形レンズ１２２と面発光レーザ１１との配置精度は、特に面発光レーザ１１の面内方向で高精度が要求される。このため、従来は、面発光レーザ１１を発光させて出射ビームを観察しながらレンズとの相対位置決めを行うアクティブアライメントを行われていたが、この方法は調整に時間がかかるため低コストで大量生産が可能な方法ではない。

本実施形態においては、成形体１２に一体成形された成形レンズ１２２と、接合用突起部１２３との相対位置精度は、金型作成時に用いる高精度切削機の切削精度で高精度に規定されている。またフリップチップ接合法のバンプによる接合は、セルフアライメント的に相対位置を高精度に位置出しできるため、成形体１２に突起部１２３を設置することで、アクティブアライメントを行わずとも面発光レーザ１１と成形レンズ１２２との相対位置出しが可能である。

図２に、成形体１２の突起部１２３を拡大して示す。面発光レーザ１１の接続部と成形体突起部１２３の上面とには、フリップチップ接続によるバンプ１３を介しての接続のための電極パッド１１１及び１２６がそれぞれ形成されている。成形体１２の突起部１２３の上面の電極パッド１２６は、成形体１２の表面に形成された電気配線１２１を介してレーザ駆動回路１４と電気的に接続されている。成形体１２上の成形レンズ１２２と位置精度が出ている突起部１２３においてバンプ１３を介して面発光レーザ１１と相対位置精度を確保するためにバンプ接続のセルフアライメント効果を利用するが、これを高精度化するためには電極パッド１２６が形成されている突起部１２３の面積がバンプ１３の投影面積（図２の面発光レーザ１１基板面に投影した面積）と同等以下に設定する必要がある。バンプによる接続は、実装のリフロー工程で溶けたはんだバンプが表面張力で球状となり、かつ接続する両面の電極パッド１１１及び１２６に吸着して上下の電極が同軸となるようにセルフアライン効果が働く。このとき、突起部１２３の電極面積が大きいと図２の上側に示す成形体１２側でのセルフアライン効果が弱くなってしまう。これを高精度化するためには、突起部１２３上面の面積をリフロー工程で球形になったバンプ１３の投影面積と同等かそれ以下に設定して、突起上面の電極パッド１２６の大きさを制限することが必要である。

〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。図３に、本実施形態にかかる電光変換モジュール１の構成を示す。本実施形態においては、面発光レーザ１１だけでなくレーザ駆動回路１４も成形体１２上に一体に実装されている。

面発光レーザ１１は、成形体突起部１２３とバンプ１３を介して電気的に接続され、成形体１２上の電気配線１２１とレーザ駆動回路１４とはバンプ１６によって電気的に接続される。また、プリント基板１８上の信号処理回路とは成形体１２周縁部のバンプ１９で対応するプリント基板１８上の電気配線に接続される。この構成ような構成とすることによって、第１の実施形態における中間基板１５のような仲介が不要となり、シンプルな構造となる。

なお、図４に示すように、面発光レーザ１１と成形体１２とを突起部１２３を介してバンプ１３によって接合したのち、面発光レーザ１１と成形体１２との間に樹脂含有材料（樹脂）２０を充填して固化し、面発光レーザ１１と成形体１２とが樹脂２０によって接着されるようにするとよい。
このようにすれば、電光変換素子である面発光レーザ１１と高分子含有材料である成形体１２とのように熱膨張係数が異なるもの同士をフリップチップ技術によるバンプで接続する場合でも、熱変化に対する電気的接続の信頼性を向上させることができる。

面発光レーザ１１と成形体１２との間に樹脂含有材料２０を充填しない場合には、素子温度及び周囲温度の上下に伴い、熱膨張率の差によってバンプ１３に剪断力がかかって、最悪の場合にはバンプ１３が破壊されて電気的導通がとれなくなってしまう。この時、樹脂含有材料によって両者が接着されていれば、温度が上下してもバンプ１３に剪断力が作用しないためバンプ１３による電気的接続の信頼性が大幅に向上する。
面発光レーザ１１と成形体１２との間に充填する樹脂含有材料としては、エポキシ樹脂、フィラー（シリカなど）が入ったエポキシ樹脂などがある。充填される樹脂含有材料は、面発光レーザ１１に使われる光の波長に対して透明であることが好ましい。なお、充填層の厚さは数十ミクロンから数百ミクロンであるので、材料において多少の光の吸収や散乱があっても略透明体と見なすことができれば良い。

なお、面発光レーザ１１と成形体１２とを高精度に位置決めするためには、面発光レーザ１１と成形体１２とを成形突起部１２３を介してバンプ１３によって接合した後に樹脂含有材料２０を充填する必要がある。これはフリップチップ実装で、接合時に溶融したバンプの表面張力を利用したセルフアライメント効果によって成形突起部１２３に対して面発光レーザ１１の高精度位置出し接合するためには、面発光レーザ１１は周囲に樹脂含有材料などがない状態で自重のみでバンプ１３と接し、バンプ１３の表面張力が有効に働くことが必要だからである。このため、本実施形態においては、面発光レーザ１１と成形突起部１２３との間をフリップチップ接合した後に樹脂含有材料２０を充填して、バンプ１３の融点以下の温度で樹脂含有材料２０を固化させている。

なお、受光素子を備える光電変換モジュールの場合、すなわち受光素子とプリアンプとの成形体への一体実装の場合には、図３や図４の構成で面発光レーザ１１の代わりに受光素子、レーザ駆動回路１４の代わりにプリアンプを成形体１２にバンプ実装すれば良い。

〔第３の実施形態〕
本発明を好適に実施した第３の実施形態について説明する。図５に本実施形態にかかる光電変換モジュールの構成を示す。本実施形態にかかる光電変換モジュール２は、第１の実施形態にかかる電光変換モジュール１とほぼ同様の構成であるが、面発光レーザ１１の代わりに受光素子２１を備えており、光結合素子としては成形体１２中に一体形成された光導波路１２７を成形レンズ１２２の代わりに備えている。また、中間基板１５上には受光信号を増幅するプリアンプ２２が実装されている。

光導波路１２７は、透明な成形体１２中に円筒状のコア部に相当する孔が成形時に形成され、その孔に成形体よりも屈折率の僅かに高い樹脂材料を充填することにより光導波路として機能するように形成されている。

具体的には、未硬化の紫外線硬化樹脂を成形後の円筒状コア部に充填し、これに紫外光を照射してコア部を固める。硬化したコア部の周りは成形体よりも屈折率が僅かに高くなり、円筒状光導波路として機能する。

光導波路１２７は、受光素子２１の受光部に端面が近接して配置され、直接結合によって光信号を伝達する。例えば、不図示の光コネクタを成形体１２に密着接続して外部光ファイバから送られてきた光信号を光導波路１２７を伝達させて受光素子２１において受光する。

光信号が広帯域になってくると受光素子２１の受光部面積を縮小して帯域を広くする必要がでてくるが、この場合にも光導波路１２７と受光部との相対位置を高精度に出す必要がある。本実施形態においては、成形体１２に相対位置出し用の突起部１２３を形成しているため、調整を行うことなく光導波路１２７と受光部との相対位置を高精度に定めることができる。
なお、図６に示すように、受光素子２１と成形体１２との間に樹脂含有材料２０を充填すれば、熱膨張率の違いがあっても接続の信頼性を確保できる。

〔第４の実施形態〕
本発明を好適に実施した第４の実施形態について説明する。本実施形態においては、上記第１〜第３の実施形態（図１〜６に示す構成）と同様の電光変換モジュール又は光電変換モジュールを、面発光レーザ１１又は受光素子２１で使用する光の波長に対して透明な高分子材料で形成された成形体１２を用いて構成する。これにより、直接、成形によって光学素子を形成できるため、光結合素子（成形レンズ１２２や光導波路１２７）としての役割と、面発光レーザ１１や受光素子２１の実装基板構造としての役割と、光結合素子と面は面発光レーザ１１や受光素子２１との相対位置出しの機能とを同時に成形体１２に持たせることができる。

〔第５の実施形態〕
本発明を好適に実施した第５の実施形態について説明する。図７に本実施形態にかかる電光変換モジュールの構成を示す。本実施形態にかかる電光変換モジュール１は、第１の実施形態とほぼ同様の構成ではあるが、成形体１２は第１成形体１２ａ及び第２成形体１２ｂから構成されている。面発光レーザ１１が実装されている第１成形体１２ａは、面発光レーザ１１の使用光波長に対して不透明な高分子含有材料で形成されており、光結合素子（成形レンズ１２２）を含む第２成形体１２ｂは、透明な高分子含有材料で形成されており、複合一体化成形体となっている。

面発光レーザ１１と第１成形体１２ａとの実装は、不透明な成形体に設けられた接続位置決め用の突起部１２３を介してバンプ１３で高精度に電気接続される。
第１成形体１２ａの材料である不透明な高分子含有材料としては、半導体封止材料として用いられているエポキシ材料、ポリイミド材料、エンジニアリングプラスチックとして用いられているポリカーボネート材料、ポリフェニレンスルフィド材料、液晶ポリマー材料等及びこれらと無機フィラー物質との複合材料を用いることができる。これらの材料は、耐熱性が高く、また熱膨張率も光電変換素子などの半導体材料と比較的近いため、光電変換素子をバンプ接続する時の熱処理（リフロー工程）における耐熱性、及び熱膨張差による応力発生が抑えられ高精度で高信頼の実装が可能となる。

光結合素子である成形レンズ１２２は、不透明材料からなる第１成形体１２ａの貫通孔部分に、第１成形体１２ａと一体化した透明材料で形状作成してあるため、面発光レーザ１１と不透明成形体からなる第１成形体１２ａとを１回のバンプ実装をするだけで、成形レンズ１２２と面発光レーザ１１との間の光実装工程を不要とすることができ、実装工程を簡略化できる。

また、耐熱性に優れる不透明成形材料を使用した第１成形体１２ａと一体化しているので、バンプ実装時の熱による変形による位置ずれを低減でき、プリント基板１８との電気的接続を行う後工程としてリフロー工程でバンプ実装を行うことができる。

なお。図８に示すように、図７に示した構成において面発光レーザ１１と成形体１２との間に樹脂含有材料２０を充填すれば、熱膨張率に僅かな違いがあっても接続の信頼性をさらに向上させられる。

〔第６の実施形態〕
本発明を好適に実施した第６の実施形態について説明する。
図９に、本実施形態にかかる光電変換モジュールの構成を示す。本実施形態にかかる電光変換モジュール１においては、複合成形体１２は、耐熱性の高い不透明高分子含有材料で成形され、下部に接合位置決め用突起部が形成された第１成形体１２ａと、透明な高分子含有材料によって上部に光導波路を形成した第２成形体１２ｂとで形成されている。

本実施形態にかかる電光変換モジュール１の製造方法について説明する。本実施形態にかかる光電変換モジュール１を製造する際に用いるモールドの構成を図１０に示す。
不透明な高分子材料を用いた第１成形体１２ａを成形するために下側金型３０及び第１の上側金型４０ａを組み合わせて用いる。なお、下側金型３０には、射出成形又はトランスファ成形時の成形用不透明材料の注入口となる第１の注入成形口３１が設けられている。
下側金型３０と第１の上側金型４０ａとの間に、第１の成形注入口３１から材料を注入して第１成形体１２ａを形成した状態を図１１に示す。
その後、図１２に示すように、下側金型３０はそのままに第１の上型金型４０ａを別の金型（第２の上側金型４０ｂ）に交換する。なお、第２の上側金型４０ｂには射出成形又はトランスファ成形時の注入口となる第２の注入成形口４１が設けられている。その後、図１３に示すように、第２の注入成形口４１から透明成形材料を注入して、光結合素子である成形レンズ１２２を含む第２成形体１２ｂを形成する。その後、下側金型と第２の上側金型とを分離することにより、図１４に示すような不透明な第１成形体１２ａと透明な第２成形体１２ｂとからなる複合成形体１２が形成される。

第２の上側金型４０ｂは、下側金型３０と型同士の精度で高精度で位置決めすることができるため、光電変換素子の実装基板となり、接合位置決め用の突起が形成されている不透明な第１成形体１２ａと光結合素子とを一体成形した透明な第２成形体１２ｂとを光結合素子の実装工程を行うことなく高精度に位置決めできる。

これにより、実装基板となる不透明な第１成形体と光電変換素子とをバンプを用いて接続するだけで、光電変換素子と光結合素子との相対位置を高精度に位置決めできる。バンプ実装は、高精度なセルフアライン効果があるため、電気実装を行うのみで（アクティブアライメント等を行うことなく）簡単に位置決めできる。また、一つの型から複数の成形体を形成できるため、成形体及び光結合素子を容易に量産でき、材料コストのみならず作業時間の短縮による製造コスト低減を図れる。
なお、成形は、熱可塑性樹脂を用いた射出成形に限定されることはなく、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を用いても良い。

上記各実施形態は本発明の好適な実施の一例であり本発明はこれに限定されることは無い。
例えば、上記各実施形態においては、成形レンズ及び光導波路を光結合素子として備える構成を例に説明したが、これに限定されることはなく、成形で形成できる回折レンズ、マイクロフレネルレンズ、中空導波路（コア部が空気で、導波路壁面が高反射率の金属の導波路）などでも良い。
また、光電変換素子（面発光レーザ、受光素子）は、単一の素子である場合を例に説明したが、複数個が同一基板にアレイ状に配列されたアレイ素子であっても同様に適用可能である。なお、アレイ素子を適用する場合その配列方向は、各実施形態とも図示した構成において紙面に垂直に配列される。
また、上記各実施形態においては、電光変換素子として面発光レーザを用いる構成を例に説明したが、端面発光の半導体レーザ、面発光ＬＥＤ、端面発光ＬＥＤでも良い。
さらに、本発明は電光変換素子と光導波路との組合せや、電光変換素子と成形レンズとの組合せでも良いことは言うまでもない。
このように本発明は様々な変形が可能である。

本発明を好適に実施した第１の実施形態にかかる光電変換モジュールの構成を示す図である。バンプ部の詳細な構成を示す図である。本発明を好適に実施した第２の実施形態にかかる光電変換モジュールの構成を示す図である。第２の実施形態にかかる光電変換モジュールにおいて、光電変換素子と成形体との間に樹脂含有材料を充填した構成を示す図である。本発明を好適に実施した第３の実施形態にかかる光電変換モジュールの構成を示す図である。第３の実施形態にかかる光電変換モジュールにおいて、光電変換素子と成形体との間に樹脂含有材料を充填した場合の構成を示す図である。本発明を好適に実施した第５の実施形態にかかる光電変換モジュールの構成を示す図である。第５の実施形態にかかる光電変換モジュールにおいて、光電変換素子と成形体との間に樹脂含有材料を充填した構成を示す図である。本発明を好適に実施した第６の実施形態にかかる光電変換モジュールの構成を示す図である。第６の実施形態にかかる光電変換モジュールの製造工程を示す図である。第６の実施形態にかかる光電変換モジュールの製造工程を示す図である。第６の実施形態にかかる光電変換モジュールの製造工程を示す図である。第６の実施形態にかかる光電変換モジュールの製造工程を示す図である。第６の実施形態にかかる光電変換モジュールの製造工程を示す図である。従来の光電変換モジュールの構成を示す図であり、（ａ）はモジュール全体を、（ｂ）は、光ファイバと光電変換素子との結合部を示す。

符号の説明

１電光変換モジュール
１１面発光レーザ
１２成形体
１２ａ第１成形体
１２ｂ第２成形体
１３、１６、１７、１９バンプ
１４レーザ駆動回路
１５中間基板
１８プリント基板
２０樹脂含有材料（樹脂）
２１受光素子
３０下側金型
３１第１の注入成形口
４０ａ第１の上側金型
４０ｂ第２の上側金型
４１第２の注入成形口
１２１電気配線
１２２光結合素子
１２３突起部
１２４、１２６、１５１電極パッド
１２７光導波路

Claims

電気信号を光信号へ変換する電光変換素子と、該電光変換素子の電極に接続される電気配線を備え前記電光変換素子からの光を平行光化するための光平行化手段が一体形成された成形体とを有する電光変換モジュールであって、
前記成形体は、前記電光変換素子との接合部に突起が一体形成されており、
前記電気配線に接続された電極パッドを前記突起上に設けられ、該電極パッドと前記電光変換素子上の電極とが、投影面積が前記突起の先端部以上であるバンプを介し電気的に接続されていることを特徴とする電光変換モジュール。
前記電光変換素子と前記成形体との間には、前記成形体と前記電光変換素子とを接合した後で、該電光変換素子に用いられる光の波長に対して略透明で、該成形体と該電光変換素子とに対して接着力を備えた樹脂含有材料が充填されたことを特徴とする請求項１記載の電光変換モジュール。
前記光平行化手段が成形レンズであることを特徴とする請求項１又は２記載の電光変換モジュール。
前記光平行化手段が光導波路であることを特徴とする請求項１又は２記載の電光変換モジュール。
前記成形体は、前記電光変換素子に用いられる光の波長に対して透明な材料で形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の電光変換モジュール。
前記成形体は、前記電光変換素子に用いられる光の波長に対して不透明で耐熱性が高く、かつ熱膨張の小さい高分子含有材料で形成され、該電光変換素子と対向する部分に貫通孔が形成された第１成形体と、前記電光変換素子に用いられる光の波長に対して透明な材料からなり、前記光結合素子が形成される第２成形体とが一体となって構成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の電光変換モジュール。
前記第１成形体と前記第２成形体とが、少なくとも一つの型を共用して連続成形されたことを特徴とする請求項６記載の電光変換モジュール。
光信号を電気信号へ変換する光電変換素子と、該光電変換素子の電極に接続される電気配線を備え前記光電変換素子との光結合を行うために光結合素子が一体形成された成形体とを有する光電変換モジュールであって、
前記成形体は、前記光電変換素子との接合部に突起が一体形成されており、
前記電気配線に接続された電極パッドを前記突起上に設けられ、該電極パッドと前記光電変換素子上の電極とが、投影面積が前記突起の先端部以上であるバンプを介し電気的に接続されていることを特徴とする光電変換モジュール。
前記光電変換素子と前記成形体との間には、前記成形体と前記光電変換素子とを接合した後で、該光電変換素子に用いられる光の波長に対して略透明で、該成形体と該光電変換素子とに対して接着力を備えた樹脂含有材料が充填されたことを特徴とする請求項８記載の光電変換モジュール。
前記光結合素子が成形レンズであることを特徴とする請求項８又は９項記載の光電変換モジュール。
前記光結合素子が光導波路であることを特徴とする請求項８又は９記載の光電変換モジュール。
前記成形体は、前記光電変換素子に用いられる光の波長に対して透明な材料で形成されていることを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項記載の光電変換モジュール。
前記成形体は、前記光電変換素子に用いられる光の波長に対して不透明で耐熱性が高く、かつ熱膨張の小さい高分子含有材料で形成され、該光電変換素子と対向する部分に貫通孔が形成された第１成形体と、前記光電変換素子に用いられる光の波長に対して透明な材料からなり、前記光結合素子が形成される第２成形体とが一体となって構成されたことを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項記載の光電変換モジュール。
前記第１成形体と前記第２成形体とが、少なくとも一つの型を共用して連続成形されたことを特徴とする請求項１３記載の光電変換モジュール。