JP2006162834A - 光伝送路一体型オス型コネクタとメス型コネクタおよびそれらを嵌合した光電気混載コネクタとそれを搭載した電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、実装面積が小さく、着脱が容易で小型化、薄型化ができる光電気混載コネクタを提供することを目的とする。
【解決手段】光路変換部材で直交方向に光路が曲げられて内蔵された接続配線パターン１１４を備えた光伝送部材１１０を有する光伝送路一体型オス型コネクタ１００と光素子と制御回路とを凹部に備えたメス型コネクタ３００を互いに嵌め合わせることにより、積層して光電気混載コネクタ４００を構成する。これにより、実装面積が小さく、着脱が容易で小型化、薄型化ができる光電気混載コネクタ４００を実現できる。
【選択図】図７

Description

本発明は、光伝送路一体型オス型コネクタとメス型コネクタおよびそれらを嵌合した光電気混載コネクタとそれを搭載した電子機器に関する。

近年、携帯電話などに代表される携帯型情報機器においては、手軽に持ち運ぶための小型・薄型化やデータ伝送の高容量化による高速伝送が強く要望されている。例えば、折り畳み型携帯電話では、上下筐体間のデータ伝送が、上下筐体間を結合するヒンジ部を介してフレキシブル配線基板や数１０本の同軸細線ケーブルなどによって行われている。しかし、データ伝送の高容量化により高速伝送時に発生する電気信号の不要輻射などにより、受信感度の低下を生じている。また、ヒンジ部を介してフレキシブル配線基板を伝送する電気信号とアンテナとの間で電磁波干渉の発生により、通話の品質や信頼性の点で課題となっている。さらに、フレキシブル配線基板の配線パターンが有するインピーダンスにより、伝送速度が制限されるという課題もある。

また、同軸細線ケーブルにおいては、電磁波干渉を防止するために１本ずつシールドを設ける必要があり、さらに接続する同軸細線ケーブルの本数も多いために、限られたスペースを有するヒンジ部に収納できないという課題も発生している。

このような課題に対して、高速および高容量のデータ伝送を実現するために、種々の光伝送方式が提案されている。

しかし、光伝送方式においても、電気配線のみの場合と同様に筐体組み立て時には、上下筐体間の回路基板などを接続するためにヒンジ部を経由して光伝送配線を接続しなければならない。その場合、予め上下筐体の回路基板間と光伝送配線を接続した状態で組み込むことが困難である。なぜなら、上下筐体は別々に作製し、その後にヒンジ部を経由させて上下筐体の回路基板間を光伝送配線で直接接続しなければならず、作業性や信頼性などの点で問題となっている。

そこで、例えば基板の垂直方向に光軸を持つ光作動素子を有底穴を有する断面凸状の嵌合部に搭載した基板と、断面凹状の被嵌合部を有し、フェルールで保持され光ファイバが挿入されるスリーブにおいて、嵌合部と被嵌合部との嵌め合いにより、光作動素子と光ファイバの光軸との位置合わせ可能な光モジュールが示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、電子部品を搭載した回路基板の端面に凹部を形成し、凹部に発光素子および／または受光素子を搭載した光素子パッケージを配置する。そして、平板状導波路が光素子パッケージと光学的に結合できるとともに着脱可能に回路基板の凹部に挿入される光モジュールが示されている（例えば、特許文献２を参照）。
特開平７−２９４７７７号公報 特開２００４−１０９３２４号公報

しかしながら、特許文献１に示されているような光モジュールにおいては、基板と垂直方向に光軸を有する光素子と光ファイバが基板に対して直交方向に嵌合されているため、光モジュールを薄型化できない。

また、特許文献２に示されているような光モジュールにおいては、回路基板に凹部を設け、受光素子や発光素子と平板状導波路を接続できるため薄型化は可能である。しかし、光素子パッケージを制御する集積回路などを回路基板上に平面的に実装するため、回路基板に搭載される別の集積回路の実装できる面積が減少する。また、回路基板の端面で平板状導波路と結合されるので、筐体に回路基板を搭載した後に着脱する場合の作業性が低下する。さらに、平板状導波路の先端に結合した光ファイバで外部機器とデータ伝送するため、例えば折り畳み型携帯電話などでは光ファイバを曲げるための空間が筐体と回路基板間に必要になり、回路基板の実装面積がさらに減少する。

つまり、上記光モジュールの接続方法では、電子機器の小型化や薄型化に対応できないという課題がある。

本発明は上記課題を解決するために、小型化および薄型化でき、回路基板間を接続できる光伝送路一体型オス型コネクタとメス型コネクタおよびそれらを嵌合した光電気混載コネクタとそれを搭載した電子機器を提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明の光伝送路一体型オス型コネクタは、一方の面に接続配線パターンを備え、少なくとも１つの光伝送路を有する光伝送部材と、一方の面に接続電極を備えた光路変換部材とを有し、光伝送部材は、その端面が光路変換部材の接続電極形成面に露出し、光伝送部材の端面近傍では直交する方向に曲げられて光路変換部材に内蔵されるとともに、接続配線パターンと接続電極が接続される構成を有する。

また、本発明の光伝送路一体型オス型コネクタは、光伝送部材の端面が、光路変換部材の接続電極形成面と同一平面に露出するように内蔵されてもよい。

これらの構成によれば、小型で薄型の光伝送路一体型オス型コネクタを実現できる。

また、本発明の光伝送路一体型オス型コネクタは、光伝送部材がフレキシブル光導波路であってもよい。

この構成によれば、可撓性に優れた光伝送路を有する光伝送路一体型オス型コネクタを容易に実現できる。

また、本発明の光伝送路一体型オス型コネクタは、光路変換部材の側面に接続電極と接続される弾性変形する接触電極を有してもよい。

この構成によれば、メス型コネクタとの安定し、かつ信頼性に優れた接続を実現できる。

また、本発明の光伝送路一体型オス型コネクタは、光路変換部材の少なくとも他方の面にシールド導体を備えてもよい。

この構成によれば、電磁波干渉性（ＥＭＩ）に対する信頼性に優れた光伝送路一体型オス型コネクタを実現できる。

また、本発明は、一方の面に接続配線パターンを備え、少なくとも１つの光伝送路を有する光伝送部材と、一方の面に接続電極を備えた光路変換部材とを有し、光伝送部材は、その端面が光路変換部材の接続電極形成面に露出し、光伝送部材の端面近傍では直交する方向に曲げられて光路変換部材に内蔵されるとともに、接続配線パターンと接続電極が接続されている光伝送路一体型オス型コネクタと接続されるメス型コネクタであって、メス型コネクタは一方の面に凹部を有し、凹部の側面は光伝送部材が嵌め込まれる切り欠き部を備え、凹部の内底面は光伝送路一体型オス型コネクタの光路変換部材の一方の面から露出する光伝送路と対向する位置に光素子を、その光軸が内底面と直交する方向で収容する第１の有底穴と、光素子を制御する制御回路を収容する第２の有底穴と、光素子と制御回路を接続する第１の接続配線と、光伝送路一体型オス型コネクタの接続電極および制御回路と外部機器を接続する接続端子を備える構成を有する。

この構成によれば、小型・薄型で光素子と光伝送路との光軸合わせの容易なメス型コネクタを実現できる。

また、本発明のメス型コネクタは、第１の有底穴と第２の有底穴の深さが、光素子および制御回路の厚みと同じか、または深い構成を有する。

この構成によれば、光伝送路一体型オス型コネクタの光伝送路と光素子が平面同士で位置合わせできるメス型コネクタを実現できる。

また、本発明のメス型コネクタは、凹部の内側面に光伝送路一体型オス型コネクタの接触電極と接続される第２の接続配線と、凹部の内底面に第２の接続配線と外部機器と接続されるビアホールを有してもよい。

この構成によれば、外部機器との接続が容易で実装面積の小さいメス型コネクタを実現できる。

また、本発明のメス型コネクタは、メス型コネクタの凹部の少なくとも外側面にシールド導体を備えてもよい。

この構成によれば、電磁波干渉性（ＥＭＩ）に対する信頼性に優れたメス型コネクタを実現できる。

また、本発明の光電気混載コネクタは、光伝送路一体型オス型コネクタをメス型コネクタの凹部に嵌合することにより、電気信号および光信号を伝送する構成を有する。

この構成によれば、小型・薄型で、光伝送路と光素子との光軸合わせが容易な光電気混載コネクタを実現できる。

また、本発明の電子機器は、光電気混載コネクタを搭載して構成される。

この構成によれば、小型・薄型で信頼性が高く、かつ生産性やリペア性に優れた電子機器を容易に実現できる。

本発明は、光伝送部材の端面が光素子の光軸と一致するように曲げられ光路変換部材に内蔵された光伝送路一体型オス型コネクタと光素子と制御回路を有し、光伝送路一体型オス型コネクタと凹部を備えたメス型コネクタとの嵌合により、回路基板間を容易に接続できるため、電子機器の小型化や薄型化ができる光電気混載コネクタを実現できる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、図面は、構成をわかり易くするために任意に拡大している。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光伝送路一体型オス型コネクタの概略を説明するための図である。図１（ａ）は同光伝送路一体型オス型コネクタ１００の斜視図であり、図１（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。また、図１（ｃ）は同図（ａ）の光伝送路１１２を備えた光伝送部材１１０の光路変換部材１２０内部での内蔵状態を説明する斜視図である。なお、図１では、光路変換部材１２０を有する光伝送路一体型オス型コネクタ１００の一方の側を模式的に示しているが、一般的には、他方の側にも同様の光路変換部材を備えている。しかし、光伝送路一体型オス型コネクタ１００の他方側は、直接回路基板に接続する構成でもよい。以下の各実施の形態の図面においても同様である。

図１（ａ）において、光伝送路一体型オス型コネクタ１００は、光伝送路１１２を備えた光伝送部材１１０と光路変換部材１２０で構成されている。光伝送部材１１０は、少なくとも１つの光伝送路１１２と少なくとも一方の面に接続配線パターン１１４を備えている。また、光路変換部材１２０は、光伝送路１１２が露出する面１２０Ａに光伝送部材１１０の接続配線パターン１１４と接続される接続電極１２２が形成されている。さらに、接続電極１２２は、光路変換部材１２０の側面まで伸展させて接触電極１２３が立体的に形成されている。

そして、図１（ｂ）に示すように、光伝送部材１１０が光路変換部材１２０の側面１２０Ｂから直交する面（光路変換部材１２０に光伝送部材１１０が露出する面１２０Ａ）に向けて曲げられて内蔵されることにより、光伝送路一体型オス型コネクタ１００が形成される。この場合、光伝送部材１１０の端面１１２Ａは、光路変換部材１２０の光伝送部材１１０の露出する面１２０Ａと同一平面となるように内蔵される。図１（ｃ）は、光路変換部材１２０に内蔵した状態の光伝送部材１１０を示したものであり、これにより光伝送路１１２内を伝送する光信号の光路は、光伝送部材１１０の端面１１２Ａにおいて光伝送路１１２に入射または出射する光路と直交する方向に変換される。つまり、光路変換部材１２０の面に露出した光伝送路１１２に入射する光信号や光伝送路１１２から出射する光信号を、例えば４５度のミラーなどを介することなく光路を曲げることができる。そのため、複雑な構成を必要とせず、小型・薄型化した光伝送路一体型オス型コネクタ１００を実現できる。

なお、光路変換部材１２０は、例えば液晶ポリマー、ポリフタル酸アミド、架橋性ポリブチレンテレフタレートなどのスーパーエンジニアリングプラスチックの射出一体成形で製造される。また、接続配線パターン１１４と立体的に接続される接続電極１２２や接触電極１２３は、例えばめっきやレーザー加工法などを用いたアディティブ法やサブトラクティブ法により形成される。

なお、光伝送部材１１０の端面１１２Ａは、光路変換部材１２０の光伝送部材１１０の露出する面１２０Ａと同一平面でなく、突出させてもよい。この理由は、以降で説明するメス型コネクタに設けられる光素子との位置合わせにおいて、光素子を嵌め込む凹部に突出した光伝送部材１１０を嵌め合わせることにより、光軸合わせなどがさらに容易にできるからである。

以下に、本発明の実施の形態１に係る光伝送路一体型オス型コネクタ１００の各構成要素について説明する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る光伝送部材１１０の概略を説明する図である。図２（ａ）は同光伝送部材１１０の斜視図であり、図２（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図２（ｃ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、光伝送部材１１０は、第１のクラッド層１１６と第２のクラッド層１１７を貼り合わせ、第１のクラッド層１１６に形成された溝にコア材料を埋め込んだコア１１９を備えている。そして、図２（ｃ）に示すように、コア１１９とコア１１９の周囲とを取り囲む第１のクラッド層１１６と第２のクラッド層１１７の一部から構成される部分、つまり点線で示す部分で示される光伝送路１１２が形成されている。これは、コア１１９から光信号が滲みだすことを考慮したものであり、一般的にコア１１９を光伝送路１１２としてもよい。

さらに、第２のクラッド層１１７の表面に、例えばニッケル、銀、銅などの導電性材料を印刷法やフォトリソ法またはレーザー加工法などを用いて、接続配線パターン１１４を形成することにより、図２（ａ）に示す光伝送部材１１０が構成される。ここで、接続配線パターン１１４は、例えば、分離構成を有する筐体間の回路基板への電源供給や共通電位とする接地電極として用いられる。また、低速の信号を伝送するために用いてもよい。

なお、光伝送部材１１０としては、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂やシクロオレフィンポリマーなどの熱可塑性樹脂からなる第１のクラッド層１１６および第２のクラッド層１１７とエポキシ系やアクリル系の紫外線硬化樹脂などからなるコア１１９で構成されたフィルム状のフレキシブル光導波路が、可撓性に優れ、回路基板間を自在に接続できるため好ましい。また、光路変換部材１２０内での光伝送部材１１０の曲げ半径を小さくできるため、光伝送路一体型オス型コネクタの小型化、薄型化が容易である。

図３は、本発明の実施の形態１の係る光路変換部材の概略を説明する図である。図３（ａ）は同光路変換部材１２０の斜視図であり、図３（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

図３（ａ）に示すように、光路変換部材１２０は、所定の曲げ半径で光伝送部材１１０を内蔵するための貫通孔１２４と、光伝送部材１１０の端面が露出する面１２０Ａに光伝送部材１１０の接続配線パターン１１４と接続される接続電極１２２とを備えている。なお、接続電極１２２は、貫通孔１２４内にまで延長して形成されていることが好ましい。これにより、接続配線パターン１１４と接続電極１２２との確実な接続ができる。さらに、接続電極１２２は貫通孔１２４に対して、どの位置に設けてもよく、特に限定されない。

また、図３（ａ）では、光路変換部材１２０の側面に接続電極１２２と接続される接触電極１２３を有するような斜視図で示したが、側面に形成される接触電極１２３はなくてもよい。しかし、確実な電気的接続を実現するために、特に光路変換部材１２０の側面に接触電極１２３を、例えば、Ｕ字状などのばね性を有する形状からなる金属材料で形成してもよい。さらには、光路変換部材１２０と一体で成形して、その側面にばね性を有する部分を作製し、導電性材料の印刷などで接触電極１２３を形成してもよい。この構成により、メス型コネクタとばね性を有する接触電極１２３で接続され、確実な嵌合構成とすることにより、落下、振動や衝撃に対する信頼性の高い接続が得られる。

上記説明では、接触電極１２３をばね性を有する構成で示したが、本発明はこれに限られない。例えば、接続電極１２２を光路変換部材１２０の側面まで伸展させ立体的に形成したものでもよい。

さらに、光路変換部材１２０は、以下に方法により作製される。

まず、光路変換部材１２０を貫通孔１２４部分で分割した２つの金型を用いて、例えば、液晶ポリマーやポリフタル酸アミドや架橋性ポリブチレンテレフタレートなどのスーパーエンジニアリングプラスチックからなる所定の形状を有する２つの部材を型成形する。

つぎに、２つの部材を嵌め合わせや接着などにより一体化して光路変換部材１２０を作製する。この場合、光路変換部材１２０の厚みは、例えば５００μｍ程度であり、貫通孔１２４の厚みは、例えば１００μｍ〜２００μｍ程度に形成される。なお、貫通孔１２４の形状は、内蔵される光伝送路の形状により変わることは言うまでもない。

つぎに、接続電極１２２やばね性を有する接触電極１２３が、例えば、光路変換部材１２０に、ニッケル、銀、銅などの導電性材料の印刷法やフォトリソ法またはレーザー加工法で接続電極１２２以外の導電性材料を除去して形成される。

以下、図４を用いて、本発明の実施の形態１に係る光路変換部材の変形例について説明する。

図４（ａ）は同光路変換部材１２０の変形例を示す斜視図で、図４（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

図４（ａ）に示すように、光路変換部材１２０の光伝送部材１１０の端面が露出する面１２０Ａと対向する面に、例えばニッケル、銀、銅などからなる導電性材料でシールド導体１２６を形成してもよい。さらに、図４（ｂ）に示すように、光路変換部材１２０の側面で、光伝送部材１１０に形成される接地電極以外の接続配線パターン１１４と接続しない部分にシールド導体１２７を形成してもよい。これにより、外来光を遮光できるとともに、下記で述べるメス型コネクタに形成されるシールド導体とにより、ＥＭＩ特性を向上できる光伝送路一体型オス型コネクタを作製できる。

最後に、光伝送部材１１０を光路変換部材１２０の貫通孔１２４に挿入し、例えば、接着材などで固定し、光伝送部材１１０の端面１１２Ａが光路変換部材１２０の露出する面１２０Ａと同一平面となるように切断または研磨などの加工により、図１（ａ）に示すような光伝送路一体型オス型コネクタが実現される。なお、上述したように、光伝送部材１１０の端面１１２Ａが、光路変換部材１２０の露出する面１２０Ａから、例えば５０μｍ程度の所定量、突出した形状に形成してもよい。

また、光伝送路一体型オス型コネクタは、光路変換部材１２０を構成する２つの部材を嵌め合わせた後、その貫通孔１２４に光伝送部材１１０を挿入して形成する方法に限定されない。例えば、光路変換部材１２０を構成する片方の部材の貫通孔１２４となる溝部に光伝送部材１１０を設置した後、残りの部材を嵌め合わせ、または接着などで一体化して形成してもよい。

（実施の形態２）
以下、図５を用いて、本発明の実施の形態２に係るメス型コネクタについて説明する。

図５（ａ）は同メス型コネクタ３００の斜視図、図５（ｂ）は同図（ａ）のメス型コネクタ３００を裏面から見た斜視図、図５（ｃ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、実施の形態２のメス型コネクタ３００は、実施の形態１で示した光伝送路一体型オス型コネクタ１００と嵌合して用いられるものであるが、光伝送路一体型オス型コネクタ１００の詳細な説明は省略する。

図５（ａ）に示すように、メス型コネクタ３００は、一方の面に凹部３１０を有し、凹部３１０の側面の一部に、光伝送路一体型オス型コネクタの光伝送部材１１０が装着される切り欠き部３３０を備えている。そして、凹部３１０の内底面３１２には、光伝送路一体型オス型コネクタ１００の光伝送路１１２の位置と対向する位置に形成され、光素子３１４を収容する第１の有底穴３１６と、光素子３１４を制御する制御回路３１８を収容する第２の有底穴３２０が形成されている。なお、第１の有底穴３１６は、光素子３１４の外形形状と同じかまたは３０μｍ程度大きい形状に形成される。つまり、第１の有底穴３１６に光素子３１４を収納したときに、その収納した位置で光素子３１４と光伝送路１１２がずれた場合でも、光素子３１４と光伝送路１１２との光結合効率が、ほとんど低下しない形状であることが好ましい。

なお、凹部３１０、第１の有底穴３１６や第２の有底穴３２０の形成方法としては、例えば射出成形などの型成形、切削加工やレーザー加工などにより行われる。

ここで、上述の光素子３１４は、受光素子や発光素子の少なくとも１つであり、受光素子や発光素子は複数個であってもよい。また、制御回路３１８は、例えば、光素子３１４が受光素子の場合、増幅回路などであり、光素子３１４が発光素子の場合、駆動回路などで構成される。さらに、光素子３１４が受光素子と発光素子の場合は、増幅回路と駆動回路などで構成されるものである。

さらに、凹部３１０の内底面３１２には、第１の有底穴３１６の光素子３１４と第２の有底穴３２０の制御回路３１８とを接続する第１の接続配線３２２が形成される。なお、必要に応じて、例えば、図１（ａ）に示す光伝送路一体型オス型コネクタ１００の光路変換部材１２０の側面に接続電極１２２や接触電極１２３が形成されている場合、凹部３１０の内側面に第２の接続配線３２４を形成して接続してもよい。

また、図５（ｂ）に示すように、制御回路３１８や第２の接続配線３２４と外部機器や外部の回路基板などと接続するための、例えばビアホールなどからなる接続端子３２６が形成されている。この場合、ビアホールは、メス型コネクタ３００を一体成形する際に、スルーホールを有する金型で同時形成する。または、スルーホールを形成しない金型の場合には、メス型コネクタ３００を形成後、例えばドリリング、パンチングやレーザー加工などの穴加工により形成してもよい。その後、接続電極などの形成時に、導電性材料の充填やめっきなどにより導電性を有するビアホールとして形成される。

そして、第１の接続配線３２２および接続端子３２６と光素子３１４および制御回路３１８は、例えばフリップチップ実装法、はんだや導電性樹脂接着などで接続される。

また、図５（ｃ）に示すように、第１の有底穴３１６および第２の有底穴３２０の深さは、収容される光素子３１４および制御回路３１８の厚みと同程度か深いこと好ましい。なぜなら、光伝送路一体型オス型コネクタ１００の光路変換部材１２０の外形とメス型コネクタ３００の凹部３１０の内側面とで、嵌合するとともに、光路変換部材１２０の光伝送路１１２の露出する面と凹部３１０の内底面３１２の平坦な面同士の嵌め合い構成とできるからである。それにより、光素子３１４の光軸と光伝送路１１２の光軸との傾きなどが発生しないので、光結合効率の高い伝送を可能とできる。

なお、光伝送路一体型オス型コネクタ１００の光伝送部材１１０が所定量（例えば５０μｍ程度）突出して形成されている場合には、第１の有底穴３１６の深さを光素子３１４の厚みと突出した所定量の和以上に形成する。これにより、光伝送部材１１０の外形と第１の有底穴３１６の形状で、さらに位置固定できるため、より精度の高い光軸などの位置合わせを実現できる。この場合、光伝送部材１１０の外形と第１の有底穴３１６の形状を一致させるために、光素子３１４を組み込む部分と光伝送部材１１０の外形が組み込まれる部分の２段階の穴形状を有する第１の有底穴（図示せず）の形状とすることが好ましい。

以下、図６を用いて、本発明の実施の形態２に係るメス型コネクタの変形例について説明する。

図６（ａ）は同メス型コネクタ３００の変形例を示す斜視図で、図６（ｂ）は同図（ａ）のメス型コネクタ３００の裏面から見た斜視図である。

図６（ａ）に示すように、メス型コネクタ３００の凹部３１０の少なくとも外側面に、例えばニッケル、銀、銅などからなる導電性材料でシールド導体３４０を形成してもよい。さらに、図６（ｂ）に示す凹部３１０形成面と反対の面３５０で、接地電極以外の、例えばビアホールなどからなる接続端子３２６と接続しない部分にシールド導体（図示せず）を形成してもよい。これにより、実施の形態１の光伝送路一体型オス型コネクタ１００のシールド導体１２６との嵌め合いにより、外来光を遮光できるとともに、ＥＭＩ特性を向上したメス型コネクタ３００が作製される。

なお、接続端子３２６は、導電性のビアホールに限定されない。例えば、メス型コネクタ３００の内底面、内側面および外側面を経由して形成した配線で外部機器と接続する構成としてもよい。また、シールド導体３４０がメス型コネクタ３００の外側面に形成されている場合には、部分的にシールド導体３４０を形成しない部分を設けて、配線を形成し接続端子３２６とする必要がある。

（実施の形態３）
以下、図７と図８を用いて、本発明の実施の形態３に係る光電気混載コネクタについて説明する。

図７は同光電気混載コネクタ４００の斜視図である。図８は同光電気混載コネクタ４００を回路基板に実装し接続する方法を説明する図である。図８（ａ）は同光電気混載コネクタ４００の接続方法を説明する光伝送路一体型オス型コネクタ１００の斜視図、図８（ｂ）は同図（ａ）のメス型コネクタ３００の斜視図、図８（ｃ）は同図（ａ）の光電気混載コネクタ４００の斜視図である。なお、光電気混載コネクタ４００は、実施の形態１で示した光伝送路一体型オス型コネクタ１００と実施の形態２で示したメス型コネクタ３００とを嵌め合わせて構成されるものであり、同じ構成要素には同じ符号を用い、各コネクタの詳細な説明は省略する。

図７に示すように光伝送路一体型オス型コネクタ１００の光伝送部材１１０が、メス型コネクタ３００の切り欠き部３３０の位置に合わせて嵌め合わされ、光電気混載コネクタ４００が構成される。

そして、この光電気混載コネクタ４００は、図８に示す方法により、回路基板間を接続することができる。

まず、図８（ａ）に示す他端が別の回路基板（図示せず）などに接続された光伝送路一体型オス型コネクタ１００を、光路変換部材１２０の光伝送部材１１０の端面が露出する面と図８（ｂ）に示すメス型コネクタ３００の凹部３１０が対向するように配置する。そのとき、メス型コネクタ３００は、例えば、回路基板４１０に、メス型コネクタ３００に形成した、例えばビアホールなどからなる接続端子３２６を介してはんだなどにより接続配線４２０と接続されて実装される。なお、メス型コネクタ３００内の光素子３１４や制御回路３１８は、メス型コネクタ３００が回路基板４１０に実装される前に実装されていてもよい。さらに、メス型コネクタ３００を回路基板４１０上に印刷されたはんだの上に仮固定した後、光素子３１４や制御回路３１８を装着し、一度にリフロー炉を通して、実装を完了してもかまわない。これにより、必要以上のリフローを行うことがないため、光素子３１４や制御回路３１８の熱劣化を防ぐことができる。

そして、図８（ａ）に示すように、光伝送路一体型オス型コネクタ１００と回路基板４１０に実装されたメス型コネクタ３００とを嵌め合わすことにより、光電気混載コネクタ４００が構成される。

これにより、光伝送部材１１０に接続された別の回路基板（図示せず）と光電気混載コネクタ４００が実装された回路基板４１０間を光配線および電気配線により接続することができる。

上述のような構成とすることにより、筐体内に組み込まれた回路基板４１０からの信号に基づいて、メス型コネクタ３００内の制御回路３１８で光素子３１４、例えばＬＥＤ、ＬＤや面発光素子などの発光素子により、電気信号が光信号に変換され、光素子３１４の光軸と位置合わせされた光伝送路一体型オス型コネクタ１００の光伝送路１１２により光信号が伝送される。そして、伝送された光信号は、他方の光伝送路一体型オス型コネクタ（図示せず）を介して、光素子３１４、例えばＰＤや面受光素子などの受光素子により、光信号から電気信号に変換され、増幅素子などを有する制御回路３１８により処理され、別の回路基板に伝送される。

また、このような構成により、光路変換部材１２０と光素子３１４などを積層した光電気混載コネクタ４００として一体化できるため、実装面積を小さくすることができる。さらに、光伝送路一体型オス型コネクタ１００を回路基板４１０に対して上下方向で着脱できるため、筐体の外周近くに光電気混載コネクタ４００を実装しても、取り扱いが容易で、信頼性の低下しない接続を実現できる。

また、光伝送部材１１０に形成した接続配線パターン１１４により、例えば、携帯機器のように分離された筐体間に電源の供給や低周波帯域の電気信号などを伝送することができる。これにより、光信号による高速伝送を実現するとともに、筐体ごとの電源を削減し、機器の小型化、軽量化に大きな効果を奏する。

さらに、実施の形態３の変形例として、図９に示す光電気混載コネクタ４００の構成とすることもできる。

図９に示すように、シールド導体１２６を備えた光伝送路一体型オス型コネクタ１００とシールド導体３４０を備えたメス型コネクタ３００を嵌め合わせることにより光電気混載コネクタ４００を構成するものである。

この構成により、外来光を遮光するとともに、他の電子機器からの外来ノイズや不要輻射などのＥＭＩ（電磁波妨害：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を防ぐことができる。つまり、データ伝送時の外来ノイズによる誤送信や誤受信によるデータの品質低下を未然に防止できる。さらに、高速のデータ伝送時に発生する制御回路などからの電磁波の放射による他の電子機器に対する電磁波妨害をなくすることができる。

なお、上記各実施の形態で説明した光伝送路一体型オス型コネクタ、メス型コネクタおよび光電気混載コネクタは、一対で構成されることは言うまでもない。例えば、光伝送路が１つの場合、一方が受光素子であれば、他方は発光素子を備えるものである。つまり、少なくとも１つの光伝送路に対しては、受光素子と発光素子が一対で構成される。もちろん、光伝送路が複数本で構成される場合には、一方に受光素子と発光素子を有し、他方に発光素子と受光素子を備える構成とすることができる。

さらに上記各実施の形態では、光伝送部材を１つ有する光伝送路一体型オス型コネクタで説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、実施の形態１に示した光路変換部材の各側面に光伝送部材を内蔵し、その光伝送路に対応する位置に光素子を有するメス型コネクタと嵌め合わせてもよい。この構成により、１つの光電気混載コネクタで、複数の回路基板間や筐体間を接続することができる。

また、上記各実施の形態で説明した光伝送部材を介して結合された光伝送路一体型オス型コネクタとメス型コネクタを嵌め合わせた光電気混載コネクタで、例えば図１０に示す携帯電話などのヒンジ部９００を介して結合される上筐体９１０と下筐体９２０の回路基板間を接続してもよい。

これにより、高速のデータ伝送を可能とし、しかも実装面積が小さく着脱の容易な小型、薄型で信頼性に優れた電子機器を効率よく生産することができる。

本発明の光伝送路一体型オス型コネクタ、メス型コネクタおよび光電気混載コネクタにより、高速のデータ伝送を可能とし、小型、薄型で信頼性に優れた電子機器を実現できるものである。特に携帯電話やノートパソコンなどの折り畳み機構を介して回路基板間を接続する薄型化と生産性の向上が要求される電子機器に広く利用できる。

（ａ）本発明の実施の形態１に係る光伝送路一体型オス型コネクタの斜視図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｃ）同図（ａ）の光伝送路一体型オス型コネクタに内蔵される光伝送部材の状態を説明する斜視図 （ａ）本発明の実施の形態１に係る光伝送部材の斜視図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｃ）同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図 （ａ）本発明の実施の形態１に係る光路変換部材の斜視図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図 （ａ）本発明の実施の形態１に係る光路変換部材の変形例を示す斜視図（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図 （ａ）本発明の実施の形態２に係るメス型コネクタの斜視図（ｂ）同図（ａ）のメス型コネクタの裏面から見た斜視図（ｃ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図 （ａ）本発明の実施の形態２に係るメス型コネクタの変形例を示す斜視図（ｂ）同図（ａ）のメス型コネクタの裏面から見た斜視図 本発明の実施の形態３に係る光電気混載コネクタの斜視図 （ａ）本発明の実施の形態３に係る光電気混載コネクタの接続方法を説明する光伝送路一体型オス型コネクタの斜視図（ｂ）同図（ａ）のメス型コネクタの斜視図（ｃ）同図（ａ）の光電気混載コネクタの斜視図 本発明の実施の形態３に係る光電気混載コネクタの変形例を示す斜視図 本発明の各実施の形態を用いた電子機器の一例を示す平面図

符号の説明

１００ 光伝送路一体型オス型コネクタ
１１０ 光伝送部材
１１２ 光伝送路
１１２Ａ 端面
１１４ 接続配線パターン
１１６ 第１のクラッド層
１１７ 第２のクラッド層
１１９ コア
１２０ 光路変換部材
１２０Ａ （光伝送路の端面が）露出する面
１２０Ｂ （光路変換部材の）側面
１２２ 接続電極
１２３ 接触電極
１２４ 貫通孔
１２６，１２７，３４０ シールド導体
３００ メス型コネクタ
３１０ 凹部
３１２ 内底面
３１４ 光素子
３１６ 第１の有底穴
３１８ 制御回路
３２０ 第２の有底穴
３２２ 第１の接続配線
３２４ 第２の接続配線
３２６ 接続端子
３３０ 切り欠き部
３５０ （凹部形成面と）反対の面
４００ 光電気混載コネクタ
４１０ 回路基板
４２０ 接続配線
９００ ヒンジ部
９１０ 上筐体
９２０ 下筐体

Claims (11)

1. 一方の面に接続配線パターンを備え、少なくとも１つの光伝送路を有する光伝送部材と、
   一方の面に接続電極を備えた光路変換部材とを有し、
   前記光伝送部材は、その端面が前記光路変換部材の前記接続電極形成面に露出し、前記光伝送部材の端面近傍では直交する方向に曲げられて前記光路変換部材に内蔵されるとともに、前記接続配線パターンと前記接続電極が接続されていることを特徴とする光伝送路一体型オス型コネクタ。
2. 前記光伝送部材の端面が、前記光路変換部材の前記接続電極形成面と同一平面に露出するように内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載の光伝送路一体型オス型コネクタ。
3. 前記光伝送部材がフレキシブル光導波路であることを特徴とする請求項１に記載の光伝送路一体型オス型コネクタ。
4. 前記光路変換部材の側面に前記接続電極と接続される弾性変形する接触電極を有することを特徴とする請求項１に記載の光伝送路一体型オス型コネクタ。
5. 前記光路変換部材の少なくとも他方の面にシールド導体を備えていることを特徴とする請求項１に記載の光伝送路一体型オス型コネクタ。
6. 一方の面に接続配線パターンを備え、少なくとも１つの光伝送路を有する光伝送部材と、一方の面に接続電極を備えた光路変換部材とを有し、
   前記光伝送部材は、その端面が前記光路変換部材の前記接続電極形成面に露出し、前記光伝送部材の端面近傍では直交する方向に曲げられて前記光路変換部材に内蔵されるとともに、前記接続配線パターンと前記接続電極が接続されている光伝送路一体型オス型コネクタと接続されるメス型コネクタであって、
   前記メス型コネクタは一方の面に凹部を有し、
   前記凹部の側面は前記光伝送部材が嵌め込まれる切り欠き部を備え、前記凹部の内底面は前記光伝送路一体型オス型コネクタの前記光路変換部材の一方の面から露出する前記光伝送路と対向する位置に光素子を、その光軸が前記内底面と直交する方向で収容する第１の有底穴と、前記光素子を制御する制御回路を収容する第２の有底穴と、前記光素子と前記制御回路を接続する第１の接続配線と、前記光伝送路一体型オス型コネクタの前記接続電極および前記制御回路と外部機器を接続する接続端子を有することを特徴とするメス型コネクタ。
7. 前記第１の有底穴と前記第２の有底穴の深さが、前記光素子および前記制御回路の厚みと同じか、または深いことを特徴とする請求項６に記載のメス型コネクタ。
8. 前記凹部の内側面に前記光伝送路一体型オス型コネクタの前記接触電極と接続される第２の接続配線と、前記凹部の前記内底面に前記第２の接続配線と外部機器と接続されるビアホールを有することを特徴とする請求項６に記載のメス型コネクタ。
9. 前記メス型コネクタの前記凹部の少なくとも外側面にシールド導体を備えるていことを特徴とする請求項６に記載のメス型コネクタ。
10. 請求項１に記載の光伝送路一体型オス型コネクタを請求項６に記載のメス型コネクタの凹部に嵌合することにより、電気信号および光信号を伝送することを特徴とする光電気混載コネクタ。
11. 請求項１０に記載の光電気混載コネクタを搭載したことを特徴とする電子機器。

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