JP2005292739A - 光モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ファイバブロック1と透光性板4と基板9それぞれに設けられたガイド穴2a、2b、2cをガイドピン7によって嵌合させることで、光素子6とファイバブロック1に固定されたファイバ3は光結合がなされ、透光性板4上の導電性パターン5と基板9の導電性パターン上に置かれた半田8との電気的接続も行われる。
【選択図】図1
Description
このような要求を満たす光モジュールは、多々提案されているが、低価格、低消費電力の観点から、発光光源としてVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)に代表される面発光素子と共に、光電変換をPINフォトダイオードに代表される面型受光素子によって行う方式が取られている。更に大容量化の観点から、これらの光素子を250μmピッチで複数チャンネル並べたアレイ型光素子が用いられている。VCSELは電気的に接続されたICによって駆動変調され、面型受光素子で光電変換された電気信号は電気的に接続されたICによって増幅され出力される。
また他の一つの利点は、光コネクタ20のV溝21に固定されたファイバ3と透明樹脂基板16に固定された光素子6との光結合が、ガイドピン7とガイド穴2との嵌合によって簡単に数μm程度の精度で行えることである。
透光性板とは光信号の一部の光を透過すれば良く、平板、レンズ、偏光板、波長板、フィルタ、ミラー等でも良い。
導電性パターンとは、導電性を有した材質で出来ている。
2つの導電性パターンの電気的接続は、半田、ペースト半田、接触等で行われ、電気信号の少なくとも一部が伝導すればよい。
光素子と光部品の光学的結合は、外部の光モジュールと送受信する光信号の少なくとも一部が光部品を透過すれば成すことが出来る。
基板上に透光性板用の台座を設けるが、台座の材質は底面の基板と同じ材質でも別の材質でもよい。また台座は基板に固定されているか一体化されている。
ガイドピンの材質は金属、セラミック等で出来ている。またガイドピンは光モジュール内の部品と別体でも良く、一体化されていても良い。
ガイドピンとガイドピンをガイドする機構とは、特開平7−209556、特開平8−136768、特開平10−239570などが知られている。
本発明の光モジュールは、少なくとも一つの電子部品が基板上に搭載されていて、ガイドピンとガイド機構を嵌合されることで、光素子と光部品の光学的結合がなされ、透光性板の導電性パターンと電子部品の電極パッドは電気的接合がなされることを特徴とする。
電子部品とはIC、容量素子、インダクタンス素子、抵抗素子等の電気信号を通すもの、電気信号を変化させる機能を持つものであれば何でも良い。
本発明の光モジュールでは、基板、透光性板、光部品に設けられたガイドピンまたはガイド溝の嵌合によって、光部品と光素子の光結合がなされ、透光性板上の導電性パターンと電子部品の電極パッドは電気結合が精度良くなされる。
少なくとも一つの電子部品が透光性板上に搭載されている光モジュールにおいて、透光性板上に実装される電子部品とはIC、容量素子、インダクタンス素子、抵抗素子等の電気信号を通すもの、電気信号変化させる機能を有していれば何でも良い。
本発明の光モジュールでは電子部品を透光性板上に実装することで、透光性板上のスペースを有効に利用することが出来ると共に、電子部品、光素子間の距離が近くなることで電気信号の高周波伝導特性が良好になる。
光部品が基板に設けられた光部品用の台座上に搭載される光モジュールにおいては、透光性板に外部から圧力等がかからないように、光部品の透光性板側の高さが透光性板の光部品側の高さと同じか、高い位置に搭載されるようになっている。本発明の光モジュールでは、透光性板の上方にある光部品に加わる外力が透光性板に加わらないため、機械的信頼性が保つことができる。
光部品を搭載する台座は透光性板を搭載する台座と少なくとも一部が一体化されていても良い。
透光性板が搭載される台座で囲まれた内側が凹部になっていて、この凹部の位置に透光性板上に搭載された光素子が位置している光モジュールでは、光素子の周囲が透光性板、透光性板用台座、基板によって囲まれるため、外気の塵等が光素子が搭載されている部分に混入しにくいという利点を持つ。
透光性板の周囲を取り囲むように光部品を搭載する台座が基板上に設けられていることを特徴とする光モジュールでは、光部品の透光性板側の面が透光性板の光部品側の面と同じ高さか高くなるように配置されている。光部品、光部品用台座、基板で囲まれる部分は、光部品によって外気からの塵等の混入が防がれており、光素子や透光性板を塵等の汚濁から防いでいる。
光部品のガイド機構を有する光モジュールとは、ガイド機構が光部品を搭載する台座の外壁の一部に固定されており、形は筒状、板状、棒状の固体であり、溝等を有していても良い。ガイド機構の材質は金属、プラスチック、ガラス、セラミックなど固体であれば何でも良い。
基板の裏面の少なくとも一部と、放熱機構の少なくとも一部が接する事を特徴とする光モジュールでは、光素子や電子部品の発熱を放熱する機能を有する。
放熱機構とは、ペルチェ素子、ファン、ヒートパイプ等が用いられていても良い。
放熱機構と基板裏面の間は半田、ペースト半田によって固着されてもよい。
放熱機構と基板裏面の間には熱伝導率1W・m−1・K−1以上を有したグリース等が塗布されてもよい。
光モジュールの放熱機構にガイド穴もしくはガイドピンをつけることで、同一のガイドピンで放熱機構、基板、透光性板、光部品を一括して固定することが出来る。
この光モジュールはZ軸方向上方に光を出射する面型発光素子6とZ軸方向上方から光を受光する面型受光素子6を使用した光モジュールである。
透光性板4上の導電性パターン5と光素子6の電極パッドは半田8によって電気的に接続される。
ファイバ3と光素子6の光学的接続は、ガイドピン7をガイド穴2a、2bに嵌合させることで、数μm程度の位置精度でなされている。更に透光板4上の導電性パターン5とスルーホール10の電気的接続もガイドピン7とガイド穴2b、2cを嵌合させることで数μm程度の精度でなされている。したがって、ガイドピン7とガイド穴2a、2b、2cは光学的接続と電気的接続の両方の機能を有している。
ガイドピン7は、ファイバブロック1、透光性板4、基板9のいずれかと一体化されても良い。更にガイドピン7はいずれかの部品に固着されていても良い。ガイドピン7は別の部品に固着しているか、作りつけられたものであっても良い。
透光性板4は光素子6に適した波長の少なくとも一部の光を透過する板であれば、レンズ、光フィルタ、偏光板、波長板、ミラー基板であっても良く、またその他の光学的性能を有するものであっても良い。
更に、ファイバブロック1はモジュールから挿抜可能なものであっても良く、使用されるときのみ装着されていればよい。
電子部品33の電極パッドと基板9上の導電性パターン5はワイヤ32以外にも半田、ペースト半田、導電性クリーム等の導電性の部材または接触により電気接続されても良い。
透光性板4は基板9の透光性板用台座13に搭載されるが、透光性板4と透光性板用台座13上に金属薄膜12を付け、両者を半田8によって固着する。
透光性板4と透光性板用台座13同士を固着する手段としては、半田、接着剤、樹脂、溶融金属、溶融ガラス等が有る。
半田8の代わりに樹脂、接着剤で透光性板4と透光性板用台座13を固定しても良い。
透光性板4上にはIC31だけでなくそのほかの電子部品も搭載することが出来る。
ファイバブロック1を光部品用台座14bに搭載することで、外気にある塵等はアレイレンズ基板11と基板9で囲まれた内部に混入することが無い。
基板9に固着されている電気入出力用基板26上には導電性パターン5がパターニングされており、この導電性パターン5によってモジュールの電気信号入出力が行われる。接着ペースト24と光部品ガイド23は、ファイバブロック1と基板9の固定を強固にする効果を持っている。光素子6と基板9の間には放熱ペースト25が塗布してあり光素子から基板9への放熱を高めている。
図10〜図13に示す光モジュールでは、コネクタ34の挿抜による衝撃と力はファイバブロック1に直接かかるが、それらの力は全て光部品ガイド23と光部品用台座14に保持され、透光性板4に力が加わることはないため、衝撃による透光性板4が壊れることは無い。
図14に示される光モジュールは、光素子6や周辺の導電性パターン5、IC31等をXY平面に実装し、電気コネクタ35やプリント回路基板28をXZ平面に実装するので、Z軸方向の長さが小さい光モジュールを実現している。
2 ガイド穴
3 ファイバ
4 透光性板
5 導電性パターン
6 光素子
7 ガイドピン
8 半田
9 基板
10 スルーホール
11 アレイレンズ基板
12 金属薄膜
13 透光性板用台座
14 光部品用台座
15 レンズホルダ
16 透明樹脂基板
17 コンデンサ
18 LSI
19 セラミック基板
20 光コネクタ
21 V溝
22 ミラー面
23 光部品ガイド
24 接着ペースト
25 放熱ペースト
26 電気入出力用基板
27 光コネクタスリーブ
28 高周波基板
29 放熱フィン
30 半田用台座
31 IC
32 ワイヤ
33 電子部品
34 光コネクタ
35 電気コネクタ
36 外部基板。
Claims (9)
- 導電性パターンが有ると共に面型光素子が搭載されている透光性板と、前記透光性板上の前記光素子と光学的結合がなされる少なくとも一つの光部品と、導電性パターンを有していると共に透光性板を保持するための第一の台座部を有している基板から構成される光モジュールにおいて、前記基板と前記透光性板と少なくとも一つの前記光部品は、ガイドピンが付いているかもしくはガイドピンをガイドする機構を持っており、前記第一の台座上の導電性パターンの少なくとも一部と前記透光性板上の前記導電性パターンの少なくとも一部が電気的接続をなして搭載されていて、前記透光性板上の前記光素子と前記光部品が光学的結合していることを特徴とする光モジュール。
- 導電性パターンが有ると共に面型光素子が搭載されている透光性板と、前記透光性板上の前記光素子と光学的結合がなされる少なくとも一つの光部品と、少なくとも一つの電子部品が搭載されている基板から構成される光モジュールにおいて、前記基板と前記透光性板と少なくとも一つの前記光部品はガイドピンが付いているかもしくはガイドピンをガイドする機構を持っており、前記電子部品の電極パッドの少なくとも一部と前記透光性板上の前記導電性パターンの少なくとも一部が電気的接続をなしており、前記透光性板上の前記光素子と前記光部品が光学的結合していることを特徴とする光モジュール。
- 請求項1,2記載の光モジュールであって、少なくとも一つの電子部品が透光性板上に搭載されていることを特徴とする光モジュール。
- 請求項1から請求項3のいずれか記載の光モジュールであって、前記基板上に少なくとも一つの前記光部品を搭載する第二の台座があり、前記第一の台座に実装された前記透光性板の前記光部品側の面が前記第二の台座に実装された前記光部品の前記透光性板側の面の高さと同じか低いことを特徴とする光モジュール。
- 請求項1から請求項4のいずれか記載の光モジュールであって、前記第一の台座で囲まれた内側が凹部をなしていて、前記透光性板上に搭載された光素子が前記凹部に位置していることを特徴とする光モジュール。
- 請求項1から請求項5のいずれか記載の光モジュールであって、前記透光性板の周囲を取り囲むように少なくとも一つの前記光部品を搭載する前記第二の台座が少なくとも一つあり、前記第二の台座に搭載された前記光部品の前記透光性板側の面が前記第一の台座に搭載された前期透光性板の前記光部品側の面と同じ高さになるか高くなることを特徴とする光モジュール。
- 請求項1から請求項6のいずれか記載の光モジュールであって、少なくとも一つの前記光部品の外側をガイドするスリーブを有していて、前記ガイド機構に少なくとも一つの前記光部品が前記スリーブに固定されることを特徴とする光モジュール。
- 請求項1から請求項7のいずれか記載の光モジュールであって、前記基板の裏面の少なくとも一部に、放熱機構の少なくとも一部と接することを特徴とする光モジュール。
- 請求項8記載の光モジュールであって、前記放熱機構に前記ガイドピンを嵌合させる前記ガイド穴もしくは前記ガイドピンがついていることを特徴とする光モジュール。
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