JP2009042469A - Optical module, method of manufacturing optical module, optoelectronic composite circuit composed by using optical module and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子、受光素子および演算回路チップなどの半導体チップと、光導波路などを備えた光回路とを組み合わせて形成される光モジュール、光モジュールの製造方法、光モジュールを用いて構成された光・電子複合回路、およびその製造方法に関する。 The present invention is configured using an optical module formed by combining a semiconductor chip such as a light emitting element, a light receiving element, and an arithmetic circuit chip and an optical circuit including an optical waveguide, an optical module manufacturing method, and an optical module. The present invention relates to an optical / electronic composite circuit and a manufacturing method thereof.
一般に、電子回路は、能動素子であるトランジスタおよびIC(Integrated Circuit)と、受動素子であるコンデンサーおよび抵抗器とを、プリント配線基板上に形成された電気配線パターン上に半田付けし形成される。これらトランジスタ、IC、コンデンサーおよび抵抗器については、汎用な性能の物が市販されている。また、プリント配線基板については、銅箔を一様に貼ったエポキシ基板上にさらにフォトレジストを塗って形成したプリント配線基板材料が市販されており、このプリント配線基板材料と市販のフォトエッチング溶液とを用いて銅箔をエッチングし、電気配線パターンをプリント配線基板材料上に形成して、電子回路を組む最終ユーザが必要とする電気配線パターンを備えたプリント配線基板を得ている。最終ユーザは、このプリント配線基板と、トランジスタ、IC、コンデンサーおよび抵抗器などといった素子とを用いて、電子回路を比較的容易に形成することができる。 In general, an electronic circuit is formed by soldering active transistors and ICs (Integrated Circuits) and capacitors and resistors, which are passive elements, onto an electric wiring pattern formed on a printed wiring board. These transistors, ICs, capacitors and resistors are commercially available with general performance. As for the printed wiring board, a printed wiring board material formed by further applying a photoresist on an epoxy board on which a copper foil is uniformly applied is commercially available, and this printed wiring board material and a commercially available photo-etching solution Is used to etch the copper foil and form an electric wiring pattern on the printed wiring board material to obtain a printed wiring board having the electric wiring pattern required by the final user who constructs the electronic circuit. The end user can relatively easily form an electronic circuit using the printed wiring board and elements such as a transistor, an IC, a capacitor, and a resistor.
一方、光回路については、基板内に、電気配線パターンと並んで光配線パターンを備えたものがある。このような光回路において用いられる基板の従来例として特開2002−250830号公報に開示されているICチップ実装用基板(従来例1)がある。 On the other hand, some optical circuits are provided with an optical wiring pattern along with an electric wiring pattern in a substrate. As a conventional example of a substrate used in such an optical circuit, there is an IC chip mounting substrate (conventional example 1) disclosed in JP-A-2002-250830.
<従来例1>
従来例1のICチップ実装用基板は、図23に示すように、基板1221の上下面に電気配線パターンである導体回路1224と層間樹脂絶縁層1222とが積層形成され、最外層にソルダーレジスト層1234が形成されている。また、基板1221の上面には2つの光導波路1250も形成されている。この光導波路1250の先端の光路変換ミラーが形成された部分には、ICチップ用実装基板の上面に配設された光学素子(受光素子1238の発光部1238aおよび発光素子1239の受光部1239a)と光導波路1250とを接続する光配線パターンである光信号伝送用光路1242が形成されている。この光信号伝送用光路1242は、基板1221上面に対して垂直方向に形成されており、樹脂組成物1242aおよび空隙1242bとその周囲に形成された導体層1245とから構成されている。ICチップ用実装基板の表面に配設されたICチップ1240、受光素子1238および発光素子1239の各電極は、半田接続部1244を介して導体回路1224に接続されており、各層の導体回路1224は層間樹脂絶縁層1222に形成されたバイアホール1227を介して互いに接続されている。一方、ICチップ用実装基板の下面に配設された半田バンプ1237は、導体回路1224に接続されており、各層の導体回路1224は層間樹脂絶縁層1222に形成されたバイアホール1227を介して互いに接続されている。
<Conventional example 1>
As shown in FIG. 23, the IC chip mounting substrate of Conventional Example 1 is formed by laminating a
また、電子回路を容易に組む学習機材として、電子ブロックおよびマイキット(いずれも株式会社学習研究社出版)などといった玩具が販売されている。例えば、電子ブロックは、立方体のブロックの4辺に電極をもち、ブロック内に能動素子または受動素子が組み込まれたものである。さらに、ブロックの上面には素子のシンボルマークが印刷されており、下面には、台に形成された突起部に勘合する凹部を備えている。台上にブロックを配置して電子回路を組み立てる際、格子状に配列された複数の突起部にブロックを嵌め込むと、4辺の電極が隣のブロックの電極に接触し、隣り合うブロックが互いに電気接続されるように構成されており、電気配線パターンを新たに形成する必要がない。 In addition, toys such as electronic blocks and my kits (both published by Gakken Co., Ltd.) are sold as learning equipment for easily assembling electronic circuits. For example, an electronic block has electrodes on four sides of a cubic block, and an active element or passive element is incorporated in the block. Furthermore, the symbol mark of the element is printed on the upper surface of the block, and the lower surface is provided with a recess that fits into the protruding portion formed on the base. When assembling an electronic circuit by arranging blocks on a table, if the blocks are fitted into a plurality of protrusions arranged in a grid, the electrodes on the four sides come into contact with the electrodes on the adjacent blocks, and the adjacent blocks are mutually connected. It is configured to be electrically connected, and there is no need to newly form an electric wiring pattern.
この電子ブロックと同様の概念をもつ光回路の従来例として、特開平5−129586号公報に開示されているハイブリッド型光集積回路(従来例2)がある。 As a conventional example of an optical circuit having the same concept as this electronic block, there is a hybrid type optical integrated circuit (conventional example 2) disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-129586.
<従来例2>
従来例2のハイブリッド型光集積回路は、半導体赤外線レーザチップ2001(図24参照)、平面レンズチップ2002(図25参照)、固定置き台チップ2003(図26参照)およびスペーサチップ2004(図27参照)といった複数種のチップと、これらチップを嵌め込み固定する溝を備えた基板2005(図27参照)とから構成される。半導体赤外線レーザチップ2001は、チップ基部2010とその上面に配置された光学素子(例えば、PD(photo diode)やLED(Light Emitting Diode)など)2013とから構成されており、平面レンズチップ2002は、チップ基部2020とその上面に配置された平面レンズ2023とから構成されており、固定置き台チップ2003は、断面V字形状の溝2034を備えたチップ基部2030から構成されている。各チップ基部2010,2020,2030およびスペーサチップ2004は、略直方体の部材であり、右側面に1つの凸形状のノッチ2011,2021,2031を備えており、左側面に1つの凹形状のノッチ2012,2022,2032を備えている。各ノッチ2011,2012,2021,2022,2031,2032は、チップを上方から見たときにノッチの中心線と光軸とが一致するような位置に形成されている。
<Conventional example 2>
The hybrid optical integrated circuit of Conventional Example 2 includes a semiconductor infrared laser chip 2001 (see FIG. 24), a planar lens chip 2002 (see FIG. 25), a fixed stand chip 2003 (see FIG. 26), and a spacer chip 2004 (see FIG. 27). ) And a substrate 2005 (see FIG. 27) having grooves for fitting and fixing these chips. The semiconductor
このようなチップを用いてハイブリッド型光集積回路を組み立てる際、図27に示すように、凸形状のノッチと凹形状のノッチとを噛み合わせつつ、半導体赤外線レーザチップ2001、平面レンズチップ2002、固定置き台チップ2003およびスペーサチップ2004を基板2005の溝に順次嵌め込むことで、各チップ2001,2002および光ファイバ2008の光軸合わせも同時に行っている。
When a hybrid optical integrated circuit is assembled using such a chip, as shown in FIG. 27, the semiconductor
また、光導波路が形成された基板の上に光半導体チップを実装することによって形成された光集積回路モジュールの従来例として、特開2004−53636号公報に開示された光集積回路モジュール(従来例3〜従来例7)がある。 As a conventional example of an optical integrated circuit module formed by mounting an optical semiconductor chip on a substrate on which an optical waveguide is formed, an optical integrated circuit module (conventional example) disclosed in JP-A-2004-53636 is disclosed. 3 to Conventional Example 7).
<従来例3>
図28に示す光集積回路モジュールを形成する際には、まず、表面に粘着材が塗布された基材上に複数の半導体チップ3022を離間させた状態で載置する。ここで半導体チップ3022の電極3022a,3022bが粘着材に接するように配する。そして、半導体チップ3022の電極3022a,3022bが形成されている面とは反対側の裏面に封止樹脂を被せ硬化して、封止樹脂部3028を形成した後、粘着材および基材を半導体チップ3022から剥離する。続いて、発光素子である光素子3023の発光部と受光素子である光電子素子3024の受光部とを対向させた状態で、一方の半導体チップ3022の電極3022b上に光素子3023を図示しない導電性樹脂層を介して搭載し、他方の半導体チップ3022の電極3022b上に光電子素子3024を図示しない導電性樹脂層を介して搭載する。その後、光素子3023の発光部と光電子素子3024の受光部との間に光導波路3032を印刷法を用いて形成し、さらに、絶縁層3029を形成し、最後に、一方の半導体チップ3022の電極3022aと光素子3023の電極とを接続する導体配線3030などを必要に応じて形成する。
<Conventional example 3>
When forming the optical integrated circuit module shown in FIG. 28, first, a plurality of
<従来例4>
図29に示す光集積回路モジュールは、図28に示す導電性樹脂層の代わりに、2本の金線3037を用いて、光素子3023の電極(図示せず)または光電子素子3024の電極(図示せず)と半導体チップ3022の電極(図示せず)とを接続して形成したものである。
<Conventional example 4>
The optical integrated circuit module shown in FIG. 29 uses two
<従来例5>
図30に示す光集積回路モジュールを形成する際には、まず、表面に粘着材が塗布された基材上に半導体チップ(図示せず)とともに光素子3023および光電子素子3024を離間させた状態で搭載する。このとき、半導体チップ、光素子3023および光電子素子3024の電極(図示せず)が粘着材に接するように配置する。続いて、半導体チップ、光素子3023および光電子素子3024の表面に封止樹脂を被せ硬化して封止樹脂部3028を形成した後、粘着材および基材を半導体チップ、光素子3023および光電子素子3024から剥離する。次いで、光素子3023の発光部3023cおよび光電子素子3024の受光部3024c上に、光透過性樹脂3042を介して直角プリズム3041をそれぞれ搭載し、これら直角プリズム3041間に光導波路3032を印刷法を用いて形成する。最後に、最外層として絶縁層3029および導体配線(図示せず)を形成する。
<Conventional Example 5>
When the optical integrated circuit module shown in FIG. 30 is formed, first, the
<従来例6>
図31に示す光集積回路モジュールを形成する際には、まず、表面に粘着材が塗布された基材上に、半導体チップ(図示せず)、光素子3023および光電子素子3024を、これらの電極3023a,3023b,3024a,3024bが粘着材には接しない反対向きで載置する。続いて、半導体チップ、光素子3023および光電子素子3024の全面が充分に隠れる程度の厚さの透明樹脂層3027を形成した後、発光部および受光部上方にV字状の溝、すなわちVノッチ3046を形成する。次いで、必要に応じて、透明樹脂層3027の一部分を除去して、半導体チップ(図示せず)、光素子3023および光電子素子3024の電極3023b,3024bを部分的に露出し、この露出部位に導体配線3030を形成し、最外層として封止樹脂部3028を形成する。最後に、粘着材および基材を半導体チップ、光素子3023および光電子素子3024から剥離する。
<Conventional Example 6>
When the optical integrated circuit module shown in FIG. 31 is formed, first, a semiconductor chip (not shown), an
<従来例7>
図32に示す光集積回路モジュールを形成する際には、まず、基材の表面に粘着材を塗布し、この基材上に、半導体チップ(図示せず)、光素子3023および光電子素子3024をこれらの電極(図示せず)が基材の粘着材には接しない反対向きで載置する。続いて、半導体チップ、光素子3023および光電子素子3024の全面が充分に隠れる程度の厚さの透明樹脂層3027を形成した後、発光部および受光部上方にV字状の溝、すなわちVノッチ3046を形成する。次いで、必要に応じて、透明樹脂層3027の一部分を除去して、半導体チップ(図示せず)、光素子3023および光電子素子3024の電極(図示せず)を部分的に露出し、この露出部位に導体配線および絶縁層(図示せず)を形成し、さらに、遮光用の封止樹脂部3028を最外層として形成する。最後に、粘着材および基材を半導体チップ、光素子3023および光電子素子3024から剥離する。
<Conventional Example 7>
When forming the optical integrated circuit module shown in FIG. 32, first, an adhesive material is applied to the surface of a base material, and a semiconductor chip (not shown), an
また、光通信を行う際に用いられる光モジュールの従来例として、特開2000−77683号公報に開示されている光半導体装置(従来例8〜従来例9)がある。 Further, as a conventional example of an optical module used for optical communication, there is an optical semiconductor device (conventional example 8 to conventional example 9) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-77683.
<従来例8>
光半導体装置4061は、図33に示すように、受光素子4061aを備えており、受光素子4061aを覆う樹脂封止パッケージ4061bには、楔形の溝4061b1が形成されている。楔形の溝4061b1の側面は、一方が上下方向に平行な垂直面であり、他の方がテーパ面となっており、このテーパ面がハーフミラーの役割を果たしている。同図は、この光半導体装置4061を用いて、光ディスクのような記録媒体4062の読み取りを行う光システムを形成した例を示している。この光システムは、基板4041上面に離間させた状態で配置された光半導体装置4061および半導体レーザ4060と、光半導体装置4061の上方に配置された記録媒体4062とから構成されている。ここでは、半導体レーザ4060の発光部は光半導体装置4061に対向しており、また、光半導体装置4061の受光部は記録媒体4062に対向している。このような構成において、発光部から出力された光P4001は、まず、光半導体装置4061の樹脂封止パッケージ4061bに入射し、楔形の溝4061b1のテーパ面で反射し90度偏向される。偏向された光P4001は、一旦記録媒体4062に飛び反射した後、楔形の溝4061b1のテーパ面を透過して受光素子4061aに入射する。
<Conventional Example 8>
As shown in FIG. 33, the
<従来例9>
図34に示す光半導体装置4052,4053,4055,4056は、図示しない発光素子および受光素子を備えており、受光素子および発光素子を覆う樹脂封止パッケージ4052a,4053a,4055a,4056aには、断面V字形状の楔形の溝4052a1,4053a1,4055a1,4056a1がそれぞれ形成されており、各側面はハーフミラーの役割を果たすテーパ面となっている。同図は、これら光半導体装置4052,4053,4055,4056を3枚のサーキットボード4050,4051,4054上に配置して、これらサーキットボード4050,4051,4054間において光信号の送受信を行う光システムを形成した例を示している。この光システムでは、水平方向に並設されたサーキットボード4050,4051上面に配置された光半導体装置4052,4053間で水平方向の通信を行うとともに、上下方向に並設されたサーキットボード4050下面またはサーキットボード4054上面に配置された光半導体装置4056,4055間で上下方向の通信を行っている。
The
しかしながら、特開2002−250830号公報に開示されているICチップ実装用基板(従来例1に対応)においては、基板メーカーなど環境の整った場所では自由な光配線パターンを作成可能であるが、最終ユーザが自由に光配線パターンを作成して光回路を組める程度の汎用性をもたないといった問題があった。この問題は、光配線パターンは光を通す必要があるためガラスまたはSiO2などの結晶を用いて形成する必要があり、ガラスまたはSiO2などの結晶を用いて形成する際に実施されるエッチングが、電気配線パターンを形成する際に実施される銅箔のエッチングに比べて非常に難しいことにより生じていた。 However, in the IC chip mounting substrate (corresponding to Conventional Example 1) disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-250830, it is possible to create a free optical wiring pattern in a place where the environment such as a substrate manufacturer is prepared. There was a problem that the end user was not versatile enough to freely create an optical wiring pattern and assemble an optical circuit. This problem is that the optical wiring pattern must be formed using glass or crystals such as SiO 2 because it is necessary to transmit light, and etching performed when forming using glass or crystals such as SiO 2 is performed. This is caused by the fact that it is very difficult compared to the etching of the copper foil performed when forming the electric wiring pattern.
また、特開平5−129586号公報に開示されているハイブリッド型光集積回路(従来例2に対応)は電気的接続に関わる構成を備えておらず、また、この公報に開示されているハイブリッド型光集積回路においては、各チップのサイズが0.1〜1mm角であり、光学システムの小型化には有効であるが、チップを実装するための専用の装置(ダイボンダ)が必要となり、汎用性に欠けるといった問題があった。 Further, the hybrid optical integrated circuit (corresponding to Conventional Example 2) disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-129586 does not have a configuration relating to electrical connection, and the hybrid type disclosed in this publication In an optical integrated circuit, the size of each chip is 0.1 to 1 mm square, which is effective for miniaturization of an optical system. However, a dedicated device (die bonder) for mounting the chip is necessary, and versatility is achieved. There was a problem of lacking.
また、特開2004−53636号公報に開示されている光集積回路モジュール(従来例3〜従来例7に対応)においては、光導波路を印刷法により形成するため、光集積回路モジュールメーカーなど環境の整った場所では自由な光配線パターンを作成可能であるが、最終ユーザが自由に光配線パターンを作成して光回路を組める程度の汎用性をもたないといった問題があった。また、光集積回路モジュール間の光接続方法については記載されていない。 In addition, in the optical integrated circuit module disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-53636 (corresponding to Conventional Example 3 to Conventional Example 7), the optical waveguide is formed by a printing method. Although it is possible to create a free optical wiring pattern in a well-organized place, there is a problem that the end user is not versatile enough to freely create an optical wiring pattern and assemble an optical circuit. Further, there is no description about an optical connection method between optical integrated circuit modules.
また、特開2000−77683号公報に開示されている光半導体装置(従来例8〜従来例9に対応)においては、光通信を行う2つの光半導体装置は異なる基板上にそれぞれ配置されており、かつ、光半導体装置から出力された光は空間を飛ぶため、通信光が混線するといった問題や、光軸の調整が必要であるといった問題があった。 Further, in the optical semiconductor device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-77683 (corresponding to Conventional Example 8 to Conventional Example 9), two optical semiconductor devices that perform optical communication are respectively arranged on different substrates. In addition, since the light output from the optical semiconductor device flies through the space, there is a problem that communication light is mixed, and there is a problem that adjustment of the optical axis is necessary.
本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、光・電子複合回路を組む最終ユーザが、光配線パターンおよび電気配線パターンを容易に作成することができる光モジュール、光モジュールの製造方法、光モジュールを用いて構成された光・電子複合回路、およびその製造方法を提供することにある。 The present invention was devised to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an optical module, an optical module, and an optical module in which an end user who forms an optical / electronic composite circuit can easily create an optical wiring pattern and an electric wiring pattern. An object of the present invention is to provide a module manufacturing method, an optical / electronic composite circuit configured using an optical module, and a manufacturing method thereof.
上記課題を解決するため、本発明の光モジュールは、図1および図2に示すように、略直方体形状の光回路部2a,2bと、この光回路部2a,2bの下面に形成された複数の下面電極(図示せず)とから構成されている。前記光回路部2a,2bは光導波路を有する素子部を備えており、光回路部の側面、上面および下面のうちの少なくとも1つの面には、前記光導波路が接続された出入口2a3,2b3が形成されている。光回路部側面の出入口2a3,2b3下方には凸形状の受け部2a1またはこの受け部2a1が組み合わさる凹形状の受け部ガイド2b1が形成されている。
In order to solve the above-mentioned problem, as shown in FIGS. 1 and 2, the optical module of the present invention includes
このような構成を有する光モジュールを用いて光・電子複合回路を形成する際には、複数の光モジュールを受け部と受け部ガイドを組み合わせた状態で回路基板上に実装する。さらに、本発明の光モジュールを用いた場合には、光モジュールの実装位置がずれてしまって近接する2つの出入口間に隙間が生じた場合でも出入口間を確実に光接続できるように、近接する2つの出入口間に光接続部を形成する。この光接続部は、隣り合う2つの光モジュールの接触部位に上方から光接続用接着剤を注入することによって近接する2つの出入口間に光接続用接着剤を塗布し、さらに硬化させることにより形成される。しかしながら、光接続用接着剤を注入する際、過量に注入してしまい過量分が出入口より下方向に垂れてしまう場合がある。本発明の光モジュールは、前述したような構成を有するため、下に垂れた過量分が受け部上面に溜まり、回路基板まで垂れてしまうことを防止でき、光接続を正しく実施することができる。 When an optical / electronic composite circuit is formed using an optical module having such a configuration, a plurality of optical modules are mounted on a circuit board in a state where a receiving portion and a receiving portion guide are combined. Furthermore, when the optical module of the present invention is used, even if the mounting position of the optical module is shifted and a gap is generated between two adjacent entrances, the entrances are close to each other so that the optical connection can be reliably performed. An optical connection is formed between the two entrances. This optical connection part is formed by applying an optical connection adhesive between two adjacent entrances by injecting the optical connection adhesive from above into the contact part of two adjacent optical modules, and further curing it. Is done. However, when injecting the optical connection adhesive, an excessive amount may be injected, and the excessive amount may sag downward from the entrance / exit. Since the optical module of the present invention has the above-described configuration, it is possible to prevent an excessive amount hanging down from collecting on the upper surface of the receiving portion and drooping down to the circuit board, and to perform optical connection correctly.
また、前記素子部に、光電変換素子をさらに有しており、この光電変換素子が前記光導波路に接続されていてもよい。 Further, the element portion may further include a photoelectric conversion element, and the photoelectric conversion element may be connected to the optical waveguide.
この場合には、電気・光の信号変換に関わる部位での伝搬損失を少なくすることができる。 In this case, it is possible to reduce the propagation loss at the part related to the signal conversion of electric / light.
また、前記光回路部の側面、上面および下面のうちの少なくとも2つの面に出入口が形成されており、各出入口が前記光導波路によって接続されていてもよい。 In addition, an entrance / exit may be formed on at least two of the side surface, the upper surface, and the lower surface of the optical circuit section, and the entrances / exits may be connected by the optical waveguide.
この場合には、製造する光・電子複合回路の設計に応じて使用する光モジュールを選択することにより、設計に応じた光配線を形成することができる。 In this case, the optical wiring according to the design can be formed by selecting the optical module to be used according to the design of the optical / electronic composite circuit to be manufactured.
例えば、図11に示すように、光回路部の隣り合う面である左側面と手前側面とに出入口22f,22gがそれぞれ形成されており、これら出入口22f,22gに光導波路22b1の各端部が接続されている場合には、光モジュールを光の伝搬方向を90度偏向させる偏向素子として使用できる。
For example, as shown in FIG. 11, entrances 22f and 22g are respectively formed on the left side surface and the front side surface, which are adjacent surfaces of the optical circuit unit, and the end portions of the optical waveguide 22b1 are connected to the
また、光導波路の各端部が光回路部の向かい合う面である右側面と左側面とに形成された出入口に接続されている場合には、光モジュールを、光伝送路を延長するための素子として使用できる。一方、図15に示すように、複数の光導波路62b6,62b7,62b8を備えており、光導波路62b6の各端部が光回路部の向かい合う面である手前側面と奥側面とに形成された出入口62f,62gに接続されており、透明樹脂部62b3を介して光を左右方向に伝搬する光導波路対である光導波路62b7,62b8が光回路部の向かい合う面である右側面と左側面とに形成された出入口62h,62iに接続されている場合には、光モジュールを、2方向に伝搬する2つの光を互いに交差させる素子として使用できる。
In addition, when each end of the optical waveguide is connected to an entrance formed on the right side surface and the left side surface which are opposite surfaces of the optical circuit unit, the optical module is an element for extending the optical transmission line. Can be used as On the other hand, as shown in FIG. 15, a plurality of optical waveguides 62b6, 62b7, and 62b8 are provided, and each end portion of the optical waveguide 62b6 is formed on the front side surface and the back side surface, which are opposite surfaces of the optical circuit unit. Optical waveguides 62b7 and 62b8, which are optical waveguide pairs that are connected to 62f and 62g and propagate light in the left-right direction via the transparent resin portion 62b3, are formed on the right side and the left side that are opposite surfaces of the optical circuit unit. When connected to the
また、図13に示すように、光回路部の1つの面である左側面と、この左側面に隣り合う2つの面である手前側面および奥側面とに出入口42f,42g,42hがそれぞれ形成されている場合には、光モジュールを、左側面に形成された出入口42fから入射した光を手前側面に形成された出入口42gと奥側面に形成された出入口42hとに分岐する光分岐素子として使用できる。
In addition, as shown in FIG. 13,
また、光回路部の上面に上面電極を備えていてもよい。 Further, an upper surface electrode may be provided on the upper surface of the optical circuit portion.
この場合には、光・電子複合回路を形成する際に光モジュールを多段構築することができる。その結果、高密度な光・電子複合回路を形成したり、複雑な構成の光・電子複合回路を形成したりすることができる。 In this case, an optical module can be constructed in multiple stages when an optical / electronic composite circuit is formed. As a result, a high-density optical / electronic composite circuit can be formed, or a complex optical / electronic composite circuit can be formed.
また、光回路部が、電気配線パターンを上面に備えたモジュール基板と、このモジュール基板上に形成された素子部と、素子部上面を覆う封止部とから構成されており、下面電極がモジュール基板下面に形成されており、上面電極が封止部上面に形成されており、これら下面電極と上面電極とが電気的に接続されていてもよい。 In addition, the optical circuit unit includes a module substrate having an electric wiring pattern on the upper surface, an element unit formed on the module substrate, and a sealing unit that covers the upper surface of the element unit, and the lower electrode is a module. It is formed on the lower surface of the substrate, the upper surface electrode is formed on the upper surface of the sealing portion, and the lower surface electrode and the upper surface electrode may be electrically connected.
この場合には、回路基板上に形成された電気配線パターンの電極部位からの電気信号や電気エネルギーを、下面電極を介して上面電極に供給することができる。これにより、この上面電極を介して、次段の光モジュールの下面電極に電気信号や電気エネルギーを供給することができる。 In this case, an electric signal or electric energy from the electrode portion of the electric wiring pattern formed on the circuit board can be supplied to the upper surface electrode via the lower surface electrode. Thereby, an electric signal and electric energy can be supplied to the lower surface electrode of the optical module of the next stage through this upper surface electrode.
また、電気配線パターン上に配置され電気的に接続された導電性ブロックをさらに備えていてもよい。この導電性ブロックは、例えば素子部および封止部を貫通しその上端部が封止部上面から突出した状態で配置されている。この場合、突出部位は上面電極として用いられる。 Moreover, you may further provide the conductive block arrange | positioned on the electrical wiring pattern and electrically connected. This conductive block is arranged, for example, in a state of penetrating the element portion and the sealing portion and having an upper end portion protruding from the upper surface of the sealing portion. In this case, the protruding portion is used as an upper surface electrode.
この導電性ブロックを用いれば、モジュール基板上の電気配線パターンおよび導電性ブロックを介して下面電極と上面電極とを電気的に接続することができる。 If this conductive block is used, the lower surface electrode and the upper surface electrode can be electrically connected via the electric wiring pattern on the module substrate and the conductive block.
また、電気配線パターン上に配置され電気的に接続された導電性ブロックをさらに備えていてもよい。この導電性ブロックは、例えば素子部および封止部内に配置されており、さらに、その上面には導電性シリコン樹脂を用いて封止部上面から突出した状態で形成された突起部を備えている。この場合、突起部は上面電極として用いられる。 Moreover, you may further provide the conductive block arrange | positioned on the electrical wiring pattern and electrically connected. The conductive block is disposed, for example, in the element portion and the sealing portion, and further includes a protrusion formed on the upper surface thereof in a state of protruding from the upper surface of the sealing portion using a conductive silicon resin. . In this case, the protrusion is used as a top electrode.
例えばクリーム半田の塗布量などによって導電性ブロックの上面の位置が設計値よりも高くなってしまい、封止部形成用の金型内に中間工程品を嵌め込み上下方向から締め付けたときにモジュール基板または導電性ブロックが破損してしまう場合がある。しかしながら、本発明の光モジュールは前述したような構成を有するため、突起部が緩衝部材となり、モジュール基板や導電性ブロックが破損することを防止できる。 For example, the position of the upper surface of the conductive block becomes higher than the design value due to the amount of cream solder applied, etc., and when the intermediate process product is fitted in the mold for forming the sealing portion and tightened from the vertical direction, the module substrate or The conductive block may be damaged. However, since the optical module of the present invention has the above-described configuration, the protruding portion serves as a buffer member and can prevent the module substrate and the conductive block from being damaged.
本発明の光モジュールの製造方法は、図4〜6に示すように、分割後モジュール基板となる一枚の基板121上面に、複数の光モジュール分の素子部(光電変換素子122、透明樹脂部125、反射性樹脂部129および光導波路131)および封止部134を形成する。その後、受け部を備える光モジュールを形成する場合には、図7に示すように、幅広の第1ブレードを用いて基板121上面側からハーフダイシングを行ってダイシング溝135を形成し、ダイシング溝135底面に、第1ブレードよりも幅狭のブレードを用いてフルダイシングを行ってダイシングライン136を形成して光モジュールを分割し単品化する。一方、受け部ガイドを備える光モジュールを形成する場合には、図8に示すように、幅広の第1ブレードを用いて基板121下面側からハーフダイシングを行ってダイシング溝135´を形成し、ダイシング溝底面に、第1ブレードよりも幅狭の第2ブレードを用いてフルダイシングを行ってダイシングライン136´を形成して光モジュールを分割し単品化するといった工程を備えている。
As shown in FIGS. 4 to 6, the optical module manufacturing method of the present invention has a plurality of optical module element parts (
このような工程を実施することにより、容易に受け部および受け部ガイドを形成することができる。 By performing such a process, a receiving part and a receiving part guide can be formed easily.
本発明の光・電子複合回路は、図17に示すように、電気配線パターン1aが形成された回路基板1と、電気配線パターン1a上に受け部2a1と受け部ガイド2b1が組み合わされた状態で配置され実装された複数の光モジュール2a,2bとからなり、2つの光モジュール2a,2bの接触面に形成された近接する2つの出入口間が、光接続用接着剤を塗布し硬化することにより形成された光接続部4を介して光接続されている。また、回路基板1の電気配線パターン1aおよび光モジュールの下面電極によって電気配線が形成されており、光モジュールの光導波路によって光配線が形成されているといった構成を有している。
As shown in FIG. 17, the optical / electronic composite circuit of the present invention has a
このような構成とすることにより、光・電子複合回路を形成する最終ユーザが、光配線パターンを自由に形成することができる。 With this configuration, the end user who forms the optical / electronic composite circuit can freely form the optical wiring pattern.
このような構成を有する光・電子複合回路は、回路基板上面に形成された電気配線パターン上にクリーム半田を塗布する工程と、電気配線パターン上に複数の光モジュールを配置する工程と、リフロー炉に通してクリーム半田を硬化させて電気配線パターンと光モジュールの下面電極との間を半田付けする工程と、近接する2つの出入口間に光接続用接着剤を塗布する工程と、光接続用接着剤を硬化させて光接続部を形成する工程とからなる製造方法を実施することによって作製することができる。 An optical / electronic composite circuit having such a structure includes a step of applying cream solder on an electric wiring pattern formed on the upper surface of a circuit board, a step of arranging a plurality of optical modules on the electric wiring pattern, and a reflow furnace. Through which the cream solder is cured and soldered between the electrical wiring pattern and the lower electrode of the optical module, a step of applying an optical connection adhesive between two adjacent doorways, and an optical connection adhesive It can be produced by carrying out a manufacturing method comprising a step of curing an agent to form an optical connection part.
このような製造方法を実施した場合、電気接続は半田を用いて実施され、光接続は光接続用接着剤を用いて実施されるため、電気接続および光接続のいずれも強固に接続させることができる。 When such a manufacturing method is performed, electrical connection is performed using solder, and optical connection is performed using an adhesive for optical connection. Therefore, both electrical connection and optical connection can be firmly connected. it can.
本発明の光・電子複合回路は、図21に示すように、電気配線パターン501aが形成された回路基板501と、電気配線パターン501a上に実装された複数の光モジュール(第1光モジュール510、第2光モジュール520、第3光モジュール530および第4光モジュール540)とからなり、近接する2つの出入口間、例えば、第1光モジュール510の右側面に形成された出入口と第2光モジュール520の左側面に形成された出入口との間が、光接続用接着剤を塗布し硬化することにより形成された光接続部503を介して光接続されており、回路基板501の電気配線パターン501aならびに各光モジュールの下面電極および上面電極によって電気配線が形成されており、光モジュールの光導波路(例えば右側光導波路12f1および素子部内光導波路32b1)によって光配線が形成されているといった構成を有している。
As shown in FIG. 21, the optical / electronic composite circuit of the present invention includes a
このように複数の光モジュールを組み合わせることで、光・電子複合回路を形成する最終ユーザが、光配線パターンを自由に形成することができる。 By combining a plurality of optical modules in this manner, the final user who forms the optical / electronic composite circuit can freely form the optical wiring pattern.
このような構成を有する光・電子複合回路は、回路基板上面に形成された電気配線パターン上にクリーム半田を塗布する工程と、電気配線パターン上に複数の光モジュールを配置する工程と、光接続される出入口間に光接続用接着剤を塗布する工程と、光モジュールの上面電極にクリーム半田を塗布する半田塗布ステップ、近接する2つの出入口がある場合にこれら出入口間に光接続用接着剤を塗布する第1接着剤塗布ステップ、配置されている光モジュールの上面に設けられた出入口と次段の光モジュールの下面に設けられた出入口とを光接続する場合に上面に設けられた出入口に光接続用接着剤を塗布する第2接着剤塗布ステップおよび上面電極上に光モジュールを配置する配置ステップからなる多層化工程と、リフロー炉に通してクリーム半田を硬化させて電気配線パターンと光モジュールの下面電極との間を半田付けし、光接続用接着剤を硬化させて光接続部を形成する工程とからなる製造方法を実施することによって作製することができる。前記多層化工程は、光モジュールの段数に応じて1回または複数回実施される。 An optical / electronic composite circuit having such a structure includes a step of applying cream solder on an electric wiring pattern formed on the upper surface of a circuit board, a step of arranging a plurality of optical modules on the electric wiring pattern, and an optical connection. A step of applying an optical connection adhesive between the entrance and exit, a solder application step of applying cream solder to the upper surface electrode of the optical module, and an optical connection adhesive between these entrances when there are two close entrances First adhesive coating step to be applied, when optically connecting the entrance / exit provided on the upper surface of the arranged optical module and the entrance / exit provided on the lower surface of the next-stage optical module, light is applied to the entrance / exit provided on the upper surface. A multi-layer process comprising a second adhesive application step for applying a connecting adhesive and an arrangement step for placing the optical module on the upper electrode, and passing through a reflow oven to perform the cleaning. It is manufactured by carrying out a manufacturing method comprising the steps of curing the solder and soldering between the electrical wiring pattern and the lower electrode of the optical module, and curing the optical connection adhesive to form the optical connection portion. can do. The multilayering step is performed once or a plurality of times depending on the number of stages of the optical module.
このような製造方法を実施することにより、多段構築された光・電子複合回路を容易に形成することができる。 By carrying out such a manufacturing method, a multi-stage optical / electronic composite circuit can be easily formed.
本発明は上記のように構成したので、光・電子複合回路を組む最終ユーザが、光配線パターンおよび電気配線パターンを容易に作成することができる。 Since the present invention is configured as described above, the final user who composes the optical / electronic composite circuit can easily create the optical wiring pattern and the electrical wiring pattern.
以下、本発明の光モジュール、光モジュールの製造方法、光モジュールを用いて構成された光・電子複合回路、およびその製造方法の実施形態について、図面を参照して説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of an optical module, an optical module manufacturing method, an optical / electronic composite circuit configured using the optical module, and a manufacturing method thereof will be described below with reference to the drawings.
本発明の光モジュールは、略直方体の光回路部と、この光回路部下面の四隅に形成された下面電極とを備えている。さらに、上面の四隅に上面電極を備えたものもある。上面電極の有無は例えば利用形態に応じて選択される。さらに、光回路部の四方の側面下部には、横方向に突出した受け部またはこの受け部が組み合わさる受け部ガイドが形成されている。 The optical module of the present invention includes a substantially rectangular parallelepiped optical circuit section and lower surface electrodes formed at the four corners of the lower surface of the optical circuit section. In addition, there are those provided with upper surface electrodes at the four corners of the upper surface. The presence or absence of the upper surface electrode is selected according to, for example, the usage pattern. Further, a receiving portion protruding in the lateral direction or a receiving portion guide in combination with this receiving portion is formed at the lower part of the four side surfaces of the optical circuit portion.
図1は、本発明の光モジュールの実施形態1を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory
同図に示す光モジュールは、略直方体の光回路部2aの四方の側面下部に受け部2a1を備えている。この受け部2a1は、光回路部2a下部において横方向に張り出したひさし状凸部を成している。さらに、下面の四隅には下面電極(図示せず)を備えており、上面の四隅には上面電極2a2を備えている。
The optical module shown in the figure is provided with a receiving portion 2a1 at the lower part of the four side surfaces of the substantially rectangular parallelepiped
図2は、本発明の光モジュールの実施形態2を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory
同図に示す光モジュールは、略直方体の光回路部2bの四方の側面下部に受け部ガイド2b1を備えている。この受け部ガイド2b1は、図1に示す受け部2a1が組み合わさる形状の凹部である。さらに、下面の四隅には下面電極(図示せず)をそれぞれ備えており、上面の四隅には上面電極2b2をそれぞれ備えている。
The optical module shown in the figure is provided with a receiving portion guide 2b1 at the lower part of the four side surfaces of the substantially rectangular parallelepiped
また、図1および図2に示す光モジュールの光回路部2a,2bは、後に具体例を示して詳細に説明するが、電気配線パターンを上面に備えたモジュール基板と、モジュール基板上に形成されており少なくとも光導波路を備えた素子部と、この素子部上面を覆う封止部とから構成されている。さらに、光回路部2a,2bの側面、上面および下面のうちの少なくとも1つの面には、光導波路に接続された出入口2a3,2b3が形成されている。
The
以下に、受け部を備えた光モジュールの具体例1〜具体例6について説明する。
<光モジュールの具体例1>
図3は、光モジュールの具体例1を示す説明図であり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は左側面図であり、同図(c)は右側面図であり、同図(d)は同図(a)のA−A線断面図であり、同図(e)は底面図である。
Hereinafter, specific examples 1 to 6 of the optical module including the receiving portion will be described.
<Specific example 1 of optical module>
FIG. 3 is an explanatory view showing a specific example 1 of the optical module, where FIG. 3 (a) is a plan view, FIG. 3 (b) is a left side view, and FIG. 3 (c) is a right side view. FIG. 4D is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4A, and FIG. 4E is a bottom view.
この光モジュールは、略直方体形状の光回路部と、この光回路部の上面四隅に形成された4つの上面電極12jと、下面四隅に形成された下面電極12iとを備えている。
This optical module includes an optical circuit portion having a substantially rectangular parallelepiped shape, four
光回路部の外形は、略直方体であり、ひさし状凸部を成す受け部12が四方の側面下部に形成されている。さらに、光回路部は、電気配線パターン12a1を上面に備えたモジュール基板12aと、このモジュール基板12a上面に形成された、後に詳細に述べる素子部と、この素子部表面を覆う封止部12hとから構成されている。
The outer shape of the optical circuit part is a substantially rectangular parallelepiped, and the receiving
素子部は、モジュール基板12aの電気配線パターン12a1の配線端部に例えば銀ペーストを用いたダイボンドおよび導電性ワイヤ(図示せず)を用いたワイヤボンドにより電気的に接続された光電変換素子12bを備えている。
The element portion includes a
光電変換素子12bは、シリコン樹脂などの透明樹脂を用いて形成された半球形状の透明樹脂部12c内に封止されている。この透明樹脂部12cの頂上部には断面V字形状の溝部12e1が形成されており、この断面V字形状の溝部12e1を介して対向する位置に2つの断面半円形状の凹部が形成されている。これら凹部は、後述する溝部12e2,12e3の一部を形成する。また、これら凹部は、後に詳細に説明するが、例えば透明樹脂部12cを硬化する際に金型を用いて成型することにより形成される。
The
また、透明樹脂部12cの頂上部を除く部位とモジュール基板12a上面の露出部とは、例えば酸化チタンを混合したエポキシ樹脂などの反射性樹脂を用いて形成された反射性樹脂部12dで覆われている。この反射性樹脂部12d上面には、断面V字形状の溝部12e1を介して対向する2つの断面半円形状の溝部12e2,12e3も形成されている。
Further, the portion excluding the top of the
これら2つの溝部12e2,12e3に、例えば透明なシリコン樹脂などの透明樹脂を充填することで、右側光導波路12f1および左側光導波路12f2がそれぞれ形成されている。即ち、右側光導波路12f1は、その一端部が光モジュールの右側面に設けられた出入口12g1に接続されており、他端部が、透明樹脂部12cに接続されて溝部12e1の右側テーパ面に対向している。一方、左側光導波路12f2は、その一端部が光モジュールの左側面に設けられた出入口12g2に接続されており、他端部が、透明樹脂部12cに接続されて溝部12e1の左側テーパ面に対向している。
By filling these two groove portions 12e2 and 12e3 with a transparent resin such as a transparent silicon resin, the right optical waveguide 12f1 and the left optical waveguide 12f2 are respectively formed. That is, one end of the right optical waveguide 12f1 is connected to the entrance / exit 12g1 provided on the right side of the optical module, and the other end is connected to the
前述した光電変換素子12b、透明樹脂部12c、反射性樹脂部12d、右側光導波路12f1および左側光導波路12f2は、本具体例の光モジュールの素子部を構成している。
The
そして、前記透明樹脂部12cの上面、反射性樹脂部12dの上面、ならびに右側光導波路12f1および左側光導波路12f2の上面全体が、例えばチタンを混合したエポキシ樹脂などの反射性樹脂を用いて形成された封止部12hによって覆われている。
The upper surface of the
さらに、モジュール基板12a下面には、モジュール基板12a上面に形成された電気配線パターンの電極部に図示しないスルーホールを介して電気的に接続された下面電極12iが形成されている。一方、封止部12g上面には、モジュール基板12a上面に形成された電気配線パターンの電極部に接続された上面電極12jが形成されている。
Further, on the lower surface of the
具体例1の光モジュールは、このような構成を有しているので、光電変換素子12bが受光素子であった場合、右側面の出入口12g1から入射した光は、右側光導波路12f1内を伝搬した後、溝部12e1の右側テーパ面で反射される。右テーパ面は光を下方向に90度偏向させる。偏向後の光は、透明樹脂部12c内を下方向に透過し、光電変換素子12bの右側受光エリア12b1に入射する。
Since the optical module of the specific example 1 has such a configuration, when the
一方、左側面の出入口12g2から入射した光は、左側光導波路12f2内を伝搬した後、溝部12e1の左側テーパ面で反射される。左側テーパ面は光を下方向に90度偏向させる。偏向後の光は、透明樹脂部12c内を下方向に透過し、光電変換素子12bの左側受光エリア12b2に入射する。
On the other hand, the light incident from the left side entrance 12g2 propagates through the left optical waveguide 12f2, and is then reflected by the left tapered surface of the groove 12e1. The left tapered surface deflects light downward by 90 degrees. The deflected light is transmitted downward through the
例えば、このような構成を有する光モジュールを対向する2つのレンズの間においた場合、レンズを通過した光は、もう1つのレンズに入射されることなく光モジュールの光同波路に入射する。即ち、光モジュールによって2つのレンズを通過した光を遮光することができる。 For example, when an optical module having such a configuration is placed between two opposing lenses, light that has passed through the lens enters the optical waveguide of the optical module without entering the other lens. That is, the light that has passed through the two lenses can be blocked by the optical module.
また、例えば光電変換素子12bが発光素子であった場合、光電変換素子12bの右側発光エリア12b1から出力された光は、ゴム上透明樹脂部12c内を上方向に透過し、上方に配置されている溝部12e1の右側テーパ面で反射される。右側テーパ面は光を右方向に90度偏向させる。偏向後の光は透明樹脂部12c内を右方向に透過した後、右側光導波路12f1に入射する。入射した光は右側光導波路12f1内を伝搬した後、右側面の出入口12g1から光モジュール外部に取り出される。
For example, when the
一方、光電変換素子12bの左側発光エリア12b2から出力された光は、透明樹脂部12c内を上方向に透過し、上方に配置されている溝部12e1の左側テーパ面で反射される。左側テーパ面は光を左方向に90度偏向させる。偏向後の光は、透明樹脂部12c内を左方向に透過した後、左側光導波路12f2に入射する。入射した光は左側光導波路12f2内を伝搬した後、左側面の出入口12g2から光モジュール外部に取り出される。
On the other hand, the light output from the left light emitting area 12b2 of the
次いで、光モジュールの製造方法の一実施形態について説明する。 Next, an embodiment of a method for manufacturing an optical module will be described.
ここでは、具体例1の光モジュールを製造する際に実施される製造方法について示している。 Here, a manufacturing method implemented when manufacturing the optical module of the specific example 1 is shown.
図4〜図8は、図3に示す光モジュールの製造方法の一実施形態を示す工程説明図である。なお、図4において、(a)は平面図であり、(b)は正面図であり、(b)は底面図である。図5において、(a−1)、(c−1)は平面図であり、(a−2)は正面図であり、(b)は断面図であり、(c−2)は、(c−1)のB−B線断面図である。図6において、(a−1)は平面図であり、(a−2)は(a−1)のC−C線断面図であり、(b)は断面図である。図7において、(a−1)、(b−1)は平面図であり、(a−2)は(a−1)のD−D線断面図であり、(b−2)は(b−1)のE−E線断面図である。図8において、(a−1)、(b−1)は平面図であり、(a−2)は(a−1)のF−F線断面図であり、(b−2)は(b−1)のG−G線断面図である。なお、ここでは、1枚の基板に4個の光モジュールを形成する場合の製造方法について説明する。 4-8 is process explanatory drawing which shows one Embodiment of the manufacturing method of the optical module shown in FIG. In FIG. 4, (a) is a plan view, (b) is a front view, and (b) is a bottom view. 5, (a-1) and (c-1) are plan views, (a-2) is a front view, (b) is a sectional view, and (c-2) is (c-2). FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. In FIG. 6, (a-1) is a plan view, (a-2) is a sectional view taken along the line CC of (a-1), and (b) is a sectional view. 7, (a-1) and (b-1) are plan views, (a-2) is a sectional view taken along the line DD of (a-1), and (b-2) is (b). It is the EE sectional view taken on the line of -1). 8, (a-1) and (b-1) are plan views, (a-2) is a sectional view taken along line FF of (a-1), and (b-2) is (b). It is a GG line sectional view of -1). Here, a manufacturing method in the case where four optical modules are formed on one substrate will be described.
なお、モジュール基板および回路基板の電気配線パターン、ならびに下面電極は非常に薄い部材であるため、図5〜図8の側面図および断面図には図示していない。 In addition, since the electrical wiring pattern of a module board and a circuit board, and a lower surface electrode are very thin members, they are not illustrated in the side view and sectional drawing of FIGS.
図4に示すように、後に4分割されてモジュール基板となる基板121下面には、光モジュールの下面電極123が形成されており、基板121上面には、4つの電気配線パターン121bがそれぞれ形成されている。電気配線パターン121bの各電極部121b1には、基板121を介して上下方向に対向する位置に形成された1つの下面電極123が、基板121に形成された図示しないスルーホールを介して電気的に接続されている。このような状態で、上面に4つの電気配線パターン121bに、光電変換素子122を、例えば銀ペーストを用いたダイボンドと導電性ワイヤを用いたワイヤボンドとを施してそれぞれ実装する。
As shown in FIG. 4, the
続いて、図5(a−1)、(a−2)に示すように、基板121の各電気配線パターン121bの四隅の電極部分に例えば銀ペーストなどを用いて導電性ブロック126を半田付けし、電気配線パターン121bに導電性ブロック126を電気的に接続する。その後、例えばシリコン樹脂などの透明樹脂125´をディスペンサー124で光電変換素子122の上に半球形状に塗布した状態で、図5(b)に示すように、基板121を金型127内に配置する。
Subsequently, as shown in FIGS. 5A-1 and 5A-2, the
金型127は、上下2つの金型で構成されており、下型127aの上面には、基板121が嵌まり込む凹形状の基板保持部127a1が設けられている。一方、上型127bの下面には、長手方向が左右方向に平行になるように形成された2本の断面半円形状の第1凸条部127b1が設けられている。この1本の第1凸条部127b1は、図5中上側に配置された2つの光電変換素子122の上を通るように配置され、他の1本の第1凸条部127b1は、図5中下側に配置された2つの光電変換素子122上を通るように配置されている。このように配置された2本の第1凸条部127b1は光電変換素子122の上方で中断されており、この中断部に断面V字形状の第2凸条部127b2が形成されている。この第2凸条部127b2は、第1凸条部127b1に対して直交する方向に配置されている。
The mold 127 is composed of two upper and lower molds, and a concave substrate holding portion 127a1 into which the
このような2つの凸条部127b1,127b2を有する上型127bと基板121が配置された下型127aとを組み合わせたとき、第2凸条部127b2が透明樹脂125´の頂上部に押し付けられた状態になる。
When the
そして、このような状態で、金型127の空間部127cに、例えば酸化チタンを混合したエポキシ樹脂などの反射性樹脂を注入する。その後、透明樹脂および反射性樹脂が硬化してから、金型127より中間工程品を取り出す。
In such a state, a reflective resin such as an epoxy resin mixed with titanium oxide is injected into the
図5(c−1)、(c−2)に示すように、透明樹脂および反射性樹脂が硬化することにより、透明樹脂部125および反射性樹脂部129が形成される。透明樹脂部125の頂上部には、金型の第2凸条部が押し付けられることにより、図3で溝部12e1と示した断面V字形状の溝部125aが形成されており、さらに、溝部125aの右左近傍には、金型の第1凸条部の端部が押し付けられることにより、図3に示す断面半円形状の溝部12e1の一部を形成する断面半円形状の凹部125bがそれぞれ形成されている。
As shown in FIGS. 5C-1 and 5C-2, the transparent resin portion and the
また、反射性樹脂部129上面には、金型の第1凸条部により断面半円形状の溝部129bが形成されている。断面半円形状の溝部129nおよび断面半円形状の凹部125bは一体成形されており、図3で溝部12e2,12e3と示した溝を形成している。
In addition, a
続いて、図6(a−1)、(a−2)に示すように、一体成型された凹部および溝部からなる断面半円形状の溝部128に、ディスペンサー130で透明なシリコン樹脂などを充填し硬化させて、光導波路131を形成する。
Subsequently, as shown in FIGS. 6 (a-1) and (a-2), the
このような状態の基板121を、図6(b)に示すように、別の金型132内に配置する。この金型132は、下型132aおよび上型132bとから構成されている。下型132a上面には、基板121が嵌まり込む凹形状の基板保持部132a1が設けられている。一方、上型132bの下面には、反射性樹脂部129および光導波路131上面に反射性樹脂を充填する空間部133を形成するための凹部である空間形成部132b1を備えており、さらに、空間形成部132b1内面には、導電性ブロック126の上端部が嵌まり込む凹部(図示せず)を備えている。このような状態において、金型132内の空間部133に、チタンを混合したエポキシ樹脂などの反射性樹脂を充填する。
The
その後、充填した反射性樹脂を硬化することにより封止部が得られる。なお、封止部を形成する際に導電性ブロック126の上端部を凹部内に嵌め込むことによって、導電性ブロック126の上端部を封止部上面から突出させている。この突出した部分が、光モジュールの上面電極となる。
Then, the sealing part is obtained by hardening the filled reflective resin. Note that the upper end portion of the
最後に、ダイシングを施すが、受け部を備える光モジュールを形成する場合には、図7(a−1)、(a−2)に示すように、まず初めに、幅広の第1ブレードで、基板121上面側からハーフダイシングを行って、封止部134から光導波路131を経て反射性樹脂部129の途中(例えば3/4)まで達する深さのダイシング溝135を縦方向・横方向に3本ずつ形成する。続いて、図7(b−1)、(b−2)に示すように、第1ブレードよりも幅狭の第2ブレードでダイシング溝135の底面にフルダイシングを行い、ダイシングライン136を縦方向・横方向に3本ずつ形成して、反射性樹脂部129の残りの部分および基板121を完全に切断して、光モジュールを分割し、4つの光モジュールを得る。
Finally, when dicing is performed, when forming an optical module including a receiving portion, as shown in FIGS. 7A-1 and 7A-2, first, with a wide first blade, Half dicing is performed from the upper surface side of the
一方、受け部ガイドを備える光モジュールを形成する場合には、図8(a−1)、(a−2)に示すように、まず初めに、幅広の第1ブレードで、基板121下面側からハーフダイシングを行って、基板121および反射性樹脂部129の途中(例えば1/2)まで達する深さのダイシング溝135´を縦方向・横方向に3本ずつ形成する。続いて、図8(b−1)、(b−2)に示すように、第1ブレードよりも幅狭の第2ブレードでダイシング溝135´の底面にフルダイシングを行い、ダイシングライン136´を縦方向・横方向に3本ずつ形成して、反射性樹脂部129の残り部分、光導波路131および封止部134を完全に切断して、光モジュールを分割し、4つの光モジュールを得る。
On the other hand, when forming an optical module having a receiving portion guide, first, as shown in FIGS. 8A-1 and 8A-2, first, a wide first blade is used from the lower surface side of the
なお、ここでは1枚の基板から4つの光モジュールを形成しているが、光モジュールの数はこれに限定されるものではない。さらに、ダイシングの手順は図7および図8を用いて説明した手順に限定されるものではなく、受け部とこの受け部に組み合わさる受け部ガイドを形成できる手順であればよい。 Here, four optical modules are formed from one substrate, but the number of optical modules is not limited to this. Furthermore, the procedure of dicing is not limited to the procedure described with reference to FIGS. 7 and 8, and any procedure may be used as long as it can form a receiving portion and a receiving portion guide combined with the receiving portion.
次いで、光モジュールを構成する電極の具体例について説明する。 Next, specific examples of electrodes constituting the optical module will be described.
図9は、光モジュールの下面電極および上面電極の一例を示す説明図であり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は同図(a)のH−H線断面図であり、同図(c)は底面図である。 FIG. 9 is an explanatory view showing an example of the lower surface electrode and the upper surface electrode of the optical module, where FIG. 9 (a) is a plan view, and FIG. 9 (b) is a cross-sectional view taken along line HH in FIG. The figure (c) is a bottom view.
基板121下面には、光モジュールの下面電極123が形成されており、基板121上面には、基板121の電気配線パターン121bが形成されている。電気配線パターン121bの各電極部121b1には、モジュール電極121を介して対向する位置に形成された1つの下面電極123が、モジュール電極121に形成されたスルーホール121aを介して電気的に接続されている。
The
さらに、電気配線パターン121bの各電極部121b1上面には、素子部120および封止部134を貫通する直方体の導電性ブロック126が例えば銀ペーストを塗布することによりそれぞれ半田付けされ電気的に接続されている。
Further, a rectangular parallelepiped
ここでは、素子部120の上に設けられる封止部134の高さを封止部134上面が導電性ブロック126上面を越えないように設定することにより、導電性ブロック126の上端部を封止部134上面から突出させている。この突出した部位は光モジュールの上面電極として機能する。
Here, the height of the sealing
図10は、光モジュールの下面電極および上面電極の他の例を示す説明図であり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は同図(a)のI−I線断面図であり、同図(c)は底面図である。 10A and 10B are explanatory views showing another example of the lower surface electrode and the upper surface electrode of the optical module, where FIG. 10A is a plan view, and FIG. 10B is the II line of FIG. It is sectional drawing and the figure (c) is a bottom view.
ここでは、モジュール基板212として、例えば、薄板形状の部材とこの薄板形状の部材の上面四隅に一体成形された4つの直方体の部材とから構成された樹脂成形品212aと、樹脂成形品212a表面に導電性の膜を成膜して形成した電気配線パターン212bとから構成されたMID(三次元射出成形回路部品)を用いる。なお、直方体の部材と直方体の部材表面に形成された電気配線パターン212bは、図9に示す光モジュールを構成する導電性ブロック126と同様の機能を有するものである。即ち、ここでは、図9に示す光モジュールのモジュール基板121と導電性ブロック126とが一体成形されている。
Here, as the
さらに、前記直方体の部材表面に形成された電気配線パターン212b上面には、例えばカーボン繊維などをシリコン樹脂に混ぜたものである導電性シリコン樹脂を用いて突起部212cが形成されている。素子部220の上に設けられる封止部234の高さは、封止部234上面が突起部212c上面を越えないように設定されているので、突起部212cの先端部分は露出した状態となっている。この先端部分は上面電極として機能する。
Further, a
突起部212cの先端部分を露出する方法の一例としては、封止部234を形成する際に、金型の上型下面に突起部212cを接触させながら、樹脂の注入および硬化を実施するといった方法がある。
As an example of a method for exposing the tip portion of the
なお、樹脂成形品212aの下面に形成された各下面電極223は、電気配線パターン212bに図示しないスルーホールを介して電気的に接続されており、例えば電気配線パターン212bを形成する際に同時に形成される。
<光モジュールの具体例2>
図11は、光モジュールの具体例2を示す説明図であり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は左側面図であり、同図(c)は正面図であり、同図(d)は底面図である。
Each
<Specific example 2 of optical module>
FIG. 11 is an explanatory view showing a specific example 2 of the optical module, where FIG. 11 (a) is a plan view, FIG. 11 (b) is a left side view, and FIG. 11 (c) is a front view. FIG. 4D is a bottom view.
この光モジュールは、具体例1の光モジュールと同様に、略直方体の光回路部、上側電極22dおよび下側電極22eを備えており、光回路部には、ひさし状凸部を成す受け部22が四方の側面下部に形成されている。
Similar to the optical module of Example 1, this optical module includes a substantially rectangular parallelepiped optical circuit portion, an
さらに、光回路部は、具体例1の光モジュールと同様に、モジュール基板22a、素子部22bおよび封止部22cを備えている。そして、光回路部の1つの側面である左側面には出入口22fが形成されており、左側面に隣り合う他の1つの面である手前側面には出入口22gが形成されている。また、素子部22bは、モジュール基板22a上面に形成された反射性樹脂部からなり、その上面にL字型光導波路22b1が形成されている。このL字型光導波路22b1は、素子部22bの左側面に形成された前記出入口22fと手前側面に形成された前記出入口22gとの間を接続している。また、L字型光導波路22b1の屈曲部には、光を反射して90度偏向させるためのテーパ面22b11が形成されている。
Further, the optical circuit section includes a
このような構造の素子部22bは、例えば金型を用いて形成される。金型は上型と下型とから構成されており、下型上面にはモジュール基板22aが嵌まり込む形状の凹部が設けられている。また、上型下面には、上型を下型に合わせたときに、モジュール基板22a上に反射性樹脂を充填する空間部を形成するための凹部が設けられている。さらに、上型の凹部には、L字型光導波路22b1を形成するための断面半円形状のL字型凸条部が設けられている。
The
このような金型を用いて素子部22bを形成する場合、まず、下型の凹部にモジュール基板22aを嵌め込み、上型を下型に合わせて型締めする。この状態で、モジュール基板22a上の空間部に反射性樹脂を注入し硬化させて、断面半円形状のL字型溝部(L字型光導波路22b1を形成する部分)を上面に備えた反射性樹脂部を形成する。さらに、このL字型溝部に、透明なシリコン樹脂などをディスペンサーで充填し硬化させて、断面半円形状のL字型光導波路22b1を形成する。
When forming the
具体例2の光モジュールは、このような構成を有しているため、例えば左側面に設けられた出入口22fから光が入射した場合、光はL字型光導波路22b1内を右方向に伝搬し、テーパ面22b11で反射される。テーパ面22b11は光を手前方向に90度偏向させる。偏向後の光は、L字型光導波路22b1内を手前方向に伝搬し、手前側面に設けられた出入口22gから外部に取り出される。
Since the optical module of the specific example 2 has such a configuration, for example, when light enters from an
また、例えば手前側面に設けられた出入口22gから光が入射した場合、光はL字型光導波路22b1内を奥方向に伝搬し、テーパ面22b11で反射される。テーパ面22b11は光を左方向に90度偏向させる。偏向後の光は、L字型光導波路22b1内を左方向に伝搬し、左側面に設けられた出入口22fから外部に取り出される。
<光モジュールの具体例3>
図12は、光モジュールの具体例3を示す説明図であり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は左側面図であり、同図(c)は同図(a)のJ−J線断面図であり、同図(d)は底面図である。
For example, when light enters from the
<Specific example 3 of optical module>
FIG. 12 is an explanatory view showing a specific example 3 of the optical module, in which FIG. 12 (a) is a plan view, FIG. 12 (b) is a left side view, and FIG. ) Is a cross-sectional view taken along line JJ, and FIG.
この光モジュールは、具体例1の光モジュールと同様に、略直方体の光回路部、上側電極32dおよび下側電極32eを備えており、光回路部には、ひさし状凸部を成す受け部32が四方の側面下部に形成されている。
Similar to the optical module of Example 1, this optical module includes a substantially rectangular parallelepiped optical circuit portion, an
さらに、光回路部は、具体例1の光モジュールと同様に、モジュール基板32a、素子部32bおよび封止部32cを備えている。そして、光回路部の1つの側面である左側面には出入口32fが形成されており、この左側面に隣り合う1つの面である上面には出入口32gが形成されている。また、素子部32bは、モジュール基板32a上面に形成された反射性樹脂部からなり、その上面に素子部内光導波路32b1が形成されている。この素子部内光導波路32b1は、素子部32bの左側面に形成された前記出入口32fから素子部32bの中央部まで直線状に延設されており、その中央部側端部はテーパ面32b11に形成されている。また、封止部32cは、素子部32b上面に形成された反射性樹脂部からなり、その中央部に、上下に貫通した断面半円形状の封止部内光導波路32c1が形成されている。この封止部内光導波路32c1は、下部側が素子部内光導波路32b1の中央部側端部と連通し、上部側が前記出入口32gに接続されている。
Further, like the optical module of the first specific example, the optical circuit unit includes a
このように構成された素子部32bおよび封止部32cは、例えば上型と下型とから構成された金型を用いて形成される。素子部32bを形成する際に用いられる金型の下型上面にはモジュール基板32aが嵌まり込む形状の凹部が設けられており、上型下面には、上型を下型に合わせたときに、モジュール基板32a上に反射性樹脂を充填する空間部を形成するための凹部が設けられている。さらに、上型の凹部には、凹部の一つの内側面から凹部の中央部まで直線状に延設された断面半円形状の凸条部が設けられており、この凸条部の中央部側端面はテーパ面となっている。このような金型を用いて素子部32bを形成する際には、まず、下型の凹部にモジュール基板32aを嵌め込み、上型を下型に合わせて型締めする。この状態で、モジュール基板32a上の空間部に反射性樹脂を注入し硬化させて、断面半円形状の溝部が上面に形成された素子部32bを形成する。次いで、この溝部に、透明なシリコン樹脂などをディスペンサーで充填し硬化させることにより、テーパ面32b11を備えた断面半円形状の素子部内光導波路32b1が得られる。
The
一方、封止部32cを形成する際に用いられる金型の下型上面にはモジュール基板32aおよび素子部32bが嵌まり込む形状の凹部が設けられており、上型下面には、上型を下型に合わせたときに、素子部32b上に反射性樹脂を充填する空間を形成するための凹部が設けられている。さらに、上型の凹部の中央部には、凹部天面から下方に垂下した断面半円形状の凸部が設けられており、この凸部先端部分は、上型を下型に合わせて型締めしたときに、素子部内光導波路32b1の中央側端部(テーパ面上方部位)に密着するようになっている。このような金型を用いて封止部32cを形成する際には、まず、下型の凹部にモジュール基板32aを嵌め込み、上型を合わせて型締めする。この状態で、素子部32b上の空間部に反射性樹脂を注入し硬化させて、断面半円形状の貫通孔を備えた封止部32cを形成する。次いで、この貫通孔に、透明なシリコン樹脂などをディスペンサーで充填し硬化させることにより、素子部内光導波路32b1の一端部に接続された断面半円形状の封止部内光導波路32c1が得られる。
On the other hand, the upper surface of the lower die of the mold used for forming the sealing
具体例3の光モジュールは、このような構成を有しているため、例えば左側面に設けられた出入口32fから光が入射した場合、光は素子部内光導波路32b1を右方向に伝搬し、テーパ面32b11で反射する。テーパ面32b11は光を上方向に90度偏向させる。偏向後の光は、封止部内光導波路32c1に入射し、封止部内光導波路32c1内を上方向に伝搬し、上面に設けられた出入口32gから外部に取り出される。
Since the optical module of the specific example 3 has such a configuration, for example, when light is incident from the entrance /
また、例えば上面に設けられた出入口32gから光が入射した場合、光は封止部内光導波路32c1を下方向に伝搬した後、素子部内光導波路32b1に入射し、テーパ面32b11で反射される。テーパ面32b11は光を左方向に90度偏向させる。偏向後の光は素子部内光導波路32b1内を左方向に伝搬し、左側面に設けられた出入口32fから外部に取り出される。
<光モジュールの具体例4>
図13は、光モジュールの具体例4を示す説明図であり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は左側面図であり、同図(c)は正面図であり、同図(d)は底面図である。
Further, for example, when light is incident from the entrance /
<Example 4 of optical module>
FIG. 13 is an explanatory view showing a specific example 4 of the optical module, where FIG. 13 (a) is a plan view, FIG. 13 (b) is a left side view, and FIG. 13 (c) is a front view. FIG. 4D is a bottom view.
この光モジュールは、具体例1の光モジュールと同様に、略直方体の光回路部、上側電極42dおよび下側電極42eを備えており、光回路部には、ひさし状凸部を成す受け部42が四方の側面下部に形成されている。
Similar to the optical module of Example 1, this optical module includes a substantially rectangular parallelepiped optical circuit portion, an
さらに、光回路部は、具体例1の光モジュールと同様、モジュール基板42a、素子部42bおよび封止部42cを備えており、光回路部の1つの側面である左側面には出入口42fが形成されており、左側面に隣り合う面である奥側面には出入口42hが形成されており、手前側面には出入口42gが形成されている。また、素子部42bは、モジュール基板42a上面に形成された反射性樹脂部からなり、その上面にT字型光導波路42b1が形成されている。このT字型光導波路42b1は、素子部42bの左側面に形成された前記出入口42fから素子部42bの中央部まで直線状に延設された主光導波路42b11と、この主光導波路42b11の中央側端部で分岐され、この分岐部から素子部42bの奥側面に形成された前記出入口42hまで直線状に延設された第1分岐光導波路42b14と、前記分岐部から素子部42bの手前側面に形成された前記出入口42gまで直線状に延設された第2分岐光導波路42b15とからなる。また、前記分岐部には、主光導波路42b11からの光を第1分岐光導波路42b14側に、または第1分岐光導波路42b14からの光を主光導波路42b11に導くテーパ面42b12と、主光導波路42b11からの光を第2分岐光導波路42b15側に、または第2分岐光導波路42b15からの光を主光導波路42b11側に導くテーパ面42b13とが形成されている。
Further, like the optical module of the first specific example, the optical circuit unit includes a
このように構成された素子部42bは、例えば金型を用いて形成される。金型は上型と下型とから構成されており、下型上面にはモジュール基板42aが嵌まり込む形状の凹部が設けられている。また、上型下面には、上型を下型に合わせたときに、モジュール基板42a上に反射性樹脂を充填する空間を形成するための凹部が設けられている。さらに、上型の凹部には、前記T字型光導波路42b1を形成するための断面半円形状のT字型凸条部が設けられており、このT字型凸条部の分岐部側面には、前記T字型光導波路42b1のテーパ面42b12,42b13を形成するためのV字型の凹部が設けられている。
The
このような金型を用いて素子部42bを形成する際には、まず、下型の凹部にモジュール基板42aを嵌め込み、下型に上型を合わせて型締めする。この状態で、モジュール基板42a上の空間部に反射性樹脂を注入し硬化させて、断面半円形状のT字型溝部を上面に備えた反射性樹脂部42b2を形成する。次いで、このT字型溝部に、透明なシリコン樹脂などをディスペンサーで充填し硬化させて、断面半円形状のT字型光導波路42b1を形成する。
When forming the
具体例4の光モジュールは、このような構成を有しているため、例えば左側面に設けられた出入口42fから入射した光は、まず、T字型光導波路42b1の主光導波路42b11を右方向に伝搬し、2つのテーパ面42b12,42b13で反射される。一方のテーパ面42b12は光を奥方向に90度偏向し、他方のテーパ面42b13は光を手前方向に90度偏向させる。偏向後の光は、2つに分岐し、第1分岐光導波路42b14を奥方向に、第2分岐光導波路42b15を手前方向に伝搬し、出入口42hと出入口42gとからそれぞれ外部に取り出される。
<光モジュールの具体例5>
図14は、光モジュールの具体例5を示す説明図であり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は左側面図であり、同図(c)は同図(a)のK−K線断面図であり、同図(d)は底面図である。
Since the optical module of the specific example 4 has such a configuration, for example, light incident from the entrance /
<Example 5 of an optical module>
FIG. 14 is an explanatory view showing a specific example 5 of the optical module, in which FIG. 14 (a) is a plan view, FIG. 14 (b) is a left side view, and FIG. ) Is a cross-sectional view taken along the line K-K, and FIG.
この光モジュールは、具体例1の光モジュールと同様に、略直方体の光回路部、上側電極52dおよび下側電極52eを備えており、光回路部には、ひさし状凸部を成す受け部52が四方の側面下部に形成されている。
Similar to the optical module of Example 1, this optical module includes a substantially rectangular parallelepiped optical circuit portion, an
さらに、光回路部は、具体例1の光モジュールと同様に、モジュール基板52a、素子部52bおよび封止部52cを備えている。そして、光回路部の1つの側面である左側面には出入口52hが形成されており、この左側面に隣り合う他の面である下面には出入口52fが形成されており、上面には出入口52gが形成されている。
Further, the optical circuit section includes a
前記モジュール基板52a中央部には、出入口52fとしての貫通孔が形成されている。
A through hole serving as an entrance /
また、素子部52bは、モジュール基板52a上面に形成された反射性樹脂部からなり、反射性樹脂部の出入口52f上には、上下方向に貫通する断面円形状の主光導波路52b1が形成されている。この主光導波路52b1上面には分岐部が形成されており、ここでは、左半面に光を90度偏向させるテーパ面52b11が形成されている。さらに、素子部52bを構成する反射性樹脂部の上面には、左側面に形成された出入口52hから主光導波路52b1上部まで延設され、前記テーパ面52b11に対向する第1分岐光導波路52b2が形成されている。
The
さらにまた、封止部52bは、素子部52b上面に形成された反射性樹脂部からなり、この反射性樹脂部には、主光導波路52b1上面の右半面と前記出入口52gとの間を接続する断面半円形状の第2分岐光導波路52c1が形成されている。
Furthermore, the sealing
具体例5の光モジュールは、このような構成を有しているため、例えば下面に設けられた出入口52fから入射した光は、主光導波路52b1内を上方向に伝搬する。伝搬した光のうち、右半分の光は、第2分岐光導波路52c1に入射し伝搬して、上面の出入口52gから外部に取り出される。また、左半分の光は、テーパ面52b11で反射される。テーパ面52b11は光を左方向に90度偏向させる。偏向後の光は、主光導波路52b1内を左方向に伝搬した後、第1分岐光導波路52b2に入射して左方向に伝搬し、左側面に設けられた出入口52hから外部に取り出される。
<光モジュールの具体例6>
図15は、光モジュールの具体例6を示す説明図であり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は同図(a)のL−L線断面図であり、同図(c)は同図(a)のM−M線断面図であり、同図(d)は底面図である。
Since the optical module of the specific example 5 has such a configuration, for example, light incident from the entrance /
<Specific example 6 of optical module>
15A and 15B are explanatory views showing a specific example 6 of the optical module, where FIG. 15A is a plan view, FIG. 15B is a cross-sectional view taken along line LL in FIG. FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line MM in FIG. 2A, and FIG. 2D is a bottom view.
この光モジュールは、具体例1の光モジュールと同様に、略直方体の光回路部、上側電極62dおよび下側電極62eを備えており、光回路部には、ひさし状凸部を成す受け部62が四方の側面下部に形成されている。
Similar to the optical module of Example 1, this optical module includes a substantially rectangular parallelepiped optical circuit portion, an
さらに、光回路部は、具体例1の光モジュールと同様に、モジュール基板62a、モジュール基板62a上面に形成された素子部62b、および素子部62b上面に形成された封止部62cを備えており、素子部62bの手前側面に出入口62fが形成され、手前側面に対向する奥側面に出入口62gが形成され、手前側面に隣り合う右側面に出入口62hが形成され、右側面に対向する左側面に出入口62iが形成されている。
Further, like the optical module of the first specific example, the optical circuit section includes a
素子部62bは、中央部位に略ドーム形状の透明樹脂部62b3を有し、その周囲を反射性樹脂部62b4で被覆された構造となっている。そして、透明樹脂部62b3の底面部(すなわち、モジュール基板62a上面部)に、第1偏向部62b1と第2偏向部62b2とが、互いのテーパ面62b11,62b21を対向させて配置されており、この第1偏向部62b1および第2偏向部62b2の上方位置であって、前記反射性樹脂部62b4の上面に、透明なシリコン樹脂等からなる断面半円形状の右側光導波路67b7と左側光導波路67b8とが対向配置されている。右側光導波路67b7は、その一端部が右側面に形成された出入口62hに接続され、他端部が透明樹脂部62b3内部まで導出されている。また、左側光導波路67b8は、その一端部が左側面に形成された出入口62iに接続され、他端部が透明樹脂部62b3内部まで導出されている。
The
また、透明樹脂部62b3の中央上部には、断面逆台形形状の第2反射性樹脂部62b5が形成されており、この第2反射性樹脂部62b5の右側のテーパ面62b51が、透明樹脂部62b3内部まで導出された右側光導波路68b7の他端部に対向し、第2反射性樹脂部62b5の左側のテーパ面62b52が、透明樹脂部62b3内部まで導出された左側光導波路68b8の他端部に対向している。さらに、右側テーパ面62b51と第1偏向部62b1のテーパ面62b11とが、同方向に傾斜して上下に対向配置され、左側テーパ面63b52と第2偏向部62b2のテーパ面62b21とが、同方向に傾斜して上下に対向配置されている。 In addition, a second reflective resin portion 62b5 having an inverted trapezoidal cross section is formed at the center upper portion of the transparent resin portion 62b3, and the right tapered surface 62b51 of the second reflective resin portion 62b5 is the transparent resin portion 62b3. Opposite to the other end portion of the right optical waveguide 68b7 led to the inside, the left tapered surface 62b52 of the second reflective resin portion 62b5 is located at the other end portion of the left optical waveguide 68b8 led to the inside of the transparent resin portion 62b3. Opposite. Furthermore, the right tapered surface 62b51 and the tapered surface 62b11 of the first deflecting portion 62b1 are inclined in the same direction and are opposed to each other vertically, and the left tapered surface 63b52 and the tapered surface 62b21 of the second deflecting portion 62b2 are in the same direction. It is inclined to be opposed to the top and bottom.
また、第2反射性樹脂部62b5の上面には、右側光導波路67b7および右側光導波路67b8と直交する方向に、透明なシリコン樹脂等からなる断面半円形状の第3光導波路62b6が形成されている。この第3光導波路62b6は、素子部62bの手前側面に形成された出入口62fと奥側面に形成された出入口62gとを接続している。
Further, a third optical waveguide 62b6 having a semicircular cross section made of a transparent silicon resin or the like is formed on the upper surface of the second reflective resin portion 62b5 in a direction orthogonal to the right optical waveguide 67b7 and the right optical waveguide 67b8. Yes. The third optical waveguide 62b6 connects an entrance /
具体例6の光モジュールは、このような構成を有しているため、例えば右側面に設けられた出入口62hから入射した光は、第2光導波路62b7内を左方向に伝搬し、透明樹脂部62b3に入射して左方向に透過し、右側テーパ面62b51で反射される。右側テーパ面62b51は光を下方向に90度偏向させる。偏向後の光は、透明樹脂部62b3内を下方向に透過し、第1偏向部62b1のテーパ面62b11で反射される。テーパ面62b11は光を左方向に90度偏向させる。偏向後の光は、透明樹脂部62b3を左方向に透過し、第2偏向部62b2のテーパ面62b21で反射される。テーパ面62b21は光を上方向に90度偏向させる。偏向後の光は、透明樹脂部62b3を上方向に透過し、左側テーパ面62b52で反射される。左側テーパ面62b52は光を左方向に90度偏向させる。偏向後の光は、透明樹脂部62b3を左方向に透過し、第2光導波路62b8に入射し左方向に伝搬し、左側面に設けられた出入口62iから外部に取り出される。
Since the optical module of the specific example 6 has such a configuration, for example, light incident from the entrance /
また、例えば手前側面に設けられた出入口62fから入射した光は、第1光導波路62b6内を伝搬した後、奥側面に設けられた出入口62gから外部に取り出される。
Further, for example, light incident from the entrance /
なお、具体例1〜6からもわかるように、本発明の光モジュールは、種々の形状の光導波路を形成しているが、側面に形成される出入口については、いずれもその幅方向の位置および高さ位置を同じ位置に形成している。また、上面および下面に形成される出入口も中央部に統一している。これにより、後述するように種々の光モジュールを組み合わせて光・電子複合回路を形成する場合に、各光モジュールを横方向及び縦方向に単純に並べて組み合わせていくだけで、それぞれの光導波路が確実に光接続されるようになっている。
<光モジュールの具体例7>
前述した具体例1〜具体例6の光モジュールは、四方の側面下部に受け部が形成されているが、受け部の代わりに受け部ガイドを備えていてもよい。
As can be seen from the specific examples 1 to 6, the optical module of the present invention forms optical waveguides of various shapes, but all the entrances and exits formed on the side surfaces are positioned in the width direction. The height position is formed at the same position. Moreover, the entrance / exit formed in the upper surface and the lower surface is also unified in the center part. As a result, when an optical / electronic composite circuit is formed by combining various optical modules as will be described later, the optical waveguides can be reliably connected by simply arranging the optical modules in the horizontal and vertical directions. It is designed to be optically connected.
<Specific example 7 of optical module>
In the optical modules of Specific Examples 1 to 6 described above, the receiving portions are formed in the lower portions of the side surfaces of the four sides, but may include a receiving portion guide instead of the receiving portions.
図16は、光モジュールの具体例7を示す説明図であり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は左側面図であり、同図(c)は右側面図であり、同図(d)は同図(a)のN−N線断面図であり、同図(e)は底面図である。 FIG. 16 is an explanatory view showing a specific example 7 of the optical module, where FIG. 16 (a) is a plan view, FIG. 16 (b) is a left side view, and FIG. 16 (c) is a right side view. FIG. 4D is a cross-sectional view taken along line NN in FIG. 4A, and FIG. 4E is a bottom view.
この光モジュールは、図3に示す光モジュールと比較すると、受け部12の代わりに受け部ガイド12´を備えている点のみが異なっている。ここでは、図3に示す光モジュールと同じ構成を有する光モジュールを用いて受け部ガイドを備えた光モジュールの具体例を示したが、図11〜図15に示す光モジュールについても、同様に受け部の代わりに受け部ガイドを設けてもよい。
This optical module differs from the optical module shown in FIG. 3 only in that a receiving
次に、本発明の光モジュールを用いて構成された光・電子複合回路の実施形態について説明する。 Next, an embodiment of an optical / electronic composite circuit configured using the optical module of the present invention will be described.
図17は、本発明の光・電子複合回路の一実施形態を示す説明図である。 FIG. 17 is an explanatory diagram showing an embodiment of the optical / electronic composite circuit of the present invention.
光・電子複合回路では、回路基板1の電気配線パターン1a上に、リフロー半田などによって、受け部2a1と受け部ガイド2b1とを組み合わせた状態で2つの光モジュール2a,2bを実装することにより、電気配線パターン1aと下面電極(図示せず)とを電気的に接続している。さらに、光モジュール2aの右側面に設けられた出入口と光モジュール2bの左側面に設けられた出入口とは、フレネル損失を低減するために、光接続用接着剤を塗布し硬化させることにより形成した光接続部4を用いて光接続されている。また、回路基板1の電気配線パターン1a上にはIC3も実装されており、IC3は、光モジュール2a,2b内の光電変換素子に制御信号を出力したり、光電変換素子から出力された電気信号を受信したりしている。
In the optical / electronic composite circuit, by mounting the two
次に、図17に示す光・電子複合回路の製造方法の一実施形態について説明する。 Next, an embodiment of a method for manufacturing the optical / electronic composite circuit shown in FIG. 17 will be described.
まず初めに、フォトエッチングなどを実施することにより回路基板1に形成された電気配線パターン1a上に、クリーム半田を塗布した後、電気配線パターン1a上に、IC3と光モジュール2aとを配置し、次いで、光モジュール2aの右側面に密着させながら受け部と受け部ガイドとを組み合わせて、光モジュール2bを光モジュール2aの右側に配置する。このような状態で、光モジュール2aと光モジュール2bとの間に、例えば熱硬化型の透明エポキシ系接着剤などの光接続用接着剤を注入し、光モジュール2aの出入口と光モジュール2bの出入口との間に光接続用接着剤を塗布する。このとき、過量に塗布された光接続用接着剤が出入口下方に垂れる場合があるが、受け部2a上面に過量分が溜まるため、回路基板1まで光接続用接着剤が垂れてしまうことはない。
First, after applying cream solder on the
最後に、リフロー炉で加熱して、クリーム半田を硬化させて各電極間を電気的に接続するとともに、光接続用接着剤を硬化させて各出入口を光接続する光接続部4を形成し、光・電子複合回路を得る。
Finally, by heating in a reflow oven, the cream solder is cured to electrically connect the electrodes, and the
本発明の光・電子複合回路は、図17に示す形態に限定されるものではなく、回路基板上に、複数の光モジュールを受け部および受け部ガイドを組み合わせた状態で配置し、リフロー半田によって各電極間を電気的に接続するとともに、光接続部を形成することにより各出入口間を光接続することにより製造されるものである。用いられる光モジュールの素子部の構成は、光・電子複合回路の設計に応じて変更される。 The optical / electronic composite circuit of the present invention is not limited to the form shown in FIG. 17, and is arranged in a state where a plurality of optical modules receiving parts and receiving part guides are combined on a circuit board, and by reflow soldering. The electrodes are manufactured by electrically connecting the electrodes and optically connecting the entrances and exits by forming an optical connection portion. The configuration of the element portion of the optical module used is changed according to the design of the optical / electronic composite circuit.
以下に、光・電子複合回路の具体例1〜具体例3を示す。
<光・電子複合回路の具体例1>
図18は、本発明の光・電子複合回路の具体例1を示す説明図であり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は同図(a)のO1−O1線断面図であり、同図(c)は同図(a)のO2−O2線断面図である。
Specific examples 1 to 3 of the optical / electronic composite circuit are shown below.
<Example 1 of optical / electronic composite circuit>
FIG. 18 is an explanatory view showing a specific example 1 of the optical / electronic composite circuit of the present invention, where FIG. 18 (a) is a plan view and FIG. 18 (b) is an O1-O1 line in FIG. 18 (a). It is sectional drawing and the figure (c) is the O2-O2 sectional view taken on the line of the figure (a).
なお、クリーム半田、光モジュールおよび回路基板、ならびに下面電極は非常に薄い部材であるため、図18(b)、(c)には図示していない。 Note that the cream solder, the optical module and the circuit board, and the bottom electrode are very thin members and are not shown in FIGS. 18B and 18C.
本具体例では、4つの光モジュールを用いて光・電子複合回路を構成しており、第1光モジュール310として、図16に示す光モジュールとほぼ同様の構成を有する光モジュールを用いており、第1光モジュール310は、光導波路については左側光導波路を有しておらず右側光導波路12f1のみを有している点と、テーパ面については左側テーパ面を有しておらず右テーパ面12e10のみを有している点と、発光素子としての光電変換素子12b10の発光エリアが1つである点とが図16に示す光モジュールと異なっている。また、第2光モジュール320として、図11に示す光モジュールを用いており、第3光モジュール330として、図11に示す光モジュールを時計回りに90度回転させた状態で用いている。さらに、第4光モジュール340として、図16に示す光モジュールとほぼ同様の構成を有する光モジュールを用いており、第4光モジュール340は、光導波路については左側光導波路を有しておらず右側光導波路12f1のみを有している点と、テーパ面については左側テーパ面を有しておらず右テーパ面12e10のみを有している点と、受光素子としての光電変換素子12b20の受光エリアが1つである点とが図16に示す光モジュールと異なっている。
In this specific example, an optical / electronic composite circuit is configured using four optical modules, and an optical module having substantially the same configuration as the optical module shown in FIG. 16 is used as the first
本具体例の光・電子複合回路は、前述の光モジュールを用いてコインの有無を検出するフォトインタラプタを構成している。 The optical / electronic composite circuit of this specific example constitutes a photo interrupter that detects the presence or absence of a coin using the above-described optical module.
この光・電子複合回路を製造する場合には、まず、回路基板301上に形成された電気配線パターン301a上にクリーム半田を塗布し、IC302および第1光モジュール310を各実装位置に配置する。次いで、第2光モジュール320を、第1光モジュール310の右側面に密着させて第1光モジュール310の受け部ガイドに第2光モジュール320の受け部を組み合わせることにより第1光モジュール310の右側面に設けられた右出入口と第2光モジュール320の左側面に設けられた左出入口とを近接させた状態で、回路基板301上の実装位置に配置する。さらに、第3光モジュール330を、第2光モジュール320の手前側面に設けられた手前出入口と第3光モジュール330の奥側面に設けられた奥出入口とを近接させた状態で、回路基板301上の実装位置に配置する。なお、第2光モジュール320の実装位置と第3光モジュール330の実装位置は、回路基板301に設けられた切り込み部301bを介して隣接している。
When manufacturing this optical / electronic composite circuit, first, cream solder is applied on the
次いで、第4光モジュール340を、第3光モジュール330の左側面に密着させて第3光モジュール330の受け部と第4光モジュール340の受け部ガイドとを組み合わせることにより第3光モジュール330の左側面に設けられた左出入口と第4光モジュール340の右側面に設けられた右出入口とを近接させた状態で、回路基板301上の実装位置に配置する。
Next, the fourth
その後、第1光モジュール310の右出入口と第2光モジュール320の左出入口との間、および第3光モジュール330の左出入口と第4光モジュール340の右出入口との間に光接続用接着剤を注入して、近接する出入口間に光接続用接着剤を塗布する。
Thereafter, an adhesive for optical connection between the right entrance of the first
最後に、リフロー炉で加熱して、クリーム半田を硬化して各電極間を電気的に接続するとともに、光接続用接着剤を硬化して光接続部303,304を設けて近接する出入口間を光接続することにより、フォトインタラプタを得る。
Finally, it is heated in a reflow oven, the cream solder is cured to electrically connect the electrodes, and the optical connection adhesive is cured to provide the
本具体例の光・電子複合回路において、第1光モジュール310は、モジュール基板12aの電気配線パターンの配線部分上にダイボンドされた発光素子12b10を備えている。この発光素子12b10は、IC302による動作制御に従って上方向に光を出力する。この光は、発光素子12b10を覆う透明樹脂部12c内を上方向に透過する。この透明樹脂部12c頂上部には右側テーパ面12e10が形成されており、右側テーパ面12e10は、光を反射して右方向に90度偏向させる。これにより、光は透明樹脂部12c内を右方向に透過し、透明樹脂部12c上部に接続された光導波路12f1に入射する。そして、光導波路12f1内を右方向に伝搬した光は、第1光モジュール310の右出入口から外部に取り出される。
In the optical / electronic composite circuit of this specific example, the first
右出入口から取り出された光は、直ちに光接続部303を透過して、第2光モジュール320の左出入口へ入射し、第2光モジュール320内に形成された光導波路22b1内を右方向に伝搬する。光導波路22b1は、第2光モジュール320中央部で手前方向に90度屈曲しており、この屈曲部の外隅部分はテーパ面22b11となっている。テーパ面22b11は、光導波路22b1内を伝搬する光を反射して手前方向に90度偏向させる。偏向後の光は光導波路22b1内を手前方向に伝搬し、手前出入口から外部に取り出される。
The light extracted from the right entrance is immediately transmitted through the
外部に取り出された光は、空気中を伝搬して切り込み部301b上方を横切った後、第3光モジュール330の奥出入口に入射し、第3光モジュール330内に形成された光導波路22b1内を手前方向に伝搬する。光導波路22b1は、第3光モジュール330中央部で左方向に90度屈曲しており、この屈曲部の外隅部分はテーパ面22b11となっている。テーパ面22b11は、光導波路22b1内を手前方向に伝搬する光を反射して左方向に90度偏向させる。偏向後の光は光導波路22b1内を左方向に伝搬し、左出入口から外部に取り出される。
The light extracted to the outside propagates in the air, crosses above the
外部に取り出された光は、直ちに光接続部304を透過して、第4光モジュール340の右出入口へ入射し、第4光モジュール340内に形成された光導波路12f1内を左方向に伝搬する。光導波路12f1は、透明樹脂部12c上部に接続されているので、光導波路12f1を伝搬した光は、透明樹脂部12c内を左方向に透過する。この透明樹脂部12c頂上部には、右側テーパ面12e10が形成されており、この右側テーパ面12e10は、光を反射して下方向に90度偏向させる。これにより、光は透明樹脂部12c内を下方向に透過し、モジュール基板12aの電気配線パターンの配線部分上にダイボンドされ、かつ、透明樹脂部12cに覆われた受光素子12b20上面の受光エリアに入射する。受光素子12b20は、受光した光の光量に応じてIC302へ電気信号を出力する。
The light extracted to the outside immediately passes through the
本具体例の光・電子複合回路はこのような構成を有しており、コイン305が切り込み部301bを通過したとき、切り込み部301b上方を横切る光が遮断されるので、受光素子12b20への入射光量が減り、IC302へ出力される電気信号の値が変化する。その結果、コインの通過を検出するフォトインタラプタを構成することができる。
The optical / electronic composite circuit of this specific example has such a configuration, and when the
<光・電子複合回路の具体例2>
前述の光・電子複合回路の具体例1では、コインの通過を検出するための光路、即ち遮断光路を1つのみ有するフォトインタラプタを示したが、本発明の光モジュールを用いることによって、複数の遮断光路を備えたフォトインタラプタを容易に形成することができる。
<Example 2 of optical / electronic composite circuit>
In the above-described specific example 1 of the optical / electronic composite circuit, the optical path for detecting the passage of the coin, that is, the photo interrupter having only one blocking optical path is shown. However, by using the optical module of the present invention, a plurality of optical interrupters can be used. A photo interrupter having a blocking optical path can be easily formed.
例えば、遮断光路を1つのみ有するフォトインタラプタを市販品購入に使用される自動販売機に組み込んだ場合、フォトインタラプタはコインの投入の有無は検出するが、コインの種類は特定しないので、扱いうるコインは1種類のみとなる。しかし、扱うコインの種類数に応じた数の遮断光路を備えたフォトインタラプタを組み込むことにより、従来から用いられている選別手段でコインを種類別に選別した後、種類別に各遮断光路でコインの有無を検出することで、複数種のコインを扱いうる自動販売機を実現することができる。その結果、市販品購入の選択肢を増やすことができる。 For example, when a photo interrupter having only one blocking light path is incorporated in a vending machine used for purchasing a commercial product, the photo interrupter detects whether or not a coin has been inserted, but it can be handled because the type of coin is not specified. There is only one type of coin. However, by incorporating photo interrupters with the number of blocking light paths corresponding to the number of types of coins to be handled, the coins are sorted by type using the conventional sorting means, and the presence or absence of coins in each blocking light path by type By detecting this, it is possible to realize a vending machine capable of handling a plurality of types of coins. As a result, options for purchasing a commercial product can be increased.
本具体例の光・電子複合回路は、複数の遮断光路を備えたフォトインタラプタを構成している。 The optical / electronic composite circuit of this example constitutes a photo interrupter having a plurality of blocking optical paths.
図19は、本発明の光・電子複合回路の具体例2を示す説明図であり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は同図(a)のP−P線断面図である。 FIG. 19 is an explanatory view showing a specific example 2 of the optical / electronic composite circuit of the present invention, wherein FIG. 19 (a) is a plan view and FIG. 19 (b) is a P-P line in FIG. 19 (a). It is sectional drawing.
なお、クリーム半田、光モジュールおよび回路基板の電気配線パターン、ならびに下面電極は非常に薄い部材であるため、図19(b)には図示していない。 The cream solder, the optical wiring pattern of the optical module and the circuit board, and the lower surface electrode are very thin members and are not shown in FIG.
本具体例では、6つの光モジュールを用いて光・電子複合回路を構成しており、第1光モジュール410として、図18に示す第1光モジュール310と同じ構成を有する光モジュールを用いており、第2光モジュール420として、図13に示す光モジュールを半時計周りに90度回転させた状態で用いており、第3光モジュール430として、図11に示す光モジュールを用いており、第4光モジュール440として、図11に示す光モジュールを時計回りに90度回転させた状態で用いており、第5光モジュール450として、図13に示す光モジュールを時計回りに90度回転させた状態で用いており、第6光モジュール460として、図18に示す第4光モジュール340と同じ構成を有する光モジュールを用いている。なお、第3光モジュール430および第4光モジュール440は、図11に示す光モジュールの受け部の代わりに受け部ガイドを備えている。
In this specific example, an optical / electronic composite circuit is configured using six optical modules, and an optical module having the same configuration as the first
この光・電子複合回路を製造する場合には、まず、回路基板401上面に形成された電気配線パターン401a上にクリーム半田を塗布し、IC402および第1光モジュール410を各実装位置に配置し、第2光モジュール420を、第1光モジュール410の右側面に密着させて第1光モジュール410の受け部ガイドに第2光モジュール420の受け部を組み合わせることにより第1光モジュール410の右側面に設けられた右出入口と第2光モジュール420の左側面に設けられた左出入口とを近接させた状態で、回路基板401上の実装位置に配置する。さらに、第3光モジュール430を、第2光モジュール420の右側面に密着させて第2光モジュール420の受け部に第3光モジュール430の受け部ガイドを組み合わせることにより第2光モジュール420の右側面に設けられた右出入口と第3光モジュール430の左側面に設けられた左出入口とを近接させた状態で、回路基板401上の実装位置に配置する。
When manufacturing this optical / electronic composite circuit, first, cream solder is applied on the
続いて、第4光モジュール440を、第3光モジュール430の手前側面に設けられた手前出入口と第4光モジュール440の奥側面に設けられた奥出入口とを対向させた状態で、回路基板401上の実装位置に配置する。さらに、第5光モジュール450を、第4光モジュール440の左側面に密着させて第4光モジュール440の受け部ガイドに第5光モジュール450の受け部を組み合わせることにより、第4光モジュール440の左側面に設けられた左出入口と第5光モジュール450の右側面に設けられた右出入口とを近接させ、かつ、第2光モジュール420の手前側面に設けられた手前出入口と第5光モジュール450の奥側面に設けられた奥出入口とを対向させた状態で、回路基板401上の実装位置に配置する。
Subsequently, in the state where the fourth
なお、第2光モジュール420の実装位置および第5光モジュール450の実装位置、ならびに第3光モジュール430の実装位置および第4光モジュール440の実装位置は、回路基板401に設けられた切り込み部401bを介してそれぞれ隣接している。
Note that the mounting position of the second
次いで、第6光モジュール460を、第5光モジュール450の左側面に密着させて第5光モジュール450の受け部を第6光モジュール460の受け部ガイドに組み合わせることにより第5光モジュール450の左側面に設けられた左出入口と第6光モジュール460の右側面に設けられた右出入口とを近接させた状態で、第6光モジュール460の実装位置に配置する。
Next, the sixth
その後、第1光モジュール410の右出入口と第2光モジュール420の左出入口との間、第2光モジュール420の右出入口と第3光モジュール430の左出入口との間、第4光モジュール440の左出入口と第5光モジュール450の右出入口との間、および第5光モジュール450の左出入口と第6光モジュール460の右出入口との間に光接続用接着剤を注入し、近接する出入口間に光接続用接着剤を塗布する。
Thereafter, between the right entrance of the first
最後に、リフロー炉で加熱して、クリーム半田を硬化して各電極間を電気的に接続するとともに、光接続用接着剤を硬化して光接続部403,404,405,406を設けて各出入口間を光接続することにより、フォトインタラプタを得る。
Finally, it is heated in a reflow oven to cure the cream solder to electrically connect the electrodes, and to cure the optical connection adhesive to provide the
本具体例の光・電子複合回路において、第2光モジュール420は、分岐部を有するT字形状の光導波路42b1を備えている。この光導波路42b1には、光接続部403と第2光モジュール420の左出入口とを介して、第1光モジュール410の右出入口から出力された光が入射される。入射された光は光導波路42b1内を右方向に伝搬し、伝搬した光のうちの一部分は、光導波路42b1の分岐部に形成されたテーパ面42b12に入射する。このテーパ面42b12は光を反射して手前方向に90度偏向させる。これにより、光は、分岐部から手前側面に設けられた手前出入口まで光導波路42b1内を手前方向に伝搬し、手前出入口から外部に取り出される。取り出された光は、切り込み部401a上方を横切り、第5光モジュール450の奥側面に設けられた奥出入口に入射する。また、光導波路42b1に入射した光のうちの他の部分は、分岐部に形成されたテーパ面42b12で反射されることなく、分岐部から右出入口まで光導波路42b1内を右方向に伝搬し、右出入口から外部に取り出される。取り出された光は、直ちに光接続部404を介して第3光モジュール430の左出入口に入射する。
In the optical / electronic composite circuit of this specific example, the second
一方、第5光モジュール450は、分岐部を有するT字形状の光導波路42b1を備えている。この光導波路42b1は、奥出入口から入射した光とともに、第5光モジュール450の右出入口から入射した光を左出入口まで伝搬する。即ち、奥出入口から入射した光は、光導波路42b1内を手前方向に伝搬し、分岐部に形成されたテーパ面42b13に入射する。これにより、光は分岐部で左方向に90度偏向させる。また、第5光モジュール450の右出入口から入射した光は、分岐部まで光導波路42b1内を左方向に伝搬し、分岐部からは、その一部が奥出入口から入射した光とともに、左出入口まで光導波路42b1内を左方向に伝搬し、左出入口から外部に取り出される。
On the other hand, the fifth
本具体例の光・電子複合回路はこのような構成を有しており、1つのコイン407が、第3光モジュール430と第4光モジュール440との間を通って切り込み部401bを通過したときには、第3光モジュール430の手前出入口から出力し第4光モジュール440の奥出入口に入射する光を遮断する。これにより、受光素子12b20への入射光量が減り、IC402へ出力される電気信号の値が変化する。一方、他の1つのコイン408が、第2光モジュール420および第5光モジュール450の間を通って切り込み部401bを通過したときには、第2光モジュール420の手前出入口から出力し第5光モジュール450の奥出入口に入射する光を遮断する。これにより、受光素子12b20への入射光量が減り、IC402へ出力される電気信号の値が変化する。
The optical / electronic composite circuit of this example has such a configuration, and when one
IC402は、各受光素子12b20への入射光量の変化量の違いにより、コインが切り込み部401aのどの位置を通過したのかを検出し、その結果、種類別にコインを検出している。
<光・電子複合回路の具体例3>
また、本発明の光・電子複合回路は、前述したようなフォトインタラプタに限定されるものではない。
The
<Example 3 of optical / electronic composite circuit>
The optical / electronic composite circuit of the present invention is not limited to the photo interrupter as described above.
図20は、本発明の光・電子複合回路の製造方法の一実施形態を示す説明図であり、具体例3の光・電子複合回路を製造する過程を示す説明図である。同図(a)は平面図であり、同図(b)は同図(a)のQ―Q線断面図である。 FIG. 20 is an explanatory view showing an embodiment of a method for manufacturing an optical / electronic composite circuit of the present invention, and is an explanatory view showing a process of manufacturing the optical / electronic composite circuit of Example 3. FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line QQ in FIG.
図21は、光・電子複合回路の具体例3を示す説明図であり、同図(a)は平面図であり、同図(b)は同図(a)のR―R線断面図である。 FIG. 21 is an explanatory view showing a specific example 3 of the optical / electronic composite circuit, where FIG. 21 (a) is a plan view, and FIG. 21 (b) is a cross-sectional view taken along the line RR of FIG. is there.
なお、半田クリーム、光モジュールおよび回路基板の電気配線パターン、ならびに下面電極は非常に薄い部材であるため、図20(b)および図21(b)には図示していない。 Note that the solder cream, the optical wiring pattern of the optical module and the circuit board, and the bottom electrode are very thin members and are not shown in FIGS. 20 (b) and 21 (b).
本具体例の回路基板上に光モジュールは、多段(本具体例では2段)構築して形成された光・電子複合回路を構成しており、4つの光モジュールと後述する1つのスペーサを用いて光・電子複合回路を構成している。また、第1光モジュール510として、図18に示す第4光モジュール340と同じ構成を有する光モジュールを用いており、第2光モジュール520として、図12に示す光モジュールを用いており、第3光モジュール530として、図14に示す光モジュールを180度回転させた状態で用いており、第4光モジュール540として、図18に示す第1光モジュール310と同じ構成を有する光モジュールを180度回転させた状態で用いている。
The optical module on the circuit board of this specific example constitutes an optical / electronic composite circuit formed by constructing multiple stages (in this specific example, two stages), and uses four optical modules and one spacer described later. This constitutes an optical / electronic composite circuit. Further, as the first
この光・電子複合回路を製造する場合には、図20に示すように、まず、回路基板501上にフォトエッチングなどを用いて形成された電気配線パターン501a上にクリーム半田を塗布し、各実装位置に、IC502および第1光モジュール510を配置し、第2光モジュール520を、第1光モジュール510の右側面に密着させて第1光モジュール510の受け部ガイドに第2光モジュール520の受け部を組み合わせ、第1光モジュール510の右側面に設けられた右出入口と第2光モジュール520の左側面に設けられた左出入口とを近接させた状態で配置する。続いて、図22に示すスペーサ550を、第2光モジュール520の右側面に密着させて第2光モジュール520の受け部にスペーサ550の受け部ガイドを組み合わせた状態で配置する。
When manufacturing this optical / electronic composite circuit, as shown in FIG. 20, first, cream solder is applied on an
図22は、図21に示す光・電子複合回路を構成するスペーサの一例を示す説明図である。同図(a)は平面図であり、同図(b)は側面図であり、同図(c)は底面図である。 FIG. 22 is an explanatory diagram showing an example of a spacer constituting the optical / electronic composite circuit shown in FIG. FIG. 4A is a plan view, FIG. 4B is a side view, and FIG. 4C is a bottom view.
スペーサ550は、例えば、電気配線パターンを上面に備えたモジュール基板550a上に、絶縁性樹脂部550bが形成されているとともに、前述の光モジュールと同様に、モジュール基板550a下面四隅には下面電極550cが形成されており、絶縁性樹脂部550b上面四隅には上面電極550dが形成されている。さらに、四方の側面下部には受け部または受け部ガイドが形成されており、図示されているように、ここでは受け部ガイド550eが形成されている。
In the
このスペーサ550は、光モジュールを多段構築する場合に、このスペーサ550上に配置される光モジュールの厚み方向(縦方向)の位置を決める手段であるとともに、回路基板上面の電気配線パターンの電極部と上方に配置される光モジュールの下面電極とを電気的に接続する手段でもある。また、スペーサ550は、光電変換素子、光導波路などを有する素子部を備えていないため、具体例1〜具体例7に示すような光モジュールよりも安価に製造できる。
The
このようなスペーサ550を回路基板501上に配置した後、図20に示すように、第1光モジュール510の右出入口と第2光モジュール520の左出入口との間および第2光モジュール520の上面に設けられた上出入口上に、光接続用接着剤503´、504´を塗布する。
After the
続いて、第2光モジュール520の上面電極32dおよびスペーサ550の上面電極550d上に、クリーム半田(図示せず)を塗布する。
Subsequently, cream solder (not shown) is applied on the
その後、図21に示すように、第3光モジュール530を、第2光モジュール520の上出入口と第3光モジュール530の下面に設けられた下出入口とを近接させ、かつ、第2光モジュール520の上面電極32dと第3光モジュール530の下面電極とを密着させた状態で、第2光モジュール520上に配置する。
Thereafter, as shown in FIG. 21, the third
続いて、第4光モジュール540を、第3光モジュール530の右側面に密着させて第3光モジュール530の受け部に第4光モジュール540の受け部ガイドを組み合わせて、第3光モジュール530の右出入口と第4光モジュール540の左側面に設けられた左出入口とを近接させ、かつ、スペーサ550の上面電極550dと第4光モジュール540の下面電極とを密着させた状態で、スペーサ550上に配置する。
Subsequently, the fourth
次いで、第3光モジュール530の右出入口と第4光モジュール540の左出入口との間に光接続用接着剤505´を塗布する。
Next, an optical connection adhesive 505 ′ is applied between the right entrance of the third
このような状態で、リフロー炉で加熱して、クリーム半田を硬化して各光モジュールを電気的に接続するとともに、光接続用接着剤503´,504´,505´を硬化して光接続用接着部503,504,505を形成し各出入口を光接続することにより、光・電子複合回路を得る。
In such a state, heating is performed in a reflow oven to cure the cream solder and electrically connect each optical module, and also cure the
本具体例の光・電子複合回路では、第3光モジュール530を用いて、上面に設けられた出入口(以下、「上出入口」という)と右出入口とから入射した光を、第2分岐光導波路52c1および主光導波路52b1を介して、下出入口から取り出している。
In the optical / electronic composite circuit of this specific example, the third
また、第4光モジュール540の発光素子12b10は、IC502による動作制御に従って光を出力する。この光は、第4光モジュール540の左出入口から外部に取り出され、直ちに光接続部505を介して、第3光モジュール530の右出入口から第1分岐光導波路52b2に入射し左方向に伝搬する。第1分岐光導波路52b2を伝搬した光は、主光導波路52b1に入射し、主光導波路52b1上面に設けられたテーパ面52b11に入射する。このテーパ面52b11は光を反射して下方向に90度偏向させる。偏向後の光は、第3光モジュール530の上出入口から入射した光とともに下出入口から外部に取り出される。
In addition, the light emitting element 12b10 of the fourth
そして、下出入口から取り出された光は、直ちに光接続部504を介して、第2光モジュール520の上出入口に入射し、封止部内光導波路32c1内を下方向に伝搬した後、素子部内光導波路32b1に入射し、テーパ面32b11で反射される。テーパ面32b11は光を左方向に90度偏向させる。偏向後の光は素子部内光導波路32b1内を左方向に伝搬し、左出入口から外部に取り出される。
Then, the light extracted from the lower entrance is immediately incident on the upper entrance of the second
外部に取り出された光は、直ちに光接続部503を介して、第1光モジュール510の右出入口から光導波路12f1に入射し左方向に伝搬する。光導波路12f1を伝搬した光は透明樹脂部12cを左方向に透過し、頂上部に形成されたテーパ面12e10に入射する。テーパ面12e10は光を反射し下方向に90度偏向させる。偏向後の光は、透明樹脂部12c内を下方向に伝搬し、受光素子12b20に入射する。
The light extracted outside enters the optical waveguide 12f1 from the right entrance of the first
本具体例の光・電子複合回路は、例えば、第3光モジュール530の上出入口から入射した光(外周光など)を第1光モジュール510内の受光素子12b20に導き電気信号に変換する、照度センサとして使用される。
The optical / electronic composite circuit of the present specific example converts, for example, light (peripheral light, etc.) incident from the upper entrance of the third
一般に、照度センサでは分光感度の調整が重要であり、分光感度の調整は、通常、カラーフィルターなどで実施されるため、経年変化が激しい。本具体例の光・電子複合回路は、第4光モジュール540内の発光素子12b10から発光した光も、第3光モジュール530の上出入口から入射した光とともに第1光モジュール510の受光素子12b20に入射するように構成されている。従って、本具体例の光・電子複合回路を照度センサとして用いた場合、第4光モジュール540内の発光素子12b10から出力された光で照度センサの校正(分光感度の調整)を実施することができる。その結果、カラーフィルターを用いることなく分光感度の調整ができるため、経年変化を低減することができる。
In general, adjustment of spectral sensitivity is important in an illuminance sensor, and spectral sensitivity adjustment is usually performed by a color filter or the like, and therefore, the secular change is severe. In the optical / electronic composite circuit of this specific example, the light emitted from the light emitting element 12b10 in the fourth
なお、本具体例では光・電子複合回路を照度センサとして用いた例を示したが、本発明の光・電子複合回路の用途は照度センサに限定されるものではない。 In this specific example, the optical / electronic composite circuit is used as an illuminance sensor. However, the use of the optical / electronic composite circuit of the present invention is not limited to the illuminance sensor.
また、ここでは、光モジュールの出入口に光接続用接着剤を塗布しているが、この代わりに、光モジュールの出入口にシリコンゴムの突起を設けてフレネル損失を抑えてもよい。 Here, the optical connection adhesive is applied to the entrance / exit of the optical module, but instead of this, a silicon rubber protrusion may be provided at the entrance / exit of the optical module to suppress the Fresnel loss.
さらにまた、本明細書においては、光回路部の上面四隅に上面電極を設けているが、光モジュールの利用形態によっては、上面電極を省略することができる。即ち、前述の光・電子複合回路の具体例3では、光モジュールを回路基板501上に多段構築しており、第2光モジュール520の下面電極(図示せず)および上面電極32dを介して回路基板501上の電気配線パターン501aと第3光モジュール530の下面電極(図示せず)とを電気的に接続している。そのため、第2光モジュール520として用いられる光モジュールは上面電極を備えている必要があり、第1、第3および第4光モジュール510,530,540として用いられる光モジュールは上面電極を備えている必要がない。例えば、光モジュールを形成する際に上面電極を省略した場合には光モジュールの製造コストを抑えることができ、また、上面電極を設けた場合には光モジュールの汎用性を広げることができる。
Furthermore, in the present specification, the upper surface electrodes are provided at the four upper surface corners of the optical circuit unit, but the upper surface electrodes can be omitted depending on the usage form of the optical module. That is, in the above-described specific example 3 of the optical / electronic composite circuit, the optical module is constructed in multiple stages on the
本発明の光モジュール、光モジュールの製造方法、光モジュールを用いて構成された光・電子複合回路、およびその製造方法は、光配線および電気配線を備えた回路を多品種少量生産する場合に活用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The optical module, the optical module manufacturing method, the optical / electronic composite circuit configured using the optical module, and the manufacturing method of the optical module according to the present invention are utilized in the case of producing a small variety of optical wiring and circuits having electrical wiring it can.
1 回路基板
1a 電気配線パターン
2a,2b 光モジュール
2a1 受け部
2b1 受け部ガイド
3 IC
4 光接続部
DESCRIPTION OF
4 Optical connections
Claims (15)
分割後モジュール基板となる一枚の基板上面に、複数の光モジュール分の素子部および封止部を形成した後、受け部を備える光モジュールを形成する場合には、幅広の第1ブレードを用いて基板上面側よりハーフダイシングを行ってダイシング溝を形成し、ダイシング溝底面に、第1ブレードよりも幅狭の第2ブレードを用いてフルダイシングを行い光モジュールを分割して単品化し、一方、受け部ガイドを備える光モジュールを形成する場合には、幅広の第1ブレードを用いて基板下面側よりハーフダイシングを行ってダイシング溝を形成し、ダイシング溝底面に、第1ブレードよりも幅狭の第2ブレードを用いてフルダイシングを行い光モジュールを分割して単品化することを特徴とする光モジュールの製造方法。 An optical module manufacturing method according to claim 1,
When forming an optical module having a receiving portion after forming element portions and sealing portions for a plurality of optical modules on the upper surface of one substrate to be a module substrate after division, a wide first blade is used. Then, half dicing is performed from the upper surface side of the substrate to form a dicing groove, and full dicing is performed on the bottom surface of the dicing groove using a second blade narrower than the first blade to divide the optical module into a single product, When forming an optical module having a receiving portion guide, a dicing groove is formed by performing half dicing from the lower surface side of the substrate using a wide first blade, and the bottom surface of the dicing groove is narrower than the first blade. A method of manufacturing an optical module, characterized in that full dicing is performed using a second blade to divide the optical module into a single product.
電気配線パターンが形成された回路基板と、電気配線パターン上に受け部と受け部ガイドが組み合わされた状態で配置され実装された複数の光モジュールとからなり、近接する2つの出入口間が、光接続用接着剤を塗布し硬化することにより形成された光接続部を介して光接続されており、回路基板の電気配線パターンおよび光モジュールの下面電極によって電気配線が形成されており、光モジュールの光導波路によって光配線が形成されていることを特徴とする光・電子複合回路。 An optical / electronic composite circuit configured using the optical module according to claim 1,
The circuit board on which the electrical wiring pattern is formed and a plurality of optical modules arranged and mounted in a state where the receiving portion and the receiving portion guide are combined on the electrical wiring pattern. It is optically connected through an optical connection formed by applying and curing a connecting adhesive, and electrical wiring is formed by the electrical wiring pattern of the circuit board and the lower surface electrode of the optical module. An optical / electronic composite circuit, wherein an optical wiring is formed by an optical waveguide.
電気配線パターンが形成された回路基板と、電気配線パターン上に実装された複数の光モジュールとからなり、近接する2つの出入口間が、光接続用接着剤を塗布し硬化することにより形成された光接続部を介して光接続されており、回路基板の電気配線パターンならびに光モジュールの下面電極および上面電極によって電気配線が形成されており、光モジュールの光導波路によって光配線が形成されていることを特徴とする光・電子複合回路。 An optical / electronic composite circuit configured using the optical module according to claim 7,
The circuit board on which the electrical wiring pattern is formed and a plurality of optical modules mounted on the electrical wiring pattern are formed by applying and curing an optical connection adhesive between two adjacent entrances and exits. It is optically connected through the optical connection part, the electrical wiring is formed by the electrical wiring pattern of the circuit board, the lower surface electrode and the upper surface electrode of the optical module, and the optical wiring is formed by the optical waveguide of the optical module Optical and electronic composite circuit characterized by
回路基板上面に形成された電気配線パターン上にクリーム半田を塗布する工程と、
電気配線パターン上に複数の光モジュールを配置する工程と、
リフロー炉に通してクリーム半田を硬化させて電気配線パターンと光モジュールの下面電極との間を半田付けする工程と、
近接する2つの出入口間に光接続用接着剤を塗布する工程と、
光接続用接着剤を硬化させて光接続部を形成する工程とからなることを特徴とする光・電子複合回路の製造方法。 A method of manufacturing an optical / electronic composite circuit according to claim 12,
Applying cream solder on the electrical wiring pattern formed on the upper surface of the circuit board;
Arranging a plurality of optical modules on the electrical wiring pattern;
Passing the reflow oven to cure the cream solder and soldering between the electrical wiring pattern and the bottom electrode of the optical module;
Applying an optical connection adhesive between two adjacent doorways;
A method for producing an optical / electronic composite circuit comprising: curing an optical connection adhesive to form an optical connection portion.
回路基板上面に形成された電気配線パターン上にクリーム半田を塗布する工程と、
電気配線パターン上に複数の光モジュールを配置する工程と、
光接続される出入口間に光接続用接着剤を塗布する工程と、
光モジュールの上面電極にクリーム半田を塗布する半田塗布ステップ、近接する2つの出入口がある場合にこれら出入口間に光接続用接着剤を塗布する第1接着剤塗布ステップ、配置されている光モジュールの上面に設けられた出入口と次段の光モジュールの下面に設けられた出入口とを光接続する場合に上面に設けられた出入口に光接続用接着剤を塗布する第2接着剤塗布ステップおよび上面電極上に光モジュールを配置する配置ステップからなる多層化工程と、
リフロー炉に通してクリーム半田を硬化させて電気配線パターンと光モジュールの下面電極との間を半田付けし、光接続用接着剤を硬化させて光接続部を形成する工程とからなり、
前記多層化工程を少なくとも1回実施することを特徴とする光・電子複合回路の製造方法。 A method of manufacturing an optical / electronic composite circuit according to claim 13,
Applying cream solder on the electrical wiring pattern formed on the upper surface of the circuit board;
Arranging a plurality of optical modules on the electrical wiring pattern;
Applying an optical connection adhesive between the optically connected entrance and exit;
A solder application step of applying cream solder to the upper surface electrode of the optical module, a first adhesive application step of applying an optical connection adhesive between the two entrances when there are two close entrances, and Second adhesive application step and upper surface electrode for applying optical connection adhesive to the entrance / exit provided on the upper surface when optically connecting the entrance / exit provided on the upper surface and the entrance / exit provided on the lower surface of the optical module of the next stage A multi-layer process comprising an arrangement step of arranging an optical module on the top;
It consists of the steps of passing through a reflow oven to cure the cream solder and soldering between the electrical wiring pattern and the lower electrode of the optical module, and curing the optical connection adhesive to form the optical connection part,
A method of manufacturing an optical / electronic composite circuit, wherein the multilayering step is performed at least once.
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