JP2013134348A - 位置決め方法及び光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】奥の窄まった非貫通の位置決め穴を用いて高精度に位置決めする。
【解決手段】本発明は、第１の部材と第２の部材とを位置決めする位置決め方法であって、前記第１の部材には、奥の窄まった非貫通の位置決め穴が形成されており、前記第２の部材には、円錐台形状の位置決めピンが形成されており、前記位置決め穴に前記位置決めピンを挿入することによって、前記第１の部材と前記第２の部材が位置決めされることを特徴とする位置決め方法である。
【選択図】図１０

Description

本発明は、位置決め方法及び光モジュールに関する。

２つの部材を位置決めする際に、一方の部材に位置決め穴を形成し、他方の部材に位置決めピンを形成し、位置決め穴に位置決めピンを挿入することによって位置決めを行うことが知られている。例えば、光通信に用いられる光モジュールの分野では、光電変換素子を搭載した透明基板と、光ファイバの端部を支持する支持部材とを位置決めする際に、位置決め穴と位置決めピンとを用いることが知られている（例えば特許文献１、２参照）。

特開２００４−２４０２２０号公報 特開２００５−１７６８４号公報

特許文献１では、位置決め穴（ガイド孔）が貫通穴として形成されている。但し、貫通穴を形成すると、部材の両面に開口ができてしまい、部材表面を有効利用することができなくなる。例えば、特許文献１のように透明基板に貫通穴を形成すると、貫通穴の開口には光電変換素子や配線を配置できなくなってしまう。

特許文献２には、位置決め穴を非貫通穴とすることが記載されている。但し、特許文献２の非貫通穴は、径が一定の穴になっている。しかし、非貫通穴を形成する際に、加工上の都合により、径が一定にならず、奥の窄まった非貫通穴が形成されることがある。

本発明は、奥の窄まった非貫通の位置決め穴を用いて高精度に位置決めすることを目的とする。

上記目的を達成するための主たる発明は、第１の部材と第２の部材とを位置決めする位置決め方法であって、前記第１の部材には、奥の窄まった非貫通の位置決め穴が形成されており、前記第２の部材には、円錐台形状の位置決めピンが形成されており、前記位置決め穴に前記位置決めピンを挿入することによって、前記第１の部材と前記第２の部材が位置決めされることを特徴とする位置決め方法である。

本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。

本発明によれば、奥の窄まった非貫通の位置決め穴を用いて高精度に位置決めすることができる。

図１は、第１実施形態のプラガブル光トランシーバの説明図である。 図２Ａは、光モジュール１のハウジング１Ａ内の回路基板等を斜め上から見た斜視図である。図２Ｂは、斜め下から見た斜視図である。 図３は、ケージ２に挿入された光モジュール１の概略構成図である。 図４は、光路変換器４０を固定するための固定具６２の斜視図である。 図５Ａは、本実施形態の回路基板１０、ガラス基板２０、駆動素子３２及び光路変換器４０の配置の説明図である。図５Ｂは、第１参考例の配置の説明図である。図５Ｃは、第２参考例の配置の説明図である。 図６Ａは、光路変換器４０のレンズ部４１の曲率半径Ｒの説明図である。図６Ｂは、光ファイバのコアと光のスポットとの関係の説明図である。 図７Ａは、レンズ部４１の光軸に垂直なＹ方向にガラス基板２０と光路変換器４０とをずらした場合のずれ量（μｍ）と光結合効率（％）との関係のグラフである。図７Ｂは、レンズ部４１の光軸に平行なＺ方向にガラス基板２０と光路変換器４０とをずらした場合のずれ量（μｍ）と光結合効率（％）との関係のグラフである。 図８Ａは、第１実施形態の位置決め穴２３の説明図である。図８Ｂは、比較例の位置決め穴２３’の説明図である。 図９Ａは、第１実施形態の位置決めピン４３の説明図である。図９Ｂは第１比較例の位置決めピン４３’の説明図である。図９Ｃは第２比較例の位置決めピン４３”の説明図である。 図１０Ａ及び図１０Ｂは、第１実施形態の位置決め穴２３と位置決めピン４３との嵌合の様子の説明図である。 図１１Ａは、第１実施形態の位置決めピン４３の根元近傍の拡大図である。図１１Ｂは、参考例の位置決めピン４３の根元近傍の拡大図である。 図１２Ａは、第１実施形態の位置決め穴２３の説明図である。図１２Ｂは、第２実施形態の位置決め穴の説明図である。 図１３は、第３実施形態の光モジュールの概略構成図である。 図１４は、変形例の固定具６２’の斜視図である。

後述する明細書及び図面の記載から、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

第１の部材と第２の部材とを位置決めする位置決め方法であって、前記第１の部材には、奥の窄まった非貫通の位置決め穴が形成されており、前記第２の部材には、円錐台形状の位置決めピンが形成されており、前記位置決め穴に前記位置決めピンを挿入することによって、前記第１の部材と前記第２の部材が位置決めされることを特徴とする位置決め方法が明らかとなる。
このような位置決め方法によれば、奥の窄まった非貫通の位置決め穴を用いて高精度に位置決めすることができる。

前記位置決め穴は、ブラスト加工により形成されていることが望ましい。ブラスト加工により位置決め穴を形成した場合、位置決め穴の奥が窄まった形状になるため、このような場合に特に有利である。

前記位置決めピンの根元の回りに凹部が形成されていることが望ましい。これにより、位置決めピンの製造時に位置決めピンの根元の角部が丸みを帯びてしまっても、角部の丸みの影響を受けずに高精度な位置決めが可能になる。

前記第２の部材を樹脂で一体成形することによって、前記位置決めピンが形成されていることが望ましい。第２の部材を樹脂で一体成形する際に位置決めピンの根元の角部が丸みを帯びやすいため、このような場合に特に有利である。

前記第１の部材には、前記位置決め穴として基準穴及び長穴が形成されており、前記長穴は、その長手方向が前記基準穴と前記長穴とを結ぶ線に沿うように形成されており、前記第２の部材には、円錐台形状の前記位置決めピンが２つ形成されており、２つの位置決めピンのうちの一方を基準穴に挿入し、他方を長穴に挿入することによって、前記第１の部材と前記第２の部材が位置決めされることが望ましい。これにより、２つの位置決め穴の間隔と２つの位置決めピンの間隔がずれても、高精度に位置決めが可能である。

前記位置決め穴及び前記位置決めピンの軸方向に許容される位置決め誤差は、前記軸方向に垂直な方向に許容される位置決め誤差よりも大きいことが望ましい。このような場合に円錐台形状の位置決めピンを用いることが特に有利になる。

前記第１の部材は、光を透過可能な透明基板であり、前記第２の部材は、光を伝送する光ファイバを支持する支持部材であり、前記透明基板には、前記透明基板に向かって光を発光し若しくは前記透明基板を透過した光を受光する光電変換素子が搭載されており、前記支持部材は、前記光電変換素子と前記光ファイバとの間の光路を前記透明基板とともに形成しており、前記透明基板の前記位置決め穴に前記支持部材の前記位置決めピンを挿入することによって、前記透明基板と前記支持部材が位置決めされることが望ましい。このような場合、光軸方向の位置決め誤差が光軸方向と垂直な方向の位置決め誤差よりも大きくても許容されるため、円錐台形状の位置決めピンを用いることが特に有利になる。

前記透明基板と前記支持部材とが密着した状態で前記光電変換素子から発した光が前記光ファイバの端面よりも遠方で集束するように、前記支持部材の光学系が構成されていることが望ましい。これにより、透明基板と支持部材とが若干離れて位置決めされても、光結合効率を低下させずに済む（円錐台形状の位置決めピンを用いて位置決めした場合には、透明基板と支持部材とが若干離れて位置決めされることがある）。

前記透明基板は、前記支持部材よりも硬いことが望ましい。支持部材の位置決めピンが位置決め穴との接触によって変形しても、透明基板と支持部材が密着した段階で位置決めピンの変形が止まるため、このように構成しても許容される。

光を透過可能な透明基板と、前記透明基板に搭載され、前記透明基板に向かって光を発光し若しくは前記透明基板を透過した光を受光する光電変換素子と、光を伝送する光ファイバを支持し、前記光電変換素子と前記光ファイバとの間の光路を前記透明基板とともに形成する支持部材と、を備えた光モジュールであって、前記透明基板には、奥の窄まった非貫通の位置決め穴が形成されており、前記支持部材には、円錐台形状の位置決めピンが形成されており、前記位置決め穴に前記位置決めピンを挿入することによって、前記透明基板と前記支持部材が位置決めされていることを特徴とする光モジュールが明らかとなる。
このような光モジュールによれば、奥の窄まった非貫通の位置決め穴を用いて透明基板と支持部材とを高精度に位置決めすることができる。

＝＝＝概要＝＝＝
図８Ａは、本実施形態の位置決め穴２３の説明図である。図に示すように、本実施形態では、ガラス基板２０（第１の部材）には、奥の窄まった非貫通の位置決め穴２３が形成されている。例えばサンドブラスト加工によってガラス基板２０に非貫通穴を形成すると、図８Ｂのように径の一定の穴にはならず、奥の窄まった形状になる。

図９Ａは、本実施形態の位置決めピン４３の説明図である。図に示すように、本実施形態では、光路変換器４０（第２の部材、支持部材）には、円錐台形状の位置決めピン４３が形成されている。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、本実施形態の位置決め穴２３に位置決めピン４３を挿入した様子の説明図である。本実施形態によれば、円錐台形状の位置決めピン４３のテーパ面が位置決め穴２３と隙間無く接触できるので（位置決め穴の縁と隙間無く接触できるので）、ガラス基板２０（第１の部材）と光路変換器４０（第２の部材）とを精度良く位置決めできる。

なお、図９Ｂのように位置決めピン４３’が円錐形状の場合、位置決めピン４３’を奥の窄まった位置決め穴２３に挿入すると、位置決めピン４３’の先端（頂点）が位置決め穴２３の底に接触するおそれがある。また、図９Ｃのように位置決めピン４３”が円柱形状の場合には、奥の窄まった位置決め穴２３に挿入すること自体が困難である。

ところで、図８Ｂのような径の一定の位置決め穴２３’に図９Ｃのような円柱形状の位置決めピン４３”を挿入して位置決めすることは可能であるが、この場合、はめあい公差により、位置決め穴２３’と位置決めピン４３”との間に隙間が必要であるため、この隙間の分だけ位置決め誤差が生じてしまう。これに対し、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、本実施形態によれば、位置決め穴や位置決めピンの寸法に公差を設定しても、円錐台形状の位置決めピン４３のテーパ面が位置決め穴２３と隙間無く接触でき、ガラス基板２０（第１の部材）と光路変換器４０（第２の部材）とを精度良く位置決めできる。

＝＝＝第１実施形態＝＝＝
＜全体構成＞
図１は、プラガブル光トランシーバの説明図である。なお、光送信器と光受信機の両方を備えるものを光トランシーバと呼ぶことがあるが、ここでは一方のみ備えるものも光トランシーバと呼ぶ。図中のプラガブル光トランシーバは、ＭＳＡ（Multi Source Agreement）で規定されたＱＳＦＰタイプ（ＱＳＦＰ：Quad Small Form Factor Pluggable）のものである。プラガブル光トランシーバは、光モジュール１と、ケージ２とを有する。

図中には、２種類の光モジュール１が描かれている。図に示すように、光モジュール１には、光ファイバ（コードを含む）が固定されていても良いし、着脱可能でも良い。図中の２つのケージ２のうちの一方は、ヒートシンク３が取り外されるとともに、内部が見えるように一部破断されて、描かれている。

以下の説明では、図１に示すように、前後、上下及び左右を定義する。すなわち、光モジュール１を挿入するケージ２の挿入口側を「前」とし、逆側を「後」とする。光モジュール１においては、光ファイバ（コードを含む）が延び出る側を「前」とし、逆側を「後」とする。また、ケージ２が設けられるメイン基板から見て、ケージ２が設けられる面の側を「上」とし、逆側を「下」とする。また、前後方向と上下方向と直交する方向を「左右」とする。

通信機器側（ホスト側）のメイン基板上にはケージ２が設置されている。ケージ２は、例えばデータセンター内のブレードサーバのメイン基板上に設けられる。

光モジュール１は、ケージ２に着脱可能に挿入される。光モジュール１は、ハウジング１Ａ内に光電変換素子３１や回路基板１０を内蔵しており、光ファイバで送受される光信号と、通信機器側のメイン基板で処理される電気信号とを相互に変換する。

ケージ２は、光モジュール１を着脱可能に収容する。ケージ２は、光モジュール１を挿入するための挿入口を前側に備え、前後方向に長い断面矩形の箱形部材である。このケージ２は、前側を開放するように金属板を折り曲げ加工して形成される。金属板が断面矩形状に折り曲げ加工されることにより、光モジュール１を収容するための収容部がケージ２内に形成されている。ケージ２の内部の後側には、コネクタ２Ａが設けられている。光モジュール１がケージ２に挿入されると、ケージ２内のコネクタ２Ａに対して光モジュール１内の回路基板が電気的・機械的に接続される。これにより、光モジュール１とメイン基板との間で電気信号が伝送される。

ケージ２の上面には開口部があり、その開口部を塞ぐようにヒートシンク３が取り付けられている。ヒートシンク３は、ケージ２に挿入された光モジュール１の熱を外部に放熱するための多数の放熱フィン（放熱ピン）を備えている。

＜光モジュール１の内部構成＞
図２Ａは、光モジュール１のハウジング１Ａ内の回路基板１０等を斜め上から見た斜視図である。図２Ｂは、斜め下から見た斜視図である。図３は、ケージ２に挿入された光モジュール１の概略構成図である。

図に示すように、光モジュール１は、ハウジング１Ａ内に、回路基板１０と、ガラス基板２０と、発光部３１と、光路変換器４０とを備えている。

回路基板１０は、電子回路を構成する板状のプリント基板である。回路基板１０の後側端部には、ケージ２内のコネクタ２Ａ（コネクタソケット）と接続するための接続部１１（カードエッジコネクタ）が形成されている。接続部１１は回路基板１０の上下両面に形成されており、多数の端子が左右方向に並んで形成されている。

回路基板１０には、光路変換器４０を収容するための収容窓１２が形成されている。また、この収容窓１２を囲むように、回路基板１０の上面には回路基板側電極１３が形成されている。回路基板１０の上側には、収容窓１２を塞ぐように、ガラス基板２０が搭載されている。言い換えると、ガラス基板２０の下側に回路基板１０の収容窓１２が位置しており、ガラス基板２０の下面で回路基板１０の収容窓１２が塞がれている。なお、ガラス基板２０の下面にはガラス基板側電極２２が形成されており、回路基板側電極１３とガラス基板側電極２２とを接続しつつ、回路基板１０の収容窓１２を塞ぐようにガラス基板２０を回路基板１０に搭載している。

収容窓１２は、回路基板１０に形成された矩形状の貫通穴である。この収容窓１２に光路変換器４０の上側が挿入されている。光路変換器４０の下側は収容窓１２から下側に突出しており、この突出した部分から前側に光ファイバ５０が延び出ている。但し、光路変換器４０が回路基板１０より薄い場合、光路変換器４０の下側は収容窓１２から下側に突出しない。この場合、反射部４２が光を鈍角に反射するように構成されると、光路変換器４０から光ファイバ５０を引き出しやすくなる。

ガラス基板２０は、光を透過可能な透明なガラス製基板である。ガラス基板２０には、回路基板１０の収容窓１２の形状に沿って、複数の貫通ビア２１が形成されている。

ガラス基板２０の下面（発光部３１を搭載する搭載面とは反対側の面）には、ガラス基板側電極２２が形成されている。ガラス基板側電極２２は、貫通ビア２１の外側に形成されている。また、ガラス基板側電極２２は、回路基板１０の収容窓１２の外側に沿うように、形成されている。ガラス基板側電極２２は、回路基板１０の上面の回路基板側電極１３と電気的に接続されることになる。貫通ビア２１は、ガラス基板側電極２２と発光部３１及び駆動素子３２との間の配線に用いられている。

ガラス基板２０の下面には、光路変換器４０を位置決めするための２つの位置決め穴２３が形成されている。この位置決め穴２３は、ガラス基板２０を貫通しておらず、非貫通穴となるように形成されている。位置決め穴２３を非貫通穴にすることによって、位置決め穴２３の上側に部品（例えば駆動素子３２）を搭載したり、その部品への配線を配置したりすることが可能になり、ガラス基板２０の上面における部品搭載や配線の自由度が高くなる。また、この結果、ガラス基板２０の小型化も可能となる。なお、位置決め穴２３の形状等については、後述する。

ガラス基板２０の上面には、発光部３１が実装されている。また、発光部３１を駆動するための駆動素子３２も、ガラス基板２０の上面（発光部３１の搭載面）に実装されている。発光部３１と駆動素子３２は、貫通ビア２１の内側に配置されている。言い換えると、発光部３１と駆動素子３２は、回路基板１０の収容窓１２の上側に位置するように、ガラス基板２０の上面に実装されている。

発光部３１は、光信号と電気信号とを変換する光電変換素子である。ここでは、発光部３１として、基板に垂直な光を出射するＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：垂直共振器面発光レーザ）が採用されている。なお、光電変換素子として、光信号を電気信号に変換する受光部がガラス基板２０に実装されても良い。また、発光部と受光部の両方がガラス基板２０に実装されても良い。

発光部３１の発光部側電極３１Ａと発光面３１Ｂは、ガラス基板２０の側となる下面に形成されている。発光部３１は、ガラス基板２０にフリップチップ実装されており、ガラス基板２０に向かって光を照射する。発光部３１の発光部側電極３１Ａと発光面３１Ｂが同じ側（ガラス基板２０の側となる下面）に位置しているため、発光部３１をガラス基板２０にフリップチップ実装すれば、発光面３１Ｂがガラス基板２０の側を向き、発光面３１Ｂが外部に露出しないことになる。

なお、図３には発光部３１の発光面３１Ｂが１つ描かれているが、発光部３１は、紙面と垂直な方向に並ぶ複数（例えば４つ）の発光面３１Ｂを備えている。

光路変換器４０は、発光部３１から照射された光の光路を変換する光学部材である。また、光路変換器４０は、光ファイバ５０の一端を支持し、発光部３１と光ファイバ５０との間の光路を透明基板と共に形成する支持部材としても機能する。光路変換器４０は、レンズ部４１と、反射部４２とを備えている。レンズ部４１は、光路変換器４０の上面に形成されている。反射部４２は、光路変換器４０の下面に形成されている。

レンズ部４１は、光を集束させられるように凸レンズ状に形成された部位である。但し、レンズ部４１は、光路変換器４０の上面から突出しないように、上面から窪んだ凹部に形成されている（図６参照）。レンズ部４１を光路変換器４０の上面から窪ませて形成することによって、光路変換器４０の上面とガラス基板２０の下面とを面接触させることが可能になる。レンズ部４１は、発光部３１の照射した光を集束させて反射部４２に導き、光を光ファイバ５０に入射させる。ガラス基板２０に受光部が実装されている場合には、レンズ部４１は、反射部４２から反射された光を受光部に集束させることになる。レンズ部４１は、ガラス基板２０を挟んで発光部３１の発光面３１Ｂと対向している。

反射部４２は、光を反射させるための部位である。発光部３１から照射された光の光軸は上下方向（回路基板１０やガラス基板２０などの基板に垂直な方向）であるが、反射部４２で反射された光の光軸は前後方向（回路基板１０やガラス基板２０などの基板に平行な方向）になる。反射部４２で反射された光は、光路変換器４０に取り付けられた光ファイバ５０に入射する。ガラス基板２０に受光部が実装されている場合には、反射部４２は、光ファイバ５０から出射した光を反射してレンズ部４１に導き、受光部に集束させることになる。

なお、図中の反射部４２は、反射光の光軸が前後方向（回路基板１０やガラス基板２０などの基板に平行な方向）になるように描かれている。但し、反射部４２は、９０度に光を反射するものに限られない。反射部４２が光を鈍角（例えば１００度程度）に反射するように構成されていても良い。光軸が上下方向（回路基板１０やガラス基板２０などの基板に垂直な方向）であった光が前後方向（回路基板１０やガラス基板２０などの基板に平行な方向）の成分を持つように反射されれば良い。例えば、光ファイバ５０の根元が光路変換器４０の比較的上部にある場合や、光路変換器４０の厚さが回路基板１０の厚さよりも薄い場合に、光路変換器４０から光ファイバ５０を引き出しやすくするため、反射部４２が光を鈍角に反射するように構成すると良い。

光路変換器４０のファイバ支持部４４には光ファイバ５０の一端が支持されており、光路変換器４０の前側から光ファイバ５０が延び出ている。光ファイバ５０は、光路変換器４０のレンズ部４１及び反射部４２に対して所定の位置関係になるように位置合わせされて取り付けられている。

図中の光路変換器４０には、光が入射する部位だけにレンズ部４１が設けられている。但し、光が出射する部位にもレンズ部を設け、光路変換器４０が２つのレンズ部を備えても良い。そして、２つのレンズ部をコリメータレンズとすれば、光路変換器４０の中で平行光を伝搬させることができる。

光路変換器４０の上面には、ガラス基板２０の位置決め穴２３に挿入するための２つの位置決めピン４３が突出して形成されている。光路変換器４０の位置決めピン４３がガラス基板２０の位置決め穴２３に嵌合することによって、光路変換器４０のレンズ部４１の光軸とガラス基板２０に実装された発光部３１の光軸との位置合わせが行われる。位置決めピン４３の形状等については、後述する。

光路変換器４０は、樹脂により一体成形されている。つまり、光路変換器４０のレンズ部４１、反射部４２、位置決めピン４３及びファイバ支持部４４は、樹脂により一体的に形成されている。

図３に示すように、発光部３１及び駆動素子３２の上側には、放熱シート６１が配置されている。放熱シート６１は、熱伝導率の高い材質で構成されており、発光部３１や駆動素子３２から発生した熱をケージ２のヒートシンク３に伝導する。

図４は、光路変換器４０を固定するための固定具６２の斜視図である。固定具６２は、断面Ｕ字状に金属板を折り曲げた本体６３と、引っ掛け板６４とから構成されている。断面Ｕ字状の本体６３の一端には引っ掛け板６４が固定されており、本体６３の他端には引っ掛け板６４を引っ掛けるための係合部６３Ａが形成されている。

断面Ｕ字状の本体６３は、回路基板１０を左右方向から跨ぎ放熱シート６１を上側から覆い被せるように配置されており、両端は回路基板１０の下側から突出している。そして、引っ掛け板６４は、光路変換器４０の下面を押さえながら、本体６３の係合部６３Ａに引っ掛けられている。引っ掛け板６４を本体６３の係合部６３Ａに引っ掛けると、固定具６２は、本体６３の内側の部材（ガラス基板２０、発光部３１、光路変換器４０及び放熱シート６１など）を上下方向から締め付ける。

固定具６２は、引っ掛け板６４によって光路変換器４０を上側に向かって付勢するとともに、本体６３によって放熱シート６１を介してガラス基板２０を下側に向かって付勢する。つまり、固定具６２は、ガラス基板２０の位置決め穴２３に光路変換器４０の位置決めピン４３を挿入する方向に力を付勢する付勢部材として機能する。これにより、ガラス基板２０の位置決め穴２３と光路変換器４０の位置決めピン４３との嵌合が確実なものとなり、外れにくくなる。

また、固定具６２の引っ掛け板６４が、光路変換器４０の反射部４２の外側を覆っている。これにより、反射部４２へのゴミの侵入を防ぐことができる。もし仮に反射部４２にゴミが付着すると、反射部４２の光学的な特性が変化するおそれがあるが、引っ掛け板６４が反射部４２の外側を覆うことによって、反射部４２の光学的な特性の変化を予防できる。

また、固定具６２は、発光部３１や駆動素子３２と放熱シート６１とを密着させる方向に力を付勢する付勢部材として機能する。これにより、発光部３１や駆動素子３２から発生した熱が放熱シート６１に伝導しやすくなる。

なお、位置決めピン４３が位置決め穴２３に挿入された状態が固定具６２によって保持されているため、固定具６２を外せば、ガラス基板２０から光路変換器４０を外すことが可能である。つまり、着脱可能になるように、位置決め穴２３に位置決めピン４３を挿入することによって、ガラス基板２０と光路変換器４０とが位置決めされている。このため、第１実施形態における光路変換器４０をガラス基板２０に取り付ける工程は、接着固定する場合と比べて、簡易なものとなる。また、光路変換器４０を着脱可能に取り付けているため、光路変換器４０に故障が生じても、交換が可能である。（これに対し、光路変換器４０をガラス基板２０に接着固定した場合には、光路変換器４０が故障してしまうと、ガラス基板２０（及び回路基板１０）も交換する必要が生じるため、コストがかかってしまう。）
＜回路基板１０、ガラス基板２０、駆動素子３２及び光路変換器４０の配置＞
図５Ａは、回路基板１０、ガラス基板２０、駆動素子３２及び光路変換器４０の配置の説明図である。

図５Ａに示すように、回路基板１０には収容窓１２が形成されていると共に、この収容窓１２を塞ぐように回路基板１０の上側にガラス基板２０が搭載されている。また、ガラス基板２０の上面には駆動素子３２（及び発光部３１）が実装され、ガラス基板２０の下面には光路変換器４０が取り付けられている。そして、光路変換器４０の上側は、回路基板１０の収容窓１２に挿入されており、光路変換器４０の下側は、回路基板１０の下面よりも下側に突出している。但し、光路変換器４０が回路基板１０より薄い場合、光路変換器４０の下側は収容窓１２から下側に突出しない。この場合、反射部４２が光を鈍角に反射するように構成されると、光路変換器４０から光ファイバ５０を引き出しやすくなる。

図に示すように、回路基板１０の厚さ（上下方向の寸法）は１．０ｍｍ、ガラス基板２０の厚さは０．７ｍｍ、駆動素子３２の厚さは０．３ｍｍ、光路変換器４０の厚さは１．８ｍｍである。発光部３１は駆動素子３２よりも薄い部品なので、ここでは発光部３１は無視することにする。但し、仮に発光部３１が駆動素子３２よりも厚ければ、駆動素子３２の代わりに発光部３１の厚さを考慮することになる。

光路変換器４０は、反射部４２の寸法を確保するため、また、光ファイバ５０の端部を接続するための寸法を確保するため、他と比べると一番厚い部品になっている。そして、第１実施形態では、厚みのある光路変換器４０を回路基板１０の収容窓１２に挿入させて配置することによって、全体の低背化を図っている。具体的には、第１実施形態では、１．０ｍｍの厚さの回路基板１０に０．７ｍｍのガラス基板２０を搭載し、そのガラス基板２０に厚さ１．８ｍｍの光路変換器４０を取り付けているにも関わらず、全体の厚さは、３．５ｍｍ（＝１．０ｍｍ＋０．７ｍｍ＋１．８ｍｍ）よりも薄い２．８ｍｍ（＝１．８ｍｍ＋０．７ｍｍ＋０．３ｍｍ）になっている。

ところで、収容窓１２に駆動素子３２等を挿入した場合、発熱体でもある駆動素子３２や発光部３１が回路基板１０の近傍に配置されることになり、回路基板１０に搭載された他の部品に寿命劣化等の影響を及ぼすおそれがあり、仮に影響が及ばないように他の部品の配置を考慮しても回路基板１０の回路設計の自由度が低減してしまう。また、収容窓１２に駆動素子３２等を挿入した場合、収容窓１２の中に放熱シート等を取り付ける必要があり、放熱処理が困難になる。これに対し、光路変換器４０を収容窓１２に挿入した場合、光路変換器４０は受動的な部品であり、発熱はしないため、このような問題は生じない。

このように、第１実施形態では、回路基板１０に収容窓１２を形成し、ガラス基板２０の両面に取り付けられた部品のうち一方の面に取り付けられた部品（ここでは光路変換器４０）を収容窓１２に挿入することによって、低背化を図っている。

また、ガラス基板２０の両面に取り付けられた部品（ここでは駆動素子３２と光路変換器４０）のうち、厚い部品の方を収容窓１２に挿入すれば、効果的に低背化を図ることが可能である。つまり、収容窓１２に挿入される方の部品（ここでは光路変換器４０）が、ガラス基板２０の上面に取り付けられた部品（ここでは駆動素子３２）よりも厚ければ、更に効果的に低背化を図ることが可能である。特に、ガラス基板２０の一方の面に取り付けられた部品（ここでは光路変換器４０）が回路基板１０よりも厚く、ガラス基板２０の他方の面に取り付けられた部品（ここでは駆動素子３２）が回路基板１０よりも薄い場合には、厚い部品の方を収容窓１２に挿入することによって、効果的に低背化を図ることができる。

更に第１実施形態では、発熱する駆動素子３２（及び発光部３１）がガラス基板２０の上側になるように、回路基板１０、ガラス基板２０、駆動素子３２及び光路変換器４０を配置している。これにより、ケージ２の上側のヒートシンク３に熱を逃がしやすい構成になる。

なお、図５Ｂは、第１参考例の配置の説明図である。この配置は、前述の特許文献１（特開２００４−２４０２２０号公報）の図６に示された配置とほぼ同様である。ガラス基板２０’は信号処理チップ１０１’と一体にモールドされて、混成集積回路１００’が構成されている。回路基板１０’にはソケット１０２’が配置されており、混成集積回路１００’が固定されている。ガラス基板２０’の下側であって、混成集積回路１００’と回路基板１０’の間には、光ファイバ５０’を支持する光路変換器４０’が取り付けられている。第１参考例の配置では、各部材（回路基板１０’、ガラス基板２０’、駆動素子３２’及び光路変換器４０’）が単に積み重ねられたように配置されている。また、ソケット１０２’や信号処理チップ１０１’などを介在させてガラス基板２０’が回路基板１０’に間接的に接続されており、ガラス基板２０’は回路基板１０’に直接的には接続されていない。この結果、第１参考例の配置の場合、少なくとも全体の厚さが回路基板１０’、ガラス基板２０’、駆動素子３２’及び光路変換器４０’の厚さの合計値以上になるため、低背化を図ることができない。

図５Ｃは、第２参考例の配置の説明図である。この配置は、前述の特許文献１（特開２００４−２４０２２０号公報）の図７に示された配置とほぼ同様である。この配置においても、各部材（回路基板１０”、ガラス基板２０”、駆動素子３２”及び光路変換器４０”）が単に積み重ねられたように配置されている。また、信号処理チップ１０１”などを介在させてガラス基板２０”が回路基板１０”に間接的に接続されており、ガラス基板２０”は回路基板１０”に直接的には接続されていない。この結果、第２参考例の配置の場合も、少なくとも全体の厚さが回路基板１０”、ガラス基板２０”、駆動素子３２”及び光路変換器４０”の厚さの合計値以上になるため、低背化を図ることができない。

上記の第１参考例及び第２参考例と比べて理解できるように、図５Ａに示す配置では、低背化を実現できる。

＜ガラス基板２０と光路変換器４０との許容位置決め誤差＞
図６Ａは、光路変換器４０のレンズ部４１の曲率半径Ｒの説明図である。既に説明した通り、レンズ部４１は、光路変換器４０の上面から突出しないように形成された凸レンズ状の部位である。図６Ｂは、光ファイバ５０のコアと光のスポットとの関係の説明図である。図中の点線は光ファイバ５０のコアを示しており、ハッチングの施された領域は、光ファイバ５０の端面における光のスポットを示している。ここでは、３種類の曲率半径Ｒ（３００μｍ、３５０μｍ、４００μｍ）のレンズ部４１の光結合の効率について検討した。

図６Ｂに示すように、曲率半径Ｒの小さいレンズ部４１ほど、光ファイバ５０の端面の位置で光のスポットが絞り込まれており、光結合効率が高くなる。具体的には、Ｒ＝３００μｍでは光結合効率は８１％であり、Ｒ＝３５０μｍでは光結合効率は３３％であり、Ｒ＝４００μｍでは光結合効率は２２％になる。曲率半径Ｒが３００μｍの場合に焦点（ここでは、発光部３１から照射された光が収束する点）が光ファイバ５０の端面近傍に位置する。これに対し、曲率半径Ｒが３５０μｍ及び４００μｍの場合には、曲率半径Ｒが３００μｍの場合と比べて、焦点が光ファイバ５０の端面から離れて位置する（いわゆる後ピンの状態）。このため、曲率半径Ｒが３５０μｍ及び４００μｍの場合には、曲率半径Ｒが３００μｍの場合と比べて、光のスポットが広がっている。

光結合効率は、ガラス基板２０と光路変換器４０との相対的な位置関係がずれると、変化する。また、ずれる方向によって、光結合効率の変化の度合いが異なることになる。以下、この点について説明する。

図７Ａは、レンズ部４１の光軸に垂直なＹ方向（前後方向又は左右方向）にガラス基板２０と光路変換器４０とをずらした場合のずれ量（μｍ）と光結合効率（％）との関係のグラフである。ずれる方向がレンズ部４１の光軸に垂直な方向の場合には、光ファイバ５０のコアから外れるように光のスポットがずれることになる。このため、Ｙ方向のずれ量がコアの径（およそ５０μｍ）の半分程度に達すると、光結合効率がおよそほぼゼロになってしまう。また、ずれ量に対する光結合効率の変化は、レンズ部４１の曲率半径Ｒが小さいほど顕著になる。このため、Ｙ方向の位置ずれは、許容され難い。

図７Ｂは、レンズ部４１の光軸に平行なＺ方向（上下方向）にガラス基板２０と光路変換器４０とをずらした場合のずれ量（μｍ）と光結合効率（％）との関係のグラフである。ずれる方向がレンズ部４１の光軸と平行な場合には、光のスポットの大きさが変化しても、光のスポットは光ファイバ５０のコアからは外れるわけではない。このため、Ｚ方向のずれ量が大きくても、例えばＺ方向のずれ量がコアの径の半分程度に達しても、光結合効率はゼロにはならない。このため、Ｚ方向の位置ずれは、許容され易い。

以上の通り、ガラス基板２０と光路変換器４０との相対的な位置ずれは、レンズ部４１の光軸に垂直なＹ方向には許容され難く、レンズ部４１の光軸に平行なＺ方向には許容され易い。このことは、ガラス基板２０と光路変換器４０とを位置決めする際に、ガラス基板２０の表面と平行な方向（Ｙ方向に相当）の位置決め誤差は許容され難く、ガラス基板２０の表面に垂直な方向（Ｚ方向に相当）の位置決め誤差は許容され易いことを意味している。

したがって、ガラス基板２０と光路変換器４０との位置決めは、Ｚ方向よりもＹ方向の精度を高くすることが求められる。第１実施形態では、後述するように、Ｙ方向に高い精度で位置決めできるように、ガラス基板２０の位置決め穴２３と、光路変換器４０の位置決めピン４３を構成している。

ところで、図７Ｂに示すように、第１実施形態の光路変換器４０では、レンズ部４１の曲率半径Ｒが３５０μｍ及び４００μｍでは、Ｚ方向のずれ量が増えるほど、光結合効率が増えている。この理由は、以下のように考えられる。この光路変換器４０は、曲率半径Ｒが３００μｍのレンズ部４１の場合に焦点（ここでは、発光部３１から照射された光が収束する点）が光ファイバ５０の端面近傍に位置するように、形成されている。曲率半径が長くなると焦点距離が長くなるため、この光路変換器４０において曲率半径Ｒが３５０μｍ及び４００μｍの場合には、焦点は光ファイバ５０の端面よりも遠方に位置することになる（いわゆる後ピンの状態）。このように光路変換器４０が構成されているため、曲率半径Ｒが３５０μｍ及び４００μｍの場合には、ガラス基板２０と光路変換器４０が離れると（ガラス基板２０に搭載された発光部３１とレンズ部４１との距離が長くなると）、焦点が光ファイバ５０の端面に近づき、光結合効率が向上していると考えられる。

後述するように、位置決め穴２３に位置決めピン４３を嵌合すると、ガラス基板２０と光路変換器４０とがＺ方向に若干離れて位置決めされることがある。このように位置決めされることを考慮すると、ガラス基板２０の下面と光路変換器４０の上面が密着した状態（Ｚ方向のずれ量がゼロ）において発光部３１から照射された光の収束する点（焦点）が光ファイバ５０の端面よりも遠方に位置するように、光路変換器４０の光学系（レンズ部４１及び反射部４２など）が構成されていることが望ましい。これにより、ガラス基板２０と光路変換器４０とがＺ方向に若干離れて位置決めされたときに、少なくとも光結合効率を低下させずに済む。

＜位置決め穴２３と位置決めピン４３＞
図８Ａは、第１実施形態の位置決め穴２３の説明図である。図８Ｂは、比較例の位置決め穴２３’の説明図である。第１実施形態では、ガラス基板２０に位置決め穴２３として非貫通穴を形成している。非貫通穴にする理由は、位置決め穴２３を非貫通穴にすることによって、ガラス基板２０の上面における部品搭載や配線の自由度が高くなるからである。

ガラス基板２０に非貫通穴を形成する方法として、ドリルによる加工方法が考えられる。ドリルによって非加工穴を形成した場合には、図８Ｂに示すように、深さによらず径が一定の穴がガラス基板２０’に形成される。但し、ドリルによる加工は、コストがかかることがある。そこで、第１実施形態では、低コストに非貫通穴を形成できるサンドブラスト加工を採用している。但し、サンドブラスト加工によって非貫通穴を形成した場合、ガラス基板２０の表面での穴径（開口径）は精度良く形成できるものの、奥の窄まった形状になる（図８Ａ参照）。このため、穴の奥では、穴径と深さの寸法精度は極めて低い状態になる。

図９Ａは、第１実施形態の位置決めピン４３の説明図である。図９Ｂは第１比較例の位置決めピン４３’の説明図である。図９Ｃは第２比較例の位置決めピン４３”の説明図である。

図９Ｃに示す第２比較例の位置決めピン４３”は、ピン径が一定の円柱形状（寸胴形状）である。このような円柱形状の位置決めピン４３”の場合、図９Ａのような奥の窄まった位置決め穴２３に挿入して位置決めを行うことができない。また、仮に位置決め穴２３が図８Ｂのような形状の場合には、図９Ｃに示す第２比較例の位置決めピン４３”を挿入して位置決めを行うことは可能かもしれないが、この場合、はめあい公差により、位置決め穴２３’と位置決めピン４３”との間に隙間が必要であるため、この隙間の分だけ位置決め誤差が生じてしまう。（既に説明した通り、位置決め穴２３や位置決めピン４３の軸方向に垂直な方向（ガラス基板２０の表面と平行な方向、Ｙ方向）の位置決め誤差は許容され難い。）
図９Ｂに示す第１比較例の位置決めピン４３’は、円錐形状になっている。このような形状の位置決めピン４３’を図８Ａのような奥の窄まった位置決め穴２３に挿入すると、位置決めピン４３’の先端が位置決め穴２３の底に接触する可能性があり、この場合には位置決めを行うことができない。

なお、第１比較例の位置決めピン４３’の高さを低くして、位置決めピン４３’の先端が位置決め穴２３の底に接触しないように構成することは可能である。但し、この場合、テーパ面の角度が小さくなってしまうため（位置決めピン４３’が全体的に平坦な形状になってしまうため）、位置決め穴２３へ挿入し難くなったり、位置決め穴２３への嵌入性が悪くなったりする等の結果、光軸がずれるおそれが生じてしまう。

これに対し、第１実施形態の位置決めピン４３は、図９Ａに示すように、円錐台形状になっている。つまり、第１実施形態の位置決めピン４３は、円錐を底面に平行な面で切り、頂部を含む部分を除いたような形状になっている。位置決めピン４３が円錐台形状であるため、図８Ａのような奥の窄まった位置決め穴２３に挿入しても、位置決めピン４３の先端が位置決め穴２３の底に接触し難い。また、円錐台形状のテーパ面４３Ａの角度を大きくしても、位置決めピン４３の先端が位置決め穴２３の底に接触し難い。

また、第１実施形態の位置決めピン４３によれば、円錐台形状のテーパ面４３Ａがガラス基板２０の表面において位置決め穴２３と隙間無く接触できるので（位置決め穴２３の縁と隙間無く接触できるので）、位置決め誤差を抑制できる。これにより、第１実施形態では、位置決め穴２３や位置決めピン４３の軸方向に垂直な方向（ガラス基板２０の表面と平行な方向、Ｙ方向）の位置決め精度を高くできる。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、第１実施形態の位置決め穴２３と位置決めピン４３との嵌合の様子の説明図である。図１０Ａは、位置決め穴２３の開口径（ガラス基板２０の下面での位置決め穴２３の開口径）が最大（＝１．０１ｍｍ）であり、位置決めピン４３の根元の径（光路変換器４０の上面と同じ平面内でのテーパ面４３Ａの径）が最小（＝１．０１ｍｍ）の場合の嵌合の様子を示している。図１０Ｂは、位置決め穴２３の開口径が最小（＝０．９９ｍｍ）であり、位置決めピン４３の根元の径が最大（＝１．０３ｍｍ）の場合の嵌合の様子を示している。

ここでは、位置決め穴２３は、開口径が１．００ｍｍであり、公差が±０．０１ｍｍである（つまり、位置決め穴２３の開口径の最大径は１．０１ｍｍであり、最小径は０．９９ｍｍである）。また、位置決めピン４３は、根元の径が１．０２ｍｍであり、公差が０．０１ｍｍである（つまり、位置決めピン４３の根元の最大径は１．０３ｍｍであり、最小径は１．０１ｍｍである）。また、位置決め穴２３の開口径の最大径が位置決めピン４３の根元の最小径を超えないように、位置決め穴２３や位置決めピン４３のそれぞれの径及び公差が設定されている。なお、位置決めピン４３のテーパ面４３Ａを形成する母線は、光路変換器４０の上面に対して５０度傾いている。

図１０Ａに示す状態では、ガラス基板２０の下面と光路変換器４０の上面が密着しつつ、位置決め穴２３の開口部（位置決め穴２３の縁）と位置決めピン４３のテーパ面４３Ａとが接触する。この状態を基準（Ｙ方向のずれ量をゼロ、Ｚ方向のずれ量をゼロ）として、図１０Ｂの位置決め精度について検討する。図１０Ｂは、位置決め穴２３及び位置決めピン４３の径が最悪の条件（位置決め精度が一番低い条件）のときの嵌合の様子を示していることになる。

図１０Ｂに示す状態では、位置決めピン４３は、位置決め穴２３の開口径と同じ径のテーパ面４３Ａで、位置決め穴２３と接触する。つまり、テーパ面４３Ａの径が０．９９ｍｍとなる周囲で位置決め穴２３と接触する。但し、位置決めピン４３と位置決め穴２３の軸は同じ位置である。言い換えると、径が０．９９ｍｍとなるテーパ面４３Ａの断面（円形状）の中心位置は、位置決め穴２３の開口部（円形状）の中心位置と一致している。したがって、この条件で位置決め穴２３と位置決めピン４３を嵌合させた場合においても、位置決め穴２３や位置決めピン４３の軸方向に垂直な方向（ガラス基板２０の表面と平行な方向、Ｙ方向）のずれ量はゼロである。

また、図１０Ｂに示す状態では、位置決めピン４３の根元から０．０２４ｍｍだけ上側において、位置決め穴２３と接触することになる。したがって、この条件で位置決め穴２３と位置決めピン４３を嵌合させた場合、ガラス基板２０の下面と光路変換器４０の上面との間に０．０２４ｍｍの隙間が生じることになる。但し、位置決め穴２３や位置決めピン４３の軸方向に平行な方向（ガラス基板２０の表面と垂直な方向、Ｚ方向）の２４μｍ程度のずれ量は、既に説明した通り、許容範囲内である。

このように、第１実施形態の位置決め穴２３と位置決めピン４３によれば、位置決め穴２３や位置決めピン４３の軸方向に平行な方向（ガラス基板２０の表面と垂直な方向、Ｚ方向）の位置決め誤差が許容される際に、位置決め穴２３や位置決めピン４３の軸方向に垂直な方向（ガラス基板２０の表面と平行な方向、Ｙ方向）に高精度な位置決めを行うことができる。

ところで、ガラス（ガラス基板２０）は樹脂（光路変換器４０）よりも硬いため、図１０Ｂに示す状態のときに、位置決めピン４３が位置決め穴２３の開口部との接触部において変形することがある。但し、図１０Ｂに示す状態から位置決めピン４３が変形しても、最終的にはガラス基板２０の下面と光路変換器４０の上面が密着した段階で位置決めピン４３の変形は止まるため、位置決めピン４３の変形に伴うＺ方向のずれは問題にならない。また、光路変換器４０は着脱可能に取り付けられているため、変形した位置決めピン４３を交換したければ、光路変換器４０を交換すれば良い。

図１１Ａは、第１実施形態の位置決めピン４３の根元近傍の拡大図である。図１１Ｂは、参考例の位置決めピン４３の根元近傍の拡大図である。
一般的に、樹脂を成型する際に樹脂が収縮するため、樹脂成型品の表面形状は、金型の内面の形状をそのまま反映するわけではない。例えば、成型品の角部が丸みを帯びることがある。
既に説明したように、第１実施形態の光路変換器４０は透明樹脂によって一体的に成形されており、位置決めピン４３も光路変換器４０の他の部位と一体的に成形されている。そして、図１１Ｂに示す参考例のように、位置決めピン４３の根元の角部（図中の矢印で示す部分）が丸みを帯びてしまうことがある。この丸みは、位置決めピン４３の周囲に均等に形成されるわけではないため（位置決めピン４３の根元の丸みは制御できないため）、この部分が位置決め穴２３に接触すると、位置決め穴２３や位置決めピン４３の軸方向に平行な方向（ガラス基板２０の表面と垂直な方向、Ｚ方向）の位置ずれだけでなく、位置決め穴２３や位置決めピン４３の軸方向に垂直な方向（ガラス基板２０の表面と平行な方向、Ｙ方向）の位置ずれの要因になり得る。

そこで、図１１Ａに示すように、第１実施形態では、位置決めピン４３の根元の回りを囲むように環状に凹部４３Ｂが形成されている。更に、凹部４３Ｂの内側の側壁面は、円錐台形状の位置決めピン４３のテーパ面４３Ａの延長面になっている。つまり、位置決めピン４３のテーパ面４３Ａが光路変換器４０の上面よりも内側（位置決めピン４３の突出する側と反対側）まで形成されている。これにより、位置決めピン４３の根元の角部が丸みを帯びても、その部分は光路変換器４０の上面よりも内側に位置することになる。このため、仮にガラス基板２０の下面と光路変換器４０の上面とが密着するまで位置決め穴２３に位置決めピン４３が挿入されても、位置決めピン４３の根元の丸みを帯びた角部は、位置決め穴２３に接触しない。このように、第１実施形態では、位置決めピン４３の根元に環状の凹部４３Ｂを形成することによって、位置決め精度が向上する。

なお、径が一定の位置決め穴（図８Ｂ参照）に凹部４３Ｂを備えた円錐台形状の位置決めピン４３を挿入する場合においても、位置決めピンの根元の角部の丸みの影響を受けずに位置決めを行うことは可能である。同様に、非貫通穴でなく貫通穴に凹部４３を備えた円錐台形状の位置決めピン４３を挿入する場合においても、位置決めピンの根元の角部の丸みの影響を受けずに位置決めを行うことは可能である。（但し、本実施形態では、位置決め穴は奥の窄まった形状であることを前提としている。）
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
図１２Ａは、第１実施形態の位置決め穴２３の説明図である。

第１実施形態では、ガラス基板２０の２つの位置決め穴２３の間隔Ｌが、製造誤差等の影響によって、変動することがある。又は、不図示の光路変換器４０の２つの位置決めピン４３の間隔が、製造誤差等の影響によって、変動することもある。若しくは、ガラス（ガラス基板２０）と樹脂（光路変換器４０）との熱膨張係数の違いにより、温度変化によって２つの位置決め穴２３の間隔と２つの位置決めピン４３の間隔がずれることもあり得る。このように、２つの位置決め穴２３の間隔と２つの位置決めピン４３の間隔がずれた場合、位置決め穴２３の径や位置決めピン４３の径が設計通りの寸法に収まっていても、両方の位置決めピン４３が両方の位置決め穴２３に正常に挿入されず、ガラス基板２０と光路変換器４０との間に想定以上の位置ずれが生じるおそれがある。

図１２Ｂは、第２実施形態の位置決め穴の説明図である。第２実施形態では、２つの位置決め穴のうちの一方を基準穴２３Ａとし、他方を長穴２３Ｂとしている。基準穴２３Ａは、第１実施形態の位置決め穴２３と同じ形状である。なお、基準穴２３Ａ及び長穴２３Ｂに挿入される２つの位置決めピン４３は、前述の第１実施形態の位置決めピン４３と同じ形状である（つまり、２つの位置決めピン４３とも円錐台形状である）。

長穴２３Ｂは、基準穴２３Ａと同様に、非貫通穴である。長穴２３Ｂもサンドブラスト加工により形成されているため、奥の窄まった形状になっている。長穴２３Ｂの幅は、基準穴２３Ａの径と同じ長さである。長穴２３Ｂの長手方向は、２つの位置決め穴（基準穴２３Ａと長穴２３Ｂ）を結ぶ線に沿っている。

光路変換器４０の２つの位置決めピン４３の一方は基準穴２３Ａに挿入され、他方は長穴２３Ｂに挿入されることになる。長穴２３Ｂの側では、位置決めピン４３は、長穴２３Ｂによって左右方向からは拘束されるが、前後方向からは拘束されないことになる。但し、基準穴２３Ａの側では、位置決めピン４３の円錐台形状のテーパ面４３Ａが基準穴２３Ａと隙間無く接触するため、位置決めピン４３は、基準穴２３Ａに対して、位置決めピン４３の軸方向に垂直な前後方向及び左右方向（ガラス基板２０の表面と平行な方向）に拘束されることになる。このため、長穴２３Ｂに挿入された位置決めピン４３が長穴２３Ｂに対して前後方向に動くことはなく、ガラス基板２０と光路変換器４０は、位置決めピン４３と位置決め穴２３によって、ガラス基板２０の表面と平行な方向に対して高精度に位置決めされる。

なお、第２実施形態の場合、ガラス基板２０に搭載される発光部３１（又は受光部）は、基準穴２３Ａを基準にして所定の位置関係になるように配置されると良い。同様に、光路変換器４０に形成されるレンズ部４１（不図示）は、基準穴２３Ａに挿入される位置決めピン４３を基準にして所定の位置関係になるように配置されると良い。これにより、発光部３１とレンズ部４１が高精度に位置決めされる。

＝＝＝第３実施形態＝＝＝
前述の第１実施形態の光モジュール１は、ＱＳＦＰタイプのものであり、ハウジング１Ａの中に回路基板１０を１枚備えるタイプである。但し、光モジュールの備える回路基板の数は、１枚に限られるものではない。

図１３は、第３実施形態の光モジュールの概略構成図である。第２実施形態の光モジュールは、ＣＸＰタイプのものであり、ハウジング１Ａの中に回路基板１０を２枚備えるタイプである。

図に示すように、回路基板１０、ガラス基板２０及び光路変換器４０から構成されたユニットが２つ設けられている。上側の第１ユニットは、送信側のユニットであり、前述の第１実施形態の回路基板１０、ガラス基板２０、発光部３１及び光路変換器４０と同様に構成されている。下側の第２ユニットは、第１ユニットと同様に構成された回路基板１０、ガラス基板２０及び光路変換器４０の上下を反転させて配置したものである。下側の第２ユニットは受信側のユニットであるため、第２ユニットのガラス基板２０には、発光部３２の代わりに受光部３３が実装されている。なお、上側のユニットを受信側のユニットとし、下側のユニットを送信側のユニットとして構成することも可能である。

第２ユニットにおいても、回路基板１０の収容窓１２を塞ぐように回路基板１０にガラス基板２０が搭載されており、受光部３３の搭載面（下面）と反対面（上面）において光路変換器４０がガラス基板２０に取り付けられるとともに、光路変換器４０が回路基板１０の収容窓１２に挿入されて配置されている。これにより、第２ユニットの低背化を図ることができるとともに、第３実施形態の光モジュール全体の低背化を図ることができる。

第１ユニットの光路変換器４０と第２ユニットの光路変換器４０が対向している。そして、２つの光路変換器４０の間にバネ６５が配置されている。バネ６５は、圧縮されており、双方のユニットのそれぞれの光路変換器４０をガラス基板２０に向かって付勢している。つまり、バネ６５は、第１ユニットの光路変換器４０をガラス基板２０に向かって上側に付勢するとともに、第２ユニットの光路変換器４０をガラス基板２０に向かって下側に付勢している。これにより、双方のユニットにおいて、ガラス基板２０の位置決め穴２３と光路変換器４０の位置決めピン４３との嵌合が確実なものとなり、外れにくくなる。

なお、第３実施形態では、第１ユニットと第２ユニットの両方とも低背化を図っているため、狭いハウジング１Ａ内において双方のユニットの光路変換器４０を対向させて配置させることが可能になっている。そして、このような配置が可能になったからこそ、２つの光路変換器４０の間にバネ６５を配置することが可能になっている。

双方のユニットの発光部３１及び駆動素子３２の外側（ハウジング１Ａの側）には、放熱シート６１が配置されている。つまり、第１ユニットの発光部３１及び駆動素子３２の上側には、放熱シート６１が配置されているとともに、第２ユニットの発光部３１及び駆動素子３２の下側にも、放熱シート６１が配置されている。そして、バネ６５は、光路変換器４０をガラス基板２０に向かって付勢するとともに、光電変換素子（発光部３１又は受光部３３）や駆動素子３２と放熱シート６１とを密着させる方向に力を付勢する付勢部材として機能する。これにより、光電変換素子や駆動素子３２から発生した熱が放熱シートに伝導しやすくなる。

また、バネ６５は、光電変換素子（発光部３１又は受光部３３）や駆動素子３２とハウジング１Ａとの間に放熱シート６１を挟み込むように、力を付勢している。これにより、光電変換素子や駆動素子３２から発生した熱が放熱シートを介して外部（ケージ２、又はケージ２が設けられたメイン基板）に放熱されやすくなる。

なお、バネ６５は、コイルバネとして図示されているが、この態様に限られるものではない。例えば、板バネであっても良いし、他の形状のバネでも良い。また、第１実施形態の固定具６２のようなものを用いて第１ユニット及び第２ユニットを外側から締め付けることによって、光路変換器４０をガラス基板２０に向かって付勢しても良い。

＝＝＝その他＝＝＝
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更・改良され得ると共に、本発明には、その等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる形態であっても、本発明に含まれる。

＜回路基板＞
前述の実施形態では、ガラス基板２０が回路基板１０の収容窓１２を塞ぐように搭載されていた。但し、図５Ｂや図５Ｃに示すように、回路基板に収容窓１２が形成されていない場合においても、ガラス基板２０に奥の窄まった非貫通の位置決め穴が形成されており、光路変換器４０に円錐台形状の位置決めピンが形成されていれば、位置決め穴に位置決めピンを挿入することによってガラス基板２０と光路変換器４０を位置決めすることが可能である。

要するに、２つの部材の一方の部材（例えばガラス基板２０）に奥の窄まった非貫通の位置決め穴が形成されており、他方の部材（例えば光路変換器４０）に円錐台形状の位置決めピンが形成されており、位置決め穴に位置決めピンを挿入することによって２つの部材が位置決めされていればよい。このため、位置決め穴が形成される部材はガラス基板２０に限られるものではない。また、位置決めピンが形成される部材は光路変換器４０に限られるものではない。

＜位置決め穴と位置決めピン＞
前述の位置決め穴は、サンドブラスト加工により形成されていたが、エッチング加工なのどの他の加工方法によって位置決め穴が形成されていても良い。他の加工方法であっても、位置決め穴が奥の窄まった形状であれば、円錐台形状の位置決めピンを挿入することによって、位置決め穴や位置決めピンの軸方向に垂直な方向（ガラス基板２０の表面と平行な方向）の位置決め精度を高くできる。但し、奥の窄まっていない形状の位置決め穴を備えた部材との位置決めに、前述の円錐台形状の位置決めピンを備えた光路変換器が流用されても良い。

＜光モジュールについて＞
前述の実施形態では、ＱＳＦＰタイプやＣＸＰタイプの光モジュールを用いて説明したが、このタイプに限定されるものではない。他のタイプ（例えばＳＦＰタイプなど）の光モジュールに適用することも可能である。

＜固定具＞
図１４は、変形例の固定具６２’の斜視図である。固定具６２’は、断面Ｕ字状に金属板を折り曲げた本体６３’と、引っ掛けピン６４’とから構成されている。断面Ｕ字状の本体６３’の一端には引っ掛けピン６４’が固定されており、本体６３’の他端には引っ掛けピン６４’を引っ掛けるための係合部６３Ａ’が形成されている。

断面Ｕ字状の本体６３’は、回路基板１０を左右方向から跨ぎ放熱シート６１を上側から覆い被せるように配置されており、両端は回路基板１０の下側から突出している。そして、引っ掛けピン６４’は、光路変換器４０の下面を押さえながら、本体６３’の係合部６３Ａ’に引っ掛けられている。引っ掛けピン６４’を本体６３’の係合部６３Ａ’に引っ掛けると、固定具６２’は、本体６３’の内側の部材（ガラス基板２０、発光部３１、光路変換器４０及び放熱シート６１など）を上下方向から締め付ける。

変形例の固定具６２’は、光路変換器４０の反射部４２を外側から覆っていない。このため、光路変換器４０の反射部４２にゴミが付着するおそれがあり、反射部４２の光学的な特性が変化するおそれがある。

但し、変形例の固定具６２’においても、引っ掛けピン６４’によって光路変換器４０を上側に向かって付勢するとともに、本体６３’によって放熱シート６１を介してガラス基板２０を下側に向かって付勢している。つまり、変形例の固定具６２’は、ガラス基板２０の位置決め穴２３に光路変換器４０の位置決めピン４３を挿入する方向に力を付勢する付勢部材として機能する。これにより、ガラス基板２０の位置決め穴２３と光路変換器４０の位置決めピン４３との嵌合が確実なものとなり、外れにくくなる。

また、変形例の固定具６２’においても、発光部３１や駆動素子３２と放熱シート６１とを密着させる方向に力を付勢する付勢部材として機能する。これにより、発光部３１や駆動素子３２から発生した熱が放熱シート６１に伝導しやすくなる。

１ 光モジュール、１Ａ ハウジング、
２ ケージ、２Ａ コネクタ、３ ヒートシンク、
１０ 回路基板、１１ 接続部、１２ 収容窓、１３ 回路基板側電極、
２０ ガラス基板（透明基板）、２１ 貫通ビア、２２ ガラス基板側電極、
２３ 位置決め穴、２３Ａ 基準穴、２３Ｂ 長穴、
３１ 発光部、３１Ａ 発光部側電極、３１Ｂ 発光面、
３２ 駆動素子、３３ 受光部、
４０ 光路変換器（支持部材）、４１ レンズ部、４２ 反射部、
４３ 位置決めピン、４３Ａ テーパ面、４３Ｂ 凹部、４４ ファイバ支持部、
５０ 光ファイバ、６１ 放熱シート、６２ 固定具、
６３ 本体、６３Ａ・６３Ａ’ 係合部、６４ 引っ掛けピン、６４’ 引っ掛け板、
６５ バネ

上記目的を達成するための主たる発明は、第１の部材と第２の部材とを位置決めする位置決め方法であって、前記第１の部材には、奥の窄まった非貫通の位置決め穴が形成されており、前記第２の部材には、円錐台形状の位置決めピンが形成されているとともに、前記位置決めピンの根元の回りに凹部が形成されており、前記位置決め穴に前記位置決めピンを挿入することによって、前記第１の部材と前記第２の部材が位置決めされることを特徴とする位置決め方法である。

Claims (12)

1. 第１の部材と第２の部材とを位置決めする位置決め方法であって、
   前記第１の部材には、奥の窄まった非貫通の位置決め穴が形成されており、
   前記第２の部材には、円錐台形状の位置決めピンが形成されており、
   前記位置決め穴に前記位置決めピンを挿入することによって、前記第１の部材と前記第２の部材が位置決めされる
   ことを特徴とする位置決め方法。
2. 請求項１に記載の位置決め方法であって、
   前記位置決めピンの根元の回りに凹部が形成されている
   ことを特徴とする位置決め方法。
3. 請求項２に記載の位置決め方法であって、
   前記第２の部材を樹脂で一体成形することによって、前記位置決めピンが形成されている
   ことを特徴とする位置決め方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の位置決め方法であって、
   前記位置決め穴は、ブラスト加工により形成されている
   ことを特徴とする位置決め方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の位置決め方法であって、
   前記第１の部材には、前記位置決め穴として基準穴及び長穴が形成されており、
   前記長穴は、その長手方向が前記基準穴と前記長穴とを結ぶ線に沿うように形成されており、
   前記第２の部材には、円錐台形状の前記位置決めピンが２つ形成されており、
   ２つの位置決めピンのうちの一方を基準穴に挿入し、他方を長穴に挿入することによって、前記第１の部材と前記第２の部材が位置決めされる
   ことを特徴とする位置決め方法。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の位置決め方法であって、
   前記位置決め穴及び前記位置決めピンの軸方向に許容される位置決め誤差は、前記軸方向に垂直な方向に許容される位置決め誤差よりも大きい
   ことを特徴とする位置決め方法。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の位置決め方法であって、
   前記第１の部材は、光を透過可能な透明基板であり、
   前記第２の部材は、光を伝送する光ファイバを支持する支持部材であり、
   前記透明基板には、前記透明基板に向かって光を発光し若しくは前記透明基板を透過した光を受光する光電変換素子が搭載されており、
   前記支持部材は、前記光電変換素子と前記光ファイバとの間の光路を前記透明基板とともに形成しており、
   前記透明基板の前記位置決め穴に前記支持部材の前記位置決めピンを挿入することによって、前記透明基板と前記支持部材が位置決めされる
   ことを特徴とする位置決め方法。
8. 請求項７に記載の位置決め方法であって、
   前記透明基板と前記支持部材とが密着した状態で前記光電変換素子から発した光が前記光ファイバの端面よりも遠方で集束するように、前記支持部材の光学系が構成されている
   ことを特徴とする位置決め方法。
9. 請求項７又は８に記載の位置決め方法であって、
   前記透明基板は、前記支持部材よりも硬い
   ことを特徴とする位置決め方法。
10. 請求項７〜９のいずれかに記載の位置決め方法であって、
    前記位置決め穴に前記位置決めピンを挿入する方向に力を付勢する付勢部材を更に備え、
    前記支持部材は、前記光路において前記光を反射する反射部を有しており、
    前記付勢部材の少なくとも一部は、前記反射部の外側を覆っている
    ことを特徴とする位置決め方法。
11. 光を透過可能な透明基板と、
    前記透明基板に搭載され、前記透明基板に向かって光を発光し若しくは前記透明基板を透過した光を受光する光電変換素子と、
    光を伝送する光ファイバを支持し、前記光電変換素子と前記光ファイバとの間の光路を前記透明基板とともに形成する支持部材と、
    を備えた光モジュールであって、
    前記透明基板には、奥の窄まった非貫通の位置決め穴が形成されており、
    前記支持部材には、円錐台形状の位置決めピンが形成されており、
    前記位置決め穴に前記位置決めピンを挿入することによって、前記透明基板と前記支持部材が位置決めされている
    ことを特徴とする光モジュール。
12. 請求項１１に記載の光モジュールであって、
    前記位置決め穴に前記位置決めピンを挿入する方向に力を付勢する付勢部材を更に備え、
    前記支持部材は、前記光路において前記光を反射する反射部を有しており、
    前記付勢部材の少なくとも一部は、前記反射部の外側を覆っている
    ことを特徴とする光モジュール。

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