JP2013254012A - 光トランシーバの製造方法、光トランシーバ、光トランシーバ付き基板、及び、光通信機器 - Google Patents

光トランシーバの製造方法、光トランシーバ、光トランシーバ付き基板、及び、光通信機器 Download PDF

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Abstract

【課題】製造コストを低減させることが可能な光トランシーバの製造方法、光トランシーバ、光トランシーバ付き基板、及び、光通信機器を提供する。
【解決手段】光トランシーバ10は、光ファイバが接続される光ファイバ接続部12が取り付けられ、光電変換素子が実装される第1回路基板20と、一端側に第1回路基板20のスルーホール21に挿通されてスルーホール21に弾性接触する弾性部24を有し、他端側が外部に接続される端子23と、第1回路基板20及び端子23が組み付けられるハウジング33とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、光トランシーバの製造方法、光トランシーバ、光トランシーバ付き基板、及び、光通信機器に関する。
従来より、光トランシーバとして、例えば下記特許文献1に記載のものがある。この特許文献1の光トランシーバは、フレキシブル基板を介して外部と接続されている。
特開2011−215427号公報
しかしながら、フレキシブル基板は、比較的高価であるため、特許文献1のように、光トランシーバの構成部品としてフレキシブル基板を使用すると製造コストが高くなるという問題があった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、製造コストを低減させることが可能な光トランシーバの製造方法、光トランシーバ、光トランシーバ付き基板、及び、光通信機器を提供することを目的とする。
本発明は、光ファイバが接続される光ファイバ接続部が取り付けられ、光電変換素子が実装される第1回路基板と、一端側に前記第1回路基板のスルーホールに挿通されて前記スルーホールに弾性接触する弾性部を有し、他端側が外部に接続される端子と、前記第1回路基板及び前記端子が組み付けられるハウジングと、を備える。
このような構成によれば、光ファイバ接続部から外部に接続可能な端子に至る経路を、比較的高価なフレキシブル基板を使用しなくても形成することができるため、光トランシーバの製造コストを低減させること可能になる。
ここで、第1回路基板におけるスルーホールと端子との接続部分について、例えば、スルーホール内の端子を半田付けして接続する場合には、スルーホールと端子との相対的位置が半田により固定されているため、スルーホールと端子との接続部分に、第1回路基板及び端子を組み付けた際の組み付け公差等に起因して応力が生じ、当該接続部分の半田に亀裂が発生する等の不具合が生じることが懸念される。
一方、本構成によれば、端子の弾性部がスルーホールに弾性接触することによりスルーホールと端子とが接続されるから、第1回路基板及び端子を組み付けた際に、組み付け公差等により相対的位置にずれが生じても、弾性部が挿通方向に摺動したり、弾性部が弾性変形することにより、スルーホールと端子との相対的位置のずれによる不具合を防止することが可能になる。
上記構成に加えて以下の構成を有すれば好ましい。
・前記ハウジングには圧入孔が形成されており、前記端子は食い込み部と位置決め部とを有し、前記端子は、前記食い込み部が前記圧入孔の孔壁に食い込むように、前記圧入孔に対して前記位置決め部まで圧入してなる。
このようにすれば、端子のハウジングへの組み付けを容易かつ強固に行うことが可能になる。また、このように端子の圧入によりスルーホールと端子の位置にずれが生じやすい構成において、上記構成により、弾性部が挿通方向に摺動したり、弾性部が弾性変形することにより、位置ずれによる不具合を防止することが可能になる。
・前記端子は複数であるとともに前記複数の端子が端子保持部に保持されている。
このような構成によれば、複数本の端子を一括してスルーホールに挿通することが容易になるから、端子の組み付け作業を容易に行うことができる。
・前記ハウジングは、前記端子保持部に係止して前記端子保持部の位置を所定範囲内に保持する係止部を有する。
このようにすれば、例えば、端子が外力を受けた際に、端子保持部が係止部に係止することで、端子とスルーホールとの接続部分に与えられる応力を抑制することが可能になる。
・前記端子は、当該端子の前記一端側と前記他端側の延出方向が異なるように屈曲された形状をなす。
このように、端子が屈曲された形状であるために、第1回路基板と端子をハウジングに組み付けた際に、スルーホールと弾性部との相対的位置にずれが生じやすい構成において、上記構成により、位置ずれによる不具合を防止することが可能になる。
・前記第1回路基板は、前記光ファイバ接続部に固定されており、前記ハウジングには、前記光ファイバ接続部の位置を固定する位置固定部が形成されている。
このようにすれば、光ファイバ接続部を介して第1回路基板の位置を固定することができる。
・前記ハウジングは、ハウジング本体部と、前記ハウジング本体部を覆う蓋部とを備え、前記位置固定部は、前記蓋部及び前記ハウジング本体部に設けられており、前記ハウジング本体部に前記蓋部を被せることにより、前記光ファイバ接続部の位置が固定される。
このようにすれば、第1回路基板のハウジングへの固定を容易かつ強固に行うことが可能になる。
・前記光トランシーバと、前記端子の他端側に接続される第2回路基板と、を備えた光トランシーバ付き基板とする。
・前記光トランシーバ付き基板がケースに収容されてなる光通信機器とする。
本発明によれば、製造コストを低減させることが可能な光トランシーバの製造方法、光トランシーバ、光トランシーバ付き基板、及び、光通信機器を提供することができる。
実施形態1の光トランシーバを備えた光トランシーバ付き基板を示す断面図 図1のA−A断面図 仮組み状態に組み付けられた光モジュール及び端子モジュールを表す平面図 第1回路基板のスルーホールに端子の弾性部が挿通された状態を拡大して示す図 仮組み状態の光モジュール及び端子モジュールを示す側面図 ハウジング本体部を表す平面図 ハウジング本体部に光モジュール及び端子モジュールが収容された状態を示す平面図 光モジュール及び端子モジュールとを仮組み状態に組み付ける様子を示す斜視図 光モジュール及び端子モジュールを仮組み状態に組み付ける様子を示す平面図 仮組み状態の光モジュール及び端子モジュールをハウジング本体部に組み付ける様子を示す斜視図 仮組み状態の光モジュール及び端子モジュールをハウジング本体部に組み付ける様子を示す側面図 光モジュール及び端子モジュールをハウジング本体部に組み付けた状態を示す側面図 ハウジング本体部に蓋部を被せる様子を示す斜視図 ハウジングにシールド部材を装着する様子を示す斜視図 光トランシーバを示す斜視図
<実施形態1>
以下、本発明を具体化した実施形態1について、図1〜図15を参照しつつ詳細に説明する。
本実施形態における光トランシーバ10は、自動車等の車両に搭載されるものであり、図1に示すように、光ファイバが接続される光モジュール11と、光モジュール11に接続される複数本の端子23を有する端子モジュール22と、光モジュール11及び端子モジュール22が組み付けられるハウジング33と、ハウジング33を覆うシールド部材43と、を備えている。この光トランシーバ10に第2回路基板48が装着された光トランシーバ付き基板49は、ケース50内に収容されて光通信機器を構成する。以下では、上下方向について図1を基準とし、図1における左方(相手側コネクタとの嵌合方向)を前方、右方を後方として説明する。
光モジュール11は、光ファイバが接続される光ファイバ接続部12と、光ファイバ接続部12の後方に配された第1回路基板20とを備えている。
光ファイバ接続部12は、光透過性を有する合成樹脂(例えば、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリカーボネート(PC)、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA))の成形物であり、光ファイバの端部に外嵌されたフェルールが挿入可能な略円筒形状の一対のスリーブ部13,13と、光ファイバの軸線の延長上に配された一対のレンズ部14,14と、第1回路基板20及びハウジング33に固定される被固定部15とが一体に成形されている。
スリーブ部13,13には、先端部に外部のフェルールを装着可能な装着凹部13A,13Aが形成されている。
各スリーブ部13の外周面には、図8に示すように、4個(複数)の肉抜き部13Bが周方向における所定間隔(所定角度(本実施形態では、90度))ごとに形成されている。各肉抜き部13Bは、スリーブ部13の外周面を略直角に切欠いた形状とされている。これにより、この肉抜き部13Bを有する位置のスリーブ部13の断面は、上下左右に十字をなしている。
レンズ部14,14は、図1に示すように、共に各スリーブ部13の軸線上に設けられ、第1回路基板20に実装されている各光電変換素子と対向している。これにより、一方のレンズ部14が発光素子から出射された光を光ファイバの端面に集光させ、他方のレンズ部14が光ファイバからの光を受光素子に集光させる。
被固定部15は、スリーブ部13の後方に連なりハウジング33に固定されるハウジング固定部17と、ハウジング固定部17の後方に連なり第1回路基板20に固定される基板固定部16と、を有する。
ハウジング固定部17は、外方へ板状に突出する突出部17Aと、突出部17Aの後方に隣接する凹状溝17Cを有する被押さえ部17Bとを備えている。
突出部17Aは、径方向に板状に突出しており、その外形は、横長の長方形状をなしている(図8参照)。
被押さえ部17Bは、後述するハウジング本体部34及び蓋部41に押さえられて光ファイバ接続部12がハウジング33に固定される部分であり、下方側の凹状溝17Cには、ハウジング33の位置固定壁37が圧入される。
凹状溝17Cには、周方向に延びるリブ17Dが形成されている。
リブ17Dは、突出部17Aの後方側に設けられており、ハウジング固定部17の円形の外周面のうち略半周に設けられている。
スリーブ部13の後方における光ファイバ接続部12の後端面には、図1に示すように、凹部が形成されており、この凹部には、金属板材を所定の形状にプレス加工してなる内部シールド15Aが装着されている。
第1回路基板20は、プリント配線技術により形成された導電路(図示しない)と、この導電路を通るように設けられた多数のスルーホール21とを有し、光モジュール11がハウジング33に固定された状態では、ハウジング33の底壁33Aに対して略垂直に起立した姿勢とされている。これにより、第1回路基板20の板面は光ファイバ接続部12の延出方向に対して略直交する角度となっている。
第1回路基板20は、光電変換素子(図示しない)が実装されて光電変換回路を構成している。
光電変換素子としては、電気信号を光信号に変換する発光素子(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting LASER)と、光信号を電気信号に変換する受光素子(フォトダイオード)とを備えている。一枚の第1回路基板20に受光素子および発光素子の両方を実装することで、第1回路基板20の小型化が図られている。
スルーホール21は、円形状であって、第1回路基板20の導電路に電気的に接続されており、図4に示すように、内面にスズメッキ等からなるメッキ21Aが形成されており、端子23の前端側(一端側)が挿通されて接続される。
端子モジュール22は、図8に示すように、複数の端子23が合成樹脂製の端子保持部29に保持されて構成されている。
端子23は、いわゆるプレスフィット端子と称されるものであって、L字形状(略垂直)に屈曲された細長い角形の棒状をなし、前端側(一端側)に弾性変形可能な弾性部24を有している。
弾性部24は、外方側に膨らむように湾曲した一対の撓み片25,25からなる。
一対の撓み片25,25は、撓み片25,25間の幅寸法が最も大きい位置の外径が、スルーホール21の径よりも大きく形成されている。これにより、端子23が一端側からがスルーホール21に挿通されると、弾性部24の一対の撓み片25,25がスルーホール21の孔縁に当接して弾性変形し、一対の撓み片25,25の弾性復元力により、各撓み片25,25とスルーホール21との間に接圧を生じつつ接続される。
各端子23には、段差状に左右に突出して端子23をハウジング33に圧入する際の挿入深さを位置決めする位置決め部26と、圧入孔40の内壁面に食い込んで圧入される食い込み部27とが設けられている。食い込み部27は、端子23の圧入方向に複数段設けられている。
なお、端子23の下端側(他端側)は、ハウジング33の底壁33Aを貫通して下方に突出し、第2回路基板48のスルーホールに挿通されて第2回路基板48の導電路と接続される外部接続部28とされている。
端子保持部29は、長方形の板状であって、全ての端子23を一括して保持するものであり、各端子23が圧入される圧入穴30が形成されている。
端子保持部29には、ハウジング33に係止する係止片31が形成されている。係止片31は、端子保持部29の左右の端部における略下側半分から側方に矩形状に突出している。
ハウジング33は、合成樹脂製であり、図13に示すように、上側に開口した略箱型をなすハウジング本体部34と、ハウジング本体部34の上面側に被せられる蓋部41とを備えている。
ハウジング本体部34は、相手側の光コネクタが前方から嵌合されるフード部35と、光モジュール11及び端子23が上方から収容される収容部36とを有している。
フード部35は角筒状をなし、その上壁には、相手側の光コネクタを案内する一対の案内突部35Aが内側に向けて突出して設けられている。
収容部36には、図10に示すように、光モジュール11の凹状溝17Cを圧入して光モジュール11の位置を固定する位置固定壁37(「位置固定部」の一例)と、端子23が圧入固定される端子固定部39とが設けられている。
位置固定壁37は、ハウジング本体部34の底壁33Aに立設されており、収容部36内を前後に仕切っている。
位置固定壁37は、上端部(先端部)が上方から嵌め入れられるハウジング固定部17の外周形状に応じて円弧状に凹み形成されている。
端子固定部39は、収容部36の後端側において、ハウジング本体部34の底壁33Aを段差状に厚肉とした部分に設けられている。
端子固定部39には、端子23を圧入固定可能な圧入孔40が、複数列、複数段並んで形成されている。各圧入孔40は略方形をなし、端子固定部39を上下方向に貫通している。
蓋部41は、図13に示すように、長方形状の板状部材の略後半部分に開口部42を有しており、ハウジング本体部34に蓋部41を被せた状態において開口部42から第1回路基板20及び端子23が露出する。
また、蓋部41の裏面側には、図1に示すように、光ファイバ接続部12を上方側から押さえる押さえ部42(「位置固定部」の一例)と、圧入凸部(図示しない)とが設けられている。押さえ部42は、スリーブ部13,13の形状に応じて下方に突出する壁状をなしている。圧入凸部は、ハウジング本体部34の側壁の上端部に設けられた圧入凹部34A(図10参照)に圧入されることにより、蓋部41がスリーブ部13,13を下方に押さえつつ蓋部41が閉じた状態に保持する。
ハウジング33の外側には、図14に示すように、フード部35を除いた部分を覆うように、シールド部材43が取り付けられる。シールド部材43は、金属板材を所定形状にプレス加工したものであり、その前面と下面とがそれぞれ開口している。
シールド部材43は、下端縁に設けられた爪部44がハウジング33の下面側に折り返されることによって、シールド部材43がハウジング33に組み付けられた状態に保持される。また、シールド部材43の下端部には、下方に向かって突出するように設けられた複数の接続脚部45が形成されている。この接続脚部45は、第2回路基板48に貫通されて、はんだ付け等の公知の手法によって第2回路基板48の導電路に接続される。
ハウジング本体部34の左右の側壁には、図13に示すように、端子保持部29の係止片31を内側に係止可能であって、上方側が開放された係止部46がハウジング本体部34の両側壁に形成されている。係止部46の前後方向の寸法は、係止片31の厚み寸法に比して所定のクリアランスを有する寸法とされている。 また、係止部46の上部は、上方に向かって傾斜状に拡径された傾斜部46Aとされている。
次に、光トランシーバ10の製造方法の一例を説明する。
光ファイバ接続部12を第1回路基板20に取り付け、光モジュール11を形成する。
また、全ての端子23を下端(他端)側から端子保持部29に圧入し、端子モジュール22を形成する。
次に、第1回路基板20の複数のスルーホール21に端子モジュール22の全ての端子23を前端側(一端側)から挿入する。このとき、端子23の弾性部24がスルーホール21の孔縁に当接すると、一対の撓み片25,25が弾性変形して弾性部24がスルーホール21内で弾性接触した仮組み状態となる。
次に、仮組み状態の光モジュール11及び端子モジュール22を、ハウジング本体部34に組み付ける組み付け工程を行う。この組み付け工程では、各端子23の他端側を端子固定部39の圧入孔40にそれぞれ圧入し、光モジュール11のハウジング固定部17に位置固定壁37を圧入する。
端子23を端子固定部39の圧入孔40に圧入すると、外部接続部28に続いて食い込み部27が圧入孔40を押し広げるようにして進入し、圧入孔40の内壁面に食い込む。そして、端子23が正規位置まで圧入孔40に圧入されると、位置決め部26の下縁が圧入孔40の周囲に突き当たり、端子23のそれ以上の圧入動作が規制される。こうして、全ての端子23は、それぞれの外部接続部28をハウジング本体部34の底壁33Aから下方へ突出する姿勢となる。
また、位置固定壁37がハウジング固定部17に圧入されると、リブ17がハウジング固定部17に押し当てられて潰される。
これにより、仮組み状態の光モジュール11及び端子モジュール22がハウジング本体部34に収容された状態となる(図13)。
その後、ハウジング本体部34に蓋部41を取り付ける(図14)。すると、蓋部41の圧入凸部がハウジング本体部34の圧入凹部34Aに圧入され、光モジュール11の被押さえ部17Bが蓋部41の押さえ部42により下方に押え付けられた状態で被せられる。
次に、シールド部材43を取り付ける。シールド部材43をハウジング33に外嵌し、爪部44をハウジング33の下面側に折ることでシールド部材43をハウジング33に組み付ける。これにより、光トランシーバ10の組み付けが完了する(図15)。
そして、図1に示すように、光トランシーバ10の下方に第2回路基板48を装着し、端子23の他端側の外部接続部28を第2回路基板48のスルーホールにフロー半田付け等により半田付けして光トランシーバ付き基板49を形成する。また、光トランシーバ付き基板49をケース50に収容して光通信機器が形成される。
上記実施形態によれば、以下の作用・効果を奏する。
(1)本実施形態によれば、光ファイバ接続部12から外部に接続可能な端子23に至る経路を、比較的高価なフレキシブル基板を使用しなくても形成することができるため、光トランシーバ10の製造コストを低減させること可能になる。
ここで、第1回路基板20におけるスルーホール21と端子23との接続部分について、例えば、スルーホール21内の端子を半田付けして接続する場合には、スルーホール21と端子23との相対的位置が半田により固定されているため、スルーホール21と端子23との接続部分に、第1回路基板20及び端子23を組み付けた際の組み付け公差等に起因して応力が生じ、当該接続部分に不具合が生じることが懸念される。
一方、本実施形態によれば、端子23の弾性部24がスルーホール21に弾性接触することによりスルーホール21と端子23とが接続されるから、第1回路基板20及び端子23を組み付けた際に、組み付け公差等により相対的位置にずれが生じても、弾性部24が挿通方向に摺動したり、弾性部24が弾性変形することにより、スルーホール21と端子23との相対的位置のずれによる不具合を防止することが可能になる。
(2)ハウジング33には圧入孔40が形成されており、端子23は食い込み部27と位置決め部26とを有し、端子23は、食い込み部27が圧入孔40の孔壁に食い込むように、圧入孔に対して位置決め部26まで圧入してなる。
このようにすれば、端子23のハウジング33への組み付けを容易かつ強固に行うことが可能になる。また、このように端子23の圧入によりスルーホール21と端子23の位置にずれが生じやすい構成において、上記実施形態の構成により、弾性部24が挿通方向に摺動したり、弾性部24が弾性変形することにより、位置ずれによる不具合を防止することが可能になる。
(3)端子23は複数であるとともに複数の端子23が端子保持部29に保持されている。
このような構成によれば、複数本の端子23を一括してスルーホール21に挿通することが容易になるから、端子23の組み付け作業を容易に行うことができる。
(4)ハウジング33は、端子保持部29に係止して端子保持部29の位置を所定範囲内に保持する係止部46を有する。
このようにすれば、例えば、端子23が外力を受けた際に、端子保持部29が係止部46に係止することで、端子23とスルーホール21との接続部分に与えられる応力を抑制することが可能になる。
(5)端子23は、当該端子23の一端側と他端側の延出方向が異なるように屈曲された形状をなす。
このように、端子23が屈曲された形状であるために、第1回路基板20と端子23をハウジング33に組み付けた際に、スルーホール21と弾性部24との相対的位置にずれが生じやすい構成において、上記実施形態の構成により、位置ずれによる不具合を防止することが可能になる。
(6)第1回路基板20は、光ファイバ接続部12に固定されており、ハウジング33には、光ファイバ接続部12の位置を固定する位置固定壁37(位置固定部)及び押さえ部42(位置固定部)が形成されている。
このようにすれば、光ファイバ接続部12を介して第1回路基板20の位置を固定することができる。
(7)ハウジング33は、ハウジング本体部34と、ハウジング本体部34を覆う蓋部41とを備え、位置固定壁37(位置固定部)及び押さえ部42(位置固定部)は、蓋部41をハウジング本体部34に被せることにより、光ファイバ接続部12をハウジング本体部34と蓋部41との間に挟み込んで位置を固定するものである。
このようにすれば、第1回路基板20のハウジング33への固定を容易かつ強固に行うことが可能になる。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、端子23と光モジュール11とを仮組み状態に組み付けてからハウジング本体部34に収容するものとしているが、これに限られない。例えば、端子23と光モジュール11とを仮組み状態に組み付けることなく、それぞれをハウジング本体部34に個別に組み付けるとともに、併せて第1回路基板20のスルーホール21に端子23の一端側を挿通して接続するようにしてもよい。
(2)実施形態では、全ての端子23を一個の端子保持部29で一括して保持するものとしているが、これに限らず、例えば端子23を複数の端子保持部で複数本ずつ保持するものとしてもよい。
10…光トランシーバ
11…光モジュール
12…光ファイバ接続部
13…スリーブ部
15…被固定部
15A…内部シールド部
17A…突出部
17B…被押さえ部
17C…凹状溝
20…第1回路基板
21…スルーホール
22…端子モジュール
23…端子
24…弾性部
25…一対の撓み片
26…位置決め部
27…食い込み部
28…外部接続部
29…端子保持部
31…係止部
33…ハウジング
33A…底壁
34…ハウジング本体部
36…収容部
37…位置固定壁(位置固定部)
38…圧入凹部
39…端子固定部
40…圧入孔
41…蓋部
42…押さえ部(位置固定部)
43…シールド部材
46…係止部
48…第2回路基板
49…光トランシーバ付き基板
50…ケース

Claims (9)

  1. 光ファイバが接続される光ファイバ接続部が取り付けられ、光電変換素子が実装される第1回路基板と、
    一端側に前記第1回路基板のスルーホールに挿通されて前記スルーホールに弾性接触する弾性部を有し、他端側が外部に接続される端子と、
    前記第1回路基板及び前記端子が組み付けられるハウジングと、を備える光トランシーバ。
  2. 前記ハウジングには圧入孔が形成されており、
    前記端子は食い込み部と位置決め部とを有し、
    前記端子は、前記食い込み部が前記圧入孔の孔壁に食い込むように、前記圧入孔に対して前記位置決め部まで圧入してなる、
    請求項1に記載の光トランシーバ。
  3. 前記端子は複数であるとともに前記複数の端子が端子保持部に保持されている請求項1または請求項2に記載の光トランシーバ。
  4. 前記ハウジングは、前記端子保持部に係止して前記端子保持部の位置を所定範囲内に保持する係止部を有する請求項3に記載の光トランシーバ。
  5. 前記端子は、当該端子の前記一端側と前記他端側の延出方向が異なるように屈曲された形状をなす請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の光トランシーバ。
  6. 前記第1回路基板は、前記光ファイバ接続部に固定されており、前記ハウジングには、前記光ファイバ接続部の位置を固定する位置固定部が形成されている請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の光トランシーバ。
  7. 前記ハウジングは、ハウジング本体部と、前記ハウジング本体部を覆う蓋部とを備え、
    前記位置固定部は、前記蓋部及び前記ハウジング本体部に設けられており、前記ハウジング本体部に前記蓋部を被せることにより、前記光ファイバ接続部の位置が固定される請求項6に記載の光トランシーバ。
  8. 請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の光トランシーバと、前記端子の他端側に接続される第2回路基板と、を備えた光トランシーバ付き基板。
  9. 請求項8に記載の光トランシーバ付き基板がケースに収容されてなる光通信機器。
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