WO2007114384A1

WO2007114384A1 - 信号伝送機器

Info

Publication number: WO2007114384A1
Application number: PCT/JP2007/057261
Authority: WO
Inventors: Yoshiaki Nakano; Xueliang Song; Shurong Wang
Original assignee: The University Of Tokyo
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2007-10-11
Also published as: JPWO2007114384A1; US8014638B2; JP4876263B2; US20090169219A1

Abstract

光導波路３４を内部に有する基板３０の表面から深さ方向に形成された凹部３２ａ，３２ｂに光電変換モジュール４２，６２を封止した光電変換封止部材４０，６０を配置し、光電変換モジュール４２，６２からの配線４４，６４を凹部３２ａ，３２ｂの開口端面と略同一面に露出させた。配線４４，６４が凹部３２ａ，３２ｂの開口端面と略同一面に露出しているから、光電変換モジュールからの配線を一旦基板内に通すものに比して、配線４４，６４からＬＳＩパッケージ１０ａ，１０ｂに至るまでの配線長を短くすることができ、光電変換モジュール４２，６２とＬＳＩパッケージ１０ａ，１０ｂとの間でより高速に電気信号を入出力することができる。

Description

明細書

信号伝送機器

技術分野

[0001] 本発明は、信号伝送機器に関する。

背景技術

[0002] 従来、この種の信号伝送機器としては、内部に光導波路が形成された基板を有し、基板の表面力深さ方向に形成された凹部に光導波路へ光を入力するレーザダイオードなどの発光素子が配置されたものが提案されている (例えば、特許文献 1参照 )。この機器では、基板の裏面に発光素子を駆動する駆動回路などが搭載された電子部品を実装することにより電子部品の駆動回路と凹部に配置された発光素子とを電気的に接続する配線の配線長を短くすることができ、発光素子の応答遅れを低減することができるとしてヽる。

特許文献 1：特開 2001— 174657号公報（図 6)

発明の開示

[0003] 一般に、この種の信号伝送機器では、基板に実装される LSI (Large Scale Inte gration)パッケージなどの電子部品により高速に電気信号を入出力することが望ましい。また、実装される LSIパッケージとより容易に電気的に接続できることが望ましい。

[0004] 本発明の信号伝送機器は、実装される電子部品により高速に電気信号を入出力することを目的の一つとする。また、本発明の信号伝送機器は、実装される電子部品とより容易に電気的に接続することを目的の一つとする。

[0005] 本発明の信号伝送機器は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

[0006] 本発明の信号伝送機器は、

信号を伝送するための信号伝送機器であって、

内部に光導波路が形成され、該光導波路が露出するよう形成された開口部を有し、電子部品を実装可能な基板と、前記基板の開口部に配置され、電気信号と光信号とを変換する光電変換モジユールを有し、該光電変換モジュールからの配線の少なくとも一部が前記開口部の開口端面と略同一面に露出するよう少なくとも前記光電変換モジュールを所定の材料により封止してなる光電変換封止部材と、

を備えることを要旨とする。

[0007] この本発明の信号伝送機器では、電子部品を実装可能な基板の開口部に、電気信号と光信号とを変換する光電変換モジュールを有し光電変換モジュール力の配線の少なくとも一部が開口部の開口端面と略同一面に露出するよう少なくとも光電変換モジュールを所定の材料により封止してなる光電変換封止部材が配置されている。光電変換モジュール力の配線の少なくとも一部が基板の開口部の開口端面と略同一面に露出しているから、光電変換モジュール力の配線と基板に実装される電子部品との電気的な接続をする際に開口端面と略同一面で行なうことができる。この結果、実装される電子部品により高速に電気信号の入出力を行なうことができる。また、光電変換モジュール力の配線が基板の開口部の開口端面と略同一面に露出しているから、基板に実装される電子部品との電気的な接続をより容易に行なうことができる。ここで、所定の材料には、透光性エポキシ榭脂ゃ非透光性エポキシ榭脂など種々な材料が考えられる。また、電子部品には、 LSIや IC (Integrated Circui t) ,コンデンサチップ，抵抗チップ，他の機器のケーブルと電気的に接続可能な電気コネクタなどが含まれる。

[0008] こうした本発明の信号伝送機器にお!ヽて、前記光電変換封止部材は、前記光電変換モジュールと前記配線とを前記基板の開口部内に配置した状態で前記所定の材料により前記開口部を前記電子部品が実装された実装面と略同一面になるよう封止して形成されてなるものとすることもできる。所定の材料により開口部が電子部品が実装された実装面と略同一面になるよう封止されているから、基板に電子部品を実装する際に開口部上に力かるように実装することもでき、電子部品の実装密度の向上を図ることがでさる。

[0009] また、本発明の信号伝送機器において、前記基板の前記電子部品が実装される実装面の裏面に取り付けられた放熱部材と、該放熱部材と前記光電変換モジュールとを熱伝導可能に接続する放熱用配線と、を備えるものとすることもできる。こうすれば、光電変換モジュールで発生した熱を放熱用配線を介して放熱部材で放熱することができ、光電変換モジュールが高温に至るのを抑えることができる。

[0010] さらに、本発明の信号伝送機器において、前記光電変換封止部材は、前記光電変換モジュールと前記配線とが取り付けられ、前記所定の材料と共に前記光電変換モジュールを封止するモジュール取付部を有するものとすることもできる。こうすれば、光電変換モジュールからの配線を開口部の開口端面と略同一面に配置することができ、基板に実装される電子部品との電気的な接続を開口端面と略同一面で行なうことができ、より高速に電子部品に電気信号を入出力することができる。この場合、前記モジュール取付部は、前記基板の開口部の少なくとも一部の外周側に実装面に設けられた端子に前記配線を電気的に接続する接続端子が設けられてなるものとすることもできる。こうすれば、モジュール取付部に設けられた接続端子を用いて光電変換モジュールからの配線と実装される電子部品とをさらに容易に電気的に接続することがでさる。

[0011] そして、本発明の信号伝送機器において、前記光電変換モジュールは、前記光導波路に光信号を入出力可能に配置され光信号と電気信号とを変換する光電変換素子と、該光電変換素子に電気信号を入出力する電子回路と、を有するモジュールであるものとすることもできる。この場合において、前記光電変換モジュールは、前記光電変換素子の近傍に前記電子回路が配置されると共に前記光電変換素子と前記電子回路とがモジュール内配線により直線的に接続されてなるものとすることもできる。こうすれば、モジュール内配線の配線長を短くすることができ、光電変換素子から比較的遠い位置に電子回路が配置されたものや光電変換素子と電子回路とがモジュール内配線により直線的に接続されていないものに比して光電変換素子と電子回路との間で電気信号を高速に入出力することができる。ここで、「光電変換素子」には、入力された電気信号を光信号に変換する発光素子や入力された光信号を電気信号に変換する受光素子が含まれる。また、「電子回路」には、発光素子へ電気信号を出力して発光素子を駆動する駆動回路ゃ受光素子から入力された電気信号を増幅する増幅回路が含まれる。 [0012] そして、本発明の信号伝送機器において、前記開口部は、前記電子部品が実装される実装面から深さ方向に形成された凹部または前記実装面から該実装面の裏面に貫通する貫通孔として形成されてなるものとすることもできる。

[0013] また、本発明の信号伝送機器において、前記光導波路は、前記基板の面方向に形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、基板の面方向に光信号を伝搬させることができる。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]LSIパッケージ 10a, 10bが実装された本発明の一実施例としての信号伝送機器 20の構成の概略を示す平面構成図である。

[図 2]図 1における AA線での断面の構成を示す断面構成図である。

[図 3]LSIパッケージ 10a, 10bが実装された本発明の第 2実施例としての信号伝送機器 120の構成の概略を示す平面構成図である。

[図 4]図 3における BB線での断面の構成を示す断面構成図である。

[図 5]変形例の信号伝送機器 220の構成の概略を示す構成図である。

[図 6]変形例の信号伝送機器 320の構成の概略を示す構成図である。

[図 7]変形例の信号伝送機器 420の構成の概略を示す構成図である。

[図 8]変形例としての信号伝送機器 120Bの構成の概略を示す平面構成図である。

[図 9]変形例の信号伝送機器 520の構成の概略を示す構成図である。

発明を実施するための最良の形態

[0015] 次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

[0016] 図 1は、データの入出力用のピンや電源供給用のピンを複数有する LSIパッケージ 10a, 10bが実装され、 LSIパッケージ 10a, 10bに入出力する信号を伝送する本発明の第 1実施例としての信号伝送機器 20の構成の概略を示す平面構成図であり、図 2は、図 1における AA線での断面の構成を示す断面構成図である。信号伝送機器 20は、表面力も深さ方向に形成された凹部 32a, 32b上に LSIパッケージ 10a, 1 Obがー部力かるよう実装された基板 30と、凹部 32a, 32bのそれぞれに配置され LSI ノッケージ 10a, 10bから入出力される電気信号を光信号に変換する光電変換モジユール 42, 62が封止された光電変換封止部材 40, 60と、基板 30の裏面に取り付けられた放熱部材 90a, 90bとを備える。

[0017] 基板 30は、光を伝搬させる光導波路 34が面方向に略平行に 6個形成された多層配線基板として構成されており、凹部 32a, 32bは、光導波路 34の両端側に光導波路 34の端部が露出するよう形成されている。光導波路 34は、図示しない屈折率の比較的高、材料力なるコアを図示しな、コアより屈折率の低、材料力なるクラッドで囲んだ構造の光の導波路として構成されており、光は、主として図示しないコアを伝搬する。基板 30には、この他に、表面に搭載された図示しない電源や接地から内部を通り光電変換モジュール 42, 62に電源電位や接地電位を供給する給電用配線 3 6a, 36bや光電変換モジュール 42と裏面の放熱部材 90a, 90bとを熱伝導可能に接続する放熱用配線 38a, 38b, 38c, 38dが設けられている。

[0018] 光電変換封止部材 40, 60は、光電変換モジュール 42, 62から上方に延伸するよう形成された配線 44, 64を凹部 32a, 32bの開口端面，すなわち，凹部 32a, 32bの基板 30の表面と略同一面に露出させた状態で透光性エポキシ榭脂からなる榭脂封止部 45, 65で凹部 32a, 32bを封止するよう形成されている。ここで、榭脂封止部 45 , 65で凹部 32a, 32bを封止する方法としては、凹部 32a, 32bと略同一形状の型の底部に光電変換モジュール 42, 62をそれぞれ載置して透光性エポキシ榭脂を流し込んで硬化させたものを凹部 32a, 32bに挿入する方法や凹部 32a, 32bの底部に光電変換モジュール 42, 62を載置した後に凹部 32a, 32bに透光性エポキシ榭脂を流し込んで硬化させる方法などがある。なお、光電変換モジュール 42, 62の構成の詳細については後述する。

[0019] 凹部 32aの開口端面に露出した配線 44上には端子 14aが設けられており、端子 1 4a上には LSIパッケージ 10aの信号ピン 12aが載置されていて、配線 44,端子 14a, 信号ピン 12aがそれぞれ電気的に接続されている。すなわち、光電変換モジュール 4 2は、配線 44,端子 14a,信号ピン 12aを介して LSIパッケージ 10aに電気信号を入出力する。また、凹部 32bの開口端面に露出した配線 64上にも、配線 44と同様に、端子 14b, LSIパッケージ 10bの信号ピン 12bが順に載置されていて、配線 64,端子 14b,信号ピン 12bがそれぞれ電気的に接続されて、光電変換モジュール 62が、配線 44,端子 14a,信号ピン 12aを介して LSIパッケージ 10aに電気信号を入出力するよう構成されている。このように、光電変換モジュール 42, 62力の配線 44, 46がそれぞれ凹部 32a, 32bの開口端面に略同一面に露出しているため、光電変換モジュール 42, 62からの配線をー且基板内に通す必要がない。したがって、光電変換モジユール 42, 62力ら LSIノッケージ 10a, 10bに至るまでの配線長を、光電変換モジュールからの配線をー且基板内に通す態様のものに比して短くすることができ、光電変換モジュール 42, 62と LSIパッケージ 10a, 10bとの間で比較的高速に電気信号を入出力することができる。さらに、凹部 32a, 32bの開口端面が基板 30の表面と略同一面となるよう封止されているから、図 1や図 2に例示するように、凹部 32a, 32b上に LSIパッケージ 10a, 10bの一部が力かるよう配置することもでき、凹部 32a, 32b 上に配置できない態様の基板と比較して実装密度の向上を図ることができる。そして、 LSIパッケージ 10a, 10bは、比較的高速で信号を入出力する信号ピン 12a, 12b が凹部 32a, 32b上にくるよう配置されており、 LSIパッケージ 10a, 10bの信号ピンのうち図示しな、電源と接続されるピンや図示しな、接地されるピン、図示しな!、比較的低速で信号を入出力する信号ピンについては凹部 32a, 32b上に力からないように配置されていて、凹部 32a, 32b上に力からないように配置されているピンについては、基板 30の表面にパターン形成された電極パターンに接続されている。 LSIパッケージ 10a, 10bをこのように基板 30に配置した理由については後述する。

[0020] 続いて、光電変換モジュール 42, 62の構成の詳細について説明する。

[0021] 光電変換モジュール 42, 62は、電気信号を光信号に変換する電気光変換部 46と、光信号を電気信号に変換する光電気変換部 66とを備える。光電変換モジュール 4 2の電気光変換部 46は、 6個の光導波路 34のうちの 3個の光導波路 34を夾んで光電変換モジュール 62の光電気変換部 66に対向するよう配置されており、光電変換モジュール 42の光電気変換部 66は、残りの 3個の光導波路 34を夾んで光電変換モジュール 62の電気光変換部 46に対向するよう配置されている。

[0022] このように対向して配置された光電変換モジュール 42の電気光変換部 46と光電変換モジュール 62の光電気変換部 66とを用いて電気光変換部 46および光電気変換部 66の構成の詳細を説明する。

[0023] 電気光変換部 46は、凹部 32aに露出した光導波路 34に光を入力できるよう位置決めされて配置されたレーザダイオード 47と、レーザダイオード 47を駆動するための駆動用 IC48と、レーザダイオード 47と駆動用 IC48とが表面に載置されプリント配線基板として形成されたインタポーザ 49とから構成されている。

[0024] レーザダイオード 47は、インタポーザ 49の表面にパターン形成されたパターン配線 50や図示しないワイヤボンディングなどにより駆動用 IC48と電気的に接続されている。レーザダイオード 47は、基板 30の給電用配線 36a, 36bに電気的に接続されたインタポーザ 49の図示しな、給電用内部配線に電気的に接続されており、給電用配線 36a, 36bにより必要な給電がなされている。レーザダイオード 47の本体は、ィンタポーザ 49の表面の放熱用電極 54にレーザダイオード 47の熱が伝導するよう取り付けられている。放熱用電極 54は、基板 30の放熱用接続配線 38aと熱伝導可能に接続されたインタポーザ 49の放熱用内部配線 56と熱伝導可能に接続されてヽる。このようにレーザダイオード 47から放熱用電極 54,放熱用内部配線 56,放熱用接続配線 38aを介して放熱部材 90aに熱が伝導するから、レーザダイオード 47を放熱部材 90aで放熱でき、レーザダイオード 47が高温に至るのを抑えることができる。

[0025] 駆動用 IC48は、凹部 32aに露出した配線 44と電気的に接続されており、 LSIパッケージ 10aの信号ピン 12aからの比較的高速の電気信号が入力される。駆動用 IC4 8は、基板 30の給電用配線 36a, 36bに電気的に接続されたインタポーザ 49の図示しない給電用内部配線に電気的に接続されており、給電用配線 36a, 36bにより必要な給電がなされている。駆動用 IC48の本体は、インタポーザ 49の表面の放熱用電極 59に取り付けられている。放熱用電極 59は、基板 30の放熱用接続配線 38bと熱伝導可能に接続されたインタポーザ 49の放熱用内部配線 61と熱伝導可能に接続されている。このように駆動用 IC48から放熱用電極 59,放熱用内部配線 61,放熱用接続配線 38bを介して放熱部材 90aに熱が伝導するから、駆動用 IC48を放熱部材 90aで放熱でき、駆動用 IC48が高温に至るのを抑えることができる。

[0026] 光電気変換部 66は、凹部 32bに露出した光導波路 34の端面から出力された光を受光できるよう位置決めされて配置されたフォトダイオード 67と、フォトダイオード 67 力も出力された電気信号を増幅するための増幅用 IC68と、フォトダイオード 67と増幅用 IC68とが表面に載置されプリント配線基板として形成されたインタポーザ 69とから構成されている。

[0027] フォトダイオード 67は、インタポーザ 69の表面にパターン形成されたパターン配線 70や図示しないワイヤボンディングなどにより増幅用 IC68と電気的に接続されている。フォトダイオード 67は、基板 30の給電用配線 36a, 36bと電気的に接続されたィンタポーザ 69の図示しない給電用内部配線に電気的に接続されており、給電用配線 36a, 36bにより必要な給電がなされている。フォトダイオード 67の本体は、インタポーザ 69の表面に形成された放熱用電極 74に取り付けられている。放熱用電極 74 は、基板 30の放熱用接続配線 38cと熱伝導可能に接続されたインタポーザ 69の放熱用内部配線 76と熱伝導可能に接続されている。このようにフォトダイオード 67から放熱用電極 74,放熱用内部配線 76,放熱用接続配線 38cを介して放熱部材 90bに熱が伝導するから、フォトダイオード 67を放熱部材 90bで放熱でき、フォトダイオード 67が高温に至るのを抑えることができる。

[0028] 増幅用 IC68は、凹部 32bに露出した配線 64と電気的に接続されており、 LSIパッケージ 10bの信号ピン 12bに電気信号を出力する。増幅用 IC68は、基板 30の給電用配線 36a, 36bと電気的に接続されたインタポーザ 69の図示しない給電用内部配線に電気的に接続されており、給電用配線 36a, 36bにより必要な給電がなされている。増幅用 IC68の本体は、インタポーザ 69の表面に形成された放熱用電極 80に熱伝導可能に取り付けられている。放熱用電極 79は、基板 30の放熱用接続配線 38d と接続されたインタポーザ 69の放熱用内部配線 81と熱伝導可能に接続されている。このように増幅用 IC68から放熱用電極 79,放熱用内部配線 81,放熱用接続配線 3 8dを介して放熱部材 90bに熱が伝導するから、増幅用 IC68を放熱部材 90bで放熱でき、増幅用 IC68が高温に至るのを抑えることができる。

[0029] 次に、こうして構成された信号伝送機器 20において実装された LSIパッケージ 10a の信号ピン 12aから出力された電気信号を LSIパッケージ 10bの信号ピン 12bに入力する際の動作について説明する。

[0030] LSIパッケージ 10aの信号ピン 12aから電気信号が出力されると、出力された電気信号は、光電変換モジュール 42の電気光変換部 46の駆動用 IC48に入力される。駆動用 IC48は、入力された電気信号に応じてレーザダイオード 47を駆動して、レーザダイオード 47から電気信号に応じた光信号が出力される。すなわち、信号ピン 12a から入力された電気信号は、電気光変換部 46で光信号に変換される。変換された光信号は、光導波路 34の凹部 32aに露出した端部力も光導波路 34内に入力されて、光導波路 34内を伝搬し、光導波路 34の凹部 32bに露出した端部から出力される。光導波路 34から出力された光信号は、光電変換モジュール 62の光電気変換部 66 のフォトダイオード 67で受信されて、フォトダイオード 67は、受信した光信号に応じた電気信号を増幅用 IC68に出力して、増幅用 IC68で信号増幅される。すなわち、光導波路 34から出力された光信号は、光電気変換部 66で電気信号に変換される。変換された電気信号は、 LSIパッケージ 10bの信号ピン 12bに入力される。このように、信号伝送機器 20では、 LSIパッケージ 10aの信号ピン 12aから出力された電気信号を LSIパッケージ 10bの信号ピン 12bに入力する間で電気信号を光信号として伝送させるため、通常の電気配線のみのプリント配線基板に比して信号を高速に伝送することがでさる。

[0031] ここで、基板 30では、 LSIパッケージ 10aの比較的高速で信号を入出力する信号ピンカの信号のみ光電変換モジュール 42, 62,光導波路 34を用いて伝送して、他の電源用のピン力の電源電位や比較的低速で信号を入出力する信号ピン力の低速信号については、基板 30の実装面にパターン形成された電極パターンを用いて伝送する。したがって、高速で伝送する必要のある信号についてのみ光電変換モジュール 42, 62,光導波路 34を用いて伝送することができる。

[0032] 以上説明した第 1実施例の信号伝送機器 20によれば、光電変換モジュール 42, 6 2からの配線 44, 64が凹部 32a, 32bの開口端面に略同一面に露出しているから、光電変換モジュール 42, 62力ら LSIノッケージ 10a, 10bに至るまでの配線長を、光電変換モジュールからの配線をー且基板内に通す態様のものに比して短くすることができる。この結果、光電変換モジュール 42, 62と LSIノッケージ 10a, 10bとの間でより高速に電気信号を入出力することができる。また、光電変換モジュール 42, 62 力もの配線 44, 64が凹部 32a, 32bの開口端面と略同一面に露出しているから、光電変換モジュール 42, 62と LSIパッケージ 10a, 10bの信号ピン 12a, 12bとを端子 14a, 14bを介してより容易に接続することができる。さらに、凹部 32a, 32b力LSIパッケージ 10a, 10bの実装面と略同一面になるように封止されているから、凹部 32a, 32b上に LSIパッケージ 10a, 10bの一部がかかるよう LSIパッケージ 10a, 10bを載置することができ、実装密度の向上を図ることができる。そして、レーザダイオード 47 や駆動用 IC48,フォトダイオード 67,増幅用 IC68は、裏面の放熱部材 90a, 90bを用いて放熱することができるから、レーザダイオード 47や駆動用 IC48,フォトダイォード 67,増幅用 IC68が高温に至るのを抑えることができる。

[0033] 第 1実施例の信号伝送機器 20では、凹部 32a, 32b上に LSIパッケージ 10a, 10b の一部が力かるように載置したが、凹部 32a, 32b上に LSIパッケージ 10a, 10bがかからな、ように載置するものとしてもよ!/、。

[0034] 第 1実施例の信号伝送機器 20では、光電変換モジュール 42, 62からの配線 44,

64が光電変換モジュール 42, 62のインタポーザ 49, 69から上方に延伸して凹部 32 a, 32bの開口端面に露出するよう凹部 32a, 32bが封止されているものとした力光電変換モジユーノレ 42, 62力らの酉己線 44, 64は、少なくともー咅力 S四咅 32a, 32bの開口端面に露出するよう封止されていれば途中如何なる経路を通ってもよぐ例えば、インタポーザ 49, 69内力、ら四咅 32a, 32bの底咅を通り四咅 32a, 32bの佃 J壁と光電変換モジュール 42, 62との間の部位力上方に延伸して開口端面と略同一面に露出するよう形成されていたり、インタポーザ 49, 69内から凹部 32a, 32bの底部から凹部 32a, 32bの側壁に沿って上方に延伸して開口端面に露出するよう形成されているちのとしてちよい。

[0035] 第 1実施例の信号伝送機器 20では、裏面に放熱部材 90a, 90bを備えるものとした 1S レーザダイオード 47や駆動用 IC48,フォトダイオード 67,増幅用 IC68で放熱を必要しない程度の熱しか発生しないときには、放熱部材 90a, 90bや放熱用配線 38 a, 38b, 38c, 38dを備えな! /、ものとしてもよく、この場合、インタポーザ 49, 69は、放熱用電極 54, 59, 74, 79,放熱用内咅酉己線 56, 61, 76, 81を備えて!/、な! /、ものとしてちよい。

[0036] 第 1実施例の信号伝送機器 20では、給電用配線 36a, 36bが LSIパッケージ 10a, 10bの実装面から内部を通り凹部 32a, 32bの底面に配置されているものとしたが、給電用配線 36a, 36bは、光電変換モジュール 42, 62に給電可能に配置されてればよぐ例えば、光電変換封止部材 40, 60の表面力榭脂封止部 45, 65を通りインタポーザ 49, 68の表面に配置されて!、るものとしてもよ!/、。

[0037] 次に、本発明の第 2実施例としての信号伝送機器 120について説明する。図 3は、第 2実施例の信号伝送機器 120の構成の概略を示す平面構成図であり、図 4は、図 3における BB線での断面の構成を示す断面構成図である。第 2実施例の信号伝送機器 120は、基板に LSIパッケージ 10a, 10bが実装される点など第 1実施例の信号伝送機器 20と共通する構成がある。したがって、重複した説明を回避するため、第 2 実施例の信号伝送機器 120の構成のうち第 1実施例の信号伝送機器 20の構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。

[0038] 信号伝送機器 120は、 LSIパッケージ 10a, 10bが実装された表面力も裏面に貫通する貫通孔 132a, 132bを備える基板 130と、貫通孔 132a, 132bのそれぞれに配置され LSIパッケージ 10a, 10bから入出力される電気信号を光信号に変換する光電変換モジュール 142, 162が封止された光電変換封止部材 140, 160とを備える。

[0039] 基板 130は、図示するように、多層基板として構成されている点や光導波路 34が形成されている点，給電用配線 36a, 36bを備える点において第 1実施例の信号伝送機器 20と同一の構成をしている。貫通孔 132a, 132bは、その内側に光導波路 34 の両端側の端部が露出するよう形成されている。基板 130表面の貫通孔 132a, 132 bの外周側には、 LSIパッケージ 10a, 10bの信号ピン 12a, 12bと電気的に接続される端子 14a, 14bが設けられている。なお、給電用配線 36a, 36bは、基板 130の図示しない給電用配線が設けられた配線層に達する深さに形成されたビアホール 137 a, 137bを通り、基板 130の表面に露出している。

[0040] 光電変換封止部材 140, 160の光電変換モジュール 142, 162は、インタポーザ 4 9, 69を有していない点を除いて第 1実施例の光電変換モジュール 42, 62と同一の構成をしている。光電変換封止部材 140, 160は、図示するように、光電変換モジュ一ノレ 142, 162力取り付けられたモジユーノレ取付咅 192a, 192bと貫通孑し 132a, 13 2bを封止する榭脂封止部 145, 165とにより光電変換モジュール 142, 162を貫通孑し 132a, 132b内に封止して!/ヽる。光電変換モジユーノレ 142, 162力らの酉己線 44, 6 4は、榭脂封止部 145, 165の基板 130の表面側に露出して貫通孔 132a, 132bの外周側に延伸する形状に形成されていて、モジュール取付部 192a, 192bに取り付けられている。ここで、光電変換封止部材 140, 160を形成する方法としては、貫通孔 132a, 132bと略同一形状の型の底部に光電変換モジュール 42, 62をモジユール取付部 192a, 192bに取付けた状態で配置して型に透光性エポキシ榭脂を流し込んで硬化させたものを貫通孔 132a, 132b挿入する方法などがある。なお、図 4では、配線 44, 64の取付位置の説明のため貫通孔 132a, 132bの開口端面，すなわち、基板 130の表面と榭脂封止部 145, 165の表面に段差があるように記載している力実際には配線 44, 64や接続端子 194a, 194bの厚みは基板 130の厚さに比してごく薄く基板 130の表面，つまり、貫通孔 132a, 132bの開口端面と榭脂封止部 4 5, 65における基板 130の表面側の面とは略同一面とみなすことができる。

配線 44, 64の貫通孔 132a, 132bの外周側に延伸した端部には、基板 130の端子 14a, 14bと電気的に接続された接続端子 194a, 194bや光電変換モジュール 42 , 62を給電するための図示しない給電用内部配線および基板 130の給電用配線 36 a, 36bと電気的に接続された接続端子 196a, 196bが取り付けられている。光電変換モジュール 142は、配線 44,接続端子 194a,端子 14a,信号ピン 12aを介して LS Iパッケージ 10aに電気信号を入出力し、光電変換モジュール 162は、配線 64,接続端子 194b,端子 14b,信号ピン 12bを介して LSIパッケージ 10bに電気信号を入出力する。接続端子 194a, 194b, 196a, 196bは、光電変換モジュール 142, 162© レーザダイオード 47が出力する光信号を光導波路 34に入力したり、光導波路 34から出力された光信号力フォトダイオード 67に入力するよう光電変換モジュール 142, 162の高さを調整する機能もある。このように、基板 130の貫通孔 132a, 132bの開口端面と略同一面に光電変換モジュール 142, 162力らの配線 44, 64が露出している力、配線 44, 64を貫通孔 132a, 132b上で外周側に延伸させて基板 130の表面側のみで光電変換モジュール 142, 162と LSIパッケージ 10a, 10bの接続を行なうことができる。したがって、光電変換モジュール 142, 162と LSIパッケージ 10a, 10bの信号ピン 12a, 12bとの間でより高速に電気信号を入出力することができる。し力も、光電変換モジュール力の信号配線をー且基板の内部を通す必要がないため、光電変換モジュール 142, 162と LSIパッケージ 10a, 10bとの間でより高速に電気信号を入出力することができる。さらに、光電変換モジュール 142, 162からの配線 44, 64は、榭脂封止部 145, 165の基板 130の表面側に露出して貫通孔 132a, 132bの外周側に延伸する形状に形成されており、外周側に延伸した端部に設けられた接続端子 194a, 194bを用いて LSIパッケージ 10a, 10bの信号ピン 12aと電気的に接続されるから、比較的に容易に LSIパッケージ 10a, 10bの信号ピン 12a, 12 bとの接続を行なうことができる。

[0042] 以上説明した第 2実施例の信号伝送機器 120では、基板 130の貫通孔 132a, 13 2bの開口端面と略同一面に光電変換モジュール 142, 162力らの配線 44, 64が露出しているから、配線 44, 64を貫通孔 132a, 132b上で外周側に延伸させて基板 1 30の表面側のみで光電変換モジュール 142, 162と LSIパッケージ 10a, 10bの接続を行なうことができる。したがって、光電変換モジュール 142, 162と LSIパッケージ 10a, 10bの信号ピン 12a, 12bとの間でより高速に電気信号を入出力することができる。また、光電変換モジュール力もの信号配線を一旦基板の内部を通す必要がないため光電変換モジュール 142, 162と LSIパッケージ 10a, 10bとの間で高速に電気信号を入出力することができる。そして、光電変換モジュール 142, 162からの配線 4 4, 64は、榭脂封止部 145, 165の基板 130の表面側に露出して貫通孔 132a, 132 bの外周側に延伸する形状に形成されており、外周側に延伸した端部に接続端子 1 94a, 194bが設けられているから、接続端子 194a, 194bを用いて LSIパッケージ 1 Oa, 10bの信号ピン 12aと比較的容易に接続することができる。

[0043] 第 2実施例の信号伝送機器 120では、接続端子 194a, 194b, 196a, 196bは、 L SIパッケージ 10a, 10bと光電変換モジュール 142, 162とを電気的に接続すると共に光電変換モジュール 142, 162のレーザダイオード 47やフォトダイオード 67が光導波路 34に光信号を入出力できるよう高さが調整されているものとしたが、接続端子 194a, 194b, 196a, 196bは、 LSIノッケージ 10a, 10bと光電変換モジユーノレ 142 , 162とを電気的に接続できるよう形成されていればよくレーザダイオード 47やフォトダイオード 67が光導波路 34に光信号を入出力できるよう高さが調整されていなくてもよい。この場合、例えば、図 5の変形例の信号伝送機器 220に例示するように、モジュール取付部 192a, 192bにスぺーサ 283を取り付け、スぺーサ 283で光電変換モジュール 142, 162のレーザダイオード 47やフォトダイオード 67の高さを調整するちのとしてちよい。

[0044] 第 2実施例の信号伝送機器 120では、基板 130に貫通孔 132a, 132bを形成するものとしたが、図 6の変形例の信号伝送機器 320の基板 330や光電変換封止部材 3 40, 360に例示するように、基板 330は、貫通孔 132a, 132bに代えて表面力ら深さ方向に凹部 332a, 332bが形成されているものとしてもよい。この場合、光電変換封止咅材 340, 360は、四咅 332a, 332bに酉己置でき、樹月旨封止咅 345, 365とモジュ一ル取付部 192a, 192bとで光電変換モジュール 142, 162を封止できる形状であればよぐ榭脂封止部 345, 365と凹部 332a, 332bの底部との間に間隙 392があるものとしてもよい。したがって、基板 330に凹部 332a, 332bを形成する際の深さの自由度が大きい。

[0045] 第 2実施例の信号伝送機器 120では、基板 130の表面から深さ方向に幅が略一定の貫通孔 132a, 132bが形成されているものとしたが、図 7の変形例の信号伝送機器 420の基板 430に例示するように、基板 430の表面力も深さ方向に幅の異なる貫通孔 432a, 432bを形成するものとしてもよぐ特に、図示するように表面力もモジュ一ル取付部 192a, 192bの高さまでの深さの部位までモジュール取付部 192a, 192 bの幅と同一の幅で形成し、表面からモジュール取付部 192a, 192bの高さ力も裏面までの部位は、榭脂封止部 45, 65の幅と同一の幅で形成するものすれば、基板 43 0の表面と光電変換封止部材 140, 160の表面とを略同一面にすることができる。

[0046] 第 2実施例の信号伝送機器 120では、ビアホール 137a, 137bは、基板 130の図示しなヽ給電用配線が設けられた配線層に達する深さに形成されてヽるものとした力ビアホール 137a, 137bは、基板 130の表面から裏面に貫通して形成されているものとしてもよい。こうすれば、基板 130の図示しない配線層の全てと接続が可能となる。

[0047] 第 2実施例の信号伝送機器 120では、モジュール取付部 192a, 192bに光電変換モジュール 142, 162と配線 44, 64とが取り付けられているものとしたが、モジュール取付咅 192a, 192bの光電変換モジユーノレ 142, 162や酉己線 44, 64力 S取り付けられた面の反対側の面にコンデンサチップや抵抗チップ， IC, LSIなどの電子部品を配置して、この電子部品力も配線をモジュール取付部 192に設けた図示しないビアホールを通してモジュール取付部 192a, 192bに取り付けられた光電変換モジュール 142, 162と電気的に接続するものとしてもよい。また、モジュール取付部 192a, 19 2bは、多層配線基板として構成されて!、るものとしてもよ!/、。

[0048] 第 2実施例の信号伝送機器 120では、光電変換モジュール 42, 62からの配線 44 , 64を接続端子 194a, 194bを介して基板 130の表面に実装した LSIパッケージ 10 a, 10bに接続するものとした力光電変換モジュール 42, 62を基板 130の内部に設けられた高周波信号を伝送可能な信号配線層と接続する際には基板 130の表面から信号配線層に達するビアホールを設けて、ビアホール内に光電変換モジュール 42 , 62からの配線 44, 64と電気的に接続された配線を通して光電変換モジュール 42 , 62からの配線 44, 64と基板 130内の信号配線層とを接続するものとしてもよい。また、裏面に LSIパッケージ 10a, 10bを実装するときには基板 130に表面力も裏面に貫通するビアホールを設けて、配線 44, 64と電気的に接続される配線をビアホール内に通すことにより光電変換モジュール 42, 62と LSIノッケージ 10a, 10bとを電気的に接続するものとしてもよい。こうすれば、一個のビアホールで光電変換モジユール 42, 62からの配線と基板 130内の信号配線層や裏面に実装された LSIパッケ一ジ 10a, 10bとを接続できるから、高周波特性の向上を図ることができる。

[0049] 第 2実施例の信号伝送機器 120では、光電変換モジュール 142, 162のレーザダィオード 47,駆動用 IC48,フォトダイオード 67,増幅用 IC68を榭脂封止部 145, 16 5とモジュール取付部 192a, 192bとで封止するものとした力榭脂封止部 145, 16 5はそれぞれモジュール取付部 192a, 192bと対になって少なくともレーザダイォード 47,駆動用 IC48,フォトダイオード 67,増幅用 IC68を封止できる形状なら如何なる形状〖こ形成されるものとしてもよい。例えば、光電変換モジュール 142のレーザダィオード 47を覆う形状に形成された榭脂封止部と駆動用 IC48を覆う形状に形成された他の榭脂封止部とを設けるものとして、各榭脂封止部とモジュール取付部 192aとでレーザダイオード 47や駆動用 IC48を封止するものとしてもよい。

[0050] 第 1実施例や第 2実施例の信号伝送機器 20, 120の光電変換モジュール 42, 62 の電気光変換部 46において、図 8の第 2実施例の信号伝送機器 120の変形例としての信号伝送機器 120Bに例示するように、レーザダイオード 47の近傍に駆動用 IC 48を配置してレーザダイオード 47と駆動用 IC48とをパターン配線 50や図示しないワイヤボンディングなどにより直線的に接続したり、光電気変換部 66においてフォトダィオード 67の近傍に増幅用 IC68を配置してフォトダイオード 67と増幅用 IC68とをパターン配線 70や図示しないワイヤボンディングなどにより直線的に接続するものとしてもよい。これにより、パターン配線 50, 70の配線長を比較的短ぐ例えば、数 mm 程度にすることができ、レーザダイオード 47と駆動用 IC48との間やフォトダイオード 6 7と増幅用 IC68との間で比較的高速で電気信号を伝送することができる。ここで、図示するように、駆動用 IC48と LSIパッケージ 10aとを接続する信号用の配線 (第 2実施例の信号電送機器 120における配線 44)を近接して並行に配置した 2本の配線 4 4a, 44bで構成して、増幅用 IC68と LSIパッケージ 10bとを接続する信号用の配線（第 2実施例の信号電送機器 120における配線 64)を近接して並行に配置した 2本の配線 64a, 64bで構成して、駆動用 IC48と LSIパッケージ 10aとの間や増幅用 IC68 と LSIパッケージ 10bとの間で差動伝送で信号を伝送することにより、駆動用 IC48と LSIパッケージ 10aとの間や増幅用 IC68と LSIパッケージ 10bとの間で信号を高速に伝送することができると共に信号品質の劣化を抑制することができる。これにより、 LSIパッケージ 10aから LSIパッケージ 10bへ高速に信号を伝送することができ、例えば、数百 Mbpsから数 lOGbpsの伝送速度で信号を伝送することができる。さらに、レーザダイオード 47,駆動用 IC48がーつの光電変換モジュールに搭載されて!、るから、レーザダイオード 47,駆動用 IC48の温度が同程度になり、温度による動作変動に対してレーザダイオード 47と駆動用 IC48とを同じ温度と推定してフィードバック制御することができる。また、フォトダイオード 67,増幅用 IC68についても、一つの光電変換モジュールに搭載されているから、温度による動作変動に対してフォトダイォード 67と増幅用 IC68とを同じ温度と推定してフィードバック制御することができる。そして、こうした光電変換モジュール 42, 62が榭脂封止部 145, 165に封止されており、さらに、レーザダイオード 47と駆動用 IC48との間のパターン配線 50やフォトダイォード 67と増幅用 IC68とのパターン配線 70の配線長が比較的短、から、光電変換モジュール 42, 62から外部への電磁干渉や外部から光電変換モジュール 42, 62への電磁干渉を抑制することができる。

[0051] 第 1実施例や第 2実施例の信号伝送機器 20, 120では、光電変換モジュール 42, 62は、電気光変換部 46と光電気変換部 66とを備えるものとしたが、光電変換モジュール 42, 62は、複数の電気光変換部 46や光電気変換部 66を備えるものとしてもよいし、電気光変換部 46および光電気変換部 66のいずれか一方を備えるものとしてもよい。光電変換モジュール 42, 62が電気光変換部 46および光電気変換部 66のいずれか一方を備える場合には、一方のモジュールが電気信号を光信号に変換して光導波路 34に入力し、他方のモジュールは光導波路 34から出力された光信号を受信して電気信号に変換すればよいから、例えば、光電変換モジュール 42が電気光変換部 46のみを備えるときには光電変換モジュール 62が光電気変換部 66のみを備えるものとし、光電変換モジュール 62が電気光変換部 46のみを備えるときには光電変換モジュール 42が光電気変換部 66のみを備えるものとしてもよい。

[0052] 第 1実施例や第 2実施例の信号伝送機器 20, 120では、光電変換モジュール 42, 62は、 LSIパッケージ 10a, 10bの比較的高速でデータを出力する信号ピン 12a, 1 2bと接続されているものとした力 LSIパッケージ 10a, 10bの比較的低速でデータを出力する信号ピンと接続されて、るものとしてもよ!/、。

[0053] 第 1実施例や第 2実施例の信号伝送機器 20, 120では、凹部 32a, 32bや貫通孔 132a, 132bを透光性エポキシ榭脂により形成された榭脂封止部 45, 65, 145, 16 5で封止するものとした力榭脂封止部 45, 65, 145, 165は、透光性のある材料なら如何なる材料で形成してもよい。また、レーザダイオード 47やフォトダイオード 67と光導波路 34との間に榭脂封止部 45, 65, 145, 165が介在せずにレーザダイォード 47から出力された光信号が直接光導波路 34に入力されたり、光導波路 34から出力された光信号力 Sフォトダイオード 67に直接入力される場合には、榭脂封止部 45, 65, 145, 165は、透光性のないエポキシ榭脂ゃ他の透光性のない材料を用いて形成するちのとしてちょい。

[0054] 第 1実施例や第 2実施例の信号伝送機器 20, 120では、光電変換モジュール 42, 62, 142, 162の電気光変換部 46は、基板 30, 130の面方向に光を発するレーザダイオード 47を備えるものとしたが、電気信号により駆動して光を発する発光素子であれば如何なるものでもよい。また、基板 30, 130の面方向に垂直な深さ方向に光を出射する発光素子であってもよぐこの場合、深さ方向に出射した光の方向を面方向に変えて光導波路 34に入力するミラーを備えるものとすればよい。

[0055] 第 1実施例や第 2実施例の信号伝送機器 20, 120では、光電変換モジュール 42, 62, 142, 162の電気光変換部 46のレーザダイオード 47から出力された光を光導波路 34に入力する部位や光導波路 34から出力された光をフォトダイオード 67に入力する部位に光を光導波路 34やフォトダイオード 67に結合させるレンズを備えていないものとしたが、このような部位にレンズを備えるものとしてもよい。

[0056] 第 1実施例や第 2実施例の信号伝送機器 20, 120では、光電変換モジュール 42, 62, 142, 162の光電気変換部 66は、基板 30, 130の面方向の光を受光するフォトダイオード 67を備えるものとした力光を受信して電気に変換する受光素子であれば如何なるものでもよい。また、基板 30, 130の面方向に垂直な深さ方向からの光を受光する受光素子であってもよぐこの場合、光導波路 34から出力された光、すなわち、面方向に進む光の方向を深さ方向に変えて受光素子に入力するミラーを備えるものとすればよい。

[0057] 第 1実施例や第 2実施例の信号伝送機器 20, 120では、光導波路 34が、基板 30, 130の平面方向に複数平行して配置されているものとした力図 9の変形例の信号伝送機器 520の基板 530や光電変換封止部材 540, 560に例示するように、基板 5 30の深さ方向に複数平行して配置されているものとしてもよい。この場合、図示するように、光電変換封止部材 540, 560の光電変換モジュール 542, 562は、垂直立て用治具 596a, 596bにレーザダイオード 47やフォトダイオード 67を基板 530に深さ方向に複数並べて取り付けるものとしてもよ、。

[0058] 第 1実施例や第 2実施例の信号伝送機器 20, 120では、 6個の光導波路 34を備えているものとした力光導波路 34の数に制限はなぐ例えば、 6個より多くてもよいし、 6個未満であってもよぐ 1個であるものとしてもよい。この場合、光電変換モジュール 42, 62は、光導波路 34に対応する数のレーザダイオード 47やフォトダイオード 67を備えていればよいから、例えば、光導波路 34が 1個のときには、光電変換モジュール 42がレーザダイオード 47を 1個備え、光電変換モジュール 62がフォトダイオード 67 を 1個備えて、るものとしてもよ!/、。

[0059] 第 1実施例や第 2実施例の信号伝送機器 20, 120では、光導波路 34が基板 30, 1 30の面方向に形成されているものとした力光導波路 34は基板 30, 130の如何なる方向に形成されているものとしてもよい。この場合、基板 30の凹部 32a, 32bや基板 130の貫通孔 132a, 132bは、光導波路 34の端部が露出するよう形成されていて、光電変換封止部材 40, 60, 140, 160は、光電変換モジュール 42, 62, 142, 162 力もの光信号が光導波路 34に入出力するよう凹部 32a, 32bや貫通孔 132a, 132b に配置されていればよい。

[0060] 第 1実施例や第 2実施例の信号伝送機器 20, 120では、基板 30, 130に LSIパッゲージ 10a, 10b力 S実装されており、光電変換モジユーノレ 42, 62, 142, 162力 S]^SI パッケージ 10a, 10bと接続されているものとした力基板 30, 130には如何なる電子部品を実装してもよぐ例えば、 ICやコンデンサチップ，抵抗チップ，他の機器のケーブルと電気的に接続可能な電気コネクタなどが実装されているものとしてもよい。

[0061] 以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなぐ本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

産業上の利用可能性

[0062] 本発明は、信号伝送機器の製造業等に利用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 信号を伝送するための信号伝送機器であって、

内部に光導波路が形成され、該光導波路が露出するよう形成された開口部を有し、電子部品を実装可能な基板と、

前記基板の開口部に配置され、電気信号と光信号とを変換する光電変換モジユールを有し、該光電変換モジュールからの配線の少なくとも一部が前記開口部の開口端面と略同一面に露出するよう少なくとも前記光電変換モジュールを所定の材料により封止してなる光電変換封止部材と、

を備える信号伝送機器。

[2] 前記光電変換封止部材は、前記光電変換モジュールと前記配線とを前記基板の開口部内に配置した状態で前記所定の材料により前記開口部を前記電子部品が実装された実装面と略同一面になるよう封止して形成されてなる請求項 1記載の信号伝送機器。

[3] 請求項 1または 2記載の信号伝送機器であって、

前記基板の前記電子部品が実装される実装面の裏面に取り付けられた放熱部材と該放熱部材と前記光電変換モジュールとを熱伝導可能に接続する放熱用配線と、を備える信号伝送機器。

[4] 請求項 1記載の信号伝送機器であって、

前記光電変換封止部材は、前記光電変換モジュールと前記配線とが取り付けられ、前記所定の材料と共に前記光電変換モジュールを封止するモジュール取付部を有する

信号伝送機器。

[5] 請求項 4記載の信号伝送機器であって、

前記モジュール取付部は、前記基板の開口部の少なくとも一部の外周側に実装面に設けられた端子に前記配線を電気的に接続する接続端子が設けられてなる信号伝送機器。

[6] 請求項 1な!、し 5 、ずれか記載の信号伝送機器であって、前記光電変換モジュールは、前記光導波路に光信号を入出力可能に配置され光信号と電気信号とを変換する光電変換素子と、該光電変換素子に電気信号を入出力する電子回路と、を有するモジュールである

信号伝送機器。

[7] 請求項 6記載の信号電送機器であって、

前記光電変換モジュールは、前記光電変換素子の近傍に前記電子回路が配置されると共に前記光電変換素子と前記電子回路とがモジュール内配線により直線的に接続されてなる

信号伝送機器。

[8] 請求項 1な!、し 7 、ずれか記載の信号伝送機器であって、

前記開口部は、前記電子部品が実装される実装面から深さ方向に形成された凹部または前記実装面から該実装面の裏面に貫通する貫通孔として形成されてなる信号伝送機器。

[9] 請求項 1な!、し 8 、ずれか記載の信号伝送機器であって、

前記光導波路は、前記基板の面方向に形成されてなる

信号伝送機器。