TW202134718A - 光電轉換模組 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種光電轉換模組，其適於抑制發光受光元件之損傷，並且實現良好之元件散熱性。 本發明之光模組X(光電轉換模組)具備光電混載基板10、發光受光元件20、驅動元件30、及散熱片40。發光受光元件20及驅動元件30安裝於光電混載基板10之厚度方向一面上。散熱片40自與光電混載基板10相反之側與發光受光元件20及驅動元件30接觸。驅動元件30於光電混載基板10上之高度大於發光受光元件20。

Description

光電轉換模組

本發明係關於一種光電轉換模組。

於電子機器間等之信號傳輸中利用光信號之光傳輸系統中，於利用機器等進行信號之收發時使用光電轉換模組，該光電轉換模組用以在光信號與電信號之間進行轉換(光電轉換)。光電轉換模組例如具備兼具電配線與光配線之光電混載基板、安裝於光電混載基板上之發光受光元件(受光元件、發光元件)、及發光受光元件用之各種驅動元件。關於光電轉換模組之技術，例如記載於下述專利文獻1中。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2018-97263號公報

[發明所欲解決之問題]

於利用光電轉換模組進行光電轉換時，發光受光元件及驅動元件發熱。驅動元件之發熱量大於發光受光元件之發熱量，於光電轉換模組內，有時驅動元件之發熱成為發光受光元件升溫之一原因。於自光電轉換模組之小型化等觀點考慮將發光受光元件及驅動元件接近而配置於光電混載基板之同一面上之情形時，尤其驅動元件之發熱易使發光受光元件升溫。發光受光元件之過度升溫會導致發光受光元件之功能不良，故不佳。因此，例如於出於小型化觀點之尺寸限制下，對光電轉換模組要求元件之散熱對策。

又，於光電轉換模組中，發光受光元件具有相較驅動元件更脆弱之傾向而易損傷。因此，要求抑制發光受光元件之損傷，並且實現發光受光元件等發熱元件之散熱對策。

本發明提供一種適於抑制發光受光元件之損傷並且實現良好之元件散熱性之光電轉換模組。 [解決問題之技術手段]

本發明[1]包含一種光電轉換模組，其具備：光電混載基板；發光受光元件及驅動元件，其等安裝於上述光電混載基板之厚度方向一面上；及散熱片，其自與上述光電混載基板相反之側與上述發光受光元件及上述驅動元件接觸；且上述驅動元件於上述光電混載基板上之高度大於上述發光受光元件。

如上所述，本發明之光電轉換模組中，散熱片自與光電混載基板相反之側與安裝於光電混載基板之厚度方向一面上之發光受光元件及驅動元件接觸。此種構成適於在該等元件發熱之情形時，將該熱藉由散熱片排放至元件外，進而經由散熱片排放至光電轉換模組外。例如，於模組殼體內，藉由以採取如下狀態之方式配置本光電轉換模組，散熱片與發光受光元件及驅動元件接觸而發揮散熱功能，上述狀態係散熱片介置於光電混載基板上之發光受光元件及驅動元件與殼體之特定內壁面之間並相對於各元件按壓散熱片。

又，於本發明之光電轉換模組中，如上所述，驅動元件於光電混載基板上之高度大於發光受光元件。因此，於模組殼體內在上述狀態下被按壓於光電混載基板上之發光受光元件及驅動元件之散熱片中，其按壓力相對於驅動元件相對較強，相對於發光受光元件相對較弱。此種構成適於抑制發光受光元件之損傷，並且利用散熱片實現發光受光元件之散熱，且藉由該散熱片而於與驅動元件之間實現較高之散熱效率。即，本發明之光電轉換模組適於抑制發光受光元件之損傷，並且實現發光受光元件及驅動元件之良好散熱。

本發明[2]包含上述[1]之光電轉換模組，其進而具備：第1凸塊，其介置於上述光電混載基板與上述發光受光元件之間而將該等電性連接；及第2凸塊，其介置於上述光電混載基板與上述驅動元件之間而將該等電性連接；且上述第2凸塊於上述光電混載基板上之高度大於上述第1凸塊。

此種構成適於藉由第1凸塊及第2凸塊之各高度而不是藉由發光受光元件及驅動元件之各厚度來自由度較高地調整光電混載基板上之發光受光元件及驅動元件之各高度。該構成適於例如即便發光受光元件之厚度為驅動元件之厚度以上，亦可使光電混載基板上之驅動元件之高度大於發光受光元件之高度。

本發明[3]包含上述[1]或[2]之光電轉換模組，其中上述散熱片之阿斯克C型硬度為60以下。

具有該程度之軟質性之散熱片適於確保對光電混載基板上之高度不同之發光受光元件及驅動元件之追隨性及密接性，因此，適於同時實現發光受光元件之損傷抑制與驅動元件之較高散熱效率。

圖1至圖3表示本發明之光電轉換模組之一實施方式即光模組X。本實施方式中，光模組X具備光電混載基板10、發光受光元件20、驅動元件30、散熱片40、印刷配線板50、連接器60A、及收容該等之殼體70。圖1及圖2中，光模組X以與於前端具有連接器60B之光纖纜線100連接之態樣表示。光模組X係與經由光纖纜線100收發信號之機器所具備之插座連接之要素。本實施方式中，光模組X作為兼具發送功能與接收功能之收發模組(即光收發器)而構成，該發送功能係指將來自機器之電信號轉換成光信號並輸出至光纖纜線100，該接收功能係指將來自光纖纜線100之光信號轉換成電信號並輸出至機器。

如圖1及圖2所示，光模組X具有於一方向較長地延伸之大致平板形狀，且於與其長度方向正交之方向具有寬度。又，光模組X於與長度方向及寬度方向正交之方向具有厚度。

光電混載基板10具有沿著光模組X之長度方向較長地延伸之大致平板形狀。光電混載基板10具有光電轉換區域R1、及光傳輸區域R2。光電轉換區域R1配置於光電混載基板10之長度方向一端部。光電轉換區域R1於圖1C所示之仰視下具有大致矩形狀(具體而言，正方形狀)。光傳輸區域R2自光電轉換區域R1之長度方向另一端部朝長度方向另一側延伸。光傳輸區域R2於圖1C所示之仰視下具有大致矩形狀。光傳輸區域R2之寬度方向長度短於光電轉換區域R1之寬度方向長度。光傳輸區域R2之長度方向長度長於光電轉換區域R1之長度方向長度。光傳輸區域R2之長度方向另一端與連接器60A連接。

如圖3所示，光電混載基板10朝厚度方向一側依序具備光波導部10A、及電路基板10B。具體而言，光電混載基板10具備光波導部10A、及配置於光波導部10A之厚度方向一面之電路基板10B。

光波導部10A配置於電路基板10B之厚度方向另一面。光波導部10A具有於長度方向延伸之大致片形狀(光波導部10A跨及光電轉換區域R1及光傳輸區域R2而擴展)。光波導部10A朝厚度方向另一側依序具備下包覆層11、核心層12、及外包覆層13。

下包覆層11配置於電路基板10B之厚度方向另一面。核心層12配置於下包覆層11之厚度方向另一面。針對每一發光受光元件20均設置有核心層12。核心層12於其長度方向一端部具有鏡面12m。鏡面12m相對於在核心層12傳播之光之光軸傾斜45度，光路藉由鏡面12m而彎曲90度。外包覆層13於下包覆層11之厚度方向另一側被覆核心層12。光波導部10A之厚度例如為20 μm以上，且例如200 μm以下。

核心層12相較下包覆層11及外包覆層13折射率較高而形成光傳輸路本身。作為下包覆層11、核心層12、及外包覆層13之構成材料，可列舉例如環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚矽氧樹脂等透明且具有可撓性之樹脂材料，自光信號之傳輸性之觀點考慮，較佳可使用環氧樹脂。

電路基板10B配置於下包覆層11之厚度方向一面。電路基板10B具有於長度方向延伸之大致片形狀(電路基板10B跨及光電轉換區域R1及光傳輸區域R2而擴展)。電路基板10B朝厚度方向一側依序具備金屬支持層14、基底絕緣層15、導體層16、及外殼絕緣層17。

如圖3所示，金屬支持層14配置於光電轉換區域R1。金屬支持層14具有金屬開口部14a。金屬開口部14a沿厚度方向貫通金屬支持層14。金屬開口部14a於沿厚度方向投影觀察下與鏡面12m重疊。金屬開口部14a對應於下述發光元件21及受光元件22而設置複數個。作為金屬支持層14之構成材料，可列舉例如不鏽鋼、42合金、鋁、銅-鈹、磷青銅、銅、銀、鎳、鉻、鈦、鉭、鉑、金等金屬。金屬支持層14之厚度例如為3 μm以上，較佳為10 μm以上，又，例如為100 μm以下，較佳為50 μm以下。

基底絕緣層15跨及光電轉換區域R1及光傳輸區域R2而配置。基底絕緣層15配置於金屬支持層14之厚度方向一面。又，基底絕緣層15將金屬開口部14a之厚度方向一端堵塞。作為基底絕緣層15之構成材料，可列舉例如聚醯亞胺等樹脂。又，基底絕緣層15之構成材料具有透光性。基底絕緣層15之厚度例如為2 μm以上，又，例如為35 μm以下。

導體層16配置於基底絕緣層15之厚度方向一側。導體層16配置於光電轉換區域R1，且包含端子16a、端子16b、端子16c、及未圖示之配線。端子16a對應於發光受光元件20之電極(未圖示)而圖案化。端子16b對應於驅動元件30之電極(未圖示)而圖案化。端子16c對應於印刷配線板50之下述通孔57而圖案化。未圖示之配線將端子16a、16b、16c間電性連接。作為導體層16之構成材料，可列舉例如銅等導體。導體層16之厚度例如為2 μm以上，又，例如為20 μm以下。

外殼絕緣層17配置成使端子16a、16b、16c露出於基底絕緣層15之厚度方向一面，且被覆未圖示之配線。外殼絕緣層17跨及光電轉換區域R1及光傳輸區域R2而配置。外殼絕緣層17之構成材料及厚度與基底絕緣層15之構成材料及厚度相同。

電路基板10B之厚度例如為15 μm以上，又，例如為200 μm以下。金屬支持層14之厚度相對於電路基板10B之厚度之比例如為0.2以上，較佳為0.5以上，更佳為0.8以上，又，例如為1.2以下。若上述之比為上述下限以上，則可使電路基板10B之散熱性提高。

光電混載基板10之厚度例如為25 μm以上，較佳為40 μm以上，又，例如為500 μm以下，較佳為250 μm以下。金屬支持層14之厚度相對於光電混載基板10之厚度之比例如為0.05以上，較佳為0.1以上，更佳為0.15以上，又，例如為0.4以下。若上述之比超過上述下限，則可使光電混載基板10之散熱性提高。

光電混載基板10具有柔軟性。具體而言，光電混載基板10於25℃下之拉伸彈性模數例如未達10 GPa，較佳為5 GPa以下，又，例如為0.1 GPa以上。若光電混載基板10之拉伸彈性模數低於上述上限，則可靈活地支持發光受光元件20及驅動元件30。

發光受光元件20係用以將電信號轉換成光信號之發光元件21、或用以將光信號轉換成電信號之受光元件22，且安裝於光電混載基板10之光電轉換區域R1之厚度方向一面(即，電路基板10B之厚度方向一面)上。本實施方式中，作為發光受光元件20，設置有至少一個發光元件21及至少一個受光元件22。發光受光元件20(受光元件21、發光元件22)之電極經由凸塊B1(第1凸塊)接合而電性連接於電路基板10B之導體層16之端子16a。即，凸塊B1介置於光電混載基板10與發光受光元件20之間而將該等電性連接。

發光受光元件20之厚度D1例如為50 μm以上，較佳為100 μm以上，又，例如為500 μm以下，較佳為200 μm以下。凸塊B1之高度h1例如為3 μm以上，較佳為5 μm以上，又，例如為100 μm以下，較佳為50 μm以下。厚度D1相對於高度h1之比(D1/h1)例如為0.5以上，較佳為2以上，又，例如為150以下，較佳為20以下。

發光元件21例如係垂直共振腔面射型雷射(VCSEL，Vertical Cavity Surface Emitting Laser)等雷射二極體。發光元件21之發光口(未圖示)配置於發光元件21之厚度方向另一面。發光元件21之發光口於厚度方向上隔著金屬開口部14a而與鏡面12m對向。藉此，發光元件21與光波導部10A光學性連接。

受光元件22例如係光電二極體。作為光電二極體，可列舉例如PIN(p-intrinsic-n，正-本-負)型光電二極體、MSM(Metal Semiconductor Metal，金屬半導體金屬)光電二極體、及雪崩光電二極體。受光元件22之受光口(未圖示)配置於受光元件22之厚度方向另一面。受光元件22之受光口於厚度方向上隔著金屬開口部14a而與鏡面12m對向。藉此，受光元件22與光波導部10A光學性連接。

驅動元件30係發光元件21用之驅動元件31、或受光元件22用之驅動元件32，且安裝於光電混載基板10之光電轉換區域R1之厚度方向一面(即，電路基板10B之厚度方向一面)上。本實施方式中，作為驅動元件30，設置有至少一個驅動元件31及至少一個驅動元件32。驅動元件31具體而言係成為用以驅動發光元件21之驅動電路之元件。驅動元件32具體而言係用以將來自受光元件22之輸出電流放大之轉阻放大器(TIA，transimpedance amplifier)。驅動元件30(驅動元件31、驅動元件32)之電極經由凸塊B2(第2凸塊)接合而電性連接於電路基板10B之導體層16之端子16b。即，凸塊B2介置於光電混載基板10與驅動元件30之間而將該等電性連接。又，驅動元件31經由導體層16而與發光元件21電性連接。驅動元件32經由導體層16而與受光元件22電性連接。

驅動元件30之厚度D2例如為50 μm以上，較佳為100 μm以上，又，例如為500 μm以下，較佳為200 μm以下。凸塊B2之高度h2例如為3 μm以上，較佳為5 μm以上，又，例如為100 μm以下，較佳為50 μm以下。厚度D2相對於高度h2之比(D2/h2)例如為0.5以上，較佳為2以上，又，例如為150以下，較佳為20以下。

本實施方式中，驅動元件30之凸塊B2之高度h2、與發光受光元件20之凸塊B1之高度h1相同，另一方面，驅動元件30之厚度D2大於發光受光元件20之厚度D1。藉此，驅動元件30於光電混載基板10上之高度大於發光受光元件20。

光電混載基板10上之發光受光元件20之高度H1(＝D1＋h1)例如為50 μm以上，較佳為150 μm以上，又，例如為600 μm以下，較佳為300 μm以下。光電混載基板10上之驅動元件30之高度H2(＝D2＋h2)於大於高度H1之限度內，例如為50 μm以上，較佳為150 μm以上，又，例如為600 μm以下，較佳為300 μm以下。自高度H2減去高度H1所得之值、即高度之差ΔH(＝H2－H1)例如為3 μm以上，較佳為5 μm以上，又，例如為500 μm以下，較佳為200 μm以下。又，高度H2相對於高度H1之比(H2/H1)例如為1.005以上，較佳為1.05以上，又，例如為20以下，較佳為4以下。

於光電混載基板10上，上述發光元件21、受光元件22、驅動元件31、及驅動元件32於面方向上彼此隔開間隔而整齊排列配置。

散熱片40係具有導熱性之柔軟之片體，自與光電混載基板10相反之側與發光受光元件20及驅動元件30接觸。散熱片40以於沿厚度方向投影時包含發光受光元件20及驅動元件30之尺寸、形狀、及配置來設置。散熱片40介置於殼體70之下述凸部76與發光受光元件20及驅動元件30之間，且以覆蓋發光受光元件20及驅動元件30之至少厚度方向一面之方式密接。此種散熱片40將於發光受光元件20及驅動元件30產生之熱傳導至凸部76側(即殼體70側)而散熱。

散熱片之構成材料可列舉例如於黏合劑樹脂中分散有填料之樹脂組合物。黏合劑樹脂包含熱固性樹脂而處於B階段或C階段之狀態，又，亦可包含熱塑性樹脂。作為黏合劑樹脂，可列舉例如聚矽氧樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂、及聚胺酯樹脂。作為填料，可列舉例如氧化鋁(alumina)、氮化硼、氧化鋅、氫氧化鋁、熔融矽石、氧化鎂、及氮化鋁。

組裝於光模組X之前之散熱片40之厚度T(最初之厚度)，大於發光受光元件20與凸部76(殼體70)之間之距離、及驅動元件30與凸部76(殼體70)之間之距離，例如為200 μm以上，較佳為500 μm以上，又，例如為3000 μm以下，較佳為1500 μm以下。又，上述高度之差ΔH相對於散熱片40之厚度T之比(ΔH/T)例如為0.001以上，較佳為0.005以上，又，例如為1以下，較佳為0.05以下。關於散熱片40之厚度之該等構成，適於確保散熱片40對發光受光元件20及驅動元件30之追隨性及密接性。

散熱片40之阿斯克C型硬度較佳為60以下，更佳為55以下，進而佳為50以下，又，例如為3以上。此種構成適於確保散熱片40對發光受光元件20及驅動元件30之追隨性及密接性。阿斯克C型硬度可依據JIS K 7312(1996)而測定。

如圖2及圖3所示，印刷配線板50配置於光電混載基板10之厚度方向一側。印刷配線板50具有沿長度方向較長地延伸之大致平板形狀。如圖1B、圖1C、及圖3所示，印刷配線板50一體地具有第1部分51、第2部分52、及連結部分53，又，具有開口部54。

第1部分51為印刷配線板50之長度方向一側部分。第2部分52隔開間隔地對向配置於第1部分51之長度方向另一側。第2部分52之寬度窄於第1部分51之寬度。連結部分53將第1部分51及第2部分52連結。本實施方式中設置有二個連結部分53，其中一個連結部分53將第1部分51之長度方向另一端緣之寬度方向一端部、與第2部分52之長度方向一端緣之寬度方向一端部連結。另一個連結部分53將第1部分51之長度方向另一端緣之寬度方向另一端部、與第2部分52之長度方向一端緣之寬度方向另一端部連結。

藉由該等第1部分51、第2部分52、及連結部分53而分隔出開口部54。作為沿厚度方向貫通印刷配線板50之貫通孔而劃分開口部54。本實施方式中，於沿厚度方向投影觀察下，上述發光受光元件20及驅動元件30位於開口部54內。上述散熱片40於沿厚度方向投影觀察下與開口部54重疊，可位於開口部54內，亦可具有露出於開口部54外之部分(例示性圖示出位於開口部54內之情形)。

又，印刷配線板50之開口部54周圍之至少一部分，於厚度方向上與光電混載基板10對向(圖1B中，為了明確而對該對向區域標註影線)。

又，印刷配線板50具備支持板55及導體電路56。支持板55具有於長度方向延伸之大致平板形狀(於俯視下與印刷配線板50大致相同之形狀)。作為支持板55之構成材料，可列舉例如玻璃纖維強化環氧樹脂等硬質材料。支持板55於25℃之拉伸彈性模數例如為10 GPa以上，較佳為15 GPa以上，更佳為20 GPa以上，又，例如為1000 GPa以下。若支持板55之拉伸彈性模數為上述下限以上，則印刷配線板50之機械強度優異。

導體電路56包含通孔57(圖3所示)、端子58(圖1B及圖1C所示)、及配線59(圖3所示)。

通孔57沿厚度方向貫通支持板55。通孔57之厚度方向另一面自支持板55露出，作為端子而發揮功能。通孔57之厚度方向另一面經由凸塊B3而與上述端子16c電性連接。藉此，印刷配線板50與光電混載基板10電性連接。

端子58配置於印刷配線板50之第1部分51之長度方向一端部。端子58為光模組X之針對機器連接用之端子。

配線59配置於支持板55之厚度方向一面。配線59將通孔57與端子58電性連接。

印刷配線板50之厚度厚於光電混載基板10之厚度，例如為100 μm以上，又，例如為10000 μm以下。

如圖3所示，印刷配線板50中與光電混載基板10對向之區域之至少一部、與光電混載基板10之間，藉由接著劑S而接合。藉此，將光電混載基板10固定於印刷配線板50。

為了將印刷配線板50與光電混載基板10電性且機械性連接，亦可使用各向異性導電膜(ACF，Anisotropic Conductive Film)或各向異性導電膏(ACP，Anisotropic Conductive Paste)代替上述凸塊B3及接著劑S。

連接器60A與光電混載基板10之長度方向另一側端部連接。連接器60A與光纖纜線100側之連接器60B連結，將光波導部10A與光纖纜線100之光纖(未圖示)光連接。

如圖1B、圖1C、及圖2所示，殼體70具有收容光電混載基板10、發光受光元件20、驅動元件30、散熱片40、印刷配線板50(除端子58外)、及連接器60A之大致箱形狀。具體而言，殼體70具備圖4A所示之第1外殼體70A、及圖4B所示之第2外殼體70B，藉由將該等組裝而形成於長度方向延伸且厚度方向長度小於寬度方向長度之扁平之大致箱形狀。

殼體70具有第1壁71、第2壁72、兩側壁73、長度方向一側壁74、長度方向另一側壁75、及凸部76。

第1壁71具有於長度方向延伸之大致平板形狀。第2壁72與第1壁71於厚度方向上隔開間隔。第2壁72具有與第1壁71相同形狀。兩側壁73之一者將第1壁71之寬度方向一端部、與第2壁72之寬度方向一端部沿厚度方向連結。兩側壁73之另一者將第1壁71之寬度方向另一端部、與第2壁72之寬度方向另一端部沿厚度方向連結。長度方向一側壁74將第1壁71、第2壁72及兩側壁73之長度方向一端部連結。又，長度方向一側壁74具有供配置端子58之孔。長度方向另一側壁75將第1壁71、第2壁72及兩側壁73之長度方向另一端部連結。又，長度方向另一側壁75具有供配置連接器60A、60B之孔。

如圖2所示，凸部76配置於第1壁71之厚度方向另一側，自第1壁71朝光電混載基板10突出，且相對於開口部54部分地進入(凸部76於沿厚度方向投影時包含於開口部54)。本實施方式中，凸部76具有厚壁之大致平板形狀。圖4A中，為了將凸部76相對於第1壁71之相對配置及形狀明確化，而對凸部76標註影線來表示。又，本實施方式中，凸部76與第1壁71為一體。凸部76之厚度方向另一面密接於散熱片40之厚度方向一面，將散熱片40朝發光受光元件20及驅動元件30按壓。

第1壁71及凸部76包含於第1外殼體70A。兩側壁73分別包含於第1外殼體70A及第2外殼體70B之兩者。長度方向一側壁74包含於第1外殼體70A及第2外殼體70B之兩者。長度方向另一側壁75包含於第1外殼體70A及第2外殼體70B之兩者。

本實施方式中，殼體70為金屬製。作為殼體70之金屬材料，可列舉例如鋁、銅、銀、鋅、鎳、鉻、鈦、鉭、鉑、金、及該等之合金。殼體70亦可實施鍍覆等表面處理。

光模組X例如可以如下方式獲得。首先，將發光受光元件20及驅動元件30安裝於光電混載基板10之電路基板10B上。例如，將發光受光元件20經由預先形成於其電極上之凸塊B1而接合於電路基板10B之端子16a，又，將驅動元件30經由預先形成於其電極上之凸塊B2而接合於電路基板10B之端子16b。其次，經由接著劑S將光電混載基板10接合於印刷配線板50(發光受光元件20及驅動元件30配置於印刷配線板50之開口部54內)。例如，經由預先形成於印刷配線板50之通孔57之厚度方向另一面上之凸塊B3，將印刷配線板50與光電混載基板10電性連接，並且藉由以包圍凸塊B3周圍之方式塗佈之接著劑S，將光電混載基板10接合於印刷配線板50(藉此，印刷配線板50之配線59經由通孔57而與光電混載基板10之導體層16電性連接)。其次，將光電混載基板10之光波導部10A與連接器60A連接。其次，將光電混載基板10、印刷配線板50、及連接器60A配置於殼體70之第2外殼體70B。其次，將散熱片40積層配置於光電混載基板10上之發光受光元件20及驅動元件30之上。其次，將第1外殼體70A與第2外殼體70B合在一起而形成殼體70。具體而言，以將第1外殼體70A之凸部76之厚度方向另一側部分插入至開口部54，使凸部76之厚度方向另一面接觸於散熱片40之方式，將第1外殼體70A與第2外殼體70B合在一起。藉此，散熱片40被沿厚度方向按壓而密接於發光受光元件20及驅動元件30。此後，將位於殼體70內之連接器60A、與光纖纜線100之連接器60B連接。例如以如上方式獲得光模組X。

使用光模組X時，將光模組X之端子58插入至未圖示之電子機器之插座。

其次，說明光模組X中自電信號向光信號之轉換。電信號自未圖示之電子機器經由端子58輸入至光模組X。該電信號流經印刷配線板50之導體電路56，進而經由光電混載基板10之導體層16輸入至驅動元件31。輸入有電信號之驅動元件31驅動發光元件21而使之發光。具體而言，發光元件21自其發光口朝核心層12之鏡面12m出射光。該光於光波導部10A之核心層12之鏡面12m改變光路，在核心層12內沿著其延伸方向行進，其後，經由連接器60A、60B作為光信號輸入至光纖纜線100。

繼而，說明光模組X中自光信號向電信號之轉換。光信號自光纖纜線100經由連接器60A、60B進入至光波導部10A，於鏡面12m改變光路，在受光元件22經由其受光口受光，且由受光元件22轉換成電信號。另一方面，驅動元件32基於自印刷配線板50供給之電氣(電力)，將經受光元件22轉換之電信號放大。放大之電信號經由導體層16流經印刷配線板50之導體電路56，且經由端子58輸入至未圖示之電子機器。

藉由如上之電信號與光信號之相互轉換，發光受光元件20(發光元件21、受光元件22)及驅動元件30(驅動元件31、驅動元件32)發熱。

光模組X中，如上所述，散熱片40自與光電混載基板10相反之側與安裝於光電混載基板10之厚度方向一面上之發光受光元件20及驅動元件30接觸。此種構成適於將在發光受光元件20及驅動元件30產生之熱藉由散熱片40排放至元件外，進而經由散熱片40及殼體70排放至光模組X外。而且，光模組X中，如上所述，於光電混載基板10上，驅動元件30之高度H2大於發光受光元件20之高度H1。因此，就於殼體70內被按壓於發光受光元件20及驅動元件30之散熱片40而言，其按壓力對驅動元件30相對較強，對發光受光元件20相對較弱。此種構成適於抑制發光受光元件20之損傷，並且利用散熱片40實現發光受光元件20之散熱，且藉由該散熱片40而於與驅動元件30之間實現較高之散熱效率。即，光模組X適於抑制發光受光元件20之損傷，並且實現發光受光元件20及驅動元件30之良好散熱。又，上述實施方式中，金屬製之金屬支持層14亦具有散熱性，於光模組X運轉時，金屬支持層14與散熱片40協作發揮散熱功能。

光模組X之散熱片40之阿斯克C型硬度較佳為60以下，更佳為55以下，進而佳為50以下。具有該程度之軟質性之散熱片40適於確保對光電混載基板10上高度不同之發光受光元件20及驅動元件30之追隨性及密接性，因此，適於同時實現發光受光元件20之損傷抑制與驅動元件30之較高散熱效率。

以下，對變化例進行說明。於各變化例中，對與上述實施方式相同之構件標註相同之參照符號，並省略其詳細說明。又，各變化例除特別記載之事項外，發揮與上述實施方式相同之作用效果。又，上述實施方式及其變化例可適當組合。

圖5所示之變化例中，於光電混載基板10上，驅動元件30之凸塊B2高於發光受光元件20之凸塊B1。即，介置於光電混載基板10與驅動元件30之間之凸塊B2於光電混載基板10上之高度，大於介置於光電混載基板10與發光受光元件20之間之凸塊B1。

本變化例中，發光受光元件20之厚度D1、與驅動元件30之厚度D2例如相同，另一方面，凸塊B2之高度h2大於凸塊B1之高度h1。藉此，驅動元件30於光電混載基板10上之高度大於發光受光元件20。

自凸塊B2之高度h2減去凸塊B1之高度h1所得之值、即高度之差Δh(＝h2－h1)例如為3 μm以上，較佳為5 μm以上，又，例如為100 μm以下，較佳為50 μm以下。又，高度h2相對於高度h1之比(h2/h1)例如為1.01以上，較佳為1.03以上，又，例如為30以下，較佳為3以下。

本變化例之構成適於藉由凸塊B1、B2之高度h1、h2而不是藉由發光受光元件20及驅動元件30之厚度D1、D2來自由度較高地調整光電混載基板10上之發光受光元件20及驅動元件30之高度H1、H2。該構成適於例如即便發光受光元件20之厚度D1為驅動元件30之厚度D2以上，於光電混載基板10上亦可使驅動元件30之高度H2大於發光受光元件20之高度H1。

上述實施方式及變化例中，凸部76與第1壁71為一體，但凸部76與第1壁71亦可為不同體。與第1壁71不同體之凸部76例如經由接著劑固定於第1壁71之厚度方向另一面。作為此種凸部76之構成材料，較佳為使用作為殼體70之構成材料之上述金屬材料。作為凸部76之構成材料，亦可使用導熱性樹脂組合物。

相較本變化例，凸部76與第1壁71為一體之形態更佳。本變化例中，接著劑之熱導率低於第1壁71及凸部76之熱導率，故自凸部76向第1壁71之散熱性較低。另一方面，凸部76與第1壁71為一體之形態中，由於凸部76與第1壁71為一體，故無需配置上述接著劑，從而自凸部76向第1壁71之散熱性優異。又，自降低零件件數及簡化構成之觀點而言，凸部76與第1壁71為一體且無上述接著劑之形態為佳。

圖6所示之變化例中，光模組X進而具備接觸於光電混載基板10之厚度方向另一面(與發光受光元件20及驅動元件30相反側之面)之凸部77。凸部77配置於第2壁72之厚度方向一側，且自第2壁72朝光電混載基板10突出。凸部77與第2壁72為一體。凸部77之厚度方向一面接觸於光電混載基板10之厚度方向另一面而支持該光電混載基板10。第2壁72相對於凸部77，於厚度方向上配置於光電混載基板10之相反側。

本變化例中，除將於發光受光元件20及驅動元件30產生之熱經由散熱片40及凸部76向第1壁71側散熱之外，亦可經由凸塊B1、B2、光電混載基板10及凸部77向第2壁72側散熱。

另一方面，雖未圖示，凸部77與第2壁72亦可為不同體。與第2壁72不同體之凸部77經由未圖示之接著劑固定於第2壁72之厚度方向一面。作為此種凸部77之構成材料，較佳為使用作為殼體70之構成材料之上述金屬材料。作為凸部77之構成材料，亦可使用導熱性樹脂組合物。

較佳為，凸部77與第2壁72為一體。凸部77與第2壁72為一體之形態中，由於凸部77與第2壁72為一體，故無需配置用以將該等接合之接著劑，從而自凸部77向第2壁72之散熱性優異。又，自降低零件件數及簡化構成之觀點而言，凸部77與第2壁72為一體且無上述接著劑之形態為佳。

圖7所示之變化例中，光模組X進而具備介置於上述凸部77與光電混載基板10之間之散熱層41。

散熱層41配置於凸部77之厚度方向一面之整個表面。散熱層41接觸於光電混載基板10之光電轉換區域R1之厚度方向另一面、與凸部77之厚度方向一面。散熱層41例如為散熱片、散熱油脂、散熱板等。於散熱層41為散熱片之情形時，作為其構成材料，可列舉作為散熱片40之構成材料之上述構成材料。

本變化例中，由於進而具備散熱層41，故除將於發光受光元件20及驅動元件30產生之熱經由散熱片40及凸部76向第1壁71側散熱之外，亦可經由凸塊B1、B2、光電混載基板10、散熱層41、及凸部77而有效率地向第2壁72側散熱。

於如上之光模組X中，於發光受光元件20之厚度D1與驅動元件30之厚度D2相同之情形時(即，例如圖5所示，D1＝D2之情形時)，藉由使驅動元件30之凸塊B2之高度h2大於發光受光元件20之凸塊B1之高度h1，而可使驅動元件30之高度H2大於發光受光元件20之高度H1。例如自規定元件尺寸標準而使厚度統一化之情形時容易調度發光受光元件20及驅動元件30之觀點而言，使用厚度相同之發光受光元件20及驅動元件30之構成為佳。

光模組X中，於驅動元件30之厚度D2大於發光受光元件20之厚度D1之情形時(即，D1＜D2之情形時)，藉由設置滿足如下條件之凸塊B1、B2(包含滿足h1＝h2之圖3所示之凸塊B1、B2、及滿足h2＞h1之凸塊B1、B2)，而使驅動元件30之高度H2大於發光受光元件20之高度H1，該條件係自凸塊B1之高度h1減去凸塊B2之高度h2所得之值、即高度之差Δh'(＝h1－h2)小於該等厚度之差ΔD(＝D2－D1)。儘管有較驅動元件30脆弱之傾向而易損傷之發光受光元件20薄於驅動元件30，但厚度D1小於厚度D2且高度H2大於高度H1之構成仍適於抑制該發光受光元件20之損傷，並且實現良好之元件散熱性。

又，於光模組X中，於驅動元件30之厚度D2小於發光受光元件20之厚度D1之情形時(即，D1＞D2之情形時)，藉由設置滿足凸塊B1、B2之上述高度之差Δh(＝h2－h1)大於該等厚度之差ΔD'(＝D1－D2)之條件的凸塊B1、B2，而使驅動元件30之高度H2大於發光受光元件20之高度H1。厚度D1大於厚度D2且高度H2大於高度H1之構成適於抑制有較驅動元件30脆弱之傾向而易損傷之發光受光元件20之損傷，並且實現良好之元件散熱性。

如上所述，圖1至圖3所示之光模組X構成為兼具發送功能及接收功能之收發模組(即光收發器)，該發送功能係指將來自機器之電信號轉換成光信號並輸出至光纖纜線100，該接收功能係指將來自光纖纜線100之光信號轉換成電信號並輸出至機器。代替此種構成，光模組X亦可具備不具有接收功能而具有發送功能之構成。此種光模組X中，將作為發光受光元件20之發光元件21安裝於光電混載基板10，且將作為驅動元件30之發光元件21用之驅動元件31安裝於光電混載基板10。或光模組X亦可具備不具有發送功能而具有接收功能之構成。此種光模組X中，將作為發光受光元件20之受光元件22安裝於光電混載基板10，且將作為驅動元件30之受光元件22用之驅動元件32安裝於光電混載基板10。

B1:凸塊 B2:凸塊 B3:凸塊 D1:厚度 D2:厚度 H1:高度 H2:高度 h1:高度 h2:高度 R1:光電轉換區域 R2:光傳輸區域 S:接著劑 X:光模組(光電轉換模組) 10:光電混載基板 10A:光波導部 10B:電路基板 11:下包覆層 12:核心層 12m:鏡面 13:外包覆層 14:金屬支持層 14a:金屬開口部 15:基底絕緣層 16:導體層 16a:端子 16b:端子 16c:端子 17:外殼絕緣層 20:發光受光元件 21:發光元件 22:受光元件 30:驅動元件 31:驅動元件 32:驅動元件 40:散熱片 41:散熱層 50:印刷配線板 51:第1部分 52:第2部分 53:連結部分 54:開口部 55:支持板 56:導體電路 57:通孔 58:端子 59:配線 60A:連接器 60B:連接器 70:殼體 70A:第1外殼體 70B:第2外殼體 71:第1壁 72:第2壁 73:兩側壁 74:長度方向一側壁 75:長度方向另一側壁 76:凸部 77:凸部 100:光纖纜線

圖1表示本發明之光電轉換模組之一實施方式。圖1A係光電轉換模組之俯視圖，圖1B係拆除了第1外殼體之光電轉換模組之俯視圖，圖1C係拆除了第2外殼體之光電轉換模組之仰視圖。 圖2係圖1所示之光電轉換模組之側剖視圖。 圖3係圖2之部分放大圖。 圖4表示第1外殼體及第2外殼體。圖4A係第1外殼體之仰視圖，圖4B係第2外殼體之俯視圖。 圖5係圖1所示之光電轉換模組之一變化例之側剖視圖。本變化例中，於光電混載基板上，驅動元件用之凸塊高於發光受光元件用之凸塊。 圖6係圖1所示之光電轉換模組之其他變化例(進而設置有凸部之態樣)之側剖視圖。 圖7係圖1所示之光電轉換模組之其他變化例(進而設置有凸部及與其相接之散熱層之態樣)之側剖視圖。

10:光電混載基板

10A:光波導部

10B:電路基板

11:下包覆層

12:核心層

12m:鏡面

13:外包覆層

14:金屬支持層

14a:金屬開口部

15:基底絕緣層

16:導體層

16a:端子

16b:端子

16c:端子

17:外殼絕緣層

20:發光受光元件

21:發光元件

22:受光元件

30:驅動元件

31:驅動元件

32:驅動元件

40:散熱片

50:印刷配線板

51:第1部分

52:第2部分

54:開口部

55:支持板

56:導體電路

57:通孔

59:配線

70:殼體

70A:第1外殼體

71:第1壁

76:凸部

B1:凸塊

B2:凸塊

B3:凸塊

D1:厚度

D2:厚度

H1:高度

H2:高度

h1:高度

h2:高度

S:接著劑

Claims (3)

1. 一種光電轉換模組，其特徵在於具備： 光電混載基板； 發光受光元件及驅動元件，其等安裝於上述光電混載基板之厚度方向一面上；及 散熱片，其自與上述光電混載基板相反之側與上述發光受光元件及上述驅動元件接觸；且 上述驅動元件於上述光電混載基板上之高度大於上述發光受光元件。
2. 如請求項1之光電轉換模組，其進而具備： 第1凸塊，其介置於上述光電混載基板與上述發光受光元件之間而將該等電性連接；及 第2凸塊，其介置於上述光電混載基板與上述驅動元件之間而將該等電性連接；且 上述第2凸塊於上述光電混載基板上之高度大於上述第1凸塊。
3. 如請求項1或2之光電轉換模組，其中上述散熱片之阿斯克C型硬度為60以下。

Images