(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路キャリア（２００）上に実装する光モジュール（１００）において、
第１面（１４５）上の第１電気接続端子（１４３）と、該第１電気接続端子に電気接続された、第２面（１４６）上の第２電気接続端子（１４１）とを有するキャリア基板（１４０）であって、前記第２電気接続端子は前記回路キャリアに接続可能であるキャリア基板と、
第１電気接続端子（１０３）を有する光透過性キャリア（１１０）と、
前記光透過性キャリアに電気接続された光素子（１２０）と
を具備し、
前記光透過性キャリアは、対応する前記第１電気接続端子を通して前記キャリア基板に機械的及び電気的に接続され、
前記光素子は、前記光透過性キャリアの第１面（１１２）に接続されると共に、該第１面とは反対側の前記光透過性キャリアの第２面（１１３）と対面する光結合部材（３００）まで又は該光結合部材から、前記光透過性キャリアを通して光を受信又は送信するよう構成され、
前記キャリア基板は、該キャリア基板の前記第１面に第１開口（１４４）を有し、
前記光透過性キャリアは、前記第１開口の内部に少なくとも部分的に配置され、
前記光素子は、前記第１開口内に位置し、
前記キャリア基板（１４０）は、前記第１面（１４５）内で前記第１開口（１４４）内へ内方に突出する突起（１４７）を有し、
前記光透過性キャリア（１１０）は、前記突起（１４７）の下面に配置された前記第１電気接続端子（１４３）に電気接続されることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記光モジュールは、前記光結合部材（３００）をさらに具備し、
前記光結合部材は、レンズ組立体（３１０）を有し、前記キャリア基板の第１開口内に配置され、前記レンズ組立体が前記光素子に整列するように前記光透過性キャリアの前記第２面と対面することを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
前記光結合部材は、前記光透過性キャリアの前記第２面に取り付けられることを特徴とする請求項２記載の光モジュール。
【請求項４】
前記光透過性キャリアは、前記第１面が前記キャリア基板の外側に面するように、配置されることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項記載の光モジュール。
【請求項５】
前記光結合部材は、導光手段（３２０）を受容するよう構成され、
前記導光手段は、前記レンズ組立体と整列すると共に固定具（３４０）により実装されることを特徴とする請求項２ないし４のうちいずれか１項記載の光モジュール。
【請求項６】
前記キャリア基板は第２開口（１４８）を有し、
前記光結合部材は、前記第２開口を通して前記導光手段を受容するよう構成されていることを特徴とする請求項２ないし５のうちいずれか１項記載の光モジュール。
【請求項７】
前記光モジュールは、前記光透過性キャリアの第１面上に配置されると共に前記光素子を放熱するように配置された放熱部材（４００）をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか１項記載の光モジュール。
【請求項８】
前記放熱部材は、熱封止剤（４１０）により前記光モジュールに取り付けられることを特徴とする請求項７記載の光モジュール。
【請求項９】
前記光モジュールは、前記光透過性キャリア又は前記キャリア基板に電気接続された少なくとも１個の表面実装デバイス（１５０）をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし８のうちいずれか１項記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記光モジュールは、前記回路キャリアに実装されるよう構成されると共に該回路キャリアに前記キャリア基板を電気接続するよう構成されたインタポーザ（７００，８００）をさらに有することを特徴とする請求項１ないし９のうちいずれか１項記載の光モジュール。
【請求項１１】
前記キャリア基板は、固定部材（７５０）により前記インタポーザに固定可能であることを特徴とする請求項１０記載の光モジュール。
【請求項１２】
前記キャリア基板は、前記光透過性キャリアと熱的に相性がよい材料製であることを特徴とする請求項１ないし１１のうちいずれか１項記載の光モジュール。
【請求項１３】
前記光モジュールのキャリア基板は、多層セラミック製又は有機材料製であることを特徴とする請求項１ないし１２のうちいずれか１項記載の光モジュール。
【請求項１４】
前記光透過性キャリアは、実質的に850nmの波長まで透過するパイレックス（登録商標）ガラス製であることを特徴とする請求項１ないし１３のうちいずれか１項記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュールに関し、特に回路キャリアに接続可能なキャリア基板に機械的に取り付けられ且つ電気接続される光透過性キャリアを具備する、高速ビットレート用途で使用するための光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光相互接続は、従来のケーブル相互接続よりもかなり広帯域を支持することができるので、近年、電子デバイスに広く使用されるようになってきた。これに関連して、光信号を電気信号、及びその逆に変換するための光モジュールの開発は、光相互接続を使用する中間基板等の幅広い用途で極めて重要な役割を果たす。
【０００３】
一般的な光モジュールは、様々な光素子を有する光透過性キャリア組立体により実現される。図１５に、公知の光モジュールの一例が示される。この光モジュール２１００は、所定波長に対して光透過性であるキャリア２１１０を有する。キャリア２１１０の上面には、様々な集積回路２１３０の他、光トランシーバ２１２０等の光素子も実装されている。光トランシーバ２１２０及び集積回路２１３０は、接続トレース２１１２により透過性キャリア２１１０の表面に配置された接続端子２１０３に接続される。市場における今日の用途において、光透過性キャリア組立体２１００は、例えば、透過性キャリア２１１０を印刷回路基板又はコネクタソケット等の回路キャリアに半田付けすることにより、回路キャリアに接続される。
【０００４】
この用途では、光モジュール２１００は、回路キャリア上に実装されるよう設計することができる。このような構成において、能動光素子は、光透過性キャリア２１１０を通って回路キャリアとは逆向きに光を放出する。光は、光結合部材により焦点が当てられると共に方向を変えられる。光結合部材は通常、光素子２１２０にレンズを整列させるように、光透過性キャリアの上面に配列される。この種の用途において、集積回路及び光素子が発生する熱を移すために、熱架橋部（図示せず）により放熱される開口が回路キャリアにある。
【０００５】
図１６に、光透過性キャリア２１１０上の電気接続端子及び回路キャリア２２００上の電気接続端子を半田付けすることにより、光モジュールが回路キャリア２２００に直接接続される配置が示される。さらに、光モジュール２１００及び印刷回路基板２２００は、１個のモジュールケース２５００に組み込むことができる。図１７に、この配置が示される。ケース２５００は、熱架橋部の配置によって一次ヒートシンクとして作用する。
【０００６】
図１５ないし図１７に記載されたモジュールは極めて小型であるが、この設計によれば、光素子２１２０を実装した光透過性キャリア２１１０は、回路キャリア２２００に直に実装されるので、ケース２５００がヒートシンクとして作用できるように回路キャリア２２００が設計された用途にのみ使用することができる。また、この設計によれば、締付け部材等の任意の他の固定形状が光素子２１２０を実装した光透過性キャリア２１１０を損傷するので、光透過性キャリア２１１０は半田バンプ又は接着剤により回路キャリア２２００上に固定されるのが一般的である。従って、光モジュール２１００は、半田バンプ又は接着剤により機械接続の要求事項が満足できる用途にのみ使用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３０００３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、光モジュールを用いる異なる用途は、発生した熱、放熱、機械的や電気的な接続、光の方向等に関する極めて異なる要求事項を有する。また、或る用途では、光インタフェースが固定される光モジュールを必要とされる一方、別の用途では、光モジュールが取外し可能なインタフェースを有することが要求される。最後に、異なる固定設計に従って印刷回路基板等の回路キャリア上に光モジュールが実装されるよう構成することには利点があるので、同じ光モジュールは、異なる実装枠組みを用いて異なる用途で使用することができる。
【０００９】
従って、本発明が対処する根本的な問題は、回路キャリアに実装されることができる小型の光モジュールを提供することである。この光モジュールは、堅牢で、回路キャリアとの信頼性の高い機械的、電気的及び光学的な接続を保証し、機械的、電気的及び光学的な接続に関する異なる要求事項を有する様々な用途で作動できる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的は、独立請求項の主題により解決される。本発明の利点のある実施形態は、従属請求項の主題である。
【００１１】
本発明は、回路キャリア上に実装されるよう構成された光モジュールを提供するという技術的思想に基づくものである。そして、この光モジュールは、様々な用途で使用することができ、光学的、電気的、熱的及び機械的な接続に関する具体的な要求事項に従い、小さな寸法を有し、低コストで製造できる。
【００１２】
本発明の光モジュールはキャリア基板を具備し、キャリア基板は、第１面上の第１電気接続端子と、これら第１電気接続端子に電気接続された、第２面上の第２電気接続端子とを有する。第２電気接続端子は、回路キャリアに接続可能である。光モジュールは、第１電気接続端子を有する光透過性キャリアと、この光透過性キャリアに電気接続された光素子とをさらに具備する。光透過性キャリアは、対応する第１電気接続端子を通してキャリア基板に機械的及び電気的に接続される。光素子は、光透過性キャリアの第１面に接続されると共に、第１面とは反対側の光透過性キャリアの第２面と対面する光結合部材まで又はこの光結合部材から、光透過性キャリアを通して光を受信又は送信するよう構成されている。
【００１３】
本発明の構成によれば、光素子を実装する光透過性キャリアは、直接ではなく、キャリア基板を通して回路キャリアに接続される。従って、光モジュールは、特定用途の特定要求事項、すなわち機械的接続に関する要求事項を満足するように、回路キャリアに接続することができる。例えば、光透過性キャリアは、リフロー半田付けの間、光透過性キャリア上の光素子及び電気接続のストレスを避ける或る機械的要求事項を満たすように、回路キャリアに半田付けすることができる。或いは、キャリア基板は、例えば締付け配置等の手段により、回路キャリアに取外し可能に実装されるよう設計されてもよい。また、キャリア基板が一般的な基板対基板プラグコネクタよりも小型であることにより、光モジュールの全体寸法を小さくすることに寄与する。
【００１４】
さらに、キャリア基板は、少なくともその第１面に第１開口を有してもよい。このとき、光透過性キャリアは、第１開口の内部に配置されてもよい。
【００１５】
従って、光素子を実装する光透過性キャリアがキャリア基板の少なくとも側面に保護されることにより、光モジュール全体の堅牢性が増大する。
【００１６】
さらなる発展形によれば、光モジュールは、光結合部材をさらに具備してもよい。この光結合部材は、レンズ組立体を有し、第１面とは反対側の光透過性キャリアの第２面と対面するようにキャリア基板の第１開口内に配置される。この結果、レンズ組立体は光素子に整列する。光結合部材は、光透過性キャリアの第２面に取り付けられてもよい。
【００１７】
従って、光モジュールは、顧客側でさらに変更を要することなく、直接使用することができる。
【００１８】
また、光透過性キャリアは、光素子が実装される第１面がキャリア基板の外側に面するように、配置されてもよい。
【００１９】
別の一実施形態によれば、光結合部材は、導光手段を受容すると共に固定具によりレンズ組立体に対して導光手段を固定するよう構成される。固定具は、締付け蓋又はガイド漏斗であってもよい。
【００２０】
さらに、キャリア基板は第２開口を有し、光結合部材は第２開口を通して導光手段を受容するよう構成されている。第２開口は、第１開口の平面に直交するキャリア基板の一面に形成されると有利である。
【００２１】
さらなる発展形によれば、光モジュールは、光透過性キャリアの第１面上に配置されると共に光素子を放熱するように配置された放熱部材を具備する。
【００２２】
さらに、放熱部材は、熱封止剤により光モジュールに取り付けられてもよい。
【００２３】
従って、熱封止剤は、熱モジュールの放熱性能を向上させることに寄与でき、同時に、外部から光素子を隔離することにより光素子を保護することに寄与する。
【００２４】
光モジュールは、光透過性キャリア又はキャリア基板に電気接続された少なくとも１個の表面実装デバイスをさらに具備する。
【００２５】
この表面実装デバイスは、光モジュールが意図される特定用途に依存して光モジュール上に実装されてもよい。追加のデバイスを有する可能性により、光モジュールの柔軟性が向上する。
【００２６】
光モジュールは、回路キャリアに実装されるよう構成されると共に回路キャリアにキャリア基板を電気接続するよう構成されたインタポーザをさらに有してもよい。また、インタポーザは、回路キャリアに取外し可能に接続されるように設計されてもよい。インタポーザ及びキャリア基板間の電気接続は、第２電気接続端子により構築されてもよい。
【００２７】
キャリア基板は、締付け力構造又は接着剤層により、ソケットに固定可能であってもよい。
【００２８】
従って、キャリア基板は、直接すなわちリフロー半田付けで回路キャリアに固定される必要はないことにより、光モジュールの光素子及び他の壊れやすい部品を損傷する可能性を低減する。さらに、インタポーザにより、光モジュールは、リフロー半田付け等の複雑な製造工程を要することなく、顧客側で回路キャリアに容易に取り付けることができる。
【００２９】
本発明に利点のある一実施形態によれば、キャリア基板は、光透過性キャリアと熱的に相性がよい材料製であってもよい。
【００３０】
キャリア基板が光透過性キャリアの材料と熱的相性がよい材料製である場合、作動中や半田付け作業中に、光透過性キャリア及びキャリア基板は同様の熱的変化で反応し、これにより光モジュールの部品を結合する電気コンタクトのストレスを避ける。従って、光モジュールの信頼性及び性能を向上させることができる。
【００３１】
有利なことに、光モジュールのキャリア基板は、多層セラミック製又は有機材料製であってもよい。多層セラミック製又は有機材料製のキャリア基板は、最も広く使用されている光透過層と同様の熱的特性を有すると共に、さらに光モジュールを回路キャリアに半田付けする半田付け温度に良好に耐えることができる。加えて、このようなキャリア基板は、取外し可能なインタポーザにより光モジュールが回路キャリアに接続される設計において光モジュールをインタポーザに接続するのに必要な締付け力に耐えるのに十分な剛性を有する。
【００３２】
さらに、光透過性キャリアは、実質的に850nmの波長まで透過するパイレックス（登録商標）ガラス製であってもよい。
【００３３】
添付図面は、本発明の原理を説明する目的で明細書に組み入れられると共に明細書の一部をなす。これらの図面は、本発明を図示のもののみに限定するものと解釈してはならず、本発明がどのように製造され使用されるかの例を説明するものである。別の特徴及び利点は、添付図面に記載された本発明の以下のより特定の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光モジュールの断面図である。
【図２】本発明で使用される光透過性キャリアの断面図である。
【図３】本発明の別の一実施形態に係る光モジュールの断面図である。
【図４】本発明の別の一実施形態に係る光モジュールの断面図である。
【図５】本発明に使用される光結合部材の断面図である。
【図６】本発明の光モジュールに使用される別の光結合部材の断面図である。
【図７】本発明の別の一実施形態に係る印刷回路基板に接続された光モジュールの断面図である。
【図８】本発明の別の実施形態に係る印刷回路基板に接続された光モジュールの断面図である。
【図９】本発明の別の一実施形態に係る印刷回路基板に接続された光モジュールの断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る光モジュールの斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る光モジュールに使用されるキャリア基板の平面図である。
【図１２】本発明の別の一実施形態に係る光モジュールの分解斜視図である。
【図１３】図１２の光モジュールの斜視図である。
【図１４】図１２の光モジュールを別の方向から見た斜視図である。
【図１５】従来技術の光モジュールを示す図である。
【図１６】従来技術の光モジュールを有する印刷回路基板の斜視図である。
【図１７】図１６の印刷回路基板を有するモジュールケースの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下の説明において、説明目的のため、完全に理解するために具体的な詳細が述べられる。しかし、本発明は、これらの具体的な詳細を伴うことなく、実施することができることは明らかである。さらに、周知の構造及びデバイスは、説明を容易にするために、より一般的な形態で説明されるだけである。
【００３６】
図１は、本発明に係る光モジュール１００の断面図である。光モジュール１００は光トランシーバであり、印刷回路基板（ＰＣＢ）や接続ソケット等の回路キャリアに接続され、次に、中間基板用途用の光ファイバ相互接続部内で、又は内部基板又は基板間モジュールとして、使用される。光モジュール１００は光透過性キャリア１１０を有し、光透過性キャリア１１０には、１個以上の集積回路１３０又は任意の種類の表面実装部品が固定される。光透過性キャリア１１０は１個以上の光素子１２０をさらに有する。光素子１２０は、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）又はＰＩＮダイオード等の送信器及び受信器、若しくはより一般的には任意の種類の発光素子又は受光素子であってもよい。集積回路１３０は、例えばドライバやＴＩＡ（トランスインピーダンス増幅器）を有してもよい。
【００３７】
光透過性キャリア１１０は、所定波長を光透過するパイレックス（登録商標）ガラス製であってもよい。中間基板用途で使用される標準的通信波長は850nmである。しかし、光透過性キャリアは、光モジュールの特定用途に従った他の波長を透過するように選択されてもよい。また、パイレックス（登録商標）ガラスの代わりに、他の光学特性を有する他のタイプの光透過性材料も使用可能である。
【００３８】
光透過性キャリア１１０は、その第１面１１２上に金属配線及び第１電気接続パッド１０３をさらに有する。第１面１１２はまた、以下では光透過性キャリア１１０の上面として示される。光素子１２０及び集積回路１３０は第１面１１２上に実装されると共に、光透過性キャリア１１０に電気接続される。光素子１２０及び集積回路１３０は、通電能力を有する任意の公知手段、例えば半田バンプ１０１により、光透過性キャリア１１０に接着されてもよい。光透過性キャリア１１０が有する金属トレースは、半田バンプ１０１により光素子１２０及び集積回路１３０を第１電気接続パッド又は端子１０３に接続する。電気接続端子１０３は、光透過性キャリア１１０の周辺に配置される。光透過性キャリア１１０は、キャリア基板１４０に機械取付けされると共に電気接続される。電気接続を確保するために、キャリア基板１４０上の第１電気接続端子１４３は、光透過性キャリア１１０上の対応する電気接続パッド１０３に嵌合する。キャリア基板１４０及び光透過性キャリア１１０は、電気接続端子１０３，１４３を互いに固定することにより、機械取付けされる。電気接続端子１０３，１４３は、例えばリフロー半田付け又は接着剤取付けにより接続されてもよい。
【００３９】
上述した特定実施形態では、光素子１２０及び集積回路１３０は、接続端子１０３を有する光透過性キャリア１１０の第１面１１２に実装されるが、光透過性キャリア１１０の他の表面に実装されてもよい。同様に、接続端子１０３も、光モジュール１００が設計された特定用途に従って光透過性キャリア１１０の他の表面に実装されてもよい。
【００４０】
キャリア基板１４０は、箱型をなすと共に、回路キャリアに接続可能な下面１４６から下面１４６とは反対側の上面１４５まで第１開口１４４を有する。上面１４５は、膨出部すなわち突起１４７を形成するように、上面の平面内で第１開口１４４内へ内方に突出する。従って、上面１４５における第１開口１４４の面積は、下面１４６における第１開口１４４の面積より小さい。キャリア基板１４０の下面１４６と対面する突起１４７の表面は、突起１４７の周辺に配置された電気接続端子を有する。光透過性キャリア１１０は、キャリア基板１４０の開口内に一部又は全部が位置するように、電気接続パッド１０３により突起１４７に取り付けられる。また、光透過性キャリア１１０は、光素子１２０及び集積回路１３０が実装される表面１１２がキャリア基板１４０の上面１４５の開口と対面するように配置されてもよい。
【００４１】
このようにして、光素子１２０及び集積回路１３０が実装される光透過性キャリア１１０の上面１１２は、キャリア基板１４０の上面１４５の第１開口１４４に面するか、第１開口１４４内に全体的又は部分的に位置する。上面１４５が回路キャリア上に実装可能なキャリア基板の下面１４６とは反対側であるので、光素子１２０及び集積回路１３０の少なくとも一部は、デバイス又は基板に取り囲まれていない。換言すると、光素子１２０及び集積回路１３０は、基板又は回路部に部分的に取り囲まれるのみであるので、光モジュール１００の作動中に発生する熱を良好に散逸させることができる。
【００４２】
上述した特定実施形態は箱型キャリア基板について言及したが、キャリア基板１４０は、顧客側の具体的用途及び特定ニーズに従って他の形状を有するよう設計されてもよいことを理解すべきである。
【００４３】
光モジュール１００の作動中、キャリア基板及び光透過性キャリアを通って電気信号により供給される光素子１２０は、キャリア基板１４０の下面１４６の方へ光透過性キャリア１１０を通って光を放出する。次に、放出された光は、光結合部材により受信され、ウエーブガイド等の導光部材に結合される。
【００４４】
同様に、光素子１２０は、光透過性キャリア１１０を通って光を受信し、光ビームを電気パルスに変更することができる。電気パルスは、電気接続端子１０３，１４３を通ってキャリア基板に伝達される。次に、電気信号は、キャリア基板１４０の下側電気接続端子１４１により、キャリア基板１４０から回路キャリアに伝達される。
【００４５】
キャリア基板１４０は高周波信号伝送を取り扱うことができるので、光モジュール１００は高速ビットレート光ファイバ用途に使用することができる。さらに、光透過性キャリア１１０及びキャリア基板１４０は、フリップチップ設計に従って接続される。従って、光素子１２０及び集積回路１３０は、チップパッド上に付着した半田バンプで光透過性キャリア１１０の回路に接続される。それ故、光モジュール１００は、光素子１２０及び集積回路１３０を対応する接続パッドに接続するボンディングワイヤを有していない。これにより、より小型の設計が提供される。さらに、このようなモジュールは機械的又は熱機械的なストレスに曝されると劣化し得る外部ボンディングワイヤを含まないので、フリップチップ設計はより堅牢な光モジュール１００を製造することを可能にする。キャリア基板１４０の特性は図１の実施形態に関連して説明されているが、上述したキャリア基板１４０は、以下で説明される実施形態において使用してもよい。
【００４６】
図２は、作動中の光素子１２０を示し、放出された光が光透過性キャリア１１０をどのように通過するかを示す。
【００４７】
図３は、光モジュール１１０が光結合部材３００をさらに有する、本発明の一実施形態を示す。光結合部材３００は、光素子１２０へ及び光素子１２０から光を向けるよう構成される。光結合部材３００は、光透過性キャリア１１０の第２面１１３に取り付けることができる。第２面１１３とは、光素子１２０及び集積回路１３０が実装される第１面１１２とは反対側の下面である。光結合部材３００は、光素子１２０と整列すると共に光素子１２０に導光手段（図示せず）から直接受ける光を集中させるよう構成されたレンズ組立体３１０を有する。明らかに、レンズ組立体３１０もまた、逆作動することができ、光素子１２０により放出される光を集中させてもよい。
【００４８】
光結合部材３００への導光手段の実装を可能にするために、上面１４５及び下面１４６に直交するキャリア基板１４０の一側面は、第２開口１４８を有してもよい。
【００４９】
図４は、光モジュール１００は、キャリア基板１４０の上面１４５に配置されると共に光素子１２０及び集積回路１３０の背面に熱接続された放熱部材４００を有する。放熱部材４００はヒートシンクの機能を有し、光素子１２０及び集積回路１３０を放熱するように配置される。例えば、放熱部材４００は、例えばアルミニウム等の高熱伝導性を有する材料製であり、放熱面積を増大し例えば強制空冷（図７及び図９にも図示）により冷却性能を向上するために、リブすなわち突起を有してもよい。放熱部材３００は、熱コンパウンドすなわち熱封止剤４１０により、キャリア基板１４０に取り付けられる。熱封止剤４１０はまた、外部環境から光素子１２０及び集積回路１３０を封止することにより、光素子１２０及び集積回路１３０を保護する別の機能を有してもよい。さらに、熱封止剤は、光素子１２０及び集積回路１３０に熱的に接続されてもよい。従って、熱封止剤４１０が高熱伝導性を有するコンパウンド製である場合、作動中の光モジュール１００の放熱性能が向上する。
【００５０】
図５は、本発明に係る光モジュール１００と組み合わせて使用される光結合部材３００の詳細を示す。光結合部材３００は、導光手段３２０及びレンズ組立体３１０を有する。導光手段３２０は、例えば標準タイプのファイバリボンＭＴフェルール３１０と、ウエーブガイド等の導光部材３２１とを有してもよい。レンズ組立体３１０は、ＭＴインタフェースを有する例えば標準タイプの直角アレーレンズであってもよい。レンズ組立体３１０は接着剤により光透過性キャリアに固定されるのに対し、ＭＴフェルールはレンズ組立体３１０に接着されるか締付け固定される。有利な一実施形態において、フェルールは、レンズ組立体３１０に固定されるか、或いは取外し可能にレンズ組立体３１０に実装されてもよい。光結合部材３００はＭＴフェルール及びＭＴインタフェースを有するレンズアレーを有するものとして説明されているが、本発明は上述したタイプのフェルール及びコネクタに限定されず、光モジュール１００は任意の種類の導光部材３２０及びレンズ組立体３１０と共に使用するよう設計することができる。作動中、レンズ組立体３１０は、直接ウエーブガイド３２１から光素子１２０に光を向けるか、或いはウエーブガイド３２１へ集中する光を光素子１２０から受けてもよい。或いは、光は、受けた光を別の光素子１２０上に反射するいくつかのビームに分岐するよう構成されたビームスプリッタ又はプリズム等の別の手段により、レンズ組立体３１０内で反射されてもよい。
【００５１】
図６は、光結合部材３００の別の実施形態を示す。本実施形態において、光結合部材３００は、光結合部材のウエーブガイド３２１を挿入し固定できる傾斜部３３５を有し、これによりＭＴフェルールの必要性を無くす。傾斜部３３５は、ウエーブガイド３２１用の案内漏斗部の形態を有してもよい。前の実施形態のように、本実施形態においても、レンズ組立体３１０はさらに、光素子１２０からウエーブガイド３２１内へ光を受け、送るよう構成される。特に、レンズ組立体３１０は、ウエーブガイド３２１から光素子１２０に直接向けるか、或いはウエーブガイド３２１へ集中される光を光素子１２０から受けてもよい。加えて、レンズ組立体３１０が受ける光は、鏡又はプリズム等の光再配向手段により、光素子１２０にさらに再配向されてもよい。さらに、ウエーブガイド３２１からの光は、ビームスプリッタにより分岐され、さらに異なる光素子１２０へ放出されてもよい。
【００５２】
図５及び図６に図示された光結合部材３００において、レンズ組立体３１０は、空気／ポリマインタフェース内で光を総合的に反射することにより、光を90°傾けるよう設計される。
【００５３】
レンズ組立体３１０及び光素子１２０は能動的又は受動的に整列される。より正確には、最初すなわち能動的整列の場合、結合された電力（すなわち、ウエーブガイド３２１へのレーザ）は、整列の間、監視される。ウエーブガイド３２１の位置が変更され、電力は連続的に監視される。ウエーブガイド３２１は、光モジュール１００が使用される特定用途に必要な固定結合レベルを与える位置に固定される。ウエーブガイド３２１は、例えば紫外線（ＵＶ）硬化型接着剤により固定されてもよい。受動的整列の場合、結合された電力は、機械的案内、又はウエーブガイド３２１の高精度吸着配置を可能にする基準マークにより行われる整列工程の間、監視されない。
【００５４】
図７及び図８は、印刷回路基板等の回路キャリア２００に光モジュール１００を接続するための接続ソケットの機能を有する介在部材すなわちインタポーザ７００，８００を光モジュール１００がさらに具備する２つの別の実施形態を示す。インタポーザ７００，８００は、ランドグリッドアレー（ＬＧＡ）ソケット、介在ブロック等の取外し可能な電気コネクタであってもよい。図７及び図８の光モジュールは、図１ないし図６を参照して既述した部品を有し、それら部品は同様の参照符号で指示されるので、再度説明を要しない。
【００５５】
図７は、介在部材７００が回路キャリア２００に接続されるよう構成された第１面すなわち下面７１０と、第１面７１０に直交する側面とを具備する光モジュール１００を示す。介在部材７００の第１面７１０は、垂直相互接続アクセス（ＶＩＡ）等の貫通接続部７２０により接続された内面７１１及び外面７１２に電気接触端子を有する。キャリア基板１４０が介在部材７００の下面７１０の内面７１１へ配置されるので、キャリア基板１４０の第２電気接触端子１４１は、介在部材７００の電気接触端子と嵌合する。介在部材７００は、下面７１０に直交する側面に、ウエーブガイド３２１が光結合部材３００に到達できる横開口７３０を具備してもよい。介在部材７００の横開口７３０はキャリア基板１４０の第２開口１４８と少なくとも部分的に同じ位置にあるので、光結合部材３００は、第２開口１４８及び横開口７３０を通って導光部材３２０を受容することができる。介在部材７００は、キャリア基板１４０の上面１４５を少なくとも部分的に覆うように介在部材７００の側面上に配置され固定されたクランプ蓋部等のクランプ部材７５０をさらに具備してもよい。このように、光モジュール１００は、介在部材７００の下面７１０及びクランプ部材間にしっかりと固定することができる。
【００５６】
図７にさらに図示されるように、光モジュール１００は、集積回路、マイクロコントローラチップ、減結合キャパシタ等の少なくとも１個の別の表面実装デバイス１５０を有してもよい。表面実装デバイス１５０は、第２開口１４８内に配置され、キャリア基板１４０の下面に面するようにキャリア基板１４０の上面１４５上に内方へ実装されてもよい。インタポーザ７００は、回路キャリア２００に光モジュール１００の回路を接続するためのソケットの機能を有してもよい。光素子１２０及び表面実装デバイス１５０，１３０間の接続は、介在部材７００の電気接触端子、並びにキャリア基板及び光透過性キャリア１１０の第１及び第２の電気接触端子１０３，１４３，１４１により確立される。
【００５７】
図８は、介在部材８００がキャリア基板１４０及び回路キャリア２００間に介在するほぼ基板の会場を有する別の一実施形態を示す。この実施形態において、キャリア基板１４０の対応する電気端子１４１同士を嵌合するための介在部材８００の電気接触端子は、第２電気接触端子１４１に対応してキャリア基板１４０の周辺に沿って配置された１個以上の足８１０に形成されてもよい。
【００５８】
インタポーザ７００，８００は、半田付け又は回路キャリア２００上に接着剤取付により固定されてもよいし、クランプ構造等により回路キャリア２００上に取外し可能に実装可能であってもよい。
【００５９】
図７及び図８の実施形態によれば、キャリア基板１４０は、回路キャリア２００上に、直接固定すなわち回路キャリア２００上の接触端子１４１を直接半田付けする必要はない。これにより、リフロー半田付けの間、光素子及び光モジュールの他の専用部品を損傷させる可能性が低減する。これらの構成において、高周波の電気信号は、キャリア基板１４０からインタポーザ７００，８００へ、インタポーザ７００，８００から回路キャリア２００へ流れる。有利なことに、キャリア基板１４０がインタポーザ７００，８００に光モジュール１００を接続するのに使用される締付け力に耐えることができる硬い材料製にすることができる。また、キャリア基板１４０は、光透過性キャリア１００と熱機械的に相性がよくなるように選択してもよい。一例として、キャリア基板１４０及び光透過性キャリア１００は、熱膨張係数等の同様な熱機械的特性を有するように選択してもよい。上述の特性を有するキャリア基板は、多層セラミック又は有機材料等から製造されてもよい。
【００６０】
図７及び図８は光モジュール１００がインタポーザすなわちソケット７００，８００により回路キャリア２００に接続された実施形態を示すが、別の実施形態では、光モジュール１００が回路キャリア２００上で直接接続可能となるように設計されてもよい。この場合、回路キャリアの電気接触端子１４１は、回路キャリア２００上の接続パッドに直接接続される。この実施形態は図９に示される。また、図９は、例えばＭＴタイプのフェルールをレンズアレーに接続するために、導光手段３２０用の固定具３４０として使用される締付け蓋部を示す。
【００６１】
図１０は、放熱部材４００、キャリア基板１４０、光透過性キャリア１１０、追加の表面実装デバイス１５０及び光結合部材３００を具備する組立後の光モジュール１００を示す斜視図である。この図から、キャリア基板１４０の下面１４６の外面を見ることができる。また、下面１４６から上面１４５までキャリア基板１４０を貫通する第１開口１４４と、光結合部材３００内へのウエーブガイド３２１用の通路を形成する、キャリア基板１４０の側面の第２開口１４８を見ることができる。さらに、この図から、第２開口１４８により形成されたキャリア基板１４０の上面の内面上の表面実装デバイス１５０の配置も見ることができる。
【００６２】
図１１は、キャリア基板１４０の平面図である。特に、図１１は、キャリア基板１４０の下面１４６の外面を示す。下面１４６の第２電気接触端子１４１は、キャリア基板１４０の上面１４５の内面に配置された第１電気接触端子１４３に接続トレース１４２により接続される。この図から、第１開口１４４の面積が下面より上面１４５で小さくなるように、上面１４５が下面１４６に対して内側へどのように突出するかが明瞭に見える。光透過性キャリア１１０は、光透過性キャリア１１０の導電端子１０３がキャリア基板１４０の対応する第１電気接触端子１４３に接触するように、第１開口１４４内で内方に突出する、上面１４５の内面の部分に取り付けてもよい。第２開口１４８に対応して上面１４５の内面に、別の接続端子１４９が形成される。これらの別の接続端子１４９は、追加の表面実装部品に接続するために使用される。
【００６３】
図１ないし図１１は、光素子１２０及び集積回路１３０の背面が回路基板２００とは逆向きの外側を向くように光モジュールが配置された実施形態を示すが、光モジュール１００はまた、フリップされた態様で接続されるように構成されてもよい。この構成は図１２ないし図１４に示される。
【００６４】
特に、図１２は、別の一実施形態に従った光モジュール１００の分解斜視図である。従って、キャリア基板は、光素子１２０及び集積回路１３０の背面を受容するよう構成された凹部１１４４を有する。ここで、背面という用語は、光透過性キャリア１１０を向く側とは反対側の光素子１２０及び集積回路１３０の面を指すことが意図される。光透過性キャリア１１０は、光透過性キャリア１１０上の電気接続端子１０３がキャリア基板１１４０上の対応する接続端子１４３に接続し光素子１２０及び集積回路１３０が凹部１１４４内に嵌まるように、キャリア基板１１４０上に固定される。この構成において、キャリア基板１１４０の電気接続端子１４３は、上面１１４５の外面に形成される。キャリア基板１１４０の下面は、回路キャリア２００に接続されるよう構成される。光結合部材１３００は、レンズ組立体１３１０が光素子１２０に整列するように、上面１１４５に固定されてもよい。導光手段１３２０は、光結合部材１３００に接続され、締付け蓋部１３５０により光結合部材１３００に固定されてもよい。
【００６５】
本実施形態では、光結合部材１３００がキャリア基板１１４０の上面に載置され、キャリア基板１１４０の外側で横たわる。従って、キャリア基板１１４０はまた、１個の凹部のみを有するように設計されてもよい。
【００６６】
図１３及び図１４は、図１２の光モジュールを上及び下からそれぞれ見た斜視図である。特に、図１４から、放熱部材１４００を見ることができる。これらの実施形態によれば、放熱部材１４００は、光素子１２０及び集積回路１３０を受容するよう構成された凹部１１４４に対応してキャリア基板１１４０の下面に形成される。キャリア基板１１４０は、回路キャリア２００に実装される際に、熱パッドであってもよい放熱部材１４００がヒートシンクとして機能する回路キャリア２００上の熱パッドに対応するように、固定されてもよい。
【００６７】
上述した全ての実施形態において、キャリア基板はセラミック材料製であってもよい。セラミックの代わりに他のプラスチック又は珪素材料も使用可能であるが、セラミック製キャリアを使用することは、回路キャリア２００に光モジュール１００を半田付けするために使用される半田付け温度にキャリアが良好に耐えることができるという利点を有する。さらに、セラミックは、最も広く使用される光透過層１１０と同様な熱特性を有する。従って、作動中や半田付け中、光透過性キャリア１１０及びキャリア基板１４０は、温度変化に対して同様に反応し、これにより、光モジュールの部品を結合する電気コンタクトにストレスを与えることを回避する。
【００６８】
結論として、本発明によれば、光素子１２０を実装する光透過性キャリアがキャリア基板１４０に機械的及び電気的に接続される光モジュールが提供される。従って、光モジュールは、ソケットとして基板対基板コネクタを有する中間回路キャリアを使用する必要がない印刷回路基板等の回路キャリア２００に容易に接続することができる。セラミックキャリアが広く使用される基板対基板コネクタよりも小さな寸法を有するように設計できるので、光モジュール１００の全体寸法は劇的に減少する。また、本発明の光モジュール１００は、様々な作動条件に適合する能力がある。換言すると、本発明は、特に内部及び基板間通信デバイス用の超高速光モジュールに使用される機器用の、幅広い範囲の用途の熱的、機械的、電気的及び光学的な要求事項に従う能力がある光モジュール１００を提案する。
【符号の説明】
【００６９】
１００  光モジュール
１０３  第１電気接続端子
１１０  光透過性キャリア
１１２  第１面
１１３  第２面
１２０  光素子
１４０  キャリア基板
１４１  第２電気接続端子
１４３  第１電気接続端子
１４４  第１開口
１４５  第１面
１４６  第２面
１４８  第２開口
１５０  表面実装デバイス
２００  回路キャリア
３００  光結合部材
３１０  レンズ組立体
３２０  導光手段
３４０  固定具
４００  放熱部材
４１０  熱封止剤
７００  インタポーザ
７５０  クランプ部材（固定部材）
８００  インタポーザ
【図１】
0005943372.tif 000002
【図２】
0005943372.tif 000003
【図３】
0005943372.tif 000004
【図４】
0005943372.tif 000005
【図５】
0005943372.tif 000006
【図６】
0005943372.tif 000007
【図７】
0005943372.tif 000008
【図８】
0005943372.tif 000009
【図９】
0005943372.tif 000010
【図１０】
0005943372.tif 000011
【図１１】
0005943372.tif 000012
【図１２】
0005943372.tif 000013
【図１３】
0005943372.tif 000014
【図１４】
0005943372.tif 000015
【図１５】
0005943372.tif 000016
【図１６】
0005943372.tif 000017
【図１７】
0005943372.tif 000018