光送受信モジュール、光送受信モジュール製造方法、及びサーバ装置
【課題】位置精度を確保しつつ、容易に光送受信器を基板に搭載できる光送受信モジュール、光送受信モジュールの製造方法、及びサーバ装置を提供すること。
【解決手段】光送受信モジュール１０は、基板５１と、光送信器４３と、半田９０と、嵌合ピン５４４と、を備える。光送信器４３は、基板５１上に配置され、光導波路５３に対して光信号を送信し、基板５１側に開口した嵌合孔５４５を有する。半田９０は、基板５１と光送信器４３とを位置固定する。嵌合ピン５４４は、光送信器４３側に突出するように基板５１上に形成され、加熱により径が拡大可能である。嵌合孔５４５と嵌合ピン５４４とが嵌合した状態で、半田９０の加熱前に、嵌合ピン５４４の外周面と嵌合孔５４５の内周面との間に隙間が設けられている。さらに、半田９０の加熱時に、嵌合ピン５４４の外周面と嵌合孔５４５の内周面とが接触する。
【解決手段】光送受信モジュール１０は、基板５１と、光送信器４３と、半田９０と、嵌合ピン５４４と、を備える。光送信器４３は、基板５１上に配置され、光導波路５３に対して光信号を送信し、基板５１側に開口した嵌合孔５４５を有する。半田９０は、基板５１と光送信器４３とを位置固定する。嵌合ピン５４４は、光送信器４３側に突出するように基板５１上に形成され、加熱により径が拡大可能である。嵌合孔５４５と嵌合ピン５４４とが嵌合した状態で、半田９０の加熱前に、嵌合ピン５４４の外周面と嵌合孔５４５の内周面との間に隙間が設けられている。さらに、半田９０の加熱時に、嵌合ピン５４４の外周面と嵌合孔５４５の内周面とが接触する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光送受信モジュール、光送受信モジュールの製造方法、及びサーバ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータ等の情報処理装置に求められる性能は飛躍的に伸びている。これに伴い、コンピュータ間の通信容量の増大も顕著となっている。コンピュータシステムの一例としては、１つ或いは複数のＣＰＵ(Central Processing Unit)カードを筐体に搭載し、連携処理するブレードサーバという形態がある。
【０００３】
図１４に一般的なブレードサーバの構成を示す。ブレードサーバ９は、バックプレーン９１と、ＣＰＵカード９２と、スイッチカード９３と、を備える。ＣＰＵカード９２は、ＣＰＵ９２１と、チップセット９２２と、メモリ９２３と、ハードディスク９２４等を搭載する。スイッチカード９３は、メモリ９２３及びスイッチ制御部９３１等を搭載し、任意のＣＰＵカード間の通信を行うために経路を切り替える。また、バックプレーン９１には、配線９１１が施されている。各ＣＰＵカード９２とスイッチカード９３との間は当該バックプレーン９１を経由して接続されている。バックプレーン９１と、ＣＰＵカード９２と、スイッチカード９３と、は筐体（図示せず）に搭載される。
【０００４】
なお、ＣＰＵカード９２とスイッチカード９３との間の通信は、例えば、ＰＣＩ―Ｅｘｐｒｅｓｓや、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）で広く用いられるイーサネット（登録商標）等の通信用プロトコルを用いてなされる。また、上記ブレードサーバ筐体内のカード間のプロトコルを伝送する媒体としては、現状、チャネル当たり３Ｇｂｐｓクラスの伝送速度で伝送距離が１ｍ程度である。そのため、プロトコルの伝送は電気伝送が主流であるが、近年、伝送速度が１０Ｇｂｐｓクラスとなりつつあり、より大容量伝送が可能な光伝送の利用が想定されている。
【０００５】
このような短距離光伝送（通常１００ｍ以下程度）においては、通常、マルチモード光送受信器、および、マルチモード光ファイバが用いられる。なお、マルチモード光送受信器は、送信側に安価なＶＣＳＥＬ（vertical Cavity Surface Emitting Laser）とＬＤＤ（Laser Diode Driver）を備え、受信側にＰｉｎ−ＰＤ（Photo Diode）とＴＩＡ（Trans Impedance Amp）を備える。また、マルチモード光ファイバは光信号を閉じこめ進行させる直径５０ｕｍの円形コア部と、コア部を取り囲み、光をコア部に閉じこめる直径１２５ｕｍのクラッド部と、によって構成されている。
【０００６】
関連する光送受信器の実装および光伝送路の構成方法を図１５、図１６に示す。図１５、図１６は、光送受信器９５をＣＰＵカード９２に搭載した状態を示す断面図である。図１５に示すように、まず、光送受信器９５をＣＰＵカード９２に半田９０を用いて実装し、その後、光送受信器９５の上部に光ファイバ９６１を備える光コネクタ９６を装着する形態がある。光コネクタ９６には、ミラー９６２が配置されており、光送受信器９５から出射された光を光ファイバ９６１へと導く。この場合、光送受信器９５からの光出力を光ファイバ９６１のコア部に効率良く結合させるため、光送受信器９５の光入出射の光軸と光ファイバ９６１の光軸は約数ｕｍ以下の精度で結合する必要がある。なお、ＬＤＤ９５１がＶＣＳＥＬ９５２を駆動させ、ＶＣＳＥＬ９５２がレーザを出射する。
【０００７】
例えば、特許文献１では、ピンを光送受信器側に形成するとともに、光コネクタ側に穴を形成し、ピンと穴とを嵌合させることにより光結合精度を確保する方式が開示されている。また、図１６に示すように、ＣＰＵカード９２内部に光導波路９２５をフォトプロセス等で一括形成し（光ファイバ取り回し工数削減）、光送受信器９５が光コネクタ無しで（部品点数削減）ＣＰＵカード９２の半田９０実装面側に光出射する方法が提案されている。これにより、コネクタ等の部品点数削減や、光ファイバ取り回しの工数削減が可能となる。なお、ポリマ光導波路は約５０ｕｍ程度の矩形状コア部および数１０ｕｍ〜１００ｕｍ程度の矩形クラッド部で構成されている。
【０００８】
上記の方式においても、光送受信器９５の光入出射の光軸と光導波路９２５の光軸は約数ｕｍ以下の精度で結合する必要があり、例えば、特許文献２、３では、光送受信器を搭載するカードに形成されたピンを光送受信器側に形成された穴に嵌合させることで精度を確保する方式が開示されている。なお、ピンとしては金属のピンを実装する方法が一般的であり、光導波路形成後、ピンをカードに搭載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２７１９９８号公報
【特許文献２】特開２００５−０８４１６５号公報
【特許文献３】特開２００６−０９１７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、光送受信器９５の光入出射の光軸と光導波路９２５の光軸は数ｕｍ以下の精度で結合する必要があり、当該位置精度を確保するためには、ピンと穴とを数μｍ以下の隙間を空けて嵌め合わせる精密な隙間ばめをする必要がある。そのため、ピンと穴との直径が略同一である必要がある。その結果、ピンを穴に嵌め合わせることが困難となるという問題があった。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、位置精度を確保しつつ、容易に光送受信器を基板に搭載できる光送受信モジュール、光送受信モジュールの製造方法、及びサーバ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明にかかる光送受信モジュールは、内部に光導波路が形成されている基板と、前記基板上に配置され、前記光導波路に対して光信号を送受信し、前記基板側に開口した孔を有する光送受信器と、前記基板と前記光送受信器とを位置固定する半田と、前記光送受信器側に突出するように前記基板上に形成され、加熱により径が拡大可能な凸部と、を備え、前記孔と前記凸部とが嵌合した状態で、前記半田の加熱前に、前記凸部の外周面と前記孔の内周面との間に隙間が設けられ、前記半田の加熱時に、前記凸部の外周面と前記孔の内周面とが接触するものである。
【００１３】
本発明にかかる光送受信モジュールの製造方法は、光導波路が設けられた基板上に、前記光導波路に対して光信号を送受信する光送受信器を搭載する光送受信モジュールの製造方法であって、前記光送受信器側に突出するように前記基板上に形成され、加熱により径が拡大可能な凸部と、前記光送受信器の前記基板側に設けられた孔とを嵌合させ、前記基板と前記光送受信器とを位置固定する半田を加熱し、当該半田を溶かすと共に、前記凸部を熱膨張させるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、位置精度を確保しつつ、容易に光送受信器を基板に搭載できる光送受信モジュール、光送受信モジュールの製造方法、及びサーバ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１にかかるブレードサーバの図である。
【図２】実施の形態１にかかるバックプレーンの図である。
【図３】実施の形態１にかかるブレードサーバの断面図である。
【図４】実施の形態１にかかるブレードサーバのブロック図である。
【図５】実施の形態１にかかるＩ／Ｏ部のブロックの図である。
【図６】実施の形態１にかかるＩ／Ｏ部の構成例を示す図である。
【図７】実施の形態１にかかる光送受信モジュールの断面図である。
【図８】実施の形態１にかかる光送受信モジュールの断面図である。
【図９】実施の形態１にかかる光送受信モジュールの底面図である。
【図１０】実施の形態１にかかる嵌合ピン及び光導波路の配置位置を説明するための図である。
【図１１】実施の形態１にかかる嵌合ピン及び嵌合孔の遷移図である。
【図１２】実施の形態２にかかる光送受信モジュールの断面図である
【図１３】実施の形態３にかかる光送受信モジュールの底面図である。
【図１４】関連するブレードサーバの構成例を示す図である。
【図１５】関連する光送受信モジュールの断面図である。
【図１６】関連する光送受信モジュールの断面図である
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。始めに、ブレードサーバ全体の構成について説明する。図１は、ブレードサーバ１の構成例を示す斜視図である。ブレードサーバ１は、複数のＣＰＵカード１１と、スイッチカード１２と、筐体１３と、を備える。ＣＰＵカード１１及びスイッチカード１２は、筐体１３の内部に格納されている。図１においては、ブレードサーバ１は、１つのスイッチカード１２を備えているが、スイッチカードの枚数は複数であってもよい。なお、ＣＰＵカード１１とスイッチカード１２との間の主信号データ転送（大容量で高速のデータ転送）には、光伝送が用いられる。一方、管理系信号データ転送（小容量で低速のデータ転送）には、電気伝送が用いられる。
【００１７】
次に、ブレードサーバ１の内部構成について説明する。筐体１３内部には、光バックプレーンと、電気バックプレーンとが設けられている。具体的には、光バックプレーン及び電気バックプレーンは、筐体１３において、ＣＰＵカード１１やスイッチカード１２を挿入する開口部とは反対側の面（図１において隠れている面）に設けられている。光バックプレーン２１及び電気バックプレーン２２の正面図を図２に示す。光バックプレーン２１には、光コネクタ２１１が設けられている。電気バックプレーン２２には、電源コネクタ２２１と、電気コネクタ２２２とが設けられている。ＣＰＵカード１１は、ＣＰＵカードスロット３１へ挿入され、スイッチカード１２は、スイッチカードスロット３２へ挿入される。なお、各スロットにおいて、上記の各コネクタは１つであってもよいし、複数であってもよい。
【００１８】
図３は、図１のIII−III線の矢視方向の断面図である。図３は、ＣＰＵカードスロット３１へＣＰＵカード１１が挿入されている場合を示す図である。光バックプレーン２１の光コネクタ２１１は、ＣＰＵカード１１の光コネクタ２３１と対向するように設けられている。同様に、電気バックプレーン２２の電源コネクタ２２１は、ＣＰＵカード１１の電源コネクタ２３２と対向するように設けられている。さらに、電気バックプレーン２２の電気コネクタ２２２は、ＣＰＵカード１１の電気コネクタ２３３と対向するように設けられている。なお、図示は省略するが、スイッチカードスロット３２も同様の構成である。
【００１９】
ＣＰＵカード１１がブレードサーバ１の筐体１３に挿入されると、ＣＰＵカード１１の光コネクタ２３１と光バックプレーンの光コネクタ２１１とが嵌合する。同様に、ＣＰＵカード１１の電源コネクタ２３２と電気バックプレーン２３の電源コネクタ２２１とが嵌合し、ＣＰＵカード１１の電気コネクタ２３３と電気バックプレーン２２の電気コネクタ２２２とが嵌合する。ブレードサーバ１の各スロット間の光接続は、光コネクタ２１１に接続されている光ファイバ２１２を介して行われる。なお、図示はしていないが、電気バックプレーン２２には、電気のパターン配線がされており、各スロット間の電気接続は、当該パターン配線を介して行われる。
【００２０】
次に、ブレードサーバ１内部の光伝送システムについて説明する。図４は光伝送システムのブロック図である。ＣＰＵカード１１は、ＣＰＵ１１１と、メモリ部１１２と、ノースブリッジ部１１３と、サウスブリッジ部１１４と、Ｉ／Ｏ（Input / Output）部１１５と、を備える。
【００２１】
ＣＰＵ１１１は、演算処理や各部に対する命令処理を行う中央制御装置である。メモリ部１１２は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）であり、ＣＰＵ１１１の演算結果や、命令プログラム等を格納する。ノースブリッジ部１１３は、メモリ部１１２等の高速バスを有するデバイスとＣＰＵ１１１とを接続する。サウスブリッジ部１１４は、ノースブリッジ部１１３とＩ／Ｏ部１１５等の低速バスを有するデバイスとを接続する。すなわち、ＣＰＵ１１１と、Ｉ／Ｏ部１１５等の低速バスを有するデバイスと、がノースブリッジ部１１３及びサウスブリッジ部１１４を介して接続される。
【００２２】
スイッチカード１２は、Ｉ／Ｏ部１２１と、経路テーブル部１２２と、スイッチ部１２３と、を備える。Ｉ／Ｏ部１２１は、ＣＰＵカード１１から送られてくるデータを受信する。経路テーブル部１２２は、ＣＰＵカード１１の識別番号と、当該ＣＰＵカード１１が接続されているスイッチポート番号と、が対応付けられて格納されている。言い換えると、経路テーブル部１２２には、ＣＰＵカード１１がどのスイッチポートと接続されているのかを示す情報が格納されている。スイッチ部１２３は、Ｉ／Ｏ部１２１と接続され、経路テーブル部１２２内の情報を参照して、ポート接続の切り替えを行う。ＣＰＵカード１１間の接続は、スイッチカード１２を介して行われる。
【００２３】
次に、ＣＰＵカード１１のＩ／Ｏ部１１５の詳細なブロック図を図５に示す。Ｉ／Ｏ部１１５は、プロトコル処理部４１と、物理層部４２と、光送信器４３と、光受信器４４と、を備える。プロトコル処理部４１は、サウスブリッジ部１１４から送られた信号を所望の伝送フォーマット（例えば、イーサネット、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ等）に変換する。物理層部４２は、符号化（例えば、イーサネットでは、８Ｂ／１０Ｂ、６４Ｂ／６６Ｂ等）や、伝送媒体に適したビット列信号に変換する。光送信器４３は、物理層部４２から送られてくる電気信号を光信号に変換して光伝送路に送信する。光受信器４４は、光伝送路から送られてくる光信号を電気信号に変換して物理層部４２に送信する。
【００２４】
さらに、図５に示したＩ／Ｏ部１１５の構成を示す平面図を図６に示す。Ｉ／Ｏ部１１５において、物理層部４２と、光送信器４３と、光受信器４４と、は基板５１に搭載されている。また、基板５１の端部には、ＣＰＵカード１１側の光コネクタ２３１が設けられている。物理層部４２と光送信器４３及び光受信器４４とは、電気配線５２により接続されている。光送信器４３及び光受信器４４と光コネクタ２３１とは、基板５１表面に形成された光導波路５３により接続されている。なお、図６においては、プロトコル処理部４１の図示は省略する。
【００２５】
このとき、光送信器４３及び光受信器４４は、嵌合孔５４５を有する。一方、基板５１は、基板５１表面から突出した嵌合ピン５４４（凸部）を有する。嵌合ピン５４４は、例えば、クラッド材を光閉じこめに必要なクラッド厚みと嵌合ピン高さの和の厚みで塗布し、その後、嵌合ピン部以外を露光除去することにより形成可能である。嵌合孔５４５と嵌合ピン５４４とを嵌合することにより、基板５１に対する光送信器４３及び光受信器４４の位置が所望の位置に決められる。なお、位置決めの詳細については後述する。
【００２６】
図６のVII−VII線の矢視方向の断面図を図７に示す。光送信器４３は、発光素子（ＶＣＳＥＬ）５４１と、発光素子を駆動するＬＤＤ５４２と、を備える。なお、図示は省略するが、光受信器４４は、受光素子（Ｐｉｎ−ＰＤ）と、受光素子からの微弱電流を電圧に変換し増幅するＴＩＡと、を備える。
【００２７】
光送信器４３は、半田９０実装面側（基板５１側）に光信号を出射する（図７の太線矢印）。出射された光信号は、光コネクタを介さず、光導波路５３に入射する。光導波路５３とは、基板５１の内部に形成されている。光導波路５３には、光路を９０°変換するミラー５３３が設けられている。そのため、入射された光信号の進行方向は、ミラー５３３により９０°変化する。つまり、光信号は、基板５１に対して実質的に水平方向に進む。さらに、光信号の進行方向は、光コネクタ２１１側に設けられたミラー５３４により再度９０°変化する。つまり、光信号は、基板５１に対して実質的に垂直方向に進む。その後、光信号は、光コネクタ２３１に入射され、光コネクタ２３１内部のミラー２３１１に反射して、カード間を接続する光ファイバ２１２に入射される。なお、以下では、光送信器４３（または光受信器４４）と、光導波路５３が形成された基板５１と、が半田９０を用いて固定されるモジュールを光送受信モジュール１０と称す。
【００２８】
次に、嵌合ピン５４４及び嵌合孔５４５の構成について図８及び図９を用いて説明する。図８は、図６のVIII−VIII線の矢視方向の断面図である。図９は、図８に示した構成を基板５１側から見た図である。図９におけるVII−VII線の矢視方向の断面図が図７に対応し、VIII−VIII線の矢視方向の断面図が図８に対応する。光導波路５３のクラッド部５３２には複数のコア部５３１が内蔵されている。コア部５３１は、光信号を伝送する部分である。クラッド部５３２は、コア部５３１を覆う部分であり、コア部５３１よりも屈折率が低い。なお、図９においては、基板５１の図示は省略し、光導波路５３及び光送信器４３の底面側を示している。
【００２９】
嵌合ピン５４４は、光導波路５３のクラッド部５３２に設けられている。嵌合ピン５４４は、クラッド部５３２と同じ素材（例えば、ポリマ等）により一体形成されている。また、嵌合ピン５４４は、コア部５３１の線路方向に対して光送信器４３側に垂直に突出して設けられている。嵌合ピン５４４の高さは、半田９０の直径と光送信器４３の高さとの和以上である。クラッド部５３２の塗布厚みに制限があるため、嵌合ピン５４４の高さには制限があるが、具体的には、嵌合ピン５４４の高さは１ｍｍ以上であることが望ましい。図９に示すように、光送信器４３の下面には外周に沿って複数の半田９０が配置され、光送信器４３と基板５１とを位置固定する。
【００３０】
一方、光送信器４３には、嵌合ピン５４４と嵌合する嵌合孔５４５が設けられている。嵌合ピン５４４と嵌合孔５４５とを嵌合させることにより、光導波路５３に対して光送信器４３を所望の位置に配置することができる。
【００３１】
嵌合ピン５４４の外径は、常温時、嵌合孔５４５の内径に対して必要位置決め精度を満たす条件よりも小さく形成されている（常温時において、例えば、嵌合孔５４５の内径と嵌合ピン５４４の外径との差が数ｕｍ以上、１０ｕｍ程度以下となることが好ましい）。さらに、嵌合ピン５４４は、半田リフローの加熱時、径方向に熱膨張可能である。これにより、半田リフローの加熱時に、嵌合ピン５４４の外径が拡大し、必要位置決め精度を満たす（半田リフロー加熱時において、例えば、嵌合孔５４５の内径に対して嵌合ピン５４４の外径の差が数ｕｍ以下となることが好ましい）。嵌合ピン５４４は、このような外径寸法および材料で構成する。なお、嵌合ピン５４４の形成位置および寸法については任意である。一例として、多芯の光コネクタであるＭＴコネクタにおける嵌合ピン５４４の形成位置および寸法を図１０に示す。例えば、嵌合ピン５４４の間隔は４．６ｍｍであり、コア部５３１のピッチ幅は０．２５ｍｍである。その他の形成位置は図１０に示す通りである。なお、図１０に記載された数値の単位はｍｍである。
【００３２】
続いて、本実施の形態にかかる光送受信モジュール１０の製造方法について図８を参照して説明する。なお、本発明は、光送受信モジュール１０の製造方法（光送信器４３の光導波路５３に対する位置決め方法）であるため、その他の動作（光通信動作等）の説明は省略する。
【００３３】
まず、クラッド部５３２に設けられた嵌合ピン５４４と光送信器４３に設けられた嵌合孔５４５とが嵌合するように、光送信器４３を基板５１に搭載する。このとき、嵌合ピン５４４の中心軸と嵌合孔５４５の中心軸とを厳密に合わせる必要はなく、単に、嵌合ピン５４４を嵌合孔５４５に挿入するだけでよい。
【００３４】
次に、光送信器４３を基板５１に形成された金属パッドに接合するために、半田９０を加熱する。これにより、半田９０を溶かすと共に、嵌合ピン５４４を直径方向及び高さ方向に熱膨張させる。なお、鉛フリーの半田を用いる場合、加熱のピーク温度は一般的に２５０℃程度である。
【００３５】
ここで、嵌合ピン５４４の熱膨張について詳細に説明する。熱膨張前の嵌合ピン５４４の体積：ｖ、半径：ｒ、高さ：ｌ、熱膨張後の嵌合ピン５４４の体積：Ｖ、半径：Ｒ、高さ：Ｌ、線膨張率：α、体積膨張率：β、とすると以下の関係がある。
【００３６】
【数１】
【００３７】
【数２】
【００３８】
【数３】
【００３９】
【数４】
【００４０】
【数５】
【００４１】
上記の式（１）〜（５）により、ｒとＲとの関係は以下の式で表される。
【００４２】
【数６】
【００４３】
クラッド部５３２の材料としてエポキシ／アクリル系のポリマを用いた場合、線膨張率αは約６０ｐｐｍ／ｄｅｇである。そのため、常温である２０℃からリフローのピーク温度である２５０℃まで加熱すると、上記の式により、嵌合ピン５４４は、径方向に約１．３５％膨張する。
【００４４】
例えば、嵌合ピン５４４の直径を０．７ｍｍとし、嵌合ピン５４４の直径は、加熱によって約９．４５μｍ膨張する。常温時における嵌合孔５４５の内径と嵌合ピン５４４の外径との差が１０ｕｍとすると、嵌合ピン５４４の熱膨張によって、嵌合孔５４５に嵌合ピン５４４がほぼ隙間なく広がる。そのため、光送信器４３が水平方向に移動して、嵌合ピン５４４の中心軸と、嵌合孔５４５の中心軸と、がほぼ同一軸上になるように位置決めされる。
【００４５】
さらに、嵌合ピン５４４及び嵌合孔５４５の位置決めの原理について図１１を参照して詳細に説明する。図１１は、嵌合ピン５４４及び嵌合孔５４５の遷移を示す断面図である。（ａ）は加熱前の状態を示し、（ｂ）、（ｃ）は加熱時の状態を示し、（ｄ）は冷却後の状態を示す。なお、図１１において、「＋」で示した点が嵌合ピン５４４の中心軸ｃ１であり、「×」で示した点が嵌合孔５４５の中心軸ｃ２である。
【００４６】
上記したように、嵌合ピン５４４と嵌合孔５４５とを嵌め合わせる際には、厳密な位置合わせはしていないため、嵌合ピン５４４の中心軸ｃ１と嵌合孔５４５の中心軸ｃ２とがずれた状態となっている（図１１（ａ）参照）。
【００４７】
次に、半田９０の加熱に伴って、嵌合ピン５４４が膨張する。つまり、嵌合ピン５４４が径方向に拡大する。そのため、嵌合ピン５４４の外周面と嵌合孔５４５の内周面とが点ｐにおいて接触する（図１１（ｂ）参照）。
【００４８】
さらに加熱を続けると、嵌合ピン５４４はさらに膨張する。そのため、嵌合孔５４５は、図１１（ｂ）の点ｐにおいて、嵌合ピン５４４から外側に向かう力（図１１（ｂ）の矢印方向の力）を受ける。その結果、嵌合孔５４５が力の方向にずれる。つまり、光送信器４３が力の方向にずれる。このとき、加熱により半田９０は溶けているため、光送信器４３は基板５１に対して位置固定されておらず、移動可能である。
【００４９】
そして、リフローのピーク温度になると、嵌合ピン５４４が嵌合孔５４５内でほぼ隙間なく膨張する（図１１（ｃ）参照）。これにより、嵌合ピン５４４の中心軸とｃ１、嵌合孔５４５の中心軸ｃ２とがほぼ一致する。なお、図１１（ｃ）に示す破線の円は、移動前の嵌合孔５４５である。
【００５０】
その後、半田９０を冷却する。これにより、半田９０が固化して、光送信器４３が基板５１に接合される。それと共に、嵌合ピン５４４も冷却され、径方向に収縮する。そして、加熱前と同様に、嵌合ピン５４４と嵌合孔５４５とが隙間ばめされた状態に戻る。冷却時においては、嵌合ピン５４４の外径は縮小するため、嵌合ピン５４４が光送信器４３の搭載位置に影響を与えない。したがって、嵌合ピン５４４の中心軸ｃ１と嵌合孔５４５の中心軸ｃ２とがほぼ一致したまま、光送信器４３は半田９０の固化に応じて位置固定される。
【００５１】
以上のように、本実施の形態にかかる光送受信モジュール１０は、嵌合孔５４５を有する光送信器４３と、嵌合孔５４５と嵌合する嵌合ピン５４４を有する基板５１と、を備える。そして、基板５１と光送信器４３とは、半田９０によって位置固定される。さらに、嵌合ピン５４４は、加熱により径方向に拡大可能である。加熱前においては、嵌合ピン５４４の外径は、所望の位置決め精度を満たす径よりも小さい。つまり、嵌合ピン５４４の外周面と嵌合孔５４５の内周面との間に嵌合に十分な隙間が存在する。したがって、嵌合ピン５４４と嵌合孔５４５とを容易に嵌合させることができる。
【００５２】
一方、加熱時においては、嵌合ピン５４４の外周面は嵌合孔５４５の内周面に接触する。そのため、嵌合ピン５４４の中心軸と嵌合孔５４５の中心軸とをほぼ一致させることができ、基板５１に対する光送信器４３の位置を所望の位置に調整できる。つまり、光送受信モジュール１０は、光送信器４３の位置精度を確保しつつ、容易に光送信器４３を基板５１に搭載することができる。
【００５３】
ここで、光送信器４３の搭載位置の精度を確保するために、ピンの外径と嵌合孔の内径とを近づけて、きつい隙間ばめとすることが考えられる。隙間をほとんど無くすことにより、光送信器４３の位置がずれることを防止するためである。しかし、ピンの外径と嵌合孔の内径とを近づけると、嵌合孔とピンとを嵌合しづらいことに加えて、無理に嵌合させるとピンが削れてしまう恐れがある。
【００５４】
これに対して、本実施の形態にかかる光送受信モジュール１０においては、嵌合時には、嵌合ピン５４４の外径が嵌合孔５４５の内径よりも十分小さい。つまり、光送信器４３搭載位置の精度を十分に確保可能な隙間よりも余分に隙間が設けられている。そのため、嵌合する際に、嵌合ピン５４４が嵌合孔５４５に接触することを抑制できる。そのため、嵌合ピンが削れてしまうことを防止できる。特に、嵌合ピン５４４をポリマで形成した場合には、嵌合ピン５４４は、金属で形成したピンよりも強度が低いため、顕著な効果を奏する。
【００５５】
さらに、嵌合ピンと嵌合孔とが接触した状態で位置固定されると、熱衝撃等により、接触部分に大きな力が発生し、嵌合ピンが破損する恐れがある。しかし、本実施の形態にかかる光送受信モジュール１０では、図１１（ｃ）に示すように、冷却後（半田９０の固化に応じて位置固定された後）においても、嵌合ピン５４４の外周面と嵌合孔５４５の内周面との間に隙間が存在する。つまり、位置固定後に嵌合ピン５４４と嵌合孔５４５とは接触（片当たり）していない。したがって、位置固定後に熱衝撃等を受けて嵌合ピン５４４が破損することを防止できる。
【００５６】
なお、嵌合ピン５４４と光導波路５３とを同じポリマ材料で一体形成することにより、嵌合ピンと光導波路の相対位置精度はフォトプロセス精度（１ｕｍ以下）で確保可能である。そのため、金属ピンを用いる場合（ピンと光導波路とが別個に形成される場合）に比較して、光送信器４３及び光受信器４４を光導波路５３に対して精度良く搭載できる。勿論、嵌合ピン５４４及び光導波路５３の材質はポリマに限られない。
【００５７】
＜実施の形態２＞
本発明にかかる実施の形態２について説明する。本実施の形態にかかる光送受信モジュール２０の構成を図１２に示す。図１２は、実施の形態１において説明した図８に対応する断面図であり、図６のVIII−VIII線の矢視方向の断面図に対応する。なお、嵌合ピン５４６及び嵌合孔５４７の形状以外の構成は、実施の形態１と同様の構成であるため、適宜説明を省略する。
【００５８】
光送信器４３に形成された嵌合孔５４７は、基板５１側に開口している非貫通の嵌合孔である。また、基板５１に形成された嵌合ピン５４６の高さは、半田９０の直径と嵌合孔５４７の深さとの和と実質的に同一である。そのため、嵌合ピン５４６の端部は、嵌合孔５４７の最奥面に突き当たる。なお、リフロー加熱時のピーク温度における嵌合ピン５４６の高さが、半田９０の直径よりも長く、嵌合孔５４７の深さと半田９０の直径との和以下であれば位置合わせ可能である。
【００５９】
続いて、本実施の形態にかかる光送受信モジュール２０の製造方法について図１２を参照して説明する。まず、嵌合ピン５４６と嵌合孔５４７とが嵌合するように、光送信器４３を基板５１に搭載する。このとき、嵌合ピン５４６の中心軸と嵌合孔５４７の中心軸とを厳密に合わせる必要はなく、嵌合ピン５４６を嵌合孔５４７に挿入すればよい。
【００６０】
リフロー加熱時に嵌合ピン５４６が膨張して、嵌合ピン５４６の高さが高くなると、光送信器４３が基板５１面に対して垂直方向に浮き上がるおそれがある。そのため、光送信器４３が垂直方向に浮き上がらないように、光送信器４３に対して、基板５１方向に加重をかけておく。
【００６１】
このとき、リフロー加熱時のピーク温度における嵌合ピン５４６の高さは、嵌合孔５４７の深さと半田９０の高さとの和以上の高さであり、かつ、常温時の嵌合ピン５４６の高さは、嵌合孔５４７の深さと半田９０の高さとの和以下であることが好ましい。リフロー加熱時のピーク温度において、嵌合孔５４７の深さと半田９０の高さとの和以上の高さとなる嵌合ピン５４６を用いて、加熱時に嵌合ピン５４６の上端を基板５１方向に加重をかけることにより、実施の形態１よりも、嵌合ピン５４６を径方向に膨張させることができる。
【００６２】
次に、光送信器４３を基板５１に形成された金属パッドに接合するために、半田９０を加熱する。これにより、半田９０を溶かすと共に、嵌合ピン５４６を直径方向（図１２の左右方向）のみに熱膨張させる。
【００６３】
ここで、嵌合ピン５４６の熱膨張について詳細に説明する。熱膨張前の嵌合ピン５４６の体積：ｖ、半径：ｒ、高さ：ｌ、熱膨張後の嵌合ピン５４６の体積：Ｖ、半径：Ｒ、高さ：Ｌ、線膨張率：α、体積膨張率：β、とすると以下の関係がある。
【００６４】
【数７】
【００６５】
【数８】
【００６６】
【数９】
【００６７】
【数１０】
【００６８】
上記の式（７）〜（１０）により、ｒとＲとの関係は以下の式で表される。
【００６９】
【数１１】
【００７０】
実施の形態１と同様に、嵌合ピン５４６の線膨張率αを約６０ｐｐｍ／ｄｅｇとして、２０℃から２５０℃まで加熱する場合について説明する。上記の式により、嵌合ピン５４６の直径は、中心軸から直径方向に約２．０５％膨張する。
【００７１】
例えば、嵌合ピン５４６の直径を０．７ｍｍとすると、膨張後の直径は約１４．３５μｍ膨張する。嵌合孔５４７の内径と嵌合ピン５４６の外径との差が１５ｕｍとすると、嵌合ピン５４４の熱膨張によって、嵌合孔５４７に嵌合ピン５４６がほぼ隙間なく広がる。そのため、嵌合ピン５４６の中心軸と、嵌合孔５４７の中心軸と、がほぼ同一軸上になるように位置決めされる。
【００７２】
その後、半田９０を冷却する。これにより、半田９０が固化して、光送信器４３が基板５１に接合されると伴に、嵌合ピン５４６が収縮する。そして、加熱前と同様に、嵌合ピン５４６と嵌合孔５４７との間に隙間ができる。
【００７３】
以上のように、本実施の形態にかかる光送受信モジュール２０においては、嵌合孔５４７が非貫通である。また、加熱時のピーク温度における嵌合ピン５４６の高さは、嵌合孔５４７の深さと半田９０の高さとの和よりも高い。さらに、加熱時において、光送信器４３は下向きに加重がかけられている。そのため、嵌合孔５４７に嵌合した嵌合ピン５４６は、縦方向（ピンの軸方向）には膨張せず、その分、横方向（ピンの径方向）に膨張する。したがって、実施の形態１に比べて嵌合ピン５４６の径方向の拡大率が大きい。その結果、実施の形態１に比べて、嵌合孔５４７の内径と嵌合ピン５４６の外径との差を大きくしても、加熱時において、嵌合ピン５４６の外周面と嵌合孔５４７の内周面とが接触可能である（実施の形態１では径の差は１０ｕｍであったが、実施の形態２では径の差が１５ｎｍでも実施可能）。言い換えると、嵌合ピン５４６を嵌合孔５４７に挿入する際に、嵌合ピン５４６と嵌合孔５４７との隙間を広くすることができる。その結果、実施の形態１よりも容易に嵌合ピン５４６を嵌合孔５４７に挿入することができる。
【００７４】
＜実施の形態３＞
本発明にかかる実施の形態３について説明する。本実施の形態にかかる光送受信モジュール３０を図１３に示す。図１３（ａ）は、実施の形態１において説明した図９に対応する図であり、光送信器４３及び光導波路５３を基板５１側から見た図である。図１３（ｂ）は、実施の形態１において説明した図８に対応する図であり、図１３（ａ）のｂ−ｂ線の矢視方向の断面図である。なお、嵌合ピン５４８及び嵌合孔５４９以外の構成は、実施の形態１と同様の構成であるため、適宜説明を省略する。
【００７５】
本実施の形態においては、基板５１に２つの嵌合ピン５４４に加えて、嵌合ピン５４８が形成されている。つまり、基板５１上に３つの嵌合ピン５４４、５４８の３本のピンが形成されている。これらの嵌合ピン５４４、５４８の位置に対応して、光送信器４３にも３つの嵌合孔５４５、５４９が形成されている。
【００７６】
このとき、嵌合ピン５４４は、実施の形態１と同様に、光導波路５３上に形成されている。一方、嵌合ピン５４８は、基板５１上に形成されている。なお、嵌合ピン５４８も加熱により径方向に拡大可能であればよく、好ましくは、嵌合ピン５４４と同一の材料で形成されているとよい。
【００７７】
嵌合ピン５４８の形成位置は、嵌合ピン５４４と嵌合孔５４５とが嵌合した場合に、光送信器４３が搭載される領域内であればよい。特に、２つの嵌合ピン５４４から等距離であり、かつ、２つの嵌合ピン５４４を結ぶ線よりも光導波路５３とは反対側であることが好ましい。
【００７８】
以上のように、本実施の形態にかかる光送受信モジュール３０においては、３本の嵌合ピン５４４、５４８を用いて光送信器４３を支持するため、位置精度が高まる。さらに、嵌合ピン５４４、５４８の外周面と嵌合孔５４５、５４９の内周面との間に隙間があるため、３点支持を行う場合であっても、嵌合ピン５４４、５４８と嵌合孔５４５、５４９とを容易に嵌合させることができる。勿論、嵌合ピンの本数及び嵌合孔の個数は３つ以上であってもよい。
【００７９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更及び組み合わせをすることが可能である。例えば、上述の説明においては、光送信器４３と光導波路５３との位置決めについて説明したが、勿論、光受信器４４と光導波路５３との位置決めについても同様である。
【００８０】
さらに、上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【００８１】
（付記１）
内部に光導波路が形成されている基板と、
前記基板上に配置され、前記光導波路に対して光信号を送受信し、前記基板側に開口した孔を有する光送受信器と、
前記基板と前記光送受信器とを位置固定する半田と、
前記光送受信器側に突出するように前記基板上に形成され、加熱により径が拡大可能な凸部と、を備え、
前記孔と前記凸部とが嵌合した状態で、前記半田の加熱前に、前記凸部の外周面と前記孔の内周面との間に隙間が設けられ、前記半田の加熱時に、前記凸部の外周面と前記孔の内周面とが接触する光送受信モジュール。
【００８２】
（付記２）
前記光送受信器は、一対の前記孔を有し、
前記基板上には、一対の前記孔の位置に対応する位置に、一対の前記凸部が形成されている付記１に記載の光送受信モジュール
【００８３】
（付記３）
前記光送受信器は、当該一対の前記孔のそれぞれから等距離であって、前記光導波路の延在方向とは反対方向に設けられた孔をさらに有し、
前記基板上には、前記孔の位置に対応する位置に、前記凸部が設けられている付記２に記載の光送受信モジュール。
【００８４】
（付記４）
一対の前記凸部は、前記光導波路のクラッド部に設けられ、
一対の前記凸部と前記光導波路のクラッド部とは、同一のポリマ材質であり、一体として形成されている付記２又は３に記載の光送受信モジュール。
【００８５】
（付記５）
前記凸部は、前記基板に対して実質的に垂直方向に突出している付記１乃至４のいずれか一項に記載の光送受信モジュール。
【００８６】
（付記６）
前記孔は貫通孔である付記１乃至５のいずれか一項に記載の光送受信モジュール。
【００８７】
（付記７）
前記孔は非貫通孔である付記１乃至５のいずれか一項に記載の光送受信モジュール。
【００８８】
（付記８）
前記凸部は、エポキシまたはアクリル系樹脂で形成されている付記１乃至７のいずれか一項に記載の光送受信モジュール。
【００８９】
（付記９）
光導波路が設けられた基板上に、前記光導波路に対して光信号を送受信する光送受信器を搭載する光送受信モジュールの製造方法であって、
前記光送受信器側に突出するように前記基板上に形成され、加熱により径が拡大可能な凸部と、前記光送受信器の前記基板側に設けられた孔とを嵌合させ、
前記基板と前記光送受信器とを位置固定する半田を加熱し、当該半田を溶かすと共に、前記凸部を熱膨張させる光送受信モジュールの製造方法。
【００９０】
（付記１０）
前記半田の加熱時に、前記凸部の外周面と前記孔の内周面とが接触することにより、前記基板に対する前記光送受信器の相対的な位置を調整し、
前記半田を冷却することにより、前記基板に対する前記光送受信器の相対的な位置を固定する付記９に記載の光送受信モジュールの製造方法。
【００９１】
（付記１１）
前記孔は非貫通孔であり、
前記半田の加熱時のピーク温度における前記凸部の高さは、前記孔の深さと前記半田の高さとの和以下、かつ、前記半田の高さ以上である付記９又は１０に記載の光送受信モジュールの製造方法。
【００９２】
（付記１２）
前記孔は非貫通孔であり、
前記半田の加熱時のピーク温度における前記凸部の高さは、前記孔の深さと前記半田の高さとの和以上の高さとなり、かつ、常温時の前記凸部の高さは、前記孔の深さと前記半田の高さとの和以下である付記９又は１０に記載の光送受信モジュールの製造方法。
【００９３】
（付記１３）
前記基板内部に形成された前記光導波路のクラッド部と前記凸部とを一体として形成する付記９乃至１２のいずれか一項に記載の光送受信モジュールの製造方法。
【００９４】
（付記１４）
筐体と、
付記１乃至８のいずれか一項に記載の前記光送受信モジュールを有し、前記筐体に格納された複数のカード装置と、
前記複数のカード装置のそれぞれの前記光送受信器を、前記光導波路を介して光接続する光ファイバと、
を備えるサーバ装置。
【符号の説明】
【００９５】
１ ブレードサーバ
１０〜３０ 光送受信モジュール
１１、９２ ＣＰＵカード
１２、９３ スイッチカード
１３ 筐体
２１ 光バックプレーン
２２ 電気バックプレーン
３１ ＣＰＵカードスロット
３２ スイッチカードスロット
４１ プロトコル処理部
４２ 物理層処理部
４３ 光送信器
４４ 光受信器
５１ 基板
５２ 電気配線
５３ 光導波路
９０ 半田
９１ バックプレーン
９５ 光送受信器
９６ 光コネクタ
１１１ ＣＰＵ
１１２ メモリ部
１１３ ノースブリッジ部
１１４ サウスブリッジ部
１１５、１２１ Ｉ／Ｏ部
１２２ 経路テーブル部
１２３ スイッチ部
２１１、２３１ 光コネクタ
２１２、９６１ 光ファイバ
２２１、２３２ 電源コネクタ
２２２、２３３ 電気コネクタ
５３１ コア部
５３２ クラッド部
５３３、５３４、９６２ ミラー
５４４、５４６、５４８ 嵌合ピン
５４５、５４７、５４９ 嵌合孔
９２２ チップセット
９２３ メモリ
９２４ ハードディスク
９２５ 光導波路
９３１ スイッチ制御部
９５１ ＬＤＤ
９５２ ＶＣＳＥＬ
【技術分野】
【０００１】
本発明は光送受信モジュール、光送受信モジュールの製造方法、及びサーバ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータ等の情報処理装置に求められる性能は飛躍的に伸びている。これに伴い、コンピュータ間の通信容量の増大も顕著となっている。コンピュータシステムの一例としては、１つ或いは複数のＣＰＵ(Central Processing Unit)カードを筐体に搭載し、連携処理するブレードサーバという形態がある。
【０００３】
図１４に一般的なブレードサーバの構成を示す。ブレードサーバ９は、バックプレーン９１と、ＣＰＵカード９２と、スイッチカード９３と、を備える。ＣＰＵカード９２は、ＣＰＵ９２１と、チップセット９２２と、メモリ９２３と、ハードディスク９２４等を搭載する。スイッチカード９３は、メモリ９２３及びスイッチ制御部９３１等を搭載し、任意のＣＰＵカード間の通信を行うために経路を切り替える。また、バックプレーン９１には、配線９１１が施されている。各ＣＰＵカード９２とスイッチカード９３との間は当該バックプレーン９１を経由して接続されている。バックプレーン９１と、ＣＰＵカード９２と、スイッチカード９３と、は筐体（図示せず）に搭載される。
【０００４】
なお、ＣＰＵカード９２とスイッチカード９３との間の通信は、例えば、ＰＣＩ―Ｅｘｐｒｅｓｓや、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）で広く用いられるイーサネット（登録商標）等の通信用プロトコルを用いてなされる。また、上記ブレードサーバ筐体内のカード間のプロトコルを伝送する媒体としては、現状、チャネル当たり３Ｇｂｐｓクラスの伝送速度で伝送距離が１ｍ程度である。そのため、プロトコルの伝送は電気伝送が主流であるが、近年、伝送速度が１０Ｇｂｐｓクラスとなりつつあり、より大容量伝送が可能な光伝送の利用が想定されている。
【０００５】
このような短距離光伝送（通常１００ｍ以下程度）においては、通常、マルチモード光送受信器、および、マルチモード光ファイバが用いられる。なお、マルチモード光送受信器は、送信側に安価なＶＣＳＥＬ（vertical Cavity Surface Emitting Laser）とＬＤＤ（Laser Diode Driver）を備え、受信側にＰｉｎ−ＰＤ（Photo Diode）とＴＩＡ（Trans Impedance Amp）を備える。また、マルチモード光ファイバは光信号を閉じこめ進行させる直径５０ｕｍの円形コア部と、コア部を取り囲み、光をコア部に閉じこめる直径１２５ｕｍのクラッド部と、によって構成されている。
【０００６】
関連する光送受信器の実装および光伝送路の構成方法を図１５、図１６に示す。図１５、図１６は、光送受信器９５をＣＰＵカード９２に搭載した状態を示す断面図である。図１５に示すように、まず、光送受信器９５をＣＰＵカード９２に半田９０を用いて実装し、その後、光送受信器９５の上部に光ファイバ９６１を備える光コネクタ９６を装着する形態がある。光コネクタ９６には、ミラー９６２が配置されており、光送受信器９５から出射された光を光ファイバ９６１へと導く。この場合、光送受信器９５からの光出力を光ファイバ９６１のコア部に効率良く結合させるため、光送受信器９５の光入出射の光軸と光ファイバ９６１の光軸は約数ｕｍ以下の精度で結合する必要がある。なお、ＬＤＤ９５１がＶＣＳＥＬ９５２を駆動させ、ＶＣＳＥＬ９５２がレーザを出射する。
【０００７】
例えば、特許文献１では、ピンを光送受信器側に形成するとともに、光コネクタ側に穴を形成し、ピンと穴とを嵌合させることにより光結合精度を確保する方式が開示されている。また、図１６に示すように、ＣＰＵカード９２内部に光導波路９２５をフォトプロセス等で一括形成し（光ファイバ取り回し工数削減）、光送受信器９５が光コネクタ無しで（部品点数削減）ＣＰＵカード９２の半田９０実装面側に光出射する方法が提案されている。これにより、コネクタ等の部品点数削減や、光ファイバ取り回しの工数削減が可能となる。なお、ポリマ光導波路は約５０ｕｍ程度の矩形状コア部および数１０ｕｍ〜１００ｕｍ程度の矩形クラッド部で構成されている。
【０００８】
上記の方式においても、光送受信器９５の光入出射の光軸と光導波路９２５の光軸は約数ｕｍ以下の精度で結合する必要があり、例えば、特許文献２、３では、光送受信器を搭載するカードに形成されたピンを光送受信器側に形成された穴に嵌合させることで精度を確保する方式が開示されている。なお、ピンとしては金属のピンを実装する方法が一般的であり、光導波路形成後、ピンをカードに搭載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２７１９９８号公報
【特許文献２】特開２００５−０８４１６５号公報
【特許文献３】特開２００６−０９１７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、光送受信器９５の光入出射の光軸と光導波路９２５の光軸は数ｕｍ以下の精度で結合する必要があり、当該位置精度を確保するためには、ピンと穴とを数μｍ以下の隙間を空けて嵌め合わせる精密な隙間ばめをする必要がある。そのため、ピンと穴との直径が略同一である必要がある。その結果、ピンを穴に嵌め合わせることが困難となるという問題があった。
【００１１】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、位置精度を確保しつつ、容易に光送受信器を基板に搭載できる光送受信モジュール、光送受信モジュールの製造方法、及びサーバ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明にかかる光送受信モジュールは、内部に光導波路が形成されている基板と、前記基板上に配置され、前記光導波路に対して光信号を送受信し、前記基板側に開口した孔を有する光送受信器と、前記基板と前記光送受信器とを位置固定する半田と、前記光送受信器側に突出するように前記基板上に形成され、加熱により径が拡大可能な凸部と、を備え、前記孔と前記凸部とが嵌合した状態で、前記半田の加熱前に、前記凸部の外周面と前記孔の内周面との間に隙間が設けられ、前記半田の加熱時に、前記凸部の外周面と前記孔の内周面とが接触するものである。
【００１３】
本発明にかかる光送受信モジュールの製造方法は、光導波路が設けられた基板上に、前記光導波路に対して光信号を送受信する光送受信器を搭載する光送受信モジュールの製造方法であって、前記光送受信器側に突出するように前記基板上に形成され、加熱により径が拡大可能な凸部と、前記光送受信器の前記基板側に設けられた孔とを嵌合させ、前記基板と前記光送受信器とを位置固定する半田を加熱し、当該半田を溶かすと共に、前記凸部を熱膨張させるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、位置精度を確保しつつ、容易に光送受信器を基板に搭載できる光送受信モジュール、光送受信モジュールの製造方法、及びサーバ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１にかかるブレードサーバの図である。
【図２】実施の形態１にかかるバックプレーンの図である。
【図３】実施の形態１にかかるブレードサーバの断面図である。
【図４】実施の形態１にかかるブレードサーバのブロック図である。
【図５】実施の形態１にかかるＩ／Ｏ部のブロックの図である。
【図６】実施の形態１にかかるＩ／Ｏ部の構成例を示す図である。
【図７】実施の形態１にかかる光送受信モジュールの断面図である。
【図８】実施の形態１にかかる光送受信モジュールの断面図である。
【図９】実施の形態１にかかる光送受信モジュールの底面図である。
【図１０】実施の形態１にかかる嵌合ピン及び光導波路の配置位置を説明するための図である。
【図１１】実施の形態１にかかる嵌合ピン及び嵌合孔の遷移図である。
【図１２】実施の形態２にかかる光送受信モジュールの断面図である
【図１３】実施の形態３にかかる光送受信モジュールの底面図である。
【図１４】関連するブレードサーバの構成例を示す図である。
【図１５】関連する光送受信モジュールの断面図である。
【図１６】関連する光送受信モジュールの断面図である
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。始めに、ブレードサーバ全体の構成について説明する。図１は、ブレードサーバ１の構成例を示す斜視図である。ブレードサーバ１は、複数のＣＰＵカード１１と、スイッチカード１２と、筐体１３と、を備える。ＣＰＵカード１１及びスイッチカード１２は、筐体１３の内部に格納されている。図１においては、ブレードサーバ１は、１つのスイッチカード１２を備えているが、スイッチカードの枚数は複数であってもよい。なお、ＣＰＵカード１１とスイッチカード１２との間の主信号データ転送（大容量で高速のデータ転送）には、光伝送が用いられる。一方、管理系信号データ転送（小容量で低速のデータ転送）には、電気伝送が用いられる。
【００１７】
次に、ブレードサーバ１の内部構成について説明する。筐体１３内部には、光バックプレーンと、電気バックプレーンとが設けられている。具体的には、光バックプレーン及び電気バックプレーンは、筐体１３において、ＣＰＵカード１１やスイッチカード１２を挿入する開口部とは反対側の面（図１において隠れている面）に設けられている。光バックプレーン２１及び電気バックプレーン２２の正面図を図２に示す。光バックプレーン２１には、光コネクタ２１１が設けられている。電気バックプレーン２２には、電源コネクタ２２１と、電気コネクタ２２２とが設けられている。ＣＰＵカード１１は、ＣＰＵカードスロット３１へ挿入され、スイッチカード１２は、スイッチカードスロット３２へ挿入される。なお、各スロットにおいて、上記の各コネクタは１つであってもよいし、複数であってもよい。
【００１８】
図３は、図１のIII−III線の矢視方向の断面図である。図３は、ＣＰＵカードスロット３１へＣＰＵカード１１が挿入されている場合を示す図である。光バックプレーン２１の光コネクタ２１１は、ＣＰＵカード１１の光コネクタ２３１と対向するように設けられている。同様に、電気バックプレーン２２の電源コネクタ２２１は、ＣＰＵカード１１の電源コネクタ２３２と対向するように設けられている。さらに、電気バックプレーン２２の電気コネクタ２２２は、ＣＰＵカード１１の電気コネクタ２３３と対向するように設けられている。なお、図示は省略するが、スイッチカードスロット３２も同様の構成である。
【００１９】
ＣＰＵカード１１がブレードサーバ１の筐体１３に挿入されると、ＣＰＵカード１１の光コネクタ２３１と光バックプレーンの光コネクタ２１１とが嵌合する。同様に、ＣＰＵカード１１の電源コネクタ２３２と電気バックプレーン２３の電源コネクタ２２１とが嵌合し、ＣＰＵカード１１の電気コネクタ２３３と電気バックプレーン２２の電気コネクタ２２２とが嵌合する。ブレードサーバ１の各スロット間の光接続は、光コネクタ２１１に接続されている光ファイバ２１２を介して行われる。なお、図示はしていないが、電気バックプレーン２２には、電気のパターン配線がされており、各スロット間の電気接続は、当該パターン配線を介して行われる。
【００２０】
次に、ブレードサーバ１内部の光伝送システムについて説明する。図４は光伝送システムのブロック図である。ＣＰＵカード１１は、ＣＰＵ１１１と、メモリ部１１２と、ノースブリッジ部１１３と、サウスブリッジ部１１４と、Ｉ／Ｏ（Input / Output）部１１５と、を備える。
【００２１】
ＣＰＵ１１１は、演算処理や各部に対する命令処理を行う中央制御装置である。メモリ部１１２は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）であり、ＣＰＵ１１１の演算結果や、命令プログラム等を格納する。ノースブリッジ部１１３は、メモリ部１１２等の高速バスを有するデバイスとＣＰＵ１１１とを接続する。サウスブリッジ部１１４は、ノースブリッジ部１１３とＩ／Ｏ部１１５等の低速バスを有するデバイスとを接続する。すなわち、ＣＰＵ１１１と、Ｉ／Ｏ部１１５等の低速バスを有するデバイスと、がノースブリッジ部１１３及びサウスブリッジ部１１４を介して接続される。
【００２２】
スイッチカード１２は、Ｉ／Ｏ部１２１と、経路テーブル部１２２と、スイッチ部１２３と、を備える。Ｉ／Ｏ部１２１は、ＣＰＵカード１１から送られてくるデータを受信する。経路テーブル部１２２は、ＣＰＵカード１１の識別番号と、当該ＣＰＵカード１１が接続されているスイッチポート番号と、が対応付けられて格納されている。言い換えると、経路テーブル部１２２には、ＣＰＵカード１１がどのスイッチポートと接続されているのかを示す情報が格納されている。スイッチ部１２３は、Ｉ／Ｏ部１２１と接続され、経路テーブル部１２２内の情報を参照して、ポート接続の切り替えを行う。ＣＰＵカード１１間の接続は、スイッチカード１２を介して行われる。
【００２３】
次に、ＣＰＵカード１１のＩ／Ｏ部１１５の詳細なブロック図を図５に示す。Ｉ／Ｏ部１１５は、プロトコル処理部４１と、物理層部４２と、光送信器４３と、光受信器４４と、を備える。プロトコル処理部４１は、サウスブリッジ部１１４から送られた信号を所望の伝送フォーマット（例えば、イーサネット、ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ等）に変換する。物理層部４２は、符号化（例えば、イーサネットでは、８Ｂ／１０Ｂ、６４Ｂ／６６Ｂ等）や、伝送媒体に適したビット列信号に変換する。光送信器４３は、物理層部４２から送られてくる電気信号を光信号に変換して光伝送路に送信する。光受信器４４は、光伝送路から送られてくる光信号を電気信号に変換して物理層部４２に送信する。
【００２４】
さらに、図５に示したＩ／Ｏ部１１５の構成を示す平面図を図６に示す。Ｉ／Ｏ部１１５において、物理層部４２と、光送信器４３と、光受信器４４と、は基板５１に搭載されている。また、基板５１の端部には、ＣＰＵカード１１側の光コネクタ２３１が設けられている。物理層部４２と光送信器４３及び光受信器４４とは、電気配線５２により接続されている。光送信器４３及び光受信器４４と光コネクタ２３１とは、基板５１表面に形成された光導波路５３により接続されている。なお、図６においては、プロトコル処理部４１の図示は省略する。
【００２５】
このとき、光送信器４３及び光受信器４４は、嵌合孔５４５を有する。一方、基板５１は、基板５１表面から突出した嵌合ピン５４４（凸部）を有する。嵌合ピン５４４は、例えば、クラッド材を光閉じこめに必要なクラッド厚みと嵌合ピン高さの和の厚みで塗布し、その後、嵌合ピン部以外を露光除去することにより形成可能である。嵌合孔５４５と嵌合ピン５４４とを嵌合することにより、基板５１に対する光送信器４３及び光受信器４４の位置が所望の位置に決められる。なお、位置決めの詳細については後述する。
【００２６】
図６のVII−VII線の矢視方向の断面図を図７に示す。光送信器４３は、発光素子（ＶＣＳＥＬ）５４１と、発光素子を駆動するＬＤＤ５４２と、を備える。なお、図示は省略するが、光受信器４４は、受光素子（Ｐｉｎ−ＰＤ）と、受光素子からの微弱電流を電圧に変換し増幅するＴＩＡと、を備える。
【００２７】
光送信器４３は、半田９０実装面側（基板５１側）に光信号を出射する（図７の太線矢印）。出射された光信号は、光コネクタを介さず、光導波路５３に入射する。光導波路５３とは、基板５１の内部に形成されている。光導波路５３には、光路を９０°変換するミラー５３３が設けられている。そのため、入射された光信号の進行方向は、ミラー５３３により９０°変化する。つまり、光信号は、基板５１に対して実質的に水平方向に進む。さらに、光信号の進行方向は、光コネクタ２１１側に設けられたミラー５３４により再度９０°変化する。つまり、光信号は、基板５１に対して実質的に垂直方向に進む。その後、光信号は、光コネクタ２３１に入射され、光コネクタ２３１内部のミラー２３１１に反射して、カード間を接続する光ファイバ２１２に入射される。なお、以下では、光送信器４３（または光受信器４４）と、光導波路５３が形成された基板５１と、が半田９０を用いて固定されるモジュールを光送受信モジュール１０と称す。
【００２８】
次に、嵌合ピン５４４及び嵌合孔５４５の構成について図８及び図９を用いて説明する。図８は、図６のVIII−VIII線の矢視方向の断面図である。図９は、図８に示した構成を基板５１側から見た図である。図９におけるVII−VII線の矢視方向の断面図が図７に対応し、VIII−VIII線の矢視方向の断面図が図８に対応する。光導波路５３のクラッド部５３２には複数のコア部５３１が内蔵されている。コア部５３１は、光信号を伝送する部分である。クラッド部５３２は、コア部５３１を覆う部分であり、コア部５３１よりも屈折率が低い。なお、図９においては、基板５１の図示は省略し、光導波路５３及び光送信器４３の底面側を示している。
【００２９】
嵌合ピン５４４は、光導波路５３のクラッド部５３２に設けられている。嵌合ピン５４４は、クラッド部５３２と同じ素材（例えば、ポリマ等）により一体形成されている。また、嵌合ピン５４４は、コア部５３１の線路方向に対して光送信器４３側に垂直に突出して設けられている。嵌合ピン５４４の高さは、半田９０の直径と光送信器４３の高さとの和以上である。クラッド部５３２の塗布厚みに制限があるため、嵌合ピン５４４の高さには制限があるが、具体的には、嵌合ピン５４４の高さは１ｍｍ以上であることが望ましい。図９に示すように、光送信器４３の下面には外周に沿って複数の半田９０が配置され、光送信器４３と基板５１とを位置固定する。
【００３０】
一方、光送信器４３には、嵌合ピン５４４と嵌合する嵌合孔５４５が設けられている。嵌合ピン５４４と嵌合孔５４５とを嵌合させることにより、光導波路５３に対して光送信器４３を所望の位置に配置することができる。
【００３１】
嵌合ピン５４４の外径は、常温時、嵌合孔５４５の内径に対して必要位置決め精度を満たす条件よりも小さく形成されている（常温時において、例えば、嵌合孔５４５の内径と嵌合ピン５４４の外径との差が数ｕｍ以上、１０ｕｍ程度以下となることが好ましい）。さらに、嵌合ピン５４４は、半田リフローの加熱時、径方向に熱膨張可能である。これにより、半田リフローの加熱時に、嵌合ピン５４４の外径が拡大し、必要位置決め精度を満たす（半田リフロー加熱時において、例えば、嵌合孔５４５の内径に対して嵌合ピン５４４の外径の差が数ｕｍ以下となることが好ましい）。嵌合ピン５４４は、このような外径寸法および材料で構成する。なお、嵌合ピン５４４の形成位置および寸法については任意である。一例として、多芯の光コネクタであるＭＴコネクタにおける嵌合ピン５４４の形成位置および寸法を図１０に示す。例えば、嵌合ピン５４４の間隔は４．６ｍｍであり、コア部５３１のピッチ幅は０．２５ｍｍである。その他の形成位置は図１０に示す通りである。なお、図１０に記載された数値の単位はｍｍである。
【００３２】
続いて、本実施の形態にかかる光送受信モジュール１０の製造方法について図８を参照して説明する。なお、本発明は、光送受信モジュール１０の製造方法（光送信器４３の光導波路５３に対する位置決め方法）であるため、その他の動作（光通信動作等）の説明は省略する。
【００３３】
まず、クラッド部５３２に設けられた嵌合ピン５４４と光送信器４３に設けられた嵌合孔５４５とが嵌合するように、光送信器４３を基板５１に搭載する。このとき、嵌合ピン５４４の中心軸と嵌合孔５４５の中心軸とを厳密に合わせる必要はなく、単に、嵌合ピン５４４を嵌合孔５４５に挿入するだけでよい。
【００３４】
次に、光送信器４３を基板５１に形成された金属パッドに接合するために、半田９０を加熱する。これにより、半田９０を溶かすと共に、嵌合ピン５４４を直径方向及び高さ方向に熱膨張させる。なお、鉛フリーの半田を用いる場合、加熱のピーク温度は一般的に２５０℃程度である。
【００３５】
ここで、嵌合ピン５４４の熱膨張について詳細に説明する。熱膨張前の嵌合ピン５４４の体積：ｖ、半径：ｒ、高さ：ｌ、熱膨張後の嵌合ピン５４４の体積：Ｖ、半径：Ｒ、高さ：Ｌ、線膨張率：α、体積膨張率：β、とすると以下の関係がある。
【００３６】
【数１】
【００３７】
【数２】
【００３８】
【数３】
【００３９】
【数４】
【００４０】
【数５】
【００４１】
上記の式（１）〜（５）により、ｒとＲとの関係は以下の式で表される。
【００４２】
【数６】
【００４３】
クラッド部５３２の材料としてエポキシ／アクリル系のポリマを用いた場合、線膨張率αは約６０ｐｐｍ／ｄｅｇである。そのため、常温である２０℃からリフローのピーク温度である２５０℃まで加熱すると、上記の式により、嵌合ピン５４４は、径方向に約１．３５％膨張する。
【００４４】
例えば、嵌合ピン５４４の直径を０．７ｍｍとし、嵌合ピン５４４の直径は、加熱によって約９．４５μｍ膨張する。常温時における嵌合孔５４５の内径と嵌合ピン５４４の外径との差が１０ｕｍとすると、嵌合ピン５４４の熱膨張によって、嵌合孔５４５に嵌合ピン５４４がほぼ隙間なく広がる。そのため、光送信器４３が水平方向に移動して、嵌合ピン５４４の中心軸と、嵌合孔５４５の中心軸と、がほぼ同一軸上になるように位置決めされる。
【００４５】
さらに、嵌合ピン５４４及び嵌合孔５４５の位置決めの原理について図１１を参照して詳細に説明する。図１１は、嵌合ピン５４４及び嵌合孔５４５の遷移を示す断面図である。（ａ）は加熱前の状態を示し、（ｂ）、（ｃ）は加熱時の状態を示し、（ｄ）は冷却後の状態を示す。なお、図１１において、「＋」で示した点が嵌合ピン５４４の中心軸ｃ１であり、「×」で示した点が嵌合孔５４５の中心軸ｃ２である。
【００４６】
上記したように、嵌合ピン５４４と嵌合孔５４５とを嵌め合わせる際には、厳密な位置合わせはしていないため、嵌合ピン５４４の中心軸ｃ１と嵌合孔５４５の中心軸ｃ２とがずれた状態となっている（図１１（ａ）参照）。
【００４７】
次に、半田９０の加熱に伴って、嵌合ピン５４４が膨張する。つまり、嵌合ピン５４４が径方向に拡大する。そのため、嵌合ピン５４４の外周面と嵌合孔５４５の内周面とが点ｐにおいて接触する（図１１（ｂ）参照）。
【００４８】
さらに加熱を続けると、嵌合ピン５４４はさらに膨張する。そのため、嵌合孔５４５は、図１１（ｂ）の点ｐにおいて、嵌合ピン５４４から外側に向かう力（図１１（ｂ）の矢印方向の力）を受ける。その結果、嵌合孔５４５が力の方向にずれる。つまり、光送信器４３が力の方向にずれる。このとき、加熱により半田９０は溶けているため、光送信器４３は基板５１に対して位置固定されておらず、移動可能である。
【００４９】
そして、リフローのピーク温度になると、嵌合ピン５４４が嵌合孔５４５内でほぼ隙間なく膨張する（図１１（ｃ）参照）。これにより、嵌合ピン５４４の中心軸とｃ１、嵌合孔５４５の中心軸ｃ２とがほぼ一致する。なお、図１１（ｃ）に示す破線の円は、移動前の嵌合孔５４５である。
【００５０】
その後、半田９０を冷却する。これにより、半田９０が固化して、光送信器４３が基板５１に接合される。それと共に、嵌合ピン５４４も冷却され、径方向に収縮する。そして、加熱前と同様に、嵌合ピン５４４と嵌合孔５４５とが隙間ばめされた状態に戻る。冷却時においては、嵌合ピン５４４の外径は縮小するため、嵌合ピン５４４が光送信器４３の搭載位置に影響を与えない。したがって、嵌合ピン５４４の中心軸ｃ１と嵌合孔５４５の中心軸ｃ２とがほぼ一致したまま、光送信器４３は半田９０の固化に応じて位置固定される。
【００５１】
以上のように、本実施の形態にかかる光送受信モジュール１０は、嵌合孔５４５を有する光送信器４３と、嵌合孔５４５と嵌合する嵌合ピン５４４を有する基板５１と、を備える。そして、基板５１と光送信器４３とは、半田９０によって位置固定される。さらに、嵌合ピン５４４は、加熱により径方向に拡大可能である。加熱前においては、嵌合ピン５４４の外径は、所望の位置決め精度を満たす径よりも小さい。つまり、嵌合ピン５４４の外周面と嵌合孔５４５の内周面との間に嵌合に十分な隙間が存在する。したがって、嵌合ピン５４４と嵌合孔５４５とを容易に嵌合させることができる。
【００５２】
一方、加熱時においては、嵌合ピン５４４の外周面は嵌合孔５４５の内周面に接触する。そのため、嵌合ピン５４４の中心軸と嵌合孔５４５の中心軸とをほぼ一致させることができ、基板５１に対する光送信器４３の位置を所望の位置に調整できる。つまり、光送受信モジュール１０は、光送信器４３の位置精度を確保しつつ、容易に光送信器４３を基板５１に搭載することができる。
【００５３】
ここで、光送信器４３の搭載位置の精度を確保するために、ピンの外径と嵌合孔の内径とを近づけて、きつい隙間ばめとすることが考えられる。隙間をほとんど無くすことにより、光送信器４３の位置がずれることを防止するためである。しかし、ピンの外径と嵌合孔の内径とを近づけると、嵌合孔とピンとを嵌合しづらいことに加えて、無理に嵌合させるとピンが削れてしまう恐れがある。
【００５４】
これに対して、本実施の形態にかかる光送受信モジュール１０においては、嵌合時には、嵌合ピン５４４の外径が嵌合孔５４５の内径よりも十分小さい。つまり、光送信器４３搭載位置の精度を十分に確保可能な隙間よりも余分に隙間が設けられている。そのため、嵌合する際に、嵌合ピン５４４が嵌合孔５４５に接触することを抑制できる。そのため、嵌合ピンが削れてしまうことを防止できる。特に、嵌合ピン５４４をポリマで形成した場合には、嵌合ピン５４４は、金属で形成したピンよりも強度が低いため、顕著な効果を奏する。
【００５５】
さらに、嵌合ピンと嵌合孔とが接触した状態で位置固定されると、熱衝撃等により、接触部分に大きな力が発生し、嵌合ピンが破損する恐れがある。しかし、本実施の形態にかかる光送受信モジュール１０では、図１１（ｃ）に示すように、冷却後（半田９０の固化に応じて位置固定された後）においても、嵌合ピン５４４の外周面と嵌合孔５４５の内周面との間に隙間が存在する。つまり、位置固定後に嵌合ピン５４４と嵌合孔５４５とは接触（片当たり）していない。したがって、位置固定後に熱衝撃等を受けて嵌合ピン５４４が破損することを防止できる。
【００５６】
なお、嵌合ピン５４４と光導波路５３とを同じポリマ材料で一体形成することにより、嵌合ピンと光導波路の相対位置精度はフォトプロセス精度（１ｕｍ以下）で確保可能である。そのため、金属ピンを用いる場合（ピンと光導波路とが別個に形成される場合）に比較して、光送信器４３及び光受信器４４を光導波路５３に対して精度良く搭載できる。勿論、嵌合ピン５４４及び光導波路５３の材質はポリマに限られない。
【００５７】
＜実施の形態２＞
本発明にかかる実施の形態２について説明する。本実施の形態にかかる光送受信モジュール２０の構成を図１２に示す。図１２は、実施の形態１において説明した図８に対応する断面図であり、図６のVIII−VIII線の矢視方向の断面図に対応する。なお、嵌合ピン５４６及び嵌合孔５４７の形状以外の構成は、実施の形態１と同様の構成であるため、適宜説明を省略する。
【００５８】
光送信器４３に形成された嵌合孔５４７は、基板５１側に開口している非貫通の嵌合孔である。また、基板５１に形成された嵌合ピン５４６の高さは、半田９０の直径と嵌合孔５４７の深さとの和と実質的に同一である。そのため、嵌合ピン５４６の端部は、嵌合孔５４７の最奥面に突き当たる。なお、リフロー加熱時のピーク温度における嵌合ピン５４６の高さが、半田９０の直径よりも長く、嵌合孔５４７の深さと半田９０の直径との和以下であれば位置合わせ可能である。
【００５９】
続いて、本実施の形態にかかる光送受信モジュール２０の製造方法について図１２を参照して説明する。まず、嵌合ピン５４６と嵌合孔５４７とが嵌合するように、光送信器４３を基板５１に搭載する。このとき、嵌合ピン５４６の中心軸と嵌合孔５４７の中心軸とを厳密に合わせる必要はなく、嵌合ピン５４６を嵌合孔５４７に挿入すればよい。
【００６０】
リフロー加熱時に嵌合ピン５４６が膨張して、嵌合ピン５４６の高さが高くなると、光送信器４３が基板５１面に対して垂直方向に浮き上がるおそれがある。そのため、光送信器４３が垂直方向に浮き上がらないように、光送信器４３に対して、基板５１方向に加重をかけておく。
【００６１】
このとき、リフロー加熱時のピーク温度における嵌合ピン５４６の高さは、嵌合孔５４７の深さと半田９０の高さとの和以上の高さであり、かつ、常温時の嵌合ピン５４６の高さは、嵌合孔５４７の深さと半田９０の高さとの和以下であることが好ましい。リフロー加熱時のピーク温度において、嵌合孔５４７の深さと半田９０の高さとの和以上の高さとなる嵌合ピン５４６を用いて、加熱時に嵌合ピン５４６の上端を基板５１方向に加重をかけることにより、実施の形態１よりも、嵌合ピン５４６を径方向に膨張させることができる。
【００６２】
次に、光送信器４３を基板５１に形成された金属パッドに接合するために、半田９０を加熱する。これにより、半田９０を溶かすと共に、嵌合ピン５４６を直径方向（図１２の左右方向）のみに熱膨張させる。
【００６３】
ここで、嵌合ピン５４６の熱膨張について詳細に説明する。熱膨張前の嵌合ピン５４６の体積：ｖ、半径：ｒ、高さ：ｌ、熱膨張後の嵌合ピン５４６の体積：Ｖ、半径：Ｒ、高さ：Ｌ、線膨張率：α、体積膨張率：β、とすると以下の関係がある。
【００６４】
【数７】
【００６５】
【数８】
【００６６】
【数９】
【００６７】
【数１０】
【００６８】
上記の式（７）〜（１０）により、ｒとＲとの関係は以下の式で表される。
【００６９】
【数１１】
【００７０】
実施の形態１と同様に、嵌合ピン５４６の線膨張率αを約６０ｐｐｍ／ｄｅｇとして、２０℃から２５０℃まで加熱する場合について説明する。上記の式により、嵌合ピン５４６の直径は、中心軸から直径方向に約２．０５％膨張する。
【００７１】
例えば、嵌合ピン５４６の直径を０．７ｍｍとすると、膨張後の直径は約１４．３５μｍ膨張する。嵌合孔５４７の内径と嵌合ピン５４６の外径との差が１５ｕｍとすると、嵌合ピン５４４の熱膨張によって、嵌合孔５４７に嵌合ピン５４６がほぼ隙間なく広がる。そのため、嵌合ピン５４６の中心軸と、嵌合孔５４７の中心軸と、がほぼ同一軸上になるように位置決めされる。
【００７２】
その後、半田９０を冷却する。これにより、半田９０が固化して、光送信器４３が基板５１に接合されると伴に、嵌合ピン５４６が収縮する。そして、加熱前と同様に、嵌合ピン５４６と嵌合孔５４７との間に隙間ができる。
【００７３】
以上のように、本実施の形態にかかる光送受信モジュール２０においては、嵌合孔５４７が非貫通である。また、加熱時のピーク温度における嵌合ピン５４６の高さは、嵌合孔５４７の深さと半田９０の高さとの和よりも高い。さらに、加熱時において、光送信器４３は下向きに加重がかけられている。そのため、嵌合孔５４７に嵌合した嵌合ピン５４６は、縦方向（ピンの軸方向）には膨張せず、その分、横方向（ピンの径方向）に膨張する。したがって、実施の形態１に比べて嵌合ピン５４６の径方向の拡大率が大きい。その結果、実施の形態１に比べて、嵌合孔５４７の内径と嵌合ピン５４６の外径との差を大きくしても、加熱時において、嵌合ピン５４６の外周面と嵌合孔５４７の内周面とが接触可能である（実施の形態１では径の差は１０ｕｍであったが、実施の形態２では径の差が１５ｎｍでも実施可能）。言い換えると、嵌合ピン５４６を嵌合孔５４７に挿入する際に、嵌合ピン５４６と嵌合孔５４７との隙間を広くすることができる。その結果、実施の形態１よりも容易に嵌合ピン５４６を嵌合孔５４７に挿入することができる。
【００７４】
＜実施の形態３＞
本発明にかかる実施の形態３について説明する。本実施の形態にかかる光送受信モジュール３０を図１３に示す。図１３（ａ）は、実施の形態１において説明した図９に対応する図であり、光送信器４３及び光導波路５３を基板５１側から見た図である。図１３（ｂ）は、実施の形態１において説明した図８に対応する図であり、図１３（ａ）のｂ−ｂ線の矢視方向の断面図である。なお、嵌合ピン５４８及び嵌合孔５４９以外の構成は、実施の形態１と同様の構成であるため、適宜説明を省略する。
【００７５】
本実施の形態においては、基板５１に２つの嵌合ピン５４４に加えて、嵌合ピン５４８が形成されている。つまり、基板５１上に３つの嵌合ピン５４４、５４８の３本のピンが形成されている。これらの嵌合ピン５４４、５４８の位置に対応して、光送信器４３にも３つの嵌合孔５４５、５４９が形成されている。
【００７６】
このとき、嵌合ピン５４４は、実施の形態１と同様に、光導波路５３上に形成されている。一方、嵌合ピン５４８は、基板５１上に形成されている。なお、嵌合ピン５４８も加熱により径方向に拡大可能であればよく、好ましくは、嵌合ピン５４４と同一の材料で形成されているとよい。
【００７７】
嵌合ピン５４８の形成位置は、嵌合ピン５４４と嵌合孔５４５とが嵌合した場合に、光送信器４３が搭載される領域内であればよい。特に、２つの嵌合ピン５４４から等距離であり、かつ、２つの嵌合ピン５４４を結ぶ線よりも光導波路５３とは反対側であることが好ましい。
【００７８】
以上のように、本実施の形態にかかる光送受信モジュール３０においては、３本の嵌合ピン５４４、５４８を用いて光送信器４３を支持するため、位置精度が高まる。さらに、嵌合ピン５４４、５４８の外周面と嵌合孔５４５、５４９の内周面との間に隙間があるため、３点支持を行う場合であっても、嵌合ピン５４４、５４８と嵌合孔５４５、５４９とを容易に嵌合させることができる。勿論、嵌合ピンの本数及び嵌合孔の個数は３つ以上であってもよい。
【００７９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更及び組み合わせをすることが可能である。例えば、上述の説明においては、光送信器４３と光導波路５３との位置決めについて説明したが、勿論、光受信器４４と光導波路５３との位置決めについても同様である。
【００８０】
さらに、上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【００８１】
（付記１）
内部に光導波路が形成されている基板と、
前記基板上に配置され、前記光導波路に対して光信号を送受信し、前記基板側に開口した孔を有する光送受信器と、
前記基板と前記光送受信器とを位置固定する半田と、
前記光送受信器側に突出するように前記基板上に形成され、加熱により径が拡大可能な凸部と、を備え、
前記孔と前記凸部とが嵌合した状態で、前記半田の加熱前に、前記凸部の外周面と前記孔の内周面との間に隙間が設けられ、前記半田の加熱時に、前記凸部の外周面と前記孔の内周面とが接触する光送受信モジュール。
【００８２】
（付記２）
前記光送受信器は、一対の前記孔を有し、
前記基板上には、一対の前記孔の位置に対応する位置に、一対の前記凸部が形成されている付記１に記載の光送受信モジュール
【００８３】
（付記３）
前記光送受信器は、当該一対の前記孔のそれぞれから等距離であって、前記光導波路の延在方向とは反対方向に設けられた孔をさらに有し、
前記基板上には、前記孔の位置に対応する位置に、前記凸部が設けられている付記２に記載の光送受信モジュール。
【００８４】
（付記４）
一対の前記凸部は、前記光導波路のクラッド部に設けられ、
一対の前記凸部と前記光導波路のクラッド部とは、同一のポリマ材質であり、一体として形成されている付記２又は３に記載の光送受信モジュール。
【００８５】
（付記５）
前記凸部は、前記基板に対して実質的に垂直方向に突出している付記１乃至４のいずれか一項に記載の光送受信モジュール。
【００８６】
（付記６）
前記孔は貫通孔である付記１乃至５のいずれか一項に記載の光送受信モジュール。
【００８７】
（付記７）
前記孔は非貫通孔である付記１乃至５のいずれか一項に記載の光送受信モジュール。
【００８８】
（付記８）
前記凸部は、エポキシまたはアクリル系樹脂で形成されている付記１乃至７のいずれか一項に記載の光送受信モジュール。
【００８９】
（付記９）
光導波路が設けられた基板上に、前記光導波路に対して光信号を送受信する光送受信器を搭載する光送受信モジュールの製造方法であって、
前記光送受信器側に突出するように前記基板上に形成され、加熱により径が拡大可能な凸部と、前記光送受信器の前記基板側に設けられた孔とを嵌合させ、
前記基板と前記光送受信器とを位置固定する半田を加熱し、当該半田を溶かすと共に、前記凸部を熱膨張させる光送受信モジュールの製造方法。
【００９０】
（付記１０）
前記半田の加熱時に、前記凸部の外周面と前記孔の内周面とが接触することにより、前記基板に対する前記光送受信器の相対的な位置を調整し、
前記半田を冷却することにより、前記基板に対する前記光送受信器の相対的な位置を固定する付記９に記載の光送受信モジュールの製造方法。
【００９１】
（付記１１）
前記孔は非貫通孔であり、
前記半田の加熱時のピーク温度における前記凸部の高さは、前記孔の深さと前記半田の高さとの和以下、かつ、前記半田の高さ以上である付記９又は１０に記載の光送受信モジュールの製造方法。
【００９２】
（付記１２）
前記孔は非貫通孔であり、
前記半田の加熱時のピーク温度における前記凸部の高さは、前記孔の深さと前記半田の高さとの和以上の高さとなり、かつ、常温時の前記凸部の高さは、前記孔の深さと前記半田の高さとの和以下である付記９又は１０に記載の光送受信モジュールの製造方法。
【００９３】
（付記１３）
前記基板内部に形成された前記光導波路のクラッド部と前記凸部とを一体として形成する付記９乃至１２のいずれか一項に記載の光送受信モジュールの製造方法。
【００９４】
（付記１４）
筐体と、
付記１乃至８のいずれか一項に記載の前記光送受信モジュールを有し、前記筐体に格納された複数のカード装置と、
前記複数のカード装置のそれぞれの前記光送受信器を、前記光導波路を介して光接続する光ファイバと、
を備えるサーバ装置。
【符号の説明】
【００９５】
１ ブレードサーバ
１０〜３０ 光送受信モジュール
１１、９２ ＣＰＵカード
１２、９３ スイッチカード
１３ 筐体
２１ 光バックプレーン
２２ 電気バックプレーン
３１ ＣＰＵカードスロット
３２ スイッチカードスロット
４１ プロトコル処理部
４２ 物理層処理部
４３ 光送信器
４４ 光受信器
５１ 基板
５２ 電気配線
５３ 光導波路
９０ 半田
９１ バックプレーン
９５ 光送受信器
９６ 光コネクタ
１１１ ＣＰＵ
１１２ メモリ部
１１３ ノースブリッジ部
１１４ サウスブリッジ部
１１５、１２１ Ｉ／Ｏ部
１２２ 経路テーブル部
１２３ スイッチ部
２１１、２３１ 光コネクタ
２１２、９６１ 光ファイバ
２２１、２３２ 電源コネクタ
２２２、２３３ 電気コネクタ
５３１ コア部
５３２ クラッド部
５３３、５３４、９６２ ミラー
５４４、５４６、５４８ 嵌合ピン
５４５、５４７、５４９ 嵌合孔
９２２ チップセット
９２３ メモリ
９２４ ハードディスク
９２５ 光導波路
９３１ スイッチ制御部
９５１ ＬＤＤ
９５２ ＶＣＳＥＬ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に光導波路が形成されている基板と、
前記基板上に配置され、前記光導波路に対して光信号を送受信し、前記基板側に開口した孔を有する光送受信器と、
前記基板と前記光送受信器とを位置固定する半田と、
前記光送受信器側に突出するように前記基板上に形成され、加熱により径が拡大可能な凸部と、を備え、
前記孔と前記凸部とが嵌合した状態で、前記半田の加熱前に、前記凸部の外周面と前記孔の内周面との間に隙間が設けられ、前記半田の加熱時に、前記凸部の外周面と前記孔の内周面とが接触する光送受信モジュール。
【請求項２】
前記光送受信器は、一対の前記孔を有し、
前記基板上には、一対の前記孔の位置に対応する位置に、一対の前記凸部が形成されている請求項１に記載の光送受信モジュール
【請求項３】
前記光送受信器は、当該一対の前記孔のそれぞれから等距離であって、前記光導波路の延在方向とは反対方向に設けられた孔をさらに有し、
前記基板上には、前記孔の位置に対応する位置に、前記凸部が設けられている請求項２に記載の光送受信モジュール。
【請求項４】
一対の前記凸部は、前記光導波路のクラッド部に設けられ、
一対の前記凸部と前記光導波路のクラッド部とは、同一のポリマ材質であり、一体として形成されている請求項２又は３に記載の光送受信モジュール。
【請求項５】
前記凸部は、エポキシまたはアクリル系樹脂で形成されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光送受信モジュール。
【請求項６】
光導波路が設けられた基板上に、前記光導波路に対して光信号を送受信する光送受信器を搭載する光送受信モジュールの製造方法であって、
前記光送受信器側に突出するように前記基板上に形成され、加熱により径が拡大可能な凸部と、前記光送受信器の前記基板側に設けられた孔とを嵌合させ、
前記基板と前記光送受信器とを位置固定する半田を加熱し、当該半田を溶かすと共に、前記凸部を熱膨張させる光送受信モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記半田の加熱時に、前記凸部の外周面と前記孔の内周面とが接触することにより、前記基板に対する前記光送受信器の相対的な位置を調整し、
前記半田を冷却することにより、前記基板に対する前記光送受信器の相対的な位置を固定する請求項６に記載の光送受信モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記孔は非貫通孔であり、
前記半田の加熱時のピーク温度における前記凸部の高さは、前記孔の深さと前記半田の高さとの和以下、かつ、前記半田の高さ以上である請求項６又は７に記載の光送受信モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記孔は非貫通孔であり、
前記半田の加熱時のピーク温度における前記凸部の高さは、前記孔の深さと前記半田の高さとの和以上の高さとなり、かつ、常温時の前記凸部の高さは、前記孔の深さと前記半田の高さとの和以下である請求項６又は７に記載の光送受信モジュールの製造方法。
【請求項１０】
筐体と、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の前記光送受信モジュールを有し、前記筐体に格納された複数のカード装置と、
前記複数のカード装置のそれぞれの前記光送受信器を、前記光導波路を介して光接続する光ファイバと、
を備えるサーバ装置。
【請求項１】
内部に光導波路が形成されている基板と、
前記基板上に配置され、前記光導波路に対して光信号を送受信し、前記基板側に開口した孔を有する光送受信器と、
前記基板と前記光送受信器とを位置固定する半田と、
前記光送受信器側に突出するように前記基板上に形成され、加熱により径が拡大可能な凸部と、を備え、
前記孔と前記凸部とが嵌合した状態で、前記半田の加熱前に、前記凸部の外周面と前記孔の内周面との間に隙間が設けられ、前記半田の加熱時に、前記凸部の外周面と前記孔の内周面とが接触する光送受信モジュール。
【請求項２】
前記光送受信器は、一対の前記孔を有し、
前記基板上には、一対の前記孔の位置に対応する位置に、一対の前記凸部が形成されている請求項１に記載の光送受信モジュール
【請求項３】
前記光送受信器は、当該一対の前記孔のそれぞれから等距離であって、前記光導波路の延在方向とは反対方向に設けられた孔をさらに有し、
前記基板上には、前記孔の位置に対応する位置に、前記凸部が設けられている請求項２に記載の光送受信モジュール。
【請求項４】
一対の前記凸部は、前記光導波路のクラッド部に設けられ、
一対の前記凸部と前記光導波路のクラッド部とは、同一のポリマ材質であり、一体として形成されている請求項２又は３に記載の光送受信モジュール。
【請求項５】
前記凸部は、エポキシまたはアクリル系樹脂で形成されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光送受信モジュール。
【請求項６】
光導波路が設けられた基板上に、前記光導波路に対して光信号を送受信する光送受信器を搭載する光送受信モジュールの製造方法であって、
前記光送受信器側に突出するように前記基板上に形成され、加熱により径が拡大可能な凸部と、前記光送受信器の前記基板側に設けられた孔とを嵌合させ、
前記基板と前記光送受信器とを位置固定する半田を加熱し、当該半田を溶かすと共に、前記凸部を熱膨張させる光送受信モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記半田の加熱時に、前記凸部の外周面と前記孔の内周面とが接触することにより、前記基板に対する前記光送受信器の相対的な位置を調整し、
前記半田を冷却することにより、前記基板に対する前記光送受信器の相対的な位置を固定する請求項６に記載の光送受信モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記孔は非貫通孔であり、
前記半田の加熱時のピーク温度における前記凸部の高さは、前記孔の深さと前記半田の高さとの和以下、かつ、前記半田の高さ以上である請求項６又は７に記載の光送受信モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記孔は非貫通孔であり、
前記半田の加熱時のピーク温度における前記凸部の高さは、前記孔の深さと前記半田の高さとの和以上の高さとなり、かつ、常温時の前記凸部の高さは、前記孔の深さと前記半田の高さとの和以下である請求項６又は７に記載の光送受信モジュールの製造方法。
【請求項１０】
筐体と、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の前記光送受信モジュールを有し、前記筐体に格納された複数のカード装置と、
前記複数のカード装置のそれぞれの前記光送受信器を、前記光導波路を介して光接続する光ファイバと、
を備えるサーバ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１８５２９４（Ｐ２０１２−１８５２９４Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４７９０５（Ｐ２０１１−４７９０５）
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２１年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「グリーンネットワーク・システム技術研究開発プロジェクト（グリーンＩＴプロジェクト）／サーバの最適構成とクラウド・コンピューティング環境における進化するアーキテクチャの開発／将来の進化を想定した低消費電力アーキテクチャーの開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月４日（２０１１．３．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２１年度 独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「グリーンネットワーク・システム技術研究開発プロジェクト（グリーンＩＴプロジェクト）／サーバの最適構成とクラウド・コンピューティング環境における進化するアーキテクチャの開発／将来の進化を想定した低消費電力アーキテクチャーの開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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