JP2009260126A - Optical communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スペーサを入れたことによるインピーダンスの不整合を防止する光通信器に関する。 The present invention relates to an optical communication device for preventing impedance mismatch due to insertion of a spacer.
光トランシーバ等の光通信器には、発光素子、受光素子等の光学素子をハウジングに収容したTOSA(送信光サブアセンブリ)、ROSA(受信光サブアセンブリ)等の光学素子アセンブリ(OSA)が使用される。 Optical communication devices such as optical transceivers use optical element assemblies (OSA) such as TOSA (transmitting optical subassembly) and ROSA (receiving optical subassembly) in which optical elements such as light emitting elements and light receiving elements are accommodated in a housing. The
OSAを搭載する光通信器では、基板に実装されたOSAと光導波路やレンズ等の光学部品との間で、光軸や焦点などの光学的位置が合うように設計してOSAや光学部品の配置がなされている。 In an optical communication device equipped with OSA, an optical position such as an optical axis and a focal point is designed so that an OSA mounted on a substrate and an optical component such as an optical waveguide or a lens are aligned with each other. Arrangement has been made.
しかし、OSAは、品種の違いや製造メーカの違いによって寸法に違いがある。具体的には、ハウジングの高さ(底部から頂部までの長さ)に違いがある。OSAの寸法の違いにより、OSAと光学部品との光学的位置がずれてしまう。このような寸法の違いを解消するために、スペーサが用いられる。 However, OSA has different dimensions depending on the type and manufacturer. Specifically, there is a difference in the height of the housing (the length from the bottom to the top). Due to the difference in OSA dimensions, the optical positions of the OSA and the optical component are shifted. In order to eliminate such a dimensional difference, a spacer is used.
図4に示されるように、光通信器41において、スペーサ42は、OSA2のハウジングの底部と基板3との間に挟み入れる部材である。OSA2のハウジングの底部には、OSA2を基板3に固定するための支持部材であると同時に電源・GNDや信号の伝送部材であるピン43(リードとも言う)が設けられている。ピン43が基板3の導体付き取り付け穴に挿入されてはんだ付けされることにより、OSA2が基板3に電気的に接続されて実装される。このとき、OSA2のハウジングの底部と基板3との間にスペーサ42を入れたり入れなかったり、スペーサ42の厚さを違えたりすることで、基板3からOSA2のハウジングの底部までの距離を調節し、基板3からOSA2のハウジングの頂部までの距離(OSA実装高さ)をOSA2の寸法によらず一定とすることができる。
As shown in FIG. 4, in the
なお、OSA2が原材料として提供される時点では、ピン43は十分に長く形成されている。ピン43が基板3に挿入してはんだ付けされた後、基板3の反対側に突きだしている余長分が切断される。以下で言うピン43の長さとは余長分が切断された後の長さである。
It should be noted that the pin 43 is formed sufficiently long when the OSA 2 is provided as a raw material. After the pins 43 are inserted into the
近年では、OSA2で伝送する信号が高速化しており、これに伴いピンを流れる電流の周波数が高くなってきた。前述のように、OSA2と基板3との間にスペーサ42を入れると、そのぶん基板3からOSA2までの距離が長くなり、ピンが長くなる。この程度のピンの長さの増加でも、高周波においては、ピンのインピーダンスが高くなり、ピンと基板上の信号線との間でインピーダンスが整合しなくなる。インピーダンスの不整合により、信号の反射などによる波形歪みや伝送損失が生じ、伝送に支障をきたすことになる。
In recent years, the signal transmitted by the
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、スペーサを入れたことによるインピーダンスの不整合を防止する光通信器を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical communication device that solves the above-described problems and prevents impedance mismatch due to insertion of a spacer.
上記目的を達成するために本発明は、光学素子アセンブリのピンがはんだ付けされる基板と上記光学素子アセンブリとの間に上記光学素子アセンブリの高さを調節するスペーサが挿入された光通信器において、上記スペーサには上記光学素子アセンブリの信号ピンの周囲の複数箇所に配置された外側導体用スルーホールと、上記光学素子アセンブリのGNDピンにはんだ付けされるGND用スルーホールと、該GND用スルーホールと上記外側導体用スルーホールとを導通するGND配線とが設けられものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides an optical communication apparatus in which a spacer for adjusting the height of the optical element assembly is inserted between a substrate to which pins of the optical element assembly are soldered and the optical element assembly. The spacer includes through-holes for outer conductors arranged at a plurality of locations around the signal pins of the optical element assembly, GND through-holes soldered to the GND pins of the optical element assembly, and the GND through-holes. A GND wiring that conducts the hole and the outer conductor through-hole is provided.
また、本発明は、光学素子アセンブリのピンがはんだ付けされる基板と上記光学素子アセンブリとの間に上記光学素子アセンブリの高さを調節するスペーサが挿入された光通信器において、上記スペーサが金属で形成され、該金属製スペーサが上記光学素子アセンブリのGNDピンにはんだ付けされたものである。 According to another aspect of the present invention, there is provided an optical communication device in which a spacer for adjusting the height of the optical element assembly is inserted between a substrate to which a pin of the optical element assembly is soldered and the optical element assembly. The metal spacer is soldered to the GND pin of the optical element assembly.
また、本発明は、光学素子アセンブリのピンがはんだ付けされる基板と上記光学素子アセンブリとの間に上記光学素子アセンブリの高さを調節するスペーサが挿入された光通信器において、上記スペーサは上記光学素子アセンブリのGNDピンに片面が接すると共に、上記光学素子アセンブリの信号ピンに反対面が接するスペーサ基板からなり、該スペーサ基板の上記GNDピンに接する上記片面には上記GNDピンに沿わせてGND導体膜が形成され、上記スペーサ基板の上記信号ピンに接する上記反対面には上記信号ピンに沿わせて信号用導体膜が形成されたものである。 According to another aspect of the present invention, there is provided an optical communication device in which a spacer for adjusting a height of the optical element assembly is inserted between a substrate to which a pin of the optical element assembly is soldered and the optical element assembly. It comprises a spacer substrate whose one surface is in contact with the GND pin of the optical element assembly and whose opposite surface is in contact with the signal pin of the optical element assembly. The one surface of the spacer substrate that is in contact with the GND pin is connected to the GND pin along the GND pin. A conductor film is formed, and a signal conductor film is formed along the signal pin on the opposite surface in contact with the signal pin of the spacer substrate.
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。 The present invention exhibits the following excellent effects.
(1)スペーサを入れたことによるインピーダンスの不整合を防止することができる。 (1) Impedance mismatch due to insertion of a spacer can be prevented.
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1(a)及び図1(b)に示されるように、本実施形態の光通信器1は、光学素子アセンブリ(OSA)2とそのOSA2のピンがはんだ付けされる基板3との間にOSA2の高さを調節するスペーサ4が挿入された光通信器1において、スペーサ4に、OSA2の信号ピン5の周囲に複数の外側導体用スルーホール6を配置し、OSA2のGND(グランド)ピン7にはんだ付けされるGND用スルーホール8と、GND用スルーホール8と外側導体用スルーホール6とを導通するGND配線9とが設けられたものである。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the
なお、図1(a)は、厚さ、穴径等の各部材寸法や寸法比を厳密に示すものではなく、強調している部分もある。また、見やすくするために部材間に隙間をあけているが、実際には密着している。 FIG. 1 (a) does not strictly show the dimensions and ratios of each member such as the thickness and hole diameter, and there are some parts that are emphasized. In addition, a gap is formed between the members for easy viewing, but the members are actually in close contact.
OSA2は、金属製で円筒状に形成されたハウジング(いわゆるCANパッケージ)10を有する。ハウジング10の頂部(基板3と反対に臨む面)はハウジング10に内蔵された光学素子の光入射/出射面となっている。ハウジング10の底部(基板3に臨む面)には、ハウジング内外を繋ぐピンが設けられる。ピンの本数は、例えば、電源ピン、GNDピン7、信号ピン5×2の4本であるが、これに限らず、何本でもよい。信号ピン5は、伝送速度が高い高速信号(例えば、1Gbps以上)の高周波電流が流れる高速信号ピンである。
The OSA 2 has a housing (so-called CAN package) 10 made of metal and formed in a cylindrical shape. A top portion of the housing 10 (a surface facing the substrate 3) is a light incident / exit surface of an optical element built in the
基板3は、例えば、フレキシブル基板であるが、リジッド基板でもよい。基板3には、OSA2の各ピンを挿通、はんだ付けするための所定の穴(スルーホール又はランド付き穴)が設けられており、これらの穴に電源、GND、信号を伝えるための導体パターンが設けられている。
The
スペーサ4は、OSA2のハウジング10の底部と基板3との間に挟み入れる部材であり、基板3からハウジング10の底部までの所望する距離に合わせて厚さが設定されている。スペーサ4は、ガラスエポキシのような基板と同等の材料、あるいは絶縁体(誘電体)であるプラスチックで構成される。
The
スペーサ4は、例えば、OSA2と同径の円筒状に形成されるが、径はOSA2と異なってもよいし、形状も円筒状に限らず任意である。
For example, the
スペーサ4には、OSA2の各ピンを挿通するための穴が形成される。本実施形態では、信号ピン5を挿通する信号ピン挿通穴11は、内面に導体膜がなく開口周囲にランドもない貫通穴である。GNDピン7を挿通する穴は、内面に導体膜が形成され開口周囲に内面の導体膜と導通するランドが形成されたスルーホールであり、これがGND用スルーホール8である。電源ピンを挿通する電源ピン挿通穴12は、貫通穴(非導通)であるかスルーホール(導通)であるか特に限定しない。
The
外側導体用スルーホール6は、GND用スルーホール8と同様に内面に導体膜が形成され開口周囲に内面の導体膜と導通するランドが形成されたスルーホールであるが、ピンを挿通するための穴ではない。外側導体用スルーホール6は、信号ピン挿通穴11を囲むように、所定径の円周に沿って所定の角度ごとに設けられている。ここでは外側導体用スルーホール6は信号ピン挿通穴11の中心からほぼ等角度で、信号ピン挿通穴11を囲むように6個設けられている。
The outer conductor through
スペーサ4の片面あるいは両面に、GND用スルーホール8と外側導体用スルーホール6とを導通するGND配線9が形成されている。GND配線9は、GND用スルーホール8と全ての外側導体用スルーホール6とを導通するように配線されている。
On one side or both sides of the
次に、光通信器1を組み立てる手順を説明する。
Next, a procedure for assembling the
まず、OSA2にスペーサ4を取り付ける。すなわち、信号ピン5は信号ピン挿通穴11に、GNDピン7はGND用スルーホール8に、電源ピンは電源ピン挿通穴12に差し込み、スペーサ4をOSA2の底部に当たるまで入れ、その状態でGNDピン7をGND用スルーホール8にはんだ付けする(はんだ付け部13)。
First, the
このようにしてスペーサ4を取り付けたOSA2を基板3に取り付ける。すなわち、スペーサ4から突きだしているOSA2の信号ピン5、GNDピン7、電源ピンを基板3の所定の穴にそれぞれ差し込み、スペーサ4が基板3に当たるまでOSA2を入れ、その状態で各ピンをはんだ付けする(はんだ付け部14)。その後、基板3から突きだしている各ピンの余長部分を切り取る。
In this way, the OSA 2 to which the
次に、本実施形態の光通信器1の作用効果について説明する。
Next, the function and effect of the
OSA2のGNDピン7が基板3にはんだ付け部14ではんだ付けされることにより、GNDピン7はGND電位となる。スペーサ4のGND用スルーホール8がOSA2のGNDピン7にはんだ付け部13ではんだ付けされているので、GND用スルーホール8もGND電位となる。このため、全ての外側導体用スルーホール6がGND配線9を介してGND電位となる。
When the
信号ピン5は、その長手方向全長にわたり、周囲の複数箇所にGND電位を有する外側導体用スルーホール6の導体によって囲まれる。このことは、OSA2のハウジング10の底部と基板3との間で、信号の伝送ラインが同軸構造となることを意味する。すなわち、内部導体に信号が流れ内部導体を覆う外部導体がGND電位に保たれる同軸ケーブルと同じ構造となる。これにより、信号ピン5のインピーダンスが低くなる。信号ピン5のインピーダンスが低くなることで、信号ピン5と基板3上の信号線との間でインピーダンスが整合できる。インピーダンスが整合すると、波形歪みや伝送損失が生じなくなる。
The
このように、本実施形態の光通信器1は、高速信号通信をする光通信器1にスペーサ4を入れた場合においても、信号ピン5の周囲がGND電位の外側導体用スルーホール6で囲まれる構成としたことにより、インピーダンスの増加が防止され、伝送特性が良好になる。
As described above, in the
外側導体用スルーホール6を設ける位置及び個数は、所望するインピーダンスに応じて選択するとよい。
The position and number of the outer conductor through
以下、本発明の他の実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図2に示されるように、本実施形態の光通信器21は、OSA2とそのOSA2のピンがはんだ付けされる基板3との間にOSA2の高さを調節するスペーサ22が挿入された光通信器21において、スペーサ22が金属で形成され、この金属製のスペーサ22がOSA2のGNDピン7にはんだ付けされたものである。
As shown in FIG. 2, the optical communication device 21 of the present embodiment is an optical communication device in which a spacer 22 for adjusting the height of the
OSA2、基板3は、図1のものと同じなので、説明は省く。
The
スペーサ22は、OSA2のハウジング10の底部と基板3との間に挟み入れる部材であり、基板3からハウジング10の底部までの所望する距離に合わせて厚さが設定されている。
The spacer 22 is a member sandwiched between the bottom of the
スペーサ22は、例えば、OSA2と同径の円筒状に形成されるが、径はOSA2と異なってもよいし、形状は任意である。
For example, the spacer 22 is formed in a cylindrical shape having the same diameter as the
スペーサ22には、OSA2の各ピンを挿通するための穴が形成される。本実施形態では、信号ピン5を挿通する信号ピン挿通穴23は、信号ピン5のインピーダンスが所定値となるように径を設定した穴である。GNDピン7を挿通するGNDピン挿通穴24は、GNDピン7を挿通した後にはんだ付けが容易にできる程度の径の穴である。電源ピンを挿通する電源ピン挿通穴(図示せず)は、電源ピンとの接触が十分に回避できるように径を設定した穴である。
The spacer 22 is formed with a hole for inserting each pin of the
光通信器21を組み立てる手順は、光通信器1の場合とほぼ同じであり、まず、OSA2にスペーサ22を取り付けるべく、スペーサ22をOSA2の底部に当たるまで入れ、その状態でGNDピン7をGNDピン挿通穴24にはんだ付けする(はんだ付け部25)。このようにしてスペーサ22を取り付けたOSA2を基板3に取り付ける。すなわち、スペーサ22から突きだしているOSA2の信号ピン5、GNDピン7、電源ピンを基板3の所定の穴にそれぞれ差し込み、スペーサ22が基板3に当たるまでOSA2を入れ、その状態で各ピンをはんだ付けする(はんだ付け部26)。次に、基板3から突きだしている各ピンの余長部分を切り取る。
The procedure for assembling the optical communication device 21 is almost the same as that of the
本実施形態の光通信器21の作用効果について説明する。 The effect of the optical communication device 21 of this embodiment is demonstrated.
スペーサ22は、OSA2のGNDピン7にはんだ付けされることにより、GND電位となる。
The spacer 22 becomes a GND potential by being soldered to the
信号ピン5は、その長手方向全長にわたり、GND電位を有する金属導体壁(信号ピン挿通穴23)によって囲まれる。よって、信号の伝送ラインが空気を誘電体とする同軸構造となり、信号ピン5のインピーダンスが低くなる。信号ピン5のインピーダンスが低くなることで、信号ピン5と基板3上の信号線との間でインピーダンスが整合できる。インピーダンスが整合すると、波形歪みや伝送損失が生じなくなる。
The
このように、本実施形態の光通信器21は、高速信号通信をする光通信器21にスペーサ22を入れた場合においても、信号ピン5がGND電位を有する金属導体壁によって囲まれる構成としたことにより、インピーダンスの増加が防止され、伝送特性が良好になる。
As described above, the optical communication device 21 of the present embodiment is configured such that the
信号ピン挿通穴23の径は、所望するインピーダンスに応じて選択するとよい。 The diameter of the signal pin insertion hole 23 may be selected according to the desired impedance.
以下、本発明の他の実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図3に示されるように、本実施形態の光通信器31は、OSA2とそのOSA2のピンがはんだ付けされる基板3との間にOSA2の高さを調節するスペーサ32が挿入された光通信器において、スペーサ32がOSA2のGNDピン7に片面を接し、OSA2の信号ピン5に反対面を接するスペーサ基板33からなり、スペーサ基板33のGNDピン7に接する面にはGNDピン7に沿わせてGND導体膜34が形成され、スペーサ基板33の信号ピン5に接する面には信号ピン5に沿わせて信号用導体膜35が形成されたものである。
As shown in FIG. 3, the optical communication device 31 of this embodiment is an optical communication device in which a spacer 32 for adjusting the height of the
OSA2、基板3は、図1のものと同じなので、説明は省く。
The
スペーサ32は、OSA2のハウジング10の底部と基板3との間に挟み入れる部材である。本実施形態では、スペーサ32がスペーサ基板33により構成される。スペーサ基板33は、ガラスエポキシなどの材料からなるリジッド基板である。スペーサ基板33は、OSA2のGNDピン7に片面を接し、OSA2の信号ピン5に反対面を接する。つまり、スペーサ基板33の厚さがGNDピン7と信号ピン5との間隔にほぼ等しい。スペーサ基板33の幅は、基板3からハウジング10の底部までの所望する距離に合わせて設定されている。スペーサ基板33は、基板3の基板面に対してスペーサ基板33の基板面が直角に立つようにして実装する。
The spacer 32 is a member that is sandwiched between the bottom of the
スペーサ基板33の表裏の基板面には、導体膜が印刷等により設けられる。具体的には、GNDピン7に接する基板面にはGNDピン7に沿わせてGND導体膜34が形成される。GNDピン7はGND導体膜34に接する全長にわたりGND導体膜34にはんだ付けされる。
A conductor film is provided on the front and back substrate surfaces of the spacer substrate 33 by printing or the like. Specifically, a
スペーサ基板33の信号ピン5に接する基板面には信号ピン5に沿わせて信号用導体膜35が形成される。信号ピン5は信号用導体膜35に接する全長にわたり信号用導体膜35にはんだ付けされる。
A
本実施形態によれば、スペーサ基板33のそれぞれの面に形成されたGND導体膜34と信号用導体膜35がGNDピン7及び信号ピン5ピンの導体断面積を実質的に増やし、インピーダンスを下げることになる。また、GND導体膜34及び信号用導体膜35を設けたスペーサ基板33が誘電体に導体を載せた構造のため、基板3と同じ構造になり、スペーサ基板33と基板3とで伝送路のインピーダンスを一致させやすい。
According to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、スペーサ基板33の誘電率と導体膜34、35の厚さ、導体パターン幅などの組み合わせで任意のインピーダンスが得られる。
Further, according to the present embodiment, an arbitrary impedance can be obtained by a combination of the dielectric constant of the spacer substrate 33, the thicknesses of the
1、21、31 光通信器
2 光学素子アセンブリ(OSA)
3 基板
4、32 スペーサ
5 信号ピン
6 外側導体用スルーホール
7 GNDピン
8 GND用スルーホール
9 GND配線
22 金属製のスペーサ
23 信号ピン挿通穴
24 GNDピン挿通穴
33 スペーサ基板
34 GND導体膜
35 信号用導体膜
1, 21, 31
3
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- 2008-04-18 JP JP2008108963A patent/JP2009260126A/en active Pending
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