JP4269291B2 - 光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光通信に用いられる光モジュールに関する。

光通信に用いられる光モジュールの従来例として特開２００３−２０７６９４号公報（特許文献１）に開示される光モジュールが知られている。この文献に開示された光モジュールは、アレイ光ファイバが整列して接着された光ファイバコネクタをクランプによってパッケージの方向に押圧して固定する構成が採用されている。

しかし、上記従来例の光モジュールでは、光ファイバコネクタ、クランプ、パッケージ等がそれぞれ別個独立の部材として構成されており、これらを組み合わせる作業が複雑になる。また、光ファイバに外力（例えば、引っ張り上げる力など）が加わった場合に、光ファイバコネクタ、クランプ、パッケージの相互間の位置ズレが生じやすく、それにより光結合効率が低下する場合があった。

特開２００３−２０７６９４号公報

そこで、本発明は、組み立てがより容易となり、かつ部品間の位置ズレによる光結合効率の低下を抑制できる光モジュールを提供することを目的とする。

本発明の光モジュールは、光ファイバの一端を支持する光プラグと、光素子と、上記光プラグと当接すべき載置面とを有し、光プラグと上記光素子とを光結合させるレセプタクルユニットと、上記光プラグを上記レセプタクルユニットの上記載置面へ付勢する板バネ部と、上記光ファイバを通す窓部と、上記窓部と近接した位置に配置され、上記光ファイバが固定されるファイバ支持部と、を有し、上記レセプタクルユニットと嵌め合わされて当該レセプタクルユニットと上記光プラグとを一体にさせるホルダーと、を備える。

かかる構成によれば、ファイバ支持部によって光ファイバが固定されることにより、光プラグとホルダーが互いに位置決めの自由度がある程度確保されつつ、一体に取り扱うことができるようになる。したがって、これらの光プラグとレセプタクルユニットとをホルダーによって一体にさせる際の組み立て作業が容易になる。また、光ファイバがホルダーに固定されているので、この光ファイバの一端を支持する光プラグの位置が大きくずれることがない。したがって、光プラグとレセプタクルユニットとの間の位置ズレによる光結合効率の低下が抑制される。

好ましくは、上記ファイバ支持部は、平板部と当該平板部と上記光ファイバを接合する接着剤とを含む。

これにより、光ファイバをホルダーに対してより確実に固定できる。

好ましくは、上記ファイバ支持部の上記平板部は上記窓部の一辺と接して配置される。

これにより、窓部に近い位置で光ファイバを固定できる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、一実施形態の光モジュールの全体構成を示す分解斜視図である。図２は、光モジュールの構成をプラグユニットとレセプタクルユニットとに分けて示す分解斜視図である。図３は、光ファイバの延在方向に沿って示した光モジュールの断面図である。図１〜図３に示す本実施形態の光モジュールは、例えば電気回路を備える基板（回路基板）上に配置される光モジュールであって、光プラグ１、クランプ（ホルダー）２、セラミックパッケージ３、樹脂パッケージ４、光学ブロック５を含んで構成される。光プラグ１とクランプ２を合わせてプラグユニットが構成され、セラミックパッケージ３、樹脂パッケージ４及び光学ブロック５を合わせてレセプタクルユニットが構成されている。

光プラグ１は、光ファイバ６の一端を支持する。この光プラグ１は、例えば樹脂を射出成形することによって形成される。光プラグ１にはＶ字状の溝とこの溝を覆う板状部材とが備わっている。このＶ字溝に光ファイバ６の一端を配置し、当該一端を板状部材によって押圧することにより、光ファイバ６が支持される。また、光プラグ１は、光ファイバ６の光軸上に配置される集光レンズ１１を有する。本例では図示のように、光プラグ１の長手方向の一端側に複数の集光レンズ１１が設けられている。

クランプ２は、レセプタクルユニットの全体を包み込むように配置され、光プラグ１とレセプタクルユニットとを一体にさせる。このクランプ２は、例えば金属板に対してプレスによる抜き加工と曲げ加工を施すことによって形成される。クランプ２は、側面側に略Ｊ字状のフック２１、板バネ部２２、遮光部２３、嵌合穴２４、ファイバ支持部２５及び窓部２６を備える。このクランプ２は、レセプタクルユニットと嵌め合わされて当該レセプタクルユニットと光プラグ１とを合体させる。

フック２１は、樹脂パッケージ４の掛かり部４４と係合する。これにより、レセプタクルユニットとプラグユニットとが一体となる。

板バネ部２２は、上面側に略Ｈ字状の切り込みを設けることによって形成されている。この板バネ部２２は、光プラグ１の長手方向の両端部などを樹脂パッケージ４の載置面４２へ向けて付勢する。これにより、光プラグ１が樹脂パッケージ４に密着する。

遮光部２３は、クランプ２の先端側に配置され、光ファイバ６の光軸と交差するように配置される。この遮光部２３は、図示のようにクランプ２の一部を折り曲げて形成された平板状の部位であり、プラグユニットがレセプタクルユニットに結合していない場合において、光プラグ１から出射されるレーザ光が外部に漏れないようにする。

嵌合穴２４は、クランプ２の後端側の一部を折り曲げて形成された平板状の部位に設けられている。本例では２つの嵌合穴２４が設けられている。これらの嵌合穴２４は、それぞれ樹脂パッケージ４に備わった２つの嵌合ピン（突起部）４１と嵌め合わされることにより、レセプタクルユニットとプラグユニットとを一体に保持する機能を果たす。

ファイバ支持部２５は、クランプ２の後端側の上記平板状の部位の一部を折り曲げて形成されている。本例のファイバ支持部２５は、クランプ２の後端側のほぼ中央に上記２つの嵌合穴２４に挟まれている。光プラグ１がクランプ２に覆われる際に、このファイバ支持部２５に光ファイバ６が配置される。本実施形態のファイバ支持部２５は、図示のように、窓部２６の一辺と接して配置される平板部２５ａと、この平板部２５ａと光ファイバ６の一部とを接合する接着剤２５ｂを含んで構成される。

窓部２６は、クランプ２の後端側の一部を折り曲げて形成された平板状の部位を切り欠くことによって形成されている。本例の窓部２６は２つの嵌合穴２４の間に挟まれている。なお、本例の窓部２６は、一辺（下端側の辺）が開放されているが、この部分が閉じていてもよい。当該一辺が開放されている場合、光プラグ１とクランプ２を合わせる際に、光ファイバ６をファイバ支持部２５へ配置しやすくなる。

セラミックパッケージ３は、光素子３１を収容し（図３参照）、かつ光素子３１と電気的に接続された電極３２を有する。詳細には、本実施形態のセラミックパッケージ３は、セラミック材料を用いて形成されており、光素子３１や回路チップ３３などを配置するための凹部を有する箱状部材３４と、前述の凹部を覆うようにして箱状部材３４の上側に配置される透明板（本例ではガラス板）３５と、を備える。箱状部材３４と透明板３５によって、光素子３１や回路チップ３３などが密封される。

光素子３１は、光信号を出射する発光素子（例えばＶＣＳＥＬ）又は光信号を受光する受光素子である。この光素子３１は、光軸が透明板３５と略直交するように配置されており、当該透明板３５を通して光信号を出射し、又は光信号を受光する。

回路チップ３３は、光素子３１が発光素子の場合には当該光素子３１を駆動するドライバであり、光素子３１が受光素子の場合には当該光素子３１から出力される電気信号を増幅するアンプである。本例では、光素子３１と回路チップ３３との間はワイヤボンディングにより接続されている。

電極３２は、箱状部材３４の外部に露出するように形成されており、かつ箱状部材３４の内部を貫通する配線を介して光素子３１や回路チップ３３と接続されている。この電極３２の詳細については更に後述する。

樹脂パッケージ４は、光プラグ１を支持し、位置決めする機能などを果たすものであり、光ファイバ６の光軸方向に沿ってセラミックパッケージ３と並べて配置されている。この樹脂パッケージ４は、上述した嵌合ピン４１と、ガイド面４２、４３、掛かり部４４及び複数のリード電極４５を備える。この樹脂パッケージ４は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化型樹脂をトランスファー成形することにより製造することができる。ガラス微粒子またはファイバを混合したエポキシ樹脂材料を用いた場合には寸法精度をより高めることが可能となり、精密なガイド面の形成が可能となる。

ガイド面（載置面）４２は、光プラグ１が載置される。本実施形態では、このガイド面４２は、光モジュールを回路基板１００上に配置した際に、回路基板１００の表面と略平行となるように形成される。

ガイド面４３は、ガイド面４２と略直交して配置されるように形成されている。このガイド面４３は、光モジュールの側面と接する。このガイド面４３と、上記のガイド面４２と上記の板バネ部２２と、光学ブロック５によって光モジュールの位置決めがなされる。

複数のリード電極４５は、一部が樹脂パッケージに包含され、かつ樹脂パッケージ４の回路基板１００と対向すべき下面（第２面）４６の側へ突起するように設けられている。本実施形態では、樹脂パッケージ４の長手方向に沿った両側にそれぞれ４個ずつのリード電極４５が設けられている。また、本実施形態では、各リード電極４５は、電気的接続を確保する用途としては用いられておらず、樹脂パッケージ４を回路基板１００上に接合し、固定する用途として用いられている。なお、各リード電極４５に電気的接続を確保する用途を兼用させてもよい。

光学ブロック５は、光素子３１の光軸と光ファイバ６の光軸との交差位置に配置される光反射面５１を有する。この光学ブロック５は、樹脂パッケージ４のガイド面４２に載置されている。また、光学ブロック５は、透光性の樹脂からなり、一部を切り欠くことによって斜面が形成されており、当該斜面が光反射面５１として機能する。具体的には、光素子３１から出射した光信号は、光学ブロック５の下面に形成された集光レンズによって集光され、光反射面５１によって反射されて光ファイバ６の一端に入射する。また、光ファイバ６から出射する光信号は光反射面５１によって反射され、前述の集光レンズによって集光されて光素子３１に至る。

次に、光モジュールの回路基板１００への載置状態について詳細に説明する。

セラミックパッケージ３の電極３２は、図３に示すように、セラミックパッケージ３の側面に設けられた露出部３２ａと、セラミックパッケージ３の下面に設けられたパッド部３２ｂと、を有する。本実施形態では、セラミックパッケージ３の光モジュールに装着される光ファイバ６の延在方向と直交する面（ＹＺ面に平行な面）に各電極３２が設けられている。また、各電極３２は、ハンダ３７を介して回路基板１００上の接続パッド等と電気的に接続され、かつ機械的に固定されている。より詳細には、図３に示すように、各電極３２は、露出部３２ａとパッド部３２ｂのいずれにもハンダ３７が接触するようにして回路基板１００と接合されている。なお、露出部３２ａとパッド部３２ｂのいずれかのみとハンダが接触していてもよい。

樹脂パッケージ４のリード電極４５は、図１に示すように略Ｌ字状の形状を有し、樹脂パッケージ４の側面４７から下面（第２面）４６に沿って設けられている。また、図２に点線で示すように、リード電極４５は、その一部が樹脂パッケージ４の内部に包含されている。各リード電極４５は、図３に示すように、樹脂パッケージ４の下面４６側へ突起した部位において、ハンダ４８を介して回路基板１００上の接続パッド等と機械的に固定されている。

以上のように本実施形態によれば、ファイバ支持部によって光ファイバが固定されることにより、光プラグとクランプ（ホルダー）が互いに位置決めの自由度がある程度確保されつつ、一体に取り扱うことができるようになる。したがって、これらの光プラグとレセプタクルユニットとをホルダーによって一体にさせる際の組み立て作業が容易になる。また、光ファイバがホルダーに固定されているので、この光ファイバの一端を支持する光プラグの位置が大きくずれることがない。したがって、光プラグとレセプタクルユニットとの間の位置ズレによる光結合効率の低下が抑制される。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施することが可能である。

一実施形態の光モジュールの全体構成を示す分解斜視図である。 光モジュールの構成をプラグユニットとレセプタクルユニットとに分けて示す分解斜視図である。 光ファイバの延在方向に沿って示した光モジュールの断面図である。

符号の説明

１…光プラグ、２…クランプ（ホルダー）、３…セラミックパッケージ、４…樹脂パッケージ、５…光学ブロック、６…光ファイバ、２１…フック、２２…板バネ部、２３…遮光部、２４…嵌合穴、２５…ファイバ支持部、２５ａ…平板部、２５ｂ…接着剤、２６…窓部、３１…光素子、３２ｂ…パッド部、３２…電極、３２ａ…露出部、３３…回路チップ、３４…箱状部材、３５…透明板、３６…凹部、３７…ハンダ、４１…嵌合ピン、４２、４３…ガイド面、４５…リード電極、５１…光反射面

Claims (3)

1. 光ファイバの一端を支持する光プラグと、
   光素子を有するレセプタクルユニットと、
   前記光プラグと前記レセプタクルユニットとを嵌め合わせて一体にさせるホルダーと、
   を含み、
   前記レセプタクルユニットは、前記光プラグと当接すべき搭載面とを有し、
   前記ホルダーは、
   前記光プラグを前記搭載面に付勢する板バネ部と、
   前記光ファイバを通す窓部と、
   前記光ファイバが固定されるファイバ支持部と、
   を有し、
   前記ファイバ支持部は、前記ホルダーの前記窓部とする部分を折り曲げて形成したものである、光モジュール。
2. 前記ファイバ支持部は、平板部と、当該平板部と前記光ファイバを接合する接着剤とを
   含む、請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記ファイバ支持部の前記平板部は、前記窓部の一辺と接して配置される、請求項２に
   記載の光モジュール。

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