JP6319759B2 - 光電気混載モジュール - Google Patents

Description

本発明は、電気回路基板と光導波路とが積層された光電気混載ユニットと、光学素子が実装された光学素子ユニットとが、光伝播可能に結合された光電気混載モジュールに関するものである。

最近の電子機器等では、伝送情報量の増加に伴い、電気配線に加えて、光信号を伝送する光配線が採用されている。すなわち、電気配線が形成された電気回路基板に、光配線として光導波路が積層された光電気混載ユニットと、電気信号を光信号に変換する発光素子や光信号を電気信号に変換する受光素子等の光学素子が実装された光学素子ユニットとを備えた光電気混載モジュールが、上記電子機器等に組み込まれている。

上記光電気混載モジュールでは、上記発光素子から発光された光を、上記光導波路のコア（光配線）の一端面（光入口）に入射させ、また、上記コアの他端面（光出口）から出射した光を、上記受光素子に受光させる必要がある。そのため、上記光学素子（発光素子，受光素子）とコアとを光伝播可能に位置合わせする必要がある。

そこで、上記光学素子とコアとの位置合わせを簡単にできる方法が、従来より提案されている（例えば、特許文献１参照）。その方法は、位置合わせ用の孔部が形成された位置合わせ部材を、光導波路の端部に取り付け、上記孔部に嵌合する位置合わせ用のピンを、光学素子ユニットに形成し、上記位置合わせ部材の孔部と上記光学素子ユニットのピンとを嵌合することにより、光導波路のコアと光学素子とを自動的に光伝播可能に位置合わせする方法である。

特開２００９−２２３０６３号公報

しかしながら、上記方法は、位置合わせを簡単にできるものの、光伝播が適正にならないことがあった。すなわち、上記方法では、位置合わせ部材を光導波路に取り付ける必要があり、その際に、それら位置合わせ部材と光導波路との間に位置ずれが生じる場合がある。この位置ずれが生じていると、たとえ、上記位置合わせ部材の孔部と上記光学素子ユニットのピンとを嵌合したとしても、光導波路のコアと、上記光学素子ユニットの光学素子とは、位置合わせされていないことになり、適正な光伝播ができない。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光電気混載ユニットの光導波路のコアと光学素子ユニットの光学素子との位置合わせが簡単かつ正確になっている光電気混載モジュールの提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の光電気混載モジュールは、光学素子が実装された光学素子ユニットと、電気回路基板と光導波路とが積層された光電気混載ユニットと、ボードとを備え、上記光学素子ユニットと上記光電気混載ユニットとが、光伝播可能に結合され、かつ、上記光学素子ユニットが上記ボードに電気的に接続された状態で取り付けられた光電気混載モジュールであって、上記光学素子ユニットが、上記光電気混載ユニットの一端部を挿入する挿入凹部が形成されたコネクタ本体と、その挿入凹部に実装された上記光学素子と、上記挿入凹部を形成する底部，天井部および側壁に埋設された電気配線と、上記挿入凹部において上記光学素子に対して所定位置に位置決め形成された位置合わせ用の凸部とを備え、上記光電気混載ユニットが、上記光導波路の光路用コアの端面に対してその側面の所定位置に位置決め形成された凹部を備え、上記光電気混載ユニットの表面において上記凹部の凹状開口に沿った状態で凹部位置決め用配線が形成されており、上記光学素子ユニットと上記光電気混載ユニットとの結合が、上記光学素子ユニットの上記凸部と上記光電気混載ユニットの上記凹部とを嵌合させた状態でなされ、その結合により、上記光学素子と上記光路用コアとが光伝播可能に位置合わせされた状態になっており、上記コネクタ本体の電気配線が、そのコネクタ本体の上記底部から上記側壁内部を経て上記天井部に至って埋設されており、その電気配線を介して、上記ボードと上記光電気混載ユニットとが電気的に接続されているという構成をとる。

本発明の光電気混載モジュールは、光学素子ユニットの位置合わせ用の嵌合部と光電気混載ユニットの被嵌合部とを嵌合させた状態で、それら光学素子ユニットと光電気混載ユニットとを結合させたものとなっている。ここで、上記光学素子ユニットでは、光学素子と位置合わせ用の上記嵌合部とが、互いに位置決めされた位置関係になっている。また、上記光電気混載ユニットでは、コアの端面と上記被嵌合部とが、互いに位置決めされた位置関係になっている。そのため、上記光学素子ユニットと上記光電気混載ユニットとが結合した状態では、上記嵌合部と上記被嵌合部とが嵌合していることから、上記光学素子ユニットの光学素子と、上記光電気混載ユニットのコアとが、自動的に光伝播可能に位置合わせされた状態になる。すなわち、本発明の光電気混載モジュールは、光学素子ユニットの位置合わせ用の嵌合部と光電気混載ユニットの被嵌合部とを嵌合させるという簡単な作業により、コアと光学素子とが正確に位置合わせされ、適正な光伝播が可能になる構造となっている。

特に、上記被嵌合部が、上記光電気混載ユニットの側面に形成された凹部であり、上記嵌合部が、上記光電気混載ユニットの凹部と嵌合する凸部であるため、上記嵌合部と上記被嵌合部との嵌合構造を簡単な構造とすることができる。

本発明の光電気混載モジュールの第１の実施の形態を模式的に示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその縦断面図である。 上記光電気混載モジュールを構成するコネクタを模式的に示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその縦断面図である。 上記光電気混載モジュールを構成する光電気混載ユニットを模式的に示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその縦断面図である。 上記光電気混載モジュールを構成するボードを模式的に示す縦断面図である。 （ａ）〜（ｂ）は、上記コネクタの作製工程を模式的に示す説明図である。 （ａ）〜（ｆ）は、上記光電気混載ユニットの作製工程を模式的に示す説明図である。 （ａ）〜（ｂ）は、上記ボードの作製工程を模式的に示す説明図である。 上記コネクタと上記光電気混載ユニットとの結合工程を模式的に示す縦断面図である。 本発明の光電気混載モジュールの第１の参考形態を模式的に示す縦断面図である。 本発明の光電気混載モジュールの第２の実施の形態を模式的に示す縦断面図である。 本発明の光電気混載モジュールの第２の参考形態を模式的に示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその縦断面図である。 本発明の光電気混載モジュールを構成する光電気混載ユニットの変形例を模式的に示す縦断面図である。 上記光電気混載ユニットの被嵌合部の第１変形例を模式的に示す拡大縦断面図である。 上記光電気混載ユニットの被嵌合部の第２変形例を模式的に示す拡大縦断面図である。 （ａ）は、上記光電気混載ユニットの被嵌合部の第３変形例を模式的に示す拡大縦断面図であり、（ｂ）は、上記光電気混載ユニットの被嵌合部の第４変形例を模式的に示す拡大縦断面図である。

つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。

図１（ａ）は、本発明の光電気混載モジュールの第１の実施の形態を模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）は、その縦断面図である。なお、図１（ａ）では、構成要素の配置等をわかり易くするため、一部の構成のみを図示している。この実施の形態の光電気混載モジュールは、位置合わせ用の凸部（嵌合部）１ａを有するコネクタ（光学素子ユニット）１と、その位置合わせ用の凸部１ａを嵌合するための凹部（被嵌合部）２ａを有する光電気混載ユニット２と、上記コネクタ１を取り付けるボード３とを、個別に作製し、上記コネクタ１の位置合わせ用の凸部１ａと、上記光電気混載ユニット２の凹部２ａとを嵌合し、その状態で、上記コネクタ１を上記ボード３に取り付けることにより、上記コネクタ１と上記光電気混載ユニット２と上記ボード３とを結合して一体化したものとなっている。なお、この実施の形態では、上記コネクタ１の底部と上記光電気混載ユニット２との間の隙間に、スペーサ５を嵌め込み、上記コネクタ１に対し上記光電気混載ユニット２を固定している。また、上記光電気混載モジュールの使用時は、その光電気混載モジュールの向き（上下左右）は、図１（ｂ）に示すものだけでなく、図１（ｂ）の上下を逆にしたり横にしたり、図１（ｂ）の左右を上下にしたり等してもよい。

ここで、上記コネクタ１には、光学素子１３が、位置合わせ用の凸部１ａに対して所定位置に位置決め実装されている。また、上記光電気混載ユニット２には、光導波路Ｗのコア２５の一端面（光反射面２５ａ）が、凹部２ａに対して所定位置に位置決め形成されている。このため、上記光電気混載モジュールでは、上記位置合わせ用の凸部１ａと上記凹部２ａとの嵌合（上記コネクタ１と上記光電気混載ユニット２との結合）により、光学素子１３とコア２５の一端面（光反射面２５ａ）とが、自動的に正確に位置合わせされ、光伝播可能に配置されるようになっている。なお、上記ボード３と上記コネクタ１との位置合わせは、高度な精度は要しない。

より詳しく説明すると、上記コネクタ１は、その平面図を図２（ａ）に、その縦断面図を図２（ｂ）に示すように、コネクタ本体１１と、このコネクタ本体１１に形成された電気配線１２と、この電気配線１２と電気的に接続された光学素子１３とを備えている。そして、上記コネクタ本体１１は、上記光電気混載ユニット２の一端部を挿入する挿入凹部１１ｂを備え、その挿入凹部１１ｂの奥方の側壁面の下部に、光学素子１３が実装され、その挿入凹部１１ｂの向かい合う二つの側壁面〔図２（ａ）では上下面〕の上部に、上記位置合わせ用の凸部１ａが形成されている。この実施の形態では、上記凸部１ａは、平面視四角形状に形成されている。また、電気配線１２は、コネクタ本体１１の底部を貫通するものと、底部から側壁内部を経て天井部に至るものとが形成されており、そのうち、底部を貫通する電気配線１２に、上記光学素子１３が電気的に接続されている。

上記光電気混載ユニット２は、その平面図を図３（ａ）に、その縦断面図を図３（ｂ）に示すように、電気回路基板Ｅ〔図３（ｂ）では上側部分〕と光導波路Ｗ〔図３（ｂ）では下側部分〕とが積層され、一端部が、コア２５の軸方向に対して４５°傾斜した傾斜面に形成されたものとなっている。そのうち、電気回路基板Ｅは、絶縁性シート（絶縁層）２１と、この絶縁性シート２１の上面に形成された電気配線２２および凹形状の凹部位置決め用配線２３とを備えている。一方、光導波路Ｗは、上記電気回路基板Ｅの絶縁性シート２１の下面に形成されたアンダークラッド層２４と、このアンダークラッド層２４の下面に所定パターンの線状に形成された光路用のコア２５と、このコア２５を被覆した状態で上記アンダークラッド層２４の下面に形成されたオーバークラッド層２６とを備えている。そして、上記光電気混載ユニット２の両側〔図３（ａ）では上側および下側〕に、上記位置合わせ用の凸部１ａと嵌合する上記凹部２ａが形成されている。これら凹部２ａは、上記コネクタ１に形成された位置合わせ用の凸部１ａ〔図２（ａ），（ｂ）参照〕に対応した位置に形成され、その幅は、上記位置合わせ用の凸部１ａの幅よりも僅かに大きく形成されている。この実施の形態では、上記凹部２ａは、平面視四角形状に形成されている。また、上記光電気混載ユニット２が上記コネクタ１に結合した状態〔図１（ａ），（ｂ）参照〕で、上記光電気混載ユニット２の電気配線２２の一部は、上記コネクタ１の天井部の電気配線１２と、電気的に接続されるようになっている。

上記ボード３は、その縦断面図を図４に示すように、絶縁性基板３１と、この絶縁性基板３１の表面に形成された電気配線３２とを備えている。そして、上記光電気混載ユニット２を結合した上記コネクタ１が上記ボード３に取り付けられた状態〔図１（ａ），（ｂ）参照〕で、上記ボード３の電気配線３２の一部は、上記コネクタ１の底部の電気配線１２と、電気的に接続されるようになっている。

上記光電気混載モジュールは、下記の（１）〜（４）の工程を経て製造される。
（１）上記コネクタ１を作製する工程〔図５（ａ）〜（ｂ）参照〕。
（２）上記光電気混載ユニット２を作製する工程〔図６（ａ）〜（ｆ）参照〕。
（３）上記ボード３を作製する工程〔図７（ａ）〜（ｂ）参照〕。
（４）上記コネクタ１に上記光電気混載ユニット２の一端部を結合した後（図８参照）、その状態で、そのコネクタ１を上記ボード３に取り付ける工程。

〔（１）コネクタ１の作製工程〕
上記（１）のコネクタ１の作製工程について説明する。まず、金属板を打ち抜いた後、それを折り曲げる等して、電気配線１２〔図５（ａ）参照〕を形成する。ついで、図５（ａ）に示すように、上記電気配線１２を埋め込むようにして、型成形により、樹脂製のコネクタ本体１１を形成する。このコネクタ本体１１には、前記位置合わせ用の凸部１ａが一体的に形成されている。そして、図５（ｂ）に示すように、上記位置合わせ用の凸部１ａを基準とした適正な位置に、光学素子１３を実装する。このようにして、コネクタ１が作製される。

〔（２）光電気混載ユニット２の作製工程〕
上記（２）の光電気混載ユニット２の作製工程について説明する。まず、ポリイミド樹脂等の絶縁性材料からなる絶縁性シート２１〔図６（ａ）参照〕を準備する。この絶縁性シート２１の厚みは、例えば、５〜１５μｍの範囲内に設定される。

ついで、図６（ａ）に示すように、上記絶縁性シート２１の片面〔図６（ａ）では上面〕に、電気配線２２と、凹形状の凹部位置決め用配線２３とを、同時に形成する。これら電気配線２２および凹部位置決め用配線２３の形成は、例えば、セミアディティブ法により行われる。

すなわち、上記セミアディティブ法では、まず、上記絶縁性シート２１の片面に、スパッタリングまたは無電解めっき等により金属層（厚み６０〜２６０ｎｍ程度）を形成する。この金属層は、後の電解めっきを行う際のシード層（電解めっき層形成の素地となる層）となる。ついで、上記絶縁性シート２１およびシード層からなる積層体の両面に、感光性レジストをラミネートした後、上記シード層が形成されている側の感光性レジストに、フォトリソグラフィ法により上記電気配線２２および凹部位置決め用配線２３のパターンの孔部を同時に形成し、その孔部の底に上記シード層の表面部分を露呈させる。つぎに、電解めっきにより、上記孔部の底に露呈した上記シード層の表面部分に、電解めっき層（厚み５〜２０μｍ程度）を積層形成する。そして、上記感光性レジストを水酸化ナトリウム水溶液等により剥離する。その後、上記電解めっき層が形成されていないシード層部分をソフトエッチングにより除去し、残存したシード層と電解めっき層とからなる積層部分を上記電気配線２２および凹形状の凹部位置決め用配線２３に形成する。

そして、図６（ｂ）に示すように、上記凹形状の凹部位置決め用配線２３の凹所部（凹部形成予定部）の絶縁性シート２１の部分を、ケミカルエッチング液を用いてエッチングすることにより除去し、前記凹部２ａの一部分となる第１凹部２１ａを形成する。この第１凹部２１ａの形成方法は、例えば、露光機のカメラで、電気配線２２側の面と、絶縁性シート２１側の面とを撮影し、その画像を基に、上記電気配線２２側の凹形状の凹部位置決め用配線２３を目印として、凹部形成予定部の裏面側の位置を適正に位置決めする。ついで、その絶縁性シート２１側のうち、上記凹部形成予定部を除く部分を、ドライフィルムレジスト（図示せず）で覆う。つぎに、露呈している上記凹部形成予定部の絶縁性シート２１の部分を、ケミカルエッチング液を用いてエッチングすることにより除去する。その除去部分が上記第１凹部２１ａに形成される。その後、上記ドライフィルムレジストを水酸化ナトリウム水溶液等により剥離する。このようにして、電気回路基板Ｅを得る。

つぎに、図６（ｃ）に示すように、上記絶縁性シート２１の、電気配線形成面と反対側の面〔図６（ｃ）では下面〕に、フォトリソグラフィ法により、アンダークラッド層２４を形成する。このとき、アンダークラッド層２４に、上記第１凹部２１ａと同軸的に第２凹部２４ａが形成されるようにする。このアンダークラッド層２４の形成材料としては、感光性エポキシ樹脂等の感光性樹脂が用いられる。アンダークラッド層２４の厚みは、例えば、５〜５０μｍの範囲内に設定される。

ついで、図６（ｄ）に示すように、上記アンダークラッド層２４の表面に、フォトリソグラフィ法により、所定パターンのコア２５を形成する。このとき、コア２５の形成に用いるフォトマスクは、上記凹部位置決め用配線２３と同時に形成したアライメントマークを基準として位置決めするように形成されている。すなわち、上記フォトマスクを用いて形成されたコア２５は、上記第１凹部２１ａに対して適正な位置に形成される。また、コア２５は、上記アンダークラッド層２４の第２凹部２４ａを避けて形成される。コア２５の寸法は、例えば、高さが２０〜１００μｍの範囲内に設定され、幅が２０〜１００μｍの範囲内に設定される。

そして、図６（ｅ）に示すように、上記コア２５を被覆するよう、上記アンダークラッド層２４の表面に、フォトリソグラフィ法により、オーバークラッド層２６を形成する。このとき、オーバークラッド層２６に、上記第１および第２凹部２１ａ，２４ａと同軸的に第３凹部２６ａが形成されるようにする。これら第１〜第３凹部２１ａ，２４ａ，２６ａの連続凹部が前記凹部２ａである。このオーバークラッド層２６の厚み（アンダークラッド層２４の表面からの厚み）は、例えば、コア２５の厚みを上回り１０００μｍ以下の範囲内に設定される。このようにして、光導波路Ｗが形成される。

その後、図６（ｆ）に示すように、上記電気回路基板Ｅと上記光導波路Ｗとからなる積層体の一端部を、上記アライメントマークを基準として、レーザまたは刃等を用い、コア２５の軸方向に対して４５°傾斜した傾斜面になるよう切断する。その傾斜面に位置するコア２５の一端面が光反射面２５ａに形成される。この光反射面２５ａは、上記凹部位置決め用配線２３と同時に形成したアライメントマークを基準として形成されていることから、上記第１凹部２１ａに対して適正な位置に形成される。このようにして、上記凹部２ａに対してコア２５の光反射面２５ａが所定位置に形成された光電気混載ユニット２が作製される。

〔（３）ボード３の作製工程〕
上記（３）のボード３の作製工程について説明する。まず、図７（ａ）に示すように、絶縁性基板３１を準備する。ついで、図７（ｂ）に示すように、その絶縁性基板３１の表面に、電気配線３２を形成する。このようにして、絶縁性基板３１と電気配線３２とを備えたボード３が作製される。

〔（４）コネクタ１と光電気混載ユニット２との結合工程、およびその後のコネクタ１のボード３への取り付け工程〕
つぎに、コネクタ１と光電気混載ユニット２とを結合する。この結合は、図８に示すように、コネクタ１の挿入凹部１１ｂに、光電気混載ユニット２の傾斜面に形成された一端部を挿入した後（矢印Ｄ１参照）、その挿入凹部１１ｂの天井部側に移動させ（矢印Ｄ２参照）、その挿入凹部１１ｂ内に形成された位置合わせ用の凸部１ａと、上記光電気混載ユニット２の凹部２ａとを嵌合させることにより行う。その後、上記コネクタ１と上記光電気混載ユニット２との間の隙間に、スペーサ５を嵌め込む〔図１（ｂ）参照〕。そして、上記コネクタ１を上記ボード３〔図１（ｂ）参照〕に取り付ける。このようにして、目的とする光電気混載モジュール〔図１（ａ），（ｂ）参照〕が作製される。

ここで、先に述べたように、上記コネクタ１では、光学素子１３と位置合わせ用の凸部１ａとが互いに位置決めされた位置関係になっている。また、上記光電気混載ユニット２では、コア２５の一端面（光反射面２５ａ）と凹部２ａとが互いに位置決めされた位置関係になっている。そのため、上記のように、上記コネクタ１の位置合わせ用の凸部１ａと上記光電気混載ユニット２の凹部２ａとを嵌合させて、上記コネクタ１と上記光電気混載ユニット２とを結合すると、光学素子１３とコア２５の一端面（光反射面２５ａ）とが、自動的に正確に位置合わせされ、光伝播可能となる。

そして、このように、上記コネクタ１の位置合わせ用の凸部１ａと上記光電気混載ユニット２の凹部２ａとを嵌合させるという簡単な作業により、上記コネクタ１と上記光電気混載ユニット２とを光伝播可能に結合できるため、上記光電気混載モジュールは、生産性に優れたものとなっている。

図９は、本発明の光電気混載モジュールの第１の参考形態を模式的に示す縦断面図である。この参考形態の光電気混載モジュールは、図１（ａ），（ｂ）に示す上記第１の実施の形態において、コネクタ１に形成されている位置合わせ用の凸部１ａが、側壁面の下部に形成されている。そのため、光電気混載ユニット２が、その上下方向を、上記第１の実施の形態〔図１（ｂ）参照〕と逆にした状態（電気回路基板Ｅが下、上記光導波路Ｗが上）で、コネクタ１に嵌合している。そのため、光路となる電気回路基板Ｅの絶縁性シート２１の部分に、光路用の貫通孔２１ｂが形成されている。また、コネクタ１の電気配線１２は、コネクタ本体１１の底部を貫通して形成されており、その電気配線１２に、光電気混載ユニット２の電気配線２２の一部が電気的に接続されている。そして、コネクタ１の天井部と上記光電気混載ユニット２との間の隙間に、スペーサ５を嵌め込み、上記コネクタ１に対し上記光電気混載ユニット２を固定している。それ以外の部分は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。そして、上記第１の実施の形態と同様の作用・効果を奏する。

図１０は、本発明の光電気混載モジュールの第２の実施の形態を模式的に示す縦断面図である。この実施の形態の光電気混載モジュールは、図１（ａ），（ｂ）に示す上記第１の実施の形態において、コネクタ１に形成されている位置合わせ用の凸部１ａが、側壁面の下部に形成されており、コネクタ１の天板部が、開閉自在または着脱自在になっている。そして、コネクタ１への光電気混載ユニット２の結合は、上記コネクタ１の天板部を開けた状態または取り外した状態で、上記位置合わせ用の凸部１ａに、図１０の上方から、光電気混載ユニット２の凹部２ａを、光導波路Ｗの側から嵌合させ、その後、上記コネクタ１の天板部を閉じるまたは取り付けるようにして行われる。それ以外の部分は、上記第１の実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。そして、上記第１の実施の形態と同様の作用・効果を奏する。

なお、上記第１および第２の実施の形態ならびに第１の参考形態では、コネクタ１に光電気混載ユニット２を結合した後に、そのコネクタ１をボード３に取り付けたが、順番は、その逆でもよく、コネクタ１をボード３に取り付けた後に、そのコネクタ１に光電気混載ユニット２を結合してもよい。

図１１（ａ）は、本発明の光電気混載モジュールの第２の参考形態を模式的に示す平面図であり、図１１（ｂ）は、その縦断面図である。なお、図１１（ａ）では、構成要素の配置等をわかり易くするため、一部の構成のみを図示している。この実施の形態の光電気混載モジュールは、図９に示す上記第１の参考形態において、コネクタ１（図９参照）が構成されておらず、光学素子１３がボード（光学素子ユニット）３に実装されている。そして、光電気混載ユニット２の凹部２ａに嵌合させる位置合わせ用の凸部４ａは、上記光学素子１３を封止する透明封止樹脂部４の両側に上に突出した状態で形成されている。そのため、光学素子１３とコア２５の一端面（光反射面２５ａ）との光伝播可能な位置合わせは、上記透明封止樹脂部４に形成された位置合わせ用の凸部４ａと、上記光電気混載ユニット２の凹部２ａとの嵌合により行う。また、ボード３の電気配線３２の一部と光電気混載ユニット２の電気配線２２の一部とが電気的に接続されるよう、それらの間に、金属等の導電性材料からなる導電性部材６が設けられている。それ以外の部分は、上記第１の参考形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。そして、上記第１の参考形態と同様の作用・効果を奏する。

上記位置合わせ用の凸部４ａを有する透明封止樹脂部４の形成は、例えば、つぎのようにして行われる。すなわち、まず、上記透明封止樹脂部４の形状の型面を有する透光性の成形型を、ボード３に実装された光学素子１３を利用して（光学素子１３を位置決め基準として）、位置決めした状態で、そのボード３の表面に密着させる。ついで、上記成形型の型面と上記ボード３の表面とで囲まれた成形空間に、光硬化性の封止樹脂を注入する。そして、上記成形型を透して紫外線を上記封止樹脂に照射し、その封止樹脂を硬化させる。その後、脱型し、上記透明封止樹脂部４を得る。このようにして形成された透明封止樹脂部４では、上記位置合わせ用の凸部４ａは、上記光学素子１３に対して所定位置に位置決め形成されている。

なお、上記各実施の形態および各参考形態では、コア２５の一端面を光反射面２５ａに形成したが、その光反射面２５ａが形成されるコア２５は、光路用であり、光路に用いられないコアではない。そのため、例えば、図１２に示すような、端部に光路として用いられないコアが形成されている光電気混載ユニット２でも、光反射面２５ａは、光路用のコア２５の一端面に形成されていることとなる。すなわち、そのような図１２に示す光電気混載ユニット２も、本発明を構成する光電気混載ユニットに含まれる。

また、上記各実施の形態および各参考形態では、位置合わせ用の凸部１ａ，４ａと、それと嵌合する凹部２ａとを２組形成したが、１組でもよいし、３組以上でもよい。また、上記各実施の形態および各参考形態を示す図面では、上記凸部１ａ，４ａと上記凹部２ａとを略同じ高さに図示しているが、上記凸部１ａ，４ａの高さは、上記凹部２ａの高さに対し、高くてもよいし、低くてもよい。さらに、上記各実施の形態および各参考形態では、上記凸部１ａ，４ａおよび上記凹部２ａの平面視形状を四角形状としたが、三角形状等の他の多角形でもよいし、円弧状等でもよい。

そして、上記各実施の形態および各参考形態では、位置合わせ用の凸部１ａ，４ａをコネクタ１（第１および第２の実施の形態ならびに第１参考形態）または透明封止樹脂部４（第２の参考形態）に形成し、それと嵌合する凹部２ａを光電気混載ユニット２に形成したが、参考形態として、上記凸部１ａ，４ａと凹部２ａとを逆にしてもよい。すなわち、位置合わせ用の凸部を光電気混載ユニット２に形成し、それと嵌合する凹部をコネクタ１または透明封止樹脂部４に形成してもよい。

また、上記各実施の形態および各参考形態では、凹部２ａの幅を、そこに嵌合する位置合わせ用の凸部１ａ，４ａの幅よりも僅かに大きく形成したが、図１３に示すように、電気回路基板Ｅの絶縁性シート２１を、凹部２ａの内側に僅かに突出するように形成してもよい。このようにすると、その凹部２ａに位置合わせ用の凸部１ａ，４ａ（凸部４ａは図１３では図示せず）を嵌合させる際に（図１０に示す第２の実施の形態では嵌合方向が図１３と逆で光導波路Ｗの側から嵌合させる。以降の図でも同様。）、上記突出した絶縁性シート２１の部分が、位置合わせ用の凸部１ａ，４ａの外周面と、凹部２ａの内周面との間の僅かの隙間を埋め、上記位置合わせ用の凸部１ａ，４ａの嵌合を安定させることができる。

特に、第１および第２の実施の形態では、図１４に示すように、凹部位置決め用配線２３の表面側部分を、切削や研磨等により、表面から深くなるにつれて徐々に隙間が狭くなるような傾斜面に形成してもよい。このようにすると、凹部２ａに凸部１ａ，４ａ（凸部４ａは図１４では図示せず）を嵌合させる際に、その凸部１ａ，４ａの軸を、凹部２ａの中心軸に合わせ易くなり、高度な精度で位置合わせし易くなる。

また、図１５（ａ）に示すように、コア２５〔図６（ｄ）参照〕形成と同時に、光路として用いられないダミーコア２７を、凹部２ａの周縁部および内周面に沿った状態で形成したり、図１５（ｂ）に示すように、アンダークラッド層２４とダミーコア２７とを、凹部２ａの内周面に沿った状態で形成したりしてもよい。このようにしても、各凹部２ａの内周面に沿った状態で形成した部分が、上記と同様に、位置合わせ用の凸部１ａ，４ａ〔凸部４ａは図１５（ａ），（ｂ）では図示せず〕の外周面と、凹部２ａの内周面との間の僅かの隙間を埋め、上記位置合わせ用の凸部１ａ，４ａの嵌合を安定させることができる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。但し、本発明は、実施例に限定されるわけではない。

上記第１の実施の形態〔図１（ａ），（ｂ）参照〕と同様にして、発光素子が実装されたコネクタと光電気混載ユニットとを個別に作製した後、それらを結合した。ここで、位置合わせ用の凸部の寸法は、幅１．５ｍｍ、奥行き１．５ｍｍ、高さ２．０ｍｍとし、凹部の寸法は、幅１．５５ｍｍ、奥行き１．５５ｍｍ、高さ０．２ｍｍとした。

〔比較例〕
上記実施例において、位置合わせ用の凸部のないコネクタと、凹部のない光電気混載ユニットとを個別に作製した後、コネクタの発光素子からの光を、光電気混載ユニットのコアを通して測定し、その光の強度が最も高い位置で、光電気混載ユニットをコネクタに結合した。

上記実施例では、コネクタと光電気混載ユニットとを結合したと同時に、発光素子とコアとの間で光伝播可能となっていた。それに対し、比較例では、その光伝播を可能にするのに時間を要した。

本発明の光電気混載モジュールは、光学素子ユニットと光電気混載ユニットとの光伝播可能な結合を短時間で行う場合に利用可能である。

Ｅ 電気回路基板
Ｗ 光導波路
１ コネクタ
１ａ 凸部
２ 光電気混載ユニット
２ａ 凹部
１３ 光学素子
２５ コア

Claims (1)

1. 光学素子が実装された光学素子ユニットと、電気回路基板と光導波路とが積層された光電気混載ユニットと、ボードとを備え、上記光学素子ユニットと上記光電気混載ユニットとが、光伝播可能に結合され、かつ、上記光学素子ユニットが上記ボードに電気的に接続された状態で取り付けられた光電気混載モジュールであって、上記光学素子ユニットが、上記光電気混載ユニットの一端部を挿入する挿入凹部が形成されたコネクタ本体と、その挿入凹部に実装された上記光学素子と、上記挿入凹部を形成する底部，天井部および側壁に埋設された電気配線と、上記挿入凹部において上記光学素子に対して所定位置に位置決め形成された位置合わせ用の凸部とを備え、上記光電気混載ユニットが、上記光導波路の光路用コアの端面に対してその側面の所定位置に位置決め形成された凹部を備え、上記光電気混載ユニットの表面において上記凹部の凹状開口に沿った状態で凹部位置決め用配線が形成されており、上記光学素子ユニットと上記光電気混載ユニットとの結合が、上記光学素子ユニットの上記凸部と上記光電気混載ユニットの上記凹部とを嵌合させた状態でなされ、その結合により、上記光学素子と上記光路用コアとが光伝播可能に位置合わせされた状態になっており、上記コネクタ本体の電気配線が、そのコネクタ本体の上記底部から上記側壁内部を経て上記天井部に至って埋設されており、その電気配線を介して、上記ボードと上記光電気混載ユニットとが電気的に接続されていることを特徴とする光電気混載モジュール。

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