JP2010237641A - Optical module and cable with module - Google Patents

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Hirotaka Shimizu
博貴 清水
Kyosuke Takemoto
恭介 武本
Naoki Kimura
直樹 木村
Masahito Takigahira
将人 瀧ヶ平
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical module which prevents breakage of internal parts and ensure accuracy of optical coupling at an optical coupling section. <P>SOLUTION: The optical module holds, in a housing, a module body 11 which includes a circuit board 3 and a photoelectric converting section 4 provided at the circuit board 3. An optical fiber 2 includes an optical axis that intersects at a predetermined angle with respect to an optical axis of the photoelectric converting section 4, and is optically connected to the photoelectric converting section 4 via the optical coupling section 10 formed with a transparent resin. The optical coupling section 10 is covered with a protective cover 6 provided at the circuit board 3. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、光通信技術、光伝送技術、光情報記録技術に用いられる光モジュールおよびモジュール付きケーブルに関する。   The present invention relates to an optical module and a cable with a module used in optical communication technology, optical transmission technology, and optical information recording technology.

従来、光ファイバと光電変換部とを光学的に結合させる構造を有する光モジュールが用いられている。
特許文献１に記載の光結合器では、樹脂製の光路形成部の界面における反射を利用して、光ファイバと受光素子とを光学的に結合させる構造が採用されている。この構造の採用によって、高価な光学素子等を不要とし、低コスト化を図ることができる。
特許文献２には、複数本の光ファイバをケース内に収容してパッケージ化したモジュールが開示されている。この光モジュールでは、光素子と半導体チップの光結合を高精度で確保できる。
特許文献３には、光素子、光結合部、電気リードフレームを一括してモールドしたインナー成形部と、このインナー成形部と接続される光ファイバによって構成された光モジュールが開示されている。 Conventionally, an optical module having a structure for optically coupling an optical fiber and a photoelectric conversion unit has been used.
The optical coupler described in Patent Document 1 employs a structure that optically couples an optical fiber and a light receiving element by utilizing reflection at an interface of a resin optical path forming portion. By adopting this structure, an expensive optical element or the like is unnecessary, and the cost can be reduced.
Patent Document 2 discloses a module in which a plurality of optical fibers are accommodated in a case and packaged. In this optical module, optical coupling between the optical element and the semiconductor chip can be ensured with high accuracy.
Patent Document 3 discloses an optical module configured by an inner molded portion in which an optical element, an optical coupling portion, and an electric lead frame are molded together, and an optical fiber connected to the inner molded portion.

特開２００６−３４０５１７号公報JP 2006-340517 A 特公平７−３４４８３号公報Japanese Patent Publication No. 7-34483 特開平４−１６０６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-1606

上記光モジュールの部品、特に光結合構造は強度が低く、組み立て過程等において外力が加えられることにより破損するおそれがある。
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、製造工程における内部部品の保護について十分な考慮がなされていない。
また、特許文献２に記載の技術では、光ファイバがケースに接合されるため、ケースに加えられた外力が光ファイバに及びやすく、光結合部における光結合の精度に悪影響が及ぶおそれがある。
特許文献３に記載の技術では、モールドにより光結合部における光結合の精度が低下することがあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、内部部品の破損を防止でき、かつ光結合部における光結合の精度を確保できる光モジュールおよびモジュール付きケーブルを提供することを目的とする。 The parts of the optical module, particularly the optical coupling structure, have low strength, and may be damaged when an external force is applied during the assembly process.
However, in the technique described in Patent Document 1, sufficient consideration is not given to protection of internal components in the manufacturing process.
Further, in the technique described in Patent Document 2, since the optical fiber is joined to the case, the external force applied to the case is likely to reach the optical fiber, which may adversely affect the accuracy of optical coupling in the optical coupling unit.
In the technique described in Patent Document 3, the accuracy of optical coupling in the optical coupling portion may be reduced by the mold.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical module and a cable with a module that can prevent damage to internal components and can ensure the accuracy of optical coupling in an optical coupling section.

本発明の請求項１にかかる発明は、光ファイバの端部に組み立てられる光モジュールであって、回路基板と、前記回路基板に設けられた光電変換部とを備えたモジュール本体が、ハウジング内に収容され、前記光ファイバが、前記光電変換部の光軸に対して所定の角度で交差する光軸を有し、透明樹脂からなる光結合部を介して前記光電変換部に光学的に接続され、前記光結合部は、前記回路基板に設けられた保護カバーによって覆われている光モジュールを提供する。
本発明の請求項２にかかる発明は、請求項１において、前記ハウジング内に固定樹脂が充填されることにより、前記モジュール本体がハウジングに対し固定され、前記保護カバーは、前記固定樹脂が充填される際に、この固定樹脂が前記光結合部に達するのを阻止する機能を有する光モジュールである。
本発明の請求項３にかかる発明は、請求項１または２において、前記保護カバーが、前記光電変換部に接続される光ファイバが通過する通過口を有し、前記通過口は、前記光ファイバが前記回路基板に沿って径方向に移動可能となる寸法とされている光モジュールである。
本発明の請求項４にかかる発明は、請求項１〜３のうちいずれか１項において、前記保護カバーが、金属からなる光モジュールである。
本発明の請求項５にかかる発明は、請求項１〜４のうちいずれか１項において、前記保護カバーの内面に、絶縁層が形成されている光モジュールである。
本発明の請求項６にかかる発明は、光ファイバの端部に組み立てられる光モジュールであって、回路基板と、前記回路基板に設けられた光電変換部とを備えたモジュール本体が、外装体内に設けられ、前記光ファイバが、前記光電変換部の光軸に対して所定の角度で交差する光軸を有し、透明樹脂からなる光結合部を介して前記光電変換部に光学的に接続され、前記光結合部は、前記回路基板に設けられた保護カバーによって覆われ、前記外装体は、前記モジュール本体を覆うように充填された樹脂によって構成され、前記保護カバーは、前記樹脂が充填される際に、この樹脂が前記光結合部に達するのを阻止する機能を有する光モジュールである。
本発明の請求項７にかかる発明は、請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の光モジュールが、前記光ファイバを有する光ケーブルの少なくとも一端に組み立てられたモジュール付きケーブルである。
前記光結合部は、伝送される光に対して透明な樹脂からなり、前記樹脂が、前記光電変換部の受発光部の少なくとも一部および前記光伝送路の端部の少なくとも一部にそれぞれ密着し、前記光結合部を構成する樹脂の外面は、前記光電変換部の受発光部および前記光伝送路の端部の側に凹んだ形状となっていてよい。 The invention according to claim 1 of the present invention is an optical module that is assembled to an end portion of an optical fiber, and a module body including a circuit board and a photoelectric conversion unit provided on the circuit board is disposed in the housing. The optical fiber has an optical axis that intersects the optical axis of the photoelectric conversion unit at a predetermined angle, and is optically connected to the photoelectric conversion unit through an optical coupling unit made of a transparent resin. The optical coupling unit provides an optical module covered with a protective cover provided on the circuit board.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the module body is fixed to the housing by filling the housing with the fixing resin, and the protective cover is filled with the fixing resin. In this case, the optical module has a function of preventing the fixing resin from reaching the optical coupling portion.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the protective cover has a passage port through which an optical fiber connected to the photoelectric conversion unit passes, and the passage port is the optical fiber. Is an optical module that is dimensioned to be movable in the radial direction along the circuit board.
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the protective cover is an optical module made of metal.
The invention according to claim 5 of the present invention is the optical module according to any one of claims 1 to 4, wherein an insulating layer is formed on an inner surface of the protective cover.
The invention according to claim 6 of the present invention is an optical module that is assembled to an end portion of an optical fiber, and a module main body including a circuit board and a photoelectric conversion unit provided on the circuit board is provided in the exterior body. Provided, and the optical fiber has an optical axis that intersects the optical axis of the photoelectric conversion unit at a predetermined angle, and is optically connected to the photoelectric conversion unit via an optical coupling unit made of a transparent resin. The optical coupling portion is covered with a protective cover provided on the circuit board, the exterior body is made of resin filled to cover the module body, and the protective cover is filled with the resin. In this case, the optical module has a function of preventing the resin from reaching the optical coupling portion.
The invention according to claim 7 of the present invention is a cable with a module in which the optical module according to any one of claims 1 to 6 is assembled to at least one end of an optical cable having the optical fiber.
The optical coupling unit is made of a resin that is transparent to transmitted light, and the resin is in close contact with at least a part of the light receiving and emitting unit of the photoelectric conversion unit and at least a part of the end of the optical transmission path. The outer surface of the resin constituting the optical coupling portion may have a shape recessed toward the light emitting / receiving portion of the photoelectric conversion portion and the end portion of the optical transmission path.

本発明によれば、保護カバーを用いるため、製造時の内部部品の破損を防ぎ、歩留まりを向上させることができる。この構造は、特に破損しやすい光結合部や配線（ボンディングワイヤ）の保護が可能である点で技術的意義が高い。
また、保護カバーは構造が簡略でありながら十分な保護効果が得られるため、例えば特許文献２記載の技術とは異なり、光ファイバの位置等に制限を加える必要がないことから、外力が光結合部に及びにくい。従って、光結合部において光結合の精度を良好にすることができる。
また、ハウジング内に固定樹脂を充填する構造を採用する場合、保護カバーによって固定樹脂が光結合部に及ぶのを防ぐことができる。このため、光結合部が固定樹脂で覆われて界面での反射に支障を来す事態が生じることがなく、光結合部において良好な光結合を確保できる。 According to the present invention, since the protective cover is used, it is possible to prevent damage to internal components during manufacturing and improve the yield. This structure has a high technical significance in that it can protect the optical coupling part and wiring (bonding wire) that are particularly easily damaged.
In addition, since the protective cover has a simple structure and can provide a sufficient protective effect, unlike the technique described in Patent Document 2, for example, it is not necessary to limit the position of the optical fiber. Difficult to reach parts. Therefore, the accuracy of optical coupling can be improved in the optical coupling unit.
Further, when a structure in which the housing is filled with the fixing resin is employed, the protective resin can prevent the fixing resin from reaching the optical coupling portion. For this reason, the optical coupling part is covered with the fixing resin, and there is no problem that the reflection at the interface is disturbed, and good optical coupling can be ensured in the optical coupling part.

本発明の第１形態例に係る光モジュールのモジュール本体を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the module main body of the optical module which concerns on the 1st form example of this invention. モジュール本体の要部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the principal part of a module main body. モジュール本体の要部を示す一部断面図である。It is a partial cross section figure which shows the principal part of a module main body. モジュール付きケーブルを模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows a cable with a module typically. 本発明の第２形態例に係る光モジュールのモジュール本体の要部を示す一部断面図である。It is a partial cross section figure which shows the principal part of the module main body of the optical module which concerns on the 2nd example of this invention. モジュール付きケーブルを模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows a cable with a module typically. 本発明の第３形態例に係る光モジュールを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the optical module which concerns on the 3rd form example of this invention. 本発明の第４形態例に係る光モジュールを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the optical module which concerns on the 4th form example of this invention.

以下、実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１〜図４は、本発明の第１形態例にかかる光モジュールを使用したモジュール付きケーブルを示すものである。
図４に示すように、このモジュール付きケーブルは、光ファイバ２を有する光ケーブル１５の端部に、光モジュール１が設けられている。
光ケーブル１５は、光ファイバ２と電線（図示略）とを有する光電気複合ケーブルであってもよい。 Hereinafter, based on an embodiment, the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 4 show a cable with a module using the optical module according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 4, this module-equipped cable is provided with the optical module 1 at the end of an optical cable 15 having an optical fiber 2.
The optical cable 15 may be a photoelectric composite cable having the optical fiber 2 and an electric wire (not shown).

光モジュール１は、光ファイバ２の先端に組み立てられており、モジュール本体１１がケース状のハウジング９内に収容されて構成されている。
モジュール本体１１は、回路基板３の一方の面３ａに、受発光素子４（光電変換部）と、制御用半導体５と、保護カバー６とが設けられている。
回路基板３には、回路配線（図示略）が形成されている。回路基板３には上記電線を接続することもできる。
符号２６は回路基板３に電気的に接続された電気コネクタであり、光モジュール１は電気コネクタ２６を介して他の機器と接続可能である。
電気コネクタ２６が接続される機器には、電気コネクタ２６を通して電力供給や電気信号の送受信が可能である。電気コネクタ２６はハウジング９から外部に突出して設けることができる。 The optical module 1 is assembled at the tip of an optical fiber 2, and a module main body 11 is accommodated in a case-shaped housing 9.
The module body 11 is provided with a light emitting / receiving element 4 (photoelectric conversion unit), a control semiconductor 5, and a protective cover 6 on one surface 3 a of the circuit board 3.
Circuit wiring (not shown) is formed on the circuit board 3. The circuit board 3 can be connected to the electric wires.
Reference numeral 26 denotes an electrical connector electrically connected to the circuit board 3, and the optical module 1 can be connected to other devices via the electrical connector 26.
A device to which the electrical connector 26 is connected can be supplied with power or can transmit and receive electrical signals through the electrical connector 26. The electrical connector 26 can be provided so as to protrude from the housing 9 to the outside.

光ファイバ２としては、例えば石英系光ファイバ、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）などの光ファイバが挙げられる。
光ファイバ２は、回路基板３の一方の面３ａに沿って配線され、受発光素子４に接続されている。
以下の説明において、光ファイバ２の先端方向を前方といい、その反対方向を後方ということがある。前後方向は光モジュール１の長さ方向でもある。 Examples of the optical fiber 2 include optical fibers such as a silica-based optical fiber and a plastic optical fiber (POF).
The optical fiber 2 is wired along one surface 3 a of the circuit board 3 and connected to the light emitting / receiving element 4.
In the following description, the tip direction of the optical fiber 2 may be referred to as the front, and the opposite direction may be referred to as the rear. The front-rear direction is also the length direction of the optical module 1.

図２および図３に示すように、受発光素子４は、光信号を出射または入射させる部分として受発光部４ａを有する。図示例の受発光部４ａは、受発光素子４の上面４ｃに設けられている。
受発光素子４が受光素子である場合は、受発光部４ａは受光部である。受発光素子４が発光素子である場合は、受発光部４ａは発光部である。
発光素子としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）等が挙げられる。受光素子としては、フォトダイオード（ＰＤ）等が挙げられる。 As shown in FIGS. 2 and 3, the light emitting / receiving element 4 includes a light emitting / receiving unit 4a as a part for emitting or entering an optical signal. The light emitting / receiving unit 4 a in the illustrated example is provided on the upper surface 4 c of the light emitting / receiving element 4.
When the light emitting / receiving element 4 is a light receiving element, the light receiving / emitting part 4a is a light receiving part. When the light emitting / receiving element 4 is a light emitting element, the light emitting / receiving section 4a is a light emitting section.
Examples of the light emitting element include a light emitting diode (LED), a laser diode (LD), and a surface emitting laser (VCSEL). A photodiode (PD) etc. are mentioned as a light receiving element.

受発光素子４は、回路基板３の一方の面３ａに形成された光電変換部電極７に対して電気的に接続されている。
図示例では、受発光素子４は、上面４ｃに接続された配線８（ボンディングワイヤ）を介して１つの光電変換部電極７と電気的に接続されている。受発光素子４の下面４ｄは、導電性接着剤（図示せず）により他の光電変換部電極７に電気的に接続されている。
配線８としては、例えば、金（Ａｕ）ワイヤ、アルミニウム（Ａｌ）ワイヤ、銅（Ｃｕ）ワイヤなどを使用できる。 The light emitting / receiving element 4 is electrically connected to the photoelectric conversion unit electrode 7 formed on the one surface 3 a of the circuit board 3.
In the illustrated example, the light emitting / receiving element 4 is electrically connected to one photoelectric conversion unit electrode 7 via a wiring 8 (bonding wire) connected to the upper surface 4c. The lower surface 4d of the light emitting / receiving element 4 is electrically connected to another photoelectric conversion unit electrode 7 by a conductive adhesive (not shown).
As the wiring 8, for example, a gold (Au) wire, an aluminum (Al) wire, a copper (Cu) wire, or the like can be used.

受発光素子４は、その光軸４ｂが光ファイバ２の光軸２ｂ（特に端部２ａ付近における光軸２ｂ）に所定の角度θ（例えば０＜θ＜１８０°）で交差するように配置されている。受発光素子４および光ファイバ２は、これらの光軸４ｂ，２ｂが互いに垂直（または略垂直）に配置されることが好ましい。   The light emitting / receiving element 4 is arranged such that the optical axis 4b intersects the optical axis 2b of the optical fiber 2 (particularly the optical axis 2b in the vicinity of the end 2a) at a predetermined angle θ (for example, 0 <θ <180 °). ing. The light receiving / emitting element 4 and the optical fiber 2 are preferably arranged such that their optical axes 4b and 2b are perpendicular (or substantially perpendicular) to each other.

受発光素子４は、光結合部１０を介して光ファイバ２に接続されている。
光結合部１０は、伝送される光に対して透明な樹脂からなる。光結合部１０を構成する樹脂は、受発光素子４の受発光部４ａの少なくとも一部および光ファイバ２の端部２ａの少なくとも一部にそれぞれ密着している。
ここでいう透明樹脂とは、受発光素子４と光ファイバ２との間を伝送する光を透過させることが可能なものを指し、必ずしも可視光下で無色透明な色調のものに限定されるものではない。
透明樹脂としては、例えば、ＵＶ硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などを用いることができる。透明樹脂の具体例としては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。 The light emitting / receiving element 4 is connected to the optical fiber 2 via the optical coupling unit 10.
The optical coupling unit 10 is made of a resin that is transparent to transmitted light. The resin constituting the optical coupling unit 10 is in close contact with at least a part of the light receiving / emitting part 4 a of the light emitting / receiving element 4 and at least a part of the end 2 a of the optical fiber 2.
The transparent resin here refers to a material capable of transmitting light transmitted between the light emitting / receiving element 4 and the optical fiber 2 and is not necessarily limited to a color that is colorless and transparent under visible light. is not.
As the transparent resin, for example, a UV curable resin or a thermosetting resin can be used. Specific examples of the transparent resin include acrylic resins, epoxy resins, and silicone resins.

光結合部１０の形状は、図３では光結合部１０が光ファイバ２の端部２ａの全面を覆っているが、光ファイバ２の端部２ａの一部が光結合部１０に覆われていない構成も可能である。また、受発光部９ａの一部が光結合部１３に覆われていない構成も可能である。
光結合部１０は、受発光素子４と光ファイバ２との間の光結合を容易に実現するため、以下のような構成が好ましい。
光結合部１０の外面１０ａが外部の気体（空気、窒素など）との界面を形成しており、光結合部１０を構成する透明樹脂は、光ファイバ２の光軸２ｂと受発光素子４の光軸４ｂとが交差する交点Ｐの位置には存在せず、光結合部１０の外面１０ａが、受発光素子４の受発光部４ａおよび光ファイバ２の端部２ａの側に凹んだ形状となっている。 In FIG. 3, the shape of the optical coupling unit 10 covers the entire surface of the end 2 a of the optical fiber 2, but a part of the end 2 a of the optical fiber 2 is covered with the optical coupling unit 10. No configuration is possible. Further, a configuration in which a part of the light emitting / receiving unit 9a is not covered with the optical coupling unit 13 is also possible.
The optical coupling unit 10 preferably has the following configuration in order to easily realize optical coupling between the light emitting / receiving element 4 and the optical fiber 2.
The outer surface 10a of the optical coupling unit 10 forms an interface with an external gas (air, nitrogen, etc.), and the transparent resin constituting the optical coupling unit 10 is composed of the optical axis 2b of the optical fiber 2 and the light receiving / emitting element 4. The outer surface 10a of the optical coupling part 10 does not exist at the position of the intersection P where the optical axis 4b intersects, and the shape is such that the light receiving / emitting part 4a of the light receiving / emitting element 4 and the end 2a side of the optical fiber 2 are recessed. It has become.

光結合部１０の外面１０ａが凹んだ形状となるためには、少なくとも、
（１）受発光部４ａに対向する位置Ａが受発光部４ａ側に凹んだ形状の凹面部２１、
（２）光ファイバ２の端部２ａに対向する位置Ｂが光ファイバ２の端部２ａ側に凹んだ形状の凹面部２２、
（３）受発光部４ａに対向する位置Ａと光ファイバ２の端部２ａに対向する位置Ｂとの間が凹んだ形状の凹面部２３、
を有することが望ましい。 In order for the outer surface 10a of the optical coupling unit 10 to have a recessed shape, at least,
(1) A concave surface portion 21 having a shape in which the position A facing the light emitting / receiving portion 4a is recessed toward the light emitting / receiving portion 4a,
(2) A concave surface 22 having a shape in which the position B facing the end 2a of the optical fiber 2 is recessed toward the end 2a of the optical fiber 2,
(3) A concave surface portion 23 having a concave shape between a position A facing the light emitting / receiving section 4a and a position B facing the end 2a of the optical fiber 2.
It is desirable to have

光結合部１０の外面１０ａを凹んだ形状とすることによって、反射面としての位置および角度を精密に制御しなくても、より低い作製精度で確実な光結合を実現することができる。また、光ファイバ２の端部２ａと受発光素子４の受発光部４ａとの間が単一の透明樹脂で構成された光結合部１０で光結合されるため、低コストに、かつ簡易な工程で作製可能である。
光結合部１０は、受発光素子４の光軸４ｂと光ファイバ２の光軸２ｂとが交差する交点Ｐの位置には前記樹脂が存在せず、樹脂の外面１０ａが受発光部４ａに対向する位置Ａが交点Ｐと受発光部４ａとの間にあり、かつ、樹脂の外面１０ａが光ファイバ２の端部２ａに対向する位置Ｂが交点Ｐと光ファイバ２の端部２ａとの間にあると、光が拡散する範囲が狭くなり、損失を低減することができる。 By making the outer surface 10a of the optical coupling portion 10 into a concave shape, it is possible to realize reliable optical coupling with lower fabrication accuracy without precisely controlling the position and angle as the reflecting surface. In addition, since the end portion 2a of the optical fiber 2 and the light emitting / receiving portion 4a of the light emitting / receiving element 4 are optically coupled by the optical coupling portion 10 made of a single transparent resin, the cost is reduced and simple. It can be produced by a process.
The optical coupling unit 10 has no resin at the intersection P where the optical axis 4b of the light receiving / emitting element 4 and the optical axis 2b of the optical fiber 2 intersect, and the outer surface 10a of the resin faces the light receiving / emitting unit 4a. The position A where the outer surface 10a of the resin faces the end 2a of the optical fiber 2 is between the intersection P and the end 2a of the optical fiber 2. In this case, the light diffusing range is narrowed, and loss can be reduced.

図２に示すように、制御用半導体５は、配線１４（ボンディングワイヤ）を介して回路基板３の回路配線と接続されている。制御用半導体５は、回路基板３の回路配線を経て入力された電気信号に、必要に応じてレベル調整や各種変換などを施すことができる。
符号２５は、電気コネクタ２６を構成する導電性のコネクタ部であり、コネクタ部２５は、電気コネクタ２６が接続される他の機器に電気的に接続される。 As shown in FIG. 2, the control semiconductor 5 is connected to the circuit wiring of the circuit board 3 through the wiring 14 (bonding wire). The control semiconductor 5 can perform level adjustment, various conversions, and the like on the electric signal input through the circuit wiring of the circuit board 3 as necessary.
Reference numeral 25 denotes a conductive connector portion that constitutes the electrical connector 26, and the connector portion 25 is electrically connected to another device to which the electrical connector 26 is connected.

図１および図３に示すように、保護カバー６は、略矩形の天板１６と、天板１６の両側縁１６ａから垂下する側板１７とを備えており、側板１７の下端１７ａが回路基板３の一方の面３ａにハンダや接着剤等により固定されている。側板１７は、天板１６に対し垂直（または略垂直）とすることができる。
保護カバー６は、回路基板３上の内部部品、例えば受発光素子４、制御用半導体５等を外力から保護するものであって、これらを覆うように形成されている。 As shown in FIGS. 1 and 3, the protective cover 6 includes a substantially rectangular top plate 16 and side plates 17 depending from both side edges 16 a of the top plate 16, and the lower end 17 a of the side plate 17 is the circuit board 3. The one surface 3a is fixed by solder, adhesive or the like. The side plate 17 can be perpendicular (or substantially perpendicular) to the top plate 16.
The protective cover 6 protects internal components on the circuit board 3 such as the light emitting / receiving element 4 and the control semiconductor 5 from external force, and is formed to cover them.

保護カバー６は、例えば金属板の打ち抜き加工、折り曲げ加工等によって作製してもよいし、プラスチックの成形品であってもよい。
特に、ステンレス鋼、アルミニウムなどの金属からなる保護カバー６を採用すると、電磁シールドとしても機能するため、ノイズ耐性を高めることができる。
保護カバー６は、天板１６の長さ方向（側板１７の延在方向）が前後方向（光ファイバ２の先端方向およびその反対方向）に向くように配置することができる。 The protective cover 6 may be produced, for example, by punching or bending a metal plate, or may be a plastic molded product.
In particular, when a protective cover 6 made of a metal such as stainless steel or aluminum is employed, it also functions as an electromagnetic shield, so noise resistance can be increased.
The protective cover 6 can be arranged so that the length direction of the top plate 16 (the direction in which the side plate 17 extends) faces the front-rear direction (the tip direction of the optical fiber 2 and the opposite direction).

保護カバー６の一端側（後端側）は、光ファイバ２が通過する通過口６ａとされている。
通過口６ａは、光ファイバ２が回路基板３に沿って径方向に移動可能となるような大きさ（幅方向の寸法）とするのが好ましい。
図３に示すように、保護カバー６の天板１６内面１６ａの高さは、保護カバー６が覆う内部部品の最上部（図示例では光結合部１０の最上部）からの距離が０．１ｍｍ以下となるように設定するのが好ましい。 One end side (rear end side) of the protective cover 6 is a passage port 6a through which the optical fiber 2 passes.
The passage port 6a is preferably sized so that the optical fiber 2 can move in the radial direction along the circuit board 3 (dimension in the width direction).
As shown in FIG. 3, the height of the inner surface 16a of the top plate 16 of the protective cover 6 is 0.1 mm from the top of the internal parts covered by the protective cover 6 (the top of the optical coupling unit 10 in the illustrated example). It is preferable to set to be as follows.

保護カバー６の内面には、樹脂などの絶縁材からなる絶縁層（図示略）を形成するのが好ましい。絶縁層の形成によって、保護カバー６が部品に接触した場合でも回路等への悪影響が生じるのを防ぐことができる。絶縁層は保護カバー６の内面全体に形成することができる。
絶縁層を構成する樹脂材料としては、シリカハイブリッドウレタン樹脂、シリコン系混合樹脂を挙げることができる。
ハウジング９内には、空気、窒素等の気体を封入することができる。 An insulating layer (not shown) made of an insulating material such as resin is preferably formed on the inner surface of the protective cover 6. By forming the insulating layer, it is possible to prevent the circuit or the like from being adversely affected even when the protective cover 6 contacts the component. The insulating layer can be formed on the entire inner surface of the protective cover 6.
Examples of the resin material constituting the insulating layer include silica hybrid urethane resin and silicon-based mixed resin.
A gas such as air or nitrogen can be enclosed in the housing 9.

光モジュール１を作製する際には、まず、回路基板３上に受発光素子４、制御用半導体５等を実装し、これらを覆うように保護カバー６を回路基板３上に取り付け、モジュール本体１１を得る。
モジュール本体１１は保護カバー６を有するため、受発光素子４、制御用半導体５等の部品に外力が加えられるのを防ぐことができる。このため、製造時の内部部品（受発光素子４等）の破損を防ぎ、歩留まりを向上させることができる。この構造は、特に破損しやすい部品である光結合部１０および配線８、１４（ボンディングワイヤ）の保護が可能である点で技術的意義が高い。 When the optical module 1 is manufactured, first, the light emitting / receiving element 4, the control semiconductor 5 and the like are mounted on the circuit board 3, and the protective cover 6 is attached on the circuit board 3 so as to cover them. Get.
Since the module body 11 has the protective cover 6, it is possible to prevent external force from being applied to components such as the light emitting / receiving element 4 and the control semiconductor 5. For this reason, damage to internal components (such as the light emitting / receiving element 4) during manufacturing can be prevented, and the yield can be improved. This structure has a high technical significance in that the optical coupling portion 10 and the wirings 8 and 14 (bonding wires), which are particularly easily damaged parts, can be protected.

受発光素子４が発光素子である場合には、コネクタ部２５から入力された電気信号は、回路基板３の回路配線を経て制御用半導体５に入力され、必要に応じてレベル調整等が施された後、回路基板３の回路配線を経て光電変換部電極７から受発光素子４に入力される。
受発光素子４では、電気信号が光信号に変換され、受発光部４ａから発せられた光信号が光結合部１０に入射し、界面（外面１０ａ）で反射されて光ファイバ２に入射する。 When the light emitting / receiving element 4 is a light emitting element, the electric signal input from the connector unit 25 is input to the control semiconductor 5 through the circuit wiring of the circuit board 3 and is subjected to level adjustment or the like as necessary. After that, the light is input from the photoelectric conversion unit electrode 7 to the light receiving and emitting element 4 through the circuit wiring of the circuit board 3.
In the light emitting / receiving element 4, the electrical signal is converted into an optical signal, and the optical signal emitted from the light emitting / receiving unit 4 a is incident on the optical coupling unit 10, reflected by the interface (outer surface 10 a), and incident on the optical fiber 2.

受発光素子４が受光素子の場合には、光ファイバ２から光結合部１０に入射した光は、外面１０ａで反射されて受発光素子４の受発光部４ａに入射する。
受発光素子４では光信号が電気信号に変換され、この電気信号は光電変換部電極７に入力され、回路基板３の回路配線を経て制御用半導体５に入力され、制御用半導体５において必要に応じてレベル調整等が施される。電気信号は、例えば回路基板３の回路配線を経てコネクタ部２５に送られる。 When the light receiving / emitting element 4 is a light receiving element, the light incident on the optical coupling unit 10 from the optical fiber 2 is reflected by the outer surface 10 a and enters the light receiving / emitting part 4 a of the light receiving / emitting element 4.
In the light receiving and emitting element 4, the optical signal is converted into an electric signal, and this electric signal is input to the photoelectric conversion unit electrode 7, input to the control semiconductor 5 through the circuit wiring of the circuit board 3, and is necessary in the control semiconductor 5. Level adjustment is performed accordingly. The electrical signal is sent to the connector unit 25 through the circuit wiring of the circuit board 3, for example.

光モジュール１では、保護カバー６は構造が簡略でありながら十分な保護効果が得られるため、例えば特許文献２記載の技術とは異なり、光ファイバ２の位置等に制限を加える必要がないことから、外力が光結合部１０に及びにくい。従って、光結合部１０において光結合の精度を良好にすることができる。
また、保護カバー６は、光ファイバ２が回路基板３に沿って径方向に移動可能となる大きさの通過口６ａを有するため、ケーブルの先端に組立てる際に、光ファイバ２に過度の曲げが加えられることがなく、信頼性を高めることができる。 In the optical module 1, since the protective cover 6 has a simple structure and can provide a sufficient protective effect, for example, unlike the technique described in Patent Document 2, it is not necessary to limit the position of the optical fiber 2 or the like. The external force hardly reaches the optical coupling part 10. Therefore, the accuracy of optical coupling in the optical coupling unit 10 can be improved.
Further, since the protective cover 6 has a passage opening 6a of a size that allows the optical fiber 2 to move in the radial direction along the circuit board 3, the optical fiber 2 is not bent excessively when assembled at the end of the cable. The reliability can be improved without being added.

図５および図６は、本発明の第２形態例にかかる光モジュールを示すものである。以下の説明において、既出の構成は同じ符号を付してその説明を省略または簡略化する。
図６に示すように、この形態例の光モジュール１は、ハウジング９内に固定樹脂１２が充填されていること以外は第１形態例の光モジュール１と同じ構成である。
固定樹脂１２は、保護カバー６内部を除くハウジング９内部空間のほぼ全体にわたって充填されており、モジュール本体１１および光ファイバ２をハウジング９に固定し、その耐久性を高めることができる。
固定樹脂１２としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等が使用できる。 5 and 6 show an optical module according to a second embodiment of the present invention. In the following description, the above-described configurations are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
As shown in FIG. 6, the optical module 1 of this embodiment has the same configuration as the optical module 1 of the first embodiment, except that the housing 9 is filled with a fixing resin 12.
The fixing resin 12 is filled over almost the entire internal space of the housing 9 except for the inside of the protective cover 6, and the module main body 11 and the optical fiber 2 can be fixed to the housing 9 and its durability can be improved.
As the fixing resin 12, an epoxy resin, an acrylic resin, a silicone resin, or the like can be used.

図５に示すように、回路基板３上には、受発光素子４等を覆う保護カバー６が設けられているため、ハウジング９内に未硬化の固定樹脂１２を流し込む際に樹脂の流れが制限され、固定樹脂１２は保護カバー６内部に深く流入せず、受発光素子４の光結合部１０には達しない。
図示例では、固定樹脂１２の一部は保護カバー６の一端側の通過口６ａおよび他端側の開口からわずかに保護カバー６内に入り込んでいるが、光結合部１０には達していない。
このため、光結合部１０の表面が固定樹脂１２で覆われることはなく、光結合部１０に入射した光は、光結合部１０を構成する透明樹脂と、その外部の気体（例えば空気や乾燥窒素ガスなど）との屈折率差により界面（外面１０ａ）で正常に反射される。 As shown in FIG. 5, since a protective cover 6 is provided on the circuit board 3 to cover the light emitting / receiving element 4 and the like, the flow of the resin is restricted when the uncured fixing resin 12 is poured into the housing 9. The fixing resin 12 does not flow deeply into the protective cover 6 and does not reach the optical coupling portion 10 of the light emitting / receiving element 4.
In the illustrated example, a part of the fixing resin 12 slightly enters the protective cover 6 from the passage port 6 a on one end side of the protective cover 6 and the opening on the other end side, but does not reach the optical coupling portion 10.
For this reason, the surface of the optical coupling unit 10 is not covered with the fixing resin 12, and the light incident on the optical coupling unit 10 is transmitted through the transparent resin constituting the optical coupling unit 10 and an external gas (for example, air or dry). Reflected normally at the interface (outer surface 10a) due to the difference in refractive index with nitrogen gas or the like.

光モジュール１を作製する際には、まず、回路基板３上に受発光素子４、制御用半導体５等を実装し、これらを覆うように保護カバー６を回路基板３上に取り付け、モジュール本体１１を得る。
モジュール本体１１は保護カバー６を有するため、受発光素子４、制御用半導体５等の部品に外力が加えられるのを防ぐことができる。このため、製造時の内部部品の破損を防ぎ、歩留まりを向上させることができる。この構造は、特に破損しやすい部品である光結合部１０および配線８、１４（ボンディングワイヤ）の保護が可能である。
このモジュール本体１１をハウジング９内に収容した後、ハウジング９内に未硬化の固定樹脂１２を流し込み、硬化させることによって光モジュール１を得る。 When the optical module 1 is manufactured, first, the light emitting / receiving element 4, the control semiconductor 5 and the like are mounted on the circuit board 3, and the protective cover 6 is attached on the circuit board 3 so as to cover them. Get.
Since the module body 11 has the protective cover 6, it is possible to prevent external force from being applied to components such as the light emitting / receiving element 4 and the control semiconductor 5. For this reason, it is possible to prevent damage to internal components during manufacturing and improve the yield. This structure can protect the optical coupling part 10 and the wirings 8 and 14 (bonding wires), which are particularly easily damaged parts.
After housing the module main body 11 in the housing 9, an uncured fixing resin 12 is poured into the housing 9 and cured to obtain the optical module 1.

光モジュール１では、回路基板３上に、受発光素子４等を覆う保護カバー６が設けられているため、固定樹脂１２が光結合部１０に及ぶことがない。このため、光結合部１０が固定樹脂１２で覆われて界面（外面１０ａ）での反射に支障を来す事態が生じることがなく、光結合部１０において良好な光結合を確保できる。
また、保護カバー６は構造が簡略でありながら十分な保護効果が得られるため、例えば特許文献２記載の技術とは異なり、光ファイバ２の位置等に制限を加える必要がないことから、外力が光結合部１０に及びにくい。従って、光結合部１０において光結合の精度を良好にすることができる。
また、保護カバー６は、光ファイバ２が回路基板３に沿って径方向に移動可能となる大きさの通過口６ａを有するため、ケーブルの先端に組立てる際に、光ファイバ２に過度の曲げが加えられることがなく、信頼性を高めることができる。 In the optical module 1, since the protective cover 6 that covers the light emitting / receiving element 4 and the like is provided on the circuit board 3, the fixing resin 12 does not reach the optical coupling portion 10. For this reason, the optical coupling part 10 is covered with the fixing resin 12, and there is no problem that the reflection at the interface (outer surface 10 a) is disturbed, and good optical coupling can be secured in the optical coupling part 10.
Further, since the protective cover 6 has a simple structure and a sufficient protective effect can be obtained, unlike the technique described in Patent Document 2, for example, it is not necessary to limit the position of the optical fiber 2, so that external force is not generated. It is difficult to reach the optical coupling part 10. Therefore, the accuracy of optical coupling in the optical coupling unit 10 can be improved.
Further, since the protective cover 6 has a passage opening 6a of a size that allows the optical fiber 2 to move in the radial direction along the circuit board 3, the optical fiber 2 is not bent excessively when assembled at the end of the cable. The reliability can be improved without being added.

図７は、本発明の第３形態例にかかる光モジュールを示すものである。
光モジュール３１は、モジュール本体１１がハウジング１９内に収容されている。
ハウジング１９は、上部ハウジング１９Ａと下部ハウジング１９Ｂとからなり、これらを接合することで内部を気密に封止できる。
ハウジング１９には、導入口１８を通して光ファイバ２を導入できる。導入口１８は、エポキシ系樹脂等の樹脂を充填することによって気密に封止することができる。図７における符号１３はこの封止樹脂部である。
ハウジング１９内には、空気、窒素等の気体を封入することができる。
また、第１形態例の光モジュール１と同様に、ハウジング１９内に固定樹脂１２を充填することもできる。 FIG. 7 shows an optical module according to a third embodiment of the present invention.
In the optical module 31, the module main body 11 is accommodated in the housing 19.
The housing 19 includes an upper housing 19A and a lower housing 19B, and the inside can be hermetically sealed by joining them.
The optical fiber 2 can be introduced into the housing 19 through the introduction port 18. The introduction port 18 can be hermetically sealed by filling a resin such as an epoxy resin. Reference numeral 13 in FIG. 7 denotes this sealing resin portion.
A gas such as air or nitrogen can be enclosed in the housing 19.
Further, as in the optical module 1 of the first embodiment, the housing 19 can be filled with the fixing resin 12.

図８は、本発明の第４形態例にかかる光モジュールを示すものである。
光モジュール４１では、ハウジング１９に、モジュール本体１１の位置を調整する位置調整機構２０が設けられている。
位置調整機構２０は、例えば下部ハウジング１９Ｂに設けられたネジ穴（図示略）にネジ嵌合する嵌合体（図示略）により任意の位置（高さまたは平面方向位置）でモジュール本体１１を支持する構成が可能である。
位置調整機構２０の採用により、光ファイバ２の曲げが小さくなる位置にモジュール本体１１を配置することができ、光ファイバ２における曲げ損失の発生を防ぎ、信頼性を高めることができる。
符号２４は、上部ハウジング１９Ａと下部ハウジング１９Ｂとを嵌合させる嵌合部である。
ハウジング１９内には、空気、窒素等の気体を封入することができるし、固定樹脂１２を充填することもできる。 FIG. 8 shows an optical module according to a fourth embodiment of the present invention.
In the optical module 41, the housing 19 is provided with a position adjustment mechanism 20 that adjusts the position of the module body 11.
The position adjustment mechanism 20 supports the module main body 11 at an arbitrary position (height or planar direction position), for example, by a fitting body (not shown) that is screwed into a screw hole (not shown) provided in the lower housing 19B. Configuration is possible.
By adopting the position adjusting mechanism 20, the module main body 11 can be arranged at a position where the bending of the optical fiber 2 becomes small, and the occurrence of bending loss in the optical fiber 2 can be prevented and the reliability can be improved.
Reference numeral 24 denotes a fitting portion for fitting the upper housing 19A and the lower housing 19B.
The housing 19 can be filled with a gas such as air or nitrogen, or can be filled with the fixing resin 12.

次に、本発明の第５形態例にかかる光モジュールを、図４を利用して説明する。
この形態例の光モジュール１は、モジュール本体１１が、外装体９内に設けられた構成とされている。
外装体９は、保護カバー６内部を除いて、モジュール本体１１の外面を覆うように隙間なく充填された樹脂によって構成されている。
外装体９を構成する樹脂としては、第２形態例で使用される固定樹脂１２と同様に、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等が使用できる。 Next, an optical module according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The optical module 1 of this embodiment is configured such that the module main body 11 is provided in the exterior body 9.
The exterior body 9 is made of a resin filled without a gap so as to cover the outer surface of the module body 11 except for the inside of the protective cover 6.
As resin which comprises the exterior body 9, an epoxy resin, an acrylic resin, a silicone resin, etc. can be used similarly to the fixing resin 12 used in the second embodiment.

この光モジュール１を作製するには、モジュール本体１１を金型内に収容し、金型内部に未硬化の樹脂を流し込み、硬化させることによって外装体９を形成する。
モジュール本体１１は保護カバー６を有するため、樹脂の流れが制限され、樹脂は保護カバー６内部に深く流入せず、光結合部１０には達しない。このため、光結合部１０における良好な光結合を確保できる。
また、保護カバー６は構造が簡略でありながら十分な保護効果が得られるため、光ファイバ２の位置等に制限を加える必要がないことから、外力が光結合部１０に及びにくい。従って、光結合部１０において光結合の精度を良好にすることができる。 In order to produce the optical module 1, the module body 11 is housed in a mold, and an uncured resin is poured into the mold and cured to form the exterior body 9.
Since the module main body 11 has the protective cover 6, the flow of resin is limited, and the resin does not flow deeply into the protective cover 6 and does not reach the optical coupling portion 10. For this reason, the favorable optical coupling in the optical coupling part 10 is securable.
In addition, since the protective cover 6 has a simple structure and a sufficient protective effect can be obtained, it is not necessary to limit the position of the optical fiber 2 and the like, and thus the external force hardly reaches the optical coupling unit 10. Therefore, the accuracy of optical coupling in the optical coupling unit 10 can be improved.

なお、本発明のモジュール付きケーブルは、光ケーブル１５の両端にそれぞれ光モジュール１が設けられていてもよい。   In the cable with a module of the present invention, the optical module 1 may be provided at each end of the optical cable 15.

１、３１、４１・・・光モジュール、２・・・光ファイバ、２ａ・・・光ファイバの端部、２ｂ・・・光ファイバの光軸、３・・・回路基板、４・・・受発光素子（光電変換部）、４ｂ・・・受発光素子（光電変換部）の光軸、６・・・保護カバー、９・・・ハウジング、外装体、１０・・・光結合部、１１・・・モジュール本体。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 31, 41 ... Optical module, 2 ... Optical fiber, 2a ... End part of optical fiber, 2b ... Optical axis of optical fiber, 3 ... Circuit board, 4 ... Receiving Light emitting element (photoelectric conversion part), 4b ... Optical axis of light emitting / receiving element (photoelectric conversion part), 6 ... Protective cover, 9 ... Housing, exterior body, 10 ... Optical coupling part, 11. ..Module body.

Claims (7)

光ファイバの端部に組み立てられる光モジュールであって、
回路基板と、前記回路基板に設けられた光電変換部とを備えたモジュール本体が、ハウジング内に収容され、
前記光ファイバが、前記光電変換部の光軸に対して所定の角度で交差する光軸を有し、透明樹脂からなる光結合部を介して前記光電変換部に光学的に接続され、
前記光結合部は、前記回路基板に設けられた保護カバーによって覆われていることを特徴とする光モジュール。 An optical module assembled at the end of an optical fiber,
A module body including a circuit board and a photoelectric conversion unit provided on the circuit board is housed in a housing,
The optical fiber has an optical axis that intersects the optical axis of the photoelectric conversion unit at a predetermined angle, and is optically connected to the photoelectric conversion unit via an optical coupling unit made of a transparent resin;
The optical module, wherein the optical coupling portion is covered with a protective cover provided on the circuit board. 前記ハウジング内に固定樹脂が充填されることにより、前記モジュール本体がハウジングに対し固定され、
前記保護カバーは、前記固定樹脂が充填される際に、この固定樹脂が前記光結合部に達するのを阻止する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。 By filling the housing with a fixing resin, the module body is fixed to the housing,
The optical module according to claim 1, wherein the protective cover has a function of preventing the fixing resin from reaching the optical coupling portion when the fixing resin is filled. 前記保護カバーは、前記光電変換部に接続される光ファイバが通過する通過口を有し、
前記通過口は、前記光ファイバが前記回路基板に沿って径方向に移動可能となる寸法とされていることを特徴とする請求項１または２記載の光モジュール。 The protective cover has a passage through which an optical fiber connected to the photoelectric conversion unit passes,
3. The optical module according to claim 1, wherein the passage has a dimension that allows the optical fiber to move in a radial direction along the circuit board. 4. 前記保護カバーは、金属からなることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の光モジュール。   The optical module according to claim 1, wherein the protective cover is made of metal. 前記保護カバーの内面に、絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の光モジュール。   The optical module according to claim 1, wherein an insulating layer is formed on an inner surface of the protective cover. 光ファイバの端部に組み立てられる光モジュールであって、
回路基板と、前記回路基板に設けられた光電変換部とを備えたモジュール本体が、外装体内に設けられ、
前記光ファイバが、前記光電変換部の光軸に対して所定の角度で交差する光軸を有し、透明樹脂からなる光結合部を介して前記光電変換部に光学的に接続され、
前記光結合部は、前記回路基板に設けられた保護カバーによって覆われ、
前記外装体は、前記モジュール本体を覆うように充填された樹脂によって構成され、
前記保護カバーは、前記樹脂が充填される際に、この樹脂が前記光結合部に達するのを阻止する機能を有することを特徴とする光モジュール。 An optical module assembled at the end of an optical fiber,
A module body including a circuit board and a photoelectric conversion unit provided on the circuit board is provided in the exterior body,
The optical fiber has an optical axis that intersects the optical axis of the photoelectric conversion unit at a predetermined angle, and is optically connected to the photoelectric conversion unit via an optical coupling unit made of a transparent resin;
The optical coupling part is covered by a protective cover provided on the circuit board,
The exterior body is made of a resin filled so as to cover the module body,
The optical module, wherein the protective cover has a function of preventing the resin from reaching the optical coupling portion when the resin is filled. 請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の光モジュールが、前記光ファイバを有する光ケーブルの少なくとも一端に組み立てられたことを特徴とするモジュール付きケーブル。   A cable with a module, wherein the optical module according to any one of claims 1 to 6 is assembled to at least one end of an optical cable having the optical fiber.
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