(57)【要約】【課題】  装置ボード上に二次元配置の高密度かつ低背実装が可能で、さらに取り付けが簡単な一括放熱器で効率よく冷却可能な光電気変換モジュールを提供する。【解決手段】  装置ボード上に搭載する光電気変換モジュールにおいて、光コネクタは光サブアセンブリの装置ボードと向い合う面に設置され、電気コネクタは、光サブアセンブリの少なくとも向い合う二辺に光伝送体を通すことができるように光伝送体が通る少なくとも二辺が開放されており、前記光伝送体を光サブアセンブリと装置ボード間に上下に重ねて通すことができるように構成する。【選択図】  図１
2015076489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を発信または受信する光素子と、電気信号を光信号に変換するために光素子を駆動し、または、光信号から変換された電気信号を増幅する電子回路とが電気配線用基板に搭載された光サブアセンブリと、
前記光素子と光信号を伝送する光伝送体を光学的に結合可能とする光コネクタと、
前記電気配線用基板と装置ボードとを電気的に結合可能とする電気コネクタとから構成される光電気変換モジュールにおいて、
前記光コネクタは、前記光サブアセンブリの前記装置ボードと向い合う面に設置され、
前記光サブアセンブリの前記装置ボードと向い合う面に設置される前記電気コネクタは、前記光サブアセンブリの少なくとも向い合う二辺に前記光伝送体を通すことができるように光伝送体が通る少なくとも二辺が開放されており、
前記光伝送体を前記光アセンブリと前記装置ボード間に上下に重ねて通すことができるように構成した光電気変換モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光電気変換モジュールにおいて、
少なくとも２チャンネルの前記電子回路が、前記電気配線用基板の、前記装置ボードと向い合う面とは反対側の面上に載置され、少なくとも２チャンネルの、光信号を発信または受信する前記光素子のうち少なくとも一方が、前記電気配線用基板の電子回路搭載面とは別の面に載置されている光電気変換モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の光電気変換モジュールにおいて、
光信号を発信または受信する前記光素子は、それぞれ少なくとも２チャンネル以上のアレイ光素子であり、前記光コネクタは、少なくとも４チャンネル以上の前記光伝送体が載置されたアレイ光コネクタであり、前記少なくとも1つの発光または受光素子アレイと、前記１つの光ファイバアレイが光学的に接続されるように構成された光電気変換モジュール。
【請求項４】
請求項２に記載の光電気変換モジュールにおいて、
前記電気配線用基板に載置された前記電子回路のうち、電気信号を光信号に変換するために光素子を駆動する電子回路と、光信号から変換された電気信号を増幅する電子回路とが、少なくとも２つの前記光素子の、発光または受光部をそれぞれ結ぶ一直線を中心として互いに向かい合うように載置されている光電気変換モジュール。
【請求項５】
請求項２に記載の光電気変換モジュールにおいて、
前記電子回路が搭載された前記電気配線用基板と同一面上に、前記電子回路を放熱するための放熱器が載置され、前記電気配線用基板面上で、前記電子回路および接地と電気的に接続された金属パタンが形成され、前記放熱器と前記金属パタンとが接触されている光電気変換モジュール。
【請求項６】
請求項３に記載の光電気変換モジュールにおいて、
前記電気配線用基板の装置ボードと向い合う面上に発光素子アレイが載置され、前記電気配線用基板の装置ボードと向い合う面とは反対側の面上に受光素子アレイが載置されている光電気変換モジュール。
【請求項７】
請求項１に記載の光電気変換モジュールにおいて、
前記電気コネクタが、前記光伝送体と略平行となるように、前記光サブアセンブリの一辺に配置されている光電気変換モジュール。
【請求項８】
請求項１に記載の光電気変換モジュールにおいて、
前記電気コネクタが、前記光伝送体と略平行となるように、前記光サブアセンブリの向かい合う二辺に配置されている光電気変換モジュール。
【請求項９】
請求項１に記載の光電気変換モジュールにおいて、
前記電気コネクタが、前記光コネクタの周囲を取り囲む構造であり、少なくとも向かい合う二つの辺に、前記光伝送体を通すための少なくとも二つの窓領域を有する光電気変換モジュール。
【請求項１０】
請求項９に記載の光電気変換モジュールにおいて、
前記電気コネクタは、電気パッドが二次元配列している光電気変換モジュール。
【請求項１１】
請求項１に記載の光電気変換モジュールにおいて、
前記装置ボード上に電気コネクタのソケットを設置するとともに、当該電気コネクタのソケットに光コネクタを固定し、前記光サブアセンブリに電気コネクタと光コネクタのソケットを搭載し、前記電気コネクタと前記光コネクタを一括して接続することを可能とした光電気変換モジュール。
【請求項１２】
請求項１に記載の光電気変換モジュールにおいて、
前記光素子と前記光伝送体との光結合を可能にする光接続部が、第一レンズと、当該第一レンズを収納するレンズホルダーを有する光コネクタ用ソケットと、第二レンズと光方向変換ミラーを有する光コネクタから構成されており、前記第二レンズから出射または当該第二レンズに入射する光が略平行光である光電気変換モジュール。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光電気変換モジュールにおいて、
複数の光電気変換モジュールの間で、前記光コネクタの厚さを変化させた光電気変換モジュール。
【請求項１４】
請求項１から１３の何れか一つに記載された光電気変換モジュールを、装置ボード上に二次元配列し、前記光サブアセンブリの前記光コネクタが搭載されている面とは反対側の面に、水冷式または空冷式の一括型放熱器を設置した伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号伝送・処理装置内における大容量信号処理を可能にする光電気変換モジュールならびにそれを用いた伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、データセンタにおけるサーバやルータ等の情報処理容量の飛躍的な増加に伴い、通信トラフィックの整備が急務である。しかし、従来の電気インターコネクト（電気配線）の高速化に限界が見え始めており、その打開策として、光インターコネクト技術の導入が検討されている。光インターコネクト技術は、光回路の小型化、低コスト化技術の開発、光デバイス、部品の低コスト化が進み、実用化に近づいている。
【０００３】
光インターコネクト技術は、信号を伝送する距離によって、装置間伝送、装置内伝送（バックプレーン）、チップ間伝送に分けられる。いずれの伝送も電気伝送が用いられてきたが、要求される伝送速度が増すにつれて、伝送距離が長いノード間から光インターコネクト技術が導入され始めてきた。電気信号伝送は速度が増加するほど伝送損失が大きくなり、その結果伝送距離が短くなる。低誘電率基板の適用やプリエンファシスならびにイコライザーなどの付加回路によって、これまで伝送速度の増加を図ってきたが、これらの技術を用いても、バックプレーン伝送に相当する伝送速度と伝送距離は、それぞれ、１０Ｇｂｐｓ、１ｍが電気伝送の限界と言われている（非特許文献１）。
【０００４】
基幹ルータや大規模サーバの装置ボード間を接続するバックプレーンの伝送容量は２００８年に１Ｔｂｐｓを超え、今後、１年に１．５倍のペースで増加することが予想される。２０１４年には、２０Ｇｂｐｓを超える伝送技術が必要であり、電気バックプレーンの帯域制限が深刻になる。この電気バックプレーンの帯域ボトルネックを解消する手段として、すでに述べた通り、バックプレーンの光化（光バックプレーン）の導入が期待されている。光は電気と異なり、非干渉性であるため、伝送路間隔を狭ピッチ化しても、伝送路間相互作用が原因として生じるクロストークは発生しない。さらに、光の反射による損失や伝送損失に関しても、周波数依存性がなく、制御が容易である。このように、高周波伝送路の光化は、従来の電気伝送に比べて、大容量伝送の可能性を秘めており、光インターコネクト技術に関する開発が盛んになってきている。
【０００５】
これまで開発が進められている、装置内ボード間光インターコネクト向け光電気変換モジュールは、光サブアセンブリ、光サブアセンブリに搭載されている光素子と光伝送体（光ファイバまたは光導波路）を光学的に結合可能にする光コネクタ、光サブアセンブリに搭載されている電子回路と装置ボードとを電気的に接続する電気コネクタから構成される。ここで、装置ボードとは、伝送装置内におけるインターフェースボードとスイッチボードのことを示す。光電気変換モジュールは、この装置ボード上に電気的に接続された後、搭載される。この光サブアセンブリは、光信号を発信するレーザダイオードと光信号を電気信号に変換する受光素子である光素子と、電気信号を光信号に変換するためにレーザダイオードを駆動するレーザドライバ電子回路と受光素子からの電気信号を増幅するためのトランスインピーダンス電子回路とが電気配線用基板に搭載されている。
【０００６】
従来の装置ボード上に搭載する光電気変換モジュールとして、三種類の形態がある。第一のモジュール形態は、光素子、電子回路、光コネクタが光サブアセンブリの上面（装置ボード側と反対側の面）に搭載され、その光サブアセンブリを装置ボード面と平行な位置関係で、装置ボード上に設置された二次元電気配線用電気コネクタのソケットに挿入して用いる（非特許文献２）。
【０００７】
第二のモジュール形態は、光素子、電子回路、光コネクタは、光サブアセンブリの下面（装置ボード側と向い合う面）に搭載され、その光サブアセンブリを装置ボード面と平行な位置関係で、装置ボード上に設置された二次元電気配線用電気コネクタのソケットに挿入して用いる（特許文献１）。光伝送体である光ファイバは、電気コネクタの一部が窓領域を有し、その窓を通って外部に引き回される。
【０００８】
第三のモジュール形態は、光サブアセンブリが装置ボードに対して垂直に立てた状態で、装置ボード上に設置された一次元電気配線用電気コネクタのソケットに挿入して用いる（非特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−６０１２５号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】小倉一郎：“光インターコネクト用光送受信器の最新技術”、０ ｐｌｕｓ Ｅ、ｐ.１４０−１４５  （２００７年９月）
【非特許文献２】http://www.avagonow.com/Newsletters/PDFs/EDN_0510_JP_01.pdf
【非特許文献３】http://pr.fujitsu.com/jp/news/2012/05/31.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
背景技術で述べた従来型の三種類の装置ボード上搭載向け光電気変換モジュールには、次のような課題がある。第一の光電気変換モジュール形態の課題は、放熱が必要な電子回路や光素子と同じ面上に光コネクタが搭載されているため、大きな放熱器を使うことが困難で、放熱効率が悪くなる。また、光素子と電子回路が同一基板面上で近接のため、光素子への電子回路からの熱周り込みによって光素子の特性が悪化する懸念がある。しかしながら、上記熱周り込みの影響を回避するために光素子と電子回路との距離を離し過ぎると、高周波電気配線部分の信号伝播損失や反射の影響が大きくなってしまう。さらに、本モジュールを二次元に配置した場合、引き回された光ファイバが妨げになり、一括型放熱器での冷却が困難である。第二の光電気変換モジュール形態の課題は、本モジュールを装置ボード上に二次元に配列させた場合、光ファイバをモジュールから引き出す窓領域が一つしかないため、隣接するモジュールに妨げられて、光ファイバの引き回しができないことである。第三の光電気変換モジュールの課題は、光サブアセンブリを装置ボード上に立てた形で搭載するため、モジュールの高さが高くなり、装置ボード間の狭い伝送装置への適用は困難となることである。
【００１２】
本発明は、装置ボード上に二次元配置の高密度かつ低背実装が可能で、さらに取り付けが簡単な一括放熱器で効率よく冷却可能な光電気変換モジュール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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
【００１４】
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、光信号を発信または受信する光素子と、電気信号を光信号に変換するために光素子を駆動し、または、光信号から変換された電気信号を増幅する電子回路とが電気配線用基板に搭載された光サブアセンブリと、前記光素子と光信号を伝送する光伝送体を光学的に結合可能とする光コネクタと、前記電気配線用基板と装置ボードとを電気的に結合可能とする電気コネクタから構成される光電気変換モジュールにおいて、前記光コネクタは、前記光サブアセンブリの前記装置ボードと向い合う面に設置され、前記光サブアセンブリの前記装置ボードと向い合う面に設置される前記電気コネクタは、前記光サブアセンブリの少なくとも向い合う二辺に前記光伝送体を通すことができるように少なくとも二辺が開放されており、前記光伝送体を前記光アセンブリと前記装置ボード間に上下に重ねて通すことができるように構成したものである。
【００１５】
また、本発明の伝送装置は、上記光電気変換モジュールを、装置ボード上に二次元配列し、前記光サブアセンブリの前記光コネクタが搭載されている面とは反対側の面に、水冷式または空冷式の一括型放熱器を設置したものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、装置ボード上に二次元配置の高密度かつ低背実装が可能で、取り付けが簡単な一括型放熱器で効率よく冷却可能な光電気変換モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１の光電気変換モジュールの断面図である。
【図２】本発明の実施例２の光電気変換モジュールの断面図である。
【図３】本発明の実施例３の光電気変換モジュールの上面斜視図である。
【図４】本発明の実施例４の光電気変換モジュールの断面図である。
【図５】本発明の実施例５の光電気変換モジュールの断面図である。
【図６】実施例１の光電気変換モジュールを裏側から見た斜視図である。
【図７】本発明の実施例６の、光電気変換モジュールを装置ボード上に二次元配置した場合の斜視図である。
【図８】本発明の実施例６の、光電気変換モジュールを装置ボード上に二次元配置し、一括型放熱器を搭載した斜視図である。
【図９】変形例の光電気変換モジュールを裏側から見た斜視図である。
【図１０】本発明の実施例７の光電気変換モジュールを裏側から見た斜視図である。
【図１１】本発明の実施例８の、電気コネクタと光コネクタを一括接続することを説明した図である。
【図１２】本発明の実施例９の、光ファイバの高さを容易に変えることができる光コネクタと光コネクタ用ソケットの説明図である。
【図１３】本発明の実施例９の、光コネクタと光コネクタ用ソケットを搭載した光電気変換モジュールを配列した場合の断面図である。
【図１４】本発明の光電気変換モジュールを伝送装置のボード上に二次元配置した場合の配置例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に述べる。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１を、図１を用いて説明する。実施例１は、光信号を発信または受信する光素子と、電気信号を光信号に変換するために光素子を駆動し、または、光信号から変換された電気信号を増幅する電子回路とが電気配線用基板に搭載された光サブアセンブリと、前記光素子と光信号を伝送する光伝送体を光学的に結合可能とする光コネクタと、前記電気配線用基板と装置ボードとを電気的に結合可能とする電気コネクタから構成される光電気変換モジュールにおいて、前記光コネクタは、前記光サブアセンブリの前記装置ボードと向い合う面に設置され、前記光サブアセンブリの前記装置ボードと向かい合う面に設置される前記電気コネクタは、前記光サブアセンブリの少なくとも向い合う二辺に前記光伝送体を通すことができるように光伝送体が通る少なくとも二辺が開放されており、前記光伝送体を前記光アセンブリと前記装置ボード間に上下に重ねて通すことができるように構成した光電気変換モジュールの実施例である。
【００２０】
図１において、光素子（発光素子または受光素子）１０１と電子回路１０２（発光素子駆動回路または電気信号増幅回路）を、電気配線用基板１０３にフリップチップ搭載する。電気配線用基板１０３は、ガラス入りエポキシなどの有機またはアルミナなどのセラミック、或いは発光素子からの光を透過させる材料からできている。この中で、光透過性材料としては、例えば、光の波長８５０ｎｍの場合、電気配線用基板１０３の材料としてＳｉが用いられる。光素子である発光素子と受光素子の材料として、GaAsまたはInP系化合物半導体またはSi、Ge半導体などが適用できる。電子回路の材料としては、SiまたはSiGeなどが適用できる。電気配線用基板１０３の電子回路１０２を搭載した面と反対側の面にリボン光ファイバ１０５付き光コネクタ１０４を搭載する。光コネクタ１０４は、光路を９０度変換する反射器とレンズをモノリシックに集積化した構造を備えている。これにより、光ファイバ１０５と光素子１０１との光結合を可能にする。光コネクタ１０４の材料は、ウルテムなどの樹脂またはガラスでもよい。また、光ファイバ１０５はポリマーなどからできた光導波路でもよい。電気コネクタ１０７は一次元配列型のインライン型コネクタで、電気配線用基板１０３に接続されている。
【００２１】
電気コネクタ１０７を伝送装置内の装置ボード１０９に設置されている電気コネクタ用ソケット１０８に挿入することにより、リボン光ファイバ１０５付き光コネクタ１０４が搭載された光サブアセンブリ１０６（光サブアセンブリ１０６は光素子１０１、電子回路１０２、電気配線用基板１０３から構成される）を、装置ボード１０９上に設置する。この場合、光コネクタ１０４は電気配線用基板１０３の装置ボードと向い合う面上に搭載されおり、光ファイバ１０５は光サブアセンブリ１０６と装置ボード１０９の間を通る。光素子１０１と電子回路１０２を搭載している光サブアセンブリ１０６の面上には、放熱器１１０が搭載されている。放熱器１１０の材料としては、熱伝導性がよく、熱膨張率の小さいタングステン、モリブデンの単体と、タングステン、モリブデンと銅との複合材料及びアルミシリコンカーバイト、窒化アルミニウムセラミックスの複合材料などが適用できる。図１に示す本実施例の光電気変換モジュール構成によれば、光コネクタの設置部分が障害になること無く、放熱が必要な電子回路に大きな放熱器を載置する事ができ、光モジュールの小型化を保ちつつ高効率に放熱が可能となる。
【実施例２】
【００２２】
図２に、本発明の実施例２である光電気変換モジュールの断面図を示す。実施例２は、光サブアセンブリ構造が実施例１とは異なるものである。
本例では、少なくとも２チャンネル以上（ここでは４チャンネル）の発光素子１０１ａアレイまたは受光素子１０１ｂアレイの一方、または両方を、電気配線用基板１０３の装置ボード１０９側の面に搭載する。ここで、発光素子１０１ａの発光面ならびに受光素子１０１ｂの受光面のそれぞれと反対側の面が電気配線用基板１０３の面に接するように搭載する。一方、少なくとも２チャンネル以上のアレイチャンネルが集積された発光素子駆動回路１０２ａまたは電気信号増幅回路１０２ｂは、電気配線用基板１０３の装置ボード側とは反対側の面にフリップチップ搭載する。また、図２のように電気配線用基板１０３内の光素子と電子回路間にビア２００が設けられている。上記の手順で発光素子１０１ａアレイまたは受光素子１０１ｂアレイを載置した後、光素子とビア２００をワイヤボンディングすることにより、光素子と電子回路が電気配線用基板１０３を介して電気的に接続される。また、電気コネクタ１０７と電気配線用基板１０３は電極パッド２０１を介して接続されている。同様に、電気コネクタ用ソケット１０８と装置ボード１０９も電極パッド２０１を介して接続されており、光サブアセンブリの電気コネクタ１０７を電気コネクタ用ソケット１０８に取付けることにより、光素子および電子回路と装置ボード１０９間で電気的接続がなされる。
【００２３】
光コネクタ１０４は、電気配線用基板１０３の装置ボード側の面上にスペーサ２０２を挿入して、その上に搭載する。スペーサ２０２の代わりに、電気配線用基板１０３上に段差を設けて、その上に光コネクタを搭載してもよい。また、光コネクタ１０４は、１２チャンネルのリボン光ファイバ１０５が載置されたアレイ光コネクタとしている。本例では発光素子１０１ａアレイおよび受光素子１０１ｂアレイのそれぞれと、１つのリボン光ファイバ１０５が光学的に接続されるように構成している。
【００２４】
本実施例では、実施例１と同様に、光コネクタの設置部分が障害になること無く、放熱器を介して電子回路を高効率に放熱することができる。さらに、本例では、光コネクタ１０５に近接して光素子を配置することができるとともに、発光素子１０１ａアレイおよび受光素子１０１ｂアレイのそれぞれと、１つのリボン光ファイバ１０５とを一括して光接続可能のため、部品数や工程数の増大を抑えつつ、光素子と光ファイバとの高効率な光接続が実現できる。
【実施例３】
【００２５】
図３に、本発明の実施例３である光電気変換モジュールの上面斜視図を示す。
図３のように、電気配線用基板１０３の装置ボード側とは反対側の面に発光素子駆動回路１０２ａおよび電気信号増幅回路１０２ｂをそれぞれ載置している。また、電気配線用基板１０３の装置ボード２０１側の面には発光素子１０１ａならびに受光素子１０１ｂを載置し、光素子と電子回路が電気配線用基板１０３を介して電気的に接続される。ここで、本実施例では発光素子駆動回路１０２ａおよび電気信号増幅回路１０２ｂは発光素子１０１ａの発光部ならびに受光素子１０１ｂの受光部をそれぞれ結ぶ一直線を中心として互いに向かい合うように載置する。本構成により、発光素子駆動回路１０２ａおよび電気信号増幅回路１０２ｂのそれぞれから基板端に載置された電気コネクタ１０７の電極パッド２０１まで電気配線３００を引き回しする際に、電子回路を横並びに配置するのに対して、駆動回路１０２ａおよび電気信号増幅回路１０２ｂの電気配線３００間におけるクロストークの抑制と、電子回路の熱分布および配線レイアウトの分散が可能となり、小型化を保ちつつ放熱および高周波特性に優れた光電気変換モジュールを実現できる。
【実施例４】
【００２６】
図４に、本発明の実施例４である光電気変換モジュールの断面図を示す。図４のように、光素子と電子回路を搭載している光サブアセンブリ１０６の面上には、放熱器１１０が搭載されている。本例では、電気配線用基板１０３面上の電子回路と電気コネクタ１０７とを結ぶ電気配線とは反対方向に、発光素子駆動回路１０２ａと接地（ＧＮＤ）とが電気的に接続された金属パタン４００ａを形成しており、該金属パタン４００ａと放熱器１１０が接触した構造としている。同様に、電気信号増幅回路１０２ｂと接地（ＧＮＤ）とが電気的に接続された金属パタン４００ｂがビア２００を介して電気配線用基板１０３の内層を通り、再度ビア２００を介して金属パタン４００ａと電気的に接続している。
【００２７】
上記のように、電気配線用基板１０３面上の電子回路と電気コネクタとを結ぶ電気配線とは反対方向の信号配線パタンの無い広領域にて金属パタン４００ａ、４００ｂと放熱器１１０とを接触した構造とすることにより、電子回路、または光素子の電気配線用基板１０３側からの放熱パス確保と、基板実装強度の補強ができる。
【実施例５】
【００２８】
図５に、本発明の実施例５である光電気変換モジュールの断面図を示す。本例では図５のように、電気配線用基板１０３の装置ボード１０９と向い合う面上に発光素子１０１ａアレイが載置され、該電気配線用基板１０３の装置ボード１０９と向い合う面とは反対側の面上に受光素子１０１ｂアレイが載置されている。また、図５の下部に、発光素子１０１ａアレイおよび受光素子１０１ｂアレイと、リボン光ファイバ１０５との光結合部の拡大図を示す。拡大図のように、発光素子１０１ａアレイおよび受光素子１０１ｂアレイと、光ファイバ１０５アレイとは光コネクタ１０４に設けられたレンズ５０１を介して光学的に接続されている。また、リボン光ファイバ１０５からの出射光線５０２は、レンズ５０１と電気配線用基板１０３に設けた光スルーホールビア５００を介して受光素子１０１ｂアレイに導入される。さらに、発光素子１０１ａアレイは光源素子アレイとして一般的に用いられる面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）素子を用いている。
【００２９】
ここで、光ファイバからの出射光線５０２の開口数（ＮＡ）は通常０．２程度であるのに対して、発光素子１０１ａであるＶＣＳＥＬからの出射光線５０３の開口数は０．３〜０．４程度と大きい。そのため、電気配線用基板１０３と同一面上に発光素子１０１ａと受光素子１０１ｂを配置すると、リボン光ファイバ１０５とそれぞれの光素子間の光学距離がほぼ同じとなり、上記光ファイバと発光素子との開口数の差、すなわちビーム拡がり角の差によって高効率な光結合効率の確保が困難となる。そこで、本例のように、光ファイバに対して開口数の大きい発光素子１０１ａのＶＣＳＥＬを電気配線用基板１０３の光コネクタ１０４と近い面に載置し、それと反対側の面上に受光素子１０１ｂを載置することによって、上記光素子および光ファイバの開口数（ＮＡ）の差による光結合効率の劣化を抑制することができる。また、本構成によって、光コネクタ１０４に設けられたレンズ５０１は送信部および受信部共に同じ形状のレンズアレイも用いることが可能となり、部品数や組立工程数の削減にも有効である。
【実施例６】
【００３０】
本発明の実施例６は、光電気変換モジュールを複数配置したものである。
図６に、本発明の実施例１の光電気変換モジュールを下側から見た図を示す。電気コネクタ１０７は、その長手方向とリボン光ファイバ１０５が略平行になるように設置する。電気コネクタ１０７は一次元配列であり、光サブアセンブリの向かい合う二辺を含む三辺が開放されているので、図７に示すように、本光電気変換モジュールを２次元配置し、光ファイバ１０５を配線することができ、装置ボード１０９上に高密度実装することが可能となる。さらに、装置ボード１０９と反対側の光サブアセンブリの上面には光コネクタならびに光ファイバがないため、図８に示すように、取り付が容易でかつ放熱効率が高い一括型放熱器８００を設置することができる。ここで、一括型放熱器８００は、水冷型または空冷型のどちらでもよい。図６に示した電気コネクタを１つ設置する形式に代えて、図９に示すように、電気コネクタ１０７をもう一つ、光コネクタ１０４を挟んで電気配線用基板１０３同一面の反対側に設置した形式としてもよい。図９の変形例においても、光サブアセンブリの向かい合う二辺（電気コネクタの長軸方向と交差する二辺）が開放されているので、隣の光電気変換モジュールからのリボンファイバを通すことができ、図７に示すような、光電気変換モジュールの二次元配列が可能である。
【実施例７】
【００３１】
図１０に、実施例７の光電気変換モジュールを示す。実施例７は、電気コネクタの構造が実施例１とは異なるものであり、図１０は、電気コネクタを裏側から見た図である。
【００３２】
電気コネクタとして、電気パッドが二次元配列している電気コネクタ１００１を用いる。電気コネクタ１００１は、光コネクタ１０４の周囲を取り囲む構造をしている。電気コネクタ１００１は、リボン光ファイバ１０５と隣の光電気変換モジュールのリボンファイバが通れるように、向かい合う二つの辺に第一の窓領域１００２と第二の窓領域１００３の二つの窓領域を有する。これにより、光電気変換モジュールを図７のように二次元配列できる。
【００３３】
本実施例では、実施例１で説明した電気パッドが一次元配列している電気コネクタ１０７に比べて、配線数が多くとれるメリットがある。
【実施例８】
【００３４】
図１１に、実施例８の光電気変換モジュールを示す。実施例８は、装置ボード上に設置された電気コネクタのソケットと当該電気コネクタのソケットに固定された光コネクタに、電気コネクタと光コネクタを一括して接続することが可能な、光サブアセンブリに電気コネクタと光コネクタのソケットが搭載された光電気変換モジュールの実施例である。
【００３５】
電気コネクタ用のソケット１０８に、接着固定またはガイドピンなどを用いて勘合して固定された光コネクタ１１０１を装置ボード１０９上に取り付ける。その後、電気コネクタ１０７と光コネクタ用ソケット１１０２が搭載された光サブアセンブリ１０６を、電気コネクタ１０７と電気コネクタ用ソケット１０８を、かつ光コネクタ１１０１と光コネクタ用ソケット１１０２をそれぞれ位置合せして、電気コネクタと光コネクタを一括して嵌めこむ。光コネクタ１１０１と光コネクタ用ソケット１１０２はガイドピン１１０３によって勘合する。
【００３６】
この実施例により、光電気変換モジュールの装置ボード上への搭載工程数が減り、作業が容易になる。
【実施例９】
【００３７】
図１２および図１３に、実施例９の光電気変換モジュールを示す。図１２は、光ファイバの高さを容易に変えることができる光コネクタと光コネクタ用ソケットの説明図、図１３は、図１２の光コネクタと光コネクタ用ソケットを搭載した光電気変換モジュールを配列した場合の断面図である。実施例９は、光素子と光伝送体との光結合を可能にする光接続部が、第一レンズ用レンズホルダーを有する光コネクタ用ソケットと、第二レンズと光路方向変換ミラーを有する光コネクタから構成されており、前記第二レンズから出射または当該第二レンズに入射する光は略平行光である光電気変換モジュールの実施例である。
【００３８】
光コネクタ用ソケット１２０２は、第一レンズ１２０１用レンズホルダー１２０３とガイドピン１１０３から構成されている。光コネクタ１０４は第二レンズ１２００、光路方向変換ミラー、光ファイバ搭載用V溝構造から構成されている。このV溝構造に代えて、光ファイバが通る穴でもよい。光素子１０１側の第一レンズは光を集光して光素子との高い光結合効率を実現する。一方、光コネクタ１０４の第二レンズから出射または第二レンズに入射する光は略平行光となるように、第二レンズを設計する。この場合、第一レンズ１２０１と第二レンズ１２００との間の距離を大きく変えても、光素子との光結合効率の変化は小さくなると期待できる。その結果、光コネクタ１０４の厚さを大きく変えることができ、装置ボード上からの光ファイバ１０５の高さを任意に変えることができる。
【００３９】
このような光ファイバ１０５の高さが異なるような光電気変換モジュールを用いれば、装置ボード１０９上に光電気変換モジュールを搭載した場合、図１３に示すように、隣の光電気変換モジュールの光ファイバに妨げられずに、光ファイバの引き回しが可能となる。光コネクタと装置ボード間の距離を３ｍｍ、ファイバ被覆の直径を０．２５ｍｍとすると、最大１２本分の光ファイバの重ねが可能である。
【実施例１０】
【００４０】
図１４に、本発明の光電気変換モジュールを用いた伝送装置の実施例を示す。図１４は上から見た図である。図１４に示す通り、装置ボード１０９上のＬＳＩ１４０２の周りに本発明の光電気変換モジュール１４００を二次元状に配置する。各光電気変換モジュール１４００の光ファイバ１０５はモジュールと装置ボード間を通って引き回されて、バックプレーン光コネクタ１４０１に接続される。
【００４１】
この方法により、装置ボード間の信号伝送を光信号で行うことにより、信号処理能力の高い伝送装置を実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１０１  光素子
１０１ａ  発光素子
１０１ｂ  受光素子
１０２  電子回路
１０２ａ  発光素子駆動回路
１０２ｂ  電気信号増幅回路
１０３  電気配線用基板
１０４  光コネクタ
１０５  リボン光ファイバ
１０６  光サブアセンブリ
１０７  電気コネクタ
１０８  電気コネクタ用ソケット
１０９  装置ボード
１１０  放熱器
２００  ビア
２０１  電極パッド
２０２  スペーサ
３００  電気配線
４００ａ、４００ｂ  金属パタン
５００  光スルーホールビア
５０１  レンズ
５０２  光ファイバからの出射光線
５０３  発光素子からの出射光線
８００  一括型放熱器
１００１  電気コネクタ
１００２  第一の窓領域
１００３  第二の窓領域
１１０１  光コネクタ
１１０２  光コネクタ用ソケット
１１０３  ガイドピン
１２００  第二レンズ
１２０１  第一レンズ
１２０２  光コネクタ用ソケット
１２０３  レンズホルダー
１４００  光電気変換モジュール
１４０１  バックプレーン光コネクタ
１４０２  ＬＳＩ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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