JP4882644B2 - 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。

本発明は、このような事情に鑑み、装置の低背化を図ること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変換して発光するまたは受光して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、前記光素子が発光する側からまたは受光する側から一方面に実装されるマウント基板と、前記マウント基板の一方面または他方面に設けられて、外部コネクタと着脱可能な電気コネクタと、前記マウント基板の一方面に沿うように当該マウント基板に設けられて、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一方面の導波路形成用溝内に設けられた、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に沿って設けられた内部導波路と、前記マウント基板の端面に接合されて、前記内部導波路と光学的に結合する外部導波路とを有し、前記マウント基板の一方面または他方面と前記電気コネクタとの間には、電極パターンを変更する配線基板が介設されていることを特徴とする光電気変換装置である。

ここで、マウント基板の一方面および他方面とは、マウント基板の板厚方向の両面をいう。

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、前記マウント基板は、シリコン基板であ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または２に記載の光電気変換装置において、前記電気コネクタには、前記マウント基板が嵌り込み可能な凹部が設けられていて、この凹部の底面が前記マウント基板の一方面または他方面に接合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１〜３のいずれか一項に記載の光電気変換装置において、前記配線基板は、自由に曲げることができるフレキシブル基板になっているとともに前記導波路が延びる方向に延びており、この配線基板には、他の光電気変換装置に送電するまたは他の光電気変換装置から受電するための電気回路が形成されていることを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光電気変換装置において、前記外部導波路には、他の光電気変換装置に送電するまたは他の光電気変換装置から受電するための導電線が設けられていて、この導電線は、前記電気コネクタに直接接続されていることを特徴とするものである。

請求項６の発明は、請求項１に記載の光電気変換装置において、前記マウント基板の一方面には、前記光素子として互いに異なる波長の光を発光する複数の発光素子が実装されており、前記導波路は、前記各発光素子に光学的に結合する複数の入射部と、これらの入射部がつながる１つの出射部とを有していることを特徴とするものである。

請求項７の発明は、請求項１に記載の光電気変換装置において、前記マウント基板の一方面には、前記光素子として発光素子が実装されており、前記導波路は、前記発光素子に光学的に結合する入射部と、この入射部がつながる複数の出射部とを有していることを特徴とするものである。

請求項８の発明は、請求項１に記載の光電気変換装置において、前記マウント基板には、前記光素子が発する熱を放熱する放熱手段が設けられていることを特徴とするものである。

請求項９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ＩＣ回路が形成され、前記マウント基板の一方面に実装されるＩＣ基板をさらに備え、前記配線基板は、前記マウント基板の一方面と前記電気コネクタとの間に介設されていて、この配線基板と前記マウント基板との間には、マウント基板の一方面に実装される前記光素子または前記ＩＣ基板の少なくとも一方と配線基板の双方に接触するように熱伝導性の放熱部品が配設されていることを特徴とするものである。

請求項１０の発明は、請求項１に記載の光電気変換装置において、前記マウント基板の一方面には、前記光素子として発光素子が実装されているとともに、この発光素子が発光する光の一部を受光することによって発光素子の出力をモニタ信号として出力するモニタ用受光素子が実装されており、前記ＩＣ回路は、前記モニタ用受光素子から出力されるモニタ信号に基づいて、発光素子の出力が一定となるように発光素子に送信する電気信号を調整する制御回路を含むことを特徴とするものである。

請求項１１の発明は、請求項１に記載の光電気変換装置において、前記光素子は、半田ボールによって前記マウント基板の一方面に実装されており、このマウント基板の一方面には、前記半田ボールが配置される位置に、当該半田ボールが嵌り込み可能な窪みが設けられていることを特徴とするものである。

請求項１２の発明は、請求項１に記載の光電気変換装置において、前記マウント基板の一方面には、前記光素子を落とし込むための凹部が設けられていることを特徴とするものである。

請求項１３の発明は、請求項１に記載の光電気変換装置において、前記外部導波路には、他の光電気変換装置に送電するまたは他の光電気変換装置から受電するための導電線が設けられていて、この導電線は、前記配線基板に直接接続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、光素子とＩＣ回路が実装されるマウント基板の一方面またはその反対側の他方面に電気コネクタを設けるとともに、このマウント基板の一方面に沿うように導波路を設けたから、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。

ここで、例えばマウント基板の光素子に対応する位置に貫通穴を設けておき、マウント基板の他方面に端部を４５度カットしたファイバ等を配設することによって導波路を構成することも可能であるが、導波路をマウント基板の一方面の導波路形成用溝内に設けられたミラー部および内部導波路ならびにマウント基板の端面に接合される外部導波路で構成すれば、前記のような構成に比べ装置を低背化することができる。
また、電極パターンを変更する配線基板を用いることによって、マウント基板の配線パターンの自由度を向上させることができる。

請求項２の発明のようにマウント基板がシリコン基板であれば、ミラー部や内部導波路を簡単に形成することができる。

請求項３の発明によれば、電気コネクタにマウント基板が嵌り込み可能な凹部を設けたから、さらなる装置の低背化が可能になる。

請求項４の発明によれば、配線基板を利用して他の光電気変換装置との間で電気配線を行うことができる。また、配線基板がフレキシブル基板になっているので、配線基板を導波路と共に屈曲させることができる。

請求項５の発明のように外部導波路に導電線を設けることによって、外部導波路を利用して他の光電気装置との間で電気配線を行うことができる。しかも、導電線は、電気コネクタに直接接続されているので、１つの電気コネクタで電気信号用の電気接続と送電または受電用の電気接続とを行うことが可能になる。

請求項６の発明によれば、導波路によって複数の異なる波長の光が重ねて伝播されるようになるため、１つの装置で伝送できるデータ量を飛躍的に増加させることができる。

請求項７の発明によれば、導波路によって発光素子が発光する光が分配されて伝播されるようになるため、１対多数のデータ伝送が可能になる。

請求項８の発明によれば、放熱手段によって光素子が発する熱が放熱されるため、光素子の発熱による影響を抑制することができる。

請求項９の発明によれば、光素子またはＩＣ基板が発する熱が放熱部品を介して配線基板に伝わって放熱されるようになるため、配線基板を合理的に利用して光素子またはＩＣ基板が発する熱を放熱することができる。

請求項１０の発明によれば、温度等の環境に影響されることなく、発光素子の出力を一定にすることができる。

請求項１１の発明によれば、マウント基板の一方面に設けた窪みによって半田ボールを高精度に位置決めすることができるため、光素子の位置決め精度が向上し、光素子の実装位置ずれによる光素子と導波路との光結合損失を低減することができる。

請求項１２の発明によれば、光素子を落とし込んだ分だけ装置を低背化することができる。

ここで、外部導波路に、他の光電気変換装置に送電するまたは他の光電気変換装置から受電するための導電線が設けられている場合には、この導電線をマウント基板に直接接続することも可能であるが、請求項１３の発明のように、導電線を配線基板に直接接続するようにすれば、マウント基板に直接接続するよりもマウント基板に形成すべき配線パターンを減少させることができる。

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。

図１に、本発明の第１実施形態に係る光電気変換装置１Ａを示す。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図６（ｃ）に示すような配線パターン３６で形成されている。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、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等は指向性がなく、内部導波路３１に光結合する割合が小さいので、光の効率に余裕があることが条件となり、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等の化合物半導体で構成されていてもよい。または、線膨張係数や熱伝導率の良い材料として窒化アルミや窒化ケイ素等のセラミックス材料でもよい。

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°傾斜面に金やアルミニウムを蒸着することにより形成することができる。なお、４５°傾斜面は、例えば水酸化カリウム溶液による異方性エッチングにより形成することができる。

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、光を導波するコア３１ａと、このコア３１ａを周囲から覆って保持するクラッド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は屈折率の高い樹脂からなり、クラッド３１ｂは屈折率の低い樹脂からなっている。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。

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。すなわち、ミラー部３３および内部導波路３１ならびに外部導波路９で本発明の導波路が構成される。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。

マウント基板３の前端面３ｂと外部導波路９との接合は、具体的には、マウント基板３と外部導波路９との隙間を５〜３０μｍにし、その隙間に接着剤を充填して、紫外線により接着剤を硬化させることにより行う。または、マウント基板３と外部導波路９との隙間を１００μｍ程度にしたときに接着剤を充填し、その後にマウント基板３と外部導波路９との隙間を小さくするようにすれば、接着剤を不足することなく充填することができる。

なお、マウント基板３に導波路形成用溝３２を形成する際に、他の部分にも溝を形成するとともに、外部導波路９にもその溝に嵌合する形状を設けておけば、マウント基板３と外部導波路９との位置合わせが簡便になり、パッシブアライメントが実現可能となる。

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４（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４（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５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（フォトダイオード）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。

次に、図６および図７を参照して、光電気変換装置１Ａの製造方法を説明する。なお、光電気変換装置１Ａは、発光側光電気変換部１Ａ１と受光側光電気変換部１Ａ２とを別々に製造することが可能であり、それらの製造方法は同じであるため、代表して発光側光電気変換部１Ａ１の製造方法を説明する。

１）本製造方法では、図６（ａ）に示すように、シリコンウエハ（シリコン基板）２０を用いて、複数個のマウント基板３を同時に形成し、最終的にシリコンウエハ２０を切断してマウント基板３を個片化する。なお、図６および図７において、上段の図はシリコンウエハ２０全体を示したものであり、下段の図は１個のマウント基板３に対応する部分を拡大して示したものである。シリコンウエハ２０としては、次工程のエッチングを行うために、結晶方位を選定したものを準備する。

２）図６（ｂ）に示すように、シリコンウエハ２０に、導波路形成用溝３２およびミラー部３３形成用の４５°傾斜面を形成する。これらは、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。４５°傾斜面を形成するためには、エッチングマスク形状とエッチャント濃度、組成を調整して形成する。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８（ａ）および（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したときには、図８（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、次工程で形成する発光素子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。

３）図６（ｃ）に示すように、シリコンウエハ２０上に発光素子４Ａを実装するための配線パターン３６を形成する。配線は、シリコンウエハ２０上に金を蒸着することによりパターンニングを行う。このとき、４５°傾斜面にも金を同時に蒸着し、ミラー部３３を形成する。なお、使用する波長にもよるが、４５°傾斜面に金を蒸着せずに４５°傾斜面をそのままミラー部３３とすることも可能であるが、例えば近赤外線の光源を用いる場合には、４５°傾斜面に金を蒸着すれば、反射率が上がり、光結合効率が上がる。なお、金以外にも配線材料として、後工程の半田実装の簡便さや接続信頼性の観点で、マウント基板上にチタン、ニッケル、金、あるいは、クロム、ニッケル、金等の多層構造を形成することもある。多層時の厚みは、例えばそれぞれ０．５μｍ、１μｍ、０．２μｍである。

４）図７（ａ）に示すように、導波路形成用溝３２内に内部導波路３１を形成する。まず、導波路形成用溝３２内にクラッド材を充填する。次いで、金型（図示せず）を用いてクラッド材を押圧してコア用溝（図示せず）を形成する。そして、コア用溝に、コア材を充填してコア３１ａを形成する。最後にコア３１ａの上にクラッド材を塗布して、クラッド３１ｂを形成する。

なお、内部導波路３１は、金型を用いなくても形成することができる。まず、シリコンウエハ２０全体を１１００℃、２５０分間パイロ酸化炉で酸化させ、導波路形成用溝３２の内面に１〜２μｍの酸化シリコン層を形成する。そして、導波路形成用溝３２内にコア材を充填してコア３１ａを形成し、さらにその上に酸化シリコンに近い屈折率のクラッド材を塗布すれば、酸化シリコン層およびクラッド材でクラッド３１ｂを構成することができる。

５）図７（ｂ）に示すように、シリコンウエハ２０に、発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａを実装する。発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａに、スタッドバンプボンディングによりバンプ１１を形成し、シリコンウエハ２０、発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａを２００℃に加熱して超音波接合を行う。

なお、図示は省略するが、発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａの実装後は、発光素子４Ａとマウント基板３の間およびＩＣ基板５Ａとマウント基板３の間に、アンダーフィル材を充填して、発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａとマウント基板３との接合強度の補強を行う。また、耐環境性を向上させるために、全体を弾性のある封止材で封止してもよい。

６）その後に、配線パターン３６の電極部にフラックスを塗布するとともに半田ボール１０を配設し、シリコンウエハ２０を切断して、マウント基板３を個片化する。

７）最後に、半田ボール１０によってマウント基板３にヘッダ６を実装すれば、発光側光電気変換部１Ａ１を製造することができる。

そして、このようにして製造された発光側光電気変換部１Ａ１および受光側光電気変換部１Ａ２に、上述したように外部導波路９を接合すれば、発光側光電気変換部１Ａ１と受光側光電気変換部１Ａ２とが光学的に連結されるようになる。

第１実施形態の光電気変換装置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、導波路をミラー部３３および内部導波路３１ならびに外部導波路９で構成し、その内部導波路３１をマウント基板３の一方面３ａに沿うように設けたから、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。

また、マウント基板３がシリコン基板であるので、ミラー部３３や内部導波路３１を簡単に形成することができる。

なお、第１実施形態では、光電気変換装置１Ａとして、発光側光電気変換部１Ａ１から受光側光電気変換部１Ａ２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１Ａは、発光側光電気変換部１Ａ１に受光素子４Ｂを実装するとともに受光側光電気変換部１Ａ２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１Ａは、少なくとも発光側光電気変換部１Ａ１または受光側光電気変換部１Ａ２の一方と外部導波路９と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、第１実施形態の光電気変換装置１Ａは、様々な変形が可能である。以下に、図９〜図１３を参照して変形例１〜５の光電気変換装置１Ａについて説明するが、これらの変形例においても、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のみを図示して説明する。

図９に示す変形例１の発光側光電気変換部１Ａ３では、発光素子４Ａが実装される一方面３ａが上面となるようにマウント基板３が配設されており、マウント基板３には、一方面３ａに形成された配線パターン（不図示）と他方面３ｃに形成された配線パターン（不図示）とを電気的に接続する貫通電極３７が設けられている。そして、マウント基板３の他方面３ｃに、ＩＣ基板５Ａが実装されているとともに、ヘッダ６が設けられている。このようにすれば、マウント基板３の両面３ａ，３ｃで実装面積を確保することができ、マウント基板３を小型化することができる。

図１０（ａ）に示す変形例２の発光側光電気変換部１Ａ４では、変形例１と同様に、一方面３ａが上面となるようにマウント基板３が配設され、マウント基板３に貫通電極３７が設けられている。そして、マウント基板３の他方面３ｃに、発光素子４Ａに電気信号を送信するためのＩＣ回路５０Ａが直接形成されているとともに、ヘッダ６が設けられている。換言すれば、ＩＣ基板５Ａにマウント基板３の機能を持たせた構成となっている。このようにすれば、装置を小型化することができる。

なお、ＩＣ回路５０Ａは、必ずしも他方面３ｃに形成されている必要はなく、図１０（ｂ）に示すように、一方面３ａに形成されていてもよい。または、図１０（ｃ）に示すように、発光素子４Ａが実装され、かつ、ＩＣ回路５０Ａが形成された一方面３ａが下面となるようにマウント基板３が配設されていて、この一方面３ａにヘッダ６が設けられていてもよい。このようにすれば、貫通電極３７が不要となる。

図１１（ａ）に示す変形例３の発光側光電気変換部１Ａ５では、発光素子４ＡがＩＣ基板５Ａに実装されていて、このＩＣ基板５Ａがマウント基板３の一方面３ａに実装されている。すなわち、発光素子４ＡがＩＣ基板５Ａを介してマウント基板３の一方面３ａに実装されている。具体的には、発光素子４Ａは、ダイボンディングおよびワイヤボンディングでＩＣ基板５Ａに実装されている。また、ＩＣ基板５Ａは、マウント基板３との間に所定の隙間を確保するために、半田バンプ１２でマウント基板３の一方面３ａに形成された配線パターン（不図示）に接続されている。そして、ヘッダ６は、マウント基板３との間に少し大きめの隙間を確保するために、少し大きめの半田ボール１０でマウント基板３の一方面３ａに実装されている。

このようにすれば、ＩＣ基板５Ａに発光素子４Ａを実装した後に、そのＩＣ基板５Ａをマウント基板３に実装することができるため、ミラー部３３に対する発光素子４Ａの位置合わせを後で行うことができるようになる。

なお、図１１（ｂ）に示すように、マウント基板３に発光素子４Ａとの干渉を防止するための凹部３８を設け、この凹部３８の底面に導波路３１を形成するようにしてもよい。

図１２に示す変形例４の発光側光電気変換部１Ａ６では、マウント基板３の一方面３ａの前後両端部に樹脂構造部１３が設けられており、発光素子４Ａが実装されたＩＣ基板５Ａが樹脂構造部１３を介してマウント基板３に実装されている。そして、ＩＣ基板５Ａの下面にヘッダ６が半田ボール１０で実装されていて、ＩＣ基板５Ａおよび樹脂構造部１３を介してヘッダ６がマウント基板３の一方面３ａに設けられている。このようにすれば、樹脂構造部１３にＩＣ基板５Ａとの位置決め部を形成することも可能であり、これによりミラー部３３と発光素子４Ａとを高精度に位置合わせすることができるようになる。

図１３に示す変形例５の発光側光電気変換部１Ａ７では、マウント基板３の発光素子４Ａに対応する位置に貫通穴３４が設けられているとともに、この貫通穴３４内に光透過性の樹脂が充填されて補助的な導波路３５が形成されている。そして、マウント基板３の一方面３ａにヘッダ６が設けられているとともに、マウント基板３の他方面３ｃに外部導波路９が接合されている。

外部導波路９は、マウント基板３の他方面３ｃに接合されることにより、当該他方面３ｃに沿うように設けられている。また、外部導波路９の端部は導波路３５の真上に配置され、この端部には、当該端部が４５度にカットされることによってミラー面９１が形成されている。そして、発光素子４Ａから発光された光は、導波路３５を通って外部導波路９内に入り込み、ミラー面９１によって光路を９０度変換されて外部導波路９で伝送されるようになる。すなわち、変形例５では、外部導波路９のみで本発明の導波路が構成されている。

このようにしても装置全体の低背化を図ることは可能であるが、図１〜図１２に示した構成であれば、図１３に示す構成に比べ装置を低背化することができる。

なお、高速伝送素子はしばしばノイズを発生することが知られているので、図１、図１０（ｃ）、図１１、図１２、図１３に示すようにマウント基板３が発光素子４Ａを覆うように配設されていれば、マウント基板３がグランドとなりノイズ抑制の効果がある。

次に、図１４〜図１７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１Ｂを説明する。なお、第２実施形態以降の実施形態においても、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のみを図示して説明する。また、第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

図１４および図１５に示す構成では、配線基板２にヘッダ６が設けられ、発光側光電気変換部１Ｂ１のマウント基板３にソケット７が設けられている。

より詳しくは、ソケット７のソケット本体７２には、嵌合凹部７２ａで囲まれる部分に下面視で前後方向に延びる長方形状の凹部７２ｂが設けられているとともに、この凹部７２ｂの底面に端子７１が露出している。

一方、マウント基板３は、発光素子４Ａが実装される一方面３ａが上面となるように配設されている。そして、ソケット７の凹部７２ｂにマウント基板３が嵌り込んだ状態で、凹部７２ｂの底面に露出する端子７１とマウント基板３の一方面３ａに形成された回路パターン（不図示）とが半田ボール１０で接続されることにより、凹部７２ｂの底面がマウント基板３の一方面３ａに接合されている。

このように、ソケット７にマウント基板３が嵌り込み可能な凹部７２ｂが設けられていれば、さらなる装置の低背化が可能になる。

なお、第１実施形態の変形例１と同様にマウント基板３に貫通電極３７を設けることによって、マウント基板３を一方面３ａが下面となるように配設するとともに、マウント基板３の他方面３ｃにソケット７の凹部７２ｂの底面を接合することも可能である。また、第１実施形態で示した変形例２〜変形例５を適用することも可能である。

また、図１６および図１７に示すように、配線基板２にソケット７を設け、発光側光電気変換部１Ｂ１のマウント基板３にヘッダ６を設けるようにしてもよい。この場合には、ヘッダ６のヘッダ本体６２の嵌合凸部６２ａで囲まれることによって形成される凹部６２ｂの底面に端子６１を露出させるとともに、この端子６１をマウント基板３の一方面３ａの配線パターン（不図示）に半田ボール１０で接続すればよい。ただし、ソケット７のソケット本体７２には、マウント基板３との干渉を回避するために、凹部７２ｂを設けておく。

次に、図１８に、本発明の第３実施形態に係る光電気変換装置１Ｃを示す。第３実施形態の発光側光電気変換部１Ｃ１では、マウント基板３の一方面３ａとヘッダ６との間にインターポーザ基板（配線基板）８が介設されている。すなわち、マウント基板３の一方面３ａに半田ボール１５でインターポーザ基板８の上面が接続され、インターポーザ基板８の下面に半田ボール１０でヘッダ６が接続されている。

インターポーザ基板８は、多層板で構成されており、図１９に示すように、最上層８１にマウント基板３の一方面３ａに形成された配線パターン（不図示）に合わせて電極が形成され、最下層８３にヘッダ６の端子６１に合わせて電極が形成されていて、中間層８２でそれらを電気的に接続することにより、電極ピッチを変換して電極パターンを変更するものである。

なお、インターポーザ基板８では、最上層８１の電極と最下層８３の電極の電極数を必ずしも１対１に対応させる必要はなく、最上層８１の複数の電極を１つにまとめながら最下層８３の電極に電気的に接続することも可能である。従って、インターポーザ基板８で電気ラインを集約させて、ヘッダ６およびソケット７の端子数を低減させることも可能である。

このように、インターポーザ基板８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。すなわち、マウント基板３には、発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａが実装されているために、マウント基板３の配線パターン３６の電極部をヘッダ６の端子６１に一致させることが困難な場合があるので、このような場合には、インターポーザ基板８が特に有効である。

なお、第１実施形態の変形例１と同様に、一方面３ａが上面となる状態でマウント基板３が配設され、マウント基板３の他方面３ｃとヘッダ６との間にインターポーザ基板８が介設されていてもよい。また、第１実施形態で示した変形例２〜変形例５を適用することも可能である。

また、第１および第２実施形態と同様に、ヘッダ６とソケット７は相互に入れ替え可能である。これは、後述する第３〜第５実施形態でも同様である。

さらには、図２０に示すように、インターポーザ基板８は必ずしもマウント基板３とヘッダ６との間に介設されている必要はなく、ヘッダ６とマウント基板３を横並びに配設し、これらを跨るようにインターポーザ基板８を配設して、このインターポーザ基板８にヘッダ６およびマウント基板３を実装するようにしてもよい。このようにすると、全体のサイズは大きくなるが、厚み方向の寸法は小さくなり、厚み方向に制限がある携帯電話等のモバイル機器には有効である。

次に、図２１に、本発明の第４実施形態に係る光電気変換装置１Ｄを示す。第４実施形態の光電気変換装置１Ｄでは、外部導波路９の下面に、フレキシブルな電気回路フィルム１４が貼り合わされている。

電気回路フィルム１４は、図２２に示すように、発光側光電気変換部１Ｄ１から図略の受光側光電気変換部に送電するまたは受光側光電気変換部から発光側光電気変換部１Ｄ１に受電するための導電線１４ａを絶縁材料で保持したものである。なお、導電線１４ａによって送電または受電されるものには、電力だけでなく各種の電気信号を含めることができる。

電気回路フィルム１４の全長は外部導波路９よりも長く設定されていて、両端部１４１が外部導波路９よりも前後方向に張り出すようになっている。そして、外部導波路９がマウント基板３の前端面３ｂに接合されたときには、電気回路フィルム１４の端部１４１がマウント基板３の一方面３ａに重なり合うようになっている。

また、電気回路フィルム１４の端部１４１はヘッダ６に接続されていて、導電線１４ａがヘッダ６に直接接続されている。具体的には、導電線１４ａとヘッダ６の端子６１とが半田ボール１０で接続されている。なお、この接続には、半田ボール１０以外にも銅ポスト等の導体を用いることができる。

このようにすれば、外部導波路９を利用して発光側光電気変換部１Ｄ１と図略の受光側光電気変換部との間で電気配線を行うことができる。しかも、導電線１４ａは、ヘッダ６に直接接続されているので、１つのヘッダ６で電気信号用の電気接続と送電または受電用の電気接続とを行うことが可能になる。

なお、第４実施形態においても、第１実施形態で示した変形例１〜変形例５を適用することは可能である。

次に、図２３に、本発明の第５実施形態に係る光電気変換装置１Ｅを示す。第５実施形態の光電気変換装置１Ｅは、第３実施形態の光電気変換装置１Ｃと略同じ構成であるが、発光側光電気変換部１Ｅ１のインターポーザ基板８が外部導波路９が延びる方向に延びていて、図略の受光側光電気変換部のインターポーザ基板８と一体となっている。

インターポーザ基板８は、自由に曲げることができるフレシキブルな配線フィルムとして構成されており、あるいは、ヘッダ６とマウント基板３の間に介在する部分が強度のある基板で構成されかつその端面にフレキシブルフィルムが接続された構成でもよく、このインターポーザ基板８には、発光側光電気変換部１Ｅ１から受光側光電気変換部に送電するまたは受光側光電気変換部から発光側光電気変換部１Ｅ１に受電するための電気回路が形成されている。なお、前記電気回路によって送電または受電されるものには、電力だけでなく各種の電気信号を含めることができる。

このようにすれば、インターポーザ基板８を利用して発光側光電気変換部１Ｅ１と図略の受光側光電気変換部との間で電気配線を行うことができる。また、インターポーザ基板８がフレキシブル基板になっているので、インターポーザ基板８を外部導波路９と共に屈曲させることができる。そして、外部導波路９とインターポーザ基板８との間には、半田ボール１５分の隙間しかないので、これらを同一フィルムのように重ねて扱うことができ、ハンドリング性を劣化させることはない。さらに、それらが独立しているので、良好な屈曲性を得ることができる。

なお、第５実施形態においても、第１実施形態で示した変形例１〜変形例５を適用することは可能である。

さらに、以上説明した第１〜第５実施形態においては、以下のような変形例を適用することも可能である。

第１に、図２４（ａ）および（ｂ）に示すように、マウント基板３の一方面３ａに、互いに異なる波長の光を発光する複数（図例では８つ）の発光素子４Ａを左右方向に並べて実装するとともに、導波路形成用溝３２の溝幅を広くして内部導波路３１の幅を大きくする。なお、導波路形成用溝３２の断面形状は、図８（ｃ）（ｄ）を参照して説明したのと同様に略台形状となっている。

そして、内部導波路３１に、各発光素子４Ａに光学的に結合する複数の入射部３１１と、これらの入射部３１１がつながる１つの出射部３１２とを設ける。具体的には、内部導波路３１のコア３１ａに複数の分岐部３１３を設け、コア３１を出射側から入射側に向かって、換言すればマウント基板３の前端面３ｂ側から後方に向かって順次分岐させるようにする。

このようにすれば、内部導波路３１によって複数の異なる波長の光が重ねて伝播されるようになるため、１つの装置で伝送できるデータ量を飛躍的に増加させることができる。

または、図２５（ａ）および（ｂ）に示すように、マウント基板３の一方面３ａには１つの発光素子４Ａを実装したままとし、内部導波路３１に発光素子４Ａに光学的に結合する１つの入射部３１１と、この入射部３１１がつながる複数（図例では８つ）の出射部３１２とを設ける。具体的には、内部導波路３１のコア３１ａに複数の分岐部３１３を設け、コア３１を入射側から出射側に向かって、換言すればマウント基板３の後方からマウント基板３の前端面３ｂに向かって順次分岐させるようにする。

このようにすれば、内部導波路３１によって発光素子４Ａが発光する光が分配されて伝播されるようになるため、１対多数のデータ伝送が可能になる。

第２に、図２６に示すように、マウント基板３の発光素子４Ａが実装される一方面３ａと反対側の他方面３ｃに、左右方向に延びる突条の放熱フィン１６ａが前後方向に配列された上面を有する放熱部材（放熱手段）１６Ａを接合して、放熱部材１６Ａによって発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａが発する熱を放熱させるようにする。

このようにすれば、発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａの発熱による影響を抑制することができる。

もしくは、マウント基板３をシリコンではなく、熱伝導の良好な窒化ケイ素で構成して、マウント基板３自体を放熱手段としてもよい。シリコンの熱伝導率は１６０Ｗ／ｍＫであるのに対し、窒化ケイ素の熱伝導率は２００Ｗ／ｍＫであるので、発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａが発する熱をマウント基板３の他方面３ｃに伝導させて良好に放熱することができる。

この場合には、マウント基板３自体を加工することにより、他方面３ｃに放熱フィン１６ａを設けることも可能であり、このようにすればさらに良好に放熱することができる。

または、図２７（ａ）および（ｂ）に示すように、マウント基板３に複数のサーマルビア１６Ｂを設け、このサーマルビア１６Ｂによって発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａが発する熱を放熱させるようにしてもよい。ここで、サーマルビア１６Ｂとは、貫通孔に銅等の熱伝導率の高い金属を充填したものである。

あるいは、第３実施形態や第５実施形態のようにインターポーザ基板８が設けられ、このインターポーザ基板８がマウント基板３の一方面３ａ側に配設される場合には、図２８に示すように、インターポーザ基板８とマウント基板３の一方面３ａに実装される発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａとの間に、インターポーザ基板８と発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａの双方に接触するように熱伝導率の比較的高い例えば銅等で構成した放熱部品１６Ｃを配設してもよい。

このようにすれば、発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａが発する熱が放熱部品１６Ｃを介してインターポーザ基板８に伝わって放熱されるようになるため、インターポーザ基板８を合理的に利用して発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａが発する熱を放熱することができる。

なお、放熱部品１６Ｃは、発光素子４ＡまたはＩＣ基板５Ａの少なくとも一方とインターポーザ基板８の双方に接触していればよく、例えば放熱部品１６Ｃをインターポーザ基板８と発光素子４Ａのみに接触させるようにしてもよい。

第３に、図２９（ａ）および（ｂ）に示すように、内部導波路３１の途中にミラー部３３と略直交する方向に傾くハーフミラー部３１ｃを設けるとともに、マウント基板３の一方面３ａのハーフミラー部３１ｃに対応する位置にモニタ用受光素子１７を実装する。このように内部導波路３１の途中にハーフミラー部３１ｃを設けるには、内部導波路３１にスリットを形成し、このスリットにハーフミラーを差し込めばよい。

ハーフミラー部３１ｃは、発光素子４Ａから発光され、ミラー部３３で反射された光の数％を反射するとともに、残りを透過させるものである。このため、発光素子４Ａが発光する光の一部がモニタ用受光素子１７で受光されるようになる。モニタ用受光素子１７は、このように受光することによって発光素子４Ａの出力をモニタ信号として出力するものである。なお、ハーフミラー部３１ｃを設ける以外にも、導波路形成用溝３２に突起（図示せず）を設けるとともに、この突起の先端をミラーとして構成してコア３１ａ内に食い込ませることにより、コア３１ａで導波される光の一部を前記突起の先端でモニタ用受光素子１７に反射させるようにしてもよい。

モニタ用受光素子１７から出力されたモニタ信号は、マウント基板３の一方面３ａに形成された配線パターン３６ｂを介してＩＣ基板５Ａに送られる。

ＩＣ基板５Ａに形成されているＩＣ回路５０Ａは、発光素子４Ａに配線パターン３６ａを介して送信する電気信号を調整する制御回路（図示せず）を含んでいる。この制御回路は、モニタ用受光素子１７から出力されるモニタ信号に基づいて、発光素子４Ａの出力が一定となるように前記電気信号を調整するものである。

このようにすれば、温度等の環境に影響されることなく、発光素子４Ａの出力を一定にすることができる。

なお、モニタ用受光素子１７に発光素子４Ａが発光する光の一部を受光させるようにするには、例えば図３０に示すように、内部導波路３１のコア３１ａに分岐部３１３を設けて分岐路３１ａ’を形成し、この分岐路３１ａ’の先端に対応する位置にモニタ用受光素子１７を設けるようにしてもよい。

第４に、図３１（ａ）および（ｂ）に示すように、発光素子４Ａのマウント基板３の一方面３ａへの実装に半田ボール１１’が使用される場合には、マウント基板３の一方面３ａの半田ボール１１’が配置される位置に、当該半田ボール１１’が嵌り込み可能な窪み１８を設ける。この窪み１８は、マウント基板３の一方面３ａに形成した溝によって構成されている。

このようにすれば、マウント基板３の一方面３ａに設けた窪み１８によって半田ボール１１’を高精度に位置決めすることができるため、発光素子４Ａの位置決め精度が向上し、発光素子４Ａの実装位置ずれによる発光素子４Ａと内部導波路３１との光結合損失を低減することができる。

なお、窪み１８は、図３２（ａ）および（ｂ）に示すように、半田ペースト１８Ａによって構成することもできる。すなわち、半田を塗布する際に、サークル状に塗布すれば、簡単に窪み１８を有する半田ペースト１８Ａを形成することができる。

また、図３３（ａ）および（ｂ）に示すように、マウント基板３の一方面３ａに、発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａを落とし込むための凹部３９を設けることも可能である。

このようにすれば、発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａを落とし込んだ分だけ装置を低背化することができる。具体的には、第３実施形態や第５実施形態のようにインターポーザ基板８がある場合には、発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａを落とし込んだ分だけ半田ボール１５の大きさを小さくすることができ、第１実施形態や第２実施形態等のようにインターポーザ基板８がない場合には、発光素子４ＡおよびＩＣ基板５Ａを落とし込んだ分だけ半田ボール１０の大きさを小さくすることができる。

第５に、第３実施形態や第５実施形態のようにインターポーザ基板８がある場合であって、第４実施形態のように外部導波路９に図略の受光側光電気変換部に送電するまたは受光側光電気変換部から受電するための導電線１４ａを有する電気回路フィルム１４が設けられている場合には、図３４（ａ）に示すように、電気回路フィルム１４の端部１４１をインターポーザ基板８の上面に接合して、導電線１４ａをインターポーザ基板８に直接接続する。

ここで、導電線１４ａをマウント基板３に直接接続することも可能であるが、図３４（ａ）に示すように導電線１４ａをインターポーザ基板８に直接接続するようにすれば、マウント基板３に直接接続するよりもマウント基板３に形成すべき配線パターン３６を減少させることができる。これにより、マウント基板３の大きさを小さくすることができるとともに、導電線１４ａにより構成される電源ライン等のノイズ源をマウント基板に伝えないようにすることができる。また、数多くの電気信号線を形成することが可能となる。

または、図３４（ｂ）に示すように、電気回路フィルム１４の端部１４１を２つに分割して、そのうちの一方の端部１４１をインターポーザ基板８の上面に接合し、他方の端部１４１をインターポーザ基板８の下面に接合することにより、導電線１４ａをインターポーザ基板８の上下両面に接続することも可能である。

このようにすれば、図３４（ａ）の効果をより増加させることが可能となるとともに、電気回路フィルム１４とインターポーザ基板８との接続強度を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る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。 第１実施形態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。 （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。 第１実施形態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。 光電気変換装置の製造工程を説明する説明図である。 光電気変換装置の製造工程を説明する説明図である。 （ａ）は導波路形成後のマウント基板の平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図であり、（ｃ）は変形例の製造方法による導波路形成後のマウント基板の平面図、（ｄ）は（ｃ）の断面図である。 変形例１の光電気変換装置の概略構成図である。 （ａ）〜（ｃ）は変形例２の光電気変換装置の概略構成図である。 （ａ）（ｂ）は変形例３の光電気変換装置の概略構成図である。 変形例４の光電気変換装置の概略構成図である。 変形例５の光電気変換装置の概略構成図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係る光電気変換装置および配線基板の概略構成図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面端面図である。 ソケット型電気コネクタの斜視図である。 （ａ）は変形例の光電気変換装置および配線基板の概略構成図、（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面端面図である。 ヘッダ型電気コネクタの斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る光電気変換装置および配線基板の概略構成図である。 （ａ）はインターポーザ基板を上方から見た斜視図、（ｂ）はインターポーザ基板を下方から見た斜視図である。 変形例の光電気変換装置および配線基板の概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係る光電気変換装置の概略構成図である。 （ａ）は回路フィルムが接合された外部導波路の側面図、（ｂ）は回路フィルムの下面図である。 本発明の第５実施形態に係る光電気変換装置の概略構成図である。 （ａ）は変形例のマウント基板の側面図、（ｂ）は変形例のマウント基板の下面図である。 （ａ）は変形例のマウント基板の側面図、（ｂ）は変形例のマウント基板の下面図である。 変形例のマウント基板の側面図である。 （ａ）は変形例のマウント基板の平面図、（ｂ）は変形例のマウント基板の側面図である。 変形例のマウント基板の側面図である。 （ａ）は変形例のマウント基板の側面図、（ｂ）は変形例のマウント基板の下面図である。 変形例のマウント基板の下面図である。 （ａ）は変形例のマウント基板の斜視図、（ｂ）は（ａ）のIII−III線断面図である。 （ａ）は変形例のマウント基板の斜視図、（ｂ）は（ａ）のIV−IV線断面図である。 （ａ）は変形例のマウント基板の側面図、（ｂ）は変形例のマウント基板の斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は変形例の光電気変換装置の概略構成図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｅ 光電気変換装置
２ 配線基板
３ マウント基板
３ａ 一方面
３ｃ 他方面
３１ 内部導波路
３１１ 入射部
３１２ 出射部
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
８ インターポーザ基板（配線基板）
９ 外部導波路
１１’ 半田ボール
１４ａ 導電線
１６Ａ 放熱部材（放熱手段）
１６Ｂ サーマルビア（放熱手段）
１６Ｃ 放熱部品
１７ モニタ用受光素子
１８ 窪み

Claims (13)

1. 電気信号を光信号に変換して発光するまたは受光して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、前記光素子が発光する側からまたは受光する側から一方面に実装されるマウント基板と、前記マウント基板の一方面または他方面に設けられて、外部コネクタと着脱可能な電気コネクタと、前記マウント基板の一方面に沿うように当該マウント基板に設けられて、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一方面の導波路形成用溝内に設けられた、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に沿って設けられた内部導波路と、前記マウント基板の端面に接合されて、前記内部導波路と光学的に結合する外部導波路とを有し、
   前記マウント基板の一方面または他方面と前記電気コネクタとの間には、電極パターンを変更する配線基板が介設されていることを特徴とする光電気変換装置。
2. 前記マウント基板は、シリコン基板であ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. 前記電気コネクタには、前記マウント基板が嵌り込み可能な凹部が設けられていて、この凹部の底面が前記マウント基板の一方面または他方面に接合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光電気変換装置。
4. 前記配線基板は、自由に曲げることができるフレキシブル基板になっているとともに前記導波路が延びる方向に延びており、この配線基板には、他の光電気変換装置に送電するまたは他の光電気変換装置から受電するための電気回路が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光電気変換装置。
5. 前記外部導波路には、他の光電気変換装置に送電するまたは他の光電気変換装置から受電するための導電線が設けられていて、この導電線は、前記電気コネクタに直接接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光電気変換装置。
6. 前記マウント基板の一方面には、前記光素子として互いに異なる波長の光を発光する複数の発光素子が実装されており、前記導波路は、前記各発光素子に光学的に結合する複数の入射部と、これらの入射部がつながる１つの出射部とを有し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。
7. 前記マウント基板の一方面には、前記光素子として発光素子が実装されており、前記導波路は、前記発光素子に光学的に結合する入射部と、この入射部がつながる複数の出射部とを有し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。
8. 前記マウント基板には、前記光素子が発する熱を放熱する放熱手段が設けら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。
9. 前記ＩＣ回路が形成され、前記マウント基板の一方面に実装されるＩＣ基板をさらに備え、
   前記配線基板は、前記マウント基板の一方面と前記電気コネクタとの間に介設されていて、この配線基板と前記マウント基板との間には、マウント基板の一方面に実装される前記光素子または前記ＩＣ基板の少なくとも一方と配線基板の双方に接触するように熱伝導性の放熱部品が配設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。
10. 前記マウント基板の一方面には、前記光素子として発光素子が実装されているとともに、この発光素子が発光する光の一部を受光することによって発光素子の出力をモニタ信号として出力するモニタ用受光素子が実装されており、前記ＩＣ回路は、前記モニタ用受光素子から出力されるモニタ信号に基づいて、発光素子の出力が一定となるように発光素子に送信する電気信号を調整する制御回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の光電気変換装置。
11. 前記光素子は、半田ボールによって前記マウント基板の一方面に実装されており、このマウント基板の一方面には、前記半田ボールが配置される位置に、当該半田ボールが嵌り込み可能な窪みが設けら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。
12. 前記マウント基板の一方面には、前記光素子を落とし込むための凹部が設けら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。
13. 前記外部導波路には、他の光電気変換装置に送電するまたは他の光電気変換装置から受電するための導電線が設けられていて、この導電線は、前記配線基板に直接接続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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