JP2012220621A - Receiver module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバ内を伝播する光信号を受信する受信モジュールに関する。 The present invention relates to a receiving module that receives an optical signal propagating in an optical fiber.
一般に、光モジュールとして、支持基板上に光素子と光導波路とを備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載された光モジュールでは、光導波路が支持基板の表面に平行な状態で接着・固定されているから、光素子と光導波路との間で90°の光路変換を行なう必要がある。このため、光導波路の先端を支持基板に対して45°の傾斜角度をもってカットし、このカット面を90°の光路変換を行なうミラーとして機能させている。また、支持基板に搭載された光素子は、透明樹脂によって封止されている。この封止樹脂の硬化時の収縮によって光軸がずれるのを防止するために、光導波路と封止樹脂との間には、空隙が形成されている。
In general, an optical module having an optical element and an optical waveguide on a support substrate is known (see, for example, Patent Document 1). In the optical module described in
ところで、上述した従来技術では、光導波路の先端を45°の傾斜角度でカットしているため、光導波路のカット角度およびカット面の表面粗さを精度良く管理する必要があり、光導波路の加工コストが上昇する傾向がある。 By the way, in the above-described prior art, since the tip of the optical waveguide is cut at an inclination angle of 45 °, it is necessary to accurately control the cut angle of the optical waveguide and the surface roughness of the cut surface. Cost tends to rise.
また、光素子と光導波路との間には空隙が形成されているから、この空隙に入り込んだ異物が封止樹脂の表面や光導波路に付着して、伝送エラーが発生する可能性もある。さらに、光素子と光導波路との間にレンズ等の集光部品が設けられていないため、光素子や光導波路の位置ずれによって光素子と光導波路との間の光結合の損失が増大するという問題もある。 In addition, since a gap is formed between the optical element and the optical waveguide, there is a possibility that a foreign matter that has entered the gap adheres to the surface of the sealing resin or the optical waveguide and a transmission error occurs. Furthermore, since no condensing component such as a lens is provided between the optical element and the optical waveguide, the optical coupling loss between the optical element and the optical waveguide increases due to the positional deviation of the optical element and the optical waveguide. There is also a problem.
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、受光素子と光導波路との位置ずれに伴う光結合の損失を抑制できると共に、製造コストを低減した受信モジュールを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a receiver module that can suppress a loss of optical coupling due to a positional deviation between a light receiving element and an optical waveguide and reduce manufacturing costs. It is to provide.
上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、受光素子と、該受光素子を表面に実装してなる基板と、該基板の表面を覆う樹脂層とを備え、該樹脂層は、表面が開口すると共に該開口からフェルールに挿通された光ファイバの先端側を装着する凹部が形成された固定機構と、第1および第2の反射面を介して前記フェルールの伸長方向と前記受光素子の光路とを一致させる光学的に透明な樹脂材料で形成された光路変換部とを有し、該光路変換部は、第1の曲率半径で形成された前記第1の反射面を有する第1のレンズ部と、前記第1の曲率半径よりも大きな第2の曲率半径で形成された前記第2の反射面を有する第2のレンズ部とからなり、該第2のレンズ部の下面における前記第2の反射面の外周と前記第1のレンズ部の上面における前記第1の反射面の外周とが内接するように前記第1のレンズ部と前記第2のレンズ部とを積層し、前記光ファイバから出射された光を、前記光路変換部で光路変換して前記受光素子に入射させる構成としている。
In order to solve the above-described problem, the invention of
請求項2の発明では、前記基板の表面に対して略水平に装着されるフェルールに挿通される光ファイバの中心軸の延長方向に前記第1のレンズ部の上面の外周と前記第2のレンズ部の下面の外周との内接点が位置するように、前記光路変換部が形成されている。
In the invention of
請求項1の発明によれば、基板の表面を覆うように光路変換部を設けたので、基板表面に対して垂直方向の光信号を受光する受光素子を用いた場合でも、基板表面に対して平行方向の光信号が垂直方向に向かうように、光信号の光路を容易に変換することができる。このため、受光素子は、光路変換部を介して光ファイバからの光信号を受光することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the optical path changing unit is provided so as to cover the surface of the substrate, even when a light receiving element that receives an optical signal perpendicular to the substrate surface is used, The optical path of the optical signal can be easily converted so that the optical signal in the parallel direction is directed in the vertical direction. For this reason, the light receiving element can receive an optical signal from the optical fiber via the optical path changing unit.
また、固定機構および光路変換部を有する樹脂層は、受光素子を封止した状態で基板表面に形成されるので、基板に対する固定機構の接合強度を高めることができる。また、固定機構および光路変換部を一体に形成したので、組立工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。また、固定機構には表面が開口した凹部を形成したので、光ファイバの先端側が挿通されたフェルールを、開口から挿入して凹部に容易に固定することができる。 Moreover, since the resin layer having the fixing mechanism and the optical path changing portion is formed on the substrate surface in a state where the light receiving element is sealed, the bonding strength of the fixing mechanism to the substrate can be increased. Further, since the fixing mechanism and the optical path changing unit are integrally formed, the assembly process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. In addition, since the concave portion whose surface is opened is formed in the fixing mechanism, the ferrule through which the tip side of the optical fiber is inserted can be easily inserted into the concave portion and fixed to the concave portion.
さらに、樹脂層の内部に受光素子を封止することができると共に、樹脂層の固定機構に光ファイバを固定することができる。このとき、透明な樹脂層の内部を通じて光ファイバからの光信号を受光素子に入射させることができるから、光ファイバと受光素子との間に隙間を形成する必要がない。このため、光ファイバと受光素子との間に異物が付着することがなく、伝送エラーの発生を防止することができる。 Furthermore, the light receiving element can be sealed inside the resin layer, and the optical fiber can be fixed to the fixing mechanism of the resin layer. At this time, since the optical signal from the optical fiber can be incident on the light receiving element through the transparent resin layer, there is no need to form a gap between the optical fiber and the light receiving element. For this reason, foreign matter does not adhere between the optical fiber and the light receiving element, and transmission errors can be prevented.
また、光路変換部は第1,第2の反射面を有する第1,第2のレンズ部を上下に積層することによって構成したから、光路変換部によって光路変換を行なうと同時に、第1,第2の反射面によって、光ファイバからの光信号を受光素子に向けて集光することができる。このため、光ファイバおよび受光素子に実装ずれが発生したときでも、この実装ずれによる光結合の損失を低減することができる。 In addition, since the optical path conversion unit is configured by laminating the first and second lens units having the first and second reflecting surfaces, the optical path conversion unit performs the optical path conversion at the same time as the first and first lens units. With the two reflecting surfaces, an optical signal from the optical fiber can be condensed toward the light receiving element. For this reason, even when mounting deviation occurs in the optical fiber and the light receiving element, loss of optical coupling due to this mounting deviation can be reduced.
さらに、第1のレンズ部は第1の曲率半径で形成された第1の反射面を有すると共に、第2のレンズ部は第1の曲率半径よりも大きな第2の曲率半径で形成された第2の反射面を有する構成とした。このため、第1の反射面は第1の曲率半径を小さくすることによって、受光素子に集光する集光作用を高めることができる。一方、第2の反射面は第1の曲率半径よりも大きな第2の曲率半径をもって形成する。第2のレンズ部では第1のレンズ部に比べて曲率半径を大きくした分、高さ方向にレンズのサイズが大きくなっている。そのため、光ファイバが第2のレンズ部に近付くように基板の高さ方向に位置ずれしたときでも、レンズ外に光が漏れることなく、より多くの光を集光させることができる。これにより、基板の高さ方向に光ファイバが位置ずれしたときでも、受光素子と光ファイバとの間の光結合の損失を抑制することができ、受光素子および光ファイバの実装ずれの影響を低減することができる。 Further, the first lens portion has a first reflecting surface formed with a first radius of curvature, and the second lens portion is formed with a second radius of curvature larger than the first radius of curvature. It was set as the structure which has two reflective surfaces. For this reason, the 1st reflective surface can heighten the condensing effect | action condensed on a light receiving element by making 1st radius of curvature small. On the other hand, the second reflecting surface is formed with a second radius of curvature larger than the first radius of curvature. In the second lens unit, the size of the lens is increased in the height direction by the amount of curvature radius compared to the first lens unit. Therefore, even when the optical fiber is displaced in the height direction of the substrate so as to approach the second lens portion, more light can be condensed without leaking light out of the lens. As a result, even when the optical fiber is displaced in the height direction of the substrate, loss of optical coupling between the light receiving element and the optical fiber can be suppressed, and the influence of mounting deviation between the light receiving element and the optical fiber is reduced. can do.
請求項2の発明によれば、光ファイバの中心軸の延長方向に第1のレンズ部の上面の外周と第2のレンズ部の下面の外周との内接点が位置するように、光路変換部を形成した。このため、第1のレンズ部と第2のレンズ部におけるそれぞれの光結合の損失の小さい領域を、効率良く利用することができる。 According to the second aspect of the present invention, the optical path conversion unit is arranged such that the inner contact point between the outer periphery of the upper surface of the first lens unit and the outer periphery of the lower surface of the second lens unit is located in the extending direction of the central axis of the optical fiber. Formed. For this reason, the area | region where the loss of each optical coupling in a 1st lens part and a 2nd lens part is small can be utilized efficiently.
以下、本発明の実施の形態による受信モジュールについて、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, a receiving module according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1ないし図7を用いて、第1の実施の形態に係る受信モジュール1について具体的に説明する。受信モジュール1は、基板2、受光素子3、固定機構7および光路変換部10を備える樹脂層6を有する。
The receiving
基板2は、絶縁材料を用いて形成された長方形状の平板である。基板2としては、例えばプリント配線基板が用いられる。基板2の表面には、受光素子3と、例えば受光素子3を駆動や制御し、また受光素子3による検出信号を増幅するための例えばリミッティングアンプ等からなる受光用集積回路部品4(以下、受光用IC部品4という)や、抵抗、コンデンサ、コイル等のような各種の電子部品5が実装される。そして、受光素子3、受光用IC部品4および電子部品5は、ボンディングワイヤ、配線パターン等を用いて電気的に相互に接続されている。
The
受光素子3は、受光素子3の受光面が基板2の表面と平行になるように、基板2の表面角部に実装され、基板2の表面に対して垂直方向(Z軸方向)に入射される赤外線や可視光線の光を受光する。受光素子3としては、例えばフォトダイオード(PD)、フォトトランジスタ等が用いられる。
The
固定機構7および光路変換部10が一体に形成された樹脂層6は、トランスファーモールド等の一般的な成形方法や、ポッティング等の簡易な方法を用いて基板2の表面に形成される。樹脂層6は、基板2を全面に亘って覆う略直方体状に形成され、受光素子3、受光用IC部品4および電子部品5を封止する。なお、樹脂層6は、光ファイバ14から出射される光に対して透明、即ち、光が透過可能であって、空気の屈折率よりも大きい屈折率をもった樹脂材料が用いられる。
The
固定機構7は、凹部としての嵌合溝8と、係止突起9A1,9A2を備える係止部9とから構成される。
The
嵌合溝8は、樹脂層6の短辺縁に形成された、受光素子3の近傍から樹脂層6の長辺側面に設けられた開口8Bにまで伸長する溝である。なお、嵌合溝8は、嵌合溝8の伸長方向(X軸方向)に垂直な断面形状が四角形に形成された、受光素子3側に位置してフェルール13の外径寸法と略同じ溝幅寸法をもった固定溝部8Cと、開口8B側に位置して開口8Bに近付くに従って幅寸法が徐々に広がる案内溝部8Dとから構成される。なお、嵌合溝8は、樹脂層6の上面に開口8Aを有する。フェルール13は、樹脂層6の上面の開口8Aを介して、あるいは、長辺側面の開口8Bから案内溝部8Dを介して装着される。
The
係止突起9A1,9A2は、嵌合溝8を挟む両壁面を、内側に向けて突出させたものである。係止突起9A1,9A2は、例えば嵌合溝8のうち固定溝部8Cと案内溝部8Dとの境界位置付近に配置されている。係止突起9A1,9A2により、先端を固定溝部8Cの閉塞端に当接した状態で嵌合溝8に装着されたフェルール13は、嵌合溝8の幅方向両側から挟持される。これにより、フェルール13に挿通された光ファイバ14の先端側は、フェルール13と一緒に嵌合溝8内に係止される。なお、フェルール13の先端側は、透明接着剤等を用いて嵌合溝8内に固定される。このとき、光ファイバ14の端面14Aは、固定溝部8Cの閉塞端と当接または対面した状態で透明接着剤等を用いて固定される。
The locking projections 9A1 and 9A2 are obtained by projecting both wall surfaces sandwiching the
なお、係止部9は、嵌合溝8の伸長方向に対して複数箇所に設ける構成としてもよい。また、フェルール13の外周側には、係止突起9A1,9A2と係合するように、円環状の溝を形成してもよい。
The locking
フェルール13は、例えば金属材料または樹脂材料によって円筒状に形成される。
The
一般的に、嵌合溝8にフェルール13および光ファイバ14を取り付けるときには、最初に光ファイバ14の先端側をフェルール13に装着し、この状態で光ファイバ14と一緒にフェルール13を嵌合溝8に挿入する。そして、透明接着剤を用いて、フェルール13および光ファイバ14を嵌合溝8に固定する。
In general, when the
但し、この取付け方法に限らず、予め嵌合溝8にフェルール13を取付けた後に、フェルール13内に光ファイバ14の先端側を挿入してもよい。この場合は、予め嵌合溝8内に透明接着剤を塗布しておき、この状態でフェルール13だけを取り付ける。その後、フェルール13内に光ファイバ14を挿入し、フェルール13の全体が覆われるように透明接着剤を追加で塗布する。このとき、フェルール13および光ファイバ14の先端と嵌合溝8の閉塞端との間に隙間が形成されないように、これらの間にも屈折率を整合する機能を有する透明接着剤を充填する。
However, it is not limited to this attachment method, and the tip end side of the
光路変換部10は、外部に露出した湾曲面をもったドーム状の第1,第2のレンズ部11,12によって構成され、受光素子3を覆うように設けられる。なお、第1,第2のレンズ部11,12は、基板2の表面に対して垂直方向(Z軸方向)に積層され、第1のレンズ部11は、受光素子3に近い下部側に配置される。このとき、第2のレンズ部12の下面における第2の反射面12Aの外周と第1のレンズ部11の上面における第1の反射面11Aの外周とが内接するように、第1のレンズ部11と第2のレンズ部12とが重ね合わされる。また、基板2の表面に対して略水平に装着されるフェルール13に挿着される光ファイバ14の中心軸(光路Lr1)の延長方向に第1のレンズ部11の上面の外周と第2のレンズ部12の下面の外周との内接点10Aが位置するように、光路変換部10は配置形成される。また、第1のレンズ部11および第2のレンズ部12の共通する接平面Tは、基板2の表面に対して例えば略45°傾斜している。また、第1のレンズ部11は、例えば数mm程度の第1の曲率半径R1で形成された第1の反射面11Aを有し、その焦点位置は受光素子3の周囲に配置されている。
The optical
また、第2のレンズ部12は、第1の曲率半径R1よりも大きな第2の曲率半径R2(R2>R1)で形成された第2の反射面12Aを有している。第2の曲率半径R2は、例えば第1の曲率半径R1の2倍以上の値に設定されている。
Further, the
光ファイバ14から出射した光信号は、第1,第2の反射面11A,12Aで反射した後、集光されて受光素子3に入射する。即ち、第1,第2の反射面11A,12Aは、反射面としてだけではなく、光信号を受光素子3に集光するレンズとしても機能する。これにより、光路変換部10は、第1,第2の反射面11A,12Aを介して受光素子3の光路Lr2とフェルール13および光ファイバ14の伸長方向(X軸方向)とを一致させる。
The optical signal emitted from the
次に、第1の実施の形態に係る受信モジュール1における、光信号の伝播について具体的に説明する。
Next, propagation of the optical signal in the
光ファイバ14内を伝搬した光信号は、光ファイバ14の端面14Aから基板2の表面に対して水平方向(X軸方向)に出射され、受信モジュール1に入力する。受信モジュール1に入力した光信号は、光路変換部10における第1,第2の反射面11A,12Aによって、基板2に対して垂直方向(Z軸方向)に光路変換され、受光素子3によって受光される。受光素子3によって受光された光信号は電気信号に変換される。
The optical signal propagated in the
ここで、受信モジュール1では、受信モジュール1を構成する部品の組み立て精度や寸法精度に起因して、受光素子3と光ファイバ14との間に光結合の損失が生じる。具体的には、受光素子3については、基板2の面内における実装ずれが生じる。また、光ファイバ14については、フェルール13の寸法精度や組み立て精度によって、基板2の表面に対して平行方向(XY平面)および垂直方向(Z軸方向)に装着ずれが生じる。このため、受光素子3と光ファイバ14との間に発生する相対的位置ずれによって、光ファイバ14から出射された後に光路変換されて受光素子3に入射する光信号の光量が変わり、光結合に損失が生じる。
Here, in the
受光素子3と光ファイバ14との間の相対的位置ずれを許容するためには、予測される相対的位置ずれの範囲内において、光結合の損失の変化が小さいことが必要とされる。従って、このような観点から、光路変換部10の形状についての光学シミュレーション結果を以下に示す。
In order to allow the relative displacement between the
光路変換部10の反射面の形状を変えた際に、受光素子3と光ファイバ14との間の光結合の損失に最も影響を及ぼすのは、基板2の厚さ方向(Z軸方向)における光ファイバ14の変位、即ち、光ファイバ14が基板2から遠ざかる方向(+方向)および基板2に近づく方向(−方向)の変位であることが、光学シミュレーションにより確かめられている。このため、基板2の厚さ方向(Z軸方向)における受光素子3と光ファイバ14との相対的位置ずれ量を優先的に考慮して、光路変換部10の反射面の形状を検討した。
When the shape of the reflecting surface of the optical
まず、第1の比較例として、図8に示すように第1のレンズ部11と同じ第1の曲率半径R1をもって形成した光路変換部21について、受光素子3および光ファイバ14のずれ量と光結合の損失との関係を調べた。その結果を図10中の破線に示す。なお、図10では、一例として光ファイバ14がZ軸方向に位置ずれしたときのずれ量と光結合の損失との関係を示している。
First, as a first comparative example, as shown in FIG. 8, with respect to the optical
第1の比較例では、図10中の破線に示すように、光ファイバ14のZ軸方向のずれ量がマイナス側に増加したときに比べて、プラス側に増加したときの方が光結合の損失が増加する傾向がある。即ち、図8中で、光ファイバ14を受光素子3に近い下側に配置したときの方が、光ファイバ14を受光素子3から離れた上側に配置したときよりも光結合の損失が低下する。但し、光ファイバ14のZ軸方向のずれ量がプラス側に増加したときには、光結合の損失は大きく増大する。
In the first comparative example, as shown by the broken line in FIG. 10, the optical coupling is greater when the amount of deviation of the
次に、第2の比較例として、図9に示すように第2のレンズ部12と同じ第2の曲率半径R2をもって形成した光路変換部22について、受光素子3および光ファイバ14のずれ量と光結合の損失との関係を調べた。その結果を図10中の一点鎖線に示す。
Next, as a second comparative example, with respect to the optical
第2の比較例では、図10中の一点鎖線に示すように、光ファイバ14のZ軸方向のずれ量がプラス側に増加したときに比べて、マイナス側に増加したときの方が光結合の損失が増加する傾向がある。即ち、図9中で、光ファイバ14を受光素子3から離れた上側に配置したときの方が、光ファイバ14を受光素子3に近い下側に配置したときよりも光結合の損失が低下する。このように、曲率半径の大きさと光ファイバ14が位置ずれする方向に応じて、光結合の損失が増加する特性は異なる。
In the second comparative example, as shown by the one-dot chain line in FIG. 10, the optical coupling is greater when the amount of deviation of the
光ファイバ14のZ軸方向のずれ量がマイナス側に増加したとき、第2の比較例よりも第1の比較例の損失が小さい理由は、第2の比較例に比べて第1の比較例の光路変換部における曲率半径が小さいためである。図12において、光路変換部の曲率半径が小さくなるほど、光の入射角θは大きくなる。このとき、入射角θが臨界角θcよりも大きく(θ>θc)なると、光路変換部の反射面で全反射が起き、屈折して空気中に漏れる光がなくなる。このため、入射角θが大きくなるほど、光路変換部における光の全反射成分が増えて受光素子3に入射される光が増加して、光結合の損失が抑制される。なお、臨界角θcは、空気の屈折率と光路変換部の透明樹脂材料の屈折率との比率によって決まる。
The reason why the loss of the first comparative example is smaller than that of the second comparative example when the shift amount of the
光ファイバ14のZ軸方向のずれ量がプラス側に増加したとき、第1の比較例よりも第2の比較例の方が損失が小さい理由は、第1の比較例に比べて第2の比較例の光路変換部における曲率半径が大きいことにより、Z軸方向で光路変換部=レンズ部分のサイズが大きくなっているためである。図12において、光路変換部の曲率半径が大きいと、Z軸方向のプラス側に光ファイバ14がずれた場合でも、光路変化部の反射面でより多くの光を受光し、受光素子3に光を入射することができる。一方、光路変換部の曲率半径が小さいとZ軸方向のプラス側に光ファイバ14がずれた場合は、光路変換部に光が入射することなく空気中に光が漏れてしまう。その結果、光結合の損失が増加する。
The reason why the loss of the second comparative example is smaller than that of the first comparative example when the amount of deviation of the
以上の結果を考慮して、本実施の形態では、下部側に位置して第1の曲率半径R1をもった第1のレンズ部11と、上部側に位置して第1の曲率半径R1よりも大きな第2の曲率半径R2をもった第2のレンズ部12とによって光路変換部10を形成した。第1,第2のレンズ部11,12を用いて形成した光路変換部10について、受光素子3および光ファイバ14のずれ量と光結合の損失との関係を調べた。その結果を図10中の実線に示す。
In consideration of the above results, in the present embodiment, the
この場合、図10中の実線に示すように、光ファイバ14のZ軸方向のずれ量がマイナス側に増加したときには、光ファイバ14から出射された光は主として第1のレンズ部11に入射されるから、第1のレンズ部11の集光作用によって光結合の損失が抑制される。一方、光ファイバ14のZ軸方向のずれ量がプラス側に増加したときには、光ファイバ14から出射された光は主として第2のレンズ部12に入射されるから、第2のレンズ部12から空気中に漏れる漏洩光が減少して、光結合の損失が抑制される。この結果、光ファイバ14のZ軸方向のずれ量がマイナス側とプラス側のいずれの方向で増加したときでも、光結合の損失を抑制でき、光ファイバ14等の実装ずれを許容できることが分かる。なお、図10に示されるように、光ファイバ14の中心軸の延長方向、具体的には、図10に示される光ファイバのZ軸方向のずれ量[μm]における0の位置に、第1のレンズ部11の上面の外周と第2のレンズ部12の下面の外周との内接点を一致させることにより、第1のレンズ部11と第2のレンズ部12におけるそれぞれの光結合の損失の小さい領域を効率良く利用することができる。
In this case, as shown by the solid line in FIG. 10, when the amount of deviation of the
また、受信モジュール1では、基板2の表面には受光素子3を覆って光路変換部10を設けたので、基板2の表面に対して垂直方向の光信号を受光する受光素子3を用いた場合でも、基板2の表面に対して平行方向の光信号が垂直方向に向かうように、光信号の光路を容易に変換することができる。このため、受光素子3を基板2に対して横置き状態で実装することができ、受信モジュール1全体を低背化することができる。
In the
また、固定機構7および光路変換部10を有する樹脂層6は、受光素子3を封止した状態で基板2の表面に形成されるので、基板2に対する固定機構7の接合強度を高めることができる。さらに、固定機構7および光路変換部10を一体に形成したので、組立工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。これに加え、固定機構7には表面が開口した嵌合溝8を形成したので、光ファイバ14の先端側が挿通されたフェルール13を、開口8Aから挿入して嵌合溝8に容易に固定することができる。さらに、嵌合溝8には係止部9が設けられているから、係止部9がフェルール13を係止することによって、フェルール13と一緒に光ファイバ14の先端側を係止することができる。これにより、固定機構7に対して、フェルール13および光ファイバ14を容易に取り付けることができる。
Moreover, since the
また、樹脂層6の内部に受光素子3を封止すると共に、樹脂層6の固定機構7に光ファイバ14を固定する構成とした。このとき、透明な樹脂層6の内部を通じて光ファイバ14からの光信号を受光素子3に供給することができるから、光ファイバ14と受光素子3との間に隙間を形成する必要がない。このため、光ファイバ14と受光素子3との間に異物が付着することがなく、伝送エラーの発生を防止することができる。
The
次に、図13および図14に、本発明の第2の実施の形態による受信モジュール31を示す。第2の実施の形態による受信モジュール31と第1の実施の形態による受信モジュール1との差異は、受信モジュールを構成する樹脂層の表面に金属カバーを取り付けたことである。本実施の形態では、上述した第1の実施の形態と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
Next, FIG. 13 and FIG. 14 show a receiving
受信モジュール31は、基板32、受光素子3、固定機構7および光路変換部10を備える樹脂層33、金属カバー34を有する。
The
基板32は、樹脂層33よりも大きな面積を有している。これにより、基板32の外周縁には、基板32を覆う樹脂層33の周囲よりも外側に突出する鍔部32Aが形成される。
The
樹脂層33の表面には、固定機構7および光路変換部10の形成領域の周囲を避けて、表面の一部をわずかに窪ませてなる窪み部33Aと、窪まずに同一水平面を構成する表面の残部である平坦部33Bとが形成されている。また、平坦部33Bの表面には、突起37が形成される。なお、突起37は、嵌合溝8を挟む位置であって、後述の金属カバー34を樹脂層33に被せた際に、金属カバー34に形成された平面開口36から露出する平坦部33Bの表面に形成される。それ以外は、第1の実施の形態による受信モジュール1の樹脂層6と同様に形成されている。
The surface of the
金属カバー34は、長方形の角部に四角形の切欠き34Cを有するL字状の天板部34Aと、切欠き34Cを除く天板部34Aの周縁に垂設して設けられた4枚の壁面34Bとから構成される。切欠き34Cには壁面が垂設されないため、金属カバー34の角部には角部開口35が形成される。また、天板部34Aには、切欠き34Cに沿って四角状の平面開口36が形成されている。なお、壁面34Bの高さは、樹脂層33の高さとほぼ同じ寸法に形成されている。
The
金属カバー34は、窪み部33Aに接着剤Gを塗布した樹脂層33に被せられる。このとき、突起37が平面開口36に嵌め合わされ、金属カバー34は樹脂層33に位置決めされる。この後、接着剤Gを硬化させると、金属カバー34の天板部34Aと樹脂層33の平坦部33Bとが当接した状態で固着される。このとき、固定機構7に嵌合されたフェルール13および光ファイバ14は、角部開口35を通じて外部に引き出されている。
The
受信モジュール31は、第1の実施の形態の受信モジュール1と比べて、樹脂層33に金属カバー34を取付けたから、金属カバー34によって外部の電磁波や光が混入するのを防ぐことができ、EMI、イミュニティ、ESD等のノイズ耐性を向上することができると共に、静電気に対する耐性も高めることができる。
Compared with the receiving
基板32には、鍔部32Aが設けられる。例えば図15に示すように、親基板Mに複数の受信モジュール31をマトリックス状に一体に形成した後、ブレードBで親基板Mを切断して個々の受信モジュール31に分離する製造方法の場合は、隣接する受信モジュール31の間の親基板MにはスペーサSが設けられ、スペーサSの中央部がブレードBによって切断される。このため、ブレードBは樹脂層33とは直接接触せず、ダイシング時における樹脂層33の変形を防ぐことができる。なお、鍔部32Aは、カットされたスペーサSに相当する。従って、受信モジュール31における樹脂層33の変形が小さいため、金属カバー34を樹脂層33にスムーズに被せることができる。
The
次に、図16および図17に、本発明の第3の実施の形態による受信モジュール41を示す。第3の実施の形態による受信モジュール41と第2の実施の形態による受信モジュール31との差異は、低透明樹脂膜を用いて金属カバーを樹脂層に接着して、光路変換部を密閉した構造としたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第2の実施の形態と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
Next, FIG. 16 and FIG. 17 show a receiving
受信モジュール41は、基板32、受光素子3、固定機構7および光路変換部10を備える樹脂層42、金属カバー44を有する。
The
樹脂層42は、表面に窪み部33Aが設けられていない点が第2の実施の形態による樹脂層33と異なり、それ以外は同様に形成されている。
The
金属カバー44は、天板部44A、壁面44Bおよび切欠き44Cを備え、天板部44Aと4枚の壁面44Bの間および壁面44B同士の間に隙間がないように形成されている点が第2の実施の形態による金属カバー34と異なり、それ以外は同様に形成されている。
The
光路変換部10およびその近傍領域を除く樹脂層42の表面全体に、低透明樹脂膜43が塗布される。低透明樹脂膜43は、樹脂層42よりも光信号の透過率が低い樹脂材料を用いて形成される。具体的には、低透明樹脂膜43は、金属粉またはセラミック粉のフィラーが混入されたフィラー入り樹脂膜である。この結果、低透明樹脂膜43の線膨脹係数は、樹脂層42の線膨脹係数と金属カバー44の線膨脹係数との間の値に設定される。金属カバー44は、低透明樹脂膜43を塗布した樹脂層42に被せられる。このとき、突起37と平面開口36とが嵌め合わされ、金属カバー44が樹脂層42に位置決めされる。この後、低透明樹脂膜43を硬化させると、金属カバー44が樹脂層42に固着される。このとき、固定機構7に嵌合されたフェルール13および光ファイバ14は、角部開口45を通じて外部に引き出されている。
A low-
かくして、受信モジュール41でも、第1,第2の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。特に、第3の実施の形態では、樹脂層42の外表面に低透明樹脂膜43を設けると共に、該低透明樹脂膜43を用いて金属カバー44を樹脂層42に接着したから、金属カバー44を用いて光路変換部10の周囲を密閉状態で覆うことができる。このため、光路変換部10を外気と接触しない状態にでき、耐湿性を向上して信頼性を高めることができる。
Thus, the receiving
また、低透明樹脂膜43は金属またはセラミックの粉からなるフィラーが混入されたフィラー入り樹脂膜によって形成したから、樹脂層42と金属カバー44との間の線膨脹係数差を小さくすることができ、耐熱衝撃性を高めることができる。
In addition, since the low-
なお、前記第3の実施の形態では、基板32は鍔部32Aを備える構成としたが、第1の実施の形態による基板2と同様に、鍔部を省く構成としてもよい。さらに、第3の実施の形態では、低透明樹脂膜43はフィラー入り樹脂膜によって形成したが、例えば樹脂材料自体の線膨脹係数が樹脂層42の線膨脹係数と金属カバー44の線膨脹係数との間の値となる場合、樹脂層42と金属カバー44との間の線膨脹係数差が小さい場合、受信モジュール41を温度変化が小さい環境で使用する場合等には、フィラーを省いた樹脂膜によって形成してもよい。
In the third embodiment, the
また、第2,第3の実施の形態では、樹脂層33,42の外表面に金属カバー34,44を取り付ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図18に示す変形例による受信モジュール51のように、樹脂層6の外表面を、金属材料や導電性樹脂材料等からなる導電性膜52によって覆う構成としてもよい。この場合でも、導電性膜52によって外部の電磁波等が混入するのを防ぐことができ、ノイズ耐性を向上することができる。
In the second and third embodiments, the metal covers 34 and 44 are attached to the outer surfaces of the resin layers 33 and 42. However, the present invention is not limited to this. For example, a configuration in which the outer surface of the
1,31,41,51 受信モジュール
2,32 基板
3 受光素子
6,33,42 樹脂層
7 固定機構
8 嵌合溝(凹部)
9 係止部
10 光路変換部
10A 内接点
11 第1のレンズ部
11A 第1の反射面
12 第2のレンズ部
12A 第2の反射面
13 フェルール
14 光ファイバ
14A 端面
1, 31, 41, 51
DESCRIPTION OF
Claims (2)
該樹脂層は、表面が開口すると共に該開口からフェルールに挿通された光ファイバの先端側を装着する凹部が形成された固定機構と、第1および第2の反射面を介して前記フェルールの伸長方向と前記受光素子の光路とを一致させる光学的に透明な樹脂材料で形成された光路変換部とを有し、
該光路変換部は、
第1の曲率半径で形成された前記第1の反射面を有する第1のレンズ部と、
前記第1の曲率半径よりも大きな第2の曲率半径で形成された前記第2の反射面を有する第2のレンズ部とからなり、
該第2のレンズ部の下面における前記第2の反射面の外周と前記第1のレンズ部の上面における前記第1の反射面の外周とが内接するように前記第1のレンズ部と前記第2のレンズ部とを積層し、
前記光ファイバから出射された光を、前記光路変換部で光路変換して前記受光素子に入射させてなる受信モジュール。 A light receiving element, a substrate on which the light receiving element is mounted, and a resin layer covering the surface of the substrate;
The resin layer has an opening on the surface and a fixing mechanism in which a concave portion for mounting the distal end side of the optical fiber inserted from the opening into the ferrule is formed, and the ferrule extends through the first and second reflecting surfaces. An optical path conversion portion formed of an optically transparent resin material that matches the direction and the optical path of the light receiving element;
The optical path changing unit is
A first lens portion having the first reflecting surface formed with a first radius of curvature;
A second lens portion having the second reflecting surface formed with a second radius of curvature larger than the first radius of curvature,
The first lens unit and the first lens unit are arranged such that the outer periphery of the second reflecting surface on the lower surface of the second lens unit and the outer periphery of the first reflecting surface on the upper surface of the first lens unit are inscribed. Two lens parts,
A receiving module in which light emitted from the optical fiber is converted into an optical path by the optical path conversion unit and incident on the light receiving element.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014191037A (en) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Hitachi Metals Ltd | Optical module, optical communication equipment, and optical transmission device |
| WO2015141577A1 (en) * | 2014-03-19 | 2015-09-24 | オリンパス株式会社 | Optical fiber holding member, endoscope and method for producing optical fiber holding member |
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-
2011
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