JP2011033645A

JP2011033645A - 光モジュール

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Publication number: JP2011033645A
Application number: JP2009176665A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Arima; 宏幸有馬; Koichi Omori; 幸一大森; Hiroyoshi Ishii; 宏佳石井; Osamu Hatano; 督畑農
Original assignee: Opnext Japan Inc
Current assignee: Opnext Japan Inc
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2011-02-17
Anticipated expiration: 2029-07-29
Also published as: JP5203314B2

Abstract

【課題】本発明は、回路基板と光アセンブリを短い距離で電気的に接続することを目的とする。
【解決手段】光モジュールは、ケース１０の内側に固定された回路基板１２と、光アセンブリ１４と回路基板１２を電気的に接続する配線１８と、第１シート２２と、第２シート２４と、を有する。第１シート２２と光アセンブリ１４との間の静止摩擦係数が、光アセンブリ１４と回路基板１２との間の静止摩擦係数よりも大きい。第２シート２４と光アセンブリ１４との間の静止摩擦係数が、光アセンブリ１４とケース１０との間の静止摩擦係数よりも大きい。光アセンブリ１４は、回路基板１２、第１シート２２及び第２シート２４の少なくとも一つの弾性力によって、回路基板１２とケース１０の間で挟まれる方向に押圧され、第１シート２２との摩擦力及び第２シート２４との摩擦力で第１シート２２及び第２シート２４に保持されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光モジュールに関する。

電気信号と光信号を相互に変換するための発光素子又は受光素子を内蔵する光アセンブリと、光アセンブリに光学的に接続された光ファイバと、光アセンブリが電気的に接続された回路基板と、を有する光モジュールが知られている（特許文献１）。

特開２００８−２０３４２７号公報

光アセンブリの取り付け位置は、部品の公差又は組み立て誤差などによってズレが生じる。回路基板と光アセンブリを電気的に接続する配線は短いことが好ましいが、光アセンブリの位置がずれると、両者の電気的接続を図れないことが有り得る。しかし、従来の構造では、光アセンブリの位置は予め決められているため、位置を調整することができなかった。

本発明は、回路基板と光アセンブリを短い距離で電気的に接続することを目的とする。

（１）本発明に係る光モジュールは、ケースと、前記ケースの内側に固定された回路基板と、前記回路基板と前記ケースの内面との間に配置された、電気信号及び光信号の一方を他方に変換するための発光素子又は受光素子を内蔵する光アセンブリと、前記光アセンブリに光学的に接続された光ファイバと、前記光アセンブリと前記回路基板を電気的に接続する配線と、前記光アセンブリと前記回路基板の間に挟まれた第１シートと、前記光アセンブリと前記ケースの前記内面との間に挟まれた第２シートと、を有し、前記第１シートと前記光アセンブリとの間の静止摩擦係数が、前記光アセンブリと前記回路基板との間の静止摩擦係数よりも大きく、前記第２シートと前記光アセンブリとの間の静止摩擦係数が、前記光アセンブリと前記ケースとの間の静止摩擦係数よりも大きく、前記光アセンブリは、前記回路基板、前記第１シート及び前記第２シートの少なくとも一つの弾性力によって、前記回路基板と前記ケースの間で挟まれる方向に押圧され、前記第１シートとの摩擦力及び第２シートとの摩擦力で前記第１シート及び前記第２シートに保持されていることを特徴とする。本発明によれば、光アセンブリは摩擦力で保持されているので、最大摩擦力を超える力を加えれば光アセンブリを動かすことができる。これにより、光アセンブリの位置を調整することができるので、回路基板と光アセンブリの距離を小さくして、短い距離で両者を電気的に接続することができる。

（２）（１）に記載された光モジュールにおいて、前記第１シートと前記回路基板との間の静止摩擦係数が、前記光アセンブリと前記回路基板との間の前記静止摩擦係数よりも大きく、前記第２シートと前記ケースとの間の静止摩擦係数が、前記光アセンブリと前記ケースとの間の前記静止摩擦係数よりも大きく、前記第１シートは、前記回路基板との摩擦力で前記回路基板に保持され、前記第２シートは、前記ケースとの摩擦力で前記ケースに保持されていることを特徴としてもよい。

（３）（２）に記載された光モジュールにおいて、前記光アセンブリの、前記第１シート及び前記第２シートとの対向面はそれぞれ平坦であり、前記回路基板の、前記第１シートとの対向面は平坦であり、前記ケースの前記内面は平坦であることを特徴としてもよい。

（４）（１）又は（２）に記載された光モジュールにおいて、前記第１シートと前記回路基板との間に介在して前記回路基板に固定された第１アタッチメントと、前記第２シートと前記ケースとの間に介在して前記ケースに固定された第２アタッチメントと、のうち少なくとも一方をさらに有することを特徴としてもよい。

（５）（４）に記載された光モジュールにおいて、前記第１シートと前記第１アタッチメントとの間の静止摩擦係数_Tが、前記光アセンブリと前記回路基板との間の前記静止摩擦係数よりも大きく、前記第２シートと前記第２アタッチメントとの間の静止摩擦係数_Tが、前記光アセンブリと前記ケースとの間の前記静止摩擦係数よりも大きく、前記第１シートは、前記第１アタッチメントとの摩擦力で前記第１アタッチメントに保持され、前記第２シートは、前記第２アタッチメントとの摩擦力で前記第２アタッチメントに保持されていることを特徴としてもよい。

（６）（５）に記載された光モジュールにおいて、前記光アセンブリの前記第１シートとの対向面は、第１曲面を形成し、前記光アセンブリの前記第２シートとの対向面は、第２曲面を形成し、前記第１アタッチメントの前記第１シートとの対向面は、第３曲面を形成し、前記第２アタッチメントの前記第２シートとの対向面は、第４曲面を形成し、前記第１曲面、前記第２曲面、前記第３曲面及び前記第４曲面は、同一の軸の周りに描かれるように位置することを特徴としてもよい。

本発明を適用した第１の実施形態に係る光モジュールの断面図である。本発明を適用した第１の実施形態に係る光モジュールの断面図である。本発明を適用した第２の実施形態に係る光モジュールの断面図である。第１アタッチメントを示す斜視図である。本発明を適用した第２の実施形態に係る光モジュールの変形例１を示す断面図である。本発明を適用した第２の実施形態に係る光モジュールの変形例２を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１及び図２は、本発明を適用した第１の実施形態に係る光モジュールのそれぞれ異なる断面図である。

光モジュールは、ケース１０を有する。ケース１０は、樹脂で形成してもよいし、電気的な絶縁性を確保することができれば金属で形成してもよい。

ケース１０の内側には、回路基板１２が固定されている。回路基板１２は、樹脂などの弾力性を有する材料で形成されている。回路基板１２とケース１０との固定は図示しないネジによってなされている。回路基板１２には、図示しない配線パターン及び端子が形成され、図示しない電子部品が搭載されている。

回路基板１２とケース１０の内面との間に、光アセンブリ１４が配置されている。光アセンブリ１４は、電気信号及び光信号の一方を他方に変換するための発光素子又は受光素子を内蔵する。光アセンブリ１４には、光ファイバ１６が光学的に接続されている。

光アセンブリ１４と回路基板１２が、配線１８によって電気的に接続されている。配線１８は、図１及び図２に示すようにプレート状の金属片であってもよいし、フレキシブル配線基板であってもよいし、リード線であってもよい。図１及び図２に示す例では、光アセンブリ１４の外部端子として設けられたピン２０が、プレート状の配線１８の穴に挿入されて、ピン２０と配線１８が半田によって接合されている。配線１８は、回路基板１２の図示しない配線パターンに電気的に接続されており、その電気的接続は半田によってなされている。

光アセンブリ１４と回路基板１２の間には第１シート２２が挟まれている。光アセンブリ１４の第１シート２２との対向面は平坦である。回路基板１２の第１シート２２との対向面も平坦である。第１シート２２は、シリコーン樹脂などの樹脂やゴムなどの弾力性を有する材料で形成されている。変形例として、回路基板１２が弾力性を有する材料から形成されていれば、第１シート２２は、塑性変形しないのであれば弾力性を有しない材料（例えばガラス等）から形成してもよい。

第１シート２２と光アセンブリ１４との間の静止摩擦係数μ_１Aが、光アセンブリ１４と回路基板１２との間の静止摩擦係数μ_ABよりも大きい。第１シート２２と回路基板１２との間の静止摩擦係数μ_1Bも、光アセンブリ１４と回路基板１２との間の静止摩擦係数μ_ABよりも大きい。

光アセンブリ１４とケース１０の内面との間には第２シート２４が挟まれている。光アセンブリ１４の第２シート２４との対向面は平坦である。ケース１０の内面も平坦である。第２シート２４も、シリコーン樹脂などの樹脂やゴムなどの弾力性を有する材料で形成されている。変形例として、回路基板１２が弾力性を有する材料から形成されていれば、第２シート２４は、塑性変形しないのであれば弾力性を有しない材料（例えばガラス等）から形成してもよい。

第２シート２４と光アセンブリ１４との間の静止摩擦係数μ_２Aが、光アセンブリ１４とケース１０の内面との間の静止摩擦係数μ_ACよりも大きい。第２シート２４とケース１０の内面との間の静止摩擦係数μ_２Cも、光アセンブリ１４とケース１０の内面との間の静止摩擦係数μ_ACよりも大きい。

光アセンブリ１４は、回路基板１２、第１シート２２及び第２シート２４の少なくとも一つの弾性力によって、回路基板１２とケース１０の間で挟まれる方向に押圧されている。光アセンブリ１４は、第１シート２２との摩擦力及び第２シート２４との摩擦力で第１シート２２及び第２シート２４に保持されている。第１シート２２は、回路基板１２との摩擦力で回路基板１２に保持されている。第２シート２４は、ケース１０の内面との摩擦力でケース１０に保持されている。

本実施の形態によれば、光アセンブリ１４は摩擦力で保持されているので、最大摩擦力を超える力を加えれば光アセンブリ１４を、回路基板１２の表面に沿って二次元方向に動かすことができる。これにより、光アセンブリ１４の位置を調整することができるので、回路基板１２と光アセンブリ１４の距離を小さくして、短い距離で両者を電気的に接続することができる。

光モジュールを組み立てる際に、光アセンブリ１４の外形公差及び組立公差、配線１８の外形公差、回路基板１２に形成された配線パターン（図示せず）の公差、回路基板１２の外形公差及びケース１０の外形公差などにより、光アセンブリ１４の回路基板１２に対する位置に関して、回路基板１２の表面に沿った二次元方向に公差が発生しても、光アセンブリ１４の位置を調整することができる。

光アセンブリ１４の固定強度は、光モジュールに加速度を印加する機械試験で評価することができる。テルコーディア（Telcordia）規格によれば、光モジュールには、機械試験の結果が加速度４９００メートル毎秒毎秒以上であることが要求されている。

第１シート２２と光アセンブリ１４との間の静止摩擦係数をμ_１A、光アセンブリ１４を第１シート２２の方向に垂直に押す力をＦ_１、第１シート２２と光アセンブリ１４が接する面積をＳ_１、第２シート２４と光アセンブリ１４との間の静止摩擦係数をμ_２A、光アセンブリ１４を第２シート２４の方向に垂直に押す力をＦ_２、第２シート２４と光アセンブリ１４が接する面積をＳ_２、光アセンブリ１４の重量をＷとした場合、
Ｗ×４９００≦Ｆ_１×μ_１A×Ｓ_１＋Ｆ_２×μ_２A×Ｓ_２
であればテルコーディア（Telcordia）規格に合格する光モジュールを得ることができる。

本実施の形態を適用することで、光アセンブリ１４が１０Ｇｂｐｓを超える高速な信号により駆動される場合で、かつ空間的な制約により同軸コネクタが使用できない場合においても、配線１８を十分短くすることができるため、光アセンブリ１４において良好な高周波特性が得られ、高速な信号を効率よく伝達できるようになる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明を適用した第２の実施形態に係る光モジュールの断面図である。

本実施の形態では、光アセンブリ２１４は、多段の円筒形になっており、外面に第１曲面２２６と第２曲面２２８を有する。第１曲面２２６及び第２曲面２２８は、相互に反対方向に凸になるように形成されている。光モジュールの外面が平坦ではないため、ケース２１０及び回路基板２１２に対する保持のために、光モジュールは第１アタッチメント２３０及び第２アタッチメント２３２を有する。

図４は、第１アタッチメント２３０を示す斜視図である。第１アタッチメント２３０には、光アセンブリ２１４の第１曲面２２６に対応する第３曲面２３４が形成されている。第３曲面２３４は、第１曲面２２６よりも曲率半径が大きくなっている。第１曲面２２６と第３曲面２３４との間に均一の隙間があくように、光アセンブリ２１４と第１アタッチメント２３０を配置することができる。

第２アタッチメント２３２は、第１アタッチメント２３０と同じ構成であり、光アセンブリ２１４の第２曲面２２８に対応する第４曲面２３６が形成されている。第４曲面２３６は、第２曲面２２８よりも曲率半径が大きくなっている。第２曲面２２８と第４曲面２３６との間に均一の隙間があくように、光アセンブリ２１４と第２アタッチメント２３２を配置することができる。

第１アタッチメント２３０は回路基板２１２に固定されている。第１シート２２２を介して、第１アタッチメント２３０に光アセンブリ２１４が保持される。第１シート２２２と回路基板２１２との間に第１アタッチメント２３０が介在している。第１シート２２２と第１アタッチメント２３０との間の静止摩擦係数μ_1ATが、光アセンブリ２１４と回路基板２１２との間の静止摩擦係数μ_ABよりも大きい。第１シート２２２は、第１アタッチメント２３０との摩擦力で第１アタッチメント２３０に保持されている。第１アタッチメント２３０の第１シート２２２との対向面が第３曲面２３４である。光アセンブリ２１４の第１曲面２２６が第１シート２２２と対向している。

第２アタッチメント２３２はケース２１０に固定されている。第２シート２２４を介して、第２アタッチメント２３２に光アセンブリ２１４が保持される。第２シート２２４とケース２１０の内面との間に第２アタッチメント２３２が介在している。第２シート２２４と第２アタッチメント２３２との間の静止摩擦係数μ_２ATが、光アセンブリ２１４とケース２１０の内面との間の静止摩擦係数μ_ACよりも大きい。第２シート２２４は、第２アタッチメント２３２との摩擦力で第２アタッチメント２３２に保持されている。第２アタッチメント２３２の第２シート２２４との対向面が第４曲面２３６である。光アセンブリ２１４の第２曲面２２８が第２シート２２４と対向している。

光アセンブリ２１４、第１アタッチメント２３０及び第２アタッチメント２３２は、第１曲面２２６、第２曲面２２８、第３曲面２３４及び第４曲面２３６が、同一の軸の周りに配置されるように位置する。本実施の形態のその他の構成及び効果は、第１の実施の形態で説明した内容が該当する。

（変形例）
図５は、本発明を適用した第２の実施形態に係る光モジュールの変形例１を示す断面図である。本変形例では、図３に示す第１アタッチメント２３０を省略し、図３に示す第１シート２２２の替わりにこれよりも厚い第１シート３２２を配置してある。

図６は、本発明を適用した第２の実施形態に係る光モジュールの変形例２を示す断面図である。本変形例では、図３に示す第２アタッチメント２３２を省略し、図３に示す第２シート２２４の替わりにこれよりも厚い第２シート３２４を配置してある。

いずれの変形例でも、第１アタッチメント２３０又は第２アタッチメント２３２の一方が設けられているので、光アセンブリ２１４の保持が可能になっている。その他の構成及び効果は、第２の実施の形態で説明した内容が該当する。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

１０ケース、１２回路基板、１４光アセンブリ、１６光ファイバ、１８配線、２０ピン、２２第１シート、２４第２シート、２１０ケース、２１２回路基板、２１４光アセンブリ、２２２第１シート、２２４第２シート、２２６第１曲面、２２８第２曲面、２３０第１アタッチメント、２３２第２アタッチメント、２３４第３曲面、２３６第４曲面、３２２第１シート、３２４第２シート。

Claims

ケースと、
前記ケースの内側に固定された回路基板と、
前記回路基板と前記ケースの内面との間に配置された、電気信号及び光信号の一方を他方に変換するための発光素子又は受光素子を内蔵する光アセンブリと、
前記光アセンブリに光学的に接続された光ファイバと、
前記光アセンブリと前記回路基板を電気的に接続する配線と、
前記光アセンブリと前記回路基板の間に挟まれた第１シートと、
前記光アセンブリと前記ケースの前記内面との間に挟まれた第２シートと、
を有し、
前記第１シートと前記光アセンブリとの間の静止摩擦係数が、前記光アセンブリと前記回路基板との間の静止摩擦係数よりも大きく、
前記第２シートと前記光アセンブリとの間の静止摩擦係数が、前記光アセンブリと前記ケースとの間の静止摩擦係数よりも大きく、
前記光アセンブリは、前記回路基板、前記第１シート及び前記第２シートの少なくとも一つの弾性力によって、前記回路基板と前記ケースの間で挟まれる方向に押圧され、前記第１シートとの摩擦力及び第２シートとの摩擦力で前記第１シート及び前記第２シートに保持されていることを特徴とする光モジュール。
請求項１に記載された光モジュールにおいて、
前記第１シートと前記回路基板との間の静止摩擦係数が、前記光アセンブリと前記回路基板との間の前記静止摩擦係数よりも大きく、
前記第２シートと前記ケースとの間の静止摩擦係数が、前記光アセンブリと前記ケースとの間の前記静止摩擦係数よりも大きく、
前記第１シートは、前記回路基板との摩擦力で前記回路基板に保持され、
前記第２シートは、前記ケースとの摩擦力で前記ケースに保持されていることを特徴とする光モジュール。
請求項２に記載された光モジュールにおいて、
前記光アセンブリの、前記第１シート及び前記第２シートとの対向面はそれぞれ平坦であり、
前記回路基板の、前記第１シートとの対向面は平坦であり、
前記ケースの前記内面は平坦であることを特徴とする光モジュール。
請求項１又は２に記載された光モジュールにおいて、
前記第１シートと前記回路基板との間に介在して前記回路基板に固定された第１アタッチメントと、
前記第２シートと前記ケースとの間に介在して前記ケースに固定された第２アタッチメントと、
のうち少なくとも一方をさらに有することを特徴とする光モジュール。
請求項４に記載された光モジュールにおいて、
前記第１シートと前記第１アタッチメントとの間の静止摩擦係数_Tが、前記光アセンブリと前記回路基板との間の前記静止摩擦係数よりも大きく、
前記第２シートと前記第２アタッチメントとの間の静止摩擦係数_Tが、前記光アセンブリと前記ケースとの間の前記静止摩擦係数よりも大きく、
前記第１シートは、前記第１アタッチメントとの摩擦力で前記第１アタッチメントに保持され、
前記第２シートは、前記第２アタッチメントとの摩擦力で前記第２アタッチメントに保持されていることを特徴とする光モジュール。
請求項５に記載された光モジュールにおいて、
前記光アセンブリの前記第１シートとの対向面は、第１曲面を形成し、
前記光アセンブリの前記第２シートとの対向面は、第２曲面を形成し、
前記第１アタッチメントの前記第１シートとの対向面は、第３曲面を形成し、
前記第２アタッチメントの前記第２シートとの対向面は、第４曲面を形成し、
前記第１曲面、前記第２曲面、前記第３曲面及び前記第４曲面は、同一の軸の周りに描かれるように位置することを特徴とする光モジュール。