JP5107679B2 - 光電気混載パッケージ及び光コネクタ並びにこれらを備えた光電気混載モジュール - Google Patents
光電気混載パッケージ及び光コネクタ並びにこれらを備えた光電気混載モジュール Download PDFInfo
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Description
(1)光コネクタと接続されることとなる光波路を備える光電気混載パッケージであって、
一面側に外部と電気接続されることとなる電極端子、該一面側と対面側とを導通した電気回路、及び、該対面側に形成され且つ上記光コネクタが有する凸ガイドと嵌合される凹ガイドを備える基板部と、
該凹ガイドを除く該基板部の該対面側に該基板部に対して段差をなして積層され、更に面方向に導波できる光波路を備え且つ該光波路の端面が層側面から露出された光波回路層と、
該基板部の該対面側且つ該光波回路層上に搭載された光素子及び電気素子と、を備え、
上記光波路の端面における光波の入出力方向をX方向とし、X方向に垂直且つ該端面に平行な方向をY方向とし、X方向及びY方向に対して垂直な方向をZ方向とした場合に、
該凹ガイドは上記光コネクタが有する凸ガイドのX方向に沿った外側面に当設されるY方向ストッパ面を有し、
上記基板部の上記対面側において上記光素子及び上記電気素子を覆う放熱カバーを備え、
該放熱カバーは、上記基板部と共に上記光コネクタを挟持して該光コネクタに対してZ方向のストッパとして機能するZ方向ストッパ面を有することを特徴とする光電気混載パッケージ。
(2)上記基板部は、上記光波路の端面とX方向に重ならない位置に上記凹ガイドを2つ以上備える上記(1)に記載の光電気混載パッケージ。
(3)上記(1)又は(2)に記載の光電気混載パッケージと光学的に接続されることとなる光コネクタであって、
可撓性光波路と、該可撓性光波路の一端に形成された接続部と、を備え、
上記可撓性光波路は、該可撓性光波路の端面が上記接続部の表面から露出されるように該接続部内を貫通して支持され、
上記光電気混載パッケージの厚さ方向において上記電極端子を備える側を下側とした場合に、上記接続部は、下側に上記基板部の対面と当接されるZ方向ストッパ面と、下側に向かって凸設された凸ガイドと、を有し、
該凸ガイドは、上記基板部が有する凹ガイドのX方向に沿った内側面に当設されるY方向ストッパ面を有することを特徴とする光コネクタ。
(4)上記凸ガイドは、X方向に延びた略柱状をなす上記(3)に記載の光コネクタ。
(5)上記接続部は、上記凸ガイドを2つ以上備える上記(4)に記載の光コネクタ。
(6)上記凸ガイドは、上記下側に向かって幅狭に形成されたテーパ部を有する上記(3)乃至(5)のうちのいずれかに記載の光コネクタ。
(7)上記接続部は、樹脂により一体的に形成されている上記(3)乃至(6)のうちのいずれかに記載の光コネクタ。
(8)上記(1)又は(2)に記載の光電気混載パッケージと、上記(3)乃至(7)のうちのいずれかに記載の光コネクタと、が接続されて、
上記光電気混載パッケージの上記対面と上記放熱カバーの上記Z方向ストッパ面との間で上記光コネクタが挟持され、上記光電気混載パッケージの上記Y方向ストッパ面と上記光コネクタの上記Y方向ストッパ面とが当接され、且つ上記光電気混載パッケージの上記光波路の端面と上記光コネクタの上記可撓性光波路の端面とが当接されてなることを特徴とする光電気混載モジュール。
更に、放熱カバーを備えるために、光波路の端面がパッケージの表面に現れず、更に優れた防汚性及び取扱い性が得られる。また、この防熱カバーはZ方向ストッパ面を有する場合は、パッケージと光コネクタとのZ方向への位置ずれをより確実に防止できる。
基板部が光波路の端面とX方向に重ならない位置に上記凹ガイドを2つ以上備える場合には、パッケージと光コネクタとのZ方向への位置ずれをより確実に防止できる。
凸ガイドがX方向に延びた略柱状をなす場合はより優れた光結合効率が得られ、特にパッケージと光コネクタとの位置ずれをより確実に防止できる。
接続部が凸ガイドを2つ以上備える場合は更に優れた光結合効率が得られ、とりわけパッケージと光コネクタとの位置ずれをより確実に防止できる。
凸ガイドが下側に向かって幅狭に形成されたテーパ部を有する場合は、凹ガイドと凸ガイドとの嵌合をより簡便に行うことができると共に、凹ガイドと凸ガイドとの間のクリアランスが小さくとも嵌合を確実に行うことができ、より優れた位置精度及び光結合効率が得られる。
接続部が樹脂により一体的に形成されている場合は、部品点数を低減でき低コストで優れた光結合効率を得ることができる。即ち、部品点数が多い場合は各部品の寸法等の誤差が積算されると大きな誤差に繋がるが、部品点数が少なく、更には一体的に形成されることで優れた精度を得ることができる。更にその製造も容易となる。
[1]光電気混載パッケージ
本発明の光電気混載パッケージ300は、光コネクタ200と接続されることとなる光波路321を備える光電気混載パッケージ300であって、
一面311側に外部と電気接続されることとなる電極端子313、該一面311側と対面312側とを導通した電気回路、及び、該対面312側に形成され且つ上記光コネクタ200が有する凸ガイド260と嵌合される凹ガイド314を備える基板部310と、
該凹ガイド314を除く該基板部310の該対面312側に該基板部310に対して段差をなして積層され、更に面方向に導波できる光波路321を備え且つ該光波路321の端面322が層側面323から露出された光波回路層320と、
該基板部310の該対面312側且つ該光波回路層320上に搭載された光素子330及び電気素子340と、を備え、
上記光波路321の端面322における光波の入出力方向をX方向とし、X方向に垂直且つ該端面322に平行な方向をY方向とし、X方向及びY方向に対して垂直な方向をZ方向とした場合に、
該凹ガイド314は上記光コネクタ200が有する凸ガイド260のX方向に沿った外側面261に当設されるY方向ストッパ面315を有し、
上記基板部310の上記対面312側において上記光素子330及び上記電気素子340を覆う放熱カバー400を備え、
該放熱カバー400は、上記基板部310と共に上記光コネクタ200を挟持して該光コネクタ200に対してZ方向のストッパとして機能するZ方向ストッパ面411を有することを特徴とする(図6及び図3参照)。
凹ガイド314におけるX、Y及びZの各方向は、各光波路321に対して決まる方向であり、光波路321の端面322(図3〜5の斜線部)における光波の入出力方向をX方向とし、X方向に垂直且つ光波路321の端面322に平行な方向をY方向とし、X方向及びY方向に対して垂直な方向をZ方向とする方向である。即ち、例えば、光波回路層320が矩形をなし、基板部310の各側面に光波の入出力方向が異なる光波路321を有する場合には、各光波路321の各端面322に対応して各々のX、Y及びZの方向が決まる。従って、各光波路321の入出力方向に適した各々の凹ガイド314を備えることとなる。
尚、凹ガイド314は、ストッパ面としてY方向ストッパ面315を備える他、更に、Z方向ストッパとして底面317を機能させることができる。また、X方向については、光波回路層320の端面323自体(通常、光波路321の端面322と同一面)がX方向ストッパ面として機能するために、凹ガイド314はX方向ストッパ面を有する必要がないが、凹ガイドの内側面316(凹ガイドの内壁面のうちY方向ストッパ面315に垂直な面)をX方向ストッパ面として、光波回路層320の端面323と共に機能させることも可能である。
凹ガイド314を、光波路321の端面322とX方向に重ならない位置に2つ以上配置することで光コネクタ200と光波路321の接続信頼性を他の形態に比べて向上させることができる。
尚、本発明において光波路321を伝搬される光信号は、全ての波長の光(例えば、赤外線、可視光線及び紫外線等)を含む意味であるが、なかでも、特に0.7〜25μmの波長の近赤外線を用いることが好ましく、更には0.7〜2.0μmの波長の近赤外線がより好ましい。
尚、光波回路層320は凹ガイド314を除く基板部310の対面312側に積層されている。この凹ガイド314を除くとは、少なくともこの部位を除く意味であり、凹ガイド314以外の部分にも光波回路層320が積層されていない部位を有していてもよい。即ち、例えば、凹ガイド314を含む対面312の縁部全周を除く部位に光波回路層320が積層されていてもよい。
放熱カバー400のZ方向ストッパ面411として機能させる面としては、側壁部420を構成する面であってもよいが、より大きな平坦面が得られる主板部410の一面311側の面(放熱カバーの主板部410の内側面)が好ましい。
本発明の光コネクタ200は、本発明の光電気混載パッケージ300と光学的に接続されることとなる光コネクタ200であって、
可撓性光波路210と、該可撓性光波路210の一端に形成された接続部250と、を備え、
上記可撓性光波路210は、該可撓性光波路210の端面211が上記接続部250の表面280から露出されるように該接続部250内を貫通して支持され、
上記光電気混載パッケージ300の厚さ方向において上記電極端子313を備える側を下側とした場合に、上記接続部250は、下側に上記基板部310の対面312と当接されるZ方向ストッパ面270と、下側に向かって凸設された凸ガイド260と、を有し、
該凸ガイド260は、上記基板部310が有する凹ガイド314のX方向に沿った内側面315に当設されるY方向ストッパ面261を有することを特徴とする(図8及び図9参照)。
上記「接続部(250)」は、光電気混載パッケージ300の基板部310の対面312と当接されるZ方向ストッパ面270を下側に備える。また、接続部250の下側に向かって凸設された凸ガイド260を有する。接続部250を有することで、凹ガイド314と嵌合される凸ガイド260を設けることができる。これらZ方向ストッパ面270及び凸ガイド260はいずれも接続部250の下側に形成される。下側とは、光電気混載パッケージ300の厚さ方向において電極端子313を備える側である。このように下側にZ方向ストッパ面270及び凸ガイド260を設けることで、接続部250自体を基板部310に対して上側に配置することができ、基板部310と電極端子313を用いた外部回路との接続を阻害することなく低背化を実現できる。
また、接続部250は、可撓性光波路210の一端に形成された部位であり、可撓性光波路210を支持しており、可撓性光波路210の端面211がその(接続部250)表面(接続部250の外表面のうちの面280)から露出されるように貫通された部位である。この接続部250を備えることで光電気混載パッケージ300と接続することができる。
この接続部250は、どのような材料から形成されてもよいが、通常、樹脂からなり、更には、樹脂により一体的に形成されていることが好ましい。
凸ガイド260におけるX、Y及びZの各方向は、前記光電気混載パッケージ300の光波路321に対して決めることができ他、光コネクタ200内においても同様に決めることができる。即ち、前記光波路321に対して決められた凸ガイド260は、光コネクタ200が有する可撓性光波路210の端面211における光波の入出力方向をX方向とし、X方向に垂直な方向をY方向とし、X方向及びY方向に対して垂直な方向をZ方向とした場合に、凸ガイド260は、基板部310の凹ガイド314のうちX方向に沿った内側面315に当設されるY方向ストッパ面261を有すると換言できる。
従って、光電気混載パッケージ300では、各光波路321に対して各々X、Y及びZ方向が存在するのに対して、光コネクタ200では、接続されることとなる光電気混載パッケージにおける光波路321に関係なく決定できる。
尚、X方向については、可撓性光波路210の端面211(通常、接続部250の外側面280と同一面)自体がX方向ストッパ面として機能するために、凸ガイド260はX方向ストッパ面を有する必要がないが、凸ガイドの先端面262をX方向ストッパ面として、可撓性光波路210の端面211と共に機能させることも可能である。
更に、凸ガイド260は、その下側に向かって幅狭に形成されたテーパ部264を有するものとすることができる(図14、図16及び図18参照)。これにより嵌合をより簡便に行うことができると共に、凹ガイド314と凸ガイド260との間のクリアランスが小さくとも嵌合を十分に行うことができ、より優れた位置精度が得られる。テーパ部264は、図14に示すように、Y方向ストッパ面261が下側に向かって幅狭に形成された形態のテーパ部264であってもよく、図16及び図18に示すように、凸ガイドの先端面262が下側に向かって幅狭に形成された形態のテーパ部264(図18では図示せず)であってもよく、図20に示すように、凸ガイドの一端側がX方向(差し込み方向)に向かって幅狭に形成されたテーパ部264であってもよい。これらのテーパ部264の形態はいずれか1種のみであってもよく、これらのうちの2種以上の複合形態であってもよい。また、各テーパ部は上記各図に示したように直線的な傾斜面で構成してもよく、曲面により構成してもよい。
本発明の光電気混載モジュール100は、本発明の光電気混載パッケージ300と、本発明の光コネクタ200と、が接続されて、上記光電気混載パッケージ300の上記対面312と上記光コネクタ200の上記Z方向ストッパ面270とが当接され、上記光電気混載パッケージ300の上記Y方向ストッパ面315と上記光コネクタ200の上記Y方向ストッパ面261とが当接され、且つ上記光電気混載パッケージ300の上記光波路321の端面322と上記光コネクタ200の上記可撓性光波路210の端面211とが当接されてなることを特徴とする(図6、図3、図8及び図9参照)。
尚、本発明の光電気混載モジュール100では、光電気混載パッケージ300と光コネクタ200とは嵌合のみにより接続してもよく、光電気混載パッケージ300と光コネクタ200との間を接着剤により接着して接続してもよい。
[1]参考例(放熱カバーを備えない態様)
参考例の光電気混載パッケージ300を図1に、光電気混載パッケージ300が備える凹ガイド314近傍の拡大図を図3に、光コネクタ200を図1、図2、図8及び図9に、凹ガイド314及び凸ガイド260の側面断面図を図14に、光電気混載モジュールを図2に、各々示した。
各図に示されるように、光電気混載パッケージ300は、基板部310と、光波回路層320と、光素子330と、電気素子340と、を備える。
このうち基板部310は、一面311側に外部と電気接続されることとなる電極端子313を備える。また、基板部310は平面視略矩形状であり、一面311と対面312とを電気的に導通する電気回路を備える(図示せず)。更に、光コネクタ200が有する凸ガイド260と嵌合される凹ガイド314を対面312側に備える。そして、この基板部310は、上記電気回路は金属導体からなるものの、その他の部位を構成する絶縁部材はガラス強化エポキシ樹脂であり、基板部310の厚さは0.8mmである。
また、凹ガイド314は、光波路321の端面322とX方向に重ならない位置であって、この端面322の両脇に各々1つずつ、合計2つを備える。2つの凹ガイド314における隣接されたY方向ストッパ面315間の距離(Y方向の凹ガイド314間の距離)は3mmである。この凹ガイド314は、光波回路層320が基板部310上に積層される前に切削加工により形成されている(尚、金型押印によっても加工できる)。
更に、光波回路層320は厚さ150〜250μmである。このうち光波路321を構成するコア部及びクラッド部は、各々屈折率の異なるポリメチルメタクリレートにより形成されている。光波路321には、光波路321内には合計8本のコア部が形成されており、このうち光素子330へ光入力信号が導波されるコア部が4本あり、隣接された光素子330から光出力信号が導波されるコア部が4本ある。これらのコア部は互いに平行にX方向に延びている。
このように構成された光電気混載パッケージでは、光素子330であるVCSELは、基板部310上の搭載された電気素子340から入力された電気信号を光信号に変換し、その光信号を光波路321の光路変換ミラーに向けて出射する。次いで、この出射した光信号は光路変換されて、光波路321のコア部を介して光波回路層320内で水平に導波されて光波回路層320の外側面323から露出された光波路321の端面322から出射されることとなる。
一方、光波路321の端面322から入射された光信号は、光波路321のコア部を介して光波回路層320内で水平に導波されて光路変換ミラーに達し、光路変換されて光素子330であるPDの受光部に入射される。PD内では光信号が電気信号に変換されて出力されて光電気混載パッケージに搭載された電気素子340へと入力されることとなる。
各図に示されるように、光コネクタ200は、可撓性光波路210と、接続部250と、を備える。
可撓性光波路210は、合計8本の可撓性光ファイバーが樹脂フィルムにより平行に挟持されてなる可撓性光ファイバーアレイである。この可撓性光波路(可撓性光ファイバーアレイ)210は、略板状に形成された接続部250内を貫通して接続部250の外表面280から露出されている。
また、凸ガイド260の各々外側にはZ方向ストッパ面を有する段差部290が形成されている。この段差部290は奥行き(X方向の長さ)が2〜3mmであり、幅(Y方向の長さ)が0.5mmであり、高さ(Z方向の長さ)が0.4mmである。
更に、接続部は凸ガイド260の先端面262以外に、凸ガイド260の奥側(X方向において可撓性光波路の他端側)に接続部250の下側にZ方向ストッパ面270に垂直な面251を備える。この面251は高さ(Z方向の長さ)が0.4mmである。即ち、凸ガイド260の高さが0.2〜0.3mmであるのに対して、接続部250の面251の高さが0.4mmであることにより、ここでも段差を有している。
接続部250は、基板部310を構成するエポキシ樹脂と近似した熱膨張係数を有するエポキシ樹脂を用いて一体成形して得られている一体物である。
参考例の光電気混載モジュールは、上記(1)の光電気混載パッケージ300の凹ガイド314と、上記(2)の光コネクタ200の凸ガイドと、をエポキシ樹脂接着剤を介して嵌合した後、接着剤を硬化させてなる。
実施例の光電気混載パッケージ300を図6に、光電気混載パッケージ300が備える凹ガイド314近傍の拡大図を図3に、光コネクタ200を図6、図2、図8及び図9に、凹ガイド314及び凸ガイド260の側面断面図を図14に、光電気混載モジュールを図7に、各々示した。
実施例の光電気混載モジュール100は、参考例と同じ光電気混載パッケージ300と、参考例と同じ光コネクタ200と、に加えて、放熱カバー400を備える。
放熱カバー400は、厚さ(Z方向の長さ)1mmの主板部(天板)410と、主板部410の端縁から立ち上がる高さ(Z方向の長さ)2mm側壁部420とを備える。この放熱カバー400は、光コネクタ200と接続された際の干渉を避けるために、光コネクタ200の接続部位には側壁部が設けられておらず、この部分は切り欠かれている。そして、放熱カバー400は、側壁部420の下端面において光電気混載パッケージ300の基板部310の対面312に接着剤を用いて接着されている。
200;光コネクタ、
210;可撓性光波路、211;可撓性光波路の端面、
250;接続部、251;Z方向ストッパ面(270)に垂直な面、
260;凸ガイド、261;凸ガイドのY方向ストッパ面、262;凸ガイドの先端面、263;凸ガイドのZ方向ストッパ面、264;凸ガイドのテーパ部、270;接続部のZ方向ストッパ面、280;接続部(250)の外表面のうち可撓性光波路(210)の端面(211)が露出された面、290;段差部、291;段差部290の下側面、
300;光電気混載パッケージ、
310;基板部、311;基板部の一面、312;対面、313;電極端子、
314;凹ガイド、315;凹ガイドのY方向ストッパ面、316;凹ガイド(314)の内壁面のうちY方向ストッパ面(315)に垂直な面、317;凹ガイドの底面、
321;光波路、320;光波回路層、322;光波路の端面、323;光波回路層の外側面、
330;光素子、340;電気素子、
400;放熱カバー、410;主板部、420;側壁部、411;Z方向ストッパ面、
500;光路(模式的な光路)。
Claims (8)
- 光コネクタと接続されることとなる光波路を備える光電気混載パッケージであって、
一面側に外部と電気接続されることとなる電極端子、該一面側と対面側とを導通した電気回路、及び、該対面側に形成され且つ上記光コネクタが有する凸ガイドと嵌合される凹ガイドを備える基板部と、
該凹ガイドを除く該基板部の該対面側に該基板部に対して段差をなして積層され、更に面方向に導波できる光波路を備え且つ該光波路の端面が層側面から露出された光波回路層と、
該基板部の該対面側且つ該光波回路層上に搭載された光素子及び電気素子と、を備え、
上記光波路の端面における光波の入出力方向をX方向とし、X方向に垂直且つ該端面に平行な方向をY方向とし、X方向及びY方向に対して垂直な方向をZ方向とした場合に、
該凹ガイドは上記光コネクタが有する凸ガイドのX方向に沿った外側面に当設されるY方向ストッパ面を有し、
上記基板部の上記対面側において上記光素子及び上記電気素子を覆う放熱カバーを備え、
該放熱カバーは、上記基板部と共に上記光コネクタを挟持して該光コネクタに対してZ方向のストッパとして機能するZ方向ストッパ面を有することを特徴とする光電気混載パッケージ。 - 上記基板部は、上記光波路の端面とX方向に重ならない位置に上記凹ガイドを2つ以上備える請求項1に記載の光電気混載パッケージ。
- 請求項1又は2に記載の光電気混載パッケージと光学的に接続されることとなる光コネクタであって、
可撓性光波路と、該可撓性光波路の一端に形成された接続部と、を備え、
上記可撓性光波路は、該可撓性光波路の端面が上記接続部の表面から露出されるように該接続部内を貫通して支持され、
上記光電気混載パッケージの厚さ方向において上記電極端子を備える側を下側とした場合に、上記接続部は、下側に上記基板部の対面と当接されるZ方向ストッパ面と、下側に向かって凸設された凸ガイドと、を有し、
該凸ガイドは、上記基板部が有する凹ガイドのX方向に沿った内側面に当設されるY方向ストッパ面を有することを特徴とする光コネクタ。 - 上記凸ガイドは、X方向に延びた略柱状をなす請求項3に記載の光コネクタ。
- 上記接続部は、上記凸ガイドを2つ以上備える請求項4に記載の光コネクタ。
- 上記凸ガイドは、上記下側に向かって幅狭に形成されたテーパ部を有する請求項3乃至5のうちのいずれかに記載の光コネクタ。
- 上記接続部は、樹脂により一体的に形成されている請求項3乃至6のうちのいずれかに記載の光コネクタ。
- 請求項1又は2に記載の光電気混載パッケージと、請求項3乃至7のうちのいずれかに記載の光コネクタと、が接続されて、
上記光電気混載パッケージの上記対面と上記放熱カバーの上記Z方向ストッパ面との間で上記光コネクタが挟持され、上記光電気混載パッケージの上記Y方向ストッパ面と上記光コネクタの上記Y方向ストッパ面とが当接され、且つ上記光電気混載パッケージの上記光波路の端面と上記光コネクタの上記可撓性光波路の端面とが当接されてなることを特徴とする光電気混載モジュール。
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