JP2007147664A - プラガブル光トランシーバ - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効果に優れ、かつ簡便な工程により製造が可能なプラガブルタイプの光トランシーバの新たな構造を提供する。
【解決手段】本発明に係る光トランシーバは、全体が金属メッキされた樹脂製の筐体と、この筐体に搭載される光サブアセンブリ、および回路基板と、回路基板上に搭載された電子回路により発生した熱をトランシーバ外部に放散する放熱部材と、これら、光サブアセンブリ、回路基板、筐体、放熱部材を覆う金属製のカバーで構成される。放熱部材は電子回路に接するとともに、その表面の大部分はカバーに覆われることなく外部に露出するので、放熱効果が改善される。さらに、これら光サブアセンブリ、放熱部材、カバーは、螺子等を用いずに全て嵌め込みのみで筐体と組立てられるので、トランシーバの製造工程が大幅に簡略化される。
【選択図】図１

Description

本発明はプラガブル光トランシーバの新たな構造に関し、特に製造コストの低減を可能とする新たな構造に関する。

プラガブル光トランシーバ（以後「光トランシーバ」とする）は、ホストシステムに装備された一端が開放されたケージと呼ばれる金属製の箱に、当該開放端側から挿入され、かつ、ホストシステムのフェースパネルからこの光トランシーバの光レセプタクルが露出される様に搭載される。光レセプタクルには光コネクタを装着することができ、光コネクタ先端に付属する光ファイバと、光トランシーバ内部に搭載された光デバイスとの間で光通信機能が確保される。

一方、ケージ内の奥端には電気コネクタがホストシステムの基板上に設けられており、また、光トランシーバの奥端には電気プラグが形成されていて、このプラグと電気コネクタが係合することで、光トランシーバとホストシステムとの間で、情報の送受、あるいは、ホストシステム側から光トランシーバへの電源の供給、等が可能となる。電気プラグを所定の形状に形成することにより、ホストシステムを通電したままで、プラグとコネクタとの係合を解除し、ケージから自由に光トランシーバを抜き取ることの可能な、いわゆる、ホットプラガブルな光トランシーバが実現される。

非特許文献１は、この光トランシーバの外形、電気的な仕様を定めた業界標準であるが、当該標準には、個々の機能および光トランシーバの具体的構成まで定められているものではない。この標準を満足する光トランシーバであれば、ケージに装着された場合には、少なくとも所用の性能が発揮されることを保障しているに過ぎない。近年、光通信手段が各家庭にまで波及するにおよんで、当該標準を満足しつつ、よりいっそうの低価格な光トランシーバが望まれている。

光トランシーバは、大きくは、光レセプタクルに挿入された光コネクタに付随する光ファイバとの間で光信号の送受を行い、この光信号と電気信号との間を変換する光サブアセンブリ（Optical Sub-Assembly: OSA）、このＯＳＡに対し電気的に結合し、電気信号の処理を行う電子回路とこの電子回路を搭載する回路基板、そして、このＯＳＡと回路基板とを搭載するシャーシ、およびこれら回路基板、ＯＳＡ、シャーシを保護するカバー、で構成される。特許文献１に記載の光トランシーバは樹脂製のシャーシに回路基板が嵌めこみだけで搭載されている。シャーシの回りを金属製のカバーが覆っている。さらにＯＳＡは固定部材でシャーシに固定されている。樹脂製シャーシにより低価格は実現されるものの、シャーシが回路基板を包みこむ様に固定しているため、回路基板上の発熱部品に対する放熱効果が損なわれる可能性が残る。さらに、回路基板の幅がシャーシの幅で規制されるため、部品搭載面積に制約を受けてしまう。また、ＯＳＡを特別な部材で保持、固定しているため部品点数、組立て工数の面で不利となる。

特許文献２に記載の光トランシーバでは、金属製のシャーシに対し回路基板を螺子により固定する構造を開示する。本文献のシャーシについては金属製に拘泥する必要はないが、電子部品の放熱性を考慮した場合には金属製が好ましく、その場合には螺子による回路基板が必須となる。また、シャーシ全体を金属製とすることで熱抵抗を低下することができる反面、光レセプタクル部と回路基板搭載部とを一体として金属ダイキャストにより整形しているが、ダイキャスト金属の環境耐性を確保するための後処理が必然となり、製造コストの増大を招く可能性が大きい。
米国特許第６，３３５，８６９号明細書 米国特許第６，４３９，９１８号明細書 ＳＦＦ委員会、「スモール・フォーム・ファクター・プラガブルトランシーバ・マルチソース・アグリーメント（Small Form-factor Pluggable (SFP) Transceiver Multi Source Agreement (MSA)）、［online］、2000年9月14日、［平成16年11月30日検索］、インターネット<URL:http://www.schelto.com/SFP/SFP MSA.pdf>

従来の光トランシーバの筐体では、放熱性とその製造コストとが相反する関係にあった。また外形が業界標準で定められている光トランシーバでは、内部の部品搭載面積を確保することと、その製造を簡単にすることも相反する関係にあった。本発明に係る光トランシーバは、これら放熱性を確保し、および部品搭載面積を確保しつつ、その製造工程が従来の光トランシーバ以上に簡単化された光トランシーバを提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係るプラガブル光トランシーバは、光サブアセンブリと回路基板と放熱部材と筐体と、これら光サブアセンブリ、回路基板、放熱部材、筐体とを覆うカバーから構成されており、放熱部材の一の面の大部分が光トランシーバ外に露出していることを特徴とする。光サブアセンブリは光信号と電気信号とを相互に変換し、回路基板はこの光サブアセンブリと電気的に結合して電気信号を処理し、放熱部材は金属製であってこの電子回路と熱的に結合する第１の面とこれとは反対の第２の面を有し、筐体は樹脂製であってこれら光サブアセンブリ、回路基板、放熱部材を搭載している。カバーは金属製であって、放熱部材の第２の面の大部分を光トランシーバ外に露出する様に、これら光サブアセンブリ、回路基板、放熱部材、筐体を覆っている。

以上の様に構成された本発明に係る光トランシーバでは、金属製の放熱部材が直接に、もしくは放熱シートを介して間接的に回路基板上の電子回路に接触し、かつ、この接触面と反対の面の大部分が金属製カバーに覆われずに光トランシーバ外部に対して露出しているので、電子回路の放熱効果を高めることができる。

さらに、本発明に係る光トランシーバにおいては、光サブアセンブリ、回路基板、および放熱部材は筐体に対して螺子等を用いずに嵌め込みのみで組立てられている。また、この組立ては、一旦組立てられた相互の部材が容易に分離することが無い様に行われるため、部品点数の低減に依拠する製造コストの低下のみならず、製造工程そのものの低コスト化を実現することができる。

光サブアセンブリと回路基板は筐体に対し、嵌め込みのみで一義的にその位置が決定される。一方、放熱部材は筐体に対して、筐体の長軸方向については放熱部材を筐体にはめ込むことで一義的にその位置が決定され、カバーで筐体、放熱部材、回路基板、および光サブアセンブリを覆うことで、他の二軸方向についてその位置が決定される。光アセンブリは光レセプタクルの規格に準拠する必要があり、一方、回路基板は、同基板上に形成される電気プラグとホストシステム上の電気コネクタとの規格に準拠する必要がある。本発明に係る筐体とその他の部材の嵌め込み構造では、この二つの別個の規格を同時に満足することができる。

筐体は、光コネクタを受納する光レセプタクル部と、光サブアセンブリを搭載する光アセンブリ搭載部と、回路基板を搭載する回路基板搭載部と、回路基板上に形成された電気プラグを搭載する電気プラグ搭載部、とを有しており、さらにこの回路基板搭載部が電子回路を露出する開口を備え、放熱部材がこの開口を介して電子回路と熱的に結合する構造を有している。この様な構造を採用することにより、放熱部材が大きな面積で電子回路に接触することができる一方、この開口全体を金属製放熱部材が塞ぐことにより、樹脂製筐体の強度低下を補填することができる。

本発明に係る光トランシーバによれば、放熱性、および部品搭載性を確保しつつ、製造工程を極めて単純化、簡単化した光トランシーバを提供することが可能となる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明においては、放熱性と回路基板の収納空間の最大限の確保という二つの課題を解決すると同時に、部品点数を低減し、かつ、部品価格自体も抑え、しかも組立て、製造が容易な構造の光トランシーバを提供する。

図１（ａ）は、本発明に係る光トランシーバ１の外観をその上方から、図１（ｂ）は下方から俯瞰した様子を示す。光トランシーバ１は長細の筐体を有し、その長軸に沿った前方側に光コネクタを受納する光レセプタクル１ａが、反対側に、ホストシステム上の電気コネクタに係合する電気プラグ１７ａが回路基板１７上に形成されている。ここで、前方／後方は説明の都合上光レセプタクル１ａが形成されている側を前方と、その反対側を後方と呼ぶ。前方側には光レセプタクル１ａに加えてベール１１とアクチュエータ１２とが筐体１４に取り付けられている。この筐体１４は、光トランシーバの後方側では回路基板１７を保持し、前方側ではベール１１、アクチュエータ１２を保持しつつ、光レセプタクル１ａを一体に形成している。カバー１９の前方端からは、アクチュエータ１２の係合突起１２ａ、およびフィンガ部材１３の複数のフィンガが突き出ている。係合突起１２ａはケージに設けられた開口に係合し、この光トランシーバ１をケージに対して固定する。ベール１１とアクチュエータ１２は連動してこの光トランシーバ１とケージとの間の係合関係を解除する機能を提供する。一方、フィンガは光トランシーバ１をケージに挿入した際に、ケージ内面と電気的に接触し接地電位を強化しつつ、ケージに対して一つの放熱経路を確保する。

図２は、この光トランシーバ１の下方側から俯瞰した組立図である。ここで、説明の都合上、下方はベール１１、アクチュエータ１２が取り付けられる側を下面として、その反対を上面とする。筐体１４は樹脂製であり光レセプタクル１ａと一体形成された構造を有する。筐体１４には、導電性を持たせシールド機能を発揮するために、その全面に金属メッキが施されている。この筐体１４と嵌めあう形状を有し上面が平坦な放熱部材１８が上面に装着され、その前方部にはベール１１とアクチュエータ１２が取り付けられる。後述する様に、回路基板１７は、送信光サブアセンブリ１５（Transmitting Optical Sub-Assembly: TOSA）、受信光サブアセンブリ１６（Receiving Optical Sub-Assembly: ROSA）が、治具を用いてそのリードピンと回路基板１７上のパターンが接続された後、６箇所の係合部によって筐体１４のそれぞれの位置に位置決めされつつ固定される。フィンガ部材１３は、筐体１４の前方側のＴＯＳＡ／ＲＯＳＡ搭載部周囲に巻き付けて、カバー１９を後方側からスライドして装着することにより、筐体１４に対して固定される。カバー１９は、後方側から放熱部材１８、筐体１４、回路基板１７を覆うように、これら部材を上下から挟み込む。

以下、本発明に係る放熱機構、およびその製造工程についてその詳細を説明する。

筐体と放熱部材との組立構造
図３（ａ）は放熱部材１８の斜視図であり、図３（ｂ）は筐体１４の斜視図、そして図３（ｃ）は放熱部材１８が筐体１４に装着された際の横面を示している。

放熱部材１８は略矩形の平面形状を有し、光トランシーバ１の前方側から順に第１〜第３の部位１８ａ〜１８ｃに分割される。第２部位１８ｂの厚さは第１、第３部位（１８ａ、１８ｃ）の厚さより厚く、また、第１部位１８ａの先端および第３部位１８ｃの後端にはそれぞれリブ１８ｅ、１８ｆが形成されている。前者のリブ１８ｅの幅は後者１８ｆのそれよりも狭く形成されている。さらに、第２部位１８ｂの後端、すなわち第３部位１８ｃとの境界には鉤状の突起１８ｄが形成されている。後述する様に、これら第１〜第３部位（１８ａ〜１８ｃ）の断面形状は、筐体１４の断面形状をトレースするものとなっている。

放熱部材１８は金属押出整形により形成される。熱伝導率が６０Ｗ・ｍ／Ｋ以上の金属が好ましく、本例ではアルミニウムを使用している。放熱部材１８の光トランシーバ１の長軸に平行な横断面形状が、筐体１４と噛み合う。複雑な形状の部品を製造するには、ダイキャストや板金加工を必要とするが、前者はプロセスそのものが高コストであり、後者は平坦度を確保することが難しいという欠点がある。本発明の放熱部材１８は押出成形によって製造されているので、強度、平坦度を確保しつつ比較的低コストな方法で製造できる。筐体１４へは、図３（ａ）、図３（ｃ）に示される様に、光トランシーバの長軸方向に沿った横断面の一部を鉤形状に形成することで、筐体１４の対応する箇所との間で嵌合構造が実現される。ただし、長軸と交差する方向、すなわち長軸に対し左右方向へは固定されず、カバー１９を筐体１４に固定することで、その左右方向の動きが規制される。後述する様に、カバー１９は光トランシーバ１の上面部の大部分を覆わない。すなわち、光トランシーバの上面は、この放熱部材１８が露出している。

筐体１４は、樹脂成型により製造され前方側から順に第１〜４に部位（１４ａ〜１４ｄ）を有する。第１部位１４ａには受信側、送信側それぞれに開口を有する光レセプタクル１ａが形成されている。開口の内面形状はこのレセプタクル１ａに挿入される光コネクタの規格により厳密に定められる。第２部位１４ｂにはＯＳＡ（１５、１６）が搭載される。当該部位１４ｂの上面には、ＯＳＡと放熱部材１８の第１部位１８ａとを熱的に結合するための放熱シートを埋め込むために、二つの開口（１４１、１４２）が形成されている。当該開口（１４１、１４２）に放熱シート（不図示）を埋め込むことにより、ＯＳＡのステム（１５ｃ、１６ｃ）と放熱部材１８とが熱的に結合し、ステム上に搭載された半導体部品に対する放熱経路を確保する。第１部位１４ａと第２部位１４ｂとの境界部側面にはカバー１９をラッチするための突起１４ｇが形成されている。カバー１９のラッチ爪中に設けられた開口をこの突起１４ｇと嵌めあわすことにより、カバー１９は筐体１４に取り付けられる。

第３部位１４ｃには回路基板１７が搭載される。回路基板１７を搭載するための複数の係合柱１４ｅ、１４ｆ、及び１４ｈ（図４参照）が形成されている。後述する様に回路基板１７の各辺に設けられた切込み、段差をこれら係合柱１４ｅ、１４ｆ、１４ｈに嵌めあわすことで、回路基板１７を筐体１４上に固定する。両者の固定にはこの嵌めこみのみで行われ、螺子、接着等は用いない。この放熱部材１８の面１８ｇが回路基板１７上に搭載された、例えば集積回路（ＩＣ）の上面に放熱シート等を介して接触することにより、ＩＣから放熱部材１８への放熱経路が確保される。第３部位１４ｃと第４部位１４ｄとの境界部には、放熱部材１８を筐体に対して固定するための庇１４ｍが形成されている。放熱部材１８の鉤状突起１８ｄとこの庇１４ｍを噛み合わせることで、放熱部材１８は筐体１４に組み付けられる。放熱部材１８の前後方向の位置は、二つの先端リブ１８ｅ、１８ｆで規定され、上下方向はこの庇１４ｍと鉤状突起１８ｄで仮固定された後、後述する様に、カバー１９を筐体１４と放熱部材１８に被せることで最終的に決定される。

第４部位１４ｄには放熱部材１８の後端リブ１８ｆと係合する溝１４ｋが、また、第１部位１４ａと第２部位１４ｂの境界には放熱部材１８の前端リブ１８ｅを受納する溝１４ｌが、それぞれ形成されている。放熱部材１８は筐体１４に対して、二つの先端リブ１８ｅ、１８ｆを対応する溝１４ｌ、１４ｋにセットし、また鉤状突起１８ｄと庇１４ｍをかみ合わせて光トランシーバ１の横方向から放熱部材１８をスライドさせて組み立てる。後述する様に、カバー１９を被せた後でも、この放熱部材１８の表面１８ｈはトランシーバ外部に対して露出する。従って、ケージに対して放射による放熱効果を高めることができる。さらに、ケージの規格によっては、可動方式の放熱フィンをケージが備える場合がある。その種の放熱フィンに対して本発明に係る放熱部材１８の面１８ｈは直接接触できることになり、最良の放熱効果が実現される。本例では、放熱部材１８の筐体１４への組立ては、回路基板１７と筐体１４の組立て前に実施されるが、回路基板１７を筐体に対して組立てた後に放熱部材１８を筐体１４に組み付けることも可能である。

回路基板と筐体との組立構造
筐体１４と回路基板１７との組立ては、２箇所の位置決め突起と４箇所の嵌め込み構造で実現される。図４はその嵌め込み構造を示す。図４では既に放熱部材１８が筐体１４に組立てられている。

まず、回路基板１７を筐体１４に組み付ける前に、ＯＳＡ（１５、１６）と回路基板１７とを接続する。ＯＳＡ（１５、１６）は、それぞれ前方側にスリーブ（１５ａ、１６ａ）を有し、後方側にステム（１５ｃ、１６ｃ）を有する。ステムからはそれぞれ複数のリードピン（１５ｄ、１６ｄ）が後方に延び出し、これらリードピンと回路基板１７上の所定の電極パターンとが半田接続される。このステム（１５ｃ、１６ｃ）上に、例えばＴＯＳＡであれば半導体レーザ（Laser Diode: LD）と、このＬＤの出力光強度を検知する受光素子（Photodiode: PD）が、一方ＲＯＳＡの場合には、光ファイバからの信号光を受けるＰＤと、このＰＤにより変換された電気信号を増幅するプリアンプ、等が搭載されている。スリーブ（１５ａ、１６ａ）の根元部にはそれぞれ一対のフランジ（１５ｂ、１６ｂ）が形成されており、このフランジで筐体の第２部位（ＯＳＡ搭載部）１４ｂに形成された隔壁１４ｎ、１４ｐを挟みこむことで、ＯＳＡの前後方向の位置を決定する。

回路基板１７は、ほぼトランシーバ１の横幅に等しい幅を有し、図４では明示されていないけれども、その後端には電気プラグ１７ａの電極パターンが形成されている。回路基板１７の両辺には切り込み１７ｂ、段差１７ｄが形成されている。これら４箇所の構造、および前方端の２箇所により回路基板１７は筐体１４に組み付けられる。回路基板１７上には複数のＩＣ２０ａ、２０ｂおよび抵抗、コンデンサ等の回路素子が搭載される。図４では示されていないが、回路基板１７の裏面側にもＩＣ（２０ｃ）、回路部品等が搭載される。そして、この裏面側に搭載されたＩＣ２０ｃに対して、放熱部材１８が熱的に結合する。

筐体の第３部位１４ｃの両辺には係合柱１４ｅが、第３部位の１４ｃと第４部位１４ｄの境界の両辺には他の係合柱１４ｆが、そして、第２部位１４ｂと第３部位１４ｃの境界で筐体１４のほぼ中央と一方の側壁の２箇所には他の係合柱１４ｈが設けられている。回路基板１７の外形寸法は通常±０.１ｍｍ程度ばらつくので、所望の強度を保持しつつ、基板１７への十分な引っ掛かり量を確保するには、基板１７の固定作業時にその引っかかり量だけ変形させるための高さが係合柱に要求される。本トランシーバでは、標準仕様によりその全高が決められているので、係合柱の撓みだけで回路基板１７をはめ込もうとした場合に、柱の高さが不足して、十分な撓み量を得ることができない。このため、本例のトランシーバでは、前方側の２つの係合柱１４ｅについては、柱下に梁１４ｓを設け、この梁１４ｓをねじり変形させることで、回路基板１７に対して十分な引っ掛かり量とそれに見合った許容変形量を確保した。例えば梁１４ｓの断面の大きさを２.４ｍｍ（Ｈ）×０.８ｍｍ（Ｗ）とすれば、横弾性係数が４８ＭＰａ、許容剪断力が８０ＭＰａの樹脂材料の場合、柱１４ｅの前後両側に３ｍｍ以上のビームを設けることで、長さ４.５ｍｍのポストの先端を０.５ｍｍねじり変形させることが可能である。すなわち０.５ｍｍの十分な引っ掛かり量を確保できる。

後方側の係合柱１４ｆについては、筐体１４の中央部に溝１４ｑを形成し、この溝１４ｑ内の薄肉部が撓むことで基板１７との係合を容易にしている。すなわち、この薄肉部が撓んだ時には、ポスト間隔が広がる構成として、回路基板とポストとの間の十分な引っ掛かり量とそれに見合った係合柱の許容変形量を確保して、回路基板１７装着時の挿入力を低減し組立性を高めた。回路基板１７の前端中央部１７ｈを位置決め柱１４ｈに突き当てつつ、基板１７の後方側を筐体１４に押し付けることで、基板１７の切り込み１７ｂが係合柱１４ｅに、段差１７ｄの側面１７ｇが係合柱１４ｆの側面にはめ込まれる。一方、前後方向は、係合柱１４ｆの他の側面が基板１７の段差１７ｄと突き当たることで、基板１７は係合柱１４ｅ、１４ｆ、および位置決め柱１４ｈと嵌め合わされる。また、各係合柱１４ｅ、１４ｆの先端部にはそれぞれ突起１４ｕ、１４ｖが形成されており、一度この係合柱１４ｅ、１４ｆに回路基板１７がセットされた後は、容易に筐体１４から基板１７が抜け落ちない機構を提供している。

図５は筐体１４に回路基板１７がセットされた後の様子を、後方部を遮断して示している。二つの係合柱１４ｅ、１４ｆが両脇から基板１７を挟み込みつつ左右方向から圧力を加えている。さらに、後方側の溝１４ｑについて、その両脇部１４ｗが弓状に形成されており、当該弓状部が撓み代となって、係合柱１４ｆに基板１７をセットする際に、この係合柱１４ｆが容易に外方に変形する構造を提供している。

図６は、筐体１４と回路基板１７との組立てについて、その前後方向の機構を説明する図である。回路基板１７は係合柱１４ｆを後方に押し付けつつ筐体１４にセットされる。セットされた後は係合柱１４ｆから前方向への反発を受けることで筐体１４に固定される。係合柱１４ｆは基板１７がセットされる前の状態では、前方向に０.２ｍｍ程度傾いて形成されている（図６における破線に相当）。基板１７の前方端１７ｈを中央柱１４ｈに押し付けつつその段差１７ｄを係合柱１４ｆに嵌め合わせた後では、係合柱１４ｆは図６の実線の位置、すなわち、筐体１４の主面に対して略垂直な位置に変形する。このとき、係合柱１４ｆは回路基板１７に対し、
Ｆ＝３ＥＩε／Ｌ^３
で与えられる押圧力を与える。ここで、Ｅは筐体１４の樹脂材料のヤング率、Ｉはその断面２次モーメント、εは変移量、Ｌは係合柱の長さを示す。係合柱１４ｆの長さＬとその断面形状を所用の変移量εに対して許容応力を超えない範囲で設定すれば、自由に押圧力を設定できる。本例では係合柱１４ｆの長さを調整するために、筐体１４に溝１４ｔを設けている。

以上の様に構成された本発明に係る光トランシーバ１では、筐体１４のみで回路基板１７を保持、固定することができ、その他の追加部品を一切必要としない。また、（１）トランシーバの前後方向に回路基板１７を弾性的に保持することで、回路基板１７と筐体１４との間の線膨張の違いによる熱応力を緩和することができ、（２）前方側係合柱１４ｅで光トランシーバ１の左右方向が、さらに後方側係合柱１４ｆで左右方向および前後方向を挟まれた状態で回路基板１７は筐体１４に対して保持されるので、セットされた回路基板１７ががたつくことが無く、回路基板１７のトランシーバ左右方向の位置精度が向上する。さらに、（３）回路基板１７を上下方向の動きではめ込むことにより固定するので、放熱シートを回路基板１７上に搭載された素子２０ｃと、放熱部材１８との間に挟持することができる。

ＯＳＡと筐体との組立
本トランシーバ１では、回路基板１７と同様にＯＳＡも嵌め込みにより筐体１４に組付けることで、ＯＳＡ固定用のホルダー等の特別な部材を省略して組立性を向上させている。図７（ａ）、図７（ｂ）にＯＳＡ（１５、１６）の筐体１４への嵌め込み後の断面を示す。図７（ａ）、図７（ｂ）は図４において、筐体１４の第２部位１４ｂの隔壁（１４ｎ、１４ｐ）から前方側を見込んだ時の様子を示している。筐体１４に付随する隔壁（１４ｎ、１４ｐ）の一部に、図７に示される様な爪１４ｙを形成しておく。ＯＳＡ（１５、１６）の外形は円筒状であり、図の上方（実際のトランシーバ１では底方向）からＯＳＡを筐体１４の所定箇所に嵌め込む。爪１４ｙと対向する筐体壁との間隔ｄは、ＯＳＡの二つのフランジ部（１５ｂ、１６ｂ）に挟まれたグリップ部の径よりも僅かに小さく設定されている。ＯＳＡ（１５、１６）を当該箇所にセットする際には、爪１４ｙの先端を押し広げつつ、また、両ＯＳＡ間の距離はそれぞれのリードピン（１５ｄ、１６ｄ）の撓性の範囲で拡がるので、ＯＳＡを所定箇所にセットすることが可能である。そして、一度セットされた後は爪１４ｙは初期位置に戻り、ＯＳＡを上方向から押さえ込み、この爪１４ｙを意図的に押し広げない限り筐体１４を逆さまにしてもＯＳＡ（１５、１６）が抜け落ちることはない。

ＯＳＡの前後方向の位置決めについては、それぞれのＯＳＡの外周の設けられているフランジ部（１５ｂ、１６ｂ）で、この隔壁（１４ｎ、１４ｐ）を挟み込むことで実現される。後述する様に、この隔壁（１４ｎ、１４ｐ）と後方側のフランジ（１５ｂ、１６ｂ）との隙間に、フィンガ部材１３が差し込まれる。以上の構成・構造により、追加部品を用いることなく、ＯＳＡを樹脂製の筐体１４に対して、その位置を自動的に決定して組付け／固定することが可能となる。

フィンガ部材の組立て
図８（ａ）はフィンガ部材１３の前方斜視図、図８（ｂ）は同後方斜視図である。フィンガ部材１３は厚さ０.１ｍｍのステンレス鋼等の金属薄板を切断、折り曲げるだけで形成されており、一つのスリット１３ｈを有する箱型の四辺１３ｃ〜１３ｅ、この四辺の両側部１３ｃから延び出すフィンガ１３ａ、下辺１３ｄ及び上辺１３ｅから延び出すフィンガ１３ｂを有する。なお、図８（ｂ）、図８（ｄ）ではフィンガ部材１３の下辺を上にして描いている。さらに下辺１３ｄのフィンガ１３ｂが延び出す側とは反対の辺が内側に折り曲げられ辺１３ｆを形成し、一方、上辺１３ｅも内側に折り曲げられて辺１３ｇをそれぞれ形成している。後述する様にこの二つの辺１３ｆ、１３ｇが筐体１４、及び放熱部材１８に挟まれてフィンガ部材１３が筐体１４に固定される。上辺１３ｅの幅は下辺１３ｄの幅よりも狭く設定されている。さらに、下辺１３ｄには複数の突起片１３ｉが、面１３ｃにもフィンガ１３ａに加えて補助フィンガ１３ｊが外方に向けて形成されている。これら複数のフィンガがカバー１９との接点を増やすことにより、トランシーバ１のシールド性能を向上させている。

トランシーバとケージとの確実な電気的接触を実現してシールド効果を高めるためには、ケージと接触する接点数を増加することに加え、その接点間の距離を短くすることがシールド性能を向上するために効果的である。その為、カバーとは別部品で長さの短いフィンガ（１３ａ、１３ｂ）を有するフィンガ部材１３を、ベール１１、アクチュエータ１２が装着された部分を除いた光レセプタクル１ａ全周に装着する。また、樹脂製の筐体１４は、その全面が金属メッキされているので、ケージと接触したフィンガ（１３ａ、１３ｂ）により、筐体１４全体が接地されることになる。フィンガ（１３ａ、１３ｂ）の先端は内側に曲げられている。これは、本トランシーバ１をホスト装置内に高密度で実装した場合、すなわち、光トランシーバ１の全高、全幅にほぼ等しい間隔でケージをホスト装置に並べて実装し、ホスト装置を光通信用ハブとして用いる応用例が提案されているが、その様な高密度実装時にトランシーバをケージへ挿抜する際に、隣接するトランシーバとの位置的な干渉を避けるためである。さらに、フィンガ（１３ａ、１３ｂ）を複数個設けてケージとの接点を増やすことによって、各部品の寸法ばらつきが生じた場合であっても、トランシーバとケージとのいかなる組み合わせに対しても必ず複数の接点が接触し、安定したシールド性能を発揮できる構造となっている。ケージは金属薄板を折り曲げ加工して製造されるものであって、トランシーバ１の挿抜を繰り返すことにより容易に変形してしまう。その様なケージに対しても、フィンガを複数設けることにより、多数のフィンガを確実に接触させることが可能となる。また、本トランシーバでは、フィンガ部材１３を構成するステンレス鋼の厚さを薄く（０.１ｍｍ）設定し、板バネとしての特性を発揮できる変形量を確保することにより、機械的に歪んだケージに対してもほぼ全てのフィンガが接触できる構成とした。フィンガの変形量は１ｍｍ以上確保されている。

フィンガ部材１３は筐体１４の第２部位１４ｂの周囲を取り巻く様に筐体１４に対して組立てられる。すなわち、図８（ｃ）、図８（ｄ）を参照すると、フィンガ部材１３の辺１３ｆがＯＳＡのフランジ（１５ｂ、１６ｂ）と筐体隔壁（１４ｎ、１４ｐ）との間の隙間に挿入される一方（図８（ｄ））、上辺１３ｅからの折り曲げ片１３ｇが、筐体１４の上面であって、放熱部材１８と筐体１４との隙間に挿入される。図１８（ｃ）では放熱部材１８が描かれていないが、放熱部材１８は片１３ｇを挟み込む様に筐体１４に装着されている。フィンガ部材１３の装着に際しては、スリット１３ｈを押し広げることにより筐体１４の周囲にフィンガ部材１３を装着する。装着した後は金属材料の有する弾性力により、フィンガ部材１３はほぼ図８（ａ）の形態に回復する。また、カバー１９をセットすると、カバー１９はこのフィンガ部材１３の四辺１３ｃ〜１３ｅを略覆ってしまうため、部材フィンガ１３はカバー１９によって押さえつけられ筐体１４から浮き上がることはない。カバー１９と部材１３との確実な接触を確保するために、下辺１３ｄに突起１３ｉが、側辺１３ｃに補助フィンガ１３ｊが形成されている。

各フィンガ１３ａ、１３ｂは、ケージ内面との間の確実な接触を確保するために筐体１４から外側に向かって広がっているが、その先端は内側に向かって折り曲げられている。従って、その折り曲げ部、あるいは折り曲げ部とフィンガ根元部の間の箇所が、ケージの開口のエッジに接触する。図１４に示す様に、ケージに設けられた複数の開口、および開口部近傍周囲に形成されたフェースパネルとの接触を確保するためのフィンガとの位置的な干渉を避けることができ、ケージ開口端の稜線と安定に接触できる。フィンガ１３ａ、１３ｂのこの凸部の先端にさらに外方に向かって突き出す様にタッピング加工することもこのましい。フィンガ１３ａ、１３ｂの折り曲げられた先端は、筐体１４の第１部位に形成された各部位１４ｚに収納される。図７（ｂ）に描かれている様に、筐体下面に対してはその両側に二つの収納部１４ｚが形成され、また、筐体１４の両側面にもフィンガ１３ａの先端を収納する部位１４ｚが形成されている。これら収納部１４ｚにフィンガ先端を位置させることで、不意の応力によりフィンガ１３ａ、１３ｂが塑性変形することを防止できる。

ベール、ラッチ機構
本発明に係るラッチ解除機構は、トランシーバ１の下方向からもベール１１にアクセスできるようにするものである。すなわち、ラッチ解除状態でのベール１１の位置を中央に、ラッチ時のベール位置を上下両方に設定することで、高密度でケージがホストシステムに実装された場合であっても、下段のケージに装着されたトランシーバに対しては、ベール１１を下にセットしてトランシーバをケージに装着し、ケージとの係合を解除するためのベール１１の操作を容易にする構造である。

しかしながら、ベール１１のセット位置としてトランシーバの上方のみを想定した図９（ａ）の場合のベール１１の回転動作に比較して、トランシーバの上下両方をラッチ位置とし、ベール１１の回転中心をトランシーバ１の中央に設定した場合のベール１１の回転動作（図９（ｂ））では、解除位置、すなわち、光レセプタクル前方位置において、ベール１１の突き出し量ｌが短くならざるを得ず、ベールを摘んでトランシーバ１をケージから引き抜く際の動作に支障を生ずる。ベールを長くすると摘まむ長さを長くできるが、ベールの動作範囲が大きくなり実装密度が低下する。また、前記業界標準仕様ではベールのトランシーバ高さ方向の突き出し量はトランシーバ外辺から２ｍｍ以下とされている。一方、ベールの回転中心ｏを光レセプタクル１ａ先端の際に設定すれば、ベール１１の光レセプタクル１ａからの突き出し量を大きくすることができる。しかしながら、この光レセプタクル１ａに装着される光コネクタの外形規格により、ベール１１の回転中心ｏは光レセプタクル部先端際から少し奥まった箇所に配置する必要がある。以上の理由により、図９（ｂ）の従来のベールを踏襲する形式では、図９（ａ）の形態の突き出し量ｌとして６ｍｍ程確保されていたのに比較し、その半分以下の２.５ｍｍ程度しか確保されず実用に供し得ない。

図１０は本トランシーバ１におけるベール１１の動作を模式的に示す図である。ベール１１は筐体１４の上下二つのラッチ位置Ａ、Ｃ、及び光レセプタクルの前方側の解除位置Ｂを有する。そして、ベール１１は、二つの動作ガイド突起ｏ、ａを有し、ガイド突起ａは図１０中、軸Ｒに沿って動き、一方ガイド突起ｏは軸Ｓに沿ってスライドすることができる。軸Ｒは、軸Ｓを光レセプタクル前面側に延長した線上の仮想点Ｏを中心とする円弧の一部を形成している。

より詳細に説明すると、ベール１１がラッチ位置Ａにある時は、ガイド突起ａは軸Ｒの下端にあり、ガイド突起ｏは軸Ｓの奥端にある。ベール１１を解除位置Ｂにまで回転すると、ガイド突起ａは軸Ｒの奥端ａ´にスライドする一方、ガイド突起ｏは軸Ｓに沿ってその前端ｏ´にまでスライドする。単に軸ｏを回転中心とした場合に比較して、この軸Ｓ上をスライドした距離分だけ、ベール１１の先端を光レセプタクル前面より突き出すことができる。さらにベール１１の回転を継続して、筐体１４の下方のラッチ位置Ｃまで移動させると、ガイド突起ａは軸Ｒの上端に位置する一方、ガイド突起ｏは再びスライド軸Ｓの奥端に位置する。位置Ａと位置Ｃとでは当に上下対称の位置関係にある。

本発明のベール１１の回転機構では、ラッチ位置を光レセプタクルの上下両方に確保できる一方、解除位置Ｂにおいては、ベール１１の先端が従来の機構によるベールよりも、距離ｍだけ光レセプタクルの前方に大きく突き出している。従って、高密度にケージが実装された場合であっても、ベール１１を把持することが可能となる。また、上記説明では、軸Ｒが円弧形状であることを前提にしているが、軸Ｒは直線であっても本発明と同様の効果を奏することができる。すなわち、軸Ｒと軸ＳとがＴ字の関係であってもよい。直線の場合には、ベール１１がそのラッチ位置Ａ、Ｃで上下運動が可能となりがたつくことになって好ましくはないものの、本発明の効果に関する限り、二つの溝がＴ字の関係であっても実現可能である。軸Ｒと軸Ｓとを分離した場合には、ベール１１のラッチ位置でのがたつきは回避できるが、そのラッチ位置ではレセプタクルに対して垂直な関係で静止できない。軸Ｒと軸Ｓとを分離しつつ軸Ｓの開始点と軸Ｒとの開始点を垂直位置に設定する関係であれば、軸Ｒの形状は円弧に限定されない。

図１１（ａ）〜図１３（ｂ）は、図１０におけるベール１１の位置Ａ〜Ｃに対応し、その時のベール１１とアクチュエータ１２、および筐体１４の関係を示す斜視図（ａ）と側面図（ｂ）である。以下、図１１（ａ）〜図１３（ｂ）を参照して本発明に係るベール１１とそのラッチ解除機構について説明する。

図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、ベール１１が光レセプタクルに対し上側ラッチ位置Ａにある時の様子を示す斜視図、および、側面図である。これら図において、一方の光レセプタクルには光コネクタ２が挿入されている。ベール１１は、一対の脚部１１ｂとこの脚部を連結するグリップ部１１ａを有する断面がコの字形状の部材である。樹脂製、金属製、いずれも採り得るが、本発明においては金属ダイキャストにより形成されている。脚部１１ｂの中央にはカム１１ｄおよびこのカム上に重ねて第１のガイド突起１１ｅが形成され、一方、脚部１１ｂの先端には第２のガイド突起１１ｃが、それぞれ脚部１１ｂの内側（互いに対向する面側）に形成されている。カム１１ｄの中心の第１のガイド突起１１ｅの中心は一致している。筐体１４の第１部位１４ａの横外面には、第１のガイド突起１１ｅを受納する第１のスライド溝１４ｊと、第２のガイド突起１１ｃを受納する弧状の第２のスライド溝１４ｉが形成されている。第１のスライド溝１４ｊは図１０における軸Ｓに、第２のスライド溝１４ｉは軸Ｒにそれぞれ対応する。それぞれのガイド突起１１ｃ、１１ｅがこれら二つのスライド溝１４ｊ、１４ｉ内をスライドしつつベール１１が光レセプタクル前面で回転する。

アクチュエータ１２は筐体１４のフック１４ｒにその回転中心１２ｂが収納され、この回転中心１２ｂを挟んで後方側、前方側それぞれにアーム部１２ｅ、１２ｄを有している。後方アーム部１２ｅの先端にはケージの開口と係合する係合突起１２ａが形成され、また、前方アーム部１２ｄにはスライド面１２ｃが形成されている。さらに、前方側アーム１２ｄの全体が、カバー１９の先端下部から突き出ている保持片１９ｂにより下方から支えられている。今、ベール１１がその係合位置Ａにある時、カム１１ｄの短軸面とアクチュエータ１２のスライド面１２ｃとが接触している。この時にはアクチュエータ１２の前方側アーム１２ｄが保持片１９ｂにより上に押し上げられている状態であり、アクチュエータ１２は軸１２ｂを中心としてシーソ運動を行うので、係合突起１２ａは最も外側に突き出ている。従って、係合突起１２ａとケージとがラッチされている状態にある。

ベール１１を回転してその解除位置Ｂ、光レセプタクル前面位置、に移動させた時の様子が図１２（ａ）、図１２（ｂ）に示されている。ベール１１の第１ガイド突起１１ｅは第１スライド溝１４ｊ内をその前方端にまで移動し、一方、第２ガイド突起１１ｃは第２スライド溝１４ｉに沿ってその中点位置に移動する。従って、ベール１１のグリップ１１ａは従来のベール機構よりもこの第１スライド溝内を滑る距離だけ前方側に突き出ることになり、グリップ１１ａを実際に把持することを可能とする。

またこの時、カム１１ｄはその長軸面とアクチュエータ１２のスライド面１２ｃとが接触している。この状態がアクチュエータ１２の前方アーム１２ｄを最も押し下げた状態であり、その反動として、アクチュエータ１２の他方側１２ｅの先端の係合突起１２ａが筐体１４内に最も引き込められた状態になり、この係合突起１２ａとケージの開口との間の係合を解除することができる。

さらにベール１１を回転させて下方のラッチ位置Ｃに移動させた時の様子が図１３（ａ）、図１３（ｂ）に示されている。第１のガイド突起１１ｅは再び第１のガイド溝１４ｊの奥端に移動し、一方第２のガイド突起１１ｃは第２のガイド溝１４ｉの上端に位置している。さらに、カム１１ｄの短軸面とアクチュエータ１２のスライド面１２ｃが接触しており、その結果、係合突起１２ａは最も突き出ている状態となる。この位置で再びケージと係合することができる。以上の動作の間、アクチュエータ１２の前方側アーム１２ｄがカバーの保持片１９ｂにより下方から支えられているため、アクチュエータ１２が下方に抜け落ちることはない。一方、アクチュエータ１２の前後方向の移動については、トランシーバの後方側への移動は筐体１４のフック１４ｒにより規制され、前方側への移動は筐体両側面に形成された突起１４ｏにより規制されている。従って、一度所定箇所にセットされたアクチュエータ１２は、ベール１１の回転に合わせてその軸１２ｂを中心としたシーソ運動のみが許容される。

図１４は、ケージ３に挿入されたトランシーバ１をケージ３の下方から俯瞰したものである。ケージ３は金属製の箱であり、その一方の開放端からトランシーバが挿入され、ベール１１、アクチュエータ１２のみがケージ３から露出している。ケージ３は複数のスタッドピン３ｃを備え、このスタッドピンによりホストシステムに搭載される。さらに、ケージ３の開放端周囲には複数の接地フィン３ａが形成されている。この接地フィン３ａは、ケージ３をホストシステムに搭載した際に、ホストシステムのフェースパネルの開口（この開口からトランシーバ１が挿抜される）の縁に接触し、ケージ３にトランシーバ１が挿入されていない時に、その開放端からの雑音電波がホストシステムに混入すること、およびホストシステム内で発生した雑音をシステム外に放出することを規制する。

ケージ３の開放端側下辺には三角形の開口３ｄが形成されており、この開口３ｄにアクチュエータ１２の係合突起１２ａが嵌ることで、トランシーバ１がケージ３にラッチされる。また、ベール１１を動作させることで係合突起１２ａをトランシーバ側に引き寄せることで、開口３ｄとの係合を解除し、トラシーバ１をケージ３から引き抜くことが可能となる。

カバーの組立て
カバー１９は、図１（ａ）、図１（ｂ）に示す様に、トランシーバ１の上面側の両端部のみで放熱部材１８を覆う形状とし、放熱部材１８の面１８ｈの大部分が露出される。カバー１９はトランシーバ１の後方側から筐体１４、回路基板１７、放熱部材１８を包む様に装着され、カバー１９の前方両側に設けられているラッチ片１９ａの開口を、筐体１４の第１部位両側に形成されている突起１４ｇに嵌め合わせることで、カバー１９と他の部材１４、１７、１８とが組立てられる。その際、カバー１９の先端下部で、保持片１９ｂの根元に形成された開口１９ｃから、アクチュエータ１２の係合突起１２ａが突き出し、係合突起１２ａケージと係合することができる。また、カバー１９の両側面上部には窪み１９ｄを設け、放熱部材１８との熱的な結合を強化している。すなわち、図１５の断面図に示される様に、当該窪み１９ｄの先端の間隔を放熱部材１８の幅よりも若干狭く設定することで、放熱部材１８とカバー１９とは、その左右方向において確実に接触する。ここで図１５は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面を、トランシーバ１の後方側から見た図である。

さらに、両側面下部には内部に向かって折り曲げ部１９ｅを形成し、この折り曲げ部１９ｅとカバー上面との間に放熱部材１８、筐体１４、回路基板１７を挟む構造を採用している。これら三つの部材の合計の厚さよりも、折り曲げ部１９ｅからカバー１９の上面までの幅を小さく設定し、カバー１９が確実に三つの部材を挟みこみ三つの部材がカバー内でがたつくことがない様にしている。放熱シート２０はＩＣ２０ｃの高さと放熱シート２０の厚さの合計が、筐体１４の高さよりも３０％程度大きくなるものを使用している。すなわち、常時３０％程度圧縮される状態にし、ＩＣ２０ｃと放熱部材１８との間の熱的接触を確実にしている。カバー１９は筐体１４との間にフィンガ部材１３を挟み込んでこれを固定する機能も併せ持つ。

以上説明した様に、本発明に係る光トランシーバ１では、主要な構成部品である樹脂製の筐体１４、回路基板１７、放熱部材１８、ＯＳＡ（１５、１６）、カバー１９が全て嵌め込みだけで組み立てられ、螺子等の補助部品を必要としていない。そのため、部品価格が低下されるだけでなく、製造工程が簡略化されるため製造コストも低下することができる。さらに、放熱部材１８が回路基板１７上のＩＣ２０ｃに放熱シート２０を介するだけで接触し、また、この放熱部材１８の当該接触面とは反対の面の大部分が、トランシーバ外部に対して広く露出しているため、良好な放熱効果が期待される。

図１（ａ）は本発明に係る光トランシーバの上方斜視図であり、図１（ｂ）は同下方斜視図である。 図２は本発明に係る光トランシーバの分解図である。 図３（ａ）は放熱部材の斜視図であり、図３（ｂ）は筐体の斜視図、図３（ｃ）は放熱部材と筐体とを組立てた時の側面図である。 図４は、光サブアセンブリを接続した回路基板を筐体に取り付ける様子を示す斜視図である。 図５は、光サブアセンブリと回路基板とを筐体に取り付けた後の様子を示す後方斜視図である。 図６は、後方係合柱が回路基板に及ぼす前方押圧力を示す模式図である。 図７（ａ）は、筐体に搭載した光サブアセンブリを示す図であり、図７（ｂ）は同斜視図である。 図８（ａ）はフィンガ部材の構成を示す斜視図であり、図８（ｂ）はフィンガ部材が筐体に取り付けられた時の様子を示す上方斜視図、図８（ｃ）は同下方斜視図である。 図９（ａ）は第１の例に係る従来のベール回転機構を示す模式図であり、図９（ｂ）は第２の例に係る従来のベール回転機構を示す図である。 図１０は、本発明に係るベールの回転機構を示す模式図である。 図１１（ａ）は本発明に係るベール、アクチュエータの機構を示す図であり、ベールがトランシーバの上方ラッチ位置にある状況を示す斜視図であり、図１１（ｂ）は同側面図である。 図１２（ａ）は本発明に係るベールの回転機構を示す図で、ベールが光レセプタクル正面のラッチ解除位置にある時を示す斜視図であり、図１２（ｂ）は同側面図である。 図１３（ａ）は本発明に係るベールの回転機構を示す図で、ベールがトランシーバの下方ラッチ位置にある時を示す斜視図であり、図１３（ｂ）は同側面図である。 図１４はケージに挿入された光トランシーバの様子を示す下方斜視図である。 図１５は、完成した光トランシーバの図１（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す図である。

符号の説明

１…光トランシーバ、２…光コネクタ、３…ケージ、１１…ベール、１２…アクチュエータ、１３…フィンガ部材、１４…筐体、１５…ＴＯＳＡ、１６…ＲＯＳＡ，１７…回路基板、１８…放熱部材、１９…カバー、２０…放熱シート。

Claims (6)

1. ホストシステム上に搭載されたケージに挿入されて用いられ、光ファイバの先端に付随する光コネクタを受納することにより該光ファイバと光結合するプラガブル光トランシーバであって、
   光信号と電気信号とを相互に変換する素子を含む光サブアセンブリと；
   該光サブアセンブリと電気的に結合し該電気信号を処理する電子回路を搭載する回路基板と；
   該電子回路と熱的に結合する第１の面と、該第１の面と反対の第２の面を有し、該電子回路の発する熱を該トランシーバ外部に放散する金属製の放熱部材と；
   該光サブアセンブリ、該回路基板、および該放熱部材を搭載する樹脂製の筐体と；
   該光サブアセンブリ、該回路基板、該筐体、および該放熱部材を覆う金属製のカバーと；
   を含み、該放熱部材の第２の面の大部分が該光トランシーバ外部に対して露出していることを特徴とする光トランシーバ。
2. 該回路基板は該筐体に嵌め合わせのみで搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の光トランシーバ。
3. 該光サブアセンブリは該筐体に嵌め合わせのみで搭載されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光トランシーバ。
4. 該放熱部材が該筐体に嵌め合わせのみで搭載されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光トランシーバ。
5. 該筐体が該放熱部材の一の方向を決定し、該カバーが該放熱部材の該筐体上で該一の方向に直交する二つの方向の位置を決定していることを特徴とする請求項４に記載の光トランシーバ。
6. 該筐体は該光コネクタを受納する光レセプタクル部と、該光サブアセンブリを搭載する光アセンブリ搭載部と、該回路基板を搭載する回路基板搭載部と、該ホストシステムと電気的に結合する該回路基板上に形成された電気プラグを搭載する電気プラグ搭載部、とを有し、
   該回路基板搭載部は該電子回路を露出する開口を備え、該放熱部材が該開口を介して該電子回路と熱的に結合することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光トランシーバ。

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