JP3326959B2 - 光ファイバモジュール - Google Patents
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Description
とりを行う装置などに用いられる光ファイバモジュール
に関するものである。
134号公報に記載)ような光ファイバモジュールが知
られていた。図17は従来の光ファイバモジュールを示
す平面図であり、従来の光ファイバモジュールは幅76
mm、長さ75mmの回路基板3上に光学信号を送信す
るLD(レーザダイオード)モジュール1と光学信号を
受信するPD(フォトダイオード)モジュール2、光学
信号を電気信号へ変換すための半導体IC4及び5、マ
ザーボード(特に図示はしていない)との電気信号のや
りとりを行うコネクタ6等が搭載されていた。
フレームを示す主要断面図(特開平3−218134号
公報に記載)であり、下フレーム7bに形成されたスペ
ーサ8とJクリップ9にてマザーボード(特に図示はし
ていない)に従来の光ファイバモジュールは固定されて
いた。
路基板の保持を示す主要断面図であり、回路基板3は下
フレーム7bの後部に差し込まれた後、上フレーム7a
と下フレーム7bにて回路基板3は保持されていた。
術では下記の問題点を有していた。
で行うために、例えば8ビットのパラレル信号だとして
も他の信号を含めると信号ラインが50本と多く、コネ
クタ形状が大きく、またシリアル/パラレル変換するた
めの半導体ICも必要となり、装置自体が大きくならざ
るをえなかった。この装置自体の大きさが、近年、急速
に進んでいるホスト・コンピュータのダウンサイジング
の流れに逆行しているばかりでなく、システム・メーカ
のマザーボードの設計の自由度を大きく制限していた。
ボードとの固定は先に図18に示したように下フレーム
7bから伸びた樹脂の足であるJクリップ9を用いてお
り、マザーボードの固定用の開口部として大きな穴が必
要となり、システム・メーカのマザーボードの設計の自
由度を大きく制限していた。さらに、光ファイバの脱着
による力の負荷をJクリップ9とコネクタ6のリード
(図示はしていない)に加える構造であったために、樹
脂のJクリップ9の折れ、あるいはリードの電気的な接
続不良等が発生し、光ファイバモジュールの信頼性をも
低下させていた。
ル2のリードに加わる応力を回避するためには各部品の
部品精度の向上と部品管理(部品の受け入れ検査等)が
必要となり、光ファイバモジュールの低コスト化を困難
なものとしていた。
基板3にコネクタ6を半田付けにて固定し、その後さら
にコネクタ6の信号ラインを半田にてマザーボードに直
付けしており、これらの作業が光ファイバモジュールの
ローコスト化を制限していた。
では回路基板3にソリが発生し、回路基板3の信頼性を
著しく低下させていた。また、図19に示す保持方法で
は充分な回路基板3の長さと、充分な回路基板保持長さ
Lが必要であり、光ファイバモジュールの小型化を制限
していた。
しの状態であり、作業者が従来の光ファイバモジュール
をハンドリングするさい、あるいはユーザーが従来の光
ファイバモジュールをマザーボードに取り付けるさいに
従来の光ファイバモジュールは静電破壊され易かった。
このことが信頼性も乏しく、高価な光ファイバモジュー
ルの原因となっていた。
するLDモジュール、及びPDモジュール内に埃等が混
入し、光ファイバとモジュール内で食い付き等が発生
し、光ファイバモジュールの信頼性を著しく低下させて
いた。
解決するもので、コンパクトでマザーボード設計自由度
の高い、ローコストかつ高信頼性な光ファイバモジュー
ルを提供することを目的としている。
ュールはホスト・コンピュータのマザーボードに接続さ
れるコネクタと、マザーボードから送信されたLD(レ
ーザーダイオード)用シリアルデータをLD用電気信号
に変換するLD用半導体ICと、LD用電気信号をLD
用光学信号に変換するLDモジュールと、PD(フォト
ダイオード)用光学信号をPD用電気信号に変換するP
Dモジュールと、PD用電気信号をPD用シリアルデー
タに変換するPD用半導体ICと、コネクタとLD用半
導体ICとPD用半導体ICを具備する回路基板と、L
Dモジュールを電気的にシールドするLDシールド板
と、PDモジュールを電気的にシールドするPDシール
ド板と、回路基板とLDモジュールとPDモジュールと
を保持する第1のフレームと、回路基板とLDモジュー
ルとPDモジュールとを保持する第2のフレームとを有
する光ファイバモジュールであって、コネクタが面実装
タイプであり、LDモジュールとPDモジュールのリー
ドが回路基板上のコネクタ側にて結合されており、LD
モジュールの駆動電流調整用のLD可変抵抗を有し、L
D可変抵抗が回路基板上のコネクタ側に対し反対側に設
けられており、PDモジュールの信号検出用のPD可変
抵抗を有し、PD可変抵抗が回路基板上のコネクタ側に
対し反対側に設けられており、信号処理用の半導体IC
が3個以下であり、幅が17mm以上25.4mm以
下、長さが30mm以上50mm以下である回路基板の
外形形状を有し、幅が19mm以上25.4mm以下、
長さが45mm以上65mm以下、高さが9mm以上2
5.4mm以下である外形形状を有し、第2のフレーム
に光学信号を結合するための爪を有し、爪を保護するた
めの突起部を第1のフレームが有し、第1のフレーム、
及び第2のフレームが樹脂材料であり、第1のフレーム
と第2のフレームにて回路基板を保持する保持手段を有
し、保持手段がスナップフィット機構であり、第1のフ
レームと第2のフレームにて回路基板の最先端部を保持
し、第1のフレームがアームを有し、アームに具備され
た段差を用いて少なくとも1ヶ所以上回路基板の後部を
保持し、光学信号のデータ転送速度が200メガビット
/秒以上であることを特徴とする。
注目し、2個の半導体ICと面実装タイプのコネクタを
使用し、マザーボードへの固定をタッピングネジにて行
うことにより、必要かつ最小限の機能を盛り込んだコン
パクトな光ファイバモジュール(幅25.4mm、長さ
50.8mm、高さ11.5mm)を実現する。
する。尚、本実施例中の全図面において、同一部品には
全て同一の番号が付されている。
イバモジュールのブロック図である。図1において回路
基板(以後PCBと呼ぶ)30はPCBコネクタ32を
介して送られてきた電気信号(シリアルデータ)を半導
体ICであるLD(レーザダイオード)ドライバ33に
てLDモジュール50内のLD素子(特に図示はしてい
ない:後述の図8参照)を駆動させ、LDモジュール開
口部52に挿入された光ファイバ(フェルール:特に図
示はしてない)へ光学信号としてデータを転送する。一
方、PD(フォトダイオード)モジュール40はPDモ
ジュール開口部42に挿入された光ファイバ(特に図示
はしてない)から光学信号を受け取り、その光学信号は
PD素子(特に図示はしていない:後述の図8参照)に
より電流に変換され、半導体ICであるアンプ35のト
ランス・インピーダンス・アンプ部35aによって電圧
に変換される。さらに電圧に変換された光学信号は波形
整形回路部35bによってアナログ信号からデジタル信
号に変換され、PCBコネクタ32を介してシリアルデ
ータとしてマザーボードへ転送される。本発明の光ファ
イバモジュールは電気信号のやりとりをシリアルデータ
として行うため、PCBコネクタ32は約22本程度の
信号ラインしか必要なく、PCBコネクタ32自体の大
きさも非常にコンパクトになるばかりではなく、PCB
30もコンパクトとなり、130MB/s(メガビット
/秒)以上の高信頼性で高速なデータ転送を実現してい
る。尚、本発明の第1の実施例ではアンプ35を1個の
半導体ICとしているが、トランス・インピーダンス・
アンプ部35a、波形整形回路部35bを各々2個の半
導体ICとして構成しても本発明の効果が失われること
はない。
て、同じく図1を用いて説明する。一般にホスト・コン
ピュータへマザーボードを挿入するための拡張スロット
は25.4mm間隔にて設計されている場合が多く、こ
の拡張スロットの25.4mm間隔に対し、横置き、あ
るいは縦置きにマザーボードへ実装可能な光ファイバモ
ジュールを設計実現する必要がある。すなわち、PCB
30の幅方向は25.4mm以下にて設計されることが
望ましい。
ピン(2列11行)でピンのピッチを1.27mmとす
ると幅方向は約14mm、長さ方向は2.5mmであ
り、ハウジング部、リード部(特に図示はしていない)
も含めたPCBコネクタ32の外形寸法は幅方向17m
m、長さ方向5mmとなる。半導体IC(33及び3
5)の外形寸法は幅方向7mm、長さ方向10mm(幅
方向10mm、長さ方向7mmでも構わない)である。
このPCBコネクタ32、及び半導体ICの外形寸法を
考慮するとともに、PCB30への部品実装とPCB3
0の配線パターンも考慮し、PCB30の外形寸法とし
て幅は19mm以上、長さは30mm以上が望ましいこ
とになる。また、信号処理に使用する半導体ICが3個
まで増加したとしてもPCB30の長さ方向は50mm
以下にて設計可能である。すなわち、PCB30の外形
寸法として幅は17mmから25.4mm、長さは30
mmから50mmにて設計することが望ましいことにな
る。本発明の第1の実施例において、PCB30は幅2
2.5mm、長さ32mm(最長部)、厚みは機械強度
の高い1.6mmを採用し、高信頼性のPCB30を実
現している。さらに、PCBコネクタ32は面実装タイ
プを使用し、信号処理用の半導体ICは2個のみとし、
形状の小さいPCB30を実現している。但し、本発明
の第1の実施例はPCB30の基板厚みを限定している
ものではない。
イバモジュールの斜視図であり、図2を用いて光ファイ
バモジュールのコンパクト設計について説明する。
20にて保持されており、これら組立体が光ファイバモ
ジュールを構成している。PCB30はLD素子(図8
参照のこと)を駆動するための半導体ICであるLDド
ライバ33、LD素子(特に図示はしていない)の駆動
電流等を調整する可変抵抗34、マザーボード(図示せ
ず)との接続をするためのPCBコネクタ32等を具備
している。また、上フレーム10の平均肉厚を一定に保
つための上フレーム薄肉部17が上フレーム10に設け
られている。
コンパクト設計においても述べたように、ホスト・コン
ピュータへマザーボードを挿入する拡張スロットは2
5.4mm間隔にて設計されている場合が多く、この拡
張スロットの25.4mm間隔に対し、横置き、あるい
は縦置きにマザーボードへ実装可能な光ファイバモジュ
ールを設計実現する必要があり、幅方向につては25.
4mm以下の寸法が望ましいことになる。ここで、PC
B30の設計寸法は幅は17mmから25.4mm、長
さは30mmから50mmであり、幅方向に注目する
と、PCB30の幅方向に対し垂直な方向のズレ等を回
避するために光ファイバモジュールのフレームはPCB
30の幅よりも大きいことが望ましい。例えば、フレー
ムの幅がPCB30の幅より2mm以上大きければ、P
CB30のズレ防止用の段差をフレームに設けることが
できる。したがって、光ファイバモジュールの幅方向の
寸法はPCB30の幅方向の寸法を考慮し、19mmか
ら25.4mm程度で設計するほうが望ましいことにな
る。
0mmから50mm、LDモジュール50の長さが約1
5mm程度であることを考慮すると、45mmから10
0mm程度となる。すなわち、光ファイバモジュールの
長さ方向の寸法は45mmから100mm程度にて設計
されることが望ましい。
がホスト・コンピュータの拡張スロット間に本発明の光
ファイバモジュールをビルトインするために縦置き、横
置きを考慮すると25.4mm以下が望ましいが、さら
に本発明の光ファイバモジュールを2重に重ねてマザー
ボードに実装する場合も考慮すると12.7mm以下が
より望ましい寸法となる。また、光ファイバモジュール
に勘合する光ファイバ・プラグ(特に図示はしていな
い)の逆差し防止機構、光ファイバ・プラグの受け、フ
レームの強度等を考慮すると、光ファイバモジュールの
高さは9mm以上にて設計されることがより望ましい。
したがって、光ファイバモジュールの高さ方向は9mm
から25.4mm程度であることが望ましい。
す本発明の光ファイバモジュールは幅25.4mm、長
さ50.8mm、高さ11.5mmの超小型モジュール
を実現している。コンパクトな外形寸法内に光ファイバ
モジュールとして必要充分な機能を盛り込むことによ
り、システムメーカのマザーボード設計自由度が飛躍的
に拡大することは言うまでもない。
す光ファイバモジュールの分解斜視図である。図3及び
図4において光学信号を出射するレザーダイオードモジ
ュール50(以下LDモジュールと呼ぶ)と光学信号を
受光するフォトダイオードモジュール40(以下PDモ
ジュールと呼ぶ)とがモジュールの回路基板30(以下
PCBと呼ぶ)上に搭載されており、PCB30には電
磁ノイズあるいは静電ノイズを回避するためのPDシー
ルド板41、及びLDシールド板51が付加されてい
る。さらに、PCB30にはマザーボード60との電気
的接合を達成するためのPCBコネクタ32、LDモジ
ュール50を駆動するための半導体ICであるLDドラ
イバ33、LDモジュール50の駆動電流等を調整する
可変抵抗34、あるいはPDモジュール40からの受信
信号の検出レベルを調節する可変抵抗34等も付加され
ている。ここで、PCB30の実装面を有効に活用する
ためにPCBコネクタ32には面実装タイプを使用し、
そのPCBコネクタ32の裏面に可変抵抗34が実装さ
れている。本発明の光ファイバモジュールに面実装タイ
プのPCBコネクタ32を使用することにより、従来行
っていた手作業によるコネクタの半田付け工程が不要と
なり、自動実装によるローコスト光ファイバモジュール
が実現できる。また、PCBコネクタ32の裏面には可
変抵抗34ばかりではなく、チップ抵抗やコンデンサ、
あるいは半導体IC等の回路部品を実装してもよく、コ
ンパクトなPCB30が実現可能となる。
に配することにより、光ファイバモジュールの組立時の
調整工程を容易にしている。すなわちPCB30のPC
Bコネクタ32は光ファイバモジュール組立調整用の治
具基板に取り付けられるため、PCBコネクタ32側に
可変抵抗34を配するよりも、PCB30の上面に可変
抵抗34を実装する方が光ファイバモジュールの調整作
業者の調整作業の効率が高くなる。ひいては、この調整
作業の効率アップがローコスト光ファイバモジュールを
実現する。
30への組立性向上のために比較的広いランド(図示は
していない)をPCBコネクタ32側に有している。一
方、マザーボード60もPCB30に対応するマザーコ
ネクタ62等を有している。
等の搭載されたPCB30は上フレーム10の凸部12
と下フレーム20の凹部22のスナップフィット機構に
て仮固定され、これら上フレーム10とPCB30と下
フレーム20等の組立体が光ファイバモジュールを形成
している。PCB30上のPDモジュール40とLDモ
ジュール50は板バネ材を兼ねるPDシールド板41、
LDシールド板51を介して上フレーム10と下フレー
ム20にて固定されている。また、PDシールド板4
1、LDシールド板51は各々PCB30に半田等によ
り固定されており、かつ下フレーム20にて各々のシー
ルド板41及び51を覆う構成を採っているため、PD
シールド板41、及びLDシールド板51は非常に機械
的安定性が高い。シールド板41及び51は下フレーム
20により電気的にマザーボード60と絶縁されている
ため、マザーボード60上の実装部品とのショート、リ
ーク等がなく、高信頼性の光ファイバモジュールを実現
している。
イバモジュールと結合するための爪23も設けられお
り、この爪23と光ファイバ・プラグ(特に図示はしな
い)が勘合する構成となっている。
Bコネクタ32とマザーコネクタ62とを勘合させるこ
とにより、マザーボード60上に粗位置決めされた後、
3本のタッピングネジ70にてマザーボード60上に完
全に固定される。タッピングネジ70はマザーボード6
0上に設けられたマザー開口部61、下フレーム開口部
21、PCB開口部32を通過の後、上フレーム開口部
11にてネジ締めされ、光ファイバモジュールはマザー
ボード60上に完全に固定される。
クタ32の部品位置決め精度の低下はPDモジュール4
0、LDモジュール50の各リード(PDリード47、
LDリード57)に負荷がかかることになる。すなわち
PDモジュール40、LDモジュール50の各リードは
PCB30上に半田等により固定されているが、一方P
CBコネクタ32もPCB30上に半田等により固定さ
れているため、マザー開口部61に対するマザーコネク
タ62の部品位置決め精度、及びPCB開口部31に対
するPCBコネクタ32の部品位置決め精度を向上させ
ないと、これら部品位置決め誤差がPDモジュール4
0、LDモジュール50の各リード或いはPCB30の
ランド(特に図示はしない)への負荷となる。より具体
的には光ファイバモジュールをマザーボード60に組み
込む際、マザー開口部61に対しマザーコネクタ62が
離れて部品実装されていた場合PDリード47、LDリ
ード57及びPCB30のランドには引張応力が付加さ
れ、逆にマザー開口部61に対しマザーコネクタ62が
近づいて部品実装されていた場合PDリード47、LD
リード57及びPCB30のランドには圧縮応力が付加
されることになる。これら応力が光ファイバモジュール
の信頼性を著しく低下させる。逆に、これら引張応力、
あるいは圧縮応力を回避するためにはコネクタ部品の位
置決め精度を向上させる必要があるが、それは光ファイ
バモジュールのコストアップを招くことになる。PCB
コネクタ32についても同様の悪影響がおこることは言
うまでもない。
マザー開口部61、下フレーム開口部21、PCB開口
部31に直径3.2mmの穴、上フレーム開口部11に
直径2.2mmの穴を設け、さらに、光ファイバモジュ
ールの固定にタッピングネジ70(直径約2.6mm)
を採用することにより、マザー開口部61に対するマザ
ーコネクタ62の部品位置決め精度、及びPCB開口部
31に対するPCBコネクタ32の部品位置決め精度の
低下が可能となり、従来問題となっていたPDモジュー
ル40、LDモジュール50のリード(47及び57)
或いはPCB30のランドへの引張応力あるいは圧縮応
力による負荷を皆無にし、高信頼性の光ファイバモジュ
ールを実現可能としている。さらに、部品の実装位置決
め精度を従来よりも飛躍的に低下することが可能となる
ため、PCB30のPCBコネクタ32組立体の部品管
理が容易になるばかりでなく、PCB30、PCBコネ
クタ32等の部品自体の精度も低下できるために非常に
廉価な光ファイバモジュールが実現可能となる。
1、下フレーム開口部21等の数値は一実施例であり、
本発明がこれらの数値を制限しているものではない。本
発明の第3の実施例の構成であればこれら限定された数
字以外でも本発明の効果が失われるものではないことを
付記しておく。
化し、コンパクトにし、必要最小限度の機能をもたせる
ことにより、システムメーカは非常に柔軟度の高いマザ
ーボードをも設計できるようになる。すなわち、本発明
の光ファイバモジュールはコンパクトであるため、マザ
ーボードに対する占有面積が少なく、かつ光ファイバモ
ジュール固定のためには3ヶ所の僅かな小さい穴しか必
要としないため、より設計自由度の高いマザーボードが
実現可能となる。
フレーム開口部11、下フレーム開口部21及びマザー
開口部61等)の配置は2等辺三角形を形成しており、
光ファイバ・プラグの脱着による応力負荷を理想的に分
散し、高信頼性の光ファイバモジュールを実現してい
る。
イバモジュールの主要断面図である。図5において、P
CB30、上フレーム10及び下フレーム20からなる
光ファイバモジュールはマザーボード60とともにマザ
ー開口部61、下フレーム開口部21を貫通し、上フレ
ーム開口部11にてタッピングネジ70により固定され
ている。光ファイバモジュールとマザーボード60との
電気的結合はPCBコネクタ32とマザーコネクタ62
を介しておこなわれる。
部21は各々上フレーム10、下フレーム20の部品受
入検査用の基準穴としても流用可能である。各々3カ所
の上フレーム開口部11及び下フレーム開口部21は成
型時に抜きテーパを0度に設定しているため、コストア
ップすることなく各開口部(上フレーム開口部11及び
下フレーム開口部21)の穴精度は高く保持できる。開
口部の穴精度が高く保持できるために、この開口部に対
応した部品受け入れ検査治具を作成することにより、容
易に部品検査が可能となる。すなわち、上フレーム開口
部11及び下フレーム開口部21は光ファイバモジュー
ルのマザーボード60への固定用の穴としてばかりでな
く、部品検査用の穴としても利用可能である。
光ファイバ・プラグ脱着による光ファイバモジュールへ
の負荷を3本のタッピングネジ70にて受ける構成を採
っている。より具体的には光ファイバ・プラグ脱着によ
る光ファイバモジュールに対するJIS規格は90N
(ニュートン)であり、本発明の光ファイバモジュール
(3本のタッピングネジ70使用)にて、この規格を満
足するためにはタッピングネジ70の直径は1.3mm
以上が望ましいことになる。さらに、設計上の安全を考
慮すると、タッピングネジ70の直径は2mm以上がよ
り望ましいことになる。しかるに、本発明の光ファイバ
モジュールではタッピングネジ70の直径として2.6
mmを採用することにより、安全係数3以上の高信頼性
の光ファイバモジュールを実現している。
ード60との固定にタッピングネジ70を用いたが、上
フレーム開口部11にインサートナット等(特に図示は
しない)を装着し、通常の小ネジ(十字穴付キ小ネジ、
スリワリ付き小ネジ)等をタッピングネジ70の代用と
して用いても本発明の効果が失われることはない。
バモジュールの構成を採ることにより、従来問題となっ
ていた樹脂フレームの足折れ等がなくなるばかりでな
く、リードの電気的な接続不良も皆無となることは明白
である。
イバモジュールの主要断面図である。先の図3の第3の
実施例で述べたように、PCB30は上フレーム10と
下フレーム20にてスナップフィット機構によって仮固
定されているが、図6において上フレーム10のアーム
14の弾性変形も利用してPCB30の後部を軽く押さ
えつける構成を採っている。より具体的にはアーム14
の上フレーム開口部11とPCB30との接触面におい
て、0.2mm程度の段差(強調して図示している)を
上フレーム開口部11に設けている。このような構成を
採ることにより、光ファイバモジュールの仮固定状態に
おける光ファイバモジュールのハンドリングが良好とな
る。即ち、スナップフィット機構にてPCB30の前部
のみを保持させるだけでなく、上フレーム20のアーム
14にてPCB30の後部をも保持させることにより、
より安定な光ファイバモジュール組立体が実現可能とな
り、光ファイバモジュールのマザーボード60への装着
が容易になるばかりでなく、光ファイバモジュール自体
の取扱いも容易になる。
の最後端部とPCBの最前端部とを押さえる構成を採
り、PCBのソリ等の問題を有していたが、本発明の第
5の実施例ではPCB30の最前部とPCB30の中央
部よりやや後部にてPCB30が保持される構成を採っ
ており、PCB30のソリ問題を解決している。さら
に、本実施例の構成では従来必要であったPCB、ある
いは上下フレームに特殊なストローク(長さ)を必要と
せず、容易に光ファイバモジュールの小型化を実現して
いる。
イバモジュールの下フレームの斜視図であり、先に図4
で説明した下フレーム20をより詳細に記している。
び下フレーム20は材質としてPBT(ポリブチレンテ
レフタレート)、ガラス混合率10%から30%を採用
し、耐久性に優れたフレームとしている。特に、光ファ
イバ・プラグの脱着を行う下フレーム20の爪23の耐
久性を向上させている。また、下フレーム20の爪23
に負荷される力を緩和するために、爪23の根元の下フ
レーム突起部26に当接する上フレーム突起部16(図
示はしていない:図5参照のこと)が上フレーム10
(図示はしていない:図5参照のこと)に具備されてい
る。光ファイバ・プラグの脱着による負荷の大きい下フ
レーム20は、下フレーム20の全体の剛性を向上させ
るために低板25及びリブ24等を具備している。
料としてPBTを用いたが、これは本発明の光ファイバ
モジュールのフレームの材料を制限するものではなく、
他の樹脂材料等を用いてもよい。
イバモジュールの主要平面図であり、より詳細に説明す
るために下フレーム20、PCB30、LDモジュール
50、PDモジュール40等の平面図とし、一部を断面
図としている。一般的に光ファイバモジュールはPDモ
ジュール40と、LDモジュール50との間隔は12.
7mmに設定してあり、かつPD素子45及びLD素子
55の直径は5mm前後のものが主流である。これらP
D素子45、LD素子55を保護し、かつ光ファイバと
メカニカルに結合させるためには、PDモジュール40
及びLDモジュール50の直径は6mmから8mm程度
にて設計される必要がある。したがって、下フレーム開
口部22の直径は4.7mmから6.7mm程度が設計
限界となる。ここで、下フレーム20の平均肉厚を1.
5mmと仮定すると下フレーム開口部22の直径は1.
7mmから3.7mm程度となる。
23を利用して機械的に脱着されるが、その脱着の際、
最も負荷を受ける爪23の近傍に上フレーム開口部21
を本発明の光ファイバモジュールは有している。なおか
つ、上フレーム開口部21の直径は、約3mmとし、下
フレーム20の平均肉厚1.5mmを達成している。本
発明の光ファイバモジュールは従来の光ファイバモジュ
ールよりも極端にダウンサイジングされているため、下
フレーム20の中央部で、かつ爪23の近傍に光ファイ
バモジュール固定用の開口部を設けることは高信頼性の
光ファイバモジュールを達成する上で非常に大きな効果
をもたらしている。本発明の第7の実施例では爪23に
加わる応力を最も受ける下フレーム突起部26から約
2.5mmの位置に下フレーム開口部21を設けること
により、直径3mmでかつ平均肉厚1.5mmの高剛性
の下フレーム20を実現し、ひいては高信頼性の光ファ
イバモジュールを実現している。
イバモジュールの主要断面図であり、説明が容易なよう
に上フレーム10と下フレーム20のみの組立体を断面
図として示している。上フレーム10には上フレーム薄
肉部17が設けられており、上フレーム10の肉厚が不
均一のために発生するヒケを防止している。より具体的
にはPDシールド板41と勘合する上シールド勘合部1
7a及びLDモジュールと勘合する上モジュール勘合部
17bのヒケ等による部品精度の低下を防止している。
下フレーム20についても同様に下シールド勘合部27
a及び下モジュール勘合部27bのヒケ等による変形を
防止するために下フレーム薄肉部27が設けられてい
る。本発明の第8の実施例ではこれら薄肉部を設けるこ
とにより、上フレーム10と下フレーム20はともに平
均肉厚1.5mmを達成し、高信頼性の上下フレームを
実現している。
ァイバモジュールの断面図であり、先に述べた図5の第
4の実施例との違いはタッピングネジ70を使用せず、
ピン71を下フレーム20に一体成形(或いは圧入)等
にて固定し、ナット72にて光ファイバモジュールをマ
ザーボード60に固定している点である。上フレーム1
0の上フレーム開口部11はピン71の直径よりも大き
く設定してあり、上フレーム10、PCB30の粗位置
決めが可能なようにピン71の上部は上フレーム10と
下フレーム20との接合面より上部へ飛び出している。
また、ピン71はマザーボード60下部へ伸びており、
自動組立用のガイドピンとして光ファイバモジュールの
粗位置決めも可能となる。さらに、光ファイバモジュー
ルの剛性をより向上させるためにリブ24をマザーボー
ド60側へ延長させている。
よっても、先に図5で説明したPDモジュール40、L
Dモジュール50の各リード或いはPCB30のランド
への負荷を皆無にできるばかりでなく、コネクタ等の部
品の実装位置決め精度の低下、部品自体の精度も低下で
きるため、高信頼性で低コストの光ファイバモジュール
を実現できる。さらに、下フレーム20に一体成形され
たピン71を下フレーム20の部品受入検査の基準位置
として流用も可能である。また、先に図3に示したLD
シールド板51、PDシールド板41等をピン71と共
に下フレーム20に一体成形し、光ファイバモジュール
のさらなるローコストを図ることも可能となる。
と図10に示した第9の実施例を併用しても本発明の効
果が失われることはない。
71(あるいはタッピングネジ70)を用いたが、光フ
ァイバ・プラグの脱着により最も応力負荷のかかる爪2
3の近傍の開口部のみにピン71(あるいはタッピング
ネジ70)を採用し、他のアーム14近傍の開口部には
下フレームより延ばした樹脂の突起を利用しても、本発
明の効果が失われることはない。
ファイバモジュールの斜視図であり、光ファイバモジュ
ール(上フレーム10、下フレーム20、PCB30の
組立体)に静電破壊防止用のカバー18が付加されてい
る。光ファイバモジュールにて組立、調整後、カバー1
8を装着することにより、PCB30の部品実装部はほ
とんど上下フレーム(10及び20)とカバー18にて
覆われることになり、従来問題であった光ファイバモジ
ュールのハンドリング等による静電破壊は皆無にするこ
とが可能となる。
って制限されない。すなわち、金属材であろうと、樹脂
材であろうと、カバー18の材料としてPCB30の耐
静電破壊という観点から制限はされない。より具体的に
は本実施例ではカバー18の材料として上フレームと同
一のPBTを用いたが、従来問題となっていた光ファイ
バモジュールのハンドリング時のPCB30の静電破壊
は皆無としている。
ジュール40の電磁シールドの観点から、カバー18の
材料として鉄合金を用い場合についても同等の効果が得
られている。また、カバー18の材料として鉄合金ばか
りではなく、鉄、アルミニウム、アルミニウム合金、
銅、銅合金等を用いても同等の効果が得られたことも付
記しておく。尚、カバー18の光ファイバモジュールへ
の固定法もアーム14を利用したはめ込み方式、あるい
はスナップフィット、接着等これらを制限するものでは
ないことも付記しておく。
フレーム10の上面部は平坦であり、かつ下フレーム2
0の剛性向上のための底板も平坦に設計しており、光フ
ァイバモジュールの製造地を示すアイデンティフィケー
ション・ラベル90、あるいはレーザ安全規格の規準を
クリアしたことを示すサーティフィケイション・ラベル
91等の貼り付けを容易に可能としている。
はしていない)及び下フレーム20の平坦部(特に図示
はしていない)に0.3mm程度の段差部(特に図示は
していない)を設け、アイデンティフィケーション・ラ
ベル90やサーティフィケイション・ラベル91等の貼
付作業を容易にしている。
ールを低コストにするために、これらのラベルは貼付の
みならず、各々のフレームに刻印されていても良い。
ファイバモジュールの平面図であり、図11の第10の
実施例との違いは上フレーム10にカバー部18aを一
体成形している点である。さらに、相違点としてカバー
部18aにカバー開口部19が設けられており、光ファ
イバモジュール組立後においてもPCB30上の可変抵
抗の調整が可能な構成となっている。このようにカバー
部18aを上フレーム10の成形時に一体、あるいは同
時に成形することにより、より信頼性が高く、より安価
な光ファイバモジュールを実現できる。尚、本発明の第
11の実施例に示したカバー開口部19を先に示した図
11の第10の実施例に適用しても本発明の効果が失わ
れものではないことを明記しておく。
ファイバモジュールの分解斜視図であり、光ファイバモ
ジュールをマザーPCB60に固定するさいに補助板7
3が用いられている。この補助板73には固定部74が
具備されており、固定部74を約90度回転させること
により、光ファイバモジュールの固定補助をしている。
光ファイバモジュールの固定には先に第4の実施例(図
5参照のこと)、或いは第9の実施例(図10参照のこ
と)で示したタッピングネジ70、或いはピン71でも
充分であるが、この補助板73を用いることにより、よ
り信頼性の高い光ファイバモジュールを提供可能とな
る。さらに、補助板73の材質として、金属材料を用い
ることにより、PDモジュール40に対する外来電磁ノ
イズの保護、及びLDモジュール50から放射される電
磁ノイズの外部に対するシールド効果も補助板73は有
することになる。より具体的には本発明の第12の実施
例では補助板73の材料とし鉄合金を用いたが、鉄、ア
ルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等を用いて
も同等の効果が得られたことを付記しておく。また、本
発明の第12の実施例では光ファイバモジュール上部よ
り、マザーボード60へ固定補助をしているが、マザー
ボード60側から補助板73を用いて光ファイバモジュ
ールを固定補助しても本発明の効果が失われるものでは
ないことを付記しておく。
ファイバモジュールの斜視図であり、光ファイバモジュ
ールの非動作時(保存、輸送時等)にLDモジュール5
0、或いはPDモジュールに混入する埃を防止するモジ
ュール・キャップ80が光ファイバモジュール(上フレ
ーム10、下フレーム20、PCB30等の組立体)に
付加されている。
り詳しく説明するために図15を用いる。図15は本発
明の第13の実施例を示す光ファイバモジュールの平面
図であり、モジュール・キャップ80を詳細に説明する
ためにLDモジュール50の部分は断面図としている。
図15において、PD素子45はPDモジュール40に
接着(あるいは溶接)等で固定されており、LD素子5
5はLDモジュール50に溶接(あるいは接着)等で固
定されており、PDモジュール40とLDモジュール5
0は物理的には下フレーム20へ仮固定、電気的にはP
Dリード47、LDリード57を介してPCB30に接
続されている。モジュール・キャップ80は下フレーム
20の爪23に接触しない構成とし、光ファイバモジュ
ールにモジュール・キャップ80を保持するためにキャ
ップ突起部85を具備し、モジュール・キャップ80を
着脱し易いようにハンドラ87も有している。光ファイ
バモジュールにモジュール・キャップ80が装着された
さい、キャップ端面82はLDモジュール50のフェル
ール当接面56に接触せず、モジュール・キャップ80
のモジュール当接面84がLDモジュール50のLDモ
ジュール端面53に当接しており、LDモジュール開口
部52内への埃の侵入を防止している。また、キャップ
・ポッチ83の直径はLDモジュール開口部52の直径
より充分小さく設計されており、モジュール・キャップ
80の脱着によるゴミ等の発生はなく、かつ容易に脱着
可能としている。
ファイバモジュールの斜視図であり、モジュール・キャ
ップ80をより分かりやすく示している。LDモジュー
ル50、PDモジュール40内への埃混入を防止するモ
ジュール当接面84からキャップ端面82までの弾性部
86がキャップ突起部85を介して弾性変形させられ、
光ファイバモジュールにモジュール・キャップ80は保
持される。モジュール・キャップ80は部品受け入れ検
査用のキャップ開口部81を有し、モジュール・キャッ
プ80の材質としては比較的柔らかいポリエチレンを選
択しているが、樹脂材料であれば特に材質を限定するも
のではない。
ァイバモジュールを幅25.4mm、長さ50.8m
m、高さ11.5mmとコンパクトにし、必要最小限の
機能を持たせることにより、 1)電気信号のやりとりをシリアルデータで行うため
に、信号ラインが22本と少なく、コネクタ形状も小さ
く、またシリアル/パラレル変換するための半導体IC
も不要となり、近年、急速に進んでいるホスト・コンピ
ュータのダウンサイジングの流れに対応できるばかりで
なく、システム・メーカのマザーボードの設計の自由度
を飛躍的に大きく拡大できる。
ーボードとの固定は各開口部を貫通するタッピングネジ
を用いることにより、マザーボード開口部として3ヶ所
の小さな穴で充分となり、システム・メーカのマザーボ
ードの設計の自由度を飛躍的に拡大している。さらに、
光ファイバの脱着による力の負荷を全てタッピングネジ
に加える構造としているために、リードの電気的な接続
不良を皆無にし、高信頼性の光ファイバモジュールを実
現している。
を吸収する構成とすることにより、各モジュールのリー
ドに加わる応力を皆無にし、各部品の部品精度の向上と
部品管理(部品の受け入れ検査等)が不必要となり、廉
価な光ファイバモジュールを容易に実現している。
CBコネクタとして、面実装タイプを採用することによ
り、信号ラインを半田にてマザーボードに直付けする等
の手作業の廃止を実現し、光ファイバモジュールのロー
コスト化を達成している。
ームのスナップフィット機構にて回路基板を保持し、回
路基板の後部では上フレームが微弱な弾性力にて回路基
板を保持する保持方法を用いることにより、回路基板の
にソリの発生は皆無となり、回路基板の信頼性を著しく
向上させている。また、従来必要であった充分な回路基
板保持長さLを不要とし、コンパクトな光ファイバモジ
ュールを実現している。
カバー等で覆われており、組立、あるいは検査を行う作
業者のハンドリングも容易になり、光ファイバモジュー
ルの組立、あるいは検査効率が向上し、廉価な光ファイ
バモジュールを実現するとともに、回路基板の静電破壊
も皆無となり、信頼性の高いファイバモジュールを達成
している。
・キャップを付加することにより、長期保存時における
埃の混入を防止し、光ファイバとモジュール内で食い付
き等の発生を皆無とし、光ファイバモジュールの信頼性
を著しく向上させている。
い。
ールのブロック図
ールの斜視図
ールの分解斜視図
ールの分解斜視図
ールの主要断面図
ールの主要断面図
ールの下フレームの斜視図
ールの主要断面図
ールの断面図
ュールの断面図
ジュールの斜視図
ジュールの平面図
ジュールの分解斜視図
ジュールの斜視図
ジュールの平面図
ジュールのモジュール・キャップの斜視図
示す主要断面図
持を示す主要断面図
ル) 41 PDシールド板 42 PDモジュール開口部 45 PD素子 47 PDリード 50 LDモジュール(レーザーダイオード・モジュー
ル) 51 LDシールド板 52 LDモジュール開口部 53 LDモジュール端面 55 LD素子 56 フェルール当接面 57 LDリード 60 マザーボード 61 マザー開口部 62 マザーコネクタ 70 タッピングネジ 71 ピン 72 ナット 73 補助板 74 固定部 80 モジュール・キャップ 81 キャップ開口部 82 キャップ端面 83 キャップ・ポッチ 84 モジュール当接面 90 アイデンティフィケーション・ラベル 91 サーティフィケイション・ラベル
Claims (12)
- 【請求項1】コンピュータのマザーボードに接続される
コネクタと、前記マザーボードから送信されたLD(レ
ーザーダイオード)用シリアルデータをLD用電気信号
に変換するLD用電気信号変換手段と、前記LD用電気
信号をLD用光学信号に変換するLDモジュールと、P
D(フォトダイオード)用光学信号をPD用電気信号に
変換するPDモジュールと、前記PD用電気信号をPD
用シリアルデータに変換するPD用電気信号変換手段
と、前記コネクタと前記LD用電気信号変換手段と前記
PD用電気信号変換手段を具備する回路基板と、前記回
路基板と前記LDモジュールと前記PDモジュールとを
保持する第1のフレーム及び第2のフレームとを有し、
前記コネクタを介して電気信号のやり取りを行うと共
に、前記電気信号はシリアルデータである光ファイバモ
ジュールであって、前記コネクタに面実装コネクタを用
いた事を特徴とする光ファイバモジュール。 - 【請求項2】LDモジュールとPDモジュールのリード
が回路基板のコネクタが設けられた面に結合されている
ことを特徴とする請求項1記載の光ファイバモジュー
ル。 - 【請求項3】LDモジュールの駆動電流調整用のLD可
変抵抗を有し、前記LD可変抵抗が回路基板のコネクタ
が設けられた面と反対側の面に設けられていることを特
徴とする請求項2記載の光ファイバモジュール。 - 【請求項4】PDモジュールの信号検出用のPD可変抵
抗を有し、前記PD可変抵抗が回路基板のコネクタが設
けられた面と反対側の面に設けられていることを特徴と
する請求項2記載の光ファイバモジュール。 - 【請求項5】PD用電気信号変換手段が複数の半導体I
Cで構成されている事を特徴とする請求項1記載の光フ
ァイバモジュール。 - 【請求項6】回路基板のサイズが幅が17mm以上2
5.4mm以下、長さが30mm以上50mm以下であ
ることを特徴とする請求項1記載の光ファイバモジュー
ル。 - 【請求項7】回路基板の外部に露出した部分を覆うカバ
ーを設けたことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ
モジュール。 - 【請求項8】安全表記、あるいは製造地等を示す製造表
記等の表記部を第1の フレームと第2のフレームにそれ
ぞれ設けた事を特徴とする請求項1記載の光ファイバモ
ジュール。 - 【請求項9】光学信号のデータ転送速度が1000メガ
ビット/秒以上であることを特徴とする請求項1記載の
光ファイバモジュール。 - 【請求項10】第1及び第2のフレームにて構成される
とともに光の出入口となる開口部に光線の出入り方向に
沿って挿入されるモジュールキャップを備えた事を特徴
とする請求項1記載の光ファイバモジュール。 - 【請求項11】LDモジュール及び前記PDモジュール
の少なくとも一方をシールドするシールド部材を設けた
事を特徴とする請求項1記載の光ファイバモジュール。 - 【請求項12】第1及び第2のフレームの少なくとも一
方に弾性を有するとともにプラグに係合する爪を設け、
更に前記爪の根本部に他方のフレームの方に突出した突
出部を備えた事を特徴とする請求項1記載の光ファイバ
モジュール。
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