JP4287267B2

JP4287267B2 - 光ハイブリッド・アセンブリ用の光カプセル・ユニット及び光カプセル・ユニットと光ハイブリッド・アセンブリを備えた光電子モジュール

Info

Publication number: JP4287267B2
Application number: JP2003505685A
Authority: JP
Inventors: オドステイジャ，; ウルフホルム，; パウルエリクセン，
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2022-06-06
Also published as: CN1262859C; WO2002103425A1; TW550402B; CA2449913A1; SE0102120L; JP2004530170A; CA2449913C; EP1397714A1; SE519529C2; US6945709B2; CN1516818A; US20040161209A1; SE0102120D0

Description

本発明は、光ハイブリッド・アセンブリ用の光カプセル・ユニット及びそれをを含む光電子モジュールに関する。

遠距離通信システムで使用される従来の光半導体デバイスは、通常、デバイスのレーザ・ダイオードなどの光半導体チップに接続された、いわゆるピッグテール・コード（pigtail cord）を介して、あるいはより好ましくは、外部機器の光ファイバが接続され得るレセプタクルタイプの光メカニカルインタフェースを介して、外部機器と接続されている。

米国特許第５６１７４９５号は、機器の光アセンブリに外部のファイバが着脱可能に接続できる、レセプタクル・タイプの接続構造を有する半導体デバイスを開示している。複雑な処理及び装着の手順が少なくなるので、レセプタクル・タイプの光メカニカル・インタフェースはピッグテール型の装置には好ましいが、レセプタクル・タイプの既知のデバイスは、汎用性及び精度、組み立ての容易さ及び関連する部品の製造の自動化については依然として最適化されていない。
米国特許第５６１７４９５号明細書

本発明の目的は、光ハイブリッド・アセンブリ用の光カプセル・ユニットであって、
ａ）電子リードピンのグループが、光カプセル・ユニットの下側ケーシング部品の前方部に一体的に形成されており、その結果、その上に支持される光ハイブリッド・アセンブリの基板が前記リードピンに容易にワイヤボンディングされ得、
ｂ）光カプセル・ユニットの前記下側ケーシング部品の中央部の凹部が、前記カプセル・ユニットの光メカニカル・インタフェースの十分に定義された配置を確保するように、その中の光ハイブリッド・アセンブリのフェルールの対応する形状での正確な位置決め用に形成されており、
ｃ）外部の光ファイバのコネクタを着脱可能に受容するレセプタクルが、前記下側ケーシング部品の後方部に一体的に形成されている、
光カプセル・ユニットを提供することである。

上記目的のために、本発明に係る光カプセル・ユニットは、光ハイブリッド・アセンブリ（１０）用の光カプセル・ユニットであって、
前記カプセル・ユニットは下側ケーシング部品（３６）及び対応する上側カバー部品（５４）を備えており、
前記下側ケーシング部品（３６）及び上側カバー部品（５４）は、それらの一端（５０）において、光メカニカル・インタフェースを得ると共にその中に少なくとも１つの外部の光ファイバとの光学的コネクタを受容して着脱可能に保持する一体的レセプタクル部を形成し、
前記下側ケーシング部品（３６）の中央部（３８）は、前記光ハイブリッド・アセンブリ（１０）のフェルール（１２）を、対応する形状で受容する窪み（４２）を有し、
前記フェルール（１２）は、該フェルール（１２）を通って伸びる少なくとも１つの第１光ファイバ（２２，２４）の遠隔端と、外部の第２光ファイバの近接端との位置合わせのための光学的インタフェースを、その第１の面（３０）において画定しており、
前記第１光ファイバは、前記フェルール（１２）の第２の面から突出して、近接端で終端している露出区間を有しており、
前記下側ケーシング部品（３６）は、少なくとも１つの光チップ（２６，２８）と、前記第１光ファイバ（２２，２４）の前記近接端とがマウントされた基板（２０）を支持しているベースプレート（４４）を有しており、
前記上側カバー部品（５４）は、前記基板（２０）と前記下側ケーシング部品（３６）の前記ベースプレート（４４）の少なくとも一部とをカバーする部分（５８）を有し、
前記上側カバー部品（５４）は、前記レセプタクル部に対し前記光学的コネクタを着圧可能に接続するため、前記光学的コネクタに設けられた留め具を受容する開口部（６０）を更に有することを特徴とする。

本発明に係る光電子モジュールは、光ハイブリッド・アセンブリ（１０）を封入するカプセル・ユニット（３６，５４）を備えた光電子モジュール（６２）であって、
前記光ハイブリッド・アセンブリ（１０）が、
フェルール（１２）と基板（２０）とを備え、
前記フェルール（１２）は、前記フェルール（１２）を通って伸びる少なくとも１つの第１光ファイバ（２２，２４）の遠隔端と、少なくとも１つの外部の第２光ファイバの近接端とを位置合わせし、着脱可能に接続するための光学的インタフェースを、その第１の面（３０）に含み、
前記第１光ファイバは、前記フェルール（１２）の第２の面から突出し、その近接端で終端している露出区間（２２，２４）を有し、
前記基板（２０）は、その上に少なくとも１つの光チップ（２６，２８）を支持し、
前記第１光ファイバの前記近接端は、それぞれの光チップ（２６，２８）の直近に位置合わせされて前記基板（２０）に固定され、
前記カプセル・ユニットは、下側ケーシング部品（３６）と対応する上側カバー部品（５４）とを備え、
前記下側ケーシング部品（３６）と前記上側カバー部品（５４）とは一体となって、それらの一端（５０）において、前記第２光ファイバを有する光学的コネクタを着脱可能に保持するレセプタクル部と、前記フェルール（１２）を対応する形状で受容する窪み（４２）を有する中央部（３８）とを形成し、
前記下側ケーシング部品（３６）は、その他端において、ベースプレート（４４）を有し、
該ベースプレート（４４）は、前記基板（２０）を介して前記光チップ（２６，２８）にワイヤボンディングされた一体的な電子リードピン（４６）を備え、前記基板（２０）を支持し、
前記基板（２０）は、前記光チップ（２６，２８）と、そのチップに実装された前記第１光ファイバ（２２，２４）の前記近接端とを支持し、
前記上側カバー部品（５４）は、前記基板（２０）と前記下側ケーシング部品（３６）の前記ベースプレート（４４）の少なくとも一部とをカバーする部分（５８）を有し、
前記上側カバー部品（５４）は、前記レセプタクル部に対し前記光学的コネクタを着圧可能に接続するため、前記光学的コネクタに設けられた留め具を受容する開口部（６０）を更に有することを特徴とする。

図１に示されるように、１０は例えば、遠距離通信システム用の光ハイブリッド・アセンブリ全体を示している。光ハイブリッド・アセンブリは、いわゆるフェルール１２と呼ばれる断面が四角形の本体を備えており、その第１の端部１４に拡張されたフランジ１６を有している。ファイバリボンの被覆が剥かれていない区間１８はフランジ１６からシリコン基板２０に向かって延びる２つの光ファイバを有し、２つのファイバ２２，２４は基板２０内のＵ又はＶ型溝（不図示）内に取り付けられて支持されており、レーザダイオードなどの２つの光チップ２６，２８それぞれの直ぐ近くまで延びており、ファイバ２２，２４の近接端は適切に位置合わせされている。その上、ファイバ２２，２４はフェルール１２のルーメン（不図示）を通って延びており、ファイバの遠隔端はフェルール１２の反対側の端部表面３０で終端しており、そこでそれらにより近接端がファイバ２２，２４の遠隔端と位置合わせされた２つの光ファイバを有する外部の光ファイバコネクタ（不図示）との光メカニカル接続用の光学的インタフェースが形成される。ガイドピン３２，３４が、外部コネクタの正確な位置合わせを保証するために、フェルール１２に取り付けられている。光ハイブリッド・アセンブリ、すなわちフェルール１２、光チップ２６，２８を有するシリコン基板２０、及び光ファイバ１８，２２，２４は、光チップの機能に関しては個別にテスト可能なユニットを構成する。

図２は、光ハイブリッド・アセンブリ１０の非密封カプセル化のための、本発明のカプセル・ユニットの下側ケーシング部品３６を示している。下側ケーシング部品３６は、フェルール１２を対応する形状で受容し保持するため、凹部４０とフランジが内部に位置決めされる窪み４２とを備えた中央部３８を有している。下側ケーシング部品３６は前方ベースプレート部４４を有しており、該前方ベースプレート部４４には、図２及び３に示されるように、一体的に形成され、シリコン基板２０又は光チップ２６，２８及び前方ベースプレート部４４の凹部領域４７に配置されたそれぞれの基板上に保持されたあらゆるマイクロエレクトロニクス・チップ（不図示）にワイヤボンディングによって接続されるように構成された、電子リードピン４６のグループが設けられている。リードピン４６は、それらのサポートフレーム４８から切り離され、一般的な方法で関連するプリント配線板（ＰＣＢ）の対応する実装用の穴に挿入すべく、下側に曲げられていてもよい。代替的に、ピン又はリードがＰＣＢ上への表面実装用の形状であってもよい。その上、下側ケーシング部品３６は、例えば、内部にＭＴ−ＲＪ又はＬＣタイプのコネクタなどのファイバの光学コネクタを受容するための、いわゆるＭＴ−ＲＪ又はＬＣタイプのレセプタクルの一部を形成する、後方に延びた部分５０を有している。ＰＣＢなどに実装されたときにカプセル・ユニットに及ぼされる力を吸収するために、負荷を軽減する突起又はピンが下側ケーシング部品３６の裏面に設けられてもよい。下側ケーシング部品３６は、電子リードピン４６のメタルフレーム上での直接的な射出成形プロセスによって形状安定性の熱可塑性材料で形成されている。

カプセル・ユニットは更に、下側ケーシング部品３６のカバーとなり、同様にエポキシ樹脂などの形状安定性の熱可塑性材料で作られている、上側ケーシング部品５４（図４）を備えている。下側ケーシング部品３６の上に装着されたカバー５４の後方部５６は、下側ケーシング部品３６の後方部５０と共に、光ハイブリッド・アセンブリ１０への外部光ファイバ・コネクタ（不図示）の接続のための十分に定義された光メカニカル・インタフェースを画定し、カバー５４の前方部５８は、下側ケーシング部品３６の前方ベースプレート部４４に実装された光電子部品のための機械的な保護部を形成する。下側及び上側ケーシング部品３６，５４は、組み立てを容易にしケーシング部品相互の固定のために、スナップ固定型の固定手段（不図示）を有していてもよい。代替的に、部品３６，５４が接着剤によって接着されてもよい。カバー５４は、後で光メカニカル・レセプタクル内の着脱可能な接続を得るために、コネクタの上の留め具を受容する開口部６０を有している。

カプセル化の手順は、フェルール１２及びフランジ１６を対応する形状の凹部４０及び窪み４２にそれぞれ配置し、糊又は他の何らかの接着剤でその中に固定するように、光ハイブリッド・アセンブリ１０を下側ケーシング部品３６の上に置くことから開始される。シリコン基板２０及びマイクロエレクトロニクス・チップを有する他のあらゆる基板は同様に、フロントベース・プレートに糊による接着で取り付けられる。そしてそれぞれのシリコン基板とリード４６との間で必要なワイヤ・ボンディング工程全てが実行される。カバー５４が下側ケーシング部品３６に取り付けられ、それにより光ハイブリッド・アセンブリ１０を正確に所定の位置に保持する。このように、カプセル・ユニットの下側ケーシング部品３６は、光ハイブリッド・アセンブリ１０の電子リードピン４６への電子的かつ保温性の接続と、下側ケーシング部材３６内の凹部４０，４２へのアセンブリ１０の機械的な結合とをもたらし、それにより下側ケーシング部品３６内でのフェルール１２及び基板２０の正確な位置決め、並びにカプセル・ユニットの後方の一体的レセプタクル部における所定の光メカニカル・インタフェースが得られる。

図５に示されているように、本発明のカプセル・ユニット３６，５４及びそれらに装着される光ハイブリッド・アセンブリ１０が光電子サブモジュール６２を構成してもよく、該光電子サブモジュールが電子部品（不図示）を含むプリント配線板（ＰＣＢ）６４に実装され、その上にシールド用金属カバー６６が配置されてもよい。

本発明のカプセル・ユニット内に装着されるよう意図された光ハイブリッド・アセンブリの斜視図である。カプセル・ユニットの下側ケース部品及び底に一体化された電子リードピンのフレームの斜視図である。下側ケーシング部品に装着された光ハイブリッド・アセンブリを図２と同様に示す図である。カプセル・ユニットの上側ケーシング部品（カバー）の斜視図である。本発明のカプセル・ユニットとそこに装着された光ハイブリッド・アセンブリとで形成され、その上にシールド用金属カバーが設置されるＰＣＢ上に装着される、光電子サブモジュールの分解斜視図である。

Claims

光ハイブリッド・アセンブリ（１０）用の光カプセル・ユニットであって、
前記カプセル・ユニットは下側ケーシング部品（３６）及び対応する上側カバー部品（５４）を備えており、
前記下側ケーシング部品（３６）及び上側カバー部品（５４）は、それらの一端（５０）において、光メカニカル・インタフェースを得ると共に、少なくとも１つの外部光ファイバを有する光学的コネクタをその中に受容して着脱可能に保持するレセプタクル部を一体的に形成し、
前記下側ケーシング部品（３６）の中央部（３８）は、前記光ハイブリッド・アセンブリ（１０）のフェルール（１２）を、対応する形状で受容する窪み（４２）を有し、
前記フェルール（１２）は、該フェルール（１２）を通って伸びる少なくとも１つの第１光ファイバ（２２，２４）の遠隔端と、前記外部光ファイバの近接端との位置合わせのための光学的インタフェースを、その第１の面（３０）において画定しており、
前記第１光ファイバは、前記フェルール（１２）の第２の面から突出して、近接端で終端している露出区間を有しており、
前記下側ケーシング部品（３６）は、少なくとも１つの光チップ（２６，２８）と、前記第１光ファイバ（２２，２４）の前記近接端とがマウントされた基板（２０）を支持しているベースプレート（４４）を有しており、
前記上側カバー部品（５４）は、前記基板（２０）と前記下側ケーシング部品（３６）の前記ベースプレート（４４）の少なくとも一部とをカバーする部分（５８）を有し、
前記上側カバー部品（５４）は、前記レセプタクル部に対し前記光学的コネクタを着脱可能に接続するため、前記光学的コネクタに設けられた留め具を受容するための開口部（６０）を更に有することを特徴とする光カプセル・ユニット。
前記下側ケーシング部品（３６）及び上側カバー部品（５４）は、形状安定性の可塑性材料で作られていることを特徴とする請求項１に記載の光カプセル・ユニット。
光ハイブリッド・アセンブリ（１０）を封入するカプセル・ユニット（３６，５４）を備えた光電子モジュール（６２）であって、
前記光ハイブリッド・アセンブリ（１０）が、
フェルール（１２）と基板（２０）とを備え、
前記フェルール（１２）は、前記フェルール（１２）を通って伸びる少なくとも１つの第１光ファイバ（２２，２４）の遠隔端と、少なくとも１つの外部の第２光ファイバの近接端とを位置合わせし、着脱可能に接続するための光学的インタフェースを、その第１の面（３０）に含み、
前記第１光ファイバは、前記フェルール（１２）の第２の面から突出し、その近接端で終端している露出区間（２２，２４）を有し、
前記基板（２０）は、その上に少なくとも１つの光チップ（２６，２８）を支持し、
前記第１光ファイバの前記近接端は、それぞれの光チップ（２６，２８）の直近に位置合わせされて前記基板（２０）に固定され、
前記カプセル・ユニットは、下側ケーシング部品（３６）と対応する上側カバー部品（５４）とを備え、
前記下側ケーシング部品（３６）と前記上側カバー部品（５４）とは一体となって、それらの一端（５０）において、前記第２光ファイバを有する光学的コネクタを着脱可能に保持するレセプタクル部と、前記フェルール（１２）を対応する形状で受容する窪み（４２）を有する中央部（３８）とを形成し、
前記下側ケーシング部品（３６）は、その他端において、ベースプレート（４４）を有し、
該ベースプレート（４４）は、前記基板（２０）を介して前記光チップ（２６，２８）にワイヤボンディングされた一体的な電子リードピン（４６）を備え、前記基板（２０）を支持し、
前記基板（２０）は、前記光チップ（２６，２８）と、そのチップに実装された前記第１光ファイバ（２２，２４）の前記近接端とを支持し、
前記上側カバー部品（５４）は、前記下側ケーシング部品（３６）の前記ベースプレート（４４）の少なくとも一部と前記基板（２０）とをカバーする部分（５８）を有し、
前記上側カバー部品（５４）は、前記レセプタクル部に対し前記光学的コネクタを着脱可能に接続するため、前記光学的コネクタに設けられた留め具を受容するための開口部（６０）を更に有することを特徴とする光電子モジュール。
マイクロエレクトロニクス部品を支持している少なくとも１つの基板が、前記ベースプレート（４４）上に実装されていることを特徴とする請求項３に記載の光電子モジュール。