光モジュール
【課題】ワイヤボンディングを用いることなく、平面光波回路基板が実装できるようにする。
【解決手段】平面光波回路が形成された平面光波回路基板101と、平面光波回路基板101の表面側に形成された表面電気配線102と、表面電気配線102に接続された部品111と、平面光波回路基板101の裏面側に形成されて電子回路基板114が接続される裏面電気配線103と、平面光波回路基板101の表面側より裏面側に貫通して表面電気配線102および裏面電気配線103に接続する貫通電気配線104とを少なくとも備える。
【解決手段】平面光波回路が形成された平面光波回路基板101と、平面光波回路基板101の表面側に形成された表面電気配線102と、表面電気配線102に接続された部品111と、平面光波回路基板101の裏面側に形成されて電子回路基板114が接続される裏面電気配線103と、平面光波回路基板101の表面側より裏面側に貫通して表面電気配線102および裏面電気配線103に接続する貫通電気配線104とを少なくとも備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子回路素子および光半導体素子などが搭載されるPLC基板を備える光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【0002】
光通信分野では、光信号と電気信号との両方を取り扱う必要性があり、トランシーバやトランスポンダと呼ばれる光信号の送受信用モジュールは、複数の電子部品、電子回路、光デバイス、および光回路などで構成されている。一般的に、これらの部品はプリント基板(PCB)等の電子回路基板上に搭載されて用いられる。また、この電子回路基板は、図9の斜視図に示すように、筐体901に収容され、光コネクタ902を光信号の外部インタフェースとして備え、電気コネクタ903を、電子信号の外部インタフェースとして備えている。光信号の外部インタフェースとしては、光ファイバが用いられる場合もある。また、電子信号の外部インタフェースとしては、複数のピンが用いられる場合もある。通常の光通信機器では、このような送受信用モジュールを複数台利用して、伝送容量を増やすようにしている。
【0003】
上述した光送受信用モジュールでは、より多くの機能を集積して用いることを可能とするために、小型化および低消費電力化が重要な技術となっている。光送受信用モジュールの小型・低消費電力化には、個々の構成部品について小型・低消費電力化の研究開発が進められているが、これに並行し、複数の構成部品を一体化してモジュール内のPCB上での専有面積を縮小する試みも進んでいる。
【0004】
回路基板上での専有面積に縮小化のアプローチとして、光導波路を有する平面光波回路(Planar lightwave circuit:PLC)が形成された平面光波回路基板(PLC基板)上に、電子回路や光半導体素子をハイブリッド集積させる技術の開発が活発に行われている(特許文献1参照)。これは、同一のPLC基板上に電子回路や光半導体素子をハイブリッド集積することによって、高速で高機能な信号処理を可能とするばかりでなく、モジュールの小型化、低コスト化を図ることができるためである。PLC基板を有するプラットフォーム上に電子回路素子および光半導体素子を実装する技術は、優れた量産性や、多様な光回路と受発光素子や電子回路素子との集積化が可能である点などで注目されている。
【0005】
例えば、図10の斜視図に示すように、従来の個別部品を並べて光送受信モジュールを構成した例では、プリント基板(PCB)1001の上に、集積回路(LSI)モジュール1002,光送信モジュール1003、光復調器1004,および光受信モジュール1005が実装されて用いられている。光送信モジュール1003から光ファイバ1006に光信号が出力され、光ファイバ1007を伝播してきた光信号が光復調器1004で復調されて光受信モジュール1005で受信される。光受信モジュール1005では、光ファイバ1051を伝播してきた光信号が、レンズ1052,空間光学部品1053,レンズ1052を通過してフォトダイオード1054に光結合して光電変換され、増幅回路1055で増幅され、金ワイヤ1056で接続する端子1057に出力される。
【0006】
また、PLC基板上へ電子回路素子および光半導体素子などが実装された従来構成では、図11に示すようになされる。まず、素子1101は、バンプ1102などによりPLC基板1107の上に形成された電気配線1103に接続される。また、電気配線1103は、PLC基板1107の端部近傍に形成されている電極パッド1109に接続している。このように構成されたPLC基板1107を、PCB1108の上に配置し、電極パッド1109に接続するワイヤ1110により、ボンディング(接続)する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2004−157332号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上述した光モジュールの構成では、次に示すような問題がある。
【0009】
まず、PLC基板の上に実装した素子とPCBとを接続するためには、PLC基板の上において、実装箇所からPLC基板の端部にまで電気配線を配置することになる。ところが、PLC基板表面に光導波路が存在するため、PLC基板の表面に配置できる電気配線の領域には制約がある。また、電気配線は、電極パッドが形成されているPLC基板端面近傍まで長い距離を配線するため、伝送のロスも無視できない。
【0010】
また、電気パッドから外部のPCBへの接続にはワイヤボンディングが用いられるため、適応可能な周波数には限界がある。光通信分野では、通信容量の大容量化にともない必要とされる動作周波数が高周波化しているため、ワイヤボンディングによる接続では、要求特性に対応できない状況となっており、ワイヤボンディングを用いない実装方法が要求されている。また、ワイヤボンディングのために専用パッドを設ける必要があるが、小型・高集積化のためにはこれら領域が無駄となる。
【0011】
更に、実装工程においては、PLC基板をサブキャリアやPCBなどに固定した後で、ワイヤボンディングの工程をすることになるため、実装コストが削減し難いという問題がある。
【0012】
また、これらに加えて昨今の光通信では、伝送容量の拡大のため、複雑な変調方式が採用されるようになっており、部品点数が増大する傾向にある。また、個々のデバイスの集積度が上がるに連れて電気信号の入出力数が増大する傾向にある。このため、ワイヤボンディングでは空間的に接続が厳しいという事例も発生し始めている。
【0013】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ワイヤボンディングを用いることなく、平面光波回路基板が実装できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明に係る光モジュールは、平面光波回路が形成された平面光波回路基板と、平面光波回路基板の表面側に形成された表面電気配線と、電子回路素子および光半導体素子の少なくとも1つからなる表面電気配線に接続された部品と、平面光波回路基板の裏面側に形成されて電子回路基板が接続される裏面電気配線と、平面光波回路基板の表面側より裏面側に貫通して表面電気配線および裏面電気配線に接続する貫通電気配線とを少なくとも備える。
【0015】
上記光モジュールにおいて、裏面電気配線と電子回路基板との間に配置されて裏面電気配線と電子回路基板とを接続する導体を備えるようにしてもよい。また、裏面電気配線と電子回路基板とは、各々の接続部が直接接合により接続されていてもよい。また、表面電気配線と部品とは、各々の接続部が直接接合により接続されていてもよい。
【0016】
上記光モジュールにおいて、平面光波回路基板に形成された受動素子を備えるようにしてもよい。また、受動素子により構成された機能回路を備えるようにしてもよい。また、表面電気配線および裏面電気配線は、部品との電気信号授受のためのDC配線構造を備えるようにしてもよい。また、表面電気配線および裏面電気配線の少なくとも一方は、多層配線構造とされていてもよい。なお、光波回路基板は、石英系のガラス,シリコン,および化合物半導体より選択された材料から構成されていればよい。
【発明の効果】
【0017】
以上説明したように、本発明によれば、光波回路基板の表面側より裏面側に貫通して表面電気配線および裏面電気配線に接続する貫通電気配線を設けるようにしたので、ワイヤボンディングを用いることなく、光波回路基板が実装できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】図1は、本発明の実施の形態1における光モジュールの構成を示す構成図である。
【図2】図2は、本発明の実施の形態1における他の光モジュールの構成を示す構成図である。
【図3】図3は、本発明の実施の形態1における他の光モジュールの構成を示す構成図である。
【図4】図4は、本発明の実施の形態2における光モジュールの構成を示す構成図である。
【図5】図5は、本発明の実施の形態3における光モジュールの構成を示す構成図である。
【図6】図6は、本発明の実施の形態3における他の光モジュールの構成を示す構成図である。
【図7】図7は、本発明の実施の形態3における他の光モジュールの構成を示す構成図である。
【図8】図8は、本発明における光モジュールの構成を示す斜視図である。
【図9】図9は、送受信用モジュールなどの部品が搭載されたPCB等の電子回路基板を収容する筐体901の構成を示す斜視図である。
【図10】図10は、ハイブリッド集積の状態を説明するための斜視図である。
【図11】図11は、PLC基板への電子回路素子および光半導体素子などの実装を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【0020】
[実施の形態1]
はじめに、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1における光モジュールの構成を示す構成図である。図1では、光モジュールの断面を模式的に示している。この光モジュールは、まず、平面光波回路が形成された平面光波回路基板101と、平面光波回路基板101の表面側に形成された表面電気配線102と、表面電気配線102に接続された部品111とを備える。部品111は、バンプ112により表面電気配線102に接続(電気接続)されている。バンプ112は、表面電気配線102と部品111の接続部との間に配置された導体である。
【0021】
なお、部品111は、電子回路素子または光半導体素子である。また、部品111は、1個に限るものではなく、複数個の部品111が配置されていてもよい。電子回路素子からなる部品111および光半導体素子からなる部品111が配置されていてもよい。
【0022】
また、光モジュールは、平面光波回路基板101の裏面側に形成されて電子回路基板114が接続される裏面電気配線103と、平面光波回路基板101の表面側より裏面側に貫通して表面電気配線102および裏面電気配線103に接続する貫通電気配線104とを少なくとも備える。貫通電気配線104は、平面光波回路基板101の所望とする箇所に形成した貫通孔に、金属などの導電性材料を配置(充填)することで形成できる。この形成において、貫通孔内は導電性材料で完全に充填しても良いが、表面電気配線102と裏面電気配線103の接続が確保できれば貫通孔の中心部等は充填されていなくても良い。また、電子回路基板114は、バンプ113により裏面電気配線103に接続されている。バンプ113は、裏面電気配線103と電子回路基板114との間に配置されて裏面電気配線103と電子回路基板114とを接続する導体である。また、電子回路基板114は、通常PCBが用いられるが、他のものでもよい。
【0023】
なお、複数の部品111を備える場合、表面電気配線102および裏面電気配線102は、各々異なる電気信号が交わらないように、多層配線構造などを用いて空間的に配置されていても構わないことは言うまでもない。例えば、図2に示すように、平面光波回路基板101の裏面に、第1裏面電気配線層131と、層間絶縁層132と、第2裏面電気配線層133とからなる多層配線構造を設けるようにしてもよい。
【0024】
また、上述では、バンプ112,バンプ113を用いて接続する場合を例示したが、これに限るものではなく、ハンダボール、ピン、ボールグリドアレイ(BallGridArray:BGA)、ピングリッドアレイ(PGA)、導体ペーストなどにより接続してもよい。
【0025】
また、図3に示すように、表面電気配線102に、部品301の接続部を直接接合してもよい。この場合、よく知られているように、各々の接続部の表面を、プラズマ照射により活性化することで、両者を直接接合することができる(表面活性化接合法)。
【0026】
また、例えば表面電気配線102の接続部に、複数のバンプ112を配置して接続を行うようにしてもよい。なお、平面光波回路基板101は、例えば、石英系のガラス,シリコン,および化合物半導体より選択された材料から構成されていればよい。
【0027】
上述した本実施の形態では、貫通電気配線104を用いて表面電気配線102に裏面電気配線103を接続したので、裏面電気配線103により電子回路基板114に平面光波回路基板101を実装できるようになる。このように、本実施の形態によれば、ワイヤボンディングを用いることなく、平面光波回路基板101が実装できるようになる。この結果、小型・高集積化が容易となる。
【0028】
[実施の形態2]
次に、本発明の実施の形態2について説明する。図4は、本発明の実施の形態2における光モジュールの構成を示す構成図である。図4では、光モジュールの断面を模式的に示している。
【0029】
この光モジュールは、まず、平面光波回路が形成された平面光波回路基板101を備える。平面光波回路基板101の表面側には、平面光波回路を構成する光導波路101aが形成されている。また、この光モジュールは、平面光波回路基板101の表面側に形成された表面電気配線102と、表面電気配線102に接続された半導体光素子401と電子回路素子402とを備える。半導体光素子401および電子回路素子402は、各々の接続部が表面電気配線102に直接接合されている。
【0030】
なお、半導体光素子401は、例えばレーザダイオードである。半導体光素子401より出射される光信号は、平面光波回路基板101の表面側に形成された光導波路101aに光結合して導波する。また、電子回路素子402は、例えば、半導体光素子401のドライバ回路を内蔵している。
【0031】
また、光モジュールは、平面光波回路基板101の裏面側に形成されて電子回路基板114が接続される裏面電気配線103と、平面光波回路基板101の表面側より裏面側に貫通して表面電気配線102および裏面電気配線103に接続する貫通電気配線104とを少なくとも備える。電子回路基板114は、バンプ113により裏面電気配線103に接続されている。バンプ113は、裏面電気配線103と電子回路基板114との間に配置されて裏面電気配線103と電子回路基板114とを接続する導体である。
【0032】
上述した本実施の形態における光モジュールは、電気信号のインタポーザとして機能することが可能である。なお、ここではレーザダイオードとこのドライバ回路と部品の例として示したがこれに限るものではない。例えば、電界吸収型の外部変調器(EA変調器)およびマッハツェンダー型の半導体光変調器などであってもよいことは言うまでもない。また、フォトダイオードおよびアンプ回路であってもよい。なお、本実施の形態においても、PLC基板は、石英系のガラス材料に限らず、シリコンあるいは化合物の半導体材料によって構成されてもよい。
【0033】
[実施の形態3]
次に、本発明の実施の形態3について説明する。図5は、本発明の実施の形態3における光モジュールの構成を示す構成図である。図5では、光モジュールの断面を模式的に示している。この光モジュールは、まず、平面光波回路が形成された平面光波回路基板101と、平面光波回路基板101の表面側に形成された表面電気配線102と、表面電気配線102に接続された部品111とを備える。部品111は、バンプ112により表面電気配線102に接続(電気接続)されている。バンプ112は、表面電気配線102と部品111の接続部との間に配置された導体である。
【0034】
また、光モジュールは、平面光波回路基板101の裏面側に形成されて電子回路基板114が接続される裏面電気配線103と、平面光波回路基板101の表面側より裏面側に貫通して表面電気配線102および裏面電気配線103に接続する貫通電気配線104とを少なくとも備える。電子回路基板114は、複数のバンプ113により裏面電気配線103に接続されている。上述した構成は、前述した実施の形態1と同様である。
【0035】
上述した構成に加え、本実施の形態では、平面光波回路基板101に受動素子501を備える。受動素子101は、平面光波回路基板101の内部ではなく表面および裏面に形成されている。受動素子501は、例えば、容量,抵抗,およびインダクタなどの素子である。また、複数の受動素子501が設けられていてもよく。また、容量からなる受動素子、抵抗からなる受動素子、インダクタからなる受動素子が設けられていてもよい。
【0036】
例えば、部品111が高速電子回路の場合、DCバイアス端子に高周波信号の漏れ電界が重畳されることを避けるため、個々のバイアス信号端子に個別に容量が接続されている構成が可能である。従来では、実装時に電子回路上では形成できないようなチップ容量を介した実装が必要であったが、このようなチップ容量を平面光波回路基板101の上に複数形成できるため、高周波実装を簡便化することが可能となる。部品111がフォトダイオードなどの場合には、一般に実装時にチップ上では形成できないような大きな保護抵抗が必要とされるが、受動素子501を抵抗体とすることで対応可能である。
【0037】
更に、コイルに代表されるようなインダクタと容量を用いることによって、高周波信号にDCバイアスを重畳するバイアス・ティーと呼ばれる機能回路を、平面光波回路基板101上で実現することもできる。なお、受動素子501は、表面電気配線102の一部に設けてもよいが、図6に示すように、部品111と表面電気配線102との間に受動素子601を設けるようにしてもよい。また、図7に示すように、裏面電気配線103の一部に受動素子701を設けるようにしてもよい。本実施の形態によれば、平面光波回路基板101の裏面側に裏面電気配線103を設けているので、電子回路基板114へ実装する側の平面光波回路基板101の面(裏面)にも、受動素子701が配置できる。このため、より多くの受動素子701を設けることができるようになる。
【0038】
上述した本発明によれば、例えば、図8の斜視図に示すように、LSI115が実装されている電子回路基板114に、光導波路101aが形成され、また部品111が接続された平面光波回路基板101を、バンプ113に接続して実装することができる。
【0039】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの組み合わせおよび変形が実施可能であることは明白である。例えば、裏面電気配線と電子回路基板とが、直接接合により各々の接続部が接続されていてもよい。
【符号の説明】
【0040】
101…光波回路基板、102…表面電気配線、103…裏面電気配線、104…貫通電気配線、111…部品、112,113…バンプ、114…電子回路基板。
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子回路素子および光半導体素子などが搭載されるPLC基板を備える光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【0002】
光通信分野では、光信号と電気信号との両方を取り扱う必要性があり、トランシーバやトランスポンダと呼ばれる光信号の送受信用モジュールは、複数の電子部品、電子回路、光デバイス、および光回路などで構成されている。一般的に、これらの部品はプリント基板(PCB)等の電子回路基板上に搭載されて用いられる。また、この電子回路基板は、図9の斜視図に示すように、筐体901に収容され、光コネクタ902を光信号の外部インタフェースとして備え、電気コネクタ903を、電子信号の外部インタフェースとして備えている。光信号の外部インタフェースとしては、光ファイバが用いられる場合もある。また、電子信号の外部インタフェースとしては、複数のピンが用いられる場合もある。通常の光通信機器では、このような送受信用モジュールを複数台利用して、伝送容量を増やすようにしている。
【0003】
上述した光送受信用モジュールでは、より多くの機能を集積して用いることを可能とするために、小型化および低消費電力化が重要な技術となっている。光送受信用モジュールの小型・低消費電力化には、個々の構成部品について小型・低消費電力化の研究開発が進められているが、これに並行し、複数の構成部品を一体化してモジュール内のPCB上での専有面積を縮小する試みも進んでいる。
【0004】
回路基板上での専有面積に縮小化のアプローチとして、光導波路を有する平面光波回路(Planar lightwave circuit:PLC)が形成された平面光波回路基板(PLC基板)上に、電子回路や光半導体素子をハイブリッド集積させる技術の開発が活発に行われている(特許文献1参照)。これは、同一のPLC基板上に電子回路や光半導体素子をハイブリッド集積することによって、高速で高機能な信号処理を可能とするばかりでなく、モジュールの小型化、低コスト化を図ることができるためである。PLC基板を有するプラットフォーム上に電子回路素子および光半導体素子を実装する技術は、優れた量産性や、多様な光回路と受発光素子や電子回路素子との集積化が可能である点などで注目されている。
【0005】
例えば、図10の斜視図に示すように、従来の個別部品を並べて光送受信モジュールを構成した例では、プリント基板(PCB)1001の上に、集積回路(LSI)モジュール1002,光送信モジュール1003、光復調器1004,および光受信モジュール1005が実装されて用いられている。光送信モジュール1003から光ファイバ1006に光信号が出力され、光ファイバ1007を伝播してきた光信号が光復調器1004で復調されて光受信モジュール1005で受信される。光受信モジュール1005では、光ファイバ1051を伝播してきた光信号が、レンズ1052,空間光学部品1053,レンズ1052を通過してフォトダイオード1054に光結合して光電変換され、増幅回路1055で増幅され、金ワイヤ1056で接続する端子1057に出力される。
【0006】
また、PLC基板上へ電子回路素子および光半導体素子などが実装された従来構成では、図11に示すようになされる。まず、素子1101は、バンプ1102などによりPLC基板1107の上に形成された電気配線1103に接続される。また、電気配線1103は、PLC基板1107の端部近傍に形成されている電極パッド1109に接続している。このように構成されたPLC基板1107を、PCB1108の上に配置し、電極パッド1109に接続するワイヤ1110により、ボンディング(接続)する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2004−157332号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上述した光モジュールの構成では、次に示すような問題がある。
【0009】
まず、PLC基板の上に実装した素子とPCBとを接続するためには、PLC基板の上において、実装箇所からPLC基板の端部にまで電気配線を配置することになる。ところが、PLC基板表面に光導波路が存在するため、PLC基板の表面に配置できる電気配線の領域には制約がある。また、電気配線は、電極パッドが形成されているPLC基板端面近傍まで長い距離を配線するため、伝送のロスも無視できない。
【0010】
また、電気パッドから外部のPCBへの接続にはワイヤボンディングが用いられるため、適応可能な周波数には限界がある。光通信分野では、通信容量の大容量化にともない必要とされる動作周波数が高周波化しているため、ワイヤボンディングによる接続では、要求特性に対応できない状況となっており、ワイヤボンディングを用いない実装方法が要求されている。また、ワイヤボンディングのために専用パッドを設ける必要があるが、小型・高集積化のためにはこれら領域が無駄となる。
【0011】
更に、実装工程においては、PLC基板をサブキャリアやPCBなどに固定した後で、ワイヤボンディングの工程をすることになるため、実装コストが削減し難いという問題がある。
【0012】
また、これらに加えて昨今の光通信では、伝送容量の拡大のため、複雑な変調方式が採用されるようになっており、部品点数が増大する傾向にある。また、個々のデバイスの集積度が上がるに連れて電気信号の入出力数が増大する傾向にある。このため、ワイヤボンディングでは空間的に接続が厳しいという事例も発生し始めている。
【0013】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、ワイヤボンディングを用いることなく、平面光波回路基板が実装できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明に係る光モジュールは、平面光波回路が形成された平面光波回路基板と、平面光波回路基板の表面側に形成された表面電気配線と、電子回路素子および光半導体素子の少なくとも1つからなる表面電気配線に接続された部品と、平面光波回路基板の裏面側に形成されて電子回路基板が接続される裏面電気配線と、平面光波回路基板の表面側より裏面側に貫通して表面電気配線および裏面電気配線に接続する貫通電気配線とを少なくとも備える。
【0015】
上記光モジュールにおいて、裏面電気配線と電子回路基板との間に配置されて裏面電気配線と電子回路基板とを接続する導体を備えるようにしてもよい。また、裏面電気配線と電子回路基板とは、各々の接続部が直接接合により接続されていてもよい。また、表面電気配線と部品とは、各々の接続部が直接接合により接続されていてもよい。
【0016】
上記光モジュールにおいて、平面光波回路基板に形成された受動素子を備えるようにしてもよい。また、受動素子により構成された機能回路を備えるようにしてもよい。また、表面電気配線および裏面電気配線は、部品との電気信号授受のためのDC配線構造を備えるようにしてもよい。また、表面電気配線および裏面電気配線の少なくとも一方は、多層配線構造とされていてもよい。なお、光波回路基板は、石英系のガラス,シリコン,および化合物半導体より選択された材料から構成されていればよい。
【発明の効果】
【0017】
以上説明したように、本発明によれば、光波回路基板の表面側より裏面側に貫通して表面電気配線および裏面電気配線に接続する貫通電気配線を設けるようにしたので、ワイヤボンディングを用いることなく、光波回路基板が実装できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】図1は、本発明の実施の形態1における光モジュールの構成を示す構成図である。
【図2】図2は、本発明の実施の形態1における他の光モジュールの構成を示す構成図である。
【図3】図3は、本発明の実施の形態1における他の光モジュールの構成を示す構成図である。
【図4】図4は、本発明の実施の形態2における光モジュールの構成を示す構成図である。
【図5】図5は、本発明の実施の形態3における光モジュールの構成を示す構成図である。
【図6】図6は、本発明の実施の形態3における他の光モジュールの構成を示す構成図である。
【図7】図7は、本発明の実施の形態3における他の光モジュールの構成を示す構成図である。
【図8】図8は、本発明における光モジュールの構成を示す斜視図である。
【図9】図9は、送受信用モジュールなどの部品が搭載されたPCB等の電子回路基板を収容する筐体901の構成を示す斜視図である。
【図10】図10は、ハイブリッド集積の状態を説明するための斜視図である。
【図11】図11は、PLC基板への電子回路素子および光半導体素子などの実装を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【0020】
[実施の形態1]
はじめに、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1における光モジュールの構成を示す構成図である。図1では、光モジュールの断面を模式的に示している。この光モジュールは、まず、平面光波回路が形成された平面光波回路基板101と、平面光波回路基板101の表面側に形成された表面電気配線102と、表面電気配線102に接続された部品111とを備える。部品111は、バンプ112により表面電気配線102に接続(電気接続)されている。バンプ112は、表面電気配線102と部品111の接続部との間に配置された導体である。
【0021】
なお、部品111は、電子回路素子または光半導体素子である。また、部品111は、1個に限るものではなく、複数個の部品111が配置されていてもよい。電子回路素子からなる部品111および光半導体素子からなる部品111が配置されていてもよい。
【0022】
また、光モジュールは、平面光波回路基板101の裏面側に形成されて電子回路基板114が接続される裏面電気配線103と、平面光波回路基板101の表面側より裏面側に貫通して表面電気配線102および裏面電気配線103に接続する貫通電気配線104とを少なくとも備える。貫通電気配線104は、平面光波回路基板101の所望とする箇所に形成した貫通孔に、金属などの導電性材料を配置(充填)することで形成できる。この形成において、貫通孔内は導電性材料で完全に充填しても良いが、表面電気配線102と裏面電気配線103の接続が確保できれば貫通孔の中心部等は充填されていなくても良い。また、電子回路基板114は、バンプ113により裏面電気配線103に接続されている。バンプ113は、裏面電気配線103と電子回路基板114との間に配置されて裏面電気配線103と電子回路基板114とを接続する導体である。また、電子回路基板114は、通常PCBが用いられるが、他のものでもよい。
【0023】
なお、複数の部品111を備える場合、表面電気配線102および裏面電気配線102は、各々異なる電気信号が交わらないように、多層配線構造などを用いて空間的に配置されていても構わないことは言うまでもない。例えば、図2に示すように、平面光波回路基板101の裏面に、第1裏面電気配線層131と、層間絶縁層132と、第2裏面電気配線層133とからなる多層配線構造を設けるようにしてもよい。
【0024】
また、上述では、バンプ112,バンプ113を用いて接続する場合を例示したが、これに限るものではなく、ハンダボール、ピン、ボールグリドアレイ(BallGridArray:BGA)、ピングリッドアレイ(PGA)、導体ペーストなどにより接続してもよい。
【0025】
また、図3に示すように、表面電気配線102に、部品301の接続部を直接接合してもよい。この場合、よく知られているように、各々の接続部の表面を、プラズマ照射により活性化することで、両者を直接接合することができる(表面活性化接合法)。
【0026】
また、例えば表面電気配線102の接続部に、複数のバンプ112を配置して接続を行うようにしてもよい。なお、平面光波回路基板101は、例えば、石英系のガラス,シリコン,および化合物半導体より選択された材料から構成されていればよい。
【0027】
上述した本実施の形態では、貫通電気配線104を用いて表面電気配線102に裏面電気配線103を接続したので、裏面電気配線103により電子回路基板114に平面光波回路基板101を実装できるようになる。このように、本実施の形態によれば、ワイヤボンディングを用いることなく、平面光波回路基板101が実装できるようになる。この結果、小型・高集積化が容易となる。
【0028】
[実施の形態2]
次に、本発明の実施の形態2について説明する。図4は、本発明の実施の形態2における光モジュールの構成を示す構成図である。図4では、光モジュールの断面を模式的に示している。
【0029】
この光モジュールは、まず、平面光波回路が形成された平面光波回路基板101を備える。平面光波回路基板101の表面側には、平面光波回路を構成する光導波路101aが形成されている。また、この光モジュールは、平面光波回路基板101の表面側に形成された表面電気配線102と、表面電気配線102に接続された半導体光素子401と電子回路素子402とを備える。半導体光素子401および電子回路素子402は、各々の接続部が表面電気配線102に直接接合されている。
【0030】
なお、半導体光素子401は、例えばレーザダイオードである。半導体光素子401より出射される光信号は、平面光波回路基板101の表面側に形成された光導波路101aに光結合して導波する。また、電子回路素子402は、例えば、半導体光素子401のドライバ回路を内蔵している。
【0031】
また、光モジュールは、平面光波回路基板101の裏面側に形成されて電子回路基板114が接続される裏面電気配線103と、平面光波回路基板101の表面側より裏面側に貫通して表面電気配線102および裏面電気配線103に接続する貫通電気配線104とを少なくとも備える。電子回路基板114は、バンプ113により裏面電気配線103に接続されている。バンプ113は、裏面電気配線103と電子回路基板114との間に配置されて裏面電気配線103と電子回路基板114とを接続する導体である。
【0032】
上述した本実施の形態における光モジュールは、電気信号のインタポーザとして機能することが可能である。なお、ここではレーザダイオードとこのドライバ回路と部品の例として示したがこれに限るものではない。例えば、電界吸収型の外部変調器(EA変調器)およびマッハツェンダー型の半導体光変調器などであってもよいことは言うまでもない。また、フォトダイオードおよびアンプ回路であってもよい。なお、本実施の形態においても、PLC基板は、石英系のガラス材料に限らず、シリコンあるいは化合物の半導体材料によって構成されてもよい。
【0033】
[実施の形態3]
次に、本発明の実施の形態3について説明する。図5は、本発明の実施の形態3における光モジュールの構成を示す構成図である。図5では、光モジュールの断面を模式的に示している。この光モジュールは、まず、平面光波回路が形成された平面光波回路基板101と、平面光波回路基板101の表面側に形成された表面電気配線102と、表面電気配線102に接続された部品111とを備える。部品111は、バンプ112により表面電気配線102に接続(電気接続)されている。バンプ112は、表面電気配線102と部品111の接続部との間に配置された導体である。
【0034】
また、光モジュールは、平面光波回路基板101の裏面側に形成されて電子回路基板114が接続される裏面電気配線103と、平面光波回路基板101の表面側より裏面側に貫通して表面電気配線102および裏面電気配線103に接続する貫通電気配線104とを少なくとも備える。電子回路基板114は、複数のバンプ113により裏面電気配線103に接続されている。上述した構成は、前述した実施の形態1と同様である。
【0035】
上述した構成に加え、本実施の形態では、平面光波回路基板101に受動素子501を備える。受動素子101は、平面光波回路基板101の内部ではなく表面および裏面に形成されている。受動素子501は、例えば、容量,抵抗,およびインダクタなどの素子である。また、複数の受動素子501が設けられていてもよく。また、容量からなる受動素子、抵抗からなる受動素子、インダクタからなる受動素子が設けられていてもよい。
【0036】
例えば、部品111が高速電子回路の場合、DCバイアス端子に高周波信号の漏れ電界が重畳されることを避けるため、個々のバイアス信号端子に個別に容量が接続されている構成が可能である。従来では、実装時に電子回路上では形成できないようなチップ容量を介した実装が必要であったが、このようなチップ容量を平面光波回路基板101の上に複数形成できるため、高周波実装を簡便化することが可能となる。部品111がフォトダイオードなどの場合には、一般に実装時にチップ上では形成できないような大きな保護抵抗が必要とされるが、受動素子501を抵抗体とすることで対応可能である。
【0037】
更に、コイルに代表されるようなインダクタと容量を用いることによって、高周波信号にDCバイアスを重畳するバイアス・ティーと呼ばれる機能回路を、平面光波回路基板101上で実現することもできる。なお、受動素子501は、表面電気配線102の一部に設けてもよいが、図6に示すように、部品111と表面電気配線102との間に受動素子601を設けるようにしてもよい。また、図7に示すように、裏面電気配線103の一部に受動素子701を設けるようにしてもよい。本実施の形態によれば、平面光波回路基板101の裏面側に裏面電気配線103を設けているので、電子回路基板114へ実装する側の平面光波回路基板101の面(裏面)にも、受動素子701が配置できる。このため、より多くの受動素子701を設けることができるようになる。
【0038】
上述した本発明によれば、例えば、図8の斜視図に示すように、LSI115が実装されている電子回路基板114に、光導波路101aが形成され、また部品111が接続された平面光波回路基板101を、バンプ113に接続して実装することができる。
【0039】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの組み合わせおよび変形が実施可能であることは明白である。例えば、裏面電気配線と電子回路基板とが、直接接合により各々の接続部が接続されていてもよい。
【符号の説明】
【0040】
101…光波回路基板、102…表面電気配線、103…裏面電気配線、104…貫通電気配線、111…部品、112,113…バンプ、114…電子回路基板。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
平面光波回路が形成された平面光波回路基板と、
前記平面光波回路基板の表面側に形成された表面電気配線と、
電子回路素子および光半導体素子の少なくとも1つからなる前記表面電気配線に接続された部品と、
前記平面光波回路基板の裏面側に形成されて電子回路基板が接続される裏面電気配線と、
前記平面光波回路基板の表面側より裏面側に貫通して前記表面電気配線および前記裏面電気配線に接続する貫通電気配線と
を少なくとも備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項2】
請求項1記載の光モジュールにおいて、
前記裏面電気配線と前記電子回路基板との間に配置されて前記裏面電気配線と前記電子回路基板とを接続する導体を備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項3】
請求項1記載の光モジュールにおいて、
前記裏面電気配線と前記電子回路基板とは、各々の接続部が直接接合により接続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1〜3のいずれか1項に記載の光モジュールにおいて、
前記表面電気配線と前記部品とは、各々の接続部が直接接合により接続されてい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1項に記載の光モジュールにおいて、
前記平面光波回路基板に形成された受動素子を備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項6】
請求項5記載の光モジュールにおいて、
前記受動素子により構成された機能回路を備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項7】
請求項6記載の光モジュールにおいて、
前記表面電気配線および前記裏面電気配線の少なくとも一方は、多層配線構造と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1項に記載の光モジュールにおいて、
前記平面光波回路基板は、石英系のガラス,シリコン,および化合物半導体より選択された材料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1】
平面光波回路が形成された平面光波回路基板と、
前記平面光波回路基板の表面側に形成された表面電気配線と、
電子回路素子および光半導体素子の少なくとも1つからなる前記表面電気配線に接続された部品と、
前記平面光波回路基板の裏面側に形成されて電子回路基板が接続される裏面電気配線と、
前記平面光波回路基板の表面側より裏面側に貫通して前記表面電気配線および前記裏面電気配線に接続する貫通電気配線と
を少なくとも備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項2】
請求項1記載の光モジュールにおいて、
前記裏面電気配線と前記電子回路基板との間に配置されて前記裏面電気配線と前記電子回路基板とを接続する導体を備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項3】
請求項1記載の光モジュールにおいて、
前記裏面電気配線と前記電子回路基板とは、各々の接続部が直接接合により接続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1〜3のいずれか1項に記載の光モジュールにおいて、
前記表面電気配線と前記部品とは、各々の接続部が直接接合により接続されてい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1項に記載の光モジュールにおいて、
前記平面光波回路基板に形成された受動素子を備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項6】
請求項5記載の光モジュールにおいて、
前記受動素子により構成された機能回路を備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項7】
請求項6記載の光モジュールにおいて、
前記表面電気配線および前記裏面電気配線の少なくとも一方は、多層配線構造と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1項に記載の光モジュールにおいて、
前記平面光波回路基板は、石英系のガラス,シリコン,および化合物半導体より選択された材料から構成されていることを特徴とする光モジュール。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図9】
【図11】
【図8】
【図10】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図9】
【図11】
【図8】
【図10】
【公開番号】特開2012−145743(P2012−145743A)
【公開日】平成24年8月2日(2012.8.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−3758(P2011−3758)
【出願日】平成23年1月12日(2011.1.12)
【出願人】(000004226)日本電信電話株式会社 (13,992)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年8月2日(2012.8.2)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年1月12日(2011.1.12)
【出願人】(000004226)日本電信電話株式会社 (13,992)
【Fターム(参考)】
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