JP6430296B2 - 光モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、光モジュールに関する。
光ファイバ伝送用送受信装置(トランシーバともいう)には、電気信号と光信号を変換する光サブアセンブリ(OSA:Optical Sub Assembly)が搭載されている。光サブアセンブリを電気的にメイン基板などと接続する為にフレキシブル配線基板を用いることが知られている。このような、光サブアセンブリにフレキシブル配線基板が接続された構造が特許文献1に開示されている。
特開2012−47823号公報
光サブアセンブリは、リードピンやフィードスルーの回路パターン等からなる複数の接続電極を有している。複数の接続電極は一直線上に並ぶことが多い。フレキシブル配線基板に形成された配線は、パッドやスルーホール等からなる複数の接続端子を有している。光サブアセンブリの接続電極と、フレキシブル配線基板の接続端子は、半田によって接合され、これにより複数の半田接合部が形成される。複数の接続電極が一直線上に並んでいると、複数の半田接合部も一直線上に並ぶ。そのため、フレキシブル配線基板を曲げたときに、配線は、硬い半田接合部に隣接する位置で曲がり易くなっており、応力が集中する。断線を防止するためには、このような応力の集中は避けることが望ましい。
本発明は、フレキシブル配線基板を曲げたときの配線への応力の集中を避けることを目的とする。
(1)本発明に係る光モジュールは、電気信号及び光信号を少なくとも一方から他方に変換するための光サブアセンブリと、フレキシブル配線基板と、前記光サブアセンブリと前記フレキシブル配線基板を電気的に接続する半田と、を含む光モジュールであって、前記光サブアセンブリは、少なくとも一列に並ぶように配列された複数の接続電極を有し、前記フレキシブル配線基板は、柔軟性を有する基板と、前記基板の一方の面に設けられた導電膜と、を有し、前記導電膜は、前記複数の接続電極がそれぞれ前記半田によって接合される複数のパッド部と、前記複数のパッド部が並ぶ列に対して交差する方向に延びる配線部と、を含み、前記複数のパッド部は、前記配線部と電気的に接続する端子部と、前記配線部との電気的接続を避けて前記端子部の両側に位置する少なくとも2つのランド部と、を含み、前記半田は、前記少なくとも2つのランド部のそれぞれに載るランド半田部と、前記端子部に載る端子半田部と、を含み、前記ランド半田部は、前記端子半田部よりも、対応する前記接続電極から、前記配線部が延びる方向に沿って長く拡がる形状である。本発明によれば、ランド半田部が、端子半田部よりも長く拡がる形状であるため、端子半田部に隣接する位置では、配線が曲がり難くなっている。これにより、配線への曲げ応力の集中を防止することができるので、断線対策が図られる。なお、「電気信号及び光信号を少なくとも一方から他方に変換する」とは、電気信号を光信号に変換する場合と、光信号を電気信号に変換する場合と、電気信号を光信号に変換し、かつ、光信号を電気信号に変換する場合を含む。
(2)(1)に記載された光モジュールは、前記少なくとも2つのランド部は、それぞれ、前記端子部よりも、対応する前記接続電極から、前記配線部が延びる方向に沿って長く拡がる形状であることを特徴としてもよい。
(3)(1)又は(2)に記載された光モジュールは、前記フレキシブル配線基板は、前記ランド半田部の、前記端子半田部よりも長く拡がる方向の先端の隣で、前記配線部を覆う保護膜をさらに有することを特徴としてもよい。
(4)(1)から(3)のいずれか1項に記載された光モジュールは、前記複数のパッド部は、相互に平行な第1列及び第2列にそれぞれ並び、前記第1列にある前記端子部に電気的に接続する前記配線部と、前記第2列にある前記端子部に電気的に接続する前記配線部とは、反対方向に延びることを特徴としてもよい。
(5)(1)から(4)のいずれか1項に記載された光モジュールは、前記フレキシブル配線基板は、前記基板の、前記導電膜が設けられた面とは反対側の面に設けられた第2導電膜をさらに有し、前記第2導電膜は、ランドパターン部と、前記ランドパターン部を避ける形状で拡がる面状パターン部と、を含み、前記ランドパターン部は、前記端子部と電気的に接続し、前記面状パターン部は、前記少なくとも2つのランド部と電気的に接続することを特徴としてもよい。
(6)(5)に記載された光モジュールは、前記フレキシブル配線基板は、前記基板を貫通して前記基板の表面及び裏面の電気的接続を図るための複数のスルーホールを有し、前記複数のスルーホールは、前記端子部及び前記ランドパターン部を貫通して電気的接続を図るスルーホールと、前記少なくとも2つのランド部のそれぞれ及び前記面状パターン部を貫通して電気的接続を図るスルーホールと、を含むことを特徴としてもよい。
(7)(6)に記載された光モジュールは、前記半田は、前記複数のスルーホールの内側と、前記ランドパターン部の上と、前記面状パターン部の上にも設けられることを特徴としてもよい。
(8)(6)又は(7)に記載された光モジュールは、前記複数の接続電極は、それぞれ、リードピンであり、前記リードピンは、前記複数のスルーホールのそれぞれに挿入されていることを特徴としてもよい。
本発明の第1の実施形態に係る光モジュールを説明する図である。 図1に示す光モジュールのII−II線断面図である。 図2又は図5に示す光モジュールのIII−III線断面図である。 図2又は図5に示す光モジュールのIV−IV線断面図である。 図2に示す光モジュールの反対側を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係る光モジュールを示す側面図である。 図6に示す光モジュールの平面図である。 図7に示す光モジュールの反対側を示す底面図である。 図7又は図8に示す光モジュールのIX−IX線断面図である。 図7又は図8に示す光モジュールのX−X線断面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光モジュールを説明する図である。光モジュール10は、光サブアセンブリ12を有する。光サブアセンブリ12は、レーザなどの発光素子を内部に有し、電気信号を光信号に変換して光コネクタ16と接続される光ファイバに光信号を送信する光送信モジュール(TOSA; Transmitter Optical SubAssembly)や、内部にフォトダイオードに代表される受光素子を有し、光コネクタ16より受信した光信号を電気信号に変換する光受信モジュール(ROSA; Receiver Optical SubAssembly)、およびその両方の機能を内包したBOSA (Bidirectional Optical Subassembly)などがある。このように光サブアセンブリは、電気信号及び光信号を少なくとも一方から他方に変換するようになっているものである。光サブアセンブリ12には、パッケージ14の気密性を保った状態で電気信号を送信又は/及び受信するためにフィードスルー18が設けられている。
図2は、図1に示す光モジュール10のII−II線断面図である。フィードスルー18は、セラミック基板20及び複数の接続電極22(例えばリードピン)を有する。複数の接続電極22は、少なくとも一列に並ぶように配列されている。図2に示す複数の接続電極22は、二列(つまり複数列)に並び、上段で横方向に一列に並ぶ第1列の接続電極22aと、下段で横方向に一列に並ぶ第2列の接続電極22bを含む。
図3は、図2に示す光モジュール10のIII−III線断面図である。図4は、図2に示す光モジュール10のIV−IV線断面図である。光モジュール10は、フレキシブル配線基板24を有する。フレキシブル配線基板24は、柔軟性を有する基板26を有する。基板26の一方の面には、導電膜28が設けられている。導電膜28は、面状に拡がる面状パターン30(ベタパターン)を有する(図2参照)。
面状パターン30は、少なくとも1つ(例えば複数)の開口32を有している。1つの開口32の内側に、少なくとも1つ(例えば複数)のランドパターン部34が配置されている。導電膜28は、ランドパターン部34を含み、面状パターン部30は、ランドパターン部34を避ける形状で拡がる。ランドパターン部34は、面状パターン部30とは電気的に接続せず、複数のランドパターン部34同士は、電気的に接続されない。
図5は、図2に示す光モジュール10の反対側を示す図である。図3は、図5に示す光モジュール10のIII−III線断面図でもあり、図4は、図5に示す光モジュール10のIV−IV線断面図でもある。
図3〜図5に示すように、基板26の他方の面(図2に示す導電膜28が設けられた面とは反対側の面)には、導電膜36が設けられている。導電膜36は、複数の配線部38を含む。複数の配線部38は、それぞれ、光サブアセンブリ12と図示しないメイン基板との間で電気信号の送信及び/又は受信を行うための伝送路である。尚、一般的には複数の配線部38には高周波や電源ライン等のDC (Direct Current) ラインの電気信号の伝達に使われ、面状パターン30はグランドパターン(接地導体)として使われることが多い。特に配線部38が高周波の伝達のために使われる場合は、他の配線と比べて特性の関係上幅が細く、折り曲げた際の応力集中により断線する懸念がある。
図5に示すように、導電膜36は、複数のパッド部40を含む。複数のパッド部40は、少なくとも一列に並ぶように配列されている。図5に示す複数のパッド部40は、二列(つまり複数列)に並び、上段で横方向に一列に並ぶ第1列のパッド部40aと、下段で横方向に一列に並ぶ第2列のパッド部40bを含む。つまり、複数のパッド部40は、相互に平行な第1列及び第2列にそれぞれ並ぶ。
複数のパッド部40は、配線部38と電気的に接続する端子部42を含む。1つの配線部38と1つの端子部42が電気的に接続されているが、1つの配線部38と複数の端子部42が電気的に接続されてもよいし、複数の配線部38と1つの端子部42が電気的に接続されてもよいし、複数の配線部38と複数の端子部42が電気的に接続されてもよい。
配線部38は、複数のパッド部40が並ぶ列(図5では横方向)に対して交差する方向(図5では縦方向)に延びる。第1列にある端子部42aに電気的に接続する配線部38aは図5では上方向に延び、第2列にある端子部42bに電気的に接続する配線部38bは図5では下方向に延びる。すなわち、延びる方向が反対になっている。
複数のパッド部40は、配線部38との電気的接続を避けて端子部42の両側に位置する少なくとも2つのランド部44を含む。それぞれの列に並ぶ1グループのパッド部40は、一対のランド部44とその間に配置される少なくとも1つ(例えば複数)の端子部42を含む。
ランド部44(詳しくはその表面形状)は、端子部42(詳しくはその表面形状)よりも、配線部38が延びる方向に沿って長く拡がる形状である。それぞれの列に並ぶランド部44及び端子部42は、配線部38が接続する側とは反対側の辺が一直線上に揃うようになっている。端子部42に配線部38が接続する側で、ランド部44は、端子部42よりも長く拡がる。
図3に示すように、端子部42とランドパターン部34は、両者間に基板26を挟んで、少なくとも部分的に重畳する位置に配置されている。図4に示すように、ランド部44と面状パターン部30は、両者間に基板26を挟んで、少なくとも部分的に重畳する位置に配置されている。
フレキシブル配線基板24は、基板26を貫通してその表面及び裏面の電気的接続を図るための複数のスルーホール46を有する。スルーホール46は、基板26の貫通穴48の内面にメッキなどによって設けられた導体からなり、部品を挿入する穴としても使用可能である。スルーホール46は、導電膜28及び導電膜36と同じ材料でこれらと同時に形成することができる。
複数のスルーホール46は、相互に重複する位置にある端子部42及びランドパターン部34を貫通して電気的接続を図るスルーホール46aを含み、これによって端子部42とランドパターン部34とは電気的に接続される。複数のスルーホール46は、相互に重複する位置にあるランド部44及び面状パターン部30を貫通して電気的接続を図るスルーホール46bを含み、これによって少なくとも2つのランド部44と面状パターン部30とは電気的に接続される。
なお、図4及び図5に示すように、ランド部44と面状パターン部30は、これらを構成する材料(導体)が、基板26に形成された孔(ビア)50に連続一体的に入って連結されている。これにより、ランド部44の剥離が防止される。
光サブアセンブリ12の複数の接続電極22(リードピン)は、それぞれ、複数のスルーホール46に挿入されている。図5に示すように、ランド部44は、端子部42よりも、挿入された接続電極22(リードピン)から配線部38が延びる方向に沿って長く拡がる形状である。
光モジュール10は、光サブアセンブリ12(詳しくは接続電極22)とフレキシブル配線基板24(詳しくは端子部42及び面状パターン部30)を電気的に接続する半田52を有する。半田52は、複数のスルーホール46の内側にも設けられ、スルーホール46に挿入された接続電極22を固定する。
図2に示すように、半田52は、ランドパターン部34の上(表面全体)及び面状パターン部30の上(一部の領域)に設けられる。また、図5に示すように、半田52は、端子部42(表面全体)に載る端子半田部54と、ランド部44(表面全体)に載るランド半田部56と、を含む。ランド半田部56は、端子半田部54よりも、対応する接続電極22から、配線部38が延びる方向に沿って長く拡がる形状である。そのため、ランド半田部56がその硬さから曲がり難いため、端子半田部54に隣接する位置では、配線部38が曲がり難くなる。これにより、配線部38への曲げ応力の集中を防止することができるので、断線対策が図られる。
図5に示すように、ランド半田部56の、端子半田部54よりも長く拡がる方向の先端の隣(直線Lの位置)で、配線部38を覆うように保護膜58が設けられている。保護膜58は、ポリイミド樹脂などの柔軟性を有する材料からなる。フレキシブル配線基板24が曲げられたとき、半田が配置された領域は硬いために、曲げ箇所はランド半田部56の、端子半田部54より長く広がる先端の隣(つまり直線Lの位置)が起点となる。その際に、直線Lの位置においては配線部38の上は保護膜58により覆われているため、配線部38に生じる応力が分散されるので、その断線を防止することができる。前述したように配線部38が、高周波が伝達される場合は特に細い配線幅となることがあり、本願発明の実施形態は特に効果を発揮する。
図2に示すように、面状パターン部30も保護膜60によって覆われている。図4に示すように、保護膜60は、面状パターン部30を貫通するスルーホール46bを内側に配置する穴62を有する。穴62は、スルーホール46よりも大きくなっており、内側に半田52を設けられるようになっている。図3に示すように、保護膜60は、開口64を有し、開口64の内側にランドパターン部34が配置される。つまり、保護膜60はランドパターン部34を避けて設けられる。
[第2の実施形態]
図6は、本発明の第2の実施形態に係る光モジュール110を示す側面図である。光モジュール110は、光サブアセンブリ112を有する。光サブアセンブリ112にはフィードスルー118が設けられている。光サブアセンブリ112の詳細は、第1の実施形態で説明した内容が該当する。
図7は、図6に示す光モジュール110の平面図である。図8は、図7に示す光モジュール110の反対側を示す底面図である。図9は、図7又は図8に示す光モジュール110のIX−IX線断面図である。図10は、図7又は図8に示す光モジュール110のX−X線断面図である。
図9又は図10に示すように、フィードスルー118は、複数の接続電極122を有する。接続電極122は、セラミック基板120に設けられた配線パターンの端子である。複数の接続電極122は、一列のみに並ぶように配列されている。フィードスルー118に電気的に接続されるフレキシブル配線基板124は、柔軟性を有する基板126を有する。
図7に示すように、基板126の一方の面(フィードスルー118とは反対側を向く面)には、導電膜136が設けられている。導電膜136は、複数の配線部138を含む。配線部138の詳細(特に延びる方向)は、第1の実施形態で説明した内容が該当する。導電膜136は、複数のパッド部140を含む。複数のパッド部140は、一列のみに並ぶように配列されている。複数のパッド部140は、配線部138と電気的に接続する端子部142を含む。複数のパッド部140は、配線部138との電気的接続を避けて端子部142の両側に位置する少なくとも2つのランド部144を含む。導電膜136(特に、端子部142及びランド部144)の詳細は、第1の実施形態で説明した内容が該当する。
図8(図7の反対側から見た底面図であってフィードスルー118を仮想線で示す)に示すように、基板126の他方の面(フィードスルー118を向く面)には、導電膜128が設けられている。導電膜128は、面状に拡がる面状パターン130(ベタパターン)を有する。面状パターン130の開口132の内側に、少なくとも1つ(例えば複数)のランドパターン部134が配置されている。導電膜128(特に、面状パターン130及びランドパターン部134)の詳細は、第1の実施形態で説明した内容が該当する。
フレキシブル配線基板124は、基板126を貫通してその表面及び裏面の電気的接続を図るための複数のスルーホール146を有する。複数のスルーホール146は、相互に重複する位置にある端子部142及びランドパターン部134を貫通して電気的接続を図るスルーホール146aを含み、これによって端子部142とランドパターン部134とは電気的に接続される。複数のスルーホール146は、相互に重複する位置にあるランド部144及び面状パターン部130を貫通して電気的接続を図るスルーホール146bを含み、これによってランド部144と面状パターン部130とは電気的に接続される。スルーホール146のその他の詳細は、第1の実施形態で説明した内容が該当する。
光モジュール110は、光サブアセンブリ112(詳しくは接続電極122)とフレキシブル配線基板124(詳しくは端子部142及び面状パターン部130)を電気的に接続する半田152を有する。詳しくは、図9及び図10に示すように、複数の接続電極122と、導電膜128(面状パターン130の複数個所及び複数のランドパターン部134)と、の間に半田152が介在する。図8に示すように、半田152は、ランドパターン部134の表面全体及び面状パターン部130の表面の一部に設けられる。組立工程では、フレキシブル配線基板124をフィードスルー118の上に配置し、フィードスルー118とは反対側から、複数のスルーホール146を通して、半田152を設けることができる。その結果、半田152は、スルーホール146の内側にも設けられる(図9及び図10参照)。
図7に示すように、半田152は、端子部142(表面全体)に載る端子半田部154と、ランド部144(表面全体)に載るランド半田部156と、を含む。ランド半田部156は、端子半田部154よりも、対応する接続電極122から、配線部138が延びる方向に沿って長く拡がる形状である。そのため、ランド半田部156がその硬さから曲がり難いため、端子半田部154に隣接する位置では、配線が曲がり難くなる。これにより、配線への曲げ応力の集中を防止することができるので、断線対策が図られる。
図7に示すように、ランド半田部156の、端子半田部154よりも長く拡がる方向の先端の隣(直線Lの位置)で、配線部138を覆うように保護膜158が設けられている。保護膜158は、ポリイミド樹脂などの柔軟性を有する材料からなる。フレキシブル配線基板124が直線Lの位置で曲げられるときに、保護膜158によって、配線部138に生じる応力が分散されるので、その断線を防止することができる。なお、図8に示すように、面状パターン部130も保護膜160によって覆われている。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
10 光モジュール、12 光サブアセンブリ、14 パッケージ、16 光コネクタ、18 フィードスルー、20 セラミック基板、22 接続電極、22a 接続電極、22b 接続電極、24 フレキシブル配線基板、26 基板、28 導電膜、30 面状パターン部、32 開口、34 ランドパターン部、36 導電膜、38 配線部、38a 配線部、38b 配線部、40 パッド部、40a パッド部、40b パッド部、42 端子部、42a 端子部、42b 端子部、44 ランド部、46 スルーホール、46a スルーホール、46b スルーホール、48 貫通穴、50 孔、52 半田、54 端子半田部、56 ランド半田部、58 保護膜、60 保護膜、62 穴、64 開口、110 光モジュール、112 光サブアセンブリ、118 フィードスルー、120 セラミック基板、122 接続電極、124 フレキシブル配線基板、126 基板、128 導電膜、130 面状パターン部、132 開口、134 ランドパターン部、136 導電膜、138 配線部、140 パッド部、142 端子部、144 ランド部、146 スルーホール、146a スルーホール、146b スルーホール、152 半田、154 端子半田部、156 ランド半田部、158 保護膜、160 保護膜。

Claims (8)

  1. 電気信号及び光信号を少なくとも一方から他方に変換するための光サブアセンブリと、
    フレキシブル配線基板と、
    前記光サブアセンブリと前記フレキシブル配線基板を電気的に接続する半田と、
    を含む光モジュールであって、
    前記光サブアセンブリは、少なくとも一列に並ぶように配列された複数の接続電極を有し、
    前記フレキシブル配線基板は、柔軟性を有する基板と、前記基板の第1面に設けられた第1導電膜と、前記基板の前記第1面とは反対側の第2面に設けられた第2導電膜と、前記第2導電膜を覆う保護膜と、を有し、
    前記第1導電膜は、前記複数の接続電極がそれぞれ前記半田によって接合される複数のパッド部と、前記複数のパッド部が並ぶ列に対して交差する方向に延びる配線部と、を含み、
    前記複数のパッド部は、前記配線部と電気的に接続する端子部と、前記配線部との電気的接続を避けて前記端子部の両側に位置する少なくとも2つのランド部と、を含み、
    前記保護膜は、前記少なくとも2つのランド部のそれぞれの一部に重なって前記第2導電膜の一部を露出させる穴を有し、
    前記半田は、前記少なくとも2つのランド部のそれぞれに載るランド半田部と、前記保護膜の前記穴の内側で前記第2導電膜に載る半田部と、前記端子部に載る端子半田部と、を含み、
    前記ランド半田部は、前記保護膜の前記穴及び前記端子半田部よりも、対応する前記接続電極から、前記配線部が延びる方向に沿って長く拡がる形状であることを特徴とする光モジュール。
  2. 請求項1に記載された光モジュールであって、
    前記少なくとも2つのランド部は、それぞれ、前記端子部よりも、対応する前記接続電極から、前記配線部が延びる方向に沿って長く拡がる形状であることを特徴とする光モジュール。
  3. 請求項1又は2に記載された光モジュールであって、
    前記フレキシブル配線基板は、前記ランド半田部の、前記端子半田部よりも長く拡がる方向の先端の隣で、前記配線部を覆う保護膜をさらに有することを特徴とする光モジュール。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載された光モジュールであって、
    前記複数のパッド部は、相互に平行な第1列及び第2列にそれぞれ並び、
    前記第1列にある前記端子部に電気的に接続する前記配線部と、前記第2列にある前記端子部に電気的に接続する前記配線部とは、反対方向に延びることを特徴とする光モジュール。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載された光モジュールであって、
    記第2導電膜は、ランドパターン部と、前記ランドパターン部を避ける形状で拡がる面状パターン部と、を含み、
    前記ランドパターン部は、前記端子部と電気的に接続し、
    前記面状パターン部は、前記少なくとも2つのランド部と電気的に接続することを特徴とする光モジュール。
  6. 請求項5に記載された光モジュールであって、
    前記フレキシブル配線基板は、前記基板を貫通して前記基板の表面及び裏面の電気的接続を図るための複数のスルーホールを有し、
    前記複数のスルーホールは、前記端子部及び前記ランドパターン部を貫通して電気的接続を図るスルーホールと、前記少なくとも2つのランド部のそれぞれ及び前記面状パターン部を貫通して電気的接続を図るスルーホールと、を含むことを特徴とする光モジュール。
  7. 請求項6に記載された光モジュールであって、
    前記半田は、前記複数のスルーホールの内側と、前記ランドパターン部の上と、前記面状パターン部の上にも設けられることを特徴とする光モジュール。
  8. 請求項6又は7に記載された光モジュールであって、
    前記複数の接続電極は、それぞれ、リードピンであり、
    前記リードピンは、前記複数のスルーホールのそれぞれに挿入されていることを特徴とする光モジュール。
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