JPWO2013001925A1 - プラグ - Google Patents

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Abstract

複雑な調芯を行うことなく製造できるプラグを提供することである。プラグ(10)は、光ファイバ(50)の一端に設けられ、かつ、レセプタクルに着脱される。金属カバー(18)は、レセプタクルに嵌合する。フェルール(17)は、金属カバー(18)と共に一体成形され、光ファイバ(50)を保持している。光素子モジュール(14)は、光ファイバ(50)と光学的に結合する光電変換素子(12)及び光電変換素子(12)が実装された基板(13)を含んでいる。光素子モジュール(14)は、金属カバー(18)及びフェルール(17)により形成されている空間(Sp)に圧入されている。

Description

本発明は、プラグに関し、特に、光ファイバの一端に設けられるプラグに関する。
従来のプラグとしては、例えば、特許文献1に記載の光伝送モジュールが知られている。図9は、特許文献1に記載の光伝送モジュール500の透視図である。
光伝送モジュール500は、図9に示すように、概略、光ファイバ502、光素子504、透明樹脂506、光素子用基板508及びマザー基板510を備えている。光素子504は、光素子用基板508に実装されている。また、光素子用基板508は、マザー基板510上に実装されている。光ファイバ502と光素子504とは、光学的に結合している。透明樹脂506は、光ファイバ502の一端及び光素子504の周囲を封止している。
以上のように構成された光伝送モジュール500は、以下の手順により組み立てられる。まず、光ファイバ502と光素子504とを載置台に載置し、光ファイバ502のコアと光素子504とを、カメラにより光ファイバ502の側面方向から撮像し、ディスプレイにその映像を表示させる。そして、映像を見ながら、光ファイバ502又は光素子504の少なくとも一方を移動させて、光ファイバ502と光素子504との光軸合わせ(調芯)を行う。これにより、光ファイバ502の側面方向の調芯を行う。同様にして、光ファイバ502のコアと光素子504とを、光ファイバ502の上面方向から撮像し、光ファイバ502の上面方向の調芯を行う。調芯後、透明樹脂506により、光ファイバ502と光素子504とを封止する。
ところで、特許文献1に記載の光伝送モジュール500では、前記のように、カメラによって光ファイバ502及び光素子504を観察しながら調芯を行う必要がある。そのため、光伝送モジュール500の製造に時間がかかってしまうという問題がある。
特開2010−286778号公報
そこで、本発明の目的は、複雑な調芯を行うことなく製造できるプラグを提供することである。
本発明の一形態に係るプラグは、光ファイバの一端に設けられ、かつ、レセプタクルに着脱されるプラグであって、前記レセプタクルに嵌合する金属カバーと、前記金属カバーと共に一体成形されている樹脂フェルールであって、前記光ファイバを保持する樹脂フェルールと、前記光ファイバと光学的に結合する光素子及び該光素子が実装された基板を含んでいる光素子モジュールと、を備えており、前記光素子モジュールは、前記金属カバー及び前記樹脂フェルールにより形成されている空間に圧入されていること、を特徴とする。
本発明によれば、複雑な調芯を行うことなく製造できる。
本発明の一実施形態に係るコネクタの外観斜視図である。 コネクタからプラグを分離した外観斜視図である。 プラグの外観斜視図である。 プラグの分解斜視図である。 光素子モジュール及びフェルールの外観斜視図である。 光素子モジュールの外観斜視図である。 本体及び電気回路部が回路基板に実装される様子を表した図である。 レセプタクルの分解斜視図である。 特許文献1に記載の光伝送モジュールの透視図である。
以下に、本発明の一実施形態に係るプラグについて図面を参照しながら説明する。
(コネクタの概略構成)
まず、本発明の一実施形態に係るプラグを備えたコネクタの概略構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るコネクタ1の外観斜視図である。図2は、コネクタ1からプラグ10を分離した外観斜視図である。図3は、プラグ10の外観斜視図である。図4は、プラグ10の分解斜視図である。図5は、光素子モジュール14及びフェルール17の外観斜視図である。図6は、光素子モジュール14の外観斜視図である。
図1及び図2に示すように、コネクタ1は、プラグ10、レセプタクル20、電気回路部30及び回路基板40を備えている。プラグ10は、光ファイバ50の一端に設けられており、光信号を電気信号に変換、又は、電気信号を光信号に変換する。以下では、光ファイバ50が延在している方向をx軸方向と定義し、上下方向をz軸方向と定義し、x軸方向及びz軸方向に直交する方向をy軸方向と定義する。x軸方向、y軸方向及びz軸方向は、互いに直交している。
回路基板40は、表面及び内部に電気回路を有しており、図1及び図2に示すように、xy平面に平行な実装面43を有している。また、回路基板40の実装面43には、孔41が設けられている。孔41は、実装面43において、y軸方向の正方向側の辺近傍及びy軸方向の負方向側の辺近傍に互いに対向するように設けられている。回路基板40には、レセプタクル20及び電気回路部30がx軸方向の正方向側から負方向側に向かってこの順に並ぶように実装されている。
光ファイバ50は、被覆52及び芯線54により構成されている。芯線54は、ガラス又は樹脂からなるコア及びクラッドにより構成されている。被覆52は、UV、フッ素、シリコーン樹脂のいずれかであり、芯線54を被覆している。光ファイバ50のx軸方向の負方向側の端部では、図3に示すように、被覆52が除去されて芯線54が露出している。
プラグ10は、レセプタクル20に着脱可能に構成されており、図3に示すように、光素子モジュール14、フェルール17及び金属カバー18を有している。
金属カバー18は、一枚の金属板(例えば、リン青銅)がコ字型に折り曲げられて作製されている。金属カバー18は、プラグ10のz軸方向の正方向側の面及びy軸方向の両側の面を構成しており、レセプタクル20に嵌合する。
金属カバー18は、図3及び図4に示すように、上面18a及び側面18b〜18eを含んでいる。上面18aは、z軸に垂直な面であり、長方形状をなしている。側面18b,18cは、上面18aのy軸方向の正方向側の長辺からz軸方向の負方向側に金属カバー18が折り曲げられて形成されている。側面18bは、側面18cよりもx軸方向の負方向側に位置している。側面18d,18eは、上面18aのy軸方向の負方向側の長辺からz軸方向の負方向側に金属カバー18が折り曲げられて形成されている。側面18dは、側面18eよりもx軸方向の負方向側に位置している。
また、金属カバー18には、図2ないし図4に示すように、凹部80〜83が設けられている。凹部80〜83はそれぞれ、図2に示すように、側面18b〜18eに窪みが設けられることにより形成されている。
また、図4に示すように、側面18b〜18eにはそれぞれ、埋め込み部84〜87が設けられている。埋め込み部84〜87は、図3に示すように、フェルール17に埋め込まれている。埋め込み部84,85は、側面18b,18cがy軸方向の負方向側に折り曲げられることにより形成されている。埋め込み部86,87は、側面18d,18eがy軸方向の正方向側に折り曲げられることにより形成されている。
フェルール17は、金属カバー18と共に一体成形されている樹脂部材であり、光ファイバ50を保持している。より詳細には、フェルール17は、図4及び図5に示すように、本体17a及び円筒部17bを含んでいる。
本体17aは、略直方体状をなしている。本体17aのx軸方向の負方向側の面がx軸方向の正方向側に窪むことにより形成されている凹部Gが設けられている。凹部Gのx軸方向の底部は、図5に示すように、x軸に垂直な位置決め面S1を構成している。金属カバー18は、本体17aのz軸方向の正方向側の面、及び、本体17aのy軸方向の両側の面を覆っている。
円筒部17bは、本体17aのx軸方向の正方向側の面からx軸方向の正方向側に突出している。本体17a及び円筒部17bの内部には、x軸方向に延在する孔が設けられている。光ファイバ50は、フェルール17の円筒部17bに対して、x軸方向の正方向側から挿入されている。光ファイバ50の芯線54の先端は、本体17a及び円筒部17bの孔を通過して、凹部Gの近傍に位置している。
ここで、フェルール17が金属カバー18と共に一体成形されることにより、フェルール17と金属カバー18とにより囲まれた空間Spが形成される。より詳細には、空間Spは、フェルール17の凹部Gのz軸方向の正方向側が金属カバー18の上面18aにより覆われることにより、図3に示すように、x軸方向の負方向側に開口を有する直方体状の空間をなしている。
光素子モジュール14は、図6に示すように、光電変換素子12、基板13、封止樹脂15、外部端子16a,16b、端子部19a,19b及びビアV1,V2を含んでいる。
光電変換素子12は、フォトダイオードやVCSELなどの半導体素子であり、光ファイバ50と光学的に結合する。基板13は、直方体状をなしている樹脂基板である。基板13のx軸方向の正方向側の面上には、以下に説明するように、光電変換素子12が実装されている。
外部端子16a,16bは、基板13のx軸方向の負方向側の面にy軸方向の正方向側から負方向側に向かってこの順に並ぶように設けられている。端子部19a,19bは、基板13のx軸方向の正方向側の面にy軸方向の正方向側から負方向側に向かってこの順に並ぶように設けられている。ここで、外部端子16aと端子部19aとは、対向しており、ビアV1によって接続されている。外部端子16bと端子部19bとは、対向しており、ビアV2によって接続されている。また、端子部19a上には、光電変換素子12が実装されている。更に、端子部19bと光電変換素子12とは、ワイヤWを介してワイヤボンディングによって電気的に接続されている。
封止樹脂15は、透明な樹脂(例えば、透明エポキシ樹脂)からなり、基板13に実装された光電変換素子12を封止している。
ここで、光素子モジュール14の製造の際には、複数の基板13がつながったマザー基板上に、複数の光電変換素子12がマトリクス状に配列されて実装される。そして、マザー基板上に透明樹脂が塗布されて、封止樹脂15が形成される。これにより、マザーモジュールが形成される。その後、マザーモジュールがダイサー等により個別の光素子モジュール14にカットされる。よって、光素子モジュール14は、直方体状をなしている。以下では、光素子モジュール14のx軸方向の正方向側の面を接触面S2と称す。
以上のように構成された光素子モジュール14は、図3に示すように、フェルール17の空間Spに対してx軸方向の負方向側から圧入される。すなわち、光素子モジュール14は、フェルール17及び金属ケース18によりy軸方向の両側の面及びz軸方向の両側の面を保持される。これにより、光素子モジュール14のy軸方向及びz軸方向の位置決めが行われる。
更に、光素子モジュール14のx軸方向の正方向側の接触面S2は、フェルール17の凹部Gの位置決め面S1に接触する。これにより、光素子モジュール14のx軸方向の位置決めが行われる。その結果、光素子モジュール14は、光電変換素子12の所定位置に位置決めされ、光素子モジュール14の光電変換素子12は、光ファイバ50の芯線54と光学的に結合する。
図7は、本体21及び電気回路部30が回路基板40に実装される様子を表した図である。電気回路部30は、図7に示すように、レセプタクル20の本体21のx軸方向の負方向側において回路基板40の実装面43に実装され、プラグ10によって伝送される信号を処理する。電気回路部30は、回路素子31、金属キャップ33及び樹脂部35を有している。回路素子31は、回路基板40の実装面43に実装されているチップ型の電子部品であり、光電変換素子12を駆動させるための素子である。図7に示すように、回路素子31は、樹脂部35によって封止されている。金属キャップ33は、樹脂部35によって封止された回路素子31を覆うキャップである。金属キャップ33は、z軸方向の正方向側、y軸方向の正方向側及びy軸方向の負方向側から樹脂部35を覆っている。次に、レセプタクル20の構成について説明する。
(レセプタクルの構成)
図8は、レセプタクル20の分解斜視図である。レセプタクル20は、図8に示すように、本体21、ばね端子23a,23b、絶縁部25、固定部材29及び保持部材70〜73を含んでおり、回路基板40上に実装されている。レセプタクル20には、プラグ10がz軸方向の正方向側(上方)から装着される。本体21、固定部材29及び保持部材70〜73は、1枚の金属板が折り曲げられることによって構成されている。
本体21は、プラグ10が装着される筐体である。本体21には、z軸方向の正方向側から見たときに、長方形状をなし、プラグ10がz軸方向の正方向側から装着される開口Oが設けられている。本体21は、プラグ10の周囲を囲む形状(すなわちロ字型)をなしている。より詳細には、開口Oは、辺k,l,m,nによって囲まれている。開口Oにおいて、y軸方向に延在している辺のうち、x軸方向の負方向側の辺が辺kであり、x軸方向の正方向側の辺が辺lである。また、x軸方向に延在している辺のうち、y軸方向の正方向側の辺が辺mであり、y軸方向の負方向側の辺が辺nである。辺kと辺l、辺mと辺nとは、互いに平行である。
本体21は、ロ字型の1枚の金属板が折り曲げられることで構成されている。より詳細には、金属板のx軸方向の正方向側の辺、y軸方向の正方向側の辺の中央部分及びy軸方向の負方向側の辺の中央部分がz軸方向の負方向側に向かって折り曲げられることにより、本体21は構成されている。
図8に示すように、本体21において、辺mの両端には、開口Oからy軸方向の正方向側(外側)へ向かって窪むように切り欠きA,Bが設けられている。切り欠きAは、切り欠きBよりもx軸方向の正方向側に位置している。切り欠きA,Bはそれぞれ、辺mからy軸方向の正方向側へいくにつれて、x軸方向の幅が狭くなる台形状をなしている。本体21において、辺nの両端には、開口Oからy軸方向の負方向側へ向かって窪むように切り欠きC,Dが設けられている。切り欠きCは、切り欠きDよりもx軸方向の正方向側に位置している。切り欠きC,Dはそれぞれ、辺nからy軸方向の負方向側にいくにつれて、x軸方向の幅が狭くなる台形状をなしている。
固定部材29は、図8に示すように、本体21のy軸方向の正方向側の辺及びy軸方向の負方向側の辺においてx軸方向の負方向側の端部に接続されている。固定部材29は、z軸方向に延在しており、図1及び図2に示すように、回路基板40の孔41に圧入される。これにより、レセプタクル20は、回路基板40に実装されている。この際、固定部材29は固定基板40内のグランド導体に接続される。これにより本体21は、グランド電位に保たれる。
保持部材70,71は、辺mの両端に位置し、プラグ10を固定するばね部材である。保持部材70は、保持部材71よりもx軸方向の正方向側に位置している。ここで、保持部材70,71のy軸方向の負方向側の端部を端部70a,71aとし、y軸方向の正方向側の端部を端部70b,71bとする。また、端部70aは、切り欠きA内に位置しており、端部71aは、切り欠きB内に位置している。端部70b,71bは、本体21と接続されている。これによって、保持部材70,71は、x軸方向から見たとき、U字状をなしている。端部70a,71aにおけるx軸方向の幅は、端部70b、71bにおけるx軸方向の幅よりも狭くなっている。すなわち、保持部材70,71は、先端にいくに従って、幅が狭くなる台形状をなしている。
保持部材72,73は、辺nの両端に位置し、プラグ10を固定するばね部材である。保持部材72は、保持部材73よりもx軸方向の正方向側に位置している。ここで、保持部材72,73のy軸方向の正方向側の端部を端部72a,73aとし、y軸方向の負方向側の端部を端部72b,73b(図示せず)とする。また、端部72aは、切り欠きC内に位置しており、端部73aは、切り欠きD内に位置している。端部72b,73bは、本体21と接続されている。これによって、保持部材72,73は、x軸方向から見たとき、U字状をなしている。端部72a,73aにおけるx軸方向の幅は、端部72b、73bにおけるx軸方向の幅よりも狭くなっている。すなわち、保持部材72,73は、先端にいくに従って、幅が狭くなる台形状をなしている。
ばね端子23a,23bは、プラグ10と電気的に接続される信号用の端子である。以下に、ばね端子23a,23bについてより詳細に説明する。
ばね端子23aは、図8に示すように、接触部90a、ばね部91a及び固定部92aによって構成されている。ばね部91aは、接触部90aと固定部92aとを接続し、z軸方向の正方向側から見たときに、折り返し部を有するU字状の板ばねである。ばね部91aの折り返し部は、y軸方向の正方向側に位置している。
ばね端子23bは、図8に示すように、接触部90b、ばね部91b及び固定部92bによって構成されている。ばね部91bは、接触部90bと固定部92bとを接続し、z軸方向の正方向側から見たときに、折り返し部を有するU字状の板ばねである。ばね部91bの折り返し部は、y軸方向の負方向側に位置している。
接触部90a,90bは、ばね端子23a,23bの端部のうちx軸方向の正方向側に位置している端部である。接触部90a,90bはそれぞれ、ばね部91a,91bのx軸方向の正方向側の端部に接続されている。接触部90a,90bは、図2に示すように、z軸方向の正方向側から見たときに、開口O内に位置している。接触部90a,90bは、y軸方向の正方向側から見たときに、逆U字状をなすように折り曲げられて、ばね部91a,91bのx軸方向の正方向側に引き出されている。接触部90a,90bは、プラグ10のx軸方向の負方向側の側面に接触している。より具体的には、接触部90a,90bはそれぞれ、プラグ10の外部端子16a,16bと接触している。ここで、接触部90a,90bはそれぞれ、ばね部91a,91bのx軸方向の正方向側の端部とのなす角度が約45°になるように傾けられている。
固定部92a,92bは、ばね端子23a,23bの端部のうちx軸方向の負方向側に位置している端部であり、x軸方向の負方向側に向かって延びている。固定部92a,92bは、z軸方向の正方向側から見たときに、辺kよりも開口Oの外側に位置している。固定部92a,92bはそれぞれ、ばね部91a,91bのx軸方向の負方向側の端部に接続されている。固定部92a,92bは、レセプタクル20の実装時に、回路基板40のランド(図示せず)に接続され、外部端子として機能する。
以上のように構成されたばね端子23a,23bは、接触部90a,90bが外部端子16a,16bと接触し、固定部92a,92bが回路基板40のランドに接続されることにより、プラグ10と回路基板40との間の信号の伝送を中継する端子として機能している。
絶縁部25は、直方体状をなし、樹脂によって構成されている。絶縁部25は、ばね端子23a,23bと一体成形されている。これによって、ばね端子23a,23bは、本体21と電気的に接続しない状態で本体21に固定されている。より詳細には、絶縁部25のy軸方向の正方向側の側面及びy軸方向の負方向側の側面から、ばね部91a及びばね部91bが引き出され、絶縁部25の背面から、固定部92a,92bが引き出されている。そして、絶縁部25は、絶縁部25の上面28において、本体21に固定されている。
以上のように構成されたレセプタクル20には、プラグ10がz軸方向の正方向側から嵌めこまれる。このとき、図1及び図2に示すように、保持部材70〜73はそれぞれ、凹部80〜83に係合する。更に、ばね端子23a,23bと外部端子16a,16bとは、電気的に接続される。また、プラグ10は、ばね端子23a,23bによって、x軸方向の正方向側に押される。これらによって、プラグ10は、レセプタクル20に固定される。
(効果)
以上のように構成されたプラグ10によれば、複雑な調芯を行うことなく製造することができる。より詳細には、フェルール17は、金属カバー18と共に一体成形されている。そのため、フェルール17と金属カバー18とにより形成される空間Spも精度良く形成される。これにより、空間Spと光ファイバ50が挿入されるフェルール17の孔との位置関係にずれが生じにくくなる。その結果、フェルール17の孔に光ファイバ50が挿入され、フェルール17と金属カバー18とにより形成される空間Spに光素子モジュール14が圧入されることにより、光電変換素子12と光ファイバ50とが精度よく光軸合わせされるようになる。よって、プラグ10では、カメラにより光電変換素子12と光ファイバ50とを撮像することがなくなり、複雑な調芯が不要となる。
また、プラグ10では、光素子モジュール14が直方体状をなしている。そのため、光素子モジュール14の空間Spへの圧入の際に、光素子モジュール14のy軸方向の両側の面全体及びz軸方向の両側の面全体が、フェルール17又は金属カバー18に接触する。そのため、光素子モジュール14は、より精度よくフェルール17に対して位置決めされるようになる。
また、プラグ10では、光素子モジュール14のx軸方向の正方向側の接触面S2は、フェルール17の凹部Gの位置決め面S1に接触している。これにより、光素子モジュール14のx軸方向の位置決めが精度よく行われるようになる。
(その他の実施形態)
本発明に係るプラグは、前記実施形態に係るプラグ10に限らず、その要旨の範囲内において変更可能である。
なお、光ファイバ50の芯線54の先端には、整合材が塗布されていてもよい。これにより、整合材の屈折率を芯線54の屈折率と封止樹脂15の屈折率との間に設定することによって、芯線54と封止樹脂15との間での光結合のロスを低減できる。
また、フェルール17の隙間には樹脂を塗布することが好ましい。これにより、光ファイバ50とフェルール17とが接着されると共に、金属ホルダ18とフェルール17とが接着される。
この出願は、2011年6月27日に出願された日本国出願2011−141861号に基づく優先権を主張するものであり、その全体の開示内容が本明細書に参照により組み込まれる。
本発明は、プラグに有用であり、特に、複雑な調芯を行うことなく製造できる点において優れている。
G 凹部
S1 位置決め面
S2 接触面
Sp 空間
10 プラグ
12 光電変換素子
13 基板
14 光素子モジュール
15 封止樹脂
17 フェルール
17a 本体
17b 円筒部
18 金属カバー
18a 上面
18b〜18e 側面
50 光ファイバ
52 被覆
54 芯線

Claims (4)

  1. 光ファイバの一端に設けられ、かつ、レセプタクルに着脱されるプラグであって、
    前記レセプタクルに嵌合する金属カバーと、
    前記金属カバーと共に一体成形されている樹脂フェルールであって、前記光ファイバを保持する樹脂フェルールと、
    前記光ファイバと光学的に結合する光素子及び該光素子が実装された基板を含んでいる光素子モジュールと、
    を備えており、
    前記光素子モジュールは、前記金属カバー及び前記樹脂フェルールにより形成されている空間に圧入されていること、
    を特徴とするプラグ。
  2. 前記光ファイバは、前記樹脂フェルールに対して所定方向から挿入され、
    前記光素子モジュールは、前記空間に対して前記所定方向の反対方向から圧入され、
    前記樹脂フェルールは、前記所定方向に垂直な面であって、前記光素子モジュールが接触する位置決め面を有していること、
    を特徴とする請求項1に記載のプラグ。
  3. 前記光素子モジュールは、直方体状をなしていること、
    を特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載のプラグ。
  4. 前記光素子モジュールは、前記光素子を封止するための透明樹脂を更に含んでいること、
    を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のプラグ。
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