JP4957503B2 - 光モジュールおよび光モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光フェルールに収納した短尺光ファイバをＦＰＣ（Ｆｌｅｘｃｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）を介して受発光素子に接続した光モジュールおよび光モジュールの製造方法に関する。

ブロードバンドの発展に伴い、ネットワークノード上のルーター、さらには、情報家電においても高速化・大容量化の要求が高まってきている。これに対し、電気伝送の入出力部分で光電変換を行い、光ファイバの広帯域性を生かして、高速・大容量伝送を行う光インターコネクションの導入が進んでいる。

従来の光モジュールおよび光モジュールの製造方法の一例として、四角い孔である矩形領域を有するフレキシブル回路に光電子素子を取り付け、ロッドを介して本体部分と光学部材とを取付けた反対側にレンズアレイを配置した光モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。

光モジュールおよび光モジュールの製造方法の他の一例として、フレキシブル回路の一方の面に表面出力型発光素子を実装し、フレキシブル回路の他方の面に光ファイバを内装したフェルールを配置した光モジュールが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−８２８３０号公報 特開２００６−４７６８２号公報

ところが、上記特許文献１に開示された光モジュールおよび光モジュールの製造方法では、レンズアレイ等の高額な素子を用いているため、光モジュール全体が高コストになり、低コスト化を図ることが難しい。

また、上記特許文献２に開示された光モジュールおよび光モジュールの製造方法では、表面出力型発光素子の発光部が視認し難いため、画像認識装置を用いながら位置合わせをすることになり、位置合わせを簡単に行い難く、量産性が良好とは言えない。

そこで本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低コスト化を図ることができるとともに製造性の向上を図ることができる光モジュールおよび光モジュールの製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決することのできる本発明に係る光モジュールは、光ファイバ保持孔を有する光フェルールと、前記光フェルールの一端に配されたフレキシブル回路体と、前記フレキシブル回路体上の電気回路に接続された光素子と、前記光フェルールの他端に同一の端面を有するように前記光ファイバ保持孔に保持され、光接続可能な短尺光ファイバと、を備えることを特徴としている。

このように、フレキシブル回路体は、光フェルールの一端に配され、短尺光ファイバは、フレキシブル回路体が配されている光フェルールの光ファイバ保持孔に挿通・保持される。これにより、複雑な手段を介することなく、短尺光ファイバの位置決め精度を簡単に向上させることができるので、低コスト化を図ることができるとともに製造性の向上を図ることができる。

好ましくは、前記短尺光ファイバは、前記光フェルールの一端から突出されて端面が前記光素子と対面するように保持され、前記フレキシブル回路体は、前記フェルールの一端から突出した前記短尺光ファイバを挿通させる光ファイバ挿通孔を有している。

このように、短尺光ファイバは、光フェルールに配されているフレキシブル回路体の光ファイバ挿通孔を挿通して光素子に光接続されるため、短尺光ファイバと光素子との間隔をフレキシブル回路体の厚さに依存せずに設定することができる。

好ましくは、前記光フェルールは、光接続される他端側に、光接続用のガイドピンを保持するためのガイドピン孔を有している。

このように、光フェルールに機械的に接続されるコネクタは、光フェルールのガイドピン孔に保持されているガイドピンを介して接続されるため、光学的な損失のマージンを低くして接続を行うことができる。

好ましくは、前記光フェルールは、突起が設けられ、前記突起は前記フレキシブル回路体に設けられた位置決め孔と係合されている。

このように、フレキシブル回路体は、位置決め孔に光フェルールの突起が係合されることで位置決めされるため、光フェルールによってフレキシブル回路体が抱え込まれ、接着等の接合手段を不要として強固な固定構造を得ることができる。

上記課題を解決することのできる本発明に係る光モジュールの製造方法は、金型内にフレキシブル回路体と位置決めして光フェルールをインサート成形する工程と、前記フレキシブル回路体上の電気回路に光素子を接続する工程と、前記光フェルールに設けられているファイバ保持孔に短尺光ファイバを挿入して固定する工程と、前記光フェルールの他端を前記短尺光ファイバと同一の端面を有するように研磨する工程と、を含むことを特徴としている。

このように、金型内にフレキシブル回路体を位置決めして光フェルールをインサート成形してから、フレキシブル回路体上の電気回路に光素子を接続し、その後に光フェルールに設けられているファイバ保持孔に短尺光ファイバを挿入して固定し、光フェルールに同一の端面を有するように研磨することで光モジュールを製造するものである。これにより、複雑な手段を介することなく、短尺光ファイバの位置決め精度を簡単に向上させることができるので低コスト化を図ることができるとともに製造性の向上を図って光モジュールを製造することができる。

本発明によれば、低コスト化を図ることができるとともに製造性の向上を図ることができる光モジュールおよび光モジュールの製造方法を提供できる。

以下、図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

図１乃至図６は本発明に係る光モジュールおよび光モジュールの製造方法の一実施形態を示すものである。

図１に示すように、光モジュール１０は、ハウジング１１と、光フェルール１２と、短尺光ファイバ１３と、フレキシブル回路体１４と、電子部品１５と、受発光素子１６と、電気コネクタ１７と、を主として備える。

ハウジング１１は、例えば樹脂製であって、光フェルール１２が配置される左端部側に、光フェルール１２を囲んで矩形孔形状に形成された光コネクタ装着部１８を有し、電気コネクタ１７が配置される右方下部に、電気コネクタ１７を突出させて支持する電気コネクタ支持部１９を有する。光コネクタ装着部１８には、ＭＴコネクタ５１が装着される。

光フェルール１２は、樹脂製であって、フレキシブル回路体１４とともにインサート成形されることで、光ファイバ保持孔２０と、突起２１，２１と、ガイドピン孔２２，２２と、が形成される。

光ファイバ保持孔２０は、光フェルール１２の中央部に一端面２３から他端面２４まで貫通形成されている。

突起２１，２１は、位置決め手段の一部を構成して、光フェルール１２の一端面２３における光ファイバ保持孔２０の両側に配置されており、光ファイバ保持孔２０に平行にして、一端面２３から反他端面２４方向に向けて丸軸形状にして突出形成されている。

ガイドピン孔２２，２２は、光ファイバ保持孔２０に平行にして、光フェルール１２の他端面２４から一端面２３に向けて孔形状に形成されている。ガイドピン孔２２，２２には、ガイドピン２５，２５が光ファイバ保持孔２０に平行に挿入されて固定されている。

短尺光ファイバ１３は、光フェルール１２の光ファイバ保持孔２０に挿通されて研磨されることで光フェルール１２の他端面２４に同一の端面を有する研磨された研磨面２６を配置し、反研磨面２６側の一端が光フェルール１２の一端面２３から突出して光フェルール１２に固定される。

フレキシブル回路体１４は、熱可塑性のＰＰＳ樹脂材や、ＬＣＰ樹脂材や、熱硬化性のエポキシ樹脂材等を用いて製造されていて、予め定められた回路パターンが印刷等で設けられている、所謂、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｃｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）であって、光ファイバ挿通孔２７と、位置決め孔２８，２８と、を備える。

光ファイバ挿通孔２７は、Ｌ字形状に折り曲げられたフレキシブル回路体１４に有する長辺部２９と短辺部３０とのうちの短辺部３０のほぼ中央部に、丸孔形状に貫通形成されており、光フェルール１２の一端面２３から突出する短尺光ファイバ１３を挿通させる。

位置決め孔２８，２８は、位置決め手段の他の一部を構成して、短辺部３０の光ファイバ挿通孔２７の周りに、丸孔形状に貫通形成されている。位置決め孔２８，２８には、このフレキシブル回路体１４が光フェルール１２に一体成形されて貼付けられる際に、光フェルール１２の突起２１，２１が挿入されることで相互の位置決めが図られる。

フレキシブル回路体１４は、長辺部２９の上面に、このフレキシブル回路体１４の剛性を高めるためと外乱防止を図るためとの固定板３１が固着されており、この固定板３１に形成されている素子固定用孔３２内に複数の電子部品１５が実装されている。また、長辺部２９の下面に、電気コネクタ１７が実装されている。

受発光素子１６は、長波長面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）やＰＤアレイの比較的安価な光学素子であって、フレキシブル回路体１４が光フェルール１２に一体成形された後に、固定部材３３を介してフレキシブル回路体１４に実装される。これにより、短尺光ファイバ１３に光学的に接続される。受発光素子１６は、短尺光ファイバ１３から入光された光信号を電気へ変換してフレキシブル回路体１４に配された電気回路を介して電子部品１５に伝送する。

電気コネクタ１７は、フレキシブル回路体１４の長辺部２９の下面からハウジング１１の下方に向けて嵌合口３４を配置しており、相手側コネクタ５２が装着されることで、電子部品１５が変換した電気信号を、この相手側コネクタ５２が実装されている制御回路基板５３側に伝送する。

次に、図１を含め、図２乃至図６を参照して、光モジュール１０の製造方法について説明する。

図２に示す第１の工程では、光フェルール１２を成形するとともに光フェルール１２にフレキシブル回路体１４を一体結合させるための第１の金型６１と第２の金型６２とが用いられる。フレキシブル回路体１４には、短辺部３０に、光ファイバ挿通孔２７と位置決め孔２８，２８とが既に形成されている。

第１の金型６１は、フレキシブル回路体１４の短辺部３０を収納するフレキシブル回路体収納凹部６３と、このフレキシブル回路体収納凹部６３に連続する光フェルール成形用キャビティ６４と、を有する。

第２の金型６２は、フレキシブル回路体１４の光ファイバ挿通孔２７に挿入される光ファイバ保持孔成形用凸部６５と、第１の金型６１の光フェルール成形用キャビティ６４に連通していてフレキシブル回路体１４の位置決め孔２８，２８に挿入される突起成形用凸部６６，６６と、を有する。

第１の工程では、第１の金型６１のフレキシブル回路体収納凹部６３にフレキシブル回路体１４の短辺部３０が収納されてから、第２の金型６２の光ファイバ保持孔成形用凸部６５がフレキシブル回路体１４の光ファイバ挿通孔２７に挿入される。また、第２の金型６２の突起成形用凸部６６，６６が、フレキシブル回路体１４の位置決め孔２８，２８に挿入されたところで、両金型６１，６２が閉じられ、不図示の注入口から、第１の金型６１の光フェルール成形用キャビティ６４内に成形用樹脂材料が注入される。

そして、図３に示すように、第１の工程が終了されて両金型６１，６２が開かれることで、フレキシブル回路体１４の位置決め孔２８，２８に挿入されている突起２１，２１を有する。また、フレキシブル回路体１４の光ファイバ挿通孔２７に連通する光ファイバ保持孔２０を有し、ガイドピン孔２２，２２を有する光フェルール１２と、この光フェルール１２に一体成形されて貼付けられたフレキシブル回路体１４と、を有する第１の組立体３５が製造される。

このとき、光フェルール１２は、突起成形用凸部６６，６６がフレキシブル回路体１４の位置決め孔２８，２８に挿入されることで位置決めされている第２の金型６２に対して第１の金型６１が閉じられた後に、光フェルール成形用キャビティ６４内に成形用樹脂材料が注入されて成形される。このため、突起２１，２１がフレキシブル回路体１４の位置決め孔２８，２８に挿入支持されながら、フレキシブル回路体１４の光ファイバ挿通孔２７に連通する光ファイバ保持孔２０が成形される。これにより、光ファイバ挿通孔２７と光ファイバ保持孔２０とが簡単な構造で調心されることになる。

次に、図４に示す第２の工程において、組立体３５におけるフレキシブル回路体１４の光ファイバ挿通孔２７に同心にして、金バンプやハンダからなる固定部材３３を介して受発光素子１６がフレキシブル回路体１４の電気回路に実装される。また、同時にフレキシブル回路体１４に固定板３１が固定され、電子部品１５と電気コネクタ１７とが実装される。

次に、図５に示す第３の工程において、光フェレール１２の光ファイバ保持孔２０に短尺光ファイバ１３が挿入されていく。また、光フェルール１２のガイドピン孔２２，２２にガイドピン２５，２５が挿入固定される。

図６に示すように、第３の工程が終了されると、短尺光ファイバ１３の一端が受発光素子１６に光接続される。このとき、短尺光ファイバ１３は、研磨面２６が光フェルール１２の他端面２４に同一の端面を配置して光フェルール１２に保持固定されて第２の組立体３６が製造される。

そして、図１を参照して、第２の組立体３６における光フェルール１２の周囲を含んで不図示の金型内に樹脂材料が注入されることで、光コネクタ装着部１８と電気コネクタ支持部１９とを有するハウジング１１が製造される。

このような光モジュール１０は、ハウジング１１の光コネクタ装着部１８に、他の光ファイバを内装したＭＴコネクタ５１が装着されるとともに、電気コネクタ１７に相手側コネクタ５２が装着される。これにより、受発光素子１６は、他の光ファイバを通じて短尺光ファイバ１３から入光された光学データを処理して電子部品１５に伝送し、電気コネクタ１７を介して電子部品１５が変換した電気信号を相手側コネクタ５２から制御回路基板５３側に伝送することになる。

以上説明したように、本実施形態の光モジュール１０によれば、フレキシブル回路体１４は、光フェルール１２の一端に備えた突起２１，２１がフレキシブル回路体１４の位置決め孔２８，２８に位置決めされて貼付けられ、短尺光ファイバ１３は、フレキシブル回路体１４が位置決めされている光フェルール１２の光ファイバ保持孔２０に挿通・保持される。これにより、複雑な手段を介することなく、短尺光ファイバ１３の位置決め精度を簡単に向上させることができるので、低コスト化を図ることができるとともに製造性の向上を図ることができる。

また、本実施形態の光モジュール１０によれば、短尺光ファイバ１３は、光フェルール１２に位置決めされているフレキシブル回路体１４の光ファイバ挿通孔２７を挿通して受発光素子１６に光接続されるために、短尺光ファイバ１３と受発光素子１６との間隔をフレキシブル回路体１４の厚さに依存せずに設定することができる。

また、本実施形態の光モジュール１０によれば、光フェルール１２に機械的に接続されるＭＴコネクタ５１は、光フェルール１２のガイドピン孔２２，２２に保持されているガイドピン２５，２５を介して接続されるために、光学的な損失のマージンを低くして接続を行うことができる。

また、本実施形態の光モジュール１０によれば、フレキシブル回路体１４は、位置決め孔２８，２８に光フェルール１２の突起２１，２１が係合されることで位置決めされるために、光フェルール１２によってフレキシブル回路体１４が抱え込まれ、接着等の接合手段を不要として強固な固定構造を得ることができる。

また、本実施形態の光モジュールの製造方法によれば、両金型６１，６２内にフレキシブル回路体１４を位置決めして光フェルール１２をインサート成形してから、フレキシブル回路体１４上の電子部品１５に受発光素子１６を接続する。その後、光フェルール１２に設けられている光ファイバ保持孔２０に、光フェルール１２に同一の端面を有するように研磨された短尺光ファイバ１３を挿入して固定することで光モジュール１０を製造する。これにより、複雑な手段を介することなく、短尺光ファイバ１３の位置決め精度を簡単に向上させることができるので低コスト化を図ることができるとともに、製造性の向上を図って光モジュール１０を製造することができる。

なお、本発明に係る光モジュールおよび光モジュールの製造方法は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形や改良等が可能である。

例えば、位置決め手段を構成する突起および位置決め孔の数や、ガイドピン孔およびガイドピンの数は、図示した２個ずつに限定されることはなく、複数個或いは複数対であれば良い。

また、フェルールに形成される突起としては、光ファイバ保持孔の両側に配置されるものに代えて、フレキシブル回路体の光ファイバ挿通孔の内周面に係合するような円筒形状をなすものとしても良い。

本発明の一実施形態に係る光モジュールの模式的側面図である。 本発明の一実施形態に係る光モジュールの製造方法の第１の工程を説明する側面図である。 図２の光モジュールの製造方法における第１の工程の終了時の側面図である。 図２に続く光モジュールの製造方法の第２の工程を説明する側面図である。 図４に続く光モジュールの製造方法の第３の工程を説明する側面図である。 図４の光モジュールの製造方法における第３の工程の終了時の側面図である。

符号の説明

１０ 光モジュール
１２ 光フェルール
１３ 短尺光ファイバ
１４ フレキシブル回路体
１５ 電子部品
１６ 受発光素子
２０ 光ファイバ保持孔
２１ 突起（位置決め手段）
２２ ガイドピン孔
２５ ガイドピン
２７ 光ファイバ挿通孔
２８ 位置決め孔（位置決め手段）

Claims (2)

1. 光ファイバ保持孔を有すると共に光接続される他端面に光接続用のガイドピンを保持するためのガイドピン孔を有する樹脂製の光フェルールと、
   前記光フェルールの一端面にインサート成形により一体結合され、当該光フェルールの一端面から突出した光接続可能な短尺光ファイバを挿通させる光ファイバ挿通孔を有するフレキシブル回路体と、
   前記フレキシブル回路体上の電気回路に接続された光素子と、を備え、
   前記短尺光ファイバは、前記光フェルールの一端面から突出した端面が前記光素子と対面すると共に、前記光フェルールの他端面に同一の研磨面を有するように前記光ファイバ保持孔に保持されている光モジュールを製造する光モジュールの製造方法であって、
   金型内に光ファイバ挿通孔を有するフレキシブル回路体を位置決めして、ファイバ保持孔とガイドピン孔を有する光フェルールをインサート成形する工程と、
   前記フレキシブル回路体上の電気回路に光素子を接続する工程と、
   前記ファイバ保持孔に光接続可能な短尺光ファイバを挿入して、前記光フェルールの一端面から突出した当該短尺光ファイバの端面を前記光ファイバ挿通孔に挿通させて前記光素子と対面するように固定する工程と、
   前記光フェルールの他端面と同一の研磨面を有するように前記短尺光ファイバを研磨する工程と、を含むことを特徴とする光モジュールの製造方法。
2. 前記光フェルールは、突起が設けられ、
   前記突起は前記フレキシブル回路体に設けられた位置決め孔と係合されていることを特徴とする請求項１に記載した光モジュールの製造方法。

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