JP2010204278A - 光伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本構成を採用しない場合と比べて、光伝送媒体と光部品との調芯を容易にすると共に光伝送媒体の厚み方向の高さを低くすることが可能な光伝送装置を提供する。
【解決手段】配線パターン２１を有するフレキシブル基板２０には、光ファイバ２ａ，２ｂを位置決め溝（第１の位置決め部）４１ａ，４１ｂに位置決めし、光ファイバ２ａ，２ｂと発光素子との調芯のために光部品５０を位置決めする突起４２（第２の位置決め部）を有するブロック４０、及び光半導体素子を有する光部品５０が実装されている。フレキシブル基板２０は、Ｂ−Ｂ線から折り曲げた後、ブロック４０の突起４２に対して光部品５０の基板５３を位置決めすると、光ファイバ２ａ，２ｂの各コアと第１及び第２の発光素子５１，５２の発光部５１０，５２０とが調芯される。調芯後、フレキシブル基板２０の折り曲げ部２４の接着剤塗布領域２５をブロック４０の側面４３に接着する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光伝送装置に関する。

光伝送装置は、１つの基体の同一面に光半導体素子及び駆動回路が実装されると共に、光ファイバが上記光半導体素子の受発光面に調芯されて光半導体素子の上部に配置されている。

このような光伝送装置として、例えば、上面に凹部を有したＶ溝基板上に光ファイバを実装し、更に、この光ファイバの端面に対向させて光半導体素子が搭載されたＬ字形ブロックを上記凹部の側面及び上面に介在させた光伝送装置（特許文献１参照）、及び光ファイバが実装された光コネクタと、光コネクタの下面に取り付けられると共に一部に発光素子が実装されたフレキシブル基板とを有し、このフレキシブル基板を発光素子の搭載部分から折り曲げて発光素子を光ファイバの端面に調芯させた光伝送装置（特許文献２参照）が提案されている。

特開平１０−８２９３０号公報 特開２００６−１４７８７８号公報

本発明の目的は、光伝送媒体と光部品との調芯を容易にすると共に光伝送媒体の厚み方向の高さを低くすることが可能な光伝送装置を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の光伝送装置を提供する。

［１］光半導体素子を有する光部品と、光伝送媒体を位置決めする第１の位置決め部、及び前記光伝送媒体と前記光半導体素子との調芯のために前記光部品を位置決めする第２の位置決め部を有するブロックと、Ｌ字形に折り曲げられた一方の領域に前記ブロックが実装され、前記光伝送媒体に前記光半導体素子が調芯されるようにして前記光部品及び電子回路部が他方の領域に実装され、前記電子回路部と前記光部品との間を接続する配線パターンを前記他方の領域から前記一方の領域に及ぶように布線されているフレキシブル基板と、を備えた光伝送装置。

［２］前記第２の位置決め部は、前記光部品の側面を位置決めする突起を有する前記［１］に記載の光伝送装置。

［３］前記第２の位置決め部は、前記光部品の一部が嵌入する凹部を有する前記［１］に記載の光伝送装置。

［４］前記フレキシブル基板は、前記Ｌ字形に折り曲げる位置に溝が設けられ、前記配線パターンは前記溝を横断するように布線されている前記［１］に記載の光伝送装置。

［５］前記フレキシブル基板は、前記Ｌ字形に折り曲げる位置に溝が設けられていると共に前記配線パターンが前記溝によって分断され、前記Ｌ字形に折り曲げられたときに前記溝が閉じることで前記配線パターンが導通している前記［１］に記載の光伝送装置。

［６］前記フレキシブル基板は、前記ブロックが実装された面と反対側の面がサブマウントに実装されている前記［１］に記載の光伝送装置。

請求項１に記載の発明によれば、光伝送媒体を実装するブロックに位置決め部を有しない場合と比べて、光伝送媒体と光部品との調芯を容易にすると共に光伝送媒体の厚み方向の高さを低くすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、光部品の発光部と光伝送媒体の光路との調芯を簡単に実施することができる。

請求項３に記載の発明によれば、光部品の発光部と光伝送媒体の光路との調芯を簡単に実施することができる。

請求項４に記載の発明によれば、フレキシブル基板を所望の位置から容易に折り曲げることができる。

請求項５に記載の発明によれば、折り曲げ位置の溝内に配線パターンを設けずに済むと共に、フレキシブル基板の製造が容易になる。

請求項６に記載の発明によれば、フレキシブル基板におけるブロック等の実装された領域がサブマウントによって補強できると共に、実装部品の剥がれ等を防止することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光伝送装置の正面図である。 図２は、図１の光伝送装置においてフレキシブル基板を折り曲げる前の状態を示す斜視図である。 図３は、図２の光伝送装置を組み立てた後の図２のＡ−Ａ線の断面図である。 図４は、ブロックに設けられた位置決め部の構成を示し、図４（ａ）は、本実施の形態を示す斜視図、図４（ｂ）は、変形例を示す斜視図である。 図５は、フレキシブル基板が折り曲げ前で、かつ、光ファイバが未実装の状態を示す光伝送装置の斜視図である。 図６は、本発明の第２の実施の形態に係る光伝送装置のフレキシブル基板を折り曲げる前の状態を示す斜視図である。 図７は、図６の光伝送装置を組み立てた後の図６のＤ−Ｄ線の断面図である。 図８は、本発明の第３の実施の形態に係る光伝送装置のフレキシブル基板を折り曲げる前の状態を示す斜視図である。 図９は、図８の光伝送装置を組み立てた後の図８のＥ−Ｅ線の断面図である。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光伝送装置の正面図である。この光伝送装置１は、サブマウント１０と、Ｌ字形に折り曲げた状態でサブマウント１０上に搭載された可撓性を有するフレキシブル基板２０と、フレキシブル基板２０に実装された電子回路部３０と、フレキシブル基板２０に実装されて光ファイバ（光伝送媒体）２ａ，２ｂの端部を固定するブロック４０と、光ファイバ２ａ，２ｂの端面に対向するフレキシブル基板２０の部分に実装された光部品５０とを備えて構成されている。なお、光伝送媒体として、光ファイバ以外の光伝送媒体、例えば、矩形のコアと、コアの周囲に形成されたクラッドとからなるシート状光伝送媒体であってもよい。

図２は、フレキシブル基板２０を折り曲げる前の状態を示す光伝送装置１の斜視図、図３は、図２の光伝送装置１を組み立てた後の図２のＡ−Ａ線の断面図である。

フレキシブル基板２０は、例えばポリエステル系樹脂等の絶縁基板からなり、その片面には電子回路部３０と光部品５０とを接続する配線パターン２１が図２に示すように設けられ、更に、光部品５０及びブロック４０の直近の複数の箇所（例えば各部品とも４隅である４箇所）には位置決めのためのマーカ２２が設けられている。また、フレキシブル基板２０は、電子回路部３０及びブロック４０が実装される実装部（一方の領域）２４ａと、光部品５０が実装されると共に図２のＢ−Ｂ線から折り曲げられる折り曲げ部（他方の領域）２４ｂとを有する。折り曲げ部２４ｂには、接着剤が塗布される接着剤塗布領域２５が確保されている。なお、配線パターン２１は、銅箔等の導電性材料によりフレキシブル基板２０の表面に形成されているが、フレキシブル基板２０に埋め込まれた形状であってもよい。

光部品５０は、図２に示すように、光半導体素子としての第１及び第２の発光素子５１，５２と、第１及び第２の発光素子５１，５２を実装した基板５３と、配線パターン２１に接続される電極５４ａ，５４ｂと、電極５４ａ，５４ｂと第１及び第２の発光素子５１，５２の電極部（図示せず）とを接続するボンディングワイヤ５５ａ，５５ｂとを備えている。電極５４ａ，５４ｂは、スルーホール等を介して配線パターン２１に接続される構成になっている。第１及び第２の発光素子５１，５２の裏面にも、それぞれ電極部（図示せず）が存在し、各電極部は各電極（図示せず）と接触し、スルーホール等を介して配線パターン２１に接続された構成になっている。第１及び第２の発光素子５１，５２は、例えば垂直共振型面発光レーザ（VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）、発光ダイオード等を用いることができる。

電子回路部３０は、第１及び第２の発光素子５１，５２を駆動するＩＣ（図示せず）等を備え、ＩＣ等が例えばシールドケースによってシールドされている。なお、光半導体素子が受光素子の場合は、電子回路部３０は、アンプを含んで構成される。

ブロック４０は、光ファイバ２ａ，２ｂを位置決めする第１の位置決め部としてのＶ字形の位置決め溝４１ａ，４１ｂと、フレキシブル基板２０の折り曲げ部２４ｂが接着される側面４３と、上面４０ａの光部品５０側のコーナの１つに設けられ、光部品５０の基板５３が突き当てられる第２の位置決め部としての突起４２とを備える。ブロック４０は、例えばアルミニウム等の金属、セラミックス、樹脂等の材料からなり、機械加工又は成型によって形成することができる。

図４は、ブロック４０に設けられた第２の位置決め部の構成を示し、図４（ａ）は、本実施の形態を示す斜視図、図４（ｂ）は、変形例を示す斜視図である。なお、図４（ａ），（ｂ）においては、フレキシブル基板２０の図示を省略している。

図４（ａ）に示すように、光部品５０の基板５３の側面５３ｂがブロック４０の上面４０ａに接触し、かつ、基板５３の突起４２側の側面５３ｃが突起４２の側面４２ａに接触するように、フレキシブル基板２０を折り曲げてフレキシブル基板２０の折り曲げ部２４ｂをブロック４０の側面４３に接着することで、光部品５０がブロック４０に対して位置決めされる。

ブロック４０は、図４（ｂ）に示すものでもよい。このブロック４０の上面４０ａの光部品５０側の上縁に、光部品５０の基板５３が嵌入する上面４４ａ及び側面４４ｂ，４４ｃからなる凹部４４を第２の位置決め部として設けたものである。図４（ｂ）に示すブロック４０を用いる場合は、光部品５０の基板５３の側面５３ｂがブロック４０の上面４４ａに接触し、基板５３の上面５３ａがブロック４０の側面４４ｂに接触し、基板５３の両側面５３ｃがブロック４０の両側面４４ｃに接触するように、フレキシブル基板２０を折り曲げてフレキシブル基板２０の折り曲げ部２４ｂをブロック４０の側面４３に接着することで、光部品５０がブロック４０に対して位置決めされる。

（光伝送装置の組み立て）
図５は、フレキシブル基板２０が折り曲げ前で、かつ、光ファイバ２ａ,２ｂが未実装の状態を示す光伝送装置１の斜視図である。まず、フレキシブル基板２０の所定の場所に光部品５０を実装する。この実装に際しては、フレキシブル基板２０に設けられたマーカ２２を利用し、実装ロボット等により行われる。次に、光部品５０の基板５３上の電極５４ａ，５４ｂと第１及び第２の発光素子５１，５２の電極部（図示せず）とをボンディングワイヤ５５ａ，５５ｂによって接続する。次に、光部品５０を実装済みのフレキシブル基板２０をサブマウント１０に搭載し、接着剤により固定する。次に、フレキシブル基板２０の予め定められた場所に電子回路部３０を実装し、ブロック４０の実装はフレキシブル基板２０に設けられたマーカ２２を利用し、実装ロボット等により行われる。。以上の作業が終了すると、光伝送装置１は、図５に示す状態になる。

その後、光ファイバ２ａ，２ｂのコア２０１及びクラッド２０２をブロック４０の位置決め溝４１ａ，４１ｂに図２の様に設置し、更に接着剤等により光ファイバ２ａ，２ｂを固定する。次に、折り曲げ部２４ｂの接着剤塗布領域２５に適量の接着剤を塗布する。次に、光ファイバ２ａ，２ｂと光部品５０の第１及び第２の発光素子５１，５２とを調芯する。

この調芯作業は、以下の様にして行われる。まず、フレキシブル基板２０を図２に示すＢ−Ｂ線より右側の部分の折り曲げ部２４ｂを矢印Ｃ方向へＬ字形に折り曲げ、折り曲げ部２４ｂを直立させる。ついで、光部品５０の基板５３の側面（図２の手前側の側面）５３ｃをブロック４０の突起４２の側面４２ａに押し当てると共に、基板５３の側面５３ｂがブロック４０の上面４０ａに載るようにする。これにより、光ファイバ２ａ，２ｂの各コア２０１と第１及び第２の発光素子５１，５２の発光部５１０，５２０とが一致し、調芯が完了する。

以上のようにして調芯を行った後、フレキシブル基板２０の折り曲げた部２４ｂを外側から治具等により押し当て、折り曲げ部２４ｂの接着剤塗布領域２５をブロック４０の側面４３に接着し、その後乾燥させる。これにより、図１に示す光伝送装置１が完成する。

なお、位置決め溝４１ａ，４１ｂは、Ｖ字形に限らず、例えば半円状であってもよいし、また、ブロック４０の上面４０ａに光ファイバ２ａ，２ｂの直径に対応した枠を立設した形状等であってもよい。また、基板５３を両側から位置決めできるようにブロック４０の左右に突起４２を設けてもよい。

［第２の実施の形態］
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る光伝送装置のフレキシブル基板を折り曲げる前の状態を示す斜視図である。図７は、図６の光伝送装置を組み立てた後の図６のＤ−Ｄ線の断面図である。

本実施の形態は、図２に示す第１の実施の形態において、Ｂ−Ｂ線上にＶ溝２３を設けたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。Ｖ溝２３は、フレキシブル基板２０を横断するように設けられ、配線パターン２１は、Ｖ溝２３内を横切るように布線されている。

光伝送装置１は、第１の実施の形態と同様に組み立てることにより、図７に示す様に光伝送装置１が完成する。第２の実施の形態によれば、Ｂ−Ｂ線に沿ってフレキシブル基板２０を折り曲げた際の直角の精度が出し易くなる。

なお、フレキシブル基板２０に設けたＶ溝２３は、Ｕ字状の溝でもよい。また、Ｖ溝２３上の配線パターン２１を除く部分にスリットや開口を設けてフレキシブル基板２０をさらに折り曲げ易くしてもよい。また、フレキシブル基板２０の下面にＶ溝等を設けてもよい。

［第３の実施の形態］
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る光伝送装置のフレキシブル基板を折り曲げる前の状態を示す斜視図である。図９は、図８の光伝送装置を組み立てた後の図８のＥ−Ｅ線の断面図である。

本実施の形態は、図６に示す第２の実施の形態において、Ｖ溝２３内に配線パターン２１が介在しない構成にしたものであり、その他の構成は第２の実施の形態と同様である。

本実施の形態の組み立て手順は、第１の実施の形態と同様であるので、ここでは重複する説明を省略する。本実施の形態においては、図８に示すように各部品を実装後、フレキシブル基板２０の光部品５０を実装している部分の折り曲げ部２４ｂを、図８に示すＶ溝２３の位置から矢印Ｃ方向へＬ字形に折り曲げ、図９の状態にする。これにより、Ｖ溝２３が図９に示すように閉じて密着し、Ｖ溝２３の両側の配線パターン２１が線接触して導通が図られる。この状態を維持したまま、Ｖ溝２３の配線パターン２１の接触部が離れるのを防止するため、線接触部分に接着剤を塗布する。

なお、Ｖ溝２３を境界とする配線パターン２１の接触部分にアニールを施して線接触部分を溶着してもよい。また、配線パターン２１をＶ溝２３の一部に一方の側又は両側から入り込ませてもよい。また、Ｖ溝２３上にスリットや開口を設けてフレキシブル基板２０をさらに折り曲げ易くしてもよい。

［他の実施の形態］
本発明は、上記各実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において上記各実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。

上記各実施の形態では、光半導体素子としての第１及び第２の発光素子５１，５２を有する光部品５０について説明したが、発光素子に代えてフォトダイオード等の受光素子を含むもの、又は発光素子と受光素子の両方を含む光部品であってもよい。また、光半導体素子は、１つの発光素子でもよく、１つの受光素子でもよい。

また、上記各実施の形態では、光部品の基板５３の側面を利用して位置決めしたが、発光素子の側面をブロック４０の突起や凹部に接触させて位置決めしてもよい。

１…光伝送装置、２ａ，２ｂ…光ファイバ、１０…サブマウント、２０…フレキシブル基板、２１…配線パターン、２２…マーカ、２３…Ｖ溝、２４ａ…実装部（一方の領域）、２４ｂ…折り曲げ部（他方の領域）、２５…接着剤塗布領域、３０…電子回路部、４０…ブロック、４０ａ…上面、４１ａ，４１ｂ…位置決め溝（第１の位置決め部）、４２…突起（第２の位置決め部）、４２ａ…側面、４３…側面、４４…凹部（第２の位置決め部）、４４ａ…上面、４４ｂ，４４ｃ…側面、５０…光部品、５１…第１の発光素子、５２…第２の発光素子、５３…基板、５３ａ…上面、５３ｂ，５３ｃ…側面、５４ａ，５４ｂ…電極、５５ａ，５５ｂ…ボンディングワイヤ、５１０，５２０…発光部

Claims (6)

1. 光半導体素子を有する光部品と、
   光伝送媒体を位置決めする第１の位置決め部、及び前記光伝送媒体と前記光半導体素子との調芯のために前記光部品を位置決めする第２の位置決め部を有するブロックと、
   Ｌ字形に折り曲げられた一方の領域に前記ブロックが実装され、前記光伝送媒体に前記光半導体素子が調芯されるようにして前記光部品及び電子回路部が他方の領域に実装され、前記電子回路部と前記光部品との間を接続する配線パターンを前記他方の領域から前記一方の領域に及ぶように布線されているフレキシブル基板と、
   を備えた光伝送装置。
2. 前記第２の位置決め部は、前記光部品の側面を位置決めする突起を有する請求項１に記載の光伝送装置。
3. 前記第２の位置決め部は、前記光部品の一部が嵌入する凹部を有する請求項１に記載の光伝送装置。
4. 前記フレキシブル基板は、前記Ｌ字形に折り曲げる位置に溝が設けられ、前記配線パターンは前記溝を横断するように布線されている請求項１に記載の光伝送装置。
5. 前記フレキシブル基板は、前記Ｌ字形に折り曲げる位置に溝が設けられていると共に前記配線パターンが前記溝によって分断され、前記Ｌ字形に折り曲げられたときに前記溝が閉じることで前記配線パターンが導通している請求項１に記載の光伝送装置。
6. 前記フレキシブル基板は、前記ブロックが実装された面と反対側の面がサブマウントに実装されている請求項１に記載の光伝送装置。
   

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