(A)半導体サブモジュール
 図1は、本発明に係る半導体サブモジュール の第1実施例の全体構成を概略的に示す。

 図1において、半導体サブモジュールは、 光半導体素子16を一方の表面部分に備える第1 の基板としての基板10と、光半導体素子16を� �動、信号増幅するための半導体素子26および 外部との電気信号の入出力のために電気コネ クタ28を備える第2の基板としての基板11と、� ��板10の端部と基板11の端部とを電気的に接続 する可撓性接続手段としてのフレキシブルケ ーブル12とを含んで構成されている。

 基板10は、例えば、ポリイミド系または� �クリル系樹脂、シリコン、ガラスあるいは� �液晶ポリマーで所定の厚さに作られている� �基板10における光半導体素子16が配される表� ��部には、一端がフレキシブルケーブル12に� �気的に接続され、他端が光半導体素子16に接 続される高速電気伝送路10waが形成されてい� �。高速電気伝送路10waにおいては、例えば、5 Gbps以上100Gbps以下の通信速度(データ転送量)� �高速電気信号が、伝送される。

 光半導体素子16の周囲は、その表層部に� �けられるキャップ14により覆われ、封止され ている。光半導体素子16は、面発光レーザ、� ��るいは面発光レーザアレイ、あるいはフォ� ��ディテクタ、あるいはフォトディテクタア� ��イのいずれか、あるいは、それぞれの組み� ��わせで構成される。なお、第1実施例および 後述する他の実施例において、光半導体素子 16を代表的な事例として図示しているが、決� ��てこれに限ることなくあらゆる表面入出力� ��の光半導体素子など、例えば光増幅器など� ��も適用可能であることは言うまでもない。� ��半導体素子16が照射する光ビームの波長帯� �としては、780、850、1310、1550nmなどがある。

 基板10における光半導体素子16の受光窓お よび光出射窓に対向する部分には、光ビーム が通過する貫通孔10aが形成されている。光ビ ーム出力あるいは光ビーム入力のために用い られる貫通孔10aの直径は、例えば、受光窓お よび光出射窓の直径よりも大となるように100 μm程度に設定されている。

 基板10における他方の表面には、マイク� �レンズ18Lを中央に有するガラス製、あるい� �、高分子ポリマー、あるいはアクリル系の� �明薄板18が当接し固定されている。マイクロ レンズ18Lは、貫通孔10aの一方の開口端部に挿 入されている。透明薄板18の上面には、コネ� ��タの一部を構成するコネクタハウジング20� �開口端部が係合される円筒状、あるいは直� �体に穴を備えた支持部22が形成されている。 支持部22の中央部には、コネクタハウジング2 0の孔を通じて導入される直径125μmの光ファ� �バ24の素線の先端が挿入されるマイクロホー ル22aが形成されている。その際、コネクタハ ウジング20内に配される光ファイバ24の素線� �おけるマイクロホール22aから離隔した部分� �、座屈による湾曲部24aが形成されている。� �れにより、光半導体素子16および光ファイバ 24相互間における光ビームの授受が、貫通孔1 0a、マイクロレンズ18Lを介して行なわれるこ� ��となる。

 基板11は、基板10の材質と同様に、例えば 、ポリイミド系またはアクリル系樹脂、シリ コン、ガラスあるいは、液晶ポリマーで所定 の厚さに作られている。基板11における半導� ��素子26および電気コネクタ28が配される表層 部には、一端がフレキシブルケーブル12に電� ��的に接続され、他端が半導体素子26に接続� �れる高速電気伝送路11wbが形成されている。� ��速電気伝送路11wbにおいては、上述の高速電 気伝送路10waの通信速度と同様な通信速度、� �えば、5Gbps以上100Gbps以下の通信速度(データ� ��送量)の高速電気信号が、伝送される。半導 体素子26および電気コネクタ28相互間は、高� �電気伝送路11waにより接続されている。これ� ��より、基板10と基板11とは、その相互間に配 されるフレキシブルケーブル12によって電気� ��に接続され、従って、光半導体素子16およ� �半導体素子26相互間の電気的接続が得られる 。

 斯かる構成において、光ファイバ24に接� �されるコネクタハウジング20が支持部22に係� ��される場合、図1に示されるように、基板10� ��基板11とが共通の平面上にあるように配置� �れる。即ち、光半導体素子16および半導体素 子26が共通の平面上に実装されることとなる� ��これにより、コネクタハウジング20の接続� �業における取り扱いが容易となる。

 一方、光ファイバ24を所定の位置に配置� �る半導体サブモジュールの使用時において� �、コネクタハウジング20が支持部22に係合さ� ��、光ファイバ24と基板10とが接続された後、 図2に示されるように、フレキシブルケーブ� �12が、基板10の表面の延長面が、基板11の表� �の延長面と交差し、かつ、光ファイバ24が基 板11の上方を通過するように折り曲げられる� ��その際、光ファイバ24の軸線は、基板11の表 面に対し略平行となる。

 従って、基板10が、光半導体素子16の実装 面に対し裏面となる方向に折り曲げられるこ とにより、光ファイバ24が基板11の裏面上に� �置される。これによって、コネクタおよび� �ファイバ24を同時に基板11の上に配置するこ� ��が可能となり、少ない空間スペースで使用� ��ることが可能となる。

 なお、上述の例においては、基板10およ� �基板11上にそれぞれ、1個の光半導体素子16、 半導体素子26、電気コネクタ28が代表して示� �れているが、斯かる例に限られることなく� �複数個の光半導体素子16、半導体素子26、電� ��コネクタ28がそれぞれ、基板10および基板11� ��に配置されてもよい。

 図3は、本発明に係る半導体サブモジュー ルの第2実施例の全体構成を概略的に示す。

 なお、図3および後述する各実施例におい ては、図1および図2に示される実施例におけ� ��構成要素と同一の構成要素については同一� ��符号を付して示し、その重複説明を省略す� ��。

 図3において、半導体サブモジュールは、 光半導体素子16を一方の表面部分に備える第1 の基板としての基板40と、光半導体素子16を� �動、信号増幅するための半導体素子26および 外部との電気信号の入出力のために電気コネ クタ28を備える第2の基板としての基板42と、� ��板40の端部と基板42の端部とを電気的に接続 する可撓性接続手段としての金属線44とを含� ��で構成されている。

 基板40は、例えば、ポリイミド系または� �クリル系樹脂、シリコン、ガラスあるいは� �液晶ポリマーで所定の厚さに作られている� �基板40における光半導体素子16が配される表� ��部には、一端が金属線44に電気的に接続さ� �、他端が光半導体素子16に接続される高速電 気伝送路40waが形成されている。高速電気伝� �路40waにおいては、例えば、5Gbps以上100Gbps以� ��の通信速度(データ転送量)の高速電気信号� �、伝送される。

 基板40における光半導体素子16の受光窓お よび光出射窓に対向する部分には、光ビーム が通過する貫通孔40aが形成されている。光ビ ーム出力あるいは光ビーム入力のために用い られる貫通孔40aの直径は、例えば、受光窓お よび光出射窓の直径よりも大となるように100 μm程度に設定されている。

 金属線44は、バネ性を備え、かつ電気的� �続が可能な所望の太さ、例えば、線径10~150μ mまでの範囲の金属線で作られている。

 基板42は、基板40の材質と同様に、例えば 、ポリイミド系またはアクリル系樹脂、シリ コン、ガラスあるいは、液晶ポリマーで所定 の厚さに作られている。基板42における半導� ��素子26および電気コネクタ28が配される表層 部には、一端が金属線44に電気的に接続され� ��他端が半導体素子26に接続される高速電気� �送路42wbが形成されている。高速電気伝送路4 2wbにおいては、上述の高速電気伝送路40waの� �信速度と同様な通信速度、例えば、5Gbps以上 100Gbps以下の通信速度(データ転送量)の高速電 気信号が、伝送される。半導体素子26および� ��気コネクタ28相互間は、高速電気伝送路42wa� ��より接続されている。これにより、基板40� �基板42とは、その相互間に配される金属線44� ��よって電気的に接続され、従って、光半導� ��素子16および半導体素子26相互間の電気的接 続が得られる。

 斯かる構成において、光ファイバ24に接� �されるコネクタハウジング20が支持部22に係� ��される場合、図3に二点鎖線で示されるよう に、基板40と基板42とが共通の平面上にある� �うに配置されるか、あるいは、実線で示さ� �るように、基板40の表面が基板42の表面に対� ��斜めとなる状態で配置されることとなる。� ��れにより、コネクタハウジング20の接続作� �における取り扱いが容易となる。

 一方、光ファイバ24を所定の位置に配置� �る半導体サブモジュールの使用時において� �、コネクタハウジング20が支持部22に係合さ� ��、光ファイバ24と基板40とが接続された後、 基板40の表面を基板42の表面に対して垂直と� �るように起こすことによって、コネクタお� �び光ファイバ24を同時に基板42の表面上また� ��上方に配置することが可能となり、少ない� ��間スペースで半導体サブモジュールを使用� ��ることが可能となる。

 図4は、本発明に係る半導体サブモジュー ルの第3実施例の全体構成を概略的に示す。

 図4に示される実施例においては、上述の 実施例のように第1の基板と第2の基板とを分� ��することなく、一つの基板30を含んで構成� �れる。

 屈曲可能な柔軟な特性を備えている基板3 0は、例えば、ポリイミド系またはアクリル� �樹脂、あるいは、液晶ポリマーで所定の厚� �に作られている。基板30における光半導体素 子16が配される表層部および後述する可動部� ��は、一端が光半導体素子16に電気的に接続� �れ、他端が半導体素子26に接続される高速電 気伝送路30wbが形成されている。高速電気伝� �路30wbにおいては、例えば、5Gbps以上100Gbps以� ��の通信速度(データ転送量)の高速電気信号� �、伝送される。基板30における光半導体素子 16に対向する部分には、貫通孔30aが形成され� ��いる。隣接する半導体素子26および電気コ� �クタ28相互間は、高速電気伝送路30waにより� �続されている。

 基板30における光半導体素子16と半導体素 子26との間の部分は、可動部(屈曲部)とされ� �高速電気伝送路30wbを伴って図4に二点鎖線お よび実線で示されるように、変位可能とされ る。

 斯かる実施例においても、上述の実施例� ��同様に、同一の基板30の屈曲性によって、� �に、光ファイバ24およびコネクタの挿抜時の 取り扱いが、基板30における半導体素子26お� �び電気コネクタ28が配置される水平面に対し て斜め方向で可能となる。また、半導体サブ モジュールの使用時においては、光半導体素 子16が設けられる基板30における一部分の表� �を、光半導体素子16と半導体素子26との間の� ��分を屈曲部として基板30における上述の水� �面に対して略垂直となるように基板30の一部 を起こすことにより、コネクタおよび光ファ イバ24を同時に、基板30の水平面の上方に配� �することが可能となる。従って、少ない空� �スペースで半導体サブモジュールを使用す� �ことが可能となる。

 図25および図26は、それぞれ、本発明に係る 半導体サブモジュールの第4実施例の全体構� �を概略的に示す。
図1に示される上述の第1実施例においては、� ��半導体素子16が第1の基板としての基板10上� �配され、半導体素子26および電気コネクタ28� ��第2の基板としての基板11上に配される構成� ��あるのに対し、一方、第4実施例においては 、光半導体素子16および半導体素子26が第1の� ��板としての基板140上に配され、電気コネク� ��28が第2の基板としての基板141上に配される� ��成とされる。

 図25において、半導体サブモジュールは� �光半導体素子16および半導体素子26を一方の� ��面部分に互いに隣接させて備える第1の基板 としての基板140と、電気コネクタ28を備える� ��2の基板としての基板141と、基板140の端部と 基板141の端部とを電気的に接続する可撓性接 続手段としてのフレキシブルケーブル12とを� ��んで構成されている。

 基板140は、例えば、ポリイミド系または� ��クリル系樹脂、シリコン、ガラスあるいは� ��液晶ポリマーで所定の厚さに作られている� ��基板140における光半導体素子16が配される� �層部には、一端が半導体素子26における一方 側の半田ボール端子に電気的に接続され、他 端が光半導体素子16の半田ボール端子に接続� ��れる高速電気伝送路140waが形成されている� �また、基板140における半導体素子26の他方側 の半田ボール端子とフレキシブルケーブル12� ��の間には、半導体素子26とフレキシブルケ� �ブル12とを電気的に接続する高速電気伝送路 140wbが形成されている。高速電気伝送路140wa� �よび140wbにおいては、例えば、5Gbps以上100Gbps 以下の通信速度(データ転送量)の高速電気信� ��が、伝送される。

 このように光半導体素子16および半導体� �子26相互間において熱設計上必要とされる所 定の間隔(半田ボール端子相互間隔)が、図1に 示される例に比べてより小さく設定されてい るので高速電気伝送路140waにおける表層部に� ��った長さが図1に示される例に比べて短くな り、高速電気伝送路140waでの信号劣化を減ら� ��ことが可能となる。従って、基板140におい� ��伝送効率がより向上することとなる。

 基板140における光半導体素子16の受光窓� �よび光出射窓に対向する部分には、光ビー� �が通過する貫通孔140aが形成されている。光� ��ーム出力あるいは光ビーム入力のために用� ��られる貫通孔140aの直径は、例えば、受光窓 および光出射窓の直径よりも大となるように 100μm程度に設定されている。

 基板141は、基板140の材質と同様に、例え� ��、ポリイミド系またはアクリル系樹脂、シ� ��コン、ガラスあるいは、液晶ポリマーで所� ��の厚さに作られている。基板141における電� ��コネクタ28が配される表層部には、一端が� �レキシブルケーブル12に電気的に接続され、 他端が電気コネクタ28に接続される高速電気� ��送路141waが形成されている。高速電気伝送� �141waにおいては、上述の高速電気伝送路140wa� ��よび140wbの通信速度と同様な通信速度、例� �ば、5Gbps以上100Gbps以下の通信速度(データ転� ��量)の高速電気信号が、伝送される。これに より、基板140と基板141とは、その相互間に配 されるフレキシブルケーブル12によって電気� ��に接続され、従って、光半導体素子16およ� �半導体素子26と、電気コネクタ28との間の電� ��的接続が得られる。

 斯かる構成において、光ファイバ24に接� �されるコネクタハウジング20が支持部22に係� ��される場合、図25に示されるように、基板14 0と基板141とが共通の平面上にあるように配� �される。即ち、光半導体素子16および半導体 素子26と、電気コネクタ28とが共通の平面上� �実装されることとなる。これにより、コネ� �タハウジング20の接続作業における取り扱い が容易となる。

 一方、光ファイバ24を所定の位置に配置� �る半導体サブモジュールの使用時において� �、コネクタハウジング20が支持部22に係合さ� ��、光ファイバ24と基板140とが接続された後� �図26に示されるように、フレキシブルケーブ ル12が、基板140の表面の延長面が、基板141の� ��面の延長面と交差し、かつ、光ファイバ24� �基板141の上方を通過するように折り曲げら� �る。その際、光ファイバ24の軸線は、基板141 の表面に対し略平行となる。

 従って、基板140が、光半導体素子16の実� �面に対し裏面となる方向に折り曲げられる� �とにより、光ファイバ24が基板141の裏面上に 配置される。これによって、コネクタおよび 光ファイバ24を同時に基板141の上に配置する� ��とが可能となり、少ない空間スペースで使� ��することが可能となる。

 なお、上述の例においては、基板140およ� ��基板141上にそれぞれ、1個の光半導体素子16� ��半導体素子26、電気コネクタ28が代表して示 されているが、斯かる例に限られることなく 、複数個の光半導体素子16、半導体素子26、� �気コネクタ28がそれぞれ、基板140および基板 141上に配置されてもよい。

 図27は、本発明に係る半導体サブモジュー� �の第5実施例の全体構成を概略的に示す。
図3に示される上述の第2実施例においては、� ��半導体素子16が第1の基板としての基板40上� �配され、半導体素子26および電気コネクタ28� ��第2の基板としての基板42上に配される構成� ��あるのに対し、一方、第5実施例においては 、光半導体素子16および半導体素子26が第1の� ��板としての基板144上に配され、電気コネク� ��28が第2の基板としての基板146上に配される� ��成とされる。

 図27において、半導体サブモジュールは� �光半導体素子16および半導体素子26を一方の� ��面部分に備える第1の基板としての基板144と 、電気コネクタ28を備える第2の基板としての 基板146と、基板144の端部と基板146の端部とを 電気的に接続する可撓性接続手段としての金 属線148とを含んで構成されている。

 基板144は、例えば、ポリイミド系または� ��クリル系樹脂、シリコン、ガラスあるいは� ��液晶ポリマーで所定の厚さに作られている� ��基板144における光半導体素子16が配される� �層部には、一端が半導体素子26における一方 側の半田ボール端子に電気的に接続され、他 端が光半導体素子16の半田ボール端子に接続� ��れる高速電気伝送路144waが形成されている� �また、基板144における半導体素子26の他方側 の半田ボール端子と金属線148との間には、半 導体素子26と金属線148とを電気的に接続する� ��速電気伝送路144wbが形成されている。高速� �気伝送路144waおよび144wbにおいては、例えば� ��5Gbps以上100Gbps以下の通信速度(データ転送量 )の高速電気信号が、伝送される。

 このように光半導体素子16および半導体� �子26相互間において熱設計上必要とされる所 定の間隔(半田ボール端子相互間隔)が、図3に 示される例に比べてより小さく設定されてい るので高速電気伝送路144waにおける表層部に� ��った長さが図3に示される例に比べて短くな り、高速電気伝送路144waでの信号劣化を減ら� ��ことが可能となる。従って、基板144におい� ��伝送効率がより向上することとなる。

 基板144における光半導体素子16の受光窓� �よび光出射窓に対向する部分には、光ビー� �が通過する貫通孔144aが形成されている。光� ��ーム出力あるいは光ビーム入力のために用� ��られる貫通孔144aの直径は、例えば、受光窓 および光出射窓の直径よりも大となるように 100μm程度に設定されている。

 金属線148は、バネ性を備え、かつ電気的� ��続が可能な所望の太さ、例えば、線径10~150� �mまでの範囲の金属線で作られている。

 基板146は、基板144の材質と同様に、例え� ��、ポリイミド系またはアクリル系樹脂、シ� ��コン、ガラスあるいは、液晶ポリマーで所� ��の厚さに作られている。基板146における電� ��コネクタ28が配される表層部には、一端が� �属線148に電気的に接続され、他端が電気コ� �クタ28に接続される高速電気伝送路146waが形� ��されている。高速電気伝送路146waにおいて� �、上述の高速電気伝送路144waおよび144wbの通� ��速度と同様な通信速度、例えば、5Gbps以上10 0Gbps以下の通信速度(データ転送量)の高速電� �信号が、伝送される。これにより、基板144� �基板146とは、その相互間に配される金属線14 8によって電気的に接続され、従って、光半� �体素子16および半導体素子26と、電気コネク� ��28との電気的接続が得られる。

 斯かる構成において、光ファイバ24に接� �されるコネクタハウジング20が支持部22に係� ��される場合、図27に二点鎖線で示されるよ� �に、基板144と基板146とが共通の平面上にあ� �ように配置されるか、あるいは、実線で示� �れるように、基板144の表面が基板146の表面� �対し斜めとなる状態で配置されることとな� �。これにより、コネクタハウジング20の接続 作業における取り扱いが容易となる。

 一方、光ファイバ24を所定の位置に配置� �る半導体サブモジュールの使用時において� �、コネクタハウジング20が支持部22に係合さ� ��、光ファイバ24と基板144とが接続された後� �基板144の表面を基板146の表面に対して垂直� �なるように起こすことによって、コネクタ� �よび光ファイバ24を同時に基板146の表面上ま たは上方に配置することが可能となり、少な い空間スペースで半導体サブモジュールを使 用することが可能となる。

 図28は、本発明に係る半導体サブモジュ� �ルの第6実施例の全体構成を概略的に示す。

 図4に示される第3実施例においては、基� �30における光半導体素子16と半導体素子26と� �間の部分が、可動部(屈曲部)とされ、高速電 気伝送路30wbを伴って変位可能とされるのに� �し、一方、第6実施例においては、基板150に� ��ける半導体素子26と電気コネクタ28との間の 部分が、可動部(屈曲部)とされ、高速電気伝� ��路150waを伴って変位可能とされる構成を備� �ている。

 屈曲可能な柔軟な特性を備えている基板1 50は、例えば、ポリイミド系またはアクリル� ��樹脂、あるいは、液晶ポリマーで所定の厚� ��に作られている。基板150における光半導体� ��子16および半導体素子26が配される表層部に は、一端が光半導体素子16の半田ボール端子� ��接続され、他端が半導体素子26の一方側の� �田ボール端子に接続される高速電気伝送路15 0wbが形成されている。また、上述の可動部に おける上述の表層部と共通の表層部上には、 一端が半導体素子26の他方側の半田ボール端� ��に接続され、他端が電気コネクタ28に電気� �に接続される高速電気伝送路150waが形成され ている。高速電気伝送路150waおよび150wbにお� �ては、例えば、5Gbps以上100Gbps以下の通信速� �(データ転送量)の高速電気信号が、伝送され る。

 このように光半導体素子16および半導体素� �26相互間において熱設計上必要とされる所定 の間隔(半田ボール端子相互間隔)が、図4に示 される例に比べてより小さく設定されている ので高速電気伝送路150wbにおける表層部に沿� ��た長さが図4に示される例に比べて短くなり 、高速電気伝送路150wbでの信号劣化を減らす� ��とが可能となる。従って、基板150において� ��送効率がより向上することとなる。
基板150における光半導体素子16に対向する部� ��には、貫通孔150aが形成されている。

 基板150における半導体素子26と電気コネ� �タ28との間の部分は、可動部(屈曲部)とされ� ��高速電気伝送路150waを伴って図28に二点鎖線 および実線で示されるように、変位可能とさ れる。

 斯かる実施例においても、上述の実施例� ��同様に、同一の基板150の屈曲性によって、� ��に、光ファイバ24およびコネクタの挿抜時� �取り扱いが、基板150における電気コネクタ28 が配置される水平面に対して斜め方向で可能 となる。また、半導体サブモジュールの使用 時においては、光半導体素子16が設けられる� ��板150における一部分の表面を、半導体素子2 6と電気コネクタ28との間の部分を屈曲部とし て基板150おける上述の水平面に対して略垂直 となるように基板150の一部を起こすことによ り、コネクタおよび光ファイバ24を同時に、� ��板150の水平面の上方に配置することが可能� ��なる。従って、少ない空間スペースで半導� ��サブモジュールを使用することが可能とな� ��。

 (B)コネクタと半導体サブモジュ� ��ルとの接続方法
 図5Aおよび5Bは、それぞれ、本発明に係るコ ネクタと半導体サブモジュールとの接続方法 の第1実施例が適用されたコネクタおよび基� �を拡大して示す。

 図5Aおよび5Bは、上述の半導体サブモジュ ールの第1実施例から第3実施例に適用可能な� ��ネクタハウジングとマイクロホールを有す� ��支持部の配置例である。

 コネクタハウジング20の内側には、光フ� �イバ24の素線の一端が孔20aを通じて挿入され ている。コネクタハウジング20が基板10の支� �部22に接続されていないとき、即ち、コネク タハウジング20の内周部が支持部22に係合さ� �ていない場合、光ファイバ24の素線の一端の たわみ長さLは、例えば、7mm~10mmに設定されて いる。光ファイバ24の素線の先端は、コネク� ��20の開口端部から突出長さδLだけ突出して� �る。突出長さδLは、例えば、零を超え100μm� �下に設定されている。その際、支持部22のマ イクロホール22aの内径は、光ファイバ24の外� ��と略同一となる値、例えば、125μmから125.5μ mまでの範囲で設定されている。また、支持� �22のマイクロホール22aの一方の開口端部は、 所定の角度の円錐面が形成されている。

 斯かる構成において、コネクタハウジン� ��20の内周部が支持部22に係合される場合、図 5Bに示されるように、光ファイバ24の素線の� �端部は、マイクロホール22aを貫通し、マイ� �ロレンズ18Lあるいは透明薄板18の表面に接触 することとなる。

 その際、コネクタハウジング20の開口部� �面が、透明薄板18の表面に接着、あるいは、 当接された場合、光ファイバ24の素線は、コ� ��クタハウジング20の内部において座屈状態� �なる。これにより、マイクロホール22の開口 端部とコネクタハウジング20の孔20aの周縁と� ��間に湾曲部24aが形成される。

 従って、光ファイバ24の素線の端面は、� �に、一定の押圧力でマイクロレンズ18Lに密� �固定されることになる。その結果、安定し� �光入出力特性を備える光接続部が、簡易に� �られることとなる。

 図6Aおよび6Bは、本発明に係るコネクタと 半導体サブモジュールとの接続方法の第2実� �例が適用されたコネクタおよび基板を示す� �

 図6Aおよび6Bに示される例は、上述の半導 体サブモジュールの第1実施例から第3実施例� ��適用可能なコネクタハウジングとマイクロ� ��ールを有する支持部の配置例である。

 図6Aおよび6Bに示される例は、上述の第1� �実施例とは異なり、透明薄板18が取り外され ている。

 光ファイバ24’の素線の外径と基板10’に 備えられた穴10’aの内径とを精密に一致させ ることによって、マイクロホール22’aを通過 した光ファイバ24’の素線の先端の基板10’� �対する固定が行なわれる。コネクタハウジ� �グ20の開口部端面からの光ファイバ24’の素� ��の飛び出し量δLは、コネクタハウジング20� �基板10’の裏面側に密着させた際、光半導体 素子16の表面と衝突しないように所定の長さ� �λに調整されている。

 なお、光ファイバ24’、基板10’、および 、支持部22’は、それぞれ、上述の光ファイ� ��24、基板10、支持部22と相似形となるように� ��光ファイバ24’、基板10’、および、支持部 22’における各寸法が設定されている。

 図7A、7Bは、それぞれ、本発明に係るコネ クタと半導体サブモジュールとの接続方法の 第3実施例が適用されたコネクタおよび基板� �示す。

 図7Aに示される例は、上述の半導体サブ� �ジュールの第1実施例から第3実施例に適用可 能なコネクタハウジングおよび支持部の配置 例である。

 図7Aに示される例は、上述の第1実施例と� ��なり、透明薄板18とマイクロホールを有す� �支持部とが取り外されている。

 光ファイバ24の軸線に沿ったコネクタハウ� �ング20の高さが、所望の高さとすることによ って、光ファイバ24の素線の暴れを抑制して� ��る。コネクタハウジング20が基板13に対して 接続されていないとき、コネクタハウジング 20の開口部端面からの突出した光ファイバ24� �素線の飛び出し量δLは、図7Bに示されるよう に、コネクタハウジング20の端面を基板13の� �面側に密着(接着)させた際、光半導体素子16� ��表面と衝突しないように所望の長さに調整� ��れている。
基板13には、光半導体素子16の発光部および� �光部に対向して円錐台状の孔13aが形成され� �いる。コネクタハウジング20側に形成される テーパ状の孔13aにおける一方の開口端部の直 径φAは、例えば、150μm、また、孔13aにおける 他方の開口端部の直径φBは、100μmに設定され ている。なお、基板13の構成は、孔の形状を� ��き、上述に基板10の構成と同様とされる。

 これにより、外径125μmの光ファイバ24の� �線の外径と基板13に備えられた穴13aの内径を 精密に一致させ、光ファイバの素線の光半導 体素子16の発光部および受光部に対する位置� ��めおよび固定を行っている。

 図8乃至図11は、上述のようなコネクタハ� ��ジングが選択的に係合される支持部が設け� ��れる基板上に、上述の透明薄板18が用いら� �ない場合において、光ファイバ24の素線の先 端の光半導体素子16の発光部および受光部に� ��する位置出しを行なう構成を示す。なお、� ��ファイバ24において、マイクロホールへの� �入を円滑にするため、光ファイバ先端は、� �ーパ加工が施されている。

 図8において、基板54における貫通孔54aは� ��光ファイバ24の外径に対し若干大なる内径� �設定されている。また、支持部52のマイクロ ホール52aの内径は、光ファイバ24の外径と略� ��一に設定されている。これにより、光ファ� ��バ24の素線の先端の光半導体素子16の発光部 および受光部に対する位置出しが可能となる 。

 図9においては、基板58における貫通孔58a� ��、光ファイバ24の外径にほぼ等しい内径に� �定されている。また、支持部56のマイクロホ ール56aの内径は、光ファイバ24の外径よりも� ��干大に設定されている。これにより、支持� ��56のマイクロホール56aが、光ファイバ24にお ける基板58の貫通孔58aへの挿入を手助け補助� ��る役割を果たし、また、光ファイバ24の素� �の先端の光半導体素子16の発光部および受光 部に対する位置出しが、基板58における貫通� ��58aにより行なわれることとなる。

 従って、図8および図9に示される例にお� �ては、封止不要な光半導体素子に適用され� �場合、その構造を簡略化できるという効果� �奏する。また、光ファイバ24の先端を光半導 体素子16の発光部および受光部に対し近接可� ��なのでより光結合効率を高めることができ� ��。

 なお、基板58の貫通孔58aは、エッチング� �より高精度に形成可能なので位置精度を高� �ることができる。また、基板58の貫通孔58aに より位置出しを行なう場合、光半導体素子16� ��基板58との実装精度が高まり、従って、よ� �高精度に光ファイバ24の素線と光半導体素子 16との位置出しが実現され、光結合効率を向� ��できる。ただし、基板に上述したような高� ��度の孔を形成するには高い技術が必要とさ� ��るので、斯かる技術を採用しない場合、図8 に示される例の構造が適している。

 図10および図11に示される例は、それぞれ 、基板54および58がシリコンで作られている� �また、基板54および58における光半導体素子1 6側の表面には、それぞれ、シリコン酸化膜59 および61が形成されている。これにより、光� ��導体素子16を封止できる構造が得られる。

 図10において、基板54における貫通孔54aは 、光ファイバ24の外径に対し若干大なる内径� ��設定されている。また、支持部52のマイク� �ホール52aの内径は、光ファイバ24の外径と略 同一に設定されている。これにより、光ファ イバ24の素線の先端の光半導体素子16の発光� �および受光部に対する位置出しが可能とな� �。

 図11においては、基板58における貫通孔58a は、光ファイバ24の外径にほぼ等しい内径に� ��定されている。また、支持部56のマイクロ� �ール56aの内径は、光ファイバ24の外径よりも 若干大に設定されている。

 図10および図11において、光ファイバ24の� ��線の先端がシリコン酸化膜59および61に突き 当てられるように、光ファイバ24における支� ��部52および56よりも上流側部分が所定の軸力 で撓ませられている。これにより、光ファイ バ24における支持部52および56よりも上流側部 分に、湾曲部24aが形成されることとなる。

 (C)光モジュール
 図12Aは、本発明に係る光モジュールの第1実 施例の全体構成を概略的に示す。

 図12Aに示される光モジュールにおいては� ��上述の図1に示される半導体サブモジュール を構成する光半導体素子16を一方の表面部分� ��備える第1の基板としての基板10と、光半導� ��素子16を駆動、信号増幅するための半導体� �子26および外部との電気信号の入出力のため に電気コネクタ28を備える第2の基板としての 基板11と、基板10の端部と基板11の端部とを電 気的に接続する可撓性接続手段としてのフレ キシブルケーブル12とを含む。なお、図12Aに� ��いては、代表的に一組の光半導体素子16と� �光ファイバ64およびコネクタ62とを示す。

 但し、光モジュールの外郭を形成するケ� ��シング60により、基板10は、その表面の延長 面が基板11の表面の延長面に交差するように� ��板11に対して略垂直に固定されている。ま� �、ケーシング60における基板10の表面に対向� ��る位置には、光ファイバ64に接続されるコ� �クタ62が配されるレセプタクルが設けられて いる。コネクタ62は、例えば、図5A乃至図7Aに 示されるコネクタハウジングおよび支持部を 含むコネクタとされる。

 これにより、コネクタ62がケーシング60に おける基板11の上方部分に収納され、かつ、� ��ファイバ64が、その軸線が基板11の表面に略 平行となるように配置されるので光モジュー ルの小型化が図られる。

 一方、図12Bに示される参考例のように、� ��ネクタ62が基板11の上方部分に配置されずケ ーシング60’の端部に配置される場合に比べ� ��本実施例は、ケーシング60’の端部からの� �ネクタ62の飛び出し量が低減されるので光モ ジュールの小型化が図られる。

 さらに、図12Aにニ点鎖線で示されるよう� ��、ケーシング60における基板11の上方部分に は、光ファイバ64に作用する外力がコネクタ6 2に加わらないように保持する保持機構66が設 けられてもよい。

 図13Aは、本発明に係る光モジュールの第2 実施例の全体構成を概略的に示す。

 図13Aに示される例においては、図12Aにお� ��る基板10および光半導体素子16に代えて、基 板72PBに配される光半導体素子72が配されてい る。光半導体素子72は、電極に対し裏面出射� ��の光半導体素子とされるので本実施例にお� ��ては、光ビームが上述のような基板10を貫� �する必要がないものとされる。

 図13Aにおいては、代表的に一組の光半導� ��素子72と、光ファイバ64およびコネクタ62と� ��示す。

 但し、光モジュールの外郭を形成するケ� ��シング70により、基板72Bは、その表面の延� �面が基板11の表面の延長面に交差するように 基板11に対して略垂直に固定されている。ま� ��、ケーシング70における基板72Bの表面に対� �する位置には、光ファイバ64に接続されるコ ネクタ62が配される。コネクタ62は、例えば� �図5A乃至図7Aに示されるコネクタハウジング� ��よび支持部を含むコネクタとされる。

 これにより、コネクタ62がケーシング60に おける基板11の上方部分に収納され、かつ、� ��ファイバ64が、その軸線が基板11の表面に略 平行となるように配置されるので光モジュー ルの小型化が図られる。

 一方、図13Bに示される参考例のように、� ��ネクタ62が基板11の上方部分に配置されず、 ケーシング70’の端部に配置される場合に比� ��て本実施例は、ケーシング70’の端部から� �コネクタ62の飛び出し量が低減されるので光 モジュールの小型化が図られる。

 図14は、本発明に係る光モジュールの第3� ��施例の全体構成を概略的に示す。

 図14に示される光モジュールにおいては� �上述の図4に示される半導体サブモジュール� ��構成する基板30と類似した屈曲可能な柔軟� �特性を備えている基板82を備えている。

 基板82は、例えば、ポリイミド系または� �クリル系樹脂、あるいは、液晶ポリマーで� �定の厚さに作られている。基板82における光 半導体素子16が配される表層部には、一端が� ��半導体素子16に電気的に接続され、他端が� �導体素子26に接続される高速電気伝送路82wb� �形成されている。高速電気伝送路82wbにおい� ��は、例えば、5Gbps以上100Gbps以下の通信速度( データ転送量)の高速電気信号が、伝送され� �。基板82における光半導体素子16に対向する� ��分には、貫通孔82aが形成されている。隣接� ��る半導体素子26および電気コネクタ28相互間 は、高速電気伝送路82waにより接続されてい� �。

 但し、光モジュールの外郭を形成するケ� ��シング80により、基板82における光半導体素 子16が設けられる部分は、その表面が半導体� ��子26の上方となる表面に対し垂直となるよ� �に固定されている。また、ケーシング80にお ける光半導体素子16が設けられる基板82の一� �分に対向する位置には、光ファイバ64に接続 されるコネクタ62が配される。コネクタ62は� �例えば、図5A乃至図7Aに示されるコネクタハ� ��ジングおよび支持部を含むコネクタとされ� ��。

 これにより、コネクタ62が、ケーシング80 において基板82における半導体素子26および� �気コネクタ28の上方となる部分に収納され、 かつ、光ファイバ64が、その軸線が基板82の� �面に略平行となるように配置されるので光� �ジュールの小型化が図られる。また、一枚� �基板82上に伝送路が形成されるので高速電気 信号伝送特性を向上させることができる。

 図15は、本発明に係る光モジュールの第4� ��施例の全体構成を概略的に示す。

 図15に示される例においては、図14におけ る基板82および光半導体素子16に代えて、基� �92に配される光半導体素子72が配されている� ��光半導体素子72は、電極に対し裏面出射型� �光半導体素子とされるので本実施例におい� �は、光ビームが上述のような基板を貫通す� �必要がないものとされる。

 基板92は、例えば、ポリイミド系または� �クリル系樹脂、あるいは、液晶ポリマーで� �定の厚さに作られている。基板92における光 半導体素子72が配される表層部には、一端が� ��半導体素子72に電気的に接続され、他端が� �導体素子26に接続される高速電気伝送路92wb� �形成されている。高速電気伝送路92wbにおい� ��は、例えば、5Gbps以上100Gbps以下の通信速度( データ転送量)の高速電気信号が、伝送され� �。隣接する半導体素子26および電気コネクタ 28相互間は、高速電気伝送路92waにより接続さ れている。

 但し、光モジュールの外郭を形成するケ� ��シング90により、基板92における光半導体素 子72が設けられる部分は、その表面が半導体� ��子26の上方となる表面に対し垂直となるよ� �に固定されている。また、ケーシング90にお ける光半導体素子72が設けられる基板92の一� �分に対向する位置には、光ファイバ64に接続 されるコネクタ62が配される。コネクタ62は� �例えば、図5A乃至図7Aに示されるコネクタハ� ��ジングおよび支持部を含むコネクタとされ� ��。

 これにより、コネクタ62が、ケーシング90 において基板92における半導体素子26および� �気コネクタ28の上方となる部分に収納され、 かつ、光ファイバ64が、その軸線が基板92の� �面に略平行となるように配置されるので光� �ジュールの小型化が図られる。また、一枚� �基板92上に伝送路が形成されるので高速電気 信号伝送特性を向上させることができる。

 図16Aおよび16Bは、本発明に係る光モジュ� ��ルの第5実施例の全体構成を概略的に示す。

 図16Aに示される光モジュールは、上述し� ��図3に示される半導体サブモジュールを内蔵 している。図3に示される半導体サブモジュ� �ルの構成についての重複説明は、省略され� �。

 光モジュールは、基板40が配されるケー� �ング96と、基板42が配されるケーシング98と� �主な要素として含んで構成されている。

 ケーシング96の一端は、例えば、連結用� �持軸により、回動可能にケーシング98の一端 に支持されている。基板42は、その表面がケ� ��シング98の上面に対し略平行となるように� �置されている。

 また、ケーシング96における基板40に対向 する部分には、光ファイバ102の一端が接続さ れるコネクタ100が着脱されるコネクタ収容部 が形成されている。コネクタ100は、後述され るようなMTコネクタまたはFPCコネクタであっ� ��もよい。

 斯かる構成において、図16Aに実線および� ��点鎖線で示されるように、コネクタ100がケ� ��シング96におけるコネクタ収容部に対し上� �から着脱される場合、例えば、ケーシング96 がケーシング98に対し回動され、傾斜した状� ��で着脱作業が行なわれる。これにより、そ� ��着脱作業が容易となる。一方、光ファイバ1 02が敷設される場合、図16Bに示されるように� ��ケーシング96およびコネクタ100がケーシン� �98に近接するようにケーシング96が、矢印の� ��す方向に向けて回動される。これにより、� ��ネクタ100がケーシング98の端部から突出す� �ことなく配置され、しかも、光ファイバ102� �、その軸線が基板42の表面に対し略平行とな るように配置されることとなる。

 図17Aおよび17Bは、本発明に係る光モジュ� ��ルの第6実施例の全体構成を概略的に示す。

 図17Aに示される光モジュールは、上述し� ��図4に示される半導体サブモジュールを内蔵 している。図4に示される半導体サブモジュ� �ルの構成についての重複説明は、省略され� �。

 光モジュールは、基板30における半導体� �子26および電気コネクタ28が配されるケーシ� ��グ108と、基板30における光半導体素子16が配 されるケーシング106とを主な要素として含ん で構成されている。

 ケーシング106の一端は、例えば、連結用� ��持軸により、回動可能にケーシング108の一� ��に支持されている。基板30における光半導� �素子16が配される部分は、その表面がケーシ ング108の上面に対し略平行となるように配置 されている。

 また、ケーシング106における基板30に対� �する部分には、光ファイバ102の一端が接続� �れるコネクタ100が着脱されるコネクタ収容� �が形成されている。コネクタ100は、後述さ� �るようなMTコネクタまたはFPCコネクタであっ てもよい。

 斯かる構成において、図17Aに実線または� ��点鎖線で示されるように、コネクタ100がケ� ��シング106におけるコネクタ収容部に対し上� ��から着脱される場合、例えば、ケーシング1 06がケーシング108に対し回動され、傾斜した� ��態で着脱作業が行なわれる。これにより、� ��の着脱作業が容易となる。一方、光ファイ� ��102が敷設される場合、図17Bに示されるよう� ��、ケーシング106およびコネクタ100がケーシ� ��グ108に近接するようにケーシング106が、矢� ��の示す方向に向けて回動される。これによ� ��、コネクタ100がケーシング108の端部から突� ��することなく配置され、しかも、光ファイ� ��102が、その軸線が基板30における半導体素� �26が配される部分の表面に対し略平行となる ように配置されることとなる。

 なお、第5実施例および第6実施例におい� �は、それぞれ、図22Aおよび22Bに示されるよ� �に、ケーシング98またはケーシング108におけ る上部に、ケーシング96または106をそれぞれ� ��ケーシング98またはケーシング108に対し固� �する嵌合ロック機構が設けられてもよい。� �合ロック機構は、例えば、コネクタ100の端� �を上述の支持軸の方向に向けて付勢し保持� �るばね部材138であってもよい。

 さらに、第5実施例および第6実施例にお� �て、光半導体素子16の代わりに、上述したよ うな光半導体素子72が装備されたものであっ� ��もよいことは勿論である。

 図18は、上述の本発明に係る光モジュー� �の第1実施例乃至第6実施例にそれぞれ用いら れるMTコネクタの構成を、光モジュールの一� ��を構成するハウジングとともに概略的に示� ��。

 図18において、MTコネクタは、光ファイバ リボン110の一端に接続されるフェルール112か らなる。直方体のフェルール112における一方 の接続端面には、光ファイバリボン110の各光 ファイバの素線が露出する孔112ai(i=1~n,n=12)が� ��成されている。各孔112aiは、所定の間隔で� �ファイバリボン110の幅方向に沿って一列に� �成されている。その接続端面は、研磨され� �いる。その孔112aiの配列の両脇には、MTコネ� ��タが図18において矢印の向きに挿入される� �き、ハウジング114内に設けられるガイドピ� �116Aおよび116Bがそれぞれ嵌合される孔112gaお� ��び112gbが形成されている。

 MTコネクタが着脱されるハウジング114は� �フェルール112を収容するフェルール収容部� �に一対のガイドピン116Aおよび116Bが設けられ ている。ガイドピン116Aおよび116Bは、その軸� ��がハウジング114の端部に設けられる垂直基� ��114Bの表面に垂直となるように所定の間隔を もって相対向して配置されている。

 シリコンまたはガラスで作られる垂直基� ��114Bにおけるガイドピン116Aおよび116B相互間� ��なる部分には、図示が省略される光半導体� ��子からの光ビームが通過する貫通孔114ai(i=1~ n,n=12)が上述の孔112aiに対応させて一列に形成 されている。

 なお、MTコネクタがフェルール収容部内� �装着されるとき、バネの弾性力によりフェ� �ール112の接続端面が垂直基板114Bの表面に押� ��付けられ保持される。また、垂直基板114Bの 表面には、上述の例のように、ガラス板、レ ンズ付ガラス板が設けられてもよい。

 図19は、上述の本発明に係る光モジュー� �の第1実施例乃至第6実施例にそれぞれ用いら れるファイバPCコネクタの構成を、光モジュ� ��ルの一部を構成するハウジングとともに概� ��的に示す。

 図19において、ファイバPCコネクタは、光 ファイバリボン120の一端に固定部を介して接 続されるコネクタプラグ122からなる。コネク タプラグ122の接続端面には、光ファイバリボ ン120の各光ファイバの素線が露出する複数の 孔が形成されている。各孔は、所定の間隔で 光ファイバリボン120の幅方向に沿って一列に 形成されている。光ファイバの先端は、その 被覆が除去され片持ち梁状に把持され、後述 するマイクロホールへの挿入を円滑にするた めにテーパ加工されている。コネクタプラグ 122の両側面部には、溝122Gが形成されている� �

 ここで、ファイバPCコネクタ(1996年電子情 報通信学会エレクトロソサイエティ大会C-3-13 3参照)は、MTコネクタのようなフェルールを� �いず、裸光ファイバを後述するマイクロホ� �ル内で位置合わせし、光ファイバを撓ませ� �ことにより、弾性復元力である座屈力によ� �光ファイバの先端を密着させるものである� �

 コネクタプラグ122が着脱されるハウジン� ��124は、コネクタプラグ122を収容するプラグ� ��容部を有している。プラグ収容部内には、� ��ネクタプラグ122の溝122Gに係合されてコネク タプラグ122を案内するガイドレール124GLが収� ��部の両側壁に相対向して形成されている。� ��ウジング124の端部には、垂直基板132が設け� ��れている。垂直基板132は、図20に拡大され� �示されるように、その裏面側に配される各� �半導体素子130の発光部(受光部)130aに対応し� �光ビームを通過させる貫通孔132aを一列に所� ��の間隔で有している。

 垂直基板132の表面には、ガラス板134が配さ� ��る。あるいは、図21Bに示されるように、マ� ��クロレンズ134’L付ガラス板134’でもよい。 この場合、光半導体素子と光ファイバとの光 結合効率をさらに高めることができる。
図20に拡大されて示されるように、ガラス板1 34上には、各光半導体素子130の発光部(受光部 )130aおよび各光ファイバの素線に対応したマ� ��クロホール136aを有するマイクロホールアレ イ136が載置される。

 垂直基板132およびマイクロホールアレイ1 36等をハウジング124の端部に組み付けるにあ� ��っては、先ず、垂直基板132に光半導体素子1 30が半田ボールを介して基板配線と光半導体� ��子との配線が位置合わせ実装される。次に� ��光半導体素子130、ガラス板134およびマイク� ��ホールアレイ136が、垂直基板132の貫通孔132a を利用してその各アライメントマーカ136M、13 4M、130Mが互いに一致するように実装される。 これにより、高精度で光半導体素子130の受光 部とマイクロホール136aとが位置合わせされ� �。

 コネクタプラグ122がハウジング124のプラ� ��収容部に装着される場合、コネクタプラグ1 22がガイドレール124GLによって案内されるこ� �により、光ファイバリボン120の各光ファイ� �の素線の先端がマイクロホールに挿入され� �ガラス板134の表面に当接する。これにより� �図21Aに示されるように、光ファイバにおけ� �マイクロホールアレイ136とコネクタプラグ12 2における光ファイバリボン120の把持部との� �は、撓むこととなる。従って、複数の光フ� �イバの先端の位置ずれが吸収され、その座� �力により、低反射な接続状態が得られるよ� �に光ファイバの先端とガラス板134とが密着� �れる。反射の影響が少ないので光半導体素� �の受発光性が良好となり、また、反射で損� �する分が少ないので低損失な光結合が実現� �れる。

 なお、上述のMTコネクタによっては、こ� �ように密着させることは困難であるので反� �が大である。また、MTコネクタでは、ガイド ピンの取り付け位置精度が光半導体素子と光 ファイバとの光結合を左右する。そのため、 基板にガイドピンを高精度で実装する必要が あるので基板には硬さが必要であり、シリコ ンやガラス板に限定される。

 一方、ファイバPCコネクタは、光半導体� �子とマイクロホールとが垂直基板を介して� �度よく固定され、ガイドレールは、光ファ� �バがマイクロホールに挿入するまでの位置� �度を出せばよいので基板が樹脂、液晶であ� �ても十分に位置精度が出せることとなる。

 なお、図21Aおよび21Bに示されるように、� ��半導体素子130が封止部材ECで封止された場� �、基板の両面から封止できるので通信光が� �板を貫通しない構造よりも容易に封止でき� �。