JP4344328B2

JP4344328B2 - 光電気複合型コネクタ

Info

Publication number: JP4344328B2
Application number: JP2005029113A
Authority: JP
Inventors: 剛熊澤; 武宮崎; 匠吉田; 広明岡野
Original assignee: Hirose Electric Co Ltd
Current assignee: Hirose Electric Co Ltd
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2025-02-04
Also published as: JP2006215348A

Description

本発明は、光電気複合型コネクタ、更に言えば、電気コネクタ構造を利用した光電気複合型コネクタに関する。

従来、光信号は、社内ＬＡＮやネットワーク間の光伝送等、比較的長距離且つ大容量の伝送のために利用されてきた。しかしながら、近年では、例えば、携帯電話、パーソナルコンピュータ、プリンター、ゲーム機等といった小型の電気製品内部における基板間のデータ伝送量が多くなり、通常の電気信号を利用したのでは、電気コネクタやケーブルサイズが大幅に増加し、クロストークやＥＭＣ等のノイズの影響によって高周波設計が困難となり、製造や取り扱いが複雑になったことから、小型機器内部における光信号の利用が始まっている。

基板上で光信号を利用したインタフェースの一例が、特開２００４−２５３４５６号公報に開示されている。図７に、この従来公知技術を示す。このインタフェースは、図示のように、ＬＳＩ８１を上部に配した基板８６上の中間部材８２に、光ファイバー８８の中間に設けた光電気複合型の光インタフェースモジュール８７を上方から被せ、光インタフェースモジュール８７の接続ピン８９を中間部材８２のジャック９０に接続して電気信号を伝達できるようにした、ＬＳＩパッケージとして形成されている。

特開２００４−２５３４５６号公報

しかしながら、図７に示した従来技術は、ＬＳＩパッケージに用途が限定されており伝送線路を短くし、高周波信号に対応しているものの、一般のコネクタ構造のように、コネクタを利用して、様々なボードに接続できるようなものではない。ここでは、特定のＬＳＩ（ＩＣ）や基板を用いることが必要とされており、それ故、構造が複雑化、大型化している。また、この従来技術では、光電気複合型インタフェース、即ち、光インタフェースモジュール８７の製造工程において、光アラインメント工程が含まれており、この結果、高精度の光アライメント調節が要求されていた。また、インタポーザ上のＬＳＩの上方向よりコネクタを接続する構造は、基板の高さを高くするため、近年の薄さを求められる製品には使い勝手が良くない。

本発明は、このような従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、従来一般に使用されてきた電気コネクタ構造を利用して、光信号を利用した場合にも、通常の電気コネクタと同じようにコネクタ接続を利用することができる光電気複合型コネクタを提供することを目的とする。また、本発明は、電気コネクタ部と光ユニット部を別体で製造できるようにして、製造工程を容易にすることにより歩留まり、及び、コスト対策をすることを目的とする。また、一般のコネクタと同じように、様々なボードとボードの間、或いは、ボード内の光インターコネクションに使用可能とすることを目的とする。その他、シンプルで部材が少ない構造とし、低背のコネクタの構造を可能とすることを目的とする。

本発明は、別体として製造され互いに組み合わせ可能な電気コネクタ部と光ユニット部を有する光電気複合型コネクタであって、前記電気コネクタ部は、ハウジングと、該ハウジングに設けられ、相手電気コネクタとの嵌合時に該相手電気コネクタとの間で電気信号通信を行う電気部材と、を有し、前記光ユニット部は、光信号伝達部材を固定する固定部材と、該固定部材に設けられ、前記光信号伝達部材からの光信号を電気信号に変換し、若しくは、電気信号を受けて前記光信号伝達部材に対する光信号に変換する、受発光素子と、前記固定部材に設けられ、前記受発光素子からの電気信号を前記固定部材の外部に伝達し、若しくは、前記固定部材の外部からの電気信号を前記受発光素子へ伝達する、電気部材と、を有し、前記電気コネクタ部と前記光ユニット部を組み合わせたときに、前記電気コネクタ部の前記電気部材と前記光ユニット部の前記電気部材が互いに電気的且つ物理的に接続され、また、前記光電気複合型コネクタと前記相手電気コネクタを嵌合させたときに、前記相手電気コネクタと前記電気コネクタ部の前記電気部材が互いに電気的且つ物理的に接続され、前記電気コネクタ部と前記光ユニット部が組み合わされ、且つ、前記光電気複合型コネクタと前記相手電気コネクタが嵌合されたときに、前記電気コネクタ部の前記電気部材が、前記光ユニット部の前記電気部材との間、及び、前記相手電気コネクタとの間に、電気的且つ物理的な接点をそれぞれ形成して、前記光電気複合型コネクタと前記相手電気コネクタを電気的に接続することを特徴としている。

上記コネクタにおいて、前記電気コネクタ部の電気部材は、電気端子であってもよい。
また、上記コネクタにおいて、前記光ユニット部の電気部材は、前記固定部材の表面に設けた配線若しくは電気端子であってもよい。

上記コネクタにおいて、前記固定部材は、フェルールであってもよい。

上記コネクタにおいて、前記電気端子はコンプレッション式の電気端子であってもよい。

更に、上記コネクタにおいて、前記電気コネクタ部の前記電気部材と前記光ユニット部の前記電気部材とは、例えば、コンプレッション構造を利用して、弾性接触にて互いに電気的に接続されてもよい。

本発明によれば、光ユニット部と電気コネクタ部を別体で製造できるため製造工程を簡素化することができ、また、部品点数を少なくしたためコネクタを小型化できる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な一つの実施形態を説明する。

図１に、本発明の一実施形態によるコネクタの断面を示す。このコネクタ１は、プラグ側コネクタ２（光電気複合型コネクタ）とレセプタクル側コネクタ６（相手電気コネクタ）から成る。図１は、それらを嵌合させたときの状態を示している。プラグ側コネクタ２は、レセプタクル側コネクタ６の上方から接近させることによって、互いに組み合わされる。互いに組み合わされ嵌合されたとき、それらの間で通常の電気信号通信を行うことができる。

レセプタクル側コネクタ６は、通常の電気コネクタ構造と全く同様の構造と考えてよい。レセプタクル側ハウジング６は、レセ側ハウジング６６と、レセ側ハウジング６６の外部を覆うように固定された金属製のレセ側シェル６８と、更に、略Ｌ字状の側面形状を有するレセ側端子７０から成る。

レセ側ハウジング６６は、その前側に、上方に向かって突出する嵌合凸部６０を有する。プラグ側コネクタ２とレセプタクル側コネクタ６の嵌合時に、嵌合凸部６０は、プラグ側コネクタ２の凹部（嵌合凹部２０）に嵌まる。

レセ側端子７０は、レセプタクル側ハウジング６の内部に固定させる。レセ側端子７０の末端部付近は、レセ側ハウジング６６の底部に設けた端子固定穴６５に沿って延長された状態で配置され、また、その垂直上方に折り曲げられた先端部付近は、嵌合凸部６０の空所６７に弾性変形可能な状態で配置される。レセ側端子７０の先端部には、プラグ側コネクタ２のプラグ側端子３０と接触し得る凸状接触部７１が設けられており、一方、後端部には、基板（図示されていない）に半田付けするための基板固定部７２が設けられている。先端部の凸状接触部７１は、空所６７内部において（図面左右方向に）弾性変形可能であり、プラグ側コネクタ２とレセプタクル側コネクタ６の嵌合時には、電気コネクタで一般に見られる方法と同様の方法で、プラグ側コネクタ２の電気部材の所定部分と電気的且つ物理的に弾性接触する。

プラグ側コネクタ２は、通常の電気コネクタ構造に光アラインメント構造を付加した構造を有する。プラグ側コネクタ２は、電気コネクタ部と光ユニット部の２つの部分に分けて考えることができる。これらの部分は、それぞれ別体で製造された後に、互いに組み合わすことができる。このようにコネクタ構造を電気部分と光部分に分けることによって、電気分野と光分野それぞれにおける知識、経験を生かして、それぞれの開発、組立を独自に行うことができる。

電気コネクタ部は、基本的に、電気コネクタ構造と同様の構造を有するものと考えてよい。電気コネクタ部は、プラグ側ハウジング２６と、プラグ側シェル２８と、プラグ側端子３０から成る。プラグ側ハウジング２６は、その前側部分に底側に開口を有する嵌合凹部２０を有し、中間付近に設けた厚肉の端子固定部２５を挟んだその後側部分に、光ユニット部を収容し得る収容部２１を有する。プラグ側コネクタ２とレセプタクル側コネクタ６の嵌合時には、嵌合凹部２０にレセプタクル側コネクタ６の凸部（嵌合凸部６０）が嵌まる。

プラグ側シェル２８は、プラグ側ハウジング２６の全体を外部から覆うように底側のみを開状態としてある。この点は後述する図２にもよく示されている。

プラグ側端子３０は、略Ｌ字状の側面形状を有し、端子固定部２５の前壁２９に沿ってプラグ側ハウジング２６に圧入固定される。ただし、必ずしも圧入固定する必要はなく、例えば、プラグ側ハウジング２６と一体的に、つまり、金型に予め準備したプラグ側端子３０に樹脂を流し込むような方法で、プラグ側ハウジング２６にプラグ側端子３０を固定してもよい。この方法によれば、プラグ側端子３０を所望の位置で、例えば、圧入固定時におけるプラグ側端子３０の側面部分だけでなく、その前面部分や背面部分等においてもモールド固定することができる。プラグ側コネクタ２とレセプタクル側コネクタ６の嵌合時に、プラグ側端子３０は、端子固定部２５の前壁２９側で、レセプタクル側コネクタ６側に設けたレセ側端子７０、特に、その凸状接触部７１と通常の方法で電気接触される。尚、プラグ側端子３０は、必ずしも端子として形成されている必要はなく、例えば、金属板等、光ユニット部とレセプタクル側コネクタ６側に設けたレセ側端子７０との間で、電気を伝達する部材であればどのようなものであってもよい。

光ユニット部は、例えば、光ファイバー８のような光信号伝達部材の先端に固定されるブロック３４（固定部材）と、光信号伝達部材からの光信号を電気信号に変換し、若しくは、電気信号を受けて光信号伝達部材に対する光信号に変換するために、例えば、ブロック３４の前面に設けた受発光素子３６と、この受発光素子３６からの光信号、或いは、受発光素子３６への光信号を、ブロック３４の外部に伝達するために、例えば、ブロック３４の前面に設けた配線３２から成る。ここで、受発光素子とは、例えば、ビクセル、フリップチップ、ＲＯＳＡ、ＴＯＳＡ、ＬＤ、ＰＤ等である。

受発光素子は、受発光素子３６に限らず、光と電気の相互変換を行うことができる他の部材であってよい。同様に、光信号伝達部材は、光ファイバー８に限らず、光ファイバーを束ねた形態のファイバーボード等、光信号を伝達する部材であればよい。ここでは、一般的な光ファイバー８を例示した。更に、ブロック３４は、光ファイバー８を固定できるものであればどのようなものであってもよく、例えば、ガラス及びシリコン等で製造された導波路、ファイバーアレイ、フェルールを使用することができる。

配線３２は、プラス用及びマイナス用の２本が設けられており、光ユニット部を電気コネクタ部に固定したときは、それぞれが、電気コネクタ部のプラス用及びマイナス用のプラグ側端子３０（プラグ側端子３０ａ、プラグ側端子３０ｂ）に接続される。尚、配線３２は、受発光素子３６からの光信号、或いは、受発光素子３６への光信号を、ブロック３４の外部に伝達することができるのであれば配線以外のどのような電気部材であってもよい。

図２に、光ユニット部を電気コネクタ部に固定して、プラグ側コネクタ２を製造する際の一工程を斜視図で示す。光ユニット部は、それを完全に組み立てた後に、電気コネクタ部のプラグ側ハウジング２６の挿入口２７から光ファイバー８の延長方向において、プラグ側ハウジング２６内部の受け面２３上をスライドしつつ収容部２１へ収容される。ただし、必ずしも、光ファイバー８の延長方向において収容される必要はなく、使用態様に合わせて、例えば、上方、即ち、光ファイバー８の延長方向に直行する方向から収容されてもよい。

光ユニット部が収容部２１に収容された後、プラグ側シェル２８をプラグ側ハウジング２６の上部から覆い被せることによって、光ユニット部を収容部２１に完全に固定させる。光ユニット部の背面側を抑えて収容部２１からの抜け落ちを防ぐため、プラグ側シェル２８の光ファイバー取り出し口２９の上部には、それを内側方向にくの字状に折り曲げることによって、前方に突部３９を有した弾力性を有する２つのブロック固定部３８が形成されている。プラグ側シェル２８をプラグ側ハウジング２６に覆い被せる際、これらブロック固定部３８の突部３９をブロック３４の背面上部にて滑らせて所定位置に配置し、ブロック３４をその背面側から前方側へ抑えつけるようにして、ブロック３４をプラグ側ハウジング２６の内部にしっかりと固定することができる。尚、プラグ側シェル２８をプラグ側ハウジング２６に完全に覆い被せたとき、プラグ側シェル２８の上面に下側を向けて設けた係合凸部３５がプラグ側ハウジング２６の上面に設けた係合凹部３７に嵌まることにより、それらの嵌合は維持される。

図３に、光ユニット部のブロック３４の周辺部材と電気コネクタ部のプラグ側端子３０の位置関係を概略斜視図で示す。ブロック３４がプラグ側ハウジング２６に固定されたとき、ブロック３４の前面に設けたプラス側の配線３２ａとマイナス側の配線３２ｂがプラス側のプラグ側端子３０ａやマイナス側のプラグ側端子３０ｂ（図示されていない）とそれら端子の各凸状接触部３１において、それぞれ、コンプレッション等の方法で電気的に接続される。これにより、光ファイバー８を通じて伝達された光信号は、プラグ側端子３０に電気信号として伝達されることになる。

プラス側とマイナス側を完全に離した状態にするため、配線３２ａ、配線３２ｂは、受発光素子３６から延びる部分を、略ハの字状に左右に開いた形状としてある。また、プラグ側端子３０ａとプラグ側端子３０ｂが、互いに電気的に接触するのを効果的に防ぐため、プラグ側端子３０ａの端子中間部付近にクランク３３を設けて、図示矢印ア方向に延長するようにしてもよい。特に図示していないが、この場合、プラグ側端子３０ｂの端子中間部付近には、図示矢印イ方向に延長させるクランクが設けられているものとする。つまり、プラグ側端子３０ｂは、配線３２ｂと電気的に接続された状態で、配線３２ａと鏡像関係で設けられているものとする。

プラグ側端子３０に伝達された電気信号は、プラグ側コネクタ２とレセプタクル側コネクタ６の嵌合時において、プラグ側端子３０の背面と接触し得るレセ側端子７０の凸状接触部７１との弾性接触を通じて、レセプタクル側コネクタ６のレセ側端子７０に電気的に伝達される。以上に接続により、光ファイバー８を通じて伝達された光信号は、プラグ側コネクタ２とレセプタクル側コネクタ６のコネクタ接続を通じて、レセプタクル側コネクタ６側に電気信号として伝達されることになる。明らかなように、この場合のプラグ側コネクタ２とレセプタクル側コネクタ６の間の信号伝達は完全に電気的なものであり、従って、これらの間の電気接続については通常の電気コネクタの技術を利用することができる。一方、プラグ側コネクタ２の内部においては、光と電気の接続が行われることになるが、ここでの光と電気の接続は、ブロック３４の配線３２と通常のプラグ側端子３０との間の電気的な接続に置き換えられているから、プラグ側コネクタ２の構成についても、ほぼ通常の電気コネクタの技術を利用することができる。よって、以上の構成によれば、従来からよく知られている電気コネクタの技術を利用して、容易に、光と電気の信号伝達のためのコネクタを製造することができる。

図４、図５に、光ユニット部の変形例を示す。図４のａ）、ｂ）は、それぞれ、ブロックの周辺部材と光ファイバーの上面図、正面図であり、図５のａ）、ｂ）も同様に、それぞれ、ブロックの周辺部材と光ファイバーの上面図、正面図である。図４には、ブロック３４Ａと、その表面に設けた受発光素子３６と配線３２ａ１、３２ｂ１、更に、ブロック３４Ａに接続された光ファイバー８が示されており、図５には、ブロック３４Ｂと、その表面に設けた受発光素子３６、３７と配線３２ａ２、３２ｂ２、３２ａ２’、３２ｂ２’、更に、ブロック３４Ｂに接続された光ファイバー８、９が示されている。尚、図４のａ）、図５のａ）において、ブロック３４Ａ、３４Ｂの内部に見えているのは、光ファイバー光ファイバー８、９から延びる素線１０である。なお、この素線は導波路であってもよい。

図４の変形例では、上の実施形態と同様に、受発光素子３６を１つとしたが、配線３２ａ１と配線３２ｂ１を受発光素子３６から水平方向に左右一直線状に延びるものとしてある。このような形状とすることにより、プラス側とマイナス側を互いにより離した状態とすることができる。尚、特に図示していないが、これら配線３２ａ１や配線３２ｂ１には、それぞれ、対応する形状のプラグ側端子３０が接続されることになる。

図５の変形例では、上の実施形態とは異なり、光ファイバー８、９を正面左右に２つ設け、同配置で受発光素子受発光素子３６、３７を２つ設け、それぞれの受発光素子３６、３７から延びる配線を、互いに左右及び上下に開いた状態としてある。つまり、受発光素子３６から正面左側に延びる配線３２ａ２、配線３２ｂ２は、左側に向かって略ハの字状に設け、一方、受発光素子３７から正面右側に延びる配線３２ａ２’配線３２ｂ２’は、右側に向かって略ハの字上に設けている。このような形状とすることにより、受発光素子を２つ設けているにもかかわらず、それらから延びる配線をプラス側とマイナス側で互いに十分に離した状態とすることができる。尚、特に図示していないが、これら配線３２ａ２、３２ｂ２、３２ａ２’、３２ｂ２’には、それぞれ、対応するプラグ側端子３０が接続されるものとする。

図６に、本発明の他の実施形態を示す。図１に示した実施形態と同様の部材には同様の参照番号を付している。ただし、レセ側シェルは省略した。

図６に示した実施形態と図１に示した実施形態との間の主な相違は端子形状にある。この実施形態において、図１の実施形態のプラグ側端子３０に相当するのはプラグ側端子４１であり、レセ側端子７０に相当するのはレセ側端子４２である。したがって、本実施形態においても、配線３２ａ、３２ｂは、それに接続されるプラグ側端子４１と、更に、プラグ側端子４１に接続されるレセ側端子４２とを通じて、レセ側端子４２と電気的に接続されていることになる。

プラグ側端子４１の末端部付近は、プラグ側ハウジング２６’の背面側に露出させた状態で設けられ、また、その垂直上方に折り曲げられた先端部付近は、弾性変形可能な状態で設けてある。先端部には、ブロック３４の配線３２ａ、配線３２ｂと接触し得る凸状突出部４４が設けられている。このような状態で配置することにより、特に、ブロック３４の配線３２ａ、３２ｂと接触し得る凸状突出部４４が図示矢印ウ方向に弾性力を有し、その弾性部分に直接、レセ側端子４２の凸状接触部４３が電気接触する構造になっているので、前記凸状突出部４４と前記凸状接触部４３間に端子固定部２５を設けていない分、図示矢印ウ方向に小型化することができる。

レセ側端子４２は、レセ側ハウジング６６’の底面に設けた穴（図示されていない）を貫通した状態で立設させる。その底面側７２は、レセ側端子４２の底面４９の一部を覆った状態でそこに貼り付けられる。立設部分の先端部には、プラグ側端子４１との接触のための凸状接触部４３を設けている。

本発明の光電気複合型コネクタは、光電気複合型コネクタに幅広く利用することができる。

本発明の一実施形態によるコネクタ構造の断面図である。図光ユニット部を電気コネクタ部Ａに固定してプラグ側コネクタを製造する際の一工程を斜視図で示す。光ユニット部のブロックの周辺部材と電気コネクタ部のプラグ側端子の位置関係を概略斜視図で示す。光ユニット部の変形例を示す図である。光ユニット部の変形例を示す図である。本発明の他の実施形態を示す図である。従来例を示す図である。

符号の説明

１コネクタ
２プラグ側コネクタ
６レセプタクル側コネクタ
８光ファイバー
２６プラグ側ハウジング
２８プラグ側シェル
３０プラグ側端子
３２配線
３４ブロック
３６受発光素子
３７受発光素子
３８ブロック固定部
６６レセ側ハウジング
６８レセ側シェル
７０レセ側端子

Claims

別体として製造され互いに組み合わせ可能な電気コネクタ部と光ユニット部を有する光電気複合型コネクタであって、
前記電気コネクタ部は、ハウジングと、該ハウジングに設けられ、相手電気コネクタとの嵌合時に該相手電気コネクタとの間で電気信号通信を行う電気部材と、を有し、
前記光ユニット部は、光信号伝達部材を固定する固定部材と、該固定部材に設けられ、前記光信号伝達部材からの光信号を電気信号に変換し、若しくは、電気信号を受けて前記光信号伝達部材に対する光信号に変換する、受発光素子と、前記固定部材に設けられ、前記受発光素子からの電気信号を前記固定部材の外部に伝達し、若しくは、前記固定部材の外部からの電気信号を前記受発光素子へ伝達する、電気部材と、を有し、
前記電気コネクタ部と前記光ユニット部を組み合わせたときに、前記電気コネクタ部の前記電気部材と前記光ユニット部の前記電気部材が互いに電気的且つ物理的に接続され、また、前記光電気複合型コネクタと前記相手電気コネクタを嵌合させたときに、前記相手電気コネクタと前記電気コネクタ部の前記電気部材が互いに電気的且つ物理的に接続され、
前記電気コネクタ部と前記光ユニット部が組み合わされ、且つ、前記光電気複合型コネクタと前記相手電気コネクタが嵌合されたときに、前記電気コネクタ部の前記電気部材が、前記光ユニット部の前記電気部材との間、及び、前記相手電気コネクタとの間に、電気的且つ物理的な接点をそれぞれ形成して、前記光電気複合型コネクタと前記相手電気コネクタを電気的に接続することを特徴とする光電気複合型コネクタ。
前記電気コネクタ部の電気部材は、電気端子である請求項１記載の光電気複合型コネクタ。
前記光ユニット部の電気部材は、前記固定部材の表面に設けた配線若しくは電気端子である請求項１記載の光電気複合型コネクタ。
前記固定部材は、フェルールである請求項１記載の光電気複合型コネクタ。
前記電気端子はコンプレッション式の電気端子である請求項３記載の光電気複合型コネクタ。
前記電気コネクタ部の前記電気部材と前記光ユニット部の前記電気部材とは、弾性接触にて互いに電気的に接続される請求項１記載の光電気複合型コネクタ。