JP2012242691A - Optical fiber socket - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバの先端部に嵌装されたフェルールが嵌挿される光ファイバ用ソケットに関する。 The present invention relates to an optical fiber socket into which a ferrule fitted to the tip of an optical fiber is inserted.
従来、光電変換素子が実装された基板と、その基板に嵌合されて位置決めされたスリーブとを備え、使用時にはスリーブにフェルールが嵌挿されて光ファイバと光電変換素子とが光結合される光ファイバ用ソケットが知られている(例えば、特許文献1参照)。このソケットは、基板に2つの嵌合穴が穿設され、基板と対向するスリーブの面に2本の嵌合軸が設けられ、2本の嵌合軸をそれぞれ2つの嵌合穴に嵌め込むことにより、基板とスリーブの嵌合位置決めが行われている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a light having a substrate on which a photoelectric conversion element is mounted and a sleeve that is fitted and positioned on the substrate, and in which a ferrule is inserted into the sleeve and optical fiber and the photoelectric conversion element are optically coupled in use. A fiber socket is known (for example, see Patent Document 1). In this socket, two fitting holes are formed in the board, two fitting shafts are provided on the surface of the sleeve facing the board, and the two fitting shafts are fitted into the two fitting holes, respectively. Thus, the fitting positioning of the substrate and the sleeve is performed.
しかしながら、上述したような従来の光ファイバ用ソケットにおいては、寸法精度と材料コストの関係や、ソケットそのものの実装時における作業効率等について考慮されていない。通信の高速化や通信機器の小型化に対応して、他の電気部品を実装する、または実装した実装基板に、それらの電気部品と共に光ファイバ用ソケットを効率良く実装できることが望まれている。 However, in the conventional optical fiber socket as described above, the relationship between the dimensional accuracy and the material cost, the working efficiency when mounting the socket itself, and the like are not considered. Corresponding to the speeding up of communication and the miniaturization of communication equipment, it is desired that other electrical components are mounted, or that an optical fiber socket can be efficiently mounted together with those electrical components on a mounted substrate.
本発明は、上記の問題を解決するものであって、光ファイバと光電変換素子の光軸合わせ作業を簡単化することができ、材料コストを下げられると共に実装作業を簡単化することができる光ファイバ用ソケットを提供することを目的とする。さらに、本発明は、その光軸合わせの精度向上を図ることができる光ファイバ用ソケットを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problem, and can simplify the optical axis alignment work between the optical fiber and the photoelectric conversion element, reduce the material cost, and simplify the mounting work. An object is to provide a socket for a fiber. Furthermore, an object of the present invention is to provide an optical fiber socket capable of improving the accuracy of optical axis alignment.
上記課題を達成するために、本発明の光ファイバ用ソケットは、光電変換素子と、光電変換素子が実装された回路基板、および複数の嵌合穴が設けられて回路基板と一体成形された成形部材を有する回路ブロックと、複数の嵌合穴にそれぞれ嵌合される複数の嵌合突起、光ファイバの先端部に嵌装されたフェルールが嵌挿されるスリーブ、およびスリーブの軸上に配置された光透過部を有するスリーブブロックと、を備え、回路ブロックは、回路基板に電気接続された実装用電極を有し、回路ブロックとスリーブブロックは、回路ブロックの嵌合穴にスリーブブロックの嵌合突起を嵌合させて光電変換素子の光軸とスリーブの軸とが一致するように位置決めされ、かつ、光電変換素子がスリーブブロックにより中空封止されており、光透過部は、スリーブの材料とは異なる材料で形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical fiber socket according to the present invention includes a photoelectric conversion element, a circuit board on which the photoelectric conversion element is mounted, and a molding in which a plurality of fitting holes are provided and is integrally formed with the circuit board. A circuit block having a member, a plurality of fitting protrusions fitted in a plurality of fitting holes, a sleeve into which a ferrule fitted to the tip of the optical fiber is inserted, and an axis of the sleeve A circuit block having mounting electrodes electrically connected to the circuit board, and the circuit block and the sleeve block are fitted into the fitting holes of the circuit block. Are fitted so that the optical axis of the photoelectric conversion element and the axis of the sleeve coincide with each other, and the photoelectric conversion element is hollow-sealed by the sleeve block, , Characterized in that it is formed of a material different from the material of the sleeve.
この光ファイバ用ソケットにおいて、光透過部は、はんだリフロー実装の温度に耐え得る材料で形成されていることが好ましい。 In this optical fiber socket, the light transmission part is preferably formed of a material that can withstand the temperature of solder reflow mounting.
この光ファイバ用ソケットにおいて、光透過部は、ガラスで形成されていることが好ましい。 In this optical fiber socket, the light transmission part is preferably formed of glass.
この光ファイバ用ソケットにおいて、光透過部はレンズであって、その光軸領域の両面が平行平面に形成されていることが好ましい。 In this optical fiber socket, it is preferable that the light transmitting portion is a lens, and both surfaces of the optical axis region are formed in parallel planes.
この光ファイバ用ソケットにおいて、光透過部は、インサート成形によってスリーブと一体成形されていることが好ましい。 In this optical fiber socket, it is preferable that the light transmitting portion is integrally formed with the sleeve by insert molding.
この光ファイバ用ソケットにおいて、光透過部の外周部に電磁シールド部材を備えていることが好ましい。 In this optical fiber socket, it is preferable that an electromagnetic shield member is provided on the outer peripheral portion of the light transmitting portion.
本発明の光ファイバ用ソケットによれば、光透過部とスリーブとを互いに異なる材料で形成するので、スリーブを高寸法精度の材料で構成して調心作業を不要とし、一般に高価な光透過材料の使用を光透過部だけに限定して材料コストを下げることができる。また、光透過部とスリーブの材料を個別に選定できるので、実装に適した材料選択の範囲が広がり、実装作業を簡単化できるソケットを容易に実現できる。さらに、成形部材に設けられた嵌合穴にスリーブブロックの嵌合突起を嵌合させるので、光電変換素子の光軸とスリーブの軸との光軸合わせの精度向上を図ることができる。 According to the optical fiber socket of the present invention, since the light transmitting portion and the sleeve are formed of different materials, the sleeve is made of a material with high dimensional accuracy, so that alignment work is unnecessary, and generally an expensive light transmitting material. The material cost can be reduced by limiting the use of only to the light transmitting portion. In addition, since the material for the light transmitting portion and the sleeve can be individually selected, a range of material selection suitable for mounting is widened, and a socket that can simplify mounting work can be easily realized. Furthermore, since the fitting protrusion of the sleeve block is fitted into the fitting hole provided in the molded member, it is possible to improve the accuracy of optical axis alignment between the optical axis of the photoelectric conversion element and the axis of the sleeve.
以下、本発明の一実施形態に係る光ファイバ用ソケット(以下、ソケットという)について、図面を参照して説明する。図1(a)(b)、図2(a)(b)は本実施形態に係るソケット1を示す。ソケット1は、回路ブロック5とスリーブブロック6と組み合わせて成る。回路ブロック5は、光電変換素子2と、光電変換素子2を実装した回路基板3と、2つの嵌合穴41を設けて回路基板3と一体成形した成形部材であるスリーブ受け部材4と、回路基板3に電気接続された実装用電極14とを備えている。スリーブブロック6は、嵌合穴41に嵌合する2つの嵌合突起61と、スリーブ62と、スリーブ62の軸L上に配置した光透過部63とを備えている。スリーブ62は、光ファイバ8の先端部に嵌装したフェルール8aを嵌挿するための円形の貫通口62aを有する。回路ブロック5とスリーブブロック6は、回路ブロック5の嵌合穴41にスリーブブロック6の嵌合突起61を嵌合させることにより互いに位置決めされている。
Hereinafter, an optical fiber socket (hereinafter referred to as a socket) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1A and 1B and FIGS. 2A and 2B show a
光電変換素子2は、発光素子または受光素子のいずれであってもよい。回路基板3は、配線パターンを備えた基板であり、その配線パターンは、光電変換素子2への信号送信または光電変換素子2からの信号受信のための信号ラインやグランドラインを含む。スリーブ受け部材4は、スリーブブロック6を受ける部材であり、例えばインサート成形により、回路基板3をインサートした状態で樹脂成形される。スリーブ受け部材4用の樹脂として、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いることができ、ガラス繊維を含めてもよい。スリーブ受け部材4は、外形が四角形であり、その上面に円形凹部42を有し、円形凹部42の底面に2つの貫通した円形の嵌合穴41が、円形凹部42の中心軸に対して対称に設けられている。
The
回路基板3は、円形凹部42の底面に回路基板3の表面を一部露出させ、スリーブ受け部材4の側面から外方に回路基板3の一部を突出させている。その突出部に、面実装用の実装用電極14が設けられている。なお、回路基板3を突出させることなく、実装用電極14だけを突出させるようにしてもよい(図8(b)参照)。円形凹部42の底面と回路基板3の露出部とは同一平面を構成する。円形凹部42内の回路基板3の露出部には、光電変換素子2が実装されている。光電変換素子2の実装位置は、円形凹部42の中心位置、より正確には、2つの円形嵌合穴41の中心間の中点位置に、光電変換素子2の光軸位置を配置させる実装位置である。ここで、光電変換素子2の光軸位置とは、光電変換素子2が発光素子の場合の発光中心位置、例えば、発光強度最大位置であり、受光素子の場合は受光中心位置、例えば、受光感度最大位置である。
In the
スリーブブロック6において、嵌合突起61とスリーブ62とは一体的に樹脂成形され、光透過部63は、嵌合突起61やスリーブ62の材料とは異なる材料で形成される。2つの嵌合突起61は、スリーブ62の下面にスリーブ62の軸Lに対して互いに対称に設けられている。スリーブ62は、外形が上部で細く下部で太い2段同軸円柱形であり、外形と同軸の貫通口62aを有し、貫通口62aの下部は拡径している。その拡径した部分に、光透過部63が接着用の樹脂10を用いて後付けされている。光透過部63は、厚さ一定となる平行平板の円板形状を有し、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂、例えば、ポリイミド、架橋ナイロンなどの高耐熱樹脂を材料として用いて形成することができ、また、ガラスで形成することもできる。これらの材料は、光電変換素子2の特性に応じた特定波長、例えば850nmのレーザ光を透過させる光学材料から選ばれる。
In the
ソケット1の組み立ての工程を説明する。回路基板3と一体成形したスリーブ受け部材4が形成された後、回路基板3への光電変換素子2の実装が行われる。光電変換素子2の実装に際し、2つの嵌合穴41の各中心位置が、例えばチップマウンタの撮像装置を用いて取得される。円とその中心位置を画像処理によって検出する方法として、例えば、ハフ(Hough)変換を用いることができる。ここで、各部の寸法を例示する。光電変換素子2は、例えば、ベアチップであって、その平面寸法は□0.3(0.3mm×0.3mm)程度であり、また、2つの嵌合穴41の間隔は4mm程度である。従って、処理負荷の増大を招くことなく、2つの嵌合穴41を含む小領域を高倍率で撮像して円形状と中心位置の測定精度を高くすることができる。例えば、10μm程度の精度まで測定精度と位置決め精度を上げることができる。2つの嵌合穴41の各中心位置を基準として、その中間点位置に光電変換素子2の位置決め、すなわち光電変換素子2の光軸位置の位置決めがなされる。これにより、光電変換素子2が回路基板3に実装されて、回路ブロック5が完成する。スリーブブロック6は、嵌合突起61と共に樹脂成形されたスリーブ62に、別途形成された光透過部63を取り付けて完成する。
The process of assembling the
ソケット1は、回路ブロック5に対しスリーブブロック6を嵌合させて完成する。この嵌合は、嵌合突起61を嵌合穴41に嵌合させ、円形凹部42にスリーブ62の下部を挿入し、円形凹部42の底面とスリーブ62の底面とを接触させて完了する。これにより、光電変換素子2の光軸Lとスリーブ62の軸Lとが一致した状態となり、光電変換素子2がスリーブブロック6によって中空封止された状態となる。必要に応じて、嵌合部や挿入部の隙間に封止用または接着固定用の樹脂10を充填してもよく、充填しなくてもよい。
The
ソケット1の各部品の寸法精度は、組み立てられたソケット1が、嵌合による位置決め精度だけで所定の組立て精度を確保できる精度とされている。つまり、各嵌合穴41および各嵌合突起61は、これらの嵌合時に、光電変換素子2に対する中空封止と光軸調整が達成できる寸法精度で形成されている。また、スリーブ62の貫通口62aの寸法精度と、その軸Lの位置精度は、光電変換素子2の光軸位置に対して所定の組立て精度とされている。従って、スリーブ62へのフェルール8aの嵌挿だけで、光ファイバ8と光電変換素子2との光軸合わせと光学的結合が、いわゆるパッシブアライメントで実行可能となり、光信号のレベルを測定装置でモニタしながら行うアクティブアラインメントが不要となる。
The dimensional accuracy of each component of the
ソケット1の各寸法精度は、樹脂成形による各嵌合部材の寸法精度と、画像処理による光電変換素子2の実装位置精度とに基づく。スリーブ受け部材4の嵌合穴41は、スリーブ受け部材4成形時に形成でき、成形技術で実現可能な最高成形精度が1μm以下の精度であることから、このような精度で嵌合穴41の寸法精度と位置精度を達成できる。スリーブブロック6のスリーブ62とその貫通口62a、および嵌合突起61の樹脂成形寸法精度についても、上記と同様である。
Each dimensional accuracy of the
本発明の光ファイバ用ソケットによれば、光透過部とスリーブを異なる材料で形成するので、光透過性材料に限定されずに、高寸法精度の成形に適した材料でスリーブを構成することができ、調心作業を不要とすることができる。また、一般に高価な光透過材料の使用を光透過部だけに限定できるので、材料コストを下げることができる。また、最高成形精度での樹脂成形を容易かつ低コストで行うためには成形樹脂の選定が重要であるところ、光透過部63をスリーブ62の材料とは異なる材料で形成することにより、成形樹脂の選定自由度を広げられるという格別な効果が生じる。すなわち、光透過部とスリーブの材料を個別に選定できるので、実装に適した材料選択の範囲が広がり、実装作業を簡単化できるソケットを容易に実現できる。ソケット1において、光透過部63を、はんだリフロー実装の温度に耐え得る材料で形成することができる。また、光透過部63を、はんだリフロー実装の温度に耐えるガラスで形成することができる。このようなソケット1は、全体がはんだリフロー実装の温度に耐え得る構成となり、他の電気部品を実装する実装基板に、それらの電気部品と共にはんだリフロー実装によって効率良く実装できる。
According to the optical fiber socket of the present invention, since the light transmitting portion and the sleeve are formed of different materials, the sleeve can be formed of a material suitable for molding with high dimensional accuracy without being limited to the light transmitting material. This makes alignment work unnecessary. Further, since the use of an expensive light transmitting material can be limited to only the light transmitting portion, the material cost can be reduced. In addition, in order to perform resin molding with the highest molding accuracy easily and at low cost, it is important to select a molding resin. By forming the
図3(a)(b)はソケット1の変形例を示す。この変形例は、光透過部63の外周部に電磁シールド部材64を備えるものである。電磁シールド部材64は、リング状の金属であって貫通口62aの下部の拡径部分に収められる光透過部63を下方から支持すると共に、回路基板3に実装された光電変換素子2を取り囲む態様で備えられる。電磁シールド部材64は、半径方向に拡大縮小する弾力性リングとすることにより、その付勢力によって、貫通口62aの下部の拡径部分に自己保持することができるので、光透過部63の支持具として用いることができる。電磁シールド部材64は、光電変換素子2が発光素子である場合に、発光時に発生する高周波ノイズが外部に伝搬しないようにシールドし、光電変換素子2が受光素子である場合に、受光信号へのノイズ混入を防止して、受光感度を向上することができる。電磁シールド部材64は、電気的に接地されてもよく、接地されずに浮いた電位とされてもよい。また、電磁シールド部材64は、電磁シールドの機能を持たないリング状の部材64とすることもできる。このような部材64は、光透過部63を下方から支持する支持部材となる。光透過部63は光電変換素子2を覆うカバーとなるものであり、このような支持用の部材64や電磁シールド部材64は、フェルール8aが嵌挿されたときにフェルール8aから光透過部63に作用する力に対抗するカバー止めとして機能する。
3A and 3B show a modification of the
図4、図5、図6は、ソケット1の他の変形例を示す。この実施形態のソケット1は、図4に示すように、光透過部63がレンズであって、その光軸領域Aの両面が平行平面に形成されているレンズである。つまり、光電変換素子2の実装ばらつきや、光透過部63の成形ばらつきなどを考慮し、中心部の光軸領域Aの範囲は平面のままとし、その周辺部を曲面のレンズ形状にしている。光透過部63は、その光軸領域Aではレンズ効果はなく、光軸領域Aの周辺部においてレンズとして動作する。このような光透過部63は、光軸領域Aから外れた光を光軸方向に集光する。このような光透過部63は、図5(a)に示すように、光電変換素子2が発光素子であって、光ファイバ8と光透過部63と光電変換素子2の3者の光軸が整合している場合は、上述の図1(a)(b)の実施形態における平行平板の光透過部63と同様に動作する。通常、光電変換素子2の発光部2aは、略点光源と見做され、発光部2aからの光の一部が光ファイバ8によって受光される。そして、例えば、図5(b)に示すように、光電変換素子2の位置が光透過部63の光軸位置からずれた場合に、光透過部63の光軸領域Aを外れた光は、光透過部63のレンズの集光効果により光透過部63の光軸方向に偏向される。つまり、光電変換素子2の実装位置にずれが生じても、光透過部63の補償機能によって光伝達特性損失を改善でき、光電変換素子2と光ファイバ8の光結合がより確実に行える。
4, 5, and 6 show another modification of the
また、光電変換素子2が受光素子の場合、図6(a)に示すように光軸が整合した状態に加え、図6(b)に示す非整合の状態においても、光透過部63によって光電変換素子2の位置ずれが補償され、光電変換素子2と光ファイバ8の光結合がより確実に行える。通常、変換素子2の受光部2bは、光ファイバ8の全面から放射される光の一部を受光し、光透過部63のレンズ効果によってより多くの光を受光できるようになる。
In the case where the
図7、図8(a)(b)は、ソケット1のさらに他の変形例を示す。これらのソケット1は、光透過部63が、インサート成形によってスリーブ62と一体成形されている。図7に示すソケット1は、平行平面円板状の光透過部63をインサート成形したものである。図8(a)(b)に示すソケット1は、レンズを形成する光透過部63をインサート成形したものである。このソケット1は、スリーブ受け部材4の互いに対向する2つの側面から外方に向けて、面実装用の実装用電極14を突出させている。このソケット1は、実装用電極14がスリーブ受け部材4の両側に設けられているので、上述の図1等に示した片持ち式に実装用電極14を備えている場合に比べて、実装したソケット1の機械強度がより強化される。
7, 8 (a), and 8 (b) show still another modification of the
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。例えば、電磁シールド部材64は、図7、図8に示したソケット1においても備えることができる。また、嵌合穴41や嵌合突起61の個数はそれぞれ2つとは限らず、複数備えることができ、その形状も、互いに嵌合できる任意の形状とすることができる。
The present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made. For example, the configurations of the above-described embodiments can be combined with each other. For example, the
1 光ファイバ用ソケット
2 光電変換素子
3 回路基板
31 実装用電極
4 スリーブ受け部材(成形部材)
41 嵌合穴
5 回路ブロック
6 スリーブブロック
61 嵌合突起
62 スリーブ
63 光透過部
64 電磁シールド部材
8 光ファイバ
8a フェルール
L 軸、光軸
DESCRIPTION OF
41
Claims (6)
前記光電変換素子が実装された回路基板、および複数の嵌合穴が設けられて前記回路基板と一体成形された成形部材を有する回路ブロックと、
前記複数の嵌合穴にそれぞれ嵌合される複数の嵌合突起、光ファイバの先端部に嵌装されたフェルールが嵌挿されるスリーブ、および前記スリーブの軸上に配置された光透過部を有するスリーブブロックと、を備え、
前記回路ブロックは、前記回路基板に電気接続された実装用電極を有し、
前記回路ブロックとスリーブブロックは、前記回路ブロックの嵌合穴に前記スリーブブロックの嵌合突起を嵌合させて前記光電変換素子の光軸と前記スリーブの軸とが一致するように位置決めされ、かつ、前記光電変換素子が前記スリーブブロックにより中空封止されており、
前記光透過部は、前記スリーブの材料とは異なる材料で形成されていることを特徴とする光ファイバ用ソケット。 A photoelectric conversion element;
A circuit block on which the photoelectric conversion element is mounted, and a circuit block having a molding member provided with a plurality of fitting holes and integrally formed with the circuit board;
A plurality of fitting protrusions which are respectively fitted into the plurality of fitting holes, a sleeve into which a ferrule fitted to the tip of the optical fiber is fitted, and a light transmitting portion arranged on the axis of the sleeve. A sleeve block,
The circuit block has a mounting electrode electrically connected to the circuit board,
The circuit block and the sleeve block are positioned so that the fitting projection of the sleeve block is fitted into the fitting hole of the circuit block so that the optical axis of the photoelectric conversion element and the axis of the sleeve coincide with each other, and , The photoelectric conversion element is hollow-sealed by the sleeve block,
The optical fiber socket, wherein the light transmission part is formed of a material different from a material of the sleeve.
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