光电复合传输模块的制作方法

1.本发明涉及一种光电复合传输模块。


背景技术：

2.在超级计算机、数据中心等装置中，在装置内、和/或在连接线缆与装置之间，为了高速地传输大容量的信号，已知的是设置光电复合传输模块。
3.例如，提出了一种具备光模块基板、安装于该光模块基板的透镜构件、以及以光学方式与透镜构件连接的带光纤的并列光传输装置。
4.在专利文献1所记载的并列光传输装置中，透镜构件具备配置于带光纤的前侧的聚光透镜和收纳聚光透镜的透镜壳体。另外，带光纤具备以带状并列有多个的光纤。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2012-168563号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的问题
9.然而，对于光电复合传输模块要求薄型化。但是，在专利文献1记载的并列光传输装置中，由于透镜构件具备透镜壳体，因此存在无法实现充分的薄型化这样的不良。
10.另外，在收纳有光电复合传输模块的架内的空间中，空气的流动被限制，容易蓄热。因此，对光电复合传输模块要求优异的散热性。但是，在专利文献1记载的并列光传输装置的透镜构件中，聚光透镜收纳于透镜壳体内。因此，在透镜壳体内容易蓄热，其结果，存在无法满足上述要求这样的不良。
11.另一方面，还尝试将其他的散热构件设于透镜构件的方案，但由于聚光透镜被收纳于透镜壳体内，因此，散热构件无法直接接触聚光透镜。因而，专利文献1记载的并列光传输装置存在散热性变低这样的不良。
12.本发明提供一种能够实现薄型化且散热性优异的光电复合传输模块。
13.用于解决问题的方案
14.本发明(1)提供一种光电复合传输模块，其中，该光电复合传输模块具备：母板；以及光电混载基板，其安装于所述母板，所述光电混载基板在厚度方向上依次具备光波导和电路基板，所述光波导具备芯层和覆盖所述芯层的包层，所述芯层包含形成于该芯层的一端部的镜，所述电路基板包含能够相互电连接的第1端子和第2端子，所述光波导以使与所述第1端子电连接的光电转换元件和所述镜能够光学连接的方式配置，所述第2端子与所述母板电连接。
15.在该光电复合传输模块中，光电混载基板在厚度方向上依次具备光波导和电路基板，通过光波导传输的光由镜进行光路转换并与光电转换元件光学连接。因此，没有如专利文献1的并列光传输装置的透镜构件那样具备透镜壳体，能够实现薄型化。
16.另外，能够使散热构件直接接触于光波导，能够使光电复合传输模块的散热优异。
17.本发明(2)包含(1)所述的光电复合传输模块，其中，所述母板包含配置于厚度方向上的一侧的面的母板端子，该光电复合传输模块还具备与所述第2端子和所述母板端子接触的电连接器。
18.在该光电复合传输模块中，第3端子与不需要回流焊工序的电连接器接触，由此能够将母板和光电混载基板电连接起来。因此，连接可靠性较高。
19.本发明(3)包含(1)所述的光电复合传输模块，其中，所述母板、所述光波导和所述电路基板朝向所述厚度方向上的一侧依次配置，所述第1端子面向所述厚度方向上的一侧，所述第2端子在所述电路基板的不与所述光波导在厚度方向上重叠的非重叠部分面向所述厚度方向上的两侧，所述母板包含配置于所述母板的厚度方向上的一侧的面的母板端子，该光电复合传输模块还具备导电构件，该导电构件介于所述第2端子与所述母板之间并将所述第2端子和所述母板电连接起来。
20.在该光电复合传输模块中，在沿厚度方向投影时，非重叠部分不与光波导重叠，而仅与母板和导电构件重叠，因此，能够实现重叠部分的薄型化(低高度化)。
21.本发明(4)包含(1)所述的光电复合传输模块，其中，所述母板、所述电路基板和所述光波导朝向所述厚度方向上的一侧依次配置，所述第1端子和所述第2端子面向所述厚度方向上的另一侧，所述母板包含配置于该母板的厚度方向上的一侧的面的母板端子，该光电复合传输模块还具备导电构件，该导电构件介于所述第2端子与所述母板之间并将所述第2端子和所述母板电连接起来。
22.该光电复合传输模块的第2端子能够面向母板。因此，结构简单。
23.本发明(5)包含(1)～(3)中任一项所述的光电复合传输模块，其中，所述光波导具备多个所述芯层。
24.然而，在光电复合传输模块中，谋求高密度地传输光信号。但是，在专利文献1记载的并列光传输装置的带光纤中，多个光纤分别被外皮覆盖，因此，光信号的高密度传输存在极限。
25.另一方面，在该光电复合传输模块中，光波导具备多个芯层，包层能够将该多个芯层一并覆盖，因此能够实现基于光波导的光信号的高密度传输。
26.发明的效果
27.本发明的光电复合传输模块能够实现薄型化且散热性优异。
附图说明
28.[图1]图1是本发明的光电复合传输模块的第1实施方式的沿着传输方向的剖视图。
[0029]
[图2]图2a～图2b是图1所示的光电复合传输模块的沿着与长度方向正交的方向的正剖视图，图2a是沿着图1的x－x线的正剖视图，图2b是沿着图1的y－y线的正剖视图。
[0030]
[图3]图3是图1所示的光电复合传输模块的变形例的局部放大剖视图。
[0031]
[图4]图4是本发明的光电复合传输模块的第2实施方式(母板、电路基板和光波导依次配置的实施方式)的沿着传输方向的剖视图。
[0032]
[图5]图5是本发明的光电复合传输模块的第3实施方式(是具备将母板和光电混
载基板电连接的电连接器的实施方式)的沿着传输方向的剖视图。
具体实施方式
[0033]
＜第1实施方式＞
[0034]
参照图1～图2b来说明本发明的光电复合传输模块的第1实施方式。
[0035]
该光电复合传输模块1例如配置于超级计算机、数据中心等高速地传输大容量的信号并进行处理的装置的壳体(具体而言为架)35内。光电复合传输模块1将自假想线所示的光纤47输出的光转换成电，并将该电输入未图示的其他的处理装置中，以及将自未图示的处理装置输出的电转换成光，将该光输入假想线所示的光纤47。光电复合传输模块1具有预定厚度，并具有沿着光和电的传输方向(以下，存在简称作传输方向这样的情况)延伸的板形形状。光电复合传输模块1在厚度方向上依次具备母板2和光电混载基板3。
[0036]
母板2具有沿与厚度方向正交的正交方向延伸的大致板形形状，优选具有大致矩形板形形状。母板2具备母支承板4、母基底绝缘层5和母导体层6。
[0037]
母支承板4具有与母板2相同的外形形状。作为母支承板4的材料，例如，可举出玻璃纤维增强环氧树脂等硬质材料。
[0038]
母基底绝缘层5配置于母支承板4的厚度方向上的一侧的面。作为母基底绝缘层5的材料，例如，可举出聚酰亚胺等绝缘材料。
[0039]
母导体层6配置于母基底绝缘层5的厚度方向上的一侧的面。母导体层6具有包含母板端子7的图案。作为母导体层6的材料，例如，可举出铜等导体材料。
[0040]
母板2的俯视时的尺寸并未特别限定，至少具有能够安装光电混载基板3的尺寸，具体而言，具有能够安装光电混载基板3和其他电子基板(fpc等)的尺寸。
[0041]
光电混载基板3安装于母板2。光电混载基板3配置于母板2的厚度方向上的一侧。具体而言，光电混载基板3安装于母板2的厚度方向上的一侧的面。光电混载基板3具有沿着传输方向较长的长条片形形状。光电混载基板3朝向厚度方向上的一侧依次具备光波导8和电路基板9。光电混载基板3具备光波导8和配置于该光波导8的厚度方向上的一侧的面的电路基板9。因此，在该光电复合传输模块1中，母板2、光波导8和电路基板9朝向厚度方向上的一侧依次配置。
[0042]
光波导8具有沿传输方向延伸的大致片形形状。光波导8具备作为包层的一个例子的下包层11、芯层12和作为包层的一个例子的上包层13。
[0043]
下包层11具有与光波导8相同的俯视形状。下包层11的厚度方向上的另一侧的面为平坦面。此外，下包层11的厚度方向上的一侧的面具有追随后述的金属支承层16的形状。
[0044]
芯层12配置于下包层11的厚度方向上的另一侧的面的宽度方向(与厚度方向和传输方向正交的方向)(图1中的纸面进深方向)上的中间部。芯层12例如在宽度方向上相互隔开间隔地设有多个。芯层12包含形成于芯层12的传输方向上的一端部的镜10。镜10是相对于下包层11的厚度方向上的另一侧的面呈45度的角度的斜面。
[0045]
上包层13以覆盖多个芯层12的方式配置于下包层11的厚度方向上的另一侧的面。具体而言，上包层13与芯层12的厚度方向上的另一侧的面和宽度方向侧面、下包层11的厚度方向上的另一侧的面的位于芯层12的周围的部分接触。上包层13的宽度方向上的两侧面在厚度方向上与下包层11的宽度方向上的两侧面齐平。上包层13和下包层11在剖视时覆盖
芯层12。
[0046]
芯层12的折射率高于下包层11和上包层13的折射率。作为光波导8的材料，例如，可举出环氧树脂等透明材料。光波导8的厚度例如为20μm以上，例如为200μm以下，优选为150μm以下。多个芯层12中的各芯层12的宽度w例如为100μm以下，优选为50μm以下，更优选为30μm以下，另外例如为1μm以上。在宽度方向上相邻的芯层12的间隔s例如为1000μm以下，优选为500μm以下，更优选为250μm以下，另外例如为10μm以上。
[0047]
电路基板9具有沿传输方向延伸的大致板形形状。如图1所示，电路基板9在沿着传输方向剖视时具有与光波导8重叠的重叠部分14和不与光波导8重叠的非重叠部分15。重叠部分14是电路基板9的传输方向上的一端部和中间部分，非重叠部分15是电路基板9的传输方向上的另一端部。非重叠部分15的厚度方向上的另一侧的面自重叠部分14的电路基板9暴露。
[0048]
该电路基板9朝向厚度方向上的一侧依次具备金属支承层16、基底绝缘层17、导体层18和覆盖绝缘层19。
[0049]
金属支承层16配置于重叠部分14。具体而言，金属支承层16配置于后述的光电转换元件50的厚度方向上的另一侧。另外，金属支承层16具有沿厚度方向贯通金属支承层16的金属开口部20。金属开口部20以与后述的光电转换元件50的光电转换第1元件51对应的方式设有多个。金属开口部20在沿厚度方向投影时包含镜10。作为金属支承层16的材料，例如，可举出不锈钢等金属。金属支承层16的厚度例如为3μm以上，另外例如为100μm以下，优选为50μm以下。
[0050]
基底绝缘层17具有沿传输方向延伸的膜形状。基底绝缘层17具有与电路基板9相同的俯视形状。换言之，基底绝缘层17遍及重叠部分14整体和非重叠部分15整体地配置。
[0051]
基底绝缘层17在重叠部分14具有配置于金属支承层16的厚度方向上的一侧的面的部分和除此以外的部分。另外，基底绝缘层17将金属开口部20的厚度方向上的一端缘封闭。基底绝缘层17的在厚度方向上与金属支承层16相对的部分成为比周围(薄壁部分)厚的厚壁部分。基底绝缘层17为透光性。作为基底绝缘层17的材料，例如，可举出聚酰亚胺等树脂。基底绝缘层17的厚度例如为2μm以上，35μm以下。
[0052]
导体层18遍及重叠部分14和非重叠部分15地配置。导体层18包含第1端子21、第2端子22、第3端子23和布线24。
[0053]
第1端子21在重叠部分14配置于基底绝缘层17的厚度方向上的一侧的面。第1端子21面向厚度方向上的一侧。第1端子21以与光电转换元件50的多个电极(未图示)对应的方式设有多个。第1端子21包含第1元件用端子25和第2元件用端子26。在第1元件用端子25安装光电转换第1元件51(后述)。在第2元件用端子26安装光电转换第2元件52(后述)。
[0054]
第2端子22配置于非重叠部分15。第2端子22例如为飞线(flying lead)。具体而言，如图2b所示，与传输方向正交的截面中，第2端子22的整个周面不与基底绝缘层17接触。此外，第2端子22的周面包含厚度方向上的一侧的面、厚度方向上的另一侧的面和宽度方向上的两侧面。另外，基底绝缘层17具有基底开口部29，该基底开口部29在厚度方向贯通基底绝缘层17并在俯视时包含第2端子22。如图2b的假想线所示，基底开口部29以与多个第2端子22对应的方式设有多个。或者，也可以是，如图2b的实线所示，基底开口部29设有1个且形成得较大以使多个第2端子22暴露。第2端子22的厚度方向上的另一侧的面和宽度方向上的
两侧面接触于后述的导电构件40。第2端子22以与母板端子7对应的方式设置。
[0055]
第3端子23在重叠部分14配置于第2端子22的传输方向上的一侧。第3端子23配置于基底绝缘层17的厚度方向上的一侧的面。
[0056]
布线24将各端子连接起来。具体而言，布线24具有将第1端子21(第1元件用端子25与第2元件用端子26)之间连接起来的图案、将第2元件用端子26与第3端子23之间连接起来的图案、以及将第3端子23与第2端子22之间连接起来的图案。布线24配置于基底绝缘层17的厚度方向上的一侧的面。
[0057]
作为导体层18的材料，例如，可举出铜等导体。导体层18的厚度为2μm以上且20μm以下。
[0058]
覆盖绝缘层19配置于重叠部分14。覆盖绝缘层19以覆盖布线24的方式配置于基底绝缘层17的厚度方向上的一侧的面。覆盖绝缘层19的物理性质、材料和厚度与基底绝缘层17的物理性质、材料和厚度相同。
[0059]
并且，该光电复合传输模块1具备导电构件40、光电转换元件50和电子元件53。
[0060]
导电构件40配置在母板端子7(母板2)与第2端子22(电路基板9)之间。导电构件40沿着厚度方向延伸。导电构件40与母板端子7的厚度方向上的一侧的面、以及第2端子22的厚度方向上的一侧的面和宽度方向上的两侧面接触。由此，导电构件40将母板端子7和第2端子22电连接起来。作为导电构件40的材料，可举出软钎料等导电性材料。此外，导电构件40在相对于母板端子7和第2端子22配置之后，经由回流焊工序，从而密合于母板2和光电混载基板3而将母板2和光电混载基板3电连接起来。
[0061]
光电转换元件50安装于电路基板9。具体而言，光电转换元件50安装于电路基板9的厚度方向上的一侧的面。光电转换元件50包含与第1元件用端子25电连接的光电转换第1元件51和与第2元件用端子26电连接的光电转换第2元件52。
[0062]
作为光电转换第1元件51，例如，可举出发光元件、光接收元件等。发光元件将电转换成光。作为发光元件的具体例，可举出垂直腔面发光型二极管(vecsel)等。光接收元件将光转换成电。作为光接收元件的具体例，可举出光电二极管(pd)等。光电转换第1元件51包含发光元件的发光口和/或成为光接收元件的光接收口的窗49。窗49面向厚度方向上的另一侧。在沿厚度方向投影时，窗49包含于金属开口部20，并与镜10重叠(一致)。由此，光电转换第1元件51与芯层12光学连接。
[0063]
作为光电转换第2元件52，可举出驱动集成电路、阻抗转换放大电路、重定时器集成电路等。驱动集成电路对发光元件进行驱动。阻抗转换放大电路对光接收元件的电进行放大。重定时器集成电路调整电信号的波形。
[0064]
电子元件53例如安装于电路基板9。具体而言，电子元件53安装于电路基板9的厚度方向上的一侧的面。具体而言，电子元件53安装于第3端子23而与第3端子23电连接。作为电子元件53，例如，可举出cmos、cpu、gpc、asic开关等处理元件。
[0065]
另外，能够在该光电复合传输模块1设置pmt连接器46。pmt连接器46将光电混载基板3的传输方向上的一侧的端部的周侧面固定。
[0066]
为了得到该光电复合传输模块1，分别准备母板2和光电混载基板3。接着，利用pmt连接器(光波导用mt连接器)46将光电混载基板3的传输方向上的一端部固定。接着，将光电转换元件50和电子元件53安装于光电混载基板3，借助导电构件40将光电混载基板3安装于
母板2。此时，实施对导电构件40进行加热的回流焊工序。由此，得到光电复合传输模块1。
[0067]
之后，使pmt连接器46和固定有假想线所示的光纤47的假想线所示的mt连接器48对接，从而将光电混载基板3的光波导8和光纤47光学连接起来。
[0068]
该光电复合传输模块1的用途并不限定于上述(超级计算机、数据中心)，例如，也能够用于面向民生或其他工业的设备内布线。
[0069]
(第1实施方式的作用效果)
[0070]
并且，在该光电复合传输模块1中，光电混载基板3在厚度方向上依次具备光波导8和电路基板9，通过光波导8传输的光由镜10进行光路转换并与光电转换第1元件51光学连接。因此，没有如专利文献1的并列光传输装置的透镜构件那样具备透镜壳体，能够实现薄型化。
[0071]
另外，能够使未图示的散热构件(具体而言，散热片等)直接接触(贴合)于光波导8，能够使光电复合传输模块1的散热性优异。
[0072]
另外，在该光电复合传输模块1中，朝向厚度方向上的一侧依次配置有母板2、光波导8和电路基板9，光电转换元件50面向厚度方向上的一侧，第2端子22在非重叠部分15面向厚度方向上的两侧，该光电复合传输模块1还具备介于第2端子22与母板端子7之间并将第2端子22与母板端子7电连接起来的导电构件40。因此，在沿厚度方向投影时，非重叠部分15不与光波导8重叠，而仅与母板2和导电构件40重叠，因此，能够实现包含它们的光电复合传输模块1的薄型化(低高度化)。
[0073]
另外，在该光电复合传输模块1中，光波导8具备多个芯层12，下包层11和上包层13将该多个芯层12一并覆盖，因此，能够实现基于光波导8的光信号的高密度传输。另外，能够实现光电复合传输模块1的小型化。
[0074]
＜变形例＞
[0075]
在以下的变形例中，对于与上述第1实施方式相同的构件和工序，标注相同的附图标记并省略其详细的说明。另外，在变形例中，除了特别记载以外，能够起到与第1实施方式相同的作用效果。并且，能够适当组合第1实施方式和变形例。
[0076]
在一实施方式中，如图1的实线所示，将电子元件53安装于光电混载基板3的第2端子22，但例如，如图1的假想线所示，也能够将电子元件53安装于母板2的母板端子7。
[0077]
如图3所示，也可以是，基底绝缘层17的薄壁部分位于第2端子22的周围，基底绝缘层17的除此以外的部分是厚壁部分。
[0078]
例如，也能够使第2端子22和母板端子7经由其他的基板(孙基板(日文：孫基板)等)电连接，该情况未图示。
[0079]
＜第2实施方式＞
[0080]
在第2实施方式中，对于与上述第1实施方式和变形例相同的构件和工序，标注相同的附图标记并省略其详细的说明。另外，在第2实施方式中，除了特别记载以外，能够起到与第1实施方式和变形例相同的作用效果。并且，能够适当组合第1实施方式、变形例和第2实施方式。
[0081]
如图4所示，在第2实施方式的光电复合传输模块1中，母板2、电路基板9、光波导8朝向厚度方向上的一侧依次配置。
[0082]
光电混载基板3朝向厚度方向上的一侧依次具备电路基板9和光波导8。光电混载
基板3不具有上述非重叠部分15。在剖视时，光波导8配置于电路基板9的厚度方向上的一侧的面整体。
[0083]
另外，第2端子22不是飞线，第2端子22的厚度方向上的一侧的面与基底绝缘层17接触。第2端子22和第1端子21均面向厚度方向上的另一侧。因此，第2端子22面向母板2侧。
[0084]
导电构件40与第2端子22的厚度方向上的另一侧的面接触。
[0085]
＜第2实施方式的作用效果＞
[0086]
在第2实施方式的光电复合传输模块1中，由于第2端子22不是飞线，因此，不必如第1实施方式那样使基底开口部29形成于基底绝缘层17。因此，第2实施方式的光电复合传输模块1的结构比第1实施方式的光电复合传输模块1的结构简单。
[0087]
＜第3实施方式＞
[0088]
在第3实施方式中，对于与上述第1实施方式、变形例和第2实施方式相同的构件和工序，标注相同的附图标记并省略其详细的说明。另外，在第3实施方式中，除了特别记载以外，能够起到与第1实施方式、变形例和第2实施方式和第3实施方式相同的作用效果。并且，能够适当组合第1实施方式、变形例和第2实施方式和第3实施方式。
[0089]
如图5所示，在该光电复合传输模块1中，与第1实施方式同样地，光电混载基板3、光波导8和电路基板9朝向厚度方向上的一侧依次配置。
[0090]
与第2实施方式同样地，第2端子22的厚度方向上的另一侧的面与基底绝缘层17接触，第2端子22的厚度方向上的一侧的面面向厚度方向上的一侧。第2端子22位于第3端子23的附近。
[0091]
光电复合传输模块1也可以具备电连接器45来代替导电构件40。
[0092]
电连接器45与母板端子7和第2端子22接触，由此，母板2和光电混载基板3电连接。作为电连接器45，例如，可举出fpc连接器、zif连接器、基板用连接器等。例如，电连接器45具有插入口(未图示)，光电混载基板3的传输方向上的另一端部插入该插入口。由此，电连接器45的内部的电极与第2端子22接触，电连接器45和第2端子22电连接起来。
[0093]
＜第3实施方式的作用效果＞
[0094]
然而，在第2实施方式中，在对导电构件40进行回流焊时存在如下情况：由于光波导8的热膨胀系数和电路基板9的热膨胀系数之间的差异引起的光电混载基板3的变形会导致第2端子22移动(偏移)，第2端子22相对于母板端子7的连接可靠性降低。
[0095]
但是，在第3实施方式中，第3端子23与不需要回流焊工序的电连接器45接触而不与需要回流焊工序的导电构件40接触，由此能够将母板2和光电混载基板3电连接起来。因此，连接可靠性较高。
[0096]
此外，上述发明是作为本发明的例示的实施方式而提供的，但这仅是例示，并未进行限定性的解释。该技术领域的技术人员所能够明确的本发明的变形例包含在后述的权利要求书中。
[0097]
产业上的可利用性
[0098]
光电复合传输模块用于以高速传输大容量的信号的用途。
[0099]
附图标记说明
[0100]
1、光电复合传输模块；2、母板；3、光电混载基板；7、母板端子；8、光波导；9、电路基板；10、镜；11、下包层；12、芯层；13、上包层；15、非重叠部分；21、第1端子；22、第2端子；45、
电连接器；40、导电构件；50、光电转换元件。