(57)【要約】【課題】  微細な配線パターンが可能であり、かつ外部基板との信号線の接続を伝送特性の劣化なく容易に行うことができる光モジュールおよびその製造方法を提供する。【解決手段】   配線リード付樹脂基板１に設けられた光素子搭載ブロック３に形成された光ファイバガイド３ａに沿ってフェルール７に保持されている光ファイバ５を案内しながら光ファイバ５とフォトダイオード１１とを光軸合わせし、両者の光軸が一致した状態を光ファイバガイド３ａで保持して両者を光学的に接続するとともに、光ファイバ５を保持しているフェルール７を配線リード付樹脂基板１に形成された溝１ｂであるフェルール保持部に保持して固定している。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェルールに保持され、該フェルールから突出した先端部の被覆が除去された光ファイバと電気配線を有する光素子とを光学的に接続して光信号と電気信号を変換するための光モジュールであって、
光素子を搭載している光素子搭載部および該光素子に対して前記光ファイバが光学的に接続されるべく光ファイバと光素子とを光軸合わせして両者の光軸が一致した状態を維持し得るように光ファイバを案内して保持する光ファイバガイドを有する光素子搭載ブロックと、
前記フェルールを保持するフェルール保持部、前記光素子搭載ブロックを収容する光素子搭載ブロック収容部、および前記光素子が電気的に配線される配線リードを有する配線リード付樹脂基板とを有し、
前記配線リード付樹脂基板に設けられている配線リードは、該配線リード付樹脂基板を構成する樹脂上に形成された鍍金パターンであり、
前記配線リード付樹脂基板に設けられている配線リードの一部は、特定の特性インピーダンスを有し、かつ、前記光素子搭載ブロック収容部側の配線幅が一定の割合で細くなるコプレーナガイド構造となっていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記配線リード付樹脂基板に設けられている配線リードは、末端まで樹脂基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
前記光ファイバガイドは、Ｖ溝構造であることを特徴とする請求項１又は２記載の光モジュール。
【請求項４】
前記光ファイバガイドは、円形穴構造であることを特徴とする請求項１又は２記載の光モジュール。
【請求項５】
前記配線リード付樹脂基板は、光コネクタアダプタと相互に係止するための係止部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の光モジュール。
【請求項６】
前記配線リード付樹脂基板は、耐熱性および絶縁性に優れ、かつ使用周波数領域での誘電分散のないエポキシ樹脂および液晶高分子等のエンジニアリングプラスチックを含む樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光モジュール。
【請求項７】
請求項１又は２記載の配線リード付樹脂基板は、金型成形により全体構造を作製した後、鍍金する部分以外を該配線リード付樹脂基板本体の樹脂とは異なり、溶剤に可溶な樹脂をインサート成形により表面に成形付与し、表面を鍍金した後、該表面に成形付与された前記可溶な樹脂を除去することにより作製されることを特徴とする光モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光通信や光情報処理の分野で使用される光モジュールおよびその製造方法に関し、更に詳しくは、フェルールに保持され、該フェルールから突出した先端部の被覆が除去された光ファイバと電気配線を有する光素子とを光学的に接続して光信号と電気信号を変換するための光モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、データ通信量の急速な増大に伴い、光信号速度が例えばギガビット／秒（Ｇｂｐｓ）以上の高速な光信号を取り扱う受発光モジュールの需要が高まるとともに、その低価格が要望されている。このような中、光素子と光ファイバの光軸合わせを機械的な位置決めのみで行う方法（パッシブアライメント法）をシリコン基板上にＶ溝を設けて実現する報告が数多く行われている（例えば、特開平１０−３３２９８９号公報参照）。また、この光素子搭載シリコン基板をリードフレームとともにモールドする技術も報告されている（例えば、特開平１０−２２１５７５号公報参照）。
【０００３】
図１０は、従来の光モジュールの構造を示す斜視図であり、この光モジュールは、通常の金属製リードフレーム付樹脂パッケージを用いた受信用光モジュールを構成しているものであるが、特に後述する図４に示す受信用光モジュール４０に搭載されているものと同等の周波数特性を有するフォトダイオードとプリアンプＩＣを、同じ樹脂材料により作製されていて金属製のリードを１本ずつ独立に横方向に突き出した形状を有するパッケージ上に搭載して作製されたものである。すなわち、この従来の光モジュールは、プラスチック基板９１の上にその周囲を囲むように枠９２が取り付けられ、この枠９２の内側のプラスチック基板９１のほぼ中央に石英ガラスＶ溝基板９３が設けられている。この石英ガラスＶ溝基板９３の上にはフォトダイオード１１が実装され、このフォトダイオード１１に対して光ファイバ５の被覆を除去された先端部５ａが当接し、フォトダイオード１１と光ファイバ５が光学的に接続されるようになっている。
【０００４】
光ファイバ５は、該光ファイバ５に沿ってその下側の石英ガラスＶ溝基板９３に形成されたＶ溝９３ａに嵌められて固定されるとともに、石英ガラスＶ溝基板９３から延出した部分をフェルール７で保持され、このフェルール７は枠９２に形成された切り欠け部９２ａに固定的に保持されている。
【０００５】
また、石英ガラスＶ溝基板９３の一端には隣接してプリアンプＩＣ９がプラスチック基板９１上に配設され、このプリアンプＩＣ９はボンディングワイヤでフォトダイオード１１と電気的に接続されている。
【０００６】
更に、プラスチック基板９１の上にはプリアンプＩＣ用金属製リードフレーム９４および信号線用金属製リードフレーム９５が設けられ、これらのリードフレーム９４，９５は一部がプリアンプＩＣ９にボンディングワイヤで電気的に接続され、他端がプラスチック基板９１の外部に延出している。
【０００７】
以上のように構成される従来の光モジュールの受信帯域を評価するために、図１１に示すように複数の電極パッド５２やコプレーナガイド構造の信号ライン５３、ＳＭＡ型高周波コネクタ５４などが表面に形成されたガラスエポキシ製周波数特性評価基板５１上に載置して、両者を電気的に接続した。そして、このような接続構成で図１０に示した従来の光モジュールの受信特性を評価した結果、図１２に示すような受信帯域の測定結果が得られた。
【０００８】
図１２に示す受信帯域評価結果からわかるように、従来の光モジュールでは、電気的な反射が原因と見られる大きなリップルが出現し、周波数特性に大きな劣化が観測される。このような光モジュールの場合、信号伝送用リードがパッケージ内部から外部に出たところで特性インピーダンスに変化が生じるため、電気的な反射や共振が起こりやすくなり、高周波特性を劣化させる原因となる可能性があるのである。実際には、信号線のリードの長さを短く切り取り、かつ光モジュールのパッケージとガラスエポキシ製周波数特性評価基板５１との間に隙間ができないように注意を払って実装することにより高周波特性の劣化を防止する努力が行われる。
【０００９】
しかしながら、ガラスエポキシ製周波数特性評価基板５１の配線パターンは、図１１において、「ｄ」で示すように、通常基板の端より１ｍｍ程度内側に形成されるため、その１ｍｍの隙間の分が電気的な反射の原因として残っている。このため、図１２に示すように、電気的な反射が原因と見られる大きなリップルが出現し、周波数特性に大きな劣化が観測されるのである。
【００１０】
図１３は、図１０に示した従来の光モジュールである金属製リードフレーム付樹脂パッケージを用いた受信用光モジュールに対して、１０Ｇｂｐｓ光信号受信波形評価を行うために、図１１に示したガラスエポキシ基板５１とほぼ同じガラスエポキシ基板８１上にメインアンプＩＣ８２を搭載して作製された光信号受信波形評価基板上に図１０に示した従来の光モジュールを実装した様子を示す図である。なお、メインアンプＩＣ８２は動作周波数帯域が約１０ＧＨｚの自動利得制御機能（ＡＧＣ）を有する増幅器であり、図１０の従来の光モジュールに使用されているプリアンプＩＣ９で増幅された受信信号を更に一定の振幅を持った信号に等価増幅して出力するものである。このような光信号受信波形評価基板を用いることにより、受信波形の観測や伝送特性の評価によく用いられる符号誤り率特性の評価に適した電気信号を出力させることができる。
【００１１】
図１４は、図１３で示した光信号受信波形評価基板を用いて、図１０に示す従来の光モジュールを評価した結果を示す図である。この評価では、平均パワーが−１０ｄＢｍの１０Ｇｂｐｓ擬似ランダムパターン（ＮＲＺ２23−１）で変調された光信号を受信した時にメインアンプＩＣ８２から出力される受信波形を帯域２０ＧＨｚの広帯域オシロスコープで観測した。この観測した波形が図１４に示すものであり、正常なアイパターンに比較して大きく劣化した波形が観測された。また、図１３に示す光信号受信波形評価基板を用いて、平均パワーが−１０ｄＢｍ付近で符号誤り率特性の評価を行ったところ、符号の識別誤りの全くないエラーフリー動作を得ることはできなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
まず、上述した従来技術のうち、最初に記載した報告例では、光信号速度が１０Ｇｂｐｓを超える高速信号を処理する場合には、寄生容量の増大によりシリコンよりも低誘電率の材料を使用することが有利となることが知られているが、逆に微細な間隔を有する信号線路配線が必要となるため、低コスト化に有利なリードフレームを用いるモールドパッケージの作製が困難になるという問題がある。
【００１３】
また、光信号速度が１０Ｇｂｐｓを超える高速信号を外部の基板に劣化することなく伝送するためには、従来のパッケージにおいては信号線となるリードを外部基板に接続する際に実装に細心の注意を払う必要があり、問題であった。
【００１４】
更に、従来の光モジュールでは、上述した受信帯域評価結果からわかるように、信号伝送用リードがパッケージ内部から外部に出たところで特性インピーダンスに変化が生じるため、電気的な反射や共振が起こりやすくなり、高周波特性を劣化させるという問題がある。
【００１５】
また、従来の光モジュールを用いた光信号受信波形評価において符号誤り率特性の評価を行った場合、符号の識別誤りの全くないエラーフリー動作を得ることはできないという問題もある。
【００１６】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、微細な配線パターンが可能であり、かつ外部基板との信号線の接続を伝送特性の劣化なく容易に行うことができる光モジュールおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、第1の本発明は、フェルールに保持され、該フェルールから突出した先端部の被覆が除去された光ファイバと電気配線を有する光素子とを光学的に接続して光信号と電気信号を変換するための光モジュールであって、光素子を搭載している光素子搭載部および該光素子に対して前記光ファイバが光学的に接続されるべく光ファイバと光素子とを光軸合わせして両者の光軸が一致した状態を維持し得るように光ファイバを案内して保持する光ファイバガイドを有する光素子搭載ブロックと、前記フェルールを保持するフェルール保持部、前記光素子搭載ブロックを収容する光素子搭載ブロック収容部、および前記光素子が電気的に配線される配線リードを有する配線リード付樹脂基板とを有することを要旨とする。
【００１８】
第1の本発明にあっては、配線リード付樹脂基板に設けられた光素子搭載ブロックに形成された光ファイバガイドに沿って光ファイバを案内しながら光ファイバと光素子とを光軸合わせし、両者の光軸が一致した状態を保持して両者を光学的に接続するとともに、光ファイバを保持しているフェルールを配線リード付樹脂基板に形成されたフェルール保持部に保持して固定しているため、経済的な樹脂基板を用いて、１０Ｇｂｐｓ以上の高速信号を処理できるとともに、電気的な反射や共振等の影響がない良好な周波数特性を有し、更に符号の識別誤りの全くないエラーフリー動作を実現することができる。
【００１９】
また、第２の本発明は、第１の発明において、前記光ファイバガイドが、Ｖ溝構造であることを要旨とする。
【００２０】
第２の本発明にあっては、Ｖ溝構造の光ファイバガイドにより光ファイバを光素子と適確に光軸合わせし得るように案内し、両者を光軸が一致した状態を保持して光学的に接続することができる。
【００２１】
更に、第３の本発明は、第１の発明において、前記光ファイバガイドが、円形穴構造であることを要旨とする。
【００２２】
第３の本発明にあっては、円形穴構造の光ファイバガイドにより光ファイバを光素子と適確に光軸合わせし得るように案内し、両者を光軸が一致した状態を保持して光学的に接続することができる。
【００２３】
第４の本発明は、第１の発明において、前記配線リード付樹脂基板に設けられている配線リードが、該配線リード付樹脂基板を構成する樹脂上に形成された鍍金パターンであることを要旨とする。
【００２４】
第４の本発明にあっては、配線リードが樹脂上に形成された鍍金パターンであり、１００μｍ以下の配線間隔パターンを容易に量産することができ、例えば形体表面に鍍金を施し、パターニングで３次元配線回路を形成することができる。
【００２５】
また、第５の本発明は、第１の発明において、前記配線リード付樹脂基板が、光コネクタアダプタと相互に係止するための係止部を有することを要旨とする。
【００２６】
第５の本発明にあっては、係止部を用いて、光コネクタアダプタと相互に係止することができる。
【００２７】
更に、第６の本発明は、第１の発明において、前記配線リード付樹脂基板に設けられている配線リードの一部が、特定の特性インピーダンスを有するコプレーナガイド構造となっていることを要旨とする。
【００２８】
第６の本発明にあっては、配線リードの一部は特定の特性インピーダンスを有するコプレーナガイド構造であるため、多層基板構造を用いなくても、１０Ｇｂｐｓ以上の高周波域までの信号透過帯域を実現することができる。
【００２９】
第７の本発明は、第１の発明において、前記配線リード付樹脂基板が、耐熱性および絶縁性に優れ、かつ使用周波数領域での誘電分散のないエポキシ樹脂および液晶高分子等のエンジニアリングプラスチックを含む樹脂で構成されていることを要旨とする。
【００３０】
第７の本発明にあっては、配線リード付樹脂基板は耐熱性および絶縁性に優れ、かつ使用周波数領域での誘電分散のないエポキシ樹脂および液晶高分子等のエンジニアリングプラスチックを含む樹脂で構成されている。
【００３１】
また、第８の本発明は、第１の発明の配線リード付樹脂基板が、金型成形により全体構造を作製した後、鍍金する部分以外を該配線リード付樹脂基板本体の樹脂とは異なり、溶剤に可溶な樹脂をインサート成形により表面に成形付与し、表面を鍍金した後、該表面に成形付与された前記可溶な樹脂を除去することにより作製されることを要旨とする。
【００３２】
第８の本発明にあっては、配線リード付樹脂基板は金型成形により全体構造を作製した後、鍍金する部分以外を溶剤に可溶な樹脂をインサート成形により表面に成形付与し、表面を鍍金した後、表面に成形付与された樹脂を除去することにより作製されるため、１００μｍ以下の配線間隔パターンを容易に量産することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光モジュールの構成を示す斜視図である。同図に示す光モジュールは、光ファイバと受発光素子、特に半導体受発光素子である例えばフォトダイオードとを光学的に接続して光信号と電気信号を変換するためのモジュールであり、全体の骨格を成すようにプラスチックなどの樹脂から形成された基板１を有する。なお、この基板１には後述するようにフォトダイオードやこのフォトダイオードに接続されるプリアンプＩＣなどに対する配線用のリード線が一部の表面に形成されていることから配線リード付樹脂基板１と称することにする。
【００３４】
この配線リード付樹脂基板１は、その中央部に光素子であるフォトダイオード１１が搭載された光素子搭載ブロック３が配設されている。このフォトダイオード１１は、端面入射構造のものであり、２０ＨＧｚまでの光信号を受信できる広帯域な周波数特性を有している。光素子搭載ブロック３の配設位置は、更に詳しくは、配線リード付樹脂基板１の中央部が凹んで形成された凹部１ａとなり、この凹部が光素子搭載ブロック３を収容する光素子搭載ブロック収容部１ａとして形成されているものである。なお、光素子搭載ブロック３は、例えばシリコンなどの液晶材料、石英ガラスなどのガラス材料、セラミックス、プラスチックなどの基板で形成されているものであるが、作製する光モジュールの回路設計に応じて素材の誘電率や誘電分散および熱伝導率などを勘案して選択することができる。
【００３５】
また、配線リード付樹脂基板１と光素子搭載ブロック３は同一の樹脂で構成される。その成形寸法精度については、光ファイバ５を正確に光軸合わせする必要があるため、１μｍ以下の値が求められることが多い。
【００３６】
また、配線リード付樹脂基板１の一端である図１で左端には溝１ｂが形成され、この溝１ｂに光ファイバ５を保持した直径１．２５ｍｍのフェルール７が位置決めして保持されるようになっている。なお、溝１ｂはフェルール保持部を構成しているものである。このようにフェルール７に保持された光ファイバ５は、光素子搭載ブロック３に向かって延出してから、更に光素子搭載ブロック３に形成されたＶ溝構造の光ファイバガイド３ａに沿って延出し、その被覆が除去された先端部がフォトダイオード１１に当接し、これにより光ファイバ５とフォトダイオード１１とは光学的に接続されている。なお、Ｖ溝構造の光ファイバガイド３ａは、光ファイバ５と光素子であるフォトダイオード１１とを正確に光軸合わせして、両者が光学的に正確に接続されるように案内するとともに、この両者の光軸が一致した状態を保持するために形成されているものである。光ファイバガイド３ａを構成するＶ溝構造の角度は特に限定するものではないが、例えば１２０度から６０度の間で決めることができる。そして、その成形寸法精度は、光ファイバ５を正確に光軸合わせする必要があるため、１μｍ以下の値が望ましい。なお、本実施形態では、光ファイバガイド３ａは、断面Ｖ字形状のＶ溝構成に形成されているが、これに限定されるものでなく、断面凹形状のものでもよいし、または光ファイバ５の直径よりも僅かに大きな直径を有する断面円形状の円形穴構造のものなどでもよいものである。光ファイバガイド３ａが円形穴構造である場合には、その円の直径は特に限定するものではないが、光ファイバ５の直径よりも０．５〜１μｍ程度大きな値のものが好ましい。
【００３７】
なお、配線リード付樹脂基板１の一端に形成されたフェルール保持部を構成する溝１ｂは、フェルールガイドとしての機能を有し、これによりレセプタクル光モジュールを構成することができる。これは、具体的には光ファイバ５を挿入されて固定したフェルール７をこの溝１ｂであるフェルールガイド部に位置決めすることにより構成でき、レセプタクル構造はＳＣ，ＭＵ，ＭＴなどの各種コネクタ構造に応じた構造とすることができる。
【００３８】
光素子搭載ブロック３が収容されている光素子搭載ブロック収容部１ａ内のフォトダイオード１１の側近には、例えば２０ＧＨｚ程度の広帯域な周波数特性を有するプリアンプＩＣ９がベアチップで搭載されている。また、フォトダイオード１１は光素子搭載ブロック３の表面に形成された金鍍金などを施された電極パターン３ｂに接続され、この電極パターン３ｂはまたボンディングワイヤによりプリアンプＩＣ９に接続されている。なお、プリアンプＩＣ９は、フォトダイオード１１が光信号を受信した時にフォトダイオード１１から出力される微弱な電気信号を増幅して光モジュールから出力するためのものである。例えば、この光モジュールの特性を測定器などで測定する場合には、プリアンプＩＣ９はフォトダイオード１１からの微弱な電気信号を測定器などで観測可能なレベルまで増幅して光モジュールから出力し得るものである。
【００３９】
また、配線リード付樹脂基板１の他端は、光素子搭載ブロック収容部１ａが形成された部分よりも若干細くなって、この部分の表面には金鍍金された複数の信号ライン１ｃが形成されている。また、同様な信号ライン１ｃは、プリアンプＩＣ９が設けられた部位の周辺の配線リード付樹脂基板１の表面にも形成されている。これらの信号ライン１ｃにはボンディングワイヤによりプリアンプＩＣ９が電気的に接続されている。なお、信号ライン１ｃは本発明の配線リードを構成しているものである。
【００４０】
また、上述したように配線リード付樹脂基板１上に形成された信号ライン１ｃであるリードのうち、信号伝送用のリードの両側リードは、アースに設置されてグランド線とされ、コプレーナガイド構造を形成している。この結果、本実施形態の光モジュールは、多層基板構成を用いない簡易な構造のパッケージにおいても、１０Ｇｂｐｓ以上の高周波域までの信号透過帯域を実現可能にしている。
【００４１】
また、このコプレーナガイド構造の信号ライン１ｃは、末端まで樹脂基板上に形成されているため、高周波特性上重要となる特性インピーダンスの不連続な箇所を生じさせることなく、外部基板上の配線に信号ライン１ｃから信号を伝送することができる。
【００４２】
信号ライン１ｃは、配線リード付樹脂基板を構成する樹脂上に鍍金パターンを形成することにより形成されている。この鍍金パターンの成形方法は、プラスチック射出成形体に直接立体配線を行うＭＩＤ(molded interconnect devices：射出成形回路部品）法により行うことができる。この方法では、１００μｍ以下の配線間隔パターンを容易に量産することができる。例えば、形体表面に鍍金を施し、パターニングで３次元配線回路を形成することができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、信号ライン１ｃである電気配線パターンは、配線リード付樹脂基板１の表面に形成されているが、これに限定されるものでなく、配線リード付樹脂基板１の内部を貫通して形成されてもよいものである。また、配線リード付樹脂基板１の樹脂材料は、耐熱性、絶縁性などに優れるとともに、かつ使用周波数領域での誘電分散のない材料が望ましく、エポキシ樹脂や液晶高分子などのエンジニアリングプラスチックなどが挙げられる。
【００４４】
更に、配線リード付樹脂基板１の一端寄りの側壁には係止部１ｄが形成されているが、この係止部１ｄは図１に示す光モジュールを光コネクタレセプタクル部と嵌合して留め置く、すなわち係止するためのものである。この係止部１ｄに合致するＭＵコネクタレセプタクルを留め置き、ＭＵレセプタクルタイプの光受信モジュールを構成することができる。
【００４５】
配線リード付樹脂基板１を構成する樹脂材料は、更に詳しくは、誘電率が４．２で耐環境性に優れた液晶高分子を使用している。このような樹脂からなる配線リード付樹脂基板１の製造は、まず金型成形または射出成形により全体構造を作製し、それから鍍金がかからない部位、すなわち鍍金パターンのネガパターンに対応する部位に溶剤に可溶な樹脂をインサート成形によりコート、すなわち成形付与し、次に表面に対して無電解鍍金を行う。そして最後に、インサート成形により形成した上層樹脂部、すなわち表面に成形付与された樹脂部を溶剤により除去し、信号ライン１ｃとなる鍍金パターンを形成する。このように製造された鍍金パターンによる最小の電極線間隔は、５０μｍであり、寸法公差も２μｍ以内となっている。なお、上述した方法もＭＩＤ法の一部であり、１００μｍ以下の配線間隔パターンを容易に量産することができる。
【００４６】
このように鍍金パターンが形成された配線リード付樹脂基板１を用いた光モジュールの製造では、まず、フォトダイオード１１を光素子搭載ブロック３のＶ溝構造の光ファイバガイド３ａの端部に搭載する。次に、配線リード付樹脂基板１の一端に形成されている溝１ｂにフェルール７を位置決めし、それからフェルール７の端部から延出している光ファイバ５をＶ溝構造の光ファイバガイド３ａに沿わせながら、Ｖ溝上に配設されているフォトダイオード１１に突き当てて、光ファイバ５とフォトダイオード１１とを光学的に接続し、光ファイバ５を固定している。
【００４７】
次に、配線リード付樹脂基板１上にプリアンプＩＣ９を搭載し、このプリアンプＩＣ９とフォトダイオード１１用の電極パターン３ｂおよび配線リード付樹脂基板１に形成された信号ライン１ｃとの間の電気的配線をボンディングワイヤにより行う。なお、配線に当たっては、高周波信号の劣化を招かないようにワイヤ長を短く抑えるように注意することが必要である。このようにして製造した結果、２０ＧＨｚまでの光信号を受光することができた。
【００４８】
上述したように構成された本実施形態の光モジュールは、良好に動作し、しかも−４０℃から７５℃までの環境下および７５℃、９０％ｒ．ｈ下でも５０００時間以上動作した。
【００４９】
なお、図１に示す実施形態では、配線リード付樹脂基板１が、表面に信号ライン１ｃが形成されている樹脂基板と一体的に構成されているが、信号ライン１ｃのない樹脂基板を基台として形成し、この基台となる樹脂基板の上に信号ライン１ｃが形成された別の樹脂基板を設けるような別々の構造のものにしてもよいものである。
【００５０】
図２（ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る光モジュールの構成を示す斜視図である。図２（ａ）は光モジュールに使用される光ファイバ５および該光ファイバ５を固定的に保持しているフェルール７を示しており、また図２（ｂ）は図１の配線リード付樹脂基板１に対応するリードフレームパッケージ１０およびこのリードフレームパッケージ１０に収容されたレーザダイオード付きセラミックＶ溝基板からなる光素子搭載ブロック３０を示しているものである。
【００５１】
リードフレームパッケージ１０は、その中央部が若干凹んで形成されて光素子搭載ブロック収容部１０ａを構成し、この光素子搭載ブロック収容部１０ａに光素子搭載ブロック３０が配設されている。この光素子搭載ブロック３０上には光ファイバ５を案内固定するためのＶ溝構造の光ファイバガイド３０ａが形成されるとともに、この光ファイバガイド３０ａの端部寄りにフォトダイオード１１が搭載されている。また、リードフレームパッケージ１０の光素子搭載ブロック収容部１０ａ内の光素子搭載ブロック３０の側近にはプリアンプＩＣ９が設けられている。
【００５２】
更に、リードフレームパッケージ１０にはリードフレーム１３がインサート成形により一体的に設けられ、このリードフレーム１３の一部はリードフレームパッケージ１０を貫通して光素子搭載ブロック収容部１０ａ内に延出し、この延出したリードフレーム１３の各端部はボンディングワイヤによりプリアンプＩＣ９に電気的に接続されている。また、プリアンプＩＣ９はフォトダイオード１１ともボンディングワイヤにより電気的に接続されている。
【００５３】
リードフレームパッケージ１０のリードフレーム１３が形成されている端部とは逆の端部には溝１０ｂが形成され、この溝１０ｂに光ファイバ５を保持したフェルール７が固定的に保持されるようになっている。また、この溝１０ｂと光素子搭載ブロック３０との間にはヒートシンク１５が形成されている。
【００５４】
なお、配線リード付樹脂基板１の一端に形成されたフェルール保持部を構成する溝１ｂは、フェルールガイドとしての機能を有し、これによりレセプタクル光モジュールを構成することができる。これは、具体的には光ファイバ５を挿入されて固定したフェルール７をこの溝１ｂであるフェルールガイド部に位置決めすることにより構成でき、レセプタクル構造はＳＣ，ＭＵ，ＭＴなどの各種コネクタ構造に応じた構造とすることができる。
【００５５】
リードフレームパッケージ１０は、図１に示した配線リード付樹脂基板１に対応する配線リード付樹脂パッケージを構成するものであるが、その樹脂材料は誘電率が４．２で耐環境性に優れた液晶高分子を使用している。このリードフレームパッケージ１０は、リードフレーム１３およびヒートシンク１５をインサート成形することにより形成されている。最小の電極線間隔は１００μｍであり、寸法公差は１０μｍ以内となっている。なお、本実施形態の方法で量産するには、通常、配線パターン間隔が１００μｍ以上である場合が多い。また、本方法では、ＩＣアセンブリーに使用されるトランスファモードや射出成形法を用いることができる。
【００５６】
このような樹脂パッケージからなるリードフレームパッケージ１０の製造は、まずリードフレームパッケージ１０の端部に形成された溝１０ｂに対して直径１．２５ｍｍの光ファイバ５が保持されたフェルール７を位置決めし、それからフェルール７の端部から延出している光ファイバ５を、フォトダイオード１１が搭載されている光素子搭載ブロック３０に形成されたＶ溝構造の光ファイバガイド３ａに沿わせながら、Ｖ溝上に配設されているフォトダイオード１１に突き当てて、光ファイバ５とフォトダイオード１１とを光学的に接続し、光ファイバ５を固定している。
【００５７】
次に、リードフレームパッケージ１０上にプリアンプＩＣ９を搭載し、このプリアンプＩＣ９とリードフレーム１３の各端部との間の電気的配線をボンディングワイヤにより行う。なお、配線に当たっては、高周波信号の劣化を招かないようにワイヤ長を短く抑えるように注意することが必要である。このようにして製造した結果、２０ＧＨｚまでの光信号を受光することができた。
【００５８】
更に、リードフレームパッケージ１０の例えば側壁には図示しないが図１に示したような係止部が形成されているが、この係止部は図２に示す光モジュールを光コネクタレセプタクル部と嵌合して留め置く、すなわち係止するためのものである。この係止部に合致するＭＵコネクタレセプタクルを留め置き、ＭＵレセプタクルタイプの光受信モジュールを構成することができる。
【００５９】
図３（ａ），（ｂ）は、本発明の別の実施形態に係る光モジュールの構成を示す斜視図である。同図に示す光モジュールは、図２に示した実施形態の光モジュールにおいてフォトダイオード１１の代わりにレーザダイオード（ＬＤ）１１０を使用している点のみが異なるものであり、その他の構成および作用は同じである。従って、同じ構成要素には図２と同じ符号を付し、説明を省略する。
【００６０】
図４は、図１に示した光モジュールと同じ構造の配線リード付樹脂基板１および光素子搭載ブロック３を用いて構成された受信用光モジュールの構成を示す斜視図である。図４に示す受信用光モジュール４０は、特に図１に示した光モジュールにおいて配線リード付樹脂基板１の信号ライン１ｃが形成されている部分を幅方向に拡張するとともに、信号ライン１ｃを光素子搭載ブロック収容部１ａの周囲全体まで拡張して設けるように構成しているものであり、基本的構造は上述したように図１の光モジュールと同じであるので、同じ構成要素には同じ符号を付し、同じ説明の繰り返しは省略する。
【００６１】
なお、図４に示す受信用光モジュール４０は、図１の実施形態と同様に、配線リード付樹脂基板１が、表面に信号ライン１ｃが形成されている樹脂基板と一体的に構成されているが、信号ライン１ｃのない樹脂基板を基台として形成し、この基台となる樹脂基板の上に信号ライン１ｃが形成された別の樹脂基板を設けるような別々の構造のものにしてもよいものである。
【００６２】
図５は、図４に示した受信用光モジュール４０に光信号を入力した場合の光モジュールの実際の受信帯域を評価するために作製されたガラスエポキシ製周波数特性評価基板、すなわち図１１に示したものと同じ受信用光モジュールの受信帯域評価用基板５１を示す図である。この受信用光モジュールの受信帯域評価用基板５１の上には、図４に示した受信用光モジュール４０の配線リード付樹脂基板１に形成された信号ライン１ｃと同様にコプレーナガイド構造の信号ライン２３が形成されている。また、図５の受信用光モジュールの受信帯域評価用基板５１は、図４に示した受信用光モジュール４０が評価試験のために配設される切り欠き部５５を有し、この切り欠き部５５の両側には受信用光モジュール４０の信号ライン１ｃが電気的に接続される複数の電極パッド５３が形成されている。
【００６３】
図６は、図５に示したガラスエポキシ製周波数特性評価基板５１の上に図４に示した受信用光モジュール４０を受信用光モジュール４０の信号ライン１ｃがガラスエポキシ製周波数特性評価基板５１の電極パッド５２および信号ライン５３に電気的に接続されるように実装した様子を示す斜視図である。
【００６４】
このようにガラスエポキシ製周波数特性評価基板５１上に受信用光モジュール４０を実装した構成において、ガラスエポキシ基板５１の誘電率は約４．８であり、受信用光モジュール４０の配線リード付樹脂基板１の誘電率は４．２と近い値であるため、両者のコプレーナガイド構造の信号ラインの幅をほぼ同じに設定することにより、両者の特性インピーダンスの整合を取ることが可能である。
【００６５】
また、ガラスエポキシ製周波数特性評価基板５１と受信用光モジュール４０との間に図６に示すように間隔ｄが生じたとしても、受信用光モジュール４０の配線リード付樹脂基板１上のコプレーナガイド構造の信号ラインの有する特性インピーダンスはほとんど変化しない。従って、図６に示すような実装形態を採用することにより、実装位置のずれを許容しても良好な高周波特性が得られるため、高速動作光モジュールの組立歩留まりの大幅な改善が期待される。
【００６６】
図７は、図６に示した実装形態で測定した受信用光モジュール４０の受信帯域特性を示すグラフである。この測定では、ガラスエポキシ製周波数特性評価基板５１と受信用光モジュール４０との間には図６に示した間隔ｄとして約１ｍｍの隙間が生じていたが、図７に示すように、２０ＧＨｚまで電気的な反射や共振などの影響が見られず、良好な周波数特性が観測された。特に、図１２に示した従来の受信用光モジュールを用いた場合の受信帯域評価結果と比較するとわかるように、本実施形態の受信用光モジュール４０は電気的な反射に起因する大きなリップルもなく、良好な周波数特性が得られた。
【００６７】
図８は、図４に示した受信用光モジュール４０に対して１０Ｇｂ／ｓ光信号受信波形評価を行うために、図５に示したガラスエポキシ製周波数特性評価基板５１と同様なガラスエポキシ製基板８１上にメインアンプＩＣ８２を搭載して光信号受信波形評価基板を作製し、この光信号受信波形評価基板８１上に図４の受信用光モジュール４０を実装した様子を示す斜視図である。
【００６８】
メインアンプＩＣ８２は、図１３で説明したように、動作周波数帯域が約１０ＧＨｚの自動利得制御機能（ＡＧＣ）を有する増幅器であり、図４の光モジュールに使用されているプリアンプＩＣ９で増幅された受信信号を更に一定の振幅を持った信号に等価増幅して出力するものである。このような図８の光信号受信波形評価基板８１を用いることにより、受信波形の観測や伝送特性の評価によく用いられる符号誤り率特性の評価に適した電気信号を出力させることができる。
【００６９】
受信波形の評価に当たっては、外部から光ファイバ５を介して１０Ｇｂｐｓの擬似ランダムパターン（ＮＲＺ２23−１）で変調された光信号を受信用光モジュール４０に入力した。この時受信した光信号の平均パワーは、−１０ｄＢｍであった。図９は、この時に図８のメインアンプＩＣ８２から出力された受信波形を帯域２０ＧＨｚの広帯域オシロスコープで観測したものである。同図からわかるように、図１４に示した従来の大きく劣化した波形のアイパターンに比較して、１０Ｇｂ／ｓの受信光信号に対して良好なアイパターンが観測された。
【００７０】
また、図８に示した光信号受信波形評価基板８１を用いて、図４に示した本実施形態の受信用光モジュール４０に対して平均パワーが−１０ｄＢｍ付近で符号誤り率特性の評価を行ったところ、本実施形態の受信用光モジュール４０の場合は、図１３に示した従来の場合には符号の識別誤りの全くないエラーフリー動作を得ることはできなかったのに対して、符号の識別誤りの全くないエラーフリー動作が得られた。
【００７１】
以上説明したように、本発明によれば、配線リード付樹脂基板に設けられた光素子搭載ブロックに形成された光ファイバガイドに沿って光ファイバを案内しながら光ファイバと光素子とを光軸合わせし、両者の光軸が一致した状態を保持して両者を光学的に接続するとともに、光ファイバを保持しているフェルールを配線リード付樹脂基板に形成されたフェルール保持部に保持して固定しているので、経済的な樹脂基板を用いて、１０Ｇｂｐｓ以上の高速信号を処理できるとともに、電気的な反射や共振等の影響がない良好な周波数特性を有し、更に符号の識別誤りの全くないエラーフリー動作を実現することができる。
【００７２】
また、本発明によれば、Ｖ溝構造の光ファイバガイドにより光ファイバを光素子と適確に光軸合わせし得るように案内し、両者を光軸が一致した状態を保持して光学的に接続することができる。
【００７３】
更に、本発明によれば、円形穴構造の光ファイバガイドにより光ファイバを光素子と適確に光軸合わせし得るように案内し、両者を光軸が一致した状態を保持して光学的に接続することができる。
【００７４】
本発明によれば、配線リードが樹脂上に形成された鍍金パターンであり、１００μｍ以下の配線間隔パターンを容易に量産することができ、例えば形体表面に鍍金を施し、パターニングで３次元配線回路を形成することができる。
【００７５】
また、本発明によれば、係止部を用いて、光コネクタアダプタと相互に係止することができる。
【００７６】
更に、本発明によれば、配線リードの一部は特定の特性インピーダンスを有するコプレーナガイド構造であるので、多層基板構造を用いなくても、１０Ｇｂｐｓ以上の高周波域までの信号透過帯域を実現することができる。
【００７７】
本発明によれば、配線リード付樹脂基板は金型成形により全体構造を作製した後、鍍金する部分以外を溶剤に可溶な樹脂をインサート成形により表面に成形付与し、表面を鍍金した後、表面に成形付与された樹脂を除去することにより作製されるので、１００μｍ以下の配線間隔パターンを容易に量産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の一実施形態に係る光モジュールの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る光モジュールの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る光モジュールの構成を示す斜視図である。
【図４】図１に示した光モジュールと同じ構造の配線リード付樹脂基板および光素子搭載ブロックを用いて構成された受信用光モジュールの構成を示す斜視図である。
【図５】図４に示した受信用光モジュールに光信号を入力した場合の光モジュールの実際の受信帯域を評価するために作製されたガラスエポキシ製周波数特性評価基板を示す図である。
【図６】図５に示したガラスエポキシ製周波数特性評価基板の上に図４に示した受信用光モジュールを受信用光モジュールの信号ラインがガラスエポキシ製周波数特性評価基板の電極パッドおよび信号ラインに電気的に接続されるように実装した様子を示す斜視図である。
【図７】図６に示した実装形態で測定した受信用光モジュールの受信帯域特性を示すグラフである。
【図８】図４に示した受信用光モジュールに対して１０Ｇｂ／ｓ光信号受信波形評価を行うために、図５に示したガラスエポキシ製周波数特性評価基板と同様なガラスエポキシ製基板上にメインアンプＩＣを搭載して光信号受信波形評価基板を作製し、この光信号受信波形評価基板上に図４の受信用光モジュールを実装した様子を示す斜視図である。
【図９】図８に示すように光信号受信波形評価基板に受信用光モジュールを搭載した場合のメインアンプＩＣから出力された受信波形を帯域２０ＧＨｚの広帯域オシロスコープで観測した出力波形図である。
【図１０】従来の光モジュールの構造を示す斜視図である。
【図１１】ガラスエポキシ製周波数特性評価基板の上に従来の受信用光モジュールを実装した様子を示す斜視図である。
【図１２】図１１に示した実装形態で測定した従来の受信用光モジュールの受信帯域特性を示すグラフである。
【図１３】図１０に示した従来の受信用光モジュールに対して１０Ｇｂｐｓ光信号受信波形評価を行うためにガラスエポキシ基板上にメインアンプＩＣを搭載して作製された光信号受信波形評価基板上に図１０に示した従来の光モジュールを実装した様子を示す図である。
【図１４】図１３に示すように光信号受信波形評価基板に図１０に示した従来の受信用光モジュールを搭載した場合のメインアンプＩＣから出力された受信波形を観測した出力波形図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  配線リード付樹脂基板
１ａ  光素子搭載ブロック収容部
１ｂ  溝（ファイバ保持部）
１ｃ  信号ライン
１ｄ  係止部
３  光素子搭載ブロック
３ａ  光ファイバガイド
５  光ファイバ
７  フェルール
９  プリアンプＩＣ
１０  リードフレームパッケージ
１１  フォトダイオード
【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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