JP2004246279A - 光モジュール及びその製造方法、光通信装置、光電気混載集積回路、回路基板、電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能な光モジュールを提供すること。
【解決手段】光伝送路（５２）の一端部に設けられた光プラグ（５０）が取付けられ、当該光伝送路（５２）を介して信号光を送受して情報通信を行うための光モジュール（１）であって、使用される信号光の波長に対して光透過性を有する透明基板（１０）と、透明基板の一方面側に配置され、光プラグ（５０）が取り付けられる光ソケット（１８）と、透明基板（１０）の一方面側に配置され、供給される電気信号に応じて透明基板（１０）の他方面側へ信号光を出射し、又は透明基板（１０）の他方面側から供給される信号光の強度に応じて電気信号を発生する光素子（１２）と、透明基板（１０）の他方面側に配置され、光素子（１２）から出射される信号光の進路を略９０度変更して光伝送路（５２）に導き、又は光伝送路（５２）から出射される信号光の進路を略９０度変更して光素子（１２）に導く反射部（２２）と、を備える。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の装置相互間あるいは装置内部などにおける情報通信（信号伝送）を光信号により行うために用いられる装置、部品等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、各種装置に含まれる回路チップ相互間、あるいは回路基板相互間などにおける信号転送速度の高速化が進み、信号線間のクロストーク、ノイズ輻射、インピーダンス不整合、高消費電力等の問題が無視できないものとなりつつある。このため、装置内部における信号伝送においても光通信が導入され始めており、装置内の回路チップ間やモジュール間などにおいて、金属配線に電気信号を流す従来方法に代えて、光ファイバ（テープファイバ）や光導波路などの光伝送路に光信号を通して通信を行う技術が採用されつつある。このような技術は、例えば、株式会社日経ＢＰ社発行の技術雑誌「日経エレクトロニクス」の２００１年１２月３日号（非特許文献１）に記載されている。
【０００３】
光通信を行う際には、例えば光ファイバ同士の間や、光ファイバと発光素子又は受光素子の間など、光信号の伝送経路上に存在する接続点における相互間の位置合わせ（光軸合わせ）を精度良く行い、光結合損失の増加を回避することが重要であり、かかる要望を達成するために各種の技術が採用されている。このような技術は、例えば、特開平７−４９４３７号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００４】
【非特許文献１】
「日経エレクトロニクス」，株式会社日経ＢＰ社，２００１年１２月３日号，ｐ．１１２−１２２
【特許文献１】
特開平７−４９４３７号公報
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１に記載される光コネクタのように、一方のコネクタに嵌合用ピンを設けると共に他方のコネクタに当該嵌合用ピンが挿入されるべき嵌合孔を設ける場合には、小型化が難しいという不都合がある。
【０００５】
また、上述した非特許文献１に記載された光電変換モジュールでは、光素子の発光面又は受光面上に、小型コネクタ（光プラグ）を介して光ファイバ（光伝送路）の端面を直接的に配置する構成となっている。このため、小型コネクタを取り外した際には、光素子の発光／受光面と光ファイバの端面が共に露出するようになり、当該発光面等の破損や異物の付着などの不具合を生じやすい。
【０００６】
そこで、本発明は、小型化が可能な光モジュールを提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、簡単な構造で光素子の発光面又は受光面等の保護を図ることが可能な光モジュールを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光モジュールは、光伝送路の一端部に設けられた光プラグが取付けられ、当該光伝送路を介して信号光を送受して情報通信を行うための光モジュールであって、使用される信号光の波長に対して光透過性を有する透明基板と、この透明基板の一方面側に配置され、光プラグが取り付けられる光ソケットと、透明基板の他方面側に配置され、供給される電気信号に応じて透明基板の一方面側へ信号光を出射し、又は透明基板の一方面側から供給される信号光の強度に応じて電気信号を発生する光素子と、透明基板の一方面側に配置され、光素子から出射される信号光の進路を略９０度変更して光伝送路に導き、又は光伝送路から出射される信号光の進路を略９０度変更して光素子に導く反射部と、を備える。
【０００９】
光素子から出射される信号光及び光伝送路から出射される信号光を略９０度反射させて光学的な結合を図る構造としているので、光伝送路の長手方向を透明基板の表面に沿って配置することができ、これにより光モジュールの小型化が可能となる。特に、透明基板の厚み方向における省スペース化を図ることができるので、本発明にかかる光モジュールを用いて光電気混載回路を構成する場合などに好適である。また、光素子の発光面／受光面を透明基板と対向させる構造としているので簡単な構造により光素子の発光面又は受光面等の保護を図ることが可能となる。
【００１０】
上述した反射部は、光ソケットに形成されることが好ましい。更に好ましくは、当該反射部を含む光ソケットを樹脂等の一体成形によって形成するとよい。これにより、構造の簡略化による部品数の削減及び製造工程の簡素化を図ることが可能となる。
【００１１】
また、光素子から出射される信号光を集光して反射部に導き、又は光伝送路から出射されて反射部によって反射される信号光を集光して光素子に導く第１のレンズを更に備えることが好ましい。これにより、光結合効率の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
上述した第１のレンズは、光ソケットに形成されることが好ましい。更に好ましくは、当該第１のレンズを含む光ソケットを樹脂等の一体成形によって形成するとよい。これにより、構造の簡略化による部品数の削減及び製造工程の簡素化を図ることが可能となる。また、組み立て時の光軸合わせも容易となる。
【００１３】
また、第１のレンズは、透明基板上に形成することも好ましい。この場合には、母材基板上に複数の第１のレンズを一括形成した後に当該母材基板を切り分ける等の製造工程を採用することができる
【００１４】
また、光素子から出射されて反射部によって反射される信号光を集光して光伝送路に導き、又は光伝送路から出射される信号光を集光して反射部に導く第２のレンズを更に備えることが好ましい。これにより、光結合効率の向上を図ることが可能となる。
【００１５】
上述した第２のレンズは、光プラグ又は光ソケットに形成されることが好ましい。更に好ましくは、当該第２のレンズを含む光プラグ又は光ソケットを樹脂等の一体成形によって形成するとよい。これにより、構造の簡略化による部品数の削減及び製造工程の簡素化を図ることが可能となる。また、組み立て時の光軸合わせも容易となる。
【００１６】
また、上記第１のレンズは、光素子から出射される信号光を集光して略平行光にし、上記第２のレンズは、光伝送路から出射される信号光を集光して略平行光にすることが好ましい。これにより、平行光（無限系）で光プラグと光ソケットを接続することになり、嵌合公差を大きくとることが可能となる。したがって、製造時や設計時の精度要求が低くなり都合がよい。
【００１７】
また、光ソケットは、光プラグの位置決めをするためのガイド面を有することが好ましい。これにより、位置決め用ピンやこのピンに対応する嵌合孔を設ける必要がなくなるので、部品数の削減と光ソケット及び光プラグの小型化が可能となる。また、光ソケット及び光プラグの加工が容易となる。
【００１８】
上述したガイド面は、互いに略平行であり透明基板の他方面と略直交する２つの面を含むことが好ましい。当該２つの面と透明基板の他方面とにより、光プラグの位置決めを精度良く行うことができる。
【００１９】
また、光プラグを透明基板の他方面側へ押圧する押圧手段を更に備えることが好ましい。当該押圧手段としては、例えば板バネを用いることができる。これにより、光プラグの上下方向（透明基板に対して直交する方向）における位置をより安定させることができる。
【００２０】
また、上述したガイド面は、互いに略平行であり透明基板の他方面と略直交する２つの面と、透明基板の他方面と略平行な１つの面とを含むことが好ましい。これらの面と透明基板の他方面により、光プラグの位置決めを精度良く行うことができる。
【００２１】
また、上述したガイド面は、互いに略直交すると共に、それぞれ透明基板の他方面に対して略４５度の角度をなして配置される２つの面を含むことも好ましい。またこの場合に、２つの面のそれぞれは、光プラグを付勢する突起部を有すると更に好適である。これにより、光プラグの位置決めを精度良く行うことができる。
【００２２】
また、光プラグと光ソケットとが嵌め合わされた状態を保持する係止手段を更に備えることが好ましい。当該係止手段としては、例えば、板バネ等の弾性体を用いて形成されたフックを用いることができる。これにより、光プラグが光ソケットからの抜けや位置ずれなどをより確実に回避することが可能となる。
【００２３】
また、光ソケットは、光プラグの位置決めをするためのガイド溝を有することも好ましい。当該ガイド溝を用いて、光プラグの位置決めを精度良く行うことが可能となる。
【００２４】
また、上述したガイド溝は、透明基板の一方面と略平行な面と当該一方面に略直交する面とを含み、光ソケットの一端側から他端側へ貫かれていることが好ましい。これにより、光プラグの光ソケットへの挿入をよりスムーズに行うことが可能となる。
【００２５】
また、本発明は、光伝送路の一端部に設けられた光プラグが取付けられ、当該光伝送路を介して信号光を送受して情報通信を行うための光モジュールの製造方法であって、光透過性を有する透明基板の一方面の複数領域のそれぞれに配線膜を形成する工程と、配線膜のそれぞれに対応して透明基板の他方面に光素子を配置する工程と、透明基板の一方面に、光素子のそれぞれに対応して光結合部品を取り付ける工程と、透明基板を複数領域ごとに切り分ける工程と、を含む。
【００２６】
ここで「光結合部品」とは、上記光プラグに支持される光伝送路（例えば、光ファイバ等）と光素子とを光学的に結合するためのものをいい、例えば、上述した本発明にかかる光ソケットが対応する。本発明の製造方法によれば、小型で光素子の発光／受光面等の保護に優れた光モジュールを低コストに製造することが可能となる。
【００２７】
また、本発明は、上述した光モジュールを備える光通信装置（光トランシーバ）でもある。このような本発明にかかる光通信装置は、例えば、パーソナルコンピュータやいわゆるＰＤＡ（携帯型情報端末装置）など、光を伝送媒体として外部装置等との間の情報通信を行う各種の電子機器に用いることが可能である。なお、本明細書において「光通信装置」とは、信号光の送信にかかる構成（発光素子等）と信号光の受信にかかる構成（受光素子等）の両方を含む装置のみならず、送信にかかる構成のみを備える装置（いわゆる光送信モジュール）や受信にかかる構成のみを備える装置（いわゆる光受信モジュール）を含む。
【００２８】
また、本発明は、上述した光モジュールを備える光電気混載集積回路でもあり、上述した光モジュールと信号光の伝送を担う光導波路とを備える回路基板でもある。かかる回路基板は「光電気混載基板」と称される場合もある。
【００２９】
また、本発明は、上述した光モジュールを備える電子機器でもある。より詳細には、本発明の電子機器は、上述した光モジュールそのものを備える場合の他に、当該光モジュールを含んでなる上述した光通信装置、光電気混載集積回路、回路基板のいずれかを備える場合も含む。ここで本明細書において「電子機器」とは、電子回路等を用いて一定の機能を実現する機器一般をいい、その構成には特に限定がないが、例えば、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（携帯型情報端末）、電子手帳など各種機器が挙げられる。本発明にかかる光モジュール、光通信装置、光電気混載集積回路あるいは回路基板は、これらの電子機器において機器内部での情報通信や外部機器等との間における情報通信に用いることが可能である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３１】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態の光モジュールの構成を説明する図である。図１（ａ）は本実施形態の光モジュールの平面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図を示している。図１に示す光モジュール１は、光伝送路としてのテープファイバ５２の一端部に設けられた光プラグ５０が取付けられ、当該テープファイバ５２を介して信号光を送受して情報通信を行うためのものであり、透明基板１０、光素子１２、電子回路１４、配線膜１６、光ソケット１８、レンズ２０、反射部２２を含んで構成されている。
【００３２】
透明基板１０は、使用される光の波長に対して光透過性を有し、光モジュール１を構成する各要素を支持する。例えば、光素子１２から出射される光あるいは光素子１２により受光される光の波長が可視光またはそれに近い値（例えば８５０ｎｍなど）の場合には、ガラスやプラスチックなどの材料により透明基板１０を構成するとよい。また、出射光の波長が比較的に長波長（例えば１３００ｎｍ〜１５００ｎｍなど）の場合には、シリコンやゲルマニウムなどの材料により透明基板１０を構成することもできる。
【００３３】
光素子１２は、電子回路１４から与えられる駆動信号に応じて信号光を出射し、又は受光した信号光の強度に応じて電気信号を発生するものであり、透明基板１０の裏面の所定位置に、発光面又は受光面を透明基板１０側に向けて配置されている。この光素子１２は、透明基板１０上の配線膜１６に設けられた開口部内にその発光面又は受光面が配置されており、当該開口部及び透明基板１０を通して光信号が出射又は入射されるようになっている。例えば、図１に示す光モジュール１が情報送信側に用いられる場合には、当該光素子１２としてＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）などの発光素子が用いられる。また、光モジュール１が情報受信側に用いられる場合には、当該光素子１２として受光素子が用いられる。本実施形態では、４つの光素子１２を含む構成となっているが光素子１２の数はこれに限定されるものではなく１つでもよい。
【００３４】
電子回路１４は、光素子１２を駆動するためのドライバなどを含むものであり、透明基板１０の裏面上の所定位置に配置されている。この電子回路１４は、透明基板１０上に構成された配線膜１６を介して光素子１２と接続されており、更に、必要に応じて図示しない他の回路素子、回路チップ、外部装置などと接続される。
【００３５】
配線膜１６は、銅などの導電体膜を用いて透明基板１０の裏面側に設けられており、所定形状にパターニングがなされている。この配線膜１６は、上述したように光素子１２、電子回路１４及びその他の回路素子等の相互間の電気的な接続を担う。
【００３６】
光ソケット１８は、透明基板１０の表面側に配置され、光プラグ５０が取り付けられるものであり、例えば、ガラスやプラスチック等を用いて形成されている。また、当該光ソケット１８は、光プラグ５０の位置決めをするためのガイド面を有している。具体的には、ガイド面は、互いに略平行であって透明基板１０の上面と略直交する２つの面２４と、これらの面２４と略直交すると共に透明基板１０の上面と略直交する１つの面２６とを含む。そして、光プラグ５０にはこれらのガイド面に対応した当接面が設けられている。
【００３７】
光ソケット１８に設けられる上記２つの面２４はそれぞれｙｚ平面に対して略平行であり、これらの面２４の相互間距離を精度良く形成することにより、光ソケット１８に挿入される光プラグ５０のｘ軸方向における位置とｘｚ面内での配置角度について位置決めがなされる。また、上述した面２６はｘｙ平面に対して略平行であり、この面２６に光プラグ５０の一端側が当接することにより、光プラグ５０のｚ軸方向の位置決めがなされる。このとき、光プラグ５０の光ソケット１８に挿入される部分の幅（ｘ軸方向の長さ）よりも上記２つの面２４の相互間距離を若干短めにしておくことにより、光プラグ５０の装着後の位置ずれを防ぐことも可能である。また、光プラグ５０の位置ずれを防ぐための手段を設けるようにしてもよい。当該位置ずれ防止手段を設ける場合の構成例については後述する。
【００３８】
各レンズ２０は、光ソケット１８と一体に形成されており、各光素子１２から出射される信号光をそれぞれ集光し、略平行光にして反射部２２に導くと共に、テープファイバ５２から出射されて反射部２２により反射される信号光を集光し、略平行光にして光素子１２に導く。当該レンズ２０が「第１のレンズ」に対応する。
【００３９】
反射部２２は、レンズ２０によって集光された信号光の進路を略９０度変更してテープファイバ５２に導くと共に、テープファイバ５２から出射される信号光の進路を略９０度変更して光素子１２へ導く。この反射部２２は、光素子１２の光軸（信号光の主伝搬方向）に対して略４５度の角度で配置される面（反射面）として光ソケット１８と一体に形成されている。ここで、光ソケット１８を構成する材料の屈折率を１．５程度としておくことにより、反射部２２に入射する信号光を全反射させることができ、これにより信号光の進路を略９０度変更することができる。或いは、光ソケット１８に形成される略４５度の斜面に金属膜や誘電体多層膜等を設けることによって反射部２２を構成するようにしてもよい。
【００４０】
上述した光プラグ１８に取り付けられる光ソケット５０は、テープファイバ５２をその延在方向（芯線の延在方向）が透明基板１０の上面と略平行となるように支持するものである。この光ソケット５０は、光プラグ１８に対して着脱を自在に行えるようになっている。図示の例では、４芯を備えるテープファイバ５２を示しているが、これに限定されるものではなく所望の芯数（１芯も含む）のテープファイバを用いることが可能である。また、光伝送路の一例として、フィルム状に構成されたテープファイバを示しているが、これに限定する趣旨ではなく他の一般的な光ファイバなどの光伝送路を用いることも可能である。
【００４１】
また、本実施形態の光ソケット５０は、光プラグ１８と当接する一端側に複数のレンズ５４が設けられている。これらのレンズ５４は、光素子１２から出射されて反射部２２によって反射される信号光を集光し、略平行光にしてテープファイバ５２に導くと共に、テープファイバ５２から出射される信号光を集光し、略平行光にして反射部２２に導くものである。当該レンズ５４が「第２のレンズ」に対応している。なお、第２のレンズは、光ソケット５０に形成する以外にも種々の構成態様をとることが可能であり、その具体例については後述する。
【００４２】
図２は、光プラグ５０の位置ずれをより確実に防ぐための部材を設ける場合の構成例について説明する図である。同図に示すように、光プラグ５０の上側に板バネ２８を配置し、当該板バネ２８によって光プラグ５０を透明基板１０側に向けて押圧する。これにより、透明基板１０の上面を基準として光プラグ５０のｙ軸方向の位置や、ｘｙ平面内での角度及びｙｚ平面内での角度がより確実に決まるようになり、光プラグ５０の相対的な位置、姿勢が決定される。なお、この板バネ２８が「押圧手段」に対応する。また、板バネ２８の一端側には鉤状のフック部３０が設けられており、当該フック部３０によって光プラグ５０と光ソケット１８とが嵌め合わされた状態を保持し、光プラグ５０の抜けや位置ずれを防いでいる。なお、板バネ２８は、例えば透明基板１０によって支持してもよく、更には本例の光モジュール１を含んで構成される各種機器（具体例は後述する）の筐体等によって支持してもよい。当該フック部３０が「係止手段」に対応している。
【００４３】
本実施形態の光モジュール１はこのような構成を有しており、次に、当該光モジュール１の製造方法について図面を参照して説明する。
【００４４】
図３及び図４は、実施例の光モジュール１の製造工程を説明する図である。まず、図３（ａ）に示すように、後に複数の透明基板１０が切り出される母材となる母材基板１００を用意する。次に、図３（ｂ）に示すように、母材基板１００の表面にアルミニウムや銅等の導電材料をスパッタ法、電鋳などによって堆積し、金属膜（導電膜）を形成する。この金属膜を所望の回路に対応してパターニングして配線膜１６を形成する。配線膜１６は、母材基板１００の複数のサブ領域のそれぞれに複数形成される。このように、複数箇所に単位配線パターンの配線膜を一括に形成すると量産面において好適である。
【００４５】
次に、図３（ｃ）に示すように、母材基板１００の一面側に、光素子１２や電子回路１４等の回路要素を実装する。当該実装は、フリップチップボンディング、ワイヤボンディング、半田リフローなどを使用して行うことが可能である。上述したように、母材基板１００の複数箇所に単位配線パターンを一括形成した場合には、図３（ｃ）に示す工程は、当該単位配線パターンのそれぞれに対応して母材基板１００の一方の面に複数の光素子１２等をそれぞれ配置する。
【００４６】
次に、図３（ｄ）に示すように、母材基板１００の他面側の光素子１２に対応する位置に光ソケット１８を取り付ける。この取付けは、光ソケット１８と母材基板１００の互いに対向する面にそれぞれ接着剤を塗布し、あるいはいずれかの面に接着剤を塗布した後に、光ソケット１８を母材基板１００に載置することにより行う。接着剤としては、後に何らかの処理（例えば、光照射等）を行うことによって硬化するものを用いるとよい。光ソケット１８は、レンズ２０の光軸と光素子１２の光軸とが略一致するように位置調整して載置される。
【００４７】
光ソケット１８の位置合わせが完了した後に、接着剤を固化して光ソケット１８を母材基板１００に固定する。接着剤は、例えば、光硬化性、熱硬化性等など樹脂を用いることが可能である。図４に示すように、光ソケット１８を載置し、位置調整をした後に固定する工程を必要な回数繰り返して、母材基板１００の複数のサブ領域に光ソケット１８を取付けて光モジュール１を組み立てる。
【００４８】
その後、図３（ｅ）に示すように、母材基板１００をサブ領域毎に切断して多数の光モジュール１を得る。なお、後述する各実施形態の光モジュールについても同様の製造方法によって製造することが可能である。
【００４９】
このように、本実施形態の光モジュール１は、光素子１２から出射される信号光及びテープファイバ（光伝送路）５２から出射される信号光を略９０度反射させて光学的結合を図る構造としているので、テープファイバ５２の長手方向を透明基板１０の表面に沿って配置することができる。したがって、光モジュールの小型化が可能となる。特に、透明基板１０の厚み方向における省スペース化を図ることができるので、本発明にかかる光モジュールを用いて光電気混載回路を構成する場合などに好適である。また、光素子１２の発光面／受光面を透明基板１０と対向させる構造としているので、簡単な構造により光素子の発光面又は受光面等の保護を図ることが可能となる。また、本実施形態の製造方法により、小型かつ光素子の発光面／受光面の保護に優れた光モジュールを低コストに製造することが可能となる。
【００５０】
＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態の光モジュールの構成を説明する図である。図５（ａ）は本実施形態の光モジュールの平面図を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図を示している。同図に示す光モジュール１ａは、基本的に第１の実施形態の光モジュール１と同様の構成を有しており、共通する構成要素には同符号が付されている。以下、主に相違点について説明する。
【００５１】
図５に示す光モジュール１ａは、光プラグ５０が取付けられる光ソケット１８ａの形状が第１の実施形態の場合と異なっている。本実施形態の光ソケット１８ａは、上述した光ソケット１８と同様にガイド面としての面２４及び面２６を含み、更に、光モジュール１ａのｙ軸方向の位置決めを行うための面３２を備えている。この面３２は、ｘｚ平面と略平行に形成されており、当該面３２と透明基板１０の上面とを基準として光プラグ５０のｙ軸方向の位置決めがなされる。また、この面３２と透明基板１０の上面との距離を光プラグ５０のｙ軸方向の厚みよりも若干少なくしておくことにより、光ソケット１８ａの面３２を含む部分によって光プラグ５０の上面を透明基板１０側へ付勢することも可能である。このようにした場合には、当該面３２を備える光ソケット１８ａを「押圧手段」とも考えることができる。
【００５２】
また、本実施形態の光モジュール１ａに備わった板バネ２８ａは、光ソケット１８ａ及び光プラグ５０を取り囲むように構成されており、その一端側に鉤状のフック部３０ａが設けられている。当該フック部３０によって光プラグ５０と光ソケット１８ａとが嵌め合わされた状態を保持し、光プラグ５０の抜けを防いでいる。当該フック部３０ａが「係止手段」に対応している。
【００５３】
＜第３の実施形態＞
図６は、第３の実施形態の光モジュールの構成を説明する図である。図６（ａ）は本実施形態の光モジュールの平面図を示し、図６（ｂ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図を示している。同図に示す光モジュール１ｂは、基本的に上述した各実施形態の光モジュールと同様の構成を有しており、共通する構成要素には同符号が付されている。以下、主に相違点について説明する。
【００５４】
図６に示す光モジュール１ｂは、光プラグ５０が取付けられる光ソケット１８ｂの形状が上記各実施形態の場合と異なっている。本実施形態の光ソケット１８ｂは、上述した光ソケット１８ａと同様にガイド面としての面２４ａ、面２６ａ及び面３２ａを備えている。面２４ａ、２６ａ及び３２ａのそれぞれの機能は、上述した面２４、２６及び３２のそれぞれと同様である。
【００５５】
また、本例では、第２のレンズとしてのレンズ５４ａが光ソケット１８ｂ側に形成されており、光プラグ５０ａの構造が上記各実施形態における光プラグ５０よりも簡略化されている。これにより、低コスト化が可能となる。そして、光ソケット１８ｂのレンズ５４ａの形成面と上述したガイド面としての面３２ａとを異なる面とすることにより、レンズ５４ａと光プラグ５０ａに支持されるテープファイバ５２の芯線（ファイバコア）との間の光学的距離を確保し、かつファイバコア端面の保護を図っている。なお、光プラグ５０ａの端面にテープファイバ５２を保護する保護膜などを設けてもよい。
【００５６】
＜第４の実施形態＞
図７は、第４の実施形態の光モジュールの構成を説明する図である。図７（ａ）は本実施形態の光モジュールの平面図を示し、図７（ｂ）は図７（ａ）のＤ−Ｄ線における断面図を示している。同図に示す光モジュール１ｃは、上述した各実施形態の光モジュールと同様の構成を有しており、共通する構成要素には同符号が付されている。以下、主に相違点について説明する。
【００５７】
図７に示す光モジュール１ｃは、光プラグ５０ｂと光ソケット１８ｃとが直接的に取り付けられる構造を有している。具体的には、光ソケット１８ｃは、ガイド面としての面２６ｂを備えており、この面２６ｂと光プラグ５０ｂに設けられた当接面とを貼り合わせることにより、光プラグ５０ｂが取り付けられている。
【００５８】
また、本例では、第２のレンズとしてのレンズ５４ｂが光ソケット１８ｃ側に形成されており、光プラグ５０ｂの構造が簡略化されている。これにより、低コスト化が可能となる。そして、光ソケット１８ｃのレンズ５４ｂの形成面と上述したガイド面としての面２６ｂとを異なる面とし、空洞を形成することにより、レンズ５４ｂと光プラグ５０ｂに支持されるテープファイバ５２の芯線（ファイバコア）との間の光学的距離を確保し、かつファイバコア端面の保護を図っている。なお、光プラグ５０ｂの端面にテープファイバ５２を保護する保護膜などを設けてもよい。
【００５９】
また、第１のレンズとしてのレンズ２０ａは、当該レンズ２０ａを４つ含んだレンズアレイとして透明基板１０の上面の光素子１２と対向する位置に配置されている。また、光ソケット１８ｃは、ガイド面としての面３４及び面３６を備えており、これらの面３４及び面３６と上記レンズアレイとを当接させることによって光ソケット１８ｃの位置決めがなされている。
【００６０】
＜第５の実施形態＞
図８は、第５の実施形態の光モジュールの構成を説明する図である。図８（ａ）は本実施形態の光モジュールの斜視図を示し、図８（ｂ）は図８（ａ）のＥ−Ｅ線における断面図を示している。同図に示す光モジュール１ｄは、基本的には上述した各実施形態の光モジュールと同様の構成を有しており、共通する構成要素には同符号が付されている。以下、主に相違点について説明する。
【００６１】
図８に示す光モジュール１ｄは、光プラグ５０ｃが取付けられる光ソケット１８ｄの形状が上記各実施形態の場合と異なっている。かかる光ソケット１８ｄは、断面が逆Ｔ字状の嵌合孔４０を有しており、光プラグ５０ｃの断面形状も当該嵌合孔４０の形状に対応させて逆Ｔ字状となっている。嵌合孔４０は、光プラグ５０ｃの挿入する際の方向を案内するガイド溝４２を含んでいる。当該ガイド溝４２は、透明基板１０の上面と略平行な面と当該上面に略直交する面とを含んでおり、光ソケット１８ｄの一端側から他端側へ貫かれている。このガイド溝４２により、光プラグ５０の光ソケット１８への挿入をよりスムーズに行うことが可能となる。
【００６２】
また、光ソケット１８ｄの一端側には反射板（反射部）４４が配置されており、透明基板１０の上面の光素子１２と対向する位置には第１のレンズとしてのレンズ２０ｂが配置されている。反射板４４は、その反射面が透明基板１０の上面と略４５度の角度をなすように配置されており、光素子１２から出射される信号光の進路を略９０度変更してテープファイバ５２に導き、又はテープファイバ５２から出射される信号光の進路を略９０度変更して光素子１２に導く。この反射板４４は、例えばガラス基板に蒸着、メッキ、スパッタ法などの薄膜形成法によって金属膜を形成したものを用いることができる。また、本例の反射板４４は、光プラグ５０ｃが挿入された際の挿入方向での位置を決める基準位置としての役割も担っている。そして光プラグ５０ｃの反射板４４と当接する位置には略４５度の角度の当接面５６が設けられている。この当接面５６は、テープファイバ５２のファイバコアが露出する部分よりも上側に設けられている。これにより、ファイバコアの端面と他の部材等とが接触しないようにし、反射板４４との光学的距離を確保し、かつファイバコア端面の保護が図られる。
【００６３】
特に、光素子１２として受光素子を用いて受信用モジュールを構成する場合においては、テープファイバ５２のファイバコア端面から反射板４４を経由してレンズ２０ｂに至るまでの距離が長くなり、レンズ径に対する信号光のビーム径が相対的に大きくなると、光結合効率の低下や隣接するチャンネル（他の光素子１２を含む光学系）との相互干渉（クロストーク）が生じやすくなるため、焦点距離の最適化が重要となる。この焦点距離の最適化は、レンズ２０ｂのレンズ径（レンズピッチでもよい）とファイバコアからの出射ビームの拡がり角に依存する。例えば、レンズ２０ｂのピッチが０．２５ｍｍ、出射ビームの拡がり角が半値で１１度の場合、隣接する他のレンズ２０ｂに出射ビームが入射しないようにするには、焦点距離を０．６４ｍｍ程度にする必要がある。本例では、この焦点距離を満たすように上記反射板４４の形状及び配置が設定されている。
【００６４】
上述したように、本例では光プラグ５０ｃを光ソケット１８ｄの一端側に配置された反射板４４に突き当てる構造としているため、光プラグ５０ｃの端面から反射板４２の反射面における反射位置までの距離、及び当該反射位置からレンズ２０ｂまでの距離の短縮（すなわち光路の短縮）が可能となっている。また、本例では、光ソケット１８ｄに設けられるガイド溝４２は、光ソケット１８ｄの一端側から他端側へ貫かれる構造となっているので切削等によって高精度な加工を容易に行うことが可能であり、これにより、光プラグ５０ｃと光ソケット１８ｄとの嵌合位置の高精度化を容易に実現することが可能となる利点がある。
【００６５】
なお、本実施形態においても、光プラグ５０ｃの一端側にテープファイバ５２から出射される信号光を集光する第２のレンズを設けるようにしてもよい。
【００６６】
＜第６の実施形態＞
次に、上述した実施形態において説明した光モジュールを用いて構成される光電気混載集積回路と、当該光電気混載集積回路を用いて構成される回路基板について説明する。なお、以下では上述した光モジュール１ａを用いる場合を例示するが、他の光モジュールであってもよい。
【００６７】
図９は、光電気混載集積回路及び当該集積回路を含む回路基板の構成例について説明する図である。同図に示す回路基板２００は、上述した実施形態にかかる光モジュール１ａを含んで構成される光電気混載集積回路２０２と、配線基板２０４を含んで構成されている。
【００６８】
光電気混載集積回路２０２は、光モジュール１ａと信号処理チップ２０６を含んでおり、両者をプラスチック等によって一体にモールドした構造となっている。光モジュール１ａと信号処理チップ２０６の間はワイヤボンディングによって電気的に接続されている。光モジュール１ａは、光素子からの出射光の出射方向が配線基板２０４側に向かうように配置されている。光モジュール１ａに備わった光ソケットはモールド樹脂から露出されており、光プラグを接続可能な状態となっている。配線基板２０４は、上部に配線膜２０８が設けられており、光電気混載集積回路２０２が載置される。配線基板２０４の上面にはソケット２１０が配置されており、光電気混載集積回路２０２に備わったピングリッドアレイ（ＰＧＡ）が当該ソケット２１０に差し込まれることにより光電気混載集積回路２０２が固定される。
【００６９】
図１０は、光電気混載集積回路及び当該集積回路を含む回路基板の他の構成例について説明する図である。同図に示す回路基板２１０は、上述した実施形態にかかる光モジュール１ａを含む光電気混載集積回路２１２と、配線基板２１４を含んで構成されている。
【００７０】
光電気混載集積回路２１２は、光モジュール１ａと信号処理チップ２１６を含んでおり、両者をプラスチック等によって一体にモールドした構造となっている。光モジュール１ａは、光素子からの出射光の出射方向が配線基板２１４と反対に向かうように配置されている。光モジュール１ａに備わった光ソケットはモールド樹脂から露出されており、光プラグを接続可能な状態となっている。配線基板２１４は、上部に配線膜２１８が設けられており、光電気混載集積回路２１２が載置される。光電気混載集積回路２１２は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）によって配線基板２１４に接続されている。
【００７１】
このような本実施形態にかかる光電気混載集積回路及び回路基板は、例えばパーソナルコンピュータなど各種の電子機器に適用し、機器内での情報通信や外部機器等との間における情報通信に用いることが可能である。
【００７２】
＜変形実施例＞
なお、本発明は上述した各実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、光ソケットに設けられたガイド面によって光プラグの位置決めをしていたが、光ソケットの嵌合孔（光プラグが挿入される空間）の内部に突起部を設け、当該突起部によって光プラグを付勢するようにして位置決めを行うことも好適である。
【００７３】
図１１は、突起部により光プラグの位置決めを行う場合の光ソケットの構成例を説明する図である。図１１（ａ）は本例にかかる光ソケット１１８を光プラグが挿入される嵌合孔の開口側から見た平面図を示し、図１１（ｂ）は図１１（ａ）に示すＦ−Ｆ線における断面図を示している。
【００７４】
図１１に示す光ソケット１１８は、光プラグが挿入されるべき嵌合孔内に斜面を有し、当該斜面に、ｚ軸と略平行な方向に延在して半円状の断面を有する突起部１２０が設けられている。この突起部１２０は、当該突起部１２０に対応して光プラグ側に形成される当接面（詳細は後述する）に接触して当接面を付勢する機能を担う。また、本例の光ソケット１１８の他端側には、レンズ１２２と反射部１２４がそれぞれ一体に形成されている。このような光ソケット１１８は、例えば上述した第２の実施形態の光モジュール１ａにおいて、上述した光ソケット１８ａと置き換えて用いることが可能である。
【００７５】
図１２は、図１１に示す光ソケット１１８と組み合わせて用いるのに好適な光プラグの構成例を説明する図である。図１２（ａ）は光プラグ１５０を上側から見た平面図、図１２（ｂ）は光プラグ１５０の正面図を示している。また図１２（ｃ）は光プラグ１５０の構造を説明するために構成要素を分解して示した正面図である。
【００７６】
図１２に示す光プラグ１５０は、テープファイバ１５２の一端側を保持するものであり、基台１５６、上板１５８、レンズ支持部材１６０、複数のレンズ１６２を含んで構成されている。図１２（ｃ）に示すように、基台１５６はＶ字状の溝を有しており、当該Ｖ溝に沿ってテープファイバ１５２のファイバクラッド１５４を置き、その上側に上板１５８を配置し、当該上板１５８と基台１５６とでファイバクラッド１５４を挟み込む構造となっている。
【００７７】
また、図１２（ｂ）に示すように、基台１５６と上板１５８とは接着材１６４を用いて固着されている。レンズ支持部材１６０は、基台１５６と上板１５８の複合体の端部に固着されている。このレンズ支持部材１６０には、４つのレンズ１６２が一体に形成されており、これらのレンズ１６２とファイバコア１５４との光学的な結合を図るようにしてレンズ支持部材１６０の位置決めがされ、固着されている。基台１５６に設けられた面１６６は、上述した光プラグ１１８の突起部１２０に対応して設けられた当接面であり、当該面１６６が突起部１２０によって付勢される。基台１５６の底面１６８が透明基板１０の上面と当接させて配置され、更に面１６６が突起部１２０によって付勢されることにより、光ソケット１１８内での光プラグ１５０の位置が決まる。
【００７８】
図１３は、図１１に示す光ソケット１１８と組み合わせて用いるのに好適な光プラグの他の構成例を説明する図である。図１３に示す例の光プラグ１５０ａは、基本的な構造は上述した図１２に示す光プラグ１５０と同様であり、基台１５６ａとレンズ１６２ａとが一体に形成され、当該基台１５６ａと上板１５８ａによってテープファイバ１５２のファイバクラッド１５４を挟み込む構造としている点が異なっている。このような構造を採用することにより、部品数の削減及びそれによる製造工程の簡略化が可能となる。
【００７９】
また、上述した実施形態では、本発明にかかる光モジュールの応用例として光電気混載回路及び当該回路を含んで構成される回路基板（光電気混載回路基板）について例示していたが、本発明の光モジュールの適用範囲はこれに限定されるものではなく、各種の電子機器等に含まれて当該機器の相互間の光通信を行うために用いられる光トランシーバ（光通信装置）などに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の光モジュールの構成を説明する図である。
【図２】光プラグの位置ずれをより確実に防ぐための部材を設ける場合の構成例について説明する図である。
【図３】実施例の光モジュールの製造工程を説明する図である。
【図４】実施例の光モジュールの製造工程を説明する図である。
【図５】第２の実施形態の光モジュールの構成を説明する図である。
【図６】第３の実施形態の光モジュールの構成を説明する図である。
【図７】第４の実施形態の光モジュールの構成を説明する図である。
【図８】第５の実施形態の光モジュールの構成を説明する図である。
【図９】光電気混載集積回路及び当該集積回路を含む回路基板の構成例について説明する図である。
【図１０】光電気混載集積回路及び当該集積回路を含む回路基板の他の構成例について説明する図である。
【図１１】突起部により光プラグの位置決めを行う場合の光ソケットの構成例を説明する図である。
【図１２】光プラグの構成例を説明する図である。
【図１３】光プラグの他の構成例を説明する図である。
【符号の説明】
１０…透明基板１０、 １２…光素子、 １４…電子回路、 １６…配線膜、
１８…光ソケット、 ２０…レンズ、 ２２…反射部、 ５０…光ソケット、
５２…テープファイバ

Claims (23)

1. 光伝送路の一端部に設けられた光プラグが取付けられ、当該光伝送路を介して信号光を送受して情報通信を行うための光モジュールであって、
   使用される信号光の波長に対して光透過性を有する透明基板と、
   前記透明基板の一方面側に配置され、前記光プラグが取り付けられる光ソケットと、
   前記透明基板の他方面側に配置され、供給される電気信号に応じて前記透明基板の一方面側へ前記信号光を出射し、又は前記透明基板の一方面側から供給される前記信号光の強度に応じて電気信号を発生する光素子と、
   前記透明基板の一方面側に配置され、前記光素子から出射される前記信号光の進路を略９０度変更して前記光伝送路に導き、又は前記光伝送路から出射される前記信号光の進路を略９０度変更して前記光素子に導く反射部と、
   を備える、光モジュール。
2. 前記反射部は、前記光ソケットに形成される、請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記光素子から出射される前記信号光を集光して前記反射部に導き、又は前記光伝送路から出射されて前記反射部によって反射される前記信号光を集光して前記光素子に導く第１のレンズを更に備える、請求項１又は２に記載の光モジュール。
4. 前記第１のレンズは、光ソケットに形成される、請求項３に記載の光モジュール。
5. 前記第１のレンズは、前記透明基板上に形成される、請求項３に記載の光モジュール。
6. 前記光素子から出射されて前記反射部によって反射される前記信号光を集光して前記光伝送路に導き、又は前記光伝送路から出射される前記信号光を集光して前記反射部に導く第２のレンズを更に備える、請求項３に記載の光モジュール。
7. 前記第２のレンズは、前記光プラグに形成される、請求項６に記載の光モジュール。
8. 前記第２のレンズは、前記光ソケットに形成される、請求項６に記載の光モジュール。
9. 前記第１のレンズは、前記光素子から出射される前記信号光を集光して略平行光にし、前記第２のレンズは、前記光伝送路から出射される前記信号光を集光して略平行光にする、請求項６に記載の光モジュール。
10. 前記光ソケットは、前記光プラグの位置決めをするためのガイド面を有する、請求項１乃至９のいずれかに記載の光モジュール。
11. 前記ガイド面は、互いに略平行であり前記透明基板の他方面と略直交する２つの面を含む、請求項１０に記載の光モジュール。
12. 前記光プラグを前記透明基板の他方面側へ押圧する押圧手段を更に備える、請求項１１に記載の光モジュール。
13. 前記ガイド面は、互いに略平行であり前記透明基板の他方面と略直交する２つの面と、前記透明基板の他方面と略平行な１つの面とを含む、請求項１０に記載の光モジュール。
14. 前記ガイド面は、互いに略直交すると共に、それぞれ前記透明基板の他方面に対して略４５度の角度をなして配置される２つの面を含む、請求項１０に記載の光モジュール。
15. 前記２つの面のそれぞれは、前記光プラグを付勢する突起部を有する、請求項１４に記載の光モジュール。
16. 前記光プラグと前記光ソケットとが嵌め合わされた状態を保持する係止手段を更に備える、請求項１乃至１５のいずれかに記載の光モジュール。
17. 前記光ソケットは、前記光プラグの位置決めをするためのガイド溝を有する、請求項１乃至９のいずれかに記載の光モジュール。
18. 前記ガイド溝は、前記透明基板の一方面と略平行な面と当該一方面に略直交する面とを含み、前記光ソケットの一端側から他端側へ貫かれている、請求項１７に記載の光モジュール。
19. 光透過性を有する透明基板の一方面の複数領域のそれぞれに配線膜を形成する工程と、
    前記配線膜のそれぞれに対応して前記透明基板の他方面に光素子を配置する工程と、
    前記透明基板の一方面に、前記光素子のそれぞれに対応して光結合部品を取り付ける工程と、
    前記透明基板を前記複数領域ごとに切り分ける工程と、
    を含む、光モジュールの製造方法。
20. 請求項１乃至１８のいずれかに記載の光モジュールを備える光通信装置。
21. 請求項１乃至１８のいずれかに記載の光モジュールを備える光電気混載集積回路。
22. 請求項１乃至１８のいずれかに記載の光モジュールを備える回路基板。
23. 請求項１乃至１８のいずれかに記載の光モジュールを備える電子機器。

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