JP4845333B2 - Photoelectric conversion element package, manufacturing method thereof, and optical connector - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送、光計測、光メモリ等の各種分野に適用可能で光の入出射を行う光電変換素子パッケージ、その作製方法及び光コネクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
光電変換素子と電子回路素子とをパッケージ化することにより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、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電子回路素子、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基板等から構成される。
【0003】
特許文献1,2等には、従来の光電変換素子パッケージの構成例が掲載されており、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。
【0004】
図46は、特許文献2に記載された従来の光電変換素子パッケージの構成例を示す。コネクタ構成を有する部品(光ファイバ200等)と、これに対して位置調整された光電変換素子(LDチップ201等)、電気回路素子(受信用PD202等)、及び周辺部品(モニタ用PDチップ203、光導波路204中のWDMフィルタ205等)とが不透明で硬化性に優れたエポキシ樹脂等のモールド部材206によりモールドされている。なお、LDチップ201及びモニタ用PDチップ203周りはLDチップ201からの光をモニタ用PDチップ203に導光させるためにシリコーン系樹脂等の透明樹脂207により覆われている。
【0005】
これにより、従来の金属の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・低価格化が実現可能となる。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−202438公報
【特許文献2】
特開2000−228555公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献2において、外部の光ファイバ200と光電変換素子(LDチップ201)とを高効率で光結合させるためには高精度な光実装が必要なため、外部の光ファイバ200の一部をモールド部材206に直接挿入して一体化しており、外部の光ファイバ200の脱着ができない。このため、このような光電変換素子パッケージのプリント基板への実装には、リフロー炉を量産で用いることは困難であり、ロボット半田付けや手半田付け等による少量生産しかできない。さらには、機器内光伝送におけるボード間光伝送のように機器組み付け作業としてコネクタが必須の装置には用いることができない。
【0008】
また、この光ファイバの挿入に代えて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脱着ができるようになるが、実際には、光コネクタ自体が部品コストとして高価であり低コスト化できないばかりか、光コネクタという大きい部材に対する高精度の光実装が必要となり、組付けコストが増大する。
【0009】
本発明の目的は、光電変換素子(光と電気との信号変換を行う素子=発光素子や受光素子等)と電子回路素子とをパッケージ化する際に、通常のマルチチップモジュールにおける電気実装精度と同様なアライメントトレランスの大きな実装を可能とする光電変換素子パッケージ、及び、その製造方法を提供することにある。
【0010】
また、本発明の目的は、このような光電変換素子パッケージを用いて、電気コネクタと同様なアライメントトレランスの大きい脱着を可能とする光コネクタを提供することである。
【0011】
より具体的には、本発明の目的の一つは、光電変換素子と電子回路素子とをパッケージして光電変換素子パッケージを作製する場合に、通常の電気実装パッケージと同様な封止により、光学素子のアライメントが不要で簡単かつ低コストに作製可能とすることである。
【0012】
本発明の目的の一つは、機械的精度を向上させ、より機械的信頼性に優れた光電変換素子パッケージを提供することである。
【0013】
本発明の目的の一つは、高熱に対する信頼性に優れた光電変換素子パッケージを提供することである。
【0014】
本発明の目的の一つは、光電変換素子のパッケージをマルチチップモジュールの封止材料と同一とすることにより、パッケージ間界面の透湿性と熱サイクルに対する信頼性に優れた光電変換素子パッケージを提供することである。
【0015】
本発明の目的の一つは、通常のマルチチップモジュールにおける電気実装精度と同様なアライメントトレランスの大きい部品実装が可能な光電変換素子パッケージを提供することである。
【0016】
本発明の目的の一つは、電子変換素子又はこれをパッケージした素子と、電子回路素子とを共通の基板に設けることにより、光高周波に優れると同時に多機能性の実現が容易な光電変換素子パッケージを提供することである。
【0017】
本発明の目的の一つは、より小型・高密度な光電変換素子パッケージを提供することである。
【0018】
本発明の目的の一つは、基板導波路配線への光結合のアライメントが簡単な光電変換素子パッケージを提供することである。
【0019】
本発明の目的の一つは、光電変換素子の放熱特性を向上させ、光電変換素子の長期信頼性を向上させた光電変換素子パッケージを提供することである。
【0020】
本発明の目的の一つは、光電変換素子の放熱特性をより向上させ、光電変換素子の長期信頼性をより向上させた光電変換素子パッケージを提供することである。
【0021】
本発明の目的の一つは、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と、光電変換素子パッケージ内の光電変換素子との光結合効率を向上させた光電変換素子パッケージを提供することである。
【0022】
本発明の目的の一つは、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と、光電変換素子パッケージ内の光電変換素子とを、より簡単に光結合させることができる光電変換素子パッケージを提供することである。
【0023】
本発明の目的の一つは、より大容量のデータの送受信が可能な光電変換素子パッケージを提供することである。
【0024】
本発明の目的の一つは、伝送路のクロストークを低減すると同時に、複数の光コネクタを簡単に接続可能な光電変換素子パッケージを提供することである。
【0025】
本発明の目的の一つは、通常のマルチチップモジュールにおける電気実装精度と同様なアライメントトレランスの大きい部品実装が可能な光電変換素子パッケージの製造方法を提供することである。
【0026】
本発明の目的の一つは、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と、光電変換素子パッケージ内の光電変換素子とを光結合させる光結合素子の作製工程を簡略化した光電変換素子パッケージの製造方法を提供することである。
【0027】
本発明の目的の一つは、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と、光電変換素子パッケージ内の光電変換素子とを光結合させる光結合素子の作製時のアライメント工程をより簡単にできる光電変換素子パッケージの製造方法を提供することである。
【0028】
本発明の目的の一つは、光コネクタ部品と光電変換素子パッケージとの光結合による損失を低減した光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタを提供することである。
【0029】
本発明の目的の一つは、コネクタ部品の機械的位置決め機構の位置決め精度を向上させると同時に機械的強度を向上させ、機械的信頼性を向上させた光コネクタを提供することにある。
【0030】
本発明の目的の一つは、コネクタ部品での端面反射や端面損失を低減した光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタを提供することである。
【0031】
本発明の目的の一つは、コネクタ部品の接続時の気泡による端面損失を低減させると同時に、より小さな脱着力でも反射損失も低減させることができる光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタを提供することである。
【0032】
本発明の目的の一つは、簡単に脱着できる光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタを提供することである。
【0033】
本発明の目的の一つは、簡単に脱着できると同時に、低コストでコネクタ部品での端面反射や端面損失を低減させた光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタを提供することである。
【0034】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明の光電変換素子パッケージは、光電変換素子とこの光電変換素子を封止する透明材料とからなるパッケージAと、前記光電変換素子と電気的に接続された電子回路素子と前記パッケージAとを封止するパッケージBとよりなり、前記透明樹脂の一部が前記パッケージBの一部から外部に露出しており、前記パッケージAは、ヒートシンクを有し、前記ヒートシンクの一部は、前記透明樹脂の露出面方向と反対側方向に形成された開口から外部に露出している。
【0035】
従って、光電変換素子と電子回路素子とをパッケージして光電変換素子パッケージを作製する場合に、光電変換素子を予め光学部品と光学実装しておくことにより、マルチチップモジュールの封止において、通常の電気実装パッケージと同様な封止により、光電変換素子パッケージの作製時の光学実装が不要となり、簡単かつ低コストで作製可能な光電変換素子パッケージを提供できる。
また、光電変換素子をパッケージしたパッケージAがヒートシンクを有するので、光電変換素子の放熱特性が向上し、光電変換素子の長期信頼性を向上させた光電子変換素子パッケージとなる。
また、ヒートシンクがパッケージBの一部から露出しており、その露出面の方向と光電変換素子側のパッケージAの露出面の方向とが反対であるので、光電変換素子の放熱特性がより向上し、光電変換素子の長期信頼性がより向上した光電変換素子パッケージとなる。
【0036】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の光電変換素子パッケージにおいて、前記パッケージBは、モールドパッケージからなる。
【0037】
従って、光電変換素子パッケージがモールドパッケージからなることにより、光コネクタの構成部品の一部としても十分に使用できるレベルに機械的精度が向上し、より機械的信頼性に優れた光電子変換素子パッケージとなる。
【0038】
請求項3記載の発明は、請求項2記載の光電変換素子パッケージにおいて、前記パッケージBは、不透明材料からなる。
【0039】
従って、光電変換素子パッケージ中のパッケージBが不透明材料からなることにより、光の進入によるクロストークを低減させることができると同時に、光の入出射を行うにも関わらず、通常の半導体パッケージで使用されるフィラー分散されかつ芳香族系材料を用いることで高熱に対する信頼性に優れた光電子変換素子パッケージとなる。
【0040】
請求項4記載の発明は、請求項1ないし3の何れか一記載の光電変換素子パッケージにおいて、前記パッケージAは、モールドパッケージである。
【0041】
従って、光電変換素子パッケージ中のパッケージAがモールドパッケージであるので、パッケージ間界面の透湿性と熱サイクルに対する信頼性に優れた光電変換素子パッケージとなる。
【0042】
請求項5記載の発明は、請求項1ないし4の何れか一記載の光電変換素子パッケージにおいて、前記パッケージAは、電気配線を有する基板C上に設けた前記光電変換素子と、前記基板C上に設けた前記透明材料とよりなるパッケージである。
【0043】
従って、光電変換素子パッケージが、光電変換素子パッケージ用基板となる電気配線を有する基板とは別の基板に設けた透明材料とからなるパッケージであるので、通常のマルチチップモジュールにおける電気実装精度と同様なアライメントトレランスの大きい部品実装が可能な光電変換素子パッケージとなる。
【0044】
請求項6記載の発明は、請求項1ないし5の何れか一記載の光電変換素子パッケージにおいて、前記パッケージAと前記電子回路素子とが共通の電気配線を有する基板D上に設けられ、かつ、前記基板Dが前記パッケージBと一体である。
【0045】
従って、光電変換素子をパッケージしたパッケージAと、電子回路素子とを共通の基板に設けているので、光高周波に優れると同時に多機能性の実現が容易な光電子変換素子パッケージとなる。
【0046】
請求項7記載の発明は、請求項1ないし4の何れか一記載の光電変換素子パッケージにおいて、前記パッケージAは、前記電子回路素子上に設けられている。
【0047】
従って、光電変換素子をパッケージしたパッケージAが電子回路素子上に設けられているので、より小型・高密度な光電子変換素子パッケージとなる。
【0048】
請求項8記載の発明は、請求項1ないし6の何れか一記載の光電変換素子パッケージにおいて、前記パッケージAが電気配線を有する基板E上に実装され、かつ、当該パッケージAの露出面が当該基板E側に設定されている。
【0049】
従って、光電変換素子がパッケージされたパッケージAが実装された電気配線を有する基板を設けてあり、このパッケージAの露出面が、当該基板側の方向であるので、基板導波路配線への光結合のアライメントトレランスの低減可能な光電子変換素子パッケージとなる。
【0054】
請求項9記載の発明は、請求項1ないし8の何れか一記載の光電変換素子パッケージにおいて、前記パッケージAは、光学素子を有する。
【0055】
従って、光電変換素子側のパッケージAが光学素子を有するので、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と光電変換素子パッケージ内の光電変換素子との光結合効率が向上した光電変換素子パッケージとなる。
【0056】
請求項10記載の発明は、請求項9記載の光電変換素子パッケージにおいて、前記光学素子は、正の光学パワーを有する素子である。
【0057】
従って、光学素子が正の光学パワーを有するので、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と光電変換素子パッケージ内の光電変換素子との光結合効率が向上した光電子変換素子パッケージとなる。
【0058】
請求項11記載の発明は、請求項9記載の光電変換素子パッケージにおいて、前記光学素子は、導波路構造からなる。
【0059】
従って、光学素子が導波路構造からなるので、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と光電変換素子パッケージ内の光電変換素子との光結合効率が向上した光電子変換素子パッケージとなる。
【0060】
請求項12記載の発明は、請求項9記載の光電変換素子パッケージにおいて、前記光学素子は、テーパ構造からなる。
【0061】
従って、光学素子がテーパ構造からなるので、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と光電変換素子パッケージ内の光電変換素子との光結合効率が向上した光電子変換素子パッケージとなる。
【0062】
請求項13記載の発明は、請求項9ないし12の何れか一記載の光電変換素子パッケージにおいて、前記光学素子を有する前記パッケージAが前記パッケージBから露出する露出面が、略平面である。
【0063】
従って、光学素子を有する光電変換素子パッケージAのパッケージBに対する露出面が、略平面であるので、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と光電変換素子パッケージ内の光電変換素子とを、より簡単に光結合できる光電子変換素子パッケージとなる。
【0064】
請求項14記載の発明は、請求項9ないし13の何れか一記載の光電変換素子パッケージにおいて、前記光電変換素子と前記光学素子とはアレイ配列を有する。
【0065】
従って、光電子変換素子と光学素子とがアレイ配列を有するので、より大容量のデータの送受信が可能な光電子変換素子パッケージとなる。
【0066】
請求項15記載の発明は、請求項14記載の光電変換素子パッケージにおいて、前記光電変換素子と前記光学素子とのアレイ配列ピッチが異なる。
【0067】
従って、光電変換素子と光学素子とのアレイ配列ピッチが異なるので、伝送路のクロストークが低減すると同時に、複数の光コネクタを簡単に接続可能な光電変換素子パッケージとなる。
【0068】
請求項16記載の発明の光電変換素子パッケージの作製方法は、請求項1ないし15の何れか一記載の光電変換素子パッケージの作製方法であって、光電変換素子を透明材料により封止してパッケージAを作製する工程と、作製されたパッケージAを、前記透明樹脂のその一部が外部に露出する状態で、当該パッケージA中の前記光電変換素子と電気的に接続された電子回路素子とともに封止してパッケージBを作製する工程と、前記パッケージAにヒートシンクを設ける工程と、
を含み、前記透明樹脂の露出面方向と反対側方向に開口を形成し、前記ヒートシンクの一部を該開口から外部に露出するように設ける。
【0069】
従って、光電変換素子を透明材料により封止してパッケージAを作製し、その一部が外部に露出する状態で、当該パッケージA中の光電変換素子と電気的に接続された電子回路素子とともに封止してパッケージBを作製するようにしたので、通常のマルチチップモジュールにおける電気実装精度と同様なアライメントトレランスの大きい部品実装が可能な光電子変換素子パッケージの製造方法となる。
【0070】
請求項17記載の発明は、請求項16記載の光電変換素子パッケージの作製方法において、光電変換素子を透明材料により封止してパッケージAを作製する工程の後に、パッケージBから露出する前記パッケージAの露出面を被覆物で被覆する工程を有する。
【0071】
従って、光電変換素子を透明材料により封止してパッケージAを作製する工程の後に、パッケージBから露出するパッケージAの露出面を被覆物で被覆する工程を有するので、パッケージAの露出面が作製工程において汚染されたり傷つくことを被覆物で保護することができ、光損失の増大を減少させ、通常の電気実装の場合と同様の封止、半田実装等を行うことができる。
【0072】
請求項18記載の発明は、請求項16記載の光電変換素子パッケージの作製方法において、光電変換素子を透明材料により封止してパッケージAを作製する工程は、当該パッケージA中に含まれる光学素子の一部又は全部を同時に作製する工程を含む。
【0073】
従って、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と光電変換素子パッケージ内の光電変換素子とを光結合させる光結合素子=光学素子の作製工程が簡略化された作製方法となる。
【0074】
請求項19記載の発明は、請求項16記載の光電変換素子パッケージの作製方法において、光電変換素子を透明材料により封止してパッケージAを作製する工程の後に、当該パッケージA中に含まれる光学素子を作製する工程を有する。
【0075】
従って、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と光電変換素子パッケージ内の光電変換素子とを光結合させる光結合素子=光学素子の作製時のアライメント工程が簡単化された作製方法となる。
【0076】
請求項20記載の発明は、請求項16記載の光電変換素子パッケージの作製方法において、作製されたパッケージAを、その一部が外部に露出する状態で、当該パッケージA中の前記光電変換素子と電気的に接続された電子回路素子とともに封止してパッケージBを作製する工程の後に、前記パッケージA中に含まれる光学素子を作製する工程を有する。
【0077】
従って、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と光電変換素子パッケージ内の光電変換素子とを光結合させる光結合素子=光学素子の作製時のアライメント工程が簡単化された作製方法となる。特に、最終工程で高精度なアライメントを行っているので、光電変換素子パッケージにおけるモールド形成の際に位置ずれを生ずることがなく、より高精度な実装を実現でき、光結合の結合効率に対する信頼性が向上する。
【0078】
請求項21記載の発明の光コネクタは、一方のコネクタ部品となる請求項1ないし15の何れか一記載の光電変換素子パッケージと、この光電変換素子パッケージと光結合される他方のコネクタ部品とよりなり、他方のコネクタ部品と前記光電変換素子パッケージ中のパッケージAとの間に係脱自在な機械的位置決め機構を有する。
【0079】
従って、光電変換素子パッケージと他方のコネクタ部品との間の機械的位置決めを高精度に行うことができ、光結合による損失を低減させることができる光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタとなる。
【0080】
請求項22記載の発明の光コネクタは、一方のコネクタ部品となる請求項1ないし15の何れか一記載の光電変換素子パッケージと、この光電変換素子パッケージと光結合される他方のコネクタ部品とよりなり、他方のコネクタ部品と前記光電変換素子パッケージ中のパッケージBとの間に係脱自在な機械的位置決め機構を有する。
【0081】
従って、光電変換素子パッケージと他方のコネクタ部品との間の機械的位置決めを高精度に行うことができ、光結合による損失を低減させることができる光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタとなる。
【0082】
請求項23記載の発明は、請求項21又は22記載の光コネクタにおいて、前記光電変換素子パッケージ側の前記機械的位置決め機構は穴構造よりなる。
【0083】
従って、光電変換素子パッケージ側の機械的位置決め機構を穴構造とすることにより、請求項21又は22記載の発明を容易に実現できる。
【0084】
請求項24記載の発明は、請求項23記載の光コネクタにおいて、前記穴構造は、パッケージAとパッケージBとの共通な位置に形成されている。
【0085】
従って、パッケージAとパッケージBとの共通な位置に形成された穴構造とすることにより、請求項23記載の発明を実現する上で、位置決め精度をより向上させることができるとともに、光コネクタとしての機械的信頼性を向上させることができる。
【0086】
請求項25記載の発明は、請求項24記載の光コネクタにおいて、前記穴構造は、パッケージAとパッケージBとの共通な位置に貫通させて形成されている。
【0087】
従って、貫通させた穴構造であるので、請求項24記載の発明を実現する上で、位置決め精度の向上及び強度的な信頼性を確保することができる。
【0088】
請求項26記載の発明は、請求項25記載の光コネクタにおいて、前記パッケージBは、前記穴構造の穴位置に孔部が形成されるとともに電気回路を有する基板上に電気的に実装されている。
【0089】
従って、パッケージBを穴構造を有する基板上に実装することにより、請求項25記載の発明を実現する上で、十分な機械的強度を確保することができる。
【0090】
請求項27記載の発明の光コネクタは、一方のコネクタ部品となる請求項1ないし15の何れか一記載の光電変換素子パッケージと、この光電変換素子パッケージと光結合される他方のコネクタ部品とよりなり、前記光電変換素子パッケージ中のパッケージAの露出面に当該パッケージA中の透明材料よりも弾性定数が小さい材料からなる光学素子を有する。
【0091】
従って、コネクタ部品の端面反射や端面損失が低減する光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタとなる。
【0092】
請求項28記載の発明の光コネクタは、一方のコネクタ部品となる請求項1ないし15の何れか一記載の光電変換素子パッケージと、この光電変換素子パッケージと光結合される他方のコネクタ部品とよりなり、前記光電変換素子パッケージ中のパッケージAの露出面に当該パッケージA中の透明材料よりも粘度が小さい材料からなる光学素子を有する。
【0093】
従って、コネクタ部品の端面反射や端面損失が低減する光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタとなる。
【0094】
請求項29記載の発明の光コネクタは、一方のコネクタ部品となる請求項1ないし15の何れか一記載の光電変換素子パッケージと、この光電変換素子パッケージと光結合される他方のコネクタ部品とよりなり、前記光電変換素子パッケージ中のパッケージAの露出面に当該パッケージA中の透明材料よりも加圧による変形量が大きい材料からなる光学素子を有する。
【0095】
従って、コネクタ部品の端面反射や端面損失が低減する光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタとなる。
【0096】
請求項30記載の発明の光コネクタは、一方のコネクタ部品となる請求項1ないし15の何れか一記載の光電変換素子パッケージと、この光電変換素子パッケージと光結合される他方のコネクタ部品とよりなり、前記光電変換素子パッケージ中のパッケージAの露出面にゴム弾性体材料からなる光学素子を有する。
【0097】
従って、コネクタ部品の端面反射や端面損失が低減する光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタとなる。
【0098】
請求項31記載の発明の光コネクタは、一方のコネクタ部品となる請求項1ないし15の何れか一記載の光電変換素子パッケージと、この光電変換素子パッケージと光結合される他方のコネクタ部品とよりなり、前記光電変換素子パッケージ中のパッケージAの露出面にシロキサン材料からなる光学素子を有する。
【0099】
従って、コネクタ部品の端面反射や端面損失が低減する光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタとなる。
【0100】
請求項32記載の発明は、請求項27ないし31の何れか一記載の光コネクタにおいて、前記光学素子は、凹凸構造を有する略平板形状の素子である。
【0101】
従って、光コネクタ接続時の気泡による端面損失が低減すると同時に、より小さな脱着力でも反射損失も低減できる光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタとなる。
【0102】
請求項33記載の発明は、請求項21ないし31の何れか一記載の光コネクタにおいて、前記光電変換素子パッケージ中のパッケージAの露出面が存在するパッケージBの表面に、粘着材料による脱着手段を有する。
【0103】
従って、簡単に脱着できる光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタとなる。
【0104】
請求項34記載の発明は、請求項33記載の光コネクタにおいて、前記脱着手段の粘着材料の一部又は全部が前記パッケージA中に含まれる光学素子を構成する。
【0105】
従って、簡単に脱着できると同時に、低コストでコネクタ部品での端面反射や端面損失が低減した光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタとなる。
【0106】
請求項35記載の発明は、請求項21ないし31の何れか一記載の光コネクタにおいて、前記光電変換素子パッケージ中のパッケージAの露出面が存在するパッケージBの表面に、微小凹凸部材による脱着手段を有する。
【0107】
従って、簡単に脱着できる光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタとなる。
【0108】
請求項36記載の発明は、請求項21ないし31の何れか一記載の光コネクタにおいて、前記光電変換素子パッケージ中のパッケージBが実装される基板上に、当該パッケージBとは別部品からなり他方のコネクタを前記光電変換素子パッケージからはずすためのガイド部材を備える。
【0109】
従って、光コネクタの脱着強度に伴う機械的強度を増加させて信頼性が向上した光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタとなる。
【0110】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を順に説明する。
【0111】
[第一の実施の形態]
本発明の第一の実施の形態を図1に基づいて説明する。図1は本実施の形態の光電変換素子パッケージ1の構成例を原理的に示す概略断面図である。図1において、2は光電変換素子としての面発光レーザ(Vertical Cavity Surface-Emitting Laser=VCSEL=LD)、3はこのLD2を透明材料4で封止したLDパッケージ(パッケージA)、5はLD2に対するVCSELドライバや信号処理回路等が設けられた電子回路素子としてのLSI、6は電気的結合のためのワイヤ、7はMCM(Multi Chip Module)基板、8はLDパッケージ3とLSI5とを封止材9で封止したMCMパッケージ(パッケージB)、10はバンプである。MCMパッケージ8においては、LDパッケージ3の一部が露出面3a(LD2に対向する出射面)が外部に直接露出するようにパッケージ化されている。
【0112】
ここに、情報信号や電源はバンプ10を通じて電気実装されたMCMパッケージ8の下に位置するプリント基板(図示せず)より伝達される。この情報信号は、立体多層配線されたMCM基板7とワイヤ6を経て、LSI5に伝達される。LSI5は、この情報信号をパラレルシリアル変換、プロトコル変換等の信号処理した上で、光信号発信のためのVCSEL駆動用電圧を発生させる。このVCSEL駆動用電圧は、MCM基板7とワイヤ6を経て、LD2に伝達され、LD2は、この駆動用電圧に基づいてレーザ光を変調発光させる。この変調発光されたレーザ光は、透明樹脂からなるLDパッケージ3を透過して、LDパッケージ3とLSI5とを封止するMCMパッケージ8の外部に放出することができる。
【0113】
図1において、LSI5とLDパッケージ3とを封止するMCMパッケージ8には、ガスバリア特性、対透湿特性、対高熱性、対熱サイクル特性、対機械的接触性、対α線特性等を向上する機能が必要であり、LD2を封止するLDパッケージ3には、ガスバリア特性、対透湿特性、対高熱性、対熱サイクル特性、対機械的接触性等の通常の電子回路素子に加えて、透明であって、かつ、レーザ光の波面を乱さない光学素子としての特性が必要である。
【0114】
このため、通常の不透明なエポキシ系の封止材やフィラーを分散させた封止材等のMCMパッケージ8の封止材9を用いて、LSI5とLD2とを同時に封止することはLD2から放出されたレーザ光の吸収損失を増加させたり、波面収差が非常に大きくなるために使用できない。また、LDパッケージ3に用いることができる封止材料4は、透明であってかつレーザ光の波面を乱さないために材料構成の限定を大きく受けるので、LSI5の封止としては、信頼性の上で不十分である。これは、特にサブμm以下かつ1GHz以上の高周波の信号伝達時に問題となる。
【0115】
しなしながら、図1では、LD2に対するLDパッケージ3と、LSI5とのMCMパッケージ8の構成を別とし、かつ、LDパッケージ3の一部を露出面3aとしてMCMパッケージ8から露出させているため、LDパッケージ3の封止材料4とMCMパッケージ8の封止材9とを異ならせることができるため、LDパッケージ3の封止材料4はLD2の封止に最適な材料、及びMCMパッケージ8の封止材9にはLSI5とLDパッケージ3との封止に最適な封止材料を用いることができる。このため、各々のパッケージ3,8形成後の信頼性を確保すると同時に、封止工程での粘度や耐熱特性等を最適な材料特性にするこができる。さらに、LD2に対して予め封止しているLDパッケージ3を設けているので、LDパッケージ3の露出面3aのみに対して、光学面としての精度を要求すればよいので、MCMパッケージ8封止の封止材料のみならず封止工程が容易となる。図1においては、MCMパッケージ8の封止材9としてはMCM基板7上にエポキシ系フィラー分散材料をポッティングして形成しており、少量生産においても低コストでMCMパッケージ8を作製することができる。
【0116】
一方、LDパッケージ3としては、MCMパッケージ8としての全体ではなくごく一部分としての構成部分となるので、その熱膨張係数が一般的な15〜20ppm/℃以外であってもリフローのような高熱時での膨張による絶対的な膨張距離が小さくなり、十分な熱信頼性を確保できるようになる。このため、熱信頼性を確保した上で、透明性と波面収差を確保することがより容易となる。このLDパッケージ3とMCM基板7への実装は、LD2を封止してLDパッケージ3を作製した後に、このLDパッケージ3をMCM基板7に実装してもよいし、MCM基板7上にLD2を実装した後に、MCM基板7の一部分を封止してLDパッケージ3を作製してもよい。
【0117】
何れにしても、前述したように、LD2とLSI5とをパッケージしてMCMパッケージ8を構成する場合に、簡単かつ低コストに作製可能なMCMパッケージ8となる。さらには、このMCMパッケージ8は、LDパッケージ3の露出面3aを用いて着脱可能な光コネクタの部品として用いることもできる。
【0118】
ところで、図1において、LD2を用いたLDパッケージ3に代えて、PD(Photo Detector)を光電変換素子として用いたPDパッケージを作製し、PDパッケージと増幅電子回路及び電流電圧変換回路さらには情報処理回路を有する電子回路素子を搭載したMCMパッケージを同様に作製しても同様の効果を得ることができる。さらに、このPDパッケージに、第1段となる増幅電子回路(TIAと呼ばれる)を有する電子回路素子を同時にパッケージすることが好ましい。これは、PDの近傍、かつ、予め近傍で高周波特性を重視した電気配線構成と電気シールド構成を付加した電気実装構成を設けておくことにより、ノイズの少ないPDパッケージを構成することができるようになる。このPDパッケージ内の電気接続のみを、他の電気接続と異ならせて、電気配線には、接続に通常より太く短い金ワイヤを用いたり、金バンプにして高周波での減衰や反射を考慮した電気配線とし、さらに、PDパッケージの側面に導電材料をメッシュ状にパターン塗工形成することにより、シールドを向上し雑音を低減することができるようになる。
【0119】
また、面発光レーザを封止したLDパッケージとPDを封止したPDパッケージとを同時にMCMパッケージに封止してもよい。さらに、これらを一体化して、PDと面発光レーザ(VCSEL)を同じパッケージに封止して、PD−VCSEL複合パッケージを構成することも小型化でき効果的である。
【0120】
また、図1においては、LDパッケージ3とLSI5とを、同一のMCM基板7上に実装してMCMパッケージ8を構成しているので、MCM基板7に多層立体配線を施すことにより、複数のLSI5や複数のLD及びPD、さらにアンテナやコンデンサや抵抗やインダクタ等の付加部品を用意にMCMパッケージ内に実装するこができ、多機能化することが容易にでき効果的である。さらに、MCM基板材料の誘電率と誘電正弦接値を小さな材料とすることにより、高周波における損失を低減し、低消費電極のMCMを構成することもできるようになり効果的である。また、平板基板上に実装しているので、通常の1度以内の電気実装精度でも光実装としてのアライメント精度は十分であり、LDやPDの光の入出力面の角度位置合わせを不要とすることもできるようになる。
【0121】
図2に光電変換素子パッケージ1の変形例を示す。この変形例は、電気配線を有するMCM基板7に対して電気配線を有しないMCMインタポーザ基板11を設け、このMCMインタポーザ基板11上にLDパッケージ3及びMCMパッケージ8を形成したものである。
【0122】
即ち、図2において、信号と電源はバンプ10を通して電気配線を有するMCM基板7の下に位置するプリント基板より伝達される。この情報信号は、多層立体配線されたMCM基板7とワイヤ6とを経てLSI5に伝達される。LSI5は、この情報信号をパラレルシリアル変換、プロトコル変換等の信号処理した上で、光信号発信のためのVCSEL駆動用電圧を発生させる。このVCSEL駆動用電圧は、ワイヤ6を経て、LD2に伝達され、このLD2はこの駆動用電圧に基づいてレーザ光を変調発光させる。
【0123】
このとき、LDパッケージ3とLSI5とを予めMCMインタポーザ基板11に実装しておき、この後、MCM基板7とMCMインタポーザ基板11とを密着させて、電気実装を行っている。これにより、PCB配線に対するバンプ10による電気実装を考慮しないでLDパッケージ3とLSI5とを封止することができるようになり、基板によるシールド性が向上し、さらに位置をより高精度にした実装が容易にできるようになる。もちろん、このMCMインタポーザ基板11に電気配線を設けるようにし、より電気実装が容易となるようにしてもよい。MCM基板7とMCMインタポーザ基板11とにより、電気配線やシールド対策の機能を分割したりすることができるようになる。
【0124】
[第二の実施の形態]
本発明の第二の実施の形態を図3に基づいて説明する。第一の実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する(以降の実施の形態でも、順次同様とする)。
【0125】
図3は本実施の形態の光電変換素子パッケージ21の構成例を原理的に示す概略断面図である。図3において、22はモールド形成によるLDパッケージ、23はモールド形成によるMCMパッケージでありフィラー分散をした熱硬化性エポキシ系材料からなる。
【0126】
図3において、MCMパッケージ23がモールドパッケージからなるので、機械的強度が向上して、接触によるワイヤ6の破損やLSI5の破損、さらにはLDパッケージ22の位置ずれのない機械的信頼性に優れた光電変換素子パッケージ21を作製することができるようになる。このため、MCMパッケージ23に高弾性のエポキシ系材料からなるモールドパッケージを用い、LDパッケージ22に機械的強度の弱いポッティングによるエラストマー材料を用いても、十分な機械的信頼性を確保できるようになる。
【0127】
また、図3において、LDパッケージ22が、モールドパッケージからなるので、MCMパッケージ23に対する露出面22aを容易に平面とすることができるようになり、光学素子としての波面収差を低減することができる。
【0128】
また、MCMパッケージ23の材料として、高弾性の不透明なエポキシ系材料からなるモールドパッケージを用い、かつこの材料にフィラーを分散させることにより、MCMパッケージ23の機械的強度をより向上させることができる。また、不要な光のMCMパッケージ23への入射光を低減し、この入射光がMCMパッケージ23材料内で散乱や多重反射して光結合素子、さらにはLDの代わりにPDを用いた場合にはPDに入射して光信号としてのノイズ成分となるのを大きく低減させことができる。多くのMCMモールドパッケージ材料は、黒色を呈している吸光度係数の非常に大きい不透明材料であり、この電子材料として通常に使用されている材料は透湿性と熱サイクル特性が非常に良好であると同時に、耐熱性や弾性等の種々の物性値を変化させたものが多数商品として存在しており、既存の商品をそのまま用いることで、透明材料からなるLDパッケージ22を用いた場合においても、MCMパッケージ23の側面や上面からの不要な入射光を低減することができると同時に、信頼性を確保することもできる。
【0129】
また、透明材料からなるLDパッケージ22部分は、その露出面積が一部で小さいので、光コネクタや塗料やシール等で容易に被覆することができ、効果的である。
【0130】
また、このようなMCMパッケージ23とLDパッケージ22との間に、その熱膨張係数の違い、表面密着性の違いを吸収するためのバッファパッケージを設けることも効果的である。エラストマーやゲル材料からなるバッファパッケージを設けることがより好ましい。
【0131】
[第三の実施の形態]
本発明の第三の実施の形態を図4に基づいて説明する。図4は本実施の形態の光電変換素子パッケージ24の構成例を原理的に示す概略断面図である。本実施の形態は、基本的には第二の実施の形態に準ずるが、LD2に対して専用のLD基板25が付加され、MCM内部バンプ26によりMCM基板7と電気的に接続されている。
【0132】
即ち、図4において、情報信号と電源はバンプ10を通して電気実装されたMCMパッケージ23の下に位置するプリント基板(図示せず)より伝達される。この情報信号は、立体多層配線されたMCM基板7とワイヤ6とを経て、LSI5に伝達される。LSI5は、この情報信号をパラレルシリアル変換、プロトコル変換等の信号処理した上で、光信号発信のためのVCSEL駆動用電圧を発生させる。このVCSEL駆動用電圧は、MCM基板7とバンプ26とを経て、LD基板25に伝達され、さらにこのLD基板25上に実装されたLD2に伝達される。LD2は、この駆動用電圧に基づいてレーザ光を変調発光させる。
【0133】
図4において、LD2を予め専用のLD基板25に光学実装しているので、透明材料からなるLDパッケージ22の外形上とLD2との位置関係が光学的に決定されており、MCM基板7に対するLDパッケージ22とLSI5の実装に対して光学的な位置合わせが不要であり、通常の電気実装の位置精度で実装することが可能となる。これにより、通常のMCM実装工程での作製が可能となり、非常に低コストの光電変換素子パッケージ24としてのMCMを作製することができるようになる。また、LD基板25とMCM基板7とでバンプ実装が可能となり、電気実装自体も高精度で高周波特性に優れた実装にすることができる効果もある。さらに、複数のLDパッケージやPDパッケージがある場合でも、通常の電気実装と同様にMCMを作製することができ、MCMを低コストで多機能化することが容易となる。
【0134】
ここに、MCM基板7には、セラミックス基板やFR4基板やポリイミド基板やビルドアップ基板を用いることができる。また、MCM基板7へのLDパッケージ22とLSI5との実装は、バンプ実装以外にワイヤボンディング実装であってもよい。また、2つの異なるパッケージ材料の間に第3のパッケージ材料としてゲル又はエラストマー又はゴム状の低粘性又は低弾性の材料を用いて、熱応力を低減させることも重要である。
【0135】
[第四の実施の形態]
本発明の第四の実施の形態を図5に基づいて説明する。図5は本実施の形態の光電変換素子パッケージ27の構成例を原理的に示す概略断面図である。本実施の形態は、基本的には第三の実施の形態に準ずるが、LSI5とは別のLD用のLSI28が電子回路素子として設けられ、LDパッケージ22は、このLSI28上に部分スタック型MCMとして積層されており、このLSI28のパッドに直接にバンプ26実装されている。
【0136】
本実施の形態の光電変換素子パッケージ27において、情報信号と電源はバンプ10を通して電気実装されたMCMパッケージ23の下に位置するプリント基板(図示せず)より伝達される。この情報信号は、立体多層配線されたMCM基板7とワイヤ6とを経て、LSI5に伝達される。LSI5は、この情報信号をパラレルシリアル変換、プロトコル変換等の信号処理した上で、ワイヤボンディング29によりもう1つのLSI28に伝達される。LSI28は、光信号発信のためのVCSEL駆動用電圧を発生させ、このLSI28上に実装されたLD2に伝達される。LD2は、この駆動用電圧に基づいてレーザ光を変調発光させる。
【0137】
このとき、図5において、LSI28なる電子回路素子とLDパッケージ22とを積層して実装させることにより、実装面積を大きく低減し、光電変換素子パッケージ27を小型化できると同時に、LSI28のシリコン基板自体を通して熱導電性を向上できるので、熱信頼性を向上することもできる。
【0138】
図6は本実施の形態の電変換素子パッケージ27の変形例を原理的に示す概略断面図である。この変形例では、LD2等の配線用のスルーホール(図示せず)を有するLSI30上に直接LDパッケージ22及びMCMパッケージ23を実装したものである。
【0139】
この変形例の光電変換素子パッケージ27においては、情報信号と電源はバンプ31を通してLSI30の下に位置するプリント基板(図示せず)より伝達される。この情報信号は、LSI30を形成するシリコン基板にバンプ実装により伝達される。LSI30は、この情報信号をパラレルシリアル変換、プロトコル変換等の信号処理し、光信号発信のためのVCSEL駆動用電圧を発生させた上で、スルホールによりシリコン基板裏面に設けたパッドとワイヤボンディング29によりLD2に伝達される。
【0140】
この変形例においては、MCM基板7の材料がいらなくなるので、さらに小型化できると同時に、より熱信頼性も向上することができる。
【0141】
[第五の実施の形態]
本発明の第五の実施の形態を図7に基づいて説明する。図7は本実施の形態の光電変換素子パッケージ32の構成例を原理的に示す概略断面図である。本実施の形態の光電変換素子パッケージ32では、電気配線を有するMCM基板33(基板E)上にLDパッケージ22及びMCMパッケージ23が実装されているが、LDパッケージ22に関してはLD専用の基板34(基板C)上に実装されたLD2を透明材料によりモールドパッケージしたものであって、このLDパッケージ22をMCM基板33に形成された開口33a部分に対して当該開口33a側がLD2に対向する露出面22aとなるように逆向きに実装したものである。このような光電変換素子パッケージ32はプリント基板35上にバンプ10、アンダーフィル剤36を介して実装されている。ここに、プリント基板35には露出面22aに対向する位置に開口35aが形成されている。さらに、プリント基板35の下方には導波路37が配置されている。
【0142】
本実施の形態の光電変換素子パッケージ32においては、情報信号と電源はバンプ10を通してプリント基板35より伝達される。この情報信号は、立体多層配線されたMCM基板33とワイヤ6とを経て、LSI5に伝達される。LSI5は、この情報信号をパラレルシリアル変換、プロトコル変換等の信号処理した上で、光信号発信のためのVCSEL駆動用電圧を発生させる。この駆動電圧は、反転実装されたLDパッケージ22のLD2に、ワイヤボンディング6基板34のスルーホールを経由して伝達される。さらに、LD2から放出されたレーザ光38は、透明なLDパッケージ22よりプリント基板35側に放出される。
【0143】
このレーザ光38は、プリント基板35に形成された開口35aにより、プリント基板35最表面よりも下に配置された導波路37に入射して光結合する。この導波路37に光結合した導波光は、ボード間光配線やボード内光配線の光伝達情報に用いることができる。このとき、MCM基板33の下側に向けて直接にレーザ光を放出しているので、MCM基板33の電気実装に用いたバンプ10の精度により水平方向及び垂直方向の高精度アライメントをパッシブに行うことができ、LD2と導波路37とのアライメントを簡単に行うことができる。
【0144】
また、図7に示すように、MCM基板33の下、より具体的にはプリント基板35とMCM基板33との間のバンプ10実装された空間にアンダーフィル剤36を挿入・封止しているので、導波路37の端面に埃や結露が付着して光損失が生じることを防ぐことができ、環境に対する信頼性を向上できる。このアンダーフィル剤36は、LDパッケージ22の部分だけに設けてもよい。
【0145】
[第六の実施の形態]
本発明の第六の実施の形態を図8に基づいて説明する。図8は本実施の形態の光電変換素子パッケージ39の構成例を原理的に示す概略断面図である。本実施の形態は、基本的には第三の実施の形態に準ずるが、LDパッケージ22の下部に銅製のヒートシンク40を設け、このヒートシンク40をMCM基板7上に搭載させたものである。
【0146】
本実施の形態の光電変換素子パッケージ39においては、情報信号と電源はバンプ10を通して電気実装されたMCM基板7の下に位置するプリント基板(図示せず)より伝達される。この情報信号は、立体多層配線されたMCM基板7とワイヤ6とを経て、LSI5に伝達される。LSI5は、この情報信号をパラレルシリアル変換、プロトコル変換等の信号処理した上で、光信号発信のためのVCSEL駆動用電圧を発生させる。このVCSEL駆動用電圧は、MCM基板7とヒートシンク40上の電気配線を経てワイヤボンディング6により、LD基板25に伝達され、さらにLD2に伝達さる。LD2は、この駆動用電圧に基づいてレーザ光を変調発光させる。
【0147】
図8において、銅からなるヒートシンク40がLD2を直接実装したシリコン基板25に密着されており、LD2からの放熱を、シリコン基板25のみならずヒートシンク40でMCMパッケージ23内の大きな部分に拡散することができるようになるので、LD2の実効温度を低下させることができ、熱信頼性が大きく向上し、長寿命化を図れるだけでなく、高周波特性を良好にすることもできる。また、ヒートシンク40が密着するMCM基板7なる基板部分にもヒートシンクを設けたり、銅配線を設けたりすることにより、放熱をさらに促進させることも効果的である。基板25とヒートシンク40とが密着又は埋め込まれているだけでなく、ヒートシンク40上に配線を設けて一体化されていても効果的である。
【0148】
[第七の実施の形態]
本発明の第七の実施の形態を図9に基づいて説明する。図9は本実施の形態の光電変換素子パッケージ41の構成例を原理的に示す概略断面図である。本実施の形態は、基本的には第六の実施の形態の場合と同様であるが、MCM基板7にはLDパッケージ22の大きさに対応させて開口42が形成され、この開口42部分にLDパッケージ22と一体化された銅製のヒートシンク40が外部に露出する形で埋め込まれている。
【0149】
図9において、ヒートシンク40がLD2を直接実装したシリコン基板25に密着されており、LD2からの放熱をヒートシンク40で、MCMパッケージ23内のみならずMCMパッケージ23外部にも拡散することができ、LD2の実効温度をより低下させることができ、より熱信頼性を大きく向上させ、長寿命化を図れるばかりでなく、高周波特性を良好にすることもできる。
【0150】
[第八の実施の形態]
本発明の第八の実施の形態を図10に基づいて説明する。図10は本実施の形態の光電変換素子パッケージ43の構成例を原理的に示す概略断面図である。本実施の形態は、基本的には第七の実施の形態の場合と同様であるが、ヒートシンク40上に基板25を介してLD2を実装しモールドパッケージ化したLDパッケージ22に関して、LD2に対向する露出面22aがMCM基板7の開口42側から外部に露出し、ヒートシンク40が反対面側において露出するように、反転実装させたものである。
【0151】
図10においては、図9の場合と同様に、ヒートシンク40がLD2を直接実装したシリコン基板25に密着されており、LD2からの放熱をヒートシンク40で、MCMパッケージ23内のみならずMCMパッケージ23外部にも拡散させることができ、LD2の実効温度をより低下させることができ、より熱信頼性を大きく向上させ、長寿命化を図れるばかりでなく、高周波特性を良好にすることもできる。
【0152】
[第九の実施の形態]
本発明の第九の実施の形態を図11に基づいて説明する。図11は本実施の形態の光電変換素子パッケージ44の構成例を原理的に示す概略断面図である。本実施の形態は、基本的には第七の実施の形態の場合と同様であるが、ヒートシンク40をシリコン基板25の一部に設けた開口部のヒートシンク45と半田46とにより熱導電率が小さくなるように接続したものである。これにより、さらに一層熱信頼性を向上させることができる。
【0153】
[第十の実施の形態]
本発明の第十の実施の形態を図12に基づいて説明する。図12は本実施の形態の光電変換素子パッケージ51の構成例を原理的に示す概略断面図である。本実施の形態は、一例として第四の実施の形態への適用例を示すものであり、LDパッケージ22が光学素子52を一体に有する構成とされている。具体的には、このLDパッケージ22は、光学素子52として埋め込み型の凸構造53を有し、この上部は平面形状の露出面22aとされている。
【0154】
本実施の形態の光電変換素子パッケージ51において、LD2より放出された光は、約10度〜25度の発散光54であるが、この発散光54は、埋め込み型の凸構造53による正の光学パワーを有する光学素子52により、コリメートされて略平行で径の大きな平行光束55となる。埋め込み型の凸構造53は、低屈折かつ耐熱性の高いポリイミド系材料からなる凹構造を有するモールドに高屈折率のエポキシ系材料を埋め込んで成形してなるものである。これにより、この光束55を再び集光レンズ系で集光して光ファイバ又は導波路と結合する場合において、光束の光軸方向及び光軸と垂直な方向のどちらの方向に対しても、大きなアライメントトレランスを得ることができるようになる。これにより、実効的な光結合効率を向上させることができる。
【0155】
また、光学素子52の正のパワーを有する部分は、1つに限定されるわけではなく、正のパワーを分散させて2つ又は3つ以上にパワーを分けて構成された光学素子を設けても良く、また、部分的に負のパワーがあっても、群として正のパワーであればよい。
【0156】
また、図12において、埋め込み型の凸構造53の上部の露出面22aは平坦面とされているので、この平坦な露出面22aを、別部品の平坦形状処理又は平坦形状成形をした平坦部とを簡単に密着することができ、光結合を簡単かつ高効率に行うことができる。
【0157】
なお、図13にLDパッケージ22が一体に有する光学素子の各種構成例を例示する。概略的には、図13(a)は埋め込み型フレネルレンズなる光学素子56、図13(b)は単純凹又は凸形状なる光学素子57(図示例は凸形状)、図13(c)は屈折率分布形構成の光学素子58、図13(d)は光ファイバ又は導波路構成の光学素子59、図13(e)は光ファイバ59のLD2側をアクリレート系のゲル60により構成した例、図13(f)は光ファイバ59の外部放出側をアクリレート系のゲル60により構成した例、図13(g)は凹凸からなる体積位相変化型ホログラム、或いは、高分子からなる体積屈折率変調又は、屈折率分布型表面マイクロレンズによる光学素子61、図13(h)は上部の光束の放出側を光学素子62を含む別部品63とした例、図13(i)はテーパ構造とした光学素子64(中は光屈折率材料である以外に、テーパに反射鏡を自作した中空テーパでもよく、或いは、中に高屈折率のゲル材料を充填させてもよい)、図13(j)はこのテーパ構造の光学素子64上部に凸レンズなる光学素子65を付加して2重のレンズ効果を持たせた例、図13(k)は空気層66を有する逆凹型レンズにより光学素子67の例を示す。
【0158】
図13に例示する各光学素子に関して、その直径は10〜500μmが好ましく、より好ましくは50〜250μmである。図13(d)(e)(f)のケースにおいて直径が50〜62.5μmの場合においては、GIマルチモードファイバのコアと近接させることにより、高効率で直接光結合することができる。また、図13に例示する各光学素子に関して、光学素子の直径が125〜500μmの場合は、LD2からの光束を略平行光とすることにより、アライメントトレランスの大きい光結合を行うことができる。
【0159】
次に、個別に説明する。図13(a)に示す埋め込み型フレネルレンズなる光学素子56は、n=1.46の低屈折率のエポキシ材料にn=1.70の高屈折率のエポキシ材料を埋め込んだ形状として構成されている。これにより、約15度(片側約5度)の発散角を有する光出力1mWのLD2のレーザ光を略平行光束とすることができる。ここで、「略平行」とは5度以下の発散角度のことである。略平行光束としないまでも、最初の発散角を7度以下と小さくすることができる。これにより、モールドの外部の光学素子の光結合を容易にすることができる。このフレネルレンズは、複数設けてもよいし、埋め込み構造とせずに表面凹凸形状として形成してもよく、また、他の光学素子をさらに設けてもよい。
【0160】
また、エポキシ樹脂に代えて、使用する光の波長帯域の透過率が必要な光量を確保できる範囲で、アクリル樹脂、シロキサン樹脂、イミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル樹脂、液晶ポリマー等を用いてよい。また、樹脂は、光硬化、熱硬化により形状形成してもよいし、押し出し成形又は射出成形により形成してもよい。さらには、全体を硬化させた後にフォトブリーチングにより、屈折率を変化させる部分を光照射により選択的に作製してもよい。また、埋め込み部分のみ、弾性率を低くして、膨張係数差による高温時の変形を低減させると同時に、外部の光学素子の光結合の際に密着させて空気界面による反射を低減させてもよい。空気界面による反射低減には、単層又は多層膜や、フォトニック結晶反射防止膜、さらには空気界面への埃付着防止のために、帯電防止膜等を付加することも効果的である。
【0161】
さらに、これらを複合して用いてもよい。また、波長の散乱特性により、使用する光の帯域の必要量や波面収差又はモード特性及び必要な透過率が確保できる範囲で、微粒子又はフィラーを分散した粒子分散型樹脂を用いてもよい。この微粒子としては、大きさが使用する波長以下であることが好ましい。さらに、この微粒子を制御することにより、熱膨張係数を面発光レーザ又は銅又はシリコンチップ又はPDの何れかの20%又は10ppm/℃以内の何れかの膨張係数とすることが好ましい。20%以上の膨張係数であると、使用時又はリフロー時に反りが生じて、クラック、位置ずれ等の不良が生じやすい。また、銅又はシリコンと10ppm以上の膨張係数であると、シリコンや銅との密着性が低下して、これも不良が生じやすい。
【0162】
また、混合した微粒子の屈折率を利用して、有効屈折率を変化させることにより、フレネルレンズを形成してもよい。さらに、これらの微粒子によりフォトニック結晶を形成し、有効屈折率を変化させてもよい。フォトニック結晶による負の屈折率を利用してもよい。
【0163】
図13(b)に示す単純凹又は凸形状による光学素子57は、エポキシ樹脂をモールド成形してなる。このとき、凸形状の凸部分を、MCMパッケージ23の部分よりも突出しない構成とすることにより、凸形状が接触による損傷を防止することができる。他の光学素子においても同様である。
【0164】
図13(c)に示す屈折率分布形構成の光学素子58は、アクリレートからなるゲル状態の拡散係数の大きい材料に外部から屈折率増加のための色素材料を拡散して屈折率分布を設けた後に、光硬化して屈折率分布を固定してもよく、また、フォトブリーチング材料を用いて外側と内側の光照射の光強度を変化させることにより屈折率分布を形成してもよい。さらには、ガラス材料を用いて、イオン拡散により形成してもよい。
【0165】
図13(d)に示す光ファイバ又は導波路構成の光学素子59は、高い屈折率材料でコア部を形成している。高い屈折率部分は材料組成又は複合材料混合比を変化させることにより実現される。光ファイバ又は導波路構成は、屈折率分布によって形成してもよく、また、フォトニック結晶によって形成してもよい。さらには、別に作製したファイバ又は導波路を埋め込んで形成してもよい。
【0166】
図13(e)に示す光学素子59,60は、LD2の結合部分に予めゲルからなる材料で凸形状を作製後に、光ファイバ59を埋め込んだモールド成形した光学樹脂を設けたものである。LD2と電気的に接合するワイヤボンド(図示せず)がモールド成形される樹脂を流し込むときに変形されないでよいので、より高粘度のモールド成形のための樹脂を用いることができる。モールド材料の一部、より具体的には、下部、上部、側面部、又は芯となる部分別に形成した素子を用いて一体化してもよい。アクリレート系のゲルではなく、シロキサン系のゲル又はエラストマーを用いてもよく、高弾性の光硬化又は熱硬化の低弾性原材料からなる材料を用いてもよい。
【0167】
図13(f)に示す光学素子59,60は、光ファイバ又は導波路59構成とその先端の凸形状の光学素子60とを複合してなるものであり、先端の凸形状により、光ファイバ又は導波路からの出射光の光束を狭くすることにより外部の光素子との光結合効率を向上させることができる。また、先端の凸形状が外部の光学素子と接触することにより変形することで、空気界面による界面ロスを低減することができるようになる。
【0168】
図13(g)に示す光学素子61は、その一例として、凹凸による体積位相変化型ホログラムや、高分子からなる体積屈折率変調ホログラムであり、何れも所定の波長の光を回折させ正又は負の方向に偏向をすることができる。体積位相変化型ホログラムとしては、ブレーズ又はバイナリホログラムであることが好ましいが、正弦形状又は矩形形状の負ホログラムであってもよい。この他、当該光学素子61としては、その上部に屈折率分布構造を有する平板レンズとしてもよい。この場合、フォトブリーチング材料を用いて上部から中央部に光を照射した場合に、その吸収により内部まで光が同じ光量で到達しないことを利用して、屈折率分布をつけることができるようになる。
【0169】
図13(h)に示す例は、モールド材料の上部に光学素子62を有する別部材63を一体化したものであり、この場合は、光学素子62としては凹形状を有する低屈折率材料に高屈折率材料を埋め込んだ構成とされており、正のパワーを有する。ホログラムやフレネルレンズ等を光学素子62として別部材63で予め形成した後に、一体化してもよい。
【0170】
図13(i)に示すテーパ構造の光学素子64は、そのテーパ内に光屈折率材料を充填させる他、テーパ面に反射鏡を形成した中空テーパでもよく、或いは、中に高屈折率のゲル材を充填することでこのテーパに挿入した別の光学素子との空気界面の接触による反射を低減させるようにしてもよい。テーパ構造によれば、ビームサイズを変換できると同時に、テーパに挿入した別の光学素子のアライメントを容易にすることができる。図13(j)はこのテーパ構造の上部に凸レンズ構造の光学素子65を付加したものであり、2重のレンズ効果を持たせることもでき、またこの凸形状自体を変形量の多い材料とすることにより、別の光学素子との接触で変形させて空気界面の反射を低減することもできる。
【0171】
図13(k)においては、空気層66を有する逆凹型レンズによる光学素子67であり、これにより、LD2のワイヤボンディングをモールド樹脂と接触させることが不要となるので、良好な電気的接続を行うことができるようになる。この空気部分は、使用しない側面部から保護用の金型を挿入することにより形成できる。また、複数のピラー状のモールド部材を接合してもよい。
【0172】
[第十一の実施の形態]
本発明の第十一の実施の形態を図14に基づいて説明する。図14は本実施の形態のアレイ構造の光電変換素子パッケージ71の構成例を示す概略断面図及び概略平面図である。この光電変換素子パッケージ71は、図14(a−1)(a−2)に示すようなアレイ構造として複数本の透明なコア72とその周囲の不透明なクラッド73とからなるモールド構成の光ファイバ74なる光学素子に対して、その一端に図14(b−1)(b−2)に示すようにコア72位置に対応させて各々両側に電気配線75を設け(プリントし)、図14(c−1)(c−2)に示すように各コア72位置に対応させてLD2を配置させて対応する電気配線75に対して電気的に接続し、このように形成された塊をLDパッケージ(パッケージA)76とし、図14(d)に示すように、上下逆さにしてプリント基板(又は、インターポーザ基板)77上にバンプ78により実装配線し、その周囲にアンダーフィル剤79を充填することにより、当該アンダーフィル剤79部分によりMCMパッケージ(パッケージB)80としてもよい。
【0173】
即ち、光学素子(光ファイバ74)に電気配線75を設け、それにLD2やPD等の光電変換素子を実装させる構成例である。即ち、図13(a)〜(k)等に示した光学素子は、予めその一部がモールド形成又は単に成形された光学素子に、面発光レーザ又はPD等の光電変換素子を実装することにより形成した構成が好ましい。さらに、このモールド形成された光学素子の一部に、電気配線をプリントすることによりこの光学素子に対して電気的な接続を行い、このモールドに形成した電気配線を、別の基板に設けた電気配線と電気的に接続を行うことがより好ましい。これは、光学素子に直接光電変換素子を光実装するので、高精度に光実装できることとなり、高い光結合効率を実現することができる。さらに、同時に電気実装もできるので、高周波特性を改善することができる。また、前工程として予め基板と別部品として光学素子とを形成しておくことができるので、後工程としての制約のない、高精度、高機能の光学素子を形成することができる。
【0174】
[第十二の実施の形態]
本発明の第十二の実施の形態を図15に基づいて説明する。図15は本実施の形態の光電変換素子パッケージ81の構成例を示し、(a)は概略縦断側面図、(b)は概略縦断正面図である。本実施の形態は、基本的には第九の実施の形態に準ずるものであるが、基板25上に複数の面発光レーザを有するLDアレイ83と複数の受光素子を有するPDアレイ84とを一体に透明材料でモールドしたLD&PDパッケージ(パッケージA)85が各々のLD、PDに対応させて光学素子52をアレイ状に有する構造とされている。各光学素子52は埋め込み型の凸構造53を有し、この上部は平面形状の露出面22aとされている。
【0175】
これにより、各光学素子52は、LD対応部分ではその発散レーザ光を平行光として出射させ、PD対応部分では平行光としての入射光を各PDに向けて収束光として収束させる機能を果たす。
【0176】
本実施の形態においては、光学素子52がアレイ配列されているので、複数の光電変換素子からなるLDアレイ83やPDアレイ84とのアライメントを簡単にすることができる。これにより、伝送帯域を容易に増加し、大容量のデータの送受信が可能なアレイ構造の光電変換素子パッケージ81を提供することができる。
【0177】
[第十三の実施の形態]
本発明の第十三の実施の形態を図16に基づいて説明する。図16は本実施の形態の光電変換素子パッケージ86の構成例を示し、(a)は概略縦断側面図、(b)は概略縦断正面図である。本実施の形態は、基本的には第九の実施の形態に準ずるものであるが、LDパッケージ22において、光電変換素子として複数、例えば3つのLDを有するLDアレイ87が設けられ、かつ、各LD毎に光学素子としてのレンズ88を一体に有するパッケージ構造とされている。ここに、接近配置のLDの配列ピッチに対して、両側のレンズ88に対してはミラー89,90を経る折り曲げ光路設定により、レンズ88側の配列ピッチは広めとされている。即ち、例えば3つの光電変換素子であるLDに対して複数のミラー89,90と3つの光軸及びその高さを異ならせて配置したレンズ88とからなり、ミラー89,90によりその光軸間隔を広げ、さらにレンズ88により発散光を収束光としている。
【0178】
これにより、隣接する光束の重なりを低減させることができるので、伝送路のクロストークを低減させることができると同時に、複数の光コネクタを簡単に接続可能な、光電変換素子パッケージ86を提供することができる。この光軸間隔を広げる手段としては、ミラー以外に、導波路、フォトニック結晶、プリズム等でもよい。
【0179】
[第十四の実施の形態]
本発明の第十四の実施の形態を図17に基づいて説明する。本実施の形態は、前述したような各種実施の形態の光電変換素子パッケージの作製方法に関するものであり、その一例として、光電変換素子パッケージ24の作製方法への適用例を示す。
【0180】
まず、図17(a)に示すように、シリコン基板25を実装基板としてLD2をAuSn接合により電気的接合かつダイボンドする。次に、図17(b)に示すように、上部電極をワイヤボンディング6により電気的接合した後に透明樹脂材料のモールドによりLDパッケージ(パッケージA)22を作製する。次に、図17(c)に示すように、電子回路素子となる駆動用ドライバを有するLSI5とLDパッケージ(パッケージA)22とをMCM基板7上に実装し、図17(d)に示すように不透明樹脂材料のモールドによりMCMパッケージ(パッケージB)23を作製する。このとき、LDパッケージ(パッケージA)22の露出面22aは外部に露出させたままとする。
【0181】
図17においては、光電変換素子、例えばLD2をモールドによるLDパッケージ(パッケージA)22として封止する場合に、光実装の精度、より具体的には10μm以内の精度で成形することにより、後工程となるMCM基板7への実装に際しては、予め光電変換素子、例えばLD2は予め透明樹脂からなるモールドによるLDパッケージ(パッケージA)22として封止され位置決めされているので、通常の電気実装と同程度の実装精度で、ダイボンドとワイヤボンド又はフリップ実装等を行うことができ、簡単にMCMを形成することができる。
【0182】
このLDパッケージ(パッケージA)22は、別部品として構成されているので、予め光学的な特性や電気的な特性をテストすることができ、これにより不良品の光電変換素子及びLDパッケージ(パッケージA)22を選別できるので、同時にMCM実装する際のLSIの無駄、MCM実装工程自体の無駄を省くことができ、大幅な低コスト化を図れる。また、光電変換素子、例えばLD2を予め封止しているので、その封止した表面(露出面22a)から直接、光を入出射させることが簡単にできる。つまり、通常のマルチチップモジュールにおける電気実装精度と同様なアライメントトレランスの大きい部品実装が可能な作製方法となる。
【0183】
[第十五の実施の形態]
本発明の第十五の実施の形態を図18に基づいて説明する。本実施の形態も、前述したような各種実施の形態の光電変換素子パッケージの作製方法に関するものであり、その一例として、光電変換素子パッケージ24の作製方法への適用例を示す。
【0184】
基本的な作製工程は、第十四の実施の形態の場合と同様であるが、本実施の形態の作製方法では、図18(c)に示すように作製されたLDパッケージ(パッケージA)22に対して、図18(d)に示すようにその露出面22aを被覆物、例えば粘着テープ91で被覆し、そのまま図18(e)に示すようにMCMパッケージ(パッケージB)23を作製し、最終的に図18(f)に示すように粘着テープ91を除去するようにしたものである。
【0185】
即ち、本実施の形態においては、MCMパッケージ(パッケージB)23を作製する際、又は、MCMパッケージ(パッケージB)23をプリント基板(図示せず)にフラックス入りのリフロ基板で半田付けする場合、又は、このMCMパッケージ(パッケージB)23周辺の電気的コネクタ等に組み付け工程を行う場合等において、この粘着テープ91をLDパッケージ(パッケージA)22の露出面22aに付着させたままの状態で行う(図18(d)〜(e))。その後、別の光学素子又は光コネクタをこのLDパッケージ(パッケージA)22と光結合させる直前にこの粘着テープ91を剥がし(図18(f))、この後に光結合を行わせる。
【0186】
これにより、LDパッケージ(パッケージA)22の光を入出射する露出面22aが作製工程で汚染されたり傷つけられたりすることによる光損失の増大を減少でき、通常の電気実装の場合のMCMと同様の封止、半田実装、コネクタ組み付け等を行うことができる。
【0187】
図18において、粘着テープ91は、ゴム材料や粘着材料のみでもよく、塗工膜でもよい。また、平板部品やブロック部品を圧着させてもよい。被覆物としては、ポリイミド、フッ素化ポリエーテル、液晶ポリマー、エポキシ、テフロン(登録商標)、ポリシラン、シロキサン等の耐熱性に優れる材料をそのまま又は溶媒や可塑剤を含んだ状態、又はゲル状態かゴム状態が好ましいが、アクリル、ポリカーボネート等の耐熱性に劣る材料でも、パッケージAの形状が必要な収差以下に保たれるなら構わない。
【0188】
[第十六の実施の形態]
本発明の第十六の実施の形態を図19に基づいて説明する。本実施の形態も、前述したような各種実施の形態の光電変換素子パッケージの作製方法に関するものであり、その一例として、光電変換素子パッケージ24(パッケージAは図13(b)のタイプ)の作製方法への適用例を示す。
【0189】
まず、図19(a)に示すように、シリコン基板25を実装基板としてLD2をAuSn接合により電気的接合かつダイボンドする。次に、図19(b)に示すように、上部電極をワイヤボンディング6により電気的接合した後に透明樹脂材料のモールドによりLDパッケージ(パッケージA)22を作製する。この時、その上部に例えば凸レンズからなる光学素子57を同時に作製する。次に、図17(c)に示すように、電子回路素子となる駆動用ドライバを有するLSI5とLDパッケージ(パッケージA)22とをMCM基板7上に実装し、図19(d)に示すように不透明樹脂材料のモールドによりMCMパッケージ(パッケージB)23を作製する。このとき、LDパッケージ(パッケージA)22の露出面22a(凸レンズからなる光学素子57の上端部分)は外部に露出させたままとする。
【0190】
図19においては、光学素子57を、予め光電変換素子、例えばLD2に対する透明樹脂からなるモールドによるパッケージ化において光学素子57との位置関係を高精度にして光実装して固定しているので、通常の電気実装と同程度の実装精度で、ダイボンドとワイヤボンド又はフリップ実装等を行うことができ、簡単にMCMを形成することができる。
【0191】
例えば、放出光に関して別の光結合が必要な光学素子が、シングルモードファイバ(図示せず)である場合、光結合のためのレンズの光軸と光電変換素子のずれは1μm以内であることが、1〜2dB以内の損失にするためには好ましい。このため、この高精度実装又は高精度成形が必要となる。この高精度実装又は高精度成形を、MCMパッケージ23に対して小さなパッケージとして、予めシリコン基板25に固定した光電変換素子、例えばLD2に対して行うことにより、MCMパッケージ23として高精度に実装又は成形するよりも、非常に簡単にできる。また、パッケージを作製した後の、後工程としてのプリント基板に対して半田付けする場合においても、このLDパッケージ(パッケージA)22は、MCMパッケージ23となるパッケージBの中に包まれているので、熱的な損傷を受けにくくなるため、信頼性も向上する。
【0192】
[第十七の実施の形態]
本発明の第十七の実施の形態を図20に基づいて説明する。本実施の形態も、前述したような各種実施の形態の光電変換素子パッケージの作製方法に関するものであり、その一例として、光電変換素子パッケージ24(パッケージAは図13(a)のタイプ)の作製方法への適用例を示す。
【0193】
即ち、基本的には図19に示した場合と同様な作製工程をとるが、LDパッケージ(パッケージA)22の状態において凸形状からなる光学素子57に代えてに、空気中で凹レンズに相当するフレネルレンズ56aを形成し(図20(b))、さらにその凹部分に高屈折率材料56bを埋め込み(図20(c))、埋め込み型フレネルレンズによる光学素子56を同時に作製する。この時、表面=露出面22aを略平面化する。埋め込み型のフレネルレンズなる光学素子56の凹相当の形状は、低屈折かつ耐熱性の高いポリイミド系材料からなる材料をモールド成形にて形成した後、300℃に加熱して成形し、次に高屈折率のエポキシ系材料56bを充填してもよい。
【0194】
[第十八の実施の形態]
本発明の第十八の実施の形態を図21に基づいて説明する。本実施の形態も、前述したような各種実施の形態の光電変換素子パッケージの作製方法に関するものであり、その一例として、光電変換素子パッケージ24(パッケージAは図13(i)のタイプ)の作製方法への適用例を示す。
【0195】
まず、図21(a)に示すように、シリコン基板25を実装基板としてLD2をAuSn接合により電気的接合かつダイボンドする。次に、図21(b)に示すように、上部電極をワイヤボンディング6により電気的接合した後に透明樹脂材料のモールドによりLDパッケージ(パッケージA)22を作製する。この時、パッケージ材料は可視又は赤外領域で透過性を有するフォトリフラクティブ材料を用いる。次に、図21(c)に示すように、対物レンズ92によりレーザ光93を集光してLDパッケージ(パッケージA)22に照射し、このレーザ光照射によって生じるフォトブリーチングによりLDパッケージ(パッケージA)22中に高屈折率のコア94が光学素子64として作製される。この後は、前述の場合と同様に、図21(d)のように電子回路素子となる駆動用ドライバを有するLSI5とLDパッケージ(パッケージA)22とをMCM基板7上に実装し、図21(e)に示すように不透明樹脂材料のモールドによりMCMパッケージ(パッケージB)23を作製する。このとき、LDパッケージ(パッケージA)22の露出面22a(光学素子64の上端部分)は外部に露出させたままとする。
【0196】
図21においては、フォトブリーチングする際に、LDパッケージ(パッケージA)22の透明樹脂を通して、光電変換素子、例えばLD2の位置を直接顕微鏡により確認して、所定部分にレーザ光を照射できるので、非常に高精度なアライメントを行って作製することができる。また、材料としては、アルキル側鎖を有するポリシラン、ポリシロキサン、炭化水素等を用いることができる。これらの膨張係数は、一般には、シリカ粒子を混合したエポキシ樹脂の20ppm/℃に対して大きいため、MCMパッケージ23自体の封止材料として用いた場合には、高温時に光電変換素子、例えばLD2のみならず、MCMパッケージ23内のLSI5にもストレスを引き起こし、信頼性の低下につながる。しかし、MCMパッケージ23としての一部の部材にのみ、比較的大きい膨張係数の材料を用いているので、熱に対する信頼性をより向上することができる。
【0197】
なお、本実施の形態の作製方法に関して、光学素子64の作製は、LDパッケージ(パッケージA)22単独の段階で行わず、図22(d)に示すように、最終的にモールドによりMCMパッケージ(パッケージB)23を作製した後の段階で、図22(e)に示すように行ってもよい。
【0198】
この場合も、フォトブリーチングする際に、LDパッケージ(パッケージA)22の透明樹脂を通して、光電変換素子、例えばLD2の位置を直接顕微鏡により確認して、所定部分にレーザ光を照射できるので、非常に高精度なアライメントを行って作製することができる。また、図22の場合、最終工程として高精度のアライメントを行っているので、モールドによるMCMパッケージ23の作製の際の位置ずれが生じることがなく、より高精度な実装を実現でき、光結合の結合効率に対する信頼性をより向上させることができる。
【0199】
[第十九の実施の形態]
本発明の第十九の実施の形態を図23に基づいて説明する。本実施の形態は、前述した各実施の形態のような光電変換素子パッケージをコネクタ部品の一方とする光コネクタへの適用例を示す。その一例として、本実施の形態は、例えば図12に示したような光電変換素子パッケージ51を一方のコネクタ部品とし、集光レンズ101及び集光レンズ101により集光された光が入射する光ファイバ102を有する他方のコネクタ部品103と光結合される光コネクタ104に関する。
【0200】
図23は光コネクタ104の構成例を示す概略断面図である。ここに、光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51中のLDパッケージ22部分とコネクタ部品103は、LDパッケージ22側が凸部105とされコネクタ部品103側が凹部106とされて互いに係脱自在に嵌合し合う機械的位置決め機構107が構成されている。
【0201】
図23において、LD2が設けられた光電変換素子パッケージ51自体が一方のコネクタ部品となり、これに光ファイバ102を設けたコネクタ部品103とを密着させることにより、光コネクタ104が形成される。これにより、LD2からの放出光を光ファイバ102に挿入させることができる。このとき、光電変換素子パッケージ51のLDパッケージ22部分として露出している凸部105部分を、当該光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51の上面としているので、LD2に対する光軸垂直方向のアライメントを面合わせにより簡単に実現することができる。
【0202】
さらに、図23において、光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51に凸部105を設け、他方のコネクタ部品103に凹部106を設けているので、これらのコネクタ部品51,103間の面方向の位置合わせできる。このとき、光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51のLDパッケージ22に凸部105を設けることによりこの位置合わせを高精度に実現することができる。また、コネクタ部品103の凹部106により光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51側の凸部105を挟み込むことにより固定手段とすることもできる。
【0203】
また、LD2の場合に限らず、PDを設けた光電変換パッケージの場合も同様である。LDとPDとを同時に設けてもよい。このとき、LDとPDとではその光学的な大きさ、適正NAが異なるので、集光レンズの焦点距離、レンズと光電変換素子との距離等を異ならせて、最適な設計とすることが好ましい。
【0204】
ところで、特に図示しないが、これらのコネクタ部品51,103に各々、銅製の良熱伝導体を埋め込み、その一部を各々のコネクタ部品51,103が接する面に露出させ、かつ、光コネクタ104として接合させた場合に、これらの露出面が直接又は別の良熱伝等体を介して接触する部分を設けるように構成してもよい。このような構成によれば、光電変換素子パッケージ51であるコネクタ部品の熱をコネクタ部品103側に放出することにより、熱冷却効果を向上させることができる。良伝導体としては、パッケージ又はコネクタ材料であるプラスチック又は高分子よりも良伝導体であればよく、金属、セラミックス、カーボン等が好ましい。また、コネクタ部品103側の良伝導体としては、穴部を設けて空気としてもよい。
【0205】
[第二十の実施の形態]
本発明の第二十の実施の形態を図24に基づいて説明する。本実施の形態も第十九の実施の形態の場合と同様な光コネクタ108への適用例を示す。基本的には、前述の実施の形態の場合と同様とであるが、本実施の形態では、光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51中のMCMパッケージ23部分とコネクタ部品103は、コネクタ部品103側がフック109を有しMCMパッケージ23側がフック109が係脱する凹凸構造110を有して互いに係脱自在に嵌合し合う機械的位置決め機構が構成されている。
【0206】
図24において、コネクタ部品103側に設けたフック109と、光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51に設けた凹凸構造110とを機械的に噛み合わせることにより、光コネクタ108として強力な固定を行うことができる。さらに、コネクタ部品103側のフック109の内側若しくは別に設けた凹構造の形状と、光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51の外側の形状とを噛み合わせることにより、水平方向のアライメントをより精度よく行うこともできるようになる。また、フック109の形状を最適にすることにより、フック109の噛み合わせ力により、コネクタ部品51,103同士を強く密着させることができるので、コネクタ部品51,103同士の光軸方向の位置合わせをより精度よく行うことができる。
【0207】
また、光電変換素子パッケージ51は光電変換素子、例えばLD2を封止するために、通常はその厚みが3mm以下であり、通常の装置を用いてフック構造のような複雑な構造を設けることが難しいが、図24においては、当該光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51側には、凹凸構造110だけ設ければ良いので、通常のパッケージプロセスにより簡単に製造することができる。
【0208】
[第二十一の実施の形態]
本発明の第二十一の実施の形態を図25に基づいて説明する。本実施の形態も第十九、二十の実施の形態の場合と同様に光コネクタ111への適用例を示す。
【0209】
図25は光コネクタ111の構成例を示し、(a)は縦断正面図、(b)は縦断側面図である。本実施の形態の光コネクタ111を構成する一方のコネクタ部品としての光電変換素子パッケージは光電変換素子パッケージ51に準じた構成のアレイ構造(面発光素子2、光学素子52を複数有する)の光電変換素子パッケージ51′であり、他方のコネクタ部品もコネクタ部品103に準じた構成のアレイ構造(レンズ101、光ファイバ102を複数有する)のコネクタ部品103′とされている。
【0210】
ここに、コネクタ部品103′側においてはレンズ101並び方向の両側に位置させて先端半球状のピン112、光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51′側においては光学素子52の並び方向の両側に位置させてピン112に対応する断面V字状の穴構造113が形成され、これらのピン112と穴構造113との係脱自在な係合関係により機械的位置決め機構114が構成されている。
【0211】
図25において、コネクタ部品51′,103′同士を密着させる際、コネクタ部品103′側のピン112を、光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51′の穴構造113部分に係合させることにより、光軸方向に対して垂直方向の面内に対して、非常に高精度の位置合わせを行うことができる。コネクタ部品51′,103′同士を密着させた後は、接着材を用いて固定してもよく、或いは、別途図24に示したようなフック109と凹凸構造110とからなる位置決め・固定構造を用いて固定するようにしてもよい。
【0212】
また、光電変換素子パッケージ51′は光電変換素子、例えばLD2を封止するために、通常はその厚みが3mm以下であり、通常は凸部を設けることが難しいが、図25においは、当該光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51′側には、穴構造113だけ形成すれば良いので、通常のパッケージプロセスにより簡単に製造することができる。
【0213】
[第二十二の実施の形態]
本発明の第二十二の実施の形態を図26及び図27に基づいて説明する。本実施の形態も第十九〜第二十一の実施の形態の場合と同様に光コネクタ115への適用例を示す。
【0214】
図26は光コネクタ115中の光電変換素子パッケージ51′側の構成例を示す概略斜視図、図27は光コネクタ115の縦断側面図である。本実施の形態の光コネクタ115は、基本的には図25に示した光コネクタ111に準ずるものである。ここに、本実施の形態では、コネクタ部品103′側においてはピン112に代えてガイドピン116が埋め込んで設けられ、光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51′側にあっては断面V字状の浅い穴構造113に代えてLDパッケージ22及びMCMパッケージ23のモールド樹脂部分で共通な位置に形成された穴構造117が形成され、これらのガイドピン116と穴構造117との係脱自在な係合関係により機械的位置決め機構118が構成されている。このため、本実施の形態のLDパッケージ22は図27に示すように上下方向においてMCMパッケージ23とのオーバーラップ部分を持つように全体的に凸形状として形成されている。
【0215】
即ち、本実施の形態においては、穴構造117が、LDパッケージ22とMCMパッケージ23との一部で、互いに共通の位置に形成されており、これにより、LD2に対する位置決めをLDパッケージ22に形成された穴構造117aにより高精度に実現し、この穴構造117aと共通の位置に形成されたMCMパッケージ23の穴構造117bで強度を実現することができる。よって、光コネクタ118としての機械的信頼性を向上させることができる。また、MCMパッケージ23のガイド穴構造117b自体も高精度に作製した場合には、より高精度にすることもできる。
【0216】
なお、本実施の形態において、光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51′側にあっては穴構造117を図28及び図29に示すようにMCMパッケージ23の一部を構成するMCM基板7を貫通する貫通穴として形成し、ガイドピン116がMCM基板7部分の穴構造117cまで係合するようにしてもよい。これによれば、MCMパッケージ23及びMCM基板7に形成された穴構造117b,117cにより、より大きな強度を実現することができ、光コネクタ115としての機械的信頼性をより向上させることができる。
【0217】
このとき、図29に示すようにMCMパッケージ23が実装されるプリント基板35にも穴構造117に対応する位置に穴119を形成してもよい。MCMパッケージ23、MCM基板7に形成された穴構造117b,117c及びプリント基板35に形成された穴119により、より大きな強度を実現することができ、光コネクタ115としての機械的信頼性をより向上させることができる。
【0218】
このとき、プリント基板35に形成する穴119を、他より大きくしておいてもよい。このとき、図28のようなケースでプリント基板35に穴119を形成してない場合には、ガイドピン116がプリント基板35に突き当たることを防ぐために、MCMパッケージ23とプリント基板35との隙間は一般にはバンプハンダであれば300μm以内であり、部品公差及び組み付け公差分だけガイドピン116の長さを短くする必要があり、公差を小さくして作製すると高コストとなってしまい、場合によってはMCMパッケージ23を貫通していない場合も生じ得る。この点、図29に示すように、プリント基板35に穴119を貫通させて形成しておくことにより、ガイドピン116の長さを従来よりプリント基板35の厚さ以上に長くできるため、MCMパッケージ23を完全に貫通することにより、十分な強度を実現することができるようになる。
【0219】
[第二十三の実施の形態]
本発明の第二十三の実施の形態を図30に基づいて説明する。本実施の形態も第十九〜第二十一の実施の形態の場合と同様に光コネクタ121への適用例を示す。
【0220】
本実施の形態の光コネクタ121は、その一例として、図23等に示した場合と同様に、例えば図12に示したような光電変換素子パッケージ51を一方のコネクタ部品とする場合への適用例を示す。図30は光コネクタ121の構成例を示す概略断面図である。本実施の形態では、LDパッケージ22の露出面22aとコネクタ部品103との間に、低弾性体の材料からなる光学素子122が付加されている。
【0221】
即ち、図30(a)に示すように、コネクタ部品51,103間に弾性定数の小さい低弾性体材料からなる光学素子122を設置し、図30(b)に示すように、これらのコネクタ部品51,103を密着させて圧力を加えた場合、低弾性体材料からなる光学素子122が圧力により弾性変形して、コネクタ部品51,103は互いの光コネクタ面に沿って密着する。これにより、コネクタ部品51,103間に存在する空気層を除外でき、コネクタ部品51,103における端面反射や端面損失を低減させた光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタ121を提供することができる。
【0222】
ここに、光学素子122の弾性定数としては108dyn/cm3以下が好ましい。より好ましくは、106dyn/cm3以下である。また、光学素子122を繰り返し利用するに場合は、弾性定数が小さすぎても容易に可逆変形可能領域外まで変形してしまうので、この場合には、10dyn/cm3以上が好ましく、より好ましくは103dyn/cm3以上である。
【0223】
弾性定数が小さい材料としては、高分子化合物、ゴム弾性体材料、ゲル材料が好ましい。高分子化合物としては、ガラスやセラミックスや金属よりも弾性定数の小さいものであれば構わない。高分子化合物として、より具体的には、ポリカーボネート、ポリアクリレート、フッ素化ポリアクリレート、ポリイミド、ポリエーテル樹脂、フッ素化樹脂等がある。これらの中で、透明性を有し、散乱が小さいものが好ましい。これらは、散乱が小さければ、高分子化合物に無機微細粒子を混合した複合体材料であってもよい。
【0224】
これらの弾性定数が小さい材料は、変形量が大きい材料でもあり、具体的には、その変形量が厚みに対して−66%であることが好ましく、より好ましくは−5〜−50%である。この厚みに対する変形量は、光コネクタ121を組み付けた状態の圧力1Nから20Nの範囲内において、最初の厚みの最大部分がその厚みを減じる割合としての量である。これらが大きいほど、光コネクタの面と密着しやすいが、あまり大きい場合には、変形に伴う変形と横方向ストレスが生じて位置ズレの原因となるので、元の材料の−50%以内としておくことにより、ストレスを小さくすることがより好ましい。しかしながら、平均的な厚みとしては変形量は−2〜―30%以内であることが好ましい。変形量が大きくとも、これ以上に厚みに対して変化する場合には、その弾性定数が小さい変形量の大きい材料の面積が増大し、長さで20%以上も増大すると、弾性体が他の部分と接触してしまう場合が生じやすい。
【0225】
光学素子122として粘度が小さい材料としては、粘度が5×106cP以下の材料が好ましく、より好ましくは5×105cP以下である。また、光学素子122を繰り返し利用するに場合は、自己流動性を有している液体的な特性のものではなく、固体的な特性を有しかつ粘度が小さいもが好ましく、弾性定数が小さすぎても容易に可逆変形可能領域外まで変形してしまうので、この場合には、1×105cP以上が好ましい。
【0226】
ゴム弾性体材料としては、シロキサン系エラストマやフッ素系エラストマがよく、より好ましくは、シロキサン系エラストマである。
【0227】
[第二十四の実施の形態]
本発明の第二十四の実施の形態を図31に基づいて説明する。本実施の形態も第二十三の実施の形態の場合と同様に光コネクタ123への適用例を示す。
【0228】
本実施の形態の光コネクタ123は、基本的には、図30に示した光コネクタ121の場合に準ずるものであるが、低弾性体の材料からなる光学素子124が予め、光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51におけるLDパッケージ22の上部に形成されている。光学素子124としては、光学素子52となるレンズ上に、ゆるやかな凸形状を有するシロキサン系ゴム原材料を触媒硬化することで形成している。
【0229】
図31においては、光ファイバ102側のコネクタ部品103を光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51に圧着させる際に、光学素子124がLDパッケージ22の上部に形成されているので、コネクタ部品51,103の圧着時に、別部品を隙間に挿入する必要がないので、通常と同様の簡単な密着操作のみで、空気界面を低減し、ロスと戻り光を低減した光コネクタ123を実現することができる。
【0230】
光学素子124は、高分子のポリプロピレンからなる微小部材を接着剤で貼り付けておいてもよい。ポリプロピレンの微小な変形でも、コネクタ部品51,103間のμmオーダの空気層の数又は面積を低減することができる。さらには、光学素子124をレンズ52と一体化し、光学素子124にもたせた曲率により、光学素子124を光学素子52の一部として用いてもよい。
【0231】
[第二十五の実施の形態]
本発明の第二十五の実施の形態を図32に基づいて説明する。本実施の形態も第二十三、第二十四の実施の形態の場合と同様に光コネクタ125への適用例を示す。
【0232】
図32は光コネクタ125の構成例を示し、光コネクタ111等の場合と同様なアレイ構造例である。本実施の形態の光コネクタ125においては、コネクタ部品51′,103′間に位置させてレンズ52,101位置対応の若干の凹凸構造を有して全体的には略平板形状の光学素子126が設けられている。この光学素子126はガイドピン116を穴構造117部分に係合させてコネクタ部品51′,103′同士を密着させた場合には図32(b)に示すようにより平坦化されるようにつぶれ変形するものである。
【0233】
即ち、図32において、コネクタ部品51′,103′同士を密着させる場合に、凹凸構造を有する略平板形状を有する光学素子126の凸部を光学素子52なるレンズ部と同じ位置にしておき、この凸部に最初に大きな圧力が加えられ、これによりこの凸部が変形しコネクタ部品51′,103′同士が密着して空気界面を減少させた状態に変形する。これにより、コネクタ部品51,103における端面反射や端面損失を低減させた光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタ125を提供することができる。
【0234】
このとき、図32において、凹凸構造を有する略平板形状の光学素子126を用いているので、単なる略平板状の低弾性の材料からなる光学素子122等を用いた場合と比較して、凸部の圧力を大きくすることができ、光学素子122全体で低弾性材料の変形を生じせしめる場合よりも、非常に小さな圧力で、必要部分に低弾性体の変形を生じさせることができる。これにより、脱着の際の力を小さくすることもできる。
【0235】
ここに、「略平板」とは、光コネクタとして設けた光学素子126の長さに対しては、少なくとも5分の1以下の厚さであることを意味し、より好ましくは10分の1以下であり、この場合は、変形による横方向へのズレの影響が小さくなる。
【0236】
光学素子126には、ガイドピン116用の穴127を設けておくと、この光学素子126の凸部分と光学素子52なるレンズ部分との位置決めが容易になり、より効果的である。さらには、予めガイドピン116をこの光学素子126に通した組部材を構成した場合には、高精度の位置決めと空気界面低減による高効率な光コネクタを実現することができ、より効果的である。
【0237】
[第二十六の実施の形態]
本発明の第二十六の実施の形態を図33に基づいて説明する。本実施の形態も第二十三、第二十四等の実施の形態の場合と同様に光コネクタ128への適用例を示す。
【0238】
本実施の形態の光コネクタ128は、光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51においてLDパッケージ22以外の密着面に粘着材料による脱着手段としての粘着層129を設けたものである。図33において、コネクタ部品51,103間を脱着する場合に、粘着層129の粘着効果により簡単にコネクタ部品103を脱着することができる。この際、ガイドピン116で位置決めを行っているので、粘着層129の厚みムラによる光軸方向のコネクタ部品51,103の位置ずれの影響は小さい。粘着層129は、多層構造であってもよく、フィルム支持体を設けたものであってもよい。
【0239】
[第二十七の実施の形態]
本発明の第二十七の実施の形態を図34に基づいて説明する。本実施の形態も第二十三、第二十四等の実施の形態の場合と同様に光コネクタ130への適用例を示す。
【0240】
本実施の形態の場合、基本的には図33の光コネクタ128に準ずるが、コネクタ部品103側において光学部品101以外の密着面に粘着材料による脱着手段としての粘着層131を設けたものである。図34において、コネクタ部品51,103を脱着する場合に、粘着層131の粘着効果により簡単にコネクタ部品51を脱着することができる。また、コネクタ部品103側に粘着層131を設けているので、粘着層131の粘着効果が低減した場合には、コネクタ部品103側の光ケーブル102を消耗品として交換すればよいので、光電変換素子パッケージ51側はそのまま継続使用が可能となり、部品が劣化した場合の交換コストを低減させることができる。
【0241】
[第二十八の実施の形態]
本発明の第二十八の実施の形態を図35に基づいて説明する。本実施の形態も第二十三、第二十四等の実施の形態の場合と同様に光コネクタ132への適用例を示す。
【0242】
本実施の形態の場合、基本的には図34の光コネクタ130に準ずるが、コネクタ部品103側において光学部品101部分を含めて密着面全体に粘着材料による脱着手段としての粘着層133を設けたものである。ここに、粘着層133としては、低弾性の材料が用いられ、光学素子としても機能するように構成されている。
【0243】
即ち、図35(a)において、コネクタ部品103には粘着層133が貼り付けてあり、その端部は把持部133aとして外部に突出している。このような粘着層133を挟む形でコネクタ部品51,103同士を圧着させて装着することにより、図35(b)に示すようにLD2と光ファイバ102とが光結合可能な状態に光コネクタ132が構成される。この際、何れのコネクタ部品51,103にもレンズ52,101が用いられており平行光束による結合であり、かつ、前述したようなガイドピン・穴構造が設けられている。
【0244】
その後、図35(c)に示すように光コネクタ132を脱離させる場合には、コネクタ部品103側を上方に引き剥がすか、把持部133aを上方に引っ張ることにより行う。
【0245】
この後、再度、光コネクタ132を装着するときには、図35(d)に示すように粘着層133を引き剥がした後、図35(e)に示すように新たな保護シート134と把持部133a付きの光学素子一体型の粘着層133をコネクタ部品103に貼り合わせ、その後に保護シート134のみを剥がして、図35(a)の状態にし、再度同様にして、コネクタ部品51,103同士を圧着して装着することにより、LD2と光ファイバ102とが光結合可能な状態に光コネクタ132を構成する。このようにして、簡単かつ空気界面の反射を低減させた光結合を行うことができる。
【0246】
[第二十九の実施の形態]
本発明の第二十九の実施の形態を図36に基づいて説明する。本実施の形態も第二十三、第二十四等の実施の形態の場合と同様に光コネクタ135への適用例を示す。
【0247】
本実施の形態の場合、基本的には図33,図34等の光コネクタ128,130等に準ずるが、粘着層129,131に代えて、コネクタ部品51,103の密着面に各々の光学素子52,101部分を除いて微小凹凸部材136,137の組合せによる係脱自在な脱着手段を設けたものである。微小凹凸部材136,137は例えば1mm以下の凹凸形状であり、面ジッパー作用を有するいわゆるベルクロテープである。
【0248】
このような構成において、図36(a)はコネクタ部品51,103同士が離れている状態を示し、図36(b)に示すようにこれらのコネクタ部品51,103同士を圧着させることにより微小凹凸部材136,137が接近して噛み合うことにより、面ジッパーとなり、コネクタ部品51,103同士が接合状態となる。これにより、簡単にLD2と光ファイバ102との光結合を行うことができるようになる。さらには、面ジッパー作用により、脱着が非常に容易で、かつ、リサイクル特性に優れる。
【0249】
[第三十の実施の形態]
本発明の第三十の実施の形態を図37に基づいて説明する。本実施の形態も第二十三、第二十四等の実施の形態の場合と同様に光コネクタ138への適用例を示す。
【0250】
本実施の形態の光コネクタ138は、光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51が実装されるプリント基板35上に、この光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51とは別部品からなりコネクタ部品103を光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51からはずすためのガイド部材139を着脱自在に挿入して設けたものである。ここに、ガイド部材139はコネクタ部品51,103の周囲全体を覆う枠形状に形成され、かつ、内面側においてはコネクタ部品103の底部側凹部140に係止する突起141が形成されている。
【0251】
即ち、図37において、コネクタ部品103を脱着する場合に、そのはずす力が小さいと、機器内の組み付け工程等で容易にコネクタ部品103がはずれてしまうので、信頼性に欠ける場合があり、この場合に、はずす力を別部品であるガイド部材139に持たせている。これにより、はずす力を直接プリント基板35にかけ、かつ、この力は光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51と分離しているので、大きく信頼性を向上させることができる。
【0252】
ちなみに、図24に示したような光コネクタ108であると、はずす力は、光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51と、その下のハンダバンプとに加わることにより、光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51内の光電変換素子(LD2)及び電気回路素子5の信頼性の低下、さらにバンプ実装の信頼性の低下となる。装着の場合の力も、はずす場合と同じ程度に必要となるので同様である。
【0253】
これに対して、図37に示す本実施の形態においては、はずす力と装着する力を、光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)51とは別部品のガイド部材139に持たせているので、上記の問題を大幅に低減できる。この場合、位置精度の向上のために、この別部品となるガイド部材139の変形量を大きめの構成又は材料としておくことが好ましい。
【0254】
[第三十一の実施の形態]
本発明の第三十一の実施の形態を図38及び図39に基づいて説明する。本実施の形態の光コネクタ151は、プリント基板35上に実装された光電変換素子パッケージ(コネクタ部品)32と、コネクタ部品103とを、同じくプリント基板35上に実装されたコネクタ部品152及びプリント基板35上に設けた導波路153を介して光結合させるように構成されている。ここに、導波路153の両端はアルミニウム蒸着による反射面153a,153bとされ、LD2からのレーザ光を反射面153aにより導波路153内に導入し、反射面153bによりコネクタ部品152、103を介して光ファイバ102に導くように構成されている。コネクタ部品152,103同士は前述した各実施の形態の場合の如く簡単かつ高効率にて光結合されている。
【0255】
なお、図38の概略平面図である図39に示すように、光電変換素子パッケージ32中の光電変換素子となるLD2を複数個アレイ状に設け、そのピッチを等間隔或いは不等間隔で増加させ、導波路153もこれに合わせてアレイ構造としその形状を平面的に見て拡開する形状とすることにより、複数のコネクタ部品152に分割して光結合させることができる。これにより、光ファイバ102の接続先別にコネクタ部品152の着脱を行える。
【0256】
ところで、図38及び図39の場合に限らず、前述したような光コネクタに利用可能なアレイ構造の導波路、即ち、導波路アレイの作製方法について図40ないし図45を参照して説明する。
【0257】
図40は導波路アレイの作製方法として適用可能なエンボス転写方法を説明するための概略斜視図である。まず、外周面上に凹凸形状を有する転写ローラ161と対向ローラ162との間に熱可塑性樹脂からなる原反163を通過させ、転写ローラ161の凹凸形状からなる導波路のコア部分をエンボス転写していく。この転写時又は転写後に、透過したシート163aを、図中に矢印で示すように転写回転方向又はこれと垂直方向に伸延することにより、導波路のコア部分のエッジが滑らかになり、界面による導波路損失が低減されるので効果的である。導波路のコア部分と同時に又は後工程としてクラッド被覆部分を作製する。基板シート上に導波路を構成してもよく、コアとクラッドからなる導波路に基板シートを密着してもよい。
【0258】
なお、図40に示すような装置により導波路アレイを作製する場合は、エンボス転写方法に限定するわけではなく、基板原反に熱硬化性樹脂を塗布した後に形状転写する方法、エンボス転写ローラに樹脂原料を押し出し成形する方法又は射出成形する方法でもよい。何れにしても形状転写時又は転写後に、透過したシートを、転写回転方向又はこれと垂直方向に伸延することが重要である。転写後の場合には、転写直後であっても、再度加熱してからでもよい。
【0259】
即ち、導波路にあっては損失の最大要因がエッジ面の粗さであるので、光ファイバの場合と同様に伸延させる。つまり、通常の型成形では引っ張ることができないが、ロール工法によれば成形後の工程で引っ張る(伸延)ことが可能である。
【0260】
図41は、図40に示すような装置により作製されたシート163aによる導波路アレイ164の概略構成例を示すものであり、各導波路は図41(a)に示すように矩形形状であっても、図41(b)に示すように蒲鉾形状(一方が細い又は曲率を有した形状)でもよい。導波路アレイのアレイ方向と垂直方向つまり導波光の進行方向に同じ断面形状であればよい。シングルモードであっても、マルチモードであってもよく、さらにはステップインデックス型でも屈折率分布型でもよい。
【0261】
図42は図41に示すように作製された導波路アレイ164のシート163aから作製される導波路アレイテープ165の構成例を示す概略斜視図である。図において、テープ長手方向にストライプ形状に各導波路が作製されている。さらに、1mや50cmといったように、等間隔位置又は不等間隔位置にミシン目166が形成されており、装置や人の手により、0.1N〜10Nの力で容易に、ミシン目166に沿って導波路アレイテープ165を切断できる構造となっている。
【0262】
図43はこのような導波路アレイテープ165の切断面を拡大して示す概略斜視図である。上部基板167と下部基板168及び各々の中間層169,170に挟まれたクラッド層171とその中のコア層172とがある。この上,下部基板167,168にミシン目166を入れておき、2つの中間層169,170とコア層172及びクラッド層171に弱い強度の層を設けることにより、使用する部分の導波路アレイ部分の強度は強く、所望の長さに加工しやすい導波路アレイテープ165を実現することができる。
【0263】
また、この導波路アレイテープ165は、使用するときにミシン目166に沿って切断して端面を露出面として形成するため、非常に清浄な端面が得られ、これを光コネクタに挿入又は接着することにより、透過率が高く、かつ、アライメントトレランスの大きい良好な光結合効率を実現できる。また、クラッド層171以外の部分に粘着材を塗布しておき、光コネクタを接続する際の固定手段としてもよい。
【0264】
また、ミシン目166がなくても、テープ165の短手方向への切断が長手方向よりも相対的に容易な材料構成を有していてもよい。
【0265】
また、これらの導波路の少なくともコア部172とクラッド部171にミシン目166として切断面を予め設けており、他の部分の強度を小さくしてテープとして切断してもよい。さらに、このミシン目166のコア部分に粘着材を塗布しておき、光結合の空気層を減少する光結合部材又は光コネクタを接続する際の固定手段としてもよい。
【0266】
図44は、導波路アレイテープ165の切断目の別の構成例を示し、導波路の導波方向に溝173が形成されている。これにより、導波路アレイの方向に対して高精度に位置決めを行うことができる。テープ165上の導波路の上下方向は厚さで位置を高精度に決めやすいので、結果として2次元方向の位置調整を容易にでき、より良好な光結合効率を簡単に実現することができる。同様の溝を、ミシン目166近くに、導波路のアレイ方向に設けることにより、アレイ端面に関する位置調整を容易に行うことができる。この溝173の形状としては、円柱、球、長方形、逆ピラミッド形状等を適宜用いることができ、また、1つの溝により、2次元方向の位置決めを行うこともできる。
【0267】
図45は、導波路テープ165の外面に凹凸形状174が設けられており、この凹凸形状174を最適に設計することにより、導波路アレイの位置決め、導波路端面に対する位置決め、導波路の上部基板167に対する位置決めを簡単に行うことができる。さらに、この凹凸形状174を用いて、光コネクタの固定手段(面ジッパー)とすることにより、光コネクタの固定部材を簡単にすることもできる。
【0268】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、光電変換素子と電子回路素子とをパッケージして光電変換素子パッケージを作製する場合に、光電変換素子を予め光学部品と光学実装しておくことにより、マルチチップモジュールの封止において、通常の電気実装パッケージと同様な封止により、光電変換素子パッケージの作製時の光学実装が不要となり、簡単かつ低コストで作製可能な光電変換素子パッケージを提供することができる。また、光電変換素子をパッケージしたパッケージAがヒートシンクを有するので、光電変換素子の放熱特性が向上し、光電変換素子の長期信頼性が向上する光電子変換素子パッケージを提供することができる。また、ヒートシンクがパッケージBの一部から露出しており、その露出面の方向と光電変換素子側のパッケージAの露出面の方向とが反対であるので、光電変換素子の放熱特性がより向上し、光電変換素子の長期信頼性がより向上する光電変換素子パッケージを提供することができる。
【0269】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の光電変換素子パッケージにおいて、光電変換素子パッケージがモールドパッケージからなるので、光コネクタの構成部品の一部としても十分に使用できるレベルに機械的精度を向上させ、より機械的信頼性に優れた光電子変換素子パッケージを提供することができる。
【0270】
請求項3記載の発明によれば、請求項2記載の光電変換素子パッケージにおいて、光電変換素子パッケージ中のパッケージBが不透明材料からなるので、光の進入によるクロストークを低減させることができると同時に、光の入出射を行うにも関わらず、通常の半導体パッケージで使用されるフィラー分散されかつ芳香族系材料を用いることで高熱に対する信頼性に優れた光電子変換素子パッケージを提供することができる。
【0271】
請求項4記載の発明によれば、請求項1ないし3の何れか一記載の光電変換素子パッケージにおいて、光電変換素子パッケージ中のパッケージAがモールドパッケージであるので、パッケージ間界面の透湿性と熱サイクルに対する信頼性に優れた光電変換素子パッケージを提供することができる。
【0272】
請求項5記載の発明によれば、請求項1ないし4の何れか一記載の光電変換素子パッケージにおいて、光電変換素子パッケージが、光電変換素子パッケージ用基板となる電気配線を有する基板とは別の基板に設けた透明材料とからなるパッケージであるので、通常のマルチチップモジュールにおける電気実装精度と同様なアライメントトレランスの大きい部品実装が可能な光電変換素子パッケージを提供することができる。
【0273】
請求項6記載の発明によれば、請求項1ないし5の何れか一記載の光電変換素子パッケージにおいて、光電変換素子をパッケージしたパッケージAと、電子回路素子とを共通の基板に設けたので、光高周波に優れると同時に多機能性の実現が容易な光電子変換素子パッケージを提供することができる。
【0274】
請求項7記載の発明によれば、請求項1ないし4の何れか一記載の光電変換素子パッケージにおいて、光電変換素子をパッケージしたパッケージAを電子回路素子上に設けたので、より小型・高密度な光電子変換素子パッケージを提供することができる。
【0275】
請求項8記載の発明によれば、請求項1ないし6の何れか一記載の光電変換素子パッケージにおいて、光電変換素子がパッケージされたパッケージAが実装された電気配線を有する基板を設けてあり、このパッケージAの露出面が、当該基板側の方向であるので、基板導波路配線への光結合のアライメントトレランスの低減可能な光電子変換素子パッケージを提供することができる。
【0278】
請求項9記載の発明によれば、請求項1ないし8の何れか一記載の光電変換素子パッケージにおいて、光電変換素子側のパッケージAが光学素子を有するので、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と光電変換素子パッケージ内の光電変換素子との光結合効率が向上した光電変換素子パッケージを提供することができる。
【0279】
請求項10記載の発明によれば、請求項9記載の光電変換素子パッケージにおいて、光学素子が正の光学パワーを有するので、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と光電変換素子パッケージ内の光電変換素子との光結合効率が向上する光電子変換素子パッケージを提供することができる。
【0280】
請求項11記載の発明によれば、請求項9記載の光電変換素子パッケージにおいて、光学素子が導波路構造からなるので、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と光電変換素子パッケージ内の光電変換素子との光結合効率が向上する光電子変換素子パッケージを提供することができる。
【0281】
請求項12記載の発明によれば、請求項9記載の光電変換素子パッケージにおいて、光学素子がテーパ構造からなるので、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と光電変換素子パッケージ内の光電変換素子との光結合効率が向上する光電子変換素子パッケージを提供することができる。
【0282】
請求項13記載の発明によれば、請求項9ないし12の何れか一記載の光電変換素子パッケージにおいて、光学素子を有する光電変換素子パッケージAのパッケージBに対する露出面が、略平面であるので、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と光電変換素子パッケージ内の光電変換素子とを、より簡単に光結合できる光電子変換素子パッケージを提供することができる。
【0283】
請求項14記載の発明によれば、請求項9ないし13の何れか一記載の光電変換素子パッケージにおいて、光電子変換素子と光学素子とがアレイ配列を有するので、より大容量のデータの送受信が可能な光電子変換素子パッケージを提供することができる。
【0284】
請求項15記載の発明によれば、請求項14記載の光電変換素子パッケージにおいて、光電変換素子と光学素子とのアレイ配列ピッチが異なるので、伝送路のクロストークが低減すると同時に、複数の光コネクタを簡単に接続可能な光電変換素子パッケージを提供することができる。
【0285】
請求項16記載の発明の光電変換素子パッケージの作製方法によれば、光電変換素子を透明材料により封止してパッケージAを作製し、その一部が外部に露出する状態で、当該パッケージA中の光電変換素子と電気的に接続された電子回路素子とともに封止してパッケージBを作製するようにしたので、通常のマルチチップモジュールにおける電気実装精度と同様なアライメントトレランスの大きい部品実装が可能な光電子変換素子パッケージの製造方法を提供することができる。
【0286】
請求項17記載の発明によれば、請求項16記載の光電変換素子パッケージの作製方法において、光電変換素子を透明材料により封止してパッケージAを作製する工程の後に、パッケージBから露出するパッケージAの露出面を被覆物で被覆する工程を有するので、パッケージAの露出面が作製工程において汚染されたり傷つくことを被覆物で保護することができ、光損失の増大を減少させ、通常の電気実装の場合と同様の封止、半田実装等を行うことができる。
【0287】
請求項18記載の発明によれば、請求項16記載の光電変換素子パッケージの作製方法において、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と光電変換素子パッケージ内の光電変換素子とを光結合させる光結合素子=光学素子の作製工程が簡略化された作製方法を提供することができる。
【0288】
請求項19記載の発明によれば、請求項16記載の光電変換素子パッケージの作製方法において、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と光電変換素子パッケージ内の光電変換素子とを光結合させる光結合素子=光学素子の作製時のアライメント工程が簡単化された作製方法を提供することができる。
【0289】
請求項20記載の発明によれば、請求項16記載の光電変換素子パッケージの作製方法において、光電変換素子パッケージとは別の光学素子と光電変換素子パッケージ内の光電変換素子とを光結合させる光結合素子=光学素子の作製時のアライメント工程が簡単化された作製方法を提供することができる。特に、最終工程で高精度なアライメントを行っているので、光電変換素子パッケージにおけるモールド形成の際に位置ずれを生ずることがなく、より高精度な実装を実現でき、光結合の結合効率に対する信頼性を向上させることができる。
【0290】
請求項21記載の発明の光コネクタによれば、光電変換素子パッケージと他方のコネクタ部品との間の機械的位置決めを高精度に行うことができ、光結合による損失が低減する光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタを提供することができる。
【0291】
請求項22記載の発明の光コネクタによれば、光電変換素子パッケージと他方のコネクタ部品との間の機械的位置決めを高精度に行うことができ、光結合による損失が低減する光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタを提供することができる。
【0292】
請求項23記載の発明によれば、請求項21又は22記載の光コネクタにおいて、光電変換素子パッケージ側の機械的位置決め機構を穴構造とすることにより、請求項21又は22記載の発明を容易に実現することができる。
【0293】
請求項24記載の発明によれば、請求項23記載の光コネクタにおいて、パッケージAとパッケージBとの共通な位置に形成された穴構造とすることにより、請求項23記載の発明を実現する上で、位置決め精度をより向上させることができるとともに、光コネクタとしての機械的信頼性を向上させることができる。
【0294】
請求項25記載の発明によれば、請求項24記載の光コネクタにおいて、貫通させた穴構造であるので、請求項24記載の発明を実現する上で、位置決め精度の向上及び強度的な信頼性を確保することができる。
【0295】
請求項26記載の発明によれば、請求項25記載の光コネクタにおいて、パッケージBを穴構造を有する基板上に実装することにより、請求項25記載の発明を実現する上で、十分な機械的強度を確保することができる。
【0296】
請求項27記載の発明の光コネクタによれば、コネクタ部品の端面反射や端面損失が低減する光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタを提供することができる。
【0297】
請求項28記載の発明の光コネクタによれば、コネクタ部品の端面反射や端面損失が低減する光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタを提供することができる。
【0298】
請求項29記載の発明の光コネクタによれば、コネクタ部品の端面反射や端面損失が低減する光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタを提供することができる。
【0299】
請求項30記載の発明の光コネクタによれば、コネクタ部品の端面反射や端面損失が低減する光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタを提供することができる。
【0300】
請求項31記載の発明の光コネクタによれば、コネクタ部品の端面反射や端面損失が低減する光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタを提供することができる。
【0301】
請求項32記載の発明によれば、請求項27ないし31の何れか一記載の光コネクタにおいて、光コネクタ接続時の気泡による端面損失が低減すると同時に、より小さな脱着力でも反射損失も低減できる光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタを提供することができる。
【0302】
請求項33記載の発明によれば、請求項21ないし31の何れか一記載の光コネクタにおいて、簡単に脱着できる光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタを提供することができる。
【0303】
請求項34記載の発明によれば、請求項33記載の光コネクタにおいて、簡単に脱着できると同時に、低コストでコネクタ部品での端面反射や端面損失が低減した光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタを提供することができる。
【0304】
請求項35記載の発明によれば、請求項21ないし31の何れか一記載の光コネクタにおいて、簡単に脱着できる光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタを提供することができる。
【0305】
請求項36記載の発明によれば、請求項21ないし31の何れか一記載の光コネクタにおいて、光コネクタの脱着強度に伴う機械的強度を増加させて信頼性が向上した光電変換素子パッケージ一体型の光コネクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施の形態の光電変換素子パッケージの構成例を原理的に示す概略断面図である。
【図2】光電変換素子パッケージの変形例を原理的に示す概略断面図である。
【図3】本発明の第二の実施の形態の光電変換素子パッケージの構成例を原理的に示す概略断面図である。
【図4】本発明の第三の実施の形態の光電変換素子パッケージの構成例を原理的に示す概略断面図である。
【図5】本発明の第四の実施の形態の光電変換素子パッケージの構成例を原理的に示す概略断面図である。
【図6】光電変換素子パッケージの変形例を原理的に示す概略断面図である。
【図7】本発明の第五の実施の形態の光電変換素子パッケージの構成例を原理的に示す概略断面図である。
【図8】本発明の第六の実施の形態の光電変換素子パッケージの構成例を原理的に示す概略断面図である。
【図9】本発明の第七の実施の形態の光電変換素子パッケージの構成例を原理的に示す概略断面図である。
【図10】本発明の第八の実施の形態の光電変換素子パッケージの構成例を原理的に示す概略断面図である。
【図11】本発明の第九の実施の形態の光電変換素子パッケージの構成例を原理的に示す概略断面図である。
【図12】本発明の第十の実施の形態の光電変換素子パッケージの構成例を原理的に示す概略断面図である。
【図13】光学素子の各種構成例を例示する断面図である。
【図14】本発明の第十一の実施の形態の光電変換素子パッケージの構成例を示す概略断面図及び概略平面図である。
【図15】本発明の第十二の実施の形態の光電変換素子パッケージの構成例を示し、(a)は概略縦断断面図、(b)は概略縦断正面図である。
【図16】本発明の第十三の実施の形態の光電変換素子パッケージの構成例を示す概略断面図及び概略平面図である。
【図17】本発明の第十四の実施の形態の光電変換素子パッケージの作製方法を示す概略断面図である。
【図18】本発明の第十五の実施の形態の光電変換素子パッケージの作製方法を示す概略断面図である。
【図19】本発明の第十六の実施の形態の光電変換素子パッケージの作製方法を示す概略断面図である。
【図20】本発明の第十七の実施の形態の光電変換素子パッケージの作製方法を示す概略断面図である。
【図21】本発明の第十八の実施の形態の光電変換素子パッケージの作製方法を示す概略断面図である。
【図22】その変形例の光電変換素子パッケージの作製方法を示す概略断面図である。
【図23】本発明の第十九の実施の形態の光コネクタを示す概略断面図である。
【図24】本発明の第二十の実施の形態の光コネクタを示す概略断面図である。
【図25】本発明の第二十一の実施の形態の光コネクタを示し、(a)は縦断正面図、(b)は縦断側面図である。
【図26】本発明の第二十二の実施の形態の光コネクタ中の光電変換素子パッケージの構成例を示す概略斜視図である。
【図27】その光コネクタを示す概略側面図である。
【図28】変形例を示す概略側面図である。
【図29】変形例を示す概略側面図である。
【図30】本発明の第二十三の実施の形態の光コネクタの構成例を示す概略断面図である。
【図31】本発明の第二十四の実施の形態の光コネクタの構成例を示す概略断面図である。
【図32】本発明の第二十五の実施の形態の光コネクタの構成例を示す概略断面図である。
【図33】本発明の第二十六の実施の形態の光コネクタの構成例を示す概略断面図である。
【図34】本発明の第二十七の実施の形態の光コネクタの構成例を示す概略断面図である。
【図35】本発明の第二十八の実施の形態の光コネクタの構成例を示す概略断面図である。
【図36】本発明の第二十九の実施の形態の光コネクタの構成例を示す概略断面図である。
【図37】本発明の第三十の実施の形態の光コネクタの構成例を示す概略断面図である。
【図38】本発明の第三十一の実施の形態の光コネクタの構成例を示す概略断面図である。
【図39】その概略平面図である。
【図40】導波路アレイの作製方法として適用可能なエンボス転写方法を説明するための概略斜視図である。
【図41】導波路アレイを示す概略構成図である。
【図42】導波路アレイテープの構成例を示す概略斜視図である。
【図43】その切断面を拡大して示す概略斜視図である。
【図44】その切断面の別の構成例を示す概略斜視図である。
【図45】導波路アレイテープの構成例を示す概略断面図である。
【図46】従来例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 光電変換素子パッケージ
2 光電変換素子
3 パッケージA
3a 露出面
4 透明材料
5 電気回路素子
7 基板
8 パッケージB
21 光電変換素子パッケージ
22 パッケージA
22a 露出面
23 パッケージB
24 光電変換素子パッケージ
25 基板C
27 光電変換素子パッケージ
28,30 電気回路素子
32 光電変換素子パッケージ
33 基板E
39 光電変換素子パッケージ
40 ヒートシンク
43,44 光電変換素子パッケージ
45 ヒートシンク
51 光電変換素子パッケージ、一方のコネクタ部品
52 光学素子
56,57,58,59,60,61,62,67 光学素子
71 光電変換素子パッケージ
81,86 光電変換素子パッケージ
91 被覆物
103 他方のコネクタ部品
107 機械的位置決め機構
110 凹凸構造
113 穴構造
114 機械的位置決め機構
117 穴構造
118 機械的位置決め機構
122,124,126 光学素子
129,133 脱着手段
136,137 微小凹凸構造
139 ガイド部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a photoelectric conversion element package that can be applied to various fields such as optical transmission, optical measurement, optical memory, and the like, and that inputs and outputs light, a manufacturing method thereof, and an optical connector.
[0002]
[Prior art]
A photoelectric conversion element package (also referred to as “OE-MCM”) that becomes a multichip module by packaging a photoelectric conversion element and an electronic circuit element includes a photoelectric conversion element, an optical coupling element, an optical mounting substrate, and a light emitting photoelectric conversion element. Driver electronic circuit elements, amplifying electronic circuit elements for light receiving photoelectric conversion elements, logic electronic circuit elements, and a package, terminals, MCM substrate, and the like for sealing them all.
[0003]
[0004]
FIG. 46 shows a configuration example of a conventional photoelectric conversion element package described in
[0005]
As a result, it is possible to realize a smaller size and lower price than a photoelectric conversion element package using a conventional hermetic sealing of metal.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-202438 A
[Patent Document 2]
JP 2000-228555 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in
[0008]
If the optical connector is directly inserted into the mold member and integrated instead of the insertion of the optical fiber, the photoelectric conversion element package and the external optical fiber can be attached and detached. In addition to being expensive as a component cost itself, it is not possible to reduce the cost, and high-precision optical mounting on a large member called an optical connector is required, which increases the assembly cost.
[0009]
An object of the present invention is to provide electrical mounting accuracy in a normal multichip module when packaging photoelectric conversion elements (elements that perform signal conversion between light and electricity = light emitting elements, light receiving elements, etc.) and electronic circuit elements. It is an object of the present invention to provide a photoelectric conversion element package that can be mounted with a large alignment tolerance and a manufacturing method thereof.
[0010]
Moreover, the objective of this invention is providing the optical connector which enables attachment / detachment with a large alignment tolerance similar to an electrical connector using such a photoelectric conversion element package.
[0011]
More specifically, one of the objects of the present invention is that when a photoelectric conversion element package is manufactured by packaging a photoelectric conversion element and an electronic circuit element, the optical sealing is performed in the same manner as a normal electrical mounting package. An element alignment is not required, and it can be easily and inexpensively manufactured.
[0012]
One of the objects of the present invention is to provide a photoelectric conversion element package with improved mechanical accuracy and superior mechanical reliability.
[0013]
One of the objects of the present invention is to provide a photoelectric conversion element package excellent in reliability against high heat.
[0014]
One of the objects of the present invention is to provide a photoelectric conversion element package having excellent moisture permeability at the interface between packages and reliability against thermal cycle by making the photoelectric conversion element package the same as the sealing material of the multichip module. It is to be.
[0015]
One of the objects of the present invention is to provide a photoelectric conversion element package capable of mounting a component having a large alignment tolerance similar to the electrical mounting accuracy in a normal multichip module.
[0016]
One of the objects of the present invention is to provide an electronic conversion element or an element in which the electronic conversion element is packaged, and an electronic circuit element on a common substrate, so that the photoelectric conversion element is excellent in optical high frequency and at the same time easily realizing multifunctionality. Is to provide a package.
[0017]
One of the objects of the present invention is to provide a smaller and higher density photoelectric conversion element package.
[0018]
One of the objects of the present invention is to provide a photoelectric conversion element package in which optical coupling alignment to a substrate waveguide wiring is simple.
[0019]
One of the objects of the present invention is to provide a photoelectric conversion element package in which the heat dissipation characteristics of the photoelectric conversion element are improved and the long-term reliability of the photoelectric conversion element is improved.
[0020]
One of the objects of the present invention is to provide a photoelectric conversion element package in which the heat dissipation characteristics of the photoelectric conversion element are further improved and the long-term reliability of the photoelectric conversion element is further improved.
[0021]
One of the objects of the present invention is to provide a photoelectric conversion element package in which the optical coupling efficiency between an optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package is improved.
[0022]
One of the objects of the present invention is to provide a photoelectric conversion element package in which an optical element different from the photoelectric conversion element package and a photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package can be optically coupled more easily. It is.
[0023]
One of the objects of the present invention is to provide a photoelectric conversion element package capable of transmitting and receiving a larger amount of data.
[0024]
One of the objects of the present invention is to provide a photoelectric conversion element package in which a plurality of optical connectors can be easily connected while reducing crosstalk of a transmission line.
[0025]
One of the objects of the present invention is to provide a method of manufacturing a photoelectric conversion element package capable of mounting a component having a large alignment tolerance similar to the electrical mounting accuracy in a normal multichip module.
[0026]
One of the objects of the present invention is a photoelectric conversion element package in which a manufacturing process of an optical coupling element that optically couples an optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package is simplified. It is to provide a manufacturing method.
[0027]
One of the objects of the present invention is to provide a photoelectric device capable of simplifying the alignment process at the time of manufacturing an optical coupling element that optically couples an optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package. It is to provide a method for manufacturing a conversion element package.
[0028]
One of the objects of the present invention is to provide an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package in which loss due to optical coupling between the optical connector part and the photoelectric conversion element package is reduced.
[0029]
One of the objects of the present invention is to provide an optical connector that improves the positioning accuracy of a mechanical positioning mechanism for connector parts and at the same time improves the mechanical strength and improves the mechanical reliability.
[0030]
One of the objects of the present invention is to provide an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package in which end face reflection and end face loss in a connector component are reduced.
[0031]
One of the objects of the present invention is to provide an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package that can reduce end face loss due to air bubbles when connecting connector parts, and at the same time reduce reflection loss even with a smaller detachment force. That is.
[0032]
One of the objects of the present invention is to provide an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package that can be easily attached and detached.
[0033]
One of the objects of the present invention is to provide an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package that can be easily attached and detached, and at the same time, reduced in end face reflection and end face loss at connector parts.
[0034]
[Means for Solving the Problems]
A photoelectric conversion element package according to
[0035]
Therefore, when a photoelectric conversion element package is manufactured by packaging a photoelectric conversion element and an electronic circuit element, the photoelectric conversion element is optically mounted in advance with an optical component, so that a normal chip can be sealed. Sealing similar to that of the electrical mounting package eliminates the need for optical mounting when manufacturing the photoelectric conversion element package, and can provide a photoelectric conversion element package that can be manufactured easily and at low cost.
In addition, since the package A in which the photoelectric conversion element is packaged has a heat sink, the heat dissipation characteristics of the photoelectric conversion element are improved, and the photoelectric conversion element package is improved in the long-term reliability of the photoelectric conversion element.
In addition, since the heat sink is exposed from a part of the package B and the direction of the exposed surface is opposite to the direction of the exposed surface of the package A on the photoelectric conversion element side, the heat dissipation characteristics of the photoelectric conversion element are further improved. Thus, a photoelectric conversion element package with improved long-term reliability of the photoelectric conversion element is obtained.
[0036]
According to a second aspect of the present invention, in the photoelectric conversion element package according to the first aspect, the package B is a mold package.
[0037]
Therefore, since the photoelectric conversion element package is a molded package, the mechanical accuracy is improved to a level that can be sufficiently used as a part of the components of the optical connector, and the photoelectric conversion element package having higher mechanical reliability and Become.
[0038]
According to a third aspect of the present invention, in the photoelectric conversion element package according to the second aspect, the package B is made of an opaque material.
[0039]
Therefore, the package B in the photoelectric conversion element package is made of an opaque material, so that crosstalk due to the entrance of light can be reduced, and at the same time, it is used in a normal semiconductor package despite the light entering and exiting. By using a filler-dispersed and aromatic material, a photoelectric conversion element package excellent in reliability against high heat is obtained.
[0040]
According to a fourth aspect of the present invention, in the photoelectric conversion element package according to any one of the first to third aspects, the package A is a mold package.
[0041]
Therefore, since the package A in the photoelectric conversion element package is a mold package, the photoelectric conversion element package is excellent in moisture permeability at the interface between the packages and reliability with respect to the thermal cycle.
[0042]
According to a fifth aspect of the present invention, in the photoelectric conversion element package according to any one of the first to fourth aspects, the package A includes the photoelectric conversion element provided on a substrate C having electrical wiring, and the substrate C. A package made of the transparent material provided on the substrate.
[0043]
Accordingly, since the photoelectric conversion element package is a package made of a transparent material provided on a substrate different from the substrate having the electric wiring serving as the photoelectric conversion element package substrate, it is the same as the electric mounting accuracy in a normal multichip module. It becomes a photoelectric conversion element package capable of mounting components with a large alignment tolerance.
[0044]
The invention according to
[0045]
Accordingly, since the package A in which the photoelectric conversion element is packaged and the electronic circuit element are provided on a common substrate, the photoelectric conversion element package is excellent in optical high frequency and at the same time easily realizing multi-functionality.
[0046]
The invention according to
[0047]
Therefore, since the package A in which the photoelectric conversion element is packaged is provided on the electronic circuit element, the photoelectric conversion element package is smaller and has a higher density.
[0048]
The invention according to
[0049]
Therefore, a substrate having an electrical wiring on which the package A in which the photoelectric conversion element is packaged is mounted is provided, and the exposed surface of the package A is in the direction of the substrate, so that optical coupling to the substrate waveguide wiring is possible. The photoelectric conversion element package can reduce the alignment tolerance.
[0054]
Claim9The invention described in
[0055]
Therefore, since the photoelectric conversion element side package A has an optical element, a photoelectric conversion element package with improved optical coupling efficiency between an optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package is obtained. .
[0056]
Claim10The described invention is claimed.9In the described photoelectric conversion element package, the optical element is an element having a positive optical power.
[0057]
Therefore, since the optical element has a positive optical power, the photoelectric conversion element package has an improved optical coupling efficiency between an optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package.
[0058]
Claim11The described invention is claimed.9In the described photoelectric conversion element package, the optical element has a waveguide structure.
[0059]
Accordingly, since the optical element has a waveguide structure, the photoelectric conversion element package has an improved optical coupling efficiency between an optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package.
[0060]
Claim12The described invention is claimed.9In the described photoelectric conversion element package, the optical element has a tapered structure.
[0061]
Therefore, since the optical element has a taper structure, the photoelectric conversion element package has improved optical coupling efficiency between an optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package.
[0062]
Claim13The described invention is claimed.9Or12In the photoelectric conversion element package according to any one of the above, an exposed surface from which the package A having the optical element is exposed from the package B is a substantially flat surface.
[0063]
Accordingly, since the exposed surface of the photoelectric conversion element package A having the optical element with respect to the package B is substantially flat, an optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion elements in the photoelectric conversion element package can be more easily obtained. It becomes an optoelectronic conversion element package that can be optically coupled.
[0064]
Claim14The described invention is claimed.9Or13In the photoelectric conversion element package according to any one of the above, the photoelectric conversion element and the optical element have an array arrangement.
[0065]
Therefore, since the photoelectric conversion element and the optical element have an array arrangement, the photoelectric conversion element package capable of transmitting and receiving a larger amount of data is obtained.
[0066]
Claim15The described invention is claimed.14In the described photoelectric conversion element package, the array arrangement pitch of the photoelectric conversion element and the optical element is different.
[0067]
Therefore, since the array arrangement pitch between the photoelectric conversion element and the optical element is different, the crosstalk of the transmission path is reduced, and at the same time, a photoelectric conversion element package in which a plurality of optical connectors can be easily connected is obtained.
[0068]
Claim16The manufacturing method of the photoelectric conversion element package of the described invention is:A method for producing a photoelectric conversion element package according to any one of
An opening is formed in a direction opposite to the exposed surface direction of the transparent resin, and a part of the heat sink is provided to be exposed to the outside from the opening..
[0069]
Accordingly, the photoelectric conversion element is sealed with a transparent material to produce a package A, and a part of the package A is exposed to the outside, and sealed together with the electronic circuit element electrically connected to the photoelectric conversion element in the package A. Since the package B is produced by stopping, it is a method of manufacturing an optoelectronic conversion element package capable of mounting a component having a large alignment tolerance similar to the electrical mounting accuracy in a normal multichip module.
[0070]
Claim17The described invention is claimed.16In the manufacturing method of the photoelectric conversion element package described above, a process of covering the exposed surface of the package A exposed from the package B with a covering after the process of manufacturing the package A by sealing the photoelectric conversion element with a transparent material. Have.
[0071]
Therefore, since the photoelectric conversion element is sealed with a transparent material and the package A is manufactured, the exposed surface of the package A exposed from the package B is covered with a covering, so that the exposed surface of the package A is manufactured. Contamination or damage in the process can be protected with a coating, increase in light loss can be reduced, and sealing, solder mounting, and the like can be performed in the same manner as in normal electrical mounting.
[0072]
Claim18The described invention is claimed.16In the manufacturing method of the described photoelectric conversion element package, the step of manufacturing the package A by sealing the photoelectric conversion element with a transparent material includes the step of simultaneously manufacturing a part or all of the optical elements included in the package A. Including.
[0073]
Therefore, the optical coupling element for optically coupling an optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package is a manufacturing method in which a manufacturing process of the optical element is simplified.
[0074]
Claim19The described invention is claimed.16The manufacturing method of the photoelectric conversion element package described above includes a step of manufacturing an optical element included in the package A after the step of manufacturing the package A by sealing the photoelectric conversion element with a transparent material.
[0075]
Therefore, an optical coupling element that optically couples an optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package = a manufacturing method in which an alignment process at the time of manufacturing the optical element is simplified.
[0076]
Claim20The described invention is claimed.16In the method for manufacturing a photoelectric conversion element package described above, the manufactured package A is sealed together with an electronic circuit element electrically connected to the photoelectric conversion element in the package A in a state where a part of the package A is exposed to the outside. After the step of stopping and manufacturing the package B, there is a step of manufacturing the optical element included in the package A.
[0077]
Therefore, an optical coupling element that optically couples an optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package = a manufacturing method in which an alignment process at the time of manufacturing the optical element is simplified. In particular, since high-precision alignment is performed in the final process, there is no positional displacement during mold formation in the photoelectric conversion element package, so that higher-precision mounting can be realized, and reliability with respect to coupling efficiency of optical coupling is achieved. Will improve.
[0078]
Claim21The optical connector according to the present invention is one connector part.15The photoelectric conversion element package according to
[0079]
Therefore, mechanical positioning between the photoelectric conversion element package and the other connector part can be performed with high accuracy, and a photoelectric conversion element package-integrated optical connector that can reduce loss due to optical coupling is obtained.
[0080]
Claim22The optical connector according to the present invention is one connector part.15The photoelectric conversion element package according to
[0081]
Therefore, mechanical positioning between the photoelectric conversion element package and the other connector part can be performed with high accuracy, and a photoelectric conversion element package-integrated optical connector that can reduce loss due to optical coupling is obtained.
[0082]
Claim23The described invention is claimed.21Or22In the described optical connector, the mechanical positioning mechanism on the photoelectric conversion element package side has a hole structure.
[0083]
Accordingly, the mechanical positioning mechanism on the photoelectric conversion element package side has a hole structure.21Or22The described invention can be easily realized.
[0084]
Claim24The described invention is claimed.23In the described optical connector, the hole structure is formed at a common position between the package A and the package B.
[0085]
Therefore, by using a hole structure formed at a common position between the package A and the package B, the claims23In realizing the described invention, positioning accuracy can be further improved, and mechanical reliability as an optical connector can be improved.
[0086]
Claim25The described invention is claimed.24In the described optical connector, the hole structure is formed so as to penetrate a common position of the package A and the package B.
[0087]
Therefore, since it is a through-hole structure, the claim24In realizing the described invention, it is possible to improve positioning accuracy and to ensure strength reliability.
[0088]
Claim26The described invention is claimed.25In the described optical connector, the package B is electrically mounted on a substrate having an electric circuit while a hole is formed at a hole position of the hole structure.
[0089]
Therefore, by mounting the package B on a substrate having a hole structure, the claim25In realizing the described invention, sufficient mechanical strength can be ensured.
[0090]
Claim27The optical connector according to the present invention is one connector part.15A transparent material in the package A on the exposed surface of the package A in the photoelectric conversion element package. And an optical element made of a material having a smaller elastic constant.
[0091]
Accordingly, an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package in which the reflection at the end face and the end face loss of the connector part are reduced is obtained.
[0092]
Claim28The optical connector according to the present invention is one connector part.15A transparent material in the package A on the exposed surface of the package A in the photoelectric conversion element package. And an optical element made of a material having a smaller viscosity.
[0093]
Accordingly, an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package in which the reflection at the end face and the end face loss of the connector part are reduced is obtained.
[0094]
Claim29The optical connector according to the present invention is one connector part.15A transparent material in the package A on the exposed surface of the package A in the photoelectric conversion element package. And an optical element made of a material having a larger deformation amount due to pressurization.
[0095]
Accordingly, an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package in which the reflection at the end face and the end face loss of the connector part are reduced is obtained.
[0096]
Claim30The optical connector according to the present invention is one connector part.15The photoelectric conversion element package according to any one of the above and the other connector part optically coupled to the photoelectric conversion element package, and an optical made of a rubber elastic material on the exposed surface of the package A in the photoelectric conversion element package It has an element.
[0097]
Accordingly, an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package in which the reflection at the end face and the end face loss of the connector part are reduced is obtained.
[0098]
Claim31The optical connector according to the present invention is one connector part.15An optical element made of a siloxane material on the exposed surface of the package A in the photoelectric conversion element package, comprising the photoelectric conversion element package according to
[0099]
Accordingly, an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package in which the reflection at the end face and the end face loss of the connector part are reduced is obtained.
[0100]
Claim32The described invention is claimed.27Or31In the optical connector according to any one of the above, the optical element is a substantially flat element having an uneven structure.
[0101]
Therefore, an end face loss due to bubbles when the optical connector is connected is reduced, and at the same time, an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package that can reduce reflection loss even with a smaller detachment force.
[0102]
Claim33The described invention is claimed.21Or31In the optical connector according to any one of the above, the surface of the package B where the exposed surface of the package A in the photoelectric conversion element package is present has a desorption means using an adhesive material.
[0103]
Therefore, an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package that can be easily detached.
[0104]
Claim34The described invention is claimed.33In the described optical connector, a part or all of the adhesive material of the attaching / detaching means constitutes an optical element included in the package A.
[0105]
Therefore, an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package can be easily attached and detached, and at the same time, reduced in the end face reflection and end face loss at the connector parts.
[0106]
Claim35The described invention is claimed.21Or31In the optical connector according to any one of the above, the surface of the package B where the exposed surface of the package A in the photoelectric conversion element package is present has attachment / detachment means using a micro uneven member.
[0107]
Therefore, an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package that can be easily detached.
[0108]
Claim36The described invention is claimed.21Or31The guide for removing the other connector from the said photoelectric conversion element package which consists of components different from the said package B on the board | substrate with which the package B in the said photoelectric conversion element package is mounted in the optical connector as described in any one of these A member is provided.
[0109]
Accordingly, an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package having improved reliability by increasing the mechanical strength accompanying the attachment / detachment strength of the optical connector is obtained.
[0110]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in order.
[0111]
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic sectional view showing in principle a configuration example of the photoelectric
[0112]
Here, an information signal and a power source are transmitted from a printed circuit board (not shown) located under the
[0113]
In FIG. 1, the
[0114]
For this reason, simultaneously sealing the
[0115]
However, in FIG. 1, since the configuration of the
[0116]
On the other hand, the
[0117]
In any case, as described above, when the
[0118]
In FIG. 1, instead of the
[0119]
Further, the LD package in which the surface emitting laser is sealed and the PD package in which the PD is sealed may be simultaneously sealed in the MCM package. Further, it is effective to reduce the size by integrating these and sealing the PD and the surface emitting laser (VCSEL) in the same package to form a PD-VCSEL composite package.
[0120]
In FIG. 1, the
[0121]
FIG. 2 shows a modification of the photoelectric
[0122]
That is, in FIG. 2, the signal and the power are transmitted from the printed board located under the
[0123]
At this time, the
[0124]
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is also omitted (the same applies to the subsequent embodiments in order).
[0125]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing in principle a configuration example of the photoelectric
[0126]
In FIG. 3, since the
[0127]
In FIG. 3, since the
[0128]
Further, the mechanical strength of the
[0129]
In addition, the
[0130]
It is also effective to provide a buffer package between the
[0131]
[Third embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing in principle a configuration example of the photoelectric
[0132]
That is, in FIG. 4, the information signal and the power source are transmitted from a printed circuit board (not shown) located under the
[0133]
In FIG. 4, since the
[0134]
Here, as the
[0135]
[Fourth embodiment]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic sectional view showing in principle a structural example of the photoelectric
[0136]
In the photoelectric
[0137]
At this time, in FIG. 5, by laminating and mounting the electronic circuit elements of the
[0138]
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing in principle a modification of the electric
[0139]
In the photoelectric
[0140]
In this modification, since the material of the
[0141]
[Fifth embodiment]
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing in principle a configuration example of the photoelectric
[0142]
In the photoelectric
[0143]
The
[0144]
Further, as shown in FIG. 7, an underfill agent 36 is inserted and sealed under the
[0145]
[Sixth embodiment]
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic sectional view showing in principle a configuration example of the photoelectric conversion element package 39 of the present embodiment. This embodiment basically conforms to the third embodiment, but a
[0146]
In the photoelectric conversion element package 39 of the present embodiment, the information signal and the power are transmitted from a printed board (not shown) located under the
[0147]
In FIG. 8, a
[0148]
[Seventh embodiment]
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing in principle a configuration example of the photoelectric
[0149]
In FIG. 9, the
[0150]
[Eighth embodiment]
An eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing in principle a configuration example of the photoelectric conversion element package 43 of the present embodiment. The present embodiment is basically the same as the seventh embodiment, but the
[0151]
In FIG. 10, as in FIG. 9, the
[0152]
[Ninth embodiment]
A ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing in principle a configuration example of the photoelectric
[0153]
[Tenth embodiment]
A tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing in principle a configuration example of the photoelectric
[0154]
In the photoelectric
[0155]
Further, the portion having the positive power of the
[0156]
In FIG. 12, the exposed
[0157]
FIG. 13 illustrates examples of various configurations of the optical elements that the
[0158]
Regarding each optical element illustrated in FIG. 13, the diameter is preferably 10 to 500 μm, more preferably 50 to 250 μm. In the case of FIGS. 13D, 13E, and 13F, when the diameter is 50 to 62.5 μm, direct optical coupling can be performed with high efficiency by being close to the core of the GI multimode fiber. In addition, regarding each optical element illustrated in FIG. 13, when the diameter of the optical element is 125 to 500 μm, optical coupling with a large alignment tolerance can be performed by making the light beam from the
[0159]
Next, it demonstrates separately. The
[0160]
Further, instead of the epoxy resin, acrylic resin, siloxane resin, imide resin, polycarbonate resin, polyether resin, liquid crystal polymer, etc. may be used as long as the required amount of light can be secured in the wavelength band of the light to be used. . The resin may be formed by photocuring or thermosetting, or may be formed by extrusion molding or injection molding. Further, the portion where the refractive index is changed may be selectively produced by light irradiation by photobleaching after the whole is cured. In addition, only the embedded portion may have a low elastic modulus to reduce deformation at high temperature due to a difference in expansion coefficient, and at the same time, it may be closely contacted during optical coupling of an external optical element to reduce reflection from the air interface. . In order to reduce reflection at the air interface, it is also effective to add a single layer or multilayer film, a photonic crystal antireflection film, and an antistatic film to prevent adhesion of dust to the air interface.
[0161]
Furthermore, these may be used in combination. Further, a particle-dispersed resin in which fine particles or fillers are dispersed may be used as long as the necessary amount of light band to be used, wavefront aberration or mode characteristics, and necessary transmittance can be ensured by the wavelength scattering characteristics. The fine particles preferably have a size equal to or shorter than the wavelength used. Furthermore, it is preferable to control the fine particles so that the thermal expansion coefficient is 20% of any of the surface emitting laser, copper, silicon chip, or PD, or any expansion coefficient within 10 ppm / ° C. When the expansion coefficient is 20% or more, warpage occurs during use or reflow, and defects such as cracks and misalignment tend to occur. In addition, when the expansion coefficient is 10 ppm or more with copper or silicon, the adhesion between silicon and copper is lowered, and this also tends to cause defects.
[0162]
Further, the Fresnel lens may be formed by changing the effective refractive index using the refractive index of the mixed fine particles. Furthermore, a photonic crystal may be formed with these fine particles to change the effective refractive index. You may utilize the negative refractive index by a photonic crystal.
[0163]
The
[0164]
The
[0165]
An
[0166]
The
[0167]
The
[0168]
The
[0169]
In the example shown in FIG. 13 (h), another member 63 having the
[0170]
The
[0171]
In FIG. 13 (k), the
[0172]
[Eleventh embodiment]
The eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a schematic cross-sectional view and a schematic plan view showing a configuration example of the photoelectric
[0173]
That is, this is a configuration example in which an
[0174]
[Twelfth embodiment]
A twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 15A and 15B show a configuration example of the photoelectric
[0175]
Thereby, each
[0176]
In the present embodiment, since the
[0177]
[Thirteenth embodiment]
A thirteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 16 shows a configuration example of the photoelectric
[0178]
Accordingly, it is possible to reduce the overlap of adjacent light beams, and to provide a photoelectric
[0179]
[14th embodiment]
A fourteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment relates to a method for manufacturing the photoelectric conversion element package of the various embodiments as described above, and an example of application to the method for manufacturing the photoelectric
[0180]
First, as shown in FIG. 17A, the
[0181]
In FIG. 17, when a photoelectric conversion element, for example, LD2 is sealed as an LD package (package A) 22 by molding, the post-process is performed by molding with the accuracy of optical mounting, more specifically within 10 μm. When mounting on the
[0182]
Since the LD package (package A) 22 is configured as a separate part, the optical characteristics and the electrical characteristics can be tested in advance, whereby the defective photoelectric conversion element and the LD package (package A) ) 22 can be selected, so that it is possible to eliminate the waste of the LSI and the waste of the MCM mounting process itself when mounting the MCM at the same time, and the cost can be greatly reduced. In addition, since the photoelectric conversion element, for example, the
[0183]
[Fifteenth embodiment]
A fifteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment also relates to a method for manufacturing the photoelectric conversion element package of the various embodiments as described above, and an example of application to the method for manufacturing the photoelectric
[0184]
The basic manufacturing process is the same as in the fourteenth embodiment, but in the manufacturing method of the present embodiment, the LD package (package A) 22 manufactured as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 18D, the exposed
[0185]
That is, in the present embodiment, when the MCM package (package B) 23 is manufactured, or when the MCM package (package B) 23 is soldered to a printed circuit board (not shown) with a reflow board containing flux, Alternatively, when an assembly process is performed on an electrical connector around the MCM package (package B) 23, the
[0186]
As a result, an increase in light loss due to contamination or damage of the exposed
[0187]
In FIG. 18, the
[0188]
[Sixteenth embodiment]
A sixteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment also relates to a method for manufacturing a photoelectric conversion element package according to various embodiments as described above. As an example, the photoelectric conversion element package 24 (package A is the type shown in FIG. 13B) is manufactured. An example of application to the method is shown.
[0189]
First, as shown in FIG. 19A, the
[0190]
In FIG. 19, since the
[0191]
For example, when the optical element that requires another optical coupling with respect to the emitted light is a single mode fiber (not shown), the deviation between the optical axis of the lens for optical coupling and the photoelectric conversion element may be within 1 μm. In order to make the loss within 1 to 2 dB, it is preferable. For this reason, this high precision mounting or high precision molding is required. By performing this high-precision mounting or high-precision molding as a small package with respect to the
[0192]
[Seventeenth embodiment]
The seventeenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment also relates to a method for manufacturing a photoelectric conversion element package according to various embodiments as described above. As an example, the photoelectric conversion element package 24 (package A is the type shown in FIG. 13A) is manufactured. An example of application to the method is shown.
[0193]
In other words, the manufacturing process is basically the same as that shown in FIG. 19, but in the state of the LD package (package A) 22, instead of the
[0194]
[Eighteenth embodiment]
The eighteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment also relates to a method for manufacturing a photoelectric conversion element package according to various embodiments as described above. As an example, the photoelectric conversion element package 24 (package A is the type shown in FIG. 13 (i)) is manufactured. An example of application to the method is shown.
[0195]
First, as shown in FIG. 21A, the
[0196]
In FIG. 21, when performing photobleaching, the position of the photoelectric conversion element, for example, LD2 can be confirmed directly with a microscope through the transparent resin of the LD package (package A) 22, and a predetermined portion can be irradiated with laser light. It can be manufactured by performing very high-precision alignment. Moreover, as a material, polysilane, polysiloxane, hydrocarbon, or the like having an alkyl side chain can be used. Since these expansion coefficients are generally large with respect to 20 ppm / ° C. of the epoxy resin mixed with silica particles, when used as a sealing material for the
[0197]
Note that in the manufacturing method of the present embodiment, the
[0198]
Also in this case, when performing photobleaching, the position of the photoelectric conversion element, for example, LD2 can be confirmed directly with a microscope through the transparent resin of the LD package (package A) 22, and a predetermined portion can be irradiated with laser light. It can be manufactured by performing highly accurate alignment. Further, in the case of FIG. 22, since the high-precision alignment is performed as the final process, there is no displacement in the production of the
[0199]
[Nineteenth embodiment]
The nineteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment shows an application example to an optical connector in which the photoelectric conversion element package as in each of the above-described embodiments is one of the connector parts. As an example, this embodiment uses, for example, a photoelectric
[0200]
FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the
[0201]
In FIG. 23, the photoelectric
[0202]
Furthermore, in FIG. 23, since the
[0203]
The same applies not only to the case of LD2 but also to a photoelectric conversion package provided with a PD. You may provide LD and PD simultaneously. At this time, since the optical size and appropriate NA are different between LD and PD, it is preferable that the focal length of the condensing lens, the distance between the lens and the photoelectric conversion element, and the like be different to achieve an optimal design. .
[0204]
By the way, although not particularly illustrated, a good heat conductor made of copper is embedded in each of the
[0205]
[20th embodiment]
A twentieth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment also shows an application example to the
[0206]
In FIG. 24, the
[0207]
Further, the photoelectric
[0208]
[21st embodiment]
The twenty-first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment also shows an application example to the optical connector 111 as in the nineteenth and twentieth embodiments.
[0209]
FIG. 25 shows a configuration example of the optical connector 111, where (a) is a longitudinal front view and (b) is a longitudinal side view. The photoelectric conversion element package as one of the connector parts constituting the optical connector 111 of the present embodiment is a photoelectric conversion having an array structure (having a plurality of surface
[0210]
Here, on the connector part 103 'side, the
[0211]
In FIG. 25, when the
[0212]
Further, the photoelectric
[0213]
[Twenty-second embodiment]
A twenty-second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment also shows an application example to the optical connector 115 as in the nineteenth to twenty-first embodiments.
[0214]
FIG. 26 is a schematic perspective view showing a configuration example of the photoelectric
[0215]
That is, in the present embodiment, the
[0216]
In the present embodiment, on the photoelectric conversion element package (connector component) 51 'side, the
[0217]
At this time, as shown in FIG. 29, a
[0218]
At this time, the
[0219]
[23rd embodiment]
A twenty-third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment also shows an application example to the
[0220]
As an example, the
[0221]
That is, as shown in FIG. 30A, an
[0222]
Here, the elastic constant of the
[0223]
As the material having a small elastic constant, a polymer compound, a rubber elastic material, or a gel material is preferable. Any polymer compound may be used as long as it has a smaller elastic constant than glass, ceramics, or metal. More specifically, examples of the polymer compound include polycarbonate, polyacrylate, fluorinated polyacrylate, polyimide, polyether resin, and fluorinated resin. Among these, those having transparency and low scattering are preferable. These may be composite materials in which inorganic fine particles are mixed in a polymer compound as long as scattering is small.
[0224]
These materials having a small elastic constant are also materials having a large deformation amount. Specifically, the deformation amount is preferably −66% with respect to the thickness, more preferably −5 to −50%. . The deformation amount with respect to the thickness is an amount as a ratio that the maximum portion of the initial thickness reduces the thickness within a pressure range of 1N to 20N with the
[0225]
As a material having a low viscosity as the
[0226]
The rubber elastic material is preferably a siloxane elastomer or a fluorine elastomer, and more preferably a siloxane elastomer.
[0227]
[24th embodiment]
A twenty-fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment also shows an application example to the
[0228]
The
[0229]
In FIG. 31, when the
[0230]
The
[0231]
[25th embodiment]
A twenty-fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment also shows an application example to the
[0232]
FIG. 32 shows a configuration example of the
[0233]
That is, in FIG. 32, when the
[0234]
At this time, in FIG. 32, since the substantially flat
[0235]
Here, “substantially flat plate” means that the thickness of the
[0236]
If the
[0237]
[26th embodiment]
A twenty-sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment also shows an application example to the
[0238]
The
[0239]
[Twenty-seventh embodiment]
A twenty-seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment also shows an application example to the
[0240]
In the case of the present embodiment, basically, the
[0241]
[28th embodiment]
The twenty-eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment also shows an application example to the
[0242]
In the case of the present embodiment, basically, the
[0243]
That is, in FIG. 35A, an
[0244]
Thereafter, when the
[0245]
Thereafter, when the
[0246]
[29th embodiment]
A twenty-ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment also shows an application example to the
[0247]
In the case of the present embodiment, basically, the
[0248]
In such a configuration, FIG. 36A shows a state in which the
[0249]
[Thirty Embodiment]
A thirtieth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment also shows an application example to the optical connector 138 as in the case of the twenty-third and twenty-fourth embodiments.
[0250]
The optical connector 138 of the present embodiment is a separate component from the photoelectric conversion element package (connector part) 51 on the printed
[0251]
That is, in FIG. 37, when the
[0252]
24 is applied to the photoelectric conversion element package (connector part) 51 and the solder bumps below the photoelectric conversion element package (connector part) 51. The reliability of the photoelectric conversion element (LD2) and the
[0253]
On the other hand, in the present embodiment shown in FIG. 37, the removal force and the mounting force are given to the guide member 139 which is a separate component from the photoelectric conversion element package (connector component) 51. The problem can be greatly reduced. In this case, in order to improve the position accuracy, it is preferable to set the deformation amount of the guide member 139 as a separate part to a larger configuration or material.
[0254]
[Thirty-first embodiment]
A thirty-first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The optical connector 151 of the present embodiment includes a photoelectric conversion element package (connector component) 32 mounted on a printed
[0255]
As shown in FIG. 39, which is a schematic plan view of FIG. 38, a plurality of
[0256]
Incidentally, not only in the case of FIGS. 38 and 39, a waveguide having an array structure that can be used for the optical connector as described above, that is, a method for manufacturing the waveguide array will be described with reference to FIGS.
[0257]
FIG. 40 is a schematic perspective view for explaining an emboss transfer method applicable as a method for producing a waveguide array. First, a
[0258]
When the waveguide array is manufactured by the apparatus as shown in FIG. 40, the method is not limited to the emboss transfer method, but a method of transferring the shape after applying a thermosetting resin to the substrate substrate, the emboss transfer roller A method of extruding a resin material or a method of injection molding may be used. In any case, it is important that the transmitted sheet is extended in the transfer rotation direction or in the direction perpendicular thereto during or after the shape transfer. In the case of after the transfer, it may be immediately after the transfer or after being heated again.
[0259]
That is, in the waveguide, since the largest factor of loss is the roughness of the edge surface, the waveguide is extended as in the case of the optical fiber. That is, although it cannot be pulled by normal mold forming, it can be pulled (stretched) in the post-molding process according to the roll method.
[0260]
FIG. 41 shows a schematic configuration example of a
[0261]
FIG. 42 is a schematic perspective view showing a configuration example of the
[0262]
FIG. 43 is a schematic perspective view showing an enlarged cut surface of such a
[0263]
In addition, since the
[0264]
Further, even if there is no
[0265]
Further, at least the
[0266]
FIG. 44 shows another configuration example of the cut of the
[0267]
In FIG. 45, a concavo-
[0268]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, when the photoelectric conversion element and the electronic circuit element are packaged to produce a photoelectric conversion element package, the photoelectric conversion element is optically mounted in advance with an optical component, thereby providing a multichip. In the sealing of the module, the same sealing as that of a normal electrical mounting package eliminates the need for optical mounting at the time of manufacturing the photoelectric conversion element package, and can provide a photoelectric conversion element package that can be manufactured easily and at low cost. .Further, since the package A in which the photoelectric conversion element is packaged has a heat sink, it is possible to provide a photoelectric conversion element package in which the heat dissipation characteristics of the photoelectric conversion element are improved and the long-term reliability of the photoelectric conversion element is improved. In addition, since the heat sink is exposed from a part of the package B and the direction of the exposed surface is opposite to the direction of the exposed surface of the package A on the photoelectric conversion element side, the heat dissipation characteristics of the photoelectric conversion element are further improved. It is possible to provide a photoelectric conversion element package in which the long-term reliability of the photoelectric conversion element is further improved.
[0269]
According to the second aspect of the present invention, in the photoelectric conversion element package according to the first aspect, since the photoelectric conversion element package is formed of a mold package, the photoelectric conversion element package is mechanically high enough to be used as a part of the components of the optical connector. It is possible to provide an optoelectronic conversion element package with improved accuracy and superior mechanical reliability.
[0270]
According to a third aspect of the present invention, in the photoelectric conversion element package according to the second aspect, since the package B in the photoelectric conversion element package is made of an opaque material, it is possible to reduce crosstalk due to the entrance of light. In spite of light entering and exiting, by using a filler-dispersed and aromatic material used in a normal semiconductor package, an optoelectronic conversion element package excellent in reliability against high heat can be provided.
[0271]
According to the invention described in
[0272]
According to a fifth aspect of the present invention, in the photoelectric conversion element package according to any one of the first to fourth aspects, the photoelectric conversion element package is different from a substrate having electric wiring to be a photoelectric conversion element package substrate. Since the package is made of a transparent material provided on the substrate, it is possible to provide a photoelectric conversion element package capable of mounting a component with a large alignment tolerance similar to the electrical mounting accuracy in a normal multichip module.
[0273]
According to the invention of
[0274]
According to the seventh aspect of the invention, in the photoelectric conversion element package according to any one of the first to fourth aspects, since the package A in which the photoelectric conversion element is packaged is provided on the electronic circuit element, it is smaller and has a higher density. An optoelectronic conversion element package can be provided.
[0275]
According to the invention described in
[0278]
Claim9According to the described invention, claims 1 to8In the photoelectric conversion element package according to any one of the above, since the package A on the photoelectric conversion element side has an optical element, optical coupling between an optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package A photoelectric conversion element package with improved efficiency can be provided.
[0279]
Claim10According to the described invention, the claims9In the photoelectric conversion element package described above, since the optical element has a positive optical power, the photoelectric conversion element that improves the optical coupling efficiency between the optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package Package can be provided.
[0280]
Claim11According to the described invention, the claims9In the photoelectric conversion element package described above, since the optical element has a waveguide structure, the photoelectric conversion element package improves the optical coupling efficiency between the optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package. Can be provided.
[0281]
Claim12According to the described invention, the claims9In the photoelectric conversion element package described above, since the optical element has a taper structure, an optoelectronic conversion element package in which the optical coupling efficiency between the optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package is improved. Can be provided.
[0282]
Claim13According to the described invention, the claims9Or12In the photoelectric conversion element package according to any one of the above, since the exposed surface of the photoelectric conversion element package A having an optical element with respect to the package B is substantially flat, the optical element and the photoelectric conversion element package are different from the photoelectric conversion element package. The photoelectric conversion element package which can carry out the optical coupling | bonding with the photoelectric conversion element of an inside more easily can be provided.
[0283]
Claim14According to the described invention, the claims9Or13In the photoelectric conversion element package according to any one of the above, since the photoelectric conversion element and the optical element have an array arrangement, it is possible to provide a photoelectric conversion element package capable of transmitting and receiving a larger amount of data.
[0284]
Claim15According to the described invention, the claims14In the described photoelectric conversion element package, since the array arrangement pitch between the photoelectric conversion element and the optical element is different, a crosstalk of the transmission path is reduced, and at the same time, a photoelectric conversion element package capable of easily connecting a plurality of optical connectors is provided. be able to.
[0285]
Claim16According to the manufacturing method of the photoelectric conversion element package of the described invention, the photoelectric conversion element in the package A is manufactured in a state in which the photoelectric conversion element is sealed with a transparent material to produce the package A and a part thereof is exposed to the outside. Since the package B is manufactured by sealing together with the electronic circuit element electrically connected to the element, the photoelectric conversion element capable of mounting a component having a large alignment tolerance similar to the electric mounting accuracy in a normal multichip module A method for manufacturing a package can be provided.
[0286]
Claim17According to the described invention, the claims16The manufacturing method of the photoelectric conversion element package described above includes a step of covering the exposed surface of the package A exposed from the package B with a covering after the step of manufacturing the package A by sealing the photoelectric conversion element with a transparent material. Therefore, it is possible to protect the exposed surface of the package A from being contaminated or damaged in the manufacturing process with a coating, to reduce the increase in optical loss, and to perform the same sealing, solder mounting, etc. as in normal electrical mounting It can be carried out.
[0287]
Claim18According to the described invention, the claims16In the manufacturing method of the photoelectric conversion element package described above, the optical coupling element that optically couples the optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package = the optical element manufacturing process is simplified. A manufacturing method can be provided.
[0288]
Claim19According to the described invention, the claims16In the manufacturing method of the photoelectric conversion element package described above, an optical coupling element that optically couples an optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package = the alignment process at the time of manufacturing the optical element is simple An improved manufacturing method can be provided.
[0289]
Claim20According to the described invention, the claims16In the manufacturing method of the photoelectric conversion element package described above, an optical coupling element that optically couples an optical element different from the photoelectric conversion element package and the photoelectric conversion element in the photoelectric conversion element package = the alignment process at the time of manufacturing the optical element is simple An improved manufacturing method can be provided. In particular, since high-precision alignment is performed in the final process, there is no positional displacement during mold formation in the photoelectric conversion element package, so that higher-precision mounting can be realized, and reliability with respect to coupling efficiency of optical coupling is achieved. Can be improved.
[0290]
Claim21According to the optical connector of the described invention, it is possible to perform mechanical positioning between the photoelectric conversion element package and the other connector part with high accuracy, and to reduce the loss due to optical coupling. A connector can be provided.
[0291]
Claim22According to the optical connector of the described invention, it is possible to perform mechanical positioning between the photoelectric conversion element package and the other connector part with high accuracy, and to reduce the loss due to optical coupling. A connector can be provided.
[0292]
Claim23According to the described invention, the claims21Or22The optical connector according to
[0293]
Claim24According to the described invention, the claims23The optical connector according to
[0294]
Claim25According to the described invention, the claims24In the described optical connector, since it is a through-hole structure,24In realizing the described invention, it is possible to improve positioning accuracy and to ensure strength reliability.
[0295]
Claim26According to the described invention, the claims25The optical connector according to
[0296]
Claim27According to the optical connector of the described invention, it is possible to provide an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package in which end face reflection and end face loss of connector parts are reduced.
[0297]
Claim28According to the optical connector of the described invention, it is possible to provide an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package in which end face reflection and end face loss of connector parts are reduced.
[0298]
Claim29According to the optical connector of the described invention, it is possible to provide an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package in which end face reflection and end face loss of connector parts are reduced.
[0299]
Claim30According to the optical connector of the described invention, it is possible to provide an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package in which end face reflection and end face loss of connector parts are reduced.
[0300]
Claim31According to the optical connector of the described invention, it is possible to provide an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package in which end face reflection and end face loss of connector parts are reduced.
[0301]
Claim32According to the described invention, the claims27Or31In the optical connector according to any one of the above, it is possible to provide an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package, in which end face loss due to bubbles at the time of optical connector connection is reduced, and reflection loss can be reduced even with a smaller detachment force.
[0302]
Claim33According to the described invention, the claims21Or31In any one of the optical connectors, a photoelectric conversion element package-integrated optical connector that can be easily attached and detached can be provided.
[0303]
Claim34According to the described invention, the claims33In the described optical connector, an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package can be provided, which can be easily attached and detached, and at the same time, reduced in end face reflection and end face loss at a connector part.
[0304]
Claim35According to the described invention, the claims21Or31In any one of the optical connectors, a photoelectric conversion element package-integrated optical connector that can be easily attached and detached can be provided.
[0305]
Claim36According to the described invention, the claims21Or31In the optical connector according to any one of the above, it is possible to provide an optical connector integrated with a photoelectric conversion element package in which the mechanical strength accompanying the attachment / detachment strength of the optical connector is increased to improve the reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing in principle a structural example of a photoelectric conversion element package according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a modified example of a photoelectric conversion element package in principle.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing in principle a configuration example of a photoelectric conversion element package according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing in principle a configuration example of a photoelectric conversion element package according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing in principle a configuration example of a photoelectric conversion element package according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic sectional view showing in principle a modification of the photoelectric conversion element package.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing in principle a configuration example of a photoelectric conversion element package according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing in principle a configuration example of a photoelectric conversion element package according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing in principle a configuration example of a photoelectric conversion element package according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing in principle a configuration example of a photoelectric conversion element package according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing in principle a configuration example of a photoelectric conversion element package according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing in principle a configuration example of a photoelectric conversion element package according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating various configuration examples of the optical element.
FIGS. 14A and 14B are a schematic cross-sectional view and a schematic plan view showing a configuration example of a photoelectric conversion element package according to an eleventh embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 15 shows a configuration example of a photoelectric conversion element package according to a twelfth embodiment of the present invention, in which (a) is a schematic longitudinal sectional view and (b) is a schematic longitudinal sectional front view.
FIGS. 16A and 16B are a schematic cross-sectional view and a schematic plan view showing a configuration example of a photoelectric conversion element package according to a thirteenth embodiment of the present invention. FIGS.
FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the photoelectric conversion element package according to the fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a schematic sectional view showing a method for manufacturing the photoelectric conversion element package according to the fifteenth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a schematic sectional view showing a method for manufacturing the photoelectric conversion element package according to the sixteenth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the photoelectric conversion element package according to the seventeenth embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a schematic sectional view showing a method for manufacturing the photoelectric conversion element package according to the eighteenth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing a method for manufacturing the photoelectric conversion element package of the modification.
FIG. 23 is a schematic sectional view showing an optical connector according to a nineteenth embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a schematic sectional view showing an optical connector according to a twentieth embodiment of the present invention.
FIG. 25 shows an optical connector according to a twenty-first embodiment of the present invention, where (a) is a longitudinal front view and (b) is a longitudinal side view.
FIG. 26 is a schematic perspective view showing a configuration example of a photoelectric conversion element package in an optical connector according to a twenty-second embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a schematic side view showing the optical connector.
FIG. 28 is a schematic side view showing a modification.
FIG. 29 is a schematic side view showing a modification.
30 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of an optical connector according to a twenty-third embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 31 is a schematic sectional view showing a configuration example of an optical connector according to a twenty-fourth embodiment of the present invention.
FIG. 32 is a schematic sectional view showing a configuration example of an optical connector according to a twenty-fifth embodiment of the present invention.
FIG. 33 is a schematic sectional view showing a configuration example of an optical connector according to a twenty-sixth embodiment of the present invention.
FIG. 34 is a schematic sectional view showing a configuration example of an optical connector according to a twenty-seventh embodiment of the present invention.
FIG. 35 is a schematic sectional view showing a configuration example of an optical connector according to an twenty-eighth embodiment of the present invention.
FIG. 36 is a schematic sectional view showing a configuration example of an optical connector according to the twenty-ninth embodiment of the present invention.
FIG. 37 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of an optical connector according to a thirtieth embodiment of the present invention.
FIG. 38 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of an optical connector according to a thirty-first embodiment of the present invention.
FIG. 39 is a schematic plan view thereof.
FIG. 40 is a schematic perspective view for explaining an emboss transfer method applicable as a method for producing a waveguide array.
FIG. 41 is a schematic configuration diagram showing a waveguide array.
FIG. 42 is a schematic perspective view showing a configuration example of a waveguide array tape.
FIG. 43 is a schematic perspective view showing the cut surface in an enlarged manner.
FIG. 44 is a schematic perspective view showing another configuration example of the cut surface.
FIG. 45 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a waveguide array tape.
FIG. 46 is a schematic cross-sectional view showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Photoelectric conversion device package
2 photoelectric conversion elements
3 Package A
3a Exposed surface
4 Transparent material
5 Electric circuit elements
7 Substrate
8 Package B
21. Photoelectric conversion element package
22 Package A
22a Exposed surface
23 Package B
24 photoelectric conversion element package
25 Substrate C
27 Photoelectric conversion element package
28, 30 Electric circuit element
32 photoelectric conversion element package
33 Substrate E
39 Photoelectric conversion element package
40 heat sink
43, 44 photoelectric conversion element package
45 heat sink
51 Photoelectric conversion element package, one connector part
52 Optical elements
56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 67 Optical elements
71 photoelectric conversion element package
81,86 photoelectric conversion element package
91 Coating
103 Other connector parts
107 Mechanical positioning mechanism
110 Uneven structure
113 hole structure
114 Mechanical positioning mechanism
117 hole structure
118 Mechanical positioning mechanism
122, 124, 126 Optical elements
129, 133 Desorption means
136,137 Micro uneven structure
139 Guide member
Claims (34)
前記パッケージAは、ヒートシンクを有し、前記ヒートシンクの一部は、前記透明樹脂の露出面方向と反対側方向に形成された開口から外部に露出しており、
前記パッケージAが電気配線を有する基板E上に、実装され、かつ、当該パッケージAの露出面を当該基板E側に設定する光電変換素子パッケージ。A package A made of a photoelectric conversion element and a transparent material for sealing the photoelectric conversion element; and a package B made of an opaque material for sealing the package A with an electronic circuit element electrically connected to the photoelectric conversion element. A part of the transparent resin is exposed to the outside from a part of the package B,
The package A has a heat sink, and a part of the heat sink is exposed to the outside through an opening formed in a direction opposite to the exposed surface direction of the transparent resin.
A photoelectric conversion element package in which the package A is mounted on a substrate E having electrical wiring and the exposed surface of the package A is set on the substrate E side .
光電変換素子を透明材料により封止してパッケージAを作製する工程と、A process of producing a package A by sealing the photoelectric conversion element with a transparent material;
作製されたパッケージAを、前記透明樹脂の一部が外部に露出する状態で、当該パッケージA中の前記光電変換素子と電気的に接続された電子回路素子とともに封止して不透明材料からなるパッケージBを作製する工程と、A package made of an opaque material by sealing the produced package A together with an electronic circuit element electrically connected to the photoelectric conversion element in the package A in a state where a part of the transparent resin is exposed to the outside. Producing B,
前記パッケージAにヒートシンクを設ける工程と、Providing the package A with a heat sink;
を含み、Including
前記透明樹脂の露出面方向と反対側方向に開口を形成し、前記ヒートシンクの一部を該開口から外部に露出するように設ける工程と、Forming an opening in a direction opposite to the exposed surface direction of the transparent resin, and providing a part of the heat sink to be exposed to the outside from the opening;
前記パッケージAが電気配線を有する基板E上に、実装され、かつ、当該パッケージAの露出面を当該基板E側に設定する光電変換素子パッケージの作製方法。A method for manufacturing a photoelectric conversion element package, wherein the package A is mounted on a substrate E having electrical wiring, and an exposed surface of the package A is set on the substrate E side.
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