JPH09219575A - 光素子実装構造 - Google Patents

光素子実装構造

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JPH09219575A
JPH09219575A JP4560296A JP4560296A JPH09219575A JP H09219575 A JPH09219575 A JP H09219575A JP 4560296 A JP4560296 A JP 4560296A JP 4560296 A JP4560296 A JP 4560296A JP H09219575 A JPH09219575 A JP H09219575A
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JP
Japan
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optical element
wiring board
terminal
mounting structure
pad
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Pending
Application number
JP4560296A
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English (en)
Inventor
Yukiharu Ono
幸春 大野
Satoru Yamaguchi
悟 山口
Tetsuo Mikazuki
哲郎 三日月
Shinichi Sasaki
伸一 佐々木
Nobuyuki Tanaka
伸幸 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH09219575A publication Critical patent/JPH09219575A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/18Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/182Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with components mounted in the printed circuit board, e.g. insert mounted components [IMC]
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3421Leaded components

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  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線板に簡単に高速動作可能に光素子を実
装する。 【解決手段】 配線板2の縁端部にコンタクトパッド2
aを設け、光素子1を光の出射方向又は入射方向が配線
板2の板面とほぼ平行な向きとなるよう縁端部の側部に
対し位置付けるとともに、端子1bをコンタクトパッド
2aに沿って半田付けした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速信号を伝搬す
る発光素子や受光素子等の光素子を配線板に実装する実
装構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】LD(レーザダイオード)、LED(発
光素子)、PD(ホトダイオード)等の光素子は、CA
Nケース等のケースに実装されている。図8はこの種の
光素子1を示す図で、素子がケースに封入された本体1
aの出射部あるいは入射部(先頭部)と反対側から、直
線状に複数本の端子1bが引き出されているが、その引
出し方向は光の出射方向又は入射方向とほぼ平行な方向
である。端子1bには信号端子やグランド端子が含まれ
る。
【0003】このような光素子1を電気回路が搭載され
電子部品が実装されるプリント配線基板等の配線板2に
搭載する場合には、図9の(a)、(b)に示すよう
に、その光素子1をその配線板2に対して垂直に位置付
け、ディップ部品のように端子1bをその配線板2に設
けたスルホールに貫通させ、裏面に設けたパッド(図示
せず)に半田付けする実装方法が実施されている。
【0004】また、光素子1を横に寝かせて実装する方
法では、図10の(a)、(b)に示すように、その光
素子1の端子1bを円弧形状に折り曲げ、あるいは図1
1の(a)、(b)に示すように直角形状に折り曲げ
て、実装させている。
【0005】さらに、図12に示すように、光素子1の
端子1bを小形にカットした配線板3に図9(a)、
(b)で説明したのと同じ方法で接続固定した後、さら
にフレキシブル配線板4を用いて配線板2に対して接続
し、光素子1を配線板2に横向きに実装する方法が採ら
れる場合もある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図9に示した
実装構造では、光素子1の出射方向又は入射方向が配線
板2に垂直な方向を向くので、この光素子1と光結合す
べき光ファイバコネクタ等との接続が配線板2に対して
垂直方向となり、ファイバ処理に大きな空間が必要とな
る。このため、通信、情報処理等の装置で用いられる例
えば、ブックシェルフ実装のように、配線板を高密度に
ユニット内に実装する場合には、これが困難となる。
【0007】また、図10、図11に示した実装構造で
は、光素子1の出射方向や入射方向が配線板2の面に平
行な方向となるので、前記した問題は解決されるもの
の、光素子1の端子1bが長く必要となるので、そのイ
ンダクタンスLや容量Cが増加してLC共振周波数が低
下し、光素子1を高速で動作させようとするとき、その
動作速度が制限される。
【0008】例えば、光素子1の端子1bの折り曲げ部
を含む全長が20mm、端子1bの直径が0.5mmの
場合、インダクタンスは約11nH、容量は端子1本当
たり約0.2pFとなり、端子が3本の場合には、LC
共振による速度限界が約1.9GHzとなる。(直線導
体によるL「トランジスタ技術 Special」No.50,1995,p1
55,および静電容量「通信工学ハンドブック」電気通信
学会,p155,39 年の文献を参照)。
【0009】また、端子の部分は高速信号伝送の場合に
重要となる特性インピーダンスの制御が困難であるた
め、信号伝搬時にパルス波形が大きく歪み、数100M
b/s以上の高速信号伝搬は困難である。また、光素子
1の端子1bを、配線板2における端子ピッチの配置や
高さ、配線板2の搭載部分の寸法に応じて、各々異なる
長さに切断した上に、曲げなければならず、組立て行程
が煩雑になるという問題もあった。加えて、端子を折り
曲げる必要があることから、光素子の信頼性を損ねる恐
れもあった。
【0010】以上のように、図10、図11に示す実装
構造では、高速性に限界があるとともに、光素子の配線
板への取り付けや交換作業が難しく、組立てコストが高
価になるという問題がある。
【0011】さらに、図12に示す実装構造では、光素
子1の出射方向や入射方向を配線板2に平行に実装で
き、ある程度の高速動作も期待できるが、端子1bが長
くなり寸法が大きくなるという欠点があり、また接続部
が高周波的に問題であり、その接続部の信頼性も問題で
あり、さらに構造が複雑となって、コストが高くなると
いう問題がある。
【0012】本発明は以上のような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、光素子の搭載が容易で、光の入射
方向や出射方向が配線板と平行となり、且つ高速動作が
可能となった光素子実装構造を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、光の出射
部又は入射部と反対側に接続用の端子が引き出された光
素子を配線板に実装する実装構造において、前記配線板
の外周囲又は前記配線板に形成した開口穴の内周囲の縁
端部にコンタクトパッドを設け、前記光素子を光の出射
方向又は入射方向が前記配線板の板面とほぼ平行な向き
となるよう前記縁端部の側部に対し位置付けるととも
に、前記端子を前記コンタクトパッドに沿って半田付け
してなることを特徴とする光素子実装構造として構成し
た。
【0014】第2の発明は、第1の発明において、前記
コンタクトパッドにパイプ形状のソケットを半田付け
し、前記端子を前記コンタクトパッドに半田付けするこ
とに代えて前記ソケットに挿入接続したことを特徴とす
る光素子実装構造として構成した。
【0015】
【発明の実施の形態】
[第1の実施の形態]図1は本発明の第1の実施の形態
を示す光素子の実装構造の説明図であり、(a)は斜視
図、(b)は断面図である。ここでは、配線板2の外周
囲の縁端部の両面にコンタクトパッド2a(裏面は図示
せず)を設けて、光素子1を配線板2の当該縁端部の側
部に横方向(光の出射方向又は入射方向が前記配線板の
板面とほぼ平行な向きとなる方向)に位置付け、その端
子1bを直線状態のままで、2本を上面のパッド2a
に、残りの1本を裏面のパッドに、各々沿わせて接触さ
せることにより、その端子1bの3本で配線板2の縁端
部を機械的に挟み込むと共に、各パッドに端子を半田付
けする。
【0016】このような実装構造であるので、光素子1
の端子1bを折り曲げる必要がなく、また端子長が最短
の状態でコンタクトパッド2aに接続できる。また、端
子1bを折り曲げないので、配線板2への取り付けが容
易となり、組立てコストも廉価となる。
【0017】図2は光素子1の端子1bが2本の場合の
例であり、この場合は(a)に示すように、配線板2の
片面のコンタクトパッドに2本の端子1bを半田付けし
たり、あるいは(b)に示すように配線板2の両面を2
本の端子1bが挟むようにして両面のコンタクトパッド
に半田付けして、接続する。
【0018】以上示した図1、図2において、光素子1
の端子1bが信号端子の場合、その端子1bが接続され
るコンタクトパッド2aと内層(導電層)または裏面に
設けたグランド層(導電層)とで、マイクロストリップ
線路が構成される。したがって、このパッド2aの幅を
選択することにより、マイクロストリップ線路の特性イ
ンピーダンスを考慮した設計が容易に実現できる。
【0019】図3に配線板2としてガラスエポキシ基板
(裏面に導体被着)を使用し、その比誘電率Erを4.
7、厚さHを1mmとした場合、コンタクトパッド2b
の導体幅(マイクロストリップライン幅)Wを変化した
ときの特性インピーダンスZoの変化のシミュレーショ
ン結果を示す。信号用コンタクトパッド2aの導体幅W
を変化させることにより、高精度で且つ容易に基板の比
誘電率Erおよび厚さHに対応した所望の特性インピー
ダンスを得ることが可能であることが分かる。ここで
は、導体幅W=2.2mmで50Ωの特性インピーダン
スが得られている。
【0020】このため、本実装構造を採用することで、
ギガビットクラスに至る高速・高周波領域で動作する光
素子1と配線板2とを電気的に接続することができる。
例えば、光素子1の端子1bの実質的な全長が3mm、
端子直径が0.5mmの場合、インダクタンスは0.2
nH、容量は端子1本当たり0.05pFとなるので、
その速度限界は約22GHzとなる。これは、従来の実
装構造の約1.9GHzに比べて、1桁も改善効果があ
ることを示している。
【0021】図4は図1で説明した配線板2を縦配置し
た場合の変形例を示す図であり、配線板2のピン2bが
下端から下方向に延びている。これは、配線板2を垂直
に立て実装する場合に好適である。
【0022】[第2の実施の形態]図5は第2の実施の
形態を示す実装構造を示す斜視図、図6はその一部拡大
の平面図である。これは、前記した第1の実施の形態で
説明した内容に加えて、パイプ形状の導電性のソケット
5をコンタクトパッド2aに予め半田付け等により固定
したものである。ここでは、ソケット5に対して、光素
子1の端子1bを配線板2の縁端面から、配線板2の板
面に平行な方向にまっすぐに差し込み、固定する。ソケ
ット5には内部に挟持片等の圧着手段を設けておくと、
端子1bの電気的/機械的な接続状態が良好となる。
【0023】この結果、前述した第1の実施の形態の場
合と同様に、光素子1の端子1bを折り曲げることな
く、端子長を最短の状態にして配線板2と接続すること
ができる。また、直線形状のソケット3を用いているの
で、光素子1の挿抜が容易でもある。さらに、端子接続
部の特性インピーダンスは前述の第1の実施の形態の場
合と全く同様に、パッド2aの幅を選択することより容
易に制御可能となる。
【0024】図7は変形例を示す図であって、配線板2
に開口穴2cを形成し、その開口穴2c内に光素子1を
横状態で位置付け、その開口穴2cの内周囲の縁端部に
コンタクトパッド2aおよびソケット5を設けて、その
光素子1の端子1bをソケット5に挿入接続したもので
ある。この例では、配線板2の外周囲の縁端部のみなら
ず、中央部においても開口穴2cを設けることより、任
意の場所に、端子1bを折り曲げることなく、光素子1
を高密度で実装することができる。また部品高を低く抑
えることができるので、配線板2の積み重ねが容易とな
り、積層方向への高密度化も可能となる。なお、この図
7の例は、ソケット5を使用せず、パッド2aに光素子
1の端子1bを直接半田付けする場合(第1の実施の形
態)にも同様に適用できることは勿論である。
【0025】
【発明の効果】以上から第1の発明によれば、光の出射
又は入射の方向が配線板の板面に沿った方向となるよう
に光素子が位置付けられ、端子がコンタクトパッドに沿
って半田付けされるので、端子を折り曲げる必要がなく
なり、光素子の配線板への取り付けや交換の作業が簡単
となり組立コストが廉価となるとともに、光ファイバコ
ネクタ等との接続が基板に平行な方向となりそのファイ
バ処理が容易となる。また、実質的な端子長を必要最短
に設定することができるとともに、コンタクトパッドの
幅を適宜設定することが可能となり特性インピーダンス
を所望の値に設定することができるので、高速動作させ
ることが可能となる。また、第2の発明によれば、光素
子のソケットに対する挿抜が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は本発明の第1の実施の形態を示す光
素子の配線板に対する実装構造の斜視図、(b)は断面
図である。
【図2】 (a)、(b)は同実施の形態を示す光素子
の配線板に対する実装構造の改変例の断面図である。
【図3】 裏面に導電体を被着したガラスエポキシ基板
の上面に形成したストリップ線路の導体Wの変化に対す
る特性インーピーダンスの特性図である。
【図4】 前記第1の実施の形態を示す光素子の配線板
に対する実装構造の別の改変例の斜視図である。
【図5】 第2の実施の形態を示す光素子の配線板に対
する実装構造の斜視図である。
【図6】 図5の実装構造の一部の平面図である。
【図7】 前記第2の実施の形態を示す光素子の配線板
に対する実装構造の改変例の平面図である。
【図8】 光素子の斜視図である。
【図9】 (a)は従来の光素子の配線板に対する実装
構造を示す斜視図、(b)は断面図である。
【図10】 (a)は従来の光素子の配線板に対する別
の実装構造を示す斜視図、(b)は断面図である。
【図11】 (a)は従来の光素子の配線板に対する別
の実装構造を示す斜視図、(b)は断面図である。
【図12】 (a)は従来の光素子の配線板に対する別
の実装構造を示す斜視図、(b)は断面図である。
【符号の説明】
1:光素子、1a:本体、1b:端子、2:配線板、2
a:コンタクトパッド、21c:開口穴、3:配線板、
4:フレキシブル配線板、5:ソケット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 伸一 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 田中 伸幸 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光の出射部又は入射部と反対側に接続用の
    端子が引き出された光素子を配線板に実装する実装構造
    において、 前記配線板の外周囲又は前記配線板に形成した開口穴の
    内周囲の縁端部にコンタクトパッドを設け、前記光素子
    を光の出射方向又は入射方向が前記配線板の板面とほぼ
    平行な向きとなるよう前記縁端部の側部に対し位置付け
    るとともに、前記端子を前記コンタクトパッドに沿って
    半田付けしてなることを特徴とする光素子実装構造。
  2. 【請求項2】前記コンタクトパッドにパイプ形状のソケ
    ットを半田付けし、前記端子を前記コンタクトパッドに
    半田付けすることに代えて前記ソケットに挿入接続した
    ことを特徴とする請求項1に記載の光素子実装構造。
JP4560296A 1996-02-08 1996-02-08 光素子実装構造 Pending JPH09219575A (ja)

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JP4560296A JPH09219575A (ja) 1996-02-08 1996-02-08 光素子実装構造

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JP (1) JPH09219575A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10224308A (ja) * 1997-02-05 1998-08-21 Hitachi Ltd 光伝送モジュール
JP2002290004A (ja) * 2001-03-23 2002-10-04 Hitachi Kokusai Electric Inc 回路基板装置
EP1383363A2 (en) * 2002-07-19 2004-01-21 Gamesman Limited Circuit board with directly mounted lamps
JP2014143379A (ja) * 2013-01-25 2014-08-07 Canon Inc 実装基板および電子部品の実装方法

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Effective date: 20030701