(57)【要約】【課題】キャンパッケージの光デバイスにおいて、インピーダンスの不整合を少なくする。【解決手段】貫通孔２２３が設けられたステム２２２と、貫通孔２２３に挿通される端子２３１と、端子２３１と接続される発光素子および／または受光素子が載置されたアセンブリ基板２４１とを有し、アセンブリ基板２４１はステム２２２に固着し、端子２３１は、ステム２２２と接することなく中空状態の貫通孔２２３を挿通させて、一方の端部をアセンブリ基板２４１に固着する。ステム２２２の貫通孔２２３に封止材を充填しなくとも端子２３１が固定されるので、封止材を充填することにより固定した端子部分が容量性となってインピーダンスが大きく変動してしまうことを防止することができる。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が設けられたステムと、
前記貫通孔に挿通される端子と、
前記端子と接続される発光素子および／または受光素子が設けられたアセンブリ基板とを有し、
前記アセンブリ基板は前記ステムに固着し、
前記端子は、前記ステムと接することなく中空状態の前記貫通孔を挿通した状態として、一方の端部を前記アセンブリ基板に固着した
ことを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記貫通孔と前記端子が同軸構造となるように、前記端子の一方の端部を前記アセンブリ基板に固着する
ことを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
【請求項３】
前記ステムの前記アセンブリ基板が固着された面とは逆側の面から突出した前記端子に接続基板を接続し、該端子が接続された接続基板と前記ステムを、固定部材を用いて固定する
ことを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
【請求項４】
前記アセンブリ基板には、前記端子が固着される部分に接続パターンを設け、前記端子を前記アセンブリ基板に固着する際に、導電性接着剤を用いて前記端子と前記接続パターンを接続する
ことを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
【請求項５】
端子と接続基板を接続する工程と、
ステムの貫通孔に、該ステムと接することなく前記端子を挿通した状態とする工程と、
前記ステムに、発光素子および／または受光素子が設けられたアセンブリ基板を固着する工程と、
中空状態の前記貫通孔を挿通した状態とされている端子と前記アセンブリ基板を固着する工程とを有する
ことを特徴とする光デバイス製造方法。
【請求項６】
貫通孔が設けられたステムと、
前記貫通孔に挿通される端子と、
前記端子と接続される発光素子および／または受光素子が設けられたアセンブリ基板と、
前記発光素子から出射された光を光ファイバに入射させ、あるいは光ファイバから出射された光を前記受光素子に入射させるために前記光ファイバの位置決めを行う位置決め部を有し、
前記アセンブリ基板は前記ステムに固着し、
前記端子は、前記ステムと接触することなく中空状態の前記貫通孔を挿通した状態として、一方の端部を前記アセンブリ基板に固着した
ことを特徴とする光通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光デバイスとその製造方法および光通信装置に関する。詳しくは、貫通孔が設けられたステムと、貫通孔に挿通される端子と、端子と接続される発光素子および／または受光素子が載置されたアセンブリ基板とを有し、アセンブリ基板はステムに固着し、端子はステムと接触することなく中空状態の貫通孔を挿通させて、一方の端部をアセンブリ基板に固着するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の通信需要の飛躍的な増大に伴い、光通信を用いることでネットワークの高速大容量化がはかられている。このような光通信では、例えばＸＦＰ(10 Gigabit Small Form Factor Pluggable）と呼ばれる規格に対応した光通信モジュールが用いられている。
【０００３】
光通信モジュールでは、ＴＯＳＡ(Transmitter Optical Sub-Assembly)やＲＯＳＡ(Receiver Optical Sub-Assembly)と呼ばれる光サブアセンブリが用いられている。光サブアセンブリでは、例えば特許文献１に記載されているように、受発光素子を搭載したキャンパッケージの光デバイスが用いられており、集積回路等を実装した回路基板と光デバイスがフレキシブル基板で接続されて、１つの筐体に格納されている。更に、キャンパッケージの光デバイスに対して光ファイバを所定の位置で固定したり、固定されている光ファイバを取り外すことができるように、光コネクタが筐体と一体に設けられる。
【０００４】
したがって、光ファイバを光コネクタに装着したり、装着されている光ファイバを光コネクタから取り外す際に、光デバイスに力が加わっても、フレキシブル基板を介することで、光デバイスの端子に大きな外力が加わったり、端子とフレキシブル基板との接続部分およびフレキシブル基板と他の回路基板との接続部分に大きな外力が加わることがなく、接続部分の信頼性を確保できる。
【０００５】
【特許文献１】２００３−２４９７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、キャンパッケージの光デバイスでは、発光素子や受光素子と接続される端子が、ステムに設けられている貫通孔を挿通した状態で樹脂やガラス等の封止材で固定される。
【０００７】
ここで、樹脂やガラスは比誘電率が高いことから、貫通孔の位置で封止材により固定された端子部分は、電気的には容量性となりインピーダンスが低下してしまう。このようにインピーダンスが低下してしまうと、キャンパッケージに内蔵されているアセンブリ基板や、キャンパッケージの光デバイスに接続されるフレキシブル基板、およびフレキシブル基板と接続される他の回路基板で、伝送線路のインピーダンスや回路の入力インピーダンスおよび出力インピーダンスを所望のインピーダンスに設定しても、貫通孔の位置でインピーダンスの不整合を生じ、反射が大きくなってしまい伝送特性が悪化してしまう。
【０００８】
また、チップコンデンサやチップインダクタ等を用いることで一定の周波数帯だけ整合をとることは可能である。しかし、例えば高速シリアル伝送において用いる信号変調方式によっては、周波数成分が広い周波数帯に分布するため、整合をとった周波数帯では反射を少なくできても、他の周波数帯では反射を小さくすることができない。
【０００９】
そこで、この発明では、インピーダンスの不整合を少なくして、良好な伝送特性を得ることができる光デバイスとその製造方法および光通信装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る光デバイスとその製造方法および光通信装置では、貫通孔が設けられたステムと、貫通孔に挿通される端子と、端子と接続される発光素子および／または受光素子が設けられたアセンブリ基板とを有し、アセンブリ基板はステムに固着し、端子は、ステムと接することなく中空状態の貫通孔を挿通した状態として、一方の端部をアセンブリ基板に固着したものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、アセンブリ基板がステムに固着されて、端子は、ステムと接することなく中空状態の貫通孔を挿通させて、一方の端部がアセンブリ基板に固着される。このため、ステムの貫通孔に封止材を充填しなくとも端子が固定されるので、封止材を充填することにより固定した端子部分が容量性となってインピーダンスが大きく変動してしまうことを防止することができるので、良好な伝送特性を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図を参照しながら、この発明の実施の一形態について説明する。図１は、光通信装置の概略構成を示す平面図である。光通信装置１０は、例えばＴＯＳＡ(Transmitter Optical Sub-Assembly)と呼ばれている送信用光サブアセンブリ２０や、ＲＯＳＡ(Receiver Optical Sub-Assembly)と呼ばれている受信用光サブアセンブリ３０、送信用光サブアセンブリ２０と受信用光サブアセンブリ３０の動作制御回路や送受信する信号の処理を行うトランスミッタ回路やレシーバ回路および後述するコネクタ端子部に接続された機器と接続するためのインタフェース回路等が設けられた送受信処理基板４０等を１つの筐体に格納して構成する。
送信用光サブアセンブリ２０と送受信処理基板４０は、接続基板すなわち可撓性を有するフレキシブル基板２９で接続する。同様に、受信用光サブアセンブリ３０と送受信処理基板４０は、フレキシブル基板３９で接続する。フレキシブル基板２９，３９は、送受信処理基板４０から送信用光サブアセンブリ２０に供給する信号や、受信用光サブアセンブリ３０から送受信処理基板４０に供給する信号が高い周波数であっても損失が少なくなるように、所定のインピーダンス特性に調整された例えばマイクロストリップライン構造の伝送線路とする。
【００１３】
送受信処理基板４０は、コネクタ端子部４１を有しており、このコネクタ端子部４１を、他の装置等に設けられたコネクタに装着することで、光通信装置１０を他の装置等と電気的に接続することができる。なお、図１では、送受信処理基板４０の回路素子とフレキシブル基板２９，３９を接続する接続パターンや回路素子とコネクタ端子部４１を接続する接続パターン等を省略して図示している。
【００１４】
図２は、送信用光サブアセンブリ２０の概略構成を説明するための図であり、図２Ａは、送信用光サブアセンブリ２０の正面図、図２Ｂは、図２ＡにおけるＩ−Ｉ'位置の断面概略図である。
【００１５】
送信用光サブアセンブリ２０は、ホルダ２１と、ホルダ２１に収納されたキャンパッケージの送信用光デバイス２２で構成する。なお、図２Ｂでは、ホルダ２１のみ断面を示している。
【００１６】
ホルダ２１は、送信用光デバイス２２を取り付けるための凹部２１１を有しており、凹部２１１の中央には、光ファイバが挿入される光通過孔２１２が形成されている。
【００１７】
送信用光デバイス２２は、キャップ２２１を円盤状のステム２２２に封着した構成とされている。キャップ２２１は、レーザ光を外部に出射するための窓あるいはレンズ２２１aを有している。このレンズ２２１aは、送信用光デバイス２２の内部に設けられている面発光レーザ素子から出射されたレーザ光を光ファイバのコアに集光させる。なお、送信用光デバイス２２の内部構成については後述する。
【００１８】
送信用光デバイス２２は、レンズ２２１aを介して出射されるレーザ光が、ホルダ２１の光通過孔２１２に挿入された光ファイバのコアに、効率よく入射されるよう位置決めしてホルダ２１に固定する。このようにホルダ２１と送信用光デバイス２２を固定することで、ホルダ２１に光ファイバを挿入するだけで、送信用光デバイス２２から出射されたレーザ光が効率よく光ファイバのコアに入射されるように、光ファイバをホルダ２１によって位置決めすることができる。
【００１９】
受信用光サブアセンブリ３０も、送信用光サブアセンブリ２０と同様に、ホルダにパッケージの受信用光デバイスを固定して構成されており、ホルダに光ファイバを挿入するだけで、光ファイバから出射されたレーザ光が、効率よく受信用光デバイス３２に入射されるように光ファイバがホルダによって位置決めされる。
【００２０】
図３は、送信用光デバイス２２の内部を示す斜視図である。また、図４Ａは送信用光デバイス２２の内部を示す正面図、図４Ｂは図４ＡのＩＩ−ＩＩ'位置の断面概略図である。
【００２１】
円盤状のステム２２２には、端子２３１a〜２３１dを挿通するための貫通孔２２３a〜２２３dを設ける。ステム２２２の上面には、アセンブリ基板２４１を固着する。このアセンブリ基板２４１には、レーザ光を出射する面発光レーザ素子２４２、レーザ光の出射レベルをモニターするための受光素子２４３を設けておく。更に、円盤状のステム２２２には、面発光レーザ素子２４２や受光素子２４３を端子と接続するための接続パターンを形成しておく。
【００２２】
接続パターンは、面発光レーザ素子２４２のアノードが接続される接続パターン２４４a、面発光レーザ素子２４２のカソード側が載置される接続パターン２４４c、端子２３１aと接続される接続パターン２４４b、端子２３１bと接続される接続パターン２４４d、受光素子２４３のカソード側が載置されて端子２３１dと接続される接続パターン２４４e、受光素子２４３のアノードと端子２３１cが接続される接続パターン２４４fで構成し、各接続パターンはマイクロストリップライン構成とする。
【００２３】
面発光レーザ素子２４２のアノードと接続パターン２４４aは、ボンディングワイヤで接続する。接続パターン２４４aには、抵抗器２４５aを介して接続パターン２４４bを接続する。接続パターン２４４bは、ボンディングワイヤを用いることなく端子２３１aと接続できるように構成する。例えば、貫通孔２２３aに対して端子２３１aを同軸の位置としたとき、端子２３１aがアセンブリ基板２４１の側部に嵌合されるように凹部を設け、凹部の内面に接続パターン２４４bと接続された導体層を形成する。ここで、銀ペースト等の導電性接着剤を用いて、凹部に端子２３１aを固着すれば、ボンディングワイヤを用いることなく端子２２３aと接続パターン２４４bを電気的に接続できる。
【００２４】
面発光レーザ素子２４２のカソード側が載置される接続パターン２４４cには、抵抗器２４５bを介して接続パターン２４４dを接続する。また、接続パターン２４４dと端子２３１bも、上述のようにボンディングワイヤを用いることなく接続する。なお、抵抗器２４５a，２４５bは、面発光レーザ素子２４２をパルス駆動する際の振幅制限等を行うためのものである。
【００２５】
受光素子２４３のカソード側が載置される接続パターン２４４eは端子２３１dと接続する。受光素子２４３のアノードと接続パターン２４４fはボンディングワイヤで接続し、接続パターン２４４fと端子２３１cを接続する。
【００２６】
ステム２２２のアセンブリ基板２４１が固着された面とは逆側の面から突出した端子には、フレキシブル基板２９を接続する。更に、フレキシブル基板２９とステム２２２を、固定部材２５０例えば樹脂系の接着剤やモールド部材等で固定する。
【００２７】
このように、貫通孔は中空状態ままとして、アセンブリ基板２４１とフレキシブル基板２９で端子を固定する。この場合、ステム２２２の貫通孔に例えばガラス材質のような比誘電率の高い封止材を充填する従来のキャンパッケージのように、貫通孔の部分の伝送線路が容量性となってしまうことがない。従って、図５に示すように、貫通孔２２３の部分におけるインピーダンスの変化量を少なくできるので、インピーダンスの不整合が小さく良好な伝送特性を得ることができる。なお、図５において、破線は貫通孔２２３に封止材を充填して端子を固定した場合のインピーダンス変化を示している。
【００２８】
また、ステム２２２の貫通孔の内部は中空状態で、貫通孔と端子は同軸構造となっているため、バラツキによるインピーダンスの変動を小さくできる。更に、貫通孔の内部は中空状態で、貫通孔と端子は同軸構造であることから、ガラス材質のような封止材を充填した場合のようにインピーダンスが低下してしまうことがなく、インピーダンスを高く設定でき、かつ高い周波数に対応できる。
【００２９】
また、端子をアセンブリ基板に直接接続しているため、ボンディングワイヤが不要となり、ボンディングワイヤによる損失やインピーダンス変動を防止することができる。
【００３０】
次に、図６を用いて、送信用光デバイス製造方法を説明する。図６Ａに示すように、台座７０には、ステム２２２に設けた貫通孔２２３a〜２２３dの中心と対応する位置に保持穴７１a〜７１dを設けて、この保持穴７１a〜７１dに端子２３１a〜２３１dを挿入して保持させる。台座７０の表面にはレジスト８１を設け、レジスト８１上には、端子２３１a〜２３１dのそれぞれの周囲に半田８１a〜８１dを塗布する。
【００３１】
その後、図６Ｂに示すように、フレキシブル基板２９の端子接続パターン（図示せず）が形成された面を台座７０側に向けて、端子接続パターンに設けられている端子挿通孔２９a〜２９dに端子２３１a〜２３１dを挿通させて、フレキシブル基板２９を台座７０上に載置する。更に、半田８１a〜８１dが塗布された部分を加熱して、端子２３１a〜２３１dとフレキシブル基板２９の端子接続パターンを接続する。
【００３２】
次に、図６Ｃに示すように、ステム２２２の貫通孔２２３a〜２２３dを端子２３１a〜２３１dが挿通するようにして、ステム２２２をフレキシブル基板２９上に載置する。
【００３３】
ステム２２２の上面（フレキシブル基板側の面とは逆側の面）には、図６Ｄに示すように、面発光レーザ素子２４２や受光素子２４３が設けられているアセンブリ基板２４１を、接着剤等を用いて固着する。また、銀ペースト等の導電性接着剤を用いてアセンブリ基板２４１に端子２３１a〜２３１dを固着して、端子２３１a〜２３１dとアセンブリ基板２４１に形成されている接続パターンを電気的に接続する。
【００３４】
その後、図６Ｅに示すように、固定治具９０でステム２２２を固定して台座７０を取り外し、フレキシブル基板２９側から突出している端子部分を切断する。また、この状態では、フレキシブル基板２９とステム２２２が固定されていないので、フレキシブル基板２９に力が加わると端子２３１a〜２３１dが変形してステム２２２と接触してしまうおそれがある。このため、図６Ｆに示すように、樹脂等の固定部材２５０を用いてフレキシブル基板２９とステム２２２を固定する。また、貫通孔２２３a〜２２３dを完全に閉塞するように、固定部材２５０を用いてフレキシブル基板２９とステム２２２を固定すれば、その後、ステム２２２にキャップ２２１が封着されたとき、送信用光デバイスの内部を密閉することができる。
【００３５】
なお、上述の形態では、送信用光デバイスについて説明したが、面発光レーザ素子２４２に替えて受光素子を用いることで受信用光デバイスを構成する場合も（レーザ光の出射レベルをモニターするための受光素子２４３は不要となる）、送信用光デバイスと同様に、貫通孔の内部を中空状態とし、貫通孔と端子は同軸構造とし、端子の一方の端部はアセンブリ基板２４１と直接接続し、他方の端部はフレキシブル基板３９と接続する。このようにすれば、貫通孔の位置におけるインピーダンスの不整合が少なくなり、受信用光デバイスにおいても良好な伝送特性を得ることができる。
【００３６】
更に、上述の送信用光デバイスおけるアセンブリ基板２４１の部品配置や端子の数は例示的なものであり、限定的なものでないことは勿論である。
【実施例】
【００３７】
貫通孔２２３a〜２２３dに封止材として比誘電率εr＝６のガラス材質を設けた場合、反射特性は、図７の破線で示すように、例えば周波数が１０ＧＨｚで−８．８ｄＢとなった。ここで、貫通孔の内部を中空状態として、貫通孔と端子を同軸構造として、端子とアセンブリ基板を固着すると、反射特性は、図７の実線で示すように、破線の特性に比べて大幅に反射を低減することができる。例えば、周波数が１０ＧＨｚであるときは−３５ｄＢとなり、約２６ｄＢ改善することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】光通信装置の構成を示す斜視図である。
【図２】送信用光サブアセンブリの構成を示す図である。
【図３】送信用光デバイスの内部を示す斜視図である。
【図４】送信用光デバイスの内部を示す図である。
【図５】伝送線路のインピーダンス変化を説明するための図である。
【図６】送信用光デバイス製造方法を説明するための図である。
【図７】反射特性を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０・・・光通信装置、２０・・・送信用光サブアセンブリ、２１・・・ホルダ、２２・・・送信用光デバイス、２９，３９・・・フレキシブル基板、２９a〜２９d・・・端子挿通孔、３０・・・受信用光サブアセンブリ、４０・・・送受信処理基板、４１・・・コネクタ端子部、７０・・・台座、７１a〜７１d・・・保持穴、８１・・・レジスト、８１a〜８１d・・・半田、９０・・・固定治具、２１１・・・凹部、２１２・・・光通過孔、２２１・・・キャップ、２２１a・・・レンズ、２２２・・・ステム、２２３，２２３a〜２２３d・・・貫通孔、２３１a〜２３１d・・・端子、２４１・・・アセンブリ基板、２４２・・・面発光レーザ素子、２４３・・・受光素子、２２４a〜２２４f・・・接続パターン、２５０・・・固定部材
【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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