JP2007123746A - 電子機器及び光送受信モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】曲げられて配置されるフレキシブル基板を、所定の曲率で保持できるようにした光送受信モジュールを提供する。
【解決手段】光送受信モジュール１Ａは、光信号を送信する光送信モジュール２と、光信号を受信する光受信モジュール３と、電気信号の処理を行う回路基板４と、筐体５を備える。回路基板４はフレキシブル基板７ａ〜７ｃとリジット基板６を備えたフレックスリジット基板で、フレキシブル基板７ａが光送信モジュール２と接続され、フレキシブル基板７ｂが光受信モジュール３と接続される。筐体５には、フレキシブル基板７ａ，７ｂの導入経路に導入部材１１が取り付けられる。導入部材１１は、フレキシブル基板７ａ，７ｂの復元力を利用して沿わせる第１のガイド面１１ａと第２のガイド面１１ｂを備え、フレキシブル基板７ａ，７ｂの曲率を保持する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気部品の間をフレキシブル基板で接続した電子機器及び光送受信モジュールに関する。詳しくは、フレキシブル基板を沿わせて湾曲させるガイド面が形成された導入部材を備えることで、フレキシブル基板の曲率を、予め定められた所定の曲率で保持できるようにしたものである。

光モジュールの規格であるＸＦＰ（10Gigabit Small Form Factor Pluggable）モジュール等では、光信号の送受信と、光電変換と、電気信号の入出力を行うため、半導体レーザ素子等を有した光モジュールと、電気信号の処理を行う回路基板等を備えた光送受信モジュールが実装されている（例えば、特許文献１参照）。

このような光送受信モジュールでは、光モジュールと回路基板の接続を、インピーダンスコントロールや実装位置精度の緩和等を目的として、フレキシブル基板で行う構成が提案されている。

特開２００５−１９６２１３号公報

光モジュールと回路基板の接続をフレキシブル基板で行う構成では、各部品の配置によってフレキシブル基板を曲げる箇所が存在することが多い。高周波対応の光送受信モジュールでは、曲げられたフレキシブル基板の曲率が許容値を下回ると、干渉等の不具合が発生する。そこで、高周波回路の特性を十分に発揮するためには、フレキシブル基板の曲率を許容値以上で一定に保持できることが望ましい。

しかし、従来の光送受信モジュールでは、フレキシブル基板をガイドするような部材は備えられておらず、フレキシブル基板の曲率を保持することができないという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、フレキシブル基板を所定の曲率で保持できる電子機器及び光送受信モジュールを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る電子機器は、電気部品の間を接続するフレキシブル基板と、所定の曲率を有し、フレキシブル基板が沿わせられるガイド面が形成された誘導部材とを備え、誘導部材を、フレキシブル基板の導入経路に配置したことを特徴とする。

本発明の電子機器では、電気部品の間を接続するフレキシブル基板は、導入部材のガイド面に沿わせることで、所定の曲率を保持して湾曲する。

本発明に係る光送受信モジュールは、光電変換を行う光モジュールと、電気信号の処理を行う回路部が実装されたリジット基板に、少なくとも光モジュールと接続されるフレキシブル基板が接続された回路基板とを備えた光送受信モジュールにおいて、所定の曲率を有し、フレキシブル基板が沿わせられるガイド面が形成された誘導部材を備え、誘導部材を、フレキシブル基板の導入経路に配置したことを特徴とする。

本発明の光送受信モジュールでは、光モジュールとリジット基板の間を接続するフレキシブル基板は、導入部材のガイド面に沿わせることで、所定の曲率を保持して湾曲する。

本発明の電子機器によれば、湾曲させるフレキシブル基板の曲率を、一定に保つことができる。これにより、本発明の光送受信モジュールによれば、導入部材で規定されるフレキシブル基板の曲率を、高周波特性を損なわないような曲率に設定することにより、高周波特性を向上させることができる。

また、フレキシブル基板の曲率が小さくなることによる信号線等の断線を防ぐことができる。

更に、曲げられているフレキシブル基板の復元力を利用して、導入部材のガイド面にフレキシブル基板を沿わせることができるので、フレキシブル基板の長さのばらつきを吸収して、一定曲率を保つことができる。

以下、図面を参照して本発明の電子機器及び光送受信モジュールの実施の形態について説明する。

＜第１の実施の形態の光送受信モジュールの構成例＞
図１は第１の実施の形態の光送受信モジュールの一例を示す構成図で、図１（ａ）は光送受信モジュール１Ａの平面断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す光送受信モジュール１ＡのＡ−Ａ断面図である。

第１の実施の形態の光送受信モジュール１Ａは電子機器の一例であり、電気部品であって光電変換機能を有した光モジュールとして、光信号を送信する光送信モジュール２と、光信号を受信する光受信モジュール３を備える。また、電気信号の処理を行う回路基板４と、回路基板４等を収容する筐体５を備える。

光送信モジュール２は、ＴＯＳＡ（Transmitter Optical SubAssembly）と称され、例えば、面発光型の半導体レーザ素子と、モニタ用のフォトダイオード等がステム部２ａに実装される。ステム部２ａは、半導体レーザ素子等と接続される複数本のリード２ｂを備え、各リード２ｂがステム部２ａの後面から突出している。また、光送信モジュール２は、図示しない光ファイバを支持するスリーブと、集光レンズ等を有したファイバ支持筐体２ｃがステム部２ａに取り付けられる。

光受信モジュール３は、ＲＯＳＡ（Receiver Optical SubAssembly）と称され、例えば、フォトダイオード等がステム部３ａに実装される。ステム部３ａは、フォトダイオードと接続される複数本のリード３ｂを備え、各リード３ｂがステム部３ａの後面から突出している。また、光受信モジュール３は、図示しない光ファイバを支持するスリーブと、集光レンズ等を有したファイバ支持筐体３ｃがステム部３ａに取り付けられる。

回路基板４は、リジット基板６と、フレキシブル基板７ａ〜７ｃを備え、例えばリジット基板６とフレキシブル基板７ａ〜７ｃが一体に構成されたフレックスリジット基板である。なお、回路基板４としては、リジット基板６にフレキシブル基板７ａ〜７ｃが半田付けで接続される構成でもよい。

回路基板４は、リジット基板６の一端側に、光送信モジュール２と光受信モジュール３に対応して、２本のフレキシブル基板７ａ，７ｂを備える。また、リジット基板６の他端側に、後述するホストボード等と接続されるフレキシブル基板７ｃを備える。

リジット基板６は、光送信モジュール２を動作させるための送信側回路部として、例えば、駆動回路であるレーザドライバＩＣ（Integrated Circuit）や、バイアス回路、ＡＰＣ回路等を構成する単数あるいは複数のＩＣチップ６ａ等が搭載される。また、リジット基板６は、光受信モジュール３を動作させるための受信側回路部として、増幅回路であるＬＡ（Limiting Amplifier）−ＩＣや、受信光パワー検出回路等を構成する単数あるいは複数のＩＣチップ６ｂ等が搭載される。なお、増幅回路としてＬＡ−ＩＣは一例で、ＬＡ−ＩＣが搭載されない構成でもよい。

フレキシブル基板７ａ〜７ｃは、例えば、一方の面は信号配線層でマイクロストリップラインが形成され、他方の面は接地導体層で所定のＧＮＤパターンが形成されることで、インピーダンスコントロールを行っている。そして、フレキシブル基板７ａには、光送信モジュール２の各リード２ｂが半田付けにより接続され、フレキシブル基板７ｂには光受信モジュール３のリード３ｂが半田付けにより接続される。なお、インピーダンスこのトロールラインは、ＧＮＤパターン等によらずに形成することも可能である。

筐体５は、光送信モジュール２と、光受信モジュール３及び回路基板４が収容される。筐体５は、回路基板４を覆う金属系材料で構成された内部筐体５ａと、例えばプラスチック等の樹脂系材料で構成され、内部筐体５ａを覆う外部筐体５ｂを備える。

内部筐体５ａは、回路基板４のリジット基板６全体と、光送信モジュール２及び光受信モジュール３のステム部側を少なくとも覆う大きさを有し、電磁シールドとして機能する。

外部筐体５ｂは、内部筐体５ａ全体を覆う。また、外部筐体５ｂは、内部筐体５ａから露出した光送信モジュール２のファイバ支持筐体２ｃに対応してコネクタ部１０ａが形成されると共に、光受信モジュール３のファイバ支持筐体３ｃに対応してコネクタ部１０ｂが形成される。

筐体５は、曲げられたフレキシブル基板７ａ，７ｂの形状を保持する誘導部材１１を備える。誘導部材１１は例えば樹脂系材料で作製され、所定の曲率を有したガイド面として、凹状の第１のガイド面１１ａと凸状の第２のガイド面１１ｂが一体に形成される。

導入部材１１は、フレキシブル基板７ａとフレキシブル基板７ｂの双方をガイドできる長さを有して、光送信モジュール２へのフレキシブル基板７ａの導入経路及び光受信モジュール３へのフレキシブル基板７ｂの導入経路となる内部筐体５ａの内側に取り付けられる。

第１のガイド面１１ａは、フレキシブル基板７ａ，７ｂに許容される曲率以上の曲率を有した凹状の曲面で構成される。また、第２のガイド面１１ｂは、フレキシブル基板７ａ，７ｂに許容される曲率以上の曲率を有した凸状の曲面で構成される。更に、第１のガイド面１１ａと第２のガイド面１１ｂの間は、フレキシブル基板７ａ，７ｂに許容される曲率を下回るような曲率の曲面を介すことなくつながっている。

筐体５は、内部筐体５ａに回路基板４のリジット基板６と光送信モジュール２及び光受信モジュール３が取り付けられ、内部筐体５ａは外部筐体５ｂで覆われる。そして、筐体５の他端側から外部接続用にフレキシブル基板７ｃが露出する。

また、回路基板４のフレキシブル基板７ａは光送信モジュール２に接続され、フレキシブル基板７ｂは光受信モジュール３に接続される。これにより、フレキシブル基板７ａ，７ｂは、リジット基板６の近くでは、誘導部材１１の第２のガイド面１１ｂに沿うことで所定の曲率で凸状に曲がり、かつ曲率が保持されると共に、光送信モジュール２ａ，光受信モジュール２ｂの手前では、誘導部材１１の第１のガイド面１１ａに沿うことで所定の曲率で凹状に曲がり、かつ曲率が保持される。

図２は第１の実施の形態の光送受信モジュールの要部構成図である。データの伝送速度が１０Ｇｂｐｓを超えるような構成では、高周波特性を損なわないために、フレキシブル基板７ａ，７ｂの曲率がＲ０．５ｍｍ以下になることは望ましくない。フレキシブル基板７ａ，７ｂを曲げる場合は、曲率はＲ２ｍｍ程度で一定となっていることが望ましい。

そこで、本例では、第１のガイド面１１ａと第２のガイド面１１ｂの曲率はＲ２ｍｍで一定とした。

そして、フレキシブル基板７ａ，７ｂを、自身の復元力を利用して導入部材１１に沿わせるために、各部品の位置関係とフレキシブル基板７ａ，７ｂの長さを以下のように設定した。

部品の位置関係としては、光送信モジュール２及び光受信モジュール３から、リジット基板６とつながるフレキシブル基板７ａ，７ｂの根元の部分までの距離Ｌ１を約６ｍｍとした。これは、曲率Ｒ２ｍｍの１／４円と１／２円が並ぶ長さである。

また、フレキシブル基板７ａ，７ｂの長さとしては、曲率Ｒ２ｍｍで曲がる部分の長さ（Ｌ２＋Ｌ３）を、約９．４ｍｍとした。これは、曲率Ｒ２ｍｍの円周の３／４円弧の長さとほぼ一致する長さである。

これにより、フレキシブル基板７ａ，７ｂを所定の形状に曲げることによる復元力で、フレキシブル基板７ａ，７ｂが誘導部材１１の第１のガイド面１１ａと第２のガイド面１１ｂに沿うと共に、Ｒ２ｍｍの曲率で保持される。従って、高周波特性を損なわず、安定した通信が可能となる。

また、フレキシブル基板７ａ，７ｂの復元力を利用して、導入部材１１に沿わせているので、導入部材１１は、フレキシブル基板７ａ，７ｂを片面側からガイドする構成とすることができ、小型化が可能である。更に、単一の導入部材１１で、フレキシブル基板７ａ，７ｂを曲げる方向を反転させて、それぞれガイドできるので、部品点数を削減し、かつ、確実に所定の曲率を保持することが可能である。

＜本実施の形態の光通信装置の構成例＞
次に、上述した光送受信モジュール１Ａを備えた光通信装置の実施の形態としてのネットワークカードについて説明する。

図３及び図４は第１の実施の形態のネットワークカードの一例を示す構成図で、図３はネットワークカード２１Ａの斜視図、図４はネットワークカード２１Ａの側断面図である。

ネットワークカード２１Ａは、図１等で説明した光送受信モジュール１Ａと、ホストボード２２を備える。

ホストボード２２は主基板の一例で、一端側に光送受信モジュール１Ａが実装される。ホストボード２２は、一端にベゼル２２ａが取り付けられ、光送受信モジュール１Ａのコネクタ部１０ａ，１０ｂがベゼル２２ａに露出するように実装される。

また、ホストボード２２は、他端側に例えばＰＨＹ（Physical layer）用チップ２３と、ＭＡＣ（Media Access Control）用チップ２４等が実装される。なお、例えば、ＰＨＹ用チップをホストボードに搭載せずに光送受信モジュール１Ａに搭載し、光送受信モジュール１Ａが直接ＭＡＣ用チップ３４に接続される構成でもよい。更に、ホストボード２２は、一方の側端にＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ等のカードエッジコネクタ２５を備える。

ネットワークカード２１Ａでは、ホストボード２２と光送受信モジュール１Ａの電気的接続は、光送受信モジュール１Ａに備えたフレキシブル基板７ｃにより行われる。フレキシブル基板７ｃは、例えば、ホストボード２２に形成された所定の電極パッドに半田付けによって接続される。なお、ホストボード２２にコネクタを備え、フレキシブル基板７ｃをコネクタに接続する構成としてもよい。

ネットワークカード２１Ａは、パーソナルコンピュータ等の拡張スロットに搭載され、カードエッジコネクタ２５がパーソナルコンピュータ側のコネクタと接続される。

さて、光送受信モジュール１Ａは、上述したように、コネクタ部１０ａ，１０ｂをベゼル２２ａに露出させるが、コネクタ部１０ａ，１０ｂの端面を所定の位置に揃えるように実装すれば、外観性が向上する。但し、各部の寸法上の誤差により、光送受信モジュール１Ａのホストボード２２上での位置に誤差が生じる。

そこで、本実施の形態のネットワークカード２１Ａでは、ホストボード２２と光送受信モジュール１Ａの電気的接続を、光送受信モジュール１Ａに備えたフレキシブル基板７ｃにより行うことで、光送受信モジュール１Ａのホストボード２２上での位置の誤差を、フレキシブル基板７ｃの変形で吸収する。

これにより、ネットワークカード１Ａでは、光送受信モジュール１Ａを、コネクタ部１０ａ，１０ｂの端面が所定の位置に揃うように実装することができ、外観性が向上する。

また、光送受信モジュール１Ａにおいて、図１（ａ）に示すように、光送信モジュール２はフレキシブル基板７ａでリジット基板６と接続され、光受信モジュール３はフレキシブル基板７ｂでリジット基板６に接続される。これにより、光ファイバのコネクタを挿抜する際の衝撃をフレキシブル基板７ａ，７ｂで吸収して、リジット基板６に伝わらないようにすることができる。

＜第１の実施の形態の光通信装置の動作例＞
次に、本実施の形態の光通信装置としてのネットワークカード２１Ａの動作について説明する。

ネットワークカード２１Ａは、光送受信モジュール１Ａのコネクタ部１０ａ，１０ｂに図示しない光ファイバが接続され、外部の情報通信機器等との間でデータの送受信が光信号によって行われる。

まず、データを送信する動作について説明すると、ネットワークカード２１Ａは、パーソナルコンピュータ等の拡張スロットに接続されたカードエッジコネクタ２５を介して、送信されるデータが入力される。

送信されるデータは、ＭＡＣ用チップ２４及びＰＨＹ用チップ２３等により処理が行われ、フレキシブル基板７ｃを介して光送受信モジュール１Ａの回路基板４に入力される。

光送受信モジュール１Ａは、回路基板４のリジット基板６に実装されたレーザドライバＩＣ等のＩＣチップ６ａ等により、送信されるデータの処理を行い、フレキシブル基板７ａを介して光送信モジュール２の図示しない面発光型半導体レーザ素子に出力する。

面発光型半導体レーザ素子は、送信されるデータに応じた電気信号を光信号に変換して出射する。これにより、面発光型半導体レーザ素子から出射された光信号は光ファイバを伝送され、外部の情報通信機器に対してデータの送信が行われる。

データを受信する動作について説明すると、ネットワークカード２１Ａは、外部の情報通信機器から送信され、図示しない光ファイバを伝送された光信号が、光送受信モジュール１Ａの光受信モジュール３に入射する。

光受信モジュール３に入射した光信号は図示しない受光素子で電気信号に変換され、フレキシブル基板７ｂを介して回路基板４に入力される。光送受信モジュール１Ａは、回路基板４のリジット基板６に実装された増幅回路等のＩＣチップ６ｂ等により受信したデータの処理を行い、フレキシブル基板７ｃを介してホストボード２２に出力する。

そして、受信したデータは、ＭＡＣ用チップ２４及びＰＨＹ用チップ２３等により処理が行われ、カードエッジコネクタ２５を介してパーソナルコンピュータ等に出力される。

＜第２の実施の形態の光送受信モジュールの構成例＞
図５は第２の実施の形態の光送受信モジュールの一例を示す構成図である。なお、第２の実施の形態の光送受信モジュールにおいて、第１の実施の形態と同じ構成の部品については、同じ番号を付して説明する。

第２の実施の形態の光送受信モジュール１Ｂは、筐体５を樹脂で作製し、導入部材１１を一体に形成した構成である。なお、図５では、電磁シールドを構成する内部筐体は図示していないが、たとえば、回路基板４のリジット基板６を覆うように、内部筐体を備えてもよい。

第２の実施の形態の光送受信モジュール１Ｂのように、導入部材１１を筐体５と一体に形成することで、部品点数を削減できると共に、導入部材１１の取付工程が削減でき、コスト削減を図ることが可能となる。

本発明は、高速で光通信を行うネットワークカード等に適用される。

第１の実施の形態の光送受信モジュールの一例を示す構成図である。 第１の実施の形態の光送受信モジュールの要部構成図である。 本実施の形態のネットワークカードの一例を示す構成図である。 本実施の形態のネットワークカードの一例を示す構成図である。 第２の実施の形態の光送受信モジュールの一例を示す構成図である。

符号の説明

１Ａ・・・光送受信モジュール、２・・・光送信モジュール、３・・・光受信モジュール、４・・・回路基板、５・・・筐体、５ａ・・・内部筐体、５ｂ・・・外部筐体、６・・・リジット基板、７ａ〜７ｃ・・・フレキシブル基板、１１・・・導入部材、１１ａ・・・第１のガイド面、１１ｂ・・・第２のガイド面、２１Ａ・・・ネットワークカード、２２・・・ホストボード

Claims (6)

1. 電気部品の間を接続するフレキシブル基板と、
   所定の曲率を有し、前記フレキシブル基板が沿わせられるガイド面が形成された誘導部材とを備え、
   前記誘導部材を、前記フレキシブル基板の導入経路に配置した
   ことを特徴とする電子機器。
2. 前記誘導部材は、前記ガイド面が所定の曲率で凹状に湾曲させて形成され、曲げられた前記フレキシブル基板の復元力で、前記フレキシブル基板が前記ガイド面に沿わせられる
   ことを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 前記誘導部材は、所定の曲率で凹状に湾曲させて形成された前記ガイド面が、所定の曲率で凸状に湾曲させて形成されたガイド面とつながり、前記フレキシブル基板を曲げる方向が反転される
   ことを特徴とする請求項２記載の電子機器。
4. 前記ガイド面は、前記フレキシブル基板に許容される曲率以上の一定の曲率を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の電子機器。
5. 光電変換を行う光モジュールと、
   電気信号の処理を行う回路部が実装されたリジット基板に、少なくとも前記光モジュールと接続されるフレキシブル基板が接続された回路基板とを備えた光送受信モジュールにおいて、
   所定の曲率を有し、前記フレキシブル基板が沿わせられるガイド面が形成された誘導部材を備え、
   前記誘導部材を、前記フレキシブル基板の導入経路に配置した
   ことを特徴とする光送受信モジュール。
6. 少なくとも前記回路基板を収容する筐体に、前記誘導部材を一体に形成した
   ことを特徴とする請求項５記載の光送受信モジュール。
   
   

Images