JP2005084126A - Electro-optical composite substrate, optical waveguide, and optical waveguide with optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子回路基板と光信号伝送用の光導波路とを一体化してなる光電気複合基板、及び、この光電気複合基板を作製するのに好適な光導波路並びに光学素子付光導波路に関する。 The present invention relates to an optoelectric composite substrate in which an electronic circuit board and an optical waveguide for optical signal transmission are integrated, an optical waveguide suitable for producing the optoelectric composite substrate, and an optical waveguide with an optical element.
これから普及が本格化する画像を含む光通信システムでは、伝送容量の飛躍的増大とそれに伴う情報処理装置の処理速度の飛躍的な向上が求められている。このような環境の中、大容量高速通信を担う電子機器内の配線基板間での接続、配線基板内の半導体チップ間での接続あるいは半導体チップ内での接続など、比較的短い距離における信号伝達に関しても、従来一般的であった金属ケーブルや金属配線を用いた信号伝送に代わり、光導波路を用いた光伝送が採用されつつある。 In optical communication systems including images that are becoming increasingly popular in the future, a dramatic increase in transmission capacity and a dramatic improvement in processing speed of information processing apparatuses are required. In such an environment, signal transmission over a relatively short distance, such as connections between wiring boards in electronic devices that are responsible for high-capacity high-speed communication, connections between semiconductor chips in a wiring board, or connections within a semiconductor chip With regard to the above, in place of the conventional signal transmission using a metal cable or metal wiring, optical transmission using an optical waveguide is being adopted.
このような光伝送を支える重要な技術として、光導波路を垂直面発光ダイオード(VCSEL)やフォトダイオード(PD)のような光学素子と接続する技術がある。
光導波路を光学素子と接続する方法としては、従来より、光学素子を搭載した電子回路基板上に集光レンズを嵌め込んだケースを被せ、そのケースに反射ミラー付ハウジングをガイドピンで一体化し光導波路を反射ミラーの前面に固定する方法が提案されている。(例えば、非特許文献1等参照)。
As an important technique for supporting such optical transmission, there is a technique for connecting an optical waveguide to an optical element such as a vertical surface light emitting diode (VCSEL) or a photodiode (PD).
As a method of connecting an optical waveguide to an optical element, conventionally, a case in which a condensing lens is fitted on an electronic circuit board on which the optical element is mounted is covered, and a housing with a reflecting mirror is integrated with the case with a guide pin. A method for fixing the waveguide to the front surface of the reflection mirror has been proposed. (For example, refer nonpatent literature 1 etc.).
しかし、この方法では、ケースとハウジングをガイドピンで嵌合しているため、反射ミラーと光学素子間の距離が大きくなり、集光用のレンズが必要となる。また、レンズで焦点を合わせる構造であるため、光学素子−レンズ−反射面−光導波路の間の光軸のアライメントを、受光素子を作動させた状態で受光エネルギーが最大となるように光学素子から光導波路に致る構成品の位置を調整するアクティブアライメント方式で行う必要がある。さらに、このアクティブアライメント操作を行う際には、該構成品間に静電気が発生する場合があり、その静電気のために光学素子を劣化させ易いといった問題点があった。 However, in this method, since the case and the housing are fitted with the guide pins, the distance between the reflection mirror and the optical element is increased, and a condensing lens is required. In addition, since the lens is focused, the optical axis alignment between the optical element-lens-reflecting surface-optical waveguide is adjusted from the optical element so that the received light energy becomes maximum when the light receiving element is operated. It is necessary to use an active alignment method that adjusts the position of a component that matches the optical waveguide. Further, when this active alignment operation is performed, static electricity may be generated between the components, and there is a problem that the optical element is easily deteriorated due to the static electricity.
一方、こうした問題を解決する方法として、光学素子を光導波路に直接実装することにより光学素子と光導波路の接続精度を向上させる方式が提案されている(例えば、非特許文献2等参照)。 On the other hand, as a method for solving such a problem, a method of improving the connection accuracy between the optical element and the optical waveguide by directly mounting the optical element on the optical waveguide has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 2).
即ち、この提案の方法では、光導波路の端面をコアの軸方向に対して45度の角度で切断して反射面を形成し、該反射面によって光学素子からのレーザ光が90度反射され、光導波路のコア部分に入射されるように光学素子を光導波路に直接実装するようにしている。 さらに、この方法では、光学素子に電源又は電気信号を供給するために、光学素子を実装した光導波路を電子回路基板に搭載して、光導波路を貫通するビア配線を介して、該電子回路基板の配線パターン部分から光導波路に実装されている光学素子に電源又は電気信号を供給するように電子回路基板と光導波路を一体化している。 That is, in the proposed method, the end face of the optical waveguide is cut at an angle of 45 degrees with respect to the axial direction of the core to form a reflecting surface, and the laser light from the optical element is reflected by 90 degrees by the reflecting surface, The optical element is directly mounted on the optical waveguide so as to be incident on the core portion of the optical waveguide. Further, in this method, in order to supply power or an electrical signal to the optical element, the optical circuit board on which the optical element is mounted is mounted on the electronic circuit board, and the electronic circuit board is connected via the via wiring penetrating the optical waveguide. The electronic circuit board and the optical waveguide are integrated so as to supply power or an electric signal from the wiring pattern portion to the optical element mounted on the optical waveguide.
この方法によると、光導波路と光学素子を接合するためのケースやハウジングが不要となり、反射面と光学素子間の距離が小さくなって、集光用のレンズが不要となる。また。アライメントもパッシブアライメント方式で可能となり、アクティブアライメント操作の際、該構成品間に発生する静電気のために光学素子を劣化させるといった問題点が解消される。
ところで、上記の実装方法では、光導波路と光学素子あるいは光導波路と電子回路基板を電気的に接続するためには、光導波路を貫通するビア配線の端の部分に導電性の薄膜を形成して、該薄膜上で半田リフロー又はフリップチップボンディング等によって、光導波路と光学素子あるいは光導波路と電子回路基板を接続する必要がある。 By the way, in the above mounting method, in order to electrically connect the optical waveguide and the optical element or the optical waveguide and the electronic circuit board, a conductive thin film is formed on the end portion of the via wiring that penetrates the optical waveguide. It is necessary to connect the optical waveguide and the optical element or the optical waveguide and the electronic circuit board by solder reflow or flip chip bonding on the thin film.
しかし、光導波路上へ薄膜を形成して半田リフロー又はフロップチップボンディング等で光導波路と光学素子、あるいは光導波路と電子回路基板とを接合させることは、光導波路と光学素子あるいは光導波路と電子回路基板との密着性が得られない場合があり、接合面が剥れ易い等の問題点があり、光導波路と光学素子あるいは光導波路と電子回路基板の接合面で断線の恐れがある。 However, forming a thin film on an optical waveguide and bonding the optical waveguide and the optical element or the optical waveguide and the electronic circuit board by solder reflow or flop chip bonding or the like means that the optical waveguide and the optical element or the optical waveguide and the electronic circuit are joined. In some cases, adhesion to the substrate may not be obtained, and there is a problem that the joint surface is easily peeled off, and there is a risk of disconnection at the joint surface between the optical waveguide and the optical element or between the optical waveguide and the electronic circuit substrate.
すなわち、光導波路による光伝送中に、振動や衝撃又は機械的な曲げ力あるいは熱等によって、光導波路と光学素子、あるいは、光導波路と電子回路基板の接合面が剥れる、あるいは、クラックが入る等により接合面で断線し、光学素子の受発光が不能となって光伝送ができなくなる恐れがあるのである。 That is, the optical waveguide and the optical element, or the joint surface between the optical waveguide and the electronic circuit board is peeled off or cracked by vibration, impact, mechanical bending force, heat, or the like during optical transmission through the optical waveguide. There is a risk that the optical element may not be able to receive and emit light and light transmission cannot be performed due to disconnection at the joint surface due to the above.
また、断線時には光伝送が不能となるが、その原因が、断線によるものなのか、光学素子の不良によるものなのかを推定することができない。
従って、従来の方法を産業用のみならず、オフィスや家庭で広く使われる装置内部に利用するには、保守性の観点で問題点が大きく、その解決が望まれていた。
In addition, optical transmission becomes impossible at the time of disconnection, but it cannot be estimated whether the cause is due to disconnection or a defect of the optical element.
Therefore, in order to use the conventional method not only in industrial use but also in apparatuses widely used in offices and homes, there are significant problems from the viewpoint of maintainability, and a solution has been desired.
すなわち、光伝送が不能となった場合に、その原因が光学素子の不良であるのか、あるいは光導波路と光学素子又は光導波路と電子回路基板との接合面の断線によるものかを短時間に推定することにより、修理に要する時間とコストを低減するということが望まれていたのである。 That is, when optical transmission becomes impossible, it is estimated in a short time whether the cause is a defect in the optical element or due to the disconnection of the joint surface between the optical waveguide and the optical element or between the optical waveguide and the electronic circuit board. Thus, it has been desired to reduce the time and cost required for repair.
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、上述した、光学素子を光導波路に実装し、さらに電子回路基板上に該光導波路を接続し、光導波路に設けられた接続配線を介して電子回路基板から電気信号を送受するようにした光電気基板において、光導波路での光伝送が不能となった場合に、その不良原因を容易に推定できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems. The above-described optical element is mounted on an optical waveguide, the optical waveguide is connected to an electronic circuit board, and electrons are connected via a connection wiring provided in the optical waveguide. An object of the present invention is to make it possible to easily estimate the cause of a failure when optical transmission through an optical waveguide is disabled in an opto-electric board that transmits and receives electrical signals from a circuit board.
かかる目的を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、
光信号を送受信するための光学素子と、
該光学素子が実装され、該光学素子から出射されるか又は該光学素子に入射すべき光信号を伝送するための光路を有する光導波路と、
前記光学素子を介して電気信号を送信又は受信するための電子回路が組み込まれ、前記光導波路が前記光学素子の実装面とは反対側の面を介して積層された電子回路基板と、
該電子回路基板と前記光学素子とを電気的に接続するために設けられた複数の接続配線と、
を備えた光電気複合基板であって、
前記各接続配線を介して前記光学素子に入出力される電気信号をモニタするために、前記各接続配線に接続された複数の導電層を、前記光導波路の前記光学素子の実装面に形成してなることを特徴とする。
The invention according to claim 1, which has been made to achieve the object,
An optical element for transmitting and receiving optical signals;
An optical waveguide mounted with the optical element and having an optical path for transmitting an optical signal to be emitted from or incident on the optical element;
An electronic circuit board in which an electronic circuit for transmitting or receiving an electrical signal via the optical element is incorporated, and the optical waveguide is laminated via a surface opposite to the mounting surface of the optical element;
A plurality of connection wirings provided to electrically connect the electronic circuit board and the optical element;
A photoelectric composite substrate comprising:
In order to monitor an electrical signal input to and output from the optical element via each connection wiring, a plurality of conductive layers connected to each connection wiring are formed on the mounting surface of the optical element of the optical waveguide. It is characterized by.
このように構成された本発明の光電気複合基板においては、接続配線を介して電子回路基板と光学素子との間で入出力される電気信号を、光導波路における光学素子の実装面に形成された導電層を介してモニタすることができるようになり、光導波路での光伝送に異常が生じた際の不良原因が光学素子にあるのか光導波路側(詳しくは、接続配線の断線、接続配線と電子回路基板若しくは光学素子との接続不良等)にあるのかを極めて容易に検出できることになる。 In the optoelectric composite substrate of the present invention configured as described above, an electrical signal input / output between the electronic circuit board and the optical element via the connection wiring is formed on the mounting surface of the optical element in the optical waveguide. It is possible to monitor through the conductive layer, and whether the optical element is the cause of failure when an optical transmission in the optical waveguide is abnormal is the optical waveguide side (specifically, disconnection of connection wiring, connection wiring And inadequate connection between the electronic circuit board and the optical element, etc.).
つまり、例えば、光導波路に光学素子として発光素子が実装されており、その発光素子からの光送信に異常が生じた場合には、電子回路基板からその発光素子に入力される電気信号を、導電層を介してモニタし、その電気信号が、電子回路基板からの出力と一致しているか否かを判断することで、光送信の不良原因が光学素子(発光素子)にあるのか光導波路側にあるのかを極めて簡単に検出できる。なお、この場合、導電層を介してモニタした電気信号が電子回路基板からの出力と一致しているときには、発光素子が故障したと判断でき、その電気信号が電子回路基板からの出力と一致していない(通常、変化しない)ときには、発光素子は正常で、光導波路側で断線等が生じたものと判断できる。 In other words, for example, when a light emitting element is mounted as an optical element in an optical waveguide, and an abnormality occurs in light transmission from the light emitting element, an electric signal input from the electronic circuit board to the light emitting element is conducted. By monitoring through the layer and determining whether the electrical signal matches the output from the electronic circuit board, whether the cause of optical transmission failure is in the optical element (light emitting element) or on the optical waveguide side It can be detected very easily. In this case, when the electrical signal monitored through the conductive layer matches the output from the electronic circuit board, it can be determined that the light emitting element has failed, and the electrical signal matches the output from the electronic circuit board. When it is not (usually not changing), it can be determined that the light-emitting element is normal and a disconnection or the like has occurred on the optical waveguide side.
また、例えば、光導波路に光学素子として受光素子が実装されており、受光素子から電子回路基板に正常な受光信号が入力されない場合には、受光素子から接続配線を介して電子回路基板側に出力される電気信号(受光信号)を導電層を介してモニタし、その電気信号が正常に変化しているか否かを判断することにより、信号受信の不良原因が光学素子(受光素子)にあるのか光導波路側にあるのかを極めて簡単に検出できる。なお、この場合、導電層を介してモニタした電気信号が変化しない場合(換言すれば受光素子から信号が出力されない場合)には、受光素子が故障したと判断でき、その電気信号が正常に変化している場合には、光導波路側で断線等が生じ、光学素子から電子回路基板に受光信号が伝達されていないものと判断できる。 Also, for example, when a light receiving element is mounted as an optical element in the optical waveguide, and a normal light receiving signal is not input from the light receiving element to the electronic circuit board, output from the light receiving element to the electronic circuit board side via the connection wiring The optical signal (light receiving signal) is monitored through the conductive layer, and it is determined whether the electric signal is changing normally, so that the optical element (light receiving element) is the cause of the signal reception failure. Whether it is on the optical waveguide side can be detected very easily. In this case, when the electrical signal monitored through the conductive layer does not change (in other words, when no signal is output from the light receiving element), it can be determined that the light receiving element has failed, and the electrical signal changes normally. If it is, disconnection or the like occurs on the optical waveguide side, and it can be determined that the light reception signal is not transmitted from the optical element to the electronic circuit board.
そして、このように、本発明の光電気複合基板によれば、光導波路での光伝送に異常が生じた際の不良原因を極めて容易に特定できることから、光電気複合基板を実際に使用した場合の保守・修理費用を低減することが可能となる。 As described above, according to the optoelectric composite substrate of the present invention, the cause of failure when abnormality occurs in the optical transmission in the optical waveguide can be identified very easily. It is possible to reduce maintenance and repair costs.
ここで、導電層は、光導波路に実装された光学素子に接続配線を介して入出力される電気信号を直接モニタできるようにするためのものであることから、光導波路における光学素子の実装面に形成する必要はあるが、その実装面とは異なる面(つまり電子回路基板に積層される側の面)にも別途形成するようにしてもよい。 Here, the conductive layer is used to directly monitor an electric signal input / output to / from the optical element mounted on the optical waveguide via the connection wiring. However, it may be separately formed on a surface different from the mounting surface (that is, the surface laminated on the electronic circuit board).
つまり、このように接続配線に接続される導電層を光導波路の両面に形成するようにすれば、光導波路での光伝送に異常が生じた際の不良原因が光学素子にあるのか光導波路側にあるのかを判断できるだけでなく、不良原因が光導波路側にあるときに、光学素子と接続配線との接続部分に異常があるのか、或いは、接続配線と電子回路基板との接続部分に異常があるのかを判定できることになり、故障箇所をより詳しく検知できることになる。 That is, if the conductive layers connected to the connection wiring are formed on both surfaces of the optical waveguide in this way, whether the optical element is the cause of the failure when an optical transmission in the optical waveguide is abnormal is determined on the optical waveguide side. If the cause of the defect is on the optical waveguide side, there is an abnormality in the connection part between the optical element and the connection wiring, or there is an abnormality in the connection part between the connection wiring and the electronic circuit board. It is possible to determine whether or not there is a failure, and it is possible to detect the failure location in more detail.
また、導電層は、光導波路の表面に露出させる必要はなく、モニタ用の端子部分を除いて、絶縁皮膜を形成して、導電層を保護するようにしてもよい。
また、接続配線は、請求項2に示すように、光導波路の電子回路基板の積層面(換言すれば、光学素子の実装面とは反対側の面)から光学素子の実装面へと貫通するようにして形成された、ビア配線であってもよい。
Further, the conductive layer does not need to be exposed on the surface of the optical waveguide, and an insulating film may be formed to protect the conductive layer except for the monitor terminal portion.
Further, as shown in claim 2, the connection wiring penetrates from the laminated surface of the optical circuit board of the optical waveguide (in other words, the surface opposite to the mounting surface of the optical element) to the mounting surface of the optical element. Via wiring formed as described above may be used.
一方、光導波路は、単に一つの電子回路基板に積層するようにしてもよいが、例えば、光導波路には、その両端に投受光用の一対(複数の光路を有する場合には複数対)の光学素子を実装できるようにし、その光学素子の実装面とは反対側の面に、各光学素子に対応した一対の電子回路基板を積層するようにしてもよい。 On the other hand, the optical waveguide may be simply laminated on one electronic circuit board. For example, the optical waveguide has a pair of light emitting / receiving units (a plurality of pairs when there are a plurality of optical paths) at both ends thereof. An optical element can be mounted, and a pair of electronic circuit boards corresponding to each optical element may be laminated on a surface opposite to the mounting surface of the optical element.
つまり、2つの電子回路基板を、光通信用の光学素子を実装した光導波路を介して接続し、電子回路基板間でその光導波路を介して信号を送受信するようにしてもよい。
そして、このように一つの光導波路を複数の電子回路基板間を接続するように配置する場合には、光導波路に各電子回路基板から振動や衝撃又は機械的な曲げ等の力が加わり易くなる。そして、この場合、光導波路がガラス等の無機系の材料で製造されていると、光導波路は、比較的硬くなるため、光導波路に加わった振動や衝撃又は機械的な曲げ等の力が光学素子と光導波路の接合部分あるいは電子回路基板と光導波路の接合部分に応力として直接加わることになり、その接合部分が剥れ易くなるという問題が生じる。
That is, two electronic circuit boards may be connected via an optical waveguide on which an optical element for optical communication is mounted, and signals may be transmitted and received between the electronic circuit boards via the optical waveguide.
In the case where one optical waveguide is arranged so as to connect a plurality of electronic circuit boards, a force such as vibration, impact or mechanical bending is easily applied to the optical waveguide from each electronic circuit board. . In this case, if the optical waveguide is made of an inorganic material such as glass, the optical waveguide becomes relatively hard, so that the force applied to the optical waveguide, such as vibration, impact, or mechanical bending, is optical. A stress is directly applied to the joint portion between the element and the optical waveguide or the joint portion between the electronic circuit board and the optical waveguide, resulting in a problem that the joint portion is easily peeled off.
そこで、こうした問題を防止するためには、請求項3に記載のように、光導波路を可撓性を有するものとして光電気複合基板を構成するとよい。
つまり、光導波路を、例えば、高分子材料系の可撓性を有するものとすることで、光導波路に加わる振動や衝撃又は機械的な曲げ等の力が光学素子と光導波路の接合部分あるいは電子回路基板と光導波路の接合部分に応力として直接に加わることを緩和することができ、その接合部分の剥れを防止することができるようになる。
Therefore, in order to prevent such a problem, as described in claim 3, it is preferable to configure the optoelectric composite substrate with the optical waveguide having flexibility.
That is, by making the optical waveguide flexible, for example, a polymer material system, a force such as vibration, impact, or mechanical bending applied to the optical waveguide may cause a joint between the optical element and the optical waveguide or an electron. It is possible to relieve the direct application of stress as a stress to the joint between the circuit board and the optical waveguide, and to prevent the joint from peeling off.
次に、請求項4に記載の発明は、請求項1又は請求項2又は請求項3に記載の光電気複合基板を作製するのに好適な光導波路に関するものであり、光信号を送受信するための光学素子を実装可能で、しかも、その実装された光学素子に電気信号を入出力するための複数の接続配線が、光学素子の実装面から裏面にかけて形成され、更に、光学素子の実装面には、各接続配線を介して光学素子に入出力される電気信号をモニタするために、各接続配線に接続された複数の導電層が形成されたことを特徴としている。 Next, the invention according to claim 4 relates to an optical waveguide suitable for manufacturing the optoelectric composite substrate according to claim 1, claim 2, or claim 3, for transmitting and receiving optical signals. In addition, a plurality of connection wirings for inputting / outputting electric signals to / from the mounted optical element are formed from the mounting surface of the optical element to the back surface, and further on the mounting surface of the optical element. Is characterized in that a plurality of conductive layers connected to each connection wiring are formed in order to monitor an electrical signal input to and output from the optical element through each connection wiring.
また、同様に、請求項5に記載の発明は、請求項1又は請求項2又は請求項3に記載の光電気複合基板を作製するのに好適な光学素子付光導波路に関するものであり、光信号を送受信するための光学素子が実装され、その実装された光学素子に電気信号を入出力するための複数の接続配線が、光学素子の実装面から裏面にかけて形成され、しかも、光学素子の実装面には、各接続配線を介して光学素子に入出力される電気信号をモニタするために、各接続配線に接続された複数の導電層が形成されたことを特徴としている。 Similarly, the invention according to claim 5 relates to an optical waveguide with an optical element suitable for producing the optoelectric composite substrate according to claim 1, claim 2, or claim 3. An optical element for transmitting and receiving signals is mounted, and a plurality of connection wirings for inputting and outputting electrical signals to the mounted optical element are formed from the mounting surface to the back surface of the optical element, and the mounting of the optical element The surface is characterized in that a plurality of conductive layers connected to each connection wiring are formed in order to monitor an electrical signal input to and output from the optical element via each connection wiring.
従って、請求項4に記載の光導波路、若しくは、請求項5に記載の光学素子付光導波路を使用すれば、本発明(請求項1、2、3)の光電気複合基板を簡単に実現できることになり、延いては、上述した本発明の効果を発揮できることになる。 Therefore, if the optical waveguide according to claim 4 or the optical waveguide with an optical element according to claim 5 is used, the photoelectric composite substrate of the present invention (claims 1, 2, 3) can be easily realized. Thus, the effects of the present invention described above can be exhibited.
以下に、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図1は本発明が適用された実施例の光電気複合基板を光導波路の光軸に沿って切断した断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view of an optoelectric composite substrate according to an embodiment to which the present invention is applied, cut along the optical axis of an optical waveguide.
図1に示すように、本実施例の光電気複合基板1は、例えば、VCSEL等の発光素子14、例えば、PD等の受光素子15、それらの光学素子を搭載した光導波路10、IC31aを搭載した電子回路基板30a及びIC31bを搭載した電子回路基板30bから構成されている。
As shown in FIG. 1, the optoelectric composite substrate 1 of the present embodiment includes a
ここで、光導波路10は、長尺状で、光路となる屈折率の高いコア11を屈折率の低いクラッドで覆って形成されている。
そして、光導波路10の長手方向の一端に発光素子14、又、反対端に受光素子15が搭載されている。そして、発光素子14の搭載面と反対の面には、電子回路基板30aが接続され、同様に受光素子15搭載面の反対面に電子回路基板30bが接続されている。
Here, the
A
そして、光導波路10には、発光素子14の搭載面から電子回路基板30aの搭載面へと貫通する複数のビア配線22a(理解が容易となるように切断面の手前にあるビア配線は、図1中に記入してある)が設けられているおり、このビア配線22aによって発光素子14と電子回路基板30aは電気的に接続されている。
The
同様に、受光素子15も光導波路10を受光素子15の搭載面から電子回路基板30bの搭載面へ貫通する複数のビア配線22bによって、電子回路基板30bと電気的に接続されている。
Similarly, the
また、光導波路10には、搭載されている発光素子14の光軸上に、光路変換部16aが形成されている。この光路変換部16aは非特許文献2に記載のように、光導波路10をコアの光軸方向に対して45度の角度でブレード加工等によって切り欠くことで形成され、コアの光軸と垂直方向から入射されるレーザ光を反射してコアに入射する機能と、コアを伝搬してきたレーザ光をコアの光軸に垂直方向に反射する機能とを有するものである。
In the
そして、発光素子14は非特許文献2に記載のように発光素子14と光路変換部16aの各々の光軸が合致するようにアライメント調整されて、光導波路10にバンプ23によって半田リフロー又はフリップチップボンディング等により接合される。
Then, as described in Non-Patent Document 2, the light-emitting
そして、電子回路基板30aにはIC31aが搭載され、さらにIC31aを作動させるために必要となる電源その他の電子回路(図示省略)が実装されている。
また、同様に、受光素子15も光導波路10に形成された光路変換部16bとの光軸が合致するようにアライメント調整されて、光導波路10に接合される。
An
Similarly, the
そして、電子回路基板30bにはIC31bが搭載され、さらにIC31bを作動させるために必要となる電源その他の電子回路(図示省略)が実装されている。
そして、電子回路基板30a側では、IC31aからの送信信号が電子回路基板30aの配線パターンを通じてビア配線22aを介し、発光素子14に入力される。発光素子14は、入力された送信信号を電−光変換してレーザ光を出射する。出射されたレーザ光は、光路変換部16aで反射されて、光導波路10のコア11に入射され、電子回路基板30b側へと伝送される。
An
On the
電子回路基板30b側では、伝送されてきたレーザ光が光路変換部16bで反射されて、受光素子15に入射される。受光素子15は入射されたレーザ光を光−電変換して受信信号を出力する。受信信号は、ビア配線22bを介して、電子回路基板30bの配線パターンを通じIC31bに入力される。
On the
このようにして、IC31aとIC31b間で信号の入出力が行われることとなる。
ここで、光導波路10には発光素子14と受光素子15との間の光伝送が不能となった場合の不良原因推定のための導電層20aが形成されている。この導電層20aの構成と機能について、図2及び図3により詳細に説明をする。
In this way, signals are input / output between the
Here, the
図2は、図1の一方の光学素子搭載部分の拡大図を示し、図3は、図2をa−a‘に沿って切断したときの状態を示す断面図である。
図2に示すように、光導波路10の発光素子14が搭載されている面に導電層20aが複数(本実施例では2本)形成されている。この導電層20aは、例えば、導電性の金属又は導電性のポリマーを、各々の材料に適したプロセスで光導波路10に積層して形成される。また、この導電層20aの端部21aは、ビア配線22aと電気的に接続され、かつ、発光素子14の端子と接合されるように形成されている。この端部21aは、発光素子14の端子配列と同じように光導波路10上に配列される。
FIG. 2 is an enlarged view of one optical element mounting portion of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state when FIG. 2 is cut along aa ′.
As shown in FIG. 2, a plurality (two in this embodiment) of
同様に、光導波路10の反対端では、受光素子15が搭載されている面に導電層20bが複数形成されている。この導電層20bの端部21bは、ビア配線22bと電気的に接続され、かつ、受光素子15の端子と接合されるように形成されている。この端部21bは、受光素子15の端子配列と同じように光導波路10上に配列される。
Similarly, at the opposite end of the
このようにして、形成された光電気複合基板では、発光素子14、ビア配線22a、導電層20a及び電子回路基板30aが電気的に接続されているため、電子回路基板30aからビア配線22aを介して発光素子14に送られる送信信号は、同時に導電層20aにも送られることになる。
In the thus formed photoelectric composite substrate, the
従って、前述のように発光素子14と受光素子15の間で行われる光伝送による送受信に異常が発生した場合、その原因が発光素子14の不良であれば、導電層20aには送信信号が送られてくるので、この導電層20aに、例えば、オシロスコープ等の計測器を接続し、送信信号を観測することにより、その波形等が正常(送信信号と同じ波形)であれば、発光素子14の不良が推定できることとなる。また、原因が発光素子14と光導波路10の接合部分の剥れ等である場合には、導電層20aに送信信号が送られなくなるため、観測波形等が異常(信号が全く観測されない等)であれば、発光素子14と光導波路10の接合部分の剥れ等が発生したものと推定できることとなる。
Therefore, when an abnormality occurs in transmission / reception by light transmission performed between the light emitting
同様に、受光素子15側においても光導波路10の導電層20bが形成され、受光素子15、導電層20bとビア配線22b及び電子回路基板30bが電気的に接続されている。
Similarly, the conductive layer 20b of the
従って、前述のようにコア11を通り、光路変換部16bで反射され、受光素子15に入射されたレーザ光は光−電変換されて受信信号となり、ビア配線22bを介して、電子回路基板30bに入力されると同時に導電層20bにも出力される。
Therefore, as described above, the laser light that passes through the
そして、発光素子14と受光素子15の間で行われる光伝送による送受信に異常が発生した場合、この導電層20bに、オシロスコープ等の計測器を接続して、受信信号を観測することにより、発光素子14の場合とは逆に、受光素子15が不良であれば、導電層20bには受信信号が送られなくなるため、その観測波形等が異常(信号が全く観測されない等)であれば、受光素子15の不良が推定できることとなる。また、受光素子15と光導波路10の接合部分の剥れ等による断線が発生した場合には、導電層20bには受信信号が送られてくるため、観測波形等が正常(受信信号と同じ波形)であれば、受光素子15と光導波路10の接合部分の剥れ等が発生したものと推定できることとなる。
When an abnormality occurs in transmission / reception by light transmission performed between the light emitting
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施例では導電層20aを発光素子14の搭載面に形成するとして説明したが、例えば、導電層20aは発光素子14搭載面に形成する導電層以外に、該搭載面と反対面に形成してもよい。
As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to the said Example, A various aspect can be taken. For example, in the above embodiment, the
図4は、導電層を発光素子14と反対の面にも形成した光導波路10の形態を示す図である。
図4に示すように本実施例の光導波路10には、前述したものと同じビア配線22aが形成されている。さらに、光導波路10には導電層20c及び導電層20dが形成される。この導電層20c及び導電層20dは、例えば、導電性の金属又は導電性のポリマーを、各々の材料に適したプロセスで光導波路10に積層して形成されたものである。
FIG. 4 is a diagram showing a form of the
As shown in FIG. 4, the same via
この導電層20cは、光導波路10の一方の面40aに形成され、導電層20bは光導波路10の反対の面40bに形成されており、各々ビア配線22aに電気的に接続されている。
The
このように、導電層20c及び導電層20dを光導波路10の両面に形成してビア配線22aと電気的に接続することにより、光導波路10の接合面の剥れ等による断線に伴う電子回路基板30aから供給される送信信号を計測する箇所が増え、光伝送不能時の不良箇所の推定をより正確に実施することができるようになる。
As described above, the
1・・・光電気複合基板、10・・・光導波路、11・・・コア、12・・・クラッド、14・・・発光素子、15・・・受光素子、16a、16b・・・光路変換部、20a、20b、20c、20d・・・導電層、21a、21b・・・端部、22a、22b・・・ビア配線、23・・・バンプ、30a、30b・・・電子回路基板、31a、31b・・・IC。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photoelectric composite board | substrate, 10 ... Optical waveguide, 11 ... Core, 12 ... Cladding, 14 ... Light emitting element, 15 ... Light receiving element, 16a, 16b ... Optical path conversion Part, 20a, 20b, 20c, 20d ... conductive layer, 21a, 21b ... end, 22a, 22b ... via wiring, 23 ... bump, 30a, 30b ... electronic circuit board, 31a , 31b... IC.
Claims (5)
該光学素子が実装され、該光学素子から出射されるか又は該光学素子に入射すべき光信号を伝送するための光路を有する光導波路と、
前記光学素子を介して電気信号を送信又は受信するための電子回路が組み込まれ、前記光導波路が前記光学素子の実装面とは反対側の面を介して積層された電子回路基板と、
該電子回路基板と前記光学素子とを電気的に接続するために設けられた複数の接続配線と、
を備えた光電気複合基板であって、
前記各接続配線を介して前記光学素子に入出力される電気信号をモニタするために、前記各接続配線に接続された複数の導電層を、前記光導波路の前記光学素子の実装面に形成してなることを特徴とする光電気複合基板。 An optical element for transmitting and receiving optical signals;
An optical waveguide mounted with the optical element and having an optical path for transmitting an optical signal to be emitted from or incident on the optical element;
An electronic circuit board in which an electronic circuit for transmitting or receiving an electrical signal via the optical element is incorporated, and the optical waveguide is laminated via a surface opposite to the mounting surface of the optical element;
A plurality of connection wirings provided to electrically connect the electronic circuit board and the optical element;
A photoelectric composite substrate comprising:
In order to monitor an electrical signal input to and output from the optical element via each connection wiring, a plurality of conductive layers connected to each connection wiring are formed on the mounting surface of the optical element of the optical waveguide. A photoelectric composite substrate characterized by comprising:
前記光学素子の実装面から裏面にかけて、前記光学素子に電気信号を入出力するための複数の接続配線を形成すると共に、
前記各接続配線を介して前記光学素子に入出力される電気信号をモニタするために、前記各接続配線に接続された複数の導電層を、前記光学素子の実装面に形成してなることを特徴とする光導波路。 An optical waveguide capable of mounting an optical element for transmitting and receiving an optical signal, and having an optical path for transmitting an optical signal to be emitted from the mounted optical element or incident on the optical element,
From the mounting surface to the back surface of the optical element, forming a plurality of connection wiring for inputting and outputting electrical signals to the optical element,
A plurality of conductive layers connected to each connection wiring are formed on the mounting surface of the optical element in order to monitor an electrical signal input / output to / from the optical element via each connection wiring. Characteristic optical waveguide.
前記光学素子の実装面から裏面にかけて、前記光学素子に電気信号を入出力するための複数の接続配線を形成すると共に、
前記各接続配線を介して前記光学素子に入出力される電気信号をモニタするために、前記各接続配線に接続された複数の導電層を、前記光学素子の実装面に形成してなることを特徴とする光学素子付光導波路。
An optical element with an optical element on which an optical element for transmitting and receiving an optical signal is mounted and having an optical path for transmitting an optical signal to be emitted from the optical element or incident on the optical element,
From the mounting surface to the back surface of the optical element, forming a plurality of connection wiring for inputting and outputting electrical signals to the optical element,
A plurality of conductive layers connected to each connection wiring are formed on the mounting surface of the optical element in order to monitor an electrical signal input / output to / from the optical element via each connection wiring. A featured optical waveguide with an optical element.
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