(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を伝達する光導波路と電力を供給する電気伝送線路とが設けられた光電気混載基板と、前記光電気混載基板と光学的及び電気的に結合する光電気パッケージと、前記光電気混載基板上に設置されたソケットを有する構造体において、
前記光電気パッケージに搭載された光素子と前記光電気混載基板とは、前記光電気パッケージの下面と前記光電気混載基板の上面との間で光学的に結合され、
前記光電気パッケージは外壁側面に第１の電極を有し、
前記ソケットは貫通穴を有し、
前記貫通穴に前記光電気パッケージが配置され、
前記光電気パッケージの外壁側面と対向する前記ソケットの内壁側面には、前記第１の電極と接触する第２の電極が設けられ、
前記ソケットの前記第２の電極は前記光電気混載基板の電気伝送線路と接続されていることを特徴とする構造体。
【請求項２】
請求項１記載の構造体において、前記光電気混載基板及び前記光電気パッケージはガイドピンを嵌合する機構を有することを特徴とする構造体。
【請求項３】
請求項１記載の構造体において、前記第１の電極又は前記第２の電極は弾性を有した導体であることを特徴とする構造体。
【請求項４】
請求項１記載の構造体において、前記光導波路上及び／又は前記光電気パッケージの下面には第２の部材が少なくとも一つ配置され、前記第２の部材によって前記光導波路と前記光電気パッケージ間の距離が規定されていることを特徴とする構造体。
【請求項５】
請求項４記載の構造体において、前記第２の部材はガイドピンを嵌合する機構が設けられていることを特徴とする構造体。
【請求項６】
請求項４記載の構造体において、前記第２の部材は中央部に貫通穴もしくは透光性部材を有する板状体であり、前記光電気パッケージと前記光電気混載基板との光学的結合は前記貫通穴もしくは透光性部材を介して行われることを特徴とする構造体。
【請求項７】
請求項１記載の構造体において、前記光学的結合を行う光信号光軸にレンズ要素が挿入されていることを特徴とする構造体。
【請求項８】
請求項７記載の構造体において、前記レンズ要素を保持するレンズ部材を有し、前記レンズ部材にガイドピンを嵌合する機構が設けられていることを特徴とする構造体。
【請求項９】
請求項７記載の構造体において、第３の部材を有し、前記第３の部材によって前記光学的結合を行う領域が囲まれていることを特徴とする構造体。
【請求項１０】
請求項１記載の構造体において、前記光導波路は、前記光電気混載基板の上面に前記電気伝送線路に接続される電極の少なくとも一部が露出するように設けられていることを特徴とする構造体。
【請求項１１】
請求項１記載の構造体において、前記ソケットは前記光電気混載基板に対向する面に切り欠き部を有し、前記切り欠き部の下方に前記光導波路が位置することを特徴とする構造体。
【請求項１２】
請求項１記載の構造体において、前記光導波路は前記光電気混載基板の内層に設けられていることを特徴とする構造体。
【請求項１３】
請求項１記載の構造体において、前記光導波路は、前記光電気パッケージが搭載される面とは逆側の前記光電気混載基板の面に形成されていることを特徴とする構造体。
【請求項１４】
請求項１３記載の構造体において、第４の部材を有し、前記光導波路は前記光電気混載基板と前記第４の部材に挟まれて配置されていることを特徴とする構造体。
【請求項１５】
請求項１記載の構造体において、前記光電気パッケージを上方より前記光電気混載基板側へ押圧固定する機構を有することを特徴とする構造体。
【請求項１６】
請求項１５記載の構造体において、前記押圧固定する機構には放熱用部材が取り付けられ、前記放熱用部材は前記光電気パッケージ又は前記光電気パッケージに取り付けられた部品に接触していることを特徴とする構造体。
【請求項１７】
光信号を伝達する光導波路と電力を供給する電気伝送線路とが設けられた光電気混載基板と、前記光電気混載基板と光学的及び電気的に結合する光電気パッケージと、前記光電気混載基板上に設置されたソケットを有する構造体において、
前記光電気パッケージに搭載された光素子と前記光電気混載基板とは、前記光電気パッケージの下面と前記光電気混載基板の上面との間で光学的に結合され、
前記光電気パッケージは外壁側面に第１の電極を有し、
前記ソケットは貫通穴を有し、
前記貫通穴に前記光電気パッケージが配置され、
前記光電気パッケージの外壁側面と対向する前記ソケットの内壁側面には、前記第１の電極と接触する第２の電極が設けられ、
前記光電気パッケージの外壁側面には階段状の段差が形成され、
前記ソケットの前記内壁側面は前記階段状の段差に倣った形状を有し、
前記ソケットの前記第２の電極は前記光電気混載基板の電気伝送線路と接続されていることを特徴とする構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信技術を用いて使用される半導体装置とそれを用いた光信号入出力装置に関連し、特に多数の光信号の処理を可能とする半導体装置とそれを用いた光信号入出力装置に関連する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットなどの急速な普及により、ルータ、サーバ、スイッチ等の伝送装置、ストレージ装置などで扱う情報処理の容量は急速に増大している。現在、このような装置の中は、電気配線がなされたボード、そのボード上に搭載される電子部品、電子部品間をつなぐ電気伝送線路が実装されている。すなわち装置の外部から入力されたデータのほとんどは、装置内では電気信号として情報処理される。しかしながら、１つの装置当りが扱う情報処理量と速度は年々増しており、装置内の電気的インターコネクトには、以下の理由による限界が発生している。
（１）高速化によって高周波ノイズが発生する。このノイズ増大によって、機器の誤動作が増大する。
（２）ボード上の電気伝送線路では、高周波数になると電気損失が大きくなり、電気信号の高速化に限界がある。
（３）電気が高周波数になると、電気配線間のクロストークが発生してしまい、機器に誤動作が発生する。
【０００３】
近年、以上の電気的インターコネクトの欠点を解決するため、各電子部品間を光信号で結ぶ装置が、研究開発されるようになって来ている。光は無誘導性であるため、光信号の伝送速度を上げても、ノイズの発生、損失、クロストークは発生しないという利点がある。電子部品間を光信号によって情報伝送する従来の光信号入出力装置は、例えば特開２００１−１８５７５２号公報に記載されているように、ＬＳＩチップ上に面型光素子アレイを搭載し、面型光素子アレイとプリント基板上の多層光導波路部とを光結合する。プリント基板上の電極パッドとＬＳＩチップの電気配線層は半田バンプにより固着され、この半田バンプを介してプリント基板からＬＳＩチップや面型光素子に電源が供給され、制御信号が送られる。ＴＢＧＡ（Tape Ball Grid Array）パッケージ構造を使った信号のやり取りは以下のようになる。入力光信号は、プリント基板上に形成された多層光導波路部を通って、受光機能を有する面型光素子アレイに入力される。入力された光信号は、面型光素子アレイによって電気信号に変換され、ＬＳＩチップに入力される。逆に、ＬＳＩチップより出力された電気信号は、発光機能を持つ面型光素子において、光信号に変換された後、多層光導波路部に入力される。多層光導波路部は、一般的に、電気導通用のビアやスルーホールの形成が難しい。そのため従来は、電極パッドをプリント基板に設け、電極パッドの上面には多層光導波路を形成しないようにしている。
【特許文献１】特開２００１−１８５７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術には、以下の問題がある。まず、プリント基板にＴＢＧＡパッケージ構造を固定する半田バンプには、一般的に直径５００〜１０００ミクロン程度の半田ボールを溶融したものを使用する。この半田バンプの形状を制御することは一般的に難しく、半田バンプの高さには製品によって数百ミクロンほどの誤差が生じてしまう。一方、多層光導波路部は、コア部とコア部を包むクラッド部から成り、導波路一層あたり１００〜２００ミクロン程度の厚さがある。一般的に、光が導波するコア部の厚さ制御は数ミクロン程度の精度で行う必要があるが、クラッド部の厚さの制御は、製造コストの観点より、一層当たり数十ミクロン程度である。したがって、導波路の層数が増すと、多層光導波路部の厚さ誤差は増して行くこととなる。また、多層光導波路部は、接着剤等によってプリント基板に接着する必要がある。この接着層の厚さは、多層光導波路部とプリント基板の熱膨張係数や濡れ性などによって決定され、数百ミクロン程度の厚さが必要になることがある。この接着層厚の制御は、一般的に難しく、数十〜数百ミクロン程度の厚さ誤差を生じる。
【０００５】
以上より、従来の光信号入出力装置では、半田バンプ、多層光導波路部及び接着層の厚み誤差によって、面型光素子と多層光導波路部の距離は、適正距離よりも数百ミクロン程度ずれてしまうことがあり、光結合効率が劣化するという問題があった。特に、距離が適正位置よりも離間する場合の、光結合劣化は一般的に著しく、改善が必要である。
【０００６】
本発明の目的は、電気信号入（出）力と光信号入（出）力が出来る光電気パッケージと、光導波路が形成されたプリント基板（光電気混載基板）の構造体において、電気的結合が安定して行え、効率の良い光結合が可能な構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
光電気混載基板には、光信号を伝達する光導波路と電力を供給する電気伝送線路とが設けられている。光電気パッケージには、光電気混載基板の光導波路に光信号を送受信するための受光素子と発光素子を有する。本発明では、光電気混載基板と光電気パッケージとの間の光学的結合を、光電気パッケージの下面と光電気混載基板の上面との間で行う。また、光電気混載基板と光電気パッケージとの間の電気的結合を、光電気混載基板の表面に対して垂直な面で行う。そのために、光電気パッケージの側面に電極を設け、光電気パッケージの側面と対向する内壁側面に第１の電極と接触する第２の電極が設けられている第１の部材を用いる。第１の部材の第２の電極は光電気混載基板の電気伝送線路と接続されている。第１の部材は、光電気パッケージが挿入される貫通穴を有する光電気混載基板とは別体のソケットとしてもよいし、光電気混載基板に設けた光電気パッケージが挿入される凹部としてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、電気信号入（出）力と光信号入（出）力をすることが出来る光電気パッケージと、光導波路が形成された光電気混載基板の構造体において、電気的結合が安定して行え、効率の良い光結合が可能な構造を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
光電気混載基板には、電力を入出力するための電気伝送線路が形成されると共に、光電気混載基板に対して垂直方向に光信号を入出力する機構を伴った光導波路が形成されている。光導波路の一部には、光信号を入力したり、光導波路から光信号を出力したりする機構が備えつけられている。そして、その機構の一部は、４５度のミラー面などを光導波路に設けることで形成されている。光電気パッケージは、光電気混載基板に形成された光導波路から出力される光信号を受光し電気信号に変換する受光素子及び／又は電気信号を光信号に変換する発光素子を有する。光電気混載基板の光信号入出力部はその上面に位置し、光電気パッケージの光信号入出力部はその下面に位置する。また、光電気パッケージには光素子の他に、ＩＣ、電子部品が必要に応じて搭載される。光電気パッケージの側面には、電力を入出力するための第１の電極が設けられる。
【００１０】
第１の電極と接触導通する第２の電極は第１の部材に取り付けられている。第１の部材は、光電気混載基板と同体であっても良く、光電気混載基板上に搭載された別部材であっても良い。第２の電極と光電気混載基板の電気伝送線路は電気配線により導通が取られており、この電気配線の途中経路は、パターン線路、スルーホール、ＶＩＡ、半田、コネクタなど電気的導通が取れるものであれば、その形態を問わない。
【００１１】
以上の構造により、光電気パッケージは、光電気混載基板との電気的結合を保ちながら、光電気パッケージを自在に光導波路に近接させることが可能であり、高効率な光結合を実現することが可能となる。
【００１２】
第１の部材は光電気混載基板上に設けられたソケットとすることができる。ソケットは貫通穴を有し、この貫通穴に光電気パッケージが挿入される。貫通穴の内壁側面に第２の電極が形成される。したがって、光電気パッケージをソケットの貫通穴に挿入することで、第１の電極と第２の電極は接触導通が取られる。ソケットの側面又は内部には電気配線が形成されており、第２の電極と光電気混載基板上の電気伝送線路との導通がとられる。ソケットは光電気混載基板上の電気伝送線路の一部に、ＰＧＡ（Pin Grid Array）や半田バンプによって固定され、電気接続がとられる。以上の構造により、光電気混載基板の上面にソケットを設けることができ、電気結合と光結合を安定して取ることが可能となる。
【００１３】
光電気パッケージ側面は一般的に４つの面である。しかしながら、階段状の段差を設けることで、光電気パッケージの側面は４面以上となる。これらの各面には第１の電極を任意に設けることが可能となる。光電気パッケージ側面と対向する第１の部材の面も同様に階段状とすると、第２の電極の数も同様に増やすことができ、光電気パッケージに入力する電力又は光電気パッケージより出力する電力のピン数を増やすことが可能となる。
【００１４】
光電気パッケージと光電気混載基板にはガイドピンを嵌合する機構を設けてもよい。ガイドピン嵌合機構は、光電気パッケージ又は光電気混載基板に孔や溝を設けることで形成しても良いし、孔や溝を有した部材を光電気パッケージや光電気混載基板に搭載して形成しても良い。以上の構造により、光電気パッケージと光電気混載基板の光学的結合の精度を上げることが可能となる。
【００１５】
第１の電極又は第２の電極の少なくとも一部を、弾性を有する導体で構成してもよい。この場合、光電気パッケージの作製精度、第２の電極を保持する第１の部材の作製精度や搭載精度にばらつきが生じたとしても、第１の電極と第２の電極の電気的導通が保たれるという利点がある。
【００１６】
特に、電極を弾性体とする構成とガイドピンを用いる構成を併用すると、効果が大きい。光電気パッケージ及び光電気混載基板の作製の際に、光入出力部と電極の相対的位置は一般的に位置ズレが生じている。精度を求められる光結合をガイドピンによって位置合わせした場合、第１の電極と第２の電極にはずれが生じる。しかし、電極に弾性導体を用いることで、位置ずれが生じても導通が取れるという利点がある。
【００１７】
光電気パッケージ下面と光導波路の間に第２の部材を一つ又は複数配置し、これら第２の部材のうち少なくとも一つによって、光電気パッケージと光導波路の間隔を定めるようにしてもよい。それにより、光電気パッケージ下面に衝撃や圧力に弱い部材、例えば微小な光学部材、光素子、ＩＣなどが搭載されたときに、これらの部材と光導波路が直接接触することを防ぐことが出来るという利点がある。
【００１８】
光電気パッケージと光導波路の間隔を決める第２の部材には、ガイドピン等を嵌合することが可能である。それにより、光電気パッケージと光導波路の高さ方向だけでなく、左右方向の位置決めも行うことが出来る。第２の部材によって光信号が通過する領域を囲むようにすると、光信号の伝搬部分に、外部のゴミやホコリなどが侵入するのを防ぐことができる。
【００１９】
光電気パッケージと光導波路の間の、光信号伝搬路の少なくとも一部にレンズ要素を挿入すると、光電気パッケージと光導波路との光結合効率が向上する。レンズ要素の取り付けられたレンズ部材にガイドピン嵌合用の孔又は溝が設けることにより、レンズ部材の左右方向の位置合わせが簡易になる。レンズ部材又はレンズ部材と第３の部材によって光電気パッケージと光導波路の間の光信号光軸の周囲を囲むようにすると、光信号が伝搬する部分に外部のゴミやホコリなどが侵入するのを防ぐことができる。
【００２０】
光導波路は、光電気混載基板上の少なくとも一部に形成することができる。光導波路は一般的にポリマなどの有機材料で出来ており、電気導通のためのＶＩＡやスルーホールなどを形成するのは難しい。そこで、光導波路で光電気混載基板上全面を覆うこと無く、光電気混載基板上の電極の少なくとも一部が露出するように光導波路を配置することで、光電気混載基板と光電気パッケージの光学的及び電気的結合も容易に行うことが出来る。
【００２１】
ソケット下面に設けられた電極と、光電気混載基板上の電極は、半田バンプ、ＰＧＢ（Pin Grid Array）等によって接続導通が成されるのが一般的である。ソケットの一部が光導波路に接触しないように、ソケット下面に切り欠き部を設けることで、光電気混載基板上に形成された光導波路を傷つけることが無くなる。
【００２２】
光導波路の少なくとも一部を、光電気混載基板の内層に設けてもよい。この場合、光電気混載基板の光信号が入出力する部分は凹部になっており、そこに光導波路の一部が露出しているか、透明部材で覆われている。この構造では、光導波路が露出する領域が減るため、光電気混載基板上に電極を設けることができるスペースが広くなる。
【００２３】
光導波路の少なくとも一部を、光電気混載基板の下層に配置してもよい。光電気パッケージは上方向から搭載される。したがって、光電気混載基板で光信号が入出力する部分は凹部になっており、そこに光導波路の一部が露出しているか、透明部材で覆われている。この構造では、光電気混載基板の上面の電極を設けるスペースが広くなるという利点の他に、光電気混載基板内に光導波路を設けないため、内層電気配線も行い易いという利点がある。
【００２４】
光導波路の少なくとも一部が光電気混載基板の下層に位置しており、光電気混載基板の上方向から光電気パッケージが搭載される構造体においては、ポリマ等の有機材料で出来た光導波路は一般的に可撓性に富むものが多く、光電気パッケージを光導波路上に搭載すると、光導波路に歪み等が加わり光伝搬の性能が落ちるという問題がある。そこで、下方向から第４の部材を光導波路に取り付けることで、光伝搬劣化の原因となる光導波路に加わる歪み等を防ぐことが可能となる。
【００２５】
光電気パッケージを上方向より光電気混載基板側へ押圧固定すると、光電気パッケージと光導波路の光路長が最短距離にて安定的に固定され、光結合効率が安定する。光電気パッケージを押圧固定する機構は、光電気混載基板に固定されても良いし、光電気混載基板上に搭載された任意の部材の一部に固定されても良い。
【００２６】
光電気パッケージには、光素子の他に、ＩＣ、電子部品など発熱する部材が搭載されることがある。そこで、光電気パッケージを押圧固定する機構に放熱用部材を設け、放熱用部材を光電気パッケージあるいは光電気パッケージに搭載された部品に押し付けるようにしてもよい。これにより、光電気パッケージを安定的に固定するだけでなく、放熱効率を高めることが出来る。
【００２７】
以下、実施例によって、本発明をより具体的に説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１（ａ）は、本発明の実施例１である光電気パッケージ１０９と光電気混載基板１０４の実装例を示す斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の光電気パッケージ１０９を光電気混載基板１０４に実装し、ＸＺ平面で切った時の断面図を示している。実際の使用では光電気混載基板１０４上には、光電気パッケージ１０９以外にも他の電子部品等が搭載される。
【００２９】
光電気混載基板１０４上には光導波路１０１が形成されている。光導波路１０１はコア部１０３とクラッド部１０２からなる。そして、光信号を入出力する場所にはミラー部１１７が設けられており、これはＺ軸方向に光信号を入出力するように作られるのが一般的である。光導波路１０１はプリント基板１０６上に接着材等によって接着されることが多い。
【００３０】
光電気混載基板１０４の上には、電極１０７が設けられており、電力の入出力が出来るようになっている。光導波路１０１は透光性ポリマなどの有機材料が使われており、一般的に電気的なスルーホールやＶＩＡ加工をすることが難しい。そのため、光導波路１０１は電極１０７上に重ならないように配置させられている。
【００３１】
光電気混載基板１０４上には、貫通穴を有するソケット１１４が搭載固定されている。ソケット１１４の貫通穴の内壁側面には電極１１５が設けられている。ここではソケット１１４の電極１１６と光電気混載基板１０４の電極１０７が半田バンプ１０８によって固着されている。電極１１６は、同じソケット１１４に形成された電極１１５と導通している。ソケット１１４の下側には切り欠き部１１８が設けられており、ソケット１１４と光導波路１０１が接触しないようになっている。これは光導波路１０１が他部材に接触すると、光導波路１０１が撓み、光伝搬性能が劣化する可能性があるためである。
【００３２】
光電気パッケージ１０９下面の電極には光素子１１１が半田バンプ１１２によって搭載されている。光電気パッケージ１０９には光素子１１１以外にも、ＩＣ、コンデンサ、キャパシタ、抵抗等で代表される電子部品が搭載されて良い。光電気パッケージ１０９の側面には電極１１０が位置しているため、ソケット１１４に設けられた貫通穴に光電気パッケージ１０９を挿入することで、電極１１０と電極１１５の電気的導通が可能となる。電極１１０と電極１１５が接触している限り、光電気パッケージ１０９のＺ軸方向の位置は自在に変えることが出来、特に光素子１１１と光導波路１０１の光結合効率を高めるためには、光素子１１１と光導波路１０１を近接させれば良い。ワイヤ１１９によって光素子１１１に電力を供給している場合は、台座１１３を光導波路１０１上に設け、光電気パッケージ１０９のＺ方向の位置決めをすることで、ワイヤ１１９が光導波路１０１に接触することを防いでいる。
【実施例２】
【００３３】
図２は、本発明の実施例２の光電気パッケージ１０９と光電気混載基板１０４の実装例を示す断面図である。
【００３４】
光電気パッケージ１０９と光電気混載基板１０４には、ガイドピン２０１の嵌合機構が備え付けられている。光電気パッケージ１０９上に設けられたガイドピン２０１の嵌合機構とは嵌合孔２０８があいた部材２０７であり、光電気混載基板１０４に設けられたガイドピン２０１の嵌合機構とは嵌合孔２０６である。ガイドピン２０１によって、光素子１１１と光導波路１０１の光信号入出力部分は、ＸＹ方向に位置決めされている。光導波路１０１を光電気混載基板１０４上に作製する際に、光導波路１０１とプリント基板１０６の位置精度を十分取ることが出来ない場合は、光導波路１０１の光信号が通らない部分にガイドピン２０１を嵌合する機構を設けても良い。
【００３５】
光電気パッケージ１０９上の電極２０５には半田バンプ２０３によって電子素子２０２が搭載固定されている。一方、光電気パッケージ１０９の下面には光素子１１１が搭載されている。光信号の電力入出力が半田バンプ１１２で行われる場合、光素子１１１と光導波路１０１が接触するまで近接しても良いことがある。
【００３６】
図２に示す光電気パッケージ１０９の側面は、Ｘ軸方向に高さの違う面を持ち、各々の面に電極１１０を設けている。ソケットの内壁側面もＸ軸方向に高さの違う面を持ち、各々の面に電極１１５を設けている。すなわち、光電気パッケージの側面には階段状の段差が設けられ、ソケットの貫通穴の内壁側面はその階段状の段差に倣った形状を有し、貫通穴に挿入された光電気パッケージを階段状の面で支持する。この構造は、光電気パッケージ１０９に入出力する電力のパッド数を増やすための有効な手段となる。
【実施例３】
【００３７】
図３は、本発明の実施例３の光電気パッケージ１０９と光電気混載基板１０４の実装例を示す断面図である。
【００３８】
光電気パッケージ１０９には、ガイドピン２０１の嵌合機構として嵌合孔３０４が設けられている。また、光電気パッケージ１０９と光導波路１０１のＺ方向の位置決めは台座３０２と台座３０３によって規定されている。
【００３９】
ソケット１１４の孔内壁１２０には弾性電極３０１が設けられている。ソケット１１４の孔内壁１２０と光電気パッケージ１０９の間にはＬ１程度の間隔があいているが、図３に図示したＬ１は弾性電極３０１の弾性が及ぶ間隔であり、Ｌ１は普通、数十ミクロン〜数ミリ程度である。すなわち、ソケット１１４と光電気パッケージ１０９に作製誤差があっても、弾性電極３０１と電極１１０の導通を取ることが出来る。
【００４０】
ガイドピン２０１と弾性電極３０１を併用することで、本実施例で提供される効果は著しい。一般的に光素子１１１の搭載位置と電極１１０の位置には位置ずれが生じている。ガイドピン２０１により光素子１１１と光導波路１０１の位置精度を高めてしまうと、孔内壁１２０に設けられた電極１１５と光電気パッケージ１０９に設けられた電極１１０の間には空間が開いてしまい導通できなくなってしまう。しかしながら、電極１１５に弾性電極３０１を取り付けるか、電極１１５の代わりに弾性電極３０１を使用することで導通することが可能となる。
【００４１】
図４は、弾性電極３０１と電極１１０周辺を図示した本発明の実施例３の別の形態を示す図である。図４（ａ）はソケット１１４の孔内壁１２０に光電気パッケージを挿入する前の図であり、図４（ｂ）はソケット１１４の孔内壁１２０に光電気パッケージを挿入した後の図である。Ｌ１＜Ｌ２が成り立つ場合には、弾性電極３０１と電極１１０の導通を取ることが可能であり、距離Ｌ２は普通、数十ミクロン〜数ミリ程度である。ただし、Ｌ１を小さくしすぎると、弾性電極３０１は破壊されることとなる。
【実施例４】
【００４２】
図５に、本発明の実施例４の様態を示す。図５（ａ）は斜視図を示し、図５（ｂ）はＸＺ平面における断面図である。
【００４３】
光導波路１０１の一部は光電気混載基板１０４の内層に位置している。Ｚ軸正方向から見たとき、少なくとも光信号が入出力される部分が光導波路露出部５０６と成っている。このような光電気混載基板１０４においては、上層の電気伝送線路や電極１０７を配置するスペースが広くなるという利点がある。ソケット１１４は、電極１０７上に配置された半田バンプ１０８によって固着される。
【００４４】
光素子１１１と光導波路１０１のＺ軸方向距離は、台座３０２と台座３０３が位置決めしている。台座３０２は長孔５０２を有し、台座３０３は長孔５０４を有する。これにより、光素子１１１と光導波路１０１の間の光信号が通る経路の周囲は、台座３０２と台座３０３によって囲まれることとなり、外気から塵やホコリ等が光路に侵入するのを防ぐことが出来ている。なお長孔５０２や長孔５０４の一部又は全部が、透光部材によって構成されていても良い。
【００４５】
台座３０２と台座３０３はガイドピン２０１の嵌合孔５０１、５０３を備えている。光導波路１０１の光入出力部分には、レンズ要素５０５が搭載されている。これにより、光素子１１１と光導波路１０１の光結合効率は向上する。
【実施例５】
【００４６】
図６（ａ）に本発明の実施例５の斜視図を示し、図６（ｂ）にその断面図を示す。
光導波路露出部５０６の光導波路１０１上にはレンズ要素６０２が形成されたレンズ部材６０１が搭載されている。これにより光導波路１０１と光素子１１１の光結合効率は向上する。レンズ部材６０１には嵌合孔６０３が設けられており、ガイドピン２０１によって光学的位置あわせをすることが出来る。
【００４７】
レンズ部材６０１と光素子１１１のＺ軸方向の距離を位置決めする台座３０２には長孔５０２が設けられている。すなわち、光素子１１１は、光電気パッケージ１０９、長孔５０２、レンズ部材６０１で囲まれる空間に位置することとなり、外部から塵やホコリ等がこの空間に入ることが減り、長期にわたり高い光結合効率を保つことが可能となる。なお長孔５０２の一部が透光性のある部材で構成されていても良い。
【実施例６】
【００４８】
図７に、本発明の実施例６の様態を示す。但し、図７（ａ）はＸＺ平面における断面図、図７（ｂ）は使用したレンズ部材を表す斜視図である。
【００４９】
光導波路１０１は光電気混載基板１０４の下層に位置している。そのため、プリント基板１０６の内層及び上層は、ほぼ電気配線のスペースとして利用できる。光信号の入出力部周辺には、光導波路露出部５０６が設けられている。
【００５０】
光導波路基板上には、レンズ要素６０２を伴ったレンズ部材６０１が搭載され、台座７０１はレンズ部材６０１と光電気パッケージ１０９のＺ軸方向の距離を位置決めしている。なお、台座７０１はレンズ部材６０１と同体でも良いし、別体でも良い。レンズ部材６０１に設けられた嵌合孔６０３はガイドピン２０１の嵌合用である。
【００５１】
光導波路１０１の上にレンズ部材６０１と光電気パッケージ１０９が搭載されることとなる。光導波路１０１の材質はポリマなどの有機材料が多く使われるため、光伝搬損失の原因となり易い撓みが加わり易い。そこで、光導波路１０１のＺ軸負方向から補強板７０２が取り付けられている。この補強板７０２にはガイドピン２０１を嵌合させても良い。
【実施例７】
【００５２】
図８は、本発明の実施例７を示す断面図である。光電気混載基板１０４の下層に光導波路１０１が設けられている。光導波路露出部５０６の内壁には、電気配線１０５と導通した電極８０２又は弾性電極８０１が取り付けられている。すなわち、ソケット１１４等の部材が無くても、光電気パッケージ１０９と光電気混載基板１０４の電力入出力は可能であることが分かる。
【００５３】
光電気混載基板１０４上に放熱部材８０５を、ネジ８０７を使って取り付けることで光電気パッケージ１０９は、Ｚ軸方向に固定される。さらに、放熱部材８０５を光電気パッケージ１０９に接触させることで、光電気パッケージ１０９から放熱をするだけでなく、光電気パッケージ１０９には放熱部材８０５より圧力が均等に加わることとなる。なおバネ８０６を入れることで、放熱部材８０５は光電気パッケージに弾性的に押圧されることとなり、押圧力を管理しやすくなり、光電気パッケージ１０９や光電気混載基板１０４の部材の大きさにばらつきがあったとしても、常に放熱部材８０５は光電気パッケージに弾性力を加えることが可能となるという利点がある。
【実施例８】
【００５４】
図９は、本発明の実施例８を示す断面図である。光電気混載基板の内層に光導波路１０１が設けられている。光導波路１０１は２層光導波路である。ソケット１１４には押圧体９０２が押圧体固定部９０４において固定されている。押圧体固定部９０４は押圧体９０２の作用点となっている。押圧体９０２によって光電気パッケージ１０９を固定する際には、溝９０１に押圧体９０２の一部を嵌合させれば良い。すなわち、特殊な工具を使うことなく、光電気パッケージ１０９を押圧固定できる。押圧体９０２には放熱部材９０３が固定されており、放熱部材９０３は電子素子２０２と接触している。なお、放熱方法はフィンだけとは限らず、ファンを用いた強制空冷や水冷、ヒートパイプ、ペルチェ素子等がある。
【実施例９】
【００５５】
図１０は、本発明を用いた光電気混載基板と光電気パッケージが適用された装置に関する第９の実施例を示したものである。図１０は、本発明の技術を用いたルータ、サーバ、スイッチなどの伝送装置や高速情報処理装置の内部を示すものである。ドータボード１００１に複数のカード１００５と複数のスイッチカード１００９が光電気コネクタ１００２によって固定されている。ドータボード１００１、カード１００５、スイッチカード１００９には電気配線だけでなく、光導波路１０１が形成されており、光電気混載基板となっている。カード１００５には光導波路１０１や電気配線１００７が形成されており、光導波路１０１の光入出力部には光電気パッケージ１０９が搭載されている。そして、パッケージ１０９はソケット１１４に挿入固定されている。ソケット１１４は電気配線１０１０の一部と電気的接続がなされている。また電子素子１００６はＬＳＩ，ＩＣ，電子部品等である。ドータボード１００１には光ファイバ１００３が配線されている。
【００５６】
光ファイバ１００３を伴った光コネクタ１００８は、外部からカード１００５に光信号を入力するか、カード１００５の外部に光信号を出力する時に使用される。すなわち、光ファイバ１００３によって装置に入力された光信号は、光導波路１０１を通って光電気パッケージ１０９に入力され光電気変換される。そして電子素子１００６などにて処理された電子信号は、更に光電気パッケージ１０９にて電気光変換され、導波路１０１、光電気コネクタ１００２、光ファイバ１００３など通って、スイッチカード１００９上の光電気パッケージ１０９において再び光電気変換される。この電気信号の一部は、スイッチ電子素子１００４と光電気パッケージ１０９によって、再び光信号として、別のカード１００５に伝送される。無論、光電気パッケージ１０９には各種の電子素子を直接搭載することも可能であり、スイッチ電子素子や電子素子１００６の機能の一部を光電気パッケージ１０９に持たせることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明第１の実施例の構造体を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明第２の実施例の構造体を示す断面図である。
【図３】本発明第３の実施例の構造体を示す断面図である。
【図４】本発明第３の実施例の構造体の電極周辺を示す断面図である。
【図５】本発明第４の実施例の構造体を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図６】本発明第５の実施例の構造体を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図７】本発明第６の実施例の構造体を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はレンズ部材の斜視図である。
【図８】本発明第７の実施例の構造体を示す断面図である。
【図９】本発明第８の実施例の構造体を示す断面図である。
【図１０】本発明第９の実施例を示す装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０１  光導波路
１０２  クラッド部
１０３  コア部
１０４  光電気混載基板
１０５  電気配線
１０６  プリント基板
１０７  電極
１０８  半田バンプ
１０９  光電気パッケージ
１１０  電極
１１１  光素子
１１２  半田バンプ
１１３  台座
１１４  ソケット
１１５  電極
１１６  電極
１１７  ミラー部
１１８  切り欠き部
１１９  ワイヤ
２０１  ガイドピン
２０２  電子素子
２０３  半田バンプ
２０４  電極
２０５  電極
２０６  嵌合孔
３０１  弾性電極
３０２  台座
３０３  台座
３０４  嵌合孔
５０１  嵌合孔
５０２  長孔
５０３  嵌合孔
５０４  長孔
５０５  レンズ要素
５０６  光導波路露出部
６０１  レンズ部材
６０２  レンズ要素
６０３  嵌合孔
７０１  台座
７０２  補強板
８０１  弾性電極
８０２  電極
８０３  ネジ孔
８０４  円孔
８０５  放熱部材
８０６  バネ
８０７  ネジ
８０８  フィン
９０１  溝
９０２  押圧体
９０３  放熱部材
９０４  押圧体固定部
１００１  ドータボード
１００２  光電気コネクタ
１００３  光ファイバ
１００４  スイッチ電子素子
１００５  カード
１００６  電子素子
１００７  電気配線
１００８  光コネクタ
１００９  スイッチカード
１０１０  電気配線
【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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