发明内容
本发明鉴于上述情况而做出的,其目的在于提供一种光学模块及其制造方法,其能够充分确保光学元件相对于基板的连接强度,并成本低且容易制造。
本发明为了达到上述目的而做出,提供一种光学模块,其具有:基板;光学元件,由面发光元件或面受光元件构成,并以其发光部或受光部朝向上述基板侧的方式安装于上述基板的正面;光纤,相对于上述基板的正面平行地配置,并且沿着上述基板的长度方向配置;镜,设置成与上述光学元件的发光部或受光部及上述光纤的前端相对,并且光连接上述光学元件与上述光纤;以及填充用树脂,填充于上述光学元件与上述基板之间并被硬化,且加强上述光学元件相对于上述基板的连接强度,具有隔开部件,该隔开部件在上述光学元件与上述基板之间向上述基板的宽度方向延伸地设置,且将上述光学元件与上述基板之间的间隙在上述基板的长度方向上分割而隔开,在上述隔开部件的上述光纤侧的一侧形成上述镜,在比上述隔开部件还靠与上述光纤相反的一侧的上述间隙内填充上述填充用树脂,在比上述隔开部件还靠上述光纤侧的上述间隙内填充光纤固定用树脂。
最好比上述隔开部件的上述光纤侧的端部还靠与上述光纤相反的一侧的上述光学元件的长度为上述光学元件的元件长度的1/3以上。
最好上述隔开部件的宽度为上述光学元件的宽度以上。
上述隔开部件由形成于上述基板的正面的配线图案构成,上述镜还可以将作为上述隔开部件的上述配线图案的一侧相对于上述基板的正面倾斜地加工而形成。
上述基板也可以通过在薄膜基板的正面和背面形成配线图案而成,在上述薄膜基板上形成用于容纳上述光纤且填充上述光纤固定用树脂的光纤容纳槽,并且形成用于填充上述填充用树脂的填充用槽,上述隔开部件由隔开上述光纤容纳槽与上述填充用槽的上述薄膜基板的一部分构成,上述镜通过将作为上述隔开部件的上述薄膜基板的一部分的一侧相对于上述光纤基板的正面倾斜地加工,并在该倾斜部形成金属膜而成。
另外,本发明提供一种光学模块的制造方法,该光学模块具有:基板;光学元件,由面发光元件或面受光元件构成,并以其发光部或受光部朝向上述基板侧的方式安装于上述基板的正面;光纤,相对于上述基板的正面平行地配置,并且沿着上述基板的长度方向配置;镜,设置成与上述光学元件的发光部或受光部及上述光纤的前端相对,并且光连接上述光学元件与上述光纤;以及填充用树脂,填充于上述光学元件与上述基板之间并被硬化,且加强上述光学元件相对于上述基板的连接强度,在上述光学模块的制造方法中,在上述光学元件与上述基板之间向上述基板的宽度方向延伸地设置隔开部件,并且该隔开部件以将上述光学元件与上述基板之间的间隙在上述基板的长度方向上分割而隔开的方式设置,在上述隔开部件的上述光纤侧的一侧形成上述镜,在比上述隔开部件还靠与上述光纤相反的一侧的上述间隙内填充上述填充用树脂,并且在比上述隔开部件还靠上述光纤侧的上述间隙内填充光纤固定用树脂。
还可以在上述基板上安装上述光学元件之后,在上述隔开部件的与上述光纤相反的一侧的上述间隙内填充上述填充用树脂并使其硬化,之后,在上述基板上配置上述光纤,在比上述隔开部件还靠上述光纤侧的上述间隙内填充上述光纤固定用树脂并使其硬化。
还可以在上述基板上配置上述光纤,在比上述隔开部件还靠上述光纤侧填充上述光纤固定用树脂并使其硬化之后,在上述基板上安装上述光学元件,之后,在上述隔开部件的与上述光纤相反的一侧的上述间隙内填充上述填充用树脂并使其硬化。
本发明具有如下有益效果。
根据本发明能够提供如下光学模块及其制造方法,其能够充分确保光学元件相对于基板的连接强度,并成本低且容易制造。
具体实施方式
下面,对本发明的实施方式根据附图来进行说明。
图1(a)是表示使用本实施方式的光学模块的带光学模块的电缆的俯视图及其主要部分放大图,图1(b)是其1B部分放大图,图1(c)是图1(b)的1C-1C线剖视图,图1(d)是图1(b)的1D-1D线剖视图。
如图1(a)所示,带光学模块的电缆100在光纤2的两端部分别设置本发明的光学模块1。在光纤2的一方的端部(图示左侧)设置发送侧的光学模块1a,在另一方的端部(图示右侧)设置接收侧的光学模块1b。
光学模块1(1a,1b)具有:基板3;由面发光元件或面受光元件构成,且将其发光部或受光部朝向基板3侧而安装于基板3的正面S的光学元件4;以及与光学元件4电连接的IC5。光纤2相对于基板3的正面S平行地配置,并且沿着基板3的长度方向(图示左右方向)配置。基板3的长度L例如为5~15mm,基板3的宽度W例如为2~5mm。另外,光纤2的长度LF例如为0.1~50m。
在本实施方式中,作为基板3使用在由聚酰亚胺构成的薄膜基板3a的正面S和背面R分别形成配线图案11、12的柔性印制电路板(FPC)(参照图1(c)、(d))。作为配线图案11、12,使用在铜的表面形成镍镀或金镀等金属镀层的配线图案即可。
在发送侧的光学模块1a中,作为光学元件4使用VCSEL(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser,垂直腔面发射激光器)等面发光元件,作为IC5使用驱动光学元件4的驱动器IC。在发送侧的光学模块1a的基板3的端部(图示左侧的端部)排列形成多个连接端子6a。
发送侧的光学模块1a的基板3,通过将其连接端子6a与设置于未图示的主体基板上的FPC连接器连接,从而安装于主体基板上。在主体基板的端部具有卡边缘连接器等输入连接器,该输入连接器与未图示的发送侧的外部设备连接。在发送侧的光学模块1a中,将从发送侧的外部设备经由输入连接器、主体基板、FPC连接器、连接端子6a而输入的电信号用光学元件4转换为光信号,并输出到光纤2。
另一方面,在接收侧的光学模块1b中,作为光学元件4使用PD(PhotoDiode,光电二极管)等面受光元件,作为IC5使用放大来自光学元件4的电信号的放大器IC。在接收侧的光学模块1b的基板3的端部(图示右侧的端部)排列形成多个连接端子6b。
发送侧的光学模块1b的基板3,通过将其连接端子6b与设置于未图示的主体基板上的FPC连接器连接,从而安装于主体基板上。在主体基板的端部具有卡边缘连接器等输出连接器,该输出连接器与未图示的接收侧的外部设备连接。在接收侧的光学模块1b中,将从光纤2输入的光信号用光学元件4转换为电信号,并经由连接端子6b、FPC连接器、主体基板、输出连接器而输出到接收侧的外部设备。
下面,使用图1(b)~(d),对光学元件4与光纤2的连接部的结构进行详细说明。此外,在图1(b)~(d)中,将发送侧的光学模块1a中的光学元件4与光纤2的连接部放大而表示,在接收侧的光学模块1b中也是完全相同的结构。另外,在图1(b)中,以虚线表示光学元件4,并表示透视光学元件4时的俯视图。
如图1(b)~(d)所示,在光学模块1中具有:设置成与光学元件4的发光部及光纤2的前端相对,且光连接光学元件4与光纤2的镜7;填充于光学元件4与基板3之间并被硬化,且加强光学元件4相对于基板3的连接强度的填充用树脂8;以及为了将光纤2固定在基板3而使用的光纤固定用树脂9。
光学元件4使用凸起14而倒装安装于配线图案11。虽未图示,但光学元件4在其仰视时的四角具有电极,将凸起14设置成与各电极相对应。光纤2除去其前端部的被覆层,以裸线的状态安装于基板3的正面S。
另外,在本实施方式的光学模块1中具有隔开部件10,该隔开部件10在光学元件4与基板3之间向基板3的宽度方向(图1(b)的上下方向)延伸地设置,且将光学元件4与基板3之间的间隙13在基板3的长度方向(图1(b)的左右方向)上分割而隔开,在该隔开部件10的光纤2侧的一侧形成镜7。
隔开部件10用于划分填充填充用树脂8的区域与填充光纤固定用树脂9的区域,在比隔开部件10还靠与光纤2相反的一侧(图示左侧)的间隙13内填充填充用树脂8,在比隔开部件10还靠光纤2侧(图示右侧)的间隙13内填充光纤固定用树脂9。
在本实施方式中,作为隔开部件10使用形成于基板3的正面S的配线图案11,通过将隔开部件10即配线图案11的一侧以相对于基板3的正面S倾斜45度的方式进行加工(例如、切割等机械加工),形成镜7。
由于能够在光学元件4与薄膜基板3a之间插入光纤2,因此光学元件4与薄膜基板3a之间的距离、即将配线图案11的厚度与凸起14的厚度相加的厚度需要设置成光纤2的前端部的外径(即包层直径)以上。例如,在使用包层直径80μm的光纤2的情况下,作为配线图案11使用铜层的厚度为70μm左右的配线图案就可以。薄膜基板3a的厚度例如为25μm。
此外,在本实施方式中,由于将配线图案11形成得厚,因此利用该形成得厚的配线图案11,进行光纤2的前端部的定位。具体而言,将连接光学元件4的凸起14的图示右侧的两个配线图案11形成为向长度方向平行地延伸,在该配线图案11之间的间隙内容纳光纤2的前端部,使两个配线图案11之间的间隙起到容纳光纤2的光纤容纳槽的作用。
在本实施方式中,对于连接光学元件4的凸起14的图示左侧的两个配线图案11,也形成为向长度方向平行地延伸,使填充用树脂8填充于该配线图案11之间的间隙。在此,表示将图1(b)的左上的配线图案11与隔开部件10连接的情况,但左上的配线图案11还可以不与隔开部件10连接。
另外,在本实施方式中,以从光学元件4的长度方向的两侧朝向隔开部件10的方式填充树脂8、9。此时,若例如图1(b)的左下的配线图案11与隔开部件10连接,则在填充时填充用树脂8的排放空间消失,填充用树脂8有可能通过光学元件4与隔开部件10之间的极小的间隙溢出到隔开部件10的相反侧。为了避免这种情况,需要在配线图案11的隔开部件10的附近形成用于在填充时向宽度方向排放不需要的树脂8、9的排出口15。
比隔开部件10的光纤2侧的端部还靠与光纤2相反的一侧的光学元件4的长度A,优选为光学元件4的元件长度LD的1/3以上。这是因为存在如下情况:若长度A小于光学元件4的元件长度LD的1/3,则利用填充用树脂8固定的区域变少,不能充分确保光学元件4相对于基板3的连接强度。
另外,隔开部件10的宽度优先为光学元件4的宽度以上。这是因为存在如下情况:若隔开部件10的宽度小于光学元件4的宽度,则在填充填充用树脂8和光纤固定用树脂9时,该树脂8、9绕隔开部件10而侵入到其相反侧的区域。
作为填充用树脂8和光纤固定用树脂9,可以使用相同的树脂,也可以使用不同的树脂。此外,由于填充用树脂8用于相对于基板3牢固地固定光学元件4,因此优选使用硬化后的硬度比较高的树脂。对此,光纤固定用树脂9将光纤2的前端部固定在基板3上,但由于光纤2的前端部容纳于配线图案11之间的间隙,因此不要求像填充用树脂8那么高的硬度。另外,由于光纤固定用树脂9起到吸收光纤2与基板3之间的线膨胀之差的作用,因此从保持光学模块1的长期可靠性的观点来看,优选使用硬化之后的硬度比较低的树脂。因而,为了充分确保光学元件4相对于基板3的连接强度,且保持光学模块1的长期可靠性,优选作为填充用树脂8与光纤固定用树脂9使用不同的树脂,作为光纤固定用树脂9使用比填充用树脂8还柔软(硬化之后的硬度低)的树脂。
下面,对本实施方式的光学模块的制造方法进行说明。
在本实施方式的光学模块的制造方法中,首先,制作将所需的配线图案11、12形成于薄膜基板3a的正面和背面的基板3,在作为隔开部件10的配线图案11上进行切割等加工而形成镜7。
之后,如图2(a)所示,在配线图案11上倒装安装光学元件4,如图2(b)所示,在隔开部件10的图示左侧的区域填充填充用树脂8,并使其硬化。
使填充用树脂8硬化之后,如图2(c)所示,在图示右侧的两个配线图案11之间的间隙内容纳光纤2的前端部,在隔开部件10的图示右侧的区域填充光纤固定用树脂9,并使其硬化。
之后,若在基板3上安装IC5,并且将基板3通过FPC连接器安装于另行制作的主体基板上,则能够得到本发明的光学模块1。并且,若在光纤2的两端分别设置发送侧的光学模块1a与接收侧的光学模块1b,则能够得到图1(a)的带光学模块的电缆100。
此外,在此说明了先安装光学元件4的情况,但还可以先安装光纤2。
在该情况下,首先,如图3(a)所示,在图示右侧的两个配线图案11之间的间隙内容纳光纤2的前端部,在隔开部件10的图示右侧的区域填充光纤固定用树脂9,并使其硬化。之后,若如图3(b)所示,在配线图案11上倒装安装光学元件4,如图3(c)所示,在隔开部件10的图示左侧的区域填充填充用树脂8,并使其硬化,则能够得到本发明的光学模块1。
此外,由于在先安装光纤2的情况下,在安装光学元件4之前使光纤固定用树脂9硬化,因此光纤固定用树脂9无助于光学元件4的固定。对此,由于在先安装光学元件4的情况下,光纤固定用树脂9还兼起到将光学元件4固定在基板3上的填充的作用,因此能够进一步提高光学元件4相对于基板3的连接强度。
如上说明,在本实施方式中具有隔开部件10,该隔开部件10在光学元件4与基板3之间向基板3的宽度方向延伸地设置,且将光学元件4与基板3之间的间隙13在基板3的长度方向上分割而隔开,在隔开部件10的光纤2侧的一侧形成镜7,在比隔开部件10还靠与光纤2相反的一侧的间隙13内填充填充用树脂8,在比隔开部件10还靠光纤2侧的间隙13内填充光纤固定用树脂9。
通过如此构成,能够容易进行光学元件4与光纤2的安装操作,能够实现充分确保光学元件4相对于基板3的连接强度且容易制造的光学模块1。
另外,在光学模块1中,由于通过镜7直接光连接光学元件4与光纤2,因此不需要光波导和透镜,从而成本低。
另外,在本实施方式中,由于将比隔开部件10的光纤2侧的端部还靠与光纤2相反的一侧的光学元件4的长度A做成光学元件4的元件长度LD的1/3以上,因此能够充分确保填充填充用树脂8的区域,即使是对光纤固定用树脂9使用柔软的树脂的情况,也能够充分确保光学元件4相对于基板3的连接强度。
并且,通过将隔开部件10的宽度设为光学元件4的宽度以上,能够防止在填充时树脂8、9侵入到隔开部件10的相反侧的区域,并能更容易制造。
此外,还考虑将隔开部件10与镜7分体形成,但在该情况下发生结构复杂且制造费工夫的问题。通过将隔开部件10与镜7一体形成,具有结构简单、能够容易制造、并且还能够实现小型化的优点。
下面,对本发明的另一个实施方式进行说明。
如图4(a)~(c)所示的光学模块41是在图1的光学模块1中,将薄膜基板3a的一部分作为隔开部件10而使用。
在光学模块41中,作为基板3使用比较厚地形成薄膜基板3a且在该薄膜基板3a的正面S侧形成比较薄的配线图案11的基板。例如,在作为光纤2使用包层直径80μm的光纤的情况下,作为基板3使用薄膜基板3a的厚度为70μm左右且配线图案11的厚度为10μm左右的基板就可以。
在光学模块41中,在薄膜基板3a上形成有用于容纳光纤2且填充光纤固定用树脂9的光纤容纳槽42,并且形成有用于填充填充用树脂8的填充用槽43,将隔开光纤容纳槽42与填充用槽43的薄膜基板3a的一部分(隔开两槽42、43的隔壁的部分)作为隔开部件10而使用。
光纤容纳槽42形成于图4(a)的右侧的两个配线图案11之间,填充用槽43形成于图4(a)的左侧的两个配线图案11之间。在各槽42、43的隔开部件10侧的端部,形成有用于在填充时向宽度方向排放不需要的树脂8、9的排出口15。
另外,在光学模块41中,通过将隔开部件10(薄膜基板3a的一部分)的一侧(即、光纤容纳槽42侧的侧壁)加工成相对于薄膜基板3a的正面倾斜,且在该倾斜部通过镀敷等形成金属膜44,从而形成镜7。作为金属膜44使用例如由铜构成的金属膜就可以。
根据光学模块41,能够得到与上述光学模块1相同的作用效果,并且能够实现进一步的薄型化。
本发明不限于上述实施方式,在不脱离本发明的宗旨的范围内当然可以增加各种变更。
例如,在上述实施方式中,对只具有一个光学元件4的情况(即、一个通道的情况)进行了说明,但也可以使用将多个光学元件排列成陈列状的陈列状光学元件实现多通道化。在该情况下,代替光纤2使用排列多个光纤的光纤陈列。
另外,在上述实施方式中,作为隔开部件10使用配线图案11或薄膜基板3a,但不限于此,还能够与基板3分体地形成隔开部件10,并且在基板3上安装该隔开部件10。