JP4692460B2 - Optical module - Google Patents
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Description
本発明は、ギガビットクラスのイーサネット(登録商標)信号を伝送する光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical module for transmitting a Gigabit class Ethernet (registered trademark) signal.
近年、インターネットは、通信インフラとして定着し、データ通信・音声・映像など情報の種類を選ばず、様々な業種・サービスを取り込み、その適用範囲は拡大し続けている。それにあわせて回線容量も増加の一途をたどっている。この中においてイーサネット(登録商標)は、低価格さと簡便な運用性により家庭内LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)においても広く利用されるコア技術として普及している。 In recent years, the Internet has been established as a communication infrastructure, and various types of industries and services have been taken in regardless of the type of information such as data communication, voice, and video, and its application range continues to expand. In line with this, the line capacity is steadily increasing. Among them, Ethernet (registered trademark) is widely used as a core technology widely used in home LAN (Local Area Network) and WAN (Wide Area Network) due to low cost and simple operability.
この情勢の中、既に10ギガイーサネット(登録商標)の標準化が完了し、各社から10ギガ対応のネットワーク機器が開発されており、これに伴い、光モジュールにおいても、中距離ネットワークを中心に1ギガから10ギガへのアップグレードが始まっている。 In this situation, standardization of 10 Gigabit Ethernet (registered trademark) has already been completed, and 10 Gigabit compatible network equipment has been developed by each company. As a result, optical modules are also 1 Gigabit mainly for medium-distance networks. The upgrade from 10 Giga has started.
このような光モジュールとしては、4個の半導体レーザ(LD)を用いた4波CWDM(Coarse−WDM:低密度波長分割多重)のLX4光トランシーバ(イーサネット(登録商標)規格の光トランシーバの一種)がある。 As such an optical module, a four-wave CWDM (Coarse-WDM: Low Density Wavelength Division Multiplexing) LX4 optical transceiver (a kind of optical transceiver of the Ethernet (registered trademark) standard) using four semiconductor lasers (LD). There is.
図9および図10に示すように、光モジュール90は、回路基板91と、その回路基板91に搭載される光送信アセンブリ(TOSA)92とを備えている。回路基板91には、光モジュール90が着脱されるネットワーク機器からの電気信号を伝送する4つのレーンが形成される。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
光送信アセンブリ92は、4つのレーンからの電気信号を光信号に変換する4個のLD93と、各LD93の光信号を波長多重する4個の光フィルタ94とを備えている。光送信アセンブリ92には、波長多重した光信号を伝送する光ファイバ95が接続される。
The
光送信アセンブリ92は、回路基板91に各LD93のリード96を半田付けする際の半田sのはみ出しによる回路基板91と各LD93の底面との電気的短絡又はLD93の損傷を防止する目的で、回路基板91にLD93ごとに光アセンブリ用スペーサ97を介して搭載される。
The
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。 The prior art document information related to the invention of this application includes the following.
しかしながら、従来の光アセンブリ用スペーサ97は、サイズが極めて小さく取付け作業がしづらい。その上、光送信アセンブリ92のLD93の数に合わせてスペーサ97を用意しなければならず、部品数が多いという問題がある。
However, the conventional
また、光送信アセンブリ92は動作すると発熱するが、従来のスペーサ97はサイズが小さいため、放熱効果が十分でないという問題もある。
Further, although the
そこで、本発明の目的は、多機能を有するスペーサにより光モジュールの組み立て作業性を向上し、接続信頼性をアップさせた光モジュールを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical module in which the assembly workability of the optical module is improved by a multi-functional spacer and the connection reliability is improved.
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項1の発明は、回路基板と、電気信号を光信号に、または光信号を電気信号に変換する光素子を収納し、その底面からリードが延びているCanパッケージを複数個と、各光素子の光信号を波長多重する光合波器、または各光素子に入力される光信号を波長分離する光分波器と、複数個の前記Canパッケージを、並列させて、前記リードと側面の一部が外部に露出するように、収納するとともに前記光合波器または前記光分波器を収納したベースと、を有し、前記回路基板に搭載される光アセンブリと、前記光アセンブリに接続されて前記光合波器からの光信号、または前記光分波器への光信号を伝送する光ファイバと、を備えた光モジュールにおいて、前記回路基板と前記光アセンブリの間に介在され、前記回路基板上に接して設けられるとともに前記光アセンブリを載置する構造である光アセンブリ用スペーサを備え、前記光アセンブリ用スペーサは、前記光アセンブリから露出した前記Canパッケージの前記リードと側面の一部を挿通するための複数個の孔からなる前記Canパッケージを載置する複数のパッケージ載置部と、前記光アセンブリの前記ベースの部分を載置するアセンブリ載置部とを一体に備え、前記光アセンブリ用スペーサは、前記光アセンブリを載置した状態で前記回路基板上に設けた際、前記Canパッケージの前記底面と前記回路基板の間に所定のすき間が区画形成されるように形成されており、前記回路基板の側部における、各Canパッケージの前記リードが前記回路基板に半田付けされる各半田付け箇所の間には、スリットが形成されており、前記スリット上に前記光アセンブリ用スペーサを介して前記光アセンブリを搭載した光モジュールである。
The present invention was devised to achieve the above object, and the invention of
請求項2の発明は、前記光アセンブリ用スペーサは、その底面に突起部あるいは孔部を設け、前記回路基板と嵌め合う構造を備えた請求項1記載の光モジュールである。 A second aspect of the present invention is the optical module according to the first aspect , wherein the spacer for optical assembly is provided with a projecting portion or a hole portion on the bottom surface thereof and fitted with the circuit board.
請求項3の発明は、前記光アセンブリ用スペーサの側面に、前記光ファイバの余長を抑えて案内するガイド部を設けた請求項1または2記載の光モジュールである。 A third aspect of the present invention is the optical module according to the first or second aspect, wherein a guide portion is provided on a side surface of the optical assembly spacer to guide the optical fiber while suppressing a surplus length.
請求項4の発明は、前記スリットは、平面視で略T字形状である請求項1〜3いずれかに記載の光モジュールである。
The invention according to
本発明によれば、部品数が減り、部品の管理がしやすくなる上、光アセンブリ用スペーサのサイズは人が取り扱うのに適度な大きさとなるので、取り扱いやすく、光モジュールの組み立て工程も簡単になるという優れた効果を発揮する。 According to the present invention, the number of parts is reduced, the parts can be easily managed, and the size of the spacer for the optical assembly is appropriate for human handling, so that it is easy to handle and the assembly process of the optical module is simple. Exhibits an excellent effect of becoming.
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
まず、本実施形態に係る光モジュールの全体構成を図6および図7で説明する。 First, the overall configuration of the optical module according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
図6および図7に示すように、本実施形態に係る光モジュール10は、複数個のLDを用いた4波CWDMのLX4光トランシーバである。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
この光モジュール10は、リジッド基板からなる回路基板11と、その回路基板11に搭載される光送信アセンブリ(TOSA)12と、光受信アセンブリ(ROSA)13とを備える。
The
回路基板11には、光モジュール10が接続されるスイッチングハブやメディアコンバータなどのネットワーク機器からの電気信号を伝送する4つの送信用レーン14が形成される。
The circuit board 11 is formed with four
光送信アセンブリ12は、4つの送信用レーン14からの電気信号を光信号に変換する4個の1310nm帯のDFB(分布帰還)−LD15と、各LD15の光信号を波長多重する光合波器16とを備え、これらを放熱性の高いAl、SUSなどの金属からなる箱状のOSA(光学サブアセンブリ)ベース12b内に収納したものである。各LD15は、光素子としてのLD素子をそれぞれCanパッケージに収納したものである。
The
本実施形態では、OSAベース12bとして、SUS430からなり、ヤング率が3〜5×1010Paのものを用いた。 In this embodiment, the OSA base 12b made of SUS430 and having a Young's modulus of 3 to 5 × 10 10 Pa is used.
各LD15の波長は、1275、1300、1325、1350nm帯である。光合波器16としては、所定の波長帯域の光信号を反射し、それ以外の波長帯域の光信号を透過する4個の光フィルタf(後述する図3参照)を用いる。光送信アセンブリ12には、光合波器16からの波長多重した光信号を伝送するピッグテイル化した送信用光ファイバ(ピッグテイルファイバ)17が光コネクタを介して接続される。
The wavelengths of the
光受信アセンブリ13には、ピッグテイル化した受信用光ファイバ18が光コネクタを介して接続される。光受信アセンブリ13は、受信用光ファイバ18からの波長多重光信号を分波する光分波器19と、分波された光信号を電気信号に変換する4つのPD(フォトダイオード)20からなる4ch−PDアレイ21と、各電気信号を増幅する4つのプリアンプ22とを備える。光分波器19としては、4層の誘電体多層フィルタを用いる。
The
回路基板11には、光受信アセンブリ13からの電気信号を伝送する受信用レーン23も形成される。回路基板11の他端(後述するSCコネクタとは反対端)は、図示しない端子を形成したカードエッジ部であり、ネットワーク機器に備えたカードエッジコネクタに嵌合することで、光モジュール10の活線挿抜が可能となっている。
The circuit board 11 is also formed with a
回路基板11は、各LD15を駆動する4個のLDドライバ24と、クロック、データリカバリ機能を備え、レーンの位置合わせなどを行う信号処理回路25と、光送信アセンブリ12および光受信センブリ13に接続され、各LD15や各PD20をモニタするDOM(Digital Optical Monitoring)回路26とを備える。光モジュール10の各種制御およびモニタは、ネットワーク機器において、MDIO(Management Data Input/Output)/MDC(Management Data Clock)インタフェースによりシリアル通信でアクセス可能となっている。
The circuit board 11 is connected to the four
本実施形態では、回路基板11として、耐熱性ガラス基材エポキシ樹脂積層板(FR4(米国の標準化団体であるNEMAが規定したCuを張った積層板材料の耐熱性に関する規格の1つ)に準拠)からなり、ヤング率が1.93×1011Paのものを用いた。 In this embodiment, the circuit board 11 conforms to a heat-resistant glass-based epoxy resin laminated board (FR4 (one of the standards related to the heat resistance of a laminated board material covered with Cu specified by NEMA, a US standardization organization)). And a Young's modulus of 1.93 × 10 11 Pa was used.
送信用光ファイバ17および受信用光ファイバ18は、それぞれ光コネクタを介して上下2分割のスリーブ27u,27dに収納されたSC光アダプタ28の他端側に接続される。このSC光アダプタ28の一端側に、2連SC光プラグが接続された伝送用光ファイバが接続される。これらSC光アダプタ28と2連SC光プラグとで2連SC光コネクタ29が構成される。
The transmission
光モジュール10の動作を簡単に説明すると、ネットワーク機器からの3.125Gbit/sの4つの送信用電気信号(XAUI(10 Gigabit Attachment Unit Interface) Tx Data)は、各LD15で4つの光信号に変換され、これら光信号が光合波器16で合波されて波長多重光信号として伝送用光ファイバに送信される。他方、伝送用光ファイバからの波長多重光信号は、光分波器19で4つの光信号に分波され、各PD20で4つの電気信号に変換され、4つの受信用電気信号(XAUI Rx Data)としてネットワーク機器に伝送される。
The operation of the
この光モジュール10の寸法は、全長が約80mm、幅が約40mm、回路基板11の長さが50〜60mmである。
The dimensions of the
さて、図1は、本発明の好適な実施形態である光モジュールの主要部を示す斜視図、図2(a)は本実施形態に係る光モジュールに用いられる光アセンブリ用スペーサの一例を示す図、図2(b)は図2(a)をガイド部側から見た斜視図、図2(c)は図2(a)を底面から見た斜視図、図3は図1の縦断面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a main part of an optical module which is a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2A is a diagram showing an example of a spacer for an optical assembly used in the optical module according to this embodiment. 2 (b) is a perspective view of FIG. 2 (a) viewed from the guide portion side, FIG. 2 (c) is a perspective view of FIG. 2 (a) viewed from the bottom, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view of FIG. It is.
図1〜図3に示すように、本実施形態に係る光モジュール10は、回路基板11と光送信アセンブリ12間に介在され、光アセンブリ12を載置する構造である光アセンブリ用スペーサ1を備える。
As shown in FIGS. 1 to 3, an
光アセンブリ用スペーサ1は、光送信アセンブリ12の各LD15(図7参照)をそれぞれ収容したCanパッケージ15cを回路基板11上に載置し、かつ回路基板11に各LD15のリード2を半田付けするためのものであり、複数のパッケージ載置部3と、アセンブリ載置部4とを備えた一体構造であることを特徴とする。
The
スペーサ1は、回路基板11上に接して設けられる平板部1aと、その平板部1aから起立する側板部1bと、その側板部1bから側方に延出形成されたガイド部7とからなり、横断面が略h字状に形成される。このスペーサ1は、回路基板11上の一端側の側部に設けられる。
The
より詳細には、スペーサ1は、平板部1aに、光送信アセンブリ12の底面から露出したCanパッケージ15cの側面の一部と嵌合してCanパッケージ15cを載置する4つのパッケージ載置部3と、光送信アセンブリ12の底部を載置するアセンブリ載置部4とが一体に形成される。図2(a)〜図2(c)では、アセンブリ載置部4として、前面、後面、一側面の3面が側壁で囲まれている例を示した。
More specifically, the
Canパッケージ15cの底面と回路基板11の間に高さt1が設けられるように、アセンブリ載置部4と回路基板11の間は一体型光アセンブリ用スペーサ1により高さt2を設ける。すなわち、アセンブリ載置部4は、光送信アセンブリ12を載置したとき、Canパッケージ15cの底面と回路基板11間に高さ(図10の従来のスペーサ97の厚さと同等の厚さ)t1のすき間sが区画形成されるように形成される。本実施形態では、t1=0.2mm、t2=1.2mmとしたが、0.05mm≦t1≦0.4mm、1.0mm≦t2≦3.0mmであるのが好ましい。
The height t2 is provided between the
0.05mm≦t1としたのは、回路基板11に設けられた後述するリード穴8からスペーサ1側に流れ込む半田が、Canパッケージ15c底面に触れないように十分な高さt1をとるためである。t1≦0.4mmとしたのは、高さt1がこれを超えて高くなると、リード長が長くなりインピーダンス整合に問題が生じるからである。
The reason for setting 0.05 mm ≦ t1 is that the solder flowing into the
また、1.0mm≦t2≦3.0mmとしたのは、高さt2がCanパッケージ15cと高さt1の関係により決定されるためである。 The reason why 1.0 mm ≦ t2 ≦ 3.0 mm is that the height t2 is determined by the relationship between the Can package 15c and the height t1.
スペーサ1は、熱伝導性がよく、線膨張係数(熱膨張係数)が小さい樹脂からなる。スペーサ1の材質としては、ウルテム樹脂、PI(ポリイミド)、LCP(Thermotropic Liquid Crystal Polyester:耐熱性液状結晶ポリエステル)を用いるとよい。
The
このように、スペーサ1の材質は、強度の高いスーパーエンジニアプラスチック(例えば、上述したウルテム樹脂、PIなど)が適している。しかし、一般のスーパーエンジニアプラスチックの場合は熱伝導率が0.1〜0.5W/m・Kであり、その他の金属部品(例えばSUSでは16W/m・K)に比べて相当小さい。
Thus, the material of the
従来から樹脂にセラミックなどの無機フィラーを混入し、熱伝導率を改善することが行われている。そこで、本発明者らは、スペーサ1に要求される熱伝導率に応じて樹脂に無機フィラーを混入すればよい点に着目した。
Conventionally, an inorganic filler such as ceramic is mixed in a resin to improve thermal conductivity. Therefore, the inventors focused on the point that an inorganic filler may be mixed into the resin in accordance with the thermal conductivity required for the
すなわち、本実施形態に係るスペーサ1では、上記樹脂をベースにセラミックなどの無機フィラーを混入するにあたり、熱伝導率を1W/m・K以上確保するため、無機フィラーを40%以上混入させることを検討した。しかし、樹脂材料に無機フィラー材を40%程度を超えて混入させると、物性が変化して樹脂材料としての流動性、成形性が悪くなり、スペーサ1の製造が困難になることが判明した。そこで、強度と熱伝導性を両立させるため、上記樹脂に対し無機フィラーを最大40%程度混入することとした。
That is, in the
スペーサ1の底面の四隅には、4個の突起5を設けている。突起5に対して回路基板11上の対応する箇所には、突起5に嵌合する4個の孔部6が形成される。これとは逆に、スペーサ1の底面に4個の孔部を形成し、その孔部に対して回路基板上の対応する箇所にその孔部に嵌合する4個の突起を形成してもよい。
Four
スペーサ1の側面には、送信用光ファイバ17及び/又は受信用光ファイバ18(図6参照)の余長を、上方および外側への広がりを抑えて案内するガイド部7が設けられる。
On the side surface of the
スペーサ1のパッケージ載置部3が並べて設けられる方向をスペーサ1の長手方向とすると、ガイド部7は、スペーサ1の長手方向に沿って側方に突出する下側凸状部7aと、その下側凸状部7aの下部に沿って形成される段差部7bと、下側凸状部7aに沿って側方に突出する上側凸状部7cとからなる。
Assuming that the direction in which the
段差部7bは、回路基板11に搭載されるチップ部品の搭載スペースを確保するため、スペーサ1の平板部1aから1段高く形成される。本実施形態では、段差部7bを有するガイド部7の例で説明するが、回路基板11に搭載されるチップ部品の配置によっては、この段差部7bを有しないガイド部にしてもよい。
The step portion 7 b is formed one step higher than the flat plate portion 1 a of the
また、回路基板11には、各LD15のリード2を挿通するリード穴8も形成される。
The circuit board 11 is also formed with a
さらに、図4に示すように、光モジュール10は、光送信アセンブリ12が配置される回路基板11の一端側の側部に3つのスリット41を形成しており、そのスリット41上にスペーサ1を介して光送信アセンブリ12を搭載する。各スリット41はLDをそれぞれ収納したCanパッケージ15c(図3参照)間に位置する(配置される)ように形成される。
Further, as shown in FIG. 4, the
図4では、スリット41の一例として、スペーサ1の長手方向と直交する方向を回路基板11の幅方向とすると、回路基板11の一側部から他端部にかけて回路基板11の幅方向に沿って形成された直線部41aと、その直線部41aの奥部に連結され、回路基板11の長手方向に沿って形成された長穴部41bとからなる平面視で略T字形状のT字スリットを示した。
In FIG. 4, as an example of the
スリット41とその周辺のより詳細な寸法を図5で説明する。
More detailed dimensions of the
図5に示すように、スリット41の幅Aは0.5mmより広く、(隣り合うリード穴8群の間隔C)−(リード穴8の径E)よりは狭い必要がある。本実施の形態では、スリット41の幅Aを1.0mm、(C−E)を6.0mmとした。また、スリット41の長さBは、回路基板11の一端から最も離れたリード穴8までの距離Dより長いのが望ましい。本実施の形態では、B=7.0mmとした。長穴部41bの幅Fは0.5〜2.0mmにするとよい。これは、幅Fが広いほど半田部に発生する歪みを抑えられるが、広すぎると回路基板11の実装面積が減少するためである。長穴部41bの直線部の長さGは0.5mmより長く、(C−E)の半分より短いとよい。本実施の形態ではG=0.6mmとした。
As shown in FIG. 5, the width A of the
また、図3に示すように、光送信アセンブリ12の両端部に載置された各LD15のリード2の距離(光送信アセンブリ12の両端部に位置するリード穴8同士の間隔)Lを22〜24mmにした。
As shown in FIG. 3, the distance L between the
上記実施形態では、T字スリットの例を説明したが、例えば、スリットの幅A=1.0mm、スリットの長さB=7.0mmとした直線スリットでもよい。 In the above embodiment, an example of a T-shaped slit has been described. However, for example, a linear slit having a slit width A = 1.0 mm and a slit length B = 7.0 mm may be used.
本実施形態の作用を説明する。 The operation of this embodiment will be described.
光モジュール10は、回路基板11の側部にスリット41を形成しているため、回路基板11とOSAベース12bとの熱膨張の差により生じる熱応力を、スリット41で緩和することができる。従って光モジュール10と基板11との接続箇所の信頼性を高められる。
Since the
この点についてより詳細に説明する。基板実装表面に対して法線方向をスペーサ1の高さ方向とすると、熱膨張についてはスペーサ1の高さ方向、長手方向ともLD15のリード2にかかる熱応力を考慮する必要がある。
This point will be described in more detail. If the normal direction with respect to the substrate mounting surface is the height direction of the
(1)高さ方向
図3に示すように、高さ方向では、熱応力が発生する原因の1つとして、アセンブリ設置部4と回路基板11間の高さt2の影響が考えられる。上述したように従来のスペーサ97の高さはt1であり、t2>t1のため、光モジュール1では、従来よりはスペーサ1とリード2との線膨張の違いによる影響が大きくなるが、t2は1〜3mmと小さいため、リード2自体で熱応力を吸収でき、上述した線膨張の影響は軽微である。
(1) Height direction As shown in FIG. 3, in the height direction, the influence of the height t <b> 2 between the
(2)長手方向
図3に示すように、長手方向では光送信アセンブリ12の両端部に載置された各LD15のリード2の距離はL=22〜24mmと大きい上、回路基板11のヤング率も大きいため、回路基板11に半田付けされたLD15のリード2にかかる熱応力が問題となる。
(2) Longitudinal direction As shown in FIG. 3, in the longitudinal direction, the distance between the
そこで、光モジュール10では、回路基板11の側部にスリット41を形成することで、長手方向の熱膨張によって発生した熱応力を抑え、半田部に発生する塑性歪みを軽減している。また、スペーサ1は、回路基板11や光アセンブリ12に、接着も固着もされずに嵌合して取り付けられているため、上述した線膨張の影響はないと考えてよい。
Therefore, in the
ここで、スリットによる効果をシミュレーションで検証した。 Here, the effect of the slit was verified by simulation.
より詳細には、1)有限要素法を用いたシミュレーションを行った。2)変数は温度であり、その範囲を−15〜85℃にした。3)回路基板11のスリット41や、半田付け量、回路基板11に形成したリード穴8の寸法などの条件から18通りの組み合わせパターンを作り、それぞれ組み合わせ別に半田部にかかる歪みデータの計算を行った。
More specifically, 1) A simulation using the finite element method was performed. 2) The variable was temperature, and the range was -15 to 85 ° C. 3) 18 kinds of combination patterns are made from conditions such as the
次に、4)得られた18通りのシミュレーション結果を用いて、スリット形状の違いによる歪み易さ(歪み難さ)を計算し、スリット形状が幅0.01mmの直線スリット(比較例)、幅1.0mmの直線スリット(本発明)、T字スリット41(本発明)のそれぞれの場合において、半田部にかかる歪みの発生にどう影響するかを求めた。5)4)の計算結果より、図8に示すスリットの条件別による半田部の歪み易さに関する図を得た。ただしシミュレーション上、スリット無しとすることができなかったため、スリットなしとみなせる幅0.01mmの直線スリットを比較例として採用した。 Next, 4) Using the obtained 18 simulation results, the degree of distortion (difficulty) due to the difference in the slit shape was calculated, and the slit shape was a straight slit (comparative example) having a width of 0.01 mm. In each case of a 1.0 mm linear slit (present invention) and a T-shaped slit 41 (present invention), how the strain on the solder portion is affected is determined. 5) From the calculation result of 4), the figure about the ease of distortion of the solder part according to the slit condition shown in FIG. 8 was obtained. However, since it was not possible to have no slit in the simulation, a linear slit having a width of 0.01 mm that can be regarded as having no slit was adopted as a comparative example.
図8では、比較例の幅0.01mmの直線スリットを形成した場合の塑性歪み(感度)を▲で示した。図8で感度が1ポイント上下すると、歪みは約10%増減することがわかっている。これより、■で示す本実施形態に係る幅1.0mmの直線スリットを形成した場合には、半田部で発生する塑性歪みを▲で示す比較例と比べ、約4%低減できることが分かる。さらに、●で示す本実施形態に係る光モジュール10のようにT字スリット41を形成した場合には、▲で示す比較例と比べ約10%歪みを低減できることが分かった。
In FIG. 8, the plastic strain (sensitivity) in the case where a linear slit having a width of 0.01 mm in the comparative example is formed is indicated by ▲. It can be seen that the distortion increases or decreases by about 10% when the sensitivity increases or decreases by 1 point in FIG. From this, it can be seen that when a straight slit having a width of 1.0 mm according to the present embodiment indicated by ▪ is formed, the plastic strain generated at the solder portion can be reduced by about 4% compared to the comparative example indicated by ▲. Further, when the T-shaped
ここでいう感度は、タグチメソッド法から算出される値で、特性値(半田部にかかる歪みの発生量)に対する各要因(スリット形状)毎の影響度を表し、単位は[dB]となる。感度は、変数(温度)を変化させたときの各条件毎での特性値を求め、この各条件の特性値から各要因毎の平均などを求め、これをタグチメソッド法の感度を求める式に代入して算出した。 The sensitivity here is a value calculated from the Taguchi method method, and represents the degree of influence of each factor (slit shape) on the characteristic value (amount of distortion applied to the solder portion), and its unit is [dB]. Sensitivity is obtained by calculating the characteristic value for each condition when the variable (temperature) is changed, calculating the average for each factor from the characteristic value for each condition, and using this as the formula for determining the sensitivity of the Taguchi method method. Substituted and calculated.
また、光モジュール10では、スペーサ1は一体構造なので、従来のスペーサがLD15の個数分だけ必要であったのに対し、LD15の個数にかかわらず1個で済む。このため、部品数が減り、部品の管理がしやすくなる上、光モジュール10の製造工程数も削減できる。
Further, in the
また、スペーサ1のサイズが従来に比べて、人が取り扱うのに適度な大きさとなるので、取り扱いやすく、光モジュール10の組み立ても簡単になる。しかも、光アセンブリ12とスペーサ1の接触面積が従来に比べて広いので、光アセンブリ12の耐振性・耐衝撃性が向上する。
Moreover, since the size of the
したがって、光モジュール10は、スリット41と一体型のスペーサ1を用いることで、高接続性、高信頼性およびコスト削減を実現できる。
Therefore, the
スペーサ1に複数のパッケージ載置部3とアセンブリ載置部4とを形成しておくことにより、スペーサ1がCanパッケージ15cと光送信アセンブリ12の接合部との周りを囲むような形状になるため、接合部の保護もできる。
By forming a plurality of
スペーサ1の底面に凸部5あるいは凹部を設け、回路基板11と嵌め合う構造にすることで、回路基板11に一体構造であるスペーサ1を固定できるため、衝撃・振動に対しても強くなる。
By providing the
スペーサ1の側面にガイド部7を設けることで、下側凸状部7aと上側凸状部7cの間に沿って送信用光ファイバ17及び/又は受信用光ファイバ18の余長を載置でき、送信用光ファイバ17及び/又は受信用光ファイバ18の余長を抑え、送信用光ファイバ17及び/又は受信用光ファイバ18を光モジュール10のケース内で巻き重ねて収納できる。したがって、送信用光ファイバ17及び/又は受信用光ファイバ18のバラツキを抑えることが可能となり、送信用光ファイバ17及び/又は受信用光ファイバ18のガイドとして利用できる(図6参照)。さらに、このガイド部7により、回路基板11に搭載した半導体チップなどの電気部品と、送信用光ファイバ17及び/又は受信用光ファイバ18の干渉も防止できる。
By providing the
スペーサ1は、熱伝導率が1W/m・K以上で熱伝導性がよく、線膨張係数が小さい樹脂からなり、スペーサ1も放熱に寄与し、スペーサ1を用いた放熱も可能となるので、放熱効果を高めることができる。
The
回路基板11にはリード穴8を形成しており、回路基板11に各LD15のリード2を半田付けできるので、電気信号の高周波特性が良い。
Lead holes 8 are formed in the circuit board 11, and the
つまり、スペーサ1は、光モジュール10の組み立て作業性を向上し、接続信頼性をアップさせ、従来のスペーサよりも多機能のスペーサである。
That is, the
この光モジュール10では、回路基板11上に、Canパッケージ15c間に配置されるようにスリット41を形成することで、回路基板11と光送信アセンブリ12の線膨張係数の違いで各LDのリード2に負荷がかかっても、回路基板11と光送信アセンブリ12の線膨張係数の違いによる熱ストレスを吸収できる。
In this
また、光モジュール10では、アセンブリ載置部4は、光送信アセンブリ12を載置したとき、Canパッケージ15cの底面と回路基板11間に高さt1のすき間sが区画形成されるように形成される。
Further, in the
このすき間sを区画形成することで、回路基板11に各LDのリード2を半田付けする際に、すき間sに半田が侵入したとしても、空間があるためにスペーサ1を損傷することがなく、しかも回路基板11と各Canパッケージ15cの底面との電気的短絡を防ぐことができる。
By partitioning the gap s, when soldering the
上記実施形態では、4個のLD15を備えた光送信アセンブリ12の例で説明したが、これに限定されることは無く、光送信アセンブリ12は、複数個のLD15を備えていればよい。
In the above embodiment, the example of the
また、上記実施形態では、光アセンブリとして光送信アセンブリの例で説明したが、光アセンブリとしては光受信アセンブリであってもよい。この光受信アセンブリは、図6で説明した光受信アセンブリ13とは異なるタイプのものである。
In the above-described embodiment, the optical transmission assembly is described as an example of the optical assembly. However, the optical assembly may be an optical reception assembly. This optical receiving assembly is of a different type from the optical receiving
この光受信アセンブリは、4波の波長多重光信号を波長の異なる4つの光信号に分波(波長分離)する光分波器として分波特性の異なる4個の光フィルタと、各光フィルタからの光信号をそれぞれ電気信号に変換する4個のPDとを備える点では光受信アセンブリ13と同じである。
This optical receiving assembly includes four optical filters having different demultiplexing characteristics as optical demultiplexers for demultiplexing (wavelength separating) four wavelength multiplexed optical signals into four optical signals having different wavelengths, and each optical filter. The
ここでいう光受信アセンブリは、各パッケージ載置部3に、光素子としてのPD素子をそれぞれCanパッケージに載置してなる4個のPDを載置して得られる。
The optical receiver assembly here is obtained by placing four PDs, each of which is a PD element as an optical element placed on a Can package, on each
この場合にも、上述したのと同じ作用効果が得られる。もちろん、光受信アセンブリとしては、4個のPDに限定されるものでは無く、複数個のPDを備えていればよい。 In this case, the same effect as described above can be obtained. Of course, the optical receiving assembly is not limited to four PDs, but may include a plurality of PDs.
1 光アセンブリ用スペーサ
10 光モジュール
11 回路基板
12 光送信アセンブリ
17 送信用光ファイバ
41 スリット
DESCRIPTION OF
Claims (4)
電気信号を光信号に、または光信号を電気信号に変換する光素子を収納し、その底面からリードが延びているCanパッケージを複数個と、各光素子の光信号を波長多重する光合波器、または各光素子に入力される光信号を波長分離する光分波器と、複数個の前記Canパッケージを、並列させて、前記リードと側面の一部が外部に露出するように、収納するとともに前記光合波器または前記光分波器を収納したベースと、を有し、前記回路基板に搭載される光アセンブリと、
前記光アセンブリに接続されて前記光合波器からの光信号、または前記光分波器への光信号を伝送する光ファイバと、
を備えた光モジュールにおいて、
前記回路基板と前記光アセンブリの間に介在され、前記回路基板上に接して設けられるとともに前記光アセンブリを載置する構造である光アセンブリ用スペーサを備え、
前記光アセンブリ用スペーサは、前記光アセンブリから露出した前記Canパッケージの前記リードと側面の一部を挿通するための複数個の孔からなる前記Canパッケージを載置する複数のパッケージ載置部と、前記光アセンブリの前記ベースの部分を載置するアセンブリ載置部とを一体に備え、
前記光アセンブリ用スペーサは、前記光アセンブリを載置した状態で前記回路基板上に設けた際、前記Canパッケージの前記底面と前記回路基板の間に所定のすき間が区画形成されるように形成されており、
前記回路基板の側部における、各Canパッケージの前記リードが前記回路基板に半田付けされる各半田付け箇所の間には、スリットが形成されており、
前記スリット上に前記光アセンブリ用スペーサを介して前記光アセンブリを搭載したことを特徴とする光モジュール。 A circuit board;
An optical multiplexer that houses an optical element that converts an electrical signal into an optical signal or an optical signal into an electrical signal, a plurality of can packages with leads extending from the bottom , and wavelength-multiplexes the optical signal of each optical element. Alternatively, an optical demultiplexer for wavelength-separating an optical signal input to each optical element and a plurality of the Can packages are arranged in parallel so that the leads and a part of the side surface are exposed to the outside. And a base housing the optical multiplexer or the optical demultiplexer, and an optical assembly mounted on the circuit board,
An optical fiber connected to the optical assembly for transmitting an optical signal from the optical multiplexer or an optical signal to the optical demultiplexer;
In an optical module with
A spacer for an optical assembly which is interposed between the circuit board and the optical assembly , is provided in contact with the circuit board and has a structure for mounting the optical assembly;
The optical assembly spacer includes a plurality of package mounting portions for mounting the Can package including a plurality of holes for inserting a part of a side surface of the lead of the Can package exposed from the optical assembly ; An assembly mounting portion for mounting the base portion of the optical assembly;
The optical assembly spacer is formed such that when the optical assembly is mounted on the circuit board, a predetermined gap is defined between the bottom surface of the Can package and the circuit board. And
On the side of the circuit board, between each soldered portion where the lead of the Can package is soldered to the circuit board, and a slit is formed,
An optical module, wherein the optical assembly is mounted on the slit via the optical assembly spacer.
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