JP4488915B2 - 光コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、光素子を有する光モジュールを構成して、プラグとレセプタクルとで連結される光コネクタに関するものである。

従来、光モジュール用のプラグとレセプタクルとの光コネクタにおいては、特に、レセプタクル側では耐ノイズ性と放熱性とが要求されることから、シールド性のために設けられるシールドケースと、絶縁性のハウジングケースとの嵌合部において熱伝導性の良い放熱部を設けるようにしたり、放熱部を外部に露出させたり、放熱フィンを設けたりするものが知られている（特許文献１参照）。また、受発光モジュールからの熱を放熱部材を介して筐体に伝熱させて放熱したり、直接筐体に接触させて放熱させたりしているものが知られている（特許文献２参照）。
特開２００２−３６５４８７号公報 特開２００３−３０４０２６号公報

しかし、従来の光コネクタでは、耐ノイズ性及び放熱性の両方の要求を満足させるために、個々に、シールドケース若しくは放熱部材の金属材料を熱伝導率の良いものにしたり、シールドケースと合成樹脂製コネクタハウジングとの嵌合構造において、ケースをコネクタハウジングに内包させたり、放熱部をケースと一体化させたり等している。従って、光コネクタ全体の構造が複雑になると共に、シールド部材とコネクタハウジングとの異なる部品が必要となって部品点数が増え、組立コストも嵩むことになる。耐ノイズ性を考慮すると光モジュールを囲繞することになり、放熱性を考慮すると逆により広く解放することになり、かかる相反する要求を同時に満足させることが困難である。本発明に係る光コネクタは、このような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係る光コネクタの上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、プリント基板に受光素子又は発光素子を搭載した光モジュールを有するレセプタクルとこれに嵌合されるプラグとで構成される光コネクタにおいて、前記レセプタクルとプラグとのコネクタハウジングのうち、少なくとも前記レセプタクルのコネクタハウジングが放熱作用及び電気的シールド作用を併せ持つ熱伝導性成形材料によって形成されているとともに、前記光モジュールと前記レセプタクルのコネクタハウジングとの間に放熱シートが貼着され介在されていることである。
また、本発明の要旨は、プリント基板に受光素子又は発光素子を搭載した光モジュールを有するレセプタクルとこれに嵌合されるプラグとで構成される光コネクタにおいて、前記レセプタクルとプラグとのコネクタハウジングのうち、少なくとも前記レセプタクルのコネクタハウジングが放熱作用及び電気的シールド作用を併せ持つ熱伝導性成形材料によって形成されているとともに、熱伝導性成形材料は、熱可塑性樹脂１００重量部と、１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率をもつカーボン繊維４０〜２００重量部と、平均粒径１〜１００μｍの黒鉛を３０〜１００重量部を配合して成る熱可塑性樹脂塑性物、または、熱伝導性成形材料は、熱可塑性樹脂１００重量部と、平均粒径１〜１００μｍの黒鉛を５０〜３００重量部と、その他の無機充填材２０〜３００重量部であって、且つ、前記黒鉛と前記無機充填材の合計が４００重量部以下にして配合して成る熱可塑性樹脂塑性物であることである。更に、光モジュールと前記レセプタクルのコネクタハウジングとの間に放熱シートが貼着され介在されていることを含むものである。

また、前記レセプタクルのコネクタハウジングには、フィンが形成されていること、または、放熱性を兼用させたプリント基板実装用の導電性固定部材が立設されていること、：
更に、前記シールドケースの一部が、レセプタクルを実装するプリント基板に電気的に接続されていること、または、レセプタクルのコネクタハウジングにおける底面のほぼ全面に、電気的にシールドさせるシールド部材が設けられて当該底面が閉蓋されること、：を含むものである。

本発明の光コネクタによれば、プリント基板に受光素子又は発光素子、これらを駆動させるＩＣ等を搭載した光モジュールを支持・固定するレセプタクルにおけるコネクタハウジングとこれに嵌合されるプラグのコネクタハウジングとを、熱伝導性成形材料で成形する。または、少なくとも前記レセプタクルにおけるコネハウジングを前記熱伝導性成形材料で成形する。これにより、放熱作用及び電気的シールド作用を併せ持つコネクタハウジングとなって、これに内包される前記光モジュールがノイズから保護され、且つ、放熱により光モジュール及びレセプタクルの温度上昇が抑制されることになる。

また、プラグのコネクタハウジングについても前記熱伝導性成形材料、若しくは、当該熱伝導性を有する相当品で形成することで、前記レセプタクルと嵌合させると、レセプタクルの嵌合用開口部もプラグで閉口されることになり、電気的シールド性が更に向上する。また、レセプタクルとの嵌合状態において放熱面積も増加することになるので、放熱性も向上する。

このようにして、本発明の光コネクタは、コネクタハウジングの一つの部品により放熱作用及び電気的シールド作用の両機能を発揮するので、部品点数が削減され、製作コスト及び簡易な構造となって組立コストが低減されるものである。

本発明に係る光コネクタ１は、図１乃至図２に示すように、プリント基板２に受光素子３ａ又は発光素子３ｂやＩＣ３ｃ等を搭載した光モジュール４を有するレセプタクル５と、これに嵌合されるプラグ６とで構成される。前記光モジュール４は、コネクタハウジング５ａに内包される。

そして、前記レセプタクル５とプラグ６とのコネクタハウジング５ａ，６ａのうち、少なくとも前記レセプタクル５のコネクタハウジング５ａが放熱作用及び電気的シールド作用を併せ持つ熱伝導性成形材料によって形成されている。なお、プラグ６のコネクタハウジング６ａも同様に熱伝導性成形材料、若しくは、当該熱伝導性を有する相当品で形成されているのが好ましい。

前記熱伝導性成形材料は、熱可塑性樹脂１００重量部と、１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率をもつカーボン繊維４０〜２００重量部と、平均粒径１〜１００μｍの黒鉛を３０〜１００重量部を配合して成る熱可塑性樹脂塑性物である。または、熱可塑性樹脂１００重量部と、平均粒径１〜１００μｍの黒鉛を５０〜３００重量部と、その他の無機充填材２０〜３００重量部（但し、黒鉛と無機充填材の合計が４００重量部以下）を配合して成る熱可塑性樹脂塑性物である。

前記熱可塑性樹脂は、高温において安定な熱可塑性樹脂であり、例えば、ポリエチレンテレフタラート，ポリアミド，ポリカーボネート，ＡＢＳ，フッ素樹脂等である。

前記カーボン繊維は、その熱伝導率が５００Ｗ／ｍＫ状が好ましく、更にその配合量において、最低値より少ないと熱伝導率の効果が少なく、逆に多すぎると成形加工が低下する。前記黒鉛は、その平均粒径が１０〜６０μｍが好ましく、１μｍ未満では材料の機械的強度が低下し、１００μｍより大きい場合には成形加工性が低下する。更に、３０〜１００重量部とするのが好ましい。１００重量より大きい場合には成形加工性が低下する。

前記無機充填材は、機械的強度，耐熱性，電気特性などの特性を向上させるためであり、例えば、繊維状のものとしてカーボン繊維，アスベスト繊維，アルミナ繊維，ステンレスヤアルミニウム等の金属繊維状物などであり、粉粒状のものとしてはカーボンブラック，シリカ，石英粉末，ガラス粉，窒化ホウ素などの金属粉末などであり、板状充填材のものとしてはマイカ，ガラスフレーク，各種金属箔などである。
これらによる成形は、前記各要素を配合して混練し、押出機で溶融混練して成形材料を形成して、熱可塑性樹脂の成形機や射出成形機で成形するものである。

前記熱伝導性成形材料でコネクタハウジング５ａ，６ａを成形して構成したものが、図３乃至図４に示す、レセプタクル５とプラグ６とである。このように形成した場合に、その放熱性と電気的シールド性を試験してみる。例えば、加熱器の上に前記レセプタクル５を載置して、周囲環境の温度に対する温度上昇分を一般的樹脂と比較すると、
材 料 温 度
一般的樹脂（ＰＰＳ） 約４０℃
金属（亜鉛ダイカスト） 約 ２℃
熱伝導性成形材料のレセプタクル 約１０℃
となり、放熱効果が著しいことが判る。
また、電気的シールド性においては、
材 料 ｄＢ
一般的樹脂（ＰＰＳ） ０ｄＢ（基準）
金属（亜鉛ダイカスト） ２０ｄＢ以上
熱伝導性成形材料のレセプタクル ５ｄＢ以上
である。電気的シールド効果が向上しているのは明らかである。また、これらのコネクタハウジングに、金属製シールドケース等を付加することで、放熱性及びシールド性の効果が更に向上するものである。

そこで、コネクタハウジング５ａには、更なる放熱性を向上させるために、平行に複数枚併設させたフィン５ｂと、プリント基板に当該レセプタクル５を実装するため４隅の孔に圧入若しくはインサートされて垂下された導電性固定部材である金属製のピン５ｃとが、設けられている。プラグ６のコネクタハウジング６ａにも、フィンを設けるようにしても良い。

前記コネクタハウジング５ａには、前記プラグ６を嵌合させる嵌合口５ｄが設けられ、プラグ６側の光ファイバ６ｂ（図１，２参照）の挿入部を挿入させる挿入口５ｅが設けられている。また、上方にある開口部５ｆは、プラグ側の係止片６ｃを係止させるためのものである。図３（Ｄ）に示すように、光モジュール４とコネクタハウジング５ａとの間に、放熱シート７が貼着され、介在されている。

レセプタクル５の前記コネクタハウジング５ａには、図５に示すように、その底面のほぼ全面に、電気的にシールドさせるシールド部材８が設けられている。当該底面がこのシールド部材８によって閉蓋されていることで、光モジュール４を内包しているコネクタハウジング５ａの空間部を完全に囲繞して、電気的にシールドするものである。前記シールド部材８が、金属製平板体で形成される他、前記熱伝導性成形材料、若しくは、当該熱伝導性を有する相当品で平板状に形成されているものである。

また、レセプタクル５の全体の電気的シールド性能を向上させるために、コネクタハウジング５ａの表面（内外全面的に）に、または、少なくともコネクタハウジング５ａにおける外側面に、蒸着方法によりニッケル等のメッキ層が設けられていることもある。更に、具体的には、図５に示すように、前記レセプタクル５のコネクタハウジング５ａの外側に、金属製シールドケース９が被覆されるものである。このシールドケース８の一部が、図６に示すレセプタクル５を実装するプリント基板１０のグランド部に電気的に接続される。

図６に示すように、レセプタクル５がプリント基板１０に実装されると、前記金属製の
ピン５ｃが半田付けされ、レセプタクル５の光モジュール４における電子部品の各種リードもプリント基板１０に半田付けされる。このレセプタクル５にプラグ６が嵌合され、このプラグ６がネジロックタイプの場合には、棒状ロックネジ１１で（図１参照）固定される。そして、レセプタクル５の光モジュール４が、ＩＣ３ｃと受発光素子３ａ，３ｂの駆動により発熱しても、コネクタハウジング５ａ，６ａ、シールドケース９，金属製ピン５ｃにより効果的に放熱される。また、前記コネクタハウジング５ａと、嵌合口５ｄに嵌合されるコネクタハウジング６ａ、シールド部材８により、光モジュール４が、電気的にほぼ全周に亘り囲繞されシールドされるものである。

本発明に係る光コネクタ１の使用状態を示す斜視図である。 同本発明の光コネクタ１の縦断面図である。 同本発明の光コネクタ１における、レセプタクル５の平面図（Ａ）、背面図（Ｂ）、正面図（Ｃ）、断面図（Ｄ）である。 同本発明の光コネクタ１における、プラグ６の平面図（Ａ）と断面図（Ｂ）とである。 同本発明の光コネクタ１におけるレセプタクル５にシールドケース９を被覆させた状態の、平面図（Ａ）、背面図（Ｂ）、正面図（Ｃ）、断面図（Ｄ）である。 本発明の光コネクタ１におけるレセプタクル５を、プリント基板１０に半田付けにより実装させた状態の斜視図である。

符号の説明

１ 光コネクタ、
２ プリント基板、
３ 光素子、 ３ａ 受光素子、
３ｂ 発光素子、 ３ｃ ＩＣ、
４ 光モジュール、
５ レセプタクル、 ５ａ コネクタハウジング、
５ｂ フィン、 ５ｃ ピン、
５ｄ 嵌合口、 ５ｅ 挿入口、
５ｆ 開口部、
６ プラグ、 ６ａ コネクタハウウジング、
６ｂ 光ファイバ、 ６ｃ 係止片、
７ 放熱シート、
８ シールド部材、
９ シールドケース、
１０ プリント基板、
１１ 棒状ロックネジ。

Claims (5)

1. プリント基板に受光素子又は発光素子を搭載した光モジュールを有するレセプタクルとこれに嵌合されるプラグとで構成される光コネクタにおいて、
   前記レセプタクルとプラグとのコネクタハウジングのうち、少なくとも前記レセプタクルのコネクタハウジングが放熱作用及び電気的シールド作用を併せ持つ熱伝導性成形材料によって形成されているとともに、
   前記光モジュールと前記レセプタクルのコネクタハウジングとの間に放熱シートが貼着され介在されていること、
   を特徴とする光コネクタ。
2. プリント基板に受光素子又は発光素子を搭載した光モジュールを有するレセプタクルとこれに嵌合されるプラグとで構成される光コネクタにおいて、
   前記レセプタクルとプラグとのコネクタハウジングのうち、少なくとも前記レセプタクルのコネクタハウジングが放熱作用及び電気的シールド作用を併せ持つ熱伝導性成形材料によって形成されているとともに、
   熱伝導性成形材料は、熱可塑性樹脂１００重量部と、１００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率をもつカーボン繊維４０〜２００重量部と、平均粒径１〜１００μｍの黒鉛を３０〜１００重量部を配合して成る熱可塑性樹脂塑性物、
   または、
   熱伝導性成形材料は、熱可塑性樹脂１００重量部と、平均粒径１〜１００μｍの黒鉛を５０〜３００重量部と、その他の無機充填材２０〜３００重量部であって、且つ、前記黒鉛と前記無機充填材の合計が４００重量部以下にして配合して成る熱可塑性樹脂塑性物であること、
   を特徴とする光コネクタ。
3. 光モジュールと前記レセプタクルのコネクタハウジングとの間に放熱シートが貼着され介在されていること、
   を特徴とする請求項２に記載の光コネクタ。
4. レセプタクルのコネクタハウジングには、フィンが形成されていること、または、放熱性を兼用させたプリント基板実装用の導電性固定部材が立設されていること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光コネクタ。
5. シールドケースの一部が、レセプタクルを実装するプリント基板に電気的に接続されていること、または、レセプタクルのコネクタハウジングにおける底面のほぼ全面に、電気的にシールドさせるシールド部材が設けられて当該底面が閉蓋されること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光コネクタ。

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