(57)【要約】【課題】専用の部品を用いなくても市販の光ファイバコネクタのプラグと接続可能なため汎用性及びコスト性に優れるとともに、高い効率で光ファイバと光結合することができる光モジュールを提供すること。【解決手段】本発明の光モジュール４１は、モジュール本体４２と光素子８１とを備える。モジュール本体４２は、光ファイバＭＴコネクタのプラグ２１に対し、当該ＭＴコネクタ専用のガイドピン３１と、当該ＭＴコネクタ専用のクランプスプリング３６とを用いて結合可能な形状及び寸法を有する。光素子８１は、モジュール本体４２に設けられ、ガイドピン３１の挿入によりプラグ２１とモジュール本体４２とを結合したときに光軸合わせされる。【選択図】図３
2008225510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバＭＴコネクタのプラグに対し、当該ＭＴコネクタ専用のガイドピンと、当該ＭＴコネクタ専用のクランプスプリングとを用いて結合可能な形状及び寸法のモジュール本体と、
前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる光素子と
を備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記モジュール本体は、前記ガイドピンを挿入可能なガイドピン穴が開口形成された先端面と、前記先端面とは反対側に位置し、前記クランプスプリングにより前記プラグ側に押圧される後端面とを有することを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記モジュール本体は、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性の材料を主体として構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記モジュール本体は、セラミック基板を主体として構成されていることを特徴とする請求項３に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記セラミック基板の基板主面に対して垂直な側端面には充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内には前記セラミック基板よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材には前記ガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記モジュール本体には、光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子のうちの少なくともいずれかが設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記光素子は前記セラミック基板の前記側端面側に配置され、前記半導体集積回路素子は前記セラミック基板の前記基板主面側に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記モジュール本体において前記先端面及び前記後端面以外の面上には、金属体が設けられていることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項９】
前記モジュール本体には、複数の電気接続端子が設けられていることを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項１０】
光ファイバコネクタのプラグに対し、ガイドピンを用いて結合可能な形状及び寸法を有する光モジュールに使用されるセラミック基板であって、
基板主面及びその基板主面に対して垂直な側端面を備えるとともに、前記側端面に充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内に基板材料よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材にガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成されている
ことを特徴とする光モジュール用セラミック基板。
【請求項１１】
光ファイバコネクタのプラグに対し、当該コネクタ専用のガイドピンと、当該コネクタ専用のクランプスプリングとを用いて、プラグ−ガイドピン−プラグ結合方式で結合可能な形状及び寸法のモジュール本体と、
前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる光素子と
を備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項１２】
光ファイバコネクタのプラグに対し、前記プラグにおける光ファイバ先端露出面と自身の先端面とを突き合わせた状態で、当該コネクタ専用のガイドピンを用いて結合可能なモジュール本体と、
前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる光素子と
を備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項１３】
モジュール本体に光素子を設けた光モジュールと光ファイバコネクタのプラグとの結合構造であって、
前記プラグにおける光ファイバ先端露出面と前記光モジュールの先端面とを突き合わせた状態で、前記プラグ及び前記光モジュールにガイドピンを挿入することにより、前記プラグと前記光モジュールとが結合されかつ光軸合わせされたことを特徴とする、光モジュールと光ファイバコネクタのプラグとの結合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換機能を備えるとともに光ファイバコネクタとの接続構造に特徴を有する光モジュール、そのような光モジュールの構成部品として用いられるセラミック基板、光モジュールと光ファイバコネクタのプラグとの結合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットに代表される情報通信技術の発達や、情報処理装置の処理速度の飛躍的向上などに伴って、画像等の大容量データを送受信するニーズが高まりつつある。かかる大容量データを情報通信設備を通じて自由にやり取りするためには１０Ｇｂｐｓ以上の情報伝達速度が望ましく、そのような高速通信環境を実現しうる技術として光通信技術に大きな期待が寄せられている。一方、機器内の配線基板間での接続や、配線基板内のＬＳＩチップ間での接続など、比較的短い距離における信号伝達に関しても近年高速化が望まれている。このため、従来一般的であった金属ケーブルや金属配線から、光ファイバや光導波路を用いた光伝送への移行が理想的であると考えられている。
【０００３】
信号伝達経路として光ファイバ等を用いた光伝送では、通常、光信号を電気信号に変換する光素子や、電気信号を光信号に変換する光素子が使用される。そして、このような光素子と光ファイバとを接続する構造としては、例えばガイドピン及びクランプスプリングを利用した手法が従来提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の装置は、光素子やＬＳＩチップを収容した平板状のパッケージ（光コネクタ接続用部品）と、多心光ファイバの先端に設けられた平板状の光ファイバコネクタとを備えている。光ファイバコネクタはパッケージの上面に積層して配置される。パッケージ及び光ファイバコネクタには、位置合わせ用のガイドピン穴がそれぞれ形成されている。そして、各々のガイドピン穴にガイドピンを嵌入し、かつ、クランプスプリングで締結することにより、パッケージ及び光ファイバコネクタが配線基板に対して垂直方向に着脱可能に固定されるようになっている。また、この状態では光素子と光ファイバコネクタとが光学的に結合される。
【０００４】
これとは別に、いわゆるＭＴコネクタのプラグ（フェルール）と同様の構造物内に光路直角変換光導波路を設けた光コネクタ接続用部品が提案されている（非特許文献１、図１３参照）。配線基板３０１上には光素子３０２がバンプを介してフェースアップで実装されており、光コネクタ接続用部品３０３はその光素子３０２の上面側に接着剤３０４等により固定されている。このような部品３０３の先端面には、多心光ファイバ３０５の先端に設けられたＭＴコネクタ用プラグ３０６が当接して配置される。そして、ＭＴコネクタ専用のクランプスプリング３０７で締結することにより、ＭＴコネクタ用プラグ３０６及び光コネクタ接続用部品３０３が配線基板３０１に対して水平方向に着脱可能に固定されるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−２０７６９４号公報（図１等）
【非特許文献１】第５回電子ＳＩ研究成果報告会（平成１６年２月２６日）  講演要旨集  第８６頁下欄
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の従来技術におけるパッケージ（光コネクタ接続用部品）は平板状であるため、ＭＴコネクタに代表される一般的な市販の光ファイバコネクタのプラグに対して通常の方法で接続できず、汎用性に乏しいという欠点がある。それゆえ、かかるパッケージと光ファイバとの接続を実現するためには、同パッケージの寸法及び形状に合わせて専用のプラグを別途作製する必要がある。しかも、専用の光ファイバコネクタプラグをパッケージに固定するためには、同じく専用のクランプスプリングや専用のガイドピンについても別途作製する必要がある。つまり、汎用の部品をうまく利用して接続を図ることができず、低コスト化に不向きであるという欠点がある。
【０００６】
また、非特許文献１記載の従来技術の場合、図１３に示されるように、光素子３０２が光コネクタ接続用部品３０３側ではなく配線基板３０１側に設けられている。そのため、光コネクタ接続用部品３０３を固定する際に光素子３０２と多心光ファイバ３０５との光軸合わせを行うことが難しい。よって、構造的に高い光結合効率を達成できず、光の伝送ロスが大きくなりやすいという欠点がある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、専用の部品を用いなくても市販の光ファイバコネクタのプラグと接続可能なため汎用性及びコスト性に優れるとともに、高い効率で光ファイバと光結合することができる光モジュールを提供することにある。本発明の別の目的は、上記の光モジュールを実現するうえで好適な光モジュール用セラミック基板を提供することにある。本発明のさらに別の目的は、汎用性及びコスト性に優れるとともに光結合効率が高い、光モジュールと光ファイバコネクタのプラグとの結合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するための第１の手段としては、光ファイバＭＴコネクタのプラグに対し、当該ＭＴコネクタ専用のガイドピンと、当該ＭＴコネクタ専用のクランプスプリングとを用いて結合可能な形状及び寸法のモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる光素子とを備えることを特徴とする光モジュールがある。
【０００９】
従って、上記手段によると、ガイドピンの挿入によりプラグとモジュール本体とを機械的に結合する際に、併せて光ファイバと光素子とが光軸合わせされる。このため、比較的簡単な方法であるにもかかわらず、光ファイバと光素子とを高い効率で光結合することができる。また、上記形状及び寸法に設定されたモジュール本体であれば、ＭＴコネクタ専用のガイドピン及びＭＴコネクタ専用のクランプスプリングをそのまま利用して、ＭＴコネクタのプラグとの接続を図ることが可能である。ゆえに、汎用性及びコスト性に優れた光モジュールを実現することができる。
【００１０】
上記の課題を解決するための第２の手段としては、光ファイバコネクタのプラグに対し、当該コネクタ専用のガイドピンと、当該コネクタ専用のクランプスプリングとを用いて、プラグ−ガイドピン−プラグ結合方式で結合可能な形状及び寸法のモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる光素子とを備えることを特徴とする光モジュールがある。なお、前記手段におけるモジュール本体は、光ファイバコネクタのプラグに対し、当該コネクタ専用のガイドピンと、当該コネクタ専用のクランプスプリングとを用いて、クランプスプリング締結方式で結合可能な形状及び寸法を有するものであってもよい。
【００１１】
従って、上記手段によると、ガイドピンの挿入によりプラグとモジュール本体とを機械的に結合する際に、併せて光ファイバと光素子とが光軸合わせされる。このため、比較的簡単な方法であるにもかかわらず、光ファイバと光素子とを高い効率で光結合することができる。また、上記形状及び寸法に設定されたモジュール本体であれば、市販の光ファイバコネクタ専用のガイドピン及び当該光ファイバコネクタ専用のクランプスプリングをそのまま利用して、当該光ファイバコネクタ専用のプラグとの接続を図ることが可能である。ゆえに、汎用性及びコスト性に優れた光モジュールを実現することができる。
【００１２】
なお「光ファイバコネクタ」とは、光ファイバ同士を接続する際に用いられる部品であって、その具体例としては、光ファイバＭＴコネクタ等がある。また「光ファイバＭＴコネクタ」とは、１９９３年に制定され１９９８年に改正されたＪＩＳ  Ｃ  ５９８１で規定するＦ１２型多心光ファイバコネクタのことを指す。この規格番号は、ＪＩＳ  Ｃ  ５９８２に基づき、クランプスプリング締結構造及びガイドピンで整列されるプラグ（接栓）−ガイドピン−プラグ結合方式のコネクタについて規定したものである。なお、ＪＩＳ  Ｃ  ５９８１に対応する同等の国際規格としては、１９９４年に改正されたＩＥＣ  ６０８７４−１６がある。
【００１３】
光モジュールを構成するモジュール本体は、光ファイバＭＴコネクタのプラグに対し、当該ＭＴコネクタ専用のガイドピンと、当該ＭＴコネクタ専用のクランプスプリングとを用いて結合可能な形状及び寸法を有している。つまり、前記モジュール本体は、基本的には光ファイバＭＴコネクタのプラグ（フェルールと呼ばれることもある。）と略同じ形状及び略同じ寸法を有していることがよい。より具体的にいうと、前記モジュール本体は、光ファイバＭＴコネクタのプラグと同様に略直方体状に形成されることがよい。ここで、光ファイバＭＴコネクタのプラグにおいては、ガイドピン挿入方向（便宜上Ｘ軸方向とする。）に沿った寸法が８．０ｍｍと規定されている。また、光ファイバの整列方向（便宜上Ｙ軸方向とする。）に沿った寸法が６．４ｍｍ〜７．０ｍｍと規定され、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向（便宜上Ｚ軸方向とする。）に沿った寸法が２．５ｍｍ〜３．０ｍｍと規定されている。ＭＴコネクタ専用のクランプスプリングを用いて締結を図るためには、特にＸ軸方向の寸法が重要になる。これを鑑みると、前記モジュール本体のＸ軸方向の寸法、言い換えるとモジュール本体の先端面から後端面までの寸法は、８．０ｍｍ±０．３ｍｍに設定されることがよく、とりわけ８．０ｍｍ±０．１ｍｍに設定されることがよい。その理由は、光ファイバＭＴコネクタのプラグのＸ軸方向に沿った寸法の許容値は、ＪＩＳ  Ｃ  ５９８１において８．０ｍｍ±０．１ｍｍと規定されているからである。なお、前記モジュール本体のＹ軸方向の寸法は、例えば、６．０ｍｍ〜１０．０ｍｍに設定されることがよく、とりわけ６．４ｍｍ〜７．０ｍｍに設定されることがよい。前記モジュール本体のＺ軸方向の寸法は、例えば、２．０ｍｍ〜５．０ｍｍに設定されることがよく、とりわけ２．５ｍｍ〜３．５ｍｍに設定されることがよい。
【００１４】
ＭＴコネクタ専用のガイドピンとは、プラグのガイドピン穴に挿入することによって２つのプラグの光軸を合わせる部品のことをいう。かかるガイドピンはステンレスにより形成されるとともに、その長さは１０．８ｍｍ以上、直径は約０．７ｍｍであると規定されている。また、ＭＴコネクタ専用のクランプスプリングとは、２つのプラグに押圧力を印加し、結合する結合用部品のことをいう。かかるクランプスプリングは、ステンレスのような弾性金属材料により形成されるとともに、一対の挟持部間の自由長さが１５．７ｍｍ以下であると規定されている。
【００１５】
前記モジュール本体は先端面と後端面とを有している。モジュール本体の先端面はプラグ側の先端面に対向して配置され、そこにはガイドピンを挿入可能なガイドピン穴が２つ離間して開口形成されている。一方、モジュール本体の後端面は、先端面とは反対側に位置するとともに、クランプスプリングによりプラグ側に押圧されるようになっている。この位置にガイドピン穴を設けたのは以下の理由による。即ち、プラグ側ガイドピン穴はプラグ先端面（即ち光ファイバ先端露出面）に開口形成されており、モジュール本体側ガイドピン穴はそれに対向する面に配置する必要があるからである。なお、モジュール本体側ガイドピン穴は、各プラグ側ガイドピン穴のある位置に対応させて形成されることがよい。ここでＪＩＳ  Ｃ  ５９８１において、プラグ側ガイドピン穴の内径は７．０ｍｍ±０．００１ｍｍと規定され、プラグ側ガイドピン穴のピッチは４．６ｍｍ±０．００３ｍｍと規定されている。従って、確実な光軸合わせを実現するためには、モジュール本体側ガイドピン穴の内径を７．０ｍｍ±０．００１ｍｍに設定し、モジュール本体側ガイドピン穴のピッチを４．６ｍｍ±０．００３ｍｍに設定することが好ましい。
【００１６】
上記光モジュールは、ガイドピンの挿入によりプラグとモジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる光素子（発光素子や受光素子など）を備えている。ここで発光素子とは発光部を有する光素子のことを指し、その具体例としては、発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）、半導体レーザダイオード（Laser Diode ；ＬＤ）、面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser；ＶＣＳＥＬ）等がある。発光素子は、入力した電気信号を光信号に変換した後、その光信号を所定部位に向けて発光部から出射する機能を備えている。一方、受光素子とは受光部を有する光素子のことを指し、その具体例としては、ｐｉｎフォトダイオード（pin Photo Diode；pin ＰＤ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）等がある。受光素子は、光信号を受光部にて入射し、その入射した光信号を電気信号に変換して出力する機能を有している。前記光素子に使用する好適な材料としては、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓなどを挙げることができる。
【００１７】
この場合、光素子は、光モジュールの外表面から露出しないように光モジュール内部に設けられていることが好ましい。光素子が光モジュールの外表面にて露出する構成に比べて、上記構成であると光素子を確実に保護でき、信頼性向上にも寄与しうるからである。
【００１８】
モジュール本体には、光素子のほかに、例えば、光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子のうちの少なくともいずれかが設けられていてもよい。即ち、光素子が発光素子である場合、モジュール本体には、発光素子と発光素子駆動用の半導体集積回路素子（いわゆるドライバＩＣ）とが設けられていてもよい。また、光素子が受光素子である場合、モジュール本体には、受光素子と光信号増幅用の半導体集積回路素子（いわゆるレシーバＩＣ）とが設けられていてもよい。このような構成であると、例えば光モジュールの外部に半導体集積回路素子を設けてそれと光素子とを電気的に接続する場合に比べて、導通距離を短くすることができ、動作速度が速くなる。勿論、発光素子及び受光素子の両方を有する光モジュールの場合、モジュール本体には光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子の両方が設けられていてもよい。
【００１９】
この場合、光素子駆動用や光信号増幅用の半導体集積回路素子は、光モジュールの外表面から露出しないように光モジュール内部に設けられていることが好ましい。当該半導体集積回路素子が光モジュールの外表面にて露出する構成に比べて、上記構成であると半導体集積回路素子を確実に保護でき、信頼性向上にも寄与しうるからである。
【００２０】
さらにモジュール本体には、光素子や半導体集積回路素子以外の電子部品や素子が設けられていてもよい。前記電子部品の具体例としては、チップトランジスタ、チップダイオード、チップ抵抗、チップコンデンサ、チップコイルなどを挙げることができる。これらの電子部品は、能動部品であっても受動部品であってもよい。前記素子の具体例としては、薄膜トランジスタ、薄膜ダイオード、薄膜抵抗、薄膜コンデンサ、薄膜コイルなどを挙げることができる。これらの素子は、能動素子であっても受動素子であってもよい。この場合、チップコンデンサや薄膜コンデンサを設けておくことにより、低抵抗化及び低インダクタンス化を図ることができるため、光モジュールの高性能化を実現しやすくなる。
【００２１】
前記モジュール本体は、プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性の材料（つまり熱伝導率が高い材料）を主体として構成されていることが好ましい。その理由を以下に述べる。光素子を動作させると熱が発生するが、プラグに使用される樹脂材料は一般に放熱性があまり高くないため、その熱を外部に効率よく放散できず、このことが動作の不安定化の原因となる。これに対して、高放熱性材料を主体として構成されたモジュール本体であれば、熱を外部に効率よく放散でき、安定した動作を得ることが可能となるからである。プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性の材料の好適例としては、金属やセラミックなどの無機材料を挙げることができる。
【００２２】
前記モジュール本体は、基板状に形成されたセラミック（即ちセラミック基板）を主体として構成されていることが好ましい。このようなものを主体として構成されたモジュール本体であれば、熱を外部に効率よく放散できるからである。この場合において好適なセラミック基板の具体例としては、アルミナ基板、ベリリア基板、ムライト基板、窒化アルミニウム基板、窒化珪素基板、窒化ほう素基板、炭化珪素基板などがある。ここに列挙したものは特に放熱性に優れている。
【００２３】
前記モジュール本体は、セラミック配線基板を主体として構成されていることがより好ましく、多層セラミック配線基板を主体として構成されていることが特に好ましい。このような配線基板は導体層及び絶縁層を備えているため、その導体層を利用して光素子と他の部品との電気的な接続を容易に図ることができる。
【００２４】
セラミック基板は、基板主面と、基板主面の反対側に位置する基板裏面と、基板主面に対して垂直な複数の側端面とを有している。そして、複数の側端面のうちの１つには、ガイドピン穴の少なくとも一部を構成する穴が開口形成される。より好ましくは、セラミック基板の基板主面に対して垂直な側端面に充填凹部を開口形成し、充填凹部内にセラミック基板よりも加工性のよい材料からなる充填材を充填し、充填材にガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴を形成することが好ましい。このような構成であると、ガイドピン穴が精密加工穴であるため、光ファイバと光素子との光軸合わせをより正確に行うことが可能となり、光結合効率を確実に向上することができる。また、セラミックは、放熱性や寸法安定性に優れるという利点を有する反面、硬質であって加工性に劣るという欠点を有する。このため、セラミック基板を直接加工して精密加工穴を設けることは困難であり、コスト高にもつながる。それに対して、易加工性材料からなる充填材に精密穴加工を施して形成された精密加工穴は、比較的容易にかつ低コストで得ることができる。なお、精密加工穴を形成する具体的手法としては、ドリル加工、パンチ加工、レーザ加工などがあるが、コスト性などを考慮すると精密ドリルを使用したドリル加工が最も好ましい。
【００２５】
また、前記充填材としては、セラミック基板よりも硬度が低くて加工性のよい樹脂材料、金属材料、ガラス材料などを選択することがよく、中でも特に樹脂材料を選択することが好ましい。樹脂材料はセラミック材料に比べて一般的に硬度が低いため、加工に要する労力やコストが少なくて済むからである。また、樹脂材料はセラミック材料に比べて一般的に安価であるため、低コスト化にも向くからである。
【００２６】
前記光素子及び前記半導体集積回路素子は、セラミック基板における同じ面側に配置されていてもよく、異なる面側に配置されていてもよい。後者の構成を採用する場合には、例えば、光素子をセラミック基板の側端面側に配置し、半導体集積回路素子をセラミック基板の基板主面側に配置することがよい。この構成によると、光素子における発光面または受光面がＸ軸方向を向くため、特に光路変換を行わなくても光ファイバとの光結合を図ることが可能となる。なお、異なる面側に配置された光素子及び半導体集積回路素子間を導通するために、例えば、フレキシブル基板を利用してもよい。
【００２７】
また、モジュール本体において先端面及び後端面以外の面上、例えば上端面上には、金属体が設けられていてもよい。このような金属体があると、放熱性がいっそう向上するため、光素子や半導体集積回路素子の熱を外部に効率よく放散することができる。よって、光モジュールの動作安定化を達成しやすくなる。また、高機能の半導体集積回路素子の使用が可能となるので、光モジュールの性能向上も達成しやすくなる。さらに、光素子や半導体集積回路素子が外部の電磁波からシールドされ、結果として光モジュールの動作安定化が図られる。前記金属体の材料としては、銅、銅合金、鉄、ニッケル、鉄−ニッケル合金、アルミニウムなどが挙げられる。金属体はこのような材料を用いて、例えば、板状、箔状、層状に形成される。また、前記金属体は、光モジュールが搭載されるべき基板側と接続されるバンプであってもよい。このような放熱用バンプがあると、光素子や半導体集積回路素子の熱を上記基板側に効率よく放散することができる。
【００２８】
モジュール本体において先端面及び後端面以外の面上、例えば下端面上には、には、複数の電気接続端子が設けられていることがよい。この構成によると、光モジュールが搭載されるべき基板側との電気的接続を容易に図ることができる。電気接続端子の形態は特に限定されず、例えばバンプ、パッド、リードなどが挙げられる。
【００２９】
光モジュールには、集光機能を有する部品であるマイクロレンズアレイが設けられていてもよい。マイクロレンズアレイがあると、光が集められることによって光の伝送ロスが小さくなる。また、マイクロレンズアレイを採用した場合、焦点距離の調整のためのスペーサ部材をさらに設けてもよい。
【００３０】
なお、上記の別の課題を解決する手段としては、光ファイバコネクタのプラグに対し、前記プラグにおけるファイバ先端露出面と自身の先端面とを突き合わせた状態で、当該コネクタ専用のガイドピンを用いて結合可能なモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる光素子とを備えることを特徴とする光モジュール、がある。また、さらに別の手段としては、モジュール本体に光素子を設けた光モジュールと光ファイバコネクタのプラグとの結合構造であって、前記プラグにおけるファイバ先端露出面と前記光モジュールの先端面とを突き合わせた状態で、前記プラグ及び前記光モジュールにガイドピンを挿入することにより、前記プラグと前記光モジュールとが結合されかつ光軸合わせされたことを特徴とする、光モジュールと光ファイバコネクタのプラグとの結合構造、がある。これらの手段において、プラグと光モジュールとの結合時に、プラグの上面と光モジュールの上面とが略面一となることが好ましく、これによれば全体の低背化を図ることができる。また、これらの手段において、プラグと光モジュールとが、前記ガイドピンのみならず光ファイバコネクタのクランプスプリングも用いて結合されていてもよい。
【００３１】
上記の別の課題を解決するための手段としては、光ファイバＭＴコネクタのプラグに対し、ガイドピンを用いて結合可能な形状及び寸法を有する光モジュールに使用されるセラミック基板であって、基板主面及びその基板主面に対して垂直な側端面を備えるとともに、前記側端面に充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内に基板材料よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材に前記ガイドピン穴である精密加工穴が形成されていることを特徴とする光モジュール用セラミック基板、がある。
【００３２】
上記手段の光モジュール用セラミック基板は、放熱性、寸法安定性、コスト性に優れることに加え、精密加工穴を側端面に備えている。よって、このセラミック基板を用いれば、上記の優れた光モジュールを容易に実現することができる。
【００３３】
前記光モジュール用セラミック基板は、例えば、側端面にて開口する充填凹部を有するセラミック未焼結体を用意する工程と、前記セラミック未焼結体を焼成してセラミック焼結体とする工程と、前記セラミック焼結体における前記充填凹部内に充填材を充填する工程と、前記充填材を穴加工してガイドピン穴の少なくとも一部を構成する穴を開口形成する工程と、を経て製造することが可能である。そして、この製造方法によれば、未焼結の段階で穴加工を行っているので、比較的簡単にかつ安価にガイドピン穴を形成することができる。
【００３４】
より詳しくは、前記光モジュール用セラミック基板は、複数枚のグリーンシートを用意するとともに、側端面付近に切欠部を形成する工程と、前記複数枚のグリーンシートを積層して未焼結のセラミック積層体を作製するとともに、前記切欠部を重ね合わせることにより側端面にて開口する充填凹部を形成する工程と、前記未焼結のセラミック積層体を焼成してセラミック焼結体とする工程と、前記セラミック焼結体における前記充填凹部内に充填材を充填する工程と、前記充填材を穴加工してガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴を開口形成する工程と、を経て製造することが好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
［第１実施形態］
【００３６】
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図７に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
図１は、本実施形態の光モジュール４１をプリント配線基板１１上に搭載してＭＴコネクタ用プラグ２１を接続した状態を示す概略正面図である。図２は、プリント配線基板１１、光モジュール４１、ＭＴコネクタ用プラグ２１、多心光ファイバ２６、ガイドピン３１及びクランプスプリング３６を示す分解正面図である。図３は、ＭＴコネクタ用プラグ２１に光モジュール４１を接続した状態を示す概略正面図である。図４は、モジュール本体４２を構成する光モジュール用セラミック基板５１を示す斜視図である。図５は、光モジュール４１の平面図である。図６は図５のＡ−Ａ線における断面図である。図７は図５のＢ−Ｂ線における断面図である。
【００３８】
図１等に示されるように、光モジュール搭載用のプリント配線基板１１は、複数の絶縁層１５及び複数の導体層（図示略）を有するいわゆる多層板であって、表面１２及び裏面１３を有している。プリント配線基板１１の表面１２には図示しない複数のパッドが形成されており、それらのパッド上には２個の光モジュール４１がバンプ接続されている。図１において右側に位置する光モジュール４１は、電気信号を光信号に変換する発光側光モジュールであって、図１において左側に位置する光モジュール４１は、光信号を電気信号に変換する受光側光モジュールである。なお、プリント配線基板１１の表面１２には、光モジュール４１のほかにＩＣチップ１６等が同じくバンプ接続されている。
【００３９】
図２，図３，図５，図６，図７に示されるように、本実施形態の光モジュール４１は、セラミック基板５１、フレキシブル基板７６、リッド７２（金属体）、マイクロレンズアレイ７３、スペーサ７４からなるモジュール本体４２を備えている。この光モジュール４１は略直方体状であって、各部分の寸法がＭＴコネクタ用プラグ２１と略同じになるように設計されている。具体的にいうと、光モジュール４１のＸ軸方向（図６では左右方向）の寸法は８．０ｍｍに設定されている。光モジュール４１のＹ軸方向（図５では上下方向）の寸法は７．０ｍｍに設定されている。光モジュール４１のＺ軸方向（図５，図６では左右方向）の寸法は３．０ｍｍに設定されている。
【００４０】
図４，図６，図７に示されるように、モジュール本体４２の主要部をなすセラミック基板５１は、複数層のセラミック絶縁層５２と複数層の導体層５７とを有する多層アルミナ配線基板である。このセラミック基板５１内には、異なる層の導体層５７同士を導通させるスルーホール導体５８が形成されている。セラミック基板５１の上端面５５（基板主面）側及び下端面５６側には、それぞれキャビティ５９が形成されている。下端面５６側のキャビティ５９内にはキャパシタ８３が収容されている。一方の光モジュール４１については、セラミック基板５１の上端面５５側のキャビティ５９内に、ドライバＩＣ８２が収容されている。他方の光モジュール４１については、セラミック基板５１の上端面５５側のキャビティ５９内に、レシーバＩＣが収容されている。なお、キャビティ５９内にできる空隙は、例えばシリコーン樹脂８４等により埋められていてもよい。また、放熱性を高めるために、前記空隙はサーマルグリースにより埋められていてもよい。
【００４１】
セラミック基板５１の上端面にはポリイミド樹脂からなるフレキシブル基板７６が接着され、さらにその上には洋白からなるリッド７２が接着されている。このリッド７２は厚さ約０．５ｍｍの金属板であって、光モジュール４１の上端面の面積にほぼ匹敵する面積を有している。フレキシブル基板７６の片側面には、前記ドライバＩＣ８２及びＶＣＳＥＬ８１（光素子）がバンプ接続されている。これらはフレキシブル基板７６が有する配線パターンを介して電気的に接続されている。フレキシブル基板７６の一部は、側端面５３から張り出しているとともに、側端面５３に沿わせるようにして直角に折り曲げられている。従って、ＶＣＳＥＬ８１はセラミック基板５１の側端面５３上に配置され、その発光面は光モジュール４１のＸ軸方向を向いた状態となっている。一方、ドライバＩＣ８２は、セラミック基板５１の上端面５５側のキャビティ５９内にあるため、実質的にフレキシブル基板７６の上端面５５上に配置されていると把握できる。
【００４２】
セラミック基板５１の側端面５３側には、透明な材料からなる平板のマイクロレンズアレイ７３が、四角枠状のスペーサ７４を介して取り付けられている。スペーサ７４は、例えば、はんだ耐熱性を有する樹脂材料や金属材料等により形成される。前記ＶＣＳＥＬ８１は複数個の（本実施形態では１２個の）発光部を有しており、それらに対応してマイクロレンズアレイ７３には複数のマイクロレンズが設けられている。なお、発光部及びマイクロレンズは、いずれも光モジュール４１のＹ軸方向に沿って一直線状に配置されている。
【００４３】
図２〜図７に示されるように、本実施形態のセラミック基板５１の側端面５３には、断面矩形状の充填凹部６１が２つ開口形成されている。そして、それらの充填凹部６１内には、セラミック基板５１よりも加工性のよい樹脂材料からなる充填材６３が充填されている。この充填材６３には断面円形状の精密加工穴６２が形成されている。精密加工穴６２は２つであって、いずれもセラミック基板５１の側端面５３にて開口している。精密加工穴６２は、ＭＴコネクタ用プラグ２１における２つのプラグ側ガイドピン穴２２の位置に対応して形成されている。従って、これら精密加工穴６２のピッチは、プラグ側ガイドピン穴２２のピッチと等しく、４．６ｍｍ±０．００３ｍｍに設定されている。これら精密加工穴６２の内径は、ＭＴコネクタ用プラグ２１の内径と等しく、７．０ｍｍ±０．００１ｍｍに設定されている。また、フレキシブル基板７６において前記精密加工穴６２に対応した位置には、内径７．０ｍｍ±０．００１ｍｍかつピッチが４．６ｍｍ±０．００３ｍｍに設定された透孔７０が形成されている。マイクロレンズアレイ７３において各精密加工穴６２に対応した位置には、内径７．０ｍｍ±０．００１ｍｍかつピッチが４．６ｍｍ±０．００３ｍｍに設定された透孔８５が形成されている。
【００４４】
モジュール本体４２において精密加工穴６２及び透孔７０，８５は互いに連通しており、結果としてモジュール本体側ガイドピン穴８０を構成している。即ち、本実施形態のモジュール本体４２は、先端面４３にて開口するモジュール本体側ガイドピン穴８０を２つ備えたものとなっている。モジュール本体側ガイドピン穴８０の深さは、本実施形態では約３．０ｍｍである。
【００４５】
図３に示されるように、ＭＴコネクタ用プラグ２１の先端面２３、即ち多心光ファイバ２６の先端が露出している面と、モジュール本体４２の先端面４３とは、平行でありかつ互いに突き合わされている。そしてこの状態で、ガイドピン３１の一端をプラグ側ガイドピン穴２２に挿入固定し、かつ、ガイドピン３１の他端をモジュール本体側ガイドピン穴８０に挿入固定することにより、ＭＴコネクタ用プラグ２１と光モジュール４１とが機械的に結合されている。そして、このような結合時には、ＭＴコネクタ用プラグ２１が保持する多心光ファイバ２６と、光モジュール４１のＶＣＳＥＬ８１とが光軸合わせされる。なお、本実施形態において具体的には、ＪＩＳ  Ｃ  ５９８１に規定するガイドピン「ＣＮＦ１２５Ａ−２１」（直径０．６９９ｍｍ）が使用されている。そしてさらに、ＭＴコネクタ用プラグ２１及び光モジュール４１は、ＪＩＳ  Ｃ  ５９８１に規定するＭＴコネクタ用クランプスプリング３６を用いて挟持固定されている。より詳細にいうと、前記ＭＴコネクタ用クランプスプリング３６は、互いに突き合わされた状態のＭＴコネクタ用プラグ２１及び光モジュール４１を、一対の挟持部３７によって挟持する。その結果、ＭＴコネクタ用プラグ２１の後端面及び光モジュール４１の後端面４４に押圧力が印加され、両者の確実な結合が図られる。
【００４６】
図３，図６，図７等に示されるように、セラミック基板５１の下端面５６には、複数の電気接続端子としての複数のはんだバンプ７５がアレイ状に設けられている。そして、これらのはんだバンプ７５を介して、光モジュール４１がプリント配線基板１１の表面１２に電気的に接続されている。
【００４７】
このように構成された装置の一般的な動作について簡単に述べておく。
【００４８】
発光素子を有する光モジュール４１に対してはプリント配線基板１１側から電力が供給され、この電力供給によりＶＣＳＥＬ８１及びドライバＩＣ８２が動作可能な状態となる。プリント配線基板１１側から入力された電気信号は、まずドライバＩＣ８２に入力される。すると、ドライバＩＣ８２はフレキシブル基板７６の配線パターンを介してＶＣＳＥＬ８１に所定の電気信号を出力する。ＶＣＳＥＬ８１は入力した電気信号を光信号（レーザ光）に変換した後、その光信号を多心光ファイバ２６の先端面に向けて出射する。出射された光信号は、透明または半透明なフレキシブル基板７６を通過した後、マイクロレンズアレイ７３のマイクロレンズを通過する際に集光される。そして、集光された光は、ＭＴコネクタ用プラグ２１が保持する多心光ファイバ２６の各コア内に入射し、受光側光モジュール４１に向かって進むようになっている。
【００４９】
次に、光モジュール４１の製造方法について説明する。
【００５０】
まず以下の手順によりセラミック基板５１を作製する。アルミナ粉末、有機バインダ、溶剤、可塑剤などを均一に混合・混練してなる原料スラリーを作製し、この原料スラリーを用いてドクターブレード装置によるシート成形を行って、所定厚みのグリーンシートを複数枚形成する。グリーンシートにおける所定部分にはパンチ加工を施してスルーホール用孔を形成し、そこにスルーホール導体用の金属ペースト（例えばタングステンペースト）を充填する。このとき同時に、グリーンシートの側端面にて開口する切欠部を形成しておく。この切欠部は後に充填凹部６１の一部を構成するものである。また、グリーンシートの表面に金属ペーストを印刷することにより、後に導体層となる印刷層を形成する。そして、これら複数枚のグリーンシートを積層する。その際には切欠部同士が重なり合うように配置する。そして、所定圧力でプレスして各グリーンシートを一体化し、未焼結のグリーンシート積層体とする。次に、周知の手法に従って乾燥工程や脱脂工程などを行った後、さらにアルミナが焼結しうる加熱温度（例えば１６５０℃〜１９５０℃）にて焼成工程を行う。これにより、未焼結のグリーンシート積層体を焼結させてセラミック基板５１とするとともに、側端面５３にて開口する充填凹部６１を形成する。
【００５１】
次に、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（ＪＥＲ社製「エピコート８０７」）８０重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ＪＥＲ社製「エピコート１５２」）２０重量部に対し、硬化剤（四国化成工業社製「２Ｐ４ＭＺ−ＣＮ」）５重量部、シランカップリング剤（信越化学社製「ＫＢＭ−４０３」）で処理したシリカフィラー（龍森製「ＴＳＳ−６」）２００重量部、消泡剤（サンノプコ社製「ベレノールＳ−４」）を混合する。この混合物を３本ロールにて混練し、充填凹部６１を埋めるための充填材６３とする。即ち、本実施形態の充填材６３は、熱硬化性樹脂中に無機フィラーを含んだものである。そして、この充填材６３を従来公知の手法（例えば印刷法）により充填凹部６１内に充填し、１２０℃，１時間の条件で加熱することにより、充填材６３を半硬化させる。ここで、充填材６３を完全に硬化させないのは、次工程での穴加工をよりいっそう容易に行うためである。
【００５２】
続いて、精密ドリルを用いた精密穴加工を行って、半硬化状態の前記充填材６３に精密加工穴６２を形成する。このような穴加工法によれば、光軸合わせの際の正確な基準となるガイドピン穴８０を容易にかつ確実に得ることができる。なお、樹脂材料に対する穴加工であるため、加工に要する労力やコストを低減することができ、ひいては光モジュール４１の低コスト化を図ることができる。ここで、セラミック基板５１を表面研磨装置にセットして、側端面５３を研磨することにより、充填凹部６１の開口部から突出している余剰の充填材６３を除去してもよい。
【００５３】
次に、前記セラミック基板５１を１５０℃，５時間の条件で加熱する本硬化処理を行って、充填材６３を完全に硬化させる。さらに、周知の手法により仕上げ加工を行って、精密加工穴６２の穴径を０．７００ｍｍとなるように微調整する。このときの加工に要求される精度は、具体的には±０．００１ｍｍである。以上の結果、光モジュール用セラミック基板５１が完成する。完成したセラミック基板５１については、さらに従来周知の手法によりはんだバンプ７５が設けられる。
【００５４】
次に、前記セラミック基板５１に他の部品を取り付けて光モジュール４１を製造する手順について述べる。この場合、フレキシブル基板７６を用意するとともに、片側面にあらかじめＶＣＳＥＬ８１及びドライバＩＣ８２を実装しておく。そして、セラミック基板５１、フレキシブル基板７６、スペーサ７４及びマイクロレンズアレイ７３の順序で配置し、精密加工穴６２及び透孔７０，８５にガイドピン３１を挿通させる。その結果、セラミック基板５１に対してフレキシブル基板７６やマイクロレンズアレイ７３が位置合わせされた状態で固定される。次に、フレキシブル基板７６を直角に折り曲げて、その折り曲げた部分をセラミック基板５１の上端面５５に異方性導電性フィルムで接着する。さらにその上にリッド７２を銀エポキシ接着剤で接着する。また、フレキシブル基板７６側の導体とセラミック基板５１側の導体とを、導電性ペースト、導電性フィルム、はんだ付け等の手段により電気的に接続することも可能である。その結果、図２に示されるような、ガイドピン３１付き光モジュール４１が得られる。この後、前記光モジュール４１をプリント配線基板１１の表面１２上にはんだ付けする。なお、セラミック基板５１のみをプリント配線基板１１の表面１２上にはんだ付けした後で、ガイドピン３１によるフレキシブル基板７６、スペーサ７４及びマイクロレンズアレイ７３の取り付けを行ってもよい。
【００５５】
さらに、プリント配線基板１１上に実装されたガイドピン３１付き光モジュール４１と、ＭＴコネクタ用プラグ２１とを接続する手順について述べる。ここでは、多心光ファイバ２６と一体化されたＭＴコネクタ用プラグ２１を使用する。このＭＴコネクタ用プラグ２１の先端面２３を、光モジュール４１の先端面４３に対向して配置し、ガイドピン３１の突出端をプラグ側ガイドピン穴２２内に挿入する。そして、ＭＴコネクタ用プラグ２１を光モジュール４１側に近づけていき、ＭＴコネクタ用プラグ２１の先端面２３と光モジュール４１の先端面４３とを突き当てるようにする。次に、ＭＴコネクタ用プラグ２１及び光モジュール４１の上方からＭＴコネクタ用クランプスプリング３６を装着し、両者を挟持固定する。このようにすれば、ＭＴコネクタ用クランプスプリング３６の押圧力がＭＴコネクタ用プラグ２１及び光モジュール４１に常時加わることにより、両者が確実に結合された状態となる。
【００５６】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００５７】
（１）即ち、ＭＴコネクタ用ガイドピン３１の挿入によりＭＴコネクタ用プラグ２１とモジュール本体４２とを機械的に結合する際に、併せて多心光ファイバ２６と光素子とが光軸合わせされる。このため、比較的簡単な方法であるにもかかわらず、多心光ファイバ２６と光素子とを高い効率で光結合することができる。また、ＭＴコネクタ用プラグ２１と略同じ形状及び寸法に設定されたモジュール本体４２を用いているため、ＭＴコネクタ専用のガイドピン３１及びＭＴコネクタ専用のクランプスプリング３６をそのまま利用して、ＭＴコネクタ用プラグ２１との接続を図ることが可能である。ゆえに、汎用性及びコスト性に優れた光モジュール４１を実現することができる。
【００５８】
（２）本実施形態では、モジュール本体４２には、光素子のほかに光素子駆動用または光信号増幅用の半導体集積回路素子が設けられている。よって、導通距離を短くすることができ、動作速度が速くなる。
【００５９】
（３）本実施形態では、ＶＣＳＥＬ８１等の光素子やドライバＩＣ８２等の半導体集積回路素子が、光モジュール４１の外表面から露出しないように設けられている。換言すると、光素子や半導体集積回路素子は光モジュール４１内に埋設されている。ゆえに、光素子や半導体集積回路素子が光モジュール４１の外表面にて露出する構成に比べて、光素子や半導体集積回路素子を確実に保護でき、信頼性向上にも寄与することができる。
【００６０】
（４）本実施形態においては、光モジュール４１に光素子のみならず半導体集積回路素子も設けているためトータルでの発熱量が多い。これに加え、光素子及び半導体集積回路素子を光モジュール４１内に埋設しているため、そもそも内部に熱が溜まりやすい構造となっている。しかしながら、放熱性に優れたセラミック基板５１を主体として光モジュール４１を構成し、かつ、リッド７２を設けたことにより、熱が外部に効率よく放散される。また、上記はんだバンプ７５のうちの一部のものは放熱用はんだバンプであるため、それらを介して熱が光モジュール４１外に効率よく放散される。
［第２実施形態］
【００６１】
次に、第２実施形態の光モジュール１４１を図８，図９に基づいて詳細に説明する。図８は、本実施形態の光モジュール１４１の平面図である。図９は図８のＣ−Ｃ線における断面図である。ここでは第１実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付す代わりに説明を省略する。
【００６２】
図８，図９に示されるように、この光モジュール１４１では、ＶＣＳＥＬ８１及びドライバＩＣ８２の支持体であったフレキシブル基板７６が省略され、ＶＣＳＥＬ８１及びドライバＩＣ８２がセラミック基板５１に直接接合されている。より詳細には、ドライバＩＣ８２がセラミック基板５１の上端面５５側のキャビティ５９底面に接合され、ＶＣＳＥＬ８１がセラミック基板５１の側端面５３に接合されている。ドライバＩＣ８２は、スルーホール導体５８または導体層５７に電気的に接続されている。ＶＣＳＥＬ８１は、例えばボンディングワイヤ９１を介して導体層５７に電気的に接続されている。
【００６３】
そして、上記構造の光モジュール１４１であっても、基本的に第１実施形態と同様の作用効果を奏する。しかも、この構造であると、フレキシブル基板７６の省略により、部品点数も少なくなり、低コスト化を達成しやすくなる。また、セラミック基板５１とリッド７２との間での熱伝導性がよくなるため、放熱性のさらなる向上が期待できるようになる。
［第３実施形態］
【００６４】
次に、第３実施形態の光モジュール２４１を図１０，図１１に基づいて詳細に説明する。図１０は、本実施形態の光モジュール２４１の平面図である。図１１は図１０のＤ−Ｄ線における断面図である。ここでは第１実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付す代わりに説明を省略する。
【００６５】
図１０，図１１に示されるように、この光モジュール２４１においても、ＶＣＳＥＬ８１及びドライバＩＣ８２の支持体であったフレキシブル基板７６が省略され、ＶＣＳＥＬ８１及びドライバＩＣ８２がセラミック基板５１に直接接合されている。より詳細には、ドライバＩＣ８２がセラミック基板５１の上端面５５側のキャビティ５９底面に接合されている。また、ＶＣＳＥＬ８１がセラミック基板５１における肉薄張出部２４４の上面に接合されている。ドライバＩＣ８２及びＶＣＳＥＬ８１は、スルーホール導体５８または導体層５７に電気的に接続されている。つまり、本実施形態では、ＶＣＳＥＬ８１がＸ軸方向ではなくＺ軸方向（図１１の上方向）を向いている。
【００６６】
肉薄張出部２４４の上側にあるスペースには、断面略Ｌ字状のスペーサ２４５が設けられ、そのスペーサ２４５の上には４５°光路変換ミラー２４６付きのマイクロレンズアレイ２４７が設けられている。このマイクロレンズアレイ２４７には、Ｚ軸方向に沿ってガイドピン穴２５１が形成されている。同様に、セラミック基板５１の肉薄張出部２４４にガイドピン穴２５２が形成されている。そして、これらのガイドピン穴２５１，２５２にガイドピン３１を挿通させることにより、ＶＣＳＥＬ８１とマイクロレンズアレイ２４７との光軸合わせが図られている。
【００６７】
そして、本実施形態によれば、汎用性及びコスト性に優れ、高い効率で多心光ファイバ２６と光結合可能な光モジュール２４１を提供することができる。しかも、この構造であると、ドライバＩＣ８２及びＶＣＳＥＬ８１を同じ向きで実装すればよいことから、部品実装を効率よく簡単に行うことができる。また、フレキシブル基板７６の省略によりセラミック基板５１とリッド７２との間での熱伝導性がよくなるため、放熱性のさらなる向上が期待できるようになる。
［第４実施形態］
【００６８】
次に、第４実施形態の光モジュール２６１を図１２に基づいて詳細に説明する。図１２は、本実施形態の光モジュール２４１の平面図である。ここでは第１実施形態と相違する部分を中心に説明し、共通する部分については同じ部材番号を付す代わりに説明を省略する。
【００６９】
図１２に示されるように、この光モジュール２６１は、いわば送受信用光モジュールであることから異なる２種類の光素子を備えており、具体的にはＶＣＳＥＬ８１及びフォトダイオード２７１を１個ずつ備えている。それゆえ、この光モジュール２６１は、ドライバＩＣ８２ばかりでなくレシーバＩＣ２７２（光信号増幅用の半導体集積回路素子）も備えている。ドライバＩＣ８２及びＶＣＳＥＬ８１は、フレキシブル基板７６の配線パターンを介して電気的に接続されている。レシーバＩＣ２７２及びフォトダイオード２７１も、フレキシブル基板７６における別の配線パターンを介して電気的に接続されている。セラミック基板５１の上端面５５側には、ドライバＩＣ８２を配置するためのキャビティ５９と、レシーバＩＣ２７２を配置するためのキャビティ５９とが別個に形成されている。これらのキャビティ５９の内面には導体めっき層が形成されている。また、これらキャビティ５９同士は仕切壁２７３により隔てられている。そして、これらの構成により、送信側の構成であるドライバＩＣ８２と、受信側の構成であるレシーバＩＣ２７２とが電磁的に分離されている。また、ＶＣＳＥＬ８１とフォトダイオード２７１との間には、基板の表面に導体めっきを施したシールド部材２６２が配設されている。そして、このようなシールド部材２６２の介在により、送信側の構成であるＶＣＳＥＬ８１と、受信側の構成であるフォトダイオード２７１とが電磁的に分離されている。前記シールド部材２６２は、スペーサ７４の表面に導体めっきを施したものであってもよい。
【００７０】
そして、本実施形態によれば、汎用性及びコスト性に優れ、高い効率で多心光ファイバ２６と光結合可能であって、しかも付加価値の高い光モジュール２６１を提供することができる。
【００７１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限度において、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
【００７２】
・例えば、第１〜第３実施形態において使用していたスペーサ７４，２４５を省略してもよく、この場合にはさらに部品点数を低減することができる。
【００７３】
・また、第３実施形態では、セラミック基板５１、マイクロレンズアレイ２４７及びリッド７２をガイドピン３１により位置合わせ固定していたが、ガイドピン３１を用いずに接着等の手法により位置合わせ固定してもよい。
【００７４】
・第１〜第４実施形態では、リッド７２をモジュール本体４２の上端面のみに設けていたが、これを複数の面に設けるようにしてもよい。
【００７５】
・第１〜第４実施形態では、充填凹部６１の内壁面に特に凹凸が存在せず内径もほぼ一定であったが、深さ位置によって内径を変えること等により凹凸を設けてもよい。この構成によると、充填凹部６１の内壁面と充填材６３との接触面積が大きくなり、充填材６３の密着性が向上する。ゆえに、熱応力集中による隙間の発生やクラックの発生を回避でき、信頼性に優れたものとなる。
【００７６】
・第１実施形態では、精密加工穴６２を形成するにあたり、充填材６３の充填→充填材６３の半硬化（１２０℃）→穴加工→表面研磨→充填材６３の本硬化（１５０℃）というプロセスを採用したが、これとは別のプロセスを採用しても勿論よい。例えば、充填材６３の充填→充填材６３の半硬化（１２０℃）→表面研磨→充填材６３の本硬化（１５０℃）→穴加工というプロセスであってもよい。
【００７７】
次に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００７８】
（１）光ファイバＭＴコネクタのプラグに対し、当該ＭＴコネクタ専用のガイドピンと、当該ＭＴコネクタ専用のクランプスプリングとを用いて結合可能な形状及び寸法のモジュール本体と、前記モジュール本体の外表面から露出しないように前記光モジュール内部に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる光素子とを備えることを特徴とする光モジュール。
【００７９】
（２）光ファイバＭＴコネクタのプラグに対し、当該ＭＴコネクタ専用のガイドピンと、当該ＭＴコネクタ専用のクランプスプリングとを用いて結合可能な形状及び寸法であって、側端面にガイドピン穴が開口形成されたモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる光素子とを備え、前記ガイドピン穴に前記ガイドピンが挿入固定され、前記ガイドピンの一部が前記モジュール本体から突出していることを特徴とする、ガイドピン付き光モジュール。
【００８０】
（３）光ファイバコネクタのプラグに対し、当該コネクタ専用のガイドピンと、当該コネクタ専用のクランプスプリングとを用いて、クランプスプリング締結方式で結合可能な形状及び寸法のモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる光素子とを備えることを特徴とする光モジュール。
【００８１】
（４）光ファイバコネクタのプラグに対し、前記プラグにおける光ファイバ先端露出面と自身の先端面とを突き合わせた状態で、当該コネクタ専用のガイドピンを用いて結合可能なモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる発光素子と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる受光素子とを備えることを特徴とする光モジュール。
【００８２】
（５）光ファイバコネクタのプラグに対し、前記プラグにおける光ファイバ先端露出面と自身の先端面とを突き合わせた状態で、当該コネクタ専用のガイドピンを用いて結合可能なモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる発光素子と、前記モジュール本体に設けられ、前記発光素子と電気的に接続される発光素子駆動用半導体集積回路素子と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる受光素子と、前記モジュール本体に設けられ、前記受光素子と電気的に接続される光信号増幅用半導体集積回路素子とを備えることを特徴とする光モジュール。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明を具体化した第１実施形態の光モジュールをプリント配線基板上に搭載してＭＴコネクタ用プラグを接続した状態を示す概略正面図。
【図２】プリント配線基板、光モジュール、ＭＴコネクタ用プラグ、多心光ファイバ、ガイドピン及びクランプスプリングを示す分解正面図。
【図３】ＭＴコネクタ用プラグに光モジュールを接続した状態を示す概略正面図。
【図４】モジュール本体を構成する光モジュール用セラミック基板を示す斜視図。
【図５】光モジュールの平面図。
【図６】図５のＡ−Ａ線における断面図。
【図７】図５のＢ−Ｂ線における断面図。
【図８】第２実施形態の光モジュールの平面図。
【図９】図８のＣ−Ｃ線における断面図。
【図１０】第３実施形態の光モジュールの平面図。
【図１１】図１０のＤ−Ｄ線における断面図。
【図１２】第４実施形態の光モジュールの平面図。
【図１３】従来技術を説明するための概略図。
【符号の説明】
【００８４】
２１…プラグ
３１…ガイドピン
３６…クランプスプリング
４１，１４１，２４１，２６１…光モジュール
４２…モジュール本体
４３…（光モジュールの）先端面
４４…（光モジュールの）後端面
５１…セラミック基板
５３…側端面
５５…基板主面としての上端面
６１…充填凹部
６２…精密加工穴
６３…充填材
７２…金属体としてのリッド
７５…電気接続端子としてのはんだバンプ
８０…ガイドピン穴
８１…光素子としてのＶＣＳＥＬ
８２…半導体集積回路素子としてのドライバＩＣ
２７１…光素子としてのフォトダイオード
２７２…半導体集積回路素子としてのレシーバＩＣ
【図１】
2008225510.tif 000003
【図２】
2008225510.tif 000004
【図３】
2008225510.tif 000005
【図４】
2008225510.tif 000006
【図５】
2008225510.tif 000007
【図６】
2008225510.tif 000008
【図７】
2008225510.tif 000009
【図８】
2008225510.tif 000010
【図９】
2008225510.tif 000011
【図１０】
2008225510.tif 000012
【図１１】
2008225510.tif 000013
【図１２】
2008225510.tif 000014
【図１３】
2008225510.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月3日(2008.7.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバコネクタのプラグに対し、ガイドピンを用いて結合可能なモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる光素子とを備える光モジュールであって、
前記モジュール本体は、基板主面と、前記基板主面の反対側に位置する基板裏面と、前記基板主面及び前記基板裏面に対して垂直な側端面とを有し、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性のセラミック材料からなる複数の絶縁層及び複数の導体層を備える多層セラミック配線基板を主体として構成され、前記多層セラミック配線基板には光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子のうちの少なくともいずれかが実装され、前記多層セラミック配線基板の前記基板裏面には、光モジュール搭載用配線基板との電気的接続を図るための複数の電気接続端子が設けられ、前記多層セラミック配線基板の前記側端面側には前記光素子が実装され、前記複数の導体層を利用して前記光素子と前記半導体集積回路素子と前記複数の電気接続端子とが電気的に接続されているとともに、
前記側端面には充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内には前記多層セラミック配線基板よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材には前記ガイドピンを挿入可能なガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成され、
前記側端面には枠状のスペーサが設けられ、前記光素子が前記スペーサの内側領域に配置されている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記ガイドピン及び前記精密加工穴は、前記光素子の両側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記ガイドピン及び前記精密加工穴は、前記光素子と同じく前記スペーサの内側領域に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、光電変換機能を備えるとともに光ファイバコネクタとの接続構造に特徴を有する光モジュールに関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、専用の部品を用いなくても市販の光ファイバコネクタのプラグと接続可能なため汎用性及びコスト性に優れるとともに、高い効率で光ファイバと光結合することができる光モジュールを提供することにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記の課題を解決するための第１の手段としては、光ファイバコネクタのプラグに対し、ガイドピンを用いて結合可能なモジュール本体と、前記モジュール本体に設けられ、前記ガイドピンの挿入により前記プラグと前記モジュール本体とを結合したときに光軸合わせされる光素子とを備える光モジュールであって、前記モジュール本体は、基板主面と、前記基板主面の反対側に位置する基板裏面と、前記基板主面及び前記基板裏面に対して垂直な側端面とを有し、前記プラグに使用される樹脂材料よりも高放熱性のセラミック材料からなる複数の絶縁層及び複数の導体層を備える多層セラミック配線基板を主体として構成され、前記多層セラミック配線基板には光素子駆動用の半導体集積回路素子及び光信号増幅用の半導体集積回路素子のうちの少なくともいずれかが実装され、前記多層セラミック配線基板の前記基板裏面には、光モジュール搭載用配線基板との電気的接続を図るための複数の電気接続端子が設けられ、前記多層セラミック配線基板の前記側端面側には前記光素子が実装され、前記複数の導体層を利用して前記光素子と前記半導体集積回路素子と前記複数の電気接続端子とが電気的に接続されているとともに、前記側端面には充填凹部が開口形成され、前記充填凹部内には前記多層セラミック配線基板よりも加工性のよい材料からなる充填材が充填され、前記充填材には前記ガイドピンを挿入可能なガイドピン穴の少なくとも一部を構成する精密加工穴が形成され、前記側端面には枠状のスペーサが設けられ、前記光素子が前記スペーサの内側領域に配置されていることを特徴とする光モジュールがある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
従って、上記手段によると、ガイドピンの挿入によりプラグとモジュール本体とを機械的に結合する際に、併せて光ファイバと光素子とが光軸合わせされる。このため、比較的簡単な方法であるにもかかわらず、光ファイバと光素子とを高い効率で光結合することができる。