JP2012253131A

JP2012253131A - 光モジュール

Info

Publication number: JP2012253131A
Application number: JP2011123417A
Authority: JP
Inventors: Koji Mori; 弘嗣森
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2012-12-20

Abstract

【課題】小型化を図ることができる光モジュールを提供することである。
【解決手段】光ファイバ５０の一端に設けられる光モジュール１０。ＳＥＲＤＥＳ回路１４は、パラレル信号をシリアル信号に変換する。駆動回路１６は、シリアル信号に基づいて駆動信号を生成する。光素子１８は、駆動信号に基づく光信号を光ファイバ５０に出力する。ＳＥＲＤＥＳ回路１４は、回路基板１２上に実装されている。駆動回路１６は、ＳＥＲＤＥＳ回路１４上に搭載されていると共に、回路基板１２に電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光モジュールに関し、より特定的には、光ファイバの一端に設けられる光モジュールに関する。

従来の光モジュールとしては、例えば、特許文献１に記載の光ケーブルモジュールが知られている。図５は、特許文献１に記載の光ケーブルモジュール５００の構成を示した図である。

光ケーブルモジュール５００は、光ケーブル５０２、発光素子５０４、駆動ＩＣ５０６、パラレルシリアル変換ＩＣ５０８及び基板５１０を備えている。パラレルシリアル変換ＩＣ５０８は、外部から入力してくるパラレル信号をシリアル信号に変換する。駆動ＩＣ５０６は、シリアル信号に基づいて、発光素子５０４の駆動信号を生成する。発光素子５０４は、駆動信号に基づいて光信号を生成し、該光信号を光ケーブル５０２に対して出力する。

ところで、光ケーブルモジュール５００では、図５に示すように、発光素子５０４、駆動ＩＣ５０６及びパラレルシリアル変換ＩＣ５０８は、基板５１０上に一列に並ぶように実装されている。そのため、基板５１０が大型化し、光ケーブルモジュール５００が大型化してしまう。

特開２００７−１４８１０７号公報

そこで、本発明の目的は、小型化を図ることができる光モジュールを提供することである。

本発明の第１の形態に係る光モジュールは、光ファイバの一端に設けられる光モジュールであって、第１の実装面を有する第１の回路基板と、パラレル信号をシリアル信号に変換する変換回路素子と、前記シリアル信号に基づいて駆動信号を生成する駆動回路素子と、前記駆動信号に基づく光信号を前記光ファイバに出力する光素子と、を備えており、前記変換回路素子は、前記第１の実装面上に実装されており、前記駆動回路素子は、前記変換回路素子上に設けられていると共に、前記第１の回路基板に電気的に接続されていること、を特徴とする。

本発明の第２の形態に係る光モジュールは、光ファイバの一端に設けられる光モジュールであって、第１の実装面を有する第１の回路基板と、前記光ファイバからの光信号に基づく出力信号を生成する光素子と、前記出力信号に基づいてシリアル信号を生成する駆動回路素子と、前記シリアル信号をパラレル信号に変換する変換回路素子と、を備えており、前記変換回路素子は、前記第１の実装面上に実装されており、前記駆動回路素子は、前記変換回路素子上に設けられていると共に、前記第１の回路基板に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、光モジュールの小型化を図ることができる。

光モジュールの上面図、正面図及び側面図である。光モジュールのブロック図である。光モジュールへの光ファイバの取り付け時の工程図ある。変形例に係る光モジュールの上面図、正面図及び側面図である。特許文献１に記載の光ケーブルモジュールの構成を示した図である。

以下に、本発明の実施形態に係る光モジュールについて説明する。

（光モジュールの構成）
以下に、一実施形態に係る光モジュールの構成について図面を参照しながら説明する。図１は、光モジュール１０の上面図、正面図及び側面図である。図２は、光モジュール１０のブロック図である。図１に示すように、上面図における上下方向をｙ軸方向と定義し、上面図における左右方向をｘ軸方向と定義し、上面図における紙面垂直方向をｚ軸方向と定義する。

光モジュール１０は、光ファイバ５０の一端に設けられ、プラグとして用いられる。すなわち、光モジュール１０は、レセプタクルに装着され、レセプタクルと共にコネクタを構成する。光モジュール１０は、図１に示すように、回路基板１２，２０、ＳＥＲＤＥＳ回路１４、駆動回路１６、光素子１８、枠２２、外部端子２４ａ〜２４ｄ、透明樹脂３０及び封止樹脂３２を備えている。

回路基板１２は、ｚ軸に垂直な主面を有し長方形状をなす多層基板であり、表面及び内部に回路を有している。以下では、回路基板１２のｚ軸方向の正方向側の主面を実装面Ｓ１と呼ぶ。

外部端子２４ａ〜２４ｄは、実装面Ｓ１においてｘ軸方向の正方向側の辺近傍に設けられており、ｙ軸方向の正方向側から負方向側へとこの順に並んでいる。外部端子２４ａ〜２４ｄは、光モジュール１０がレセプタクルに装着された際に、レセプタクルの外部端子に接続される。そして、外部端子２４ａ〜２４ｄには、パラレル信号が入力してくる。

ＳＥＲＤＥＳ回路（変換回路素子）１４は、外部端子２４ａ〜２４ｄを介して入力してきたパラレル信号をシリアル信号に変換する半導体集積回路であり、実装面Ｓ１上に実装されている。ＳＥＲＤＥＳ回路１４は、導電性接着剤により実装面Ｓ１上に固定されている。また、ＳＥＲＤＥＳ回路１４は、周囲が樹脂等により封止されていないベアチップであり、ｚ軸方向の正方向側の主面において外部電極を有している。そして、ＳＥＲＤＥＳ回路１４の外部電極は、図１に示すように、ワイヤＷにより、回路基板１２の外部電極（図示せず）に接続されている。これにより、外部端子２４ａ〜２４ｄから入力してきたパラレル信号は、図２に示すように、回路基板１２及びワイヤＷを介して、ＳＥＲＤＥＳ回路１４に入力する。ＳＥＲＤＥＳ回路１４は、パラレル信号をシリアル信号に変換し、ワイヤＷを介して回路基板１２に出力する。なお、ＳＥＲＤＥＳ回路１４が出力するシリアル信号は、図２に示すように、１対の差動信号である。

駆動回路（駆動回路素子）１６は、シリアル信号に基づいて、光素子１８を駆動するためのアナログ信号である駆動信号を生成する半導体集積回路であり、ＳＥＲＤＥＳ回路１４上に搭載されていると共に、回路基板１２に電気的に接続されている。駆動回路１６は、導電性接着剤によりＳＥＲＤＥＳ回路１４のｚ軸方向の正方向側の主面上に固定されている。よって、駆動回路１６は、ｚ軸方向から平面視したときに、ＳＥＲＤＥＳ回路１４よりも小さい。また、駆動回路１６は、周囲が樹脂等により封止されていないベアチップであり、ｚ軸方向の正方向側の主面において外部電極を有している。そして、駆動回路１６の外部電極は、図１に示すように、ワイヤＷにより、回路基板１２の外部電極（図示せず）に接続されている。これにより、ＳＥＲＤＥＳ回路１４が出力したシリアル信号は、図２に示すように、回路基板１２及びワイヤＷを介して、駆動回路１６に入力する。駆動回路１６は、シリアル信号を駆動信号に変換し、ワイヤＷを介して回路基板１２に出力する。

枠２２は、実装面Ｓ１上に設けられており、ｚ軸方向から平面視したときに、ＳＥＲＤＥＳ回路１４及び駆動回路１６を囲むロ字型をなしている。すなわち、枠２２は、壁２２ａ〜２２ｄにより構成されている。壁２２ａは、ｘ軸に垂直な面を有し、かつ、ｙ軸方向に延在しており、駆動回路１６よりもｘ軸方向の正方向側に設けられている。壁２２ｂは、ｘ軸に垂直な面を有し、かつ、ｙ軸方向に延在しており、駆動回路１６よりもｘ軸方向の負方向側に設けられている。壁２２ｃは、ｙ軸に垂直な面を有し、かつ、ｘ軸方向に延在しており、駆動回路１６よりもｙ軸方向の正方向側に設けられている。壁２２ｄは、ｙ軸に垂直な面を有し、かつ、ｘ軸方向に延在しており、駆動回路１６よりもｙ軸方向の負方向側に設けられている。

回路基板２０は、実装面Ｓ１に垂直な実装面Ｓ２を有し、かつ、回路基板１２の実装面Ｓ１上に実装されている。より詳細には、回路基板２０は、壁２２ａのｘ軸方向の負方向側の面に取り付けられている。そして、回路基板２０の主面及び内部には、回路が設けられており、回路基板２０の回路は、回路基板１２の回路と電気的に接続されている。

光素子１８は、駆動信号に基づく光信号を光ファイバ５０に出力する発光素子であり、回路基板２０の実装面Ｓ２上に実装されている。これにより、駆動回路１６が出力したシリアル信号は、図２に示すように、ワイヤＷ及び回路基板１２，２０を介して、光素子１８に入力する。光素子１８は、駆動信号に基づいて、光信号を出力する。ここで、光素子１８の発光面は、光素子１８が実装面Ｓ２上に実装されることにより、実装面Ｓ２と同方向（ｘ軸方向の負方向側）を向いている。したがって、光素子１８は、ｘ軸方向の負方向側に向かって光信号を出力する。

光ファイバ５０は、図１に示すように、被膜５２及び芯線５４を含んでおり、ｘ軸方向に延在している。光ファイバ５０は、ｚ軸方向（実装面Ｓ１の法線方向）から平面視したときに、ＳＥＲＤＥＳ回路１４と重なり、かつ、駆動回路１６とは重なっていない。そして、光ファイバ５０は、ｙ軸方向から平面視したときに、駆動回路１６と重なっている。

また、光ファイバ５０のｘ軸方向の正方向側の端部の被膜５２が除去されることにより、芯線５４が露出している。芯線５４のｘ軸方向の正方向側の先端は、光素子１８の発光面と対向している。更に、透明樹脂３０は、芯線５４のｘ軸方向の正方向側の先端と光素子１８の発光面との間に設けられている。これにより、光素子１８と光ファイバ５０とが光学的に結合している。よって、光素子１８が出力した光信号は、図２に示すように、光ファイバ５０内を伝送される。

封止樹脂３２は、実装面Ｓ１上であって枠２２に囲まれた空間内に充填されている絶縁性樹脂であり、実装面Ｓ１、ＳＥＲＤＥＳ回路１４、駆動回路１６及び光素子１８等を保護していると共に、光ファイバ５０を固定している。

（光ファイバの取り付け）
次に、光モジュール１０への光ファイバ５０の取り付けについて図面を参照しながら説明する。図３は、光モジュール１０への光ファイバ５０の取り付け時の工程図ある。理解の容易のために、図３において、封止樹脂３２は、ハッチングを施して示した。

まず、図３（ａ）に示すように、光ファイバ５０を光モジュール１０に挿入する。

次に、図３（ｂ）に示すように、光素子１８の発光面と光ファイバ５０の芯線５４との光軸合わせを行い、透明樹脂３０を塗布し硬化させる。

最後に、実装面Ｓ１上であって枠２２に囲まれた空間内に封止樹脂３２を充填する。以上の工程により、光ファイバ５０が光モジュール１０に取り付けられる。

（効果）
以上のような光モジュール１０によれば、光モジュール１０の小型化を図ることができる。より詳細には、特許文献１に記載の光ケーブルモジュール５００では、図５に示すように、発光素子５０４、駆動ＩＣ５０６及びパラレルシリアル変換ＩＣ５０８は、基板５１０上に一列に並ぶように実装されている。そのため、基板５１０が大型化し、光ケーブルモジュール５００が大型化してしまう。

一方、光モジュール１０では、駆動回路１６は、ＳＥＲＤＥＳ回路１４上に搭載されている。そのため、光モジュール１０の回路基板１２の面積は、光ケーブルモジュール５００の基板５１０の面積よりも小さくてすむ。その結果、光モジュール１０の小型化が図られる。

また、光モジュール１０では、光ファイバ５０は、ｚ軸方向から平面視したときに、ＳＥＲＤＥＳ回路１４と重なっている。そのため、光モジュール１０では、光ファイバがＳＥＲＤＥＳ回路と重なっていない光モジュールに比べて、小型化が図られる。

また、光モジュール１０では、光ファイバ５０は、ｚ軸方向から平面視したときに、駆動回路１６とは重なっていない。これにより、光ファイバ５０は、ｙ軸方向から平面視したときに、駆動回路１６と重なることができる。その結果、光ファイバ５０を回路基板１２に近づけて配置することが可能となる。よって、光モジュール１０の低背化が図られる。

（変形例）
次に、変形例に係る光モジュール１０ａについて図面を参照しながら説明する。図４は、変形例に係る光モジュール１０ａの上面図、正面図及び側面図である。

光モジュール１０と光モジュール１０ａとの相違点は、光モジュール１０ａでは、ワイヤＷが用いられていない点である。以下に、光モジュール１０ａの構成について、かかる相違点を中心に説明を行う。

光モジュール１０ａは、中継基板４０及びはんだバンプＢを更に備えている。中継基板４０は、ｙ軸に垂直な実装面Ｓ３を有する回路基板であり、主面及び内部に回路を有している。また、中継基板４０は、ＳＥＲＤＥＳ回路１４のｚ軸方向の正方向側に位置しており、該ＳＥＲＤＥＳ回路１４を覆っている。以下では、中継基板４０のｚ軸方向の正方向側の主面を実装面Ｓ３と称す。

駆動回路１６は、中継基板４０に対してフリップチップ実装されている。すなわち、光モジュール１０ａの駆動回路１６は、光モジュール１０の駆動回路１６の表裏を反転させた状態で配置されている。そして、駆動回路１６の外部電極が中継基板４０の実装面Ｓ３に設けられている外部電極と導電性接着剤により固定されている。これにより、駆動回路１６は、ＳＥＲＤＥＳ回路１４上に設けられている。

ビアホール導体Ｖは、中継基板４０をｚ軸方向に貫通しており、中継基板４０の実装面Ｓ１上の回路や中継基板４０内の回路と中継基板４０のｚ軸方向の負方向側の主面上の回路とを電気的に接続している。

はんだバンプＢは、中継基板４０のｚ軸方向の負方向側の主面上の回路と実装面Ｓ３に設けられている外部電極とを電気的に接続している。以上のような中継基板４０及びはんだバンプＢにより、駆動回路１６と回路基板１２とが電気的に接続されている。

また、ＳＥＲＤＥＳ回路１４は、回路基板１２に対してフリップチップ実装されている。すなわち、光モジュール１０ａのＳＥＲＤＥＳ回路１４は、光モジュール１０のＳＥＲＤＥＳ回路１４の表裏を反転させた状態で配置されている。そして、ＳＥＲＤＥＳ回路１４の外部電極が回路基板１２の実装面Ｓ１に設けられている外部電極と導電性接着剤により固定されている。

以上のように構成された光モジュール１０ａにおいても、光モジュール１０と同じ作用効果を奏することができる。

（その他の実施形態）
本発明に係る光モジュールは、前記実施形態に係る光モジュール１０，１０ａに限らず、その要旨の範囲内において変更可能である。

光モジュール１０，１０ａでは、光素子１８は、発光素子であるとしたが、受光素子であってもよい。以下に、光素子１８が受光素子である場合の光モジュール１０について図１を参照しながら説明する。

光素子１８は、光ファイバ５０からの光信号に基づく出力信号を生成する。駆動回路１６は、光素子１８が生成した出力信号に基づいて、シリアル信号を生成する。ＳＥＲＤＥＳ回路１４は、シリアル信号をパラレル信号に変換する。パラレル信号は、外部端子２４ａ〜２４ｄから光モジュール１０外へと出力される。

なお、ＳＥＲＤＥＳ回路１４は、ＳＥＲＤＥＳ回路に加えてブリッジ回路を含んでいてもよい。これにより、ＳＥＲＤＥＳ回路１４は、低速差動信号と高速差動信号との変換機能を有するようになる。よって、外部端子２４ａ，２４ｂには、１対の差動信号が入力し、外部端子２４ｃ，２４ｄには、１対の差動信号が入力する。

以上のように、本発明は、光モジュールに有用であり、特に、光モジュールの小型化を図ることができる点で優れている。

Ｓ１〜Ｓ３実装面
Ｗワイヤ
１０，１０ａ光モジュール
１２，２０回路基板
１４ＳＥＲＤＥＳ回路
１６駆動回路
１８光素子
２２枠
２４ａ〜２４ｄ外部端子
３０透明樹脂
３２封止樹脂
４０中継基板
５０光ファイバ

Claims

光ファイバの一端に設けられる光モジュールであって、
第１の実装面を有する第１の回路基板と、
パラレル信号をシリアル信号に変換する変換回路素子と、
前記シリアル信号に基づいて駆動信号を生成する駆動回路素子と、
前記駆動信号に基づく光信号を前記光ファイバに出力する光素子と、
を備えており、
前記変換回路素子は、前記第１の実装面上に実装されており、
前記駆動回路素子は、前記変換回路素子上に設けられていると共に、前記第１の回路基板に電気的に接続されていること、
を特徴とする光モジュール。
光ファイバの一端に設けられる光モジュールであって、
第１の実装面を有する第１の回路基板と、
前記光ファイバからの光信号に基づく出力信号を生成する光素子と、
前記出力信号に基づいてシリアル信号を生成する駆動回路素子と、
前記シリアル信号をパラレル信号に変換する変換回路素子と、
を備えており、
前記変換回路素子は、前記第１の実装面上に実装されており、
前記駆動回路素子は、前記変換回路素子上に設けられていると共に、前記第１の回路基板に電気的に接続されていること、
を特徴とする光モジュール。
前記光ファイバは、前記第１の実装面の法線方向から平面視したときに、前記変換回路素子と重なっていること、
を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の光モジュール。
前記光ファイバは、前記第１の実装面の法線方向から平面視したときに、前記駆動回路素子とは重なっていないこと、
を特徴とする請求項３に記載の光モジュール。
前記光モジュールは、
前記第１の実装面に垂直な第２の実装面を有し、かつ、前記第１の回路基板に実装されている第２の回路基板を、
更に備えており、
前記光素子が前記第２の実装面上に実装されることにより、該光素子の受光面又は発光面は、該第２の実装面と同方向を向いていること、
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光モジュール。
前記駆動回路素子は、前記変換回路素子上に搭載されていること、
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光モジュール。