JPH04170506A - 光コネクタ - Google Patents

光コネクタ

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JPH04170506A
JPH04170506A JP2295381A JP29538190A JPH04170506A JP H04170506 A JPH04170506 A JP H04170506A JP 2295381 A JP2295381 A JP 2295381A JP 29538190 A JP29538190 A JP 29538190A JP H04170506 A JPH04170506 A JP H04170506A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は光コネクタ、更に詳しく言えば、基板から伝送
される電気信号を光・電変換器を用いて光信号に変換し
、光伝送線路を通して送出する機能、もしくは光伝送線
路を通して伝送される光信号を光・電変換器を用いて電
気信号に変換し、基板に送出する機能の少なくとも一方
を有する光コネクタに関し、多数の電子回路部品が多数
の高速信号線路により相互に接続されて構成される交換
機や計算機に適用される。
【従来の技術１ 近年の光通信技術の進歩により、電気信号を光信号に置
き換え、光ファイバを用いて信号を伝送する光インタコ
ネクションが現実的なものになってきた。光ファイバを
用いた光インタフネクションの特長として、次のものを
上げることができる。 第１に、小径な光ファイバを帯状に並べることにより、
省スペース化を図ることができる。また。 光ファイバを帯状に並べると、光ファイバを装着するコ
ネクタの光軸合わせ機構を共通化できるため、コネクタ
の小型化をも図ることができる。 第２に、光ファイバは、同軸ケーブルでは信号波形が劣
化するために伝送が困難になるＧｂｐｓ（ギガビット／
秒）オーダの信号を伝送でき、信号の伝送スループット
が高い。 第３に、信号の周波数成分や信号線密度に比例して増大
するクロストークノイズやコモングランドノイズが生じ
ない。 これらの特長は、多数の電子回路部品が多数の高速信号
線路により相互に接続されて構成され、高速処理を行う
交換機や計算機などに特に有用であり、光インタコネク
ト技術の適用可能性の検討が各所で進められている。 例えば、１９９０年電子情報通信学会春季全国大会Ｂ−
９４４、Ｃ−２７６、Ｃ−２７７で発表された光並列伝
送用薄型ＬＥＤ／ＰＤアレイモジュール、およびそれを
用いた伝送実験結果においては、光・電変換器の小型化
の観点から電気回路と電気−光信号変換器、および電気
回路と光−電気信号変換器を一体的に集積回路で構成し
小型化を達成した例が報告されている。 また、公開特許公報、昭５８−１５４５０号「パッケー
ジ間光伝送方式」、および昭５８−１２４５１号「マザ
ーボードおよびパッケージ間光接続方式」においては、
電子回路部品を搭載した基板（ボード）端部に光・電変
換装置を配置し、電気信号を多重化して光信号に変換し
、基板と基板の間で相互に伝送する例が開示されている
。 さらに、具体的装置と関係なく光インタコネクションの
一般概念として、多重化回路および光・電変換器がＧａ
Ａｓチップに形成され、電気回路が複数のＳｉチップに
形成されてＧａＡｓチップの周囲に配置され、複数のＳ
ｉチップから送られる複数本の信号をＧａＡｓチップ上
で多重化し、１本の光ファイバで送る技術が知られてい
る（プロシーデインゲス　オブ　ジ　アイ・イー・イー
・イー、第７２巻、第７号、１９８４年７月“ＰＲＯＣ
ＥＥＤＩＮＧＳＯＦ　ＴＨＥ　ＩＥＥＥ、ＶＯＬ、７２
．ＮＯ，７，ＪＵＬＹ　１９８４”）。 上記技術を実際に交換機や計算機に適用するためには、
信頼性の面から保守性を確保することが重要である。光
・電変換器の信頼性は、交換機や計算機を構成する５ｉ
−ＬＳＩなどの電子回路部品の信頼性に比べて低いにも
かかわらず、光・電変換器を内蔵する光コネクタと電子
回路部品とを機械的に分離可能な形態で配置するなどし
て保守の容易性を保ちながら、多数の高速信号を相互に
接続する方法に関する報告はない。 また実際の交換機や計算機を構成する電子回路部品を相
互に接続するのに必要な数百本程度以上の多数の信号線
を接続可能な光コネクタの構成についても報告はない。 【発明が解決しようとする課題】 上述のように、光インタコネクト技術を実際の交換機や
計算機に適用するためには、保守性を確保する必要があ
る。そのためには、光コネクタと電子回路部品とを機械
的に分離可能、すなわち交換可能な形態で配置すること
が必要である。ここで、光コネクタと電子回路部品とを
機械的に分離可能な形態で配置すると、光コネクタと電
子回路部品とを接続する電気信号線が長くなるためにス
キュー（信号伝送遅延時間のずれ）が増大する。 さらに基板には電気信号線が高密度に配線されるため、
電気信号線の長さに比例してクロストークノイズも増大
する。この対策として、クロストークノイズに強くスキ
ューも小さい同軸ケーブルを使うことが考えられるが、
同軸ケーブルは径が大きく多数の信号線を接続できない
ため、交換機や計算機においては適用できない。また信
号伝送路の途中に光・電変換器が配置されるため、信号
伝送遅延時間とスキューがさらに増えるという本質的な
問題もある。これらは高速処理が要求される交換機や計
算機において解決すべき重要な問題である。 さらに、光・電変換器の冷却も重要である。例えば光・
電変換４１１個につき５ｖの電源電圧をかけて平均１０
ｍＡの電流を流したとすると、５０ｍＷの熱を発生する
。ここで、信号線を３００本集積した光コネクタを想定
すると、１個当り１５Ｗの熱を発生することになる。通
信分野においては、光・電変換器の発生する熱を放熱板
を用いて冷却しているが、交換機や計算機などに適用す
る場合、放熱板は装置の大型化を招くため好ましくない
。それらの冷却は、光コネクタの信頼性の面からも重要
である。 その他、例えばｎ枚（ｎは３以上の整数）の基板を相互
に漏れなく接続する場合に、基板と基板とを接続する光
伝送線路の両端に光コネクタを設けると、各基板に光コ
ネクタを（ｎ−１）組づつ用意する必要がある。信号線
の本数が少ない場合に、信号線を多数集積した光コネク
タ１個を用いて相互に漏れなく接続できれば、光コネク
タの数が減るので好都合である９ 従って２本発明の主な目的は、複数の基板上に搭載され
た電子回路部品と光伝送線路の間に形成される多数の信
号線を光コネクタを用いて接続する場合に、光コネクタ
の保守の容易性即ち基板との着脱を可能としながら、光
ファイバの利点を生かした光コネクタを実現することで
ある。 本発明の第２の目的は、基板上に搭載された電子回路部
品と光伝送線路を接続する電気および光信号線路全体の
信号伝送遅延時間とスキューを低減するのに適した光コ
ネクタを提供することにある。 本発明の第３の目的は、光コネクタの大型化を招くこと
なく、光コネクタの発生する熱を放熱する手段を提供す
ることにある。 本発明の第４の目的は、ある基板から他の複数の基板に
それぞれ光信号を伝送する場合に、光コネクタの総数を
増やすことなく接続する手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、電子回路部品が
搭載された基板において、基板と機械的に脱着可能で数
百本程度の多数の信号線を集積可能な小型光コネクタを
用い、光コネクタを電子回路部品の間に位置するように
、もしくは電子回路部品に接するように配置し、帯状に
束ねられた光ファイバなどの光信号線路を基板に対し略
垂直に装着する。 本発明の望ましい態様の１つにおいては、上記第２の目
的を達成するため光コネクタの有する光・電変換器の内
部にレジスタを設け、光コネクタの装着される基板から
その上に搭載される電子回路部品に供給されるクロック
と同一周期のクロックをレジスタに供給し、そのクロッ
クに同期して伝送データをレジスタに保持する手段と、
保持されたデータを伝送する手段とを設ける。 また、本発明の望ましい態様の１つにおいては、上記第
３の目的を達成するため、光コネクタと電子回路部品に
付加される冷却装置とを熱的に結合する手段を設ける。 さらに、本発明の望ましい態様の１つにおいては、上記
式４の目的を達成するめ、光コネクタは、光・電変換器
と、電気信号コネクタの片方の側を構成する電気信号コ
ネクタと、光信号コネクタの片方の側を構成する少なく
とも２個以上の光信号コネクタとを有する。
【作用】
本発明では複数の電子回路部品を搭載する基板において
、光コネクタを複数の電子回路部品の間、もしくは接し
て配置することにより、光コネクタを基板の１端に配置
した場合に比べ、電子回路部品と光コネクタとを接続す
る電気信号線が短くなるため、全伝送路に占める光ファ
イバの長さの割合を高くすることができる。光ファイバ
は光コネクタと電子回路部品とを接続する電気信号線よ
りも高速かつ低スキューであるから、伝送時間およびス
キューが短縮される。帯状に束ねられた光ファイバは基
板に対し略垂直になるよう光コネクタに装着されるため
、水平方向に装着される場合に比べ、電子回路部品の間
の狭い領域においても多数の光ファイバを接続すること
ができる。また光ファイバは容易に曲げることができる
ので、電子回路部品の間の狭い領域においても、電子回
路部品やその冷却装置の実装の妨げないよう配置できる
。 また、光コネクタの有する光・電変換器の内部にレジス
タを設け、基板から電子回路部品に供給されるクロック
と同一周期のクロックをレジスタに供給し、クロックに
同期して伝送データをレジスタに保持することにより、
電子回路部品と光コネクタとを接続する電気信号線上で
生じたスキューと光伝送線路上で生じたスキューとをそ
れぞれ分離できるため、信号の伝送間隔をさらに短くす
ることができる。 複数の電子回路部品に付加される冷却装置に接して光コ
ネクタを配置することにより、光コネクタと冷却装置を
熱的に結合することが容易になり。 光・電変換器を容易に冷却できる。 さらに、光・電変換器と、電気信号コネクタの片方の側
を構成する電気信号コネクタと、光信号コネクタの片方
の側を構成する少なくとも２個以上の光信号コネクタと
を有する光コネクタを用いることにより、例えば３枚の
基板Ａ、Ｂ、Ｃの間を相互に接続する場合、基板Ａ上に
光コネクタを基板Ｂ用と基板Ｃ用の２個用意することな
く、それらをまとめて１個で済ましながら、基板Ｂ、Ｃ
を接続できる。 ［実施例］ 第１図は本発明による光コネクタの第１の実施例の斜視
図を、第２図は上記実施例の要部構成ブロック図を示す
。 第１図は複数個のモジュール基板２−１〜２−４および
複数個の○ＥＩＣ内蔵光コネクタ１〇−１，１０−２を
搭載したプラッタ基板１−１と、複数個のモジュール基
板２−５〜２−８および複数個の○ＥＩＣ内蔵光コネク
タ１０−３．１０−４搭載したプラッタ基板１−２との
間を光フアイバケーブル１１を通して信号の送受を行う
場合の構成を示す。各モジュール基板２−１〜２−８は
ＬＳＩチップ等の電子回路部品を搭載している（簡明の
ためモジュール基板２−１および２−８のみに電子回路
部品３−１および３−２を示す）。 プラッタ基板１−１および１−２は、それらに搭載され
たモジュール基板とモジュール基板との間、およびモジ
ュール基板とＯＥＩＣ内蔵光コネクタとの間を電気的に
接続する多数の電気信号線を持つが図には示されていな
い。○ＥＩＣ内蔵光コネクタ１０−１〜１０−４は電気
信号を光信号に変換したり、光信号を電気信号に変換す
る機能を有するＯＥＩＣ（光／電気集積回路）を内蔵す
る。 なおモジュール基板２−ｉ（ｉ＝１・・・８）上部に破
線で示す領域は冷却装置が配置される領域で、伝導冷却
板などの冷却装置を保持する伝導冷却板保持材７−ｉが
配置される。ＯＥＩＣ内蔵光コネクタ１０−１〜１ｏ−
４および伝導冷却板保持材７−ｉの詳細については後述
する。 第２図は第１図の要部構成ブロック図で、第１図と同一
部分には第１図と同一の番号を付している。なお、簡明
のため、プラッタ基板１−１および１−２にそれぞれモ
ジュール基板２−１および２−８の１個づつを設けた場
合を示している。電子回路部品３−１および３−２はそ
れぞれクロックに同期して入力データを保持するレジス
タ４−１．４−２および４−３．４−４を有し、レジス
タ４−ｉ（ｉ＝１・・・４）にはそれぞれ同じ周期のク
ロック信号がクロック信号線５−ｉを通して供給される
。また、ＯＥＩＣ内蔵光コネクタ１〇−１および１０−
４はそれぞれ電気−光（Ｅ／○）変換器１３−１、光−
電気（０／Ｅ）変換器１４−１および○／Ｅ変換器１４
−２、Ｅ／○変換器１３−２を持つ。 プラッタ基板１−１からプラッタ基板１−２への信号の
伝送は次のように行われる。まずレジスタ４−１から出
力された電気信号は電子回路部品３−１．モジュール基
板２−１、プラッタ基板１−１上に形成された電気信号
＄９−１を通ってＯＥＩＣ内蔵光コネクタ１ｏ−１に伝
送される。 次にＯＥＩＣ内蔵光コネクタ１０−１に内蔵されたＥ１
０変換器１３−１により光信号に変換され光ファイバ１
２−１を通してプラッタ基板１−２側に伝送される。光
ファイバ１２−１を通して伝送された光信号は、ＯＥＩ
Ｃ内蔵光コネクタ１０−４に内蔵されたＯ／Ｅ変換器１
４−２により電気信号に変換され、プラッタ基板１−２
、モジュール基板２−８、電子回路部品３−２上に形成
された電気信号線９−３を通ってレジスタ４−３に入力
される。逆にプラッタ基板１−２からプラン夕基板１−
１への信号の伝送は、レジスタ４−３から、前述と同じ
ような経路を通り、レジスタ４−２に入力される。この
ように、プラッタ基板１−１とプラッタ基板１−２の間
はクロックに同期して信号を相互に送受する。 なお、第２図において、信号を伝送する経路は、それぞ
れ複数個あってもよい。またレジスタ４−１はそれぞれ
同じ電子回路部品上に形成される必要はなく、複数の電
子回路部品上にそれぞれ形成されていても、また複数の
モジュール基板にそれぞれ搭載されていてもよい。さら
にレジスタとレジスタとを結ぶ信号伝送路の途中に論理
演算素子が挿入されていてもよい。例えば、複数の信号
を時分割多重化するシフトレジスタの出力信号セレクタ
が挿入されてもよい。さらに電気信号線を伝送される電
気論理信号レベルもしくは電気論理信号のしきい値は、
送信側と受信側とで異なっていてもよい。 第３図は○ＥＩＣ内蔵光コネクタ１０の構成の例を示す
図で、第３図（ａ）は上面図を、第３図（ｂ）は側面図
を示す。また、第４図（ａ）は第３図（ａ）の線分Ａ−
Ａ’部分の断面図、第４図（ｂ）はそれぞれ第３図（ａ
）の線分Ｂ−Ｂ″部分の断面図である。 ＯＥＩＣ内蔵光コネクタ１０はプラッタ基板１に装着さ
れるモジュール基板の間の狭いスペースに配列できるよ
うに、長方形状のコネクタ基板１５上に、複数の光コネ
クタユニットが並置して構成されている。複数の光コネ
クタユニットのそれぞれは○ＥＩＣチップ１７と、光フ
アイバケーブル１１、光フアイバケーブル１１とコネク
タ基板１５とを結合するレセプタクル１６、光ファイバ
とＯＥＩＣチツプ１７に形成された発光素子／受光素子
との光軸合わせを行うガイド１８、光フアイバケーブル
１１をレセプタクル１６に固定する半田などの固定材１
９とで構成される。光フアイバケーブル１１は３６本の
光ファイバ１２を帯状に束ねている。第３図に示す○Ｅ
ＩＣ内蔵光コネクタ１０は光フアイバ２８８本分の光信
号の送信もしくは受信が行える。コネクタ基板１５には
千鳥に配置されたコネクタピン６が４１６本設けられる
。そのうち２８８本は信号用で、１２８本が電源用であ
る。コネクタピン６と○ＥＩＣチップ１７とはコネクタ
基板１５に設けられた電気信号＠２０（後述）を通して
電気的に接続される。 また○ＥＩＣ内蔵光コネクタ１０はコネクタピン６を通
してプラッタ基板１と電気的に接続されるが、ＯＥＩＣ
内蔵光コネクタとプラッタ基板とは機械的に脱着可能で
ある。なお第３図では詳細に記述していないがＯＥＩＣ
チツプ１７、コネクタ基板１５、レセプタクル１６は、
半田などの固定材により固着され、封止されている。光
ファイバ１２の端はテーパ状に加工され、先端に微小先
球レンズが形成される。ガイド１８には光ファイバの外
径よりも口径の小さな穴が１列に形成され。 光ファイバ１２はその穴に差し込まれることにより光軸
が固定される。なお、光ファイバと発光素子および受光
素子との位置合わせ機構は、例えば、特開昭６３−２２
６６０７号に記載された光結合構造が利用される。 第５図は○ＥＩＣチップ１７の構成を示す平面図で、（
ａ）は全体の平面図、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ（
ａ）の中の光送信ブロックおよび光受信ブロック領域３
０を抽出した拡大平面図を示す。また、第６図（ａ）お
よび（ｂ）はそれぞれ第５図（ｂ）および（Ｃ）の領域
３１．３２および３５．３６に形成される○ＥＩＣの回
路図を示している。 ○ＥＩＣチップ１７上に形成された発光素子３２と光フ
ァイバ１２は光学的に接続される。同様にＯＥＩＣチツ
プ１７上に形成された受光素子３６と光ファイバ１２も
光学的に接続される。領域３１に形成される光送信回路
ブロックは、電気信号線２ｏから入力信号が加えられる
入力ゲート３３、入力ゲート３３の出力で発光素子３２
を駆動する発光素子駆動ゲート３４で構成される。発光
素子３２には、例えば面発光半導体レーザなどが用いら
れる。領域３５に形成される光受信回路ブロックは、受
光素子３６で変換された電気信号を増幅する入力アンプ
ゲート３７、電流変調信号を電圧変調信号に変換するた
めの負荷抵抗３８、入力アンプゲート３７の信号を電気
信号、１！２０に出力する出力ゲート３９で構成される
。受光素子３６には、例えばフォトダイオードなどが用
いられる。光送信回路ブロック３１および光受信回路ブ
ロック３５は、第５図（ｂ）および（Ｃ）に示される程
度の面積領域があれば十分集積可能である。 なお本実施例では、信号伝送遅延時間を短縮するため、
ＯＥＩＣ内蔵コネクタにおいて信号の多重化は行ってい
ない。また、ＯＥＩＣ内蔵コネクタはモジュール基板の
間の狭い領域に配置されるため、放熱板は付加されず、
モジュール基板に付加される冷却装置に熱を伝達するこ
とにより放熱する（詳しくは後述する）。なお、発光素
子はチップに対し垂直方向に光を送出できれば良く、例
えば端面発光素子から水平方向に高力された光を４５°
反射鏡を用いて垂直方向に反射させてもよい。また第５
図、第６図ではＯＥＩＣを１チツプで構成しているが、
発光素子、受光素子、光送受信回路は同じチップに形成
される必要はなく、それぞれ別チップで構成されてもよ
い。例えばＳｉチップに光送受信回路を形成し、ＩｎＰ
系半導体チップに発光素子、受光素子を形成して、それ
らの間をワイヤボンディング接続したり、フリップチッ
プ接続してもよい。 第７図は、第１の実施例により改善される伝送路の信号
遅延時間、およびスキューについて定量的に説明する図
である。例として、第１図、第２図に示される電子回路
部品３−１と３−２の間を接続する場合、すなわち最も
伝送距離が長い場合を想定する。伝送経路の第７図（ａ
）に示す。太い線が伝送経路を示す、モジュール基板２
が配置される領域は一辺ｉｏａｍの正方形、それらの間
隔およびそれらとプラッタ基板１の縁との間隔は２ｃｍ
であるとし、プラッタ基板１−１とプラッタ基板１−２
の間隔は１ｍであるとする。プラッタ基板１−１とプラ
ッタ基板１−２の間を接続する信号線の本数は５７６本
とする。この場合第３図、第４図に示す○ＥＩＣ内蔵光
コネクタ１ｏが各プラッタ基板に２個づつ配置される。 ここで、ＯＥＩＣ内蔵光コネクタ１０の基板上の配置に
よる効果を明らかにするため、（１）ＯＥＩＣ内蔵光コ
ネクタをプラッタ基板１の端部に配置した場合と、 （２）ＯＥＩＣ内蔵光コネクタをモジュール基板２の間
に配置した場合 について、それぞれ最小遅延（Ｍｉｎデイレイ＝信号遅
延時間−スキュー／２）、最大遅延（ＭａＸデイレイ＝
信号信号遅延時間キスキュー／２よびスキューを計算し
た結果を第７図（ｂ）に示す。 なお、伝送特性については第７図（ｃ）に示した値を用
い、レジスタなど共用される部分については省略した。 ○ＥＩＣ内蔵光コネクタ１０をモジュール基板の間に配
置することにより、電気信号線の配線長が８ｃｍ短縮さ
れ５同時に電気信号線の約４４ｃｍに相当する部分が光
ファイバで置き換えられる。このため信号遅延時間およ
びスキューは大幅に短縮されていることがわかる。なお
、ここではプラッタ基板１の間隔が１ｍの場合について
比較したが、１０ｍに延長しても信号遅延時間およびス
キューは同様に改善される。 本実施例で示されるＯＥＩＣ内蔵光コネクタ１０は、光
ファイバを帯状に束ねた光フアイバケーブル１１を、光
ファイバの装着されるプラッタ基板１に対し略垂直方向
になるようＯＥＩＣ内蔵光コネクタに装着される。光フ
ァイバは小径でかつ容易に曲げることができるので、例
えば第１図において、合計１０００本の光ファイバを相
互に接続したとしても、束ねられた光ファイバの断面積
は２　ａｎ　Ｘ　２　ａｍ程度であるから、電子回路部
品３に付加される冷却装置の実装を妨げることなく容易
に配置できる。 次に、本発明による光コネクタの第２の実施例を説明す
る。 第８図は第２の実施例における要部構成ブロック図を示
す、第２の実施例は、第１の実施例と同様に、プラッタ
基板１−１および１−２にそれぞれモジュール基板２−
１および２−８の１個づつを設けた場合を示しているが
、第２の実施例は○ＥＩＣ内蔵光コネクタ１ｏの内部に
レジスタを有する点で第１の実施例と異なる。このため
、第１の実施例で説明した第１図、第３図、第４図およ
び第５図に示される構成は、第２の実施例においても同
様である。なお簡明のため、第１の実施例と同一部分に
は同一の番号を付している。 第２の実施例は、第１の実施例と同様に、電子回路部品
３−１および３−２はそれぞれクロックに同期して入力
データを保持するレジスタ４−１．４−２および４−３
．４−４を有し、レジスタ４−ｉ　（ｉ＝１・・・４）
にはそれぞれ同じ周期のクロック信号がクロック信号線
５−ｉを通して供給される６また、ＯＥＩＣ内蔵光コネ
クタ１０−１および１０−４はそれぞれ電気−光（Ｅｌ
ｏ）変換器１３−１、光−電気（０／Ｅ）変換器１４−
１およびＯ／Ｅ変換器１４−２、Ｅ／○変換器１３−２
を持ち、更に、Ｅ／○変換器１３−１．１３−２、Ｏ／
Ｅ変換器１４−１．１４−２はそれぞれ内部にレジスタ
４−５．４−６．４−７．４−８をもち、これらのレジ
スタ４−５．４−６．４−７．４−８には上記クロック
信号線５−ｉ（ｉ＝１・・・４）のクロック信号と同じ
周期のクロック信号がクロック信号線５−、ｊ（ｊ＝５
・８）を介して加えられる。 第９図（ａ）および（ｂ）は、第２の実施例において、
それぞれ第５図（ｂ）および（ｃ）の領域３１．３２お
よび３５．３６に形成されるＯＥＩＣの回路図を示して
いる。 ○ＥＩＣチップ１７上に形成された信号変換回路領域３
０に割り当てられる光送信回路ブロック３１は、電気信
号線２０から入力信号が加えられる入力ゲート３３、入
力ゲート３３の出力をクロック信号線５−５から加えら
れるクロックによって保持するレジスタ４−５、レジス
タ４−５の出力で発光素子３２を能動する発光素子駆動
ゲート３４で構成される。発光素子３２には、例えば面
発光半導体レーザなどが用いられる。ＯＥＩＣチツプ１
７上に形成された信号変換回路領域３０に割り当てられ
る光受信回路ブロック領域３５は、受光素子３６で変換
された電気信号を増幅する入力アンプゲート３７、電流
変調信号を電圧変調信号に変換するための負荷抵抗３８
、入力アンプゲート３７の出力をクロック信号線５から
加えられるクロックによって保持するレジスタ４−７、
レジスタ４−７の信号を電気信号線２０に出力する出力
ゲート３９で構成される。受光素子３６には、例えばフ
ォトダイオードなどが用いられる。光送信回路ブロック
３１および光受信回路ブロック３５はレジスタ４が挿入
されているが、これらの回路は第５図（ｂ）および（ｃ
）に示される程度の面積領域があれば十分集積可能であ
る。また第６図において、クロック信号線５は各レジス
タ４ごとに１本づつ用意しているが、これらは共用する
ことができる。第４図に示す○ＥＩＣ内蔵光コネクタ１
ｏでは電源用に信号ピン６を１２８本割り当てていたが
、その中のたとえば８本をクロック用に割り当て、各Ｏ
ＥＩＣチツプ１７にクロックを供給することができる。 第１０図は、第２の実施例により改善される伝送路のス
キューについて定量的に説明する図である。例として、
第１の実施例と同様に、第１図、第８図に示される電子
回路部品３−１と３−２の間を接続する場合、すなわち
最も伝送距離が長い場合を想定する。ここでは、○ＥＩ
Ｃ内蔵光コネクタ１０は第７図（ａ）の（２）に示され
るようにモジュール基板２の間に配置されるとし、ＯＥ
ＩＣ内蔵光コネクタ１０がレジスタ４を搭載する場合と
しない場合について、レジスタで挾まれた区間の伝送路
のスキューを求めた。なお伝送特性については第７図（
ｃ）に示した値を用い、レジスタなど共用される部分に
ついては省略した。 ○ＥＩＣ内蔵光コネクタ１０にレジスタ４を搭載するこ
とにより、第８図におけるレジスタ４−１と４−３で挾
まれた区間、レジスタ４−３と４−８で挾まれた区間、
レジスタ４−８と４−３で挾まれた区間の伝送路のスキ
ューはそれぞれ、０．３２ｎｓ、０．３４ｎｓ、０．３
２ｎｓとなり、スキューがほぼ均等に分配される。この
ため最小伝送間隔はスキューの最大値０．３４ｎｓとな
る。−方、○ＥＩＣ内蔵光コネクタ１０にレジスタ４を
搭載しない場合のスキューは０．９８であるから、スキ
ューが大幅に短縮されていることがわかる。 なお、ここではプラッタ基板１の間隔を１ｍとしたが、
ｌｏｍに延長した場合でも、光ファイバのスキューは／
１）さいので、はぼ同様に改善される。 第１１図は本発明による基板と光線路間接続装置の第１
および第２の実施例の冷却手段の構成を示す図で、第１
図に示される線分Ａ−Ａ’部の断面図を示す。第１１図
において、第１図および第４図に示したものと同一部分
について同一の番号を付し説明を省略する。ＯＥＩＣ内
蔵光コネクタ１０−１を構成するコネクタ基板１５、レ
セプタクル１６がモジュール基板の間に配置されている
。 モジュール基板２−５．２−７にはそれぞれ伝導冷却板
保持材７−５および７−７が付加されている。レセプタ
クル１６と伝導冷却板保持材７−５および７−７との間
、モジュール基板２−５．２−７とコネクタ基板１５と
の間は、熱伝導グリスなどの熱伝導材４０が充鎮され熱
的に結合されている。さらに、伝導冷却板保持材７は、
伝導冷却板８を通して、冷却水イ°２と熱的に結合され
ている（冷却される）。なお伝導冷却板保持材には、電
子回路部品３と伝導冷却板８との接触圧を調整する機構
が付加されることがあるが、本発明とは関係ないので省
略している。 伝導冷却する場合には熱伝導面の面積を大きくして熱抵
抗を下げることが重要である。このため第３図で示した
ように、コネクタ基板１５の板厚を５ｍ程度に厚くして
いる。　またレセプタクル１６を通して放熱するために
、コネクタ基板１５とレセプタクル１６の接合面積を大
きくしている。 冷却性能上重要なのは部品接合面の熱抵抗で、特に本実
施例においては、ＯＥＩＣ内蔵光コネクタ１ｏ−１とモ
ジュール基板２の接合面の熱抵抗が重要である。本実施
例においては接合面積は両側合わせて約２９ｄになる。 仮りに○ＥＩＣ内蔵光コネクタが１５Ｗの熱を発生して
も、１−当り約０．５Ｗの熱を伝導すればよい。たとえ
ば熱伝導グリスの熱伝導率をｌ　Ｗ　／　ｍ　／　Ｋ、
○ＥＩＣ内蔵光コネクタとモジュール基板および伝導冷
却板保持材との間隔を１１とすれば、接合面の温度差を
５℃程度にできる。第１１図は、ＯＥＩＣ内蔵光コネク
タの両側に冷却装置が付加されたモジュール基板が配置
された場合を示すが、片側のみに配置された場合も、同
じ方法で冷却可能である。 続いて、ＯＥＩＣ内蔵光コネクタ１０の望ましい構成に
ついて説明する。第１２図は３枚のプラッタ基板の間を
光ケーブルで接続した場合の構成を示す。この図面にお
いては、３枚のプラッタ基板１−１．１−２．１−３を
接続する場合に、各プラッタ基板にＯＥＩＣ内蔵光コネ
クタを２個づつ用意するのではなく、ＯＥＩＣ内蔵光コ
ネクタは多数の信号線を接続できることを利用して、１
個のＯＥＩＣ内蔵光コネクタ１０から複数のプラッタ基
板に光ファイバを接続している。これを実現するために
、　　１個のＯＥＩＣ内蔵光コネクタ１０に接続される
光フアイバケーブルを複数の組にわけ、それぞれの組に
光フアイバケーブルコネクタ５０を接続している。 これにより複数のプラッタ基板１−１．１−２．１−３
間の信号線本数が少ない場合に、ＯＥＩＣ内蔵光コネク
タ１０の数を増やすことなく３枚以上の基板の間で信号
線を接続できる。 また、光フアイバケーブルコネクタ５０が挿入されるこ
とにより、保守性も向上する。たとえばＯＥＩＣ内蔵光
コネクタ１０−１が故障した場合は、光フアイバケーブ
ルコネクタ５０−１．５０−２で分離することにより、
○ＥＩＣ内蔵光コネクタ１０−１をプラッタ基板１−１
から取りだして交換することができる。光フアイバケー
ブルコネクタ５０がない場合はＯＥＩＣ内蔵光コネクタ
を３個をまとめて交換することになるため、不経済であ
る。また光フアイバケーブルコネクタ５０が挿入される
ことにより、故障した場合はそこに測定器を接続すれば
、送信側が故障したのか受信側が故障したのかを判定で
きる。 なお、光フアイバケーブル１１上に挿入される光フアイ
バケーブルコネクタ５０の数は１個に限らず、直列に複
数個挿入されてもよい。また、第１図に示すような２枚
のプラッタ基板の間を接続する場合においても、光フア
イバケーブルに光フアイバケーブルコネクタを挿入して
もよい。 最後に、本発明によるＯＥＩＣ内蔵光コネクタ１０の配
置例を第１３図を用いて説明する。（ａ）はＯＥＩＣ内
蔵光コネクタ１０をモジュール基板２の間に十字に配置
した例を示す。（ｂ）は（ａ）よりもさらに多数の信号
線を接続する場合の配置例を示し、モジュール基板２の
間に○ＥＩＣ内蔵光コネクタ１０を２列配置している。 （ｃ）もまた（ａ）よりもさらに多数の信号線を接続す
る場合の配置例を示し、モジュールの間の他にプラッタ
基板１の外周にもＯＥＩＣ内蔵光コネクタを配置し、外
周に配置されたＯＥＩＣ内蔵光コネクタとその近傍にあ
るモジュール基板とを相互に接続する。なお（ａ）〜（
ｃ）は簡明のため、モジュール基板に搭載される電子回
路部品は省略している。（ｄ）は大きなモジュール基板
がプラッタ基板に１個装着される場合の配置例を示し、
プラッタ基板１の外周にＯＥＩＣ内蔵光コネクタを配置
し、外周に配置された○ＥＩＣ内蔵光コネクタと、モジ
ュール基板上に搭載され、その近傍にある電子回路部品
３とを相互に接続する。（ｅ）は電子回路部品を搭載す
るモジュール基板が、プラッタ基板に対して直角方向（
第１３図においては紙面に対して垂直方向）に装着され
る場合の配置例を示す。 本発明による伝送遅延時間の短縮およびスキューの低減
は、ＯＥＩＣ内蔵光コネクタを電子回路部品を搭載する
モジュール基板の近傍に機械的に脱着可能なように配置
しながら、全伝送経路上に占める電気信号線の割合を少
なくし、光ファイバの占める割合を多くすることにより
達成される。 またＯＥＩＣ内蔵光コネクタの冷却装置の簡単化は、○
ＥＩＣ内蔵光コネクタをモジュール基板に装着される冷
却装置の近傍に配置し、熱的に結合することにより得ら
れる。このため、（ａ）〜（ｄ）のいずれの場合におい
ても、プラッタ基板１の右端に同数のＯＥＩＣコネクタ
を接続する場合に比べ、伝送遅延時間の短縮、スキュー
の低減および冷却装置の簡単化が得られることは明白で
ある。なお、モジュール基板２はプラッタ基板１の片面
のみに装着される必要はなく、両面に装着されてもよい
。また、プラッタ基板ｌの片面にモジュール基板を装着
し、裏面にＯＥＩＣ内蔵光コネクタを配置してもよい。
【発明の効果】
本発明により示された光コネクタを電子回路部品の間も
しくは電子回路部品に接して配置することにより、光コ
ネクタを基板の１端に配置した場合に比べ、保守性を確
保しながら信号伝送遅延時間とスキューを短縮できるの
で、交換機や計算機など、多数の電子回路部品が多数の
高速信号線路により相互に接続されて構成される高速信
号処理装置に有効である。 また光コネクタの内部にモジュール基板に加えられるク
ロック信号と同一周期のクロックで信号を保持するレジ
スタを設けることにより、レジスタを設けない場合に比
べ、スキューを短縮できるので、信号の伝送間隔を短縮
する（ビットレートを上げる）ことができる。 更に光コネクタと電子回路部品に付加される冷却装置と
を熱的に接続することにより、光コネクタに放熱板など
を付加することなく、光コネクタの内蔵する光・電変換
器が発生する熱を容易に放熱できる。 その他、光信号線路と光信号線路とを接続する光信号コ
ネクタを複数個有する光コネクタを用いることにより、
例えば３枚の基板Ａ、Ｂ、Ｃの間を相互に接続する場合
、基板Ａ上に光コネクタを基板Ｂ用と基板Ｃ用の２個用
意することなく、それらをまとめて１個で済ましながら
、基板Ｂ、Ｃを接続できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による光コネクタの第１の実施例を示す
斜視図、第２図は本発明による光コネクタの第１の実施
例の要部構成ブロック図、第３図（ａ）および（ｂ）は
それぞれ第１図に示されるＯＥＩＣ内蔵光コネクタの上
面図および側面図、第４図（ａ）および（ｂ）はそれぞ
れ第３図（、）の線分Ａ−Ａ’およびＢ−Ｂ’部の断面
図、第５図（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、第
４図の○ＥＩＣチップの上面図、その光送信部上量拡大
図および光受信部上面拡大図、第６図（ａ）および（ｂ
）はそれぞれ第１の実施例における光送信部および上記
光受信部の回路ブロック図、第７図は第１の実施例の効
果を説明するための図、第８図は本発明による光コネク
タの第２の実施例の要部構成ブロック図、第９図（ａ）
および（ｂ）はそれぞれ第２の実施例における光送信部
および上記光受信部の回路ブロック図、第１０図は第２
の実施例の効果を説明するための図、第１１図は第１図
の線分Ａ−Ａ’部の断面図、第１２図は本発明による光
コネクタを用いて３枚のプラッタ基板の間で信号を伝送
する場合の構成を示す図、第１３図は本発明による光コ
ネクタの配置の例を示す図である。 １．１−１〜１−３・・・プラッタ基板、２．２−１〜
２−８・・・モジュール基板、３．３−１〜３−４電子
回路部品、４．４−１〜４−８・・レジスタ。 ５．５−１〜５−８・・クロック信号線、６・・コネク
タピン、７．７−１〜７−８・・・伝導冷却板保持材、
９．９−１〜９−４・・・電気信号線、１０−１〜１ｏ
−４・・・○ＥＩ’Ｃ内蔵光コネクタ、１１・・光フア
イバケーブル、１２．１２−１．１２−２・・光ファイ
バ、１３−１．１３−２・・・Ｅ／○変換器、１４−１
．１４−２・・○／Ｅ変換器、１７・・・ＯＥＩＣチツ
プ。 代理人弁理士　　　薄　１）利　幸 ゝ３８ ＩＱ　）　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第６
図 ふ４　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・♀　　
　　　　　Σ＋ｐ）寓冨円８ （り　　（＋λ 第１３図 １１：　尤？みブバケーブル

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、基板から伝送される電気信号を光・電変換器を用い
    て光信号に変換し、光伝送線路を通して送出する機能、
    もしくは光伝送線路を通して伝送される光信号を光・電
    変換器を用いて電気信号に変換し、基板に送出する機能
    の少なくとも一方を有する光コネクタにおいて、 上記光・電変換器はＯＥＩＣ（光電気集積回路）で構成
    され、上記基板の基板面と垂直方向に機械的に脱着可能
    であり、上記基板から電源が供給され、入力された電気
    信号を増幅して発光素子を駆動する回路もしくは受光素
    子の出力する電気信号を増幅して基板に送出する回路の
    少なくとも一方を有することを特徴とする光コネクタ。 ２、基板から伝送される電気信号を光・電変換器を用い
    て光信号に変換し、光伝送線路を通して送出する機能、
    もしくは光伝送線路を通して伝送される光信号を光・電
    変換器を用いて電気信号に変換し、基板に送出する機能
    の少なくとも一方を有する光コネクタにおいて、 上記光・電変換器は、内部にレジスタを有し、光コネク
    タの装着される基板からクロック信号が供給され、上記
    クロック信号に同期して入力された電気信号を保持し、
    保持された電気信号を発光素子に送出する回路、もしく
    は受光素子の出力する電気信号を上記クロック信号に同
    期して保持し、保持された電気信号を上記基板に送出す
    る回路の少なくとも一方を有することを特徴とする光コ
    ネクタ。 ３、特許請求の範囲第２項記載の光コネクタにおいて、
    光コネクタの装着される基板から供給されるクロック信
    号は、基板上に搭載された電子回路部品に供給されるク
    ロック信号と周期が同一であることを特徴とする光コネ
    クタ。 ４、基板から伝送される電気信号を光・電変換器を用い
    て光信号に変換し、光伝送線路を通して送出する機能、
    もしくは光伝送線路を通して伝送される光信号を光・電
    変換器を用いて電気信号に変換し、基板に送出する機能
    の少なくとも一方を有する光コネクタにおいて、 上記光コネクタに装着される光伝送線路は複数本であっ
    て、それらは複数個の群に分割され、各群ごとに光伝送
    線路と光伝送線路とを光学的に接続するコネクタが設け
    られたことを特徴とする光コネクタ。 ５、基板から伝送される電気信号を光・電変換器を用い
    て光信号に変換し、光伝送線路を通して送出する機能、
    もしくは光伝送線路を通して伝送される光信号を光・電
    変換器を用いて電気信号に変換し、基板に送出する機能
    の少なくとも一方を有する光コネクタにおいて、 上記光コネクタと上記基板上に搭載された電子回路部品
    に付加された冷却装置との間に上記光・電変換器の発生
    する熱を上記冷却装置に伝達されてする熱伝導手段を設
    けたこと特徴とする光コネクタ。 ６、基板から伝送される電気信号を光・電変換器を用い
    て光信号に変換し、光伝送線路を通して送出する機能、
    もしくは光伝送線路を通して伝送される光信号を光・電
    変換器を用いて電気信号に変換し、基板に送出する機能
    の少なくとも一方を有する光コネクタにおいて、 上記基板と上記光コネクタとを接続するピンは上記基板
    面に対して垂直であり、上記光伝送線路は上記ピンと略
    平行に保持されることを特徴とする光コネクタ。 ７、基板から伝送される電気信号を光・電変換器を用い
    て光信号に変換し、光伝送線路を通して送出する機能、
    もしくは光伝送線路を通して伝送される光信号を光・電
    変換器を用いて電気信号に変換し、基板に送出する機能
    の少なくとも一方を有する光コネクタにおいて、 上記光伝送線路は複数の光ファイバが並列かつ帯状に配
    列され、上記基板と上記光コネクタとが接続される面に
    対し、略垂直に保持されることを特徴とする光コネクタ
    。 ８、特許請求の範囲第６項又は第７項記載の光コネクタ
    において、上記光・電変換器と上記光伝送線路とそれら
    を光学的に接続する保持材とで構成される光・電変換装
    置を複数個有することを特徴とする光コネクタ。 ９、特許請求の範囲第６項記載の光コネクタにおいて、
    上記光伝送線路は帯状に束ねられて光コネクタに装着さ
    れることを特徴とする光コネクタ。 １０、特許請求の範囲第９項記載の光コネクタにおいて
    、光コネクタに装着される帯状は複数個であって、各帯
    状光伝送線路は略平行に保持されることを特徴とする光
    コネクタ。１１、基板面と垂直方向に機械的に脱着可能
    であり、基板から電源が供給され、入力された電気信号
    を増幅して発光素子を駆動する回路もしくは受光素子の
    出力する電気信号を増幅して基板に送出する回路の少な
    くとも一方を有する光電気集積回路搭載した光コネクタ
    を、電子回路モジュールを複数個搭載する基板の上記電
    子回路モジュールの間に装着し、上記光コネクタに接続
    される複数本の光伝送線路を帯状かつ上記光コネクタと
    の接続部が上記基板と垂直となるように配列することを
    特徴とする光コネクタの配置法。 １２、基板面と垂直方向に機械的に脱着可能であり、基
    板から電源が供給され、入力された電気信号を増幅して
    発光素子を駆動する回路もしくは受光素子の出力する電
    気信号を増幅して基板に送出する回路の少なくとも一方
    を有する光電気集積回路搭載した光コネクタ複数個を、
    電子回路モジュールを搭載する基板の上記電子回路モジ
    ュールの形成する辺の少なくとも２辺にそれぞれ略平行
    に装着し、上記光コネクタに接続される複数本の光伝送
    線路を帯状かつ上記光コネクタとの接続部が上記基板と
    垂直となるように配列することを特徴とする光コネクタ
    の配置法。 １３、基板面と垂直方向に機械的に脱着可能であり、基
    板から電源が供給され、入力された電気信号を増幅して
    発光素子を駆動する回路もしくは受光素子の出力する電
    気信号を増幅して基板に送出する回路の少なくとも一方
    を有する光電気集積回路搭載した光コネクタを、電子回
    路部品を複数個搭載する基板に、基板と電子回路部品と
    を電気的に接続するコネクタの間に装着し、上記光コネ
    クタに接続される複数本の光伝送線路を帯状かつ上記光
    コネクタとの接続部が上記基板と垂直となるように配列
    することを特徴とする光コネクタの配置法。 １４、基板面と垂直方向に機械的に脱着可能であり、基
    板から電源が供給され、入力された電気信号を増幅して
    発光素子を駆動する回路もしくは受光素子の出力する電
    気信号を増幅して基板に送出する回路の少なくとも一方
    を有する光電気集積回路搭載した光コネクタを、電子回
    路部品を複数個搭載する基板に、上記基板と上記電子回
    路部品とを電気的に接続するコネクタの形成する辺と略
    平行に配置し、上記光コネクタに接続される複数本の光
    伝送線路を帯状かつ上記光コネクタとの接続部が上記基
    板と垂直となるように配列することを特徴とする光コネ
    クタの配置法。 １５、基板面と垂直方向に機械的に脱着可能であり、基
    板から電源が供給され、入力された電気信号を増幅して
    発光素子を駆動する回路もしくは受光素子の出力する電
    気信号を増幅して基板に送出する回路の少なくとも一方
    を有する光電気集積回路搭載した光コネクタを、電子回
    路部品を搭載する基板の上記電子回路部品の搭載される
    面の裏側に配置し、上記光コネクタに接続される複数本
    の光伝送線路を帯状かつ上記光コネクタとの接続部が上
    記基板と垂直となるように配列することを特徴とする光
    コネクタの配置法。 １６、基板面と垂直方向に機械的に脱着可能であり、基
    板から電源が供給され、入力された電気信号を増幅して
    発光素子を駆動する回路もしくは受光素子の出力する電
    気信号を増幅して基板に送出する回路の少なくとも一方
    を有する光電気集積回路搭載した光コネクタ複数個を、
    光コネクタの搭載される基板を形成する辺の少なくとも
    ２辺にそれぞれ略平行に配置し、上記光コネクタに接続
    される複数本の光伝送線路を帯状かつ上記光コネクタと
    の接続部が上記基板と垂直となるように配列することを
    特徴とする光コネクタの配置法。１７、基板面と垂直方
    向に機械的に脱着可能であり、基板から電源が供給され
    、入力された電気信号を増幅して発光素子を駆動する回
    路もしくは受光素子の出力する電気信号を増幅して基板
    に送出する回路の少なくとも一方を有する光電気集積回
    路搭載した光コネクタ複数個を用い、光伝送線路を介し
    て第１の基板から第２の基板に信号を伝送する光信号伝
    送装置において、第１の基板から光コネクタに入力され
    る電気論理信号のしきい値と、光コネクタが第２の基板
    に出力する電気論理信号のしきい値とが異なることを特
    徴とする光信号伝送装置。
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