JP2011210708A

JP2011210708A - 光トランシーバ・モジュール用のアレイ形コネクタ

Info

Publication number: JP2011210708A
Application number: JP2011035880A
Authority: JP
Inventors: Laurence Ray Mccolloch; ローレンス・レイ・マカロック
Original assignee: Avago Technologies Fiber IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2011-10-20
Also published as: GB2480720B; US8047856B2; GB2480720A; GB201102462D0; US20110207344A1

Abstract

【課題】光トランシーバー・モジュール用のアレイ形コネクタにおける良好な電気的及び機械的接触を維持する。
【解決手段】コネクタ回路基板１４の一方の側にボール・グリッド・アレイを有し、該コネクタ回路基板の他方の側にソケット凹部１８を有するコネクタ１０が、光電子式トランシーバ・モジュールをシステム回路基板に結合するために使用されることができる。トランシーバ・モジュールのベース部分が、ソケット凹部に受け入れられることができる。ソケット凹部内において、コネクタ回路基板の露出された部分は、トランシーバ・モジュールのベース部分の下面上の導電性パッドのアレイに対応する弾性導電性接点２２のアレイを有している。
【選択図】図１

Description

光通信システムでは、光ファイバーを光電子送信機、受信機又はトランシーバ装置に接続すること、また次には、装置をスイッチング・システム又は処理システムなどの電子システムに接続することが一般に必要である。これらの接続は、トランシーバ装置をモジュール化することによって容易にされることができる。そのようなトランシーバ・モジュールは、１つ以上の光源（例えば、レーザ）、光センサ、レンズ及び他の光学素子、ディジタル信号ドライバ及び受信機回路などの、光電子部品、光学部品、及び電子部品が装着されたハウジングを備えている。さらに、トランシーバ・モジュールは一般に、光ファイバー・ケーブルの端部で嵌め合い形コネクタ（mating connector）に接続されうる光コネクタを備えている。様々なトランシーバ・モジュールの構成が知られている。

ある種の電子装置は、回路基板の表面上に直接実装されることができる。そのような「表面実装技術」（ＳＭＴ）は、装置と基板との間に従来技術よりも大きな密度の電気接点を提供することができる。幾つかの表面実装装置は、回路基板の表面上の対応する電気接点に接続されうる電気接点の長方形のアレイを下面に備えている。例えば、マイクロプロセッサ及び同様の複雑な集積回路装置は、一般に、そのような電気接点のアレイを備えている。そのような装置の下面上の電気接点のアレイは、例えば、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）として周知のタイプとすることができる。ＢＧＡコネクタは、コネクタの下面上に形成された金属バンプ又はボールの平面アレイを備えている。ＢＧＡコネクタは、表面実装はんだ技術を用いて、バンプを回路基板の表面上の対応する金属パッドにはんだ付けすることによって、回路基板に接続されることができる。集積回路装置だけでなく、様々な種類のコネクタやアダプタも、ＢＧＡや類似の電気接点アレイを備えることができる。

ＢＧＡ形電気接点は一般的であるが、様々な他の種類の電気接点アレイも周知である。電気接点アレイの１つのファミリーは、はんだ付け可能バンプ又は同様のはんだ付け可能なリードではなく弾性接点を有するアレイを含んでいる。このコネクタのファミリーは、ランディング・グリッド・アレイ（ＬＧＡ）として周知の種類のコネクタを含んでいる。ＬＧＡコネクタは、弾性接点フィンガ又はスプリング・フィンガのアレイを含んでいる。ＬＧＡコネクタを有する装置は、弾性フィンガが回路基板表面上の対応する金属パッドと垂直に整列される位置に装置を配向し、次に、金属パッドに対して、フィンガを弾性的に押し付ける又は曲げる力を付与することによって、回路基板に接続することができる。代表的なＬＧＡでは、フィンガは極めて小さく、また金属パッドに対してわずか数ミル（１ミルは、１インチの１０００分の１、すなわち約０．０２５４ミリメートル）又は数十ミルしか曲がらない。この状態で装置を維持するため、すなわち、スプリング力の効果を打ち消すために、またこれによりフィンガとパッドとの間に良好な電気的及び機械的接触を維持するために、保持機構が使用される必要がある。

本発明の実施形態は、光電子式トランシーバ・モジュールをシステム回路基板に接続するためのコネクタに関する。このコネクタは上面と下面とを有し、比較的薄いチップ状の形状のハウジングを備えている。コネクタのハウジングは、トランシーバ・モジュールのベース部分を受け入れるための、少なくとも１つのソケット凹部を有している。このコネクタはさらに、コネクタ回路基板を搭載している。ハウジングの第１の部分は、コネクタ回路基板の一方の側すなわち表面の部分を覆っている。ソケット凹部は、ハウジングの第２の部分の中にある。コネクタ回路基板の第１の側すなわち表面の部分は、ソケット凹部を通して露出されている。コネクタ回路基板の露出部分は、トランシーバ・モジュールの弾性導電性接点のアレイに対応する導電性パッドのアレイを有している。

ソケット凹部は、トランシーバ・モジュールのベース部分の形状にほぼ対応する形状をしているため、トランシーバ・モジュールがコネクタと結合されるとき、ベース部分は確実に又はぴったりとコネクタのソケット凹部の中に受け入れられることができる。トランシーバ・モジュールがコネクタと結合される場合、トランシーバ・モジュールのベース部分内の弾性導電性接点のアレイは、コネクタ回路基板の第１の側すなわち表面上の導電性パッドの対応するアレイと電気的接触を行う。システム回路基板に対してトランシーバ・モジュールに対する力を適用することにより、トランシーバ・モジュールのベース部分がソケット凹部の中に入れられ、トランシーバ・モジュール用アレイの弾性導電性接点がコネクタ回路基板の導電性パッドに弾性結合される。ベース部分がハウジングのソケット凹部内に保持され、またトランシーバ・モジュール・アレイの弾性導電性接点がコネクタ回路基板の導電性パッドと弾性係合される状態でトランシーバ・モジュールを保持するために、締結機構又はロッキング係合などの保持手段を組み込むことができる。

コネクタ回路基板の第２の表面は、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）を有している。このＢＧＡは、システム回路基板の表面上の対応する電気接触パッドにはんだ付けされることができる。ＢＧＡがシステム回路基板の表面にはんだ付けされて、トランシーバ・モジュールが電気的及び機械的に、前述されたように、コネクタと結合される場合、トランシーバ・モジュールがコネクタ内に保持され、トランシーバ・モジュールとシステム回路基板上の回路の電子部品及び光電子部品間の電気的接続が完了される。

他のシステム、方法、特徴、及び利点は、下記の図面と詳細な説明を考察すれば、当業者には明白になるであろう。全てのそのような付加的なシステム、方法、特徴及び利点は、この説明の中又はこの明細書の範囲の中に含まれるか、添付している請求項によって保護されるものと考えられる。

下記の図面を参照することにより、本発明はより良く理解されることができる。図面内の構成要素は必ずしも寸法どおりではないが、本発明の原理を明確に例示することに重点が置かれている。

本発明の例示的な実施形態によるコネクタの上部斜視図である。図１のコネクタの底部斜視図である。図１〜図２のコネクタの斜視図であり、システム回路基板上に搭載されたコネクタとこのコネクタに接続されたトランシーバとを示している。図３の線４−４で切り取ったコネクタ及びトランシーバの断面図である。本発明の別の例示的な実施形態によるコネクタの上部斜視図である。トランシーバ・モジュール・アセンブリの斜視図であり、図５のコネクタと結合された状態が示されている。図５と同様の斜視図である。図５〜図７のコネクタの底部の斜視図である。図５〜図８のコネクタのコネクタ回路基板の斜視図である。コネクタのブロック図である。本発明のさらに別の例示的な実施形態によるコネクタの上部斜視図である。トランシーバ・モジュールの斜視図であり、システム回路基板上に搭載された図１１のコネクタと連結された状態で示されている。

図１〜図４に示されているように、本発明の代表的な又は例示的な実施形態では、コネクタ１０は、ハウジング１２とコネクタ回路基板１４とを備えている。ハウジング１２は、ハウジング１２の内側部分１８を取り巻く又は取り囲む低壁部分１６によって画定される、全体的に長方形で、平坦なチップ状の形状をしている。内側部分１８はソケット凹部を画定しており、このソケット凹部を通してコネクタ回路基板１４の上面の部分が露出されている。

コネクタ回路基板１４の上面２０は、弾性導電性接点２２のアレイを有している。この弾性導電性接点２２のアレイは、ランディング・グリッド・アレイ（ＬＧＡ）として技術的に周知のタイプである。弾性導電性接点２２のアレイの各接点は、コネクタ回路基板１４の上面に対して鋭角でコネクタ回路基板１４の上面の上に延長するスプリング・フィンガを有している。すなわち、各スプリング・フィンガのベースすなわち近位部分は、コネクタ回路基板１４の上面にあり、また各スプリング・フィンガの遠位部分はコネクタ回路基板１４の上面の上方に向けられている。本発明の例示的な実施形態では、弾性導電性接点２２のアレイは上記の構造を有しているが、別の実施形態では、弾性導電性接点のアレイは任意の他の適当な構造を有することができる。例えば、別の実施形態では、弾性部分はコイル状の部分又は他の湾曲した部分を有して、鋭角ではなく、コネクタ回路基板１４の上面から離れる方向にほぼ垂直に延長することができる。

コネクタ回路基板１４の下面２４は、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）２６又は同様の電気接点のアレイを有している。分かり易くするために図示されていないが、電気経路がコネクタ回路基板１４を通って設けられて、ＢＧＡ２６の電気接点（ボール）を弾性導電性接点２２のアレイの電気接点に接続している。

図３〜図４に例示されるように、本発明の例示的な実施形態では、トランシーバ・モジュール３０のベース部分２８の形状は、ソケット凹部を画定するハウジング１２の内側部分１８（図１）の形状に対応する又はほぼ一致する。例示的な実施形態では、トランシーバ・モジュール３０はトランシーバ装置３２とヒート・シンク３４とを備えており、ベース部分２８はヒート・シンク３４の一部であるが、別の実施形態では、トランシーバ・モジュールは、さらに多い又は少ない部品を含み、またソケット凹部と結合できるベース部分に関して、任意の他の適当な構成を有することができる。光ケーブル・アセンブリ３５が、トランシーバ・モジュール３０内にプラグ接続された状態で示されている。

図３〜図４では、トランシーバ・モジュール３０は、コネクタ１０と結合された位置で示されている。この結合された位置では、トランシーバ・モジュール３０のベース部分２８は、内側部分１８（図１）によって画定されたソケット凹部内に嵌め込まれている。例えば、トランシーバ・モジュール３０のベース部分２８とハウジング１２の部分との間の摩擦嵌め込みが存在する。この摩擦嵌め込みは、トランシーバ・モジュール３０とコネクタ１０とをこの結合された位置で一緒に固定する又は安定させる効果がある。また、結合された位置では、弾性導電性接点２２のアレイの電気接点は、トランシーバ・モジュール３０のベース部分２８の下面によって弾性的に偏向され又は変位されて、良好な電気的接触を促進する。分かり易くするために図示されていないが、結合された位置では、ベース部分２８の下面上の導電性パッドは、弾性導電性接点２２のアレイの対応する電気接点と接触する。ねじベースの締結機構などの、結合された位置内でトランシーバ・モジュール３０とコネクタ１０とを保持する手段が設けられて、弾性導電性接点２２のアレイによって加えられる弾性又はスプリング力の影響が打ち消される。ねじ３６がトランシーバ・モジュール３０内の穴を通って延長して、ハウジング１２内のねじ付きボア（穴）３８（図１）と係合する。この実施形態では、保持機構はねじを有しているが、別の実施形態では、任意の他の適当な機構を備えることができる。

コネクタ１０は、システム回路基板４０上に搭載されている。ＢＧＡ２６をシステム回路基板４０の表面上の対応するパッド（図示せず）に電気的接続を行うために、従来の表面実装技術（ＳＭＴ）のはんだ付け技術が使用されることができる。図３に示されているように、「アンダフィル」と一般に呼ばれるエポキシ４２のビード（bead）をコネクタ１０の周辺部の周りに加えて、コネクタ１０とシステム回路基板４０との間の機械的安定性を向上することができる。

コネクタ１０の形状が、薄いチップ状の形状であるため、ＳＭＴ技術を用いてコネクタ１０をシステム回路基板４０に装着することが容易にされうる。コネクタ１０の寸法は、マイクロプロセッサなどの代表的な集積回路装置とほぼ同じ大きさにすることができる。コネクタ１０がそのような集積回路装置の形状に概ね似た形状を有する（すなわち、平坦で長方形）ため、コネクタ１０を搭載するために、従来使用されたのと同じ技術を使用することができる。例えば、多数のコネクタ１０を、リール供給された部品を受け取りかつそれらをシステム回路基板４０上に搭載する自動ピック・アンド・プレイス装置（図示せず）に与えるために、テープ又はリール上で大量に提供することができる。このため、同じ装置又は同じ種類の装置は、コネクタ１０や他のＳＭＴ部品を一緒にシステム回路基板４０上に搭載するために使用されることができ、これにより製造効率を向上させることができる。

従来のトランシーバ用コネクタと比べてコネクタ１０が薄いことは、弾性導電性接点２２とＢＧＡ２６との間を通信する電気信号の劣化を最小にする効果もある。電気信号は、導体接点２２とＢＧＡ２６のボール接点との間の比較的短い垂直距離（すなわち、コネクタ回路基板１４の厚さ）だけしか移動しないことに注意されたい。

図５〜図９に例示されているように、本発明の別の実施形態では、コネクタ１０’は、ハウジング１２’とコネクタ回路基板１４’とを備えている。ハウジング１２’は、図１〜図４に示された実施形態を参照して前述されたハウジング１２に類似しているが、２つの内側部分１８’を有している。これらの内側部分１８’は２つの対応するソケット凹部を画定しており、これを通ってコネクタ回路基板１４’の上面の部分が露出されている。前述された実施形態のコネクタ回路基板１４の上面２０と同様に、コネクタ回路基板１４’の上面２０’は、各ソケット凹部の中に弾性導電性接点２２’のアレイを備えている。図８に例示されているように、コネクタ回路基板１４’の下面は、前述された実施形態と同様な方法で、システム回路基板に搭載するためにＢＧＡ２６’を有している。

図６に例示されているように、トランシーバ・モジュール３０’は、図１〜図４に示された実施形態に関連して前述された方法と同様な方法で、コネクタ１０’と結合されることができる。このトランシーバ・モジュール３０’は、２つのトランシーバ装置３２’とヒート・シンク３４’とを備えている。光ケーブル・アセンブリ３５’が、トランシーバ・モジュール３０’にプラグ接続された状態で示されている。この実施形態では、各ベース部分２８’は、トランシーバ・モジュール３０’の一部である。トランシーバ・モジュール３０’をコネクタ１０’と結合するために、トランシーバ・モジュール３０’は、まず、ベース部分２８’が、対応するソケット凹部と整列する位置に配向される。次に、トランシーバ・モジュール３０’は、ベース部分２８’がソケット凹部に受け入れられ、そして弾性導電性接点２２’がベース部分２８’の下面上の導電性パッド（図示せず）と接触するまで、図６の矢印の方向に押し付けられる又は強く押される。図１〜図４に関連して説明された実施形態のように、ベース部分２８’は弾性導電性接点２２’を偏向させる又は曲げることによって、良好な電気的接触を助長する。結合された位置では、トランシーバ・モジュール３０’の二重のベース部分２８’は、対応するソケット凹部の中に確実に嵌め込まれ、また弾性導電性接点２２’はベース部分２８’の下面上の導電性パッド（図示せず）に接触する。

トランシーバ・モジュール３０’は２個のばね付勢されたレバー・ラッチ４４を備えており、それらのラッチは共にロッキング係合を形成する。ラッチ４４はハウジング１２’上の対応するリム機構４６と係合して、トランシーバ・モジュール３０’を、それがコネクタ１０’と結合する前述された位置内で保持する。すなわち、ラッチ４４は、湾曲された弾性導電性接点２２’によって加えられたばね力の影響を打ち消すような方法で、トランシーバ・モジュール３０’をコネクタ１０’に対して保持する。

図９に例示されているように、電子回路（部品）４８は、コネクタ回路基板１４’の上面２０’上に搭載されることができる。そのような回路は、コンデンサや集積回路チップなどの任意の適当な能動及び受動部品を含むことができる。図１０に例示されているように、電子回路４８は、コネクタ回路基板１４’内の１つ以上の相互接続層５０を介してＢＧＡ２６’と弾性導電性接点２２’とに電気的接続されることができる。この回路は、トランシーバ・モジュール自身によって又は電源デカップリング、信号の等化、クロック・データの回復、及びマルチ・レベル符号化といったトランシーバ・モジュールに接続された回路によって従来実行された種類の他の任意の機能を実行するように構成されることができる。この方法では、トランシーバ・モジュール内で、又は従来のトランシーバ・モジュールが接続される、スイッチング・システム又は処理システムなどの電子システム（図示せず）内で従来は実行されうる幾つかのトランシーバ関連の機能が、本発明の実施形態の中のコネクタ１０’において、代わりに実行されることができる。言い方を変えれば、コネクタ１０’は電気コネクタとしてだけでなく、トランシーバ・モジュール３０’用の電子サブシステムとして機能することができる。図９を図５〜図７と比較すると、ハウジング１２’の部分が、電子回路４８と電子回路４８が搭載される回路基板１４’の部分をカバーしている又は取り巻いていることが分かる。図１〜図５には図示されていないが、その実施形態のコネクタ１０のコネクタ回路基板１４は、そのような回路を同様に備えている。

図１０をさらに参照して、コネクタ回路基板１４’内の１つ以上の相互接続層５０が、任意の弾性導電性接点２２’からの信号をＢＧＡ２６’の任意のボール接点に向けるために使用されうることに注意されたい。このため、幾つかの実施形態では、弾性導電性接点２２’は、相互接続層５０内の垂直導電路（図示せず）によって、その弾性導電性接点２２’の下側に配置されたボール接点に直接接続されることができるが、別の実施形態では、相互接続層５０が、信号をコネクタ回路基板１４’上の種々の位置に配信する水平導電路（すなわち、回路トレース）を含むことができる。

図１１〜図１２に例示されているように、本発明の別の実施形態では、コネクタ１０”は図５〜図９に関連して前述されたコネクタに類似しているが、より細長い形状をしており、結合されたトランシーバ・モジュール３０”を保持するための種々の手段を有している。ねじ付きボア３８（図１〜図４）などの締結接続体（fastener connection）又はレバー・ラッチ４４（図５〜図７）などのロッキング係合を有する代わりに、コネクタ１０”はトランシーバ・モジュール３０”を保持するために、スナップ式又は同様のロッキング係合を有することができる。トランシーバ・モジュール３０”のベースは、靴に入る足のように低い角度で、コネクタ１０”のソケット凹部の中に取り入れられ、またトランシーバ・モジュール３０”のベース上の係合機構（図示せず）は、ソケット凹部内の結合機構（図示せず）に嵌め込まれる又は係合されることができる。係合機構の１つはランプ（傾斜台）として動作することができ、トランシーバ・モジュール３０”が水平方向に移動されるときの嵌め合う係合機構間の摺動動作は、トランシーバ・モジュール３０”上で下向きの力、すなわち、トランシーバ・モジュール３０”がコネクタ１０”と完全に結合される位置に向かう方向の力を与える。トランシーバ・モジュール３０”をこのように低い角度で取り入れることは、例えば、コネクタ１０”が搭載されているシステム回路基板４０”に垂直な壁５２の中の開口に、トランシーバ・モジュール３０”を入れる必要がある場合に有用である。

本発明の１つ以上の例示的な実施形態が前述されてきた。しかしながら、本発明は添付された請求項によって定義されるものであり、説明された特定の実施形態に限定されないことは理解されよう。

１０：コネクタ
１２：ハウジング
１４：コネクタ回路基板
２２：弾性導電性接点
３８：ボア

Claims

トランシーバ・モジュールと結合可能なコネクタにおいて、
ハウジングであって、上面と下面とを有し、形状は実質的に平面であり、かつ前記トランシーバ・モジュールのベース部分を受け入れるための少なくとも１つのソケット凹部を有し、該ソケット凹部は、前記トランシーバ・モジュールの前記ベース部分の形状に実質的に対応する形状を有している、ハウジングと、
前記ハウジングに装着され、第１の表面及び第２の表面を有するコネクタ回路基板であって、前記ハウジングの第１の部分は、前記コネクタ回路基板の前記第１の表面の一部を覆い、前記第１の部分によって囲まれた前記ハウジングの第２の部分は、前記コネクタ回路基板の前記第１の表面の一部を前記ハウジングの前記ソケット凹部を通して露出し、前記コネクタ回路基板の露出された部分は、前記トランシーバ・モジュールの導電性パッドのアレイに対応する弾性導電性接点のアレイを有し、前記コネクタ回路基板の前記第２の表面は、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）を有している、コネクタ回路基板と、
を備えているコネクタ。
前記コネクタ回路基板が、前記導電性パッドのアレイと前記ＢＧＡとに接続された回路を備えている、請求項１に記載のコネクタ。
前記ハウジングが、前記トランシーバ・モジュールの対応する部分と結合可能なロッキング係合部を備えている、請求項１に記載のコネクタ。
前記ロッキング係合部がラッチを含む、請求項３に記載のコネクタ。
前記ハウジングが複数の締結接続体を含む、請求項１に記載のコネクタ。
前記締結接続体が、ねじ式である、請求項５に記載のコネクタ。
前記ハウジングが２個のソケット凹部を有し、各ソケット凹部は、前記２個のトランシーバ・モジュールのうちの一方のベース部分用である、請求項１に記載のコネクタ。
トランシーバ・モジュールをシステム回路基板の表面に接続するコネクタを使用するための方法であって、前記コネクタは、ハウジングとコネクタ回路基板とを有し、前記ハウジングは、前記トランシーバ・モジュールのベース部分の形状に対応する形状を有する少なくとも１つのソケット凹部を有し、前記コネクタ回路基板は、第１の表面と第２の表面とを有し、前記ハウジングの第１の部分は、前記コネクタ回路基板の前記第１の表面の一部を覆い、前記第１の部分によって囲まれた前記ハウジングの第２の部分は、前記コネクタ回路基板の前記第１の表面の一部を、前記ハウジングの前記ソケット凹部を通して露出し、前記コネクタ回路基板の露出された部分は、前記トランシーバ・モジュールの前記ベース部分上の導電性パッドのアレイに対応する弾性導電性接点のアレイを有し、前記コネクタ回路基板の前記第２の表面は、ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）を有しており、前記方法は、
前記ＢＧＡを前記システム回路基板の表面にはんだ付けするステップと、
前記トランシーバ・モジュールの前記ベース部分を、前記ハウジングの前記ソケット凹部の中に受け入れるステップと、
前記コネクタ回路基板の前記弾性導電性接点と、前記トランシーバ・モジュールの前記ベース部分の導電性パッドとが弾性係合するように、前記システム回路基板に対して前記トランシーバ・モジュールに力を加えるステップと、
前記ベース部分が前記ハウジングの前記ソケット凹部内に保持され、かつ前記コネクタ回路基板の前記弾性導電性接点が前記トランシーバ・モジュール・アレイの前記導電性パッドと弾性係合された状態で、前記トランシーバ・モジュールを保持するステップと、
を含む方法。
前記トランシーバ・モジュールを保持するステップが、複数の締結具を用いて前記トランシーバ・モジュールを前記コネクタに固定するステップを含む、請求項８に記載の方法。
前記トランシーバ・モジュールを前記コネクタに固定するステップが、ねじを用いることを含む、請求項９に記載の方法。
前記トランシーバ・モジュールを保持するステップが、前記トランシーバ・モジュールを前記コネクタにラッチするステップを含む、請求項８に記載の方法。
前記トランシーバ・モジュールを前記コネクタにラッチするステップが、レバー式ラッチを動作させることを含む、請求項１１に記載の方法。