WO2013042364A1 - 光伝送モジュール - Google Patents

Abstract

　光素子とポリマ光導波路とを高効率かつ高精度に光結合することが可能な光伝送モジュールを提供することを目的とする。　光伝送モジュール（２）は、第１の基材（５４４）の面（５４４Ｓ）側に光素子（５４１）及び電気素子（５４２）が形成された光素子部（５３）と、第２の基材（５１）の面（５１Ｓ）側にポリマ光導波路（５６）が形成された光伝送部（５４）と、を備える。第１の基材の面（５４４Ｓ）と、第２の基材の面（５１Ｓ）とが互いに対向し、かつ、光素子（５４１）とポリマ光導波路（５６）とが互いに対向するよう、光素子（５４１）及び電気素子（５４２）が第１の基材（５４４）に搭載され、かつ、光素子部（５３）が光伝送部（５４）に半田ボール（５４６）で実装される。ポリマ光導波路（５６）上には、第１の基材（５４４）と第２の基材（５１）との離間距離を規定する、第１の基材の面（５４４Ｓ）に当接した突起部（５４７）が形成されている。

Description

光伝送モジュール

　本発明は、光伝送モジュールに関するものである。

　近年、コンピュータ等の情報処理装置に求められる性能は飛躍的に伸びており、これに伴い複数のコンピュータ間の通信容量の増大も顕著となっている。コンピュータシステムの一例として、ＣＰＵ、メモリ、及びハードディスク等が搭載された１つ或いは複数のＣＰＵカードを筐体内に搭載し、これらを連携処理するブレードサーバという形態がある。

　ブレードサーバは例えば、複数のＣＰＵカードと、複数のＣＰＵカード間の通信を行うために経路を切り替えるスイッチカードとを備える。ＣＰＵカードとスイッチカードとが搭載された筐体内には、配線が形成されたバックプレーンが搭載され、各ＣＰＵカードとスイッチカードとの間はバックプレーンを介して接続される。

　ＣＰＵカードとスイッチカード間の通信は、例えば、ＰＣＩ－Ｅｘｐｒｅｓｓ、あるいはＬＡＮ（Local Area Network）などで広く用いられているイーサネット（登録商標）等の通信用プロトコルを用いてなされる。
　ＣＰＵカードとスイッチカードとの間のプロトコルを伝送する媒体としては、現状、チャネル当たり３Ｇｂｐｓクラスの伝送速度で伝送距離が１ｍ程度であるため電気伝送が主流であるが、近年、伝送速度が１０Ｇｂｐｓクラスとなりつつあり、より大容量伝送が可能な光伝送の利用が想定されている。

　一般に、通常１００ｍ程度以下の短距離光伝送おいては、マルチモード光送受信器、及びマルチモード光ファイバが用いられる。

　マルチモード光送受信器は、
　面発光ダイオード（Vertical Cavity Surface Emitting Laser : ＶＣＳＥＬ）等の発光素子とこの発光素子に電流を供給して発光素子を駆動するレーザダイオードドライバ（Laser Diode Driver : ＬＤＤ）等の電気素子を含む光送信部、及び、フォトダイオード（Photo Diode、Ｐｉｎ－ＰＤ）等の受光素子とこの受光素子から出力された微弱電流を電圧に変換増幅するインピーダンス増幅器（Trans Impedance Amp : ＴＩＡ）等の電気素子とを含む光受信部とを備える。
　本明細書では、発光素子と受光素子とを合わせて、「光素子」と称す。

特開2007-271998号公報 特開2005-084165号公報 特開2008-041770号公報 特開2009-003272号公報

　ＣＰＵカード又はスイッチカードへの光送受信器の実装と光ファイバとの接続の態様としては、いくつかの態様が公知となっている。

　特許文献１の図１（ａ）には、第１の基材（１７）上に、上面から光出射又は光入射する光素子（１１）と電気素子（１２）とが搭載された光送受信器を第２の基材（２６）上に半田実装し、光送受信器の上面に光ファイバ付き光コネクタ（３０）を装着する態様が開示されている。かかる光伝送モジュールでは、光送受信器と光コネクタ（３０）との光結合損失を少なくするため、光送受信器内の光素子（１１）と光ファイバ（１８、１９）のコア部とを効率良く光学結合させる必要がある。特許文献１では、光コネクタ（３０）内において光ファイバ（１８、１９）を小さく曲げて、光素子（１１）に対して光ファイバ（１８、１９）を近接させている。
　特許文献１に記載の構成では、光素子（１１）と光ファイバ（１８、１９）のコア部とを効率良く光学結合させるために高価な光コネクタ（３０）が必須であり、さらに光コネクタ（３０）内の光ファイバ（１８、１９）の取回しが複雑であり、高コストである。

　光コネクタ、及び光コネクタ内の複雑な光ファイバの取回しを必要としない構成として、第１の基材上に裏面側から光出射又は光入射する光素子と電気素子とを搭載した光送受信器において、第１の基材の光素子の直下に光出射口／光入射口として機能する開口部を設け、この光送受信器をポリマ光導波路を形成した第２の基材上に半田実装する構成がある。

　上記構成では、光送受信器の光出射口／光入射口とポリマ光導波路の光入射部／光出射部との間には、光送受信器の第１の基材と半田ボールとが介在し、第１の基材と半田ボールとの合計厚み分のギャップが生じる。例えば、第１の基材の厚みが０．５ｍｍ、半田ボールの径が０．５ｍｍの場合、このギャップは１．０ｍｍ程度となる。

　上記と類似の構成において、光送受信器と光ファイバのコア部とを効率良く光学結合させるために、特許文献２、３には、光素子の直下に集光レンズを介在させた構成が開示されている（特許文献２の図２の符号８３、及び特許文献３の図１の符号３０を参照）。
　これら特許文献に記載の構成では、集光レンズ及びそのレンズフレームが必要であり、その分、光送受信器の構成部品数を多く、高コストである。

　裏面から光出射又は光入射する光素子を備えた光送受信器をポリマ導波路を形成した基材に半田実装する構成において、光素子の光出射面／光入射面とポリマ光導波路の光入射部／光出射部との距離を小さくするために、特許文献４の図２Ａ及び図２Ｂには、光送受信器の第１の基材（１２２）の下面（半田実装面）に光素子（１２５、１２９）を搭載する構成が開示されている。特許文献４に記載の構成では、光送受信器の第１の基材（１２２）の下面にスペーサ（２００）が形成され、このスペーサに導電性接着剤を用いて光素子（１２５、１２９）が接着されている（段落００４４、００４５）。

　特許文献４に記載の構成では、光素子とポリマ光導波路との光結合損失のばらつきを小さくするために、ポリマ光導波路が形成された第２の基材に対して光送受信器の第１の基材を傾かずに水平に搭載し、光素子の光出射面／光入射面とポリマ光導波路の光入射部／光出射部との離間距離を厳密に制御する必要がある。しかしながら、特許文献４に記載の構成では、ポリマ光導波路が形成された第２の基材に光送受信器の第１の基材が半田実装されているだけであるので、光送受信器の第２の基材への半田実装の際に半田ボールが光送受信器の自重によりつぶれて、光送受信器の水平搭載が難しく、光素子の光出射面／光入射面とポリマ光導波路の光入射部／光出射部との離間距離を厳密に制御することが難しい。

　伝送される光は、光素子とポリマ光導波路との間の空気中を伝搬する間に広がるため、光素子の光出射面／光入射面とポリマ光導波路の光入射部／光出射部との離間距離にばらつきがあると、チャネル間で光素子とポリマ光導波路との結合光量にばらつきが生じてしまう。また、ポリマ光導波路が形成された第２の基材に対して光送受信器が傾いて搭載されると、光素子の光出射／光入射の中心軸とポリマ光導波路の光入射／光出射の中心軸とにずれが生じ、チャネル間で光素子とポリマ光導波路との結合光量にばらつきが生じてしまう。これらの理由から、特許文献４に記載の構成では、光素子とポリマ光導波路との結合光量のばらつきを小さくすることが難しい。

　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、発光素子又は受光素子からなる光素子と、この光素子と光結合されたポリマ光導波路とを備えた光伝送モジュールであって、光素子とポリマ光導波路とを高効率かつ高精度に光結合することが可能な低コストな光伝送モジュールを提供することを目的とするものである。

　本発明の第１の光伝送モジュールは、
　第１の基材の１つの面側に、発光素子からなる光素子及び当該光素子を駆動する電気素子が形成された光素子部と、
　第２の基材の１つの面側に、前記光素子からの出射光が伝送される、コア部とクラッド部とを有するポリマ光導波路が形成された光伝送部とを備え、
　前記第１の基材の前記光素子及び前記電気素子の形成面と、前記第２の基材の前記ポリマ光導波路の形成面とが互いに対向し、かつ、前記光素子の光出射面と前記ポリマ光導波路とが互いに対向するよう、前記光素子及び前記電気素子が前記第１の基材に搭載され、かつ、前記光素子部が前記光伝送部に半田ボールを用いて実装された光伝送モジュールであって、
　前記第２の基材の前記ポリマ光導波路上に、前記第１の基材と前記第２の基材との離間距離を規定する、前記第１の基材の前記光素子及び前記電気素子の形成面に当接した突起部が形成されたものである。

　本発明の第２の光伝送モジュールは、
　第１の基材の１つの面側に、受光素子からなる光素子及び当該光素子から出力された電気信号を増幅する電気素子が形成された光素子部と、
　第２の基材の１つの面側に、前記光素子への入射光が伝送される、コア部とクラッド部とを有するポリマ光導波路が形成された光伝送部とを備え、
　前記第１の基材の前記光素子及び前記電気素子の形成面と、前記第２の基材の前記ポリマ光導波路の形成面とが互いに対向し、かつ、前記光素子の光入射面と前記ポリマ光導波路とが互いに対向するよう、前記光素子及び前記電気素子が前記第１の基材に搭載され、かつ、前記光素子部が前記光伝送部に半田ボールを用いて実装された光伝送モジュールであって、
　前記第２の基材の前記ポリマ光導波路上に、前記第１の基材と前記第２の基材との離間距離を規定する、前記第１の基材の前記光素子及び前記電気素子の形成面に当接した突起部が形成されたものである。

　本発明によれば、発光素子又は受光素子からなる光素子と、この光素子と光結合されたポリマ光導波路とを備えた光伝送モジュールであって、光素子とポリマ光導波路とを高効率かつ高精度に光結合することが可能な低コストな光伝送モジュールを提供することができる。

本発明の係る一実施形態のブレードサーバ（光通信システム）の全体構成斜視図である。 図１のブレードサーバ内部の側面図である。 図１のブレードサーバに搭載されたバックプレームの正面図である。 図１のブレードサーバにおける光伝送システムの機能ブロック図である。 図１のブレードサーバに搭載されたＩ／Ｏ部の機能ブロック図である。 本発明に係る一実施形態の光伝送モジュールの平面図である。 図６中の光送受信器の拡大平面図である。 図６の断面図である。

　図面を参照して、本発明に係る一実施形態の光伝送モジュール、及びこれを用いた光通信システムの構成について説明する。本実施形態では、光通信システムとしてブレードサーバを例として説明する。
　図１は、ブレードサーバ（光通信システム）の全体構成斜視図である。図２は、図１のブレードサーバ内部の側面図である。図３は、図１のブレードサーバに搭載されたバックプレームの正面図である。図４は、図１のブレードサーバにおける光伝送システムの機能ブロック図である。図５は、図１のブレードサーバに搭載されたＩ／Ｏ部の機能ブロック図である。図６は、光伝送モジュールの平面図である。図７は、図６中の光送受信器の拡大平面図である。図８は、図６の断面図である。
　各図は模式図であり、適宜実際のものとは異ならせて、簡略化してある。

　図１に示すように、本実施形態のブレードサーバ１００は、複数のＣＰＵカード１１と、複数のＣＰＵカード１１間の通信を行うために経路を切り替えるスイッチカード１２とを備えている。ＣＰＵカード１１とスイッチカード１２とが搭載された筐体１（図１では図示略、図４を参照）内には、配線２１が形成されたバックプレーン２０が搭載され、各ＣＰＵカード１１とスイッチカード１２間はバックプレーン２０を介して接続されている。
　ＣＰＵカード１１には、ＣＰＵ部１１１、メモリ部１１２、チップセット１１６、及びハードディスク１１７が搭載されている。
　スイッチカード１２には、スイッチ部１２３、及びメモリ部１２４が搭載されている。
　図１では、２つのＣＰＵカード１１と１つのスイッチカード１２が図示されているが、図４に示すように、ブレードサーバ１００はＣＰＵカード１１を３つ以上備えることができる。
　本実施形態のシステム構成例では、ＣＰＵカード１１及びスイッチカード１２における大容量／高速の主信号データ転送用には光伝送、管理系等の低速／少容量の伝送用には電気伝送が用いられている。

　図２に示すように、ＣＰＵカード１１のバックプレーン２０側の端部には、少なくとも１つの光コネクタ２１１、少なくとも１つの電源コネクタ２１２、及び少なくとも１つの電気コネクタ２１３が搭載されている。
　バックプレーン２０には、光バックプレーン２２と電気バックプレーン２３とが含まれている。光バックプレーン２２には、少なくとも１つの光コネクタ２２１が設けられ、ＣＰＵカード１１の光コネクタ２１１と接続されている。電気バックプレーン２３には少なくとも１つの電源コネクタ２３１及び少なくとも１つの電気コネクタ２３２が設けられ、これらがそれぞれＣＰＵカード１１の電源コネクタ２１２及び電気コネクタ２１３と接続されている。
　各スロット間の光接続は、光バックプレーン２２の光コネクタ２２１に接続されている光ファイバ２２２を通して行われる。電気バックプレーン２３上には電気のパターン配線が形成されており、この配線パターンに沿ってスロット間の電気配線が施されている（図示略）。

　図２に示すように、スイッチカード１２のバックプレーン２０側の端部についても、ＣＰＵカード１１と同様の複数種のコネクタが搭載されており、スイッチカード１２とバックプレーン２０（光バックプレーン２２と電気バックプレーン２３）との接続態様は、ＣＰＵカード１１とバックプレーン２０との接続態様と同様である。

　図３に示すように、バックプレーン２０（光バックプレーン２２と電気バックプレーン２３を含む）には、ＣＰＵカード１１が挿入されるＣＰＵカードスロット３１と、スイッチカード１２が挿入されるスイッチカードスロット３２とが備えられている。

　図４に示すように、ＣＰＵカード１１は、演算処理及び命令処理を行うＣＰＵ部１１１と、メモリ部１１２と、Ｉ／Ｏ部１１４と、メモリ部１１２等の高速バスを持つデバイスとＣＰＵ部１１１と接続するためのノースブリッジ部１１３と、ノースブリッジ部１１３経由でＩ／Ｏ部１１４等の低速バスを持つデバイスとＣＰＵ部１１１を接続するためのサウスブリッジ部１１５とを備えている。

　スイッチカード１２は、ＣＰＵカード１１からのデータを受信するＩ／Ｏ部１２１と、所望のＣＰＵカード１１がどのスイッチポートに接続されているかの情報が保存されている経路テーブル部１２２と、Ｉ／Ｏ部１２１と接続され経路テーブル部１２２を参照してポート接続を行うスイッチ部１２３とを備えている。
　複数のＣＰＵカード１１間の接続はスイッチカード１２経由で実現されている。

　図５に示すように、ＣＰＵカード１１のＩ／Ｏ部１１４においては、サウスブリッジ部１１５から受けた信号は、プロトコル処理部４１で所望の伝送フォーマット（イーサネット、あるいはＰＣＩ－Ｅｘｐｒｅｓｓ等）に変換された後、符号化手段（例えばイーサネットでは８Ｂ／１０Ｂあるいは６４Ｂ／６６Ｂ等の符号化手段がある）及び伝送媒体に適したビット列信号に変換する物理層部４２を介して、光送信部４３と光受信部４４との間でやり取りされる。

　図６は、Ｉ／Ｏ部１１４の物理層部４２以下の構造を示した図であり、本実施形態の光伝送モジュール２の平面図である。
　Ｉ／Ｏ部１１４をなす光伝送モジュール２は、物理層処理を行うＬＳＩ５２と、ＬＳＩ５２からの電気信号を光信号に変換する光送受信器（光素子部）５３と、ＬＳＩと光送受信器５３間に形成された高速電気配線５５と、Ｉ／Ｏ部基板（第２の基材）５１の表面に形成されたポリマ光導波路５６と、光バックプレーン２２の光コネクタ２２１と嵌合する光コネクタ２１１とを備えている。

　本実施形態では、光送信部４３をなす１つの光送受信器５３と、光受信部４４をなす１つの光送受信器５３とが備えられている。本実施形態において、各光送受信器５３、及び各光送受信器５３に光結合されたポリマ光導波路５６の光伝送チャネルは４チャネルとなっている。
　光送受信器５３及び光伝送チャネル数等は適宜設計変更可能である。

　本実施形態のブレードサーバ１００における光伝送は１００ｍ程度以下の短距離光伝送であり、光送受信器５３はマルチモード光送受信器であり、光ファイバ２２２はマルチモード光ファイバである。
　マルチモードの光ファイバ２２２は例えば、光信号を閉じこめ伝送する５０μｍφ程度の径のコア部と、コア部の周囲を取り囲み、光をコア部に閉じこめる１２５μｍφ程度の径のクラッド部とを備える。
　ポリマ光導波路５６は例えば、５０μｍ程度の径の断面視矩形状コア部と、コア部の周囲を取り囲み、光をコア部に閉じこめる数１０～１００μｍ程度の径の断面視矩形状クラッド部とを備える。
　光ファイバ２２２及びポリマ光導波路５６のコア部とクラッド部の径は適宜設計される。

　図６～図８を参照して、本実施形態の光伝送モジュール２の構成について詳しく説明する。
　図８において、光伝送方向は、光送受信器５３をなす光素子５４１が発光素子５４１Ａの場合について図示してある。光送受信器５３をなす光素子５４１が受光素子５４１Ｂの場合には、光伝送方向は図示と逆方向である。

　光伝送モジュール２は、光素子部である光送受信器５３と、ポリマ光導波路５６等が形成されたＩ／Ｏ部基板（第２の基材）５１からなる光伝送部５４とのユニットである。

　図６～図８に示すように、光素子部である光送受信器５３は、光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４の１つの面（図８において図示下面）５４４Ｓに、面発光ダイオード（Vertical Cavity Surface Emitting Laser : ＶＣＳＥＬ）等の発光素子５４１Ａとこの発光素子５４１Ａに電流を供給して発光素子を駆動するレーザダイオードドライバ（Laser Diode Driver : ＬＤＤ）等の電気素子５４２Ａとを含む光送信部４３、及び、フォトダイオード（Photo Diode、Ｐｉｎ－ＰＤ）等の受光素子５４１Ｂとこの受光素子５４１Ｂから出力された微弱電流を電圧に変換増幅するインピーダンス増幅器（Trans Impedance Amp : ＴＩＡ）等の電気素子５４２Ｂとを含む光受信部４４が形成されたものである。

　光伝送部５４をなすＩ／Ｏ部基板（第２の基材）５１の１つの面（図８において図示上面）５１Ｓ側に、発光素子５４１Ａからの出射光及び受光素子５４１Ｂへの入射光が伝送される、コア部とクラッド部とを有するポリマ光導波路５６が形成されている。

　本実施形態では、発光素子５４１Ａと受光素子５４１Ｂとを合わせて、「光素子５４１」と記載する。
　また、発光素子５４１Ａ用の電気素子５４２Ａと、受光素子５４１Ｂ用の電気素子５４２Ａを合わせて、「電気素子５４２」と記載する。

　本実施形態において、光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４の光素子５４１及び電気素子５４２の形成面５４４Ｓと、Ｉ／Ｏ部基板（第２の基材）５１のポリマ光導波路５６の形成面５１Ｓとが互いに対向し、かつ、光素子５４１の光出射面又は光入射面とポリマ光導波路５６とが互いに対向するよう、光素子５４１及び電気素子５４２が光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４に搭載され、かつ、光素子部である光送受信器５３が光伝送部５４に半田ボール５４６を用いて実装されている。

　ポリマ光導波路５６内において、光素子５４１の直下、及び光ファイバ２２２が結合された光コネクタ２２１の直下には、光路を９０度変換する反射ミラー５７３Ａ、５７３Ｂが配置されている。
　発光素子５４１Ａからポリマ光導波路５６に入射された光信号は第１の反射ミラー５７３Ａで９０度光路変換され、Ｉ／Ｏ部基板（第２の基材）５１内を水平方向に進み、第２の反射ミラー５７３Ｂで再度９０度光路変換された後、光コネクタ２２１経由でカード間を接続する光ファイバ２２２に入力される。
　光素子５４１が受光素子５４１Ｂの場合、光伝送方向が逆になるだけで、動作は同様である。

　本実施形態において、光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４と光素子５４１との間に光素子５４１の高さ調整を行うスペーサ５４３が介在し、光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４とスペーサ５４３、及び、スペーサ５４３と光素子５４１がそれぞれ、粘着シート又は接着シートからなる接合シート５４５Ａ、５４５Ｂを介して接合されている。

　本実施形態において、光素子部である光送受信器５３における光出射及び光入射は、その半田実装面５４４Ｓ側で実施され、光コネクタなしで光送受信器５３とポリマ光導波路５６と間で光信号のやり取りがなされる。

　本実施形態において、光伝送部５４をなすＩ／Ｏ部基板（第２の基材）５１のポリマ光導波路５６上に、第１の基材５４４とＩ／Ｏ部基板（第２の基材）５１との離間距離を規定する、第１の基材５４４の光素子５４１及び電気素子５４２の形成面５４４Ｓに当接した突起部５４７が形成されている。

　第１の基材の１つの面側に、第１の基材の１つの面側に光素子と電気素子が形成された光素子部と、第２の基材の１つの面側にポリマ光導波路が形成された光伝送部とを備えた従来の光伝送モジュールにおいては、ポリマ光導波路は通常、光素子の直下から光ファイバが接続された光コネクタの直下までの範囲に形成される。
　これに対して、本実施形態では、ポリマ光導波路５６の形成範囲が広く、電気素子５４２の直下にも形成されており、電気素子５４２とポリマ光導波路５６とが互いに対向している。
　本実施形態では、ポリマ光導波路５６はさらに、電気素子５４２の光素子５４１と反対側（図示左方）にも延設されている。
　本実施形態では、光素子５４１と電気素子５４２の外側にそれぞれ、これら素子に隣接して突起部５４７が設けられている。

　本実施形態では、図６に示すように、各光送受信器５３の四隅に突起部５４７が設けられている。
　本実施形態において、各光送受信器５３、及び各光送受信器５３に光結合されたポリマ光導波路５６の光伝送チャネルは４チャネルであり、各光送受信器５３に対応した４チャネルのポリマ光導波路５６のうち、両端の２チャンネルのポリマ光導波路５６の上にそれぞれ２個の突起部５４７が形成されている。
　突起部５４７の形成個数と形成位置は適宜設計変更可能である。

　本実施形態の光伝送モジュール２では、光送受信器５３の光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４の下面５４４Ｓ（半田実装面）に、好ましくはスペーサ５４３を介して光素子５４１を搭載し、光素子５４１とポリマ導波路５６とを近接させている。光素子５４１の光出射面／光入射面とポリマ光導波路５６との離間距離の具体的な設計例について後述する。
　本実施形態の構成では、「背景技術」の項で挙げた特許文献２、３と異なり、集光レンズを必要とすることなく、光素子５４１とポリマ導波路５６とを高効率に光結合することができる。かかる構成では、光送受信器５３内に集光レンズ及びレンズフレームが不要であり、光送受信器５３の構成部品数が少なく、低コストである。
　本実施形態はさらなる効果を奏するが、それについては後述する。

　次に、図８を参照して、光伝送モジュール２の製造方法の例について説明する。
　はじめに、光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４の１つの面５４４Ｓに電気素子５４２を半田実装あるいはフリップチップ実装等により搭載する。
　次に、光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４の面５４４Ｓに粘着シート又は接着シートからなる接合シート５４５Ａを貼り付け後、その上にスペーサ５４３を搭載する。さらに、スペーサ５４３上に粘着シート又は接着シートからなる接合シート５４５Ｂを貼り付け後、この上に光素子５４１を搭載する。
　上記工程においては、粘着シート又は接着シートからなる接合シート５４５Ａ、５４５Ｂの代わりに、銀ペースト等の金属融着剤あるいは接着剤等を用いてもよい。
　ただし、これらは流動性材料であるため、スペーサ５４３及び光素子５４１が光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４の面５４４Ｓに対して傾いて搭載される恐れがある。
　粘着シート又は接着シートからなる接合シート５４５Ａ、５４５Ｂであれば、流動性がないため、スペーサ５４３及び光素子５４１を光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４の面５４４Ｓに対してより高精度に水平に搭載することができ、光素子５４１とポリマ光導波路５６との離間距離を高精度に均一にすることができ、好ましい。
　光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４への光素子５４１と電気素子５４２の搭載順は上記と逆でも構わない。

　光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４には、電気素子５４２からの高速信号線あるいはＧＮＤ配線等の光素子５４１に接続する必要がある複数の配線、及びこれら複数の配線に接続された出力パッドが設けられている。上記工程後、この出力パッドと光素子５４１のパッド間をワイヤボンディング等で電気的に接続する。
　以上のようにして、光素子部である光送受信器５３が形成される。

　別途、Ｉ／Ｏ部基板（第２の基材）５１を用意し、ポリマ光導波路５６と突起部５４７とを形成する。
　図６に示す複数のポリマ光導波路５６は通常、フォトリソグラフィプロセスで一括形成される。
　突起部５４７の材料及び形成方法は特に制限されない。
　ポリマ光導波路５６のクラッド部と突起部５４７とは、別プロセスで形成してもよいし、同一プロセスで形成してもよい。
　例えば、Ｉ／Ｏ部基板（第２の基材）５１上に、金属あるいは樹脂等の突起部５４７を接着剤等で貼り付けて突起部５４７を形成することができる。
　ただし、突起部５４７をポリマ光導波路５６のクラッド部と同一材料により構成し、ポリマ光導波路５６のクラッド部と突起部５４７とを一体形成することが好ましい。すなわち、ポリマ光導波路５６のクラッド部と突起部５４７とを、フォトリソグラフィプロセスで一括形成することが好ましい。かかる方法では、突起部５４７の形成位置及び高さ寸法をより高精度に制御することができ、光素子５４１とポリマ光導波路５６との離間距離をより高精度に均一化することができ、好ましい。

　次に、光送受信器５３の面５４４Ｓに半田ボール５４６を搭載し、光送受信器５３をＩ／Ｏ部基板（第２の基材）５１上に半田固定する。この際、光素子５４１とポリマ光導波路５６とを精度良く位置決めしてから、半田固定する。
　光送受信器５３のＩ／Ｏ部基板（第２の基材）５１への半田実装工程において、半田ボール５４６は通常、光送受信器５３の自重によりつぶれて硬化する。

　ここで、「背景技術」の項で挙げた特許文献４に記載の構成では、ポリマ光導波路が形成された第２の基材に光送受信器の第１の基材が半田実装されているだけであるので、光送受信器の第２の基材への半田実装の際に半田ボールが光送受信器の自重によりつぶれて、光送受信器の水平搭載が難しく、光素子の光出射面／光入射面とポリマ光導波路の光入射部／光出射部との離間距離を厳密に制御することが難しい。

　本実施形態では、Ｉ／Ｏ部基板（第２の基材）５１のポリマ光導波路５６上に、光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４とＩ／Ｏ部基板（第２の基材）５１との離間距離を規定する、光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４の光素子５４１及び電気素子５４２の形成面５４４Ｓに当接した突起部５４７を設ける構成としている。
　かかる構成では、光送受信器５３のＩ／Ｏ部基板（第２の基材）５１への半田実装の際に、半田ボール５４６がつぶれても突起部５４７はつぶれずに、光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４の面５４４Ｓの高さ位置が突起部５４７の高さのところで決定される。

　上記の結果、本実施形態の構成では、光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４がＩ／Ｏ部基板（第２の基材）５１に対して確実に水平に実装される。その結果、光素子５４１の光出射面／光入射面とポリマ光導波路５６の光入射部／光出射部との離間距離を高精度に制御することができ、かつ、光素子５４１の光出射／光入射の中心軸とポリマ光導波路５６の光入射／光出射の中心軸とを高精度に一致させることができる。
　本実施形態では、チャネルごとの光素子５４１とポリマ光導波路５６との結合光量のばらつきを小さくし、光素子５４１とポリマ光導波路５６とを高効率に光結合することができる。

　本実施形態において、光素子５４１とポリマ導波路５６とを高効率に光結合するために、光素子５４１及び電気素子５４２とポリマ光導波路５６とが互いに離間し、かつ、光素子５４１の光出射面又は光入射面とポリマ光導波路５６との離間距離が２００μｍ以内となるよう、突起部５４７の高さを規定することが好ましい。

　次に、本実施形態の光伝送モジュール２の設計例について説明する。

　例えば、電気素子５４２の厚みを０．３７５ｍｍ、光素子５４１の厚みを０．２ｍｍとした場合、スペーサ５４３の厚みを０．１７ｍｍ、粘着シート又は接着シートからなる接合シート５４５Ａ、５４５Ｂの厚みを０．０２５ｍｍとすると、光素子５４１と電気素子５４２の光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４の面５４４Ｓからの高さ位置が一致する。

　光素子５４１と電気素子５４２とは好ましくはワイヤボンディングで接続される。かかる構成においては通常、図８に示すように、ボンディングワイヤのループのピークは光素子５４１及び電気素子５４２の光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４の面５４４Ｓからの高さ位置よりも高い位置になる。
　そこで、光送受信器５３をＩ／Ｏ部基板（第２の基材）５１に半田実装する際には、ボンディングワイヤがＩ／Ｏ部基板（第２の基材）５１に接触しないように突起部５４７の高さを決定する。

　例えば、ボンディングワイヤのループのピークが光素子５４１及び電気素子５４２の光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４の面５４４Ｓからの高さ位置より５０μｍ高い位置となる場合、すなわち、ボンディングワイヤのループのピーク高さ位置が光送受信器内搭載基板（第１の基材）５４４の面５４４Ｓから０．４２５ｍｍとなる場合、突起部５４７の高さを０．４２５ｍｍを超える値に規定する。突起部５４７の高さは、例えば０．４５ｍｍに規定する。かかる構成では、光素子５４１の光出射面／光入射面からポリマ光導波路５６までの離間距離は０．０７５ｍｍと小さく、光素子５４１とポリマ光導波路５６とを高効率に光結合することが可能となる。
　本明細書に記載の設計数値は一例であり、適宜設計変更可能である。

　以上説明したように、本実施形態によれば、光素子５４１とポリマ光導波路５６とを高効率かつ高精度に光結合することが可能な低コストな光伝送モジュール２を提供することができる。

（設計変更）
　本発明は上記実施形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜設計変更が可能である。

　本発明の光伝送モジュールは、光通信システムを構成する筐体間あるいはカード間の短距離光伝送に用いられる光伝送モジュール等に好ましく適用できる。

　以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

　この出願は、２０１１年９月２０日に出願された日本出願特願２０１１－２０４１３６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

　１　筐体
　２　光伝送モジュール
　１１　ＣＰＵカード
　１２　スイッチカード
　２０　バックプレーン
　２１　配線
　２２　光バックプレーン
　２３　電気バックプレーン
　３１　ＣＰＵカードスロット
　３２　スイッチカードスロット
　４１　プロトコル処理部
　４２　物理層部
　４３　光送信部
　４４　光受信部
　５１　Ｉ／Ｏ部基板（第２の基材）５１
　５１Ｓ　面
　５２　ＬＳＩ
　５３　光送受信器（光素子部）
　５４　光伝送部
　５５　高速電気配線
　５６　ポリマ光導波路
　１００　ブレードサーバ
　１１１　ＣＰＵ部
　１１２　メモリ部
　１１３　ノースブリッジ部
　１１４　Ｉ／Ｏ部
　１１５　サウスブリッジ部
　１１６　チップセット
　１１７　ハードディスク
　１２１　Ｉ／Ｏ部
　１２２　経路テーブル部
　１２３　スイッチ部
　１２４　メモリ部
　２１１　光コネクタ
　２１２　電源コネクタ
　２１３　電気コネクタ
　２２１　光コネクタ
　２２２　光ファイバ
　２３１　電源コネクタ
　２３２　電気コネクタ
　５４１　光素子
　５４１Ａ　発光素子
　５４１Ｂ　受光素子
　５４２、５４２Ａ、５４２Ｂ　電気素子
　５４３　スペーサ
　５４４　光送受信器内搭載基板（第１の基材）
　５４４Ｓ　面
　５４５Ａ、５４５Ｂ　接合シート
　５４６　半田ボール
　５４７　突起部
　５７３Ａ、５７３Ｂ　反射ミラー

Claims (9)

1. 　第１の基材と、
   　前記第１の基材の１つの面である第１の形成面に形成された、発光素子からなる光素子及び当該光素子を駆動する電気素子を有する光素子部と、
   　第２の基材と、
   　前記第２の基材の１つの面である第２の形成面に形成された、コア部とクアッド部からなり、前記光素子からの出射光が伝送される、ポリマ光導波路を有する光伝送部と、を具備し、
   　前記第１の形成面と、前記第２の形成面とが互いに対向し、
   　前記光素子の光出射面と前記ポリマ光導波路とが互いに対向し、
   　前記第１の形成面は、前記第２の形成面と半田ボールを用いて接続され、
   　前記ポリマ光導波路上には、前記第１の形成面に当接する突起部が形成され、
   　前記突起部は、前記第１の基材と前記第２の基材との離間距離を規定するものである光伝送モジュール。
2. 　前記光素子及び前記電気素子と前記ポリマ光導波路とが互いに離間し、かつ、前記光素子の前記光出射面と前記ポリマ光導波路との離間距離が２００μｍ以内となるよう、前記突起部の高さが規定された請求項１に記載の光伝送モジュール。
3. 　第１の基材と、
   　前記第１の基材の１つの面である第１の形成面に形成された、発光素子からなる光素子及び当該光素子から出力された電気信号を増幅する電気素子を有する光素子部と、
   　第２の基材と、
   　前記第２の基材の１つの面である第２の形成面に形成された、コア部とクアッド部からなり、前記光素子からの出射光が伝送される、ポリマ光導波路を有する光伝送部と、を具備し、
   　前記第１の形成面と、前記第２の形成面とが互いに対向し、
   　前記光素子の光出射面と前記ポリマ光導波路とが互いに対向し、
   　前記第１の形成面は、前記第２の形成面と半田ボールを用いて接続され、
   　前記ポリマ光導波路上には、前記第１の形成面に当接する突起部が形成され、
   　前記突起部は、前記第１の基材と前記第２の基材との離間距離を規定するものである光伝送モジュール。
4. 　前記光素子及び前記電気素子と前記ポリマ光導波路とが互いに離間し、かつ、前記光素子の前記光入射面と前記ポリマ光導波路との離間距離が２００μｍ以内となるよう、前記突起部の高さが規定された請求項３に記載の光伝送モジュール。
5. 　前記突起部が前記ポリマ光導波路の前記クラッド部と同一材料からなる請求項１～４のいずれかに記載の光伝送モジュール。
6. 　前記ポリマ光導波路の前記クラッド部と前記突起部とが一体形成された請求項５に記載の光伝送モジュール。
7. 　前記電気素子と前記ポリマ光導波路とが互いに対向した請求項１～６のいずれかに記載の光伝送モジュール。
8. 　前記第１の基材と前記光素子との間にスペーサが介在し、
   　前記第１の基材と前記スペーサ、及び、前記スペーサと前記光素子がそれぞれ、粘着シート又は接着シートからなる接合シートを介して接合された請求項１～７のいずれかに記載の光伝送モジュール。
9. 　請求項１～８のいずれかに記載の光伝送モジュールを備えた光通信システム。

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