JPWO2012105354A1 - 光モジュール - Google Patents

Abstract

基板（２）の表面には、発光素子（３）等を封止した状態で樹脂層（６）を設ける。樹脂層（６）には、発光素子（３）を覆う位置に光路変換部（１０）を設けると共に、光路変換部（１０）の近傍にプラグ（１１）を介して光ファイバ（１３）を取り付ける固定機構（７）を設ける。固定機構（７）は、プラグ（１１）が装着される嵌合溝（８）と、プラグ（１１）を係止する係止部（９）とを有する。そして、発光素子（３）が基板（２）の厚さ方向に向けて光信号を出力すると、光路変換部（１０）は、この光信号の進行方向を９０°変換し、水平方向に向けて反射する。反射した光信号は、プラグ（１１）のレンズ（１１Ｃ）によって光ファイバ（１３）の端面（１３Ａ）に集光される。

Description

本発明は、電気信号を光信号に変換して光ファイバに送信する送信用の光モジュール、および、光ファイバから受信した光信号を電気信号に変換する受信用の光モジュールに関する。

一般に、光通信に用いられる光モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された光モジュールは、発光素子または受光素子である光素子と光ファイバとを有する。光素子は、基板に立設して設けられたサブキャリアの一主面側に取り付けられる。なお、サブキャリアには導光路となる貫通孔が設けられ、発光素子と光ファイバとは貫通孔を介して光結合する。また、基板の表面に設けられたＶ溝に載置される光ファイバは、光ファイバの一端面とサブキャリアの他主面側とを直接当接することによって位置決めされる。

特開平１１−１６０５８５号公報

しかしながら、上述した従来技術では、サブキャリアに設けられた貫通孔の形状、基板に対するサブキャリア、光素子および光ファイバの位置ずれにより、光素子と光ファイバとの間の光結合の損失が大きく左右されるという問題がある。

また、光ファイバとサブキャリアとを直接当接するため、サブキャリアと基板の固定強度を大きくする必要がある。さらに、通常は横置き、即ち光の出射方向が基板表面に対して垂直方向となるように基板実装される面発光素子を光素子として用いる場合は、光素子と光ファイバとを光結合させるために光素子を縦置き、即ち光の出射方向が基板表面に対して平行方向となるように基板実装しなければならない。この場合、光素子の実装が難しくなり、また、組立工程が複雑化し、製造コストが上昇するという問題が生じる。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、発光素子あるいは受光素子と光ファイバとの間の光結合の損失を抑制することができ、製造コストを低減することができる送信用および受信用の光モジュールを提供することにある。

（１）．上述した課題を解決するために、本発明による送信用の光モジュールは、光素子と、該光素子を表面に実装してなる基板と、該基板の表面を覆う樹脂層とを備え、該樹脂層は、表面が開口すると共に該開口からフェルールに挿通された光ファイバの先端側を装着する凹部と、該凹部に設けられ前記光ファイバの先端側を係止する係止部とが形成されてなる固定機構と、反射面を介して前記光素子を通る光信号の光路と前記フェルールの伸長方向とを一致させる光学的に透明な樹脂材料で形成された光路変換部とを有し、前記光素子は発光素子であり、前記フェルールが挿入される有底の挿入穴と、挿入される前記フェルールの先端面に対向して設けられるレンズとが形成されてなるプラグを介して前記光ファイバの先端側を前記固定機構に固定し、前記発光素子から出射された光信号を、前記光路変換部で光路変換すると共に前記レンズで前記光ファイバの先端面に集光する構成としている。

本発明では、基板の表面を覆うように光路変換部を設けたので、基板表面に対して垂直方向に光信号を出射する発光素子を用いた場合でも、基板表面に対して平行方向に、光信号の光路を容易に変換することができる。

また、固定機構および光路変換部を有する樹脂層は、発光素子を封止した状態で基板表面に形成されるので、基板に対する固定機構の接合強度を高めることができる。また、固定機構および光路変換部を一体に形成することができ、組立工程を簡略化して製造コストを低減することができる。

また、固定機構には表面が開口した凹部を形成したので、光ファイバの先端側を挿通したフェルールが装着されるプラグを、開口から挿入して凹部に容易に固定することができる。また、凹部には係止部が設けられ、挿入されたプラグは係止部によって係止されるので、プラグが外れ難くなる。

また、プラグにはレンズが設けられるので、例えば組み立て時に発光素子と光ファイバとの間の相対的位置ずれが生じたときでも、発光素子から出射された後に光路変換される光信号を、レンズによって光ファイバの先端面に集光させることができる。このため、発光素子と光ファイバとの間の光結合の損失を抑制することができ、発光素子および光ファイバの相対的な位置ずれの影響を低減することができる。

（２）．本発明による受信用の光モジュールは、光素子と、該光素子を表面に実装してなる基板と、該基板の表面を覆う樹脂層とを備え、該樹脂層は、表面が開口すると共に該開口からフェルールに挿通された光ファイバの先端側を装着する凹部と、該凹部に設けられ前記光ファイバの先端側を係止する係止部とが形成されてなる固定機構と、反射面を介して前記光素子を通る光信号の光路と前記フェルールの伸長方向とを一致させる光学的に透明な樹脂材料で形成された光路変換部とを有し、前記光素子は受光素子であり、前記フェルールを介して前記光ファイバの先端側を前記固定機構に固定し、前記光ファイバのコアを通る光路と前記光路変換部の反射面とが交わる位置を第１の交差位置とし、前記受光素子の受光中心を通る光路と前記光路変換部の反射面とが交わる位置を第２の交差位置としたときに、前記受光素子と前記第１の交差位置との距離を前記受光素子と前記第２の交差位置との距離よりも長くし、前記光ファイバから出射された光信号を、前記光路変換部で光路変換して前記受光素子に入射させる構成としている。

本発明によれば、基板の表面を覆うように光路変換部を設けたので、基板表面に対して垂直方向の光信号を受光する受光素子を用いた場合でも、基板表面に対して平行方向の光信号が垂直方向に向かうように、光信号の光路を容易に変換することができる。

また、固定機構および光路変換部を有する樹脂層は、受光素子を封止した状態で基板表面に形成されるので、基板に対する固定機構の接合強度を高めることができる。また、固定機構および光路変換部を一体に形成することができ、組立工程を簡略化して製造コストを低減することができる。

また、固定機構には表面が開口した凹部を形成したので、光ファイバの先端側が挿通されたフェルールを、開口から挿入して凹部に容易に固定することができる。また、凹部には係止部が設けられ、挿入されたフェルールは係止部によって係止されるので、フェルールが外れ難くなる。

また、光ファイバのコアを通る光路と光路変換部の反射面とが交わる位置を第１の交差位置とし、受光素子の受光中心を通る光路と光路変換部の反射面とが交わる位置を第２の交差位置としたときに、受光素子と第１の交差位置との距離を受光素子と第２の交差位置との距離よりも長くした。このとき、光ファイバから出力された光は、受光素子と第１の交差位置との距離を受光素子と第２の交差位置との距離よりも長くしたときの方が、短くしたときに比べて、光路変換部の反射面に対する入射角が大きくなる傾向がある。このため、光路変換部から空気中に漏れる漏洩光を減少させることができるから、受光素子と光ファイバとの間の光結合の損失を抑制することができ、受光素子および光ファイバの実装ずれの影響を低減することができる。

（３）．本発明では、前記樹脂層には、金属カバーを取り付ける構成としている。

本発明では、樹脂層に金属カバーを取り付けたので、金属カバーによって外部の電磁波や光が混入するのを防ぐことができ、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）、イミュニティ、ＥＳＤ（Electrostatic Discharge）等のノイズ耐性を向上することができる。

（４）．本発明では、前記光路変換部の反射面を除く前記樹脂層の外表面には、前記樹脂層よりも光信号の透過率が低い低透明樹脂膜を設け、該低透明樹脂膜を用いて前記金属カバーを前記樹脂層に接着する構成としている。

この構成により、光路変換部の周囲が金属カバーによって密閉されるので、光路変換部は外気との接触が遮断され、耐湿性が向上して信頼性が高まる。

（５）．本発明では、前記低透明樹脂膜は、金属またはセラミックの粉からなるフィラーが混入されたフィラー入り樹脂膜によって構成している。

本発明では、低透明樹脂膜を金属またはセラミックの粉からなるフィラーが混入されたフィラー入り樹脂膜によって形成したから、樹脂層と金属カバーとの間の線膨脹係数差を小さくすることができ、耐熱衝撃性を高めることができる。

（６）．本発明では、前記樹脂層には、その外表面を覆う導電性膜を設ける構成としている。

本発明では、樹脂層には導電性膜を設ける構成としたから、導電性膜によって外部の電磁波等が混入するのを防ぐことができ、ノイズ耐性を向上することができる。

（７）．本発明では、前記基板は、前記樹脂層よりも大きな面積を有し、前記樹脂層の周囲から突出した鍔部を備える構成としている。

例えば親基板に複数の光モジュールを形成したときには、親基板を切断するダイシング工程を行ない、これらのモジュールを取り出す。このとき、基板の鍔部を切断してモジュールを取り出すから、ダイシング工程で親基板に形成された樹脂層がダイシングのブレードに直接接触することがなく、ダイシングによる樹脂層の変形を防ぐことができる。

（８）．本発明では、前記光路変換部と、前記基板の表面を覆う前記樹脂層とは、同じ樹脂材料で形成される。

これにより、樹脂層と光路変換部を一緒に形成することができ、生産性を高めることができる。

（９）．本発明では、前記光路変換部と、前記基板の表面を覆う前記樹脂層とは、異なる樹脂材料で形成される。

これにより、樹脂層と光路変換部には、例えば剛性、屈折率等の特性がそれぞれに適した樹脂材料を用いることができる。

本発明の第１の実施の形態による送信用および受信用の光モジュールを示す斜視図である。 図１中の送信用の光モジュールを示す斜視図である。 固定機構側からみた送信用の光モジュールを示す斜視図である。 送信用の光モジュールを示す平面図である。 光路変換部、発光素子、光ファイバ等を図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみた断面図である。 プラグを単体で示す平面図である。 プラグを図６中の矢示VII−VII方向からみた断面図である。 プラグにフェルールおよび光ファイバを取付けた状態を示す図７と同様な位置の断面図である。 図１中の受信用の光モジュールを示す斜視図である。 固定機構側からみた受信用の光モジュールを示す斜視図である。 受信用の光モジュールを示す平面図である。 光路変換部、受光素子、光ファイバ等を図１１中の矢示XII−XII方向からみた断面図である。 送信用の光モジュールにプラグのレンズを設けた場合とレンズを省いた場合において、発光素子のＸ軸方向のずれ量と光結合の損失との関係を示す特性線図である。 送信用の光モジュールの光路変換部をドーム形状にした場合とスロープ形状にした場合において、発光素子のＸ軸方向のずれ量と光結合の損失との関係を示す特性線図である。 発光素子とプラグがＹ軸方向に位置ずれして配置した状態を示す図４と同様な位置の説明図である。 発光素子とプラグがＹ軸方向に位置ずれなく配置した状態を示す図４と同様な位置の説明図である。 受信用の光モジュールの光路変換部をドーム形状にした場合とスロープ形状にした場合において、光ファイバのＺ軸方向のずれ量と光結合の損失との関係を示す特性線図である。 受信用の光モジュールの光ファイバをＺ軸方向にオフセットした場合とオフセットしない場合において、光ファイバのＺ軸方向のずれ量と光結合の損失との関係を示す特性線図である。 受信用の光モジュールの光ファイバを光路変換部の上部側に配置した状態を示す図１２と同様な位置の説明図である。 受信用の光モジュールの光ファイバを光路変換部の下部側に配置した状態を示す図１２と同様な位置の説明図である。 受信用の光モジュールの光ファイバを光路変換部の上部側と下部側に配置したときの入射角を示す説明図である。 受信用の光モジュールにレンズを設けた場合とレンズを省いた場合において、光ファイバのＺ軸方向のずれ量と光結合の損失との関係を示す特性線図である。 第２の実施の形態による送信用および受信用の光モジュールを示す斜視図である。 図２３中の送信用の光モジュールを分解した状態で示す斜視図である。 図２３中の受信用の光モジュールを分解した状態で示す斜視図である。 ダイシング工程によって親基板から送信用の光モジュールを取り出す状態を示す説明図である。 第３の実施の形態による送信用の光モジュールを示す斜視図である。 図２７中の送信用の光モジュールを分解した状態で示す斜視図である。 第４の実施の形態による送信用および受信用の光モジュールを示すブロック図である。 変形例による送信用の光モジュールを示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態による送信用および受信用の光モジュールについて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図１に示すように、送信用の光モジュール１は光ファイバ１３の一端側に接続され、受信用の光モジュール２１は光ファイバ１３の他端側に接続され、電気信号と光信号とを相互に変換するための第１の実施の形態に係る光通信用の光モジュールを構成する。

図１ないし図８を用いて、第１の実施の形態に係る光通信用の光モジュールに用いられる送信用の光モジュール１について具体的に説明する。光モジュール１は、基板２、発光素子３、固定機構７および光路変換部１０を備える樹脂層６、プラグ１１を備える。

基板２は、絶縁材料を用いて形成された長方形状の平板である。基板２としては、例えばプリント配線基板が用いられる。基板２の表面には、発光素子３と、例えば発光素子３を駆動制御するための発光用集積回路部品４（以下、発光用ＩＣ部品４という）や、抵抗、コンデンサ、コイル等のような各種の電子部品５が実装される。そして、発光素子３、発光用ＩＣ部品４および電子部品５は、ボンディングワイヤ、配線パターン等を用いて電気的に相互に接続されている。

発光素子３は、基板２の表面角部に実装され、基板２の表面に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に赤外線や可視光線の光を出射する。発光素子３としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が用いられる。低消費電力で、高速かつ大容量の光通信を行う場合には、高速変調可能なＶＣＳＥＬを発光素子３として用いるのが好ましい。

固定機構７および光路変換部１０が一体に形成された樹脂層６は、トランスファーモールド等の一般的な成形方法や、ポッティング等の簡易な方法を用いて基板２の表面に形成される。樹脂層６は、基板２を全面に亘って覆う略直方体状に形成され、発光素子３、発光用ＩＣ部品４および電子部品５を封止する。なお、樹脂層６は、発光素子３から出射される光に対して透明、即ち、光が透過可能であって、空気の屈折率よりも大きい屈折率をもった樹脂材料で形成される。

固定機構７は、凹部としての嵌合溝８と、切欠き９Ａ1，９Ａ2および抜止め突起９Ｂ1，９Ｂ2を備える係止部９とから構成される。

嵌合溝８は、樹脂層６の短辺縁に形成された、発光素子３の近傍から樹脂層６の長辺側面にまで伸長する溝である。なお、嵌合溝８の伸長方向（Ｘ軸方向）に垂直な断面形状は、四角形に形成される。また、嵌合溝８は、樹脂層６の上面に開口８Ａを有すると共に、樹脂層６の長辺側面に開口８Ｂを有する。

切欠き９Ａ1，９Ａ2は、嵌合溝８を挟む両壁面の開口８Ｂ側を、直方体状に切欠いたものである。切欠き９Ａ1，９Ａ2は、樹脂層６の上面に開口９Ａ3，９Ａ4を有する。なお、切欠き９Ａ1，９Ａ2は同じ深さに形成されると共に、嵌合溝８の深さよりも浅く形成される。抜止め突起９Ｂ1，９Ｂ2は、切欠き９Ａ1，９Ａ2のそれぞれの底面の開口８Ｂ側に設けられた突起である。

光路変換部１０は、直角二等辺三角形柱状に形成される。なお、光路変換部１０は、直角二等辺三角形柱状における直角に交わる第一の側面が基板２の表面と平行に、即ち、発光素子３から基板２の表面に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に出射される光信号が、第一の側面に垂直に入射するように、また、直角に交わる第二の側面は開口８Ａ側に位置するように配置形成される。このため、直角二等辺三角形柱状における第三の側面は、発光素子３から開口８Ａ方向にむけて略４５°の上向きの傾斜角度を有する。樹脂層６は、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する樹脂材料で形成される。このため、発光素子３から出射された光信号は、第三の側面で全反射する。即ち、第三の側面は、発光素子３から出射された光信号を反射させる反射面１０Ａとして機能する。これにより、光路変換部１０の反射面１０Ａを介して、基板２の表面に対して垂直方向（Ｚ軸方向）の発光素子３を通る光路Ｌt2を、フェルール１２および光ファイバ１３の伸長方向（Ｘ軸方向）に光路変換する。なお、反射面１０Ａは平面に限られず、後述するように、その曲率半径が例えば数ｍｍ以上の球面の一部によって形成してもよい。

プラグ１１は、四角柱状の本体部１１Ａと、本体部１１Ａの対向する長辺側面に突設して形成された四角柱状の係合突起１１Ｄ1，１１Ｄ2とを備える。本体部１１Ａには、本体部１１Ａの伸長方向の一端面側に開口１１Ｂ4を有する、フェルール１２を挿入するための有底の挿入穴１１Ｂが形成される。挿入穴１１Ｂは、伸長方向に同じ中心軸を有する、開口１１Ｂ4側に形成された内径寸法がφ1の大径孔１１Ｂ2と、底部側に形成された内径寸法がφ2（φ1＞φ2）の小径孔１１Ｂ1と、大径孔１１Ｂ2と小径孔１１Ｂ1とを接続するテーパ孔１１Ｂ3とから形成される。なお、プラグ１１は、光に対して透明、即ち、光が透過可能な樹脂材料で形成される。

本体部１１Ａの伸長方向の他端面側には、例えば半球面状のレンズ１１Ｃが一体に形成される。なお、レンズ１１Ｃは、フェルール１２に挿入された光ファイバ１３の光軸の延長方向に配置され、挿入穴１１Ｂの底部と対向すると共に、挿入穴１１Ｂに挿入されたフェルール１２の先端面に対向して設けられる。

本体部１１Ａおよび係合突起１１Ｄ1，１１Ｄ2を、樹脂層６の長辺側面に形成された開口８Ｂ、あるいは、樹脂層６の上面に形成された開口８Ａ，９Ａ3，９Ａ4を介して挿入すると、係合突起１１Ｄ1，１１Ｄ2は切欠き９Ａ1，９Ａ2に嵌め合わされる。これにより、プラグ１１に取付けられたフェルール１２および光ファイバ１３の先端側が、樹脂層６に係止される。

光ファイバ１３は、フェルール１２を介して挿入穴１１Ｂに装着され、プラグ１１に固定される。このとき、光ファイバ１３を予め挿通したフェルール１２を、挿入穴１１Ｂに装着する方法が一般的である。しかしながら、フェルール１２を挿入穴１１Ｂに装着した後、光ファイバ１３をフェルール１２に挿通してもよい。なお、いずれの場合も、フェルール１２の先端面は、テーパ孔１１Ｂ3のテーパ面に当接するまで押し込まれる。また、フェルール１２を挿通した光ファイバ１３の先端面１３Ａは、挿入穴１１Ｂの底部と当接または対面した状態で、透明接着剤を用いて固定される。なお、透明接着剤は、光ファイバ１３とプラグ１１との間の屈折率を整合させる機能も有する。フェルール１２は、例えば金属材料、セラミック、または樹脂材料によって円筒状に形成される。

ここで、光ファイバ１３におけるコアの中心軸Ｌt1と、反射面１０Ａとが交わる位置を第１の交差位置Ｐt1とする。また、発光素子３から出射される光信号の中心軸Ｌt2と反射面１０Ａとが交わる位置を第２の交差位置Ｐt2とする。このとき、第１の交差位置Ｐt1と第２の交差位置Ｐt2は、略同じ位置に配置される。即ち、光モジュール１を構成する部品の組み立て精度や寸法精度との関係から、第１の交差位置Ｐt1と第２の交差位置Ｐt2は、必ずしも同じ位置に配置される必要はなく、許容される範囲内で位置ずれ（オフセット）した状態で配置してもよい。

このように構成される光モジュール１では、発光素子３から出射された光信号が反射面１０Ａによって反射された後、レンズ１１Ｃによって集光され、光ファイバ１３の先端面１３Ａに入射する。光信号は、光ファイバ１３の先端面１３Ａに焦点を結ぶように集光させて、入射させることが望ましい。しかしながら、ファイバ１３の先端面１３Ａに焦点を結ばせずとも、光通信が可能な光量の光束に光信号を絞り、ファイバ１３の先端面１３Ａに入射させてもよい。

次に、第１の実施の形態に係る送信用の光モジュール１における、光信号の伝播について具体的に説明する。

発光用ＩＣ部品４および電子部品５によって構成される電子回路が発光素子３を駆動することによって、光モジュール１に外部から入力された電気信号は光信号に変換される。基板２の表面に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に発光素子３から出射した光信号は、光路変換部１０における反射面１０Ａによって、基板２に対して水平方向（Ｘ軸方向）に光路変換される。光路変換された光信号は、プラグ１１のレンズ１１Ｃによって光ファイバ１３の先端面１３Ａに集光され、光通信用の光モジュールを構成する受信用の光モジュール２１に向けて、光ファイバ１３内を伝搬する。

ここで、光モジュール１では、光モジュール１を構成する部品の組み立て精度や寸法精度に起因して、発光素子３と光ファイバ１３との間に光結合の損失が生じる。発光素子３については、基板２の面内における実装ずれが生じる。また、光ファイバ１３については、プラグ本体１１Ａおよびプラグ嵌合溝８の寸法精度や組み立て精度によって、基板２の表面に対して平行方向および垂直方向に装着ずれが生じる。このため、発光素子３と光ファイバ１３との間に相対的位置ずれが発生し、発光素子３から出射された光信号のうち、光路変換されて光ファイバ１３内に入射する量が変わってしまい、光結合に損失が生じる。

発光素子３と光ファイバ１３との間の相対的位置ずれを許容するためには、予測される相対的位置ずれの範囲内において、光結合の損失が小さく、また、光結合の損失の変化が小さいことが必要とされる。従って、このような観点から、まず、プラグ１１におけるレンズの有無についての実験結果を以下に示す。

基板２の短辺方向（Ｘ軸方向）における発光素子３の実装ずれが、発光素子３と光ファイバ１３との光結合の損失に最も影響を及ぼすことが、光学シミュレーションにより確かめられた。このため、図１３に、プラグ１１にレンズを設けた場合と設けない場合における、最も影響の大きい発光素子３と光ファイバ１３との間の相対的位置ずれ量、具体的には、基板２の短辺方向（Ｘ軸方向）に対して、発光素子３を光ファイバ１３から遠ざける方向（＋方向）および光ファイバ１３に近付ける方向（−方向）に変位させたときの相対的位置ずれ量と、発光素子３と光ファイバ１３との光結合の損失との関係を示す。

レンズを省いた場合は、＋方向および−方向の相対的位置ずれ量が僅かであっても、光結合の損失が急激に大きくなる。一方、レンズを設けた場合は、＋方向および−方向の相対的位置ずれ量が±６０μｍ範囲内ならば、光結合の損失量が急激に大きくならず、また、光結合の損失量の変化も小さい。従って、本実施の形態では、プラグ１１を構成するプラグ本体１１Ａには、光ファイバ１３の先端面１３Ａに光信号を集光するためのレンズ１１Ｃを設けた。この結果、発光素子３と光ファイバ１３との間で、良好な光結合を行うことができる。

次に、光路変換部１０の反射面の形状についての実験結果を、以下に示す。光路変換部１０の反射面の形状を変えた際に、発光素子３と光ファイバ１３との間の光結合の損失に最も影響を及ぼすのは、基板２の短辺方向（Ｘ軸方向）に対しての発光素子３の変位、即ち、発光素子３が光ファイバ１３から遠ざかる方向（＋方向）および光ファイバ１３に近づく方向（−方向）の変位である。このため、基板２の短辺方向（Ｘ軸方向）に対しての発光素子３と光ファイバ１３との相対的位置ずれ量を優先的に考慮して、光路変換部１０の反射面の形状を検討した。

図１４に、レンズ径φが２ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍの球体の一部で形成されてなる反射面、即ちドーム形状の反射面を用いた際、および、レンズ径φが無限に大きい球体の一部で形成されてなる反射面、即ち、略平面状（スロープ形状）の反射面を用いた際の、発光素子３と光ファイバ１３との間の相対的位置ずれ量、具体的には、基板２の短辺方向（Ｘ軸方向）に対して、発光素子３を光ファイバ１３から遠ざかる方向（＋方向）および光ファイバ１３に近づく方向（−方向）に変位させたときの相対的位置ずれ量と、光素子３と光ファイバ１３との間の光結合の損失との関係を示す。この結果、反射面のレンズ径φが小さい程、相対的位置ずれ量に対して、光結合の損失が急激に大きくなる。一方、反射面のレンズ径φが大きい程、相対的位置ずれ量に対しての光結合の損失は急激に大きくならず、光結合の損失量の変化も小さい。従って、反射面は、レンズ径φが大きい球体の一部で形成されてなるほど良い。

なお、実用的には、反射面のレンズ径φが５ｍｍ以上（φ≧５ｍｍ）ならば、＋方向および−方向の相対的位置ずれ量が±６０μｍあっても、光結合の損失量が急激に大きくならず、また、光結合の損失量の変化が小さいことから、レンズ径φが５ｍｍ以上（φ≧５ｍｍ）の球体の一部で形成することが好ましい。

また、基板２における長辺方向（Ｙ軸方向）の光素子３と光ファイバ１３との相対的位置ずれによっても、光結合の損失が発生する。この場合は、図１５に示すように、レンズ１１Ｃから光ファイバ１３の先端面１３Ａまでの距離Ｌを適切な値に設定することによって、実装ずれの影響を低減する。具体的には、基板２における長辺方向の光素子３と光ファイバ１３との相対的位置ずれ量ΔＹが最大のときに、発光素子３からの光が光ファイバ１３の先端面１３Ａに最も多く入射するように距離Ｌの値を決定する。これにより、プラグ１１や発光素子３がＹ軸方向に位置ずれしたときの光結合の損失を低減することができる。但し、図１６に示すように、基板２における長辺方向の光素子３と光ファイバ１３との相対的位置ずれがない場合または位置ずれの量が小さい場合には、光ファイバ１３の先端面１３Ａがレンズ１１Ｃの焦点位置Ｐ0に配置されないため、光結合の損失は増加する。

また、光モジュール１では、発光素子３を覆うように基板２の表面に光路変換部１０を設けたから、発光素子３が基板２の表面に対して垂直方向に光信号を出射するときでも、基板２の表面に対して水平方向に光信号の光路変換を容易に行うことができ、光モジュール１を低背化することができる。

また、固定機構７および光路変換部１０を有する樹脂層６は、発光素子３を封止した状態で基板２の表面に形成されるため、基板２に対する固定機構７の接合強度を高めることができる。また、固定機構７および光路変換部１０が一体に形成されるため、組立工程を簡略化することができ、結果的に製造コストを低減することができる。

また、固定機構７には、表面に開口８Ａを有する嵌合溝８が形成されている。このため、開口８Ａを介して、嵌合溝８にプラグ１１を容易に装着することができる。なお、嵌合溝８に設けられた係止部９によって、装着されたプラグ１１は係止されるので、プラグ１１は抜け難い。

また、プラグ１１にはレンズ１１Ｃが設けられるので、例えば組み立て時に光ファイバ１３に位置ずれが生じたときでも、発光素子３から出射された後に光路変換された光信号は、レンズ１１Ｃによって光ファイバ３の先端面に集光する。このため、発光素子３と光ファイバ１３との間の光結合の損失を抑制することができ、発光素子３および光ファイバ１３の相対的な位置ずれの影響を低減することができる。

次に、図１、図９ないし図１２を用いて、第１の実施の形態に係る光通信用の光モジュールに用いられる受信用の光モジュール２１について具体的に説明する。光モジュール２１は、基板２２、受光素子２３、固定機構２７および光路変換部３０を備える樹脂層２６を備える。

基板２２は、送信用の光モジュール１の基板２とほぼ同様に、絶縁材料を用いて形成された長方形状の平板である。基板２２の表面には、受光素子２３と、例えば受光素子２３による検出信号を増幅するためのリミッティングアンプ等からなる受光用集積回路部品２４（以下、受光用ＩＣ部品２４という）や、抵抗、コンデンサ、コイル等のような各種の電子部品２５が実装される。そして、受光素子２３、受光用ＩＣ部品２４および電子部品２５は、ボンディングワイヤ、配線パターン等を用いて電気的に相互に接続されている。

受光素子２３は、基板２２の表面角部に実装され、基板２２の表面に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に入射される赤外線や可視光線の光を受光する。即ち、受光素子２３は、基板２２の表面と平行な受光面を備え、基板２２の厚さ方向（Ｚ軸方向）に沿って入射する（図１および図１２中の下向き方向）光信号を検出する。受光素子２３としては、例えばフォトダイオード（ＰＤ）、フォトトランジスタ等が用いられる。なお、受光素子２３が基板２２に実装される表面角部は、受信用の光モジュール２１の基板２２および送信用の光モジュール１の基板２の長辺方向（Ｙ軸方向）を一致させると共に、基板２２および基板２の短辺同士を隣接して並べたときに、受光素子２３を実装する基板２２の表面角部と発光素子３を実装する基板２の表面角部とが向かい合うように選択される。

固定機構２７および光路変換部３０が一体に形成された樹脂層２６は、送信用の光モジュール１の樹脂層６とほぼ同様に形成される。樹脂層２６は、基板２２を全面に亘って覆う略直方体状に形成され、受光素子２３、受光用ＩＣ部品２４および電子部品２５を封止する。また、樹脂層２６は、光ファイバ１３から出射される光に対して透明、即ち、光が透過可能であって、空気の屈折率よりも大きい屈折率をもった樹脂材料が用いられる。

固定機構２７は、凹部としての嵌合溝２８と、係止突起２９Ａ1，２９Ａ2を備える係止部２９とから構成される。

嵌合溝２８は、樹脂層２６の短辺縁に形成された、受光素子２３の近傍から樹脂層２６の長辺側面にまで伸長する溝である。なお、嵌合溝２８の伸長方向（Ｘ軸方向）に垂直な断面形状は、四角形に形成される。また、嵌合溝２８は、樹脂層２６の上面に開口２８Ａを有すると共に、樹脂層６の長辺側面に開口２８Ｂを有する。さらに、嵌合溝２８は、受光素子２３側に位置してフェルール１２の外径寸法と略同じ溝幅寸法をもった固定溝部２８Ｃと、開口２８Ｂ側に位置して開口２８Ｂに近付くに従って幅寸法が徐々に広がる案内溝部２８Ｄとを有する。

係止突起２９Ａ1，２９Ａ2は、嵌合溝２８を挟む両壁面を、内側に向けて突出させたものである。係止突起２９Ａ1，２９Ａ2は、例えば嵌合溝２８のうち固定溝部２８Ｃと案内溝部２８Ｄとの境界位置付近に配置されている。係止突起２９Ａ1，２９Ａ2は、フェルール１２を嵌合溝２８の幅方向両側から挟持する。これにより、係止部２９は、フェルール１２に取付けられた光ファイバ１３の先端側をフェルール１２と一緒に係止する。

なお、係止部２９は、嵌合溝２８の伸長方向に対して複数箇所に設ける構成としてもよい。また、フェルール１２の外周側には、係止突起２９Ａ1，２９Ａ2と係合するように、円環状の溝を形成してもよい。また、受光素子２３を実装する基板２２の表面角部を上述したように選択したことにより、送信用の光モジュール１における固定機構７および光路変換部１０は樹脂層６におけるＹ軸方向の一端側の領域に形成されるのに対し、固定機構２７および光路変換部３０は、樹脂層２６におけるＹ軸方向の他端側の領域に形成される。

フェルール１２は、嵌合溝２８に嵌め合わされる。樹脂層２６の長辺側面の案内溝部２８Ｄを案内に、あるいは、樹脂層２６の上面の開口２８Ａを介してフェルール１２を嵌合溝２８に挿入すると、フェルール１２の先端面は固定溝部２８Ｃの内壁面に当接あるいは近接すると共に、フェルール１２の側面は係止突起２９Ａ1，２９Ａ2によって係止される。なお、フェルール１２には光ファイバ１３が挿通され、光ファイバ１３の先端面も固定溝部２８Ｃの内壁面に当接あるいは近接する。そして、透明接着剤等を用いて、光ファイバ１３が挿通されたフェルール１２が、嵌合溝２８内に固定される。このとき、透明接着剤は、光ファイバ１３と樹脂層２６との間の屈折率を整合させる機能も有する。

なお、光ファイバ１３を嵌合溝２８に固定する場合、光ファイバ１３を予め挿通したフェルール１２を、嵌合溝２８に装着する方法が一般的である。しかしながら、フェルール１２を嵌合溝２８に装着した後、光ファイバ１３をフェルール１２に挿通してもよい。

光路変換部３０は、曲率半径が例えば０．５ｍｍ以上の球面の一部からなる湾曲面を有し、外部に露出したドーム形状に形成される。なお、湾曲面は、フェルール１２および光ファイバ１３の伸長方向（Ｘ軸方向）と、湾曲面との交点近傍での接平面が、受光素子２３から開口２８Ａ方向に向けて略４５°の上向きの傾斜角度を有するように形成される。また、樹脂層２６は、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する樹脂材料で形成される。このため、湾曲面は、光ファイバ１３から出射された光信号を全反射させる反射面３０Ａとして機能する。これにより、反射面３０Ａを介して、受光素子２３を通る光路Ｌr2（Ｙ軸方向）を、フェルール１２および光ファイバ１３の伸長方向（Ｘ軸方向）に光路変換する。また、湾曲面に形成された反射面３０Ａはレンズとしても機能し、反射面３０Ａで反射した光信号を受光素子２３に集光する。なお、反射面３０Ａは、湾曲面に限られず、曲率半径が無限に大きい球面の一部、即ち略平面によって形成してもよい。

ここで、光ファイバ１３のコアを通る光路Ｌr1と光路変換部３０の反射面３０Ａとが交わる位置を第１の交差位置Ｐr1とする。また、受光素子２３の受光中心を通る光路Ｌr2と光路変換部３０の反射面３０Ａとが交わる位置を第２の交差位置Ｐr2とする。このとき、受光素子２３と第１の交差位置Ｐr1との距離Ｈ1（高さ寸法）は、受光素子２３と第２の交差位置Ｐr2との距離Ｈ2よりも長くなっている。即ち、光ファイバ１３のコアは、Ｚ軸方向に対して第２の交差位置Ｐr2よりも受光素子２３から離れる方向（図１２中の上方向）に向けて所定寸法ΔＨ（例えばΔＨ＝５μｍ〜５０μｍ程度）位置ずれして配置されている。

次に、第１の実施の形態に係る受信用の光モジュール２１における、光信号の伝播について具体的に説明する。

光モジュール２１に入力される光ファイバ１３内を伝搬した光信号は、光ファイバ１３の先端面１３Ａから基板２２の表面に対して水平方向（Ｘ軸方向）に進行した後、光路変換部３０における反射面３０Ａによって、基板２２に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に光路変換される。光路変換された光信号は、受光素子２３によって受光され、電気信号に変換される。

ここで、受信用の光モジュール２１でも、送信用の光モジュール１とほぼ同様に、光モジュール２１を構成する部品の組み立て精度や寸法精度に起因して、受光素子２３と光ファイバ１３との間に光結合の損失が生じる。受光素子２３については、基板２２の面内における実装ずれが生じる。また、光ファイバ１３については、フェルール１２の寸法精度や組み立て精度によって、基板２２の表面に対して平行方向および垂直方向に装着ずれが生じる。このため、受光素子２３と光ファイバ１３との間に相対的位置ずれが発生し、光ファイバ１３から出射された光信号のうち、光路変換されて受光素子２３に入射する量が変わってしまい、光結合に損失が生じる。

受光素子２３と光ファイバ１３との間の相対的位置ずれを許容するためには、予測される相対的位置ずれの範囲内において、光結合の損失が小さく、また、光結合の損失の変化が小さいことが必要とされる。従って、このような観点から、光路変換部３０の形状についての実験結果を以下に示す。

光路変換部３０の反射面の形状を変えた際に、基板２２の厚さ方向（Ｚ軸方向）における受光素子２３と光ファイバ１３との間の相対的位置ずれが、受光素子２３と光ファイバ１３との光結合の損失に最も影響を及ぼすことが、実験的に確かめられた。このため、図１７に、光路変換部３０の形状をスロープ形状（平面形状）にした場合とドーム形状（レンズ形状）にした場合における、最も影響の大きい受光素子２３と光ファイバ１３との間の相対的位置ずれ量、具体的には、基板２２の厚さ方向（Ｚ軸方向）に対して、光ファイバ１３を基板２２から遠ざける方向（＋方向）および基板２２に近付ける方向（−方向）に変位させたときの相対的位置ずれ量と、受光素子２３と光ファイバ１３との光結合の損失との関係を示す。

光ファイバ１３のＺ軸方向のずれ量に拘らず、光路変換部３０をドーム形状に形成した場合の方が、スロープ形状に形成した場合に比べて光結合の損失が低下する。この理由は、光路変換部３０をドーム形状に形成した場合には、光路変換部３０にレンズ作用をもたせることができ、受光素子２３の受光面に対して光ファイバ１３からの光信号を集光することができるためである。従って、光路変換部３０は、受光素子２３に光信号を集光するためにドーム形状に形成した。この結果、受光素子２３と光ファイバ１３との間で、良好な光結合を行うことができる。

次に、光ファイバ１３の位置ずれが、受光素子２３と光ファイバ１３との光結合の損失に与える影響についての実験結果を示す。ここで、光路変換部３０は、図１７の結果を考慮して、ドーム形状に形成した。また、光ファイバ１３の位置ずれにおいて、受光素子２３と光ファイバ１３との間の光結合の損失に最も影響を及ぼすのは、光ファイバ１３が基板２２の厚さ方向（Ｚ軸方向）にずれた場合であることが、実験的に確かめられた。このため、光路変換部３０をドーム形状にしたときの、最も影響の大きい基板２２の厚さ方向（Ｚ軸方向）における受光素子２３と光ファイバ１３との相対的位置ずれ量、具体的には、光ファイバ１３が受光素子２３から遠ざかる方向（＋方向）および光ファイバ１３に近付く方向（−方向）に変位させたときの相対的位置ずれ量と、受光素子２３と光ファイバ１３との光結合の損失との関係を検討した。

まず、光ファイバ１３のコアを通る光路Ｌr1と光路変換部３０の反射面３０Ａとが交わる第１の交差位置Ｐr1と、受光素子２３の受光中心を通る光路Ｌr2と光路変換部３０の反射面３０Ａとが交わる第２の交差位置Ｐr2とを一致させた、即ち、基板２２の厚さ方向（Ｚ軸方向）に光ファイバ１３をオフセットさせていない設計構造において、組み立て精度や寸法精度によって実際に発生する光ファイバ１３の基板２２の厚さ方向（Ｚ軸方向）のずれ量と光結合の損失との関係を調べた。具体的には、光ファイバ１３が、オフセットさせていない位置を基準にして基板２２の表面から遠ざかる方向（＋方向）および基板２２の表面に近づく方向（−方向）に変位させたときの相対的位置ずれ量と、受光素子２３と光ファイバ１３との光結合の損失との関係を、図１８中に破線で示す。

この場合、光ファイバ１３の相対的位置ずれ量が＋方向に増加したときに比べて、−方向に増加したときの方が光結合の損失が増加する傾向がある。即ち、図１２中で、受光素子２３と第１の交差位置Ｐr1との距離Ｈ1が受光素子２３と第２の交差位置Ｐr2との距離Ｈ2よりも長いときには、光結合の損失は小さくなり、距離Ｈ1が距離Ｈ2よりも短いときには、光結合の損失は大きくなる。このように、組み立て精度や寸法精度に起因する光ファイバ１３の位置ずれする方向に応じて、光結合の損失量が異なる。

この理由は、光ファイバ１３の相対的位置ずれ量が＋方向の場合は、−方向の場合と比べて、光路変換部３０で全反射する光が増加するためである。具体的に説明すると、光路変換部３０は、光結合の損失を抑制するために、レンズ作用をもったドーム形状に形成されている。このとき、基板２２の表面にほぼ平行に光ファイバ１３から出射した光が、光路変換部３０における反射面３０Ａの上側に行くに従って、図１９に示すように、光の入射角θ（反射面３０Ａと光ファイバ１３から出射した光との交点における反射面３０Ａの半径方向と、光ファイバ１３から出射した光のなす角度）は大きくなる。このため、光ファイバ１３から出射した光の一部の入射角θは、臨界角よりも大きくなり、光ファイバ１３から出射した光の一部は、反射面３０Ａで全反射して、空気中には光が漏れない。このため、受光素子２３に入射される光が増加して、光結合の損失が小さくなる。

一方、光路変換部３０における反射面３０Ａの下側に行くに従って、図２０に示すように、光の入射角θは小さくなる。即ち、図２１に示すように、光路変換部３０における反射面３０Ａの上側での入射角θ1に比べて、光路変換部３０における反射面３０Ａの下側での入射角θ2の方が小さくなる（θ1＞θ2）。このため、光ファイバ１３から出射した光の一部の入射角θは、臨界角よりも小さくなり、光ファイバ１３から出射した光の一部は、反射面３０Ａで全反射せず、空気中に光が漏れてしまう。これにより、受光素子２３に入射される光が減少して、光結合の損失が大きくなる。なお、臨界角は、空気の屈折率と光路変換部３０の透明樹脂材料の屈折率との比率によって決まる。

以上の結果から、光ファイバ１３は、予め受光素子２３から離れる方向に予め位置ずれさせて配置した方が、光ファイバ１３の位置ずれに伴う光結合の損失を抑制できることが分かる。即ち、光ファイバ１３の位置ずれの影響を低減するためには、例えば図１８中に実線で示すように、光結合の損失特性が＋方向のずれ量と−方向のずれ量とで略対称となるように、予め光ファイバ１３を基板２２の厚さ方向（Ｚ軸方向）の基板２２から離れる方向にオフセットさせて配置するのが好ましい。この点を考慮して、本実施の形態では、光ファイバ１３は、所定寸法ΔＨが５μｍ〜５０μｍ程度となるように、受光素子２３と第１の交差位置Ｐr1との距離Ｈ1を受光素子２３と第２の交差位置Ｐr2との距離Ｈ2よりも長くした位置に配置した。

次に、光ファイバ１３の先端面１３Ａと光路変換部３０との間にレンズを設けた場合とレンズを省いた場合とについて、光ファイバ１３の基板２２の厚さ方向（Ｚ軸方向）のずれ量と光結合の損失との関係を調べた。その結果を図２２に示す。

図２２に示すように、光ファイバ１３の先端面１３Ａと光路変換部３０との間にレンズを設けた場合とレンズを省いた場合とでは、光ファイバ１３の基板２２の厚さ方向（Ｚ軸方向）のずれ量に対する光結合の損失は、いずれの場合でも殆ど変化しない。即ち、送信用の光モジュール１とは異なり、受信用の光モジュール２１では、光ファイバ１３の先端面１３Ａと光路変換部３０との間にレンズを設けてもよく、設けなくてもよいことが分かる。但し、レンズを設けた場合には、レンズの表面粗さや形状精度の品質管理が必要となり、製造コストが増大する。このことを考慮して、レンズの有無で光結合の損失が殆ど変わらないので、製造コストを低減するために、受信用の光モジュール２１ではレンズを省いた。

また、光モジュール２１では、受光素子２３を覆うように基板２２の表面に光路変換部３０を設けたから、受光素子２３が基板２２の表面に対して垂直方向（Ｚ軸方向）の光信号を検出するときでも、基板２２の表面に対して水平方向の光信号を垂直方向に向かうように、光信号の光路変換を容易に行うことができ、光モジュール２１を低背化することができる。

また、固定機構２７および光路変換部３０を有する樹脂層２６は、受光素子２３を封止した状態で基板２２の表面に形成されるため、基板２２に対する固定機構２７の接合強度を高めることができる。また、固定機構２７および光路変換部３０が一体に形成されるため、組立工程を簡略化することができ、結果的に製造コストを低減することができる。

また、固定機構２７には、表面に開口２８Ａを有する嵌合溝２８が形成されている。このため、開口２８Ａを介して、嵌合溝２８にフェルール１２を容易に装着することができる。なお、嵌合溝２８に設けられた係止部２９によって、装着されたフェルール１２は係止されるので、フェルール１２は抜けにくい。

また、光ファイバ１３のコアを通る光路Ｌr1と光路変換部３０の反射面３０Ａとが交わる位置を第１の交差位置Ｐr1とし、受光素子２３の受光中心を通る光路Ｌr2と光路変換部３０の反射面３０Ａとが交わる位置を第２の交差位置Ｐr2としたときに、受光素子２３と第１の交差位置Ｐr1との距離Ｈ1を受光素子２３と第２の交差位置Ｐr2との距離Ｈ2よりも長くした。このとき、光ファイバ１３から出射した光は、受光素子２３と第１の交差位置Ｐr1との距離Ｈ1を受光素子２３と第２の交差位置Ｐr2との距離Ｈ2よりも長くしたときの方が、短くしたときに比べて、光路変換部３０の反射面３０Ａに対する入射角θが大きくなる傾向がある。このため、光路変換部３０から空気中に漏れる漏洩光を減少させることができるから、受光素子２３と光ファイバ１３との間の光結合の損失を抑制することができ、受光素子２３および光ファイバ１３の実装ずれの影響を低減することができる。

次に、図２３ないし図２５に、第２の実施の形態による光通信用の光モジュールを示す。第２の実施の形態による光通信用の光モジュールと第１の実施の形態による光通信用の光モジュールとの差異は、各送信用の光モジュールおよび各受信用の光モジュールを構成する樹脂層の表面に金属カバーを取り付けたことである。本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

まず、図２３および図２４を用いて、第２の実施の形態による送信用の光モジュール３１について説明する。送信用の光モジュール３１は、基板３２、発光素子３、固定機構７および光路変換部１０を備える樹脂層３３、プラグ１１、金属カバー３４を備える。

基板３２は、樹脂層３３よりも大きな面積を有している。これにより、基板３２の外周縁には、基板３２を覆う樹脂層３３の周囲よりも外側に突出する鍔部３２Ａが設けられている。

樹脂層３３の表面には、固定機構７および光路変換部１０の形成領域の周囲を避けて、表面の一部をわずかに窪ませてなる窪み部３３Ａと、窪まずに同一水平面を構成する表面の残部である平坦部３３Ｂとが形成されている。なお、窪み部３３Ａには、後述の金属カバー３４を接着固定するための接着剤Ｇが塗布される。また、平坦部３３Ｂは、金属カバー３４の天板部３４Ａと接触して、金属カバー３４を支持する。それ以外は、第１の実施の形態による送信用の光モジュール１の樹脂層６と同様に形成されている。

金属カバー３４は、長方形の角部に四角形の切欠き３４Ｃを有するＬ字状の天板部３４Ａと、切欠き３４Ｃを除く天板部３４Ａの周縁に垂設して設けられた４枚の壁面３４Ｂとから構成される。切欠き３４Ｃには壁面が垂設されないため、金属カバー３４の角部には角部開口３５が形成される。また、天板部３４Ａには、切欠き３４Ｃに沿って四角状の平面開口３６が形成されている。なお、周壁３４Ｂの高さは、樹脂層３３の高さとほぼ同じ寸法に形成されている。

金属カバー３４を、窪み部３３Ａに接着剤Ｇを塗布した樹脂層３３に被せられる。この後、接着剤Ｇを硬化させると、金属カバー３４の天板部３４Ａと樹脂層３３の平坦部３３Ｂとが当接した状態で固着される。このとき、固定機構７に嵌合されたプラグ１１に装着されたフェルール１２および光ファイバ１３は、角部開口３５を通じて外部に引き出されている。

プラグ１１の先端部分には、樹脂層３３に金属カバー３４を取付けたときに平面開口３６内に挿入される突起３７が形成されている。これにより、金属カバー３４は、プラグ１１に対して位置決めされる。

本実施の形態による光モジュール３１は、第１の実施の形態の光モジュール１と比べて、樹脂層３３に金属カバー３４を取付けたから、金属カバー３４によって外部の電磁波や光が混入するのを防ぐことができ、ＥＭＩ、イミュニティ、ＥＳＤ等のノイズ耐性を向上することができると共に、静電気に対する耐性も高めることができる。

基板３２には、鍔部３２Ａが設けられる。例えば図２６に示すように、親基板Ｍに複数の光モジュール３１をマトリックス状に一体に形成した後、ブレードＢで親基板Ｍを切断して個々の光モジュール３１に分離する製造方法の場合は、隣接する光モジュール３１の間の親基板ＭにはスペーサＳが設けられ、スペーサＳの中央部がブレードＢによって切断される。このため、ブレードＢは樹脂層３３とは直接接触せず、ダイシング時における樹脂層３３の変形を防ぐことができる。なお、鍔部３２Ａは、カットされたスペーサＳに相当する。従って、光モジュール３１における樹脂層３３の変形が小さいため、金属カバー３４を樹脂層３３にスムースに被せることができる。

次に、図２３および図２５を用いて、第２の実施の形態による受信用の光モジュール４１について説明する。受信用の光モジュール４１は、基板４２、受光素子２３、固定機構２７および光路変換部３０を備える樹脂層４３、フェルール１２、金属カバー４４を備える。

基板４２は、樹脂層４３よりも大きな面積を有している。これにより、基板４２の外周縁には、基板４２を覆う樹脂層４３の周囲よりも外側に突出する鍔部４２Ａが設けられている。

樹脂層４３の表面には、固定機構２７および光路変換部３０の形成領域の周囲を避けて、表面の一部をわずかに窪ませてなる窪み部４３Ａと、窪まずに同一水平面を構成する表面の残部である平坦部４３Ｂとが形成されている。なお、窪み部４３Ａには、後述の金属カバー４４を接着固定するための接着剤Ｇが塗布される。また、平坦部４３Ｂは、金属カバー４４の天板部４４Ａと接触して、金属カバー４４を支持する。それ以外は、第１の実施の形態による受信用の光モジュール２１の樹脂層２６と同様に形成されている。

また、受信用の光モジュール４１の樹脂層４３と送信用の光モジュール３１の樹脂層３３の長辺方向（Ｙ軸方向）を一致させると共に、樹脂層４３および樹脂層３３の短辺同士を隣接して並べたときに、その平面形状がＸ軸に関して略線対称な関係となっている。このため、固定機構７および光路変換部１０は樹脂層３３のうちＹ軸方向の一端側に位置しているのに対し、固定機構２７および光路変換部３０は、樹脂層４３のＹ軸方向の他端側に位置している。

金属カバー４４は、長方形の角部に四角形の切欠き４４Ｃを有するＬ字状の天板部４４Ａと、切欠き４４Ｃを除く天板部４４Ａの周縁に垂設して設けられた４枚の壁面４４Ｂとから構成される。切欠き４４Ｃには壁面が垂設されないため、金属カバー４４の角部には角部開口４５が形成される。また、天板部４４Ａには、切欠き４４Ｃに沿って四角状の平面開口４６が形成されている。なお、周壁４４Ｂの高さは、樹脂層４３の高さとほぼ同じ寸法に形成されている。

金属カバー４４を、窪み部４３Ａに接着剤Ｇを塗布した樹脂層４３に被せる。この後、接着剤Ｇを硬化させると、金属カバー４４の天板部４４Ａと樹脂層４３の平坦部４３Ｂとが当接した状態で固着される。このとき、固定機構２７に嵌合されたフェルール１２および光ファイバ１３は、角部開口４５を通じて外部に引き出されている。

樹脂層４３の表面には、樹脂層４３に金属カバー４４を取付けたときに平面開口４６内に挿入される突起４７が形成されている。これにより、樹脂層４３と金属カバー４４とは、互いに位置決めされる。

また、受信用の光モジュール４１の金属カバー４４と送信用の光モジュール３１の金属カバー３４とは、金属カバー４４と金属カバー３４との長辺方向（Ｙ軸方向）を一致させるとともに、金属カバー４４および金属カバー３４の短辺同士（Ｘ軸方向）を隣接して並べた際に、その平面形状がＸ軸に関して略線対称な関係となっている。即ち、角部開口３５は金属カバー３４のＹ軸方向の一端側に位置しているのに対し、角部開口４５は、金属カバー４４のＹ軸方向の他端側に位置している。これにより、角部開口３５，４５、平面開口３６，４６に相当する部分を除去した金属板を、例えば表面側からプレス加工することにより金属カバー３４を、また、裏面側からプレス加工することにより金属カバー４４を形成することができるので、プレス加工前の金属板を、金属カバー３４，４４とで共通化することができ、製造コストを低減することができる。また、加工後の金属カバー３４，４４は、角部開口３５，４５の位置が異なるため、送信用の光モジュール３１と受信用の光モジュール４１のうちいずれか一方にしか用いることができない。このため、金属カバー３４，４４を送信用の光モジュール３１と受信用の光モジュール４１のうち誤って不適合なモジュールに取り付けることがなく、誤った組付けを防止することができる。

本実施の形態による光モジュール４１は、第１の実施の形態の光モジュール２１と比べて、樹脂層４３に金属カバー４４を取付けたから、金属カバー４４によって外部の電磁波や光が混入するのを防ぐことができ、ＥＭＩ、イミュニティ、ＥＳＤ等のノイズ耐性を向上することができると共に、静電気に対する耐性も高めることができる。

次に、図２７および図２８に、第３の実施の形態による送信用の光モジュールを示す。第３の実施の形態による送信用の光モジュールと第１の実施の形態による送信用の光モジュールとの差異は、光路変換部を密閉した状態で低透明樹脂膜を用いて金属カバーを樹脂層に接着する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

第３に実施の形態による送信用の光モジュール５１は、基板５２、発光素子３、固定機構７および光路変換部１０を備える樹脂層６、プラグ１１、金属カバー５４を備える。

基板５２は、第２の実施の形態による光モジュール３１の基板３２とほぼ同様に形成されている。このため、基板５２の外周縁には、基板５２を覆う樹脂層６の周囲よりも外側に突出する鍔部５２Ａが設けられている。

低透明樹脂膜５３は、樹脂層６よりも光信号の透過率が低い樹脂材料を用いて形成され、光路変換部１０の反射面１０Ａを除いて樹脂層６の表面および周壁面を併せた外表面の全体に亘って塗布されている。そして、低透明樹脂膜５３は、例えば熱硬化性を有し、金属カバー５４を取付けた状態で光モジュール５１全体を加熱することによって、金属カバー５４を樹脂層６に接着するものである。

また、低透明樹脂膜５３は、金属またはセラミックの粉からなるフィラーが混入されたフィラー入り樹脂膜によって形成されている。これにより、低透明樹脂膜５３の線膨脹係数は、樹脂層６の線膨脹係数と金属カバー５４の線膨脹係数との間の値になっている。

金属カバー５４は、長方形の角部に四角形の切欠き５４Ｃを有するＬ字状の天板部５４Ａと、切欠き５４Ｃを除く天板部５４Ａの周縁に垂設して設けられた４枚の壁面５４Ｂとから構成される。切欠き５４Ｃには壁面が垂設されないため、金属カバー５４の角部には角部開口５５が形成される。また、天板部５４Ａには、切欠き５４Ｃに沿って四角状の平面開口５６が形成されている。なお、周壁５４Ｂの高さは、樹脂層６の高さとほぼ同じ寸法に形成されている。

一方、プラグ１１の先端部分には、表面から天板部５４Ａに向けてＺ軸方向に突出した突起５７が形成されている。そして、樹脂層６に金属カバー５４を取付けたときには、プラグ１１の突起５７が平面開口５６内に挿入される。これにより、プラグ１１と金属カバー５４とは、互いに位置決めされる。また、固定機構７に嵌合されたプラグ１１に装着されたフェルール１２および光ファイバ１３は、角部開口３５を通じて外部に引き出されている。

さらに、金属カバー５４の天板部５４Ａおよび４枚の周壁部５４Ｂは、角部開口５５を除いて隙間等が生じない状態で互いに連続して形成されている。このため、低透明樹脂膜５３によって金属カバー５４を樹脂層６に接着したときには、光路変換部１０は金属カバー５４によって密閉された状態で覆われる。

かくして、第３の実施の形態による送信用の光モジュール５１でも、第１，第２の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。特に、第３の実施の形態では、樹脂層６の外表面に低透明樹脂膜５３を設けると共に、該低透明樹脂膜５３を用いて金属カバー５４を樹脂層６に接着したから、金属カバー５４を用いて光路変換部１０の周囲を密閉状態で覆うことができる。このため、光路変換部１０を外気と接触しない状態にでき、耐湿性を向上して信頼性を高めることができる。

また、低透明樹脂膜５３は金属またはセラミックの粉からなるフィラーが混入されたフィラー入り樹脂膜によって形成したから、樹脂層６と金属カバー５４との間の線膨脹係数差を小さくすることができ、耐熱衝撃性を高めることができる。

なお、前記第３の実施の形態では、送信用の光モジュール５１を例に挙げて説明したが、受信用の光モジュールにも同様に適用することができる。また、第３の実施の形態では、基板５２は鍔部５２Ａを備える構成としたが、第１の実施の形態による基板２と同様に、鍔部を省く構成としてもよい。さらに、第３の実施の形態では、低透明樹脂膜５３はフィラー入り樹脂膜によって形成したが、例えば樹脂材料自体の線膨脹係数が樹脂層６の線膨脹係数と金属カバー５４の線膨脹係数との間の値となる場合、樹脂層６と金属カバー５４との間の線膨脹係数差が小さい場合、光モジュール５１を温度変化が小さい環境で使用する場合等には、フィラーを省いた樹脂膜によって形成してもよい。

次に、図２９に、第４の実施の形態による光通信用の光モジュールを示す。本実施の形態の特徴は、送信用の光モジュールにシリアライザを搭載すると共に、受信用の光モジュールにデシリアライザを搭載する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

第４の実施の形態による送信用の光モジュール６１は、第１の実施の形態による光モジュール１とほぼ同様に構成され、基板２に発光素子３、発光用ＩＣ部品４等が実装されると共に、発光素子３からの光信号を伝送するための光ファイバ１３が接続されている。また、基板２には、パラレル信号をシリアル信号に変換するシリアライザ６２が搭載されている。このシリアライザ６２は、その入力側が外部のアプリケーションプロセッサＡＰに接続されると共に、その出力側が発光用ＩＣ部品４に接続されている。

そして、シリアライザ６２は、アプリケーションプロセッサＡＰから出力されるパラレル信号からなるデータ信号をシリアル信号に変換すると共に、該シリアル信号を発光用ＩＣ部品４に向けて出力する。これにより、発光用ＩＣ部品４はシリアライザ６２からのシリアル信号に応じて発光素子３を駆動するから、発光素子３は、シリアル信号によって変調された光信号を出力する。

第４の実施の形態による受信用の光モジュール７１は、第１の実施の形態による光モジュール２１とほぼ同様に構成され、基板２２に受光素子２３、受光用ＩＣ部品２４等が実装されると共に、外部からの光信号を伝送して受光素子２３に向けて出力する光ファイバ１３が接続されている。また、基板２２には、シリアル信号をパラレル信号に変換するデシリアライザ７２が搭載されている。このデシリアライザ７２は、その入力側が受光用ＩＣ部品２４に接続されると共に、その出力側が外部に設けられた各種のデバイスドライバＤＤに接続されている。

そして、光ファイバ１３からシリアル信号に応じた光信号が出力されると、この光信号は受光素子２３によって検出され、受光用ＩＣ部品２４を介してデシリアライザ７２に入力される。このとき、デシリアライザ７２は、受光用ＩＣ部品２４から出力された光信号の検出信号（シリアル信号）をパラレル信号に変換して、デバイスドライバＤＤに向けて出力する。これにより、デバイスドライバＤＤは、パラレル信号からなるデータ信号を用いて各種の信号処理等を行なうことができる。

かくして、第４の実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。特に、第４の実施の形態では、送信用の光モジュール６１にシリアライザ６２を搭載すると共に、受信用の光モジュール７１にデシリアライザ７２を搭載する構成としたから、これらの光モジュール６１，７１にシリアル信号とパラレル信号を相互に変換する機能（ＳＥＲＤＥＳ機能）を付加することができ、各種のインターフェイスに対応した光モジュールを実現することができる。

なお、第４の実施の形態では、第１の実施の形態による送信用の光モジュール１と受信用の光モジュール２１と同様な構成に適用した場合を例に挙げて説明したが、第２，第３の実施の形態に適用してもよい。

また、第２，第３の実施の形態では、樹脂層３３，４３，６の外表面に金属カバー３４，４４，５４を取り付ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図３０に示す変形例による送信用の光モジュール８１のように、光路変換部１０の反射面１０Ａを除く樹脂層６の外表面を、金属材料や導電性樹脂材料等からなる導電性膜８２によって覆う構成としてもよい。この場合でも、導電性膜８２によって外部の電磁波等が混入するのを防ぐことができ、ノイズ耐性を向上することができる。なお、この変形例の構成は、受信用の光モジュールにも適用することができる。

また、本発明における、送信用の光モジュールでは、少なくとも、発光素子と光路変換部との間、光路変換部、光路変換部とプラグに形成されたレンズとの間の樹脂材料が光学的に透明であればよく、受信用の光モジュールでは、少なくとも、光ファイバの先端面と光路変換部との間、光路変換部、光路変換部と受光素子との間の樹脂材料が光学的に透明であればよい。このため、これらの部分は、光学的透明性を確保できるならば、基板の表面を覆う樹脂層と同じ樹脂材料で形成してもよく、異なる樹脂材料で形成してもよい。

さらに、前記各実施の形態では、送信用の光モジュール１，３１，５１，６１，８１の基板２，３２，５２と受信用の光モジュール２１，４１，７１の基板２２，４２とが異なるものとしたが、単一な共通の基板に送信用と受信用の光モジュールを一緒に形成し、送受信用の光モジュールを構成してもよい。

１，３１，５１，６１，８１ 送信用の光モジュール
２，２２，３２，４２，５２ 基板
３ 発光素子（光素子）
６，２６，３３，４３ 樹脂層
７，２７ 固定機構
８，２８ 嵌合溝（凹部）
９，２９ 係止部
１０，３０ 光路変換部
１０Ａ，３０Ａ 反射面
１１ プラグ
１１Ｃ レンズ
１２ フェルール
１３ 光ファイバ
１３Ａ 先端面
２１，４１，７１ 受信用の光モジュール
２３ 受光素子（光素子）
３２Ａ，４２Ａ，５２Ａ 鍔部
３４，４４，５４ 金属カバー
５３ 低透明樹脂膜
８２ 導電性膜
Ｐr1 第１の交差位置
Ｐr2 第２の交差位置

Claims (9)

1. 光素子と、該光素子を表面に実装してなる基板と、該基板の表面を覆う樹脂層とを備え、
   該樹脂層は、
   表面が開口すると共に該開口からフェルールに挿通された光ファイバの先端側を装着する凹部と、該凹部に設けられ前記光ファイバの先端側を係止する係止部とが形成されてなる固定機構と、
   反射面を介して前記光素子を通る光信号の光路と前記フェルールの伸長方向とを一致させる光学的に透明な樹脂材料で形成された光路変換部とを有し、
   前記光素子は発光素子であり、
   前記フェルールが挿入される有底の挿入穴と、挿入される前記フェルールの先端面に対向して設けられるレンズとが形成されてなるプラグを介して前記光ファイバの先端側を前記固定機構に固定し、
   前記発光素子から出射された光信号を、前記光路変換部で光路変換すると共に前記レンズで前記光ファイバの先端面に集光してなる送信用の光モジュール。
2. 光素子と、該光素子を表面に実装してなる基板と、該基板の表面を覆う樹脂層とを備え、
   該樹脂層は、
   表面が開口すると共に該開口からフェルールに挿通された光ファイバの先端側を装着する凹部と、該凹部に設けられ前記光ファイバの先端側を係止する係止部とが形成されてなる固定機構と、
   反射面を介して前記光素子を通る光信号の光路と前記フェルールの伸長方向とを一致させる光学的に透明な樹脂材料で形成された光路変換部とを有し、
   前記光素子は受光素子であり、
   前記フェルールを介して前記光ファイバの先端側を前記固定機構に固定し、
   前記光ファイバのコアを通る光路と前記光路変換部の反射面とが交わる位置を第１の交差位置とし、前記受光素子の受光中心を通る光路と前記光路変換部の反射面とが交わる位置を第２の交差位置としたときに、
   前記受光素子と前記第１の交差位置との距離を前記受光素子と前記第２の交差位置との距離よりも長くし、
   前記光ファイバから出射された光信号を、前記光路変換部で光路変換して前記受光素子に入射させてなる受信用の光モジュール。
3. 前記樹脂層には、金属カバーを取り付けてなる請求項１または２に記載の光モジュール。
4. 前記光路変換部の反射面を除く前記樹脂層の外表面には、前記樹脂層よりも光信号の透過率が低い低透明樹脂膜を設け、該低透明樹脂膜を用いて前記金属カバーを前記樹脂層に接着する構成としてなる請求項３に記載の光モジュール。
5. 前記低透明樹脂膜は、金属またはセラミックの粉からなるフィラーが混入されたフィラー入り樹脂膜からなる請求項４に記載の光モジュール。
6. 前記樹脂層には、その外表面を覆う導電性膜を設けてなる請求項１または２に記載の光モジュール。
7. 前記基板は、前記樹脂層よりも大きな面積を有し、前記樹脂層の周囲から突出した鍔部を備える構成としてなる請求項１または２のいずれかに記載の光モジュール。
8. 前記光路変換部と、前記基板の表面を覆う前記樹脂層とは、同じ樹脂材料で形成されてなる請求項１または２に記載の光モジュール。
9. 前記光路変換部と、前記基板の表面を覆う前記樹脂層とは、異なる樹脂材料で形成されてなる請求項１または２に記載の光モジュール。

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