CN104076453B - 光模块、光通信设备、以及光传送装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够实现进一步的小型化的光模块、光通信设备以及光传送装置。具备：电路基板（2）；搭载于电路基板的表面（S）的光元件（3）和半导体电路元件（4）；形成于电路基板的背面（R）且具有收纳从基端侧导入的光纤（5）的前端部的光纤收纳槽（6）的光连接部件（14）；设置于光波导（7）的与电路基板相反的一侧，用于将以光纤收纳于光纤收纳槽的状态固定的按压板（8），其中，半导体电路元件构成为，搭载于电路基板的比光元件更靠基端侧的位置，由半导体电路元件和按压板夹持电路基板和光连接部件（14）和光纤的前端部，并且，在电路基板的背面（R）的前端部排列形成与连接对象的设备侧电路基板（21）电连接的多个电极（12）。
Description
技术领域
本发明涉及光模块、光通信设备以及光传送装置。
背景技术
以往已知将从设备等输入的电信号转换为光信号而向光纤输出，或者，将从光纤输入的光信号转换为电信号而向设备等输出的光模块。
作为这样的光模块，已知以与光元件的发光部或者受光部对置的方式设置具有透镜、反光镜的透镜块，经由该透镜块将光元件和光纤光学性连接的构成的光模块。
此外，作为与该申请的发明相关的现有技术文献信息，存在专利文献1。
专利文献1：日本特开2011-95295号公报
发明内容
近年来，光模块用于各种用途，根据其用途，有强烈要求光模块的小型化的情况。例如在工业用的超小型照相机等中，有伴随着小型化不能够充分确保收纳光模块的空间，要求数mm程度的大小的超小型光模块的情况。
然而，在使用如上述的透镜块的构成的光模块中在小型化上存在极限，难以实现如上述的超小型的光模块。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够实现进一步的小型化的光模块、光通信设备以及光传送装置。
本发明是为了实现上述目的而做出的，是一种光模块，具备：电路基板；搭载于上述电路基板的表面的光元件；搭载于上述电路基板的表面且与上述光元件电连接的半导体电路元件；形成于上述电路基板的背面，且具有对从上述电路基板的基端侧导入的光纤的前端部进行收纳的光纤收纳槽，将收纳于该光纤收纳槽的上述光纤和上述光元件光学连接的光波导；设置于上述光波导的与上述电路基板相反的一侧，用于将上述光纤以收纳于上述光纤收纳槽的状态固定的按压板，其中，上述半导体电路元件构成为：搭载于上述电路基板的比上述光元件更靠基端侧的位置，由上述半导体电路元件和上述按压板夹持上述电路基板、上述光连接部件及上述光纤的前端部，并且，在上述电路基板的背面的前端部排列形成与连接对象的设备侧电路基板电连接的多个电极。
也可以是上述半导体电路元件和上述按压板的线膨胀系数之差为20ppm/K以下。
也可以是上述按压板设置为至少从与上述半导体电路元件对置的位置延伸到与上述光元件对置的位置。
也可以是上述按压板构成为在将上述电极与上述设备侧电路基板电连接时，其前端面与上述设备侧电路基板抵接。
也可以在上述电路基板的表面形成有用于检查上述光元件或者上述半导体电路元件的检查用电极。
也可以是上述电路基板形成为一边为3mm以下的矩形状，上述电极的长度为0.5mm以下。
另外，本发明是将本发明的光模块的上述电极与上述设备侧电路基板电连接的光通信设备。
也可以是将形成于上述光模块的上述电路基板的背面的上述电极与形成于上述设备侧电路基板的表面的设备侧电极电连接，以一并覆盖搭载于上述光模块的上述电路基板的表面的上述光元件及上述半导体电路元件、和搭载于上述设备侧电路基板的表面的设备侧元件的方式设置封装物。
另外，本发明是将本发明的光模块设置于上述光纤的两端部的光传送装置。
根据本发明，能够提供能够实现进一步的小型化的光模块、光通信设备以及光传送装置。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的光模块的图，(a)、(b)是立体图，(c)是连接于设备侧电路基板时的侧视图。
图2是图1的光模块的俯视图。
图3(a)、(b)是用于图1的光模块的电路基板和光波导的立体图。
图4是用于图1的光模块的光纤保持部件的立体图。
图5是本发明的一个变形例的光模块的侧视图。
图6是将本发明的一个变形例的光模块连接于设备侧电路基板时的侧视图。
图中：1-光模块，2-电路基板，3-光元件，4-半导体电路元件，5-光纤，6-光纤收纳槽，7-光波导，8-按压板，10-光纤保持部件，12-电极，14-光连接部件，21-设备侧电路基板。
具体实施方式
以下，根据附图，对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本实施方式的光模块的图，(a)、(b)是立体图，(c)是连接于设备侧电路基板时的侧视图。此外，图2是其俯视图。
如图1、2所示，光模块1具有：电路基板2；搭载于电路基板2的表面S的光元件3；搭载于电路基板2的表面S且与光元件3电连接的半导体电路元件4；形成于电路基板2的背面R且具有对从电路基板2的基端侧导入的光纤5的前端部进行收纳的光纤收纳槽6(参照图3)，将收纳于该光纤收纳槽6的光纤5和光元件3光学连接的光连接部件14；设置于光波导7的与电路基板2相反的一侧，用于将光纤5以收纳于光纤收纳槽6的状态进行固定的按压板8。
如图3所示，作为电路基板2，使用在双面形成有布线图案2a的双面布线的柔性印刷基板(FPC)。形成于表面S侧的布线图案2a和形成于背面R侧的布线图案2a经由导通孔2b电连接。在本实施方式中，电路基板2形成为一边为3mm以下，更详细而言一边为lmm以上3mm以下的矩形形状。
在电路基板2的表面S侧，通过倒装片安装而安装有由VCSEL(Vertical CavitySurface Emitting Laser)等的面发光元件或者PD(Photo Diode)等的面发光元件构成的光元件3、及半导体电路元件4。作为半导体电路元件4，在光元件3由发光元件构成的情况下使用驱动该发光元件的驱动器IC，在光元件3由受光元件构成的情况下使用对来自该受光元件的电信号进行放大的放大器IC。
在本实施方式中，光连接部件14由形成于电路基板2的背面R，且具有对从电路基板2的基端侧导入的光纤5的前端部进行收纳的光纤收纳槽6(参照图3)，且将收纳于该光纤收纳槽6的光纤5和光元件3光学连接的光波导7构成。
在电路基板2的背面R形成有光波导7。在与光元件3的发光部或者与受光对置的位置的电路基板2形成有使光元件3收发的光通过的贯通孔11。此外，电路基板2由相对于所使用的波长的光为透明的材料构成的情况下，也可以省略贯通孔11。
虽未图示，但光波导7由沿着光纤5的延伸方向与电路基板2平行地延伸的芯部和包围芯部的周围的包层构成，并构成为若在光纤收纳槽6收纳光纤5则光纤5的芯部和光波导7的芯部光学连接。在与光元件3的发光部或者受光部对置的位置的光波导上形成有V字状的槽，形成有利用芯部和空气的折射率之差而相对于光波导7的芯部的光轴倾斜45度的反光镜7a。通过该反光镜7a使光轴90度变换，从而光元件3的发光部或者受光部与光波导7的芯部光学连接。光波导7以从电路基板2的基端部延伸到与光元件3对置的位置的方式形成。
在光模块1中，在光纤5的周围填充有粘接剂，在用按压板8按压光纤5的状态下使粘接剂固化，从而光纤5被光纤收纳槽6固定。作为粘接剂使用紫外线固化型的树脂，作为按压板8使用相对于紫外线透明的材料，从而能够在用按压板8按压光纤5的状态下照射紫外线而使粘接剂固化，能够使组装时的工序简单化。
在电路基板2的基端部设置有光纤保持部件10，用于牢固地固定光纤5，且抑制光纤5的延伸部的损伤。光纤保持部件10是对由铝或不锈钢等构成的金属板进行加工而形成。
如图4所示，光纤保持部件10由以覆盖光纤5的两侧方和下方(按压板8侧)的方式形成为剖面视凹字状的光纤保持部10a、及从光纤保持部10a的下表面(按压板8侧的面)向电路基板2的前端侧延伸，粘接固定于按压板8的与光波导7相反一侧的面的固定部10b构成。在光纤保持部10a填充固化有固化后的硬度小的粘接剂(固化后，多少允许光纤5的移动的柔软的粘接剂)，用于抑制应力集中在光纤5的从光波导7的延伸部分而导致光纤5破损。固定部10b的前端部向宽度方向扩大而形成为大致T字状，增大与按压板8的接触面积而牢固地固定光纤保持部件10。
而且，在本实施方式的光模块1中，半导体电路元件4搭载于电路基板2的比光元件3更靠基端侧(光纤5的导入侧)的位置，以由半导体电路元件4和按压板8夹持电路基板2和光波导7和光纤5的前端部的方式构成，并且，在电路基板2的背面R的前端部，排列形成与连接对象的设备侧电路基板21电连接的多个电极12。
在本实施方式中，沿着电路基板2的宽度方向以等间隔排列形成6个电极12，然而电极12的数量、配置间隔等不限于此。只是，若使电极12的长度过长，则电路基板2整体变长导致大型化，所以希望电极12的长度尽量短，优选0.5mm以下。在本实施方式中，电极12的长度设为约0.2mm，电极12的沿着宽度方向的配置间距设为约0.16mm。此外，依次设置半导体电路元件4以及光元件3、电路基板2、光波导7、按压板8、光纤保持部件10的光模块1整体的厚度约为0.8mm。
在光模块1中，构成为由半导体电路元件4和按压板8夹持电路基板2和光波导7和光纤5的前端部，所以若半导体电路元件4和按压板8的线膨胀系数之差大，则在整体产生弯曲，有可能产生光元件3、半导体电路元件4的焊锡脱落等的不良状况。因此，希望半导体电路元件4和按压板8的线膨胀系数尽量接近，希望半导体电路元件4和按压板8的线膨胀系数之差为20ppm/K以下。具体而言，希望作为按压板8使用线膨胀系数与半导体电路元件4接近，且相对于紫外线透明的石英玻璃等玻璃。
另外，在本实施方式中，在电路基板2的与搭载了半导体电路元件4的一侧相反的一侧面的前端部上形成电极12，所以若在检查光元件3或者半导体电路元件4时将检查用的探针按触到电极12，则光元件3、半导体电路元件4被按压到作业台，有可能产生光元件3、半导体电路元件4的焊锡脱落等不良状况。因此，在本实施方式中，构成为在电路基板2的表面S形成用于检查光元件3或者半导体电路元件4的检查用电极13，在检查时将探针按触到该检查用电极13而进行检查。此外，在本实施方式中，将电路基板2的表面S的前端侧的、光元件3的周围的布线图案2a扩大形成以便容易按触探针，作为检查用电极13来使用。
若将作为光元件3使用发光元件的光模块1设置在光纤5的一方的端部，在该光纤5的另一方的端部设置作为光元件3使用受光元件的光模块1，则得到本实施方式的光传送装置。
而且，如图1(c)所示，若将光模块1的电极12与设备侧电路基板21电连接，则得到本实施方式的光通信设备100。
光通信设备100例如是工业用的超小型照相机等。设备侧电路基板21例如是光通信设备100的控制用电路基板，在其表面侧的端部形成有用于连接光模块1的电极12的设备侧电极22。而且，在设备侧电路基板21的表面搭载有进行光通信设备100的控制等的半导体电路元件等的设备侧元件23。
光通信设备100是利用焊锡等将形成于光模块1的电路基板2的背面R的电极12与形成于设备侧电路基板21的表面的设备侧电极22电连接而构成的。
本实施方式中，为了在高温高湿环境下也提高可靠性，以一并覆盖搭载于光模块1的电路基板2的表面S的光元件3以及半导体电路元件4、搭载于设备侧电路基板21的表面的设备侧元件23的方式，设置由树脂构成的封装物24。例如，在将电极12形成于电路基板2的表面S侧的情况下，无法以一并覆盖光元件3以及半导体电路元件4和设备侧元件23的方式设置封装物24，而产生在电路基板2的两面分别设置封装物24的必要，但如光模块1那样在电路基板2的背面R形成电极12，从而使光元件3以及半导体电路元件4和设备侧元件23都位于设备侧电路基板21的表面侧，能够以一并覆盖这些的方式设置封装物24。
说明本实施方式的作用。
在本实施方式的光模块1中，构成为半导体电路元件4搭载于电路基板2的比光元件3更靠基端侧的位置，由半导体电路元件4和按压板8夹持电路基板2和光波导7(光连接部件14)和光纤5的前端部，并且，在电路基板2的背面R的前端部，排列形成与连接对象的设备侧电路基板21电连接的多个电极12。
在以往的光模块中，为了避免高速电信号的劣化，一般在尽量接近电极12的地方设置半导体电路元件4，一般在光元件3的前端侧(电极12侧)设置半导体电路元件4。
与此相对，在本实施方式的光模块1中，在光元件3的基端侧设置半导体电路元件4，所以消除了电路基板2上的不必要的空间，能够实现进一步的小型化。此外，在光模块1中，电路基板2的一边的长度为3mm以下而与以往相比非常小型，即使在光元件3的基端侧设置半导体电路元件4，也能够将电极12和电路基板2之间的距离抑制得较小，能够抑制高速电信号的劣化。
然而，在将电极12与设备侧电路基板21连接时使用焊锡等，若在极其靠近电极12的地方存在光元件3，则有可能光元件3受到锡焊等的连接时的热的影响而产生不良状况。在光模块1中，光元件3配置在与半导体电路元件4相比更靠前端侧(电极12侧)的位置，所以电极12的连接时的热给光元件3带来的影响变大。
因此，本实施方式中，将电极12形成于与光元件3的安装面相反的一侧的电路基板2的背面R。由此，与将电极12形成于光元件3的安装面的情况相比，即使将电极12靠近光元件3，也能够抑制热导致的光元件3的劣化，能够实现光模块1的进一步的小型化。
另外，光模块1为将电极12形成于电路基板2的前端部的构造，所以通过锡焊等能够容易地将光模块1安装到设备侧电路基板21。另外，在光模块1中，电极12的配置间距非常狭小(例如约0.16mm)，电极12的长度也非常短(例如0.2mm)，所以难以用FPC连接器这样的连接器连接。
本发明不限于上述实施方式，当然在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，只在与半导体电路元件4对置的位置上设置按压板8，但不限于此，也可以如图5所示的光模块51那样，将按压板8向前端侧延长，以从与半导体电路元件4对置的位置延伸到与光元件3对置的位置的方式设置。由此，能够提高光模块51的机械强度。
并且，也可以如图6所示的光模块61那样，将按压板8向前端侧进一步延长，以将电极12与设备侧电路基板21电连接时，按压板8的前端面与设备侧电路基板21抵接的方式构成。通过这样构成，能够使相对于设备侧电路基板21的光模块61的对位变得容易。该情况下，按压板8兼具固定光纤5的作用、提高光模块61的机械强度的作用、光模块61的对位的作用。
Claims (8)
1.一种光模块，其特征在于，具备：
电路基板；
搭载于上述电路基板的表面的光元件；
搭载于上述电路基板的表面且与上述光元件电连接的半导体电路元件；
形成于上述电路基板的背面，且具有对从上述电路基板的基端侧导入的光纤的前端部进行收纳的光纤收纳槽，将收纳于该光纤收纳槽的上述光纤和上述光元件光学连接的光连接部件；
设置于上述光连接部件的与上述电路基板相反的一侧，用于将上述光纤以收纳于上述光纤收纳槽的状态固定的按压板，
其中，上述半导体电路元件构成为：搭载于上述电路基板的比上述光元件更靠基端侧的位置，由上述半导体电路元件和上述按压板夹持上述电路基板、上述光连接部件及上述光纤的前端部，
并且，在上述电路基板的背面的前端部排列形成与连接对象的设备侧电路基板电连接的多个电极，
上述按压板构成为在将上述电极与上述设备侧电路基板电连接时，其前端面与上述设备侧电路基板抵接。
2.根据权利要求1所述的光模块，
上述半导体电路元件和上述按压板的线膨胀系数之差为20ppm/K以下。
3.根据权利要求1或2所述的光模块，
上述按压板设置为至少从与上述半导体电路元件对置的位置延伸到与上述光元件对置的位置。
4.根据权利要求1所述的光模块，
在上述电路基板的表面形成有用于检查上述光元件或者上述半导体电路元件的检查用电极。
5.根据权利要求1所述的光模块，
上述电路基板形成为一边为3mm以下的矩形状，
上述电极的长度为0.5mm以下。
6.一种光通信设备，其特征在于，
权利要求1所述的光模块的上述电极与上述设备侧电路基板电连接。
7.根据权利要求6所述的光通信设备，
将形成于上述光模块的上述电路基板的背面的上述电极与形成于上述设备侧电路基板的表面的设备侧电极电连接，
以一并覆盖搭载于上述光模块的上述电路基板的表面的上述光元件及上述半导体电路元件，和搭载于上述设备侧电路基板的表面的设备侧元件的方式设置封装物。
8.一种光传送装置，其特征在于，
将权利要求1所述的光模块设置在上述光纤的两端部。
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