JP4876830B2 - 光電気変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、光素子を備えた光電気変換装置に関するものである。

従来、光電気変換装置としては、例えば特許文献１の図９に記載されているように、電気信号を光信号に変換して発光する発光素子と、この発光素子に電気信号を送信するためのＩＣ回路が形成され、発光素子が発光する側と反対側から一方面に実装される基板と、発光素子から基板の一方面と直交する方向に延びるように配設されて、発光素子が発光する光を伝送する導波路とを備えたものが知られている。なお、前記発光素子に代えて、受光して光信号を電気信号に変換する受光素子を用いることも可能である。

また、特許文献１の図９に記載された光電気変換装置では、基板の他方面に、配線基板に設けられた雌型の電気コネクタと着脱可能な雄型の電気コネクタが設けられており、これらの電気コネクタ同士が接続されることによって、基板と配線基板とが電気的に接続されるようになっている。
特開２００１−４２１７０号公報

しかしながら、前記のような構成では、導波路が発光素子から基板の一方面と直交する方向に延びるように配設されているため、装置全体の高さはかなり高くなる。

ここで、特許文献１の図３に記載されているように、基板の端面に電気コネクタを設けて、発光素子の発光する方向を配線基板と平行な方向にすることも考えられるが、このようにしても少なくとも発光素子の大きさ分や制御ＩＣ素子の大きさ分の装置高さが必要になるため、装置高さをあまり抑えることはできない。

そこで、本出願の出願人は、装置の低背化を図ることができるようにするために、光素子を発光する側または受光する側からマウント基板の一方面に実装し、このマウント基板に光素子用のＩＣ回路を設けるとともにマウント基板の一方面またはその反対側の他方面に外部コネクタと着脱可能な電気コネクタを設け、さらに光素子と光学的に結合する導波路をマウント基板の一方面または他方面に沿うようにマウント基板に設けた光電気変換装置を提案した。

この光電気変換装置であれば、マウント基板の板厚方向における装置全体の高さを抑えることができ、装置の低背化を図ることができる。

このような光電気変換装置においては、マウント基板と電気コネクタとの間にインターポーザ基板（中間基板）を配し、該インターポーザ基板により電極パターンを変換してマウント基板と電気コネクタとを電気的に接続することが考えられるが、このようにするとインターポーザ基板の分だけ部品点数が増加しコストが上昇するため、さらなる部品点数の削減を図ることが望まれる。

本発明は、このような要望に鑑み、部品点数の削減ができる光電気変換装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、電気信号を光信号にまたは光信号を電気信号に変換する光素子と、この光素子に電気信号を送信するまたは光素子から電気信号を受信するためのＩＣ回路と、前記光素子および前記ＩＣ回路が実装されるマウント基板と、外部コネクタと着脱可能な電気コネクタと、前記光素子と光学的に結合する導波路とを備え、前記導波路は、前記マウント基板の前記光素子および前記ＩＣ回路が実装される一方面またはその反対側の他方面に設けられた、前記光信号の光路を略９０度変換するミラー部と、このミラー部から前記マウント基板の端面まで延びるように当該マウント基板の一方面または他方面に沿って設けられた内部導波路と、前記内部導波路と光学的に結合する外部導波路とを有する光電気変換装置であって、前記外部導波路は、前記マウント基板の端面に接合される光電複合フレキシブル配線板に設けられ、前記光電複合フレキシブル配線板には、前記マウント基板および前記電気コネクタに各々対応する電極ピッチの電極と、これらの電極同士を電気的に接続する電気接続部とが設けられており、前記マウント基板および前記電気コネクタが前記光電複合フレキシブル配線板の各電極に電気的に接続されることで、前記光電複合フレキシブル配線板の電気接続部において電極ピッチを変更しつつ前記マウント基板および前記電気コネクタを電気的に接続することを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の光電気変換装置において、前記光電複合フレキシブル配線板は、前記マウント基板の端面から延びた後に前記マウント基板の一方面側に折り返す形状を有することで、当該光電複合フレキシブル配線板の一面を前記マウント基板の一方面に対面させており、前記マウント基板が前記光電複合フレキシブル配線板の一面に電気的に接続された状態で搭載されるとともに、前記電気コネクタが前記光電複合フレキシブル配線板の他面に電気的に接続された状態で搭載され、前記マウント基板および前記電気コネクタが前記光電複合フレキシブル配線板を挟んで略対向位置に配されることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１に記載の光電気変換装置において、前記光電複合フレキシブル配線板は、前記マウント基板の端面から延びた後に前記マウント基板の一方面側に折り返す形状を有することで、当該光電複合フレキシブル配線板の一面を前記マウント基板の一方面に対面させており、前記マウント基板および前記電気コネクタが前記光電複合フレキシブル配線板の一面に電気的に接続された状態で搭載されていることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１に記載の光電気変換装置において、前記マウント基板が前記光電複合フレキシブル配線板の一面に導電性部材を介して電気的に接続されており、前記電気コネクタが前記光電複合フレキシブル配線板の一面または他面に電気的に接続された状態で搭載されていることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、光電複合フレキシブル配線板の電気接続部で電極ピッチを変更しつつマウント基板と電気コネクタとを電気的に接続したから、導波路として機能する光電複合フレキシブル配線板にインターポーザ基板（中間基板）としての機能も持たせることができる。これにより、インターポーザ基板が不要となり、部品点数を削減することができる。

請求項２の発明によれば、光電複合フレキシブル配線板をマウント基板の一方面を覆うように配したので、マウント基板の一方面に実装された光素子およびＩＣ回路に対する電磁シールドの効果が得られるようになる。

請求項３の発明によれば、光電複合フレキシブル配線板をマウント基板の一方面を覆うように配したので、マウント基板の一方面に実装された光素子およびＩＣ回路に対する電磁シールドの効果が得られるようになる。また、マウント基板および電気コネクタを光電複合フレキシブル配線板の同一面に搭載したので、装置の低背化を図ることができる。

請求項４の発明によれば、光電複合フレキシブル配線板の屈曲箇所を少なくすることができるので、屈曲形状に起因する光信号の損失を抑えることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、図１〜図７を参照して、本出願人が以前に提案した光電気変換装置１Ａを参考例として説明する。この光電気変換装置１Ａは、一の配線基板２に電気コネクタ６，７同士の嵌合によって装着される発光側光電気変換部（Ｅ／Ｏモジュールともいう）１Ａ１と、他の配線基板２に同じく電気コネクタ６，７同士の嵌合によって装着される受光側光電気変換部（Ｏ／Ｅモジュールともいう）１Ａ２と、これらの変換部１Ａ１，１Ａ２を光学的に連結する外部導波路９とを備えている。

なお、本明細書では、図１の上下方向を上下方向、図１の紙面と直交する方向を左右方向というとともに、発光側光電気変換部１Ａ１に対しては図１の右側を前方、左側を後方といい、受光側光電気変換部１Ａ２に対しては図１の左側を前方、右側を後方という。

発光側光電気変換部１Ａ１は、平面視で前後方向に延びる長方形状をなすマウント基板３を備えている。このマウント基板３の下面となる一方面３ａには、図２に示すように、電気信号を光信号に変換して発光する発光素子４Ａと、この発光素子４Ａに電気信号を送信するためのＩＣ回路５０Ａが形成されたＩＣ基板５Ａとが実装されているとともに、これら４Ａ，５Ａを下方から覆うようにヘッダ型電気コネクタ（以下、単に「ヘッダ」という）６が設けられている。また、マウント基板３の一方面３ａには、発光素子４Ａの駆動用電源ラインや信号ラインが配線パターン３６で形成されている（図４参照）。さらに、マウント基板３には、発光素子４Ａの真上となる位置に発光素子４Ａが発光する光の光路を略９０°変換するミラー部３３が設けられているとともに、発光素子４Ａと光学的に結合する内部導波路３１がミラー部３３からマウント基板３の前端面３ｂまで延びるように設けられている。

発光素子４Ａは、上下方向に扁平な正方形板状の形状を有し、上面から上方に発光するものであり、発光する側からマウント基板３の一方面３ａに実装されている。この発光素子４Ａとしては、半導体レーザーであるＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）が採用されている。ＩＣ基板５Ａは、ＶＣＳＥＬを駆動させるドライバＩＣであり、上下方向に扁平な正方形板状の形状を有し、発光素子４Ａの近傍に配置されている。そして、発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａは、金または半田からなるバンプ１１（図３参照）でマウント基板３の配線パターン３６に接続されている。なお、発光素子４Ａとしては、ＬＥＤ等も採用可能であるが、ＬＥＤ等はＶＣＳＥＬ等のレーザーダイオードに比べて高速発振が難しく、数百ＭＨｚ以下の伝送帯域での使用が条件となり、その場合には低価格という点で有利である。

マウント基板３は、実装時の熱の影響や使用環境による応力の影響を避けるために、剛性が必要である。また、光伝送の場合は、発光素子から受光素子までの光伝送効率が必要になるので、光素子を高精度に実装することや使用中の熱影響による位置変動を極力抑制する必要がある。このため、マウント基板３としては、シリコン基板が採用されている。また、マウント基板３は、発光素子４Ａと線膨張係数の近い材料で構成されていることが好ましく、シリコン以外には、ＶＣＳＥＬ材料と同系統のＧａＡｓ等の化合物半導体や窒化アルミ等のセラミックで構成されていてもよい。

ミラー部３３は、マウント基板３がエッチングされることにより形成された４５°傾斜面に金、銀、銅やアルミニウムを蒸着やスパッタ等の製法で成膜することにより形成することができる。なお、４５°傾斜面は、シリコン結晶のエッチング速度の違いを利用した異方性エッチングにより形成することができる。異方性エッチングには、例えば水酸化カリウム水溶液やＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液等の強アルカリが用いられる。

内部導波路３１は、マウント基板３の一方面３ａに沿って設けられており、発光素子４Ａが発光する光をマウント基板３の一方面３ａと平行な方向に伝送するものである。この内部導波路３１は、屈折率の異なる２種類の樹脂から構成されている。具体的には、内部導波路３１は、図３に示すように、屈折率の高い樹脂からなるコア３１ａと、コア３１ａを周囲から覆う屈折率の低い樹脂からなるクラッド３１ｂとで構成されており、マウント基板３に形成された導波路形成用溝３２内に配設されている。コア３１ａおよびクラッド３１ｂのサイズは、発光素子４Ａの発散角度と後述する受光素子４Ｂの受光径等による光損失計算から決定される。なお、内部導波路３１は、樹脂以外にも石英等の光透過性のある材料であれば無機材料で構成されていてもよい。

導波路形成用溝３２は、前記４５°傾斜面を形成するのと同様に、異方性エッチングにより形成することができる。なお、異方性エッチング以外にも、導波路形成用溝３２の形成には、反応性イオンエッチング等のドライエッチングの形成方法がある。

図４および図５（ａ）（ｂ）に示すように、断面略矩形状の導波路形成用溝３２と４５°傾斜面とを異方性エッチングにより形成するときには、それらのエッチング条件は異なる。すなわち、エッチング溶液の組成が異なる。従って、エッチングを２回に分けて行う必要がある。ただし、どちらを先に行ってもよい。

あるいは、導波路形成用溝３２を４５°傾斜面と同時に形成するときには、図５（ｃ）および（ｄ）に示すように、導波路形成用溝３２の断面形状が略台形状になって導波路形成用溝３２の溝幅が大きくなる。導波路形成用溝３２は、発光素子４Ａ用のボンディングパッドにかからなければ問題ないため、このようにすることも可能である。

マウント基板３の前端面３ｂには、外部導波路９が光学用接着剤によって接合されるようになっており、この接合により、内部導波路３１は外部導波路９と光学的に結合されるようになる。なお、ミラー部３３から外部導波路９までの距離が短ければ、単に空気中に光を伝搬させるようにしても損失が少ない場合があるため、この場合には、内部導波路３１を省略して、ミラー部３３から外部導波路９に直接光を入射させるようにしてもよい。

外部導波路９は、樹脂型光導波路を薄型化したフレキシブルなフィルム状のものを用いた方が取り扱い上便利である。つまり、フィルム状の外部導波路９であれば、屈曲性に優れており、例えば携帯電話等の折り曲げ部に使用しても問題ない。折り曲げの曲率によっては光の損失が発生することもあるが、これはコアとクラッドの屈折率差を大きくすることによって低減させることが可能である。なお、外部導波路９としては、フィルム状のもの以外でも、石英系ファイバやプラスチックファイバであってもよい。

ヘッダ６は、配線基板２に設けられた外部コネクタであるソケット型電気コネクタ（以下、単に「ソケット」という）７と着脱可能なものである。なお、ヘッダ６とソケット７は相互に入れ替え可能であり、マウント基板３にソケット７が設けられ、配線基板２にヘッダ６が設けられていて、ヘッダ６が外部コネクタとなっていてもよい。

ソケット７は、図６（ａ）に示すように、平面視で前後方向に延びる略長方形状をなしている。このソケット７は、ソケット本体７２と、このソケット本体７２に保持される端子７１とを有しており、ソケット本体７２には、平面視で長方形枠状の嵌合凹部７２ａが設けられていて、この嵌合凹部７２ａ内に端子７１が露出している。また、端子７１の端部は、ソケット本体７２から左右方向に張り出しており、この端部が図略の半田等によって配線基板２の上面に形成された図略の配線パターンに接続されている。ソケット７は、通常はリフローによって配線基板２に実装される。

一方、ヘッダ６は、図６（ｂ）に示すように、下面視でソケット７よりも一回り小さな前後方向に延びる略長方形状をなしている。このヘッダ６は、ヘッダ本体６２と、このヘッダ本体６２に保持される端子６１とを有しており、ヘッダ本体６２には、ソケット７の嵌合凹部７２ａに嵌合可能な下面視で長方形枠状の嵌合凸部６２ａが設けられていて、この嵌合凸部６２ａの表面に端子６１が露出している。また、端子６１の端部は、ヘッダ本体６２から左右方向に張り出しており、この端部が半田ボール１０によってマウント基板３の配線パターン３６に接続されている。また、ヘッダ６のマウント基板３への実装には、半田ボール以外にも端子用ポストやピン等を用いることが可能である。なお、マウント基板３と半田ボール１０を含めた高さは、１ｍｍ程度である。

そして、ヘッダ６の嵌合凸部６２ａがソケット７の嵌合凹部７２ａに差し込まれてそれらが嵌合すると、端子６１，７１同士が接触して配線基板２の配線パターンとマウント基板３の配線パターン３６とが電気的に接続されるようになる。このときのソケット７の下面からヘッダ６の上面までの高さは１ｍｍ程度である。このため、発光側光電気変換部１Ａ１を配線基板２に装着したときの配線基板２の上面からマウント基板３の上面となる他方面３ｃまでの高さは２ｍｍ程度となる。

受光側光電気変換部１Ａ２の基本的な構成は、発光側光電気変換部１Ａ１と同様であるため、詳細な説明は省略する。なお、発光側光電気変換部１Ａ１と異なる点としては、図７に示すように、マウント基板３の一方面３ａに、受光して光信号を電気信号に変換する受光素子４Ｂと、この受光素子４Ｂから電気信号を受信するためのＩＣ回路５０Ｂが形成されたＩＣ基板５Ｂとが実装されている点である。受光素子４Ｂとしては、ＰＤが採用されており、ＩＣ基板５Ｂは、電流・電圧の変換を行うＴＩＡ（Trans-impedance Amplifier）素子である。また、マウント基板３には、アンプ素子が実装されることもある。

以上説明したような参考例の光電気変換装置１Ａでは、発光素子４Ａまたは受光素子４Ｂが実装されるマウント基板３の一方面３ａにヘッダ６を設けるとともに、内部導波路３１をマウント基板３の一方面３ａと平行な方向に延びるように設けたから、マウント基板３の板厚方向における装置全体の高さを抑えることができ、装置の低背化を図ることができる。

次に、図８および図９を参照して、本発明の第１実施形態に係る光電気変換装置１Ｂを説明する。この光電気変換装置１Ｂは、参考例の光電気変換装置１Ａを改良したものであるため、参考例と同一構成部分には同一符号を付して、その説明は省略する。また、この光電気変換装置１Ｂにおいても、受光側光電気変換部は発光側光電気変換部と同様であるため、発光側光電気変換部１Ｂ１のみを図示して説明する。

第１実施形態の発光側光電気変換部１Ｂ１では、図８に示すように、マウント基板３の前端面３ｂに平板状の光電複合フレキシブル配線板９０が接合されている。この光電複合フレキシブル配線板９０には、光信号を伝播するための外部導波路９と電気信号を伝達するための図略の電気ケーブルとが内設されている。

また、光電複合フレキシブル配線板９０は、当該光電複合フレキシブル配線板９０の一面９０ａがマウント基板３の一方面３ａに対面するように、マウント基板３の前端面３ｂから延びるとともにマウント基板３の一方面３ａ側にＵ字状に折り返す形状を有しており、これによってマウント基板３の一方面３ａが光電複合フレキシブル配線板９０により覆われている。

そして、マウント基板３が光電複合フレキシブル配線板９０の一面９０ａに半田ボール１５を介して電気的に接続された状態で搭載されるとともに、ヘッダ６が光電複合フレキシブル配線板９０の他面９０ｂに半田１１０を介して電気的に接続された状態で搭載されている。また、マウント基板３とヘッダ６とは、光電複合フレキシブル配線板９０を挟んで略対向するように位置決めされて配設されている。これにより、マウント基板３およびヘッダ６が、光電複合フレキシブル配線板９０、半田１１０および半田ボール１５により電気的に接続されている。

以下、光電複合フレキシブル配線板９０について詳細に説明する。

光電複合フレキシブル配線板９０のうちマウント基板３およびヘッダ６が搭載される領域には、図９に示すように、当該光電複合フレキシブル配線板９０を厚さ方向に貫通する円筒状の貫通配線９１が複数設けられている。この貫通配線９１は、当該光電複合フレキシブル配線板９０に内設された外部導波路９に機能的に干渉することのない位置に設けられている。

また、光電複合フレキシブル配線板９０のマウント基板３側の一面９０ａには、図９（ａ）に示すように、配線パターン９２が形成されている。この配線パターン９２は、発光素子４Ａ用の端子部９２ａと、ＩＣ基板５Ａ用の端子部９２ｂと、配線部９２ｃとにより構成されている。端子部９２ａおよび９２ｂは、マウント基板３上の配線パターン３６（図４参照）に対応するピッチ（電極ピッチ）で配されており、配線部９２ｃによって貫通配線９１に電気的に接続されている。これらの端子部９２ａ，９２ｂは、半田ボール１５を介してマウント基板３上の配線パターン３６に電気的に接続され、さらには該配線パターン３６を介して発光素子４Ａ，ＩＣ基板５Ａに電気的に接続されるようになっている。なお、端子部９２ａ，９２ｂは、本発明の「マウント基板に対応する電極ピッチの電極」に相当している。

一方、光電複合フレキシブル配線板９０のヘッダ６側の他面９０ｂには、図９（ｂ）に示すように、配線パターン９３が形成されている。この配線パターン９３は、端子部９３ａと、配線部９３ｂとにより構成されている。端子部９３ａは、配線部９３ｂによって貫通配線９１に電気的に接続されている。また、端子部９３ａは、ヘッダ６の端子６１に対応するピッチで配されている、つまり、ヘッダ６の端子６１に対応する位置に形成されており、半田１１０を介してヘッダ６の端子６１に電気的に接続されるようになっている。なお、端子部９３ａは、本発明の「電気コネクタに対応する電極ピッチの電極」に相当している。

上記構成の光電複合フレキシブル配線板９０によれば、その一面９０ａに形成された端子部９２ａ，９２ｂと、その他面９０ｂに形成された端子部９３ａとが、配線部９２ｃ，貫通配線９１および配線部９３ｂにより電気的に接続されることとなる。すなわち、配線部９２ｃ，貫通配線９１および配線部９３ｂが、本発明の「電気接続部」に相当している。

これにより、第１実施形態の発光側光電気変換部１Ｂ１では、光電複合フレキシブル配線板９０の配線部９２ｃ，貫通配線９１および配線部９３ｂにおいて電極パターンを変換して電極ピッチを変更しつつ、該光電複合フレキシブル配線板９０を介してマウント基板３とヘッダ６とが電気的に接続されるようになっている。このような光電複合フレキシブル配線板９０を用いることによって、マウント基板３の配線パターンの自由度を向上させることができる。

この第１実施形態であれば、光電複合フレキシブル配線板９０の配線部９２ｃ，貫通配線９１および配線部９３ｂで電極ピッチを変更しつつマウント基板３とヘッダ６とを電気的に接続するようにしたから、導波路として機能する光電複合フレキシブル配線板９０にインターポーザ基板（中間基板）としての機能も持たせることができる。これにより、インターポーザ基板が不要となり、部品点数を削減することができる。

また、光電複合フレキシブル配線板９０をマウント基板３の一方面３ａを覆うように配したので、マウント基板３の一方面３ａに実装された発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａに対する電磁シールドの効果が得られるようになる。

次に、図１０および図１１を参照して、本発明の第２実施形態に係る光電気変換装置１Ｃを説明する。この光電気変換装置１Ｃも、参考例の光電気変換装置１Ａを改良したものであるため、参考例と同一構成部分には同一符号を付して、その説明は省略する。また、この光電気変換装置１Ｃにおいても、受光側光電気変換部は発光側光電気変換部と同様であるため、発光側光電気変換部１Ｃ１のみを図示して説明する。

第２実施形態の発光側光電気変換部１Ｃ１では、マウント基板３に光電複合フレキシブル配線板１９０が接合され、マウント基板３とヘッダ６とが光電複合フレキシブル配線板１９０を介して電気的に接続される点で上記第１実施形態と同様であるが、ヘッダ６の前記光電複合フレキシブル配線板１９０への搭載箇所が第１実施形態と異なっている。

すなわち、第２実施形態では、図１０に示すように、マウント基板３が光電複合フレキシブル配線板１９０の一面１９０ａに半田ボール１５を介して電気的に接続された状態で搭載されるとともに、ヘッダ６も光電複合フレキシブル配線板１９０の一面１９０ａに半田１１０を介して電気的に接続された状態で搭載されている。すなわち、マウント基板３とヘッダ６とが、光電複合フレキシブル配線板１９０の一面１９０ａに互いに隣接した状態で配されている。これにより、マウント基板３およびヘッダ６が、光電複合フレキシブル配線板１９０、半田１１０および半田ボール１５により電気的に接続されている。

以下、光電複合フレキシブル配線板１９０について詳細に説明する。

光電複合フレキシブル配線板１９０の一面１９０ａには、図１１に示すように、マウント基板３およびヘッダ６が搭載される領域に、配線パターン１９１が形成されている。この配線パターン１９１は、端子部１９１ａ，１９１ｂおよび１９１ｃと、配線部１９１ｄとにより構成されている。端子部１９１ａ，１９１ｂは、マウント基板３上の配線パターン３６に対応するピッチで配されている。そして、端子部１９１ａは、半田ボール１５およびマウント基板３上の配線パターン３６を介して発光素子４Ａに電気的に接続されており、端子部１９１ｂは、半田ボール１５および配線パターン３６を介してＩＣ基板５Ａに電気的に接続されている。

また、端子部１９１ｃは、ヘッダ６の端子６１に対応するピッチで配されている、つまり、ヘッダ６の端子６１に対応する位置に形成されており、半田１１０を介してヘッダ６の端子６１に電気的に接続されている。そして、端子部１９１ａおよび１９１ｂは、配線部１９１ｄによって端子部１９１ｃに電気的に接続されている。この第２実施形態では、端子部１９１ａ，１９１ｂが、本発明の「マウント基板に対応する電極ピッチの電極」に相当し、端子部１９１ｃが、本発明の「電気コネクタに対応する電極ピッチの電極」に相当し、配線部１９１ｄが、本発明の「電気接続部」に相当している。

上記構成により、第２実施形態の発光側光電気変換部１Ｃ１では、光電複合フレキシブル配線板１９０の配線部１９１ｄにおいて電極パターンを変換して電極ピッチを変更しつつ、該光電複合フレキシブル配線板１９０を介してマウント基板３とヘッダ６とが電気的に接続されるようになっている。

この第２実施形態であれば、上記第１実施形態の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。すなわち、マウント基板３およびヘッダ６を光電複合フレキシブル配線板１９０の同一面に搭載したので、装置の低背化を図ることができる。

次に、図１２および図１３を参照して、本発明の第３実施形態に係る光電気変換装置１Ｄを説明する。この光電気変換装置１Ｄも、参考例の光電気変換装置１Ａを改良したものであるため、参考例と同一構成部分には同一符号を付して、その説明は省略する。また、この光電気変換装置１Ｄにおいても、受光側光電気変換部は発光側光電気変換部と同様であるため、発光側光電気変換部１Ｄ１のみを図示して説明する。

第３実施形態の発光側光電気変換部１Ｄ１では、マウント基板３に光電複合フレキシブル配線板２９０が接合され、マウント基板３とヘッダ６とが該光電複合フレキシブル配線板２９０を介して電気的に接続される点で上記第１および第２実施形態と同様であるが、この第３実施形態では、光電複合フレキシブル配線板２９０がＵ字状に折り返されておらず、マウント基板３が光電複合フレキシブル配線板２９０に搭載されていない。

すなわち、第３実施形態では、図１２に示すように、マウント基板３の一方面３ａと光電複合フレキシブル配線板２９０の一面２９０ａとに亘って導電ペースト（導電性部材）９４が塗布されており、該導電ペースト９４によってマウント基板３が光電複合フレキシブル配線板２９０に電気的に接続されている。なお、導電ペースト９４以外の例えば配線部材等を用いることもできる。また、ヘッダ６が、マウント基板３の前端面３ｂから略直線状に延びる光電複合フレキシブル配線板２９０の一面２９０ａに半田１１０を介して電気的に接続された状態で搭載されている。これにより、マウント基板３およびヘッダ６が、導電ペースト９４と光電複合フレキシブル配線板２９０と半田１１０とにより電気的に接続されている。

以下、マウント基板３および光電複合フレキシブル配線板２９０について詳細に説明する。

マウント基板３の一方面３ａには、図１３に示すように、外部電気接続用端子部３６ａと、配線部３６ｂと、発光素子４Ａ用およびＩＣ基板５Ａ用の端子部３６ｃとにより構成される配線パターン３６が形成されている。

また、光電複合フレキシブル配線板２９０の一面２９０ａには、ヘッダ６が搭載される領域に、配線パターン２９１が形成されている。この配線パターン２９１は、端子部２９１ａおよび２９１ｂと、配線部２９１ｃとにより構成されている。端子部２９１ａは、マウント基板３上の外部電気接続用端子部３６ａに対応するピッチで配されており、導電ペースト９４を介してマウント基板３上の外部電気接続用端子部３６ａに電気的に接続されている。また、端子部２９１ｂは、ヘッダ６の端子６１に対応するピッチで配されている、つまり、ヘッダ６の端子６１に対応する位置に形成されており、半田１１０を介してヘッダ６の端子６１に電気的に接続されている。そして、端子部２９１ａおよび２９１ｂは、配線部２９１ｃによって互いに電気的に接続されている。この第３実施形態では、端子部２９１ａが、本発明の「マウント基板に対応する電極ピッチの電極」に相当し、端子部２９１ｂが、本発明の「電気コネクタに対応する電極ピッチの電極」に相当し、配線部２９１ｃが、本発明の「電気接続部」に相当している。

上記構成により、第３実施形態の発光側光電気変換部１Ｄ１では、光電複合フレキシブル配線板２９０の配線部２９１ｃにおいて電極パターンを変換して電極ピッチを変更しつつ、該光電複合フレキシブル配線板２９０を介してマウント基板３とヘッダ６とが電気的に接続されるようになっている。

この第３実施形態であれば、導波路として機能する光電複合フレキシブル配線板２９０を合理的に利用して、マウント基板３とヘッダ６とを電気的に接続することができるので、インターポーザ基板（中間基板）が不要となり、部品点数を削減することができる。

また、光電複合フレキシブル配線板２９０の屈曲箇所を少なくすることができるので、屈曲形状に起因する光信号の損失を抑えることができる。

また、マウント基板３およびヘッダ６を光電複合フレキシブル配線板２９０の同一面側に配したので、装置の低背化を図ることができる。

本実施形態では、光電気変換装置１Ｂとして、発光側光電気変換部１Ｂ１から受光側光電気変換部に光信号が送られる一方向通信型のものを示したが、光電気変換装置１Ｂは、発光側光電気変換部１Ｂ１に受光素子４Ｂを実装するとともに受光側光電気変換部に発光素子４Ａを実装し、かつ、マウント基板３に複数の導波路３１を形成した双方向通信型のものであってもよい。また、光電気変換装置１Ｂは、少なくとも発光側光電気変換部１Ｂ１または受光側光電気変換部の一方を備えていればよい。また、一方向通信型、双方向通信型の両方において、１チャンネルの通信について説明しているが、アレイ形状の受発光素子を実装して、多チャンネル通信であってもよく、外部導波路９も複数の導波路が形成されたものを使用すればよい。

また、上記第３実施形態では、ヘッダ６が光電複合フレキシブル配線板２９０の一面２９０ａに電気的に接続された状態で搭載されている例について示したが、これに限らず、図１４に示すように、ヘッダ６が光電複合フレキシブル配線板２９０の他面２９０ｂに電気的に接続された状態で搭載されていてもよい。この場合、光電複合フレキシブル配線板２９０の一面２９０ａに形成されたマウント基板３に対応する電極ピッチの電極（端子部）と、他面２９０ｂに形成されたヘッダ６に対応する電極ピッチの電極（端子部）とを電気的に接続するための貫通配線等の電気接続部を光電複合フレキシブル配線板２９０に設ければよい。

参考例の光電気変換装置およびこの光電気変換装置が接続される配線基板の概略構成図である。 参考例の光電気変換装置の発光側光電気変換部を分解した図である。 （ａ）は光素子が実装されたマウント基板の側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 導波路が設けられる前の状態のマウント基板を下方から見た斜視図である。 （ａ）はマウント基板の下面図、（ｂ）は（ａ）の断面図であり、（ｃ）は変形例のマウント基板の下面図、（ｄ）は（ｃ）の断面図である。 （ａ）はソケット型電気コネクタの斜視図、（ｂ）はヘッダ型電気コネクタの斜視図である。 参考例の光電気変換装置の受光側光電気変換部を分解した図である。 本発明の第１実施形態に係る光電気変換装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る光電気変換装置の光電複合フレキシブル配線板であり、（ａ）はその上面を上方から見た図、（ｂ）はその下面を上方から透視した図である。 本発明の第２実施形態に係る光電気変換装置の概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る光電気変換装置の光電複合フレキシブル配線板の上面図である。 本発明の第３実施形態に係る光電気変換装置の概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る光電気変換装置の下面図である。 本発明の第３実施形態の変形例に係る光電気変換装置の概略構成図である。

符号の説明

１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 光電気変換装置
２ 配線基板
３ マウント基板
３ａ 一方面
３ｂ 前端面
３ｃ 他方面
３１ 内部導波路
３３ ミラー部
４Ａ 発光素子
４Ｂ 受光素子
５Ａ，５Ｂ ＩＣ基板
５０Ａ，５０Ｂ ＩＣ回路
６ ヘッダ型電気コネクタ
７ ソケット型電気コネクタ
９ 外部導波路
９０，１９０，２９０ 光電複合フレキシブル配線板
９０ａ，１９０ａ，２９０ａ 一面
９０ｂ，２９０ｂ 他面
９４ 導電ペースト

Claims (4)

1. 電気信号を光信号にまたは光信号を電気信号に変換する光素子と、この光素子に電気信号を送信するまたは光素子から電気信号を受信するためのＩＣ回路と、前記光素子および前記ＩＣ回路が実装されるマウント基板と、外部コネクタと着脱可能な電気コネクタと、前記光素子と光学的に結合する導波路とを備え、前記導波路は、前記マウント基板の前記光素子および前記ＩＣ回路が実装される一方面またはその反対側の他方面に設けられた、前記光信号の光路を略９０度変換するミラー部と、このミラー部から前記マウント基板の端面まで延びるように当該マウント基板の一方面または他方面に沿って設けられた内部導波路と、前記内部導波路と光学的に結合する外部導波路とを有する光電気変換装置であって、
   前記外部導波路は、前記マウント基板の端面に接合される光電複合フレキシブル配線板に設けられ、
   前記光電複合フレキシブル配線板には、前記マウント基板および前記電気コネクタに各々対応する電極ピッチの電極と、これらの電極同士を電気的に接続する電気接続部とが設けられており、
   前記マウント基板および前記電気コネクタが前記光電複合フレキシブル配線板の各電極に電気的に接続されることで、前記光電複合フレキシブル配線板の電気接続部において電極ピッチを変更しつつ前記マウント基板および前記電気コネクタを電気的に接続することを特徴とする光電気変換装置。
2. 前記光電複合フレキシブル配線板は、前記マウント基板の端面から延びた後に前記マウント基板の一方面側に折り返す形状を有することで、当該光電複合フレキシブル配線板の一面を前記マウント基板の一方面に対面させており、
   前記マウント基板が前記光電複合フレキシブル配線板の一面に電気的に接続された状態で搭載されるとともに、
   前記電気コネクタが前記光電複合フレキシブル配線板の他面に電気的に接続された状態で搭載され、
   前記マウント基板および前記電気コネクタが前記光電複合フレキシブル配線板を挟んで略対向位置に配されることを特徴とする請求項１に記載の光電気変換装置。
3. 前記光電複合フレキシブル配線板は、前記マウント基板の端面から延びた後に前記マウント基板の一方面側に折り返す形状を有することで、当該光電複合フレキシブル配線板の一面を前記マウント基板の一方面に対面させており、
   前記マウント基板および前記電気コネクタが前記光電複合フレキシブル配線板の一面に電気的に接続された状態で搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の光電気変換装置。
4. 前記マウント基板が前記光電複合フレキシブル配線板の一面に導電性部材を介して電気的に接続されており、
   前記電気コネクタが前記光電複合フレキシブル配線板の一面または他面に電気的に接続された状態で搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の光電気変換装置。

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