JPWO2013039209A1 - 光送受信装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、回路基板の実装面積を確保しつつ、回路基板および／または光モジュールの放熱性を高めることを目的とする。光送受信装置は、ベースおよびカバーを有するケースと、回路基板と、光モジュールと、を備えている。回路基板は、ケースに収納され、ベースに固定されている。光モジュールは、ケースに収納され、回路基板に対してベースとは反対側に配置されており、カバーに固定されている。

Description

本発明は、光送受信装置及びその製造方法に関する。

光トランシーバのような光送受信装置は、各構成部品と、当該構成部品を収納するケースと、を備えている。構成部品としては、回路基板や受光モジュールや発光モジュールなどがある。光送受信装置は、ラック状の筺体に複数並べて収容されるボードに実装されることが多い。そのため、光送受信装置のケースの外形は制限を受け、ケースは一般に平板形状となる。光送受信装置の外形サイズは、ＭＳＡ（Multi-Source Agreement）と呼ばれる業界規格により規定されている。同じくＭＳＡ規格で規定された機能を実現するため、光送受信装置は多数の構成部品を備えている。

特開２００５−１９７５６９号公報（以下、特許文献１という。）は、回路基板と光信号を受信する受光モジュールと光信号を送信する光送信モジュールとが直接筐体に固定されている光伝送モジュール（光送受信装置）を開示している。これにより、回路基板と受光モジュールと光送信モジュールから発生した熱は筺体によって放熱される。

特開２００６−１７１３９８号公報（以下、特許文献２という。）には、基板が筐体に非固定であることと、光モジュールの所定の面を筐体の所定の面に接触させると共に光モジュールを筐体に固定することが記載されている。光モジュールから発生した熱は筺体を伝わって放熱される。

特開２００８−２０３４２７号公報（以下、特許文献３という。）は、光信号を入射または出射する光素子を収納した光アセンブリと、光アセンブリと電気的に接続される回路基板と、を備えた光モジュール（光送受信装置）を開示している。光アセンブリは、回路基板から所定の距離を隔てて配置されており、当該回路基板と電気的に接続されている。光アセンブリは、ケースに収納されている。光アセンブリとケースの間には、放熱性を有する弾性部材が設けられている。光アセンブリは、弾性部材を介してケースに固定されている。より具体的には、ケースは、上下２分割された上ケースおよび下ケースからなり、光アセンブリは弾性部材を介して上ケースに固定されている。さらに、回路基板は、基板用支柱のネジ穴にネジを螺合することで上ケースに固定されている。光アセンブリから発生した熱は、上ケースを通って放熱される。

近年、光送受信装置では、小型化、大容量化、高機能化に伴い、部品の高密度実装化が成されてきている。特に、１００Ｇｂｐｓ、４０Ｇｂｐｓのデジタルコヒーレント通信に対応した光送受信装置では、光送受信装置を構成する部品の点数が多いため、より高密度な実装が要求される。また、光送受信装置の高密度実装に伴い、各構成部品の放熱効率の向上も要求される。特に、ＬＳＩのようなデジタル信号処理部の電気部品の発熱量は大きく、このような電気部品からの熱が光モジュールに与える影響を抑制することが望まれる。

所定のサイズのケースに回路基板および光モジュールを収納する必要がある。そのため、回路基板の一部は切り欠かれており、これによって光モジュールを配置するスペースが確保されている。このように、特許文献１および特許文献２に記載の光伝送モジュールでは、回路基板の切り欠きのために、回路基板の大きさが制限される（特許文献１の図２および特許文献２の図１０参照）。これにより、回路基板の実装面積が小さくなるという問題がある。

特許文献３に記載の光モジュールでは、回路基板と光アセンブリの両方が上ケースに固定されている。そのため、光モジュールから上ケースに伝わった熱が回路基板に伝達したり、回路基板から上ケースに伝わった熱が光モジュールに伝達したりすることがある。そのため、回路基板および／または光モジュールの放熱性が低下する虞がある。

したがって、回路基板の実装面積を確保しつつ、回路基板および／または光モジュールの放熱性を高めることができる光送受信装置およびその製造方法が提供されることが望まれる。

特開２００５−１９７５６９号公報 特開２００６−１７１３９８号公報 特開２００８−２０３４２７号公報

一実施形態における光送受信装置は、ベースおよびカバーを有するケースと、回路基板と、光モジュールと、を備えている。回路基板は、ケースに収納され、ベースに固定されている。光モジュールは、ケースに収納され、回路基板に対してベースとは反対側に配置されており、カバーに固定されている。

一実施形態における光送受信装置の製造方法は、回路基板をベースに固定する工程と、回路基板上に光モジュールを置く工程と、カバーをベースに被せ、カバーの外側からネジを締めることによって光モジュールをカバー側に固定する工程と、を含んでいる。

上記構成によれば、回路基板の実装面積を確保しつつ、回路基板および光モジュールの放熱性を高めることができる。

本発明の上記及び他の目的、特徴、利点は、本発明を例示した添付の図面を参照する以下の説明から明らかとなろう。

光送受信装置の概略平面図である。 カバーが外された光送受信装置の概略平面図である。 光モジュールおよび回路基板周辺の構成の側面図である。 光モジュールおよび回路基板周辺の構成の分解図である。 ベースに回路基板を固定した状態を示す図である。 回路基板上に光モジュールを置いた状態を示す図である。 回路基板に対する光モジュールの位置決めを行うための構造を示す概略断面図である。 回路基板に対する光モジュールの位置決めを行うための構造を示す概略斜視図である。 光ファイバの余長処理が行われた後のベースの上面図である。 ベースにカバーを被せた状態を示す図である。 回路基板に対する光モジュールの位置決めを行うための別の構造を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本発明は、回路基板および光モジュールを備えた光送受信装置全般に適用できる。

光送受信装置は、様々な構成部品を収納するケースと、回路基板と、光モジュールと、を備えている。図１はこの光送受信装置の概略平面図である。図２はカバーが外された状態の光送受信装置の概略平面図である。回路基板１や光モジュール３は、ケース内に収納されている。

図３は、回路基板１および光モジュール３付近の構成を示す側面図である。図４は、回路基板１および光モジュール３付近の構成を示す分解図である。ケース３０は、ベース７およびカバー８を有している。回路基板１は、例えばネジのような固定部材１９によってベース７に固定されている。回路基板１には、光送受信装置の機能に応じた様々な電気部品が搭載されている。

光モジュール３は、例えばレーザモジュールや周辺回路を有している。光モジュール３は、回路基板１よりもカバー８に近い位置に配置されており、回路基板１から離間して配置されている。光モジュール３は、例えばフレキシブル配線板１８により回路基板１と電気的に接続されている。具体的には、フレキシブル配線板１８に設けられたコネクタ１１と回路基板１に設けられたコネクタ１２とが互いに接続されている。

光モジュール３から光ファイバ１４が延在している。図２に示す例では、この光ファイバ１４は、スプライサ１７により、他の光モジュール１５から延在した光ファイバ１６と接続されている。

光モジュール３はプレート６を介してカバー８に固定されている。光モジュール３は、例えばネジのような固定部材４によりプレート６に固定されている。プレート６は、光モジュール３とカバー８との間に設けられており、ネジ１０によってカバー８に直接固定されている。具体的には、カバー８には、ネジ１０によってプレート６を固定するための貫通穴９が形成されている。プレート６には、カバー８の貫通穴９と対応する位置にネジ穴１３が設けられている。このように、本実施形態では、光モジュール３は、プレート６を介してカバー８側に固定されている。これに代えて、光モジュール３は、例えばネジによってカバー８に直接固定されていても良い。

ベース７およびカバー８は、放熱性の観点により、金属から構成されることが好ましい。放熱性の向上のため、カバー８の外面には、複数の溝が形成されていても良い。ベース７およびカバー８は、回路基板１や光モジュール３からの熱を放熱する機能を有する。本実施形態では、回路基板１がベース７側に固定され、光モジュール３がカバー８側に固定されているため、回路基板１および光モジュール３の両方を効率的に放熱することができる。

回路基板１と光モジュール３とが離間しており、回路基板１と光モジュール３との間に空気層が存在している。この空気層により、回路基板１に搭載された電気部品から発生した熱が光モジュールに与える影響を抑制することもできる。特に、発光機能を有する光モジュール、例えば長距離伝送用の高出力レーザモジュールや波長可変型光源モジュールは発熱量が大きいため、回路基板１と離間して設けられることが好ましい。

また、光モジュール３と回路基板１とが上下に離れて配置されているので、光モジュール３を搭載するスペースの確保のために回路基板１のサイズを小さくする必要が無い。したがって、回路基板１の実装面積を確保することができる。

放熱効率の向上のため、ベース７，カバー８およびプレート６は金属製であることが好ましい。光モジュール３からの熱を効率良くカバーに伝達するため、図３に示すように、プレート６はカバー８に接触していることが好ましい。

回路基板１には複数のピン２が設けられていることが好ましい。本例では、ピン２は、回路基板１の対角線上に２つ設けられている。これに代えて、回路基板１に設けられたピン２の数は３個以上でもよい。

本実施形態では、光モジュール３とプレート６とを互いに固定する固定部材４の頭部に穴部５が形成されている。この穴部５は、回路基板１に設けられたピン２と対向しており、ピン２の形状に対応する形状となっている。ピン２は、穴部５と同軸に設けられており、穴部５に挿抜可能な形状となっている。ピン２および穴部５は、円柱や多角柱など、どのような形状であっても良い。後述するように、このピン２および穴部５は、光送受信装置の組み立て中に光モジュール３を回路基板１上に置くために用いられる。

次に、光送受信装置の製造方法について説明する。まず、図５に示すように、回路基板１をベース７に固定する。回路基板１は、例えばネジ１９によりベースに固定できる。回路基板１には、ピン２が設けられていることが好ましい。

図６に示すように、回路基板１上に光モジュール３を置く。上述したように、光モジュール３は固定部材４によりプレート６と固定されていることが好ましい。図７および図８は、回路基板１に対する光モジュール３の位置決めを行うための構造の詳細な一例を示している。光モジュール３とプレート６とを固定する固定部材４は、頭部２１、柱部２２、溝部２３を有している。溝部２３は螺旋状の溝からなり、プレート６のネジ穴にねじ込まれている。頭部２１には、回路基板１に設けられたピン２と対応する形状の穴部５が形成されている。

回路基板１上のピン２が固定部材４の頭部２１の穴部５に嵌め込まれることによって、光モジュール３は回路基板１の所定の位置に、プレート６を上に向けた状態で一時的に置かれる。これにより、光モジュール３は、回路基板１の一面に平行な方向に対して位置決めされる。

光モジュール３とプレート６とを互いに固定する固定部材４を、光モジュール３を回路基板１に置くために利用することで、部品点数を減らし、光モジュール３の実装面積を確保することができる。ただし、必要に応じて、光モジュール３とプレート６とを互いに固定する部材は、光モジュール３を回路基板１に置くための部材と別個に設けられていても良い。

また、光モジュール３は回路基板１と電気的に接続される。具体的には、フレキシブル配線板１８に設けられたコネクタ１１が回路基板１に設けられたコネクタ１２と接続されることで、光モジュール３は回路基板１と電気的に接続される。

図９に示すように、回路基板１上に光モジュール３を置いた後、光モジュール３から延在する光ファイバ１４を回路基板１上で引き回す。これにより、光モジュール３から延在する光ファイバ１４の余長処理等を行う。図９に示す例では、ベース７に他の光モジュール１５が設けられており、光モジュール３から延在する光ファイバ１４と他の光モジュール１５から延在した光ファイバ１６とがスプライサ１７によって互いに接続される。

可能であれば、光ファイバ１４の引き回しは、光モジュール３を回路基板１上に置く前に行っても良い。

次に、図１０に示すようにベース７にカバー８を被せ、ネジ１０によって光モジュール３をカバー８に固定する。具体的には、カバー８の外側からカバー８に形成された貫通穴９およびプレート６に形成されたネジ穴１３にネジ１０を挿入し、ネジ１０によってプレート６をカバー８に固定する。このとき、ネジ１０を回すことにより、プレート６およびこれに固定された光モジュール３は回路基板１から持ち上げられ、回路基板１から離間する。これにより、光モジュール３は、プレート６を介してカバー８に固定される。プレート６がカバー８の内面に接触するまでネジ１０締めすることが好ましい。この際、ピン２が穴部５から完全に抜かれる必要はない。

上記のように、回路基板１および光モジュール３の両方をベース７上に置いた状態で、光ファイバ１４を引き回すことで、光ファイバ１４の引き回しを容易かつ正確に行うことができるという利点がある。

回路基板１および光モジュール３の少なくとも一方がカバー８に固定された状態で、光ファイバ１４の引き回しを行うと、光ファイバ１４はカバー８からベース７に跨って延在することになる。したがって、カバー８をベース７に被せる際に、光ファイバ１４が位置ずれしたり、曲げられたりすることがある。光ファイバ１４が所定の曲げ半径以上に曲げられると、光学特性が劣化したり折れたりすることがある。本実施形態の製造方法によれば、ベース７に固定された回路基板１上で光ファイバ１４の引き回しができるため、このような問題を回避することができる。

光モジュール３と回路基板１とはフレキシブル配線板で電気的に接続されるため、一方では回路基板１をベース７側に固定し、他方では光モジュール３をカバー８側に固定するということは通常考えられなかった。しかし、本実施形態の製造方法では、光モジュール３は、最後にカバー８側に少し持ち上げられてカバー８側に固定される。これにより、回路基板１をベース７側に固定し、光モジュール３をカバー８側に固定するという構造を容易に実現することができる。

図１１は、回路基板に対する光モジュールの位置決めを行うための別の構造を示している。図１１では、穴部１０２が回路基板１に設けられており、穴部１０２の形状に対応した形状のピン１０５が光モジュール３に設けられている。この場合、穴部１０２にピン１０５を挿入することにより、光モジュール３を回路基板１上の所定の位置に置くことができる。なお、部品数の削減のため、ピン１０５は、光モジュール３とプレート６とを互いに固定する固定部材４に形成されていることが好ましい。

この出願は、２０１１年９月１５日に出願された日本国特許出願番号第２０１１−２０２２２７号を基礎とする優先権を主張し、参照によりその開示の全てをここに取り込む。

以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。

１ 回路基板
２ ピン
３ 光モジュール
４ 固定部材
５ 穴部
６ プレート
７ ベース
８ カバー
９ 貫通穴
１０ ネジ
３０ ケース

Claims (10)

1. ベースおよびカバーを有するケースと、
   前記ケースに収納され、前記ベースに固定された回路基板と、
   前記ケースに収納され、前記回路基板に対して前記ベースとは反対側に配置された光モジュールと、を備え、
   前記光モジュールは前記カバーに固定されている、光送受信装置。
2. 前記回路基板と前記光モジュールの一方に設けられた穴部と、
   前記回路基板と前記光モジュールの他方に、前記穴部と同軸に設けられ、前記穴部に挿抜可能に形成されたピンと、を有する、請求項１に記載の光送受信装置。
3. 前記光モジュールと前記カバーの間に設けられ、前記光モジュールに固定されたプレートを有し、
   前記プレートは、前記カバーの外側から挿入されたネジによって前記カバーに固定されている、請求項１または２に記載の光送受信装置。
4. 前記ピンは前記回路基板に設けられており、
   前記ピンに対応した形状の前記穴部が、前記光モジュールと前記プレートとを互いに固定する固定部材に形成されている、請求項３に記載の光送受信装置。
5. 前記穴部は前記回路基板に設けられており、
   前記穴部に対応した形状の前記ピンが、前記光モジュールと前記プレートとを互いに固定する固定部材に形成されている、請求項３に記載の光送受信装置。
6. 前記光モジュールはフレキシブル配線板を介して前記回路基板と電気的に接続されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の光送受信装置。
7. 回路基板をベースに固定するステップと、
   前記回路基板上に前記光モジュールを置くステップと、
   カバーを前記ベースに被せ、前記カバーの外側からネジを締めることによって前記光モジュールを前記カバーに固定するステップと、を含む光送受信装置の製造方法。
8. 前記光モジュールを前記カバーに固定するときに、前記ネジを回すことによって前記光モジュールを前記回路基板から引き上げる、請求項７に記載の光送受信装置の製造方法。
9. 前記回路基板上に前記光モジュールを置く際、前記回路基板と前記光モジュールの一方に設けられたピンを、前記回路基板と前記光モジュールの他方に設けられた穴部に挿入して、前記光モジュールの位置決めをする、請求項７または８に記載の光送受信装置の製造方法。
10. 前記回路基板上に前記光モジュールを置くステップと、前記光モジュールを前記カバーに固定するステップとの間に、前記光モジュールから延在する光ファイバを前記回路基板上で引き回す工程をさらに有する、請求項７から９のいずれか１項に記載の光送受信装置の製造方法。
    

Images