JP7265460B2

JP7265460B2 - 光モジュール

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Publication number: JP7265460B2
Application number: JP2019175610A
Authority: JP
Inventors: 慈三枝; 裕史中川; 大介村上
Original assignee: CIG Photonics Japan Ltd
Current assignee: CIG Photonics Japan Ltd
Priority date: 2019-09-26
Filing date: 2019-09-26
Publication date: 2023-04-26
Anticipated expiration: 2039-09-26
Also published as: US20210100097A1; JP2021051264A; CN112563339B; CN112563339A; US11102884B2

Description

本発明は、光モジュールに関する。

光モジュールは、光伝送装置に多く用いられ、光信号と電気信号の間の変換を高速で行う機能を提供している。光モジュールは、レーザーダイオードやフォトダイオードを含んだ光サブアッセンブリと制御用のプリント基板（ＰＣＢ）を備えている。光サブアッセンブリとＰＣＢとの電気的な接続には、フレキシブル基板が用いられることがある。フレキシブル基板とＰＣＢは、互いに対向して複数の端子（接続パッド）同士がハンダで接続される。

近年、光モジュールは、複数チャンネルに対応して高機能化及び小型化され、接続パッド間の狭ピッチ化が進んでいる。接続パッド間のハンダによる短絡を防止するために、接続パッド間に絶縁物（ソルダーレジスト）が配置される。例えば、特許文献１では、ソルダーレジストは接続パッドに一部重畳し、特許文献２では、ソルダーレジストは接続パッドに重畳しない。

特開平６－５３６４３号公報特開平７－２８３５２０号公報

基板同士の接続に用いるハンダは、二つの基板に挟まれることとなり、二つの基板との間で縦方向に逃げることができず、横に広がりやすくなる。そのためＩＣの搭載と比べて、接続パッド間の短絡の懸念が高まる。単純に接続パッド間隔を広げることで短絡そのものの防止は可能であるが、狭ピッチ化の要求を満足できない。

ソルダーレジストが接続パッドに一部重畳している構造（特許文献１）を、ＰＣＢ及びフレキシブル基板の両方に適用すれば、ソルダーレジストが広く配置されるので短絡を防止することができ、狭ピッチ化の要求も満足できる。しかし、接続パッドの一部がソルダーレジストに覆われるために、ハンダによる接合領域が狭くなり、インピーダンスのミスマッチによって高周波特性に影響を与える。

本発明は、高周波特性への影響を抑えつつ、短絡を防止することを目的とする。

（１）本発明に係る光モジュールは、光信号及び電気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、第１面を有し、複数の第１パッドを前記第１面に備える第１基板と、第２面を有し、複数の第２パッドを前記第２面に備え、前記複数の第１パッドのそれぞれと前記複数の第２パッドの対応する１つからなる一対のパッドが対向するように配置された第２基板と、対向する前記一対のパッドを接合するハンダと、前記複数の第１パッドの隣同士の間で、前記第１基板の前記第１面に接触して、前記第１面及び前記第２面の間に介在する第１絶縁壁と、前記複数の第２パッドの隣同士の間で、前記第２基板の前記第２面に接触して、前記第１面及び前記第２面の間に介在する第２絶縁壁と、を有し、前記第１絶縁壁及び前記第２絶縁壁は、対向する前記一対のパッドのいずれにも重ならずに、前記第１面及び前記第２面に沿った方向に隣り合っていることを特徴とする。

本発明によれば、第１絶縁壁及び前記第２絶縁壁によって、短絡が防止される。第１絶縁壁及び前記第２絶縁壁は、対向する一対のパッドのいずれにも重ならないので、インピーダンスのミスマッチがなく、高周波特性への影響を抑えることができる。

（２）（１）に記載された光モジュールであって、前記第１絶縁壁は、前記第２基板の前記第２面に接触し、前記第２絶縁壁は、前記第１基板の前記第１面に接触していることを特徴としてもよい。

（３）（１）に記載された光モジュールであって、前記第１絶縁壁は、前記第２基板の前記第２面に接触せず、前記第２絶縁壁は、前記第１基板の前記第１面に接触しない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であって、前記第１絶縁壁及び前記第２絶縁壁は、相互に接触していることを特徴としてもよい。

（５）（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、前記第１絶縁壁及び前記第２絶縁壁は、相互に接触しないことを特徴としてもよい。

（６）（１）から（５）のいずれか１項に記載された光モジュールであって、前記第１絶縁壁は、前記複数の第１パッドの前記隣同士の方向に、前記ハンダの全体に隣り合い、前記第２絶縁壁は、前記複数の第２パッドの前記隣同士の方向に、前記ハンダの全体に隣り合うことを特徴としてもよい。

（７）（１）から（６）のいずれか１項に記載された光モジュールであって、前記第１絶縁壁及び前記第２絶縁壁は、ソルダーレジストからなることを特徴としてもよい。

第１の実施形態に係る光モジュールの斜視図である。第１基板及び第２基板の接続構造の詳細な平面図である。第１基板の詳細な平面図である。第２基板の裏面の詳細な平面図である。図２に示す接続構造のＶ－Ｖ線断面図である。図２に示す接続構造のVI－VI線断面図である。第２の実施形態に係る第１基板及び第２基板の接続構造の断面図である。第３の実施形態に係る第１基板及び第２基板の接続構造の断面図である。

以下に、図面に基づき、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。全図において同一の符号を付した部材は同一又は同等の機能を有するものであり、その繰り返しの説明を省略する。なお、図形の大きさは倍率に必ずしも一致するものではない。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る光モジュールの斜視図である。光モジュール１００は、送信機能及び受信機能を有するトランシーバであり、ＱＳＦＰ-ＤＤ（Quad small form- factor pluggable Double Density）規格に適応しており、伝送レートは４００Ｇｂｉｔ／ｓであるが、他の規格や伝送レートでの使用を限定するものではない。光モジュール１００は、モジュールケース１０２（筺体）と、光サブアセンブリ１０と、第１基板１２と、第２基板１４を含む。

光サブアセンブリ１０は、放熱面となる底部を有するボックス型であり、光信号及び電気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。光サブアセンブリ１０は、例えば、光送信サブアセンブリ１０Ａ及び光受信サブアセンブリ１０Ｂの少なくとも一方である。光サブアセンブリ１０は、複数の半導体素子(送信側ではレーザーダイオード等の発振素子、受信側ではフォトダイオード等の受光素子)を内蔵し、複数チャンネルに対応している。

第１基板１２及び第２基板１４は相互に接続されている。光サブアセンブリ１０と第１基板１２とは、第２基板１４を介して接続される。第１基板１２より電気信号が第２基板１４を介して光送信サブアセンブリ１０Ａへ伝送される。光受信サブアセンブリ１０Ｂより電気信号が第２基板１４を介して第１基板１２へ伝送される。

図２は、第１基板１２及び第２基板１４の接続構造の詳細な平面図である。図３は、第１基板１２の詳細な平面図である。

第１基板１２は、例えばプリント基板（ＰＣＢ）などのリジッド基板である。第１基板１２は、複数の第１パッド１６を第１面１８に備えている。複数の第１パッド１６は、複数の第１接地パッド１６Ａと、複数の第１信号パッド１６Ｂを含む。第１接地パッド１６Ａは、グランドライン２１に電気的に接続されている。第１信号パッド１６Ｂは、第１信号ライン２０に接続されている。第１信号ライン２０、グランドライン２１は、第１絶縁層２２に覆われて保護されている。複数の第１パッド１６のそれぞれは、第１絶縁層２２から少なくとも一部が露出するようになっている。

複数の第１パッド１６の隣同士の間に、第１絶縁壁２４が設けられている。第１絶縁壁２４は、第１基板１２の第１面１８に接触している。第１絶縁壁２４は、ソルダーレジストからなる。第１絶縁壁２４は、第１絶縁層２２の一部であり、最も外側の第１パッド１６の外側にも第１絶縁層２６が配置されている。

図４は、第２基板１４の裏面の詳細な平面図である。第２基板１４は、例えばフレキシブル基板である。第２基板１４は、光サブアセンブリ１０に取り付けられるフィードスルー（図示せず）に接続される。第２基板１４は、第２面２８を有する。第２面２８は、図２に示す表面とは反対の面（裏面）である。第２基板１４は、複数の第２パッド３０を第２面２８に備えている。複数の第２パッド３０は、第２面２８に設けられたグランドプレーン（図示せず）に電気的に接続される第２接地パッド３０Ａと、図２に示す表面に設けられた第２信号ライン３２に接続される第２信号パッド３０Ｂを含む。なお、図示しないグランドプレーン及び第２信号ライン３２は、第２絶縁層３５、第２カバー層３４に覆われて保護される。

複数の第２パッド３０の隣同士の間に第２絶縁壁３６が設けられている。第２絶縁壁３６は、第２基板１４の第２面２８に接触している。第２絶縁壁３６は、ソルダーレジストからなる。第２絶縁壁３６は、第２絶縁層３５の一部であり、最も外側の第２パッド３０の外側にも第２絶縁層３８が配置されている。

図５は、図２に示す接続構造のＶ－Ｖ線断面図である。図６は、図２に示す接続構造のVI－VI線断面図である。

複数の第１パッド１６のそれぞれと複数の第２パッド３０の対応する１つからなる一対のパッドＰは、対向するようになっている。対向する一対のパッドＰは、ハンダ４０で接合されて電気的に接続されている。第２パッド３０は、ビアホール４２を有している。ビアホール４２は、第２基板１４を貫通しており、ハンダ４０を溶融して、第２基板１４の表面（図２）から第２面２８の方向に流し込むことができる。こうして、ハンダ４０は一対のパッドＰの間に設けられる。

第１絶縁壁２４及び第２絶縁壁３６は、第１面１８及び第２面２８の間に介在する。第１絶縁壁２４は、第２基板１４の第２面２８に接触している。第２絶縁壁３６は、第１基板１２の第１面１８に接触している。第１絶縁壁２４及び第２絶縁壁３６は、同じ高さであることが望ましいが、第１パッド１６又は第２パッド３０よりも高ければ、異なる高さでもよい。

第１絶縁壁２４及び第２絶縁壁３６は、対向する一対のパッドＰのいずれにも重ならない。そのため、第１パッド１６又は第２パッド３０の、ハンダ４０による接合領域が狭くならず、インピーダンスのミスマッチによって高周波特性が劣化することもない。

第１絶縁壁２４及び第２絶縁壁３６は、第１面１８及び第２面２８に沿った方向に隣り合って、相互に接触している。これは、第１絶縁壁２４及び第２絶縁壁３６のそれぞれの側面を当てて、第１基板１２及び第２基板１４の位置合わせが行われた結果である。また、第１絶縁壁２４及び第２絶縁壁３６の製造ばらつきや接続時の位置ズレがあっても、隣同士の第１パッド１６の間及び隣同士の第２パッド３０の間に、確実に壁を作ることができる。

第１絶縁壁２４は、複数の第１パッド１６の隣同士の方向に、ハンダ４０の全体に隣り合っている。第２絶縁壁３６は、複数の第２パッド３０の隣同士の方向に、ハンダ４０の全体に隣り合っている。これにより、ハンダ４０の流動による短絡防止の効果が確実に得られる。

なお、第１基板１２及び第２基板１４の組み合わせは、リジッド基板及びリジッド基板、あるいは、フレキシブル基板及びフレキシブル基板であってもよい。または、光サブアッセンブリに取り付けられるフィードスルー（セラミック配線基板）が第２基板であってもよい。

［第２の実施形態］
図７は、第２の実施形態に係る第１基板及び第２基板の接続構造の断面図である。本実施形態では、第１絶縁壁２２４及び第２絶縁壁２３６が相互に接触しないが、それでも二重の壁が形成されるので、ハンダ２４０の溶融時の流動による短絡防止の効果が得られる。

［第３の実施形態］
図８は、第３の実施形態に係る第１基板及び第２基板の接続構造の断面図である。本実施形態では、第１絶縁壁３２４は、第２基板３１４の第２面３２８に接触しない。第２絶縁壁３３６は、第１基板３１２の第１面３１８に接触しない。第１絶縁壁３２４及び第２絶縁壁３３６は、相互に接触しない。

本実施形態でも、二重の壁によって、溶融したハンダ３４０が流動するときのパスを長くすることができ、溶融したハンダ３４０の粘性の特徴も相まって、短絡を確実に防止することができる。

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光サブアセンブリ、１０Ａ光送信サブアセンブリ、１０Ｂ光受信サブアセンブリ、１２第１基板、１４第２基板、１６第１パッド、１６Ａ第１接地パッド、１６Ｂ第１信号パッド、１８第１面、２０第１信号ライン、２１グランドライン、２２第１絶縁層、２４第１絶縁壁、２６第１絶縁層、２８第２面、３０第２パッド、３０Ａ第２接地パッド、３０Ｂ第２信号パッド、３２第２信号ライン、３４第２カバー層、３５第２絶縁層、３６第２絶縁壁、３８第２絶縁層、４０ハンダ、４２ビアホール、１００光モジュール、１０２モジュールケース、２２４第１絶縁壁、２３６第２絶縁壁、２４０ハンダ、３１２第１基板、３１４第２基板、３１８第１面、３２４第１絶縁壁、３２８第２面、３３６第２絶縁壁、３４０ハンダ、Ｐパッド。

Claims

光信号及び電気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、
第１面を有し、複数の第１パッドを前記第１面に備える第１基板と、
第２面を有し、複数の第２パッドを前記第２面に備え、前記複数の第１パッドのそれぞれと前記複数の第２パッドの対応する１つからなる一対のパッドが対向するように配置された第２基板と、
対向する前記一対のパッドを接合するハンダと、
前記第１基板の前記第１面に接触して、前記第１面及び前記第２面の間に介在する複数の第１絶縁壁と、
前記第２基板の前記第２面に接触して、前記第１面及び前記第２面の間に介在する複数の第２絶縁壁と、
を有し、
前記複数の第１絶縁壁は、それぞれ、前記複数の第１パッドの隣同士の間に存在し、
前記複数の第２絶縁壁は、それぞれ、前記複数の第２パッドの隣同士の間に存在し、
前記複数の第１絶縁壁のそれぞれと、前記複数の第２絶縁壁の対応する１つは、一対の絶縁壁を構成し、
前記一対の絶縁壁は、前記第１面及び前記第２面に垂直な方向に一直線上に対向せず、対向する前記一対のパッドのいずれにも重ならずに、前記第１面及び前記第２面に沿った方向に隣り合っていることを特徴とする光モジュール。
請求項１に記載された光モジュールであって、
前記複数の第１絶縁壁は、前記第２基板の前記第２面に接触し、
前記複数の第２絶縁壁は、前記第１基板の前記第１面に接触していることを特徴とする光モジュール。
請求項１に記載された光モジュールであって、
前記複数の第１絶縁壁は、前記第２基板の前記第２面に接触せず、
前記複数の第２絶縁壁は、前記第１基板の前記第１面に接触しないことを特徴とする光モジュール。
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、
前記一対の絶縁壁は、相互に接触していることを特徴とする光モジュール。
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、
前記一対の絶縁壁は、相互に接触しないことを特徴とする光モジュール。
請求項１から５のいずれか１項に記載された光モジュールであって、
前記複数の第１絶縁壁のそれぞれは、前記複数の第１パッドの前記隣同士の方向に、前記ハンダの全体に隣り合い、
前記複数の第２絶縁壁のそれぞれは、前記複数の第２パッドの前記隣同士の方向に、前記ハンダの全体に隣り合うことを特徴とする光モジュール。
請求項１から６のいずれか１項に記載された光モジュールであって、
前記複数の第１絶縁壁及び前記複数の第２絶縁壁は、ソルダーレジストからなることを特徴とする光モジュール。