WO2009107671A1 - 光電気変換装置 - Google Patents

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WO2009107671A1
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optical
photoelectric conversion
waveguide
mount
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直哉 松尾
下村　勉
朝日　信行
松本　卓也
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パナソニック電工株式会社
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    • H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches

Definitions

  • the present invention relates to a photoelectric conversion device provided with an optical element.
  • an optical element for converting an electrical signal into an optical signal or an optical signal into an electrical signal, and an IC circuit for transmitting an electrical signal to or receiving an electrical signal from the optical element is formed on the same substrate (mount substrate) (see Patent Document 1).
  • the light emitting element and the light receiving element may be simply referred to as an optical element.
  • the heat from the signal processing unit affects the light emitting characteristics and light receiving characteristics of the optical element, it must be prevented from affecting the heat.
  • the present invention provides a photoelectric conversion apparatus that can individually inspect an optical element and a signal processing unit, and prevents any loss of the entire substrate even if either one is defective.
  • the purpose is to provide.
  • the first invention of the present application is a mount substrate, a submount substrate mounted on the mount substrate, and mounted on the submount substrate, and receives an electrical signal and converts it into an optical signal.
  • An optical element that emits light or receives an optical signal and converts it into an electrical signal; and a signal processing unit that is mounted on the mount substrate and that transmits the electrical signal to the optical element or receives the electrical signal from the optical element;
  • An external electrical connection terminal and a detachable connector formed on the mount substrate and connected to the signal processing unit, wherein the optical element is formed on the submount substrate, while the signal processing
  • the photoelectric conversion device is provided, wherein the optical element and the signal processing unit are provided separately from each other by forming a part on the mount substrate.
  • the connector is preferably mounted or formed on the surface of the mount substrate opposite to the surface on which the submount substrate is mounted.
  • the connector is mounted or formed on a surface of the mount substrate on which the submount substrate is mounted.
  • the submount substrate and the mount substrate are electrically connected by wire bonding.
  • the submount substrate and the mount substrate are electrically connected by surface mounting.
  • surface mounting include flip chip mounting and reflow mounting.
  • the submount substrate includes a waveguide connected to an external waveguide, and a mirror unit for coupling the waveguide to the optical element. preferable.
  • the submount substrate includes a fitting portion that aligns the external waveguide and the waveguide for optical coupling.
  • the submount substrate preferably includes a mounted light emitting element and a light receiving element as optical elements.
  • the present invention provides a light emitting side photoelectric conversion unit using the above photoelectric conversion unit for light emission, a light receiving side photoelectric conversion unit used for light reception, and a waveguide of these two parts.
  • An optical transceiver comprising a deformable external waveguide that connects the two and a wiring pattern that connects the mounting substrates of both parts, the wiring pattern being connected by a circuit pattern of a flexible substrate that transmits an electrical signal It is characterized by being.
  • optical transceiver according to the present application is configured such that, in the above configuration, the flexible substrate is connected to at least one surface of the surface of the mount substrate on which the submount substrate is mounted and the opposite surface. can do.
  • optical transceiver according to the present application may be configured such that, in the above configuration, the flexible substrate is sandwiched and connected between mount substrates formed in two layers.
  • the optical transceiver according to the present application may be configured such that, in the above configuration, the flexible substrate also serves as a mount substrate.
  • An optical transceiver assembly and characteristic evaluation test method according to the second invention of the present invention includes a step of forming a waveguide on a submount substrate, Mounting an optical element on the submount substrate; Performing a characteristic evaluation test on the submount substrate; Mounting a connector, a chip component, an IC, and the submount substrate on the mount substrate; Connecting the terminals of the IC and the submount substrate to a circuit on the mount substrate; Sealing the IC and the wire with a sealing resin; A step of performing a characteristic evaluation test for each of the light emitting module and the light receiving module; Bonding the optical waveguide film to the submount substrate; Performing a characteristic evaluation test on an optical transceiver including the light projecting module, the light receiving module, and an optical waveguide film connecting the light receiving module and the light receiving module.
  • the optical element is mounted on the submount substrate mounted on the mount substrate, and the signal processing unit and the connector are mounted on the mount substrate. That is, the optical element is formed on the submount substrate, while the signal processing unit is formed on the mount substrate, and the optical element and the signal processing unit are provided separately. Thereby, before mounting the submount substrate on the mount substrate, it becomes easy to individually inspect the signal processing unit of the mount substrate and the optical element of the submount substrate.
  • the optical element is mounted on the submount substrate instead of the mount substrate on which the signal processing unit is mounted, the thermal effect from the signal processing unit is less likely to affect the optical element, and the light emission characteristics are stabilized. .
  • the submount substrate can be reduced in size, the number of silicon wafers can be increased and the cost can be reduced.
  • both surfaces of the mount substrate can be used as the mounting surface or the formation surface.
  • the mounting / formation area of the electrical conversion device can be reduced.
  • the photoelectric conversion device can be thinned.
  • the connection reliability is improved.
  • the submount substrate and the mount substrate are electrically connected by surface mounting, the connection reliability is improved.
  • batch connection is possible by reflow or the like, and man-hours can be shortened.
  • the photoelectric conversion device can be made thin.
  • the submount substrate includes a fitting portion that aligns to optically couple the external waveguide and the waveguide, thereby improving the optical coupling accuracy between the waveguide of the submount substrate and the external waveguide. Can do.
  • the photoelectric conversion device becomes a bidirectional module, so that the size can be reduced.
  • the bidirectional module can be individually inspected.
  • an electrical connector is not required by connecting the wiring patterns of both mounting boards with the circuit pattern of the flexible board that transmits an electrical signal.
  • the flexible substrate and the external waveguide are flexible and flexible, the degree of freedom of wiring is increased. As a result, space saving, cost reduction, and mounting tact for electrical connectors are unnecessary.
  • the electrical signal is separated from the optical signal optical connector (external waveguide). No electrical connector was needed.
  • the flexible substrate is connected to at least one of the surface of the mount substrate on which the submount substrate is mounted and the opposite surface thereof, so that the flexible substrate and the external waveguide are connected. Therefore, the flexibility between the flexible substrate and the external waveguide is improved. Further, if the flexible substrate is connected to both the surface on which the submount substrate is mounted and the opposite surface, the flexible substrate has two layers, so that the number of electrical wirings can be increased.
  • both surfaces of the mount substrate become rigid, so that either surface becomes a flexible substrate
  • the adhesion strength of parts and wire bonds can be increased, mounting reliability is improved.
  • the thickness of the mount substrate can be reduced to the same thickness as that of the flexible substrate as compared with the case where a rigid mount substrate is used. Also, according to the optical transceiver assembly and characteristic evaluation test method according to the second invention of the present application, before mounting the submount substrate on the mount substrate, the signal processing unit of the mount substrate, the optical element of the submount substrate, Can be individually examined. Therefore, even if either the optical element or the signal processing unit is defective, only one of the mount substrate and the submount substrate is defective, so that the entire substrate is not lost and the yield is improved.
  • FIG. 5 is a process diagram of an optical transceiver assembly and characteristic evaluation test method, showing a process of forming a waveguide on a submount substrate.
  • FIG. 4 is a process diagram of an optical transceiver assembly and characteristic evaluation test method, showing a process of mounting an optical element on a submount substrate and a process of executing a characteristic evaluation test on the submount substrate.
  • FIG. 5 is a process diagram of an optical transceiver assembly and characteristic evaluation test method, showing a process of solder reflow mounting a connector and a chip component on a mount board.
  • FIG. 5 is a process diagram of an optical transceiver assembly and characteristic evaluation test method, showing a process of die bonding mounting an IC substrate and a submount substrate on a mount substrate.
  • FIG. 5 is a process diagram of an optical transceiver assembly and characteristic evaluation test method, showing a process of connecting and mounting terminals of an IC substrate and a submount substrate to a wiring pattern of the mount substrate. It is process drawing of the assembly of an optical transceiver and the characteristic evaluation test method, Comprising: The process of sealing a wiring pattern and a wire with sealing resin is shown.
  • FIG. 5 is a process diagram of an optical transceiver assembly and characteristic evaluation test method, showing a process of performing a characteristic evaluation test of each module constituting the optical transceiver.
  • FIG. 5 is a process diagram of an optical transceiver assembly and characteristic evaluation test method, showing a process of performing a characteristic evaluation test of each module constituting the optical transceiver.
  • FIG. 5 is a process diagram of an optical transceiver assembly and characteristic evaluation test method, showing a process of performing a characteristic evaluation test of each module constituting the optical transceiver.
  • FIG. 4 is a process diagram of an optical transceiver assembly and characteristic evaluation test method, showing a process of bonding an optical waveguide film to a submount substrate.
  • FIG. 5 is a process diagram of an optical transceiver assembly and characteristic evaluation test method, showing an optical transceiver characteristic evaluation process;
  • optical transceiver 1A1 light emitting side photoelectric conversion unit (light emitting module) 1A2 Light receiving side photoelectric conversion part (light receiving module) 2 Wiring substrate 3 Mount substrate 3a Lower surface 3c Upper surface 31 Internal waveguide (waveguide) 33 Mirror part 36 Wiring pattern 4A Light emitting element (optical element) 4B Light receiving element (optical element) 5 IC board (signal processing part) 6 Electrical connector 7 Electrical connector 9 External waveguide 12 Submount substrate 22 Flexible substrate
  • FIG. 1 shows a photoelectric conversion apparatus 1A according to the first embodiment of the present invention.
  • the photoelectric conversion apparatus 1A includes a light emission side photoelectric conversion unit (also referred to as an E / O module) 1A1 and a light reception side photoelectric conversion unit (also referred to as an O / E module) 1A2.
  • the light emission side photoelectric conversion part 1A1 is attached to one (left side in FIG. 1) wiring board 2 by fitting electrical connectors (hereinafter simply referred to as connectors) 6 and 7 together.
  • the light-receiving side photoelectric conversion unit 1A2 is attached to the other (right side in FIG. 1) wiring board 2 by fitting the connectors 6 and 7.
  • the photoelectric conversion apparatus 1A includes an external waveguide 9 that optically connects the conversion units 1A1 and 1A2.
  • the vertical direction in FIG. 1 is referred to as the vertical direction of the photoelectric conversion device 1A
  • the direction orthogonal to the paper surface in FIG. 1 is referred to as the horizontal direction of the photoelectric conversion device 1A.
  • the right side of FIG. 1 is referred to as the front and the left side is referred to as the rear, and the left side of FIG.
  • the light emission side photoelectric conversion part 1A1 is equipped with the mount board
  • a submount substrate 12 is provided on the front side of the upper surface 3c of the mount substrate 3.
  • the lower surface of the submount substrate 12 is mounted on the upper surface 3c of the mount substrate 3 with an adhesive or the like.
  • a light emitting element 4A that emits light by converting an electrical signal into an optical signal is mounted, and an internal waveguide 31 that is optically coupled to the light emitting element 4A is formed.
  • a mirror portion 33 that converts the optical path of light emitted by the light emitting element 4A by approximately 90 ° is formed at a position directly below the light emitting element 4A.
  • the internal waveguide 31 that is optically coupled to the light emitting element 4 ⁇ / b> A is formed to extend from the mirror portion 33 to the front end surface of the submount substrate 12.
  • an IC substrate (signal processing unit) 5 on which an IC circuit for transmitting an electrical signal to the light emitting element 4A is formed is mounted on the rear side portion of the upper surface 3c of the mount substrate 3.
  • a connector 6 is mounted on the lower surface 3 a of the mount substrate 3.
  • wiring patterns 36 such as a driving power line and a signal line for the light emitting element 4A are formed.
  • the light emitting element 4A As the light emitting element 4A, a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) which is a semiconductor laser is employed. In addition, LED etc. are employable as the light emitting element 4A. However, since the LED or the like has no directivity and the ratio of optical coupling to the internal waveguide 31 is small, there is a condition that there is a margin in light efficiency, and when the LED or the like is used as the light emitting element 4A, the price is low. This is advantageous.
  • VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting Laser
  • the IC substrate 5 is a driver IC that drives the VCSEL.
  • the light emitting element 4A and the IC substrate 5 are connected to the wiring pattern 36 of the mount substrate 3 by a wire 13 such as gold (wire bonding).
  • the wires 13 and the wiring pattern 36 are sealed with the sealing resin 14.
  • the submount substrate 12 needs to be rigid in order to avoid the influence of heat during mounting and the influence of stress due to the use environment. In the case of optical transmission, it is preferable to mount the optical element with high accuracy and to suppress position fluctuations due to the influence of heat during use as much as possible in order not to reduce the optical transmission efficiency from the light emitting element to the light receiving element. For this reason, a silicon substrate is employed as the submount substrate 12.
  • the submount substrate 12 is preferably made of a material having a linear expansion coefficient close to that of the light emitting element 4A, and may be made of a compound semiconductor such as GaAs of the same system as the VCSEL material other than silicon. . Alternatively, a ceramic material such as aluminum nitride or silicon nitride may be used as a material having a good coefficient of linear expansion and thermal conductivity.
  • the mirror part 33 can be formed by vapor-depositing gold or aluminum on a 45 ° inclined surface formed by etching the submount substrate 12.
  • the 45 ° inclined surface can be formed, for example, by anisotropic etching with a potassium hydroxide solution.
  • the internal waveguide 31 is formed along the upper surface of the submount substrate 12 and transmits light emitted from the light emitting element 4A in a direction parallel to the upper surface of the submount substrate 12.
  • the internal waveguide 31 is composed of two types of resins having different refractive indexes.
  • the internal waveguide 31 includes a core that guides light and a clad that covers and holds the core from the periphery, and is used for forming a waveguide formed on the upper surface of the submount substrate 12. It is disposed in the groove.
  • the core is made of a resin having a high refractive index
  • the clad is made of a resin having a low refractive index.
  • the sizes of the core and the clad are determined from light loss calculation based on the divergence angle of the light emitting element 4A and the light receiving diameter of the light receiving element 4B described later.
  • the internal waveguide 31 may be made of an inorganic material as long as it is a light transmissive material such as quartz.
  • the external waveguide 9 is bonded to the front end surface of the submount substrate 12 by an optical adhesive, and the internal waveguide 31 is optically coupled to the external waveguide 9 by this bonding. become. That is, the mirror portion 33 and the internal waveguide 31 constitute the waveguide of the present invention. In addition, if the distance from the mirror part 33 to the external waveguide 9 is short, there may be a small loss even if light is simply propagated in the air. In this case, the internal waveguide 31 may be omitted, and light may be directly incident on the external waveguide 9 from the mirror unit 33.
  • the film-like external waveguide 9 is excellent in flexibility, and there is no problem even if it is used for a bent portion of, for example, a mobile phone. Depending on the bending curvature, light loss may occur, but this can be reduced by increasing the refractive index difference between the core and the cladding.
  • the external waveguide 9 may be a silica fiber or a plastic fiber other than the film-like one.
  • the bonding between the front end face of the submount substrate 12 and the external waveguide 9 is performed by setting the gap between the submount substrate 12 and the external waveguide 9 to 5 to 30 ⁇ m and filling the gap with an adhesive, This is done by curing the adhesive with ultraviolet rays.
  • the gap between the submount substrate 12 and the external waveguide 9 is set to about 100 ⁇ m, an adhesive is filled, and then the gap between the submount substrate 12 and the external waveguide 9 is reduced, thereby bonding.
  • the agent can be filled without running out.
  • the basic configuration of the light-receiving side photoelectric conversion unit 1A2 is the same as that of the light-emitting side photoelectric conversion unit 1A1, and thus the detailed description is omitted, but the light receiving element is denoted by reference numeral 4B.
  • the external waveguide 9 is joined to the light emitting side photoelectric conversion unit 1A1 and the light receiving side photoelectric conversion unit 1A2, as described above, the light emitting side photoelectric conversion unit 1A1 and the light receiving side photoelectric conversion unit 1A2 are optically coupled. Will be connected.
  • the light emitting element 4A is mounted on the upper surface of the submount substrate 12 mounted on the upper surface 3c of the mount substrate 3, and the IC substrate 5 is mounted on the upper surface 3c of the mount substrate 3.
  • the connector 6 is mounted on the lower surface 3a.
  • the IC substrate 5 of the mount substrate 3 and the light emitting element 4A of the submount substrate 12 can be individually inspected. It becomes easy.
  • the light emitting element 4A is mounted not on the mount substrate 3 on which the IC substrate 5 is mounted but on the submount substrate 12, and the mirror part 33 and the internal waveguide 31 are formed on the submount substrate 12. As a result, the heat effect from the IC substrate 5 does not easily reach the light emitting element 4A, and the light emission characteristics are stabilized.
  • the submount substrate 12 can be reduced in size, the number of silicon wafers and the like can be increased, and the cost can be reduced.
  • the photoelectric conversion device can be thinned.
  • both surfaces of the mount substrate 3 can be used as mounting surfaces.
  • the area can be reduced.
  • FIG. 2 shows the photoelectric conversion apparatus 1B of the second embodiment.
  • the difference from the photoelectric conversion apparatus 1A of the first embodiment is that the IC substrate 5 is connected to the wiring pattern 36 of the mount substrate 3 by bumps 11 made of gold or solder.
  • the high frequency characteristics are more excellent than the wire bonding connection. That is, it becomes easy to achieve impedance matching.
  • FIG. 3 shows a photoelectric conversion apparatus 1C according to the third embodiment.
  • the difference from the photoelectric conversion apparatus 1A of the first embodiment is that (1) the IC substrate 5 is connected to the wiring pattern 36 of the mount substrate 3 with bumps 11 made of gold or solder, and (2) the submount.
  • the substrate 12 is inverted upside down and connected to the wiring pattern 36 of the mount substrate 3 with bumps 11 made of gold or solder.
  • the high frequency characteristics can be further improved.
  • external noise can be prevented from being applied to the wire, and the noise characteristics can be improved.
  • the electrical connection between the submount substrate 12 and the mount substrate 3 is surface mounting, the connection reliability is improved.
  • FIG. 4A shows the photoelectric conversion apparatus 1D of the fourth embodiment.
  • a slot (connector) 18 having an electrical connection terminal 15 for inserting an SD card or the like 17 is inserted into the upper surface 3c of the mount substrate 3 in place of the connector 6. It is provided.
  • the photoelectric conversion device can be thinned.
  • the electrical connection terminals 15 can be provided on the upper surface 3 c of the mount substrate 3, and the slots (connectors) 18 can be provided on the mating substrate 50.
  • FIG. 5 shows a photoelectric conversion apparatus 1E according to the fifth embodiment.
  • the difference from the photoelectric conversion apparatus 1A of the first embodiment is that the submount substrate 12 and the IC substrate 5 of the mount substrate 3 are covered with the shield cover 19. Thereby, the influence with respect to external noise can be reduced by connecting the shield cover 19 with the ground of the mount substrate 3. Moreover, it can suppress releasing self-radiation noise outside.
  • the optical transceiver 1F transmits an electrical signal between the wiring pattern 36 of the mounting substrate 3 of the light emitting photoelectric conversion unit (light projecting module) 1A1 and the wiring pattern 36 of the mounting substrate 3 of the light receiving photoelectric conversion unit (light receiving module) 1A2.
  • the optical transceiver 1F transmits an electrical signal between the wiring pattern 36 of the mounting substrate 3 of the light emitting photoelectric conversion unit (light projecting module) 1A1 and the wiring pattern 36 of the mounting substrate 3 of the light receiving photoelectric conversion unit (light receiving module) 1A2.
  • a circuit pattern 22a of a flexible substrate 22 for transmitting the signal.
  • an electrical connector for electrical signals is required. That is, for power supply, ground wiring, feedback control for stable operation of optical signal transmission, and the like.
  • the external waveguide 9 is flexible (flexible and deformable), and the mount substrate 3 of the photoelectric conversion units 1A1 and 1A2 on the light emitting side and the light receiving side is provided.
  • the wiring pattern 36 is connected by the circuit pattern 22 a of the flexible substrate 22.
  • the circuit patterns 22a and 22f are hatched for easy understanding.
  • the end portions 22b and 22c of the flexible substrate 22 of the light-emitting side and the light-receiving side photoelectric conversion units 1A1 and 1A2 are formed in the same outer shape as the mounting substrate 3 on that side. Connected to the bottom.
  • the circuit pattern 22a of the flexible substrate 22 is formed by connecting the wiring pattern 36 of the mount substrate 3 of the photoelectric conversion units 1A1 and 1A2 on the light emitting side and the light receiving side with two circuit patterns 22a. Note that the number of circuit patterns 22a is two for simplification, but the number is not limited to two.
  • the end portions 22d and 22e of the circuit pattern 22a of the flexible substrate 22 of the photoelectric conversion units 1A1 and 1A2 on the light emitting side and the light receiving side are connected to the terminals 6a of the respective electrical connectors 6.
  • a large number of circuit patterns 22 f are separately formed on the flexible substrate 22, and each circuit pattern 22 f is connected to an appropriate terminal of each electrical connector 6.
  • 22g is a through hole, and the leg portion or the like of the shield cover 19 of the fifth embodiment is inserted into the through hole 22g and connected to the ground circuit pattern 22f of the flexible substrate 22.
  • circuit patterns 22a and 22f of the flexible substrate 22 may be connected to circuits and components such as the mount substrate 3, the submount substrate 12, and the IC substrate 5.
  • the wiring pattern 36 of the mount substrate 3 of the photoelectric conversion units 1A1 and 1A2 on the light emitting side and the light receiving side is connected by the circuit pattern 22a of the flexible substrate 22 that transmits an electrical signal. This eliminates the need for an electrical connector.
  • the flexible substrate 22 and the external waveguide 9 are flexible and flexible, the degree of freedom of wiring is increased. As a result, space saving and cost reduction can be achieved, and the mounting tact of the electrical connector is not necessary in the manufacturing process.
  • the flexible substrate 22 is connected to the lower surface of the mount substrate 3, but the flexible substrate 22 can be connected to the upper surface of the mount substrate 3 as shown in FIG. 8A.
  • the flexible substrate 22 can be connected to the upper surface of the mount substrate 3 on which the submount substrate 12 is mounted, the interval t between the flexible substrate 22 and the external waveguide 9 is narrowed. Flexibility with the waveguide 9 is improved.
  • the flexible substrate 22 can be connected to both the upper surface and the lower surface of the mount substrate 3.
  • the flexible substrate 22 has two layers, the number of electrical wirings can be increased.
  • the flexible substrate 22 can be connected by being sandwiched between the mount substrates 3 (3d, 3e) formed in two layers.
  • both surfaces of the mount substrate 3 (3d, 3e) are rigid, compared to the case where either surface is the flexible substrate 22 (see FIG. 8A and FIG. 8B), components and wire bonds Since the adhesion strength of can be increased, mounting reliability is improved.
  • the flexible substrate 22 can also be used as the mount substrate 3. That is, the rigid mount substrate 3 is omitted, and the end portions 22b and 22c of the flexible substrate 22 are used as the mount substrate 3 '.
  • the thickness of the mount substrate 3 ′ can be reduced to the same thickness as that of the flexible substrate 22 as compared with the case where the mount substrate 3 is rigid.
  • substantially trapezoidal (gradient-shaped) fitting recesses 12a and 12b are formed on the upper surface of the submount substrate 12 at the left and right positions around the core 31a of the internal waveguide 31, respectively.
  • Illustration of the cladding is omitted.
  • the lower surface of the external waveguide 9 has a substantially trapezoidal shape (gradient) that can be fitted into the fitting recesses 12a and 12b of the submount substrate 12 at the left and right positions around the core 9a.
  • Shaped fitting projections 9b and 9c are formed respectively. Illustration of the cladding is omitted.
  • the fitting convex portions 9b and 9c of the external waveguide 9 are fitted into the fitting concave portions 12a and 12b of the submount substrate 12, respectively.
  • the axis can be aligned so that the core 31a of the internal waveguide 31 of the submount substrate 12 and the core 9a of the external waveguide 9 do not shift in the left-right direction (width direction).
  • the optical coupling accuracy between the internal waveguide 31 and the external waveguide 9 of the submount substrate 12 is improved.
  • the light emitting element 4A is mounted on the submount substrate 12, the internal waveguide 31 that is optically coupled to the light emitting element 4A is formed, and an electrical signal is transmitted to the light emitting element 4A on the mount substrate 3.
  • This is a unidirectional module on which an IC substrate (Drv-IC) 5 on which an IC circuit is formed is mounted.
  • the light emitting element (VCSEL) 4A and the light receiving element (PD) 4B are mounted on the submount substrate 12, and the internal waveguide 31 is optically coupled to the light emitting element 4A. Separately, an internal waveguide 40 that is optically coupled to the light receiving element 4B is formed.
  • an external waveguide 41 on the light receiving side that is optically coupled to the internal waveguide 40 is provided.
  • the photoelectric conversion device becomes a bidirectional module, so that the size can be reduced.
  • the bidirectional module can be individually inspected.
  • an IC substrate (Drv + TIA) 43 in which the IC substrates 5 and 42 are integrated may be used.
  • the external waveguides 44 may be formed by integrating the external waveguides 9 and 41 (2ch).
  • the size can be reduced.
  • An optical transceiver assembly and characteristic evaluation test method includes: 1. forming a waveguide on the submount substrate; 2. mounting an optical element on the submount substrate; 3. a step of performing a characteristic evaluation test on the submount substrate; Step of mounting connector, chip component, IC, and submount substrate on mount substrate (4-1. Especially for connector and chip component, solder reflow mounting is performed, and 4-2. IC and submount substrate are mounted. Die bond mounting with silver paste), and 5. 5. mounting the IC and terminals of the submount substrate; 6.
  • a silicon substrate is prepared as the submount substrate 12, and as shown in FIG. 13A, a core (not shown) and a clad (not shown) are formed along the upper surface of the silicon substrate 12.
  • a waveguide (internal waveguide) 31 is formed.
  • the waveguide 31 can be produced by etching.
  • the mirror part 33 is formed in the edge part 31A of the waveguide 31 which will be located under the optical element (light emitting element 4A or light receiving element 4B).
  • the mirror portion 33 can be manufactured by forming an inclined surface by anisotropic etching using, for example, a potassium hydroxide solution, and depositing gold, aluminum, or the like on the inclined surface.
  • the light emitting element 4A that emits light by converting an electric signal into an optical signal or an optical signal is converted into an electric signal on the upper surface of the submount substrate 12.
  • the light receiving element 4B to be mounted is mounted, and an electric circuit pattern (not shown) connected to the optical element 4A or 4B is formed on the submount substrate 12.
  • a semiconductor laser, an LED, or the like can be used as the light emitting element 4A.
  • a photodiode (PD) or the like can be used as the light receiving element 4B.
  • Step of performing characteristic evaluation test on submount substrate The characteristic evaluation test is performed on the submount substrate 12 provided with the optical element (light emitting element 4A or light receiving element 4B) and waveguide 31 as described above.
  • the characteristic evaluation test is performed as follows.
  • the optical power emitted from the end face 31B of the optical waveguide 31 of the submount substrate 12 is collected by the optical fiber, and the light intensity is measured by the optical power meter.
  • the light intensity is measured after fixing the optical waveguide 31 of the submount substrate 12 and the optical fiber with a jig so that the optical axes coincide with each other.
  • the characteristic evaluation test is performed by determining how much the conversion efficiency from the light power of the reference light source to the output current of the light receiving element is. That is, the attenuation of the entire module from the light input to the output current is evaluated, including the state of the waveguide, the state of the mirror, and the state of alignment between the light receiving element and the waveguide.
  • a connector 6 for example, a narrow pitch connector
  • a chip part not shown
  • Step of Die Bond Mounting IC Substrate and Submount Substrate on Mount Substrate Subsequently, as shown in FIG. 13D, the IC substrate 5 and the submount substrate 12 are mounted on the upper surface 3c of the mount substrate 3 by die bond mounting with, for example, silver paste. .
  • Step of connecting the terminals of the IC substrate and the submount substrate to the wiring pattern of the mount substrate Step of connecting the terminals of the IC substrate and the submount substrate to the wiring pattern of the mount substrate.
  • the light emitting element 4A or the light receiving element 4B is mounted by wire bonding using a wire 13 such as gold.
  • the circuit pattern (not shown) on the submount substrate 12 and the IC substrate 5 are connected to the wiring pattern (circuit) 36 of the mount substrate 3.
  • Step of sealing wiring pattern and wire with sealing resin Thereafter, the wire 13 and the wiring pattern 36 are sealed with the sealing resin 14 as shown in FIG. 13F.
  • An epoxy resin or the like can be used as the sealing resin 14.
  • Step of performing characteristic evaluation test for light projecting module and light receiving module The characteristic evaluation test is performed for the light projecting module 1A1 and the light receiving module 1A2 manufactured as described above. In addition, what mounted the light emitting element 4A as an optical element is called light projection module 1A1, and what mounted the light receiving element 4B is called light receiving module 1A2.
  • the characteristic evaluation test is performed as follows.
  • a characteristic evaluation test of each module is performed using the reference module and the optical fiber 24.
  • a reference light receiving module whose characteristics are already known is used.
  • a reference light emitting module whose characteristics are already known. Is used.
  • each module is fitted with a connector (socket) 26 attached to the evaluation board 23 and a connector (header) 6 of each module.
  • a circuit pattern (not shown) is formed on the evaluation substrate 23 and connected to a connector (socket) terminal.
  • a power supply voltage and an electric signal are input to the light projecting module 1A1 via the evaluation board 23.
  • the optical signal output from the end face of the optical waveguide of the submount substrate of the light projecting module 1A1 is received by the reference light receiving module via the optical fiber 24, and is received by the reference light receiving module. Convert to signal.
  • the characteristics of the light projecting module 1A1 are evaluated by comparing the waveform of the electrical signal with the electrical signal input to the reference light projecting module.
  • a power supply voltage is supplied to the light receiving module 1A2 via the evaluation substrate 23.
  • the optical signal output by the reference light projecting module is input to the optical waveguide end surface of the submount substrate of the light receiving module 1A2 via the optical fiber 24.
  • the light receiving module 1A2 converts the optical signal into an electrical signal and outputs it.
  • the signal is connected to the oscilloscope via the evaluation board 23, and the waveform is measured.
  • the characteristics of the light receiving module 1A2 are evaluated by comparing the waveform of the electric signal with the electric signal input to the reference light projecting module.
  • an optical waveguide film (external waveguide) 25 is bonded to the end face 31B of the internal waveguide 31 of the submount substrate 12 to The film 25 is optically connected to the internal waveguide 31.
  • Step of performing characteristic evaluation test on optical transceiver including light projecting module, light receiving module, and optical waveguide film connecting them.
  • Optical projecting module 1A1 and light receiving module 1A2 are optically coupled with optical waveguide film 25 as described above.
  • a characteristic evaluation test is performed to check whether the optical transceiver 1F operates correctly.
  • Each module 1A1, 1A2 of the optical transceiver 1F is attached to the evaluation board 23 by fitting the connector (socket) 26 attached to the evaluation board 23 and the connector (header) 6 of each module as shown in FIG. 13J.
  • a circuit pattern (not shown) connected to the connector (socket) 26 is formed on the evaluation substrate 23.
  • a power supply voltage is supplied to the light projecting module 1A1 and the light receiving module 1A2 via the evaluation substrate 23.
  • an electrical signal is input to the light projecting module 1A1 via the evaluation substrate 23.
  • the electrical signal output from the light receiving module 1A2 is connected to the oscilloscope via the evaluation board 23, and the waveform is measured.
  • the characteristics of the optical transceiver are evaluated by comparing the waveform of the electrical signal input from the evaluation board 23 with the waveform of the electrical signal displayed on the oscilloscope, and further evaluating the attenuation factor and the like.
  • the characteristic evaluation of the optical transceiver it is confirmed whether the optical axis between the light projecting module and the optical waveguide film or the optical axis between the light receiving module and the optical waveguide film is not shifted.
  • the IC substrate (signal processing unit) 5 of the mount substrate 3 and the light of the submount substrate 12 The elements 4A and 4B can be individually inspected. Therefore, even if one of the optical elements 4A, 4B and the signal processing unit 5 is defective, only one of the mount substrate 3 and the submount substrate 12 is defective, so that the entire substrate is not lost. , Improve the yield.

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Abstract

　光素子と信号処理部とを個別に検査することができ、いずれかが不良であっても、基板全体がロスにならず、信号処理部からの熱影響が光素子に及ばないようにした光電気変換装置を提供する。マウント基板３の上にサブマウント基板１２を実装し、電気信号を光信号に変換して発光するまたは受光して光信号を電気信号に変換する光素子（発光素子）４Ａを、サブマウント基板１２に実装する。そして、光素子４Ａに電気信号を送信するまたは光素子４Ａから電気信号を受信するための信号処理部（ＩＣ基板）５と、外部の電気接触端子を着脱可能なコネクタ６とを、マウント基板３に実装する。

Description

光電気変換装置
　本発明は、光素子を備えた光電気変換装置に関するものである。
　従来の光電気変換装置としては、電気信号を光信号にまたは光信号を電気信号に変換する光素子と、この光素子に電気信号を送信するまたは光素子から電気信号を受信するためのＩＣ回路（信号処理部）と、が同一の基板（マウント基板）に形成されたものが知られている（特許文献１参照）。以下では、発光素子と受光素子とを、単に光素子と言うことがある。
特開２００７－２４１２１１号公報
　しかしながら、基板に、光素子と信号処理部（ＩＣ回路若しくはＩＣ基板）とが実装されているような場合、光素子と信号処理部とを個別に検査することが困難であるという問題がある。
　また、光素子と信号処理部のいずれかが不良であった場合でも、光素子と信号処理部が設けられた基板全体を取り替える必要があり、歩留まりが小さいという問題があった。
　さらに、信号処理部からの熱が光素子の発光特性や受光特性に影響をもたらす場合には、熱影響が及ばないようにしなければならない。
　本発明は、このような事情に鑑み、光素子と信号処理部とを個別に検査することができ、いずれかが不良であっても、基板全体がロスにならないようにした光電気変換装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本願第１発明は、マウント基板と、該マウント基板の上に実装されたサブマウント基板と、該サブマウント基板に実装され、電気信号を受信して光信号に変換して発光する又は光信号を受光して電気信号に変換する光素子と、前記マウント基板に実装され、前記光素子に電気信号を送信する又は前記光素子から電気信号を受信する信号処理部と、前記マウント基板に形成されるとともに、前記信号処理部に接続される、外部の電気接続端子と脱着可能なコネクタと、を備え、前記光素子を前記サブマウント基板上に形成し、一方前記信号処理部を前記マウント基板上に形成して、前記光素子と前記信号処理部とが別離に設けられることを特徴とする光電気変換装置を提供するものである。
　また、本願に係る光電気変換装置は、上記構成において、前記マウント基板の面のうち、前記サブマウント基板が実装される面と反対の面に、前記コネクタが実装若しくは形成されていることが好ましい。
　また、本願に係る光電気変換装置は、上記構成において、前記マウント基板の面のうち、前記サブマウント基板が実装される面に、前記コネクタが実装若しくは形成されていることが好ましい。
　さらに、本願に係る光電気変換装置は、上記構成において、前記サブマウント基板とマウント基板とが、ワイヤーボンディングにより電気的に接続されることが好ましい。
　また、別の態様としては、前記サブマウント基板とマウント基板とが、面実装により電気的に接続される。面実装としては、例えばフリップチップ実装、リフロー実装等が挙げられる。
　また、本願に係る光電気変換装置は、上記構成において、前記サブマウント基板が、外部導波路と接続する導波路と、該導波路と光素子を結合するためのミラー部と、を備えることが好ましい。
　また、本願に係る光電気変換装置は、上記構成において、前記サブマウント基板は、上記外部導波路と上記導波路とを光結合するために位置合わせする嵌合部を備えることが好ましい。
　また、本願に係る光電気変換装置は、上記構成において、前記サブマウント基板が、光素子として、実装された発光素子と受光素子とを備えることが好ましい。
　また、本発明は、別の態様として、上記光電気変換部を発光用として用いた発光側光電気変換部と、一方受光用として用いた受光側光電気変換部と、これら両部の導波路を接続する変形可能な外部導波路と、これら両部のマウント基板を接続する配線パターンと、を備える、光トランシーバーであって、当該配線パターンは、電気信号を伝達するフレキシブル基板の回路パターンにより接続されていることを特徴とする。
　また、本願に係る光トランシーバーは、上記構成において、前記フレキシブル基板は、マウント基板の面のうち、サブマウント基板が実装される面およびその反対の面の少なくとも一方の面に接続している構成とすることができる。
　さらに、本願に係る光トランシーバーは、上記構成において、前記フレキシブル基板は、２層に形成されたマウント基板の間に挟まれて接続されている構成とすることができる。
　また、本願に係る光トランシーバーは、上記構成において、前記フレキシブル基板がマウント基板を兼ねている構成とすることができる。
　また、本発明の第２発明に係る光トランシーバーの組立及び特性評価試験方法は、サブマウント基板に導波路を形成する工程と、
　前記サブマウント基板に光素子を実装する工程と、
　当該サブマウント基板について特性評価試験を実行する工程と、
　マウント基板に、コネクタ、チップ部品、ＩＣ、及び前記サブマウント基板を実装する工程と、
　前記ＩＣ及び前記サブマウント基板の端子を前記マウント基板上の回路と接続する工程と、
　前記ＩＣ及びワイヤーを封止樹脂により封止する工程と、
　投光モジュール、受光モジュールそれぞれ別に特性評価試験を実行する工程と、
　光導波路フィルムをサブマウント基板に接着する工程と、
　上記投光モジュールと上記受光モジュールとこれらを連結する光導波路フィルムとを含んでなる光トランシーバーについて特性評価試験を実行する工程と、を備えることを特徴とする。
　本願第１発明によれば、マウント基板の上に実装するサブマウント基板に、光素子を実装するとともに、マウント基板に、信号処理部とコネクタとを実装したものである。すなわち、光素子をサブマウント基板上に形成し、一方信号処理部をマウント基板上に形成して、当該光素子と信号処理部とを別離に設けている。これにより、マウント基板の上にサブマウント基板を実装する前に、マウント基板の信号処理部と、サブマウント基板の光素子とは、個別に検査することが容易になる。
　また、光素子と信号処理部のいずれかが不良である場合には、マウント基板またはサブマウント基板の一方が不良となるだけであるので、基板全体がロスにならなくなる。
　さらに、信号処理部を実装したマウント基板では無く、サブマウント基板に光素子が実装されているから、信号処理部からの熱影響が光素子に及びにくくなって、発光特性が安定するようになる。
　また、サブマウント基板は、サイズを小さくできるので、シリコンウェハ等からの取数が増えて、低コスト化が可能になる。
　また、マウント基板の面のうち、サブマウント基板が実装される面と反対の面に、コネクタが実装若しくは形成されていることにより、マウント基板の両面を実装面若しくは形成面として利用できるので、光電気変換装置の実装・形成面積を低減できるようになる。
　また、マウント基板の面のうち、サブマウント基板が実装される面に、コネクタが実装若しくは形成されていることにより、光電気変換装置の薄型化が可能となる。
　また、サブマウント基板とマウント基板とが、ワイヤーボンディングにより電気的に接続されていることにより、接続の信頼性が向上するようになる。
　また、サブマウント基板とマウント基板とが、面実装により電気的に接続されることにより、接続の信頼性が向上するようになる。また、リフロー等により一括接続が可能となり、工数を短縮できるようになる。
　また、サブマウント基板内に、外部導波路と接続する導波路と、該導波路と光素子を結合するためのミラー部と、を備えることにより、光電気変換装置の薄型化が可能となる。
　また、サブマウント基板は、外部導波路と導波路とを光結合するために位置合わせする嵌合部を備えることにより、サブマウント基板の導波路と外部導波路との光結合精度を向上させることができる。
　また、サブマウント基板が、光素子として、実装された発光素子と受光素子とを備えることにより、光電気変換装置が双方向モジュールとなるので、小型化が可能になる。また、双方向モジュールは、個別に検査が可能となる。
　本願に係る光トランシーバーによれば、両部のマウント基板の配線パターンを、電気信号を伝達するフレキシブル基板の回路パターンで接続することにより、電気コネクタが不要となる。また、フレキシブル基板と外部導波路は、フレキシブルで屈曲性があるために、配線の自由度が高くなる。これらにより、省スペース、コストダウン、電気コネクタの実装タクトが不要となる。従来の構成では、発光側光電気変換部と受光側光電気変換部との間で光信号と電気信号とを伝送する際、光信号用の光コネクタ（外部導波路）と別に、電気信号用の電気コネクタが必要であった。
　また、上記光トランシーバーにおいて、フレキシブル基板が、マウント基板の面のうち、サブマウント基板が実装される面およびその反対の面の少なくとも一方の面に接続されていることにより、フレキシブル基板と外部導波路との間隔が狭くなるので、フレキシブル基板と外部導波路との屈曲性がよくなる。また、フレキシブル基板をサブマウント基板が実装される面およびその反対の面の双方に接続すれば、フレキシブル基板が２層となるので、電気配線数を増やすことができる。
　また、フレキシブル基板は、２層に形成された一対のマウント基板の間に挟まれて接続されていることにより、マウント基板の両面がリジッドとなるため、いずれかの面がフレキシブル基板となる場合と比較して、部品やワイヤボンドの密着強度が大きくとれるので、実装信頼性がよくなる。
　また、フレキシブル基板がマウント基板を兼ねていることにより、マウント基板をリジッドなものを用いる場合と比較して、マウント基板の厚みをフレキシブル基板と同じ厚さまで薄くできる。
　また、本願第２発明に係る光トランシーバーの組立及び特性評価試験方法によれば、マウント基板の上にサブマウント基板を実装する前に、マウント基板の信号処理部と、サブマウント基板の光素子とは、個別に検査することができる。そのため、光素子と信号処理部のいずれかが不良であっても、マウント基板またはサブマウント基板の一方が不良となるだけであるので、基板全体がロスになることはなく、歩留まりが向上する。
本発明の第１実施形態に係る光電気変換装置およびこの光電気変換装置が接続される配線基板の概略構成図である。 本発明の第２実施形態の光電気変換装置の発光側光電気変換部の要部断面側面図である。 本発明の第３実施形態の光電気変換装置の発光側光電気変換部の要部断面側面図である。 本発明の第４実施形態の光電気変換装置の発光側光電気変換部の要部断面側面図である。 本発明の第４実施形態の別の態様に係る発光側光電気変換部の要部断面側面図である。 本発明の第５実施形態の光電気変換装置の発光側光電気変換部の要部断面側面図である。 第１実施形態に係る発光側光電気変換部の平面図である。 本発明の第６実施形態に係る光電気変換装置の側面図である。 本発明の第６実施形態に係る光電気変換装置の底面図である。 本発明の第６実施形態に係る光電気変換装置の変形例の側面図である。 本発明の第６実施形態に係る光電気変換装置の変形例の側面図である。 本発明の第６実施形態に係る光電気変換装置の変形例の側面図である。 本発明の第６実施形態に係る光電気変換装置の変形例の側面図である。 外部導波路の嵌合形状の斜視図である。 サブマウント基板の嵌合形状の斜視図である。 図９Ａにおける外部導波路と図９Ｂにおけるサブマウント基板との嵌合状態を示した平面図である。 １ｃｈの外部導波路で双方向モジュールとした発光側光電気変換部の平面図である。 １ｃｈの外部導波路で双方向モジュールとした発光側光電気変換部の平面図である。 ２ｃｈの外部導波路で双方向モジュールとした発光側光電気変換部の平面図である。 ２ｃｈの外部導波路で双方向モジュールとした発光側光電気変換部の平面図である。 光トランシーバーの組立及び特性評価試験方法の工程図であって、サブマウント基板に導波路を形成する工程を示している。 光トランシーバーの組立及び特性評価試験方法の工程図であって、サブマウント基板に光素子を実装する工程及びサブマウント基板について特性評価試験を実行する工程を示している。 光トランシーバーの組立及び特性評価試験方法の工程図であって、マウント基板に、コネクタ、およびチップ部品をはんだリフロー実装する工程を示している。 光トランシーバーの組立及び特性評価試験方法の工程図であって、マウント基板にＩＣ基板およびサブマウント基板をダイボンド実装する工程を示している。 光トランシーバーの組立及び特性評価試験方法の工程図であって、ＩＣ基板及びサブマウント基板の端子をマウント基板の配線パターンに接続して実装する工程を示している。 光トランシーバーの組立及び特性評価試験方法の工程図であって、配線パターン及びワイヤーを封止樹脂により封止する工程を示している。 光トランシーバーの組立及び特性評価試験方法の工程図であって、光トランシーバーを構成する各モジュールの特性評価試験を行う工程を示している。 光トランシーバーの組立及び特性評価試験方法の工程図であって、光トランシーバーを構成する各モジュールの特性評価試験を行う工程を示している。 光トランシーバーの組立及び特性評価試験方法の工程図であって、光導波路フィルムをサブマウント基板に接着する工程を示している。 光トランシーバーの組立及び特性評価試験方法の工程図であって、光トランシーバーの特性評価工程を示している。
符号の説明
　１Ａ～１Ｅ　光電気変換装置
　１Ｆ　光トランシーバー
　１Ａ１　発光側光電気変換部（発光モジュール）
　１Ａ２　受光側光電気変換部（受光モジュール）
　２　　配線基板
　３　　マウント基板
　３ａ　下面
　３ｃ　上面
　３１　内部導波路（導波路）
　３３　ミラー部
　３６　配線パターン
　４Ａ　発光素子（光素子）
　４Ｂ　受光素子（光素子）
　５　　ＩＣ基板（信号処理部）
　６　　電気コネクタ
　７　　電気コネクタ
　９　　外部導波路
　１２　サブマウント基板
　２２　フレキシブル基板
　以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
　図１に、本発明の第１実施形態に係る光電気変換装置１Ａを示す。この光電気変換装置１Ａは、発光側光電気変換部（Ｅ／Ｏモジュールともいう）１Ａ１と受光側光電気変換部（Ｏ／Ｅモジュールともいう）１Ａ２とを備えている。発光側光電気変換部１Ａ１は、一方（図１では左側）の配線基板２に電気コネクタ（以下、単にコネクタという）６，７の嵌合によって装着される。受光側光電気変換部１Ａ２は、他方（図１では右側）の配線基板２にコネクタ６，７の嵌合によって装着される。
さらに、光電気変換装置１Ａは、変換部１Ａ１，１Ａ２を光学的に連結する外部導波路９を備えている。
　なお、本明細書では、図１の上下方向を光電気変換装置１Ａの上下方向、図１の紙面と直交する方向を光電気変換装置１Ａの左右方向というとともに、発光側光電気変換部１Ａ１に対しては図１の右側を前方、左側を後方といい、受光側光電気変換部１Ａ２に対しては図１の左側を前方、右側を後方という。
　図６にも示すように、発光側光電気変換部１Ａ１は、平面視で前後方向に延びる長方形状をなすマウント基板３を備えている。
　このマウント基板３の上面３ｃの前側部には、サブマウント基板１２が設けられている。このマウント基板３の上面３ｃにサブマウント基板１２の下面が接着剤等で実装されている。このサブマウント基板１２の上面には、電気信号を光信号に変換して発光する発光素子４Ａが実装されているとともに、発光素子４Ａと光学的に結合する内部導波路３１が形成されている。
　サブマウント基板１２の上面には、発光素子４Ａの真下となる位置に、発光素子４Ａが発光する光の光路を略９０°変換するミラー部３３が形成されている。この発光素子４Ａと光学的に結合する内部導波路３１は、ミラー部３３からサブマウント基板１２の前端面まで延びるように形成されている。
　さらに、マウント基板３の上面３ｃの後側部には、発光素子４Ａに電気信号を送信するためのＩＣ回路が形成されたＩＣ基板（信号処理部）５が実装されている。
　また、マウント基板３の下面３ａには、コネクタ６が実装されている。
　マウント基板３の上面３ｃには、発光素子４Ａの駆動用電源ラインや信号ライン等の配線パターン３６が形成されている。
　前記発光素子４Ａとしては、半導体レーザーであるＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ｃａｖｉｔｙ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｌａｓｅｒ）が採用されている。なお、発光素子４Ａとしては、ＬＥＤ等も採用可能である。しかし、ＬＥＤ等は指向性がなく、内部導波路３１に光結合する割合が小さいので、光の効率に余裕があることが条件となり、発光素子４ＡとしてＬＥＤ等を採用した場合には低価格という点で有利である。
　前記ＩＣ基板５は、ＶＣＳＥＬを駆動させるドライバＩＣである。そして、発光素子４ＡおよびＩＣ基板５は、金等のワイヤー１３でマウント基板３の配線パターン３６に接続されている（ワイヤーボンディング）。なお、ワイヤー１３や配線パターン３６は、封止樹脂１４により封止されている。
　サブマウント基板１２は、実装時の熱の影響や使用環境による応力の影響を避けるために、剛性が必要である。また、光伝送の場合は、発光素子から受光素子までの光伝送効率を低下させないために、光素子を高精度に実装することや使用中の熱影響による位置変動を極力抑制することが好ましい。このため、サブマウント基板１２としては、シリコン基板が採用されている。また、サブマウント基板１２は、発光素子４Ａと線膨張係数の近い材料で構成されていることが好ましく、シリコン以外には、ＶＣＳＥＬ材料と同系統のＧａＡｓ等の化合物半導体で構成されていてもよい。または、線膨張係数や熱伝導率の良い材料として窒化アルミや窒化ケイ素等のセラミックス材料でもよい。
　ミラー部３３は、サブマウント基板１２をエッチングすることにより形成した４５°傾斜面に金やアルミニウムを蒸着することにより形成することができる。なお、４５°傾斜面は、例えば水酸化カリウム溶液による異方性エッチングにより形成することができる。
　内部導波路３１は、サブマウント基板１２の上面に沿って形成されており、発光素子４Ａが発光する光をサブマウント基板１２の上面と平行な方向に伝送するものである。この内部導波路３１は、屈折率の異なる２種類の樹脂から構成されている。
　具体的には、内部導波路３１は、光を導波するコアと、このコアを周囲から覆って保持するクラッドとで構成されており、サブマウント基板１２の上面に形成された導波路形成用溝内に配設されている。コアは屈折率の高い樹脂からなり、クラッドは屈折率の低い樹脂からなっている。コアおよびクラッドのサイズは、発光素子４Ａの発散角度と後述する受光素子４Ｂの受光径等による光損失計算から決定される。なお、内部導波路３１は、樹脂以外にも石英等の光透過性のある材料であれば無機材料で構成されていてもよい。
　サブマウント基板１２の前端面には、外部導波路９が光学用接着剤によって接合されるようになっており、この接合により、内部導波路３１は外部導波路９と光学的に結合されるようになる。すなわち、ミラー部３３および内部導波路３１によって、本発明の導波路が構成される。なお、ミラー部３３から外部導波路９までの距離が短ければ、単に空気中に光を伝搬させるようにしても損失が少ない場合がある。この場合には、内部導波路３１を省略して、ミラー部３３から外部導波路９に直接光を入射させるようにしてもよい。
　外部導波路９は、樹脂光導波路を薄型化したフレキシブルなフィルム状のものを用いた方が取り扱い上便利である。つまり、フィルム状の外部導波路９であれば、屈曲性に優れており、例えば携帯電話等の折り曲げ部に使用しても問題ない。折り曲げの曲率によっては光の損失が発生することもあるが、これはコアとクラッドの屈折率差を大きくすることによって低減させることが可能である。なお、外部導波路９としては、フィルム状のもの以外でも、石英系ファイバやプラスチックファイバであってもよい。
　サブマウント基板１２の前端面と外部導波路９との接合は、具体的には、サブマウント基板１２と外部導波路９との隙間を５～３０μｍにし、その隙間に接着剤を充填して、紫外線により接着剤を硬化させることにより行う。または、サブマウント基板１２と外部導波路９との隙間を１００μｍ程度にしたときに接着剤を充填し、その後にサブマウント基板１２と外部導波路９との隙間を小さくするようにすれば、接着剤を不足することなく充填することができる。
　受光側光電気変換部１Ａ２の基本的な構成は、発光側光電気変換部１Ａ１と同様であるため、詳細な説明は省略するが、受光素子は、符号４Ｂで示している。
　そして、発光側光電気変換部１Ａ１および受光側光電気変換部１Ａ２に、上述したように外部導波路９を接合すれば、発光側光電気変換部１Ａ１と受光側光電気変換部１Ａ２とが光学的に連結されるようになる。
　第１実施形態の光電気変換装置１Ａでは、マウント基板３の上面３ｃに実装するサブマウント基板１２の上面に、発光素子４Ａを実装するとともに、マウント基板３の上面３ｃにＩＣ基板５を実装し、下面３ａにコネクタ６を実装したものである。
　これにより、マウント基板３の上面３ｃにサブマウント基板１２を実装する前に、マウント基板３のＩＣ基板５と、サブマウント基板１２の発光素子４Ａとをそれぞれ単独で検査できるので、個別に検査することが容易になる。
　また、発光素子４ＡとＩＣ基板５のいずれかが不良であっても、マウント基板３またはサブマウント基板１２の一方が不良となるだけであるので、基板全体を取り替える必要はなく、ロスが減らせる。
　さらに、発光素子４Ａが、ＩＣ基板５を実装したマウント基板３ではなく、サブマウント基板１２に実装され、サブマウント基板１２の上部にミラー部３３および内部導波路３１が形成されている。これにより、ＩＣ基板５からの熱影響が発光素子４Ａに及びにくくなって、発光特性が安定するようになる。
　また、サブマウント基板１２は、サイズを小さくできるので、シリコンウェハ等からの取数が増えて、低コスト化が可能になる。
　さらにまた、サブマウント基板１２に内部導波路３１とミラー部３３とを形成することにより、光電気変換装置の薄型化が可能となる。
　また、マウント基板３のサブマウント基板１２が実装される上面３ｃと反対の下面３ａに、コネクタ６を実装することで、マウント基板３の両面を実装面として利用できるので、光電気変換装置の実装面積を低減できるようになる。
　さらに、サブマウント基板１２側とマウント基板３側の電気的接続がワイヤーボンディングであるので、接続の信頼性が向上するようになる。
　図２は、第２実施形態の光電気変換装置１Ｂである。第１実施形態の光電気変換装置１Ａと相違する点は、ＩＣ基板５を金または半田からなるバンプ１１でマウント基板３の配線パターン３６に接続したことである。このように、ＩＣ基板５を金または半田からなるバンプ１１でマウント基板３の配線パターン３６に接続することで、ワイヤーボンディング接続するよりも高周波特性に優れるようになる。すなわち、インピーダンス整合が取り易くなる。
　図３は、第３実施形態の光電気変換装置１Ｃである。第１実施形態の光電気変換装置１Ａと相違する点は、（１）ＩＣ基板５は、金または半田からなるバンプ１１でマウント基板３の配線パターン３６に接続したことと、（２）サブマウント基板１２は、上下逆向きに反転されて、金または半田からなるバンプ１１でマウント基板３の配線パターン３６に接続したことである。
　このように、ワイヤーボンディング接続を全て無くすることにより、さらに高周波特性を向上させることができる。また、ワイヤーに外部ノイズが印加されることが防止でき、ノイズ特性にも優れるようになる。また、サブマウント基板１２とマウント基板３との電気的接続が面実装であるので、接続の信頼性が向上するようになる。
　図４Ａは、第４実施形態の光電気変換装置１Ｄである。第１実施形態の光電気変換装置１Ａと相違する点は、コネクタ６に代えて、マウント基板３の上面３ｃに、ＳＤカード等１７を差し込むための電気接続端子１５を有するスロット（コネクタ）１８を設けたことである。これにより、マウント基板３の上面（片面）３ｃにサブマウント基板１２とスロット（コネクタ）１８とを実装するので、光電気変換装置の薄型化が可能となる。なお、図４Ｂに示すように、マウント基板３の上面３ｃに、電気接続端子１５を設けるとともに、相手の基板５０にスロット（コネクタ）１８を設けることもできる。
　図５は、第５実施形態の光電気変換装置１Ｅである。第１実施形態の光電気変換装置１Ａと相違する点は、マウント基板３のサブマウント基板１２やＩＣ基板５をシールドカバー１９でカバーしたことである。これにより、シールドカバー１９をマウント基板３のグランドと接続することで、外部ノイズに対する影響を低減することができる。また、自己放射ノイズを外部に放出することを抑制できる。
　図７Ａ、及び図７Ｂは、第６実施形態に係る光トランシーバー１Ｆの側面図と平面図である。光トランシーバー１Ｆは、発光側光電気変換部（投光モジュール）１Ａ１のマウント基板３の配線パターン３６と受光側光電気変換部（受光モジュール）１Ａ２のマウント基板３の配線パターン３６とを、電気信号を伝達するフレキシブル基板２２の回路パターン２２ａで接続して形成されている。
　すなわち、発光側光電気変換部１Ａ１と受光側光電気変換部１Ａ２との間で光信号と電気信号とを伝送する際、光信号用の光コネクタ（外部導波路９）と別に、図１には具体的に図示していないが、電気信号用の電気コネクタが必要であった。つまり、電源供給、グランド配線、光信号の伝達を安定動作せるためのフィードバック制御等のためである。
　これに対して、第６実施形態の光トランシーバー１Ｆでは、外部導波路９はフレキシブル（柔軟性を有し変形可能）とし、発光側と受光側の光電気変換部１Ａ１，１Ａ２のマウント基板３の配線パターン３６を、フレキシブル基板２２の回路パターン２２ａで接続している。なお、回路パターン２２ａ，２２ｆの部分は、分かりやすくするために、ハッチングで表示している。
　具体的には、発光側と受光側の光電気変換部１Ａ１，１Ａ２のフレキシブル基板２２の端部２２ｂ，２２ｃは、その側のマウント基板３と同じ外形状に形成されて、各マウント基板３の下面に接続している。
　また、フレキシブル基板２２の回路パターン２２ａは、図７Ｂでは、発光側と受光側の光電気変換部１Ａ１，１Ａ２のマウント基板３の配線パターン３６を、２本の回路パターン２２ａで接続している。なお、回路パターン２２ａは、簡略化のために２本としたが、２本に限られるものではない。
　また、発光側と受光側の光電気変換部１Ａ１，１Ａ２のフレキシブル基板２２の回路パターン２２ａの端部２２ｄ，２２ｅは、各電気コネクタ６の端子６ａに接続している。フレキシブル基板２２には、別に多数の回路パターン２２ｆが形成されて、各回路パターン２２ｆは、各電気コネクタ６の適宜な端子に接続している。なお、２２ｇはスルーホールであり、第５実施形態のシールドカバー１９の脚部等を当該スルーホール２２ｇに差し込んで、フレキシブル基板２２のグランド用回路パターン２２ｆと接続している。
　また、フレキシブル基板２２の回路パターン２２ａ，２２ｆは、マウント基板３、サブマウント基板１２、ＩＣ基板５等の回路や部品に接続してもよい。
　第６実施形態の光トランシーバー１Ｆであれば、発光側と受光側の光電気変換部１Ａ１，１Ａ２のマウント基板３の配線パターン３６を、電気信号を伝達するフレキシブル基板２２の回路パターン２２ａで接続することにより、電気コネクタが不要となる。
　また、フレキシブル基板２２と外部導波路９は、フレキシブルで屈曲性があるために、配線の自由度が高くなる。これらにより、省スペース、コストダウンが図れ、製造工程上では、電気コネクタの実装タクトが不要となる。
　図７Ａ及び図７Ｂでは、フレキシブル基板２２をマウント基板３の下面に接続したが、図８Ａのように、フレキシブル基板２２をマウント基板３の上面に接続することができる。
　このようにすれば、フレキシブル基板２２をサブマウント基板１２が実装されるマウント基板３の上面に接続できるから、フレキシブル基板２２と外部導波路９との間隔ｔが狭くなるので、フレキシブル基板２２と外部導波路９との屈曲性がよくなる。
　また、図８Ｂのように、フレキシブル基板２２は、マウント基板３の上面と下面の双方に接続することができる。
　このようにすれば、フレキシブル基板２２が２層となるので、電気配線数を増やすことができる。
　さらに、図８Ｃのように、フレキシブル基板２２は、２層に形成したマウント基板３（３ｄ，３ｅ）の間に挟んで接続することができる。
　このようにすれば、マウント基板３（３ｄ，３ｅ）の両面がリジッドとなるため、いずれかの面がフレキシブル基板２２となる場合〔図８Ａ、図８Ｂ参照〕と比較して、部品やワイヤボンドの密着強度が大きくとれるので、実装信頼性がよくなる。
　さらにまた、図８Ｄのように、フレキシブル基板２２をマウント基板３に兼用することができる。すなわち、リジッドなマウント基板３を省略して、フレキシブル基板２２の端部２２ｂ，２２ｃをマウント基板３´として利用するのである。
　このようにすれば、マウント基板３をリジッドなものを用いる場合と比較して、マウント基板３´の厚みをフレキシブル基板２２と同じ厚さまで薄くできる。
　前記各実施形態において、サブマウント基板１２の内部導波路３１と外部導波路９とを光結合するために位置合わせする嵌合形状を形成することが好ましい。
　すなわち、図９Ｂに示すように、サブマウント基板１２の上面には、内部導波路３１のコア３１ａを中心にした左右位置に、略台形状（勾配状）の嵌合凹部１２ａ，１２ｂがそれぞれ形成されている。なお、クラッドの図示は省略している。
　また、図９Ａに示すように、外部導波路９の下面には、コア９ａを中心にした左右位置に、サブマウント基板１２の各嵌合凹部１２ａ，１２ｂに嵌り合い可能な略台形状（勾配状）の嵌合凸部９ｂ，９ｃがそれぞれ形成されている。なお、クラッドの図示は省略している。
　そして、図１０に示すように、サブマウント基板１２の各嵌合凹部１２ａ，１２ｂに、外部導波路９の各嵌合凸部９ｂ，９ｃをそれぞれ嵌め合わせる。
　これにより、サブマウント基板１２の内部導波路３１のコア３１ａと、外部導波路９のコア９ａとが、互いに左右方向（幅方向）にずれないように、軸心を位置合わせすることができる。この結果、サブマウント基板１２の内部導波路３１と外部導波路９との光結合精度が向上するようになる。
　前記各実施形態は、サブマウント基板１２に発光素子４Ａを実装し、発光素子４Ａと光学的に結合する内部導波路３１を形成するとともに、マウント基板３に、発光素子４Ａに電気信号を送信するためのＩＣ回路が形成されたＩＣ基板（Ｄｒｖ－ＩＣ）５を実装した単方向モジュールであった。
　これに対して、図１１Ａに示すように、サブマウント基板１２に発光素子（ＶＣＳＥＬ）４Ａと受光素子（ＰＤ）４Ｂとを実装するとともに、発光素子４Ａと光学的に結合する内部導波路３１とは別に、受光素子４Ｂと光学的に結合する内部導波路４０を形成する。
　また、発光側の外部導波路９とは別に、内部導波路４０と光結合する受光側の外部導波路４１を設ける。
　さらに、マウント基板３には、ＩＣ基板（Ｄｒｖ－ＩＣ）５とは別に、受光素子４Ｂからの電気信号を受信するためのＩＣ回路が形成されたＩＣ基板（ＴＩＡ…トランス・インピーダンス・アンプ）４２を実装する。
　このようにして、発光素子４Ａと受光素子４Ｂとを同一のサブマウント基板１２に実装することで、光電気変換装置が双方向モジュールとなるので、小型化が可能になる。また、双方向モジュールは、個別に検査が可能となる。なお、図１１Ｂのように、ＩＣ基板５，４２を一体化したＩＣ基板（Ｄｒｖ＋ＴＩＡ）４３とすることもできる。
　また、図１１Ａに対応する図１２Ａと、図１１Ｂに対応する図１２Ｂそれぞれに示すように、外部導波路９，４１を一体化（２ｃｈ化）した外部導波路４４とすることもできる。
　このようにして、集積化したＩＣ基板（Ｄｒｖ＋ＴＩＡ）４３や外部導波路４４を設ければ、小型化が可能となる。
　続いて、本発明に係る光トランシーバーの組立及び特性評価試験方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
　図１３Ａ～図１３Ｊは、光トランシーバーの組立及び特性評価試験方法の工程図である。本発明に係る光トランシーバーの組立及び特性評価試験方法は、１．サブマウント基板に導波路を形成する工程と、２．前記サブマウント基板に光素子を実装する工程と、３．当該サブマウント基板について特性評価試験を実行する工程と、４．マウント基板に、コネクタ、チップ部品、ＩＣ、及び前記サブマウント基板を実装する工程（４－１．特にコネクタ、およびチップ部品については、はんだリフロー実装を行い、４－２．ＩＣおよびサブマウント基板については、銀ペーストでダイボンド実装を行う）と、５．前記ＩＣ及び前記サブマウント基板の端子を実装する工程と、６．配線パターン及びワイヤーを封止樹脂により封止する工程と、７．投光モジュール、受光モジュールそれぞれ別に特性評価試験を実行する工程と、８．光導波路フィルムをサブマウント基板に接着する工程と、９．上記投光モジュールと上記受光モジュールとこれらを連結する光導波路フィルムとを含んでなる光トランシーバーについて特性評価試験を実行する工程と、を備えることを特徴とする。以下、各工程について説明する。
１．サブマウント基板に導波路を形成する工程
　まず、サブマウント基板１２としてシリコン基板を用意し、図１３Ａに示すように、当該シリコン基板１２の上面に沿ってコア（不図示）とクラッド（不図示）とからなる導波路（内部導波路）３１を形成する。導波路３１は、エッチングにより作製することができる。そして、光素子（発光素子４Ａ若しくは受光素子４Ｂ）の下方に位置することとなる、導波路３１の端部３１Ａにミラー部３３を形成する。ミラー部３３は、上述のように、例えば水酸化カリウム溶液による異方性エッチングにより傾斜面を形成し、該傾斜面に金やアルミニウム等を蒸着することにより作製することができる。
２．サブマウント基板に光素子を実装する工程
　続いて、図１３Ｂに示すように、サブマウント基板１２の上面に、電気信号を光信号に変換して発光する発光素子４Ａ若しくは光信号を電気信号に変換する受光素子４Ｂを実装し、サブマウント基板１２上に、当該光素子４Ａ若しくは４Ｂに接続された電気回路パターン（不図示）を形成する。発光素子４Ａとしては、半導体レーザー、ＬＥＤ等を用いることができる。そして、受光素子４Ｂとしては、フォトダイオード（ＰＤ）等を用いることができる。
３．サブマウント基板について特性評価試験を実行する工程
　上述のようにして光素子（発光素子４Ａ若しくは受光素子４Ｂ）及び導波路３１を設けたサブマウント基板１２について、特性評価試験を実行する。特性評価試験は、以下のようにして行う。
　ｉ．発光素子の場合
　サブマウント基板１２上に形成された電気回路パターンに、電気プローブを接触させて電流を流す。この時、サブマウント基板１２の光導波路３１の端面３１Ｂより出射される光パワーを光ファイバにより集光し、光パワーメータにより、光強度を計測する。なお、サブマウント基板１２の光導波路３１と光ファイバとを、各光軸が一致するように治具で固定した上で光強度を計測する。
　ii．受光素子の場合
　測定用の基準光源より出射された光パワーを、光ファイバによりサブマウント基板１２の光導波路の端面３１Ｂに結合させる。この時、サブマウント基板１２上に形成された電気回路パターンに、電気プローブを接触させて、受光素子の出力電流を、電流計を用いて計測する。なお、ここでは基準光源の光パワーから受光素子の出力電流への変換効率がどのくらいかを判定することで特性評価試験を行う。すなわち、導波路の状態、ミラーの状態、受光素子と導波路との位置あわせの状態などを含め、光の入力から出力電流までがモジュール全体としてどのくらいの減衰があるかを評価する。
４．マウント基板に、コネクタ、チップ部品、ＩＣ基板及びサブマウント基板を実装する工程
　４－１．マウント基板に、コネクタ、およびチップ部品をはんだリフロー実装する工程
　まず、図１３Ｃに示すように、マウント基板３の下面３ａに、コネクタ６（例えば狭ピッチコネクタ）、及びチップ部品（不図示）をはんだリフロー実装により実装する。
　４－２．マウント基板にＩＣ基板およびサブマウント基板をダイボンド実装する工程
　続いて、図１３Ｄに示すように、マウント基板３の上面３ｃに、ＩＣ基板５およびサブマウント基板１２を例えば銀ペーストでダイボンド実装により実装する。
５．ＩＣ基板及びサブマウント基板の端子をマウント基板の配線パターンに接続する工程
　続いて、図１３Ｅに示すように、例えば金等のワイヤー１３を用いたワイヤーボンディングにより、発光素子４Ａ若しくは受光素子４Ｂが実装されたサブマウント基板１２上の回路パターン（不図示）、およびＩＣ基板５のそれぞれをマウント基板３の配線パターン（回路）３６に接続する。
６．配線パターン及びワイヤーを封止樹脂により封止する工程
　その後、図１３Ｆに示すように、ワイヤー１３や配線パターン３６を封止樹脂１４により封止する。封止樹脂１４としては、エポキシ樹脂等を用いることができる。
７．投光モジュール、受光モジュールにつき特性評価試験を実行する工程
　上述のようにして作製された投光モジュール１Ａ１及び受光モジュール１Ａ２について特性評価試験を実行する。なお、光素子として発光素子４Ａを実装したものを投光モジュール１Ａ１、受光素子４Ｂを実装したものを受光モジュール１Ａ２と称する。特性評価試験は以下のようにして行う。
　図１３Ｇに示すように、リファレンス用のモジュールと光ファイバ２４とを用いて各モジュールの特性評価試験を行う。例えば、投光モジュールの特性試験評価を行う場合は、既に特性の分かっているリファレンス用受光モジュールを用い、一方受光モジュールの特性試験評価を行う場合は、既に特性の分かっているリファレンス用投光モジュールを用いる。まず、各モジュールを図１３Ｈのように、評価用基板２３に取り付けられたコネクタ（ソケット）２６と、各モジュールのコネクタ（ヘッダ）６とを勘合させる。評価用基板２３上には、回路パターン（不図示）が形成されており、コネクタ（ソケット）端子に接続されている。
　投光モジュール１Ａ１の試験では、評価用基板２３を介して、電源電圧と電気信号を投光モジュール１Ａ１に入力する。そして、図１３Ｈに示すように、投光モジュール１Ａ１のサブマウント基板の光導波路端面より出力された光信号を、光ファイバ２４を介してリファレンス用受光モジュールで受光しこれをリファレンス用受光モジュールで電気信号に変換する。当該電気信号の波形をリファレンス用投光モジュールに入力した電気信号と比較することにより、投光モジュール１Ａ１の特性を評価する。
　受光モジュール１Ａ２の試験では、評価用基板２３を介して、受光モジュール１Ａ２に電源電圧を供給する。そして、図１３Ｈに示すように、リファレンス用投光モジュールにより出力された光信号を、光ファイバ２４を介して、受光モジュール１Ａ２のサブマウント基板の光導波路端面に入力する。この時、受光モジュール１Ａ２によって、光信号が電気信号に変換されて出力され、この信号を評価用基板２３を介し、オシロスコープに接続し、波形を計測する。当該電気信号の波形をリファレンス用投光モジュールに入力した電気信号と比較することにより、受光モジュール１Ａ２の特性を評価する。
８．光導波路フィルムをサブマウント基板に接着する工程
　続いて、図１３Ｉに示すように、光導波路フィルム（外部導波路）２５をサブマウント基板１２の内部導波路３１の端面３１Ｂに接着して、光導波路フィルム２５を内部導波路３１に光学的に接続させる。
９．投光モジュールと受光モジュールとこれらを連結する光導波路フィルムとを含んでなる光トランシーバーについて特性評価試験を実行する工程
　上記のように投光モジュール１Ａ１と受光モジュール１Ａ２とを光導波路フィルム２５により光学的に接続し光トランシーバー１Ｆを作製した後、光トランシーバー１Ｆについて正しく動作するか特性評価試験を行う。
　光トランシーバー１Ｆの各モジュール１Ａ１、１Ａ２を図１３Ｊのように、評価用基板２３に取り付けられたコネクタ（ソケット）２６と、各モジュールのコネクタ（ヘッダ）６とを勘合させて評価基板２３に取り付ける。評価用基板２３上には、コネクタ（ソケット）２６に接続されている回路パターン（不図示）が形成されている。
　評価用基板２３を介して、投光モジュール１Ａ１と受光モジュール１Ａ２に電源電圧を供給する。また、投光モジュール１Ａ１に、評価用基板２３を介し、電気信号を入力する。この時、受光モジュール１Ａ２より出力される電気信号を評価用基板２３を介し、オシロスコープに接続し、波形を計測する。そして、評価用基板２３から入力された電気信号の波形とオシロスコープに表示された電気信号の波形を比較し、さらには減衰率等を評価することにより光トランシーバーの特性を評価する。光トランシーバーの特性評価としては、投光モジュールと光導波路フィルムとの光軸、若しくは受光モジュールと光導波路フィルムとの光軸がずれていないかを確認するものである。
　上記光トランシーバーの組立及び特性評価試験方法によれば、マウント基板３の上にサブマウント基板１２を実装する前に、マウント基板３のＩＣ基板（信号処理部）５と、サブマウント基板１２の光素子４Ａ、４Ｂとは、個別に検査することができる。そのため、光素子４Ａ、４Ｂと信号処理部５のいずれかが不良であっても、マウント基板３またはサブマウント基板１２の一方が不良となるだけであるので、基板全体がロスになることはなく、歩留まりが向上する。

Claims (13)

  1. 　マウント基板と、
    　該マウント基板の上に実装されたサブマウント基板と、
    　該サブマウント基板に実装され、電気信号を受信して光信号に変換して発光する又は光信号を受光して電気信号に変換する光素子と、
    　前記マウント基板に実装され、前記光素子に電気信号を送信する又は前記光素子から電気信号を受信する信号処理部と、
    　前記マウント基板に形成されるとともに、前記信号処理部に接続される、外部の電気接続端子と脱着可能なコネクタと、を備える光電気変換装置。
  2. 　前記マウント基板の面のうち、前記サブマウント基板が実装される面と反対の面に、前記コネクタが実装若しくは形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電気変換装置。
  3. 　前記マウント基板の面のうち、前記サブマウント基板が実装される面に、前記コネクタが実装若しくは形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光電気変換装置。
  4. 　前記サブマウント基板とマウント基板とが、ワイヤーボンディングにより電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の光電気変換装置。
  5. 　前記サブマウント基板とマウント基板とが、面実装により電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の光電気変換装置。
  6. 　前記サブマウント基板内に、外部導波路と接続する導波路と、該導波路と光素子を結合するためのミラー部と、を備えることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の光電気変換装置。
  7. 　前記サブマウント基板は、上記外部導波路と上記導波路とを光結合するために位置合わせする嵌合部を備えることを特徴とする請求項６に記載の光電気変換装置。
  8. 　前記サブマウント基板が、光素子として、発光素子と受光素子とを備えることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の光電気変換装置。
  9. 　請求項６記載の光電気変換装置を発光用として用いた発光側光電気変換部と、請求項６記載の光電気変換装置を受光用として用いた受光側光電気変換部と、これら両部の導波路を接続する変形可能な外部導波路と、これら両部のマウント基板を接続する配線パターンと、を備える光トランシーバーであって、
    　当該配線パターンは、電気信号を伝達するフレキシブル基板の回路パターンにより接続されていることを特徴とする光トランシーバー。
  10. 　前記フレキシブル基板は、マウント基板の面のうち、サブマウント基板が実装される面およびその反対の面の少なくとも一方の面に接続されていることを特徴とする請求項９に記載の光トランシーバー。
  11. 　前記フレキシブル基板は、２層に形成されたマウント基板の間に挟まれて接続されていることを特徴とする請求項９に記載の光トランシーバー。
  12. 　前記フレキシブル基板がマウント基板を兼ねていることを特徴とする請求項９に記載の光トランシーバー。
  13. 　サブマウント基板に導波路を形成する工程と、
    　前記サブマウント基板に光素子を実装する工程と、
    　当該サブマウント基板について特性評価試験を実行する工程と、
    　マウント基板に、コネクタ、チップ部品、ＩＣ、及び前記サブマウント基板を実装する工程と、
    　前記ＩＣ及び前記サブマウント基板の端子を前記マウント基板上の回路と接続する工程と、
    　前記ＩＣ及びワイヤーを封止樹脂により封止する工程と、
    　投光モジュール、受光モジュールそれぞれ別に特性評価試験を実行する工程と、
    　光導波路フィルムをサブマウント基板に接着する工程と、
    　上記投光モジュールと上記受光モジュールとこれらを連結する光導波路フィルムとからなる光トランシーバーについて特性評価試験を実行する工程と、を備えることを特徴とする光トランシーバーの組立及び特性評価試験方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113767460A (zh) * 2019-05-08 2021-12-07 日本麦可罗尼克斯股份有限公司 检查用连接装置
EP4226195A4 (en) * 2020-10-07 2024-10-02 Nubis Communications Inc DATA PROCESSING SYSTEM WITH OPTICAL COMMUNICATION MODULES

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5654317B2 (ja) * 2010-10-29 2015-01-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光モジュール
JP2013057719A (ja) * 2011-09-07 2013-03-28 Panasonic Corp 光モジュール
JP5686127B2 (ja) * 2012-11-16 2015-03-18 日立金属株式会社 信号伝送装置
WO2015132849A1 (ja) * 2014-03-03 2015-09-11 株式会社日立製作所 光電気変換モジュールおよびそれを用いた情報装置
JP6489462B2 (ja) * 2014-05-12 2019-03-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光電気変換装置、信号伝送装置
WO2017006445A1 (ja) * 2015-07-08 2017-01-12 株式会社日立製作所 光送受信モジュールおよびこれを用いた情報装置
JP6896553B2 (ja) * 2017-08-07 2021-06-30 ホシデン株式会社 光ファイバアッセンブリおよび光ファイバアッセンブリと電子機器との接続構造
JP2020178000A (ja) * 2019-04-17 2020-10-29 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光モジュールおよびその製造方法
JP7477306B2 (ja) * 2020-01-17 2024-05-01 日東電工株式会社 光電気伝送複合モジュールおよび光電気混載基板

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11183761A (ja) * 1997-12-25 1999-07-09 Kyocera Corp 光接続構造
JP2001174655A (ja) * 1999-12-15 2001-06-29 Opnext Japan Inc 双方向通信光モジュール用素子及びその検査方法
JP2002090578A (ja) * 2000-09-18 2002-03-27 Fujitsu Ltd フェルールアセンブリ及び光モジュール
JP2004233551A (ja) * 2003-01-29 2004-08-19 Sony Corp 光通信モジュールおよびコネクタ
JP2004241915A (ja) * 2003-02-04 2004-08-26 Sumitomo Electric Ind Ltd 光送受信モジュール、光送信モジュール及び光受信モジュール
JP2005173043A (ja) * 2003-12-09 2005-06-30 Hitachi Ltd 多チャンネル光モジュール
JP2005294808A (ja) * 2004-02-19 2005-10-20 Sumitomo Electric Ind Ltd 光送信アセンブリの製造方法
JP2006091241A (ja) * 2004-09-22 2006-04-06 Hitachi Cable Ltd 光電気複合配線部品及びこれを用いた電子機器
JP2007057976A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Nec Electronics Corp 光モジュール
JP2008016671A (ja) * 2006-07-06 2008-01-24 Fujitsu Component Ltd 光電変換モジュールの組み立て方法及びそれにより組み立てられた光電変換モジュール、及び、その光電変換モジュールを搭載した高速伝送用コネクタ、並びに、実装システム

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3818107B2 (ja) * 2001-09-20 2006-09-06 日立電線株式会社 光通信デバイスの製造方法
JP4534503B2 (ja) * 2004-01-30 2010-09-01 日立電線株式会社 光送受信モジュール
JP2006171398A (ja) * 2004-12-16 2006-06-29 Hitachi Cable Ltd 光伝送モジュール
JP2006258835A (ja) * 2005-03-15 2006-09-28 Sony Corp 光導波モジュール、並びに、光電変換装置及び光導波部材
JP2007294743A (ja) * 2006-04-26 2007-11-08 Hitachi Cable Ltd 光モジュール及びその製造方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11183761A (ja) * 1997-12-25 1999-07-09 Kyocera Corp 光接続構造
JP2001174655A (ja) * 1999-12-15 2001-06-29 Opnext Japan Inc 双方向通信光モジュール用素子及びその検査方法
JP2002090578A (ja) * 2000-09-18 2002-03-27 Fujitsu Ltd フェルールアセンブリ及び光モジュール
JP2004233551A (ja) * 2003-01-29 2004-08-19 Sony Corp 光通信モジュールおよびコネクタ
JP2004241915A (ja) * 2003-02-04 2004-08-26 Sumitomo Electric Ind Ltd 光送受信モジュール、光送信モジュール及び光受信モジュール
JP2005173043A (ja) * 2003-12-09 2005-06-30 Hitachi Ltd 多チャンネル光モジュール
JP2005294808A (ja) * 2004-02-19 2005-10-20 Sumitomo Electric Ind Ltd 光送信アセンブリの製造方法
JP2006091241A (ja) * 2004-09-22 2006-04-06 Hitachi Cable Ltd 光電気複合配線部品及びこれを用いた電子機器
JP2007057976A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Nec Electronics Corp 光モジュール
JP2008016671A (ja) * 2006-07-06 2008-01-24 Fujitsu Component Ltd 光電変換モジュールの組み立て方法及びそれにより組み立てられた光電変換モジュール、及び、その光電変換モジュールを搭載した高速伝送用コネクタ、並びに、実装システム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113767460A (zh) * 2019-05-08 2021-12-07 日本麦可罗尼克斯股份有限公司 检查用连接装置
CN113767460B (zh) * 2019-05-08 2023-10-20 日本麦可罗尼克斯股份有限公司 检查用连接装置
EP4226195A4 (en) * 2020-10-07 2024-10-02 Nubis Communications Inc DATA PROCESSING SYSTEM WITH OPTICAL COMMUNICATION MODULES

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Publication number Publication date
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JP2009260227A (ja) 2009-11-05

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