(57)【要約】【課題】  光素子を小型化可能で、かつ通信光の減衰を防ぐ光電変換装置を提供する。【解決手段】  光素子２は上面に発光部２２又は受光部２１を有し、下面に電極２３を有し、フェルール端面４２にはガイドピンを挿入係止するためのガイドピン係止孔４１が複数開口して、かつ光ファイバ５の光伝送路端面５１が露出しており、電子回路が形成された回路基板７上には、上面にガイドピン挿入孔３１を複数開口したアダプタ３を備え、アダプタ３の上面３３には、電極２３を電子回路内の電気配線にフリップチップ実装された光素子２が受光部２１又は発光部２２を上方に向けて配置され、フェルール４とアダプタ３とで共通のガイドピンをガイドピン係止孔４１に挿入係止し合うことで、光伝送路端面５１と、光素子２上面の受光部２１又は発光部２２とが光通信可能に対面するようにフェルール４とアダプタ３とが結合される。【選択図】図１
2010145823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバが挿通されたフェルールと、該フェルールと接続され電子回路が形成された回路基板上に設けられたアダプタと、を備え、フェルールに設けられた光ファイバの光伝送路の端面と、前記アダプタのフェルールと結合される結合面に設けられ前記電子回路と電気的に接続されて光信号を電気信号に変換する受光部又は電気信号を光信号に変換する発光部とを有した光素子とが、光通信可能に光結合されるよう対向して配設された光電変換装置であって、
前記フェルールの端面にはガイドピンを挿入係止するためのガイドピン係止孔が複数開口するとともに、光ファイバの端面が露出して配設されており、前記アダプタの結合面にはガイドピンを挿入するガイドピン挿入孔が複数開口され、フェルールのガイドピン係止孔とアダプタのガイドピン挿入孔とにガイドピンを挿入係止し合うことで、フェルールとアダプタとが結合され、
前記光素子は前記フェルールと対向する面に発光部又は受光部を、その反対の面に電極を有し、アダプタの結合面に電極が電子回路内の電気配線にフリップチップ実装された状態で配設されたことを特徴とする光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、光信号と電気信号間の変換を行う光電変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子回路が電気機器に多く用いられている。電子回路を用いた電気機器は、電気により情報の送受信を行う情報処理手段を備えて、複雑な動作を行うことが可能となっている。電気機器は小型化や動作の高速化が求められており、それに伴って電気機器の備える電子回路の集積度を増して、小さな面積に多くの電気配線を設けたり、あるいは電子回路に用いられる周波数を高めたりすることが要求されている。
【０００３】
しかしながら、電子回路の集積度を増すと、個々の電気配線から発せられる電磁波が、他の電気配線に影響を与えたり、電子回路に用いられる周波数を高めることによる高周波数帯ノイズが発生したり、反射損失を防ぐための特性インピーダンスの高精度整合が必要になってコストが高くなったりするという問題が生じるようになった。
【０００４】
そのため、電気機器の動作高速化や小型化に伴って、電気機器の動作に必要な情報の送受信を電気でなく光によって行うようにする、光通信を用いた電気機器の研究がなされている。既に、インターネット通信においては、従来の金属製の電話線を用いたＡＤＳＬ通信から、光通信へ変更されるなど、電気通信から光通信への置換が進んでおり、同様に電気機器の備える電子回路が設けられた回路基板同士の通信や、電子回路内における通信を、光による信号で行う試みがなされている。情報を伝播する通信光を用いた通信は、電磁波の影響を受けないことや、伝送損失が少ないこと、伝送の帯域が広いといった利点を持ち、有望な技術であると考えられている。
【０００５】
光通信によって電子回路同士の通信を行ったり、電子回路内の情報伝達を行ったりする技術は、研究が進みつつある段階であり、全ての情報伝達を電気信号から光信号によって行うまでには至っておらず、光通信は電子回路内において部分的に用いられている。従って、電気通信と光通信間の変換を行う手段が必要となる。そのため、電気通信と光通信を両方用いる電気機器においては、光信号を電気信号に変換するフォトダイオードなどの受光部や、電気信号を光信号に変換するＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などの発光部を備え、電気信号と光信号間の変換を行う光電変換装置が用いられる。
【０００６】
例えば、特許第３７２９２４０号公報に示す光電変換装置１０１においては、図６の如く、光ファイバ１２１の終端にフェルール１３１が設けられている。フェルール１３１の表面には導電層１３２が設けられ、導電層１３２上には電極１１５及びダミー電極１１６を介して光素子１１１が設けられている。光素子１１１と導電層１３２とは、電極１１５と、もう一つの電極１１３に接続されたワイヤ１１４を通じて電気的に接続されている。
【０００７】
光素子１１１には、光ファイバ１２１の終端面１２２における光伝送路断面と対面するように受光部１１２が設けられている。受光部１１２の代わりに発光部を備えても良い。受光部１１２は光ファイバ１２１から受信した光信号を電気信号に変換する。光ファイバ１２１の終端面１２２と光素子１１１とは正確に位置合わせされなくてはならない。位置がずれれば、光ファイバ１２１から受光部１１２に照射される通信光や、又受光部１１２の代わりに発光部を備えた場合に、発光部から光ファイバ１２１へ照射される通信光が弱まって、通信光の減衰が発生する。光素子１１１をフェルール１３１とは別に備えれば、光ファイバ１２１と光素子１１１の精度が高い位置合わせは困難であることから、光素子１１１はフェルール１３１と一体に備えざるを得なかった。このとき、受光部１１２（又は発光部）は、電極１１５とダミー電極１１６との間に設けられる。
【特許文献１】特許第３７２９２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、この場合、光ファイバ１２１の終端面１２２を跨ぐように光素子１１１を設けなければならないことから、光素子１１１は、光ファイバ１２１の直径よりも大きくなければならず、光素子１１１の小型化を行うことが出来ずに、光素子１１１の小型化によるコスト削減を実現できないという問題点があった。
【０００９】
本願発明は、上記背景技術に鑑みて発明されたものであり、その課題は、光素子を小型化可能で、かつ通信光の減衰を防ぐ光電変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本願請求項１記載の発明では、光ファイバが挿通されたフェルールと、該フェルールと接続され電子回路が形成された回路基板上に設けられたアダプタと、を備え、フェルールに設けられた光ファイバの光伝送路の端面と、アダプタのフェルールと結合される結合面に設けられ電子回路と電気的に接続されて光信号を電気信号に変換する受光部又は電気信号を光信号に変換する発光部とを有した光素子とが、光通信可能に光結合されるよう対向して配設された光電変換装置であって、フェルールの端面にはガイドピンを挿入係止するためのガイドピン係止孔が複数開口するとともに、光ファイバの端面が露出して配設されており、アダプタの結合面にはガイドピンを挿入するガイドピン挿入孔が複数開口され、フェルールのガイドピン係止孔とアダプタのガイドピン挿入孔とにガイドピンを挿入係止し合うことで、フェルールとアダプタとが結合され、光素子は前記フェルールと対向する面に発光部又は受光部を、その反対の面に電極を有し、アダプタの結合面に電極が電子回路内の電気配線にフリップチップ実装された状態で配設されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の光電変換装置においては、電極を全て光素子の下面に設けることにより、従来のように上面に電極を備えた場合におけるワイヤボンディングのスペースをなくすことができ、小型化、低背化が可能となる。
【００１２】
又、光素子の上面は受光部又は発光部のみとなるので、光ファイバ端面と受光部又は発光部との距離を近づけることができ、例えば、多芯光ファイバと複数の光素子を対向配置するような多チャンネルの光伝送の場合におけるチャンネル間の光干渉をより防止することができる。
【００１３】
さらに、光素子は、電極を電子回路内の電気配線にフリップチップ実装されていることから、誤差の少ない実装が可能となり、光ファイバ端面と、光素子上面の受光部又は発光部との光軸合わせ精度が高まって通信光の減衰を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１〜３は、本発明の実施形態である光電変換装置を示している。尚、以下説明する全ての実施形態における上面、下面における上、下とは、図１における上下方向を指すものとする。この光電変換装置は、図１〜３に示すように、光信号を電気信号に変換する受光部２１又は電気信号を光信号に変換する発光部２２と、受光部２１又は発光部２２と電気的に接続されて電気信号を入出力する電極２３と、を有する光素子２を備え、受光部２１又は発光部２２を、フェルール４の端面４２に露出している光ファイバ５の終端面にあたる光伝送路端面５１に対面させるように光素子２を設置することにより、光ファイバ５が伝送する光信号と電気信号との間の変換を行う。
【００１５】
光素子２はその上面（図１におけるフェルール４の端面４２と対向する面）に受光部２１又は発光部２２を下面（図１における回路基板７と対向する面）に電極２３を有する。フェルール４は多心光ファイバ用ＭＴフェルール４ａであり、ＭＴフェルール４ａのフェルール端面４２にはガイドピン６を挿入係止するためのガイドピン係止孔４１が複数開口しており、さらに光ファイバ５に複数も受けられた光伝送路の終端面である光伝送路端面５１が露出している。
【００１６】
電子回路が形成された回路基板７上には、上面にガイドピン挿入孔３１を複数開口したアダプタ３が備えられ、光素子２はアダプタ３の上面３３に、電極２３を電子回路内の電気配線にフリップチップ実装された状態で配置されている。
【００１７】
ＭＴフェルール４ａとアダプタ３とは、図３に示す共通のガイドピン６をＭＴフェルール４aのガイドピン係止孔４１とアダプタ３のガイドピン挿入孔３１とに挿入係止し合うことで、光伝送路端面５１と、光素子２上面の受光部２１又は発光部２２とが光通信可能に対面するように結合される。
【００１８】
以下、この実施形態の光電変換装置を、より具体的詳細に説明する。図１に示すように、回路基板７上面には２つの光電変換装置１が設けられている。回路基板７の上面には、アダプタ３が設けられる。アダプタ３はその上面に凹部３２が設けられ、その凹部３２の中に光素子２が配置されている。
【００１９】
凹部３２の底部には、回路基板７上に形成された電子回路の電気配線と電気的に接続された導電体が露出しており、光素子２の下面に備える電極２３は、その導電体と電気的に接続されている。
【００２０】
この導電体は、アダプタ３と一体成型された板金リードフレームである。この導電体は、樹脂成形品に配線パターンを３次元的に形成する、いわゆるＭＩＤ（Ｍｏｉｄｅｄ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）により、アダプタ３の表面に形成されても良い。又、凹部３２の底部を回路基板７上とし、光素子２を、回路基板７上に形成された電子回路の配線に直接接続しても良い。
【００２１】
図１における左側の光電変換装置１が備える光素子２の上面には、受光部２１が備えられ、光ファイバ５が伝送する光信号を受信して電気信号に変換し、電子回路へ送信する。図１における右側の光電変換装置１が備える光素子２の上面には、発光部２２が備えられ、電子回路における電気信号を光信号に変換して光ファイバ５へ送信する。
【００２２】
アダプタ３の上面には、複数のガイドピン挿入孔３１が開口形成され、ガイドピン６の一端が挿入されている。又、複数のガイドピンの他端は、フェルール端面４２に開口形成されたガイドピン挿入孔４１に挿入係止される。
【００２３】
図２は、光電変換装置１が備える光素子２を示す。図２（ａ）の如く、上面には受光部２１のみ、又は発光部２２のみを備える。上面に電極を備えないことにより、光素子２においてワイヤ接続をなくし、光伝送路端面５１と光素子２上面を接近可能となして、通信光の減衰を防ぐ。下面は、図２（ｂ）の如く、フリップチップ実装用の電極２３を備え、下面の電極２３は、フリップチップ実装におけるバンプ２４を介して導電体と電気的に接続される。
【００２４】
図３（ａ）、（ｂ）は、図１の光電変換装置１の上部からの図である。回路基板７上に設けられた様子を示す。凹部３２は、アダプタ３上面３３に開口した２つのガイドピン係止孔３１の間に設けられている。又、回路基板７上には、受光部又は発光部を駆動するためのＩＣ８が備えられている。
【００２５】
図４（ａ）、（ｂ）は、図３の変形例である。図３では、回路基板７の表面に対し、光ファイバ５が略垂直に配置されるようにＭＴフェルール４ａとアダプタ３とが配設されていたが、図３においては、回路基板７の表面に対し、光ファイバ５が略平行に配置されるようにＭＴフェルール４ａとアダプタ３とが配設されている。又、図３と同様に回路基板７上には、ＩＣ８が配置されている。図４のような配置にすることにより、より小型化、低背化が可能となる。
【００２６】
したがって、この実施形態の光電変換装置１においては、従来のように同じ面に受光部２１又は発光部２２と電極２３を備えている光素子２と比較して、小型化によるコストダウンが可能となった。又、光素子２は、電極２３を電子回路内の電気配線にフリップチップ実装されていることから、誤差の少ない実装が可能となり、光伝送路端面５１と、光素子２上面の受光部２１又は発光部２２との光軸合わせ精度が高まって通信光の減衰を防ぐことができる。
【００２７】
又、凹部３２に複数の光素子２を配置することにより、アダプタ３に結合されるＭＴフェルール４ａ端面４２に露出した光ファイバ５終端面５１の複数の光伝送路終端面と、光素子２上面に備える受光部２１又は発光部２２とを、一対一に対面させ、ＭＴフェルール４ａを終端に備えた多芯光ファイバ５ａと、複数の光伝送路を同時に別々の通信に使用する光通信を可能にすることもできる。この時、多芯光ファイバ５ａの終端面５１には狭い範囲に多数の光ファイバ５の光伝送路終端面が備えられているため、光伝送路終端面と受光部２１又は発光部２２間の距離が長ければ、通信光の拡散により、発光部２２から発せられた通信光が複数の光伝送路終端面に照射されてしまったり、光伝送路終端面からの通信光が複数の受光部２１に照射されてしまったりすることで、通信光の干渉が発生する恐れがある。そのため、光素子２と光ファイバ５終端面５１との距離は出来るだけ近づける必要があるが、複数の光素子２はフリップチップ実装されていることから設置位置の誤差が少なく、多芯光ファイバ５ａの終端面５１と光素子２との距離を近づけても、光素子２は、上面に備える受光部２１又は発光部２２と光伝送路終端面とが対面するように配置可能であり、通信光の拡散による通信の干渉をより防ぐことができる。
【００２８】
図５は、多心光ファイバ５ａにおける複数の光伝送路端面５１のそれぞれと凹部３２に配設した複数の光素子２とを対向配置する場合の実施形態である。図５（ａ）は従来の多チャンネルの光伝送を示す図であり、図５（ｂ）は本願発明の多チャンネルの光伝送を示す図である。図５（ａ）のように、従来の場合は光ファイバ５の光ファイバ端面５１と、光素子２の上面に備える受光部又は発光部との距離が長ければ通信光の拡散により、発光部２２から発せられた通信光が複数の光伝送路端面５１に照射されてしまったり、光伝送路端面５１からの通信光が複数の受光部２１に照射されてしまったりすることで、通信光の干渉が発生する恐れがある。しかし、本願発明である図５（ｂ）においては、光ファイバ端面５１と、光素子２の上面に備える受光部又は発光部とが従来の場合より近付けることができるので、通信光の拡散による干渉Ｘの発生を防止することができる。
【００２９】
本実施形態では、フェルール４は多心光ファイバ用ＭＴフェルール４ａであったが、本発明のフェルール４はこれに限らず、単心の光ファイバを用いたものであっても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本願発明の光電変換装置を一部透視して示す正面図。
【図２】本願発明の光電変換装置を示す（ａ）は上面から見た斜視図、（ｂ）は下面から示す斜視図。
【図３】本願発明の実施形態における光学変換装置を示す（ａ）は平面図、（ｂ）はアダプタに結合される光ファイバを示す斜視図。
【図４】本願発明の別の実施形態における光学変換装置を示す（ａ）は平面図、（ｂ）はアダプタに結合される光ファイバを示す斜視図。
【図５】本願発明の光電変換装置の効果を模式的に示す正面図。
【図６】従来例の光電変換装置を正面から示す断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１    光電変換装置
２    光素子
２１  受光部
２２  発光部
２３  電極
２４  バンプ
３    アダプタ
３１  ガイドピン挿入孔
３２  凹部
４    フェルール
４ａ  ＭＴフェルール
４１  ガイドピン係止孔
４２  フェルール端面
５    光ファイバ
５ａ  多心光ファイバ
５１  光伝送路端面
６    ガイドピン
７    回路基板
８    ＩＣ
【図１】
2010145823.tif 000003
【図２】
2010145823.tif 000004
【図３】
2010145823.tif 000005
【図４】
2010145823.tif 000006
【図５】
2010145823.tif 000007
【図６】
2010145823.tif 000008