具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施方式。本发明的光电传输模块搭载在例如像HDMI(High-DefinitionMultimediaInterface(注册商标))连接器那样,为了在数字AV设备与显示器之间收发大容量数据、并且还同时收发控制用信号而复合地传输光信号和电信号的连接器内。
第一实施方式
图1是概略地表示光电传输模块1的结构例的分解立体图。在此,表示将光电传输模块1安装在连接器2的壳体4内的例子。另外,图2是放大表示图1中的光电传输模块1的立体图。
图1中所示的连接器2按照例如DVI(DigitalVisualInterface)标准或HDMI(注册商标)标准等,用于具备与这些标准对应的接口(interface)的数字AV设备与显示器之间的连接。另外,连接器2分别设在光电复合电缆6的两端,在图1中表示其中一个。
连接器2具备壳体4,在该壳体4内通过密封部件12引入光电复合电缆(复合电缆)6的一端。在光电复合电缆6内容纳光纤8及电线(金属线)10,这些光纤8及电线10在壳体4内均以从被覆引出的状态彼此分离。另外,密封部件12固定光电复合电缆6的根部部分,缓和其被拉向壳体4的外侧或折弯时的冲击。
壳体4作为整体形成空心的箱形状,在该例子中由能够彼此分离的两个外壳4a、4b构成壳体4。在其中一个壳体4b的四角设有爪4c,通过将这些爪4c挂在设置于另一个外壳4a的凹部(未图示)内,两个外壳4a、4b组装在一起。
在壳体4内设有光电传输模块1,上述光电复合电缆6与光电传输模块1连接。光电传输模块1具备电路板14,该电路板14例如安装在一个外壳4b上。
电路板14是例如玻璃环氧树脂制的硬质的电路板,在其外表面形成有例如由铜箔等构成的导体图案(在图1中未表示)。而且,在从电路板14的长度方向观察的一端边缘部,作为导体图案在宽度方向多个电极14a成列地形成,在这些电极14a上连接未图示的连接器端子。连接器端子例如在一部分从壳体4突出的状态下,其突出部分插入外部设备的插座中。
另外在电路板14上,在与外壳4a相对的一方的外表面(图1中的上表面)上设有柔性印刷电路板16。柔性印刷电路板16在从其长度方向观察的一端部连接有光纤8,而且在另一端部连接有FPC连接器18。FPC连接器18安装在电路板14上,其电极与柔性印刷电路板16的电极图案(均未图示)彼此压接。
柔性印刷电路板16例如由聚酰亚胺制的具有挠性及透光性的薄膜构成,在其上下的外表面形成有铜箔等的导体图案(未图示)。而且,在柔性印刷电路板16的与电路板14相对的外表面(图1、2中的下表面),配置有光电转换元件及IC(集成电路)芯片(在图1中均未图示)。光电转换元件及IC芯片例如以倒装片的方式安装在柔性印刷电路板16的外表面上。
另外,在柔性印刷电路板16的与外壳4a相对的一方的外表面(图1、2中的上表面)设有加强板20。加强板20夹持柔性印刷电路板16设在与光电转换元件和IC芯片相对的位置上。在该位置加强板20吸收从光电转换元件和IC芯片放出的热,并且对安装这些部件的区域的周边进行加强。
从沿着电路板14的方向观察,柔性印刷电路板16相对于从FPC连接器18的连接端至光纤8的连接端的区间,其全长较大地延长。具体而言,相对于从沿着电路板14的方向观察的从FPC连接器18的连接端至光纤8的连接端的区间的长度,从柔性印刷电路板16的长度方向观察的两端的长度(全长)例如超过1.0倍而设定至3.0倍左右。柔性印刷电路板16利用该多余部分的长度(余长),以从加强板20的设置部位至靠近FPC连接器18的连接端的部分折叠成Z字形的状态进行配置。另外,对于柔性印刷电路板16的折叠形状,再利用其他附图在后面进行说明。
图3是沿着柔性印刷电路板16的长度方向的纵剖视图。而且,在图3的剖面中,尤其对柔性印刷电路板16,仅表示靠近与光纤8的连接端的部分的结构。
在柔性印刷电路板16的安装面(图3中的上表面)上,设有加强板20及作为光波导部件的聚合物波导22。加强板20以覆盖聚合物波导22的一部分的状态安装在柔性印刷电路板16上,并对照该结构加工加强板20的一部分。
聚合物波导22包括底部包层24、芯26以及顶部包层28。作为聚合物波导22的原材料,可以使用例如环氧系树脂或聚酰亚胺系树脂等。
底部包层24配置在柔性印刷电路板16的安装面上,在该底部包层24上层压芯26。而且,在芯26上层压顶部包层28。
在聚合物波导22的一端连接有光纤8。芯26沿着光纤8的光轴配置,从光纤8输出的光引导到芯26。另外,虽然在图1、2中未图示,在包括光纤8的前端部分的从厚度方向观察柔性印刷电路板16的上表面及下表面,在彼此相对的位置上配置一对板部件21,板部件21用粘接剂固定在上表面及下表面上。而且,配置在上表面的板部件21覆盖光纤8的前端部分及与此相连的聚合物波导22,光纤8的前端部分由一对板部件21夹持。
另外,聚合物波导22的另一端加工成相对于光轴成45度的倾斜面,镜面30以与该另一端面接触的状态设置。另外,镜面30也相对于光轴倾斜45度。
在柔性印刷电路板16的与安装面相反的一侧的面(图3中的下表面)上,使用导体图案32安装有光电转换元件34及IC芯片36。光电转换元件34是LD(激光二极管)等发光元件或PD(光电二极管)等受光元件,IC芯片36构成用于发光元件的驱动电路或者用于受光元件的放大电路。
镜面30及光电转换元件34夹持柔性印刷电路板16配置在彼此相对的位置上。因此,经过芯26被镜面30反射的光透过柔性印刷电路板16并入射到光电转换元件34。而且,由光电转换元件34输出的光透过柔性印刷电路板16并被镜面30反射之后,经过芯26向光纤8的端面入射。
图4是沿着图2中的IV-IV线的光电传输模块1的剖视图。而且,图5是表示图4所示的光电传输模块1向光纤8的收缩方向拉伸的状态的剖视图。另外,在图4、5中,省略了板部件21的图示。
在电路板14的下表面形成有导体图案(未图示),电线10焊锡焊接在导体图案上。而且,在导体图案上连接有电极14a,电线10通过导体图案与电极14a电连接。
如上所述,对于柔性印刷电路板16而言,从沿着电路板14的方向观察,相对于从与光纤8的连接端至FPC连接器18的区间长度,全长具有剩余。即在该例子中,柔性印刷电路板16整体之中,在从加强板20、光电转换元件34、IC芯片36等的配置位置至与FPC连接器18的连接端的区间内,附加了很多余长。该区间相当于传输由光电转换元件34转换的电信号和从FPC连接器18输出的电信号的区间(以下,将传输电信号的区间称为“电信号传输区间”)。电信号传输区间在光纤8收缩变化之前的初始状态下以Z字形折叠。
在从上述状态对光纤8施加张力的情况下,柔性印刷电路板16从光纤8的连接端向张力的方向被拉伸,而由于在电信号传输区间全长具有剩余,因此光纤8的连接端向其收缩方向位移,能够补偿光纤8的收缩部分。这样,柔性印刷电路板16通过在电信号传输区间内设置折叠区域(作为位移允许区域的结构),允许与FPC连接器18的连接端和与光纤8的连接端伴随着该折叠区域的变形而相对地位移。
另外,在图5中以极端夸张的方式表示了柔性印刷电路板16由于光纤8的收缩而较大地被拉长的状态。至此即使产生光纤8的极端的收缩,柔性印刷电路板16也只是其折叠区域展开而已,不会以FPC连接器18为固定端产生拉伸应力。由此,减轻施加在光纤8的张力,能够可靠地防止其破损。另一方面,在光纤8位移到从光电复合电缆6内进一步突出的状态的情况下,光纤8的连接端通过向FPC连接器18侧移动而减轻施加在光纤8的张力,因此在该情况下也能可靠地防止光纤的破损。
变形例1
接着,说明第一实施方式的变形例1。在第一实施方式中,在柔性印刷电路板16中,对电信号传输区间附加了余长,而在变形例1中不同点在于,对将光信号从光纤8的连接端传输至加强板20、光电转换元件34及IC芯片36的配置位置的区间附加了余长(以下,将传输光信号的区间称为“光信号传输区间”)。而且,在变形例1及以下记载的变形例2~4中,省略了板部件21的图示。
图6是表示第一实施方式的光电传输模块1的变形例1的剖视图。
柔性印刷电路板16a如上所述对光信号传输区间附加了余长,在图6中,在光纤8收缩变化之前的初始状态下,光信号传输区间以Z字形状折叠。而且,聚合物波导22也与光信号传输区间同样地附加了余长,其整体与光信号传输区间同样地以Z字形状折叠。
这样柔性印刷电路板16a通过在光信号传输区间内设置折叠区域(作为位移允许区域的结构),允许与连接器18的连接端和与光纤8的连接端伴随着该折叠区域的变形而相对地位移。即,在变形例1中,在从光纤8对柔性印刷电路板16a施加张力的情况下,上述折叠的部分向光纤8的收缩方向拉长。由此,能够减轻施加在光纤8的张力而可靠地防止其破损。另一方面,在光纤8位移到从光电复合电缆6内进一步突出的状态的情况下,光纤8的连接端通过向FPC连接器18侧移动而减轻施加在光纤8的张力,在该情况下也能可靠地防止光纤的破损。
另外,光电转换元件34及IC芯片36由于配置在FPC连接器18侧的附近,因此即使光纤8位移,光电转换元件34及IC芯片36的位移也变小,由此进一步提高可靠性。
变形例2
接着,说明第一实施方式的光电转传输模块1的变形例2。图7是表示第一实施方式的光电传输模块1的变形例2的剖视图。在变形例2中,柔性印刷电路板16b与变形例1同样,对光信号传输区间和聚合物波导22都附加了余长,而FPC连接器18的配置位置与第一实施方式及其变形例1不同。
在变形例2中,FPC连接器18配置在从电路板14的长度方向观察的靠近光电复合电缆6的一端部、即在连接器4内靠近光电复合电缆6的引入口的端部。而且,柔性印刷电路板16b在从FPC连接器18的连接端向电路板14的另一端、即形成有电极14a(参照图1、2)的端部延伸之后,由此反转而向一端的方向折叠。
加强板20、光电转换元件34、IC芯片36等配置在柔性印刷电路板16b的靠近FPC连接器18的端部。在该情况下,柔性印刷电路板16b对光信号传输区间附加了余长,利用该余长处于折叠成两个的状态。
在该变形例2中,在由光纤8引起的张力施加在柔性印刷电路板16b上的情况下,柔性印刷电路板16b中的光纤8的连接端向张力方向被拉伸。此时,与光纤8的连接端相连的光信号传输区间也向张力方向移动,允许光纤8的收缩。另一方面,在光纤8位移到从光电复合电缆6内进一步突出的状态的情况下,在变形例2中光纤8的连接端也向形成有电极14a的端部侧移动,吸收光纤8的突出。这样柔性印刷电路板16b通过在光信号传输区间内设置折叠区域(作为位移允许区域的结构),允许与连接器18的连接端和与光纤8的连接端伴随着该折叠区域的变形而相对地位移。由此,即使是如变形例2的方式,也能可靠地防止由来自外部的力或温度变化引起的收缩的影响导致光纤破损。
而且,由于柔性印刷电路板16b的折叠的长度能较长地延长,因此能够增大柔性印刷电路板16b的弯曲半径,能够提高可靠性。
另外,也可以在光电转换元件34及IC芯片36的下表面粘接其他加强板,而且将该加强板固定在电路板14的安装面上。
变形例3
接着,说明第一实施方式的光电传输模块1的变形例3。图8是表示第一实施方式的光电传输模块1的变形例3的剖视图。在变形例3的光电传输模块1中,在柔性印刷电路板16c中对电信号传输区间附加了余长,这一点与变形例2不同。
在变形例3的光电传输模块1中,与变形例2同样地从电路板14的长度方向观察,在靠近光电复合电缆6的一端部配置有FPC连接器18。而且,柔性印刷电路板16c在从FPC连接器18的连接端向电路板14的另一端延伸之后,由此反转而向一端的方向折叠,这一点也相同。
但是,加强板20、光电转换元件34、IC芯片36等配置在从上述折叠的位置到光纤8的连接端之间。在该情况下,柔性印刷电路板16c在电信号传输区间附加了余长,利用该余长处于折叠成两个的状态。
这样柔性印刷电路板16c通过在电信号传输区间内设置折叠区域(作为位移允许区域的结构),允许与连接器18的连接端和与光纤8的连接器伴随着该折叠区域的变形而相对地位移。即,即使是变形例3的方式,在由光纤8引起的张力施加在柔性印刷电路板16c上的情况下,柔性印刷电路板16c中的光纤8的连接端也向张力方向被拉伸。而且,与此相连的光信号传输区间向张力方向移动,允许光纤8的收缩。另一方面,在光纤8位移到从光电复合电缆6内进一步突出的状态的情况下,柔性印刷电路板16c从光纤8的连接端通过与此相连的区域向折叠部分移动,减轻施加在光纤8的张力。这样通过光纤8的收缩而减轻施加在光纤8的张力,能可靠地防止其破损。
变形例4
图9是表示第一实施方式的光电传输模块1的变形例4的剖视图。在变形例4中,除了柔性印刷电路板16c之外,还对光纤8施加了余长,这一点与第一实施方式及其变形例1~3不同。另外,变形例4中的光电传输模块1的基本结构与变形例3相同,对相同的部件标注相同的附图标记。
在上述结构的情况下,由于还对光纤8附加了余长,因此能够在使光纤8相应地弯曲的状态下与柔性印刷电路板16c连接。因此,即使在光纤8产生收缩或被施加张力的情况下,该弯曲的部分变形而能够缓和张力。而且,即使光纤8显著变形,柔性印刷电路板16c也跟随光纤8的变形,从而也能可靠地防止其破损。
第二实施方式
以下,说明第二实施方式。在第二实施方式中,与第一实施方式的不同点在于,变更了柔性印刷电路板40及FPC连接器18的配置,以及未在柔性印刷电路板40上设置折叠。对于其他的与第一实施方式相同的结构要素进行图示并标注相同的附图标记,并省略其重复说明。
图10是概略地表示第二实施方式的光电传输模块1的俯视图。而且,图11是概略地表示图10所示的柔性印刷电路板40向张力方向被拉伸的状态的俯视图。
在第二实施方式的情况下,柔性印刷电路板40的长度方向与电路板14的长度方向不一致,而是与电路板14的宽度方向(与长度方向交叉的方向)一致。从而,与FPC连接器18的连接端朝向电路板14的宽度方向,而且,与FPC连接器18连接的柔性印刷电路板40从其连接端向电路板14的宽度方向延伸。另外,在图10中,虽然省略了图示,但在电路板14的下表面形成有导体图案(未图示),电线10焊锡焊接在导体图案上。而且,在导体图案上连接有电极14a,电线10通过导体图案与电极14a电连接。
柔性印刷电路板40在与上述FPC连接器18的连接端相反的一侧,在其侧边缘连接有光纤8。而且,在柔性印刷电路板40的上表面(安装面)配置有加强板20,在与此相对的背面上,配置有上述光电转换元件34及IC芯片36(在图10中未表示)。另外,虽然在此没有图示,但在柔性印刷电路板40的安装面上形成有聚合物波导。
如图11所示,在光纤8受到张力的情况下,柔性印刷电路板40从光纤8的连接端部向其张力方向被拉伸。此时,柔性印刷电路板40不产生向长度方向的拉伸所引起的变形,而是产生以FPC连接器18为固定端的弯曲,从而能够整体向光纤8的张力方向变形。
另一方面,在第二实施方式中,在光纤8位移到从光电复合电缆6内进一步突出的状态的情况下,柔性印刷电路板40以FPC连接器18为固定端,向光纤8的突出方向产生弯曲。
这样柔性印刷电路板40通过向沿着电路板14的方向变形,允许与连接器18的连接端和与光纤8的连接端相对地位移。另外,此时也可以在从加强板20的配置位置到光纤8的连接端的区间,在柔性印刷电路板40的宽度方向上形成有未图示的多个切口。在该情况下,能够进一步增大由弯曲引起的变形。
变形例1
接着,说明第二实施方式的光电传输模块1的变形例1。图12是表示图10所示的光电传输模块1的变形例1的俯视图。就变形例1中的光电传输模块1而言,FPC连接器18的配置及柔性印刷电路板的形状与图10所示的光电传输模块1不同。
FPC连接器18以其连接端朝向电路板14的长度方向的状态配置。而且柔性印刷电路板40a俯视时形成为L字形。更详细而言,柔性印刷电路板40a在从FPC连接器18向电路板14的长度方向延伸之后以90度折弯,并由此向宽度方向延伸。而且,在柔性印刷电路板40a上,在向电路板14的宽度方向延伸的前端部的侧边缘连接有光纤8。这样柔性印刷电路板40a由配置成L字形的两个直线区域(第一区域和第二区域)构成。
即使是如上所述的形成为L字形的柔性印刷电路板40a,柔性印刷电路板40a也能够吸收由光纤8的收缩引起的张力,减轻施加在光纤8的张力。另一方面,对于由光纤8的突出引起的张力,柔性印刷电路板40a也可通过向张力方向弯曲而吸收施加在光纤8的张力。
这样柔性印刷电路板40a对于由光纤8引起的张力,通过从FPC连接器18的连接端至光纤8的连接端的区域发生变形,允许光纤8的连接端相对于FPC连接器18的连接端相对地位移。即,柔性印刷电路板40a若从光纤8受到张力,则以与FPC连接器18的连接端为起点向光纤8的张力方向变形,从而能够减轻施加在光纤的张力。由此,能够防止光纤8破损。
变形例2
接着,说明第二实施方式的光电传输模块1的变形例2。图13是表示图10或图12所示的光电传输模块1(第二实施方式及其变形例1)的进一步的另一个方式的结构的纵剖视图。而且,在此将图13所示的另一个方式作为第二实施方式的变形例2。在该变形例2中,相对于电路板14固定了光电转换元件34及IC芯片36,这一点与第二实施方式及其变形例1不同。以下,使用变形例1所示的光电传输模块1,说明相对于电路板14固定柔性印刷电路板40a的方式。
在变形例2中,在从厚度方向观察柔性印刷电路板40a的电路板14侧的外表面上,从FPC连接器18的连接端至比光电转换元件34的配置位置更靠近光信号传输区间侧的位置(至光纤的连接端侧的位置)的范围内,在电路板14上固定柔性印刷电路板40a。具体而言,在柔性印刷电路板40a与电路板14之间,利用配置在与加强板20相对的位置上的固定板41及粘接剂43,将柔性印刷电路板40a固定在电路板14上。
固定板41固定在电路板14上,从厚度方向观察固定板41时的上表面的一部分与IC芯片36接触。而且,在固定板41与柔性印刷电路板40a之间涂敷有粘接剂43,粘接剂43在覆盖IC芯片36及光电转换元件34的状态下粘接柔性印刷电路板40a与固定板41。此时,粘接剂43优选广泛地涂敷至比光电转换元件34更靠近聚合物波导22侧(光信号传输区间侧)的位置。由此,将柔性印刷电路板40a的电信号传输区间固定在电路板14上,能够将光信号传输区间作为位移允许区域。
这样,在相对于电路板14固定柔性印刷电路板40a的情况下,柔性印刷电路板40a通过以传输光信号的光信号传输区间作为位移允许区域发生变形,从而减轻施加在光纤8的张力,能够防止光纤8的破损。
变形例3
图14是表示第二实施方式的光电传输模块1的变形例3的俯视图。在此,柔性印刷电路板40b的形状与第二实施方式、其变形例1和变形例2的柔性印刷电路板40、40a的形状不同。
变形例3所使用的柔性印刷电路板40b是通过将变形例1的柔性印刷电路板40a的前端部进一步以90度折弯,从而将该前端部向电路板14的长度方向延长的方式。因此,实施例3所使用的柔性印刷电路板40b俯视时形成为大致コ形。在这种形状中,柔性印刷电路板40b以FPC连接器18为固定端,相对于由光纤8引起的张力进行变形,从而允许与连接器18的连接端和与光纤8的连接端相对地位移。如此,柔性印刷电路板40b由配置成大致コ形的三个直线区域(第一区域、第二区域及第三区域)构成。
即使是如上所述的柔性印刷电路板40b的形状,与第二实施方式、其变形例1和变形例2中的柔性印刷电路板40a同样地,若其由于光纤8的收缩而光纤8向张力方向被拉伸,则光纤8的连接端也向张力方向移动。另一方面,在光纤8突出的情况下,光纤8的连接端也向对其施加的力的方向移动。由此,减轻施加在光纤8的张力,能可靠地防止其破损。
另外,也可以与图13所示的变形例同样,在与配置于柔性印刷电路板40b的加强板20相对的位置固定固定板41,并且将固定板固定在电路板14上。在将固定板41固定在柔性印刷电路板40a及电路板14上的情况下,柔性印刷电路板40a通过传输光信号的光信号传输区间变形,能够减轻施加在光纤的张力,防止光纤8的破损。
第三实施方式
以下,说明第三实施方式的光电传输模块1。在第三实施方式中,在第一、第二实施方式及各自的变形例所示的光电传输模块1中,在设于柔性印刷电路板16上的加强板20上进一步设置了散热部件。
图15是表示第三实施方式的光电传输模块1的剖视图。在此作为一个例子,使用图6所示的延长光信号传输区间的柔性印刷电路板42进行说明。
在该情况下,在加强板20的上表面粘接有作为散热部件的导热片44。而且,导热片44还粘接在配置于加强板20的上方的外壳4a的内表面上。
这样,通过使用导热片44,由光电转换元件34及IC芯片36放出的热传递到加强板20,而且能够将传递到加强板20的热从导热片44向外壳4a有效地放出。另外,柔性印刷电路板42例如通过对光信号传输区间附加余长,与第一实施方式同样能够防止光纤8的破损。
变形例
图16是表示第三实施方式的光电传输模块1的变形例的剖视图。在此作为一个例子,对使用了对电信号传输区间附加余长的柔性印刷电路板42a的情况的光电传输模块1进行说明。
柔性印刷电路板42a对其电信号传输区间附加余长,加强板20以能够与电信号传输区间一起向光纤8的张力方向移动的状态设置。在该变形例中,作为散热部件例如使用碳带46,该碳带粘接在加强板20及外壳4a上。
碳带46的长度优选考虑从加强板20的初始位置因光纤8的收缩而移动的部分的距离而预先设定。由此,在加强板20向光纤8的张力方向移动时,能够防止碳带46从加强板20和外壳4a的内表面剥离。
本发明不限于上述的第一~第三实施方式及其变形例,能够进行各种变形。例如,聚合物波导22也可以配置在从镜面30到FPC连接器18的连接端的区间。而且,也可以在配置于从镜面30到光电转换元件34之间的柔性印刷电路板16的厚度方向上形成有通孔。
另外,在第二实施方式中,只要柔性印刷电路板40的形状能够使其光纤8的连接端侧向张力方向移动即可,柔性印刷电路板40及FPC连接器18的配置不限于图10~13所示的例子而能进行变更。