CN104459905A - 光学传输模块 - Google Patents

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Abstract

本发明的光学传输模块包括：主基板；光学连接器，其具有连接器基板；第一透明基板，其布置在所述连接器基板和所述主基板之间；热源元件，其布置在所述连接器基板和所述主基板的所述后表面之间；至少一条配线，其将所述热源元件电连接到所述主基板；第一特定区域，其设置在所述连接器基板和所述第一透明基板之间，以防止在所述热源元件和所述第一透明基板中产生的热量被传递至所述连接器基板；以及第二特定区域，其设置在所述热源元件和所述主基板的所述后表面之间，以提供用于传递在所述热源元件和所述第一透明基板中产生的热量的功能。因此，能够抑制因热量造成的变形以及连接器基板和第一透明基板之间的光学耦合效率的降低。

Description

光学传输模块
技术领域
本发明涉及一种用于传输光的光学传输模块。
背景技术
具有可插拔的光学连接器的光学传输模块的典型构造如下：光学连接器布置在安装有光学元件和驱动电路的主基板上(见日本未审查专利申请公开第2007-249194号、2004-240220号以及2005-252041号)。
然而，由于光学元件和驱动电路的温度变高，因此从它们放出的热量将使易损的光学连接器变形，从而可降低光学元件和光学连接器之间的光学耦合效率。
在日本未审查专利申请公开第2007-249194号所描述的构造中，光学元件和驱动元件被柔性板包围以被包含在壳体中。在该构造中，由于光学连接器被直接固定至包含有热源的壳体，因此由热变形引起的光学耦合效率的降低的可能性很高。
日本未审查专利申请公开第2004-240220号所描述的发明主要用于执行光学连接器的高精度定位，并且不考虑提高放热性能。因此，驱动元件的热量被直接传递至光学连接器，这可造成因热变形而引起的光学耦合效率的降低。
在日本未审查专利申请公开第2005-252041号中，尽管针对放热进行了说明，但是对于放热性能还有改进的空间。特别地，以与本发明的意图相反的方式(错误地)描述了放热效果。例如，在日本未审查专利申请公开第2005-252041号的第[0030]段中，存在如下描述：使热源元件不与主基板接触，从而能够更有效地放出热量。然而，在热源元件不与主基板接触时，放热性能非常低。
发明内容
期望提供一种能够抑制因热量造成的变形以及光学耦合效率的降低的光学传输模块。
根据本发明的实施例，提供了一种光学传输模块，其包括：主基板，其具有前表面和后表面；光学连接器，其具有连接器基板；第一透明基板，其布置在所述连接器基板和所述主基板之间；热源元件，其布置在所述连接器基板和所述主基板的所述后表面之间，并且与所述主基板电连接；至少一条配线，其将所述热源元件电连接到所述主基板，并且所述至少一条配线均被配置成将在所述热源元件和所述第一透明基板中产生的热量传递至所述主基板；第一特定区域，其设置在所述连接器基板和所述第一透明基板之间，以防止在所述热源元件和所述第一透明基板中产生的热量被传递至所述连接器基板；以及第二特定区域，其设置在所述热源元件和所述主基板的所述后表面之间，以提供用于传递在所述热源元件和所述第一透明基板中产生的热量的功能。
在根据本发明的实施例的光学传输模块中，在形成在连接器基板和第一透明基板之间的第一特定区域中抑制了在热源元件和第一透明基板中产生的热量的传递。这样，能够提供在形成在热源元件和主基板的后表面之间的第二特定区域中传递由热源元件和第一透明基板产生的热量的功能。
在根据本发明的实施例的光学传输模块中，设置有用于抑制热量传递的第一特定区域和用于提供热量传递功能的第二特定区域。因此，能够抑制因热量造成的变形以及连接器基板和第一透明基板之间的光学耦合效率的降低。
注意，无需对这里所描述的效果进行限制，并且可获取本发明中所描述的任何效果。
应当理解，前述简要说明和后面的详细描述均为示例性的，并且意图在于提供如所要求的技术的进一步解释。
附图说明
包含附图以提供对本发明的进一步理解，并且所述附图结合至并构成本说明书的一部分。附图与说明书一起示出了实施例并用来说明技术原理。
图1是示出了根据本发明第一实施例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图2是示出了根据第一实施例的第一变形例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图3是示出了根据第一实施例的第二变形例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图4是示出了根据第一实施例的第三变形例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图5是示出了根据第二实施例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图6是示出了根据第三实施例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图7是示出了根据第四实施例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图8是示出了根据第五实施例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图9是示出了根据第六实施例的光学传输模块的第一构造示例的剖面图。
图10是示出了根据第六实施例的光学传输模块的第二构造示例的剖面图。
图11是示出了根据第六实施例的光学传输模块的第三构造示例的剖面图。
图12是示出了根据第七实施例的光学传输模块的第一构造示例的剖面图。
图13是示出了根据第七实施例的光学传输模块的第二构造示例的剖面图。
图14是示出了根据第八实施例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图15是示出了根据第九实施例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图16是示出了根据第十实施例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图17是示出了根据第十一实施例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图18是示出了根据第十二实施例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图19是示出了根据第十三实施例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图20是示出了根据第十四实施例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图21是示出了根据第十五实施例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图22是示出了根据第十六实施例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图23是示出了根据第十七实施例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
图24是示出了根据第十八实施例的光学传输模块的构造示例的剖面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意将以如下顺序进行描述。
1.第一实施例
1.1 构造和功能
1.2 效果
1.3 第一实施例的变形例
1.3.1 第一变形例
1.3.2 第二变形例
1.3.3 第三变形例
2.第二实施例
3.第三实施例
4.第四实施例
5.第五实施例
6.第六实施例
6.1 第一构造示例
6.2 第二构造示例
6.3 第三构造示例
7.第七实施例
7.1 第一构造示例
7.2 第二构造示例
8.第八实施例
9.第九实施例
10.第十实施例
11.第十一实施例
12.第十二实施例
13.第十三实施例
14.第十四实施例
15.第十五实施例
16.第十六实施例
17.第十七实施例
18.第十八实施例
19.其他实施例
1.第一实施例
1.1 构造和功能
图1示出了根据本发明第一实施例的光学传输模块的构造示例。
如图1所示，光学传输模块具有主基板1、透明基板(第一透明基板)2、光学元件3、驱动元件4以及光学连接器5。光学连接器5具有合成树脂基板(即，连接器基板，在下文中简称为树脂基板)50。在第一实施例中，布置在透明基板2的后表面侧上的光学元件3是热源元件的示例。顺便地，如同稍后描述的构造示例(图13至24)，在驱动元件4布置在透明基板2的后表面侧上时，驱动元件4可成为热源元件。
主基板1具有前表面和后表面。主基板1的后表面侧可通过凸块80连接至母板10，其中凸块80位于主基板1的后表面侧和母板10之间。顺便地，主基板1本身可以是母板10。光缆51的端部通过固定件52固定至树脂基板50。树脂基板50具有透镜部54以及定位孔53A和53B。主基板1和光学连接器5的树脂基板相对地布置，并且通过定位销8A和8B以及定位孔53A和53B固定。
透明基板2布置在树脂基板50和主基板1之间。透明基板2具有诸如透镜部21之类的形成为面对树脂基板50的光学功能部件。光学元件3布置在树脂基板50和主基板1的后表面之间，并且通过凸块81、配线22、凸块(连接部)82以及配线11电连接到主基板1。驱动元件4布置在树脂基板50和主基板1的后表面之间，并且通过凸块83和配线12电连接到主基板1。凸块80至83中的每者均为焊料凸块。配线22、11以及12中的每者除进行电连接的功能外，还具有将由透明基板2和作为热源元件的光学元件3产生的热量传递至主基板1的功能。
在树脂基板50和透明基板2之间设置用于防止由透明基板2和热源元件产生的热量被传递至树脂基板50的第一特定区域(连接器侧特定区域，或特定区域6)。在热源元件和主基板1的后表面之间设置用于提供传递由透明基板2和热源元件产生的热量的功能的第二特定区域(主体侧特定区域，或特定区域7)。
如上所述，在透明基板2的主基板1侧上，用于电连接热源元件和主基板1并且向主基板1传递由热源元件和透明基板2产生的热量的配线22设置成嵌入至更靠近主基板1的表面中。光学元件3作为热源元件之一安装在透明基板2的下方。另外，在热源元件的主基板1侧上设置特定区域7，以用于提供将热源元件的热量向与透明基板2相对的一侧方向传递的功能。另一方面，特定区域6设置在透明基板2与位于透明基板2的与主基板1相对的一侧上的光学连接器5的树脂基板50之间。
透明基板2相对于光学传输中使用的光的波长是透明的。透明基板2可由诸如树脂、玻璃以及石英之类的相对于通过光学连接器模块传播的光学信号的波长具有穿透性的任意材料形成。顺便地，可优选具有低热导率的材料以防止由光学元件3产生的热量被传递至光学连接器5侧。例如，优选地，使用热导率低于形成为向主基板1释放热量的配线材料(例如Al和Cu)的热导率的材料。
另外，透明基板2不限于板状，并且可具有诸如透镜部21和衍射光栅之类的光学功能部件。这些部件设置在透明基板2的与配线22相对的侧上。诸如透镜部21之类的光学功能部件可优选地设置成使得各个光学功能部件的集光形状与光学元件3的发光部形成在相同的光轴上。另外，在设置多个光学功能形状时，每个形状的外形尺寸可优选地不大于光学元件3的布置间距。
热源元件不限于光学元件3(发光元件或光电探测器)，并且可以是用于光学元件3的驱动元件4、其他功能性元件或者包括多个这些元件的元件。主基板1可以是诸如有机基板、陶瓷基板以及柔性基板之类的能够设置配线的基板。
期望可插拔的光学连接器5的透镜基板(树脂基板50)在定位孔(孔53A和53B)、与透镜的位置关系以及其形状方面具有高精度。例如，存在如下情形：要求定位精度的偏差为±10μm以下。另一方面，需要在不产生反冲的情况下，柔和地吸收轻微产生的定位销8A和8B与孔(孔53A和53B)之间的位置关系的偏移。此外，为了降低其成本，优选地，可采用可注射成形的树脂材料作为树脂基板50的材料，并且可通过一体成形来形成透镜部54和孔53A以及53B。因此，能够一次性获得增加的精度。
然而，在光学连接器5的透镜基板采用树脂时，因为树脂的热膨胀系数高，所以容易发生热变形。为了抑制这种变形，需要在透明基板2和光学连接器5之间设置特定区域6以防止热量从透明基板2被直接传递至光学连接器5。然而，由于浮搭构造(floating configuration)，接收热量的光学连接器5易于在结构上发生变形。根据第一实施例的构造，能够抑制由树脂制成的光学连接器5的热变形。
光学纤维、波导等用于光学连接器5的光缆51。这些部件通过固定件52连接至透镜基板(树脂基板50)。顺便地，在使用波导的情况下，可省略固定件52，并且可直接将波导连接在树脂基板50上。此外，不限于图中所示的水平可拉伸形状，固定件52的形状可以是用于将光从透镜引导至光缆51的多种结构中的任一种，例如垂直可拉伸形状、倾斜可拉伸形状、槽固定形状、用于与树脂基板50一起夹持光缆51的形状以及中间包含反射镜功能的形状。采用相对于传播的光学信号具有穿透性并且具有与光学传输路径的折射率接近的折射率的粘合剂。此外，粘合剂可起到固定件52的作用。
光学连接器5的树脂基板50的透镜部54由相对于传播的光学信号具有穿透性的注入树脂材料形成。除透镜部54之外的部分可由不具有穿透性的材料形成；然而，如上所述，因为需要高精度的位置关系，所以透镜部54和孔53A和53B一体地形成。
定位销8A和8B插入到光学连接器5的孔(孔53A和53B)中。对于定位销8A和8B的材料，可优选诸如黄铜、铜以及铝之类的金属；然而也可使用高精度成形的树脂材料。多个定位销8A和8B在主基板1上布置成位于透明基板2附近。四个以上的销8A和8B可期望地设置在围绕透镜部21或透镜部54的四个以上的位置处。然而，在将透镜布置成线的情况下，销8A和8B可仅设置在将透镜线夹在中间的两个位置处。
销8A和8B的形状可期望是具有凸缘的阶梯形，以便将特定区域6设置在透明基板2和树脂基板50之间，并且销8A和8B牢固连接到树脂基板50或主基板1。销8A和8B通过焊料结合或粘合剂放置并固定到树脂基板50或主基板1。
1.2 效果
如上所述，根据第一实施例，由于形成了用于抑制热传递的特定区域6和用于提供热量传递功能的特定区域7，因此能够抑制因热量造成的变形和光学耦合效率的下降。此外，可以以低成本使用更少的小型部件来实施第一实施例。
注意，本说明书中所述的效果仅是示例而非进行限制，并且可获取其他效果。
1.3 第一实施例的变形例
1.3.1 第一变形例
图2示出了根据第一实施例的第一变形例的光学传输模块的构造示例。在第一变形例中，销9A和9B设置成代替图1的构造中的销8A和8B。树脂基板50具有凸台55A和55B。除此之外，该构造与图1中的构造类似。如图2所示，销9A和9B可从主基板1的后表面通过在主基板1中开口的孔穿过主基板1。如图2所示，例如，凸台55A和55B分别形成在树脂基板50的孔53A和53B的附近，从而上述特定区域6形成。
1.3.2 第二变形例
图3示出了根据第一实施例的第二变形例的光学传输模块的构造示例。在第二变形例中，凸台56A和56B设置成代替图2的构造中的销9A和9B。除此以外，该构造与图2中的构造类似。如图3所示，凸台56A和56B形成在光学连接器5的树脂基板50上，并且直接插入并固定至主基板1的孔中。在这种情况下，形成在光学连接器5上的凸台56A和56B具有用于形成上述特定区域6的双层结构。
1.3.3 第三变形例
图4示出了根据第一实施例的第三变形例的光学传输模块的构造示例。第三变形例的构造与图3中的构造基板相同；但是还设置有壁57。如图4所示，可通过如下方式形成特定区域6：方形堤(壁57)形成在光学连接器5的树脂基板50的透镜部54的周围。注意，在图1至图4的任意构造中，透明基板2不与光学连接器5的树脂基板50直接接触，以防止向透明基板2的焊料耦合部施加应力。
2.第二实施例
图5示出了根据第二实施例的光学传输模块的构造示例。
顺便地，尽管在图5中仅示出了透明基板2和光学元件3周围的构造，但是其他构造与图1中的构造大致相同。
如图5所示，透明基板2和主基板1通过使用结合材料(焊料)的结合部(凸块82)结合。在特定区域7中，导热材料23(软膏、金属等)布置在作为热源元件之一的光学元件3和主基板1之间。导热材料23紧密地布置(填充)成使得其总硬度低于结合部的结合材料的硬度。导热材料23形成为不与位于光学元件3的上表面上的发光部和光接收部接触。因此，能够更有效地向主基板1传递来自热源元件的热量，并且降低向光学连接器5侧上的特定区域6放出的热量。
3.第三实施例
图6示出了根据第三实施例的光学传输模块的构造示例。
图6的构造与图5的构造大致相同，但是还设置有金属膜24。在示例6的构造中，由例如Cu形成的用于热扩散的金属膜24设置在主基板1的与作为热源元件之一的光学元件3的下部相对应的部分。因此，能够有效地扩散从导热材料23中传递的来自热源元件的热量。因此，能够更有效地向主基板1传递来自热源元件的热量，并且进一步降低向光学连接器5侧上的特定区域6放出的热量。
4.第四实施例
图7示出了根据第四实施例的光学传输模块的构造示例。
图7的构造与图6的构造大致相同，但是还设置有阻挡金属层25和26。如图7所示，在导热材料23为金属时，用于抑制热扩散的阻挡金属层25和26(例如，在该金属为焊料的情况下为Ni、Pt等)可优选地形成在热源元件的后表面上以及与热源元件相对的一侧的金属结合面上。在这种情况下，阻挡金属层25和26的面积中的一者或两者可优选地等于或小于热源元件的面积。例如，在位于主基板1侧上的阻挡金属层26的面积等于或小于热源元件的面积并且焊料被用作放热金属时，焊料没有在阻挡金属层26的外侧上的焊料抗蚀剂上扩展。因此，如图7所示，能够抑制焊料在热源元件的表面侧蠕爬，并且防止焊料扩散至热源元件中。阻挡金属层25和26可优选地形成在热源元件的后表面上以及与热源元件相对的一侧的金属结合面上；但是，也可仅形成在一个表面上。因此，能够更有效地向主基板1传递来自热源元件的热量，并且进一步降低向光学连接器5侧上的特定区域6放出的热量。
5.第五实施例
图8示出了第五实施例的光学传输模块的构造示例。
图8的构造与图7的构造大致相同；但是还设置有作为导热材料23的低温焊料23A。如图8所示，在导热材料23为金属时，导热材料23可优选地由熔点不高于其他焊料材料的熔点的材料(低温焊料23A)形成。在这种情况下，在回流焊接工艺中，与其他焊料凸块的熔化时间和凝固时间相比，放热金属熔化得更快，并且凝固缓慢。因此，能够防止放热金属在应力以及由自对准效果实现的其他焊料凸块(凸块81和82等)的自对准定位的方面造成不利影响。
6.第六实施例
将参考图9至图11描述第六实施例的光学传输模块的构造。
6.1第一变形例
图9示出了根据第六实施例的光学传输模块的第一构造示例。
图9的构造与图1的构造大致相同；但是，主基板1还具有凹部13，并且特定区域7由凹部13形成。凹部13面对作为热源元件之一的光学元件3，并且形成在透明基板2的焊料凸块82内侧的部分中。这使得能够保证更大的用于散热的特定区域7。此外，这使得热源元件通过凹部13能够部分地位于主基板1的前表面和后表面之间。
6.2 第二变形例
图10示出了根据第六实施例的光学传输模块的第二构造示例。
图10的构造与图9的构造大致相同；但是，还设置有底面配线层14。如图10所示，通过在凹部13的底面上形成诸如GND层之类的热扩散配线层(底面配线层14)，能够更有效地向主基板1传递来自热源元件的热量，并且进一步降低向光学连接器5侧上的特定区域6放出的热量。
6.3 第三变形例
图11示出了根据第六实施例的光学传输模块的第三构造示例。
图11的构造与图10的构造大致相同；但是，还设置有放热材料27。此外，如图11所示，由于主体侧特定区域7变大，因此作为图5等所示的导热材料23的放热材料27等易于填充在特定区域7中。另外，由于也增加了导热材料23的量，因此能够进一步提高向主体侧特定区域7中的热源元件的下部的放热性能。
此外，在使凹部13的面积大于热源元件的面积时，可获得如下附带效果：无需将热源元件研磨成小于透明基板2和主基板1之间的间隙距离。典型地，在光学传输模块中，Gbps级别的高速调制信号在被安装在透明基板2上的热源元件与主基板1之间传输。因此，用于连接热源元件和主基板1的焊料凸块82(包括柱部分)可优选地具有小体积，即，优选地，使凸块82的凸块直径为小。例如，典型地，凸块82的凸块直径可不大于Φ200μm。然而，在主基板1为平面形状的情况下，为将热源元件放置在特定区域7中，热源元件的厚度需要小于如下值，该值是通过从热源元件的凸块尺寸以及热源元件与主基板1之间的所需间隙间距的和中减去至少200μm而获得的值。在这种情况下，例如，厚度变成不大于150μm，并且减薄研磨工艺的难度等级变得非常高。因此，热源元件的产量降低，从而导致热源元件的成本增加。因此，从这点来看，通过形成凹部13可获得显著效果。
另外，在不需要减薄研磨时，热源元件，特别地发光元件(VCSEL：垂直空腔表面发光激光器)获得可靠性方面的优点。发光元件是通过层叠多层反射膜构成的，并且发光部的附近非常易损。发光元件对外部应力敏感，因此在作为基底的基板的厚度为小时，由于来自轻微外部压力的不利影响而导致可靠性降低。同样，在这方面，使减薄研磨变得不必要的凹部13的形成结构非常有效。
另外，因由不需要减薄研磨的事实，可获得光学元件3(热源元件)本身的热容量增加的效果。随着光学元件3的发光部的工作温度的增加，光学元件3的发光效率降低，并且其使用寿命缩短。在光学元件3的基板的体积增加时，光学元件3本身的热容量增加，从而抑制温度增加，并且因此光学元件3难以受到不利影响。
此外，通过填充物密封透明基板2的凸块82使得能够抑制从热源元件向连接器侧特定区域6的放热的散逸。作为附带效果，在热源元件是光学元件3的情况下，期望在光学元件3和透明基板2之间的光学传输路径中获取防尘和防滴漏效应。
另外，因由凹部13的形成消除了热源元件的后表面和主基板1之间干扰的事实，能够减少位于(用于传输Gbps级别的高速调制信号的)主基板1和透明基板2之间的焊料凸块82(包括柱部分)的尺寸。因此，焊料凸块82的寄生电容变小，并且能够降低诸如信号反射之类的不利影响。另外，能够设计具有更高波形质量的高速信号的光学传输模块。从而，从这点来看，通过形成凹部13可获得显著效果。
7.第七实施例
将参考图12和13描述根据第七实施例的光学传输模块的构造。
7.1 第一构造示例
图12示出了根据第七实施例的光学传输模块的第一构造示例。
图12的构造与图9的构造大致相同；但是还设置有代替凹部13的通孔(through hole)15。如图12所示，将主基板1的结构从凹(腔)结构改变成具有通孔15的结构，使得能够保证主体侧特定区域7的更大的放热空间。另外，由于所放出的热量的放出路径设置成直到主体1的后表面，因此能够进一步抑制向连接器侧特定区域6传递的热量。此外，通过通孔15能够在主基板1的前表面和后表面之间部分地布置热源元件。这使得在靠近主基板1的中心线的位置处可容易地定位热源的垂直位置。因此，能够进一步抑制与热膨胀相关的主基板1的扭曲，且还能够抑制主基板1和连接器5之间的位置关系的偏移。
7.2 第二构造示例
图13示出了根据第七实施例的光学传输模块的第二构造示例。
图13的构造与图12的构造大致相同；但是，通孔15的宽度扩展至覆盖驱动元件4的位置。另外，设置用于连接透明基板2和驱动元件4的凸块84和85。此外，设置用于连接透明基板2和主基板1的凸块86。另外，设置用于电连接驱动元件4与主基板1的配线16。在图13的构造中，在主基板1的中心线处可容易地定位热源的垂直位置。因此，能够进一步抑制与热膨胀相关的主基板1的扭曲。此外，能够抑制主基板1和连接器5之间的位置关系的偏移。
8.第八实施例
图14示出了根据第八实施例的光学传输模块的构造示例。
图14的构造与图13的构造大致相同；但是，进一步设置有透明基板60(第二透明基板)。
在图14的构造中，具有与透明基板2相同规格的透明基板60安装在设置有通孔15的主基板1的后表面上。主基板1夹在具有彼此相同规格的透明基板2和透明基板60之间，这使得从主基板1观察时能够保证垂直结构平衡。因此，能够进一步抑制主基板1的扭曲。
此外，在主基板1的后表面侧处，放热材料63等被填充到热源元件和透明基板60之间，这使得能够向主基板1的后表面侧释放来自热源元件的热量。因此，能够进一步抑制向连接器侧特定区域6传递的热量。
另外，如上所述，在填充物62(密封材料)密封上部透明基板2的凸块86和下部透明基板60的凸块61时，能够抑制从热源元件向连接器侧特定区域6的放热的散逸。对于附带效果，期望在光学元件3和透明基板2之间的光学传输路径中获取防尘和防滴漏效应。
9.第九实施例
图15示出了根据第九实施例的光学传输模块的构造示例。
图15的构造与图14的构造大致相同；但是还设置有Cu膜64。
在图14的构造的情况下，通过具有高热导率的金属凸块86来确保热源元件和前表面侧处的透明基板2之间的热量路径。另一方面，通过热导率低于金属凸块86的热导率的热发射材料63来确保热源元件和后表面侧处的透明基板60之间的热量路径。因此，上部放热路径和下部放热路径的放热效果不同，这可造成主基板1的扭曲。因此，如图15所示，后表面侧处的透明基板60的配线图案可由例如固体Cu膜形成，这使得能够调节热导率以降低热导率的不一致性。此外，主基板1的扭曲被抑制，从而抑制了主基板1和光学连接器5之间的位置关系的偏移。
10.第十实施例
图16示出了根据第十实施例的光学传输模块的构造示例。
图16的构造与图14的构造大致相同；但是还设置有代替透明基板60的诸如Cu基板之类的高导热性基板65。
在第九实施例中所描述的热导率的不一致性很高时，通过改变后表面侧的透明基板60的层结构或材料能够平衡热导率。例如，通过如下方式能够实现使构造整体最佳化的布置：将后表面侧的透明基板60改变为如图16所示的诸如Cu基板之类的高导热性基板65，可调节后表面基板上的连接凸块的数量，使用各种粘合剂对后表面基板和主体进行连接等。
11.第十一实施例
图17示出了根据第十一实施例的光学传输模块的构造示例。
图17的构造与图15的构造大致相同；但是还设置有弹性体28。
上面已经描述了通过密封凸块86来控制热传递的情况(图14等)。类似地，在光学连接器5侧的特定区域6中，能够采用如下构造：通过具有低热导率和低硬度的诸如氨基钾酸酯、橡胶以及塑料之类的弹性体28对主基板1和光学连接器5之间进行密封，以防止热量从除预定路径以外的任何路径流入特定区域6。在这种情况下，作为附带效果，能够获得在光学连接器5的树脂基板50和透明基板2之间的防尘和防滴漏效果。
12.第十二实施例
图18示出了根据第十二实施例的光学传输模块的构造示例。
图18的构造与图14的构造大致相同；但是在母板10侧处还设置有放热材料71、底面层72、热孔73以及GND层74。
在将导热材料(放热材料71)填充至后表面侧的透明基板60和透明基板60正下方的母板10之间的空间中时，提高了对主基板1下侧的放热效果，并从而能够抑制向光学连接器5侧处的特定区域6的传递的热量。在这种情况下，在母板10上设置Cu热孔73以及Cu底面(底面层)72使得能够进一步提高放热性能。
13.第十三实施例
图19示出了根据第十三实施例的光学传输模块的构造示例。
如图19所示，作为图18的构造的变形例，可采用省略了后表面侧处的透明基板60的构造。
14.第十四实施例
图20示出了根据第十四实施例的光学传输模块的构造示例。
如图20所示，作为图14的构造的变形例，无源元件17(诸如电容器和电阻器)可被安装在主基板1上，并且可提高主基板1的机械刚性以抑制主基板1的热变形。此外，主基板1的热变形被抑制，从而能够抑制主基板1和光学连接器5之间的位置关系的偏移。
15.第十五实施例
图21示出了根据第十五实施例的光学传输模块的构造示例。
如图21所示，作为图14的构造的变形例，将具有更高热导率的诸如Cu之类的芯材87密封在透明基板2的凸块86中的构造也是有效的。在这种情况下，期望获得提高热导率的效果以及抑制透明基板2的倾斜的效果(作为附带效果)。同样的构造也适用于用于构成模块的所有焊料凸块，并因此期望应用的效果。
16.第十六实施例
图22示出了根据第十六实施例的光学传输模块的构造示例。
如图22所示，作为图14的构造的变形例，可采用如下构造：在透明基板2和透明基板60之间的一个光轴上设置作为热源的发光元件和光电探测器。
如图22所示，可采用如下构造：采用两侧发光元件30作为发光元件，并且将光电探测器31安装在后表面侧处的透明基板60和发光元件之间。可选地，可采用如下构造：通过孔结构在上侧安装透光性发光元件或光电探测器，并且在后表面侧处的透明基板60上布置光电探测器31和发光元件。在这种构造中，在发射光的同时，能够通过光电探测器31监控发光元件的光学输出。另外，在单通道光学传输路径中允许双向光学传输。如上所述，发光元件和光电探测器之间的位置关系能够进行多种组合。
17.第十七实施例
图23示出了根据第十七实施例的光学传输模块的构造示例。
如图23所示，作为图14的构造的变形例，可采用还设置有用于将定位孔8A和8B连接至电源系统或信号系统的电气线的构造。
期望光学连接器5的透镜基板(树脂基板50)在定位孔(孔53A和53B)、与透镜的定位关系以及其形状方面具有高精度。例如，存在要求定位精度的偏差为±10μm以下的情况。另一方面，需要在不产生反冲的情况下，柔和地吸收轻微产生的定位销8A和8B与孔(孔53A和53B)之间的定位关系的偏移。此外，为了降低其成本，优选地，可采用可注射成形树脂材料作为树脂基板50的材料，并且可通过整体成形来形成透镜部54以及孔53A和53B。因此，能够一次性获得增加的精度。
因为上述原因，能够在不产生反冲的情况下保持光学连接器5的树脂基板50的孔(孔53A以及53B)和定位销8A和8B之间的接合状态。因此，定位销8A和8B可(通过Vcc配线18和GND配线19)与诸如GNC和Vcc之类的电源系统电连接。可选地，可将任意信号系统与主基板1连接。在类似地与电缆连接的电气端子被设置在光学连接器5的孔(孔53A和53B)中时，能够实现光学模块的光电复合化(photoelectricalcomposition)。例如，电气端子91可设置在孔53A上，并且可连接至电缆93。此外，例如，电气端子92可设置在孔53B上，并可连接至电缆94。
可选地，在光学连接器5侧上，设置用于使定位孔(孔53A以及53B)电气短路的配线，并且光学连接器5与定位销8A和8B接合。因此，定位销8A和8B是电短路的，这使得能够监控光学连接器5的连接和分离状态。比如，如果在例如光学连接器5断开连接并且短路路径被打开时加入用于强制停止激光束的算法电路，那么能够向光学传输模块提供与眼睛安全相对应的功能。
18.第十八实施例
图24示出了根据第十八实施例的光学传输模块的构造示例。
如图24所示，作为图14的构造的变形例，可采用设置用于代替透明基板60的金属基板95的构造。
另外，如图24所示，能够在通孔15周围设置诸如GND之类的过孔(via)96，以提高通孔15内部的抗EMC性。在这种情况下，能够通过在透明基板2的空间部中设置Cu底面层以及使用金属基板95代替后表面侧上的透明基板60进一步提高效果。
顺便地，在图9等所示的主基板1具有腔部(凹部13)的构造中，能够通过在凹部13周围设置诸如GND之类的过孔96来提高抗EMC性。
19.其他实施例
本发明的实施例不局限于上述实施例，并且可以有多种变形。
例如，本发明可构造如下：
(1)一种光学传输模块，其包括：
主基板，其具有前表面和后表面；光学连接器，其具有连接器基板；
第一透明基板，其布置在所述连接器基板和所述主基板之间；
热源元件，其布置在所述连接器基板和所述主基板的所述后表面之间，并且与所述主基板电连接；
至少一条配线，其将所述热源元件电连接到所述主基板，并且所述至少一条配线均被配置成将在所述热源元件和所述第一透明基板中产生的热量传递至所述主基板；
第一特定区域，其设置在所述连接器基板和所述第一透明基板之间，以防止在所述热源元件和所述第一透明基板中产生的热量被传递至所述连接器基板；以及
第二特定区域，其设置在所述热源元件和所述主基板的所述后表面之间，以提供用于传递在所述热源元件和所述第一透明基板中产生的热量的功能。
(2)如(1)所述的光学传输模块，还包括：
结合部，其使用结合材料将所述第一透明基板结合至所述主基板；以及
导热材料，其布置在所述第二特定区域中，并且其硬度低于所述结合部的所述结合材料的硬度。
(3)如(2)所述的光学传输模块，还包括：
用于热扩散的金属膜，其设置在所述导热材料和所述主基板的所述后表面之间。
(4)如(2)或(3)所述的光学传输模块，还包括：
阻挡金属层，其设置在所述导热材料和所述热源元件之间和/或设置在所述导热材料和所述主基板之间，
其中，所述导热材料为金属，并且
所述阻挡金属层的面积不大于所述热源元件的面积。
(5)如(2)至(4)中任一项所述的光学传输模块，其中，
所述第一透明基板和所述主基板使用焊料材料彼此结合，且所述热源元件和所述第一透明基板也使用所述焊料材料彼此结合，并且
所述导热材料由具有不大于所述焊料材料的熔点的熔点的金属构成。
(6)如(1)至(5)中任一项所述的光学传输模块，其中，
所述第一透明基板具有设置成面对所述连接器基板的第一光学元件，
所述热源元件布置在所述第一透明基板和所述主基板之间，并且
所述第一光学元件和所述热源元件布置在一个光轴上。
(7)如(1)至(6)中任一项所述的光学传输模块，其中，
所述连接器基板具有第二光学元件和定位孔，并且
所述第二光学元件、所述定位孔以及所述连接器基板是使用可注射成形树脂材料一体成形的。
(8)如(1)至(7)中任一项所述的光学传输模块，其中，
所述主基板具有凹部或通孔，并且
所述凹部或所述通孔用于构成所述第二特定区域。
(9)如(8)所述的光学传输模块，其中，所述热源元件的一部分位于所述凹部或所述通孔的内部。
(10)如(1)至(9)中任一项所述的光学传输模块，还包括：
焊料凸块，其用于连接所述第一透明基板和所述主基板，
其中，所述焊料凸块的直径不大于所述热源元件的厚度。
(11)如(1)至(10)中任一项所述的光学传输模块，其中，所述光学传输模块设置有用于构成所述热源元件的光学元件和驱动元件。
(12)如(1)至(11)中任一项所述的光学传输模块，还包括：
放热材料；以及
第二透明基板或高导热基板，
其中，所述热源元件和所述主基板布置在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间，或布置在所述第一透明基板和所述高导热基板之间，并且
所述放热材料布置在所述热源元件和所述第二透明基板之间，或布置在所述热源元件和所述高导热基板之间。
(13)如(12)所述的光学传输模块，其还包括使所述第一透明基板和所述热源元件之间的热导率等于所述第二透明基板和所述热源元件之间或所述高导热基板和所述热源元件之间的热导率的结构。
(14)如(12)或(13)所述的光学传输模块，还包括：
第一焊料凸块，其用于连接所述第一透明基板和所述主基板；
第二焊料凸块，其用于连接所述第二透明基板和所述主基板；以及
密封件，其用于密封所述第一焊料凸块和所述第二焊料凸块，以抑制热量的扩散。
(15)如(1)至(14)中任一项所述的光学传输模块，还包括：
用于防止热量流入的弹性体，其位于所述第一透明基板和所述光学连接器之间。
(16)如(12)至(14)中任一项所述的光学传输模块，其中，在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的一个光轴上设置有发光元件和光电探测器，所述发光元件和所述光电探测器构成所述热源元件。
(17)如(1)至(16)中任一项所述的光学传输模块，还包括：
定位销，其用于连接所述主基板和所述连接器基板；以及
电气线，其用于将所述定位销连接至电力系统或信号系统。
(18)如(8)所述的光学传输模块，其中，所述主基板具有形成在所述凹部或所述通孔周围的过孔。
(19)如(1)至(18)中任一项所述的光学传输模块，还包括：
无源元件，其设置在所述主基板的所述前表面上，并且用于抑制所述主基板的热变形。
(20)如(1)至(19)中任一项所述的光学传输模块，还包括：
焊料凸块，其用于连接所述主基板和所述第一透明基板，在所述焊料凸块中包含有芯材。
本领域的技术人员应当理解，只要在随附权利要求或其等效物的范围内，可根据设计需要或其他因素发生多种变形、组合、子组合以及变更。
本申请包含于2013年9月19日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2013-194048的公开内容相关的主题，在这里将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。

Claims (21)

1.一种光学传输模块，其包括：
主基板，其具有前表面和后表面；
光学连接器，其具有连接器基板；
第一透明基板，其布置在所述连接器基板和所述主基板之间；
热源元件，其布置在所述连接器基板和所述主基板的所述后表面之间，并且与所述主基板电连接；
至少一条配线，其将所述热源元件电连接到所述主基板，并且所述至少一条配线均被配置成将在所述热源元件和所述第一透明基板中产生的热量传递至所述主基板；
第一特定区域，其设置在所述连接器基板和所述第一透明基板之间，以防止在所述热源元件和所述第一透明基板中产生的热量被传递至所述连接器基板；以及
第二特定区域，其设置在所述热源元件和所述主基板的所述后表面之间，以提供用于传递在所述热源元件和所述第一透明基板中产生的热量的功能。
2.如权利要求1所述的光学传输模块，其还包括：
结合部，其使用结合材料将所述第一透明基板结合至所述主基板；以及
导热材料，其布置在所述第二特定区域中，并且其硬度低于所述结合部的所述结合材料的硬度。
3.如权利要求2所述的光学传输模块，其还包括：
用于热扩散的金属膜，其设置在所述导热材料和所述主基板的所述后表面之间。
4.如权利要求2所述的光学传输模块，其还包括：
阻挡金属层，其设置在所述导热材料和所述热源元件之间和/或设置在所述导热材料和所述主基板之间，
其中，所述导热材料为金属，并且
所述阻挡金属层的面积不大于所述热源元件的面积。
5.如权利要求2所述的光学传输模块，其中，
所述第一透明基板和所述主基板使用焊料材料彼此结合，且所述热源元件和所述第一透明基板也使用所述焊料材料彼此结合，并且
所述导热材料由具有不大于所述焊料材料的熔点的熔点的金属构成。
6.如权利要求1所述的光学传输模块，其中，
所述第一透明基板具有设置成面对所述连接器基板的第一光学元件，
所述热源元件布置在所述第一透明基板和所述主基板之间，并且
所述第一光学元件和所述热源元件布置在一个光轴上。
7.如权利要求1所述的光学传输模块，其中，
所述连接器基板具有第二光学元件和定位孔，并且
所述第二光学元件、所述定位孔以及所述连接器基板是使用可注射成形树脂材料一体成形的。
8.如权利要求1所述的光学传输模块，其中，
所述主基板具有凹部或通孔，并且
所述凹部或所述通孔用于构成所述第二特定区域。
9.如权利要求8所述的光学传输模块，其中，所述热源元件的一部分位于所述凹部或所述通孔的内部。
10.如权利要求1所述的光学传输模块，其还包括：
焊料凸块，其用于连接所述第一透明基板和所述主基板，
其中，所述焊料凸块的直径不大于所述热源元件的厚度。
11.如权利要求1所述的光学传输模块，其中，所述光学传输模块设置有用于构成所述热源元件的光学元件和驱动元件。
12.如权利要求1所述的光学传输模块，其还包括：
放热材料；以及
第二透明基板或高导热基板，
其中，所述热源元件和所述主基板布置在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间，或布置在所述第一透明基板和所述高导热基板之间，并且
所述放热材料布置在所述热源元件和所述第二透明基板之间，或布置在所述热源元件和所述高导热基板之间。
13.如权利要求12所述的光学传输模块，其还包括使所述第一透明基板和所述热源元件之间的热导率等于所述第二透明基板和所述热源元件之间或所述高导热基板和所述热源元件之间的热导率的结构。
14.如权利要求12所述的光学传输模块，其还包括：
第一焊料凸块，其用于连接所述第一透明基板和所述主基板；
第二焊料凸块，其用于连接所述第二透明基板和所述主基板；以及
密封件，其用于密封所述第一焊料凸块和所述第二焊料凸块，以抑制热量的扩散。
15.如权利要求1所述的光学传输模块，其还包括：
用于防止热量流入的弹性体，其位于所述第一透明基板和所述光学连接器之间。
16.如权利要求12所述的光学传输模块，其中，在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的一个光轴上设置有发光元件和光电探测器，所述发光元件和所述光电探测器构成所述热源元件。
17.如权利要求1所述的光学传输模块，其还包括：
定位销，其用于连接所述主基板和所述连接器基板；以及
电气线，其用于将所述定位销连接至电力系统或信号系统。
18.如权利要求8所述的光学传输模块，其中，所述主基板具有形成在所述凹部或所述通孔周围的过孔。
19.如权利要求1所述的光学传输模块，其还包括：
无源元件，其设置在所述主基板的所述前表面上，并且用于抑制所述主基板的热变形。
20.如权利要求1所述的光学传输模块，其还包括：
焊料凸块，其用于连接所述主基板和所述第一透明基板，在所述焊料凸块中包含有芯材。
21.如权利要求1所述的光学传输模块，其中，所述第一透明基板的热导率小于所述至少一条配线的热导率。
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