JPWO2006068045A1 - 光電気複合型コネクタ - Google Patents

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Abstract

複数系統の光信号及び電気信号の授受とこれらの信号の他の電気配線基板への送受信を行う小型で接続作業の容易な光電気複合型コネクタを実現する。光電気複合型コネクタ１は、シート状基板２とこの基板２が差し込まれるソケット３とで構成される。シート状基板２は、差込方向１０へ伸びた光導波路２１と導体パターン２２が設けられ、光及び電気信号を伝送可能な可撓性の基板である。ソケット３は、シート状基板２と光及び電気信号の授受を行い、信号を電気配線基板８に送受信する。ソケット３は、シート状基板２が接続されるコネクタ本体４、光導波路２１と光信号の授受を行う受光素子及び／又は発光素子５、及び導体パターン２２と電気信号の授受を行うコンタクト６を備える。コネクタ本体４は、シート状基板２を厚み方向両側と先端１１側から囲む第１乃至第３の壁４１〜４３を有し、受光素子及び／又は発光素子５とコンタクト６はこれらのいずれかの壁に配設されている。

Description

本発明は、光信号と電気信号とを同時に伝送可能な光電気複合型コネクタに関する。
従来から、信号伝送において、通信の高速化、耐ノイズ性向上、通信機器の軽量化などの目的で光信号が用いられている。光信号の送受信のために、光伝送路を接続する光コネクタが用いられている。このような光伝送路の接続に際して、同時に電気配線を接続することが求められることがある。例えば、電源用の電気配線の場合、各機器が個々に電源を持っている機器間における通信では、電気配線の接続を行うことなく光信号の送受信のみ行えばよい。しかしながら、電源を持っていない機器や素子に電力を供給する場合、光伝送路とは別に電源用の電気配線を確保する必要があり、その電気配線を接続するための電気コネクタが必要となる。電源用に限られず、電気信号用の伝送線を含む電気配線を光伝送線と併用する場合、光信号の授受と共に電気信号の授受を行う一体化した光電気複合型コネクタが有用である。
例えば、特開２００１−４３９３４号公報に示された従来の光電気複合型コネクタでは、光ファイバ芯線の表面に導電体を設けて光ファイバ芯線と導電体により光信号と電気信号の同時伝送を可能とした複数の導電型光ファイバに対して、光信号と電気信号の授受を行う光接続部と電気接続部とが同一のハウジング内に設けられている。
しかしながら、上記従来の光電気複合型コネクタにおいては、１本の導電型光ファイバについて１つの電気配線しか利用できず、複数系統の光信号や電気信号を送受信する場合、個別の導電型ファイバを複数本接続する必要がある。そのため、コネクタと光ファイバの接続作業が煩わしいという問題がある。
本発明は、上記課題を解消するものであって、複数系統の光信号及び電気信号の授受を行うと共にこれらの信号を他の電気配線基板に送受信する小型で接続作業の容易な光電気複合型コネクタを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る光電気複合型コネクタは、光信号の受信及び／又は送信と電気信号の受信及び／又は送信を同時に行うことが可能であり、
差込方向の先端と後端の間において、差込方向に沿ってその内部に設けられた光導波路と、表面に設けられた導体パターンを有し、光信号及び電気信号を同時に伝送可能な可撓性のシート状基板と、
前記シート状基板が接続されるコネクタ本体と、
前記シート状基板の光導波路からの光信号を受信する受光素子及び／又は前記シート状基板の光導波路へ光信号を送信する発光素子と、
前記シート状基板の導体パターンに対して電気信号の授受を行うコンタクトを備え、
前記コネクタ本体は、前記シート状基板をその厚み方向の両側から囲む第１の壁及び第２の壁と、前記第１の壁及び第２の壁に直交し、前記シート状基板をその差込方向の先端に対向する第３の壁を有し、
前記受光素子及び／又は前記発光素子と前記コンタクトが、前記第１の壁、前記第２の壁及び前記第３の壁のいずれかに配設されていることを特徴とする。
このような構成によれば、信号伝送媒体にシート状基板を用いるので、１枚のシート状基板に複数系統分の光導波路や導体パターンを容易に形成できる。また、１枚のシート状基板をコネクタ本体に接続することにより複数系統の伝送線路を一括して接続することができるので、接続作業の容易な光電気複合型コネクタを実現できる。また、光信号及び電気信号の授受をシート状基板の厚み方向又はシート状基板の差込方向前方から行うので、棒状又は線状の導線や光ファイバを接続する場合に比べて電気接点の構成や光結合部の構成が単純化され、小型した光電気複合型コネクタが得られる。
図１は、本発明に係る光電気複合型コネクタの基本概念を示す断面図である。 図２Ａは、本発明の第１実施形態に係る光電気複合型コネクタの構成を示す断面図である。 図２Ｂは、第１実施形態に係る光電気複合型コネクタの変形例の構成を示す断面図である。 図３は、本発明の第２実施形態に係る光電気複合型コネクタの構成を示す断面図である。 図４は、本発明の第３実施形態に係る光電気複合型コネクタの構成を示す断面図である。 図５は、本発明の第４実施形態に係る光電気複合型コネクタの構成を示す断面図である。 図６は、本発明の第５実施形態に係る光電気複合型コネクタの構成を示す断面図である。 図７Ａは、上記各実施形態の光電気複合型コネクタに使用されるシート状基板の一実施形態における先端部分の構成を示す斜視図である。 図７Ｂは、上記シート状基板の差込方向に直交する面の構成を示す部分断面図である。 図８Ａは、本発明の第６実施形態に係る光電気複合型コネクタの構成を示す断面図である。 図８Ｂは、図８Ａに示す光電気複合型コネクタからシート状基板とカバーとを取り去った状態を示す断面図である。 図９は、上記第６実施形態に係る光電気複合型コネクタにおけるソケットの構成を示す分解斜視図である。 図１０Ａは、図９に示すソケットを構成するボディの構成を示す斜視図である。 図１０Ｂは、上記ボディに導体パターンを形成した状態を示す斜視図である。 図１０Ｃは、上記ボディに集積回路チップを実装した状態を示す斜視図である。 図１１Ａは、上記ボディの構成を示す背面図である。 図１１Ｂは、上記ボディの構成を示す平面図である。 図１１Ｃは、上記ボディの構成を示す正面図である。 図１１Ｄは、上記ボディの構成を示す側面図である。 図１２Ａは、上記ボディに受光素子、発光素子及び集積回路チップを実装した状態を示す背面図である。 図１２Ｂは、上記ボディに受光素子、発光素子及び集積回路チップを実装した状態を示す正面図である。 図１３は、受光素子、発光素子及び集積回路チップを実装した上記ボディにコンタクトを装着する様子を示す分解斜視図である。 図１４Ａは、上記ボディにコンタクトを装着する構造を示す平面図断面図である。 図１４Ｂは、コンタクトの構成を示す側面図である。 図１５Ａは、上記ボディに受光素子、発光素子、集積回路チップ及びコンタクトを実装して形成されたソケットベースの構成を示す正面図である。 図１５Ｂは、図１５ＡのＡ−Ａ断面図である。 図１６は、図９に示すソケットベースにシート状基板を配置した状態を示す斜視図である。 図１７は、図１６に示す状態に、さらにカバーを装着して、光電気複合型コネクタにおけるソケットにシート状基板が接続された状態を示す斜視図である。 図１８は、図１７とは反対側から見た光電気複合型コネクタにおけるソケットにシート状基板が接続された状態を示す斜視図である。 図１９Ａは、上記カバーの構成を示す平面図である。 図１９Ｂは、上記ボディの構成を示す平面図である。 図１９Ｃは、上記カバーをボディに装着した状態を示す一部破断平面図である。 図２０Ａ〜２０Ｄは、上記カバーをボディに装着する手順を段階的に示した側面図である。 図２０Ｅ〜２０Ｈは、それぞれ図２０Ａ〜２０Ｄに対応する断面図である。 図２１Ａ〜２１Ｃは、それぞれ本発明の第７実施形態に係る光電気複合型コネクタのソケットの構成を示す正面図、平面図及び背面図である。 図２２は、上記第７実施形態におけるソケットベースの構成を示す平面断面図である。 図２３Ａ〜２３Ｄは、それぞれ上記ソケットベースの構成を示す正面図、平面図、背面図及び側部断面図である。 図２４は、上記ソケットベースにシート状基板を装着した状態を示す平面図である。
はじめに、本発明に係る光電気複合型コネクタの基本概念について、図１を参照しつつ説明する。光電気複合型コネクタ１は、シート状基板２と、シート状基板２が差込方向１０から差し込まれるソケット３とで構成されている。なお、以下の説明において、図１に示すソケット３のシート状基板２が挿し込まれる開口３ａが形成された面側を「前」と称する。
シート状基板２は可撓性を有し、その内部に差込方向１０に沿って先端１１と後端１２の間に設けられた光導波路２１と、その表面に設けられた導体パターン２２を有する。シート状基板２は、光導波路２１により光信号を伝送可能であり、導体パターン２２により電気信号を光信号同時に伝送可能である。なお、本発明における電気信号の概念には電力の概念も含まれている。シート状基板２の具体的構成は後述する。
ソケット３とシート状基板２の間で光信号及び電気信号の授受が行われ、それによって、ソケット３が実装される電気配線基板８から図示しない他の電気配線基板に光信号及び電気信号を送信し、あるいは、他の電気配線基板からの光信号及び電気信号を受信することができる。
ソケット３は、ボディ４と、シート状基板２の光導波路２１と光信号の授受を行う受光素子及び／又は発光素子５と、シート状基板２の導体パターン２２と電気信号の授受を行うコンタクト６と、受光素子及び／又は発光素子５と電気配線基板８における配線パターン８１との間及び／又はコンタクト６と配線パターン８１との間で電気信号を伝送する配線パターン７を備えている。なお、図１では、受光素子及び／又は発光素子５、コンタクト６及び配線パターン７の具体的形状は示しておらず、矢印で概略的にその位置を示している。また、受光素子及び／又は発光素子５は、受光及び発光のための信号処理を行う信号処理素子や受光素子及び／又は発光素子駆動用の素子を含む。
ボディ４は、シート状基板２をその厚さ方向の両側から囲む第１の壁４１及び第２の壁４２と、これらの壁４１及び４２に直交して、シート状基板２をその差込方向１０の前端１１に対向する第３の壁４３を有している。図１中、受光素子及び／又は発光素子５及びコンタクト６は、第１〜第３の壁４１、４２及び４３に複数箇所描かれているが、いずれか１カ所に配設されていればよい。また、電気配線基板８との間で電気信号を伝送する配線パターン７は、第１の壁４１の側に図示されているが、これに限定されない。
上記のように、光電気複合型コネクタ１は、光信号と電気信号を同時に伝送する媒体として、１枚のシート状基板２に複数系統分の光導波路２１及び導体パターン２２が形成されたシート状基板２を用いると共に、このシート状基板２の前端近傍を挟むように、第１〜第３の壁４１、４２及び４３を備えたボディ４を備えたソケット３を用いている。また、光電気複合型コネクタ１では、一回の操作で１枚のシート状基板２がソケット３に結合されるので、光信号と電気信号の両方を含む複合型の複数系統の伝送線路を一括して容易に接続することができる。
また、光信号及び電気信号の授受を、シート状基板２の厚さ方向（基板２の上面又は下面）又はシート状基板２の差込方向１０における前方（ボディ４の第３の壁４３側）から行うので、棒状又は線状の導線や光ファイバを接続する場合に比べて、電気接点の構成や光結合部の構成を単純化することが可能である。その結果、光電気複合型コネクタ１を小型化することが可能となる。
このように、本発明に係る光電気複合型コネクタ１によれば、電気素子が実装された基板間での光信号と電気信号の送受信をソケット２とシート状基板２を介して容易に、かつ同時に行うことができるので、基板間の配線の単純化及び光による信号伝送の高速化を実現することができる。
（第１実施形態）
次に、本発明の第１実施形態に係る光電気複合型コネクタ１の具体的構成を図２Ａに示す。図２Ａに示すように、第１実施形態に係る光電気複合型コネクタ１では、受光素子及び／又は発光素子５がソケット３のボディ４の第３の壁４３の前面に配設され、コンタクト６が第１の壁４１側に設けられている。シート状基板２は、導体パターン２２が第１の壁４１側を向くように差し込まれる。導体パターン２２とコンタクト６は圧接状態で電気的に接続され、コンタクト６と電気配線基板８の配線パターン８１はハンダ８２によって電気的に接続される。
シート状基板２の光導波路２１は、図中矢印で示すように、光導波路２１の光軸方向に直交する端面が、第３の壁４３の前面に実装された受光素子及び／又は発光素子５の受光面及び／又は発光面に直接対向し、受光素子及び／又は発光素子５と光結合される。受光素子及び／又は発光素子５は、ボディ４の第３の壁４３を貫通するビア７０及び第３の壁４３の内外表面に設けられた配線パターン７を介して、電気配線基板８の配線パターン８１にハンダ８２によって電気的に接続されている。
第１実施形態に係る光電気複合型コネクタ１では、シート状基板２の差込方向１０における光導波路２１の端面と受光素子及び／又は発光素子５とが、反射面を介さずに直接光信号の授受を行うので、結合効率を落とすことなく光結合を行うことができる。また、反射面を用いることがないので、シート状基板２やソケット３の構造を簡素化することができる。
第１実施形態に係る光電気複合型コネクタ１の変形例を図２Ｂに示す。この変形例では、ソケット３の上面、すなわちボディ４の第２の壁４２を可動式又は着脱式のカバーとしている。可動式カバーを有する光電気複合型コネクタ１については、さらに第６実施形態として後述する。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る光電気複合型コネクタ１の具体的構成を図３に示す。図３に示すように、第２実施形態に係る光電気複合型コネクタ１では、受光素子及び／又は発光素子５がボディ４の第１の壁４１に配設され、受光素子及び／又は発光素子５が配設されていない第２の壁４２と第３の壁４３のコーナー部に反射面Ｍが設けられている。反射面Ｍとして、例えばプリズム５０の斜面を用いることができる。また、ボディ４の第２の壁４２には、受光素子及び／又は発光素子５やプリズム５０などを実装するための作業用開口４２ａが設けられている。その他の構成は上記第１実施形態の場合と同様である。
第２実施形態に係る光電気複合型コネクタ１によれば、例えばシート状基板２の光導波路２１から出射された光は、反射面Ｍにより反射され、受光素子５の受光面に入射し、光導波路２１と受光素子５０が光結合される。一方、発光素子５から出射された光は、反射面Ｍにより反射され、シート状基板２の光導波路２１に入射される。また、シート状基板２の差込方向１０における光導波路２１の端面に特別な加工を行うことなく、シート状基板２の厚さ方向側に受発光素子５を配置して、光信号を授受することができる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る光電気複合型コネクタ１の具体的構成を図４に示す。図４に示すように、第３実施形態に係る光電気複合型コネクタ１では、シート状基板２の差込方向１０における光導波路２１の端面を斜め、例えば４５°に研磨加工し、光導波路２１の端面をそのまま又は光導波路２１の端面に反射膜を蒸着して反射面Ｍとしている。受光素子及び／又は発光素子５は、ボディ４の第２の壁４２に形成された凹部に配設されている。また、ボディ４の第１の壁４１には、受光素子及び／又は発光素子５などを実装するための作業用開口４１ａが設けられている。
第３実施形態に係る光電気複合型コネクタ１によれば、シート状基板２の光導波路２１を進行してきた光は、光導波路２１の端面の反射面Ｍにより反射され、光導波路２１の側面から出射される。さらに、光導波路２１の側面から出射された光は、受光素子５の受光面に入射し、光導波路２１と受光素子５０が光結合される。一方、発光素子５から出射された光は、光導波路２１の側面に入射し光導波路２１の端面の反射面Ｍにより反射され、シート状基板２の光導波路２１を逆向きに進行する。このような構造によれば、シート状基板２の光導波路２１の端面を加工する必要がある反面、ソケット３にプリズムなどを配設する必要がないので、ソケット３の構成を簡素化することができる。
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る光電気複合型コネクタ１の具体的構成を図５に示す。図５に示すように、第４実施形態に係る光電気複合型コネクタ１では、第３実施形態の場合と同様に、シート状基板２の差込方向１０における光導波路２１の端面を斜め、例えば４５°に研磨加工し、光導波路２１の端面をそのまま又は光導波路２１の端面に反射膜を蒸着して反射面Ｍとしている。一方、受光素子及び／又は発光素子５は、ボディ４の第１の壁４１に形成された凹部に配設されている。また、ボディ４の第２の壁４２には、受光素子及び／又は発光素子５などを実装するための作業用開口４２ａが設けられている。
さらに、コンタクト６は、ボディ４の第３の壁４３に形成された貫通孔４３ａを貫通して、第２の壁４２の側に設けられている。コンタクト６の端部は電気配線基板８の配線パターン８１にハンダ８２によって電気的に接続される。シート状基板２は、導体パターン２２が第２の壁４２側を向くように差し込まれ、導体パターン２２と電気配線基板８とがコンタクト６を介して電気的に接続される。
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る光電気複合型コネクタ１の具体的構成を図６に示す。図６に示すように、第５実施形態に係る光電気複合型コネクタ１では、受光素子及び／又は発光素子５がソケット３におけるボディ４の第３の壁４３の前面に配設され、コンタクト６が第２の壁４２側に設けられている。コンタクト６の端部は電気配線基板８の配線パターン８１にハンダ８２によって電気的に接続されている。シート状基板２は、導体パターン２２が第２の壁４２側を向くように差し込まれ、導体パターン２２と電気配線基板８とがコンタクト６を介して電気的に接続される。
第５実施形態に係る光電気複合型コネクタ１では、第１実施形態の場合と同様に、シート状基板２の差込方向１０における光導波路２１の端面と受光素子及び／又は発光素子５とが、反射面を介さずに直接光信号の授受を行うので、結合効率を落とすことなく光結合を行うことができる。また、反射面を用いることがないので、シート状基板２やソケット３の構造を簡素化することができる。
ここで、本発明の各実施形態に係るシート状基板２について、図７Ａ及び７Ｂを参照しつつ説明する。シート状基板２は、光信号と電気信号を同時に伝送するために、可撓性を有するベース基材２０に導体パターン２２が形成された、いわゆるＦＰＣ(FPC: Flexible Printed Circuit)基板に、光導波路２１を含む基板を張り合わせ、あるいは積層して、一体化されたものである。
図７Ａに示すように、シート状基板２の外形は、例えば、前端１１及び後端１２を入出力部とする一定幅のベルト状である。図２Ａ、図２Ｂ、図３及び図６に示す実施形態に用いられる場合は、前端１１及び後端１２の端面が、その長手方向に対して直交するように研磨加工されている。また、図４及び図５に示す実施形態に用いられる場合は、前端１１及び後端１２の端面が斜め、例えば４５°に研磨加工され、必要に応じて反射膜が蒸着されている。さらに、シート状基板２の先端１１及び後端１２の近傍には、必要に応じて、例えばボディ４の第１の壁４１に設けられ嵌合部に嵌合される、位置決めのための嵌合孔２３が形成されている。
光導波路２１は、光が導波されるコア２１ａと、コア２１ａに光を閉じ込めるために、コア２１ａを取り囲むように形成されたクラッド２１ｂで構成されている。図７Ａ及び７Ｂに示すように、光導波路２１のコア２１ａは、クラッド２１ｂの内部において、前端１１と後端１２の間で、差込方向１０に沿うように形成されている。また、導体パターン２２は、シート状基板２の表面に、前端１１と後端１２の間で、差込方向１０に沿うように形成されている。なお、導体パターン２２のうち、ソケット３に差し込まれる部分以外の部分、すなわち前端１１及び後端１２の近傍以外の部分には、絶縁用の保護被覆（不図示）が形成されている。図７Ａに例示したシート状基板２は、２本の光導波路２１と６本の導体パターンを有し、２系統の光信号及び最大６系統の電気信号を同時に伝送可能である。
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る光電気複合型コネクタ１について説明する。図２Ｂに示す第１実施形態の変形例の箇所でも述べたように、第６実施形態に係る光電気複合型コネクタ１では、ボディ４の第２の壁４２を可動式のカバーとしたものである。
図８Ａは光電気複合型コネクタ１の使用状態を示し、図８Ｂは光電気複合型コネクタ１からシート状基板２と第２の壁４２（カバー３１）とを取り去った状態を示す。第６実施形態に係る光電気複合型コネクタ１において、ボディ４は、第１の壁４１及び第３の壁４３のみを有しており、第２の壁４２を形成するカバー３１が、このボディ４に対して開いた状態と閉じた状態との間で回転自在となるように装着される。
カバー３１は、金属板をプレス加工して形成されている。図８Ａに示すように、カバー３１の中央部は、シート状基板２の差込方向１０に平行で、かつ、シート状基板２の導体パターン２２の配列方向に直交する面において、略Ｕ字形状の断面を有している。また、図９に示すように、カバー３１の中央部は、略Ｕ字形状の断面を構成するように、２つの互いに平行な内側の平板部分３１ａ及び外側の平板部分３１ｄを有している。内側の平板部分３１ａは、シート状基板２をコンタクト６に押圧するための当接部として機能し、外側の平板部分３１ｄはカバー３１のカバー本体として機能する。
第６実施形態に係る光電気複合型コネクタ１によれば、シート状基板２がボディ４に載置された後、カバー３１が閉じられることにより、内側の平板部分３１ａがシート状基板２を一様に押圧して、導体パターン２２とコンタクト６との電気的接触を行わせる。それと同時に、シート状基板２がコネクタ３に固定される。そのため、柔らかいシート状基板２であっても容易に接続作業を行うことができる。
コンタクト６の前端近傍には、シート状基板２の導体パターン２２に接触されように突出された突出部６０が形成されている。図９に示すように、シート状基板２の導体パターン２２に対応して、複数のコンタクト６がボディ４の第１の壁４１に配設されている。
シート状基板２を接続せずにカバー３１を閉じた状態では、図８Ｂに示すように、コンタクト６の突出部６０と第２の壁４２との隙間の寸法ｇは、シート状基板２の厚みの寸法よりも小さく設定されている。従って、カバー３１を閉じると導体パターン２２がコンタクト６の突出部６０に圧接され、シート状基板２の導体パターン２２とコンタクト６とが確実に電気的に接続される。
ボディ４の第３の壁４３は、シート状基板２の差込方向１０における前面及び背面に、それぞれ凹部を有している。前面側に形成された凹部には、受光素子５ａ及び発光素子５ｂが実装されており、背面側に形成された凹部には、受光素子５ａ及び発光素子５ｂとの間で電気信号の授受を行うと共に、受光素子５ａ及び発光素子５ｂの駆動を行うための集積回路チップ５１が実装されている。例えば、第３の壁４３の前面側凹部に実装された受光素子５ａ及び発光素子５ｂは、その表面電極がボンディングワイヤＷにより配線パターンに電気的に接続され、その裏面電極が導電性接着材により配線パターンに電気的に接続されている。第３の壁４３の背面側凹部に実装された集積回路チップ５１は、導体ボールやバンプＢによって配線パターンにフリップチップ実装されている。
図９に示すように、ソケット３は、可動式シェルの構造を有するカバー３１とソケットベース３０とで構成されている。ソケットベース３０は、第１の壁４１及び第３の壁４３を有する上記ボディ４に、受光素子５ａ及び発光素子５ｂなどが実装され、コンタクト６が固定されたものである。
カバー３１の中央部の内側の平板部分（当接片）３１ａは、カバー３１を閉じた状態でシート状基板２に当接し、シート状基板２を、ボディ４の第１の壁４１に配設されたコンタクト６に圧接させる。内側の平板部分３１ａは、略Ｕ字形状をなす湾曲部３１ｂにおいてのみ外側の平板部分３１ｄに連結されており、その両側部及び端部３１ｅは拘束されておらず、自由端となっている。そのため、内側の平板部分３１ａは片持ち梁状態となり、シート状基板２をコンタクト６に圧接させるための弾性力を発生させることができる。
カバー本体として機能する外側の平板部分３１ｄの端部３１ｆの近傍で、かつ、その両側部には、カバー３１を回転させる際の回転軸３７ｂを有する一対の回転軸部３７が形成されている。各回転軸部３７は、外側の平板部分３１ｄの両側部から内側の平板部分３１ａ側に略直角に折り曲げられて形成されていると共に、端部３１ｆから、さらに外側（第３の壁４３側）に突出する腕部３７ａを有している。回転軸３７ｂは各腕部３７ａに形成されている。各回転軸３７ｂは、ボディ４の幅方向の両側面に設けられた軸受溝４５ａに嵌合され、回転の際は軸支される。回転軸３７ａがボディ４の軸受け溝４５に嵌合された状態であれば、回転軸３７ａを中心としてカバー３１を回転させることが可能である。同時に、回転軸３７ａを軸受け溝４５に沿って摺動させることにより、カバー３１を平行移動又は回転させながら移動させることも可能である。
外側の平板部分３１ｄのうち、湾曲部３１ｂ側の両側部には、一対のフック部３８が内側の平板部分３１ａ側に略直角に折り曲げられて形成されている。カバー３１を閉じた状態で、カバー３１をボディ４の第１の壁４１に平行に移動させると、フック部３８はボディ４の両側面に設けられた係止突起４６を乗り越えて、その係止突起４６に係止される。これにより、カバー３１がボディ４（又はソケットベース３０）に固定される。
上記のように、ソケットベース３０は、第１の壁４１と第３の壁４３を有するボディ４に、受光素子５ａ及び発光素子５ｂなどが実装され、コンタクト６が固定されたものである。ソケットベース３０の詳細な構成について説明する。
図１０Ａはボディ４の構成を示す斜視図であり、図１１Ａ〜１１Ｄはそれぞれボディ４の背面図、平面図、正面図及び側面図である。ボディ４は、例えば絶縁樹脂の成形品である。ボディ４は上方と前方に開口した構造であり、第１の壁４１の両側部には、側壁４１ｇが上方に向けて形成されている。また、第１の壁４１の前端には、側壁４１ｇよりも背の高い第３の壁４３が第１の壁４１と共に一体的に成形されている。第１の壁４１の下面４１ｂと第３の壁４３の下面４３ｈは共に平らであり、第３の壁４３の下面４３ｈが第１の壁４１の下面４１ｂより下方に突出しており、両者が斜面で接続されている。また、第３の壁４３の上面４３ｆは平面である。
第１の壁４１の内表面４１ｄ（上面）には、コンタクト６が固定される溝４１ｅ、受発光素子５の実装を容易にするための溝４１ｆ及びシート状基板２の嵌合孔２３と嵌合される突起状の嵌合部４１ｈが形成されている。コンタクト６用の溝４１ｅの底部の幅方向には、コンタクト６をガイドするための案内溝４１ｊが設けられている。また、側壁４１ｇの両側面の後端近傍には、カバー３１のフック部３８を係止するための係止突起４６が形成されている。
第３の壁４３の背面４３ｅには、集積回路チップ５１が実装される凹部４３ｇが形成され、前面４３ｂには受光素子５ａ及び発光素子５ｂが実装される凹部４３ｃが形成されている。また、前述のビア７０を形成するためのビアホール７０ａが、第３の壁４３の前面４３ｂから凹部４３ｇにかけて第３の壁４３を貫通するように形成されている。また、凹部４３ｇの幅方向の外側には、第３の壁４３を貫通する貫通孔４３ｄが形成されている。
なお、ビアホール７０ａは、凹部４３ｃを避けて形成されている。受光素子５ａ及び発光素子５ｂが凹部４３ｃに実装され、また集積回路チップ５１が凹部４３ｇに実装された後、各凹部４３ｃ及び４３ｇには封止樹脂が充填され、受発光素子５及び集積回路チップ５１が封止される。その際、仮にビアホール７０ａが凹部４３ｃに形成されていたとすると、ビアホール７０ａ内に封止樹脂が流入する。ビアホール７０ａ内に封止樹脂が流入したとしても、封止樹脂の粘性により、ビアホール７０ａ中に気泡が残る可能性がある。ビアホール７０ａ中に気泡が残ると、熱膨張係数の違いによって、封止樹脂層にクラックが発生したりして、コネクタの劣化が早くなる可能性がある。コネクタの劣化を防止するため、上記のように凹部４３ｃを避けてビアホール７０を形成する。
第１の壁４１の両側壁４１ｇから第３の壁４３の幅方向の両端面にかけて、上記カバー３１の回転軸部３７が嵌合される軸受溝４５ａ、係合突起４５ｂなどで構成された軸係合部４５が形成されている。
次に、図１０Ｂに示すように、ボディ４の表面、特に第３の壁４３の前面及び後面に、回路パターン（配線パターン）を形成する。それにより、立体回路基板が構成される。また、凹部４３ｃに受光素子５ａ及び発光素子５ｂ（受発光素子５）が実装された状態を図１２Ｂ及び図１３に示す。さらに、凹部４３ｇに集積回路チップ５１ａ及び５１ｂが実装された状態を図１０Ｃ及び図１２Ａに示す。
回路パターンは、凹部４３ｃに実装された受光素子５ａ及び発光素子５ｂの表面及び裏面にそれぞれ電気的に接続される導体パターン７１と、これらの導体パターン７１を背面の凹部４３ｇに導出するためのビア７０と、ビア７０と集積回路チップ５１ａ及び５１ｂとを接続するための導体パターン７２と、集積回路チップ５１ａ及び５１ｂと電気配線基板８（不図示）とを接続するための導体パターン７４で構成されている。導体パターン７４は、ボディ４の下面４３ｈに導かれている。
次に、立体回路基板上への回路パターンの形成について説明する。まず、ボディ４に蒸着などにより導体膜が形成される。次に、その導体膜に対して、例えばレーザ光を照射して、電気めっき用のパターンが形成される。すなわち、電気めっきが行われる領域と電気めっきが行われない領域を絶縁するための導体膜除去領域を、レーザ光を照射して形成する。次に、電気めっき領域に電気めっきを施して回路パターンの膜厚を成長させた後、軽くエッチングすることにより、電気めっきがなされていない領域の導体膜が除去される。電気めっきの際に、ビアホール７０ａの内表面にもめっきされるので、ビア７０が形成される。その後、電気めっきに用いたタイバー部分を除去して、個々の独立した導体パターンが形成される。
なお、図１２Ａにおいて、第３の壁４３の上面４３ｆに向かう導体パターンは、めっき用電流用の導体パターンであり、上面４３ｆに形成されていた電気めっき用のタイバー（図では除去されている）に接続されていたものである。
受光素子５ａ及び発光素子５ｂと回路パターンとの電気的な接続は、素子表面に対するＡｕワイヤＷを用いたワイヤボンディングと素子裏面に対するＡｇペーストを用いた接着とにより行われる。集積回路チップ５１ａ及び５１ｂは、それぞれバンプ実装方法などにより実装される。凹部４３ｃに実装された受光素子５ａ及び発光素子５ｂは、前述のように凹部４３ｃに封止樹脂を流し込んで樹脂封止される。集積回路チップ５１ａ及び５１ｂについても、同様に樹脂封止してもよい。また、集積回路チップ５１ａ及び５１ｂを、ボディ４側ではなく電気配線基板８側に実装してもよい。
次に、コンタクト６及びそのコンタクト６のボディ４への装着について説明する。受光素子５ａ、発光素子５ｂ及び集積回路チップ５１ａ及び５１ｂが実装されたボディ４に、コンタクト６がさらに装着されることにより、ソケットベース３０が完成される。
図１３に示すように、板ばね状のコンタクト６は、中央部に位置し幅が広く平坦な固定部６１と、固定部６１から第３の壁４３側に向かって伸びたばね部６２と、ばね部６２の先端の突出部６０と、固定部６１から屈曲して第３の壁４３とは反対側に伸びた外部接続部６３などで構成されている。また、固定部６１の幅方向の両側部には、第３の壁４３側から順にガイド用爪６１ａ及び圧入用爪６１ｂが形成されている。
図１４Ａに示すように、ガイド用爪６１ａの幅は、溝４１ｅに形成された案内溝４１ｊの幅とほぼ等しいので、ガイド用爪６１ａを案内溝４１ｊに嵌合させることによって、溝４１ｅに対するコンタクト６の姿勢が安定する。また、圧入用爪６１ｂの幅ｄ１は、案内溝４１ｊの幅ｄ２よりも広いので、その差分ｄ１−ｄ２が圧入代となる。その結果、コンタクト６の挿入が容易で、かつコンタクト６が抜けにくい構造が得られる。
図１４Ｂに示すように、コンタクト６の突出部６０の上面６０ａは、シート状基板２の導体パターン２２に接触する部分であり、平滑面に形成されている。外部接続部６３の下面６３ａは、電気配線基板８の配線パターン８１にハンダ付けされる部分である。
以上のようにして形成されたソケットベース３０を、上記図９、図１５Ａ及び１５Ｂに示す。図１５Ａはソケットベース３０の正面図であり、図１５ＢはそのＡ−Ａ断面図である。
次に、ソケット３にシート状基板２を接続する手順について説明する。図１６は、ソケットベース３０にシート状基板２を配置した状態を示す。図１６では、シート状基板２に形成された嵌合孔２３が、ソケット３の嵌合部４１ｈに嵌合され、位置決めされている。この状態で、シート上記版２の２つの光導波路２１は、それらの端面がそれぞれ受光素子５ａ及び発光素子５ｂの正面の近傍に位置している。この後、シート状基板２は、上方からカバー３１（図示せず）によってコンタクト６側に押し下げられるので、下方に位置がずれて、光導波路２１の端面が受光素子５ａ及び発光素子５ｂの正面に配置される。
図１７及び１８は、それぞれ、ソケットベース３０にシート状基板２が接続され、ソケットベース３０にカバー３１が装着された状態における光電気複合型コネクタ１を後方上部側及び前方下部側から見た図である。カバー３１の回転軸部３７は、ソケットベース３０の軸受溝４５ａと係合突起４５ｂとで構成された軸係合部４５に係合されている。また、カバー３１のフック部３８は、ソケットベース３０の係止突起４６に係止されている。その結果、カバー部材３１の平行移動も回転運動も規制され、カバー部材３１はソケットベース３０に固定されている。なお、図１８では、下面４３ｈに形成された導体パターン７４及びコンタクト６のハンダ付け面である下面６３ａが示されている。これらの導体パターン７４と下面６３ａとは同一平面内に位置するように構成されている。
図１９Ａはカバー３１をその上面から見た形状を示す。また、図１９Ｂはボディ４をその上面から見た図を示す。そして、図１９Ｃはボディ４にカバー３１を係合させた状態をその上面から見た図である。カバー３１の回転軸部３７の内法寸法Ｗ１は、ボディ４の幅寸法Ｗ２にほぼ等しく、かつ若干大きい寸法に設定されている。また、カバー３１の当接片３１ａの端部３１ｅの両隅部には、嵌合部４１ｈと干渉することなくシート状基板２を圧接できるように、切欠３１ｇが形成されている。
カバー３１をソケットベース３０（ボディ４）に装着する手順を説明する。図２０Ａ〜２０Ｄは、カバー３１をボディ４に装着する手順を段階的に示した側面図であり、図２０Ｅ〜２０Ｈは、それぞれ図２０Ａ〜２０Ｄに対応する断面図である。
まず、図２０Ａ及び２０Ｅに示すように、カバー３１の回転軸部３７の回転軸３７ｂを、矢印ａで示すように、ベース４０の軸係合部４５の軸受溝４５ａに挿入し、嵌合させる。このとき、一方の回転軸７３ｂを先にそれに対応する軸受け溝４５ａに挿入する。そして、他方の回転軸７３ｂをボディ４の側壁４１ｇの上部に形成された傾斜面４１ｋ（図９など参照）に沿って滑らせ、それに対応する軸受け溝４５ａに挿入する。
回転軸３７ｂが軸受溝４５ａに嵌合されると、図２０Ｂ及び２０Ｆにおいて矢印ｂで示すように、回転軸３７ｂを中心としてカバー３１を回転させる。このとき、軸受け溝４５における回転軸３７の位置は、回転軸部３７の腕部３７ａと軸係合部４５の係合突起４５ｂとの干渉及びフック部３８と係止突起４６の干渉を避けるために、軸受け溝４５の後寄り（第３の壁４３から遠い側）であることが好ましい。
カバー３１が矢印ｂ方向に回転され、図２０Ｃ及び２０Ｇに示すように、外側の平板部分３１ｄがボディ４の下面と平行になると、シーと状基板２がカバー３１の内側の平板部分３１ａによりコンタクト６側に押し下げられ、シート状基板２の導体パターン２２とコンタクト６の突出部６０とが互いに圧接された状態となる。
次に、矢印ｃで示すように、カバー３１をボディ４側に前方に平行移動させると、図２０Ｄ及び２０Ｈに示すように、カバー３１のフック部３８がボディ４の係止突起４６に係合され、かつ回転軸部３７の腕部３７ａが軸係合部４５の係合突起４５ｂに係合され、カバー３１のボディ４に対する平行移動及び回転が阻止される。その結果、カバー３１がボディ４（又はソケットベース３０）に固定される。
ここで、カバー３１とソケットベース３０の各部位の係合関係について説明する。カバー３１のフック部３８は、外側の平板部分３１ｄの両側部から内側の平板部分３１ａ側に直角に折り曲げられた縦辺３８ａと、縦辺３８ａの自由端から外側の平板部分３１ｄに平行に前方（回転軸部３７側）に突出する横辺３８ｂと、横片３８ｂの自由端から上方（外側の平板部分３１ｄ側）に突出する係止部３９を有している。図２０Ｄに示すように、係止部３９の後縁３９ｂが係止突起４６の前壁面４６ｂと係合し、横片３８ｂの上縁３８ｃが係止突起４６の下面４６ｃと係合される。また、カバー３１の回転軸部３７の腕部３７ａの上縁３７ｃと、ボディ４の軸係合部４５の係合突起４５ｂの下面４５ｃとが係合される。
矢印ｃで示すカバー３１の前方への平行移動の際、フック部３８の係止部３９の前縁３９ａと後縁３９ｂが順に係止突起４６の斜面４６ａを乗り越え、カバー３１のフック部３８がボディ４の係止突起４６に係合され、同時に回転軸部３７の腕部３７ａが軸係合部４５の係合突起４５ｂに係合される。それによって、ソケット３へのシート状基板２の接続作業が完了する。この状態において、図２０Ｄに示すように、係止部３９の後縁３９ｂと係止突起４６の前方壁面４６ｂとの係合構造が、カバー３１の抜け止めとなる。また、横片３８ｂの上縁３８ｃと係止突起４６の下面４６ｃとの係合構造が、カバー３１の回転止めとなる。また、回転軸部３７の腕部３７ａの上縁３７ｃと係合突起４５ｂの下面４５ｃとの係合構造が、カバー３１の回転軸部３７の固定を確実なものにしている。
このように、カバー３１を回転させた後、さらにシート状基板２の差込方向１０に移動させてカバー３１をボディ４に固定する構造によれば、フック部３０の係止部３９が弾性変形しつつ係止突起４６の斜面４６ａを乗り越える際に、必要な弾性変形量を得るための所定の係止片の長さを、ソケットベース３０の厚み方向ではなく、シート状基板２の差込方向に確保することができる。その結果、カバー３１を回転させることによってのみボディ４に係止する場合に比べて、ソケット３、従って光電気複合型コネクタ１を薄型化することができる。
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態に係る光電気複合型コネクタ１について説明する。上記第６実施形態に係る光電気複合型コネクタ１は、受光素子５ａと発光素子５ｂの両方を備えていたが、第７実施形態に係る光電気複合型コネクタ１では、受光素子５ａ又は発光素子５ｂを１つだけ備えている。なお、上記第６実施形態に係る光電気複合型コネクタ１と共通する部分については同じ符号を付して、その説明を省略する。
図２１Ａ〜２１Ｃは、それぞれ第７実施形態に係る光電気複合型コネクタのソケット３の構成を示す正面図、平面図及び背面図である。図２２は、ソケット３からカバー３１を外したソケットベース３０の構成を示す平面断面図である。図２３Ａ〜２３Ｄは、それぞれソケットベース３０の構成を示す正面図、平面図、背面図及び側部断面図である。図２４は、ソケットベース３０にシート状基板２を装着した状態を示す平面図である。
各図からわかるように、ボディ４の第３の壁４３の背面４３ｅの中央部には、集積回路チップ５１が実装される１つの凹部４３ｇが形成され、前面４３ｂの中央部には受光素子５ａ又は発光素子５ｂが実装される１つの凹部４３ｃが形成されている。また、ビアホール７０ａが、第３の壁４３の前面４３ｂから凹部４３ｇにかけて第３の壁４３を貫通するように、凹部４３ｃを避けて形成されている。
第７実施形態では、受光素子５ａ又は発光素子５ｂのいずれか１つしかソケットベース３０に実装されていないので、光信号に関しては受信又は送信のみ可能である。一方、電気信号に関しては、送信又は受信だけでなく、送受信可能であってもよい。図２４に例示したシート状基板２は、ほぼ中央に配置された１本の光導波路２１と３本の導体パターンを有し、１系統の光信号及び例えば３系統の電気信号を同時に伝送可能である。
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、シート状基板２の形状は、図７Ａ及び７Ｂに示されたものに限られるものではなく、通常のＦＰＣにおけるように分岐した形状や、任意の形状にすることができる。また、本発明は、任意数の接続系統について適用することができる。また、導体パターン２２は、シート状基板２の片面に限られることなく、両面に形成することができる。さらに、受光素子５ａ及び／又は発光素子５ｂの数、シート状基板２の光導波路２１及び導体パターンの数等は、任意に設定できることは言うまでもない。
本願は日本国特許出願２００４−３７２２５１に基づいており、その内容は、上記特許出願の明細書及び図面を参照することによって結果的に本願発明に合体されるべきものである。
また、本願発明は、添付した図面を参照した実施の形態により十分に記載されているけれども、さまざまな変更や変形が可能であることは、この分野の通常の知識を有するものにとって明らかであろう。それゆえ、そのような変更及び変形は、本願発明の範囲を逸脱するものではなく、本願発明の範囲に含まれると解釈されるべきである。

Claims (8)

  1. 光信号の受信及び／又は送信と電気信号の受信及び／又は送信を同時に行うことが可能な光電気複合型コネクタであって、
    差込方向の先端と後端の間において、差込方向に沿ってその内部に設けられた光導波路と、表面に設けられた導体パターンを有し、光信号及び電気信号を同時に伝送可能な可撓性のシート状基板と、
    前記シート状基板が接続されるコネクタ本体と、
    前記シート状基板の光導波路からの光信号を受信する受光素子及び／又は前記シート状基板の光導波路へ光信号を送信する発光素子と、
    前記シート状基板の導体パターンに対して電気信号の授受を行うコンタクトを備え、
    前記コネクタ本体は、前記シート状基板をその厚み方向の両側から囲む第１の壁及び第２の壁と、前記第１の壁及び第２の壁に直交し、前記シート状基板をその差込方向の先端に対向する第３の壁を有し、
    前記受光素子及び／又は前記発光素子と前記コンタクトが、前記第１の壁、前記第２の壁及び前記第３の壁のいずれかに配設されていることを特徴とする光電気複合型コネクタ。
  2. 前記受光素子及び／又は前記発光素子が前記第３の壁に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の光電気複合型コネクタ。
  3. 前記受光素子及び／又は前記発光素子が前記第１又は第２の壁に配設され、前記受光素子及び／又は前記発光素子が配設されていない前記第１の壁、前記第２の壁及び前記第３の壁のいずれかに、前記受光素子及び／又は前記発光素子と前記シート状基板の光導波路とを光結合する反射面が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の光電気複合型コネクタ。
  4. 前記受光素子及び／又は前記受光素子が前記第１又は第２の壁に配設され、前記受光素子及び／又は前記受光素子と前記シート状基板の光導波路とが、前記光導波路の先端面を加工して形成した反射面を用いて光結合されることを特徴とする請求項１に記載の光電気複合型コネクタ。
  5. 前記コネクタ本体は、前記第１の壁及び前記第３の壁を有するボディと、このボディに対して開いた状態と閉じた状態との間で回転自在となるように装着されると共に、閉じた状態で前記第２の壁を形成するカバーとにより構成され、
    前記コンタクトは、その一部に前記シート状基板の導体パターンに電気的に接触することによって電気的に接続される突出部を有し、かつ、前記コンタクトは前記第１の壁に配設され、
    前記シート状基板を接続せずに前記カバーを閉じた状態において、前記突出部と前記第２の壁との隙間の寸法が前記シート状基板の厚み寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光電気複合型コネクタ。
  6. 前記第２の壁を形成するカバーは、そのカバーが閉じられた状態で、
    前記シート状基板に当接し、当該シート状基板を前記第１の壁に配設されたコンタクトに圧接させる当接片と、
    前記第３の壁の位置する側とは反対側の位置において、前記当接片の延長部分を外側に折曲して形成された折曲部と、
    前記折曲部を前記第３の壁の近傍まで前記当接片と略平行に延長して形成されたカバー本体部と、
    前記カバー本体部の前記第３の壁側の端部から、さらに前記第３の壁側に突出するように形成され、前記ボディに回転可能に軸支される回転軸部を備えたことを特徴とする請求項５に記載の光電気複合型コネクタ。
  7. 前記ボディは、前記カバーが閉じだれた状態で、前記カバーを係止するための係止突起を前記第１の壁の側面に備え、
    前記カバーは、前記ボディに対して開いた状態と閉じた状態との間で回転自在となるように装着され、前記カバーが閉じられた状態において、前記第１の壁に平行に移動自在とされ、
    前記カバーは、前記カバーが閉じられた状態で前記第１の壁に平行に移動させたときに、前記ボディの係止突起を乗り越えてその係止突起に係止されることにより前記カバーの回転と平行移動を防止する鉤状部を備えていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の光電気複合型コネクタ。
  8. 前記第１の壁は、前記シート状基板と嵌合され、相互の位置を決める嵌合部を備えていることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の光電気複合型コネクタ。
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