JP2004341102A - 光モジュール及びその製造方法、光通信装置、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光ファイバ(3)の一端側に設けられるコネクタ(2)を着脱可能に構成される光モジュール(1)であって、第1の孔(11)を有する基板(10)と、基板(10)の一方面側に少なくとも第1の孔(11)を覆うように配置される透光膜(15)と、第1の孔(11)の内側であって透光膜(15)上に配置され、当該透光膜(15)を介して光ファイバ(3)との間で光信号の送信又は受信を行う光素子(13)と、を含む。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムに用いて好適な光モジュールとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
光通信システムにおいては、電気信号を光信号に変換する発光素子と光信号を電気信号に変換する受光素子相互間を光ファイバで接続する構成が基本となる。このような発光素子や受光素子などの光素子と光ファイバを着脱可能とするために、光素子と光ファィバとを光学的に接続するための光モジュールが用いられている。このような光モジュールは、例えば、特開2002−250846号公報(特許文献1)などの文献に記載されている。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−250846号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の光モジュールでは、基板の一方面に光素子を配置し、基板の他方面に光ファイバを配置する構成となっているので、光素子と光ファイバの相互間距離が基板の厚みに依存する。このため、光素子と光ファイバとの間の光結合効率を高めるには、基板を比較的に薄く形成して両者間の距離を短くする必要がある。しかしながら、基板を薄くすると、機械的強度の確保が難しくなる不都合がある。また、基板に撓みなどの変形を生じやすくなることから、光素子と光ファイバとの位置精度の確保が容易ではなくなる不都合が生じる。
【0005】
また、上述した文献に記載される光モジュールでは、基板に開口部を設け、この開口部を介して光素子と光ファイバとの間で光信号を送受する構成としているため、開口部内に配置される光素子の発光面又は受光面を保護することが難しくなる。これに対して、例えば透光性の樹脂等を用いて光素子を封止する等の手法が考えられるが、かかる手法では光素子の密封性を高めるのが難しい。
【0006】
そこで、本発明は、基板の厚みに依存することなく光結合効率を高めることが可能となる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、光素子の発光面又は受光面の保護性を高めることが可能となる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、本発明の第1の態様の光モジュールは、光ファイバの一端側に設けられるコネクタを着脱可能に構成される光モジュールであって、素子配置用の空間の確保に用いられる第1の孔を有する基板と、当該基板の一方面側に少なくとも第1の孔を覆うように配置される透光膜と、第1の孔の内側であって透光膜上に配置され、当該透光膜を介して光ファイバとの間で光信号の送信又は受信を行う光素子と、を含む。
【0009】
第1の孔によって確保される空間に光素子を配置し、当該第1の孔を覆うようにして配置される透光膜によって光素子を支持する構造を採用することにより、光素子と光ファイバとの相互間の距離が基板の厚みに依存しなくなる。したがって、基板の厚みに依存することなく光結合効率を高めることが可能となる。また、光素子と光ファイバとの間に透光膜を介在させるので、光素子の発光面又は受光面の保護性を高めることが容易となる。
【0010】
ここで「透光膜」とは、光信号を通過させ得る透光性の膜であり、光素子を支持するに足りる適度な機械的強度があればその材質は問わないが、例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂等の光を透過する樹脂膜(透光性樹脂膜)が好適に用いられる。
【0011】
上述した第1の孔は、基板を貫通するように形成されることが好ましい。これにより、光モジュールの製造時に第1の孔の透光膜により覆われない方の開口部から光素子の実装やその他の処理(例えば、光素子の周辺を封止する等)が可能となり、製造プロセス上都合がよい。また、光素子の上面(透光膜と接しない側)が開放されるので、光素子の放熱対策が容易となる。
【0012】
また、基板には、光ファイバを支持する上記コネクタを光モジュールに取り付ける際の位置決めに用いられる第2の孔を更に備えることが好ましい。より詳細には、第2の孔は少なくとも2つ以上備わっていることが好ましい。この場合には、位置決め用のピン(突起部)を備えるコネクタを用いて、当該ピンを第2の孔に挿入するようにしてコネクタを光モジュールに取り付けることが可能となる。これにより、光モジュールへのコネクタの取り付けを容易かつ精度よく行うことができる。
【0013】
また、透光膜と光素子との相互間に介在し、光信号の散乱を抑制する整合材(アンダーフィル材)を更に含むことが好ましい。これにより界面反射が抑制され、光結合効率が向上する。
【0014】
また、光素子を密封する封止材を更に含むことが好ましい。これにより、光素子の密封性を高めることができる。また、光素子の透光膜と当接しない部分についての保護性を高めることが可能となる。
【0015】
また、上述した封止材と整合材は、同一材料によって構成することが好ましい。これにより、整合材と封止材との密着性が向上する。また、整合材と封止材とを一括形成して製造プロセスの簡略化を図ることも可能となる。
【0016】
また、上述した透光膜は、少なくとも一方面、或いは両面に配線膜を有する透光性のフレキシブルプリント基板を用いて構成することが好ましい。これにより、透光膜の形成時に、光素子への信号伝送に必要な配線も併せて形成することが可能となり、構造の簡素化及び製造プロセスの簡略化が可能となる。
【0017】
また、上述したフレキシブルプリント基板は、マイクロストリップラインを含むものを用いると更に好ましい。これにより、高周波域での伝送ロスを低減することが可能となり、光素子の高速駆動に適した光モジュールの提供が可能となる。
【0018】
また、基板の他方面側に配置され、光素子と共に電気回路を構成する電子部品を更に備えることが好ましい。ここで「電子部品」とは、例えば、光素子としての発光素子を駆動するドライバ、光素子としての受光素子の出力信号を増幅するアンプ、その他各種の回路チップ、或いは抵抗、コンデンサ等の受動素子、その他各種の能動素子、受動素子などをいう。このように、光素子の動作に関わる各種の電子部品を備えることにより、外付けの駆動回路等を省略し又は簡略化することが可能となる。また、ドライバ等の回路チップと光素子との間の配線長が短くなるため、信号遅延や雑音の混入などの不都合を回避しやすくなる効果も期待できる。
【0019】
また、上述した電子部品は、基板を貫通して配置される導電体を介してフレキシブルプリント基板の配線膜と電気的に接続されることが好ましい。このような埋め込み型の配線(いわゆるプラグ)を用いることにより、光モジュールの更なる小型化を図ることができる。
【0020】
また、電子部品(特に回路チップ)は、基板の他方面側であって光素子の上側に配置されることが好ましい。このような、いわゆる3次元実装を採用することにより高集積化が図られ、光モジュールの小型化が可能となる。
【0021】
本発明の第2の態様の光モジュールは、素子配置用の空間の確保に用いられる孔を有する基板と、この基板の一方面側に少なくとも上述した孔を覆うように配置される透光膜と、孔の内側であって透光膜上に配置され、当該透光膜を介して光信号を送信し又は受信する光素子と、基板の一方面側に配置され、光素子により送信又は受信されるべき光信号を通過させる光導波路と、を含む。
【0022】
かかる構成によれば、孔によって確保される空間に光素子を配置し、当該孔を覆うようにして配置される透光膜によって光素子を支持する構造を採用することにより、光素子と光導波路との相互間の距離が基板の厚みに依存しなくなる。したがって、基板の厚みに依存することなく光結合効率を高めることが可能となる。また、光素子と光導波路との間に透光膜を介在させるので、光素子の発光面又は受光面の保護性を高めることが容易となる。
【0023】
ここで「光導波路」とは、光信号を所望の方向に伝送し得るものであればその構造に限定はないが、例えば、光ファイバ等と同様に屈折率の異なる2つの媒体を用いたコア/クラッド構造を有するものや、フォトニック結晶を利用したものなどが考えられる。また、光導波路は、その延在方向が基板の一方面と略平行となるように配置されるもの(平面型光導波路)を採用することが好ましい。
【0024】
また、透光膜は、少なくとも一方面に配線膜を有する透光性のフレキシブルプリント基板からなり、当該フレキシブルプリント基板の基板と反対側の面に配置され、外部との電気的接続を担うバンプを更に含むことが好ましい。これにより、外部の回路基板等との相互間の電気的接続の確保が更に容易となる。
【0025】
なお、第2の態様の光モジュールの更なる好適な条件については、基本的に上述した第1の態様の光モジュールの場合と同様である。ここでは詳細な説明は省略するが、孔、透光膜、整合材、封止材、電子部品等について同様な条件を採用し得る。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
また、本発明は、光モジュールの製造方法であって、基板に孔を形成する孔形成工程と、基板の一方面に少なくとも孔を覆うようにして透光膜を形成する透光膜形成工程と、光信号の送信又は受信を行う光素子を、孔の内側であって透光膜上に形成する光素子形成工程と、を含む。かかる製造方法により、上述した本発明の光モジュールを製造し得る。
【0029】
また、一の基板上の複数の箇所で並行して上記製造方法を実行することにより、多数の光モジュールを一括形成することも可能である。具体的には、本発明の光モジュールの製造方法は、基板に複数の第1の孔を形成する第1の孔形成工程と、基板の一方面に少なくとも第1の孔のそれぞれを覆うようにして透光膜を形成する透光膜形成工程と、光信号の送信又は受信を行う光素子を、第1の孔のそれぞれの内側であって透光膜上に形成する光素子形成工程と、基板を第1の孔のそれぞれに対応する所定領域ごとに分割する分割工程と、を含む。かかる製造方法により、上述した本発明の光モジュールを製造し得る。また、本製造方法によれば、光モジュールの組立工程の殆どを一の基板上で一括バッチ処理することができるので、歩留まりよく、安価な光モジュールを大量に製造することが可能となる。
【0030】
また、透光膜の少なくとも一方面側に光素子のそれぞれに対する信号伝送を担う配線膜を形成する配線膜形成工程を更に含むことが好ましい。
【0031】
また、透光膜形成工程と配線膜形成工程は、透光膜と配線膜を含んでなるフレキシブルプリント基板を基板の一方面上に貼り付けることにより一括して行うことがより好ましい。特に、当該フレキシブルプリント基板は、マイクロストリップラインを構成するものであることが好ましい。これにより、製造プロセスの簡略化が図られる。
【0032】
また、透光膜と光素子との相互間に、光信号の散乱を抑制する整合材を形成する整合材形成工程を更に含むことが好ましい。
【0033】
また、光素子のそれぞれを覆うように封止材を形成する封止材形成工程を更に含むことが好ましい。
【0034】
また、本発明の製造方法にかかる光モジュールを、光ファイバの一端側に設けられるコネクタを着脱自在に構成する場合には、当該コネクタを基板の一方面側に配置する際の位置決めに用いられる第2の孔を形成する第2の孔形成工程を更に備えることが好ましい。
【0035】
また、光素子と共に電気回路を構成する電子部品を光素子のそれぞれに対応して基板の他方面側に形成する電子部品形成工程を更に含むことが好ましい。
【0036】
また、フレキシブルプリント基板の基板と反対側の面に、外部との電気的接続を担うべきバンプを形成するバンプ形成工程を更に含むことも好ましい。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0038】
(第1の実施形態)
図1は、一実施形態の光モジュールの構成を説明する図である。同図では、本実施形態にかかる光モジュールの断面図が示されている。図1(a)に示すように、光モジュール1は、基板10、光素子13、第1配線膜14、透光膜15、第2配線膜16、アンダーフィル材17、封止材18を含んで構成される。この光モジュール1は、図1(b)に示すように、光ファイバ3の一端側に設けられるコネクタ2を着脱可能に構成されている。
【0039】
基板10は、光モジュール1を構成する各要素を支持するものであり、当該基板10のほぼ中央に設けられる第1の孔11と、基板10の端部近傍にそれぞれ設けられる第2の孔12とを備えている。この基板10は、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅等の導電性材料や、ガラス、樹脂、セラミックス等の非導電性材料など種々のものを用いて構成することができる。例えば本実施形態では、セラミックスを用いて基板10を構成する。
【0040】
第1の孔11は、光素子13を配置するための空間(素子配置用の空間)を確保するために用いられるものである。図示のように、光素子13は、第1の孔11の内側に配置されると共に透光膜15によって支持されている。これにより、基板10の厚みを必要十分に確保しつつ、光ファイバ3と光素子13との相互間距離をより短くすることが可能となる。なお、図示の例では、第1の孔11は基板10の一方面から他方面へ貫通しているが、必ずしもこのような貫通孔である必要はなく凹状の孔であってもよい。第1の孔11を図示のように貫通孔とした場合には、詳細を後述するように製造プロセス上都合がよい。
【0041】
第2の孔12は、コネクタ2の位置決めに用いられるものである。具体的には、図示のようにコネクタ2には第2の孔12に対応する基準ピン4が備わっており、当該基準ピン4を第2の孔12に挿入するようにして光モジュール1とコネクタ2とが嵌め合わされる。これにより、光ファイバ3と光素子13とが容易かつ高精度に位置決めされる。なお、図示の例では、第2の孔12は基板10の一方面から他方面へ貫通しているが、必ずしもこのような貫通孔である必要はなく凹状の孔であってもよい。
【0042】
光素子13は、第1の孔11の内部に配置されると共に透光膜15によって支持されており、当該透光膜15を介して、光ファイバ3へ向けて信号光を送信(発光)し、又は光ファイバ3から出射される光信号を受信(受光)する。例えば、光モジュール1が情報送信側に用いられる場合には光素子13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光素子13としてフォトダイオードやフォトトランジスタなどの受光素子が用いられる。
【0043】
第1配線膜14は、光素子13と図示しない回路チップ等の電子部品との間の信号伝送を担うものであり、基板10の一面と透光膜15との相互間に配置されている。この第1配線膜14は、例えば銅などの導電体を用いて所定の形状(配線パターン)に形成されている。
【0044】
透光膜15は、基板10の一方面側に少なくとも第1の孔11の全体を覆うように配置されている。本実施形態では、透光膜15は、第1配線膜14をも覆うようにして基板10の一面の略全体に形成されており、第2の孔12に対応する部位が開口されている。光ファイバ3と光素子13とはこの透光膜15を介して光結合する。透光膜15は、例えば、ポリイミド、エポキシ樹脂等の光を透過する樹脂膜(透光性樹脂膜)を用いて形成することができる。光透過性が良好であり、可撓性を有し、取扱いが容易であるという点からはポリイミド膜が好適に用いられる。
【0045】
第2配線膜16は、光素子13と図示しない回路チップ等の電子部品との間の信号伝送を担うものであり、例えば銅などの導電体を用いて透光膜15上に所定の形状(配線パターン)に形成されている。
【0046】
なお、光素子13の高速動作に対応するためには、第1配線膜14、透光膜15及び第2配線膜16を含んで、高周波信号の伝送に適したマイクロストリップラインを構成することが好ましい。その場合の詳細については後述する。
【0047】
アンダーフィル材(整合材)17は、光素子13と透光膜15との相互間に介在し、透光膜15の表面における光信号の反射、散乱を抑制し、光損失を低減する役割を担うものである。これにより界面反射が抑制され、光結合効率が向上する。このアンダーフィル材17は、樹脂膜15を構成する材料と屈折率が近い(より好ましくはほぼ等しい)ものが用いられる。製造プロセス上は、熱硬化性又は光硬化性のエポキシ樹脂など、充填後の後処理によって硬化するものを用いてアンダーフィル材17を形成することが好ましい。
【0048】
封止材18は、光素子13を保護するためのものであり、第1の孔11の内側であって透光膜15上に光素子13の全体を密封するようにして形成されている。この封止材(ポッティング材)18は、熱硬化性又は光硬化性のエポキシ樹脂など、充填後の後処理によって硬化する樹脂を用いて形成することが好ましい。また、封止材18は、上述したアンダーフィル材17と同一の材料によって形成することも好適である。これにより、アンダーフィル材17と封止材18との密着性が向上する。また、この場合には、アンダーフィル材17と封止材18とを一括形成することも可能となる。
【0049】
次に、第1配線膜14、透光膜15及び第2配線膜16を含んでマイクロストリップラインを構成する場合について詳細に説明する。このようにしてマイクロストリップラインを構成する場合に、その特性インピーダンスは以下の計算式に基づいて所望の値に設定することができる。すなわち、マイクロストリップラインの特性インピーダンスZ0(Ω)は、伝送路(第1配線膜14)の線幅をB、線厚みをC、伝送路とグラウンド(接地電位用の第2配線膜16)との間隔をH、誘電体層(透光膜15)の比誘電率をεrとすると、以下の計算式によって求められる。
【0050】
Z0=(87/(εr+1.41)1/2)×ln(5.98H/(0.8B+C))
【0051】
ここで、光素子13の入出力インピーダンスが50Ωの場合には、マイクロストリップラインの特性インピーダンスを50Ωとすることにより、インピーダンス整合を図って信号減衰を防ぐことが可能となる。例えば、透光膜15として、比誘電率εr=3.4のポリイミド膜を用い、B=0.09mm、H=0.05mm、C=0.012mmとすることにより、マイクロストリップラインの特性インピーダンスZ0を約50Ωとすることができる。透光膜15の厚さは0.05mmとなるが、これより薄いと導体幅が狭くなり、直流抵抗分が増加したり、線幅のばらつきによるインピーダンス値の変動が大きくなる場合がある。
【0052】
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、次にその製造方法について説明する。
【0053】
図2は、本実施形態の光モジュールの製造方法を説明する図である。本実施形態では、1つの母基板上に多数の光モジュール1を一括形成し、その後に分割することによって各光モジュール1を得る。以下、その詳細について説明する。
【0054】
まず、図2(a)に示すように、各光モジュール1の基板10の母材となるべき母基板100を用意する。そして、各光モジュール1の形成領域のそれぞれに対応して、当該母基板100に複数の第1の孔11及び複数の第2の孔12を形成する。
【0055】
次に、図2(b)に示すように、母基板100の一面(下面)に第1配線膜14、透光膜15及び第2配線膜16を形成する。本工程は、複数の光モジュール1のそれぞれに対応した複数の配線パターンを含むフレキシブルプリント基板(FPC:flexible printed circuits)を母基板100の一面に貼り付けることにより行うことが好ましい。また、フレキシブルプリント基板の貼り付けは、母基板100とフレキシブルプリント基板との間に熱硬化性の接着シートを挟んで熱圧着することにより行うことが好ましい。この場合には、簡便なプロセスによって強固な接着力を得ることができる。
【0056】
また、本工程において、フレキシブルプリント基板を用いる場合には、予め第2の孔12のそれぞれに対応する部位に開口部を形成しておき、当該開口部と第2の孔12とを位置合わせしてフレキシブルプリント基板を母基板100に貼り付けると更に好ましい。もちろん、フレキシブルプリント基板を貼り付けた後に、第2の孔12のそれぞれに対応する部位を開口させるようにしてもよい。更に本実施形態では、フレキシブルプリント基板として、誘電体膜の一方面に第1配線膜14が配置され、他方面に第2配線膜16が配置されるマイクロストリップラインを含むものを用いる。フレキシブルプリント基板に含まれる第1配線膜14及び第2配線膜16としては、例えば、厚み約10μmの銅(Cu)に、ニッケル(Ni)や金(Au)などを電鋳して12μm程度の厚さとしたものが好適である。
【0057】
なお、透光膜15等を形成する前に、母基板100の一面を平坦化する処理を行うことも好適である。また、第1配線膜14、透光膜15及び第2配線膜16をそれぞれ個別に形成してもよい。この場合には、まず母基板100上に、スパッタリング法や又は銅箔の貼り付け等の方法によって第1配線膜14を形成し、その上に透光膜15を形成し、更に透光膜16上に第2配線膜16を形成するとよい。この場合に、透光膜15は、例えばポリイミドフィルム等のフィルムを透光膜として貼り付けることにより形成することができる。
【0058】
次に、図2(c)に示すように、透光膜15の他面側(第2配線膜16が配置されている側)に、治具としてのダミー基板101を配置する。このダミー基板101は、少なくとも一面が略平坦であり、次工程における光素子13の実装時に透光膜15を裏面側から補助する役割を担うものであり、その材質は問わないが、例えば金属やガラスなどの材質が好適に用いられる。本実施形態では、SUS(ステンレス)の基板をダミー基板101として用いる。また、ダミー基板101は、母基板100とねじ止め等の方法によって固定すると更に好ましい。なお、本工程では、少なくとも透光膜15の他面側が平坦な面によって支持されればよく、必ずしもダミー基板101を用いる必要はないが、ダミー基板101を用いることにより光素子13の実装がより容易になる。
【0059】
次に、図2(d)に示すように、各第1の孔11の内部に各光素子13を挿入し、それぞれの発光面を透光膜15側に向けて当該透光膜15上に実装する。本工程では、例えばフリップチップボンディングにより光素子13を第1配線膜14と接続する。本工程では、第1の孔11を貫通孔としているので、透光膜15に覆われていない側の開口部から容易に光素子13を実装することができる。また本工程では、上述したダミー基板101によって透光膜15が下側から支持されるので、光素子13を実装する際に透光膜15が変形し、或いは破損することを回避しつつ、透光膜15上に光素子13を確実に載置することが可能となる。本工程では、例えば、第2の孔12をアライメントマークとして利用し、これらを基準にして位置決めを行って光素子13を実装する。
【0060】
図2(d)に示すように、光素子13を実装した後に当該光素子13と透光膜15との間に光損失を低減するためのアンダーフィル材17を充填する。本工程は、例えば透明なエポキシ樹脂からなるアンダーフィル材17を光素子13(より詳細には光素子13の発光面)と透光膜15との間に浸透させ、熱硬化させることにより行う。
【0061】
次に、図2(d)に示すように、第1の孔11の内側であって透光膜15上に光素子13の全体を密封するようにして封止材18を形成する。封止材18としては、例えば熱硬化性のエポキシ樹脂を用いることができる。この封止材18と上述したアンダーフィル材17と同一の材料によって形成してもよく、この場合には製造プロセスが簡略化される。
【0062】
次に、図2(e)に示すようにダミー基板101を母基板100から取り外す。その後、図2(f)に示すように、複数の光モジュール1のそれぞれに対応する所定領域ごとに母基板101等を分割し、複数の光モジュール1を得る。本工程における分割は、ダイシングやレーザ切断等の方法によって行うことができる。
【0063】
このように、本実施形態の光モジュール1は、第1の孔11によって確保される空間に光素子13を配置し、当該第1の孔11を覆うようにして配置される透光膜15によって光素子13を支持する構造を採用しているので、光素子13と光ファイバ3との相互間の距離が基板10の厚みに依存しなくなる。したがって、基板10の厚みに依存することなく光結合効率を高めることが可能となる。また、光素子13と光ファイバ3との間に透光膜15を介在させるので、光ファイバ3側からの外気及び湿気等の影響を防ぎ、光素子13の発光面又は受光面の保護性を高めることが容易となる。また、光モジュール1の組立工程の殆どを、一の基板(母基板100)上で一括バッチ処理することができるので、歩留まりよく、安価な光モジュールを大量に製造することも可能となる。
【0064】
本実施形態にかかる光モジュール1は、光通信装置(光トランシーバ)に用いて好適である。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、PDA(携帯型情報端末装置)、電子手帳、その他各種の電子機器に用いることが可能である。
【0065】
(第2の実施形態)
上述した第1の実施形態では、光素子13を駆動するための駆動回路等を含まない光モジュールを例に挙げて説明していたが、これらを含むようにして光モジュールを構成することも可能である。
【0066】
図3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。同図に示す光モジュール1aは、基本的な構成は上述した第1の実施形態にかかる光モジュール1と同様であり、更に、光素子13と共に電気回路を構成する回路チップ20を含んで構成されている。具体的には、回路チップ20は、発光素子を駆動するドライバ或いは受光素子の出力電流を増幅するアンプ等が挙げられる。なお、図示を省略するが、回路チップ20の他にも抵抗、コンデンサ等の受動素子やその他各種の電子部品を含んで光モジュール1aを構成するようにしてもよい。更に、基板10の他面側(回路チップ20が配置される側)の面にも、導電膜を用いて回路パターンを形成するようにしてもよい。
【0067】
上述した回路チップ20は、基板の上面(他方面)側に配置されており、基板10を貫通して形成される導電体(プラグ)21を介して、第1配線膜14と電気的に接続されている。より好ましくは、回路チップ20は、図示のように光素子13が配置される第1の孔11を覆うようにして、光素子13の上側に配置される。このような3次元実装を行うことにより実装面積を削減することができ、光モジュール1aの更なる小型化を図ることが可能となる。更に本実施形態では、回路チップ20と導電体21との間にハンダボールからなるバンプ22が配置されている。このバンプ22を用いることによって回路チップ20の実装が容易になる。
【0068】
次に、本実施形態の光モジュール1aの製造方法について説明する。本実施形態にかかる製造方法は、基本的に上述した第1の実施形態の製造方法と同様である(図2参照)。以下、主に相違点について説明する。
【0069】
まず、第1の孔11及び第2の孔12を形成する工程(図2(a)参照)において、導電体21を埋め込むための第3の孔(スルホール)を併せて形成する。
【0070】
また、第1導電膜14、透光膜15及び第2導電膜16を形成する工程(図2(b)参照)の後に、上述したスルホール内に導電体21を形成する。この導電体21は、例えばスルホール内に高温でハンダを流し込むことにより形成することが可能である。導電体21を形成した後に、必要に応じて母基板100の他面側(回路チップ20が配置される側)に回路パターンを形成する。
【0071】
また、光素子13の実装工程(図2(d)参照)を行った後に、バンプ22が形成された回路チップ20を導電体21と位置合わせして実装する。当該実装は、例えばフリップチップボンディングによって行われる。
【0072】
上述した各プロセスを第1の実施形態の製造方法に追加することによって、本実施形態の光モジュール1aを製造することができる。このようにして形成される第2の実施形態の光モジュール1aは、第1の実施形態の光モジュール1と同様な作用効果を有する。更に、回路チップ20などの電子部品を含んだ構成としているため、外付けの駆動回路等を省略し、或いは簡素化することが可能となり、取り扱いに便利である。回路チップ20等と光素子13との間の配線長が短くなるため、信号遅延や雑音の混入などの不都合を回避しやすくなる効果も期待できる。本実施形態にかかる光モジュール1aについても、光トランシーバや各種の電子機器に用いることが可能である。
【0073】
(第3の実施形態)
図4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。本実施形態の光モジュール1bは、上述した各実施形態のように光ファイバを支持するコネクタを着脱自在に構成されるものではなく、図示のように、光導波路6を備える回路基板(光電気混載基板)5に実装して用いられるものである。
【0074】
同図に示す光モジュール1bは、基本的に上述した第2の実施形態にかかる光モジュール1aと同様の構成を備えており、コネクタの位置合わせに用いられる第2の孔が省略された点と、光導波路24が追加された点が異なっている。なお、共通する構成要素には同符号が付されており、これらについては説明を省略する。
【0075】
光導波路24は、回路基板5に設けられている光導波路6と接続されており、光素子13から出射される光信号又は外部から送られる光信号を伝送する機能を担うものである。光導波路24と回路基板5側の光導波路6との接続箇所には、適宜、光損失を低減させるマッチングオイル等が用いられる。この光導波路24は、その延在方向が基板10aの一方面と略平行となるように配置されている。そして、光導波路24の端部には反射ミラーが形成されており、光素子13から出射される光信号は当該反射ミラーによって進路が略90度変更され、光導波路24内を進行する。また、光導波路24を介して送られる光信号は当該反射ミラーによって進路が略90度変更され、光素子13へ入射する。
【0076】
回路基板5は、光信号の伝送を担う光導波路6を含み、更に回路チップや電気信号の伝送を担う配線膜など(図示せず)を適宜含んで構成されている。回路基板5と光モジュール1bとの相互間はバンプ23によって電気的な接続が図られている。このような、本実施形態の光モジュール1b及びこれが実装された回路基板5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、機器内での基板間、チップ間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。
【0077】
なお、光モジュール1bの製造工程については、基本的に第2の実施形態の光モジュール1aと同様であり、透光膜15の他方面側に光導波路24を形成する工程を更に追加すればよい。また、光導波路24は、光モジュール1b側ではなく回路基板5側に含ませるように構成することも可能である。
【0078】
以上、本発明にかかる光モジュールの各種実施態様について説明したが、本発明の適用範囲は上記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、上述した各実施形態における光素子として、複数の光源を含むもの(例えばVCSELアレイ)又は複数の受光素子を含むもの(例えばフォトダイオードアレイ)を用い、光ファイバとして多チャンネル(多芯)のテープファイバ等を用いることにより、パラレル伝送用の光モジュールとして使用することが可能となる。
【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】第1の実施形態の光モジュールの製造方法を説明する図である。
【図3】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4】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。
【符号の説明】
1…光モジュール、 2…コネクタ、 3…光ファイバ、 10…基板、 11…第1の孔、12…第2の孔、 13…光素子、 14…第1配線膜、 15…透光膜、 16…第2配線膜、 17…整合材(アンダーフィル材)、 18…封止材
Claims (24)
- 光ファイバの一端側に設けられるコネクタを着脱可能に構成される光モジュールであって、
第1の孔を有する基板と、
前記基板の一方面側に少なくとも前記第1の孔を覆うように配置される透光膜と、
前記第1の孔の内側であって前記透光膜上に配置され、当該透光膜を介して前記光ファイバとの間で光信号の送信又は受信を行う光素子と、
を含む光モジュール。 - 前記第1の孔は前記基板を貫通するように形成される、請求項1に記載の光モジュール。
- 前記基板は、前記コネクタの位置決めに用いられる第2の孔を更に備える、請求項1又は2に記載の光モジュール。
- 前記透光膜と前記光素子との相互間に介在し、前記光信号の散乱を抑制する整合材を更に含む、請求項1乃至3のいずれかに記載の光モジュール。
- 前記光素子を密封する封止材を更に含む、請求項1乃至4のいずれかに記載の光モジュール。
- 前記封止材と前記整合材を同一材料によって構成する、請求項5に記載の光モジュール。
- 前記透光膜は、少なくとも一方面に配線膜を有する透光性のフレキシブルプリント基板からなる、請求項1乃至6のいずれかに記載の光モジュール。
- 前記フレキシブルプリント基板はマイクロストリップラインを含む、請求項7に記載の光モジュール。
- 前記基板の他方面側に配置され、前記光素子と共に電気回路を構成する電子部品を更に備える、請求項7又は8に記載の光モジュール。
- 前記電子部品は、前記基板を貫通して配置される導電体を介して前記フレキシブルプリント基板の前記配線膜と電気的に接続される、請求項9に記載の光モジュール。
- 前記電子部品は前記光素子の上側に配置される、請求項9又は10に記載の光モジュール。
- 孔を有する基板と、
前記基板の一方面側に少なくとも前記孔を覆うように配置される透光膜と、
前記孔の内側であって前記透光膜上に配置され、当該透光膜を介して光信号を送信し又は受信する光素子と、
前記基板の一方面側に配置され、前記光素子により送信又は受信されるべき光信号を通過させる光導波路と、
を含む、光モジュール。 - 前記光導波路はその延在方向が前記基板の一方面と略平行となるように配置される、請求項12に記載の光モジュール。
- 前記透光膜は、少なくとも一方面に配線膜を有する透光性のフレキシブルプリント基板からなり、
当該フレキシブルプリント基板の前記基板と反対側の面に配置され、外部との電気的接続を担うバンプを更に含む、請求項12又は13に記載の光モジュール。 - 請求項1乃至14のいずれかに記載の光モジュールを備える光通信装置。
- 請求項1乃至14のいずれかに記載の光モジュールを備える電子機器。
- 基板に孔を形成する孔形成工程と、
前記基板の一方面に少なくとも前記孔を覆うようにして透光膜を形成する透光膜形成工程と、
光信号の送信又は受信を行う光素子を前記孔の内側であって前記透光膜上に形成する光素子形成工程と、
を含む、光モジュールの製造方法。 - 基板に複数の第1の孔を形成する第1の孔形成工程と、
前記基板の一方面に少なくとも前記第1の孔のそれぞれを覆うようにして透光膜を形成する透光膜形成工程と、
光信号の送信又は受信を行う光素子を前記第1の孔のそれぞれの内側であって前記透光膜上に形成する光素子形成工程と、
前記基板を前記第1の孔のそれぞれに対応する所定領域ごとに分割する分割工程と、
を含む、光モジュールの製造方法。 - 前記透光膜の少なくとも一方面側に前記光素子のそれぞれに対する信号伝送を担う配線膜を形成する配線膜形成工程を更に含む、請求項18に記載の光モジュールの製造方法。
- 前記透光膜形成工程と前記配線膜形成工程は、前記透光膜と前記配線膜を含んでなるフレキシブルプリント基板を前記基板の一方面上に貼り付けることにより一括して行われる、請求項19に記載の光モジュールの製造方法。
- 前記透光膜と前記光素子との相互間に、前記光信号の散乱を抑制する整合材を形成する整合材形成工程を更に含む、請求項18乃至20のいずれかに記載の光モジュールの製造方法。
- 前記光素子のそれぞれを覆うように封止材を形成する封止材形成工程を更に含む、請求項18乃至21のいずれかに記載の光モジュールの製造方法。
- 光ファイバの一端側に設けられるコネクタを前記基板の一方面側に配置する際の位置決めに用いられる第2の孔を形成する第2の孔形成工程を更に備える、請求項18乃至22のいずれかに記載の光モジュールの製造方法。
- 前記光素子と共に電気回路を構成する電子部品を前記光素子のそれぞれに対応して前記基板の他方面側に形成する電子部品形成工程を更に含む、請求項18乃至23のいずれかに記載の光モジュールの製造方法。
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