JP2007057976A

JP2007057976A - Optical module

Info

Publication number: JP2007057976A
Application number: JP2005244808A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Taketomi; 剛武富; Ichirou Hatakeyama; 意知郎畠山; Junichi Sasaki; 純一佐々木
Original assignee: NEC Electronics Corp; NEC Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp; NEC Corp
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2007-03-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce manufacturing cost, to contrive miniaturization, and to increase reliability and mass productivity. <P>SOLUTION: This is an optical module 200 to be installed on a substrate 106 and is equipped with: a peripheral IC 214 electrically connected with the substrate 106; and a photoelectric element 212 that is electrically connected to the peripheral IC 214, that is provided with circuit faces 212d1, 212e1 constituting at least either a light receiving part for receiving an optical signal or a light emitting part for transmitting an optical signal, and that is optically connected with an optical fiber array 202. The photoelectric element 212 is arranged so that the circuit faces 212d1, 212e1 may come to the top side. Also, the body of the element 212 is covered, from the circuit faces 212d1, 212e1 to the side and to the bottom of the body, with a flexible film 216 in which a wiring 212b is formed for electrically connecting the circuit faces 212d1, 212e1 to the peripheral IC 214. The element is electrically connected to the peripheral IC 214 on the bottom side. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光電素子と光ファイバとを光学的に接続する光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical module that optically connects a photoelectric element and an optical fiber.

近年におけるＬＳＩ等のデバイスの高速化はめざましい進展をとげている。特に、ＣＭＯＳにおいても約１０年前は不可能とされていた１ＧＨｚ品が実用化され、最先端のものとなると１０ＧＨｚ品が実用化されつつある。このような状況下で、インタコネクションを従来のマザーボード配線のみによる実装方法や電気ケーブルコネクタでマザーボード間の接続を行う電気的な方法では「信号品質」を保証することに限界がある。これは、インタコネクションに関する技術者の一般的認識となっている。 In recent years, the speeding up of devices such as LSI has made remarkable progress. In particular, a 1 GHz product, which was considered impossible about 10 years ago in CMOS, has been put into practical use, and a 10 GHz product has been put into practical use at the most advanced level. Under such circumstances, there is a limit to guaranteeing “signal quality” in the conventional mounting method using only the motherboard wiring or the electrical method in which the connection between the motherboards is performed using an electric cable connector. This is a general recognition of engineers regarding interconnection.

この課題を解決する手段として、電気インタコネクションを光インタコネクションに置き換えることが待望されている。しかし、数ｋｍ〜数１００ｋｍの情報伝送を対象とする従来のネットワーク基幹系の光伝送技術を「光インタコネクション」に適用することは、サイズ、コスト、消費電力等の面で現実的でなく、インタコネクションの分野においては実用的価値が無いに等しい。 As a means for solving this problem, it is expected to replace the electrical interconnection with the optical interconnection. However, it is not practical in terms of size, cost, power consumption, etc. to apply the conventional network backbone optical transmission technology for information transmission of several kilometers to several hundred kilometers to “optical interconnection”. There is no practical value in the field of interconnection.

このような事情から、高速信号は実装ボードを介さずにＬＳＩパッケージのインタポーザ内にのみ限定し、電気配線長を短くして、インタポーザ内で光信号に変換、外部入出力とすることなどが検討されている。しかしながら、例えば、コネクタを用いる方式や、光モジュールをはんだ付けする方式など、いずれの方法もコストの面で問題が多かった。 For this reason, high-speed signals are limited to the LSI package interposer without going through the mounting board, and the electrical wiring length is shortened, converted into an optical signal within the interposer, and used as an external input / output. Has been. However, any of the methods such as a method using a connector and a method of soldering an optical module has many problems in terms of cost.

電気インタコネクションを光インタコネクションに置き換えるべく提案された光モジュールとして、特許文献１に記載された光モジュールが知られている。図１２（ａ）、（ｂ）は、特許文献１に記載の光モジュールの概略構成説明図である。図１２（ａ）に示すように、この光モジュールは、光ファイバ３０８を有し、光信号を送受信する光素子を内蔵し、光素子に電気的に接続された接続ピン３０９を有する。そして、図１２（ｂ）に示すように、インタポーザ３０２と光モジュール３０７とは、接続ピン３０９とジャック３１０の機械的接触により電気接続されている。 As an optical module proposed to replace electrical interconnection with optical interconnection, an optical module described in Patent Document 1 is known. 12A and 12B are schematic configuration explanatory views of the optical module described in Patent Document 1. FIG. As shown in FIG. 12A, the optical module includes an optical fiber 308, an optical element that transmits and receives an optical signal, and a connection pin 309 that is electrically connected to the optical element. As shown in FIG. 12B, the interposer 302 and the optical module 307 are electrically connected by mechanical contact between the connection pin 309 and the jack 310.

また、小型化と低コスト化を目的とした光モジュールが特許文献２に開示されている。図１３は特許文献２に記載の光モジュールの概略構成を示す斜視図、図１４は光モジュールの概略構成を示す断面図である。特許文献２に記載された光モジュールは、図１３に示すように、半導体素子４１１（図１３中、不図示）が搭載される支持基板４１０の主面４１０−１上に電気配線４１２と素子搭載用の電極パターン４１３とを有し、主面４１０−１の端部に凹部４１４が形成され、電気配線４１２が凹部４１４の傾斜面４１５上まで延在して形成されている。さらに、図１４に示すように、電極パターン４１３上にはんだや銀ペーストにより受光領域４１１−１を有する半導体素子４１１を搭載し、光伝送路４３０の光導波路の中心軸と受光領域４１１−１の中心軸が一致するように配置されている。このような構成であれば、はんだ材４２２により電気配線４１２と外部接続配線４２１とを接触する際、はんだ材４２２が隣の配線と短絡事故を起こす確率を大幅に減らすとされている。また、特段の調整を必要とせずに接続が完了するので、スループットを上げ低コストで実現可能とされている。 Further, Patent Document 2 discloses an optical module aimed at downsizing and cost reduction. FIG. 13 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the optical module described in Patent Document 2, and FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating the schematic configuration of the optical module. As shown in FIG. 13, the optical module described in Patent Document 2 includes electrical wiring 412 and element mounting on a main surface 410-1 of a support substrate 410 on which a semiconductor element 411 (not shown in FIG. 13) is mounted. A recess 414 is formed at the end of the main surface 410-1, and the electrical wiring 412 extends to the inclined surface 415 of the recess 414. Further, as shown in FIG. 14, a semiconductor element 411 having a light receiving region 411-1 is mounted on the electrode pattern 413 by solder or silver paste, and the central axis of the optical waveguide of the optical transmission line 430 and the light receiving region 411-1 Arranged so that the central axes coincide. With such a configuration, when the electrical wiring 412 and the external connection wiring 421 are brought into contact with each other by the solder material 422, the probability that the solder material 422 causes a short-circuit accident with the adjacent wiring is greatly reduced. Further, since the connection is completed without requiring any special adjustment, it is possible to increase the throughput and to realize at a low cost.

さらに、他の光モジュールとして特許文献３に記載されたものも知られている。図１５（ａ）は特許文献３に記載の光モジュールの概略構成を示す上面図、図１５（ｂ）は光モジュールの概略構成を示す断面図である。図１５（ａ）に示すように、特許文献３に記載の光モジュールは、透明基板５１０及び光伝送路支持部材５１８のいずれか一方にガイドピン５２０が挿入されるべきガイド孔５２４を設けることにより、光学的な位置合わせを精度良く容易に行うこととされている。図１５（ｂ）に示すように、透明基板５１０の下面には、光電素子５１２の回路面に形成された電極が接続され、光電素子５１２は透明基板５１０を介してテープファイバ５５０と光学的に接続されている。
特開２００４−２５３４５６号公報特開２００５−４４９６６号公報特開２００４−２４０２２０号公報 Furthermore, what was described in patent document 3 as another optical module is also known. FIG. 15A is a top view illustrating a schematic configuration of the optical module described in Patent Document 3, and FIG. 15B is a cross-sectional view illustrating the schematic configuration of the optical module. As shown in FIG. 15A, the optical module described in Patent Document 3 is provided with a guide hole 524 into which the guide pin 520 is to be inserted in either one of the transparent substrate 510 and the optical transmission line support member 518. The optical alignment is performed easily with high accuracy. As shown in FIG. 15B, an electrode formed on the circuit surface of the photoelectric element 512 is connected to the lower surface of the transparent substrate 510, and the photoelectric element 512 is optically coupled to the tape fiber 550 through the transparent substrate 510. It is connected.
JP 2004-253456 A JP 2005-44966 A JP 2004-240220 A

しかしながら、特許文献１に記載の光モジュールは、光電変換の具体的構造が開示されていない。
また、特許文献２に記載の光モジュールは、支持基板４１０を縦に配置してそのエッジ部分で基板に接続するため電気的接続部分が点接続に近くなり、信頼性の確保が困難であるという問題点もある。さらに、支持基板４１０上の主面４１０−１と傾斜面４１５との角度が９０度よりも大きいとはいえ、電気配線４１２が略平坦な主面４１０−１と傾斜面４１５をまたいで形成されていることから、主面４１０−１と傾斜面４１５の境界部分で断線が生じやすいという問題点がある。さらに、半導体素子４１１が露出していることから、半導体素子４１１の回路面に塵埃等が侵入してしまうという問題がある。これを防止するため、半導体素子４１１の表面に樹脂コートを形成することが考えられるが、樹脂コート自体に含まれる不純物や樹脂コートの表面の凹凸状態により、光信号の送受に支障をきたすおそれがある。
また、特許文献３に記載の光モジュールにおいても、ベアチップによる構成のため接続部分にアンダーフィル処理等が必要となり、製造作業等が面倒となる。さらに、ベアチップを搭載する透明基板は勿論のこと、透明基板とマザーボードとを電気的に接続するためのＣＰ基板、さらに透明基板及びＣＰ基板におけるインピーダンス整合をとるためのアース機構等も必要となり、モジュールが大型化するとともに製造コストが嵩むという問題点もある。 However, the optical module described in Patent Document 1 does not disclose a specific structure of photoelectric conversion.
Further, in the optical module described in Patent Document 2, since the support substrate 410 is arranged vertically and connected to the substrate at the edge portion, the electrical connection portion is close to point connection, and it is difficult to ensure reliability. There are also problems. Furthermore, although the angle between the main surface 410-1 and the inclined surface 415 on the support substrate 410 is larger than 90 degrees, the electric wiring 412 is formed across the substantially flat main surface 410-1 and the inclined surface 415. Therefore, there is a problem that disconnection is likely to occur at the boundary between the main surface 410-1 and the inclined surface 415. Further, since the semiconductor element 411 is exposed, there is a problem that dust or the like enters the circuit surface of the semiconductor element 411. In order to prevent this, it is conceivable to form a resin coat on the surface of the semiconductor element 411. However, there is a possibility that the optical signal transmission / reception may be hindered due to impurities contained in the resin coat itself or unevenness of the surface of the resin coat. is there.
Also, in the optical module described in Patent Document 3, an underfill process or the like is required for the connection portion due to the configuration of the bare chip, which makes the manufacturing work and the like troublesome. Furthermore, not only the transparent substrate on which the bare chip is mounted, but also a CP substrate for electrically connecting the transparent substrate and the motherboard, and a grounding mechanism for impedance matching in the transparent substrate and the CP substrate are also required. However, there is a problem that the manufacturing cost increases with the increase in size.

本発明によれば、基板上に設けられる光モジュールであって、前記基板と電気的に接続される半導体素子と、前記半導体素子と電気的に接続され、光信号を受信する受光部と光信号を発信する発光部のうち、少なくとも１つをなす回路面を有し、光ファイバと光学的に接続される光電素子と、を備え、前記光電素子は、前記回路面が上側となるよう配されるとともに、前記回路面と前記半導体素子とを電気的に接続するための配線が形成された被覆部材により、前記光電素子の本体が該回路面から側面を経由して下面へわたって被覆され、前記下面にて前記半導体素子と電気的に接続されることを特徴とする光モジュールが提供される。 According to the present invention, an optical module provided on a substrate, a semiconductor element electrically connected to the substrate, a light receiving unit electrically connected to the semiconductor element and receiving an optical signal, and the optical signal And a photoelectric element optically connected to an optical fiber, the photoelectric element being arranged so that the circuit surface is on the upper side. And the body of the photoelectric element is covered from the circuit surface to the lower surface via the side surface by a covering member in which wiring for electrically connecting the circuit surface and the semiconductor element is formed, An optical module is provided that is electrically connected to the semiconductor element at the lower surface.

この光モジュールでは、光電素子の回路面から突出する配線用のワイヤを設けたり、回路面と電気的に接続され回路面側を覆う透明基板を設けたりする必要がない。すなわち、半導体素子側との電気的接続部位が光電素子の下部に形成され、回路面の上方が開放された状態となる。これにより、光ファイバが固定される部材等を回路面と近接させることができ、光ファイバと光電素子で光信号を送受するためのレンズ等の光学部材は不要となる。これにより、部品点数を削減するととともに、組立工程や検査工程における工程数を減じることができ、レンズ等の光学部材を有するものに比較して飛躍的に製造コストを低減することができる。また、光学部材を省略することにより、モジュールの小型化を図ることができる。 In this optical module, there is no need to provide a wiring wire protruding from the circuit surface of the photoelectric element or to provide a transparent substrate that is electrically connected to the circuit surface and covers the circuit surface side. That is, the electrical connection part with the semiconductor element side is formed in the lower part of the photoelectric element, and the upper part of the circuit surface is opened. Thereby, a member to which the optical fiber is fixed can be brought close to the circuit surface, and an optical member such as a lens for transmitting and receiving an optical signal between the optical fiber and the photoelectric element becomes unnecessary. As a result, the number of parts can be reduced, and the number of processes in the assembly process and the inspection process can be reduced, and the manufacturing cost can be drastically reduced as compared with a lens having an optical member such as a lens. Further, the module can be reduced in size by omitting the optical member.

以上の構成とすることには、光電素子の回路面と半導体素子とを電気的に接続するための技術的工夫が必要となる。これを実現するため、配線を光電素子の表面に沿って形成することにより、光電素子の下部と半導体素子側とで安定的な電気的接続が可能となる。すなわち、モジュールの基板自体に配線を形成するもののように、モジュールの下部まで無理に配線をひきまわすことにより、配線に応力集中部分が生じて断線等のおそれが生じるようなことはなく、電気的な信頼性が飛躍的に向上する。 The above configuration requires a technical device for electrically connecting the circuit surface of the photoelectric element and the semiconductor element. In order to realize this, by forming the wiring along the surface of the photoelectric element, a stable electrical connection between the lower part of the photoelectric element and the semiconductor element side becomes possible. In other words, there is no risk of disconnection or the like due to stress concentration in the wiring by forcibly pulling the wiring to the bottom of the module, as in the case where the wiring is formed on the module substrate itself. Reliability is dramatically improved.

本発明の光モジュールによれば、モジュールの製造コストを低減し小型化を図ることができるし、信頼性、量産性をも格段に向上させることができ、実用に際して極めて有利である。 According to the optical module of the present invention, the manufacturing cost of the module can be reduced and the size can be reduced, and the reliability and mass productivity can be remarkably improved, which is extremely advantageous in practical use.

図面を参照しつつ、本発明の光モジュールの好適な実施形態について詳細に説明する。尚、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 A preferred embodiment of an optical module of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図１は本発明の一実施形態を示し、光モジュールを用いてモジュール基板同士を接続したマザーボードの概略説明図である。
図１に示すように、マザーボード１００には、それぞれ高速回路部としてのＬＳＩ１０２，１０４が搭載された２つのモジュール基板１０６，１０８が接続されている。各モジュール基板１０６，１０８の下部には、ボールグリッドアレイ（以下、ＢＧＡという）１１０が形成され、マザーボード１００に形成された信号配線１１２、電源配線１１４等に電気的に接続される。尚、電源配線１１４はグランド配線であってもよい。各モジュール基板１０６，１０８には、それぞれ光モジュール２００が搭載され、各光モジュール２００は相互に光信号を送受する光ファイバアレイ２０２（図１中、符号不図示）を有する。以下、本発明の特徴構成である光モジュール２００について、２つのモジュール基板１０６，１０８のうち、一方のモジュール基板１０６側について説明していく。なお、一方のモジュール基板１０６側と、他方のモジュール基板１０８側の光モジュール２００の違いは、光ファイバの取り出し方向及びこれに関連した各部材の配置位置であるので、重複を避けるべく一方を説明する。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention and is a schematic explanatory diagram of a mother board in which module substrates are connected using an optical module.
As shown in FIG. 1, the motherboard 100 is connected with two module substrates 106 and 108 on which LSIs 102 and 104 as high-speed circuit units are mounted. A ball grid array (hereinafter referred to as “BGA”) 110 is formed below each of the module substrates 106 and 108 and is electrically connected to a signal wiring 112, a power supply wiring 114, and the like formed on the motherboard 100. The power supply wiring 114 may be a ground wiring. Each module substrate 106, 108 is mounted with an optical module 200, and each optical module 200 has an optical fiber array 202 (not shown in FIG. 1) that transmits and receives optical signals to each other. Hereinafter, the optical module 200 which is a characteristic configuration of the present invention will be described on one module substrate 106 side of the two module substrates 106 and 108. The difference between the optical module 200 on the one module board 106 side and the other module board 108 side is the optical fiber extraction direction and the arrangement position of each member related thereto. To do.

図２は光モジュールの外観斜視図である。
図２に示すように、光モジュール２００は、周辺ＩＣ２１４（図２中、符号不図示）及び光電素子２１２（図２中、符号不図示）が配される略箱状のサブモジュール２０４と、サブモジュール２０４の上部に着脱自在に設けられ光ファイバアレイ２０２が配される略箱状のファイバコネクタ２０６と、を具備している。ファイバコネクタ２０６は、いわゆるパッシブコネクタとして機能する。サブモジュール２０４の光モジュール端子２１０がモジュール基板１０６に接続され、光モジュール２００とマザーボード１００の間で電気的信号の送受が可能となっている。
なお、「光電素子」は、一般には光信号を電気信号に変換する素子つまり光−電気変換素子と、電気信号を光信号に変換する素子つまり電気−光変換素子との総称として用いられることが多い。本明細書においても、「光電素子」というときは、特に断りがない場合には、両者の総称として用いることとする。従って、単に「光電素子」という場合は、上記のいずれか１つ又は双方をいう。 FIG. 2 is an external perspective view of the optical module.
As shown in FIG. 2, the optical module 200 includes a substantially box-shaped submodule 204 in which a peripheral IC 214 (not shown in FIG. 2) and a photoelectric element 212 (not shown in FIG. 2) are arranged, And a substantially box-shaped fiber connector 206 on which an optical fiber array 202 is disposed, which is detachably provided on the module 204. The fiber connector 206 functions as a so-called passive connector. The optical module terminal 210 of the submodule 204 is connected to the module substrate 106, and electrical signals can be transmitted and received between the optical module 200 and the motherboard 100.
The “photoelectric element” is generally used as a general term for an element that converts an optical signal into an electric signal, that is, a photoelectric conversion element, and an element that converts an electric signal into an optical signal, that is, an electric-optical conversion element. Many. In this specification, the term “photoelectric element” is used as a generic term for both unless otherwise specified. Therefore, the term “photoelectric element” refers to any one or both of the above.

図３は、図２の光モジュールをＡ−Ａ方向に切断した場合の光モジュールの縦断面図であり、モジュール基板等との関係を示す図である。図４は、図２の光モジュールをＡ−Ａ方向に切断した場合におけるサブモジュールとファイバコネクタを分離した状態の光モジュールの縦断面図であり、モジュール基板等との関係を示す図である。
図３及び図４に示すように、光モジュール２００は、モジュール基板１０６と電気的に接続される半導体素子としての周辺ＩＣ２１４と、周辺ＩＣ２１４と電気的に接続され、光信号を受信する受光部と光信号を発信する発光部のうち少なくとも１つをなす回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１を有する光電素子２１２と、モジュール基板１０６と略平行に延び光電素子２１２と光学的に接続される光ファイバアレイ２０２と、を備えている。 FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the optical module when the optical module of FIG. 2 is cut in the AA direction, and is a diagram showing a relationship with the module substrate and the like. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the optical module in a state where the sub module and the fiber connector are separated when the optical module of FIG. 2 is cut in the AA direction, and is a diagram showing a relationship with the module substrate and the like.
As shown in FIGS. 3 and 4, the optical module 200 includes a peripheral IC 214 as a semiconductor element that is electrically connected to the module substrate 106, and a light receiving unit that is electrically connected to the peripheral IC 214 and receives an optical signal. A photoelectric element 212 having circuit surfaces 212d1 and 212e1 forming at least one of light-emitting portions that transmit an optical signal, an optical fiber array 202 extending substantially parallel to the module substrate 106 and optically connected to the photoelectric element 212, It has.

図５は、図２において、光モジュールをＢ−Ｂ断面で切断し、切断面を上方から見た光モジュールの断面図である。ここで、図５は、説明のため、ファイバコネクタの本体部分の断面を図示していない。
図５に示すように、光電素子２１２は、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）２１２ｄとＰＩＮ−ＰＤ（ＰＩＮ型フォトダイオード）２１２ｅの両方の素子からなる。本実施形態においては、光電素子２１２は、発光素子である一のＶＣＳＥＬ２１２ｄと、受光素子である一のＰＩＮ−ＰＤ２１２ｅから構成されている。そして、受光素子または発光素子ごとに回路面が形成されていることから、２以上の受光素子または発光素子を有する場合は、光電素子は２以上の回路面を有することとなる。本実施形態においては、光電素子２１２は、ＶＣＳＥＬ２１２ｄの回路面２１２ｄ１と、ＰＩＮ−ＰＤ２１２ｅの回路面２１２ｅ１と、を有する。ＶＣＳＥＬ２１２ｄは電気信号を光信号として発信する機能を有し、この回路面２１２ｄ１が発光部をなす。また、ＰＩＮ−ＰＤ２１２ｅは光信号を受信して電気信号とする機能を有し、回路面２１２ｅ１が受光部をなす。図５に示すように、ＶＣＳＥＬ２１２ｄとＰＩＮ−ＰＤ２１２ｅがモジュール基板１０６と平行な方向に並設されている。 FIG. 5 is a cross-sectional view of the optical module in which the optical module is cut along the BB cross section in FIG. 2 and the cut surface is viewed from above. Here, FIG. 5 does not show a cross section of the main body portion of the fiber connector for the sake of explanation.
As shown in FIG. 5, the photoelectric element 212 includes both VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 212d and PIN-PD (PIN type photodiode) 212e. In the present embodiment, the photoelectric element 212 includes one VCSEL 212d that is a light emitting element and one PIN-PD 212e that is a light receiving element. And since the circuit surface is formed for every light receiving element or light emitting element, when it has two or more light receiving elements or light emitting elements, a photoelectric element will have two or more circuit surfaces. In the present embodiment, the photoelectric element 212 has a circuit surface 212d1 of the VCSEL 212d and a circuit surface 212e1 of the PIN-PD 212e. The VCSEL 212d has a function of transmitting an electrical signal as an optical signal, and the circuit surface 212d1 forms a light emitting unit. The PIN-PD 212e has a function of receiving an optical signal and converting it into an electrical signal, and the circuit surface 212e1 serves as a light receiving portion. As shown in FIG. 5, the VCSEL 212 d and the PIN-PD 212 e are arranged in parallel to the module substrate 106.

また、図３及び図４に示すように、光モジュール２００の周辺ＩＣ２１４は、チップ状に形成されてモジュール基板１０６に対して略平行に配され、レシーバとドライバの両方をなす。周辺ＩＣ２１４は、配線２１４ｂが形成された被覆部材により、上部から側面を経由して下面へわたって被覆されている。本実施形態においては、被覆部材はポリイミドを主成分としたフレキシブルフィルム２１６である。図５に示すように、周辺ＩＣ２１４は、光電素子２１２のＶＣＳＥＬ２１２ｄの下方にてドライバ２１４ｄをなし、ＰＩＮ−ＰＤ２１２ｅの下方にてレシーバ２１４ｅをなす。 As shown in FIGS. 3 and 4, the peripheral IC 214 of the optical module 200 is formed in a chip shape and is arranged substantially parallel to the module substrate 106, and serves as both a receiver and a driver. The peripheral IC 214 is covered from the upper part to the lower surface via the side surface by the covering member on which the wiring 214b is formed. In the present embodiment, the covering member is a flexible film 216 whose main component is polyimide. As shown in FIG. 5, the peripheral IC 214 forms a driver 214d below the VCSEL 212d of the photoelectric element 212, and forms a receiver 214e below the PIN-PD 212e.

光電素子２１２は、回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１が上側となるよう配されるとともに、回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１と周辺ＩＣ２１４とを電気的に接続するための配線２１２ｂが形成されたフレキシブルフィルム２１６により回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１から側面を経由して下面へわたって被覆されている。そして、光電素子２１２は、下面にて周辺ＩＣ２１４と電気的に接続されている。本実施形態においては、光電素子２１２と周辺ＩＣ２１４が積層して配置されており、これら両者はいわゆるカスケード接続となっている。 The photoelectric element 212 is arranged so that the circuit surfaces 212d1 and 212e1 are on the upper side, and the circuit surface 212d1 is formed by a flexible film 216 on which wiring 212b for electrically connecting the circuit surfaces 212d1 and 212e1 and the peripheral IC 214 is formed. 212e1 through the side surface to the lower surface. The photoelectric element 212 is electrically connected to the peripheral IC 214 on the lower surface. In this embodiment, the photoelectric element 212 and the peripheral IC 214 are stacked and both are in a so-called cascade connection.

ここで、光電素子２１２の製造方法について説明する。図６（ａ）は組立前の光電素子の断面説明図、図６（ｂ）は組立後の光電素子の断面説明図である。
図６（ａ）に示すように、銅からなる配線２１２ｂが内側に配された平坦なフレキシブルフィルム２１６の一面に光電素子２１２の素子本体２１８へ接続するための穴２２０を形成し、他面に外部端子２３０実装用の穴２２２を形成する。ここで、配線２１２ｂは、シグナル配線とグランド配線の両方が形成される。図６（ａ）に示すように、配線２１２ｂは、素子本体２１８は、回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１の形成部位の真上に位置しないよう形成される。これにより、回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１における受光または発光が阻害されることはない。図６（ａ）においては、配線２１２ｂは、後述するバンプ２２８間には形成されておらず、回路面２１２ｄ１の真上（図中真下）にて所定方向（図６中奥行き方向）にわたって切り欠かれた断面形状となっている。そして、これらの穴２２０，２２２に、配線２１２ｂと電気的に接続される電極２２４，２２６を造り込む。電極２２４，２２６は、例えば、Ｎｉ下地のＡｕであっても、はんだ材により構成してもよく、材質等は任意に選択することができる。 Here, a method for manufacturing the photoelectric element 212 will be described. 6A is a cross-sectional explanatory view of the photoelectric element before assembly, and FIG. 6B is a cross-sectional explanatory view of the photoelectric element after assembly.
As shown in FIG. 6A, a hole 220 for connecting to the element body 218 of the photoelectric element 212 is formed on one surface of the flat flexible film 216 in which the wiring 212b made of copper is arranged on the inside, and on the other surface. A hole 222 for mounting the external terminal 230 is formed. Here, both the signal wiring and the ground wiring are formed in the wiring 212b. As shown in FIG. 6A, the wiring 212b is formed so that the element main body 218 is not located directly above the formation portion of the circuit surfaces 212d1 and 212e1. Thereby, light reception or light emission on the circuit surfaces 212d1 and 212e1 is not hindered. In FIG. 6A, the wiring 212b is not formed between the bumps 228, which will be described later, and is cut out in a predetermined direction (depth direction in FIG. 6) just above the circuit surface 212d1 (directly below in the figure). It has a cross-sectional shape. Then, electrodes 224 and 226 electrically connected to the wiring 212b are formed in the holes 220 and 222, respectively. The electrodes 224 and 226 may be made of, for example, Au on a Ni base or made of a solder material, and the material and the like can be arbitrarily selected.

そして、素子本体２１８にバンプ２２８を実装して、フレキシブルフィルム２１６の一面に形成された穴２２０の電極２２４と接続する。この接続は、例えば、圧着を行うことにより実現される。ここで、バンプ２２８は、例えばＡｕにより構成され、材質等は任意に選択することができる。 Then, the bump 228 is mounted on the element body 218 and connected to the electrode 224 of the hole 220 formed on one surface of the flexible film 216. This connection is realized by, for example, crimping. Here, the bump 228 is made of, for example, Au, and the material and the like can be arbitrarily selected.

この状態から、図６（ｂ）に示すように、フレキシブルフィルム２１６を加熱して軟化させ素子本体２１８に沿って曲成し、素子本体２１８に熱圧着することによりＣＳＰ（chip_size_package）が完成する。本実施形態においては、フレキシブルフィルム２１６は、ポリイミドを主成分とした樹脂からなり、約２００℃で軟化して接着可能となる性質を有している。ここで、図６（ｂ）には、外部端子２３０が素子本体２１８の下面側に形成されたものを示している。本実施形態においては、外部端子２３０はＢＧＡで構成されている。そして、光電素子２１２は、図３に示すように、この外部端子２３０が周辺ＩＣ２１４の上面と接続されるようサブモジュール２０４内に配される。 From this state, as shown in FIG. 6B, the flexible film 216 is heated and softened, bent along the element body 218, and thermocompression-bonded to the element body 218, thereby completing a CSP (chip_size_package). In this embodiment, the flexible film 216 is made of a resin whose main component is polyimide, and has a property of being softened at about 200 ° C. and capable of being bonded. Here, FIG. 6B shows the external terminal 230 formed on the lower surface side of the element body 218. In the present embodiment, the external terminal 230 is composed of BGA. As shown in FIG. 3, the photoelectric element 212 is arranged in the submodule 204 so that the external terminal 230 is connected to the upper surface of the peripheral IC 214.

このように、光電素子２１２は、素子本体２１８の周りに配線２１２ｂのパターンを包含したフレキシブルフィルム２１６を密着させており、この結果、回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１の入出力端子を回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１以外に形成することができる。ここで、光電素子２１２のフレキシブルフィルム２１６は光透過の材料からなり、光信号の送受に支障をきたすようなことはない。これにより、ベアチップをワイヤボンディングで基板側と接続するものに比べ、配線２１２ｂ部分の信頼性が向上する。さらに、光電素子２１２を配線２１２ｂ部分まで含めたパッケージ品として取り扱うことができ、ＫＧＤ(Known Good Die)でのデリバリが可能となり、組立時に良品を適用することができる。これにより、製品の歩留まりが向上する。また、光電素子２１２の配線２１２ｂ部分に、シグナル配線とともにグランド配線が造り込まれるので、インピーダンス整合を簡単容易に行うことができ、従来のワイヤボンディングのようなシグナル配線の単線の配線に比べて、飛躍的に信号品質を向上させることができる。 As described above, the photoelectric element 212 has the flexible film 216 including the pattern of the wiring 212b around the element body 218. As a result, the input / output terminals of the circuit surfaces 212d1, 212e1 are other than the circuit surfaces 212d1, 212e1. Can be formed. Here, the flexible film 216 of the photoelectric element 212 is made of a light transmitting material and does not hinder the transmission and reception of optical signals. Thereby, the reliability of the wiring 212b portion is improved as compared with the case where the bare chip is connected to the substrate side by wire bonding. Furthermore, the photoelectric element 212 can be handled as a package product including the wiring 212b portion, delivery by KGD (Known Good Die) is possible, and a good product can be applied during assembly. This improves the product yield. In addition, since the ground wiring is built together with the signal wiring in the wiring 212b portion of the photoelectric element 212, impedance matching can be performed easily and easily, compared to the single wiring of the signal wiring like the conventional wire bonding, Signal quality can be dramatically improved.

また、本実施形態においては、周辺ＩＣ２１４についても光電素子２１２と同様の方法で製造される。図７は、周辺ＩＣの断面説明図である。図７に示すように、周辺ＩＣ２１４については、素子本体２１８の下面側のみだけではなく、上面側にも外部端子２３０が形成される。周辺ＩＣ２１４の上面側の外部端子２３０が光電素子２１２の外部端子２３０と接続され、下面側の外部端子２３０が光モジュール端子２１０を有するインタポーザ２３２に接続される。すなわち、周辺ＩＣ２１４の下部には、モジュール基板１０６と接続される光モジュール端子２１０が形成されたインタポーザ２３２が接続され、インタポーザ２３２、周辺ＩＣ２１４及び光電素子２１２がシステム・イン・パッケージとなっている。そして、光電素子２１２及び周辺ＩＣ２１４の外部端子２３０をＢＧＡにより構成したことから、これらはリフローで一括して接続することが可能となる。 In the present embodiment, the peripheral IC 214 is also manufactured by the same method as that for the photoelectric element 212. FIG. 7 is a cross-sectional explanatory diagram of a peripheral IC. As shown in FIG. 7, for the peripheral IC 214, the external terminal 230 is formed not only on the lower surface side of the element body 218 but also on the upper surface side. The external terminal 230 on the upper surface side of the peripheral IC 214 is connected to the external terminal 230 of the photoelectric element 212, and the external terminal 230 on the lower surface side is connected to the interposer 232 having the optical module terminal 210. That is, an interposer 232 in which an optical module terminal 210 connected to the module substrate 106 is formed is connected to the lower portion of the peripheral IC 214, and the interposer 232, the peripheral IC 214, and the photoelectric element 212 form a system-in-package. Since the photoelectric element 212 and the external terminal 230 of the peripheral IC 214 are configured by BGA, they can be connected together by reflow.

本実施形態においては、サブモジュール２０４は、光電素子２１２及び周辺ＩＣ２１４を内部に収納し外殻をなすコネクタホールダ２３４を有する。コネクタホールダ２３４は、例えば、モールド成型、金属成型等により形成され、インタポーザ２３２に接着や半田接続することにより固定される。このコネクタホールダ２３４に、ファイバコネクタ２０６のハウジング２３６が接続される。 In the present embodiment, the submodule 204 includes a connector holder 234 that houses the photoelectric element 212 and the peripheral IC 214 and forms an outer shell. The connector holder 234 is formed by, for example, molding or metal molding, and is fixed to the interposer 232 by bonding or soldering. The connector holder 234 is connected to the housing 236 of the fiber connector 206.

次いで、ファイバコネクタ２０６への光ファイバアレイ２０２の実装について説明する。尚、本実施形態においては、１２本の光ファイバが整列して光ファイバアレイ２０２を構成している。図４に示すように、光ファイバアレイ２０２は、ハウジング２３６の図示しないＶ溝にセットされた後、アレイ固定ピース２３８で固定される。ここで、位置ずれ制御の方法として、ガイドピン方式が用いられている。このＶ溝の奥行き方向には、ミラー２４０が設置される。このミラー２４０は、光ファイバアレイ２０２と光電素子２１２の間に介在して光信号を反射させ、光ファイバアレイ２０２と光電素子２１２を光学的に接続する。これにより、光信号が光ファイバアレイ２０２側でモジュール基板１０６と略平行となり、光電素子２１２側でモジュール基板１０６と略垂直となるよう構成される。 Next, mounting of the optical fiber array 202 on the fiber connector 206 will be described. In the present embodiment, twelve optical fibers are aligned to constitute the optical fiber array 202. As shown in FIG. 4, the optical fiber array 202 is set in a V groove (not shown) of the housing 236 and then fixed with an array fixing piece 238. Here, a guide pin method is used as a method of positional deviation control. A mirror 240 is installed in the depth direction of the V-groove. The mirror 240 is interposed between the optical fiber array 202 and the photoelectric element 212 to reflect an optical signal, and optically connects the optical fiber array 202 and the photoelectric element 212. Thus, the optical signal is configured to be substantially parallel to the module substrate 106 on the optical fiber array 202 side and to be substantially perpendicular to the module substrate 106 on the photoelectric element 212 side.

また、図４に示すように、ハウジング２３６には下方へ突出する複数のピン２３６ａが形成され、各ピン２３６ａがそれぞれコネクタホールダ２３４に形成された穴２３４ａと嵌合するよう構成されている。各ピン２３６ａは下方へ突出形成され、サブモジュール２０４に対してファイバコネクタ２０６を上下に移動させることにより、各ピン２３６ａが各穴２３４ａに対して挿抜する。各ピン２３６ａ及び各穴２３４ａにより、サブモジュール２０４及びファイバコネクタ２０６が互いに位置決めされる（図３参照）。 Further, as shown in FIG. 4, the housing 236 is formed with a plurality of pins 236 a protruding downward, and each pin 236 a is configured to fit into a hole 234 a formed in the connector holder 234. Each pin 236a is formed so as to protrude downward, and by moving the fiber connector 206 up and down with respect to the submodule 204, each pin 236a is inserted into and removed from each hole 234a. The submodule 204 and the fiber connector 206 are positioned relative to each other by the pins 236a and the holes 234a (see FIG. 3).

以上のように構成された光モジュール２００では、トランスミッタとして機能する場合は、モジュール基板１０６における高速または超高速の電気信号の出力は、光モジュール端子２１０、インタポーザ２３２、周辺ＩＣ２１４、光電素子２１２の順に伝達される。そして、光電素子２１２にて電気信号を光信号に変換した後、ミラー２４０を介して光ファイバアレイ２０２に光信号が出力される。本実施形態においては、光電素子２１２としてＶＣＳＥＬ２１２ｄを有するものが用いられ、周辺ＩＣ２１４としてレーザーダイオードのドライバ２１４ｄを有するものが用いられる。 In the optical module 200 configured as described above, when functioning as a transmitter, the output of the high-speed or ultra-high-speed electric signal on the module substrate 106 is in the order of the optical module terminal 210, the interposer 232, the peripheral IC 214, and the photoelectric element 212. Communicated. Then, after the electrical signal is converted into an optical signal by the photoelectric element 212, the optical signal is output to the optical fiber array 202 via the mirror 240. In this embodiment, the photoelectric element 212 having a VCSEL 212d is used, and the peripheral IC 214 having a laser diode driver 214d is used.

また、レシーバとして機能する場合は、光ファイバアレイ２０２から受信した光信号は、ミラー２４０を介して光電素子２１２に入力され電気信号に変換される。そして、光電素子２１２の電気信号の出力は、周辺ＩＣ２１４、インタポーザ２３２、光モジュール端子２１０、モジュール基板１０６の順に伝達される。本実施形態においては、光電素子２１２としてＰＩＮ−ＰＤ２１４ｅを有するものが用いられ、周辺ＩＣ２１４としてプリアンプのレシーバ２１４ｅを有するものが用いられる。 When functioning as a receiver, the optical signal received from the optical fiber array 202 is input to the photoelectric element 212 via the mirror 240 and converted into an electrical signal. The electrical signal output of the photoelectric element 212 is transmitted in the order of the peripheral IC 214, the interposer 232, the optical module terminal 210, and the module substrate 106. In the present embodiment, a photoelectric element 212 having a PIN-PD 214e is used, and a peripheral IC 214 having a preamplifier receiver 214e is used.

本実施形態の光モジュール２００によれば、光電素子２１２の回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１から突出する配線用のワイヤを設けたり、回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１と電気的に接続され回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１側を覆う透明基板を設けたりする必要がない。すなわち、光モジュール端子２１０側との電気的接続部位が光電素子２１２の下部に形成され、回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１の上方が開放された状態となる。これにより、光ファイバアレイ２０２が固定される部材等を回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１と近接させることができ、光ファイバアレイ２０２と光電素子２１２で光信号を送受するためのレンズ等の光学部材は不要となる。これにより、部品点数を削減するととともに、組立工程や検査工程における工程数を減じることができ、レンズ等の光学部材を有するものに比較して飛躍的に製造コストを低減することができる。また、光学部材を省略することにより、モジュールの小型化を図ることができる。 According to the optical module 200 of the present embodiment, wiring wires protruding from the circuit surfaces 212d1 and 212e1 of the photoelectric element 212 are provided, or are electrically connected to the circuit surfaces 212d1 and 212e1 to cover the circuit surfaces 212d1 and 212e1 side. There is no need to provide a transparent substrate. That is, the electrical connection part with the optical module terminal 210 side is formed in the lower part of the photoelectric element 212, and the upper side of the circuit surfaces 212d1 and 212e1 is opened. As a result, a member to which the optical fiber array 202 is fixed can be brought close to the circuit surfaces 212d1 and 212e1, and an optical member such as a lens for transmitting and receiving an optical signal between the optical fiber array 202 and the photoelectric element 212 is unnecessary. Become. As a result, the number of parts can be reduced, and the number of processes in the assembly process and the inspection process can be reduced, and the manufacturing cost can be drastically reduced as compared with a lens having an optical member such as a lens. Further, the module can be reduced in size by omitting the optical member.

より具体的に説明すると、従来、光送信デバイスとして一般に長距離通信に用いられる端面発光のレーザダイオードとＳＭファイバの構成では出射光の放射角が比較的大きく、例えば損失として０．５ｄＢ以下を想定される場合に、光軸の許容位置ずれ量は約１μｍ以内である。これに加え、光ファイバを回路面に十分に近接させることができないために、レンズの使用は必須となっていた。
本実施形態においては、出射光が円形で且つ放射角が比較的小さいＶＣＳＥＬを採用して、ＭＭファイバとの組合せにより光軸の許容位置ずれ量は約５μｍ以内に緩和されている。そして、光ファイバアレイ２０２を回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１に約２００μｍ程度の距離で十分に近接させることにより、レンズが不要となっている。 More specifically, in the conventional configuration of the edge emitting laser diode and SM fiber generally used for long-distance communication as an optical transmission device, the emission angle of the emitted light is relatively large, for example, a loss of 0.5 dB or less is assumed. In this case, the allowable displacement of the optical axis is within about 1 μm. In addition to this, the use of a lens has become essential because the optical fiber cannot be sufficiently close to the circuit surface.
In the present embodiment, a VCSEL having a circular emission light and a relatively small emission angle is employed, and the allowable positional deviation of the optical axis is relaxed within about 5 μm by the combination with the MM fiber. The optical fiber array 202 is made sufficiently close to the circuit surfaces 212d1 and 212e1 at a distance of about 200 μm, so that no lens is required.

また、光電素子２１２の表面に沿うように回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１から下部まで配線２１２ｂを形成したので、光電素子２１２の下部と光モジュール端子２１０側とで安定的な電気的接続が可能となる。すなわち、縦型のモジュールの基板自体に配線を形成するもののように、モジュールの下部まで無理に配線をひきまわすことにより、配線に応力集中部分が生じて断線等のおそれが生じるようなことはなく、電気的な信頼性が飛躍的に向上する。 Further, since the wiring 212b is formed from the circuit surfaces 212d1 and 212e1 to the lower part along the surface of the photoelectric element 212, stable electrical connection is possible between the lower part of the photoelectric element 212 and the optical module terminal 210 side. That is, there is no risk of disconnection or the like due to stress concentration in the wiring by forcibly pulling the wiring to the bottom of the module, as in the case where the wiring is formed on the vertical module substrate itself. Electrical reliability is greatly improved.

また、本実施形態の光モジュール２００によれば、光電素子２１２と周辺ＩＣ２１４をカスケード接続としたので、サブモジュール２０４を小型に構成することができる。特に、周辺ＩＣ２１４についても、配線２１４ｂを表面に沿って形成するようにしたので、光電素子２１２及び周辺ＩＣ２１４を薄く形成することができ、モジュール基板１０６から上方への突出量を小さくすることができる。 Further, according to the optical module 200 of the present embodiment, since the photoelectric element 212 and the peripheral IC 214 are cascade-connected, the submodule 204 can be configured in a small size. In particular, since the wiring 214b is formed along the surface of the peripheral IC 214, the photoelectric element 212 and the peripheral IC 214 can be formed thin, and the amount of protrusion upward from the module substrate 106 can be reduced. .

また、本実施形態の光モジュール２００によれば、サブモジュール２０４とファイバコネクタ２０６を着脱自在としたので、光ファイバアレイ２０２と光電素子２１２側とを分離することができ、保守、取扱い等について有利である。また、着脱機構を一方に形成されたピン２３６ａと他方に形成された穴２３４ａとにより構成したので、ファイバコネクタ２０６がサブモジュール２０４に対して挿抜自在となり、ファイバコネクタ２０６を上下に移動させることでサブモジュール２０４との脱着が実現され、脱着作業を極めて簡単に行うことができる。
ここで、光電素子２１２の回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１が光ファイバアレイ２０２側と近接しているので、サブモジュール２０４とファイバコネクタ２０６を着脱自在として両者の取付時に誤差が生じたとしても、回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１で的確に光信号の入出力を行うことができる。すなわち、着脱自在としても信号の入出力に支障をきたすようなことはない。 Further, according to the optical module 200 of the present embodiment, since the sub-module 204 and the fiber connector 206 are detachable, the optical fiber array 202 and the photoelectric element 212 can be separated, which is advantageous for maintenance, handling, and the like. It is. Moreover, since the attaching / detaching mechanism is configured by the pin 236a formed on one side and the hole 234a formed on the other side, the fiber connector 206 can be inserted into and removed from the submodule 204, and the fiber connector 206 is moved up and down. Desorption with the submodule 204 is realized, and the desorption operation can be performed very easily.
Here, since the circuit surfaces 212d1 and 212e1 of the photoelectric element 212 are close to the optical fiber array 202 side, even if an error occurs when the submodule 204 and the fiber connector 206 are detachably attached, the circuit surface 212d1 , 212e1 can accurately input / output optical signals. That is, even if it is detachable, it does not hinder signal input / output.

また、本実施形態の光モジュール２００によれば、フレキシブルフィルム２１６により配線２１２ｂ，２１４ｂが覆われているので、配線２１２ｂ，２１４ｂの機械的保護を的確に行うことができる。また、機械的保護に加え、回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１への塵埃の侵入を阻止することができ、仮にフレキシブルフィルム２１６の表面に塵埃が付着したとしても、簡単容易に取り除くことができる。さらに、フレキシブルフィルム２１６に不純物が混入しているおそれはないし、素子本体２１８に沿って平坦に接着されるのでフレキシブルフィルム２１６の表面に凹凸が形成されることはなく、光信号の送受に好適である。 Moreover, according to the optical module 200 of this embodiment, since the wirings 212b and 214b are covered with the flexible film 216, the mechanical protection of the wirings 212b and 214b can be accurately performed. Further, in addition to mechanical protection, dust can be prevented from entering the circuit surfaces 212d1 and 212e1, and even if dust adheres to the surface of the flexible film 216, it can be easily and easily removed. Furthermore, there is no possibility that impurities are mixed in the flexible film 216, and since it is adhered flatly along the element body 218, the surface of the flexible film 216 is not formed with irregularities, which is suitable for transmission and reception of optical signals. is there.

また、本実施形態の光モジュール２００によれば、配線２１２ｂの長さを従来のものに比べて短くすることができるので、配線２１２ｂをモデル化して信号品質に関してシミュレーションする場合に、モデルを小さくすることができるので、計算が比較的容易となる。
さらにまた、従来技術では、ワイヤがシグナル配線の単線である場合に、インピーダンス整合のためにアース構造を設けなければならず、これによってもモジュールが大型となるし、インピーダンス整合を簡単容易にとることができない。本実施形態では、このような問題も解消している。 Also, according to the optical module 200 of the present embodiment, the length of the wiring 212b can be made shorter than that of the conventional one. Therefore, when the wiring 212b is modeled and the signal quality is simulated, the model is reduced. Calculation is relatively easy.
Furthermore, in the prior art, when the wire is a single wire for signal wiring, a ground structure must be provided for impedance matching, which also increases the size of the module and makes impedance matching easy and easy. I can't. In this embodiment, such a problem is also solved.

また、本実施形態の光モジュール２００によれば、モジュール基板１０６内で高速信号を処理するので、ＬＳＩ１０２はシリアル・パラレル変換等をすることなく使用でき、ゲート使用率を高めることができる。また、ＬＳＩ１０２の端子数を少なくすることができ、モジュール側の基板の低層化を実現して、コストの低減を図ることができる。 Further, according to the optical module 200 of the present embodiment, since high-speed signals are processed in the module substrate 106, the LSI 102 can be used without performing serial / parallel conversion or the like, and the gate usage rate can be increased. In addition, the number of terminals of the LSI 102 can be reduced, and the module-side substrate can be lowered to reduce the cost.

また、本実施形態によれば、光モジュール２００をマザーボード１００に対して挿抜自在としたので、電気伝送や光伝送の技術的知識がない者であっても、簡単容易にデバイス間等のインタコネクションを構成することができる。 Further, according to the present embodiment, since the optical module 200 can be inserted into and removed from the mother board 100, even a person who does not have technical knowledge of electrical transmission or optical transmission can easily and easily interconnect between devices. Can be configured.

また、本実施形態によれば、高速の信号がマザーボード１００から分離されているので、低速と高速の信号が混在した場合に比べて、動作不良時の原因追及が容易である。また、仮に再作成の必要がある場合であっても、マザーボード１００側と光モジュール２００側のいずれかを作成すればよいので、品質、コスト、納期等の面で有利である。さらに、従来はマザーボード１００に形成していた配線に起因する不要放射電波の問題は、モジュール化による小型化と光インターフェースの組合せにより解消する。ここで、約１０ＧＨｚの信号であっても、約５ｃｍ以下のモジュール基板１０６のサイズとすることにより、信号品質が保証されることが実験的に確認されている。 In addition, according to the present embodiment, since the high-speed signal is separated from the motherboard 100, it is easier to find the cause at the time of malfunction as compared with the case where the low-speed and high-speed signals are mixed. In addition, even if it is necessary to re-create, any one of the motherboard 100 side and the optical module 200 side may be created, which is advantageous in terms of quality, cost, delivery date, and the like. Further, the problem of unnecessary radiated radio waves caused by wiring conventionally formed on the mother board 100 is solved by a combination of downsizing by modularization and an optical interface. Here, even for a signal of about 10 GHz, it has been experimentally confirmed that the signal quality is guaranteed by setting the size of the module substrate 106 to about 5 cm or less.

以上総括すると、本実施形態によれば、モジュールの製造コストを低減し小型化を図ることができるし、信頼性、量産性をも格段に向上させることができ、実用に際して極めて有利である。 In summary, according to the present embodiment, the module manufacturing cost can be reduced and the module can be reduced in size, and the reliability and mass productivity can be significantly improved, which is extremely advantageous in practical use.

尚、前記実施形態においては、光電素子２１２がＶＣＳＥＬ２１２ｄ及びＰＩＮ−ＰＤ２１２ｅからなるものを示したが、図８に示すように、いれずか一方からなるものであってもよい。図８は前記実施形態の変形例を示すものであり、（ａ）は光電素子２１２がＶＣＳＥＬ２１２ｄのみからなるものを示し、（ｂ）は光電素子２１２がＰＩＮ−ＰＤ２１２ｅのみからなるものを示している。また、周辺ＩＣ２１４についても、図８（ａ）に示すように光電素子２１２がＶＣＳＥＬ２１２ｄである場合はドライバ２１４ｄとしてのみ機能すればよいし、図８（ｂ）に示すように光電素子２１２がＰＩＮ−ＰＤ２１２ｅである場合はレシーバ２１４ｅとしてのみ機能すればよい。すなわち、周辺ＩＣ２１４は、レシーバ２１４ｅとドライバ２１４ｄのうち少なくとも１つをなせばよい。ここで、図８においては、４本の光ファイバが整列した光ファイバアレイ２０２を示す。このように、光ファイバアレイにおける光ファイバの本数は仕様等に応じて適宜に変更可能であるし、光ファイバが１本であってもよいことは勿論である。 In the above embodiment, the photoelectric element 212 is composed of the VCSEL 212d and the PIN-PD 212e. However, as shown in FIG. 8, the photoelectric element 212 may be composed of either one. FIG. 8 shows a modified example of the embodiment, in which (a) shows that the photoelectric element 212 is composed only of the VCSEL 212d, and (b) shows that the photoelectric element 212 is composed only of the PIN-PD 212e. . Further, the peripheral IC 214 may function only as the driver 214d when the photoelectric element 212 is a VCSEL 212d as shown in FIG. 8A, or the photoelectric element 212 is PIN− as shown in FIG. 8B. In the case of the PD 212e, it may function only as the receiver 214e. That is, the peripheral IC 214 may form at least one of the receiver 214e and the driver 214d. Here, FIG. 8 shows an optical fiber array 202 in which four optical fibers are aligned. As described above, the number of optical fibers in the optical fiber array can be appropriately changed according to the specification and the like, and it is needless to say that the number of optical fibers may be one.

また、前記実施形態においては、銅からなる配線２１２ｂを内包するフレキシブルフィルム２１６を曲成させるものを示したが、配線２１２ｂが表面に形成されたフレキシブルフィルム２１６を曲成するようにしてもよい。また、前記実施形態においては、配線２１２ｂが単層であるものを示したが、配線２１２ｂが多層であるものであってもよい。要は、回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１と光モジュール端子２１０とを電気的に接続するための配線が形成されたフィルム２１６により、素子本体２１８における回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１から端面２１２ｃへわたって表面が被覆されていればよい。 In the above embodiment, the flexible film 216 including the wiring 212b made of copper is bent. However, the flexible film 216 having the wiring 212b formed on the surface may be bent. In the above embodiment, the wiring 212b is a single layer, but the wiring 212b may be a multilayer. In short, the film 216 on which wiring for electrically connecting the circuit surfaces 212d1, 212e1 and the optical module terminal 210 is formed covers the surface of the element body 218 from the circuit surfaces 212d1, 212e1 to the end surface 212c. It only has to be.

また、前記実施形態においては、素子本体２１８のみをフレキシブルフィルム２１６により被覆するものを示したが、例えば、図９に示すように、素子本体２１８における回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１の反対側にヒートシンク２３８を隣接して配し、これを素子本体２１８とともにフレキシブルフィルム２１６により被覆するようにしてもよい。これにより、光電素子２１２の剛性及び強度を向上させることができ、モジュール基板１０６や周辺ＩＣ２１４の反りやうねり等に対応することができる。また、図１０に示すように、素子本体２１８の内部で生じた熱をヒートシンク２３８を介して放熱することができる。従って、光モジュール２００の雰囲気温度が比較的高い場合や、素子本体２１８の発熱量が比較的大きい場合に、光電素子２１２を効果的に冷却することができる。 In the above embodiment, the element body 218 is covered only with the flexible film 216. For example, as shown in FIG. 9, a heat sink 238 is provided on the element body 218 on the opposite side of the circuit surfaces 212d1, 212e1. They may be arranged adjacent to each other and covered with a flexible film 216 together with the element body 218. As a result, the rigidity and strength of the photoelectric element 212 can be improved, and the module substrate 106 and the peripheral IC 214 can be warped or swelled. Further, as shown in FIG. 10, heat generated in the element body 218 can be radiated through the heat sink 238. Therefore, when the ambient temperature of the optical module 200 is relatively high, or when the element body 218 generates a relatively large amount of heat, the photoelectric element 212 can be effectively cooled.

また、前記実施形態においては、光ファイバアレイ２０２と光電素子２１２の間にミラー２４０を介在させるものを示したが、ミラー２４０が介在しない構成としてもよいことは勿論である。この構成の場合、光ファイバアレイ２０２と回路面２１２ｄ１，２１２ｅ１の距離をゼロに近づけることが好ましい。 In the above embodiment, the mirror 240 is interposed between the optical fiber array 202 and the photoelectric element 212, but it is needless to say that the mirror 240 may not be interposed. In the case of this configuration, the distance between the optical fiber array 202 and the circuit surfaces 212d1 and 212e1 is preferably close to zero.

また、前記実施形態においては、光電素子２１２のフレキシブルフィルム２１６が光透過の材料からなるものを示したが、フレキシブルフィルム２１６における光信号の光路に孔部を形成するようにすれば、フレキシブルフィルム２１６を光透過の材料とする必要はない。 Moreover, in the said embodiment, although the flexible film 216 of the photoelectric element 212 showed what consists of a light transmissive material, if a hole part is formed in the optical path of the optical signal in the flexible film 216, the flexible film 216 will be shown. Need not be a light-transmitting material.

さらに、前記実施形態においては、配線２１２ｂが回路面２１２ｄ１（２１２ｅ１）の真上にて所定方向にわたって切り欠かれたものを示したが、例えば図１１に示すように、回路面２１２ｄ１（２１２ｅ１）における光信号の送受を阻害しない箇所については配線２１２ｂの層を形成しておいても何ら支障をきたすことはない。すなわち、配線２１２ｂの層は、光電素子２１２に要求される平行度、強度等に応じて形状等を適宜変更することができる。この場合、光電素子２１２のフレキシブルフィルム２１６の厚さを均一にすることができるし、配線２１２ｂにより剛性が増すことから製造等においても有利である。 Furthermore, in the above embodiment, the wiring 212b is cut out in a predetermined direction right above the circuit surface 212d1 (212e1). For example, as shown in FIG. 11, the circuit surface 212d1 (212e1) Even if the layer of the wiring 212b is formed at a portion where transmission / reception of an optical signal is not hindered, no trouble is caused. That is, the shape of the layer of the wiring 212b can be changed as appropriate depending on the parallelism, strength, and the like required for the photoelectric element 212. In this case, the thickness of the flexible film 216 of the photoelectric element 212 can be made uniform, and the rigidity is increased by the wiring 212b, which is advantageous in manufacturing and the like.

また、前記実施形態においては、被覆部材としてポリイミドからなるフレキシブルフィルム２１６を用いたものを示したが、被覆部材が他の樹脂等であったり、例えばセラミック等の無機材料と樹脂のコンパウンドなどであっても良いことは勿論である。 Further, in the above-described embodiment, the one using the flexible film 216 made of polyimide as the covering member is shown. However, the covering member may be another resin or the like, for example, a compound of an inorganic material such as ceramic and a resin. Of course, it may be.

また、前記実施形態においては、光電素子２１２と周辺ＩＣ２１４とを直接的に接続したものを示したが、例えば、インタポーザ等を介して接続するようにしてもよいし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。 In the above embodiment, the photoelectric device 212 and the peripheral IC 214 are directly connected. However, for example, the photoelectric device 212 and the peripheral IC 214 may be connected via an interposer or the like. Of course, it can be appropriately changed.

本発明の一実施形態を示すものであって、光モジュールを用いてモジュール基板同士を接続したマザーボードの概略説明図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 illustrates an embodiment of the present invention, and is a schematic explanatory diagram of a mother board in which module substrates are connected using an optical module. 光モジュールの外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of an optical module. 図２の光モジュールをＡ−Ａ方向に切断した場合の光モジュールの縦断面図であり、モジュール基板等との関係を示す図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the optical module at the time of cut | disconnecting the optical module of FIG. 2 to AA direction, and is a figure which shows the relationship with a module board | substrate etc. 図２の光モジュールをＡ−Ａ方向に切断した場合におけるサブモジュールとファイバコネクタを分離した状態の光モジュールの縦断面図であり、モジュール基板等との関係を示す図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the optical module of the state which separated the submodule and fiber connector at the time of cut | disconnecting the optical module of FIG. 図２において、光モジュールをＢ−Ｂ断面で切断し、切断面を上方から見た光モジュールの断面図である。In FIG. 2, it is sectional drawing of the optical module which cut | disconnected the optical module in the BB cross section and looked at the cut surface from upper direction. 光電素子の断面説明図であって、（ａ）は組立前のものを示し、（ｂ）は組立後のものを示す。It is sectional drawing of a photoelectric element, Comprising: (a) shows the thing before an assembly, (b) shows the thing after an assembly. 周辺ＩＣの断面説明図である。It is sectional explanatory drawing of peripheral IC. 変形例を示す光モジュールの横断面図であって、（ａ）は光電素子が発光部をなすものを示し、（ｂ）は光電素子が受光部をなすものを示す。It is a cross-sectional view of the optical module which shows a modification, Comprising: (a) shows what a photoelectric element makes a light emission part, (b) shows what a photoelectric element makes a light-receiving part. 変形例を示す光電素子の縦断面説明図である。It is a longitudinal cross-sectional explanatory drawing of the photoelectric element which shows a modification. 変形例を示す光モジュールの横断面図である。It is a cross-sectional view of the optical module which shows a modification. 変形例を示す光電素子の断面説明図である。It is sectional explanatory drawing of the photoelectric element which shows a modification. 従来の光モジュールの概略構成説明図であって、（ａ）は接続ピンとジャックが離隔した状態を示し、（ｂ）は接続ピンとジャックが接触している状態を示す。It is schematic structure explanatory drawing of the conventional optical module, Comprising: (a) shows the state which the connection pin and the jack separated, (b) shows the state which the connection pin and the jack are contacting. 従来の光モジュールの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the conventional optical module. 従来の光モジュールの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the conventional optical module. 従来の光モジュールの概略構成を示すものであって、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。The schematic structure of the conventional optical module is shown, Comprising: (a) is a top view, (b) is sectional drawing.

Explanation of symbols

１００マザーボード
１０６モジュール基板
１０８モジュール基板
１１２信号配線
１１４電源配線
２００光モジュール
２０２光ファイバアレイ
２０４サブモジュール
２０６ファイバコネクタ
２１０光モジュール端子
２１２光電素子
２１２ｂ配線
２１２ｄＶＣＳＥＬ
２１２ｄ１回路面
２１２ｅＰＩＮ−ＰＤ
２１２ｅ１回路面
２１４周辺ＩＣ
２１４ｂ配線
２１６フレキシブルフィルム
２１８素子本体
２２０穴
２２２穴
２２４電極
２２６電極
２２８バンプ
２３０外部端子
２３２インタポーザ
２３４コネクタホールダ
２３４ａ穴
２３６ハウジング
２３６ａピン
２３８アレイ固定ピース
２４０ミラー
100 Motherboard 106 Module board 108 Module board 112 Signal wiring 114 Power supply wiring 200 Optical module 202 Optical fiber array 204 Submodule 206 Fiber connector 210 Optical module terminal 212 Photoelectric element 212b Wiring 212d VCSEL
212d1 Circuit surface 212e PIN-PD
212e1 Circuit surface 214 Peripheral IC
214b Wiring 216 Flexible film 218 Element body 220 Hole 222 Hole 224 Electrode 226 Electrode 228 Bump 230 External terminal 232 Interposer 234 Connector holder 234a Hole 236 Housing 236a Pin 238 Array fixing piece 240 Mirror

Claims

An optical module provided on a substrate,
A semiconductor element electrically connected to the substrate;
A photoelectric element that is electrically connected to the semiconductor element and has a circuit surface that forms at least one of a light receiving unit that receives an optical signal and a light emitting unit that transmits an optical signal, and is optically connected to an optical fiber And comprising
The photoelectric element is arranged so that the circuit surface is on the upper side, and the body of the photoelectric element is formed by a covering member on which wiring for electrically connecting the circuit surface and the semiconductor element is formed. An optical module, which is covered from a circuit surface to a lower surface via a side surface and is electrically connected to the semiconductor element on the lower surface.

A submodule in which the semiconductor element and the photoelectric element are arranged;
The optical module according to claim 1, further comprising: a fiber connector that is detachably provided on an upper portion of the submodule and to which the optical fiber is arranged.

The fiber connector has a mirror part that is interposed between the optical fiber and the photoelectric element and reflects the optical signal,
The optical module according to claim 2, wherein the optical signal is configured to be substantially parallel to the substrate on the optical fiber side and to be substantially perpendicular to the substrate on the photoelectric element side.

4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor element is formed in a chip shape and is arranged substantially parallel to the photoelectric element, and forms at least one of a receiver and a driver of the photoelectric element. The optical module as described in any one.

The semiconductor element is covered with a film in which wiring is formed, and the element body is covered from the upper part to the lower part via the side part,
The optical module according to claim 4, wherein the semiconductor element and the photoelectric element are stacked.

An interposer in which an optical module terminal connected to the substrate is formed is connected to the lower part of the semiconductor element,
The optical module according to claim 5, wherein the interposer, the semiconductor element, and the photoelectric element are system-in-package.