(57)【要約】  下面に配置される光インタフェースモジュールにおいて発生する熱を上面から効率的に放熱できる光コネクタを提供する。  ４５度ミラー１０６を端部に備えた光伝送路１０１を有し、光伝送路１０１は、それ自体よりも熱伝導性が高いメタルパターン１０７、１０８によって光入出力部１０２を備える下面とこれに対向する上面とが挟み込まれ、メタルパターン１０７、１０８が光伝送路１０１よりも熱伝導性の高い放熱ビア１０３によって物理的に接続されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路変向機能部を端部に備えた光伝送路を有し、該光伝送路は、それ自体よりも熱伝導性が高い高熱伝導性部材によって光入出射面とこれに対向する面とが挟み込まれ、両面の前記高熱伝導性部材同士が前記光伝送路よりも熱伝導性の高い伝熱部材によって物理的に接続されていることを特徴とする光コネクタ。
【請求項２】
前記光路変向機能部は、前記光伝送路の一方の面に垂直に入射した光を反射して、前記光伝送路内に導入することを特徴とする請求項１記載の光コネクタ。
【請求項３】
前記光路変向機能部は、前記光伝送路内を伝送されてきた光を反射して、該光伝送路の一方の面から垂直に出射させることを特徴とする請求項１記載の光コネクタ。
【請求項４】
前記高熱伝導性部材は、ゲル状又はシート状であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の光コネクタ。
【請求項５】
前記高熱伝導性部材は、金属であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の光コネクタ。
【請求項６】
前記伝熱部材が、前記光伝送路に形成された貫通穴に該光伝送路よりも熱伝導性の高い材が充填されることによって形成されたこと特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の光コネクタ。
【請求項７】
前記伝熱部材は、前記光伝送路間に形成された放熱ビアであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の光コネクタ。
【請求項８】
前記光伝送路の光入出射面に、光インタフェースモジュールと嵌合するための突起又は穴が形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の光コネクタ。
【請求項９】
前記光伝送路上に、光インタフェースモジュールと嵌合するためのアライメントマーカが形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の光コネクタ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項記載の光コネクタの前記光入出射面に光インタフェースモジュールの光出入射面を対向させて配置した光結合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルータ、サーバ、ストレージ等の情報機器の機器間又はボード間若しくはバックプレーンの信号伝送用モジュールに挿抜する光コネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ルータ、サーバ、ストレージ等の情報機器で扱われる情報量の飛躍的増大に伴い、これらの情報機器の装置間又はボード間若しくはバックプレーン等のインターコネクションにおける電気伝送の限界が顕在化し、光伝送によるインターコネクションへのニーズが高まっている。【０００３】
このため、光インターコネクションのためのインターフェースモジュールも開発されている。【０００４】
光インターコネクション用の光モジュールの光源としては、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）が多く適用されている。その理由としては、低消費電力、低コスト、光ファイバとの高いカップリング効率、二次元集積性・並列性の高さなどといった特性をあげられる。これらの特性を備えるが故に、ＶＣＳＥＬは装置内インターコネクション用の光モジュールの光源として最適である。【０００５】
ＶＣＳＥＬの出射方向は、基板に対して垂直である。換言すると、ＶＣＳＥＬは基板に対して垂直な方向へ光を出射する。【０００６】
この種の光インタフェースモジュールは、ＶＣＳＥＬといった光素子とドライバＩＣとを搭載した基板と、その基板上から搭載ボードまで信号を引き込むビア基板と、レンズ等の光取り出し部を取り付けたケースとを組み合わせることで構成されている。【０００７】
関連するの光モジュールの例として特許文献１に開示される「光電気複合モジュールおよびそのモジュールを構成要素とする光入出力装置」がある。
図１に、特許文献１に開示される光モジュールの断面を示す。
層間配線や上下面に配線パターンが形成された透明プレート６０１の上に、光信号を送信又は受信したりする光素子６０２がフリップチップ実装で配線電極に接続され、光素子の電流振幅を調整する入出力用ＩＣ６０３（光素子が発光素子の場合はドライバＩＣ、受光素子の場合は電気増幅ＩＣ）も同様にフリップチップ実装で配線電極に接続されている。【０００８】
また、透明プレート６０１上にはレンズ等の光結合手段を介して光素子と光コネクタとの光結合が実現される。入出力用ＩＣとモジュールとを搭載するボードとの間の信号線は、透明プレート６０１からビア基板（層間配線基板）６０４を介して、ボード上電極に接続される。ドライバＩＣで発生する熱は、モジュール下から搭載ボード方向へ逃がすこととなる。【０００９】
この種の光インタフェースモジュールは、ボードが収容するラックの高さに光伝送路を納める必要があるため、モジュールと光学的に結合する光コネクタ内に光軸変換機能を持たせる必要がある。【００１０】
このような光コネクタに関する関連技術としては、特許文献２に開示される「光モジュール」がある。
図２に、特許文献２に開示される光コネクタの構成を示す。この光コネクタは、コネクタ部分にファイバ位置決めのためのＶ溝７０１と４５度の傾斜ミラー７０２とを設け、Ｖ溝７０１に光ファイバアレイ７０３を実装し、カバーガラス７０４で押さえつけた構成である。光ファイバアレイ７０３から出射された光は、一度自由空間に放たれたあと、４５度傾斜ミラーで反射され、光路を９０度曲げられた状態で光コネクタから出射し、レンズ等の光結合手段を介して光インタフェースモジュールに結合する。
【特許文献１】特開２００４−３１５０８号公報
【特許文献２】特開２００３−２０７６９４号公報
【特許文献３】特開平１０−１８６１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、光モジュールと光コネクタとを光学的に結合させる場合には、ヒートパスの確保が困難である。すなわち、光インタフェースモジュール内の光素子やドライバＩＣといった発熱体の直上で光コネクタを挿抜するため、上方向からの放熱は構造上難しい。【００１２】
また、モジュールの下方向への放熱に関しては、光素子、ドライバＩＣが搭載されている透明プレートが直接的に搭載ボードに接触していないため、放熱材料をドライバＩＣと搭載ボードとの間に挟み込んで、下方向への熱抵抗を下げ搭載ボード側へと放熱する必要がある。【００１３】
特許文献３に開示される「光アレーモジュール」には、光ファイバ固定ブロックを用いて光モジュール内で光ファイバを固定する構造が開示されている。この構造において光ファイバ固定ブロックが金属製であれば、基板の熱を上方向から放熱することも可能ではあるが、光ファイバを固定してしまう構造であるため、光モジュールと挿抜可能とする光コネクタに適用可能な構成ではない。【００１４】
このように、光インタフェースモジュールの構成には、モジュール上方向への放熱は構造上難しく、モジュール下方向への放熱を実現しようとすると構造が複雑となるという問題があった。【００１５】
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、下面に配置される光インタフェースモジュールにおいて発生する熱を上面から効率的に放熱できる光コネクタ及びこれを用いた光結合構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記目的を達成するために、光路変向機能部を端部に備えた光伝送路を有し、該光伝送路は、それ自体よりも熱伝導性が高い高熱伝導性部材によって光入出射面とこれに対向する面とが挟み込まれ、両面の高熱伝導性部材同士が光伝送路よりも熱伝導性の高い伝熱部材によって物理的に接続されていることを特徴とする光コネクタを提供するものである。【００１７】
本発明においては、光路変向機能部は、光伝送路の一方の面に垂直に入射した光を反射して、光伝送路内に導入することが好ましい。又は、光路変向機能部は、光伝送路内を伝送されてきた光を反射して、該光伝送路の一方の面から垂直に出射させることが好ましい。【００１８】
本発明の上記のいずれの構成においても、高熱伝導性部材は、ゲル状又はシート状であることが好ましい。又は、高熱伝導性部材は、金属であることが好ましい。【００１９】
本発明の上記のいずれの構成においても、伝熱部材が、光伝送路に形成された貫通穴に該光伝送路よりも熱伝導性の高い材が充填されることによって形成されることが好ましい。又は、伝熱部材は、光伝送路間に形成された放熱ビアであることが好ましい。【００２０】
本発明の上記のいずれの構成においても、光伝送路の光入出射面に、光インタフェースモジュールと嵌合するための突起又は穴が形成されていることが好ましい。また、光伝送路上に、光インタフェースモジュールと嵌合するためのアライメントマーカが形成されていることが好ましい。【００２１】
また、本発明は、上記目的を達成するために、上記のいずれかの構成にかかる光コネクタの光入出射面に光インタフェースモジュールの光出入射面を対向させて配置した光結合構造を提供するものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、下面に配置される光インタフェースモジュールにおいて発生する熱を上面から効率的に放熱できる光コネクタ及びこれを用いた光結合構造を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
〔第１の実施例〕
本発明を好適に実施した第１の実施例について説明する。
図３、図４及び図５に、本実施例に係るアレイ光コネクタの構成を示す。図３及び図４は、本実施例にかかるアレイ光コネクタの斜視図、図５は断面図である。本実施例にかかるアレイ光コネクタは、下面（光モジュールと接する面）側が長くなるように端面が斜め４５度にカットされた光伝送路１０１に、アレイ光インターフェースモジュール１０９との間で光を入出力させるための光入出力部１０２と光伝送路の上下面に配線されたメタルパターン１０７、１０８とを備え、その上下面のメタルパターン１０７、１０８を接続するビア１０３が形成されている。【００２４】
端面が斜め４５度にカットされた光伝送路１０１は、コア１０４及びクラッド１０５によって形成されているものとする。ただし、光伝送路１０１の層構造及び内部構造としては、公知の他の構造（光を導くのに適した構造）を適用することも可能である。
アレイ光インターフェースモジュール１０９内のＶＣＳＥＬアレイから出射したパラレルな光信号は、コネクタ内の光伝送路１０１に入射し、４５度ミラー１０６で光路を直角に折り曲げられ、光伝送路１０１内を伝送することで、送信モジュール結合用アレイ光コネクタとして機能する。
光伝送路１０１上には、光インタフェースモジュール上の嵌合ピンと嵌合するための嵌合穴１１０が高精度に設けられている。嵌合穴１１０の形成には、ＵＶ−ＹＡＧレーザやエキシマレーザといったレーザを用いたレーザ加工が適用可能である。なお、図示する例とは逆に光伝送路側に突起を設け、光インタフェースモジュール側に嵌合穴を設ける構成とすることも可能である。【００２５】
ビア１０３は、精度良く（例えば、レーザ加工などを用いて）光伝送路１０１に制作されている。【００２６】
光伝送路１０１は、半導体プロセスで製作するため、光伝送路１０１上のメタルパターン１０７で形成したアライメントマーカ又は嵌合穴製作用パターンも同時に露光法で製作できる。つまり、光伝送路１０１に対しては、アライメントマーカ又は嵌合穴作成用マーカをメタルパターンとして高精度で形成できる。結果として、アレイ光インタフェースと高精度に位置合わせが可能となる。
なお、アレイ光インターフェースモジュール１０９との光結合用アライメントは、メタルパターンで形成したアライメントマーカ又は嵌合穴１１０として、ビア１０３を兼用しても良い。【００２７】
コネクタ下面のメタルパターン１０７、ビア１０３及びコネクタ上面のメタルパターン１０８により、モジュール内で発生する熱の上方向へのヒートパスが形成されており、モジュール内で発生した熱は、メタルパターン１０８から空気中に放熱される。なお、上側のメタルパターン１０８は、放熱面積を稼ぐために凹凸を備えていても良い。一方、下側のメタルパターン１０７は、モジュール上面と密着性を良くするため、凹凸のない表面状態が望まれる。【００２８】
メタルパターン１０７、１０８の長さについてはアレイ光インターフェースモジュール内の光素子やドライバＩＣで発生する熱を十分に空気中に放熱できるだけの長さ以上であれば、その長さの上限は限定しない。なお、メタルパターン１０７は、光モジュールにおいて最大の発熱源となるドライバＩＣ（又はレシーバＩＣ）の直上に位置するようにすることが好ましい。【００２９】
また、メタルパターン１０７、１０８の厚さについては、用いる材料の熱伝導率に応じて最適となる厚さとすることが原則であるが、結合するアレイ光インターフェースモジュールの上面に電磁遮蔽効果用の導体が付加できない場合は、メタルパターンの厚さは、以下の式で示す電磁界の侵入距離分が必要となる。【００３０】
【数１】
2008023508.tif 000003
【００３１】
なお、ここでは光伝送路１０１が線路状である場合を例としたが、フィルム状導波路（フレキシブル導波路）として構成しても良い。また、光導波路１０１として、光ファイバを用いても良く、光ファイバを公知のラミネート材料で挟み込んだファイバシートを用いても良い。
光導波路１０１の材料としては、Ｓｉ系材料又はエポキシ系材料若しくはポリイミド系材料の樹脂からなる公知の材料を用いることが好ましい。【００３２】
ＶＣＳＥＬアレイの代わりにＰＤ（Photo detector）アレイを用いた構成としても良い。この場合、信号の流れはＶＣＳＥＬアレイとは逆となり、受信モジュール用アレイ光コネクタとして機能することは言うまでもない。【００３３】
本実施例によれば、光インタフェースモジュール内の光素子やドライバＩＣといった発熱体の直上で挿抜する光コネクタにおいて、上方向のヒートパスの確保が容易である。また、光コネクタを構成する光伝送路と同様に熱伝導性の高い材料をエッチング若しくは打ち抜きで製作することができるため、従来の光コネクタと同等、もしくはそれ以下の低コスト化が可能である。
また、メタルパターンを光導波路のサイドに施すことで、光路折り曲げ機構の光の反射率を上げることが可能となる。
また、メタルパターンでアライメントマーカを形成すると、半導体プロセスで製作される光導波路上のマーカは製作精度が良いため、高効率な光結合が可能となる。
また、メタルパターンの厚さを導体内への電磁界侵入深さとすると、本光コネクタと結合する光インタフェースモジュール上面の電磁遮蔽パターン又は電磁遮蔽用の部材を不要とできる。【００３４】
〔第２の実施例〕
本発明を好適に実施した第２の実施例について説明する。
図６に、本実施例にかかるアレイ光コネクタの構成を示す。本実施例においては、光伝送路１０１の４５度ミラー部分にもメタルパターン２０１を作成している。【００３５】
メタルパターン２０１を設けることにより、上方向へのヒートパスの確保がさらに容易となる。つまり、下から上へ熱を移動させる際に、ビア１０３だけでなく、導波路側面もヒートパスとして用いることができるため、上方向へのヒートパスをより確実に確保できる。【００３６】
一方で、メタルパターン２０１は、光反射率を高める効果も併せ持っている。【００３７】
４５度ミラー部にメタルパターン２０１を設けることを除いて、構成や効果は上記第１の実施例と同様であるため、重複する説明は割愛する。【００３８】
〔第３の実施例〕
本発明を好適に実施した第３の実施例について説明する。
図７に本実施例にかかるアレイ光コネクタの構成を示す。このアレイ光コネクタは、第１の実施例とほぼ同様の構成であるが、光伝送路１０１の上側のメタルパターン１０８の上部に放熱板３０１が実装されている点で相違する。【００３９】
本実施例においては、アレイ光インターフェースモジュール内のドライバＩＣによって発された熱は、コネクタ下面のメタルパターン１０７及びビア１０３を介してメタルパターン１０８へと伝わり、放熱板３０１を介して空気中に放熱される。放熱板３０１は、光導波路１０１に直に装着されていても良いし、モジュール周辺部品によって間接的に取り付けられていても良い。
これにより、アレイ光インターフェースモジュール内の光素子やドライバＩＣで発生する熱を十分に空気中へ放熱するために必要なメタルパターン１０８の長さを短くでき、より効率的な放熱が可能となる。【００４０】
光伝送路１０１の上側のメタルパターン１０８に放熱板３０１を設けることを除いて、構成や効果は上記第１の実施例と同様であるため、重複する説明は省略する。【００４１】
〔第４の実施例〕
本発明を好適に実施した第４の実施例について説明する。
図８に、本実施例に係るアレイ光コネクタの押さえ構造を示す。
光導波路１０１のサイドに導波路固定用の押さえ機構の溝４０１が形成されており、これを用いてのアレイ光インターフェースモジュールとの固定、光結合が可能となっている。
溝４０１を設けていない場合には、嵌合穴１１０を光モジュール側の嵌合ピンと嵌合させた後に、冶具（図３においては不図示）を用いて光コネクタを固定する必要がある。しかし、本実施例の光コネクタは溝４０１を備えるため、モジュール若しくは搭載ボードに予め固定用の冶具を設置しておくことにより、嵌合穴１１０と嵌合ピンとを嵌合させるだけで、光コネクタを所定の位置に固定可能となる。
すなわち、モジュール若しくは搭載ボード上に、光コネクタ固定用の冶具を装着しておくことにより、溝４０１を用いての固定・光結合が可能となる。
上記のアレイ光コネクタの押さえ構造を有すること以外、構成や効果については上記第１の実施例と同様であるため、重複する説明は割愛する。【００４２】
〔第５の実施例〕
本発明を好適に実施した第５の実施例について説明する。
図９に、本実施例に係るアレイ光コネクタの構成を示す。このアレイ光コネクタは、アレイ光インターフェースモジュールと光学的に結合する光入出力部と逆端にファンアウト部を有する。【００４３】
アレイ光コネクタとしては、パラレル伝送路の状態で使用することも、ファンアウトして一本の伝送路５０２を使用することも可能である。
ファンアウト部には、扇形のメタルパターン５０１が形成されている。これは、可能な限りメタルパターンの面積を大きくし、高い放熱性を実現することを目的としている。【００４４】
アレイ光コネクタの押さえ構造を有する以外、構成や効果については上記第１の実施例と同様であるため、重複する説明は割愛する。【００４５】
なお、上記各実施例は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。
例えば、上記の説明では、第１の実施例にかかるアレイ光コネクタの構成を基本として、メタルパターン２０１や放熱板３０１、ファンアウトなどをさらに有する構成を説明したが、これらを兼ね備えた構成とすることも可能である。
また、光伝送路の両面に放熱性を有するゲルやシートを配置し、これらを物理的に接続するようにしてもよい。光伝送路よりも熱伝導性の高い部材としてゲル状やシート状の部材を用いることにより、放熱面積を大きくでき、ヒートパスの確保が容易となる。
このように、本発明は様々な変形が可能である。【００４６】
この出願は、２００６年８月２２日に出願された日本出願特願２００６−２２５４１７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。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来の光コネクタの構成を示す図である。
【図２】従来の光コネクタの構成を示す図である。
【図３】本発明を好適に実施した第１の実施例に係るアレイ光コネクタの構成を示す図である。
【図４】第１の実施例にかかるアレイ光コネクタの構成を示す図である。
【図５】第１の実施例にかかるアレイ光コネクタの構成を示す図である。
【図６】本発明を好適に実施した第２の実施例に係るアレイ光コネクタの構成を示す図である。
【図７】本発明を好適に実施した第３の実施例にかかるアレイ光コネクタの構成を示す図である。
【図８】本発明を好適に実施した第４の実施例に係るアレイ光コネクタの構成を示す図である。
【図９】本発明を好適に実施した第５の実施例に係るアレイ光コネクタの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０１    光伝送路
１０２    光入出力部
１０３    ビア
１０６    ４５度ミラー
１０７、１０８    メタルパターン
１０９    アレイ光インターフェースモジュール
２０１    メタルパターン
３０１    放熱板
５０１    扇形のメタルパターン
５０２    伝送路
６０１    透明プレート
６０２    光素子
６０３    入出力用ＩＣ
６０４    ビア基板
７０１    Ｖ溝
７０２    傾斜ミラー
７０３    光ファイバアレイ
７０４    カバーガラス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008023508.tif 000010
【図８】
2008023508.tif 000011
【図９】
2008023508.tif 000012
【国際調査報告】
2008023508.tif 000013
2008023508.tif 000014
2008023508.tif 000015
2008023508.tif 000016