(57)【要約】    【課題】  小型かつ安価で、しかも信号劣化の少ない光電気複合モジュールを提供する。    【解決手段】  配線パターンを有し光取り入れ取り出し機能をもった透明フレキシブルシート１１に、光素子１２と光送受信用ＩＣ１３と受動部品１６が実装され、透明フレキシブルシート１１上に存在する光入出力部を通して外部と光素子との間で光の入出力が行われ、透明フレキシブルシート上に存在する電気接続用端子１４を介してマザーボード２などの外部と光送受信用ＩＣ１３との間で電気的接続が行われる。電気接続用端子１４は、折り曲げられた透明フレキシブルシートの下部に存在し、受動部品１６は折り曲げられた透明フレキシブルシートの垂直部に実装される。【選択図】  図１
2006005192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンを有する光透過性フレキシブルシートに光素子と送受信用ＩＣと受動部品とが実装された、前記光透過性フレキシブルシートを介して光の入出力が行われる光電気複合モジュールであって、前記光透過性フレキシブルシートは凹部が形成されるように折り曲げられていることを特徴とする光電気複合モジュール。
【請求項２】
折り曲げられる前の前記光透過性フレキシブルシートは、長方形形状の中央部と該中央部の各辺から延びる長方形形状の凸起部とを有しており、各凸起部は前記中央部からクランク状または“コ”字状に折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載の光電気複合モジュール。
【請求項３】
前記光透過性フレキシブルシートは、折り曲げられて上部シート部とサイドシート部と下部シート部を有しており、前記光素子と前記送受信用ＩＣとが前記光透過性フレキシブルシートの前記上部シート部ないし前記中央部に実装されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光電気複合モジュール。
【請求項４】
前記受動部品が前記光透過性フレキシブルシートの前記凸起部の付け根部ないし前記サイドシート部に実装されていることを特徴とする請求項２または３に記載の光電気複合モジュール。
【請求項５】
外部と前記光送受信用ＩＣとの電気的接続を行う電気接続用端子が前記光透過性フレキシブルシートの前記凸起部の先端部ないし前記下部シート部に形成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の光電気複合モジュール。
【請求項６】
前記光素子および送受信用ＩＣと前記受動部品が、前記光透過性フレキシブルシートの同じ側に実装されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光電気複合モジュール。
【請求項７】
前記光素子、送受信用ＩＣおよび受動部品はフリップチップ接続にて前記光透過性フレキシブルシートに実装されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光電気複合モジュール。
【請求項８】
前記光素子には、複数の発光素子または複数の受光素子が形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光電気複合モジュール。
【請求項９】
前記光素子として、発光素子と受光素子が実装されており、送信および受信が行われることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光電気複合モジュール。
【請求項１０】
前記光透過性フレキシブルシートに形成された凹部内には光透過性フレキシブルシートを支える支柱が設置されていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光電気複合モジュール。
【請求項１１】
前記光透過性フレキシブルシートに形成された凹部内には樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光電気複合モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電気複合モジュールに関し、特に光インターコネクタとして機能する、光素子やドライバＩＣなどが実装された光電気複合モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信ネットワークの大容量化や情報処理容量の増大に対応して、大容量ルータ等の大規模なスイッチングシステムや、高処理能力サーバ、ストレージシステムが必要とされている。その場合にその架間や架内部での大容量接続における電気的接続の距離やサイズによる容量の限界が懸念されている。このことはＩＣ、ＬＳＩ技術の進展によって動作速度や集積規模は向上してきたものの、電気信号配線の高速・高密度化や電気配線における遅延が高性能化を実現する上でのネックとなってきていることによる。この問題を解消する技術として光インターコネクションが注目されている。光インターコネクションを用いた低コストでかつ小型な信号入出力装置の構成として、信号処理はロジックＬＳＩにて行い、外部とのインターフェースは光電気複合モジュールにて行う方式が有効である。
【０００３】
これまで、この種の光電気複合モジュールは、透明フレキシブルシート上に光素子および光送受信用ＩＣを実装し、これを多層配線およびスルーホールの形成された多層配線基板上に搭載する態様で構成されており、光信号は、透明フレキシブルシートを介して本透明フレキシブルシートに対して垂直な方向に入出力するようになされていた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
図７は、従来の光電気複合モジュールのマザーボードへの実装状態を示す断面図である。同図に示されるように、光素子１２と光送受信用ＩＣ１３が、バンプにより透明フレキシブルシート１１上に形成された配線パターン１５に接続されている。図には示されていないが、電源平滑用のバイパスコンデンサが光送受信用ＩＣ１３と並んで透明フレキシブルシート１１上に搭載されている。これらの透明フレキシブルシート１１上に搭載された部品は透明フレキシブルシート１１と共に、多層に形成された配線層と配線層間を接続するスルーホールを有する多層配線基板２０上に取り付けられている。そして、透明フレキシブルシート１１と多層配線基板２０との間には、高周波信号伝送路に挿入された、高周波信号のＤＣ成分を除去するための結合コンデンサが受動部品１６として接続されている。光素子１２、光送受信用ＩＣ１３および受動部品１６間は封止樹脂２１によって充填されている。このように構成された光電気複合モジュール１は、多層配線基板の下面に形成された金属ボール２２を介してマザーボード２に接続される。
【非特許文献１】畠山意知郎  他：“光Ｉ／Ｏ内蔵システムＬＳＩモジュール”，ＯＰＥ信学技報，Ｖｏｌ．１０３，Ｎｏ．５２３，ｐｐ．６５−６８，２００３．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来例は、透明フレキシブルシートに光素子や光送受信用ＩＣを搭載し、これを多層配線基板上に取り付けるものであるため、その製造工程に多くの工数を必要としていた。さらに受動部品の一部を透明フレキシブルシートと多層配線基板間に配置し接続しなければならないため、作業性が悪く実装コストが上がる上に高歩留まりで製造することが困難であった。また、従来例では受動部品の一部を光素子および光送受信用ＩＣが搭載されている透明フレキシブルシート面に取り付けられるため、光電気複合モジュールの面積が増大し、小型化実装のネックとなっていた。また、多層配線基板を介してマザーボードとの信号の授受が行われるため、光送受信用ＩＣからマザーボードまでの信号経路が長くなると共にその間の接続点でのインピーダンス整合が取り難く伝達される信号の品質劣化が問題となる。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、第１に、小型で簡素な構成の安価な光電気複合モジュールを提供できるようにすることにあり、第２に、光電気複合モジュールに入出力される信号が劣化してしまうことのないようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明によれば、配線パターンを有する光透過性フレキシブルシートに光素子と送受信用ＩＣと受動部品とが実装された、前記光透過性フレキシブルシートを介して光の入出力が行われる光電気複合モジュールであって、前記光透過性フレキシブルシートは凹部が形成されるように折り曲げられていることを特徴とする光電気複合モジュール、が提供される。
そして、好ましくは、前記光透過性フレキシブルシートは、折り曲げられて上部シート部とサイドシート部と下部シート部を有しており、前記光素子と前記送受信用ＩＣとが上部シート部に実装され、前記受動部品がサイドシート部に実装され、外部と前記光送受信用ＩＣとの電気的接続を行う電気接続用端子が下部シート部に形成される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、折り曲げられた光透過性フレキシブルシート上にすべての構成部品が搭載されるため、特に受動部品の全てが折り曲げられた光透過性フレキシブルシートのサイド部に搭載されるため、マザーボードへ実装する際に必要となる実装面積を削減することのできる、小型で簡素な構成の光電気複合モジュールを提供することが可能になる。また、部品点数を少なくすることができかつ製造工程が簡素化されるため、安価に提供することが可能になる。さらに、多層配線基板などを介することなくフレキシブルシート上の配線および電気接続用端子を介して光送受信用ＩＣとマザーボードとの信号の授受が可能であるため、信号伝送路の距離が短くなりまたその伝送路での接続点が少なくなりインピーダンス整合をとりやすくなるので、信号品質の劣化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態の実装状態を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、本実施の形態の光電気複合モジュールを展開して示す図である。なお、図１（ａ）においては、透明フレキシブルシートの表裏面に形成されている配線パターンの図示は省略されている。透明フレキシブルシート１１に各種部品を搭載してなる光電気複合モジュール１は、マザーボード２上に搭載される。折り曲げられる前の透明フレキシブルシート１１は、図１（ｂ）に示されるように、長方形の中央部１１ａと中央部１１ａの各辺から延びる凸起部１１ｂとを有するものであって、全体として“＋”の形状をなしている。そして、各凸起部１１ｂは中央部１１ａからクランク状に折り曲げられており、中央部１１ａは、光素子・光送受信用ＩＣ実装シート部１０１に、各凸起部１１ｂの先端部は基板接続シート部１０３に、また各凸起部１１ｂの根元部は受動部品実装シート部１０２になされている。このフレキシブルシートの折り曲げは、透明フレキシブルシートの性質より容易に行なうことができる。透明フレキシブルシート１１の光素子・光送受信用ＩＣ実装シート部１０１には、光素子１２および光送受信用ＩＣ１３が実装される。ここで、二つの光素子１２の一方は、複数のレーザダイオードが集積化されたレーザダイオードアレイであり、他方は複数のフォトダイオードが集積化されたフォトダイオードアレイである。また、二つの光送受信用ＩＣ１３の一方は、レーザダイオードを駆動するドライバＩＣであり、他方は、フォトダイオードの光電変換出力の処理を行うレシーバＩＣである。光素子１２および光送受信用ＩＣ１３は、図１（ａ）に図示されたフレキシブルシートの裏側に搭載されており、光素子１２は透明フレキシブルシート１１を通して光信号の送受信を行う。
【０００９】
受動部品実装シート部１０２には、受動部品１６が実装される。この受動部品１６には、光送受信用ＩＣ１３の電源端子に接続されるバイパスコンデンサや、光送受信用ＩＣ１３の高周波入出力信号線に挿入して高周波信号のＤＣ成分を除去する結合コンデンサ等が含まれる。その他、電源端子に接続されるインダクタ等が含まれることもある。本実施の形態では、従来、シート部１０１に実装していた受動部品をシート部１０２に実装しているため、シート部１０１の面積を削減でき、小型化が図れると共に光電気複合モジュールをマザーボードへ実装する際に必要となる実装面積を削減できる。また、従来必要とされていた多層配線基板が不要となり、信号劣化を抑制できると共に、安価な光電気複合モジュールの作製が可能となる。さらに、受動部品の実装が簡単になり、光電気複合モジュールの製造コストを削減することができる。
基板接続シート部１０３の下面には、光送受信用ＩＣ１３とマザーボード２との間の電気的接続を行なうための電気接続用端子１４が形成されており、はんだ付けなどによりマザーボード２に接続されている。そして、各部品間あるいは部品と電気接続用端子１４との間は配線パターン１５により接続されている。
【００１０】
折り曲げられた透明フレキシブルシート１１のみの構造によって安定に光電気複合モジュール１を自立させておくことが困難である場合には、シート部１０１の下面に支柱を設置してシート部１０１を支えるようにすることができる。また、本実施の形態では、図１（ｂ）に示されるように、中央部１１ａの各辺に凸起部１１ｂが設けられていたが、１ないし３辺にのみに凸起部１１ｂを設けるようにしてもよい。また、本実施の形態では、光素子１２として、発光素子と受光素子の双方を搭載していたがいずれか一方のみであってもよい。さらに、光素子１２は、ダイオードアレイとして複数の素子を含むものであったが、これを１個の発光素子ないし受光素子によって構成されたものとしてもよい。
【００１１】
図２は、第１の実施の形態の光電気複合モジュールの断面図である。図２において、図１の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明は行わない。透明フレキシブルシート１１の表・裏面に形成された配線パターン１５は、スルーホール１７を介して接続されている。光送受信用ＩＣ１３および受動部品１６は、それぞれバンプ１３ａないし１６ａを有しており、バンプ１３ａないし１６ａを介して配線パターン１５と接続されている。図２には図示されていないが、光素子１２もフリップチップとして構成されており、バンプを介して配線パターン１５と接続されている。
光素子１２および光送受信用ＩＣ１３と透明フレキシブルシート１１との間に樹脂を充填してアンダーフィルを形成するようにしてもよい。また、光素子１２等が収容されるフレキシブルシートの凹部全体に樹脂を充填するようにしてもよい。この場合には、シート部１０１の下面に支柱を設置する必要はなくなる。樹脂を充填する場合、少なくとも光素子１２と透明フレキシブルシート１１との間に充填される樹脂は光透過性のものである必要がある。
【００１２】
［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。第２の実施の形態のマザーボードへの取り付け状態と展開図は図１に示した第１の実施の形態の場合と同様であるので図示およびおよび説明は省略する。また、図３において、図２に示された部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明は省略する。後に示す他の実施の形態についても同様である。
この実施の形態においては、透明フレキシブルシート１１の展開図において、受動部品１６を光送受信用ＩＣ１３と同じ側に実装しているので、受動部品１６と光送受信用ＩＣ１３を接続するためのスルーホールを透明フレキシブルシート１１に形成する必要がなくなるという効果を有する。
【００１３】
［第３の実施の形態］
図４は、本発明の第３の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態においては、展開すると“＋”状の形状の透明フレキシブルシート１１は、各凸起部が中央部から“コ”字状に折り曲げられている。そのため、本実施の形態では、第１、第２の実施の形態に対して、電気接続用端子１４がモジュールの内側に配置されるようになり、モジュール全体のサイズをさらに小さくすることができ、これに伴ってモジュールの実装面積を一層削減することができる。
【００１４】
［第４の実施の形態］
図５は、本発明の第４の実施の形態を示す断面図である。本実施の形態の、図４に示した第３の実施の形態と相違する点は、透明フレキシブルシート１１に対し受動部品１６が光送受信用ＩＣ１３と同じ側に実装された点である。このように配置しても第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
図６は、第４の実施の形態の変更例を示す断面図である。図５に示した第４の実施の形態では、スルーホール１７を利用して配線パターン１５と電気接続用端子１４とを接続していたが、本変更例では、透明フレキシブルシート１１の側面をメタライズすることによって両者の接続を行っている。本変更例によれば、第３の実施の形態の効果に加え、スルーホールの形成を省略することができるという効果も得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態のマザーボードへの実装状態を示す斜視図と透明フレキシブルシート１１の展開図。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す断面図。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す断面図。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す断面図。
【図５】本発明の第４の実施の形態を示す断面図。
【図６】本発明の第４の実施の形態の変更例を示す断面図。
【図７】従来の光電気複合モジュールの構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００１６】
１  光電気複合モジュール
２  マザーボード
１１  透明フレキシブルシート
１１ａ  中央部
１１ｂ  凸起部
１２  光素子
１３  光送受信用ＩＣ
１３ａ、１６ａ  パッド
１４  電気接続用端子
１５  配線パターン
１６  受動部品
１７  スルーホール
２０  多層配線基板
２１  封止樹脂
２２  金属ボール
１０１  光素子・光送受信用ＩＣ実装シート部
１０２  受動部品実装シート部
１０３  基板接続シート部
【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】
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