CN1235076C - 光学接插件和光学元件 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是为了能够使用高效、高温及耗时短的焊接方法或者回流钎焊方法且无需进行烘干或者防潮包装。本发明的结构为：将一个放置在插入主体10中插塞的末端处一侧的光学装置30安装到印刷接线板的表面上，并且经过印刷接线板40连接到一块一光学接插件所安装的主基板上。印刷接线板40是用与光学装置30的透明树脂盒相同的材料制成的。印刷接线板40从与安装光学接插件的表面相对的上表面插入到主体10中，并固定于其上。印刷接线板也可以从与插塞插入侧相对的后表面侧插入主体10，并固定于其上。

Description

光学接插件和光学元件

技术领域

本发明涉及一种在各种类型的数码设备中用来输入/输出光学信号的光学接插件，这些数码设备包括DVD、MD、CD、放大器、电视机、STB(置顶盒，用于卫星广播的转换装置)、个人电脑、以及类似的设备；和用于该光学接插件的光学元件。更具体地说，本发明涉及一种对供插塞插入的插座侧作了改进的光学接插件，和用于光学接插件的光学元件。

背景技术

盒形的光学接插件传统上用于固定的数码音频设备。被称为光学迷你型插座并用于圆形迷你型插塞的小型接插件广泛地用于便携式数码音频设备。光学接插件已例如在日本未审查专利公开号11-109189中公布了。日本未审查专利公开号11-109189中所公布的光学接插件的结构将参照图16来进行描述。

日本未审查专利公开号11-109189所公布的光学接插件包括一个供一个圆形迷你型插塞插入的插座式主体1，在主体1上安装有接触片件3a至3e。在主体1的前表面上形成有一个供插塞插入的插塞插入孔2。接触片件3a至3e与从相对侧与插入的主体1的插塞插入孔2的插塞弹性地接触。同时，它们的一部分作为接线端从主体1的相对侧凸出，并电气连接到主体1所安装的一块主基板上，以实现电信号的传输。在主体2的后端部中装有一个光学装置4，它与插入插塞插入孔2的迷你型插塞相对。

这里所公开的光学装置4的结构为一块集成电路块安装在一个引导框架上并与该引导框架的一部分一起密封在一个透明树脂盒4a中。引导框架其它的部分作为与主基板的接线端4b从透明树脂盒4a凸出，并且在一个光学装置4和主体1结合时从主体1向后延伸。

传统的这种光学接插件有如下的问题，主要是涉及光学装置4的结构。

当光学接插件安装到主基板上时，光学装置4的接线端4b与接触片件3a至3e一起焊接到主基板上。此时，光学装置4的透明树脂盒4a的热膨胀系数与接线端4b(引导框架)的热膨胀系数明显地有差异。因此，在透明树脂盒4a中有发生破裂或者剥落的危险。在最坏的情况下，将集成电路块连接到引导框架的导线会有发生断裂的危险。

由于这个原因，就不可能采用高效、高温及耗时短的焊接或者回流钎焊来作为一个焊接步骤。即使这样的焊接可能，也需要进行对透明树脂盒4a的除湿处理中的一种的烘干或者防潮包装，从而导致步骤的增加。

此外，光学装置4的接线端4b从主体1向后凸出。这会导致安装空间的增加。

不仅如此，依照这种光学接插件，当插入/拔去插塞时，会有一个外力作用在主体1和光学装置4上。它们也会受到扭转插入到主体1中的插塞而产生的外力。因此，光学装置4以及主体1都需要相对主基板有较高的焊接强度。

发明内容

本发明正是在这样的情形下研发出来的，本发明的一个目的是提供一种光学接插件，它能够使用高效、高温、及耗时短的焊接方法或者回流钎焊方法，并且无需进行烘干或者防潮包装，还能减小安装所需的面积。

本发明的另一个目的是提供一种用于光学接插件的光学元件，它能够使用高效、高温、及耗时短的焊接方法或者回流钎焊方法，并且无需进行烘干或者防潮包装，还能减小安装所需的面积。

本发明还有一个目的是提供一种用于光学接插件的光学装置，它能保证插塞插入/拔出或者插塞扭转时的足够焊接强度。

为了实现上述的目的，本发明光学接插件的特征在于有这样一个光学接插件，它包括：一个供一插塞插入的主体；和一个放置在主体内部的光学装置，它位于在插入主体的插塞的末端一侧，其中光学装置安装在印刷接线板的表面上，该印刷接线板几乎成直角地放置在主体内，并且光学装置经过印刷接线板连接到一块安装光学装置的主基板上。

涉及本发明的用于光学接插件的光学元件是用于安装在一个供插塞插入的主体上的光学接插件的，该光学元件包括：一块几乎成直角地放置在主体内的印刷接线板，并且在印刷接线板的下端面设置了布线图案以使下端面在光学接插件安装到主基板上时焊接到主基板上；和一个安装在印刷接线板前表面上的光学装置，并且它是放置在插入主体的插塞的末端一侧。

根据本发明的光学接插件，光学装置是直接通过将安装光学装置的印刷接线板的布线图案焊接到主基板上来与主基板连接的。也就是说，光学装置无须使用引导框架就安装到主基板上。由于印刷接线板是树脂制成的，所以光学装置的透明树脂盒和印刷接线板之间的热膨胀系数差异要远比透明树脂盒和引导框架之间的热膨胀系数差异小。由于这个原因，在透明树脂盒处就不太会发生破裂或者剥落。作为结果，就可能使用高效、高温及耗时短的焊接方法或者回流钎焊方法。无须将印刷接线板作为引导框架从主体凸出以与主基板连接，并且还可能减小安装所需的面积。

如果印刷接线板是用与光学装置的透明树脂盒相同的材料制成的，就可以尤为有效地防止透明树脂盒的破裂或者剥落。

作为用来固定印刷接线板的结构，较适合的是将印刷接线板从与插塞插入方向相反的后表面一侧插入主体并固定其上的结构，或者是将印刷接线板从与光学接插件所安装的表面相对的上表面一侧插入主体的结构。依照这样的固定结构，安装在印刷接线板表面上的光学装置由安装光学接插件的一侧的部分主体遮蔽起来。因此，就可以防止焊剂附着到光学装置的透明树脂盒上，而这正是采用回流钎焊方法焊接光学接插件时的一个成问题之处。

在印刷接线板从为光学接插件所安装表面的下表面插入主体的固定结构中，光学装置的下表面侧通过形成在下表面的一个插入孔暴露出来。在回流钎焊的时候，焊接蒸气直接接触到透明树脂盒。结果，焊剂就附着在透明树脂盒的表面上，透明树脂盒的透明度也就降低了。

依照本发明的光学接插件的光学元件，光学装置是安装在印刷接线板的前表面上端的，该印刷接线板几乎成直角地放置在光学接插件的主体内部，并且在印刷接线板下端面的布线图案焊接到安装光学接插件的主基板上，由此来将光学装置连接到主基板上。因此，可以实现上述的功能。尽管如此，当印刷接线板以一个倒T形垂直地装在主基板上时，就产生如下的一个问题，当插入主体的插塞被扭转，特别是受到一个在一个平行于主基板平面内的回转力矩时，印刷接线板就容易在回转力矩作用下从主基板上剥落下来。

对于这样的问题，在印刷接线板的下端面，特别是在其相对侧边，设置用来增强安装强度虚设图案是有效的。以这样的方式，不仅焊接面积增大，而且在印刷接线板下端面的两侧设置了焊接部分。因此，它有效地抵抗了在平行主基板平面内的回转力矩。

较适合的是，设在印刷接线板下端面的布线图案和虚设图案是连续成形成从印刷接线板的下端面至少暴露到其前表面或者后表面中的一个。由于这样的结构，不仅焊接的面积就增加了，而且主基板的安装强度也提高了。

印刷接线板较适宜的是具有在相应于下端面的布线图案处且在板的厚度方向上穿透印刷接线板的第一通孔和在相应于下端面的虚设图案处且在板的厚度方向上穿透印刷接线板并的第二通孔。由于这样的结构，主基板的安装强度就更进一步地提高了。

第一通孔较合适的是一个其横截面大致为半圆形的凹入部分。第二通孔较适合的是一个从印刷接线板下端面形成到其侧表面且其横截面大致为四分之一圆的凹入部分。

附图说明

图1为本发明第一实施例的光学接插件的四个视图。(a)为平面图，(b)为前视图，(c)为侧视图，以及(d)为后视图；

图2为用于光学接插件的光学装置和印刷接线板的四个视图。(a)为平面图，(b)为前视图，(c)为侧视图，以及(d)为后视图；

图3为该光学接插件的一个局部剖开的侧视图；

图4为表示该光学接插件的光学装置和印刷接线板插入方向的局部剖开的侧视图；

图5为本发明第二实施例的光学接插件的平面图；

图6为该光学接插件的一个局部剖开的侧视图；

图7为表示该光学接插件的光学装置和印刷接线板插入方向的局部剖开的侧视图；

图8为用于本发明光学接插件的另一个光学元件的前视图；

图9为该光学元件的侧视图；

图10为安装光学元件的该光学接插件装有光学元件时的状态的侧视图；

图11为连接着该光学元件的状态下的平面图；

图12为用于本发明光学接插件的又一个光学元件的前视图；

图13为该光学元件的侧视图；

图14为该光学元件的底视图；

图15为连接着该光学元件的状态下的平面图；

图16所示为一个传统的光学接插件。(a)为平面图，(b)为前视图，以及(c)为侧视图。

具体实施方式

下文将基于附图对本发明的实施例进行描述。图1表示了本发明第一实施例的一个光学接插件的四个视图。图2表示了用于该光学接插件的一个光学装置和一个印刷接线板的四个视图。图3为该光学接插件的局部剖开的侧视图。图4为表示光学接插件的光学装置和印刷接线板的插入方向的局部剖开的侧视图。

本发明第一实施例的光学接插件是一个用于圆形微型插塞的小型接插件，它被广泛地使用在便携式数字声频设备或者类似设备中，并且被称为光学微型插座。该光学接插件安装在一块主基板(未图示)上。如图1所示，光学接插件包括一个供圆形微型插塞插入其中的插座式主体10、安装到主体10上的五个接触片件21至25、以及一个与印刷接线板40结合在一起并插入到主体10的后端部中的光学装置30。

用树脂制成的盒形主体10有一个插塞插入孔11，该孔从主体的前表面延伸到主体的后端部，并且它的横截面是圆形的；在主体10的后端部还设有一个装置接受孔12，以接受光学装置30和印刷接线板40。插塞插入孔11与装置接受孔12是相通的。如图3和4所示，装置接受孔12设在主体10后端部的上表面处，并且它的底部由光学装置30的一部分封闭。装置接受孔12的放置印刷接线板40的一部分向下开口，以连接主基板。另一方面，装置接受孔12的后部除了放置在相对侧的支承部分13、13以外都是敞开的。

五个接触片件21至25用弹性金属薄板制成。各接触片件的一部分在主体10内弹性地从插塞侧面与插入插塞插入孔11的插塞邻接。接触片件的其它部分作为接线端从主体10的相对侧凸出。接触片件的详细结构与日本未审查专利公开号11-109189中所公布的五个接触片件相同。

如图2所示，光学装置30连接在垂直的印刷接线板40的前表面上，该接线板成直角地插入到主体的后端部中，以构造成光学元件50(见图1)。

光学元件50的光学装置30有一个集成电路块密封在一透明树脂盒31中的结构，并且该光学装置30在主体10内部与印刷接线板固定在一起，以使插入插塞插入孔11的插塞末端与集成电路块相对。与插入到插塞插入孔11中的插塞末端部相对的一个镜头32放置在透明树脂盒31的前表面处，位于集成电路块的前表面侧。

印刷接线板40是用与光学装置30的透明树脂盒31相同的透明树脂(例如，环氧树脂)制成的。布线图案41是以竖直的方向印刷在印刷接线板40的前表面上的。各个布线图案41的一个端部与透明树脂盒31中的集成电路块相连。布线图案41的另一个端部延伸到印刷接线板40的下端面以与主基板连接。

印刷接线板40的下端面大致与主体10的下表面平齐，并且向下暴露。在印刷接线板40的下端面除了相对的侧端部分以外的部分中形成有与布线图案41相应的多个通孔42。各通孔42沿板厚度的方向穿透印刷接线板，并且它们形成为一个横截面为半圆形的凹入部分，并且它的下表面是向下敞开的。

光学装置30和印刷接线板40通过压配合、粘合剂以及类似的方法来固定到主体10上。

接下来将阐述本发明第一实施例的光学接插件的功能。

光学接插件例如采用回流钎焊方法来安装到一块主基板上。因此，接触片件21至25电气连接到主基板的表面，并机械固定于其上。光学元件50的光学装置30是经过印刷接线板40来与主基板电气连接的。

在回流钎焊的情况下，整个光学接插件在一个回流钎焊炉中加热到一个很高的温度。光学装置30的透明树脂盒31是用与印刷接线板40相同的树脂制成的，这样它们之间就没有热膨胀系数方面的差别。因此，不会在透明树脂盒31处发生破裂或者剥落。也就是说，不进行烘干或者防潮包装也可以进行回流钎焊。

在焊接的同时，会从主基板的表面产生出焊剂的蒸气。尽管如此，光学装置30是从上方插入到设在主体10后端部的装置接受孔12中的，并且其相对侧和下部由主体10的一部分遮蔽起来，因此就可以防止焊剂附着到光学装置30的透明树脂盒31的表面。

成直角地装在主体10后端部中的印刷接线板40不像引导框架那样从主体10上凸出，而是在其下端面处采用回流钎焊方法来连接到主基板的表面上的，所以就可能减小安装所需的空间。

图5为涉及本发明第二实施例的光学接插件的平面图。图6为该光学接插件的一个局部剖开的侧视图。图7为表示该光学接插件的光学装置和印刷接线板插入方向的局部剖开的侧视图。

本发明第二实施例的光学接插件与本发明第一实施例的光学接插件的不同之处在于光学元件50的插入方向。也就是说，依照本发明第二实施例的光学接插件，供光学装置30和印刷接线板40插入的装置接受孔12设在主体10的后端面上，并且装置30和印刷接线板40是从后面插入到装置接受孔12中并固定的。因此，插入到装置接受孔12中的光学装置30被主体10包围，并且印刷接线板40除了其下端面以外也被主体10包围起来。

因此，依照本发明第二实施例的光学接插件，也可以防止焊剂附着到光学装置30的透明树脂盒31上。

图8为用于本发明光学接插件的另一个光学元件的前视图。图9为该光学元件的侧视图。图10为安装光学元件的该光学接插件装有光学元件时的状态的侧视图。图11为连接着光学元件的状态下的平面图。参见图8至11，以及后面将示出的图12至15，形成印刷图案的区域将会通过阴影线来表示，以便于阐述。

如图8和9，这里所用的光学元件50与在印刷接线板40的构造中用于前述光学接插件的光学元件50不同，也就是说，不同在于在印刷接线板40的下端面的相对侧边部分设置了虚设图案45和通孔44。其它部分的结构和用来安装到主体10上的机制与用于前述光学接插件的光学元件50大致相同。

下文将对印刷接线板40的结构进行特别地介绍。光学装置30的透明树脂盒31安装到印刷接线板40的前表面除了其下部的部分上。在透明树脂盒31的前表面处有一个镜头32，且它与插入到主体10的插塞安装孔11中的插塞末端部分相对。镜头32位于密封在透明树脂盒31内部的集成电路块的前表面一侧。

在印刷接线板40的前表面下部上印制有多个竖向的布线图案41，并且这些图案在基板宽度的方向上对齐。这些竖向的布线图案41扩展地经过印刷接线板40的下端面印制到印刷接线板40的后表面下部。在印刷接线板40下端面除了其相对侧边部分以外的部分上设置了相应于布线图案41的第一通孔43。各个第一通孔43沿板的厚度方向穿透印刷接线板40，并是一个凹入部分，其下表面向下敞开并横截面为半圆形的。

在印刷接线板40下端面的相对侧边部分设置了在板厚度方向穿透印刷接线板40的第二通孔44，它们向下和向横向开口，它们的横截面为四分之一的圆。虚设图案45印制在第二通孔44的内表面处。虚设图案45延伸地形成在印刷接线板40的前、后及侧表面处。

装有上述光学元件50的光学接插件例如采用回流钎焊方法来安装到一个主基板上。在安装好的状态下，如图10所示，接触片件通过焊接部分61与主基板60电气连接，并且固定在主基板上。如图11所示，印刷接线板40的布线图案41和虚设图案45通过焊接部分62和63连接到主基板60的表面上。通过用焊接部分62连接的布线图案41，光学装置30就经过印刷接线板与主基板60电气连接，并且印刷接线板40也机械固定到主基板60上。同样，通过用焊接部分63连接的虚设图案45，印刷接线板40也机械固定到主基板60上。

如果通过焊接部分63连接额外的虚设图案45，不仅增加了焊接的面积和加强了焊接强度，而且由于焊接部分63位于印刷接线板40的相对侧边部分，所以还表现出对在平行于主基板60的平面里的回转力矩M的高抵挡力。由于这个原因，就保证了对相对主体10插入/拔去插塞或者扭转插入主体10的插塞的足够的焊接强度，并且也提高了印刷接线板40的焊接强度和光学接插件的安装强度。

即使因光学接插件与设备的紧凑一致而制成小型的，总的焊接面积也比传统的光学接插件大，因此就提高了光学接插件的安装强度。

此外，根据本发明的实施例，第一通孔42和第二通孔44是形成在印刷接线板40的下端面并与布线图案41和虚设图案45相应的。如果形成这样的通孔，交界面的距离就增加了。考虑到这一点，印刷接线板40的焊接强度是提高的。

在印刷接线板40的前表面和后表面都设有布线图案41。由于这个原因，布线图案41的焊接部分62延伸地形成在印刷接线板40的前表面和后表面。虚设图案45形成在三个表面上，也就是说，印刷接线板40的前、后及侧表面。因此，虚设图案45的焊接部分63延伸地形成在印刷接线板的前、后及侧表面。如上所述，根据本发明的实施例，由于布线图案41和虚设图案45的扩展而使焊接部分62和63面积的增加，所以就提高了印刷接线板40的焊接强度。

因此，根据本发明的实施例，印刷接线板40的焊接强度是十分高的。

图12为用于本发明光学接插件的又一个光学元件的前视图。图13为该光学元件的侧视图。图14为该光学元件的底视图。图15该光学元件连接着的状态的平面图。

这里所使用的光学元件50与图8至11所示的光学元件50的不同在于光学装置30连接到印刷接线板40前表面的一个横向中心部分上。依照这样的差别，布线图案41形成在印刷接线板40的下端面和后表面。其它结构大致与图8至11所示的光学元件50相同。

在这里所述的光学元件50中，虚设图案45和通孔44额外地形成在印刷接线板40的相对侧边部分。因此，印刷接线板40表现出很高的对在平行于主基板表面的平面内的回转力矩的抵抗力，并且表现出对相对主体10插入/拔去插塞或者扭转插入主体10的插塞的足够焊接强度。

第一通孔42和第二通孔44是形成在印刷接线板40的下端面并与布线图案41和虚设图案45相应的。此外，布线图案41设在印刷接线板40的后表面并且其焊接部分62延伸地形成在印刷接线板40处。虚设图案45形成在三个表面上，也就是说，前、后及侧表面，并且其焊接部分63延伸地形成在印刷接线板的前、后及侧表面。所以印刷接线板40的焊接强度就提高了。

发明的效果

如上所述，在根据本发明的光学接插件中，光学装置安装到印刷接线板上并经过印刷接线板与主基板连接。由于没有使用金属引导框架来连接，光学装置的透明树脂盒不会发生破裂或者剥落。因此，就可能不增加诸如烘干、防潮包装以及类似的步骤而实现高效、高温、及耗时短的焊接或者回流钎焊。

此外，根据本发明的光学接插件的光学元件，光学装置是安装到印刷接线板的前表面上，并且该印刷接线板在光学接插件的主体中大致放置成直角。本发明采用了将设在印刷接线板下端面的布线图案焊接到光学接插件所安装的主基板上的结构。因此，就可能不增加诸如烘干、防潮包装以及类似的步骤而实现高效、高温、及快速的焊接或者回流钎焊。

具体地说，通过在印刷接线板下端面的相对侧边部分设置用来加强安装强度的虚设图案，相对插入/拔去插塞或者扭转其的焊接强度可以有显著的提高。

参考标号描述：

10：主体

11：插塞插入孔

12：装置接受孔

21至25：接触片件

30：光学装置

31：透明树脂盒

32：镜头

40：印刷接线板

41：布线图案

42：通孔

43：第一通孔

44：第二通孔

45：虚设图案

50：光学元件

60：主基板

61、62、63：焊接部分

Claims (11)

1.一种光学接插件，它包括：

一个供一插塞插入的主体；和

一个放置在主体内部的光学装置，它位于插入主体的插塞的末端一侧；

其特征在于：所述光学装置安装在印刷接线板上，且成直角地放置在所述主体内部，并且经过所述印刷接线板连接到安装光学接插件的一块主基板上。

2.如权利要求1所述的光学接插件，其特征在于：所述印刷接线板是用与所述光学装置的透明树脂盒相同的材料制成的。

3.如权利要求1或2所述的光学接插件，其特征在于：安装到主基板上是通过回流钎焊来完成的。

4.如权利要求1所述的光学接插件，其特征在于：所述印刷接线板从与插入插塞的一侧相对的后表面侧插入所述主体，并固定于其上。

5.如权利要求1所述的光学接插件，其特征在于：所述印刷接线板从与光学接插件所安装的表面相对的上表面侧插入所述主体，并固定于其上。

6.如权利要求4或5所述的光学接插件，其特征在于：装到所述印刷接线板表面上的光学装置由在光学接插件安装的一侧的一部分所述主体遮蔽。

7.一种用于安装到供插塞插入的主体上的光学接插件的光学元件，它包括：

一块成直角地放置在所述主体内部的印刷接线板，在其下端面设有布线图案，以使所述下端面在所述光学接插件安装到一块主基板上的状况下焊接到所述主基板上；和

一个安装到所述印刷接线板前表面上的光学装置，并且放置在插入所述主体的插塞末端一侧。

8.如权利要求7所述的用于安装到供插塞插入的主体上的光学接插件的光学元件，其特征在于：所述印刷接线板在除了相对侧端部分以外的下端面部分上设有所述布线图案，并且在所述下端面的相对侧端部设有用来加强安装强度的虚设图案。

9.如权利要求8所述的用于安装到供插塞插入的主体上的光学接插件的光学元件，其特征在于：所述布线图案和虚设图案是连续成形成从下端面暴露到至少前表面和后表面中的一个。

10.如权利要求8或9所述的用于安装到供插塞插入的主体上的光学接插件的光学元件，其特征在于：所述印刷接线板具有：在相应于所述下端面的布线图案处且在板的厚度方向上穿透印刷接线板的第一通孔，和在相应于所述虚设图案处且在板的厚度方向上穿透印刷接线板的第二通孔。

11.如权利要求10所述的用于安装到供插塞插入的主体上的光学接插件的光学元件，其特征在于：所述第一通孔是一个其横截面为半圆形的一个凹入部分，以及所述第二通孔为一个其横截面为四分之一圆且从所述印刷接线板的下端面形成到其侧表面的一个凹入部分。

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