JP2012227366A - 光送受信モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】リードの電気的接続部に生じる応力を抑える。
【解決手段】光送受信モジュールは、配線１２及びグランド電極１４を有する回路基板１０と、光ファイバ２４及び光ファイバ２４と同軸の回転柱面の少なくとも一部を側面に含む筺体２０を有し、筺体２０から引き出された電気的接続のためのリード２８を有し、側面を回路基板１０に向けて回路基板１０に搭載された光モジュール１８と、光モジュール１８と回路基板１０とを固定するための固定具３２と、回路基板１０を収容するケース４０と、を有し、リード２８は、配線１２に電気的に接続され、筺体２０の少なくとも一部及び固定具３２の少なくとも一部は、それぞれ、導電体からなり、固定具３２は、筺体２０を回路基板１０の方向に押圧することで筺体２０の軸周りの回転及び軸方向の移動を規制し、筺体２０とグランド電極１４を電気的に接続する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光モジュールを搭載した光送受信モジュールに関する。

光送受信モジュールには、光信号と電気信号を高速で相互に変換する光信号伝送を行う高周波光モジュールが搭載されている。ＬＤモジュールやＰＤモジュールと呼ばれる光モジュールは、光送受信モジュール内にある回路基板と電気的に接続されており、その光送受信モジュールは所望の性能にて光通信装置として使用されている。

特許文献１及び２には、同軸型光モジュールを搭載した光送受信モジュールが開示されている。同軸型光モジュールは、ボックス型光モジュールよりも小型で低価格であることで知られている。

特許文献１によれば、同軸型光モジュールの胴体にＬ字クランプが取り付けられており、金属ベースの高さ調整穴部に、金属ベースに対して長尺方向が斜めになるように、同軸型光モジュールは支持されている。高周波回路基板は、金属ベース上の高さ調整穴を除いた部分に固定されており、同軸型光モジュールのリードピンが、長さが１ｍｍ以下の長さを以て高周波回路基板と接続されている。

特許文献２によれば、回転機構を有する保持部材に同軸型光モジュールを組み込み、その保持部材を実装基板に設けられた孔に挿通し、係止突条を通じて回転機構を実装基板に係止している。同軸型光モジュールは回転機構により斜めに実装され、そのリード線の長さが長くならないように実装基板と接続される。

特開平１１−１５０３３８ 特開２００９−１４１０３３

特許文献１については、同軸型光モジュールの入出力信号リードの長さを最短で回路基板にはんだ付けすることが可能であるが、同軸型光モジュールを長尺方向に斜めに実装するため、高さに制限のある光送受信モジュール内への実装としては筐体と干渉したり、光ファイバを折損したりする恐れが考えられ、不向きである。したがって、限られた高さスペースの中で同軸型光モジュールを固定する実装方法を検討する必要があった。

特許文献２については、回転機構を有する保持部材に同軸型光モジュールを組み込み、光送受信モジュール内に実装しているが、保持部材の部品点数が多くなり、組立性の複雑さが懸念される。また、この方式を使用すれば、同軸型光モジュールの入出力信号リードの長さを最短で回路基板にはんだ付けすることが可能であるが、同軸型光モジュールを長尺方向に斜めに実装するため、やはり高さに制限のある光送受信モジュール内への実装としては筐体と干渉したり、光ファイバを折損したりする恐れが考えられ、不向きである。

また、特許文献１では、同軸型光モジュールは、光送受信モジュールの筐体もしくは金属ベースに固定され、入出力信号リードが回路基板とはんだ付けされているが、この場合筐体もしくは金属ベースと回路基板との間に熱膨張差があるため、長時間の使用において、入出力信号リードのはんだ付け部にクラックや破断が発生する可能性が考えられる。そのため、長時間の使用においても光送受信モジュールの性能を維持できる同軸型光モジュールの実装方法を検討する必要があった。

本発明は、上記従来の技術における問題点を改善するものとして、小型で低価格な光モジュールを使用し、光送受信モジュール内の限られたスペースにおいて光モジュールの長尺方向および回転軸方向に対して固定可能なものであり、光モジュールのリードの電気的接続部に生じる応力を抑えることにより、長時間性能を維持できるものであり、光モジュールの筐体（胴体部）を十分に接地できる光送受信モジュールを提供することを目的とする。

（１）本発明に係る光送受信モジュールは、配線及びグランド電極を有する回路基板と、光ファイバ及び回転柱面の少なくとも一部を側面に含む形状の筺体を有し、前記筺体から引き出された電気的接続のためのリードを有し、前記回転柱面の軸が前記回路基板と平行になるように前記回路基板に搭載された光モジュールと、前記光モジュールと前記回路基板とを固定するための固定具と、前記回路基板を収容するケースと、を有し、前記リードは、前記配線に電気的に接続され、前記筺体の少なくとも一部及び前記固定具の少なくとも一部は、それぞれ、導電体からなり、前記固定具は、前記筺体の軸周りの回転及び軸方向の移動を規制し、前記筺体と前記グランド電極を電気的に接続することを特徴とする。本発明によれば、光モジュールが回路基板に固定されるので、両者の相対的位置を維持することができる。そのため、リードの電気的接続部に生じる応力を抑えることができる。また、固定具によって、固定及び電気的接続の両方を行うので、部品点数を減らすことができる。

（２）（１）に記載された光送受信モジュールにおいて、前記筺体の前記側面が前記導電体からなり、前記固定具の前記筺体と対向する面が前記導電体からなり、前記筺体は、前記側面で前記固定具と電気的に接続されることを特徴としてもよい。

（３）（１）又は（２）に記載された光送受信モジュールにおいて、前記固定具は、前記グランド電極と対向する取付部を有し、前記取付部の前記グランド電極と対向する面が前記導電体からなり、前記固定具は、前記取付部で前記グランド電極と電気的に接続されることを特徴としてもよい。

（４）（１）から（３）のいずれか１項に記載された光送受信モジュールにおいて、前記リードと前記配線は、はんだ付けされていることを特徴としてもよい。

（５）（１）から（３）のいずれか１項に記載された光送受信モジュールにおいて、前記リードと前記配線は、フレキシブル配線基板によって電気的に接続されていることを特徴としてもよい。

（６）（１）から（５）のいずれか１項に記載された光送受信モジュールにおいて、前記筺体及び前記配線は、前記ケースとは電気的に絶縁されていることを特徴としてもよい。

（７）（１）から（６）のいずれか１項に記載された光送受信モジュールにおいて、前記筺体の一部の内面には、集積回路チップが搭載され、前記固定具は、前記集積回路チップが搭載された前記一部の外面を避けて、前記筺体に接触していることを特徴としてもよい。

図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、それぞれ、本発明の第１の実施形態に係る光送受信モジュールを示す底面図、背面図及び側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る光送受信モジュールを、上ケースを外して示す斜視図である。 図２に示す光送受信モジュールの平面図である。 図３に示す光送受信モジュールのIV−IV線断面図である。 図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、それぞれ、光モジュールの平面図、側面図及び正面図である。 本発明の第２の実施形態に係る光送受信モジュールを、上ケースを外して示す平面図である。 図６に示す光送受信モジュールのVII−VII線断面図である。

本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。なお、添付の図において、同一の参照記号は、同一または同等のものをさす。

［第１の実施形態］
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、それぞれ、本発明の第１の実施形態に係る光送受信モジュールを示す底面図、背面図及び側面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る光送受信モジュールの内部を示す斜視図である。図３は、図２に示す光送受信モジュールの平面図である。図４は、図３に示す光送受信モジュールのIV−IV線断面図である。

光送受信モジュールは、回路基板１０を有する。回路基板１０は、図４に示すように配線１２を有する。配線１２は、信号を入力又は出力するためのものである。回路基板１０は、グランド電極１４を有する。配線１２及びグランド電極１４は、図示しないコネクタ又は外部端子によって、外部と電気的に接続される。回路基板１０には切り欠き１６（図２参照）が形成されており、切り欠き１６を挟んだ両側にグランド電極１４が配置されている。

光送受信モジュールは、光モジュール１８を有する。図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、それぞれ、光モジュール１８の平面図、側面図及び正面図である。光送受信モジュールは、図１に示すように、送信用の光モジュール１８ａと受信用の光モジュール１８ｂを有する。

光モジュール１８は筺体２０を有する。筺体２０の側面は、回転柱面の少なくとも一部を含む形状になっている。「回転柱面」とは、平面が、その平面上にある直線を軸として回転するとき、この平面上にある他の線が描く曲面（回転面）をいう。

光モジュール１８は、光電変換素子２２（図５（Ｂ）参照）を内蔵しており、光信号と電信号を変換するようになっている。送信用の光モジュール１８ａでは、光電変換素子２２は発光素子であり、受信用の光モジュール１８ｂでは、光電変換素子２２は受光素子である。筺体２０の少なくとも一部（例えば全体）は、導電体からなる。筺体２０の側面が導電体からなる。

光モジュール１８は、光信号の入出力のための光ファイバ２４を有する。光モジュール１８は、光電変換素子２２（図５（Ｂ）参照）と光学的に接続されている。筺体２０の側面の少なくとも一部を構成する回転柱面の軸は、光ファイバ２４と同軸である。したがって、光モジュール１８は同軸型光モジュール１８である。光ファイバ２４を保護するために、ゴムフード２６が筺体２０に取り付けられている。

筺体２０から、他の部品との電気的接続のためのリード２８が引き出されている。リード２８は、光ファイバ２４とは反対方向に引き出されている。リード２８は、光電変換素子２２（図５（Ｂ）参照）と電気的に接続されている。リード２８は、配線１２に電気的に接続されている。リード２８と配線１２は、はんだ付けされている。

筺体２０の一部の内面には、集積回路チップ３０（図５（Ｂ）参照）が搭載されている。集積回路チップ３０は、駆動されると発熱量が大きい。

光モジュール１８は、図２に示すように、回転柱面の軸が回路基板１０と平行になるように回路基板１０に搭載されている。つまり、光モジュール１８は横向きで回路基板１０に取り付けられている。光モジュール１８は、回路基板１０の切り欠き１６内に配置されている。光モジュール１８を切り欠き１６内に配置することで、回路基板１０からの高さ（厚み）を減らすことができる。変形例として、光モジュール１８を回路基板１０の上に載せてもよい。

光送受信モジュールは、光モジュール１８と回路基板１０とを固定するための固定具３２を有する。本実施形態では、光モジュール１８が回路基板１０の切り欠き１６内に配置されており、浮いた状態となっているので、光モジュール１８の筺体２０と固定具３２は、溶接や導電性接着剤などによって固定されている。あるいは、変形例として、光モジュール１８を回路基板１０上に載せた場合であれば、筺体２０と固定具３２は、分離可能な別々の部材であってもよい。

固定具３２は、光モジュール１８の筺体２０を保持する保持部３４を有する。保持部３４は、筺体２０の側面形状に対応した形状を有している。例えば、保持部３４は、半円形状の側面を有し、筺体２０の側面に対向する面が屈曲している。あるいは、変形例として、保持部は、筺体２０の側面の軸周り方向の全周に対向する形状であってもよい。固定具３２は、筺体２０の軸周りの回転及び軸方向の移動を規制する。

固定具３２は取付部３６を有する。取付部３６を含めて固定具３２は、Ω形状になっている。この形状の固定具３２は、一枚の板材を屈曲して形成することができる。取付部３６に形成した穴にネジ３８を通して、固定具３２を回路基板１０に固定する。したがって、円筒形状の固定金具に比べて、よりシンプルな形状であるため、光モジュール１８を固定するために部品点数が多くなったり組立性が複雑になったりすることはない。また、光モジュール１８の位置が所望の高さになるように形成することが簡単であるため、光モジュール１８を光送受信モジュール内の限られた高さスペースの中で固定し、実装することが可能となる。

固定具３２の少なくとも一部（例えば全体）は、導電体からなる。固定具３２の筺体２０と対向する面が導電体からなる。筺体２０は、側面で固定具３２と電気的に接続される。取付部３６は、グランド電極１４と対向する。取付部３６のグランド電極１４と対向する面が導電体からなる。固定具３２は、取付部３６でグランド電極１４と電気的に接続される。なお、固定具３２は、ネジ３８の代わりにはんだ付けによってグランド電極１４に固定してもよい。

固定具３２は、筺体２０とグランド電極１４を電気的に接続する。固定具３２は、光モジュール１８の筺体２０と電気的に接続されており、筺体２０は、固定具３２を介してグランド電極１４と電気的に接続される。したがって、光学特性上クロストークや放射ノイズの影響を低減することが可能となる。

固定具３２は、図５（Ｂ）に示すように、集積回路チップ３０が搭載された部分の外面を避けて、筺体２０に接触している。したがって、筺体２０の最も熱くなる部分を避けているので、固定具３２が光モジュール１８の放熱性能を低下させないようになっている。

光送受信モジュールは、回路基板１０を収容するケース４０を有する。ケース４０には、光モジュール１８も収容されている。図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示すように、ケース４０は上ケース４２と下ケース４４を含み、図２に示すように下ケース４４に回路基板１０が収容され、光モジュール１８を覆うように上ケース４２が取り付けられる。光モジュール１８は、筺体２０の全体がケース４０内に収容されていてもよい。あるいは、光モジュール１８の一部（筺体２０又はゴムフード２６など）がケース４０から突出していてもよい。光モジュール１８の筺体２０及び配線１２は、ケース４０とは電気的に絶縁されている。したがって、光モジュール１８（筺体２０）のグランドと、ケース４０のグランドとが分離されているので、光モジュール１８には、ケース４０に乗ったノイズの影響を受けにくくなっている。なお、ゴムフード２６は、絶縁体からなるので、ケース４０と接触していてもよい。

本実施形態によれば、光モジュール１８が回路基板１０に固定されるので、両者の相対的位置を維持することができる。そのため、リード２８の電気的接続部に生じる応力を抑えることができる。つまり、熱膨張差に起因するはんだ付け部のクラックや破断の発生を抑制することができ、光送受信モジュールとしての性能を長時間維持することが可能となる。また、固定具３２によって、固定及び電気的接続の両方を行うので、部品点数を減らすことができる。

［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態に係る光送受信モジュールの内部を示す平面図である。図７は、図６に示す光送受信モジュールのVII−VII線断面図である。

本実施形態では、リード２８と配線１２は、フレキシブル配線基板４６によって電気的に接続されている。詳しくは、リード２８とフレキシブル配線基板４６がはんだ付けされ、配線１２とフレキシブル配線基板４６がはんだ付けされている。また、フレキシブル配線基板４６は、屈曲して配置されている。フレキシブル配線基板４６の屈曲部分は、回路基板１０の穴４８に入れられている。フレキシブル配線基板４６を用いることで、光モジュール１８から配線１２のはんだ付け部までの距離が変更されても電気的接続が可能となる。そのため、異なる規格又は大きさの回路基板１０であっても使用可能である。あるいは、外形の異なる他の光モジュール１８を実装する場合でも、その取り付けが可能であれば、フレキシブル配線基板４６を介することにより回路基板１０の配線１２にはんだ接続することが可能となる。さらに、フレキシブル配線基板４６を使用すれば、リード２８を配線１２に直接はんだ付けする場合に比べて、熱膨張差に起因するはんだ付け部のクラックや破断の発生を抑制する効果が、より確実なものとなる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

１０ 回路基板、１２ 配線、１４ グランド電極、１６ 切り欠き、１８ 光モジュール、１８ａ 送信用の光モジュール、１８ｂ 受信用の光モジュール、２０ 筺体、２２ 光電変換素子、２４ 光ファイバ、２６ ゴムフード、２８ リード、３０ 集積回路チップ、３２ 固定具、３４ 保持部、３６ 取付部、３８ ネジ、４０ ケース、４２ 上ケース、４４ 下ケース、４６ フレキシブル配線基板、４８ 穴。

Claims (7)

1. 配線及びグランド電極を有する回路基板と、
   光ファイバ及び回転柱面の少なくとも一部を側面に含む形状の筺体を有し、前記筺体から引き出された電気的接続のためのリードを有し、前記回転柱面の軸が前記回路基板と平行になるように前記回路基板に搭載された光モジュールと、
   前記光モジュールと前記回路基板とを固定するための固定具と、
   前記回路基板を収容するケースと、
   を有し、
   前記リードは、前記配線に電気的に接続され、
   前記筺体の少なくとも一部及び前記固定具の少なくとも一部は、それぞれ、導電体からなり、
   前記固定具は、前記筺体の軸周りの回転及び軸方向の移動を規制し、前記筺体と前記グランド電極を電気的に接続することを特徴とする光送受信モジュール。
2. 請求項１に記載された光送受信モジュールにおいて、
   前記筺体の前記側面が前記導電体からなり、
   前記固定具の前記筺体と対向する面が前記導電体からなり、
   前記筺体は、前記側面で前記固定具と電気的に接続されることを特徴とする光送受信モジュール。
3. 請求項１又は２に記載された光送受信モジュールにおいて、
   前記固定具は、前記グランド電極と対向する取付部を有し、
   前記取付部の前記グランド電極と対向する面が前記導電体からなり、
   前記固定具は、前記取付部で前記グランド電極と電気的に接続されることを特徴とする光送受信モジュール。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載された光送受信モジュールにおいて、
   前記リードと前記配線は、はんだ付けされていることを特徴とする光送受信モジュール。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載された光送受信モジュールにおいて、
   前記リードと前記配線は、フレキシブル配線基板によって電気的に接続されていることを特徴とする光送受信モジュール。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載された光送受信モジュールにおいて、
   前記筺体及び前記配線は、前記ケースとは電気的に絶縁されていることを特徴とする光送受信モジュール。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載された光送受信モジュールにおいて、
   前記筺体の一部の内面には、集積回路チップが搭載され、
   前記固定具は、前記集積回路チップが搭載された前記一部の外面を避けて、前記筺体に接触していることを特徴とする光送受信モジュール。

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