Search

JP-2026076645-A - 光モジュール

JP2026076645AJP 2026076645 AJP2026076645 AJP 2026076645AJP-2026076645-A

Abstract

【課題】装置の小型化を図りつつ、容易に部材の位置決めを行うことが可能な光モジュールを提供する。 【解決手段】光モジュール１０は、第１基板に対する平面視において直交する第１側面Ｓ１及び第２側面Ｓ２を有する第１キャビティ１１０を備える。また、光モジュール１０は、第１基板１００に対する平面視において、第１側面Ｓ１と直交する第１エッジＥ１を有する光送信器１２０を備える。また、光モジュール１０は、第２基板２００において、第１キャビティ１１０の下部に設けられ、第２基板２００に対する平面視において、第１側面Ｓ１と平行な第３エッジＥ３を有する第２キャビティ２１０を備える。さらに、光モジュール１０は、第１エッジＥ１、第１キャビティ１１０の第１側面Ｓ１である第２エッジＥ２、及び第３エッジＥ３により、光送信器１２０及び光受信器２２０と接続される光結合部材２０の位置決め機構を形成する。 【選択図】図４

Inventors

  • 相葉 孝充

Assignees

  • 矢崎総業株式会社

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (3)

  1. 第１基板と、前記第１基板の基板平面に対する垂直方向に相当する第１方向の下部に設けられた第２基板と、前記第２基板の前記第１方向の下部に設けられた第３基板と、を備える多層基板に実装され、光送受信を行う光モジュールであって、 前記第１基板に設けられ、前記第１基板に対する平面視において直交する第１側面及び第２側面を有する第１キャビティと、 前記第１キャビティの内部に、前記第１キャビティの前記第１側面に接し、前記第２基板における前記第１方向の上面に設けられ、前記第１基板に対する平面視において、前記第１側面と直交する第１エッジを有する光送信器と、 前記第２基板において、前記第１キャビティの前記第１方向の下部に設けられ、前記第２基板に対する平面視において、前記第１側面と平行な第３エッジを有する第２キャビティと、 前記第２キャビティの内部に、前記第３基板の前記第１方向の上面に設けられた光受信器と、を備え、 前記第１エッジ、前記第１キャビティの前記第１側面である第２エッジ、及び前記第３エッジにより、前記光送信器及び前記光受信器と接続される光結合部材の位置決め機構を形成する光モジュール。
  2. 前記光受信器は、フォトダイオードと、トランスインピーダンスアンプと、前記フォトダイオード及び前記トランスインピーダンスアンプを接続するボンディングワイヤとを備え、 前記第２キャビティの前記第１方向の長さは、前記光受信器の前記第１方向の長さより長い、請求項１に記載の光モジュール。
  3. 前記光受信器はフォトダイオードを備え、 前記フォトダイオードは、前記第３基板の前記第１方向の下部に設けられた他の基板の下部に設けられ、前記第３基板及び前記他の基板に設けられたスルーホール又はビアを介して前記光結合部材と接続される請求項１に記載の光モジュール。

Description

本発明は、光モジュールに関する。 従来、光集積素子に用いられる光半導体素子と他の部品との位置合わせ精度を容易に実施するための技術が提案されている。特許文献１には、光半導体素子が開示されている。特許文献１に開示された光半導体素子は、基板から突出した突出部を設けることで光半導体素子と異なる部品との位置決めを容易にする。 特開２０２３－１１０２６４号公報 本実施形態に係る光モジュールが設けられる基板について説明するための斜視図である。本実施形態に係る光モジュールが設けられる基板について説明するための平面図である。本実施形態に係る光モジュールの構成を示す平面図である。本実施形態に係る光モジュールの構成を示す平面図である。本実施形態に係る光モジュールの構成を示す平面図である。本実施形態に係る光モジュールの構成を示す斜視図である。本実施形態に係る光モジュールの構成を示す斜視図である。本実施形態に係る光モジュールの構成を示す断面図である。本実施形態に係る光モジュールの構成を示す断面図である。本実施形態に係る光モジュールによる光結合イメージについて説明するための図である。本実施形態に係る光モジュールによる光結合イメージについて説明するための図である。本実施形態に係る光モジュールによる光結合イメージについて説明するための図である。 以下、図面を用いて本実施形態に係る光モジュール１０について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。また、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。 本実施形態に係る光モジュール１０は、高周波多層基板に実装され、光送受信を行う装置である。 図１は、本実施形態に係る光モジュール１０が設けられる基板について説明するための斜視図である。図１に示すように、光モジュール１０が設けられる多層基板は、第１基板１００と、第１基板１００の基板平面に対する垂直方向に相当する第１方向の下部に設けられた第２基板２００と、第２基板２００の第１方向の下部に設けられた第３基板３００とを備える。 以下の説明において、図１に示すＸ軸方向、及びＹ軸方向によって形成される面を基板平面とする。また、Ｚ軸方向は、基板平面に対する垂直方向に相当する。 図２は、本実施形態に係る光モジュール１０が設けられる基板について説明するための平面図である。図１及び図２に示すように、第１基板１００には、矩形形状の穴である第１キャビティ１１０が形成されている。すなわち、第１キャビティ１１０は、第１基板１００に設けられ、第１基板１００に対する平面視において矩形形状で形成されている。また、本実施形態において、第１キャビティ１１０の４つの側面を、図２に示すように、第１側面Ｓ１、第２側面Ｓ２、第３側面Ｓ３、及び第４側面Ｓ４と、して定める。すなわち、第１キャビティ１１０は、第１基板１００に設けられ、第１基板１００に対する平面視において直交する第１側面Ｓ１及び第２側面Ｓ２を有する。 また、図１及び図２に示すように、第２基板２００には、矩形形状の穴である第２キャビティ２１０が形成されている。すなわち、第２キャビティ２１０は、第２基板２００において、第１キャビティ１１０の第１方向の下部に設けられ、第２基板２００に対する平面視において矩形形状で形成されている。また、本実施形態において、第２キャビティ２１０は、平面視において４辺が第１キャビティ１１０の４辺と平行である。なお、第１キャビティ１１０の４辺は、図２における第１側面Ｓ１、第２側面Ｓ２、第３側面Ｓ３、及び第４側面Ｓ４を平面視した場合の４辺に相当する。すなわち、第２キャビティ２１０は、第２基板２００において、第１キャビティ１１０の第１方向の下部に設けられ、第２基板２００に対する平面視において、第１側面Ｓ１と平行な第３エッジＥ３を有する。 （光モジュール１０の構成） 図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態に係る光モジュール１０の構成を示す平面図である。光モジュール１０は、光送信器１２０と、光受信器２２０と、を備える。多層基板の第１層である第１基板１００は、図３Ａに示すように、表層に伝送路パターン１０１、１０２を形成し、伝送路パターン１０１、１０２と絶縁層を有する層である。図３Ａに示す伝送路パターン１０１、１０２は、図３Ｂに示すように第２基板２００に設けられてもよい。すなわち、多層基板の第２層である第２基板２００も、図３Ｂに示すように、表層に伝送路パターン２０１、２０２を形成し、伝送路パターン２０１、２０２と絶縁層を有する層であってもよい。 光送信器１２０は、第１キャビティ１１０の内部に、第１キャビティ１１０の第１側面Ｓ１に接して設けられる。また、光送信器１２０は、第２基板２００における第１方向の上面に設けられる。また、光送信器１２０は、第１基板１００に対する平面視において矩形形状で形成される。さらに光送信器１２０は、平面視において４辺が第１キャビティ１１０の４辺と平行である。すなわち、光送信器１２０は、第１キャビティ１１０の内部に、第１キャビティ１１０の第１側面Ｓ１に接し、第２基板２００における第１方向の上面に設けられ、第１基板１００に対する平面視において、第１側面Ｓ１と直交する第１エッジＥ１を有する。 光受信器２２０は、第２キャビティ２１０の内部に、第３基板３００の第１方向の上面に設けられる。また、光受信器２２０は、フォトダイオード２２１と、トランスインピーダンスアンプ２２２（ＴＩＡ）と、フォトダイオード２２１及びトランスインピーダンスアンプ２２２を接続するボンディングワイヤ２２３とを備える。なお、第２キャビティ２１０に実装したトランスインピーダンスアンプ２２２は、第１基板１００の表層、又は第２基板２００の表層に形成される構成であってよい。 図４は、本実施形態に係る光モジュール１０の構成を示す平面図であって、光結合部材２０が実装された場合の構成を示す図である。本実施形態に係る光モジュール１０は、光送信器１２０、第１キャビティ１１０、及び第２キャビティ２１０に形成される第１エッジＥ１、第２エッジＥ２、及び第３エッジＥ３に基づいて、光結合部材２０の位置決め機構が形成される。 具体的には、光送信器１２０の側面であって、第１側面Ｓ１と直交する（垂直となる）エッジを第１エッジＥ１として構成する。また、第１キャビティ１１０の第１側面Ｓ１に相当するエッジを第２エッジＥ２として構成する。さらに、第２キャビティ２１０の側面で形成されるエッジであって、第２エッジＥ２と平行であり、光送信器１２０に近い方のエッジを第３エッジＥ３として構成する。 例えば、図４に示す例において、第１エッジＥ１によって、光結合部材２０のＸ軸方向の位置が定まる。また、第２エッジＥ２によって、光結合部材２０のＹ軸方向の位置が定まる。さらに、第３エッジＥ３によって、光結合部材２０における光送信側と、光受信側の境界を定めることが可能となる。 また、図４に示すように、第２エッジＥ２を使うことで光送信器１２０（光送信モジュール）の第１エッジＥ１と第２エッジＥ２が直交する。すなわち、本実施形態に係る光モジュール１０は、第１エッジＥ１と第２エッジＥ２あるいは第１エッジＥ１と第３エッジＥ３、又は第１エッジＥ１、第２エッジＥ２、及び第３エッジＥ３を使って位置決め構成が形成される。 これにより、本実施形態に係る光モジュール１０は、光結合部材２０の位置決めを行うための機構を別途基板に設ける必要がなく、装置の小型化を図りつつ、容易に部材の位置決めを行うことが可能となる。 また、本実施形態に係る光モジュール１０は、光送信器１２０を備える第１キャビティ１１０に加え、光受信器２２０を備える第２キャビティ２１０を別な基板に設けている。これにより、光モジュール１０は、光送信器１２０と光受信器２２０の光結合部における光アイソレーション及び高周波電気回路のアイソレーションを向上させることが可能となる。 なお、光モジュール１０は、光結合部材２０のレンズに対し基板圧が障害となる場合は、第１キャビティ１１０及び第２キャビティ２１０を基板端まで拡張してもよい。図５Ａは、本実施形態に係る光モジュール１０の構成を示す図であって、図４の構成に対応する斜視図である。また、図５Ｂは、本実施形態に係る光モジュール１０の構成を示す斜視図であって、第１キャビティ１１０及び第２キャビティ２１０を基板端まで拡張した場合の図である。図５Ｂに示す構成により、光結合部材２０のレンズに対し基板圧が障害となるのを防ぐことが可能となる。 また、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、光受信器２２０のボンディングワイヤ２２３は、Ｚ軸方向において第２キャビティ２１０の内部に収まる。すなわち、第２キャビティ２１０の第１方向（Ｚ軸方向）の長さは、光受信器２２０の第１方向の長さより長い。これにより、光モジュール１０は、光受信器２２０を第２キャビティ２１０に収容することで、装置の小型化を図ることが可能となる。 また、図６の断面図に示すように、光受信器２２０のフォトダイオード２２１が第２キャビティ２１０の内部に形成される例を示したが、例えば、フォトダイオード２２１は、図７に示すように多層基板の裏面（垂直方向の下部）に形成される構成としてもよい。図７に示す例において、フォトダイオード２２１ａは、スルーホール３０を介して、光結合部材２０に接続させることになる。これにより、光モジュール１０は、導波路を形成することなく、結合特性（光結合効率）を向上させることが可能となる。なお、フォトダイオード２２１ａが光結合部材２０に接続させる構成は、スルーホール３０に限定されるものではなく、ビアであってもよい。また、フォトダイオード２２１は、第４基板４００や第５基板５００にキャビティを形成し、形成したキャビティに実装する構成であってもよい。 また、図８は、他の実施形態に係る光モジュール１０による光結合イメージについて説明するための図である。光送信器１２０の出射端面を図８のように斜めにカットし、光結合をする光ファイバ４０をコア径５０μｍ以上のマルチモードファイバとすることで、光送信器１２０の出射光を、光結合部材２０を用いた空間結合で光ファイバ４０に結合させることが可能となる。 図８に示す例においては、光送信器１２０の出射光がエッジ（端面）から出射する構成を示したが、実施形態の構成はこれに限定されるものではない。例えば、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、出射光が垂直に出射する構成であってもよい。例えば、図９Ｂに示すように、キャビティを形成して光送信器１２０等のデバイスを実装するとデバイスの高さを抑制することが可能となり、伝送路に繋ぐワイヤーボンディングの長さを短くすることが可能となる。これにより、光モジュール１０は、より高周波特性を維持しやすくなるという効果が得られる。 上述の通り、本実施形態に係る光モジュール１０は、第１基板１００と、第１基板１００の基板平面に対する垂直方向に相当する第１方向の下部に設けられた第２基板２００と、第２基板２００の第１方向の下部に設けられた第３基板３００と、を備える。また、光モジュール１０は、第１基板１００に設けられ、第１基板１００に対する平面視において直交する第１側面Ｓ１及び第２側面Ｓ２を有する第１キャビティ１１０を備える。光モジュールは第１キャビティ１１０の内部に、第１キャビティ１１０の第１側面Ｓ１に接し、第２基板２００における第１方向の上面に設けられ、第１基板１００に対する平面視において、第１側面Ｓ１と直交する第１エッジＥ１を有する光送信器１２０を備える。また、光モジュール１０は、第２基板２００において、第１キャビティ１１０の第１方向の下部に設けられ、第２基板２００に対する平面視において、第１側面Ｓ１と平行な第３エッジＥ３を有する第２キャビティ２１０を備える。また、光モジュール１