JPS6180207A - 電気及び光学回路素子基板 - Google Patents

電気及び光学回路素子基板

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JPS6180207A
JPS6180207A JP20148284A JP20148284A JPS6180207A JP S6180207 A JPS6180207 A JP S6180207A JP 20148284 A JP20148284 A JP 20148284A JP 20148284 A JP20148284 A JP 20148284A JP S6180207 A JPS6180207 A JP S6180207A
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Hideo Arima
有馬 英夫
Seiichi Onoda
誠一 斧田
Yasumasa Koakutsu
小圷 泰正
Ataru Yokono
中 横野
Akizo Toda
堯三 戸田
Tamio Takeuchi
竹内 民雄
Masao Yano
矢野 正夫
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
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    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
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    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は電気及び光学素子基板に係り、特に小型、低廉
な光伝送モジュールの電気及び光学回路素子基板に関す
る。
〔発明の背景〕
近年、光ファイバを伝送路とした光通信の発達はめざま
しく、通信幹線をはじめ、電力、とプラント、オフィス
オートメーション(OA)、ファクトリオートメーショ
ン、構内通信網(LAN)などの適用、さらに高度情報
通信網(INS)計画における加入者系伝送システムへ
の応用が検討されている。
これら通信分野への光通信の適用においては、今後シス
テムを構成する機器、部品などが低廉であり、かつモジ
ュールの小型化、組立の簡素化、量産技術の確立が重要
になってくる。
この光通信の信号の受発信に必要な光伝送モジュールは
、主に受発光素子と伝送用ファイバを結合する光学系回
路部と送受信に必要なIC等の電気素子及びその電気配
線回路部からなっている。
従来、光伝送モジュールは、上記二者は全く異質の実装
系であり、これらはそれぞれ別個の空間に設置していた
。
すなわち受発光素子−収光レンズー伝送用ファイバなど
の光学部品は立体的に配置して光路を形成し、IC等は
基板上に平面的に設置していた。
このため、モジュールは上記二者の系の部品を収めるス
ペースを必ず必要としていた。このことは、モジュール
の小型化の障害となっていた。
また光学部品を組合せ光路を形成する光学系回路部は、
モジュールの組立作業を著しく非能率にする原因となっ
ていた。その理由は、個々の光学部品、たとえばロッド
レンズや球レンズと受発光素子及び伝送用ファイバとそ
れぞれの光軸を合せたり、レンズの焦点距離に合せるな
どの調整作業が多いためである。
また、前記光学系部品を固定(接着)するとき接着剤が
乾固する際の収縮作用によって、一旦調整した光軸や焦
点距離に合せた部品間隔が位置ずれを起し、光結合部で
の不良を発生させる欠点があった。
このような理由によって、従来の光伝送モジュールの小
型化を阻み、また量産性や製品の歩留の向上を阻害して
いた。これらが、ひいては光伝送モジュールの低コトス
化を阻んでいた(特開昭55−117114)。
〔発明の目的〕
本発明の目的は前記した従来技術の欠点を改善し、小型
、低廉な光伝送モジュール用の電気及び光学回路素子基
板を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明はセラミックス基板に光導波路が埋設され、この
導波路の端末部に位置する基板部には搭載・接続しよう
とする受発光素子及び伝送用ファイバの(光ファイバ)
形状寸法に合った挿入穴(ガイド穴)が設けられている
ものを用いる。
このようなガイド穴が設けられていると、受発光素子及
びファイバが、極めて容易に実装できる。
また、上記セラミックス基板には、厚膜または薄膜法に
よって、電気配線が施されている。
本発明の電気及び光学回路素子基板を構成する材料とし
て、好ましいものを第1表に示した。
(以下余白) −4= なお、同表中の導波材であるフェースプレートとは、通
常開口率の大きいファイバの集合体からなる板を言う。
たとえば、コア径が約15〜25μm以下のガラスせん
維を多数本束ねて、低融点ガラス(クラッドの役目)で
融着固定し、これの光軸方向と直交して接断した板であ
る。この板の両面を研磨することによって、一方の片面
からもう一方の片面に光(たとえば光点または像)を拡
散させることなく導くことができる。
このため、フェースプレートをセラミックス基板に埋設
することによって、そのセラミックス基板を介して光伝
送用ファイバと受発光素子を結合し、光路を形成できる
。
この光の導波材としてはフェースプレートに限ぎらず、
従来からのロンドレンズないしは光ファイバまたは球レ
ンズなど、光の導波機能を有するものであれば使用でき
る(第2表)。
これらの導波材を電気配線されたセラミックス基板に埋
設し、電気及び光の回路を一体化することによって、光
の結合部に要したスペースを別個に設けることは不用と
なる。このため光伝送モジュールは大幅に小型化できる
。
また、これによって、個別の光学部品を組合せる必要は
なく、光学系の組立作業が簡素化され、部品点数や工程
数が大幅に削減できる。さらに本発明では、一枚の基板
に光伝送モジュールに必要な部品を一括搭載できる利点
がある。
(以下余白) 〔発明の実施例〕 以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実施例1 まず、第1図(a)(b)に示した形状の発光素子設置
用穴2、受光素子設置用穴3、及びフェースプレート挿
入穴8−1を設けたアルミナ系のセラミックス基板1を
キャスティング法で作った。
次にこの基板1上にステンレス製スクリーンを置き、A
u並びにAg−Pd系ペーストを印刷して、第2図に示
した未焼成の配線導体4を形成した。
ここでAu導電ペーストは第2図の発信用電気素子搭載
部13及び受信用電子素子搭載部14のワイヤボンディ
ング用の配線部に、またAg−Pd導電ペーストはリー
ドピン5をつける部分の配線部に用いた。
このようにして印刷した基板をベルト炉を用い850℃
で焼成し、第2図に示した厚膜配線導体を有する配線基
板を得た。
次に上記配線部のセラミックス基板1を裏がえし、第3
図に示したフェースプレート(導波材)6をフェースプ
レート挿入穴8−1の中に置き、この穴とフェースプレ
ー1−6とのすきまをガラスフリットをリング状に固め
た接合剤7を挿入して充填した。
このようにして、フェースプレートとリング状の接合剤
をセラ1−シた配線済の基板をベルト炉を用い500℃
に加熱し、アルミナ基板1とフェースプレー1−6を接
合剤7のガラスフリッl−で融着し、電気及び光学回路
基板を得た。
次に第2図に示したリードピン5をピン併用配線8体に
はんだ付し、電気信号人出用端子とした。
その後、第3図に示した発光素子1.1及び受光素子1
2を基板の発光素子設置用ガイド穴2及び受光素子設置
用ガイド穴3にセットし、フェースダンボンディング法
によって回路接続を行なった。またチップコンデンサを
第2図のチップコンデンサ設置位w9に同様の方法で固
定した。
次に第4図に示した発光素子の駆動及び光信号の受発信
に必要な発信用IC]5及び受信用TC]6を第2図の
発信用電気素子搭載部13及び受信用電子搭載部14の
位置に固定し、これらの電気回路をワイヤボンディング
法で接続した。
次に第3図に示したフェースプレート挿入穴8−1の残
部にナイロン製のファイバ挿入ガイドリング10を挿入
し、伝送用ファイバガイド六8−2とした。
このようにして得た素子搭載ずみの光伝送モジュール基
板を第4図(a)(b)に示すように封止用樹脂17に
よって樹脂封止し、伝送用ファイバ18をファイバガイ
ド六8−2に挿入・接続し、双方向光伝送モジュールを
得た。
以上によって得た双方向光伝送モジュールの特性、モジ
ュール組立に関する特徴は以下の通りであった。
(1)光結合損失=8〜10dB (2)モジュールの小型化:従来の175(3)部品数
の低減:従来の1/2 (4)工程数の低減:従来の1./3 (5)不良率の低減:従来の174 11一 実施例2 実施例1と同様の方法で作った厚膜配線導体を設けたア
ルミナ基板(第2図)の導波材挿入六8−1にリング状
に固めたガラスフリットを挿入し、このリング状ガラス
フリットの内側に球レンズを挿入した。
次にベルト炉を用い、500℃に加熱して基板と球レン
ズをガラスフリッ1〜で融着し、電気及び光学回路素子
基板を得た。
その後、実施例1と同様の方法で受発光素子、送受信用
IC5及びチップコンデンサを搭載し、伝送用ファイバ
を接続して双方向光伝送モジュールを得た。
このようにして得た双方向モジュールの特性、モジュー
ル組立に関する特徴は以下の通りであった。
(1)光の結合損失:5〜7dB (2)モジュールの小型化:従来の175(3)部品数
の低減:従来の1/2 (4)工程数の低減:従来の1/3 (5)不良率の低減:従来の173 実施例3 第1図(a)(b)に示した形状のガラスセラミックス
基板を、グリーンシート積層法で作った。
次に基板の導波挿入穴8−1にリング状に固めたガラス
フリットを置き、そのリング状ガラスフリットの内側に
ロッドレンズを挿入した。
次に実施例1と同様の方法でロッドレンズと基板をガラ
スフリットで融着すると共に基板を焼成した。
次にこの基板の配線側の基板表面を研磨したのち、有機
溶剤で洗浄した。
この洗浄ずみ基板に薄膜法で第2図に示した薄膜配線導
体を形成した。ここで配線材はCr−N 1−Auの三
層とし、配線形状はステンレスマスク法゛で形成した。
このようにして得た電気及び光学回路素子基板を用い、
実施例1と同様の方法で受発光素子、送受信用IC、チ
ップコンデンサ伝送用ファイバを搭載接続し、双方向光
伝送モジュールを得た。
この方法で双方向光伝送モジュールの特性、モジュール
組立に関する特徴は以下の通りであった。
(1)光の結合損失=3〜5dB (2)モジュールの小型化:従来の115(3)部品数
の低減:従来の1/2 (4)工程数の低減:従来の1/2 (5)不良率の低減:従来の172 〔発明の効果〕 以上、述べたように本発明の電気及び光学回路素子基板
は、以下(1)〜(3)に示す、すぐれた性能を有して
いる。
(1)モジュール寸法の小型化、 (2)モジュール組立工数、組立時間の低減、組立部品
点数の低減によるモジュール組立ての生産性向上、モジ
ュールの低コスト化、(3)光素子、伝送用ファイバの
設置許容誤差の緩和と光の結合効率維持及び向上。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電気及び光学回路素子基板のベースと
なる基板を示す図、第2図は第1図の基板に電気配線及
び端子を設けた状態を示す図、第3図は第2図の基板に
フェースプレートを埋設した状態を示す図、第4図は第
1図の基板を用いて双方向光伝送モジュールを組立てた
状態を示す図である。 1・・・セラミックス基板、2・・・発光素子設置用穴
、3・・・受光素子設置用穴、4・・・配線導体、5・
・・電気端子リードピン、6・・・フェースプレート、
7・・・接合材、8−1・・・フェースプレート挿入穴
、8−2・・・ファイバ挿入穴、9・・・チップコンデ
ンサ設置位置、10・・・ファイバ挿入ガイドリング、
11・・・発光素子、12・・・受光素子、13・・・
発信用電気素子搭載部、14・・・受光用電気素子搭載
部、15・・・発信用IC116・・・受信用IC11
7・・・モールド、18・・・光伝送用ファイバ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、少なくとも二つの孔径を変化させたスルーホールが
    設けられたセラミックス基板と、これらスルーホールの
    直径の大きい孔内に固定された導波材と、を備え、これ
    らスルーホールの直径の小さい孔内に光ファイバが挿入
    され、かつ、これら光ファイバは前記導波材と光学的に
    結合されている電気及び光学回路素子基板。 2、導波材がフェースプレート、ロッドレンズもしくは
    球レンズである特許請求の範囲第1項記載の電気及び光
    学回路素子基板。 3、少なくとも二つの孔径を変化させたスルーホールが
    設けられたセラミックス基板と、これらスルーホールの
    直径の大きい孔内に固定された導波材と、を備え、これ
    らスルーホールの直径の小さい孔内に光ファイバが挿入
    され、かつ、これら光ファイバは前記導波材と光学的に
    結合されていて、かつ前記基板の少なくとも一方の面に
    配線導体が設けられている電気及び光学回路素子基板。 4、導波材がフェースプレート、ロッドレンズもしくは
    球レンズである特許請求の範囲第3項記載の電気及び光
    学回路素子基板。 5、配線導体が、厚膜配線導体もしくは薄膜配線導体で
    ある特許請求の範囲第3項記載の電気及び光学回路素子
    基板。
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