JP2009069186A - 光電子回路基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1及び第2の光モジュール12A、12B、及び光導波路10Cを備えた光電子回路基板1に開口13を設け、その開口13に光接続確認モジュール3を挿入する。光接続確認モジュール3は、第1〜第4の光信号取出部32a〜32dを有し、第1〜第4の光信号取出部32a〜32dは、それぞれが、ミラー322を有している。光接続確認モジュール3は、プッシュ操作を行うことにより、光導波路10を伝播する光信号2を光路変換し、光路変換された光信号2を第1〜第4の光信号取出部32a〜32dの上面323から可視光として出射させる。検査者は、出射した光信号2を目視することで、光接続の状態を確認することが出来る。
【選択図】図6
Description
(光電子回路基板1の構成)
図1(a)は、本発明の第1の実施の形態に係る光電子回路基板の斜視図であり、図1(b)は、本発明の第1の実施の形態に係る図1(a)のA−A線における光電子回路基板の中央部分の断面図であり、図1(c)は、本発明の第1の実施の形態に係る図1(a)のB−B線における光電子回路基板の断面図であり、図2は、本発明の第1の実施の形態に係る光接続確認モジュールを取り外したときの光電子回路基板の斜視図である。
第1の光モジュール12Aの発光素子125は、面発光型の発光ダイオード、又は面発光型半導体レーザ等の発光素子(面発光型光素子)である。第1の光モジュール12Aは、本実施の形態においては、4つの発光素子125を有する。例えば、4つの発光素子125は、所定の方向に沿ってアレイ状に配列されて形成される。なお、4つの発光素子125のそれぞれの間隔は、一例として250μmであるが、当該間隔は係る値に限定されるものではない。
第2の光モジュール12Bの受光素子129は、例えば、面型のフォトダイオード等を受光素子129として用いる。本実施形態においては、高速応答性に優れたGaAs系のPINフォトダイオードを受光素子129として用いる。第2の光モジュール12Bは、上述した第1の光モジュール12Aの4つの発光素子125に対応した4つの受光素子129を有する。例えば、4つの受光素子129は、所定の方向に沿ってアレイ状に配列されて形成される。なお、4つの受光素子129のそれぞれの間隔は、一例として250μmであるが、当該間隔は係る値に限定されるものではない。
第1の光モジュール12A及び第2の光モジュール12Bの支持基板122は、ガラス繊維とエポキシ樹脂との複合材料、すなわち、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料から形成される。例えば、支持基板122は、Flame Retardant Type 4(FR−4)から形成される。そして、支持基板122は、外部回路への実装側となる裏面に銅、金、又はアルミニウム等の導電性材料から形成された複数の端子120を有する。
制御部126は、発光素子125を駆動する駆動回路と、受光素子129が受光した光に基づいて光電変換された電気信号を増幅する増幅回路とを有している。
封止樹脂128は、エポキシ樹脂等の熱硬化性成形材料から形成され、ワイヤー123、制御部126、および端子127を光・熱や湿度などの環境から保護する。なお、封止樹脂128は、主成分をエポキシ樹脂にしてシリカ等の充填材を加えて形成してもよい。
基板10の第1の基板10Aと第2の基板10Bとは、例えば、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性材料から形成される。そして、第1の基板10Aは、第1の光モジュール12A及び第2の光モジュール12Bを搭載する側の表面に、銅、金、アルミニウム等の導電性材料から形成される複数の端子110Aを有する。
光導波路10Cは、コア100と、コア100の周囲に形成されてコア100を覆うクラッド101とを有する。コア100は、第1の基板10Aの開口部10a、10bに対応する位置に、コア100に対して45度に傾斜して設けられる第1の光路変換面としてのミラー10Dを含む。当該ミラー10Dは、発光素子125、コア100、及び受光素子129の間の光軸上にそれぞれ設けられる。そして、ミラー10Dの周囲にはクラッド101と同等の屈折率を有する光透過性樹脂10Eが充填され、ミラー10Dの表面は光透過性樹脂10Eによって覆われる。
図4(a)は、本発明の第1の実施の形態に係る光接続確認モジュールの斜視図であり、図4(b)は、本発明の第1の実施の形態に係る光接続確認モジュールの図4(a)のC−C線断面図であり、図4(c)は、本発明の第1の実施の形態に係る光信号取出部の斜視図であり、図4(d)は、本発明の第1の実施の形態に係る光信号取出部の断面図であり、図5A及びBは、本発明の第1の実施の形態に係る光接続確認モジュールの作製工程を示した概略図である。
第1〜第4の光信号取出部32a〜32dは、図4(c)に示すように、円柱形状を有して最下層に設けられ、光導波路10Cのクラッド101と同じ屈折率、材料、及び厚みを有して作製されたクラッド101Aと、半径が同じである円柱形状を有してクラッド101A上に設けられ、光導波路10Cのコア100と同じ屈折率、材料、及び厚みを有して作製されたコア100Bと、コア100B上に半円柱形状を有して設けられ、コア100A上に45度の角度を持って形成された凸部321を有する基部320と、金属材料の蒸着等の方法によって、凸部321上に45度の角度を持って設けられ、光導波路10Cのコア100から入射した光信号2の光路を垂直方向に変換する第2の光路変換面としてのミラー322と、基部320の側面に形成され、ミラー322によって光路が変換された光信号2を上面323から外部に出射させるコア100Cと、を備えて円柱形状を有するように構成されている。なお、ミラー322の角度は、45度に限定されず、光信号2を取り出す方向に基づいて変更可能である。
以下に、図5A及び図5Bを参照しながら、一例として、第1の光信号取出部32aの作製方法について説明する。他の第2〜第4の光信号取出部32b〜32dについても同様に作製される。
2 図5A(b)に示すように、クラッド101A上にコア100Bを形成する。
3 図5A(c)に示すように、図5A(b)に示すコア100B上に基部320を形成し、凹部321を形成する。
4 図5A(d)に示す凹部321に、金属材料による蒸着等によってミラー322を形成する。
5 図5A(e)に示すように、基部320の側部とミラー322にコア100Cを形成し、全体の形状を研磨し、第1の光信号取出部32aを作製する。
6 続いて、図5B(f)に示す矩形状を有する本体30を用意する。
7 図5B(g)に示すように、光導波路10Cのコア100の形状に合わせて側面を貫通する4つ穴を開け、その穴に矩形状のコア100Aを挿入する。
8 図5B(h)に示すように、光接続確認モジュール3の上面から下面に向かって貫通する貫通孔31を光導波路10Cのコア100の位置に合わせて4つ形成する。
9 図5B(i)に示すように、図5A(e)に示す第1の光取出部32aに対応する貫通孔31に、第1の光信号取出部32a挿入する。続いて、第2〜第4の光信号取出部32b〜32dを貫通孔に挿入し、光接続確認モジュール3は作製される。なお、第1〜第4の光信号取出部32a〜32dの作製方法は、これに限定されない。
弾性部材324は、例えば、弾性力を有するゴム材料、樹脂材料で形成され、光接続確認モジュール3に対して第2の基板10Bから第1の基板10A方向に弾性力を付加する。なお、弾性部材324は、例えば、開口13を貫通させ、第2の基板10Bの裏面側にアクチュエータを設け、アクチュエータの駆動力によって、光接続確認モジュール3を変位させる構成、又は、プッシュ操作した状態を保持・解除する構成としても良い。
以下に、第1の実施の形態における光電子回路基板の動作について、図1から図6を参照しつつ説明する。
一例として、光電子回路基板1の開口13に光接続確認モジュール3を挿入し、第1の光モジュール12Aから第2の光モジュール12Bへ画像信号を送信する場合について説明する。第1の光モジュール12Aの制御部126は、第2の光モジュール12Bに送信する画像信号に基づいて駆動回路に制御信号を出力する。駆動回路は、制御信号に応じて発光素子125への通電を制御する。発光素子125には、駆動回路の制御に基づいて、p型電極とn型電極との間に所定の電圧が印可される。これにより、画像信号は発光素子125が発する光信号2に変換され、発光素子125は、光信号2を波長850nmのレーザ光として出射する。
次に、光電子回路基板1の開口13に挿入された光接続確認モジュール3を用いて、第1及び第2の光モジュール12A、12Bが光導波路10Cと正しく光接続されているか否かを確認する操作について説明する。まず、第1の光モジュール12Aと光導波路10Cとが、正しく光接続されているときの動作について説明する。
続いて、光電子回路基板1の開口13に挿入された光接続確認モジュール3をスイッチとして用いて、第1の光モジュール12Aと第2の光モジュール12Bとの光接続のオン・オフを切換える場合について説明する。
図7は、本発明の第1の実施の形態の変形例に係る光電子回路基板の概略図である。なお、以下の記述において、第1の実施の形態と同一の構成及び機能を有する部分については、第1の実施の形態と同じ符号を付している。
図7における光電子回路基板1は、第1の実施の形態の変形例であり、第1及び第2の開口13A、13Bが、第1及び第2の光モジュール12A、12Bを結ぶ直線上で、かつ、第1及び第2の光モジュール12A、12Bの近傍に設けられ、第1及び第2の開口13A、13Bには、第1及び第2の光接続確認モジュール3A、3Bが、挿入されている。第1及び第2の光接続確認モジュール3A、3Bは、第1の実施の形態における光接続確認モジュール3と同一の構成及び機能を有する。
本変形例における光接続確認操作は、上記した第1の実施の形態と同様に、検査者が、第1又は第2の光接続確認モジュール3A、3Bを第1の基板10Aから第2の基板10B方向にプッシュ操作を行うことによって行われる。以下に、第1及び第2の光接続確認モジュール3A、3B毎の光接続確認操作について説明する。
本変形例におけるスイッチ動作は、第1の光接続確認モジュール3A、又は第2の光接続確認モジュール3Bを第1の基板10Aから第2の基板10B方向にプッシュ操作を行うことによって、第1の光モジュール12Aと第2の光モジュール12Bとの接続をオフすることができる。
(光電子回路基板の構成)
図8(a)は、本発明の第2の実施の形態に係る光電子回路基板の概略図であり、図8(b)は、本発明の第2の実施の形態に係る光接続確認モジュールの斜視図である。
光接続確認モジュール3Cは、図8(b)に示すように、本体30が、第1〜第4の可動部33a〜33dに分かれており、第1〜第4の可動部33a〜33dは、それぞれが独立してプッシュ操作できるように構成されている。
本実施の形態における光接続確認操作は、上記した第1の実施の形態では、第1及び第2の光モジュール12A、12B、及び光導波路10Cの光接続の確認を行うとき、光導波路10Cを伝播する光信号2をすべて遮断、つまり、第1の光モジュール12Aと第2の光モジュール12Bとの光接続をすべてオフにして行われるが、本実施の形態においては、第1〜第4の可動部33a〜33dを独立してプッシュ操作することができるので、すべての光接続がオフにされることなく、第1の実施の形態と同様の光接続確認操作ができる。
本実施の形態におけるスイッチ動作は、第1〜第4の可動部33a〜33dが光導波路10Cの各コア100に対して独立して接続のオン・オフが行える点について、第1の実施の形態及び変形例と異なっている。
図9は、本発明の第2の実施の形態の変形例に係る光電子回路基板の概略図である。
本実施の形態における光電子回路基板1は、第1の実施の形態の変形例と同様に、第1及び第2の光モジュール12A、12B付近に開口13A及び13Bを設け、第2の実施の形態における光接続確認モジュール3Cと構成及び機能が同一である第1及び第2の光接続確認モジュール3D、3Eを挿入して、構成されている。
本実施の形態における光接続確認操作については、上記した第1の実施の形態の変形例と同様であるが、第1及び第2の光接続確認モジュール3D、3Eの各第1〜第4の可動部33a〜33dが、それぞれ独立してプッシュ操作を行える点で異なっている。このように、第1及び第2の光接続確認モジュール3D、3Eの各第1〜第4の光信号取出部32a〜32dを独立してプッシュ操作を行うことができるので、すべての光信号2を遮断することなく、光接続確認操作を行うことができる。
本実施の形態の変形例におけるスイッチ動作は、第1及び第2の光接続確認モジュール3D、3Eがそれぞれ独立して第1〜第4の可動部33a〜33dをプッシュ操作を行える点において上記した第2の実施の形態と異なり、より自由度のあるオン・オフを行うことができる。
図10(a)は、本発明の第3の実施の形態に係る光電子回路基板の概略図であり、図10(b)は、本発明の第3の実施の形態に係る光接続確認モジュールの斜視図であり、図10(c)は、本発明の第3の実施の形態に係る光接続確認モジュール付近の図10(a)のD−D線断面図であり、図11(a)は、本発明の第3の実施の形態に係る光接続確認モジュールを挿入前の光電子回路基板を示す断面図であり、図11(b)は、本発明の第3の実施の形態に係る光接続確認モジュールを挿入後の光電子回路基板を示す断面図である。
第3の実施の形態に係る第1〜第4の光信号取出部32e〜32hは、図10(c)に示すように、コア100Aを介して入射する光信号2の一部を反射してコア100Cに入射させるハーフミラー322Aを設けた構成を有する。よって、第1及び第2の光モジュール12A、12Bの光接続をオフしなくても、光接続確認操作を行うことができる。
検査者は、プッシュ操作を光接続確認モジュール3Fの第4の可動部33hを基板面方向に押し込むようにして行うと、光接続確認モジュール3Fは、第2の基板10B方向に変位し、第4の光信号取出部32hのハーフミラー322Aが、図11(b)に示すように、光導波路10Cのコア100の位置に配置される。ここで言う検査者とは、工場出荷の検査者のみならず、営業やエンドユーザー等も含む。
本実施の形態におけるスイッチ動作は、第1〜第4の可動部33e〜33hが独立にプッシュ操作可能であるので、オンしたい光導波路10Cのコア100に対応した光接続確認モジュール3Fの可動部に対し、プッシュ操作を行うことによって行うことができる。
図12は、本発明の第3の実施の形態の変形例に係る光電子回路基板の概略図である。本変形例においては、第1及び第2の実施の形態の変形例と同様に第1及び第2の光モジュール12A、12B付近に第1及び第2の光接続確認モジュール3G、3Hが設けられている。
光接続確認操作については、第1及び第2の実施の形態の変形例と同様であるが、光接続の確認を行うとき、一部の光信号2が、ハーフミラー322Aを透過する点で異なっている。本変形例においては、光接続をオフすることなく、第1及び第2の光モジュール12A、12Bの光接続を確認することができる。
本変形例におけるスイッチ動作は、プッシュ操作を行うことによって、光接続がオンされる点で上記の第1及び第2の実施の形態の変形例と異なっている。検査者が、第1〜第4の可動部33e〜33hに対して独立してプッシュ操作を行うことによって、光接続のオン・オフを切り替えられる点は、第1及び第2の実施の形態の変形例と同様である。
Claims (7)
- 対向する第1及び第2の面を貫通する第1の開口を有する主基板と、
前記主基板の前記第2の面側に設けられ、前記第1の開口を通る光軸上に第1の光路変換面を有する光導波路と、
前記光軸上において前記光導波路の前記第1の光路変換面に光信号を入力、又は前記第1の光路変換面からの前記光信号を出力する光素子と、
前記主基板及び前記光導波路に設けられた第2の開口に挿入され、前記光導波路を伝播する前記光信号の光路を変換する第2の光路変換面を有する光接続確認モジュールと、
を備え、
前記光接続確認モジュールは、前記第1の面から前記第2の面方向のプッシュ操作に基づいて前記光導波路を伝播する前記光信号の光路を前記第2の光路変換面によって変換する光電子回路基板。 - 前記光導波路は、前記光信号が伝播する少なくとも1つのコアを有し、
前記光接続確認モジュールは、前記少なくとも1つのコアに基づいて前記少なくとも1つのコアを伝播する前記光信号の光路を前記第2の光路変換面によって変換し、光信号取出面から光信号を取り出す光信号取出部を有し、
前記光信号取出部は、前記プッシュ操作に基づいて前記光信号を前記光信号取出面から取り出す請求項1に記載の光電子回路基板。 - 前記光接続確認モジュールは、前記第1の開口との間に弾性部材を有し、
前記弾性部材は、前記第2の面から前記第1の面方向に弾性力を前記光接続確認モジュールに付加する請求項1又は2に記載の光電子回路基板。 - 前記光導波路は、前記光信号が伝播する少なくとも1つのコアを有し、
前記光接続確認モジュールは、前記少なくとも1つのコア毎に前記光信号取出部と共に変位可能な複数の可動部を有し、前記少なくとも1つのコア毎に前記光信号を取り出す請求項2又は3に記載の光電子回路基板。 - 前記光接続確認モジュールは、前記複数の可動部と前記第1の開口との間に複数の弾性部材を有し、
前記複数の弾性部材は、前記第2の面から前記第1の面方向に弾性力を前記光接続確認モジュールの前記複数の可動部に付加する請求項4に記載の光電子回路基板。 - 前記光接続確認モジュールの前記光信号取出部は、前記光導波路を伝播する前記光信号の一部の光路を変換する第3の光路変換面を有し、前記プッシュ操作に基づいて前記光信号の一部を取り出す請求項1から5のいずれか1項に記載の光電子回路基板。
- 前記光接続確認モジュールは、前記主基板及び前記光導波路に設けられた複数の開口に挿入され、前記プッシュ操作に基づいて前記光導波路を伝播する前記光信号の光路を前記光信号取出部の前記第2の光路変換面によって変換し、前記光信号を取り出す請求項6に記載の光電子回路基板。
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