JP4923402B2 - 光モジュールおよび電気配線基板 - Google Patents

Description

この発明は、光電素子が電気的に接続された電気配線基板を有する光モジュールに関し、特にサーバシステム等におけるデータ転送システムに用いる光モジュールに関する。

近年、サーバシステム等のデータ転送システムにおいては、電気信号によってデータ処理を行いつつ光信号によってデータ転送が行われており、このような光信号によるデータ転送にはいわゆる光モジュールが用いられている。この光モジュールは、電気信号を光信号に変換（Ｅ／Ｏ変換）又は光信号を電気信号に変換（Ｏ／Ｅ変換）する光電変換素子（光電素子）と、例えば光ファイバ等の光信号を伝搬する光素子とを備え、これらを光学的に結合して構成されている。そして、これら光電変換素子と、光素子とを適宜組み合わせることにより、光素子を介して光信号を伝送するいわゆる光送信モジュールや、光素子を介して光信号を受信するいわゆる光受信モジュールを構成することが可能である。

このような光モジュールは、例えば今日の大規模サーバシステム等においては、多量の光信号の並列伝送を実現するために、光モジュール実装部に多数並列実装されることとなる。このため、このような大規模サーバシステム等に用いられる並列伝送用途の光モジュールには、より小型且つ低コストで製造でき、さらにより低消費電力が可能であることが求められる。これらを実現するためには、例えば、光モジュールを構成する部品点数を極力少なくしたり、光モジュールにおける光信号の送受信において、高効率且つ安定的な光結合を実現したりする工夫がなされている。

図２０は従来の光モジュールを示す分解斜視図である。この図２０に示す光モジュール９００は、このような小型化、低コスト化及び低消費電力化への要求のうち、主に低コスト化を図ったものの一例である。光モジュール９００は、光ファイバアレイ９０１を収容したフェルール９０２と、電気回路部９０３を搭載した電気配線基板９０４と、光電変換素子９０５と、光電変換素子９０５及び電気配線基板９０４を電気的に接続するフレキシブル配線基板９０６と、マイクロレンズアレイ９０７を支持する支持部材９０８と、支持部材９０８と機械的に結合されるスペーサ９０９とを備えて構成されている。そして、この光モジュール９００は、フェルール９０２の端面９０２ａと、光電変換素子９０５とがそれぞれ対向するように配置され、光電変換素子９０５のフェルール９０２との対向側と反対側に電気配線基板９０４が配置されるとともに、光電変換素子９０５と、電気配線基板９０４とが略直角に折り曲げられたフレキシブル配線基板９０６により接続された構造からなる。このように、スペーサ９０９を直接フレキシブル配線基板９０６上に形成することにより、製造コストの低コスト化を図ったものである（例えば、特許文献１参照。）。その他、本願発明に関連する公知技術としては、例えば特許文献２〜５に記載されたものもある。

特開２０００−８２８３０号公報 特開平０９−２７０７４７号公報 特開平１０−３００９８７号公報 特開平１１−２０２１６６号公報 特開２００２−９８８４２号公報

しかしながら、図２０に示す光モジュール９００においては、サーバシステム等の光モジュール実装部への主要実装部分となる光結合部（例えば、フェルール９０２）と、電気回路部９０３を備えた電気配線基板９０４とが図２０中Ｌ方向に並列配置されているため、光モジュール９００の実装スペースが増大し、光モジュール実装部の小型化によるモジュールラック等への高密度な並列実装が実現し難く、如いてはサーバシステム等の大型化を招くおそれがあり、実装スペース及び実装コストの削減による小型化・低コスト化に限界が生じてしまうという問題がある。

また、高効率な光結合を実現するために、光電変換素子９０５及びフェルール９０２の他にマイクロレンズアレイ９０７、支持部材９０８及びスペーサ９０９等の部品が必要となるため、部品点数の削減による小型化・低コスト化を図り難いという問題がある。

なお、上記特許文献２〜５に記載された技術においても、特に光モジュールの実装スペースを削減して小型化、低コスト化及び低消費電力化を図るための技術について提供するものではない。

この発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、光モジュールの実装スペースを削減して光モジュール実装部の小型化を図ることができる光モジュールを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる光モジュールは、光信号と電気信号とを変換する光電素子と、第１端面と、当該第１端面に連続しかつ隣接する第２端面とを有する本体部と、前記本体部に取り付けられるものであり、前記本体部の前記第１端面と前記第２端面とに沿って折り曲げられる折曲部を有し、当該折曲部を境に前記第１端面上に配置される部分に前記光電素子が取り付けられ、前記第２端面上に配置される部分に外部接続用配線部が形成された電気配線基板と、を備えたことを特徴とする。

この発明にかかる光モジュールによれば、電気配線基板は、本体部の第１端面上に配置される部分に光電素子が取り付けられ、第２端面上に配置される部分に外部接続用配線部が形成されたうえで、本体部の第１端面および第２端面に沿って折曲部で折り曲げられた状態で取り付けられ固定される。これにより、光モジュール実装部への主要実装部分となる本体部や、電気配線基板の実装スペースを削減することができる。

この発明にかかる光モジュールによれば、光モジュールの小型化を実現するとともに光モジュールの実装スペースの削減を可能とし、光モジュール実装部の小型化および低コスト化を図ることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光モジュールの好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
はじめに、この発明の実施の形態１にかかる光モジュールについて説明する。この実施の形態１の光モジュールは、光電素子として光信号を出射する発光素子を用いた発光モジュールである。

図１はこの発明の実施の形態１にかかる発光モジュールの構成を示す斜視図である。また、図２はこの発光モジュールを示す側面図である。図示のように、発光モジュール１０は、光信号を出射する光素子としての発光素子１１と、この発光素子１１から出射された光信号を伝搬する光伝搬路（光素子）である光ファイバ１２と、発光素子１１と電気的に接続される電気配線基板であるフレキシブル配線基板２０と、このフレキシブル配線基板２０と外部の電気回路（図示しない他の配線基板等）とを電気的に接続する外部接続用基板であるＢＧＡ基板３０と、光ファイバ１２の端末部を収容し保護する保護部材として機能する本体部としての光ファイバコネクタ４０と、フレキシブル配線基板２０を介して発光素子１１と電気的に接続される電気回路部である電気部品（図２に示す電気回路５０等）とを備えて構成されている。したがって、この発光モジュール１０はいわゆる光送信モジュールとして構成されている。

発光素子１１は、この実施の形態１では矩形状の素子からなり、光信号を出射する光学部１１ａを内部に有し、この光学部１１ａが後述する光伝搬路２１（図５〜図７参照）側を向くようにフレキシブル配線基板２０に接続され搭載されている。この光学部１１ａは、例えば、光ファイバ１２のチャンネル数に合わせて単ｃｈ、４ｃｈおよび１２ｃｈなどの数で適宜構成されている。また、発光素子１１は、光ファイバ１２のチャンネル数に合わせて配置された光学部１１ａの配置形態により、適宜長手方向の長さを変えて構成しても良い。

なお、発光素子１１としては、例えば、面発光型半導体レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）などの半導体レーザ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）を適用することができる。

光ファイバ１２は、例えば、その端末部１２ｂが光ファイバコネクタ４０の一対の対向端面間を貫通するように内部に形成された光導波部４１に収容される。この光ファイバ１２は、光導波部４１と連通する空間部４２内に接着剤等を充填することにより、光ファイバコネクタ４０に固定される。この光ファイバ１２は、ＭＭＦ（Ｍｕｌｔｉ Ｍｏｄｅ ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ）やＳＭＦ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ）で構成され、ＭＭＦの場合はＳＩ（Ｓｔｅｐ Ｉｎｄｅｘ）型やＧＩ（Ｇｒａｄｅｄ Ｉｎｄｅｘ）型が用いられる。

また、光ファイバコネクタ４０の光導波部４１に収容される光ファイバ１２の端末部１２ｂは、被覆が付いた状態であっても良いし、被覆を取った状態であっても良い。なお、光ファイバ１２としては、コアとクラッドが被覆に覆われたいわゆる光ファイバケーブルも含むこととする。

図３はこの発光モジュールの本体部を示す斜視図である。また、図４はこの発光モジュールの本体部を示す側面図である。図示のように、光ファイバ１２を収容する本体部である光ファイバコネクタ４０は、例えば、トランスファ成形や射出成形等により成型された矩形状外観を有する樹脂成型部材からなり、上述した光ファイバ１２の端末部１２ｂを収容する光導波部４１と空間部４２とを備えて形成されている。

この光ファイバコネクタ４０は、光電素子設置面である発光素子１１が設置される側の端面（第１端面）４３と、外部接続用基板設置面であるＢＧＡ基板３０が設置される側の端面（第２端面）４４とを有し、これらの端面４３，４４は光ファイバコネクタ４０において連続しかつ隣接する面の位置関係で形成されたものである。また、この光ファイバコネクタ４０は、光ファイバ１２の端末部１２ｂの端面１２ａを端面４３に露出する状態で収容する。すなわち、光ファイバコネクタ４０の光導波部４１は、光ファイバコネクタ４０に形成された穴部４６と、この穴部４６と連通する空間部４２の一部とで構成されている。

そして、光ファイバコネクタ４０に収容された光ファイバ１２は、空間部４２に充填された接着剤などで形成された固定部４５により、光導波部４１の空間部４２において光ファイバコネクタ４０に固定されている。この空間部４２は、例えば、端面４４から内部方向に向かって凹状に形成されたものである。なお、光ファイバコネクタ４０としては、この実施の形態１では例示していないが、例えば、公知のＭＴコネクタやフェルールなどを用いることができる。また、いわゆるプラグ型やレセプタクル型のいずれの構造も適用することができる。

図５および図６はこの発光モジュールの電気配線基板を示す平面図である。なお、図５は発光素子が搭載される表面から、図６は電気回路が搭載される裏面から見た図である。また、図７はこの発光モジュールの電気配線基板を示す側面図である。図示のように、発光素子１１（図５〜図７において図示省略）と電気的に接続されるフレキシブル配線基板２０は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）またはポリイミド（ＰＩ）等からなる絶縁性のベースフィルム２２を有している。

そして、フレキシブル配線基板２０は、このベースフィルム２２上に銅箔やＡｕ等の導電材を積層し、この導電材をエッチングなどして形成された配線パターンからなる電気配線層２３を両面２５，２６（図７参照）に有している。例えば、図５に示すように、フレキシブル配線基板２０の面２５（以下、「表面２５」とする。）側には、発光素子１１の光学部１１ａの配置数に合わせて、適切な電気信号の伝送が行えるような配線パターンで電気配線層２３が形成されている。

また、例えば、図６に示すように、フレキシブル配線基板２０の面２６（以下、「裏面２６」とする。）側には、電気回路５０との適切な電気信号の伝送が行えるような配線パターンで電気配線層２３が形成されている。なお、フレキシブル配線基板２０の電気配線層２３は、ここでは発光素子１１の入力インピーダンスに合わせた特性インピーダンスを有するように形成されている。

そして、フレキシブル配線基板２０は、これらベースフィルム２２および電気配線層２３上に、電気的絶縁性を有する合成樹脂等からなるフィルムを被せて形成されたカバーレイ２４を有した構造からなる。このフレキシブル配線基板２０の表面２５には、発光素子１１が搭載される搭載領域２７（図５参照）が設けられるとともに、ＢＧＡ基板３０との接続用の基板接続用配線部３９が設けられている。

また、フレキシブル配線基板２０の裏面２６には、電気回路５０が搭載される搭載領域２８（図６参照）が設けられている。なお、この裏面２６は、後述するように、光ファイバコネクタ４０に設置される側の面である。

そして、これら表面２５側の発光素子１１の搭載領域２７や、裏面２６側の電気回路５０の搭載領域２８においては、上記カバーレイ２４は形成されておらず、本来ならカバーレイ２４に覆われているはずの電気配線層２３（基板接続用配線部３９を含む）が剥き出しの露出した状態で形成されている。このため、発光素子１１、電気回路５０およびＢＧＡ基板３０と電気配線層２３との接合が容易に可能な構造を備えている。

なお、これらの搭載領域２７，２８には、それぞれ発光素子１１および電気回路５０との接続用配線部が電気配線層２３に形成されている。例えば、表面２５側の搭載領域２７の接続用配線部はフリップチップ実装用のハンダバンプ２７ａ（図５参照）で、裏面２６側の搭載領域２８の接続用配線部はワイヤボンディング用のパッド２８ａ（図６参照）でそれぞれ構成されている。

このうち、例えば、ハンダバンプ２７ａの形成方式としては、フォトリソグラフィ技術を用いてフレキシブル配線基板２０の表面２５側にハンダバンプ２７ａ形成箇所が抜けたレジストパターンを形成し、例えば、メッキ法などによりこのレジストが抜けた箇所の電気配線層２３にのみハンダを形成してハンダバンプ２７ａを形成する方式を採用できる。また、エッチングなどにより電極パッド形成箇所が露出した電気配線層２３に、ハンダを形成してハンダバンプ２７ａを形成する方式などを採用することもできる。

なお、図５〜図７では、説明の便宜上フレキシブル配線基板２０に相当の厚みを持たせて描画しているが、このフレキシブル配線基板２０はその厚さが、例えば、５０μｍ程度と極薄の配線基板であり、その性質上容易に折り曲げ等が可能な可撓性を有している。

そして、フレキシブル配線基板２０の表面２５側の搭載領域２７内には、搭載される発光素子１１の光学部１１ａが位置する箇所に、光学部１１ａの配置数に合わせて（図示の例では４つ（４ｃｈ））、例えば、フレキシブル配線基板２０の厚さ方向に貫通形成された貫通路からなる光伝搬路２１がフレキシブル配線基板２０の厚さ方向に形成されている。この光伝搬路２１は、発光素子１１および光ファイバ１２間で送受信される光信号を伝搬する伝搬路確保部として機能する。なお、例えば、フレキシブル配線基板２０のベースフィルム２２が光信号に対して透明な透過特性を有する材質からなる場合は、光伝搬路２１としてフレキシブル配線基板２０に貫通路を形成しなくてもよく、貫通路と同様に光信号の伝搬路を確保することができる。

ここで、フレキシブル配線基板２０は、この発光モジュール１０では図５および図６にＡ−Ａ破線で示す箇所（以下、「Ａ−Ａ破線箇所」とする。）において、裏面２６側を谷にし表面２５側を山にして折り曲げられたうえで光ファイバコネクタ４０に取付固定される。

このため、このフレキシブル配線基板２０のＡ−Ａ破線箇所においては、折り曲げを容易に行えるようにするために、例えば、電気配線層２３のベタパターンの一部を抜いたパターンで構成される、配線非形成部２９（図６参照）を有する電気配線層２３を形成してフレキシブル配線基板２０が構成されている。その他にも、例えば、ベースフィルム２２等に切り込みを入れて切込部（図示せず）を形成し、フレキシブル配線基板２０を構成するようにしても良い。

一方、図１および図２に示すように、ＢＧＡ基板３０は、外部入出力側端面３２に複数の外部接続用パッド３３が形成され、光ファイバコネクタ４０の端面４４側に取り付けられたときに端面４４に収まる大きさで形成された構造からなる。このＢＧＡ基板３０は、外部入出力側端面３２と反対側の配線基板搭載面３１側に形成された接続配線部（図示せず）が、フレキシブル配線基板２０の表面２５側の基板接続用配線部３９（図５参照）と接続されることにより、フレキシブル配線基板２０の表面２５に搭載される。

なお、発光モジュール１０の外部接続用基板としては、このＢＧＡ基板３０の他に、例えば、フレキシブル配線基板２０と接続される外部の電気回路に対して着脱可能な構造からなるＢＧＡコネクタなどを用いることもできる。また、ＢＧＡ基板３０を設けずに、フレキシブル配線基板２０の基板接続用配線部３９を直接外部の電気回路などに接続するようにしても良い。

また、フレキシブル配線基板２０の裏面２６側のＢＧＡ基板３０の搭載位置と反対側の搭載領域２８（図６参照）には、電気回路５０の接続端子（図示せず）がパッド２８ａと接続されることにより、電気回路５０が搭載されている。この電気回路５０は、例えば、ＩＣやＬＳＩからなり、発光素子１１を駆動するとともに、発光モジュール１０における光信号や電気信号の伝送・制御などを行う。この実施の形態１の電気回路５０は、具体的には発光素子１１のレーザドライバやメインアンプを備えている。

そして、図１および図２に示すように、このように構成された発光モジュール１０は、次のような特徴を備えている。すなわち、表面２５に発光素子１１およびＢＧＡ基板３０が搭載され、裏面２６に電気回路５０が搭載されたフレキシブル配線基板２０は、光ファイバコネクタ４０の端面４３，４４に沿ってＡ−Ａ破線箇所で、裏面２６側を谷にし表面２５側を山にした状態で折り曲げられ、光ファイバコネクタ４０に取付固定された構造からなる。

したがって、発光モジュール１０の電気回路５０およびＢＧＡ基板３０は、光ファイバコネクタ４０の端面４４側で重合配置され、かつ電気回路５０は空間部４２内に収容される。また、発光素子１１は光ファイバコネクタ４０の端面４３側に設置される。

なお、フレキシブル配線基板２０の光ファイバコネクタ４０への固定は、例えば、両者間に塗布または充填された紫外線硬化型の光学接着剤などを用いて行われている。また、光ファイバコネクタ４０の端面４３側のフレキシブル配線基板２０と、発光素子１１とは、後述する外側封止部（第１封止部）１９により封止され、端面４４側のフレキシブル配線基板２０と、電気回路５０とは、後述する内側封止部（第２封止部）１８（図１５参照）により封止される。このため、フレキシブル配線基板２０は、光ファイバコネクタ４０に強固に取付固定されている。

このとき、フレキシブル配線基板２０に搭載された発光素子１１の光学部１１ａと、端面４３に露出する光ファイバ１２の端面１２ａとは、フレキシブル配線基板２０の光伝搬路２１を介して、例えば、バットジョイント接続により光学的に結合されている。このため、両者間における光信号の結合損失を極めて小さくすることができる。

なお、フレキシブル配線基板２０は、ここでは裏面２６側を谷にし表面２５側を山にした略直角状に折り曲げられて光ファイバコネクタ４０に取付固定されているが、例えば、光ファイバコネクタ４０の端面４３，４４が側方から見て略直角状の位置関係にない場合においても、フレキシブル配線基板２０は端面４３，４４に沿って折り曲げられた状態で取付固定されれば良い。

したがって、この発光モジュール１０は、図１に示した組立状態では外径が光ファイバコネクタ４０の大きさ程度であり、例えば、従来の光モジュールと比べて光ファイバコネクタ４０やフレキシブル配線基板２０が占めるスペースを大幅に削減し、発光モジュール１０の高さ、幅および奥行きなどを極力小さくして小型化を実現することができる。また、このように発光モジュール１０自体の小型化が可能であるため、例えば、サーバシステム等の光モジュール実装部や、この光モジュール実装部に収容される実装基板などへの実装スペースを極力小さくすることも可能である。

図８はこの発光モジュールが実装された実装基板を収容するサーバシステム等の光モジュール実装部を簡易的に示す斜視図である。すなわち、図示のように、光モジュール実装部としてのサーバシステム等のモジュールラック８２０内に収容された実装基板８１０上に、高さＨ、幅Ｗ１および奥行きＬを小さく構成したこの発光モジュール１０を、ＢＧＡ基板３０（図８において図示省略）を介して実装する。

これにより、上記光モジュール実装部において、例えば、隣接する発光モジュール１０同士の実装基板８１０上での隣接間隔Ｗ２を狭めて、実装基板８１０上に複数の発光モジュール１０を高密度で並列実装することが可能となる。同時に、これら複数の発光モジュール１０が実装された実装基板８１０を、例えば、モジュールラック８２０内にさらに高密度に収容することも可能となる。

したがって、このように実装基板８１０上における発光モジュール１０の実装スペースが小さくなると、実装基板８１０上に搭載する他の電気回路８３０等に割り当てる実装スペースや、モジュールラック８２０内への実装基板８１０の実装スペースなどをより効率良く確保することができるようになる。これにより、光信号の大規模並列伝送を実現することが可能となる。

このため、例えば、サーバシステム等全体として光モジュール実装部の小型化を図り、小型化に伴う設置スペースや材料費削減などによる低コスト化および光モジュール実装部の低消費電力化などを可能とすることができ、システム全体のパフォーマンスの向上を図ることが可能となる。このように、この発光モジュール１０によれば、サーバシステム等の実装スペースの削減に伴う低コスト化を特に促進することが可能となる。

この発光モジュール１０は、例えば、以下のような方法で組み立てることができる。図９はこの発光モジュールの組立工程を示すフローチャートである。また、図１０〜図１５はこの発光モジュールの組立工程をそれぞれ説明するための図である。まず、図１０に示すように、フレキシブル配線基板２０の表面２５とＢＧＡ基板３０の配線基板搭載面３１とを対向配置し、フレキシブル配線基板２０の表面２５側にＢＧＡ基板３０を接続し固定する（ステップＳ１０）。このとき、ＢＧＡ基板３０は、フレキシブル配線基板２０に形成された基板接続用配線部３９（図５参照）と、ＢＧＡ基板３０により接続されるべき外部の電気回路の端子部（図示せず）とが正規の位置で接続されるように、例えば、配線基板搭載面３１の図中破線で示す接続領域８９においてフレキシブル配線基板２０と接続される。

次に、図１１に示すように、フレキシブル配線基板２０の表面２５側の搭載領域２７に、発光素子１１をその光学部１１ａ（図１１、図１３および図１４において図示省略）がフレキシブル配線基板２０に形成された光伝搬路２１側に向く状態で搭載（実装）する（ステップＳ１１）。このとき、発光素子１１の実装方式としては、例えば、公知のフリップチップ実装方式を用いることができる。そして、実装の際には、画像認識装置などを用いてフレキシブル配線基板２０の光伝搬路２１から発光素子１１の光学部１１ａの位置を観察し、光伝搬路２１のほぼ中央位置に光学部１１ａが位置するように発光素子１１の位置調整を行う。その後、搭載領域２７内のハンダバンプ２７ａと、発光素子１１の図示しない電極パッドとを接触させ、超音波溶着などにより両者の接合を行って実装する。

次に、図１２に示すように、こうして発光素子１１をフレキシブル配線基板２０に実装した後、フレキシブル配線基板２０の裏面２６側の搭載領域２８に、電気回路５０を搭載（実装）する（ステップＳ１２）。このとき、電気回路５０は、例えば、銀ペースト等の接着剤（図示せず）で裏面２６上の搭載領域２８内の所定位置に固定される。そのうえで、電気回路５０に形成された図示しない電極パッドと、搭載領域２８内のパッド２８ａとをワイヤボンディングすることなどにより、フレキシブル配線基板２０の電気配線層２３と接続される。

なお、この電気回路５０を搭載する際に、フレキシブル配線基板２０に対してさらに搭載する電気回路（例えば、外部増幅器）等がある場合は、予め裏面２６側の搭載領域２８内に適宜その電気回路に合わせたパッド２８ａなどを形成し、電気回路５０と同時に搭載するようにすれば良い。フレキシブル配線基板２０の搭載領域２８内に搭載される電気回路５０等は、すべて光ファイバコネクタ４０の空間部４２内に収容することができるため、電気回路５０以外の電気回路をフレキシブル配線基板２０に搭載した場合でも発光モジュール１０の外径が変化することはない。

そして、図１３に示すように、電気回路５０をフレキシブル配線基板２０の裏面２６側に搭載した後、光ファイバコネクタ４０の端面４３にフレキシブル配線基板２０の裏面２６を取り付けて固定する（ステップＳ１３）。このとき、フレキシブル配線基板２０に搭載された発光素子１１を駆動して、光ファイバコネクタ４０の端面４３に露出した光ファイバ１２（図１３および図１４において図示省略）の端面１２ａと、光学部１１ａとのいわゆる調芯作業を行う。そして、光学接着剤３８を用いてフレキシブル配線基板２０の裏面２６を光ファイバコネクタ４０の端面４３に取付固定する。

ここで、この調芯作業において発光素子１１を駆動するためには、例えば、電気回路５０における外部の電気回路との信号入出力端子や電源端子、および必要な制御端子等に所定の電気信号をＢＧＡ基板３０経由で供給する。または、所定の電気信号をプローブ経由で直接フレキシブル配線基板２０に供給する。これにより、発光素子１１を駆動することができる。

なお、フレキシブル配線基板２０に搭載された発光素子１１が複数の光学部１１ａを有するアレイ構造で構成されている場合は、そのアレイの両端部の光学部１１ａのみを駆動するようにすれば、すべての光学部１１ａを駆動しなくても十分に必要な調芯作業を行うことができる。この実施の形態１の発光モジュール１０では４ｃｈアレイ構造としたが、例えば単ｃｈや１２ｃｈなどの構造であっても同様である。

この調芯作業は、例えば、発光素子１１から出射され、光ファイバコネクタ４０に収容された光ファイバ１２から図示しない光パワーメータなどに出力される光信号の光パワーが最大値となるように行われる。そして、このように行われる調芯作業が終了した時点で、光学接着剤３８を光ファイバコネクタ４０の端面４３と、フレキシブル配線基板２０の裏面２６との間に塗布または充填する。その後、例えば、紫外線などの光線を、この光学接着剤３８に対して照射して硬化させ、端面４３にフレキシブル配線基板２０を取付固定する。なお、この光学接着剤３８は上記調芯作業の前に端面４３等に塗布などしておいても良い。

次に、図１４に示すように、フレキシブル配線基板２０を固定した光ファイバコネクタ４０の端面４３に、例えば、モールド樹脂などの封止樹脂を塗布または充填し、発光素子１１とともにフレキシブル配線基板２０を外側封止部１９により封止する（ステップＳ１４）。このとき、外側封止部１９を構成する封止樹脂の粘度が低く塗布などした封止樹脂が硬化する前に流出等してしまう場合には、例えば、高粘度性のシリコーン等で形成される、外側封止部１９を所望の位置に形成するためのダム部（図示せず）などを、予め封止樹脂が塗布等される箇所の周囲に形成しておく。このようにすれば、所望の形状の外側封止部１９を光ファイバコネクタ４０の端面４３側に形成することができる。

そして、図１５に示すように、フレキシブル配線基板２０を、その裏面２６側が光ファイバコネクタ４０の端面４３，４４に沿うように谷にしてＡ−Ａ破線箇所（図５および図６参照）で折り曲げる。同時に、光ファイバコネクタ４０の空間部４２内に封止樹脂を充填などして、この空間部４２内に収容される電気回路５０とともに内側封止部１８により封止して固定する（ステップＳ１５）。

以上のようにして、発光モジュール１０を組み立てることができる。なお、ステップＳ１５でＡ−Ａ破線箇所において折り曲げるフレキシブル配線基板２０の折り曲げ半径は、０．５ｍｍ程度の曲率で設定されていれば良い。また、好ましくはフレキシブル配線基板２０が、光ファイバコネクタ４０の端面４３，４４から外部にはみ出さない大きさで形成され、固定された際に端面４３，４４に収まる状態で固定されると良い。このようにすれば、発光モジュール１０の外径にフレキシブル配線基板２０が影響を与えることはない。

また、光ファイバコネクタ４０の端面４３側に形成される外側封止部１９を構成する封止樹脂と、光ファイバコネクタ４０の端面４４側の空間部４２内に形成される内側封止部１８を構成する封止樹脂とは、同じ材質からなるものであっても異なる材質からなるものであっても良い。これらの封止部１８，１９を構成する封止樹脂としては、例えば熱可塑性樹脂（ホットメルト樹脂）等を用いることができる。なお、内側封止部１８は、空間部４２内を満たすように充填された封止樹脂により形成されている。

図１６および図１７はこの発光モジュールの他の電気配線基板を示す斜視図である。上記発光モジュール１０では、電気配線基板としてフレキシブル配線基板２０を用いて説明したが、この他にも図１６および図１７に示すような電気配線基板で構成されても良い。すなわち、図１６に示すように、光ファイバコネクタ４０の端面４３，４４に沿うように予め折り曲げられた形状で形成された、非可撓性のリジッド配線基板８１を用いて発光モジュール１０を構成しても良い。

また、図１７に示すように、光ファイバコネクタ４０の端面４４側に固定される非可撓性のリジッド部８６と、このリジッド部８６から延出し、端面４３，４４に沿って折り曲げられる部分を備え、端面４３側に固定される可撓性のフレキシブル部８５とを有する、いわゆるリジッド−フレキシブル配線基板８２を用いて発光モジュール１０を構成するようにしても良い。なお、リジッド−フレキシブル配線基板８２においては、フレキシブル部８５は、別途製造されたリジッド部８６に接続されて延出した構造であっても良いし、リジッド部８６と一体的に製造されて延出した構造であっても良い。

例えば、フレキシブル部８５をリジッド部８６と一体的に製造する場合、リジッド部８６を多層配線基板とし、そのうちの少なくとも一層を、フレキシブル部８５としてフレキシブル配線基板２０のような構造で形成して、所望の形状に延出させて構成すれば良い。

以上のように、この実施の形態１の光モジュールによれば、光モジュール自体の小型化を実現し、光モジュールの実装スペースの削減を可能とし、サーバシステム等における光モジュール実装部の小型化や低コスト化も図ることが可能となる。この発光モジュール１０では、フレキシブル配線基板２０に搭載された電気回路５０およびＢＧＡ基板３０が、上述したように、フレキシブル配線基板２０を介して光ファイバコネクタ４０の端面４４側で重合配置される。また、発光素子１１が光ファイバコネクタ４０の端面４３側に搭載される。そして、電気回路５０が光ファイバコネクタ４０の空間部４２内に収容される状態となるように、フレキシブル配線基板２０の裏面２６側を折り曲げて、光ファイバコネクタ４０にフレキシブル配線基板２０が取付固定される。このため、その外径をほぼ光ファイバコネクタ４０の外径と同程度に抑えることができる。

（実施の形態２）
次に、この発明の実施の形態２にかかる光モジュールについて説明する。この実施の形態２の光モジュールは、光電素子として光信号が入射される受光素子を用いた受光モジュールである。

図１８はこの発明の実施の形態２にかかる受光モジュールの構成を示す斜視図である。また、図１９はこの受光モジュールを示す側面図である。なお、実施の形態２において、既に説明した部分と重複する箇所は同一の符号を附して説明を省略する。図示のように、この受光モジュール７０は、上記発光モジュール１０とほぼ同様の構成で形成され、受光素子７１と、光ファイバ１２と、フレキシブル配線基板２０と、ＢＧＡ基板３０と、光ファイバコネクタ４０とを備えるとともに、フレキシブル配線基板２０を介して電気的に接続される光電素子接続部としてのプリアンプ１７をさらに備えて構成されている。なお、受光素子７１としては、例えば表面入射型ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）などの受光素子を適用することができる。

この受光モジュール７０では、プリアンプ１７はフレキシブル配線基板２０の表面２５側における受光素子７１の搭載領域２７の近傍に接続（搭載）されている。受光素子７１とプリアンプ１７とを離して配置することも可能であるが、受光素子７１の近傍に搭載することにより、受光素子７１とプリアンプ１７とが近接するため、プリアンプ１７における電気信号減衰や波形劣化等の問題を極力避けることができる。そして、この受光モジュール７０では、プリアンプ１７が受光素子７１とともに光ファイバコネクタ４０の端面４３上で、フレキシブル配線基板２０とともに外側封止部１９により封止されている。

したがって、この受光モジュール７０においても上記発光モジュール１０とほぼ同程度の外径を実現することができ、サーバシステム等の光モジュール実装部などへの実装スペースを小さくして上述した小型化、低コスト化および低消費電力化などを図ることが可能となる。なお、電気回路５０は、受光素子７１の近傍に設けたプリアンプ１７の代わりに、このプリアンプ１７の機能を備えるものであっても良い。この場合、受光素子７１の近傍にプリアンプ１７を設ける必要はなく、部品点数を削減することができる。

以上のように、この実施の形態２の光モジュールによれば、上記実施の形態１の光モジュールと同様に光モジュール自体の小型化を実現するとともに、実装スペースの削減を可能とし、サーバシステム等における光モジュール実装部の小型化や低コスト化を図ることができる。この受光モジュール７０では、フレキシブル配線基板２０に搭載された電気回路５０およびＢＧＡ基板３０が、上述したように、フレキシブル配線基板２０を介して光ファイバコネクタ４０の端面４４側で重合配置される。また、受光素子７１およびプリアンプ１７が光ファイバコネクタ４０の端面４３側に搭載される。そして、電気回路５０が光ファイバコネクタ４０の空間部４２内に収容されるように、フレキシブル配線基板２０の裏面２６側を折り曲げて光ファイバコネクタ４０にフレキシブル配線基板２０が取付固定される。このため、その外径をほぼ光ファイバコネクタ４０の外径と同程度に抑えることが可能である。

以上において本発明は、上述した実施の形態１および実施の形態２に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更することができる。例えば、フレキシブル配線基板２０に搭載する電気回路５０の代わりに、別途光モジュールの外部の電気回路をフレキシブル配線基板２０と接続するようにして光モジュールを制御等するようにしても良い。

（付記１）光信号と電気信号とを変換する光電素子と、
第１端面と、当該第１端面に連続しかつ隣接する第２端面とを有する本体部と、
前記本体部に取り付けられるものであり、前記本体部の前記第１端面と前記第２端面とに沿って折り曲げられる折曲部を有し、当該折曲部を境に前記第１端面上に配置される部分に前記光電素子が取り付けられ、前記第２端面上に配置される部分に外部接続用配線部が形成された電気配線基板と、
を備えたことを特徴とする光モジュール。

（付記２）前記外部接続用配線部と電気的に接続され、前記電気配線基板に取り付けられる外部接続用基板をさらに備え、
前記外部接続用基板は、前記本体部の前記第２端面上に配置されることを特徴とする付記１に記載の光モジュール。

（付記３）前記光電素子の前記光信号を伝搬する光素子をさらに備え、
前記電気配線基板は、前記光電素子および前記光素子間で送受される前記光信号の光伝搬路を前記電気配線基板の厚さ方向に有し、
前記本体部は、前記第１端面に開口を有する貫通形成された穴部を有し、当該穴部に前記光素子を収容してなり、
前記光電素子および前記光素子は、前記光伝搬路を挟んでそれぞれ前記電気配線基板に対向配置されることを特徴とする付記１または２に記載の光モジュール。

（付記４）前記光伝搬路は、前記電気配線基板を前記厚さ方向に貫通形成された貫通穴により構成されていることを特徴とする付記３に記載の光モジュール。

（付記５）前記電気配線基板は、前記光信号を透過する透過特性を備えて形成され、
前記光伝搬路は、前記光信号を前記厚さ方向へ透過する前記電気配線基板自体で構成されていることを特徴とする付記３に記載の光モジュール。

（付記６）前記折曲部の一部は、前記厚さ方向に形成された切込みにより構成されていることを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の光モジュール。

（付記７）前記光電素子と電気的に接続され、前記電気配線基板に取り付けられる電気回路部をさらに備え、
前記電気配線基板は、前記外部接続用配線部の形成面の反対面に、前記光電素子と前記電気回路部とを接続する電気回路用配線部を有し、
前記本体部は、前記第２端面から内部方向に向かって凹状の空間部を有し、当該空間部に前記電気回路部の少なくとも一部を収容したことを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の光モジュール。

（付記８）前記電気配線基板は、前記本体部の前記第１端面および前記第２端面のそれぞれの面に収まる大きさからなることを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の光モジュール。

（付記９）前記光電素子を前記配線基板上で封止する第１封止部をさらに備えたことを特徴とする付記１〜８のいずれか一つに記載の光モジュール。

（付記１０）前記電気回路部を前記空間部内に封止する第２封止部をさらに備えたことを特徴とする付記７〜９のいずれか一つに記載の光モジュール。

（付記１１）前記電気配線基板は、可撓性を有する配線基板からなることを特徴とする付記１〜１０のいずれか一つに記載の光モジュール。

（付記１２）前記電気配線基板は、前記第２端面上に配置される非可撓性の配線基板と、当該配線基板から延出し、前記折曲部を備え前記第１端面上に配置される可撓性の配線基板と、を有するリジッド−フレキシブル配線基板からなることを特徴とする付記１〜１１のいずれか一つに記載の光モジュール。

（付記１３）前記外部接続用基板は、ＢＧＡ基板であることを特徴とする付記２〜１２のいずれか一つに記載の光モジュール。

（付記１４）前記外部接続用基板は、外部の電気回路に対して着脱可能なコネクタを備えてなることを特徴とする付記２〜１２のいずれか一つに記載の光モジュール。

（付記１５）前記光電素子は、発光素子であることを特徴とする付記１〜１４のいずれか一つに記載の光モジュール。

（付記１６）前記光電素子は、受光素子であることを特徴とする付記１〜１４のいずれか一つに記載の光モジュール。

（付記１７）前記受光素子が出力する電気信号を増幅し、前記電気配線基板に取り付けられる初段増幅部をさらに備え、
前記初段増幅部は、前記本体部の前記第１端面上の前記受光素子の近傍に配置されることを特徴とする付記１６に記載の光モジュール。

（付記１８）光伝播路を保護する保護部材と、当該保護部材の端面に第１の面を向き合わされて取り付けられた、折り曲げ可能なフレキシブル配線部材と、を備えた光モジュールにおいて、
前記光伝播路を介した光信号の送信又は受信を行う機能を備え、前記フレキシブル配線部材の有する配線と電気的に接続されるとともに、前記フレキシブル配線部材の前記第１の面の反対側の第２の面に取り付けられた光素子を備え、
前記フレキシブル配線部材は、前記光伝播路と前記光素子との間で光信号の送信又は受信を行うことを可能とする伝播路確保部を備えるとともに、前記第１の面側の一部の面が前記端面とは異なる前記保護部材の側面に対向するように、折り曲げられたことを特徴とする光モジュール。

（付記１９）さらに、前記フレキシブル配線の前記一部の面上に、前記光素子に係わる電気部品を配置したことを特徴とする付記１８に記載の光モジュール。

（付記２０）前記電気部品は、前記保護部材の凹部に収容されることを特徴とする付記１９に記載の光モジュール。

（付記２１）前記フレキシブル配線基板は、前記一部の面の反対側の面で、他の配線基板と電気的に接続されることを特徴とする付記１９または２０に記載の光モジュール。

本発明は、サーバシステム等を始めとして、光モジュールを高密度に実装する各種の用途に利用できる。

本発明の実施の形態１にかかる発光モジュールの構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１にかかる発光モジュールを示す側面図である。 本発明の実施の形態１にかかる発光モジュールの本体部を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１にかかる発光モジュールの本体部を示す側面図である。 本発明の実施の形態１にかかる発光モジュールの電気配線基板を示す平面図である。 本発明の実施の形態１にかかる発光モジュールの電気配線基板を示す平面図である。 本発明の実施の形態１にかかる発光モジュールの電気配線基板を示す側面図である。 本発明の実施の形態１にかかる発光モジュールが実装された実装基板を収容するサーバシステム等の光モジュール実装部を簡易的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態１にかかる発光モジュールの組立工程を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１にかかる発光モジュールの組立工程を説明するための図である。 本発明の実施の形態１にかかる発光モジュールの組立工程を説明するための図である。 本発明の実施の形態１にかかる発光モジュールの組立工程を説明するための図である。 本発明の実施の形態１にかかる発光モジュールの組立工程を説明するための図である。 本発明の実施の形態１にかかる発光モジュールの組立工程を説明するための図である。 本発明の実施の形態１にかかる発光モジュールの組立工程を説明するための図である。 本発明の実施の形態１にかかる発光モジュールの他の電気配線基板を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１にかかる発光モジュールの他の電気配線基板を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２にかかる受光モジュールの構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２にかかる受光モジュールを示す側面図である。 従来の光モジュールを示す分解斜視図である。

符号の説明

１０ 発光モジュール
１１ 発光素子
１１ａ 光学部
１２ 光ファイバ
１２ａ 端面
１７ プリアンプ
２０ フレキシブル配線基板
２１ 光伝搬路
２３ 電気配線層
２５ 表面
２６ 裏面
３０ ＢＧＡ基板
４０ 光ファイバコネクタ
４３ 端面
４４ 端面
５０ 電気回路
７０ 受光モジュール
７１ 受光素子

Claims (12)

1. 第１端面と当該第１端面に連続しかつ隣接する第２端面とを有し、前記第２端面から内部に向かって空間部が形成されている本体部と、
   光信号と電気信号とを変換する光電素子と、電気回路部と、前記光電素子および前記電気回路部を電気的に接続する電気回路用配線部と、を有し、前記本体部に取り付けられる電気配線基板と、を備え、
   前記電気配線基板の表面および裏面の両面には、前記電気回路用配線部が設けられ、
   前記電気配線基板を区分けした２つの基板部のうち第１基板部の前記表面には、前記電気回路用配線部に接続された前記光電素子が設けられ、
   前記第２基板部の前記裏面には、前記電気回路用配線部に接続された前記電気回路部が設けられ、
   前記第１基板部の前記裏面と前記第１端面とが対向して取り付けられ、前記第２基板部の前記裏面と前記第２端面とが、前記電気回路部の少なくとも一部を前記空間部に収容するように対向して取り付けられることを特徴とする光モジュール。
2. 前記電気配線基板が、前記第１基板部と前記第２基板部との境界で折り曲げられることにより、前記第１基板部の前記裏面と前記第１端面とが対向して取り付けられ、前記第２基板部の前記裏面と前記第２端面とが、前記電気回路部の少なくとも一部を前記空間部に収容するように対向して取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記電気配線基板は、
   前記第２基板部の前記表面に、前記電気回路用配線部に含まれる外部接続用配線部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
4. 前記電気配線基板は、
   前記外部接続用配線部と電気的に接続される外部接続用基板を備え、
   前記外部接続用基板は、前記本体部の前記第２端面上に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光モジュール。
5. 前記光電素子の前記光信号を伝播する光伝播部材をさらに備え、
   前記電気配線基板は、
   前記光電素子と前記光伝播部材との間で送受される前記光信号の光伝播路を前記電気配線基板の厚さ方向に有し、
   前記本体部は、
   前記第１端面に開口を有する貫通形成された穴部を有し、当該穴部に前記光伝播部材を収容してなり、
   前記光電素子および前記光伝播部材は、前記光伝播路を挟んでそれぞれ前記電気配線基板に対向配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光モジュール。
6. 前記電気配線基板は、可撓性を有する配線基板からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光モジュール。
7. 前記電気配線基板は、前記第１基板部が可撓性であり、前記第２基板部が非可撓性であるリジッド−フレキシブル配線基板であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光モジュール。
8. 第１の光伝播路を保護する保護部材と、当該保護部材の端面に第１の面を向き合わされて取り付けられた、折り曲げ可能なフレキシブル配線部材と、を備えた光モジュールにおいて、
   前記第１の光伝播路を介した光信号の送信又は受信を行う機能を備え、前記フレキシブル配線部材の有する配線と電気的に接続されるとともに、前記フレキシブル配線部材の前記第１の面の反対側の第２の面に取り付けられた光素子を備え、
   前記フレキシブル配線部材は、前記第１の光伝播路と前記光素子とを、前記フレキシブル配線部材の第２の光伝播路で連通させることで、前記第１の光伝播路と前記光素子の間で光信号の送信又は受信を行うことを可能とする伝播路確保部を備えるとともに、前記第１の面側の一部の面が前記端面とは異なる前記保護部材の周面のうち前記端面と共通の辺を有する側面に対向するように、折り曲げられたことを特徴とする光モジュール。
9. さらに、前記フレキシブル配線の前記一部の面上に、前記光素子に係わる電気部品を配置したことを特徴とする請求項８に記載の光モジュール。
10. 前記電気部品は、前記保護部材の前記側面にある凹部に収容されることを特徴とする請求項９に記載の光モジュール。
11. 前記フレキシブル配線基板は、前記一部の面の反対側の面で、他の配線基板と電気的に接続されることを特徴とする請求項９または１０に記載の光モジュール。
12. 第１端面と当該第１端面に連続しかつ隣接する第２端面とを有し前記第２端面から内部に向かって空間部が形成されている光モジュールに対し、前記光モジュールの本体部に取り付けられる電気配線基板であって、
    前記電気配線基板を区分けした２つの基板部のうち第１基板部の前記表面に設けられ、光信号と電気信号とを変換する光電素子と、
    前記第２基板部の前記裏面に設けられた電気回路部と、
    前記電気配線基板の表面および裏面の両面に設けられ、前記光電素子および前記電気回路部を電気的に接続する電気回路用配線部と、を備え、
    前記第１基板部の前記裏面と前記第１端面とが対向して取り付けられ、前記第２基板部の前記裏面と前記第２端面とが、前記電気回路部の少なくとも一部を前記空間部に収容するように対向して取り付けられることを特徴とする電気配線基板。

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