(57)【要約】      （修正有）【課題】位置合わせ精度の厳しい光部品と受発光素子の光軸を、容易に合わせられる実装ピン付光導波路基板とその実装方法を提供する。【解決手段】光ファイバから伝送されてきた光信号を内蔵レンズを通して受光素子へ送る、若しくは発光素子より受けた光信号を内蔵レンズ２−１を通して光ファイバへ送る光導波路基板２において、光導波路基板は有底の実装ピン装入穴と蓋１の位置決め、固定を行う為の固定ピン１−１を備えた蓋を有し、光導波路基板は、実装ピン挿入穴、固定ピン挿入穴を有し、実装ピン３を挿入した蓋を光導波路基板の固定ピン挿入穴を介して固定ピンで位置合わせ、カシメ１−２で固定し内蔵レンズと実装ピンの位置の相関が確保される構造とした実装ピン付光導波路基板。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバから伝送されてきた光信号を内蔵レンズを通して受光素子へ送る、若しくは発光素子より受けた光信号を内蔵レンズを通して光ファイバへ送る光導波路基板において、光導波路基板は有底の実装ピン装入穴と蓋の位置決め、固定を行う為の固定ピンを備えた蓋を有し、前記光導波路基板は、実装ピン挿入穴、固定ピン挿入穴を有し、実装ピンを挿入した蓋を光導波路基板の固定ピン挿入穴を介して前記固定ピンで位置合わせ、カシメで固定し前記内蔵レンズと前記実装ピンの位置の相関が確保される構造とした実装ピン付光導波路基板。
【請求項２】
請求項１に記載の実装ピン付光導波路基板に用いる前記蓋の前記実装ピン挿入穴の深さを変更することで、前記内蔵レンズと前記受発光素子の垂直方向距離を調整する実装ピン付光導波路基板。
【請求項３】
請求項１に記載の光導波路基板の実装ピン挿入穴、固定ピン挿入穴及び内蔵レンズに用いる穴が連続して形成された請求項１又は請求項２に記載の実装ピン付光導波路基板。
【請求項４】
はんだを施した電気配線基板の実装ピン付光導波路基板搭載用パターンに請求項１〜３のいずれか一項に記載の実装ピン付光導波路基を搭載し、リフローによりはんだを溶融し、同時にセルフアライメントにより前記電気配線基板の受発光素子との適切な位置関係を確保する実装ピン付光導波路基板の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内蔵レンズを有し受発光素子と垂直・水平方向の位置合わせが出来る実装ピン付光導波路基板とその実装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内蔵レンズを有する光部品は成型にて製作されているものが多く、電気配線基板へのレンズの実装は、電気配線基板に搭載した受発光素子とレンズの光軸を位置合わせし、接着剤等で固定している。この方法は、受発光素子との位置合わせ方法・電気配線基板との固定方法が難しく、かつ精度要求が厳しく工程に時間がかかる事から、簡単に搭載出来る構造への要求が高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−５７９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、内蔵レンズを有し受発光素子と垂直・水平方向の位置合わせが容易に出来る実装ピン付光導波路基板とその実装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、高精度の実装ピンの採用、前記光導波路基板への前記蓋固定ピン挿入穴、前記実装ピン挿入穴を前記内蔵レンズに用いる穴と同時に加工することによる位置精度の確保、高精度な型を用いての樹脂成型によるプラスチック製の蓋の精度を確保することで、実装ピンと内蔵レンズとの高い位置精度を確保出来る見通しを得た。また、前記電気配線基板にはんだ実装を行う事により、セルフアライメントによる前記受発光素子と適切な位置を保つことが出来る見通しを得た。本発明は、かかる知見にもとづいて完成したものである。すなわち、本発明は、次のものに関する。
（１）  光ファイバから伝送されてきた光信号を内蔵レンズを通して受光素子へ送る、若しくは発光素子より受けた光信号を内蔵レンズを通して光ファイバへ送る光導波路基板において、光導波路基板は有底の実装ピン装入穴と蓋の位置決め、固定を行う為の固定ピンを備えた蓋を有し、前記光導波路基板は、実装ピン挿入穴、固定ピン挿入穴を有し、実装ピンを挿入した蓋を光導波路基板の固定ピン挿入穴を介して前記固定ピンで位置合わせ、カシメで固定し前記内蔵レンズと前記実装ピンの位置の相関が確保される構造とした実装ピン付光導波路基板。
前記実装ピンは、ピン径より僅かに小さく加工したピン挿入穴を設けた蓋にピン先がピン挿入穴の底面に到達する迄挿入する。実装ピンを挿入した蓋は前記光導波路基板の内蔵レンズの裏面側より、前記固定ピンを前記光導波路基板の固定ピン挿入穴に、実装ピンは実装ピン挿入穴に挿入し、更に固定ピンは前記光導波路基板の前記内蔵レンズ側よりカシメで固定する構造となっている。
（２）  上記（１）に記載の実装ピン付光導波路基板に用いる前記蓋の前記実装ピン挿入穴の深さを変更することで、前記内蔵レンズと前記受発光素子の垂直方向距離を調整する実装ピン付光導波路基板。
（３）  上記（１）に記載の光導波路基板の実装ピン挿入穴、固定ピン挿入穴及び内蔵レンズに用いる穴が連続して形成された上記（１）又は（２）に記載の実装ピン付光導波路基板。
前記光導波路基板の前記内蔵レンズは、前記光導波路基板のベース材料である例えばポリイミド基板にＵＶ−ＹＡＧレーザで穴を空けて形成する。
（４）  はんだを施した電気配線基板の実装ピン付光導波路基板搭載用パターンに上記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の実装ピン付光導波路基を搭載し、リフローによりはんだを溶融し、同時にセルフアライメントにより前記電気配線基板の受発光素子との適切な位置関係を確保する実装ピン付光導波路基板の実装方法。
前記蓋は、樹脂にて成型して製作する。前記蓋は必要な前記実装ピン挿入穴長に応じて成形型を用意する事により、バリエーションを持つ事が出来、前記実装ピン付光導波路基板と受発光素子との必要距離に応じて選択出来る構造となる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の実装ピン付光導波路基板は、最適な前記蓋の選択、電気配線基板への搭載にはんだを用いることで、容易に前記電気配線基板に搭載されている受発光素子に対し、垂直方向、水平方向に対して適切な位置精度を確保出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実装ピン付光導波路基板の一例を示す上面図、側面図である。
【図２】本発明の実装ピン付光導波路基板に用いる蓋の一例を示す上面図、側面図である。
【図３】本発明の実装ピン付光導波路基板に用いる光導波路基板の一例を示す上面図、側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実装ピン付光導波路基板の構造の一実施形態を説明する。図１に示す本実施の形態の実装ピン付光導波路基板は、光ファイバから伝送されてきた光信号を内蔵レンズを通して受光素子へ送る、若しくは発光素子より受けた光信号を内蔵レンズを通して光ファイバへ送る光導波路基板において、受発光素子と図１の内蔵レンズ２−１との距離を適切に保つ為に数本の実装ピン３を設置し、有底のピン挿入穴を設けた蓋１にて固定した実装ピン付光導波路基板である。図３に示す光導波路基板は、実装ピン挿入穴２−２、前記蓋の位置決め、固定を行う為の固定ピン挿入穴２−３を有し、図２に示す蓋は、実装ピン挿入穴１−３に実装ピン３を挿入し、固定ピン１−１で位置合わせ、カシメ１−２で固定する事により前記内蔵レンズ２−１と前記実装ピン３の位置の相関が確保される。
【０００９】
図１に示す実装ピン付光導波路基板の前記受発光素子を搭載した電気配線基板への実装は、はんだを施した前記電気配線基板の前記実装ピン付光導波路基板搭載用パターンに図１の実装ピン付光導波路基の実装ピン３を載せリフローによりはんだを溶融させる事により接続すると同時に、はんだのセルフアライメントにより実装ピン３が前記実装ピン付光導波路基板搭載用パターンの中央に配置され前記受発光素子との適切な位置関係を確保する事が出来る。
【００１０】
実装ピン付光導波路基板に用いる  蓋の実装ピン挿入穴１−３の深さを変更する事で、必要に応じた内蔵レンズ２−１と前記受発光素子の垂直方向距離を適切に保つことが出来る。
【００１１】
以下、本実施の形態の実装ピン付光導波路基板で用いる語句について説明する。
（光導波路基板）
光導波路基板は、光信号の受送が可能な基板である。光ファイバ等から送られた光信号を受光素子に送る、若しくは発光素子から送られた光信号を光ファイバに送る機能を有する基板である。
【００１２】
（実装ピン）
実装ピンは、金属を用い製作され、光導波路基板と受発光素子の搭載された電気配線基板とを接続し、かつ前記受発光素子と位置合わせを行う為のピンである。
【００１３】
（蓋）
蓋は、非貫通の実装ピンの挿入穴を有し、かつ光導波路基板との位置合わせ、固定が出来る固定ピンを有する光導波路基板の上面に設置する為のカバーである。
【００１４】
（内蔵レンズ）
内蔵レンズは、光導波路基板の受発光素子との信号伝搬部に光の集光を目的に光導波路基板に形成されているレンズである。
【００１５】
（固定ピン）
固定ピンは、蓋に直接設けられている光導波路基板との固定・位置合わせを目的に蓋に直接設けられたピンである。
【００１６】
（カシメ）
カシメは、光導波路基板に挿入された固定ピンを光導波路基板に対し動かないようにする為に固定させる治具である。カシメは、蓋の固定ピンが樹脂製の場合、熱可塑性樹脂を溶融させて固定したり、接着剤で固定することもできる。実施例で示すように固定ピンに嵌合させる樹脂製のカシメを成型し、これを用いて嵌合させ固定してもよい。
【００１７】
（受発光素子）
受発光素子は、光の受光素子、発光素子である。受光素子は光を受け電気に変換する素子で、発光素子は電気信号を受け光に変換する素子である。
【００１８】
（はんだ）
はんだは、はんだ付けに利用されている合金である。現在は鉛フリーはんだを使用する事が主流で錫を主成分としＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＺｎＢｉ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇＩｎＢｉ、ＡｎＺｎＡｌ等の種類がある。
【００１９】
（電気配線基板）
電気配線基板は、樹脂基材の上に銅を用いて回路、部品搭載パッドを形成し、端子、部品搭載部にはＮｉ，Ａｕめっき等を施し、他の部分は絶縁層にて回路を保護した電子部品である。
【００２０】
（セルフアライメント）
セルフアライメントは、はんだを加熱した際にはんだの表面張力、搭載部品の自重により搭載した部品が搭載用パターンに対し適切な位置になるように自動的に動く現象である。
【００２１】
（ピン付光導波路基板搭載用パターン）
ピン付光導波路基板搭載用パターンは、電気配線基板に設けられた、実装ピン付光導波路基板の実装ピンを搭載する為のパターンである。
【００２２】
（光部品）
光部品は、光学系の部品の総称である。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されない。
【００２４】
（実装ピン付光導波路基板の製作）
［光導波路基板の作製］
光導波路基板はベース基材に厚さ２５μｍの高耐熱フィルム（ポリイミドフィルム）を用い、ＵＶ−ＹＡＧレーザにて内蔵レンズ用穴、実装ピン挿入穴、固定ピン挿入穴の加工を行う。これらを同時（連続して、一連に）に加工する事により±１０μ以下の位置精度を確保出来た。前記のレーザ加工を施した高耐熱フィルムに光導波路のクラッド層、コア層、カバー層を形成し、内蔵レンズ、及び実装ピン、固定ピンの挿入穴を有する光導波路基板を作製した。
【００２５】
［蓋、カシメの作製］
蓋、カシメは、熱可塑性樹脂を用い射出成形にて作製した。高精度な金型を用いる事により±１０μｍ以下の寸法精度で作製した。蓋の実装ピン挿入穴部は、成型金型のピンを変える事により挿入長を変更出来る金型とした。
【００２６】
［実装ピン付光導波路基板の組立］
成型した蓋に金属製の実装ピンを圧入し、光導波路基板の固定ピン挿入穴に固定ピンを挿入し反対側よりカシメることにより、光導波路基板と実装ピンを挿入した蓋を固定した。内蔵レンズと実装ピンの位置を測定したところ設計値に対し±１５μｍ以内を確保していた。
【００２７】
［電気配線基板への搭載］
電気配線基板にメタルマスクを用いて受光素子搭載パターンと実装ピン付光導波路基板搭載パターンにＳｎ−Ｂｉ系はんだペーストを印刷した。その上に受光素子と実装ピン付光導波路基板を搭載しリフローを施し、電気配線基板への受光素子、実装ピン付光導波路基板の固定を行った。その状態で受光素子の受光部と実装ピン付光導波路基板の内蔵レンズの位置関係の測定を行ったところ、水平方向に対しては受光部中心と内蔵レンズ中心の位置ずれは±２０μｍを確保できており、垂直方向は設計値クリアランスが１００μｍ±５０μｍに対し７０μｍと設計値を満足していた。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上説明したように、本発明の実装ピン付光導波路基板は、実施例に示すようにリフロー等の工程で容易に電気配線基板に接続出来、受発光素子との高い位置精度を確保出来ることから光部品の実装に非常に有効であり、極めて実用性が高い。
【符号の説明】
【００２９】
１    ：蓋
１−１：固定ピン
１−２：カシメ
１−３：実装ピン装入穴
２    ：光導波路基板
２−１：内蔵レンズ
２−２：実装ピン挿入穴
２−３：固定ピン挿入穴
３    ：実装ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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