KR100958779B1 - 광전송 모듈 - Google Patents

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KR100958779B1
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토시아키 오쿠노
나루 야스다
하야미 호소카와
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오므론 가부시키가이샤
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Abstract

광전송로와 기판이 안정하게 접합되는 것을 목적으로 하여, 본 발명은, 광신호를 송신 또는 수신하는 광소자(11)와, 해당 광소자(11)와 광학적으로 결합하여 광신호를 전송하는 광전송로(10)와, 해당 광전송로(10)에서의 광신호의 입출사구를 포함하는 적어도 한쪽의 단부 및 해당 광소자(11)가 고정되는 기판(12)을 구비한 광모듈(1)에 있어서, 상기 기판(12)과 상기 광전송로(10) 사이에, 상기 광전송로(10)가 적어도 상기 광소자(11)의 광축에 대해 수직한 방향으로 가동할 수 있는 공간이 마련되어 있고, 상기 공간에 접착제(13)가 충전되어 있도록 한 것이다.

Description

광전송 모듈{OPTICAL TRANSMISSION MODULE}
본 발명은, 광전송 모듈에 관한 것으로서, 특히, 높은 유연성을 갖는 광전송로를 이용한 광전송 모듈의 패키지에 관한 것이다.
근래, 고속으로 대용량의 데이터 통신이 가능한 광통신망이 확대하고 있다. 금후, 이 광통신망은 민생 기기에의 탑재가 예상되고 있다. 그리고, 데이터 전송의 고속 대용량화, 노이즈 대책, 기기 내의 기판 사이를 데이터 전송하는 용도로서, 현재의 전기 케이블과 다름없이 사용할 수 있는 전기 입출력의 광 데이터 전송 케이블(광케이블)이 요구되고 있다. 이 광케이블로서는, 플렉시블성을 고려하면, 필름 광도파로를 이용하는 것이 바람직하다.
광도파로란, 굴절율이 큰 코어와, 해당 코어의 주위에 접하여 마련되는 굴절율이 작은 클래드에 의해 형성되고, 코어에 입사한 광신호를 해당 코어와 클래드의 경계에서 전반사를 반복하면서 전반하는 것이다. 또한, 필름 광도파로는, 코어 및 클래드가 유연한 고분자 재료로 이루어지기 때문에 유연성을 갖고 있다.
이 유연성을 갖는 필름 광도파로를 광케이블로서 이용하는 경우, 광전 변환 소자(수발광 소자)와 위치맞춤을 하여 광결합할 필요가 있다. 수발광 소자란, 전기 신호를 광신호로 변환하여 발신하고, 광신호를 수신하여 전기 신호로 변환하는 것이고, 광입력측에서는 발광 소자, 광출력측에서는 수광 소자가 이용된다. 이 위치맞춤은, 광결합 효율에 영향을 주기 때문에, 높은 정밀도가 요구된다.
광케이블로서 광도파로를 이용하는 경우에는, 패키지에 삽입구멍을 마련하고, 광도파로를 직접 삽입구멍에 삽입하여 패키지에 고정한 방법이 취하여지고 있다. 이 방법의 한 예가 특허 문헌 1에 기재되어 있다.
또한, 플렉시블성이 높은 광도파로를 광케이블로서 이용하는 경우의 광도파로의 고정 방법이, 특허 문헌 2 및 3에 기재되어 있다. 구체적으로는, 접착제 등의 접착 부재를 이용하여, 광도파로를 수발광 소자에 직접 고정하고 있다.
또한, 상기 특허 문헌 1 내지 3과는 다른 예를 나타내는 것으로서, 도 15의 (a), (b)에, 필름 광도파로와 수발광 소자를 광결합하여 이루어지는 광전송 모듈의 한 구성예를 도시한다.
도 15의 (a), (b)에 도시하는 광모듈(200)은, 그 광입사측 또는 광출사측 단부에서, 광도파로(201), 수발광 소자(202), 패키지(203)를 구비하여 구성되어 있다. 광도파로(201)는, 그 단부 부근에서 패키지(203)에 대해 접착층(204)에 의해 접착 고정되어 있고, 광도파로(201)의 단부와 수발광 소자(202)의 상대적인 위치 관계는 고정된 상태에 있다. 여기서, 수발광 소자(202)는, 광도파로(201)에의 광입사측에서는 레이저 다이오드 등의 발광 소자이고, 광도파로(201)로부터의 광출사측에서는 포토 다이오드 등의 수광 소자이다.
패키지(203)는, 수발광 소자(202)의 탑재면과 광도파로(201)의 고정면(접착면)이 다른 면이 되는 단차를 갖고 있다. 또한, 광도파로(201)의 단면은, 광축(코어부의 길이 방향에 따른 중심축)에 대해 수직으로 되지 않고, 비스듬하게 절단되어 광로 변환 미러를 형성하고 있다. 이로써, 광도파로(201)의 코어부에 전달되어 온 신호광은, 상기 광로 변환 미러에서 반사되어, 그 진행 방향을 바꾸어서 수발광 소자(202)를 향하여 출사된다.
특허 문헌 1 : 일본 특개평6-82660호 공보(1994년 3월 25일 공개)
특허 문헌 2 : 일본 특개2003-302544호 공보(2003년 10월 24일 공개)
특허 문헌 3 : 일본 특개2004-21042호 공보(2004년 1월 22일 공개)
그러나, 도 15의 (a), (b)에 도시하는 상기 종래의 구성에서는, 광모듈(200)의 사용 형태에 따라서는, 광도파로(201)를 패키지(203)에 접착 고정할 때의 신뢰성이 낮아진다는 문제가 생긴다. 이 이유에 관해 설명하면 이하와 같다.
플렉시블성이 높은 광도파로(201)는, 상술한 바와 같이, 코어 및 클래드가 유연한 고분자 재료로 이루어지고, 높은 유연성을 갖는다. 그리고, 이와 같은 광도파로(201)는, 그 플렉시블성을 살려서, 모바일 기기의 힌지 결합부 등의 가동부에서 데이터 전송에 이용되는 것이 기대된다.
그러나, 이와 같은 가동부에서 이용된 광도파로(201)에서는, 당연하지만 가동에 수반하는 변형이 생긴다. 예를 들면, 모바일 기기의 힌지 결합부에 광모듈(200)을 탑재한 경우, 해당 힌지부를 늘리므로서 광도파로(201)에는 그 광축 방향으로 인장력이 생긴다.
여기서, 광도파로(201)에 광축 방향의 인장력이 생긴 경우, 높은 유연성을 갖는 해당 광도파로(201)에서는 그 변형량이 크지만, 강성이 높은 패키지(203)에는 변형이 생기기 어렵기 때문에, 해당 광도파로(201)와 패키지(203) 접착면에서의 벗겨짐, 광도파로의 파괴가 생길 우려가 있다.
본 발명은, 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적은, 유연성이 높은 광도파로가 패키지에 대해 안정하게 접합되고, 신뢰성이 높은 광모듈을 실현하는 데 있다.
본 발명에 관한 광모듈은, 상기 목적을 달성하기 위해, 광신호를 송신 또는 수신하는 광소자와, 해당 광소자와 광학적으로 결합하여 광신호를 전송하는 광전송로와, 해당 광전송로에서의 광신호의 입출사구를 포함하는 적어도 한쪽의 단부 및 해당 광소자가 고정되는 기판을 구비하는 광모듈에 있어서, 상기 기판과 상기 광전송로의 사이에, 상기 광전송로가 적어도 상기 광소자의 광축에 대해 수직한 방향으로 가동(可動)할 수 있는 공간이 마련되어 있고, 상기 공간에 접착제가 충전되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 광모듈에 있어서, 광전송로는 높은 유연성을 갖고 있기 때문에, 광전송로의 광축 방향으로 인장력이 생긴 경우, 해당 광전송로에는 해당 인장력에 의한 변형이 생기기 쉽다. 한편으로, 광전송로가 접착된 기판은 강성이 높고 변형이 생기기 어렵기 때문에, 광전송로와 기판의 계면에는 큰 전단력이 작용한다.
상기한 구성에 의하면, 상기 기판과 상기 광전송로의 사이에 공간이 마련되고, 해당 공간에 접착제가 충전됨에 의해, 해당 접착제는 광전송로와 기판의 변형량의 차를 접착제의 변형에 의해 흡수할 수 있기 때문에, 광전송로의 벗겨짐, 광전송로의 파괴가 생기기 어려워지고, 광전송로와 기판이 안정하게 접합된다. 또한, 광소자와 광전송로를 직접 얼라인먼트 접합할 수 있기 때문에, 성형부품 등의 염가의 부재를 사용하여 대폭적으로 비용 저감을 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것으로, (a)는 광모듈의 주요부 구성을 도시하는 평면도, (b)는 광모듈의 주요부 구성을 도시하는 단면도.
도 2는 도 1의 (b)의 B-B 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것으로, 광모듈의 주요부 구성을 도시하는 평면도.
도 4는 (a), (b)는, 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것으로, 광모듈의 주요부 구성을 도시하는 평면도.
도 5는 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것으로, (a)는 광모듈의 주요부 구성을 도시하는 평면도, (b)는 광모듈의 주요부 구성을 도시하는 단면도.
도 6은 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것으로, 광모듈의 주요부 구성을 도시하는 평면도.
도 7은 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것으로, 광모듈의 주요부 구성을 도 시하는 평면도.
도 8은 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것으로, 광모듈의 주요부 구성을 도시하는 평면도.
도 9는 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것으로, 광모듈의 주요부 구성을 도시하는 평면도.
도 10은 본 발명의 실시 형태를 도시하는 것으로, 광모듈의 주요부 구성을 도시하는 평면도.
도 11은 본 실시 형태에 관한 광전송 모듈의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 12의 (a)는 본 실시 형태에 관한 광전송 모듈을 구비한 절첩식 휴대 전화의 외관을 도시하는 사시도, (b)는 (a)에 도시한 절첩식 휴대 전화에서의, 상기 광전송로가 적용되어 있는 부분의 블록도, (c)는 (a)에 도시한 절첩식 휴대 전화에서의, 힌지부의 투시 평면도.
도 13의 (a)는 본 실시 형태에 관한 광전송 모듈을 구비한 인쇄 장치의 외관을 도시하는 사시도, (b)는 (a)에 도시한 인쇄 장치의 주요부를 도시하는 블록도, (c) 및 (d)는, 인쇄 장치에서 프린터 헤드가 이동(구동)한 경우의, 광전송로의 만곡 상태를 도시하는 사시도.
도 14는 본 실시 형태에 관한 광전송 모듈을 구비한 하드 디스크 기록 재생 장치의 외관을 도시하는 사시도.
도 15는 종래의 광모듈을 도시하는 것으로, (a)는 광모듈의 주요부 구성을 도시하는 평면도, (b)는 광모듈의 주요부 구성을 도시하는 단면도.
본 발명의 한 실시 형태에 관해, 도 1 내지 도 14를 이용하여 이하에 설명한다. 우선, 본 실시의 형태에 관한 광모듈의 한 구조예를 도 1의 (a), (b)를 참조하여 설명한다. 도 1의 (a)는 광모듈(1)의 개략 구성을 도시하는 평면도이고, (b)는 (a)의 A-A 단면도이다.
광모듈(1)은, 그 단부 부근에서, 개략적으로, 광도파로(광전송로)(10), 수발광 소자(광소자)(11), 패키지(기판)(12)를 구비하여 구성되어 있다. 광도파로(10)는, 폴리머 도파로인 것이 바람직하고, 나아가서는, 플렉시블성을 갖는 것이 바람직하다. 광도파로(10)의 단부는 패키지(12)에 대해 접착제(13)에 의해 접착 고정되어 있고, 광도파로(10)의 단부와 수발광 소자(11)의 상대적인 위치 관계는 고정된 상태에 있다. 또한, 광모듈(1)은, 수발광 소자(11)가 출력하는 전기 신호의 취출을 용이하게 하기 위해, 전기 배선이나 전기 접속부를 구비하고 있어도 좋다. 또한, 수발광 소자(11)는, 광도파로(10)에의 광입사측에서는 레이저 다이오드 등의 발광 소자이고, 광도파로(10)로부터의 광출사측에서는 포토 다이오드 등의 수광 소자이다.
광도파로(10)는, 굴절율이 큰 재료로 이루어지는 코어부(10a)와, 해당 코어부(10a)의 주위에 접하여 마련되고, 굴절율이 작은 재료로 이루어지는 클래드부(10b)에 의해 형성된다. 광도파로(10)에서는, 코어부(10a)에 입사한 광신호는, 코어부(10a)와 클래드부(10b)의 경계에서 전반사를 반복하면서 전반된다. 코어부(10a) 및 클래드부(10b)는, 유연성을 갖는 고분자 재료로 이루어지는 것이기 때 문에, 광도파로(10)는 유연성을 갖고 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 광도파로(10)의 단부 부근에서, 광도파로(10)의 길이 방향(광축 방향)을 X축방향으로 하고, 패키지(12)에서의 수발광 소자(11)의 탑재면의 법선 방향을 Y축방향이라고 한다.
광도파로(10)에서의 단면은 광축(X축)에 대해 수직으로 되지 않고, 비스듬하게 절단되어 광로 변환 미러를 형성하고 있다. 구체적으로는, 광도파로(10)의 단면은, XY평면에 대해 수직이고, 또한, X축에 대해서는 각도(θ)(θ<90°)를 이루도록 경사되어 있다.
이로써, 광도파로(10)에서의 광의 출사측에서는, 코어부(10a)를 전달되어 온 신호광은, 광로 변환 미러에서 반사되어, 그 진행 방향을 바꾸어 수광 소자(11)를 향하여 출사된다. 또한, 광도파로(10)에서의 광의 입사측에서는, 발광 소자(11)로부터 출사된 신호가 광로 변환 미러에서 반사되어, 그 진행 방향을 바꾸어 코어부(10a)를 전달된다.
광모듈(1)은, 패키지(12) 위에 수발광 소자(11)를 실장한 후, 해당 수발광 소자(11)와 광도파로(10)의 단부가 광학적으로 결합되도록, 수발광 소자(11)와 광도파로(10) 사이에 공간을 마련하여 배치시켜서, 상기 공간에 접착제(13)를 충전하고, 해당 접착제(13)를 경화시킴에 의해 제조된다.
광모듈(1)에서, 광도파로(10)는 패키지(12)의 면(12a)에 탑재되고, 접착제(13)에 의해 패키지(12)에 접착 고정된다. 여기서, 도 15(b)에 도시하는 바와 같은 종래 구조라면, 광도파로(201)와 패키지(203)를 접착하는 접착층(204)은 극히 얇은 것이다. 이것은, 광도파로(201)의 하면(접착면)을 패키지(203) 윗면과 거의 일치시킴으로써, 광도파로(201)의 Y축방향의 위치 결정을 행하기 때문이다.
이에 대해, 본 실시의 형태에 관한 광모듈(1)에서는, 접착제(13)의 역할은, 광도파로(10)는 패키지(12)에 접착 고정하는 것으로 그치지 않는다. 즉, 광모듈(1)에서는, 패키지(12)와 광도파로(10) 사이에, 광도파로(10)가 적어도 그 광축에 대해 수직한 방향으로 가동할 수 있는 공간이 마련되어 있고, 해당 공간에서 접착제(13)가 충전되는 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 광모듈(1)에서는, 패키지(12)와 광도파로(10) 사이에 종래보다도 큰 공간을 마련하고, 해당 공간을 접착제(13)로 충전함에 의해, 유연성이 높은 광도파로(10)를 패키지(13)에 대해 안정하게 접합할 수 있는데, 그 이유를 설명하면 이하와 같다.
광모듈(1)에서, 광도파로(10)는 높은 유연성을 갖고 있기 때문에, 광도파로(10)의 광축(X축) 방향으로 인장력이 생긴 경우, 해당 광도파로(10)에는 해당 인장력에 의한 변형이 생기기 쉽다. 한편으로, 광도파로(10)가 접착되는 패키지(12)는 강성이 높고 변형이 생기기 어렵기 때문에, 접착제(13)에는 큰 전단력이 작용한다. 이 때, 종래 구성과 같이 접착층의 층두께가 얇은 경우에는, 상기 전단력이 작용하는 접착층에서 변형은 거의 기대할 수 없기 때문에, 광도파로와 패키지의 변형량의 차를 접착층이 흡수할 수가 없어서 벗겨짐이나 광도파로의 파괴가 생기기 쉽다. 이에 대해, 패키지(12)와 광도파로(10) 사이의 공간을 접착제(13)로 충전하는 경우, 해당 접착제(13)는 광도파로(10)와 패키지(12)의 변형량의 차를 접착제(13) 자신의 변형에 의해 흡수할 수 있기 때문에, 광도파로(10)의 벗겨짐이 생기기 어려 워지고, 광도파로(10)와 패키지(12)가 안정하게 접합된다.
접착제(13)가 광도파로(10)와 패키지(12)의 변형량의 차를 흡수하기 위해서는, 해당 접착제(13)는 패키지(12)보다도 탄성 계수가 낮은 수지일 필요가 있는데, 광도파로(10)(특히 클래드층)와 동등 또는 보다 낮은 탄성 계수로 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 접착제(13)에는, 에폭시계, 아크릴계, 우레탄계, 실리콘계, 부틸계 등의 수지가 알맞게 사용될 수 있다. 또한, 접착제(13)가 광도파로(10)와 패키지(12)의 변형량의 차를 흡수할 수 있는 충분한 층두께를 갖도록, 패키지(12)와 광도파로(10) 사이의 공간의 간격이 50㎛ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 접착제(13)는, 통상, 자외선 경화형 수지, 가시광 경화형 수지, 또는 열경화형 수지가 사용되지만, 생산성을 높이기 위해서는 자외선 경화형 수지 또는 가시광 경화형 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 경화 전의 접착제(13)에 의해 광도파로(10)와 패키지(12)가 가접착된 상태에서 광도파로(10)가 얼라인먼트되고, 얼라인먼트 완료 후에 접착제(13)가 경화되어진다.
또한, 패키지(12)에서의 광도파로(10)의 탑재면(12a)에는, 광도파로(10)를 끼워 넣기 위한 홈부(12b)가 마련되어 있다. 이 홈부는, 종래에는 광도파로의 폭과 거의 같으며(약간의 클리어런스를 갖는다), 해당 홈부에 광도파로를 끼워 넣음으로써, 광도파로의 폭방향(XY평면에 직교하는 방향)의 위치 결정이 되도록 되어 있다.
한편, 본 실시의 형태에 관한 광모듈(1)에서는, 홈부(12b)의 폭방향에서도, 광도파로(10)와 패키지(12) 사이에 공간이 마련되어 있고, 광도파로(10)와 패키지(12)와의 폭방향(XY평면에 직교하는 방향)의 클리어런스는, 얼라인먼트시의 가동 량보다도 크게 되어 있다. 그리고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 이 클리어런스 부분에서도 접착제(13)가 충전되기 때문에, 광도파로(10)와 패키지(12)의 보다 안정된 접합을 얻을 수 있다. 또한, 도 2는, 도 1의 (b)에서의 B-B 단면도이다.
광모듈(1)에서는, 광도파로(10)는, 패키지(12)와 고정되는 부분에, 광도파로(10)의 광축(X축) 방향의 응력에 대해 해당 광도파로(10)를 지지할 수 있는 구조를 갖고 있어도 좋다.
예를 들면, 도 3에 도시하는 바와 같이, 노치 등의 위치 결정부를 광도파로(10)에 마련하고, 패키지(12)의 광도파로(10)를 고정하는 부분에는 해당 광도파로(10)를 향하여 볼록부가 형성되고, 해당 노치부를 패키지(12)측의 볼록부와 계합시켜서 X축방향의 응력에 대해 해당 광도파로(10)를 지지하여도 좋다.
또는, 접착제(13)가 충전되는 공간부에서, 패키지(12)의 광도파로(10)를 고정하는 부분이 해당 광도파로(10)의 광축 방향에 대해 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 구성(도 4의 (a) 참조)으로 하여도 좋다. 또는, 접착제(13)가 충전되는 공간부에서, 광도파로(10)의 패키지(12)에 고정되는 부분이 해당 광도파로(10)의 광축 방향에 대해 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 구성(도 4의 (b) 참조)으로 하여도 좋다. 또한 패키지 및 광도파로 양쪽을 테이퍼 형상으로 하여 조합하여도 좋다(도 4의 (c) 참조).
상기 설명에서의 광모듈(1)에서는, 접착제(13)의 층두께를 두껍게 하고, 또한, 접착제(13)의 탄성 계수를 패키지(12)보다도 낮게 함에 의해, 광도파로(10)와 패키지(12)와의 벗겨짐을 방지한다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아 니고, 다른 다양한 변형예도 고려된다. 이하에, 본 발명에 관한 광모듈의 변형예를 나타낸다.
도 5의 (a), (b)에 도시하는 광모듈(2)은, 광도파로(10), 수발광 소자(11), 패키지(22)를 구비하여 구성되어 있고, 광도파로(10)는 패키지(22)에 대해 접착제(23)에 의해 접착 고정되어 있다. 여기서, 광모듈(2)에서는, 패키지(22)에서의 광도파로(10)와의 접촉부분(22a)이, 유연성이 높은 재료로 구성되어 있다. 접촉부분(22a)의 탄성 계수는, 패키지(12)의 탄성 계수 이하가 바람직하고, 나아가서는 광도파로(10)의 탄성 계수 이하면 또한 좋다.
따라서 도 5의 (a), (b)에 도시하는 광모듈(2)에서는, 광도파로(10)의 광축(X축) 방향으로 인장력이 생긴 경우, 해당 광도파로(10)에 생기는 변형에 수반하여, 패키지(22)의 접촉부분(22a)에서 변형이 생기기 쉽다. 즉, 광도파로(10)와 패키지(22)의 변형량의 차가 발생하지 않고, 벗겨짐이 생기기 어려워지기 때문에, 광도파로(10)와 패키지(22)가 안정하게 접합된다.
도 6에 도시하는 광모듈(3)은, 광도파로(30), 수발광 소자(11), 패키지(12)를 구비하여 구성되어 있고, 광도파로(30)는 패키지(12)에 대해 접착제(13)에 의해 접착 고정되어 있다. 모듈(3)에서는, 광도파로(30)는, 그 폭방향(XY평면에 직교하는 방향)에서 양측을 신축성이 작은 보강 재료(30a)에 의해 끼워져 있다. 이로써, 광도파로(30)의 광축(X축) 방향으로 인장력이 생겼다고 하여도, 해당 광도파로(10) 자체 변형이 생기기 어려워지기 때문에, 광도파로(10)의 벗겨짐이 생기기 어려워지고, 광도파로(30)와 패키지(12)가 안정하게 접합된다.
또한, 보강 재료(30a)는, 적어도 광도파로(30)와 패키지(12)와의 접촉 영역에서 광도파로(30)를 끼우고 있으면 좋다. 또한, 도 6의 구성에서는, 보강 재료(30a)는, 광도파로(30)의 폭방향에서의 양측을 끼우고 있지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니고, 광도파로(10)는, 그 폭방향에서의 적어도 하나의 면에 신축성이 작은 보강 재료를 갖고 있는 구성이라도 좋다.
또한, 도시는 생략하지만, 광도파로와 패키지와의 접착부분에 계면 처리, UV 세정, 코로나 방전, 플라즈마 처리, 프라이머 도포 등을 시행하여, 접착 강도를 높이는 것도, 광도파로의 벗겨짐이 생기기 어렵게 하기 위한 유효한 수단이다.
도 7에 도시하는 광모듈(4)은, 광도파로(10), 수발광 소자(11), 패키지(42)를 구비하여 구성되어 있고, 광도파로(10)는 패키지(42)에 대해 접착제(13)에 의해 접착 고정되어 있다. 광모듈(4)에서는, 광도파로(10)가 패키지(42)에 대해 2개의 접착면(42a, 42b)에서 접착되어 있다. 여기서, 접착면(42a)은 수발광 소자(11)와의 결합 단부에 가까운측의 접착면이고, 접착면(42b)은 수발광 소자(11)와의 결합 단부로부터 먼 측의 접착면이다. 또한, 도 7에서는, 접착면(42a, 42b)은, 동일한 패키지(42)에 형성되어 있지만, 접착면(42b)은, 해당 광모듈과는 다른 부위에 마련되어 있어도 좋다.
이 경우, 광도파로(10)의 인장력이 작용하여도, 접착면(42b)측에만 작용하고, 접착면(42a)측에는 거의 작용하지 않는다. 이로써, 광도파로(10)의 광축(X축) 방향으로 인장력이 생겼다고 하여도, 해당 광도파로(10)는 적어도 접착면(42a)측에서 벗겨짐이 생기기 어려워지고, 광도파로(10)와 패키지(42)가 안정하게 접합된다.
도 8에 도시하는 광모듈(5)은, 광도파로(10), 수발광 소자(11), 패키지(12)를 구비하여 구성되어 있고, 광도파로(10)는 패키지(12)에 대해 접착제(53)에 의해 접착 고정되어 있다. 광모듈(5)에서는, 접착제(53)에 있어서, 패키지(12)와 광도파로(10)와의 경계부에 필렛이 마련되어 있다. 또한, 여기서 말하는 필렛이란, 도포된 경화 전의 접착제가 광도파로(10)와의 계면에서 표면장력에 의해 부풀어올라 있는 부분을 가리킨다.
여기서, 광도파로(10)에 인장력이 작용한 경우의 해당 광도파로(10)의 벗겨짐은, 광도파로(10)와 수발광 소자(11)와의 결합측과의 반대측에서의 응력 집중에 의해 발생한다고 생각된다. 이에 대해, 도 8에 도시하는 광모듈(5)에서는, 광도파로(10)의 벗겨짐 시작 개소가 되기 쉬운 광도파로(10)와 수발광 소자(11)와의 결합측과의 반대측에서, 접착제(53)에 필렛을 형성하고, 그 부분에서의 접착 강도를 높임에 의해, 광도파로(10)의 벗겨짐이 생기기 어려워지고, 광도파로(10)와 패키지(22)가 안정하게 접합된다.
또한, 도 9에 도시하는 광모듈(6)은, 광도파로(10), 수발광 소자(11), 패키지(62)를 구비하여 구성되어 있고, 광도파로(10)는 패키지(62)에 대해 접착제(13)에 의해 접착 고정되어 있다. 광모듈(6)에서는, 패키지(62)에 있어서, 광도파로(10)와 수발광 소자(11)와의 결합측과의 반대측에서, 패키지(62)와 접착제(13)와의 계면을 형성한 부분에서 해당 패키지(62)의 테두리가 광도파로(10)의 광축의 외측으로 늘어나 형성되어 있다. 이 구성에 의해서는, 광도파로(10)와 접착제(13)와의 접촉면적을 크게 할 수 있고, 접착 강도가 올라가지 때문에, 광도파로(10)의 벗 겨짐이 생기기 어려워지고, 광도파로(10)와 패키지(62)가 안정하게 접합된다.
또한, 도 10에 도시하는 광모듈(7)은, 광도파로(70), 수발광 소자(11), 패키지(12)를 구비하여 구성되어 있고, 광도파로(70)는 패키지(12)에 대해 접착제(13)에 의해 접착 고정되어 있다. 광모듈(7)에서는, 광도파로(70)에서 개구부(70a)가 마련되어 있고, 접착제(13)를 이루는 접착제는, 그 개구부(70a) 내로도 충전한다. 이 때, 개구부(70a)는, 클래드부에만 형성되고, 코어부에 걸리지 않는 개소에 형성된다.
이와 같이, 광도파로(70)에서 개구부(70a)를 형성하고, 해당 개구부(70a) 내를 접착제(13)로 충전함으로써, 광도파로(70)의 인장력이 작용하여도, 개구부(70a) 내에 충전된 접착제(13)가 해당 인장력에 대한 항력(抗力)이 되기 때문에, 해당 광도파로(70)의 벗겨짐이 생기기 어려워지고, 광도파로(70)와 패키지(12)가 안정하게 접합된다.
상기 설명에서의 광모듈은, 광전송로인 광도파로의 양단에 수광 소자 및 발광 소자를 구비함으로써, 광전송 모듈로서 기능할 수 있다. 도 11은, 본 실시 형태에 관한 광전송 모듈의 개략 구성을 도시하고 있다. 동 도면에 도시하는 바와 같이, 광전송 모듈은, 광송신 처리부(81), 광수신 처리부(82), 및 광도파로(83)를 구비하고 있다.
광송신 처리부(81)는, 발광 구동부(85) 및 발광부(86)를 구비한 구성으로 되어 있다. 발광 구동부(85)는, 외부로부터 입력된 전기 신호에 의거하여 발광부(86)의 발광을 구동한다. 이 발광 구동부(85)는, 예를 들면 발광 구동용의 IC(Integrated Circuit)에 의해 구성된다. 또한, 도시는 하지 않지만, 발광 구동부(85)에는, 외부로부터의 전기 신호를 전송하는 전기 배선과의 전기 접속부가 마련되어 있다.
발광부(86)는, 발광 구동부(85)에 의한 구동 제어에 의거하여 발광한다. 이 발광부(86)는, 예를 들면 VCSEL(Vertical Cavity-Surface Emitting Laser) 등의 발광 소자에 의해 구성된다. 발광부(86)로부터 발하여진 광은, 광신호로서 광도파로(83)의 광입사측 단부에 조사된다.
광수신 처리부(82)는, 증폭부(87) 및 수광부(88)를 구비한 구성으로 되어 있다. 수광부(88)는, 광도파로(83)의 광출사측 단부로부터 출사된 광신호로서의 광을 수광하고, 광전 변환에 의해 전기 신호를 출력한다. 이 수광부(88)는, 예를 들면 PD(Photo-Diode) 등의 수광 소자에 의해 구성된다.
증폭부(87)는, 수광부(88)로부터 출력된 전기 신호를 증폭하여 외부에 출력한다. 이 증폭부(87)는, 예를 들면 증폭용의 IC에 의해 구성된다. 또한, 도시는 하지 않지만, 증폭부(87)에는, 외부로 전기 신호를 전송하는 전기 배선과의 전기 접속부가 마련되어 있다.
광도파로(83)는, 상술한 바와 같이 발광부(86)로부터 출사된 광을 수광부(88)까지 전송하는 매체이다.
본 발명의 광전송 모듈은, 예를 들면 이하와 같은 응용예에 적용하는 것이 가능하다. 또한, 이하에 설명하는 응용예로는, 본 발명의 광전송 모듈에서, 광도파로(10)만을 도시하고 있고, 다른 부분은 도시를 생략하고 있다.
우선, 제１의 응용예로서, 절첩식(折疊式) 휴대 전화, 절첩식 PHS(Personal Handyphone System), 절첩식 PDA(Personal Digital Assistant), 절첩식 노트 퍼스널 컴퓨터 등의 절첩식의 전자 기기에서의 힌지부에 이용할 수 있다.
도 12의 (a) 내지 (c)는, 광도파로(10)를 포함하는 광전송 모듈을 절첩식 휴대 전화(100)에 적용한 예를 도시하고 있다. 즉, 도 12의 (a)는 광도파로(10)를 내장한 절첩식 휴대 전화(100)의 외관을 도시하는 사시도이다.
도 12의 (b)는, (a)에 도시한 절첩식 휴대 전화(100)에서의, 광도파로(10)가 적용되고 있는 부분의 블록도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 절첩식 휴대 전화(100)에서의 본체(100a)측에 마련된 제어부(101)와, 본체의 일단에 힌지부를 축으로 하여 회전 가능하게 구비되는 덮개(구동부)(100b)측에 마련된 외부 메모리(102), 카메라부(디지털 카메라)(103), 표시부(액정 디스플레이 표시)(104)가, 각각 광도파로(10)에 의해 접속되어 있다.
도 12의 (c)는, (a)에서 힌지부(파선으로 둘러싼 부분)의 투시 평면도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 광도파로(10)는, 힌지부에서의 지지봉에 휘감아 굴곡시킴에 의해, 본체측에 마련된 제어부와, 덮개측에 마련된 외부 메모리(102), 카메라부(103), 표시부(104)를 각각 접속하고 있다.
광도파로(10)를, 이들의 절첩식 전자 기기에 적용함에 의해, 한정된 공간에서 고속, 대용량의 통신을 실현할 수 있다. 따라서 예를 들면, 절첩식 액정 표시 장치 등의, 고속, 대용량의 데이터 통신이 필요하고, 소형화가 요구되는 기기에 특히 알맞다.
제 2의 응용예로서, 광도파로(10)를 포함하는 광전송 모듈은, 인쇄 장치(전자 기기)에서의 프린터 헤드나 하드 디스크 기록 재생 장치에서의 판독부 등, 구동부를 갖는 장치에 적용할 수 있다.
도 13의 (a) 내지 (c)는, 광도파로(10)를 인쇄 장치(110)에 적용한 예를 도시하고 있다. 도 13의 (a)는, 인쇄 장치(110)의 외관을 도시하는 사시도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 인쇄 장치(110)는, 용지(112)의 폭방향으로 이동하면서 용지(112)에 대해 인쇄를 행하는 프린터 헤드(111)를 구비하고 있고, 이 프린터 헤드(111)에 광도파로(10)의 일단이 접속되어 있다.
도 13의 (b)는, 인쇄 장치(110)에서의, 광도파로(10)가 적용되어 있는 부분의 블록도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 광도파로(10)의 일단부는 프린터 헤드(111)에 접속되어 있고, 타단부는 인쇄 장치(110)에서의 본체측 기판에 접속되어 있다. 또한, 이 본체측 기판에는, 인쇄 장치(110)의 각 부분의 동작을 제어하는 제어 수단 등이 구비된다.
도 13의 (c) 및(d)는, 인쇄 장치(110)에서 프린터 헤드(111)가 이동(구동)하는 경우의, 광도파로(10)의 만곡 상태를 도시하는 사시도이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 광도파로(10)를 프린터 헤드(111)와 같은 구동부에 적용하는 경우, 프린터 헤드(111)의 구동에 의해 광도파로(10)의 만곡 상태가 변화함과 함께, 광도파로(10)의 각 위치가 반복 만곡된다.
따라서 본 실시 형태에 관한 광도파로(10)는, 이들의 구동부에 알맞다. 또한, 광도파로(10)를 이들의 구동부에 적용함에 의해, 구동부를 이용한 고속, 대용 량 통신을 실현할 수 있다.
도 14는, 광도파로(10)를 하드 디스크 기록 재생 장치(120)에 적용한 예를 도시하고 있다.
이 도면에 도시하는 바와 같이, 하드 디스크 기록 재생 장치(120)는, 디스크(하드 디스크)(121), 헤드(판독, 기록용 헤드)(122), 기판 도입부(123), 구동부(구동 모터)(124), 광도파로(10)를 구비하고 있다.
구동부(124)는, 헤드(122)를 디스크(121)의 반경 방향에 따라 구동시키는 것이다. 헤드(122)는, 디스크(121)상에 기록된 정보를 판독하고, 또한, 디스크(121)상에 정보를 기록한 것이다. 또한, 헤드(122)는, 광도파로(10)를 통하여 기판 도입부(123)에 접속되어 있고, 디스크(121)로부터 판독한 정보를 광신호로서 기판 도입부(123)에 전반시키고, 또한, 기판 도입부(123)로부터 전반된, 디스크(121)에 기록하는 정보의 광신호를 수취한다.
이와 같이, 광도파로(10)를 하드 디스크 기록 재생 장치(120)에서의 헤드(122)와 같은 구동부에 적용함에 의해, 고속, 대용량 통신을 실현할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 광모듈은, 광신호를 송신 또는 수신하는 광소자와, 해당 광소자와 광학적으로 결합하여 광신호를 전송하는 광전송로와, 해당 광전송로에서의 광신호의 입출사구를 포함하는 적어도 한쪽의 단부 및 해당 광소자가 고정되는 기판을 구비한 광모듈에 있어서, 상기 기판과 상기 광전송로 사이에, 상기 광전송로가 적어도 상기 광소자의 광축에 대해 수직한 방향으로 가동할 수 있는 공간이 마련되어 있고, 상기 공간에 접착제가 충전되어 있는 구성이다.
상기 광모듈에 있어서, 광전송로는 높은 유연성을 갖고 있기 때문에, 광전송로의 광축 방향으로 인장력이 생긴 경우, 해당 광전송로에는 해당 인장력에 의한 변형이 생기기 쉽다. 한편으로, 광전송로가 접착되는 기판은 강성이 높고 변형이 생기기 어렵기 때문에, 광전송로와 기판의 계면에는 큰 전단력이 작용한다.
상기한 구성에 의하면, 상기 기판과 상기 광전송로 사이에 공간이 마련되고, 해당 공간에 접착제가 충전됨에 의해, 해당 접착제는 광전송로와 기판의 변형량의 차를 접착제의 변형에 의해 흡수할 수 있기 때문에, 광전송로의 벗겨짐, 광전송로의 파괴가 생기기 어려워지고, 광전송로와 기판이 안정하게 접합된다.
또한, 상기 광모듈에서는, 상기 공간의 간격이, 50㎛ 이상인 것이 바람직하다. 상기한 구성에 의하면, 상기 접착제는, 광전송로와 기판의 변형량의 차를 흡수하기 위한 충분한 층두께를 갖을 수 있다.
또한, 상기 광모듈에서는, 상기 접착제는, 자외선 경화형 수지, 가시광 경화형 수지, 열경화형 수지의 어느 한쪽을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 자외선 경화형 수지 또는 가시광 경화형 수지를 사용하면, 상기한 구성에 의하면, 상기 광전송로를 상기 기판에 탑재하는 공정에서, 안정된 광학 결합을 실현할 수 있고, 또한 그 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 광모듈에서는, 상기 접착제는, 상기 기판보다도 탄성 계수가 낮은 수지인 것이 바람직하다. 상기한 구성에 의하면, 광전송로와 기판의 변형량의 차를 접착제의 변형에 의해 흡수하기 쉬워지기 때문에, 광전송로와 기판이 보다 안정하게 접합된다.
또한, 상기 광모듈에서는, 상기 광전송로는, 상기 기판과 고정되는 부분에, 상기 광전송로의 광축 방향의 응력에 대해 상기 광전송로를 지지할 수 있는 구조를 갖고 있는 구성으로 할 수 있다.
예를 들면, 상기 광전송로를 지지할 수 있는 구조는, 상기 기판의 상기 광전송로를 고정하는 부분에 상기 광전송로를 향하여 볼록부가 형성되어 있는 구성, 상기 기판의 상기 광전송로를 고정하는 부분이 상기 광전송로의 광축 방향에 대해 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 구성, 또는, 상기 광전송로의 상기 기판에 고정하는 부분이 상기 광전송로의 광축 방향에 대해 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 구성으로 할 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 광전송로가 그 광축 방향의 인장력에 대항하도록 지지되기 때문에, 광전송로의 벗겨짐이 생기기 어려워지고, 광전송로와 기판이 안정하게 접합된다.
또한, 상기 광모듈에서는, 상기 접착제는, 필렛 형상을 갖고 있는 구성으로 할 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 광전송로의 벗겨짐 시작 부분이 되기 쉬운 광전송로와 광소자와의 결합측과의 반대측에서, 접착층에 필렛을 형성하고, 그 부분에서의 접착 강도를 높임에 의해, 광전송로의 벗겨짐이 생기기 어려워지고, 광전송로와 기판이 안정하게 접합된다.
또한, 상기 광모듈에서는, 상기 광전송로와 상기 접착제와의 접촉면적이 큰 구성으로 할 수 있다. 상기한 구성에 의하면, 광전송로와 접착제와의 접촉면적을 크게 함으로써 접착 강도가 높아지기 때문에, 광전송로의 벗겨짐이 생기기 어려워지고, 광전송로와 기판이 안정하게 접합된다.
또한, 상기 광전송로와 상기 접착제와의 접촉면적을 크게 하는 구체적 구조로서는, 예를 들면, 기판과 광전송로와의 경계부에서, 접착제에 필렛을 형성시키는 구조(도 8 참조)나, 기판에서, 광전송로와 광소자와의 결합측과의 반대측의 테두리를 늘려서 형성하는 구조(도 9 참조) 등이 고려된다.
또한, 상기 광모듈에서는, 상기 광전송로는, 그 폭방향에서의 적어도 하나의 면에 신축성의 작은 보강 재료를 갖고 있는 구성으로 할 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 상기 광전송로의 광축 방향으로 인장력이 생겼다고 하여도, 해당 광전송로는 보강 재료에 의해 그 변형이 방해되기 때문에, 해당 광전송로 자체에 변형이 생기기 어렵다. 이 때문에, 광전송로의 벗겨짐이 생기기 어려워지고, 광전송로와 기판이 안정하게 접합된다.
본 발명은 상술한 실시 형태로 한정된 것이 아니고, 청구항에 나타낸 범위에서 여러가지의 변경이 가능하다. 즉, 청구항에 나타낸 범위에서 적절히 변경한 기술적 수단을 조합시켜서 얻어지는 실시 형태에 관해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (18)

  1. 광신호를 송신 또는 수신하는 광소자와,
    해당 광소자와 광학적으로 결합하여 광신호를 전송하는 광전송로와,
    해당 광전송로에서의 광신호의 입출사구를 포함하는 적어도 한쪽의 단부 및 해당 광소자가 고정되는 기판을 구비하는 광모듈에 있어서,
    상기 기판에 상기 광전송로의 측면과 대향하는 벽이 마련되어 있으며, 상기 기판과 상기 광전송로 사이 및 상기 광전송로의 측면과 상기 벽의 사이에, 공간이 마련되어 있으며,
    상기 공간에 접착제가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 광모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공간의 간격이, 50㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 광모듈.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 접착제는, 자외선 경화형 수지인 것을 특징으로 하는 광모듈.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 접착제는, 가시광 경화형 수지인 것을 특징으로 하는 광모듈.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 접착제는, 열경화형 수지인 것을 특징으로 하는 광모듈.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 접착제는, 상기 기판보다도 탄성 계수가 낮은 수지인 것을 특징으로 하는 광모듈.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 광전송로는, 폴리머 도파로인 것을 특징으로 하는 광모듈.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 폴리머 도파로는, 플렉시블성을 갖는 것을 특징으로 하는 광모듈.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 광전송로는, 상기 기판과 고정되는 부분에, 상기 광전송로의 광축 방향의 응력에 대해 상기 광전송로를 지지할 수 있는 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 광모듈.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 광전송로를 지지할 수 있는 구조는, 상기 기판의 상기 광전송로를 고정 하는 부분에 상기 광전송로를 향하여 볼록부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광모듈.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 광전송로를 지지할 수 있는 구조는, 상기 기판의 상기 광전송로를 고정하는 부분이 상기 광전송로의 광축 방향에 대해 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광모듈.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 광전송로를 지지할 수 있는 구조는, 상기 광전송로의 상기 기판에 고정하는 부분이 상기 광전송로의 광축 방향에 대해 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광모듈.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 접착제는, 상기 기판과 상기 광전송로의 경계부에 필렛 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 광모듈.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 광전송로와 상기 접착제와의 접촉면적이 큰 것을 특징으로 하는 광모듈.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 광전송로는, 그 폭방향에서의 적어도 하나의 면에 신축성이 작은 보강 재료를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 광모듈.
  16. 광전송로의 단부의 한쪽에 발광 기능을 구비한 광소자를 구비한 제 1항 내지 제 15항중 어느 한 항에 기재된 광모듈을 구비하고, 다른쪽의 단부에 수광 기능을 구비한 광소자를 구비한 제 1항 내지 제 15항중 어느 한 항에 기재된 광모듈을 구비한 것을 특징으로 하는 광전송 모듈.
  17. 제 16항에 기재된 광전송 모듈을 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  18. 광신호를 송신 또는 수신하는 광소자와, 해당 광소자와 광학적으로 결합하여 광신호를 전송하는 광전송로와, 해당 광전송로에서의 광신호의 입출사구를 포함하는 적어도 한쪽의 단부 및 해당 광소자가 고정되는 기판을 구비한 광모듈의 제조 방법에 있어서,
    상기 기판상에 상기 광소자를 실장하는 공정과,
    상기 기판상에 실장된 상기 광소자와 상기 광전송로의 단부를 광학적으로 결합시켜서, 상기 광소자와 상기 광전송로의 사이에 공간을 마련하여 배치시키는 공정과,
    상기 공간에 접착제를 충전하고, 경화시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광모듈의 제조 방법.
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