(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を出力する光信号に変換する発光素子、及び、光ファイバから入力した光信号を受けて電流に変換する受光素子を有し、前記出力する光信号と前記入力した光信号とを導く平面光回路と、
前記平面光回路と電気的に接続するグランドパット、前記発光素子へ入力する電流を入力する第一ランドパット、及び、前記受光素子から出力された電流を出力する第二ランドパットを有し、前記平面光回路と電気的に結合するパッケージと、を備え、
前記グランドパッドは、前記パッケージの外側上面に設けられる、光送受信サブアセンブリ。
【請求項２】
前記グランドパットは、前記一つのランドパットより大きいことを特徴とする請求項１記載の光送受信モジュール。
【請求項３】
前記請求項１または２記載の光送受信アセンブリと、
前記光送受信サブアセンブリと電気的に結合し、電流を処理する電子回路を実装するプリント基板と、
前記光送受信アセンブリと前記プリント基板とを搭載するベースと、
前記光送受信アセンブリと前記プリント基板とを覆うカバー部と、を備える光送受信モジュール。
【請求項４】
前記グランドパットは、前記プリント基板と対向していることを特徴とする請求項３記載の光送受信モジュール。
【請求項５】
前記プリント基板は、前記光送受信サブアセンブリを装着した面が底面に対して垂直になるように前記ベースに搭載されることを特徴とする請求項３または４記載の光送受信モジュール。
【請求項６】
前記光送受信アセンブリ及び前記プリント基板をベースに搭載した組み合わせを、複数配置し、
前記カバー部は、前記複数の組み合わせをまとめて覆うことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の光送受信モジュール。
【請求項７】
前記光送受信アセンブリは、前記電子回路と同一工程でプリント基板に実装できることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載の光送受信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送受信モジュールの小型化に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信の適用領域は基幹系から加入者系の光化へ急速に移行しつつある。光加入者システムに使用される光送受信モジュールの小型化、経済化を図るため、導波路等を使用して送信機能と受信機能を一体化した光送受信モジュールの適用が主流となりつつある。これに関連して、光送受信サブアセンブリを搭載した光送受信モジュールが開発されている。例えば、特許文献１には、波長分割多重方式の光送受信モジュールが開示されている。また、特許文献２には、単芯双方向性の光伝送系の２重化をより簡易に実現する光送受信モジュールが開示されている。
【０００３】
図５にリードを実装した光送受信サブアセンブリ９０の一例を示している。光送受信サブアセンブリ９０は、セラミックパッケージ９１に平面光回路（平面光導波路型光回路）９２、トランスインピーダンスアンプＩＣ（Integrated Circuit）２２が搭載され、光ファイバ９５がフランジ９６で固定されている。また、セラミックパッケージ９１には、リード（端子）９３が実装され、平面光回路９２と外部との電流を入出力する。光送受信サブアセンブリ９０は、リード９３をプリント基板（プリント配線板）に半田付けすることによって、プリント基板と電気的に結合する。なお、図５では、説明のため、平面光回路９２等が実装されている様子が見えるように示している。
【特許文献１】特開平１１−６８７０５号公報
【特許文献２】特開２００７−２８５３９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、光送受信サブアセンブリは、リードを介してプリント基板へ手付け実装されているため、リードをプリント基板へ半田付けする領域を要していた。また、光送受信モジュールは、エムエスエー（Multi Source Agreement：ＭＳＡ）により光送受信モジュールの大きさが規定されている。エムエスエーは、製品のパッケージサイズ、ピン配置、およびスペックなどを複数のベンダー間で共通化することで、製品の安定化した供給体制を確立する手法である。このため、通信装置内に組み込まれる光送受信モジュールの数が、一つの光送受信モジュールの大きさによって制限され、チャンネル数を増加することが困難であった。
【０００５】
また、加入者系の光化の増大により、光通信装置の小型化が望まれている。従って、光送受信モジュールの小型化、高密度実装化が必要である。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、光送受信モジュールの小型化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る一態様は、電流を出力する光信号に変換する発光素子、及び、光ファイバから入力した光信号を受けて電流に変換する受光素子を有し、前記出力する光信号と前記入力した光信号とを導く平面光回路と、グランドパット、前記発光素子へ入力する電流を入力する第一ランドパット、及び、前記受光素子から出力された電流を出力する第二ランドパットを有し、前記平面光回路と電気的に結合するパッケージと、を備える。
【０００８】
また、本発明に係る光送受信モジュールの一態様は、上記記載の光送受信アセンブリと、前記光送受信サブアセンブリと電気的に結合し、電流を処理する電子回路を搭載するプリント基板と、前記光送受信アセンブリと前記プリント基板とを搭載するベースと、前記光送受信アセンブリと前記プリント基板とを覆うカバー部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光送受信モジュールの小型化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。
以下に説明する実施形態では、光送受信サブアセンブリをリードレス化する一態様を説明する。これにより、プリント基板を小型化し、光送受信サブアセンブリをプリント基板へ実装する際に必要な面積を縮小する。以下に、本発明の実施例の一態様の構成について説明する。
【００１１】
（実施例１）
図１は平面光回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ、以下、適宜「ＰＬＣ」という）を搭載した光送受信サブアセンブリの一例を示している。光送受信サブアセンブリ（Bi-Directional Optical Sub-Assembly：ＢＯＳＡ、以下、適宜「ＢＯＳＡ」という）１は、ＰＬＣ素子１０、セラミックパッケージ（パッケージ）２１、及びフランジ３１とを備える。また、ＰＬＣ素子１０は、基板１１上に堆積された石英膜１２に、略Ｖ字状に折り返して形成された導波路１３を備える。さらに、導波路１３の一端の先には、ファイバ実装固定用Ｖ溝（Ｖ溝）１４が形成されており、ファイバ（光ファイバ）９が実装されている。
【００１２】
また、基板１１上には、導波路１３の他端の先に半導体レーザ素子１５、折り返し部のＰＬＣ素子１０の端面にＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）フィルタ１６が貼付されている。ＷＤＭフィルタ１６の後方に（対向する位置に）フォトダイオード素子１７が実装されている。半導体レーザ素子１５は、ＬＤ（Laser Diode）素子または発光素子ともいい、伝播する電気信号を変換した電流を受け、電流を光信号に変換する。変換された光信号はファイバ９を介して伝播路へ出力される。また、フォトダイオード素子１７は、ＰＤ（Photo Diode）素子または受光素子ともいい、ファイバ９から光信号を受けて、光信号を電流に変換する。変換された電流は、後工程において電気信号に変換されて処理される。
【００１３】
また、セラミックパッケージ２１には、トランスインピーダンスアンプＩＣ２２が実装されている。ＰＬＣ素子１０上のファイバ実装固定用Ｖ溝１４に沿うようにファイバ９、フランジ３１が実装され、ファイバ９の固定用としてファイバ押さえ３２が実装されている。
【００１４】
図２は、図１に示したＢＯＳＡをパッケージ化した状態の一例を示した図である。図２は、図１に示したＢＯＳＡ１をパッケージ化したものである。セラミックパッケージ２１の上面２３には、複数のランドパット２４−１〜２４−８と、グランドパット（ＧＮＤパット）２５が実装されている。本明細書では、単に、「ランドパット２４」と記したときは複数のランドパットのいずれか一つあるいは複数を示すものとする。図２では、一例として８個のランドパット２４を実装している場合を示しているが、これに限られるわけではない。また、複数のランドパット２４には、半導体レーザ素子１５へ入力される電流を外部から入力する第一ランドパットと、フォトダイオード素子１７から出力された電流を外部へ出力する第二ランドパットとを含む。ランドパット２４及びグランドパット２５と、ＰＬＣ素子１０とは、例えばボンディングワイヤー（Bonding Wire）によって電気的に接続される。
【００１５】
ＢＯＳＡ１において、セラミックパッケージ２１の大きさは、ＰＬＣ素子１０の大きさとランドパット２４の面積に基づいて決められる。セラミックパッケージ２１の大きさを縮小することによって、光送受信サブアセンブリの大きさを小さくすることができる。また、図２に示すＢＯＳＡ１のセラミックパッケージ２１は、図５に示すセラミックパッケージ９１に比べ小さくすることが可能である。これは、セラミックパッケージ９１では、周囲にリード９３を実装する領域が必要であり、ランドパット２４に比べ広い面積が好ましい。このため、セラミックパッケージ９１は、セラミックパッケージ２１より大きくなっている。また、リード９３を実装する面積を削減するため、リード９３を細くする技術も開発されているが、強度等との関係でリード９３を細くするには限界がある。従って、セラミックパッケージ９１のサイズを縮小することにも限界があるからである。
【００１６】
さらに、リードを用いる構造に比べ、リードレス化したＢＯＳＡ１のグランドパット２５からの放熱効果の向上が期待できる。具体的には、リードを用いる場合、放熱箇所は点となるが、リードレス化した場合、電気的に接続するランドパット２４、グランドパット２５は面であり、放熱面積が増す。グランドパット２５は、ＰＬＣ素子１０から発生する熱を外部に放出する役割を果たす。特に、ＢＯＳＡ１には、熱に弱い素子が搭載されるため、放熱効果の向上を図る必要がある。グランドパット２５の面積が大きくなるにつれ放熱量が多くなるため、面積が大きいほど放熱効果の向上が期待できる。例えば、少なくとも一つのランドパット２４より大きい面積を確保することが好ましい。
【００１７】
また、図２では、グランドパットは、セラミックパッケージ２１の中央に配置されているがこれに限られるわけではない。セラミックパッケージ２１の周囲に配置してもよい。グランドパット２５の配置はランドパット２４の配置とあわせて決定される。
【００１８】
図３は、図１、２に示したＢＯＳＡ１を搭載した光送受信モジュールの一例を示す図である。ＢＯＳＡ１、ピンヘッダ６、ポストアンプＩＣ８、及びチップ部品が、プリント基板２にリフロー表面実装されている。また、図３には示していないが、プリント基板２の裏面のＢＯＳＡ１に近い位置に、ＬＤドライバＩＣが実装されている。以降の説明では、ＢＯＳＡ１、ピンヘッダ６、ＬＤドライバＩＣ、ポストアンプＩＣ８、及びチップ部品等が搭載されたプリント基板を「光チャンネル」と呼ぶ。
光送受信モジュール５０は、光チャンネル４０、カバー３、４、及びベース（筐体）５を備える。図３では、左側に、光チャンネル４０、カバー３、４及びベース５それぞれを展開した状態で示し、右側に、光送受信モジュール５０として組み立てた状態を示している。
【００１９】
カバー３、４及びベース５の大きさは、光チャンネル４０を保護するのに十分な強度を維持できる範囲で小さくする。これにより、光送受信モジュール５０の小型化が図れる。
【００２０】
また、光チャンネル４０は、立てた状態でベース５に圧入されることで光学基準を保ち、カバー３とカバー４を上下から挟み込むことで光送受信モジュール５０を構成している。また、光チャンネル４０を縦置きにすることで横方向（幅方向、底面積）を省スペース化している。言い換えれば、ＢＯＳＡ１を装着したプリント基板２の面が底面に対して垂直になりように光チャンネル４０を設置する。これにより、横幅を削減することができる。これは、光送受信モジュール５０を設置する場合、横幅の長さが短いほうが望ましいからであり、複数の光送受信モジュール５０を配置する場合には、特に幅が小さくなることが要望されている。また、本実施例では、ＢＯＳＡ１をリードレス化によって小型化していることより、プリント基板の大きさを縮小できる。このため、縦方向の省スペース化も可能としている。
【００２１】
さらに、ＢＯＳＡ１は、リードレス化によってプリント基板２に実装される他の表面実装部品（例えば、ポストアンプＩＣ８）と同一工程（リフロー）で実装可能となる。これにより、ＢＯＳＡ１をプリント基板へ電気的に接続する製造工程に係る作業量を削減することができる。
【００２２】
次に、図１から図３を参照して本実施例の光送受信モジュールの動作を説明する。図３においてピンヘッダ６は電気信号を入力し、ＬＤドライバＩＣ７は、ピンヘッダ６が入力した電気信号を電流に変換する。変換された電流は、ランドパット２４（第一ランドパット）を介してセラミックパッケージ２１内を通って半導体レーザ素子１５へ入力される。半導体レーザ素子１５は、入力した電流を光に変換して信号光（光信号）を導波路１３へ出力する。出力された信号光は導波路１３に結合して導波路１３内を伝播する。伝播した信号光はＷＤＭフィルタ１６で全反射され導波路１３からファイバ９を通過して伝送路へ伝播していく。また、伝送路からの信号光は、ファイバ９を通過した後に導波路１３内を伝播し、ＷＤＭフィルタ１６を透過して信号受光用のフォトダイオード素子１７で受光される。フォトダイオード素子１７は、受光した信号光を電流に変換する。トランスインピーダンスアンプＩＣ２２は、変換された電流を増幅された電気信号に変換する。その電気信号はセラミックパッケージ２１内を通ってランドパット２４（第二ランドパット）を介してＢＯＳＡ１外へ出力される。ポストアンプＩＣ８は、ランドパット２４から出力された電気信号を更に増幅する。増幅された電気信号は、ピンヘッダ６を通して外部に出力される。
【００２３】
このように、本実施例によれば、ＰＬＣを使用した光送受信サブアセンブリをリードレス化することによって光チャンネルの小型化を可能にする。また、光チャンネルを縦置きにすることによって幅（横）方向を省スペース化し、光送受信モジュールの小型化を可能にしている。さらに、光送受信サブアセンブリをリードレス化することにより、光送受信サブアセンブリ及びその他ＩＣをプリント基板に一括リフロー表面実装することを可能にする。これにより、光送受信モジュールの組み立て性が改善される。さらに、光送受信サブアセンブリのグランドパットをプリント基板に向かい合わせて表面実装していることから、光送受信サブアセンブリで発生した熱がプリント基板に伝播し易くなり、光送受信サブアセンブリの放熱性も向上する。
【００２４】
（実施例２）
実施例２では、一つの光送受信モジュールに複数の光チャンネルを備える場合を説明する。従来の多チャンネルを有するアレイ光モジュールでは、ある任意の光チャンネルが故障した場合、その他の正常動作しているチャンネルまで犠牲にしなければならなかった。具体的には、個々の光チャンネルが独立してない場合、一つの光チャンネルの故障が発生すると、他に実装されている光チャンネルまで使用することができなくなっていた。例えば、一つのプリント基板に複数のＢＯＳＡが実装されている等、光チャンネルの構造が一体化している場合、あるいは一つのＬＤドライバＩＣが複数のＢＯＳＡを制御している等、複数の光チャンネル間で制御方法に関連がある場合等にこのような問題が発生していた。
【００２５】
そこで、本実施例では、様々なチャンネル数をもった光送受信モジュールの実現を可能にするとともに、それぞれ独立した光送受信モジュールを容易に連結及び取り外しを可能とする光送受信モジュールを提供する。これにより、ある任意の光チャンネルが故障した場合でも、その故障した光チャンネルのみ交換が可能とする。
【００２６】
図４は、４つの光チャンネルを連結し、４チャンネルの機能をもった光送受信モジュールの例である。光送受信モジュール５０ａは、４つの光チャンネル４０−１〜４０−４と、４つのベース５−１〜５−４及びカバー３ａ、４ａにより構成される。４つの光チャンネル４０−１〜４０−４それぞれはベース５−１〜５−４に圧入されている。カバー３ａ、４ａは、４つの光チャンネル４０−１〜４０−４を覆うことができる大きさになっている。また、複数の光チャンネル４０−１〜４０−４を搭載する場合、各光チャンネルを縦にして重ねることができる。具体的には、ＰＬＣ素子１０を実装したプリント基板の面が底面に対して垂直になるように光チャンネルを配置して、複数の光チャンネル４０−１〜４０−４を重ねる。光チャンネルを縦にして重ねることができるため、光送受信モジュール５０ａを配置するスペースを削減することができる。特に、ファイバ９が配列する横幅を削減することができる。
【００２７】
また、本実施例のＢＯＳＡ１は、リードレス化することにより、グランドパット２５からの放熱効果の向上が可能となる。これにより、複数の光チャンネル４０を並べて配置した場合にもグランドパット２５からの放熱により、ＢＯＳＡ１に搭載されている素子を熱による不具合の発生を抑制することが可能となる。さらに、本実施例では、光チャンネルとベースとの組み合わせがそれぞれ独立して動作する。このため、一つの光チャンネルが故障した場合でも、他の光チャンネルは正常に動作している。故障した光チャンネルを修理・交換することにより、４つの光チャンネルを機能させることができる。
【００２８】
なお、図４は、光チャンネルが４つの場合を示しているが、光チャンネルの数はこれに限定されることはない。光チャンネルとベースとの組み合わせを単位に複数の組み合わせを配置することにより、複数のチャンネルを実現できる。この場合、カバー部の大きさをチャンネル数に応じて製造すればよい。
【００２９】
以上説明したように、本発明に係る好適な実施形態によれば、ＰＬＣ素子を搭載した光送受信サブアセンブリをリードレス化することにより、光送受信サブアセンブリ自体を小型化できる。また、光送受信サブアセンブリをリードレス化することにより、光送受信サブアセンブリをプリント基板へリフロー表面実装によって接続することができる。その結果、プリント基板においてリード部分を半田付けする面積を削減することができるため、光送受信モジュールを小型化することができる。さらに、プリント基板を立てた状態でケースに収納することにより、底面の面積を削減することになり、小型化が実現できる。
【００３０】
さらに、光送受信モジュールは、小型化により複数の光送受信モジュールを搭載することを可能にする。従って、容易に任意のチャンネル数を組み合わせることが可能となる。このため、複数の光送受信モジュールの高密度実装化を実現する。
【００３１】
また、光送受信モジュールをリードレス化することにより、半田付けすることなくプリント基板への表面実装を可能にし、光送受信サブアセンブリをプリント基板へ実装する際の組み立て性を改善する。これにより、光送受信サブアセンブリの製造工程での効率化を図ることが期待できる。
【００３２】
なお、上記各実施例において、図１に示したＰＬＣ素子１０の構成は一例を示したものであり、これに限られるわけではない。光信号を送受信するＰＬＣ素子であればこれ以外の構成であってもかまわない。
また、本発明は上記に示す実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲において、上記実施形態の各要素を、当業者であれば容易に考えうる内容に変更、追加、変換することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】平面光回路を搭載した光送受信サブアセンブリの一例を示す図である。
【図２】図１に示したＢＯＳＡをパッケージ化した状態の一例を示した図である。
【図３】図１、２に示した光送受信サブアセンブリ１をプリント基板に表面実装した一例を示す図である。
【図４】４つの光チャンネルを連結し、４チャンネルの機能をもった光送受信モジュールの一例を示す図である。
【図５】リードを実装した光送受信サブアセンブリの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  光送受信サブアセンブリ（ＢＯＳＡ）、２  プリント基板、３、３ａ、４、４ａ  カバー、５、５−１〜５−４  ベース、６  ピンヘッダ、８  ポストアンプＩＣ、９  ファイバ、１０  ＰＬＣ素子、１１  基板、１２  石英膜、１３  導波路、１４  ファイバ実装固定用Ｖ溝、１５  半導体レーザ素子、１６  ＷＤＭフィルタ、１７  フォトダイオード素子、２１  セラミックパッケージ、２２  トランスインピーダンスアンプＩＣ、２３  上面、２４、２４−１〜２４−８  ランドパット、２５  グランドパット、３１  フランジ、３２  ファイバ押さえ、４０、４０−１〜４０−４  光チャンネル、５０、５０ａ  光送受信モジュール
【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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