JP2008250360A - 光トランシーバ - Google Patents

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Abstract

【課題】簡便な機構によりEMI耐性を強化した高機能なプラガブルトランシーバを提供する。
【解決手段】本発明の光トランシーバは、上下筐体(11、12)、ホルダ(81)、光アセンブリ(51、61)、カバー14、回路基板(15)、及びグリップ13で構成される。光アセンブリは、ホルダとともに上下筐体に導電性弾性体を介して固定される。また、グリップ、及び下ハウジングに搭載されたラッチレバー、板バネの三部品により、ホストシステムへのラッチ/ラッチ解除機構を実現している。
【選択図】図2

Description

本発明は、光トランシーバ、より詳細には、プラガブル光トランシーバの構造およびその製造方法に関し、特に高機能型光トランシーバに関する。
光信号を電気信号に変換してこれを処理する光受信部と、電気信号を光信号に変換して光ファイバ中に出射する光送信部と、光ファイバに付属する光コネクタを受納する光レセプタクルとを備えた光トランシーバについては、幾つかの業界標準が定められて商品化されている。それら業界標準では、通信速度、電気信号レベル、タイミング等の電気的仕様、および外形寸法、強度、外部とのインターフェースの為のリードピンの割当、光コネクタ/光レセプタクル仕様、ホスト装置への搭載方法、等の機械的、電気的仕様が規格化されている(SFF−MSA、X2−MSA等)。これらのトランシーバは、ホスト基板の電源を生かしたまま、このホスト基板に搭載される光トランシーバを交換できる、プラガブルタイプの光トランシーバである。
米国特許第6,459,918号明細書 米国特許第6,371,787号明細書
例えば、前記の米国特許第6,459,918号明細書(特許文献1)、米国特許第6,371,787号明細書(特許文献2)などが、これらプラガブルタイプのトランシーバについて開示する。しかしながら、上に記載する標準は、光トランシーバの互換性を第一の目的とするものであって、個々のトランシーバの内部構造、内部電気的特性等は、規格化された業界標準の範囲で随意に設計できるものであり、普遍的なものではない。本発明は、これら、プラガブル光トランシーバにおいて、新たな構造を及びその機能、効果を提案するものである。
本発明に係る光トランシーバは、上部ハウジングと下部ハウジングとカバーとを有し、これら上部ハウジング、下部ハウジング、カバーは一の空間をトランシーバ内に形成する。この空間中に、スリーブを有する光アセンブリとこの光アセンブリに電気的に結合する回路基板とが搭載される。光アセンブリは、樹脂製のホルダにより上下ハウジングに対してその位置が決定され、さらに、本発明に係る光トランシーバにおいては、回路基板上の電子回路が発生するEMI雑音がトランシーバ外に漏洩しない様に、あるいは、トランシーバ外からEMI雑音がトランシーバ内に取り込まれない様に、上下ハウジング、カバー、及びホルダがシールド機構を備えている点に特徴を有する。
樹脂製ホルダは、保持部及びこの保持部から伸びだす一対のラッチアームを備えており、そのいずれもが、ニッケル及び銅によりメッキされていることが好ましい。また、保持部であって、下部ハウジングと対面、接触する個所には、導電性弾性体を有していることが、EMIシールドを完全にするために好適である。
さらに、下部ハウジングには、ホルダを突き当てるための柱部が形成されており、ホルダの保持部であってこれら柱部と突き当たる部分にも、導電性弾性体を設けておくことが好適である。
ホルダの保持部であって、下部ハウジング及び光アセンブリと接触、突き当たるこれら三箇所に導電性弾性体を設けておくことで、光トランシーバの空間に対して、少なくとも光レセプタクル側のEMIシールドが実現される。
本発明に係る構造を備える光トランシーバにおいては、光アセンブリ等の部品をトランシーバ内に搭載する際に、導電性弾性体、ガスケット等を介在させることで、EMIシールドを機能させつつ、搭載部品の機械的な信頼性を高めることが可能となる。
以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る光トランシーバの構造、製法、及びその機能について詳しく説明する。
図1は、本光トランシーバ1がホスト基板3上に搭載された時の様子を示している。ホスト基板3にはフェースパネル5が設けられ、当該フェースパネル5にはトランシーバ1のための開口が形成されている。ホスト基板3上の金属製のレール2は、このフェースパネル5の開口に接続し、トランシーバ1はフェースパネル5の開口を通過してレール2内に挿入されている。レール2内の後方にはトランシーバ1とホスト基板3とを電気的に接続するコネクタ4が装着されている。
レール2の側面、及びトランシーバ1の側面にそれぞれ両者のラッチ構造(2a、16d)が形成されている。ここで、ラッチ構造とは、トランシーバ1をレール2内に挿入し、トランシーバ1の後方端に備わっている電気プラグとホスト基板3上の電気コネクタ4が係合した後は、両者を容易に離脱できなくし、何等かの措置を講じた後に初めて両者が離脱できる様にする機構をいう。特に、トランシーバ1のレセプタクル(141、142)内に光コネクタが挿入されている状態では、トランシーバ1はレール2内から離脱できるものであってはならない。ここで、前方/後方は説明の便宜上トランシーバ1のレセプタクル141、142が形成されている側を前方、その逆を後方と設定したものであり、絶対的なものではない。
図2はトランシーバ1の分解図である。二つの光アセンブリ(Optical Sub−Assembly:OSA) 51、61、このうち一方は内部にフォトダイオード(Photodiode:PD)等の光受信デバイスを内蔵する受信用アセンブリ(Receiving OSA:ROSA)51であり、他方は半導体レーザ(Laser Diode:LD)等の光送信用デバイスを内蔵する送信用アセンブリ(Transmitting OSA:TOSA)でありいずれも同軸状のパッケージ形状を有する。この二つの光アセンブリを中心にして、これらを保持、固定するホルダ81と下部ハウジング12、アセンブリとの間で電気信号を授受する集積回路(IC)71を搭載する回路基板15、回路基板15を上下から挟みこむ上部ハウジング11、カバー14、およびこのトランシーバ1とレール2とのラッチ状態を解除するためのグリップ13で構成されている。二つのアセンブリ51、61の先端は、下部ハウジング12と上部ハウジング11とでトランシーバ1の前方側に形成されるそれぞれの空間内(レセプタクル)に突出し、そこで光コネクタ(不図示)の先端に付属する光プラグと光結合する。上部ハウジング11の内面はホルダ81の固定するために下部ハウジング12とほぼ同種の構造物を有する。下部ハウジング12は複数のビス14cにより回路基板15を挟みこむ様に上部ハウジング11に組み付けられる。また、ホルダ81の一部(前方方向)には光コネクタと係合するためのラッチを備えている。
光アセンブリ51、61と回路基板15との接続はフレキシブル(Flexible Printed Circuit−board:FPC)基板により行われる。光アセンブリ51、61の後端部のステムからは複数のリードピンが伸びだし、このリードピンに接続する様にビアホールの位置も含めてFPC基板の端部の形状が決定される。FPC基板の他端側、回路基板と接続される側は、櫛形状に加工されていて、各櫛がそれぞれ回路基板上のパッドに半田付される。図2には明示されていないが、回路基板15の後端部には、複数の電極パターンを有する電気プラグが形成されており、このプラグがホスト基板上の電気コネクタ5と係合することで、ホスト装置との間で電気信号の授受を可能とする。
回路基板上のIC71は、例えばROSAからの信号を受信し、当該信号中に含まれるデータ信号と同期クロック信号を分離する回路、このデータ信号を直/並列変換して、4ビット/8ビットの幅でトランシーバ1の外部に出力する回路、等が含まれている。送信部の場合には、ホスト装置から入力した4ビットあるいは8ビット幅のデジタル信号を並/直列変換してTOSAに出力する回路、等が含まれる。このIC71は、放熱シート73を介して上部ハウジング11に熱的に接触し、また上部ハウジング11には、その外面全体に複数の放熱フィン11aが形成されているので、IC71からトランシーバ外への効果的な放熱経路が確保されている。放熱シート73は、受信側にあってはROSA51の直後に搭載されているメインアンプに対し、送信側にあってはTOSA61の直後に搭載されているドライバに対しても、それぞれ設けられる。さらに、送信側の回路部、特にドライバが搭載されている領域周辺には、マイクロ波吸収体75を被せることで、送信側回路から放射されるEMI雑音が他の回路に及ぼす影響を軽減している。回路基板15の下面はカバー14により覆われる。カバー14は上部ハウジング11に対してスナップショット(嵌め込み)で組付けられる。図2では、下部ハウジング12とカバー14とが別体構造の形態を採用しているが、これらが一体となった、すなわち、カバー14が下部ハウジング12まで延長されて、トランシーバ1の前端でレセプタクルを構成する形態を採用することもできる。
上部ハウジング11はアルミニウムダイキャストにニッケルメッキを施したもの、下部ハウジング12は亜鉛ダイキャストに銅/ニッケルメッキを施したものを使用する。カバー14は銅にニッケルメッキを施したものを用いている。またグリップ13 、ホルダ81は樹脂成型品である。ホルダ81については樹脂をNiおよびCuでメッキしたものを採用した。しかしながら、本発明の効果、機能を果たす限りにおいて、それら材料に限定されることはない。以下、本トランシーバについて、その製造方法に基づき詳細構造を説明する。
a. TOSA/ROSAの組立
図3(A)、図3(B)はそれぞれROSA51、TOSA61の組立図を示す。ROSA51、ROSA61ともに円筒状のパッケージを有し、その前方端(図3(A)、図3(B)において下方)に調芯部材 51c、61cおよびスリーブ51e、61eが、後方側(図3(A)、図3(B)において上方)にステム51a、61aを有する。スリーブ51e、61e内に光コネクタ先端に付属するフェルール、その中心には光ファイバが保持されているが、このフェルールが挿入されることで、フェルールに保持されている光ファイバと、ステム51a、61a上に搭載されているPD、LD等の半導体光デバイスとが光結合する。
調芯部材51c、61cは半導体光デバイスとフェルール(ファイバ)との間の相対位置を調整するためのものである。ファイバの中心とステム上の半導体光デバイスとを結ぶ線を光軸とすると、当該光軸に対しX,Y,Z,Rの各方向の調芯を行う。そのため調芯部材51c、61cは幾つかの部品から構成されており、それぞれの部品の相対位置の調整が可能で、調整後に各部品が永久固定される。スリーブおよび調芯部材は樹脂製、金属製いずれも採用可能である。樹脂製の場合の各部品間の固定は接着剤(熱硬化性接着剤あるいは熱硬化性接着剤と紫外線硬化型接着剤の併用)で固定され、金属製の場合にはYAGレーザ溶接等により固定される。ステム51a、61aは一般に金属製である。ステム51a、61aと調芯部材51c、61cはプロジェクション溶接等により断熱シールを行いつつ固定される。
ステム51a、61aからはROSA51、TOSA61それぞれ複数のリードピン51b、61bが伸びだす。ROSA51からは5本のリードピン51bが、TOSA61からは3本のリードピン61bが伸びだす。ROSA51について、ステム51a中央のリードはステムに直接電気的に接続する接地リードであり、他の4本はそれぞれ相補的な信号(Out、/Out)の出力用、および二つの電源ラインVcc、Vpdである。前者、Vcc、はROSA51に内蔵されているプリアンプICのための電源ラインであり、Vpdは受光素子に対するバイアス電源である。またOut、/Outの信号は、互いに位相が180°異なる相補的な信号である。これら4本のリードはステム51aに対し絶縁されている。TOSA61からの3本のリードピンは、それぞれ接地リード(GND)、信号リード(Sig)、モニタ信号取出リード(Mon)に対応する。SigはGNDに対してTOSA61に内蔵されている発光素子の駆動信号である。Monは、発光素子の光出力の一部をTOSA61内でモニタしている受光素子からのモニタ信号に相当する。
FPC基板はROSA用52とTOSA用62の二種類が準備される。その一方の端部には、ROSA51、TOSA61のリードが挿入されるヴィアホールがそれぞれのリードピンに対応する数、および位置に形成されている。このヴィアホールからは、FPCの他方端に向かってそれぞれ配線が引き出され、他方端において基板接続用電極52e、62dに到達する。これら電極52e、62dが、回路基板上の対応する電極パターンに電気的に接続されることで光アセンブリ内の光デバイスと回路基板上の回路とが電気的に接続される。この基板接続用電極52e、62eは櫛型電極構造を有しており、回路基板15と接続された時の柔軟性を増すことで信頼性を向上させている。また、電極は櫛型でなくとも、通常の平坦形状の電極であってもよい。
FPC基板上に形成された配線パターンのうち、ROSA51から出力される相補的な信号を伝達する二本の配線については、例えばマイクロストリップラインとして、インピーダンス整合条件を確保しておくことが好ましい。すなわち、FPC基板52、62の二つの面のうち、配線が設けられているのとは反対の面の全面を接地パターン、電源パターン等の低インピーダンス信号のためのパターンとし、FPC基板52、62の厚さおよびその誘電率で決定される幅で配線パターンを形成する。こうすることで、この信号線を伝播する高周波信号の波形乱れを抑制することができる。FPC基板52、62の材料(もしくはその材料の有する誘電率)、厚さの制約でマイクロストリップラインを用いるインピーダンス整合が実現できない場合は、コプレナーの構成とすることも可能である。さらに、信号線以外の電源線、Vcc、Vpd等に対しては、FPC基板上にバイパスコンデンサ52dを搭載して、それら電源線を低インピーダンス化することが効果的である。図3(A)では、二つのコンデンサ52dが搭載されている例が示されている。
これらROSA51、TOSA61のリードピンを、FPC基板52、62のビアホールの位置に合わせて挿入し、ソルダリングにより両者を電気的、機械的に接続することで、光アセンブリが完成する。なお、FPC基板52、62とのステム51a、61aとの間には、厚さ0.2 mm程度のポリイミド製の補強板を介在させるのが、FPC基板52、62とリードピン51b、61bとの接続強度を確保するために望ましい。この補強板にはリードピン51b、61bに対応する個所に、スルーホールを設けておく。
b. TOSA/ROSAと回路基板の組立
続いて図4にある様に、FPC基板52、62を組み付けたROSA51、TOSA61を回路基板15に接続する。ROSA51から伸びだすFPC基板52は、回路基板15の前方端部15gに接続される。一方TOSA61から伸びだすFPC基板62は、回路基板15の前方端であって、凹部15iの直後の個所15hにソルダリングされる。このソルダリングにおいては、FPC基板52、62のうち図4に描かれている面とは反対の面が、回路基板15にソルダリングされることになる。FPC基板52、62上の配線は、このソルダリング個所において、FPC基板52、62の裏面側にビアホールにより導通され、裏面側に形成されたソルダリングパッドと回路基板15上のパッドがソルダリングされる。
回路基板15上には予めLD駆動用のLDドライバ76、メインアンプ 77、直/並列変換用IC71、あるいは多数の受動部品 72が搭載され,これら部品はそれぞれ配線パターンにより結線されている。図4においては回路基板15の一面のみに回路部品が搭載されている状態が示されているが、回路基板15の裏面側(図4で描かれていない側)にも回路部品を搭載することも可能である。また、回路基板15の後端側には、配線パターンにより電気プラグ15jが形成されている。この電気プラグ15jをホスト基板3上に設けられた電気コネクタ5に係合することで、この光トランシーバ1とホスト装置との通信が実現される。
回路基板15の両側部であってその前方側には複数の突起15e、15fが、後方側にはノッチ15dが形成されている。前方側の突起15e、15fは後に説明する下部ハウジング12とこの回路基板15とを係合させるために形成されている。後方側のノッチ15dは、この回路基板15と上部ハウジング11とを係合させるために形成されている。
c.ROSA51/TOSA61と下部ハウジングの組立
下部ハウジング12は、既に説明したROSA51/TOSA61と回路基板15との組立とは独立して組立てることができる。図5(A)は下部ハウジング12を一方向から俯瞰した斜視図であり、図5(B)は図5(A)とは反対の方向から俯瞰した斜視図である。下部ハウジング12はトランシーバ前方側から順にレセプタクル部12p、ホルダ受納部12q、およびアセンブリ収納部12rが配置されている。レセプタクル部12pには、下部ハウジング12の外壁12a、12b、中央隔壁12c、底板12d、12eに囲まれ、開口141、142を備えるレセプタクルが形成されている。当該レセプタクルに開口141、142から挿入される光コネクタを挿入し、一方、アセンブリ収納部12rに搭載されたROSA51、TOSA61のそれぞれのスリーブ 51e、61eが突き出て光コネクタと係合することで、アセンブリ内の光素子と、光コネクタ内の光ファイバとが光結合する。外壁12a、12bにはグリップ13とこの下ハウジング12が係合するための突起12sが形成されている。この突起12sにより、グリップ13が下部ハウジング12から抜け落ちることがない。
アセンブリ収納部12rには、既に説明したFPC基板52、62が接続されたROSA51、及びTOSA61が搭載される。TOSA61側の収納部12rには鞍座12lが中央ポスト12fから連続する様に形成されている。図3(A)、図3(B)に示される様に、TOSA61の調芯部材61cはROSA51のそれに比較して長くなっている。これは、ファイバ端から出射した光を受光径が数十μmの受光素子受光部に結合させる際に要求されるROSA51側の調芯精度に比較し、発光素子から出射した光を径が数μmのファイバコア端に結合させることが要求されるTOSA61側の調芯精度が厳しいためである。それ故、TOSA61側の調芯部材の長さを長く設定しなければならないが、それだけ機械的強度の面で不利が生ずるので、この鞍座12lに当該調芯部61cを位置させてその強度を補強している。また、図2にある様に熱伝導率の良好なブッシュ74を介して調芯部61cを位置させることで、TOSA61の放熱効果も高めることができる。ブッシュ74は放熱シート73と同様の材料で構成することができ、TOSA61に対応させるため曲面を有する。
アセンブリ収納部12rの両側壁12a、12bの内面には、回路基板15と係合するための鉤型の溝構造12gが形成されている。既に図4において説明した様に、回路基板15の前方側の両側部に形成された突起をこの溝構造に嵌め入れ、回路基板15を後方に引くことで、回路基板15の前方端が持ち上がることがなくなる。本トランシーバ1においては、ROSA51/TOSA61と回路基板の接続をFPC基板 52、62を用いて行っているが、FPC基板自体は柔軟性を有するが、その回路基板15との接続部あるいはリードピンとの接続部が最も強度的に弱くなる。下部ハウジング12に設けられたこの溝構造12gにより、回路基板15が持ち上がることがないので、FPC基板の弱点である接続部の機械的な信頼性を補完している。
ホルダ収納部12qには断面が凹状の一対のストッパ12h、12iが、レセプタクル部12pとホルダ収納部12qを区画する様に形成されている。このストッパ12h、12iにROSA/TOSA51、61の周囲に形成されたフランジ51d、61dのスリーブ側の面が突き当たり、ROSA51/TOSA61の光軸方向(Z−方向)の位置を規定する。すなわち、フランジ51d、61dのスリーブ側の面がこれらストッパ12h、12iに、一方、それぞれのステム側の面が、後に説明する様にこのホルダ収納部12qに収納されたホルダ81の面82d、83d(図7(B))により挟まれ、かつ、ホルダ81に形成された突起82e、83e(図7(A))が下部ハウジング12の両側壁12a、12bに形成されたポスト、及び中央ポスト12fの側面に突き当たることで、ROSA51/TOSA61の光軸方向の位置が決定される。ここで、ROSA51/TOSA61のフランジの厚さ、及びホルダ81の厚さ及びその突起の高さを、ホルダ収納部12qの収納溝12kの幅よりも僅かに大きくしておくことで、ROSA51/TOSA61が収納溝12k内でがたつくことがない。
ホルダ収納部12qの両端の延長上には前壁12tが備えられている。この前壁12tは、後述する上部ハウジング11と当該下部ハウジング12が係合した際に、開口141、142の全周を取り囲むフランジを形成する。上部ハウジング11との係合を確実なものとするために、この前壁12tの上端には突起が形成されており、上部ハウジングのフランジ11cの断面に形成された凹部のこの突起が係合しで、両者の係合位置を決定すると同時に、係合力を高めている。また、前壁12tの一部が開口されており、この開口から次に説明する様にラッチレバー16の一端が突き出ている。
アセンブリ収納部12rの両側端にはラッチレバー収納部12m及び弾性体収納部12nが形成されている。図6(A)、図6(B)を参照すると、弾性体17は断面がU字形状で、その一方の辺が他方の辺よりも長く、U字の底の部分が下部ハウジング12の弾性部材収納部12nに収まり、U字の長い方の辺がラッチ収納部12mに達し、そこでラッチレバー16の一端を下部ハウジング12の外方に向けて押し広げる力を及ぼしている。ラッチレバーは中央の支点16cを挟んで一方のアームの先端(フック端)16dがフック状に、他方(スライド端)は弧状のアーム16bを経た後、その先端16aが波打つ形状を有している。そして、支点16cが下部ハウジングのポスト収納部12oに位置し、フック端16dが下部ハウジング12の外壁12uを貫通しつつラッチ収納部12mに、他方のスライド端は下部ハウジング12の前壁12tを突き抜けて外側壁12a、12bの外横に位置する様に搭載される。ラッチレバー16は支点16cを中心に、フック端16dを作用点、スライド端16aを力点とする梃子に機能を有する。この力点16aに対し後述するグリップ13の前後方向の動きに合わせた力が作用してラッチレバー16はシーソー運動を行い、作用点たるフック16dのトランシーバ1からの押出し/引込みが行われる。ラッチレバー16は金属製、本例ではニッケルメッキを施したアルミニウム製であり、弾性体17はSUS製の板バネである。
フック端16dの内側が弾性体17により押し付けられることで、フック端16dがラッチ収納部12mの外壁16uに設けられた開口を突き抜けて下部ハウジング12から飛び出す。その結果、後記する様にレール2の側壁に形成された開口2aの縁にラッチされることでトランシーバ1のレール2からの取り外しを阻止する。一方、ラッチレバー16のスライド端16aを下部ハウジング12の外方に向かって押し広げることで、シーソーの作用によりラッチレバー16のフック端16dが下部ハウジング12内に引き込まれ、レール2との係合が外れる。これによりトランシーバ1をレールから取り外すことが可能となる。ラッチレバー16のスライド端16aを外方に向かって押し広げる機構は、グリップ13に設けられた構造により実現されるが、図12、図13を参照しつつ後記する。
d.下部ハウジングとROSA/TOSAの組み付け
続いて回路基板15とFPC基板52、62が接続されたTOSA/ROSAをレセプタクルに組付ける。
まずホルダ81を下部ハウジング12の所定位置にセットする。図7(A)、図7(B)はホルダ81の詳細構造を示す図である。ホルダ81は樹脂成型によりROSA側、TOSA側について一体に作製される。ホルダ81はラッチ部81aとこのラッチを保持する保持部81bとを有し、保持部81bには、ROSA51/TOSA61を収納する開口84、85が保持部81bの一の周囲とこれら開港84、85とを接続する切込みとともに、そして、ラッチ部81aにはこれら開口84、85を挟む様に一対のラッチ片82a、83aが保持部81bから伸びだしている。
開口84、85、およびこれら開口を保持部81bに周囲に対して接続する切込みは全体として断面が半円形であり、ROSA51/TOSA61の調芯部51c、61cを受納する。保持部81bの開口84、85の周囲は、その厚さが一段薄く形成されており、その結果、ラッチ部81a側に面82d、83dが、反対側に面82f、83fがそれぞれ形成されている。従って、縁82g、83gの厚さが保持部81bの厚さに対して薄くなっている。面82d、83dと下部ハウジング12のストッパ12h、12iとの間にROSA51/TOSA61のフランジ51d、61dを挟みこむ。また、開口部84、85は、半円形であるが、その上端部82h、83hは僅かに開口84、85の内に向かってせり出している。これにより、一端開口部84、85にセットされたROSA51/TOSA61が簡単に開口部84、85から抜け出すことを防止している。ROSA51/TOSA61を開口部84、85にセットする際には、ROSA51/TOSA61を、保持部81bに対して僅かに傾けることで容易にセット可能である。
保持部81bであってラッチ部81aが伸びだす面とは反対の面には、開口84、85を挟む様に、それぞれ一対の突起82e、83eが形成されている。この突起82e、83eが下部ハウジング12の中央ポスト12f、あるいは外壁12a、12bに形成されたポスト側面に突き当たることで、このホルダ81とストッパ12h、12iに挟まれたROSA51/TOSA61を固定する。また、保持部81bの下端は保持部81bの両側面に渡って溝81cが形成されている。この溝81c内にシールド用の導電性弾性体94が装着される。
ラッチレバー16、弾性体17及びホルダ81をそれぞれ所定の位置にセットした下部ハウジング12に、ROSA51/TOSA61のフランジ51d、61dを下部ハウジング12のストッパ12h、12iとホルダ81との間にセットする。この時ホルダ81のそれぞれの開口84、85を挟んで設けられた一対の突起82e、83eの外側、開口84、85のそれぞれの縁82g、83g、及び当該縁に接続する面82f、83fの縁を取巻く個所、そして、保持部81c下辺の溝81内には、予め導電性弾性体を塗布しこれを高温に晒すことで固化させておく。これら導電性弾性体は高温に晒す前は流動性を有し均一に塗布することができ、さらに高温に晒すことで弾性力を有する固体となる。ROSA51/TOSA61を開口84、85の所定位置にセットすると、この導電性弾性体がつぶれることでトランシーバ前方側のEMIシールドが可能となる。
図8(A)、図8(B)はこれら導電性弾性体92a〜92c、93a、93b、94の様子を示す平面図(図8(A))及びI−I線に沿った断面図(図8(B))である。これら導電性弾性体は、シリコンゴムにNi、Agなどの金属体を含有させたもので、高温で固化させることで導電性を有しつつゴム状の物体に変化する。保持部81bの後面に塗布、固化した弾性体の弾性力により、ホルダ81が前方に押しやられ、ROSA51/TOSA61をストッパ12h、12iとの間にしっかりと挟みこむことができる。また、開口84、85の縁に塗布、固化した弾性体93a、93bにより、上部ハウジング11を被せた時にROSA51/TOSA61がしっかりとホルダ81に固定される。さらに、ホルダ81自身も、上部ハウジング11を被せた際に、弾性体94の作用により下部ハウジング12にしっかりと固定される。これら導電性弾性体92a〜92c、93a、94b、94により、トランシーバ1の前方側の隙間が密閉され、上部ハウジング11、下部ハウジング12、カバー14で形成される空間内部からの雑音電波のトランシーバ1外への放出、外部からのEMI雑音のトランシーバ1内への混入を防止できる。
ROSA51/TOSA61を下部ハウジング12に組み付ける際には、FPC基板52、62を伸ばした状態、フリーの状態に保持した状態で行う。そして、回路基板15前方側両端に設けた突起15e、15fを、下部ハウジング12のアセンブリ収納部の両端壁12a、12b内面に形成されている鉤型状溝12gにセットした後、回路基板15を溝底まで落とし込み、ついで回路基板15を後方に引き込む。溝12gが鉤型状をしており、回路基板15を後方に引き込むことで、溝12gから容易に抜け出ることがなくなる。
ラッチ片82a、82bは、開口141、142に挿入される光コネクタを左右から挟みこみ、ラッチすることで、光コネクタが開口141、142から抜け出るのを防ぐ。図9(A)は、開口141、142に挿入される光コネクタ200の形状を示している。光コネクタ200は両脇に開口を有する外カバー210と当該カバー210により保護されているフェルール保持体203を有し、フェルール保持体203に保持されたフェルール202の中央に光ファイバ201の端面が露出している。本例ではSC規格の光コネクタについて説明しているが、他の規格のコネクタも類似の構成を有している。カバー210とフェルール保持体203は独立にファイバの光軸に平行な方向にスライドさせることができる。光コネクタ200の両側部にはフェルール保持体81のラッチ片82a、83aと係合する突起が露出しており、図9(B)に示される様に、ラッチ片82a、83aは光コネクタ200を両脇から挟み込んでこの突起と噛み合う。そして、光コネクタ200の外カバー210を後方にスライドさせると、このラッチ爪82a、83aを両側に押し開き光コネクタ200の突起との係合関係を外すことができる。
f. 上部ハウジングの取付
ホルダ81とROSA51/TOSA61、及び回路基板15の組立後、放熱シート73、ブッシュ74と電波吸収体75を所定箇所に貼り付ける。まず、断面が弧状のブッシュ74をROSA51/TOSA61のステム51b、61bに貼り付ける。TOSA61については、これに先立つ工程で予め設けた下部ハウジング12の鞍座12lとTOSA61との間に設けたブッシュ74と、本工程で設けるブッシュ74との間に、TOSA61の調芯部を挟みこむ。
次いで、回路基板15上のメインアンプIC77及び直/並列変換器71の上面に、その全体を覆う様にシートを設ける。これらの放熱シートはいずれも樹脂製であるが、その熱伝導率は約6.5W/m/Kと良好な値を有している。また、回路基板15上であって、ドライバIC76とTOSA61の取付け部15hとを接続する伝送路を覆う様にマイクロ波吸収体を貼り付ける。ドライバIC76は、例えば半導体レーザを駆動する場合には、数十mAもの電流をGHz帯の信号でスイッチングする必要があり、最も誘導雑音を発生する回路である。そのドライバIC76を電波吸収体75で覆うことで、誘導雑音を効果的に遮蔽することが可能となる。
シート貼付後、図10にある様に、上部ハウジング11にこれまでの工程で組み立てたROSA51/TOSA61、回路基板15、ホルダ81及び下部ハウジング12を上部ハウジング11に組み付ける。上部ハウジング11はニッケルメッキを施したアルミニウム製であり、その前方部はレセプタクル二つの開口141、142を覆う蓋部11bを有し、下部ハウジング12の前壁12tと係合するフランジ部11cを経て、後方側には複数のフィン11aが形成された放熱部を有する。上部ハウジング11の内面は、フランジ11cに隣接する前方部が奥深く形成され、後方に向かうに従って浅底に形成される。そのため、上部ハウジング11に形成されているフィン11aの長さは前方部で短く、後方部で長くなる。また、先の工程で設けたIC71等に付着する放熱シート73、ブッシュ74、電波吸収体75等は、上部ハウジング11の内面に直接接している。放熱部の両側面下部には、後に説明するカバー14の爪14bと係合する開口11bが複数形成されている。
上部ハウジング11と回路基板15/下部ハウジング12との接続は螺子により行う。回路基板15の切込み15dは、上部ハウジング11の後部側内面に形成された突起に嵌め込まれ、これにより、回路基板15と上部ハウジング11との相対位置が決定される。この時、ROSA51/TOSA61は既に上部ハウジング11に対して下部ハウジング12とともに固定されているので、回路基板15も上部ハウジング11に対して固定された場合、各部品の公差による両者の位置ズレが生じてしまうが、本トランシーバにおいては、ROSA51/TOSA61と回路基板15の接続に用いたFPC基板により、この公差が吸収される。回路基板の最後部には、ホスト装置と電気信号、電源の授受を行うための電気プラグコネクタ15jが形成されている。このプラグコネクタの電極パッドの長さに差を持たせることにより、ホスト装置側の電気コネクタ5とこのプラグコネクタ15jとが係合する際に、プラグコネクタ15jの各パターン中で接触する順番を設定することができる。接地パターン、電源パターンを最初に接触する様に長くしておくことで、接地電位及び電源電位が確定した後に、信号パターンが接触する、いわゆる、ホットプラグ機能が実現される。
g. カバーの取付
次いでカバー14を上部ハウジング11に対して組み立てる。カバー14はニッケルメッキを施した銅合金製であり、カバー14の内面にはその全面に予めカプトンテープと放熱シートとが貼付られており、放熱シートが回路基板5上の素子に接することで、当該素子の放熱を促すことができる構造となっている。カバー14の前方端、前方両側部、後方端のそれぞれには、複数の爪14aを備え、これら爪14aが下部ハウジング12あるいは上部ハウジング11の対応箇所の中に潜りこんで、トランシーバ内部の回路基板15、及び当該基板上の電子回路を外部からシールドする。図11(A)は回路基板15後部のプラグコネクタ部15jのシールド状況を示す拡大図であり、図11(B)はその断面図、図11Cはシールド機構の一変形例を示している。
図11(A)に示す様に、回路基板15の後部に設けられたノッチ15dが上部ハウジング11の後部に形成されている突起11gにはめ込まれて、回路基板15の位置が決定される。この突起11gは上部ハウジング11の最奥部に形成されているので、回路基板15のノッチ15dの後方側は上部ハウジング11からは露出することになる。本トランシーバでは、この突起11gに連続する上部ハウジング11の最奥壁11fに溝を設けこの溝内に導電性のガスケット11eを埋め込んでおく。一方、カバー14の後端には複数の爪14aが形成されており、この爪14aとガスケット11eとで回路基板15を挟みこんでいる。そして、回路基板15上でこれらガスケット11eと爪14aに接触する個所には接地パターン15lを基板15の表裏面に設けておき、この接地パターン15lを複数のヴィアホール15kで接続することで、トランシーバ内部に対するシールド構造を実現する。プラグコネクタ15jの信号パッドからの配線は、例えば回路基板15が多層基板の場合には、内層配線を信号用配線とし、複数のヴィアホール15kの間を通過させることで、シールド構造に制限されることなくトランシーバ内に導くことができる。
図11(C)はこのシールド構造の一変形例を示すものである。この例においては、カバー14の端部が爪14aではなく、上部ハウジング11と同様に溝に埋め込まれた導電性ガスケット14eを備える形態となっている。爪14aの場合には、各爪の間からの高周波信号の漏れが問題となる場合があるが、本変形例においては、カバー14側も導電性ガスケット14eを用いた構造を採用するため、高周波の漏れは実質的に皆無となる。
h. グリップ、ガスケットの取付け
最後に、グリップ13を下部ハウジング12に嵌合させ、ガスケット91を下部ハウジング12と上部筐体11とが合体して構成するフランジの背面に嵌める。ガスケットは表面を金属鍍金した樹脂製であり、ホストシステムにこの光トランシーバ1が搭載された際に、ホストシステムのフェースプレート5と光トランシーバ1のフランジの間に介在する。このガスケット91により、トランシーバ1が挿入されているフェースプレートの開口を効果的にシールドできるだけでなく、樹脂が本来的に有する弾性力により、トランシーバ1とレール2との係合が外れた際に、モジュールをレール外方に押出す反発力を与える。
引き続いて、図12〜図14を参照しつつ、グリップ13の構造、及び、本トランシーバ1のレール2との着脱機構について詳しく説明する。
グリップ13は本トランシーバ1がホストシステム内に設置されたレール2に収納され、このレール2の側面に形成された開口とトランシーバ1のラッチレバー16との間の係合関係を解除するために下部ハウジング12に対して組立てられている。図12(A)はグリップ13単体での斜視図であり、図12(B)はグリップ13と下部ハウジング12との組立ての状況を示す図12(A)におけるII−II線に沿った断面図である。グリップ13は両端が開放された箱型であり図12(A)において手前側が上下部ハウジング11、12に取り付けられる。両側壁の上部側には開口13eと、この開口13eよりも手前側には斜面を有する楔部13bが形成されている。一方、側壁の下側には、グリップ13内部に向かう斜面を有する凹部13aを備える。また上壁の手前部には送信側、受信側それぞれに対応してグリップ13の開放口内に突き出す様に突起13cが形成されている。
図12(B)はグリップ13と下部ハウジング12の組立ての様子を示している。グリップ13をトランシーバ1の前方側から下部ハウジング12(及び上部ハウジング11)で形成されるレセプタクルに対して挿入してゆくと、まず、下部ハウジング12の側壁12a、12bに形成されている突起12sと、グリップ13の開口端内面に形成されている楔部13bとが接触する。突起12sと楔部13bとはそれぞれ対向する斜面を有しているので、グリップ13の両側壁が押し広げられながらグリップ13とレセプタクルとが係合する。そして、下部ハウジング12の突起12sがグリップ側壁の開口13eまで達すると、両突起の係合関係が生じ、グリップ13がレセプタクルから容易に取り外せなくなる。すなわち、突起12sはグリップ13に対してストッパとして機能する。グリップ13のトランシーバ1に向けての動きは、グリップ13の先端がトランシーバのフランジに接触するまで自由にスライドさせることが可能である。
グリップ13のスライド動作とトランシーバ1のレール2からの解除機構について説明する。図13(A)はトランシーバ1とレールとが係合している状態、図13(B)は両者の係合が外れた状態を示す断面図である。
係合している状態では、ラッチレバー16が弾性部材17によりそのフック端16dがトランシーバ外方に向けて押し広げられ、フック端16dの先端のフック16eが、レール2に形成された開口の縁にラッチされている。この状態でトランシーバ1をレールから引き抜こうとしても、フック16eが開口の縁で妨げられてしまい、トランシーバ1を引き抜くことができない。
この状態から、グリップ13をトランシーバ1から引き抜くようにスライドさせると、グリップ13の側壁下方に形成されている凹部13aの斜面上をラッチレバー16のスライド端16aがスライドし、このスライド端16aを外方に向かって押し広げる。ラッチレバー16はその支点16cが固定されており、この支点16を中心にしてシーソーの動作を行うので、ラッチレバー16のフック端16dはトランシーバ内に引き込まれる。このため、フック16eとレール2の開口の引っ掛かりが外れるので、トランシーバ1をレール2から引き抜くことが可能となる。
ここで、フック16eのレール開口の縁に絡む角度については、トランシーバから最も突き出された状態において、レール2の垂直方向に対して有意な角度(平行ではない角度)を有していることが好ましい。すなわち、図13(A)において、フック16eは、支点16cとフック16eとを結ぶ面16fと、フック16eから伸びだしレールとラッチする面16gにより形成されている。そして、この二つの面16f、16gの角度が90°以上であれば、ラッチレバー16の回転を面16gが阻害することはない。また、ラッチレバー16とレール2とが係合している状態で、面16gとレールとの為す角であって、面16f側から見込んだ角が90°よりも小さければ、グリップを操作せずにトランシーバ1のスライドに合わせて、ラッチレバー16がトランシーバ1側に引き込まれることはない。
また、ラッチレバー16のフック端16dは、ホスト装置側に向かってV字形状を有している。そして、このV字形状の先端の間隔は、ラッチレバー16と弾性部材17との初期位置、すなわち、弾性部材17によりラッチ16の先端16dが外方に向かって最大に広げられた状態(図13(A))では、その先端はフェースパネル5の開口の幅よりも狭く設定されている。従って、トランシーバをレール2内に挿入する際に、ラッチレバー16のフック端16dをガイドとして挿入が容易になる。
トランシーバ1が孤立の状態(レール2との係合が外れた状態)にある時、グリップ13を手前一般に引いてラッチ16をトランシーバ内に引き込んだ状態(図13(B))に置いたとしても、弾性部材17は常にラッチ16のフック端16dを外方に押し広げようとし、シーソーの原理により反対のスライド端16aを内方に向けようとする。この動きはスライド端16aとグリップ13の斜面13bの作用により、グリップ13をトランシーバ1のフランジ方向にスライドさせる力を及ぼすことになる。従って、トランシーバ1が孤立状態の時には、グリップ13は常にトランシーバ1のフランジに接する位置、すなわち、最奥の位置に自動的にセットされる。レール2からトランシーバ1を解放するために手前に引く場合だけ、ラッチレバー16のスライド端16aが斜面13bの高い場所に位置する。
光トランシーバ1では、光コネクタ200がレセプタクルに挿入されている状態では、光トランシーバ1とレール2との係合関係が外れてはならない規格が定められている。本願のトランシーバ1においては、グリップ13に設けられた突起13cによりこの機能を実現している。すなわち、図14に示される様にこの突起13cはレセプタクルに挿入された光コネクタ200の外カバー210、及びフェルール保持体203の前端に接触している。この状態でグリップ13をスライドさせてトランシーバ1とレールとの係合を外そうとした時、グリップ13の突起13cにより光コネクタ200のフェルール保持体203も同時にアセンブリ51、61との係合が外されようとするが、フェルール保持体203はレセプタクル内のラッチ片82a、83aとかみ合わさっているので、光コネクタ200とアセンブリ51、61の係合が外されることがない。
以上説明する様に、本発明に係る構造を備える光トランシーバにおいては、ホストシステムのレールに係合可能で、また、その係合の解除を簡便に行うことが可能である。さらに、光アセンブリ等の部品をトランシーバ内に搭載する際に、導電性弾性体、ガスケット等を介在させることで、EMIシールドを機能させつつ、搭載部品の機械的な信頼性を高めることが可能となる。
本発明に係る光トランシーバがホスト装置のレールシステム2に搭載される時に様子を示す図である。 本発明に係る光トランシーバの分解図である。 図3(A)は、本発明に係る光トランシーバに搭載される受信サブアセンブリ、及び当該受信サブアセンブリに接続するFPC基板を示す図であり、図3(B)は、本発明に係る光トランシーバに搭載される送信サブアセンブリ、及び当該送信サブアセンブリに接続するFPC基板を示す図である。 FPC基板が接続された送信サブアセンブリと受信サブアセンブリを回路基板に接続する様子を示す図である。 図5(A)は、本発明に係る光トランシーバを構成する下部ハウジングを一方向から俯瞰した斜視図であり、図5(B)は同下部ハウジングを別の方向から俯瞰した斜視図である。 図6(A)は、下部ハウジングにラッチ及び弾性部材を組み付ける様子描いた斜視図であり、図6(B)はラッチ、弾性部材が組みつけられた下部ハウジングを示す平面図である。 図7(A)は、本発明に係る光トランシーバを構成するホルダを一方向から俯瞰した図であり、図7(B)は同ホルダを別の方向から俯瞰した図である。 図8(A)は、下部ハウジング、ホルダ、及び送信、受信サブアセンブリを組立てた時の様子を示す平面図 であり、図8(B)は、図8(A)におけるI−I線に沿った断面を示す図である。 図9(A)は、本発明に係る光トランシーバに係合する光コネクタの俯瞰図であり、図9(B)は当該光コネクタが、本発明に係る光サブアセンブリ及びホルダと係合した時の様子を示す斜視図である。 相互に組立てられたホルダ、送信サブアセンブリ、受信サブアセンブリ、回路基板に、上部ハウジングを取り付ける様子を示す斜視図である。 図11(A)は、組立ての終了したホルダ、送信サブアセンブリ、受信サブアセンブリ、回路基板、及び上部ハウジングにカバーを取り付ける時の様子を示す図であり、特に電気プラグ周辺のシールド機構を示す図である。図11(B)は、図11(A)に示されたシールド機構を説明する断面図であり、図11(C)はシールド機構の一変形例を説明する断面図である。 図12(A)は本発明に係る光トランシーバの構成部品であるグリップを示す斜視図であり、図12(B)は当該グリップを光レセプタクル周囲にはめ込んだ時の構造を示す断面図である。 図13(A)は、本発明の光トランシーバがホスト装置上のレールと係合した時のグリップ、ラッチ、弾性部材を含む機構を説明する図であり、図13(B)は、同グリップによりラッチとレールとの係合を外す機構を説明する図である。 光コネクタがレセプタクルに挿入された状態において、グリップと光コネクタの位置関係を示す図である。
符号の説明
1…光トランシーバ、11…上部ハウジング、12…下部ハウジング、13…グリップ、14…カバー、15…回路基板、16…ラッチレバー、17…弾性体、51…受信アセンブリ(ROSA)、61…送信アセンブリ(TOSA)、81…ホルダ。

Claims (3)

  1. EMI雑音耐性を有する光トランシーバであって、
    金属製の上部ハウジングと、
    該上部ハウジングと協働して光レセプタクルを形成する金属製の下部ハウジングと、
    前記光レセプタクルに突出する光アセンブリと、
    該光アセンブリと電気的に接続する電子回路を搭載する回路基板と、
    前記光アセンブリを前記上部ハウジングと前記下部ハウジングに対して固定するための金属メッキされた樹脂製ホルダーとを備え、
    前記上部ハウジング、前記下部ハウジング、及び前記樹脂製ホルダーは、前記搭載空間を電気的にシールドし、
    前記樹脂製ホルダーは、前記光アセンブリを保持する保持部と、該保持部から突き出たラッチアームとを備え、
    前記光トランシーバは、前記保持部の前記下部ハウジングに対向する縁に、該下部ハウジングに突き当たる導電性弾性体を備え、
    前記樹脂製ホルダーが前記下部ハウジングによって、前記導電性弾性体を介して、前記上部ハウジングに対して押圧されて保持されていることを特徴とする光トランシーバ。
  2. 前記下部ハウジングは、前記樹脂製ホルダーの前記保持部が突き当たるポストを備え、
    前記光トランシーバは、前記保持部と前記ポストとの間に導電性弾性体を備え、
    前記下部ハウジングが前記ポストによって、前記導電性弾性体を介して、前記保持部を押圧して保持す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. 前記導電性弾性体は、流動体の状態で予め前記樹脂製ホルダーに塗布された後、高温で固化して形成されたものであ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。
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