JP2006210513A - 光伝送モジュール及びそれを有する光コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 高速伝送性能に影響が出ることを防止した光伝送モジュール及びそれを有する光コネクタを提供することを課題とする。
【解決手段】 光伝送モジュール１４は、発光素子１８を筒状のモジュール本体１６内に保持している光信号伝送部２２と、支持部材３４と、小型接続基板３８とで構成される。支持部材３４には、一方側の開口３２Ｕから光信号伝送部２２がピン２０側から入れられて他方側の開口３２Ｋからピン２０が突出する円筒状ホルダ３２が形成されており、位置決めストッパ３０が当接する位置決め部３６が円筒状ホルダ３２内に形成されている。小型接続基板３８は、支持部材３４に、他方側の開口３２Ｌが形成されている側から当接してモジュール本体１６に対して直交しており、円筒状ホルダ３２から突出したピン２０が電気接続される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、発光素子又は受光素子を有する光伝送モジュール及びそれを有する光コネクタに関する。

光コネクタ等を構成し光信号を伝送する光信号伝送部は、発光素子又は受光素子と、これを保持するモジュール本体とを備えており、この光信号伝送部は、一般に、回路基板のサイド側に配置されている（例えば特許文献１、２参照）。以下、従来の技術について例を挙げて説明する。

例えば特許文献１では、図１６に示すように、光信号伝送部８２は、発光素子８８と、この発光素子８８を保持する筒状のモジュール本体８６と、を備えている。モジュール本体８６は、一方の端部側が発光側で、発光素子８８に接続しているピンが他方の端部側から突出するように発光素子８８を保持している。モジュール本体８６の上記一方の端部側には、フェルールが挿抜可能なようにスリーブ８３が装着されている。

モジュール本体８６の外壁側にはフランジ部８４が設けられ、フランジ部８４の外径は、モジュール本体８６を構成するデバイスホルダ８７の外径以下に設定されている。

光信号伝送部８２を光コネクタに固定する構造については、光コネクタを構成するハウジングの収容溝に設けられた弾性爪（図示せず）を、フランジ部８４とデバイスホルダ８７との間の溝で挟み込んで固定する構造となっている。その際、光信号伝送部８２を回路基板に実装するために、光信号伝送部８２のフェルール差し込み方向と回路基板９２の基板面９２Ｓ（図１７、図１８参照）とを平行状態にして、ハウジングの収容溝にモジュール本体８６を差し込む。

発光素子８８を複数実装する場合、すなわち光信号伝送部８２を複数実装する場合には、横方向に、すなわち回路基板に沿って光信号伝送部８２を配列させるのが一般的であり、例えば発光素子８８を４つ実装する場合は、４つの光信号伝送部８２を回路基板に対して平行に１列に並べて実装する。
特開平１０−３００９９４号公報 特開２００１−２９６４５７号公報

ところで、従来では、このように光信号伝送部８２のフェルール差し込み方向と回路基板の基板面とを平行の状態にして実装しなければならないので、図１７に示すように、モジュール本体８６の底部から出ているピン９０を９０°に曲げて回路基板９２のスルーホールに差し込んでハンダ付けするか、あるいは、図１８に示すように、回路基板９２の表面にパッドを設けてピン９０の側面でハンダ付けしなければならない。いずれの場合にも回路基板９２の側面に沿って１列配置で実装することになる。

図１０示したように、ピン９０を９０°に曲げる場合にはピン長が長くなり、また、各ピンによってピン長が異なるため、高速伝送性能に影響が出やすい。

図１８に示したように、ピンを回路基板９２の側面にハンダ付けして実装する場合には、周辺回路への線の引き回しが長くなり、やはり高速伝送性能に影響が出やすい。また、光信号伝送部８２のレイアウトの自由度の制約が大きい。

なお、受光素子が設けられている光信号伝送部であっても発光素子の場合と同様の問題生じている。

本発明は、上記事実を考慮して、高速伝送性能に影響が出ることを防止した光伝送モジュール及びそれを有する光コネクタを提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、筒状のモジュール本体内に発光素子又は受光素子を保持し、一方の端部側を発光側又は受光側とし、前記発光素子又は前記受光素子に電気接続しているピンを他方の端部側から突出させている光信号伝送部と、前記モジュール本体の外側に設けられた位置決めストッパ部と、一方側の開口から前記光信号伝送部が前記ピン側から入れられて他方側から前記ピンが突出する貫通孔が形成され、前記位置決めストッパ部が当接する位置決め部が前記円筒状ホルダ内に形成されている支持部材と、前記支持部材に前記貫通孔の前記他方側から当接し、前記貫通孔から突出した前記ピンが電気接続される小型接続基板と、を備えたことを特徴とする、を備えたことを特徴とする。

上記ピンが突出する貫通孔は、複数あるそれぞれのピン位置に応じて各々貫通孔を形成していてもよいし、円筒状ホルダの開口側と、上記ピンが突出する他方側まで円柱状にくり抜いて貫通させたものであってもよい。

位置決めストッパは、モジュール本体に一体的に形成されていてもよいし、モジュール本体に装着される別部材であってもよい。

請求項１に記載の光伝送モジュールを製造するには、支持部材の円筒状ホルダの開口に、光信号伝送部をピン側から入れ、位置決めストッパを支持部材の位置決め部に当接させる。この結果、光伝送モジュールは支持部材に対して向きがずれることなく、しかも円筒状ホルダ内に入り過ぎることなく位置決めされ、また、他方側の貫通孔からピンが突出する。

そして、このピンの端部は、小型接続基板に電気接続される端部である。従って、このようにして製造された光伝送モジュールは、光コネクタを構成する回路基板等に対して任意の向きで実装され得る。例えば、小型接続基板が回路基板の基板面に対して直交向きであるように実装することが可能である。一方、発光素子を基板に対して垂直に実装すると、足の長さを短くすることができ、周辺回路部分へのアートワークの設計自由度が増すことで配線長を短く設計することも容易となり、高速伝送性能を向上させることが可能となる。

従って、従来に比べてピン長さを大幅に短くすると共に均一長さにして高速伝送性能に影響が出ないようにしても、発光素子や受光素子を任意の方向に向けることが可能な光伝送モジュールを実現させることができる。

なお、支持部材に光伝送モジュールを装着する際、支持部材の円筒状ホルダに受光素子や発光素子を垂直に落とし込んで固定することもできる。従って、支持部材へ装着し易い。

請求項２に記載の発明は、前記モジュール本体にはリング状の溝部が形成され、前記位置決めストッパ部は前記溝部に係合するＣ型リング状部材あるいはＵ型リング状部材であることを特徴とする。

このように、請求項２に記載の発明では、モジュール本体と位置決めストッパ部とを別部材で構成させる。位置決めストッパ部の径が円筒状ホルダの径よりも大きくされて、円筒状ホルダの端部側が位置決め部とされ、光伝送モジュールが円筒状ホルダに入りすぎることを防止していることが多い。

請求項２に記載の発明により、モジュール本体の円筒外側面に突起状の部位を形成する必要がない。従って、モジュール本体の製造が容易になる。また、位置決めストッパ部を用いることで、市販されているＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub-Assembly）やＲＯＳＡ（Receiver Optical Sub-Assembly）を使うことができ、光伝送モジュールのコストを下げることができる。

請求項３に記載の発明は、前記位置決めストッパ部が複数設けられていることにより、前記モジュール本体が２カ所以上で位置決めされて支持される構造であることを特徴とする。

上記複数のストッパは、例えば２つの棒状のものでフランジの両側を支える構造とすれば、長い棒状ストッパの間に複数のモジュールを挟み込んで一括して位置決めすることが可能となる。

請求項４に記載の発明は、前記位置決めストッパ部が前記モジュール本体に一体的に形成されていることを特徴とする。

これにより、別部材である位置決めストッパ部をモジュール本体のリング状溝部に係合させる工程が簡略化され、生産性を向上させることが可能となる。

請求項５に記載の発明は、前記支持部材に、前記位置決め部が形成された前記円筒状ホルダが複数形成され、前記円筒状ホルダに前記光信号伝送部がそれぞれ入れられて位置決めされていることを特徴とする。

これにより、複数ビット、特に３つ以上の発光素子または受光素子を実装する光伝送モジュールの場合、回路基板等に対して垂直に実装することで同一の回路基板に対して複数の素子を自由なレイアウトで実装することができる。

請求項６に記載の発明は、前記光信号伝送部が２次元配置となっていることを特徴とする。

これにより、レイアウトの自由度をより高めることができ、コネクタ形状に応じた発光素子又は受光素子の配列が可能となる。

請求項７に記載の発明は、前記光信号伝送部を前記支持部材との間で挟持する補助支持部材が更に設けられたことを特徴とする。

これにより、光信号伝送部をより安定した状態で保持することができる。

請求項８に記載の発明は、回路基板と、前記発光素子の発光方向又は前記受光素子の受光方向が前記回路基板の基板面に対して平行であるように配置されて前記回路基板に電気接続された請求項１〜７のうち何れか１項に記載の光伝送モジュールと、を備えたことを特徴とする。

これにより、従来に比べてピン長さを大幅に短くすると共に均一長さにして高速伝送性能に影響が出ないようにしても、発光素子の発光方向や受光素子の受光方向を回路基板の基板面に対して平行にすることができる。従って、発光素子や受光素子のレイアウトを高めた高速伝送性能の高い光コネクタを実現させることができる。なお、発光素子の発光方向や受光素子の受光方向を回路基板の基板面に対して平行でない方向（例えば直交方向）にすることも可能である。

本発明は上記構成としたので、以下の効果を奏することができる。

請求項１に記載の発明によれば、従来に比べてピン長さを大幅に短くすると共に均一長さにして高速伝送性能に影響が出ないようにしても、発光素子や受光素子を任意の方向に向けることが可能な光伝送モジュールを実現させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、モジュール本体の円筒外側面に突起状の部位を形成する必要がない。従って、モジュール本体の製造が容易になる。また、光伝送モジュールのコストを下げることができる。

請求項３に記載の発明によれば、複数のモジュールを一括して位置決めすることができる。

請求項４に記載の発明によれば、生産性の向上を図ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、複数ビット、特に３つ以上の発光素子または受光素子を実装する光伝送モジュールの場合、回路基板等に対して垂直に実装することで同一の回路基板に対して複数の素子を自由なレイアウトで実装することができる。

請求項６に記載の発明によれば、レイアウトの自由度をより高めることができ、コネクタ形状に応じた発光素子又は受光素子の配列が可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、光信号伝送部をより安定した状態で保持することができる。

請求項８に記載の発明によれば、従来に比べてピン長さを大幅に短くすると共に均一長さにして高速伝送性能に影響が出ないようにしても、発光素子の発光方向や受光素子の受光方向の向きを回路基板の基板面に対して平行にすることができる。従って、発光素子や受光素子のレイアウトを高めた高速伝送性能の高い光コネクタを実現させることができる。

以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付してその説明を省略する。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。本実施形態では発光素子が設けられた光伝送モジュールを有する光コネクタを説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る光コネクタ１０は、回路基板１２と、回路基板１２のサイド側に設けられた光伝送モジュール１４と、を備えている。

図２〜図４に示すように、光伝送モジュール１４は、筒状のモジュール本体１６と、モジュール本体１６の一方の端部側が発光側となるようにモジュール本体１６内に設けられている発光素子（例えばＶＣＳＥＬ）１８と、発光素子１８に接続し、モジュール本体１６の他方の端部から突出している複数本のピン２０と、で構成される光信号伝送部２２を備えている。また、光信号伝送部２２は、プラグ（フェルール）２３が挿抜可能なように、モジュール本体１６の発光側の端部から入れられて装着されているスリーブ（図示せず）を備えている。

また、モジュール本体１６の円筒状側壁面にはフランジ部２４が形成され、フランジ部２４と、モジュール本体１６を構成するデバイスホルダ２６と、によってリング状の溝部２８が形成されている。溝部２８には、平面視でＣリング状の位置決めストッパ３０（図５参照）が係合している。位置決めストッパ３０の外径は、後述の円筒状ホルダ３２の孔径やフランジ部２４の外径よりも大きい。

また、光伝送モジュール１４は、位置決めストッパ３０を位置決めしてモジュール本体１６を支える平板状の支持部材３４を備えている。支持部材３４には、円筒状ホルダ３２が形成されており、また、円筒状ホルダ３２内には、位置決めストッパ３０が当接する位置決め部３６が形成されている。この位置決めストッパ３０は、円筒状ホルダ３２の一方側の開口３２Ｕから光信号伝送部２２がピン２０の側から入れられると、位置決めストッパ３０が位置決め部３６に当接してモジュール本体１６が位置決めされるようになっている。この位置決めされた状態では、モジュール本体１６及びピン２０の向きが支持部材３４及び後述の小型接続基板３８に対して直交向きとなっており、また、円筒状ホルダ３２の他方側の開口３２Ｌからピン２０が若干突出している。ここで、従来に比べ、ピン２０の長さは遥かに短い。また、複数本のピン２０の長さは均一にされている。

更に、光伝送モジュール１４は、支持部材３４に、上記の他方側の開口３２Ｌが形成されている側から当接し、円筒状ホルダ３２から突出したピン２０が電気接続する小型接続基板３８（図１、２参照）を備えている。図１に示すように、小型接続基板３８は電気配線４０によって回路基板１２に接続されている。

光伝送モジュール１４を製造するには、小型接続基板３８を作業台等の上に載置し、更に、小型接続基板３８の所定位置に支持部材３４を載置する。

次に、支持部材３４の円筒状ホルダ３２の上側の開口３２Ｕに、光信号伝送部２２をピン２０側から落とし込み、位置決めストッパ３０を支持部材３４の位置決め部３６に当接させる。この結果、光伝送モジュール１４は支持部材３４に対して向きがずれることなく、また、円筒状ホルダ３２内に入りすぎることなく位置決めされ、また、円筒状ホルダ３２の下側の貫通孔３２Ｋからピン２０が突出する。

そして、このピン２０の端部は、小型接続基板３８に電気接続される。接続の形態は、例えば、小型接続基板３８にピン２０の端部を挿入する差込口が形成されていて、モジュール本体１６を支持部材３４に位置決めするとピン２０の端部が差込口に挿入されて挟持される構造であってもよい。

図２〜図４に示したように、円筒状ホルダ３２の下側に複数あるそれぞれのピン位置に応じて各々貫通孔３２Ｋを形成したものについて説明したが、図５〜図７に示すように円筒状ホルダの開口側からピンが突出する他方側まで円柱状にくり抜いて貫通させたものであってもよい。

そして、本実施形態では、このようにして製造された光伝送モジュール１４を、光コネクタ１０を構成する回路基板１２の基板面１２Ｓに対して支持部材３４が直交する向きに実装する。この実装は、例えば、光コネクタ１０のハウジング１１に回路基板１２及び小型接続基板３８の装着溝を形成しておくことにより容易に行うことができる。

このように実装されることにより、発光素子１８の発光方向の中心線は回路基板１２の基板面１２Ｓに対して平行となる。

本実施形態では、発光素子１８を小型接続基板３８に対して直交向きに実装することができる。従って、小型接続基板３８に接続する際にピン２０を引き回す必要がないので、
ピン２０の長さを従来に比べて大幅に短くすることができ、光伝送モジュール１４の高速伝送性能を大幅に向上させることができる。また、周辺回路部分へのアートワークの設計自由度が増すことで配線長を短く設計することが容易となり、高速伝送性能を更に向上させることができる。

また、光伝送モジュール１４として、市販のＴＯＳＡやＲＯＳＡを使うことができ、光伝送モジュール１４の低コスト化を図ることができる。

また、この光伝送モジュール１４が実装された光コネクタ１０では、従来に比べ、発光素子１８のレイアウトを大幅に高めた性能の高い光コネクタとすることができる。

なお、位置決めストッパ３０は、円筒状ホルダ３２の上端部で引っ掛かる構造のものであればよく、図９に示すようにＵリング状の位置決めストッパ４２であってもよいし、図１０に示すように複数の板状部材で構成される位置決めストッパ４４であってもよい。また、これらの位置決めストッパに対してモジュール本体１６が回転可能なように嵌め合い状態を調整し、小型接続基板３８のスルーホールに合わせて足の位置、すなわちピン２０の端部位置を調整できるようにすると、作業性が向上する。また、位置決めストッパの抜け落ち防止のために、位置決めストッパ３０の開放部３０Ｃ（図８参照）をモジュール本体外径よりも小さくするか、あるいは爪を設けるなどしてもよい。

図２〜図７に示したように、位置決めストッパをモジュール本体に装着される別部材としたが、図１１〜図１３に示すように、位置決めストッパをモジュール本体に一体的に形成したものであっても構わない。この場合には、モジュール本体が円筒状ホルダ３２の上端部で引っ掛かるようにフランジ部２４ａの径を円筒状ホルダ３２の外径よりも大きく形成することが好ましい。この構成により、別部材である位置決めストッパ部をモジュール本体のリング状溝部に係合する工程が簡略化され、生産量が非常に多くなる場合において生産性が向上し、量産効果によって光伝送モジュール１４の低コスト化を図ることができる。

以上の説明では、発光素子１８を有する光伝送モジュール１４で説明したが、発光素子１８に代えて、フォトダイオードなどの受光素子１９（図２参照）が設けられていても同様の作用、効果を奏する。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態は、１つの光伝送モジュールに複数の光信号伝送部が設けられている例である。

図１４に示すように、本実施形態に係る光コネクタ５０は、回路基板５２と、回路基板５２のサイド側に設けられた光伝送モジュール５４と、を備えている。

図１５に示すように、光伝送モジュール５４には、光信号伝送部２２に係合して位置決めストッパを位置決めしモジュール本体１６を支える平板状の支持部材６４を備えている。支持部材６４には、円筒状ホルダ３２が２×２の配列状態で形成されている。各円筒状ホルダ３２にはそれぞれ光信号伝送部２２が位置決めされている。

また、光伝送モジュール５４は、円筒状ホルダ３２からピン２０が突出する側から支持部材６４に当接し、ピン２０が電気接続される小型接続基板７８を備えている。小型接続基板７８は、回路基板５２に電気配線４０で接続されている。

更に、光伝送モジュール５４には、フランジ部２４に当接して光信号伝送部２２を支持部材６４との間で挟持する補助支持部材６６が設けられている。補助支持部材６６には、貫通孔６８が２×２の配列状態で形成されている。貫通孔６８の内径はフランジ部２４の外径よりも小さく、モジュール本体１６の発光側に延びだしている筒部１７の外径よりも大きい。本実施形態では、位置決めストッパによってモジュール本体１６が位置決めされた後、補助支持部材６６でモジュール本体１６を、すなわち光信号伝送部２２を固定している。

以上説明したように、本実施形態では、複数の光信号伝送部２２を備えた光伝送モジュール５４としている。これにより、回路基板５２に対して複数の発光素子を自由なレイアウトで実装することができる。更に、本実施形態では、光信号伝送部２２を支持部材６４との間で挟持する補助支持部材６６が設けられている。これにより、光信号伝送部２２をより安定した状態で保持することができる。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

第１実施形態に係る光コネクタの構成を示す模式的な側面図である。 第１実施形態に係る光伝送モジュールを組み立てることを示す斜視図である。 第１実施形態に係る光伝送モジュールを組み立てることを示す側面断面図である。 第１実施形態に係る光伝送モジュールの側面断面図である。 第１実施形態の変形例１に係る光伝送モジュールを組み立てることを示す斜視図である。 第１実施形態の変形例１に係る光伝送モジュールを組み立てることを示す側面断面図である。 第１実施形態の変形例１に係る光伝送モジュールの側面断面図である。 第１実施形態に係る光伝送モジュールのモジュール本体に位置決めストッパが取付けられていることを示す平面図である。 第１実施形態で、位置決めストッパの変形例を示す平面図である。 第１実施形態で、位置決めストッパの変形例を示す平面図である。 第１実施形態の変形例２に係る光伝送モジュールを組み立てることを示す斜視図である。 第１実施形態の変形例２に係る光伝送モジュールを組み立てることを示す側面断面図である。 第１実施形態の変形例２に係る光伝送モジュールの側面断面図である。 第２実施形態に係る光コネクタの構成を示す模式的な側面図図である。 第２実施形態に係る光伝送モジュールを組み立てることを示す斜視図である。 図１６（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、従来の光伝送モジュールの一例の側面断面図及び斜視図である。 従来の光コネクタの構成を示す模式的な側面図である。 従来の光コネクタの構成を示す模式的な側面図である。

符号の説明

１０ 光コネクタ
１２ 回路基板
１２Ｓ 基板面
１４ 光伝送モジュール
１６ モジュール本体
１８ 発光素子
２０ ピン
２２ 光信号伝送部
２８ 溝部
３０ 位置決めストッパ（位置決めストッパ部）
３２ 円筒状ホルダ
３４ 支持部材
３６ 位置決め部
３８ 小型接続基板
４２ 位置決めストッパ（位置決めストッパ部）
４４ 位置決めストッパ（位置決めストッパ部）
５０ 光コネクタ
５２ 回路基板
５４ 光伝送モジュール
６４ 支持部材
６６ 補助支持部材
７８ 小型接続基板
８２ 光信号伝送部
８６ モジュール本体
８８ 発光素子
９０ ピン
９２ 回路基板
９２Ｓ 基板面

Claims (8)

1. 筒状のモジュール本体内に発光素子又は受光素子を保持し、一方の端部側を発光側又は受光側とし、前記発光素子又は前記受光素子に電気接続しているピンを他方の端部側から突出させている光信号伝送部と、
   前記モジュール本体の外側に設けられた位置決めストッパ部と、
   一方側の開口から前記光信号伝送部が前記ピン側から入れられて他方側から前記ピンが突出する貫通孔が形成され、前記位置決めストッパ部が当接する位置決め部が前記円筒状ホルダ内に形成されている支持部材と、
   前記支持部材に前記貫通孔の前記他方側から当接し、前記貫通孔から突出した前記ピンが電気接続される小型接続基板と、
   を備えたことを特徴とする光伝送モジュール。
2. 前記モジュール本体にはリング状の溝部が形成され、前記位置決めストッパ部は前記溝部に係合するＣ型リング状部材あるいはＵ型リング状部材であることを特徴とする請求項１に記載の光伝送モジュール。
3. 前記位置決めストッパ部が複数設けられていることにより、前記モジュール本体が２カ所以上で位置決めされて支持される構造であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光伝送モジュール。
4. 前記位置決めストッパ部が前記モジュール本体に一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光伝送モジュール。
5. 前記支持部材に、前記位置決め部が形成された円筒状ホルダが複数形成され、前記円筒状ホルダに前記光信号伝送部がそれぞれ入れられて位置決めされていることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項に記載の光伝送モジュール。
6. 前記光信号伝送部が２次元配置となっていることを特徴とする請求項５に記載の光伝送モジュール。
7. 前記光信号伝送部を前記支持部材との間で挟持する補助支持部材が更に設けられたことを特徴とする請求項１〜６のうち何れか１項に記載の光伝送モジュール。
8. 回路基板と、
   前記発光素子の発光方向又は前記受光素子の受光方向が前記回路基板の基板面に対して平行であるように配置されて前記回路基板に電気接続された請求項１〜７のうち何れか１項に記載の光伝送モジュールと、
   を備えたことを特徴とする光コネクタ。

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