JPH08274355A - Two-dimensional array-type optical element module - Google Patents
Two-dimensional array-type optical element moduleInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、2次元アレイ型光素子
モジュールに関する。より詳細には、本発明は、複数の
光素子を実装された光素子モジュールであって、特に光
インタコネクション装置において有利に使用することが
できる新規な光素子モジュールの構成に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a two-dimensional array type optical element module. More specifically, the present invention relates to an optical element module in which a plurality of optical elements are mounted, and particularly to a novel optical element module configuration that can be advantageously used in an optical interconnection device.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年急速に利用が拡大している各種情報
機器の応用分野において、特に、画像あるいは映像を取
り扱うシステムや並列コンピュータ等では、従来に比較
すると桁違いに大量のデータを伝送しなければならな
い。また、このような用途で用いられる大規模なシステ
ムの多くは、製造と保守との両方の観点から、機能別あ
るいは製造単位別に個別に製造された上でインタコネク
ション装置によって結合されてシステムとして完成され
ている。そこで、無誘導で高密度な信号伝送が可能な光
ファイバの特徴を活かしてこの種のシステムを構築すべ
く、種々の技術開発が進行しつつある。2. Description of the Related Art In the field of application of various information devices, which are rapidly expanding in use in recent years, particularly in systems for handling images or video, parallel computers, etc., it is necessary to transmit an extremely large amount of data as compared with the conventional one. I have to. In addition, many of the large-scale systems used in such applications are manufactured individually by function or manufacturing unit from the viewpoint of both manufacturing and maintenance, and then combined by an interconnection device to complete the system. Has been done. Therefore, various technological developments are underway to construct a system of this kind by taking advantage of the characteristics of an optical fiber capable of non-induction and high-density signal transmission.
【0003】図9は、メタルワイヤを用いた従来のイン
タコネクション装置を含むシステムの典型的な構成を概
念的に示す図である。FIG. 9 is a diagram conceptually showing a typical configuration of a system including a conventional interconnection device using a metal wire.
【0004】同図に示すように、この種のシステムは、
ひとつの筐体4の中に多数の平行な基板3を収容し、こ
れらの基板どうしあるいは外部の他の装置を、筐体の特
定の面(通常は背面)でインタコネクション装置により
結合している。メタルケーブルを使用した従来のシステ
ムでは、このインタコネクション装置は、基板側に設け
られたコネクタと両端にコネクタ5aを備えたフラット
ケーブル5とにより構成されている。As shown in the figure, this type of system
A large number of parallel boards 3 are housed in one housing 4, and these boards or other external devices are connected by an interconnection device on a specific surface (usually the back surface) of the housing. . In a conventional system using a metal cable, this interconnection device is composed of a connector provided on the board side and a flat cable 5 having connectors 5a at both ends.
【0005】上述のようなインタコネクション装置を光
ファイバを用いて構成した場合、上記のフラットケーブ
ル5が光ファイバに置き換えられる。また、各基板上の
信号処理の多くは電気信号で取り扱われるので、光イン
タコネクション装置と電子回路との間で電気/光または
光/電気変換が不可欠になる。そこで、実際には光/電
気変換または電気/光変換を行う光素子と光信号の伝送
媒体である光ファイバとを一体にした光モジュールが生
産されており、これを電子回路と光ファイバとのインタ
ーフェースに使用することが一般的である。更に、光素
子に不可避に付随する駆動回路や増幅回路等もこの光モ
ジュールに一体に装備されている。このような光モジュ
ールを用いることにより、光ファイバと光素子とを結合
する際に必要な光軸合わせ等の工程を装置の製造現場で
は省略することができ、光システムを効率良く構築する
ことが可能になる。When the interconnection device as described above is constructed by using an optical fiber, the flat cable 5 is replaced by an optical fiber. Further, since most of the signal processing on each board is handled by electric signals, electric / optical or optical / electric conversion is indispensable between the optical interconnection device and the electronic circuit. Therefore, actually, an optical module in which an optical element that performs optical / electrical conversion or electric / optical conversion and an optical fiber that is a transmission medium of an optical signal are integrated is produced. It is commonly used for interfaces. Further, a drive circuit, an amplifier circuit and the like, which are inevitably attached to the optical element, are also integrally provided in the optical module. By using such an optical module, steps such as optical axis alignment required when coupling an optical fiber and an optical element can be omitted at the device manufacturing site, and an optical system can be efficiently constructed. It will be possible.
【0006】しかしながら、上述のような光モジュール
は、その光素子部を基板上に直接に実装して使用するの
で、従来のフラットケーブルを用いたインタコネクト装
置のように容易に着脱することはできない。一方、光フ
ァイバを着脱可能に接続できる光コネクタは既に実用化
されているが、この種の光コネクタは、光ファイバを1
本ずつあるいはせいぜい数本ずつ接続できるに過ぎな
い。前述の並列処理コンピュータ等の新規なアーキテク
チャへの適用を考慮した場合、インタコネクト装置のチ
ャンネル数は1000を越える場合もあり、従来の光コネク
タを使用して光インタコネクト装置を実現することは到
底不可能である。However, since the above-mentioned optical module is used by directly mounting the optical element portion on the substrate, it cannot be easily attached / detached like the conventional interconnect device using a flat cable. . On the other hand, an optical connector to which an optical fiber can be detachably connected has already been put into practical use.
You can only connect one book at a time or at most a few. Considering the application to the new architecture such as the parallel processing computer, the number of channels of the interconnect device may exceed 1000, and it is extremely possible to realize the optical interconnect device using the conventional optical connector. It is impossible.
【0007】このような事態に対して、例えば、複数の
光素子を一体にパッケージングした光素子アレイや、1
本で複数のコアを備えた多芯コアファイバ等が開発され
ている。また、多芯コアファイバを多数内蔵させること
により、1000チャンネルを越えるような光ファイバケー
ブルも開発されている。更に、光ファイバの先端に装着
される光コネクタも、複数の光ファイバの接続端面を2
次元的に配列して物理的な伝送密度を向上させる等、多
くの技術が開発されつつある。In response to such a situation, for example, an optical element array in which a plurality of optical elements are integrally packaged, or 1
In the book, a multi-core fiber including a plurality of cores has been developed. Also, an optical fiber cable with more than 1000 channels has been developed by incorporating many multicore fibers. In addition, the optical connector attached to the tip of the optical fiber also has a connection end face of a plurality of optical fibers with two
Many techniques are being developed, such as dimensionally arraying to improve the physical transmission density.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】一方、光モジュール
は、前述のように、光素子の他に光素子の駆動回路や増
幅器等の電子回路を内蔵しているが、これらの回路はそ
の動作時に不可避に熱を発生する。このような熱は、単
独の光モジュールではそれほど深刻な問題にはならない
が、多チャンネルのインタコネクト装置を構成するため
に多数の光モジュールが集中的に実装された場合には、
全体の発熱量が無視し得ないものとなる。On the other hand, the optical module, as described above, has a built-in electronic circuit such as a drive circuit of the optical element and an amplifier in addition to the optical element. Inevitably generates heat. Such heat is not a serious problem in a single optical module, but when a large number of optical modules are intensively mounted to form a multi-channel interconnect device,
The overall calorific value cannot be ignored.
【0009】特に、光モジュールで使用されている発光
素子や受光素子は一般に温度特性を有している。このた
め、単独の光モジュールで使用している場合には自然冷
却でも深刻な影響がなかったものが、多数の光モジュー
ルを高密度に実装した場合には時間の経過と共に初期の
特性を維持できなくなる。特に、2次元アレイ型の光モ
ジュールでは、内部に位置する光モジュールの温度条件
が不利になるために、ひとつのインタコネクション装置
内で、チャンネル相互で特性にばらつきが生じる。In particular, the light emitting element and the light receiving element used in the optical module generally have temperature characteristics. Therefore, when used in a single optical module, natural cooling did not have a serious effect, but when a large number of optical modules were densely mounted, the initial characteristics could be maintained over time. Disappear. Particularly, in the two-dimensional array type optical module, the temperature condition of the optical module located inside is disadvantageous, so that the characteristics vary among the channels in one interconnection device.
【0010】そこで、本発明は上記従来技術の問題を解
決し、多数の光チャンネルを高密度に取り扱うことを可
能にし、多チャンネルの光インタコネクション装置を実
現し得る新規な2次元アレイ型光素子モジュールを提供
することをその目的としている。Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, makes it possible to handle a large number of optical channels at a high density, and realizes a novel two-dimensional array type optical element capable of realizing a multi-channel optical interconnection device. Its purpose is to provide a module.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、互いに
直角な水平面および垂直面が交互に連続して形成された
階段状の実装面を有する基体と、該基体の水平面と平行
であり且つ該垂直面に直角な入射光軸または出射光軸を
有する複数の光素子を含み該基体の各段にそれぞれ実装
された1次元光素子アレイとを備えることを特徴とする
2次元アレイ型光素子モジュールが提供される。According to the present invention, a base having a stepped mounting surface in which horizontal planes and vertical planes perpendicular to each other are alternately formed, and a base parallel to the horizontal plane of the base and A two-dimensional array type optical element module including a one-dimensional optical element array including a plurality of optical elements having an incident optical axis or an outgoing optical axis perpendicular to a vertical surface and mounted on each stage of the substrate. Will be provided.
【0012】[0012]
【作用】本発明に係る2次元アレイ型光素子モジュール
は、複数の光素子を1次元的に配列してなる光素子アレ
イを、更に、言わば階段状に配置して、全体として光素
子の2次元アレイを構成している点にその主要な特徴が
ある。In the two-dimensional array type optical element module according to the present invention, an optical element array formed by arranging a plurality of optical elements in a one-dimensional manner is further arranged in a so-called staircase form, and the optical element array is formed as a whole. Its main feature is that it constitutes a dimensional array.
【0013】即ち、本発明に係る2次元アレイ型光素子
モジュールでは、各1次元光素子アレイと、主要な放熱
先である実装基板とが、基体を介して熱的には個別に実
装基板に結合される。換言すれば、各1次元光素子アレ
イと実装基板との間には、他の1次元光素子アレイは介
在しない。従って、2次元光素子アレイ全体で、各1次
元光素子アレイに対する熱的な条件が平等になり、多チ
ャンネルの2次元アレイを構成した場合でも各チャンネ
ルの動作条件にばらつきが生じない。That is, in the two-dimensional array type optical element module according to the present invention, each one-dimensional optical element array and the mounting board which is a main heat radiation destination are thermally individually mounted on the mounting board via the base. Be combined. In other words, no other one-dimensional optical element array is interposed between each one-dimensional optical element array and the mounting substrate. Therefore, the thermal conditions for each one-dimensional optical element array are equalized in the entire two-dimensional optical element array, and even when a multi-channel two-dimensional array is configured, there is no variation in the operating conditions of each channel.
【0014】このような本発明に係る2次元アレイ型光
素子モジュールは、階段状の基体を用いて、この基体の
各水平面あるいは各垂直面に各々1次元光素子アレイを
実装することにより構成できる。Such a two-dimensional array type optical element module according to the present invention can be constructed by using a stepped base and mounting the one-dimensional optical element array on each horizontal surface or each vertical surface of the base. .
【0015】尚、このような階段状の基体に光素子アレ
イを実装した場合、各1次元光素子アレイに電気信号を
結合するための配線も設ける必要がある。即ち、1次元
光素子アレイは、それぞれ複数の光素子と共に各光素子
を駆動するための回路等を備えているので、これらの回
路を駆動するための電力や、光素子において光信号に変
換する信号を伝送するための信号線路等を、各光素子毎
に設ける必要がある。但し、GND端子等は複数の光素
子で共用しても差し支えないので、例えば、後述するよ
うに、基体として導電材料あるいは半導体材料を用いた
場合は、基体自体を共通のGNDとして使用してもよ
い。When the optical element array is mounted on such a stepped substrate, it is necessary to provide wiring for coupling an electric signal to each one-dimensional optical element array. That is, since the one-dimensional optical element array includes a plurality of optical elements and circuits for driving the optical elements, the one-dimensional optical element array converts electric power for driving these circuits and optical signals in the optical elements. It is necessary to provide a signal line or the like for transmitting a signal for each optical element. However, since the GND terminal and the like may be shared by a plurality of optical elements, for example, when a conductive material or a semiconductor material is used as the base, the base itself may be used as a common GND, as described later. Good.
【0016】上述のような本発明に係る2次元アレイ型
光素子モジュールの基体は、例えばSi単結晶を加工して
作成することができる。但し、当初より階段状の実装面
を備えた基体を使用した場合、基体への配線の装荷工程
が面倒になる恐れがある。そこで、本発明の好ましい態
様によると、各々が1次元光素子アレイを実装され且つ
配線を装荷された小基板を複数用意して積層することに
より、上記本発明に係る2次元アレイ型光素子モジュー
ルを容易且つ効率良く製造することが可能になる。The substrate of the two-dimensional array type optical element module according to the present invention as described above can be prepared by processing, for example, a Si single crystal. However, when a substrate having a stepped mounting surface is used from the beginning, the process of loading wiring on the substrate may be troublesome. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, a two-dimensional array type optical element module according to the present invention is provided by preparing and stacking a plurality of small substrates each having a one-dimensional optical element array mounted thereon and wiring. Can be manufactured easily and efficiently.
【0017】以下、図面を参照して本発明に係る光イン
タコネクション装置をより具体的に説明するが、以下の
開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技術的範囲
を何ら限定するものではない。Hereinafter, the optical interconnection device according to the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. However, the following disclosure is only one embodiment of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited at all. Not something to do.
【0018】[0018]
【実施例】図1は本発明に係る2次元アレイ型光素子モ
ジュールの具体的な構成例を示す図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing a specific configuration example of a two-dimensional array type optical element module according to the present invention.
【0019】同図に示すように、ここでは、一体に成形
された階段状の実装面を有する基体10の各水平面の各々
の上に、複数の光素子を含む1次元光素子アレイ20が実
装されている。各1次元光素子アレイ20の発光部は、基
体の垂直面と平行な面に形成されており、従って、この
2 次元アレイ型光素子モジュールの前方から向かって見
た場合、各光素子の発光部はマトリックス状に配列され
る。As shown in the figure, here, a one-dimensional optical element array 20 including a plurality of optical elements is mounted on each of the horizontal surfaces of a substrate 10 having a stepwise mounting surface integrally formed. Has been done. The light emitting portion of each one-dimensional optical element array 20 is formed on a surface parallel to the vertical surface of the substrate.
When viewed from the front of the two-dimensional array type optical element module, the light emitting portions of each optical element are arranged in a matrix.
【0020】図2は、図1に示した2次元アレイ型光素
子モジュールを上方から見降ろした図である。FIG. 2 is a view of the two-dimensional array type optical element module shown in FIG. 1 looking down from above.
【0021】同図に示すように、各1次元光素子アレイ
20は、基体10の各水平面の前端近傍に実装されており、
1次元光素子アレイ20に一端を接続された配線30は、各
水平面上で方向を変えて、基体10の側方に向かって延在
している。実際には、この配線30を、基体10の側面に沿
って下方まで延ばすことにより、基体10自体を実装する
実装基板表面の配線に、この配線30を結合することがで
きる。As shown in the figure, each one-dimensional optical element array
20 is mounted near the front end of each horizontal surface of the base body 10,
The wiring 30 whose one end is connected to the one-dimensional optical element array 20 changes its direction on each horizontal plane and extends toward the side of the substrate 10. In practice, the wiring 30 can be coupled to the wiring on the surface of the mounting substrate on which the base 10 itself is mounted by extending the wiring 30 downward along the side surface of the base 10.
【0022】但し、この態様では、基体10の各水平面に
配線30を装荷するための領域をとらなければならないの
で、全体として2次元アレイ型光素子モジュールの実装
寸法が大きくなってしまう。However, in this embodiment, since the area for loading the wiring 30 must be provided on each horizontal surface of the substrate 10, the mounting dimension of the two-dimensional array type optical element module becomes large as a whole.
【0023】図3は、本発明に係る2次元アレイ型光素
子アレイの他の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another structural example of the two-dimensional array type optical element array according to the present invention.
【0024】同図に示すように、この2次元アレイ型光
素子モジュールは、それぞれが1次元光素子アレイ20お
よび配線31a〜31dを装荷された小基板11a〜11dを積
層することにより構成されている。ここで、各小基板11
a〜11dは、下層から上層にいくに従って寸法が短くな
っており、後述するように、最終的に1 次元光素子アレ
イが階段状に配置される。また、この態様では、小基板
11a〜11dの各々に配線21a〜31dが装荷されているの
で、配線の密度が著しく高くなることはない。また、通
常の平坦な基板と同じ工程で配線31a〜31dを形成する
ことができるので、製造は容易である。As shown in the figure, the two-dimensional array type optical element module is constructed by laminating the one-dimensional optical element array 20 and the small substrates 11a to 11d loaded with the wirings 31a to 31d. There is. Here, each small board 11
The dimensions of a to 11d become shorter from the lower layer to the upper layer, and as will be described later, the one-dimensional optical element arrays are finally arranged in a staircase pattern. Also, in this aspect, the small substrate
Since the wirings 21a to 31d are loaded on each of the wirings 11a to 11d, the wiring density does not increase remarkably. Moreover, since the wirings 31a to 31d can be formed in the same process as that of a normal flat substrate, the manufacturing is easy.
【0025】図4は、図3に示した2 次元アレイ型光素
子アレイの完成後のひとつの態様を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing one mode after completion of the two-dimensional array type optical element array shown in FIG.
【0026】同図に示すように、この2次元アレイ型光
素子モジュールでは、自身の前端だけではなく、後端も
階段状に構成されている。従って、光素子モジュール後
端では、各水平面上に配線31a〜31dが露出する。この
ような配線31a〜31dの後端は、通常のボンディングワ
イヤ等を使用して実装基板上の配線と容易に結合するこ
とができるので、取り扱いが容易である。但し、各小基
板11a〜11d毎に寸法が異なるので、生産性の点では不
利である。As shown in the figure, in this two-dimensional array type optical element module, not only its front end but also its rear end is formed in a stepped shape. Therefore, at the rear end of the optical element module, the wirings 31a to 31d are exposed on each horizontal surface. Since the rear ends of the wirings 31a to 31d can be easily coupled to the wirings on the mounting board by using a normal bonding wire or the like, the handling is easy. However, the size of each of the small substrates 11a to 11d is different, which is disadvantageous in terms of productivity.
【0027】図5は、図3に示した2次元アレイ型光素
子モジュールが完成した後の他の態様を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another mode after the two-dimensional array type optical element module shown in FIG. 3 is completed.
【0028】同図に示すように、この光素子モジュール
は、互いに同じ寸法の小基板12を積層して構成されてい
る。ここで、各小基板12は、その上面と下面とにそれぞ
れ配線32、33を備えている。また、1次元光素子アレイ
20は、小基板12の前端近傍に実装されており、上面の配
線32に結合されている。As shown in the figure, this optical element module is constructed by laminating small substrates 12 having the same dimensions. Here, each small board 12 is provided with wirings 32 and 33 on its upper surface and lower surface, respectively. In addition, a one-dimensional optical element array
20 is mounted in the vicinity of the front end of the small board 12 and is coupled to the wiring 32 on the upper surface.
【0029】以上のように構成された2次元アレイ型光
素子モジュールでは、下層の小基板12の上面に装荷され
た配線32が、直上の層の小基板12の下面に装荷された配
線33と電気的に結合され、この下向きの配線33の後端が
各小基板12の後端で下向きに露出する。尚、最上層の小
基板では、小基板上面の配線が直接露出しているが、後
述する接続部材を使用して各層の配線を一括して接続す
るために、図5に示した例では、1次元光素子アレイを
実装していない(配線は装荷されている)ダミーの小基
板を積層している。In the two-dimensional array type optical element module configured as described above, the wiring 32 loaded on the upper surface of the lower small substrate 12 is replaced by the wiring 33 loaded on the lower surface of the small substrate 12 immediately above. Electrically coupled, the rear end of the downward wiring 33 is exposed downward at the rear end of each small board 12. In the uppermost small substrate, the wiring on the upper surface of the small substrate is directly exposed. However, in order to collectively connect the wirings of each layer by using a connecting member described later, in the example shown in FIG. Dummy small substrates on which the one-dimensional optical element array is not mounted (wiring is loaded) are laminated.
【0030】ここで、この2次元アレイ型光素子モジュ
ールの後端と相補的な形状を有する接続部材13等を用意
して、実装基板上の配線と1次元光素子アレイとを接続
することができる。即ち、図5に示した例では、階段状
の端面を有する接続部材13の各水平面には導電材料で形
成されたバンプ35が装荷されており、これを利用して接
続部材上の配線と各1次元光素子アレイとを電気的に結
合することができる。各配線33の後端では電気的な接続
が取れればよいので、この接続は比較的容易である。Here, a connection member 13 having a shape complementary to the rear end of this two-dimensional array type optical element module may be prepared to connect the wiring on the mounting substrate to the one-dimensional optical element array. it can. That is, in the example shown in FIG. 5, bumps 35 made of a conductive material are loaded on each horizontal surface of the connecting member 13 having a stepped end face, and by utilizing this, wiring on the connecting member and each The one-dimensional optical element array can be electrically coupled. This connection is relatively easy because electrical connection can be made at the rear end of each wiring 33.
【0031】図6は、本発明に係る2 次元アレイ型光素
子モジュールの、全く他の構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a completely different configuration example of the two-dimensional array type optical element module according to the present invention.
【0032】同図に示すように、この2次元アレイ型光
素子モジュールは、実装基板40に対して垂直に配置され
た複数の小基板14a〜14dを隣接して配列することによ
り構成されている。各小基板14a〜14dは、実装時に前
側になる表面に1次元光素子アレイ20と配線36a〜36d
をそれぞれ実装されている。従って、各小基板14a〜14
dの構成は、図3に示した2次元アレイ型光素子モジュ
ールの場合とよく似ている。但し、この光素子モジュー
ルでは、小基板14a〜14dの実装面と直角に、即ち、各
小基板14a〜14d上の配線36a〜36dの延在方向と直角
に光が放射されるように各1次元光素子アレイ20が実装
されいてる。As shown in the figure, this two-dimensional array type optical element module is constructed by arranging a plurality of small boards 14a to 14d arranged perpendicularly to the mounting board 40 adjacently. . Each of the small boards 14a to 14d is provided with a one-dimensional optical element array 20 and wirings 36a to 36d on the surface which becomes the front side when mounted.
Have been implemented respectively. Therefore, each of the small boards 14a-14
The configuration of d is very similar to that of the two-dimensional array type optical element module shown in FIG. However, in this optical element module, the light is emitted at a right angle to the mounting surface of the small boards 14a to 14d, that is, at a right angle to the extending direction of the wirings 36a to 36d on each of the small boards 14a to 14d. A three-dimensional optical element array 20 is mounted.
【0033】この構成では、各小基板14a〜14dに結合
された配線36a〜36dの各々が直接実装基板40上まで延
長されているので、この2次元アレイ型光素子モジュー
ル自体を極めて容易に実装基板40上に実装することがて
きる。また、各1次元光素子アレイ20で発生した熱は、
各小基板14a〜14dを介して等しく実装基板40に伝播さ
れるので、各1次元光素子アレイ20を平等な温度条件で
動作させることが可能になる。In this structure, since the wirings 36a to 36d coupled to the small boards 14a to 14d extend directly onto the mounting board 40, the two-dimensional array type optical element module itself can be mounted very easily. It can be mounted on the substrate 40. In addition, the heat generated in each one-dimensional optical element array 20 is
Since the light is evenly propagated to the mounting substrate 40 via each of the small substrates 14a to 14d, it becomes possible to operate each one-dimensional optical element array 20 under an equal temperature condition.
【0034】図7は、本発明に係る2次元アレイ型光素
子モジュールの更に他の態様を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing still another mode of the two-dimensional array type optical element module according to the present invention.
【0035】同図に示すように、この2次元アレイ型光
素子モジュールも、実装基板40に対して垂直に配置され
た複数の小基板14a〜14dを隣接して配列することによ
り構成されている。また、各小基板15a〜15dの寸法を
順次変えることにより、1次元光素子アレイを実装する
ための階段状の実装面を構成している点でも図6に示し
た実施例と共通している。但し、この実施例では、各1
次元光素子アレイ20は小基板15a〜15dの水平端面上に
装荷されている。また、各小基板15a〜15dの各々の間
には、熱伝導率の低い材料で構成された断熱層41が間挿
されている。As shown in the figure, this two-dimensional array type optical element module is also constructed by arranging a plurality of small boards 14a to 14d arranged vertically to the mounting board 40 adjacently. . Also, the stepwise mounting surface for mounting the one-dimensional optical element array is formed by sequentially changing the sizes of the small substrates 15a to 15d, which is also common to the embodiment shown in FIG. . However, in this embodiment, each 1
The dimensional optical element array 20 is loaded on the horizontal end faces of the small substrates 15a to 15d. Further, a heat insulating layer 41 made of a material having a low thermal conductivity is inserted between each of the small substrates 15a to 15d.
【0036】以上のような構成では、各1次元光素子ア
レイ20で発生する熱が、効率良く小基板15a〜15dに伝
播されると共に、各1次元光素子アレイ20および小基板
15a〜15dが、隣接する他のアレイおよび小基板から熱
的な影響を受けないので、それぞれが確実に同じ条件で
動作する。With the above-described structure, the heat generated in each one-dimensional optical element array 20 is efficiently propagated to the small substrates 15a to 15d, and each one-dimensional optical element array 20 and the small substrate are also heated.
Since 15a to 15d are not thermally influenced by other adjacent arrays and small substrates, they are surely operated under the same conditions.
【0037】図8は、本発明に係る2次元アレイ型光素
子モジュールの更に他の構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing still another configuration example of the two-dimensional array type optical element module according to the present invention.
【0038】同図に示すように、この2次元アレイ型光
素子モジュールは、階段状の実装面を有する金属製の基
体41と、この記載41の各水平面上に装荷された絶縁性基
板16と、各絶縁性基板16上に実装された1次元光素子ア
レイ20とから主に構成されている。As shown in the figure, this two-dimensional array type optical element module includes a metal base 41 having a stepped mounting surface, and an insulating substrate 16 loaded on each horizontal surface of the description 41. , A one-dimensional optical element array 20 mounted on each insulating substrate 16 is mainly configured.
【0039】以上のような構成では、金属製基体41を介
して極めて効率のよい放熱が可能なので、各1次元光素
子アレイ20を良好な温度条件の下で動作させることがで
きる。また、1次元光素子アレイ20および絶縁性基板16
は、互いに同じ形状のものを使用することができるの
で、生産性も高い。尚、絶縁性基板16としては、例え
ば、表面に酸化絶縁膜を形成した半導体基板等を用いて
もよいことはいうまでもない。また、この金属製基体41
を、各1次元光素子アレイの共通のGND端子として利
用することもできる。With the above-mentioned structure, since heat can be dissipated very efficiently through the metal base 41, each one-dimensional optical element array 20 can be operated under good temperature conditions. In addition, the one-dimensional optical element array 20 and the insulating substrate 16
Since they can be used in the same shape, the productivity is high. Needless to say, as the insulating substrate 16, for example, a semiconductor substrate having an oxide insulating film formed on its surface may be used. In addition, this metal base 41
Can also be used as a common GND terminal for each one-dimensional optical element array.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る2次元アレイ型光素子モジュールは、その独特の形状
により、光素子、駆動回路等で発生した熱を効率良く放
散することができる。また、各1次元光素子アレイに対
する熱的な条件が概ね平等なので、多チャンネルの光信
号を均等に取り扱うことが可能になる。As described in detail above, the two-dimensional array type optical element module according to the present invention can efficiently dissipate the heat generated in the optical element, the driving circuit, etc. due to its unique shape. . Further, since the thermal conditions for each one-dimensional optical element array are almost equal, it becomes possible to handle multi-channel optical signals evenly.
【0041】更に、半導体加工技術を利用して極めて精
密に、生産性良く製造することができるので、多チャン
ネルの光コネクタ等にも応用が可能である。Further, since it can be manufactured extremely precisely and with high productivity by utilizing the semiconductor processing technology, it can be applied to a multi-channel optical connector or the like.
【図1】本発明に係る2次元アレイ型光素子モジュール
の具体的な構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a specific configuration example of a two-dimensional array type optical element module according to the present invention.
【図2】図1に示した2次元アレイ型光素子モジュール
における配線の装荷状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a loaded state of wiring in the two-dimensional array type optical element module shown in FIG.
【図3】本発明に係る2次元アレイ型光素子モジュール
の他の構成例の構造を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the structure of another configuration example of the two-dimensional array type optical element module according to the present invention.
【図4】図3に示した構造を有する2次元アレイ型光素
子モジュールのひとつの態様を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing one mode of a two-dimensional array type optical element module having the structure shown in FIG.
【図5】図3に示した構造を有する2次元アレイ型光素
子モジュールの他の態様を示す図である。5 is a diagram showing another mode of the two-dimensional array type optical element module having the structure shown in FIG.
【図6】本発明に係る2次元アレイ型光素子モジュール
の他の構成例の構造を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the structure of another configuration example of the two-dimensional array type optical element module according to the present invention.
【図7】図6に示した構造を有する2次元アレイ型光素
子モジュールの他の態様を示す図である。7 is a diagram showing another mode of the two-dimensional array type optical element module having the structure shown in FIG.
【図8】本発明に係る2次元アレイ型光素子モジュール
の更に他の構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing still another configuration example of the two-dimensional array type optical element module according to the present invention.
【図9】メタルケーブルを用いた一般的なインタコネク
ション装置の典型的な構成を概念的に示す図である。FIG. 9 is a diagram conceptually showing a typical configuration of a general interconnection device using a metal cable.
3・・・基板、 4・・・筐体、 5・・・コネクタ、 6・・・支持部材 10・・・基体、 11a〜11d、12、14a〜14d、15a〜15d・・・小基
板、 13・・・接続部材、 16・・・絶縁性基板、 20・・・1次元光素子アレイ、 30、31a〜31d、32、33、36a〜36d、37a〜37d・・
・配線、 35・・・バンプ、 40・・・実装基板、 41・・・金属製基体3 ... Board, 4 ... Casing, 5 ... Connector, 6 ... Support member 10 ... Base, 11a-11d, 12, 14a-14d, 15a-15d ... Small board, 13 ... Connection member, 16 ... Insulating substrate, 20 ... One-dimensional optical element array, 30, 31a to 31d, 32, 33, 36a to 36d, 37a to 37d ...
・ Wiring, 35 ・ ・ ・ Bumps, 40 ・ ・ ・ Mounting board, 41 ・ ・ ・ Metal base
Claims (15)
連続して形成された階段状の実装面を有する基体と、 該基体の水平面と平行であり且つ該垂直面に直角な入射
光軸または出射光軸を有する複数の光素子を含み該基体
の各段にそれぞれ実装された1次元光素子アレイとを備
えることを特徴とする2次元アレイ型光素子モジュー
ル。1. A substrate having a stepwise mounting surface in which horizontal planes and vertical planes perpendicular to each other are alternately formed continuously, and an incident optical axis parallel to the horizontal plane of the substrate and perpendicular to the vertical plane. A two-dimensional array type optical element module comprising a one-dimensional optical element array including a plurality of optical elements each having an emission optical axis and mounted on each stage of the substrate.
おいて、前記配線層が、前記基体の前記水平面上と、前
記基体の側面とに装荷された配線層であることを特徴と
する2次元アレイ型光素子モジュール。2. The optical element module according to claim 1, wherein the wiring layer is a wiring layer loaded on the horizontal surface of the base body and a side surface of the base body. Array type optical element module.
子モジュールにおいて、前記基体が半導体単結晶をエッ
チング加工して形成された一体の部材であることを特徴
とする2次元アレイ型光素子モジュール。3. The optical element module according to claim 1 or 2, wherein the base is an integral member formed by etching a semiconductor single crystal. Element module.
子モジュールにおいて、前記基体が、前記光素子アレイ
を実装する領域を一方の端部近傍に備え、且つ、該光素
子アレイに接続された配線層を装荷された小基板を、複
数重ねることにより形成されていることを特徴とする2
次元アレイ型光素子モジュール。4. The optical element module according to claim 1 or 2, wherein the base has a region for mounting the optical element array near one end, and is connected to the optical element array. It is formed by stacking a plurality of small substrates loaded with the formed wiring layers.
Dimensional array type optical element module.
おいて、前記基体が、前記光素子の出射光軸または入射
光軸を含む平面と平行な小基板を積層することにより構
成されていることを特徴とする2次元アレイ型光素子モ
ジュール。5. The optical element module according to claim 4, wherein the base body is formed by stacking small substrates parallel to a plane including an emission optical axis or an incident optical axis of the optical element. A two-dimensional array type optical element module characterized by:
おいて、前記基体が、前記光素子アレイの奥行きに相当
する長さだけずらして順次積層されていることを特徴と
する光素子モジュール。6. The optical element module according to claim 5, wherein the bases are sequentially stacked with a shift corresponding to a depth of the optical element array.
子モジュールにおいて、 前記基体が、該基体の後方において、より下層の小基板
の後端表面が所定の長さずつ露出するようにそれぞれが
決定された互いに長さの異なる小基板を順次積層して構
成されており、 該小基板の各々には、一端を前記光素子アレイに接続さ
れ、他端が該小基板の後端まで延在する配線層が装荷さ
れていることを特徴とする2次元アレイ型光素子モジュ
ール。7. The optical element module according to claim 5 or 6, wherein the base is such that the rear end surface of a lower small substrate is exposed by a predetermined length behind the base. Each of the small substrates is determined by sequentially stacking small substrates of different lengths, one end of each of the small substrates is connected to the optical element array, and the other end extends to the rear end of the small substrate. A two-dimensional array type optical element module, wherein an extending wiring layer is loaded.
子モジュールにおいて、 前記基体が、互いに同じ長さの小基板を順次積層して構
成されており、 該小基板の各々が、一端を前記光素子アレイに接続され
他端が後方に延在する第1配線層と、隣接する小基板の
該第1配線層に一端が接触し他端が該小基板の後端まで
延在した該第1配線層に対して小基板の裏面に装荷され
た第2配線層とを備えることを特徴とする2次元アレイ
型光素子モジュール。8. The optical element module according to claim 5 or 6, wherein the base is formed by sequentially stacking small substrates having the same length, and each of the small substrates has one end. A first wiring layer connected to the optical element array, the other end of which extends rearward, and one end of which contacts the first wiring layer of an adjacent small substrate, and the other end extends to the rear end of the small substrate. A two-dimensional array type optical element module, comprising a second wiring layer loaded on the back surface of a small substrate with respect to the first wiring layer.
おいて、前記基体の後端と相補的な形状を有し、前記基
体の後方に露出している各小基板の前記第2配線層と、
該基体が実装される実装基板との間を接続する配線を備
えた接続部材を更に備えることを特徴とする2次元アレ
イ型光素子モジュール。9. The optical element module according to claim 8, wherein the second wiring layer of each small substrate has a shape complementary to the rear end of the base and is exposed to the rear of the base. ,
A two-dimensional array type optical element module, further comprising a connecting member having a wiring for connecting with a mounting substrate on which the base is mounted.
において、前記基体が、前記光素子アレイの実装時の高
さよりも大きな長さの差を有し、且つ該光素子アレイの
出射光軸または入射光軸に直角な小基板を隣接して配置
することにより構成されていることを特徴とする2次元
アレイ型光素子モジュール。10. The optical element module according to claim 4, wherein the base has a difference in length larger than a height when the optical element array is mounted, and an emission optical axis of the optical element array. Alternatively, the two-dimensional array type optical element module is configured by arranging small substrates adjacent to each other at right angles to the incident optical axis.
において、前記基板の各々が、一端をそれぞれの基板に
実装された前記光素子アレイに接続され、他端を前記実
装基板上に接続された配線層を備えることを特徴とする
2次元アレイ型光素子モジュール。11. The optical element module according to claim 10, wherein each of the substrates has one end connected to the optical element array mounted on the respective substrate, and the other end connected to the mounting substrate. A two-dimensional array type optical element module comprising a wiring layer.
において、前記基板の各々が自身の前面に配線層を備
え、該配線層の一端は実装基板上に接続され、他端は、
該基板の前方に配置された基板に装荷された前記光素子
アレイに接続されていることを特徴とする2次元アレイ
型光素子モジュール。12. The optical element module according to claim 10, wherein each of the substrates is provided with a wiring layer on its front surface, one end of the wiring layer is connected to a mounting substrate, and the other end is
A two-dimensional array type optical element module, which is connected to the optical element array loaded on a substrate arranged in front of the substrate.
に記載された光素子モジュールにおいて、前記基体を構
成する各基板の間が、熱的に遮断されていることを特徴
とする2次元アレイ型光素子モジュール。13. The optical element module according to any one of claims 10 to 12, wherein the substrates constituting the base body are thermally isolated from each other. Two-dimensional array type optical element module.
素子モジュールにおいて、 実装基板の表面に対して平行な水平面および該実装基板
の表面に対して直角な垂直面が交互に連続して形成され
た階段状の実装面を有する金属製の基体と、少なくとも
1層の絶縁層を介して該基体の各水平面上に実装された
光素子アレイとを備えることを特徴とする2次元アレイ
型光素子モジュール。14. The optical element module according to claim 1 or 2, wherein a horizontal plane parallel to the surface of the mounting substrate and a vertical plane perpendicular to the surface of the mounting substrate are alternately and continuously formed. A two-dimensional array type including a metal base having a stepped mounting surface formed thereon and an optical element array mounted on each horizontal surface of the base via at least one insulating layer. Optical element module.
に記載された光素子モジュールにおいて、前記光素子ア
レイがSiで形成された基板または基体上に実装されてお
り、該基体または基板が接地電位に接続されていること
を特徴とする2次元アレイ型光素子モジュール。15. The optical element module according to any one of claims 1 to 14, wherein the optical element array is mounted on a substrate or base formed of Si, and the base or A two-dimensional array type optical element module in which a substrate is connected to a ground potential.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2014007232A (en) * | 2012-06-22 | 2014-01-16 | Hamamatsu Photonics Kk | Semiconductor laser device |
CN111557066A (en) * | 2018-01-04 | 2020-08-18 | 株式会社藤仓 | Semiconductor laser module and method for manufacturing semiconductor laser module |
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1995
- 1995-03-31 JP JP9956395A patent/JP3617116B2/en not_active Expired - Fee Related
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CN111557066B (en) * | 2018-01-04 | 2023-04-18 | 株式会社藤仓 | Semiconductor laser module and method for manufacturing semiconductor laser module |
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