JP2012238646A - 光データリンク - Google Patents

Abstract

【課題】セラミックパッケージを有するＯＳＡと回路基板とが筺体内においてＦＰＣを介して電気接続されてなり、ＦＰＣが筺体と接触することがない光データリンクの提供。
【解決手段】光データリンクでは、ＬＤが実装されたＴＯＳＡ２０と、電気信号の授受を行う電子部品群が実装されている回路基板とが筺体内においてＦＰＣ３０を介して電気接続されている。ＴＯＳＡ２０が、矩形状のセラミック枠を積層して成るセラミックパッケージ２１ａを有し、ＦＰＣ３０が、セラミックパッケージ２１ａの底面の少なくとも一辺に形成された電極パッドと、回路基板のセラミックパッケージ２１ａの底面と非平行な面に形成された電極パッドとが電気接続可能なように折り曲げられた折り曲げ部３５を有し、該折り曲げ部３５が、セラミックパッケージ２１ａの内側方向に位置する。
【選択図】図５

Description

本発明は、光信号を送信及び／または受信する光データリンク関する。

光通信に用いられる光データリンクは、光信号を送信する送信用光サブアセンブリ（ＴＯＳＡ：Transmitting Optical Sub-Assembly）や、光信号を受信する受信用光サブアセンブリ（ＲＯＳＡ：Receiving Optical Sub-Assembly）等の光サブアセンブリ（ＯＳＡ： Optical Sub-Assembly）を、多数の電子部品を実装した回路基板と共に筺体内に搭載して構成される。このような光データリンクのうち、送受信の双方の機能を備えるものは、一般に光トランシーバとも言われている。

図８は、光トランシーバに用いられるＯＳＡの一例を示す図であり、図中、１０１はＴＯＳＡを示す。ＴＯＳＡ１０１は、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）が実装される光モジュール１０２と、光ファイバとの接続のためのスリーブ部１０３とからなる。光モジュール１０２は、円筒状のパッケージであるＣＡＮパッケージ１０２ａを有し、該パッケージ１０２ａの底部には、光トランシーバ内の回路基板（以下、外部回路基板という）への配線のためのリード端子１０２ｂが設けられている。

１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の光通信に用いられる場合、信号路のインピーダンスマッチングのため、リード端子１０２ｂにフレキシブル回路基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit board）１１０を取付け、該ＦＰＣ１１０を介して外部回路基板とＯＳＡ１０１とを電気接続する（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−２８６３０５号公報

近年、光モジュールのパッケージに、上述のＣＡＮパッケージより小さく安価な矩形状のセラミック枠を積層して成るセラミックパッケージを用いた光モジュールの開発が進められている。
図９は、セラミックパッケージを用いた光モジュールを有するＯＳＡの一例を示す図であり、図中、２０１はＴＯＳＡを示す。ＴＯＳＡ２０１は、図９に示すように、ＬＤを内蔵するセラミックパッケージ２０２ａ（以下、ＰＫＧ２０２ａという）を有する光モジュール２０２と、光ファイバとの接続のためのスリーブ部２０３とからなる。ＴＯＳＡ２０１も、図８のＴＯＳＡ１０１と同様、回路基板との電気接続にはＦＰＣが用いられる。

図１０は、図９のＴＯＳＡ２０１にＦＰＣ２１０を取り付ける方法の一例を説明する図で、図１０（Ａ）はＦＰＣ２１０を取り付けた状態のＴＯＳＡ２０１の斜視図、図１０（Ｂ）は同側面の部分図である。
ＦＰＣ２１０は、図１０（Ａ）に示すように、ＰＫＧ２０２ａの底面２０２ｂに接するようにセットされた状態で、ＰＫＧ２０２ａと半田付けされる。この際、半田は、ＰＫＧ２０２ａとＦＰＣ２１０の界面に広がると同時に、ＰＫＧ２０２ａの側部のキャスタレーション部２０２ｃ（図９参照）においてフィレットとなる。

また、外部回路基板のＦＰＣ２１０との接続面は、ＰＫＧ２０２ａの底面２０２ｂに対して垂直方向に延在しており、ＦＰＣ２１０は、図１０（Ｂ）に示すように、該外部回路基板と電気接続可能なようにＰＫＧ２０２ａの外側方向に向けて張り出すように折り曲げられる折り曲げ部２１１を有する。

上述のように折り曲げることによって半田フィレットＦに大きな応力が加わらないように、ポリイミド製の補強板２２０がＦＰＣ２１０の半田接続面とは反対側に取り付けられる。また、補強板２２０の先が折り曲げ部２１１となるが、ＦＰＣ２１０の屈曲性の観点から０．５ｍｍ以上で曲げることが必要である。そうすると、ＦＰＣ２１０は、ＰＫＧ２０２ａに対して１．５ｍｍ程度飛び出すことになる。この場合、Ｘ２やＸＦＰ等の小型の光トランシーバでは、ＦＰＣ２１０の飛出し部分が該光トランシーバの筺体と干渉・接触してしまう。
以上のような課題については、特許文献１には開示も示唆もされていない。

本発明は、上述のような実情に鑑み、セラミックパッケージを有するＯＳＡと回路基板とが筺体内においてＦＰＣを介して電気接続されてなり、ＦＰＣが筺体と接触することがない光データリンクを提供することを目的とする。

本発明の光データリンクは、光電変換素子が実装された光サブアセンブリと、電気信号の授受を行う電子部品群が実装されている回路基板とが筺体内においてフレキシブルプリント回路基板を介して電気接続されて成るものであって、光サブアセンブリが、矩形状のセラミック枠を積層して成るセラミックパッケージを有し、フレキシブルプリント回路基板が、セラミックパッケージの底面の少なくとも一辺に形成された電極パッドと、回路基板のセラミックパッケージの底面と非平行な面に形成された電極パッドとが電気接続可能なように折り曲げられた折り曲げ部を有し、該折り曲げ部が、セラミックパッケージの内側方向に位置することを特徴とする。

また、フレキシブルプリント回路基板が、平面状態において、セラミックパッケージの底面の上記一辺に形成された電極パッドと接続される第１回路端子部と、他辺に形成された電極パッドと接続される第２回路端子部との間に切れ込みを有することが好ましい。

本発明によれば、フレキシブルプリント回路基板の回路基板との接続のための折り曲げ部が、光サブアセンブリのセラミックパッケージの内側方向に位置するので、フレキシブルプリント回路基板が筺体と接触することが光データリンクを提供することができる。

本発明による光データリンクの一例である光トランシーバの外観図である。 図１の上部カバーを取り外した状態の図である。 図２のＴＯＳＡを説明するための断面図である。 図２のＴＯＳＡを説明するための斜視図である。 図２のＴＯＳＡにＦＰＣを取り付けた時の様子を模式的に示す図である。 図２のＦＰＣの具体例を示す図である。 本発明に関わるＦＰＣの他の例を示す図である。 従来の光トランシーバに用いられるＯＳＡの一例を示す図である。 セラミックパッケージを用いた光モジュールを有するＯＳＡの一例を示す図である。 本発明の課題を説明する図である。

図により、本発明の実施の形態を説明する。本発明による光データリンクは、例えば、図１に一例として示すような形状の光トランシーバ１０に適用することができる。この光トランシーバ１０は、ＬＤ等の光電変換素子が実装されたセラミックパッケージを有するＯＳＡと、電気信号の授受を行う電子部品群が実装された回路基板とを、上部カバー１１及び下部カバー１２により覆って構成される。

上部カバー１１及び下部カバー１２は、光トランシーバ１０の筺体を兼ね、金属製とすることにより内部に搭載される発熱部品の放熱体としての機能を備える。上下部カバー１１，１２の前部には、ホスト装置の装着口を塞ぐようにして取り付けるためのフランジ部１３を有し、その前方には、光コネクタを装着するレセプタクル部１４を備えている。上下部カバー１１，１２の後部には、回路基板の苦端に形成された電気コネクタ部１５ａが突き出ていて、ホスト装置との電気接続に供される。

図２は、図１の上部カバー１１を取り外した状態の図で、光トランシーバ１０の内部の様子を示している。下部カバー１２には、回路基板１５が搭載され、光電変換や電気信号の授受のための電子部品群やＩＣ１９等が実装されている。下部カバー１２の前部には、光信号を送信するＴＯＳＡ２０と光信号を受信するＲＯＳＡ４０が搭載され、フレキシブル回路基板３０、５０を介して、回路基板１５に電気的に接続されている。また、ＴＯＳＡ２０には弾性部材１７を用いて放熱ブロック１６が熱的に密着されており、ＴＯＳＡ２０内の発熱部品からの熱が放熱ブロック１６を介して上部カバー１１に伝わるようになっている。

図３及び図４は、ＴＯＳＡ２０を説明するための図で、図３はＴＯＳＡ２０の断面図、図４は同斜視図である。ＴＯＳＡ２０は、図３に示すように、複数の矩形状のセラミック枠を積層してなるセラミックパッケージ２１ａ（以下、ＰＫＧ２１ａという）を有する光モジュール２１に、ジョイントスリーブ２２を介して、光ファイバとの光結合を形成するためのスリーブ２３を結合して構成される。光モジュール２１のＰＫＧ２１ａは、複数の矩形状セラミック枠を積層して側壁部２１ｂを形成し、その一部は外部回路との電気接続を形成する端子部２１ｃ，２１ｄ（図４参照）とされ、背面に底壁として金属板を用い、放熱面部２４としている。側壁部２１ｂの上部には、補助壁２１ｅを介してジョイントスリーブ２２と嵌合連結する連結部２１ｆが設けられている。

ＰＫＧ２１ａの底壁を形成する放熱面部２４には、ペルチェ素子等の電子冷却装置（ＴＥＣ：Thermo-Electric Cooler）２５が実装され、発熱電極側が放熱面部２４に接合される。ＴＥＣ２５の吸熱電極側には、発熱部品であるＬＤ等が実装され、ＬＤの動作温度が調整制御される。なお、ＰＫＧ２１ａの内部には、ＬＤの他にＬＤの発光状態をモニタするフォトダイオード、ＬＤからの信号光を集光して光ファイバに光結合させるための集光レンズ等が実装されている。

ジョイントスリーブ２２は、光モジュール２１とスリーブ２３とを調心して連結するためのものである。光モジュール２１とは、連結部２１ｆの筒状の嵌合部分において矢印Ｚで示す軸方向に対する調心が行われる。スリーブ２３とは、矢印ＸＹ方向の調心で、スリーブ端の面方向の接合位置を調整することにより行われる。

スリーブ２３は、外部に光信号を送出するための光ファイバを接続するものである。このスリーブ２３は、光ファイバの端部に取り付けられたフェルールが挿入されるフェルール挿着孔２３ａを有し、短尺の光ファイバ２３ｃが収納されたスタブ２３ｂを備えている。そして、光モジュール２１のＬＤから送出された信号光は、短尺光ファイバ２３ｃの入力端に集光され、出力端からフェルール挿着孔２３ａに挿着された光ファイバに送出されて送信される。

ＰＫＧ２１ａの背面の底壁を形成する放熱面部２４は、図４に示すように、矩形状でＰＫＧ２１ａの背面から多少突出するように形成される。また、ＰＫＧ２１ａの背面には、放熱面部２４を避けた２辺のうちの一辺に第１端子部２１ｃが設けられ、他辺に第２端子部２１ｄが設けられている。第１端子部２１ｃは、第２端子部２１ｄより面積が大となっている。これら第１端子部２１ｃと第２端子部２１ｄには、ＦＰＣ３０（図２参照）が接続され、回路基板１５に電気的に接続される。

図５は、ＴＯＳＡ２０にＦＰＣ３０を取り付けた時の様子を模式的に示す図で、図５（Ａ），（Ｂ）は斜視図、図５（Ｃ）は側方側面図である。
ＦＰＣ３０は、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、光モジュール２１の第１端子部２１ｃに接続される第１回路端子部３１と、第２端子部２１ｃに接続される第２回路端子部３２と、回路基板１５（図２参照）に接続される基板側回路端子部３３と、第１回路端子部３１及び第２回路端子部３２と基板側回路端子部３３とを結線する配線部３４とを有する。

このＦＰＣ３０は、ＰＫＧ２１ａの底面の第１端子部２１ｃと第１回路端子部３１とが接し、第２端子部２１ｄと第２回路端子部３２とが接するようにセットされた状態で、ＰＫＧ２１ａと半田付けされる。なお、ＦＰＣ３０をＰＫＧ２１ａに対してセットする際、ＦＰＣ３０に事前に曲げ癖を付けておくことが好ましい。ＰＫＧ２１ａとＦＰＣ３０の電気接続のための半田は、光モジュール２１とＦＰＣ３０の界面に広がると同時に、光モジュール２１の下部（図の上部）のキャスタレーション部２１ｇや側部のキャスタレーション部２１ｈにおいてフィレットとなる。

また、回路基板１５（図２参照）のＦＰＣ３０との接続面は、ＰＫＧ２１ａの端子部２１ｃ，２１ｄが形成された底面に対して垂直方向に延在しており、ＦＰＣ３０は、回路基板１５と電気接続可能なように折り曲げられる。この折り曲げの際、ＦＰＣ３０の第１回路端子部３１側の折り曲げ部３５は、図５（Ｃ）に示すように、側方視においてＰＫＧ２１ａの内側方向に位置する。

この構成により、ＦＰＣ３０の回路端子部３１側のＰＫＧ２１ａに対する張り出し量Ｈを１．０ｍｍ程度に抑えることができる。したがって、ＦＰＣ３０の第１回路端子部３１側では光モジュール２１と下部カバー１２（図２参照）が近接しているが、下部カバー１２すなわち光トランシーバ１０の筺体とＦＰＣ３０とが干渉・接触することがない。また、形成される半田フィレットＦは図１０（Ｂ）と同じ形成状態であり、品質上の問題は少ない。さらに、光モジュール２１側の電極パッドとＦＰＣ３０側の電極パッドを半田付けするという点からも図１０（Ｂ）と同じであり、高周波特性等の問題もない。

図６は、ＦＰＣ３０の具体例を示す図であり、図６（Ａ）〜（Ｃ）は使用状態のＦＰＣ３０の斜視図、図６（Ｄ）はＦＰＣ３０の展開図であり、図６（Ａ）〜（Ｃ）では後述の配線パターンの図示を省略している。
図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ＦＰＣ３０は、第１回路端子部３１や、第２回路端子部３２、基板側回路端子部３３に電極パッド３１ａ，３２ａ，３３ａが形成されている。また、図６（Ｄ）に示すように、ＦＰＣ３０は、配線パターン３４ａが形成されており、該配線パターン３４ａにより、第１回路端子部３１の電極パット３１ａと基板側回路端子部３３の電極パッド３３ａとが電気接続され、第２回路端子部３２の電極パッド３２ａと基板側回路端子部３３の電極バット３３ａとが電気接続されている。

さらに、ＦＰＣ３０は、平面状態において、第１回路端子部３１と第２回路端子部３２とが近接しており、これらの間に切れ込み３６が形成されている。仮にこの切れ込み３６が無い状態で第１回路端子部３１と第２回路端子部３２とが近接している場合、ＦＰＣ３０の第１回路端子部３１側の折り曲げ部３５がＰＫＧ２１ａに対して内側にあると、ＰＫＧ２１ａの隣り合う２辺の端子部すなわち第１端子部２１ｃと第２端子部２１ｄに第１回路端子部３１と第２回路端子部３２とを接続することができない。しかし、ＦＰＣ３０は、この切れ込み３６により、第１回路端子部３１の形成部分と第２回路端子部３２の形成部分とを互いに逆方向に折り曲げることができるので、ＰＫＧ２１ａの第１端子部２１ｃと第２端子部２１ｄへ接続することができる。

図７は、本発明に関わるＦＰＣの他の例を示す図であり、図６のものと同様な部分については、同じ参照符号を付すことにより、その説明を省略する。
図７のＦＰＣ３０’では、図６のＦＰＣ３０と異なり、第２回路端子部３２を含む部分を上方向（図７（Ａ）の左下方向、図７（Ｂ）の右下方向）に一旦折り曲げ、その後、第２回路端子部３２を側方（図７（Ａ）の左上方向、図７（Ｂ）の左下方向）に折り曲げられて用いられる。ＦＰＣ３１’は、この側方に関する折り曲げ部３７も上方からの側方視においてＰＫＧ２１ａに対して内側となっている。

１０…光トランシーバ、２０…ＴＯＳＡ、２１…光モジュール、２１ａ…セラミックパッケージ，２１ｂ…第１端子部、２１ｃ…第２回路端子部、２２…ジョイントスリーブ、２３…スリーブ、３０，５０…ＦＰＣ、３１…第１回路端子部、３２…第２回路端子部、３３…基板側回路端子部、３４…配線部、４０…ＲＯＳＡ。

Claims (2)

1. 光電変換素子が実装された光サブアセンブリと、電気信号の授受を行う電子部品群が実装されている回路基板とが筺体内においてフレキシブルプリント回路基板を介して電気接続されて成る光データリンクであって、
   前記光サブアセンブリは、矩形状のセラミック枠を積層して成るセラミックパッケージを有し、
   前記フレキシブルプリント回路基板は、前記セラミックパッケージの底面の少なくとも一辺に形成された電極パッドと、前記回路基板の前記セラミックパッケージの底面と非平行な面に形成された電極パッドとが電気接続可能なように折り曲げられた折り曲げ部を有し、該折り曲げ部が、前記セラミックパッケージの内側方向に位置することを特徴とする光データリンク。
2. 前記フレキシブルプリント回路基板は、平面状態において、前記セラミックパッケージの底面の前記一辺に形成された電極パッドと接続される第１回路端子部と、他辺に形成された電極パッドと接続される第２回路端子部との間に切れ込みを有することを特徴とする請求項１に記載の光データリンク。

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