JP2008020740A

JP2008020740A - 中継光コネクタモジュール

Info

Publication number: JP2008020740A
Application number: JP2006193220A
Authority: JP
Inventors: Osamu Daikuhara; 治大工原
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2008-01-31
Also published as: US20080013895A1; US7581892B2

Abstract

【課題】中継光コネクタモジュールに関し、コストのかかるメインボードは交換しないで、信号の伝送特性の改善を図ることが可能となるようにすることを目的とする。
【解決手段】中継光コネクタモジュール１００は、モジュール本体１０１と、モジュール本体を保持しており、メインボード上に固定可能であるホルダ２００とよりなる。モジュール本体１０１は、プリント回路基板の前面に、ファイバーケーブルの端の光プラグが接続される光コネクタ１１０−２、１１０−２と、面発光ダイオード１５０、ＰＤ素子１６０と、ドライブＩＣ１７０と、レシーバＩＣ１８０とが搭載してあり、プリント回路基板の裏面に、実装用電気コネクタ１２０が搭載してある構成である。中継光コネクタモジュールは、中継電気コネクタモジュール２２０−１と同じ外形寸法を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は中継光コネクタモジュールに係り、特にサーバ及びルータのメインボードに取り付けられて使用される中継光コネクタモジュールに関する。

サーバ及びルータ等は、設計及び組み立てがし易い構造、及び、保守がし易い構造であることが望ましい。

図１（Ａ）はサーバ１０の従来の使用状態を示す。サーバ１０は、一側では、外部からの複数本の電気ケーブル１１−１〜１１−３が接続してあり、且つ、他側では、複数台のコンピュータ３０−１〜３０−ｎと接続してある。

サーバ１０には、一側に複数の電気コネクタ２１−１〜２１−３が実装して並んでいるメインボード２０が組み込んである。電気ケーブル１１−１〜１１−３はその端の電気プラグ１２−１〜１２−３を夫々電気コネクタ２１−１〜２１−３に嵌合させてサーバ１０に接続してある。
特開平９−６４７９号公報

例えば、情報の伝送距離が長くなり、情報量が増加したりした場合に、これに対応するために一本の電気ケーブル１１−１をファイバーケーブル５０に変えることがある。この場合には、サーバ１０の内部のメインボード２０を、図１（Ｂ）に示す別のメインボード２０Ａと交換する必要があった。

メインボード２０Ａは、一部に、光電変換素子４０、ドライバＩＣ４１，レシーバＩＣ４２等が実装してあり、且つ、一つの電気コネクタ２１−１に代えて光コネクタ４５が実装してある構成である。このメインボード２０Ａは、新たに設計されて、新たに製造されたものである。

図１（Ｃ）はその後のサーバ１０Ａの使用状態を示す。サーバ１０内にはメインボード２０Ａが組み込んであり、ファイバーケーブル５０の端の光プラグ５１が光コネクタ４５に嵌合して接続してある。

このため、サーバの性能アップを図るためには、顧客は、メインボード２０Ａを購入することが必要であり、経済的負担が大きかった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、上記課題を解決した中継光コネクタモジュールを提供することを目的とする。

そこで、本発明は、ファイバーケーブルの端の光プラグが接続される光コネクタと、光電相互変換手段とを有し、メインボードに取り付け可能である構成であり、
電気ケーブルの端の電気プラグが接続される電気コネクタと実装用電気コネクタを有しする中継電気コネクタモジュールと同じ外形寸法を有することを特徴とする。

本発明によれば、中継光コネクタモジュールは、中継電気コネクタモジュールと同じ外形寸法であって、それ自身が電気信号を光信号に変換する機能及び逆に光信号を電気信号に変換する機能を備えているため、中継電気コネクタモジュールに代えて中継光コネクタモジュールをメインボードに取り付けるだけで、コストのかかるメインボードの交換は行わずに、サーバの信号伝送特性の向上を図ることが出来る。即ち、本発明の中継光コネクタモジュールを使用することによって、顧客の経済的負担を軽くして、サーバの信号伝送特性の向上を図ることが出来る。

次に本発明の実施の形態について説明する。

［中継光コネクタモジュール１００の概略構造］
図２は本発明の実施例１になる中継光コネクタモジュール１００を示し、図３はこの中継光コネクタモジュール１００を分解して示す。図４は中継光コネクタモジュール１００を分解して示す縦断側面図である。

中継光コネクタモジュール１００は、モジュール本体１０１と、これを保持するホルダ２００とを有し、メインボード２１０上に実装可能であり、しかも、図８（Ａ）中一つの中継電気コネクタモジュール２２０−１と同じ外形寸法を有しこの中継電気コネクタモジュール２２０−１が実装されていた場所に中継電気コネクタモジュール２２０−１に代えて実装が可能である構造であり、パラレル伝送に適用される。Ｘ１−Ｘ２は中継光コネクタモジュール１００の幅方向、Ｙ１−Ｙ２は中継光コネクタモジュール１００の奥行き方向、Ｚ１−Ｚ２は中継光コネクタモジュール１００の高さ方向である。中継光コネクタモジュール１００は、サーバ５００Ａのメインボード２１０上のメインボード側電気コネクタ２１１等と接続されて、水平のメインボードに垂直に立てて実装されて使用されて、ファイバーケーブルとメインボードとの間を中継する。

モジュール本体１０１は、プリント回路基板１０２と、このプリント回路基板１０２の前面１０２ａに並んで配置してある光コネクタ１１０−１、１１０−２と、プリント回路基板１０２の裏面１０２ｂに実装してある１６チャネルの実装用の電気コネクタ１２０と、プリント回路基板１０２の前面１０２ａに、光コネクタ１１０−１、１１０−２毎に設けてある面発光ダイオード(VCSEL: Vertical cavity surface emitting laser)１５０等よりなる。

ホルダ２００は、導電性メッキが施されている合成樹脂成形部品であり、略箱形状であり、Ｚ２側にねじ止め部を有する。

モジュール本体１０１は、プリント回路基板１０２がホルダ２００内に収まった状態で、プリント回路基板１０２をねじ部材１０３でホルダ２００に固定されている。実装用電気コネクタ１２０及びコントロールＩＣ１３０、電源回路チップ部品１４０は、ホルダ１０２に覆われている。光コネクタ１１０−１、１１０−２は前面に露出して並んでいる。

この中継光コネクタモジュール１００は後述するようにメインボード２１０上に実装される。
［モジュール本体１０１の構成］
光コネクタ１１０−１は、例えばJISC5982等の規格品であり、ＭＰＯ型（或いはＭＴＰ型）であり、光プラグ２６１（図９参照）が嵌合接続されるものであり、図２に示すように、前面に、光プラグ差込口１１１を有し、図４に示すように、光プラグ差込口１１１の底には底部を貫通して光導波路１１４、１１５を有し、図３及び図４に示すように、光導波路１１４、１１５の端にレンズ部１１２、１１３を有する構成である。レンズ部１１２、１１３は夫々表面が球面状のレンズが４つ並んだ構成であり、８芯である。光コネクタ１１０−１には、基準となる貫通穴１１６，１１７が形成してある。貫通穴１１６，１１７は後述する基準ピン１０６，１０７に対応しており、且つ、光プラグ差込口１１１に貫通している。光導波路１１４、１１５及びレンズ部１１２、１１３は、この貫通穴１１６，１１７を基準に形成されて配置してある。

図５は、プリント回路基板１０２の前面１０２ａのうち光コネクタ１１０−１が実装される領域１０３における電子部品の実装状態を拡大して示す。図６は、モジュール本体１０１のブロック図である。

領域１０３の中央部に、４チャネル面発光ダイオード１５０と、４チャネルＰＤ素子１６０と、４チャネルドライバＩＣ１７０と、４チャネルレシーバＩＣ１８０とが実装してある。プリント回路基板１０２には、基準ピン１０６，１０７が植わっており、前面１０２ａに突き出ている。４チャネル面発光ダイオード１５０、４チャネルＰＤ素子１６０、４チャネルドライバＩＣ１７０、４チャネルレシーバＩＣ１８０が、光信号を電気信号に変換し且つ電気信号を光信号に変換する光電相互変換手段を構成する。

面発光ダイオード１５０とＰＤ素子１６０とは基準ピン１０６，１０７を基準に位置を決められており、光コネクタ１１０−１のレンズ部１１２、１１３に対応して配置してありＺ方向に並んでいる。面発光ダイオード１５０は、Ｚ方向に並んでいる４つの発光部１５１を有する。ＰＤ素子１６０は、Ｚ方向に並んでいる４つの受光部１６１を有する。

ドライバＩＣ１７０は、ベアチップであり、面発光ダイオード１５０の隣の位置に実装してあり、プリント回路基板１０２上のパターンとの間でワイヤボンディングしてあり、面発光ダイオード１５０と接続されている。このドライバＩＣ１７０は、実装用電気コネクタ１２０から供給された電気信号に応じて面発光ダイオード１５０を駆動する。

レシーバＩＣ１８０は、ベアチップであり、ＰＤ素子１６０の隣の位置に実装してあり、プリント回路基板１０２上のパターンとの間でワイヤボンディングしてあり、ＰＤ素子１６０と接続されている。このレシーバＩＣ１８０は、ＰＤ素子１６０の各受光部１６１よりの電気信号を増幅して実装用電気コネクタ１２０に送り出す。

図４に示すように、光コネクタ１１０−１は、その貫通穴１１６，１１７を基準ピン１０６，１０７に嵌合させて位置を決められており、レンズ部１１２、１１３が夫々面発光ダイオード１５０及びＰＤ素子１６０に対向した配置でプリント回路基板１０２の前面１０２ａに実装してある。光コネクタ１１０−１と面発光ダイオード１５０及びＰＤ素子１６０とは光学的に接続された状態にある。なお、基準ピン１０６，１０７の先端は、光プラグ差込口１１１内に突き出ている。

コントロールＩＣ１３０は、ドライバＩＣ１７０及びレシーバＩＣ１８０を制御して、通信状態やレーザ出力を調整し、通信の安定化を図るものであり、図３に示すように、プリント回路基板１０２の裏面１０２ｂに実装してある。

電源回路チップ部品１４０は、図６中の電源回路１４０Ａを構成し、図３に示すように、プリント回路基板１０２の裏面１０２ｂに実装してある。電源回路１４０Ａは、実装用電気コネクタ１２０を通してサーバ５００Ａより電源を供給され、マイコンＩＣ１３０、ドライバＩＣ１７０、レシーバＩＣ１８０に駆動電源を供給する。

なお、別の光コネクタ１１０−２及びこれに関係する部分に関しても、上記の光コネクタ１１０−１と同じ構成となっている。
［中継光コネクタモジュール１００の使用］
次に中継光コネクタモジュール１００の使用等について説明する。

図７は、サーバ２００内のメインボード２１０の一部示す。メインボード２１０のＹ２側の部分には、中継電気コネクタモジュール及び中継光コネクタモジュールが実装可能であるように、電気コネクタ２１１、２１２、２１３が並んで共に縦向きで実装してあり、且つ、各電気コネクタ２１１毎に、４つの貫通穴２１５−１〜２１５−４が形成してある。
図８（Ａ）は性能アップ前のサーバ５００を示す。サーバ５００内には、電気コネクタを２２１備えた電気コネクタ付き中継コネクタモジュール２２０−１、２２０−２、２２０−３が実装してある構成のメインボード２１０が組み込んである。メインボード２１０上には、専ら電気回路部品（図示せず）が実装してある。

中継電気コネクタモジュール２２０−１には、電気ケーブル２３０の端の電気コネクタ２３１が接続してあり、中継電気コネクタモジュール２２０−２には、電気ケーブル２４０の端の電気コネクタ２４１が接続してあり、中継電気コネクタモジュール２２０−３には、電気ケーブル２５０の端の電気コネクタ２５１が接続してある。

サーバ５００はこの状態で稼動している。

ここで、サーバ５００の性能アップを図るため、三本の電気ケーブル２３０、２４０，２５０のうち、例えば電気ケーブル２３０をファイバーケーブルに換える場合について説明する。

図８（Ｂ）は性能アップ後のサーバ５００Ａを示す。

メインボード２１０はそれまで使用していたものを使用する。即ち、メインボードの交換は必要でない。

ファイバーケーブルに対応するために、ねじを緩めてはずし、図８（Ａ）中の一つの中継電気コネクタモジュール２２０−１をメインボード２１０から取り外して、代わりに、図２に示す、中継光コネクタモジュール２００を取り付ける。

中継光コネクタモジュール２００は、図９に示すように、電気コネクタ１２０を電気コネクタ２１１に嵌合接続させてメインボード２１０上に置き、メインボード２１０の下面から４本のねじ２１２を貫通穴２１５−１〜２１５−４を通してホルダ２００の脚部２０１，２０２にねじ込むことによって、プリント回路基板１０２が垂直の姿勢とされ、且つ光コネクタ１１０−１、１１０−２がＹ２側を向いた姿勢で、メインボード２１０上に取り付けられる。

図８及び図９中、２６０は８本のファイバーの束であるファイバーケーブルであり、このファイバーケーブル２６０の端には、ＭＰＯ型光プラグ２６１が設けてある。このＭＰＯ型光プラグ２６１は、光コネクタ１１０−１の光プラグ差込口１１１に嵌合されて光コネクタ１１０−１と結合される構造であり、先端にフェルール２６２が突き出ている。このフェルール２３２の先端面には、ファイバーの端面が整列して露出しており、且つ両端側の近くに位置決め穴２６３，２６４を有する。

外部から延びているファイバーケーブル２６０の端の光プラグ２６１を光コネクタ１１０−１に嵌合させて接続する。光プラグ２６１は、光プラグ差込口１１１に嵌合され、位置決め穴２３６，２３７を基準ピン１０６，１０７の先端部に嵌合されて位置決めされて、光コネクタ１１０−１と接続される。光プラグ２６１が光コネクタ１１０−１に接続されると、フェルール２６２の先端面が光プラグ差込口１１１の底の光導波路１１４、１１５の端に対向した状態となる。

以上によって、サーバ５００は性能アップされたサーバ５００Ａとなり、中継光コネクタモジュール１００は以下のように動作する。

ファイバーケーブル２３０を伝播されてきた光信号は、中継光コネクタモジュール１００の部分で電気信号に変換され、メインボード２１０には電気信号が送り出される。

また、メインボード２１０からの電気信号は、中継光コネクタモジュール１００の部分で光信号に変換され、この光信号がファイバーケーブル２３０に送り出される。

図６等を参照して詳述する。電源回路１４０Ａは、電気コネクタ２１１、１２０を通してサーバ５００Ａより電源を供給されて動作して駆動電源を供給し、マイコンＩＣ１３０、ドライバＩＣ１７０、レシーバＩＣ１８０はこの駆動電源によって動作する。

ファイバーケーブル２３０のうち４本のファイバーを伝播されてきた光信号は、光プラグ２３１の内部及び光コネクタ１１０−１の内部を経て、光コネクタ１１０−１のレンズ部１１２より出て、ＰＤ素子１６０の各受光部１６１に入射し、電気信号に変換され、この電気信号がレシーバＩＣ１８０で増幅されて、電気コネクタ１２０、２１１を経て、メインボード２１０に送り出される。

メインボード２１０からの電気信号は、電気コネクタ２１１、１２０を経て、ドライバＩＣ１７０に供給され、このドライバＩＣ１７０によって面発光ダイオード１５０が駆動され、その４つの発光部１５１が前記の電気信号に応じて発光して、光信号に変換される。光信号は、レンズ部１１３より光コネクタ１１０−１内に入り、次いで、光プラグ２３１内を経て、ファイバーケーブル２３０のうちの別の４本のファイバー内に送り出される。

図１０は本発明の実施例２になる中継光コネクタモジュール１００Ａを示し、図１１はこの中継光コネクタモジュール１００Ａを分解して示す。

この中継光コネクタモジュール１００Ａは、シリアル伝送に適用されるものであり、前記の図２、図３及び図４に示す中継光コネクタモジュール１００とは、光コネクタとしてＳＰ型を使用している点が相違する。

なお、プリント回路基板１０２には、面発光ダイオード１５０に代えて発光部が一つである面発光ダイオード１５０Ａが実装してあり、且つ、ＰＤ素子１６０に代えて受光部一つであるＰＤ素子１６０Ａが実装してある。

ＳＰ型光コネクタ１００−１Ａ、１００−２Ａは、基準ピン１０６Ａ，１０７Ａによって位置を決められてプリント回路基板１０２に実装してあり、レンズ１１２Ａ、１１３Ａが夫々面発光ダイオード１５０Ａ、ＰＤ素子１６０Ａと光学的に接続されている。ＳＰ型光コネクタ１００−１Ａは、二つの光プラグ差込口１１１−１Ａ、１１１−２Ａを有する。
この中継光コネクタモジュール１００Ａは、前記と同様に、中継電気コネクタモジュール２２０−１に代えて、メインボード２１０上に取り付けられる。

ファイバーケーブル２８０は、一本のファイバー２８１と一本のファイバー２８２との束であり、各ファイバー２８１，２８２の端に、ＳＰ型光プラグ２８３，２８４を有する構成である。

ファイバーケーブル２８０は、ＳＰ型光プラグ２８３を光プラグ差込口１１１−１Ａに嵌合して、ＳＰ型光プラグ２８４を光プラグ差込口１１１−２Ａに嵌合して、ＳＰ型光コネクタ１００−１Ａと接続される。

図１２は本発明の実施例３になる中継電気コネクタモジュール３００を示し、図１３はこの中継電気コネクタモジュール３００を分解して示す。

この中継電気コネクタモジュール３００は、モジュール本体３０１と、これを保持するホルダ２００とを有する構成である。

モジュール本体３０１は、プリント回路基板３０２と、このプリント回路基板３０２の前面３０２ａに並んで配置してある平衡伝送用電気コネクタ３１０−１、３１０−２と、プリント回路基板３０２の裏面３０２ｂに実装してある実装用の電気コネクタ３２０と、プリント回路基板３０２の裏面３０２ｂに実装してあるＰＨＹ−ＩＣ３１０とよりなる構成である。ＰＨＹ−ＩＣ３１０は、アクティブイコライザ、パッシブイコライザ、ＣＤＲ等の機能を有する。

この中継光コネクタモジュール３００は、前記と同様に、中継電気コネクタモジュール２２０−１に代えて、メインボード２１０上に取り付けられる。これによって、信号が電気ケーブルを経た後にサーバに入力される場合に、信号が中継電気コネクタモジュール３００の部分を通過する過程で、ＰＨＹ−ＩＣ３１０によって信号波形が回復され、その後にメインボード２１０に送り出される。

また、サーバから信号を電気ケーブルに送り出す場合に、中継光コネクタモジュール３００の箇所、即ち、サーバの出口の箇所で、信号波形が回復され、信号は高い品質で電気ケーブルに送り出される。

特に、信号の授受がなされる二基のサーバが共に中継光コネクタモジュール３００を取り付けた構成とすることによって、信号を正常に伝送することが可能である電気ケーブルの長さを従来よりも長く出来る。

従来のサーバの使用状態を示す図である。本発明の実施例１になる中継光コネクタモジュールの斜視図である。図２の中継光コネクタモジュールを分解して示す斜視図である。図２の中継光コネクタモジュールを、分解した状態も併せて示す縦断側面図である。プリント回路基板の前面の電子部品の実装状態を拡大して示す図である。モジュール本体のブロック図である。メインボードの一部を示す図である。図２の中継光コネクタモジュールを使用したサーバを示す図である。図８（Ｂ）中、中継光コネクタモジュールがメインボードへ取り付けられた状態を、光プラグと併せて示す図である。本発明の実施例２になる中継光コネクタモジュールの斜視図である。図１０の中継光コネクタモジュールを分解して示す斜視図である。本発明の実施例３になる中継電気コネクタモジュールの斜視図である。図１２の中継電気コネクタモジュールを分解して示す側面図である。

符号の説明

１００，１００Ａ中継光コネクタモジュール
１０１、１０１Ａモジュール本体
１０２プリント回路基板
１０６，１０７基準ピン
１１０−１、１１０−２、１１０−１Ａ、１１０−２Ａ光コネクタ
１１２、１１３レンズ部
１１４、１１５光導波路
１１６，１１７貫通穴
１２０実装用の電気コネクタ
１３０コントロールＩＣ
１４０電源回路チップ部品
１５０面発光ダイオード
１５１発光部
１６０ＰＤ素子
１６１受光部
１７０ドライバＩＣ
１８０レシーバＩＣ
２００，２００Ａホルダ
１５０面発光ダイオード
２１０メインボード
２１２ねじ
２１１メインボード側電気コネクタ
２２０−１中継電気コネクタモジュール
２６０ファイバーケーブル
２６１光プラグ
２６２フェルール
２６３，２６４位置決め穴
２８０ファイバーケーブル
２８１，２８２ファイバー
２８３，２８４ＳＰ型光プラグ
３００中継電気コネクタモジュール
３０１モジュール本体
３０２プリント回路基板
３１０−１、３１０−２平衡伝送用電気コネクタ
３１０−１、３１０−２
３１０ＰＨＹ−ＩＣ
３２０実装用の電気コネクタ

Claims

ファイバーケーブルの端の光プラグが接続される光コネクタと、光電相互変換手段とを有し、メインボードに取り付け可能である構成であり、
電気ケーブルの端の電気プラグが接続される電気コネクタと実装用電気コネクタを有しする中継電気コネクタモジュールと同じ外形寸法を有することを特徴とする中継光コネクタモジュール。
プリント回路基板に、ファイバーケーブルの端の光プラグが接続される光コネクタと、発光素子と、受光素子と、前記発光素子を駆動するドライブＩＣと、前記受光素子からの信号を増幅するレシーバＩＣと、メインボード側の電気コネクタと接続される実装用電気コネクタが搭載してあり、前記光コネクタと前記発光素子及び受光素子とが光学的に接続された状態にある構成であるモジュール本体と、
前記プリント回路基板を固定して、前記モジュール本体を保持しており、前記メインボード上に固定可能であるホルダとよりなり、
電気ケーブルの端の電気プラグが接続される電気コネクタと実装用電気コネクタとを有しホルダ内に保持してある構成の中継電気コネクタモジュールと同じ外形寸法を有することを特徴とする中継光コネクタモジュール。
プリント回路基板の前面に、ファイバーケーブルの端の光プラグが接続される光コネクタと、発光素子と、受光素子と、前記発光素子を駆動するドライブＩＣと、前記受光素子からの信号を増幅するレシーバＩＣとが搭載してあり、前記プリント回路基板の裏面に、メインボード側の電気コネクタと接続される実装用電気コネクタが搭載してあり、前記光コネクタと前記発光素子及び受光素子とが光学的に接続された状態にある構成であるモジュール本体と、
前記プリント回路基板を固定して、前記モジュール本体を保持しており、前記メインボード上に固定可能であるホルダとよりなる構成としたことを特徴とする中継光コネクタモジュール。
請求項３に記載の中継光コネクタモジュールにおいて、
前記光コネクタは、ＭＰＯ型光コネクタであることを特徴とする中継光コネクタモジュール。
請求項３に記載の中継光コネクタモジュールにおいて、
前記光コネクタは、ＳＣ型光コネクタであることを特徴とする中継光コネクタモジュール。
請求項３乃至請求項５のうち何れか一項に記載の中継光コネクタモジュールにおいて、
前記中継光コネクタモジュールは、電気ケーブルの端の電気プラグが接続される電気コネクタとメインボード側の電気コネクタと接続される実装用電気コネクタとが搭載してあるプリント回路基板がメインボード上に固定可能であるホルダ内に保持してある構成の中継電気コネクタモジュールと同じ外形寸法を有することを特徴とする中継光コネクタモジュール。
プリント回路基板の前面に、電気ケーブルの端の電気プラグが接続される電気コネクタが搭載してあり、前記プリント回路基板の裏面に、メインボード側の電気コネクタと接続される実装用電気コネクタと、電気信号の波形を回復させるＰＨＹ−ＩＣが搭載してある構成のモジュール本体と、
前記プリント回路基板を固定されて、前記モジュール本体を保持しており、前記メインボード上に固定可能であるホルダとよりなることを特徴とする中継光コネクタモジュール。