(57)【要約】【課題】支持部材側から支持部材上の回路に伝播する電磁ノイズを軽減することができる光通信装置を提供する。【解決手段】光通信装置１は、素子実装面４ａを有する支持部材４と、支持部材４の素子実装面４ａに実装され、光信号を入力又は出力する面発光素子２、及び面発光素子２に第１配線パターン９及びワイヤ７，８（接続配線部）を介して接続された駆動回路６とを備え、支持部材４は、少なくとも接続配線部に対応する領域に空間部４ｃを有する。実装用基板５の内部配線パターン１５から発生し、支持部材４の空間部４ｃを介して支持部材４上の回路に伝播する電磁ノイズを軽減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子実装面を有する支持部材と、
前記支持部材の前記素子実装面に実装され、光信号を入力又は出力する光素子、及び前記光素子に接続配線部を介して接続された電子回路とを備え、
前記支持部材は、少なくとも前記接続配線部に対応する領域に空間部を有する光通信装置。
【請求項２】
前記支持部材が実装される回路基板を更に備えた請求項１に記載の光通信装置。
【請求項３】
前記支持部材の前記空間部に前記光素子に光結合する光導波路を更に備えた請求項１に記載の光通信装置。
【請求項４】
前記支持部材は、前記空間部に連通し、かつ前記光導波路に光結合する光コネクタを着脱可能なコネクタ着脱口を有する請求項３に記載の光通信装置。
【請求項５】
前記光導波路は、前記支持部材を形成する材料の誘電率よりも低い誘電率を有する材料によって形成された請求項３に記載の光通信装置。
【請求項６】
素子実装面を有する支持部材と、
前記支持部材の前記素子実装面に実装され、光信号を入力又は出力する光素子、及び前記光素子に接続配線部を介して接続された電子回路とを備え、
前記支持部材は、少なくとも前記接続配線部に対応する領域に形成された空間部に充填され、前記支持部材を形成する材料の誘電率よりも小さい誘電率の材料から形成された充填部材とを備えた光通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光通信装置として、電子回路及び接続配線部が第１面に形成された支持部材と、この支持部材の第１面と直交する第２面に実装された光素子と、この光素子に光コネクタを介して光結合された光ファイバとを備えたものがある（特許文献１）。
【０００３】
このような光通信装置においては、光素子に対する光ファイバの光結合時に支持部材の第１面に対し略水平方向に沿って光素子の光結合が可能となり、装置厚さ方向の小型化が図れる。
【特許文献１】特開平１１−９７７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、支持部材側から支持部材上の回路に伝播する電磁ノイズを軽減することができる光通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の光通信装置を提供する。
【０００６】
［１］素子実装面を有する支持部材と、前記支持部材の前記素子実装面に実装され、光信号を入力又は出力する光素子、及び前記光素子に接続配線部を介して接続された電子回路とを備え、前記支持部材は、少なくとも前記接続配線部に対応する領域に空間部を有する光通信装置。
【０００７】
［２］前記支持部材が実装される回路基板を更に備えた前記［１］に記載の光通信装置。
【０００８】
［３］前記支持部材の前記空間部に前記光素子に光結合する光導波路を更に備えた前記［１］に記載の光通信装置。
【０００９】
［４］前記支持部材は、前記空間部に連通し、かつ前記光導波路に光結合する光コネクタを着脱可能なコネクタ着脱口を有する前記［３］に記載の光通信装置。
【００１０】
［５］前記光導波路は、前記支持部材を形成する材料の誘電率よりも低い誘電率を有する材料によって形成された前記［３］に記載の光通信装置。
【００１１】
［６］素子実装面を有する支持部材と、前記支持部材の前記素子実装面に実装され、光信号を入力又は出力する光素子、及び前記光素子に接続配線部を介して接続された電子回路とを備え、前記支持部材は、少なくとも前記接続配線部に対応する領域に形成された空間部に充填され、前記支持部材を形成する材料の誘電率よりも小さい誘電率の材料から形成された充填部材とを備えた光通信装置。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、支持部材側から支持部材上の回路に伝播する電磁ノイズを軽減することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、回路基板から支持部材を介して支持部材上の回路に伝播する電磁ノイズを軽減することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、空間部を利用して光導波路を配置することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、空間部の一部をコネクタ着脱口として利用することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、支持部材側から光導波路を介して支持部材上の回路に伝播する電磁ノイズを軽減することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、支持部材側から充填部材を介して支持部材上の回路に伝播する電磁ノイズを軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光通信装置の概略の構成を示す断面図である。この光通信装置１は、発光部２ａを半導体積層体（図示せず）に有する面発光素子２と、面発光素子２を支持する支持部材４と、支持部材４に内蔵され、面発光素子２に光結合する光導波路３と、支持部材４が実装される実装用基板５とから大略構成されている。この光通信装置１は、例えばノート型パーソナルコンピュータや携帯電話機等の情報処理装置に適用される。
【００１９】
支持部材４の素子実装面４ａには、上記面発光素子２と、面発光素子２を駆動する駆動回路（電子回路）６とが実装され、面発光素子２及び駆動回路６にそれぞれワイヤ７，８を介して接続する第１配線パターン９と、駆動回路６にワイヤ１０を介して接続する第２配線パターン１１とが形成されている。なお、第１配線パターン９及びワイヤ７，８は、接続配線部を構成する。
【００２０】
面発光素子２は、例えばＶＣＳＥＬ（垂直共振型面発光レーザー：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）からなり、その発光面に垂直な方向に光を出力するように構成されている。また、面発光素子２は、発光面と反対側の面にＧａＡｓ等の半導体が露出し、この露出面にｐ電極及びｎ電極（図示せず）を配置している。そして、面発光素子２は、発光面が支持部材３の素子実装面２ａに導電性接着剤（図示せず）により実装されている。
【００２１】
光導波路３は、一方の端面に４５°ミラー面からなる光路変換面３０ａが形成されたコア層３ａと、コア層３ａを覆うクラッド層３ｂとを有する。光路変換面３０ａは、面発光素子２の発光部２ａに光路形成用開口部４ｂ（後述）を介して光結合する。また、光導波路３は、全体が支持部材４を形成する材料の誘電率ε１（ε≒８）よりも小さい誘電率ε２（ε２≒４）のエポキシ樹脂等の高分子材料から形成されている。これにより、実装用基板５から光導波路３を介して支持部材４の素子実装面４ａ上の回路に伝播する電磁ノイズが軽減される。
【００２２】
実装用基板５は、ガラスエポキシ樹脂等からなる基材を有し、基材の表面に第３配線パターン１５が形成され、基材の内部に内部配線パターン１６が形成されたプリント配線基板である。実装用基板５上には、図示しない制御部が実装されており、制御部から第３配線パターン１５、ワイヤ１４、第２配線パターン１１及びワイヤ１０を介して駆動回路６に電源及び信号を伝送するように構成されている。また、内部配線パターン１６は、伝送速度が１〜１０Ｇビット／秒程度の信号伝送路であり、電磁ノイズの発生源になっている。
【００２３】
（支持部材４の構成）
支持部材４は、素子実装面４ａに形成された光路形成用開口部４ｂと、光路形成用開口部４ｂに連通する空間部４ｃと、空間部４ｃに連通するコネクタ着脱口４ｄとを有し、素子実装面４ａと反対側の面が実装用基板５に実装されている。
【００２４】
光路形成用開口部４ｂは、面発光素子２の発光部２ａの光軸上に形成されている。
【００２５】
空間部４ｃは、駆動回路６、第１配線パターン９及び面発光素子２に対応する領域に形成されており、これにより、空間部４ｃ（空気）の誘電率ε３（ε３≒１）が支持部材４を形成する材料の誘電率ε１よりも低い（ε３＜ε１）ため、実装用基板５の内部配線パターン１６から空間部４ｃを介して支持部材４の素子実装面４ａ上の回路に伝播する電磁ノイズが軽減される。なお、空間部４ｃは、第１配線パターン９及びワイヤ７,８に対応する領域にのみ形成されていてもよい。
【００２６】
コネクタ着脱口４ｄは、光路形成用開口部４ｂの開口方向と直交する方向に開口し、かつ空間部４ｃに連通し、光ファイバ１３が接続される光コネクタ１２が着脱可能に構成されている。コネクタ着脱口４ｄは、空間部４ｃの形成と同時に形成される。
【００２７】
（光通信装置１の製造方法）
次に、光通信装置の製造方法の一例を図２及び図３を参照して説明する。図２は、支持部材４の製造方法の一例を説明するための分解斜視図である。図３は、支持部材４の組立方法の一例を説明するための分解斜視図である。
【００２８】
図２に示すように、支持部材４を構成する、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックからなる５層の成形体４Ａ〜４Ｅを製造する。すなわち、ベースとなる成形体４Ａと、切り欠き４１Ｂを設けた成形体４Ｂと、切り欠き４０Ｃ，４１Ｃを設けた成形体４Ｃと、平面矩形開口による貫通孔４０Ｄ及び切り欠き４１Ｄを設けた成形体４Ｄと、平面矩形開口による貫通孔４０Ｅを設けた成形体４Ｅを製造する。成形体４Ｅの上面に第１配線パターン９及び第２配線パターン１１を形成する。
【００２９】
光路形成用開口部４ｂは、成形体４Ｄ，４Ｅに設けた貫通孔４０Ｄ，４０Ｅにより構成される。空間部４ｃは、成形体４Ｃに設けた切り欠き４０Ｃにより構成される。コネクタ着脱口４ｄは、成形体４Ｂ，４Ｃ，４Ｄに設けた切り欠き４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄにより構成される。
【００３０】
各成形体４Ａ〜４Ｅを製造した後、図３（下側）に示すように、切り欠き４１Ｂが設けられた成形体４Ｂと、切り欠き４０Ｃ，４１Ｃが設けられた成形体４Ｃとを接着剤により接着して組み付けることにより組付体Ａを形成する。次に、組付体Ａを成形体４Ａに積層して組付体Ｂを形成し、成形体４Ｃの切り欠き４０Ｃに光導波路３を配置する。次に、図３（上側）に示すように、貫通孔４０Ｄ及び切り欠き４１Ｄが設けられた成形体４Ｄと、第１配線パターン９及び第２配線パターン１１（図１に示す）が形成され、かつ貫通孔４０Ｅが設けられた成形体４Ｅとを接着剤により接着して組み付けることにより組付体Ｃを形成する。次に、組付体Ｃを組付体Ｂ上に積層する。このようにして支持部材４が組み立てられる。
【００３１】
（光通信装置１の動作）
次に、光通信装置１の動作を説明する。図１において、制御部から第３配線パターン１５、ワイヤ１４、第２配線パターン１１及びワイヤ１０を介して駆動回路６に電源及び信号を出力すると、駆動回路６は、面発光素子２に駆動信号を出力し、面発光素子２は、発光部２ａから光信号を出力する。面発光素子２から出力された光信号は、光導波路３の光路変換面３０ａで反射し、コア層３ａを伝播して光コネクタ１２から光ファイバ１３を介して受信側に送信される。一方、内部配線パターン１６が信号を伝送中に電磁ノイズを発生するが、支持部材４の内部に設けた空間部４ｃによって電磁ノイズが第１配線パターン９等に影響するのを軽減することができる。
【００３２】
［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る光通信装置の全体を説明するために示す断面図である。図４において、図１と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３３】
図４に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る光通信装置２１は、支持部材４の空間部４ｃにおける駆動回路６、第１配線パターン９及び面発光素子２に対応する領域に充填部材２２を充填した点に特徴がある。
【００３４】
このため、充填部材２２は、支持部材４を形成する材料の誘電率ε１（ε≒８）よりも小さい誘電率ε４（ε≒４）を有する例えばエポキシ樹脂からなる材料によって形成されている。これにより、実装用基板５から充填部材２２を介して支持部材４の素子実装面４ａ上の回路に伝播する電磁ノイズを軽減することができる。充填部材２２の材料としては、フッ素樹脂（誘電率ε５≒２．１）を用いてもよく、支持部材４を形成する材料の誘電率より低い誘電率を有する他の材料を用いてもよい。
【００３５】
本実施の形態の光コネクタ１２は、コネクタ着脱口４ｄに装着される装着部１２ａと、支持部材４の空間部４ｃよりも上側部分が挿入される挿入口１２ｂとが形成されている。
【００３６】
支持部材４の上方には、面発光素子２及び光コネクタ１１に光結合する光路変換素子としてのプリズム２３が配置されている。プリズム２３には、支持部材４の素子実装面４ａ側の端面及び光コネクタ１２側の端面に集光レンズ２４，２５が設けられている。
【００３７】
［他の実施の形態］
以上、本発明の光通信装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００３８】
（１）各実施の形態では、空間部４ｃ又は充填部材２２が駆動回路６、第１配線パターン９及び面発光素子２に対応する領域に配置されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、駆動回路６、第１配線パターン９及び面発光素子２が実装されている領域よりも広い領域に空間部又は充填部材が配置されていてもよい。また、駆動回路及び第１配線パターンに対応する領域に、第１配線パターン及び面発光素子に対応する領域に、あるいは第１配線パターンに対応する領域に空間部又は充填部材を配置してもよい。すなわち要するに、本発明は、駆動回路（電子回路）と光素子とを接続する少なくとも接続配線部に対応する領域に空間部が、あるいは支持部材を形成する材料より低い誘電率をもつ材料からなる充填部材が配置されていればよい。
【００３９】
（２）実施の形態（第１の実施の形態）では、光導波路３の光路変換面３０ａが４５°ミラー面で形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、他の角度をもつミラー面で光導波路のコア層を形成してもよい。また、コア層の光路変換面には、Ａｌ（アルミニウム），Ａｕ（金），Ａｇ（銀），Ｔｉ（チタン）等の金属膜を形成してもよい。
【００４０】
（３）各実施の形態では、光通信装置がＶＣＳＥＬからなる面発光素子２を備えた場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、発光ダイオードなど他の発光素子を備えた場合やフォトダイオードなどの受光素子を備えた場合であってもよく、また両光素子を備えた場合であってもよい。また、受信側の光通信装置を送信側と同様の構成とし、支持部材上に実装する光素子として受光素子を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光通信装置の概略の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る支持部材の製造方法の一例を説明するために示す分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る支持部材の組立方法の一例を説明するための分解斜視図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態に係る光通信装置の概略の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…光通信装置、２…面発光素子、２ａ…発光部、３…光導波路、３ａ…コア層、３ｂ…クラッド層、４…支持部材、４ａ…素子実装面、４ｂ…光路形成用開口部、４ｃ…空間部、４ｄ…コネクタ着脱口、４Ａ〜４Ｅ…成形体、５…実装用基板、６…駆動回路、７，８…ワイヤ、９…第１配線パターン、１０…ワイヤ、１１…第２配線パターン、１２…光コネクタ、１２ａ…装着部、１２ｂ…挿入口、１３…光ファイバ、１４…ワイヤ、１５…第３配線パターン、１６…内部配線パターン、２１…光通信装置、２２…充填部材、２３…プリズム、２４，２５…集光レンズ、３０ａ…光路変換面、４０Ｃ…切り欠き、４０Ｄ…貫通孔、４０Ｅ…貫通孔、４１Ｂ…切り欠き、４１Ｃ…切り欠き、４１Ｄ…切り欠き、Ａ，Ｂ，Ｃ…組付体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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