JPH11109186A - 光モジュール及びこれに用いる配線板並びに光ファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバ接合部を有する光モジュールを提
供することを課題とする。 【解決手段】 光ファイバ１１ａ，１１ｂ同士の接合部
分を有する光モジュールにおいて、光ファイバ１１ａ，
１１ｂの光軸合わせ部材１２と光ファイバ１１ａ，１１
ｂの保持部材１３とを分離してなり、光モジュール基板
１４上に、上記光軸合わせ部材と独立した光ファイバの
保持部材１３を固定してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバ接合部を
有する光モジュールの実装構造に関し、光モジュール及
びこれに用いる配線板並びに光ファイバに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ接合部を有する光モジュール
において、光モジュールの光ファイバとの接合部分を小
型化し、光ファイバ部品の装着を簡易化することは、光
モジュールの組立工程を簡易化する上で非常に重要であ
る。以下に、平坦な基板上に搭載する形態の光サブモジ
ュールにおいて、従来用いられてきた光ファイバ接合部
の例を示す。

【０００３】図１０は、従来技術の一例を示すものであ
り、短尺の光ファイバ端部にフェルールをつけたものを
光サブモジュールに組み込み、着脱式ファイバ部品を用
いて組立工程を簡易化した光モジュール構造の実施の形
態の斜視図である。図１０に示すように、短尺の光ファ
イバ０１端部に、フェルール０２をつけたものを光サブ
モジュール０３に組み込み、組立後にピッグテールコー
ドと接続する構造の例を示す。光素子０４はサブキャリ
アーに搭載された状態でＶ溝からなるファイバガイド０
５を形成したＳｉ基板上０６に光ファイバ０１とともに
置かれ、光軸を合わせた状態で固定される。光ファイバ
０１のもう一方の先にはフェルール０２が取り付けられ
ており、光モジュール０３をボードに表面実装した後
に、ピッグテールコードを接続する構造となっている。
ピッグテールコードには同様のフェルールがつけられて
おり、押しバネによる圧力により光モジュール側のフェ
ルール部分０２に突き当てられる構造となっている。
（山内賢治他、“自動組立に適した表面実装型光モジュ
ール”、電子情報通信学会１９９５年総合大会講演論文
集 Ｃ−１８４参照）。

【０００４】以上のように、この構造では光ファイバの
長手方向にフェルール２個分を光サブモジュール０３内
に収納する必要があり、光サブモジュールの小型化に不
利である。また、このモジュールでは組立工程において
上からのファイバ部品装着を可能とし、工程の簡易化を
計っているが、フェルールなど高度な加工を必要とする
部材を用いているため経済化に不利である。

【０００５】図１１は他の従来技術を示す一例であり、
光コネクタ用の構造を光サブモジュール端面に形成し、
物理的接触をとることが可能な着脱式ファイバ部品を用
いて組立工程を簡易化した光モジュール構造の実施の形
態の斜視図である。図１１に示す光モジュール構造で
は、光導波路基板にファイバを突き当てて圧力により物
理的な接触を与えるものである。図１１に示すように、
光導波路基板０７の端面にはファイバガイド０８が設け
られ、光ファイバ０１はマイクロホール０９を入り口と
して光導波路端面に押しつけられる。この際、光ファイ
バ０１をマイクロホール０９まで導くために光ファイバ
部品と光導波路０７にプラグ０１０およびジャック０１
１構造をそれぞれ設け嵌合させる構造をとっている。光
ファイバ０１はプラグ０１０をジャック０１１に押し込
んだ状態で座屈し、光導波路と物理的接触を得、端面で
の反射を抑制している。この状態で止め金０１２をホッ
ク０１３に掛け、ファイバ接合部の圧力を維持する（浅
川修一郎 他、“ファイバＰＣ光接続法を用いた２心型
ＰＬＣコネクタ”電子情報通信学会１９９７年総合大会
講演論文集 ＳＣ−３−５参照）。

【０００６】このファイバ結合構造においても、光導波
路端面と光ファイバの双方に、ファイバをガイドする構
造の他に、接合部を保持するための構造を必要としてお
り、光サブモジュールの小型化に不利である。また、光
部品の挿入方向が横からに限られているため、電気配線
基板のような平面ボード上への光モジュールの装着にお
いて、組立工程上不利である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来技術に示したよう
に、光ファイバ接合部の光ファイバ位置合わせ部分と保
持部分が一体化されていることにより光ファイバ接続部
が大型化し、光モジュールを実装する上で活用不能領域
（デッドスペース）ができる場合がある。本発明の第１
目的は、光ファイバ位置合わせ部分と保持部分を分離す
ることによって、おのおのの部分の構造を簡略化し、か
つ、光モジュールの実装形態に自由度を与えることによ
り小型化可能な光モジュールの実装構造を提供すること
である。

【０００８】また、組立工程を考えた場合、従来の技術
では光サブモジュール搭載基板上方向からの装着を可能
とするファイバ接続部の構造が実現されているが、高度
な加工を必要とするフェルールを用いているため、低コ
スト化が難しかった。そこで、本発明の第２目的は、光
モジュール搭載基板（以下、単に光モジュール基板或い
は搭載基板と略すことがある。）上へ光サブモジュール
を搭載する際に、搭載基板に対して上方向から光ファイ
バ接合部を装着できるような光モジュールの構造を提供
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の請求項１の光モジュールは、光ファイバの接合部分
を有する光モジュールにおいて、光ファイバの光軸合わ
せ部材と光ファイバの保持部材とを分離してなり、光モ
ジュール基板上に、上記光軸合わせ部材と独立した光フ
ァイバの保持部材を固定してなることを特徴とする。請
求項１によれば、光ファイバ位置合わせ部分と保持部分
を分離し、光ファイバ接続に必要な光ファイバ保持構造
と、光モジュールのパッケージまたは搭載基板に光ファ
イバを保持するための構造とを兼ねさせることにより、
光モジュールの小型化が可能となるものである。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１において、上
記光モジュール基板上には貫通穴が形成されていると共
に、上記光ファイバの保持部材には固定ピンが設けられ
ており、該保持部材の固定ピンを該貫通穴に挿入固定す
ることにより、上記光ファイバ部品を該搭載基板上に直
接固定することを特徴とする。請求項２の発明によれ
ば、搭載基板にあけた穴にファイバのピンを差し込むこ
とによりファイバ部品を固定し、ファイバ接続部の簡易
な光モジュール構造をあたえるものである。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１において、上
記光モジュール基板上にはノッジが設けられていると共
に、上記光ファイバの端面にはプラグを設けてなり、上
記ノッジと上記プラグとを嵌合させた状態で上記基板上
に直接固定されていることを特徴とする。請求項３の発
明によれば、請求項１の構造のファイバ部品の保持部に
フックを設け、搭載基板上に設けたノッジにファイバ部
品のフックを嵌合させファイバ部品を固定し、高密度な
実装に適した光モジュール構造をあたえるものである。

【００１２】請求項４の発明は、請求項１乃至３におい
て、上記光モジュールが光素子を搭載する光素子搭載基
板を有し、上記光素子搭載基板に光素子へ導く溝を形成
すると共に、該溝と対向する溝を有するファイバ導入部
を貼り合わせて光ファイバを挿入して光軸を合わせるフ
ァイバガイドホールを形成してなることを特徴とする。
請求項４によれば、請求項１乃至３の構造において、フ
ァイバ部品固定部分の位置を適切に設定し、該光ファイ
バ、または、該光サブモジュール端面と該光ファイバ先
端部端面との物理的な接触状態を維持し、ファイバ接合
部における反射を低減し、かつ高密度な実装に適した光
モジュール構造をあたえるものである。

【００１３】請求項５の発明は、請求項４において、上
記ファイバガイドホールの入り口となる部分よりガイド
ホールの側面の一部を延長してなることを特徴とする。
請求項５によれば、光ファイバを挿入して光軸を合わせ
るガイドホールを有する光モジュールにおいて、ガイド
ホールの入り口となる部分よりガイドホールの側面の一
部を延長し、ガイドホールへと光ファイバを導く構造に
より、光モジュールのパッケージまたは搭載基板に対し
て上方向からの光ファイバの挿入を可能とし、組立工程
を簡易化するものである。

【００１４】請求項６の配線板の発明は、光軸合せ部材
の搭載領域から所定の距離にファイバ保持部材の固定用
の穴を形成してなることを特徴とする。請求項６によれ
ば、光軸合せ部材の搭載領域から所定の距離にファイバ
保持部材の固定用の穴を形成してなるので、ファイバを
固定が容易となり、接続部の簡易な配線板をあたえるも
のである。

【００１５】請求項７の光ファイバは、ファイバの端面
から所定距離隔てた位置に該光ファイバをモジュール基
板に保持するファイバ保持部材を一体に形成してなるこ
とを特徴とする。請求項７によれば、基板に固定する保
持部材を設けているので、モジュール基板に固定する際
の、光ファイバの固定が確実となる光ファイバをあたえ
るものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明は、光ファイバ接合部にお
ける固定部分を光軸合わせ部分と独立させ、光モジュー
ルのパッケージまたは搭載基板への固定構造と兼ねるこ
とにより、光モジュールの小型化を可能とするものであ
る。また、本発明は、光ファイバ光軸合わせ部分から固
定部分を独立させているために、平坦な基板上や平面的
な構造物に光ファイバを固定する際、光ファイバの挿入
方向とは関係なく、平面に対して垂直方向からプラグを
抜き差しするような接続部の構造を形成することが可能
となっている。この分離構造に加え、本発明によるガイ
ドホールへの光ファイバの導入構造を用いることで、光
ファイバ挿入方向と異なる方向からのファイバ部品の装
着がさらに容易になる。また、本発明では、ファイバ固
定部分の位置を容易に調整でき、光モジュールと光ファ
イバの接合部において物理的接触を維持することで、端
面における反射抑制効果を同時に得ることができる。

【００１７】以下、本発明の実施の形態を詳細に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００１８】［実施の形態１］本発明の［請求項１］の
実施の形態を図１に示す。図２（ａ）はその断面図であ
る。同図に示すように、本実施の形態にかかる光モジュ
ールは、光ファイバ１１ａ，１１ｂ同士の接合部分を有
する光モジュールにおいて、光ファイバ１１ａ，１１ｂ
の光軸合わせ部材であるファイバガイド１２と光ファイ
バの保持部材である固定ピン１３とを分離すると共に、
光モジュールの搭載基板１４上に、ファイバガイド１２
と独立した所定位置で固定ピン１３を固定してなるもの
である。

【００１９】本実施の形態では、光ファイバ１１ａを光
ファイバ１１ｂに接続するために、光軸合わせ部材とし
てファイバガイド１２を用いている。上記ファイバガイ
ド１２には、ファイバガイドホール１５が形成されてお
り、該ガイドホール１５の内部で光ファイバ１１ａ，１
１ｂの端面がつきあてられた後、光ファイバ１１ａ，１
１ｂを搭載基板１４に固定している。固定部材である固
定ピン１３の固定構造としては、搭載基板１４側に貫通
孔１６を設け、先端に係止部１３ａを有する弾性部材か
らなる固定ピン１３を用いて光ファイバ１１ａ，１１ｂ
を固定している。また、上記ファイバガイド１２には、
ガイドホール１５に連通するＶ溝１７を形成した導入部
１８を設けてなり、基板１４に対して垂直方向からファ
イバガイド１２への光ファイバ１１ａ，１１ｂの挿入を
容易にしている。

【００２０】ここで、光ファイバの位置合わせは、左
右、上下方向に関してはファイバガイド１２で行い、前
後方向に関しては両者の突き合わせにより行っている。
本実施の形態では光ファイバ１１ａ，１１ｂの固定部材
である固定ピン１３，１３の間の距離Ｌを、光ファイバ
１１ａの端面から固定ピンまでの距離ｌ_a と光ファイバ
１１ｂの端面から固定ピンまでの距離ｌ_b との合計より
も短め（Ｌ＜ｌ _a ＋ｌ_b ）に設定しており、光ファイバ
１１ａ，１１ｂの端面同士が突き当たる状態を維持する
ようにしている。これにより、固定部分の位置が多少ず
れても全く問題なく光ファイバの接合が得られた。

【００２１】なお、光ファイバに余長があると応力が発
生するが、余分な応力は光ファイバの座屈や固定部分に
弾性に富んだ樹脂を用いることでこれを逃がしている。

【００２２】また、本実施の形態では、光ファイバのガ
イド機能をファイバガイド１２に限定することにより、
基板搭載に適した薄型化を計っている。

【００２３】また、光ファイバの固定部分である固定ピ
ン１３も同様に薄型化をはかり、搭載基板１４自体の高
さ方向へ突出を抑えている。

【００２４】以上、本実施の形態では、光ファイバ接合
の位置合わせ部分と固定部分を分離することにより、搭
載基板上に配置するのに適した光ファイバ接合部を実現
した。

【００２５】ここで、ファイバの固定部分は着脱可能な
構造にするため係止部１３ａを有する固定ピン１３を用
いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、半永
久的な固定で十分な場合には、図２（ｂ）に示すよう
に、例えば光ファイバ１１ａ，１１ｂを接着剤１９等で
固定部材２０を基板１４上に固定すれば、部材の削減、
さらなる小型化も可能である。

【００２６】［実施の形態２］図３は光サブモジュール
を用いる場合の実施の形態の概略図であり、図４はその
断面図である。。図３及び図４に示すように、ファイバ
ガイドであるＶ溝２１を形成した光導波路基板２２に光
素子２３をフリップチップ実装してなる光素子搭載基板
２４を光サブモジュールとし、光モジュール搭載基板と
してのプリント配線板２５に装着した様子を示してい
る。

【００２７】光素子の駆動回路（図示せず）との電気的
接続のために光素子搭載基板２４とプリント配線板２５
とは半田バンプ２６を用いて固定している。上記光素子
搭載基板２４には、光導波路基板２２のＶ溝２１に対応
するＶ溝２８を形成したＳｉ製のファイバ導入部２９を
張り合わせて、ファイバガイドホールを形成すると同時
に、光素子搭載基板２４よりもＶ溝２８が露出するよう
に突き出すようにすることで光ファイバ導入部分を形成
してなり、光ファイバ１１をガイドホールに上から挿入
しやすい構造としている。上記プリント配線板２５には
Ｓｉ板の突出部分を収容できるようにざぐり穴３０を形
成している。光ファイバ１１は反射を抑えるために誘電
体多層膜による無反射コートを施している。また、プリ
ント配線板２５には貫通孔３１を形成し、光ファイバ１
１の端部から所定位置に形成したすりわり状の固定ピン
３２を差し込むことにより光ファイバ１１を固定するよ
うにしている。ここで、本実施の形態では、光ファイバ
１１は光素子搭載基板２４の光素子２３手前のＶ溝２１
の終端において、光ファイバ１１を固定する構造として
いる。上記光ファイバ１１は光素子２３手前のファイバ
ガイドであるＶ溝２１の終端において、ダイシングによ
り設けた横溝の壁３３に突き当たるようになっている。
従って、実施の形態１と同様に、左右上下方向はガイド
ホールで位置決めし、前後方向には光ファイバ１１の壁
３３への突き当てにより位置決めする構造が実現され、
プリント配線板の穴あけ精度で十分に光ファイバの位置
精度を確保する事ができる。

【００２８】以上より、光ファイバ固定部分をプリント
配線板上に設け、光ファイバガイド部分を光素子搭載基
板上に形成し、おのおのを分離することにより、着脱可
能な光ファイバ接続を実現し、光モジュールの実装体積
を大幅に削減した。また、プリント配線基板に装着した
状態で光素子搭載基板に対し上から光ファイバを装着で
きるようにし、組立工程にかかる負担を削減した。さら
に半永久的な固定を要する場合は、光ファイバ固定用に
用いたピンを貫通孔に通したあとで溶融し、ピンの頭を
潰すことにより簡単に実現可能である。

【００２９】［実施の形態３］図５は光サブモジュール
を用いる場合の実施の形態の概略図であり、図６はその
断面図である。図５及び図６に示すように、光素子２３
を搭載した光導波路基板２２を光サブモジュールとし
て、プリント配線板２５に装着した様子を示している。
光ファイバ１１のガイド部分以外は実施の形態２と同様
の構成になっている。また、光導波路基板２２は該基板
の端まで光導波路３４を延ばしているため光導波路基板
２２の端で光ファイバ１１と突き当たる構造としてい
る。光ファイバ１１のガイドホールはＶ溝２８を有する
２枚のＳｉ基板２９ａ，２９ｂでファイバガイド導入部
２９を形成してなり、一方の基板２９ａを突き出す形に
してＶ溝を露出することで光ファイバ導入部分を形成
し、光ファイバ１１をガイドホールに上から挿入しやす
い構造としている。なお、本実施の形態では、光ファイ
バ１１の端面は角を落とし、光導波路と光ファイバと
が、突き当てによって物理的接触を保つ構造としてい
る。

【００３０】以上より、光導波路基板を用いて実施の形
態２と同様の効果を得ることができた。また、光ファイ
バを光導波路に突き当て物理的な接触を得ているため、
光ファイバ端面の反射を著しく抑制する事ができた。

【００３１】［実施の形態４］図７は光素子２３を搭載
した光導波路基板２２にフリップチップ実装し、プリン
ト配線板２５に装着した断面図を示している。本実施の
形態では、実施の形態３で示したすりわり状の固定ピン
３２を金属ピン３５に変更し、該金属ピン３５を半田付
け３６により固定した。この方法も実施の形態３と同等
の効果がある。

【００３２】［実施の形態５］本実施の形態では、図８
に示すように金属の板バネ３７を貫通孔３１の内部に形
成し、金属ピン３５をクランプして固定した。この方法
も実施の形態３と同等の効果がある。

【００３３】［実施の形態６］図９は実施の形態３に示
す光素子２３を搭載した光導波路基板２２にフリップチ
ップ実装し、プリント配線板２５に装着した様子を示し
ていが、この実施の形態では、実施の形態３と異なり、
固定部分としてプリント配線板２５にノッジ４１を、光
ファイバ１１にフック（プラグ）４２をそれぞれ取り付
けて、横から差し込むタイプのスナップフィットを形成
している。この構造により、実施の形態３と同等の効果
を実現しながら、着脱がより容易にしている。

【００３４】

【発明の効果】以上、本発明により、光ファイバ固定部
分を光ファイバガイド部分と分離し、搭載基板、または
パッケージ上に設けることにより、着脱可能な光ファイ
バ接続を実現し、光モジュールの実装体積を大幅に削減
できる。また、ファイバガイド部分の一方を露出させる
ことにより、光ファイバの挿入方向と異なる方向からの
装着を容易にし、組立工程にかかる負担を削減できる。
本発明は光部品の経済化を進める上で非常に有効な光モ
ジュールの実装構造である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（１）は本発明実施の形態１を示す斜視図であ
る。

【図２】（ａ）は図１の断面図、（ｂ）は他の実施の形
態において接着材を用いた場合の図である。

【図３】本発明実施の形態２を示す斜視図である。

【図４】図３の断面図である。

【図５】本発明実施の形態３を示す斜視図である。

【図６】図５の断面図である。

【図７】本発明実施の形態４を示す断面図である。

【図８】本発明実施の形態５を示す断面図である。

【図９】本発明実施の形態６を示す斜視図である。

【図１０】従来技術の光モジュール構造の斜視図であ
る。

【図１１】従来技術の光モジュール構造の斜視図であ
る。

【符号の説明】

１１ａ，１１ｂ 光ファイバ １２ ファイバガイド １３ 固定ピン １４ 搭載基板 １５ ガイドホール １６ 貫通孔 １７ Ｖ溝 １８ 導入部 １９ 接着剤 ２０ 固定部材 ２１ Ｖ溝 ２２ 光導波路基板 ２３ 光素子 ２４ 光素子搭載基板 ２５ プリント配線板 ２６ 半田バンプ ２８ Ｖ溝 ２９ ファイバ導入部 ３０ ざぐり穴 ３１ 貫通孔 ３２ 固定ピン ３３ 壁 ３４ 光導波路 ３５ 金属ピン ３６ 半田付け ３７ 板バネ ４１ ノッジ４１ ４２ フック（プラグ）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバの接合部分を有する光モジュ
   ールにおいて、光ファイバの光軸合わせ部材と光ファイ
   バの保持部材とを分離してなり、光モジュール基板上
   に、上記光軸合わせ部材と独立した光ファイバの保持部
   材を固定してなることを特徴とする光モジュール。
2. 【請求項２】 請求項１において、 上記光モジュール基板上には貫通穴が形成されていると
   共に、上記光ファイバの保持部材には固定ピンが設けら
   れており、該保持部材の固定ピンを該貫通穴に挿入固定
   することにより、上記光ファイバ部品を該搭載基板上に
   直接固定することを特徴とする光モジュール。
3. 【請求項３】 請求項１において、 上記光モジュール基板上にはノッジが設けられていると
   共に、上記光ファイバの端面にはプラグを設けてなり、
   上記ノッジと上記プラグとを嵌合させた状態で上記基板
   上に直接固定されていることを特徴とする光モジュー
   ル。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３において、 上記光モジュールが光素子を搭載する光素子搭載基板を
   有し、上記光素子搭載基板に光素子へ導く溝を形成する
   と共に、該溝と対向する溝を有するファイバ導入部を貼
   り合わせて光ファイバを挿入して光軸を合わせるファイ
   バガイドホールを形成してなることを特徴とする光モジ
   ュール。
5. 【請求項５】 請求項４において、 上記ファイバガイドホールの入り口となる部分よりガイ
   ドホールの側面の一部を延長してなることを特徴とする
   光モジュール。
6. 【請求項６】 光軸合せ部材の搭載領域から所定の距離
   にファイバ保持部材の固定用の穴を形成してなることを
   特徴とする配線板。
7. 【請求項７】 光ファイバの端面から所定距離隔てた位
   置に該光ファイバをモジュール基板に保持するファイバ
   保持部材を一体に形成してなることを特徴とする光ファ
   イバ。