JP2012009827A - 中間基板形モジュールの保持及びemiケージ - Google Patents

中間基板形モジュールの保持及びemiケージ Download PDF

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Abstract

【課題】電磁妨害(EMI)に対して十分なシールディングを備えた中間基板形モジュールの保持及びEMIケージを提供する。
【解決手段】ケージ10は、保持クリップ部分28及びEMIシールディング接触フィンガ34が付いたほぼ平坦で長方形の金属フレームを有し、このフレームは表面実装脚部26を有し、ケージ10を回路基板12に表面実装する。アレイ・コネクタが、ケージ10の中央領域内の回路基板12上に装着されている。電子モジュール14は、アレイ・コネクタに連結することに併せて、ケージ10に挿入される又は差し込まれることができる。モジュール14がケージ10に挿入されると、モジュール14はEMIシールディング接触フィンガ34を弾性的に反り返す。電子モジュール14のコネクタがアレイ・コネクタと結合するのとほぼ同時に、保持クリップ部分28はモジュール14をこの位置で保持するために、筐体の一部と結合する。
【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、及び今度は、装置を交換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とされる。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うる。光電子トランシーバ・モジュールはレーザなどの光電子光源、及びフォトダイオードなどの光電子光検出器を含み、またレーザやフォトダイオードに関連した種々の電子回路も備えることができる。例えば、電子システムから受信した電子信号に応答してレーザを駆動するために、ドライバ回路を含むことができる。同様に、フォトダイオードが発生した信号を処理して、出力信号を電子システムに提供するために受信回路を備えることができる。
電子システムは、光電子モジュールをその中に差し込むことができるコネクタ又はレセプタクルを備えることができる。ある種のシステムでは、レセプタクルはシステム筐体又はラックの前面パネルに配置される。そのようなシステムでは、レセプタクル内の電気コネクタは、筐体内部の回路基板の端部に装着されることができる。他の種類のシステムでは、レセプタクル又はコネクタは、回路基板の表面に装着されることができる。そのようなコネクタ配置は、「中間平面」又は「中間基板」形コネクタ配置と呼ばれる。中間基板に取り付けされうる光電子モジュールは、通常、レーザ、フォトダイオード及び関連した電子回路が中に配置された全体的にブロック形状の筐体、及び回路基板の表面に搭載されたコネクタに差し込まれる、又は別の方法では、そのコネクタに嵌め合わされることができるコネクタを備えている。1つ以上の光ファイバーを有する光ケーブルは、筐体の上部を通過する又は筐体上部のコネクタに取り付けられて、レーザやフォトダイオードに光学的に結合されることができる。この種の幾つかの光電子モジュールは、複数のレーザ及びフォトダイオードのアレイを備えている。そのような光電子モジュールの底部のコネクタは、電気接点のアレイを備えることができる。ユーザは筐体を掴んで、モジュールを回路基板の表面に搭載された嵌め合いコネクタ上に、モジュールの底部のコネクタが対応する回路基板上のコネクタと結合するまで押し下げることができる。このように結合又は接続されると、複数の電気信号は、光電子モジュールと回路基板との間を並列に通過することができる。
前述された種類の中間基板形光電子モジュールを開発する中での1つの課題は、モジュールを嵌め合い位置に保持することである。幾つかのモジュールは、モジュールを回路基板にねじ留めするために取付けねじが通過できる穴を含んでいる。
光電子モジュールを開発する中での別の課題は、電磁妨害(EMI)に対して十分なシールディングを提供することである。モジュールと回路基板との間の嵌め合いコネクタを通過する信号は、EMIに影響され易い。端部搭載形モジュール配列では、モジュールが差し込まれるシステム筐体又はラック内の前面パネルの開口又はレセプタクルは、ある場合には、例えば、開口の周囲を囲むようにEMIシールディング接触フィンガ(contact finger)を提供することによってシールドされうる。しかしながら、中間基板形光電子モジュールに対して十分であるが経済的なEMIシールディングを提供することは、一層やり甲斐のある課題である。
本発明の実施形態は、モジュール用の保持及び電磁妨害(EMI)ケージに関する。このケージは、側部を有する、ほぼ平坦で長方形の金属フレームから構成する。これらの側部は、ほぼ平坦な形状のフレームを画定する面に対してほぼ垂直である。フレームの側部は、回路基板上のアレイ・コネクタの周りに取り付けられると、アレイ・コネクタの周りに外周部を形成する。このフレームは、回路基板に対してケージの表面実装を容易にするために、側部から離れて延長する表面実装レッグ(surface-mount leg)を有する。側部の少なくとも1つが保持クリップ部分を有するが、具体例としての実施形態では、2つの対向する側部がそのような保持クリップ部分を有している。少なくとも2つの側部、また具体例としてのの実施形態では、4つ全ての側部がEMIシールディング接触フィンガを有する。
電子モジュールは、これは基本的には従来のタイプであってもよいが、そのモジュールが回路基板上のアレイ・コネクタに接続されると、ケージの中央領域に挿入される又は差し込まれることができる。モジュールがケージの中にさらに挿入されるため、回路基板上のアレイ・コネクタは、モジュールの基部で対応するコネクタと結合する。これらのコネクタが結合するのとほぼ同時に、電子モジュールの一部がフレームの保持クリップ部分と結合する。また、モジュールがケージの中にさらに挿入されると、このモジュールはEMIシールディング接触フィンガと接触して、それを弾性的に曲げる。モジュールがこのように接続されると、保持クリップ部分は、モジュールを回路基板上のアレイ・コネクタと電気的及び機械的に接続された状態で保持するように助長し、またEMIシールディング接触フィンガとモジュールとの間の接触により、EMIに対する電気的接続のシールディングが促進される。
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、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、その代わりに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。
本発明の具体例としての実施形態に基づいて、ケージに差し込まれた光電子モジュールを示す、回路基板上に搭載されたモジュール用の保持及び電磁妨害(EMI)ケージの斜視図である。 図1のケージの平面図である。 図1〜図2のケージの側面図である。 図1に類似しているが、ケージに差し込まれたモジュールがない斜視図である。 具体例としての実施形態に基づいてモジュールをケージに差し込む方法を例示する、図1及び図4に類似した斜視図である。
図1〜図4に例示されているように、本発明の例証となる又は具体例としての実施形態では、モジュール保持及び電磁妨害(EMI)ケージ(「ケージ」)10が、回路基板12上に表面実装されている。ケージ10は、ケージ10内に着脱可能に保持される光電子モジュール14に対してEMIシールディングを保持及び提供する。ケージ10は、4個の側部16、18、20及び22を有する矩形(例えば、正方形)のフレームによって画定される。ケージ10を画定するフレームは、本願で説明される部品を製作するために、一片のシート・メタルからそれを屈曲及び切断することによって経済的に作製されうる。それ故に、具体例としての実施形態では、側部16、18、20及び22並びにその機構などの本願で説明される全ての部品は、同じ単一フレームの一部である。
図2〜図3で例示されているように、側部16、18、20及び22は、対向する側部16と20との間及び対向する側部18と22との間の幅(「W」)に対して高さ(「H」)が低いため、比較的平坦でタブレット状又は平面形状のケージ10が提供される。(プレーナ形)回路基板12に搭載される場合、ケージ10の面は回路基板12の面と平行である。側部16、18、20及び22の底部は、回路基板12に搭載されると(図1及び図4)、回路基板12の面に直接隣接し、そして側部16、18、20及び22はそれらの頂部に向かって垂直に上方に延長する、すなわち、回路基板12から離れる方向に、またケージ10のほぼ平坦な形状を画定する面に対して垂直に延長する。ケージ10の概ね平坦な形状は、高さHが幅Wよりもかなり小さい結果である。高さHは、例えば、幅Wの約1/4未満にすることができる。例えば、約1:4未満のそのような高さ:幅のアスペクト比は薄型の外観を与え、またケージ10を回路基板12に表面実装するための、自動ピック・アンド・プレイス装置及び他の組立工程(図示せず)による取扱いを容易にする。
ケージ10は、側部16、18、20及び22によって画定された外周部で囲まれた中央領域24(図2)を有している。アレイ・コネクタ25(図4)が、これも回路基板12上に搭載されているが、中央領域24内に配置されている。すなわち、ケージ10はアレイ・コネクタ25を囲んで回路基板12上に搭載される。アレイ・コネクタ25は、本質的に従来のタイプ及び任意の適当なタイプとすることができる。
側部16、18、20及び22の各々は、フレームの外周から離れて延長する(すなわち、中央領域24から離れて)多数の取付け脚部26を有している。例えば、側部18及び22は各々6個の取付け脚部を有することができ、また側部16及び20は各々3個の取付け脚部26を有することができる。しかしながら、別の実施形態では、各側部は任意の適当な数の取付け脚部を有することができる。各側部が少なくとも1つの取付け脚部を有することが好ましい。取付け脚部26は、従来の表面実装はんだ付け技術又は他の表面実装技術を用いて、回路基板12上に表面実装されうる。すなわち、取付け脚部26は、ケージ10を回路基板12上に取り付けるための表面実装手段を提供する。取付け脚部26はケージ10の平坦な形状を画定する面に平行であり、このため、回路基板12の面に平行であることに注意されたい。
対向する側部16及び20のそれぞれは、モジュール14がアレイ・コネクタ25と結合されるとき、モジュール14の一部(図1)と結合するタブ状保持クリップ部分28を備えている。他の種類の保持クリップも使用できるが、1つの具体例としての実施形態では、各保持クリップ部分28は、タブ状の構造であり、モジュール14上の凸部32と結合する開口30を有している。しかし、凸部32及び、モジュール14がケージ10の中に容易に受け入れられるようにする、形状などの他の機能に関して、モジュール14は任意の適当な従来のタイプとすることができる。このため、そのような保持クリップは、モジュール14をケージ10の中に保持するための手段を提供する。
側部16、18、20及び22の頂部には、多数のEMIシールディング接触フィンガ34が存在する。例えば、側部16及び20は、それぞれ2個の接触フィンガ34を有し、また側部18及び22は、それぞれ6個の接触フィンガ34を有することができる。例証となる実施形態では、側部16及び20が有する取り付けるEMIシールディング接触フィンガの数は、側部16及び20が保持クリップ部分28も備えているため、側部18及び22よりも少ないことに注意されたい。しかしながら、別の実施形態では、各側部は、任意の適当な数のEMIシールディング接触フィンガ34を備えることができる。各側部が、少なくとも2つのEMIシールディング接触フィンガ備えることが好ましい。このように、EMIシールディング接触フィンガ34は、モジュール14とケージ10の側部との間の電気的接触をもたらす手段を提供する。
図5に例示されているように、ケージ10はモジュール14をアレイ・コネクタ25の中に差し込むことによって使用されうる。先ず最初に、モジュール14がアレイ・コネクタ25と整列するように、ケージ10の中心領域24上で位置合わせされる。モジュール14が下げられると(図5の矢印で示されるように)、そのベース部分36が、側部16、18、20及び22の頂部でEMIシールディング接触フィンガ34と接触する。EMIシールディング接触フィンガ34の遠位端部の頂部はわずかに曲げられている、すなわち、中央領域24から外側に離れるように角度が付けられて、モジュール14を中央領域24の中にスムーズに受け入れるのを容易にしている。曲げられた又は角度が付けられた形状の結果として、中央領域24に最も近いEMIシールディング接触フィンガ34上の接触点が、最初にモジュール14に接触する。モジュール14のベース部分36とEMIシールディング接触フィンガ34との間の接触は、EMIシールディング接触フィンガ34によって加えられた弾性力を妨げて、モジュール14がケージ10の中に下向きにさらに押し付けられるにつれて、それらを外側に曲げる又は反らせる。モジュール14の下向きの動きは、それに加えられた差し込み力の結果、EMIシールディング接触フィンガ34上の接触点とモジュール14の端部との間にワイピング動作を発生する。すなわち、EMIシールディング接触フィンガ34の角度が付いた又は曲げられた遠位端部は、ワイピング動作を行う手段を提供する。下向きの力はモジュール14のベース部分36をアレイ・コネクタ25に到達させて、これにより、モジュール14をアレイ・コネクタ25に結合させる。分かり易くするために図示されていないが、モジュール14のベース部分36は、アレイ・コネクタ25の結合する電気接点に対応する電気接点のアレイを有する。そのような従来の電気コネクタが結合されることができる及び結合されることができない方法は、この技術分野では周知であるため、本願では説明されない。
モジュール14がアレイ・コネクタ25に結合するのとほぼ同時に、保持クリップ部分28はケージ10の中にモジュール14を保持するために、モジュール14と結合する。例証となる実施形態では、このモジュール14を保持することは、モジュール14上の凸部32が保持クリップ部分28によって加えられる弾性力を妨げて、凸部32が保持クリップ部分28内の開口30の中にはまるまで、保持クリップ部分28を外側に曲げる又は反らせることによって実現される。
モジュールが前述された状態に達すると、モジュール14がケージ10の中に保持されて、電気的接続部はEMIに対してケージ10によってシールドされる。さらに具体的に言うと、この状態では、モジュール14のベース部分36内のコネクタ(図示せず)がアレイ・コネクタ25に結合されて、これにより、モジュール14と回路基板12との間に電気的な接続がなされる。モジュール14は、光ケーブル36を介して光信号を送信及び受信するための従来の方法で使用されうる。また、この状態では、保持クリップ部分28は、モジュール14をアレイ・コネクタ25と電気的及び機械的に接続された状態で保持することを助長する。さらに、この状態では、EMIシールディング接触フィンガ34とモジュール14との間が接触することにより、EMIに対する電気的接続のシールディングが推進される、この状態でEMIシールディング接触フィンガ34によってモジュール14に加えられる弾性力は、EMIシールディング接触フィンガ34とモジュール14(その筐体は導電性である)との間に、このシールディング効果を推進するための良好な電気的接触を維持する。モジュール14を挿入する間の、EMIシールディング接触フィンガ34の接触点とモジュール14との間のワイピング動作も、良好な電気的接触を助長する。
分かり易くするために図示されていないが、モジュール14を取り外すために、ユーザは力を加えて、モジュール14上の凸部32が開口30から十分解放されるまで保持クリップ部分28を外側に広げて、モジュール14を取り外すことができる。モジュール14は、図5の矢印によって示された方向とは反対の上方に引くことによって取り外すことができる。モジュール14を引き上げることにより、モジュール14の電気接点とアレイ・コネクタ25の嵌め合い接点との間の接触が断たれる。モジュール14がEMIシールディング接触フィンガ34から完全に外されると、弾性力によりEMIシールディング接触フィンガ34は曲げられない又は歪まない状態に戻される。
本発明の1つ以上の具体例としての実施形態が、前述されてきた。しかしながら、本発明は添付されたクレームによって定義され、また説明された特定の実施形態に限定されることはないことは理解されよう。

Claims (20)

  1. 回路基板上に取り付けられたアレイ・コネクタの周りに搭載可能なモジュール保持及び電磁妨害(EMI)ケージであって、
    第1の側部、第2の側部、前記第1の側部と向かい合う第3の側部、及び前記第2の側部と向かい合う第4の側部を有するほぼ平坦で長方形の金属フレームと、前記アレイ・コネクタに接続するために電子モジュールを着脱可能に受け入れるように構成され、前記第1、第2、第3及び第4の側部によって画定された外周部に囲まれた中央領域と、を具備し、前記第1、第2、第3及び第4の側部の各々は前記ほぼ平坦な形状のフレームを画定する面にほぼ垂直であり、前記側部の少なくとも1つが、前記電子モジュールの一部と結合可能な保持クリップ部分を有し、前記第1、第2、第3及び第4の側部の少なくとも2つが、前記フレームを前記回路基板の表面に取り付けるために、前記面に平行な前記外周部から離れるように延長する1つ以上の取付け脚部をそれぞれ有し、かつ前記第1、第2、第3及び第4の側部の少なくとも2つが、前記中央領域に受け入れられたモジュールと接触可能な、弾性的に反ることができる複数のEMIシールディング接触フィンガをそれぞれ有する、ことを特徴とするモジュール保持及びEMIケージ。
  2. 前記フレームが一片のシート・メタルから単一に形成される、ことを特徴とする請求項1に記載のモジュール保持及びEMIケージ。
  3. 前記第1及び第3の側部のそれぞれが保持クリップ部分を有する、ことを特徴とする請求項1に記載のモジュール保持及びEMIケージ。
  4. 前記保持クリップ部分が開口を有する弾性的に反り返ることができるタブを有し、前記開口が前記電子モジュールの表面上の凸部と係合することができる、ことを特徴とする請求項3に記載のモジュール保持及びEMIケージ。
  5. 前記第1、第2、第3及び第4の側部のそれぞれが複数の弾性的に反り返ることができるEMIシールディング接触フィンガを含む、ことを特徴とする請求項1に記載のモジュール保持及びEMIケージ。
  6. 前記EMIシールディング接触フィンガのそれぞれが、前記中央領域から離れるように外向きに角度が付けられた遠位端部を有する、ことを特徴とする請求項1に記載のモジュール保持及びEMIケージ。
  7. 前記第1、第2、第3及び第4の側部のそれぞれが前記フレームの高さを画定する頂部及び底部を有し、前記フレームの高さが前記第1、第2、第3及び第4の側部の2つの対向する側部間の距離の約1/4未満であり、これにより、前記フレームの高さと前記フレームの2つの対向する側部間の距離との間の比率によって、ほぼ平坦な形状のフレームが提供される、ことを特徴とする請求項1に記載のモジュール保持及びEMIケージ。
  8. 前記第1及び第3の側部のそれぞれが、保持クリップ部分を有し、
    前記第1及び第3の側部のそれぞれが、複数の弾性的に反り返ることができるEMIシールディング接触フィンガを有し、またその間に前記保持クリップ部分を含み、
    前記第2及び第4の側部のそれぞれが、複数の弾性的に反り返ることができるEMIシールディング接触フィンガを有するが、保持クリップ部分は含まない、
    ことを特徴とする請求項1に記載のモジュール保持及びEMIケージ。
  9. モジュール保持及び電磁妨害(EMI)ケージを使用する方法であって、前記ケージが回路基板上に取り付けられたアレイ・コネクタの周りに表面実装され、前記ケージが第1の側部、第2の側部、前記第1の側部と向かい合う第3の側部、及び前記第2の側部と向かい合う第4の側部を有するほぼ平坦で長方形の金属フレームを有し、前記第1、第2、第3及び第4の側部のそれぞれが前記ほぼ平坦な形状のフレームを画定する面にほぼ垂直であり、前記側部の少なくとも2つがそれぞれ複数のEMIシールディング接触フィンガを有する、前記ケージを使用する方法が、
    電子モジュールを前記フレームの中央領域の中に、前記電子モジュールの一部が前記側部の1つの保持クリップ部分と結合するまで前記電子モジュールを挿入することによって差し込むステップを有し、前記電子モジュールが前記アレイ・コネクタと結合し、そして前記電子モジュールが複数のEMIシールディング接触フィンガと接触しまたそれらを弾性的に反り返す、ことを特徴とする方法。
  10. 前記電子モジュールを挿入するステップが、前記モジュールを前記ケージ内に保持するために、前記第1及び第3の側部のそれぞれにおける保持クリップ部分が前記電子モジュールと係合するステップを含む、ことを特徴とする請求項9に記載の方法。
  11. 前記各保持クリップ部分が開口を有する弾性的に反り返ることができるタブを有し、前記電子モジュールを挿入するステップが、前記開口が前記電子モジュールの表面上の凸部と係合するステップを含む、ことを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 前記電子モジュールを挿入するステップが、前記複数のEMIシールディング接触フィンガの外向きに角度が付けられた遠位端部が前記電子モジュールの前記複数の側部をワイピングするステップを含む、ことを特徴とする請求項9に記載の方法。
  13. 回路基板上に取り付けられたアレイ・コネクタの周りに装着可能なモジュール保持及び電磁妨害(EMI)ケージであって、
    第1の側部、第2の側部、前記第1の側部と向かい合う第3の側部、及び前記第2の側部と向かい合う第4の側部を有するほぼ平坦で長方形の金属フレームと、前記アレイ・コネクタに接続するために電子モジュールを着脱可能に受け入れるように構成され、前記第1、第2、第3及び第4の側部によって画定された外周部に囲まれた中央領域と、を具備し、前記第1、第2、第3及び第4の側部の各々は前記ほぼ平坦な形状のフレームを画定する面にほぼ垂直であり、前記側部の少なくとも1つが、前記電子モジュールを保持する手段を有し、前記第1、第2、第3及び第4の側部の少なくとも2つが、前記フレームを前記回路基板の表面に取り付ける手段をそれぞれ有し、かつ前記第1、第2、第3及び第4の側部の少なくとも2つが、前記フレームと前記中央領域内に受け入れられたモジュールとの間の電気的接触を維持するための手段をそれぞれ有する、ことを特徴とするモジュール保持及びEMIケージ。
  14. 前記フレームが一片のシート・メタルから単一に形成される、ことを特徴とする請求項13に記載のモジュール保持及びEMIケージ。
  15. 前記モジュールを保持する手段が、前記第1及び第3の側部のそれぞれの上に保持クリップ部分を有する、ことを特徴とする請求項13に記載のモジュール保持及びEMIケージ。
  16. 前記保持クリップ部分が開口を有する弾性的に反り返ることができるタブを有し、前記開口が前記電子モジュールの表面上の凸部と係合することができる、ことを特徴とする請求項15に記載のモジュール保持及びEMIケージ。
  17. 前記フレームと前記中央領域内に受け入れられたモジュールとの間の電気的接触を維持するための手段が、前記第1、第2、第3及び第4の側部のそれぞれの上に複数の弾性的に反り返ることができるEMIシールディング接触フィンガを含む、ことを特徴とする請求項13に記載のモジュール保持及びEMIケージ。
  18. 前記EMIシールディング接触フィンガのそれぞれが、ワイピング動作を行う手段を含む、ことを特徴とする請求項17に記載のモジュール保持及びEMIケージ。
  19. 前記第1、第2、第3及び第4の側部のそれぞれが前記フレームの高さを画定する頂部及び底部を有し、前記フレームの高さが前記第1、第2、第3及び第4の側部の2つの対向する側部間の距離の約1/4未満であり、これにより、前記フレームの高さと前記フレームの2つの対向する側部間の距離との間の比率によって、ほぼ平坦な形状のフレームが提供される、ことを特徴とする請求項13に記載のモジュール保持及びEMIケージ。
  20. 前記第1及び第3の側部のそれぞれが、保持クリップ部分を有し、
    前記第1及び第3の側部のそれぞれが、複数の弾性的に反り返ることができるEMIシールディング接触フィンガを有し、またその間に前記保持クリップ部分を含み、
    前記第2及び第4の側部のそれぞれが、複数の弾性的に反り返ることができるEMIシールディング接触フィンガを有するが、保持クリップ部分は含まない、
    ことを特徴とする請求項13に記載のモジュール保持及びEMIケージ。
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