JP2000510963A - エレクトロオプチカルモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 エレクトロオプチカルモジュールは１つの窪みのない表面（２）を有するサブストレート（１）を有しており、その表面にデバイス（２０）が取付けられる。デバイス（２０）は一体化された構成部分として、直接相互にアライメントされているエレクトロオプチカル素子（３）とレンズ（２８）とを有している。さらに表面（２）は、光ファイバプラグのためのレセプタクル（１２）を取付けるための基準面として用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】 エレクトロオプチカルモジュール 技術分野 本発明は、光学システムのためのエレクトロオプチカル構造体の分野に属し、 サブストレートの１つの表面の上に取付けられている、エレクトロオプチカル素 子と光ファイバプラグのためのレセプタクルとを有しており、エレクトロオプチ カル素子とレセプタクルとの間の光路のなかに設けられているレンズを有するエ レクトロオプチカルモジュールに関する。 そのようなモジュールは光ファイバを用いて信号を伝送するために利用され、 エレクトロオプチカル変換器を含む少なくとも１つの素子を有する。エレクトロ オプチカル変換器は光信号を電気信号に変換したり、或いは逆に電気信号を光信 号を変換するために用いられる。 冒頭に述べた形式のモジュールがヨーロッパ特許出願公開第０６００６４５号 公報から公知であり、このモジュールは、シリコンサブストレート上に精確に設 けられた金属面（”パッド”）の上に再加熱可能なはんだを用いて位置決めされ る２つのエレクトロオプチカル素子（レーザダイオード及びホトダイオード）を 含んでいる。後ではんだが加熱されると（リフロー） 、素子は、溶融したはんだの表面張力により金属面にセンタリングされる。 金属面ひいてはエレクトロオプチカル素子の周囲において、シリコン材のなか にエッチングにより多数のアライメントのための窪みが形成される。これらの窪 みにアライメントエレメント（例えばアライメント球）を挿入し、アライメント エレメントは、それぞれのエレクトロオプチカル素子を介して精確にアライメン トすべき別個の支持体の相応するアライメント窪みと共に共働させる。 支持体は、エレクトロオプチカル素子と光ファイバプラグのためのレセプタク ルとの間のビーム路のなかに設けられているレンズを支持するか、または直接レ セプタクルをエレクトロオプチカル素子に対してアライメントすることが可能で ある。 個別部品、例えば支持体、２つの部分から成るアライメント窪み、場合によっ てはレンズ、および光ファイバプラグのためのレセプタクルを極めて精密に製造 する際に、公知のモジュールでは、エレクトロオプチカル素子に対してレセプタ クルを能動的に調整する必要がない。しかし、支持体の高さ、および場合によっ てはレンズの直径は構造上の大きさであり、この大きさは、エレクトロオプチカ ル素子に対してＺ方向に、つまり光ファイバまたはビーム路の方向に、レセプタ クル或いは光ファイバプラグの相対位置に著しく影響 を与える。ヨーロッパ特許公開第０６００６４５号公報に記載のサブストレート 表面上にレセプタクルを直接固定することは、支持体および場合によってはレン ズの幾何学的構成により、レセプタクルのＺ方向での実際の位置決めが、サブス トレートに対して直接ひずみ応力を与えることのない接続を実現できない場合、 素子に応力ひずみを与えることがある。 本発明の課題は、できるだけ僅かな個別部品を用いて、Ｚ方向において精確且 つ再現可能なカップリングジオメトリを有するエレクトロオプチカルモジュール を提供することにある。 前記課題は、本発明の冒頭に述べた形式のエレクトロオプチカルモジュールに おいて、表面がアライメント構造を有しておらず、エレクトロオプチカル素子と レンズとが直接相互にアライメントされており、表面上に一体化されて取付けら れたデバイスを形成していることにより解決される。 製造技術上、本発明は次のような重要な利点を有する、つまり、サブストレー トの表面は、導体路および金属化層を度外視すれば構造化されておらず、窪みの ないままでよい。従って、サブストレートの材を選択する上で、ヨーロッパ特許 出願公開第０６００６４５号公報において用いられるシリコンサブストレートの ような特別な構造特性に依存しない。むしろサブストレート（例えばプリント配 線板）は、処理技術上、製 造技術上、特に有利にはコスト面から最適に選択することができる。本発明の別 の重要な利点は、エレクトロオプチカル素子とレンズとから形成される表面実装 可能なデバイスが予め極めて精密に製造され、前もって検査することができるこ とである。本発明のモジュールでは、予めサブストレート上に装着すべきエレク トロオプチカル素子を介してレンズ支持体を取付けるので、許容誤差により悪影 響を受けることがない。このことにより、製造技術が簡単化され、且つ付加的な 許容誤差量が排除される。このデバイスは有利には、サブストレートとの直接の 電気的接触接続のために金属表面を有する。再現可能なＺ方向における精度はそ のデバイスによってのみ決定され、一方有利にはこのことに関してサブストレー トの厚さは重要でない。 本発明の有利な実施形態では、レセプタクルはデバイスに対して無接触に設け られており、サブストレートの表面とのみ接触接続されている。この構造により 、完全にひずみの加わらない、温度変化の際に負荷圧力の加わらない実施形態が 実現できる。 サブストレートがレセプタクルとは反対側に電子回路を支持した構成を有する と有利である。 この構成により、電子励振回路（送信の場合において）または受信回路または 増幅回路をコンポーネントの近傍に設けることができる。このことにより信号路 が短縮され、ノイズの影響を受け難くなる。 特に高周波特性と外部ノイズに対する不感性をさらに改善するために、本発明 のモジュールの有利な実施形態は次の構成を有している、つまり、一体化された デバイスが、サブストレートの表面の上に直接取付けたキャップによって電気的 に遮蔽される。 さらに有利な実施形態は、サブストレートがリジッド・フレックス・リジッド 回路支持体の部分である構成を有している。 この構成により、構造が簡単化される。機械的および電気的接続はリジッド・ フレックス・リジッド回路支持体のフレキシブル部分において構造的に一体化さ れる。 次に本発明の実施の形態を図を用いて詳細に説明する。 図１は、本発明のモジュールの縦断面斜視略図である。 図２は、デバイスの断面略図および側面略図である。 図３は、リジッド・フレックス・リジッド回路支持体の一部分としてサブスト レートを示す。 図１において、エレクトロオプチカルモジュールはプリント配線板の形のサブ ストレート１を含んでおり、このサブストレートの平らな前面側面（第１の表面 ）２の上に、特にエレクトロオプチカル素子３が設けられている。サブストレー ト１の後面４の上に、個々 に電子素子５，６が略示的に示されており、電子素子５，６は、導体路７を介し て相互に接続され、詳しく図示されていないブッシングによりサブストレート１ を通して第１の表面２上のコネクタパッド８，９に接続されている。コネクタパ ッドはエレクトロオプチカル素子３をコンタクト接続するために用いられる。同 じ表面２にレセプタクル１２のフランジ１０が支持されており、レセプタクル１ ２は、詳しく図示されていない光ファイバプラグをそれ自体公知の方法で収容す るための中心孔１４を有している。挿入する際、プラグの端面は中心孔１７を有 する中間璧１６と当接し、この構造により、エレクトロオプチカル素子３と、光 ファイバプラグの中心に収容されている光ファイバ端部との間の光路が形成され る。後に詳しく説明するように、エレクトロオプチカル素子３はサブストレート １の表面２の上に取付けられているデバイス２０の一体化されたデバイス部分を 形成している。 デバイス２０のサブストレートとは反対側の上側２２は、レンズとして形成さ れており（図２参照）、従って、このレンズはエレクトロオプチカル素子とレセ プタクル１２との間の光路のなかに設けられている。表面２は、前述のパッド８ ，９を有している他は機械的構造を有しておらず、デバイス２０のために特にア ライメント窪みを有していない。 図２の断面略図に示すように、デバイス２０は、上 側２２に構成されているレンズ２８とエレクトロオプチカル素子３とから成る一 体化されたユニットである。エレクトロオプチカル素子３は、外部影響から保護 するために気密に充填コンパウンド３０のなかに埋め込まれており、この充填コ ンパウンド３０はまた、エレクトロオプチカル素子３をコンタクト接続するため にこのエレクトロオプチカル素子の上側に取付けられているボンディングワイヤ ３２を有している。図２の左側に示すように、ボンディングワイヤ３２は接続用 金属化部３４と接続されており、接続用金属化部３４は、傾斜部およびエレクト ロオプチカル素子３を収容する窪み４０の底面領域にわたって延在している。エ レクトロオプチカル素子３の下側は第２の金属化部４２に導電接続されている。 表面２の上にデバイス２０を取付ける際に、外側の金属化領域３４ａ，４２ａは 、表面実装において公知の方法で、サブストレート上の相応するコネクタパッド とコンタクト接続される。 さらに図１から分かるように、レセプタクル１２はデバイス２０と無接触に設 けられており、サブストレート１の表面２とのみ接触し、接続されている。この 構成により特に、応力ひずみが加わらず温度変化に対して不感のモジュール構造 が実現できる。さらに、表面２の上に直接取付けられている導電性キャップ６０ が示されており、この導電性キャップ６０によりデバイス２０はレセプタクル側 で電気的に遮蔽されている 。 既述のモジュールにおいて、必要に応じてレセプタクル１２をエレクトロオプ チカル素子３を基準としてＸ−Ｙ方向に、つまりＺ方向に対して垂直な平面で位 置調整することが必要であるが、このような位置調整は滑らかで平らに形成され るプリント配線板表面２によって問題なく実現できる。このモジュールは、Ｚ方 向における精度において比較的僅かな許容誤差の影響を与えるという重要な利点 を有しており、その結果このことに関連して、部品装着後にいかなる調整または 補正操作も必要としない。このモジュールの更なる利点は、デバイス２０とレセ プタクル１２とが同じ基準面、つまり表面２の上にてＺ方向にアライメントされ ていることにある。このようにして、Ｚ方向における精度は実質的にただ１つの 部分、つまりデバイス２０によってのみ決定され、一方サブストレートの厚さは 問題にならない。サブストレート後面上に、エレクトロオプチカル素子３のため の電子評価装置または電子制御装置を設けると有利である。短い導体路７、およ びデバイス２０への直接のめっきされたスルーホールにより、良好な高周波特性 と外部ノイズに対して影響を受けない不感性とが保証される。この不感性は、相 応の接触接続されるキャップ６によりさらに高められる。 図３の斜視図において、リジッド・フレックス・リ ジッド回路支持体５０が示されており、このリジッド・フレックス・リジッド回 路支持体５０は、サブストレートによって形成されているリジッド部１、フレキ シブルな導体を有するフレックス部５１、もう一方のリジッド部５２とから成る 。この回路支持体５０を実装する際にユニットとして取付けることができ、固定 のためのステップが節約できる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年４月６日（１９９８．４．６） 【補正内容】 請求の範囲 1. サブストレート（１）の同じ実装表面（２）の上に設けられている、素子（ ３）と光ファイバプラグのためのレセプタクル（１２）とを有しており、 エレクトロオプチカル素子（３）とレセプタクル（１２）との間のビーム路 のなかに設けられているレンズ（２８）を有しており、 実装表面（２）がビーム路に対して垂直に配向されているエレクトロオプチ カルモジュールにおいて、 前記実装表面（２）がアライメント構造を有しておらず、 前記エレクトロオプチカル素子（３）と前記レンズ（２８）とが直接相互に アライメントされており、前記実装表面（２）上に一体化されて取付けられたデ バイス（２０）を形成していることを特徴とするエレクトロオプチカルモジュー ル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲオルク イェイター ドイツ連邦共和国 Ｄ―12347 ベルリン フランツ―ケルナー―シュトラーセ 93

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. サブストレート（１）の１つの表面（２）の上に設けられている、エレクト ロオプチカル素子（３）と光ファイバプラグのためのレセプタクル（１２）とを 有しており、 エレクトロオプチカル素子（３）とレセプタクル（１２）との間の光路のな かに設けられているレンズ（２８）を有するエレクトロオプチカルモジュールに おいて、 前記表面（２）がアライメント構造を有しておらず、 前記エレクトロオプチカル素子（３）と前記レンズ（２８）とが直接相互に アライメントされており、前記表面（２）上に一体化されて取付けられたデバイ ス（２０）を形成していることを特徴とするエレクトロオプチカルモジュール。 2. レセプタクル（１２）がデバイス（２０）に対して無接触で設けられており 、該レセプタクル（１２）はサブストレート（１）の表面（２）と接触接続され ていることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロオプチカルモジュール。 3. サブストレート（１）は、レセプタクル（１２）とは反対側に電子回路を支 持していることを特徴とする請求項１又は２に記載のエレクトロオプチカル モジュール。 4. デバイス（２０）が、サブストレート（１）の表面（２）の上に直接取付け られたキャップ（６０）によって電気的に遮蔽されることを特徴とする請求項１ 又は２に記載のエレクトロオプチカルモジュール。 5. サブストレート（１）がリジッド・フレックス・リジッド回路支持体（５０ ）の一部分であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載のエ レクトロオプチカルモジュール。