JP2005165165A - レセプタクル及びレセプタクルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光コネクタを構成する部品であるレセプタクルは、プラグを挿入する挿入部と、光素子を配設する本体部の少なくとも２部品から構成されるため、プラグ先端部の光ファイバの光軸と光素子の光軸を略一致させるために、レセプタクルを組立する際に光軸の調整工程が必要であるという問題があった。
【解決手段】 本体部及び挿入部を一体的に成形し、本体部の表面に複数のパッドとこのパッドを電気的に接続する複数の配線を形成し、本体部の表面、パッド上又は配線上に光素子を配設して、この光素子と一部のパッドとを電気的に直接接続した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ファイバと光素子を光結合させる光コネクタにおけるレセプタクルに関する。

光ファイバと、光素子（例えば、発光素子、受光素子等）を光結合させるため、一般に光コネクタが使用されている。この光コネクタは、少なくとも１本の光ファイバが設けられたプラグと、少なくとも１つの光素子が配設されたレセプタクルから構成されている。

従来、このレセプタクルは、光素子が配設される本体部と、プラグを挿入して位置決め固定する挿入部の少なくとも２部品から構成されていた。
特開２０００−３２１４６７号公報 特開２００３−０７５６８６号公報

前記したように、レセプタクルが少なくとも２部品から構成されるため、光ファイバの光軸と光素子の光軸を略一致させるために、レセプタクルを組立する際に光軸の調整工程が必要であるという問題があった。すなわち、本体部上に配設された光素子と挿入部の位置を高精度に位置決めし、接着剤等を用いて固定してレセプタクルを完成させる必要があった。

また、前記調整工程で光軸を調整した後であっても、何らかの原因で本体部と挿入部の位置ズレが発生し、レセプタクルの歩留まりが悪くなるという問題もあった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、前記した調整工程を不要にし、光ファイバの光軸と光素子の光軸の位置決め精度が高いレセプタクルを提供することを目的とする。

請求項1に記載のレセプタクルは、プラグ先端部を挿入する挿入部と、該プラグ先端部の光ファイバと対向する位置に光素子が配設される本体部とを有するレセプタクルにおいて、前記本体部及び前記挿入部が一体的に形成され、前記本体部の表面には、複数のパッドと、該パッドを電気的に接続する複数の配線が形成され、前記本体部の表面、前記パッド上又は前記配線上に前記光素子が配設され、該光素子と一部の前記パッドが電気的に直接接続されているため、プラグ先端部の光ファイバの光軸と光素子の光軸を高精度に位置決めすることができる。

請求項２に記載のレセプタクルは、請求項１に記載のレセプタクルにおいて、前記本体部の表面、前記光素子が直接接続されていない前記パッド上又は前記配線上に前記光素子の制御素子が配設され、該制御素子と、前記光素子が直接接続されていない前記パッド又は前記光素子が電気的に直接接続されているため、光素子と制御素子の距離を短くでき、ノイズの影響をより少なくすることができる。また、光素子からの信号のなまり及び減衰を低減することができるため、光信号の高速処理を実現することができる。

請求項３に記載のレセプタクルは、請求項１又は請求項２に記載のレセプタクルにおいて、一部の前記配線がベタパターンであり、該ベタパターンが、前記本体部の少なくとも一面に形成されているため、光素子および／または制御素子の放熱効果を向上させることができる。

請求項４に記載のレセプタクルは、請求項１、請求項２又は請求項３に記載のレセプタクルにおいて、一部の前記配線が前記本体部の下面にまで伸びて形成され、該配線とプリント配線板とを電気的に接続する接合部が前記本体部の下面に形成されているため、レセプタクルを直接プリント配線板に実装することができる。

請求項５に記載のレセプタクルは、請求項２、請求項３又は請求項４に記載のレセプタクルにおいて、前記制御素子が、前記光素子と同一面に配設されているため、光素子と制御素子間の距離を近くすることができ、ノイズの影響をより少なくすることができる。

請求項６に記載のレセプタクルは、請求項５に記載のレセプタクルにおいて、前記制御素子と前記光素子を近接させて一対にした光ユニットを、前記本体部の長手方向に複数配設されているため、複数の光素子の光軸と複数の光ファイバの光軸を高精度に位置決めすることができる。また、光素子の数に関係なく、同一の制御素子を利用でき、光ユニットの数を任意に設定することもできる。

請求項７に記載のレセプタクルは、請求項１〜６に記載のレセプタクルにおいて、前記光素子が千鳥状に配設されているため、光素子を高密度に配設することができる。

請求項８に記載のレセプタクルは、請求項２〜７に記載のレセプタクルにおいて、前記制御素子又は前記ベタパターンに放熱部材が付着されているため、光素子および／または制御素子の放熱効果をさらに向上させることができる。

請求項９に記載のレセプタクルは、請求項１〜８に記載のレセプタクルにおいて、挿入部および／または本体部におけるプラグと対向する面に、位置決めマークが設けられているため、該位置決めマークを基準として、光素子を配設でき、かつ、プラグを位置決めできるので、光素子の光軸と光ファイバの光軸を高精度に位置決めすることができる。

請求項1０に記載のレセプタクルの製造方法は、プラグ先端部を挿入する挿入部と、該プラグ先端部の光ファイバと対向する位置に光素子が配設される本体部とを有するレセプタクルの製造方法において、挿入部、本体部を一体的に成形する際に、挿入部および／または本体部に位置決めマークを同時に形成し、本体部の表面に、複数のパッドと、該パッドを電気的に接続する複数の配線を形成し、該光素子と一部の前記パッドとを電気的に直接接続するため、光ファイバの光軸と光素子の光軸とを高精度に位置決めできるレセプタクルを製造できる。

本発明は、プラグをセットした際に、光ファイバの光軸と光素子の光軸の位置決め精度の高いレセプタクルを容易に製造でき、安価に提供することができるという効果を奏する。

本発明を以下に詳細に説明する。

図１及び図２に、本発明に係るレセプタクルの一実施例を示す。図１はレセプタクル１を斜め上方から見た斜視図であり、図２はレセプタクル１を斜め下方から見た斜視図である。また、図３にレセプタクル１に挿入するプラグ１０を斜め上方から見た斜視図を示す。

図１に示すように、レセプタクル１は、本体部２と、図３に示すプラグ２０の先端部２１を挿入する挿入部３とが一体的に形成されたものがベース部材となっている。挿入部３は、溝６が形成されており、プラグ２０の先端部２１を溝６に沿って挿入し、プラグ２０の先端部を挿入部３に突き当てることにより、プラグ２０の位置決めが可能なように構成されている。この際、溝６の突き当て面６Ａと、本体部２との間に段差が形成されているため、プラグ先端部の光ファイバが、光素子１０に衝突することはない。
前記したように、挿入部３は、プラグ２０を高精度に位置決めする機能を有しているため、複雑な形状になっている。しかし、本体部２及び挿入部３からなるベース部材は、樹脂、例えば、液晶ポリマーで一体的に成形することにより複雑な形状であっても容易に製造することができる。

図１及び図２に示すように、前記本体部２の表面には、複数のパッド４、１２と、該パッド間を電気的に接続する複数の配線５が形成されている。パッド４は、前記プラグ２０の先端部２１に位置している光ファイバ２２の先端と対向する前記本体部２の前面７に形成されている。また、図２に示すように、パッド１２は、該前面７に隣り合う底面８に形成されており、前面７及び底面８に形成されたパッド４、１２間を電気的に接続するように配線５が形成されている。このパッド４、１２及び配線５は、例えば、メッキ法や、銅箔のスタンピング法、真空蒸着法等を用いて形成することができる。

前記した本体部２の前面７には、光素子１０が配設されている。該光素子１０を配設する際、プラグ２０を位置決めする面、例えば、面９を基準に光素子１０を配設することにより、該面９に接する面２３を基準に位置決め配設された光ファイバ２２との光軸の位置決めを高精度に行うことができる。

ここで、図１においては、本体部２の前面７に光素子１０を配設したものを示したが、該光素子１０は前面７に形成されたパッド４又はパッド４、１２間を電気的に接続する配線５上に配設しても構わない。

また、光素子１０は、前面７に形成したパッド４との間を、例えば、ワイヤボンディング等で電気的に直接接続されている。図１及び図２に示したレセプタクル１は、光素子１０が１つに対し、パッド４と配線５の組み合わせが２組形成されている。これは、１組がグランド（コモン）、１組が信号線の機能を持たせるためである。
ここで、直接接続とは、素子自体に設けられたパッドと、ベース部材の表面に形成されたパッド（例えば、パッド４）とをワイヤボンディング等で直接的に接続することをいう。

さらに、図１及び図２に示したレセプタクル１は、その底面８にパッド１２が形成されているため、これをプリント配線板との電気的な接合部として用いれば、そのまま図示しないプリント配線板に実装して使用することができる。すなわち、底面８に形成したパッド１２と対応するプリント配線板の位置にパッドを形成し、該パッドにクリームハンダを印刷た後、該プリント配線板にレセプタクル１を実装し、リフロー等でハンダ付けすれば、レセプタクル１をプリント配線板に容易に実装することができる。

ここで、レセプタクル１の底面８に、大きさの異なる位置決めピン１１、１３を設け、プリント配線板の対応する位置に同様な大きさの孔を設けることにより、逆付けを防止し、かつ高精度な位置決めを可能にすることができる。
また、本実施例においては、光素子１０を制御するための制御素子をプリント配線板に実装すべきことは言うまでもない。

図４及び図５に本発明に係る他の実施例を示す。尚、実施例１に係るレセプタクルと同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略し、実施例１との相違点についてのみ詳細に説明する。

図４は、レセプタクル３０を斜め上方から見た斜視図であり、図５はレセプタクル３０を斜め下方から見た斜視図である。実施例１との相違点は、グランドの機能を有する配線をベタパターンにしたことである。

光素子１０は、ベタパターン３２上に配設されており、該ベタパターン３２と電気的に接続されている。該ベタパターン３２は、広い面積で形成することにより、放熱効果を向上させ、かつノイズ吸収機能を向上させることができる。このベタパターン３２は、放熱効果等を向上させるために厚くすることが望ましい。また、本体部２の裏面３１の全体に形成されていても良く、前面７、底面８、裏面３１及び上面を連結して本体部２の表面を取り囲むように形成しても良い。

また、前面７に形成されたパッド４と光素子１０とは、例えば、ワイヤボンディング等で電気的に直接接続されている。前記ベタパターンが前記したような機能を有するため、このパッド４に接続された配線５は信号線の機能を有する。

図６に本発明に係る他の実施例を示す。尚、実施例１に係るレセプタクルと同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略し、実施例１との主な相違点についてのみ詳細に説明する。

図６は、レセプタクル４０を斜め上方から見た斜視図である。実施例１との主な相違点は、光素子１０の制御素子４１を、本体部２の上面４２に配設したことである。

図６に示すように、レセプタクル４０の本体部２には、前面７にパッド４、上面４２にパッド４３が形成され、パッド４、４２間を配線５によって電気的に接続されている。
また、本体部２の前面７に光素子１０、上面４２にその制御素子が配設され、パッド４とパッド４２にそれぞれワイヤボンディングにより電気的に直接接続されている。

光素子１０からの信号又は光素子１０への信号は、制御素子４１を介して図示しないプリント配線板と送受信される。図示を省略したが、制御素子４２への信号線等は、本体部２の裏面３１に配線５を形成し、該配線５により底面８に形成したパッド１２を介してプリント配線板と接続されている。

前記した構成により、光素子１０と制御素子４１の距離を短くすることができるため、ノイズによる影響を少なくすることができる上、高速化にも対応できる。
また、光素子１０及び制御素子４１が配設済みのレセプタクルであるため、プリント配線板を設計する際、レセプタクルを実装する位置の近くに（光素子の近くに）制御素子を実装しなければならないという設計上の制約を受けることがない。

図７に本発明に係る他の実施例を示す。尚、実施例３に係るレセプタクル４０と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略し、実施例３との主な相違点についてのみ詳細に説明する。

図７は、レセプタクル５０を斜め上方から見た斜視図である。実施例３との主な相違点は、光素子１０の制御素子５１を共に、本体部２の前面７に配設したことである。

図７に示すように、レセプタクル５０は、１個の光素子１０と、１個の制御素子５１からなり、互いにワイヤボンディングで電気的に直接接続された光ユニット５２が、本体部２の長手方向に複数（複数ユニット）配設されているものである。

このような構成をとることにより、光素子１０と制御素子５１間の距離を更に短くすることができ、光素子１０からの電気信号又は光素子１０への電気信号にのるノイズの影響をより少なくすることができる上、高速化にも対応できる。

図８に本発明に係る他の実施例を示す。尚、実施例４に係るレセプタクル５０と同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略し、実施例４との主な相違点についてのみ詳細に説明する。

図８は、レセプタクル６０を斜め上方から見た斜視図である。実施例４との主な相違点は、挿入部３に位置決めマークとしての孔６１が設けられ、該孔を基準にして光素子１０が千鳥状に配設されていることである。

図８に示すように、レセプタクル６０は、本体部２の前面７に光素子１０が千鳥状に配設されているため、実施例４と比較して光素子の配設密度を向上させることができる。

また、実施例２で説明したベタパターンを採用することにより、ワイヤボンディング、配線、パッドの数を減らすことができ、ノイズの影響を少なくすることができる。

さらに、図８に示すように制御素子として、複数個の光素子を１個で制御できる制御素子６２を採用することにより、素子の配設工数を短縮することができ、ひいては、レセプタクルの製造コストを安価にすることができる。

次に、図８に示すレセプタクルの製造方法について詳細に説明する。
樹脂からなる本体部２と挿入部３を一体成形する際に、同時に前記孔６１を成形する。このように本体部２、挿入部３及び孔６１を同時に成形することにより、挿入部３と孔６１の位置精度を高精度にすることができ、後述するように該孔６１を基準に光素子１０を位置決めして配設するため、光素子１０とプラグ先端部の光ファイバの光軸を高精度に合わせることができる。

ベース部材を一体的に成形した後、メッキ法、銅箔のホットスタンピング法等を用いて複数のパッド４、１２及び複数の配線５を形成し、前記孔６１を基準に光素子１０を配設する。この際に、制御素子７も前記孔６１を基準に配設しても良い。

光素子１０及び制御素子７を配設後、光素子１０の端子、制御素子７の端子及びパッド４をワイヤボンディングにて電気的に直接接続することによりレセプタクルを製造することができる。

前記した実施例は、説明のために例示したものであって、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。

例えば、図９に示すように、光素子１０が１個の場合であっても良いし、制御素子４１が１個の場合であっても良い。また、光素子１０として、発光素子と受光素子が複数混在しても良く、この場合は、光トランシーバとしての機能を持たせることができる。

また、図１０に示すように、ベタパターン３２上に放熱部材７０を付着することにより、ベタパターン３２の放熱効果を更に向上させることができる。この放熱部材は、放熱性の良いものであれば材質は問わない。例えば、金属製のヒートシンクであっても良い。

さらに、前記した実施例は、本体部２の表面又はベタパターン３２上に素子（光素子２、制御素子４１）を配設するレセプタクルを示したが、該素子は、配線５上又はパッド４、１２上であっても良い。この場合は、さらに素子の配設密度を向上させることができるという効果を奏する。

例えば、裏面にパッド等の接続端子が形成されている素子であれば、素子を直接パッド４に配設することにより、ワイヤボンディングをすることなく、電気的に直接接続することができる。また、素子の裏面と配線とを電気的に絶縁したい場合は、裏面に絶縁層が形成されている素子を用いれば、配線５上に直接素子を配設しても良い。さらに、素子の配設（固着）に用いる接着剤が絶縁性のものであれば、素子の裏面に前記した絶縁層は必要ない。

また、ベース部材を成型する際、光素子１０及び／又は制御素子４１を配設する箇所を凹部にしておき、光素子１０を配設し、ワイヤボンディングをした後、該光素子１０上をエポキシ系の光学用パシベーション膜で覆うことにより、埃等による悪影響をなくすことができる。

また、パッド４、１２、配線５等の幅については、一般的には、配線５の幅よりも、パッド４、１２の幅の方が広いが、同一の幅であっても良い。

また、図１１に示すように、挿入部３としてピン７１、７２が突出したものであっても良い。この場合は、裏面に接着剤又は半田等を付けた光素子１０を、ピン７１を基準に配設し、ピン７１を基準にプラグ先端部を位置決めすることにより光素子１０と光ファイバの光軸を高精度に位置決めすることができる。

また、図１２に示すように、光素子８０は、発光素子８１及び受光素子８２が複数存在する素子であっても良いし、複数の発光素子又は複数の受光素子が存在する素子であっても良い。

素子が実装済みのレセプタクルであるため、レセプタクルを従来の実装機等で
プリント配線板に実装するだけで、光電変換装置を製造することができる。

本発明に係るレセプタクルを斜め上方から見た斜視図である。（実施例１） 本発明に係るレセプタクルを斜め下方から見た斜視図である。（実施例１） プラグを説明するための斜視図である。 本発明に係るレセプタクルを斜め上方から見た斜視図である。（実施例２） 本発明に係るレセプタクルを斜め下方から見た斜視図である。（実施例２） 本発明に係るレセプタクルを斜め上方から見た斜視図である。（実施例３） 本発明に係るレセプタクルを斜め上方から見た斜視図である。（実施例４） 本発明に係るレセプタクルを斜め上方から見た斜視図である。（実施例５） 本発明に係るレセプタクルを斜め上方から見た斜視図である。 本発明に係るレセプタクルを斜め上方から見た斜視図である。 本発明に係るレセプタクルを斜め上方から見た斜視図である。 光素子の一形態を説明する図である。

符号の説明

１ レセプタクル
２ 本体部
３ 挿入部
４ パッド
５ 配線
１０ 光素子
１２ パッド（接合部）
２１ プラグ先端部
２２ 光ファイバ
３２ ベタパターン
４１ 制御素子

Claims (10)

1. プラグ先端部を挿入する挿入部と、
   該プラグ先端部の光ファイバと対向する位置に光素子が配設される本体部とを有するレセプタクルにおいて、
   前記本体部及び前記挿入部が一体的に形成され、
   前記本体部の表面には、複数のパッドと、該パッドを電気的に接続する複数の配線が形成され、
   前記本体部の表面、前記パッド上又は前記配線上に前記光素子が配設され、
   該光素子と一部の前記パッドが電気的に直接接続されていることを特徴とするレセプタクル
2. 前記本体部の表面、前記光素子が直接接続されていない前記パッド上又は前記配線上に前記光素子の制御素子が配設され、
   該制御素子と、前記光素子が直接接続されていない前記パッド又は前記光素子が電気的に直接接続されていることを特徴とする請求項１に記載のレセプタクル
3. 一部の前記配線がベタパターンであり、
   該ベタパターンが、前記本体部の少なくとも一面に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレセプタクル
4. 一部の前記配線が前記本体部の下面にまで伸びて形成され、
   該配線とプリント配線板とを電気的に接続する接合部が前記本体部の下面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３に記載のレセプタクル
5. 前記制御素子が、前記光素子と同一面に配設されていることを特徴とする請求項２〜４に記載のレセプタクル
6. 前記制御素子と前記光素子を近接させて一対にした光ユニットが、前記本体部の長手方向に複数配設されていることを特徴とする請求項５に記載のレセプタクル
7. 前記光素子が千鳥状に配設されていることを特徴とする請求項１〜６に記載のレセプタクル
8. 前記制御素子又は前記ベタパターンに放熱部材が付着されていることを特徴とする請求項２〜７に記載のレセプタクル
9. 前記挿入部および／または前記本体部におけるプラグと対向する面に、位置決めマークが設けられていることを特徴とする請求項１〜８に記載のレセプタクル
10. プラグ先端部を挿入する挿入部と、
    該プラグ先端部の光ファイバと対向する位置に光素子が配設される本体部とを有するレセプタクルの製造方法において、
    前記挿入部、前記本体部を一体的に成形する際に、前記挿入部および／または前記本体部に位置決めマークを同時に形成し、
    前記本体部の表面に、複数のパッドと、該パッドを電気的に接続する複数の配線を形成し、
    前記本体部の表面、前記パッド上又は前記配線上に、前記位置決めマークを基準に前記光素子を配設し、
    該光素子と一部の前記パッドとを電気的に直接接続することを特徴とするレセプタクルの製造方法

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