光伝送モジュール
【課題】フリップチップ実装用でないワイヤボンディング用の光素子を用いてもフリップチップ実装を実現でき、かつ、放熱性に優れた光伝送モジュールを提供する。
【解決手段】基板２はケース筐体８に収納され、基板２に搭載する側の面に電極が１列に形成された光素子３を、基板２にフリップチップ実装する光伝送モジュールであって、光素子３の搭載面と反対側の面をベース部材４に接合してフリップチップ実装用モジュール５を形成し、そのフリップチップ実装用モジュール５を基板２にフリップチップ実装すると共に、フリップチップ実装用モジュール５をケース筐体８と当接させて放熱路を形成したものである。
【解決手段】基板２はケース筐体８に収納され、基板２に搭載する側の面に電極が１列に形成された光素子３を、基板２にフリップチップ実装する光伝送モジュールであって、光素子３の搭載面と反対側の面をベース部材４に接合してフリップチップ実装用モジュール５を形成し、そのフリップチップ実装用モジュール５を基板２にフリップチップ実装すると共に、フリップチップ実装用モジュール５をケース筐体８と当接させて放熱路を形成したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に光素子をフリップチップ実装した光伝送モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）などの光素子を基板に実装する方法として、フリップチップ実装が注目されている。フリップチップ実装は、光素子と基板とを、Ａｕバンプ、半田バンプなどのバンプを介して電気的に接続する実装方法である。
【０００３】
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、フリップチップ実装用の光素子１００は２列の電極（パッド）１０１を有する。フリップチップ実装用の光素子１００では、１つの光入出力部（発光部あるいは受光部）１０２に対して、アノード電極１０１ａとカソード電極（あるいはダミーパッド）１０１ｂがそれぞれ形成されており、光入出力部１０２の両側に各電極１０１ａ，１０１ｂが配置されている。
【０００４】
フリップチップ実装用の光素子１００では、光入出力部１０２の両側の電極１０１ａ，１０１ｂをそれぞれ基板１０３にバンプ接続するため、バンプ１０４が脚となって光素子１００が安定な姿勢で基板１０３に実装される。
【０００５】
フリップチップ実装用の光素子１００を用いた光伝送モジュールを図９（ａ）〜（ｃ）に示す。図９（ａ）は光伝送モジュールの平面図および側面図であり、図９（ｂ）はその裏面からみた平面図、図９（ｃ）はそのＡ部拡大図である。
【０００６】
図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、光伝送モジュール１１０は、配線パターン１１１が形成された基板１１２に、光素子１００と光素子１００を駆動するＩＣ１１３をフリップチップ実装したものである。基板１１２としては、光素子１００が出射する光（あるいは受光する光）に対して透明なものを用いる。光素子１００のアノード電極１０１ａは、配線パターン１１１を介してＩＣ１１３と電気的に接続され、光素子１００のカソード電極１０１ｂは、基板１１２のグランド電極１１４に電気的に接続される。
【０００７】
フリップチップ実装では、実装面積を小さくでき、また、その配線が短いために、インピーダンス整合などの電気特性が優れるという特徴がある。
【０００８】
一方、光素子を基板に実装する方法として、ワイヤボンディングが知られている。ワイヤボンディングでは、図１０（ａ）に示すように、ワイヤボンディング用の光素子１２０を用い、光素子１２０の電極１０１が形成されていない面を基板（ベース）１２２に実装し、電極１０１をワイヤ１２３を介して基板１２２の配線パターンや他の素子と電気的に接続する。
【０００９】
図１０（ｂ）に示すように、ワイヤボンディング用の光素子１２０は、光入出力部１０２の一側のみに電極１０１が一列に形成されている。よって、ワイヤボンディング用の光素子１２０は、図８（ｂ）のフリップチップ実装用の光素子１００と比較して小型である。
【００１０】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−１２７７９６号公報
【特許文献２】特開２００６−２３７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一般的に、ワイヤボンディング用の光素子１２０は、フリップチップ実装用の光素子１００よりも、素子全体の大きさ（面積）が小型である等の理由から、価格が安い。光素子の価格はウエハからの取り数によって左右されるため、面積が小さい方が安くなるためである。したがって、コストの観点から、光素子としてはワイヤボンディング用の光素子１２０を用いることが望ましい。
【００１３】
しかし、ワイヤボンディングでは、ワイヤ１２３がある程度の長さを有するため、ワイヤ１２３に起因するインダクタンス成分が発生してしまい、特性インピーダンスの調整が困難となり、その結果、高周波特性が劣化してしまう問題がある。したがって、インピーダンス整合の観点からは、インダクタンス成分が発生しないフリップチップ実装を採用することが望ましい。したがって、ワイヤボンディング用の光素子１２０を用いて、フリップチップ実装を実現したいという要求がある。
【００１４】
しかしながら、図１１に示すように、ワイヤボンディング用の光素子１２０を基板１３１にフリップチップ実装すると、ワイヤボンディング用の光素子１２０は１列の電極１０２しか有さないために、光素子１２０が基板１３１に対して傾斜してしまい、光素子１２０の光軸が傾斜してしまうという問題がある。
【００１５】
また、光素子１００（あるいは１２０）は駆動時に熱を発生させるので、光素子１００（あるいは１２０）の熱による特性劣化を抑制するために、効率よく放熱を行う必要がある。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、フリップチップ実装用でないワイヤボンディング用の光素子を用いてもフリップチップ実装を実現でき、かつ、放熱性に優れた光伝送モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、基板はケース筐体に収納され、基板に搭載する側の面に電極が１列に形成された光素子を、基板にフリップチップ実装する光伝送モジュールであって、前記光素子の搭載面と反対側の面をベース部材に接合してフリップチップ実装用モジュールを形成し、そのフリップチップ実装用モジュールを前記基板にフリップチップ実装すると共に、前記フリップチップ実装用モジュールをケース筐体と当接させて放熱路を形成した光伝送モジュールである。
【００１８】
前記フリップチップ実装用モジュールと前記ケース筐体とを当接させる際に、前記ベース部材を放熱シートを介して前記ケース筐体に接触させるとよい。
【００１９】
前記フリップチップ実装用モジュールのフリップチップ実装は、前記光素子の電極と前記ベース部材とを前記基板にバンプ接続することでなされるとよい。
【００２０】
前記ベース部材に、前記光素子を接合し、さらに、前記光素子を駆動するＩＣを接合して前記フリップチップ実装用モジュールを形成し、前記フリップチップ実装用モジュールをフリップチップ実装してもよい。
【００２１】
前記光素子は、その搭載面と反対側の面にカソード電極が形成されており、前記ベース部材が導電性部材からなり、該光素子のカソード電極と前記ベース部材とが導電性接着剤を介して接合され、前記ベース部材と前記基板のグランド電極とがバンプを介して電気的に接続されてもよい。
【００２２】
前記ベース部材に前記光素子を接合して前記フリップチップ実装用モジュールを形成し、前記光素子の電極を前記基板にバンプ接続して前記フリップチップ実装用モジュールをフリップチップ実装すると共に、前記ベース部材を前記ケース筐体に固定してもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、フリップチップ実装用でないワイヤボンディング用の光素子を用いてもフリップチップ実装を実現でき、かつ、放熱性に優れた光伝送モジュールを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態を示す光伝送モジュールの概略断面図である。
【図２】図２（ａ）は、光入出力部毎に１つの電極が形成された光素子の斜視図であり、図２（ｂ）は、光入出力部毎に２つの電極が形成された光素子の斜視図である。
【図３】図２（ａ）の光素子において、電極が形成された面と反対側の面がカソード電極となることを説明する図である。
【図４】図１の光伝送モジュールにおいて、光ファイバと光素子を光結合させる構造を説明する概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す光伝送モジュールの概略断面図である。
【図６】本発明の一実施形態を示す光伝送モジュールの概略断面図である。
【図７】図７（ａ）は、図５の光伝送モジュールの平面図および側面図であり、図７（ｂ）はその裏面からみた平面図であり、図７（ｃ）は、そのフリップチップ実装用モジュールの斜視図である。
【図８】図８（ａ）は、フリップチップ実装用の光素子の概略断面図であり、図８（ｂ）は、その斜視図である。
【図９】図９（ａ）は、従来の光伝送モジュールの平面図および側面図であり、図９（ｂ）はその裏面からみた平面図、図９（ｃ）はそのＡ部拡大図である。
【図１０】図１０（ａ）は、ワイヤボンディング用の光素子を実装した光伝送モジュールの概略断面図であり、図１０（ｂ）は、ワイヤボンディング用の光素子の斜視図である。
【図１１】図１１（ｂ）の光素子を基板にフリップチップ実装したときの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２６】
本発明の光伝送モジュールは、例えば、光トランシーバとして用いられるものである。
【００２７】
図１は、本実施形態に係る光伝送モジュールの概略断面図である。
【００２８】
図１に示すように、光伝送モジュール１は、基板２に搭載する側の搭載面Ｆに電極が１列に形成された光素子３を、基板２にフリップチップ実装したものであり、光素子３の搭載面と反対側の面Ｒをベース部材４に接合してフリップチップ実装用モジュール５を形成し、そのフリップチップ実装用モジュール５を基板２にフリップチップ実装すると共に、フリップチップ実装用モジュール５をケース筐体８と当接させて放熱路を形成したものである。
【００２９】
光素子３は、ワイヤボンディング用の光素子である。本実施形態では、光素子３として、アレイ状のＶＣＳＥＬを用いる場合を説明する。光素子３をアレイ状とするのは、伝送容量を増大させるためである。光素子３はこれに限定されず、アレイ状でない光素子を用いてもよいし、また、ＶＣＳＥＬ以外の他の発光素子でもよく、フォトダイオードなどの受光素子であってもよい。
【００３０】
光素子３は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、１列に形成された複数の発光部（光入出力部）３１と、その発光部３１の一側に１列に形成された複数の電極３２とを備える。
【００３１】
図２（ａ）は、発光部３１毎に１つの電極３２が形成された光素子３を示し、図２（ｂ）は、発光部３１毎に、アノードとなる電極３２ａと、カソードとなる電極（あるいはダミーパッド）３２ｂの２つの電極３２が形成された光素子３を示す。図２（ａ）の光素子３では、図３に示すように、電極３２がアノードとなり、電極３２が形成された面と反対側の面（すなわち、搭載面と反対側の面Ｒ）にカソード電極が形成される。
【００３２】
本発明では、図２（ａ）、（ｂ）のどちらの光素子３も用いることもできる。本実施形態では、図２（ａ）の光素子３を用いる場合を説明する。
【００３３】
基板２としては、光素子３が出射する光（あるいは受光する光）に対して透明な部材からなるものを用いるとよい。基板２には、所定の配線パターンが形成され、光素子３を駆動するためのＩＣ６がフリップチップ実装される。基板２は透明な部材に限定されず、例えば、光素子３が出射する光（あるいは受光する光）を通過させるための穴を形成したものを用いてもよい。
【００３４】
ベース部材４は、光素子３を支持するためのものであり、基板４と略平行に形成された平行部４ａと、平行部４ａから略垂直に基板２側に延びる垂直部４ｂとからなり、断面視で略Γ字状に形成される。このベース部材４の平行部４ａの基板２側の面に、光素子３の搭載面と反対側の面Ｒを接合して、フリップチップ実装用モジュール５を形成する。このとき、光素子３の搭載面Ｆと、ベース部材４の垂直部４ｂの基板２側の面の高さが一致するようにされる。
【００３５】
フリップチップ実装用モジュール５を基板２に実装する際には、光素子３の電極３２とベース部材４の垂直部４ｂとを基板２にバンプ接続する。バンプ７としては、Ａｕバンプや半田バンプなどを用いるとよい。
【００３６】
また、フリップチップ実装用モジュール５をケース筐体８と当接させて、光素子３で発生する熱を放熱するための放熱路を形成する。ケース筐体８は、基板２、光素子３、ＩＣ６を収納、保護するためのものであり、基板２、光素子３、ＩＣ６を覆うように形成される。ケース筐体８は、例えば金属からなる。また、ケース筐体８は、フリップチップ実装用モジュール５を当接する一部分を金属とし、他の部分を金属以外の材料、例えば、プラスチックで形成してもよい。
【００３７】
フリップチップ実装用モジュール５とケース筐体８とを当接させる際には、ベース部材４の平行部４ａを放熱シート（図示せず）を介してケース筐体８に接触させるようにするとよい。放熱シートは絶縁性部材からなり、ベース部材４とケース筐体８は放熱シートを介することにより、電気的に絶縁される。これにより、光素子３で発生した熱は、ベース部材４、放熱シート、ケース筐体８からなる放熱路を介して外部に放熱される。ベース部材４としては、熱伝導性の高い材料からなるものを用いるとよい。
【００３８】
また、本実施形態では、図２（ａ）の光素子３を用いるため、光素子３のカソード電極（搭載面と反対側の面Ｒ）を基板２のグランド電極に電気的に接続する必要がある。
【００３９】
そのため、本実施形態では、ベース部材４を導電性部材で形成すると共に、光素子３のカソード電極とベース部材とを導電性接着剤を介して接合し、さらに、ベース部材４の垂直部４ｂを、バンプ７を介して基板２のグランド電極に電気的に接続した。これにより、光素子３のカソード電極は、ベース部材４、バンプ７を介して基板２のグランド電極に電気的に接続される。
【００４０】
ベース部材４としては、熱伝導性が高くかつ導電性の材料を用いるとよく、例えば、線膨張係数の値が光素子３と近いコバール（鉄にコバルト、ニッケルを配合した合金）を用いるとよい。また、コバールの腐食を防ぐために、表面に金めっき等のめっきを施してもよい。図２（ｂ）の光素子３を用いる場合は、ベース部材４を導電性部材で形成する必要はない。
【００４１】
図４に示すように、光伝送モジュール１では、基板２のフリップチップ実装用モジュール５を実装した面とは反対側に、レンズブロック４１を設けると共に、レンズブロック４１と対向するように光ファイバ４２を配置し、レンズブロック４１を介して、光ファイバ４２と光素子３とを光結合させる。レンズブロック４１および光ファイバ４２は、図示しない支持部材やケース筐体８により支持される。
【００４２】
本実施形態の作用を説明する。
【００４３】
本実施形態に係る光伝送モジュール１では、光素子３の搭載面と反対側の面Ｒをベース部材４に接合してフリップチップ実装用モジュール５を形成し、そのフリップチップ実装用モジュール５を基板２にフリップチップ実装すると共に、フリップチップ実装用モジュール５をケース筐体８と当接させて放熱路を形成している。
【００４４】
これにより、フリップチップ実装用でないワイヤボンディング用の光素子３を用いても、フリップチップ実装を実現することが可能となる。ワイヤボンディング用の光素子３を用いることにより、コストを抑制することができ、また、フリップチップ実装を実現できるため、良好な高周波特性を得ることが可能となる。
【００４５】
また、フリップチップ実装用モジュール５をケース筐体８と当接させることにより、光素子３で発生した熱を、ベース部材４、放熱シート、ケース筐体８を介して外部に放熱することが可能となり、放熱性の優れた光伝送モジュール１を実現できる。
【００４６】
さらに、光素子３とベース部材４とを接合してフリップチップ実装用モジュール５を形成しているため、取り扱いが容易となる。
【００４７】
また、ベース部材４として導電性部材からなるものを用い、光素子３とベース部材４とを導電性接着剤を介して接合し、かつ、ベース部材４と基板２のグランド電極とをバンプ７を介して電気的に接続することで、搭載面と反対側の面Ｒにカソード電極が形成された光素子３（図２（ａ）参照）を用いることが可能となり、よりコストを抑制することができる。
【００４８】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。
【００４９】
図５に示す光伝送モジュール５１は、図１の光伝送モジュール１において、ベース部材４に、さらに、光素子３を駆動するＩＣ６を接合してフリップチップ実装用モジュール５２を形成し、光素子３の電極、ベース部材４、およびＩＣ６を基板２にバンプ接続して、フリップチップ実装用モジュール５２をフリップチップ実装したものである。ベース部材４の平行部４ａには、光素子３の搭載面ＦとＩＣ６の基板２側の面の高さを一致させるため、適宜段差が形成される。
【００５０】
光伝送モジュール５１によれば、光素子３、ベース部材４、およびＩＣ６がフリップチップ実装用モジュール５２として一体に形成されるため、取り扱いがさらに容易となり、かつ、基板２とフリップチップ実装用モジュール５２との接続点が増えるため、光素子３をより安定して基板２に実装することが可能となる。
【００５１】
また、ＩＣ６とベース部材４を接合しているため、光素子３で発生する熱のみならず、ＩＣ６で発生する熱も、ベース部材４、放熱シート、ケース筐体８を介して外部に放熱することが可能となり、放熱性に優れた光伝送モジュール５１を実現できる。
【００５２】
図６に示す光伝送モジュール６１は、図１の光伝送モジュール１において、ベース部材４の垂直部４ｂを除き、ベース部材４と基板２との接続をなくしたものである。すなわち、光伝送モジュール６１は、ベース部材４に光素子３を接合してフリップチップ実装用モジュール６２を形成し、光素子３の電極を基板２にバンプ接続してフリップチップ実装用モジュール６２をフリップチップ実装すると共に、ベース部材４をケース筐体８に固定することで、光素子３を、ベース部材４を介してケース筐体８に支持させるようにしたものである。
【００５３】
光伝送モジュール６１によれば、光伝送モジュール１，５１と同様に、光素子３を安定して基板２に実装することができる。
【００５４】
また、本発明の光伝送モジュールにおける配線パターンの一例を図７（ａ）、（ｂ）に示す。図７（ａ）、（ｂ）では、一例として、図５の光伝送モジュール５１を示している。図７（ｃ）は、光伝送モジュール５１のフリップチップ実装用モジュール５２の斜視図である。
【００５５】
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、基板２には所定の配線パターン９１が形成されており、光素子３とＩＣ６とは、配線パターン９１を介して電気的に接続される。ＩＣ６には、他の素子や電源供給部と接続するための多数の配線パターン９１が接続される。また、ベース部材４の垂直部４ｂは、バンプ７を介して基板２のグランド電極９２に接続される。図７（ａ）、（ｂ）では図示していないが、フリップチップ実装用モジュール５２は、放熱シートを介してケース筐体８に当接するように構成されている。
【００５６】
本発明は、上記実施形態には限定されず、当業者にとって想到し得る本明細書に説明された基本的教示の範囲に含まれる全ての変更、および代替的構成を具体化するものとして解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００５７】
１ 光伝送モジュール
２ 基板
３ 光素子
４ ベース部材
５ フリップチップ実装用モジュール
６ ＩＣ
７ バンプ
８ ケース筐体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に光素子をフリップチップ実装した光伝送モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）などの光素子を基板に実装する方法として、フリップチップ実装が注目されている。フリップチップ実装は、光素子と基板とを、Ａｕバンプ、半田バンプなどのバンプを介して電気的に接続する実装方法である。
【０００３】
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、フリップチップ実装用の光素子１００は２列の電極（パッド）１０１を有する。フリップチップ実装用の光素子１００では、１つの光入出力部（発光部あるいは受光部）１０２に対して、アノード電極１０１ａとカソード電極（あるいはダミーパッド）１０１ｂがそれぞれ形成されており、光入出力部１０２の両側に各電極１０１ａ，１０１ｂが配置されている。
【０００４】
フリップチップ実装用の光素子１００では、光入出力部１０２の両側の電極１０１ａ，１０１ｂをそれぞれ基板１０３にバンプ接続するため、バンプ１０４が脚となって光素子１００が安定な姿勢で基板１０３に実装される。
【０００５】
フリップチップ実装用の光素子１００を用いた光伝送モジュールを図９（ａ）〜（ｃ）に示す。図９（ａ）は光伝送モジュールの平面図および側面図であり、図９（ｂ）はその裏面からみた平面図、図９（ｃ）はそのＡ部拡大図である。
【０００６】
図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、光伝送モジュール１１０は、配線パターン１１１が形成された基板１１２に、光素子１００と光素子１００を駆動するＩＣ１１３をフリップチップ実装したものである。基板１１２としては、光素子１００が出射する光（あるいは受光する光）に対して透明なものを用いる。光素子１００のアノード電極１０１ａは、配線パターン１１１を介してＩＣ１１３と電気的に接続され、光素子１００のカソード電極１０１ｂは、基板１１２のグランド電極１１４に電気的に接続される。
【０００７】
フリップチップ実装では、実装面積を小さくでき、また、その配線が短いために、インピーダンス整合などの電気特性が優れるという特徴がある。
【０００８】
一方、光素子を基板に実装する方法として、ワイヤボンディングが知られている。ワイヤボンディングでは、図１０（ａ）に示すように、ワイヤボンディング用の光素子１２０を用い、光素子１２０の電極１０１が形成されていない面を基板（ベース）１２２に実装し、電極１０１をワイヤ１２３を介して基板１２２の配線パターンや他の素子と電気的に接続する。
【０００９】
図１０（ｂ）に示すように、ワイヤボンディング用の光素子１２０は、光入出力部１０２の一側のみに電極１０１が一列に形成されている。よって、ワイヤボンディング用の光素子１２０は、図８（ｂ）のフリップチップ実装用の光素子１００と比較して小型である。
【００１０】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−１２７７９６号公報
【特許文献２】特開２００６−２３７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一般的に、ワイヤボンディング用の光素子１２０は、フリップチップ実装用の光素子１００よりも、素子全体の大きさ（面積）が小型である等の理由から、価格が安い。光素子の価格はウエハからの取り数によって左右されるため、面積が小さい方が安くなるためである。したがって、コストの観点から、光素子としてはワイヤボンディング用の光素子１２０を用いることが望ましい。
【００１３】
しかし、ワイヤボンディングでは、ワイヤ１２３がある程度の長さを有するため、ワイヤ１２３に起因するインダクタンス成分が発生してしまい、特性インピーダンスの調整が困難となり、その結果、高周波特性が劣化してしまう問題がある。したがって、インピーダンス整合の観点からは、インダクタンス成分が発生しないフリップチップ実装を採用することが望ましい。したがって、ワイヤボンディング用の光素子１２０を用いて、フリップチップ実装を実現したいという要求がある。
【００１４】
しかしながら、図１１に示すように、ワイヤボンディング用の光素子１２０を基板１３１にフリップチップ実装すると、ワイヤボンディング用の光素子１２０は１列の電極１０２しか有さないために、光素子１２０が基板１３１に対して傾斜してしまい、光素子１２０の光軸が傾斜してしまうという問題がある。
【００１５】
また、光素子１００（あるいは１２０）は駆動時に熱を発生させるので、光素子１００（あるいは１２０）の熱による特性劣化を抑制するために、効率よく放熱を行う必要がある。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、フリップチップ実装用でないワイヤボンディング用の光素子を用いてもフリップチップ実装を実現でき、かつ、放熱性に優れた光伝送モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、基板はケース筐体に収納され、基板に搭載する側の面に電極が１列に形成された光素子を、基板にフリップチップ実装する光伝送モジュールであって、前記光素子の搭載面と反対側の面をベース部材に接合してフリップチップ実装用モジュールを形成し、そのフリップチップ実装用モジュールを前記基板にフリップチップ実装すると共に、前記フリップチップ実装用モジュールをケース筐体と当接させて放熱路を形成した光伝送モジュールである。
【００１８】
前記フリップチップ実装用モジュールと前記ケース筐体とを当接させる際に、前記ベース部材を放熱シートを介して前記ケース筐体に接触させるとよい。
【００１９】
前記フリップチップ実装用モジュールのフリップチップ実装は、前記光素子の電極と前記ベース部材とを前記基板にバンプ接続することでなされるとよい。
【００２０】
前記ベース部材に、前記光素子を接合し、さらに、前記光素子を駆動するＩＣを接合して前記フリップチップ実装用モジュールを形成し、前記フリップチップ実装用モジュールをフリップチップ実装してもよい。
【００２１】
前記光素子は、その搭載面と反対側の面にカソード電極が形成されており、前記ベース部材が導電性部材からなり、該光素子のカソード電極と前記ベース部材とが導電性接着剤を介して接合され、前記ベース部材と前記基板のグランド電極とがバンプを介して電気的に接続されてもよい。
【００２２】
前記ベース部材に前記光素子を接合して前記フリップチップ実装用モジュールを形成し、前記光素子の電極を前記基板にバンプ接続して前記フリップチップ実装用モジュールをフリップチップ実装すると共に、前記ベース部材を前記ケース筐体に固定してもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、フリップチップ実装用でないワイヤボンディング用の光素子を用いてもフリップチップ実装を実現でき、かつ、放熱性に優れた光伝送モジュールを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態を示す光伝送モジュールの概略断面図である。
【図２】図２（ａ）は、光入出力部毎に１つの電極が形成された光素子の斜視図であり、図２（ｂ）は、光入出力部毎に２つの電極が形成された光素子の斜視図である。
【図３】図２（ａ）の光素子において、電極が形成された面と反対側の面がカソード電極となることを説明する図である。
【図４】図１の光伝送モジュールにおいて、光ファイバと光素子を光結合させる構造を説明する概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す光伝送モジュールの概略断面図である。
【図６】本発明の一実施形態を示す光伝送モジュールの概略断面図である。
【図７】図７（ａ）は、図５の光伝送モジュールの平面図および側面図であり、図７（ｂ）はその裏面からみた平面図であり、図７（ｃ）は、そのフリップチップ実装用モジュールの斜視図である。
【図８】図８（ａ）は、フリップチップ実装用の光素子の概略断面図であり、図８（ｂ）は、その斜視図である。
【図９】図９（ａ）は、従来の光伝送モジュールの平面図および側面図であり、図９（ｂ）はその裏面からみた平面図、図９（ｃ）はそのＡ部拡大図である。
【図１０】図１０（ａ）は、ワイヤボンディング用の光素子を実装した光伝送モジュールの概略断面図であり、図１０（ｂ）は、ワイヤボンディング用の光素子の斜視図である。
【図１１】図１１（ｂ）の光素子を基板にフリップチップ実装したときの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２６】
本発明の光伝送モジュールは、例えば、光トランシーバとして用いられるものである。
【００２７】
図１は、本実施形態に係る光伝送モジュールの概略断面図である。
【００２８】
図１に示すように、光伝送モジュール１は、基板２に搭載する側の搭載面Ｆに電極が１列に形成された光素子３を、基板２にフリップチップ実装したものであり、光素子３の搭載面と反対側の面Ｒをベース部材４に接合してフリップチップ実装用モジュール５を形成し、そのフリップチップ実装用モジュール５を基板２にフリップチップ実装すると共に、フリップチップ実装用モジュール５をケース筐体８と当接させて放熱路を形成したものである。
【００２９】
光素子３は、ワイヤボンディング用の光素子である。本実施形態では、光素子３として、アレイ状のＶＣＳＥＬを用いる場合を説明する。光素子３をアレイ状とするのは、伝送容量を増大させるためである。光素子３はこれに限定されず、アレイ状でない光素子を用いてもよいし、また、ＶＣＳＥＬ以外の他の発光素子でもよく、フォトダイオードなどの受光素子であってもよい。
【００３０】
光素子３は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、１列に形成された複数の発光部（光入出力部）３１と、その発光部３１の一側に１列に形成された複数の電極３２とを備える。
【００３１】
図２（ａ）は、発光部３１毎に１つの電極３２が形成された光素子３を示し、図２（ｂ）は、発光部３１毎に、アノードとなる電極３２ａと、カソードとなる電極（あるいはダミーパッド）３２ｂの２つの電極３２が形成された光素子３を示す。図２（ａ）の光素子３では、図３に示すように、電極３２がアノードとなり、電極３２が形成された面と反対側の面（すなわち、搭載面と反対側の面Ｒ）にカソード電極が形成される。
【００３２】
本発明では、図２（ａ）、（ｂ）のどちらの光素子３も用いることもできる。本実施形態では、図２（ａ）の光素子３を用いる場合を説明する。
【００３３】
基板２としては、光素子３が出射する光（あるいは受光する光）に対して透明な部材からなるものを用いるとよい。基板２には、所定の配線パターンが形成され、光素子３を駆動するためのＩＣ６がフリップチップ実装される。基板２は透明な部材に限定されず、例えば、光素子３が出射する光（あるいは受光する光）を通過させるための穴を形成したものを用いてもよい。
【００３４】
ベース部材４は、光素子３を支持するためのものであり、基板４と略平行に形成された平行部４ａと、平行部４ａから略垂直に基板２側に延びる垂直部４ｂとからなり、断面視で略Γ字状に形成される。このベース部材４の平行部４ａの基板２側の面に、光素子３の搭載面と反対側の面Ｒを接合して、フリップチップ実装用モジュール５を形成する。このとき、光素子３の搭載面Ｆと、ベース部材４の垂直部４ｂの基板２側の面の高さが一致するようにされる。
【００３５】
フリップチップ実装用モジュール５を基板２に実装する際には、光素子３の電極３２とベース部材４の垂直部４ｂとを基板２にバンプ接続する。バンプ７としては、Ａｕバンプや半田バンプなどを用いるとよい。
【００３６】
また、フリップチップ実装用モジュール５をケース筐体８と当接させて、光素子３で発生する熱を放熱するための放熱路を形成する。ケース筐体８は、基板２、光素子３、ＩＣ６を収納、保護するためのものであり、基板２、光素子３、ＩＣ６を覆うように形成される。ケース筐体８は、例えば金属からなる。また、ケース筐体８は、フリップチップ実装用モジュール５を当接する一部分を金属とし、他の部分を金属以外の材料、例えば、プラスチックで形成してもよい。
【００３７】
フリップチップ実装用モジュール５とケース筐体８とを当接させる際には、ベース部材４の平行部４ａを放熱シート（図示せず）を介してケース筐体８に接触させるようにするとよい。放熱シートは絶縁性部材からなり、ベース部材４とケース筐体８は放熱シートを介することにより、電気的に絶縁される。これにより、光素子３で発生した熱は、ベース部材４、放熱シート、ケース筐体８からなる放熱路を介して外部に放熱される。ベース部材４としては、熱伝導性の高い材料からなるものを用いるとよい。
【００３８】
また、本実施形態では、図２（ａ）の光素子３を用いるため、光素子３のカソード電極（搭載面と反対側の面Ｒ）を基板２のグランド電極に電気的に接続する必要がある。
【００３９】
そのため、本実施形態では、ベース部材４を導電性部材で形成すると共に、光素子３のカソード電極とベース部材とを導電性接着剤を介して接合し、さらに、ベース部材４の垂直部４ｂを、バンプ７を介して基板２のグランド電極に電気的に接続した。これにより、光素子３のカソード電極は、ベース部材４、バンプ７を介して基板２のグランド電極に電気的に接続される。
【００４０】
ベース部材４としては、熱伝導性が高くかつ導電性の材料を用いるとよく、例えば、線膨張係数の値が光素子３と近いコバール（鉄にコバルト、ニッケルを配合した合金）を用いるとよい。また、コバールの腐食を防ぐために、表面に金めっき等のめっきを施してもよい。図２（ｂ）の光素子３を用いる場合は、ベース部材４を導電性部材で形成する必要はない。
【００４１】
図４に示すように、光伝送モジュール１では、基板２のフリップチップ実装用モジュール５を実装した面とは反対側に、レンズブロック４１を設けると共に、レンズブロック４１と対向するように光ファイバ４２を配置し、レンズブロック４１を介して、光ファイバ４２と光素子３とを光結合させる。レンズブロック４１および光ファイバ４２は、図示しない支持部材やケース筐体８により支持される。
【００４２】
本実施形態の作用を説明する。
【００４３】
本実施形態に係る光伝送モジュール１では、光素子３の搭載面と反対側の面Ｒをベース部材４に接合してフリップチップ実装用モジュール５を形成し、そのフリップチップ実装用モジュール５を基板２にフリップチップ実装すると共に、フリップチップ実装用モジュール５をケース筐体８と当接させて放熱路を形成している。
【００４４】
これにより、フリップチップ実装用でないワイヤボンディング用の光素子３を用いても、フリップチップ実装を実現することが可能となる。ワイヤボンディング用の光素子３を用いることにより、コストを抑制することができ、また、フリップチップ実装を実現できるため、良好な高周波特性を得ることが可能となる。
【００４５】
また、フリップチップ実装用モジュール５をケース筐体８と当接させることにより、光素子３で発生した熱を、ベース部材４、放熱シート、ケース筐体８を介して外部に放熱することが可能となり、放熱性の優れた光伝送モジュール１を実現できる。
【００４６】
さらに、光素子３とベース部材４とを接合してフリップチップ実装用モジュール５を形成しているため、取り扱いが容易となる。
【００４７】
また、ベース部材４として導電性部材からなるものを用い、光素子３とベース部材４とを導電性接着剤を介して接合し、かつ、ベース部材４と基板２のグランド電極とをバンプ７を介して電気的に接続することで、搭載面と反対側の面Ｒにカソード電極が形成された光素子３（図２（ａ）参照）を用いることが可能となり、よりコストを抑制することができる。
【００４８】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。
【００４９】
図５に示す光伝送モジュール５１は、図１の光伝送モジュール１において、ベース部材４に、さらに、光素子３を駆動するＩＣ６を接合してフリップチップ実装用モジュール５２を形成し、光素子３の電極、ベース部材４、およびＩＣ６を基板２にバンプ接続して、フリップチップ実装用モジュール５２をフリップチップ実装したものである。ベース部材４の平行部４ａには、光素子３の搭載面ＦとＩＣ６の基板２側の面の高さを一致させるため、適宜段差が形成される。
【００５０】
光伝送モジュール５１によれば、光素子３、ベース部材４、およびＩＣ６がフリップチップ実装用モジュール５２として一体に形成されるため、取り扱いがさらに容易となり、かつ、基板２とフリップチップ実装用モジュール５２との接続点が増えるため、光素子３をより安定して基板２に実装することが可能となる。
【００５１】
また、ＩＣ６とベース部材４を接合しているため、光素子３で発生する熱のみならず、ＩＣ６で発生する熱も、ベース部材４、放熱シート、ケース筐体８を介して外部に放熱することが可能となり、放熱性に優れた光伝送モジュール５１を実現できる。
【００５２】
図６に示す光伝送モジュール６１は、図１の光伝送モジュール１において、ベース部材４の垂直部４ｂを除き、ベース部材４と基板２との接続をなくしたものである。すなわち、光伝送モジュール６１は、ベース部材４に光素子３を接合してフリップチップ実装用モジュール６２を形成し、光素子３の電極を基板２にバンプ接続してフリップチップ実装用モジュール６２をフリップチップ実装すると共に、ベース部材４をケース筐体８に固定することで、光素子３を、ベース部材４を介してケース筐体８に支持させるようにしたものである。
【００５３】
光伝送モジュール６１によれば、光伝送モジュール１，５１と同様に、光素子３を安定して基板２に実装することができる。
【００５４】
また、本発明の光伝送モジュールにおける配線パターンの一例を図７（ａ）、（ｂ）に示す。図７（ａ）、（ｂ）では、一例として、図５の光伝送モジュール５１を示している。図７（ｃ）は、光伝送モジュール５１のフリップチップ実装用モジュール５２の斜視図である。
【００５５】
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、基板２には所定の配線パターン９１が形成されており、光素子３とＩＣ６とは、配線パターン９１を介して電気的に接続される。ＩＣ６には、他の素子や電源供給部と接続するための多数の配線パターン９１が接続される。また、ベース部材４の垂直部４ｂは、バンプ７を介して基板２のグランド電極９２に接続される。図７（ａ）、（ｂ）では図示していないが、フリップチップ実装用モジュール５２は、放熱シートを介してケース筐体８に当接するように構成されている。
【００５６】
本発明は、上記実施形態には限定されず、当業者にとって想到し得る本明細書に説明された基本的教示の範囲に含まれる全ての変更、および代替的構成を具体化するものとして解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００５７】
１ 光伝送モジュール
２ 基板
３ 光素子
４ ベース部材
５ フリップチップ実装用モジュール
６ ＩＣ
７ バンプ
８ ケース筐体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板はケース筐体に収納され、基板に搭載する側の面に電極が１列に形成された光素子を、基板にフリップチップ実装する光伝送モジュールであって、前記光素子の搭載面と反対側の面をベース部材に接合してフリップチップ実装用モジュールを形成し、そのフリップチップ実装用モジュールを前記基板にフリップチップ実装すると共に、前記フリップチップ実装用モジュールをケース筐体と当接させて放熱路を形成したことを特徴とする光伝送モジュール。
【請求項２】
前記フリップチップ実装用モジュールと前記ケース筐体とを当接させる際に、前記ベース部材を放熱シートを介して前記ケース筐体に接触させる請求項１記載の光伝送モジュール。
【請求項３】
前記フリップチップ実装用モジュールのフリップチップ実装は、前記光素子の電極と前記ベース部材とを前記基板にバンプ接続することでなされる請求項１または２記載の光伝送モジュール。
【請求項４】
前記ベース部材に、前記光素子を接合し、さらに、前記光素子を駆動するＩＣを接合して前記フリップチップ実装用モジュールを形成し、前記フリップチップ実装用モジュールをフリップチップ実装する請求項１〜３いずれかに記載の光伝送モジュール。
【請求項５】
前記光素子は、その搭載面と反対側の面にカソード電極が形成されており、前記ベース部材が導電性部材からなり、該光素子のカソード電極と前記ベース部材とが導電性接着剤を介して接合され、前記ベース部材と前記基板のグランド電極とがバンプを介して電気的に接続される請求項１〜４いずれかに記載の光伝送モジュール。
【請求項６】
前記ベース部材に前記光素子を接合して前記フリップチップ実装用モジュールを形成し、前記光素子の電極を前記基板にバンプ接続して前記フリップチップ実装用モジュールをフリップチップ実装すると共に、前記ベース部材を前記ケース筐体に固定する請求項１記載の光伝送モジュール。
【請求項１】
基板はケース筐体に収納され、基板に搭載する側の面に電極が１列に形成された光素子を、基板にフリップチップ実装する光伝送モジュールであって、前記光素子の搭載面と反対側の面をベース部材に接合してフリップチップ実装用モジュールを形成し、そのフリップチップ実装用モジュールを前記基板にフリップチップ実装すると共に、前記フリップチップ実装用モジュールをケース筐体と当接させて放熱路を形成したことを特徴とする光伝送モジュール。
【請求項２】
前記フリップチップ実装用モジュールと前記ケース筐体とを当接させる際に、前記ベース部材を放熱シートを介して前記ケース筐体に接触させる請求項１記載の光伝送モジュール。
【請求項３】
前記フリップチップ実装用モジュールのフリップチップ実装は、前記光素子の電極と前記ベース部材とを前記基板にバンプ接続することでなされる請求項１または２記載の光伝送モジュール。
【請求項４】
前記ベース部材に、前記光素子を接合し、さらに、前記光素子を駆動するＩＣを接合して前記フリップチップ実装用モジュールを形成し、前記フリップチップ実装用モジュールをフリップチップ実装する請求項１〜３いずれかに記載の光伝送モジュール。
【請求項５】
前記光素子は、その搭載面と反対側の面にカソード電極が形成されており、前記ベース部材が導電性部材からなり、該光素子のカソード電極と前記ベース部材とが導電性接着剤を介して接合され、前記ベース部材と前記基板のグランド電極とがバンプを介して電気的に接続される請求項１〜４いずれかに記載の光伝送モジュール。
【請求項６】
前記ベース部材に前記光素子を接合して前記フリップチップ実装用モジュールを形成し、前記光素子の電極を前記基板にバンプ接続して前記フリップチップ実装用モジュールをフリップチップ実装すると共に、前記ベース部材を前記ケース筐体に固定する請求項１記載の光伝送モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１８２８０２（Ｐ２０１０−１８２８０２Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３７６９（Ｐ２００９−２３７６９）
【出願日】平成２１年２月４日（２００９．２．４）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月４日（２００９．２．４）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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