JP2012145794A - 光ファイバ保持部材、光電気変換モジュール用部品及び光電気変換モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで容易に製造でき、信頼性の高い光伝送が可能な光ファイバ保持部材、光電気変換モジュール用部品及び光電気変換モジュールを提供する。
【解決手段】ガラスファイバが挿入される光ファイバ挿通孔１３が形成され、ガラスファイバの挿入方向前方側の前端２２に電極１４が設けられたフェルール１２を有する光ファイバ保持部材１１であって、電極１４は、フェルール１２の前端２２に隣接する側面である上面１２ａ及び下面１２ｂへ向かって直線的に延在されて、端部が上面１２ａ及び下面１２ｂで露出されてパッド面１４ａとされているとともに、電極１４の一部が、フェルール１２の前端２２でリブ２０により覆われている。
【選択図】図３

Description

本発明は、光伝送等に用いられる光ファイバ保持部材、光電気変換モジュール用部品及び光電気変換モジュールに関する。

ＬＳＩ間信号の高速化に伴い、電気による伝送ではノイズ、消費電力増加を解消することが困難となってきている。そこで、近年、ＬＳＩ間を、電磁障害や周波数依存性損失が殆どない光通信で伝送する試みがなされている。
この光伝送に用いられる光配線部品として、電気配線を有する光伝送路保持部材の保持穴開口位置に光半導体素子が実装されて電気配線の素子接続部に電気的に接続され、保持穴に光ファイバや光導波路といった光伝送路が搭載され、光半導体素子および光伝送路が接着剤により光伝送路保持部材に固定されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この光配線部品では、光半導体素子搭載面に凹部が形成され、この凹部の外側から内側まで電気配線が連続して形成され、凹部の底面に電気配線の光半導体素子接続部を有している。

特開２００７−３９０６号公報

ところで、上記のような光配線部品は、凹部を有する光半導体素子面に沿って電気配線を屈曲させて配線しているため、高速伝送特性（クロストーク）に悪影響が生じ、発光素子と駆動ＩＣを有する送信側の電流によって受光素子とアンプを有する受信側の電流にノイズが生じるおそれがあった。また、電気配線を屈曲させて配線すると、電気配線の配線長が長くなり、この場合も、高周波特性の低下や電気的ノイズの発生を起こすおそれがあった。
しかも、光伝送保持部材を成形する際に、光半導体素子面の凹部に沿って電気配線を複雑に屈曲させ、この複雑形状の電気配線を金型へ配置させてインサート成型しなければならず、製造作業の煩雑化を招くとともに、製造コストが嵩んでしまう。

本発明の目的は、低コストで容易に製造でき、信頼性の高い光伝送が可能な光ファイバ保持部材、光電気変換モジュール用部品及び光電気変換モジュールを提供することにある。

上記課題を解決することのできる本発明の光ファイバ保持部材は、光ファイバが挿入される光ファイバ挿通孔が形成され、前記光ファイバの挿入方向前方側の前端に電極が設けられたフェルールを有する光ファイバ保持部材であって、
前記電極は、前記フェルールの前端に隣接する側面へ向かって直線的に延在されて、端部が前記側面で露出されているとともに、前記電極の一部が、前記フェルールの前端で前記フェルールの一部により覆われていることを特徴とする。

本発明の光ファイバ保持部材において、前記フェルールは、前記前端に、前記電極の一部を覆う突出部を有することが好ましい。
また、前記突出部は、前記フェルールの前記前端における両方の前記側面との縁部にそれぞれ形成されていることが好ましい。

本発明の光電気変換モジュール用部品は、上記本発明の何れかの光ファイバ保持部材と、前記フェルールの前記光ファイバ挿通孔へ挿入された光ファイバと、前記電極と導通接続された状態に前記フェルールの前端に取り付けられた光デバイスとを備え、前記光ファイバ及び前記光デバイスが樹脂により前記フェルールに固定されていることを特徴とする。

本発明の光電気変換モジュールは、上記本発明の光電気変換モジュール用部品と、前記光電気変換モジュール用部品が固定された回路基板と、前記回路基板に実装された電気デバイスとを備え、前記電気デバイスの端子と前記フェルールの前記側面で露出された前記電極の端部とが導電性部材により電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、フェルールの前端に隣接する側面へ向かって電極が直線的に延在され、また、電極を直線的に延在させることにより、電極が極力短くされているので、高速伝送特性（クロストーク）への悪影響をなくして高周波特性を向上させ、電気的ノイズの発生を極力抑えることができる。
また、電極を直線的に延在させて単純形状としているので、電極自体の作製の容易化及びインサート成型時における金型への電極のセットの容易化を図ることができ、製造作業性の向上及び製造コストの低減を図ることができる。
さらに、電極の一部がフェルールの前端で覆われているので、光デバイスや光ファイバを取り付けて樹脂により固定しても、その樹脂が電極を汚染することを防止することができる。

本発明の実施形態に係る光ファイバ保持部材の一例を示す斜視図である。 図１の光ファイバ保持部材の平面図である。 図１の光ファイバ保持部材の断面図である。 本発明の実施形態に係る光電気変換モジュール用部品の一例を示す斜視図である。 図１の光電気変換モジュール用部品の断面図である。 本発明の実施形態に係る光電気変換モジュールの一例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る光電気変換モジュールの一例を示す断面図である。

以下、本発明に係る光ファイバ保持部材、光電気変換モジュール用部品及び光電気変換モジュール用部品の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、光ファイバ保持部材１１は、フェルール１２からなるものであり、このフェルール１２は、樹脂によって一体成型されている。このフェルール１２は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を主成分とする熱可塑性樹脂から形成されている。ポリフェニレンサルファイドを主成分とする熱可塑性樹脂は、精密成形性に優れた樹脂であり、精密成形を要するフェルール１２に用いるのに好適である。また、このポリフェニレンサルファイドを主成分とする熱可塑性樹脂は、線膨張係数が小さく、耐熱性にも優れた樹脂である。

図３にも示すように、フェルール１２には、前端２２から後端２３にわたって複数の光ファイバ挿通孔１３が形成されており、これらの光ファイバ挿通孔１３が、フェルール１２の幅方向に間隔をあけて配列されている。これらの光ファイバ挿通孔１３には、フェルール１２の後端２３側から、それぞれ後述する複数本の光ファイバ心線３３から露出されたガラスファイバ（光ファイバ）３２が挿入されて固定されるようになっている。なお、光ファイバ心線３３は、並列されて樹脂によって被覆されて光テープ心線３４とされている（図４参照）。

フェルール１２の前端２２には、厚さ方向へ延在する電極１４が複数設けられている。これらの電極１４は、例えば、インサート成型によってフェルール１２の前端２２に一体的に設けられている。つまり、このフェルール１２は、複数の電極１４とともに一体成型されている。

これらの電極１４は、フェルール１２の前端２２に隣接する側面である上面１２ａ及び下面１２ｂへ向かって直線的に延在されている。そして、これらの電極１４の端部は、フェルール１２の上面１２ａ及び下面１２ｂで露出されてパッド面１４ａとされている。
また、このフェルール１２の前端２２には、その上面１２ａ及び下面１２ｂの縁部にそれぞれ、幅方向へわたるリブ（突出部）２０が形成されており、フェルール１２の一部を構成するこれらのリブ２０によって電極１４の一部が覆われている。

フェルール１２に形成された光ファイバ挿通孔１３には、ガラスファイバ３２の挿入方向後方側がガラスファイバ３２の挿入方向前方側の前方孔部１３ａよりも拡径された拡大径部１３ｂが設けられている。また、拡大径部１３ｂと前方孔部１３ａとの間には、拡大径部１３ｂから前方孔部１３ａへ向かって次第に窄まるテーパ孔部１３ｃが設けられている。これにより、このフェルール１２の光ファイバ挿通孔１３へガラスファイバ３２を挿入する際に、ガラスファイバ３２の光ファイバ挿通孔１３への挿入性を向上させることができ、また、テーパ孔部１３ｃによってガラスファイバ３２の先端部を円滑に前方孔部１３ａへ案内させることができる。

また、フェルール１２には、後端２３側における上面１２ａに切欠き部１７が形成されている。これにより、光ファイバ挿通孔１３の拡大径部１３ｂの側面が切り欠かれて光ファイバ挿通孔１３が露出され、半円溝状とされている。切欠き部１７で露出された光ファイバ挿通孔１３の拡大径部１３ｂへガラスファイバ３２を配置させて光ファイバ挿通孔１３へ挿し込むことで、ガラスファイバ３２を円滑に光ファイバ挿通孔１３へ挿入することができる。

次に、光電気変換モジュール用部品及び光電気変換モジュールについて説明する。
図４及び図５に示すように、光電気変換モジュール用部品３０は、光ファイバ保持部材１１を構成するフェルール１２の光ファイバ挿通孔１３の前方孔部１３ａに、コア及びクラッドを有するガラスファイバ３２が挿通され、接着材であるアンダーフィル材３５によって固定されている。これらのガラスファイバ３２は、複数本の光ファイバ心線３３からそれぞれ露出されたものであり、光ファイバ心線３３は、並列されて樹脂によって被覆されて光テープ心線３４とされている。そして、ガラスファイバ３２が露出された光ファイバ心線３３及び光テープ心線３４の先端部分は、フェルール１２の切欠き部１７に配置されて樹脂からなる接着材であるアンダーフィル材３５によって固定されている。

フェルール１２の光ファイバ挿通孔１３の前方孔部１３ａに挿し込まれたガラスファイバ３２は、その先端部が略平滑な面に形成され、光デバイス４１に過剰な圧力がかからなければ光デバイス４１に接触しても良いが、好ましくは、フェルール１２の前端２２と同一面上または光ファイバ挿通孔１３内へ少し引き込んだ位置に配置されている。
なお、ガラスファイバ３２は、その先端を斜めに切断したものでも良い。ガラスファイバ３２の先端が斜めに切断されていると、光デバイス４１との光伝送時における光の反射を極力少なくすることができる。光路軸に対して、光デバイス４１が垂直で、ガラスファイバ３２の先端が斜めに切断されている場合、光デバイス４１とガラスファイバ３２の光路軸は一致しているため、光路軸角度がずれている場合（光デバイス４１が光路軸に対して傾斜している場合）に比べて実装トレランスが拡大される。特に、マルチモードファイバの場合には、伝送光のスペックルノイズの発生を抑制することができる。

フェルール１２の前端２２には、リブ２０の間に光デバイス４１が取り付けられている。この光デバイス４１は、フェルール１２の前端２２に取り付けられる取り付け面である素子面に、素子部４２と端子部４３とを有している。
この光デバイス４１は、例えば、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）やフォトダイオードなどの発光素子または受光素子である。光デバイス４１の素子部４２は、光デバイス４１が発光素子である場合は発光部であり、光デバイス４１が受光素子である場合は受光部である。

この光デバイス４１は、その端子部４３が、フェルール１２に設けられた電極１４に対して、例えば、金（Ａｕ）からなるバンプ４０によって導通接続されている。このバンプ４０による接続は、超音波振動または熱によってバンプ４０を介して端子部４３と電極１４とを接続するフリップチップ実装で行われる。あるいは、異方性導電フィルム(ＡＣＦ)を用いて接着することも可能である。このようにフェルール１２に取り付けられた光デバイス４１は、その素子部４２が、フェルール１２の光ファイバ挿通孔１３の前方孔部１３ａの対向位置に配置されている。

なお、フェルール１２には、前端２２の幅方向半分に発光素子からなる光デバイス４１を取り付け、残りの幅方向半分側に受光素子からなる光デバイス４１を取り付ける場合もある。
ガラスファイバ３２は、接着材として機能する樹脂からなるアンダーフィル材３５によって接着されて固定されている。このアンダーフィル材３５は、フェルール１２の前端２２と光デバイス４１との間にも充填されており、このアンダーフィル材３５によって光デバイス４１とフェルール１２とが強固に接合されている。このアンダーフィル材３５は、フェルール１２に対して熱処理を施すことにより硬化されている。

上記のような光電気変換モジュール用部品３０は、図６に示すように、回路基板５１に実装されて光電気変換モジュール３１とされる。
この光電気変換モジュール３１では、光電気変換モジュール用部品３０を構成するフェルール１２が回路基板５１の回路面５１ａにボンディング材等によって固定される。

回路基板５１には、回路面５１ａに、電気デバイス５５が実装されており、電気デバイス５５の端子５５ａが回路面５１ａに形成された回路パターン（図示省略）と導通されている。なお、電気デバイス５５は、例えば、ドライバ、トランスインピーダンスアンプなどの光素子駆動ＩＣである。

また、この回路基板５１に実装された電気デバイス５５の端子５５ａは、例えば、金（Ａｕ）からなるボンディングワイヤ５６によってフェルール１２の上面１２ａに露出されている電極１４のパッド面１４ａに導通接続される。

上記の光電気変換モジュール３１では、光デバイス４１とガラスファイバ３２との間で光伝送が行われる。
発光素子からなる光デバイス４１からガラスファイバ３２へ光伝送が行われる場合では、光デバイス４１の素子部４２から発光された光が、光電気変換モジュール３１のガラスファイバ３２へ入射することとなる。また、ガラスファイバ３２から受光素子からなる光デバイス４１へ光伝送が行われる場合では、ガラスファイバ３２から出射した光が光デバイス４１の素子部４２へ入射することとなる。

本実施形態によれば、フェルール１２の前端２２に隣接する側面である上面１２ａ及び下面１２ｂへ向かって電極１４が直線的に延在され、また、電極１４を直線的に延在させることにより、電極１４が極力短くされているので、高速伝送特性（クロストーク）への悪影響をなくして高周波特性を向上させ、電気的ノイズの発生を極力抑えることができる。

また、ボンディングワイヤ５６はフェルール１２の上面１２ａ及び下面１２ｂに露出されている電極１４の端部であるパッド面１４ａに導通接続されるから、フェルール１２の上面１２ａに形成される電極１４の長さを必要最小限とすることができる。即ち、電極１４を直線的に延在させ、かつ、電極１４の端部であるパッド面１４ａを用いて導通接続すれば、光デバイス４１から電気デバイス５５までの導通経路の長さをさらに短くできるので、電気的ノイズの発生をさらに抑えることができる。

さらに、電極１４を直線的に延在させて単純形状としているので、電極１４自体の作製の容易化及びインサート成型時における金型への電極１４のセットの容易化を図ることができ、製造作業性の向上及び製造コストの低減を図ることができる。

また、光ファイバ保持部材１１を用いて光電気変換モジュール用部品３０を作製する場合、前端２２に光デバイス４１が搭載されたフェルール１２に対して、後端２３側から光ファイバ挿通孔１３に接着材であるアンダーフィル材３５を充填し、この光ファイバ挿通孔１３へガラスファイバ３２を挿入する。すると、アンダーフィル材３５は、光ファイバ挿通孔１３からフェルール１２の前端２２へ押し出されてフェルール１２の前端２２と光デバイス４１との間へ入り込む。

このとき、本実施形態の光ファイバ保持部材１１では、電極１４の一部がフェルール１２の前端２２における電極露出側でリブ２０により覆われているので、アンダーフィル材３５がフェルール１２や光デバイス４１の外周側へ漏れ出し、フェルール１２の電極１４の端部からなるパッド面１４ａやフェルール１２の下面１２ｂからなるダイボンディング面へ付着するような不具合をなくすことができる。これにより、光伝送の信頼性の向上及び歩留まりの向上を図ることができる。なお、リブ２０を設けなくても、電極１４をフェルール１２内で前端２２から斜め後方に向かって上面１２ａまたは下面１２ｂまで直線的に延在させるようにすれば、電極１４の一部をフェルール１２により覆う構造とすることができる。

なお、光電気変換モジュール３１としては、ボンディングワイヤ５６による電気デバイス５５の端子５５ａと電極１４のパッド面１４ａとの接続をなくし、図７に示すように、回路基板５１の導体パターン５１ｂを介して電気デバイス５５の端子５５ａと電極１４のパッド面１４ａとを導通接続させても良い。導体パターン５１ｂと端子５５ａ、パッド面１４ａとの導通接続は、金属バンプ、半田、導電性樹脂等（導電性部材）を介してなされる。

この場合、高い位置決め精度が要求されるボンディングワイヤ５６によるワイヤボンディングが不要であるので、光電気変換モジュール用部品３０の回路基板５１への実装作業を容易に行うことができる。
また、光デバイス４１で生じた熱を、電極１４のパッド面１４ａと導体パターン５１ｂとの接続箇所を介して回路基板５１へ良好に伝達させることができ、放熱性を向上させることができる。

なお、上記実施形態では、フェルール１２に光テープ心線３４の光ファイバ心線３３から露出させたガラスファイバ３２を直接接続したが、フェルール１２の光ファイバ挿通孔１３に短尺のガラスファイバを内蔵させ、フェルール１２の後端２３に、光コネクタを接続しても良い。この場合、フェルール１２の内蔵のガラスファイバを介して、光コネクタに接続されている光ファイバ心線のガラスファイバと光デバイス４１との光伝送が行われることとなる。

１１：光ファイバ保持部材、１２：フェルール、１２ａ：上面（側面）、１２ｂ：下面（側面）、１３：光ファイバ挿通孔、１４：電極、１４ａ：パッド面（端部）、２０：リブ（突出部）、２２：前端、２３：後端、３０：光電気変換モジュール用部品、３１：光電気変換モジュール、３２：ガラスファイバ（光ファイバ）、３５：アンダーフィル材、４１：光デバイス、５１：回路基板、５１ｂ：導体パターン（導電性部材）、５５：電気デバイス、５５ａ：端子、５６：ボンディングワイヤ（導電性部材）

Claims (5)

1. 光ファイバが挿入される光ファイバ挿通孔が形成され、前記光ファイバの挿入方向前方側の前端に電極が設けられたフェルールを有する光ファイバ保持部材であって、
   前記電極は、前記フェルールの前端に隣接する側面へ向かって直線的に延在されて、端部が前記側面で露出されているとともに、前記電極の一部が、前記フェルールの前端で前記フェルールの一部により覆われていることを特徴とする光ファイバ保持部材。
2. 請求項１に記載の光ファイバ保持部材であって、
   前記フェルールは、前記前端に、前記電極の一部を覆う突出部を有することを特徴とする光ファイバ保持部材。
3. 請求項２に記載の光ファイバ保持部材であって、
   前記突出部は、前記フェルールの前記前端における両方の前記側面との縁部にそれぞれ形成されていることを特徴とする光ファイバ保持部材。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の光ファイバ保持部材と、前記フェルールの前記光ファイバ挿通孔へ挿入された光ファイバと、前記電極と導通接続された状態に前記フェルールの前端に取り付けられた光デバイスとを備え、前記光ファイバ及び前記光デバイスが樹脂により前記フェルールに固定されていることを特徴とする光電気変換モジュール用部品。
5. 請求項４に記載の光電気変換モジュール用部品と、前記光電気変換モジュール用部品が固定された回路基板と、前記回路基板に実装された電気デバイスとを備え、前記電気デバイスの端子と前記フェルールの前記側面で露出された前記電極の端部とが導電性部材により電気的に接続されていることを特徴とする光電気変換モジュール。

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