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JP2008091474A - Photoelectric conversion device - Google Patents

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JP2008091474A
JP2008091474A JP2006268453A JP2006268453A JP2008091474A JP 2008091474 A JP2008091474 A JP 2008091474A JP 2006268453 A JP2006268453 A JP 2006268453A JP 2006268453 A JP2006268453 A JP 2006268453A JP 2008091474 A JP2008091474 A JP 2008091474A
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JP
Japan
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photoelectric conversion
mount substrate
light emitting
substrate
mount
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Pending
Application number
JP2006268453A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Kinugasa
豊 衣笠
Makoto Nishimura
真 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

【課題】マウント基板の配線パターンの自由度を向上させることができるとともに、装置を低背化することができる光電気変換装置を提供する。
【解決手段】光電気変換装置1Bは、発光素子4Aが一方面3aに実装されるマウント基板3を備えている。マウント基板3には、一方面3aに沿うように、発光素子4Aと光学的に結合する内部導波路31が設けられている。この光電気変換装置1Bに対して、マウント基板3の一方面3aに、外部コネクタ7と着脱可能な電気コネクタ部8aと、この電気コネクタ部8aとマウント基板3との間で電極パターンを変更する配線基板部8bとを一体に有する立体回路基板8を設けた。
【選択図】図8
Provided is a photoelectric conversion device capable of improving the degree of freedom of a wiring pattern of a mount substrate and reducing the height of the device.
A photoelectric conversion apparatus includes a mount substrate on which a light emitting element is mounted on one surface. The mount substrate 3 is provided with an internal waveguide 31 that is optically coupled to the light emitting element 4A along the one surface 3a. With respect to this photoelectric conversion device 1B, the external connector 7 is detachably attached to the one surface 3a of the mount substrate 3, and the electrode pattern is changed between the electrical connector portion 8a and the mount substrate 3. The three-dimensional circuit board 8 integrally having the wiring board portion 8b is provided.
[Selection] Figure 8

Description

本発明は、光素子を備えた光電気変換装置に関するものである。   The present invention relates to a photoelectric conversion apparatus including an optical element.

従来、光電気変換装置としては、例えば特許文献1の図9に記載されているように、電気信号を光信号に変換して発光する発光素子と、この発光素子に電気信号を送信するためのIC回路が形成され、発光素子が発光する側と反対側から一方面に実装される基板と、発光素子から基板の一方面と直交する方向に延びるように配設されて、発光素子が発光する光を伝送する導波路とを備えたものが知られている。なお、前記発光素子に代えて、受光して光信号を電気信号に変換する受光素子を用いることも可能である。   Conventionally, as a photoelectric conversion device, for example, as described in FIG. 9 of Patent Document 1, a light emitting element that emits light by converting an electric signal into an optical signal, and an electric signal for transmitting the light signal to the light emitting element An IC circuit is formed, the substrate mounted on one surface from the side opposite to the light emitting element emits light, and disposed so as to extend from the light emitting element in a direction perpendicular to one surface of the substrate, so that the light emitting element emits light. One having a waveguide for transmitting light is known. Instead of the light emitting element, it is also possible to use a light receiving element that receives light and converts an optical signal into an electric signal.

また、特許文献1の図9に記載された光電気変換装置では、基板の他方面に、配線基板に設けられた雌型の電気コネクタと着脱可能な雄型の電気コネクタが設けられており、これらの電気コネクタ同士が接続されることによって、基板と配線基板とが電気的に接続されるようになっている。
特開2001−42170号公報
Moreover, in the photoelectric conversion apparatus described in FIG. 9 of Patent Document 1, a female electrical connector provided on the wiring board and a detachable male electrical connector are provided on the other surface of the substrate. By connecting these electrical connectors, the substrate and the wiring substrate are electrically connected.
JP 2001-42170 A

しかしながら、前記のような構成では、導波路が発光素子から基板の一方面と直交する方向に延びるように配設されているため、装置全体の高さはかなり高くなる。   However, in the configuration as described above, since the waveguide is disposed so as to extend from the light emitting element in a direction orthogonal to the one surface of the substrate, the height of the entire apparatus becomes considerably high.

ここで、特許文献1の図3に記載されているように、基板の端面に電気コネクタを設けて、発光素子の発光する方向を配線基板と平行な方向にすることも考えられるが、このようにしても少なくとも発光素子の大きさ分や制御IC素子の大きさ分の装置高さが必要になるため、装置高さをあまり抑えることはできない。   Here, as described in FIG. 3 of Patent Document 1, an electrical connector may be provided on the end face of the substrate so that the light emitting element emits light in a direction parallel to the wiring substrate. However, the height of the device is at least as large as the size of the light emitting element and the size of the control IC element, so that the height of the device cannot be suppressed so much.

そこで、本出願の出願人は、装置の低背化を図ることができるようにするために、光素子を発光する側または受光する側からマウント基板の一方面に実装し、このマウント基板に光素子用のIC回路を設けるとともにマウント基板の一方面またはその反対側の他方面に外部コネクタと着脱可能な電気コネクタを設け、さらに光素子と光学的に結合する導波路をマウント基板の一方面または他方面に沿うようにマウント基板に設けた光電気変換装置を提案した。   Therefore, the applicant of the present application mounts the optical element on one side of the mount substrate from the light emitting side or the light receiving side so that the apparatus can be reduced in height, and the optical element is mounted on the mount substrate. An IC circuit for the element is provided and an electrical connector that can be attached to and detached from the external connector is provided on one surface of the mount substrate or the other surface on the opposite side, and a waveguide that is optically coupled to the optical element is provided on one surface of the mount substrate or A photoelectric conversion device provided on the mount substrate along the other surface has been proposed.

この光電気変換装置であれば、マウント基板の板厚方向における装置全体の高さを抑えることができ、装置の低背化を図ることができる。   With this photoelectric conversion device, the overall height of the device in the thickness direction of the mount substrate can be suppressed, and the device can be reduced in height.

さらに、本出願の出願人は、マウント基板の一方面または他方面と電気コネクタとの間に電極パターンを変更する配線基板を介設して、マウント基板の配線パターンの自由度を向上させることができるようにすることも提案したが、このような光電気変換装置においては、さらに装置を低背化することが望まれる。   Further, the applicant of the present application may improve the degree of freedom of the wiring pattern of the mounting substrate by interposing a wiring substrate that changes the electrode pattern between one surface or the other surface of the mounting substrate and the electrical connector. It has also been proposed to make it possible, but in such a photoelectric conversion device, it is desired to further reduce the height of the device.

本発明は、このような要望に鑑み、マウント基板の配線パターンの自由度を向上させることができるとともに、装置を低背化することができる光電気変換装置を提供することを目的とする。   In view of such a demand, an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device that can improve the degree of freedom of the wiring pattern of the mount substrate and can reduce the height of the device.

本発明は、電気信号を光信号にまたは光信号を電気信号に変換する光素子と、この光素子に電気信号を送信するまたは光素子から電気信号を受信するためのIC回路と、前記光素子が実装されるマウント基板と、前記光素子と光学的に結合する導波路とを備え、前記導波路は、前記マウント基板の前記光素子が実装される一方面またはその反対側の他方面に沿うようにマウント基板に設けられた光電気変換装置であって、前記マウント基板の光素子が実装される一方面またはその反対側の他方面には、外部コネクタと着脱可能な電気コネクタ部と、この電気コネクタ部と前記マウント基板との間で電極パターンを変更し、前記マウント基板に電気的に接続される配線基板部とを一体に有する立体回路基板が設けられていることを特徴とするものである。   The present invention relates to an optical element that converts an electrical signal into an optical signal or an optical signal into an electrical signal, an IC circuit for transmitting an electrical signal to or receiving an electrical signal from the optical element, and the optical element And a waveguide optically coupled to the optical element, the waveguide being along one surface of the mount substrate on which the optical element is mounted or the other surface on the opposite side. In this way, the photoelectric conversion device provided on the mount substrate, on the one surface on which the optical element of the mount substrate is mounted or on the other surface on the opposite side, an external connector and an electrical connector portion that can be attached and detached, A three-dimensional circuit board is provided, in which an electrode pattern is changed between an electrical connector part and the mount board, and a wiring board part electrically connected to the mount board is integrally provided. It is.

本発明によれば、マウント基板の一方面または他方面に電気コネクタ部および配線基板部を一体に有する立体回路基板を設けたから、マウント基板の一方面または他方面に配線基板を設けるとともにこの配線基板に電気コネクタを設けるよりも、装置を低背化することができる。しかも、立体回路基板の配線基板部は、電気コネクタ部とマウント基板との間で電極パターンを変更するものであるので、マウント基板の配線パターンの自由度を向上させることができる。また、部品点数を少なくすることができるため、装置の製造工程を簡略化することができる。   According to the present invention, since the three-dimensional circuit board integrally having the electrical connector portion and the wiring board portion is provided on one side or the other side of the mounting board, the wiring board is provided on one side or the other side of the mounting board. It is possible to reduce the height of the apparatus as compared with providing an electrical connector. In addition, since the wiring board portion of the three-dimensional circuit board changes the electrode pattern between the electrical connector portion and the mounting board, the degree of freedom of the wiring pattern of the mounting board can be improved. In addition, since the number of parts can be reduced, the manufacturing process of the device can be simplified.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、図1〜図7を参照して、本出願人が以前に提案した光電気変換装置1Aを参考例として説明する。この光電気変換装置1Aは、一の配線基板2に電気コネクタ6,7同士の嵌合によって装着される発光側光電気変換部(E/Oモジュールともいう)1A1と、他の配線基板2に同じく電気コネクタ6,7同士の嵌合によって装着される受光側光電気変換部(O/Eモジュールともいう)1A2と、これらの変換部1A1,1A2を光学的に連結する外部導波路9とを備えている。   First, with reference to FIGS. 1 to 7, the photoelectric conversion apparatus 1A previously proposed by the applicant will be described as a reference example. This photoelectric conversion device 1A includes a light emitting side photoelectric conversion unit (also referred to as an E / O module) 1A1 that is mounted on one wiring board 2 by fitting electrical connectors 6 and 7, and another wiring board 2. Similarly, a light-receiving side photoelectric conversion part (also referred to as an O / E module) 1A2 that is mounted by fitting the electrical connectors 6 and 7 and an external waveguide 9 that optically connects these conversion parts 1A1 and 1A2. I have.

なお、本明細書では、図1の上下方向を上下方向、図1の紙面と直交する方向を左右方向というとともに、発光側光電気変換部1A1に対しては図1の右側を前方、左側を後方といい、受光側光電気変換部1A2に対しては図1の左側を前方、右側を後方という。   In the present specification, the vertical direction in FIG. 1 is referred to as the vertical direction, the direction orthogonal to the paper surface in FIG. 1 is referred to as the horizontal direction, and the right side in FIG. The left side of FIG. 1 is referred to as the front side and the right side is referred to as the rear side with respect to the light-receiving side photoelectric conversion unit 1A2.

発光側光電気変換部1A1は、平面視で前後方向に延びる長方形状をなすマウント基板3を備えている。このマウント基板3の下面となる一方面3aには、図2に示すように、電気信号を光信号に変換して発光する発光素子4Aと、この発光素子4Aに電気信号を送信するためのIC回路50Aが形成されたIC基板5Aとが実装されているとともに、これら4A,5Aを下方から覆うようにヘッダ型電気コネクタ(以下、単に「ヘッダ」という)6が設けられている。また、マウント基板3の一方面3aには、発光素子4Aの駆動用電源ラインや信号ラインが配線パターン36で形成されている(図4参照)。さらに、マウント基板3には、発光素子4Aの真上となる位置に発光素子4Aが発光する光の光路を略90°変換するミラー部33が設けられているとともに、発光素子4Aと光学的に結合する内部導波路31がミラー部33からマウント基板3の前端面3bまで延びるように設けられている。   The light emission side photoelectric conversion unit 1A1 includes a mount substrate 3 having a rectangular shape extending in the front-rear direction in plan view. As shown in FIG. 2, a light emitting element 4A that converts an electric signal into an optical signal to emit light and an IC for transmitting the electric signal to the light emitting element 4A are provided on one surface 3a that is the lower surface of the mount substrate 3. An IC substrate 5A on which a circuit 50A is formed is mounted, and a header type electrical connector (hereinafter simply referred to as “header”) 6 is provided so as to cover these 4A and 5A from below. In addition, on one surface 3a of the mount substrate 3, a driving power supply line and a signal line for the light emitting element 4A are formed by a wiring pattern 36 (see FIG. 4). Further, the mount substrate 3 is provided with a mirror portion 33 that converts an optical path of light emitted by the light emitting element 4A by approximately 90 ° at a position directly above the light emitting element 4A, and optically connected to the light emitting element 4A. An internal waveguide 31 to be coupled is provided so as to extend from the mirror portion 33 to the front end surface 3 b of the mount substrate 3.

発光素子4Aは、上下方向に扁平な正方形板状の形状を有し、上面から上方に発光するものであり、発光する側からマウント基板3の一方面3aに実装されている。この発光素子4Aとしては、半導体レーザーであるVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)が採用されている。IC基板5Aは、VCSELを駆動させるドライバICであり、上下方向に扁平な正方形板状の形状を有し、発光素子4Aの近傍に配置されている。そして、発光素子4AおよびIC基板5Aは、金または半田からなるバンプ11(図3参照)でマウント基板3の配線パターン36に接続されている。なお、発光素子4Aとしては、LED等も採用可能であるが、LED等は指向性がなく、内部導波路31に光結合する割合が小さいので、光の効率に余裕があることが条件となり、その場合には低価格という点で有利である。   The light emitting element 4A has a shape of a square plate that is flat in the vertical direction, emits light upward from the upper surface, and is mounted on the one surface 3a of the mount substrate 3 from the light emitting side. As the light emitting element 4A, a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) which is a semiconductor laser is employed. The IC substrate 5A is a driver IC that drives the VCSEL, has a shape of a square plate that is flat in the vertical direction, and is disposed in the vicinity of the light emitting element 4A. The light emitting element 4A and the IC substrate 5A are connected to the wiring pattern 36 of the mount substrate 3 by bumps 11 (see FIG. 3) made of gold or solder. In addition, although LED etc. are employable as the light emitting element 4A, since LED etc. have no directivity and the ratio of optical coupling to the internal waveguide 31 is small, it is a condition that there is a margin in light efficiency, In that case, it is advantageous in terms of low price.

マウント基板3は、実装時の熱の影響や使用環境による応力の影響を避けるために、剛性が必要である。また、光伝送の場合は、発光素子から受光素子までの光伝送効率が必要になるので、光素子を高精度に実装することや使用中の熱影響による位置変動を極力抑制する必要がある。このため、マウント基板3としては、シリコン基板が採用されている。また、マウント基板3は、発光素子4Aと線膨張係数の近い材料で構成されていることが好ましく、シリコン以外には、VCSEL材料と同系統のGaAs等の化合物半導体で構成されていてもよい。   The mount substrate 3 needs to be rigid in order to avoid the influence of heat during mounting and the influence of stress due to the use environment. Further, in the case of optical transmission, since optical transmission efficiency from the light emitting element to the light receiving element is required, it is necessary to mount the optical element with high accuracy and to suppress position fluctuation due to the influence of heat during use as much as possible. For this reason, a silicon substrate is employed as the mount substrate 3. The mount substrate 3 is preferably made of a material having a linear expansion coefficient close to that of the light emitting element 4A, and may be made of a compound semiconductor such as GaAs of the same system as the VCSEL material other than silicon.

ミラー部33は、マウント基板3がエッチングされることにより形成された45°傾斜面に金やアルミニウムを蒸着することにより形成することができる。なお、45°傾斜面は、シリコン結晶のエッチング速度の違いを利用した異方性エッチングにより形成することができる。異方性エッチングには、例えば水酸化カリウム溶液が用いられる。   The mirror part 33 can be formed by evaporating gold or aluminum on a 45 ° inclined surface formed by etching the mount substrate 3. The 45 ° inclined surface can be formed by anisotropic etching utilizing the difference in the etching rate of silicon crystals. For anisotropic etching, for example, a potassium hydroxide solution is used.

内部導波路31は、マウント基板3の一方面3aに沿って設けられており、発光素子4Aが発光する光をマウント基板3の一方面3aと平行な方向に伝送するものである。この内部導波路31は、屈折率の異なる2種類の樹脂から構成されている。具体的には、内部導波路31は、図3に示すように、屈折率の高い樹脂からなるコア31aと、コア31aを周囲から覆う屈折率の低い樹脂からなるクラッド31bとで構成されており、マウント基板3に形成された導波路形成用溝32内に配設されている。コア31aおよびクラッド31bのサイズは、発光素子4Aの発散角度と後述する受光素子4Bの受光径等による光損失計算から決定される。なお、内部導波路31は、樹脂以外にも石英等の光透過性のある材料であれば無機材料で構成されていてもよい。   The internal waveguide 31 is provided along one surface 3 a of the mount substrate 3, and transmits light emitted from the light emitting element 4 </ b> A in a direction parallel to the one surface 3 a of the mount substrate 3. The internal waveguide 31 is composed of two types of resins having different refractive indexes. Specifically, as shown in FIG. 3, the internal waveguide 31 includes a core 31a made of a resin having a high refractive index and a clad 31b made of a low refractive index resin that covers the core 31a from the periphery. These are disposed in a waveguide forming groove 32 formed in the mount substrate 3. The sizes of the core 31a and the clad 31b are determined from light loss calculation based on the divergence angle of the light emitting element 4A and the light receiving diameter of the light receiving element 4B described later. In addition to the resin, the internal waveguide 31 may be made of an inorganic material as long as it is a light transmissive material such as quartz.

導波路形成用溝32は、前記45°傾斜面を形成するのと同様に、異方性エッチングにより形成することができる。なお、異方性エッチング以外にも、導波路形成用溝32の形成には、反応性イオンエッチング等のドライエッチングの形成方法がある。   The waveguide forming groove 32 can be formed by anisotropic etching as in the case of forming the 45 ° inclined surface. In addition to anisotropic etching, there is a dry etching forming method such as reactive ion etching for forming the waveguide forming groove 32.

図4および図5(a)(b)に示すように、断面略矩形状の導波路形成用溝32と45°傾斜面とを異方性エッチングにより形成するときには、それらのエッチング条件は異なる。すなわち、エッチング溶液の組成が異なる。従って、エッチングを2回に分けて行う必要がある。ただし、どちらを先に行ってもよい。   As shown in FIGS. 4 and 5A and 5B, when the waveguide forming groove 32 having a substantially rectangular cross section and the 45 ° inclined surface are formed by anisotropic etching, the etching conditions are different. That is, the composition of the etching solution is different. Therefore, it is necessary to perform etching in two steps. However, either may be performed first.

あるいは、導波路形成用溝32を45°傾斜面と同時に形成するときには、図5(c)および(d)に示すように、導波路形成用溝32の断面形状が略台形状になって導波路形成用溝32の溝幅が大きくなる。導波路形成用溝32は、発光素子4A用のボンディングパッドにかからなければ問題ないため、このようにすることも可能である。   Alternatively, when the waveguide forming groove 32 is formed simultaneously with the 45 ° inclined surface, as shown in FIGS. 5C and 5D, the waveguide forming groove 32 has a substantially trapezoidal cross section. The groove width of the waveguide forming groove 32 is increased. The waveguide forming groove 32 has no problem as long as it does not cover the bonding pad for the light emitting element 4A. Therefore, this is also possible.

マウント基板3の前端面3bには、外部導波路9が光学用接着剤によって接合されるようになっており、この接合により、内部導波路31は外部導波路9と光学的に結合されるようになる。なお、ミラー部33から外部導波路9までの距離が短ければ、単に空気中に光を伝搬させるようにしても損失が少ない場合があるため、この場合には、内部導波路31を省略して、ミラー部33から外部導波路9に直接光を入射させるようにしてもよい。   The external waveguide 9 is bonded to the front end surface 3b of the mount substrate 3 by an optical adhesive, and the internal waveguide 31 is optically coupled to the external waveguide 9 by this bonding. become. If the distance from the mirror portion 33 to the external waveguide 9 is short, there is a case where the loss is small even if light is simply propagated in the air. In this case, the internal waveguide 31 is omitted. The light may be directly incident on the external waveguide 9 from the mirror unit 33.

外部導波路9は、樹脂光導波路を薄型化したフレキシブルなフィルム状のものを用いた方が取り扱い上便利である。つまり、フィルム状の外部導波路9であれば、屈曲性に優れており、例えば携帯電話等の折り曲げ部に使用しても問題ない。折り曲げの曲率によっては光の損失が発生することもあるが、これはコアとクラッドの屈折率差を大きくすることによって低減させることが可能である。なお、外部導波路9としては、フィルム状のもの以外でも、石英系ファイバやプラスチックファイバであってもよい。   As the external waveguide 9, it is more convenient to use a flexible film-like one in which the resin optical waveguide is thinned. That is, the film-like external waveguide 9 is excellent in flexibility, and there is no problem even if it is used for a bent portion of, for example, a mobile phone. Depending on the bending curvature, light loss may occur, but this can be reduced by increasing the refractive index difference between the core and the cladding. The external waveguide 9 may be a silica fiber or a plastic fiber other than the film-like one.

ヘッダ6は、配線基板2に設けられた外部コネクタであるソケット型電気コネクタ(以下、単に「ソケット」という)7と着脱可能なものである。なお、ヘッダ6とソケット7は相互に入れ替え可能であり、マウント基板3にソケット7が設けられ、配線基板2にヘッダ6が設けられていて、ヘッダ6が外部コネクタとなっていてもよい。   The header 6 is detachable from a socket type electrical connector (hereinafter simply referred to as “socket”) 7 which is an external connector provided on the wiring board 2. The header 6 and the socket 7 can be interchanged with each other, the socket 7 is provided on the mount board 3, the header 6 is provided on the wiring board 2, and the header 6 may be an external connector.

ソケット7は、図6(a)に示すように、平面視で前後方向に延びる略長方形状をなしている。このソケット7は、ソケット本体72と、このソケット本体72に保持される端子71とを有しており、ソケット本体72には、平面視で長方形枠状の嵌合凹部72aが設けられていて、この嵌合凹部72a内に端子71が露出している。また、端子71の端部は、ソケット本体72から左右方向に張り出しており、この端部が図略の半田等によって配線基板2の上面に形成された図略の配線パターンに接続されている。ソケット7は、通常はリフローによって配線基板2に実装される。   As shown in FIG. 6A, the socket 7 has a substantially rectangular shape extending in the front-rear direction in a plan view. The socket 7 includes a socket main body 72 and a terminal 71 held by the socket main body 72. The socket main body 72 is provided with a fitting recess 72a having a rectangular frame shape in plan view. The terminal 71 is exposed in the fitting recess 72a. Further, the end portion of the terminal 71 protrudes from the socket main body 72 in the left-right direction, and this end portion is connected to a not-illustrated wiring pattern formed on the upper surface of the wiring substrate 2 by unillustrated solder or the like. The socket 7 is usually mounted on the wiring board 2 by reflow.

一方、ヘッダ6は、図6(b)に示すように、下面視でソケット7よりも一回り小さな前後方向に延びる略長方形状をなしている。このヘッダ6は、ヘッダ本体62と、このヘッダ本体62に保持される端子61とを有しており、ヘッダ本体62には、ソケット7の嵌合凹部72aに嵌合可能な下面視で長方形枠状の嵌合凸部62aが設けられていて、この嵌合凸部62aの表面に端子61が露出している。また、端子61の端部は、ヘッダ本体62から左右方向に張り出しており、この端部が半田ボール10によってマウント基板3の配線パターン36に接続されている。また、ヘッダ6のマウント基板3への実装には、半田ボール以外にも端子用ポストやピン等を用いることが可能である。なお、マウント基板3と半田ボール10を含めた高さは、1mm程度である。   On the other hand, as shown in FIG. 6B, the header 6 has a substantially rectangular shape extending in the front-rear direction that is slightly smaller than the socket 7 in a bottom view. The header 6 includes a header main body 62 and terminals 61 held by the header main body 62. The header main body 62 has a rectangular frame in bottom view that can be fitted into the fitting recess 72a of the socket 7. A fitting projection 62a is provided, and the terminal 61 is exposed on the surface of the fitting projection 62a. Further, the end portion of the terminal 61 protrudes in the left-right direction from the header body 62, and this end portion is connected to the wiring pattern 36 of the mount substrate 3 by the solder ball 10. Further, for mounting the header 6 on the mount substrate 3, it is possible to use terminal posts, pins, etc. in addition to the solder balls. The height including the mount substrate 3 and the solder ball 10 is about 1 mm.

そして、ヘッダ6の嵌合凸部62aがソケット7の嵌合凹部72aに差し込まれてそれらが嵌合すると、端子61,71同士が接触して配線基板2の配線パターンとマウント基板3の配線パターン36とが電気的に接続されるようになる。このときのソケット7の下面からヘッダ6の上面までの高さは1mm程度である。このため、発光側光電気変換部1A1を配線基板2に装着したときの配線基板2の上面からマウント基板3の上面となる他方面3cまでの高さは2mm程度となる。   Then, when the fitting convex part 62a of the header 6 is inserted into the fitting concave part 72a of the socket 7 and they are fitted, the terminals 61 and 71 come into contact with each other and the wiring pattern of the wiring board 2 and the wiring pattern of the mount board 3 36 is electrically connected. At this time, the height from the lower surface of the socket 7 to the upper surface of the header 6 is about 1 mm. For this reason, the height from the upper surface of the wiring board 2 to the other surface 3c serving as the upper surface of the mount board 3 when the light emitting side photoelectric conversion part 1A1 is mounted on the wiring board 2 is about 2 mm.

受光側光電気変換部1A2の基本的な構成は、発光側光電気変換部1A1と同様であるため、詳細な説明は省略する。なお、発光側光電気変換部1A1と異なる点としては、図7に示すように、マウント基板3の一方面3aに、受光して光信号を電気信号に変換する受光素子4Bと、この受光素子4Bから電気信号を受信するためのIC回路50Bが形成されたIC基板5Bとが実装されている点である。受光素子4Bとしては、PDが採用されており、IC基板5Bは、電流・電圧の変換を行うTIA(Trans-impedance Amplifier)素子である。また、マウント基板3には、アンプ素子が実装されることもある。   Since the basic configuration of the light-receiving side photoelectric conversion unit 1A2 is the same as that of the light-emitting side photoelectric conversion unit 1A1, detailed description thereof is omitted. The light-emitting side photoelectric conversion unit 1A1 is different from the light-emitting side photoelectric conversion unit 1A1 in that a light receiving element 4B that receives light on one surface 3a of the mount substrate 3 and converts an optical signal into an electric signal, as shown in FIG. An IC substrate 5B on which an IC circuit 50B for receiving an electrical signal from 4B is formed is mounted. PD is adopted as the light receiving element 4B, and the IC substrate 5B is a TIA (Trans-impedance Amplifier) element that performs current / voltage conversion. In addition, an amplifier element may be mounted on the mount substrate 3.

以上説明したような参考例の光電気変換装置1Aでは、発光素子4Aまたは受光素子4Bが実装されるマウント基板3の一方面3aにヘッダ6を設けるとともに、内部導波路31をマウント基板3の一方面3aと平行な方向に延びるように設けたから、マウント基板3の板厚方向における装置全体の高さを抑えることができ、装置の低背化を図ることができる。   In the photoelectric conversion apparatus 1A of the reference example as described above, the header 6 is provided on the one surface 3a of the mount substrate 3 on which the light emitting element 4A or the light receiving element 4B is mounted, and the internal waveguide 31 is connected to one of the mount substrates 3. Since it is provided so as to extend in a direction parallel to the direction 3a, the height of the entire device in the plate thickness direction of the mount substrate 3 can be suppressed, and the height of the device can be reduced.

次に、図8〜図10を参照して、本発明の一実施形態に係る光電気変換装置1Bを説明する。この光電気変換装置1Bは、参考例の光電気変換装置1Aを改良したものであるため、参考例と同一構成部分には同一符号を付して、その説明は省略する。また、この光電気変換装置1Bにおいても、受光側光電気変換部は発光側光電気変換部と同様であるため、発光側光電気変換部1B1のみを図示して説明する。   Next, with reference to FIGS. 8-10, the photoelectric conversion apparatus 1B which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. Since this photoelectric conversion apparatus 1B is an improvement of the photoelectric conversion apparatus 1A of the reference example, the same components as those of the reference example are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Also in this photoelectric conversion device 1B, the light receiving side photoelectric conversion unit is the same as the light emission side photoelectric conversion unit, and therefore only the light emission side photoelectric conversion unit 1B1 will be illustrated and described.

本実施形態の発光側光電気変換部1B1では、マウント基板3の一方面3aに立体回路基板8が設けられている。この立体回路基板8は、絶縁性の樹脂またはセラミック、あるいはそれらの組み合わせからなる一体成形品の表面に電気回路が形成されたものである。   In the light emission side photoelectric conversion unit 1B1 of the present embodiment, the three-dimensional circuit board 8 is provided on the one surface 3a of the mount board 3. The three-dimensional circuit board 8 is obtained by forming an electric circuit on the surface of an integrally molded product made of insulating resin, ceramic, or a combination thereof.

具体的には、立体回路基板8は、マウント基板3と対向する配線基板部8bと、この配線基板部8bから下方に突出する電気コネクタ部8aとを一体に有している。   Specifically, the three-dimensional circuit board 8 integrally includes a wiring board part 8b facing the mount board 3 and an electrical connector part 8a protruding downward from the wiring board part 8b.

前記電気コネクタ部8aは、外部コネクタであるソケット7と着脱可能なものであり、図10に示すように、断面形状が長方形状のまま下方に延在する樹脂構造部81と、この樹脂構造部81の下面に形成される複数の電極82と、この電極82から樹脂構造部81の側面に沿って上方に延びる端子部83とを有している。   The electrical connector portion 8a is detachable from the socket 7 which is an external connector. As shown in FIG. 10, the resin structure portion 81 extending downward while the cross-sectional shape is rectangular, and the resin structure portion A plurality of electrodes 82 formed on the lower surface of 81, and a terminal portion 83 extending upward from the electrode 82 along the side surface of the resin structure portion 81.

一方、ソケット7は、図9に示すように、立体回路基板8の電気コネクタ部8が嵌合可能な平面視で長方形状の嵌合凹部72aを有していて、この嵌合凹部72aの底面に端子71が露出している。そして、電気コネクタ部8aが嵌合凹部72aに差し込まれてそれらが嵌合すると、端子71に電極82が上方から接触してそれらが電気的に接続されるようになる。   On the other hand, as shown in FIG. 9, the socket 7 has a fitting recess 72a having a rectangular shape in plan view in which the electrical connector portion 8 of the three-dimensional circuit board 8 can be fitted, and the bottom surface of the fitting recess 72a. The terminal 71 is exposed. And when the electrical connector part 8a is inserted in the fitting recessed part 72a and they are fitted, the electrode 82 will contact the terminal 71 from upper direction, and they will come to be electrically connected.

前記配線基板部8bは、マウント基板3の一方面3aと略同一の大きさの長方形板状の構造部84を有しており、この構造部84の下面の中央部から前記電気コネクタ部8aの樹脂構造部81が下方に突出している。構造部84のマウント基板3と対向する上面には、マウント基板3の配線パターン36(図4参照)で構成される電極と対応する位置にそれぞれ電極86が形成されていて、これらの電極86が半田ボール10で個々にマウント基板3の電極に接続されることにより、配線基板部8bがマウント基板3に電気的に接続されるようになっている。   The wiring board portion 8b has a rectangular plate-like structure portion 84 that is substantially the same size as the one surface 3a of the mount substrate 3, and the electrical connector portion 8a is connected to the center portion of the lower surface of the structure portion 84. The resin structure part 81 protrudes downward. On the upper surface of the structure portion 84 facing the mount substrate 3, electrodes 86 are formed at positions corresponding to the electrodes formed by the wiring pattern 36 (see FIG. 4) of the mount substrate 3. The wiring board portion 8 b is electrically connected to the mount substrate 3 by being individually connected to the electrodes of the mount substrate 3 by the solder balls 10.

また、配線基板部8bには、構造部84の側面および下面に沿って延びて、電極86と電気コネクタ部8aの端子部83の上端部とをつなぐ配線部85が形成されている。すなわち、配線基板部8bは、配線部85により電気コネクタ部8aとマウント基板3との間で電極ピッチを変換して電極パターンを変更している。   The wiring board portion 8b is formed with a wiring portion 85 extending along the side surface and the lower surface of the structure portion 84 and connecting the electrode 86 and the upper end portion of the terminal portion 83 of the electrical connector portion 8a. That is, the wiring board portion 8 b changes the electrode pattern by converting the electrode pitch between the electrical connector portion 8 a and the mount substrate 3 by the wiring portion 85.

なお、立体回路基板8では、配線基板部8bの電極86の数と電気コネクタ部8aの電極82の数を必ずしも1対1に対応させる必要はなく、配線部85で電気ラインを集約させて、電気コネクタ部8aの電極82の数を低減させることも可能である。   In the three-dimensional circuit board 8, the number of the electrodes 86 of the wiring board portion 8b and the number of the electrodes 82 of the electric connector portion 8a do not necessarily correspond one-to-one. It is also possible to reduce the number of electrodes 82 of the electrical connector portion 8a.

このように、本実施形態の光電気変換装置1Bでは、マウント基板3の一方面3aに電気コネクタ部8aおよび配線基板部8bを一体に有する立体回路基板8を設けたから、マウント基板3の一方面3aに配線基板を設けるとともにこの配線基板に電気コネクタを設けるよりも、装置を低背化することができる。しかも、立体回路基板8の配線基板部8bは、電気コネクタ部8aとマウント基板3との間で電極パターンを変更するものであるので、マウント基板3の配線パターン36の自由度を向上させることができる。また、部品点数を少なくすることができるため、装置の製造工程を簡略化することができる。   Thus, in the photoelectric conversion apparatus 1B of the present embodiment, since the three-dimensional circuit board 8 integrally including the electrical connector portion 8a and the wiring board portion 8b is provided on the one surface 3a of the mount substrate 3, one surface of the mount substrate 3 is provided. The apparatus can be reduced in height compared to providing a wiring board on 3a and providing an electrical connector on the wiring board. Moreover, since the wiring board portion 8b of the three-dimensional circuit board 8 changes the electrode pattern between the electrical connector portion 8a and the mounting board 3, the degree of freedom of the wiring pattern 36 of the mounting board 3 can be improved. it can. In addition, since the number of parts can be reduced, the manufacturing process of the device can be simplified.

なお、本実施形態では、光電気変換装置1Bとして、発光側光電気変換部1B1から受光側光電気変換部に光信号が送られる一方向通信型のものを示したが、光電気変換装置1Bは、発光側光電気変換部1B1に受光素子4Bを実装するとともに受光側光電気変換部に発光素子4Aを実装し、かつ、マウント基板3に複数の導波路31を形成した双方向通信型のものであってもよい。また、光電気変換装置1Bは、少なくとも発光側光電気変換部1B1または受光側光電気変換部の一方を備えていればよい。また、一方向通信型、双方向通信型の両方において、1チャンネルの通信について説明しているが、アレイ形状の受発光素子を実装して、多チャンネル通信であってもよく、外部導波路9も複数の導波路が形成されたものを使用すればよい。   In the present embodiment, the photoelectric conversion device 1B is a one-way communication type in which an optical signal is transmitted from the light emission side photoelectric conversion unit 1B1 to the light reception side photoelectric conversion unit. Is a bidirectional communication type in which the light receiving element 4B is mounted on the light emitting side photoelectric conversion unit 1B1, the light emitting element 4A is mounted on the light receiving side photoelectric conversion unit, and a plurality of waveguides 31 are formed on the mount substrate 3. It may be a thing. Moreover, the photoelectric conversion apparatus 1B should just be equipped with at least one of the light emission side photoelectric conversion part 1B1 or the light reception side photoelectric conversion part. Further, in both the one-way communication type and the two-way communication type, one-channel communication has been described. However, multi-channel communication may be performed by mounting an array-shaped light emitting / receiving element. Alternatively, a structure in which a plurality of waveguides are formed may be used.

さらに、立体回路基板8は、マウント基板3の一方面3aに設けられている必要はなく、マウント基板3に貫通電極を設け、他方面3cにも配線パターンを形成すれば、発光素子4Aが実装される一方面3aと反対側の他方面3cに設けることも可能である。   Furthermore, the three-dimensional circuit board 8 does not have to be provided on the one surface 3a of the mount substrate 3. If the through electrode is provided on the mount substrate 3 and a wiring pattern is formed on the other surface 3c, the light emitting element 4A is mounted. It is also possible to provide on the other surface 3c opposite to the one surface 3a.

また、図示は省略するが、マウント基板3の発光素子4Aに対応する位置に貫通穴を設けるとともに、マウント基板3の他方面3cに外部導波路9を接合し、さらに外部導波路9の端部にミラー部を設けて前記貫通穴の上に配置することにより、外部導波路9をマウント基板3の他方面3cに沿うように設けて、内部導波路31を省略することも可能である。   Although not shown, a through hole is provided at a position corresponding to the light emitting element 4 </ b> A of the mount substrate 3, the external waveguide 9 is joined to the other surface 3 c of the mount substrate 3, and the end of the external waveguide 9 is further connected. It is also possible to provide the external waveguide 9 along the other surface 3c of the mount substrate 3 and omit the internal waveguide 31 by providing a mirror portion on the through hole.

参考例の光電気変換装置およびこの光電気変換装置が接続される配線基板の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the photoelectric conversion apparatus of a reference example, and the wiring board to which this photoelectric conversion apparatus is connected. 参考例の光電気変換装置の発光側光電気変換部を分解した図である。It is the figure which decomposed | disassembled the light emission side photoelectric conversion part of the photoelectric conversion apparatus of a reference example. (a)は光素子が実装されたマウント基板の側面図、(b)は(a)のA−A線断面図である。(A) is a side view of a mount substrate on which an optical element is mounted, and (b) is a cross-sectional view taken along line AA of (a). 導波路が設けられる前の状態のマウント基板を下方から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the mount board | substrate of the state before providing a waveguide from the downward direction. (a)はマウント基板の下面図、(b)は(a)の断面図であり、(c)は変形例のマウント基板の下面図、(d)は(c)の断面図である。(A) is a bottom view of the mount substrate, (b) is a cross-sectional view of (a), (c) is a bottom view of the mount substrate of a modified example, and (d) is a cross-sectional view of (c). (a)はソケット型電気コネクタの斜視図、(b)はヘッダ型電気コネクタの斜視図である。(A) is a perspective view of a socket type electrical connector, (b) is a perspective view of a header type electrical connector. 参考例の光電気変換装置の受光側光電気変換部を分解した図である。It is the figure which decomposed | disassembled the light-receiving side photoelectric conversion part of the photoelectric conversion apparatus of a reference example. 本発明の一実施形態に係る光電気変換装置およびこの光電気変換装置が接続される配線基板の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a photoelectric conversion apparatus according to an embodiment of the present invention and a wiring board to which the photoelectric conversion apparatus is connected. (a)はソケットの平面図、(b)は(a)のI−I線断面図である。(A) is a top view of a socket, (b) is the II sectional view taken on the line of (a). 立体回路基板の下面図である。It is a bottom view of a three-dimensional circuit board.

符号の説明Explanation of symbols

1B 光電気変換装置
2 配線基板
3 マウント基板
3a 一方面
3c 他方面
31 内部導波路
4A 発光素子
4B 受光素子
5A,5B IC基板
50A,50B IC回路
6 ヘッダ型電気コネクタ
7 ソケット型電気コネクタ
8 立体回路基板
8a 電気コネクタ部
8b 配線基板部
9 外部導波路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1B Photoelectric conversion apparatus 2 Wiring board 3 Mount board 3a One side 3c The other side 31 Internal waveguide 4A Light emitting element 4B Light receiving element 5A, 5B IC board 50A, 50B IC circuit 6 Header type electrical connector 7 Socket type electrical connector 8 Three-dimensional circuit Board 8a Electrical connector part 8b Wiring board part 9 External waveguide

Claims (1)

電気信号を光信号にまたは光信号を電気信号に変換する光素子と、この光素子に電気信号を送信するまたは光素子から電気信号を受信するためのIC回路と、前記光素子が実装されるマウント基板と、前記光素子と光学的に結合する導波路とを備え、前記導波路は、前記マウント基板の前記光素子が実装される一方面またはその反対側の他方面に沿うようにマウント基板に設けられた光電気変換装置であって、
前記マウント基板の光素子が実装される一方面またはその反対側の他方面には、外部コネクタと着脱可能な電気コネクタ部と、この電気コネクタ部と前記マウント基板との間で電極パターンを変更し、前記マウント基板に電気的に接続される配線基板部とを一体に有する立体回路基板が設けられていることを特徴とする光電気変換装置。
An optical element that converts an electrical signal into an optical signal or an optical signal into an electrical signal, an IC circuit for transmitting an electrical signal to or receiving an electrical signal from the optical element, and the optical element are mounted A mount substrate and a waveguide optically coupled to the optical element, the waveguide being disposed along one surface of the mount substrate on which the optical element is mounted or the other surface on the opposite side. The photoelectric conversion device provided in the
On one surface of the mount substrate on which the optical element is mounted or on the other surface on the opposite side, an external connector and an detachable electrical connector portion, and an electrode pattern between the electrical connector portion and the mount substrate are changed. An optoelectric conversion device comprising a three-dimensional circuit board integrally including a wiring board portion electrically connected to the mount board.
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