JPH10246839A - 光半導体モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は光／電気変換或いは電気／光変換の
ために使用される光半導体モジュールに関し、光コネク
タの着脱の繰り返しに耐え得る信頼性の高い同モジュー
ルの提供を課題としている。 【解決手段】 コネクタフェルールが挿入される孔８０
を有するハウジング５４と、ハウジング５４内に収容さ
れる光半導体アセンブリ３６と、光ファイバ８２と、光
ファイバ８２の第１端８２Ａがアセンブリ３６に光学的
に結合するように第１端８２Ａを支持する手段と、光フ
ァイバ８２の第２端８２Ｂが挿入固定される可動フェル
ール８４と、可動フェルール８４及びコネクタフェルー
ルの軸合わせを行うためのスリーブ６０と、可動フェル
ール８４がスリーブ６０内でコネクタフェルールに押し
付けられるように可動フェルール８４を付勢する手段５
８とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は伝送装置等の電子機
器において電気／光変換（Ｅ／Ｏ変換）及び／又は光／
電気変換（Ｏ／Ｅ変換）を行うために使用される光半導
体モジュールに関する。

【０００２】光半導体モジュールは、例えば、製造の自
動化に適合させるために光コネクタを着脱可能に有して
おり、光コネクタの着脱の繰り返しに耐え得る信頼性の
高い光半導体モジュールが要求されている。

【０００３】

【従来の技術】図１を参照すると、本発明を適用可能な
電子機器の斜視図が示されている。ここでは電子機器と
して交換機２が示されている。

【０００４】交換機２は、架４と、架４に対してプラグ
イン実装される複数のプラグインユニット６とを備えて
いる。プラグインユニット６の各々は、マザーボード８
と、マザーボード８に実装される光半導体モジュール１
０と、マザーボード８を他のユニット又は装置と電気的
に接続するためのコネクタ１２とを有している。

【０００５】図２は、光半導体モジュール１０の従来技
術を説明するための斜視図である。光半導体モジュール
１０は、ハウジング１４と、ハウジング１４内に収容さ
れる光半導体チップ１６及びプリント配線板１８とを有
している。光半導体チップ１６はＬＤ（レーザダイオー
ド）及びＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子或いは
ＰＤ（フォトダイオード）等の受光素子である。光半導
体チップ１６はプリント配線板１８に電気的に接続さ
れ、プリント配線板１８はマザーボード８（図１参照）
に実装するための複数のリードピン２０を有している。

【０００６】光半導体モジュール１０には光コネクタ２
２が着脱可能に設けられており、光コネクタ２２の光半
導体モジュール１０への装着状態にあっては、光コネク
タ２２は光半導体チップ１６に光学的に接続される。光
コネクタ２２は光ファイバ２４によって他の装置に接続
するための光コネクタ２６に接続されている。

【０００７】図３は光半導体モジュール１０の一部破断
断面図である。光コネクタ２２は、コネクタハウジング
２８と、コネクタハウジング２８内にスプリング３０に
よって支持されるフェルール３２とを有している。光フ
ァイバ２４はフェルール３２の細孔に挿入固定され、光
ファイバ２４の端面はフェルール３２の先端において露
出している。光コネクタ２のフェルール３２に対応し
て、光半導体モジュール１０はフェルール３４を有して
いる。

【０００８】光コネクタ２２を光半導体モジュール１０
に装着すると、フェルール３２及び３４が同軸上で当接
し、光ファイバ２４と光半導体チップ１６とが光学的に
接続されるようになっている。

【０００９】図４を参照すると、光半導体モジュール１
０の更に詳細な断面構成が示されている。光半導体チッ
プ１６は光半導体アセンブリ３６によって提供されてい
る。アセンブリ３６は、チップ１６が収容されるパッケ
ージ３８と、チップ１６に対向して設けられるレンズ４
０と、チップ１６をプリント配線板１８に接続するため
のリード４２とを有している。

【００１０】光半導体アセンブリ３６はホルダ４４に固
定され、ホルダ４４はハウジング１４に固定される。フ
ェルール３４の細孔には、光コネクタ２２の光ファイバ
２４に対応して光ファイバ４６が挿入固定されている。
フェルール３４は、スリーブ部材４８及び固定フランジ
部材５０によってホルダ４４に固定されており、これに
よりフェルール３４と光半導体アセンブリ３６との相対
的な位置関係が維持されている。

【００１１】フェルール３４の先端の概略半分は縦方向
にスリットを有する弾性変形可能なスリーブ（割りスリ
ーブ）５２に挿入されている。スリーブ５２は、光コネ
クタ２２を光半導体モジュール１０に装着したときに、
フェルール３２とフェルール３４を同軸上で当接させる
ためのものである。即ち、フェルール３２をスリーブ５
２に挿入すると、光ファイバ２４の端面と光ファイバ４
６の端面とが同軸上で密着し、光コネクタ２２の光ファ
イバ２４と光半導体チップ１６とがレンズ４０及び光フ
ァイバ４６によって光学的に接続されるのである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図４の断面構成におい
て、各部材相互の固定は例えば次のようにしてなされて
いる。パッケージ３８とホルダ４４はリングプロジェク
ション溶接され、ホルダ４４と固定フランジ部材５０は
レーザスポット溶接され、固定フランジ部材５０とスリ
ーブ部材４８はレーザ貫通溶接され、ホルダ４４とハウ
ジング１４はポッティングにより接着固定される。

【００１３】光コネクタ２２を光半導体モジュール１０
に装着する場合にフェルール３２がスリーブ５２に対し
て傾斜していると、その傾斜による応力が各固定部分に
影響を与える。特にその影響を受けやすいのは、ホルダ
４４とフランジ部材５０の固定部分である。具体的に
は、与えられた応力によって光ファイバ４６が軸すれ或
いは角度ずれして結合効率が低下する。結合効率が０．
５ｄＢ低下するのを許容し得る軸ずれトレランス及び角
度ずれトレランスは、例えば、２μｍ及び１．５°であ
る。

【００１４】各固定部分の溶接強度は光コネクタ２２の
装着動作に充分に耐え得るように設定されているが、光
コネクタ２２の着脱が繰り返されると、結合効率の低下
が恒常的になり、光半導体モジュールの信頼性が低くな
るという問題がある。

【００１５】よって、本発明の目的は、光コネクタの着
脱の繰り返しに耐え得る信頼性の高い光半導体モジュー
ルを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によると、ハウジ
ング、光半導体アセンブリ、可動フェルール及びスリー
ブを備えた光半導体モジュールが提供される。ハウジン
グはコネクタフェルールが挿入される孔を有している。
光半導体アセンブリはハウジング内に収容される。可動
フェルールには第１端及び第２端を有する光ファイバが
固定される。可動フェルールは光ファイバの第２端が挿
入固定される細孔を有している。光ファイバの第１端
は、光半導体アセンブリに光学的に結合するように支持
される。スリーブは可動フェルール及びコネクタフェル
ールの軸合わせを行うためにハウジングの孔内に収容さ
れる。可動フェルールは、スリーブ内でコネクタフェル
ールに押し付けられるように付勢される。

【００１７】この構成においては、光ファイバの第１端
は光半導体アセンブリに光学的に結合され、光ファイバ
の第２端が可動フェルールと共に移動可能になってお
り、この光ファイバは一般的に可撓性を有しているの
で、光コネクタの装着動作に際してのコネクタフェルー
ルによって与えられる応力は可動フェルールの移動によ
って吸収される。従って、光コネクタの着脱が繰り返さ
れたとしても、光コネクタと光半導体アセンブリの光学
的な結合効率が安定に高く維持され、信頼性の高い光半
導体モジュールの提供が可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明の望ましい実施の形態
を詳細に説明する。尚、全図を通して実質的に同一の部
分には同一の符号が付されており、同一の符号が付され
ている部分については重複を避けるために説明を省略す
ることがある。

【００１９】図５は本発明による光半導体モジュールの
実施形態を示す分解斜視図、図６は同モジュールの断面
図である。この光半導体モジュールは上ケース５４Ａ及
び下ケース５４Ｂからなるハウジング５４を有してお
り、ハウジング５４内には種々のエレメントが収容され
ている。これらのエレメントは、２つの光学アセンブリ
５６と、各光学アセンブリ５６に対応して設けられるコ
イルスプリング５８、スリーブ６０（図４のスリーブ５
２に対応）、Ｕ字スプリング６２及びストッパ６４とを
含む。光学アセンブリ５６に対応して、この光半導体モ
ジュールには２つの光コネクタ６６が着脱可能である。

【００２０】光学アセンブリ５６が接続されるプリント
配線板１８は、下ケース５４Ｂに一体に設けられたコー
ナーブロック６８と爪７８との間に挟まれることによっ
て下ケース５４Ｂに固定される。プリント配線板１８
は、この光半導体モジュールを例えば図１に示されるマ
ザーボード８に半田付け実装するための複数のリードピ
ン２０を有している。プリント配線板１８が下ケース５
４Ｂに固定された状態にあっては、リードピン２０は下
ケース５４Ｂの底面に形成された開口７２を貫通して下
方に突出する。

【００２１】図６によく示されるように、光コネクタ６
６の各々は、光ファイバ７４が導入されるコネクタフェ
ルール７６と、コネクタフェルール７６に対して回転可
能に設けられる回転部材７８とを備えている。この本実
施形態に特徴的な光コネクタ６６の詳細については後述
する。ハウジング５４はコネクタフェルール７６が挿入
される孔８０を有している。

【００２２】図７を参照すると、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ
線に沿った断面構成が示されている。ハウジング５４の
孔８０は、コネクタフェルール７６（図６参照）を挿入
する方向に向かって、コネクタフェルール７６よりも僅
かに大径な第１部分８０Ａと、第１部分８０Ａよりも大
径な第２部分８０Ｂと、第１部分８０Ａと同径の第３部
分８０Ｃと、第３部分８０Ｃよりも僅かに大径な第４部
分８０Ｄと、第３部分８０Ｃと同径の第５部分８０Ｅ
と、第５部分８０Ｅよりも大径な第６部分８０Ｆと、第
６部分８０Ｆよりも大径な第７部分８０Ｇと、第７部分
８０Ｇよりも小径で且つ第６部分８０Ｆよりも大径な第
８部分８０Ｈと、第８部分８０Ｈよりも小径な第９部分
８０Ｉと、第９部分８０Ｉよりも大径な第１０部分８０
Ｊと、第１０部分８０Ｊよりも小径な第１１部分８０Ｋ
からなる。

【００２３】Ｕ字スプリング６２は第２部分８０Ｂに着
座しており、Ｕ字スプリング６２の一対のスプリングピ
ンは、コネクタフェルール７６の挿入動作に伴って第２
部分８０Ｂから出没自在であり、これにより光コネクタ
６６（図５及び図６参照）の着脱が容易になっている
（詳しくは後述）。

【００２４】スリーブ６０は第４部分８０Ｄ内に遊びを
持って収容されている。具体的には、スリーブ６０の長
さは第４部分８０Ｄの長さよりも僅かに短く、スリーブ
６０の外径は第３部分８０Ｃ及び第４部分８０Ｄの間に
設定され、スリーブ６０の内径は第３部分８０Ｃよりも
小さく設定されている。

【００２５】光学アセンブリ５６は、光半導体チップ１
６を有する光半導体アセンブリ３６と、第１端８２Ａ及
び第２端８２Ｂを有する光ファイバ８２と、光ファイバ
８２の第２端８２Ｂが挿入固定される細孔８４Ａを有す
る可動フェルール８４とを含む。可動フェルール８４は
その概略半分が密着するようにスリーブ６０に挿入され
ており、これにより可動フェルール８４は光ファイバ８
２の軸方向でスリーブ６０に対して摺動可能である。

【００２６】光ファイバ８２の第１端８２Ａは光半導体
チップ１６に光学的に結合されている。そのために、光
半導体アセンブリ３６は、光半導体チップ１６が収容さ
れるパッケージ３８と、パッケージ３８における光半導
体チップ１６が対向する位置に設けられるレンズ４０と
を備えている。アセンブリ３６は更に光半導体チップ１
６をプリント配線板１８の電子回路に電気的に接続する
ための３つのリード４２を有しており、リード４２の各
々はプリント配線板１８上の導体パッド１８Ａに例えば
半田付けにより固定されている。

【００２７】この光半導体モジュールが光送信モジュー
ルである場合には、光半導体チップ１６はＬＤ（レーザ
ダイオード）及びＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素
子であり、この光半導体モジュールが光受信モジュール
である場合には、光半導体チップ１６はＰＤ（フォトダ
イオード）等の受光素子である。

【００２８】例えば光半導体チップ１６がＬＤである場
合には、ＬＤの出力モニタリング用の図示しないフォト
ダイオードがパッケージ３８内に収容されており、その
フォトダイオードの一対の電極及びそのＬＤの一対の電
極が３つのリード４２に接続される（接地電極は共
通）。

【００２９】光半導体チップ１６及び光ファイバ８２の
光学的な結合効率は、チップ１６、レンズ４０及び光フ
ァイバ８２の第１端８２Ａの相対的な位置関係によって
決定されるので、第１端８２Ａは結合効率が最も高くな
るような位置に設けられている。そのために、ホルダ４
４、固定フランジ部材８６、固定スリーブ８８及び固定
フェルール８９が用いられている。

【００３０】固定フェルール８９は、光ファイバ８２の
第１端８２Ａが挿入固定される細孔８９Ａを有してい
る。固定フェルール８９は固定スリーブ８８に挿入固定
され、固定スリーブ８８は固定フランジ部材８６に挿入
固定され、固定フランジ部材８６はホルダ４４に固定さ
れ、ホルダ４４はパッケージ３８に固定される。

【００３１】光ファイバ８２の第１端８２Ａにおける反
射による影響を小さくするために、第１端８２Ａ及び固
定フェルール８９の端面８９Ｂは同一平面上で光ファイ
バ８２の軸方向に対して傾斜して研磨されている。ま
た、固定フェルール８９は端面８９Ｂと反対側の端部に
光ファイバ８２を細孔８９Ａに導入するための円錐くり
抜き状のテーパ部８９Ｃを有している。

【００３２】光ファイバ８２の第２端８２Ｂは可動フェ
ルール８４の端面８４Ｂと同一平面上で研磨されてお
り、可動フェルール８４は端面８４Ｂと反対側の端部に
光ファイバ８２を細孔８４Ａに導入するための円錐くり
抜き状のテーパ部８４Ｃを有している。

【００３３】可動フェルール８４のテーパ部８４Ｃ側の
外周には可動フランジ部材９２が固定されており、可動
フランジ部材９２の外周に形成された溝にはＣ型のスト
ッパ６４（図５参照）が嵌合している。ストッパ６４は
孔８０の第７部分８０Ｇ内で光ファイバ８２の軸方向に
移動可能である。

【００３４】可動フェルール８４を固定フェルール８９
から離れる方向に付勢するために、この実施形態ではコ
イルスプリング５８が用いられている。固定スリーブ８
８にはリング部材９０が固定されており、コイルスプリ
ング５８はリング部材９０とストッパ６４との間に介在
している。

【００３５】図８の（Ａ）及び（Ｂ）を参照すると、光
学アセンブリ５６の断面図及び分解斜視図がそれぞれ示
されている。アセンブリ５６における各エレメント間の
固定方法の一例を説明する。この実施形態では、各エレ
メントは次のような材質から形成されている。

【００３６】可動フェルール８４及び固定フェルール８
９はセラミクスから形成され、パッケージ３８、固定フ
ランジ部材８６、固定スリーブ８８、リング部材９０及
び可動フランジ部材はＳＵＳ材から形成され、ホルダ４
４はコバールから形成されている。

【００３７】パッケージ３８及びホルダ４４はリングプ
ロジェクション溶接により固定され、ホルダ４４及び固
定フランジ部材８６はレーザスポット溶接により固定さ
れ、固定フランジ部材８６及び固定スリーブ８８はレー
ザ貫通溶接により固定され、固定フェルール８９は固定
スリーブ８８に対して圧入により固定され、リング部材
９０は固定スリーブ８８に対して圧入又は溶接により固
定され、可動スリーブ９２はフェルール８４に対して圧
入により固定される。

【００３８】このような各エレメント間の固定方法を採
用すると共に固定の順序を適切に設定することによっ
て、光学アセンブリ５６の製造プロセスにおける光半導
体チップ１６と光ファイバ８２との間の光学的な結合効
率の調整を容易に行うことができる。

【００３９】図９は光コネクタ６６（図５及び図６参
照）の分解斜視図である。光コネクタ６６は、光ファイ
バ７４と、光ファイバ７４をその中心位置に保持するた
めの円筒状のコネクタフェルール７６と、コネクタフェ
ルール７６に対して回転可能な回転部材７８とから構成
される。コネクタフェルール７６は、スリーブ６０（図
７参照）に適合する外径の大径部分７６と、第１部分７
６よりも小径な第２部分７６Ｂと、第２部分７６Ｂより
も大径で且つ第１部分７６Ａよりも小径な第３部分７６
Ｃとを光ファイバ７４の端面の側からこの順に一体に有
している。

【００４０】回転部材７８は、コネクタフェルール７６
の第１及び第２部分７６Ｂ及び７６Ｃを覆うような概略
円筒形上を有している。回転部材７８は、その先端部に
６つのスリット９４によって分割された６つの舌片部９
６を有しており、舌片部９６の内側には１つおきに突起
９８が形成されている。従って、回転部材７８を図中の
矢印方向にコネクタフェルール７６に装着すると、突起
９８を有している各舌片部９６が弾性変形して各突起９
８がコネクタフェルール７６の第２部分７６Ｂに係止し
て、回転部材７８はコネクタフェルール７６に対して回
転可能に支持される。

【００４１】回転部材７８はその外面に互いに対向する
一対の切欠き１００を有している。これらの切欠き１０
０はＵ字スプリング６２（図５，６及び７参照）と共働
して、光コネクタ６６の着脱動作を容易にする。具体的
には次の通りである。

【００４２】図１０の（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）を参照
して光コネクタ６６の着脱動作を説明する。まず、図１
０の（Ａ）に示されるように、光コネクタ６６をハウジ
ング５４の孔８０に挿入し始める。光コネクタ６６のコ
ネクタフェルール７６及び回転部材７８はハウジング５
４の孔８０よりも僅かに小さい直径を有している。コネ
クタフェルール７６の挿入動作を開始すると、Ｕ字スプ
リング６２はコネクタフェルール７６によって押し拡げ
られ、コネクタフェルール７６はスリーブ６０に挿入さ
れる。

【００４３】更に光コネクタ６６を挿入すると、図１０
の（Ｂ）に示されるように、一旦押し拡げられたＵ字ス
プリング６２が回転部材７８の切欠き１００に係止す
る。このときコネクタフェルール７６の先端によって可
動フェルール８４は僅かに後退させられる。その後退動
作に従ってコイルスプリング５８（例えば図７参照）が
縮み、可動フェルール８４にはコネクタフェルール７６
を押し付ける力が生じる。このようにして光コネクタ６
６側の光ファイバ７４と光ファイバ８２との間の光学的
な結合がなされる。

【００４４】即ち、コネクタフェルール７６及び可動フ
ェルール８４における各細孔を芯だしするための製造技
術は確率されており、また、図１０の（Ｂ）に示される
状態にあっては、コネクタフェルール７６及びフェルー
ル８４はスリーブ６０によって同軸上に保持されるの
で、光ファイバ７４及び８２の端面同士が密着し、光学
的結合がなされるのである。ここで、コネクタフェルー
ル７６及びフェルール８４の端面を例えば概略球面状に
研磨しておくことによって、光ファイバ７４及び８２の
端面同士の密着力が大きくなり、フレネル反射による結
合損失が小さくなる。

【００４５】また、この実施形態では、光半導体モジュ
ール内に設けられるコイルスプリング５８によってコネ
クタフェルール７６及びフェルール８４間の当接力が与
えられるので、光コネクタ６６におけるスプリングの使
用が不要であり、光コネクタ６６の構成を簡略化するこ
とができる。

【００４６】光コネクタ６６を光半導体モジュールから
取り外す場合には、図１０の（Ｃ）に示されるように、
回転部材７８を回転させることによってＵ字スプリング
６２の切欠き１００への係止状態を解除する。この解除
動作に伴って、Ｕ字スプリング６２は押し拡げられてハ
ウジング５４内に後退するので、光コネクタ６６を光半
導体モジュールから容易に取り外すことができる。

【００４７】光コネクタ６６を光半導体モジュールに装
着する動作或いは取り外す動作に際しては、コネクタフ
ェルール７６をフェルール８４に対して回転させる必要
はなく、回転部材７８だけを回転させれば足りるので、
光ファイバ７４及び８２の端面同士が回転によりこすり
合わされることがない。その結果、光ファイバ７４及び
／又は８２の端面に傷が付く恐れがない。

【００４８】可動フェルール８４は、前述したようにス
トッパ６４が孔８０の第７部分８０Ｇ内で移動する範囲
内において、光軸方向（光ファイバ８２の軸方向）に変
位可能である他、光軸と垂直な方向にも変位可能であ
る。

【００４９】図１１の（Ａ）及び（Ｂ）は、可動フェル
ール８４の光軸と垂直な方向の変位を説明するための図
である。この実施形態では、ストッパ６４と可動フラン
ジ部材９２との間には光軸と垂直な方向に隙間があり、
また、スリーブ６０と孔８０の第４部分８０Ｄとの間に
も隙間があるので、フェルール８４、スリーブ６０及び
可動フランジ部材９２は図１１の（Ａ）及び（Ｂ）に示
される範囲内で光軸と垂直な方向に変位可能である。従
って、光コネクタ６６の装着動作に際しては、コネクタ
フェルール７６の光軸と垂直な方向についての位置の許
容範囲が大きくなる。即ち、コネクタフェルール７６の
先端に僅かにテーパを形成しておくことによって、コネ
クタフェルール７６の挿入動作に伴ってスリーブ６０が
光軸と垂直な方向に追随するので、光コネクタ６６の装
着動作が容易である。

【００５０】尚、この実施形態では、光コネクタ６６を
装着したときにおけるコイルスプリング５８によるコネ
クタフェルール７６及びフェルール８４間の押圧力は例
えば約１ｋｇ重に設定されている。

【００５１】以上説明した実施形態では、可動フェルー
ル８４は、ハウジング５４に対して光軸方向及び光軸に
垂直な方向に関してフローティング構造となっている。
従って、光コネクタ６６の装着動作に伴って可動フェル
ール８４が変位したとしても、その変位はコイルスプリ
ング５８によって吸収され、固定フェルール８９に不所
望な応力が作用することが防止される。その結果、固定
フェルール８９、固定スリーブ８８、固定フランジ部材
８６及びホルダ４４の接合部分に不均等な力が加わるこ
とが防止され、光ファイバ８２の第１端８２Ａと光半導
体チップ１６との間の光学的な結合を安定に維持するこ
とができ、光コネクタ６６の着脱の繰り返しに耐え得る
信頼性の高い光半導体モジュールの提供が可能になる。

【００５２】また、固定フェルール８９及び可動フェル
ール８４はそれぞれテーパ部８９Ｃ及び８４Ｃを有して
いるので、当該テーパ角の範囲内に光ファイバ８２の可
動範囲を制限することができ、光ファイバ８２の付け根
への大きな曲げ応力の発生を抑えることができる。

【００５３】更に、ストッパ６４がハウジング５４の孔
８０の第７部分８０Ｇ内で移動する範囲内において可動
フェルール８４の光軸方向の変位が制限されているの
で、光コネクタ６６をハウジング５４の孔８０に挿入し
すぎた場合における光ファイバ８２の損傷を防止するこ
とができる。

【００５４】特にこの実施形態では、図７に示されるよ
うにコイルスプリング５８が最も伸びた状態において、
固定フェルール８９と可動フェルール８４との間におけ
る光ファイバ８２の露出部分は予めたわむようにされて
いる。その理由は、このように光ファイバ８２に予めた
わみを与えておくことによって、光コネクタ６６を装着
するときに光ファイバ８２を元のたわみと同じ方向に更
にたわませることができるので、コイルスプリング５８
が最も伸びた状態で光ファイバ８２が実質的に直線上に
配置される場合と比較して、光コネクタ６６の挿入動作
に伴ってコイルスプリング５８が縮み始めるときに光フ
ァイバ８２に加わる力を小さく抑えることができるとこ
ろにある。

【００５５】可動フェルール８４の光軸方向の可動範囲
が２ｍｍであり、光ファイバ８２の露出部分の長さが１
１ｍｍである場合、計算によると光ファイバ８２の露出
部分の曲率半径は約５ｍｍとなるので、可動フェルール
８４の変位に伴う光ファイバ８２の湾曲は損失及び強度
の面から許容範囲内である。

【００５６】この実施形態による光半導体モジュールを
図１に示されるような電子機器２に適用する場合、プラ
グインユニット６の製造の自動化が容易になる。具体的
には次の通りである。

【００５７】一般的に、光ファイバによるインタフェー
スが適用されるモジュールにあっては、そのモジュール
をマザーボードに半田付け実装する場合に光ファイバの
被覆の耐熱性によって制限を受ける。即ち、光ファイバ
を固定的に有しているピッグテール型のモジュールにあ
っては、そのまま自動化に適したフローハンダプロセス
に適合させることができないのである。

【００５８】これに対して、この実施形態では、光コネ
クタ６６の採用によって光ファイバ７４がモジュールか
ら着脱可能であるから、モジュールをマザーボード８に
半田付け実装するに際しては光コネクタ６６を取り外し
ておき、半田付け実装を経てプラグインユニット６が製
造された後に光コネクタ６６をモジュールに装着するこ
とによって、モジュールの所望の機能が得られる。

【００５９】モジュールのマザーボード８への半田付け
実装に際しては、例えば、図６に示されるモジュール内
のプリント配線板１８に立設された複数のリードピンの
各々をマザーボード８のスルーホールに装着して仮固定
を行っておき、この状態でフロー自動半田付けプロセス
を行えばよい。

【００６０】この実施形態では、光ファイバ８２の第１
端８２Ａは固定フェルール８９によって支持されてお
り、固定フェルール８９はスリーブ８８を介して固定フ
ランジ部材８６に固定されるので、製造に際して光ファ
イバ８２の第１端８２Ａの光軸方向及び光軸に垂直な方
向における位置調整が容易である。

【００６１】次に、図１２の（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）
を参照して光学アセンブリ５６における光ファイバ８２
の固定方法を説明する。図１２の（Ａ）はこの固定方法
に適用可能なクランパの斜視図である。このクランパ
は、共通クランパ１０２と、共通クランパ１０２に対し
てヒンジ１０４により回動可能なファイバクランパ１０
６と、共通クランパ１０２に対してヒンジ１０８により
回動可能なフェルールクランパ１１０とを備えている。

【００６２】共通クランパ１０２はＶ溝１１２Ａを有す
るクランパ台１１２とＶ溝１１４Ａを有するクランパ台
１１４とを有しており、クランパ台１１２及び１１４の
それぞれ外側にはＶ溝１１６及び１１８が形成されてい
る。

【００６３】Ｖ溝１１２Ａ及び１１４Ａは光ファイバ８
２のために設けられており、Ｖ溝１１６は固定フェルー
ル８９及び固定スリーブ８８のために設けられており、
Ｖ溝１１８は可動フランジ部材９２及び可動フェルール
８４のために設けられている。

【００６４】Ｖ溝１１２Ａ及び１１４Ａに光ファイバ８
２を正確に着座させるために、ファイバクランパ１１６
にはゴム等からなる弾性体１２０が設けられている。ま
た、Ｖ溝１１６及び１１８にフェルール等を正確に着座
させるためにフェルールクランパ１１０の内側にはゴム
等からなる弾性体１１２が設けられている。

【００６５】図１２の（Ｂ）を参照して、固定フェルー
ル８９及び可動フェルール８４への光ファイバ８２の挿
入固定について説明する。固定フェルール８９の細孔８
９Ａには予めテーパ部８９Ｃから光学接着剤を注入して
おき、可動フェルール８４についてもテーパ部８４Ｃか
ら細孔８４Ａに予め光学接着剤を注入しておく。

【００６６】接着剤が注入された固定フェルール８９
は、固定スリーブ８８及びリング部材９０と共に共通ク
ランパ１０２のＶ溝１１６に着座させられ、この状態で
光ファイバ８２がフェルール８９の細孔８９Ａに挿入さ
れる。

【００６７】次いで、ファイバクランパ１０６及び弾性
体１２０によって光ファイバ８２が押さえ付けられ、光
ファイバ８２の自由端が可動フェルール８４の細孔８４
Ａに挿入される。

【００６８】そして、ファイバクランパ１０６を閉じた
状態で更にフェルールクランパ１１０を閉じて各光学接
着剤を硬化させる。この状態が図１２の（Ｃ）に示され
ている。

【００６９】光ファイバ８２の両端はそれぞれ固定フェ
ルール８９及び可動フェルール８４の端面から突出して
いるので、それらの突出部分を切断した後光ファイバ８
２の両端をフェルール８９及び８４の端面と共に研磨す
る。

【００７０】各研磨作業は、光ファイバ８２並びにフェ
ルール８４及び８９が共通クランパ１０２、ファイバク
ランパ１０６及びフェルールクランパ１１０によって支
持されているので、端面研磨を容易に行うことができ
る。端面研磨に際しては、フェルール８４及び８９から
それぞれ突出した光ファイバ８２の余分な部分を切除し
た後、光ファイバ８２の両端をフェルール８４及び８９
の端面と共に研磨すればよい。

【００７１】ここでは、光ファイバ８２の露出部分の長
さはクランプ台１１２及び１１４間の距離Ｌによって設
定可能であるから、光ファイバ８２のたわみ量を容易に
設定することができる。

【００７２】図１３は本発明による光半導体モジュール
の第２実施形態を示すその主要部の断面図である。ここ
では、可動フェルール８４を固定フェルール８９から遠
ざかる方向に付勢するために、板バネ部材１２４が用い
られている。

【００７３】図１４の（Ａ）及び（Ｂ）によく示される
ように、板バネ部材１２４は、Ｃ字状のリング部分１２
４Ａとリング部分１２４Ａと一体に形成された３つの板
バネ片１２４Ｂとから形成されている。

【００７４】図１３に示されるように、板バネ部材１２
４の採用に伴って、ストッパ６４′は板バネ片１２４Ｂ
の先端が当接するテーパ面６４′Ａを有するように形状
を変更されており、それに伴って可動フランジ部材９
２′の形状も変更されている。

【００７５】ストッパ６４′がテーパ面６４′Ａを有し
ているのは、板バネ部材１２４における板バネ片１２４
Ｂが内側に縮もうとする力を、可動フェルール８４を図
１３中の右側に付勢する力に変換するためである。

【００７６】板バネ部材１２４の材質としては、例えば
ＳＵＳ材、リン青銅等を用いることができる。各板バネ
片１２４Ｂの厚み、長さ及び幅をそれぞれ６００μｍ、
１０ｍｍ及び１．５ｍｍとし、その材質をステンレス鋼
（ＳＵＳ３０４−ＣＳＰ）とした場合、可動フェルール
８４とコネクタフェルール７６（例えば図９参照）との
押圧力を１．０±０．２ｋｇ重の範囲に抑えるための各
板バネ片１２４Ｂの長さ、幅及び厚みの許容範囲は、例
えば、それぞれ、±０．１ｍｍ，±０．１ｍｍ及び±
０．０２ｍｍとなる。

【００７７】図１５は本発明による光半導体モジュール
の第３実施形態を示す主要部の断面図である。ここで
は、図１３の板バネ部材１２４に代えて円盤状の板バネ
部材１２６が用いられている。

【００７８】図１６によく示されるように、板バネ部材
１２６は、円盤状の板金に１つのスリット１２６Ａと３
つの切り込み１２６Ｂとを形成することによって得られ
る４つの板バネ片１２６Ｃを有している。

【００７９】図１５に示されるように、板バネ部材１２
６の採用に伴って、各板バネ片１２６Ｃの先端が当接す
るテーパ面９２″Ａを有する可動フランジ部材９２″が
用いられる。

【００８０】板バネ部材１２６の材質がリン青銅（Ｃ５
２１０Ｐ）であり、各板バネ片１２６Ｃの長さ、幅の平
均幅及び厚みをそれぞれ９．０±０．１ｍｍ，１．５±
０．１ｍｍ，０．６±０．０３ｍｍの範囲に抑えた場
合、可動フェルール８４とコネクタフェルール７６との
間の押圧力を１．０±０．２ｋｇ重の範囲に抑えること
ができる。

【００８１】図１７の（Ａ）及び（Ｂ）は本発明による
光半導体モジュールの第４実施形態を示すその主要部の
断面図である。図１７の（Ａ）は光コネクタ６６が取り
外されてコイルスプリング５８が伸びた状態を示してお
り、図１７の（Ｂ）は光コネクタ６６が装着されてコネ
クタフェルール７６によってコイルスプリング５８が縮
んだ状態を示している。

【００８２】ここでは、光ファイバ８２の第１端は固定
フェルール８９′の細孔８９′Ａに摺動可能に挿入され
ており固定はされていない。そして、固定フェルール８
９′は、その先端に埋め込まれたガラスブロック１２８
を有している。

【００８３】光コネクタ６６が取り外された状態にあっ
ては、図１７の（Ａ）に示されるように、光ファイバ８
２は直線上に伸びきって、光ファイバ８２の第１端８２
Ａはガラスブロック１２８からは離れている。一方、光
コネクタ６６が装着されてコネクタフェルール７６によ
って可動フェルール８４が押し込まれると、光ファイバ
８２の露出部分はたわみ、それによる弾性復元力によっ
て光ファイバ８２の第１端８２Ａはガラスブロック１２
８に当接する。

【００８４】従って、この実施形態では、図１７の
（Ｂ）に示されるように光ファイバ８２の第１端８２Ａ
がガラスブロック１２８に当接しているときには、ガラ
スブロック１２８を介して光ファイバ８２と光半導体チ
ップ１６とが光学的に結合されることとなる。

【００８５】光ファイバ８２の第１端８２Ａがガラスブ
ロック１２８から離れると、光ファイバ８２と光半導体
チップ１６との間の光結合効率が著しく低下する。従っ
て、この実施形態によると、光コネクタ６６の装着動作
に伴って光結合をオン／オフすることができるので、実
用上甚だ便利である。

【００８６】尚、一般的には、光ファイバの切断端面は
そのエッジにバリを有しているので、光ファイバ８２の
第１端８２Ａ或いはガラスブロック１２８の損傷を防止
するために、この実施形態では光ファイバ８２の第１端
８２Ａは切断加工された後に例えば加熱により球面加工
しておくのがよい。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
光コネクタの着脱の繰り返しに耐え得る信頼性の高い光
半導体モジュールの提供が可能になるという効果が生じ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用可能な電子機器の斜視図である。

【図２】従来の光半導体モジュールの斜視図である。

【図３】従来の光半導体モジュールの一部破断断面図で
ある。

【図４】従来技術の問題点を説明するための光半導体モ
ジュールの主要部の断面図である。

【図５】本発明による光半導体モジュールの第１実施形
態を示す分解斜視図である。

【図６】本発明による光半導体モジュールの第１実施形
態を示す断面図である。

【図７】図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った光半導
体モジュールの断面図である。

【図８】光学アセンブリ５６の断面図（Ａ）及び分解斜
視図（Ｂ）である。

【図９】光コネクタ６６の分解斜視図である。

【図１０】光コネクタ６６の着脱動作の説明図である。

【図１１】可動フェルール８４の光軸と垂直な方向の変
位を説明するための図である。

【図１２】光ファイバ８２の固定方法の説明図である。

【図１３】本発明による光半導体モジュールの第２実施
形態を示す主要部の断面図である。

【図１４】板バネ部材１２４の側面図（Ａ）及び正面図
（Ｂ）である。

【図１５】本発明による光半導体モジュールの第３実施
形態を示す主要部の断面図である。

【図１６】板バネ部材１２６の正面図である。

【図１７】本発明による光半導体モジュールの第４実施
形態を示す主要部の断面図である。

【符号の説明】

１６ 光半導体チップ ３６ 光半導体アセンブリ ５８ コイルスプリング ６０ スリーブ ８４ 可動フェルール ８９ 固定フェルール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 俊一 北海道札幌市中央区北一条西２丁目１番地 富士通北海道ディジタル・テクノロジ株 式会社内 (72)発明者 箱木 浩尚 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コネクタフェルールが挿入される孔を有
   するハウジングと、 該ハウジング内に収容される光半導体アセンブリと、 第１端及び第２端を有する光ファイバと、 該光ファイバの第１端が上記光半導体アセンブリに光学
   的に結合するように該第１端を支持する手段と、 上記光ファイバの第２端が挿入固定される細孔を有する
   可動フェルールと、 該可動フェルール及び上記コネクタフェルールの軸合わ
   せを行うために上記ハウジングの孔内に収容されるスリ
   ーブと、 上記可動フェルールが上記スリーブ内で上記コネクタフ
   ェルールに押し付けられるように上記可動フェルールを
   付勢する手段とを備えた光半導体モジュール。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光半導体モジュールで
   あって、 上記光半導体アセンブリに電気的に接続されるプリント
   配線板を更に備え、該プリント配線板は上記光半導体モ
   ジュールをマザーボードに実装するための複数のリード
   ピンを有している光半導体モジュール。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の光半導体モジュールで
   あって、 上記支持する手段は、上記光半導体アセンブリに対して
   固定され上記光ファイバの第１端が挿入固定される細孔
   を有する固定フェルールを含む光半導体モジュール。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の光半導体モジュールで
   あって、 上記可動フェルール及び上記固定フェルールの各々は上
   記光ファイバを上記細孔の各々に導入するための円錐く
   り抜き状のテーパ部を有している光半導体モジュール。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の光半導体モジュールで
   あって、 上記可動フェルールに固定される可動フランジ部材と、 該可動フランジ部材の上記ハウジングの孔内における移
   動を制限するためのストッパとを更に備えた光半導体モ
   ジュール。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の光半導体モジュールで
   あって、 上記固定フェルールに固定されるリング部材を更に備
   え、 上記付勢する手段は上記リング部材と上記ストッパとの
   間に介在するコイルスプリングからなる光半導体モジュ
   ール。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の光半導体モジュールで
   あって、 上記ストッパは上記ハウジングの孔に対して傾斜するテ
   ーパ面を有しており、 上記付勢する手段は上記テーパ面に当接する複数の板バ
   ネ片からなる光半導体モジュール。
8. 【請求項８】 請求項５に記載の光半導体モジュールで
   あって、 上記固定フランジ部材は上記ハウジングの孔に対して傾
   斜するテーパ面を有しており、 上記付勢する手段は上記テーパ面に当接する複数の板バ
   ネ片からなる光半導体モジュール。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の光半導体モジュールで
   あって、 上記ハウジングの孔は上記スリーブが上記孔内に遊びを
   もって収容されるようにするための大径部を有している
   光半導体モジュール。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載の光半導体モジュール
    であって、 上記コネクタフェルールを含み上記光半導体モジュール
    に対して着脱可能な光コネクタを更に備えた光半導体モ
    ジュール。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の光半導体モジュー
    ルであって、 上記光コネクタは、上記コネクタフェルールに対して回
    転可能な回転部材を更に含み、 該回転部材はその外面に切欠きを有しており、 上記光半導体アセンブリは、上記切欠きが係止するため
    に上記孔内に設けられるＵ字スプリングを更に備え、 それにより上記コネクタフェルールと上記可動フェルー
    ルとが当接する接続状態が提供されると共に上記回転部
    材を回転させることにより上記接続状態が解除可能にな
    る光半導体モジュール。
12. 【請求項１２】 請求項１０に記載の光半導体モジュー
    ルであって、 上記支持する手段は、上記光半導体アセンブリに対して
    固定され上記光ファイバの第１端が摺動可能に挿入され
    る細孔を有する固定フェルールを含み、 該固定フェルールは、上記光コネクタが装着されたとき
    には上記光ファイバの第１端が当接し上記光コネクタが
    外されたときには上記第１端が離れるガラスブロックを
    有している光半導体モジュール。