JP2009128817A - 光コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光素子が実装された光モジュールと光モジュールの周囲に配されるシールド材との電気的接続を行い、帯電していた静電気を、シールド材を通じてグランドに流すことにより、光モジュールにおける受光感度およびＥＭＣ特性への影響を改善できる光コネクタを提供することを目的とした。
【解決手段】光信号と電気信号とを変換する光モジュール１０と、前記光モジュール１０と光ファイバ７の両者を支持すると共に両者を接続するハウジング２６と、光モジュール１０の周囲に配されるシールド材を備えた光コネクタ１において、光モジュール１０は、光素子と光素子を支持する金属製のフレーム部材を備え、前記フレーム部材の一部がシールド材と接している。
【選択図】図１

Description

本発明は、光モジュールを内蔵した光コネクタに関するものである。

近年、情報通信分野において、高速データ通信を可能とする光通信システムが広く採用されている。一般に、光通信システムは、電気信号と光信号とを変換する光モジュールと、光信号の搬送路となる光ファイバとを備えており、光モジュールと光ファイバとは、光プラグを光コネクタに装着させて光学的に接続される。

光プラグは、光ファイバが挿入されたフェルールを備え、光コネクタには、光モジュールが内蔵されている。例えば特許文献１には、光モジュールを光軸のずれなくハウジングに固定することが可能な光コネクタが開示されている。

ここで従来の光コネクタは、外来の電磁ノイズから光モジュールを防御し、光モジュールから放射される電磁ノイズが外部に漏れないようにするために、導電性を有するシールドケースで光モジュールを覆っていた。
特開２００６−２１５２７６号公報

ところで、光コネクタにおいて、光素子が実装される樹脂ブロックを備えた光モジュールがある。しかしこのような光コネクタでは、樹脂ブロック内に封ぜられた光素子が実装された光モジュールは、静電気を帯電し、電荷の状態が不安定になり、受光感度およびＥＭＣ（Electro Magnetic Compatibility 電磁両立性）特性に影響を及ぼす懸念があった。

そこで本発明は、光素子が実装された光モジュールと光モジュールの周囲に配されるシールド材との電気的接続を行い、帯電していた静電気を、シールド材を通じてグランドに流すことにより、光モジュールにおける受光感度およびＥＭＣ特性への影響を改善できる光コネクタを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、光信号と電気信号とを変換する光モジュールと、前記光モジュールと光ファイバの両者を支持すると共に両者を接続するハウジングと、光モジュールの周囲に配されるシールド材を備えた光コネクタにおいて、光モジュールは、光素子と光素子を支持する金属製のフレーム部材を備え、前記フレーム部材の一部がシールド材と接していることを特徴とした。

請求項１の光コネクタは、光モジュールが備える光素子と光素子を支持する金属製のフレーム部材の一部と光モジュールの周囲に配されるシールド材とが接することによって、光素子が実装された光モジュールの電荷の状態を安定にすることができる。これにより請求項１の光コネクタは、光モジュールの受光感度およびＥＭＣ特性への影響を改善することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記シールド材は、ハウジングの外側に取り付けられて光モジュールを収容することを特徴とした。これにより請求項２の光コネクタは、光モジュールをシールド材で収容することで、外来の電磁ノイズから光モジュールを防御し、光モジュールから放射される電磁ノイズが外部に漏れないようにすることができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、光モジュールは、光素子の他に電子素子と端子部材を有し、光素子の全体と電子素子の全体と端子の一部及びフレーム部材の一部が樹脂によって結合され、フレーム部材の一部は前記樹脂から露出し、当該露出部位の一部がシールド材と接していることを特徴とした。これにより請求項３の光コネクタは、光モジュールが備えるフレーム部材の一部が、光素子の全体と電子素子の全体と端子の一部及びフレーム部位の一部を結合した樹脂から露出することによって、光モジュールの周囲に配されるシールド材と接することができる。これにより請求項３の光コネクタは、光素子が実装された光モジュールの電荷の状態を確実に安定にすることができ、光モジュールの受光感度およびＥＭＣ特性への影響を改善することができる。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、２個以上の光モジュールを備え、その内の少なくとも一つは、光信号を電気信号に変換する受光モジュールであり、他の少なくとも一つは、電気信号を光信号に変換する発光モジュールであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光コネクタである。これにより請求項４の光コネクタは、光信号と電気信号とを変換することができ、高速データ通信を可能にすることができる。

本発明の光コネクタは、光素子が実装された光モジュールと光モジュールの周囲に配されるシールド材との電気的接続を行い、光モジュールにおける受光感度およびＥＭＣ特性への影響を改善できる。

以下さらに本発明の具体的実施形態について説明する。図1は回路基板に実装された本発明に係る受光側の光コネクタを示した断面図である。なお図１は、図３のＣ−Ｃ断面に相当する。図２は回路基板に実装された本発明に係る発光側の光コネクタを示した断面図である。なお図２は、図３のＤ−Ｄ断面に相当する。図３は、図１および図２に示した光コネクタのＡ−Ａ断面図である。図４、図５、図６は、光コネクタのハウジングを示した正面図、底面図、側面図である。図７、図８、図９は、上方シールド材、基板側シールド材、光モジュールを示した斜視図である。図１０、図１１は、本発明に係る光モジュールにおける受光モジュールを示した正面図、背面図であり、図１２は図１０、図１１で示した受光モジュールのＥ−Ｅ断面図であり、図１３は受光モジュールの透視図である。図１４は、図３に示した光コネクタのＢ−Ｂ断面図である。図１５は、図１に示した光コネクタの分解断面図である。

図１に示すように、本実施形態の光コネクタ１は、光通信システムにおいて、回路基板２に実装され、光ファイバ７と光モジュール１０とを光学的に接続するのに用いられる。

回路基板２に実装された光コネクタ１は、光ファイバ７の一端を保持する光プラグ６を装着し、内蔵された光モジュール１０によって電気信号と光信号とを相互に変換する。本実施形態の光コネクタ１に装着される光プラグ６には、光ファイバを保持するフェルール（ｆｅｒｒｕｌｅ くさび管）８が先端側に突出して２本取り付けられており、２本のフェルール８は、平行に配置されている。

なお以下の説明では、特に断りのない限り、前後および上下の位置関係については、光コネクタ１に内蔵される光モジュール１０を基準とし、レンズ１８が配置される方を前方、その反対を後方とする。また外部リード２３が伸びる方を下方、その反対を上方とする。

光コネクタ１は、２つの光モジュール１０、１つのハウジング２６、および１つのシールドケース３８を備えている。図９に示す光モジュール１０は、光信号と電気信号とを変換する部材であり、光素子１２、１６を内蔵する。光モジュール１０は、内蔵される光素子１２、１６により発光モジュール１１と受光モジュール１５とに分けられる。発光モジュール１１は、レーザダイオードや発光ダイオード等の発光素子１２を備えた光モジュール１０であり、受光モジュール１５は、フォトダイオード等の受光素子１６を備えた光モジュール１０である。本実施形態の光コネクタ１は、発光モジュール１１および受光モジュール１５を一つずつ内蔵している。

また図９および図１３に示す光モジュール１０は、光素子１２、１６の他に、封止樹脂（樹脂ブロック）１７およびリードフレーム部材を備える。リードフレーム部材は、光素子１２、１６が実装される実装パッド２４、固定フレーム２２、外部リード２３、および内部リード２１に大別される。封止樹脂１７は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透明性を有する樹脂であり、実装パッド２４に実装された光素子１２、１６および内部リード２１を封止する。封止樹脂１７は正面視、略矩形に形成され、略中央に光素子１２、１６が配置される。また光素子１２、１６の発光部または受光部と対向する位置には、封止樹脂１７によってレンズ１８が形成されている。

また図１０、１２が示すように、レンズ１８の周囲は、レンズ１８の直径よりも拡がりをもった直径で空間１９が形成されている。封止樹脂１７の内部には、内部リード２１が挟み込まれている。そして封止樹脂１７には、レンズ１８が形成された面と反対側の樹脂面４４に空間７０が形成されている。この空間７０は、レンズ１８の中心から封止樹脂１７の樹脂面４４に垂直に投影した点を中心に形成されている。空間７０の深さは、封止樹脂１７の樹脂面４４から内部に挟み込まれた内部リード２１に到達しない程度である。また図１１のように、光モジュール１０の空間７０が形成された面を正面視すると、空間７０は円形状の形状を有する。空間７０の開口面積は、前述のレンズ１８周囲の空間１９の開口面積と同程度である。

固定フレーム２２は、封止樹脂１７から露出しており、封止樹脂１７の外形に沿って形成される「Ｌ」字状のリードフレーム部材である。また実装パッド２４と一体的に形成される。固定フレーム２２の所定位置には、後述するハウジング２６の位置決めピン３１が挿入される固定孔２５が２つ設けられている。光モジュール１０に実装される光素子１２、１６は、これら２つの固定孔２５を結ぶ直線の中点近傍に配置される。そのため固定フレーム２２に設けられた２つの固定孔２５を結ぶ直線と、光素子１２，１６の光軸とは略垂直に交差することになる。

外部リード２３は、リードフレーム部材の一部であり、外部の回路基板２に電気的に接続されて、光素子１２，１６を駆動させる電力や制御信号が入出力される。内部リード２１は、封止樹脂１７によって封止されたリードフレーム部材の一部であり、各外部リード２３と連続して設けられている。内部リード２１は、ボンティング用ワイヤ１４によって光素子１２、１６と電気接続されている。また内部リード２１には信号処理用の制御ＩＣチップ１３が実装されている。

ハウジング２６は、絶縁性を有する合成樹脂で形成される箱状の部材である。図３に示すように、ハウジング２６の一方の面には、光ファイバ７を備えた光プラグ６が差し込まれる差込口２７があり、ハウジング２６内部の嵌合空間２８に続いている。差込口２７から差し込まれた光プラグ６は、ハウジング２６内の嵌合空間２８に収容され、嵌合空間２８を構成する内壁３０と嵌合することにより固定される。

ハウジング２６の差込側と逆側の面は、光モジュール１０を所定位置に位置決めする位置決めピン３１が形成されるピン形成面３２である。位置決めピン３１は、光モジュール１０をハウジング２６の所定位置に位置決めするためにピン形成面３２の所定位置に形成される。またハウジング２６には、嵌合空間２８とピン形成面３２とを結ぶ貫通孔３３が２つ設けられており、これらの貫通孔３３には、光プラグ６のフェルール８を保持して位置決めするスリーブ３５が取り付けられる。

図５に示すように、ピン形成面３２には、１つの光モジュール１０に対して２つの位置決めピン３１、３１が形成されている。そして本実施形態のハウジング２６では、２つの位置決めピン３１、３１を結んだ直線の中点近傍に、スリーブ３５の中心軸が配置されている。図４、５に示すように、ハウジング２６の左右の側面には、後述のシールドケース３８を構成する基板側シールド材５３の固定用スリット５０が差し込まれる差込溝３７が設けられている。また差込溝３７の出入口近傍または差込溝３７内の所定位置には固定用突起６１（移動制限手段）が設けられている。

シールドケース３８は、図１に示すように、ハウジング２６の所定位置に配置された光モジュール１０を収容する上方シールド材４０と、回路基板２側に配置される基板側シールド材５３とを備える。上方シールド材４０および基板側シールド材５３は、導電性を有する金属薄板を屈曲加工することにより形成される。上方シールド材４０は、光モジュール１０が収容される部材であり、図７に示すように、上方後壁４３、中央周壁４６、および上方前壁４１を備える。

上方前壁４１は、ハウジング２６のピン形成面３２に沿って配置されるシールド板である。上方前壁４１は、光モジュール１０がシールドケース３８に収容された際、光モジュール１０の前方半分を覆う。上方前壁４１には、ハウジング２６に取り付けられたスリーブ３５を避けるように半円状のスリーブ切り欠き４２が設けられている。上方後壁４３は、上方前壁４１に対向させて平行に配置されるシールド板である。上方後壁４３は、光モジュール１０がシールドケース３８に収容された際、光モジュール１０の後方に配置される。図１や図２に示すように、上方後壁４３には、所定位置に板ばね４５が取り付けられており、収容された光モジュール１０を前方（ハウジング２６側）に付勢することができる。

図７に示すように、中央周壁４６は、上方前壁４１と上方後壁４３とをつなぐシールド材である。光モジュール１０がシールドケース３８に収容された際、中央周壁４６は光モジュール１０の上方を覆う。このとき、図１４に示すように、光モジュール１０が備える固定フレーム２２の上端部は中央周壁４６に接する。すなわち、封止樹脂１７から露出した上端部位と接する。上方シールド材４０の下方は、開放されており、この部分から光モジュール１０がシールドケース３８に収容される。

図８に示すように、基板側シールド材５３は、下方後壁５８、側方周壁４７、下方前壁５５、および隔壁６０を備える。下方前壁５５は、ハウジング２６のピン形成面３２に沿って配置されるシールド板である。下方前壁５５は、光モジュール１０がシールドケース３８に収容された際、光モジュール１０の前方下半分を覆う。下方前壁５５には、ハウジング２６に取り付けられたスリーブ３５を避けるように半円状のスリーブ切り欠き５６が設けられている。下方前壁５８は、下方前壁５５に対向させて平行に配置されるシールド板である。下方後壁４３は、光モジュール１０がシールドケース３８に収容された際、光モジュール１０の後方に配置される。

側方周壁４７は、下方前壁５５および下方後壁５８を挟んで対向するように配置される。側方周壁４７の後方は、下方前壁５８につながっており、前方は、下方前壁５５につながっている。光モジュール１０がシールドケース３８に収容された際、側方周壁４７は、光モジュール１０の側方を覆う。このとき、図１４に示すように、光モジュール１０が備える固定フレーム２２の側端部は、側方周壁４７に接する。すなわち、封止樹脂１７から露出した側端部位と接する。隔壁６０は、クロストークを防止するために発光モジュール１１と受光モジュール１５との間に配置されるシールド材である。

次に本実施形態の光コネクタ１における、各部材間の組合せ構成について説明する。図１、２に示すように光モジュール１０において、レンズ１８が形成された面が、ハウジング２６のピン形成面３２側に沿って配置されている。このとき光モジュール１０が備えるレンズ１８は、図３に示すハウジング２６が備えるスリーブ３５に配置された光ファイバ７の先端と向き合って設置されている。さらに光モジュールが備える固定フレーム２２における２つの固定孔２５は、ハウジング２６に形成されている２つの位置決めピン３１にそれぞれ配置されている。また図１、図２に示すように、光モジュール１０を収容するようにシールドケース３８である上方シールド材４０および基板側シールド材５３が設置されている。

上方シールド材４０においては、上方前壁４１側にあるスリーブ切り欠き４２が、ハウジング２６が有するスリーブ３５を上方から覆うように位置している。上方後壁４３における光モジュールが配置されている側の板ばね４５は、光モジュール１０における封止樹脂１７の樹脂面４４を付勢するように位置している。また中央周壁４６においては、光モジュールが備える固定フレーム２２の上端と接するように設置されている。

基板側シールド材５３においては、下方前壁５５側にあるスリーブ切り欠き５６が、ハウジング２６が有するスリーブ３５を下方から覆うように位置している。また前述の上方シールド材４０が有する上方後壁４３を収容するように下方後壁５８が位置している。側方周壁４７においては、光モジュール１０が備える固定フレーム２２の側端と接するように設置されている。基板側シールド材５３の隔壁６０は、図３に示すように発光モジュール１１と受光モジュール１５との間に配置されている。上記のような光コネクタ１は、図１、２に示すように外部リード２３およびグランド端子５２を外部の回路基板２に接続させて回路基板２に実装される。

本実施形態の光コネクタ１において、ハウジング２６にシールドケース３８が取り付けられる際、光モジュール１０が備える固定フレーム２２の上端と上方シールド材４０が備える中央周壁４６および光モジュール１０が備える固定フレーム２２の側端と基板側シールド材５３が備える側方周壁４７とが接し、電気的に接続される。これにより光素子が実装された光モジュール１０が、電気的な接続がされていないことによる電化の状態の不安定を防止することができる。そのため、本実施形態の光コネクタ１は、シールドケース３８と光モジュール１０との電気的に接続されていないことによる電化の状態が不安定を原因とする受光感度およびＥＭＣ特性への影響を効果的に防止することができる。

上記実施形態の光コネクタ１では、ハウジング２６に取り付けられるシールドケース３８において、上方シールド材４０が備える中央周壁４６に光モジュール１０が備える固定フレーム２２の上端が接し、基板側シールド材５３が備える側方周壁４７に光モジュール１０が備える固定フレーム２２の側端が接する光コネクタ１を示したが、本発明は、このような構成に限定されるわけではない。例えば、基板側シールド材５３が備える側方周壁４７の上方側の高さを、本発明の半分以下に下げ、さらに上方シールド材４０に上方側から側方周壁を備えることで上方シールド材のみが固定フレーム２２と接する。このように上方シールド材４０および基板側シールド材５３の両方あるいはいずれか一方に接するように側方周壁を設けてもよい。

回路基板に実装された受光モジュール側の光コネクタを示す図３のＣ−Ｃ断面図である。 回路基板に実装された発光モジュール側の光コネクタを示す図３のＤ−Ｄ断面図である。 光コネクタを示す図１のＡ−Ａ断面図である。 ハウジングの正面図である。 ハウジングの底面図である。 ハウジングの側面図である。 上方シールド材を示す斜視図である。 基板側シールド材を示す斜視図である。 光モジュールを示す斜視図である。 受光モジュールを示す正面図である。 受光モジュールを示す背面図である。 受光モジュールを示す図１０のＥ−Ｅ断面図である。 受光モジュールを示す透視図である。 光コネクタを示す図３のＢ−Ｂ断面図である。 図１に示す光コネクタの分解断面図である。

符号の説明

１ 光コネクタ
１０ 光モジュール
１７ 封止樹脂
２１ 内部リード
２２ 固定フレーム
２３ 外部リード
２６ ハウジング
３８ シールドケース
４０ 上方シールド材
５３ 基板側シールド材

Claims (4)

1. 光信号と電気信号とを変換する光モジュールと、前記光モジュールと光ファイバの両者を支持すると共に両者を接続するハウジングと、光モジュールの周囲に配されるシールド材を備えた光コネクタにおいて、光モジュールは、光素子と光素子を支持する金属製のフレーム部材を備え、前記フレーム部材の一部がシールド材と接していることを特徴とする光コネクタ。
2. 前記シールド材は、ハウジングの外側に取り付けられて光モジュールを収容することを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
3. 光モジュールは、光素子の他に電子素子と端子部材を有し、光素子の全体と電子素子の全体と端子の一部及びフレーム部材の一部が樹脂によって結合され、フレーム部材の一部は前記樹脂から露出し、当該露出部位の一部がシールド材と接していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光コネクタ。
4. ２個以上の光モジュールを備え、その内の少なくとも一つは、光信号を電気信号に変換する受光モジュールであり、他の少なくとも一つは、電気信号を光信号に変換する発光モジュールであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光コネクタ。

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