JP2015094835A - 光ファイバシート及びそれを用いた実装構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】光デバイスの小型化を図ることができる光ファイバシートを提供する。
【解決手段】光ファイバシートに設けられた光コネクタ１３０は、心線挿入口１３２から挿入された光ファイバ心線１２０からの光が入射すると共にその光を入射方向に対して角度をなす方向に反射する反射手段１３８と、反射手段１３８からの反射光を出射する光出射部１３９ａとを有する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、光ファイバシート及びそれを用いた光バックプレーンとドータボードとを備えた実装構造体に関する。

光配線が施された装置群の体積をより小型化するための対策の１つの例として、バックプレーンボード上に光ファイバ心線が配線された光バックプレーンに、複数のドータボードがそれぞれ垂直に実装されたブックシェルフ型の実装構造体が知られている（例えば特許文献１並びに非特許文献１及び２）。また、別の例として、光ファイバにレンズを連結させたものが知られている（例えば特許文献２）。

特開２０１２−１９４４８１号公報 特開平１０−１４２４４６号公報

ＪＰＣＡ−ＰＥ０５−０２−０１Ｓ（２００８） ＪＰＣＡ−ＰＥ０３−０１−０３Ｓ（２００６）

図１９に示すように、上記実装構造体２００’では、光バックプレーン２１０’と各ドータボード２２０’とが光コネクタ１３０’，２２１’を介して接続されるが、光バックプレーン側光コネクタ１３０’は、ドータボード２２０’のボード側辺部に光入射部２２１ａ’が外向きになるように取り付けられたドータボード側光コネクタ２２１’との接続が可能なように、光バックプレーン２１０’に対して垂直に設けられる。このため、バックプレーンボード２１０’上に配線された光ファイバ心線１２０’は、バックプレーンボード２１１’から立ち上がって最小曲げ半径以上の曲率で曲がりながら先端部が光バックプレーン側光コネクタ１３０’内の光出射部１３０ａ’（フェルール）に導入される。従って、光バックプレーン２１０’とドータボード２２０’との間の距離Ｈには、光ファイバ心線１２０’がバックプレーンボード２２１’から立ち上がり始めてから光バックプレーン側光コネクタ１３０’内の光出射部１３８’に導入されるまでの不可避な寸法が含まれ、これが光バックプレーン２１０’とドータボード２２０’との間の距離Ｈを縮小して低背化を図るための妨げとなっている。

本発明の課題は、光デバイスの小型化を図ることができる光ファイバシートを提供することである。

本発明の光ファイバシートは、シート基板と、前記シート基板上に配線された光ファイバ心線と、前記光ファイバ心線の先端部に取り付けられた光コネクタとを備え、前記光コネクタは、前記光ファイバ心線の先端部が挿入された心線挿入口が形成されたコネクタ本体と、前記コネクタ本体に、前記心線挿入口から挿入された前記光ファイバ心線からの光が入射すると共にその光を入射方向に対して角度をなす方向に反射するように設けられた反射手段と、前記コネクタ本体に、前記反射手段からの反射光を出射するように設けられた光出射部とを有する。

本発明の実装構造体は、 バックプレーンボード上に、本発明の光ファイバシートが、前記光コネクタの前記光出射部が前記バックプレーンボード側とは反対側に位置付けられるように設けられた光バックプレーンと、ボード側辺部に光入射部が外向きになるように取り付けられたドータボード側光コネクタを有するドータボードとを備え、前記ドータボードは、前記光バックプレーンの前記光ファイバシートが設けられた側に、前記ドータボード側光コネクタが取り付けられた前記ボード側辺部が前記光バックプレーン側となると共に、前記光バックプレーンに対して角度をなすように設けられ、且つ前記ドータボード側光コネクタの前記光入射部が前記光バックプレーンに設けられた前記光ファイバシートにおける前記光コネクタの前記光出射部に接続されている。

本発明によれば、シート基板上に配線された光ファイバ心線の先端部に取り付けられた光コネクタが、光ファイバ心線からの光が入射すると共にその光を入射方向に対して角度をなす方向に反射する反射手段を有し、そして、その反射手段からの反射光を光出射部から出射するので、光ファイバ心線を曲げて光コネクタに接続する構造を採る必要がなく、光ファイバ心線を曲げて配索するためのスペースが不要であり、その結果、光デバイスの小型化を図ることができる。

実施形態に係る光ファイバシートの平面図である。 図１におけるII-II断面図である。 光ファイバ心線の斜視図である。 光コネクタの上面及び基端側の側面を含む斜視図である。 光コネクタの下面及び基端側の側面を含む斜視図である。 光コネクタの上面の正面図である。 光コネクタの下面の正面図である。 光コネクタの基端側の側面の正面図である。 図８におけるIX-IX断面図である。 光ファイバ心線の光コネクタへの取付構造の断面図である。 光ファイバシートの変形例の平面図である。 光ファイバシートの別の変形例の平面図である。 光ファイバシートの他の別の変形例の平面図である。 光ファイバシートの別の変形例の図２に相当する断面図である。 実装構造体の斜視図である。 実装構造体の一部分の平面図である。 実装構造体の一部分の側面図である。 光コネクタとドータボード側光コネクタとの接続構造を示す図である。 従来の実装構造体の一部分の平面図である。

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

（光ファイバシート）
図１及び２は、実施形態に係る光ファイバシート１００の一例を示す。

実施形態に係る光ファイバシート１００は、シート基板１１０と、その上に配線された１６本の光ファイバ心線１２０と、それらのそれぞれの先端部に取り付けられた光コネクタ１３０とを備える。

シート基板１１０は、樹脂シート１１１の表面に接着層１１２を設けたもので構成されている。樹脂シート１１１を形成する樹脂材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂等が挙げられる。接着層１１２を形成する接着剤としては、例えばシリコーン系接着剤等が挙げられる。シート基板１１０の厚さは例えば１２〜１６００μｍである。

図３は光ファイバ心線１２０を示す。

光ファイバ心線１２０は、光ファイバ１２１とそれを被覆する被覆層１２２とを有する。光ファイバ心線１２０の外径は例えば１２５〜２５０μｍである。

光ファイバ１２１は、例えば、石英やアクリル樹脂等で形成されている。光ファイバ１２１は、ファイバ中心のコア１２１ａとそれを被覆するクラッド１２１ｂとを有する。光ファイバ１２１の外径は例えば５０〜２５０μｍであり、コア１２１ａの直径は例えば６〜２４０μｍである。１つの光ファイバ１２１にコア１２１ａは１つに限定されず複数個あってもよい。

被覆層１２２は、例えば、紫外線硬化型樹脂等で形成されている。被覆層１２２の厚さは例えば３０〜６２．５μｍである。

１６本の光ファイバ心線１２０は、例えば、シート基板１１０上において組み替えられてマトリクス変換されるように配線されている。具体的には、図１に示すように、シート基板１１０の一方側に第１〜第４入出力ポートＩ／Ｏ−１〜４及び他方側に第５〜第８入出力ポートＩ／Ｏ−５〜８が設けられ、また、第１〜第４入出力ポートＩ／Ｏ−１〜４のそれぞれが４本の光ファイバ心線１２０を含み、それらの４本の光ファイバ心線１２０は、１本が第５入出力ポートＩ／Ｏ−５、１本が第６入出力ポートＩ／Ｏ−６、１本が第７入出力ポートＩ／Ｏ−７、及び残る１本が第８入出力ポートＩ／Ｏ−８に配線され、その結果、第５〜第８入出力ポートＩ／Ｏ−５〜８のそれぞれもが４本の光ファイバ心線１２０を含むものとなっている。そして、第１〜第４入出力ポートＩ／Ｏ−１〜４のいずれもが第５〜第８入出力ポートＩ／Ｏ−５〜８の全てに接続され、逆に、第５〜第８入出力ポートＩ／Ｏ−５〜８のいずれもが第１〜第４入出力ポートＩ／Ｏ−１〜４の全てに接続され、それによって第１〜第４入出力ポートＩ／Ｏ−１〜４及び第５〜第８入出力ポートＩ／Ｏ−５〜８相互間での光信号の伝送が可能に構成されている。第１〜第８入出力ポートＩ／Ｏ−１〜８は、平面視において、第１〜第４入出力ポートＩ／Ｏ−１〜４が長さ方向及び幅方向にそれぞれずれ、また、第５〜第８入出力ポートＩ／Ｏ−５〜８が長さ方向及び幅方向にそれぞれずれ、且つ第１入出力ポートＩ／Ｏ−１及び第５入出力ポートＩ／Ｏ−５、第２入出力ポートＩ／Ｏ−２及び第６入出力ポートＩ／Ｏ−６、第３入出力ポートＩ／Ｏ−３及び第７入出力ポートＩ／Ｏ−７、並びに第４入出力ポートＩ／Ｏ−４及び第８入出力ポートＩ／Ｏ−８がそれぞれ幅方向において対応するように配置されている。

図４〜９は、光コネクタ１３０を示す。

この光コネクタ１３０は、平面視が略長方形の扁平な板状のコネクタ本体１３１を有する。コネクタ本体１３１は、例えば透明なポリメチルメタクリレート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリカーボネート樹脂等で形成されている。コネクタ本体１３１は、例えば、長さが６〜１２ｍｍ、幅が４〜１０ｍｍ、及び厚さが３〜８ｍｍである。なお、この光コネクタ１３０の厚さが、実質的には光ファイバシート１００の厚さである。

コネクタ本体１３１の長さ方向の光ファイバ心線１２０と接続する基端側の側面には、幅方向に延びる横長の心線挿入口１３２が形成されており、その心線挿入口１３２に連続する凹部１３３が形成されている。

コネクタ本体１３１の下面（他方側の面）には、基端側に幅方向に延びる横長の接着剤注入口１３４が凹部１３３に連通するように形成されており、また、その先端側に幅方向に延びるコの字溝１３５が形成されており、さらに、その先端側に幅方向に延びるＶ溝１３６が形成されている。

凹部１３３における先端側の縦壁１３３ａには、幅方向に間隔をおいて配設され、各々、長さ方向に延びる４個の円筒孔状のファイバ挿通孔１３７がコの字溝１３５に連通するように形成されている。

各ファイバ挿通孔１３７の中心軸の先端側への延長上で且つＶ溝１３６における基端側のＶ溝形成面１３６ａには、球面状の凸部で構成された集光レンズ１３８が設けられている。なお、集光レンズ１３８の表面は保護膜で被覆されていてもよい。

コネクタ本体１３１の上面（一方側の面）には、集光レンズ１３８が幅方向に並んで設けられた位置に対応するように、幅方向に延びる浅底コの字溝１３９が形成されている。

なお、以上の構成の光コネクタ１３０と同種の市販品としては、例えば、ＵＳＣＯＮＥＣ社製の商品名：ＰＲＩＺＭ ＬｉｇｈｔＴｕｒｎ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ等が挙げられる。

実施形態に係る光ファイバシート１００において、第１〜第８入出力ポートＩ／Ｏ−１〜８のそれぞれでは、図１０に示すように、４本の光ファイバ心線１２０のそれぞれについて、先端部の被覆層１２２が剥離されて光ファイバ１２１が露出され、その露出した光ファイバ１２１が、光コネクタ１３０の心線挿入口１３２から挿入されると共に、対応するファイバ挿通孔１３７に挿通され、また、その先端面がコの字溝１３５の先端側の溝形成面１３５ａに突き当てられている。また、接着剤注入口１３４を介して凹部１３３に例えばエポキシ樹脂等の熱硬化型接着剤１４０が注入・硬化されて、各光ファイバ心線１２０が光コネクタ１３０に固定され、さらに、コの字溝１３５に、光ファイバ１２１による伝送に使用する光の波長において透明な熱硬化型接着剤１４０が注入・硬化されて、各光ファイバ１２１が光コネクタ１３０に固定されている。そして、４本の光ファイバ心線１２０の先端部に取り付けられた光コネクタ１３０は、下面が接触するようにシート基板１１０上に固定されている。

第１〜第８入出力ポートＩ／Ｏ−１〜８のそれぞれにおいて、各光ファイバ心線１２０の光ファイバ１２１により伝送された光は、光ファイバ１２１の先端面から出射し、コネクタ本体１３１におけるコの字溝１３５の先端側の溝形成面１３５ａから集光レンズ１３８までの部分を伝搬した後、集光レンズ１３８において全反射すると共に集光されて平行光とされる。そして、集光レンズ１３８からの平行光の反射光は、コネクタ本体１３１の上面の浅底コの字溝１３９の溝底面１３９ａから出射される。従って、集光レンズ１３８が、光ファイバ１２１からの光が入射すると共にその光を入射方向に対して角度をなす方向に反射する反射手段を構成する。また、浅底コの字溝１３９の溝底面１３９ａが、反射手段からの反射光を出射する光出射部を構成する。集光レンズ１３８への光の入射方向と反射方向とのなす角（入射角＋出射角）は例えば９０〜１２０°である。

上記実施形態では、平面視において、第１〜第４入出力ポートＩ／Ｏ−１〜４が長さ方向及び幅方向にそれぞれずれ、また、第５〜第８入出力ポートＩ／Ｏ−５〜８が長さ方向及び幅方向にそれぞれずれ、且つ第１入出力ポートＩ／Ｏ−１及び第５入出力ポートＩ／Ｏ−５、第２入出力ポートＩ／Ｏ−２及び第６入出力ポートＩ／Ｏ−６、第３入出力ポートＩ／Ｏ−３及び第７入出力ポートＩ／Ｏ−７、及び第４入出力ポートＩ／Ｏ−４及び第８入出力ポートＩ／Ｏ−８がそれぞれ幅方向において対応するように配置された構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、図１１に示すように、平面視において、第１〜第８入出力ポートＩ／Ｏ−１〜８が長さ方向にずれ、且つ第１〜８入出力ポートＩ／Ｏ−１〜８が幅方向において対応するように配置され、従って、第１〜第８入出力ポートＩ／Ｏ−１〜８が長さ方向に一列に並ぶように配置された構成であってもよい。このように第１〜第８入出力ポートＩ／Ｏ−１〜８が長さ方向に一列に並ぶように配置された構成であると、後述の実装構造体において、全てのドータボードについて、ボード側辺部へのドータボード側光コネクタの取り付け位置を同一とすることができ、単一種のドータボードの設計で済むため、実装構造体の製作コストの低減を図ることができる。なお、図１１に示す光ファイバシート１００では、光コネクタ１３０がシート基板１１０の外部に設けられているが、特にこれに限定されるものではなく、上記実施形態と同様に光コネクタ１３０がシート基板１１０上に固定されていてもよい。

また、上記実施形態では、シート基板１１０上において４本の光ファイバ心線１２０の先端部に光コネクタ１３０を取り付けると共に、その光コネクタ１３０をシート基板１１０上に固定した構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、図１２及び１３にそれぞれ示すように、第１〜第８入出力ポートＩ／Ｏ−１〜８のそれぞれにおいて、シート基板１１０から４本の光ファイバ心線１２０を引き出して紫外線硬化樹脂等により一体化させたテープ心線１５０とし、その先端部に光コネクタ１３０を取り付けた構成としてもよい。

また、上記実施形態では、光ファイバ心線１２０が露出した構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、図１４に示すように、シート基板１１０との間で光ファイバ心線１２０を挟持保持して保護する保護シート１６０を設けた構成としてもよい。保護シート１６０としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂等のシート材が挙げられる。

また、上記実施形態では、１６本の光ファイバ心線１２０を用いて第１〜第８入出力ポートＩ／Ｏ−１〜８を有する構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、光ファイバ心線１２０の本数は例えば１６〜３０７２本であり、入出力ポートの個数は例えば８〜５１２個である。

（実装構造）
図１５〜１７は、実施形態に係る光ファイバシート１００を用いた光バックプレーン２１０とドータボードとを備えた実装構造体２００を示す。

この実装構造体２００は、光バックプレーン２１０と８枚のドータボード２２０とを備える。

光バックプレーン２１０は、バックプレーンボード２１１上に、実施形態に係る光ファイバシート１００が、シート基板１１０がバックプレーンボード２１１側に位置付けられ、且つ光ファイバ心線１２０及び光コネクタ１３０がバックプレーンボード２１１側とは反対側に位置付けられるように設けられた構造を有する。従って、光コネクタ１３０の上面における光出射部である浅底コの字溝１３９の溝底面１３９ａもまたバックプレーンボード２１１側とは反対側に位置付けられるように設けられている。

各ドータボード２２０は、ベース基板上に、複数の光部品や電気部品が実装され、且つそれらが光接続又は電気接続された構造を有する。また、各ドータボード２２０は、ボード側辺部に光入射部２２１ａ（フェルール）が外向きになるように取り付けられたドータボード側光コネクタ２２１を有する。

各ドータボード２２０は、光バックプレーン２１０の光ファイバシート１００が設けられた側に、ドータボード側光コネクタ２２１が取り付けられたボード側辺部が光バックプレーン２１０側となると共に、光バックプレーン２１０に対して角度をなすように、典型的には垂直に、設けられている。つまり、この実装構造体２００は、ブックシェルフ型のものである。そして、図１８に示すように、ドータボード側光コネクタ２２１が図示しない連結部材を介して光バックプレーン２１０に設けられた光ファイバシート１００の光コネクタ２２１に結合され、それによって前者の光入射部２２１ａが後者の光出射部である浅底コの字溝１３９の溝底面１３９ａに接続されている。ここで、バックプレーン側光コネクタ１３０とドータボード側光コネクタ２２１との光学的結合効率をより高めるため、ドータボード側光コネクタ２２１あるいは図示されていない連結部材にも特許文献２に開示された構成や凸レンズで構成される集光系を組み入れることも出来る。

この実装構造体２００では、実施形態に係る光ファイバシート１００を用いており、シート基板１１０上に配線された光ファイバ心線１２０の先端部に取り付けられた扁平な光コネクタ１３０が、その側面から挿入された光ファイバ心線１２０からの光が入射すると共にその光を入射方向に対して角度をなす方向に反射する集光レンズ１３８を有し、その集光レンズ１３８からの反射光を上面の光出射部である浅底コの字溝１３９の溝底面１３９ａから出射するので、図１９に示す従来技術のような光ファイバ心線１２０’を曲げて光コネクタ１３０’に接続する構造を採る必要がなく、光ファイバ心線１２０’を曲げて配索するためのスペースが不要であり、その結果、図１９に示す光バックプレーン２１０’とドータボード２２０’との間の距離Ｈを、図１６に示すその間の距離ｈに縮小して低背化し、それによって光デバイスの小型化を図ることができる。具体的には、図１９に示す従来の実装構造体２００’では、光バックプレーン２１０’とドータボード２２０’との間の距離Ｈは約３５ｍｍであったが、図１６に示す実装構造体２００では、その間の距離ｈは５〜１０ｍｍに低背化される。

本発明は、光ファイバシート及びそれを用いた光バックプレーンとドータボードとを備えた実装構造体について有用である。

１００ 光ファイバシート
１１０ シート基板
１１１ 樹脂シート
１１２ 接着層
１２０，１２０’ 光ファイバ心線
１２１ 光ファイバ
１２１ａ コア
１２１ｂ クラッド
１２２ 被覆層
１３０，１３０’ （光バックプレーン側）光コネクタ
１３０ａ’ 光入射部
１３１ コネクタ本体
１３２ 心線挿入口
１３３ 凹部
１３３ａ 縦壁
１３４ 接着剤注入口
１３５ コの字溝
１３５ａ 溝形成面
１３６ Ｖ溝
１３６ａ Ｖ溝形成面
１３７ ファイバ挿通孔
１３８ 集光レンズ（反射手段）
１３９ 浅底コの字溝
１３９ａ 溝底面（光出射部）
１４０ 熱硬化型接着剤
１５０ テープ心線
１６０ 保護シート
２００，２００’ 実装構造体
２１０，２１０’ 光バックプレーン
２１１ バックプレーンボード
２２０，２２０’ ドータボード
２２１，２２１’ ドータボード側光コネクタ
２２１ａ 光入射部
Ｉ／Ｏ−１〜８ 第１〜第８入出力ポート

Claims (3)

1. シート基板と、前記シート基板上に配線された光ファイバ心線と、前記光ファイバ心線の先端部に取り付けられた光コネクタと、を備えた光ファイバシートであって、
   前記光コネクタは、前記光ファイバ心線の先端部が挿入された心線挿入口が形成されたコネクタ本体と、前記コネクタ本体に、前記心線挿入口から挿入された前記光ファイバ心線からの光が入射すると共にその光を入射方向に対して角度をなす方向に反射するように設けられた反射手段と、前記コネクタ本体に、前記反射手段からの反射光を出射するように設けられた光出射部と、を有する光ファイバシート。
2. 請求項１に記載された光ファイバシートにおいて、
   前記光コネクタは、前記コネクタ本体が扁平に形成されていると共に、前記コネクタ本体の側面に前記心線挿入口が形成され、且つ前記コネクタ本体の一方側の面に前記光出射部が構成されている光ファイバシート。
3. バックプレーンボード上に、請求項１又は２に記載された光ファイバシートが、前記光コネクタの前記光出射部が前記バックプレーンボード側とは反対側に位置付けられるように設けられた光バックプレーンと、
   ボード側辺部に光入射部が外向きになるように取り付けられたドータボード側光コネクタを有するドータボードと、
   を備えた実装構造体であって、
   前記ドータボードは、前記光バックプレーンの前記光ファイバシートが設けられた側に、前記ドータボード側光コネクタが取り付けられた前記ボード側辺部が前記光バックプレーン側となると共に、前記光バックプレーンに対して角度をなすように設けられ、且つ前記ドータボード側光コネクタの前記光入射部が前記光バックプレーンに設けられた前記光ファイバシートにおける前記光コネクタの前記光出射部に接続された実装構造体。
   

Images