JP4035238B2 - 光モジュール - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光モジュールに係り、特に、高速光通信における光電変換を行うための光モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、伝送容量の増大に伴い光通信システムに要求される伝送速度はますます増加している。さらに、光通信システム関連装置のサイズ及びコストの大幅削減が要求されている。特に、高速光通信における光電変換を行うために用いられる光モジュールは、通信の高速化に伴って小型化,高性能化及び低コスト化が要求されている。
【0003】
中低速領域の伝送速度システム,デバイスについては、回路の集積化とベアチップ,個別部品の混載実装の工夫により小型化,低コスト化が盛んに研究開発されている。また、中速領域(2.4Gbps)システムについても小型化,低コスト化の段階を迎えようとしている。このため、光モジュールについても小型化,高性能化及び低コスト化の実装技術が応用されてきている。
【0004】
図1は、従来の光モジュールの一例を示す図である。図1において、筐体100は四角形皿状の金属製の筐体である。蓋110は、四角形皿状の金属製の蓋であって筐体100の内部に組み込み可能な大きさを有している。光部品120は、光信号を入力する光ファイバケーブル130が接続されている。光部品120は光部品取り付け金具等により固定されており、光部品120から出力される信号がプリント配線板140に供給されている。
【0005】
プリント配線板140は、基板上にセラミックパッケージで構成される高速回路部150が配置されている。プリント配線板140は一部の高速信号と低速信号を処理する。また、高速回路部150は高速信号を処理している。ここで、光部品130で光電変換された信号はとても微弱なためプリント配線板140及び高速回路部150を電気的にシールドする必要がある。そこで、筐体100の内側に蓋110を組み込んでシーム溶接(seam welding)により気密封止することで電気的にシールドしていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シーム溶接法は金属間の接続に用いられる電気抵抗溶接法の一種でありパッケージ内のチップがほとんど加熱されないという利点があるが、コストが高いという問題があった。ところが、高速回路部150で利用するSAW(surface acoustic wave)フィルタは完全気密構造内の使用でないと特性(位相)変動が大きく要求仕様を満たさないため封止方法としてシーム溶接法が優れている。また、SAWデバイスの代替えとしてPLL(phase locked loop)内臓のICもあるがノイズ耐力,信頼度の面でSAWデバイスより劣っている。したがって、封止方法のコストが高いという問題があった。
【0007】
また、封止されるパッケージ内に全ての回路を搭載すると、パッケージサイズが大きくなり、低コスト化及び小型化が実現できないという問題があった。
また、数(Gbps)で動作する光モジュールに使用される増幅器は、光通信システムが基本的にベースバンド伝送であるため、数十(kHz)から数(GHz)までの広帯域な増幅特性が要求される。したがって、光モジュールは光部品と高速電気増幅器との接合部で広帯域な増幅特性を劣化させないよう、低速領域の伝送では問題とならないインピーダンス不整合,発熱を最小限に抑えなけらばならないという問題があった。
【0008】
また、封止されるパッケージ内のICとSAWフィルタとの位相バランスが封止工程でずれてしまうと、位相の微調整を行うことができないという問題があった。さらに、光部品とメインボードとの間にある高周波伝送経路は、多くの積層を介している場合インピーダンス不整合が生じるという問題があった。
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、小型化,高性能化及び低コスト化が実現できる光モジュールを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題を解決するため、請求項1記載の本発明は、光電変換された高速信号を処理する高速信号処理部と、低速信号を処理する低速信号処理部とよりなり、前記高速信号処理部は電気的にシールドされているパッケージに配置された構成であり、前記高速信号処理部と前記低速信号処理部とが垂直方向側に重なるように配置され電気的に接続されて一体のモジュール構造を有し、前記高速信号処理部は、前記パッケージ内に光電変換された高速信号を入力する高速信号入力部と、前記高速信号入力部に入力された信号を処理する高速信号回路部と、前記高速信号回路部で処理された信号を前記パッケージから出力する高速信号出力部で構成され、前記高速信号入力部に機械的に固定される光電変換部品のリード配置を前記高速信号入力部の信号端子の配置に再配列する中継基板を前記光電変換部品から離して設けたことを特徴とする。
【0010】
このように、高速信号を処理する高速信号処理部と、低速信号を処理する低速信号処理部とを分離し、パッケージ内に封止する部品を減らすことにより低コスト化を実現することができる。また、低速信号処理部を汎用プリント配線板に実装することにより基板の表面実装及び両面実装が可能となり、小型化及び低コスト化が実現できる。
【0012】
このように、光電変換部品のリード配置を高速信号入力部の信号端子の配置に再配列するための中継基板を光電変換部品から離して設けたことにより、中継基板にネジ止め応力に弱い材質の基板を用いることができる。
また、請求項記載の本発明は、前記中継基板は、前記光電変換部品側に絶縁性の柔らかい接着剤で接着固定されていることを特徴とする。
【0013】
このように、中継基板を光電変換部品側に絶縁性の柔らかい接着剤で接着固定することにより、ネジ止めすることなく安全な保持が得られる。
また、請求項記載の本発明は、前記光電変換部品の信号線用リードは前記高速信号入力部の信号端子平面と同一平面上に位置するように配置され、前記中継基板を介せずに前記高速信号入力部の信号端子と接続されることを特徴とする。
【0014】
このように、光電変換部品から出力される微弱な高速信号を中継基板を介せず高速信号入力部に接続することにより、微弱な高速信号の質的低下を防止することができる。
また、請求項記載の本発明は、前記光電変換部品の信号線用リード以外のリードは前記中継基板により前記高速信号入力部の信号端子平面と同一平面上に位置するように配置されることを特徴とする。
【0015】
このように、前記光電変換部品の信号線用リード以外のリードを前記高速信号入力部の信号端子平面と同一平面上に位置するように再配置することにより、微弱な高速信号の質的低下を防止することができる。
また、請求項記載の本発明は、前記高速信号入力部は、前記信号端子が露出する開口部を有し、前記開口部は導電性のキャップにより塞がれていることを特徴とする。
【0016】
このように、前記開口部を導電性のキャップにより塞ぐことにより電気的にシールドすることが可能となる。
また、請求項記載の本発明は、前記キャップは、その下側に電波吸収体を設ける構成としたことを特徴とする。
このように、前記導電性のキャップの下側に電波吸収体を設けることにより電気的にシールドすることが可能となる。
【0017】
また、請求項記載の本発明は、前記キャップは、その両側面に凸部を設け、その凸部の先端に外側方向の爪部を設けるとともに、前記爪部に対応する前記高速信号入力部の位置に該爪部と嵌合する凹部を設けることを特徴とする。
このように、前記キャップに設けられた爪部と、その爪部に対応する前記高速信号入力部の位置に設けられた凹部とによりキャップを固定することにより、キャップの取り外しができ、光電変換部品の交換を可能とする。
【0018】
また、請求項記載の本発明は、前記高速信号回路部は、前記パッケージの凹部に構成され、その凹部をキャップにより封止されて電気的にシールドされることを特徴とする。
このように、前記高速信号回路部を前記パッケージの凹部に構成することにより封止が容易になり、優れたシールド効果を実現できる。
【0019】
また、請求項記載の本発明は、前記高速信号処理部に設けられた低速信号処理部接続用の接続端子は先端部分が太くなっており、その先端部分の最大外径がtyp±Aであり、この接続端子を挿入する低速信号処理部側のスルーホールの内径がtyp±Bであり、A<Bを満たすときOtyp=Htyp−Bとなるように前記接続端子の先端部分の最大外径とスルーホールの内径とを構成することを特徴とする。
【0020】
このように、前記高速信号処理部に設けられた低速信号処理部接続用の接続端子の先端部の太さが低速信号処理部側のスルーホールの内径よりわずかに大きいことにより、再溶融が起こったとしても低速信号処理部が下方へ下がることを防止できる。
また、請求項10記載の本発明は、前記封止された高速信号回路部の集積回路を調整する調整用配線切断部分が前記封止されていない部分に設けられていることを特徴とする。
【0021】
このように、前記封止された高速信号回路部の集積回路を調整する調整用配線切断部分が前記封止されていない部分に設けられていることにより、封止工程後も高速信号回路部の集積回路を調整することができる。
また、請求項11記載の本発明は、前記高速信号出力部は、高速信号用パターンとその高速信号用パターンの周りに複数設けられたグランド用パターンとを有する多層積層の多層基板であり、前記高速信号出力部の積層面は前記高速信号回路部とメインボードとに対応した長さを持ち、前記高速信号回路部の積層面に対して垂直方向となるように接続されることを特徴とする。
【0022】
このように、高速信号用パターンの周りに複数のグランド用パターンを設けることにより、信号ロスを少なくすることができる。さらに、高速信号出力部の積層面は、高速信号回路部の積層面に対して垂直方向となるように接続することにより、疑似的に平面接続されるため、インピーダンス整合が容易になる。
また、請求項12記載の本発明は、前記高速信号出力部は、前記高速信号回路部との接続用であるバンプと、メインボードとの接続用である接続端子とを有することを特徴とする。
【0023】
このように、前記高速信号回路部との接続用にバンプを有することにより、高速信号回路部の高速信号用パターンから高速信号出力部の高速信号用パターンへの垂直方向への接続が容易になる。
また、請求項13記載の本発明は、前記高速信号回路部との接続用であるバンプは、前記高速信号出力用のバンプと、その高速信号出力用のバンプの周りに複数設けられるグランド用のバンプとで構成されていることを特徴とする。
【0024】
このように、高速信号出力用のバンプの周りに複数のグランド用のパンプを設けることにより、信号ロスを少なくすることができる。
また、請求項14記載の本発明は、前記高速信号出力部は、高周波用同軸ソケットを有し、前記高周波用同軸ソケットを介してメインボードに実装されることを特徴とする。
【0025】
このように、前記高速信号出力部が、高速信号出力用の接続端子と、その接続端子の外周に設けられているグランド部分とを有する高周波用同軸ソケットを介してメインボードに実装されることにより、信号ロスを少なくすることができる。
また、請求項15記載の本発明は、前記高周波用同軸ソケットは、前記高速信号出力部に設けられた先端部が太くなっている高速信号出力用の接続端子の先端部分をバネ性で挟み込んで固定する受け口と、その接続端子の外周に設けられたグランド部分にバネ性により接触するバンプとを有し、前記受け口の下部に高速信号接続用電極を設け、その高速信号接続用電極の外周及び側面にグランド接続用電極を設けてメインボードに接続することを特徴とする。
【0026】
このように、前記高周波用同軸ソケットは受け口とバンプとにより高速信号出力部に接続され、前記受け口の下部に設けられた高速信号接続用電極とその高速信号接続用電極の外周及び側面に設けられたグランド接続用電極とによりメインボードに接続されることにより、信号ロスを少なくすることができる。
また、請求項16記載の本発明は、前記高速信号出力部は表面実装用同軸ソケットを有し、前記表面実装用同軸ソケットは前記高速信号出力部に設けられた高速信号出力用の接続端子をメインボードに接続するスルーホールと、そのスルーホールの周りに複数設けられ、メインボードのグランド部分に接続するグランド部分とにより構成されることを特徴とする。
【0027】
このように、前記高速信号出力部が、前記高速信号出力部に設けられた高速信号出力用の接続端子をメインボードに接続するスルーホールと、そのスルーホールの周りに複数設けられ、メインボードのグランド部分に接続するグランド部分とを有する表面実装用同軸ソケットを介してメインボードに実装されることにより、信号ロスを少なくすることができる。
【0028】
また、請求項17記載の本発明は、前記高速信号出力部は表面実装用同軸ソケットを有し、前記表面実装用同軸ソケットは前記高速信号出力部に設けられた高速信号出力用の接続端子をメインボードに接続するスルーホールと、そのスルーホールの周りに複数設けられ、メインボードのグランド部分に接続するグランド部分とで構成され、前記高速信号出力用の接続端子の先端部分を前記表面実装同軸端子の裏面と同一面とし、前記メインボードの高速信号出力用の接続端子に対応するランドに接続することを特徴とする。
【0029】
このように、前記高速信号出力用の接続端子の先端部分を前記表面実装同軸端子の裏面と同一面とし、前記メインボードの高速信号出力用の接続端子に対応するランドに接続することにより、表面実装用同軸ソケットを表面実装構造とすることができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下に、光モジュールに関する本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
〔全体の基本的構成図〕(図2,図3参照)
図2は、本発明の光モジュールの一実施形態の側面図を示す。図2において、光モジュール1は、大きく分類すると高速信号を処理する高速信号処理部10と低速信号を処理する低速信号処理部11とで構成されている。低速信号処理部11は高速信号処理部10の下側に配置され、高速信号処理部10に設けられた低速信号処理部接続用の接続端子19により機械的及び電気的に接続される。
【0031】
高速信号処理部10と低速信号処理部11とが上下に重ねられた立体的構造を構成することにより、光モジュールが小型化され、光モジュールの実装面積を狭くすることが可能となる。
高速信号処理部10は、セラミックパッケージ内に光電変換された高速信号を入力する高速信号入力部21と、高速信号入力部21に入力された高速信号を処理する高速信号回路部22と、高速信号回路部22で処理された信号をセラミックパッケージ内から出力する高速信号出力部23とで構成される。
【0032】
光電変換部品12は、光ファイバ13により供給される光信号を光電変換し、中継基板14を介して高速信号入力部21の信号端子に接続されている。キャップ15は、導電性のプラスチック又はゴムで構成されており、高速信号入力部21の開口部を塞ぐように被せることで高速信号入力部21内を電気的にシールドしている。
【0033】
高速信号入力部21の信号端子に入力された高速信号は、高速信号回路部22に供給される。高速信号回路部22は中央部に凹部18があり、その凹部18の開口部を蓋17で塞いで封止16を行うことにより電気的にシールドした気密封止空間を構成する。その気密封止空間内の凹部18はSAWフィルタ,IC,コンデンサ及び抵抗等の部品で構成される回路により高速信号が処理される。
【0034】
また、高速信号回路部22で扱う信号の中で比較的低速であり、気密封止空間内で処理しなくても良い信号については、高速信号処理部10に設けられた低速信号処理部接続用の接続端子19を介して低速信号処理部11に供給される。例えば、電源制御回路,安定化制御回路及び位相微調整回路等である。低速信号処理部11は安価な汎用プリント配線板上に構成され、両面実装及び表面実装などを行うことができる。なお、接続端子19はフランジ9を有しており、低速信号処理部11が高速信号処理部10の底面に接近しすぎないように調整する。したがって、低速信号処理部11の上側(高速信号処理部10側)に実装された部品が高速信号処理部10に接触することを防止できる。
【0035】
そして、低速信号処理部11は処理結果を接続端子19を介して高速信号回路部22に供給する。この後、高速信号回路部22は処理を終了した信号をセラミックパッケージから出力する高速信号出力部23に供給する。
高速信号出力部23は、高速信号回路部22から出力された信号をメインボード8等に供給するための接続端子20を有している。高速信号出力部23は多層積層基板であり、その積層方向が高速信号回路部22の積層方向に対して垂直方向となるように高速信号回路部22と接続され、疑似的な平面接続を構成する。
【0036】
このように、高速信号処理部10と低速信号処理部11とを分離して構成したことにより、気密封止空間を縮小し、低速信号処理部11を安価なプリント配線板上に構成でき、低コスト化が実現できる。
図3は、本発明の光モジュールの一実施形態の概略図を示す。図3において、光モジュール1は高速信号処理部10と低速信号処理部11と光電変換部品12とで構成されている。本発明の光モジュール1は、高速信号処理部10と低速信号処理部11とを別々に構成し、低速信号処理部11を高速信号処理部10の下側に重ねるように配置するで、光モジュールサイズが従来の半分になる。
【0037】
例えば、図3中、点線で表されているのは、従来の光モジュールサイズであり、概略寸法は幅40(mm),奥行40(mm),高さ8.5(mm)である。
一方、本願発明の光モジュールは、概略寸法は幅40(mm),奥行20(mm),高さ8.5(mm)であり、サイズが半分となっている。したがって、光モジュール1をメインボード8に実装するのに必要な実装面積は狭くなる。
【0038】
以下、本願発明の光モジュール1について信号の流れに沿って各部分毎に詳細に説明する。
〔高速信号入力部〕(図4〜図6参照)
図4は、光電変換部品の一実施形態の接続構造を示す。図4(A)は光電変換部品と高速信号入力部との接続構造の側面図であり、図4(B)は光電変換部品と高速信号入力部との接続構造の斜視図であり、図4(C)は中継基板側からみた光電変換部品の側面図であり、図4(D)は光電変換部品の側面図であり、図4(E)は中継基板の拡大図である。
【0039】
図4において、光電変換部品12は5本のストレートリード24を有している。その5本のストレートリード24の内訳は、1本の信号線用リードと、3本の電源線用リードと、1本のグランド線用リードとである。普通、光電変換部品12のリード配置は平面上に並ぶように構成されておらず、ストレートリード24を曲げずに平面実装するためには中継基板14が必要である。
【0040】
例えば図4(E)のスルーホール25の位置に信号線用リードが位置し、スルーホール26,28,29の位置に電源線用リードが位置し、スルーホール27の位置にグランド線用リードが位置する場合について考える。
1本の信号線用リードは中継基板14のスルーホール25を通って直に高速信号入力部21の信号端子に接続される。3本の電源線用リードは中継基板14のスルーホール26,28,29に夫々接続される。スルーホール26,28,29は、中継基板14上のパターンによりスルーホール31,32,33に夫々接続されており、スルーホール31,32,33と高速信号入力部21の信号端子とをリードにより接続する。
【0041】
また、1本のグランド用リードは中継基板14のスルーホール27に接続される。スルーホール27は、中継基板14上のパターンによりスルーホール30に接続されており、スルーホール30と高速信号入力部21の信号端子とをリードにより接続する。
以上のように、中継基板14を利用することで、光電変換部品12のストレートリード24と高速信号入力部21の信号端子とを疑似的に平面実装することができる。また、信号専用リードのみ直接高速信号入力部21の信号端子に直に接続されることで、微弱信号の伝送ロスを減少させる。
【0042】
図5は、光電変換部品の一実施形態の固定構造を示す。図5(A)は高速信号入力部21の斜視図であり、図5(B)は中継基板側からみた光電変換部品の側面図であり、図5(C)は光電変換部品の側面図である。
図5において、光電変換部品12は高速信号入力部21とネジで機械的に固定するためにネジ止め用フランジ36を有する。ネジ止め用フランジ36は、ネジ止め用貫通穴が左右方向に形成され、そのネジ止め用貫通穴を利用して光電変換部品12が高速信号入力部21のU字型ダイスブロック36に設けられたネジ穴35に固定される。光電変換部品12と高速信号入力部21とを固定した状態は図4(A),(B)のようになる。
【0043】
光電変換部品12がネジにより高速信号入力部21と固定された状態では、ネジ止め用フランジ36が薄いため湾曲する場合がある。そこで、図5(C)に示すように中継基板14はネジ止め用フランジ36から離して設けられている。なお、隙間34は中継基板14とネジ止め用フランジ36との隙間である。したがって、中継基板14はネジ止め用フランジ36の湾曲の影響やネジ止めによる応力の影響を受けることがない。
【0044】
また、中継基板14と光電変換部品12との間に絶縁性の柔らかい接着剤等(例えば、シリコーン系又は弾性係数の比較的小さいエポキシ系の接着剤)で固定することにより同様の効果が得られる。
図6は、高速信号入力部の開口部を塞ぐキャップの一実施形態の側面図を示す。図6(A)は導電性のキャップの側面図であり、図6(B)は下側に電波吸収体を設けた導電性のキャップの側面図である。
【0045】
図6において、高速信号入力部21は光電変換部品12を固定する際に光電変換部品12の信号線用リード等を信号端子にはんだ接続するための開口部を有する。そこで、導電性のキャップ(例えば、炭素繊維混合プラスチック又は導電性ゴム)40を開口部に被せることで電気的なシールドを確保している。また、その導電性のキャップの下側に電波吸収体43を設けることにより、更に電気的なシールド効果を上げることができる。
【0046】
導電性のキャップ40は、開口部の側面に沿って延びる凸部を有し、その凸部の先端に外側方向の爪部41を有している。また、高速信号入力部21は爪部41に対応する開口部の側面の位置に凹部42を有している。導電性のキャップ40は、爪部41と凹部42とを嵌合することにより開口部を塞ぐように固定される。このように、導電性のキャップ40は爪部41と凹部42とを嵌合することで高速信号入力部21に固定されているために、取り外しが可能であり容易に光電変換部品12の交換が可能となる。
〔高速信号回路部〕(図7参照)
図7は、高速信号回路部の一実施形態の構成図を示す。図7(A)は高速信号回路部の側面図であり、図7(B)は高速信号回路部の下面図である。
【0047】
図7において、高速信号回路部22は中央部に凹部18があり、その凹部18の開口部を蓋17で塞いで封止16を行うことにより電気的にシールドした気密封止空間を構成している。この気密封止空間内であり凹部18の底面部にはSAWフィルタ,IC,コンデンサ及び抵抗等の部品で構成される回路を有し、この回路により高速信号入力部21より供給される高速信号を処理する。
【0048】
また、高速信号回路部22は気密封止空間内のICを調整するために、パターン部分45,46及びパターン接続線47で構成される調整用配線切断部分が気密封止空間内の外側(例えば、高速信号回路部の裏側)に設けられている。この調整用配線切断部分は、パターン部分45とパターン部分46とをパターン接続線47で接続又は切断することで気密封止空間内のIC内ゲート数等を調整することができる。
〔低速信号回路部〕(図8参照)
図8は、低速信号処理部の一実施形態の固定構造を示す。図8(A)は低速信号処理部を固定する前の図であり、図8(B)は低速信号処理部を固定した後の図である。
【0049】
図8において、高速信号処理部10の下部に設けられた低速信号処理部接続用の接続端子19は、その先端部が一部太くなっており、その太くなっている部分の最大外径Oが以下の式(1)を満たしている。
O=Otyp±A・・・・・ (1)
また、接続端子19を挿入する低速信号処理部11のスルーホール48の内径Hが以下の式(2)を満たしている。
【0050】
H=Htyp±B・・・・・ (2)
さらに、以下の式(3)を満たすように接続端子19及びスルーホール48を構成し、高速信号処理部10と低速信号処理部11とを一体化させている。
Otyp=Htyp−B(A<B)・・・・・ (3)
このような関係を満たすように、接続端子19及びスルーホール48を構成し、高速信号処理部10と低速信号処理部11とを一体化させることにより、例えば光モジュール1をメインボード8に実装する場合に接続端子19とスルーホール48とを接続しているはんだが再溶融したとしても接続端子19の先端部の太くなっている部分がスルーホール48の内径に引っ掛かり、低速信号処理部11が下方に下がることがない。
〔高速信号出力部〕(図9〜図12参照)
図9は高速信号出力部の一実施形態の構成図を示す。図9(A)は高速出力部の上側方向の斜視図であり、図9(B)は高速出力部の下側方向の斜視図であり、図9(C)は高速出力部の側面方向の透視図である。
【0051】
図9において、高速信号出力部23は高速信号回路部22と高速信号用バンプ50及びグランド用バンプ51とにより接続されている。高速信号用バンプ50は、その周りに複数のグランド用バンプ51が設けられている。高速信号出力部23は多層積層のセラミック多層基板であり、その積層方向が高速信号回路部22の積層方向に対して垂直方向になっている。
【0052】
高速信号用バンプ50及びグランド用バンプ51は高速信号出力部内部に設けられた積層面に沿って高速信号用パターン54及びグランド信号用パターン55が設けられている。そして、高速信号用パターン54及びグランド信号用パターン55は、夫々高速信号用接続端子52及びグランド信号用接続端子53によりメインボード8と接続される。また、高速信号用接続端子52は、その周りに複数のグランド用接続端子53が設けられている。
【0053】
このような高速信号出力部23は、高速信号回路部22とメインボード8とに対応した長さaで構成され、高速信号回路部22からメインボード8までの間が疑似的に平面接続されるためインピーダンス整合が容易になる。また、高速信号出力部23は、同軸的な効果を有するようになり、信号ロスを減少させることができる。
【0054】
図10は表面実装用同軸ソケットの一実施形態の接続図を示す。図10(A)は表面実装用同軸ソケットの斜視図であり、図10(B)は表面実装用同軸ソケットを利用して高速信号出力部とメインボード8とを接続する前の構成図であり、図10(C)は表面実装用同軸ソケットを利用して高速信号出力部とメインボード8とを接続した後の構成図である。
【0055】
図10において、表面実装用同軸ソケット60は高速信号出力用の接続端子20を挿入するスルーホール61とそのスルーホールの外周に設けられているグランド部分62とにより構成されている。表面実装用同軸ソケット60のスルーホールに挿入された接続端子20はメインボード8のスルーホール63に挿入される。また、表面実装用同軸ソケット60のグランド部分62はメインボード8のグランド部分64に接続される。
【0056】
このように、表面実装用同軸ソケット60を介して高速信号出力部23とメインボード8とを接続することにより、高速信号出力用の接続端子20の周りにグランド部分62が構成されるため、疑似的な同軸接続の効果が得られる。
また、表面実装用同軸ソケット60は様々な形態が考えられる。図11は、高周波同軸ソケットの一実施形態の接続図を示す。図11(A)は高周波同軸ソケットの側面図であり、図11(B)は高周波用同軸ソケットを利用して高速信号出力部とメインボード8とを接続した後の構成図である。
【0057】
図11において、高周波用同軸ソケット66は高速信号出力部に設けられている先端部が太くなっている高速信号出力用の接続端子65の先端部分をバネ性で挟み込んで固定する受け口67と、高周波用同軸ソケット66の外周に設けられたグランド部分68と、受け口67の下部に設けられメインボード8と接続端子65とを接続する高速信号接続用電極69と、グランド部分68と高速信号出力部23に設けられたグランド部分とを接続するバンプ71とより構成される。
【0058】
高周波用同軸ソケット66はメインボード8に設けられたスルーホール73に高速信号用電極69を挿入してはんだ付けにより接続し、メインボード8に設けられたグランド部分74にグランド部分68を接続する。
このように、高周波用同軸ソケット66を介して高速信号出力部23とメインボード8とを接続することにより、高速信号出力用の接続端子65の周りにグランド部分68が構成されるため、疑似的な同軸接続の効果が得られる。
【0059】
図12は、表面実装用同軸ソケットの第二実施形態の接続図を示す。図12は図10の表面実装用同軸ソケット60と一部分を除いて同様であり、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
図12において、表面実装用同軸ソケット75はスルーホール61に挿入される高速信号出力用の接続端子76の先端部分が表面実装用同軸ソケット75の裏面と同一面になるように構成される。また、接続端子76の先端部分に対応するメインボード8上に信号用ランド77が設けられ、接続端子76の先端部分と信号用ランドとが接続される。
【0060】
このように、表面実装用同軸ソケット75を介して高速信号出力部23とメインボード8とを接続することにより、高速信号出力用の接続端子76の周りにグランド部分62が構成されるため、疑似的な同軸接続の効果が得られる。また、表面実装用同軸ソケット75を完全な表面実装構造とすることができる。
〔光モジュールの製造工程〕(図13参照)
次に、本発明の光モジュールの製造について説明する。図13は、本発明の光モジュールの一実施例の製造フローチャートを示す。図13において、本発明の光モジュール1の製造フローチャートは低速信号処理部11の製造工程(S10〜S12)と、高速信号処理部10の製造工程(S20〜S22)と、光モジュール全体1の製造工程(S30〜S34)とで構成されている。
【0061】
最初に、低速信号処理部11の製造工程について説明すると、ステップS10では、安価なプリント配線板に低速信号処理部11を構成する部品を実装する。
このとき、プリント配線板への部品の実装は表面実装や両面実装が利用されることにより、実装コストが削減できる。
また、実装されたプリント基板は基板分割がされる前に部品が実装されるので製造工程が短縮でき、実装コストが削減できる。ステップS10に続きステップS12に進み、ステップS10で部品が実装されたプリント配線板を利用するプリント配線板ごとに分割する。
【0062】
次に、高速信号処理部10の製造工程について説明すると、ステップS20では、セラミックパッケージ内に高速信号処理部10を構成する部品を実装する。そして、部品の実装が終了すると、ステップS20に続きステップS22に進み、セラミックパッケージを気密封止する。
続いて、ステップS30に進み、低速信号処理部11の製造工程(S10〜S12)と高速信号処理部10の製造工程(S20〜S22)とで別々に製造された低速信号処理部11と高速信号処理部10とを高速信号処理部10に設けられた接続端子19で結線して一体構造とする。
【0063】
ステップS30に続いてステップS32に進み、高速信号処理部10に光電変換部品12を取り付けて、その光電変換部品12を取り付ける部分に設けられた開口部に導電性のキャップ15を被せて電気的にシールドする。ステップS10〜ステップS32の工程により完成した光モジュール1は、ステップS34にてメインボード8に実装される。
【0064】
以上のような工程により製造される光モジュール1は、高速信号処理部10と低速信号処理部11とを分離して構成するようにしたことで、気密封止が必要な高速信号処理部10のプラスチックパッケージを小型化できる。また、低速信号処理部11を安価なプリント配線板にて構成するようにしたことで、表面実装及び両面実装が可能となる。したがって、光モジュール1は小型化,低コスト化が可能となる。
【0065】
【発明の効果】
上述の如く、発明によれば、高速信号を処理する高速信号処理部と、低速信号を処理する低速信号処理部とを分離し、セラミックパッケージ内に封止する部品を減らすことにより低コスト化を実現することができる。また、低速信号処理部を汎用プリント配線板に実装することにより基板の表面実装及び両面実装が可能となり、小型化及び低コスト化が実現できる。
【0066】
さらに、光モジュールの平面サイズが小型化したことにより実装面積が狭くなり、光モジュールを搭載する光通信機器の小型化が可能となる。
また、発明によれば、光電変換部品のリード配置を高速信号入力部の信号端子の配置に再配列するための中継基板を光電変換部品から離して設けたことにより、中継基板にネジ止め応力に弱い材質の基板を用いることができる。
【0067】
また、発明によれば、中継基板を光電変換部品側に絶縁性の柔らかい接着剤で接着固定することにより、ネジ止めすることなく安全な保持が得られる。
また、発明によれば、光電変換部品から出力される微弱な高速信号を中継基板を介せず高速信号入力部に接続することにより、微弱な高速信号の質的低下を防止することができる。
【0068】
また、発明によれば、前記光電変換部品の信号線用リード以外のリードを前記高速信号入力部の信号端子平面と同一平面上に位置するように再配置することにより、微弱な高速信号の質的低下を防止することができる。
また、発明によれば、前記開口部を導電性のキャップにより塞ぐことにより電気的にシールドすることが可能となる。
【0069】
また、発明によれば、前記導電性のキャップの下側に電波吸収体を設けることにより電気的にシールドすることが可能となる。
また、発明によれば、前記キャップに設けられた爪部と、その爪部に対応する前記高速信号入力部の位置に設けられた凹部とによりキャップを固定することにより、キャップの取り外しができ、光電変換部品の交換を可能とする。
【0070】
また、発明によれば、前記高速信号回路部を前記セラミックパッケージの凹部に構成することにより封止が容易になり、優れたシールド効果を実現できる。
また、発明によれば、前記高速信号処理部に設けられた低速信号処理部接続用の接続端子の先端部の太さが低速信号処理部側のスルーホールの内径よりわずかに大きいことにより、再溶融が起こったとしても低速信号処理部が下方へ下がることを防止できる。
【0071】
また、発明によれば、前記封止された高速信号回路部の集積回路を調整する調整用配線切断部分が前記封止されていない部分に設けられていることにより、封止工程後も高速信号回路部の集積回路を調整することができる。
また、発明によれば、高速信号用パターンの周りに複数のグランド用パターンを設けることにより、信号ロスを少なくすることができる。さらに、高速信号出力部の積層面は、高速信号回路部の積層面に対して垂直方向となるように接続することにより、疑似的に平面接続されるため、インピーダンス整合が容易になる。
【0072】
また、発明によれば、前記高速信号回路部との接続用にバンプを有することにより、高速信号回路部の高速信号用パターンから高速信号出力部の高速信号用パターンへの垂直方向への接続が容易になる。
また、発明によれば、高速信号出力用のバンプの周りに複数のグランド用のパンプを設けることにより、信号ロスを少なくすることができる。
【0073】
また、発明によれば、前記高速信号出力部が、高速信号出力用の接続端子と、その接続端子の外周に設けられているグランド部分とを有する高周波用同軸ソケットを介してメインボードに実装されることにより、信号ロスを少なくすることができる。
また、発明によれば、前記高周波用同軸ソケットは受け口とバンプとにより高速信号出力部に接続され、前記受け口の下部に設けられた高速信号接続用電極とその高速信号接続用電極の外周及び側面に設けられたグランド接続用電極とによりメインボードに接続されることにより、信号ロスを少なくすることができる。
【0074】
また、発明によれば、前記高速信号出力部が、前記高速信号出力部に設けられた高速信号出力用の接続端子をメインボードに接続するスルーホールと、そのスルーホールの周りに複数設けられ、メインボードのグランド部分に接続するグランド部分とを有する表面実装用同軸ソケットを介してメインボードに実装されることにより、信号ロスを少なくすることができる。
【0075】
また、発明によれば、前記高速信号出力用の接続端子の先端部分を前記表面実装同軸端子の裏面と同一面とし、前記メインボードの高速信号出力用の接続端子に対応するランドに接続することにより、表面実装用同軸ソケットを表面実装構造とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の光モジュールの一例を示す図である。
【図2】本発明の光モジュールの一実施形態の側面図である。
【図3】本発明の光モジュールの一実施形態の概略図である。
【図4】光電変換部品の一実施形態の接続構造である。
【図5】光電変換部品の一実施形態の固定構造である。
【図6】高速信号入力部の開口部を塞ぐキャップの一実施形態の側面図である。
【図7】高速信号回路図の一実施形態の構成図である。
【図8】低速信号処理部の一実施形態の固定構造である。
【図9】高速信号出力部の一実施形態の構成図である。
【図10】表面実装用同軸ソケットの一実施形態の接続図である。
【図11】高周波用同軸ソケットの一実施形態の接続図である。
【図12】表面実装用同軸ソケットの第二実施形態の接続図である。
【図13】本発明の光モジュールの一実施例の製造フローチャートである。
【符号の説明】
1 光モジュール
10 高速信号処理部
11 低速信号処理部
12 光電変換部品
13 光ファイバ
14 中継基板
15,40 キャップ
16 封止
17 蓋
18 凹部
19,20,52,53,65,76 接続端子
21 高速信号入力部
22 高速信号回路部
23 高速信号出力部
24 ストレートリード
25〜33,48,61,63,73 スルーホール
35 ネジ穴
36 ネジ止め用フランジ
41 爪部
42 凹部
43 電波吸収体
45,46 パターン部分
47 パターン接続線
50,51,71 バンプ
54,55 パターン
60,75 表面実装用同軸ソケット
62,64,68,70,74 グランド部分
66 高周波用同軸ソケット
67 受け口
69 接続用電極
77 信号用ランド

Claims (17)

  1. 光電変換された高速信号を処理する高速信号処理部と、
    低速信号を処理する低速信号処理部とよりなり、
    前記高速信号処理部は電気的にシールドされているパッケージに配置された構成であり、
    前記高速信号処理部と前記低速信号処理部とが垂直方向側に重なるように配置され電気的に接続されて一体のモジュール構造を有し、
    前記高速信号処理部は、前記パッケージ内に光電変換された高速信号を入力する高速信号入力部と、前記高速信号入力部に入力された信号を処理する高速信号回路部と、前記高速信号回路部で処理された信号を前記パッケージから出力する高速信号出力部で構成され、
    前記高速信号入力部に機械的に固定される光電変換部品のリード配置を前記高速信号入力部の信号端子の配置に再配列する中継基板を前記光電変換部品から離して設けたことを特徴とする光モジュール。
  2. 前記中継基板は、前記光電変換部品側に絶縁性の柔らかい接着剤で接着固定されていることを特徴とする請求項記載の光モジュール。
  3. 前記光電変換部品の信号線用リードは前記高速信号入力部の信号端子平面と同一平面上に位置するように配置され、前記中継基板を介せずに前記高速信号入力部の信号端子と接続されることを特徴とする請求項又は記載の光モジュール。
  4. 前記光電変換部品の信号線用リード以外のリードは前記中継基板により前記高速信号入力部の信号端子平面と同一平面上に位置するように配置されることを特徴とした請求項記載の光モジュール。
  5. 前記高速信号入力部は、前記信号端子が露出する開口部を有し、前記開口部は導電性のキャップにより塞がれていることを特徴とした請求項記載の光モジュール。
  6. 前記キャップは、その下側に電波吸収体を設ける構成としたことを特徴とした請求項記載の光モジュール。
  7. 前記キャップは、その両側面に凸部を設け、その凸部の先端に外側方向の爪部を設けるとともに、前記爪部に対応する前記高速信号入力部の位置に該爪部と嵌合する凹部を設けることを特徴とした請求項又は記載の光モジュール。
  8. 前記高速信号回路部は、前記パッケージの凹部に構成され、その凹部をキャップにより封止されて電気的にシールドされることを特徴とする請求項記載の光モジュール。
  9. 前記高速信号処理部に設けられた低速信号処理部接続用の接続端子は先端部分が太くなっており、その先端部分の最大外径がtyp±Aであり、この接続端子を挿入する低速信号処理部側のスルーホールの内径がtyp±Bであり、A<Bを満たすときOtyp=Htyp−Bとなるように前記接続端子の先端部分の最大外径とスルーホールの内径とを構成することを特徴とした請求項記載の光モジュール。
  10. 前記封止された高速信号回路部の集積回路を調整する調整用配線切断部分が前記封止されていない部分に設けられていることを特徴とする請求項記載の光モジュール。
  11. 前記高速信号出力部は、高速信号用パターンとその高速信号用パターンの周りに複数設けられたグランド用パターンとを有する多層積層の多層基板であり、
    高速信号出力部積層面が前記高速信号回路部の積層面に対して垂直方向となるように接続され、前記高速信号回路部で処理された信号の出力先であるメインボードと前記高速信号回路部とを接続することを特徴とした請求項記載の光モジュール。
  12. 前記高速信号出力部は、前記高速信号回路部との接続用であるバンプと、メインボードとの接続用である接続端子とを有することを特徴とした請求項11記載の光モジュール。
  13. 前記高速信号回路部との接続用であるバンプは、前記高速信号出力用のバンプと、その高速信号出力用のバンプの周りに複数設けられるグランド用のバンプとで構成されていることを特徴とした請求項1記載の光モジュール。
  14. 前記高速信号出力部は、高周波用同軸ソケットを有し、前記高周波用同軸ソケットを介してメインボードに実装されることを特徴とする請求項記載の光モジュール。
  15. 前記高周波用同軸ソケットは、前記高速信号出力部に設けられた先端部が太くなっている高速信号出力用の接続端子の先端部分をバネ性で挟み込んで固定する受け口と、その接続端子の外周に設けられたグランド部分にバネ性により接触するバンプとを有し、
    前記受け口の下部に高速信号接続用電極を設け、その高速信号接続用電極の外周及び側面にグランド接続用電極を設けてメインボードに接続することを特徴とする請求項1記載の光モジュール。
  16. 前記高速信号出力部は表面実装用同軸ソケットを有し、前記表面実装用同軸ソケットは前記高速信号出力部に設けられた高速信号出力用の接続端子をメインボードに接続するスルーホールと、
    そのスルーホールの周りに複数設けられ、メインボードのグランド部分に接続するグランド部分とにより構成されることを特徴とする請求項記載の光モジュール。
  17. 前記高速信号出力部は表面実装用同軸ソケットを有し、前記表面実装用同軸ソケットは前記高速信号出力部に設けられた高速信号出力用の接続端子をメインボードに接続するスルーホールと、
    そのスルーホールの周りに複数設けられ、メインボードのグランド部分に接続するグランド部分とで構成され、
    前記高速信号出力用の接続端子の先端部分を前記表面実装同軸端子の裏面と同一面とし、前記メインボードの高速信号出力用の接続端子に対応するランドに接続することを特徴とする請求項1記載の光モジュール。
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