JP2006139094A - 光モジュール、光通信装置、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 薄型化が可能な光モジュールを提供すること。
【解決手段】 光伝送媒体(3)が取付けられ、当該光伝送媒体を介して光信号を授受するための光モジュール(1)であって、一方面が上記光伝送媒体の端面の法線方向と略平行になるように相対的な配置が設定される基板(10)と、上記基板の一方面側に配置される反射板(11)と、光入出射面が上記反射板へ向くようにして、上記基板と上記反射板によって挟まれた空間に配置される光素子(13)と、を含み、上記光素子から出射する上記光信号を上記反射板によって反射させて上記光伝送媒体の端面へ導き、又は上記光伝送媒体から出射する上記光信号を上記反射板によって反射させて上記光素子の上記光入出射面へ導くように構成される、光モジュールである。
【選択図】 図1
【解決手段】 光伝送媒体(3)が取付けられ、当該光伝送媒体を介して光信号を授受するための光モジュール(1)であって、一方面が上記光伝送媒体の端面の法線方向と略平行になるように相対的な配置が設定される基板(10)と、上記基板の一方面側に配置される反射板(11)と、光入出射面が上記反射板へ向くようにして、上記基板と上記反射板によって挟まれた空間に配置される光素子(13)と、を含み、上記光素子から出射する上記光信号を上記反射板によって反射させて上記光伝送媒体の端面へ導き、又は上記光伝送媒体から出射する上記光信号を上記反射板によって反射させて上記光素子の上記光入出射面へ導くように構成される、光モジュールである。
【選択図】 図1
Description
本発明は、光を用いて情報の送受信を行う光モジュールに関する。
従来の光モジュールとしては、例えば特開2004−246279号公報(特許文献1)に開示されるものがある。当該文献に開示される光モジュールは、光素子から出射される信号光及び光伝送媒体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を採用することにより、光モジュールの小型化(特に透明基板の厚み方向における省スペース化)を図っている。このような光モジュールを用いることにより、小型の光通信装置(光トランシーバ)を構成することができる。
ところで、上述したような光トランシーバを各種の電子機器に搭載するために、光トランシーバに対する小型化の要望が一段と高まっている。かかる要望は、ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話機などの小型の携帯用機器において顕著であり、これらの機器においては特に高さ(厚み)方向に関してサイズ縮小の要求が高い。したがって、上記従来文献に開示されるような光モジュールの更なる薄型化が望まれている。
そこで、本発明は、薄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。
第1の態様の本発明は、光伝送媒体が取付けられ、当該光伝送媒体を介して光信号を授受するための光モジュールであって、一方面が上記光伝送媒体の端面の法線方向と略平行になるように相対的な配置が設定される基板と、上記基板の一方面側に配置される反射板と、光入出射面が上記反射板へ向くようにして、上記基板と上記反射板によって挟まれた空間に配置される光素子と、を含み、上記光素子から出射する上記光信号を上記反射板によって反射させて上記光伝送媒体の端面へ導き、又は上記光伝送媒体から出射する上記光信号を上記反射板によって反射させて上記光素子の上記光入出射面へ導くように構成されるものである。
かかる構成では、基板の一方面側において当該基板と反射板によって挟まれた空間に光素子を配置し、光伝送媒体との光結合を図っているので、光モジュール全体の基板方向における厚みを低減し、薄型化することが可能となる。
上述した基板としては、セラミック基板、ガラス基板、プラスチック基板など種々のものを用いることができるが、特にセラミック基板を採用することが好ましい。
これにより、必要十分な機械的強度や平坦性などの諸特性を確保しつつ基板をより薄くし、光モジュール全体の更なる薄型化が可能となる。
好ましくは、上記基板の一方面側に配置され、上記光伝送媒体の一端を支持して当該光伝送媒体と上記基板との相対的な配置を設定する機能を担うレセプタクルを更に含む。
これにより、基板と光伝送媒体との相対的配置を容易に設定することが可能となる。
また、上記反射板は、上記レセプタクルに取り付けられることが好ましい。
これにより、反射板の設置が容易となり、構成の簡素化が可能となる。
また、上記反射板はその一端が基板に当接するようにして上記レセプタクルに取り付けられ、上記光素子が配置される上記空間を上記基板、上記反射板及び上記レセプタクルによって囲まれた略閉空間とすることが好ましい。
これにより、光素子周辺の密封性を高めることができる。したがって、外界からの各種影響による光素子の劣化や損傷、あるいは光路中への異物侵入による誤動作などの不都合を回避しやすくなる。
また、上記光信号の進路上に設けられ、上記光信号を集光するレンズを更に備えることが好ましい。より具体的には、当該レンズは、上記光素子の上記光入出射面上または上記光伝送媒体の端面の近傍のいずれか、或いはそれらの両方に配置されることが好ましい。
これにより、光結合効率の向上を図ることが可能となる。
また、上記基板を貫通して設けられて当該基板の一方面側で上記光素子と電気的に接続され、当該基板の他方面側から上記光素子に対する電気信号の授受を行うために用いられる電気配線を更に含むことが好ましい。
これにより、光モジュールと外部装置(例えば回路基板)との電気的な接続を図ることが容易になる。例えば、基板の他方面側においてボールハンダ等の接続手段を介してBGA(ball grid array)などの実装方法を採用できるので、光モジュールの薄型化による利点をより有効に活用することが可能となる。
また、上記光素子の光入出射面上に設けられ、当該光素子への異物の侵入を抑制するバリア膜を更に含むことも好ましい。
これにより、水分等の異物の侵入による光素子の特性劣化を回避することが可能となる。
第2の態様の本発明は、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。ここで「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。
本発明にかかる光モジュール等を用いることにより、光通信装置の薄型化が可能となる。
第3の態様の本発明は、上述した第1の態様にかかる光モジュール、又は第2の態様にかかる光通信装置を備える電子機器である。ここで「電子機器」とは、電気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等は、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。
本発明にかかる光モジュール等を用いることにより、電子機器の薄型化が可能となる。
以下、本発明の実施の態様について図面を参照しながら説明する。
図1は、一実施形態の光モジュールの構成を説明する図(斜視図)である。また、図2は、光モジュールの図1に示すII−II線方向に沿った断面図である。図1及び図2に示す光モジュール1は、光伝送媒体としてのテープファイバ3の一端部に設けられた光プラグ2が取付けられ、当該テープファイバ3を介して光信号を送受して情報通信を行うためのものであり、基板10、反射板11、レセプタクル12、光素子13、電気配線14を含んで構成されている。この光モジュール1は、レセプタクル12の有する断面略T字状の溝と基板10の一方面によって画定される嵌合孔に光プラグ2が挿入されるように構成されている。光プラグ2は、テープファイバ3の一端側(ファイバ芯)を下側部材20と上側部材21によって挟み込んで支持するように構成されている。図1では一例として、テープファイバ3として4芯のものを用いる場合が示されている。
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、図2に示すように、一方面がテープファイバの端面の法線方向と略平行になるように相対的配置が設定される。この基板10としては、所要の機能が確保される限りいかなるものも採用可能であり、例えばセラミック基板、ガラス基板、プラスチック基板など種々の基板を用いることができる。特にセラミック基板は、必要十分な特性(機械的強度、平坦性など)を確保しつつ、より薄型化することが可能であり好ましい。
反射板11は、金属膜や誘電体多層膜等からなる反射面を有し、当該反射面が光素子12の光軸(光信号の主伝搬方向)に対して略45度の角度をもつようにして、基板10の一方面側に配置されている。この反射板11は、テープファイバ3から出射し、光プラグ2の下側部材20と一体に設けられたレンズ22によって集光される光信号を反射させて光素子13へ導き、又は、光素子13から出射する光信号を反射させてテープファイバ3の端面へ導く機能を担う。本実施形態では、反射板11をその一端が基板10に当接するようにしてレセプタクル12に取り付けることにより、反射板11と基板10とレセプタクル12によって囲まれた略閉空間が得られるように構成している。この略閉空間に光素子13を配置することにより光素子13の密封性が高まる。
レセプタクル12は、基板10の一方面側に配置されており、光プラグ2の一端を支持し、テープファイバ3と基板10との相対的な配置を設定する機能を担う。図示のように、本実施形態のレセプタクル12は、テープファイバ3の一端に取り付けられた光プラグ2が装填され、当該光プラグ2と協働してテープファイバ3の一端を支持している。このレセプタクル12は、プラスチック、ガラスなどの材料を用いて形成されている。
光素子13は、金バンプ等を介して電気配線14と電気的に接続されており、当該電気配線14を介して外部から与えられる駆動信号に応じて光信号を出射し、又は入射した光信号の強度に応じて電気信号を発生する。この光素子13は、基板10と反射板11によって挟まれた空間内の所定位置(本例では基板10の一方面上)に、発光面又は受光面(光入出射面)が反射板11の方へ向くようにして配置されている。上述したように本実施形態では、光素子13が配置される空間は、基板10、反射板11及びレセプタクル12によって囲まれた略閉空間となる。ここで、光素子13の具体例は、光モジュール1が情報送信側に用いられるか情報受信側に用いられるかによって異なる。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。本実施形態においては、光結合効率の低下を回避するために光信号の放射角度の小さい光素子(例えばVCSELの場合であればシングルモードのもの)を用いることが好ましい。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などの受光素子が用いられる。
電気配線14は、基板10を貫通して設けられて当該基板10の一方面側で光素子13と電気的に接続されており、当該基板10の他方面側から光素子13に対する電気信号の授受を行うために用いられる。この電気配線14は、銅、銀などの導電体を用いて形成される。この電気配線14は、基板10の他方面側においてボールハンダ15を介して図示しない外部装置の回路基板(マザーボード)等と電気的に接続されている。すなわち本実施形態では、実装方式としてBGA(ball grid array)パッケージを採用している。
レンズ22は、光信号の進路上であってテープファイバ3の端面の近傍に配置され、テープファイバ3の端面から出射した光信号を集光し、又は光素子13から出射し、反射板11によって反射された光信号を集光する機能を担う。レンズ22は、その焦点が図示のようにテープファイバ3の端面に一致するように構成されている。このレンズ22は、例えばガラス、プラスチック等の材料を用いて形成される。本実施形態ではこのレンズ22は、光プラグ2と一体に設けられている。より具体的には、光プラグ2の下側部材20は、レセプタクル12への挿入方向の先端側に所定の切り欠き部を有しており、レンズ22は当該切り欠き部の内側に配置されている。すなわち、光プラグ2がレセプタクル12と基板10によって画定される貫通孔に挿入されてその先端が反射板11に当接する際に、レンズ22が保護される構造となっている。このようにレンズ22は、例えば射出成形法などを用いて下側部材20と一体に形成することが可能である。
次に、光モジュールの他の構成例について説明する。
図3〜図5は、それぞれ、光モジュールの他の構成例を説明する断面図である。なお、図3〜図5の各図に示す各光モジュールの外観については上記図1に示したものと同様である。また、図3〜図5の各図は上記図1に示すII−II線方向の断面に対応している。なお、図3〜図5では、上述した図1及び図2に示した光モジュール1と共通する構成要素については同符号が付されており、以下ではこれらの構成要素については詳細な説明を省略する。
図3に示す構成例の光モジュール1aは、上述した光モジュール1と比べて、光素子13の光入出射面上に配置されるレンズ16を追加した点が異なっている。このレンズ16は、光信号の進路上に設けられて当該光信号を集光するものであり、より具体的には、光素子13から出射する光信号をほぼ平行光に変換する機能を有する。このようなレンズ16は、例えば、レンズの原料となる液滴を液滴吐出法によって光素子13の光入出射面上に滴下し、その後に当該液滴を固化させることによって形成される。
図4に示す構成例の光モジュール1bは、上述した光モジュール1と比べて、光素子13bとして裏面出射型VCSELを用い、更に集光用のレンズ16bを組み合わせた点が異なっている。本例の光素子13bは、VCSELを裏面側からエッチング処理して穴をあけることにより、裏面側からのレーザ出射が可能となっている。すなわち、本例における光素子13bは本来の能動面を下向きにして基板10上に実装されている。したがって、本例の光素子13bではその裏面側の開口部が「光出射面」に相当する。このようなVCSELを光素子として採用することにより、VCSELに貫通電極を形成することが不要となる利点が得られる。また、レンズ16bは、光信号の進路上に設けられて当該光信号を集光するものであり、より具体的には、光素子13bから出射する光信号をほぼ平行光に変換する機能を有する。このようなレンズ16bは、例えば、レンズの原料となる液滴を液滴吐出法によって光素子13bに設けられた穴に滴下し、その後に当該液滴を固化させることによって形成される。このような位置にレンズを形成することにより、光素子とレンズを組み合わせる場合における実装高さをより低くすることが可能となる。
図5に示す構成例の光モジュール1cは、上述した光モジュール1と比べて、光素子13の光入出射面上に配置されるバリア膜17を追加した点が異なっている。ここで、バリア膜17は、光素子13への異物(主として水分)の侵入を抑制する機能を担うものであり、透光性を有する厚さ数μmの薄膜が用いられる。より具体的には、バリア膜17としては、1×10-5〜1×10-6gm/m2/日(day)程度、すなわちガラスとほぼ同じ程度の水分透過率を有する薄膜が好適に用いられる。そのようなバリア膜17は、例えば、水分透過率の低いバリア層を当該バリア層を保護する高分子層からなる積層膜や、酸化シリコン(SiOx)と窒化シリコン(SiNx)を混合し、窒素と酸素の比を最適にした窒化酸化シリコン膜などを採用し得る。なお、図5では上述した図1に示した光モジュール1に対して更にバリア膜17を追加した場合を例示したが、同様なバリア膜を図3又は図4に示した各構成の光モジュールに対して追加してもよい。例えば、図3に示した光モジュール1aの場合であれば、光素子13の上面であってレンズ16よりも下側にバリア膜を形成するか、或いはレンズ16を覆うようにしてバリア膜を形成すればよい。また、図4に示した光モジュール1bの場合であれば、レンズ16bを覆うようにして光素子13bの上面(開口部)にバリア膜を形成すればよい。
上述した各形態の光モジュールに対して、他の構成要素(例えば光素子の駆動回路等)を適宜組み合わせることにより、光通信装置(光トランシーバ)を構成することができる。また、各光モジュールを電気回路基板と組み合わせて光電気混載回路基板を構成し、各種の電子機器における回路基板間、各ユニット間あるいは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。
図6は、本実施形態の光モジュール又は当該光モジュールを用いて構成される光通信装置を備える電子機器の一例であるパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。図6に示すノート型(薄型)のパーソナルコンピュータ100は、キーボード101を有する本体部102と、表示パネル103とを備えて構成されている。本実施形態にかかる光モジュール等は、図6に示すパーソナルコンピュータ100の本体部102の内部に含まれて、当該パーソナルコンピュータ100が外部装置との相互間で情報通信を行うために用いられる。また、本実施形態にかかる光モジュール等は、パーソナルコンピュータ100の本体部102の内部において、各ユニットの相互間(例えば、ディスク装置とマザーボードとの相互間)の情報通信を行うためにも用いられ得る。
このように、本実施形態の光モジュールは、基板の一方面側において当該基板と反射板によって挟まれた空間に光素子を配置し、テープファイバの端面との光結合を図っているので、光モジュール全体の基板方向における厚みを低減し、薄型化することが可能となる。
また、本実施形態の光モジュールは、基板の一方面側において光素子、反射板及びテープファイバの端面を近接して配置させているので、光信号が通る光路の距離をより短くすることができる。これにより、光損失を低減し、光結合効率を向上させることが容易となる。
なお、本発明は上述した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、光伝送媒体の一例としてテープ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、他の光ファイバや光導波路などを光伝送媒体として用いることも可能である。
上述した実施形態では、反射板11はレセプタクル12に取り付けられていたが、必ずしもそのように構成する必要はなく、両者が互いに独立して配置されてもよい。また、反射板11は必ずしも基板10の一方面に当接している必要もない。
上述した実施形態では、テープファイバ3の一端に光プラグ2を取り付けていたが、このような光プラグ2を用いず直接的にテープファイバ3を支持するように構成してもよい。
上述した実施形態では、光素子13と電気配線14との間をバンプ接続していたが、これ以外の方法(例えばワイヤーボンディングなど)によって両者間の電気的接続を図ってもよい。
上述した実施形態では、光モジュール1を外部装置の回路基板等に対して実装する方法の一例としてBGAパッケージを説明したが、他の実装方法、例えばDIP(dual inline package)やSOP(small outline package)などを採用してもよい。
上述した実施形態では、レンズ22は光プラグ2と一体に成形されていたが、レンズ22が単独の構成要素として存在してもよい。同様に、レンズ16は、光素子13と密着していなくてもよい。
1…光モジュール、2…光プラグ、3…テープファイバ、10…基板、11…反射板、12…レセプタクル、13…光素子、14…電気配線、22…レンズ
Claims (12)
- 光伝送媒体が取付けられ、当該光伝送媒体を介して光信号を授受するための光モジュールであって、
一方面が前記光伝送媒体の端面の法線方向と略平行になるように相対的な配置が設定される基板と、
前記基板の一方面側に配置される反射板と、
光入出射面が前記反射板へ向くようにして、前記基板と前記反射板によって挟まれた空間に配置される光素子と、
を含み、
前記光素子から出射する前記光信号を前記反射板によって反射させて前記光伝送媒体の端面へ導き、又は前記光伝送媒体から出射する前記光信号を前記反射板によって反射させて前記光素子の前記光入出射面へ導くように構成される、光モジュール。 - 前記基板がセラミック基板である、請求項1に記載の光モジュール。
- 前記基板の一方面側に配置され、前記光伝送媒体の一端を支持して当該光伝送媒体と前記基板との相対的な配置を設定する機能を担うレセプタクルを更に含む、請求項1に記載の光モジュール。
- 前記反射板は、前記レセプタクルに取り付けられる、請求項3に記載の光モジュール。
- 前記反射板は、その一端が基板に当接するようにして前記レセプタクルに取り付けられ、
前記光素子が配置される前記空間は、前記基板、前記反射板及び前記レセプタクルによって囲まれた略閉空間となる、請求項4に記載の光モジュール。 - 前記光信号の進路上に設けられ、前記光信号を集光するレンズを更に備える、請求項1に記載の光モジュール。
- 前記レンズは、前記光素子の前記光入出射面上に配置される、請求項6に記載の光モジュール。
- 前記レンズは、前記光伝送媒体の端面の近傍に配置される、請求項6に記載の光モジュール。
- 前記基板を貫通して設けられて当該基板の一方面側で前記光素子と電気的に接続され、当該基板の他方面側から前記光素子に対する電気信号の授受を行うために用いられる電気配線を更に含む、請求項1に記載の光モジュール。
- 前記光素子の光入出射面上に設けられ、当該光素子への異物の侵入を抑制するバリア膜を更に含む、請求項1に記載の光モジュール。
- 請求項1乃至10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11に記載の光通信装置を備える電子機器。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7547151B2 (en) | 2006-07-07 | 2009-06-16 | Seiko Epson Corporation | Optical module package and optical module |
JP2010176010A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光通信装置 |
WO2015133165A1 (ja) * | 2014-03-06 | 2015-09-11 | ソニー株式会社 | 光コネクタとケーブルおよび光通信装置 |
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2004
- 2004-11-12 JP JP2004328992A patent/JP2006139094A/ja active Pending
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