JP2007123745A - 光素子実装基板、光モジュール及び光モジュールの実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光素子等の実装位置の位置出しが行える光素子実装基板を提供する。
【解決手段】光素子実装基板１Ａは、ステム部２の外周の対向する２箇所に第１の位置決め突起６ａと第２の位置決め突起６ｂを備える。第１の位置決め突起６ａと第２の位置決め突起６ｂは、ステム部２のフランジ部２ｂと一体に形成され、第１の位置決め突起６ａは、外周側の辺に基準位置形成凹部７ａを備える。基準位置形成凹部７ａは、第１の位置決め突起６ａを外周側の辺からＶ字形状に切り欠いて構成され、直線部分を有しかつ交差する第１の基準辺部８ａと第２の基準辺部９ａが形成される。第２の位置決め突起６ｂは、外周側の辺に基準位置形成凹部７ｂを備える。基準位置形成凹部７ｂは、第１の位置決め突起６ｂを外周側の辺からＶ字形状に切り欠いて構成され、直線部分を有しかつ交差する第１の基準辺部８ｂと第２の基準辺部９ｂが形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光素子を搭載する光素子実装基板、光素子実装基板を備えた光モジュール及び光モジュールの実装方法に関する。詳しくは、光素子実装基板の外周に、光素子実装基板上における所定の基準位置を特定するための位置決め突起を備えることで、光素子等の実装位置の基準となる位置を認識できるようにしたものである。

光送受信モジュールの規格であるＸＦＰ（10Gigabit Small Form Factor Pluggable）モジュール等では、電気信号を光信号に変換して出力する光送信モジュールや、光信号を電気信号に変換して出力する光受信モジュール等の光モジュールが実装されている。

このような光モジュールは、ＣＡＮパッケージを構成するステム部の上面に取り付けられている支持基板に、受光素子あるは発光素子を実装する構成である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−０８８０４６号公報

従来の光モジュールは、例えば光送信モジュールであれば、光素子として端面発光型の半導体レーザ素子を利用していた。端面発光型の半導体レーザ素子を使用した光モジュールでは、予め支持基板が取り付けられているステム部に光素子を実装しており、支持基板の位置を基準にして、光素子の実装を行っていた。

これに対して、近年、光素子として面発光型の半導体レーザ素子を使用した光モジュールが提案されている。面発光型の半導体レーザ素子を使用した光モジュールでは、焦点距離の調整等のために、光素子を支持基板を介してステム部に実装している。このため、ステム部と支持基板が独立した部材で構成されている。

しかし、従来は、ステム部に光素子や支持基板を実装するためのマーカが存在しないので、光素子等の実装位置を特定することが困難であるという問題があった。このため、光素子の実装の自動化が困難であるという問題もあった。

また、ＸＦＰモジュール等では、光ファイバを支持するスリーブ等を備えたファイバ支持部材が光モジュールに取り付けられている。しかし、従来は、ステム部にファイバ支持部材を取り付ける際に、ステム部の下方に出ているリードでステム部を保持しているので、位置合わせ時にステム部の位置がずれる等によって、正確な実装が困難であるという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、光素子等の確実な実装が可能な光素子実装基板、光モジュール及び光モジュールの実装方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る光実装基板は、円板形状の素子実装部の外周に、円周方向にわたってフランジ部が形成されたステム部と、ステム部に取り付けられ、素子実装部に実装される光素子との間で電気的に接続される複数本のリードと、フランジ部の外周の少なくとも２箇所に、外側へ向けて突出形成されると共に、ステム部上の任意の位置を特定する基準となる基準辺部を有した基準位置形成凹部がそれぞれ形成された位置決め突起とを備えたことを特徴とする。

本発明の光素子実装基板では、各位置決め突起に形成された基準位置形成凹部の基準辺部を基準に、ステム部上での位置出しが行われる。位置決め突起は、ステム部と一体に形成されていると共に、フランジ部の外周の複数箇所に形成されており、複数の基準辺部を基準とすることで、ステム部上において任意の基準位置が特定される。

本発明に係る光モジュールは、光素子が実装される光素子実装基板を備え、光素子実装基板は、光素子または光素子を実装した支持基板が実装される円板形状の素子実装部の外周に、円周方向にわたってフランジ部が形成されたステム部と、ステム部に取り付けられ、素子実装部に実装される光素子との間で電気的に接続される複数本のリードと、フランジ部の外周の少なくとも２箇所に、外側へ向けて突出形成されると共に、ステム部上の任意の位置を特定する基準となる基準辺部を有した基準位置形成凹部がそれぞれ形成された位置決め突起とを備えたことを特徴とする。

本発明の光モジュールでは、光素子実装基板において、各位置決め突起に形成された基準位置形成凹部の基準辺部を基準に、ステム部上での位置出しが行われる。位置決め突起は、ステム部と一体に形成されていると共に、フランジ部の外周の複数箇所に形成されており、複数の基準辺部を基準とすることで、ステム部上において任意の基準位置が特定される。そして、ステム部上で特定された基準位置に従って光素子等が実装される。

本発明に係る光モジュールの実装方法は、光素子が実装される光素子実装基板を備え、光素子実装基板は、光素子または光素子を実装した支持基板が実装される円板形状の素子実装部の外周に、円周方向にわたってフランジ部が形成されたステム部と、ステム部に取り付けられ、素子実装部に実装される光素子との間で電気的に接続される複数本のリードと、フランジ部の外周の少なくとも２箇所に、外側へ向けて突出形成されると共に、ステム部上の任意の位置を特定する基準となる基準辺部を有した基準位置形成凹部がそれぞれ形成された位置決め突起とを備え、基準位置形成凹部は、位置決め突起の外周側から内側に向けて開口し、基準辺部として直線部分を有した第１の基準辺部と第２の基準辺部が交差した形状を有する光モジュールの実装方法であって、各位置決め突起の第１の基準辺部と第２の基準辺部の交点を画像認識で求め、各交点から光素子または光素子が実装される支持基板を実装する位置の基準となる位置を特定することを特徴とする。

本発明の光モジュールの実装方法では、ステム部の外周に形成された各位置決め突起の第１の基準辺部と第２の基準辺部の交点が画像認識で求められ、各交点を基準にして、光素子または光素子が実装される支持基板を実装する位置の基準となる位置が特定される。

本発明の光素子実装基板によれば、各位置決め突起に形成された基準位置形成凹部を利用することにより、複数の基準辺部を基準としてステム部上での位置出しが行えるので、ステム上に設定した任意の基準位置を、常に正確に認識することができる。

本発明の光モジュール及び光モジュールの実装方法によれば、上述した光素子実装基板を備えることにより、ステム部上において予め設定された基準位置を正確に認識して、光素子等を所定の位置に常に正確に実装できる。

そして、ステム部上において基準位置の認識が可能であるので、光素子等の実装の自動化が可能である。

以下、図面を参照して本発明の光素子実装基板、光モジュール及び光モジュールの実装方法の実施の形態について説明する。

＜本実施の形態の光素子実装基板の構成例＞
図１及び図２は本実施の形態の光素子実装基板の一例を示す構成図で、図１は本実施の形態の光素子実装基板１Ａを上面方向から見た斜視図、図２は光素子実装基板１Ａを下面方向から見た斜視図である。

本実施の形態の光素子実装基板１Ａは、ステム部２と複数本のリード３を備える。ステム部２は、第１の直径を有した円板形状の素子実装部２ａと、第１の直径より大きな第２の直径を有した円板形状のフランジ部２ｂを備え、導電性を有した金属で素子実装部２ａとフランジ部２ｂが例えば一体に形成される。

ステム部２は、素子実装部２ａとフランジ部２ｂが同心円上に重ねられ、素子実装部２ａの外周に段差が形成されて、円周方向にわたってフランジ部２ｂが突出した形状である。

複数本のリード３の中で、本例では４本のリード３ａは、ステム部２を貫通して取り付けられており、一方の端部となる上端がステム部２の上面から露出している。また、各リード３ａは、ガラス等の絶縁層４を介してステム部２に支持されて、ステム部２とは絶縁されている。

また、ステム部２の中心付近に配置される本例では１本のリード３ｂは、ステム部２に対して非貫通で取り付けられている。リード３ｂは、導電層５を介して、あるいは直接ステム部２に支持されて、ステム部２と導通している。

光素子実装基板１Ａは、ステム部２の外周の対向する２箇所に第１の位置決め突起６ａと第２の位置決め突起６ｂを備える。第１の位置決め突起６ａと第２の位置決め突起６ｂは、ステム部２のフランジ部２ｂと一体に形成され、ステム部２の中心を挟んで対向する２箇所から、外側へ向けて突出している。

第１の位置決め突起６ａは、外周側の辺に基準位置形成凹部７ａを備える。基準位置形成凹部７ａは、第１の位置決め突起６ａを外周側の辺からＶ字形状に切り欠いて構成され、直線部分を有しかつ交差する第１の基準辺部８ａと第２の基準辺部９ａが形成される。

第２の位置決め突起６ｂは、外周側の辺に基準位置形成凹部７ｂを備える。基準位置形成凹部７ｂは、第１の位置決め突起６ｂを外周側の辺からＶ字形状に切り欠いて構成され、直線部分を有しかつ交差する第１の基準辺部８ｂと第２の基準辺部９ｂが形成される。

そして、第１の位置決め突起６ａに形成された基準位置形成凹部７ａの第１の基準辺部８ａと第２の基準辺部９ａの交点と、第２の位置決め突起６ｂに形成された基準位置形成凹部７ｂの第１の基準辺部８ｂと第２の基準辺部９ｂの交点を通る直線が、ステム部２上の所定の位置、本例では基板中心を通るように、各部の形状が設定されている。

なお、光素子実装基板１Ａの大きさの一例として、本例では、ステム部２のフランジ部２ｂの直径は約６ｍｍ、素子実装部２ａの直径は約４ｍｍである。また、第１の位置決め突起６ａ及び第２の位置決め突起６ｂの長さは約４００μｍである。更に、第１の基準辺部８ａ，８ｂと、第２の基準辺部９ａ，９ｂは、基板中心を通る直線に対して、約４５度傾斜している。

上述した構成の光素子実装基板１Ａでは、第１の位置決め突起６ａに形成された基準位置形成凹部７ａの第１の基準辺部８ａと第２の基準辺部９ａを画像認識することで、第１の基準辺部８ａと第２の基準辺部９ａの交点が求められる。

また、第２の位置決め突起６ｂに形成された基準位置形成凹部７ｂの第１の基準辺部８ｂと第２の基準辺部９ｂを画像認識することで、第１の基準辺部８ｂと第２の基準辺部９ｂの交点が求められる。そして、例えば、各交点間の中点を求めることで、ステム部２に対する被実装物の実装位置を求めることが可能となる。

＜本実施の形態の光モジュールの構成例＞
図３及び図４は本実施の形態の光モジュールの一例を示す構成図で、図３は本実施の形態の光モジュール１１Ａの全体構成を示す一部破断斜視図、図４は光モジュール１１Ａの全体構成を示す側断面図である。なお、以下の説明では、光モジュールとして、光信号を出力する光送信モジュールについて説明する。

本実施の形態の光モジュール１１Ａは、ＴＯＳＡ（Transmitter Optical SubAssembly）と称され、面発光型半導体レーザ素子１２とモニタ用フォトダイオード１３を備える。

面発光型半導体レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）１２は光素子の一例で、入力された電気信号を光信号に変換する。面発光型半導体レーザ素子１２は、図示しない基板と垂直方向に共振器が形成されて、素子の表面側から光を出射する。

モニタ用フォトダイオード１３は光素子の一例で、素子の表面側から光が入射され、入射された光信号を電気信号に変換して出力する。

面発光型半導体レーザ素子１２とモニタ用フォトダイオード１３は、図１及び図２で説明した光素子実装基板１Ａに、サブマウント基板１４を介して実装される。サブマウント基板１４は支持基板の一例で、所定の高さを有して絶縁性の材質で構成される。サブマウント基板１４は、ステム部２の上面に実装されると共に、ステム部２に対する上面に面発光型半導体レーザ素子１２とモニタ用フォトダイオード１３が実装される。

ここで、面発光型半導体レーザ素子１２が差動駆動される構成では、例えばサブマウント基板１４の上面に所定の配線パターン等で信号線路が形成され、図１で説明した４本のリード３ａの中の所定の２本のリード３ａと面発光型半導体レーザ素子１２が、信号線路を介してボンディングワイヤで接続される。また、他の２本のリード３ａとモニタ用フォトダイオード１３がボンディングワイヤで接続される。

光モジュール１１Ａは、キャップ１７とファイバ支持筐体１８を備える。キャップ１７はキャップ部材の一例で、端部に形成される窓部１７ｂにレンズ１７ａを備えた円筒形状で、ステム部２に被せられて、ステム部２の上面側を気密を保って封止する。

レンズ１７ａは、モニタ用フォトダイオード１３に向けて傾斜しており、面発光型半導体レーザ素子１２から出射された光を所定の透過率で透過すると共に、一部の光をモニタ用フォトダイオード１３に向けて反射する。

光モジュール１１Ａでは、面発光型半導体レーザ素子１２及びモニタ用フォトダイオード１３を所定の高さを有したサブマウント基板１４の上面に実装することで、面発光型半導体レーザ素子１２から出射され、キャップ１７のレンズ１７ａで反射した光がモニタ用フォトダイオード１３に入射するように、レンズ１７ａに対する面発光型半導体レーザ素子１２及びモニタ用フォトダイオード１３の高さが調整される。

これにより、面発光型半導体レーザ素子１２から出射された光の一部をモニタ用フォトダイオード１３で受信して、面発光型半導体レーザ素子１２の発光量のモニタリングが行われる。

ファイバ支持筐体１８は、光ファイバ１９を支持するスリーブ１８ａと、ステム部２に対する取付部１８ｂと、面発光型半導体レーザ素子１２から出射された光を集光する集光レンズ１８ｃを備える。

ファイバ支持筐体１８は、面発光型半導体レーザ素子１２から出射される光の波長に対して所定の透過率を有した透明な樹脂で、スリーブ１８ａと取付部１８ｂと集光レンズ１８ｃが一体に形成される。

スリーブ１８ａは、ファイバ支持筐体１８の一端側に形成され、光ファイバ１９のフェルール１９ａが着脱自在に挿抜される円筒状の空間を有する。取付部１８ｂは、ファイバ支持筐体１８の他端側に形成され、ステム部２に取り付けられたキャップ１７に嵌る形状の空間を有する。

ここで、ファイバ支持筐体１８の取付部１８ｂをキャップ部１７に嵌めた状態で、ステム部２の外周に形成されている第１の位置決め突起６ａと第２の位置決め突起６ｂは、ファイバ支持筐体１８より外側に突出する長さを有している。

取付部１８ｂは、内部中央に面発光型半導体レーザ素子１２と対向して集光レンズ１８ｃが形成される。集光レンズ１８ｃは、スリーブ１８ａに支持される光ファイバ１９と同軸上に形成され、面発光型半導体レーザ素子１２側に突出した凸レンズで、面発光型半導体レーザ素子１２から出射された光を、スリーブ１８ａで支持された光ファイバ１９の端面に集光する。

そして、光モジュール１Ａでは、面発光型半導体レーザ素子１２をサブマウント基板１４の上面に実装することで、面発光型半導体レーザ素子１２から出射された光が、スリーブ１８ａで支持された光ファイバ１９の端面に集光するように、焦点距離が調整される。

ここで、ファイバ支持筐体１８の取付部１８ｂの内径は、ステム部２に取り付けられたキャップ１７の外径より若干大きく構成され、面発光型半導体レーザ素子１２から出射される光の光軸に対して直交する方向に、ファイバ支持筐体１８の位置を調整することが可能である。これにより、面発光型半導体レーザ素子１２に対して、スリーブ１８ａで支持される光ファイバ１９の光軸合わせが可能な構成となっている。

＜本実施の形態の光送信モジュールの動作例＞
次に、本実施の形態の光モジュール１１Ａの動作例について説明する。光モジュール１１Ａは、面発光型半導体レーザ素子１２で電気信号を光信号に変換して、図示しない発光点から出射する。

面発光型半導体レーザ素子１２から出射された光は、キャップ１７のレンズ１７ａを透過し、ファイバ支持筐体１８の集光レンズ１８ｃに入射する。集光レンズ１８ｃに入射した光は、スリーブ１８ａに挿入されて支持されている光ファイバ１９の端面に集光することで、光ファイバ１９に入射して伝送される。

また、面発光型半導体レーザ素子１２から出射された光の一部は、キャップ１７のレンズ１７ａで反射して、モニタ用フォトダイオード１３に入射する。モニタ用フォトダイオード１３に入射した光は電気信号に変換されて出力され、リード３を介して接続されている図示しない回路によって、面発光型半導体レーザ素子１２の発光量のモニタリングが行われる。

＜本実施の形態の光モジュールの実装方法例＞
図５は光モジュールの実装方法の第１の実施の形態を示す工程図で、次に、光モジュール１１Ａの実装方法の第１の実施の形態について説明する。

まず、光素子実装基板１Ａの第１の位置決め突起６ａに形成された基準位置形成凹部７ａをＣＣＤカメラで撮像して、図５（ａ）に示すように、基準位置形成凹部７ａの第１の基準辺部８ａの直線部分Ｌａ１と第２の基準辺部９ａの直線部分Ｌａ２を画像認識し、第１の基準辺部８ａと第２の基準辺部９ａの交点Ｐ１を求める。

次に、光素子実装基板１Ａの第２の位置決め突起６ｂに形成された基準位置形成凹部７ｂをＣＣＤカメラで撮像して、図５（ｂ）に示すように、基準位置形成凹部７ｂの第１の基準辺部８ｂの直線部分Ｌｂ１と第２の基準辺部９ｂの直線部分Ｌｂ２を画像認識し、第１の基準辺部８ｂと第２の基準辺部９ｂの交点Ｐ２を求める。

そして、図５（ｃ）に示すように、交点Ｐ１と交点Ｐ２を結ぶ直線Ｌ３上において、例えば交点Ｐ１，Ｐ２間の距離の半分の位置を求める。本例では、交点Ｐ１と交点Ｐ２の中点を求めることで、ステム部２の中心位置となる基板中心Ｏを認識する。

これにより、ステム部２上において、基板中心Ｏを基準位置として、例えばサブマウント基板１４をステム部２の上面に実装することができる。なお、サブマウント基板１４の上面には予めマーカを形成しておき、面発光型半導体レーザ素子１２は、マーカを基準位置にしてサブマウント基板１４に実装する。

ここで、サブマウント基板１４は、第１の位置決め突起６ａ及び第２の位置決め突起６ｂで特定した基準位置を利用してステム部２に実装され、面発光型半導体レーザ素子１２は、サブマウント基板１４に予め形成されているマーカを利用してサブマウント基板１４に実装されるので、面発光型半導体レーザ素子１２は、ステム部２に対して所定の位置に実装可能である。

よって、面発光型半導体レーザ素子１２等の実装の自動化が可能である。ここで、基準位置形成凹部を交差する２本の基準辺部で構成することで、２本のラインの画像認識で位置出しが行え、処理を高速化できる。

また、基準辺部が内側に向けて開口した形状であるので、基準辺部に傷が付き難く、位置出し精度の劣化を防ぐことができる。

図６は光モジュールの実装方法の第２の実施の形態を示す工程図で、次に、光モジュール１１Ａの実装方法の第２の実施の形態について説明する。

まず、光素子実装基板１Ａの第１の位置決め突起６ａに形成された基準位置形成凹部７ａに、第１の位置決めピン２０ａを付き当てる。第１の位置決めピン２０ａは円柱状の棒状部材であり、基準位置形成凹部７ａの第１の基準辺部８ａと第２の基準辺部９ａに当接する。

次に、光素子実装基板１Ａの第２の位置決め突起６ｂに形成された基準位置形成凹部７ｂに、第２の位置決めピン２０ｂを付き当てる。第２の位置決めピン２０ｂも円柱状の棒状部材であり、基準位置形成凹部７ｂの第１の基準辺部８ｂと第２の基準辺部９ｂに当接する。

これにより、図示しない実装装置において、第１の位置決めピン２０ａと第２の位置決めピン２０ｂとの間で、光素子実装基板１Ａの位置が一義的に決まる。これにより、第１の位置決め突起６ａと第２の位置決め突起６ｂを基準として、サブマウント基板１４を実装する位置が特定され、サブマウント基板１４及び面発光型半導体レーザ素子１２は、ステム部２に対して所定の位置に実装可能である。

よって、機械的な位置出しによっても、面発光型半導体レーザ素子１２等の実装の自動化が可能である。

次に、光素子実装基板１Ａにキャップ１７とファイバ支持筐体１８を実装する動作について説明する。

面発光型半導体レーザ素子１２等が実装された光素子実装基板１Ａは、各リード３と、ステム部２の第１の位置決め突起６ａ及び第２の位置決め突起６ｂが、図示しない保持器具で保持される。

次に、キャップ１７をステム部２に被せ、フランジ部２ｂにレーザ溶接等で固定する。これにより、ステム部２の上面側が、キャップ１７によって気密性を保って封止される。

次に、キャップ１７が被せられたフランジ部２ｂに、光硬化型の接着剤として紫外線（ＵＶ）硬化型の接着剤を塗布し、ファイバ支持筐体１８を被せる。そして、図示しないモニタ機器に接続された光ファイバをファイバ支持筐体１８のスリーブ１８ａに挿入し、面発光型半導体レーザ素子１２を発光させながら、ファイバ支持筐体１８の位置を調整して、光パワーが最大となる位置を探す。

ファイバ支持筐体１８のアライメントが終了すると、ファイバ支持筐体１８に紫外線を照射して、接着剤を硬化させる。これにより、ファイバ支持筐体１８は、ステム部２のフランジ部２ｂにキャップ１７を介して接着固定される。

さて、紫外線硬化型の接着剤は粘度が高く、ファイバ支持筐体１８のアライメント時に、ステム部２の固定が不確実であると、ファイバ支持筐体１８の移動に伴ってステム部２が移動してしまい、アライメントが行えなくなる。

これに対して、本例では、ステム部２上での位置出しに利用した第１の位置決め突起６ａと第２の位置決め突起６ｂでステム部２を保持することで、ファイバ支持筐体１８のアライメント時に、ステム部２の固定を確実に行うことができる。

これにより、ファイバ支持筐体１８の実装精度を向上させることができる。

＜本実施の形態の光送受信モジュールの構成例＞
次に、上述した光モジュール１１Ａを備えた光送受信モジュールについて説明する。

図７は本実施の形態の光送受信モジュールの一例を示す構成図で、図７（ａ）は光送受信モジュール２１Ａの平面断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す光送受信モジュール２１ＡのＡ−Ａ断面図である。

本実施の形態の光送受信モジュール２１Ａは、光信号を送信する上述した光モジュール１１Ａと、光信号を受信する光受信モジュール２３と、電気信号の処理を行う回路基板２４と、筐体２５を備える。

光受信モジュール２３は、ＲＯＳＡ（Receiver Optical SubAssembly）と称され、例えば、フォトダイオード等がステム部２３ａに実装される。なお、ステム部２３ａの構成は、図１で説明した光素子実装基板と同様でよい。ステム部２３ａは、フォトダイオードと接続される複数本のリード２３ｂを備え、各リード２３ｂがステム部２３ａの後面から突出している。また、受信モジュール２３は、図示しない光ファイバを支持するスリーブと、集光レンズ等を有したファイバ支持筐体２３ｃがステム部２３ａに取り付けられる。

回路基板２４は、リジット基板２６と、フレキシブル基板２７ａ〜２７ｃを備え、例えばリジット基板２６とフレキシブル基板２７ａ〜２７ｃが一体に構成されたフレックスリジット基板である。なお、回路基板２４としては、リジット基板２６にフレキシブル基板２７ａ〜２７ｃが半田付けで接続される構成でもよい。

回路基板２４は、リジット基板２６の一端側に、光モジュール１１Ａと光受信モジュール２３に対応して、第１のフレキシブル基板である２本のフレキシブル基板２７ａ，２７ｂを備える。また、リジット基板２６の他端側に、後述するホストボード等と接続される第２のフレキシブル基板であるフレキシブル基板２７ｃを備える。

リジット基板２６は、光モジュール１１Ａを動作させるための送信側回路部として、例えば、駆動回路であるレーザドライバＩＣ（Integrated Circuit）や、バイアス回路、ＡＰＣ回路等を構成する単数あるいは複数のＩＣチップ２６ａ等が搭載される。また、リジット基板２６は、光受信モジュール２３を動作させるための受信側回路部として、増幅回路であるＬＡ（Limiting Amplifier）−ＩＣや、受信光パワー検出回路等を構成する単数あるいは複数のＩＣチップ２６ｂ等が搭載される。なお、増幅回路としてＬＡ−ＩＣは一例で、ＬＡ−ＩＣが搭載されない構成でもよい。

フレキシブル基板２７ａ〜２７ｃは、例えば、一方の面は信号配線層でマイクロストリップラインが形成され、他方の面は接地導体層で所定のＧＮＤパターンが形成されることでインピーダンスコントロールを行っている。そして、フレキシブル基板２７ａには、図３で説明した光モジュール１１Ａの各リード３が半田付けにより接続され、フレキシブル基板２７ｂには光受信モジュール２３のリード２３ｂが半田付けにより接続される。なお、インピーダンスコントロールラインは、ＧＮＤパターン等によらずに形成することも可能である。

筐体２５は、光モジュール１１Ａ、光受信モジュール２３及び回路基板２４が取り付けられる。筐体２５は、光モジュール１１Ａのファイバ支持筐体１８に対応してコネクタ部２５ａが形成されると共に、光受信モジュール２３のファイバ支持筐体２３ｃに対応してコネクタ部２５ｂが形成される。

また、筐体２５は、内部に回路基板２４のリジット基板２６が固定され、筐体２５の他端側から外部接続用にフレキシブル基板２７ｃが露出する。ここで、光モジュール１１Ａとリジット基板２６はフレキシブル基板２７ａで接続され、光受信モジュール２３とリジット基板２６はフレキシブル基板２７ｂで接続されているので、筐体２５に固定される光モジュール１１Ａ及び光受信モジュール２３と、リジット基板２６の位置の誤差は、フレキシブル基板２７ａ，２７ｂの変形で吸収される。

＜本実施の形態の光通信装置の構成例＞
次に、上述した光送受信モジュール２１Ａを備えた光通信装置としてのネットワークカードについて説明する。

図８は本実施の形態のネットワークカードの一例を示す斜視図である。本実施の形態のネットワークカード３１Ａは、図７で説明した光送受信モジュール２１Ａと、ホストボード３２を備える。

ホストボード３２は主基板の一例で、一端側に光送受信モジュール２１Ａが実装される。ホストボード３２は、一端にベゼル３２ａが取り付けられ、光送受信モジュール２１Ａのコネクタ部２５ａ，２５ｂがベゼル部３２ａに露出するように実装される。

また、ホストボード３２は、他端側に例えばＰＨＹ（Physical layer）用チップ３３と、ＭＡＣ（Media Access Control）用チップ３４等が実装される。なお、例えば、ＰＨＹ用チップをホストボード３２に搭載せずに光送受信モジュール２１Ａに搭載し、光送受信モジュール２１Ａが直接ＭＡＣ用チップ３４に接続される構成でもよい。更に、ホストボード３２は、一方の側端にＰＣＩ−Ｅｘ等のカードエッジコネクタ３５を備える。

ネットワークカード３１Ａでは、ホストボード３２と光送受信モジュール２１Ａの電気的接続は、光送受信モジュール２１Ａに備えたフレキシブル基板２７ｃにより行われる。フレキシブル基板２７ｃは、例えば、ホストボード３２に形成された所定の電極パッドに半田付けによって接続される。なお、ホストボード３２にコネクタを備え、フレキシブル基板２７ｃをコネクタに接続する構成としてもよい。

ネットワークカード３１Ａは、パーソナルコンピュータ等の拡張スロットに搭載され、カードエッジコネクタ３５がパーソナルコンピュータ側のコネクタと接続される。

さて、光送受信モジュール２１Ａは、上述したように、コネクタ部２５ａ，２５ｂをベゼル部３２ａに露出させるが、コネクタ部２５ａ，２５ｂの端面を所定の位置に揃えるように実装すれば、外観性が向上する。但し、各部の寸法上の誤差により、光送受信モジュール２１Ａのホストボード３２上での位置に誤差が生じる。

そこで、本実施の形態のネットワークカード３１Ａでは、ホストボード３２と光送受信モジュール２１Ａの電気的接続を、光送受信モジュール２１Ａに備えたフレキシブル基板２７ｃにより行うことで、光送受信モジュール２１Ａのホストボード３２上での位置の誤差を、フレキシブル基板２７ｃの変形で吸収する。

これにより、ネットワークカード３１Ａでは、光送受信モジュール２１Ａを、コネクタ部２５ａ，２５ｂの端面が所定の位置に揃うように実装することができ、外観性が向上する。

また、光送受信モジュール２１Ａにおいて、図７（ａ）に示すように、光モジュール１１Ａはフレキシブル基板２７ａでリジット基板２６と接続され、光受信モジュール２３はフレキシブル基板２７ｂでリジット基板２６に接続される。これにより、光ファイバのコネクタを挿抜する際の衝撃をフレキシブル基板２７ａ，２７ｂで吸収して、リジット基板２６に伝わらないようにすることができる。

次に、本実施の形態のネットワークカード３１Ａの動作について説明する。ネットワークカード３１Ａは、光送受信モジュール２１Ａのコネクタ部２５ａ，２５ｂに図示しない光ファイバが接続され、外部の情報通信機器等との間でデータの送受信が光信号によって行われる。

まず、データを送信する動作について説明すると、ネットワークカード３１Ａは、パーソナルコンピュータ等の拡張スロットに接続されたカードエッジコネクタ３５を介して、送信されるデータが入力される。

送信されるデータは、ＭＡＣ用チップ３４及びＰＨＹ用チップ３３等により処理が行われ、フレキシブル基板２７ｃを介して光送受信モジュール２１Ａの回路基板２４に入力される。

光送受信モジュール２１Ａは、回路基板２４のリジット基板２６に実装されたレーザドライバＩＣ等のＩＣチップ２６ａ等により、送信されるデータの処理を行い、フレキシブル基板２７ａを介して光モジュール１１Ａの面発光型半導体レーザ素子１２に出力する。

面発光型半導体レーザ素子１２は、送信されるデータに応じた電気信号を光信号に変換して出射する。これにより、面発光型半導体レーザ素子１２から出射された光信号は図示しない光ファイバを伝送され、外部の情報通信機器に対してデータの送信が行われる。

データを受信する動作について説明すると、ネットワークカード３１Ａは、外部の情報通信機器から送信され、図示しない光ファイバを伝送された光信号が、光送受信モジュール２１Ａの光受信モジュール２３に入射する。

光受信モジュール２３に入射した光信号は電気信号に変換され、フレキシブル基板２７ｂを介して回路基板２４に入力される。光送受信モジュール２１Ａは、回路基板２４のリジット基板２６に実装された増幅回路等のＩＣチップ２６ｂ等により受信したデータの処理を行い、フレキシブル基板２７ｃを介してホストボード３２に出力する。

そして、受信したデータは、ＭＡＣ用チップ３４及びＰＨＹ用チップ３３等により処理が行われ、カードエッジコネクタ３５を介してパーソナルコンピュータ等に出力される。

本発明は、高速で光通信を行うネットワークカード等に実装される光モジュールに適用される。

本実施の形態の光素子実装基板の一例を示す構成図である。 本実施の形態の光素子実装基板の一例を示す構成図である。 本実施の形態の光モジュールの一例を示す構成図である。 本実施の形態の光モジュールの一例を示す構成図である。 光モジュールの実装方法の第１の実施の形態を示す工程図である。 光モジュールの実装方法の第２の実施の形態を示す工程図である。 本実施の形態の光送受信モジュールの一例を示す構成図である。 本実施の形態のネットワークカードの一例を示す斜視図である。

符号の説明

１Ａ・・・光素子実装基板、２・・・ステム部、２ａ・・・素子実装部、２ｂ・・・フランジ部、３ａ〜３ｅ・・・リード、４・・・絶縁層、５・・・導電層、６ａ・・・第１の位置決め突起、６ｂ・・・第２の位置決め突起、７ａ，７ｂ・・・基準位置形成凹部、８ａ，８ｂ・・・第１の基準辺部、９ａ，９ｂ・・・第２の基準辺部、１１Ａ・・・光モジュール、１２・・・面発光型半導体レーザ素子、１３・・・モニタ用フォトダイオード、１４・・・サブマウント基板、１７・・・キャップ、１７ａ・・・レンズ、１８・・・ファイバ支持筐体、１８ａ・・・スリーブ、１８ｂ・・・取付部、１８ｃ・・・集光レンズ、２１Ａ・・・光送受信モジュール、２３・・・光受信モジュール、２４・・・回路基板、２５・・・筐体、２６・・・リジット基板、２７ａ〜２７ｃ・・・フレキシブル基板、３１Ａ・・・ネットワークカード、３２・・・ホストボード

Claims (9)

1. 円板形状の素子実装部の外周に、円周方向にわたってフランジ部が形成されたステム部と、
   前記ステム部に取り付けられ、前記素子実装部に実装される光素子との間で電気的に接続される複数本のリードと、
   前記フランジ部の外周の少なくとも２箇所に、外側へ向けて突出形成されると共に、前記ステム部上の任意の位置を特定する基準となる基準辺部を有した基準位置形成凹部がそれぞれ形成された位置決め突起と
   を備えたことを特徴とする光素子実装基板。
2. 前記基準位置形成凹部は、前記位置決め突起の外周側から内側に向けて開口し、前記基準辺部として直線部分を有した第１の基準辺部と第２の基準辺部が交差した形状を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の光素子実装基板。
3. 光素子が実装される光素子実装基板を備え、
   前記光素子実装基板は、
   前記光素子または前記光素子を実装した支持基板が実装される円板形状の素子実装部の外周に、円周方向にわたってフランジ部が形成されたステム部と、
   前記ステム部に取り付けられ、前記素子実装部に実装される前記光素子との間で電気的に接続される複数本のリードと、
   前記フランジ部の外周の少なくとも２箇所に、外側へ向けて突出形成されると共に、前記ステム部上の任意の位置を特定する基準となる基準辺部を有した基準位置形成凹部がそれぞれ形成された位置決め突起とを備えた
   ことを特徴とする光モジュール。
4. 前記光素子は面発光型の光素子で、前記位置決め突起を基準に特定された位置に実装された前記支持基板の上面に実装される
   ことを特徴とする請求項３記載の光モジュール。
5. 光透過部材が取り付けられた窓部を有し、前記ステム部の前記フランジ部に取り付けられて、前記光素子実装基板の上面を封止するキャップ部材を備えると共に、
   光ファイバを支持するスリーブと、光を集光するレンズと、前記ステム部の前記フランジ部に対する取付部を有し、前記キャップ部材を覆って前記光素子実装基板に取り付けられたファイバ支持筐体を備え、
   前記位置決め突起は、前記ファイバ支持筐体から突出する長さを有する
   ことを特徴とする請求項３記載の光モジュール。
6. 前記基準位置形成凹部は、前記位置決め突起の外周側から内側に向けて開口し、前記基準辺部として直線部分を有した第１の基準辺部と第２の基準辺部が交差した形状を有する
   ことを特徴とする請求項３記載の光モジュール。
7. 光素子が実装される光素子実装基板を備え、
   前記光素子実装基板は、
   前記光素子または前記光素子を実装した支持基板が実装される円板形状の素子実装部の外周に、円周方向にわたってフランジ部が形成されたステム部と、
   前記ステム部に取り付けられ、前記素子実装部に実装される前記光素子との間で電気的に接続される複数本のリードと、
   前記フランジ部の外周の少なくとも２箇所に、外側へ向けて突出形成されると共に、前記ステム部上の任意の位置を特定する基準となる基準辺部を有した基準位置形成凹部がそれぞれ形成された位置決め突起とを備え、
   前記基準位置形成凹部は、前記位置決め突起の外周側から内側に向けて開口し、前記基準辺部として直線部分を有した第１の基準辺部と第２の基準辺部が交差した形状を有する光モジュールの実装方法であって、
   前記各位置決め突起の前記第１の基準辺部と前記第２の基準辺部の交点を画像認識で求め、各交点から前記光素子または前記光素子が実装される前記支持基板を実装する位置の基準となる位置を特定する
   ことを特徴とする光モジュールの実装方法。
8. 前記光素子実装基板を、前記位置決め突起で保持して固定し、
   光ファイバを支持するスリーブと、光を集光するレンズと、前記ステム部の前記フランジ部に対する取付部を有したファイバ支持筐体を、前記光素子実装基板に対して位置合わせして、接着固定する
   ことを特徴とする請求項７記載の光モジュールの実装方法。
9. 前記光素子実装基板と前記ファイバ支持筐体との間に、所定の波長の光が照射されることで硬化する光硬化型の接着剤を塗布し、前記ファイバ支持筐体の位置合わせ終了後に、所定の波長の光を照射して接着剤を硬化させ、前記光素子実装基板と前記ファイバ支持筐体を固定する
   ことを特徴とする請求項８記載の光モジュールの実装方法。
   
   

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