JP5861482B2 - Optical module manufacturing apparatus and manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、光通信、特に波長多重伝送に用いられる光導波路型モジュールの製造装置および製造方法に関する。 The present invention relates to a manufacturing apparatus and a manufacturing method of an optical waveguide module used for optical communication, in particular, wavelength division multiplexing transmission.
近年、高速化・省電力化を目的として、光モジュールの小型化が求められている。それに伴い光モジュールの製造においては光導波路とレーザダイオード(LD)などの光素子の光軸が1μm以下になるような精度が求められている。 In recent years, downsizing of optical modules has been demanded for the purpose of speeding up and power saving. Accordingly, in the manufacture of optical modules, there is a demand for accuracy that the optical axis of optical elements such as optical waveguides and laser diodes (LD) is 1 μm or less.
しかし、LDの厚さは光軸合わせ精度(1μm)と比較して20μm程度のバラツキがある。このため、LDの活性層側の面を上に向けた状態で光導波路基板に実装する形態の光モジュールを製造する場合には、光導波路とLDの光軸を合わせるためにLDの実装高さを調整する工程が必要であった。この工程は、LDに通電し発光させた状態で光導波路に入光した光量を測定して光導波路とLDの光軸合わせをしているので、手間がかかり極めて生産性が悪い。 However, the thickness of the LD has a variation of about 20 μm compared with the optical axis alignment accuracy (1 μm). For this reason, when manufacturing an optical module that is mounted on an optical waveguide substrate with the active layer side surface of the LD facing up, the mounting height of the LD is required to align the optical axes of the optical waveguide and the LD. It was necessary to adjust the process. In this process, since the amount of light incident on the optical waveguide is measured while the LD is energized to emit light, the optical axis of the optical waveguide and the LD is aligned, which is laborious and extremely poor in productivity.
この光軸を合わせの工程の回避策として、光導波路基板の光導波路の光軸とLDの活性層の光軸が一致するように設定された支持台に、LDの活性層側の面を下に向けた状態で高さ方向の光軸を合わせる方法がある(特許文献1図1参照)。この方法は、LDの活性層側の基準面と活性層の光軸高さは誤差なく正確に製造できることを利用して、高さ設定された支持台にLDの高さ基準面を接触させることで高さ方向の位置を合わせている。 As a workaround for the process of aligning the optical axis, the surface on the active layer side of the LD is placed on a support stand set so that the optical axis of the optical waveguide of the optical waveguide substrate and the optical axis of the active layer of the LD coincide. There is a method of aligning the optical axis in the height direction in a state of being directed to (see Patent Document 1 FIG. 1). This method uses the fact that the reference surface on the active layer side of the LD and the optical axis height of the active layer can be accurately manufactured without error, and the height reference surface of the LD is brought into contact with the height-set support base. The height position is adjusted with.
しかし、この特許文献1の方法ではLDの活性層電極部を半田接合する構成であり、製品歩留まりが悪くなる可能性がある。活性層の上部に回折格子を設けた分布帰還型半導体レーザなどの応力に敏感なLDを使用した場合は半田接合部に残留応力が集中し波長特性が劣化してしまう問題があるからである。しかも、特許文献1の方法では別途水平方向の光軸合わせをしなれればならない。そのため、LDは赤外透過認識用のマークを成膜した特殊な仕様を必要とする。(特許文献2の図1)。 However, the method of Patent Document 1 has a configuration in which the active layer electrode portion of the LD is joined by soldering, which may deteriorate the product yield. This is because when a stress sensitive LD such as a distributed feedback semiconductor laser having a diffraction grating provided on the active layer is used, residual stress concentrates on the solder joint and wavelength characteristics deteriorate. Moreover, in the method of Patent Document 1, it is necessary to separately align the optical axis in the horizontal direction. Therefore, the LD requires a special specification in which a mark for infrared transmission recognition is formed. (FIG. 1 of Patent Document 2).
その他の従来技術として、セラミック基板から遠い側の面を基準とするためのトレイを使用して一括実装する製造方法が開示されているが、LDの外形精度は許容される光軸ずれ量より遙かに大きく、この方式では光導波路とLDの光軸を1μm以下の精度で合わせる製造は困難を極める。(特許文献3の図6参照。)
As another conventional technique, a manufacturing method in which a tray for using a surface far from the ceramic substrate as a reference is used for batch mounting is disclosed. However, the external accuracy of the LD is less than the allowable optical axis deviation. In this method, it is extremely difficult to manufacture the optical waveguide and the optical axis of the LD with an accuracy of 1 μm or less. (See FIG. 6 of
本発明の目的は、かかる欠点を解決するためになされたものであり、今度、ますます高精度化される光モジュールにおいて、LDの特性劣化を生じさせることのなく生産性が高い製造装置および製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is to solve such drawbacks, and this time, in an optical module that is becoming more and more accurate, a manufacturing apparatus and a manufacturing device that are highly productive without causing deterioration of the characteristics of the LD. It is to provide a method.
上記課題を解決するために、本発明の光モジュール製造装置は、光素子を基板に実装する光モジュールの製造装置であって、基板の光導波路が形成された面を鉛直上方向に向けた状態で保持する搭載ステージと、光素子の活性層側の面を鉛直上方向に向けた状態で保持する搭載アームと、搭載アームを水平方向の任意の位置に移送するXY軸ステージと、搭載アームを鉛直方向の任意の位置に移送するZ軸ステージと、基板上における前記光素子の実装領域を撮影し、その実装領域を計測する画像計測処理装置と、を備え、搭載アームは突起付きのガラスアームを有し、突起を介して光素子をガラスアームに保持し、基板に形成された光導波路の端面と前記光素子の活性層とを近接させて光軸合わせを行い、基板の光導波路の上面と前記ガラスアームの下面が接触する位置で前記光素子を前記基板に実装する。 In order to solve the above problems, an optical module manufacturing apparatus of the present invention is an optical module manufacturing apparatus for mounting an optical element on a substrate, and the surface of the substrate on which the optical waveguide is formed is oriented vertically upward A mounting stage, a mounting arm that holds the surface of the optical element on the active layer side in a vertically upward direction, an XY axis stage that transfers the mounting arm to any horizontal position, and a mounting arm. A Z-axis stage that moves to an arbitrary position in the vertical direction, and an image measurement processing device that photographs the mounting area of the optical element on the substrate and measures the mounting area, and the mounting arm is a glass arm with a projection And holding the optical element on the glass arm through the protrusion, aligning the optical axis of the optical element formed on the substrate with the active layer of the optical element close to each other, and aligning the optical axis of the optical waveguide on the substrate. And the glass door The lower surface of the arm is mounted the optical element to the substrate at a position in contact.
上記の光モジュール製造装置において、ガラスアームの突起の高さは、活性層との高さ方向の間隔を正確に成膜できる面である光素子の高さ基準面と前記基板の光導波路の上面との間の段差と等しい高さであり、光導波路上面と前記ガラスアームの下面が接触したときに、光導波路の光軸高さと光素子活性層の光軸高さが一致するよう設定されている。 In the above optical module manufacturing apparatus, the height of the projection of the glass arm is such that the height reference plane of the optical element and the upper surface of the optical waveguide of the substrate are surfaces on which the distance between the active layer and the active layer can be accurately formed. The optical axis height of the optical waveguide and the optical axis height of the optical element active layer coincide with each other when the upper surface of the optical waveguide and the lower surface of the glass arm are in contact with each other. Yes.
上記の光モジュール製造装置において、前記ガラスアームの突起の高さは、活性層との高さ方向の間隔を正確に成膜できる面である光素子の高さ基準面と前記基板の光導波路の上面との間の段差よりも大きい高さであり、に対してガラスアームを傾けた状態で光導波路の光軸高さと光素子活性層の光軸高さが一致するよう設定されている。 In the above optical module manufacturing apparatus, the height of the projection of the glass arm is such that the height reference plane of the optical element, which is a plane on which the distance in the height direction from the active layer can be accurately formed, and the optical waveguide of the substrate The height is larger than the step between the upper surface and the optical axis height of the optical waveguide and the optical axis height of the optical element active layer are set to coincide with each other with the glass arm inclined.
上記の光モジュール製造装置において、ガラスアームの突起は、光素子の活性層に形成された電極および配線の外側に位置し、かつ前記LD高さ基準面に該当する面に対向する場所に配置されている。 In the above optical module manufacturing apparatus, the protrusions of the glass arm are located outside the electrodes and wirings formed on the active layer of the optical element, and are disposed at locations facing the surface corresponding to the LD height reference surface. ing.
上記課題を解決するために、本発明の光モジュール製造そうち方法は、光素子を基板に実装する光モジュールの製造方法であって、基板の光導波路が形成された面を鉛直上方向に向けた状態で基板を搭載ステージに保持するステップと、光素子の活性層側の面を鉛直上方向に向けた状態で突起付きのガラスアームを介して光素子を搭載アームに保持するステップと、搭載アームを水平方向および鉛直方向に移送させて光素子を基板に近接させるステップと、基板の光導波路の端面と光素子とを近接させて光軸合わせを行うステップと、基板の光導波路の上面とガラスアーム下面が接触する位置で光素子を実装するステップを有する。 In order to solve the above problems, an optical module manufacturing method according to the present invention is an optical module manufacturing method in which an optical element is mounted on a substrate, and the surface of the substrate on which the optical waveguide is formed is directed vertically upward. Holding the substrate on the mounting stage while holding the substrate, holding the optical element on the mounting arm via a glass arm with a projection with the active layer side surface of the optical element facing vertically upward, and mounting Moving the arm horizontally and vertically to bring the optical element close to the substrate; bringing the end face of the optical waveguide of the substrate close to the optical element to align the optical axis; and the upper surface of the optical waveguide of the substrate; A step of mounting the optical element at a position where the lower surface of the glass arm contacts.
本発明では光導波路の光軸高さとLD活性層の光軸高さを特別な調整をすることなく合わせることができる生産性が高い光モジュール製造装置および製造方法を実現する。 The present invention realizes an optical module manufacturing apparatus and manufacturing method with high productivity that can match the optical axis height of the optical waveguide and the optical axis height of the LD active layer without any special adjustment.
〔第1の実施の形態〕
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1に、本発明の第一の実施例としての光モジュール製造装置を示す。
図1に示す光モジュール製造装置1は、LD実装領域に端面発光型のLDを実装するに際して使用される。
[First Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an optical module manufacturing apparatus as a first embodiment of the present invention.
An optical module manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 is used when mounting an edge-emitting LD in an LD mounting region.
この光モジュール製造装置1は、光導波路基板21を搭載する加熱搭載ステージ3と、LDを搭載する搭載アーム4と、搭載アーム4を移動させるXY軸ステージ5およびZ軸ステージ6と、画像認識光学系7と、各動作を駆動制御する主制御手段(図示しない)を備えている。
This optical module manufacturing apparatus 1 includes a
加熱搭載ステージ3は光導波路基板21を吸着保持した状態で、光導波路基板21を加熱する機能を有する。θz軸ステージ8は加熱搭載ステージ3を搭載している。θz軸ステージ8は水平方向の位置調整のため鉛直z方向を中心軸とした状態で加熱搭載ステージ3を回転移動させる。
The
画像認識光学系7は光導波路基板21上のLD実装領域を撮影する。画像計測処理装置2は、撮像された画像から実装領域を計測し、光導波路とLDの活性層電極との水平方向位置を計測する。
The image recognition optical system 7 photographs the LD mounting area on the
搭載アーム4は、LDの活性層側の面を鉛直方向に上向きにした状態でLDを吸着保持する。 The mounting arm 4 adsorbs and holds the LD with the surface of the active layer side of the LD facing upward in the vertical direction.
搭載アーム4には先端部に突起を配したガラスアーム17が保持固定されている。搭載アーム4は平行板バネ9で構成されるZ軸微動ユニット10を介してZ軸ステージ6に固定されている。
A
搭載アーム4のZ軸上下動作範囲は上ストッパ11および下ストッパ12で拘束され、LDの実装荷重を調整するためのボイスコイルモータ13のコイルが搭載アーム4に固定されている。この搭載アーム4のZ軸方向の変位は変位センサ14で測定される。
The Z-axis vertical movement range of the mounting arm 4 is restrained by the upper stopper 11 and the
XY軸ステージ5は、搭載アーム4をXY平面の任意の位置に移送する。Z軸ステージ6は、搭載アーム4を鉛直方向の任意の位置に移送する。Z軸ステージ6はθy軸ステージ15を介してXY軸ステージ5に搭載されている。θy軸ステージ15は高さ傾き調整のためy方向を中心軸とした状態で搭載アーム4を回転移動させる。θx軸ステージ16は高さ傾き調整のためx方向を中心軸とした状態で搭載アーム4を回転移動させる。
The
図2は、LD19を光導波路基板21に実装している時の光モジュールおよびガラスアーム先端部17を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the optical module and the
光モジュール20は、光導波路基板21と、この光導波路基板上の一部に設けられた光導波路22と、光導波路22に対応して光導波路基板上の別の一部に設けられたLD実装領域23とを備えている。
The
LD19の活性層側の面上の一部に設けられ、活性層との高さ方向の間隔(厚さ)を正確に成膜できる面をLD高さ基準面24と定義する。一般的に、光導波路の光軸25から光導波路上面26までの高さは、LD活性層の光軸25からLD高さ基準面24の高さより大きい。そのため、光軸を合わせてLD19を光導波路基板21のLD実装領域23に実装するとき、光導波路上面25よりもLD高さ基準面24のほうが低い配置になる。
An LD
主制御手段は光モジュール製造装置1の各動作を制御し、光導波路22とLD24の活性層電極との位置合わせを行ってから、LD19をLD実装領域23に実装する。
The main control means controls each operation of the optical module manufacturing apparatus 1, aligns the
搭載アーム4にはガラスアーム17が保持固定されている。ガラスアーム17は、LDを吸着するためのφ0.1mm程度の吸着孔18があけられた先端部を有する。ガラスアーム先端部17は、吸着用の流路を形成した複数枚の石英ガラス板を静電接合(陽極接合)で接合して形成されている。搭載アーム4はLD19を真空吸着するための流路を有し、流路は真空源まで配管で結ばれている。なお、LD19および光導波路基板21は、ガラスアーム17越しにCCDカメラ(画像認識光学系7)で観察されるため、ガラスアーム17の材質は石英ガラス等の透明部材が好ましい。
A
そこで、本実施形態では、光導波路上面25とLD高さ基準面24との間隔と等しい厚さの突起27をガラスアーム17の先端部に設置する。この突起27を介してガラスアーム17にLD19を吸着させた場合、突起の形成されていないガラスアーム17の下面(ガラスアーム基準面28)と光導波路上面26の高さをほぼ平行で一致させると、光導波路の光軸高さとLD活性層の光軸高さが合致する。
Therefore, in the present embodiment, a
図3は光モジュールの構成部品であるLDの活性層側の平面図と側面図を示す。 FIG. 3 shows a plan view and a side view of the active layer side of the LD which is a component of the optical module.
LD19の活性層32の光軸高さはLD高さ基準面から2〜4μm程度であり、そのバラツキは許容される光軸ずれ量0.3〜1μmよりも十分に小さい。一方、LDの活性層電極30および配線電極31の厚さのバラツキは、2〜5μm程度であり、許容される光軸ずれ量よりも大きい。そのため、電極面を避けた状態でLD高さ基準面24にガラスアーム17の突起が接触するように突起の形状が設定されている。本実施形態では、配線電極および活性層電極の外側で、かつLD高さ基準面に該当する面に対向する場所にガラスアームの突起が形成されている。(図5参照)
図4に示すように、ガラスアーム17の突起27はLD高さ基準面24に対応する位置かつLDの配線電極30に接しないような形状になっている。突起27は、配線電極30の外側でLD高さ基準面24に該当する面に対応する場所に配置される。なお、突起の高さは10μm程度で、ガラスアーム17と同様、材質は石英ガラス等の透明部材が好ましい。突起を形成する方法としては、ガラスのウェットエッチング処理等で形成される。
The optical axis height of the
As shown in FIG. 4, the
以上のように、光導波路上面とLD高さ基準面との間隔と等しい厚さの突起が形成されたガラスアームを使用し、ガラスアーム基準面と光導波路上面の高さが一致する状態でLDを光導波路基板21に実装することにより、調整することなく光軸の高さを合致させることが可能になる。 As described above, a glass arm having a protrusion having a thickness equal to the distance between the upper surface of the optical waveguide and the LD height reference surface is used, and the LD is in a state where the height of the glass arm reference surface and the upper surface of the optical waveguide coincide. Can be matched to the height of the optical axis without adjustment.
なお、LD19は活性層面が上向きになる状態で光導波路基板21上に接合材料29で固定される。接合材料はAuSn半田を使用しているが、これ限定するものではなく、AuSi、SnSb、SnAg、SnAgCuなどの半田および、Agペーストなどの導電性接着剤やAgナノ粒子ペースト、Auサブミクロン粒子ペーストでもよい。LDの厚さばらつきをこの接着層で吸収するため、接合材料は接合層に厚さを持たせられる粘度を有することが好ましい。
The
次に、図1および図5〜9を参照して第1の実施の形態の光モジュール製造方法を説明する。 Next, the optical module manufacturing method of the first embodiment will be described with reference to FIG. 1 and FIGS.
始めに、図1に示すとおり光導波路を形成した光導波路基板21を加熱搭載ステージ3上に供給する。光導波路基板21を加熱搭載ステージ3上に減圧吸着し、接合材料に適した温度に予備加熱する。接合材料としてAuSn半田を使用する場合、予備加熱の温度は融点より若干低い温度の250℃程度が好ましい。
First, as shown in FIG. 1, an
次に、図5に示すように、光導波路基板21のLD実装位置23にAuSn半田などの接合材料29を供給する。LD高さ基準面にガラスアーム17の突起下面とLDの活性層側の面が接するように、LDをガラスアーム17に減圧吸着する。
Next, as shown in FIG. 5, a
図6に示すように、ガラスアーム17越しにCCDカメラで光導波路基板21上の光導波路とLDの活性層電極を画像計測し、XY軸ステージ5とθz軸ステージ8でLD実装位置補正を行う。
As shown in FIG. 6, the optical waveguide on the
XY軸ステージ5、θz軸ステージ8で水平方向の位置合わせが完了したら、Z軸ステージ6を駆動して搭載アーム4を下降し、LD下面をAuSn半田に接触させる。
When the horizontal alignment is completed on the
図7はLDがAuSn半田に接触した状態を示す。このとき、搭載アーム4は下ストッパにも上ストッパにも接触していない状態とする。LDには搭載アーム4及びガラスアーム17の重量からボイスコイルモータ13の推力を加算した荷重が作用している。ボイスコイルモータの推力を上方向に作用させれば、LDに加わる荷重を小さくできる。
FIG. 7 shows a state where the LD is in contact with the AuSn solder. At this time, the mounting arm 4 is not in contact with either the lower stopper or the upper stopper. A load obtained by adding the thrust of the
この状態で、加熱搭載ステージ3の温度をAuSn半田の融点より高い温度(例えば350℃)に加熱し、AuSn半田が溶融させる。
In this state, the temperature of the
図8は、AuSn半田が溶融してLDを吸着したガラスアーム17が下降した状態を示す。このとき、ガラスアーム基準面と光導波路基板21上面が接触するので、光導波路の光軸高さとLD活性層の光軸高さは調整することなく一致する。LD下面と光導波路基板21の間隔のバラツキは、AuSn半田などの接合材料が吸収する。この状態になったら加熱搭載ステージ3の加熱を中止し、温度を下降させ半田が固化させる。
FIG. 8 shows a state in which the
図9は、半田が固化し、減圧吸着を解放してガラスアーム17を待避させた状態を示す。半田が固化した後、ガラスアーム17の減圧吸着を解放し、LDからガラスアーム17を待避させて光導波路基板21へのLD実装が完了する。
FIG. 9 shows a state in which the solder is solidified, the vacuum suction is released, and the
このようにして、ガラスアーム基準面と光導波路上面が接触する高さにおいてLD下面を接合材料で光導波路基板21に実装する。以上のように、ガラスアームにLD高さ基準面とガラスアーム基準面の間隔と等しい高さの突起面を設けることで、水平方向の位置補正を実施した後、ガラスアーム基準面と光導波路上面が接触するようにLDを実装すると光導波路の光軸高さとLD活性層の光軸高さが一致させることが可能になる。そのため、光導波路の光軸高さとLD活性層の光軸高さを、高さ調整することなく合致させることができるため生産性が高い。また、LDは活性層とは反対の面で接合されるため、活性層には半田接合などによる残留応力はかからないため、LDの特性劣化は生じない。
図10は、上記の製造手順を示すフロー図である。
In this manner, the lower surface of the LD is mounted on the
FIG. 10 is a flowchart showing the manufacturing procedure.
〔第2の実施の形態〕
本発明を好適に実施した第2の実施の形態について説明する。
[Second Embodiment]
A second embodiment in which the present invention is preferably implemented will be described.
第2の実施の形態では、光導波路上面26とガラスアーム基準面28の一方の端部を接触させ、反対側のガラスアーム基準面の端部を浮かし、光導波路基板に対してガラスアームを所定量傾けた状態で実装する。なお、第2の実施の形態では、光導波路側のLD活性層が高く上がるようガラスアームを傾けて光軸合わせの調整を行うため、ガラスアーム17の突起27の高さは、光導波路上面とLD高さ基準面との段差よりも大きく形成されている。
In the second embodiment, one end of the optical waveguide
図11は、第2の実施の形態における光モジュールをLD側から光軸方向にみた側面図を示す。 FIG. 11 is a side view of the optical module according to the second embodiment viewed from the LD side in the optical axis direction.
LDの光軸高さはガラスアームの傾き量に応じて変化するので、ガラスアームの傾き量を適切に調整すると、光導波路基板の光導波路の光軸高さとLDの光軸高さは一致する。 Since the optical axis height of the LD changes according to the tilt amount of the glass arm, the optical axis height of the optical waveguide of the optical waveguide substrate matches the optical axis height of the LD when the tilt amount of the glass arm is appropriately adjusted. .
図11では、光導波路基板に対してガラスアームをθy軸方向に傾けた状態で光導波路上面とガラスアーム基準面の端部が接触するように設定する。
ガラスアーム基準面からLDの活性層光軸までの高さをb、ガラスアーム先端部の端部(図11では左端部)からLDの活性層光軸までの距離をL1、ガラスアーム基準面と光導波路上面との角度をdθyとすると、ガラスアームをdθy傾けることにより
Δh=L1 x sin dθy + b x (1−cos dθy)
だけ、光軸高さを上方に移動することが出来、光軸高さの調整が可能になる。
In FIG. 11, the upper surface of the optical waveguide and the end of the glass arm reference surface are in contact with each other with the glass arm tilted in the θy axis direction with respect to the optical waveguide substrate.
The height from the glass arm reference plane to the LD active layer optical axis is b, the distance from the end of the glass arm tip (left end in FIG. 11) to the LD active layer optical axis is L1, and the glass arm reference plane is When the angle with respect to the upper surface of the optical waveguide is dθy, Δh = L1 x sin dθy + b x (1-cos dθy) is obtained by tilting the glass arm by dθy.
Therefore, the optical axis height can be moved upward, and the optical axis height can be adjusted.
本発明の手法を用いると、高さ誤差に相当する分だけガラスアームを傾ければLDの光軸高さを所定の位置に設定することが可能であるので、ガラスアームの突起の製造で生じる1μm以下の精度バラツキに抑えることができる。さらに、光導波路上面とLDの光軸の高さに誤差が生じてしまった場合や、異なる品種で光軸高さが違う場合でも、θy軸ステージの傾き量を調整するだけで対応することが可能になる。なお、その他の構成については第1の実施形態と同様であるため説明を省略する。 When the method of the present invention is used, the optical axis height of the LD can be set at a predetermined position by tilting the glass arm by an amount corresponding to the height error, and this occurs in the manufacture of the projection of the glass arm. The accuracy variation of 1 μm or less can be suppressed. Furthermore, even if an error occurs between the optical waveguide top surface and the optical axis height of the LD, or when the optical axis height is different for different types, it is possible to cope with it simply by adjusting the tilt amount of the θy axis stage. It becomes possible. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
〔第3の実施の形態〕
本発明を好適に実施した第3の実施の形態について説明する。
図12に示す第3の実施の形態は、光導波路基板に対してガラスアームをθx軸方向に傾けてLDの光軸高さを調整する。
[Third Embodiment]
A third embodiment in which the present invention is preferably implemented will be described.
In the third embodiment shown in FIG. 12, the optical axis height of the LD is adjusted by tilting the glass arm with respect to the optical waveguide substrate in the θx axis direction.
この実施例においては、ガラスアーム基準面からLDの活性層光軸までの高さをb、ガラスアーム先端部の端部(図12では左端部)からLDの発光側の端面までの距離をL2、ガラスアーム基準面と光導波路上面との角度をdθxとすると、ガラスアームをdθx傾けることによりΔh=L2 x sin dθx + b x (1−cos dθx)
だけ、光軸高さを上方に移動することが出来る。その他の構成については第1、2の実施形態と同様であるため説明を省略する。
〔第4の実施の形態〕
本発明を好適に実施した第4の実施の形態について説明する。
In this embodiment, the height from the glass arm reference surface to the active layer optical axis of the LD is b, and the distance from the end of the glass arm tip (left end in FIG. 12) to the end surface on the light emitting side of the LD is L2. When the angle between the glass arm reference surface and the optical waveguide upper surface is dθx, Δh = L 2 x sin dθx + b x (1−cos dθx) is obtained by tilting the glass arm by dθx.
Only the optical axis height can be moved upward. Since other configurations are the same as those in the first and second embodiments, description thereof is omitted.
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment in which the present invention is preferably implemented will be described.
図13に示す第4の実施の形態は、ガラスアームの突起をLD高さ基準面ではなくLD電極面に接触する突起形状に変更して、突起の高さを光導波路上面とLD電極面との段差よりも大きくして、光導波路基板に対してガラスアームをθy軸方向に傾けた状態で光導波路上面とガラスアーム基準面の端部が接触するようにしてLDの光軸高さを調整している。 In the fourth embodiment shown in FIG. 13, the projection of the glass arm is changed to a projection shape that contacts the LD electrode surface instead of the LD height reference plane, and the height of the projection is changed between the upper surface of the optical waveguide, the LD electrode surface, and the like. The optical axis height of the LD is adjusted so that the upper surface of the optical waveguide and the end of the glass arm reference surface are in contact with each other with the glass arm tilted in the θy axis direction with respect to the optical waveguide substrate. doing.
本実施の形態では、LD電極の厚さをあらかじめ測定しておくことにより、LD電極の厚さに相当する分だけガラスアームの傾き量を補正すれば、LDの光軸高さを所定の位置に設定することができる。そのため、LD電極形状が異なるLDを採用したとしても、同じガラスアームで実装することが可能になる。また、光導波路上面とLDの光軸の高さに誤差が生じてしまった場合や、異なる品種で光軸高さが違う場合でも、θy軸ステージの傾き量を調整するだけで対応することが可能になる。なお、ガラスアームを傾ける方向は光軸方向(θy軸)に傾けても良いし、光軸と直角方向(θx軸)に傾けても良い。その他の構成については第1〜3の実施形態と同様であるため説明を省略する。 In this embodiment, by measuring the thickness of the LD electrode in advance, if the inclination amount of the glass arm is corrected by an amount corresponding to the thickness of the LD electrode, the optical axis height of the LD is set to a predetermined position. Can be set to For this reason, even if LDs having different LD electrode shapes are employed, they can be mounted with the same glass arm. Also, even if an error occurs between the optical waveguide top surface and the optical axis height of the LD, or when the optical axis height is different for different types, it is possible to cope with it simply by adjusting the tilt amount of the θy axis stage. It becomes possible. The direction in which the glass arm is tilted may be tilted in the optical axis direction (θy axis) or tilted in the direction perpendicular to the optical axis (θx axis). Since other configurations are the same as those in the first to third embodiments, description thereof is omitted.
なお、上記各実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれらに限定されることはない。 Each of the above embodiments is an example of a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these.
本発明の活用例として、LDの活性層に残留応力が発生すると特性が劣化してしまうDFB−LDやEMLを用いる光モジュールが挙げられる。その他、端面入射型PD(フォトダイオード)を利用しても、同様の実施形態と効果が得られる。 As an application example of the present invention, there is an optical module using DFB-LD or EML whose characteristics deteriorate when a residual stress is generated in the active layer of the LD. In addition, the same embodiments and effects can be obtained by using an end-face incident type PD (photodiode).
1 光モジュール製造装置
2 画像計測処理装置
3 加熱搭載ステージ
4 搭載アーム
5 XY軸ステージ
6 Z軸ステージ
7 画像認識光学系
8 θz軸ステージ
9 平行板バネ
10 Z軸微動ユニット
11 上ストッパ
12 下ストッパ
13 ボイスコイルモータ
14 変位センサ
15 θy軸ステージ
16 θx軸ステージ
17 ガラスアーム
18 吸着孔
19 LD
20 光モジュール
21 光導波路基板
22 光導波路
23 LD実装領域
24 LD高さ基準面
25 光軸
26 光導波路上面
27 突起
28 ガラスアーム基準面
29 接合材料
30 活性層電極
31 配線電極
32 活性層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記基板の光導波路が形成された面を鉛直上方向に向けた状態で保持する搭載ステージと、
前記光素子の活性層側の面を鉛直上方向に向けた状態で保持する搭載アームと、
前記搭載アームを水平方向の任意の位置に移送するXY軸ステージと、
前記搭載アームを鉛直方向の任意の位置に移送するZ軸ステージと、
前記基板上における前記光素子の実装領域を撮影し、その実装領域を計測する画像計測処理装置と、を備え、
前記搭載アームは突起付きのガラスアームを有し、突起を介して光素子をガラスアームに保持し、前記突起の高さは、前記活性層との高さ方向の間隔を正確に成膜できる面である光素子の高さ基準面と前記基板の光導波路の上面との間の段差と等しい第1の高さであるか、または、前記高さ基準面もしくは前記光素子の電極面と前記基板の光導波路の上面との間の段差よりも大きい第2の高さであり、
前記基板に形成された光導波路の端面と前記光素子の活性層とを近接させて水平方向の光軸合わせを行い、
前記突起が前記第1の高さのときは、前記基板の光導波路の上面と前記ガラスアームの下面が接触する位置で前記光素子を前記基板に実装することで前記光導波路と前記活性層の光軸高さが一致し、
前記突起が前記第2の高さのときは、前記基板に対して前記ガラスアームを傾けた状態で前記光素子を前記基板に実装することで前記光導波路と前記活性層の光軸高さが一致する、
ことを特徴とする光モジュール製造装置。 An optical module manufacturing apparatus for mounting an optical element on a substrate,
A mounting stage for holding the surface on which the optical waveguide of the substrate is formed in a state in which the surface is directed vertically upward;
A mounting arm for holding the surface of the optical element on the active layer side in a vertically upward direction;
An XY axis stage for transferring the mounting arm to an arbitrary position in the horizontal direction;
A Z-axis stage for transferring the mounting arm to an arbitrary position in the vertical direction;
An image measurement processing device that photographs the mounting area of the optical element on the substrate and measures the mounting area, and
The mounting arm has a glass arm with a protrusion, holds the optical element on the glass arm through the protrusion, and the height of the protrusion is a surface on which the distance between the active layer and the active layer can be accurately formed. A first height equal to a step between the height reference plane of the optical element and the upper surface of the optical waveguide of the substrate, or the height reference plane or the electrode plane of the optical element and the substrate A second height greater than the step between the upper surface of the optical waveguide,
Horizontal alignment of the optical axis is performed by bringing the end face of the optical waveguide formed on the substrate close to the active layer of the optical element,
When the protrusion is at the first height, the optical element is mounted on the substrate at a position where the upper surface of the optical waveguide of the substrate and the lower surface of the glass arm are in contact with each other, thereby forming the optical waveguide and the active layer. The optical axis height matches,
When the protrusion is at the second height, the optical element is mounted on the substrate with the glass arm inclined with respect to the substrate, so that the optical axis height of the optical waveguide and the active layer is Match,
An optical module manufacturing apparatus.
基板の光導波路が形成された面を鉛直上方向に向けた状態で基板を搭載ステージに保持し、
光素子の活性層側の面を鉛直上方向に向けた状態で突起付きのガラスアームを介して光素子を搭載アームに保持し、
前記突起の高さは、前記活性層との高さ方向の間隔を正確に成膜できる面である光素子の高さ基準面と前記基板の光導波路の上面との間の段差と等しい第1の高さであるか、または、前記高さ基準面もしくは前記光素子の電極面と前記基板の光導波路の上面との間の段差よりも大きい第2の高さであり、
搭載アームを水平方向および鉛直方向に移送させて光素子を基板に近接させ、
基板の光導波路の端面と光素子とを近接させて水平方向の光軸合わせを行い、
前記突起が前記第1の高さのときは、前記基板の光導波路の上面と前記ガラスアームの下面が接触する位置で前記光素子を前記基板に実装することで前記光導波路と前記活性層の光軸高さを一致させ、
前記突起が前記第2の高さのときは、前記基板に対して前記ガラスアームを傾けた状態で前記光素子を前記基板に実装することで前記光導波路と前記活性層の光軸高さを一致させる、
ことを特徴とする光モジュールの製造方法。 An optical module manufacturing method for mounting an optical element on a substrate,
The substrate is held in a mounting stage surface optical waveguide is formed of the substrate being directed upward in the vertical direction,
Holding the optical element mounting arm surface of the active layer side of the optical element through the glass arm with protrusions in a state directed vertically upward,
The height of the protrusion is a first step equal to the level difference between the height reference plane of the optical element, which is a plane on which the distance in the height direction from the active layer can be accurately formed, and the upper surface of the optical waveguide of the substrate. Or a second height greater than the step between the height reference plane or the electrode surface of the optical element and the upper surface of the optical waveguide of the substrate,
Move the mounting arm horizontally and vertically to bring the optical element close to the substrate,
The end face of the optical waveguide substrate and is close to the optical element have rows optical axis alignment in the horizontal direction,
When the protrusion is at the first height, the optical element is mounted on the substrate at a position where the upper surface of the optical waveguide of the substrate and the lower surface of the glass arm are in contact with each other, thereby forming the optical waveguide and the active layer. Match the optical axis height,
When the protrusion is at the second height, the optical element is mounted on the substrate in a state where the glass arm is inclined with respect to the substrate, so that the optical axis height of the optical waveguide and the active layer is increased. Match,
A method for manufacturing an optical module.
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