(57)【要約】【課題】電気回路素子と光素子との接続不良を防止でき、クロストークの原因となる電磁波の漏れを低減できる光素子付き電気回路素子を提供することにある。【解決手段】電気回路素子２に光素子４が接続された光素子付き電気回路素子１において、電気回路素子２の上面２ｕに電極３を形成すると共に、光素子４の下面４ｄに電極５を形成し、電気回路素子２および光素子４の電極３，５同士を異方性導電部材６を介して対向するように押圧接続したものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路素子に光素子が接続された光素子付き電気回路素子において、上記電気回路素子の上面に電極を形成すると共に、上記光素子の下面に電極を形成し、上記電気回路素子および上記光素子の上記電極同士を異方性導電部材を介して対向するように押圧接続したことを特徴とする光素子付き電気回路素子。
【請求項２】
上記電極は、信号用電極と、その信号用電極の周囲に形成されるグランド用電極とからなる請求項１記載の光素子付き電気回路素子。
【請求項３】
上記電極は、一つの信号用電極と、その信号用電極を取り囲むように形成される複数個のグランド用電極とからなる請求項２記載の光素子付き電気回路素子。
【請求項４】
上記電極は、一つの信号用電極と、その信号用電極を取り囲むように形成される一つのグランド用電極とからなる請求項２記載の光素子付き電気回路素子。
【請求項５】
上記電気回路素子と、上記光素子と、上記異方性導電部材とは、筐体内に収納され、その筐体によって上下から押圧される請求項１〜４いずれかに記載の光素子付き電気回路素子。
【請求項６】
上記光素子と上記筐体間にスペーサを設けた請求項５記載の光素子付き電気回路素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気回路素子に光素子が接続された光素子付き電気回路素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信に使用される電子機器には、電気回路素子に光素子が接続された光素子付き電気回路素子が備えられている。図１０に示すような光素子付き電気回路素子１０１は、電気回路素子１０２上に電極１０３を形成し、光素子１０４が搭載された基板１０５上に電極１０６を形成し、ワイヤボンディングによって電気回路素子１０２の電極１０３と基板１０５の電極１０６とをワイヤ１０７で接続することで、電気回路素子１０２に光素子１０４を接続したものである。
【０００３】
また、図１１に示すような光素子付き電気回路素子１１１は、電気回路素子１１２上に電極１１３を形成し、半田付けによって電極１１３と光素子１０４とを接続することで、電気回路素子１１２に光素子１０４を直付けしたものである。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１１４７２８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光素子付き電気回路素子１０１は、ワイヤ１０７に高周波信号が流れると、ワイヤ１０７の周囲に電磁波が漏れてクロストークの原因になるという問題がある。
【０００７】
また、従来の光素子付き電気回路素子１１１は、電気回路素子１１２の線膨張係数と光素子１０４の線膨張係数とが互いに異なるので、半田付けの際や環境温度によって半田にクラックが入るおそれがあり、電気回路素子１１２と光素子１０４との接続不良が発生するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、電気回路素子と光素子との接続不良を防止でき、クロストークの原因となる電磁波の漏れを低減できる光素子付き電気回路素子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、電気回路素子に光素子が接続された光素子付き電気回路素子において、上記電気回路素子の上面に電極を形成すると共に、上記光素子の下面に電極を形成し、上記電気回路素子および上記光素子の上記電極同士を異方性導電部材を介して対向するように押圧接続した光素子付き電気回路素子である。
【００１０】
請求項２の発明は、上記電極は、信号用電極と、その信号用電極の周囲に形成されるグランド用電極とからなる請求項１記載の光素子付き電気回路素子である。
【００１１】
請求項３の発明は、上記電極は、一つの信号用電極と、その信号用電極を取り囲むように形成される複数個のグランド用電極とからなる請求項２記載の光素子付き電気回路素子である。
【００１２】
請求項４の発明は、上記電極は、一つの信号用電極と、その信号用電極を取り囲むように形成される一つのグランド用電極とからなる請求項２記載の光素子付き電気回路素子である。
【００１３】
請求項５の発明は、上記電気回路素子と、上記光素子と、上記異方性導電部材とは、筐体内に収納され、その筐体によって上下から押圧される請求項１〜４いずれかに記載の光素子付き電気回路素子である。
【００１４】
請求項６の発明は、上記光素子と上記筐体間にスペーサを設けた請求項５記載の光素子付き電気回路素子である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１６】
図１（ａ）は、本発明の好適実施の形態を示す光素子付き電気回路素子の組み立て分解図である。図１（ｂ）は光素子の下面図である。図１（ｃ）は異方性導電部材の平面図である。図１（ｄ）は電気回路素子の平面図である。
【００１７】
図１（ａ）〜図１（ｄ）に示すように、本発明に係る光素子付き電気回路素子１は、主として、光通信に使用される伝送速度が数Ｇｂｐｓ以上の光トランシーバなどの電子機器に備えられて用いられる。
【００１８】
光素子付き電気回路素子１は、ＩＣやＬＳＩなどの電気回路素子２の上面２ｕに電極３を形成し、半導体レーザ（ＬＤ）やフォトダイオード（ＰＤ）などの光素子４の下面４ｄに電極５を形成し、電気回路素子２および光素子４の電極３，５同士を異方性導電部材としての異方性導電シート６を介して対向するように上下方向Ｕ１，Ｄ１から押圧接続することで、電気回路素子２と光素子４とを電気的に接続したものである。
【００１９】
電極３は、全体が平面視で略正方形状に形成される。この電極３は、電気回路素子２の上面２ｕから若干盛り上がって形成される平面視で正方形状の一つの信号用電極（信号パッド）３ｓと、その信号用電極３ｓから絶縁された周囲に信号用電極３ｓを取り囲むように形成され、電気回路素子２の上面２ｕから信号用電極３ｓと同じ厚さだけ若干盛り上がった平面視で正方形状の複数個（図１（ａ）および図１（ｄ）では８個）のグランド用電極（グランドパッド）３ｇとからなる。
【００２０】
一方、電極５は、全体が下面視で略正方形状に形成される。この電極５は、光素子４の下面４ｄから若干盛り上がって形成される下面視で正方形状の一つの信号用電極５ｓと、その信号用電極５ｓから絶縁された周囲に信号用電極５ｓを取り囲むように形成され、光素子４の下面４ｄから信号用電極５ｓと同じ厚さだけ若干盛り上がった下面視で正方形状の複数個（図１（ａ）および図１（ｂ）では８個）のグランド用電極５ｇとからなる。
【００２１】
電極３，５は、すなわち、信号用電極３ｓ，５ｓおよびグランド用電極３ｇ，５ｇは、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの導電性が高い金属で形成される。本例では、Ａｕで形成された電極３，５を使用した。
【００２２】
異方性導電シート６の上面６ｕおよび下面６ｄには、電気回路素子２と光素子４との位置決めの基準となるマーカーｍがそれぞれ形成される。
【００２３】
ここで、異方性導電シート６について簡単に説明する。
【００２４】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、異方性導電シート６は、絶縁性シリコーンゴムなどの絶縁性を有する絶縁性シート７内に、絶縁性シート７の厚さと同じ長さの複数本の導電性針８が、絶縁性シート７の厚さ方向と平行になるように所定ピッチｐで格子状に互いに絶縁されて設けられたものである。導電性針８は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの導電性が高い金属で形成される。本例では、Ａｕで形成された導電性針８を使用した。
【００２５】
この異方性導電シート６は、図３に示すように、上下面６ｕ，６ｄ（両面）から例えばブロック３１，３２で押圧すると、押圧した部分の絶縁性シート７が凹み、導電性針８が絶縁性シート７外に突き出るようになっている。ただし、図３ではブロック３１の方がブロック３２よりも押圧する面積が小さいので、ブロック３１で押圧された絶縁性シート７の上面６ｕのみが凹み、導電性針８が絶縁性シート７の上面６ｕのみから突き出る。
【００２６】
次に、光素子付き電気回路素子１の使用例を説明する。
【００２７】
図４に示すように、光素子付き電気回路素子１は、下から順に電気回路素子２と、異方性導電シート６と、光素子４とが、例えば、Ａｌなどの放熱性が高い金属で形成された筐体４１内に収納され、その筐体４１によって電気回路素子２および光素子４が上下から押圧され、電気回路素子２と光素子４とが電気的に接続されて使用される。
【００２８】
筐体４１は、上部が開口された箱状のパッケージ４１ｄと、そのパッケージ４１ｄの開口を閉じる板状のカバー４１ｕとからなる。パッケージ４１ｄの内底面から上端までの高さｈ４は、信号用電極３ｓおよびグランド用電極３ｇの厚さを含む電気回路素子２の厚さと、異方性導電シート６の厚さと、信号用電極５ｓおよびグランド用電極５ｇの厚さを含む光素子４の高さとの合計（光素子付き電気回路素子１の高さ）よりも若干低くなるようにする。
【００２９】
より詳細には、まず、予め異方性導電シート６の使用する導電性針８を決めておき、異方性導電シート６の上下面６ｕ，６ｄに図１（ａ）および図１（ｃ）で説明したマーカーｍをそれぞれ形成する。
【００３０】
次に、パッケージ４１ｄの内底面上に信号用電極３ｓおよびグランド用電極３ｇが上となるように電気回路素子２を搭載固定し、その電気回路素子２上に信号用電極３ｓおよびグランド用電極３ｇがマーカーｍからはみ出さないように異方性導電シート６を重ね、その異方性導電シート６上に光素子４を、信号用電極５ｓおよびグランド用電極５ｇが下となるように、かつ信号用電極５ｓおよびグランド用電極５ｇがマーカーｍからはみ出さないように搭載する。ここでは、パッケージ４１ｄに電気回路素子２を直接搭載固定する例で説明したが、パッケージ４１ｄに基板を介して電気回路素子２を搭載固定してもよい。
【００３１】
最後に、パッケージ４１ｄにカバー４１ｕを被せると、パッケージ４１ｄの内底面によって電気回路素子２が上方に押圧され、カバー４１ｕの下面によって光素子４が下方に押される。すなわち、異方性導電シート６の下面６ｄが信号用電極３ｓおよびグランド用電極３ｇによって上方向Ｄ４に押されて上方に凹み、異方性導電シート６の上面６ｕが信号用電極５ｓおよび信号用電極５ｇによって下方向Ｕ４に押されて下方に凹む。
【００３２】
これにより、異方性導電シート６の凹んだ部分の上下面６ｕ，６ｄから導電性針８が突き出るので、信号用電極３ｓ，５ｓ同士、各グランド用電極３ｇ，５ｇ同士が異方性導電シート６を介して対向するように押圧接続され、電気回路素子２と光素子４とが電気的に接続される。
【００３３】
また、図５に示すように、光素子４と筐体４１のカバー４１ｕ間に高さ調整用のスペーサ５１を設けてもよい。スペーサ５１としては、例えば、光素子４が損傷しないように樹脂などの軟らかい材質からなるものを使用する。スペーサ５１を使用すれば、パッケージ４１ｄの内底面から上端までの高さｈ５と、光素子付き電気回路素子１の高さｈとの差を調整できる。つまり、光素子付き電気回路素子１の筐体４１による押圧をより確実に行うことができ、電気回路素子２と光素子４とを電気的により確実に接続できる。
【００３４】
スペーサ５１として、フィンが形成されたものや、二つに分割形成されたものを用いれば、スペーサに放熱の機能を持たせることもできる。
【００３５】
このように、本発明に係る光素子付き電気回路素子１は、電気回路素子２の電極３と光素子４の電極５とを異方性導電シート６を介して対向するように押圧接続しており、ワイヤボンディングや半田付けを行わない点に特徴がある。
【００３６】
したがって、電気回路素子２の線膨張係数と光素子４の線膨張係数とが互いに異なっていても、電気回路素子２および光素子４の環境温度によるひずみの影響を異方性導電性シート６が吸収して緩和するので、電気回路素子２と光素子４との接続不良を防止できる。
【００３７】
特に、本例では、電極３，５および導電性針８をＡｕで形成しているので、電気回路素子２と光素子４とをＡｕ−Ａｕ接続によって、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属に比べてより確実に電気的に接続できる。
【００３８】
また、電極３は一つの信号用電極３ｓとその周囲に形成される複数個のグランド用電極３ｇとからなり、電極５は一つの信号用電極５ｓとその周囲に形成される複数個のグランド用電極５ｇとからなっている。つまり、光素子付き電気回路素子１は、信号用電極３ｓ，５ｓ間を接続する複数本の導電性針８の周囲を、グランド用電極３ｇ，５ｇ間を接続する複数本の導電性針８で囲んだ構造である。グランド用電極３ｇ，５ｇ間を接続する複数本の導電性針８はグランド電位なので、信号用電極３ｓ，５ｓ間を接続する複数本の導電性針８を電磁的に遮蔽することになる。
【００３９】
したがって、電気回路素子２と光素子４間に高周波信号が流れても、電極３、電極５および異方性導電シート６内に電磁波を閉じ込めることができ、クロストークの原因となる電磁波の漏れを低減できる。
【００４０】
上記実施の形態では、全体が平面視で略正方形状に形成した電極３，５の例で説明したが、電極３，５の形状は特に限定されるものではなく、例えば、電極３，５を全体が平面視で略同心円状に形成してもよい。
【００４１】
信号用電極３ｓ，５ｓやグランド用電極３ｇ，５ｇについても同様であり、信号用電極３ｓ，５ｓやグランド用電極３ｇ，５ｇを平面視で正方形状ではなく、例えば、長方形状や円状に形成してもよい。
【００４２】
例えば、電極３，５としては、図６に一点鎖線で示したように、中心に平面視で円状に形成される一つの信号用電極６１ｓと、その信号用電極６１ｓから絶縁された周囲に信号用電極６１ｓを取り囲むように形成され、平面視で環状の一つのグランド用電極６１ｇとからなる同心円状の電極６１を使用してもよい。
【００４３】
この場合、信号用電極６１ｓの外径φｓ、グランド用電極６１ｇの内径φｇｉおよび外径φｇｏを適宜決定すると共に、異方性導電シート６の絶縁性シート７の誘電率εｒ、導電性針８の外径φおよびピッチｐを適宜決定すれば、信号用電極６１ｓ、グランド用電極６１ｇおよび異方性導電シート６で同軸ケーブルと類似の同軸構造を形成することができる。
【００４４】
特性インピーダンスが５０Ωの同軸ケーブルと類似の同軸構造を形成する場合、φｓ：０．０６ｍｍ、φｇｉ：０．３ｍｍ、εｒ：３．７３、φ：０．０２ｍｍ、ｐ：０．０４５ｍｍとする。
【００４５】
さらに、図１（ｄ）で説明した電極３の代わりに、図７に示すように、一つの信号用電極３ｓと、その信号用電極３ｓから絶縁された周囲に信号用電極３ｓを取り囲むように形成され、平面視で矩形枠状の一つのグランド用電極７３ｇとからなる電極７３を使用してもよい。
【００４６】
この電極７３を使用する場合には、図１（ｂ）で説明した電極５の代わりに、図８に示すように、一つの信号用電極５ｓと、その信号用電極５ｓから絶縁された周囲に信号用電極５ｓを取り囲むように形成され、下面視で矩形枠状の一つのグランド用電極８５ｇとからなる電極８５を使用する。
【００４７】
上記実施の形態では、予め異方性導電シート６の使用する導電性針８を決めた上で、異方性導電シート６の上下面６ｕ，６ｄに図１（ａ）および図１（ｃ）で説明したマーカーｍをそれぞれ形成したが、導電性針８の外径φおよびピッチｐが小さい異方性導電シート６を用いれば、使用する導電性針８を決めておく必要がなく、異方性導電シート６の上下面６ｕ，６ｄのどこにでもマーカーｍを形成できるので、電気回路素子２および光素子４の位置決めが容易になる。
【００４８】
また、図９に示すように、一つの電気回路素子２上に一枚の異方性導電シート６を重ね、その異方性導電シート６上に光素子４を複数個並列に所定間隔で搭載し、電気回路素子２と複数個の光素子４を押圧接続して光素子付き電気回路素子９１を構成すれば、一枚の異方性導電シート６で多数の光素子４を用いたパラレル伝送を行うことができ、複数個の光素子４が隣接することによるクロストークの増加を抑圧できる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００５０】
（１）電気回路素子と光素子との接続不良を防止できる。
【００５１】
（２）クロストークの原因となる電磁波の漏れを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の好適実施の形態を示す組み立て分解図である。図１（ｂ）は光素子の一例を示す下面図である。図１（ｃ）は異方性導電部材の平面図である。図１（ｄ）は電気回路素子の一例を示す平面図である。
【図２】図２（ａ）は異方性導電部材の平面図である。図２（ｂ）は図２（ａ）の２Ｂ−２Ｂ線断面図である。
【図３】異方性導電部材の使用例を示す断面図である。
【図４】光素子付き電気回路素子の一例を示す断面図である。
【図５】光素子付き電気回路素子の一例を示す断面図である。
【図６】図２（ａ）で示した異方性導電部材の使用例を示す平面図である。
【図７】電気回路素子の一例を示す平面図である。
【図８】光素子の一例を示す下面図である。
【図９】光素子付き電気回路素子の一例を示す斜視図である。
【図１０】従来の光素子付き電気回路素子の一例を示す斜視図である。
【図１１】従来の光素子付き電気回路素子の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  光素子付き電気回路素子
２  電気回路素子
２ｕ  電気回路素子の上面
３  電極
３ｓ  信号用電極
３ｇ  グランド用電極
４  光素子
４ｄ  光素子の下面
５  電極
５ｓ  信号用電極
５ｇ  グランド用電極
６  異方性導電シート（異方性導電部材）
【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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