JP2011146259A

JP2011146259A - 基板付光電気複合ケーブル

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Publication number: JP2011146259A
Application number: JP2010006258A
Authority: JP
Inventors: Kenki Ishimoto; 健輝石元; Yoshiki Chigusa; 佳樹千種
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2010-01-14
Publication date: 2011-07-28

Abstract

【課題】シールド層が基板のグランドへ良好に導通され、かつ基板との十分な接続状態が確保され、かつ小さな基板である基板付光電気複合ケーブルを提供する。
【解決手段】基板付光電気複合ケーブル１１は、光電気複合ケーブル１２の端部が、基板１４が配置された平面内に配置され、光ファイバ心線３３が基板１４の表面で光電変換素子１５に接続され、電線３４が基板１４の裏面に接続され、基板１４の縁部の一部には、光電気複合ケーブル１２の端部が配置される切欠き部４１が形成され、光電気複合ケーブル１２は、切欠き部４１に配置された箇所で露出されたシールド層３６が、基板１４の両面側に固定された導電性材料からなるクランプ部材５１，５２によって基板１４の両面側から挟持され、クランプ部材５１，５２が基板１４のグランドパターン４２に接続され、シールド層３６がクランプ部材５１，５２を介してグランドパターン４２に導通されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、電線及び光ファイバを有する基板付光電気複合ケーブルに関する。

医療機器、携帯端末、小型ビデオカメラ、パーソナルコンピュータまたはＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の電子機器に用いられるケーブルとしては、電磁妨害または電磁干渉などのＥＭＩ対策のために、シールドケーブルが用いられている。

このようなシールドケーブルの端末処理の方法として、自由端側の外皮端部からシールド部材を所定長さ露出させたシールドケーブル端末部分に対し、外皮端部の周面上にフレキシブルな導電性テープを巻装し、外皮端部の上に巻装されている導電性テープの外周面上にシールド部材を折り返して重畳し、導電性テープの上に折り返して重ねられたシールド部材の上にフレキシブルな外側導電性テープを巻装し、シールドケーブルの外側導電性テープが巻装された部分を上下一対の挟持凹部で弾性変形させるように挟持してシールド引出部に電気的に接触させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１２９６７６号公報

近年、電子機器の機能のさらなる高度化に伴い高速通信が要求されている。このため、シールドケーブルとして、同軸ケーブルと光ファイバを組み合わせた光電気複合ケーブルを用いることがある。このような光電気複合ケーブルを用いる場合、上記の電線のみが束ねられたシールドケーブルと異なり、光電変換モジュールが実装された基板に接続する必要がある。
基板にケーブルを接続する構造の場合、ケーブルのシールド層を基板のグランドへ良好に導通させつつケーブルの端部を確実に基板へ接続しなければならなかった。
一方、機器の小型化の要求があり、基板は光変換モジュールを実装する面積を確保しながらできるだけ小さくすることが要求される。

本発明の目的は、シールド層が基板のグランドへ良好に導通され、かつ基板との十分な接続状態が確保され、かつ小さな基板である基板付光電気複合ケーブルを提供することにある。

上記課題を解決することのできる本発明の基板付光電気複合ケーブルは、光ファイバ及び電線の周囲がシールド層によって覆われて束ねられた光電気複合ケーブルと、光電変換素子が実装された基板とを備えた基板付光電気複合ケーブルであって、
前記光電気複合ケーブルの端部が、前記基板面内に配置され、前記光ファイバが前記基板の一方の面で光電変換素子に接続され、前記電線が前記基板の他方の面に接続され、
前記基板の縁部の一部には、前記光電気複合ケーブルの端部が配置される切欠き部が形成され、
前記光電気複合ケーブルは、前記切欠き部に配置された箇所で露出された前記シールド層が、前記基板の両面側に固定された導電性材料からなるクランプ部材によって前記基板の両面側から挟持され、
前記クランプ部材が前記基板のグランドに接続され、前記シールド層が前記クランプ部材を介して前記グランドに導通されていることを特徴とする。

本発明に係る基板付光電気複合ケーブルにおいて、前記基板は、一方の面及び他方の面をそれぞれ覆う導電性材料からなるシールドカバーを備え、それぞれの前記シールドカバーが前記基板の前記グランドに導通されていることが好ましい。

本発明の基板付光電気複合ケーブルによれば、光電気複合ケーブルの端部を保持するクランプ部材を介して光電気複合ケーブルのシールド層を基板のグランドへ確実に導通させることができる。また、クランプ部材によって光電気複合ケーブルの端部の基板への確実な接続状態を確保することができ、光電気複合ケーブルに張力が作用しても、基板に対してケーブルを安定して保持することができる。そして、光ファイバによる通信の高速化を図り、機能のさらなる高度化に伴う高速通信に対応することができる。また、基板の両面を使用して、一面に光ファイバを接続し、他面に電線を接続する構成としたので基板を小さくすることができる。

本発明の実施形態に係る基板付光電気複合ケーブルの端部の斜視図である。本発明の実施形態に係る基板付光電気複合ケーブルの端部におけるケースの一部を除いた状態の斜視図である。光電気複合ケーブルの内部構造を示す概略断面図である。コネクタの構成を示す概略構成図である。基板の構造を示す斜視図である。コネクタの内部の構造を示す分解斜視図である。コネクタの内部の構造を示す斜視図である。基板への接続部の取り付け構造を示す図であって、（ａ）は基板の裏面側から見た斜視図、（ｂ）は基板の表面側から見た斜視図である。基板の接続端子への電線の接続状態を示す基板の一部の平面図である。

以下、本発明に係る基板付光電気複合ケーブルの実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
以下では基板付光電気複合ケーブル１１にさらにコネクタ１３が取り付けられた形態について説明する。図２に示すようにコネクタ１３の内部には、基板１４が収納されており、光電気複合ケーブル１２は、基板１４に接続されている。基板付光電気複合ケーブル１１は、これらの光電気複合ケーブル１２と基板１４を備えている。

図３に示すように、光電気複合ケーブル１２は、中心に光ファイバ収容部３１を有し、この光ファイバ収容部３１の周囲に電線収容部３２を有している。光ファイバ収容部３１には、１本または複数本の光ファイバ心線（光ファイバ）３３が収容され、電線収容部３２には、複数本の電線３４が収容されている。

光ファイバ収容部３１に収容される光ファイバ心線３３は、コアとクラッドからなるガラスファイバを樹脂で被覆したものである。電線収容部３２に収容される電線３４としては、例えば、ツイストペアケーブル、同軸ケーブルあるいは絶縁ケーブルなどがあり、例えば、ＡＷＧ（American Wire Gauge）の規格によるＡＷＧ２０〜４６程度のケーブルである。
この光電気複合ケーブル１２は、電線収容部３２の周囲に、押え巻３５及びシールド層３６が順に設けられ、最外周が外被３７によって覆われている。

図４に示すように、基板１４には、光電変換素子１５が実装されている。光電変換素子１５は、例えば、電気信号を光信号に変換するためのＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）、または、光信号を電気信号に変換するためのＰＤ(Photo Diode)が用いられる。

この光電変換素子１５は、複数の電極が一体成型された構造のフェルールに、バンプまたはワイヤーボンドによって導通接続されている。このフェルールに光ファイバ心線３３を接続することにより、光ファイバ心線３３と光電変換素子１５との間にて光信号の送受信が可能となっている。
また、基板１４には、光電変換素子１５を駆動させるドライバＩＣまたは光電気変換素子１５からの信号を増幅させるトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）などの電気デバイス１６が実装されている。

コネクタ１３には、光電気複合ケーブル１２との接続側と反対側に、側方へ突出する接続部１７を有しており、いわゆるライトアングル型のコネクタである。この接続部１７には、ビデオカメラまたはコントローラユニットなどの電子部品１８が接続される。

例えば、基板付光電気複合ケーブル１１の一端側のコネクタ１３の接続部１７にビデオカメラを接続し、他端側のコネクタ１３の接続部１７にコントローラユニットを接続すれば、ビデオカメラにて撮影した画像の画像信号が、一端側の基板１４の光電変換素子１５にて光信号に変換される。この光信号は、光電気複合ケーブル１２の光ファイバ心線３３を通り、他端側の基板１４の光電変換素子１５にて電気信号に変換されてコントローラユニットに送信される。また、ビデオカメラからの電気信号の一部は、電線３４によって直接コントローラユニットへ伝送される。これにより、このコントローラユニットに接続されたディスプレイには、ビデオカメラにて撮影された画像が表示される。

図５から図７に示すように、コネクタ１３内に収納された基板１４は、光電気複合ケーブル１２との接続側に、切欠き部４１が形成されており、この切欠き部４１に光電気複合ケーブル１２の端部が配置されている。これにより、光電気複合ケーブル１２の端部は、基板１４が配置された平面内に配置される。

基板１４の表裏面における両側部には、グランドパターン（グランド）４２が形成されている。このグランドパターン４２は、切欠き部４１の両側から基板１４の両側の縁部に沿って長手方向へ延在されている。また、この基板１４には、切欠き部４１の両側部に、挿通孔４３が形成されている。

切欠き部４１に配置される光電気複合ケーブル１２の端部は、端末処理され、光ファイバ３３と電線３４とが露出されている。また、この光電気複合ケーブル１２は、その端部において、外被３７が除去されてシールド層３６が折り返されている。
このように端末処理されて切欠き部４１に配置された光電気複合ケーブル１２の端部は、基板１４の表裏面側から取り付けられるクランプ部材５１，５２によって保持されて基板１４に接続されている。

クランプ部材５１，５２は、導電性を有する金属材料から形成されたものであり、円弧状に湾曲された保持部５３と、この保持部５３の両側部に形成された固定片部５４とを有している。一方のクランプ部材５１には、固定片部５４に孔部５５が形成されており、他方のクランプ部材５２には、固定片部５４にネジ孔５６が形成されている。

一方のクランプ部材５１の固定片部５４の孔部５５へネジ５７を挿通させ、さらに、これらのネジ５７を基板１４の挿通孔４３へ挿通させ、他方のクランプ部材５２のネジ孔５６へねじ込むことにより、切欠き部４１に配置された光電気複合ケーブル１２の端部が、それぞれのクランプ部材５１，５２の保持部５２によって挟持されて強固に保持される。このときにクランプ部材５１，５２はグランドパターン４２に接触する。このように、基板１４に接続された光電気複合ケーブル１２は、その端部で露出されたシールド層３６が、クランプ部材５１，５２を介して基板１４のグランドパターン４２に導通される。

また、基板１４は、その表裏面側に、シールドカバー６１，６２を備えている。これらのシールドカバー６１，６２は、何れも導電性を有する金属材料から形成されたものであり、正面視円弧状に湾曲されている。そして、これらのシールドカバー６１，６２は、基板１４の表裏面を覆うように配置され、それぞれの両側部が基板１４のグランドパターン４２に接触している。

基板１４には、接続部１７側に、基板１４の回路パターン（図示省略）につながる複数のスルーホール７１が形成されている。これらのスルーホール７１には、図８（ａ）に示すように、接続部１７の端子１７ａが挿入され、半田付けされている。これにより、接続部１７が、図８（ｂ）に示すように、基板１４に取り付けられている。
基板１４または端子１７ａの形状を変更して、端子が基板の長さ方向（図８では上）に延びて並列する形状としてもよい。

光電気複合ケーブル１２の端部から引き出された光ファイバ心線３３は、基板１４に実装された光電変換素子１５に接続されている。また、光電気複合ケーブル１２の端部から引き出された電線３４は、図９に示すように、基板１４の裏面側に設けられた接続端子７２に半田付けされて接続されている。このように、光電気複合ケーブル１２は、その光ファイバ心線３３と電線３４とが基板１４の表裏に振り分けられて配線されている。

電線３４が接続される接続端子７２は、配線方向に長くすることが好ましく、このようにすると、接続端子７２の長さ寸法の範囲で、電線３４を接続させることが可能となり、電線３４の余長や端部の位置のばらつきを許容することができる。これらの基板１４の接続端子７２に接続される電線３４は、画像信号を伝達する信号電線だけでなく、電気デバイス１６やビデオカメラなどの電子部品１８への給電線も含まれる。また、電線３４は、基板１４の裏面だけでなく、表面（光電変換素子１５が載置される側）に設けられた接続端子７２に接続されていてもよい。

上記のようなシールドカバー６１，６２を備えた基板１４は、図１及び図２に示すように、一端側にブーツ８１を有するケース８２によって覆われている。このケース８２は、樹脂から成形されたケース分割体８２ａ，８２ｂからなる半割り構造を有しており、これらのケース分割体８２ａ，８２ｂを、基板１４の両側方から突き合わせてネジ８３によってネジ止めすることにより、これらのケース分割体８２ａ，８２ｂ同士が互いに締結されて固定される。このようにケース分割体８２ａ，８２ｂを固定すると、その固定力によってシールドカバー６１，６２が基板１４側へ押圧され、これにより、これらのシールドカバー６１，６２の両端部が基板１４のグランドパターン４２へ押し付けられ、良好な導通状態が確保される。

上記の基板付光電気複合ケーブル１１によれば、光電気複合ケーブル１１の端部を保持するクランプ部材５１，５２を介して光電気複合ケーブル１２のシールド層３６を基板１４のグランドパターン４２へ確実に導通させることができる。また、クランプ部材５１，５２によって光電気複合ケーブル１２の端部の基板１４への確実な接続状態を確保することができるので、基板付光電気複合ケーブル１１の取り扱い時に張力が作用しても、その引っ張り力をクランプ部材５１，５２によって受け、基板１４に対して光電気複合ケーブル１２を安定して保持することができる。そして、基板付光電気複合ケーブル１１は、光ファイバ心線３３による通信の高速化を図り、機能のさらなる高度化に伴う高速通信に対応することができる。基板１４の両面に光ファイバ心線３３と電線３４を接続することとしたので、同一面に光ファイバ心線３３と電線３４とを接続させる場合に比べて、基板１４の面積を小さくすることができる。特に、小型高機能化が要求されている医療機器の用途に好適である。

また、基板１４の縁部の一部に形成された切欠き部４１へ光電気複合ケーブル１２の端部を配置させることにより、光電気複合ケーブル１２を基板１４へ容易に位置決めすることができる。また、切欠き部４１の両側でクランプ部材５１，５２をネジ止め固定するので、クランプ部材５１，５２によって光電気複合ケーブル１２を確実に挟持して保持することができる。切欠き部４１を通して、基板１４の両面に光ファイバ心線３３と電線３４とを振り分けて配線することができる。

また、基板１４の表裏がシールドカバー６１，６２によって覆われ、しかも、シールドカバー６１，６２が、光電気複合ケーブル１２のシールド層３６が導通されているグランドパターン４２と一体的に導通されているので、基板１４からの電磁波の漏出を極力抑えることができる。これにより、確実なＥＭＩ対策が要求される医療機器の用途に好適である。

なお、上記実施形態では、基板１４の一端側に、電子部品１８と接続可能な接続部１７を設けたが、基板１４の一端に接続端子を設けて電子部品１８と直接接続可能な構造としても良い。

１１：基板付光電気複合ケーブル、１２：光電気複合ケーブル、１４：基板、１５：光電変換素子、３３：光ファイバ心線（光ファイバ）、３４：電線、３６：シールド層、４１：切欠き部、４２：グランドパターン（グランド）、５１，５２：クランプ部材、６１，６２：シールドカバー

Claims

光ファイバ及び電線の周囲がシールド層によって覆われて束ねられた光電気複合ケーブルと、光電変換素子が実装された基板とを備えた基板付光電気複合ケーブルであって、
前記光電気複合ケーブルの端部が、前記基板面内に配置され、前記光ファイバが前記基板の一方の面で光電変換素子に接続され、前記電線が前記基板の他方の面に接続され、
前記基板の縁部の一部には、前記光電気複合ケーブルの端部が配置される切欠き部が形成され、
前記光電気複合ケーブルは、前記切欠き部に配置された箇所で露出された前記シールド層が、前記基板の両面側に固定された導電性材料からなるクランプ部材によって前記基板の両面側から挟持され、
前記クランプ部材が前記基板のグランドに接続され、前記シールド層が前記クランプ部材を介して前記グランドに導通されていることを特徴とする基板付光電気複合ケーブル。
請求項１に記載の基板付光電気複合ケーブルであって、
前記基板は、一方の面及び他方の面をそれぞれ覆う導電性材料からなるシールドカバーを備え、それぞれの前記シールドカバーが前記基板の前記グランドに導通されていることを特徴とする基板付光電気複合ケーブル。