説明

光素子搭載基板

【課題】回路基板の基板側端子と光素子の素子側基板とが確実に電気的に接続されている光素子搭載基板を提供すること。
【解決手段】光素子搭載基板1は、基板本体8と、基板本体8の上面に設けられ、第1の基板側端子71a〜71dと第2の基板側端子72a〜72dとを有する電気回路7とで構成された回路基板6と、回路基板6に搭載され、光を発光する光素子5であって、板片状をなし、その面に第1の基板側端子71a〜71dと電気的に接続される第1の素子側端子52a〜52dと、第2の基板側端子72a〜72dと電気的に接続される第2の素子側端子53a〜53dとを有する光素子5とを備えている。そして、回路基板6には、光素子5が搭載される際に第1の素子側端子52a〜52dと第1の基板側端子71a〜71dとの間と、第2の素子側端子53a〜53dと第2の基板側端子72a〜72dとの間の距離を規制する規制部9Aが設けられている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光素子搭載基板に関する。
【背景技術】
【0002】
近年注目されている光通信の分野における光部品として、光分岐結合器(光カプラ)、光合分波器等が挙げられ、これらに用いる光素子搭載基板(光導波路型素子)が有望視されている。この光素子搭載基板としては、従来の石英系光導波路の他、製造(パターニング)が容易で汎用性に富むポリマー系光導波路があり、近年では後者の開発が盛んに行われている。
【0003】
このような光素子搭載基板は、電気回路(配線パターン)を有する回路基板(実装基板)と、回路基板に搭載され、電気回路と電気的に接続される光素子(発光素子)と、回路基板に搭載され、光素子からの光が入射し、当該光が通過する光路となる光ファイバとを備えたものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載の光素子搭載基板では、回路基板に光素子を搭載する際に、当該光素子が回路基板の面方向に対し傾いて搭載されることがあり、この場合、例えば光素子と電気回路との間に間隙が生じる、すなわち、光素子と電気回路とが電気的に接続されない接触不良が生じると言う問題があった。この他に、光素子からの光が所定の方向へ向かわなくなる、すなわち、光素子からの光が光ファイバに入射することができないという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2005−123268号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、回路基板の基板側端子と光素子の素子側基板とが確実に電気的に接続されており、光の発光方向または光の受光方向を所定方向に確実に確保することができる光素子搭載基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
このような目的は、下記(1)〜(13)の本発明により達成される。
(1) 板部材で構成された基板本体と、該基板本体の一方の面に設けられ、少なくとも1つの基板側端子を有する電気回路とで構成された回路基板と、
前記回路基板に搭載され、光を発光するかまたは光を受光する光素子であって、板片状をなし、その一方の面に前記基板側端子と電気的に接続される少なくとも1つの素子側端子を有する光素子とを備え、
前記回路基板には、前記光素子が搭載される際に前記素子側端子と前記基板側端子との間の距離を規制する規制部が設けられていることを特徴とする光素子搭載基板。
【0008】
(2) 前記規制部は、前記距離を規制することにより、前記基板本体と前記光素子とを互いに平行となるように位置決めするものである上記(1)に記載の光素子搭載基板。
【0009】
(3) 前記規制部は、前記基板本体と別体で構成され、該別体を前記基板本体に接合したものか、または、前記基板本体と一体的に形成されたものである上記(1)または(2)に記載の光素子搭載基板。
【0010】
(4) 前記光素子は、前記回路基板に対し前記基板本体の一方の面側から搭載されるものであり、
前記規制部は、前記基板本体の一方の面から突出し、前記光素子と前記基板本体との間に位置するものである上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の光素子搭載基板。
【0011】
(5) 前記光素子は、前記回路基板に対し前記基板本体の他方の面側から搭載されるものであり、
前記基板本体は、その厚さ方向に貫通する開口部を有し、該開口部の周縁部に内側に向かって突出する突出部が形成され、
前記突出部は、前記光素子と前記基板側端子との間に位置して、前記規制部として機能する上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の光素子搭載基板。
【0012】
(6) 前記光素子は、その全体形状が長尺状をなすものであり、
前記規制部は、前記光素子の長手方向の両端部をそれぞれ支持する上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の光素子搭載基板。
【0013】
(7) 前記光素子は、その全体形状が長尺状をなすものであり、
前記規制部は、前記光素子の幅方向の両縁部をそれぞれ支持する(1)ないし(5)のいずれかに記載の光素子搭載基板。
【0014】
(8) 前記規制部は、その平面視での形状が枠状をなすものである上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の光素子搭載基板。
【0015】
(9) 前記規制部の内側には、充填材が充填されている上記(8)に記載の光素子搭載基板。
【0016】
(10) 前記光素子は、その全体形状が長尺状をなすものであり、
前記素子側端子は、前記光素子の長手方向に沿って複数配置され、
前記基板側端子は、前記各素子側端子に対応して配置されている上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の光素子搭載基板。
【0017】
(11) 前記素子側端子と前記基板側端子との電気的な接続は、半田を介してなされている上記(1)ないし(10)のいずれかに記載の光素子搭載基板。
【0018】
(12) 前記光素子は、その前記素子側端子が配置されている面側から光を発光するかまたは光を受光するよう構成されている上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の光素子搭載基板。
【0019】
(13) 前記回路基板に対し前記光素子と反対側に配置され、前記光素子が発光した光または前記光素子が受光する光が通過する光路となる光導波路をさらに備える上記(1)ないし(12)のいずれかに記載の光素子搭載基板。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、回路基板に光素子を搭載した際には、規制部により、光素子の素子側端子と回路基板の基板側端子との間の距離が一定となるように、光素子の姿勢が矯正される。
【0021】
これに対し、光素子が回路基板に対し傾いて搭載された場合、例えば光素子と電気回路との間に過剰な間隙が形成されてしまい、その結果、光素子と電気回路とが電気的に接続されない接触不良が生じるという問題があった。また、この問題の他に、光素子が回路基板に対し傾いて搭載された場合には、光の発光方向または光の受光方向が所定方向とはならないという問題もあった。
【0022】
しかしながら、本発明によれば、前述したように光素子の素子側端子と回路基板の基板側端子との間の距離が確実に一定となり、よって、光素子搭載基板は、素子側端子と基板側端子とが例えば半田を介して確実に電気的に接続されたものとなるとともに、発光方向または受光方向を所定方向に確実に確保することができるものにもなる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の光素子搭載基板の第1実施形態を示す分解部分横断面斜視図である。
【図2】図1中の矢印A方向から見た図である。
【図3】図2中のB−B線断面図である。
【図4】図2中の矢印C方向から見た図である。
【図5】本発明の光素子搭載基板の第2実施形態を示す部分縦断面斜視図である。
【図6】本発明の光素子搭載基板の第3実施形態を示す平面図である。
【図7】本発明の光素子搭載基板の第4実施形態を示す部分縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、本発明の光素子搭載基板を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【0025】
<第1実施形態>
図1は、本発明の光素子搭載基板の第1実施形態を示す分解部分横断面斜視図、図2は、図1中の矢印A方向から見た図、図3は、図2中のB−B線断面図、図4は、図2中の矢印C方向から見た図である。なお、以下では、説明の都合上、図1、図3および図4中(図5、図7についても同様)の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【0026】
図1〜図4に示す光素子搭載基板1は、回路基板6と、光素子5と、光導波路2とを備え、回路基板6に対しその上面側から光素子5が搭載され、下面側から光導波路2が固定されたものである。以下、各部の構成について説明する。
【0027】
回路基板6に搭載されている光素子5は、光を発光する発光素子かまたは光を受光する受光素子であり、本実施形態では、一例として発光素子である場合について説明する。
【0028】
図1に示すように、光素子5は、その全体形状が長尺な板片状をなすものであり、下面側に、発光部51a、51b、51c、51dと、第1の素子側端子52a、52b、52c、52dと、第2の素子側端子53a、53b、53c、53dとが設けられている。
【0029】
発光部51a〜51dは、光素子5の下面の幅方向の中央部にその長手方向に沿って等間隔に配置されている。
【0030】
第1の素子側端子52aと第2の素子側端子53aとは、発光部51aを介して互いに光素子5の幅方向で反対側に配置され、第1の素子側端子52bと第2の素子側端子53bとは、発光部51bを介して互いに光素子5の幅方向で反対側に配置され、第1の素子側端子52cと第2の素子側端子53cとは、発光部51cを介して互いに光素子5の幅方向で反対側に配置され、第1の素子側端子52dと第2の素子側端子53dとは、発光部51dを介して互いに光素子5の幅方向で反対側に配置されている。また、第1の素子側端子52a〜52d、第2の素子側端子53a〜53dは、それぞれ、平面視での形状が光素子5の長手方向に沿った短冊状をなしている。
【0031】
そして、光素子5は、回路基板6の電気回路7を介して電力が供給されて、第1の素子側端子52aと第2の素子側端子53aとの間に通電がなされると、発光部51aが発光し、第1の素子側端子52bと第2の素子側端子53bとの間に通電がなされると、発光部51bが発光し、第1の素子側端子52cと第2の素子側端子53cとの間に通電がなされると、発光部51cが発光し、第1の素子側端子52dと第2の素子側端子53dとの間に通電がなされると、発光部51dが発光する。この発光部51a〜51dから発光された各光Lは、それぞれ、回路基板6を通過して、光導波路2に形成された反射面21に向うこととなり、当該反射面21で反射して光導波路2のコア部41aを通過することができる(図3参照)。この場合、回路基板6には、光Lが通過する光路となる部分に、その厚さ方向に貫通する貫通孔(スルーホール)が形成されていてもよい。
【0032】
このような発光素子である光素子5としては、例えば、発光ダイオード(LED)を有する素子や、垂直共振器面発光レーザ(VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER))素子を用いることができる。なお、光素子5が受光素子である場合には、光素子5としては、例えば、例えばフォトダイオードを有する素子を用いることができる。
【0033】
光素子5の下側には、回路基板6を介して光導波路2が配置されている。光導波路2は、下側からクラッド層(第1のクラッド層(クラッド部))3a、コア層4、クラッド層(第2のクラッド層(クラッド部))3bをこの順に積層してなるものである。そして、光導波路2の長手方向の途中には、光素子5の発光部51a〜51dに対応する位置に、反射面21が形成されている。
【0034】
コア層4には、平面視で直線状をなすコア部(導波路チャンネル)41a、41b、41c、41dと、平面視で直線状をなす側面クラッド部(クラッド部)42a、42b、42c、42d、42eとが形成され、これらが交互に配置されている。このように光導波路2は、複数のコア部を有するマルチチャンネルのものとなっている。
【0035】
各コア部41a〜41dの構成は、ほぼ同じであるため、以下、コア部41aについて代表的に説明する。また、側面クラッド部42a〜42eの構成は、ほぼ同じであるため、以下、側面クラッド部42aについて代表的に説明する。
【0036】
また、コア部41aおよび側面クラッド部42aは、それぞれ、その横断面形状が正方形または矩形(長方形)のような四角形をなしている。コア部41a、側面クラッド部42aの幅および高さは、特に限定されないが、それぞれ、1〜200μm程度であるのが好ましく、5〜100μm程度であるのがより好ましく、10〜60μm程度であるのがさらに好ましい。
【0037】
光導波路2では、コア部41aに入射した光Lは、コア部41aとクラッド部(各側面クラッド部42a、42b、クラッド層3a、3b)との界面で反射を繰り返しながら、コア部41a内をその長手方向に沿って進む。
【0038】
コア部41aと側面クラッド部42aとは、互いに光の屈折率が異なり、その屈折率の差は、特に限定されないが、0.5%以上であるのが好ましく、0.8%以上であるのがより好ましい。一方、上限値は、特に設定されなくてもよいが、好ましくは5.5%程度とされる。屈折率の差が前記下限値未満であると光を伝達する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えても、光の伝送効率のそれ以上の増大は期待できない。
【0039】
なお、前記屈折率差とは、コア部41aの屈折率をA、側面クラッド部42aの屈折率をBとしたとき、次式で表される。
【0040】
屈折率差(%)=|A/B−1|×100
このコア部41aは、側面クラッド部42aに比べて屈折率が高い材料で構成され、また、クラッド層3a、3bに対しても屈折率が高い材料で構成されている。
【0041】
コア部41a、側面クラッド部42aおよびクラッド層3a、3bの各構成材料は、それぞれ上記の屈折率差が生じる材料であれば特に限定されないが、本実施形態では、コア部41aと側面クラッド部42aとは同一の材料で構成されており、コア部41aと側面クラッド部42aとの屈折率差は、それぞれ材料の化学構造の差異により発現している。
【0042】
コア層4の構成材料には、コア部41aを伝搬する光に対して実質的に透明な材料であればいかなる材料をも用いることができるが、具体的には、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリシラン、ポリシラザン、また、ベンゾシクロブテン系樹脂やノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂のような各種樹脂材料の他、石英ガラス、ホウケイ酸ガラスのようなガラス材料等を用いることができる。
【0043】
このうち、本実施形態のように化学構造の差異により屈折率差を発現させるためには、紫外線、電子線のような活性エネルギー線の照射により(あるいはさらに加熱することにより)屈折率が変化する材料であるのが好ましい。
【0044】
このような材料としては、例えば、活性エネルギー線の照射や加熱により、少なくとも一部の結合が切断あるいは結合したり、少なくとも一部の官能基が脱離改変したり等して、化学構造が変化し得る材料が挙げられる。
【0045】
具体的には、ポリシラン(例:ポリメチルフェニルシラン)、ポリシラザン(例:ペルヒドロポリシラザン)等のシラン系樹脂や、前述したような構造変化を伴う材料のベースとなる樹脂としては、分子の側鎖または末端に官能基を有する以下の(1)〜(6)のような樹脂が挙げられる。(1)ノルボルネン型モノマーを付加(共)重合して得られるノルボルネン型モノマーの付加(共)重合体、(2)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との付加共重合体、(3)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、および必要に応じて他のモノマーとの付加共重合体、(4)ノルボルネン型モノマーの開環(共)重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(5)ノルボルネン型モノマーとエチレンやα−オレフィン類との開環共重合体、および必要に応じて該(共)重合体を水素添加した樹脂、(6)ノルボルネン型モノマーと非共役ジエン、または他のモノマーとの開環共重合体、および必要に応じて該共重合体を水素添加した樹脂等のノルボルネン系樹脂、その他、光硬化反応性モノマーを重合することにより得られるアクリル系樹脂、エポキシ樹脂。
【0046】
なお、これらの中でも特にノルボルネン系樹脂が好ましい。これらのノルボルネン系ポリマーは、例えば、開環メタセシス重合(ROMP)、ROMPと水素化反応との組み合わせ、ラジカルまたはカチオンによる重合、カチオン性パラジウム重合開始剤を用いた重合、これ以外の重合開始剤(例えば、ニッケルや他の遷移金属の重合開始剤)を用いた重合等、公知のすべての重合方法で得ることができる。
【0047】
コア層4の両面には、それぞれ、クラッド層3a、3bが配置されている。クラッド層3a、3bは、それぞれ、コア層4の下部および上部に位置するクラッド部を構成するものであり、コア層4に接している。このような構成により、各コア部41a〜41dは、それぞれ、その外周をクラッド部に囲まれた導光路として機能する。
【0048】
クラッド層3a、3bの構成は、ほぼ同じであるため、以下、クラッド層3aについて代表的に説明する。
【0049】
クラッド層3aの厚さは、コア層4の厚さの0.05〜1.5倍程度であるのが好ましく、0.1〜1.25倍程度であるのがより好ましく、具体的には、厚さは、特に限定されないが、それぞれ、通常、1〜200μm程度であるのが好ましく、2〜100μm程度であるのがより好ましく、10〜60μm程度であるのがさらに好ましい。これにより、光導波路2が不必要に大型化(厚膜化)するのを防止しつつ、クラッド層としての機能が好適に発揮される。なお、クラッド層3aの厚さと、クラッド層3bの厚さとは、図示の構成では同じであるが、これに限定されず、異なっていてもよい。
【0050】
また、クラッド層3aの構成材料としては、例えば、前述したコア層4の構成材料と同様の材料を用いることができるが、特にノルボルネン系ポリマーが好ましい。
【0051】
なお、本実施形態では、コア層4の構成材料と、クラッド層3aの構成材料との間で、両者の間の屈折率差を考慮して適宜異なる材料を選択して使用することが可能である。したがって、コア層4とクラッド層3aとの境界において光を確実に全反射させるため、十分な屈折率差が生じるように材料を選択すればよい。これにより、光導波路2の厚さ方向において十分な屈折率差が得られ、各コア部41a〜41dからクラッド層3a、3bに光が漏れ出るのを抑制することができる。その結果、各コア部41a〜41dを伝搬する光の減衰を抑制することができる。
【0052】
また、光の減衰を抑制する観点からは、コア層4とクラッド層3aとの間の密着性が高いことが好ましい。したがって、クラッド層3aの構成材料は、コア層4の構成材料よりも屈折率が低く、かつコア層4の構成材料と密着性が高いという条件を満たすものであれば、いかなる材料であってもよい。
【0053】
例えば、比較的低い屈折率を有するノルボルネン系ポリマーとしては、末端にエポキシ構造を含む置換基を有するノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。かかるノルボルネン系ポリマーは、特に低い屈折率を有するとともに、密着性が良好である。
【0054】
また、ノルボルネン系ポリマーは、アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むものが好ましい。アルキルノルボルネンの繰り返し単位を含むノルボルネン系ポリマーは、柔軟性が高いため、かかるノルボルネン系ポリマーを用いることにより、光導波路2に高いフレキシビリティ(可撓性)を付与することができる。
【0055】
アルキルノルボルネンの繰り返し単位が有するアルキル基としては、例えば、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられるが、ヘキシル基が特に好ましい。なお、これらのアルキル基は、直鎖状または分岐状のいずれであってもよい。
【0056】
ヘキシルノルボルネンの繰り返し単位を含むことにより、ノルボルネン系ポリマー全体の屈折率が上昇するのを防止することができる。また、ヘキシルノルボルネンの繰り返し単位を有するノルボルネン系ポリマーは、前述したような波長領域(特に、850nm付近の波長領域)の光に対する透過率が優れることから好ましい。
【0057】
なお、クラッド層3a、3b、側面クラッド部42a〜42gの構成材料は、それぞれ、同一(同種)のものでも異なるものでもよいが、これらは、屈折率が近似しているものであるのが好ましい。
【0058】
また、反射面21は、光導波路2の上方(光素子5)から入射された各光Lがそれぞれコア部41a〜41dに向けて反射されるよう光路を直角に変換する光路変換を担う(図3参照)。
【0059】
反射面21は、コア層4と第1のクラッド層3aと第2のクラッド層3bとをまたいで、光導波路2の長手方向に対し45°傾斜して形成された部分である。これにより、反射面21の形成面積をできる限り広く確保することができ、よって、各光Lを反射面21に確実に当てて、反射させることができる。
【0060】
なお、反射面21は、光導波路2に例えばレーザ加工、研削加工等を施すことにより形成される。
【0061】
また、反射面21に必要に応じて反射膜を成膜してもよい。この反射膜としては、Au、Ag、Al等の金属膜が好ましく用いられる。
【0062】
また、光導波路2は、クラッド層3aの上側、クラッド層3bの下側、もしくはクラッド層3aの上側およびクラッド層3bの下側に、さらに保護層を備えるものであってもよい。保護層の構成材料としては、ポリイミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は無機フィラーを含んでいてもよい。保護層の厚さとしては、好ましくは5μm〜100μmであり、より好ましくは8μm〜25μmである。
【0063】
以上のような構成の光導波路2は、接着(接着剤や溶媒による接着)により回路基板6に固定される。この接着剤としては、特に限定されず、例えば、シリコーン系、エポキシ系、アクリル系、シアノアクリレート系、ポリウレタン系等の熱硬化型、紫外線硬化型、可視光硬化型、または電子線硬化型の接着剤を好適に用いることができる。これにより、光導波路2が回路基板6に対し確実に固定され、光素子搭載基板1の使用中に光導波路2が不本意に離脱するのが防止される。
【0064】
回路基板6は、光導波路2よりも長さが短い板部材で構成された基板本体8と、基板本体8の上面に設けられた電気回路7とで構成されている。
【0065】
基板本体8は、比較的剛性の高い剛性基板であってもよいし、可撓性を有する可撓性基板であってもよいが、剛性基板であるのが好ましい。基板本体8が剛性基板である場合には、耐屈曲性が高くなり、屈曲に伴う光素子5の基板本体8からの離脱等を防止することができる。
【0066】
基板本体8のヤング率(引張弾性率)は、一般的な室温環境下(20〜25℃前後)で5〜50GPa程度であるのが好ましく、12〜30GPa程度であるのがより好ましい。ヤング率の範囲がこの程度であれば、基板本体8は、上述したような効果をより確実に発揮することができる。
【0067】
このような基板本体8の構成材料としては、例えば、紙、ガラス布、樹脂フィルム等を基材とし、この基材に、フェノール系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂材料を含浸させたものが挙げられる。具体的には、ガラス布・エポキシ銅張積層板、ガラス不織布・エポキシ銅張積層板等のコンポジット銅張積層板に使用される絶縁性基板の他、ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリエーテルケトン樹脂基板、ポリサルフォン系樹脂基板等の耐熱・熱可塑性の有機系リジッド基板や、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、炭化ケイ素基板等のセラミックス系リジッド基板等が挙げられる。
【0068】
また、基板本体8が上述したような材料で構成される場合、その厚さは、例えば、5〜3000μmであるのが好ましく、8〜1000μmであるのがより好ましい。
【0069】
基板本体8の上面には、電気回路7が設けられている。電気回路7は、基板本体8の上面に積層され、導電性を有する金属材料(例えば銅)で構成された導体層を例えばエッチングにより所定のパターンをなすように形成されたものである。
【0070】
図2に示すように、電気回路7は、一対の第1の基板側端子71aと、一対の第1の基板側端子71bと、一対の第1の基板側端子71cと、一対の第1の基板側端子71dと、一対の第2の基板側端子72aと、一対の第2の基板側端子72bと、一対の第2の基板側端子72cと、一対の第2の基板側端子72dとを有している。また、第1の基板側端子71a〜71d、第2の基板側端子72a〜72dは、それぞれ、平面視での形状が図2中の上下方向(光導波路2の長手方向)に沿った短冊状をなしている。
【0071】
そして、各第1の基板側端子71aは、光素子5の第1の素子側端子52aに対応して配置され、一括して第1の素子側端子52aと電気的に接続される。各第2の基板側端子72aは、光素子5の第2の素子側端子53aに対応して配置され、一括して第2の素子側端子53aと電気的に接続される。各第1の基板側端子71bは、光素子5の第1の素子側端子52bに対応して配置され、一括して第1の素子側端子52bと電気的に接続される。各第2の基板側端子72bは、光素子5の第2の素子側端子53bに対応して配置され、一括して第2の素子側端子53bと電気的に接続される。各第1の基板側端子71cは、光素子5の第1の素子側端子52cに対応して配置され、一括して第1の素子側端子52cと電気的に接続される。各第2の基板側端子72cは、光素子5の第2の素子側端子53cに対応して配置され、一括して第2の素子側端子53cと電気的に接続される。各第1の基板側端子71dは、光素子5の第1の素子側端子52dに対応して配置され、一括して第1の素子側端子52dと電気的に接続される。各第2の基板側端子72dは、光素子5の第2の素子側端子53dに対応して配置され、一括して第2の素子側端子53dと電気的に接続される。このような接続により、電気回路7から光素子5へ電力を供給することができる。
【0072】
なお、第1の基板側端子71a〜71d、第2の基板側端子72a〜72dは、それぞれ、一対ずつ設けられているが、これに限定されず、例えば、1つずつ設けられていてもよい。
【0073】
また、図1、図3および図4に示すように、電気回路7(第1の基板側端子71a〜71d、第2の基板側端子72a〜72d)と光素子5(第1の素子側端子52a〜52d、第2の素子側端子53a〜53d)との電気的な接続は、半田73を介してなされている。これにより、電気回路7と光素子5とが確実に電気的に接続されるとともに、電気回路7に対し光素子5が確実に固定され、よって、光素子5の不本意な離脱を防止することができる。なお、回路基板6に光素子5を搭載して組み立てる際に、図1に示す構成では、回路基板6の第1の基板側端子71a〜71d、第2の基板側端子72a〜72d上にそれぞれ予め半田73(半田ボール)が設置されているが、これに限定されず、光素子5の第1の素子側端子52a〜52d、第2の素子側端子53a〜53dにそれぞれ予め半田73が設置されていてもよい。
【0074】
さて、図1〜図4に示すように、回路基板6の基板本体8には、その上面の電気回路7と異なる位置、すなわち、干渉しない位置に規制部9Aが設けられている。規制部9Aは、光素子5が回路基板6に搭載される際に、光素子5と回路基板6との間の距離、特に、第1の素子側端子52aと各第1の基板側端子71aとの間、第2の素子側端子53aと各第2の基板側端子72aとの間、第1の素子側端子52bと各第1の基板側端子71bとの間、第2の素子側端子53bと各第2の基板側端子72bとの間、第1の素子側端子52cと各第1の基板側端子71cとの間、第2の素子側端子53cと各第2の基板側端子72cとの間、第1の素子側端子52dと各第1の基板側端子71dとの間、第2の素子側端子53dと各第2の基板側端子72dとの間の各距離(以下「離間距離」と言う)を規制するスペーサである。
【0075】
図2に示すように、規制部9Aは、基板本体8の幅方向(図中の左右方向)の両縁部に離間して配置され、基板本体8の上面から突出する一対の突部91で構成されている。また、各突部91は、それぞれ、高さhが同一のブロック状をなし、その上面911が平坦な部分となっている(図4参照)。
【0076】
そして、回路基板6に光素子5を搭載した際には、各突部91は、基板本体8と光素子5との間に位置して、光素子5の長手方向の両端部をそれぞれ支持する。これにより、基板本体8と光素子5とを互いに平行となるように、光素子5の姿勢が矯正される、すなわち、光素子5が位置決めされ、よって、各離間距離が確実に同じ大きさ(一定)となる。
【0077】
これに対し、光素子5が回路基板6に対し傾いて搭載された場合、例えば光素子5と電気回路7との間に過剰な間隙が形成されてしまい、その結果、光素子5と電気回路7とが電気的に接続されない接触不良が生じると言う問題があった。
【0078】
しかしながら、光素子搭載基板1では、前述したように各離間距離が確実に同じ大きさとなり、よって、第1の素子側端子52aと各第1の基板側端子71aとの間、第2の素子側端子53aと各第2の基板側端子72aとの間、第1の素子側端子52bと各第1の基板側端子71bとの間、第2の素子側端子53bと各第2の基板側端子72bとの間、第1の素子側端子52cと各第1の基板側端子71cとの間、第2の素子側端子53cと各第2の基板側端子72cとの間、第1の素子側端子52dと各第1の基板側端子71dとの間、第2の素子側端子53dと各第2の基板側端子72dとの間が、それぞれ、半田73を介して確実に電気的に接続される。また、光Lの発光方向を所定方向、すなわち、反射面21に入射することができる方向に確実に確保することができる。
【0079】
なお、規制部9Aは、基板本体8と別体で構成され、別体を基板本体に接合したものであってもよいし、基板本体8と一体的に形成されたものであってもよい。
【0080】
前者の場合には、例えば、高さhが異なる複数の規制部9Aを用意して、例えば搭載される光素子5の種類や形状(大きさ)に応じて、前記複数の規制部9Aの中から1つの規制部9Aを選択して用いることができる。また、構成材料として、基板本体8および規制部9Aのそれぞれの成形に適した材料を用いることができる。
【0081】
一方、後者の場合には、板状の母材に対し例えばエッチングや切削加工を施すことにより、基板本体8と規制部9Aとを一括して容易に形成することができる。また、基板本体8と規制部9Aとは同じ材料で構成されることとなるため、使用する構成材料の種類が少なくなり、よって、製造コストを抑制することができる。
【0082】
なお、規制部9Aの高さhは、電気回路7の層厚にもよるが、例えば、その層厚に2〜30μm加えた大きさであるのが好ましく、5〜10μm加えた大きさであるのがより好ましい。
【0083】
<第2実施形態>
図5は、本発明の光素子搭載基板の第2実施形態を示す部分縦断面斜視図である。
【0084】
以下、この図を参照して本発明の光素子搭載基板の第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、規制部の配置が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
【0085】
図5に示すように、規制部9Bは、基板本体8の上面にその長手方向(図中の左右方向)に離間して配置され、当該上面から突出する一対の突部92で構成されている。また、各突部92は、それぞれ、基板本体8の幅方向(図中の奥行方向)に沿って延在した凸条で構成され、その上面921が平坦な部分となっている。また、各突部92は、それぞれ、高さhが同一となっている。
【0086】
そして、回路基板6に光素子5を搭載した際には、各突部92は、基板本体8と光素子5との間に位置して、光素子5の幅方向の両縁部をそれぞれ支持する。これにより、例えば光素子5が比較的全長が長く、その長手方向の中央部付近が撓み易い場合でも、当該撓みが生じるのを防止することができる。なお、光素子5に撓みが生じた場合には、基板本体8と光素子5との間に、離間距離が短い部分と長い部分とが形成されてしまう。
【0087】
そして、基板本体8と光素子5とが互いに平行となるように、光素子5の姿勢を確実に矯正され、よって、各離間距離が確実に同じ大きさとなる。これにより、光素子搭載基板1は、第1の素子側端子52aと各第1の基板側端子71aとの間、第2の素子側端子53aと各第2の基板側端子72aとの間、第1の素子側端子52bと各第1の基板側端子71bとの間、第2の素子側端子53bと各第2の基板側端子72bとの間、第1の素子側端子52cと各第1の基板側端子71cとの間、第2の素子側端子53cと各第2の基板側端子72cとの間、第1の素子側端子52dと各第1の基板側端子71dとの間、第2の素子側端子53dと各第2の基板側端子72dとの間が、それぞれ、半田73を介して確実に電気的に接続されたものとなる。また、光Lの発光方向を所定方向に確実に確保することができる。
【0088】
<第3実施形態>
図6は、本発明の光素子搭載基板の第3実施形態を示す平面図である。
【0089】
以下、この図を参照して本発明の光素子搭載基板の第3実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、規制部の形状が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
【0090】
図6に示すように、規制部9Cは、その平面視での形状が、1の基板側端子71a〜71d、第2の基板側端子72a〜72dを囲むような枠状をなすものとなっている。このような形状の規制部9Cにより、光素子5は、その全周にわたって支持され、よって、各離間距離がより確実に同じ大きさとなる。これにより、光素子搭載基板1は、回路基板6の電気回路7と光素子5とがより確実に電気的に接続されたものとなるとともに、光Lの発光方向が所定方向に確実に向かうように確保されたものとなる。
【0091】
また、規制部9Cの内側には、充填材11が充填されている。この充填材11を介して光素子5と回路基板6との接合が補強され、よって、光素子5の導通がより確実に行なわれる。また、光素子5から出力される光Lが、充填材11により、回路基板6と空気の界面の反射を抑制する効果がある。充填材11を充填するには、回路基板6に光素子5を搭載する以前に、その充填を行なう。
【0092】
充填材11の主材料としては、基板本体8の構成材料に応じて適宜選択されるものの、例えば、各種アクリル系樹脂、各種ポリカーボネート系樹脂、各種エポキシ系樹脂、各種シリコーン系樹脂、各種ノルボルネン系樹脂等が挙げられる。なお、充填材11は、光透過性(透明性)を有する。
【0093】
<第4実施形態>
図7は、本発明の光素子搭載基板の第4実施形態を示す部分縦断面図である。
【0094】
以下、この図を参照して本発明の光素子搭載基板の第4実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、規制部の配置が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
【0095】
図7に示すように、基板本体8には、その厚さ方向に貫通する開口部81が形成されている。開口部81は、光素子5の発光部51aに臨むように、平面視で発光部51aを包含するように形成されている。そして、開口部81の周縁部811には、その下側の部分に規制部9Dとして機能する突出部が形成されている。規制部9Dは、開口部81の内側に向かって突出している。また、規制部9Dは、開口部81の周縁部811の周方向全周にわたって形成されている。
【0096】
電気回路7の第1の基板側端子71a〜71d、第2の基板側端子72a〜72は、それぞれ、規制部9Dに片持支持されている。
【0097】
また、本実施形態では、光導波路2は、回路基板6に対し電気回路7と同じ側に配置されている。
【0098】
光素子5は、回路基板6に対し電気回路7と反対側から搭載される。その際、規制部9Dは、基板本体8と光素子5との間に位置して、光素子5をその全周にわたって支持する。これにより、各離間距離が確実に同じ大きさとなり、よって、回路基板6と光素子5とが半田73を介して確実に電気的に接続される。
【0099】
以上、本発明の光素子搭載基板を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、光素子搭載基板を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【0100】
また、本発明の光素子搭載基板は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
【0101】
例えば、第1の実施形態、第2実施形態および第4実施形態で、規制部によって形成された、光素子と基板本体との間隙に、第3実施形態のように充填材が充填されていてもよい。
【0102】
また、光素子は、図示の構成では4つの発光部を有するものであるが、これに限定されず、例えば、1つ、2つ、3つまたは5つ以上の発光部を有するものであってもよい。光素子が5つ以上の発光部を有するものである場合、その発光部の設置数は、例えば、12個または24個が好ましい。
【0103】
また、光素子として市販品を使用する場合には、当該市販品の端子に対応して、回路基板の端子の位置を適宜設定することができる。
【符号の説明】
【0104】
1 光素子搭載基板
2 光導波路
21 反射面
3a 第1のクラッド層(クラッド部)
3b 第2のクラッド層(クラッド部)
4 コア層
41a、41b、41c、41d コア部(導波路チャンネル)
42a、42b、42c、42d、42e 側面クラッド部(クラッド部)
5 光素子
51a、51b、51c、51d 発光部
52a、52b、52c、52d 第2の素子側端子
53a、53b、53c、53d 第2の素子側端子
6 回路基板
7 電気回路
71a、71b、71c、71d 第1の基板側端子
72a、72b、72c、72d 第2の基板側端子
73 半田
8 基板本体
81 開口部
811 周縁部
9A、9B、9C、9D 規制部
91 突部
911 上面
92 突部
921 上面
11 充填材
L 光
h 高さ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
板部材で構成された基板本体と、該基板本体の一方の面に設けられ、少なくとも1つの基板側端子を有する電気回路とで構成された回路基板と、
前記回路基板に搭載され、光を発光するかまたは光を受光する光素子であって、板片状をなし、その一方の面に前記基板側端子と電気的に接続される少なくとも1つの素子側端子を有する光素子とを備え、
前記回路基板には、前記光素子が搭載される際に前記素子側端子と前記基板側端子との間の距離を規制する規制部が設けられていることを特徴とする光素子搭載基板。
【請求項2】
前記規制部は、前記距離を規制することにより、前記基板本体と前記光素子とを互いに平行となるように位置決めするものである請求項1に記載の光素子搭載基板。
【請求項3】
前記規制部は、前記基板本体と別体で構成され、該別体を前記基板本体に接合したものか、または、前記基板本体と一体的に形成されたものである請求項1または2に記載の光素子搭載基板。
【請求項4】
前記光素子は、前記回路基板に対し前記基板本体の一方の面側から搭載されるものであり、
前記規制部は、前記基板本体の一方の面から突出し、前記光素子と前記基板本体との間に位置するものである請求項1ないし3のいずれかに記載の光素子搭載基板。
【請求項5】
前記光素子は、前記回路基板に対し前記基板本体の他方の面側から搭載されるものであり、
前記基板本体は、その厚さ方向に貫通する開口部を有し、該開口部の周縁部に内側に向かって突出する突出部が形成され、
前記突出部は、前記光素子と前記基板側端子との間に位置して、前記規制部として機能する請求項1ないし3のいずれかに記載の光素子搭載基板。
【請求項6】
前記光素子は、その全体形状が長尺状をなすものであり、
前記規制部は、前記光素子の長手方向の両端部をそれぞれ支持する請求項1ないし5のいずれかに記載の光素子搭載基板。
【請求項7】
前記光素子は、その全体形状が長尺状をなすものであり、
前記規制部は、前記光素子の幅方向の両縁部をそれぞれ支持する請求項1ないし5のいずれかに記載の光素子搭載基板。
【請求項8】
前記規制部は、その平面視での形状が枠状をなすものである請求項1ないし7のいずれかに記載の光素子搭載基板。
【請求項9】
前記規制部の内側には、充填材が充填されている請求項8に記載の光素子搭載基板。
【請求項10】
前記光素子は、その全体形状が長尺状をなすものであり、
前記素子側端子は、前記光素子の長手方向に沿って複数配置され、
前記基板側端子は、前記各素子側端子に対応して配置されている請求項1ないし9のいずれかに記載の光素子搭載基板。
【請求項11】
前記素子側端子と前記基板側端子との電気的な接続は、半田を介してなされている請求項1ないし10のいずれかに記載の光素子搭載基板。
【請求項12】
前記光素子は、その前記素子側端子が配置されている面側から光を発光するかまたは光を受光するよう構成されている請求項1ないし11のいずれかに記載の光素子搭載基板。
【請求項13】
前記回路基板に対し前記光素子と反対側に配置され、前記光素子が発光した光または前記光素子が受光する光が通過する光路となる光導波路をさらに備える請求項1ないし12のいずれかに記載の光素子搭載基板。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2012−74453(P2012−74453A)
【公開日】平成24年4月12日(2012.4.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−216774(P2010−216774)
【出願日】平成22年9月28日(2010.9.28)
【出願人】(000002141)住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Fターム(参考)】