(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO2014050444
(43)【国際公開日】20140403
【発行日】20160822
(54)【発明の名称】光モジュール
(51)【国際特許分類】
   G02B 6/42 20060101AFI20160725BHJP
   H01S 5/183 20060101ALI20160725BHJP
   H01L 31/0232 20140101ALI20160725BHJP
   G02B 7/00 20060101ALI20160725BHJP
   H01S 5/022 20060101ALN20160725BHJP
【FI】
   !G02B6/42
   !H01S5/183
   !H01L31/02 D
   !G02B7/00 D
   !G02B7/00 F
   !H01S5/022
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】31
【出願番号】2014538313
(21)【国際出願番号】JP2013073526
(22)【国際出願日】20130902
(11)【特許番号】5869686
(45)【特許公報発行日】20160224
(31)【優先権主張番号】2012214838
(32)【優先日】20120927
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ
(71)【出願人】
【識別番号】000005186
【氏名又は名称】株式会社フジクラ
【住所又は居所】東京都江東区木場1丁目5番1号
(74)【代理人】
【識別番号】110000176
【氏名又は名称】一色国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】松丸 幸平
【住所又は居所】千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジクラ 佐倉事業所内
(72)【発明者】
【氏名】山本 敏
【住所又は居所】千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジクラ 佐倉事業所内
(72)【発明者】
【氏名】中里 弘人
【住所又は居所】千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジクラ 佐倉事業所内
【テーマコード(参考)】
2H043
2H137
5F088
5F173
【Fターム(参考)】
2H043AA03
2H043AA11
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2H043AA20
2H043AA21
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5F173MF39
(57)【要約】
【課題】位置決め穴の形成されたガラス基板の破損や位置決めピンの変形を抑制する。
【解決手段】本発明は、光電変換素子を搭載し、前記光電変換素子から発光された光又は前記光電変換素子に受光される光を透過可能であり、位置決め穴の形成されたガラス基板と、位置決めピンの形成された光学部品と、を備え、保護膜が前記位置決め穴及び前記位置決めピンに接触するように前記位置決めピンが前記保護膜を介して前記位置決め穴に嵌合することによって、前記ガラス基板と前記光学部品とが位置決めされていることを特徴とする光モジュールである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光電変換素子を搭載し、前記光電変換素子から発光された光又は前記光電変換素子に受光される光を透過可能であり、位置決め穴の形成されたガラス基板と、
位置決めピンの形成された光学部品と、
を備え、
保護膜が前記位置決め穴及び前記位置決めピンに接触するように前記位置決めピンが前記保護膜を介して前記位置決め穴に嵌合することによって、前記ガラス基板と前記光学部品とが位置決めされている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項2】
請求項1に記載の光モジュールであって、
前記ガラス基板の前記位置決め穴の縁に予め前記保護膜が形成された状態で、前記位置決めピンが前記保護膜を介して前記位置決め穴に嵌合する
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項3】
請求項2に記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴の縁における前記ガラス基板の凹凸が前記保護膜によって被覆され、前記位置決め穴の開口が前記保護膜から構成されている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項4】
請求項2に記載の光モジュールであって、
前記保護膜は、樹脂膜である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項5】
請求項2に記載の光モジュールであって、
前記保護膜は、前記ガラス基板のパッシベーション膜とともに形成された樹脂膜である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項6】
請求項2又は3に記載の光モジュールであって、
前記ガラス基板には貫通ビアが形成されており、
前記保護膜は、前記ガラス基板にフィルムを真空ラミネートする工程を経て形成される
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項7】
請求項2に記載の光モジュールであって、
前記保護膜は、金属膜である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項8】
請求項7に記載の光モジュールであって、
前記保護膜は、前記ガラス基板の配線とともに形成された金属膜である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項9】
請求項2〜6のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴は非貫通穴であり、
前記位置決め穴の底には前記保護膜が形成されていない
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項10】
請求項9に記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴の形成された前記ガラス基板の面に感光性の樹脂層を形成し、前記樹脂層を露光処理および現像処理することによって、前記保護膜が形成される
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項11】
請求項2〜6のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴の内面に前記保護膜が形成されている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項12】
請求項2〜11のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記光学部品には、前記位置決めピンの根元の周りに凹部が形成されており、
前記ガラス基板の表面に形成された前記保護膜は、前記ガラス基板と前記光学部品の前記凹部との間に配置される
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項13】
請求項1〜12のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴は、奥の窄まった非貫通穴であり、
前記位置決めピンは、円錐台形状である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項14】
請求項1〜13のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記位置決めピンはテーパ面を有しており、
前記位置決め穴の縁に面取り加工が施されており、
前記保護膜が、前記位置決めピンの前記テーパ面と、前記位置決め穴の前記面取り加工が施された面に接触している
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項15】
請求項1〜14のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記ガラス基板の線膨張率は、前記光学部品の線膨張率と異なる
ことを特徴とする光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
光ファイバを用いた高速光通信の分野では、電気信号と光信号とを相互に変換する部品として光トランシーバが用いられている。光トランシーバを取り扱う業界団体で取り決められたMSA(Multi Source Agreement)により、プラガブル光トランシーバの仕様(形状・寸法・ピンアサインなど)が標準化されている。これらのプラガブル光トランシーバによれば、通信機器側(ホスト側)のメイン基板上にケージが設置され、光電変換素子や回路基板を内蔵した光モジュールがケージに着脱可能に挿入される。光モジュールがケージに挿入されると、ケージ内の電気インターフェースコネクタに対して光モジュール内の回路基板が電気的・機械的に接続される。これにより、光ファイバで送受される光信号と、通信機器側のメイン基板で処理される電気信号が、光モジュール内の光電変換素子や回路基板によって相互に変換可能になる。
【0003】
特許文献1には、位置決め穴の形成された基板に位置決めピンを挿入して光軸を位置合わせした光モジュールが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2005−17684号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1では、基板にポリイミド樹脂が用いられている。但し、光電変換素子を実装する基板をガラス基板にすることによって、光を透過可能にしつつ、熱による変質を抑制することが考えられる。
【0006】
ガラス基板に位置決め穴を加工した場合、位置決め穴に微小な凹凸(例えば「チッピング」と呼ばれる微小な欠け等)やクラックなどのダメージ層が形成される。このため、ガラス基板の位置決め穴のダメージ層に位置決めピンが接触すると、ダメージ層がピンからの応力を受け、微小な凹凸やクラックを起点にしてガラス基板が破損するおそれがある。若しくは、位置決め穴に微小な凹凸があると、位置決めピンを変形させ、位置決め精度が低下するおそれもある。
【0007】
本発明は、位置決め穴の形成されたガラス基板の破損や位置決めピンの変形を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するための主たる発明は、光電変換素子を搭載し、前記光電変換素子から発光された光又は前記光電変換素子に受光される光を透過可能であり、位置決め穴の形成されたガラス基板と、位置決めピンの形成された光学部品と、を備え、保護膜が前記位置決め穴及び前記位置決めピンに接触するように前記位置決めピンが前記保護膜を介して前記位置決め穴に嵌合することによって、前記ガラス基板と前記光学部品とが位置決めされていることを特徴とする光モジュールである。
【0009】
本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、位置決め穴の形成されたガラス基板の破損や位置決めピンの変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】図1は、プラガブル光トランシーバの説明図である。
【図2】図2Aは、光モジュール1のハウジング1A内の回路基板10等を斜め上から見た斜視図である。図2Bは、回路基板10等を斜め下から見た斜視図である。
【図3】図3は、ケージ2に挿入された光モジュール1の概略構成図である。
【図4】図4Aは、第1実施形態の位置決め穴23の説明図である。図4Bは、参考例の位置決め穴23’の説明図である。
【図5】図5Aは、第1実施形態の位置決めピン43の説明図である。図5Bは第1参考例の位置決めピン43’の説明図である。図5Cは第2参考例の位置決めピン43”の説明図である。
【図6】図6Aは、第1実施形態の位置決めピン43の根元近傍の拡大図である。図6Bは、参考例の位置決めピン43の根元近傍の拡大図である。
【図7】図7Aは、図7Bの非貫通穴に形成した保護膜の拡大写真である。図7Bは、サンドブラスト加工でガラス基板20に形成した非貫通穴の拡大写真である。
【図8】図8Aは、図7Aを2値化処理した図である。図8Bは、図7Bを2値化処理した図である。
【図9】図9は、位置決めピン43の塑性変形による位置ズレの説明図である。
【図10】図10は、第1実施形態の位置決め穴23及び位置決めピン43の周辺と、ガラス基板側電極22の周辺の拡大断面図である。
【図11】図11は、第2実施形態の説明図である。
【図12】図12は、第3実施形態の説明図である。
【図13】図13Aは、第4実施形態の説明図である。図13Bは、第4実施形態の変形例の説明図である。
【図14】図14は、第5実施形態の説明図であり、位置決め穴23の周辺を下から見た図である。
【図15】図15は、第6実施形態の説明図である。
【図16】図16は、径が一定の位置決め穴23”(貫通穴)に寸胴形状の位置決めピン43”を嵌合した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【0013】
光電変換素子を搭載し、前記光電変換素子から発光された光又は前記光電変換素子に受光される光を透過可能であり、位置決め穴の形成されたガラス基板と、位置決めピンの形成された光学部品と、を備え、保護膜が前記位置決め穴及び前記位置決めピンに接触するように前記位置決めピンが前記保護膜を介して前記位置決め穴に嵌合することによって、前記ガラス基板と前記光学部品とが位置決めされていることを特徴とする光モジュールが明らかとなる。このような光モジュールによれば、位置決め穴の形成されたガラス基板の破損や位置決めピンの変形を抑制することができる。
【0014】
前記ガラス基板の前記位置決め穴の縁に予め前記保護膜が形成された状態で、前記位置決めピンが前記保護膜を介して前記位置決め穴に嵌合することが望ましい。これにより、保護膜が前記位置決め穴及び前記位置決めピンに接触するように前記位置決めピンが前記保護膜を介して前記位置決め穴に嵌合することを実現できる。
【0015】
前記位置決め穴の縁における前記ガラス基板の凹凸が前記保護膜によって被覆され、前記位置決め穴の開口が前記保護膜から構成されていることが望ましい。これにより、位置決め穴の形成されたガラス基板の破損や位置決めピンの変形を更に抑制できる。
【0016】
前記保護膜は、樹脂膜であることが望ましい。これにより、応力を受ける領域が広くなり、これによりガラス基板の破損や位置決めピンの変形を抑制できる。
【0017】
前記保護膜は、前記ガラス基板のパッシベーション膜とともに形成された樹脂膜であることが望ましい。これにより、保護膜の形成工程が容易になる。
【0018】
前記ガラス基板には貫通ビアが形成されており、前記保護膜は、前記ガラス基板にフィルムを真空ラミネートする工程を経て形成されることが望ましい。これにより、位置決め穴の形状に沿ってフィルムによる層を形成できる。
【0019】
前記保護膜は、金属膜であることが望ましい。これにより、位置決め穴の縁における保護膜の厚さを確保できる。
【0020】
前記保護膜は、前記ガラス基板の配線とともに形成された金属膜であることが望ましい。これにより、保護膜の形成工程が容易になる。
【0021】
前記位置決め穴は非貫通穴であり、前記位置決め穴の底には前記保護膜が形成されていないことが望ましい。これにより、位置決めピンの頂部が接触しにくくなり、位置決め精度が向上する。
【0022】
前記位置決め穴の形成された前記ガラス基板の面に感光性の樹脂層を形成し、前記樹脂層を露光処理および現像処理することによって、前記保護膜が形成されることが望ましい。これにより、位置決め穴の底の保護膜の除去が容易になる。
【0023】
前記位置決め穴の内面に前記保護膜が形成されていることが望ましい。これにより、ガラス基板の損傷をより抑制することができる。
【0024】
前記光学部品には、前記位置決めピンの根元の周りに凹部が形成されており、前記ガラス基板の表面に形成された前記保護膜は、前記ガラス基板と前記光学部品の前記凹部との間に配置されることが望ましい。これにより、ガラス基板と光学部品との隙間が保護膜の厚さの影響を受けずに済む。
【0025】
前記位置決め穴は、奥の窄まった非貫通穴であり、前記位置決めピンは、円錐台形状であることが望ましい。これにより、ガラス基板と光学部品とを高精度に位置決めできる。
【0026】
前記位置決めピンはテーパ面を有しており、前記位置決め穴の縁に面取り加工が施されており、前記保護膜が、前記位置決めピンの前記テーパ面と、前記位置決め穴の前記面取り加工が施された面に接触していることが望ましい。これにより、前記保護膜と前記位置決め穴の縁との接触面積が広くなり、ガラス基板の損傷を抑制できる。
【0027】
前記ガラス基板の線膨張率は、前記光学部品の線膨張率と異なることが望ましい。このような場合に特に有効である。
【0028】
===第1実施形態===
<全体構成>
図1は、プラガブル光トランシーバの説明図である。なお、光送信器と光受信機の両方を備えるものを光トランシーバと呼ぶことがあるが、ここでは一方のみ備えるものも光トランシーバと呼ぶ。図中のプラガブル光トランシーバは、MSA(Multi Source Agreement)で規定されたQSFPタイプ(QSFP:Quad Small Form Factor Pluggable)のものである。プラガブル光トランシーバは、光モジュール1と、ケージ2とを有する。
【0029】
図中には、2種類の光モジュール1が描かれている。図に示すように、光モジュール1には、光ファイバ(コードを含む)が固定されていても良いし、着脱可能でも良い。図中の2つのケージ2のうちの一方は、ヒートシンク3が取り外されるとともに、内部が見えるように一部破断されて、描かれている。
【0030】
以下の説明では、図1に示すように、前後、上下及び左右を定義する。すなわち、光モジュール1を挿入するケージ2の挿入口側を「前」とし、逆側を「後」とする。光モジュール1においては、光ファイバ(コードを含む)が延び出る側を「前」とし、逆側を「後」とする。また、ケージ2が設けられるメイン基板から見て、ケージ2が設けられる面の側を「上」とし、逆側を「下」とする。また、前後方向と上下方向と直交する方向を「左右」とする。
【0031】
通信機器側(ホスト側)のメイン基板上にはケージ2が設置されている。ケージ2は、例えばデータセンター内のブレードサーバのメイン基板上に設けられる。
【0032】
光モジュール1は、ケージ2に着脱可能に挿入される。光モジュール1は、ハウジング1A内に光電変換素子31や回路基板10を内蔵しており、光ファイバで送受される光信号と、通信機器側のメイン基板で処理される電気信号とを相互に変換する。
【0033】
ケージ2は、光モジュール1を着脱可能に収容する。ケージ2は、光モジュール1を挿入するための挿入口を前側に備え、前後方向に長い断面矩形の箱形部材である。このケージ2は、前側を開放するように金属板を折り曲げ加工して形成される。金属板が断面矩形状に折り曲げ加工されることにより、光モジュール1を収容するための収容部がケージ2内に形成されている。ケージ2の内部の後側には、コネクタ2Aが設けられている。光モジュール1がケージ2に挿入されると、ケージ2内のコネクタ2Aに対して光モジュール1内の回路基板が電気的・機械的に接続される。これにより、光モジュール1とメイン基板との間で電気信号が伝送される。
【0034】
ケージ2の上面には開口部があり、その開口部を塞ぐようにヒートシンク3が取り付けられている。ヒートシンク3は、ケージ2に挿入された光モジュール1の熱を外部に放熱するための多数の放熱フィン(放熱ピン)を備えている。
【0035】
<光モジュール1の内部構成>
図2Aは、光モジュール1のハウジング1A内の回路基板10等を斜め上から見た斜視図である。図2Bは、回路基板10等を斜め下から見た斜視図である。図3は、ケージ2に挿入された光モジュール1の概略構成図である。
【0036】
図に示すように、光モジュール1は、ハウジング1A内に、回路基板10と、ガラス基板20と、光路変換器40とを備えている。
【0037】
回路基板10は、電子回路を構成する板状のプリント基板である。回路基板10の後側端部には、ケージ2内のコネクタ2A(コネクタソケット)と接続するための接続部11(カードエッジコネクタ)が形成されている。接続部11は回路基板10の上下両面に形成されており、多数の端子が左右方向に並んで形成されている。
【0038】
回路基板10には、光路変換器40を収容するための収容窓12が形成されている。また、この収容窓12を囲むように、回路基板10の上面には回路基板側電極13が形成されている。回路基板10の上面には、収容窓12を塞ぐように、ガラス基板20が搭載されている。言い換えると、ガラス基板20の下側に回路基板10の収容窓12が位置しており、ガラス基板20の下面で回路基板10の収容窓12が塞がれている。ガラス基板20の下面にはガラス基板側電極22が形成されており、回路基板側電極13とガラス基板側電極22とを接続しつつ、回路基板10の収容窓12を塞ぐようにガラス基板20を回路基板10に搭載している。
【0039】
収容窓12は、回路基板10に形成された貫通穴(開口)である。この収容窓12に光路変換器40の上部が挿入されている。光路変換器40の下部は収容窓12から下側に突出しており、この突出した部分から前側に光ファイバ50が延び出ている。但し、光路変換器40が回路基板10より薄い場合、光路変換器40の下部は収容窓12から下側に突出しない。この場合、反射部42が光を鈍角に反射するように構成されると、光路変換器40から光ファイバ50を引き出しやすくなる。
【0040】
ガラス基板20は、光を透過可能な透明なガラス製基板である。ガラス基板20は、例えば石英ガラスやホウ珪酸ガラス等のガラス材料から構成され、ここではホウ珪酸ガラスが採用されている。ガラス基板20には、回路基板10の収容窓12の形状に沿って、複数の貫通ビア21が形成されている。
【0041】
ガラス基板20の下面(発光部31を搭載する搭載面とは反対側の面)には、ガラス基板側電極22が形成されている。ガラス基板側電極22は、貫通ビア21の外側に形成されている。また、ガラス基板側電極22は、回路基板10の収容窓12の外側に沿うように、形成されている。ガラス基板側電極22は、回路基板10の上面の回路基板側電極13と電気的に接続されることになる。貫通ビア21は、ガラス基板側電極22と発光部31及び駆動素子32との間の配線に用いられている。
【0042】
ガラス基板20の下面には、光路変換器40を位置決めするための2つの位置決め穴23が形成されている。この位置決め穴23は、ガラス基板20を貫通しておらず、非貫通穴となるように形成されている。位置決め穴23を非貫通穴にすることによって、位置決め穴23の上側に部品(例えば駆動素子32)を搭載したり、その部品への配線を配置したりすることが可能になり、ガラス基板20の上面における部品搭載や配線の自由度が高くなる。また、この結果、ガラス基板20の小型化も可能となる。
【0043】
ガラス基板20の上面には、発光部31が実装されている。また、発光部31を駆動するための駆動素子32も、ガラス基板20の上面(発光部31の搭載面)に実装されている。発光部31と駆動素子32は、貫通ビア21の内側に配置されている。言い換えると、発光部31と駆動素子32は、回路基板10の収容窓12の上側に位置するように、ガラス基板20の上面に実装されている。
【0044】
発光部31は、光信号と電気信号とを変換する光電変換素子である。ここでは、発光部31として、基板に垂直な光を出射するVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser:垂直共振器面発光レーザ)が採用されている。なお、光電変換素子として、光信号を電気信号に変換する受光部がガラス基板20に実装されても良い。また、発光部と受光部の両方がガラス基板20に実装されても良い。
【0045】
発光部31の発光部側電極31Aと発光面31Bは、下面(ガラス基板20の側の面)に形成されている。発光部31は、ガラス基板20にフリップチップ実装されており、ガラス基板20に向かって光を照射する。発光部31の発光部側電極31Aと発光面31Bが同じ側(ガラス基板20の側となる下面)に位置しているため、発光部31をガラス基板20にフリップチップ実装すれば、発光面31Bがガラス基板20の側を向き、発光面31Bが外部に露出しないことになる。
【0046】
なお、図3には発光部31の発光面31Bが1つ描かれているが、発光部31は、紙面と垂直な方向に並ぶ複数(例えば4つ)の発光面31Bを備えている。
【0047】
光路変換器40は、発光部31から照射された光の光路を変換する光学部品である。また、光路変換器40は、光ファイバ50の一端を支持し、発光部31と光ファイバ50との間の光路を透明基板と共に形成する支持部材としても機能する。光路変換器40は、ガラス基板20に対して位置決めされて取り付けられる部材である。光路変換器40は、回路基板10の下側から収容窓12に挿入されている。
【0048】
光路変換器40は、レンズ部41と、反射部42とを備えている。レンズ部41は、光路変換器40の上面に形成されている。反射部42は、光路変換器40の下面に形成されている。
【0049】
レンズ部41は、光を集束させられるように凸レンズ状に形成された部位である。但し、レンズ部41は、光路変換器40の上面から突出しないように、上面から窪んだ凹部に形成されている。レンズ部41を光路変換器40の上面から窪ませて形成することによって、光路変換器40の上面とガラス基板20の下面とを面接触させることが可能になる。レンズ部41は、発光部31の照射した光を集束させて反射部42に導き、光を光ファイバ50に入射させる。ガラス基板20に受光部が実装されている場合には、レンズ部41は、反射部42から反射された光を受光部に集束させることになる。レンズ部41は、ガラス基板20を挟んで発光部31の発光面31Bと対向している。
【0050】
反射部42は、光を反射させるための部位である。発光部31から照射された光の光軸は上下方向(回路基板10やガラス基板20などの基板に垂直な方向)であるが、反射部42で反射された光の光軸は前後方向(回路基板10やガラス基板20などの基板に平行な方向)になる。反射部42で反射された光は、光路変換器40に取り付けられた光ファイバ50に入射する。ガラス基板20に受光部が実装されている場合には、反射部42は、光ファイバ50から出射した光を反射してレンズ部41に導き、受光部に集束させることになる。
【0051】
なお、図中の反射部42は、反射光の光軸が前後方向(回路基板10やガラス基板20などの基板に平行な方向)になるように描かれている。但し、反射部42は、90度に光を反射するものに限られない。反射部42が光を鈍角(例えば100度程度)に反射するように構成されていても良い。光軸が上下方向(回路基板10やガラス基板20などの基板に垂直な方向)であった光が前後方向(回路基板10やガラス基板20などの基板に平行な方向)の成分を持つように反射されれば良い。例えば、光ファイバ50の根元が光路変換器40の比較的上部にある場合や、光路変換器40の厚さが回路基板10の厚さよりも薄い場合に、光路変換器40から光ファイバ50を引き出しやすくするため、反射部42が光を鈍角に反射するように構成すると良い。
【0052】
光ファイバ50は、光路変換器40のレンズ部41及び反射部42に対して所定の位置関係になるように位置合わせされて取り付けられている。
【0053】
図中の光路変換器40には、光が入射する部位だけにレンズ部41が設けられている。但し、光が出射する部位にもレンズ部を設け、光路変換器40が2つのレンズ部を備えても良い。そして、2つのレンズ部をコリメータレンズとすれば、光路変換器40の中で平行光を伝搬させることができる。
【0054】
光路変換器40の上面には、ガラス基板20の位置決め穴23に挿入するための2つの位置決めピン43が突出して形成されている。光路変換器40の位置決めピン43がガラス基板20の位置決め穴23に嵌合することによって、光路変換器40のレンズ部41の光軸とガラス基板20に実装された発光部31の光軸との位置合わせが行われる。
【0055】
光路変換器40は、樹脂により一体成形されている。つまり、光路変換器40のレンズ部41、反射部42及び位置決めピン43は、樹脂により一体的に形成されている。また、光路変換器40は、光を透過可能な樹脂により成型され、ここではポリエーテルイミド樹脂が用いられている。
【0056】
なお、光路変換器40は、反射部42の寸法を確保するため、また、光ファイバ50の端部を接続するための寸法を確保するため、他と比べると厚い部品になっている。そして、厚みのある光路変換器40の上部を収容窓12の中に配置させることによって、回路基板10、ガラス基板20及び光路変換器40を単に積み重ねて配置した場合(若しくは、中継基板を介してガラス基板20及び光路変換器40を回路基板10に取り付けた場合)と比べて、光モジュールの低背化が実現されている。
【0057】
<位置決め穴23と位置決めピン43の形状について>
図4Aは、第1実施形態の位置決め穴23の説明図である。図4Bは、参考例の位置決め穴23’の説明図である。第1実施形態では、ガラス基板20に位置決め穴23として非貫通穴を形成している。非貫通穴にする理由は、位置決め穴23を非貫通穴にすることによって、ガラス基板20の上面における部品搭載や配線の自由度が高くなるからである。
【0058】
ガラス基板20に非貫通穴を形成する方法として、ドリルによる加工方法が考えられる。ドリルによって非貫通穴を形成した場合には、図4Bに示すように、深さによらず径が一定の穴がガラス基板20’に形成される。但し、ドリルによる加工は、コストがかかることがある。そこで、第1実施形態では、低コストに非貫通穴を形成できるサンドブラスト加工を採用している。但し、サンドブラスト加工によって非貫通穴を形成した場合、奥の窄まった形状になる(図4A参照)。
【0059】
図5Aは、第1実施形態の位置決めピン43の説明図である。図5Bは第1参考例の位置決めピン43’の説明図である。図5Cは第2参考例の位置決めピン43”の説明図である。
【0060】
図5Cに示す第2参考例の位置決めピン43”は、ピン径が一定の円柱形状(寸胴形状)である。このような円柱形状の位置決めピン43”の場合、図4Aのような奥の窄まった位置決め穴23に挿入して位置決めを行うことができない。また、仮に位置決め穴23が図4Bのような形状の場合には、図5Cに示す第2参考例の位置決めピン43”を挿入して位置決めを行うことは可能かもしれないが、この場合、はめあい公差により、位置決め穴23’と位置決めピン43”との間に隙間が必要であるため、この隙間の分だけ位置決め誤差が生じてしまう。
【0061】
図5Bに示す第1参考例の位置決めピン43’は、円錐形状になっている。このような形状の位置決めピン43’を図4Aのような奥の窄まった位置決め穴23に挿入すると、位置決めピン43’の先端が位置決め穴23の底に接触する可能性があり、この場合には位置決めを行うことができない。なお、第1参考例の位置決めピン43’の高さを低くして、位置決めピン43’の先端が位置決め穴23の底に接触しないように構成することは可能である。但し、この場合、テーパ面の角度が小さくなってしまうため(位置決めピン43’が全体的に平坦な形状になってしまうため)、位置決め穴23へ挿入し難くなったり、位置決め穴23への嵌入性が悪くなったりする等の結果、光軸がずれるおそれが生じてしまう。
【0062】
これに対し、第1実施形態の位置決めピン43は、図5Aに示すように、円錐台形状になっている。位置決めピン43が円錐台形状であるため、図4Aのような奥の窄まった位置決め穴23に挿入しても、位置決めピン43の先端が位置決め穴23の底に接触し難い。また、円錐台形状のテーパ面43Aの角度を大きくしても、位置決めピン43の先端が位置決め穴23の底に接触し難い。
【0063】
また、第1実施形態の位置決めピン43によれば、円錐台形状のテーパ面43Aが位置決め穴23の開口と隙間無く接触できるので(位置決め穴23の縁と隙間無く接触できるので)、位置決めピン43の軸方向(位置決め穴23の軸方向)に垂直な方向の位置決め誤差を抑制でき、ガラス基板20側の光軸(発光部31から照射される光の光軸と、光路変換器40側の光軸(レンズ部41の光軸)との位置ずれを抑制できる。なお、図5Aに示す円錐台形状の位置決めピン43(若しくは円錐形状の位置決めピン43’)を採用した場合、位置決めピン43及び位置決め穴23の公差によって位置決めピン43の軸方向(位置決め穴23の軸方向)の位置ずれは生じ得るが、この方向の位置ずれによってガラス基板20側の光軸(発光部31から照射される光の光軸と、光路変換器40側の光軸(レンズ部41の光軸)との位置ずれは生じないため、光の損失は小さいので、この方向の位置ずれは許容される。
【0064】
上記の理由から、第1実施形態では、図4Aに示す位置決め穴23(奥の窄まった非貫通穴)と、図5Aに示す円錐台形状の位置決めピン43が採用されている。
【0065】
図6Aは、第1実施形態の位置決めピン43の根元近傍の拡大図である。図6Bは、参考例の位置決めピン43の根元近傍の拡大図である。
【0066】
一般的に、樹脂を成型する際に樹脂が収縮するため、樹脂成型品の表面形状は、金型の内面の形状をそのまま反映するわけではない。例えば、成型品の角部が丸みを帯びることがある。既に説明したように、第1実施形態の光路変換器40は透明樹脂によって一体的に成形されており、位置決めピン43も光路変換器40の他の部位と一体的に成形されている。そして、図6Bに示す参考例のように、位置決めピン43の根元の角部(図中の矢印で示す部分)が丸みを帯びてしまうことがある。この丸みは、位置決めピン43の周囲に均等に形成されるわけではないため(位置決めピン43の根元の丸みは制御できないため)、この部分が位置決め穴23に接触すると、位置決め穴23や位置決めピン43の軸方向に垂直な方向の位置ずれの要因になり、ガラス基板20側の光軸(発光部31から照射される光の光軸と、光路変換器40側の光軸(レンズ部41の光軸)との位置ずれの要因になり得る。
【0067】
そこで、図6Aに示すように、第1実施形態では、位置決めピン43の根元の回りを囲むように環状に凹部43Bが形成されている。更に、凹部43Bの内側の側壁面は、円錐台形状の位置決めピン43のテーパ面43Aの延長面になっている。つまり、位置決めピン43のテーパ面43Aが光路変換器40の上面よりも内側(位置決めピン43の突出する側と反対側)まで形成されている。これにより、位置決めピン43の根元の角部が丸みを帯びても、その部分は光路変換器40の上面よりも内側に位置することになる。このようにして、位置決めピン43の根元の丸みを帯びた角部が位置決め穴23に接触することを防いでいる。
【0068】
<位置決め穴23のダメージ層と保護膜について>
図7Bは、サンドブラスト加工でガラス基板20に形成した非貫通穴の拡大写真である。また、図8Bは、図7Bを2値化処理した図である。下図は、上図の枠内を拡大したものであり、穴の縁の拡大写真である。図に示すように、ガラス基板20にサンドブラスト加工で位置決め穴23を形成した場合、位置決め穴23の内面にチッピングと呼ばれる微小な凹凸が形成される。なお、図示されていないが、ガラス基板20に位置決め穴23を加工した場合、微小な凹凸の他にクラックなどが形成されることもある。以下の説明では、微小な凹凸やクラックなどの形成されている領域を「ダメージ層」と呼ぶことがある。ダメージ層は、サンドブラスト加工に限らず、他の研磨加工や切削加工(例えばドリル加工)をガラス基板20に施した場合にも形成される。
【0069】
円錐台形状の位置決めピン43が位置決め穴23に挿入されると、位置決めピン43のテーパ面43Aが位置決め穴23の縁に接触することになる。一方、図7Bの下図に示すように、位置決め穴23にはダメージ層が形成されており、位置決め穴23の縁には微小な凹凸が形成されている。このため、位置決め穴23の縁に位置決めピン43が接触すると、ダメージ層がピンからの応力を受け、ダメージ層の微小な凹凸やクラックを起点としてガラス基板20が破損するおそれがある。
【0070】
更に、ガラス基板20の線膨張率と光路変換器40の線膨張率が異なる場合には、位置決めピン43が位置決め穴23に挿入された後、温度変化が生じたときに、位置決め穴23の縁が位置決めピン43から力を受けることになる。このときにも、位置決め穴23がピンからの応力を受け、ダメージ層の微小な凹凸やクラックを起点としてガラス基板20が破損するおそれがある。つまり、位置決め穴23に位置決めピン43を挿入するときだけでなく、挿入した後の嵌合された状態においてガラス基板20が破損するおそれがある。
【0071】
また、図7Bや図8Bに示すように位置決め穴23の縁に微小な凹凸があると、図9に示すように、位置決め穴23の縁によって位置決めピン43が削れやすくなり、塑性変形しやすくなる。位置決めピン43が塑性変形すると、塑性変形分の位置ズレが発生し、位置決め精度が低下する。若しくは、位置決めピン43の塑性変形した箇所に位置決め穴23の凹凸が食い込むことによって、挿入が不十分のまま位置決め穴23に対して位置決めピン43が固定されてしまい、この結果、位置決め精度が低下するおそれがある。
【0072】
そこで、第1実施形態では、位置決め穴23の縁に保護膜を形成している。図7Aは、図7Bの非貫通穴に形成した保護膜の拡大写真である。図8Aは、図7Aを2値化処理した図である。ここでは、保護膜としてポリイミド樹脂が採用されている。図7A及び図8Aに示すように、保護膜の形成された位置決め穴23の開口は、ダメージ層(位置決め穴の縁におけるガラス基板20の凹凸)が保護膜により被覆されているので図7Bよりも滑らかである。また、位置決め穴23の縁におけるガラス基板20の凹凸よりも保護膜が厚く形成されている。つまり、保護膜で被覆された位置決め穴23の開口は保護膜のみから構成されている。言い換えると、位置決め穴23の開口では、ガラス基板20の凹凸が保護膜から突出していない。これにより、位置決めピン43からの応力が加わったとしても、保護膜がその応力を緩和し、ガラス基板20の破損や位置決めピン43の変形を抑制している。したがって、保護膜は、ガラス基板20や光路変換器40の位置決めピン43を構成する材料よりも柔らかい材料であれば、保護膜のクッション役割を果たすため、好ましい。また、保護膜は、位置決め穴23の縁の凹凸を緩和することが望ましく、位置決め穴23の縁におけるガラス基板20の凹凸を全て被覆することが更に好ましい。
【0073】
図10は、第1実施形態の位置決め穴23及び位置決めピン43の周辺と、ガラス基板側電極22の周辺の拡大断面図である。ガラス基板20の位置決め穴23の縁に予め保護膜24が形成された状態で、位置決めピン43が保護膜24を介して位置決め穴23に嵌合されると、図のような構成になる。
【0074】
位置決め穴23の縁には保護膜24が形成されている。保護膜24は、位置決め穴23の縁で位置決め穴23及び位置決めピン43の両方に接触しており、位置決めピン43は、保護膜24を介して位置決め穴23に嵌合されている。言い換えると、保護膜24が位置決め穴23と位置決めピン43との間に挟み込まれている。保護膜24は、位置決め穴23と位置決めピン43の間に配置されるが、保護膜24の一部が破れることによって位置決め穴23と位置決めピン43とが直接接触することもある。
【0075】
保護膜24が位置決め穴23の縁に形成されることによって、保護膜24が無い場合と比べると、位置決め穴23の縁が位置決めピン43から受ける応力は、保護膜24によって緩和される。さらに、位置決め穴23の縁が応力を受ける領域が広くなる(応力を受ける面積が広くなる)。これにより、ガラス基板20の破損や位置決めピン43の変形が抑制される。
【0076】
ガラス基板20には、パッシベーション膜25が形成されている。パッシベーション膜25は、ガラス基板側電極22の保護のために、ガラス基板側電極22を構成するメタル層の上に形成される膜である。パッシベーション膜25はガラス基板側電極22との密着性に優れた材料であり、ガラス基板側電極22の最表面が銅又は金の場合には、例えばポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などが採用され、ここではポリイミド樹脂が採用されている。
【0077】
保護膜24は、パッシベーション膜25とともに形成された樹脂膜(ここではポリイミド樹脂)である。これにより、保護膜24の形成工程を簡略化している。以下、保護膜24の形成工程について説明する。
【0078】
まず、貫通ビア21、ガラス基板側電極22を構成するメタル層及び位置決め穴23の形成されたガラス基板20に、パッシベーション膜を形成するための感光性の樹脂層を形成する。ガラス基板20には貫通ビア21が形成されているため、液状のフォトレジスト材料をガラス基板20に塗布するのではなく、フィルム状のフォトレジスト材料を真空ラミネートすることによって、感光性の樹脂層をガラス基板20に形成する。真空ラミネートにより、位置決め穴23の内面上にも感光性の樹脂層を形成できる。このとき、フィルムを加熱すれば、位置決め穴23の形状に沿って樹脂層が形成され、フィルムと位置決め穴23との間に空隙が形成されにくくなる。
【0079】
次に、ガラス基板20の感光性の樹脂層にパターンを露光する。このとき、パッシベーション膜25が形成される領域では、メタル層の上にガラス基板側電極22を露出させる窓が形成されるように、パターンが露光される。また、保護膜24が形成される領域では、位置決め穴23の縁に沿った環状の膜が形成されるように、環状パターンが露光される。この環状パターンの外径は位置決め穴23の径よりも大きく、環状パターンの内径は位置決め穴23の径よりも小さい。例えば位置決め穴23の開口径が500μmの場合、外径550μm、内径450μmとする環状パターンが形成される。パターンの露光後、ガラス基板20を現像すれば、パッシベーション膜25とともに保護膜24がガラス基板20に形成される。
【0080】
なお、上記の説明では、感光性の樹脂(ポリイミド樹脂)によってパッシベーション膜25及び保護膜24が形成されているが、非感光性の樹脂層からパッシベーション膜25及び保護膜24を形成しても良い。また、保護膜24をパッシベーション膜25とは別の樹脂で形成しても良い。
【0081】
上記の説明では、保護膜24が樹脂から構成されているが、保護膜24が金属膜であっても良い。この場合、金属メッキ処理によって金属膜を形成すれば、位置決め穴23の縁においても保護膜24の厚さを均一にしやすく、また、保護膜24が薄くならずに済む(一方、保護膜24を樹脂で構成する場合、位置決め穴23の凹部に樹脂が引き込まれてしまうため、位置決め穴23の縁(エッジ)で樹脂が薄くなりやすく、また、厚さが不均一になりやすい)。保護膜が金属膜の場合、ガラスと金属との熱膨張率の違いによりガラス基板20から保護膜が剥離するおそれもあるが、位置決め穴23に位置決めピン43が挿入されて位置決め穴23と位置決めピン43との間に保護膜が挟まれていれば、保護膜がガラス基板20から剥離することは許容される。保護膜となる金属膜の材料として、例えば、銅、金、ニッケルなどが採用される。金属膜が延性に優れた金で構成されれば、位置決め穴23及び位置決めピン43の保護の観点から好ましい。保護膜となる金属膜は、1層でも良いし、多層でも良い。
【0082】
なお、図2に示すように、位置決め穴23が形成されるガラス基板20の下面には、ガラス基板側電極22やその配線が形成される。そこで、ガラス基板20の下面に配線を形成するときに、その配線とともに保護膜を形成すると良い。これにより、保護膜の形成工程を簡略化できる。この場合、金属膜は、導電性の高い金属から構成されることになる。配線とともに保護膜(金属膜)を形成する場合、配線や電極での半田付けの都合上、例えば下から順に銅、ニッケル、金を積層することによって保護膜を形成すると良い。
【0083】
第1実施形態では、位置決め穴23の縁に沿って保護膜24が形成されており、位置決め穴23の底には保護膜24が形成されていない。位置決め穴23の底に保護膜24が形成されないため、位置決めピン43の頂部が接触しにくくなり、位置決め精度が向上する。
【0084】
第1実施形態では、露光工程で環状パターンをガラス基板20に露光することによって、位置決め穴23の底に保護膜24が形成されないようにしている。このため、位置決め穴23の底の保護膜24の除去が容易である。
【0085】
パッシベーション膜25は、ガラス基板側電極22よりも厚いことが望ましい。ガラス基板側電極22を構成するメタル層の厚さが例えば20μmの場合、パッシベーション膜25の厚さは例えば40μmに設定される。パッシベーション膜25とともに保護膜24を形成すると、保護膜24はパッシベーション膜25と同程度の厚さになり、例えば40μmになる。
【0086】
保護膜24の外径は位置決め穴23の開口径よりも大きいため、ガラス基板20の表面に保護膜24の一部が形成されている。例えば位置決め穴23の開口径が500μm、保護膜24の外径が550μmの場合、ガラス基板20の表面には、位置決め穴23の周囲に幅50μmの保護膜24が形成されている。仮にガラス基板20の表面に形成された保護膜24が光路変換器40の上面に挟まれると、ガラス基板20の下面と光路変換器40の上面との間に40μm(保護膜24の厚さ)の隙間ができる。但し、この隙間をできるだけ狭めたいことがある。
【0087】
そこで、第1実施形態では、位置決めピン43の根元の周りの凹部43Bの深さD(図6A参照)は、保護膜24の厚さよりも大きく設定されている(D>40μm)。また、位置決めピン43の凹部43Bの幅W(図6A参照)は、ガラス基板20の表面に形成された保護膜24の幅よりも大きく設定されている(W>50μm)。これにより、第1実施形態では、ガラス基板の表面に形成された保護膜24は、ガラス基板20と光路変換器40の凹部43Bとの間に配置される(図10参照)。この結果、ガラス基板20の下面と光路変換器40の上面との間の隙間は、保護膜24の厚さの影響を受けずに済み、保護膜24の厚さよりも狭くすることが可能になる。
【0088】
第1実施形態では、ガラス基板20がホウ珪酸ガラス(線膨張率:3.0〜3.6×10−6/℃)であり、光路変換器40がポリエーテルイミド樹脂(線膨張率:4.7〜5.6×10−5/℃)であるため、光路変換器40の線膨張率がガラス基板20の線膨張率よりも10倍も大きいので、温度変化が生じたときに、位置決め穴23の縁が位置決めピン43から大きな力を受けることになる。したがって、位置決め穴23と位置決めピン43とが嵌合された状態において温度変化が生じても、位置決め穴23の縁に形成された保護膜24によって位置決め穴23の縁が位置決めピン43から受ける力は緩和される。さらに、位置決め穴23の縁が力を受ける領域が広いため(応力を受ける面積が広いため)、応力が分散され、ガラス基板20の破損や位置決めピン43の変形が抑制される。
【0089】
===第2実施形態===
図11は、第2実施形態の説明図である。
【0090】
前述の第1実施形態では、位置決め穴23の縁に沿って保護膜24が形成されており、位置決め穴23の底には保護膜24が形成されていなかった。これに対し、第2実施形態では、保護膜24が位置決め穴23の内面に形成されており、保護膜24が位置決め穴23の底にも形成されている。
【0091】
位置決め穴23を形成したときのダメージ層は、位置決め穴23の縁だけでなく、位置決め穴23の内面に広く形成されているため、保護膜24が位置決め穴23の内面に形成されることによって、ガラス基板20の破損をより抑制することができる。
【0092】
但し、第2実施形態では、保護膜24が位置決め穴23の底にも形成されるため、位置決めピン43の頂部が保護膜24に接触しないように、位置決めピン43の高さや保護膜24の厚さを設定する必要がある。このため、保護膜24の厚さが、位置決め穴23の奥ほど薄くなるように、保護膜24を形成しても良い。
【0093】
===第3実施形態===
図12は、第3実施形態の説明図である。
【0094】
前述の第1実施形態では、保護膜24がパッシベーション膜25とともに形成されていた。このため、保護膜24は、パッシベーション膜25と同じ材質であり、パッシベーション膜25と同じ厚さであった。これに対し、第3実施形態の保護膜26は、パッシベーション膜25とは別々の材質である。
【0095】
第3実施形態によれば、保護膜26をパッシベーション膜25と独立して形成できるので、材質や膜厚を自由に設定できる。このため、ガラス基板側電極22との密着性を考慮せずに、保護膜26の材質を選択できる。
【0096】
===第4実施形態===
図13Aは、第4実施形態の説明図である。
【0097】
第4実施形態では、位置決め穴23の縁に面取り加工が施されており、位置決め穴23の縁にテーパ面23Aが形成されている。テーパ面23Aは、位置決めピン43のテーパ面43Aと同じ角度であることが望ましい。そして、ガラス基板20の位置決め穴23のテーパ面23Aに予め保護膜27が形成された状態で、位置決めピン43が保護膜27を介して位置決め穴23に嵌合すると、図のような構成になる。
【0098】
保護膜27は、位置決めピン43のテーパ面43Aと、位置決め穴23のテーパ面23A(面取り加工が施された面)の両側に接触している。これにより、保護膜27が位置決め穴23と位置決めピン43との間に挟み込まれている。
【0099】
第1実施形態と比べると、第4実施形態では、位置決めピン43から力を受ける領域が更に広くなっている(応力を受ける面積が広くなる)。これにより、応力が分散され、ガラス基板20の破損や位置決めピン43の変形が更に抑制される。
【0100】
図13Bは、第4実施形態の変形例の説明図である。変形例においても、位置決め穴23の縁に面取り加工が施されている。変形例では、面取り加工が施された面は、テーパ面ではなく、曲面23Bになっている。
【0101】
変形例においても、保護膜28は、位置決めピン43のテーパ面43Aと、位置決め穴23の曲面23B(面取り加工が施された面)の両側に接触している。これにより、保護膜27が位置決め穴23と位置決めピン43との間に挟み込まれている。
【0102】
変形例においても、第1実施形態と比べると、位置決めピン43から力を受ける領域が更に広くなっている(応力を受ける面積が広くなる)。これにより、応力が分散され、ガラス基板20の破損や位置決めピン43の変形が更に抑制される。
【0103】
なお、第1実施形態では、位置決め穴23と位置決めピンの両方に接触する箇所の保護膜24は、位置決め穴23の縁(エッジ)の影響で薄くなりやすい。これに対し、第4実施形態では、面取り加工が施された面に保護膜が形成されるため、位置決め穴23と位置決めピン43の両方に接触する箇所の保護膜が薄くなることを抑制できる。これにより、応力が更に緩和され、ガラス基板20の破損や位置決めピン43の変形が更に抑制される。
【0104】
===第5実施形態===
前述の実施形態では、位置決め穴23の縁に沿って全周に保護膜24が形成されていた(図7A参照)。但し、保護膜は、位置決め穴23の全周に形成しなくても良い。
【0105】
図14は、第5実施形態の説明図であり、位置決め穴23の周辺を下から見た図である。
【0106】
第5実施形態では、保護膜29は、位置決め穴23の縁に沿って形成されているが、位置決め穴23の縁の一部には形成されていない。但し、このような位置決め穴23に位置決めピン43を挿入しても、保護膜29が位置決め穴23の縁で位置決め穴23と位置決めピン43の両方に接触することになる。この結果、第5実施形態においても、位置決めピン43が保護膜29を介して位置決め穴23に嵌合することになる。これにより、ガラス基板20の破損や位置決めピン43の変形を抑制することができる。また、保護膜29を位置決め穴23の縁の一部には形成されていない状態とすることにより、位置決め穴23の内部空間が位置決めピン43によって密閉されない状態となる。つまり、保護膜29が形成されていない箇所が、位置決め穴23内部と外部との間の通気口となるので、位置決め穴23の内部圧力が上昇してガラス基板20に負荷が加わることを抑制する。これは、高温環境下において特別な効果をもたらす。
【0107】
===第6実施形態===
前述の実施形態では、ガラス基板20の位置決め穴23の縁に予め保護膜24が形成されていた。但し、位置決めピン43側に予め保護膜を形成しても良い。
【0108】
図15は、第6実施形態の説明図である。第6実施形態では、位置決め穴23には保護膜は形成されておらず、位置決めピン43のテーパ面43Aに予め保護膜44が形成されている。このような位置決めピン43を位置決め穴23に挿入しても、保護膜44が位置決め穴23の縁で位置決め穴23と位置決めピン43の両方に接触することになる。この結果、第6実施形態においても、位置決めピン43が保護膜44を介して位置決め穴23に嵌合することになる。これにより、ガラス基板20の破損や位置決めピン43の変形を抑制することができる。
【0109】
なお、保護膜44となる接着剤を位置決めピン43のテーパ面43Aに塗布することによって、第6実施形態を実現しても良い。これにより、ガラス基板20の破損や位置決めピン43の変形を抑制するだけでなく、ガラス基板20に対する光路変換器40の接着固定も実現できる。
【0110】
===その他===
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更・改良され得ると共に、本発明には、その等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる形態であっても、本発明に含まれる。
【0111】
<位置決め穴と位置決めピン>
前述の位置決め穴23は、サンドブラスト加工により形成された奥の窄まった非貫通穴であったが、他の加工方法によって形成された位置決め穴でも良く、他の形状の位置決め穴でも良い。ガラス基板20に切削加工や研磨加工などで位置決め穴を形成した場合には、位置決め穴にダメージ層が形成されるので、このような場合に有効である。
【0112】
例えば、位置決め穴は、奥の窄まった形状ではなく、例えば図4Bに示すような径が一定の穴であっても良い。また、位置決めピンが、円錐台形状でなく、図5Bに示すような円錐形状や、図5Cに示すような寸胴形状であっても良い。また、位置決め穴が非貫通穴でなく、貫通穴であっても良い。
【0113】
図16は、径が一定の位置決め穴23”(貫通穴)に寸胴形状の位置決めピン43”を嵌合した説明図である。位置決め穴23”は、ドリル加工で形成されており、内面にはダメージ層がある。但し、保護膜24”が位置決め穴23”及び位置決めピン43”の両方に接触するように、位置決めピン43”が保護膜24”を介して位置決め穴23”に嵌合されている。これにより、保護膜24”が無い場合と比べると、位置決めピン43から力を受ける領域が広くなるため(応力を受ける面積が広くなるため)、応力が分散され、ガラス基板20の破損や位置決めピン43”の変形が抑制される。
【0114】
但し、位置決め穴が貫通穴の場合、ガラス基板20の表面における部品搭載や配線の自由度が低くなる。また、はめあい公差により、位置決め穴23”と位置決めピン43”との間に隙間が必要であるため、この隙間の分だけ位置決め誤差が生じてしまう。
【0115】
<光路変換器について>
前述の実施形態では、光路変換器40に位置決めピン43が形成されていた。但し、位置決めピン43が形成される光学部品は、光ファイバ50を支持するような部品に限られるものではない。位置決め穴を有するガラス基板に対して位置決めピンによって位置合わせを行う光学部品であれば、他の光学部品でも良い。
【0116】
また、前述の実施形態では、光路変換器(光学部品)は樹脂製であった。但し、位置決めピンを有する光学部品は、樹脂製でなくても良い。
【0117】
また、前述の実施形態では、光路変換器の線膨張率はガラス基板の線膨張率と異なっていたが、両者の線膨張率は同じでも良い。但し、両者の線膨張率が異なる場合に温度変化が生じたときにガラス基板が損傷しやすくなるので、この場合に保護膜が特に有効になる。
【0118】
<光モジュールについて>
前述の実施形態では、QSFPタイプの光モジュールを用いて説明したが、このタイプに限定されるものではない。他のタイプ(例えばCXPタイプやSFPタイプなど)の光モジュールに適用することも可能である。
【符号の説明】
【0119】
1 光モジュール、1A ハウジング、
2 ケージ、2A コネクタ、3 ヒートシンク、
10 回路基板、11 接続部、
12 収容窓、13 回路基板側電極、
20 ガラス基板、21 貫通ビア、
22 ガラス基板側電極、23 位置決め穴23A 凹部、
24 保護膜、25、パッシベーション膜、26〜29 保護膜、
31 発光部、31A 発光部側電極、31B 発光面、32 駆動素子、
40 光路変換器、41 レンズ部、42 反射部、
43 位置決めピン43A テーパ面、43B 凹部、44 保護膜、
50 光ファイバ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図7】

【手続補正書】
【提出日】20150217
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光電変換素子を搭載し、前記光電変換素子から発光された光又は前記光電変換素子に受光される光を透過可能であり、位置決め穴の形成されたガラス基板と、
テーパ面を有する位置決めピンの形成された光学部品と、
を備え、
保護膜が前記位置決め穴の縁及び前記位置決めピンの前記テーパ面に接触するように前記位置決めピンが前記保護膜を介して前記位置決め穴に嵌合することによって、前記ガラス基板と前記光学部品とが位置決めされている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項2】
請求項1に記載の光モジュールであって、
前記ガラス基板の前記位置決め穴の前記縁に予め前記保護膜が形成された状態で、前記位置決めピンが前記保護膜を介して前記位置決め穴に嵌合する
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項3】
請求項2に記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴の前記縁における前記ガラス基板の凹凸が前記保護膜によって被覆され、前記位置決め穴の開口が前記保護膜から構成されている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項4】
請求項2に記載の光モジュールであって、
前記保護膜は、樹脂膜である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項5】
請求項2に記載の光モジュールであって、
前記保護膜は、前記ガラス基板のパッシベーション膜とともに形成された樹脂膜である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項6】
請求項2又は3に記載の光モジュールであって、
前記ガラス基板には貫通ビアが形成されており、
前記保護膜は、前記ガラス基板にフィルムを真空ラミネートする工程を経て形成される
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項7】
請求項2に記載の光モジュールであって、
前記保護膜は、金属膜である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項8】
請求項7に記載の光モジュールであって、
前記保護膜は、前記ガラス基板の配線とともに形成された金属膜である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項9】
請求項2〜6のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴は非貫通穴であり、
前記位置決め穴の底には前記保護膜が形成されていない
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項10】
請求項9に記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴の形成された前記ガラス基板の面に感光性の樹脂層を形成し、前記樹脂層を露光処理および現像処理することによって、前記保護膜が形成される
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項11】
請求項2〜6のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴の内面に前記保護膜が形成されている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項12】
請求項2〜11のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記光学部品には、前記位置決めピンの根元の周りに凹部が形成されており、
前記ガラス基板の表面に形成された前記保護膜は、前記ガラス基板と前記光学部品の前記凹部との間に配置される
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項13】
請求項1〜12のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴は、奥の窄まった非貫通穴であり、
前記位置決めピンは、円錐台形状である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項14】
請求項1〜13のいずれかに記載の光モジュールであって、
記位置決め穴の前記縁に面取り加工が施されており、
前記保護膜が、前記位置決めピンの前記テーパ面と、前記位置決め穴の前記面取り加工が施された面に接触している
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項15】
請求項1〜14のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記ガラス基板の線膨張率は、前記光学部品の線膨張率と異なる
ことを特徴とする光モジュール。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
上記目的を達成するための主たる発明は、光電変換素子を搭載し、前記光電変換素子から発光された光又は前記光電変換素子に受光される光を透過可能であり、位置決め穴の形成されたガラス基板と、テーパ面を有する位置決めピンの形成された光学部品と、を備え、保護膜が前記位置決め穴の縁及び前記位置決めピンの前記テーパ面に接触するように前記位置決めピンが前記保護膜を介して前記位置決め穴に嵌合することによって、前記ガラス基板と前記光学部品とが位置決めされていることを特徴とする光モジュールである。

【手続補正書】
【提出日】20150626
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光電変換素子を搭載し、前記光電変換素子から発光された光又は前記光電変換素子に受光される光を透過可能であり、位置決め穴の形成されたガラス基板と、
テーパ面を有する位置決めピンの形成された光学部品と、
を備え、
前記ガラス基板の前記位置決め穴の開口における縁に予め保護膜が形成された状態で、前記保護膜が前記位置決め穴の前記前記位置決めピンの前記テーパ面との間に挟み込まれるように前記位置決めピンが前記保護膜を介して前記位置決め穴に嵌合することによって、前記ガラス基板と前記光学部品とが位置決めされており、
前記位置決め穴は非貫通穴であり、
前記位置決め穴の底には前記保護膜が形成されていない
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項2】
請求項1に記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴の前記縁における前記ガラス基板の凹凸が前記保護膜によって被覆され、前記位置決め穴の前記開口が前記保護膜から構成されている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項3】
請求項1に記載の光モジュールであって、
前記保護膜は、樹脂膜である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項4】
請求項1に記載の光モジュールであって、
前記保護膜は、前記ガラス基板のパッシベーション膜とともに形成された樹脂膜である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項5】
請求項1又は2に記載の光モジュールであって、
前記ガラス基板には貫通ビアが形成されており、
前記保護膜は、前記ガラス基板にフィルムを真空ラミネートする工程を経て形成される
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項6】
請求項1に記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴の形成された前記ガラス基板の面に感光性の樹脂層を形成し、前記樹脂層を露光処理および現像処理することによって、前記保護膜が形成される
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴の内面に前記保護膜が形成されている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記光学部品には、前記位置決めピンの根元の周りに凹部が形成されており、
前記ガラス基板の表面に形成された前記保護膜は、前記ガラス基板と前記光学部品の前記凹部との間に配置される
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項9】
請求項1〜8のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴は、奥の窄まった非貫通穴であり、
前記位置決めピンは、円錐台形状である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項10】
請求項1〜9のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴の前記縁に面取り加工が施されており、
前記保護膜が、前記位置決めピンの前記テーパ面と、前記位置決め穴の前記面取り加工が施された面に接触している
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項11】
請求項1〜10のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記ガラス基板の線膨張率は、前記光学部品の線膨張率と異なる
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項12】
光電変換素子を搭載し、前記光電変換素子から発光された光又は前記光電変換素子に受光される光を透過可能であり、位置決め穴の形成されたガラス基板と、
テーパ面を有する位置決めピンの形成された光学部品と、
を備え、
保護膜が前記位置決め穴の縁及び前記位置決めピンの前記テーパ面に接触するように前記位置決めピンが前記保護膜を介して前記位置決め穴に嵌合することによって、前記ガラス基板と前記光学部品とが位置決めされており、
前記ガラス基板の前記位置決め穴の前記縁に予め前記保護膜が形成された状態で、前記位置決めピンが前記保護膜を介して前記位置決め穴に嵌合しており、
前記光学部品には、前記位置決めピンの根元の周りに凹部が形成されており、
前記ガラス基板の表面に形成された前記保護膜は、前記ガラス基板と前記光学部品の前記凹部との間に配置される
ことを特徴とする光モジュール。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
上記目的を達成するための主たる発明は、光電変換素子を搭載し、前記光電変換素子から発光された光又は前記光電変換素子に受光される光を透過可能であり、位置決め穴の形成されたガラス基板と、テーパ面を有する位置決めピンの形成された光学部品と、を備え、前記ガラス基板の前記位置決め穴の開口における縁に予め保護膜が形成された状態で、前記保護膜が前記位置決め穴の前記前記位置決めピンの前記テーパ面との間に挟み込まれるように前記位置決めピンが前記保護膜を介して前記位置決め穴に嵌合することによって、前記ガラス基板と前記光学部品とが位置決めされており、前記位置決め穴は非貫通穴であり、前記位置決め穴の底には前記保護膜が形成されていないことを特徴とする光モジュールである。

【手続補正書】
【提出日】20151120
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光電変換素子を搭載し、前記光電変換素子から発光された光又は前記光電変換素子に受光される光を透過可能であり、位置決め穴の形成されたガラス基板と、
テーパ面を有する位置決めピンの形成された光学部品と、
を備え、
前記ガラス基板の表面と前記位置決め穴の内面とに形成された保護膜前記位置決め穴の開口における縁と前記位置決めピンの前記テーパ面との間に挟み込まれた状態になっており、
記位置決めピンが前記保護膜を介して前記位置決め穴に嵌合した状態で、前記ガラス基板と前記光学部品とが位置決めされた状態になっており、
前記位置決め穴は非貫通穴であり、
前記位置決め穴の底には前記保護膜が形成されておらず、
前記保護膜は、樹脂膜である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項2】
請求項1に記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴の前記縁における前記ガラス基板の凹凸が前記保護膜によって被覆され、前記位置決め穴の前記開口が前記保護膜から構成されている
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項3】
請求項1又は2に記載の光モジュールであって、
前記光学部品には、前記位置決めピンの根元の周りに凹部が形成されており、
前記ガラス基板の表面に形成された前記保護膜は、前記ガラス基板と前記光学部品の前記凹部との間に配置される
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴は、奥の窄まった非貫通穴であり、
前記位置決めピンは、円錐台形状である
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記位置決め穴の前記縁に面取り加工が施されており、
前記保護膜が、前記位置決めピンの前記テーパ面と、前記位置決め穴の前記面取り加工が施された面に接触している
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記ガラス基板の線膨張率は、前記光学部品の線膨張率と異なる
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項7】
光電変換素子を搭載し、前記光電変換素子から発光された光又は前記光電変換素子に受光される光を透過可能であり、位置決め穴の形成されたガラス基板と、
テーパ面を有する位置決めピンの形成された光学部品と、
を備え、
前記ガラス基板の表面と前記位置決め穴の内面とに形成された保護膜が、前記位置決め穴の開口における縁と前記位置決めピンの前記テーパ面との間に挟み込まれた状態になっており、
前記位置決めピンが前記保護膜を介して前記位置決め穴に嵌合した状態で、前記ガラス基板と前記光学部品とが位置決めされた状態になっており、
前記光学部品には、前記位置決めピンの根元の周りに凹部が形成されており、
前記ガラス基板の表面に形成された前記保護膜は、前記ガラス基板と前記光学部品の前記凹部との間に配置される
ことを特徴とする光モジュール。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
上記目的を達成するための主たる発明は、光電変換素子を搭載し、前記光電変換素子から発光された光又は前記光電変換素子に受光される光を透過可能であり、位置決め穴の形成されたガラス基板と、テーパ面を有する位置決めピンの形成された光学部品と、を備え、前記ガラス基板の表面と前記位置決め穴の内面とに形成された保護膜前記位置決め穴の開口における縁と前記位置決めピンの前記テーパ面との間に挟み込まれた状態になっており、前記位置決めピンが前記保護膜を介して前記位置決め穴に嵌合した状態で、前記ガラス基板と前記光学部品とが位置決めされた状態になっており、前記位置決め穴は非貫通穴であり、前記位置決め穴の底には前記保護膜が形成されておらず、前記保護膜は、樹脂膜であることを特徴とする光モジュールである。
【国際調査報告】