特許 7651867 光送受信モジュールおよび光トランシーバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-18

(45)【発行日】2025-03-27

(54)【発明の名称】光送受信モジュールおよび光トランシーバ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/42 20060101AFI20250319BHJP

【ＦＩ】

G02B6/42

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021010955

(22)【出願日】2021-01-27

(65)【公開番号】P2022114606

(43)【公開日】2022-08-08

【審査請求日】2024-01-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】水野 泰孝

【審査官】林 祥恵

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１７３８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１３８３３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１５９５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１５３７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０８０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２４１５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０７１５３０４３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】KUROKAWA, M. et al.，“High Optical Output Power and High-responsivity IC-TROSA for 800 Gbps applications”，2021 European Conference on Optical Communication (ECOC)，2021年09月13日，pp.1-3，DOI: 10.1109/ECOC52684.2021.9606101

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ６／２６－６／２７

Ｇ０２Ｂ ６／３０－６／３４

Ｇ０２Ｂ ６／４２－６／４３

Ｇ０２Ｆ １／００－１／１２５

Ｇ０２Ｆ １／２１－１／３９

Ｈ０１Ｓ ５／００－５／５０

Ｈ０４Ｂ １０／４０

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

受光素子と、発光素子と、前記発光素子から出力される光を変調する光変調器と、を内蔵するパッケージと、
複数の第一端子が設けられた裏面を有し、前記受光素子、前記発光素子および前記光変調器の少なくともいずれか一つを制御する、前記複数の第一端子に接続された制御回路が搭載されたリジッド回路基板と、
前記複数の第一端子にはんだ付けされた複数の第二端子が表面に設けられた本体部と、前記複数の第二端子に接続される複数の信号配線と、を有するフレキシブル回路基板と、
を備え、
前記リジッド回路基板は、前記フレキシブル回路基板を介して前記リジッド回路基板の前記裏面が前記パッケージの一面と対向して前記パッケージに固定されるとともに、前記発光素子、前記光変調器および前記受光素子の少なくともいずれか一つは、前記複数の信号配線を介して前記制御回路に電気的に接続される、
光送受信モジュール。

【請求項2】

前記フレキシブル回路基板は、前記リジッド回路基板と接続される本体部と、前記本体部の一辺に設けられた第１端部と、前記本体部の前記一辺と反対側の一辺に設けられた第２端部と、を有し、
前記第１端部および前記第２端部は、それぞれ前記パッケージに接続されている、
請求項１に記載の光送受信モジュール。

【請求項3】

前記パッケージは、前記パッケージの一面に交差する第１側面および第２側面を有し、
前記第１端部は、前記第１側面にはんだによって接続され、
前記第２端部は、前記第２側面にはんだによって接続されている、
請求項２に記載の光送受信モジュール。

【請求項4】

前記リジッド回路基板の一面と前記パッケージの一面との間に載置される複数のスペーサを備え、
前記複数のスペーサのそれぞれの高さは、前記リジッド回路基板の一面に搭載される前記制御回路を含む制御用部品の高さより高い、
請求項２または請求項３に記載の光送受信モジュール。

【請求項5】

前記本体部は、内側に開口部を有する、
請求項４に記載の光送受信モジュール。

【請求項6】

前記複数のスペーサは、前記開口部を貫通する、
請求項５に記載の光送受信モジュール。

【請求項7】

前記リジッド回路基板と前記フレキシブル回路基板とは、一体形成されている、
請求項１に記載の光送受信モジュール。

【請求項8】

一端が前記リジッド回路基板に取り付けられ、他端に第２フレキシブル基板が挿抜自在に接続されるコネクタを備える、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光送受信モジュール。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光送受信モジュールを搭載する、
光トランシーバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光送受信モジュールおよび光トランシーバに関する。

【背景技術】

【0002】

インターネット等で伝送される情報量の増大に伴い、光ファイバを用いた伝送路での情報の伝送速度の向上が求められている。伝送速度の向上の要求に伴い、データセンターでは、１ラックあたりの伝送容量の増大が検討課題になってきており、光信号を送受信する光トランシーバの小型化が求められている。例えば、特許文献１には、ＩＣ－ＴＲＯＳＡ（Integrated Coherent Transmit-Receive Optical Sub Assembly）を、小型のフォームファクタ（Form Factor）の１つであるＱＳＦＰ－ＤＤ（Quad Small Form Factor Pluggable Double Density）で実現する手法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１５０３６６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＱＳＦＰ－ＤＤにＩＣ－ＴＲＯＳＡ等の光送受信モジュールを搭載する場合、光電変換回路を含む光電変換用部品と光学部品だけでなく、光電変換回路を制御する制御回路を含む制御用部品をＱＳＦＰ－ＤＤの筐体に収納する必要がある。また、光送受信モジュールでは、光電変換用部品はＭＳＡ（Multi-Source Agreement）で定められた電気インターフェースに応じて配置され、光学部品は光電変換用部品および光インターフェースの位置に合わせて配置される。

【0005】

このため、光送受信モジュール内に光電変換用部品、光学部品および制御用部品を混在して配置する場合、制御用部品を配置する領域は限られ、空いている領域に制御用部品を高密度に実装する必要がある。部品が高密度に実装された光送受信モジュールにおいて制御用部品の不具合が発生した場合、制御用部品の交換等のリワークは困難である。また、光電変換用部品と光学部品とが内蔵される光送受信モジュールは、気密封止される。気密封止された光送受信モジュールでは、部品の不具合の発生時に部品をリワークすることは困難である。リワークができない場合、不具合が発生した光送受信モジュールを廃却せざるを得ない。

【0006】

そこで、本開示は、光電変換回路を制御する制御回路のリワークが容易な光送受信モジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施形態の一観点によれば、光送受信モジュールは、受光素子と、発光素子と、前記発光素子から出力される光を変調する光変調器と、を内蔵するパッケージと、複数の第一端子が設けられた裏面を有し、前記受光素子、前記発光素子および前記光変調器の少なくともいずれか一つを制御する、前記複数の第一端子に接続された制御回路が搭載されたリジッド回路基板と、前記複数の第一端子にはんだ付けされた複数の第二端子が表面に設けられた本体部と、前記複数の第二端子に接続される複数の信号配線と、を有するフレキシブル回路基板と、を備え、前記リジッド回路基板は、前記フレキシブル回路基板を介して前記リジッド回路基板の前記裏面が前記パッケージの一面と対向して前記パッケージに固定されるとともに、前記発光素子、前記光変調器および前記受光素子の少なくともいずれか一つは、前記複数の信号配線を介して前記制御回路に電気的に接続される。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、光電変換回路を制御する制御回路のリワークが容易な光送受信モジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１の実施形態にかかる光送受信モジュールを有する光トランシーバの構成の一例を示す透過斜視図である。

【図2】図２は、図１の光トランシーバの分解斜視図である。

【図3】図３は、図１のＩＣ－ＴＲＯＳＡを示す斜視図である。

【図4】図４は、図３の分解斜視図である。

【図5】図５は、図３のＩＣ－ＴＲＯＳＡの回路構成を示す機能ブロック図である。

【図6】図６は、ＩＣ－ＴＲＯＳＡのパッケージを気密封止する前の状態を示す分解斜視図である。

【図7】図７は、リジッド基板をフレキシブル基板にはんだ付けした後、フレキシブル回路基板の不要部分を切除する工程を示す説明図である。

【図8】図８は、制御用部品とスペーサとを搭載したリジッド基板の一例を示す部分断面図である。

【図9】図９は、第２の実施形態にかかる光送受信モジュールにおけるフレックスリジッド回路基板の一例を示す斜視図である。

【図10】図１０は、図９のフレックスリジッド回路基板を裏面から見た状態を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

【0011】

〔１〕本開示の一態様にかかる光送受信モジュールは、受光素子と、発光素子と、前記発光素子から出力される光を変調する光変調器と、を内蔵するパッケージと、前記受光素子、前記発光素子および前記光変調器の少なくともいずれか一つを制御する制御回路が搭載されたリジッド回路基板と、複数の信号配線を有するフレキシブル回路基板と、を備え、前記リジッド回路基板は、前記フレキシブル回路基板を介して前記リジッド回路基板の一面が前記パッケージの一面と対向して前記パッケージに接続されるとともに、前記発光素子、前記光変調器および前記受光素子の少なくともいずれか一つは、前記複数の信号配線を介して前記制御回路に電気的に接続される。

【0012】

この光送受信モジュールでは、制御回路と、受光素子、発光素子および光変調器とをそれぞれ独立した異なる領域に配置できるため、制御回路に不具合が発生した場合、制御回路を含む制御用部品を交換するなどのリワークを容易に行うことができる。したがって、光電変換回路を制御する制御回路のリワークが容易な光送受信モジュールを提供することができる。

【0013】

〔２〕上記〔１〕において、前記フレキシブル回路基板は、前記リジッド回路基板と接続される本体部と、前記本体部の一辺に設けられた第１端部と、前記本体部の前記一辺と反対側の一辺に設けられた第２端部と、を有し、前記第１端部および前記第２端部は、それぞれ前記パッケージに接続されていてもよい。これにより、リジッド回路基板の一面に搭載される制御回路の搭載領域をまとまって確保することができる。

【0014】

〔３〕上記〔２〕において、前記パッケージは、前記パッケージの一面に交差する第１側面および第２側面を有し、前記第１端部は、前記第１側面にはんだによって接続され、前記第２端部は、前記第２側面にはんだによって接続されていてもよい。第１端部および第２端部をパッケージの第１側面および第２側面にそれぞれはんだ付けすることで、リジッド回路基板をパッケージに強固に固定することができる。

【0015】

〔４〕上記〔２〕または〔３〕において、前記リジッド回路基板の一面と前記パッケージの一面との間に載置される複数のスペーサを備え、前記複数のスペーサのそれぞれの高さは、前記リジッド回路基板の一面に搭載される前記制御回路を含む制御用部品の高さより高くてもよい。これにより、リジッド回路基板の一面に搭載される制御用部品がパッケージとショートすることを防止することができる。また、リジッド回路基板の裏面に搭載される制御用部品がパッケージに押圧状態で接触することで破損することを防止することができる。

【0016】

〔５〕上記〔４〕において、前記本体部は、内側に開口部を有してもよい。これにより、スペーサをフレキシブル回路基板と衝突させることなく、パッケージに接触させることが可能になり、リジッド回路基板をパッケージ上に確実に支持することが可能になる。

【0017】

〔６〕上記〔５〕において、前記複数のスペーサは、前記開口部を貫通してもよい。複数のスペーサを開口部に貫通させることにより、スペーサをフレキシブル回路基板と衝突させることなく、パッケージに接触させることができる。

【0018】

〔７〕上記〔１〕において、前記リジッド回路基板と前記フレキシブル回路基板とは、一体形成されていてもよい。これにより、回路基板の裏面の部品搭載可能領域を、リジッド回路基板に比べて広くすることができ、制御用部品の搭載効率を向上することができる。また、回路基板へ搭載する制御用部品の配置配線の自由度が増加するため、基板設計を容易にすることができる。

【0019】

〔８〕本開示の別の態様にかかる光トランシーバは、上記〔１〕から〔７〕のいずれかの光送受信モジュールを搭載してもよい。この光トランシーバでは、制御回路と、受光素子、発光素子および光変調器とをそれぞれ独立した異なる領域に配置できるため、制御回路に不具合が発生した場合、制御回路を含む制御用部品を交換するなどのリワークを容易に行うことができる。したがって、光電変換回路を制御する制御回路のリワークが容易な光トランシーバを提供することができる。

【0020】

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の光送受信モジュールおよび光トランシーバの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態は、以下の説明に限定されるものではない。以下の説明では、信号等の情報が伝達される信号線には、信号名と同じ符号を使用する。特に断らない限り、図において矢じりを付けた線は、信号または情報の伝達経路を示す。また、図中に単線で示す信号線は、複数ビットの場合もある。

【0021】

〔第１の実施形態〕
〔光トランシーバの全体構成〕
図１は、第１の実施形態にかかる光送受信モジュールを有する光トランシーバの構成の一例を示す透過斜視図である。例えば、図１に示す光トランシーバ１００は、ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００と、ホスト基板３００と、ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００およびホスト基板３００が収納されるＱＳＦＰ－ＤＤ規格に準じた筐体４００とを有する。なお、図１では、ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００およびホスト基板３００が見えるように、筐体４００の一部を透過させている。

【0022】

ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００は、図示しない光変調器、受光素子および波長可変レーザ等を含む光電変換回路と、光電変換回路を制御する制御回路とを有する。ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００は、光送受信モジュールの一例である。なお、光トランシーバ１００に搭載される光送受信モジュールは、ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００に限定されない。ホスト基板３００は、図示しないホスト装置のコネクタに接続される端子部３０２を有する。

【0023】

筐体４００は、ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００の一面側（図１の下側）に、ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００から発生する熱を放出する放熱部４０２を有する。また、筐体４００は、端子部３０２の反対側に、図示しない光ケーブルが挿入される挿入部４０４を有する。ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００の例は、図３以降で説明する。

【0024】

図２は、図１の光トランシーバ１００の分解斜視図である。筐体４００は、ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００およびホスト基板３００を収納する収納空間を有する上筐体４１０と、下筐体４２０とを有する。光トランシーバ１００は、放熱部４０２を上にして図示しないホスト装置に接続される。これにより、ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００から発生した熱を、放熱部４０２を介して上方（図２では下方）に逃がすことができる。

【0025】

〔光送受信モジュールの全体構成〕
図３は、図１のＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００を示す斜視図である。ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００は、光電変換回路が内蔵される箱状のパッケージ２１０と、制御回路が搭載される矩形形状のリジッド回路基板２２０とを有する。また、ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００は、パッケージ２１０に内蔵される回路とリジッド回路基板２２０に搭載される回路とを電気的に相互に接続するフレキシブル回路基板２３０を有する。特に限定されないが、例えば、光電変換回路が内蔵されるパッケージ２１０は、セラミック等で形成され、リジッド回路基板２２０は、複数の配線層を有するガラスエポキシ基板で形成される。

【0026】

パッケージ２１０において、長さ方向Ｌの一端には、図示しない光ケーブルのフェルールが挿入されるスリーブ２４２、２４４が取り付けられる。また、パッケージ２１０において、長さ方向Ｌの他端には、図２のホスト基板３００に接続するためのフレキシブル回路基板２５０が接続される。なお、ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００において、フレキシブル回路基板２５０およびスリーブ２４２、２４４を除く外形寸法の最大サイズは、ＭＳＡにより決められている。ＭＳＡで決められたＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００のサイズは、幅が最大１５．１ｍｍ（幅方向Ｗのサイズ）、長さが最大３０ｍｍ（長さ方向Ｌのサイズ）、高さが最大６．５ｍｍである。

【0027】

パッケージ２１０に実装される光電変換回路とホスト基板３００との間では、高周波信号が送受信される。このため、パッケージ２１０の端子とフレキシブル回路基板２５０の端子とは、はんだ付けされる。また、フレキシブル回路基板２５０の端子と図示しないホスト基板３００の端子とは、はんだ付けされる。

【0028】

リジッド回路基板２２０には、パッケージ２１０内の光電変換回路の動作状態をモニタし、光電変換回路を制御するマイコン２２２等の制御用部品および他の複数の制御用部品２２４と、コネクタ２２６とが実装される。リジッド回路基板２２０に搭載されるマイコン２２２は、制御回路の一例である。

【0029】

コネクタ２２６は、リジッド回路基板２２０において、長さ方向Ｌの他端側に取り付けられる。コネクタ２２６には、一端がホスト基板３００に接続されるフレキシブル回路基板２４０（図２に示す）の他端が挿抜自在に接続される。なお、リジッド回路基板２２０には、表面（図３の上側）だけでなく、裏面にも各種制御用部品が搭載される。

【0030】

リジッド回路基板２２０の複数の端子（図示せず）は、リジッド回路基板２２０の裏面側に対向するフレキシブル回路基板２３０の本体部２３２に設けられる複数の端子（図示せず）と接続される。リジッド回路基板２２０とフレキシブル回路基板２３０との接続は、図４および図７で説明する。

【0031】

フレキシブル回路基板２３０は、リジッド回路基板２２０の裏面に対向し、リジッド回路基板２２０の矩形形状とパッケージ２１０の表面（図３の上面）の矩形形状とに対応する形状を有する本体部２３２を有する。また、フレキシブル回路基板２３０は、フレキシブル回路基板２３０の表面と反対側に突出する一対の突出部２３４、２３６を有する。

【0032】

突出部２３４、２３６は、本体部２３２の幅方向Ｗの両側であって長さ方向Ｌに沿う一対の辺にそれぞれ設けられる。突出部２３４、２３６は、それぞれ第１端部および第２端部の一例である。各突出部２３４、２３６は、長さ方向Ｌに配列された複数の端子を有する。各突出部２３４、２３６の端子は、パッケージ２１０の幅方向Ｗの両側のパッケージ２１０の表面に交差する側面２１２、２１４に設けられた端子にはんだ付けされる。フレキシブル回路基板２３０は、本体部２３２の複数の端子と突出部２３４、２３６の複数の端子とをそれぞれ接続する複数の信号配線を有する。側面２１２、２１４は、それぞれ第１側面および第２側面の一例である。

【0033】

フレキシブル回路基板２３０は、リジッド回路基板２２０にはんだ付けされ、さらに、パッケージ２１０にはんだ付けされる。これにより、リジッド回路基板２２０は、リジッド回路基板２２０の裏面（一面）をパッケージ２１０の表面（一面）と対向させてパッケージ２１０に固定される。そして、パッケージ２１０に内蔵される光電変換回路は、複数の信号配線を介してリジッド回路基板２２０に搭載される制御回路に電気的に接続される。

【0034】

図３に示すように、リジッド回路基板２２０に搭載される制御回路を含む制御用部品は、パッケージ２１０の外部に露出している。制御用部品と光電変換用部品とをそれぞれ独立した異なる領域に配置することで、制御用部品（制御回路）に不具合が発生した場合、制御用部品を交換するなどのリワークを容易に行うことができる。制御用部品をパッケージ２１０の外部に配置することで、制御用部品に搭載される制御回路の動作により発生するノイズが、パッケージ２１０内の光電変換回路に影響することを軽減できる。

【0035】

また、リジッド回路基板２２０の外形寸法を、パッケージ２１０の外形寸法と同程度の大きさにすることができる。例えば、リジッド回路基板２２０の外形寸法は、ＭＳＡにより定められたＩＣ－ＴＲＯＳＡの最大幅（１５．１ｍｍ）と最大長さ（３０ｍｍ）にすることが可能である。このため、制御用部品の配置の自由度と、リジッド回路基板２２０に形成する配線の自由度とを向上することができ、実装設計（配線レイアウト）を容易することができる。

【0036】

外形寸法の大きいリジッド回路基板２２０を使用できるため、汎用の制御用部品を使用することができ、ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００のコストを低減することができ、開発期間を短縮することができる。さらに、パッケージ２１０内に制御用部品を配置する必要がないため、光電変換用部品および光学部品のレイアウトの自由度を向上することができ、実装設計を容易にすることができる。

【0037】

これに対して、ＩＣ－ＴＲＯＳＡのパッケージ内に制御用部品（制御回路）を実装する場合、例えば、複数の制御用部品をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等に集積して１チップ化する必要がある。この場合、ＩＣ－ＴＲＯＳＡのコストは、大幅に上昇する。また、通常、光電変換回路を搭載するパッケージは、気密封止されるため、パッケージ内に搭載された回路の不具合が見つかった場合、不具合が見つかった回路を含む部品をリワークすることは困難である。このため、パッケージ内に搭載された回路の不具合が見つかった場合、パッケージを破棄する必要がある。

【0038】

さらに、ＩＣ－ＴＲＯＳＡのパッケージ内に制御用部品を搭載するリジッド回路基板を収納する場合、リジッド回路基板のサイズは、リジッド回路基板２２０に比べて小さくなる。このため、制御用部品の実装効率が低下する。さらに、ＩＣ－ＴＲＯＳＡのパッケージ内に収納されたリジッド回路基板とパッケージ内の光電変換用部品とを接続するための配線の引き回しおよびはんだ付けは困難である。

【0039】

図４は、図３の分解斜視図である。フレキシブル回路基板２３０は、リジッド回路基板２２０の裏面（一面）に対向する本体部２３２の幅方向Ｗの両側に、長さ方向Ｌに沿ってそれぞれ配列される複数の端子を有する。フレキシブル回路基板２３０の本体部２３２の複数の端子は、リジッド回路基板２２０の裏面に設けられる端子にはんだ付けされる。なお、図７で説明するように、実際には、フレキシブル回路基板２３０は、リジッド回路基板２２０にはんだ付けされた後、不要部分が切除される。

【0040】

リジッド回路基板２２０、フレキシブル回路基板２３０の本体部２３２およびパッケージ２１０において、長さ方向Ｌの長さは、幅方向Ｗの長さより大きい。このため、リジッド回路基板２２０とフレキシブル回路基板２３０とを接続するはんだ付け用の端子を長さ方向Ｌに沿って形成することで、端子を幅方向Ｗに形成する場合に比べて、多くの端子を形成することができる。

【0041】

このため、長さ方向Ｌと幅方向Ｗとに同じ数の端子を形成する場合、長さ方向Ｌに形成する端子の方がサイズを大きくでき、確実にはんだ付けができる。また、端子間隔も大きくできるため、隣接する端子でのはんだブリッジを防止することができる。

【0042】

また、はんだ付け用の端子を幅方向Ｗの両側に長さ方向Ｌに沿って形成することで、図７に示すように、リジッド回路基板２２０の裏面の制御用部品の搭載領域をまとまって確保することができる。さらに、長さが幅方向Ｗに比べて長い長さ方向Ｌに、フレキシブル回路基板２３０の突出部２３４、２３６を形成することで、リジッド回路基板２２０をパッケージ２１０に確実かつ強固に固定することができる。

【0043】

パッケージ２１０の内部には、光変調器、受光素子および波長可変レーザ等の複数の回路部品２１６と光学部品とが搭載される。各回路部品２１６は、パッケージ２１０の後側の端子部２１９に設けられた端子に接続され、図３に示したフレキシブル回路基板２５０の端子に接続される。パッケージ２１０は、回路部品２１６が実装された後、板状のリッド２１８を被せて気密封止される。

【0044】

リジッド回路基板２２０には、裏面の四隅付近のそれぞれにスペーサ２６０が固定されている。図４に示す例では、スペーサ２６０は、直方体形状であるが、直方体形状に限定されず、円柱形状等でもよい。スペーサ２６０の先端（リジッド回路基板２２０と反対側）は、パッケージ２１０の一面（すなわち、リッド２１８上）に接触される。なお、スペーサ２６０は、リジッド回路基板２２０の周囲の４カ所に固定されることが好ましいが、固定される位置および数は、図４に示す例に限定されない。

【0045】

スペーサ２６０を介してリジッド回路基板２２０をパッケージ２１０上に支持することで、リジッド回路基板２２０の裏面に搭載される制御用部品がパッケージ２１０と接触することを防止することができる。これにより、リジッド回路基板２２０の裏面に搭載される制御用部品がパッケージ２１０とショートすることを防止することができる。また、リジッド回路基板２２０の裏面に搭載される制御用部品がパッケージ２１０（リッド２１８）に押圧状態で接触することで破損することを防止することができる。

【0046】

なお、フレキシブル回路基板２３０のベースフィルムおよび信号配線は、スペーサ２６０に対応する位置には設けられない。すなわち、フレキシブル回路基板２３０の本体部２３２は、スペーサ２６０が貫通される開口部２３７を内部（中央部）に有する。このため、スペーサ２６０をフレキシブル回路基板２３０と衝突させることなく、パッケージ２１０に接触させることができ、リジッド回路基板２２０をパッケージ２１０上に確実に支持することができる。

【0047】

そして、リジッド回路基板２２０の裏面（一面）は、図３に示したように、フレキシブル回路基板２３０を介してパッケージ２１０の上面（一面）と対向した状態で、パッケージ２１０に固定される。これにより、パッケージ２１０に搭載される発光素子、光変調器および受光素子等の部品は、フレキシブル回路基板２３０に設けられる複数の信号配線を介してリジッド回路基板２２０の前記回路に電気的に接続される。

【0048】

図４に示すように、この実施形態のＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００は、制御回路が実装されるリジッド回路基板２２０と光電変換回路が実装されるパッケージ２１０とをそれぞれ製造することができ、それぞれを個別に検査することができる。個別に検査したリジッド回路基板２２０とパッケージ２１０とを、フレキシブル回路基板２３０を介して組み立ててＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００を製造することで、組み立て後の最終検査での不良率を低減することができる。この結果、例えば、組み立て後に見つかった制御回路の不具合によるリワーク作業を減らすことができる。なお、制御回路を内蔵する制御用部品は、リジッド回路基板２２０に実装されるため、リワーク作業を容易にすることができる。

【0049】

〔光送受信モジュールの回路構成〕
図５は、図３のＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００の回路構成を示す機能ブロック図である。図５において、太い破線の矢印は、光信号の伝送経路を示す。また、図５において、実線の矢印は電気信号（制御信号）を示す。１本で制御信号は、実際には複数の制御信号を含む場合がある。

【0050】

ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００のパッケージ２１０には、波長可変レーザ１１、ＭＭＩ（Multi Mode Interference）素子とフォトダイオードＰＤとを集積したＭＭＩ／ＰＤモジュール１２、ＴＩＡ（Transimpedance Amplifier）１３、ドライバ１４および光変調器１５が内蔵される。また、パッケージ２１０には、波長可変レーザ１１を冷却するＴＥＣ（Thermo-Electric Cooler）１６および光変調器１５を冷却するＴＥＣ１７が内蔵される。

【0051】

リジッド回路基板２２０は、マイコン２１、電流出力ＤＡＣ２２および電圧出力ＤＡＣ２３等の部品を有する。以下では、電流出力ＤＡＣ２２は、ＩＤＡＣ２２とも称し、電圧出力ＤＡＣ２３は、ＶＤＡＣ２３とも称する。マイコン２１は、図３のマイコン２２２に対応する。マイコン２１、ＩＤＡＣ２２およびＶＤＡＣ２３は、パッケージ２１０に内蔵される光電変換回路を制御する制御回路の一例である。ホスト基板３００は、ＴＥＣコントローラ３１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２およびＤＳＰ（Digital Signal Processor）３３を有する。

【0052】

マイコン２１は、ホスト基板３００のＣＰＵ３２から受信する制御信号に基づいて動作する。マイコン２１は、ＴＥＣ１６の温度を示す温度モニタ信号ＴＨ１をＴＥＣ１６から受信し、受信した温度モニタ信号ＴＨ１を、フレキシブル回路基板２４０を介してＴＥＣコントローラ３１に出力する。マイコン２１は、ＴＥＣ１７の温度を示す温度モニタ信号ＴＨ２をＴＥＣ１７から受信し、受信した温度モニタ信号ＴＨ２をＴＥＣコントローラ３１に出力する。なお、リジッド回路基板２２０に伝達された温度モニタ信号ＴＨ１、ＴＨ２は、マイコン２１を介さずにＴＥＣコントローラ３１に直接供給されてもよい。

【0053】

マイコン２１は、波長可変レーザ１１の状態を示すパワーモニタ信号および波長モニタ信号等の各種モニタ信号ＰＤ１を波長可変レーザ１１から受信する。マイコン２１は、ＭＭＩ／ＰＤモジュール１２の状態を示す各種モニタ信号ＰＤ２をＭＭＩ／ＰＤモジュール１２から受信する。マイコン２１は、光変調器１５の状態を示す各種モニタ信号ＰＤ３を光変調器１５から受信する。

【0054】

マイコン２１は、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）に対応する信号線ＳＰＩ１を介して、ＴＩＡ１３およびドライバ１４を制御する制御信号を出力する。また、マイコン２１は、ＳＰＩインターフェースに対応する信号線ＳＰＩ２を介して、ＩＤＡＣ２２およびＶＤＡＣ２３を制御する制御信号を出力する。

【0055】

ＩＤＡＣ２２は、マイコン２１からの制御信号に基づいて、波長可変レーザ１１を発振させる電流ＬＤと、波長可変レーザ１１の波長を制御する制御信号ＨＴ１とを、波長可変レーザ１１に出力する。ＶＤＡＣ２３は、マイコン２１からの制御信号に基づいて、光変調器１５を制御するマッハツェンダーバイアスＭＺＶを光変調器１５に出力する。

【0056】

波長可変レーザ１１は、ＩＤＡＣ２２から受信する電流信号ＨＴ１に基づいて、所定の波長の光信号を生成し、図示しないビームスプリッタで分割した光信号をＭＭＩ／ＰＤモジュール１２と光変調器１５とに出力する。波長可変レーザ１１は、発光素子の一例である。

【0057】

ＭＭＩ／ＰＤモジュール１２は、スリーブ２４４に接続された光ケーブルから受ける位相変調され、偏波多重された光信号を、例えば、ＭＭＩ素子による９０°ハイブリッドで偏波分離する。ＭＭＩ／ＰＤモジュール１２は、偏波分離した光信号を波長可変レーザ１１からの光信号と干渉させた後、フォトダイオードＰＤにより、Ｘ偏波の同相成分Ｉおよび直交成分Ｑと、Ｙ偏波の同相成分Ｉおよび直交成分Ｑとを検出する。フォトダイオードＰＤは、検出したＸ偏波の同相成分Ｉおよび直交成分Ｑと、Ｙ偏波の同相成分Ｉおよび直交成分Ｑとをそれぞれ電流信号に変換し、変換した電流信号をＴＩＡ１３に出力する。フォトダイオードＰＤは、受光素子の一例である。

【0058】

ＴＩＡ１３は、マイコン２１からの制御信号に基づいて動作する。ＴＩＡ１３は、ＭＭＩ／ＰＤモジュール１２のフォトダイオードＰＤから受信するＸ偏波およびＹ偏波のそれぞれの同相成分Ｉの電流信号および直交成分Ｑの電流信号を増幅し、それぞれの電圧信号を生成する。ＴＩＡ１３は、生成した電圧信号をＤＳＰ３３に出力する。

【0059】

ドライバ１４は、マイコン２１からの制御信号に基づいて動作し、ＤＳＰ３３から受信するＸ偏波およびＹ偏波のそれぞれの同相成分Ｉの信号および直交成分Ｑの信号に基づいて光変調器１５を駆動する。

【0060】

光変調器１５は、例えば、マッハツェンダー型変調器であり、ＶＤＡＣ２３からのＸ偏波およびＹ偏波のそれぞれ同相成分Ｉ用および直交成分Ｑ用のマッハツェンダーバイアスＭＺＶを受けて動作する。光変調器１５は、波長可変レーザ１１から出力される光信号を用いて、同相成分Ｉの信号および直交成分Ｑの信号を偏波合成することで、位相変調され、偏波多重された光信号を生成する。生成された光信号は、スリーブ２４２に接続された光ケーブルに出力される。

【0061】

ＴＥＣコントローラ３１は、マイコン２１を介して受信する温度モニタ信号ＴＨ１に基づいて、ＴＥＣ１６を制御する制御信号ＴＥＣ１をＴＥＣ１６に出力する。ＴＥＣコントローラ３１は、マイコン２１を介して受信する温度モニタ信号ＴＨ２に基づいて、ＴＥＣ１７を制御する制御信号ＴＥＣ２をＴＥＣ１７に出力する。ＣＰＵ３２は、ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００を制御するとともに、ＤＳＰ３３を制御する。

【0062】

ＤＳＰ３３は、フレキシブル回路基板２５０を介して、ＴＩＡ１３からＸ偏波の同相成分Ｉおよび直交成分Ｑの電圧信号と、Ｙ偏波の同相成分Ｉおよび直交成分Ｑとの電圧信号を受信する。ＤＳＰ３３は、受信した電圧信号に基づいて、並列の高速受信データ信号を（デジタル信号）を生成し、生成した高速受信データ信号を図示しないホスト装置に出力する。

【0063】

また、ＤＳＰ３３は、並列の高速送信データ信号（デジタル信号）をホスト装置から受信する。ＤＳＰ３３は、受信した並列の高速送信データ信号を、Ｘ偏波の同相成分Ｉおよび直交成分Ｑの信号と、Ｙ偏波の同相成分Ｉの信号および直交成分Ｑの信号に変換する。ＤＳＰ３３は、変換したＸ偏波およびＹ偏波の同相成分Ｉの信号および直交成分Ｑの信号をドライバ１４に出力する。

【0064】

〔光送受信モジュールのパッケージの構成〕
図６は、ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００のパッケージ２１０を気密封止する前の状態を示す分解斜視図である。パッケージ２１０の内部に設けられた収納空間には、図５に示した波長可変レーザ１１、ＭＭＩ／ＰＤモジュール１２、ＴＩＡ１３、ドライバ１４、光変調器１５およびＴＥＣ１６、１７等の複数の回路部品２１６が搭載される。

【0065】

パッケージ２１０の内部に回路部品２１６が搭載された後、パッケージ２１０の開口部にリッド２１８が載置され、パッケージ２１０が気密封止される。気密封止されたパッケージ２１０を壊すことなく、パッケージ２１０からリッド２１８を取り外すことは困難である。したがって、一度気密封止されたパッケージ２１０の回路部品２１６をリワークすることは困難である。

【0066】

〔リジッド回路基板とフレキシブル回路基板との接続〕
図７は、リジッド回路基板２２０にフレキシブル回路基板２３０をはんだ付けした後、フレキシブル回路基板２３０の不要部分を切除する例を示す説明図である。フレキシブル回路基板２３０の本体部２３２の不要部分については、切除して除去してもよい。

【0067】

例えば、リジッド回路基板２２０の裏面に、各種の制御用部品２７１、２７２とスペーサ２６０と、フレキシブル回路基板２３０の端子とがはんだ付けされ、図７の左側に示す状態になる。フレキシブル回路基板２３０は、各種の制御用部品２７１、２７２とともにリジッド回路基板２２０にはんだ付けされてもよく、各種の制御用部品２７１、２７２とは別にリジッド回路基板２２０にはんだ付けされてもよい。

【0068】

この後、フレキシブル回路基板２３０において、リジッド回路基板２２０の長さ方向Ｌの両端に位置する不要部分が切除される。切除する不要部分は、リジッド回路基板２２０の端子にはんだ付けされる端子を含まない領域であり、幅方向Ｗに延在する領域２３１Ａ、２３１Ｂである。領域２３１Ａ、２３１Ｂを切除して除去することにより、本体部２３２は、リジッド回路基板２２０の端子にはんだ付けされる端子を含む端子領域２３８、２３９により分離して構成される。

【0069】

突出部２３４、２３６が連結されたフレキシブル回路基板２３０をリジッド回路基板２２０にはんだ付けした後に、フレキシブル回路基板２３０の不要部分を切除することで、突出部２３４、２３６の端子の位置精度が低下することを防止することができる。ここで、端子の位置精度は、長さ方向Ｌのずれと、突出部２３４、２３６の幅方向Ｗの間隔のずれとを含む。これに対して、突出部２３４、２３６をそれぞれ有する２枚のフレキシブル回路基板をリジッド回路基板２２０にそれぞれはんだ付けする場合、突出部２３４、２３６の端子の位置精度が低下するおそれがある。

【0070】

〔リジッド回路基板へのスペーサの配置〕
図８は、制御用部品２７１、２７２とスペーサ２６０とを搭載したリジッド回路基板２２０の一例を示す部分断面図である。例えば、スペーサ２６０は、リジッド回路基板２２０にはんだ付けされたときの高さＨ１が、リジッド回路基板２２０の裏面（図８の上側）に搭載される全ての制御用部品のはんだ付け後の高さより高くなるように設計される。

【0071】

図８に示す例では、スペーサ２６０の高さＨ１は、リジッド回路基板２２０の裏面に搭載される制御用部品のうち、最も背が高い制御用部品２７１の高さＨ２よりも高い。これにより、リジッド回路基板２２０の裏面に搭載される制御用部品がパッケージ２１０とショートすることを防止することができる。また、リジッド回路基板２２０の裏面に搭載される制御用部品がパッケージ２１０に押圧状態で接触することによる破損を防止することができる。

【0072】

以上、この実施形態では、光電変換回路を制御する制御回路をパッケージ２１０の外部に配置されるリジッド回路基板２２０に実装することで、制御回路に不具合が発生した場合、制御回路が搭載される制御用部品を交換するなどのリワークを容易に行うことができる。したがって、光電変換回路を制御する制御回路のリワークが容易な光送受信モジュール２００および光トランシーバ１００を提供することができる。また、制御用部品をパッケージ２１０の外部に配置することで、制御用部品に搭載される制御回路の動作により発生するノイズが、パッケージ２１０内の光電変換回路に影響することを軽減できる。

【0073】

リジッド回路基板２２０をパッケージ２１０の外部に配置することで、リジッド回路基板２２０のサイズを大きくすることができる。この結果、制御回路が搭載される制御用部品の配置の自由度と、リジッド回路基板２２０に形成する配線の自由度とを向上することができ、実装設計（配線レイアウト）を容易することができる。汎用の制御用部品を使用できるため、ＩＣ－ＴＲＯＳＡ２００のコストを低減することができ、開発期間を短縮することができる。

【0074】

リジッド回路基板２２０およびフレキシブル回路基板２３０において、はんだ付け用の端子を幅方向Ｗの両側に長さ方向Ｌに沿って形成することで、リジッド回路基板２２０をパッケージ２１０に確実かつ強固に固定することができる。

【0075】

スペーサ２６０を介してリジッド回路基板２２０をパッケージ２１０上に支持することで、リジッド回路基板２２０の裏面に搭載される制御用部品がパッケージ２１０と接触することを防止することができる。これにより、リジッド回路基板２２０の裏面に搭載される制御用部品のパッケージ２１０とのショートと、パッケージ２１０との接触による破損とを防止することができる。フレキシブル回路基板２３０に開口部２３７を設けることで、スペーサ２６０をフレキシブル回路基板２３０と衝突させることなく、パッケージ２１０に接触させることができ、リジッド回路基板２２０をパッケージ２１０上に確実に支持することができる。

【0076】

〔第２の実施形態〕
〔フレックスリジッド回路基板による構成例〕
図９は、第２の実施形態にかかる光送受信モジュールにおけるフレックスリジッド回路基板の一例を示す斜視図である。上述した実施形態と同様の要素については同じ符号を付している。

【0077】

この実施形態では、図４に示したリジッド回路基板２２０とフレキシブル回路基板２３０の代わりに、図９に示すフレックスリジッド回路基板２８０を使用して光送受信モジュールが形成される。フレックスリジッド回路基板２８０は、リジッド回路基板の多層配線層の一層にフレキシブル回路基板を形成したハイブリッド回路基板である。すなわち、フレックスリジッド回路基板２８０は、図４のリジッド回路基板２２０とフレキシブル回路基板２３０とを一体形成することにより実現される。

【0078】

光送受信モジュールにおいて、フレックスリジッド回路基板２８０を除く構成は、図１から図６と同様である。すなわち、フレックスリジッド回路基板２８０を使用した光送受信モジュールは、図３から図６と同様であり、フレックスリジッド回路基板２８０を使用した光送受信モジュールを含む光トランシーバは、図１および図２と同様である。

【0079】

フレックスリジッド回路基板２８０は、リジッド回路基板部２２０Ａおよびフレキシブル回路基板部２３０Ａを有する。リジッド回路基板部２２０Ａの長さ方向Ｌのサイズおよび幅方向Ｗのサイズは、図３に示したリジッド回路基板２２０のサイズと同様である。また、リジッド回路基板部２２０Ａに搭載される制御用部品（２２２、２２４等）およびコネクタ２２６は、図３と同じである。

【0080】

フレキシブル回路基板部２３０Ａは、図３および図４に示すフレキシブル回路基板２３０と同様に、一対の突出部２３４、２３６を有する。突出部２３４、２３６に設けられた端子は、図３と同様に、図示しないパッケージ２１０の両側面２１２、２１４に設けられた端子にはんだ付けされる。

【0081】

図１０は、図９のフレックスリジッド回路基板２８０を裏面から見た状態を示す斜視図である。図１０と図７とを比較すると分かるように、フレックスリジッド回路基板２８０では、リジッド回路基板部２２０Ａとフレキシブル回路基板部２３０Ａとを電気的および機械的に接続するはんだ付け用の端子を不要にできる。これにより、フレックスリジッド回路基板２８０では、回路基板の裏面の部品搭載可能領域を、図７に比べて広くすることができ、フレックスリジッド回路基板２８０への制御用部品の搭載効率を向上することができる。また、フレックスリジッド回路基板２８０へ搭載する制御用部品の配置配線の自由度が増加するため、基板設計を容易にすることができる。

【0082】

以上、この実施形態において、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。例えば、光電変換回路を制御する制御回路のリワークが容易な光送受信モジュールおよび光トランシーバを提供することができる。さらに、この実施形態では、フレックスリジッド回路基板２８０への制御用部品の搭載効率を、図７のリジッド回路基板２２０への制御用部品の搭載効率に比べて向上することができる。また、フレックスリジッド回路基板２８０へ搭載する制御用部品の配置配線の自由度が増加するため、基板設計を容易にすることができる。

【0083】

以上、本開示の実施形態などについて説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範囲内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。

【符号の説明】

【0084】

１１ 波長可変レーザ
１２ ＭＭＩ／ＰＤモジュール
１３ ＴＩＡ
１４ ドライバ
１５ 光変調器
１６、１７ ＴＥＣ
２１ マイコン
２２ 電流出力ＤＡＣ
２３ 電圧出力ＤＡＣ
３１ ＴＥＣコントローラ
３２ ＣＰＵ
３３ ＤＳＰ
１００ 光トランシーバ
２００ ＩＣ－ＴＲＯＳＡ
２１０ パッケージ
２１２、２１４ 側面
２１６ 回路部品
２１８ リッド
２１９ 端子部
２２０ リジッド回路基板
２２０Ａ リジッド回路基板部
２２２ マイコン
２２４ 制御用部品
２２６ コネクタ
２３０ フレキシブル回路基板
２３０Ａ フレキシブル回路基板部
２３１Ａ、２３１Ｂ 領域
２３２ 本体部
２３４、２３６ 突出部
２３７ 開口部
２３８、２３９ 端子領域
２４０ フレキシブル回路基板
２４２、２４４ スリーブ
２５０ フレキシブル回路基板
２６０ スペーサ
２７１、２７２ 制御用部品
２８０ フレックスリジッド回路基板
Ｈ１、Ｈ２ 高さ
ＨＴ１ 電流信号
Ｌ 長さ方向
ＬＤ 制御信号
ＭＺＶ マッハツェンダーバイアス
ＰＤ フォトダイオード
ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３ モニタ信号
ＳＰＩ１、ＳＰＩ２ 信号線
ＴＥＣ１、ＴＥＣ２ 制御信号
ＴＨ１、ＴＨ２ 温度モニタ信号
Ｗ 幅方向
３００ ホスト基板
３０２ 端子部
４００ 筐体
４０２ 放熱部
４０４ 挿入部
４１０ 上筐体
４２０ 下筐体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】