KR20080028488A

KR20080028488A - 광 케이블 및 송수신 서브 어셈블리

Info

Publication number: KR20080028488A
Application number: KR1020087003465A
Authority: KR
Inventors: 다다시 오노; 요시히로 이시카와
Original assignee: 미쓰미덴기가부시기가이샤
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2008-03-31
Also published as: EP1930758A1; CN101248380A; US20090269004A1; WO2007039966A1; JP2007101571A

Abstract

설계의 자유도가 높고, 광결합률이 높은 광 케이블, 송수신 서브 어셈블리를 제공한다. 커넥터(3)의 송수신 서브 어셈블리(3a)에서는 그 서브 기판(32) 상에 있어서, 광전 변환 소자(31)는 범프(34)를 통하여 실장면과 사이에 공간을 마련하여 설치되고, 그 공간에 광도파로 케이블(2)이 배치된다. 광전 변환 소자(31)의 실장면에 대한 높이는 광도파로 케이블(2)의 두께에 따라 결정되어 있으며, 그 높이 위치는 범프(34)의 크기를 조정함으로써 제어한다.

자유도, 광결합률, 광 케이블, 송수신 서브 어셈블리, 커넥터, 범프, 광도파로 케이블, 광전 변환 소자

Description

광 케이블 및 송수신 서브 어셈블리{OPTICAL CABLE AND TRANSMITTING/RECEIVING SUB-ASSEMBLY}

본 발명은 광도파로를 통하여 광전송을 행하는 광 케이블 및 송수신 서브 어셈블리에 관한 것이다.

최근, 필름 형태의 케이블에 광도파로를 형성한 광케이블의 개발이 진행되고 있다(예컨대, 특허 문헌 1, 2 참조). 이러한 광 케이블 소켓에 장착된 커넥터 부분에는 소비 전력의 저감이나 다채널화라는 관점에서 면형태의 발광 소자(이하, VCSEL; Vertical Cavity Emitting Laser라고 함)나 PD(Photo Diode) 등의 광전 변환 소자가 탑재되어 있다.

도 7 및 도 8에 VCSEL, PD의 광전 변환 소자 및 필름 형태의 광도파로 케이블이 실장된 커넥터 내의 송수신 서브 어셈블리의 종래의 구성을 도시하였다. 도 7은 사시도이고, 도 8은 도 7의 Ⅱ-Ⅱ선의 단면도이다.

도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 종래의 송수신 서브 어셈블리(30)에서는 서브 기판(32) 상에 광전 변환 소자(31), IC(Integrated Circuit)(33) 등이 탑재되어 있고, 광도파로 케이블(2)의 단부가 광전 변환 소자(31)의 상부를 피복하여 광도파로 케이블(2)의 코어와 광전 변환 소자(31)의 수발광부(31c)와의 위치가 대응 하도록 설계되어 있다. 또한, 광전 변환 소자(31)에는 금속 와이어(P)가 배열 설치되어 있으며, 와이어 본딩 방식에 의해 서브 기판(32) 내의 전극과 전기적으로 접속되어 있다.

종래에는 송수신 서브 어셈블리(30)의 서브 기판(32) 상에 광전 변환 소자(31)를 배치하고, 와이어 본딩을 행한 후에 그 광전 변환 소자(31)의 수발광부(31c)와 광도파로 케이블(2)의 코어간을 결합하는 광경로의 광축이 일치하도록 광도파로 케이블(2)의 서브 기판(32)의 실장면에서의 위치를 조정하였었다. 또한, 광도파로 케이블(2)과 서브 기판(32) 사이에는 광도파로 케이블(2)의 높이 위치를 앞서 설치되어 있는 광전 변환 소자(31)의 높이와 맞추기 위하여 스페이서(S)를 개재시켰었다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 2001-166167호 공보

특허 문헌 2: 일본 특허 공개 2004-361858호 공보

(발명이 해결하고자 하는 과제)

상기한 구성에서, 광도파로 케이블(2)의 높이는 스페이서(S)에 의해 결정되기 때문에 스페이서(S)의 역할은 중요하다. 광도파로 케이블(2)은 가요성을 갖는 필름 형태이기 때문에 스페이서(S)의 높이가 광전 변환 소자(31)와 맞지 않는 경우에는 광도파로 케이블(2)의 단부에 휨이나 구부러짐이 발생하여 광도파로 케이블(2)과 광전 변환 소자(31)의 광축이 어긋나게 된다.

이와 같이 광도파로 케이블(2)의 실장면 상의 위치뿐만 아니라, 스페이서(S)의 크기가 광축 맞춤에 영향을 주기 때문에, 개개의 부품에 의한 광축 어긋남이 거듭하여 그 공차가 커지면, 광도파로 케이블(2)과 광전 변환 소자(31) 사이의 광경로 결합률이 저하한다. 따라서, 스페이서(S)의 형성이나 광도파로 케이블(2)의 위치 맞춤에는 매우 고도의 미세 가공이 요구되고, 이것이 원인이 되어 광 케이블의 생산성의 저하를 초래하였었다.

또한, 광도파로 케이블(2)의 특징인 유연성을 내기 위하여 기재로서 고분자 재료가 사용되는데, 고분자 재료는 환경의 열변화에 의해 팽창 또는 수축할 수가 있다. 광도파로 케이블(2)의 선단부는 고정되어 있는 것이 아니라 광전 변환 소자(31)에 의해 지지되는 형태로 부착되기 때문에 광 케이블을 탑재한 기기의 사용 온도의 변화에 의해 광도파로 케이블(2)의 선단부가 만곡하거나 휨을 발생시킬 수가 있다. 그 결과, 광축이 맞거나 어긋나는 상황이 발생하여 안정된 광전송을 행할 수 없게 된다.

또한, 광전 변환 소자(31)나 광도파로 케이블(2) 이외에 스페이서(S)나 와이어(P) 등 서브 기판(32) 상에 설치되는 부품이 증가하면 설치 스페이스의 관계에서 설계의 자유도가 낮아짐과 아울러 많은 부품에 대하여 위치나 크기 등의 정밀한 조정이 필요해지고 생산 효율이 나쁘다.

나아가, 광경로 결합을 행할 때에는 광도파로 케이블(2)과 광전 변환 소자(31) 사이에서 광의 전파 손실이 가장 적어지는 위치 관계가 있는데, 광도파로 케이블(2)의 선단부는 광전 변환 소자(31)에 의해 지지되어 있기 때문에, 스페이서(S)에 의해 그 높이를 가변하는 것만으로는 광도파로 케이블(2) 및 광전 변환 소자(31) 사이의 광경로 거리를 의도적으로 조정할 수 없다.

또한, 광도파로 케이블(2)과 광전 변환 소자(31) 사이는 밀접 상태로 되는데, 실제로는 공기가 매질로서 개재되어 있다. 공기층의 굴절률은 광도파로 케이블(2)의 클래드의 굴절률에 비하여 작기 때문에 광도파로 케이블(2)로부터 출사된 광은 그 출사 지름이 넓어지게 된다. 따라서 결합 광경로에서의 광전파의 손실이 적잖이 발생한다는 문제가 있었다.

본 발명의 과제는 설계의 자유도가 높고, 광결합률이 높은 광 케이블, 송수신 서브 어셈블리를 제공하는 것이다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

청구항 1에 기재된 발명은, 광 가이드용 코어가 클래드 내에 광 가이드 방향으로 연장된 광도파로 케이블과 상기 광도파로 케이블의 단부에서 상기 코어와 광결합하는 광전 변환 소자가 동일 기판 상에 실장된 광 케이블로서, 상기 기판의 실장면과 상기 광전 변환 소자 사이에 상기 광도파로 케이블이 배치되고, 상기 광도파로 케이블의 상기 실장면으로부터의 높이에 따라 상기 광전 변환 소자의 높이 위치가 조정되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 11에 기재된 발명은, 광 가이드용 코어가 클래드 내에 광 가이드 방향으로 연장된 광도파로 케이블의 단부와 상기 광도파로 케이블의 단부에서 상기 코어와 광결합하는 광전 변환 소자가 동일 기판 상에 실장된 송수신 서브 어셈블리로서, 상기 기판의 실장면과 상기 광전 변환 소자 사이에 상기 광도파로 케이블이 배치되고, 상기 광도파로 케이블의 상기 실장면으로부터의 높이에 따라 상기 광전 변환 소자의 높이 위치가 조정되어 있는 것을 특징으로 한다.

(발명의 효과)

본 발명에 따르면, 기판의 실장면과 광전 변환 소자 사이에 광도파로 케이블을 설치하고, 광도파로 케이블을 기준으로 광전 변환 소자와의 광결합을 행하기 때문에 광도파로 케이블의 높이 조정에 사용되던 스페이서를 제거할 수 있고, 광결합의 광축 어긋남의 요인을 배제하여 광결합 효율을 향상시킴과 아울러, 스페이서의 미세 가공이 불필요해져 생산 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 부품수의 삭감에 의해 설계의 자유도가 향상됨과 아울러 제품의 소형화, 고밀도 실장이 가능해진다.

도 1은 본 실시 형태의 광 케이블을 도시한 도면이다.

도 2는 도 1의 커넥터 내의 송수신 서브 어셈블리의 구성을 도시한 사시도이다.

도 3은 도 2의 단면도이다.

도 4A는 송수신 서브 어셈블리의 제조 방법(일례)의 일 공정을 도시한 도면이다.

도 4B는 송수신 서브 어셈블리의 제조 방법(일례)의 일 공정을 도시한 도면이다.

도 4C는 송수신 서브 어셈블리의 제조 방법(일례)의 일 공정을 도시한 도면이다.

도 5A는 송수신 서브 어셈블리의 제조 방법(다른 예)의 일 공정을 도시한 도 면이다.

도 5B는 송수신 서브 어셈블리의 제조 방법(다른 예)의 일 공정을 도시한 도면이다.

도 6은 도 3의 송수신 서브 어셈블리를 양면 실장한 예를 도시한 도면이다.

도 7은 종래의 광 케이블의 송수신 서브 어셈블리의 구성을 도시한 사시도이다.

도 8은 도 7의 단면도이다.

<부호의 설명>

1…광 케이블, 2…광도파로 케이블,

21, 22…클래드, 23…코어,

25…반사면, 3…커넥터,

3a…송수신 서브 어셈블리, 31…광전 변환 소자,

32…서브 기판, 34…범프,

35…광경로 형성재

<광 케이블 및 커넥터 부분의 구성>

도 1에 본 실시 형태의 광 케이블(1)의 구성을 도시하였다.

도 1에 도시한 바와 같이, 광 케이블(1)은 2개의 인쇄 배선 기판(5)을 접속하는 것이며, 광도파로 케이블(2)의 양단에 커넥터(3)를 구비하여 구성되어 있다. 커넥터(3)는 인쇄 배선 기판(5) 상에 탑재된 소켓(6)에 장착되고, 인쇄 배선 기 판(5) 상에는 이 이외에 IC(4)가 탑재되어 있다.

광도파로 케이블(2)은 필름 형태로 형성되어 있으며, 그 내부에 갖는 광도파로는 양단에 설치된 커넥터(3) 사이에서 주고받는 광의 전송로로서 작용한다. 커넥터(3)는 광전 변환을 행하는 송수신 서브 어셈블리를 구비하고 있으며, 이 송수신 서브 어셈블리에 의해 인쇄 배선 기판(5)으로부터 입력되는 전기 신호를 광으로 변환하고, 광도파로 케이블(2)을 통하여 타단측에 위치하는 커넥터(3)에 광을 송출한다. 또는, 광도파로 케이블(2)을 통하여 타단의 커넥터(3)로부터 송출된 광을 수광하고, 전기 신호로 변환하여 인쇄 배선 기판(5)에 출력한다.

도 2에 광도파로 케이블(2)과 커넥터(3) 내의 송수신 서브 어셈블리(3a)와의 접속 부분의 사시도를 도시하고, 도 3에 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선의 단면도를 도시하였다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 광도파로 케이블(2)은 그 선단 부분이 서브 기판(32)의 실장면과 발광 소자(31a) 또는 수광 소자(31b) 사이에 배치되어 있다. 또한, 광도파로 케이블(2)은 클래드(21) 측의 필름면이 서브 기판(32)과 맞닿도록 실장면을 따라 접착되어 있다.

광도파로 케이블(2)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 클래드(21, 22) 및 코어(23)로 형성되어 있고, 그 단부에는 반사면(25)이 설치되어 있다. 또한, 그 외주면은 도시하지 않은 수지 필름에 의해 덮여져 있다. 수지 필름은 기재, 커버로서 작용하는 것이며, 예컨대 폴리이미드, PET(Poly Ethylene Terepthalate) 등의 가요성을 갖는 재료로 구성되어 있다.

클래드(21, 22) 및 코어(23)는 폴리이미드계, 폴리실란계, 에폭시계, 아크릴 계의 수지 등으로 구성되어 있다.

코어(23)는 클래드(21, 22) 사이에 직선형으로 형성되며, 광도파로를 구성한다. 구체적으로는, 클래드(21) 상에 도포된 코어층이 식각 등에 의해 소정의 경로가 되도록 형성되고, 그 상면에 클래드(22)의 층이 도포되어 이루어지는 것이다. 코어(23)는 클래드(21, 22)와 다른 굴절률이 되도록 재료가 조정되어 있다. 이와 같이 코어(23)의 주위가 굴절률이 다른 클래드(21, 22)에 의해 둘러싸임으로써 코어(23) 내에 송출된 광을 손상하지 않고 어느 한 방향으로 전파시킬 수 있다.

반사면(25)은 코어(23)를 통하여 전송된 광을 반사시켜 광도파로 케이블(2)의 상부에 위치하는 수광 소자(31b)로 유도하거나, 발광 소자(31a)로부터 출사된 광을 반사시켜 코어(23)로 유도하는 광경로 변환 수단이다. 광도파로 케이블(2)의 광도파로란 코어(23) 및 이 반사면(25)에 의해 유도되는 광경로(24)를 포함한 광의 전송로를 말한다. 반사면(25)은 광도파로 케이블(2)의 단면을 블레이드나 레이저 등에 의해 45도 등의 경사 각도로 절단함으로써 형성된다.

송수신 서브 어셈블리(3a)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 서브 기판(32) 상에 발광 소자(31a) 및 수광 소자(31b), IC(33)가 탑재되어 이루어지는 것이며, 인쇄 배선 기판(5)으로부터 입출력되는 전기 신호와 광도파로 케이블(2)을 통하여 입출력되는 광의 상호 변환을 행한다.

발광 소자(31a)는, 예컨대 VCSEL 등의 면발광형의 광전 변환 소자가 사용되고, 도 3에 도시한 바와 같이, 인쇄 배선 기판(5)으로부터 입력되는 전기 신호에 따른 광을 Z→Y 방향을 향하여 발광한다. 발광 소자(31a)로부터 발광된 광은 반사 면(25)에서 광경로를 변환받아 W→X 방향으로 전송된다.

수광 소자(31b)는, 예컨대 PD 등의 광전 변환 소자가 사용되며, 광도파로 케이블(2)의 코어(23)에서 X→W 방향으로 전송되고, 반사면(25)을 통하여 Y→Z 방향으로 광경로 변환된 광을 수광하고, 그 수광량에 따른 전기 신호를 생성한다.

이하, 발광 소자(31a) 및 수광 소자(31b)를 광전 변환 소자(31)라 총칭하고, 그 발광부 및 수광부를 수발광부(31c)라 한다.

또한, 본 실시 형태에서는 하나의 송수신 서브 어셈블리(3a)에서 발광 소자(31a) 및 수광 소자(31b)를 각각 한 소자씩 구비하여 쌍방향의 광전송을 행하는 예를 설명하는데, 발광 소자(31a) 및 수광 소자(31b)를 복수 소자씩 구비하여 쌍방향의 전송을 복수 경로에서 행하는 구성일 수도 있고, 광 케이블(1)의 일단의 송수신 서브 어셈블리(3a)에 발광 소자(31a)만, 타단의 송수신 서브 어셈블리(3a)에 수광 소자(31b)만을 구비하여 일방향의 광전송을 행하는 구성으로 할 수도 있다.

광전 변환 소자(31)의 높이 위치는 광도파로 케이블(2)의 실장면으로부터의 높이에 따라 결정되고 있다. 즉, 광전 변환 소자(31)는 범프(34)를 통하여 서브 기판(32)의 실장면과의 사이에 공간을 마련하여 배치되어 있는 것인데, 그 광전 변환 소자(31)의 높이가 광도파로 케이블(2)의 두께만큼의 높이보다 높아지도록 조정되어 있다. 또한, 광전 변환 소자(31)의 기판 실장면에서의 위치는 광도파로 케이블(2)의 서브 기판(32)의 실장면에서의 설치 위치를 기준으로 광도파로 케이블(2)의 광도파로와 광전 변환 소자(31)의 수발광부(31c) 사이에서 전송되는 광의 광축이 각각 일치하도록 결정되어 있다.

광전 변환 소자(31)의 높이 위치는 범프(34)의 크기를 가변함으로써 조정이 가능하다. 즉, 범프(34)를 조정함으로써 광도파로 케이블(2)과 광전 변환 소자(31) 사이의 광경로 거리를 제어하는 것이 가능해지고, 광도파로 케이블(2)과 광전 변환 소자(31) 사이의 광결합 효율이 최대가 되도록 그 거리를 결정할 수 있다.

범프(34)는 도전체로 형성되며, 광전 변환 소자(31)의 전극과 서브 기판(32)에 설치되어 있는 전극(각 전극은 도시하지 않음)을 전기적으로 접속하고 있다. 범프(34)로는 예컨대 Au 등의 금속을 적용 가능하다.

광도파로 케이블(2)과 광전 변환 소자(31)와의 계면에 발생하는 간극에는 광경로 형성재(35)가 충전되어 있다. 광경로 형성재(35)는 예컨대 광경화 수지 등의 광굴절 매질로 이루어지고, 광도파로 케이블(2)의 클래드(22)와 동일한 정도의 굴절률 등 공기에 대하여 비교적 큰 굴절률이 되도록 재료가 선택되어 있다. 이 광경로 형성재(35)에 의해 광도파로 케이블(2)과 광전 변환 소자(31) 사이의 광경로를 지나는 광의 출사 지름의 확대를 억제하도록 제어가 가능하다.

<커넥터 부분의 제조 방법>

광 케이블(1)의 커넥터(3) 부분을 전술한 구성으로 하기 위해서는, 먼저 광도파로 케이블(2)을 커넥터(3)의 서브 기판(32) 상에 고정하는 방법 이외에, 광전 변환 소자(31)를 부착한 후에 광도파로 케이블(2)을 설치하는 것도 가능하다.

어느 방법에서도, 광도파로 케이블(2)의 광도파로와 광전 변환 소자(31) 사이에서 주고받는 광의 광축이 일치하도록 광도파로 케이블(2) 및 광전 변환 소자(31)의 서브 기판(32)의 실장면에서의 설치 위치가 미리 결정되어 있다. 또한, 광도파로 케이블(2)의 두께, 광도파로에서부터 광전 변환 소자(31)의 수발광부(31c)까지의 거리 등에 따라 광전 변환 소자(31)를 설치하는 높이 위치가 미리 결정되고, 그 높이에 따라 범프(34)가 형성된다.

광도파로 케이블(2)을 먼저 설치하는 경우, 도 4A에 도시한 바와 같이, 서브 기판(32)에 광도파로 케이블(2)의 필름면을 맞닿게 하여 미리 결정된 위치에 배치하고, 접착하여 그 위치를 고정한다. 이 때, 서브 기판(32)과 광도파로 케이블(2)의 이접 부분에는 광도파로 케이블(2)을 지지하는 보강재(36)가 설치된다.

이어서, 도 4B에 도시한 바와 같이, 광도파로 케이블(2)에 인접하여 서브 기판(32) 상에 범프(34)를 땜납 접합하고, 그 범프(34)의 상부에 광전 변환 소자(31)를 땜납 접합한다. 범프(34)는 전술한 바와 같이 미리 결정된 광전 변환 소자(31)의 높이 위치에 따라 크기가 조정되어 있다. 또한, 광전 변환 소자(31)는 광도파로 케이블(2)의 광도파로와의 광축이 일치하도록 미리 결정된 위치에 배치되고, 범프(34)와 땜납 접합된다. 또한, 광전 변환 소자(31)와 범프(34)는 미리 접합해 두고, 광전 변환 소자(31)의 위치 조정을 행한 후, 범프(34)와 서브 기판(32)을 접합하도록 할 수도 있다.

이어서, 도 4C에 도시한 바와 같이, 상기 배치된 광도파로 케이블(2) 및 광전 변환 소자(31) 사이에 발생한 간극(g)에 광경로 형성재(35)를 충전한다. 간극(g)은 좁은 틈이므로 광경로 형성재(35)는 모세관 현상에 의해 흡입되어 간극(g) 내를 채우게 된다. 또한, 모세관 현상에 의해 밀접한 계면에만 광경로 형성재(35)가 유지되기 때문에 개구되어 있는 광경로(24) 부분으로의 스며나옴은 없다.

이에 반해, 광도파로 케이블(2)을 뒤로부터 부착하는 것도 가능하다.

이 경우, 도 5A에 도시한 바와 같이, 먼저 범프(34) 및 광전 변환 소자(31)를 서브 기판(32) 상에 땜납 접합에 의해 부착한다. 범프(34)의 크기가 조정되어 있는 것, 광전 변환 소자(31)가 미리 결정되어 있는 위치에 배치되는 것은 전술한 경우와 동일하다.

이어서, 도 5B에 도시한 바와 같이, 광전 변환 소자(31)와 서브 기판(32) 사이에 광도파로 케이블(2)을 삽입하고, 규정의 위치까지 광도파로 케이블(2)을 꽂아넣으면 서브 기판(32)과 광도파로 케이블(2)의 필름면을 접착하고 그 위치를 고정한다. 그 후, 도 4C에 도시한 바와 같이, 광도파로 케이블(2)과 광전 변환 소자(31) 사이의 간극(g)을 광경로 형성재(35)로 채우면 커넥터(3)가 완성된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 광도파로 케이블(2)을 서브 기판(32)의 실장면과 광전 변환 소자(31) 사이에 배치하고, 그 광도파로 케이블(2)의 설치 위치를 기준으로 광전 변환 소자(31)의 실장면으로부터의 높이 위치 및 실장면에서의 설치 위치를 조정한다. 즉, 스페이서 등을 거치지 않고 광도파로 케이블(2)과 광전 변환 소자(31)를 광결합하므로, 광축 어긋남의 요인을 제거할 수 있고, 광결합률을 향상시킬 수 있다.

종래에는, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 광전 변환 소자(31)의 설치 위치를 기준으로 광도파로 케이블(2)을 설치하였기 때문에 광도파로 케이블(2)과 서브 기판(32) 사이에 스페이서(S)를 개재시켜야 하였다. 이 스페이서(S)의 개재는 광도파로 케이블(2)의 광도파로와 광전 변환 소자(31) 사이의 광경로의 광축 어긋 남을 발생시키는 요인의 하나가 되었으나, 본 실시 형태에 따르면, 스페이서(S)가 불필요해지기 때문에 광축의 위치 맞춤 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 광도파로 케이블(2)의 필름면을 서브 기판(32)과 맞닿게 하여 접착하므로, 광도파로 케이블(2)을 넓은 면적으로 지지할 수 있고, 안정적으로 실장할 수 있다. 또한, 접착에 의해 환경 온도의 변화로 인한 광도파로 케이블(2)의 팽창 또는 축소를 억제하는 작용이 얻어진다. 이에 따라, 광도파로 케이블(2) 자체의 움직임을 안정화시킬 수 있고, 광축 어긋남의 방지를 도모할 수 있다. 따라서, 환경 변화와 관계 없이 광전송을 안정적으로 행하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 광축 어긋남의 요인은 광도파로 케이블(2)과 광전 변환 소자(31)의 실장면에 대한 위치 관계만이 되므로, 광도파로 케이블(2), 광전 변환 소자(31) 사이의 광경로의 광축이 일치하도록 서브 기판(32)의 실장면에 대한 배치 위치를 미리 설계해 두고, 제조 공정에서는 그 설계에 의해 결정된 위치에 각 부재를 정확하게 배치하는 것만으로 광도파로 케이블(2) 및 광전 변환 소자(31) 사이의 광축을 일치시킬 수 있다. 즉, 패시브 얼라인먼트에 의한 광경로 결합이 가능해지고, 광케이블(1)의 생산 효율을 향상시킬 수 있다.

종래의 구성에서는 스페이서(S)에 의한 광축 어긋남의 공차를 포함하여 광전 변환 소자(31)를 기준으로 개체차가 있는 광도파로 케이블(2)의 위치 맞춤을 패시브 얼라인먼트로 행하기는 어려워, 최종적으로는 액티브 얼라인먼트에 의해 위치 맞춤을 행하여야 하였다. 그러나, 본 실시 형태에 따르면, 스페이서(S)에 기인하는 광축 어긋남의 요인을 배제할 수 있으므로, 서브 기판(32) 상에서의 광도파로 케이블(2) 및 광전 변환 소자(31)의 배치만 정확하게 행하면 패시브 얼라인먼트에 의한 광축 맞춤이 가능하다. 또한, 광전 변환 소자(31)의 높이 위치가 정확하지 않아도 광축 맞춤에는 영향이 없기 때문에, 범프(34)의 형성에 스페이서(S)와 같은 고정밀도는 요구되지 않아 광 케이블(1)의 생산성을 향상시킬 수 있다.

나아가, 설계에 의해 광도파로 케이블(2)의 위치만 결정해 두면, 광도파로 케이블(2)을 제일 먼저 실장할 수도 있고, 광전 변환 소자(31)를 실장면과의 사이에 공간을 마련하도록 설치한 후에 그 공간에 광도파로 케이블(2)을 삽입할 수도 있어 제조 공정이 한정되지 않는다.

또한, 범프(34)의 크기를 조정함으로써 광도파로 케이블(2)의 광도파로와 광전 변환 소자(31)의 수발광부(31c) 사이의 거리를 용이하게 제어할 수 있다. 이에 따라, 광전파 효율의 가장 양호한 거리를 설정할 수 있고, 광결합의 최적화를 도모할 수 있다.

또한, 범프(34)를 도전체로 형성하고, 플립 칩 방식에 의해 광전 변환 소자(31)의 전극을 전기적으로 접속함으로써 종래와 같이 전극을 접속하기 위한 와이어(P)(도 8 참조)를 설치할 필요가 없어졌다. 와이어(P)는 광도파로 케이블(2)을 서브 기판(32) 상에 탑재할 때 광도파로 케이블(2)의 선단부와 저촉할 수가 있어 광경로 결합의 방해가 되는 경우가 있었다. 또한, 와이어(P)가 형성하는 루프가 안테나가 되어 노이즈를 받기기 쉬워지기 때문에 광전 변환 소자(31) 부분의 실드가 필수적이었으나, 본 실시 형태에서는 와이어(P)를 불필요하게 함으로써 그러한 문제를 해소할 수 있다. 또한, 범프(34)에 의한 전기적 접속을 행하기 때문에 전 극간의 거리를 단축시킬 수 있고, 간이한 실드이면 된다.

또한, 광도파로 케이블(2) 및 광전 변환 소자(31) 사이를 광경로 형성재(35)로 채움으로써 결합 광경로에서의 광의 광 지름을 제어할 수 있다. 즉, 광도파로 케이블(2)의 클래드(22)의 굴절률과 대략 동등한 굴절률이 되도록 광경로 형성재(35)의 재료를 선택함으로써 광 지름의 확대를 억제할 수 있고, 결합 광경로에서의 광전파의 손실을 억제할 수 있다.

나아가, 와이어(P)나 스페이서(S)를 배제함으로써 회로 구성을 간소화할 수 있고, 송수신 서브 어셈블리(3a)의 소형화, 경량화를 실현할 수 있다. 또한, 전기접속용 패드 면적이 소자 사이즈 이하로 되기 때문에, 도 6에 도시한 바와 같이 2개의 송수신 서브 어셈블리(3a)를 그 서브 기판(32)의 후면을 맞추어 양면 실장하는 것이 가능해져 고밀도 실장을 실현할 수 있다. 더욱이, 서브 기판(32)을 전기적 회로 기판으로 교체하는 것도 가능해진다. 이 경우, 매우 소형이고 고밀도의 광케이블을 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 발광 소자(31a), 수광 소자(31b)가 일체로 된 어레이 소자를 사용하는 것도 가능하다. 이 경우, 서브 기판(32) 상에 복수의 광전 변환 소자(31)를 각각 부착할 필요가 없고, 하나의 어레이 소자를 서브 기판(32) 상에 실장하기만 하면 되므로 개개의 광전 변환 소자(31)에 대하여 범프(34)를 조정할 필요가 없어져 생산 효율이 양호하다.

광통신 분야에서 이용하는 것이 가능하며, 코어 및 클래드를 갖는 광도파로 케이블을 이용하여 광통신을 행하는 광케이블, 송수신 어셈블리에 적용할 수 있다.

Claims

광 가이드용 코어가 클래드 내에 광 가이드 방향으로 연장된 광도파로 케이블과, 상기 광도파로 케이블의 단부에서 상기 코어와 광결합하는 광전 변환 소자가 동일 기판 상에 실장된 광 케이블로서,

상기 기판의 실장면과 상기 광전 변환 소자 사이에 상기 광도파로 케이블이 배치되고, 상기 광도파로 케이블의 상기 실장면으로부터의 높이에 따라 상기 광전 변환 소자의 높이 위치가 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 광 케이블.
제 1 항에 있어서, 상기 광도파로 케이블은 가요성을 갖는 필름 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 케이블.
제 2 항에 있어서, 상기 광도파로 케이블은 그 필름면과 상기 기판이 서로 맞닿아 배열 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광 케이블.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광전 변환 소자의 높이 위치는 상기 광전 변환 소자와 상기 기판 사이에 범프를 개재시켜 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 광 케이블.
제 4 항에 있어서, 상기 범프는 도전체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 케이블.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 범프를 통하여 상기 광전 변환 소자의 전극의 전기적 접속이 행해지고 있는 것을 특징으로 하는 광 케이블.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광전 변환 소자와 상기 광도파로 케이블 사이에, 광경로 형성재가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 광 케이블.
제 7 항에 있어서, 상기 광경로 형성재는 광굴절 매질로 이루어지고, 그 굴절률은 상기 클래드의 굴절률과 대략 동등해지도록 선택되어 있는 것을 특징으로 하는 광 케이블.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광전 변환 소자는 발광 소자 또는 수광 소자인 것을 특징으로 하는 광 케이블.
제 9 항에 있어서, 상기 발광 소자는 면발광 소자인 것을 특징으로 하는 광 케이블.
광 가이드용 코어가 클래드 내에 광 가이드 방향으로 연장된 광도파로 케이 블의 단부와, 상기 광도파로 케이블의 단부에서 상기 코어와 광결합하는 광전 변환 소자가 동일 기판 상에 실장된 송수신 서브 어셈블리로서,

상기 기판의 실장면과 상기 광전 변환 소자 사이에 상기 광도파로 케이블이 배치되고, 상기 광도파로 케이블의 상기 실장면으로부터의 높이에 따라 상기 광전 변환 소자의 높이 위치가 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 송수신 서브 어셈블리.
제 11 항에 있어서, 상기 광도파로 케이블은 가요성을 갖는 필름 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 송수신 서브 어셈블리.
제 12 항에 있어서, 상기 광도파로 케이블은 그 필름면과 상기 기판이 서로 맞닿아 배열 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 송수신 서브 어셈블리.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광전 변환 소자의 높이 위치는 상기 광전 변환 소자와 상기 기판 사이에 범프를 개재시켜 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 송수신 서브 어셈블리.
제 14 항에 있어서, 상기 범프는 도전체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 송수신 서브 어셈블리.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 범프를 통하여 상기 광전 변환 소자의 전극의 전기적 접속이 행해지고 있는 것을 특징으로 하는 송수신 서브 어셈블리.
제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광전 변환 소자와 상기 광도파로 케이블 사이에 광경로 형성재가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 송수신 서브 어셈블리.
제 17 항에 있어서, 상기 광경로 형성재는 광굴절 매질로 이루어지고, 그 굴절률은 상기 클래드의 굴절률과 대략 동등해지도록 선택되어 있는 것을 특징으로 하는 송수신 서브 어셈블리.
제 11 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광전 변환 소자는 발광 소자 또는 수광 소자인 것을 특징으로 하는 송수신 서브 어셈블리.
제 19 항에 있어서, 상기 발광 소자는 면발광 소자인 것을 특징으로 하는 송수신 서브 어셈블리.