JP2016020938A - 光電気変換装置、およびそれを用いた信号伝送装置 - Google Patents

光電気変換装置、およびそれを用いた信号伝送装置 Download PDF

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Abstract

【課題】低背化を図ることができ、且つ光導波部材に作用する外力の影響を受けにくい光電気変換装置、およびそれを用いた信号伝送装置を提供する。
【解決手段】光結合部材5は、マウント基板2の一面に設けられ、光素子4と光導波部材6とを光学的に結合する。電気コンタクト部3は、マウント基板2の一端部に設けられており、相手側コネクタ9に対して、マウント基板2の厚み方向に直交する差込方向に差し込まれることにより、相手側コネクタ9と接続される。保持部材400は、弾性を有し光導波部材6を保持する。固定具300は、保持部材400をマウント基板2との間に挟むようにマウント基板2に取り付けられ、保持部材400をマウント基板2に固定する。光導波部材6は、マウント基板2の厚み方向に直交する貫通方向に、保持部材400を貫通することにより保持部材400に保持される。
【選択図】図1

Description

本発明は、一般に光電気変換装置、およびそれを用いた信号伝送装置に関し、より詳細には光電変換を行う光素子をマウント基板に備えた光電気変換装置、およびそれを用いた信号伝送装置に関する。
従来、光電気変換装置として、電気信号を光信号に変換する発光素子、または光信号を電気信号に変換する受光素子を光素子として備えた装置が提供されている(たとえば特許文献1参照)。
この光電気変換装置は、リジッドなマウント基板の下面に、電気コンタクト部(電気コネクタ)が設けられ、マウント基板の上面には、光素子を実装した光結合部材(サブマウント基板)が設けられている。光結合部材は、光素子と光導波部材(内部導波路、外部導波路)とを光学的に結合している。そのため、光素子は、光導波部材と電気コンタクト部との間で光電変換が可能である。
このように構成される光電気変換装置は、マウント基板の下面に設けられた電気コンタクト部を、配線基板に設けられた相手側コネクタ(電気コネクタ)に対して上方から嵌合させることにより、配線基板に装着される。
特開2009−260227号公報
上記光電気変換装置は、相手側コネクタに対しマウント基板の厚み方向に嵌合する電気コンタクト部が、マウント基板の厚み方向の一面(下面)に設けられているから、マウント基板の厚み方向における光電気変換装置の寸法(高さ寸法)を小さくすることが難しい。
また、上記光電気変換装置は、光素子と光学的に結合される光導波部材が、光結合部材のみで保持されている。そのため、光電気変換装置は、たとえばフレキシブルな光導波部材(外部導波路)に外力が加わった場合に、光導波部材の根元部分の曲げ半径が光導波部材の許容曲げ半径を下回り、所望の性能を得られなくなる可能性がある。
本発明は上記事由に鑑みて為されており、低背化を図ることができ、且つ光導波部材に作用する外力の影響を受けにくい光電気変換装置、およびそれを用いた信号伝送装置を提供することを目的とする。
本発明の光電気変換装置は、マウント基板と、前記マウント基板の一端部に設けられた電気コンタクト部と、前記電気コンタクト部に電気的に接続されており、光導波部材と前記電気コンタクト部との間で光電変換を行う光素子と、前記マウント基板の一面に設けられ、前記光素子と前記光導波部材とを光学的に結合する光結合部材と、弾性を有し前記光導波部材を保持する保持部材と、前記マウント基板との間に前記保持部材を挟むように前記マウント基板に取り付けられ、前記保持部材を前記マウント基板に固定する固定具とを備え、前記電気コンタクト部は、相手側コネクタに対して、前記マウント基板の厚み方向に直交する差込方向に差し込まれることにより、前記相手側コネクタと電気的に接続され且つ機械的に結合されるように構成されており、前記光導波部材は、前記マウント基板の厚み方向に直交する貫通方向に、前記保持部材を貫通することにより前記保持部材に保持されるように構成されていることを特徴とする。
この光電気変換装置において、前記保持部材は、前記固定具と前記マウント基板との少なくとも一方に接することにより、前記マウント基板の厚み方向に直交し且つ前記貫通方向に直交する第1方向への前記保持部材の移動を規制する第1規制部を有することが望ましい。
この光電気変換装置において、前記保持部材は、前記固定具と前記マウント基板との少なくとも一方に接することにより、前記貫通方向に沿った第2方向への前記保持部材の移動を規制する第2規制部を有することがより望ましい。
あるいは、この光電気変換装置において、前記マウント基板における前記固定具との対向面には第1凹部が形成され、前記固定具における前記マウント基板との対向面には第2凹部が形成されており、前記保持部材は、前記第1凹部に嵌る第1凸部と、前記第2凹部に嵌る第2凸部とを有することが望ましい。
この光電気変換装置において、前記固定具は、導電性を有し、少なくとも前記光素子を覆うように前記マウント基板に固定されていることがより望ましい。
この光電気変換装置において、前記マウント基板は、第1領域と、当該第1領域に比べて曲げ剛性の高い第2領域とを含んでおり、前記第2領域に前記光結合部材が配置され、前記第1領域に前記電気コンタクト部が配置されていることがより望ましい。
本発明の信号伝送装置は、上記の光電気変換装置を用いた第1コネクタと、上記の光電気変換装置を用いた第2コネクタと、前記第1コネクタの前記光素子と前記第2コネクタの前記光素子とを光学的に結合する光ケーブルとを備えることを特徴とする。
本発明は、マウント基板の一端部に設けられた電気コンタクト部が、相手側コネクタに対して、マウント基板の厚み方向に直交する差込方向に差し込まれることにより、相手側コネクタと電気的に接続され且つ機械的に結合されるように構成されている。さらに、弾性を有し固定具によってマウント基板に固定される保持部材が設けられ、光導波部材は、マウント基板の厚み方向に直交する貫通方向に、保持部材を貫通することにより保持部材に保持されている。したがって、本発明によれば、従来の構成に比べて、光電気変換装置の低背化を図ることができ、且つ光導波部材に作用する外力の影響を受けにくい、という利点がある。
実施形態1に係る光電気変換装置の断面図である。 実施形態1に係る光電気変換装置を用いた信号伝送装置の側面図である。 図3Aは実施形態1に係る光電気変換装置の側面図、図3Bは実施形態1に係る光電気変換装置の平面図、図3Cは実施形態1に係る光電気変換装置の底面図である。 実施形態1に係る光電気変換装置の分解斜視図である。 図5Aは実施形態1に係る光電気変換装置の要部の断面図、図5Bは実施形態1に係る光電気変換装置の要部の斜視図、図5Cは実施形態1に係る光電気変換装置の光結合部材の斜視図である。 図6Aは実施形態1に係る接続装置の相手側コネクタの非ロック状態の断面図、図6Bは実施形態1に係る接続装置の相手側コネクタのロック状態の断面図である。 図7Aは実施形態1の第1の変形例の要部の断面図、図7Bは実施形態1の第2の変形例の要部の断面図である。 図8Aは実施形態2の第1の構成例の背面図、図8Bは実施形態2の第1の構成例の分解斜視図である。 図9Aは実施形態2の第2の構成例の背面図、図9Bは実施形態2の第2の構成例の分解斜視図である。 図10Aは実施形態2の第3の構成例の背面図、図10Bは実施形態2の第3の構成例の分解斜視図である。 図11Aは実施形態2の第4の構成例の背面図、図10Bは実施形態2の第4の構成例の分解斜視図である。 実施形態3の第1の構成例の断面図である。 実施形態3の第2の構成例の要部の断面図である。
(実施形態1)
本実施形態の光電気変換装置1は、図1に示すように、マウント基板2と、電気コンタクト部3と、光素子4と、光結合部材5と、保持部材400と、固定具300とを備えている。
電気コンタクト部3は、マウント基板2の一端部に設けられている。光素子4は、電気コンタクト部3に電気的に接続されており、光導波部材6と電気コンタクト部3との間で光電変換を行う。光結合部材5は、マウント基板2の一面に設けられ、光素子4と光導波部材6とを光学的に結合する。
保持部材400は、弾性を有し光導波部材6を保持するように構成されている。固定具300は、マウント基板2との間に保持部材400を挟むようにマウント基板2に取り付けられ、保持部材400をマウント基板2に固定する。
ここで、電気コンタクト部3は、相手側コネクタ9に対して、マウント基板2の厚み方向に直交する差込方向に差し込まれることにより、相手側コネクタ9と電気的に接続され且つ機械的に結合されるように構成されている。
光導波部材6は、マウント基板2の厚み方向に直交する貫通方向に、保持部材400を貫通することにより保持部材400に保持されるように構成されている。
なお、光素子4は、電気信号を光信号に変換(光電変換)する発光素子と、光信号を電気信号に変換(光電変換)する受光素子とのいずれであってもよい。また、ここでいう「直交」とは、厳密に90度で交差している状態だけでなく、略直交しているとみなせる状態も含み、「差込方向」は、マウント基板2の厚み方向に垂直な平面に対して若干傾いていてもよい。また、本実施形態では「差込方向」と「貫通方向」とは同一方向であるが、この例に限らず、「差込方向」と「貫通方向」とは異なる方向であってもよい。
この構成によれば、マウント基板2の一端部に設けられた電気コンタクト部3が、相手側コネクタ9に対して、マウント基板2の厚み方向に直交する差込方向に差し込まれることにより、相手側コネクタ9と電気的に接続且つ機械的に結合される。そのため、マウント基板2の厚み方向における光電気変換装置1の寸法(高さ寸法)を、従来の光電気変換装置に比べて小さく抑えることができ、光電気変換装置1の低背化を図ることができる、という利点がある。
さらに、この構成によれば、固定具300は、マウント基板2との間に保持部材400を挟むようにマウント基板2に取り付けられ、保持部材400をマウント基板2に固定する。光導波部材6は、弾性を有しており、マウント基板2の厚み方向に直交する貫通方向に、保持部材400を貫通することにより保持部材400に保持される。すなわち、光電気変換装置1は、マウント基板2に固定された保持部材400にて光導波部材6を保持しているので、光導波部材6に外力が加わっても、保持部材400の弾性によって光導波部材6に作用する力を低減できる。したがって、光電気変換装置1は、たとえばフレキシブルな光導波部材6に外力が加わった場合でも、光導波部材6の根元部分の曲げ半径が光導波部材6の許容曲げ半径を下回りにくく、光導波部材6に作用する外力の影響を受けにくい、という利点がある。
<信号伝送装置の構成>
本実施形態では、図2に示すように、第1コネクタ101と第2コネクタ102との間で信号の伝送を行う信号伝送装置100に光電気変換装置1が用いられる場合を例として説明する。信号伝送装置100は、光電気変換装置1を用いた第1コネクタ101と、光電気変換装置1を用いた第2コネクタ102と、光ケーブル103とを備えている。光ケーブル103は、たとえば光ファイバに被覆(図示せず)を被せたケーブル(光ファイバケーブル)であって、第1コネクタ101の光素子4と第2コネクタ102の光素子4とを光学的に結合する。なお、ここでは光ケーブル103は光導波部材6を兼ねることとするが、光ケーブル103と光導波部材6とは別体として設けられ、光学的に結合されていてもよい。
ここでは、第1コネクタ101は、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)等の半導体レーザや発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)などの発光素子を、光素子4として備えている。一方、第2コネクタ102は、フォトダイオードなどの受光素子を、光素子4として備えている。すなわち、信号伝送装置100は、第1コネクタ101で電気信号を光信号に変換し、光ケーブル103を介して光信号を第2コネクタ102に伝送して、第2コネクタ102で光信号を電気信号に変換する。これにより、信号伝送装置100は、第1コネクタ101の電気コンタクト部3に電気信号として入力された信号を、光信号を利用して第2コネクタ102に伝送し、第2コネクタ102の電気コンタクト部3から電気信号として出力することができる。
そして、信号伝送装置100は、第1コネクタ101および第2コネクタ102のそれぞれに本実施形態の光電気変換装置1を用いることにより、第1コネクタ101および第2コネクタ102の低背化を図ることができる、という利点がある。
なお、第1コネクタ101と第2コネクタ102とのいずれを信号の送信元とするかは任意であって、たとえば第1コネクタ101に受光素子、第2コネクタ102に発光素子がそれぞれ光素子4として設けられていてもよい。また、第1コネクタ101と第2コネクタ102との各々に、発光素子および受光素子の両方が光素子4として設けられていてもよく、この場合、信号伝送装置100は、第1コネクタ101と第2コネクタ102との間で双方向に信号の伝送が可能になる。さらに、第1コネクタ101と第2コネクタ102との各々に発光素子または受光素子が複数個ずつ設けられていてもよく、この場合、信号伝送装置100は、多チャンネルの信号の伝送が可能になる。
<光電気変換装置の構成>
以下、本実施形態の光電気変換装置1について詳しく説明する。以下に説明する光電気変換装置1は、本発明の一例に過ぎず、本発明は、下記実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
以下では、信号伝送装置100に第1コネクタ101として用いられる光電気変換装置1に着目して、光電気変換装置1の具体的な構成を説明するが、とくに断りがない限り、第2コネクタ102として用いられる光電気変換装置1についても同一の構成である。
本実施形態に係る光電気変換装置1は、図1に示すように、マウント基板2、電気コンタクト部3、光素子4、光結合部材5、保持部材400、固定具300に加えて、補強部材7および信号処理回路8を備えている。なお、ここでは光導波部材6は光電気変換装置1の構成要件に含まれることとして説明する。ただし、光導波部材6は光電気変換装置1の構成要件に含まれていなくてもよく、この場合、光電気変換装置1は、光導波部材6に接続(光学的に結合)した状態で使用されることになる。
本実施形態においては、図3A〜図3Cに示すように、マウント基板2は平面視で一方向に長い長方形状に形成されており、電気コンタクト部3はマウント基板2の長手方向の一端部に設けられている。なお、図3A〜図3Cは、固定具および保持部材を取り外した状態の光電気変換装置1を示しており、図3Aおよび図3Bでは、固定具および保持部材を想像線(二点鎖線)で示す。
以下、説明のためにマウント基板2の厚み方向を上下方向と定義し、マウント基板2から見て光結合部材5側を上方とし定義する。さらに、マウント基板2の長手方向を前後方向と定義し、電気コンタクト部3側を前方と定義する。つまり、以下では図3Aの上下を上下、左右を前後として説明する。また、上下方向および前後方向の両方に直交する方向(図3Aの紙面に直交する方向)を、左右方向と定義する。ただし、これらの方向は光電気変換装置1の使用形態を限定する趣旨ではない。
マウント基板2は、第1基板21と、第1基板21の一部に重なり合った状態で第1基板21に結合された第2基板22とを有している。つまり、第1基板21と第2基板22とは、少なくとも第1基板21が第2基板22からはみ出すようにして、互いに厚み方向(上下方向)に重なり合った状態で結合され一体化されている。
ここで、第1基板21のうち第2基板22からはみ出した部位は、第1領域210を構成する。第1基板21のうち第2基板22と重なり合った部位は、第2領域220を構成する。言い換えれば、マウント基板2のうち、第1基板21と第2基板22とが重なり合った部分が第2領域220となり、第1基板21のみの部分が第1領域210となる。このように、マウント基板2は第1領域210と第2領域220との2つの領域に分けることができる。
本実施形態においては、第1基板21は、左右方向の寸法が第2基板22と同一で、前後方向の寸法が第2基板22よりも大きく設定されている。そして、第1基板21と第2基板22とでは後端縁(図3Aでは右端縁)の位置が揃えられている。そのため、第1基板21は第2基板22から前方(図3Aでは左方)にのみ、はみ出しており、このはみ出した部位が第1領域210を構成する。
ここにおいて、マウント基板2の曲げ剛性は第1領域210に比べて第2領域220で高くなるように構成されている。つまり、マウント基板2の曲げ剛性は部位によって異なっており、マウント基板2は第1領域210に比べて第2領域220で厚み方向に曲がりにくく構成されている。言い換えれば、マウント基板2の曲げ剛性は第2領域220に比べて第1領域210で低く、マウント基板2は第2領域220に比べて第1領域210で厚み方向に曲がりやすく構成されている。さらに言い換えれば、マウント基板2は、第1領域210と第2領域220とで弾性係数(ヤング率)が異なっており、第1領域210に比べて第2領域220で弾性係数(ヤング率)が大きくなる。
一例として、第1基板21は、フレキシブルプリント基板(FPC:Flexible Printed Circuits)である。第2基板22は、ガラスエポキシ基板やシリコン基板などのリジッド基板である。このように弾性係数の異なる2枚の基板(第1基板21、第2基板22)を重ね合わせることにより、マウント基板2は、第1基板21のみの部位(第1領域210)と、その他の部位との曲げ剛性が異なることになる。
マウント基板2には、マウント基板2を厚み方向(上下方向)に貫通する接続孔23が形成されている。ここでは、マウント基板2のうち第2領域220の後端部における左右両端部に接続孔23が形成されており、各接続孔23は断面形状が前後方向に長い楕円形状に形成されている。マウント基板2の下面のうち接続孔23の周囲には、図3Cに示すようにランド311が設けられており、接続孔23は、マウント基板2に固定具300を固定するために用いられる。固定具300をマウント基板2に固定するための具体的な構成については後述する。
なお、本実施形態のようにマウント基板2が第1基板21と第2基板22とを有する構成は必須の構成ではなく、この構成を採用するか否かは任意であって、マウント基板2は第1基板21、第2基板22に分かれていなくてもよい。
補強部材7は、マウント基板2のうち電気コンタクト部3が設けられている部位(ここでは前端部)に設けられ、第1基板21の厚み方向の一面に配置されて第1基板21の曲げ剛性を高めている。本実施形態では、図3Cに示すように、補強部材7は、第1基板21の下面、つまり光結合部材5が設けられた上面とは反対側の面に配置されており、第1基板21のうち電気コンタクト部3に相当する略全範囲に設けられている。この補強部材7は、一例としてポリイミドやエポキシやガラスエポキシなどの樹脂材料を用いて板状あるいはシート状に形成され、第1基板21に貼り付けられる。補強部材7は、この例に限らず第1基板21に樹脂材料をコーティング(塗布)することにより形成されてもよい。
これにより、フレキシブルプリント基板からなる第1基板21は、補強部材7が設けられていない部位に比べると、補強部材7が設けられた部位の曲げ剛性が高くなる。ただし、第1基板21のうち補強部材7が設けられた部位の曲げ剛性であっても、第2基板22の曲げ剛性よりは低く設定されている。したがって、マウント基板2の曲げ剛性は、第2領域220で最も高く、第1領域210のうち補強部材7が設けられた部位、第1領域210のうち補強部材7が設けられていない部位、の順で低くなる。なお、補強部材7は、第2基板22より弾性係数(ヤング率)の小さな材料に限らず、第2基板22より弾性係数(ヤング率)の大きな材料で構成されていてもよい。
電気コンタクト部3は、第1基板21のうち第2基板22からはみ出した部位、つまりマウント基板2のうち第1領域210に設けられている。言い換えれば、電気コンタクト部3は、マウント基板2のうち、比較的曲げ剛性の低い前端部(図3Bでは左端部)に設けられている。
電気コンタクト部3は、導電性材料を用いて形成され相手側コネクタ9と電気的に接続される接触子31を有している。接触子31は、図3Aおよび図3Bに示すように、マウント基板2の厚み方向における補強部材7とは反対側の面に形成されている。本実施形態においては、補強部材7はマウント基板2の下面に設けられているので、接触子31は、補強部材7の裏面となるマウント基板2の上面に形成されている。接触子31は、第1基板21に形成された短冊状の導体パターンであって、図3Bに示すように所定の本数(ここでは8本)だけ形成される。
このように構成された電気コンタクト部3は、相手側コネクタ9(図1参照)に対して、マウント基板2の厚み方向(上下方向)に直交する差込方向(前後方向)に挿抜可能に差し込まれる。具体的には、相手側コネクタ9の一面(図1では電気コンタクト部3との対向面)には開口が形成されており、電気コンタクト部3は、この開口から相手側コネクタ9に差し込まれる。電気コンタクト部3は、相手側コネクタ9に差し込まれた状態で、接触子31に相手側コネクタ9のコンタクト91(図6B参照)が接触し、相手側コネクタ9と電気的に接続され且つ機械的に結合される。
光結合部材5は、マウント基板2の一面に実装されている。ここでは、図3Bに示すように、光結合部材5は、マウント基板(第1基板21)2の上面において、中央部よりも後方寄りの位置に配置されている。これにより、光結合部材5は、第1基板21のうち第2基板22と重なる部位、つまりマウント基板2のうちの第2領域220に設けられている。言い換えれば、光結合部材5は、マウント基板2のうち、比較的曲げ剛性の高い部位に設けられている。
光結合部材5は、光素子4と光導波部材6とを光学的に結合する機能を持つ構造であればよく、図3Bでは一例として、光素子4が実装されたサブマウント基板にて光結合部材5が構成されている。ただし、光結合部材5は、図3Bの構成に限らず適宜の構成を採用可能である。
光導波部材6は、たとえば光ファイバなどであって、光素子4としての発光素子から出力される光、あるいは光素子4としての受光素子に入力される光を導波する。光結合部材5は、光導波部材6の先端部を保持し、光素子4と光導波部材6との相対的な位置関係を固定することにより、光素子4と光導波部材6とを光学的に結合する。光結合部材5の具体的な構成については後述する。
信号処理回路8は、パッケージ化された集積回路(IC:Integrated Circuit)であって、マウント基板2の一面に実装されている。ここでは、図3Bに示すように、信号処理回路8は、第1基板21の上面、つまり光結合部材5と同一面に配置されている。信号処理回路8は、マウント基板2のうちの第2領域220に位置するように、第1基板21の上面における中央部付近に配置されている。言い換えれば、信号処理回路8は、マウント基板2の上面であって電気コンタクト部3と光結合部材5との間に配置されている。
本実施形態では、光素子4が信号処理回路8を介して電気コンタクト部3に電気的に接続されるように、信号処理回路8には電気コンタクト部3および光素子4がそれぞれ電気的に接続されている。信号処理回路8は、第1コネクタ101(図2参照)においては、少なくとも電気コンタクト部3から入力される電気信号に従って、光素子4としての発光素子を駆動する(発光させる)機能を有している。第2コネクタ102(図2参照)においては、信号処理回路8は、少なくとも光素子4としての受光素子から受光した光に応じて出力される電気信号について、増幅等の信号処理を行い電気コンタクト部3に出力する機能を有している。
信号処理回路8は、図3Aに示すように、第1基板21の上面に形成された導体パターン83に対してボンディングワイヤ81によって接続され、且つ光結合部材5の上面に形成された導体パターン84に対してボンディングワイヤ82によって接続されている。ただし、この構成に限らず、信号処理回路8はマウント基板2にフリップチップ実装されていてもよい。
第1基板21の導体パターン83には接触子31が接続されており、これにより、信号処理回路8は電気コンタクト部3の接触子31と電気的に接続される。光結合部材5の導体パターン84には光素子4が接続されており、これにより、信号処理回路8は光素子4と電気的に接続される。なお、図3Bでは導体パターン83,84の図示を省略している。また、図3B以外の図面では、複数本あるボンディングワイヤ81の図示も適宜省略している。
次に、保持部材400および固定具300の構成について、図4を参照して説明する。なお、図4は、マウント基板2の上面に設けられた光素子4、光結合部材5、信号処理回路8、および導体パターン83の図示を省略している。
保持部材400は、弾性を有する材料、たとえばエラストマを用いて形成されている。保持部材400は、マウント基板2に固定された状態で、光ファイバからなる光導波部材6を保持するように機能する。ここでは、保持部材400には、断面円形状であって前後方向に貫通する保持孔401(図1参照)が形成されている。保持孔401の内径は光導波部材6の外径と同程度であって、光導波部材6は、保持孔401に挿し通されることにより保持部材400に保持される。ただし、保持部材400はエラストマ製に限らず、エラストマ以外のゴム材料、あるいはその他の弾性材料で構成されていてもよい。
さらに保持部材400の下面には、保持部材400の上下方向の寸法が前端部側で小さくなるような段差402が形成されている。これにより、保持部材400は、段差402をマウント基板2の後端縁に接触させた状態でマウント基板2に搭載され、固定具300で上から押さえ付けられることによってマウント基板2に固定される。
固定具300は、本実施形態では保持部材400を固定するだけでなく、少なくとも光素子4へのノイズの影響を低減するシールドを兼ねている。そのため、固定具300は、本実施形態では導電性を有する金属製であって、前後方向に長く且つ下面が開口した中空の直方体状に形成されている。固定具300は、マウント基板(第1基板21)2の上面、つまり光結合部材5と同一面に配置されている。なお、固定具300は導電性を有していればよく、金属製に限らず、たとえば樹脂成形品に導電性の薄膜を貼り付けたり導電性のメッキを施したりすることで構成されてもよく、導電性の樹脂材料で構成されていてもよい。
固定具300は、マウント基板2に固定された状態で少なくとも光素子4を覆うように構成されている。本実施形態では、固定具300は、光導波部材6の一部、光素子4、光結合部材5、および信号処理回路8をマウント基板2との間に収納する。さらに、固定具300は、ボンディングワイヤ81,82、および導体パターン83の一部並びに導体パターン84についても、マウント基板2との間に収納する。
固定具300は、マウント基板2に形成された接続孔23に挿入される端子片301を有している。本実施形態では、2つの接続孔23に対応するように端子片301は2つ設けられている。具体的には、端子片301は、図4に示すように固定具300の左右方向に対向する一対の側壁の各々に1つずつ設けられており、それぞれ該側壁の下端縁から下方に突出する形に形成されている。
固定具300は、対応する接続孔23に各端子片301を挿入するようにマウント基板2に装着された状態で、端子片301がランド311(図3C参照)に接合されることによって、マウント基板2に固定される。つまり、固定具300は、端子片301がマウント基板2の厚み方向における光結合部材5とは反対側の面(下面)に設けられたランド311に対し、導電性部材である半田312(図1参照)を用いて接合されている。言い換えれば、固定具300はマウント基板2にスルーホール実装(挿入実装)されている。
端子片301が接合されるランド311は、電気コンタクト部3の基準電位(ここではグランド電位とする)となる基準電位点である。つまり、ランド311は、マウント基板2に形成された導体パターン(図示せず)によって電気コンタクト部3と電気的に接続されている。
また、固定具300は、保持部材400を固定するための開口部302と、マウント基板2の上面に形成された導体パターン83(図3A参照)を通すための切欠き303(図1参照)とを有している。つまり、導体パターン83は、固定具300で囲まれた空間の内と外とに跨って配置されるので、固定具300には、導体パターン83を通すための構成がある。
開口部302は、固定具300の後壁に設けられており、下端が開放された形に形成されている。ここで、開口部302は、保持部材400における段差402よりも前端部寄りの部位と比較して、左右方向の寸法が同程度に形成され、上下方向の寸法がやや小さく形成されている。これにより、固定具300は、マウント基板2に実装される際、開口部302内に保持部材400を嵌め込むようにして、マウント基板2との間に保持部材400を挟み込んで保持部材400を固定する。なお、固定具300は、保持部材400の保持孔401(図1参照)を通して内部に光導波部材6の先端部を導入可能である。
切欠き303は、固定具300の前壁の下端部に形成されており、左右方向に長く且つ下端が開放された形に形成されている。これにより、固定具300は、マウント基板2に固定された状態で、前壁の下端縁とマウント基板2の上面との間に隙間を形成し、この隙間(切欠き303)を通して導体パターン83を通すことができる。ここで、固定具300の前壁の下端縁と導体パターン83とは互いに離間しており、固定具300と導体パターン83との間の電気絶縁性が確保されている。
なお、ここでは接続孔23はマウント基板2の第2領域220に形成されているため、第1基板21と第2基板22との両方に跨って形成されているが、接続孔23は第1基板21と第2基板22との少なくとも一方に形成されていればよい。たとえば、マウント基板2の第1領域210に接続孔23が形成されている場合には、接続孔23は第1基板21にのみ形成され、端子片301は第1基板21の下面に形成されたランドに接合されることになる。
また、本実施形態では、接続孔23の内周面は導電性材料からなるスルーホールめっきで覆われており、ランド311はスルーホールめっきと電気的に接続されている。さらに、端子片301とランド311との接合に用いられる導電性部材は半田に限らず、たとえば導電性接着剤などでもよい。
次に、光結合部材5の具体的な構成について、図5A〜図5Cを参照して説明する。
光結合部材5は、たとえばシリコン基板または樹脂成形基板であって、図5Aおよび図5Bに示すように上面に光素子4が実装されている。光素子4は、発光面(第2コネクタ102では受光面)を下方(光結合部材5側)に向け、バンプ41を介して光結合部材5にフリップチップ実装されている。図5A〜図5Cでは、光結合部材5の上面に形成された導体パターン84(図3A参照)の図示を省略している。
光結合部材5の上面には図5Cに示すように前後方向に長い断面V字状の溝52が形成されている。溝52は、光結合部材5に後方から導入した光導波部材6が収まるように、光結合部材5の上面において後端縁から光素子4の実装位置にかけて形成されている。光結合部材5の上面には、左右方向における溝52の両側に跨るようにしてたとえばガラス製の押さえ部材51が取り付けられ、この押さえ部材51によって光導波部材6の先端部が固定される。
なお、光導波部材6は、光結合部材5に外部から導入される外部導波路(光ファイバなど)と、予め溝52内に設けられている内部導波路とに分かれていてもよい。この場合、外部導波路の先端面が内部導波路の端面に光学的に結合されることで、溝52内において内部導波路の分だけ外部導波路が延長されることになる。
ここで、溝52の内側面のうち光導波部材6の先端面と対向する部位(溝52の前端面)は、光素子4から出た光を光導波部材6の先端面に向けて反射するように、光結合部材5の上面に対して45度の角度で傾斜したミラー53を構成する。ミラー53は、たとえば金属メッキにより形成されている。ただし、光結合部材5がシリコン基板である場合には、表面を鏡面加工することでミラー53が形成されていてもよい。第2コネクタ102においては、ミラー53は光導波部材6の先端面から出た光を光素子4の受光面に向けて反射することになる。
なお、図5A〜図5C以外の図面においては押さえ部材51や溝52などの図示を省略し、光結合部材5を簡略化して図示している。
<効果>
以上説明した光電気変換装置1によれば、マウント基板2の一端部に設けられた電気コンタクト部3が、相手側コネクタ9に、マウント基板2の厚み方向に直交する差込方向に差し込まれることにより、相手側コネクタ9と電気的に接続且つ機械的に結合される。そのため、本実施形態によれば、相手側コネクタに対してマウント基板の厚み方向に嵌合する電気コンタクト部がマウント基板の厚み方向の一面に設けられた従来構成に比べ、マウント基板2の厚み方向における光電気変換装置1の寸法(高さ寸法)を小さくできる。結果的に、本実施形態の構成によれば、従来の光電気変換装置に比べて高さ寸法を小さく抑えることができ、光電気変換装置1の低背化を図ることができる、という利点がある。
しかも、本実施形態の光電気変換装置1は、弾性を有し固定具300によってマウント基板2に固定される保持部材400が設けられている。そして、光導波部材6は、マウント基板2の厚み方向に直交する貫通方向(前後方向)に、保持部材400を貫通することにより保持部材400に保持されている。すなわち、光電気変換装置1は、マウント基板2に固定された保持部材400にて光導波部材6を保持しているので、光導波部材6に外力が加わっても、保持部材400の弾性によって光導波部材6に作用する力を低減できる。
言い換えれば、光導波部材6の長手方向に直交する方向(上下方向、左右方向)に光導波部材6が振られても、ブッシングとしての保持部材400が光導波部材6を保護することで、光導波部材6が根元から急激に曲がったり折れたりすることを防止できる。そのため、光電気変換装置1は、たとえばフレキシブルな光導波部材6に外力が加わった場合でも、光導波部材6の根元部分の曲げ半径が光導波部材6の許容曲げ半径を下回りにくく、光導波部材6に作用する外力の影響を受けにくい、という利点がある。
また、マウント基板2は、箱状のケースやハウジングに比べると形状の自由度が低いという制約があるため、マウント基板2単独で保持部材400を固定する構成とすることは困難である。本実施形態の光電気変換装置1は、マウント基板2との間に保持部材400を挟み込む固定具300を用いて保持部材400を固定しているからこそ、マウント基板2に複雑な加工を施すことなく、保持部材400をマウント基板2に固定できる。
したがって、本実施形態の構成によれば、従来の構成に比べて、光電気変換装置1の低背化を図ることができ、且つ光導波部材6に作用する外力の影響を受けにくい、という利点がある。
また、マウント基板2は、本実施形態のように、第1領域210と、第1領域210に比べて曲げ剛性の高い第2領域220とを含んでいることが好ましい。この場合、マウント基板2の第2領域220には光結合部材5が配置され、マウント基板2の第1領域210には電気コンタクト部3が配置される。
この構成によれば、マウント基板2は、第2領域220に光結合部材5が配置され、相対的に曲げ剛性の低い第1領域210に電気コンタクト部3が配置されているので、電気コンタクト部3が抜き差しされる際に光結合部材5に応力が作用しにくくなる。そのため、この光電気変換装置1によれば、光素子4と光導波部材6との間に位置ずれが生じ難く、光結合損失(ロス)を低減できる。ただし、この構成は必須の構成ではなく、この構成を採用するか否かは任意である。
ここで、本実施形態に係る光電気変換装置1の効果を説明するために、たとえば特許文献2(特開2011−40764号公報)に記載の発明を比較例として説明する。
比較例の光電気変換装置(光モジュール)は、相手側コネクタ(ソケット)に差し込まれる電気コンタクト部(接続端子)をマウント基板(パッケージ)の一端部に備えている。マウント基板の内部には光結合部材(基板)が設けられ、光結合部材の側面はマウント基板に対向するように構成されている。光結合部材は、光素子および光導波部材(光導波体)を保持し、光素子と光導波部材とを光学的に結合する。
比較例に係る光電気変換装置は、マウント基板の一端部に設けられた電気コンタクト部が、相手側コネクタに対して、マウント基板の厚み方向に直交する差込方向に差し込まれる点においては、本実施形態と同様である。
しかしながら、比較例の構成では、相手側コネクタに対して電気コンタクト部が抜き差しされる際(とくに差し込まれる際)、マウント基板の全体に応力が作用するため、光結合部材にも応力が作用して、光素子と光導波部材との間の位置ずれが生じる可能性がある。したがって、比較例の光電気変換装置では、相手側コネクタに対して電気コンタクト部が抜き差しされる際に作用する応力に起因して、光素子と光導波部材との間の光学的な結合度が低下し、光結合損失(ロス)を生じる可能性がある。
これに対して、本実施形態の光電気変換装置1では、相手側コネクタ9に電気コンタクト部3が抜き差しされる際、電気コンタクト部3に作用する応力は、マウント基板2のうち電気コンタクト部3と光結合部材5との間に介在する第1領域210にて吸収される。そのため、マウント基板2のうち第2領域220に配置された光結合部材5に作用する応力は低減され、光素子4と光導波部材6との間に位置ずれが生じ難くなる。したがって、本実施形態の光電気変換装置1では、上述した比較例に比べて、光素子4と光導波部材6との間の光学的な結合度は低下し難く、光結合損失(ロス)を低減できる、という利点がある。
しかも、比較例においては、マウント基板と光結合部材の側面とが対向するように、マウント基板の高さ寸法(厚み寸法)が大きく設定されており、低背化が困難である。これに対して、本実施形態に係る光電気変換装置1によれば、マウント基板には光結合部材の側面と対向する部位は存在しないため、比較例よりも低背化を図ることができる。
また、固定具300は、本実施形態のように、導電性を有し、少なくとも光素子4を覆うようにマウント基板2に固定されていることが好ましい。この構成によれば、光電気変換装置1は、光素子4に対する周囲からのノイズの影響を固定具300で低減することができ、電気信号を扱う光素子4がノイズの影響を受けにくくなって、耐ノイズ性を向上することができる、という利点がある。また、光電気変換装置1は、光素子4から周囲へのノイズの放射を固定具300で低減することができるため、電気信号を扱う光素子4からノイズが放射されにくくなり、放射ノイズを抑制できる、という利点がある。ただし、この構成は必須の構成ではなく、この構成を採用するか否かは任意である。
なお、固定具300は、光素子4を単に覆っているだけでもノイズを低減する効果があるものの、安定した基準電位(ここではグランド電位)点に接続されることにより、シールド効果が顕著になる。
また、固定具300は、本実施形態のように、マウント基板2を厚み方向に貫通する接続孔23に挿入される端子片301を有していることが好ましい。この場合、端子片301は、マウント基板2の厚み方向における光結合部材5とは反対側の面に設けられたランド311に対し導電性部材(半田312)を用いて接合される。この構成によれば、固定具300は、マウント基板2に対して、スルーホール実装により比較的強固に取り付けられ、結果的に、保持部材400を確実に固定できる。ただし、この構成は必須の構成ではなく、固定具300はマウント基板2の上面に表面実装されていてもよい。
<接続装置の構成>
本実施形態の光電気変換装置1は、相手側コネクタ9と共に接続装置10(図1参照)を構成する。光電気変換装置1は、上述したように電気コンタクト部3が相手側コネクタ9に差し込まれることにより、相手側コネクタ9と電気的に接続され且つ機械的に結合される。
すなわち、接続装置10は、光電気変換装置1と、電気コンタクト部3と電気的に接続され且つ機械的に結合される相手側コネクタ9とを備えている。相手側コネクタ9は、マウント基板2の厚み方向の両側から電気コンタクト部3を挟み込むことにより、電気コンタクト部3と電気的な接続および機械的な結合を行うように構成されている。この構成によれば、接続装置10は、相手側コネクタ9および電気コンタクト部3を電気的に接続する機構と、相手側コネクタ9および電気コンタクト部3を機械的に結合する機構とを別々に備える必要がないので、構造を簡略化できる。
相手側コネクタ9は、図6Aおよび図6Bに示すように、プラグ(雄コネクタ)としての電気コンタクト部3を差し込み可能な構成のソケット(雌コネクタ)であって、たとえば図示しない配線基板に実装される。光電気変換装置1は、電気コンタクト部3を相手側コネクタ9に対して挿抜可能に差し込まれ、相手側コネクタ9に差し込まれた状態では、相手側コネクタ9と電気的且つ機械的に接続される。これにより、光電気変換装置1と配線基板とは電気的に接続されることになる。
具体的に説明すると、相手側コネクタ9は、図6Aに示すように導電性材料を用いて形成されたコンタクト91と、絶縁材料を用いて形成されコンタクト91を保持するハウジング92とを有している。ハウジング92は、後方から電気コンタクト部3を挿入可能となるように背面(図6Aでは右端面)が開口されている。コンタクト91は、ハウジング92に挿入された電気コンタクト部3を上下方向の両側から挟み込むような形状であって、電気コンタクト部3との接触部位(接点)が電気コンタクト部3の接触子31に接触することで光電気変換装置1と電気的に接続される。
本実施形態では、相手側コネクタ9は、ハウジング92に対して回転可能に保持されたレバー93を有している。レバー93は、図6Aに示す状態から矢印の向き(反時計回り)に回転することにより、図6Bに示すようにコンタクト91の一部を押し上げるように構成されている。これにより、図6Bに示す状態ではコンタクト91の後端部における上下方向の間隔が狭くなり、コンタクト91が電気コンタクト部3を挟み込む力は大きくなって、相手側コネクタ9は電気コンタクト部3をロック(抜け止め)する。つまり、相手側コネクタ9は、たとえばレバー93のように、電気コンタクト部3を挟み込む力の大きさを変化させるロック機構を有することにより、ロック機構の操作によって電気コンタクト部3をロックする状態と、ロックを解除する状態とを切替可能である。
このようなロック機構を持つ相手側コネクタ9を用いることにより、相手側コネクタ9に対して電気コンタクト部3が抜き差しされる際に電気コンタクト部3にかかる応力は、比較的小さくなる。すなわち、ロック機構のない相手側コネクタ9であれば、電気コンタクト部3と機械的に結合するために電気コンタクト部3を挟み込む力は必然的に大きくなり、電気コンタクト部3が抜き差しされる際に電気コンタクト部3にかかる応力は比較的大きくなる。これに対して、ロック機構を持つ相手側コネクタ9であれば、相手側コネクタ9に対して電気コンタクト部3が抜き差しされる際には電気コンタクト部3を挟み込む力を小さくすることで、電気コンタクト部3にかかる応力は比較的小さくなる。
したがって、本実施形態の光電気変換装置1と共に接続装置10を構成する相手側コネクタ9は、ロック機構を有することが好ましい。ただし、ロック機構は必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
<変形例>
図7Aは、本実施形態の第1の変形例の要部を示している。第1の変形例では、電気コンタクト部3の接触子は、マウント基板2の厚み方向(上下方向)における両面に形成されている。ここでは、マウント基板2の補強部材7とは反対側の面(上面)には接触子31が形成され、マウント基板2の補強部材7側の面(下面)には接触子32が形成されており、両接触子31,32間はスルーホールめっき33で電気的に接続されている。この構成によれば、光電気変換装置1は、電気コンタクト部3の両面で相手側コネクタ9と接触する両面接触の構造になる。つまり、光電気変換装置1は、マウント基板2の厚み方向の両側において、電気コンタクト部3と相手側コネクタ9との電気的な接続を確保できるので、片面でのみ接続される場合に比べて接続信頼性が向上する。
光電気変換装置1は、このような両面接触の構造を採用することで、以下のような効果を奏することが期待できる。たとえば、マウント基板2の上面側の接触子31が信号線、マウント基板2の下面側の接触子32がグランド(GND)層であれば、光電気変換装置1は、電気コンタクト部3がマイクロストリップ構造となることで高周波特性の改善が期待できる。さらに、マウント基板2の上面側において、接触子31の一部がグランド線で且つ2チャンネル分の一対(差動ペア)の信号線の間にグランド線が配置されるような構成であれば、光電気変換装置1は、クロストークの低減が期待できる。
図7Bは、本実施形態の第2の変形例の要部を示している。第2の変形例では、電気コンタクト部3の接触子は、マウント基板2の厚み方向(上下方向)における補強部材7側の面に形成されている。ここでは、マウント基板2の補強部材7側の面(下面)に接触子32が形成されており、導体パターン83と接触子32との間はスルーホールめっき33で電気的に接続されている。この構成によれば、光電気変換装置1は、マウント基板2の補強部材7側の面において、電気コンタクト部3と相手側コネクタ9との電気的な接続を行うので、補強部材7側にのみ接点(コンタクト)を持つ相手側コネクタ9に対応できる。
また、本実施形態の光電気変換装置1は、上述した構成に限らず適宜の変更が可能であって、たとえば第2基板22が第1基板21の上面に設けられていてもよい。この構成では、光結合部材5および信号処理回路8は第2基板22に実装され、固定具300は、マウント基板2の第2基板22側の面に取り付けられることになる。
また、光電気変換装置1は、補強部材7(図1参照)が省略されていてもよい。この構成によれば、光電気変換装置1は、補強部材の分だけ電気コンタクト部3の薄型化を図ることができる。また、この構成では、第1基板21に直接形成された導体パターンによって第1基板21の両面に接触子を設けることができ、その結果、光電気変換装置1は、図7Aの例と同様に両面接触の構造になる。
さらにまた、光電気変換装置1は、補強部材7が第1基板21の上面、つまり光結合部材5と同一面に配置されていてもよい。信号処理回路8は複数の部品に分かれていてもよく、信号処理回路8は省略されていてもよい。
(実施形態2)
本実施形態に係る光電気変換装置1は、少なくとも保持部材400の構成が実施形態1の光電気変換装置1と相違する。基本的な構成は実施形態1と同様であるので、以下、実施形態1と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。なお、図8B、図9B、図10B、図11Bでは、マウント基板2の上面に設けられた光素子4、光結合部材5、信号処理回路8、および導体パターン83の図示を省略している。
本実施形態では、保持部材400の構成が異なる第1〜第4の構成例を例示する。
図8Aおよび図8Bは、第1の構成例を示している。第1の構成例においては、保持部材400は、マウント基板2に対する保持部材400の相対的な移動を規制する第1規制部403を有している。第1規制部403は、固定具300とマウント基板2との少なくとも一方に接することにより、マウント基板2の厚み方向(上下方向)に直交し且つ貫通方向(前後方向)に直交する第1方向(左右方向)への保持部材400の移動を規制する。
図8Aおよび図8Bの例では、マウント基板2における一対の接続孔23の間には、後方に開放された規制孔24が形成されている。保持部材400は、下面における左右方向の中央部が下方に突出して第1規制部403を構成している。保持部材400は、第1規制部403をマウント基板2の規制孔24に嵌め込むようにマウント基板2に固定され、第1規制部403がマウント基板2に接することにより、第1方向(左右方向)への移動が規制される。なお、ここでは規制孔24はマウント基板2を厚み方向に貫通しているが、規制孔24が貫通していることは必須ではない。
この構成によれば、保持部材400は、第1方向(左右方向)への移動が規制されるので、第1方向に光導波部材6が振られても、マウント基板2に対する保持部材400の位置ずれが生じることを防止できる。したがって、光電気変換装置1は、光素子4と光導波部材6との間に位置ずれが生じ難く、光素子4と光導波部材6との間の光学的な結合度は低下し難いため、光結合損失(ロス)を低減できる、という利点がある。
図9Aおよび図9Bは、第2の構成例を示している。第2の構成例においては、保持部材400は、マウント基板2に対する保持部材400の相対的な移動を規制する第2規制部404を有している。第2規制部404は、固定具300とマウント基板2との少なくとも一方に接することにより、貫通方向(前後方向)に沿った第2方向(前後方向)への保持部材400の移動を規制する。
図9Aおよび図9Bの例では、マウント基板2の後端部において、左右方向に並ぶ一対の接続孔23が2組設けられている。この例では、4つの接続孔23に対応するように固定具300の端子片301は4つ設けられている。具体的には、端子片301は、図9Bに示すように固定具300の左右方向に対向する一対の側壁の各々に2つずつ設けられており、それぞれ該側壁の下端縁から下方に突出する形に形成されている。さらに、固定具300は、各側壁における2つの端子片301の間には、下方に開放されたスリット304が形成されている。
保持部材400は、左右方向の両側面における後端部がそれぞれ張り出して第2規制部404を構成している。保持部材400は、一対の第2規制部404を固定具300のスリット304に嵌め込むように固定具300と組み合わされ、第2規制部404が固定具300に接することにより、第2方向(前後方向)への移動が規制される。なお、ここではスリット304は2つの端子片301の間に形成されているが、一対の側壁の各々に端子片301が2つずつ設けられていることは必須ではない。
この構成によれば、保持部材400は、第2方向(前後方向)への移動が規制されるので、第2方向に光導波部材6が引っ張られても、マウント基板2に対する保持部材400の位置ずれが生じることを防止できる。したがって、光電気変換装置1は、光素子4と光導波部材6との間に位置ずれが生じ難く、光素子4と光導波部材6との間の光学的な結合度は低下し難いため、光結合損失(ロス)を低減できる、という利点がある。
図10Aおよび図10Bは、第3の構成例を示している。第3の構成例は、第1の構成例と第2の構成例とを組み合わせた構成であって、保持部材400は第1規制部403と第2規制部404との両方を有している。この例では、マウント基板2には第1規制部403が嵌り込む規制孔24が形成され、固定具300には第2規制部404が嵌り込むスリット304が形成されている。
この構成によれば、保持部材400は、第1方向(左右方向)および第2方向(前後方向)の両方向への移動が規制されるので、マウント基板2に対する保持部材400の位置ずれが生じることを防止できる。したがって、光電気変換装置1は、光素子4と光導波部材6との間に位置ずれが生じ難く、光素子4と光導波部材6との間の光学的な結合度は低下し難いため、光結合損失(ロス)を低減できる、という利点がある。
図11Aおよび図11Bは、第4の構成例を示している。第4の構成例においては、マウント基板2における固定具300との対向面(上面)には第1凹部25が形成され、固定具300におけるマウント基板2との対向面には第2凹部305が形成されている。保持部材400は、第1凹部25に嵌る第1凸部405と、第2凹部305に嵌る第2凸部406とを有している。
図11Aおよび図11Bの例では、第2の構成例と同様に、マウント基板2の後端部において、左右方向に並ぶ一対の接続孔23が2組設けられている。この例では、4つの接続孔23に対応するように固定具300の端子片301は4つ設けられている。具体的には、端子片301は、図11Bに示すように固定具300の左右方向に対向する一対の側壁の各々に2つずつ設けられており、それぞれ該側壁の下端縁から下方に突出する形に形成されている。さらに、マウント基板2における4つの接続孔23で囲まれた位置には、矩形状に開口した第1凹部25が形成されている。固定具300の上壁において第1凹部25と対向する位置には、矩形状に開口した第2凹部305が形成されている。
保持部材400は、下面における前後方向の中央部が下方に突出して第1凸部405を構成し、上面における前後方向の中央部が上方に突出して第2凸部406を構成している。保持部材400は、第1凸部405を第1凹部25に嵌め込み、第2凸部406を第2凹部305に嵌め込むように、固定具300とマウント基板2との間に挟まれてマウント基板2に固定される。なお、ここでは第1凹部25はマウント基板2を厚み方向に貫通し、第2凹部305は固定具300の上壁を厚み方向に貫通しているが、これらの凹部が貫通していることは必須ではない。
この構成によれば、保持部材400は、第1方向(左右方向)および第2方向(前後方向)の両方向への移動が規制されるので、マウント基板2に対する保持部材400の位置ずれが生じることを防止できる。したがって、光電気変換装置1は、光素子4と光導波部材6との間に位置ずれが生じ難く、光素子4と光導波部材6との間の光学的な結合度は低下し難いため、光結合損失(ロス)を低減できる、という利点がある。
その他の構成および機能は実施形態1と同様である。
(実施形態3)
本実施形態に係る光電気変換装置1は、図12および図13に示すように光結合部材の構成が実施形態1の光電気変換装置1と相違する。光結合部材以外の構成は実施形態1と同様であるので、以下、実施形態1と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
本実施形態では、光結合部材の構成が異なる第1および第2の構成例を例示する。
図12は第1の構成例を示している。第1の構成例において、光結合部材510は直方体状のシリコンまたは樹脂の成形品である。光結合部材510には、前後方向(図12の左右方向)に貫通する貫通孔511が形成されている。貫通孔511は、断面円形状であって、前後方向の中間部よりも前方側を小径部512、後方側を大径部513とするように、中間部よりも後方側の内径が大きく形成されている。
光素子4は、光結合部材510の前面において貫通孔511に対応する位置に実装されている。光素子4は、発光面(第2コネクタ102では受光面)を後方(光結合部材510側)に向け、バンプ41を介して光結合部材510にフリップチップ実装されている。なお、導体パターン84は、光結合部材510の前面から第1基板21の上面にかけて形成されており、光素子4は、導体パターン84およびボンディングワイヤ82を介して信号処理回路8に電気的に接続される
このように構成される光結合部材510は、貫通孔511に後方から光導波部材6を導入し、光導波部材6を大径部513内で保持する。この状態で、光ファイバからなる光導波部材6は、コア61の先端面が小径部512を通して光素子4の発光面(第2コネクタ102では受光面)と対向する。したがって、光素子4と光導波部材6とは、光結合部材510によって光学的に結合されることになる。
図13は第2の構成例を示している。第2の構成例において、光結合部材520は透光性樹脂にて形成されている。第2の構成例では、光素子4は、発光面(第2コネクタ102では受光面)を上方に向け、マウント基板(第1基板21)2に直接実装(ワイヤボンディング実装)されている。光結合部材520は、光導波部材6を保持する保持ブロック521と、光素子4の上方に配置されるレンズブロック522とを有している。
保持ブロック521には、前後方向(図13の左右方向)に貫通する断面円形状の貫通孔523が形成されている。光結合部材520は、貫通孔523に後方から光導波部材6を導入し、光導波部材6を貫通孔523内で保持する。
レンズブロック522は、光素子4からの光を平行光に変換する第1レンズ524と、ミラー525と、ミラー525で反射された光を光導波部材6に集光する第2レンズ526とを有している。ミラー525は、第1レンズ524からの光(平行光)を第2レンズ526に向けて反射するように、マウント基板2の上面に対して45度の角度で傾斜している。ミラー525は、たとえば金属メッキにより形成されている。あるいは、透光性樹脂からなるレンズブロック522の屈折率が空気の屈折率より大きいことによりレンズブロック522と空気との界面では全反射が生じるので、ミラー525は、この全反射を利用して光を反射する構成であってもよい。つまり、ミラー525はレンズブロック522における空気との界面そのものであってもよい。
このように構成される光結合部材520は、光素子4の発光面からの光を第1レンズ524で平行光に変換(コリメート)し、この平行光をミラー525で反射して第2レンズ526によって光導波部材6のコア61の先端面に集光する。なお、第2コネクタ102においては、光結合部材520は、第2レンズ526によって光導波部材6からの光を平行光に変換(コリメート)し、この平行光をミラー525で反射して第1レンズ524によって光素子4の受光面に集光する。したがって、光素子4と光導波部材6とは、光結合部材520によって光学的に結合されることになる。
以上説明したように、光電気変換装置1は、種々の構成の光結合部材を適宜採用することが可能である。このような構成であっても、光電気変換装置1は、従来の光電気変換装置に比べて高さ寸法を小さく抑えることができ、光電気変換装置1の低背化を図ることができる、という利点がある。
その他の構成および機能は実施形態1と同様である。
なお、実施形態3の構成は実施形態2の構成と組み合わせて適用してもよく、また、上述した各構成(変形例や構成例を含む)は、適宜組み合わせて採用することが可能である。
1 光電気変換装置
2 マウント基板
25 第1凹部
210 第1領域
220 第2領域
3 電気コンタクト部
4 光素子
5,510,520 光結合部材
6 光導波部材
9 相手側コネクタ
100 信号伝送装置
101 第1コネクタ
102 第2コネクタ
103 光ケーブル
300 固定具
305 第2凹部
400 保持部材
403 第1規制部
404 第2規制部
405 第1凸部
406 第2凸部

Claims (7)

  1. マウント基板と、
    前記マウント基板の一端部に設けられた電気コンタクト部と、
    前記電気コンタクト部に電気的に接続されており、光導波部材と前記電気コンタクト部との間で光電変換を行う光素子と、
    前記マウント基板の一面に設けられ、前記光素子と前記光導波部材とを光学的に結合する光結合部材と、
    弾性を有し前記光導波部材を保持する保持部材と、
    前記マウント基板との間に前記保持部材を挟むように前記マウント基板に取り付けられ、前記保持部材を前記マウント基板に固定する固定具とを備え、
    前記電気コンタクト部は、相手側コネクタに対して、前記マウント基板の厚み方向に直交する差込方向に差し込まれることにより、前記相手側コネクタと電気的に接続され且つ機械的に結合されるように構成されており、
    前記光導波部材は、前記マウント基板の厚み方向に直交する貫通方向に、前記保持部材を貫通することにより前記保持部材に保持されるように構成されている
    ことを特徴とする光電気変換装置。
  2. 前記保持部材は、前記固定具と前記マウント基板との少なくとも一方に接することにより、前記マウント基板の厚み方向に直交し且つ前記貫通方向に直交する第1方向への前記保持部材の移動を規制する第1規制部を有する
    ことを特徴とする請求項1に記載の光電気変換装置。
  3. 前記保持部材は、前記固定具と前記マウント基板との少なくとも一方に接することにより、前記貫通方向に沿った第2方向への前記保持部材の移動を規制する第2規制部を有する
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の光電気変換装置。
  4. 前記マウント基板における前記固定具との対向面には第1凹部が形成され、
    前記固定具における前記マウント基板との対向面には第2凹部が形成されており、
    前記保持部材は、前記第1凹部に嵌る第1凸部と、前記第2凹部に嵌る第2凸部とを有する
    ことを特徴とする請求項1に記載の光電気変換装置。
  5. 前記固定具は、導電性を有し、少なくとも前記光素子を覆うように前記マウント基板に固定されている
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光電気変換装置。
  6. 前記マウント基板は、第1領域と、当該第1領域に比べて曲げ剛性の高い第2領域とを含んでおり、前記第2領域に前記光結合部材が配置され、前記第1領域に前記電気コンタクト部が配置されている
    ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光電気変換装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の光電気変換装置を用いた第1コネクタと、
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の光電気変換装置を用いた第2コネクタと、
    前記第1コネクタの前記光素子と前記第2コネクタの前記光素子とを光学的に結合する光ケーブルとを備える
    ことを特徴とする信号伝送装置。
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