CN101010609A - 光电复合组件 - Google Patents
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Abstract
一种光电复合组件，在基板(3)上层积了绝缘层(31)，在其上形成了内置了光导波路(21)的绝缘层(2)，下部地电极(61)、上部地电极(62)和导电性通路(71)等电连接在绝缘层(2)上下，光导波路(21)与以发光元件和发送LSI为主要构成的发送部(11)和以受光元件和接收LSI为主要构成的接收部(12)耦合。如果发送部(11)驱动发光元件，信号光就和光导波路(21)耦合而进行光传播，而没有入射到光导波路(21)的杂光(41)就会和电磁波噪声(42)一起在基板(3)和绝缘层(2)的内部或空间传播，在导电性通路(71)被散射，在上下地电极(61、62)被反射，只有信号光和接收部(12)的受光元件耦合。
Description
技术领域
本发明涉及光电复合组件，特别涉及发光元件及其驱动LSI以及受光元件及其信号处理LSI等与光导波路一体安装的高速光电复合组件。
背景技术
近年来，人们期待实现用于以局域网、城际网络等为代表的光通信以及服务器、路由器的装置内、装置间的光链接等的高速、低成本而且小型的光收发两用机。光收发两用机由光发送部和光接收部构成，其中光发送部的组件具有发送LSI和半导体激光器等发光元件，光接收部的组件具有接收LSI和类似光电二极管的受光元件。
以往这种光电复合组件是在形成了光导波路的基板上安装光元件，通过和光导波路耦合而形成光耦合系统，通过光导波路的一端和光纤耦合来进行对外部的光输入输出。而且在光加入者系统中，为了使用于输入输出的纤维的根数为1根，而采用通过对发光元件和受光元件的信号波长进行区分，在中途插入滤光器来分配波长的结构。而在收发一体型的光组件中，需要抑制杂光和电磁波噪声，因此以往采取了各种降低的手段。例如，在专利文献1所述的以往的光传输组件中，采取了以下的结构：在发光元件和受光元件之间的光导波路上，插入开了孔的遮光板，使得在光导波路近旁通过，而外侧被遮住，从而抑制从发光元件出来而没有和光导波路耦合的杂光。
另外，作为可抑制杂光的另外的结构，例如在专利文献2中，提出了将发光元件和受光元件的周围用透明树脂覆盖成穹状，将其外侧用遮光用树脂覆盖部进行表面涂层的结构。根据该结构，能够使得来自发光元件的杂光不会漏出到外部，同时能够使得来自外部的光不会被受光元件受光。
另一方面，作为用于抑制电磁波噪声的结构，采用了拉开发送部和接收部的距离，例如将安装了接收部的元件的整个基板用电磁波屏蔽用的组件包进行覆盖等对策，以防止因发光元件的驱动而产生的电磁波噪声到达接收侧而被接收LSI放大。
专利文献1：特开2001-249241号公报(3-4页，图1、图2)
专利文献2：特开2001-174675号公报(3页，图1、图2)
发明内容
发明打算解决的课题
在使用了以往的光导波路基板的光组件中，为了抑制杂光和电磁波噪声，是对各个部品采取对策。但是，个别地采取对策难以减少部品数量等，而成为阻碍减小尺寸和降低成本的原因。
另外，在为了降低杂光而插入遮光板时，因为要进行调整而使得遮光板的孔部在导波路部分，所以存在调整精度苛刻，实装成本变高的问题。
另外，为了降低电磁波噪声而拉开发光元件和受光元件的距离，从而存在阻碍小型化的问题。
另外，在以往的结构中，因为不能在微细的部分形成电磁屏蔽结构，所以在将发送部或接收部等阵列化时，抑制相邻信道间的串扰很困难。
本发明的课题正是解决上述以往技术的问题点，其目的在于：第一，提供一种具有不是对各个部品而是在同一部品内(同一基板上)可实现杂光和电磁波噪声的抑制的结构的光电复合组件；第二，提供一种具有不用类似遮光板的部品就能够抑制杂光，可降低实装成本的结构的光电复合组件；第三，提供一种具有即使拉近发光元件和受光元件的距离，也能够降低电磁波噪声，可实现小型化的结构的光电复合组件；第四，提供一种抑制了串扰的、实现了阵列化的光电复合组件。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的，根据本发明，可提供一种光电复合组件，具有：发送部和/或接收部；和配置在绝缘层内，至少和上述发送部或上述接收部进行了光学耦合的光导波路，其特征在于，上述光导波路的至少一部分由形成为筒状的接了地的导电性构件包围。
另外，为了实现上述目的，根据本发明，可提供一种光电复合组件，具有：发送部和/或接收部；和配置在绝缘层内，至少和上述发送部或上述接收部进行了光学耦合的光导波路，其特征在于，在上述绝缘层上下面上分别形成了上部地电极和下部地电极，上述光导波路的至少一部分由与上述地电极和下部地电极中的至少一方连接的沿着光导波路在其两侧形成的平行导电性构件和在与该平行导电性构件交叉的方向形成的交叉导电性构件按“コ”字状或“ロ”字状包围。
本发明是在基板上配置将光导波路内置的绝缘层，将在该绝缘层的上面和下面上形成的导电膜(接地图形、信号布线和电源布线)作为遮光用和电磁波屏蔽用膜来有效活用，同时将光导波路用设置在绝缘层内的接了地的导电性构件包围成“コ”字状或“ロ”字状，从而承担遮光用和电磁波屏蔽用的作用，所以根据本发明，能够不是对各个部品而是在同一部品内(同一基板上)进行遮光和电磁屏蔽，另外，不再需要拉开发送部和接收部的距离，能够削减部品数量，实现装置的小型化和低成本化。另外，因为不再需要用于降低杂光的具有开孔的遮光板，所以能够压缩实装成本。另外，因为能够在微细的部分作成电磁屏蔽结构，所以在进行阵列化时能够抑制相邻信道间的串扰。
附图说明
图1是本发明的第一种实施方式的主要部分的纵剖视图和横剖视图。
图2是说明本发明的第一种实施方式的动作的示意图。
图3是本发明的第二种实施方式的主要部分的纵剖视图和横剖视图。
图4是本发明的第三种实施方式的主要部分的纵剖视图和横剖视图。
图5是本发明的第四种实施方式的主要部分的纵剖视图和横剖视图。
图6是本发明的第五种实施方式的纵剖视图、俯视图和横剖视图。
标号说明
1：光电复合组件
1a：光电复合组件的光传输部
2：绝缘层
3：基板
8：光纤
9：突出部
11：发送部
12：接收部
21：光导波路
31：绝缘层
41、43：杂光
411：绝缘层内杂光
412：空间传播杂光
42：电磁波噪声
421：绝缘层传播电磁波噪声
422：空间传播电磁波噪声
423：基板传播电磁波噪声
51：LD
52：发送LSI
53：接收PD
54：接收LSI
55：WDM滤光器
56：反射镜
61：下部地电极
62：上部地电极
63：上部电极、布线
64：下部电极、布线
65、66、69：信号线路
67、68：电源线路
71：导电性通路(填充了导电性材料的通路孔)
72：导电性侧壁
73：导电性正面壁
73a：开口
74：吸收体填充通路(填充了光吸收性材料的通路孔)
75：吸收层
76：屏蔽盒
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。图1是特别着眼于光导波路的电磁屏蔽和遮光结构来表示本发明的第一种实施方式的要部剖视图，图1(a)是纵剖视图，图1(b)是在通过光导波路的面上的横剖视图。在图1所示的本实施方式的光电复合组件的光传输部1a中，在由Si构成的基板3上层积了绝缘层31，在其上形成了内置了光导波路21的绝缘层2。然后，在绝缘层2的上、下面上，分别形成了上部地电极62和下部地电极61，在绝缘层2内，形成了多条通路孔(下面称导电性通路)71，该导电性通路71与上部地电极62和下部地电极61连接，并填充了导电性材料。光导波路21与以发光元件和发送LSI为主要构成要素的发送部11和以受光元件和接收LSI为主要构成要素的接收部12进行光学耦合。
绝缘层2将光导波路21内置，具有适于光导波的折射率结构。作为绝缘层的材料，优选的是相对于信号波长损失低，可用激光束进行通路孔加工等的聚合物树脂。
在本实施方式中，导电性通路71配置成在发送部11侧将光导波路21包围。导电性通路71在不将沿着发送部和接收部之间的光导波路21传播过来的信号光吸收或者散射的范围内接近光导波路21，同时在相对于杂光41的主要传播方向(图的左右方向)垂直的方向并排。并且，在该垂直方向排列的导电性通路71的列成多条配置，并且使导电性通路71在杂光41的主要传播方向配置成锯齿形，使得杂光41向接收部12方向(图的右方向)的直行受到阻碍，就会很有效果。在图1所示的第一种实施方式中，表示了不让来自发送侧的杂光41和电磁波噪声42泄漏到外部的结构，但是也可以采取将导电性通路71排列在接收部12侧，从而不让来自外部的杂光和电磁波噪声进入接收部的结构。另外，也可以是在发送部侧和接收部侧双方将光导波路用导电性通路71包围的结构。
下面，参照图2说明本实施方式的光电复合组件的动作。
如果在发送部11驱动发光元件，信号光就会入射到光导波路21进行光传播，而没有入射到光导波路21的杂光41之中的在绝缘层2内传播的绝缘层内杂光411就会和绝缘层传播电磁波噪声421一起在导电性通路71被散射。另外，在空间传播的杂光412就会和空间传播电磁波噪声422一起在上部地电极62被反射。另外，在基板3内传播过来的基板传播电磁波噪声423在下部地电极61被反射，入射到基板3的空间传播杂光412大部分被Si制的基板吸收，剩余的部分在下部地电极61被反射。因此，杂光不能被受光部的受光元件耦合，只有接收信号光和接收部12的受光元件耦合。如上所述，在本实施方式的光电复合组件中，在其光传输部1a，因为能够将用于进行遮光和电磁屏蔽的导电性通路列作成到光导波路通过的基板上，所以整个组件的结构得以简化，能够减少部品数量，能够实现小型化和低成本化。另外，能够将遮挡结构作成到基板和绝缘层的内部，所以能够剪切掉从发送侧传播到接收侧的基板、绝缘层内部的杂光、电磁波噪声，提高遮光、电磁屏蔽效果。
图3是本发明的第二种实施方式的要部剖视图，图3(a)是纵剖视图，图3(b)是在通过光导波路的面上的横剖视图。在图3所示的本实施方式的光电复合组件的光传输部1a中，代替导电性通路，形成了无缝隙地埋入了导电性材料的壁状构件，提高了遮光、电磁屏蔽效果。即，在绝缘层2内，夹着光导波路21设置与之大致平行的一对导电性侧壁72，同时和导电性侧壁72连接、与之垂直地形成避开光导波路21的导电性正面壁73。在导电性正面壁73上设有通过光导波路21的开口73a。该导电性壁，如果反复进行为形成用于导电性通路的通路孔而使用的激光加工，将通路孔形成为连续的形状，并在其内部填充导电性材料，就能够容易地形成。从而，在绝缘层2内传播的杂光41和电磁波噪声42被导电性侧壁72和导电性正面壁73反射，只有接收信号光到达接收部12的受光元件。
图4是本发明的第三种实施方式的要部剖视图，图4(a)是纵剖视图，图4(b)是在通过光导波路的面上的横剖视图。在图4所示的本实施方式的光电复合组件的光传输部1a中，不仅由导电性通路71进行散射，而且由填充了光吸收体的通路孔(下面称吸收体填充通路)74进行直接吸收或散射光吸收，从而提高了遮光效果。吸收体填充通路74配置在排列成“コ”字状的导电性通路71的内侧，遮住杂光4的路线。从而成为在绝缘层2内传播的杂光41被导电性通路71散射，进而被吸收体填充通路74吸收，只有接收信号光到达接收部12的受光元件。吸收体材料可以从聚合物树脂中容易地选择。
图5是本发明的第四种实施方式的要部剖视图，图5(a)是纵剖视图，图5(b)是在通过光导波路的面上的横剖视图。在图5所示的本实施方式的光电复合组件的光传输部1a中，绝缘层2的上部为由光吸收性材料构成的吸收层75，因由导电性通路71进行的散射和由吸收体填充通路74和吸收层75进行的直接吸收和散射光吸收，而提高了遮光效果。在此，吸收体填充通路74配置在排列成“コ”字状的导电性通路71的内侧，遮住杂光41的路线。从而成为在绝缘层2内传播的杂光41被导电性通路71散射，进而被吸收体填充通路74和吸收层75吸收，只有接收信号光到达接收部12的受光元件。同样，直接到达吸收层75的杂光43被直接吸收。光吸收性材料可以从聚合物树脂中容易地选择，吸收层75可以由旋转涂层形成。另外，贯通吸收层75和绝缘层2的通路孔能够通过激光加工容易地形成。
另外，在第一种到第四种实施方式中，就各具有一个发送部、接收部和光导波路的情况进行了说明，但是也可以将多个发送部或接收部配置成阵列状。根据本发明，即使在进行了阵列化时，导电性通路等也能够在微细的部分形成，所以能够分别对个别的光导波路设置遮光和电磁屏蔽结构，即使在紧凑地进行了集成化的阵列化组件中也能够抑制相邻信道问的串扰。
图6是本发明的第五种实施方式的光电复合组件的示意图，图6(a)是纵剖视图，图6(b)是俯视图，图6(c)是在通过光导波路的面上看到的横剖视图。光电复合组件1具有：发送部11、接收部12、和在它们之间进行光学耦合的铺设在绝缘层2内的光导波路21，它们设置在基板3上的绝缘层31上，作为一体型组件而构成。在绝缘层2的上、下面上，分别形成了上部电极、布线63和下部电极、布线64，另外在绝缘层2内部形成了导电性通路71和吸收体填充通路74。在此，上部电极、布线63和下部电极、布线64分别包含地电极、信号线路和电源线路。
发送部11由LD51和发送LSI52构成。LD51按倒装片式连接在绝缘层31上形成的信号线路69上，接收来自发送LSI52的电流振幅信号，生成光信号。LD51的层结构和内部结构为适于和光导波路光耦合的结构。另外，不限于端面发光型，也可以用面发光型的LD。此时，也可以将其安装在绝缘层2上，用反射镜将光路变换90度，使其出射光和光导波路21耦合。发送LSI52通过突出部9按倒装片式实装在绝缘层2上的上部地电极62、电源线路68和信号线路65上，按照来自外部的电信号(规定电压的调制信号)，赋予LD51必要的电流振幅的驱动电流。连接了发送LSI52的信号线路65和连接了LD51的信号线路69由贯通绝缘层2而形成的导电性通路连接在一起。
接收部12由接收PD53和接收LSI54构成。接收PD53按倒装片式连接在绝缘层2上的信号线路66上，将输入信号光变换成电流振幅信号，发送给接受LSI54。接收PD53不限于面型PD，也可以用端面入射型的PD。此时，也可以将PD安装在下部电极、布线64上，和光导波路21直接耦合。接收LSI54按倒装片式连接在绝缘层2上的上部地电极62、信号线路66和电源线路67上，将来自接收PD53的电流振幅信号变换成电压信号，使其成为规定电压。接收部12收纳在和上部地电极62连接的金属制的屏蔽盒76内。
在本实施方式中，将信号线路作为共面的传输线路而构成，但是也可以将信号线路作为带状传输线路而形成在上部地电极上。这样就能够更完全地屏蔽杂光和电磁波噪声。
在本实施方式中，作为光回路部分，光导波路21成V字型地铺设在基板3上。在基板3的一端，形成了发送部11，在导波路相交的部分，配置了WDM滤光器55，在其后方侧，设置了接收部12。开成V字状的光导波路21的一方端部和LD51耦合，另一方和光纤8耦合。
WDM滤光器55插入在两条导波路成V字相交的部分形成的槽中。来自外部的输入光透过WDM滤光器55后，在反射镜56被反射，入射到接收PD53。来自发送部11的信号光在WDM滤光器55被反射，通过光纤8输出到外部。
光纤8将来自外部的光输入通过光导波路21导向接收部12，然后将来自发送部的光信号通过光导波路21向外部进行光输出。光纤8由在基板上形成的V槽等进行定位。
在该收发一体型的光电复合组件构成中，在铺设了在发送部11和接收部12之间进行光耦合的光导波路21的绝缘层2中，在其发送部侧和接收部侧两方的上、下面上形成了上部地电极62和下部地电极61，然后在发送部侧和接收部侧分别配置了导电性通路71和吸收体填充通路74。在此，导电性通路71在发送部侧和接收部侧两方配置成将光导波路21包围。而且，在发送部11发生的空间传播电磁波噪声向接收部12的传递因屏蔽盒76而被遮挡。即，能够由下、上部地电极61、62、导电性通路71和屏蔽盒76形成等电位面，屏蔽空间传播、基板传播和绝缘层传播的各电磁波噪声。在本实施方式中，屏蔽盒76配置在容易受来自外部的电磁波噪声的影响的接收部12侧，但是也可以配置在发送部11侧。
如上所述，在本发明的第五种实施方式中，因为不再需要为了降低杂光而带有孔的遮光板，所以能够压缩实装成本。另外，因为能够在发送侧或接收侧的近旁采取用于降低电磁波噪声的电磁屏蔽结构，所以不再需要拉开发送侧和接收侧之间的距离，能够实现小型化。
实施例1
下面，参照图6说明本发明的实施例1。LD51是振荡波长1310nm的端面发光激光器，接收PD53是面型的光电二极管，将这些光元件进行了倒装片式实装。绝缘层2的光导波路的损失为0.5dB/cm。发送LSI52自外部用156Mbit/s的差动输入的电信号来控制LD51的注入电流。波长1310nm的光信号通过光导波路21在WDM滤光器55反射，从光纤8向外部进行光输出。另一方面，波长1550nm、622Mbit/s的光输入通过光纤8、光导波路21而传递，透过WDM滤光器55，在发射镜56反射，由接收PD53接收，在接收LSI54作为电信号被输出。此时从LD51到接收PD53的光的隔离为65dB，电的隔离为80dB，得到了降低杂光和电磁波噪声的效果。
工业实用性
作为本发明的活用例，可列举在以局域网、城际网络等为代表的光通信以及服务器、路由器等装置内、装置间的光链接中使用的光电复合组件。
Claims (23)
1.一种光电复合组件，
具有：
发送部和/或接收部；和
配置在绝缘层内，至少和上述发送部或上述接收部进行了光学耦合的光导波路，
其特征在于，上述光导波路的至少一部分由形成为筒状的接了地的导电性构件包围。
2.一种光电复合组件，
具有：
发送部和/或接收部；和
配置在绝缘层内，至少和上述发送部或上述接收部进行了光学耦合的光导波路，
其特征在于，在上述绝缘层上下面上分别形成了上部地电极和下部地电极，
上述光导波路的至少一部分由与上述地电极和下部地电极中的至少一方连接的沿着光导波路在其两侧形成的平行导电性构件和在与该平行导电性构件交叉的方向形成的交叉导电性构件按“コ”字状或“ロ”字状包围。
3.根据权利要求2所述的光电复合组件，其特征在于，在上述绝缘层的上面或下面中的至少一面上，地电极和信号布线在同层形成。
4.根据权利要求2所述的光电复合组件，其特征在于，上述平行导电性构件由导电性通路列或导电性壁构成。
5.根据权利要求2所述的光电复合组件，其特征在于，上述交叉导电性构件由导电性通路列或开设了上述光导波路通过的开口部的导电性壁构成。
6.根据权利要求1所述的光电复合组件，其特征在于，在上述绝缘层内，还配置了反射光和电磁波的反射构件和/或光吸收构件。
7.根据权利要求2所述的光电复合组件，其特征在于，在上述绝缘层内，还配置了反射光和电磁波的反射构件和/或光吸收构件。
8.根据权利要求7所述的光电复合组件，其特征在于，上述反射构件由贯通上述绝缘层而形成的接了地的导电性通路构成。
9.根据权利要求7所述的光电复合组件，其特征在于，上述光吸收构件由将贯通上述绝缘层的通路孔用光吸收材料填充而形成的吸收体填充通路构成。
10.根据权利要求1所述的光电复合组件，其特征在于，上述发送部具有发光元件和驱动该发光元件的发送LSI。
11.根据权利要求9所述的光电复合组件，其特征在于，上述发送部具有发光元件和驱动该发光元件的发送LSI。
12.根据权利要求11所述的光电复合组件，其特征在于，上述发送LSI安装在上述绝缘层上。
13.根据权利要求1所述的光电复合组件，其特征在于，上述接收部具有受光元件和处理该受光元件的输出信号的接收LSI。
14.根据权利要求12所述的光电复合组件，其特征在于，上述接收部具有受光元件和处理该受光元件的输出信号的接收LSI。
15.根据权利要求14所述的光电复合组件，其特征在于，上述受光元件和上述接收LSI安装在上述绝缘层上。
16.根据权利要求1所述的光电复合组件，其特征在于，上述发送部或上述接收部中的至少一方收纳在屏蔽盒内。
17.根据权利要求15所述的光电复合组件，其特征在于，上述发送部或上述接收部中的至少一方收纳在屏蔽盒内。
18.根据权利要求1所述的光电复合组件，其特征在于，在上述发送部和上述接收部之间，配置了只让发送信号光和接收信号光之中的任何一方透过的滤光器。
19.根据权利要求17所述的光电复合组件，其特征在于，在上述发送部和上述接收部之间，配置了只让发送信号光和接收信号光之中的任何一方透过的滤光器。
20.根据权利要求1所述的光电复合组件，其特征在于，上述绝缘层的一部分的层由吸收杂光的材料构成。
21.根据权利要求19所述的光电复合组件，其特征在于，上述绝缘层的一部分的层由吸收杂光的材料构成。
22.根据权利要求1所述的光电复合组件，其特征在于，多个上述发送部或多个上述接收部，或者上述发送部、上述接收部和上述光导波路的多个组配置成阵列状。
23.根据权利要求21所述的光电复合组件，其特征在于，多个上述发送部或多个上述接收部，或者上述发送部、上述接收部和上述光导波路的多个组配置成阵列状。
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