JP4677872B2 - 光トランシーバ - Google Patents

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Description

本発明はプラガブル型光データトランシーバの構造、および、その製造方法に関する。
図1(a)に示されるプラガブル型の光トランシーバ1(以下、「トランシーバ」という)は、ホスト装置の回路基板上に設けられる金属製のケージ2に挿入されて用いられる(図1(b))。ケージ2の下面には複数とスタッドピン2cが形成されてり、ケージ2はホストシステムのフェースパネルからその開放口2aを露出する様に、ケージ2の底面に形成されたスタッドピンを回路基板に半田付けして搭載される。ケージ2の奥端には電気コネクタ2bが回路基板上の配線パターンと結線された状態で装備されており、トランシーバ1をケージ2に挿入することで、トランシーバ1の奥端に形成された電気プラグがこの電気コネクタと係合し、種々の信号及び電源の送受が可能となり、トランシーバとホスト装置との間の通信が確立する。図1(b)では、ホストシステムおよびその回路基板は省略されている。さらに、電気プラグをホットプラグ可能なものとすることにより、ホスト装置を通電した状態でトランシーバのケージへの挿抜を行うホットプラガブル型のトランシーバとすることもできる。
ケージ2は図1(b)に示される様に一端が開放された金属製の箱である。トランシーバ1の外周部には、カバーからはみ出す様に接地用のタブ板の先端がトラシーバ外方に向けて伸び出している。トランシーバ1がケージ2に挿入された状態では、このタブ板の先端はケージ内面に接触しつつ収まる。また、ケージ2の開放口2aの外周部には複数のフィン2dがケージ外方に向けて伸び出している。ケージ2がホストシステムの回路基板上に搭載された状況では、このフィン2aは、ホストシステムのフェースパネルに電気的に接触し、トランシーバ1のシールド効果を高める。
この様なプラガブルトランシーバについては業界標準(MSA:multi-source agreement)で、その外形寸法、電気的仕様等が規定されている。従って、この仕様を満足する限りにおいて、製造者の異なるトランシーバであっても、ケージ2に挿入するだけで、正常動作が保証される。また、外形寸法も規定されており、ケージへのスムーズな挿入/取外しが保証されている。
また、光トランシーバは、光/電気あるいは電気/光変換素子、電子回路を搭載し光レセプタクル10を有する本体部と、ケージとの間で装着/脱着機能を提供する係合機構、の三体で構成される。米国特許 6,349,918号は、この係合機構について、ベールとアクチュエータを用いた構成を開示している。すなわち、ベールを光レセプタクル(10a、10b)の前方で回転させると、ベールの一端がアクチュエータを押し上げ、全体としてシーソ運動するアクチュエータの他端が押し下げられ、当該他端に形成されたフックとケージとの係合が外れる機構である。米国特許公開公報第2003/0142917A号にも同様な機構を有するトランシーバが開示されている。
米国特許第6,349,918号 米国公開公報 2003/0142917A号 SFF委員会、「スモール・フォーム・ファクター・プラガブルトランシーバ・マルチソース・アグリーメント(Small Form-factor Pluggable (SFP) Transceiver Multi Source Agreement (MSA)」、[online]、2000年9月14日、[平成16年11月30日検索]、インターネット<URL:http://www.schelto.com/SFP/SFP%20MSA.pdf>
しかしながら、ケージ2自体は薄い金属板で形成されており、強い力を加えると容易に変形する。トランシーバ1のケージ2への挿入時の押力によっても変形する場合がある。かかる機械的に歪んだケージに対して、とランシーバ1のタブ板を安定に、確実に接触させる必要がある。近年、トランシーバの動作速度がGHz帯に達する状況下ではトランシーバ1、あるいは、このトランシーバを装着しているホストシステムからの漏洩電波を確実に阻止する必要がある。そのためには、機械的に歪んだケージ2に対しても、確実にタブ板を接触させシールド機能を確保する必要がある。
また、その様に動作速度が速くなってくると、トランシーバ内部に搭載したトランジスタ等に大きな電流を流し、すなわち大きな電力を消費させて、高速動作に追随させなければならない。その結果、トランシーバの発熱が大きくなるので効率的な放熱機構が求められる。しかしながら、プラガブルトランシーバでは、ケージに挿入されて用いられることが前提となっているため、トランシーバの外殻をケージに密に接触して放熱効率を向上させることはできない。この接触がトランシーバのケージへの挿抜特性を妨げるからである。
さらに、近年、これらプラガブルトランシーバを縦横に複数個近接して並べ光通信用のハブシステムを構築することが提案されている。例えば、断面積約1cm□のトランシーバを横に16個、縦に2〜4個並べると、32ch〜64chの光通信用ハブを構成することができる。この様なシステムでは、隣接するプラガブルトランシーバに光コネクタが装着されている状態で該当トランシーバをケージから引き抜こうとする場合に、隣接トランシーバが障害となって、該当トランシーバのベールを回転させることができず、トランシーバのスムーズな解放が阻害されるという問題があった。
本発明は、この業界標準で規定されている規格を満足するトランシーバの新規な構造、及びその製造方法を提供するものである。本発明により提供されるトランシーバは、業界規格を満足すると同時に、ケージとの間の安定的なシールド機能を確保し、かつ、このトランシーバが密に配置された場合であって、容易にケージから引き抜くことのできる機構を備えるものである。
上記課題を解決するために本発明に係る光トランシーバは、ホストシステムに搭載されたケージであって一端が開口され他端に電気コネクタを有するケージの当該開口に挿入して用いられるプラガブルトランシーバである。当該トランシーバは光アセンブリユニットと本体部とより構成されており、光アセンブリユニットは、光コネクタを受納する光レセプタクルを有するレセプタクル部材と、光信号と電気信号との間の変換を行う光サブアセンブリと、このレセプタクル部材に係合するタブ板とを有する。一方、本体部は、この光サブアセンブリと電気的に結合する電子回路を搭載し、ケージ内の電気コネクタに係合する電気プラグを端部に有する基板と、この電子回路が発生した熱をケージの他端側に伝える放熱板と、回路基板を搭載しこの放熱板、及びレセプタクル部材と係合する金属製ベースと、これら基板、放熱板、ベースを覆うカバーを備えている。そして、本発明に係る光トランシーバにおいては、これら金属製のタブ板、ベース、放熱板、及びカバーが全てそれぞれ一枚の金属板を切断、折り曲げ、絞り出しで加工されており、接着加工、溶接加工、ねじ止め等を用いていない点に特徴を有している。
金属部品が一枚の金属板から構成されているので、材料価格が安価に抑えられるのみならず、製造工程も各部材間の嵌め合わせにより行われ、簡略化されるので製品コストを安価に抑えることができる。また、設計変更にも柔軟に対応することができるので、その基本仕様で種々のバリエーションを有する光トランシーバを一括して設計できる。
レセプタクル部材は樹脂製が好ましく、また、第1〜第3部位で構成され、第1部位は光レセプタクルを、第2部位は光サブアセンブリ搭載部を、第3部位はタブ板係合部を、それぞれ有している。そして、本トランシーバにおいては、ベースはレセプタクル部材の第2部位に形成された係合突起にベースを嵌め合わせるだけでトランシーバの本体部とレセプタクル部とを組み立てることができる。
さらに、ベースは中央ポストを有しており、この中央ポストをレセプタクル部材中央に形成された開口に差し込むことにより、上記嵌め合わせに加えて本体部と光アセンブリユニットとを組立てることができる。この様に複数個所で本体部とレセプタクル部とを係合するので、組立て後の強度を高めることができる。
また、本トランシーバにおいては、ベースについて基板を搭載する第1部位と、放熱板と係合する第2部位に分け、一枚の金属板より加工されているベースの不連続部、すなわち、この金属板を折り曲げる前の両端部で折り曲げ後に対向する端を、放熱板で覆う様にベースと放熱板とを係合させる。その結果、この不連続部が放熱板により補填されるため、ベースの機械的強度を高めることができる。
さらにベースの第1部位にはトランシーバ内に向かって凹形状となるリブが形成されており、一方、一枚の金属板を折り曲げて形成するカバーの不連続部、すなわち、先のベースと同様に折り曲げ前に両端部を形成し折り曲げ後に互いに対向する端を、このリブ内に位置させる。これにより、この不連続部で形成されるカバーのスリットがベースのリブにより補填され、カバーの機械的強度を高めることができる。
また、本トランシーバにおいては上記基板(主基板)に加えて副基板を搭載することができる。この副基板は主基板とFPC基板で電気的に接続され、かつ、放熱板に係合する保持部品により放熱板上に搭載される。この保持部品も一枚の金属板を切断、折り曲げて形成されており、かつ、放熱板とは嵌め合わせのみで組立てられ溶接、接着、螺子等を用いることはない。従って、追加の部品である副基板を搭載することにはなっても、部品単価を低く抑えると同時に、その簡便な製造工程を維持することができる。
本発明によれば、内部の発熱をその挿抜特性に影響を与えることなく、効率的にケージに放熱することができ、密に設置されたケージであっても、容易に挿抜可能なトランシーバを、安価の材料、製法で提供することができる。
以下、図面を参照しつつ本発明に係るトランシーバの構造、及びその製造方法を詳細に説明する。図2は、本発明に係るトランシーバの分解組立図である。プラガブルトランシーバ1は、主回路基板17、副回路基板18、およびそれら保持構造(ベース材20、放熱板21、保持部品22)、及びカバー23を含む本体部と、光送信/受信サブアセンブリ、15、16を含むOSAユニット(11、12、13、14)とで構成される。
レセプタクル部
光レセプタクル部は、樹脂製のレセプタクル部材13、アクチュエータ12、及びベール11、タブ板14、を含んで構成される。但し、ベールは樹脂製でも金属製でもよい。ベール11、及びアクチュエータ12は、トランシーバ1とこのトランシーバ1が収納されるケージ2との間の係合を開放する機構を提供する。後述する様に、ベール11をレセプタクル部材13の側面に設けられている突起を中心として回転させると、アクチュエータ12の前方端を下方に押し下げる。アクチュエータ12はその中央部がレセプタクル部材13に対して固定されており、この固定点を支点とするシーソの運動により後方端は上方に押し上げられる運動をする。すなわち、後方端に設けられている突起がトランシーバ1の本体側に引き寄せられ、ケージ2の係合孔から開放される動きとなる。
ベール11とアクチュエータ12によるケージ解放機構の他のメカニズムとしては、ベール11の回転にあわせてアクチュエータ12を後方にスライドさせるものがある。この場合、トランシーバ1側の突起はアクチュエータではなくレセプタクル部材13の下面に固定的に設けられ、トランシーバ1をケージ2に挿入すると、薄い金属板で作られているケージの下面を、このレセプタクル部材13の突起が押し付けながら、ケージ2の下面の係合孔とこの突起が係合する。係合を開放する時には、アクチュエータ12を後方にスライドさせると、アクチュエータ12の後方端がケージ2の下面を下方に押し広げ、その結果、突起とケージの係合孔との係合が開放される。
いずれの機構を採用する場合であっても、ベール11の回転がトランシーバ1とケージ2との間の係合関係を開放する。換言すれば、係合関係を開放する機能を有し、かつその機能がベールの回転によりもたらされるものであれば、上に述べた二つの機構に限定されることはない。
レセプタクル部材13、タブ板14、及びレセプタクル部材13に装着された光サブアセンブリの組立体をOSA(Optical Sub-Assembly)ユニット6と呼ぶ。図3(a)〜図4(b)はこれら部材、及びOSAユニット6の様子を示している。
光サブアセンブリ、15、16、は、全二重通信を可能とするトランシーバを構成する場合には、送信サブアセンブリ(TOSA: Transmitting Optical Sub-Assembly)15 と受信サブアセンブリ(ROSA: Receiving Optical Sub-Assembly)16とを含む。いずれのOSAも同軸型のパッケージを有しており、ROSA16内には半導体受光素子(APD: Avalanche Photodiode)あるいはPIN-PD等、以下総称して「PD」とする)及び、このPDが生成した微弱な電気信号を増幅する前置増幅器を搭載している。TOSA15内には、半導体発光素子(LD: Laser Diode)の他に、このLDの発光強度をモニタするためのPD、あるいは、LDの温度を調整するための熱電変換素子(Peltier Device)が搭載される場合もある。駆動周波数が高く(10GHzもしくはそれ以上)なると、LD駆動用の半導体デバイスも同梱される場合もある。これらOSAからの信号/電源ラインあるいはOSAへの信号/電源ラインは、OSA後端、一般にステム15a、16aと呼ばれる、に備えられたリードピン15b、16bを介して行う。リードピンに代え、あるいはリードピンに加えてフレキシブル基板を用いることも一般的である。
レセプタクル部材13は、図3(a)に示す様に、第1〜第3の部位(13a〜13c)を有する樹脂製部材である。第1の部位13aはトランシーバ1の最先端に位置し、光コネクタが挿入される二つの空間である光レセプタクル10a、10b、を備え、その外側壁にはベール11の回転中心となる突起13dが形成されている。第1部位の底面、図3(a)はレセプタクル部材13の底面を俯瞰している、には第2部位との境界に沿って、中心に突起13e、両側部に嘴状のフック13fが形成されている。アクチュエータ12に形成された窪みにこの突起13eを嵌め込み、同時に回転軸12g(図12(b)、図12(c))をフック13fにセットすることで、このフック13fを中心とするアクチュエータ12のシーソ運動が実現される。
第2部位13bは、側壁13h、中央区画壁13iを有し、これら壁によりTOSA15、ROSA16を受納する二つの空洞13kが形成されている。これら空洞13kの底部は開放されており、この開放口よりOSAを空洞内にセットする。第3部位13cとの境界はU字状に抉られており、このU字に沿って溝13jが設けられている。溝13j内にOSA(15、16)外周に形成されたフランジ16cをセットすることで、OSAの位置を固定する。OSA(15、16)がこの様にレセプタクル部材13に対してセットされると、OSAの先端に装備されているスリーブ、15d、16dは、第1部位13aのレセプタクル、10a、10b、内に突き出る。そこで、このレセプタクル10a、10b内でOSA内に搭載されている半導体レーザ、フォトダイオード等の素子と、レセプタクル10a、10bに挿入された光コネクタにつながる光ファイバとの間で光結合が実現する。光レセプタクル10a、10bの幾何学的寸法、及び、この寸法に対するスリーブ、15d、16dの位置は光コネクタに規格に基づいて厳密に決められる。
側壁13hの外面ほぼ中央には突起13gが形成されており、後述する様にこの突起13gとタブ板14の係合穴、及びカバー23の係合穴を係合させることで、レセプタクル部材13に対してタブ板14、カバー23を固定する。突起13gの断面は、タブ板14、カバー23とスムーズに係合する様に、タブ板14、カバー23が挿入される側は緩やかに、一端係合したこれら部材14、23が容易に解放することがないように、その反対側は急峻な形状を有している。
第3部位13cは第2部位の上辺から連続する上壁13l、及び当該上壁13lの両端に後述するベース20とこのレセプタクル部材13を契合するために突起13mを備える。
タブ板14は第1部位14aと第2部位14bを有する。第1部位はレセプタクル部材13を囲み外方に向かって拡がる様に伸び出す複数のフィン14c、14d、14fを有する。後述する様にこれらフィン14c、14d、14fはケージ2の内面に接触してシールド機能を発揮する。両横および上方のフィン14d、14fについては、その中央の一部14mが突出しており、後述する様に、このフィンがケージ2の内面に確実に接触する形態を有している。フィン14c、14d、14fの先端は波状に折れ曲がっており、当該波状部の底がレセプタクル部材13の第1部位13aと第2部位13bとの境界に設けられた溝に納まる。両横のフィン14dは開口を有し、当該開口内にラッチ片14eが形成されている。ラッチ片14eの中央穴とレセプタクル部材13の突起13gとが係合してタブ板14をレセプタクル部材13に固定する。
タブ板14の第2部位14bは二重に折り畳まれている。すなわち、フィン14fから伸び出す面14gからほぼ直角に折り曲げられて面14hが形成され、再度直角に第1部位側に折り曲げられて面14iが形成されている。そして面14gと面14iとで、レセプタクル部材13の上壁13lを挟み込んでいる。これによりタブ板14はレセプタクル部材13に対し固定される。
第2部位14bはさらにフィン14fとは逆の方向にほぼ直角にまげられて面14lが形成されている。面14lにはレセプタクル部材13のU字状の抉りに連続する様に切り込まれており、当該切り込みの奥端にラッチ14kが形成されている。このラッチ片14kは、レセプタクル部材13のU字状抉り奥端の切り込み13nに対応しており、タブ板14とレセプタクル部材13との位置をさらに規定する。また、この面14lの中央、すなわち二つのU字状抉りの中間にはスペーサ部14jがタブ板14を折り曲げて加工されている。このスペーサ部14lにより形成されたタブ板14のU字状の抉りの開口幅は、後述する様に、OSAの径よりも若干小さく設定されており、OSA15、16をタブ板14に押圧力を加えつつセットした後は、OSA15,16がタブ板14から容易に抜け落ちない構造を有する。このスペーサ部14jに対向するレセプタクル部材13の位置、すなわち、中央区画壁13iとスペーサ部14jとの間には開口13rが形成されている。この開口13rにベース20のポスト20f(図5(a))を挿入することで、先に説明した、レセプタクル部材13の突起13gとベース20との係合と協働して、両部材の固定を行う。この様にタブ板14は、一枚の金属板、本発明では厚さ0.15mmのステンレス鋼が用いられている、この金属板を切断、穴あけ、折り曲げ、絞り加工により形成し、溶接、接着、切り出し加工とは用いていないので、部品単価の低減を図ることができる。
図3(b)はレセプタクル部材13とタブ板14との組立て後を俯瞰している。さらに、図4(a)は、この組立て体にTOSA15、ROSA16をセットする時の様子を示しており、図4(b)は、OSAがレセプタクル部材の空洞13k内に、そのフランジ15c、16cをU字溝に合わせてセットした後の様子を示している。OSA15、16を、タブ板14を組み付けたレセプタクル部材13にセットすると、OSA15、16のそれぞれの一対のフランジ15c、16cがそれぞれレセプタクル部材13の後壁13qをタブ板14の面14lと一緒に挟みこむ。スリーブ15d、16d、フランジ部15c、16cを金属製にすること、及びタブ板14のU字切り込みにラッチ片14kを設けることで、タブ板14とスリーブ15d、16dとの間の電気的導通が確保される。タブ板14はトランシーバ1外でケージ2を介して接地されるので、本構造の光トランシーバではTOSA15、ROSA16のスリーブを確実に接地することができる。
本体部
続いて本体部の構造について説明する。本体部は、ベース20、カバー23、回路基板17、副基板18、放熱板21、及び保持部品22を含む。
図5(a)、図5(b)は主基板17、副基板18、ベース20を俯瞰している。主基板17上にはIC17cを含む電子回路が構成されている。電子回路としては、LDを駆動するLD駆動回路、あるいは、ROSA16内で増幅された電気信号を処理して信号中のクロック、及びデータを抽出する回路、APDを受信デバイスとして用いた場合には、このAPDに必要なバイアス電圧を生成、制御する回路、等がある。さらにTOSA内にLDの温度を調整するための熱電変換素子(Peltier Device)が搭載された場合には熱電変換素子の制御回路も含める必要がある。また、その他の付加機能、例えばこれら回路を総括的に制御するCPU、メモリ等を追加する場合に、一枚の回路基板では収まらなくなるような場合が生ずる。その様な場合、APDのバイアス電圧を生成、制御する回路、あるいは、熱伝変換素子を制御する回路等、高速な信号を扱わない回路を他の追加的な基板18(副基板と呼ぶ)に搭載する。
副基板18は主基板17の側方からFPC基板18dを介して接続される。FPC基板18dは副基板18から伸び出し主基板17に半田付けされる。後述する様に、このFPC基板18dを折り畳むことで、副基板18は主基板17と重ねあわされる。副基板18の裏面が放熱板21と電気的に接触するのを避けるために、副基板18の裏面には絶縁フィルム19が挿入される。
回路基板17の後端(前方をレセプタクル部材が装着される側とする)には、電気プラグ17fが形成されている。このプラグ17fをケージ2内にあって、ホストの回路基板と電気的に接続されているコネクタ2bと係合させることで、ホストの電子回路とトランシーバ1内の回路基板17上の回路とが電気的に接続される。同時に、このプラグ17fの電極形状を所定のものとすることで、ホストシステムを通電した状態でプラグ17fとコネクタとの挿抜が可能な、いわゆるホットプラグ機能を実現できる。
回路基板17上の電子回路と、OSA15、16との電気的接続は、本発明に係るトランシーバ1ではOSA15、16の有するリードピン15b、16bで行われている。回路基板17の前方側にはTOSA15のリードピン15bと接続するための電極17a、及びROSA16のリードピン16bと接続するための電極17bが形成されている。OSA15、16と基板との接続には、フレキシブル基板を用いることも可能である。トランシーバ1の動作周波数が1 GHzを超えると、このOSA15、16と回路基板上との接続を、インピーダンス整合された接続手段で行う。FPC基板による接続であっても、FPC基板上の配線を、マイクロストリップ線路、コプレナー線路として、インピーダンス整合を図ることが好ましい。あるいは、接続手段の長さを可能な限り短くして、インピーダンス不整合が生じたとしても、その影響を極力回避する構成を採用することが好ましい。
回路基板17の側辺には複数の切り込み17eが形成されている。後述する様に、この切り込み17eにベース20の側壁上に形成された突起20kをはめ込むこと、及び基板17の後方側の段差17dをベース20の側壁20hに突き当てることで、回路基板17のトランシーバ1内での前後位置が決定される。上下位置は、基板17をベース20の側壁20c上に搭載することで自動的に決定される。
ベース20はOSAの下面を覆い主回路基板17を搭載する。このベース20も一枚の鉄、ステンレス等の金属板材を切断/折曲加工して得られるもので、コスト的に有利な構造を備えている。すなわち、ベース20は上方に向かって開いた空間を形成し当該空間に回路基板17を搭載する第1部位20aと、後部側にあって下方に向かって開いた空間を有し、後述する放熱板21と係合する第2部位20bを含んでいる。
第1部位は底板20g、この底板20gから伸び上がる一対の側壁20c、側壁20cの一部を形成する支え部20d、及び底板20gから前方端において伸び上がる前方壁20nを含む。底板20gの中央部はトランシーバの前後方向に渡りトランシーバ1の内部に向かって窪んだリブ20qが形成されており、さらに、底板の前方端には、先に説明したレセプタクル部材13のポスト受け13rに挿入されてベース20とレセプタクル部材13とを固定する中央ポスト20fを有する。リブ20qはベース20にカバー23を被せる際にカバー23の位置を決定すると同時に、このリブ構造を底板20gに備えることによりベース20の強度を増加させる効果がある。
底板20gはさらに二つの開口20lを備え、当該開口20lを通してOSAのリードピン15b、16bと回路基板17の電極17a、17bとの半田付けを可能とする。回路基板17は配線尤度を確保するために両面基板を用いており、また、図5(b)では一面のみに電極17a、17bが描かれているが、同様の電極がその裏面側にも形成され、リードピン15b、16bが回路基板を挟んで取り付けられる。基板17をベース20にセットした後は、基板17の裏面側の電極が隠されてしまうため、ベース20に開口20lを設けて、この裏面側の電極を露出させる。
さらに、底板20gのTOSA側には放熱シート27を予め貼り付けておく。この放熱シート27はTOSA15のステム15aに接触し、TOSA15内で発生した熱を、ベース20を介してカバー23に放熱するためのものである。ROSA側にはこの放熱シートを設けていないが、ROSA16内に搭載される電子部品は、その温度特性がTOSA15に搭載される部品、半導体レーザ、よりも一般に緩やかなためである。ROSA16に主増幅器、温度制御素子、等の発熱の大きな部品を搭載する場合には、この放熱シートをROSA16側にも設けることが好ましい。
側壁20cはその中央部に突起20k、及びこの突起20kをはさんで二つの曲げ部20mが形成されている。突起20kは既に説明した様に回路基板17の切り込み17eと係合して基板17の位置を決定する。曲げ部20mは基板17に対する接触面を大きくするためのものである。曲げ部20mが無い場合には、回路基板17はベース20の金属板断面でのみ接触することになり、接触の安定性が確保されない場合がある。曲げ部20mは側壁20cの一部を内側に折り込んだものであるが、基板17との接触の安定性を確保することができる。
側壁20cの前方側は、側壁20cが延長されて支持部20dを形成する。支持部20dの中央には開口20eが形成されており、当該開口20eがレセプタクル部材13の第3部位13c両側部に形成されている突起13mと係合して、ベース20とレセプタクル部材13とが組立てられる。また、ベース20の前方壁20nはその形状が緩いU字形状に加工されており、TOSA15、ROSA16の外周形状をなぞっている。
側壁20cの後方側も上方に延長されて組立部20hを形成している。ベース20はこの組立部20hから内側に折り畳まれ接触面20iを形成する。接触面20iの前方端は下方に折り曲げられ、後述する放熱板21に対する当接面20pを形成し、また、接触面20iの一部20jが内側に折り曲げられ、当該箇所20jに放熱板21の脚部21kが接触する。さらに、接触面20iの後方端は、一部が下方に折り曲げられ面20rが形成され、残りの部位20sは後方に延長されている。後述する様に、一対の接触面20iの間隔dが放熱板21の第1部位後端部の幅よりも僅かに広い。放熱板21とベース20とを組み立てると、放熱板21の面21lがベース20の接触面20iの間に差し込まれて接触面20iを外方に押し広げる。一方、放熱板21の脚部21kはベース20の面20jに接触してストッパの機能を発揮する。すなわち、接触面20iが放熱板21の第1部位後方の構造(20k、20l)に挟み込まれてその左右方向の位置が決定される。また、接触面20pと後端面20rとは、放熱板21の第2部位から伸びだす二つの面21iおよび21sにより前後から挟まれる。
以上の様に、本発明のベース20は、一枚の金属板から切断、折り曲げ、絞り加工により形成され、接着、溶接、削り出し等は用いていない。また、リブ20q等を設けることでその強度を確保し、さらに、レセプタクル部材13、回路基板17との組立て、および放熱板21との組立てもはめ合わせのみで行うことができるので、材料自体の低価格化のみならず、製造工程の簡略化も実現できる。
引き続いて本発明のトランシーバ1の放熱機構について説明する。トランシーバ1の動作周波数が高まるにつれ、用いられているIC17c、トランジスタ等の能動素子の消費電力が増加することは避けられない。従って、これら素子の放熱機構が必須となる。しかしながら、プラガブルトランシーバでは、ケージ2に挿入して用いられるため、通常の電子機器が有する様な筐体外部にフィンなどの放熱機構を設けることはできない。これらフィンがトランシーバのケージへ挿抜の妨げとなるからである。同様に、トランシーバ筐体を放熱のためにケージ内面に密に接触させることもできない。
本発明に係る放熱機構は、本体部に備わる放熱板21を介して主に行われる。図7(a)〜図8(b)は放熱板21のベース17への組立て、及び副基板18の放熱板21へ組立ての様子を、図9(a)、図9(b)は放熱板21の構造を示す。図9(a)は放熱板の上方からの俯瞰図であり、図9(b)は下方からの俯瞰図である。放熱板21は一枚の金属板を切断、折り曲げ加工して作られており、第1〜第4の部位、21a〜21dを有する。第1の部位21aはほぼ矩形の平面を有し、この第1部位21aの後端を上方に折り曲げで第3の部位21cが形成され、この第3の部位21cの他方の辺を再度折り曲げて第2部位21bが第1部位21cと平行に、第1部位21cの上面の一部を覆う様に形成されている。第4部位21dは第2部位の他方端を下方に折り曲げ、面21iを形成する。
第1部位21aは表面21g、裏面21e、21fを有する。面21eの対向する辺からは下方に複数の脚部21jが曲げられ、その先端は回路基板17の上面に当接し、回路基板17を押さえつける。脚部21jが形成されている同じ辺から一対の支持部21mが上方に折り曲げられており、その先端は再度折り曲げられ当接面21nを形成する。第1部位21aの裏面21eは、回路基板17上のIC17cの上面全体に接触し、この接触面21eを介してIC17cで発生する熱が放熱板21に伝えられ、熱は第1部位21aを後方に伝わり、第1部位の他の裏面21f部を伝導し第3部位21cに到達する。IC17cと接触面21eとの間には放熱シート24を介在させるのが、放熱の面からは効果的である。脚部21jの長さは、IC17cの厚さ、放熱シート24の厚さを考慮して決定される。両者の厚さの合計より僅かに小さく設定するのが好ましい。カバー23を装着することにより、当接面21nをカバー23が押し付け、その結果放熱板21と放熱シート24との接触、放熱シート24とIC17cとの接触を確実なものとすることができる。
第3部位21cは後方に張り出しており、その端面21hがケージ2の奥端面に接触することで、放熱板21に伝導したIC17cからの熱がケージ2に解放される。面21hがケージ2に接触することとなっても、ケージ2へのトランシーバ1の挿抜動作には何等の影響も与えない。むしろ、トランシーバの後方端面21hのみがケージ2への有効な放熱経路として機能し得る。本トランシーバ1においては、この放熱板21により、トランシーバ1のほぼ中央に搭載されているIC17cが発生した熱を、ケージ2に放熱することが可能となる。放熱板21の放熱特性は、その断面積に依存する。横方向はトランシーバ1の幅により規定されるので、放熱性能はもっぱら用いた金属板の厚さに左右される。本構成では放熱板として、厚さ0.5mmの銅系金属を用いているので、良好な放熱特性を実現することができた。
第2部位21bは第1部位21aの表面21gの後半部を覆っている。第2部位21bもほぼ矩形を有し、その上面21rはカバー23の内面と接触し、この放熱板21のカバー23への放熱に寄与する。第2部位の両側辺からは爪21kが下方に折り曲げられている。この爪21kはベース20の接触面20iに形成されている爪20jを挟みこむ。さらに、第2部位21bの前方、後方の面、21i、21s、これはそれぞれ第4部位21d、第3部位21cに対応する、両方の面はベース20の接触面20iの面(20p、20r)に当接し、接触面20iを前後方向から挟みこむ。また、第2部位21bの後部は下方に折り曲げられ面21lを形成する。この面21lの幅はベース20の一対の接触面20iの間隔dよりも僅かに広く設定される。放熱板21とベース20とを組み立てると、面21lと脚部21kとで接触面20iを左右方向から挟み込み、面21iと20sとで接触面20iを前後方向から挟みこむ。これにより、放熱板21とベース20とは、螺子等の他の部材を用いずに、ベース20の接触面20iを放熱板21の第2部位が挟み込むことで組立てられている。また、組立て後も溶接等の接着作業を行う必要がなく、製造工程の簡略化を促進している。
第1部位21aの第2部位21bで覆われていない部分には後述する様に副基板18が搭載される。そして、第1部位の側辺の一部21pは大きく抉られていて、当該箇所を主基板17と副基板18とを電気的に接続するFPC基板18dが通過する。
図10(a)および図10(b)は放熱板21、およびこの放熱板21と組立てられるベース20の別の形態を示している。図10(a)のベース200においては、その第2部位210bの接触面200iが図5(a)に示すベース20の接触面20iよりも幅広に設計されている。そして、放熱板210の横断面形状は、先に説明した放熱板21のU字形ではなく、全体としてジグザグな形状である。すなわち、IC17cと接触する第1部位210a、この第1部位の後端で上方に折り曲げられた第4部位210d、第4部位の上端を折り曲げて第2部位210b、そしてこの第2部位の後端を再度下方に折り曲げて第3部位210c、が形成されている。IC17cの発生した熱は第1部位210aに放熱シート24を介して伝えられ、この放熱板210を伝導して最後に第3部位210cの後端面210hからケージ2へと伝えられる。
さらに、ベース200の接触面200iを四方から取り囲む様に、放熱板210の第2部位210bのそれぞれの辺から下方に向け第3、第4部位、210c、210dが形成されている。接触面200iの全面が放熱板210bの裏面に接触している。第1部位210aの対向する辺から下方に脚部210jが折り曲げられ、他方、同じ辺から上方には支持部210mが形成され、その先端が再度折り曲げられて当接面210nとなり、当該箇所がカバー23の内面に接触している。先の例と異なる点は、本実施の形態に係る放熱板においては、副基板18の搭載を前提としていない点にある。第1部位は上方に開いた凹部を形成しているが、これは当該箇所に副基板を搭載するためではなく、IC17cにこの放熱板210を直接触れさせるためものである。
この放熱板210の材質、厚さは先の放熱板21と同様に選択でき、また、一枚の金属板を切断、折り曲げるだけで製造可能である。放熱板210においては、第1部位210aと第2部位210bの重なる部分、先の放熱板において面21fに対応する部分、を有していないため、材料面において節約が可能である。放熱機構の点では差を生ずることはない。
図11(a)、図11(b)は、放熱板21の第1部位21aに副基板18を搭載した後、保持部品22をセットする様子を示している。図5(b)に示す様に、副基板18は、主基板17の一辺の縁にFPC18dにより接続される。主基板17をベース20の第1部位20aにセットし、放熱板21を主基板17上に固定した後、このFPC18dを折りたたむ様にして副基板18を放熱板21の面21g上にセットする。その際、副基板18上の開口18eに放熱板21の支持部21mの一方を貫通させる様にPCB18dを折り畳む。また、FPC基板18dの側部には凸片18gが形成されており、この凸片18gを組立部20hの内側に潜り込ませる。こうすることで、カバー23を本体部後方からスライドさせてセットする際に、FPC基板18dがカバー23の縁に引っかかることが防止できる。
副基板18の先端18aはくびれ部18fを有して主部から突き出ており、当該先端箇所18aが放熱板21の抉られた箇所21qに収まる。このままでは、副基板18は放熱板21に対し固定されていないので、以下に説明する保持部品22により副基板18を放熱板21に対して固定する。
保持部品22は、図11(c)に示す様に、一枚の金属板を切断、折り曲げて形成されており、第1〜第4の部位を有する。第1部位22aは開口22fを備え、その先端に他所よりも一段低い部分22jを備え、当該低められた箇所22jが、放熱板21の第2部位21bの下に潜り込む。開口22fは先端部22jの弾性力を弱めるためのものである。第1部位22aの両側に設けられた脚部22lの一部は切り込まれ段差22gが形成されている。この段差22mが副基板18の括れ部18fに差し込まれ、一方、保持部品22の第2部位の脚部22iが、放熱板21の支持部22mの側面に当接する。さらに、第4部位22dの両脚部22eの一部も切り込まれていて段差22mが形成されており、この段差部22mが副基板18の前方両側部に形成された切込み18gに差し込まれる。すなわち、保持部品22と副基板18とは、保持部品22の脚部の段差22g、22m、当接面22iの三箇所で放熱板21に組立てられる。
また、第2部位22bと第4部位22dとを接続する第3部位22cは上方に向けて0.2mm程度凸の梁部22kを有し、この梁部22kは弾性力を発揮する。カバー23をベース20に組み付けるとカバー23上面中央部にこの梁部22kに当り、梁部22kを下方に押し下げ、その結果、保持部品22の第4部位22dを下方に押しさげ、その先端の22mが副基板18に当接し副基板18を固定することができる。
図12(a)は以上説明した手順で組立てられたOSAユニット6、ベース20、主/副回路基板17、18、放熱板21、及び保持部品22が組みあがった様子を示している。図12(a)ではさらにOSAユニット6の先端にアクチュエータ12も装着されている。アクチュエータ12及びこのアクチュエータ12を固定するレセプタクル部材13の前方側の構造について、図12(b)〜図12(d)を参照しつつ説明する。
図12(b)はアクチュエータ12をその下方から俯瞰した図であり、図12(c)はこのアクチュエータ12の上面の構造を示している。アクチュエータ12は第1〜第3の部位、12a〜12c、を有し、第3部位12cに設けられた軸12gを中心に、その前後に形成された第1部位12aと第2部位12bとがシーソ運動を行う。第1部位12aの先端には先方押し下げ面12dが、当該第1部位12aの左右にはそれぞれ内滑り面12i、外滑り面12hが形成されている。後述するベール11が回転すると、ベール11のカム面11f、11hがこれら両面12h、12iを挟みつつ回転し、ベール11の回転運動を第1部位12aの上下運動に変換する。第2部位12bには軸から伸び出すアーム12f、このアーム12fの先端に係合突起12eが形成されている。突起12eとケージ2の係合穴とが噛み合わさることにより、トランシーバ1をケージ2に対して固定する。そしてベール11の回転に基づくアクチュエータ12のシーソ運動により、この突起がトランシーバ1側に引き込まれてケージ2との係合が外れ、トランシーバ1をケージ2から抜くことが可能となる。
図12(d)はアクチュエータ12と組み立てられるレセプタクル部材13の前方側の構造を示している。二つの開口10a、10bに光コネクタが挿入され、これら開口10a、10bに対してレセプタクル部材13の反対側に装着されたTOSA15、ROSA16との間での光結合が実現される。レセプタクル部材13の底面には、その中央に断面が半円形状の突起13e、両側には嘴状の突起13fが形成されている。アクチュエータ12の裏面中央には窪み12jがありこの窪み12jにレセプタクル部材13の中央突起13fが、両側部の嘴状突起13fには、回転軸12gが嵌め込まれる。前後方向には中央突起13eが、上下方向には嘴状突起13fが、アクチュエータ12の動きを規制するので、アクチュエータ12がレセプタクル部材13と分離することはない。レセプタクル部材13の側壁には、ベール11の回転軸となる突起13dがその外周の一部13pを欠いて形成されている。
図13(a)はベール11、アクチュエータ12をレセプタクル部材13に取り付けた様子をトランシーバ1の前側面から見たもの、図13(b)は同状態の側面図である。ベール11は、二つの脚部11bとこれら脚部11bを連結するブリッジ部11aを有する断面がU字状の部品である。以下の説明では、このベール11について金属板を折り曲げて形成された製品についてもっぱら説明するが、ベール11は樹脂製であっても何ら問題はない。ベール11の脚部11bのほぼ中央にはレセプタクル部材13の側壁に形成された突起13dと係合する開口11cが形成され、この開口11cの縁の一部11dが開口内に突き出ており、突起13dの欠けた部分13pに嵌っている。これにより、ベール11の回転角を制限する。
ベール11を中立位置、すなわち初期状態にセットすると、レセプタクル部材13の二つの開口10a、10b、はベール11に邪魔されることなくその全体を露出する。図13(a)に示す様に、ベール11の滑り面11hとカム面11fとが、アクチュエータ12の外滑り面12hと内滑り面12iとを挟みこんでいる。ベール11のブリッジ部11aを前方に回転させるとベール11の回転がアクチュエータ12に作用する。すなわち、図13(a)の中立位置からベールの回転角θまでは、ベール11の回転がアクチュエータ12には何らの作用も及ぼさない。角θは、カム面11fがアクチュエータ12の内滑り面12iとその全体で接触する時の角で決定される。
ベール11をさらに回転させると、カム面11fが内滑り面12iを下方に押し下げる。押し下げの効果は脚部11bの外周面11iが内滑り面12iに接触するまで継続する。このように、アクチュエータ12の第1部位12aが下方に押し下げられる結果、シーソ運動によりアクチュエータ12の他方の部位12bの端に形成されている突起12eが上方に押し上げられ、換言すると、突起12eがトランシーバ1側に引き寄せられケージ2との係合が外れる。
この間、アクチュエータ12は外滑り面12hがベール11の脚部先端11gの滑り面11hで支えられるので、アクチュエータ12がベール11の回転に連動せずにシーソ運動することはない。すなわち、アクチュエータ12は、その外滑り面12hと内滑り面12iとが、ベール11のカム面11fの滑り面11hの間に挟まれつつシーソ運動する。さらに、アクチュエータ12はその下面全体が、カバー23から伸び出しているフィン23d(図14(a))によっても下方から支えられている。また、脚部11bの開口11c内の突起11dが、レセプタクル部材13の側壁突起13dの切り欠かかれた部位13p内をスライドするので、突起11dが回転ストッパとしての機能も果たしている。ベール11をその回転位置から中立位置(初期状態、図13(a)に描かれている状態)に戻す場合には、上で説明したものと同様の動作が、その順序を逆にして実行される。
以上の説明においては、アクチュエータ12の突起12eを引き込んでケージ2との係合を解除するのに、ベール11を回転する場合について説明した。しかしながら、ケージ2がホストシステム上で密に配置されていて、かつ隣接するケージ内のトランシーバに実際に光コネクタが挿入され、そこから光ケーブルが引き出されている場合に、これら光ケーブルのためにベール11のブリッジ部11aに触れることができず、ベール11を回転させることができない、という状況が生まれ得る。本トランシーバでは、その対策として、アクチュエータ12の先端12dを押し下げることによっても、ベール11を回転させた時と同様の動作を可能にしている。
すなわち、図13(b)に示される様に、アクチュエータ12の先端12dを下方に押し下げると、外滑り面12hがベール11の滑り面11hを押し込む結果、ベール11に回転応力を与えることができる。従来のベールとアクチュエータの機構では、アクチュエータ先端を下方に押し込む力をベールの回転動作に転化できなかった。すなわち、アクチュエータ12への直接の応力はベール11がストッパとなってアクチュエータ12をシーソ運動させるこができず、その結果、ケージとの係合を解除することができなかった。本発明の機構においては、アクチュエータ12の先端12dに対する応力が、適切にベール11の回転力に転化されることになるので、ベール12がストッパとして機能することはなく、ケージ2との係合を解除することができる。
近年、本発明に係るプラガブルトランシーバ1を、波長分割多重通信(WDM)へ応用することが提案されている。送信、受信の両方の機能を有するトランシーバにおいて、送信側の波長を所定の値に設定し、トランシーバ外部で合波して送出する方式である。その場合、個々のトランシーバ1が所定の波長に対応していなければならない。しかし、図1、図2にある様に、トランシーバ1の筐体上面、あるいは側面に貼られたラベルにその波長情報が記載されていたとしても、トランシーバ1がケージ2に挿入されている状態では、このラベル情報を読み取ることができない。ケージ2に挿入されている状態であっても、ラベルの情報、すなわち、発光波長の情報を視覚的に表示する手法として、ベール11のブリッジ部11aをカラーリングすることにより波長を特定することができる。
1.5μm帯のWDM通信方式においては、間隔0.8nm(=100GHz)で1530nm〜1650nmを64chに分割多重化している。この64ch(波長)を区別するために、整数部下2桁、及び少数点以下1桁、合計3桁の数字をカラーコードで表すことができる。カラーコードは、例えば
Figure 0004677872
と規定しておく。そして、最初の二つの数字を表すカラーコードと、最後の一桁に対応するカラーコードの間を、他の間隔に比べて広く設定しておくことで少数点の位置を表すものと規定する。そうすると、ケージ2にトランシーバ1が挿入されている状態であっても、そのベール11がレセプタクル10a、10bの前面に倒れている状態では、このカラーコードが判別できることになるので、トランシーバ1をケージ2から抜き出すことなく発振波長を知ることができる。間隔を広げる方法だけでなく、カラーコードの間に少数点マークを付しておくことも可能である。また、整数部を3桁、合計の数字を4桁としてカラーコードで表すこともできる。
カバー23も厚さ0.3mm程度の一枚の金属板を切断、折り曲げ加工により製造され、接着、溶接等の作業を必要とせずに構成される。材料としてはステンレス、鉄等が用いられる。カバー23はトランシーバ1の後部から本体部を覆いレセプタクル10の開口部のみを露出する様に装着される。カバー23の底面には一本のスリットが形成され、スリットを構成する二辺、23a、23bが、ベース20の底面20gのリブ20q内に収まる(図14(b))。その結果、一枚の金属板を折り曲げて形成しているにも関わらず、トランシーバ1の横方向からの応力に対しても、十分な耐性を確保することができる。
カバー23の前方下部は大きく開口されていて、23e、当該箇所からアクチュエータ12の係合突起12eが突き出し、ケージ2の係合穴と係合する。さらに、カバー23の上面は、図1(a)に示す様に、平行なスリットを入れ、このスリットに挟まれた部分をカバー23の内側に向けて撓めている構造が複数個所形成されている。この撓んだ部分が一つの板バネの役割を果たし、カバー23が装着された際に、放熱板21の第2部位21b、及び当接面21nを下方に押し付ける。その結果、放熱板21とIC17cとの接触が確実となる、と同時に放熱板21からカバー23への放熱経路も確保する。
図15(a)、図15(b)はカバー23が装着されたトランシーバ1の前方側の状況を俯瞰している。カバー23の先端からタブ板14のフィン14d、14fが突き出ている。トランシーバ1の上面においては、カバー23にも接地タブ23hが形成されおり、この接地タブ23hはフィン14fを取り囲んでいる。フィン14fの中央部14mは他の部分に比較して相対的に突出しており、ケージ2の内面に確実接触できる形態となっている。当該突出部14mを囲む様に二本の平行なスリットを形成し、このスリット間の部分を外方に向けて突き出すようにしてもよい。すなわち、フィン14fはその先端部において子フィン14mを有する二重フィンの構造としてもよい。二重フィンの構造は上記した二本のスリットによるもののみではなく、二本のスリットをその一端において連続させた構造であってもよい。また、フィン14dについてもその中央部が突出する部位14mが形成されている。そして、フィン14fと同種の二重フィンの構造をこのトランシーバ1の側面フィン14dについても子フィン14nを形成することができる。
この様な構造にすることで、ケージ2に対するトランシーバ1の接地を確実なものとすることができる。すなわち、タブ板14のフィン14f、14d、あるいは二重フィン14m、及びカバー23の接地タブ23h、の多重接地構造で、トランシーバ1のカバー23がケージ2に確実に接触する。ケージ2は金属板により構成されているので、容易にその外形が歪む。たとえトランシーバ1筐体が堅固に構成されていたとしても、ケージ2自体歪んでいる場合には、両者の確実な電気的接触は実現されない。本トランシーバ1の多重の接地構造は、この様に歪んだケージに対しても確実に電気的接触を図ることができる。
図15(b)は、トランシーバ1の先端部下面を俯瞰したものである。カバー23のフィン23dがアクチュエータ12を下方から支えており。また、アクチュエータ12の係合突起12eがカバー23の開口23eから突き出ている。そして、フィン23dの両外方からは、タブ板14のフィン14cが突き出ており、その先端はレセプタクル部材13の第2部位13bと第3部位13cの境界において、溝内に収まっている。タブ板14の側方フィン14dについても、第2部位13bと第3部位13cの境界において溝内に収まっている。
次に、本発明に係る光トランシーバの製造方法について製造工程順に説明する。
1.レセプタクル部材とタブ板との組立
まず、図3(a)に示される様に、タブ板14をレセプタクル部材13に取り付ける。既に説明した様に、タブ板14の第2部位14bは二重に折り曲げられており横断面がコの字形状をしている。当該窪んだ箇所にレセプタクル部材13の第3の部位13cを鋏みこむ。この時タブ板14においてTOSA15、ROSA16に接触する爪14kは、レセプタクル部材13のU溝底のくぼみ13nに収まる。タブ板14は、レセプタクル部材外面の突起13gにそのラッチ片14eを契合することで固定される。
2.OSAの装着
次いで、図4(a)に示す様にTOSA15、ROSA16をレセプタクル部材13に取り付ける。OSA15、16の頭部(スリーブ)、15d、16dの外面にはそれぞれ一対のフランジ 15c、16cが形成されている。このフランジ 15c、16cでレセプタクル部材13の後壁13qを挟みこむ。この時、タブ板14の面14lはOSA15、16のフランジ15c、16cとU字壁13qとの間に挟みこまれる。タブ板14のU字切り込みの開口幅はOSAのスリーブ外面の径よりも僅かに小さく設定されている。OSA15、16をセットする際にはタブ板14が機械的に歪むことで容易にセットでき、一方、一旦セットしたOSA15、16は容易に抜け落ちることはない。また、レセプタクル部材13のU字開口の幅はOSAのスリーブ径よりも僅かに広く設定されているので、タブ板14の開口にOSAを挿入することができれば、レセプタクル部材13の開口への挿入は問題なく行える。TOSA15をセットする際に誤ってROSA16側に挿入しないように、タブ板14の後端、TOSA側には目印のマークが刻印されている。OSA15、16をタブ板14と一緒にレセプタクル部材13に取り付けると、OSAユニット6が完成する(図4(b))。
3.回路基板のベースへの組み込み
続いて、電子回路が搭載された回路基板17を、ベース20に組み込む。まず、下準備として、ベース20のTOSA15の搭載箇所に放熱シート27を貼り、また、副基板18の部品実装面の反対面に絶縁シート19を貼り付ける(図5(a))。ベース20の側壁のほぼ中央部に突起20kが形成されている。主基板17の両側面には、段差17dとノッチ17eが形成されている。
主基板17とOSAユニット6を仮止めする。仮止めは、OSA15、16と主基板17との接続がリードピンで行われる場合には、リードピン15b、16bで基板17を挟みこむことで行う。半田接続による固定は行わない。一方、FPC基板で両者の接続を行う場合には、仮止めではなくFPC基板と主基板17、あるいはFPC基板とOSA15、16の接続を半田で行ってもよい。さらに、両者の仮止めを行わずに、主基板17とOSAユニット6との位置をベース20上で決定した後、半田接続を行ってもよい。また、組立てを補助する治具を使っても良い。
主基板17の後部をベース20上で後方部の接触面20iの下部に滑りこませると(図6(b))、主基板17の側面の段差部17dが、ベース20の組立部20hの側面に突き当たり、主基板17の前後方向の位置が一義的に決定される。その状態で主基板17の前方部をベース20に押し付けると、主基板17側面のノッチ17eにベース20側面の突起20kが嵌め合わされる。突起20kとノッチ17eの幅について、前者を僅かに広くしておくことで、両者の位置を一義的に決定できる。すわち、一度突起20kをノッチ17eに嵌め合わせることで、その後突起20kが簡単に抜けることはない。ベース20の側壁20cの一部20mはベース20内に曲げられている。主基板17の端部がベース20の側壁20c上にセットされるが、その際の安定性を確保するためである。
次いで、OSAユニット6とベース20とを組み立てる(図6(a)、図6(b))。主基板17とOSAユニット6を仮止めした状態で、主基板17をベース20に押し付けると、OSAユニット6の側面(実際にはレセプタクル部材13の側面)に設けられた突起13mが、ベース側壁20dの開口20eと嵌合する。OSAユニット6側面の突起13mは、レセプタクル部材13とタブ板14との組立後も、その側面に露出した状態であり、突起13mはベースの開口20eと嵌合可能である。さらに、この嵌合と同時に、ベース前端の中央柱20fがレセプタクル部材13の中央部に設けられた柱受け13pに嵌合する。この様に、OSAユニット6とベース20とは三箇所(側壁二箇所、前端一箇所)において固定されるが、その固定は、前者はOSAユニット6側が凸でベース20側が凹、後者はOSAユニット6側が凹でベース20側が凸、と互いに補完的になっている。
OSAユニット6と、主基板17がベース20に組込まれたあとに、ROSA16側にブラケット25を取り付ける。
4.放熱板の取付
続いて放熱板21をベース20に組み付ける(図7(a)〜図8(b))。まず、IC17c等からの放熱効率を高めるために、IC17cの上面に対し直接に接触する、あるいは、シリコーン等の柔軟性があって熱伝導性に優れた樹脂材料を介在させてIC17cに放熱シート24を貼り付ける。ついで、ベース20の後端20sを、放熱板21の面21lと後端面21hとの間の開口に挿入し、かつ、第3部位21cの内面21sとベース20の面20rとを当接しつつ放熱板21を回転させると、放熱板21の面21iが接触面20iの前端20pに当接する。そして、面21lが接触面20iを両横に押し出す様にその間に挿入されると同時に、脚部21kが開口内の爪20jを外側からはさみこむ。すなわち、放熱板21の第2部位21bを取り囲む四つの辺、21s、21i、21k、がベース20の接触面20iを取り囲んで嵌めあわされる。一方、放熱板21の第1部位21aの裏面21eがIC17c上の放熱シート24に直接接触する。放熱板21の前方側の脚部21jは、放熱板21がベース20に固定されることにより、主基板17を押え付ける。
この様に放熱板21のベース20への組付については、螺子等は一切用いずに、二つの金属板材の可撓性を利用した機械的な嵌合のみで実現されている。単に、放熱板を上方から押さえつけるのみで両者を組み付けることができ、生産性に極めて優れた形状を有している。
主基板17上のIC17cで発生した熱は、放熱板21によりトランシーバ後部に伝えられ、最終的には、第3部位21cの後端面21hから、ケージ2へと伝えられる。トランシーバ1がケージ2内に挿入された場合、トランシーバ1の外面とケージ2との間にはトランシーバ1の挿抜をスムーズにするために空隙を設けなければならないため、たとえトランシーバ1内で発生した熱をそのカバー23に伝えたとしても、カバー23からトランシーバ1の外部には放射効果による放熱しか期待できない。しかしながら、トランシーバ1の後端については、ケージ2内にトランシーバ1が挿入され、適切にトランシーバ1内のプラグとケージ2内の電気コネクタが係合した場合には、トランシーバ1の後端がケージ2の対応する個所と当接する。すなわち、トランシーバの通電中は、その後端面21hはケージ2と物理的に接触している。従って当該当接個所にトランシーバ1内の発熱を適切に伝えることで、放熱効率を高めることが可能となる。当該放熱板は、その為の構造を提供するものである。
5.OSAリードピンの半田付
次いで、OSA15、16から延び出しているリードピン15b、16bと主基板17との半田接続を行う。これまでの工程で、主基板17とOSAユニット6との相対位置が、ベース20を仲立ちとして決定されたので、その後にOSAのリードピン15b、16bと主基板17との間で半田接続を行う。OSA15、16はレセプタクル部材13に対して光コネクタの規格に準じた光レセプタクル10を形成するために、その位置が規定されなければならない。一方、主基板17はケージ2内のコネクタに対してそのプラグを適切に嵌合するために、トランシーバ1の筐体に対してその位置が決定されていなければならない。この様に、両者の位置をそれぞれ決定した後で主基板17とリードピン15b、16bとを接続することで、半田付け箇所に機械的歪みが集中するのを避けることができる。
主基板17とリードピン 15b、16bとの接続の際、ROSA16にブラケット25を被せた場合は、このブラケット25とROSA16の半田付けも行う。OSA15、16と主基板17との接続がFPC基板で為される場合には、その接続をOSAの組立後任意の工程で行うことが可能である。FPC基板の有する柔軟性が、主基板とOSAユニット6との位置関係のズレを吸収することが可能だからである。
主基板上面に設けられた配線パターンに対するリードピン15b、16bの半田接続は、放熱板21とタブ板14との間にリードピン15b、16bが露出しているので、当該露出個所から行うことができる。一方、主基板17の裏面側のパターンとリードピン15b、16bとの接続は、ベース20の底板20gの大きな開口20lから行う。
6.副基板の組込み
副基板18は、主基板17の一辺の縁にFPC基板18dにより接続される。FPC基板18dは放熱板21の切り欠き部21pを貫いて副基板18に接続される。副基板18上に形成されている穴18eに、放熱板21の支持部21mを貫通させつつ、FPC基板18dを切り欠き部21pで通過させて副基板18を放熱板21の第1部位21a上に搭載する。副基板18の裏面は、配線パターンがむき出しになっているため、放熱板21上に直接搭載される場合にはこの配線パターンと放熱板21が短絡してしまう。そこで、副基板18の裏面には絶縁シート19を貼り付ける(図5)。
放熱板21の第1部位上に搭載された副基板18は、保持部品22によって固定される(図11(a)、図11(b))。保持部品22はまず前方部(第4の部位側)を持ち上げた状態で、第1の部位22aの段差部22jが放熱板21の第2部位21bに形成された抉り部21qの下に差し込まれる。同時に、脚部22lに形成された段差部22gが副基板18の括れ部18fに挿入される。その状態で保持部品22の第2部位22bを倒してゆくと、第2部位22bの端面22iが放熱板21の支持突起22mの側面に当接し、また、第4部位の脚部の段差の22mが、副基板18の両側に形成された切り込み18gに差し込まれる。したがって、支持部品22は、その段差部22gと面22i、及び他の段差部22mとで、放熱板21、ベース20と組立てられる。後工程にてカバー23がセットされると、0.2mmほど上方に弓状に反った梁部22kがカバー23の内面に当接し、カバー23がこの梁部22kを押し付け、その結果副基板18を放熱板21に固定する。
7.アクチュエータの組立
次いで、アクチュエータ12をトランシーバ1本体に組付ける(図12(b)〜図12(d))。アクチュエータ12は樹脂製の部品であり、その回転軸12gがレセプタクル部材13の下面に形成された嘴状フック13fと中央突起13eとの間に納まる。アクチュエータ12をトランシーバ1の前方側からレセプタクル部材13の下面に沿ってスライドさせてゆくと、中央突起13eがアクチュエータ12の裏面に変形を生じさせつつ、裏面中央に形成されている凹部12jに収まると同時に、軸12gがフック13f内にセットされる。フック13fは先端部が鉤型に曲げられていて、一度所定位置に納まったアクチュエータが、トランシーバ下面を下方に向けて置いても落下することはない。
8.カバーの組付け
カバー23の組付けの前に、TOSA15、ROSA16の放熱が必要な場合、レセプタクル部材13の第3部位13cと副基板18の間に露出しているTOSA15、ROSA16の部分に放熱シート26を貼り付ける。カバー23をセットした際に、カバー23の天板部分とこの放熱シート26が接触するように放熱シート26の厚みを調整する。これにより、カバー23の組付け後にTOSA15、ROSA16の熱をカバー23へ効率よく伝えることができる。カバー23に伝えられた熱は、放射によりケージ2に伝播すると同時に、カバー23の後端に伝導し、トランシーバ1の奥端でケージ2の内面に熱伝達される。
カバー23の前方端の両側面には開口を有する係合用ラッチタブ23fが形成されており(図14(a))、カバー23の後端にはストッパ23hが形成されている。ラッチタブ23fに設けられた開口とレセプタクル部材13の側面に形成されている突起13gが係合し、また、カバー23が放熱板21の奥面21hよりも突き出ることが無い様に、ストッパ23hは奥面21hの両外側にあって、奥面21hよりも一段凹んだ面21uに当接する様に、カバー23は本体部に組み付けられる。カバー23の下面に形成された接地タブ23dは前方に長く延び出し、当該接地タブ内23dの根元部の開口23eから、アクチュエータ12の下面に形成された突起12eが突き出す。接地タブ23dの先端はアクチュエータ12を下方から支えている。
また、図1に示されている様に、カバーの上面には複数のスリットが形成されており、このスリット間の部分がカバー23の内方に向かって撓んでいる。撓み部23cが放熱板21の上面21r、及び当接面21nに接触し、放熱板21を下方に押し付ける。この撓み部23cは弧状をしているので、カバー23を本体から挿抜する際に問題となることはない。
9.ベール取付け
最後に、ベール11をレセプタクル部材13に取り付ける。ベール11の脚部11b中央に形成された開口11cに、レセプクタクル部材13の側面に形成された突起13dを挿入する。(図13(a)、図13(b))。ベール11の脚部11bを外方に押し開くことで簡単にセットされる。アクチュエータ12を中立位置にセットしアクチュエータ12の内滑り面12iと外滑り面12hをそれぞれベール11のカム面11f、滑り面11hの間に挟みこむ。アクチュエータ12の突起12eは、ベール11を回転させることにより、もしくは、アクチュエータ12の先端面12dを下方に押し下げること、のいずれかによりトランシーバ1側に引き込まれる、ケージ2との間の係合を外すことができる。
最後に、カバー23の上面、および側面にラベル28を貼り付けてトランシーバ1を完成する。なお、上面のラベル28aについてはラベル貼付後にラベル全体を樹脂28dで覆うことにより、トランシーバ1のケージ2への挿抜の際にラベル28aが剥がれるのを回避できる。
以上、本発明によるトランシーバの構造、製造方法を説明した。本発明による光トランシーバでは、各主要部品が樹脂製、もしくは一枚の金属板を切断/折曲加工により形成している。さらに、これら主要部品の組付/組立が全て嵌合により行われ、螺子等を一切用いることなく実現されている。従って、部品の低価格化が果たされるだけでなく、製造コストの削減が可能である。また、放熱板、カバーなどに銅材料を選択することで、放熱性の高い筐体を提供することが可能である。
図1(a)は本発明に係るプラガブルトランシーバの外観を示し、図1(b)はプラガブルトランシーバがケージに挿入された様子を示す。 図2は本発明に係るプラガブルトランシーバの分解図である。 図3(a)はレセプタクル部材とこれに係合するタブ板の詳細構造を示し、図3(b)はタブ板がレセプタクル部材に係合した時の様子を示す。 図4(a)はOSAをレセプタクル部材、タブ板の組立体に装着する様子を示し、図4(b)はOSAがレセプタクル部材、タブ板にセットされた後のOSAユニットの様子を示す。 図5(a)はベースの詳細構造を示し、図5(b)は主基板、副基板、及び両基板の間に挿入される絶縁シートの様子を示す。 図6(a)は主基板とOSAユニットを仮組立てし、これをベースに組み付ける様子を上方からの俯瞰図を示し、図6(b)は同組立ての様子を下方から俯瞰した様子を示す。 図7(a)は組立ての完了したOSAユニットとベース、主基板と、これらに組み付けられる放熱板を示し、図7(b)は放熱板を一部ベースと組み立てた時の様子を示す。 図8(a)はOSAユニット、ベース、主基板、及び放熱板を組立てた状態を示し、図8(b)はさらに副基板を放熱板上に搭載した時の様子を示す。 図9(a)は放熱板を上方から俯瞰した形状を、図9(b)は同板を下方から俯瞰した形状を示す。 図10(a)は、別の形態の放熱板を別の形態のベースに取り付ける際の様子を示し、図10(b)は同組立後の様子を示す。 図11(a)は保持部品を本体に組み付ける様子を示し、図11(b)は同組み付け後の様子を示し、図11Cは保持部品の詳細構造を示す。 図12(a)はアクチュエータと本体の組み付け後の様子を示し、図12(b)はアクチュエータの詳細構造をその下面から、図12(c)は同アクチュエータの上面の詳細構造を示し、図12(d)はレセプタクル部材のうちアクチュエータとの係合部の構造を示す。 図13(a)はレセプタクル部材、アクチュエータ、及びベールの組み付けの様子を示し、図13(b)はベールの回転の様子を示す。 図14(a)はトランシーバ本体にカバーを被せる様子を示し、図14(b)は、図14(a)におけるA-A線に沿った断面構造を示す。 図15(a)はタブ板およびカバーの先端部の上面接地フィンの様子を示し、図15(b)は同下面の様子を示している。
符号の説明
1…トランシーバ、2…ケージ、10…光レセプタクル、11…ベール、12…アクチュエータ、13…レセプタクル部材、14…タブ板、15…TOSA、16…ROSA、17…主基板、18…副基板、19…絶縁シート、20…ベース、21…放熱板、22…保持部品、23…カバー、24…放熱シート、25…ブラケット、26…放熱シート、27…放熱シート、28…ラベル

Claims (6)

  1. 一端に開口を他端に電気コネクタを有しホストシステムに搭載されたケージの前記開口
    に挿入して用いられる光トランシーバであって、
    光アセンブリユニット部と本体部とを備え、
    前記光アセンブリユニット部は、
    前記ケージの開口から露出して光コネクタを受納する光レセプタクルを有するレセプタ
    クル部材と、
    前記光コネクタと光学的に結合し、光ファイバを伝播する光信号に対応する電気信号と
    の間で光/電気変換する光サブアセンブリと、
    前記レセプタクル部材に係合する金属製タブ板を備え、
    前記本体部は、
    前記光サブアセンブリと電気的に結合する電子回路を搭載し、前記電気コネクタに係合
    する電気プラグを前記ケージの他端に対応する端部に有する第1の基板と、
    前記電子回路に接する面と、前記光トランシーバを前記ケージに挿入したときに前記
    ケージの他端に接する面とを備え、前記電子回路の発生した熱を前記ケージの他端に放熱
    する放熱板と、
    前記第1の基板を搭載し前記放熱板及び前記レセプタクル部材に係合する金属製ベース
    と、
    前記第1の基板、前記放熱板、前記ベースを覆う金属製カバーを備え、
    前記タブ板、ベース、放熱板およびカバーは、一枚の金属板を、溶接加工、接着加工、
    螺子止め加工することなく、前記タブ板は、切断加工と孔あけ加工と折り曲げ加工と絞
    り加工によって形成され、前記ベースは、切断加工と折り曲げ加工と絞り加工によって
    形成され、前記放熱板および前記カバーは、切断加工と折り曲げ加工によって、形成さ
    れている、
    ことを特徴とする光トランシーバ。
  2. 前記レセプタクル部材は前記光レセプタクルを有する第1部位と、前記光サブアセンブ
    リを収納する第2部位と、前記ベースを係合する第3部位を有し、
    前記第2部位はさらに前記タブ板および前記カバーを前記レセプタクル部材に係合する
    ための係合突起を備えている、
    請求項1に記載の光トランシーバ。
  3. 前記ベースは中央ポストを有し、
    前記レセプタクル部材は前記中央ポストを受納する開口を有する請求項1または2に記
    載の光トランシーバ。
  4. 前記ベースは、前記基板を搭載する第1部位と前記放熱板と係合する第2部位とを有し、
    該第2部位は、放熱板との接触面を有する一対の側壁を備え、
    前記放熱板は、前記接触面に接するように前記一対の側壁に装架されて前記ベースと係合する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光トランシーバ。
  5. 前記ベースの第1部位はリブを有し、前記カバーを構成する金属板の不連続部が当該リ
    ブ内にある、請求項4に記載の光トランシーバ。
  6. 前記本体部は、前記基板とFPC基板で接続される副基板を有し、
    該副基板は、前記放熱板に係合する金属製保持部品により前記放熱板上に固定されてい
    る、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光トランシーバ。
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