光電変換モジュール、及び、光電変換モジュールの製造方法
【課題】放熱性に優れ、且つ、大量生産に適した光電変換モジュール、及び、光電変換モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】光電変換モジュール(26)は、一方の表面にアンダークラッド層(49)を有する基板(32)と、コア(50)と、オーバークラッド層(52)と、コア(50)を横断する溝の壁面に設けられたミラー(42)と、基板(32)の実装面に実装された光電変換素子(36)と、導体パターン(33)の一部を介して光電変換素子(36)と電気的に接続されたＩＣチップ(35)と、オーバークラッド層(52)の表面上における、光電変換素子(36)及びＩＣチップ(35)と対向する領域に設けられた金属箔(44)と、金属箔(44)の表面上における光電変換素子(36)及びＩＣチップ(35)と対向する領域に、金属箔(44)の一部が露出した状態で積層される非金属製の補強部材(46)とを備える。
【解決手段】光電変換モジュール(26)は、一方の表面にアンダークラッド層(49)を有する基板(32)と、コア(50)と、オーバークラッド層(52)と、コア(50)を横断する溝の壁面に設けられたミラー(42)と、基板(32)の実装面に実装された光電変換素子(36)と、導体パターン(33)の一部を介して光電変換素子(36)と電気的に接続されたＩＣチップ(35)と、オーバークラッド層(52)の表面上における、光電変換素子(36)及びＩＣチップ(35)と対向する領域に設けられた金属箔(44)と、金属箔(44)の表面上における光電変換素子(36)及びＩＣチップ(35)と対向する領域に、金属箔(44)の一部が露出した状態で積層される非金属製の補強部材(46)とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電変換モジュール、及び、光電変換モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばデータセンターにおけるサーバとスイッチ間の接続や、デジタルＡＶ（オーディオ・ビジュアル）機器間の接続では、伝送媒体として、メタル線の外に、光ファイバーも用いられている。また、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の情報処理機器の内部でも、伝送媒体として光ファイバーを用いることが検討されている（光インターコネクト）。
【０００３】
光ファイバーを用いる場合、電気信号を光信号に、或いは、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが必要になる。光電変換モジュールとして、特許文献１が開示する光電気配線部材では、可撓性を有する基板の一方の面に光電変換素子とともに電子部品が実装され、基板の他方の面に光配線部材が形成される。そして、この光電気配線部材には、金属板が積層されている。
金属板は、光電変換素子及び電子部品で発生した熱を逃散させ、これにより、光電変換素子及び電子部品の温度上昇が抑制されて動作が安定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５１９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１が開示する光電気配線部材を製造する場合、ダイシング装置によって、基板及び光配線部材を切断してから、金属板を積層する必要があった。これは、ダイシング装置によって、基板及び光配線部材と同時に、金属板を切断することが困難なためである。
【０００６】
このように、切断された光配線部材の各々に一つずつ金属板を積層することは煩雑であった。その上、光配線部材が小型である場合、光配線部材に対する金属板の位置合わせは簡単ではない。このため、優れた放熱性を有する光電気配線部材を、効率的に、かつ低コストに、大量生産することは困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされ、その目的とするところは、放熱性に優れ、且つ、大量生産に適した光電変換モジュール、及び、光電変換モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、少なくとも一方の表面にアンダークラッド層を有するとともに、可撓性及び透光性を有する基板と、前記アンダークラッド層に沿って延びるコアと、前記アンダークラッド層と協働して前記コアを囲むオーバークラッド層と、前記コアを横断する溝の壁面に設けられたミラーと、前記基板に設けられた導体パターンと、前記コアと反対側の前記基板の実装面に実装され、前記ミラーを介して前記コアと光学的に結合された光電変換素子と、前記実装面に実装され、前記導体パターンの一部を介して前記光電変換素子と電気的に接続されたＩＣチップと、前記アンダークラッド層とは反対側の前記オーバークラッド層の表面上における、前記光電変換素子及び前記ＩＣチップと対向する領域に設けられた金属箔と、前記金属箔の表面上における前記光電変換素子及び前記ＩＣチップと対向する領域に、前記金属箔の一部が露出した状態で積層される非金属製の補強部材とを備える光電変換モジュールが提供される。
【０００９】
また本発明の一態様によれば、少なくとも一方の表面にアンダークラッド層を有するとともに可撓性及び透光性を有し複数の基板へと分割される材料基板、前記基板の各々に対応して設けられ前記アンダークラッド層に沿って延びるコア、及び、前記アンダークラッド層と協働して前記コアを囲むオーバークラッド層を含む、材料シートを用意する工程と、前記材料基板に導体パターンを形成する工程と、前記材料シートに、前記コアを横断する溝を形成してから前記溝の壁面にミラーを形成する工程と、前記コアと反対側の前記材料基板の実装面に、前記ミラーを介して前記コアと光学的に結合される複数の光電変換素子を実装する工程と、前記実装面に、前記導体パターンの一部を介して前記光電変換素子と電気的に接続される複数のＩＣチップを実装する工程と、前記アンダークラッド層とは反対側の前記オーバークラッド層の表面上における、前記光電変換素子及び前記ＩＣチップと対向する領域に、前記基板同士の境界を跨いで金属箔を接着する工程と、前記金属箔上における前記光電変換素子及び前記ＩＣチップと対向する領域に、前記金属箔の一部が露出した状態で、前記基板同士の境界を跨いで非金属製の補強部材を接着する工程と、前記金属箔及び前記補強部材とともに前記材料シートを切断し、前記材料基板を前記基板に分割する工程とを備える光電変換モジュールの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、放熱性に優れ、且つ、大量生産に適した光電変換モジュール、及び、光電変換モジュールの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の光電変換モジュールを備える光アクティブケーブルの概略的な外観を示す斜視図である。
【図２】図１の光アクティブケーブルの光トランシーバ近傍を拡大して示す概略的な斜視図である。
【図３】図２の光トランシーバを分解して示す概略的な斜視図である。
【図４】図３中の第１実施形態の光電変換モジュールの外観を概略的に示す斜視図である。
【図５】図４の光電変換モジュールを他の方向からみた外観を概略的に示す斜視図である。
【図６】図５の光電変換モジュールを分解して示す概略的な斜視図である。
【図７】コネクタに取り付けられた状態の図４の光電変換モジュールの概略的な断面図である。
【図８】図４の光電変換モジュールの製造方法を説明するための概略的な図である。
【図９】第２実施形態の光電変換モジュールの外観を概略的に示す斜視図である。
【図１０】コネクタに取り付けられた状態の図９の光電変換モジュールの概略的な断面図である。
【図１１】コネクタに取り付けられた状態の第３実施形態の光電変換モジュールの概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、光アクティブケーブル１０の構成を概略的に示す斜視図である。光アクティブケーブル１０は、１本の光ケーブル１２と、光ケーブル１２の両端に取り付けられた２個の光トランシーバ１４からなる。光アクティブケーブル１０は、例えば、デジタルＡＶ機器同士の接続に適用される。
【００１３】
図２は、光ケーブル１２の一部とともに、光トランシーバ１４を拡大して示す斜視図である。
光トランシーバ１４は例えば金属製のハウジング１６を有し、ハウジング１６は例えば箱形状を有する。ハウジング１６の一端からは、シール部材１８を介して光ケーブル１２が延出する一方、ハウジング１６の他端には、開口が形成されている。
ハウジング１６の開口内には、例えば１枚の回路基板２０の端部が位置している。回路基板２０の端部は、デジタルＡＶ機器に設けられたスロットに挿入可能である。
【００１４】
図３は、光トランシーバ１４を分解して概略的に示す斜視図であり、ハウジング１６は、例えば相互に分離可能な第１ケース１６ａ及び第２ケース１６ｂからなる。
回路基板２０は、例えばガラスエポキシ製のリジッドな基板であって、第２ケース１６ｂに対して固定されている。回路基板２０には、例えば銅等の金属からなる所定の導体パターンが形成されており、導体パターンは、回路基板２０の端部に配置された複数の電極端子２２を含む。電極端子２２は、デジタルＡＶ機器に設けられた電極端子に電気的に接続される。
【００１５】
また、回路基板２０には、電極端子２２に電気的に繋がっているコネクタ２４が取り付けられており、コネクタ２４に、第１実施形態の光電変換モジュール２６の一端が接続されている。
一方、光ケーブル１２は、少なくとも１本の光ファイバー２８を含み、本実施形態では１本の光ファイバー２８を含む。光ファイバー２８は、シール部材１８を通じて、ハウジング１６の内部まで延びている。そして、ハウジング１６の内部に位置する光ファイバー２８の先端は、光電変換モジュール２６の他端に固定されている。
なお、光電変換モジュール２６の他端側と回路基板２０との間には、例えばガラス製の支持部材２９が配置されている。支持部材２９は、光電変換モジュール２６に対し、接着剤を用いて固定されている。
【００１６】
〔光電変換モジュール〕
光電変換モジュール２６は、光ファイバー２８から受け取った光信号を電気信号に変換し、電極端子２２を通じてデジタルＡＶ機器に伝送する機能、或いは、デジタルＡＶ機器から受け取った電気信号を光信号に変換して光ファイバー２８に伝送する機能を有する。
図４は、光電変換モジュール２６の第２ケース１６ｂ側を示す斜視図である。光電変換モジュール２６は、ＦＰＣ基板（フレキシブルプリント回路基板）３０を含み、ＦＰＣ基板３０は、例えば、ポリイミド製の可撓性及び透光性を有するフィルム３２と、フィルム３２に設けられた例えば銅等の金属からなる導体パターン３３とからなる。
【００１７】
ＦＰＣ基板３０の導体パターン３３は、フィルム３２の一端部に形成された複数の電極端子３４を含み、電極端子３４がコネクタ２４に接続される。
なお導体パターン３３は、例えば、フィルム３２に成膜された金属膜をエッチングすることにより作製することができる。
【００１８】
ＦＰＣ基板３０の一方の面には、所定の位置にＩＣ（集積回路）チップ３５及び光電変換素子３６が例えばフリップチップ実装され、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６は導体パターン３３に電気的に接続されている。従って、ＩＣチップ３５は、導体パターン３３及びコネクタ２４を通じて、回路基板２０に電気的に接続される。
【００１９】
光電変換素子３６は、ＩＣチップ３５の一辺の近傍に沿うように配置され、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６は、図中に一点鎖線で示した、樹脂製のポッティング部材３７によって覆われている。２つの光トランシーバ１４のうち一方の光電変換モジュール２６では、光電変換素子３６は、ＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子であって、ＩＣチップ３５は、発光素子のための駆動回路を構成している。つまり、一方の光トランシーバ１４は発信器である。
【００２０】
他方の光トランシーバ１４の光電変換モジュール２６では、光電変換素子３６は、ＰＤ（フォトダイオード）等の受光素子であって、ＩＣチップ３５は、受光素子が出力した電気信号を増幅する増幅回路を構成している。つまり、他方の光トランシーバ１４は受信器である。
光電変換素子３６は、面発光型若しくは面受光型であり、自身の光の出射面若しくは入射面がＦＰＣ基板３０の面と対向するように配置されている。
【００２１】
図５は、図４とは反対側の光電変換モジュール２６の外観を概略的に示す斜視図であり、図６は、光電変換モジュール２６を分解して概略的に示す斜視図である。
図５及び図６を参照すると、ＦＰＣ基板３０の他方の面には、全域に渡って、シート状のポリマー光導波路部材４０が一体に積層されている。ポリマー光導波路部材４０の端部には、光ファイバー２８の数に対応して、１本の保持溝が形成され、保持溝内に光ファイバー２８の先端部が配置されている。
【００２２】
ポリマー光導波路部材４０には、ＦＰＣ基板３０とは反対側の面にて開口するＶ溝が形成され、Ｖ溝の壁面には例えば金属膜が蒸着によって形成されている。金属膜はミラー４２を構成し、ミラー４２を介して、光電変換素子３６と光ファイバー２８が光学的に結合される。
【００２３】
そして、ＦＰＣ基板３０とは反対側のポリマー光導波路部材４０の面には、金属箔４４が積層されている。金属箔４４は、少なくとも、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６と対向するＦＰＣ基板３０の領域に積層される。
つまり、金属箔４４は、少なくとも、ＦＰＣ基板３０の長手方向、即ち、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６の配列方向にて、ＩＣチップ３５とは反対側の光電変換素子３６の端から、光電変換素子３６とは反対側のＩＣチップ３５の端まで延び、長手方向とは直交する幅方向にて、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６の全幅に渡って延びている。
【００２４】
本実施形態では、金属箔４４は、長手方向にて、保持溝とは反対側のＦＰＣ基板３０の端からＶ溝を超えて延び、幅方向にて、ポリマー光導波路部材４０及びＦＰＣ基板３０の全幅に渡って延びている。
【００２５】
金属箔４４は、ダイシング装置によって切断可能な厚さを有し、好ましくは、８μｍ以上５０μｍ以下の厚さを有する。また、金属箔４４は、単一の金属又は合金からなるが、好ましくは銅からなる。
【００２６】
ポリマー光導波路部材４０と反対側の金属箔４４の面には、板状の補強部材４６が積層されている。
補強部材４６は、少なくとも、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６と対向する金属箔４４の領域に積層される。
【００２７】
つまり、補強部材４６は、少なくとも、ＦＰＣ基板３０の長手方向、即ち、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６の配列方向にて、ＩＣチップ３５とは反対側の光電変換素子３６の端から、光電変換素子３６とは反対側のＩＣチップ３５の端まで延び、長手方向とは直交する幅方向にて、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６の全幅に渡って延びている。
本実施形態では、補強部材４６は、長手方向にて、保持溝とは反対側のＦＰＣ基板３０の端の所定距離だけ手前からＶ溝を超えて延び、幅方向にて、ポリマー光導波路部材４０及びＦＰＣ基板３０の全幅に渡って延びている。
【００２８】
補強部材４６は、ＦＰＣ基板３０が変形することによる、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６の接続不良が発生するのを防止するのに十分な強度を有し、且つ、ダイシング装置によって切断可能であればよい。補強部材４６は、非金属製であり、例えば、ガラス及びセラミックス等からなる。補強部材４６は、好ましくは、２００μｍ以上１５００μｍ以下の厚さを有するガラス板からなる。
【００２９】
なお、金属箔４４の一部（延出部）は、補強部材４６の端から延出させられている。このため、補強部材４６は金属箔４４よりも小さく、本実施形態では、好ましい態様として、電極端子３４側にて、金属箔４４の延出部が補強部材４６の端から延出している。
【００３０】
ＦＰＣ基板３０に対する金属箔４４の固定、及び、金属箔４４に対する補強部材４６の固定には、両面テープ又は接着剤を用いることができる。接着剤としては、いずれも熱硬化型樹脂を用いることができるが、補強部材４６が透明であれば、金属箔４４に対する補強部材４６の固定には、ＵＶ硬化型樹脂を用いることもできる。
【００３１】
また、本実施形態では、ＦＰＣ基板３０に対し、保持溝を覆うように、板状の固定部材４８が取り付けられている。固定部材４８も接着剤を用いて固定することができる。
【００３２】
図７は、コネクタ２４に接続された状態の光電変換モジュール２６の概略的な断面図である。
ポリマー光導波路部材４０は、アンダークラッド層４９、コア５０、及び、オーバークラッド層５２を含む。アンダークラッド層４９は、ＦＰＣ基板３０のフィルム３２に積層され、四角形の横断面形状を有するコア５０がアンダークラッド層４９上を延びている。
【００３３】
コア５０の数は、光ファイバー２８の数に対応して１本であり、光ファイバー２８の先端部と同軸上に位置している。オーバークラッド層５２は、アンダークラッド層４９と協働してコア５０を囲むように、アンダークラッド層４９及びコア５０の上に積層されている。
アンダークラッド層４９、コア５０、及び、オーバークラッド層５２の材料としては、特に限定されることはないが、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂及びポリイミド系樹脂等を用いることができる。
なお、光ファイバー２８は、コア５３とコア５３を囲むクラッド５４とからなり、ポリマー光導波路部材４０のコア５０と光ファイバー２８のコア５３とが同軸上に配置され、相互に光学的に結合される。
【００３４】
コネクタ２４に含まれる複数の電極端子５５は、例えば半田によって、回路基板２０の導体パターンに接続される。そして、コネクタ２４に光電変換モジュール２６が接続されている状態では、コネクタ２４の電極端子５５のうち一部は、光電変換モジュール２６の電極端子３４に接触させられる。一方、金属箔４４の延出部も、コネクタ２４の電極端子５５のうち一部に接触させられる。
【００３５】
ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６は、ＦＰＣ基板３０の導体パターン３３に対し、例えばＡｕからなるバンプによって接続されている。光電変換素子３６とＦＰＣ基板３０との隙間には、透光性を有する充填剤（アンダーフィル）が充填されている。充填剤は、ポッティング部材３７の材料が光電変換素子３６とＦＰＣ基板３０との間に流入することを阻止し、光電変換素子３６のための光路を確保する。
【００３６】
一方、図７に示したように、ポリマー光導波路部材４０と金属箔４４の間、及び、金属箔４４と補強部材４６の間には、接着剤からなる接着層６０，６２がそれぞれ存在する。また、固定部材４８とポリマー光導波路部材４０の間にも接着層６４が存在する。なお、接着層６０，６２，６４の厚さは可及的に薄いことが好ましく、図７では、説明のために、接着層６０，６２，６４の厚さが誇張して描かれている。
【００３７】
以下、図８を参照して、上述した光電変換モジュール２６の好ましい製造方法について説明する。
まず、図８（ａ）に示したように、材料シート７０を準備する。材料シート７０は、切断することによって、複数のＦＰＣ基板３０及びポリマー光導波路部材４０へと分割される。つまり、材料シート７０は、複数のＦＰＣ基板３０及びポリマー光導波路部材４０の集合体からなり、ＦＰＣ基板３０の集合体に、ポリマー光導波路部材４０の集合体を積層することによって作製される。
【００３８】
なお、ＦＰＣ基板３０の集合体は、フィルム３２及び導体パターン３３の集合体であるが、導体パターン３３の集合体は、フィルム３２の集合体に、ポリマー光導波路部材４０の集合体を積層する前に形成してもよく、後に形成してもよい。
【００３９】
そして、用意した材料シート７０に、保持溝を形成するとともにＶ溝を形成し、Ｖ溝に金属膜を蒸着してミラー４２を作製する（加工工程）。加工工程の後、材料シート７０の一方の面（実装面）に、図示しないけれども、複数のＩＣチップ３５及び光電変換素子３６をフリップチップ実装する（実装工程）。
【００４０】
実装工程の後、図８（ｂ）に示したように、材料シート７０に対し、金属箔４４の材料である大型の材料箔７２を接着剤を用いて貼る（金属箔積層工程）。それから、図８（ｃ）に示したように、材料箔７２上に、補強部材４６の材料である大型の材料補強部材７４を接着剤を用いて貼る（補強部材積層工程）。なお、材料箔７２及び材料補強部材７４は、材料シート７０におけるＦＰＣ基板３０同士の境界を跨いで、材料シート７０に積層される。
【００４１】
補強部材積層工程の後、図８（ｄ）の一点鎖線に沿って材料シート７０をダイシング装置で切断し（ダイシング工程）、これにより、図８（ｅ）に示す光電変換モジュール２６が一括して複数個得られる。
なお、ダイシング装置は、円盤状のダイシングブレードが回転することによって、材料シート７０を材料箔７２及び材料補強部材７４とともに同時に切断する。
【００４２】
上述した第１実施形態の光電変換モジュール２６では、補強部材４６が、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６と対向するＦＰＣ基板３０の領域（実装領域）に、金属箔４４を介して積層されている。補強部材４６は、ＦＰＣ基板３０の実装領域の変形を防止するので、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６とＦＰＣ基板３０との間の接続が破壊されることが防止される。
【００４３】
一方、上述した第１実施形態の光電変換モジュール２６では、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６において発生した熱は、ＦＰＣ基板３０を通じて金属箔４４に流れ込む。そして、熱の流れは、金属箔４４から、コネクタ２４を通じて回路基板２０に伝わる。従って、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６で発生した熱は、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６から周囲へと効率的に輸送され、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６の温度上昇が防止される。この結果として、この光電変換モジュール２６は安定に動作する。
【００４４】
上述した第１実施形態の光電変換モジュール２６の製造方法では、金属箔４４の材料である材料箔７２及び補強部材４６の材料である材料補強部材７４が、ダイシング装置によって、材料シート７０とともに切断される。この製造方法によれば、光電変換モジュール２６は容易に大量生産される。
【００４５】
また、上述した第１実施形態の光電変換モジュール２６の製造方法では、材料箔７２及び材料補強部材７４が、接着剤又は両面テープを用いて材料シート７０に容易に積層される。この点においても、光電変換モジュール２６は容易に大量生産される。
その上、上述した第１実施形態の光電変換モジュール２６の製造方法では、補強部材４６がガラス板からなるので、材料箔７２と材料補強部材７４の間の接着剤としてＵＶ硬化樹脂を用いれば、更に生産性が向上する。
【００４６】
更に、上述した第１実施形態の光電変換モジュール２６の製造方法では、材料箔７２及び材料補強部材７４が、材料シート７０とともに切断されるので、金属箔４４及び補強部材４６の両側縁が、ＦＰＣ基板３０及びポリマー光導波路部材４０の両側縁に一致する。このため、光電変換モジュール２６では、外形形状のばらつきが抑制される。また、光電変換モジュール２６が小型であっても、金属箔４４及び補強部材４６のＦＰＣ基板３０への積層が容易であり、光電変換モジュール２６は小型化に適する。
【００４７】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は類似の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図９は、第２実施形態の光電変換モジュール８０の外観を概略的に示す斜視図である。光電変換モジュール８０の金属箔８２は、光電変換モジュール２６の金属箔４４よりも長く、光ファイバー２８側においても、補強部材４６から延出している。
【００４８】
図１０は、コネクタ２４に接続された状態の光電変換モジュール８０の概略的な断面を示しており、光ファイバー２８側の金属箔８２の延出部には、シート状の伝熱部材８４が積層されている。伝熱部材８４は、例えば熱伝導性樹脂からなり、金属箔８２の延出部の表面に密着するとともに、第１ケース１６ａの内面にも密着している。
【００４９】
また、コネクタ２４側の金属箔８２の延出部と第１ケース１６ａとの間にも、シート状の伝熱部材８６が配置されている。伝熱部材８６も、例えば熱伝導性樹脂からなり、金属箔８２の延出部の表面に密着するとともに、第１ケース１６ａの内面にも密着している。
光電変換モジュール８０は、材料箔７２よりも大きな材料箔を用いることを除いて、光電変換モジュール２６と同じ製造方法により製造することができる。
【００５０】
第２実施形態の光電変換モジュール８０では、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６において発生した熱は、ＦＰＣ基板３０を通じて金属箔８２に流れ込む。そして、熱の流れは、金属箔８２から、コネクタ２４を通じて回路基板２０へと伝わるとともに、伝熱部材８４，８６を通じて第１ケース１６ａへと伝わる。
【００５１】
従って、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６で発生した熱は、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６から周囲へとより一層効率的に輸送され、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６の温度上昇が防止される。この結果として、この光電変換モジュール８０は安定に動作する。
【００５２】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一又は類似の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図１１は、コネクタ２４に接続された状態での、第３実施形態の光電変換モジュール９０の概略的な断面を示している。第１実施形態及び第２実施形態の光電変換モジュール２６，８０では、ＦＰＣ基板３０がフィルム３２を含んでいたけれども、第３実施形態の光電変換モジュール９０では、ポリマー光導波路部材９２のアンダークラッド層９４に直接導体パターン３３が形成されている。すなわち、ＦＰＣ基板３０のフィルム３２とアンダークラッド層４９を同一の材料によって構成してもよい。
【００５３】
そこで本明細書では、第１実施形態及び第２実施形態のようにフィルム３２上にアンダークラッド層４９が設けられている場合には、フィルム３２とアンダークラッド層４９を合わせて「基板」というものとし、第３実施形態のようにアンダークラッド層９４がフィルムを兼ねている場合には、アンダークラッド層９４を「基板」という。つまり「基板」は、少なくとも一方の表面にアンダークラッド層を有していればよい。
【００５４】
本発明は、上述した第１乃至第３実施形態に限定されることはなく、第１乃至第３実施形態を適宜組み合わせた形態や、これらの形態に変更を加えた形態も含む。
例えば、第１実施形態及び第３実施形態の光電変換モジュール２６，９０においても、コネクタ２４側の金属箔４４の延出部に第２実施形態の放熱部材８６を積層してもよい。
【００５５】
また、第２実施形態の光電変換モジュール８０では、金属箔８２が、コネクタ２４側に延出部を有していたけれども、光ファイバー２８側にのみ、延出部を有していてもよい。
つまり、金属箔は、コネクタ２４側及び光ファイバー２８側のうち、いずれか一方又は両方に延出部を有していてもよい。
【００５６】
上述した第１乃至第３実施形態の光電変換モジュール２６，８０，９０では、１つの光電変換素子３６が実装されていたが、複数の光電変換素子３６が実装されていてもよい。また、光電変換素子３６として、複数の光電変換要素を有するアレイ素子が実装されていてもよい。これらの場合、光電変換素子３６又は光電変換要素の数に応じて、ポリマー光導波路部材４０，９２中のコア５０及び光ファイバー２８の数が調整される。
【００５７】
また、光ケーブル１２は、光ファイバー２８の他にメタル線を含む光電気複合ケーブルであってもよい。この場合、メタル線の両端は、回路基板２０に固定される。
【００５８】
最後に、本発明の光電変換モジュールは、デジタルＡＶ機器以外のネットワーク機器、情報処理機器、及び、家電製品にも適用可能である。より詳しくは、光電変換モジュールは、パーソナルコンピュータ、スイッチングハブ、及び、ＨＤＭＩ（登録商標：高解像度マルチメディアインターフェース）ケーブル等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
２０ 回路基板
２６ 光電変換モジュール
２８ 光ファイバー
３０ ＦＰＣ基板
３２ フィルム（基板）
３３ 導体パターン
３５ ＩＣチップ
３６ 光電変換素子
４０ ポリマー光導波路部材
４２ ミラー
４４ 金属箔
４６ 補強部材
４９ アンダークラッド層（基板）
５０ コア
５２ オーバークラッド層
６０，６２，６４ 接着層
８４ 伝熱部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電変換モジュール、及び、光電変換モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばデータセンターにおけるサーバとスイッチ間の接続や、デジタルＡＶ（オーディオ・ビジュアル）機器間の接続では、伝送媒体として、メタル線の外に、光ファイバーも用いられている。また、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の情報処理機器の内部でも、伝送媒体として光ファイバーを用いることが検討されている（光インターコネクト）。
【０００３】
光ファイバーを用いる場合、電気信号を光信号に、或いは、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが必要になる。光電変換モジュールとして、特許文献１が開示する光電気配線部材では、可撓性を有する基板の一方の面に光電変換素子とともに電子部品が実装され、基板の他方の面に光配線部材が形成される。そして、この光電気配線部材には、金属板が積層されている。
金属板は、光電変換素子及び電子部品で発生した熱を逃散させ、これにより、光電変換素子及び電子部品の温度上昇が抑制されて動作が安定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５１９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１が開示する光電気配線部材を製造する場合、ダイシング装置によって、基板及び光配線部材を切断してから、金属板を積層する必要があった。これは、ダイシング装置によって、基板及び光配線部材と同時に、金属板を切断することが困難なためである。
【０００６】
このように、切断された光配線部材の各々に一つずつ金属板を積層することは煩雑であった。その上、光配線部材が小型である場合、光配線部材に対する金属板の位置合わせは簡単ではない。このため、優れた放熱性を有する光電気配線部材を、効率的に、かつ低コストに、大量生産することは困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされ、その目的とするところは、放熱性に優れ、且つ、大量生産に適した光電変換モジュール、及び、光電変換モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、少なくとも一方の表面にアンダークラッド層を有するとともに、可撓性及び透光性を有する基板と、前記アンダークラッド層に沿って延びるコアと、前記アンダークラッド層と協働して前記コアを囲むオーバークラッド層と、前記コアを横断する溝の壁面に設けられたミラーと、前記基板に設けられた導体パターンと、前記コアと反対側の前記基板の実装面に実装され、前記ミラーを介して前記コアと光学的に結合された光電変換素子と、前記実装面に実装され、前記導体パターンの一部を介して前記光電変換素子と電気的に接続されたＩＣチップと、前記アンダークラッド層とは反対側の前記オーバークラッド層の表面上における、前記光電変換素子及び前記ＩＣチップと対向する領域に設けられた金属箔と、前記金属箔の表面上における前記光電変換素子及び前記ＩＣチップと対向する領域に、前記金属箔の一部が露出した状態で積層される非金属製の補強部材とを備える光電変換モジュールが提供される。
【０００９】
また本発明の一態様によれば、少なくとも一方の表面にアンダークラッド層を有するとともに可撓性及び透光性を有し複数の基板へと分割される材料基板、前記基板の各々に対応して設けられ前記アンダークラッド層に沿って延びるコア、及び、前記アンダークラッド層と協働して前記コアを囲むオーバークラッド層を含む、材料シートを用意する工程と、前記材料基板に導体パターンを形成する工程と、前記材料シートに、前記コアを横断する溝を形成してから前記溝の壁面にミラーを形成する工程と、前記コアと反対側の前記材料基板の実装面に、前記ミラーを介して前記コアと光学的に結合される複数の光電変換素子を実装する工程と、前記実装面に、前記導体パターンの一部を介して前記光電変換素子と電気的に接続される複数のＩＣチップを実装する工程と、前記アンダークラッド層とは反対側の前記オーバークラッド層の表面上における、前記光電変換素子及び前記ＩＣチップと対向する領域に、前記基板同士の境界を跨いで金属箔を接着する工程と、前記金属箔上における前記光電変換素子及び前記ＩＣチップと対向する領域に、前記金属箔の一部が露出した状態で、前記基板同士の境界を跨いで非金属製の補強部材を接着する工程と、前記金属箔及び前記補強部材とともに前記材料シートを切断し、前記材料基板を前記基板に分割する工程とを備える光電変換モジュールの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、放熱性に優れ、且つ、大量生産に適した光電変換モジュール、及び、光電変換モジュールの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の光電変換モジュールを備える光アクティブケーブルの概略的な外観を示す斜視図である。
【図２】図１の光アクティブケーブルの光トランシーバ近傍を拡大して示す概略的な斜視図である。
【図３】図２の光トランシーバを分解して示す概略的な斜視図である。
【図４】図３中の第１実施形態の光電変換モジュールの外観を概略的に示す斜視図である。
【図５】図４の光電変換モジュールを他の方向からみた外観を概略的に示す斜視図である。
【図６】図５の光電変換モジュールを分解して示す概略的な斜視図である。
【図７】コネクタに取り付けられた状態の図４の光電変換モジュールの概略的な断面図である。
【図８】図４の光電変換モジュールの製造方法を説明するための概略的な図である。
【図９】第２実施形態の光電変換モジュールの外観を概略的に示す斜視図である。
【図１０】コネクタに取り付けられた状態の図９の光電変換モジュールの概略的な断面図である。
【図１１】コネクタに取り付けられた状態の第３実施形態の光電変換モジュールの概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、光アクティブケーブル１０の構成を概略的に示す斜視図である。光アクティブケーブル１０は、１本の光ケーブル１２と、光ケーブル１２の両端に取り付けられた２個の光トランシーバ１４からなる。光アクティブケーブル１０は、例えば、デジタルＡＶ機器同士の接続に適用される。
【００１３】
図２は、光ケーブル１２の一部とともに、光トランシーバ１４を拡大して示す斜視図である。
光トランシーバ１４は例えば金属製のハウジング１６を有し、ハウジング１６は例えば箱形状を有する。ハウジング１６の一端からは、シール部材１８を介して光ケーブル１２が延出する一方、ハウジング１６の他端には、開口が形成されている。
ハウジング１６の開口内には、例えば１枚の回路基板２０の端部が位置している。回路基板２０の端部は、デジタルＡＶ機器に設けられたスロットに挿入可能である。
【００１４】
図３は、光トランシーバ１４を分解して概略的に示す斜視図であり、ハウジング１６は、例えば相互に分離可能な第１ケース１６ａ及び第２ケース１６ｂからなる。
回路基板２０は、例えばガラスエポキシ製のリジッドな基板であって、第２ケース１６ｂに対して固定されている。回路基板２０には、例えば銅等の金属からなる所定の導体パターンが形成されており、導体パターンは、回路基板２０の端部に配置された複数の電極端子２２を含む。電極端子２２は、デジタルＡＶ機器に設けられた電極端子に電気的に接続される。
【００１５】
また、回路基板２０には、電極端子２２に電気的に繋がっているコネクタ２４が取り付けられており、コネクタ２４に、第１実施形態の光電変換モジュール２６の一端が接続されている。
一方、光ケーブル１２は、少なくとも１本の光ファイバー２８を含み、本実施形態では１本の光ファイバー２８を含む。光ファイバー２８は、シール部材１８を通じて、ハウジング１６の内部まで延びている。そして、ハウジング１６の内部に位置する光ファイバー２８の先端は、光電変換モジュール２６の他端に固定されている。
なお、光電変換モジュール２６の他端側と回路基板２０との間には、例えばガラス製の支持部材２９が配置されている。支持部材２９は、光電変換モジュール２６に対し、接着剤を用いて固定されている。
【００１６】
〔光電変換モジュール〕
光電変換モジュール２６は、光ファイバー２８から受け取った光信号を電気信号に変換し、電極端子２２を通じてデジタルＡＶ機器に伝送する機能、或いは、デジタルＡＶ機器から受け取った電気信号を光信号に変換して光ファイバー２８に伝送する機能を有する。
図４は、光電変換モジュール２６の第２ケース１６ｂ側を示す斜視図である。光電変換モジュール２６は、ＦＰＣ基板（フレキシブルプリント回路基板）３０を含み、ＦＰＣ基板３０は、例えば、ポリイミド製の可撓性及び透光性を有するフィルム３２と、フィルム３２に設けられた例えば銅等の金属からなる導体パターン３３とからなる。
【００１７】
ＦＰＣ基板３０の導体パターン３３は、フィルム３２の一端部に形成された複数の電極端子３４を含み、電極端子３４がコネクタ２４に接続される。
なお導体パターン３３は、例えば、フィルム３２に成膜された金属膜をエッチングすることにより作製することができる。
【００１８】
ＦＰＣ基板３０の一方の面には、所定の位置にＩＣ（集積回路）チップ３５及び光電変換素子３６が例えばフリップチップ実装され、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６は導体パターン３３に電気的に接続されている。従って、ＩＣチップ３５は、導体パターン３３及びコネクタ２４を通じて、回路基板２０に電気的に接続される。
【００１９】
光電変換素子３６は、ＩＣチップ３５の一辺の近傍に沿うように配置され、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６は、図中に一点鎖線で示した、樹脂製のポッティング部材３７によって覆われている。２つの光トランシーバ１４のうち一方の光電変換モジュール２６では、光電変換素子３６は、ＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子であって、ＩＣチップ３５は、発光素子のための駆動回路を構成している。つまり、一方の光トランシーバ１４は発信器である。
【００２０】
他方の光トランシーバ１４の光電変換モジュール２６では、光電変換素子３６は、ＰＤ（フォトダイオード）等の受光素子であって、ＩＣチップ３５は、受光素子が出力した電気信号を増幅する増幅回路を構成している。つまり、他方の光トランシーバ１４は受信器である。
光電変換素子３６は、面発光型若しくは面受光型であり、自身の光の出射面若しくは入射面がＦＰＣ基板３０の面と対向するように配置されている。
【００２１】
図５は、図４とは反対側の光電変換モジュール２６の外観を概略的に示す斜視図であり、図６は、光電変換モジュール２６を分解して概略的に示す斜視図である。
図５及び図６を参照すると、ＦＰＣ基板３０の他方の面には、全域に渡って、シート状のポリマー光導波路部材４０が一体に積層されている。ポリマー光導波路部材４０の端部には、光ファイバー２８の数に対応して、１本の保持溝が形成され、保持溝内に光ファイバー２８の先端部が配置されている。
【００２２】
ポリマー光導波路部材４０には、ＦＰＣ基板３０とは反対側の面にて開口するＶ溝が形成され、Ｖ溝の壁面には例えば金属膜が蒸着によって形成されている。金属膜はミラー４２を構成し、ミラー４２を介して、光電変換素子３６と光ファイバー２８が光学的に結合される。
【００２３】
そして、ＦＰＣ基板３０とは反対側のポリマー光導波路部材４０の面には、金属箔４４が積層されている。金属箔４４は、少なくとも、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６と対向するＦＰＣ基板３０の領域に積層される。
つまり、金属箔４４は、少なくとも、ＦＰＣ基板３０の長手方向、即ち、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６の配列方向にて、ＩＣチップ３５とは反対側の光電変換素子３６の端から、光電変換素子３６とは反対側のＩＣチップ３５の端まで延び、長手方向とは直交する幅方向にて、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６の全幅に渡って延びている。
【００２４】
本実施形態では、金属箔４４は、長手方向にて、保持溝とは反対側のＦＰＣ基板３０の端からＶ溝を超えて延び、幅方向にて、ポリマー光導波路部材４０及びＦＰＣ基板３０の全幅に渡って延びている。
【００２５】
金属箔４４は、ダイシング装置によって切断可能な厚さを有し、好ましくは、８μｍ以上５０μｍ以下の厚さを有する。また、金属箔４４は、単一の金属又は合金からなるが、好ましくは銅からなる。
【００２６】
ポリマー光導波路部材４０と反対側の金属箔４４の面には、板状の補強部材４６が積層されている。
補強部材４６は、少なくとも、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６と対向する金属箔４４の領域に積層される。
【００２７】
つまり、補強部材４６は、少なくとも、ＦＰＣ基板３０の長手方向、即ち、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６の配列方向にて、ＩＣチップ３５とは反対側の光電変換素子３６の端から、光電変換素子３６とは反対側のＩＣチップ３５の端まで延び、長手方向とは直交する幅方向にて、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６の全幅に渡って延びている。
本実施形態では、補強部材４６は、長手方向にて、保持溝とは反対側のＦＰＣ基板３０の端の所定距離だけ手前からＶ溝を超えて延び、幅方向にて、ポリマー光導波路部材４０及びＦＰＣ基板３０の全幅に渡って延びている。
【００２８】
補強部材４６は、ＦＰＣ基板３０が変形することによる、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６の接続不良が発生するのを防止するのに十分な強度を有し、且つ、ダイシング装置によって切断可能であればよい。補強部材４６は、非金属製であり、例えば、ガラス及びセラミックス等からなる。補強部材４６は、好ましくは、２００μｍ以上１５００μｍ以下の厚さを有するガラス板からなる。
【００２９】
なお、金属箔４４の一部（延出部）は、補強部材４６の端から延出させられている。このため、補強部材４６は金属箔４４よりも小さく、本実施形態では、好ましい態様として、電極端子３４側にて、金属箔４４の延出部が補強部材４６の端から延出している。
【００３０】
ＦＰＣ基板３０に対する金属箔４４の固定、及び、金属箔４４に対する補強部材４６の固定には、両面テープ又は接着剤を用いることができる。接着剤としては、いずれも熱硬化型樹脂を用いることができるが、補強部材４６が透明であれば、金属箔４４に対する補強部材４６の固定には、ＵＶ硬化型樹脂を用いることもできる。
【００３１】
また、本実施形態では、ＦＰＣ基板３０に対し、保持溝を覆うように、板状の固定部材４８が取り付けられている。固定部材４８も接着剤を用いて固定することができる。
【００３２】
図７は、コネクタ２４に接続された状態の光電変換モジュール２６の概略的な断面図である。
ポリマー光導波路部材４０は、アンダークラッド層４９、コア５０、及び、オーバークラッド層５２を含む。アンダークラッド層４９は、ＦＰＣ基板３０のフィルム３２に積層され、四角形の横断面形状を有するコア５０がアンダークラッド層４９上を延びている。
【００３３】
コア５０の数は、光ファイバー２８の数に対応して１本であり、光ファイバー２８の先端部と同軸上に位置している。オーバークラッド層５２は、アンダークラッド層４９と協働してコア５０を囲むように、アンダークラッド層４９及びコア５０の上に積層されている。
アンダークラッド層４９、コア５０、及び、オーバークラッド層５２の材料としては、特に限定されることはないが、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂及びポリイミド系樹脂等を用いることができる。
なお、光ファイバー２８は、コア５３とコア５３を囲むクラッド５４とからなり、ポリマー光導波路部材４０のコア５０と光ファイバー２８のコア５３とが同軸上に配置され、相互に光学的に結合される。
【００３４】
コネクタ２４に含まれる複数の電極端子５５は、例えば半田によって、回路基板２０の導体パターンに接続される。そして、コネクタ２４に光電変換モジュール２６が接続されている状態では、コネクタ２４の電極端子５５のうち一部は、光電変換モジュール２６の電極端子３４に接触させられる。一方、金属箔４４の延出部も、コネクタ２４の電極端子５５のうち一部に接触させられる。
【００３５】
ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６は、ＦＰＣ基板３０の導体パターン３３に対し、例えばＡｕからなるバンプによって接続されている。光電変換素子３６とＦＰＣ基板３０との隙間には、透光性を有する充填剤（アンダーフィル）が充填されている。充填剤は、ポッティング部材３７の材料が光電変換素子３６とＦＰＣ基板３０との間に流入することを阻止し、光電変換素子３６のための光路を確保する。
【００３６】
一方、図７に示したように、ポリマー光導波路部材４０と金属箔４４の間、及び、金属箔４４と補強部材４６の間には、接着剤からなる接着層６０，６２がそれぞれ存在する。また、固定部材４８とポリマー光導波路部材４０の間にも接着層６４が存在する。なお、接着層６０，６２，６４の厚さは可及的に薄いことが好ましく、図７では、説明のために、接着層６０，６２，６４の厚さが誇張して描かれている。
【００３７】
以下、図８を参照して、上述した光電変換モジュール２６の好ましい製造方法について説明する。
まず、図８（ａ）に示したように、材料シート７０を準備する。材料シート７０は、切断することによって、複数のＦＰＣ基板３０及びポリマー光導波路部材４０へと分割される。つまり、材料シート７０は、複数のＦＰＣ基板３０及びポリマー光導波路部材４０の集合体からなり、ＦＰＣ基板３０の集合体に、ポリマー光導波路部材４０の集合体を積層することによって作製される。
【００３８】
なお、ＦＰＣ基板３０の集合体は、フィルム３２及び導体パターン３３の集合体であるが、導体パターン３３の集合体は、フィルム３２の集合体に、ポリマー光導波路部材４０の集合体を積層する前に形成してもよく、後に形成してもよい。
【００３９】
そして、用意した材料シート７０に、保持溝を形成するとともにＶ溝を形成し、Ｖ溝に金属膜を蒸着してミラー４２を作製する（加工工程）。加工工程の後、材料シート７０の一方の面（実装面）に、図示しないけれども、複数のＩＣチップ３５及び光電変換素子３６をフリップチップ実装する（実装工程）。
【００４０】
実装工程の後、図８（ｂ）に示したように、材料シート７０に対し、金属箔４４の材料である大型の材料箔７２を接着剤を用いて貼る（金属箔積層工程）。それから、図８（ｃ）に示したように、材料箔７２上に、補強部材４６の材料である大型の材料補強部材７４を接着剤を用いて貼る（補強部材積層工程）。なお、材料箔７２及び材料補強部材７４は、材料シート７０におけるＦＰＣ基板３０同士の境界を跨いで、材料シート７０に積層される。
【００４１】
補強部材積層工程の後、図８（ｄ）の一点鎖線に沿って材料シート７０をダイシング装置で切断し（ダイシング工程）、これにより、図８（ｅ）に示す光電変換モジュール２６が一括して複数個得られる。
なお、ダイシング装置は、円盤状のダイシングブレードが回転することによって、材料シート７０を材料箔７２及び材料補強部材７４とともに同時に切断する。
【００４２】
上述した第１実施形態の光電変換モジュール２６では、補強部材４６が、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６と対向するＦＰＣ基板３０の領域（実装領域）に、金属箔４４を介して積層されている。補強部材４６は、ＦＰＣ基板３０の実装領域の変形を防止するので、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６とＦＰＣ基板３０との間の接続が破壊されることが防止される。
【００４３】
一方、上述した第１実施形態の光電変換モジュール２６では、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６において発生した熱は、ＦＰＣ基板３０を通じて金属箔４４に流れ込む。そして、熱の流れは、金属箔４４から、コネクタ２４を通じて回路基板２０に伝わる。従って、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６で発生した熱は、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６から周囲へと効率的に輸送され、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６の温度上昇が防止される。この結果として、この光電変換モジュール２６は安定に動作する。
【００４４】
上述した第１実施形態の光電変換モジュール２６の製造方法では、金属箔４４の材料である材料箔７２及び補強部材４６の材料である材料補強部材７４が、ダイシング装置によって、材料シート７０とともに切断される。この製造方法によれば、光電変換モジュール２６は容易に大量生産される。
【００４５】
また、上述した第１実施形態の光電変換モジュール２６の製造方法では、材料箔７２及び材料補強部材７４が、接着剤又は両面テープを用いて材料シート７０に容易に積層される。この点においても、光電変換モジュール２６は容易に大量生産される。
その上、上述した第１実施形態の光電変換モジュール２６の製造方法では、補強部材４６がガラス板からなるので、材料箔７２と材料補強部材７４の間の接着剤としてＵＶ硬化樹脂を用いれば、更に生産性が向上する。
【００４６】
更に、上述した第１実施形態の光電変換モジュール２６の製造方法では、材料箔７２及び材料補強部材７４が、材料シート７０とともに切断されるので、金属箔４４及び補強部材４６の両側縁が、ＦＰＣ基板３０及びポリマー光導波路部材４０の両側縁に一致する。このため、光電変換モジュール２６では、外形形状のばらつきが抑制される。また、光電変換モジュール２６が小型であっても、金属箔４４及び補強部材４６のＦＰＣ基板３０への積層が容易であり、光電変換モジュール２６は小型化に適する。
【００４７】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は類似の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図９は、第２実施形態の光電変換モジュール８０の外観を概略的に示す斜視図である。光電変換モジュール８０の金属箔８２は、光電変換モジュール２６の金属箔４４よりも長く、光ファイバー２８側においても、補強部材４６から延出している。
【００４８】
図１０は、コネクタ２４に接続された状態の光電変換モジュール８０の概略的な断面を示しており、光ファイバー２８側の金属箔８２の延出部には、シート状の伝熱部材８４が積層されている。伝熱部材８４は、例えば熱伝導性樹脂からなり、金属箔８２の延出部の表面に密着するとともに、第１ケース１６ａの内面にも密着している。
【００４９】
また、コネクタ２４側の金属箔８２の延出部と第１ケース１６ａとの間にも、シート状の伝熱部材８６が配置されている。伝熱部材８６も、例えば熱伝導性樹脂からなり、金属箔８２の延出部の表面に密着するとともに、第１ケース１６ａの内面にも密着している。
光電変換モジュール８０は、材料箔７２よりも大きな材料箔を用いることを除いて、光電変換モジュール２６と同じ製造方法により製造することができる。
【００５０】
第２実施形態の光電変換モジュール８０では、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６において発生した熱は、ＦＰＣ基板３０を通じて金属箔８２に流れ込む。そして、熱の流れは、金属箔８２から、コネクタ２４を通じて回路基板２０へと伝わるとともに、伝熱部材８４，８６を通じて第１ケース１６ａへと伝わる。
【００５１】
従って、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６で発生した熱は、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６から周囲へとより一層効率的に輸送され、ＩＣチップ３５及び光電変換素子３６の温度上昇が防止される。この結果として、この光電変換モジュール８０は安定に動作する。
【００５２】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一又は類似の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図１１は、コネクタ２４に接続された状態での、第３実施形態の光電変換モジュール９０の概略的な断面を示している。第１実施形態及び第２実施形態の光電変換モジュール２６，８０では、ＦＰＣ基板３０がフィルム３２を含んでいたけれども、第３実施形態の光電変換モジュール９０では、ポリマー光導波路部材９２のアンダークラッド層９４に直接導体パターン３３が形成されている。すなわち、ＦＰＣ基板３０のフィルム３２とアンダークラッド層４９を同一の材料によって構成してもよい。
【００５３】
そこで本明細書では、第１実施形態及び第２実施形態のようにフィルム３２上にアンダークラッド層４９が設けられている場合には、フィルム３２とアンダークラッド層４９を合わせて「基板」というものとし、第３実施形態のようにアンダークラッド層９４がフィルムを兼ねている場合には、アンダークラッド層９４を「基板」という。つまり「基板」は、少なくとも一方の表面にアンダークラッド層を有していればよい。
【００５４】
本発明は、上述した第１乃至第３実施形態に限定されることはなく、第１乃至第３実施形態を適宜組み合わせた形態や、これらの形態に変更を加えた形態も含む。
例えば、第１実施形態及び第３実施形態の光電変換モジュール２６，９０においても、コネクタ２４側の金属箔４４の延出部に第２実施形態の放熱部材８６を積層してもよい。
【００５５】
また、第２実施形態の光電変換モジュール８０では、金属箔８２が、コネクタ２４側に延出部を有していたけれども、光ファイバー２８側にのみ、延出部を有していてもよい。
つまり、金属箔は、コネクタ２４側及び光ファイバー２８側のうち、いずれか一方又は両方に延出部を有していてもよい。
【００５６】
上述した第１乃至第３実施形態の光電変換モジュール２６，８０，９０では、１つの光電変換素子３６が実装されていたが、複数の光電変換素子３６が実装されていてもよい。また、光電変換素子３６として、複数の光電変換要素を有するアレイ素子が実装されていてもよい。これらの場合、光電変換素子３６又は光電変換要素の数に応じて、ポリマー光導波路部材４０，９２中のコア５０及び光ファイバー２８の数が調整される。
【００５７】
また、光ケーブル１２は、光ファイバー２８の他にメタル線を含む光電気複合ケーブルであってもよい。この場合、メタル線の両端は、回路基板２０に固定される。
【００５８】
最後に、本発明の光電変換モジュールは、デジタルＡＶ機器以外のネットワーク機器、情報処理機器、及び、家電製品にも適用可能である。より詳しくは、光電変換モジュールは、パーソナルコンピュータ、スイッチングハブ、及び、ＨＤＭＩ（登録商標：高解像度マルチメディアインターフェース）ケーブル等にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
２０ 回路基板
２６ 光電変換モジュール
２８ 光ファイバー
３０ ＦＰＣ基板
３２ フィルム（基板）
３３ 導体パターン
３５ ＩＣチップ
３６ 光電変換素子
４０ ポリマー光導波路部材
４２ ミラー
４４ 金属箔
４６ 補強部材
４９ アンダークラッド層（基板）
５０ コア
５２ オーバークラッド層
６０，６２，６４ 接着層
８４ 伝熱部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の表面にアンダークラッド層を有するとともに、可撓性及び透光性を有する基板と、
前記アンダークラッド層に沿って延びるコアと、
前記アンダークラッド層と協働して前記コアを囲むオーバークラッド層と、
前記コアを横断する溝の壁面に設けられたミラーと、
前記基板に設けられた導体パターンと、
前記コアと反対側の前記基板の実装面に実装され、前記ミラーを介して前記コアと光学的に結合された光電変換素子と、
前記実装面に実装され、前記導体パターンの一部を介して前記光電変換素子と電気的に接続されたＩＣチップと、
前記アンダークラッド層とは反対側の前記オーバークラッド層の表面上における、前記光電変換素子及び前記ＩＣチップと対向する領域に設けられた金属箔と、
前記金属箔の表面上における前記光電変換素子及び前記ＩＣチップと対向する領域に、前記金属箔の一部が露出した状態で積層される非金属製の補強部材と
を備える光電変換モジュール。
【請求項２】
前記金属箔の厚さは、８μｍ以上５０μｍ以下である、
請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項３】
前記補強部材はガラスからなる、
請求項１又は２に記載の光電変換モジュール。
【請求項４】
前記補強部材は、２００μｍ以上１５００μｍ以下の厚さを有するガラス板からなる、
請求項３に記載の光電変換モジュール。
【請求項５】
前記金属箔は、接着剤又は両面テープを介して前記オーバークラッド層に積層されている、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の光電変換モジュール。
【請求項６】
前記基板は、前記アンダークラッド層を構成する材料のみからなる
請求項１乃至５の何れか一項に記載の光電変換モジュール。
【請求項７】
少なくとも一方の表面にアンダークラッド層を有するとともに可撓性及び透光性を有し複数の基板へと分割される材料基板、前記基板の各々に対応して設けられ前記アンダークラッド層に沿って延びるコア、及び、前記アンダークラッド層と協働して前記コアを囲むオーバークラッド層を含む、材料シートを用意する工程と、
前記材料基板に導体パターンを形成する工程と、
前記材料シートに、前記コアを横断する溝を形成してから前記溝の壁面にミラーを形成する工程と、
前記コアと反対側の前記材料基板の実装面に、前記ミラーを介して前記コアと光学的に結合される複数の光電変換素子を実装する工程と、
前記実装面に、前記導体パターンの一部を介して前記光電変換素子と電気的に接続される複数のＩＣチップを実装する工程と、
前記アンダークラッド層とは反対側の前記オーバークラッド層の表面上における、前記光電変換素子及び前記ＩＣチップと対向する領域に、前記基板同士の境界を跨いで金属箔を接着する工程と、
前記金属箔上における前記光電変換素子及び前記ＩＣチップと対向する領域に、前記金属箔の一部が露出した状態で、前記基板同士の境界を跨いで非金属製の補強部材を接着する工程と、
前記金属箔及び前記補強部材とともに前記材料シートを切断し、前記材料基板を前記基板に分割する工程と
を備える光電変換モジュールの製造方法。
【請求項１】
少なくとも一方の表面にアンダークラッド層を有するとともに、可撓性及び透光性を有する基板と、
前記アンダークラッド層に沿って延びるコアと、
前記アンダークラッド層と協働して前記コアを囲むオーバークラッド層と、
前記コアを横断する溝の壁面に設けられたミラーと、
前記基板に設けられた導体パターンと、
前記コアと反対側の前記基板の実装面に実装され、前記ミラーを介して前記コアと光学的に結合された光電変換素子と、
前記実装面に実装され、前記導体パターンの一部を介して前記光電変換素子と電気的に接続されたＩＣチップと、
前記アンダークラッド層とは反対側の前記オーバークラッド層の表面上における、前記光電変換素子及び前記ＩＣチップと対向する領域に設けられた金属箔と、
前記金属箔の表面上における前記光電変換素子及び前記ＩＣチップと対向する領域に、前記金属箔の一部が露出した状態で積層される非金属製の補強部材と
を備える光電変換モジュール。
【請求項２】
前記金属箔の厚さは、８μｍ以上５０μｍ以下である、
請求項１に記載の光電変換モジュール。
【請求項３】
前記補強部材はガラスからなる、
請求項１又は２に記載の光電変換モジュール。
【請求項４】
前記補強部材は、２００μｍ以上１５００μｍ以下の厚さを有するガラス板からなる、
請求項３に記載の光電変換モジュール。
【請求項５】
前記金属箔は、接着剤又は両面テープを介して前記オーバークラッド層に積層されている、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の光電変換モジュール。
【請求項６】
前記基板は、前記アンダークラッド層を構成する材料のみからなる
請求項１乃至５の何れか一項に記載の光電変換モジュール。
【請求項７】
少なくとも一方の表面にアンダークラッド層を有するとともに可撓性及び透光性を有し複数の基板へと分割される材料基板、前記基板の各々に対応して設けられ前記アンダークラッド層に沿って延びるコア、及び、前記アンダークラッド層と協働して前記コアを囲むオーバークラッド層を含む、材料シートを用意する工程と、
前記材料基板に導体パターンを形成する工程と、
前記材料シートに、前記コアを横断する溝を形成してから前記溝の壁面にミラーを形成する工程と、
前記コアと反対側の前記材料基板の実装面に、前記ミラーを介して前記コアと光学的に結合される複数の光電変換素子を実装する工程と、
前記実装面に、前記導体パターンの一部を介して前記光電変換素子と電気的に接続される複数のＩＣチップを実装する工程と、
前記アンダークラッド層とは反対側の前記オーバークラッド層の表面上における、前記光電変換素子及び前記ＩＣチップと対向する領域に、前記基板同士の境界を跨いで金属箔を接着する工程と、
前記金属箔上における前記光電変換素子及び前記ＩＣチップと対向する領域に、前記金属箔の一部が露出した状態で、前記基板同士の境界を跨いで非金属製の補強部材を接着する工程と、
前記金属箔及び前記補強部材とともに前記材料シートを切断し、前記材料基板を前記基板に分割する工程と
を備える光電変換モジュールの製造方法。
【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２０１２−１６３７３９（Ｐ２０１２−１６３７３９Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５９０（Ｐ２０１１−２３５９０）
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【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２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月７日（２０１１．２．７）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]