JP2012181442A - 光電気伝送モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの力や温度変化による伸縮の影響で光ファイバが破損してしまうことを防止する技術を提供する。
【解決手段】基板１４の実装面にはＦＰＣコネクタ１８が配置され、このＦＰＣコネクタ１８にはフレキシブルプリント基板１６が接続されている。フレキシブルプリント基板１６には、ＦＰＣコネクタ１８の接続端と反対側の端部に光ファイバ８が接続されており、この接続端寄りの位置に光電変換素子３４及びＩＣチップ３６が実装されている。フレキシブルプリント基板１６には、ＦＰＣコネクタ１８の接続端から光ファイバ８の接続端までの区間内に折り返しが形成されており、この折り返しによってＦＰＣコネクタ１８との接続端と光ファイバ８との接続端が相対的に変位することを許容している。
【選択図】図４

Description

本発明は、光電気伝送モジュールに関する。

近年、光ファイバ及び電線（メタル線）を１本の被覆ケーブル内に収容した複合線を用いてデータ伝送を行う光電気複合インタフェースが普及してきている。このような光電気複合インタフェースは、例えばコンピュータ本体とディスプレイとの間や、デジタルＡＶ（Ａｕｄｉｏ・Ｖｉｓｕａｌ）機器とテレビジョンセットとの間で高解像度の映像信号を伝送したり、音声信号を伝送したりする用途に適している。
光電気複合インタフェースに対応した複合線のコネクタ内には光電気伝送モジュールが搭載されており、このモジュールは光素子やＩＣ（集積回路）等の電子部品を有している。コネクタ内において、光ファイバの先端は、光素子と光学的に結合した状態で、光電気伝送モジュールの所定の箇所に接続、固定されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−２３７６４０号公報

光ファイバを収容したケーブルの曲げや、温度変化に伴う光ファイバとケーブルの被覆との伸縮の違いにより、ケーブルの内部から外部への光ファイバの突き出しや、外部からケーブル内部への光ファイバの引き込まれが発生する。特に、電線と光ファイバを収容した複合ケーブルの場合、光ファイバの線膨張係数と電線の線膨張係数とケーブルの被覆の線膨張係数とを合わせて設計するのが難しく、光ファイバの線膨張係数と周囲の部材の線膨張係数が異なってしまうため、温度変化による光ファイバの突き出しや引き込まれが発生しやすい。
上記の先行技術に示されるコネクタ内で光ファイバの先端が所定の箇所に接続、固定されている構造において、光ファイバの突き出しや引き込まれが発生すると、光ファイバにテンションが加わって破損してしまうという問題がある。

そこで本発明は、光ファイバが突き出されたり引き込まれたりすることで光ファイバが破損してしまうことを防止することができる技術を提供する。

上記の課題を解決するために本発明の一態様は、光ファイバ及び電気ケーブルを収容した複合ケーブルの末端に接続された状態で、光信号及び電気信号を伝送する光電気伝送モジュールにおいて、複合ケーブルから引き出された電気ケーブルに接続される基板と、基板に設置されたコネクタに一端が接続され、他端に複合ケーブルから引き出された光ファイバが接続されるフレキシブルプリント基板と、フレキシブルプリント基板の外面に沿って形成され、光ファイバに結合されて光信号を伝送する光導波路部材とを備え、フレキシブルプリント基板は、コネクタの接続端から光ファイバの接続端に至るまでの区間内に形成され、コネクタの接続端と光ファイバの接続端とが基板に沿う方向へ相対的に変位することを許容する変位許容領域を有するものである。

また、本発明の他の一態様は、光ファイバ及び電気ケーブルを収容した複合ケーブルの末端に接続された状態で、光信号及び電気信号を伝送する光電気伝送モジュールにおいて、複合ケーブルから引き出された電気ケーブルに接続される基板と、基板に設置されたコネクタに一端が接続され、他端に複合ケーブルから引き出された光ファイバが接続されるフレキシブルプリント基板と、フレキシブルプリント基板の外面に沿って形成され、光ファイバに結合されて光信号を伝送する光導波路部材とを備え、フレキシブルプリント基板は、コネクタの接続端から光ファイバの接続端に至る区間内に形成され、少なくとも一部が複合ケーブルから引き出された光ファイバの長手方向に対して交差する方向に延びた変位許容領域を有しており、変位許容領域の変形に伴ってコネクタの接続端と光ファイバの接続端とが基板に沿う方向へ相対的に変位することを許容するものである。

また、本発明の他の一態様は、光ファイバ及び電気ケーブルを収容した複合ケーブルの末端に接続された状態で、光信号及び電気信号を伝送する光電気伝送モジュールにおいて、複合ケーブルから引き出された電気ケーブルに接続される基板と、基板に設置されたコネクタに一端が接続され、他端に複合ケーブルから引き出された光ファイバが接続されるフレキシブルプリント基板と、フレキシブルプリント基板の外面に沿って形成され、光ファイバに結合されて光信号を伝送する光導波路部材と、フレキシブルプリント基板の光導波路部材が形成された外面と反対側の外面に設置され、光ファイバから光導波路部材を介して伝送された光信号とコネクタから伝送された電気信号とを相互に変換する光電変換素子と、フレキシブルプリント基板の光導波路部材が形成された外面と反対側の外面に設置された状態で光電変換素子と電気的に接続されたＩＣチップと、フレキシブルプリント基板の外面に設けられ、光電変換素子及びＩＣチップから放出された熱を吸収し、かつ、これらの間に生じるフレキシブルプリント基板の撓みを防止する補強板と、少なくとも２つの接触面を有し、かつ、一方の接触面が補強板に接触し、他方の接触面が外部部材に接触した状態で、補強板により吸収された熱を接触先の外部部材へ放熱する放熱部材とを備える。

本発明の光電気伝送モジュールによれば、フレキシブルプリント基板に接続された状態で、光ファイバに掛かるテンション（張力）を軽減し、光ファイバが突き出されたり、引き込まれたりすることで、光ファイバが破損してしまうことを防止することができる。

光電気伝送モジュールの実装例を概略的に示す分解斜視図である。 図１中の光電気伝送モジュールを拡大して示す斜視図である。 フレキシブルプリント基板の長手方向に沿う縦断面図である。 図２中のＩＶ−ＩＶ線に沿う光電気伝送モジュールの断面図である。 図４中に示す光電気伝送モジュールが光ファイバの収縮方向に引っ張られた状態を示す断面図である。 第１実施形態における光電気伝送モジュールの変形例１を示す断面図である。 第１実施形態における光電気伝送モジュールの変形例２を示す断面図である。 第１実施形態における光電気伝送モジュールの変形例３を示す断面図である。 第１実施形態における光電気伝送モジュールの変形例４を示す断面図である。 第２実施形態の光電気伝送モジュールを概略的に示す平面図である。 図１０中に示すフレキシブルプリント基板が張力方向へ引っ張られた状態を概略的に示す平面図である。 図１０中に示す光電気伝送モジュールの変形例１を示す平面図である。 図１０又は図１２に示す光電気伝送モジュールのさらに別形態となる構造を示した縦断面図である。 第２実施形態における光電気伝送モジュールの変形例２を示す平面図である。 第３実施形態における光電気伝送モジュールを示す断面図である。 第３実施形態における光電気伝送モジュールの変形例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ながら説明する。本発明の光電気伝送モジュールは、例えば、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（登録商標））コネクタのように、デジタルＡＶ機器とディスプレイの間において、大容量データを送受信する一方、制御用の信号も合わせて送受信するために光信号と電気信号とを複合的に伝送するコネクタ内に搭載される。

〔第１実施形態〕
図１は、光電気伝送モジュール１の構成例を概略的に示す分解斜視図である。ここでは、光電気伝送モジュール１をコネクタ２のハウジング４内に実装した例を示している。また図２は、図１中の光電気伝送モジュール１を拡大して示す斜視図である。

図１中に示すコネクタ２は、例えば、ＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）規格やＨＤＭＩ（登録商標）規格などに準拠しており、これらの規格に対応したインタフェースを備えるデジタルＡＶ機器とディスプレイの間の接続に使用される。なお、コネクタ２は光電気複合ケーブル６の両端にそれぞれ設けられており、図１にはその一方が示されている。

コネクタ２はハウジング４を備えており、このハウジング４内にシール部材１２を介して光電気複合ケーブル（複合ケーブル）６の一端部が引き込まれている。光電気複合ケーブル６内には、光ファイバ８及び電線（メタル線）１０が収容されており、これら光ファイバ８及び電線１０は、いずれもハウジング４内では被覆から引き出された状態で互いに分離されている。なおシール部材１２は、光電気複合ケーブル６の根元の部分を固定し、これがハウジング４の外側へ引っ張られたり、折り曲げられたりした際の衝撃を緩和する。

ハウジング４は全体として中空の箱形状をなしており、この例では互いに分離可能な２つのケース４ａ，４ｂからハウジング４が構成されている。このうち一方のケース４ｂには四隅に爪４ｃが設けられており、これら爪４ｃを他方のケース４ａに設けられた凹部（図示していない）に引っ掛けることで、２つのケース４ａ，４ｂが１つに組み合わされる。

ハウジング４内には光電気伝送モジュール１が設置されており、上記の光電気複合ケーブル６は光電気伝送モジュール１に接続されている。光電気伝送モジュール１は基板１４を備えており、この基板１４は、例えば一方のケース４ｂに取り付けられている。

基板１４は、例えばガラスエポキシ樹脂製の硬質な基板であり、その外面には、例えば銅箔等からなる導体パターン（図１では示されてない）が形成されている。また、基板１４の長手方向でみた一端縁部には、導体パターンとして複数の電極１４ａが幅方向に列をなして形成されており、これら電極１４ａには図示しないコネクタ端子が接続されるものとなっている。コネクタ端子は、例えば一部がハウジング４から突出した状態で、その突出部分が外部機器のレセプタクルに差し込まれる。

また基板１４には、ケース４ａと対向する方の外面（図１では上面）にフレキシブルプリント基板１６が設置されている。フレキシブルプリント基板１６は、その長手方向でみた一端部に光ファイバ８が接続されており、また他端部にＦＰＣコネクタ１８が接続されている。ＦＰＣコネクタ１８は基板１４に実装されており、その電極とフレキシブルプリント基板１６の電極パターン（いずれも図示していない）とが相互に圧着されている。

フレキシブルプリント基板１６は、例えば、ポリイミド製の可撓性及び透光性を有するフィルムで構成されており、その上下の外面には銅箔等の導体パターン（図示しない）が形成されている。また、フレキシブルプリント基板１６の基板１４と対向する外面（図１，２では下面）には、光電変換素子及びＩＣ（集積回路）チップが配置されている（いずれも図１では図示していない。）。光電変換素子及びＩＣチップは、例えば、フレキシブルプリント基板１６の外面にてフリップチップ実装されている。

また、フレキシブルプリント基板１６のケース４ａに対向する一方の外面（図１，２では上面）に補強板２０が設置されている。補強板２０は、フレキシブルプリント基板１６を挟んで光電変換素子やＩＣチップと対向する位置に設けられている。この位置で補強板２０は、光電変換素子やＩＣチップから放出された熱を吸収するとともに、これら部品が実装された領域の周辺を補強している。

基板１４に沿う方向でみてフレキシブルプリント基板１６は、ＦＰＣコネクタ１８の接続端から光ファイバ８の接続端に至るまでの区間に対して、その全長が大きく延長されている。具体的には、基板１４に沿う方向でみたＦＰＣコネクタ１８の接続端から光ファイバ８の接続端に至る区間の長さに対し、フレキシブルプリント基板１６の長手方向でみた両端の長さ（全長）は、例えば１．０倍を超えて３．０倍程度までに設定されている。この余った分の長さ（余長）を利用してフレキシブルプリント基板１６は、補強板２０の設置箇所からＦＰＣコネクタ１８の接続端寄りの部分がＺ字形に折り返された状態で配置されている。なお、フレキシブルプリント基板１６の折り返し形状については、さらに別の図面を用いて後述する。

図３は、フレキシブルプリント基板１６の長手方向に沿う縦断面図である。なお、図３の断面では特にフレキシブルプリント基板１６について、光ファイバ８との接続端に近い部分の構成のみを表している。

フレキシブルプリント基板１６の実装面（図３では上面）には、補強板２０及び光導波路部材としてのポリマー導波路２２が設けられている。補強板２０は、ポリマー導波路２２の一部を覆う状態でフレキシブルプリント基板１６に実装されており、これに合わせて補強板２０の一部が加工されている。

ポリマー導波路２２は、アンダークラッド層２４、コア２６、及びオーバクラッド層２８から構成されている。ポリマー導波路２２の素材としては、例えば、エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等を用いることができる。
アンダークラッド層２４は、フレキシブルプリント基板１６の実装面上に配置されており、このアンダークラッド層２４にはコア２６が積層されている。また、コア２６にはオーバクラッド層２８が積層されている。

ポリマー導波路２２の一端には光ファイバ８が接続されている。コア２６は光ファイバ８の光軸に沿って配置されており、光ファイバ８から出力された光はコア２６に導かれる。また、図１，２中には図示されていないが、光ファイバ８の先端部分を含むフレキシブルプリント基板１６を厚み方向でみた上面及び下面には、一対の板部材２１が相互に対向した位置に配置され、板部材２１は、上面及び下面にて接着剤で固着されている。また、上面に配置された板部材２１は、光ファイバ８の先端部分及びこれに連なるポリマー導波路２２を覆っており、光ファイバ８の先端部分は、一対の板部材２１によって挟持されている。

また、ポリマー導波路２２の他端は光軸に対して４５度の傾斜面に加工されており、この他端面に接した状態でミラー面３０が設置されている。なおミラー面３０もまた、光軸に対して４５度傾斜している。

フレキシブルプリント基板１６の実装面と反対側の面（図３では下面）には、導体パターン３２を用いて光電変換素子３４及びＩＣチップ３６が実装されている。光電変換素子３４は、ＬＤ（レーザダイオード）等の発光素子又はＰＤ（フォトダイオード）等の受光素子であり、ＩＣチップ３６は、発光素子のための駆動回路、又は、受光素子のための増幅回路を構成している。

ミラー面３０及び光電変換素子３４は、フレキシブルプリント基板１６を挟んで互いに対向する位置に配置されている。このためコア２６を通過してミラー面３０で反射された光は、フレキシブルプリント基板１６を透過して光電変換素子３４に入射する。また、光電変換素子３４により出力された光は、フレキシブルプリント基板１６を透過してミラー面３０で反射された後、コア２６を通過して光ファイバ８の端面へ入射する。

図４は、図２中のＩＶ−ＩＶ線に沿う光電気伝送モジュール１の断面図である。また、図５は、図４中に示す光電気伝送モジュール１が光ファイバ８の収縮方向に引っ張られた状態を示す断面図である。なお、図４，５において、板部材２１の図示を省略している。

基板１４の下面には導体パターン（図示しない）が形成されており、導体パターンに対して電線１０が半田付けされている。また、導体パターンには電極１４ａが接続されており、電線１０は、導体パターンを介して電極１４ａと電気的に接続されている。

上記のようにフレキシブルプリント基板１６は、基板１４に沿う方向でみて光ファイバ８との接続端からＦＰＣコネクタ１８に至るまでの区間長に対して全長に余裕がある。すなわちこの例では、フレキシブルプリント基板１６全体のうち、補強板２０や光電変換素子３４、ＩＣチップ３６等の配置位置からＦＰＣコネクタ１８との接続端に至るまでの区間内に大きく余長が付加されている。この区間は、光電変換素子３４により変換された電気信号や、ＦＰＣコネクタ１８から出力された電気信号を伝送する区間に相当する（以下、電気信号を伝送する区間を「電気信号伝送区間」と称する。）。電気信号伝送区間は、光ファイバ８が収縮変化する前の初期状態においてＺ字形状に折り返されている。

上記の状態から光ファイバ８に張力が加わった場合、フレキシブルプリント基板１６は、光ファイバ８の接続端から張力の方向へ引っ張られるが、電気信号伝送区間において全長に余裕があるため、光ファイバ８の接続端はその収縮方向へ変位し、光ファイバ８の収縮分を補償することができる。このようにフレキシブルプリント基板１６は、電気信号伝送区間内に折り返し領域（変位許容領域としての構成）を設けることで、この折り返し領域の変形に伴ってＦＰＣコネクタ１８との接続端と光ファイバ８との接続端とが相対的に変位することを許容している。

なお図５には、光ファイバ８の収縮によってフレキシブルプリント基板１６が大きく引き延ばされた状態を極端に誇張して示している。ここまで極端な光ファイバ８の収縮が生じたとしても、フレキシブルプリント基板１６はその折り返し領域が展開されるだけであり、ＦＰＣコネクタ１８を固定端として引っ張り応力が生じることはない。これにより、光ファイバ８に加わる張力を軽減し、その破損を確実に防止することができる。一方、光ファイバ８が光電気複合ケーブル６内からさらに突き出された状態に変位した場合、光ファイバ８の接続端はＦＰＣコネクタ１８側に移動することで光ファイバ８に加わる張力を軽減するため、この場合も、光ファイバの破損を確実に防止することができる。

〔変形例１〕
次に、第１実施形態の変形例１について説明する。第１実施形態では、フレキシブルプリント基板１６において、電気信号伝送区間に余裕長さを付加しているが、変形例１では、光ファイバ８の接続端から補強板２０、光電変換素子３４、及びＩＣチップ３６の配置位置まで光信号を伝送する区間に余裕長さを付加している点が異なる（以下、光信号を伝送する区間を「光信号伝送区間」と称する。）。また、変形例１及び以下に記載する変形例２〜４において、板部材２１の図示を省略している。

図６は、第１実施形態における光電気伝送モジュール１の変形例１を示す断面図である。
フレキシブルプリント基板１６ａは、上記のように光信号伝送区間に余裕長さを付加されており、図６では、光ファイバ８が収縮変化する前の初期状態において、光信号伝送区間がＺ字形状に折り返されている。また、ポリマー導波路２２も光信号伝送区間と同様に余裕長さを付加されており、その全体が光信号伝送区間と同様にＺ字形状に折り返されている。

このようにフレキシブルプリント基板１６ａは、光信号伝送区間内に折り返し領域（変位許容領域としての構成）を設けることで、この折り返し領域の変形に伴ってコネクタ１８との接続端と光ファイバ８との接続端とが相対的に変位することを許容している。すなわち変形例１において、フレキシブルプリント基板１６ａに光ファイバ８から張力が加わった場合、上記の折り返された部分が光ファイバ８の収縮方向に引き延ばされる。これにより、光ファイバ８に加わる張力を軽減してその破損を確実に防止することができる。一方、光ファイバ８が光電気複合ケーブル６内からさらに突き出された状態に変位した場合、光ファイバ８の接続端はＦＰＣコネクタ１８側に移動することで光ファイバ８に加わる張力を軽減するため、この場合も、光ファイバの破損を確実に防止することができる。

また、光電変換素子３４及びＩＣチップ３６は、ＦＰＣコネクタ１８側の近傍に配置されていることから、光ファイバ８が変位しても、光電変換素子３４及びＩＣチップ３６の変位は少なくなるため、より信頼性が高くなる。

〔変形例２〕
次に、第１実施形態における光電気伝送モジュール１の変形例２について説明する。図７は、第１実施形態における光電気伝送モジュール１の変形例２を示す断面図である。変形例２においてフレキシブルプリント基板１６ｂは、変形例１と同様に、光信号伝送区間がポリマー導波路２２とともに余裕長さを付加されているが、ＦＰＣコネクタ１８の配置位置が第１実施形態及びその変形例１とは異なる。

変形例２においてＦＰＣコネクタ１８は、基板１４の長手方向でみて光電気複合ケーブル６寄りの一端部、つまり、コネクタ４内で光電気複合ケーブル６の引込口寄りの端部に配置されている。またフレキシブルプリント基板１６ｂは、ＦＰＣコネクタ１８の接続端から基板１４の他端、つまり、電極１４ａ（図１，２参照）が形成されている端部に向かって延びた後、そこから反転して一端の方向へ折り返されている。

補強板２０や光電変換素子３４、ＩＣチップ３６等は、フレキシブルプリント基板１６ｂのＦＰＣコネクタ１８に近い端部に配置されている。この場合、フレキシブルプリント基板１６ｂは光信号伝送区間に余裕長さが付加されており、この余裕長を利用して２つに折り返された状態にある。

この変形例２において、光ファイバ８による張力がフレキシブルプリント基板１６ｂに加わった場合、フレキシブルプリント基板１６ｂにおける光ファイバ８の接続端が張力方向へ引っ張られる。このとき、光ファイバ８の接続端に連なる光信号伝送区間も張力方向へ移動し、光ファイバ８の収縮を許容する。一方、光ファイバ８が光電気複合ケーブル６内からさらに突き出された状態に変位した場合、変形例２においても光ファイバ８の接続端は電極１４ａが形成されている端部側に移動し、光ファイバ８の突き出しを吸収する。このようにフレキシブルプリント基板１６ｂは、光信号伝送区間内に折り返し領域（変位許容領域としての構成）を設けることで、この折り返し領域の変形に伴ってコネクタ１８との接続端と光ファイバ８との接続端とが相対的に変位することを許容している。これにより、変形例２のような形態であっても、外部からの力や温度変化による収縮の影響で光ファイバが破損してしまうのを確実に防止することができる。

また、フレキシブルプリント基板１６ｂの折り返す長さが長くとれるため、フレキシブルプリント基板１６ｂの曲げ半径を大きくすることができ、信頼性を高めることができる。

なお、光電変換素子３４及びＩＣチップ３６の下面に別の補強板を接着し、さらにこの補強板を基板１４の実装面に固定してもよい。

〔変形例３〕
次に、第１実施形態における光電気伝送モジュール１の変形例３について説明する。図８は、第１実施形態における光電気伝送モジュール１の変形例３を示す断面図である。変形例３における光電気伝送モジュール１では、フレキシブルプリント基板１６ｃにおいて、電気信号伝送区間に余裕長さを付加されている点が変形例２と異なる。

変形例３における光電気伝送モジュール１では、変形例２と同様に、基板１４の長手方向でみて光電気複合ケーブル６寄りの一端部にＦＰＣコネクタ１８が配置されている。また、フレキシブルプリント基板１６ｃはＦＰＣコネクタ１８の接続端から基板１４の他端に向かって延びた後、そこから反転して一端の方向へ折り返されている点も同様である。

ただし補強板２０や光電変換素子３４、ＩＣチップ３６等は、上記の折り返しの位置から光ファイバ８の接続端までの間に配置されている。この場合、フレキシブルプリント基板１６ｃは電気信号伝送区間において余裕長さが付加されており、この余裕長を利用して２つに折り返された状態にある。

このようにフレキシブルプリント基板１６ｃは、電気信号伝送区間内に折り返し領域（変位許容領域としての構成）を設けることで、この折り返し領域の変形に伴ってコネクタ１８との接続端と光ファイバ８との接続端とが相対的に変位することを許容している。すなわち変形例３の形態であっても、光ファイバ８による張力がフレキシブルプリント基板１６ｃに加わった場合、フレキシブルプリント基板１６ｃにおける光ファイバ８の接続端が張力方向へ引っ張られる。また、これに連なって光信号伝送区間が張力方向へ移動し、光ファイバ８の収縮を許容する。一方、光ファイバ８が光電気複合ケーブル６内からさらに突き出された状態に変位した場合、フレキシブルプリント基板１６ｃは光ファイバ８の接続端からこれに連なる領域が折り返し部分へ移動することで光ファイバ８に加わる張力を軽減する。このように光ファイバ８の伸縮によって光ファイバ８に加わる張力を軽減し、その破損を確実に防止することができる。

〔変形例４〕
図９は、第１実施形態における光電気伝送モジュール１の変形例４を示す断面図である。変形例４では、フレキシブルプリント基板１６ｃに加えて、光ファイバ８にも余裕長さが付加されている点で、第１実施形態及びその変形例１〜３と異なる。一方、変形例４における光電気伝送モジュール１の基本的な構成は、変形例３と共通しており、共通する部材には同一の符号を付すものとする。

上記の構成の場合、光ファイバ８にも余裕長さが付加されているため、その分、光ファイバ８を撓ませた状態でフレキシブルプリント基板１６ｃに接続することができる。このため、光ファイバ８に収縮が生じたり、張力が加わったりした場合であっても、この撓んだ部分が変形し、張力を緩和することができる。さらに、光ファイバ８が一杯まで変形しても、フレキシブルプリント基板１６ｃが光ファイバ８の変形に追随し、その破損を確実に防止することができる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、フレキシブルプリント基板４０及びＦＰＣコネクタ１８の配置を変更している点、及び、フレキシブルプリント基板４０に折り返しが設けられていない点が第１実施形態と異なる。その他の第１実施形態と同様の構成要素には図示とともに同一の符号を付し、その重複した説明を省略する。

図１０は、第２実施形態の光電気伝送モジュール１を概略的に示す平面図である。また、図１１は、図１０中に示すフレキシブルプリント基板４０が張力方向へ引っ張られた状態を概略的に示す平面図である。

第２実施形態の場合、フレキシブルプリント基板４０の長手方向は基板１４の長手方向に合致しておらず、基板１４の幅方向（長手方向に対する交差方向）に合致している。したがって、ＦＰＣコネクタ１８との接続端は基板１４の幅方向に向いており、また、ＦＰＣコネクタ１８に接続されたフレキシブルプリント基板４０は、その接続端から基板１４の幅方向に延びている。なお、図１０では、図示を省略しているが、基板１４の下面には導体パターン（図示しない）が形成されており、導体パターンに対して電線１０が半田付けされている。また、導体パターンには電極１４ａが接続されており、電線１０は、導体パターンを介して電極１４ａと電気的に接続されている。

フレキシブルプリント基板４０は、上記のＦＰＣコネクタ１８の接続端とは反対側で、その側縁に光ファイバ８が接続されている。また、フレキシブルプリント基板４０の上面（実装面）には補強板２０が配置されており、これに対向する裏面には、上記の光電変換素子３４及びＩＣチップ３６（図１０には示されていない）が配置されている。なお、ここでは図示されていないが、フレキシブルプリント基板４０の実装面にはポリマー導波路が形成されている。

図１１に示されているように、光ファイバ８が張力を受けた場合、フレキシブルプリント基板４０は、光ファイバ８の接続端部からその張力方向に引っ張られる。このときフレキシブルプリント基板４０は長手方向への引っ張りによる変形ではなく、ＦＰＣコネクタ１８を固定端とした撓みを生じることで、光ファイバ８の張力方向へ全体的に変形することができる。

一方、第２実施形態において、光ファイバ８が光電気複合ケーブル６内からさらに突き出された状態に変位した場合、フレキシブルプリント基板４０はＦＰＣコネクタ１８を固定端として、光ファイバ８の突き出し方向に撓みが生じる。

このようにフレキシブルプリント基板４０は、基板１４に沿う方向へ変形することで、コネクタ１８との接続端と光ファイバ８との接続端とが相対的に変位することを許容している。なお、このとき補強板２０の配置位置から光ファイバ８の接続端に至る区間において、フレキシブルプリント基板４０の幅方向に図示しない複数のスリットが形成されていてもよい。この場合、撓みによる変形をさらに大きくすることができる。

〔変形例１〕
次に、第２実施形態における光電気伝送モジュール１の変形例１について説明する。図１２は、図１０中に示す光電気伝送モジュール１の変形例１を示す平面図である。変形例１における光電気伝送モジュール１は、ＦＰＣコネクタ１８の配置及びフレキシブルプリント基板の形状が図１０中に示す光電気伝送モジュール１と異なる。

ＦＰＣコネクタ１８は、その接続端が基板１４の長手方向を向いた状態で配置されている。またフレキシブルプリント基板４０ａは、その平面視でＬ字型に形成されている。より詳しくは、フレキシブルプリント基板４０ａはＦＰＣコネクタ１８から基板１４の長手方向に延びた後に９０度屈曲され、そこから幅方向に延びている。そしてフレキシブルプリント基板４０ａには、基板１４の幅方向に延びた先端部の側縁に光ファイバ８が接続されている。このようにフレキシブルプリント基板４０ａは、Ｌ字型に配置された２つの直線領域（第１の領域と第２の領域）から構成されている。

上記のようなＬ字型に形成されたフレキシブルプリント基板４０ａであっても、フレキシブルプリント基板４０ａは、光ファイバ８の収縮による張力を吸収して、光ファイバ８に掛かる張力を軽減することができる。一方、光ファイバ８の突き出しによる張力に対しても、フレキシブルプリント基板４０ａは、張力方向へ撓むことで光ファイバ８に加わる張力を吸収している。

このようにフレキシブルプリント基板４０ａは、光ファイバ８による張力に対してＦＰＣコネクタ１８の接続端から光ファイバ８の接続端までに至る領域が変形することで光ファイバ８の接続端がＦＰＣコネクタ１８の接続端に対して相対的に変位することを許容している。すなわち、フレキシブルプリント基板４０ａは、光ファイバ８から張力を受けると、ＦＰＣコネクタ１８との接続端を起点にして光ファイバ８の張力方向に変形し、光ファイバに掛かる張力を軽減することができる。これにより、光ファイバ８が破損してしまうことを防止することができる。

〔変形例２〕
次に、第２実施形態における光電気伝送モジュール１の変形例２について説明する。図１３は、図１０又は図１２に示す光電気伝送モジュール１（第２実施形態及びその変形例１）のさらに別形態となる構造を示した縦断面図である。なお、ここでは図１３に示す別形態を第２実施形態における変形例２とする。この変形例２では、基板１４に対して光電変換素子３４及びＩＣチップ３６を固定した点が第２実施形態及びその変形例１と異なる。以下では、変形例１に示す光電気伝送モジュール１を用いて、基板１４に対してフレキシブルプリント基板４０ａを固定した形態について説明する。

変形例２では、フレキシブルプリント基板４０ａを厚み方向でみた基板１４側の外面にて、ＦＰＣコネクタ１８の接続端から光電変換素子３４の配置位置よりも光信号伝送区間側に至る位置（光ファイバの接続端側に至る位置）までの範囲内で基板１４にフレキシブルプリント基板４０ａを固定している。具体的には、フレキシブルプリント基板４０ａと基板１４の間で補強板２０と対向する位置に配置された固定板４１及び接着剤４３を用いてフレキシブルプリント基板４０ａを基板１４に対して固定する。

固定板４１は、基板１４に固定されており、固定板４１を厚み方向でみた上面の一部がＩＣチップ３６に接触している。また、固定板４１とフレキシブルプリント基板４０ａとの間には接着剤４３が塗布されており、接着剤４３はＩＣチップ３６及び光電変換素子３４を覆った状態でフレキシブルプリント基板４０ａと固定板４１とを接着している。このとき接着剤４３は、光電変換素子３４よりもポリマー導波路２２側（光信号伝送区間側）に至る位置まで広く塗布されていることが好ましい。これにより、フレキシブルプリント基板４０ａの電気信号伝送区間を基板１４に対して固定とし、光信号伝送区間を変許容領域とすることができる。

このように、基板１４に対してフレキシブルプリント基板４０ａを固定した場合、フレキシブルプリント基板４０ａは、光信号を伝送する光信号伝送区間が変位許容領域として変形することで光ファイバ８に掛かる張力を軽減し、光ファイバ８の破損を防止することができる。

〔変形例３〕
図１４は、第２実施形態における光電気伝送モジュール１の変形例３を示す平面図である。ここでは、フレキシブルプリント基板４０ｂの形状が第２実施形態、その変形例１、及び変形例２におけるフレキシブルプリント基板４０，４０ａの形状と異なる。

変形例３で用いるフレキシブルプリント基板４０ｂは、変形例１のフレキシブルプリント基板４０ａの先端部をさらに９０度屈曲することで、この先端部を基板１４の長手方向に延長した形態である。このため変形例３で用いるフレキシブルプリント基板４０ｂは、その平面視で略コの字型に形成されている。このような形状において、フレキシブルプリント基板４０ｂは、ＦＰＣコネクタ１８を固定端として、光ファイバ８による張力に対して変形することでコネクタ１８との接続端と光ファイバ８との接続端とが相対的に変位することを許容している。このようにフレキシブルプリント基板４０ｂは、略コ字型に配置された３つの直線領域（第１の領域、第２の領域及び第３の領域）から構成されている。

上記のようなフレキシブルプリント基板４０ｂの形状であっても、第２実施形態、その変形例１、及び変形例２におけるフレキシブルプリント基板４０ａと同様に、これが光ファイバ８の収縮によって光ファイバ８が張力方向へ引っ張られると、光ファイバ８の接続端が張力方向へ移動する。一方、光ファイバ８が突き出した場合も、光ファイバ８の接続端はこれに加わる力の方向へ移動する。これにより、光ファイバ８に掛かる張力を軽減し、その破損を確実に防止することができる。

また、図１３に示す変形例２と同様にフレキシブルプリント基板４０ｂに配置された補強板２０と対向する位置に固定板４１を固定し、さらに固定板を基板１４に固定してもよい。固定板４１をフレキシブルプリント基板４０ａ及び基板１４に固定した場合、フレキシブルプリント基板４０ａは、光信号を伝送する光信号伝送区間が変形することで、光ファイバに掛かる張力を軽減し、光ファイバ８の破損を防止することができる。

〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態の光電気伝送モジュール１について説明する。第３実施形態では、第１，２実施形態及びそれぞれの変形例で示した光電気伝送モジュール１において、フレキシブルプリント基板１６に設けられた補強板２０に放熱部材をさらに設けている。

図１５は、第３実施形態における光電気伝送モジュール１を示す断面図である。ここでは一例として、図６に示す光信号伝送区間が延長されたフレキシブルプリント基板４２を用いて説明する。

この場合、補強板２０の上面には、放熱部材としての熱伝導シート４４が接着されている。また熱伝導シート４４は、さらに補強板２０の上方に配置されるケース４ａの内面に接着されている。

このように、熱伝導シート４４を用いることで、光電変換素子３４及びＩＣチップ３６により放出された熱が補強板２０に伝わり、さらに補強板２０に伝わった熱を熱伝導シート４４からケース４ａへ効率的に放出することができる。また、フレキシブルプリント基板４２は、例えば光信号伝送区間に余裕長さを付加されていることで、第１実施形態と同様に光ファイバ８の破損を防止することができる。

〔変形例〕
図１６は、第３実施形態における光電気伝送モジュール１の変形例を示す断面図である。ここでは一例として、電気信号伝送区間に余裕長さを付加されたフレキシブルプリント基板４２ａを用いた場合の光電気伝送モジュール１について説明する。

フレキシブルプリント基板４２ａは、その電気信号伝送区間に余裕長さが付加されており、補強板２０は、電気信号伝送区間とともに光ファイバ８の張力方向へ移動可能な状態で設置されている。この変形例では放熱部材として、例えばカーボンテープ４６を用いており、これが補強板２０及びケース４ａに接着されている。

カーボンテープ４６の長さは、補強板２０の初期位置から光ファイバ８の収縮による移動分の距離を考慮して、予め決定しておくことが好ましい。これにより、補強板２０が光ファイバ８の張力方向へ移動した際に、カーボンテープ４６が補強板２０やケース４ａの内面から剥がれてしまうのを防止することができる。

本発明は、上述した第１〜３実施形態及びこれらの変形例に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、ポリマー導波路２２はミラー面３０からＦＰＣコネクタ１８の接続端までの区間に配置されていてもよい。また、ミラー面３０から光電変換素子３４との間に配置されたフレキシブルプリント基板１６の厚さ方向にスルーホールが形成されていてもよい。

また、第２実施形態において、フレキシブルプリント基板４０の形状は、この光ファイバ８の接続端側が張力方向へ移動可能であればよく、フレキシブルプリント基板４０及びＦＰＣコネクタ１８の配置は、図１０〜１３に示した例に限定されることなく変更することができる。

１ 光電気伝送モジュール
６ 光電気複合ケーブル（複合ケーブル）
８ 光ファイバ
１０ 電線
１４ 基板
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ フレキシブルプリント基板
１８ ＦＰＣコネクタ
２０ 補強板
２２ ポリマー導波路（光導波路部材）
４０，４０ａ，４０ｂ フレキシブルプリント基板
４１ 固定板
４２，４２ａ フレキシブルプリント基板
４４ 熱伝導シート（放熱部材）
４６ カーボンテープ（放熱部材）

Claims (13)

1. 光ファイバ及び電気ケーブルを収容した複合ケーブルの末端に接続された状態で、光信号及び電気信号を伝送する光電気伝送モジュールにおいて、
   前記複合ケーブルから引き出された電気ケーブルに接続される基板と、
   前記基板に設置されたコネクタに一端が接続され、他端に前記複合ケーブルから引き出された光ファイバが接続されるフレキシブルプリント基板と、
   前記フレキシブルプリント基板の外面に沿って形成され、前記光ファイバに結合されて光信号を伝送する光導波路部材とを備え、
   前記フレキシブルプリント基板は、
   前記コネクタの接続端から前記光ファイバの接続端に至るまでの区間内に形成され、前記コネクタの接続端と前記光ファイバの接続端とが前記基板に沿う方向へ相対的に変位することを許容する変位許容領域を有することを特徴とする光電気伝送モジュール。
2. 請求項１に記載の光電気伝送モジュールにおいて、
   前記変位許容領域は、
   前記フレキシブルプリント基板の前記コネクタの接続端から前記光ファイバの接続端に至るまでの区間を前記基板に沿って折り返すことで形成されていることを特徴とする光電気伝送モジュール。
3. 請求項１又は２に記載の光電気伝送モジュールにおいて、
   前記フレキシブルプリント基板の前記光導波路部材が形成された外面と反対側の外面に設置され、前記光ファイバから前記光導波路部材を介して伝送された前記光信号と前記コネクタから伝送された電気信号とを相互に変換する光電変換素子と、
   前記フレキシブルプリント基板の前記光導波路部材が形成された外面と反対側の外面に設置された状態で前記光電変換素子と電気的に接続されたＩＣチップとを備え、
   前記変位許容領域は、
   前記光電変換素子の配置位置から前記光ファイバの接続端までの間で光信号を伝送する光信号伝送区間内に形成されていることを特徴とする光電気伝送モジュール。
4. 請求項１又は２に記載の光電気伝送モジュールにおいて、
   前記フレキシブルプリント基板の前記光導波路部材が形成された外面と反対側の外面に設置され、前記光ファイバから前記光導波路部材を介して伝送された前記光信号と前記コネクタから伝送された電気信号とを相互に変換する光電変換素子と、
   前記フレキシブルプリント基板の前記光導波路部材が形成された外面と反対側の外面に設置された状態で前記光電変換素子と電気的に接続されたＩＣチップとを備え、
   前記変位許容領域は、
   前記コネクタの接続端から前記光電変換素子の配置位置までの間で電気信号を伝送する電気信号伝送区間内に形成されていることを特徴とする光電気伝送モジュール。
5. 請求項２から４のいずれかに記載の光電気伝送モジュールにおいて、
   前記フレキシブルプリント基板は、
   前記コネクタの接続端が前記基板の一端部に配置された状態で、前記コネクタの接続端から前記光ファイバの接続端までに至る区間が前記基板の他端へ向かって延び、かつ、前記基板の他端部から反転して前記基板の一端の方向へ折り返されることにより、前記コネクタの接続端及び前記光ファイバの接続端の両方が前記基板の一端側に位置していることを特徴とする光電気伝送モジュール。
6. 光ファイバ及び電気ケーブルを収容した複合ケーブルの末端に接続された状態で、光信号及び電気信号を伝送する光電気伝送モジュールにおいて、
   前記複合ケーブルから引き出された電気ケーブルに接続される基板と、
   前記基板に設置されたコネクタに一端が接続され、他端に前記複合ケーブルから引き出された光ファイバが接続されるフレキシブルプリント基板と、
   前記フレキシブルプリント基板の外面に沿って形成され、前記光ファイバに結合されて光信号を伝送する光導波路部材とを備え、
   前記フレキシブルプリント基板は、
   前記コネクタの接続端から前記光ファイバの接続端に至る区間内に形成され、少なくとも一部が前記複合ケーブルから引き出された前記光ファイバの長手方向に対して交差する方向に延びた変位許容領域を有しており、前記変位許容領域の変形に伴って前記コネクタの接続端と前記光ファイバの接続端とが前記基板に沿う方向へ相対的に変位することを許容することを特徴とする光電気伝送モジュール。
7. 請求項６に記載の光電気伝送モジュールにおいて、
   前記フレキシブルプリント基板の前記光導波路部材が形成された外面と反対側の外面に設置され、前記光ファイバから前記光導波路部材を介して伝送された前記光信号と前記コネクタから伝送された電気信号とを相互に変換する光電変換素子と、
   前記フレキシブルプリント基板の前記光導波路部材が形成された外面と反対側の外面に設置された状態で前記光電変換素子と電気的に接続されたＩＣチップとを備え、
   前記変位許容領域は、
   前記光ファイバの張力に対して、前記光ファイバの接続端が前記コネクタの接続端を基点にして相対的に変位することを特徴とする光電気伝送モジュール。
8. 請求項６又は７に記載の光電気伝送モジュールにおいて、
   前記フレキシブルプリント基板は、
   前記コネクタの接続端から前記光ファイバの接続端に至る区間が前記光ファイバの長手方向に沿って規定された前記基板の長手方向に対する交差方向に延びており、前記交差方向でみた先端部の側縁に前記光ファイバが接続されていることを特徴とする光電気伝送モジュール。
9. 請求項６又は７に記載の光電気伝送モジュールにおいて、
   前記フレキシブルプリント基板は、
   前記コネクタの接続端から前記光ファイバの長手方向に沿って規定された前記基板の長手方向に延びる第１の領域と、前記コネクタの接続端と反対側に位置する前記第１の領域の端部から前記基板の長手方向に対する交差方向に屈曲して延びる第２の領域とを有し、前記第２の領域の前記交差方向でみた先端部の側縁に前記光ファイバが接続されていることを特徴とする光電気伝送モジュール。
10. 請求項６又は７に記載の光電気伝送モジュールにおいて、
    前記フレキシブルプリント基板は、
    前記コネクタの接続端から前記光ファイバの長手方向に沿って規定された前記基板の長手方向に延びる第１の領域と、前記コネクタの接続端と反対側に位置する前記第１の領域の端部から前記基板の長手方向に対する交差方向に屈曲して延びる第２の領域と、前記第１の領域と反対側に位置する前記第２の領域の端部から前記基板の長手方向に屈曲して延びる第３の領域とを有し、前記基板の長手方向でみた前記第３の領域の先端部に前記光ファイバが接続されていることを特徴とする光電気伝送モジュール。
11. 請求項６から１０のいずれかに記載の光電気伝送モジュールにおいて、
    前記フレキシブルプリント基板は、
    厚み方向でみた前記基板側の外面にて、少なくとも前記コネクタの接続端から前記光電変換素子の配置位置より前記光ファイバの接続端側に至る位置までの範囲内で前記基板に固定されており、
    前記変位許容領域は、
    前記光電変換素子の配置位置から前記光ファイバの接続端までの間で光信号を伝送する光信号伝送区間内に形成されていることを特徴とする光電気伝送モジュール。
12. 光ファイバ及び電気ケーブルを収容した複合ケーブルの末端に接続された状態で、光信号及び電気信号を伝送する光電気伝送モジュールにおいて、
    前記複合ケーブルから引き出された電気ケーブルに接続される基板と、
    前記基板に設置されたコネクタに一端が接続され、他端に前記複合ケーブルから引き出された光ファイバが接続されるフレキシブルプリント基板と、
    前記フレキシブルプリント基板の外面に沿って形成され、前記光ファイバに結合されて光信号を伝送する光導波路部材と、
    前記フレキシブルプリント基板の前記光導波路部材が形成された外面と反対側の外面に設置され、前記光ファイバから前記光導波路部材を介して伝送された前記光信号と前記コネクタから伝送された電気信号とを相互に変換する光電変換素子と、
    前記フレキシブルプリント基板の前記光導波路部材が形成された外面と反対側の外面に設置された状態で前記光電変換素子と電気的に接続されたＩＣチップと、
    前記フレキシブルプリント基板の外面に設けられ、前記光電変換素子及び前記ＩＣチップから放出された熱を吸収し、かつ、これらの間に生じる前記フレキシブルプリント基板の撓みを防止する補強板と、
    少なくとも２つの接触面を有し、かつ、一方の接触面が前記補強板に接触し、他方の接触面が外部部材に接触した状態で、前記補強板により吸収された熱を接触先の前記外部部材へ放熱する放熱部材と
    を備えた光電気伝送モジュール。
13. 請求項１２に記載の光電気伝送モジュールにおいて、
    前記フレキシブルプリント基板は、
    前記コネクタの接続端から前記光ファイバの接続端に至るまでの区間内に形成され、その変形に伴って前記コネクタの接続端と前記光ファイバの接続端とが前記基板に沿う方向へ相対的に変位することを許容する変位許容領域を有しており、
    前記放熱部材は、
    前記変位許容領域とともに前記基板に沿う方向へ移動可能であり、かつ、前記補強板に接触する一方の接触面から前記外部部材に接触する他方の接触面までの長さが、少なくとも前記補強板の移動可能な距離に応じて設定されていることを特徴とする光電気伝送モジュール。

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