JP4730226B2 - 光リンクの取付機構 - Google Patents

Description

本発明は、光データリンク、光ＬＡＮ等で光信号を送受信する光通信システムに用いられるホスト装置に着脱自在な光リンクの取付機構に関する。

光リンクは、光信号を送受信するコンピュータ、ルータなどの電気機器装置（ホスト装置）本体に装着されて用いられるものであり、電気信号を光信号（または、光信号を電気信号）に変換し、光ケーブルを伝送路として、ホスト装置間でデータの送受信を行うためのものである。この光リンクには、故障などによる交換や、内蔵装置のメンテナンス、光ポートの増設のために、機器装置本体に対し着脱自在に取付けられるものがあり、近年、その需要が高まっている。

これらの光リンクの従来の取付構造は、例えば、特許文献１及び２に示されたものは、ホスト装置に、挿し込まれる光リンクを収容するケージ部材や電気的に接続するためのホストコネクタを取付け、該ケージと光リンクの間で着脱自在な係合機構を形成している。
また、特許文献３に示されたものも、ホスト装置に挿し込まれる光リンクをスライドさせて機器に収納するレール部材を取付け、該レール部材と光リンクの間で着脱自在の係合機構を形成している。

また、特許文献１〜３に示されたものは、いずれも、ホスト装置側（例えば、ケージ部材）に、光リンク底部に設けられた突起と係合する開口部が形成され、光リンクをケージまたはレールに対して着脱する際に、光リンクの突起とホスト装置の開口部とが係合／係合解除されるように構成されており、光リンク自体またはホスト装置側に係合解除のための機構が形成されている。また、電気信号や電源の接続ためにホスト装置側に表面実装タイプのホストコネクタを有し、このコネクタと光リンクの電気回路基板とが着脱できるようになっている。
米国特許第６，４３９，９１８号明細書 米国特許第６，５１７，３８２号明細書 米国特許第６，３０４，４３６号明細書

しかし、上記従来の構成には、ホスト装置に対しケージ部材やレール部材やホストコネクタのような特別な追加部品が必要となり、また、これら追加部品のために、その位置精度がシビアな実装プロセスが要求される。このため、ホスト装置に対するそれらの実装コストの増加が無視できないものとなる。さらに、光リンクの構造もケージ部材やレール部材やホストコネクタに対応させた複雑な構造となっている。

本発明は、上記課題を解決するため、大幅なコスト増を伴うホストコネクタやケージ等の特別な追加部品の取付けや、光リンク側のラッチ解除機構を必要とすることなく光リンクの着脱自在な取付け機構を提供することを目的とするものである。

本発明による光リンクの取付機構は、光サブアセンブリ及び回路基板を筐体内に収納し光レセプタクルを有する光リンクと、前記光リンクが着脱可能に装着されるパネル及びホスト基板を有するホスト装置とを備える。前記ホスト基板上に前記光リンクと電気的に接続されるパッドと、頂部に係合部を有するスタッドピンを設け、一方、前記光リンクの前記ホスト基板と対向する面に、前記スタッドピンが入り前記係合部が係合する前記光リンクの端部から中央部にまで延びる溝を設ける。前記スタッドピンの係合部と前記溝の係合により前記光リンクを前記ホスト装置に固定する。

また、前記中央部に向けて延びる溝に前記スタッドピンと係合する凹部を有することが好ましい。
また、前記光リンクは、複数の端子を有する電気コネクタを備え、該電気コネクタが前記光レセプタクルと前記溝の間に位置するように構成するのが好ましい。
なお、前記光リンクの端部から前記電気コネクタまでの距離を、前記スタッドピンから前記ホスト基板の前端までの距離より長くするように構成するのも好ましい。
また、前記光リンクのホスト基板に対向する面とは反対の面は、傾斜面を介して連なり前記光レセプタクル側を高くした高さの異なる２つの面を有するように構成しても良い。

本発明によれば、ホスト装置に対しホストコネクタやケージまたはレールといった取付け部品を省略し、これに代わってスタッドピン１本のみという僅かな部材を取付ける構成としたことで、ホスト装置に対する追加部品を最小限にすることができると共に、光リンク側の構造も簡単であり、装着取外しも容易に行うことができる。
また、ケージを使用しないため、放熱性、設計の自由度に有利であり、実装密度を高めることができる。

図１及び図２を用いて、本発明の光リンクの取付機構について説明する。
図１は、本発明に係る光リンクの取付機構の模式図であり、図２は、本発明に係る光リンクとホスト装置の断面図である。図１及び図２に示すように、本発明の光リンクの取付機構は、光リンク１０と、光リンク１０が装着されるホスト装置２０から構成される。また、図１は、ホスト装置への光リンクの挿入が開始されたときの光リンクとホスト装置の状態を示し、図２は、ホスト装置へ光リンクを挿入する前の状態を示している。

ホスト装置２０は、光リンク１０が挿入される挿入口２４ａが形成されたパネル２４と、ホスト装置２０のパネル２４の内側に略垂直に取付けられたホスト基板２１から構成される。
また、ホスト基板２１は、光リンク１０をホスト基板２１に対して固定するためのスタッドピン２２と、光リンク１０とホスト基板２１とを電気的に接続するための接触子（パッド）２３と、を備える。

上記スタッドピン２２は、頂部にネールヘッド状の係合部２２ａを有しており、また、その根元部にフランジ２２ｂを有しており、このフランジ２２ｂでホスト基板２１に対する高さ方向の位置決めがなされるため、係合部２２ａがホスト基板２１からは浮いた状態でパネル２４の挿入口２４ａに対応してホスト基板２１に突設することができる。スタッドピン２２は、転造やプレス加工といった最も低コストなプロセスで製造可能である。
パッド２３は、後述する光リンク１０の端子１３と接することにより、光リンク１０とホスト基板２１とを電気的に接続する。

光リンク１０は、ボディとカバー１５と接触片１６ａ、１６ｂとを有する。ボディは、光コネクタを受納することができる光レセプタクル１１と、ホスト基板２１のスタッドピン２２と係合する溝１２と、ホスト基板２１を押圧し且つ光リンク１０とホスト基板２１とを電気的に接続するための端子１３を有する電気コネクタと、収納部１４からなる。カバー１５は当該ボディに被さる。カバー１５の外周面には、光リンク１０の挿入完了時にパネル２４の挿入口２４ａの各辺に接触する接触片１６ａ、１６ｂを備える。さらに光サブアセンブリ１７（ＯＳＡ：Optical Sub-Assembly）と、光リンク用の回路基板１８は、収納部１４に収納されている。

光レセプタクル１１は、光リンク１０の一方の端部に設けられており、光リンク１０は、光レセプタクル１１に受納された光コネクタを介して、信号を送受信する。
ＯＳＡ１７は、送受信を可能とする場合には、光電変換装置である送信サブアセンブリ（ＴＯＳＡ：Transmitting Optical Sub-Assembly）と受信サブアセンブリ（ＲＯＳＡ：Receiving Optical Sub-Assembly）とを含む。ＯＳＡ１７の前端側（図２の右側）は光レセプタクル１１に位置しており、光レセプタクル１１に受納された光コネクタを介して光信号を送受信する。ＯＳＡ１７の後端側（図２の左側）は、リードピンなどを介して回路基板１８と電気的に接続されている。

回路基板１８上には、ＩＣを含む電子回路が構成されている。電子回路としては、光電変換装置を制御する制御回路などが形成される。
溝１２は、光リンク１の底面（ホスト基板２１に対向する面）に設けられ，Ｔ字状のスタッドピン２２の軸部を受納し、光リンク１０の端部から中央部に向けて延びる。溝１２の終端部（Ｕ字の奥部）にはＴ字状のスタッドピン２２の頂部（係合部２２ａ）が係合する凹部１２ａが形成されている。
本実施形態では、図１のように、スタッドピン２２の係合部２２ａを円板状に形成しており、これに対応して、円板状の係合部２２ａをわずかに落とし込む、円板状の段差を有する凹部１２ａを設けている。

光リンク１０は、ホスト装置２０のパネル２４の挿入口２４ａに挿入されて用いられるものであるが、光リンク１０を挿入口２４ａに挿し込むことによりホスト基板２１に突設されたスタッドピン２１が溝１２にスライドして入りスタッドピン２２の係合部２２ａが溝１２の終端部の凹部１２ａと係合し、光リンク１０がホスト基板２１に（すなわち、ホスト装置２０に）固定される。

光リンク１０の電気コネクタは、光リンク１０の底面に溝１２の終端より光レセプタクル１１側に位置する端子１３を有する。この端子１３はホスト基板２１に形成されたパッド２３と光リンク１０の導電部との電気的接続を実現する接触子となる。また、この端子１３は、例えば、弾性を有するものであって、光リンク１０の挿入完了時に、ホスト基板２１を押圧し、その反力によってスタッドピン２２の係合部２２ａと溝１２の凹部１２ａとの係合を保持する。

端子１３は、例えば、３列あり、溝１２の方からグランド（ＧＮＤ）端子、電源端子または機能端子、信号／機能端子が順に設けられ、端子１３は回路基板１８などと電気的に接続される。
光リンク１０の挿入が適切に完了したときには、光リンク１０の各端子１３はそれぞれに対応するホスト基板２１のパッド２３と接触しており、種々の信号及び電源の送受が光リンク−ホスト基板間で可能であり、光リンク−ホスト装置間の通信が確立される。

光リンク１０のカバー１５の周囲にフィンガ状に設けられる接触片１６ａ、１６ｂは、上面（ホスト基板と対向する面とは反対の面）に設けられる接触片とその他３面に設けられる接触片とでは、異なる形態で形成することができる。例えば、光リンク１０の上面側の接触片１６ａは、光リンク１０に対して変形しない形状とし、その他３面（左右と底面）の接触片１６ｂは、パネル２４の挿入口２４ａとの関係において弾性変形し、パネル２４と接触を保つ形状とする。また底面側の接触片１６ｂは、光リンク１０の挿入完了時にパネル２４の挿入口２４ａの下辺を押圧し、その反力によりスタッドピン２２の係合部２２ａと溝１２の凹部１２ａとの係合を保持する。

また、カバー１５の外周面に設けられた接触片１６ａ、１６ｂは、金属などの導電性を有し且つ熱伝導率が高い材料で形成する。接触片１６ａ、１６ｂとパネル２４の挿入口２４ａは接触されているため、光リンク１０のカバー１５は接地されており電磁干渉（ＥＭＩ：electromagnetic interference）シールド機能を奏する。接触片１６ａ、１６ｂは、さらに、パネル２４の挿入口２４ａと接触しているためパネル２４への放熱パスとしても機能する。

光リンク１０のカバー１５の上面には、光リンク１０の挿入動作時におけるパネル２４の挿入口２４ａの上辺からの逃げを目的とした低い部分１５ａと、挿入完了時にパネル２４の挿入口２４ａの上辺に接触して光リンク１０とホスト基板２１とを略平行に保つ高い部分１５ｂとがあって、光レセプタクル１１側が高くなっており、その間の段差はスロープ（傾斜面）で繋がれている。
また、光リンク１０はケージを有さないため、ホスト装置２０内の空気への放熱パスが確保されている。

図３〜６は、本発明の光リンクの取付け機構の断面図であって、光リンクをホスト装置に挿入した際のホスト基板上に突設されたスタッドピンと光リンクとの係合の過程を説明するための図である。

図３は、光リンク１０の溝１２にスタッドピン２２が挿入され始めた時の状態を示す。係合手順としては、まず、スタッドピン２２と光リンク１０の溝１２が係合を始める。本発明の光リンクの取付け機構は、図３に示すように、寸法Ａ（溝１２の光リンク端部から電気コネクタの端子１３のうち最も溝１２に近い端子１３の頂部までの距離）が、寸法Ｂ（スタッドピン２２からホスト基板２１のパネル２４側の端部までの距離）よりもわずかに長くなるように構成する。これにより、係合を開始した時、光リンク１０の電気コネクタはまだホスト基板２１の前端に達していない。このように、スタッドピン２２と端子１３の位置関係を適切に設定することにより、スタッドピン２２と溝１２との係合を開始させる際の操作性が端子１３によって妨げられることを防ぐことができる。また、溝１２の入り口にはシャンファを取って、スタッドピン２２の挿入を容易にしている。

図４は、スタッドピン２２が溝１２に入り、電気コネクタの端子１３がホスト基板２１上に位置するまで光リンク１０を挿入した状態を示す。この時、パネル２４の挿入口２４ａの上辺近傍の光リンク１０の上面は低い部分１５ａにあって、パネル２４の挿入口２４ａとの隙間ｄを大きくとることができるために、図のように光リンク１０を傾けることができる。この結果、図３の状態同様に操作性が保たれると共に、必要以上に電気コネクタの端子１３をホスト基板２１上に摺動させない効果がある。

図５は、光リンク１０のホスト装置２０への挿入が完了する直前の状態を示す。パネル２４の挿入口２４ａの上辺近傍の光リンク１０の上面は高い部分１５ｂに移動し、光リンク１０の傾きは略水平まで戻る（すなわち、光リンク１０は、ホスト基板２１に対して略並行となる）。この結果、電気コネクタの端子１３はホスト基板２１のパッド２３に押しつけられ、確実な電気的接触状態を実現するために光リンク１０の端子１３とホスト基板２１のパッド２３間でワイピングを行うことができる。

図６は、光リンク１０のホスト装置２０への挿入が完了した状態を示す。スタッドピン２２の係合部２２ａが、溝１２の一番奥にある円板状の凹部１２ａに填まり係合し、この係合位置と、パネル２４の挿入口２４ａと光リンク１０の上面の高い部分１５ｂとの接触位置によって光リンク１０は水平になる。図６には、光リンク１０の挿入が完了した状態での、光リンク１０が受ける反力を矢印で示しており、垂直方向の力は、ｆ１＋ｆ２＝ｆ３＋ｆ４でバランスしている。

図７は、本発明の光リンクの取付け機構の断面図であって、光リンクを取り外す際に光リンクに与えられる動作と力を説明するための図である。光リンク１０を取り外すときは、端子１３をホスト基板２１に押圧するように光リンク１０の端部を上方に押し上げ、スタッドピン２２の係合部２２ａと溝１２の凹部１２ａとの係合を解除して引き抜けば良い。すなわち、光リンク１０のホスト装置２０に挿入されていない部分に図７の矢印の向きに力Ｆを与えると、パネル２４の挿入口２４ａの上辺と光リンク１０の上面との接触部分Ｐを支点にして、図７では半時計周りに光リンク１０を回動させる（傾ける）ことができる。この結果、スタッドピン２２の係合部２２ａは、溝１２の奥の凹部１２ａから浮き上がり、この状態で光リンク１０を引き抜くことができる。

以上のように、本発明の着脱可能な光リンクの取付け機構は、ケージやレールシステム、ホストコネクタ、ラッチ解除機構、およびそれらの実装プロセス、を必要とせず、ホスト装置や光リンクに対する追加部品を抑えることができ、低価格化が可能である。

また、本発明の光リンクの取付け機構はケージを使用しないため、ホスト装置内部の空気への放熱性に有利である。また、本発明の光リンクの取付け機構は多数の固定端子をもつケージを使用しないため、ホスト基板のアートワーク設計の自由度が高い。また、本発明の光リンクの取付け機構はケージを使用しないため、ホスト装置に光リンクを複数実装する場合に幅方向のピッチをケージの厚みだけ小さくできる。

本発明に係る光リンクの取付け機構の一例を説明するための模式図である。 本発明に係る光リンク及びホスト装置の断面図である。 光リンクの溝にホスト基板上のスタッドピンが挿入され始めたときの本発明に係る光リンクの取付け機構の状態を示す図である。 ホスト基板上のスタッドピンが光リンクの溝に入り、端子がホスト基板上に位置するまで光リンクを挿入したときの本発明に係る光リンクの取付け機構の状態を示す図である。 光リンクのホスト装置への挿入が完了する直前の本発明に係る光リンクの取付け機構の状態を示す図である。 光リンクのホスト装置への挿入が完了したときの本発明に係る光リンクの取付け機構の状態を示す図である。 光リンクを取り外す際に光リンクに与えられる動作と力を説明するための本発明に係る光リンクの取付け機構の断面図である。

符号の説明

１０…光リンク、１１…光レセプタクル、１２…溝、１２ａ…凹部、１３…端子、１４…収納部、１５…カバー、１５ａ…低い部分、１５ｂ…高い部分、１６ａ，１６ｂ…接触片、１７…光サブアセンブリ、１８…回路基板、２０…ホスト装置、２１…ホスト基板、２２…スタッドピン、２２ａ…係合部、２２ｂ・・・フランジ、２３…パッド、２４…パネル、２４ａ…挿入口。

Claims (5)

1. 光サブアセンブリ及び回路基板を筐体内に収納し光レセプタクルを有する光リンクと、前記光リンクが着脱可能に装着されるパネル及びホスト基板を有するホスト装置とを備え、
   前記ホスト基板上に、前記光リンクと電気的に接続されるパッドと、頂部に係合部を有するスタッドピンを設け、
   前記光リンクの前記ホスト基板に対向する面に、前記スタッドピンが入り前記係合部が係合する前記光リンクの端部から中央部に向けて延びる溝を設け、
   前記スタッドピンの係合部と前記溝の係合により前記光リンクを前記ホスト装置に固定することを特徴とする光リンクの取付機構。
2. 前記中央部に向けて延びる溝に前記スタッドピンと係合する凹部を有することを特徴する請求項１に記載の光リンク。
3. 前記光リンクは、複数の端子を有する電気コネクタを備え、該電気コネクタは前記光レセプタクルと前記溝の間に位置していることを特徴とする請求項１に記載の光リンクの取付機構。
4. 前記光リンクの端部から前記電気コネクタまでの距離を、前記スタッドピンから前記ホスト基板の前端までの距離より長くしたことを特徴とする請求項３に記載の光リンクの取付機構。
5. 前記光リンクの前記ホスト基板に対向する面とは反対の面に、傾斜面を介して連なり前記光レセプタクル側を高くした高さの異なる２つの面を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光リンクの取付機構。

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