JP2011039188A - 光電気変換モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】多チャンネル化に対応し、送信側回路基板と受信側回路基板からなり、放熱性のよい光電気変換モジュールを提供する。
【解決手段】光電気変換モジュール1は、電気信号を光信号に変換する送信側光電変換部2と、送信側光電変換部2が実装される第1のベース部材6と、送信側光電変換部2が表面側に配置されるように、第1のベース部材6の表面の一部が裏面に固定される送信側回路基板4と、光信号を電気信号に変換する受信側光電変換部3と、受信側光電変換部3が実装される第2のベース部材7と、受信側光電変換部3が表面側に配置されるように、第2のベース部材7の表面の一部が裏面に固定される受信側回路基板5と、筐体17とを備え、送信側回路基板4に固定された第1のベース部材6の裏面が筐体17と向き合い、受信側回路基板5に固定された第2のベース部材7の裏面が筐体と向き合うように、送信側回路基板4と受信側回路基板5を配置して構成される。
【選択図】図1

Description

本発明は、光電気変換モジュールに係り、特に、多チャンネル化に対応した光電気変換モジュールに関するものである。
近年、通信の高速化に伴いInfiniBand(インフィニバンド)やPCI Expressといった高速伝送用のI/Oインターフェイス(I/Oアーキテクチャ)が実用化されている。これらのI/Oインターフェイス(I/Oアーキテクチャ)では、複数のチャンネルを束ねて利用することで、高速な帯域を実現している。
このようなI/Oインターフェイスに用いる光電気変換モジュールとしては、光送信アセンブリ(送信側光電変換部)と光受信アセンブリ(受信側光電変換部)を1枚の回路基板に搭載した構成が一般的である(例えば、特許文献1参照)。
この光電気変換モジュールでは、回路基板の一端に接続相手の情報システム機器に電気的に接続される接続端子を形成し、当該情報システム機器に設けられたカードエッジソケットと嵌合するカードエッジコネクタを形成している。
特開2008−90232号公報
しかしながら、従来の光電気変換モジュールでは、送信側光電変換部と受信側光電変換部を1枚の回路基板に搭載しているため、送信用及び受信用の接続端子を1枚の回路基板の一端に形成しなければならない。チャンネル数が増加すると、それに伴い接続端子の個数が増えるため、カードエッジコネクタの幅が大きくなり、光電気変換モジュールのサイズが大きくなってしまうという問題がある。
例えば、12チャンネル双方向(送信12チャンネル、受信12チャンネル)に対応した光電気変換モジュールでは、差動電気信号を用いて伝送するため、1チャンネルに対して2個の接続端子が必要なことから、送受信合わせて48個の接続端子が必要となる。この場合、従来の光電気変換モジュールでは、接続端子を回路基板の表裏面に形成した場合であっても、カードエッジコネクタでは接続端子24個分の幅が最低限必要となり、カードエッジコネクタの幅が大きくなり、光電気変換モジュールが大型化してしまう。
カードエッジコネクタの幅を小さくする構成として、送信側回路基板と受信側回路基板の2枚の回路基板を用い、それぞれの回路基板に接続端子を形成して、2段のカードエッジコネクタとする構成がある。
I/Oインターフェイスの規格において、接続相手のエッジコネクタソケットの寸法と合わせて、送信側と受信側の2段のカードエッジコネクタは所定の間隔となるよう要求される。また、光電気変換モジュール全体の縦幅、横幅も所定の寸法を有するように要求される。
このような構成において、送信側回路基板の送信側光電変換部と受信側回路基板の受信側光電変換部における発熱が問題となる。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、多チャンネル化に対応し、送信側回路基板と受信側回路基板からなり、放熱性をよくできる光電気変換モジュールを提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、電気信号を光信号に変換する送信側光電変換部と、前記送信側光電変換部が表面側に配置されて取り付けられる送信側回路基板と、光信号を電気信号に変換する受信側光電変換部と、前記受信側光電変換部が表面側に配置されて取り付けられる受信側回路基板と、筐体とを備え、前記送信側回路基板の裏面が前記筐体と向き合い、前記受信側回路基板の裏面が前記筐体と向き合うように、前記送信側回路基板と前記受信側回路基板を配置した光電気変換モジュールである。
前記送信側回路基板の裏面は第1の放熱シートを介して前記筐体と接し、前記受信側回路基板の裏面は第2の放熱シートを介して前記筐体と接するようにしてもよい。
また、本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、電気信号を光信号に変換する送信側光電変換部と、前記送信側光電変換部が実装される第1のベース部材と、前記送信側光電変換部が表面側に配置されるように、前記第1のベース部材の表面の一部が裏面に固定される送信側回路基板と、光信号を電気信号に変換する受信側光電変換部と、前記受信側光電変換部が実装される第2のベース部材と、前記受信側光電変換部が表面側に配置されるように、前記第2のベース部材の表面の一部が裏面に固定される受信側回路基板と、筐体とを備え、前記送信側回路基板に固定された第1のベース部材の裏面が前記筐体と向き合い、前記受信側回路基板に固定された第2のベース部材の裏面が前記筐体と向き合うように、前記送信側回路基板と前記受信側回路基板を配置した光電気変換モジュールである。
前記第1のベース部材は板状の基部と前記基部と一体に形成された前記基部よりも厚みが小さい延長部とからなり、裏面は平坦な面であり、表面は前記基部と前記延長部の間で段差がある形状であり、前記第1のベース部材の前記基部の表面に前記送信側光電変換部が実装され、前記第1のベース部材の前記延長部の表面と前記送信用回路基板の裏面が固定され、前記第2のベース部材は板状の基部と前記基部と一体に形成された前記基部よりも厚みが小さい延長部とからなり、裏面は平坦な面であり、表面は前記基部と前記延長部の間で段差がある形状であり、前記第2のベース部材の前記基部の表面に前記受信側光電変換部が実装され、前記第2のベース部材の前記延長部の表面と前記受信用回路基板の裏面が固定されてもよい。
一方の面が前記送信側回路基板と接し他方の面が前記受信側回路基板と接する支持台と、前記支持台の一方の面から突出し前記送信側回路基板の位置決め用孔に通されるとともに前記筺体の位置決め用嵌合孔と嵌合される第1の位置決め用ピンと、前記支持台の他方の面から突出し前記受信側回路基板の位置決め用孔に通されるとともに前記筺体の位置決め用嵌合孔と嵌合される第2の位置決め用ピンを備えるスペーサを備え、前記第1のベース部材は、前記延長部から前記スペーサの支持台と前記筐体に挟まれる位置にまで延びる第2の延長部を備え、前記第2のベース部材は、前記延長部から前記スペーサの支持台と前記筐体に挟まれる位置にまで延びる第2の延長部を備えてもよい。
前記第1のベース部材の裏面は第1の放熱シートを介して前記筐体と接し、前記第2のベース部材の裏面は第2の放熱シートを介して前記筐体と接するようにしてもよい。
本発明によれば、多チャンネル化に対応し、送信側回路基板と受信側回路基板からなり、放熱性をよくできる光電気変換モジュールを提供できる。
本発明の一実施の形態に係る光電気変換モジュールの分解斜視図である。 図1の光電気変換モジュールの他方向から見た分解斜視図である。 図1の光電気変換モジュールの分解側面図である。 (a),(b)は、図1の光電気変換モジュールの外観を示す斜視図である。 (a)は、図1の光電気変換モジュールの側面図であり、(b)はその側断面図である。 図1の光電気変換モジュールに用いる送信側回路基板を示す図であり、(a)は上方から見た斜視図、(b)は下方から見た斜視図である。 図1の光電気変換モジュールに用いる送信側回路基板及び送信側光電変換部を示す図であり、(a)は側面図、(b)は要部拡大側面図である。 図7の送信側光電変換部に送信側光ファイバを接続したときの側面図である。 図1の光電気変換モジュールに用いる受信側回路基板を示す図であり、(a)は上方から見た斜視図、(b)は下方から見た斜視図である。 図1の光電気変換モジュールに用いる受信側回路基板及び受信側光電変換部を示す図であり、(a)は側面図、(b)は要部拡大側面図である。 図10の受信側光電変換部に受信側光ファイバを接続したときの側面図である。 (a)は、図6の送信側回路基板にコネクタを設けたときの斜視図であり、(b)はコネクタの斜視図である。 図1の光電気変換モジュールに用いるスペーサの斜視図である。 図1の光電気変換モジュールにおいて、両回路基板間にスペーサを配置したときの斜視図である。 図1の光電気変換モジュールにおいて、送信側回路基板と受信側回路基板の間にスペーサを配置し、これらを下側筐体に搭載したときの斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る光電気変換モジュールを示す図であり、(a)は送信側回路基板と受信側回路基板の間にスペーサを配置し、これらを下側筐体に搭載したときの斜視図であり、(b)は送信側回路基板及び送信側光電変換部の要部拡大側面図であり、(c)は受信側回路基板及び受信側光電変換部の要部拡大側面図である。 本発明の一実施の形態に係る光電気変換モジュールの分解斜視図である。 図17の光電気変換モジュールの他方向から見た分解斜視図である。 図17の光電気変換モジュールの分解側面図である。 図17の光電気変換モジュールの側断面図である。 図17の光電気変換モジュールに用いる送信側回路基板の斜視図である。 図21の送信側回路基板の側面図である。 図17の光電気変換モジュールに用いる受信側回路基板の斜視図である。 図23の受信側回路基板の側面図である。 図17の光電気変換モジュールにおいて、送信側回路基板と受信側回路基板の間にスペーサを配置し、これらを下側筐体に搭載したときの斜視図である。
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
本実施の形態では、一例として、8チャンネル双方向(送信8チャンネル、受信8チャンネル)の光電気変換モジュールについて説明する。なお、チャンネル数はこれに限定されず、例えば、12チャンネル双方向(送信12チャンネル、受信12チャンネル)、あるいは4チャンネル双方向(送信4チャンネル、受信4チャンネル)であってもよい。
[光電変換モジュール]
図1,図2は、本実施形態に係る光電気変換モジュールの分解斜視図であり、図3はその分解側面図、図4(a),(b)は光電気変換モジュールの外観を示す斜視図、図5(a)はその側面図、図5(b)はその側断面図である。
図1〜5に示すように、光電気変換モジュール1は、一端に接続端子8aが形成され、他端に送信側光電変換部2を実装したベース部材6が固定された送信側回路基板4と、一端に接続端子8bが形成され、他端に受信側光電変換部3を実装したベース部材7が固定された受信側回路基板5と、送信側回路基板4と受信側回路基板5の間に配置され送信側回路基板4と受信側回路基板5を所定の間隔とするスペーサ10と、送信側回路基板4と受信側回路基板5の間を電気的に接続するコネクタ13と、送信側回路基板4、受信側回路基板5、スペーサ10及びコネクタ13を収容する上側筐体18と下側筐体19とからなる筐体17とからなる。
送信側回路基板4と受信側回路基板5は、送信側回路基板4の送信側光電変換部2を搭載した表面と受信側回路基板5の受信側光電変換部3を搭載した表面とを向かい合わせとした状態で上下に配置される。
光ファイバケーブル22は筐体17に固定される。光ファイバケーブル22の先端(図1,図2の右側)において、送信側光ファイバ51と受信側光ファイバ53に分岐する。送信側光ファイバ51の先端にはMTフェルール52aが設けられている。MTフェルール52aは送信側光電変換部2と光学的に接続される。受信側光ファイバ53の先端にはMTフェルール52bが設けられている。MTフェルール52bは受信側光電変換部3と光学的に接続される。
図4、図5に示すように、送信側回路基板4と受信側回路基板5は所定の間隔をもって上下に積層して配置される。光電気変換モジュール1は一端(図4,図5の右側)において、送信側回路基板4の一端に形成された接続端子8aからなる送信側カードエッジコネクタ9aと受信側回路基板5の一端に形成された接続端子8bからなる受信側カードエッジコネクタ9bが所定の間隔で配置される構成となっている。このように、光電気変換モジュール1は一端に2段のカードエッジコネクタ9a,9bを備える。光電気変換モジュール1は一端のカードエッジコネクタ9a,9bを接続相手の機器のエッジコネクタソケットに挿し込んで電気的に接続される。なお、本実施の形態では、下方に送信側回路基板4、上方に受信側回路基板5を配置した場合を説明するが、上下逆に配置されていても構わない。
光電気変換モジュール1は他端に光ファイバケーブル22が固定される。なお、光ファイバケーブル22はその両端に光電気変換モジュール1を設けてもよい。
光電気変換モジュール1は、例えば、サーバなどの機器間を電気的に接続する際に用いられる。両端に光電気変換モジュール1を設けた光ファイバケーブル22を用い、一端の光電気変換モジュール1を一の機器と接続し、他端の光電気変換モジュール1を他の機器に接続することにより、機器間を接続する。
光電気変換モジュール1は、接続相手の機器から電気信号が接続端子8aを介して送信側回路基板4に入力され、送信側光電変換部2において電気信号を光信号に変換し、光信号を送信側光ファイバ51に送る。また、受信側光ファイバ53から送られてきた光信号を受信側光電変換部3において電気信号に変換し、受信側回路基板5の配線パターン、接続端子8bを介して接続相手の機器に電気信号を出力する。
光電気変換モジュール1において、例えば、1チャンネルあたり10Gb/sの信号が伝送される。本実施の形態では、8チャンネル双方向であるので、送信80Gb/s、受信80Gb/sの信号が伝送される。
[送信側回路基板、送信側光電変換部]
図6(a),(b)に送信側回路基板4及び送信側光電変換部2の斜視図を示す。図7(a),(b)に送信側回路基板4及び送信側光電変換部2の側面図を示す。
送信側回路基板4は、例えば積層基板からなる。送信側回路基板4の表面(図6(a))の一端には、8個の接続端子8aが形成されている。8個の接続端子8aの両側には、電源端子又はグランド端子となる2個の接続端子が形成されている。同様に、送信側回路基板4の裏面(図6(b))の一端には、8個の接続端子8aが形成されている。8個の接続端子8aの両側には、電源端子又はグランド端子となる2個の接続端子が形成されている。接続端子8aは2個の組みで差動信号の1チャンネルに対応する。表面、裏面の合計16個の接続端子8aにより8チャンネルに対応する。
送信側回路基板4の一端は、接続端子8aが形成されて、接続相手の機器のエッジコネクタソケットと嵌合するカードエッジコネクタ9aとなっている。
送信側回路基板4には、スペーサ10の各位置決め用ピン15を通すための位置決め用孔16aが形成されている。位置決め用孔16aは、送信側回路基板4の一の側辺(図6(a)の左上側の辺)の一端側と他端側にそれぞれ1個、送信側回路基板4の他の側辺(図6(a)の右下側の辺)の一端側と他端側にそれぞれ1個の合計4個形成されている。
送信側回路基板4には、コネクタ13の導体ピン12を嵌合するための貫通孔14aが、送信側回路基板4の一の側辺(図6(a)の左上側の辺)の中央近傍に7個形成されている。
送信側回路基板4の表面には、接続端子8aから送信側光電変換部2へと配線する配線パターン38aが形成されている。送信側回路基板4の裏面には配線パターン39aが形成されている。図6(b),図7(a)に示すように、送信側回路基板4の裏面に形成された配線パターン39aはスルーホール40aにより表面の配線パターン38aと電気的に接続される。
図7(a),(b)に示すように、送信側光電変換部2は、発光素子アレイ(例えば、VCSELアレイ)30と、発光素子アレイ30を駆動するドライバIC31と、発光素子アレイ30の上方に配置されたレンズブロック32aとを備える。発光素子アレイ30は8個の発光素子からなる。なお、発光素子アレイ30はサブマウント30bを介してベース部材6に実装される。
レンズブロック32aは、反射面37aを有する略三角柱状の直角光路レンズ33aと、直角光路レンズ33aの前面(図7では左側の面)に形成されたレンズ34a(図6参照)と、直角光路レンズ33aの前面より突出して形成された嵌合ピン35aと、直角光路レンズ33aの下面に形成され、発光素子アレイ30の光軸と一致するように配置されたレンズ36aとからなる。レンズブロック32aは図示しない部材によりベース部材6に固定される。
図7(b)に示すように、発光素子アレイ30とドライバIC31とはワイヤ41aにより電気的に接続されている。ドライバIC31と送信側回路基板4の表面側に形成された配線パターン38aとはワイヤ42aにより電気的に接続されている。
また、図示しないが、送信側回路基板4の裏面には、マイコン(マイクロコンピュータ)が搭載される。マイコンはドライバIC31及び受信側回路基板5の増幅用IC44(図10参照)と電気的に接続され、これらを制御する。マイコンと増幅用IC44は送信側回路基板4と受信側回路基板5を電気的に接続するコネクタ13を介して電気的に接続される。マイコンは、主にドライバIC31の制御(ドライバIC31の設定等)を行うため、送信側回路基板4に搭載されることが望ましい。
本実施の形態では、送信側回路基板4の他端にベース部材6を設け、ベース部材6に送信側光電変換部2を実装している。
ベース部材6は、板状の基部6aと、基部6aと一体に形成され、基部6aの下部(基部6aの裏面側の部分)から延長する基部6aよりも厚みが小さい延長部6bとからなり、側面視で略L字状に形成される。ベース部材6は、裏面側(図7の下側)が平坦な面であり、表面側(図7の上側)が基部6aと延長部6bの間で段差がある形状となっている。
ベース部材6は、導電性の部材、例えば銅タングステン(Cu−W)やコバールなどの金属からなる。
ベース部材6の基部6aの表面には、発光素子アレイ30を載せたサブマウント30bとドライバIC31が、導電性の接着剤により接着されて固定される。また、ベース部材6の基部6aの表面には、レンズブロック32aが図示しない部材により固定される。
ベース部材6の延長部6bの表面には、送信側回路基板4の他端側の裏面が接着されて固定される。ベース部材6は送信側回路基板4の内層に形成された図示しないグランドパターンと電気的に接続される。
本実施の形態において、送信側光電変換部2は、送信側回路基板4の幅方向(図6(a)では左上から右下の方向)の他の側辺(図6(a)の右下側の辺)側に偏らせて実装される。すなわち、送信側光電変換部2の全体が、送信側回路基板4の幅方向の中心より他の側辺(図6(a)の右下側の辺)側に配置されるように、ベース部材6に搭載される。なお、送信側光電変換部2は、送信側回路基板4の幅方向(図6(a)では左上から右下の方向)の一の側辺(図6(a)の左上側の辺)側に偏らせて実装してもよい。
[受信側回路基板、受信側光電変換部]
図9(a),(b)に受信側回路基板5及び受信側光電変換部3の斜視図を示す。図10(a),(b)に受信側回路基板5及び受信側光電変換部3の側面図を示す。
受信側回路基板5は、例えば積層基板からなる。受信側回路基板5の表面(図9(a))の一端には、8個の接続端子8bが形成されている。8個の接続端子8bの両側には、電源端子又はグランド端子となる2個の接続端子が形成されている。同様に、受信側回路基板5の裏面(図9(b))の一端には、8個の接続端子8bが形成されている。8個の接続端子8bの両側には、電源端子又はグランド端子となる2個の接続端子が形成されている。接続端子8bは2個の組みで差動信号の1チャンネルに対応する。表面、裏面の合計16個の接続端子8bにより8チャンネルに対応する。
受信側回路基板5の一端は、接続端子8bが形成されて、接続相手の機器のエッジコネクタソケットと嵌合するカードエッジコネクタ9bとなっている。
受信側回路基板5には、スペーサ10の各位置決め用ピン15を通すための位置決め用孔16bが形成されている。位置決め用孔16bは、受信側回路基板5の一の側辺(図9(a)の左上側の辺)の一端側と他端側にそれぞれ1個、受信側回路基板5の他の側辺(図9(a)の右下側の辺)の一端側と他端側にそれぞれ1個の合計4個形成されている。
受信側回路基板5には、コネクタ13の導体ピン12を嵌合するための貫通孔14bが、受信側回路基板5の他の側辺(図9(a)の右下側の辺)の中央近傍に7個形成されている。
受信側回路基板5の表面には、接続端子8bから受信側光電変換部3へと配線する配線パターン38bが形成されている。受信側回路基板5の裏面には配線パターン39bが形成されている。図9(b),図10(a)に示すように、受信側回路基板5の裏面に形成された配線パターン39bはスルーホール40bにより表面の配線パターン38bと電気的に接続される。
図10(a),(b)に示すように、受信側光電変換部3は、受光素子アレイ(例えば、PDアレイ)43と、受光素子アレイ43からの電気信号を増幅する増幅用IC44と、受光素子アレイ43の上方に配置されたレンズブロック32bとを備える。受光素子アレイ43は8個の受光素子からなる。なお、受光素子アレイ43はサブマウント43bを介してベース部材7に実装される。
レンズブロック32bは、反射面37bを有する略三角柱状の直角光路レンズ33bと、直角光路レンズ33bの前面(図10では左側の面)に形成されたレンズ34b(図9参照)と、直角光路レンズ33bの前面より突出して形成された嵌合ピン35bと、直角光路レンズ33bの下面に形成され、受光素子アレイ43の光軸と一致するように配置されたレンズ36bとからなる。レンズブロック32bは図示しない部材によりベース部材7に固定される。
図10(b)に示すように、受光素子アレイ43と増幅用IC44とはワイヤ41bにより電気的に接続されている。増幅用IC44と受信側回路基板5の表面側に形成された配線パターン38bとはワイヤ42bにより電気的に接続されている。
本実施の形態では、受信側回路基板5の他端にベース部材7を設け、ベース部材7に受信側光電変換部3を実装している。
ベース部材7は、板状の基部7aと、基部7aと一体に形成され、基部7aの下部(基部7aの裏面側の部分)から延長する基部7aよりも厚みが小さい延長部7bとからなり、側面視で略L字状に形成される。ベース部材7は、裏面側(図10の下側)が平坦な面であり、表面側(図10の上側)が基部7aと延長部7bの間で段差がある形状となっている。
ベース部材7は、導電性の部材、例えば銅タングステン(Cu−W)やコバールなどの金属からなる。
ベース部材7の基部7aの表面には、受光素子アレイ43を載せたサブマウント43bと増幅用IC44が、導電性の接着剤により接着されて固定される。また、ベース部材7の基部7aの表面には、レンズブロック32bが図示しない部材により固定される。
ベース部材7の延長部7bの表面には、受信側回路基板5の他端側の裏面が接着されて固定される。ベース部材7は受信側回路基板5の内層に形成された図示しないグランドパターンと電気的に接続される。
本実施の形態において、受信側光電変換部3は、送信側回路基板4の送信側光電変換部2の配置と同様に、受信側回路基板5の幅方向(図9(a)では左上から右下の方向)の他の側辺(図9(a)の右下側の辺)側に偏らせて実装される。すなわち、受信側光電変換部3の全体が、受信側回路基板5の幅方向の中心より他の側辺(図9(a)の右下側の辺)側に配置されるように、ベース部材7に搭載される。なお、送信側光電変換部2を送信側回路基板4の幅方向(図6(a)では左上から右下の方向)の一の側辺(図6(a)の左上側の辺)側に偏らせて実装している場合は、同様に、受信側光電変換部3を受信側回路基板5の幅方向(図9(a)では左上から右下の方向)の一の側辺(図9(a)の左上側の辺)側に偏らせて実装する。
[コネクタ]
図12(b)にコネクタ13を示す。コネクタ13は、送信側回路基板4と受信側回路基板5とを電気的に接続するためのものである。コネクタ13は、直方体状のコネクタ本体60の上下に複数(ここでは7本)の導体ピン12を突出して設けたものである。7本の導体ピン12を並べ、樹脂モールドによりコネクタ本体60を一体成型してなる。
送信側回路基板4にコネクタ13を接続したときの斜視図を図12(a)に示す。コネクタ13は、導体ピン12を貫通孔14aに通してはんだ付けすることにより、送信側回路基板4と電気的に接続される。受信側回路基板5についても同様である。
なお、本実施の形態では、コネクタ13により送信側回路基板4と受信側回路基板5を電気的に接続しているが、これに限らず、例えば、フレキシブルプリント基板やケーブルアレイなどを用いて送信側回路基板4と受信側回路基板5を電気的に接続するようにしてもよい。
[スペーサ]
図13にスペーサ10を示す。スペーサ10は送信側回路基板4と受信側回路基板5を所定の間隔に保つための部材である。スペーサ10は、平面視で略矩形状に形成された板状のプレート部70と、そのプレート部70の四隅から所定の高さ上下に突出するように形成された角柱状の支持台71と、各支持台71の上下からさらに突出するように形成された円柱状の位置決め用ピン15とからなる。スペーサ10は、これらプレート部70、支持台71、位置決め用ピン15が一体に形成されている。
スペーサ10は、下に突出する位置決め用ピン15を送信側回路基板4の位置決め用孔16aに通し、上に突出する位置決め用ピン15を受信側回路基板5の位置決め用孔16bに通して、送信側回路基板4と受信側回路基板5の間に取り付けられる。
送信側回路基板4と受信側回路基板5の間にスペーサ10を配置したときの斜視図を図14に示す。
支持台71の上面と下面の間の長さは、I/Oインターフェイスの規格に規定される送信側回路基板4と受信側回路基板5の間に保つべき所定の間隔と同じ長さに形成される。送信側回路基板4と受信側回路基板5の位置決め用孔16a,16bにスペーサ10の位置決め用ピン15をそれぞれ通して、送信側回路基板4と受信側回路基板5の間にスペーサ10を取り付けた際、支持台71の下面が送信側回路基板4の表面と接し、支持台71の上面が受信側回路基板5の表面に接する。支持台71の上面と下面の間の長さにより、送信側回路基板4と受信側回路基板5は所定の間隔に保たれる。
また、支持台71の高さ(上面から下面までの高さ)を調整することで、送信側回路基板4と受信側回路基板5の上下方向の間隔を適宜調整することができる。
また、プレート部70には、コネクタ13を通すための配線用切欠き部11が形成されている。配線用切欠き部11は、平面視で略矩形状に形成される。
位置決め用ピン15は、その長さ(支持台71の上面あるいは下面からの高さ)が送信側回路基板4及び受信側回路基板5の厚さよりも長く形成される。位置決め用ピン15は、位置決め用ピン15を位置決め用孔16a,16bに通してスペーサ10を送信側回路基板4と受信側回路基板5の間に取り付けた際、その先端部が、下方において送信側回路基板4の裏面から突出し、上方において受信側回路基板5の裏面から突出する。
位置決め用ピン15の送信側回路基板4の裏面から突出した先端部は、下側筐体19の位置決め用嵌合孔20と嵌合させる。位置決め用ピン15の受信側回路基板5の裏面から突出した先端部は、上側筐体18の位置決め用嵌合孔20と嵌合させる。スペーサ10の位置決め用ピン15を上側筐体18と下側筐体19の位置決め用嵌合孔20と嵌合させることで、送信側回路基板4と受信側回路基板5は上側筐体18と下側筐体19に対して位置決めされる。
スペーサ10は金属などの導電性の部材からなる。例えば、スペーサ10は亜鉛からなり、ダイキャストにより製造される。
[光ファイバケーブル]
光ファイバケーブル22は、8本の送信側光ファイバ51、8本の受信側光ファイバ53を有し、これら16本の光ファイバ51,53を束ねてケーブル化したものである。
図1〜3に示すように、光ファイバケーブル22の端部には、光ファイバケーブル22の端部を保護するための樹脂からなる保護カバー23が設けられている。保護カバー23は、例えばゴムブーツである。ゴムブーツからなる保護カバー23は、光ファイバケーブル22が90°曲げられて引っ張られたとき、保護カバー23の根元で光ファイバ51,53が許容できる曲げ半径以上で曲がらないように光ファイバケーブル22を保護する。保護カバー23の端部には、保護カバー23の端部から突出するようにフランジ状の係合部24が一体に形成されている。
光ファイバケーブル22の端部において8本の送信側光ファイバ51と8本の受信側光ファイバ53に分岐する。8本の送信側光ファイバ51の端部には8芯のMTフェルール52aが設けられている。同様に、8本の受信側光ファイバ53の端部には8芯のMTフェルール52bが設けられている。
図8に示すように、MTフェルール52aに形成された図示しない嵌合孔とレンズブロック32aの嵌合ピン35aを嵌合することで、送信側光ファイバ51の端部のMTフェルール52aとレンズブロック32aが接続される。これにより、送信側光ファイバ51と発光素子アレイ30とが、MTフェルール52a、レンズブロック32aを介して、光学的に接続される。
同様に、図11に示すように、MTフェルール52bに形成された図示しない嵌合孔とレンズブロック32bの嵌合ピン35bを嵌合することで、受信側光ファイバ53の端部のMTフェルール52bとレンズブロック32bが接続される。これにより、受信側光ファイバ53と受光素子アレイ43とが、MTフェルール52b、レンズブロック32bを介して、光学的に接続される。
[筐体、上側筐体、下側筐体]
光電気変換モジュール1は、送信側回路基板4、送信側光電変換部2、受信側回路基板5、受信側光電変換部3を収容する筐体17を有する。
図1〜3に示すように、筐体17は、上下に分割して形成されており、上側筐体18と下側筐体19とからなる。上側筐体18、下側筐体19は金属からなる。
上側筐体18と下側筐体19には、スペーサ10の位置決め用ピン15を嵌合するための位置決め用嵌合孔20がそれぞれ形成されている。スペーサ10の位置決め用ピン15を、送信側回路基板4及び受信側回路基板5の位置決め用孔16a,16bを通し、位置決め用嵌合孔20に嵌合させることで、送信側回路基板4及び受信側回路基板5が筐体17に対して位置決めされる。
上側筐体18及び下側筐体19の後面(図1では左手前側の面)には、光ファイバケーブル22の端部の係合部24と係合するための切欠き溝25が形成される。
上側筐体18と下側筐体19とは、固定用ネジ26により固定される。
[光電変換モジュールの組み立て]
次に、本実施形態の光電気変換モジュールの組み立て手順を説明する。
光ファイバケーブル22の送信側光ファイバ51のMTフェルール52aを送信側回路基板4の送信側光電変換部2のレンズブロック32aと接続する。同様に、受信側光ファイバ53のMTフェルール52bを受信側回路基板5の受信側光電変換部3のレンズブロック32bと接続する。
コネクタ13の導体ピン12を送信側回路基板4の貫通孔14aに挿し込んで取り付ける(図12)。
スペーサ10を送信側回路基板4と受信側回路基板5との間に配置し、スペーサ10の上下に突出する位置決め用ピン15を送信側回路基板4の位置決め用孔16aと受信側回路基板5の位置決め用孔16bにそれぞれ通して取り付ける。送信側回路基板4と受信側回路基板5は、送信側回路基板4の送信側光電変換部2を搭載した表面と、受信側回路基板5の受信側光電変換部3を搭載した表面とを向かい合わせた状態として取り付ける(図14)。この際、同時に、コネクタ13の導体ピン12を受信側回路基板5の貫通孔14bに挿し込む。
位置決め用ピン15の送信側回路基板4から突出した先端部を下側筐体19の位置決め用嵌合孔20と嵌合させて、送信側回路基板4及び受信側回路基板5を下側筐体19に搭載する。この際、図1,図3に示すように送信側回路基板4のベース部材6の裏面に放熱部材としての放熱シート21aを配置する。送信側回路基板4のベース部材6は放熱シート21aを介して下側筐体19に接触する。
また、下側筐体19の切欠き溝25の縁と、光ファイバケーブル22の保護カバー23の端部のフランジ状の係合部24の溝とを嵌め合わせる(図15)。
上側筐体18を、受信側回路基板5の上から被せて、下側筐体19上に搭載する。この際、上側筐体18の位置決め用嵌合孔20が位置決め用ピン15の受信側回路基板5から突出した先端部と嵌合するようにする。また、上側筐体18の切欠き溝25の縁と光ファイバケーブル22の保護カバー23の端部のフランジ状の係合部24の溝とが嵌め合うようにする。図1,図2,図3に示すように受信側回路基板5のベース部材7の裏面に放熱部材としての放熱シート21bを配置する。受信側回路基板5のベース部材7は放熱シート21bを介して上側筐体18に接触する。
上側筐体18と下側筐体19を固定用ネジ26により固定する。これにより、光電気変換モジュール1が得られる(図4)。
[本実施の形態の作用]
本実施の形態の作用を説明する。
本実施の形態の光電気変換モジュール1は、送信側光電変換部2を送信側回路基板4の一の側辺側に偏らせて配置し、同様に、受信側光電変換部3を受信側回路基板5の一の側辺側に偏らせて配置し、送信側回路基板4の送信側光電変換部2を配置した表面と、受信側回路基板5の受信側光電変換部3を配置した表面とを向かい合わせて配置した構成となっている。
これにより、送信側光電変換部2と受信側光電変換部3を、互いに干渉することなく、送信側回路基板4と受信側回路基板5の間に幅方向に並列に配置することができる。I/Oインターフェイスの規格などで送信側回路基板4と受信側回路基板5の間の間隔が決まっていて、送信側光電変換部2と受信側光電変換部3を上下に配置する間隔が取れない場合などに有効な構成である。
また、送信側光電変換部2のレンズブロック32aと受信側光電変換部3のレンズブロック32bが送信側回路基板4と受信側回路基板5の間に幅方向に並列に配置される構成となっている。
これにより、送信側光電変換部2のレンズブロック32aと受信側光電変換部3のレンズブロック32bを、互いに干渉することなく、送信側回路基板4と受信側回路基板5の間に、省スペースに、配置することができる。
また、送信側回路基板4に位置決め用孔16aが形成され、受信側回路基板5に位置決め用孔16bが形成され、支持台71と支持台71から突出する位置決め用ピン15を備えるスペーサ10を用い、送信側回路基板4と受信側回路基板5の間にスペーサ10を配置し、スペーサ10の位置決め用ピン15を送信側回路基板4の位置決め用孔16aと受信側回路基板5の位置決め用孔16bにそれぞれ通して取り付けた構成を備える。
これにより、送信側回路基板4と受信側回路基板5の間の間隔を、スペーサ10の支持台71の上面と下面の間の長さとすることができる。支持台71の高さ(上面から下面までの高さ)を調整することで、送信側回路基板4と受信側回路基板5の上下方向の間隔を適宜調整することができる。
また、スペーサ10の位置決め用ピン15は送信側回路基板4及び受信側回路基板5の厚みよりも長く形成され、位置決め用ピン15は送信側回路基板4及び受信側回路基板5の裏面から突出し、筐体17は上側筐体18と下側筐体19にそれぞれ位置決め用嵌合孔20が形成され、筺体17の位置決め用嵌合孔20とスペーサ10の位置決め用ピン15を嵌合させる構成となっている。
これにより、送信側回路基板4及び受信側回路基板5の筐体17に対する位置決めをスペーサ10により行うことができる。
また、スペーサ10は板状のプレート部70を備え、プレート部70は送信側回路基板4と受信側回路基板5の間に配置される構成を備える。スペーサ10は金属からなる。
これにより、スペーサ10のプレート部70は送信側回路基板4と受信側回路基板5の間の電磁シールドの機能を果たし、送信側回路基板4を伝送する高周波信号と受信側回路基板5を伝送する高周波信号間のクロストークを低減できる。特に、送信側回路基板4と受信側回路基板5を、接続端子8a,8bと光電変換部2,3の間の配線パターン38a,38bが形成された表面同士を向かい合わせて配置した構成において、配線パターン38a,38b間をスペーサ10のプレート部70で電磁シールドできるため、有効である。
また、スペーサ10は送信側回路基板4と受信側回路基板5を電気的に接続する配線部材(コネクタ13)を通すための配線用切欠き部11が形成される。
これにより、スペーサ10の配線用切欠き部11を通して、配線部材(コネクタ13)により送信側回路基板4と受信側回路基板5を電気的に接続することができる。
また、送信側光電変換部2をベース部材6の表面に実装し、ベース部材6の表面の一部を送信側回路基板4の裏面に固定し、同様に、受信側光電変換部3をベース部材7の表面に実装し、ベース部材7の表面の一部を受信側回路基板5の裏面に固定し、送信側回路基板4の表面と受信側回路基板5の表面を向かい合わせた配置として、筐体17に収容した構成を備える。
これにより、送信側光電変換部2で発生した熱を、ベース部材6を介して筐体17に放熱することができる。受信側光電変換部3で発生した熱を、ベース部材7を介して筐体17に放熱することができる。よって、送信側光電変換部2と受信側光電変換部3で発生した熱を、効率よく放熱することが可能となる。
また、ベース部材6,7は板状の基部6a,7aと基部6a,7aと一体に形成された基部6a,7aよりも厚みが小さい延長部6b,7bとからなり、裏面は平坦な面であり、表面は基部6a,7aと延長部6b,7bの間で段差がある形状であり、ベース部材6,7の基部6a,7aの表面に光電変換部(送信側光電変換部2又は受信側光電変換部3)が実装され、ベース部材6,7の延長部6b,7bの表面に回路基板(送信側回路基板4又は受信側回路基板5)の裏面が固定される構成を備える。
これにより、回路基板4,5の一端に、回路基板4,5の表面側に位置するように、光電変換部2,3を取り付けることができるとともに、光電変換部2,3と回路基板4,5の裏面側に位置する筐体17の間の放熱の経路となることができるベース部材6,7を配設できる。
また、ベース部材6,7により、光電変換部2,3と回路基板4,5の表面の高さの位置を合わすことができ、光電変換部2,3と回路基板4,5の表面の配線パターンを接続するワイヤの長さを短くすることができる。
また、ベース部材6,7の裏面を、放熱シート21a,21bを介して筐体17と接する構成を備える。
これにより、ベース部材6,7は放熱シート21a,21bを介して筐体17に熱的に接続される。よって、送信側光電変換部2と受信側光電変換部3で発生した熱を、ベース部材6,7、放熱シート21a,21bを介して、筐体17に効率よく放熱することが可能となる。
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。
図16(a)は、本発明の第2の実施の形態を示す。第2の実施の形態に係る光電気変換モジュール80は、上述した光電気変換モジュール1と同様に、送信用回路基板4と受信用回路基板5を、スペーサ10を介して上下に配置し、これらを下側筐体19に搭載し、図示しない上側筐体を被せて下側筐体19に固定したものである。
第2の実施の形態に係る光電気変換モジュール80は、送信側回路基板4に固定されるベース部材81及び受信側回路基板5に固定されるベース部材82の形状が、光電気変換モジュール1のベース部材6,7と異なる。
図16(c)に示すように、ベース部材81は、板状の基部81aと、基部81aと一体に形成され、基部81aの下部(基部81aの裏面側の部分)から延長する基部81aよりも厚みが小さい延長部81bとからなり、側面視で略L字状に形成される。ベース部材81は、裏面側(図16(c)の下側)が平坦な面であり、表面側(図16(c)の上側)が基部81aと延長部81bの間で段差がある形状となっている。
ベース部材81は、延長部81bから、送信側回路基板4の一端に向けて(図16(a)の右上の方向、図16(c)の右方向)、スペーサ10の支持台71の位置まで延びる第2の延長部81cを備える。第2の延長部81cは、送信側回路基板4の裏面側から突出する位置決め用ピン15と干渉しないように、延長部81bよりも幅が短く形成される。延長部81bと第2の延長部81cの表面は、接着剤84により、送信側回路基板4の裏面と接着固定される。
送信側回路基板4を下側筐体19に搭載する際、第2の延長部81cの裏面に放熱シート21aが配置される。上側筐体と下側筐体19を固定して光電気変換モジュール80を組み立てたとき、第2の延長部81cと放熱シート21aは支持台71と下側筐体19により挟まれる位置となり、支持台71と下側筐体19により上下方向の圧縮する力が加わる。
同様に、図16(b)に示すように、ベース部材82は、板状の基部82aと、基部82aと一体に形成され、基部82aの下部(基部82aの裏面側の部分)から延長する基部82aよりも厚みが小さい延長部82bとからなり、側面視で略L字状に形成される。ベース部材82は、裏面側(図16(b)の上側)が平坦な面であり、表面側(図16(b)の下側)が基部82aと延長部82bの間で段差がある形状となっている。
ベース部材82は、延長部82bから、受信側回路基板5の一端に向けて(図16(a)の右上の方向、図16(b)の右方向)、スペーサ10の支持台71の位置まで延びる第2の延長部82cを備える。第2の延長部82cは、受信側回路基板5の裏面側から突出する位置決め用ピン15と干渉しないように、延長部82bよりも幅が短く形成される。延長部82bと第2の延長部82cの表面は、接着剤83により、受信側回路基板5の裏面と接着固定される。
受信側回路基板5の上から上側筐体を被せる際、第2の延長部82cの裏面に放熱シート21bが配置される。上側筐体と下側筐体19を固定して光電気変換モジュール80を組み立てたとき、第2の延長部82cと放熱シート21bは支持台71と上側筐体により挟まれる位置となり、支持台71と上側筐体により上下方向の圧縮する力が加わる。
[第2の実施の形態の作用]
第2の実施の形態に係る光電気変換モジュール80は、送信側回路基板4の一端に固定されるベース部材81がスペーサ10の支持台71と下側筐体19に挟まれる位置まで延びる第2の延長部81cを備えるとともに、受信側回路基板5の一端に固定されるベース部材82がスペーサ10の支持台71と上側筐体に挟まれる位置まで延びる第2の延長部82cを備える構成となっている。
これにより、送信側回路基板4及び受信側回路基板5のそれぞれのベース部材81,82の第2の延長部81c,82cには、スペーサ10の支持台71と筐体17により上下方向の圧縮する力が加わる。
ベース部材81,82の第2の延長部81c,82cがスペーサ10の支持台71と筐体17に上下方向から挟まれて固定されるので、ベース部材81,82と回路基板4,5との接着固定がはがれることを防止できる。また、第2の延長部81c,82cは放熱シート21a,21bを介して筐体17と密に接するので、ベース部材81,82から筐体17への放熱性を良くすることができる。
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態を説明する。
図17〜25に、本発明の第3の実施の形態を示す。第3の実施の形態に係る光電気変換モジュール130は、基本的に上述の光電気変換モジュール1と同じ構成であり、ベース部材6を省略して、送信側光電変換部2を直接送信側回路基板4に実装し、同様に、ベース部材7を省略して、受信側光電変換部3を直接受信側回路基板5に実装した点が異なる。
図21に示すように、送信側回路基板4の一端(図21の左下側)に、送信側光電変換部2が直接実装される。送信側光電変換部2は、送信側回路基板4の一の側辺(図21の右下側の辺)側に偏らせて配置される。
図22に示すように、送信側回路基板4の表面側に形成された配線パターン38aと、送信側回路基板4の裏面側に形成された配線パターン39aとは、スルーホール40aにより電気的に接続されている。
図23に示すように、受信側回路基板5の一端(図23の左下側)に、受信側光電変換部3が直接実装される。受信側光電変換部3は、受信側回路基板5の一の側辺(図23の右下側の辺)側に偏らせて配置される。
図24に示すように、受信側回路基板5の表面側に形成された配線パターン38bと、受信側回路基板5の裏面側に形成された配線パターン39bとは、スルーホール40bにより電気的に接続されている。
図25に送信側回路基板4と受信側回路基板5の間にスペーサ10を配置し、送信側回路基板4の裏面から突出した位置決め用ピン15を、下側筐体19の位置決め用嵌合孔20に嵌合させたときの斜視図を示す。
図17〜20では、放熱シートを省略しているが、送信側回路基板4及び受信側回路基板5は、放熱シートを介して下側筐体19、あるいは上側筐体18にそれぞれ熱的に接続されることが望ましい。これにより、送信側光電変換部2で発生した熱を送信側回路基板4、放熱シートを介して下側筐体19側に、受信側光電変換部3で発生した熱を受信側回路基板5、放熱シートを介して上側筐体18側に放熱することが可能となる。
この場合、送信側回路基板4及び受信側回路基板5としては、熱伝導性の高い材料からなるものを用いることが望ましい。送信側回路基板4及び受信側回路基板5が熱伝導性の低い材料(例えば、ガラスエポキシなど)からなる場合であっても、光電変換部2,3を搭載した位置の送信側回路基板4及び受信側回路基板5にスルーホールを形成することで、光電変換部2,3で発生した熱を、スルーホール,放熱シートを介して下側筐体19、あるいは上側筐体18に放熱することが可能である。
光電気変換モジュール130では、ベース部材6,7を省略しているため、より簡易な構造となり、コストを低減できる。
[その他の変形例]
上記実施の形態では、光ファイバケーブル22の保護カバー23の係合部24を、筐体17の切欠き溝25に係合して固定する場合を説明したが、これに限らず、光ファイバケーブル22の端部に光コネクタを設けると共に、筐体17の後面に光レセプタクルを形成して、光ファイバケーブル22を筐体17に対して着脱可能としてもよい。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加え得ることは勿論である。
1 光電気変換モジュール
2 送信側光電変換部
3 受信側光電変換部
4 送信側回路基板
5 受信側回路基板
6,7 ベース部材
8a,8b 接続端子
9a,9b カードエッジコネクタ
10 スペーサ

Claims (6)

  1. 電気信号を光信号に変換する送信側光電変換部と、
    前記送信側光電変換部が表面側に配置されて取り付けられる送信側回路基板と、
    光信号を電気信号に変換する受信側光電変換部と、
    前記受信側光電変換部が表面側に配置されて取り付けられる受信側回路基板と、
    筐体とを備え、
    前記送信側回路基板の裏面が前記筐体と向き合い、前記受信側回路基板の裏面が前記筐体と向き合うように、前記送信側回路基板と前記受信側回路基板を配置したことを特徴とする光電気変換モジュール。
  2. 前記送信側回路基板の裏面は第1の放熱シートを介して前記筐体と接し、
    前記受信側回路基板の裏面は第2の放熱シートを介して前記筐体と接する請求項1に記載の光電気変換モジュール。
  3. 電気信号を光信号に変換する送信側光電変換部と、
    前記送信側光電変換部が実装される第1のベース部材と、
    前記送信側光電変換部が表面側に配置されるように、前記第1のベース部材の表面の一部が裏面に固定される送信側回路基板と、
    光信号を電気信号に変換する受信側光電変換部と、
    前記受信側光電変換部が実装される第2のベース部材と、
    前記受信側光電変換部が表面側に配置されるように、前記第2のベース部材の表面の一部が裏面に固定される受信側回路基板と、
    筐体とを備え、
    前記送信側回路基板に固定された第1のベース部材の裏面が前記筐体と向き合い、前記受信側回路基板に固定された第2のベース部材の裏面が前記筐体と向き合うように、前記送信側回路基板と前記受信側回路基板を配置したことを特徴とする光電気変換モジュール。
  4. 前記第1のベース部材は板状の基部と前記基部と一体に形成された前記基部よりも厚みが小さい延長部とからなり、裏面は平坦な面であり、表面は前記基部と前記延長部の間で段差がある形状であり、
    前記第1のベース部材の前記基部の表面に前記送信側光電変換部が実装され、前記第1のベース部材の前記延長部の表面と前記送信用回路基板の裏面が固定され、
    前記第2のベース部材は板状の基部と前記基部と一体に形成された前記基部よりも厚みが小さい延長部とからなり、裏面は平坦な面であり、表面は前記基部と前記延長部の間で段差がある形状であり、
    前記第2のベース部材の前記基部の表面に前記受信側光電変換部が実装され、前記第2のベース部材の前記延長部の表面と前記受信用回路基板の裏面が固定される請求項3に記載の光電気変換モジュール。
  5. 一方の面が前記送信側回路基板と接し他方の面が前記受信側回路基板と接する支持台と、前記支持台の一方の面から突出し前記送信側回路基板の位置決め用孔に通されるとともに前記筺体の位置決め用嵌合孔と嵌合される第1の位置決め用ピンと、前記支持台の他方の面から突出し前記受信側回路基板の位置決め用孔に通されるとともに前記筺体の位置決め用嵌合孔と嵌合される第2の位置決め用ピンを備えるスペーサを備え、
    前記第1のベース部材は、前記延長部から前記スペーサの支持台と前記筐体に挟まれる位置にまで延びる第2の延長部を備え、
    前記第2のベース部材は、前記延長部から前記スペーサの支持台と前記筐体に挟まれる位置にまで延びる第2の延長部を備える請求項3又は4に記載の光電気変換モジュール。
  6. 前記第1のベース部材の裏面は第1の放熱シートを介して前記筐体と接し、
    前記第2のベース部材の裏面は第2の放熱シートを介して前記筐体と接する請求項3から5のいずれかに記載の光電気変換モジュール。
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