JP2009053281A - Optical module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光モジュールに関するものである。 The present invention relates to an optical module.
光を情報伝送媒体とする光通信分野においては、光ファイバ等により伝送される光信号を受信または送信するため、光信号と電気信号とを相互に変換する光素子を備えた光モジュールが用いられている。電気信号から光信号への変換には、垂直共振器表面発光レーザ(Vertical cavity surface-emitting Laser:VCSEL)に代表される面発光素子が用いられ、光信号から電気信号への変換には、PINフォトダイオードに代表される面受光素子が用いられており、これらの光素子は基板に対して電気的に接続され、光ファイバ等は光素子に対して光学的に接続される。 In the field of optical communication using light as an information transmission medium, an optical module including an optical element that mutually converts an optical signal and an electrical signal is used to receive or transmit an optical signal transmitted through an optical fiber or the like. ing. A surface emitting element typified by a vertical cavity surface-emitting laser (VCSEL) is used for the conversion from an electrical signal to an optical signal, and a PIN is used for the conversion from an optical signal to an electrical signal. A surface light receiving element typified by a photodiode is used. These optical elements are electrically connected to the substrate, and optical fibers and the like are optically connected to the optical elements.
このような光モジュールは、配線基板(プリント配線板あるいはボード)上において光ファイバ等の光配線をする際の作業性や、保守交換の容易性などの点から、光ファイバ等の光伝送体がコネクタを介して着脱可能であることが望ましい。 Such an optical module has an optical transmission body such as an optical fiber from the viewpoint of workability when optical wiring such as an optical fiber is performed on a wiring board (printed wiring board or board), and ease of maintenance and replacement. It is desirable to be detachable via a connector.
また、光素子に光ファイバ等を着脱する場合、配線基板に対して水平方向に着脱する構造にすると、光素子を搭載した部品の周辺に光ファイバ等を着脱する作業用のスペースを設けざるを得ないことから、そのスペースには他の部品を実装できず、実装密度を上げられないという問題がある。したがって、光ファイバ等の着脱は配線基板に対して垂直方向に行うことができることが望ましい。 In addition, when an optical fiber or the like is attached to or detached from the optical element, a structure for attaching or detaching the optical fiber or the like around the component on which the optical element is mounted should be provided if it is configured to be attached or detached horizontally with respect to the wiring board. Since it cannot be obtained, there is a problem that other parts cannot be mounted in the space, and the mounting density cannot be increased. Therefore, it is desirable that the optical fiber or the like can be attached and detached in the direction perpendicular to the wiring board.
従来、このような要求に対応するものとして、光素子をその受発光面が配線基板に対して水平になるように搭載すると共に、光ファイバ等の端面に反射ミラー等を設けて光軸を垂直に変換したコネクタを用いることで、光ファイバ等と光素子とを垂直方向へ着脱自在に光学的に接続する光モジュールが提案されている(特許文献1参照)。
光素子は、たとえば、ドライバ集積回路装置などを共に搭載した基板あるいはパッケージ等の部品全体として配線基板上に実装される。このような部品を配線基板上のパッドに対して電気的に接続する形態として一般的なものとしては、BGA(Ball Grid Array)などのはんだボールのリフローによる接続などがあるが、このようなはんだ接続による方法では、多くの他の部品が実装されている配線基板上において光素子を搭載した部品に修理交換が必要となったときに、当該部品の交換が困難であり、あるいは交換作業が煩雑になるという問題があった。 The optical element is mounted on the wiring board as a whole component such as a substrate or a package on which a driver integrated circuit device or the like is mounted together. As a general form of electrically connecting such components to pads on a wiring board, there is connection by reflow of solder balls such as BGA (Ball Grid Array). In the connection method, when it is necessary to repair and replace a component on which an optical element is mounted on a wiring board on which many other components are mounted, it is difficult to replace the component or the replacement work is complicated. There was a problem of becoming.
このように、保守交換等の作業性および配線基板上の実装密度の確保の点から、光接続のみならず電気接続も配線基板に対して垂直に着脱でき、しかも容易に着脱できる構造が望まれていた。さらに、実装密度の向上等の点から光モジュール自体のさらなる小型化も望まれており、これらの要求を満足する製品を低コストで製造することも望まれている。 Thus, from the viewpoints of workability for maintenance and replacement and securing of mounting density on the wiring board, not only optical connection but also electrical connection can be attached to and detached from the wiring board vertically, and a structure that can be easily attached and detached is desired. It was. Furthermore, further miniaturization of the optical module itself is desired from the viewpoint of improving the mounting density, and it is also desired to produce a product that satisfies these requirements at a low cost.
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、大幅に小型化され、光接続と電気接続の両方を配線基板面に対して垂直に着脱することが可能であり、しかも低コストで製造可能な光モジュールを提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and is greatly reduced in size, and both optical connection and electrical connection can be attached to and detached from the surface of the wiring board perpendicularly. It is an object to provide an optical module that can be manufactured at low cost.
本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。 The present invention is characterized by the following in order to solve the above problems.
第1に、本発明の光モジュールは、光信号を伝送する光伝送路と、光信号を電気信号に変換し、または電気信号を光信号に変換する光素子とを光学的に接続する光モジュールであって、外部側の光軸と光素子側の光軸とが互いに垂直となる連続した光伝送路を形成する光伝送体および当該光伝送体を保持する保持部材を備えた上部構造体と、配線基板上に配置され、配線基板に対して垂直方向へ着脱自在に電気的に接続される光素子搭載基板と、配線基板上に設けられており、上部構造体が垂直方向へ着脱自在に装着され、上部構造体を装着することにより、光素子搭載基板の光素子に対して上部構造体の光伝送路が光学的に接続される装着体とを備えることを特徴とする。 1stly, the optical module of this invention optically connects the optical transmission line which transmits an optical signal, and the optical element which converts an optical signal into an electrical signal, or converts an electrical signal into an optical signal. An optical transmission body that forms a continuous optical transmission path in which the optical axis on the external side and the optical axis on the optical element side are perpendicular to each other, and an upper structure including a holding member that holds the optical transmission body, The optical element mounting substrate disposed on the wiring board and electrically connected to the wiring board in a detachable manner in the vertical direction, and provided on the wiring board, so that the upper structure is detachable in the vertical direction. It is equipped with the mounting body by which the optical transmission path of an upper structure is optically connected with respect to the optical element of an optical element mounting board | substrate by mounting | wearing and mounting an upper structure.
第2に、上記第1の光モジュールにおいて、装着体は、上部構造体を上方から嵌め込むことにより、上部構造体を弾性による下方への押圧力で保持する嵌合部材であることを特徴とする。 Second, in the first optical module, the mounting body is a fitting member that holds the upper structure with an elastic downward pressing force by fitting the upper structure from above. To do.
第3に、上記第2の光モジュールにおいて、光素子搭載基板に複数の位置決めピンが立設されており、上部構造体に、当該位置決めピンが挿入される複数の位置決め穴が設けられていると共に、嵌合部材の側面部に、上部構造体を装着したときに保持部材の外周部に当接して上部構造体の水平方向の位置を規制し、これにより上部構造体の位置決め穴に位置決めピンが挿入された光素子搭載基板を配線基板に対して位置決めする側板部が設けられていることを特徴とする。 Third, in the second optical module, a plurality of positioning pins are erected on the optical element mounting substrate, and a plurality of positioning holes into which the positioning pins are inserted are provided in the upper structure. When the upper structure is mounted on the side surface portion of the fitting member, the horizontal position of the upper structure is regulated by contacting the outer periphery of the holding member, whereby the positioning pin is placed in the positioning hole of the upper structure. A side plate portion for positioning the inserted optical element mounting substrate with respect to the wiring substrate is provided.
第4に、上記第2または第3の光モジュールにおいて、嵌合部材の下面部に、配線基板に当接する突起部が設けられていることを特徴とする。 Fourth, the second or third optical module is characterized in that a protrusion that contacts the wiring board is provided on the lower surface of the fitting member.
第5に、上記第1から第4のいずれかの光モジュールにおいて、光素子搭載基板と配線基板との間に配置される異方導電性シートを備えることを特徴とする。 Fifthly, any one of the first to fourth optical modules includes an anisotropic conductive sheet disposed between the optical element mounting substrate and the wiring substrate.
第6に、上記第1から第4のいずれかの光モジュールにおいて、光素子搭載基板と配線基板との間に配置される電気コネクタを備えることを特徴とする。 Sixth, in any one of the first to fourth optical modules, an electrical connector disposed between the optical element mounting substrate and the wiring substrate is provided.
第7に、上記第1から第6のいずれかの光モジュールにおいて、上部構造体の光伝送体は、円弧状に曲げられた構造を有し、光伝送体における外部側の光軸と光素子側の光軸とが互いに垂直であることを特徴とする。 Seventhly, in any one of the first to sixth optical modules, the optical transmission body of the upper structure has a structure bent in an arc shape, and an optical axis and an optical element on the outer side of the optical transmission body The optical axes on the side are perpendicular to each other.
第8に、上記第1から第6のいずれかの光モジュールにおいて、上部構造体の光伝送体の端面近傍に、光伝送路の光軸を垂直に変換する光反射面が設けられていることを特徴とする。 Eighth, in any one of the first to sixth optical modules, a light reflecting surface for vertically converting the optical axis of the optical transmission path is provided in the vicinity of the end surface of the optical transmission body of the upper structure. It is characterized by.
上記第1の発明によれば、上部構造体の光伝送路の光軸を外部側の水平方向から光素子側の垂直下向き方向に変換し、配線基板上の装着部材に対して垂直方向に着脱自在とすると共に、配線基板上に光素子搭載基板を載置する構造としており、上部構造体を装着部材に装着することにより、配線基板上に載置された光素子搭載基板に対して上部構造体が位置決めされて上部構造体の光伝送路と光素子搭載基板の光素子とが光学的に接続される。 According to the first aspect of the invention, the optical axis of the optical transmission line of the upper structure is converted from the horizontal direction on the outer side to the vertical downward direction on the optical element side, and is attached to and detached from the mounting member on the wiring board in the vertical direction. The optical device mounting substrate is mounted on the wiring board, and the upper structure is mounted on the mounting member so that the upper structure is placed on the optical device mounting substrate mounted on the wiring substrate. The body is positioned and the optical transmission path of the upper structure and the optical element of the optical element mounting substrate are optically connected.
したがって、光接続と電気接続の両方が配線基板面に対して垂直に着脱することができ、保守交換等の際に光学的にも電気的にも切り離しが可能であるため、保守交換等が容易であり、さらに、光素子搭載基板が配置される周囲に着脱のための作業用のスペースを設ける必要がなく、配線基板上の実装密度を上げることができると共に、高密度に部品が実装されている中で、ユーザが配線基板上に光モジュールを配置する場所の選択性、拡張性を高めることができる。しかも、上記の構造とすることで光モジュールを全体として大幅に小型化することができ、低コストで光モジュールを製造することができる。 Therefore, both optical connection and electrical connection can be attached and detached perpendicular to the wiring board surface, and can be disconnected both optically and electrically during maintenance replacement, etc., so that maintenance replacement is easy. Furthermore, it is not necessary to provide a work space for attachment / detachment around the optical element mounting board, and the mounting density on the wiring board can be increased, and the components are mounted at a high density. The user can improve the selectivity and expandability of the place where the user places the optical module on the wiring board. Moreover, with the above structure, the optical module can be significantly reduced as a whole, and the optical module can be manufactured at low cost.
上記第2の発明によれば、上部構造体を配線基板上に固定された嵌合部材に対して上方から嵌め込むことにより、上部構造体を嵌合部材の弾性による下方への押圧力で保持するようにしたので、上記第1の発明の効果に加え、上部構造体が光素子搭載基板に対して光学的に接続されるように適切に上下方向の位置決めがなされる形態で装着できると共に、上部構造体を介して光素子搭載基板を配線基板に対して押圧することで、光素子搭載基板と配線基板とを電気的に接続することができる。さらに、嵌合部材から上部構造体を上方へ抜き出すことで容易に光学的な切り離しが可能であり、次いでその下から光素子搭載基板を上方へ取り出すことで容易に電気的な切り離しが可能である。 According to the second aspect of the invention, the upper structure is held by the downward pressing force due to the elasticity of the fitting member by fitting the upper structure into the fitting member fixed on the wiring board from above. In addition to the effects of the first invention, the upper structure can be mounted in a form that is appropriately positioned in the vertical direction so as to be optically connected to the optical element mounting substrate. By pressing the optical element mounting substrate against the wiring substrate via the upper structure, the optical element mounting substrate and the wiring substrate can be electrically connected. Further, the optical structure can be easily separated by pulling the upper structure upward from the fitting member, and then the electrical element can be easily separated by taking the optical element mounting substrate upward from below. .
上記第3の発明によれば、上記第2の発明の効果に加え、光素子搭載基板の上に立設された位置決めピンを上部構造体の下面に設けられた位置決め穴に挿入することで、上部構造体の光伝送路と光素子搭載基板の光素子とが水平方向に適切な精度で位置合わせされてこれらを光学的に接続でき、さらに、上部構造体の保持部材の外周部を嵌合部材の側板部に当接させて上部構造体の水平方向の位置を規制することで、間接的に光素子搭載基板が配線基板に対して水平方向に位置決めされるので、電気的な接続の水平方向の位置決めも適切な精度で行うことができる。 According to the third aspect of the invention, in addition to the effect of the second aspect of the invention, by inserting the positioning pin erected on the optical element mounting substrate into the positioning hole provided on the lower surface of the upper structure, The optical transmission path of the upper structure and the optical element of the optical element mounting substrate are aligned with appropriate accuracy in the horizontal direction, and these can be optically connected, and the outer periphery of the holding member of the upper structure is fitted. By restricting the horizontal position of the upper structure by abutting against the side plate portion of the member, the optical element mounting board is indirectly positioned in the horizontal direction with respect to the wiring board. Directional positioning can also be performed with appropriate accuracy.
上記第4の発明によれば、嵌合部材の下面部に突起部を設けて、配線基板に対して突起部で当接することにより嵌合部材の下面と配線基板面とを離間させるようにしたので、上記第2および第3の発明の効果に加え、金属などの導電性材料で形成された嵌合部材による、電気的な反射やノイズなどの配線基板上の信号伝送への影響を抑制することができ、光モジュールの動作性能を向上させることができる。 According to the fourth aspect of the invention, the protrusion is provided on the lower surface portion of the fitting member, and the lower surface of the fitting member and the wiring board surface are separated from each other by contacting the wiring board with the protrusion portion. Therefore, in addition to the effects of the second and third inventions, the influence of signal reflection on the wiring board such as electrical reflection and noise by the fitting member formed of a conductive material such as metal is suppressed. The operational performance of the optical module can be improved.
上記第5の発明によれば、光素子搭載基板と配線基板との間に異方導電性シートを配置し、これらを異方導電性シートを介して電気的に接続するようにしたので、上記第1から第4の発明の効果に加え、光素子搭載基板を配線基板から容易に切り離すことができ、光モジュールの上下方向の厚みを小さくすることができ、さらに光素子搭載基板の実装密度を上げて光モジュールを小型化することができる。しかも、嵌合部材による下方への押圧によって異方導電性シートを垂直方向に導通する状態とする簡易かつ低コストな構成で良好な電気接続を達成することができる。 According to the fifth invention, the anisotropic conductive sheet is disposed between the optical element mounting substrate and the wiring substrate, and these are electrically connected via the anisotropic conductive sheet. In addition to the effects of the first to fourth inventions, the optical element mounting board can be easily separated from the wiring board, the thickness of the optical module in the vertical direction can be reduced, and the mounting density of the optical element mounting board can be reduced. The optical module can be reduced in size by raising it. Moreover, good electrical connection can be achieved with a simple and low-cost configuration in which the anisotropic conductive sheet is brought into a state of conducting in the vertical direction by downward pressing by the fitting member.
上記第6の発明によれば、光素子搭載基板と配線基板との間に電気コネクタを配置し、これらを電気コネクタを介して電気的に接続するようにしたので、上記第1から第4の発明の効果に加え、光素子搭載基板を配線基板から容易に切り離すことができ、光モジュールの上下方向の厚みを小さくすることができ、さらに光素子搭載基板の実装密度を上げて光モジュールを小型化することができる。 According to the sixth aspect of the invention, the electrical connector is disposed between the optical element mounting substrate and the wiring substrate, and these are electrically connected via the electrical connector. In addition to the effects of the invention, the optical element mounting board can be easily separated from the wiring board, the vertical thickness of the optical module can be reduced, and the mounting density of the optical element mounting board is increased to reduce the size of the optical module. Can be
上記第7の発明によれば、上部構造体の光伝送体を円弧状に曲げた構造とすることで外部側の光軸と光素子側の光軸とを垂直に変換するようにしたので、上記第1から第6の発明の効果に加え、上部構造体をさらに小型化することができ、しかもレンズ等の別途の光学部材を要しないので光モジュールを低コストで製造することができる。 According to the seventh invention, since the optical transmission body of the upper structure is bent in an arc shape, the optical axis on the external side and the optical axis on the optical element side are converted vertically, In addition to the effects of the first to sixth inventions, the upper structure can be further reduced in size, and an optical module can be manufactured at a low cost since no separate optical member such as a lens is required.
上記第8の発明によれば、上部構造体の光伝送体の端面近傍に、光伝送路の光軸を垂直に変換する光反射面が設けたので、上記第1から第6の発明の効果に加え、外部側の光軸と光素子側の光軸とを垂直に適切に変換することができる。 According to the eighth aspect of the invention, since the light reflecting surface for converting the optical axis of the optical transmission line to be perpendicular is provided in the vicinity of the end face of the optical transmission member of the upper structure, the effects of the first to sixth aspects of the invention are provided. In addition, the optical axis on the external side and the optical axis on the optical element side can be appropriately converted vertically.
本明細書において、「光伝送体」には、ガラス製、樹脂製等の光ファイバ、樹脂製等の光導波路などが含まれる。以下の実施形態では光ファイバを用いた例を説明するが、本発明において適用される光伝送体はこれに限定されるものではなく、光導波路等のように、光伝送路を構成する各種のものを適用することができる。 In this specification, the “optical transmission body” includes an optical fiber made of glass or resin, an optical waveguide made of resin, or the like. In the following embodiment, an example using an optical fiber will be described. However, the optical transmission body applied in the present invention is not limited to this, and various types of optical transmission lines such as an optical waveguide can be configured. Things can be applied.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1および図2は、本発明の一実施形態における光モジュールを示す斜視図であり、図1は光接続および電気接続を切り離した状態、図2は光接続および電気接続をした状態を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are perspective views showing an optical module according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a state in which optical connection and electrical connection are disconnected, and FIG. 2 shows a state in which optical connection and electrical connection are made. Yes.
図1に示すように、本実施形態の光モジュール1は、光ファイバ7が保持部材6により保持された上部構造体5と、光素子40を搭載した光素子搭載基板30と、異方導電性シート60と、配線基板70(プリント配線板あるいはボード)上に固定された嵌合部材50とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
この光モジュール1は、配線基板70上の嵌合部材50内の開口部51に異方導電性シート60を配置し、その上に光素子搭載基板30を配置し、さらにその上から上部構造体5を垂直に嵌めこんで図2に示すように装着することにより、上部構造体5の光ファイバ7と光素子搭載基板30の光素子40が光学的に接続し、光素子搭載基板30と配線基板70が異方導電性シート60を介して電気的に接続されるようになっている。図2に示す装着状態の光モジュール1は、全体として、たとえば幅10mm×10mm、厚さ6.4mmのコンパクトなサイズのモジュールを構成している。
In this
図3(a)は上部構造体5の上面図、図3(b)は下面図、図3(c)は側面図である。上部構造体5は、樹脂製の保持部材6の背面から、複数本(本実施形態では12本)の光ファイバ7が並列したテープファイバ8が保持部材6内に水平に入り込み、保持部材6内で光ファイバ7が円弧状に曲げられて図3(b)に示すように光ファイバ7の端面7aが保持部材6の下面から垂直に露出した構造を有している。
3A is a top view of the
保持部材6の上面における光ファイバ7と平行な両側周縁部には、当該周縁部に沿ってテーパ面を成す一対の肩部12が設けられており、図1の嵌合部材50内に嵌め込んで装着したときに嵌合部材50の上部に設けられた一対の突条部52が保持部材6の肩部12に当接して下方に押圧するようになっている。
A pair of
また、図3(b)に示すように、保持部材6の下面における前方側には、保持部材6の両側面側の対称位置に2つの位置決め穴11が設けられており、図1の嵌合部材50内に嵌め込んで装着したときに、光素子搭載基板30に立設された位置決めピン42が保持部材6の位置決め穴11に挿入されて上部構造体5と光素子搭載基板30とが水平方向に位置決めされるようになっている。
Further, as shown in FIG. 3B, two
保持部材6は、図4(a)および図4(b)に示すように上側部材10と下側部材20とから構成されており、上側部材10と下側部材20によって光ファイバ7を挟み込んで保持するようになっている。図4(b)に示すように、上側部材10の下面側には光ファイバ7の円弧形状に対応した曲面上に、たとえば断面V字状などのガイド溝14が平行に設けられており、これらのガイド溝14のそれぞれに光ファイバ7が1本ずつ配置され案内されるようになっている。
The holding
一方、図4(a)に示すように、下側部材20の上面側には光ファイバ7の円弧形状に対応した曲面を成す光ファイバ保持面22が設けられており、上側部材10と下側部材20によって光ファイバ7を挟み込むことにより、上側部材10のガイド溝14と下側部材20の光ファイバ保持面22との間で光ファイバ7を円弧状に曲げられた状態で保持するようになっている。
On the other hand, as shown in FIG. 4A, an optical fiber holding surface 22 having a curved surface corresponding to the arc shape of the
上部構造体5を組み立てる際には、上側部材10の両側面部に設けられた2つの係合穴13に下側部材20の両側面部に設けられた2つの係合爪21を係合させることにより上側部材10と下側部材20を互いに固定した後、光ファイバ7のテープファイバ8から露出して1本ずつに分かれた先端側部分を、上側部材10のガイド溝14に沿って挿入し、複数の光ファイバ7の端面7aを治具等を用いて揃え、接着剤により固定する。このようにして作製された上部構造体5の上側部材10、光ファイバ7、および下側部材20の配置状態を図5(a)および図5(b)に示す。
When assembling the
図5(b)に示すように、保持部材6に保持された光ファイバ7は、円弧状に曲げられることにより、水平な外部側光軸65aから下方へ向かう光素子側光軸65bへ光軸方向が変換されている。円弧部分の曲率半径Rは、たとえば1〜3mmと小さく、上部構造体5の上下方向が低背化され、かつ、水平方向も小型化されている。
As shown in FIG. 5 (b), the
このように光ファイバ7の円弧部分の曲率半径Rを小さくするために、光ファイバ7として直径80μmのガラスファイバを用いている。一般的に多く用いられているガラスファイバの直径は125μmであるが、このような細径のガラスファイバを用いることで、信号光の外部への漏れを抑制することができる。また、光ファイバ7の強度を確保し、一ずれを抑制するために、ガラスファイバの外周部に厚さ22.5μmの樹脂被覆を設けている。
Thus, in order to reduce the radius of curvature R of the arc portion of the
図6は、光素子搭載基板30の上面側斜視図である。同図に示す光素子搭載基板30は、外周部に沿って壁部32が立設された箱状のセラミック基板31を備えており、セラミック基板31上の前方側の位置には光ファイバ7と同数の光素子40が並んで搭載されている。これらの複数の光素子40は、面発光素子のVCSELと面受光素子のPINフォトダイオードから構成されている。壁部32の上面32aは光学的基準面を構成しており、上部構造体5の下面に当接することにより、光ファイバ7の端面7aと光素子40とが垂直方向に位置決めされる。
FIG. 6 is a top perspective view of the optical
セラミック基板31上における光素子40の後方には、光素子40のドライバ集積回路装置41が搭載されており、光素子40とドライバ集積回路装置41はボンディングワイヤによって接続されている。その他、セラミック基板31上には他の電子部品が搭載されていると共に、セラミック基板31上の電子部品は、プリント配線33等から、図示はしないが、セラミック基板31を貫通するスルーホールを介して、セラミック基板31の裏面に設けられたピッチ500μm、直径300〜350μm、高さ10μmのパッド電極に電気的に接続されている。
A driver integrated circuit device 41 of the
セラミック基板31上における光素子40の両側の位置には、突出高さ2mm、突出部分の直径0.7mmの一対の位置決めピン42が立設されており、これらの位置決めピン42が上部構造体5の位置決め穴13に挿入されることにより光素子搭載基板30と上部構造体5が水平方向に位置決めされるようになっている。
A pair of positioning pins 42 having a protruding height of 2 mm and a protruding portion diameter of 0.7 mm are erected at positions on both sides of the
図7(a)は、嵌合部材50を上方側から見た斜視図、図7(b)は下方側から見た斜視図、図8(a)は上面図、図8(b)は下面図である。嵌合部材50は、金属等の剛性および弾性を有する材料から形成されており、その底部には略正方形の開口部51が設けられている。開口部51の左右の辺は垂直に折り曲げられて上方に延び、その上端部には内方に突出した突条部52が形成されている。
7A is a perspective view of the
嵌合部材50の側面部には、開口部51の4辺それぞれの中央部から垂直に折り曲げられて上方に延びる側板部53が立設されている。これらの側板部53は、上部構造体5を装着したときに保持部材6の外周部が当接して上部構造体5の水平方向の位置を規制し、これにより、光素子搭載基板30の位置決めピン42が上部構造体5の位置決め穴11に挿入されることで上部構造体5に対して位置決めされた光素子搭載基板30を、間接的に、配線基板70に対して水平方向に、光素子搭載基板30の裏面電極と配線基板70のパッドが重なる適切な精度、たとえば50〜100μm以下の精度で位置決めされる。
On the side surface portion of the
嵌合部材50の下面には、4隅の近傍の対称位置に突起部54が設けられており、嵌合部材50は配線基板70に対して突起部54で当接して絶縁性接着剤などを用いて固定されている。これにより、嵌合部材50の下面と配線基板70の上面とが所定間隔、たとえば150μm程度もしくはそれ以上の間隔をおいて離間するようになっている。金属などの導電性材料で形成された嵌合部材50を配線基板70に対して面接触で固定した場合、電気的な反射やノイズなどにより配線基板70上の信号伝送に影響し、それにより光モジュール1の動作性能に影響する場合があるが、突起部54を設けて嵌合部材50の下面と配線基板70の上面とを離間させることにより、これらの影響を回避することができる。
図1の異方導電性シート60は、加圧によって垂直方向への導通が確保されるものであり、特に制限なく各種のものを用いることができるが、たとえばシリコーンゴムなどの弾性をもつ絶縁性基材に、金属等の導電性粒子が分散されたもの、あるいは導電性の線材を埋設したものなどを用いることができる。絶縁性基材上に導電性のパッドが設けられたものを用いるようにしてもよい。異方導電性シート60の厚さは、たとえば0.1〜1mmである。
The anisotropic
以上の構成を備えた光モジュール1を図1のように光接続および電気接続が切り離された状態から図2のように光接続および電気接続をした状態に組み立てる際には、まず図1の配線基板70上に固定された嵌合部材50の開口部51内に異方導電性シート60を配置する。次いでその上に光素子搭載基板30を配置し、さらにその上から上部構造体5を嵌合部材50に垂直に嵌め込む。
When assembling the
このとき、光素子搭載基板30の位置決めピン42が上部構造体5の位置決め穴11に挿入されて、光素子搭載基板30に対して上部構造体5が水平方向に所定の精度、たとえば3〜5μmの精度で位置決めされると共に、保持部材6の側面が側板部53に規制されて、光素子搭載基板30が配線基板70に対して間接的に水平方向に位置決めされる。配線基板70上には、ピッチ500μm、直径300〜350μm、高さ100μmのはんだバンプが形成されており、これらのはんだバンプに対して、光素子搭載基板30の下面に設けられたピッチ500μm、直径300〜350μm、高さ10μmの裏面電極が位置合わせされる。
At this time, the positioning pins 42 of the optical
そして、嵌合部材50の弾性により上部構造体5は下方に押圧され、これにより異方導電性シート60が加圧されて導通状態となる。これにより、異方導電性シート60を介して光素子搭載基板30の裏面電極と配線基板70上のはんだバンプとが電気的に接続される。
Then, the
また、光素子搭載基板30の位置決めピン42が上部構造体5の位置決め穴11に挿入されることにより、図9の断面図に示すように光ファイバ7の端面7aと、光素子40との水平方向の位置決めがされると共に、保持部材6の下面6aと光素子搭載基板30の壁部32の上面32aとが当接することにより、光ファイバ7の端面7aと、光素子40との垂直方向の位置決めがされて、これらが光学的に接続される。
Further, when the positioning pins 42 of the optical
このようにして、光モジュール1は図2に示す状態で垂直方向へ電気的および光学的に接続され、光ファイバ7を通じて外部との間で伝送される光信号の送受信が可能な状態とされる。
In this way, the
そして、たとえば保守交換時などにおいては、上部構造体5を嵌合部材50から垂直に抜き出すことで光接続を容易に切り離すことができ、次いで光素子搭載基板30を異方導電性シート60上から垂直に取り出すことで電気接続を容易に切り離すことができる。
For example, during maintenance replacement, the optical connection can be easily disconnected by pulling out the
以上に、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更が可能である。たとえば、上記の実施形態では、嵌合部材50を用いて上部構造体5を垂直方向へ着脱自在に装着し、光素子搭載基板30の光素子40に対して上部構造体5の光伝送路を光学的に接続するようにしたが、このような機能を有する装着体として、たとえば配線基板70に嵌合穴を設けると共に、上部構造体5にラッチ構造を設けて、上部構造体5のラッチ構造を、装着体である配線基板70の嵌合穴に嵌合させて装着するようにしてもよい。
The present invention has been described above based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the above-described embodiment, the
上部構造体5において光伝送路の光軸を垂直に変換した構造としては、図10に示すように、水平に保持した光ファイバ7の端面7aに45度の角度をもつ光反射面71を配置して、信号光を光反射面71で反射させることで外部側光軸65aと光素子側光軸65bとを垂直に変換するものであってもよい。
In the
光素子40として、レーザダイオードなどのVCSEL以外の面発光素子を用いてもよく、PINフォトダイオード以外の面受光素子を用いるようにしてもよい。
As the
1 光モジュール
5 上部構造体
6 保持部材
6a 下面
7 光ファイバ
7a 端面
8 テープファイバ
10 上側部材
11 位置決め穴
12 肩部
13 係合穴
14 ガイド溝
20 下側部材
21 係合爪
22 光ファイバ保持面
30 光素子搭載基板
31 セラミック基板
32 壁部
32a 上面
33 プリント配線
40 光素子
41 ドライバ集積回路
42 位置決めピン
50 嵌合部材
51 開口部
52 突条部
53 側板部
54 突起部
60 異方導電性シート
65a 外部側光軸
65b 光素子側光軸
70 配線基板
71 光反射面
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