JP2009059853A - レセプタクル - Google Patents

Abstract

【課題】 光コネクタを構成する部品であるレセプタクルは、くぼみの底面に光素子を実装した場合、配線パターンをくぼみから引き出すときに配線パターンを屈曲させるとインピーダンスが急激に変化して伝送速度が低下するという問題があった。
【解決手段】光素子配設部は、くぼみの底面に形成され、光素子のコモン用端子部と光素子の電気信号用端子部とを有し、基板接続部は、コモン用端子部と第１の配線パターンで接続されたコモン用接続部と、電気信号用端子部と第２の配線パターンで接続された電気信号用接続部とを有し、くぼみにおける基板接続部側の面が底面から始まる傾斜面であり、傾斜面の反対側の面にコモン用端子部およびコモン用接続部と同電位のベタパターンが形成され、傾斜面において、光素子配設部から基板接続部に向かって第１の配線パターンと第２の配線パターンの間隔を徐々に狭くした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ファイバと光素子を光結合させる光コネクタにおけるレセプタクルに関する。

光ファイバと、光素子（例えば、発光素子、受光素子等）を光結合させるため、一般に光コネクタが使用されている。この光コネクタは、少なくとも１本の光ファイバが設けられたプラグと、少なくとも１つの光素子が配設されたレセプタクルとから構成されている。

従来、レセプタクルは、プラグの先端が光素子に衝突するのを防止するために、プラグ先端の光ファイバと対向するレセプタクルの面に凹溝を設け、この凹溝に光素子を配設していた（例えば、特許文献１〜３を参照）。

特表平１０−５０１３５０号公報 特開２００５−１６５１６５号公報 国際公開第２００６／１３１９７６号パンフレット

しかし、前記したレセプタクルは、凹溝内に光素子を配設したので、光ファイバの先端が光素子に衝突しないという利点を有する。しかし、凹溝内において光素子がむき出しになっているため、耐環境性が悪いという問題があった。

すなわち、光素子に埃が付着した場合、光素子が吸湿した場合およびレセプタクルをプリント配線基板に実装する際に飛散したロジン等が光素子へ付着した場合に、光素子の応答性や光の接続効率が悪化するという問題があった。

かかる問題を解決するために、一般に、光素子をエポキシ樹脂等の透明な樹脂で封止することがなされている。しかし、凹溝にエポキシ樹脂を流し込むため、エポキシ樹脂が硬化する前に、エポキシ樹脂が凹溝の開放された両端から流れ出し、光素子が完全に封止できないという問題がある。つまり、凹溝の壁（面）がある部分からはエポキシ樹脂は流れないが、壁（面）の無い部分からは流動性のあるエポキシ樹脂が硬化する前に流れ出すという問題がある。

これらの問題を解決するために、図２６に示すように、凹溝を、底面１０１を有し、この底面１０１が壁（面）１０４に囲まれたくぼみ１００に変えることが考えられる。しかし、くぼみ１００の底面１０１に形成した光素子配設部１０２から配線パターン１０３を引き出すと、底面１０１と壁１０４の境界等の複数箇所において、配線パターン１０３を略直角に屈曲させなければならならい。

そうすると、光素子１０５が発信または受信する高速な電気信号の電子の流れが均一でなくなるので電気信号の反射が発生し、伝送速度の低下および、電気ノイズを発生させるという新たな問題が発生することになる。
また、複数の光素子１０５を実装するレセプタクルにおいては、それぞれの光素子が発信または受信する電気信号に電気のクロストーク（漏話）が発生するという問題も生じる。

本発明は、前記した全ての問題を解決するためになされたものであり、電気信号の電子の流れを均一にすることにより光伝送の高速な電気信号のやりとりを可能としたレセプタクルを安価に提供することを目的とする。

本発明は、光素子が実装（配設）され樹脂により封止された光素子配設部と、この光素子配設部を第１の配線パターンおよび第２の配線パターンを介してプリント配線基板に電気的に接続する基板接続部とが隣り合う面に形成されたレセプタクルに関するものである。

そして、光素子配設部は、くぼみの底面に形成され、光素子のコモン端子に接続するためのコモン用端子部と、光素子の光信号の出力および／または入力のための電気信号用端子と接続するための電気信号用端子部とを有している。
また、基板接続部は、コモン用端子部と第１の配線パターンで接続されたコモン用接続部と、電気信号用端子部と第２の配線パターンで接続された電気信号用接続部とを有している。

そして、くぼみにおける基板接続部側の面が底面から始まる傾斜面になっており、この傾斜面の反対側（裏側）の面にコモン用端子部およびコモン用接続部と同電位のベタパターンが形成されている。そして、この傾斜面において、光素子配設部から基板接続部に向かって、第１の配線パターンと第２の配線パターンの間隔を徐々に狭くしている。

ここで、くぼみとは、周囲と比較して底面が低く、くぼんでおり、底面の周りに隣り合う面（壁）を有している箇所をいう。

このくぼみの底面に隣り合う面（壁）の内、基板接続部側の１つの面を傾斜面とし、この傾斜面を底面から始まるようにしたため、底面に形成した光素子配設部から引き出され、傾斜面に形成された第１の配線パターンおよび第２の配線パターンの曲げは緩やかとなる。

そして、この傾斜面に形成された第１の配線パターンと第２の配線パターンの間隔を徐々に狭くし、かつ傾斜面の反対側の面にコモン用端子部およびコモン用接続部と同電位のベタパターンを形成するものである。

つまり、傾斜面に形成された第１の配線パターンおよび第２の配線パターンにおいて、底面から、くぼみが形成された面の表面に向かう傾斜面の形状変化（傾斜面の反対側（裏側）の面からの厚みの変化）に伴い、この傾斜面に形成された第１の配線パターンと第２の配線パターンの間隔を徐々に狭くし、傾斜面の反対側（裏側）の面にコモン用端子部およびコモン用接続部と同電位のベタパターンを形成している。

かかる構成により、光素子が駆動した際における電気信号とコモンとの関係における特性インピーダンスの変化のばらつきを抑えることが可能になる。
また、かかる構成により、光素子が発信または受信した電気信号の電子の流れを平滑化（均一化）でき、高速な電気信号パルスの立ち上がりおよび立下りによる電気信号の反射量を低く抑えることができるので、電気伝送速度の帯域低下の防止、電気ノイズの発生防止および2個以上の複数の光素子を実装するレセプタクルのそれぞれの光素子の電気信号の出力（または入力）におけるクロストーク(漏話)を防止できるという効果を奏する。

また、前記した発明において、光素子は、コモン用端子部または電気信号用端子部に実装されていても良い。
すなわち、光素子の裏面に光信号の発光および／または受光のための電気信号のコモン端子がある場合は、光素子は、光素子接続部に形成されたコモン用端子部にハンダまたは銀エポキシ樹脂等の導電性接着剤を用いて実装することができる。そして、光素子の表面に形成された電気信号用端子と、光素子接続部に形成された電気信号用端子部とをワイヤーボンディングにて接続することができる。

また、光素子の裏面に光信号の発光および／または受光のための電気信号用端子がある場合は、光素子は、光素子接続部に形成された電気信号用端子部にハンダまたは銀エポキシ樹脂等の導電性接着剤を用いて実装することができる。そして、光素子の表面に形成されたコモン用端子と、光素子接続部に形成されたコモン用端子部とをワイヤーボンディングにて接続することができる。

また、前記した発明において、コモン用端子部から第１の接続パターンを介してコモン用接続部に至るコモンラインと、電気信号用端子部から第２の接続パターンを介して電気信号用接続部に至る電気信号ラインの対を複数にしても良く、この複数のコモン用端子部または電気信号用端子部に複数の光素子を実装しても良い。

すなわち、光素子の数がＮ個の場合は、コモンラインおよび電気信号ラインの対はＮ対（コモンラインおよび電気信号ラインはそれぞれＮ本）とすることができる。このように、光素子が複数になった場合であっても、前記したように、複数の光素子を実装するレセプタクルのそれぞれの光素子の電気信号の出力（または入力）におけるクロストーク(漏話)を防止できるという効果を奏する。

本発明は、光素子をくぼみの底面に実装しても、底面から引き出される配線パターンにおいて発生する高速な電気信号の反射を少なくすることができるので、電気信号の伝送速度を高速にし、光素子の光入力および出力信号を高速に伝送することを可能としたレセプタクルを安価に提供することができる。

以下に本発明の実施例を示して、本発明を詳細に説明する。

本発明を図１乃至図９を用いて説明する。
図１は本発明に係るレセプタクルの正面図、図２は本発明に係るレセプタクルの底面図、図３は本発明に係るレセプタクルの平面図、図４は本発明に係るレセプタクルの背面図、図５は本発明に係るレセプタクルの左側面図、図６は本発明に係るレセプタクルの右側面図、図７は図１のＡ−Ａ断面図、図８は図１における部分Ｂの拡大図、図９は図７の拡大図である。
尚、図７および図９において、レセプタクルの表面に金属で形成した配線パターン等を太線で示したが、これは説明を分かりやすくするためである。

図１に示すように、レセプタクル１の正面にはくぼみ２が形成されており、このくぼみ２の底面３に、光素子配設部４が形成されている。この光素子配設部４は、光素子９のコモン端子が接続（実装）されるコモン用端子部１１と、光素子９の電気信号端子が接続（実装）される電気信号用端子部１２から構成される。

本実施例においては、光素子９（発光素子）の裏面にコモン端子が形成されているので、コモン用端子部１１に光素子９のコモン端子が直接、銀エポキシ樹脂を用いて接続されている。そして、光素子９の表面に電気信号端子が形成されているので、この電気信号端子と電気信号用端子部１２がワイヤー１０にて接続されている。

また、レセプタクル１は、図２に示すように、光素子配設部４が形成された面と、基板接続部２１が形成された面が隣り合っている。そして、光素子配設部４を構成するコモン用端子部１１と、基板接続部２１を構成するコモン用接続部１３とは第１の配線パターン５で接続されている。また、光素子配設部４を構成する電気信号用端子部１２と、基板接続部２１を構成する電気信号用接続部１４とは第２の配線パターン６で接続されている。

ここで、基板接続部２１とは、コモン用接続部１３および電気信号用接続部１４とから構成され、レセプタクル１を図示しないプリント配線基板に実装する際に、ハンダによりプリント配線基板に形成されたパッドと電気的に接続する箇所をいう。

本実施例１においては、図２に示す４つのコモン用接続部１３と４つの電気信号用接続部１４に対応した位置に４つのコモン用のパッドと４つの電気信号用のパッドが形成されたプリント配線基板にレセプタクル１を実装する。レセプタクル１をプリント配線基板に実装する際には、プリント配線基板に設けられた２個の穴に２個の位置決めピン８を挿入する。

また、レセプタクル１は、図１に示すように、矩形のくぼみ２の底面３に隣り合う４つの面（壁）のうち、基板接続部２１側の面が傾斜面１６になっている。そして、図７乃至図９に示すように、傾斜面１６の始まり１７はくぼみ２の底面３からであり、傾斜面１６の終わり１８はくぼみ２が形成されたレセプタクル１の表面である。

このため、それぞれ４本づつ形成された第１の配線パターンおよび第２の配線パターンは、傾斜面１６の表面に形成されているので、全ての第１の配線パターンおよび第２の配線パターンは、直角に屈曲することなく、曲げが緩やかになっている。

そして、図９に示すように、レセプタクル１における第１の配線パターンおよび第２の配線パターンの２箇所の角部１９は、Ｒ面取りされている。このため、第１の配線パターンおよび第２の配線パターンは、このＲ面取りに沿って曲げられているので、さらに曲げが緩やかになっている。ここで、Ｒ面取りとは、レセプタクル１の角部１９の稜線を、稜線に沿って曲率を付けた凸面が現れるように除去することをいう。また、１箇所の角部２２も曲率を付けた凹面が現れるように形成されている。

さらに、図２、図４、図７および図９に示すように、斜面１６の反対側の面（裏面）２０には、ベタパターン１５が形成されているので、図１および図８に示すように、傾斜面１６において、光素子配設部４から基板接続部２１に向かって第１の配線パターンと第２の配線パターンの間隔を徐々に狭くすることと併用して、特性インピーダンスの調整を可能としている。つまり、傾斜面１６において、図８における間隔Ｃを、徐々に間隔Ｃより狭い間隔Ｄにしているのである。

かかる構成により、傾斜面１６における第２の配線パターンに流れる電気信号の電子の流れを平準化（均一化）し、反射等の発生を少なくすることができる。このため、高速な電気伝送および光データ伝送を可能とすることができる。本実施例１においては、ＮＲＺ信号にて５Ｇｂｐｓの伝送速度を実現した。

尚、本実施例１においては、図示しないプリント配線基板と基板接続部２１の電気的な接続をハンダを用いて行うことを示したが、ハンダに限られるわけではなく、導電性接着剤を用いて行っても良い。

また、レセプタクル１は、その形状を絶縁材料を主成分とする樹脂により成形した後、その樹脂成形品の表面等にメッキ法、銅箔のスタンピング法または真空蒸着法等を用いて光素子配設部、基板接続部および第１、第２の配線パターンを形成することができる。

本発明の他の実施例を図１０乃至図１７を用いて詳細に説明する。
図１０は本発明に係るレセプタクルの正面図、図１１は本発明に係るレセプタクルの底面図、図１２は本発明に係るレセプタクルの平面図、図１３は本発明に係るレセプタクルの背面図、図１４は本発明に係るレセプタクルの左側面図、図１５は本発明に係るレセプタクルの右側面図、図１６は図１０のＡ−Ａ断面図、図１７は図１０における部分Ｂの拡大図である。

尚、図１６および図１７において、レセプタクルの表面に金属で形成した配線パターン等を太線で示したが、これは説明を分かりやすくするためである。
また、説明を分かり易くするため、実施例１に係るレセプタクルと同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施例２に係るレセプタクルの実施例１との主な相違点は、傾斜面１６の終わり１８から基板接続部２１に向かう配線パターンの太さを、傾斜面１６の終わり１８の時点の配線パターンの太さと略同一にした点である。

つまり、実施例１においては、図２に示すように、基板接続部２１を構成するコモン用接続部１３および信号用接続部１４のパッドは略同じであるため、傾斜面１６の終わり１８から基板接続部２１に向かう第１の配線パターンおよび第２の配線パターンの太さを信号用接続部１４のパッドの太さに合わせるために変えているが、本実施例２においては第１の配線パターンおよび第２の配線パターンの太さを変えていない点が相違する。

このようにできるのは、図１１に示したように、基板接続部を構成するコモン用接続部１３のパッドの太さを細くし、信号用接続部１４のパッドの太さを太くしたからである。
かかる構成であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

また、本実施例２においては、実施例１の図１等に示した位置決めピン８を無くした点も実施例１と相違する。これは、図示しないプリント配線基板のパッドにクリームハンダを塗布した後、そのクリームハンダの上にレセプタクル１の基板接続部を載せ、プリント配線基板をリフロー炉の中に入れると、セルフアライメントにより、レセプタクル１がプリント配線基板上で正確に位置決めされるからである。

ここで、セルフアライメントとは、ハンダが加熱溶融した時点で，ハンダの表面張力で自動的に位置合わせされることをいう。

本発明の他の実施例を図１８乃至図２４を用いて詳細に説明する。

図１８は本発明に係るレセプタクルの正面図、図１９は本発明に係るレセプタクルの底面図、図２０は本発明に係るレセプタクルの平面図、図２１は本発明に係るレセプタクルの背面図、図２２は本発明に係るレセプタクルの左側面図、図２３は本発明に係るレセプタクルの右側面図、図２４は図１８のＡ−Ａ断面図である。

尚、図２４において、レセプタクルの表面に金属で形成した配線パターン等を太線で示したが、これは説明を分かりやすくするためである。
また、説明を分かり易くするため、実施例１に係るレセプタクルと同一の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施例３に係るレセプタクルの実施例１との主な相違点は、位置決め穴７の上下に貫通した肉抜き穴を設けた点と、ベタパターンの形状である。
かかる構成であっても、実施例１と同様な効果を得ることができる。

前記した実施例は、説明のために例示したものであって、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。

例えば、前記した実施例においては、光素子９が発光素子の場合を示したが、受光素子であっても良く、発光素子および受光素子が混在していても良い。例えば、実施例１および実施例２は光素子が４個の場合を示したが、受光素子が２個、発光素子が２個であっても良い。

また、前記した実施例においては、光素子９が４個実装される場合を示したが、光素子９は４個に限られるわけではなく、光素子９が１個であっても良いし、５個以上であっても良い。

また、前記した実施例においては、光素子９がコモン用接続部に配設されたものを示したが、これに限られず、裏面に信号端子が形成されている光素子の場合には、信号用端子部に光素子を実装しても良い。

また、コモン用端子部から第１の接続パターンを介してコモン用接続部に至るコモンラインと、電気信号用端子部から第２の接続パターンを介して電気信号用接続部に至る電気信号ラインの対が複数（Ｎ対）あり、Ｎ個のコモン用端子部またはＮ個の電気信号用端子部のいずれかに複数（Ｎ個）の光素子が実装されていても良い。

また、実施例３において、レセプタクル１の底面に形成したベタパターンを図２５のようにしても良い。この場合であっても実施例１と同様の効果を得ることができる。尚、底面図を図２５とした場合の正面図は図１８、平面図は図２０、背面図は図２１、左側面図は図２２、右側面図は図２３、は本発明に係るレセプタクルの、図１８のＡ−Ａ断面図は図２４と同一である。

また、傾斜面に形成された第１の配線パターンおよび第２の配線パターンにおいてくぼみの底面から、くぼみの形成された面の表面に至る傾斜面の形状変化に従い、この傾斜面に形成された第１の配線パターンと第２の配線パターンの間隔を徐々に狭くし、かつ、プリント配線基板にレセプタクルをハンダリフローにてＳＭＤ実装する場合のレセプタクルに形成されたハンダ用のランドパッドサイズに配線パターンの幅を変化させた量に従い傾斜面の形状に従い形成された第１の配線パターンと第２の配線パターンの間隔をランドパッドサイズによる配線パターンの線幅が狭く変化させる必要がある場合は、間隔は狭く、またランドパッドサイズによる配線パターンの線幅が太くなる場合は、広く第１の配線パターンと第２の配線パターンの間隔を補正する。

また、傾斜面の反対側の面にコモン用端子部およびコモン用接続部と同電位のベタパターンを形成させる。このことにより、光素子駆動における電気信号とコモンとの関係における特性インピーダンスの変化のばらつきを抑えることが可能になる。これにより、光素子に向かう電気信号、または光素子から出力された電気信号の電子の流れを平滑化し高速な電気信号パルスの立ち上がり立下り動作による反射量を低く抑えることにより、電気伝送速度の帯域低下の防止、電気ノイズの発生防止および、2個以上の複数の光素子を実装するレセプタクルのそれぞれの素子電気信号出力（入力）におけるクロストーク(漏話)の防止をすることが可能となる。

光コネクタのレセプタクルとして使用することができる。

本発明に係るレセプタクルの正面図である。（実施例１） 本発明に係るレセプタクルの底面図である。（実施例１） 本発明に係るレセプタクルの平面図である。（実施例１） 本発明に係るレセプタクルの背面図である。（実施例１） 本発明に係るレセプタクルの左側面図である。（実施例１） 本発明に係るレセプタクルの右側面図である。（実施例１） 図１のＡ−Ａ断面図である。（実施例１） 図１における部分Ｂの拡大図である。（実施例１） 図７の拡大図である。（実施例１） 本発明に係るレセプタクルの正面図である。（実施例２） 本発明に係るレセプタクルの底面図である。（実施例２） 本発明に係るレセプタクルの平面図である。（実施例２） 本発明に係るレセプタクルの背面図である。（実施例２） 本発明に係るレセプタクルの左側面図である。（実施例２） 本発明に係るレセプタクルの右側面図である。（実施例２） 図１０のＡ−Ａ断面図である。（実施例２） 図１０における部分Ｂの拡大図である。（実施例２） 本発明に係るレセプタクルの正面図である。（実施例３） 本発明に係るレセプタクルの底面図である。（実施例３） 本発明に係るレセプタクルの平面図である。（実施例３） 本発明に係るレセプタクルの背面図である。（実施例３） 本発明に係るレセプタクルの左側面図である。（実施例３） 本発明に係るレセプタクルの右側面図である。（実施例３） 図１のＡ−Ａ断面図である。（実施例３） 本発明に係るレセプタクルの底面図である。 従来のレセプタクルの斜視図である。

符号の説明

１ レセプタクル
２ くぼみ
３ 底面
４ 光素子配設部
５ 第１の配線パターン
６ 第２の配線パターン
９ 光素子
１１ コモン用端子部
１２ 電気信号用端子部
１３ コモン用接続部
１４ 電気信号用接続部
１５ ベタパターン
１６ 斜面
２０ 反対側の面
２１ 基板接続部

Claims (3)

1. 光素子が実装され樹脂により封止された光素子配設部と、
   該光素子配設部を第１の配線パターンおよび第２の配線パターンを介してプリント配線基板に電気的に接続する基板接続部とが隣り合う面に形成されたレセプタクルにおいて、
   前記光素子配設部は、くぼみの底面に形成され、前記光素子のコモン用端子部と前記光素子の電気信号用端子部とを有し、
   前記基板接続部は、前記コモン用端子部と前記第１の配線パターンで接続されたコモン用接続部と、前記電気信号用端子部と前記第２の配線パターンで接続された電気信号用接続部とを有し、
   前記くぼみにおける前記基板接続部側の面が前記底面から始まる傾斜面であり、
   該傾斜面の反対側の面に前記コモン用端子部および前記コモン用接続部と同電位のベタパターンが形成され、
   該傾斜面において、前記光素子配設部から前記基板接続部に向かって前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンの間隔を徐々に狭くしたことを特徴とするレセプタクル
2. 前記光素子が、前記コモン用端子部または前記電気信号用端子部に実装された請求項１に記載のレセプタクル
3. 前記コモン用端子部から前記第１の接続パターンを介して前記コモン用接続部に至るコモンラインと、前記電気信号用端子部から前記第２の接続パターンを介して前記電気信号用接続部に至る電気信号ラインの対が複数あり、
   複数の前記コモン用端子部または前記電気信号用端子部に複数の光素子が実装された請求項１または請求項２に記載のレセプタクル

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