JP4735482B2 - 光電変換回路のシールド構造及び通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、光電変換回路のシールド構造及び通信装置に係わり、特に、誤動作及び放射電磁波を防止することができる光電変換回路のシールド構造及び通信装置に関する。

従来の電気配線に代わり、光電変換素子を用いた光伝送が一般化しつつある。この種の光電変換素子を用いて光電変換する光電変換デバイス（光電変換回路）は、その構成上、外部からの電気的ノイズなどにより誤動作し易い。このため、光電変換デバイスの誤動作を防止するため、例えば金属製のシールドケースが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、上記特許文献１に記載されたシールドケースを用いて光電変換デバイスのシールドを行うシールド構造の一例としては、図７に示すように、ベース基板１００の一端部に配した光ファイバコネクタ１０１のレセプタクルに接して光電変換デバイス１０２を組込んでおり、光ファイバコネクタ１０１のプラグに、シールドケース１０３の外部から光電変換デバイス１０２と光学的に結合される光ファイバ１０４を配し、光電変換デバイス１０２全体をシールドケース１０３で覆って構成されている。

この従来のシールド構造においては、光ファイバ１０４をシールドケース１０３の外部から内部へ導入するために、シールドケース１０３の一部側壁部には、光ファイバ１０４を通すスリット状切欠部１０５が設けられている。光ファイバ１０４の径は、光ファイバの種類等により違うが、一般的には、１００ミクロン前後から１ｍｍ程度である。このスリット状切欠部１０５は、シールドケース１０３の側壁端面から両側壁面に向けて垂直に切り込んで形成されており、次の（１）〜（４）のような様々な課題が発生する。

（１）スリット状切欠部１０５は、光ファイバ１０４の径よりも幅広の間隔をもって形成する必要があり、スリット状切欠部１０５及び光ファイバ１０４間に隙間が発生すると、シールドケース１０３のシールド性が低下し、光電変換デバイス１０１の誤動作を発生し易い。

（２）スリット状切欠部１０５は、シールド効果を上げるために、光ファイバ１０４の径に限りなく近いスリット径を形成するとともに、スリット状切欠部１０５及び光ファイバ１０４間の隙間には、光ファイバ１０４を傷付けないための保護部材１０６を介装することが必要となり、シールドケース１０３の作製コストが高騰する。

（３）高いシールド効果を必要とすることからスリット間隔が狭くなり、スリット間隔を加工し難いため、シールドケース１０３の作製コストが増加する。

（４）金属筐体の内部に収納されたベース基板１００が、シールドケース１０３によって更に被覆される場合は、ベース基板１００に形成されたグランド層に半田付けやネジ止めによりシールドケース１０３を実装するので、シールドケース１０３とベース基板１００のグランド層との接合、及びシールドケース１０３と金属筐体との接合が面倒であり、装置全体の組立工数が増加する。
実開昭６０−１９００９７号公報

本発明は、簡単な構成であり、回路から放射される電磁ノイズが漏洩するのを効果的に阻止することができる光電変換回路のシールド構造及び通信装置を提供することを目的としている。

［１］本発明は、光ファイバコネクタを介して接続される光電変換回路を形成する実装基板と、前記光電変換回路を取り囲んで、前記実装基板上に設けられた環状のシールド部材とを備えてなり、前記シールド部材が、前記光ファイバコネクタに接続された光ファイバを通すファイバ引出し部を有し、前記ファイバ引出し部が、前記光ファイバコネクタのファイバ挿通口の中心に対してオフセットした位置に設けられてなることを特徴とする光電変換回路のシールド構造にある。

［２］上記［１］記載の発明にあって、前記シールド部材が、導電性と柔軟性を有する電磁波遮断材からなることを特徴としている。

［３］上記［１］又は［２］記載の発明にあって、前記ファイバ引出し部が、前記シールド部材の端面から切り込まれたスリット状の切欠部からなり、前記切欠部が、前記シールド部材の壁面に対して所要の角度をもって斜めに配されてなることを特徴としている。

［４］上記［３］記載の発明にあって、前記切欠部が、前記シールド部材の内面壁側の第１の開口及び前記シールド部材の外面壁側の第２の開口を有してなり、前記第１及び第２の開口が、相互にオフセットした状態で設けられてなることを特徴としている。

［５］上記［１］記載の発明にあって、前記シールド部材が、前記光ファイバを引き出す第１のファイバ引出し口を有する内側壁部及び第２のファイバ引出し口を有する外側壁部からなる内外二重構造とされてなり、前記第１及び第２のファイバ引出し口の少なくとも一方が、前記光ファイバコネクタのファイバ挿通口の中心に対してオフセットした位置に設けられてなることを特徴としている。

［６］上記［５］記載の発明にあって、前記内側壁部及び前記外側壁部間には、導電性素材が充填されてなることを特徴としている。

［７］更に本発明は、光ファイバコネクタを介して接続された光電変換回路を形成する実装基板と、前記光電変換回路に接続されたメモリ基板と、前記実装基板及び前記メモリ基板を収容する電磁シールド筐体と、前記光電変換回路を取り囲んで、前記筐体及び前記実装基板間に介装された環状のシールド部材とを備えてなり、前記シールド部材が、前記光ファイバコネクタに接続される光ファイバを通すファイバ引出し部を有し、前記ファイバ引出し部が、前記光ファイバコネクタのファイバ挿通口の中心に対してオフセットした位置に設けられてなることを特徴とする通信装置にある。

［８］上記［７］記載の発明にあって、前記シールド部材が、導電性を有する電磁波遮断材からなり、前記実装基板が、前記電磁波遮断材と接触する部位にグランド層を有してなり、前記筐体と前記電磁波遮断材とが、前記グランド層を介して電気的に接続されてなることを特徴としている。

本発明によれば、ファイバ引出し部の微小な隙間から外部に漏洩する電磁波やファイバ引出し部の微小な隙間へ侵入する電磁波の通過を阻止することができるようになり、高いシールド性を安定して確保することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。

［第１の実施の形態］
（通信装置の構成）
図１は、本発明における第１の実施の形態である通信装置の一構成例を模式的に示す要部断面図である。

同図において、符号１０は、光電変換回路のシールド装置を備えた通信装置を示している。この通信装置１０は、図１に示すように、電磁シールドされた略箱型状の筐体１１を有しており、この筐体１１内にメモリ基板１２、ベース基板１５、電源ユニット等を収納して構成されている。図示例によれば、通信装置１０は、ベース基板１５の上部にメモリ基板１２を配している。

メモリ基板１２は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁基板からなる。メモリ基板１２の片面又は両面には、配線パターンが形成されており、複数の半導体メモリ１３や制御ＬＳＩ１４等が実装されている。

ベース基板１５は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁基板からなり、その両面には、配線パターンが形成されている。ベース基板１５の上面には、制御ＬＳＩ１６、増幅器、電源回路等の電子部品が実装されるとともに、ベース基板１５の下面には、電気コネクタ１７、増幅器、電源回路、コンデンサ、抵抗等の電子部品が実装されている。

更にベース基板１５の下面には、電気コネクタ１７に隣接して設けられたホルダ１８と、ホルダ１８に保持されるとともに、光送信又は光受信を行う光デバイス１９と、ホルダ１８の側面に沿って布線されるとともに、その両端に設けられた第１及び第２のリジッド基板２０ａ，２０ｂと、第１及び第２のリジッド基板２０ａ，２０ｂを介して電気コネクタ１７と光デバイス１９とを電気的に接続するフレキシブル基板２１と、外部の機器等に接続される光ファイバ２２を保持するとともに、光デバイス１９に接続される光ファイバコネクタ２３とが実装されている。

電気コネクタ１７は、ベース基板１５の配線パターンに接続される図示しないリード線と、第１のリジッド基板２０ａの一端が挿入接続される挿入口及び端子とを有している。

なお、図示例では、ホルダ１８、光デバイス１９、第１及び第２のリジッド基板２０ａ，２０ｂ、電気コネクタ１７、フレキシブル基板２１、及び光ファイバコネクタ２３が、それぞれ１つずつ配されている例を図示しているが、必要に応じて、送信用と受信用との２種類がベース基板１５に取り付けられる。また、光ファイバ２２にあっても、１本の光ファイバを図示しているが、複数本並列配置される。

光デバイス１９には、光送信を行う送信用の光モジュールと、光受信を行う受信用の光モジュールとがある。光デバイス１９は、第２のリジッド基板２０ｂに接続されるリードピン１９ａを有している。送信用の光モジュール１９は、半導体レーザ等からなる２つの発光素子を備えている。受信用の光モジュール１９は、フォトダイオード等の２つの受光素子を備えている。

送信用の光モジュール１９に接続される第２のリジッド基板２０ｂには、２つの発光素子を駆動する駆動回路を備えており、受信用の光モジュール１９に接続される第２のリジッド基板２０ｂには、２つの受光素子からの出力信号を処理する信号処理回路を備えている。なお、発光素子用の駆動回路は、送信用の光モジュール１９に内蔵してもよく、第１のリジッド基板２０ａ又はベース基板１５に設けてもよい。受光素子用の信号処理回路は、受信用の光モジュール１９に内蔵してもよく、第１のリジッド基板２０ａ又はベース基板１５に設けてもよい。また、光デバイス１９に内蔵する発光素子又は受光素子の数は、２個以上でもよい。この場合は、光デバイスには、２本の光ファイバが光結合される。

以上の構成をもつ通信装置１０にあっては、例えばそのデータ信号が、ベース基板１５上の制御ＬＳＩ１４から配線パターン及びリード線を介して電気コネクタ１７に入力すると、第１のリジッド基板２０ａからフレキシブル基板２１に伝送され、第２のリジッド基板２０ｂを介して送信用の光モジュール１９に入力される。

送信用の光モジュール１９は、電気コネクタ１７からの電気信号に応じて、発光素子を駆動回路により駆動する。発光素子による光信号は、光ファイバコネクタ２３に内挿された光ファイバ２２に照射され、ファイバコア内を伝搬する。

一方、受信用の光ファイバ２２からの光信号が光ファイバコネクタ２３に到達すると、受光素子により電気信号に変換され、第２のリジッド基板２０ｂ、フレキシブル基板２１及び第１のリジッド基板２０ａを介して電気コネクタ１７へと伝送される。

（シールド部材の構成）
図２は、本発明における第１の実施の形態である通信装置に好適に使用されるシールド部材の一構成例を模式的に示す図であり、図３は、シールド部材を下側からみた部分拡大斜視図である。なお、図２においては、上記通信装置１０の一部構成部材の図示を省略している。

上記通信装置１０の構造及び構成部材は、光電変換回路基板のシールド構造を除いて、図示例に限定されるものではない。図示例によれば、ホルダ１８、光デバイス１９、第１及び第２のリジッド基板２０ａ，２０ｂ、及び電気コネクタ１７により光電変換回路（光モジュール）が構成される。この光電変換回路は、電磁障害などを防止するために用いる四角形をなす環状のシールド部材３０により取り囲んだ状態で、筐体１１及びベース基板１５間に介装されている。シールド部材３０の一側壁部には、光ファイバコネクタ２３の光ファイバ２２を引き出すためのファイバ引出し部３１が設けられている。

シールド部材３０としては、例えばシールドガスケットにより構成することができる。シールドガスケットの形状や材質としては、特に限定するものではないが、光ファイバの引出し口を最小限にするために、導電性と柔軟性を有する環状の電磁波遮断材により構成することができる。その電磁波遮断材の材質としては、例えば柔軟な樹脂弾性発泡体であるウレタンフォーム、シリコーンゴムなどの弾性素材の周面に導電性繊維を巻回したもの、ウレタンフォームの全体に無電解メッキを施したもの、導電性物質を添加した弾性素材などを使用することができる。樹脂弾性発泡体としては、加工が容易で簡素な構造とするため、例えばポリウレタンフォームなどが好適である。また、導電性繊維としては、例えば柔軟性がある金属細線あるいは金属コート繊維などを用いることができる。

光電変換回路を実装するベース基板１５は、シールド部材３０と接触する部位に図示しないグランド層を有している。筐体１１とシールド部材３０とが、ベース基板１５の下側に設けられたグランド層を筐体１１の底面に向けて押圧することによりグランド層を介して電気的に接続されるとともに、シールド部材３０を、光電変換回路全体を取り巻くように配置することで、ホルダ１８、光デバイス１９、第１及び第２のリジッド基板２０ａ，２０ｂ、及び電気コネクタ１７を実装した光電変換回路全体をシールドするようにしている。なお、シールド部材３０は、ベース基板１５又は筐体１１との接触面のどちらか一方又は両方を導電性粘着テープなどにより粘着固定してもよいことは勿論である。

ところで、上記シールド構造としては、例えば筐体とシールド部材間、又はベース基板及びシールド部材間に押付けた状態で、ファイバ自体を挟み込む構造とすることも考えられる。しかしながら、このようにすると、ベース基板のグランド層及び筐体間を確実に接続する場合は、シールド部材に相当な圧力をかける必要がある。そのため、ファイバ自体を挟み込むシールド構造では、ベース基板のグランド層及び筐体間の接続が安定しないばかりでなく、長期間にわたり光ファイバに圧力がかかり、光ファイバの特性が損なわれることとなるので好ましくない。

この第１の実施の形態では、図２に示すように、シールド部材３０のファイバ引出し部３１を、光ファイバコネクタ２３のファイバ挿通口の中心を通る線上に対してオフセットした位置に配した構成に特徴部を有している。高い周波数の電磁波は直進性が高いので、シールド部材３０のファイバ引出し部３１は、図３に示すように、シールド部材３０の側壁面に対して所要の角度をもって、シールド部材３０の側壁端面から両側面壁にわたり斜めに切り込まれたスリット状の切欠部３２からなっている。更にファイバ引出し部３１は、シールド部材３０における内面壁に形成された第１の開口３２ａと外面壁に形成された第２の開口３２ｂとが、シールド部材３０の壁面方向にオフセットして互いに対面しないように構成されている。

ところで、シールド部材のファイバ引出し口であるスリット状切欠部は、従来技術として図７に示すように、光ファイバコネクタのファイバ挿入口の中心と同一直線上にあって、光ファイバを垂直方向に引き出す構造が一般的である。しかしながら、このようにすると、ファイバ引出し口に微小な隙間が発生することがある。一方、光ファイバコネクタのファイバ挿入口に対向して光電変換素子（ＰＤ）が配置されており、ファイバ引出し口の僅かな隙間を介して直進してくる電磁波が、ＰＤに到達しやすくなり、光デバイスの誤動作の原因となる。

この第１の実施の形態にあっては、上記シールド部材３０の構成を採用することにより、例えばシールド部材３０が弾性変形すると、その反力により光ファイバ２２を押圧し、光ファイバ２２を確実に安定して固定することができる。光ファイバ２２をシールド部材３０の弾力をもって保持することができることと相まって、ファイバ引出し部３１の切欠部３２の微小な隙間から外部に漏洩する電磁波や切欠部３２の微小な隙間から侵入する電磁波が、傾斜した切欠部３２内の電磁波遮蔽対向面により反射吸収されるように働き、電磁波の通過を阻止することができるようになり、高いシールド性を十分に確保することができる。

（変形例）
図４は、シールド部材におけるスリット状の切欠部の他の一例を模式的に示している。図４（ａ）は、シールド部材を下側からみた部分拡大斜視図であり、図４（ｂ）は、シールド部材の部分拡大平面図である。

ファイバ引出し部３１としては、図４に示すように、シールド部材３０の端面から両側壁面に向けて斜めに切り込まれて形成されたスリット状の切欠部３３を設けた構成とすることもできる。この変形例にあっても、ファイバ引出し部３１の切欠部３３は、光ファイバコネクタのファイバ挿入口からずらした位置に配されるとともに、シールド部材３０の側壁面に対して所要の角度をもって斜めに配されている。更に切欠部３３は、シールド部材３０の側壁端面に形成された第１の開口３３ａと、その側壁の外面壁に形成された第２の開口３３ｂとを、シールド部材３０の壁面方向にずらして互いに対面しないように構成されている。

スリット状の切欠部３３は、上記切欠部３２と同様に、例えばカッターなどによりシールド部材３０の内外を貫通する線状の切れ込みを入れることにより、容易に加工を行うことが可能である。弾力に抗して微小なスリット間隔をもつスリット状の切欠部３３の開口を拡開させながら、切欠部３３内に光ファイバ２２を通すと、シールド部材３０自体がもっている弾性復元力により切欠部３３の開口の隙間が小さくなり、光ファイバ２２とスリット状の切欠部３３の開口との寸法差による隙間は、シールド部材３０の弾力によって閉塞されることになる。この切欠部３３は、開口３３ａ，３３ｂの隙間を介して放射・侵入される電磁波を電磁遮蔽対向面により反射吸収されるように働き、電磁波の通過を効果的に阻止することができる。

［第２の実施の形態］
（シールド部材の構成）
図５は、本発明における第２の実施の形態であるシールド部材の一構成例を模式的に示す図である。なお、同図において上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。

この第２の実施の形態によれば、シールド部材３０は、電磁シールドされた枠体からなる。そのシールド部材３０のファイバ引出し部３１は、図５に示すように、第１のファイバ引出し口３４ａを有する内側壁部３０ａ及び第２のファイバ引出し口３４ｂを有する外側壁部３０ｂからなる内外二重構造とされている。この第１及び第２のファイバ引出し口３４ａ，３４ｂのそれぞれは、スリット状切欠部からなり、光ファイバコネクタ２３のファイバ挿通口の中心からずらした位置に配されている。更にファイバ引出し部３１は、第１のファイバ引出し口３４ａと第２のファイバ引出し口３４ｂとをシールド部材３０の壁面方向にずらして互いに対面しないように構成されている。

光ファイバコネクタ２３のファイバ挿通口から引き出された光ファイバ２２は、図５に示すように、第１及び第２のファイバ引出し口３４ａ，３４ｂを介して反転するように湾曲してシールド部材３０から引き出されている。内側壁部３０ａ及び外側壁部３０ｂ間には、導電性素材３５が充填されており、放射ノイズを効果的に吸収して減衰させることができるようになっている。

図６は、電磁シールド枠体からなるシールド部材におけるファイバ引出し口の他の一例を模式的に示している。ファイバ引出し部３１としては、図６に示すように、第１及び第２のファイバ引出し口３４ａ，３４ｂの少なくとも一方を、光ファイバコネクタ２３のファイバ挿通口の中心に対してオフセットした位置に設けることができる。図示例にあっては、内側壁部３０ａ及び外側壁部３０ｂ間に導電性素材を充填しない状態で、第１のファイバ引出し口３４ａを光ファイバコネクタ２３のファイバ挿通口の中心線と同一直線上に配するとともに、第２のファイバ引出し口３４ｂを光ファイバコネクタ２３のファイバ挿通口の中心に対してオフセットした位置に設けた構成としている。

なお、図５及び図６においては、シールド部材３０の材質としては、例えば鉄，銅、アルミ等を用いることができる。また、導電性素材としては、例えばシールドガスケット、カーボン混入導電性ゴム等を挙げることができる。

以上の構成を有する光電変換回路のシールド装置を備えた通信装置１０は、光伝送路と信号の受け渡しを行う光電変換回路をシールド部材３０により取り囲むとともに、更に電磁シールドされた筐体１１の内部で電磁シールド処理を行うことができるようになり、極めて低ノイズの光通信を効果的に実現することができる。

なお、本発明は、上記各実施の形態、変形例及び図示例に限定されるものではなく、例えば筐体１１及びシールド部材３０を構成する材料としては、金属材及び金属合金などを使用することができるものであり、ファイバ引出し部３１をスリット状の切欠部３２，３３に代えて、シールド部材３０の側壁を貫通する貫通孔により構成することもできるものであり、その発明の趣旨を逸脱しない範囲内で様々な設計変更が可能である。

本発明における第１の実施の形態である通信装置の一構成例を模式的に示す要部断面図である。 第１の実施の形態における通信装置に好適に使用されるシールド部材の一構成例を模式的に示す図である。 第１の実施の形態におけるシールド部材を下側からみた部分拡大斜視図である。 第１の実施の形態におけるシールド部材の他の一例を模式的に示す部分拡大斜視図及び部分拡大平面図である。 第２の実施の形態におけるシールド部材の一構成例を模式的に示す図である。 第２の実施の形態におけるシールド部材におけるファイバ引出し口の他の一例を模式的に示す図である。 従来のシールド構造を示す図である。

符号の説明

１０ 通信装置
１１ 筐体
１２ メモリ基板
１３ 半導体メモリ
１４，１６ 制御ＬＳＩ
１５ ベース基板
１７ 電気コネクタ
１８ ホルダ
１９ 光デバイス
１９ａ リードピン
２０ａ，２０ｂ 第１及び第２のリジッド基板
２１ フレキシブル基板
２２ 光ファイバ
２３ 光ファイバコネクタ
３０ シールド部材
３０ａ 内側壁部
３０ｂ 外側壁部
３１ ファイバ引出し部
３２，３３ 切欠部
３２ａ，３３ａ 第１の開口
３２ｂ，３３ｂ 第２の開口
３４ａ，３４ｂ 第１及び第２のファイバ引出し口
３５ 導電性素材
１００ ベース基板
１０１ 光ファイバコネクタ
１０２ 光電変換デバイス
１０３ シールドケース
１０４ 光ファイバ
１０５ スリット状切欠部
１０６ 保護部材

Claims (8)

1. 光ファイバコネクタを介して接続される光電変換回路を形成する実装基板と、
   前記光電変換回路を取り囲んで、前記実装基板上に設けられた環状のシールド部材とを備えてなり、
   前記シールド部材が、前記光ファイバコネクタに接続された光ファイバを通すファイバ引出し部を有し、
   前記ファイバ引出し部が、前記光ファイバコネクタのファイバ挿通口の中心に対してオフセットした位置に設けられてなることを特徴とする光電変換回路のシールド構造。
2. 前記シールド部材が、導電性と柔軟性を有する電磁波遮断材からなることを特徴とする請求項１記載の光電変換回路のシールド構造。
3. 前記ファイバ引出し部が、前記シールド部材の端面から切り込まれたスリット状の切欠部からなり、
   前記切欠部が、前記シールド部材の壁面に対して所要の角度をもって斜めに配されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の光電変換回路のシールド構造。
4. 前記切欠部が、前記シールド部材の内面壁側の第１の開口及び前記シールド部材の外面壁側の第２の開口を有してなり、
   前記第１及び第２の開口が、相互にオフセットした状態で設けられてなることを特徴とする請求項３記載の光電変換回路のシールド構造。
5. 前記シールド部材が、前記光ファイバを引き出す第１のファイバ引出し口を有する内側壁部及び第２のファイバ引出し口を有する外側壁部からなる内外二重構造とされてなり、
   前記第１及び第２のファイバ引出し口の少なくとも一方が、前記光ファイバコネクタのファイバ挿通口の中心に対してオフセットした位置に設けられてなることを特徴とする請求項１記載の光電変換回路のシールド構造。
6. 前記内側壁部及び前記外側壁部間には、導電性素材が充填されてなることを特徴とする請求項５記載の光電変換回路のシールド構造。
7. 光ファイバコネクタを介して接続された光電変換回路を形成する実装基板と、
   前記光電変換回路に接続されたメモリ基板と、
   前記実装基板及び前記メモリ基板を収容する電磁シールド筐体と、
   前記光電変換回路を取り囲んで、前記筐体及び前記実装基板間に介装された環状のシールド部材とを備えてなり、
   前記シールド部材が、前記光ファイバコネクタに接続される光ファイバを通すファイバ引出し部を有し、
   前記ファイバ引出し部が、前記光ファイバコネクタのファイバ挿通口の中心に対してオフセットした位置に設けられてなることを特徴とする通信装置。
8. 前記シールド部材が、導電性を有する電磁波遮断材からなり、
   前記実装基板が、前記電磁波遮断材と接触する部位にグランド層を有してなり、
   前記筐体と前記電磁波遮断材とが、前記グランド層を介して電気的に接続されてなることを特徴とする請求項７記載の通信装置。

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