JP4397735B2 - Optical module, optical module ceramic substrate, coupling structure between optical module and optical fiber connector plug - Google Patents
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Description
本発明は、光電変換機能を備えるとともに光ファイバコネクタとの接続構造に特徴を有する光モジュール、そのような光モジュールの構成部品として用いられるセラミック基板、光モジュールと光ファイバコネクタのプラグとの結合構造に関するものである。 The present invention relates to an optical module that has a photoelectric conversion function and is characterized by a connection structure with an optical fiber connector, a ceramic substrate used as a component of such an optical module, and a coupling structure between an optical module and a plug of an optical fiber connector It is about.
近年、インターネットに代表される情報通信技術の発達や、情報処理装置の処理速度の飛躍的向上などに伴って、画像等の大容量データを送受信するニーズが高まりつつある。かかる大容量データを情報通信設備を通じて自由にやり取りするためには10Gbps以上の情報伝達速度が望ましく、そのような高速通信環境を実現しうる技術として光通信技術に大きな期待が寄せられている。一方、機器内の配線基板間での接続や、配線基板内のLSIチップ間での接続など、比較的短い距離における信号伝達に関しても近年高速化が望まれている。このため、従来一般的であった金属ケーブルや金属配線から、光ファイバや光導波路を用いた光伝送への移行が理想的であると考えられている。 In recent years, with the development of information communication technology represented by the Internet and the dramatic improvement in the processing speed of information processing apparatuses, there is an increasing need for transmitting and receiving large-capacity data such as images. An information transmission speed of 10 Gbps or higher is desirable to exchange such a large amount of data freely through an information communication facility, and great expectations are placed on optical communication technology as a technology that can realize such a high-speed communication environment. On the other hand, in recent years, it has been desired to increase the speed of signal transmission over a relatively short distance, such as connection between wiring boards in a device or connection between LSI chips in a wiring board. For this reason, it is considered that the transition from the conventional metal cable or metal wiring to the optical transmission using an optical fiber or an optical waveguide is ideal.
信号伝達経路として光ファイバ等を用いた光伝送では、通常、光信号を電気信号に変換する光素子や、電気信号を光信号に変換する光素子が使用される。そして、このような光素子と光ファイバとを接続する構造としては、例えばガイドピン及びクランプスプリングを利用した手法が従来提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の装置は、光素子やLSIチップを収容した平板状のパッケージ(光コネクタ接続用部品)と、多心光ファイバの先端に設けられた平板状の光ファイバコネクタとを備えている。光ファイバコネクタはパッケージの上面に積層して配置される。パッケージ及び光ファイバコネクタには、位置合わせ用のガイドピン穴がそれぞれ形成されている。そして、各々のガイドピン穴にガイドピンを嵌入し、かつ、クランプスプリングで締結することにより、パッケージ及び光ファイバコネクタが配線基板に対して垂直方向に着脱可能に固定されるようになっている。また、この状態では光素子と光ファイバコネクタとが光学的に結合される。 In optical transmission using an optical fiber or the like as a signal transmission path, an optical element that converts an optical signal into an electrical signal or an optical element that converts an electrical signal into an optical signal is usually used. As a structure for connecting such an optical element and an optical fiber, for example, a technique using a guide pin and a clamp spring has been conventionally proposed (for example, see Patent Document 1). The apparatus described in Patent Document 1 includes a flat package (an optical connector connecting part) that accommodates an optical element or an LSI chip, and a flat optical fiber connector provided at the tip of a multi-core optical fiber. Yes. The optical fiber connector is stacked on the upper surface of the package. A guide pin hole for alignment is formed in the package and the optical fiber connector. Then, by inserting the guide pin into each guide pin hole and fastening with a clamp spring, the package and the optical fiber connector are detachably fixed to the wiring board in the vertical direction. In this state, the optical element and the optical fiber connector are optically coupled.
これとは別に、いわゆるMTコネクタのプラグ(フェルール)と同様の構造物内に光路直角変換光導波路を設けた光コネクタ接続用部品が提案されている(非特許文献1、図13参照)。配線基板301上には光素子302がバンプを介してフェースアップで実装されており、光コネクタ接続用部品303はその光素子302の上面側に接着剤304等により固定されている。このような部品303の先端面には、多心光ファイバ305の先端に設けられたMTコネクタ用プラグ306が当接して配置される。そして、MTコネクタ専用のクランプスプリング307で締結することにより、MTコネクタ用プラグ306及び光コネクタ接続用部品303が配線基板301に対して水平方向に着脱可能に固定されるようになっている。
しかしながら、特許文献1記載の従来技術におけるパッケージ(光コネクタ接続用部品)は平板状であるため、MTコネクタに代表される一般的な市販の光ファイバコネクタのプラグに対して通常の方法で接続できず、汎用性に乏しいという欠点がある。それゆえ、かかるパッケージと光ファイバとの接続を実現するためには、同パッケージの寸法及び形状に合わせて専用のプラグを別途作製する必要がある。しかも、専用の光ファイバコネクタプラグをパッケージに固定するためには、同じく専用のクランプスプリングや専用のガイドピンについても別途作製する必要がある。つまり、汎用の部品をうまく利用して接続を図ることができず、低コスト化に不向きであるという欠点がある。 However, since the package (optical connector connecting part) in the prior art described in Patent Document 1 is flat, it can be connected to a plug of a general commercially available optical fiber connector represented by an MT connector by a normal method. However, there is a drawback of poor versatility. Therefore, in order to realize the connection between the package and the optical fiber, it is necessary to separately manufacture a dedicated plug in accordance with the size and shape of the package. Moreover, in order to fix the dedicated optical fiber connector plug to the package, it is also necessary to separately manufacture a dedicated clamp spring and a dedicated guide pin. That is, there is a disadvantage that general-purpose parts cannot be used well for connection and are not suitable for cost reduction.
また、非特許文献1記載の従来技術の場合、図13に示されるように、光素子302が光コネクタ接続用部品303側ではなく配線基板301側に設けられている。そのため、光コネクタ接続用部品303を固定する際に光素子302と多心光ファイバ305との光軸合わせを行うことが難しい。よって、構造的に高い光結合効率を達成できず、光の伝送ロスが大きくなりやすいという欠点がある。
In the case of the prior art described in Non-Patent Document 1, as shown in FIG. 13, the
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、専用の部品を用いなくても市販の光ファイバコネクタのプラグと接続可能なため汎用性及びコスト性に優れるとともに、高い効率で光ファイバと光結合することができる光モジュールを提供することにある。本発明の別の目的は、上記の光モジュールを実現するうえで好適な光モジュール用セラミック基板を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、汎用性及びコスト性に優れるとともに光結合効率が高い、光モジュールと光ファイバコネクタのプラグとの結合構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is that it can be connected to a plug of a commercially available optical fiber connector without using a dedicated component, so that it is excellent in versatility and cost, and has high efficiency. An optical module that can be optically coupled to an optical fiber is provided. Another object of the present invention is to provide a ceramic substrate for an optical module suitable for realizing the above optical module. Still another object of the present invention is to provide a coupling structure between an optical module and a plug of an optical fiber connector, which is excellent in versatility and cost and has high optical coupling efficiency.
上記の課題を解決するための手段としては、光ファイバMTコネクタのプラグに対し、当該MTコネクタ専用のガイドピンと、当該MTコネクタ専用のクランプスプリングとを用いて結合可能な形状及び寸法のモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる面発光タイプまたは面受光タイプの光素子とを備えており、前記モジュール本体は、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性のセラミック材料からなる複数の絶縁層及び複数の導体層を備える多層セラミック配線基板を主体として構成され、前記多層セラミック配線基板の基板主面にはキャビティが形成され、光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子のうちの少なくともいずれかが、モジュール外表面から露出しない状態で前記キャビティ内に埋設され、前記複数の導体層を利用して前記光素子と前記半導体集積回路素子とが電気的に接続されているとともに、前記多層セラミック配線基板の前記基板主面に対して垂直な側端面には充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内には前記多層セラミック配線基板よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材には前記ガイドピンを挿入可能なガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成され、前記精密加工穴が形成されている前記側端面にはその上側に部品配設可能なスペースを有する肉薄張出部が形成され、前記肉薄張出部の先端部の上面には集光機能を有する前記部品であるマイクロレンズアレイが設けられ、前記側端面上には前記光素子が発光部または受光部を前記マイクロレンズアレイ側に向けた状態で配置されていることを特徴とする光モジュールがある。また、さらに別の手段としては、光ファイバMTコネクタのプラグに対し、当該MTコネクタ専用のガイドピンと、当該MTコネクタ専用のクランプスプリングとを用いて結合可能な形状及び寸法のモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる面発光タイプまたは面受光タイプの光素子とを備えており、前記モジュール本体は、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性のセラミック材料からなる複数の絶縁層及び複数の導体層を備える多層セラミック配線基板を主体として構成され、前記多層セラミック配線基板の基板主面にはキャビティが形成され、光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子のうちの少なくともいずれかが、モジュール外表面から露出しない状態で前記キャビティ内に埋設され、前記複数の導体層を利用して前記光素子と前記半導体集積回路素子とが電気的に接続されているとともに、前記多層セラミック配線基板の前記基板主面に対して垂直な側端面には充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内には前記多層セラミック配線基板よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材には前記ガイドピンを挿入可能なガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成され、前記精密加工穴が形成されている前記側端面にはその上側に部品配設可能なスペースを有する肉薄張出部が形成され、前記スペースには集光機能を有する前記部品である光路変換ミラー付きのマイクロレンズアレイが設けられ、前記肉薄張出部の上面には前記光素子が発光部または受光部を前記光路変換ミラー側に向けた状態で接合されていることを特徴とする光モジュールがある。
Means for solving the above problems, with respect to the plug of the optical fiber MT connector, and the MT connector dedicated guide pin, and the module body couplable shape and size using a clamp spring of the MT connector only A surface-emitting type or surface-receiving type optical element that is provided on the module body and is optically aligned when the plug and the module body are coupled by inserting the guide pins, Is mainly composed of a multilayer ceramic wiring board having a plurality of insulating layers and a plurality of conductor layers made of a ceramic material having higher heat dissipation than the resin material used for the plug, and the main surface of the multilayer ceramic wiring board A cavity is formed in the semiconductor integrated circuit element for driving the optical element and a semiconductor for amplifying the optical signal. At least one of the integrated circuit elements is embedded in the cavity without being exposed from the outer surface of the module, and the optical element and the semiconductor integrated circuit element are electrically connected using the plurality of conductor layers. In addition, a filling recess is formed in a side end surface perpendicular to the main surface of the multilayer ceramic wiring board, and the filling recess is made of a material having better workability than the multilayer ceramic wiring board. The filler is filled with a precision processing hole that forms at least a part of a guide pin hole into which the guide pin can be inserted, and the side end surface on which the precision processing hole is formed is formed on the filler. A microlens that is a component having a light condensing function on the upper surface of a tip portion of the thinly projecting portion is formed on the upper side thereof with a thin projecting portion having a space where components can be disposed. Ray is provided, it is on the side end face there is an optical module characterized that you said optical elements are arranged in a state where the light-emitting portion or the light receiving part toward the microlens array side. Further, as another means, a module main body having a shape and a dimension that can be coupled to a plug of an optical fiber MT connector using a guide pin dedicated to the MT connector and a clamp spring dedicated to the MT connector, and the module A surface-emitting type or surface-receiving type optical element that is provided on a main body and is optically aligned when the plug and the module main body are coupled by inserting the guide pin; The multilayer ceramic wiring board is mainly composed of a multilayer ceramic wiring board having a plurality of insulating layers and a plurality of conductor layers made of a ceramic material having higher heat dissipation than the resin material used for the plug. Integrated circuit element for driving an optical element and semiconductor integrated circuit for optical signal amplification At least one of the children is embedded in the cavity without being exposed from the outer surface of the module, and the optical element and the semiconductor integrated circuit element are electrically connected using the plurality of conductor layers. In addition, a filling recess is formed in a side end surface perpendicular to the main surface of the multilayer ceramic wiring board, and the filling recess is filled with a material having better workability than the multilayer ceramic wiring board. The filling material is formed with a precision processing hole that constitutes at least a part of a guide pin hole into which the guide pin can be inserted, and the side end surface on which the precision processing hole is formed is provided on the upper side thereof. A micro-lens array with an optical path conversion mirror, which is a part having a light collecting function, is formed in the space. Provided, on the upper surface of the thin projecting portion there is an optical module, wherein the optical device is bonded in a state where the light-emitting portion or the light receiving part toward the optical path conversion mirror side.
従って、上記手段によると、ガイドピンの挿入によりプラグとモジュール本体とを機械的に結合する際に、併せて光ファイバと光素子とが光軸合わせされる。このため、比較的簡単な方法であるにもかかわらず、光ファイバと光素子とを高い効率で光結合することができる。また、上記形状及び寸法に設定されたモジュール本体であれば、MTコネクタ専用のガイドピン及びMTコネクタ専用のクランプスプリングをそのまま利用して、MTコネクタのプラグとの接続を図ることが可能である。ゆえに、汎用性及びコスト性に優れた光モジュールを実現することができる。
また、前記モジュール本体は、プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性の材料(つまり熱伝導率が高い材料)を主体として構成されている。即ち、光素子を動作させると熱が発生するが、プラグに使用される樹脂材料は一般に放熱性があまり高くないため、その熱を外部に効率よく放散できず、このことが動作の不安定化の原因となる。これに対して、高放熱性材料を主体として構成されたモジュール本体であれば、熱を外部に効率よく放散でき、安定した動作を得ることが可能となるからである。プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性の材料の好適例としては、金属やセラミックなどの無機材料を挙げることができる。
Therefore, according to the above means, when the plug and the module main body are mechanically coupled by inserting the guide pins, the optical axes of the optical fiber and the optical element are also aligned. For this reason, although it is a comparatively simple method, an optical fiber and an optical element can be optically coupled with high efficiency. Further, if the module body is set to the shape and dimensions described above, it is possible to use the MT connector dedicated guide pin and the MT connector dedicated clamp spring as they are for connection with the MT connector plug. Therefore, an optical module having excellent versatility and cost can be realized.
The module main body is mainly composed of a material having a higher heat dissipation property (that is, a material having a higher thermal conductivity) than the resin material used for the plug. In other words, heat is generated when the optical element is operated, but the resin material used for the plug is generally not very heat-dissipating, so the heat cannot be dissipated efficiently to the outside, which makes the operation unstable. Cause. On the other hand, if the module main body is mainly composed of a high heat dissipation material, heat can be efficiently dissipated to the outside and stable operation can be obtained. Preferable examples of the material having higher heat dissipation than the resin material used for the plug include inorganic materials such as metals and ceramics.
上記の課題を解決するための手段としては、光ファイバコネクタのプラグに対し、当該コネクタ専用のガイドピンと、当該コネクタ専用のクランプスプリングとを用いて、プラグ−ガイドピン−プラグ結合方式で結合可能な形状及び寸法のモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる面発光タイプまたは面受光タイプの光素子とを備えており、前記モジュール本体は、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性のセラミック材料からなる複数の絶縁層及び複数の導体層を備える多層セラミック配線基板を主体として構成され、前記多層セラミック配線基板の基板主面にはキャビティが形成され、光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子のうちの少なくともいずれかが、モジュール外表面から露出しない状態で前記キャビティ内に埋設され、前記複数の導体層を利用して前記光素子と前記半導体集積回路素子とが電気的に接続されているとともに、前記多層セラミック配線基板の前記基板主面に対して垂直な側端面には充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内には前記多層セラミック配線基板よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材には前記ガイドピンを挿入可能なガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成され、前記精密加工穴が形成されている前記側端面にはその上側に部品配設可能なスペースを有する肉薄張出部が形成され、前記肉薄張出部の先端部の上面には集光機能を有する前記部品であるマイクロレンズアレイが設けられ、前記側端面側には前記光素子が発光部または受光部を前記マイクロレンズアレイ側に向けた状態で配置されていることを特徴とする光モジュールがある。また、さらに別の手段としては、光ファイバコネクタのプラグに対し、当該コネクタ専用のガイドピンと、当該コネクタ専用のクランプスプリングとを用いて、プラグ−ガイドピン−プラグ結合方式で結合可能な形状及び寸法のモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる面発光タイプまたは面受光タイプの光素子とを備えており、前記モジュール本体は、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性のセラミック材料からなる複数の絶縁層及び複数の導体層を備える多層セラミック配線基板を主体として構成され、前記多層セラミック配線基板の基板主面にはキャビティが形成され、光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子のうちの少なくともいずれかが、モジュール外表面から露出しない状態で前記キャビティ内に埋設され、前記複数の導体層を利用して前記光素子と前記半導体集積回路素子とが電気的に接続されているとともに、前記多層セラミック配線基板の前記基板主面に対して垂直な側端面には充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内には前記多層セラミック配線基板よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材には前記ガイドピンを挿入可能なガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成され、前記精密加工穴が形成されている前記側端面にはその上側に部品配設可能なスペースを有する肉薄張出部が形成され、前記スペースには集光機能を有する前記部品である光路変換ミラー付きのマイクロレンズアレイが設けられ、前記肉薄張出部の上面には前記光素子が発光部または受光部を前記光路変換ミラー側に向けた状態で接合されていることを特徴とする光モジュールがある。なお、前記手段におけるモジュール本体は、光ファイバコネクタのプラグに対し、当該コネクタ専用のガイドピンと、当該コネクタ専用のクランプスプリングとを用いて、クランプスプリング締結方式で結合可能な形状及び寸法を有するものであってもよい。
It means for solving the above problems, with respect to the plug of the optical fiber connector, with the guide pins of the connector only, and a clamp spring of the connector only, plug - guide pin - capable of binding a plug coupling method A module main body having a shape and dimensions; and a surface light emitting type or a surface light receiving type optical element that is provided on the module main body and is optically aligned when the plug and the module main body are coupled by inserting the guide pins. The module body is mainly composed of a multilayer ceramic wiring board having a plurality of insulating layers and a plurality of conductor layers made of a ceramic material having higher heat dissipation than the resin material used for the plug, and the multilayer A cavity is formed in the main surface of the ceramic wiring board, and a semiconductor integrated circuit for driving optical elements At least one of the optical element and the semiconductor integrated circuit element for optical signal amplification is embedded in the cavity without being exposed from the outer surface of the module, and the optical element and the semiconductor integrated circuit are utilized using the plurality of conductor layers. The circuit element is electrically connected, and a filling recess is formed in a side end surface perpendicular to the main surface of the multilayer ceramic wiring board, and the multilayer ceramic wiring board is formed in the filling recess. A filler made of a material with better workability is filled, and the filler is formed with a precision machining hole constituting at least a part of a guide pin hole into which the guide pin can be inserted, and the precision machining hole is formed. The side end face is formed with a thin overhanging portion having a space in which parts can be arranged on the upper side, and the top surface of the tip end of the thin overhanging portion has a light collecting function. A microlens array is provided a component for the side end face there is an optical module characterized that you said optical elements are arranged in a state where the light-emitting portion or the light receiving part toward the microlens array side . Further, as another means, a shape and a dimension that can be coupled to a plug of an optical fiber connector by a plug-guide pin-plug coupling method using a guide pin dedicated to the connector and a clamp spring dedicated to the connector. And a surface light emitting type or surface light receiving type optical element that is provided on the module main body and is optically aligned when the plug and the module main body are coupled by insertion of the guide pin. The module body is mainly composed of a multilayer ceramic wiring board having a plurality of insulating layers and a plurality of conductor layers made of a ceramic material having higher heat dissipation than the resin material used for the plug, and the multilayer ceramic wiring board. A cavity is formed in the main surface of the semiconductor integrated circuit device for driving the optical device and the optical device. At least one of the semiconductor integrated circuit elements for signal amplification is embedded in the cavity without being exposed from the outer surface of the module, and the optical element and the semiconductor integrated circuit element using the plurality of conductor layers Are electrically connected, and a filling recess is formed in a side end surface perpendicular to the main surface of the multilayer ceramic wiring board, and the filling recess is processed more than the multilayer ceramic wiring board. A filler made of a good material is filled, and the filler is formed with a precision machining hole constituting at least a part of a guide pin hole into which the guide pin can be inserted, and the precision machining hole is formed. The side end face is formed with a thin overhanging portion having a space where components can be arranged on the upper side, and the optical path conversion mirror which is the component having a condensing function in the space. An optical module is provided, wherein the optical element is bonded to the upper surface of the thin projecting portion with the light emitting portion or the light receiving portion facing the optical path conversion mirror. is there. The module body in the means has a shape and size that can be coupled to the plug of the optical fiber connector by a clamp spring fastening method using a guide pin dedicated to the connector and a clamp spring dedicated to the connector. There may be.
従って、上記手段によると、ガイドピンの挿入によりプラグとモジュール本体とを機械的に結合する際に、併せて光ファイバと光素子とが光軸合わせされる。このため、比較的簡単な方法であるにもかかわらず、光ファイバと光素子とを高い効率で光結合することができる。また、上記形状及び寸法に設定されたモジュール本体であれば、市販の光ファイバコネクタ専用のガイドピン及び当該光ファイバコネクタ専用のクランプスプリングをそのまま利用して、当該光ファイバコネクタ専用のプラグとの接続を図ることが可能である。ゆえに、汎用性及びコスト性に優れた光モジュールを実現することができる。 Therefore, according to the above means, when the plug and the module main body are mechanically coupled by inserting the guide pins, the optical axes of the optical fiber and the optical element are also aligned. For this reason, although it is a comparatively simple method, an optical fiber and an optical element can be optically coupled with high efficiency. In addition, if the module body is set to the shape and dimensions described above, a commercially available guide pin dedicated to the optical fiber connector and a clamp spring dedicated to the optical fiber connector are used as they are to connect to the plug dedicated to the optical fiber connector. Can be achieved. Therefore, an optical module having excellent versatility and cost can be realized.
なお「光ファイバコネクタ」とは、光ファイバ同士を接続する際に用いられる部品であって、その具体例としては、光ファイバMTコネクタ等がある。また「光ファイバMTコネクタ」とは、1993年に制定され1998年に改正されたJIS C 5981で規定するF12型多心光ファイバコネクタのことを指す。この規格番号は、JIS C 5982に基づき、クランプスプリング締結構造及びガイドピンで整列されるプラグ(接栓)−ガイドピン−プラグ結合方式のコネクタについて規定したものである。なお、JIS C 5981に対応する同等の国際規格としては、1994年に改正されたIEC 60874−16がある。 The “optical fiber connector” is a component used when connecting optical fibers, and specific examples thereof include an optical fiber MT connector. The “optical fiber MT connector” refers to an F12 type multi-core optical fiber connector specified in JIS C 5981 established in 1993 and revised in 1998. This standard number is based on JIS C 5982 and defines a clamp spring fastening structure and a connector of a plug (plug) -guide pin-plug coupling system aligned with a guide pin. As an equivalent international standard corresponding to JIS C 5981, there is IEC 60874-16 revised in 1994.
光モジュールを構成するモジュール本体は、光ファイバMTコネクタのプラグに対し、当該MTコネクタ専用のガイドピンと、当該MTコネクタ専用のクランプスプリングとを用いて結合可能な形状及び寸法を有している。つまり、前記モジュール本体は、基本的には光ファイバMTコネクタのプラグ(フェルールと呼ばれることもある。)と略同じ形状及び略同じ寸法を有していることがよい。より具体的にいうと、前記モジュール本体は、光ファイバMTコネクタのプラグと同様に略直方体状に形成されることがよい。ここで、光ファイバMTコネクタのプラグにおいては、ガイドピン挿入方向(便宜上X軸方向とする。)に沿った寸法が8.0mmと規定されている。また、光ファイバの整列方向(便宜上Y軸方向とする。)に沿った寸法が6.4mm〜7.0mmと規定され、X軸方向及びY軸方向に直交する方向(便宜上Z軸方向とする。)に沿った寸法が2.5mm〜3.0mmと規定されている。MTコネクタ専用のクランプスプリングを用いて締結を図るためには、特にX軸方向の寸法が重要になる。これを鑑みると、前記モジュール本体のX軸方向の寸法、言い換えるとモジュール本体の先端面から後端面までの寸法は、8.0mm±0.3mmに設定されることがよく、とりわけ8.0mm±0.1mmに設定されることがよい。その理由は、光ファイバMTコネクタのプラグのX軸方向に沿った寸法の許容値は、JIS C 5981において8.0mm±0.1mmと規定されているからである。なお、前記モジュール本体のY軸方向の寸法は、例えば、6.0mm〜10.0mmに設定されることがよく、とりわけ6.4mm〜7.0mmに設定されることがよい。前記モジュール本体のZ軸方向の寸法は、例えば、2.0mm〜5.0mmに設定されることがよく、とりわけ2.5mm〜3.5mmに設定されることがよい。 The module body constituting the optical module has a shape and size that can be coupled to a plug of the optical fiber MT connector using a guide pin dedicated to the MT connector and a clamp spring dedicated to the MT connector. That is, it is preferable that the module main body basically has substantially the same shape and dimensions as the plug (also called ferrule) of the optical fiber MT connector. More specifically, the module main body may be formed in a substantially rectangular parallelepiped shape like the plug of the optical fiber MT connector. Here, in the plug of the optical fiber MT connector, the dimension along the guide pin insertion direction (X-axis direction for convenience) is defined as 8.0 mm. The dimension along the optical fiber alignment direction (for convenience, the Y-axis direction) is defined as 6.4 mm to 7.0 mm, and the direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction (for convenience, the Z-axis direction). )) Is defined as 2.5 mm to 3.0 mm. In order to perform fastening using a clamp spring dedicated to the MT connector, the dimension in the X-axis direction is particularly important. In view of this, the dimension of the module main body in the X-axis direction, in other words, the dimension from the front end surface to the rear end surface of the module main body is preferably set to 8.0 mm ± 0.3 mm, particularly 8.0 mm ± It is good to set to 0.1 mm. The reason is that the allowable value of the dimension along the X-axis direction of the plug of the optical fiber MT connector is defined as 8.0 mm ± 0.1 mm in JIS C 5981. The dimension of the module main body in the Y-axis direction is preferably set to, for example, 6.0 mm to 10.0 mm, and particularly preferably 6.4 mm to 7.0 mm. The dimension of the module body in the Z-axis direction is preferably set to, for example, 2.0 mm to 5.0 mm, particularly preferably 2.5 mm to 3.5 mm.
MTコネクタ専用のガイドピンとは、プラグのガイドピン穴に挿入することによって2つのプラグの光軸を合わせる部品のことをいう。かかるガイドピンはステンレスにより形成されるとともに、その長さは10.8mm以上、直径は約0.7mmであると規定されている。また、MTコネクタ専用のクランプスプリングとは、2つのプラグに押圧力を印加し、結合する結合用部品のことをいう。かかるクランプスプリングは、ステンレスのような弾性金属材料により形成されるとともに、一対の挟持部間の自由長さが15.7mm以下であると規定されている。 The guide pin dedicated to the MT connector refers to a component that aligns the optical axes of the two plugs by being inserted into the guide pin hole of the plug. Such a guide pin is made of stainless steel and has a length of 10.8 mm or more and a diameter of about 0.7 mm. The clamp spring dedicated to the MT connector refers to a coupling component that applies a pressing force to the two plugs and couples them. Such a clamp spring is formed of an elastic metal material such as stainless steel, and the free length between the pair of sandwiching portions is defined to be 15.7 mm or less.
前記モジュール本体は先端面と後端面とを有している。モジュール本体の先端面はプラグ側の先端面に対向して配置され、そこにはガイドピンを挿入可能なガイドピン穴が2つ離間して開口形成されている。一方、モジュール本体の後端面は、先端面とは反対側に位置するとともに、クランプスプリングによりプラグ側に押圧されるようになっている。この位置にガイドピン穴を設けたのは以下の理由による。即ち、プラグ側ガイドピン穴はプラグ先端面(即ち光ファイバ先端露出面)に開口形成されており、モジュール本体側ガイドピン穴はそれに対向する面に配置する必要があるからである。なお、モジュール本体側ガイドピン穴は、各プラグ側ガイドピン穴のある位置に対応させて形成されることがよい。ここでJIS C 5981において、プラグ側ガイドピン穴の内径は7.0mm±0.001mmと規定され、プラグ側ガイドピン穴のピッチは4.6mm±0.003mmと規定されている。従って、確実な光軸合わせを実現するためには、モジュール本体側ガイドピン穴の内径を7.0mm±0.001mmに設定し、モジュール本体側ガイドピン穴のピッチを4.6mm±0.003mmに設定することが好ましい。 The module main body has a front end surface and a rear end surface. The front end surface of the module main body is disposed to face the front end surface on the plug side, and two guide pin holes into which guide pins can be inserted are formed to be spaced apart from each other. On the other hand, the rear end surface of the module main body is positioned on the side opposite to the front end surface and is pressed to the plug side by a clamp spring. The reason for providing the guide pin hole at this position is as follows. That is, the plug-side guide pin hole is formed in the plug tip surface (that is, the exposed surface of the optical fiber tip), and the module body-side guide pin hole needs to be arranged on the surface facing it. The module main body side guide pin holes are preferably formed so as to correspond to the positions of the plug side guide pin holes. Here, in JIS C 5981, the inner diameter of the plug-side guide pin hole is defined as 7.0 mm ± 0.001 mm, and the pitch of the plug-side guide pin hole is defined as 4.6 mm ± 0.003 mm. Therefore, in order to achieve reliable optical axis alignment, the inner diameter of the module body side guide pin hole is set to 7.0 mm ± 0.001 mm, and the pitch of the module body side guide pin hole is 4.6 mm ± 0.003 mm. It is preferable to set to.
上記光モジュールは、ガイドピンの挿入によりプラグとモジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる光素子(発光素子や受光素子など)を備えている。ここで発光素子とは発光部を有する光素子のことを指し、その具体例としては、発光ダイオード(Light Emitting Diode;LED)、半導体レーザダイオード(Laser Diode ;LD)、面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting Laser;VCSEL)等がある。発光素子は、入力した電気信号を光信号に変換した後、その光信号を所定部位に向けて発光部から出射する機能を備えている。一方、受光素子とは受光部を有する光素子のことを指し、その具体例としては、pinフォトダイオード(pin Photo Diode;pin PD)、アバランシェフォトダイオード(APD)等がある。受光素子は、光信号を受光部にて入射し、その入射した光信号を電気信号に変換して出力する機能を有している。前記光素子に使用する好適な材料としては、例えば、Si、Ge、InGaAs、GaAsP、GaAlAsなどを挙げることができる。 The optical module includes an optical element (such as a light-emitting element or a light-receiving element) that is optically aligned when the plug and the module body are coupled by inserting a guide pin. Here, the light emitting element refers to an optical element having a light emitting portion. Specific examples thereof include a light emitting diode (LED), a semiconductor laser diode (LD), and a surface emitting laser (Vertical Cavity Surface). Emitting Laser (VCSEL). The light emitting element has a function of converting an input electrical signal into an optical signal and then emitting the optical signal from a light emitting unit toward a predetermined portion. On the other hand, the light receiving element refers to an optical element having a light receiving portion, and specific examples include a pin photodiode (pin PD), an avalanche photodiode (APD), and the like. The light receiving element has a function of making an optical signal incident on the light receiving unit, converting the incident optical signal into an electric signal, and outputting the electric signal. Examples of suitable materials used for the optical element include Si, Ge, InGaAs, GaAsP, and GaAlAs.
この場合、光素子は、光モジュールの外表面から露出しないように光モジュール内部に設けられていることが好ましい。光素子が光モジュールの外表面にて露出する構成に比べて、上記構成であると光素子を確実に保護でき、信頼性向上にも寄与しうるからである。 In this case, the optical element is preferably provided inside the optical module so as not to be exposed from the outer surface of the optical module. This is because the optical device can be reliably protected and can contribute to the improvement of reliability as compared with the configuration in which the optical device is exposed on the outer surface of the optical module.
モジュール本体には、光素子のほかに、例えば、光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子のうちの少なくともいずれかが設けられていてもよい。即ち、光素子が発光素子である場合、モジュール本体には、発光素子と発光素子駆動用の半導体集積回路素子(いわゆるドライバIC)とが設けられていてもよい。また、光素子が受光素子である場合、モジュール本体には、受光素子と光信号増幅用の半導体集積回路素子(いわゆるレシーバIC)とが設けられていてもよい。このような構成であると、例えば光モジュールの外部に半導体集積回路素子を設けてそれと光素子とを電気的に接続する場合に比べて、導通距離を短くすることができ、動作速度が速くなる。勿論、発光素子及び受光素子の両方を有する光モジュールの場合、モジュール本体には光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子の両方が設けられていてもよい。 In addition to the optical element, the module body may be provided with at least one of a semiconductor integrated circuit element for driving the optical element and a semiconductor integrated circuit element for amplifying the optical signal, for example. That is, when the optical element is a light emitting element, the module body may be provided with a light emitting element and a semiconductor integrated circuit element (so-called driver IC) for driving the light emitting element. When the optical element is a light receiving element, the module main body may be provided with a light receiving element and a semiconductor integrated circuit element for optical signal amplification (so-called receiver IC). With such a configuration, for example, the conduction distance can be shortened and the operation speed can be increased compared to a case where a semiconductor integrated circuit element is provided outside the optical module and the optical element is electrically connected to the optical module. . Of course, in the case of an optical module having both a light emitting element and a light receiving element, the module body may be provided with both a semiconductor integrated circuit element for driving the optical element and a semiconductor integrated circuit element for amplifying the optical signal.
この場合、光素子駆動用や光信号増幅用の半導体集積回路素子は、光モジュールの外表面から露出しないように光モジュール内部に設けられていることが好ましい。当該半導体集積回路素子が光モジュールの外表面にて露出する構成に比べて、上記構成であると半導体集積回路素子を確実に保護でき、信頼性向上にも寄与しうるからである。 In this case, it is preferable that the semiconductor integrated circuit element for driving the optical element or for amplifying the optical signal is provided inside the optical module so as not to be exposed from the outer surface of the optical module. This is because the semiconductor integrated circuit element can be reliably protected and can contribute to improvement in reliability as compared with the structure in which the semiconductor integrated circuit element is exposed on the outer surface of the optical module.
さらにモジュール本体には、光素子や半導体集積回路素子以外の電子部品や素子が設けられていてもよい。前記電子部品の具体例としては、チップトランジスタ、チップダイオード、チップ抵抗、チップコンデンサ、チップコイルなどを挙げることができる。これらの電子部品は、能動部品であっても受動部品であってもよい。前記素子の具体例としては、薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード、薄膜抵抗、薄膜コンデンサ、薄膜コイルなどを挙げることができる。これらの素子は、能動素子であっても受動素子であってもよい。この場合、チップコンデンサや薄膜コンデンサを設けておくことにより、低抵抗化及び低インダクタンス化を図ることができるため、光モジュールの高性能化を実現しやすくなる。 Further, the module body may be provided with electronic components and elements other than the optical element and the semiconductor integrated circuit element. Specific examples of the electronic component include a chip transistor, a chip diode, a chip resistor, a chip capacitor, and a chip coil. These electronic components may be active components or passive components. Specific examples of the element include a thin film transistor, a thin film diode, a thin film resistor, a thin film capacitor, and a thin film coil. These elements may be active elements or passive elements. In this case, by providing a chip capacitor or a thin film capacitor, it is possible to reduce the resistance and the inductance, so that it is easy to realize high performance of the optical module.
前記モジュール本体は、基板状に形成されたセラミック(即ちセラミック基板)を主体として構成されていることが好ましい。このようなものを主体として構成されたモジュール本体であれば、熱を外部に効率よく放散できるからである。この場合において好適なセラミック基板の具体例としては、アルミナ基板、ベリリア基板、ムライト基板、窒化アルミニウム基板、窒化珪素基板、窒化ほう素基板、炭化珪素基板などがある。ここに列挙したものは特に放熱性に優れている。 It is preferable that the module main body is mainly composed of a ceramic (that is, a ceramic substrate) formed in a substrate shape. This is because heat can be efficiently dissipated to the outside if the module body is mainly composed of such a structure. Specific examples of suitable ceramic substrates in this case include alumina substrates, beryllia substrates, mullite substrates, aluminum nitride substrates, silicon nitride substrates, boron nitride substrates, silicon carbide substrates and the like. Those listed here are particularly excellent in heat dissipation.
前記モジュール本体は、セラミック配線基板を主体として構成されていることがより好ましく、多層セラミック配線基板を主体として構成されていることが特に好ましい。このような配線基板は導体層及び絶縁層を備えているため、その導体層を利用して光素子と他の部品との電気的な接続を容易に図ることができる。 More preferably, the module body is mainly composed of a ceramic wiring substrate, and particularly preferably is composed mainly of a multilayer ceramic wiring substrate. Since such a wiring board is provided with a conductor layer and an insulating layer, electrical connection between the optical element and other components can be easily achieved using the conductor layer.
セラミック基板は、基板主面と、基板主面の反対側に位置する基板裏面と、基板主面に対して垂直な複数の側端面とを有している。そして、複数の側端面のうちの1つには、ガイドピン穴の少なくとも一部を構成する穴が開口形成される。より好ましくは、セラミック基板の基板主面に対して垂直な側端面に充填凹部を開口形成し、充填凹部内にセラミック基板よりも加工性のよい材料からなる充填材を充填し、充填材にガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴を形成することが好ましい。このような構成であると、ガイドピン穴が精密加工穴であるため、光ファイバと光素子との光軸合わせをより正確に行うことが可能となり、光結合効率を確実に向上することができる。また、セラミックは、放熱性や寸法安定性に優れるという利点を有する反面、硬質であって加工性に劣るという欠点を有する。このため、セラミック基板を直接加工して精密加工穴を設けることは困難であり、コスト高にもつながる。それに対して、易加工性材料からなる充填材に精密穴加工を施して形成された精密加工穴は、比較的容易にかつ低コストで得ることができる。なお、精密加工穴を形成する具体的手法としては、ドリル加工、パンチ加工、レーザ加工などがあるが、コスト性などを考慮すると精密ドリルを使用したドリル加工が最も好ましい。 The ceramic substrate has a substrate main surface, a substrate back surface located on the opposite side of the substrate main surface, and a plurality of side end surfaces perpendicular to the substrate main surface. A hole constituting at least a part of the guide pin hole is formed in one of the plurality of side end surfaces. More preferably, a filling recess is formed in a side end surface perpendicular to the main surface of the ceramic substrate, a filler made of a material having better workability than the ceramic substrate is filled in the filling recess, and the filler is guided. It is preferable to form a precision machined hole that constitutes at least a part of the pin hole. With such a configuration, since the guide pin hole is a precision machined hole, the optical axis of the optical fiber and the optical element can be more accurately aligned, and the optical coupling efficiency can be reliably improved. . Ceramics have the advantage of being excellent in heat dissipation and dimensional stability, but have the disadvantage of being hard and inferior in workability. For this reason, it is difficult to directly process a ceramic substrate to provide a precision processing hole, which leads to high costs. On the other hand, a precision drilled hole formed by subjecting a filler made of an easily processable material to precision drilling can be obtained relatively easily and at low cost. In addition, as a specific method for forming the precision processed hole, there are a drilling process, a punching process, a laser processing, and the like, but in consideration of cost and the like, a drilling process using a precision drill is most preferable.
また、前記充填材としては、セラミック基板よりも硬度が低くて加工性のよい樹脂材料、金属材料、ガラス材料などを選択することがよく、中でも特に樹脂材料を選択することが好ましい。樹脂材料はセラミック材料に比べて一般的に硬度が低いため、加工に要する労力やコストが少なくて済むからである。また、樹脂材料はセラミック材料に比べて一般的に安価であるため、低コスト化にも向くからである。 As the filler, it is preferable to select a resin material, a metal material, a glass material, or the like having a lower hardness than the ceramic substrate and good workability, and it is particularly preferable to select a resin material. This is because the resin material generally has a lower hardness than the ceramic material, so that labor and cost required for processing can be reduced. Moreover, since resin materials are generally cheaper than ceramic materials, they are also suitable for cost reduction.
前記光素子及び前記半導体集積回路素子は、セラミック基板における同じ面側に配置されていてもよく、異なる面側に配置されていてもよい。後者の構成を採用する場合には、例えば、光素子をセラミック基板の側端面側に配置し、半導体集積回路素子をセラミック基板の基板主面側に配置することがよい。この構成によると、光素子における発光面または受光面がX軸方向を向くため、特に光路変換を行わなくても光ファイバとの光結合を図ることが可能となる。なお、異なる面側に配置された光素子及び半導体集積回路素子間を導通するために、例えば、フレキシブル基板を利用してもよい。 The optical element and the semiconductor integrated circuit element may be disposed on the same surface side of the ceramic substrate or may be disposed on different surface sides. When the latter configuration is employed, for example, the optical element is preferably disposed on the side end face side of the ceramic substrate, and the semiconductor integrated circuit element is preferably disposed on the substrate main surface side of the ceramic substrate. According to this configuration, since the light emitting surface or the light receiving surface of the optical element faces the X-axis direction, it is possible to achieve optical coupling with an optical fiber without performing optical path conversion. For example, a flexible substrate may be used in order to conduct between the optical element and the semiconductor integrated circuit element arranged on different surfaces.
また、モジュール本体において先端面及び後端面以外の面上、例えば上端面上には、金属体が設けられていてもよい。このような金属体があると、放熱性がいっそう向上するため、光素子や半導体集積回路素子の熱を外部に効率よく放散することができる。よって、光モジュールの動作安定化を達成しやすくなる。また、高機能の半導体集積回路素子の使用が可能となるので、光モジュールの性能向上も達成しやすくなる。さらに、光素子や半導体集積回路素子が外部の電磁波からシールドされ、結果として光モジュールの動作安定化が図られる。前記金属体の材料としては、銅、銅合金、鉄、ニッケル、鉄−ニッケル合金、アルミニウムなどが挙げられる。金属体はこのような材料を用いて、例えば、板状、箔状、層状に形成される。また、前記金属体は、光モジュールが搭載されるべき基板側と接続されるバンプであってもよい。このような放熱用バンプがあると、光素子や半導体集積回路素子の熱を上記基板側に効率よく放散することができる。 In the module body, a metal body may be provided on a surface other than the front end surface and the rear end surface, for example, on the upper end surface. With such a metal body, heat dissipation is further improved, so that heat of the optical element and the semiconductor integrated circuit element can be efficiently dissipated to the outside. Therefore, it becomes easy to achieve operation stabilization of the optical module. In addition, since it is possible to use a highly functional semiconductor integrated circuit element, it is easy to achieve an improvement in the performance of the optical module. Furthermore, the optical element and the semiconductor integrated circuit element are shielded from external electromagnetic waves, and as a result, the operation of the optical module is stabilized. Examples of the material of the metal body include copper, copper alloy, iron, nickel, iron-nickel alloy, and aluminum. The metal body is formed using, for example, a plate shape, a foil shape, or a layer shape using such a material. The metal body may be a bump connected to a substrate side on which the optical module is to be mounted. With such a heat dissipation bump, the heat of the optical element and the semiconductor integrated circuit element can be efficiently dissipated to the substrate side.
モジュール本体において先端面及び後端面以外の面上、例えば下端面上には、には、複数の電気接続端子が設けられていることがよい。この構成によると、光モジュールが搭載されるべき基板側との電気的接続を容易に図ることができる。電気接続端子の形態は特に限定されず、例えばバンプ、パッド、リードなどが挙げられる。 In the module main body, a plurality of electrical connection terminals may be provided on a surface other than the front end surface and the rear end surface, for example, on the lower end surface. According to this configuration, electrical connection with the substrate side on which the optical module is to be mounted can be easily achieved. The form of the electrical connection terminal is not particularly limited, and examples thereof include bumps, pads, leads, and the like.
光モジュールには、集光機能を有する部品であるマイクロレンズアレイが設けられていてもよい。マイクロレンズアレイがあると、光が集められることによって光の伝送ロスが小さくなる。また、マイクロレンズアレイを採用した場合、焦点距離の調整のためのスペーサ部材をさらに設けてもよい。 The optical module may be provided with a microlens array which is a component having a light collecting function. When there is a microlens array, light transmission loss is reduced by collecting light. When a microlens array is employed, a spacer member for adjusting the focal length may be further provided.
なお、上記の別の課題を解決する手段としては、光ファイバコネクタのプラグに対し、前記プラグにおけるファイバ先端露出面と自身の先端面とを突き合わせた状態で、当該コネクタ専用のガイドピンを用いて結合可能なモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる面発光タイプまたは面受光タイプの光素子とを備えており、前記モジュール本体は、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性のセラミック材料からなる複数の絶縁層及び複数の導体層を備える多層セラミック配線基板を主体として構成され、前記多層セラミック配線基板の基板主面にはキャビティが形成され、光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子のうちの少なくともいずれかが、モジュール外表面から露出しない状態で前記キャビティ内に埋設され、前記複数の導体層を利用して前記光素子と前記半導体集積回路素子とが電気的に接続されているとともに、前記多層セラミック配線基板の前記基板主面に対して垂直な側端面には充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内には前記多層セラミック配線基板よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材には前記ガイドピンを挿入可能なガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成され、前記精密加工穴が形成されている前記側端面にはその上側に部品配設可能なスペースを有する肉薄張出部が形成され、前記肉薄張出部の先端部の上面には集光機能を有する前記部品であるマイクロレンズアレイが設けられ、前記側端面上には前記光素子が発光部または受光部を前記マイクロレンズアレイ側に向けた状態で配置されていることを特徴とする光モジュール、がある。さらに別の手段としては、光ファイバコネクタのプラグに対し、前記プラグにおける光ファイバ先端露出面と自身の先端面とを突き合わせた状態で、当該コネクタ専用のガイドピンを用いて結合可能なモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる面発光タイプまたは面受光タイプの光素子とを備えており、前記モジュール本体は、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性のセラミック材料からなる複数の絶縁層及び複数の導体層を備える多層セラミック配線基板を主体として構成され、前記多層セラミック配線基板の基板主面にはキャビティが形成され、光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子のうちの少なくともいずれかが、モジュール外表面から露出しない状態で前記キャビティ内に埋設され、前記複数の導体層を利用して前記光素子と前記半導体集積回路素子とが電気的に接続されているとともに、前記多層セラミック配線基板の前記基板主面に対して垂直な側端面には充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内には前記多層セラミック配線基板よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材には前記ガイドピンを挿入可能なガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成され、前記精密加工穴が形成されている前記側端面にはその上側に部品配設可能なスペースを有する肉薄張出部が形成され、前記スペースには集光機能を有する前記部品である光路変換ミラー付きのマイクロレンズアレイが設けられ、前記肉薄張出部の上面には前記光素子が発光部または受光部を前記光路変換ミラー側に向けた状態で接合されていることを特徴とする光モジュール、がある。また、さらに別の手段としては、モジュール本体に面発光タイプまたは面受光タイプの光素子を設けた光モジュールと光ファイバコネクタのプラグとの結合構造であって、前記モジュール本体は、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性のセラミック材料からなる複数の絶縁層及び複数の導体層を備える多層セラミック配線基板を主体として構成され、前記多層セラミック配線基板の基板主面にはキャビティが形成され、光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子のうちの少なくともいずれかが、モジュール外表面から露出しない状態で前記キャビティ内に埋設され、前記複数の導体層を利用して前記光素子と前記半導体集積回路素子とが電気的に接続され、前記多層セラミック配線基板の前記基板主面に対して垂直な側端面には充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内には前記多層セラミック配線基板よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材には前記ガイドピンを挿入可能なガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成され、前記精密加工穴が形成されている前記側端面にはその上側に部品配設可能なスペースを有する肉薄張出部が形成され、前記肉薄張出部の先端部の上面には集光機能を有する前記部品であるマイクロレンズアレイが設けられ、前記側端面上には前記光素子が発光部または受光部を前記マイクロレンズアレイ側に向けた状態で配置され、前記プラグにおけるファイバ先端露出面と前記光モジュールの先端面とを突き合わせた状態で、前記プラグ及び前記光モジュールにガイドピンを挿入することにより、前記プラグと前記光モジュールとが結合されかつ光軸合わせされたことを特徴とする、光モジュールと光ファイバコネクタのプラグとの結合構造、がある。さらに別の手段としては、モジュール本体に面発光タイプまたは面受光タイプの光素子を設けた光モジュールと光ファイバコネクタのプラグとの結合構造であって、前記モジュール本体は、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性のセラミック材料からなる複数の絶縁層及び複数の導体層を備える多層セラミック配線基板を主体として構成され、前記多層セラミック配線基板の基板主面にはキャビティが形成され、光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子のうちの少なくともいずれかが、モジュール外表面から露出しない状態で前記キャビティ内に埋設され、前記複数の導体層を利用して前記光素子と前記半導体集積回路素子とが電気的に接続され、前記多層セラミック配線基板の前記基板主面に対して垂直な側端面には充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内には前記多層セラミック配線基板よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材には前記ガイドピンを挿入可能なガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成され、前記精密加工穴が形成されている前記側端面にはその上側に部品配設可能なスペースを有する肉薄張出部が形成され、前記スペースには集光機能を有する前記部品である光路変換ミラー付きのマイクロレンズアレイが設けられ、前記肉薄張出部の上面には前記光素子が発光部または受光部を前記光路変換ミラー側に向けた状態で接合され、前記プラグにおける光ファイバ先端露出面と前記光モジュールの先端面とを突き合わせた状態で、前記プラグ及び前記光モジュールにガイドピンを挿入することにより、前記プラグと前記光モジュールとが結合されかつ光軸合わせされたことを特徴とする、光モジュールと光ファイバコネクタのプラグとの結合構造、がある。これらの手段において、プラグと光モジュールとの結合時に、プラグの上面と光モジュールの上面とが略面一となることが好ましく、これによれば全体の低背化を図ることができる。また、これらの手段において、プラグと光モジュールとが、前記ガイドピンのみならず光ファイバコネクタのクランプスプリングも用いて結合されていてもよい。
As another means for solving the above-described problem, a guide pin dedicated to the connector is used in a state where the exposed end of the fiber end of the plug is in contact with the end of the end of the optical fiber connector. A module main body that can be coupled; and a surface light emitting type or a surface light receiving type optical element that is provided in the module main body and is optically aligned when the plug and the module main body are coupled by inserting the guide pins. The module body is mainly composed of a multilayer ceramic wiring board having a plurality of insulating layers and a plurality of conductor layers made of a ceramic material having higher heat dissipation than the resin material used for the plug, and the multilayer ceramic A cavity is formed in the main surface of the wiring board, and a semiconductor integrated circuit element for driving an optical element and an optical signal increase At least one of the semiconductor integrated circuit elements is embedded in the cavity without being exposed from the outer surface of the module, and the optical element and the semiconductor integrated circuit element are electrically connected using the plurality of conductor layers. And a filling recess is formed in a side end surface perpendicular to the main surface of the multilayer ceramic wiring board, and the filling recess has a workability higher than that of the multilayer ceramic wiring board. The filler is filled with a good material, and the filler is formed with a precision machining hole that constitutes at least a part of a guide pin hole into which the guide pin can be inserted, and the precision machining hole is formed on the side. On the end face is formed a thin overhanging portion having a space in which parts can be arranged on the upper side. B lens array is provided, it is on the side end surface optical module characterized that you said optical elements are arranged in a state where the light-emitting portion or the light receiving part toward the microlens array side, there is. As another means, a module main body that can be coupled to the plug of the optical fiber connector using a guide pin dedicated to the connector in a state where the exposed end surface of the optical fiber in the plug and the front end surface of the optical fiber connector face each other. A surface-emitting type or surface-receiving type optical element that is provided on the module body and is optically aligned when the plug and the module body are coupled by inserting the guide pins, Is mainly composed of a multilayer ceramic wiring board having a plurality of insulating layers and a plurality of conductor layers made of a ceramic material having higher heat dissipation than the resin material used for the plug, and the main surface of the multilayer ceramic wiring board A cavity is formed in the semiconductor integrated circuit element for driving the optical element and the semiconductor integrated circuit for amplifying the optical signal. At least one of the elements is embedded in the cavity without being exposed from the outer surface of the module, and the optical element and the semiconductor integrated circuit element are electrically connected using the plurality of conductor layers. In addition, a filling recess is formed in a side end surface perpendicular to the main surface of the multilayer ceramic wiring board, and the filling recess is filled with a material having better workability than the multilayer ceramic wiring board. The filling material is formed with a precision processing hole that constitutes at least a part of a guide pin hole into which the guide pin can be inserted, and the side end surface on which the precision processing hole is formed is provided on the upper side thereof. A thin projecting portion having a space where components can be disposed is formed in the space, and the microlens array with an optical path conversion mirror which is the component having the light collecting function is formed in the space. It is provided on the upper surface of the thin projecting portion optical module, wherein the optical device is bonded in a state where the light-emitting portion or the light receiving part toward the optical path conversion mirror side, there is. Further, as another means, there is a coupling structure of an optical module in which a surface light emitting type or surface light receiving type optical element is provided in the module body and a plug of an optical fiber connector, and the module body is used for the plug The multilayer ceramic wiring board is mainly composed of a plurality of insulating layers and a plurality of conductor layers made of a ceramic material having higher heat dissipation than the resin material to be formed, and a cavity is formed on the main surface of the multilayer ceramic wiring board. At least one of the semiconductor integrated circuit element for driving the optical element and the semiconductor integrated circuit element for amplifying the optical signal is embedded in the cavity without being exposed from the outer surface of the module, and uses the plurality of conductor layers and the optical element and the semiconductor integrated circuit device is electrically connected to the substrate of the multilayer ceramic wiring board A filling recess is formed in the side end surface perpendicular to the surface, and the filling recess is filled with a filler made of a material that is more workable than the multilayer ceramic wiring substrate, and the filler is filled with the guide. A precision processing hole that forms at least a part of a guide pin hole into which a pin can be inserted is formed, and the side end surface on which the precision processing hole is formed has a space over which a part can be disposed. A microlens array, which is the component having a light collecting function, is provided on the top surface of the tip portion of the thin overhanging portion, and the light element has a light emitting portion or a light receiving portion on the side end surface. are arranged in a state of facing the microlens array side, pre Symbol abutted with the tip surface of the optical module and fiber tip exposed surface of the plug, guide the plug and the optical module By inserting the emissions, characterized in that said plug and the optical module is coupled and optical axis alignment, the coupling structure of the plug of the optical module and the optical fiber connector, it is. Yet another means is a coupling structure of an optical module in which a surface emitting type or surface receiving type optical element is provided on the module body and a plug of an optical fiber connector, and the module body is used for the plug. The multilayer ceramic wiring board mainly comprises a plurality of insulating layers and a plurality of conductor layers made of a ceramic material having higher heat dissipation than the resin material. A cavity is formed on the main surface of the multilayer ceramic wiring board. At least one of an element driving semiconductor integrated circuit element and an optical signal amplifying semiconductor integrated circuit element is embedded in the cavity without being exposed from the outer surface of the module, and the plurality of conductor layers are used. The optical element and the semiconductor integrated circuit element are electrically connected to each other on the main surface of the multilayer ceramic wiring board. Then, a filling recess is formed in the vertical side end surface, and the filling recess is filled with a filler made of a material that is more workable than the multilayer ceramic wiring board. A precision machined hole that forms at least a part of the insertable guide pin hole is formed, and a thin overhanging part having a space in which parts can be arranged is provided on the side end surface where the precision machined hole is formed. The space is provided with a microlens array with an optical path conversion mirror, which is the component having a condensing function, and the optical element converts the light emitting part or the light receiving part to the optical path on the upper surface of the thin projecting part. The optical fiber front end exposed surface of the plug and the front end surface of the optical module are abutted with each other and the plug and the optical module are guided together. By inserting the pins, characterized in that said plug and the optical module is coupled and optical axis alignment, the coupling structure of the plug of the optical module and the optical fiber connector, it is. In these means, when the plug and the optical module are coupled, it is preferable that the upper surface of the plug and the upper surface of the optical module are substantially flush with each other, whereby the overall height can be reduced. In these means, the plug and the optical module may be coupled using not only the guide pin but also a clamp spring of an optical fiber connector.
上記の別の課題を解決するための手段としては、光ファイバMTコネクタのプラグに対し、ガイドピンを用いて結合可能な形状及び寸法を有する光モジュールに使用されるセラミック基板であって、前記セラミック基板は、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性のセラミック材料からなる複数の絶縁層及び複数の導体層を備える多層セラミック配線基板であり、前記多層セラミック配線基板の基板主面には半導体集積回路素子を埋設して収容可能なキャビティが形成され、前記基板主面及びその基板主面に対して垂直な側端面を備えるとともに、前記側端面に充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内に基板材料よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材に前記ガイドピン穴である精密加工穴が形成され、前記精密加工穴が形成されている前記側端面にはその上側に部品配設可能なスペースを有する肉薄張出部が形成され、前記肉薄張出部の先端部の上面には集光機能を有する前記部品であるマイクロレンズアレイが設けられ、前記側端面上には面発光タイプまたは面受光タイプの光素子が発光部または受光部を前記マイクロレンズアレイ側に向けた状態で配置可能であることを特徴とする光モジュール用セラミック基板、がある。さらに別の手段としては、光ファイバコネクタのプラグに対し、ガイドピンを用いて結合可能な形状及び寸法を有する光モジュールに使用されるセラミック基板であって、前記セラミック基板は、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性のセラミック材料からなる複数の絶縁層及び複数の導体層を備える多層セラミック配線基板であり、前記多層セラミック配線基板の基板主面には半導体集積回路素子を埋設して収容可能なキャビティが形成され、前記基板主面及びその基板主面に対して垂直な側端面を備えるとともに、前記側端面に充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内に基板材料よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材にガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成され、前記精密加工穴が形成されている前記側端面にはその上側に部品配設可能なスペースを有する肉薄張出部が形成され、前記スペースには集光機能を有する前記部品である光路変換ミラー付きのマイクロレンズアレイが設けられ、前記肉薄張出部の上面には面発光タイプまたは面受光タイプの光素子が発光部または受光部を前記光路変換ミラー側に向けた状態で接合可能であることを特徴とする光モジュール用セラミック基板、がある。 As a means for solving the above-mentioned another problem, there is provided a ceramic substrate used in an optical module having a shape and a dimension that can be coupled to a plug of an optical fiber MT connector using a guide pin. The board is a multilayer ceramic wiring board having a plurality of insulating layers and a plurality of conductor layers made of a ceramic material having higher heat dissipation than the resin material used for the plug, and the main surface of the multilayer ceramic wiring board is A cavity capable of embedding and accommodating a semiconductor integrated circuit element is formed, and includes a substrate main surface and a side end surface perpendicular to the substrate main surface, and a filling recess is formed in the side end surface. a filler made of a material having good workability than the substrate material is filled, precision machining hole is the guide pin holes are formed in the filling material inside, before On the side end surface where the precision machining hole is formed, a thin overhanging portion having a space where components can be disposed is formed on the upper side, and the upper surface of the tip of the thin overhanging portion has a light collecting function. a microlens array is provided a component, wherein the this optical element of the end surface emission type or surface reception type on surfaces can be arranged in a state where the light-emitting portion or the light receiving part toward the microlens array side There are ceramic substrates for optical modules. Still another means is a ceramic substrate used in an optical module having a shape and size that can be coupled to a plug of an optical fiber connector using a guide pin, and the ceramic substrate is used for the plug. A multilayer ceramic wiring board comprising a plurality of insulating layers and a plurality of conductor layers made of a ceramic material having higher heat dissipation than the resin material, and a semiconductor integrated circuit element is embedded in the main surface of the multilayer ceramic wiring board. A cavity that can be accommodated is formed, and includes a main surface of the substrate and a side end surface perpendicular to the main surface of the substrate, and a filling recess is formed in the side end surface. A filler made of a good material is filled, and a precision machining hole that forms at least a part of the guide pin hole is formed in the filler. On the side end face where the hole is formed, a thin overhanging part having a space where components can be arranged is formed above, and the micro lens with an optical path conversion mirror which is the component having a light collecting function is formed in the space. An array is provided, and an optical element of a surface light emitting type or a surface light receiving type can be bonded to the upper surface of the thin overhanging portion with the light emitting portion or the light receiving portion facing the optical path conversion mirror. There are ceramic substrates for optical modules.
上記手段の光モジュール用セラミック基板は、放熱性、寸法安定性、コスト性に優れることに加え、精密加工穴を側端面に備えている。よって、このセラミック基板を用いれば、上記の優れた光モジュールを容易に実現することができる。 In addition to being excellent in heat dissipation, dimensional stability, and cost performance, the ceramic substrate for optical modules of the above means is provided with precision processed holes on the side end surfaces. Therefore, if this ceramic substrate is used, the above excellent optical module can be easily realized.
前記光モジュール用セラミック基板は、例えば、側端面にて開口する充填凹部を有するセラミック未焼結体を用意する工程と、前記セラミック未焼結体を焼成してセラミック焼結体とする工程と、前記セラミック焼結体における前記充填凹部内に充填材を充填する工程と、前記充填材を穴加工してガイドピン穴の少なくとも一部を構成する穴を開口形成する工程と、を経て製造することが可能である。そして、この製造方法によれば、未焼結の段階で穴加工を行っているので、比較的簡単にかつ安価にガイドピン穴を形成することができる。 The ceramic substrate for an optical module, for example, a step of preparing a ceramic unsintered body having a filling recess that opens at a side end surface, a step of firing the ceramic unsintered body to form a ceramic sintered body, Producing through a step of filling a filler in the filling recess in the ceramic sintered body and a step of forming a hole in the guide pin hole by drilling the filler. Is possible. According to this manufacturing method, since the hole processing is performed in an unsintered stage, the guide pin hole can be formed relatively easily and inexpensively.
より詳しくは、前記光モジュール用セラミック基板は、複数枚のグリーンシートを用意するとともに、側端面付近に切欠部を形成する工程と、前記複数枚のグリーンシートを積層して未焼結のセラミック積層体を作製するとともに、前記切欠部を重ね合わせることにより側端面にて開口する充填凹部を形成する工程と、前記未焼結のセラミック積層体を焼成してセラミック焼結体とする工程と、前記セラミック焼結体における前記充填凹部内に充填材を充填する工程と、前記充填材を穴加工してガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴を開口形成する工程と、を経て製造することが好適である。 More specifically, the ceramic substrate for an optical module is prepared by preparing a plurality of green sheets, forming a notch near the side end face, and laminating the plurality of green sheets to form an unsintered ceramic laminate. A step of forming a filling recess that opens at a side end surface by overlapping the notch, firing the green ceramic laminate to form a ceramic sintered body, Manufacturing through a step of filling the filler into the filling recess in the ceramic sintered body and a step of forming a hole in the filler to form at least a part of the guide pin hole. Is preferred.
[第1実施形態] [First Embodiment]
以下、本発明を具体化した第1実施形態を図1〜図7に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1は、本実施形態の光モジュール41をプリント配線基板11上に搭載してMTコネクタ用プラグ21を接続した状態を示す概略正面図である。図2は、プリント配線基板11、光モジュール41、MTコネクタ用プラグ21、多心光ファイバ26、ガイドピン31及びクランプスプリング36を示す分解正面図である。図3は、MTコネクタ用プラグ21に光モジュール41を接続した状態を示す概略正面図である。図4は、モジュール本体42を構成する光モジュール用セラミック基板51を示す斜視図である。図5は、光モジュール41の平面図である。図6は図5のA−A線における断面図である。図7は図5のB−B線における断面図である。
FIG. 1 is a schematic front view showing a state in which the
図1等に示されるように、光モジュール搭載用のプリント配線基板11は、複数の絶縁層15及び複数の導体層(図示略)を有するいわゆる多層板であって、表面12及び裏面13を有している。プリント配線基板11の表面12には図示しない複数のパッドが形成されており、それらのパッド上には2個の光モジュール41がバンプ接続されている。図1において右側に位置する光モジュール41は、電気信号を光信号に変換する発光側光モジュールであって、図1において左側に位置する光モジュール41は、光信号を電気信号に変換する受光側光モジュールである。なお、プリント配線基板11の表面12には、光モジュール41のほかにICチップ16等が同じくバンプ接続されている。
As shown in FIG. 1 and the like, a printed
図2,図3,図5,図6,図7に示されるように、本実施形態の光モジュール41は、セラミック基板51、フレキシブル基板76、リッド72(金属体)、マイクロレンズアレイ73、スペーサ74からなるモジュール本体42を備えている。この光モジュール41は略直方体状であって、各部分の寸法がMTコネクタ用プラグ21と略同じになるように設計されている。具体的にいうと、光モジュール41のX軸方向(図6では左右方向)の寸法は8.0mmに設定されている。光モジュール41のY軸方向(図5では上下方向)の寸法は7.0mmに設定されている。光モジュール41のZ軸方向(図5,図6では左右方向)の寸法は3.0mmに設定されている。
2, 3, 5, 6, and 7, the
図4,図6,図7に示されるように、モジュール本体42の主要部をなすセラミック基板51は、複数層のセラミック絶縁層52と複数層の導体層57とを有する多層アルミナ配線基板である。このセラミック基板51内には、異なる層の導体層57同士を導通させるスルーホール導体58が形成されている。セラミック基板51の上端面55(基板主面)側及び下端面56側には、それぞれキャビティ59が形成されている。下端面56側のキャビティ59内にはキャパシタ83が収容されている。一方の光モジュール41については、セラミック基板51の上端面55側のキャビティ59内に、ドライバIC82が収容されている。他方の光モジュール41については、セラミック基板51の上端面55側のキャビティ59内に、レシーバICが収容されている。なお、キャビティ59内にできる空隙は、例えばシリコーン樹脂84等により埋められていてもよい。また、放熱性を高めるために、前記空隙はサーマルグリースにより埋められていてもよい。
As shown in FIGS. 4, 6, and 7, the
セラミック基板51の上端面にはポリイミド樹脂からなるフレキシブル基板76が接着され、さらにその上には洋白からなるリッド72が接着されている。このリッド72は厚さ約0.5mmの金属板であって、光モジュール41の上端面の面積にほぼ匹敵する面積を有している。フレキシブル基板76の片側面には、前記ドライバIC82及びVCSEL81(光素子)がバンプ接続されている。これらはフレキシブル基板76が有する配線パターンを介して電気的に接続されている。フレキシブル基板76の一部は、側端面53から張り出しているとともに、側端面53に沿わせるようにして直角に折り曲げられている。従って、VCSEL81はセラミック基板51の側端面53上に配置され、その発光面は光モジュール41のX軸方向を向いた状態となっている。一方、ドライバIC82は、セラミック基板51の上端面55側のキャビティ59内にあるため、実質的にフレキシブル基板76の上端面55上に配置されていると把握できる。
A
セラミック基板51の側端面53側には、透明な材料からなる平板のマイクロレンズアレイ73が、四角枠状のスペーサ74を介して取り付けられている。スペーサ74は、例えば、はんだ耐熱性を有する樹脂材料や金属材料等により形成される。前記VCSEL81は複数個の(本実施形態では12個の)発光部を有しており、それらに対応してマイクロレンズアレイ73には複数のマイクロレンズが設けられている。なお、発光部及びマイクロレンズは、いずれも光モジュール41のY軸方向に沿って一直線状に配置されている。
A
図2〜図7に示されるように、本実施形態のセラミック基板51の側端面53には、断面矩形状の充填凹部61が2つ開口形成されている。そして、それらの充填凹部61内には、セラミック基板51よりも加工性のよい樹脂材料からなる充填材63が充填されている。この充填材63には断面円形状の精密加工穴62が形成されている。精密加工穴62は2つであって、いずれもセラミック基板51の側端面53にて開口している。精密加工穴62は、MTコネクタ用プラグ21における2つのプラグ側ガイドピン穴22の位置に対応して形成されている。従って、これら精密加工穴62のピッチは、プラグ側ガイドピン穴22のピッチと等しく、4.6mm±0.003mmに設定されている。これら精密加工穴62の内径は、MTコネクタ用プラグ21の内径と等しく、7.0mm±0.001mmに設定されている。また、フレキシブル基板76において前記精密加工穴62に対応した位置には、内径7.0mm±0.001mmかつピッチが4.6mm±0.003mmに設定された透孔70が形成されている。マイクロレンズアレイ73において各精密加工穴62に対応した位置には、内径7.0mm±0.001mmかつピッチが4.6mm±0.003mmに設定された透孔85が形成されている。
As shown in FIGS. 2 to 7, two filling
モジュール本体42において精密加工穴62及び透孔70,85は互いに連通しており、結果としてモジュール本体側ガイドピン穴80を構成している。即ち、本実施形態のモジュール本体42は、先端面43にて開口するモジュール本体側ガイドピン穴80を2つ備えたものとなっている。モジュール本体側ガイドピン穴80の深さは、本実施形態では約3.0mmである。
In the module
図3に示されるように、MTコネクタ用プラグ21の先端面23、即ち多心光ファイバ26の先端が露出している面と、モジュール本体42の先端面43とは、平行でありかつ互いに突き合わされている。そしてこの状態で、ガイドピン31の一端をプラグ側ガイドピン穴22に挿入固定し、かつ、ガイドピン31の他端をモジュール本体側ガイドピン穴80に挿入固定することにより、MTコネクタ用プラグ21と光モジュール41とが機械的に結合されている。そして、このような結合時には、MTコネクタ用プラグ21が保持する多心光ファイバ26と、光モジュール41のVCSEL81とが光軸合わせされる。なお、本実施形態において具体的には、JIS C 5981に規定するガイドピン「CNF125A−21」(直径0.699mm)が使用されている。そしてさらに、MTコネクタ用プラグ21及び光モジュール41は、JIS C 5981に規定するMTコネクタ用クランプスプリング36を用いて挟持固定されている。より詳細にいうと、前記MTコネクタ用クランプスプリング36は、互いに突き合わされた状態のMTコネクタ用プラグ21及び光モジュール41を、一対の挟持部37によって挟持する。その結果、MTコネクタ用プラグ21の後端面及び光モジュール41の後端面44に押圧力が印加され、両者の確実な結合が図られる。
As shown in FIG. 3, the
図3,図6,図7等に示されるように、セラミック基板51の下端面56には、複数の電気接続端子としての複数のはんだバンプ75がアレイ状に設けられている。そして、これらのはんだバンプ75を介して、光モジュール41がプリント配線基板11の表面12に電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 3, 6, 7, etc., a plurality of solder bumps 75 as a plurality of electrical connection terminals are provided in an array on the
このように構成された装置の一般的な動作について簡単に述べておく。 The general operation of the apparatus configured as described above will be briefly described.
発光素子を有する光モジュール41に対してはプリント配線基板11側から電力が供給され、この電力供給によりVCSEL81及びドライバIC82が動作可能な状態となる。プリント配線基板11側から入力された電気信号は、まずドライバIC82に入力される。すると、ドライバIC82はフレキシブル基板76の配線パターンを介してVCSEL81に所定の電気信号を出力する。VCSEL81は入力した電気信号を光信号(レーザ光)に変換した後、その光信号を多心光ファイバ26の先端面に向けて出射する。出射された光信号は、透明または半透明なフレキシブル基板76を通過した後、マイクロレンズアレイ73のマイクロレンズを通過する際に集光される。そして、集光された光は、MTコネクタ用プラグ21が保持する多心光ファイバ26の各コア内に入射し、受光側光モジュール41に向かって進むようになっている。
Electric power is supplied from the printed
次に、光モジュール41の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず以下の手順によりセラミック基板51を作製する。アルミナ粉末、有機バインダ、溶剤、可塑剤などを均一に混合・混練してなる原料スラリーを作製し、この原料スラリーを用いてドクターブレード装置によるシート成形を行って、所定厚みのグリーンシートを複数枚形成する。グリーンシートにおける所定部分にはパンチ加工を施してスルーホール用孔を形成し、そこにスルーホール導体用の金属ペースト(例えばタングステンペースト)を充填する。このとき同時に、グリーンシートの側端面にて開口する切欠部を形成しておく。この切欠部は後に充填凹部61の一部を構成するものである。また、グリーンシートの表面に金属ペーストを印刷することにより、後に導体層となる印刷層を形成する。そして、これら複数枚のグリーンシートを積層する。その際には切欠部同士が重なり合うように配置する。そして、所定圧力でプレスして各グリーンシートを一体化し、未焼結のグリーンシート積層体とする。次に、周知の手法に従って乾燥工程や脱脂工程などを行った後、さらにアルミナが焼結しうる加熱温度(例えば1650℃〜1950℃)にて焼成工程を行う。これにより、未焼結のグリーンシート積層体を焼結させてセラミック基板51とするとともに、側端面53にて開口する充填凹部61を形成する。
First, the
次に、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(JER社製「エピコート807」)80重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(JER社製「エピコート152」)20重量部に対し、硬化剤(四国化成工業社製「2P4MZ−CN」)5重量部、シランカップリング剤(信越化学社製「KBM−403」)で処理したシリカフィラー(龍森製「TSS−6」)200重量部、消泡剤(サンノプコ社製「ベレノールS−4」)を混合する。この混合物を3本ロールにて混練し、充填凹部61を埋めるための充填材63とする。即ち、本実施形態の充填材63は、熱硬化性樹脂中に無機フィラーを含んだものである。そして、この充填材63を従来公知の手法(例えば印刷法)により充填凹部61内に充填し、120℃,1時間の条件で加熱することにより、充填材63を半硬化させる。ここで、充填材63を完全に硬化させないのは、次工程での穴加工をよりいっそう容易に行うためである。
Next, with respect to 80 parts by weight of a bisphenol F type epoxy resin (“Epicoat 807” manufactured by JER) and 20 parts by weight of a cresol novolac type epoxy resin (“Epicoat 152” manufactured by JER), a curing agent (“Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.” 2P4MZ-CN ") 5 parts by weight, 200 parts by weight of silica filler (" TSS-6 "manufactured by Tatsumori) treated with a silane coupling agent (" KBM-403 "manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), defoaming agent (manufactured by Sannopco) "Berenol S-4") is mixed. This mixture is kneaded with three rolls to form a
続いて、精密ドリルを用いた精密穴加工を行って、半硬化状態の前記充填材63に精密加工穴62を形成する。このような穴加工法によれば、光軸合わせの際の正確な基準となるガイドピン穴80を容易にかつ確実に得ることができる。なお、樹脂材料に対する穴加工であるため、加工に要する労力やコストを低減することができ、ひいては光モジュール41の低コスト化を図ることができる。ここで、セラミック基板51を表面研磨装置にセットして、側端面53を研磨することにより、充填凹部61の開口部から突出している余剰の充填材63を除去してもよい。
Subsequently, precision drilling using a precision drill is performed to form precision drilled
次に、前記セラミック基板51を150℃,5時間の条件で加熱する本硬化処理を行って、充填材63を完全に硬化させる。さらに、周知の手法により仕上げ加工を行って、精密加工穴62の穴径を0.700mmとなるように微調整する。このときの加工に要求される精度は、具体的には±0.001mmである。以上の結果、光モジュール用セラミック基板51が完成する。完成したセラミック基板51については、さらに従来周知の手法によりはんだバンプ75が設けられる。
Next, a main curing process is performed in which the
次に、前記セラミック基板51に他の部品を取り付けて光モジュール41を製造する手順について述べる。この場合、フレキシブル基板76を用意するとともに、片側面にあらかじめVCSEL81及びドライバIC82を実装しておく。そして、セラミック基板51、フレキシブル基板76、スペーサ74及びマイクロレンズアレイ73の順序で配置し、精密加工穴62及び透孔70,85にガイドピン31を挿通させる。その結果、セラミック基板51に対してフレキシブル基板76やマイクロレンズアレイ73が位置合わせされた状態で固定される。次に、フレキシブル基板76を直角に折り曲げて、その折り曲げた部分をセラミック基板51の上端面55に異方性導電性フィルムで接着する。さらにその上にリッド72を銀エポキシ接着剤で接着する。また、フレキシブル基板76側の導体とセラミック基板51側の導体とを、導電性ペースト、導電性フィルム、はんだ付け等の手段により電気的に接続することも可能である。その結果、図2に示されるような、ガイドピン31付き光モジュール41が得られる。この後、前記光モジュール41をプリント配線基板11の表面12上にはんだ付けする。なお、セラミック基板51のみをプリント配線基板11の表面12上にはんだ付けした後で、ガイドピン31によるフレキシブル基板76、スペーサ74及びマイクロレンズアレイ73の取り付けを行ってもよい。
Next, a procedure for manufacturing the
さらに、プリント配線基板11上に実装されたガイドピン31付き光モジュール41と、MTコネクタ用プラグ21とを接続する手順について述べる。ここでは、多心光ファイバ26と一体化されたMTコネクタ用プラグ21を使用する。このMTコネクタ用プラグ21の先端面23を、光モジュール41の先端面43に対向して配置し、ガイドピン31の突出端をプラグ側ガイドピン穴22内に挿入する。そして、MTコネクタ用プラグ21を光モジュール41側に近づけていき、MTコネクタ用プラグ21の先端面23と光モジュール41の先端面43とを突き当てるようにする。次に、MTコネクタ用プラグ21及び光モジュール41の上方からMTコネクタ用クランプスプリング36を装着し、両者を挟持固定する。このようにすれば、MTコネクタ用クランプスプリング36の押圧力がMTコネクタ用プラグ21及び光モジュール41に常時加わることにより、両者が確実に結合された状態となる。
Further, a procedure for connecting the
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。 Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1)即ち、MTコネクタ用ガイドピン31の挿入によりMTコネクタ用プラグ21とモジュール本体42とを機械的に結合する際に、併せて多心光ファイバ26と光素子とが光軸合わせされる。このため、比較的簡単な方法であるにもかかわらず、多心光ファイバ26と光素子とを高い効率で光結合することができる。また、MTコネクタ用プラグ21と略同じ形状及び寸法に設定されたモジュール本体42を用いているため、MTコネクタ専用のガイドピン31及びMTコネクタ専用のクランプスプリング36をそのまま利用して、MTコネクタ用プラグ21との接続を図ることが可能である。ゆえに、汎用性及びコスト性に優れた光モジュール41を実現することができる。
(1) That is, when the
(2)本実施形態では、モジュール本体42には、光素子のほかに光素子駆動用または光信号増幅用の半導体集積回路素子が設けられている。よって、導通距離を短くすることができ、動作速度が速くなる。
(2) In this embodiment, the module
(3)本実施形態では、VCSEL81等の光素子やドライバIC82等の半導体集積回路素子が、光モジュール41の外表面から露出しないように設けられている。換言すると、光素子や半導体集積回路素子は光モジュール41内に埋設されている。ゆえに、光素子や半導体集積回路素子が光モジュール41の外表面にて露出する構成に比べて、光素子や半導体集積回路素子を確実に保護でき、信頼性向上にも寄与することができる。
(3) In this embodiment, the optical elements such as the
(4)本実施形態においては、光モジュール41に光素子のみならず半導体集積回路素子も設けているためトータルでの発熱量が多い。これに加え、光素子及び半導体集積回路素子を光モジュール41内に埋設しているため、そもそも内部に熱が溜まりやすい構造となっている。しかしながら、放熱性に優れたセラミック基板51を主体として光モジュール41を構成し、かつ、リッド72を設けたことにより、熱が外部に効率よく放散される。また、上記はんだバンプ75のうちの一部のものは放熱用はんだバンプであるため、それらを介して熱が光モジュール41外に効率よく放散される。
[第2実施形態]
(4) In this embodiment, since the
[Second Embodiment]
次に、第2実施形態の光モジュール141を図8,図9に基づいて詳細に説明する。図8は、本実施形態の光モジュール141の平面図である。図9は図8のC−C線における断面図である。ここでは第1実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付す代わりに説明を省略する。
Next, the
図8,図9に示されるように、この光モジュール141では、VCSEL81及びドライバIC82の支持体であったフレキシブル基板76が省略され、VCSEL81及びドライバIC82がセラミック基板51に直接接合されている。より詳細には、ドライバIC82がセラミック基板51の上端面55側のキャビティ59底面に接合され、VCSEL81がセラミック基板51の側端面53に接合されている。ドライバIC82は、スルーホール導体58または導体層57に電気的に接続されている。VCSEL81は、例えばボンディングワイヤ91を介して導体層57に電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 8 and 9, in this
そして、上記構造の光モジュール141であっても、基本的に第1実施形態と同様の作用効果を奏する。しかも、この構造であると、フレキシブル基板76の省略により、部品点数も少なくなり、低コスト化を達成しやすくなる。また、セラミック基板51とリッド72との間での熱伝導性がよくなるため、放熱性のさらなる向上が期待できるようになる。
[第3実施形態]
And even if it is the
[Third Embodiment]
次に、第3実施形態の光モジュール241を図10,図11に基づいて詳細に説明する。図10は、本実施形態の光モジュール241の平面図である。図11は図10のD−D線における断面図である。ここでは第1実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付す代わりに説明を省略する。
Next, the
図10,図11に示されるように、この光モジュール241においても、VCSEL81及びドライバIC82の支持体であったフレキシブル基板76が省略され、VCSEL81及びドライバIC82がセラミック基板51に直接接合されている。より詳細には、ドライバIC82がセラミック基板51の上端面55側のキャビティ59底面に接合されている。また、VCSEL81がセラミック基板51における肉薄張出部244の上面に接合されている。ドライバIC82及びVCSEL81は、スルーホール導体58または導体層57に電気的に接続されている。つまり、本実施形態では、VCSEL81がX軸方向ではなくZ軸方向(図11の上方向)を向いている。
As shown in FIGS. 10 and 11, in this
肉薄張出部244の上側にあるスペースには、断面略L字状のスペーサ245が設けられ、そのスペーサ245の上には45°光路変換ミラー246付きのマイクロレンズアレイ247が設けられている。このマイクロレンズアレイ247には、Z軸方向に沿ってガイドピン穴251が形成されている。同様に、セラミック基板51の肉薄張出部244にガイドピン穴252が形成されている。そして、これらのガイドピン穴251,252にガイドピン31を挿通させることにより、VCSEL81とマイクロレンズアレイ247との光軸合わせが図られている。
A
そして、本実施形態によれば、汎用性及びコスト性に優れ、高い効率で多心光ファイバ26と光結合可能な光モジュール241を提供することができる。しかも、この構造であると、ドライバIC82及びVCSEL81を同じ向きで実装すればよいことから、部品実装を効率よく簡単に行うことができる。また、フレキシブル基板76の省略によりセラミック基板51とリッド72との間での熱伝導性がよくなるため、放熱性のさらなる向上が期待できるようになる。
[第4実施形態]
And according to this embodiment, it is excellent in versatility and cost efficiency, and can provide the
[Fourth Embodiment]
次に、第4実施形態の光モジュール261を図12に基づいて詳細に説明する。図12は、本実施形態の光モジュール241の平面図である。ここでは第1実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付す代わりに説明を省略する。
Next, the
図12に示されるように、この光モジュール261は、いわば送受信用光モジュールであることから異なる2種類の光素子を備えており、具体的にはVCSEL81及びフォトダイオード271を1個ずつ備えている。それゆえ、この光モジュール261は、ドライバIC82ばかりでなくレシーバIC272(光信号増幅用の半導体集積回路素子)も備えている。ドライバIC82及びVCSEL81は、フレキシブル基板76の配線パターンを介して電気的に接続されている。レシーバIC272及びフォトダイオード271も、フレキシブル基板76における別の配線パターンを介して電気的に接続されている。セラミック基板51の上端面55側には、ドライバIC82を配置するためのキャビティ59と、レシーバIC272を配置するためのキャビティ59とが別個に形成されている。これらのキャビティ59の内面には導体めっき層が形成されている。また、これらキャビティ59同士は仕切壁273により隔てられている。そして、これらの構成により、送信側の構成であるドライバIC82と、受信側の構成であるレシーバIC272とが電磁的に分離されている。また、VCSEL81とフォトダイオード271との間には、基板の表面に導体めっきを施したシールド部材262が配設されている。そして、このようなシールド部材262の介在により、送信側の構成であるVCSEL81と、受信側の構成であるフォトダイオード271とが電磁的に分離されている。前記シールド部材262は、スペーサ74の表面に導体めっきを施したものであってもよい。
As shown in FIG. 12, this
そして、本実施形態によれば、汎用性及びコスト性に優れ、高い効率で多心光ファイバ26と光結合可能であって、しかも付加価値の高い光モジュール261を提供することができる。
According to this embodiment, it is possible to provide an
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限度において、適宜変更して適用できることは言うまでもない。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and applied without departing from the scope of the invention.
・例えば、第1〜第3実施形態において使用していたスペーサ74,245を省略してもよく、この場合にはさらに部品点数を低減することができる。
For example, the
・また、第3実施形態では、セラミック基板51、マイクロレンズアレイ247及びリッド72をガイドピン31により位置合わせ固定していたが、ガイドピン31を用いずに接着等の手法により位置合わせ固定してもよい。
In the third embodiment, the
・第1〜第4実施形態では、リッド72をモジュール本体42の上端面のみに設けていたが、これを複数の面に設けるようにしてもよい。
-In 1st-4th embodiment, although the
・第1〜第4実施形態では、充填凹部61の内壁面に特に凹凸が存在せず内径もほぼ一定であったが、深さ位置によって内径を変えること等により凹凸を設けてもよい。この構成によると、充填凹部61の内壁面と充填材63との接触面積が大きくなり、充填材63の密着性が向上する。ゆえに、熱応力集中による隙間の発生やクラックの発生を回避でき、信頼性に優れたものとなる。
-In 1st-4th embodiment, although the unevenness | corrugation did not exist especially in the inner wall face of the filling recessed
・第1実施形態では、精密加工穴62を形成するにあたり、充填材63の充填→充填材63の半硬化(120℃)→穴加工→表面研磨→充填材63の本硬化(150℃)というプロセスを採用したが、これとは別のプロセスを採用しても勿論よい。例えば、充填材63の充填→充填材63の半硬化(120℃)→表面研磨→充填材63の本硬化(150℃)→穴加工というプロセスであってもよい。
In the first embodiment, in forming the precision processed
次に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。 Next, the technical ideas grasped by the embodiment described above are listed below.
(1)光ファイバMTコネクタのプラグに対し、当該MTコネクタ専用のガイドピンと、当該MTコネクタ専用のクランプスプリングとを用いて結合可能な形状及び寸法のモジュール本体と、前記モジュール本体の外表面から露出しないように前記光モジュール内部に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる光素子とを備えることを特徴とする光モジュール。 (1) A module body having a shape and size that can be coupled to a plug of the optical fiber MT connector using a guide pin dedicated to the MT connector and a clamp spring dedicated to the MT connector, and exposed from the outer surface of the module body. And an optical element that is provided inside the optical module so that the optical axis is aligned when the plug and the module main body are coupled by insertion of the guide pin.
(2)光ファイバMTコネクタのプラグに対し、当該MTコネクタ専用のガイドピンと、当該MTコネクタ専用のクランプスプリングとを用いて結合可能な形状及び寸法であって、側端面にガイドピン穴が開口形成されたモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる光素子とを備え、前記ガイドピン穴に前記ガイドピンが挿入固定され、前記ガイドピンの一部が前記モジュール本体から突出していることを特徴とする、ガイドピン付き光モジュール。 (2) A shape and size that can be coupled to the plug of the optical fiber MT connector using a guide pin dedicated to the MT connector and a clamp spring dedicated to the MT connector, and a guide pin hole is formed in the side end surface. A module main body, and an optical element that is provided in the module main body and is optically aligned when the plug and the module main body are coupled by insertion of the guide pin, and the guide pin is inserted into the guide pin hole. Is inserted and fixed, and a part of the guide pin protrudes from the module main body.
(3)光ファイバコネクタのプラグに対し、当該コネクタ専用のガイドピンと、当該コネクタ専用のクランプスプリングとを用いて、クランプスプリング締結方式で結合可能な形状及び寸法のモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる光素子とを備えることを特徴とする光モジュール。 (3) A module body having a shape and a dimension that can be coupled by a clamp spring fastening method using a guide pin dedicated to the connector and a clamp spring dedicated to the connector to the plug of the optical fiber connector, and provided on the module body And an optical element whose optical axis is aligned when the plug and the module main body are coupled by insertion of the guide pin.
(4)光ファイバコネクタのプラグに対し、前記プラグにおける光ファイバ先端露出面と自身の先端面とを突き合わせた状態で、当該コネクタ専用のガイドピンを用いて結合可能なモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる発光素子と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる受光素子とを備えることを特徴とする光モジュール。 (4) A module main body that can be coupled to a plug of an optical fiber connector using a guide pin dedicated to the connector in a state in which the exposed end face of the optical fiber in the plug is in contact with the front end face of the optical fiber connector; A light emitting element that is optically aligned when the plug and the module main body are coupled by insertion of the guide pin; and the plug and module main body that are provided in the module main body and inserted by the guide pin And a light receiving element that is aligned with the optical axis when coupled to each other.
(5)光ファイバコネクタのプラグに対し、前記プラグにおける光ファイバ先端露出面と自身の先端面とを突き合わせた状態で、当該コネクタ専用のガイドピンを用いて結合可能なモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる発光素子と、前記モジュール本体に設けられ、前記発光素子と電気的に接続される発光素子駆動用半導体集積回路素子と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる受光素子と、前記モジュール本体に設けられ、前記受光素子と電気的に接続される光信号増幅用半導体集積回路素子とを備えることを特徴とする光モジュール。 (5) A module main body that can be coupled to a plug of an optical fiber connector using a guide pin dedicated to the connector in a state in which the exposed end face of the optical fiber in the plug is in contact with the front end face of the optical fiber connector; A light-emitting element that is optically aligned when the plug and the module body are coupled by insertion of the guide pin, and a light-emitting element that is provided in the module body and is electrically connected to the light-emitting element A semiconductor integrated circuit device for driving; provided in the module main body; and a light receiving element that is optically aligned when the plug and the module main body are coupled by insertion of the guide pins; and provided in the module main body, An optical module comprising an optical signal amplification semiconductor integrated circuit element electrically connected to the light receiving element Lumpur.
21…プラグ
31…ガイドピン
36…クランプスプリング
41,141,241,261…光モジュール
42…モジュール本体
43…(光モジュールの)先端面
44…(光モジュールの)後端面
51…セラミック基板
53…側端面
55…基板主面としての上端面
61…充填凹部
62…精密加工穴
63…充填材
72…金属体としてのリッド
75…電気接続端子としてのはんだバンプ
80…ガイドピン穴
81…光素子としてのVCSEL
82…半導体集積回路素子としてのドライバIC
271…光素子としてのフォトダイオード
272…半導体集積回路素子としてのレシーバIC
DESCRIPTION OF
82 ... Driver IC as a semiconductor integrated circuit element
271: Photodiode as an optical element 272: Receiver IC as a semiconductor integrated circuit element
Claims (8)
前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる面発光タイプまたは面受光タイプの光素子とを備えており、 A surface-emitting type or surface-receiving type optical element that is provided on the module body and is optically aligned when the plug and the module body are coupled by inserting the guide pins;
前記モジュール本体は、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性のセラミック材料からなる複数の絶縁層及び複数の導体層を備える多層セラミック配線基板を主体として構成され、前記多層セラミック配線基板の基板主面にはキャビティが形成され、光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子のうちの少なくともいずれかが、モジュール外表面から露出しない状態で前記キャビティ内に埋設され、前記複数の導体層を利用して前記光素子と前記半導体集積回路素子とが電気的に接続されているとともに、 The module body is mainly composed of a multilayer ceramic wiring board having a plurality of insulating layers and a plurality of conductor layers made of a ceramic material having a higher heat dissipation than the resin material used for the plug, A cavity is formed on the main surface of the substrate, and at least one of the semiconductor integrated circuit element for driving the optical element and the semiconductor integrated circuit element for amplifying the optical signal is embedded in the cavity without being exposed from the outer surface of the module. And the optical element and the semiconductor integrated circuit element are electrically connected using the plurality of conductor layers,
前記多層セラミック配線基板の前記基板主面に対して垂直な側端面には充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内には前記多層セラミック配線基板よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材には前記ガイドピンを挿入可能なガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成され、 A filling recess is formed in a side end surface perpendicular to the main surface of the multilayer ceramic wiring board, and the filling recess is filled with a filler made of a material having better workability than the multilayer ceramic wiring board. And the filling material is formed with a precision processing hole constituting at least a part of a guide pin hole into which the guide pin can be inserted,
前記精密加工穴が形成されている前記側端面にはその上側に部品配設可能なスペースを有する肉薄張出部が形成され、前記スペースには集光機能を有する前記部品である光路変換ミラー付きのマイクロレンズアレイが設けられ、前記肉薄張出部の上面には前記光素子が発光部または受光部を前記光路変換ミラー側に向けた状態で接合されている On the side end face where the precision machining hole is formed, a thin overhanging portion having a space where components can be disposed is formed above the side end surface, and the space has an optical path conversion mirror which is the component having a light collecting function. The microlens array is provided, and the optical element is bonded to the upper surface of the thin overhanging portion with the light emitting portion or the light receiving portion facing the optical path conversion mirror.
ことを特徴とする光モジュール。An optical module characterized by that.
前記セラミック基板は、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性のセラミック材料からなる複数の絶縁層及び複数の導体層を備える多層セラミック配線基板であり、前記多層セラミック配線基板の基板主面には半導体集積回路素子を埋設して収容可能なキャビティが形成され、 The ceramic substrate is a multilayer ceramic wiring substrate comprising a plurality of insulating layers and a plurality of conductor layers made of a ceramic material having a higher heat dissipation than the resin material used for the plug, and the substrate main surface of the multilayer ceramic wiring substrate Is formed with a cavity in which a semiconductor integrated circuit element can be embedded and accommodated,
前記基板主面及びその基板主面に対して垂直な側端面を備えるとともに、前記側端面に充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内に基板材料よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材にガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成され、 The substrate main surface and a side end surface perpendicular to the substrate main surface are provided, a filling recess is formed in the side end surface, and a filler made of a material having better workability than the substrate material is formed in the filling recess. Filled with precision processing holes forming at least part of the guide pin holes in the filler,
前記精密加工穴が形成されている前記側端面にはその上側に部品配設可能なスペースを有する肉薄張出部が形成され、前記スペースには集光機能を有する前記部品である光路変換ミラー付きのマイクロレンズアレイが設けられ、前記肉薄張出部の上面には面発光タイプまたは面受光タイプの光素子が発光部または受光部を前記光路変換ミラー側に向けた状態で接合可能である On the side end face where the precision machining hole is formed, a thin overhanging portion having a space where components can be disposed is formed above the side end surface, and the space has an optical path conversion mirror which is the component having a light collecting function. The surface emitting type or surface receiving type optical element can be joined to the upper surface of the thin overhanging part with the light emitting part or light receiving part facing the optical path conversion mirror side.
ことを特徴とする光モジュール用セラミック基板。A ceramic substrate for an optical module.
前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる面発光タイプまたは面受光タイプの光素子とを備えており、 A surface-emitting type or surface-receiving type optical element that is provided on the module body and is optically aligned when the plug and the module body are coupled by inserting the guide pins;
前記モジュール本体は、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性のセラミック材料からなる複数の絶縁層及び複数の導体層を備える多層セラミック配線基板を主体として構成され、前記多層セラミック配線基板の基板主面にはキャビティが形成され、光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子のうちの少なくともいずれかが、モジュール外表面から露出しない状態で前記キャビティ内に埋設され、前記複数の導体層を利用して前記光素子と前記半導体集積回路素子とが電気的に接続されているとともに、 The module body is mainly composed of a multilayer ceramic wiring board having a plurality of insulating layers and a plurality of conductor layers made of a ceramic material having a higher heat dissipation than the resin material used for the plug, A cavity is formed in the main surface of the substrate, and at least one of the semiconductor integrated circuit element for driving the optical element and the semiconductor integrated circuit element for amplifying the optical signal is embedded in the cavity without being exposed from the outer surface of the module. And the optical element and the semiconductor integrated circuit element are electrically connected using the plurality of conductor layers,
前記多層セラミック配線基板の前記基板主面に対して垂直な側端面には充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内には前記多層セラミック配線基板よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材には前記ガイドピンを挿入可能なガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成され、 A filling recess is formed in a side end surface perpendicular to the main surface of the multilayer ceramic wiring board, and the filling recess is filled with a filler made of a material having better workability than the multilayer ceramic wiring board. And the filling material is formed with a precision processing hole constituting at least a part of a guide pin hole into which the guide pin can be inserted,
前記精密加工穴が形成されている前記側端面にはその上側に部品配設可能なスペースを有する肉薄張出部が形成され、前記スペースには集光機能を有する前記部品である光路変換ミラー付きのマイクロレンズアレイが設けられ、前記肉薄張出部の上面には前記光素子が発光部または受光部を前記光路変換ミラー側に向けた状態で接合されている On the side end surface where the precision machining hole is formed, a thin overhanging portion having a space where components can be arranged is formed on the upper side, and the space has an optical path conversion mirror which is the component having a light collecting function. The microlens array is provided, and the optical element is bonded to the upper surface of the thin overhanging portion with the light emitting portion or the light receiving portion facing the optical path conversion mirror side.
ことを特徴とする光モジュール。An optical module characterized by that.
前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる面発光タイプまたは面受光タイプの光素子とを備えており、 A surface-emitting type or surface-receiving type optical element that is provided on the module body and is optically aligned when the plug and the module body are coupled by inserting the guide pins;
前記モジュール本体は、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性のセラミック材料からなる複数の絶縁層及び複数の導体層を備える多層セラミック配線基板を主体として構成され、前記多層セラミック配線基板の基板主面にはキャビティが形成され、光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子のうちの少なくともいずれかが、モジュール外表面から露出しない状態で前記キャビティ内に埋設され、前記複数の導体層を利用して前記光素子と前記半導体集積回路素子とが電気的に接続されているとともに、 The module body is mainly composed of a multilayer ceramic wiring board having a plurality of insulating layers and a plurality of conductor layers made of a ceramic material having a higher heat dissipation than the resin material used for the plug, A cavity is formed in the main surface of the substrate, and at least one of the semiconductor integrated circuit element for driving the optical element and the semiconductor integrated circuit element for amplifying the optical signal is embedded in the cavity without being exposed from the outer surface of the module. And the optical element and the semiconductor integrated circuit element are electrically connected using the plurality of conductor layers,
前記多層セラミック配線基板の前記基板主面に対して垂直な側端面には充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内には前記多層セラミック配線基板よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材には前記ガイドピンを挿入可能なガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成され、 A filling recess is formed in a side end surface perpendicular to the main surface of the multilayer ceramic wiring board, and the filling recess is filled with a filler made of a material having better workability than the multilayer ceramic wiring board. And the filling material is formed with a precision processing hole constituting at least a part of a guide pin hole into which the guide pin can be inserted,
前記精密加工穴が形成されている前記側端面にはその上側に部品配設可能なスペースを有する肉薄張出部が形成され、前記スペースには集光機能を有する前記部品である光路変換ミラー付きのマイクロレンズアレイが設けられ、前記肉薄張出部の上面には前記光素子が発光部または受光部を前記光路変換ミラー側に向けた状態で接合されている On the side end face where the precision machining hole is formed, a thin overhanging portion having a space where components can be disposed is formed above the side end surface, and the space has an optical path conversion mirror which is the component having a light collecting function. The microlens array is provided, and the optical element is bonded to the upper surface of the thin overhanging portion with the light emitting portion or the light receiving portion facing the optical path conversion mirror.
ことを特徴とする光モジュール。An optical module characterized by that.
前記モジュール本体は、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性のセラミック材料からなる複数の絶縁層及び複数の導体層を備える多層セラミック配線基板を主体として構成され、前記多層セラミック配線基板の基板主面にはキャビティが形成され、光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子のうちの少なくともいずれかが、モジュール外表面から露出しない状態で前記キャビティ内に埋設され、前記複数の導体層を利用して前記光素子と前記半導体集積回路素子とが電気的に接続され、 The module body is mainly composed of a multilayer ceramic wiring board having a plurality of insulating layers and a plurality of conductor layers made of a ceramic material having a higher heat dissipation than the resin material used for the plug, A cavity is formed on the main surface of the substrate, and at least one of the semiconductor integrated circuit element for driving the optical element and the semiconductor integrated circuit element for amplifying the optical signal is embedded in the cavity without being exposed from the outer surface of the module. The optical element and the semiconductor integrated circuit element are electrically connected using the plurality of conductor layers,
前記多層セラミック配線基板の前記基板主面に対して垂直な側端面には充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内には前記多層セラミック配線基板よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材には前記ガイドピンを挿入可能なガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成され、 A filling recess is formed in a side end surface perpendicular to the main surface of the multilayer ceramic wiring board, and the filling recess is filled with a filler made of a material having better workability than the multilayer ceramic wiring board. And the filling material is formed with a precision processing hole constituting at least a part of a guide pin hole into which the guide pin can be inserted,
前記精密加工穴が形成されている前記側端面にはその上側に部品配設可能なスペースを有する肉薄張出部が形成され、前記スペースには集光機能を有する前記部品である光路変換ミラー付きのマイクロレンズアレイが設けられ、前記肉薄張出部の上面には前記光素子が発光部または受光部を前記光路変換ミラー側に向けた状態で接合され、 On the side end face where the precision machining hole is formed, a thin overhanging portion having a space where components can be disposed is formed above the side end surface, and the space has an optical path conversion mirror which is the component having a light collecting function. The microlens array is provided, and the optical element is bonded to the upper surface of the thin overhanging portion with the light emitting portion or the light receiving portion facing the optical path conversion mirror side,
前記プラグにおける光ファイバ先端露出面と前記光モジュールの先端面とを突き合わせた状態で、前記プラグ及び前記光モジュールにガイドピンを挿入することにより、前記プラグと前記光モジュールとが結合されかつ光軸合わせされたことを特徴とする、光モジュールと光ファイバコネクタのプラグとの結合構造。 By inserting a guide pin into the plug and the optical module in a state where the exposed end surface of the optical fiber in the plug and the front end surface of the optical module are abutted, the plug and the optical module are coupled and an optical axis A combined structure of an optical module and a plug of an optical fiber connector, characterized by being combined.
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