JP2008139492A - Optical module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザダイオードやフォトダイオード等の光素子を備え、光通信処理や光情報処理に用いられる光モジュールに関し、特に光素子として面型光素子を備える光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical module that includes an optical element such as a laser diode or a photodiode and is used for optical communication processing or optical information processing, and more particularly to an optical module that includes a planar optical element as an optical element.
発光面に垂直な方向へ発光する面発光型レーザは、従来の端面発光レーザに比べて、アレイ配置等の高集積化が可能であり、基板への実装性に優れるため、大容量伝送が必要な光通信レーザや高集積化が必要な光情報処理等に用いるキー部品として、最近注目されている。 A surface-emitting laser that emits light in a direction perpendicular to the light-emitting surface is capable of higher integration of array arrangements and the like than conventional edge-emitting lasers. Recently, it has been attracting attention as a key part used for optical information processing and the like that require high integration lasers and high integration.
以下、従来の光モジュールの主構成について、図11〜図13を用いて順次説明する。なお、図11〜図13で示す光モジュールでは、図示の便宜上、面発光素子及び面受光素子をまとめて面型光素子として示すが、実際には面発光素子及び面受光素子が光ファイバ等との位置関係についてそれぞれ同様に設けられる。 Hereinafter, the main configuration of the conventional optical module will be sequentially described with reference to FIGS. In the optical modules shown in FIG. 11 to FIG. 13, for convenience of illustration, the surface light emitting element and the surface light receiving element are collectively shown as a surface type optical element. These positional relationships are similarly provided.
面型光素子を基板に実装し、光ファイバ等の光伝送媒体に光入射する光モジュールを作製する場合において、特にミラー等の光を偏向する特別な光学系を用いない場合には、図11に示すように、光ファイバ202を面型光素子203の上方に位置整合するように、基板201に対して垂直に配置することになる。このように、光ファイバを基板に対して垂直に配置した場合、実装性が劣るとともに、薄型の光モジュールを実現したい場合に不適である。よって、光ファイバは基板に対して平行に配置することが望ましい。 When a surface type optical element is mounted on a substrate and an optical module that makes light incident on an optical transmission medium such as an optical fiber is manufactured, especially when a special optical system that deflects light such as a mirror is not used, FIG. As shown in FIG. 3, the optical fiber 202 is arranged perpendicular to the substrate 201 so as to be aligned above the surface optical element 203. As described above, when the optical fiber is arranged perpendicular to the substrate, the mountability is inferior and it is not suitable for realizing a thin optical module. Therefore, it is desirable to arrange the optical fiber in parallel with the substrate.
また、このような状況は面型発光素子の光学系のみでなく、受光素子であるフォトダイオードに関しても同様である。即ち、一般のフォトダイオードは受光構造が面型であるため、同一基板上に配置された光ファイバや導波路からの光を受光する場合には、概ね光を直角方向に偏向する光学系が必要となる。 This situation is the same not only for the optical system of the surface light emitting element but also for the photodiode as the light receiving element. In other words, since a general photodiode has a planar light receiving structure, when receiving light from an optical fiber or waveguide disposed on the same substrate, an optical system that deflects the light in a generally perpendicular direction is required. It becomes.
光を直角方向に偏向する光学系を備えた光モジュールの一例としては、例えば図12に示すように、基板201上に設けられた面型光素子203から出射した光を、概ね直角方向に偏向する斜めミラー204を設け、光ファイバ204(又は光導波路)に結合するする構成が開示されている(例えば、特許文献1〜3を参照)。 As an example of an optical module provided with an optical system that deflects light in a right angle direction, for example, as shown in FIG. 12, light emitted from a planar optical element 203 provided on a substrate 201 is deflected in a substantially right angle direction. The structure which provides the slanting mirror 204 which couple | bonds and couple | bonds with the optical fiber 204 (or optical waveguide) is disclosed (for example, refer patent documents 1-3).
しかしながら、斜めミラーには高平坦度や低面粗度等の高精度が要求されるため、光モジュールとして十分な機能を有する斜めミラーを形成するのは容易ではない。また、実際にこれらの構成を実現するためには、図12のように、面型光素子203からの光をレンズ205で収束させ、傾斜ミラー204で反射させて光ファイバー202に結合する構成において、レンズ205の光軸と傾斜ミラー204の反射点の位置とを精密に位置合わせする必要があり、必ずしも現実的な構成でない。 However, since the oblique mirror is required to have high accuracy such as high flatness and low surface roughness, it is not easy to form an oblique mirror having a sufficient function as an optical module. In order to actually realize these configurations, as shown in FIG. 12, the light from the surface optical element 203 is converged by the lens 205, reflected by the inclined mirror 204, and coupled to the optical fiber 202. It is necessary to precisely align the optical axis of the lens 205 and the position of the reflection point of the inclined mirror 204, which is not always a realistic configuration.
また、特許文献4には、面型光素子を基板に水平に実装し、基板に対して垂直に出射する光を、45°の傾斜を設けた特殊な光ファイバーアレイで受光する方法が開示されている。しかしながらこの方法を用いる場合、光ファイバアレイの斜め加工、光ファイバーアレイのガイドへの精密位置決め、ミラーの面粗度等、極めて実現困難な課題が多く、製造上実用的でない。 Patent Document 4 discloses a method in which a planar optical element is mounted horizontally on a substrate, and light emitted perpendicularly to the substrate is received by a special optical fiber array having a 45 ° inclination. Yes. However, when this method is used, there are many problems that are extremely difficult to realize, such as oblique processing of the optical fiber array, precise positioning of the optical fiber array to the guide, and surface roughness of the mirror, which is not practical in production.
そこで、光ファイバー等の光伝送媒体を基板と水平となるように容易に実装する構成を実現すべく、図13に示すように、面型光素子203を、可撓性基板、例えばフレキシブル基板206に実装する構成が考えられている。この場合、フレキシブル基板206を直角に屈曲させて面型光素子203の受発光面を基板に平行とすることができるため、比較的容易に光を直角に偏向することができる。 Therefore, in order to realize a configuration in which an optical transmission medium such as an optical fiber is easily mounted so as to be horizontal with the substrate, as shown in FIG. 13, the planar optical element 203 is attached to a flexible substrate, for example, a flexible substrate 206. A configuration to be implemented is considered. In this case, since the flexible substrate 206 can be bent at a right angle so that the light receiving and emitting surface of the surface optical element 203 is parallel to the substrate, the light can be deflected at a right angle relatively easily.
例えば、特許文献5には、フレキシブル回路にオプトエレクトロニックダイを実装した構成が開示されている。この技術では、フレキシブル回路をヒートシンクキャリアに接着剤で固定することができ、フレキシブル回路をヒートシンクキャリアに固定する際にフレキシブル回路を90°曲げ、面型光素子の受発光の方向を基板に対して平行としている。
また、特許文献6でも、特許文献5と同様な手法により面型光素子を基板に垂直方向に実装して受発光の方向を基板に対して平行としている。
For example, Patent Document 5 discloses a configuration in which an optoelectronic die is mounted on a flexible circuit. In this technology, the flexible circuit can be fixed to the heat sink carrier with an adhesive, and when the flexible circuit is fixed to the heat sink carrier, the flexible circuit is bent by 90 °, and the direction of light reception / emission of the planar optical element is relative to the substrate. Parallel.
Also in Patent Document 6, a planar optical element is mounted in a direction perpendicular to the substrate in the same manner as in Patent Document 5, and the light receiving and emitting directions are parallel to the substrate.
上記したように、フレキシブル基板に面型光素子を実装して、フレキシブル基板を直角に曲げて実装することで、面型光素子をフレキシブル基板に垂直方向に設け、光ファイバアレイや光導波路等光伝送媒体との結合を容易にする構成が案出されている。 As described above, a planar optical element is mounted on a flexible substrate, and the flexible substrate is bent at a right angle to mount the planar optical element in a direction perpendicular to the flexible substrate. A configuration has been devised that facilitates coupling with transmission media.
光モジュールでは、面型光素子として、実際には面発光素子及び面受光素子をそれぞれ設ける必要があるが、上記の構成では、以下に示すような問題がある。
光モジュールにおいて、高速信号の信号品質を確保するために、面型発光素子と第1の駆動用IC、面型受光素子と第2の駆動用ICは、それぞれ近接させて配置することを要する。その一方で、第1の駆動用ICと第2の駆動用ICとを近接させるのは、相互に電磁干渉を生ずるために好ましくない。
In an optical module, it is actually necessary to provide a surface light-emitting element and a surface light-receiving element as surface optical elements, but the above-described configuration has the following problems.
In the optical module, in order to ensure the signal quality of the high-speed signal, it is necessary to arrange the surface light emitting element and the first driving IC, and the surface light receiving element and the second driving IC close to each other. On the other hand, it is not preferable to bring the first driving IC and the second driving IC close to each other because electromagnetic interference occurs between them.
上記の構成では、面型発光素子の駆動用IC(第1の駆動用IC)と、面型受光素子の駆動用IC(第2の駆動用IC)とは、同一面内に実装される形態が採られる。しかしながらこの形態を前提とすれば、必然的に第1の駆動用ICと第2の駆動用ICとを近接させざるを得ず、電磁干渉の発生を甘受しなければならない。 In the above configuration, the driving IC for the surface light emitting element (first driving IC) and the driving IC for the surface light receiving element (second driving IC) are mounted in the same plane. Is taken. However, assuming this form, the first driving IC and the second driving IC must be brought close to each other, and the generation of electromagnetic interference must be accepted.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、光伝送媒体を基板と水平となるように設ける構成を前提して、光伝送媒体を基板と水平となるように設ける構成を前提して、高速信号の信号品質を確保するも、面型発光素子を駆動第1の駆動手段と面型受光素子を駆動する第2の駆動手段との間における相互の電磁干渉の発生を抑止し、更なる小型化及び基板面における占有面積の低減化を実現する信頼性の高い光モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and presupposes a configuration in which an optical transmission medium is provided so as to be horizontal with the substrate, assuming that the optical transmission medium is provided so as to be horizontal with the substrate. Thus, while ensuring the signal quality of the high-speed signal, the generation of mutual electromagnetic interference between the first driving means for driving the surface light emitting element and the second driving means for driving the surface light receiving element is suppressed, It is an object of the present invention to provide a highly reliable optical module that realizes further miniaturization and reduction of the occupied area on the substrate surface.
本発明の光モジュールは、発光面に垂直な方向へ発光する面型発光素子と、前記面型発光素子を駆動する第1の駆動手段と、受光面に垂直な方向で受光する面型受光素子と、
前記面型受光素子を駆動する第2の駆動手段とを含み、前記面型発光素子と前記面型受光素子とは、共に第1の面内に実装されており、前記第1の駆動手段は、前記第1の面と異なる第2の面内に実装されており、前記第2の駆動手段は、前記第1の面及び前記第2の面のいずれとも異なる第3の面内に実装されている。
An optical module according to the present invention includes a surface light emitting element that emits light in a direction perpendicular to the light emitting surface, a first driving unit that drives the surface light emitting element, and a surface light receiving element that receives light in a direction perpendicular to the light receiving surface. When,
Second planar driving means for driving the planar light receiving element, the planar light emitting element and the planar light receiving element are both mounted in a first plane, and the first driving means The second drive unit is mounted in a third surface different from both the first surface and the second surface. The second drive unit is mounted in a second surface different from the first surface. ing.
本発明によれば、光伝送媒体を基板と水平となるように設ける構成を前提して、高速信号の信号品質を確保するも、面型発光素子を駆動する第1の駆動手段と面型受光素子を駆動する第2の駆動手段との間における相互の電磁干渉の発生を抑止し、更なる小型化及び基板面における占有面積の低減化を可能とする信頼性の高い光モジュールが実現する。 According to the present invention, on the premise that the optical transmission medium is provided so as to be horizontal to the substrate, the first driving means for driving the surface light emitting element and the surface light receiving can be ensured while ensuring the signal quality of the high-speed signal. A highly reliable optical module that suppresses the generation of mutual electromagnetic interference with the second driving means for driving the element and enables further miniaturization and reduction of the occupied area on the substrate surface is realized.
−本発明の基本骨子−
本発明では、光モジュールにおいて、光伝送媒体を基板と水平となるように設ける構成を前提とし、以下の(1)〜(3)の各形態を共に実現するものである。
(1)面型発光素子と面型受光素子とを共に同一面内に近接配置する。
(2)面型発光素子と第1の駆動手段とを近接配置するとともに、面型受光素子と第2の駆動手段とを近接配置する。
(3)第1の駆動手段と第2の駆動手段とをできるだけ離隔配置する。
-Basic outline of the present invention-
In the present invention, the following (1) to (3) are realized together on the premise that the optical transmission medium is provided so as to be horizontal to the substrate in the optical module.
(1) Both the surface light emitting element and the surface light receiving element are arranged close to each other in the same plane.
(2) The surface light-emitting element and the first driving means are arranged close to each other, and the surface light-receiving element and the second driving means are arranged close to each other.
(3) The first drive means and the second drive means are spaced apart as much as possible.
本発明では、面型発光素子と面型受光素子とを共に第1の面内に実装し、第1の駆動手段を第1の面と異なる第2の面内に実装し、第2の駆動手段を第1の面及び第2の面のいずれとも異なる第3の面内に実装する構成を採る。
面型発光素子と面型受光素子とを共に第1の面内に実装することにより、光伝送媒体との間における発光及び受光を効率良く行うことができる。第1の駆動手段を第1の面と異なる第2の面内に、第2の駆動手段を第1の面及び第2の面のいずれとも異なる第3の面内に実装することにより、(1),(2)の各形態を共に実現する。この構成により、高速信号の信号品質を確保するも、面型発光素子を駆動する第1の駆動手段と面型受光素子を駆動する第2の駆動手段との間における相互の電磁干渉の発生が抑止される。
In the present invention, both the surface light emitting element and the surface light receiving element are mounted in the first surface, the first driving means is mounted in a second surface different from the first surface, and the second driving is performed. A configuration is adopted in which the means is mounted in a third surface different from both the first surface and the second surface.
By mounting both the surface light emitting element and the surface light receiving element in the first surface, light emission and light reception with respect to the optical transmission medium can be efficiently performed. By mounting the first driving means in a second surface different from the first surface and the second driving means in a third surface different from both the first surface and the second surface, Both forms 1) and (2) are realized. With this configuration, although the signal quality of the high-speed signal is ensured, mutual electromagnetic interference is generated between the first driving means for driving the surface light emitting element and the second driving means for driving the surface light receiving element. Deterred.
具体的には、基板に設置された、少なくとも4つの側面を持つ立体形状の支持体を用い、当該支持体上で第1、第2及び第3の面を規定する。ここでは、上記の立体形状として直方体形状とされた支持体を例に採って説明する。直方体形状の支持体における4つの側面において、第1の側面に面型発光素子及び面型受光素子を隣接配置し、第1の側面と直交する一方の側面である第2の側面に第1の駆動手段を、第1の側面と直交する他方の側面である第3の側面に第2の駆動手段を配置する。第2の側面と第3の側面とは平行な面である。この場合、面型発光素子と第1の駆動手段とは互いに直交する面上に存するために近接配置させることができ、同様に面型受光素子と第2の駆動手段とは互いに直交する面上に存するために近接配置させることができる。しかも、第1の駆動手段と第2の駆動手段とは互いに平行な面に存するために両面の離間距離、即ち直方体形状の支持体の厚みだけ離れて配置される。 Specifically, a three-dimensional support having at least four side surfaces installed on the substrate is used, and the first, second, and third surfaces are defined on the support. Here, a description will be given taking an example of a support body having a rectangular parallelepiped shape as the above three-dimensional shape. In the four side surfaces of the rectangular parallelepiped support, a surface light emitting element and a surface light receiving element are arranged adjacent to each other on the first side surface, and the first side surface is a second side surface orthogonal to the first side surface. The second driving means is arranged on the third side surface, which is the other side surface orthogonal to the first side surface. The second side surface and the third side surface are parallel surfaces. In this case, the surface light-emitting element and the first driving means exist on the surfaces orthogonal to each other, and therefore can be disposed close to each other. Similarly, the surface light-receiving element and the second driving means are on the surfaces orthogonal to each other. Can be placed in close proximity to each other. In addition, since the first driving means and the second driving means exist on the planes parallel to each other, they are spaced apart from each other, that is, separated from each other by the thickness of the rectangular parallelepiped support.
この構成について、更に詳細には、面型発光素子、第1の駆動手段、面型受光素子、及び第2の駆動手段を1枚の可撓性基板に実装し、この可撓性基板を直方体形状の支持体の表面に巻き付けるように固定することが好適である。
また、面型発光素子、第1の駆動手段、面型受光素子、及び第2の駆動手段を直方体形状の支持体の表面に直接的に接合する構成を採用しても良い。
More specifically, with respect to this configuration, the surface light emitting element, the first driving means, the surface light receiving element, and the second driving means are mounted on a single flexible substrate, and the flexible substrate is a rectangular parallelepiped. It is preferable to fix it so as to be wound around the surface of the shaped support.
In addition, a configuration in which the surface light emitting element, the first driving unit, the surface light receiving element, and the second driving unit are directly joined to the surface of a rectangular parallelepiped support may be employed.
−本発明を適用した具体的な諸実施形態−
以下、本発明を適用した光モジュールの具体的な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
-Specific embodiments to which the present invention is applied-
Hereinafter, specific embodiments of an optical module to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態による光モジュールの構成要素であるフレキシブル基板を示しており、(a)が平面図、(b)が(a)の線分I−I'に沿った断面図である。
図2は、第1の実施形態による光モジュールの構成要素である支持体を示しており、(a)が正面図、(b)が側面図である。
図3は、支持体にフレキシブル基板が巻き付けられて一体化した様子を示しており、(a)が正面図、(b)が側面図である。
図4は、第1の実施形態による光モジュールに光コネクタが装着された様子を示す側面図である。
(First embodiment)
1A and 1B show a flexible substrate as a component of the optical module according to the first embodiment, wherein FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. It is.
FIGS. 2A and 2B show a support that is a component of the optical module according to the first embodiment, in which FIG. 2A is a front view and FIG. 2B is a side view.
FIGS. 3A and 3B show a state in which the flexible substrate is wound around and integrated with the support, wherein FIG. 3A is a front view and FIG. 3B is a side view.
FIG. 4 is a side view showing a state where the optical connector is attached to the optical module according to the first embodiment.
図1〜図3に示すように、本実施形態による光モジュールは、可撓性基板であるフレキシブルプリント基板10が、略直方体形状の成型体である支持体30に巻き付けられて構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the optical module according to the present embodiment is configured by winding a flexible printed
図1(a)に示すように、フレキシブルプリント基板10は、折り曲げ、巻き付け等が可能な可撓性の基板である。折り曲げ線A1,A2に沿って折り曲げられることにより、幅狭面である第1の面10aと、当該第1の面10aの左右に幅広面である第2の面10b及び第3の面10cとが形成され、下端部には複数の配線11a及びこれらに対応した端子電極11bが形成されてなる配線部11が折り曲げ可能に設けられている。
As shown in FIG. 1A, the flexible printed
このフレキシブルプリント基板10には、図1(b)に示すように、第1の面10aの裏面側に例えば4チャネルアレイ状の面型発光素子20が実装されており、第2の面10bの表面側に面型発光素子20と近接してこれと電気的に接続された、面型発光素子20を駆動するための第1の駆動用IC22が実装されている。同様に、第1の面10aの裏面側に面型発光素子20と近接して例えば4チャネルアレイ状の面型受光素子21が実装されており、第3の面10cの表面側に面型受光素子21と近接してこれと電気的に接続された、面型受光素子21を駆動するための第2の駆動用IC23が実装されている。ここで、面型発光素子20、第1の駆動用IC22、面型受光素子21、及び第2の駆動用IC23は、例えばフリップチップボンディングまたはダイボンディングにより実装される。
As shown in FIG. 1B, the flexible printed
面型発光素子20は、図1(b)に示すように、フレキシブルプリント基板10に形成された発光用開口10Aに位置整合するように、フレキシブルプリント基板10の裏面にバンプ27で接合固定されており、発光用開口10Aを介して第1の面10aの表面から垂直方向に光を出射する。面型受光素子21も同様に、図示は省略するが、フレキシブルプリント基板10に形成された受光用開口に位置整合するように、フレキシブルプリント基板10の裏面にバンプ27で接合固定されており、受光用開口を介して第1の面10aの表面から入射した光を受光する。この構成では、面型発光素子20及び面型受光素子21はフレキシブルプリント基板10に実装される際の位置ズレはフレキシブルプリント基板10の裏面との距離、即ちバンプ27の幅で決定される。この幅は極めて小値であるため、面型発光素子20及び面型受光素子21を比較的容易に高い位置精度をもってフレキシブルプリント基板10に実装することができる。
As shown in FIG. 1B, the surface
面型発光素子20及び面型受光素子21の各下面、第1の駆動用IC22及び第2の駆動用IC23の各上面には、これらの放熱用のヒートシンク25がそれぞれ設けられている。また、第1の駆動用IC22及び第2の駆動用IC23と近接して、デカップリングコンデンサ26がそれぞれ設けられている。ここで、ヒートシンク25及びデカップリングコンデンサ26は、例えばフリップチップボンディングまたはダイボンディングにより実装される。
These heat sinks 25 are provided on the lower surfaces of the surface
更に、フレキシブルプリント基板10には、支持体30に固定する際の複数の位置決め用孔13と、後述する光コネクタの固定用ピンを嵌合固定する際に用いられる嵌合用孔14がそれぞれ打ち抜きプレスまたはエッチングにより形成されている。
Further, the flexible printed
図2(a),(b)に示すように、支持体30は、基板100上に固定するための台座31を有する略直方体形状の成型体である。この支持体30は、樹脂または金属材料を使用し、射出成型法で作製するため、複雑な形状の作製も容易に可能である。なお、本実施形態では、支持体30として略直方体形状のものを例示するが、側面が4面以上ある形状であれば良く、例えば側面が5面、6面或いはそれ以上の側面を有する形状に支持体30を作製しても良い。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
この支持体30には、その4つの側面のうち幅狭面である第1の側面30aに、光コネクタの固定用ピンが嵌合用孔14を介して挿入される挿入用穴33と、フレキシブルプリント基板10が固定される際にフレキシブルプリント基板10に実装された面型発光素子20及び面型受光素子21が収められる嵌合溝34,35とが形成されている。
The
また、支持体30には、4つの側面のうち第1の側面30aと直交する幅広面である第2の側面30b及び第3の側面30cに、フレキシブルプリント基板10の位置決め用孔13に対応する位置決め用突起32がそれぞれ設けられている。
Further, the
図3(a),(b)に示すように、上記のように構成されたフレキシブルプリント基板10が支持体30に巻き付けられ、フレキシブルプリント基板10の位置決め用孔13に支持体30の位置決め用突起32が嵌合し、接着剤または金属リング等により固定されるとともに、フレキシブルプリント基板10の配線部11が支持体30の台座31を覆うように固定され、本実施形態による光モジュールとなる。ここで、フレキシブルプリント基板10の第1の面10aが支持体30の第1の側面30aに対応して重畳して第1の面1aとなる。同様に、第2の面10bが第2の側面30bに、第3の面10cが第3の側面30cに対応して重畳して、それぞれ第2の面1b及び第3の面1cとなる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the flexible printed
本実施形態による光モジュールでは、第1の面1aの裏面に面型発光素子20及び面型受光素子21が支持体30の嵌合溝34,35に収められて配置され、第2の面1bの表面には面型発光素子20と隣接して接続されてなる第1の駆動用IC22が、第3の面1cの表面には面型受光素子21と隣接して接続されてなる第2の駆動用IC23がそれぞれ配置する。この場合、面型発光素子20と第1の駆動用IC22とは互いに直交する面上に存するために近接配置され、同様に面型受光素子21と第2の駆動用IC23とは互いに直交する面上に存するために近接配置される。しかも、第1の駆動用IC22と第2の駆動用IC23とは互いに平行な面に存するために両面の離間距離、即ち支持体30の厚み(及びフレキシブルプリント基板10の2倍分の厚み)だけ離れて配置される。
In the optical module according to the present embodiment, the surface light-emitting
そして、図4に示すように、本実施形態による光モジュールに、光伝送媒体である光コネクタ40が固定される。詳細には、光コネクタ40の固定用ピン41がフレキシブルプリント基板10の嵌合用孔14を介して支持体30の挿入用穴33に挿入され、光コネクタ40の光ファイバアレイ40aが面型発光素子20の発光面と、光コネクタ40の光ファイバアレイ40bが面型受光素子21の受光面とそれぞれ位置整合するように高精度をもって正確に位置決めがなされ、この状態で光モジュールに光コネクタ40が固定される。ここで、フレキシブルプリント基板10と光コネクタ40との隙間には、所定の光学接着剤を充填して硬化させる。
As shown in FIG. 4, an
以上説明したように、本実施形態によれば、光コネクタ40を基板100と水平となるように設ける構成を前提して、高速信号の信号品質を確保するも、面型発光素子20を駆動する第1の駆動用IC22と面型受光素子21を駆動する第2の駆動用IC23との間における相互の電磁干渉の発生を抑止し、更なる小型化及び基板100の表面における占有面積の低減化を可能とする信頼性の高い光モジュールが実現する。
As described above, according to the present embodiment, on the assumption that the
(第2の実施形態)
図5は、第2の実施形態による光モジュールの構成要素であるフレキシブル基板を示しており、(a)が平面図、(b)が(a)の線分I−I'に沿った断面図である。
図6は、第2の実施形態による光モジュールの構成要素である支持体を示しており、(a)が正面図、(b)が側面図である。
図7は、支持体にフレキシブル基板が巻き付けられて一体化した様子を示しており、(a)が正面図、(b)が側面図である。
図8は、第2の実施形態による光モジュールに光コネクタが装着された様子を示す側面図である。
(Second Embodiment)
5A and 5B show a flexible substrate that is a component of the optical module according to the second embodiment. FIG. 5A is a plan view, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line I-I ′ in FIG. It is.
6A and 6B show a support body that is a component of the optical module according to the second embodiment, in which FIG. 6A is a front view and FIG. 6B is a side view.
FIG. 7 shows a state in which the flexible substrate is wound around and integrated with the support, wherein (a) is a front view and (b) is a side view.
FIG. 8 is a side view showing a state in which the optical connector is attached to the optical module according to the second embodiment.
図5〜図7に示すように、本実施形態による光モジュールは、可撓性基板であるフレキシブルプリント基板50が、略直方体形状の成型体である支持体60に巻き付けられて構成されている。
As shown in FIG. 5 to FIG. 7, the optical module according to the present embodiment is configured by winding a flexible printed
図5(a)に示すように、フレキシブルプリント基板50は、折り曲げ、巻き付け等が可能な可撓性の基板である。折り曲げ線A1,A2に沿って折り曲げられることにより、幅狭面である第1の面50aと、当該第1の面50aの左右に幅広面である第2の面50b及び第3の面50cとが形成され、下端部には複数の配線11a及びこれらに対応した端子電極11bが形成されてなる配線部11が折り曲げ可能に設けられている。
As shown in FIG. 5A, the flexible printed
このフレキシブルプリント基板50には、図5(b)に示すように、第1の面50aの表面側に例えば4チャネルアレイ状の面型発光素子51が実装されており、第2の面50bの表面側に面型発光素子51と近接してこれと電気的に接続された、面型発光素子51を駆動するための第1の駆動用IC22が実装されている。同様に、第1の面50aの表面側に面型発光素子51と近接して例えば4チャネルアレイ状の面型受光素子52が実装されており、第3の面50cの表面側に面型受光素子52と近接してこれと電気的に接続された、面型受光素子52を駆動するための第2の駆動用IC23が実装されている。ここで、面型発光素子51、第1の駆動用IC22、面型受光素子52、及び第2の駆動用IC23は、例えばフリップチップボンディングまたはダイボンディングにより実装される。
As shown in FIG. 5B, for example, a 4-channel array surface
面型発光素子51は、図5(b)に示すように、フレキシブルプリント基板50の表面に接合固定されており、第1の面50aの表面から垂直方向に光を出射する。面型受光素子52も同様に、フレキシブルプリント基板50の表面に接合固定されており、第1の面50aの表面から入射した光を受光する。
As shown in FIG. 5B, the surface
面型発光素子51及び面型受光素子52の各下面、第1の駆動用IC22及び第2の駆動用IC23の各上面には、これらの放熱用のヒートシンク25がそれぞれ設けられている。また、第1の駆動用IC22及び第2の駆動用IC23と近接して、デカップリングコンデンサ26がそれぞれ設けられている。ここで、ヒートシンク25及びデカップリングコンデンサ26は、例えばフリップチップボンディングまたはダイボンディングにより実装される。
These heat sinks 25 are provided on the lower surfaces of the surface
更に、フレキシブルプリント基板50には、支持体60に固定する際の複数の位置決め用孔13と、後述する光コネクタの固定用ピンを嵌合固定する際に用いられる嵌合用孔14がそれぞれ打ち抜きプレスまたはエッチングにより形成されている。
Further, the flexible printed
図6(a),(b)に示すように、支持体60は、基板100上に固定するための台座31を有する略直方体形状の成型体である。この支持体60は、樹脂または金属材料を使用し、射出成型法で作製するため、複雑な形状の作製も容易に可能である。なお、本実施形態では、支持体60として略直方体形状のものを例示するが、側面が4面以上ある形状であれば良く、例えば側面が5面、6面或いはそれ以上の側面を有する形状に支持体60を作製しても良い。
この支持体60には、その4つの側面のうち幅狭面である第1の側面60aに、光コネクタの固定用ピンが嵌合用孔14を介して挿入される挿入用穴33が形成されている。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
The
また、支持体60には、4つの側面のうち第1の側面60aと直交する幅広面である第2の側面60b及び第3の側面60cに、フレキシブルプリント基板50の位置決め用孔13に対応する位置決め用突起32がそれぞれ設けられている。
The
図7(a),(b)に示すように、上記のように構成されたフレキシブルプリント基板50が支持体60に巻き付けられ、フレキシブルプリント基板50の位置決め用孔13に支持体60の位置決め用突起32が嵌合し、接着剤または金属リング等により固定されるとともに、フレキシブルプリント基板50の配線部11が支持体60の台座31を覆うように固定され、本実施形態による光モジュールとなる。ここで、フレキシブルプリント基板50の第1の面50aが支持体60の第1の側面60aに対応して重畳して第1の面2aとなる。同様に、第2の面50bが第2の側面60bに、第3の面50cが第3の側面60cに対応して重畳して、それぞれ第2の面2b及び第3の面2cとなる。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the flexible printed
本実施形態による光モジュールでは、第1の面2aの表面に面型発光素子51及び面型受光素子52が配置され、第2の面2bの表面には面型発光素子51と隣接して接続されてなる第1の駆動用IC22が、第3の面2cの表面には面型受光素子52と隣接して接続されてなる第2の駆動用IC23がそれぞれ配置する。この場合、面型発光素子51と第1の駆動用IC22とは互いに直交する面上に存するために近接配置され、同様に面型受光素子52と第2の駆動用IC23とは互いに直交する面上に存するために近接配置される。しかも、第1の駆動用IC22と第2の駆動用IC23とは互いに平行な面に存するために両面の離間距離、即ち支持体60の厚み(及びフレキシブルプリント基板50の2倍分の厚み)だけ離れて配置される。
In the optical module according to the present embodiment, the surface
更にこの構成では、面型発光素子51及び面型受光素子52がフレキシブルプリント基板5で0第1の面50aの表面側に実装されているため、これらの上面に設けられた各ヒートシンク25が第1の面2aから外部に露出した形となる。従って、各ヒートシンク25により、第1の駆動用IC22及び第2の駆動用IC23のみならず面型発光素子51及び面型受光素子52も優れた放熱性が得られる。
Further, in this configuration, since the surface
そして、図8に示すように、本実施形態による光モジュールに、光伝送媒体である光コネクタ40が固定される。詳細には、スペーサ42を備えた固定用ピン41がフレキシブルプリント基板50の嵌合用孔14を介して支持体60の挿入用穴33に挿入され、光コネクタ40の光ファイバアレイ40aが面型発光素子51の発光面と、光コネクタ40の光ファイバアレイ40bが面型受光素子52の受光面とそれぞれ位置整合するように高精度をもって正確に位置決めがなされ、この状態で光モジュールに光コネクタ40が固定される。ここで、フレキシブルプリント基板50と光コネクタ40との隙間には、所定の光学接着剤を充填して硬化させる。
And as shown in FIG. 8, the
スペーサ42は、発光部40a(受光部40b)と面型発光素子51(面型受光素子52)とが接続された状態の厚みに対応するように、その厚みが規定されており、スペーサ42を介した状態で固定用ピン41が挿入用穴33に挿入固定されることにより、発光部40a(受光部40b)と面型発光素子51(面型受光素子52)とが正確に接続された状態で光モジュールに光コネクタ40が固定される。
The thickness of the
以上説明したように、本実施形態によれば、光コネクタ40を基板100と水平となるように設ける構成を前提して、高速信号の信号品質を確保するも、面型発光素子51を駆動する第1の駆動用IC22と面型受光素子52を駆動する第2の駆動用IC23との間における相互の電磁干渉の発生を抑止し、更なる小型化及び基板100の表面における占有面積の低減化を可能とする信頼性の高い光モジュールが実現する。
As described above, according to the present embodiment, on the assumption that the
(第3の実施形態)
図9は、第3の実施形態による光モジュールを示しており、(a)が正面図、(b)が側面図、(c)が下面図である。
図10は、第3の実施形態による光モジュールに光コネクタが装着された様子を示す側面図である。
(Third embodiment)
FIG. 9 shows an optical module according to the third embodiment, wherein (a) is a front view, (b) is a side view, and (c) is a bottom view.
FIG. 10 is a side view showing a state in which the optical connector is mounted on the optical module according to the third embodiment.
図9に示すように、本実施形態による光モジュールは、略直方体形状の成型体である支持体60の表面に、面型発光素子71、第1の駆動用IC22、面型受光素子72、及び第2の駆動用IC23等が直接的に実装されて構成されている。
As shown in FIG. 9, the optical module according to the present embodiment has a surface
図9(a),(b)に示すように、支持体70は、基板100上に固定するための台座31を有する略直方体形状の成型体である。ここで、支持体70の4つの側面のうちの1つである幅狭面を第1の面3aとし、第1の面3aと直交する幅広面を第2の側面3b及び第3の側面3cとする。
As shown in FIGS. 9A and 9B, the
この支持体70は、樹脂または金属材料を使用し、射出成型法で作製するため、複雑な形状の作製も容易に可能である。なお、本実施形態では、支持体70として略直方体形状のものを例示するが、側面が4面以上ある形状であれば良く、例えば側面が5面、6面或いはそれ以上の側面を有する形状に支持体70を作製しても良い。
Since the
本実施形態では、図9(b),(c)に示すように、支持体70の第2の側面3b及び第3の側面3cに、複数の配線71a及び当該配線73aに対応して接続された端子電極73bが形成され、配線部73とされている。配線73a及び端子電極73bを形成するには、先ず、第2の側面3b及び第3の側面3cの全面に無電解メッキ法により例えばCu薄膜を形成する。そして、例えばレーザビームによりCu薄膜を加工して複数の端子電極73bを形成し、例えば銅、ニッケル、金の順に電気メッキを行い、端子電極73bと接続される配線73aを形成する。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 9B and 9C, the plurality of wirings 71a and the
支持体70には、第1の面3aに、光コネクタの固定用ピンが挿入される挿入用穴33が形成されている。そして、第1の面3aに例えば4チャネルアレイ状の面型発光素子71が実装されており、第2の面3bに面型発光素子71と近接してこれと電気的に接続された、面型発光素子71を駆動するための第1の駆動用IC22が実装されている。同様に、第1の面3aに面型発光素子71と近接して例えば4チャネルアレイ状の面型受光素子72が実装されており、第3の面3cに面型受光素子72と近接してこれと電気的に接続された、面型受光素子72を駆動するための第2の駆動用IC23が実装されている。ここで、面型発光素子71、第1の駆動用IC22、面型受光素子72、及び第2の駆動用IC23は、例えばフリップチップボンディングまたはダイボンディングにより実装される。
The
面型発光素子71は、第1の面3aの表面から垂直方向に光を出射する。面型受光素子72は、第1の面3aの表面から入射した光を受光する。
面型発光素子71及び面型受光素子72の各下面、第1の駆動用IC22及び第2の駆動用IC23の各上面には、これらの放熱用のヒートシンク25がそれぞれ設けられている。また、第1の駆動用IC22及び第2の駆動用IC23と近接して、デカップリングコンデンサ26がそれぞれ設けられている。ここで、ヒートシンク25及びデカップリングコンデンサ26は、例えばフリップチップボンディングまたはダイボンディングにより実装される。
The surface
These heat sinks 25 are provided on the lower surfaces of the surface
本実施形態による光モジュールでは、第1の面3aに面型発光素子71及び面型受光素子72が配置され、第2の面3bには面型発光素子71と隣接して接続されてなる第1の駆動用IC22が、第3の面3cには面型受光素子72と隣接して接続されてなる第2の駆動用IC23がそれぞれ配置する。この場合、面型発光素子71と第1の駆動用IC22とは互いに直交する面上に存するために近接配置され、同様に面型受光素子72と第2の駆動用IC23とは互いに直交する面上に存するために近接配置される。しかも、第1の駆動用IC22と第2の駆動用IC23とは互いに平行な面に存するために両面の離間距離、即ち支持体70の厚みだけ離れて配置される。
In the optical module according to the present embodiment, the surface light-emitting
更にこの構成では、面型発光素子71及び面型受光素子72が第1の面3a上に実装されているため、これらの上面に設けられた各ヒートシンク25が第1の面3aから外部に露出した形となる。従って、各ヒートシンク25により、第1の駆動用IC22及び第2の駆動用IC23のみならず面型発光素子71及び面型受光素子72も優れた放熱性が得られる。
Further, in this configuration, since the surface
そして、図10に示すように、本実施形態による光モジュールに、光伝送媒体である光コネクタ40が固定される。詳細には、スペーサ42を備えた固定用ピン41が支持体70の挿入用穴33に挿入され、光コネクタ40の光ファイバアレイ40aが面型発光素子71の発光面と、光コネクタ40の光ファイバアレイ40bが面型受光素子72の受光面とそれぞれ位置整合するように高精度をもって正確に位置決めがなされ、この状態で光モジュールに光コネクタ40が固定される。ここで、フレキシブルプリント基板50と光コネクタ40との隙間には、所定の光学接着剤を充填して硬化させる。
And as shown in FIG. 10, the
スペーサ42は、発光部40a(受光部40b)と面型発光素子71(面型受光素子72)とが接続された状態の厚みに対応するように、その厚みが規定されており、スペーサ42を介した状態で固定用ピン41が挿入用穴33に挿入固定されることにより、発光部40a(受光部40b)と面型発光素子71(面型受光素子72)とが正確に接続された状態で光モジュールに光コネクタ40が固定される。
The thickness of the
以上説明したように、本実施形態によれば、光コネクタ40を基板100と水平となるように設ける構成を前提して、高速信号の信号品質を確保するも、面型発光素子71を駆動する第1の駆動用IC22と面型受光素子72を駆動する第2の駆動用IC23との間における相互の電磁干渉の発生を抑止し、更なる小型化及び基板100の表面における占有面積の低減化を可能とする信頼性の高い光モジュールが実現する。
As described above, according to the present embodiment, on the assumption that the
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
(付記1)発光面に垂直な方向へ発光する面型発光素子と、
前記面型発光素子を駆動する第1の駆動手段と、
受光面に垂直な方向で受光する面型受光素子と、
前記面型受光素子を駆動する第2の駆動手段と
を含み、
前記面型発光素子と前記面型受光素子とは、共に第1の面内に実装されており、
前記第1の駆動手段は、前記第1の面と異なる第2の面内に実装されており、
前記第2の駆動手段は、前記第1の面及び前記第2の面のいずれとも異なる第3の面内に実装されていることを特徴とする光モジュール。
(Supplementary note 1) a surface light emitting device that emits light in a direction perpendicular to the light emitting surface;
First driving means for driving the surface light emitting element;
A surface light-receiving element that receives light in a direction perpendicular to the light-receiving surface;
Second driving means for driving the surface light-receiving element,
The surface light emitting element and the surface light receiving element are both mounted in the first surface,
The first driving means is mounted in a second surface different from the first surface;
The optical module, wherein the second driving means is mounted in a third surface different from both the first surface and the second surface.
(付記2)前記面型発光素子、前記第1の駆動手段、前記面型受光素子、及び前記第2の駆動手段が実装されてなる1枚の可撓性基板と、
直方体形状の支持体と
を更に含み、
前記可撓性基板が前記支持体の前記側面に固定され、前記支持体上で前記第1、第2及び第3の面が規定されていることを特徴とする付記1に記載の光モジュール。
(Appendix 2) One flexible substrate on which the surface light emitting element, the first driving means, the surface light receiving element, and the second driving means are mounted;
A rectangular parallelepiped support,
The optical module according to claim 1, wherein the flexible substrate is fixed to the side surface of the support, and the first, second, and third surfaces are defined on the support.
(付記3)前記可撓性基板には、少なくとも1つの第1の嵌合用孔が形成されているとともに、
前記支持体には、前記第1の嵌合用孔に対応した嵌合用突起が形成されており、
前記第1の嵌合用孔に前記嵌合用突起が嵌合することにより、前記可撓性基板が前記支持体の表面に固定されることを特徴とする付記2に記載の光モジュール。
(Supplementary Note 3) The flexible substrate has at least one first fitting hole formed therein,
The support is formed with a fitting projection corresponding to the first fitting hole,
The optical module according to appendix 2, wherein the flexible substrate is fixed to a surface of the support body by fitting the fitting protrusion into the first fitting hole.
(付記4)前記可撓性基板には、少なくとも1つの第2の嵌合用孔が形成されているとともに、
前記支持体には、前記第2の嵌合用孔に対応した第3の嵌合用孔が形成されており、
されており、
前記可撓性基板が前記支持体の前記側面に固定された状態において、光伝送媒体の一部が前記第2の嵌合用孔を介して前記第3の嵌合用孔に嵌合することにより、前記光伝送媒体前記第1の面に存する前記面型発光素子及び前記面型受光素子と接続されることを特徴とする付記2又は3に記載の光モジュール。
(Appendix 4) The flexible substrate is formed with at least one second fitting hole,
A third fitting hole corresponding to the second fitting hole is formed in the support,
Has been
In a state where the flexible substrate is fixed to the side surface of the support body, a part of the optical transmission medium is fitted into the third fitting hole through the second fitting hole, 4. The optical module according to appendix 2 or 3, wherein the optical transmission medium is connected to the surface light emitting element and the surface light receiving element existing on the first surface.
(付記5)前記可撓性基板において、前記第1の駆動手段及び前記第2の駆動手段が表面に設けられるとともに、前記面型発光素子及び前記面型受光素子が裏面に設けられており、
前記支持体には、前記面型発光素子及び前記面型受光素子に対応した一対の凹部が形成されており、
一方の前記凹部に前記面型発光素子が、他方の前記凹部に前記面型受光素子がそれぞれ収められていることを特徴とする付記2〜4のいずれか1項に記載の光モジュール。
(Supplementary Note 5) In the flexible substrate, the first driving means and the second driving means are provided on the front surface, and the surface light emitting element and the surface light receiving element are provided on the back surface,
A pair of recesses corresponding to the surface light emitting element and the surface light receiving element are formed in the support,
The optical module according to any one of appendices 2 to 4, wherein the surface light emitting element is accommodated in one of the recesses, and the surface light receiving element is accommodated in the other recess.
(付記6)前記可撓性基板において、前記第1の駆動手段及び前記第2の駆動手段と、前記面型発光素子及び前記面型受光素子とが共に表面に設けられていることを特徴とする付記2〜4のいずれか1項に記載の光モジュール。 (Appendix 6) The flexible substrate is characterized in that the first driving means and the second driving means, the surface light emitting element and the surface light receiving element are both provided on the surface. The optical module according to any one of appendices 2 to 4.
(付記7)少なくとも4つの側面を持つ立体形状の支持体を更に含み、
前記面型発光素子、前記第1の駆動手段、前記面型受光素子、及び前記第2の駆動手段が、前記支持体の前記側面に直接的に接合されていることを特徴とする付記1に記載の光モジュール。
(Supplementary note 7) Further includes a three-dimensional support having at least four side surfaces,
Appendix 1 characterized in that the surface light emitting element, the first driving means, the surface light receiving element, and the second driving means are directly joined to the side surface of the support. The optical module as described.
1a,10a 第1の面
1b,10b 第2の面
1c,10c 第3の面
10 フレキシブルプリント基板
10A 発光用開口
11,73 配線部
11a,73a 配線
11b,73b 端子電極
13 位置決め用孔
14 嵌合用孔
20,51,71 面型発光素子
21,52,72 面型受光素子
22 第1の駆動用IC
23 第2の駆動用IC
25 ヒートシンク
26 デカップリングコンデンサ
27 バンプ
30,60,70 支持体
30a,60a 第1の側面
30b,60b 第2の側面
30c,60c 第3の側面
31 台座
32 置決め用突起
33 挿入用穴
34,35 嵌合溝
40 光コネクタ
40a 光ファイバアレイ
41 固定用ピン
42 スペーサ
100 基板
DESCRIPTION OF
23 Second driving IC
25
Claims (5)
前記面型発光素子を駆動する第1の駆動手段と、
受光面に垂直な方向で受光する面型受光素子と、
前記面型受光素子を駆動する第2の駆動手段と
を含み、
前記面型発光素子と前記面型受光素子とは、共に第1の面内に実装されており、
前記第1の駆動手段は、前記第1の面と異なる第2の面内に実装されており、
前記第2の駆動手段は、前記第1の面及び前記第2の面のいずれとも異なる第3の面内に実装されていることを特徴とする光モジュール。 A surface light emitting device that emits light in a direction perpendicular to the light emitting surface;
First driving means for driving the surface light emitting element;
A surface light-receiving element that receives light in a direction perpendicular to the light-receiving surface;
Second driving means for driving the surface light-receiving element,
The surface light emitting element and the surface light receiving element are both mounted in the first surface,
The first driving means is mounted in a second surface different from the first surface;
The optical module, wherein the second driving means is mounted in a third surface different from both the first surface and the second surface.
直方体形状の支持体と
を更に含み、
前記可撓性基板が前記支持体の前記側面に固定され、前記支持体上で前記第1、第2及び第3の面が規定されていることを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。 A flexible substrate on which the surface light emitting element, the first driving means, the surface light receiving element, and the second driving means are mounted;
A rectangular parallelepiped support,
The optical module according to claim 1, wherein the flexible substrate is fixed to the side surface of the support, and the first, second, and third surfaces are defined on the support. .
前記支持体には、前記面型発光素子及び前記面型受光素子に対応した一対の凹部が形成されており、
一方の前記凹部に前記面型発光素子が、他方の前記凹部に前記面型受光素子がそれぞれ収められていることを特徴とする請求項2に記載の光モジュール。 In the flexible substrate, the first driving means and the second driving means are provided on the front surface, and the surface light emitting element and the surface light receiving element are provided on the back surface,
A pair of recesses corresponding to the surface light emitting element and the surface light receiving element are formed in the support,
The optical module according to claim 2, wherein the surface light emitting element is housed in one of the recesses, and the surface light receiving element is housed in the other recess.
前記面型発光素子、前記第1の駆動手段、前記面型受光素子、及び前記第2の駆動手段が、前記支持体の前記側面に直接的に接合されていることを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。 A solid support having at least four side surfaces;
2. The surface light emitting element, the first driving unit, the surface light receiving element, and the second driving unit are directly joined to the side surface of the support. The optical module as described in.
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