KR101530768B1 - 복합 광 커넥터 - Google Patents
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Abstract
하나의 커넥터에서 전기 신호와 광 신호를 전달하는 커넥터 시스템이 제공된다. 수(male) 전기-광 커넥터는 구조적 접속을 제공하도록 암(female) 전기-광 커넥터의 리셉터클에 끼워 맞추어지는 전기 삽입부를 가질 수 있다. 양호하게도 광 인터페이스는 커넥터의 전면 가까이에 있을 수 있어 유지 관리가 쉽다. 광 인터페이스를 위해 비교적 큰 직경을 가진 광 커넥터도 제공된다. 광 커넥터는 큰 개구부에서 광 신호를 수신하고 작은 개구부에서 포토다이오드에 신호를 제공하는 컬렉터를 포함할 수 있다. 광 인터페이스를 위해 큰 직경을 가진 그와 같은 광 커넥터는 양호하게도 감소된 정렬 공차를 제공할 수 있다. 어댑터, 케이블 어댑터, 도킹 스테이션 및 기타 다른 장치도 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 광 신호를 전달하는데 이용되는 커넥터와 장치에 관한 것으로, 특히, 광 신호와 전기 신호를 전달할 수 있는 커넥터와 양호한 특성을 가진 광 커넥터에 관한 것이다.
관련 출원의 상호 인용
본 출원은 우선권을 주장하며, 미국 임시특허 출원 61/350,430[출원인: Jason Sloey, 출원일: 2010년 6월 1일, 발명의 명칭: "Hybrid Optical Connector"(Attorney Docket No. 20750P-013700US)]과 61/379,335[출원인: Sloey 등, 출원일: 2010년 9월 1일, 발명의 명칭: "Hybrid Optical Connector"(Attorney Docket No. 20750P-013701US)]의 정규 출원이다. 이들 임시특허 출원의 전체 내용은 본 명세서에 인용으로 포함된다.
본 출원은 동일자로 출원된 정규 특허출원[출원인: Sloey 등, 발명의 명칭: "Optical Connection of Devices"(Attorney Docket No. 90911-805191(P8705US2S))]과 하기의 미국 임시특허 출원들과 관련되어 있다.
61/349,737[출원인: Golko 등, 출원일: 2010년 5월 28일, 발명의 명칭: "External Contact Audio Connector"(Attorney Docket No. 20750P-017600US)];
61/356,499[출원인: Golko 등, 출원일: 2010년 6월 18일, 발명의 명칭: "External Contact Audio Connector"(Attorney Docket No. 20750P-017601US)];
61/436,490[출원인: Golko 등, 출원일: 2011년 1월 26일, 발명의 명칭: "External Contact Audio Connector"(Attorney Docket No. 20750P-017602US)];
61/353,126[출원인: Frazier 등, 출원일: 2010년 6월 9일, 발명의 명칭: "Flexible Connector"(Attorney Docket No. 20750P-017700US)]; 및
61/436,545[출원인: Jol 등, 출원일: 2011년 1월 26일, 발명의 명칭: "External Contact Connector"(Attorney Docket No. 20750P-021500US)].
이들 정규 특허출원과 임시 특허출원의 전체 내용은 본 명세서에 인용으로 포함된다.
CD 플레이어와 같은 장치는 광 신호를 출력할 수 있다. 광 커넥터(예컨대, Toslink)와 광파이버를 가진 케이블은 이러한 광 신호를 다른 장치(예컨대, 스테레오 수신기)에 전달할 수 있다. 광 신호는 전자기 간섭이 없는 것과 같은 특정 이점을 갖고 있다. 그러나 광 신호는 제공될 수 있는 기능과 지원에 대한 제한을 갖고 있기도 하다. 현재 광 커넥터도 제한을 갖고 있다.
그러므로, 광 신호는 물론 다른 신호도 전달할 수 있는 커넥터를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 접속 용이성, 유지 용이성, 높은 데이터 레이트 지원 등과 같은 여러 가지 양호한 특성을 가질 수 있는 개선된 광 커넥터를 갖는 것이 바람직하다.
<발명의 개요>
따라서, 본 발명의 특정 실시예는 하나의 커넥터에서 전기 신호와 광 신호를 전달하는 커넥터 시스템을 제공할 수 있다. 전기-광 커넥터는 저렴하게 그리고 전자 디바이스와 장치에 용이하게 내장될 수 있도록 제작될 수 있다. 수(male) 전기-광 커넥터는 구조적 접속을 제공하도록 암(female) 전기-광 커넥터의 리셉터클에 끼워 맞추어지는 전기 삽입부를 가질 수 있으며, 따라서 양호하게도 광 인터페이스는 유지 관리가 쉽도록 커넥터의 전면 가까이에 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 특정 실시예는 높은 데이터 레이트(예컨대, 1Gbps 이상)를 제공하면서 광 인터페이스를 위해 비교적 큰 직경을 가진 광 커넥터를 제공할 수 있다. 광 커넥터는 큰 개구부에서 광 신호를 수신하고 작은 개구부에서, 광 신호를 전기 신호로 변환하는 광 수신기에 신호를 제공하는 컬렉터를 포함할 수 있다. 또한, 광 인터페이스를 위해 큰 직경을 가진 광 커넥터는 양호하게도 감소된 정렬 공차를 제공할 수 있다.
일 실시예에 따라서, 암 리셉터클 커넥터는 절연체 코어, 도전성 핀 및 능동 광학 부품을 포함한다. 핀은 절연체 코어 내에 매립되고 핀의 말단(논메이팅 엔드(non-mating end))이 커넥터의 백 엔드에서 일렬로 된다. 제1 및 제2 핀 세트가 있다. 제1 핀 세트는 대응 커넥터의 전기 접촉부와 짝을 이루도록 설계된다. 능동 광학 부품은 그 대응 커넥터로부터 광 신호를 수신하고 그리고/또는 그 대응 커넥터에 광 신호를 송신하기 위한 것이다. 제2 핀 세트는 능동 광학 부품에 부착된 기판으로 연장한다. 제2 핀 세트 중 적어도 일부는 능동 광학 부품과 통신가능하게 결합되며, 그 광 신호에 대응하는 전기 신호를 전달하도록 구성된다.
다른 실시예에 따라서, 커넥터 제조 방법이 제공된다. 리드 프레임은 단일 도전성 재료로 형성된다. 리드 프레임은 캐리어 부분과 복수의 핀을 포함한다. 복수의 핀은 캐리어 부분으로부터 연장하며 제1 및 제2 핀 세트를 포함한다. 기판은 제2 핀 세트에 부착된다. 기판은 대응 커넥터로부터 광 신호를 수신하고 그리고/또는 그 대응 커넥터에 광 신호를 송신하기 위한 적어도 하나의 능동 광학 부품을 갖고 있다. 제2 핀 세트 중 적어도 일부는 그 적어도 하나의 능동 광학 부품과 통신가능하게 결합되며, 그 광 신호에 대응하는 전기 신호를 전달하도록 구성된다. 제1 핀 세트는 그 대응 커넥터의 전기 접촉부와 짝을 이루도록 제2 핀 세트를 지나 커넥터의 전면쪽으로 연장한다.
다른 실시예에 따라서, 수 플러그 커넥터는 절연체 코어와 적어도 하나의 광 디바이스를 포함한다. 절연체 코어는 절연체 코어의 베이스로부터 연장하는 삽입부를 갖고 있다. 삽입부는 대응 암 커넥터의 리셉터클부 내에 끼워 맞추어지도록 구성된다. 삽입부는 복수의 접촉 위치를 갖고 있다. 상기 적어도 하나의 광 디바이스는 그 대응 암 커넥터로부터 광 신호를 수신하고 그리고/또는 그 대응 암 커넥터에 광 신호를 송신하기 위한 것이다. 상기 적어도 하나의 광 디바이스의 프론트 엔드는 삽입부로부터 떨어진 위치에서 절연체 코어의 베이스 상에 있다.
본 발명의 특징과 이점은 하기의 상세한 설명과 첨부 도면을 통해 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 광 신호와 전기 신호를 전달하기 위한 커넥터 시스템의 블록도.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른, 광 신호와 전기 신호를 전달하기 위한 케이블의 말단에 있는 수 플러그(male plug) 커넥터를 도시한 도.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른, 광 신호와 전기 신호를 전달하기 위한 암 리셉터클(female receptacle) 커넥터를 도시한 도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 전기 신호와 광 신호 간의 변환을 위한 전기 부품을 가진 암 커넥터용 리드 프레임을 도시한 도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 적어도 하나의 능동 광학 부품을 가진 기판에 부착된 리드 프레임 조립체의 핀을 도시한 도.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른, 광 송신기의 접속점에서의 기판의 측횡단면도.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른, 광 수신기의 접속점에서의 기판의 측횡단면도.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른, 전기 신호와 광 신호를 전달할 수 있는 암 커넥터의 사시도.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른, 전기 신호와 광 신호를 전달할 수 있는 암 커넥터의 정면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 암 커넥터 제조 방법의 플로우차트.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 광 데이터 신호를 폭이 큰 파이버에서 폭이 작은 파이버로 전환하기 위한 어댑터를 도시한 도.
도 9a는 본 발명의 실시예에 따른, 적어도 하나의 능동 광학 부품을 가진 도킹 스테이션과 적어도 하나의 능동 광학 부품을 가진 전자 디바이스를 구비한 시스템을 도시한 도.
도 9b는 본 발명의 실시예에 따른, 전자 디바이스와 도킹 스테이션의 측횡단면도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 대응 암 리셉터클 커넥터와 짝을 이루어 연결된, 광학 소자용 스프링 기구를 가진 수 커넥터의 횡단면도.
도 11a는 본 발명의 실시예에 따른, 커넥터의 외면에 대한 돌출면을 가진 광학 소자의 횡단면도.
도 11b는 본 발명의 실시예에 따른, 광학 소자의 표면과 커넥터 외면의 확대도.
도 12a는 본 발명의 실시예에 따른, 중앙 커넥터를 가진 복합 수 플러그 커넥터의 평면도.
도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 복합 수 플러그 커넥터의 측면도.
도 12c는 본 발명의 실시예에 따른 복합 수 플러그 커넥터의 정면도.
도 12d는 본 발명의 실시예에 따른 복합 수 플러그 커넥터의 전개도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른, 능동 광학 부품을 가진 복합 수 플러그 커넥터의 사시도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 수동 수 플러그 커넥터의 전개도.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 능동 수 플러그 커넥터의 전개도.
도 16 및 17a 내지 17c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 복합 암 커넥터(1500)의 사시도, 정면도, 평면도 및 측면도.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 암 리셉터클 커넥터의 전개도.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 암 리셉터클 커넥터의 여러 가지 도.
도 20a는 본 발명의 실시예에 따른 복합 수 플러그 커넥터(50)에 대한 커넥터 삽입부의 간략화된 사시도이고, 도 20b 내지 20d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 상기 커넥터 삽입부의 간략화된 저면도, 정면도 및 측면도.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른, 광 신호와 전기 신호를 전달하기 위한 케이블의 말단에 있는 수 플러그(male plug) 커넥터를 도시한 도.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른, 광 신호와 전기 신호를 전달하기 위한 암 리셉터클(female receptacle) 커넥터를 도시한 도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 전기 신호와 광 신호 간의 변환을 위한 전기 부품을 가진 암 커넥터용 리드 프레임을 도시한 도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 적어도 하나의 능동 광학 부품을 가진 기판에 부착된 리드 프레임 조립체의 핀을 도시한 도.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른, 광 송신기의 접속점에서의 기판의 측횡단면도.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른, 광 수신기의 접속점에서의 기판의 측횡단면도.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른, 전기 신호와 광 신호를 전달할 수 있는 암 커넥터의 사시도.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른, 전기 신호와 광 신호를 전달할 수 있는 암 커넥터의 정면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 암 커넥터 제조 방법의 플로우차트.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 광 데이터 신호를 폭이 큰 파이버에서 폭이 작은 파이버로 전환하기 위한 어댑터를 도시한 도.
도 9a는 본 발명의 실시예에 따른, 적어도 하나의 능동 광학 부품을 가진 도킹 스테이션과 적어도 하나의 능동 광학 부품을 가진 전자 디바이스를 구비한 시스템을 도시한 도.
도 9b는 본 발명의 실시예에 따른, 전자 디바이스와 도킹 스테이션의 측횡단면도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 대응 암 리셉터클 커넥터와 짝을 이루어 연결된, 광학 소자용 스프링 기구를 가진 수 커넥터의 횡단면도.
도 11a는 본 발명의 실시예에 따른, 커넥터의 외면에 대한 돌출면을 가진 광학 소자의 횡단면도.
도 11b는 본 발명의 실시예에 따른, 광학 소자의 표면과 커넥터 외면의 확대도.
도 12a는 본 발명의 실시예에 따른, 중앙 커넥터를 가진 복합 수 플러그 커넥터의 평면도.
도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 복합 수 플러그 커넥터의 측면도.
도 12c는 본 발명의 실시예에 따른 복합 수 플러그 커넥터의 정면도.
도 12d는 본 발명의 실시예에 따른 복합 수 플러그 커넥터의 전개도.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른, 능동 광학 부품을 가진 복합 수 플러그 커넥터의 사시도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 수동 수 플러그 커넥터의 전개도.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 능동 수 플러그 커넥터의 전개도.
도 16 및 17a 내지 17c는 각각 본 발명의 실시예에 따른 복합 암 커넥터(1500)의 사시도, 정면도, 평면도 및 측면도.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 암 리셉터클 커넥터의 전개도.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 암 리셉터클 커넥터의 여러 가지 도.
도 20a는 본 발명의 실시예에 따른 복합 수 플러그 커넥터(50)에 대한 커넥터 삽입부의 간략화된 사시도이고, 도 20b 내지 20d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 상기 커넥터 삽입부의 간략화된 저면도, 정면도 및 측면도.
특정 실시예는 전기 신호와 광 신호를 하나의 커넥터로 전달할 수 있는 커넥터 시스템을 제공할 수 있다. 전기-광 커넥터는 저렴한 비용으로 그리고 전자 디바이스와 장치에 쉽게 내장될 수 있도록 제작될 수 있다. 수(male) 전기-광 커넥터는 구조적 연결부를 제공하기 위해 암(female) 전기-광 커넥터의 리셉터클에 끼워 맞추어지는 전기 삽입부를 가질 수 있으며, 이에 따라 광 인터페이스가 커넥터의 전면 부근에 있을 수 있어 유지 관리가 용이하다.
또한, 특정 실시예는 높은 데이터 레이트(예컨대, 1Gbps 이상)를 제공하면서 광 인터페이스를 위해 비교적 큰 직경을 가진 광 커넥터를 제공할 수 있다. 광 커넥터는 큰 개구부에서 광 신호를 수신하고 작은 개구부에서, 광 신호를 전기 신호로 변환하는 광 수신기에 신호를 제공하기 위한 컬렉터를 포함할 수 있다. 광 인터페이스를 위해 큰 직경을 가진 광 커넥터는 양호하게도 감소된 정렬 공차를 제공할 수 있다.
I. 개관
도 1은 본 발명의 실시예에 따른, 광 신호와 전기 신호를 전달하기 위한 커넥터 시스템(100)의 블록도이다. 전기 신호를 갖게 되면 구(older) 인터페이스 표준에 대한 레거시 지원이 가능해진다. 또한, 전기 신호는 전자 디바이스에 전력을 공급할 수 있다. 도 1은 특정 비율에 따라 그려진 것은 아님에 유의한다.
전자 디바이스(110)는 여기서 설명되는 암 커넥터일 수 있는 전기-광 커넥터(120)를 포함한다. 전자 디바이스(110)는 데이터(예컨대, 오디오 또는 비디오)를 송신 또는 수신하는 임의의 디바이스일 수 있다. 예컨대, 전자 디바이스(110)는 오디오와 비디오 신호를 그 비디오를 표시하고 오디오를 재생하기 위한 다른 디바이스로 전송하는 미디어 플레이어일 수 있다. 전기-광 커넥터(120)는 암 커넥터 또는 수 커넥터일 수 있고, 또는 이 둘의 양상을 가질 수 있다.
전기-광 커넥터(120)는 전기 접촉부(122)와 능동 광학 부품(124)을 포함한다. 전기 접촉부(122)는 순수한 전기적 커넥터에서 발생할 수 있는 바와 같이 전기 신호를 대응 커넥터의 전기 접촉부로부터 바로 수신 및 송신할 수 있다. 능동 광학 부품(124)은 전자 디바이스로부터의 전기 신호를 광 신호로 변환하고, 그리고/또는 다른 디바이스로부터 수신된 광 신호를 전자 디바이스가 이용할 수 있는 전기 신호로 변환한다. 여러 가지 실시예에서, 능동 광학 부품은 광 송신기, 광 수신기, 또는 광 송신기와 광 수신기를 일체화한 광 송수신기일 수 있다. 전기-광 커넥터(120)는 임의 수의 능동 광학 부품을 가질 수 있으며, 광을 능동 광학 부품(124)에 전달하기 위한 렌즈 디바이스를 포함할 수 있다(또는 능동 광학 부품(124)이 그러한 렌즈 디바이스를 포함할 수 있다). 일 실시예에서, 전기-광 커넥터(120)는 2개의 독립적인 능동 광학 부품(하나는 송신용, 다른 하나는 수신용)을 갖는다.
도전성 핀(145)은 회로(140)로부터 커넥터(120)로 진행할 수 있다. 제1 핀 세트(145)는 능동 광학 부품(124)에 의해 변환될 전기 신호를 전달하거나, 전기 신호로 변환될 광 신호로부터 생기는 전기 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 일 양상에서, 전자 디바이스(110)는 (예컨대, 회로 기판(140)을 통해) 순수한 전기적 커넥터와 동일한 방식으로 전기 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 전자 디바이스(110)는 전기, 광, 또는 전기-광 커넥터에 대해 동일하게 구성될 수 있다. 제2 핀 세트(145)는 전기 신호를 회로 기판(140)으로부터 전기 접촉부(122)로 전달할 수 있다. 일 실시예에서, 전기 접촉부(122)는 제2 핀 세트(145)의 일부(예컨대, 프론트 엔드)이다.
전기-광 커넥터(120)는 케이블(150)의 제1 커넥터(160)로부터 신호를 수신할 수 있다. 제1 커넥터(160)는 여기서 설명되는 임의의 수 커넥터일 수 있다. 케이블(150)은 광 신호를 전기-광 커넥터(120)에 또는 이로부터 전달하기 위한 광 파이버(예컨대, 유리 또는 플라스틱 파이버)를 갖고 있다. 제1 커넥터(160)의 수동 광학 디바이스(164)는 광 신호를 수신하거나 이를 능동 광학 부품(124)에, 또는 능동 광학 부품(124)에 광학적으로 결합된 커넥터(120)의 렌즈 디바이스에 전달할 수 있다. 광학 디바이스(164)는 광 신호가 전기적 형태로 또는 이로부터 변환되지 않고 전달 중에 광 형태로 유지한다는 점에서 수동적이다. 일 실시예에서, 수동 광학 디바이스(164)는 광 파이버의 연장 부분 또는 렌즈와 같은 부가적인 디바이스일 수 있다.
케이블(150)은 전기 신호를 전달하기 위한 전선을 가질 수도 있다. 전기 접촉부(162)는 제1 커넥터 인터페이스(160)가 커넥터(120)와 짝을 이룰 때에 전기 접촉부(122)에 연결된다. 일 실시예에서, 전기 접촉부(162)와, 접촉부(162)가 매립되는 하우징(절연체 코어)의 적어도 일부는 광 인터페이스를 위한 정렬을 제공하는데 이용된다. 예컨대, 전기 접촉부(162)는 능동 광학 부품(124)과 수동 광학 디바이스(164)의 정렬을 제공하도록 커넥터(120) 내부로 끼워 맞추어질 수 있다. 그와 같은 정렬에 의해 광학 디바이스는 커넥터의 전면(前面)에 있을 수 있다.
광학 디바이스를 커넥터의 전면에 두게 되면 광학 인터페이스의 청소와 유지 관리가 용이해질 수 있다. 예컨대, 능동 광학 부품(124)은 커넥터(120)의 일부인 수동 소자(예컨대, 렌즈 및/또는 컬렉터)와 결합될 수 있다. 이들 수동 소자는 수동 광학 디바이스(164)와 능동 광학 부품(124) 사이에 놓일 수 있다. 이들 수동 소자는 커넥터(120)의 전면에 놓일 때에 더 용이하게 유지될 수 있다.
단일 능동 광학 부품의 실시예에서, 이 부품은 송수신기일 수 있다. 이 실시예에서는 상이한 광 주파수(예컨대, 일 방향에서는 850nm, 타 방향에서는 1350nm의 파장)가 이용될 수 있다. 필터 또는 기타 다른 기구를 이용하여, 예컨대 송신부로부터 수신부로의 광을 차단함으로써 광 누화를 감소시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 케이블(150)은 각 전송 방향에 대해 하나씩 2개의 파이버 채널을 갖고 있다. 이들 채널 각각은 복수의 파이버가 동일 방향에서 광을 전송하는 멀티코어 파이버일 수 있다. 예컨대, 각 파이버는 약 50-100 마이크론이고, 총 직경은 200-500 마이크론일 수 있다(예컨대, 총 직경은 300 마이크론이고, 각 직경은 100 마이크론일 수 있다). 멀티코어 파이버는 (예컨대, 작은 개별적인 파이버로 인해) 굽어질 때에 광 손실이 적을 수 있으며, 총 직경은 커넥터에서의 정렬에 도움을 줄 수 있는 광 전송을 위한 큰 총 면적을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 멀티코어 파이버의 총 직경은 커넥터(120) 상의 수신 렌즈의 직경과 거의 같은 값이다.
일 실시예에서, 능동 광학 부품(124)은 임의로 선택될 수 있는 특정 파장에서의 전자기 방사로 작동될 수 있다. 예컨대, 케이블에 플라스틱 파이버가 사용되는 경우에는 650nm의 파장이 이용될 수 있고, 유리 파이버가 사용되는 경우에는 850nm의 파장이 이용될 수 있는데, 이들 파장은 각자의 재료에 대한 손실이 적다. 그러나 케이블이 길지 않을 것이라면(예컨대, 5m 이하), 플라스틱 파이버에 대해 850nm가 이용될 수도 있다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른, 광 신호와 전기 신호를 전달하기 위한 케이블의 말단에 있는 수 플러그 커넥터(260)를 보여준다. 일 실시예에서, 수 플러그 커넥터는 제1 커넥터 인터페이스(160)에 대응할 수 있다.
케이블(250)은 광 신호와 전기 신호를 송수신하기 위한 수 플러그 커넥터(260)를 포함한다. 하우징(270)은 삽입부(274)와 베이스부(272)를 포함한다. 하우징(270)의 삽입부(274) 내의 접촉 위치에 있는 전기 접촉부에 의해 전기 신호가 공급될 수 있다. 전기 접촉부는 삽입부에, 예컨대 하우징이 접촉부를 둘러싸도록 매립되거나, 또는 내면에 매립되어 내면 상에 접촉부를 형성하도록, 매립될 수 있다. 베이스부(272)는 광 신호를 전달하기 위한 수동 광학 부품(274)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 베이스부(272)는 삽입부(274)와 일체화된다. 다른 실시예에서, 베이스부(272)는 삽입부(274)와는 독립된 부품이다.
여러 가지 실시예에서, 수동 광학 디바이스(274)는 케이블(250) 내의 광 파이버의 연장 부분 또는 렌즈와 같은 부가적인 디바이스일 수 있다. 일 실시예에서, 수 플러그 커넥터(260)는 능동 광학 부품을 포함할 수 있으며, 따라서 전선만을 가질 수 있고 광 파이버는 가질 수 없다. 일 실시예에서, 광 신호만이 전달될 경우에는 전기 접촉부와 전선은 생략될 수 있다. 케이블(250)이 전기 신호만을 전달할 경우에는 수동 광학 부품은 생략되거나, 케이블이 어떤 광 파이버도 갖지 않을 것이므로 광 파이버와 연결되지 않을 수 있다. 그와 같은 케이블의 타단은 임의의 표준 전기 커넥터, 예컨대 USB일 수 있다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른, 광 신호와 전기 신호를 전달하기 위한 암 리셉터클 커넥터(220)를 보여준다. 수 플러그 커넥터(260)를 암 커넥터(220)에 연결하면 전기 신호와 광 신호 모두의 전달이 가능해진다. 전기 신호는 커넥터들이 짝을 이루어 연결될 때에 전기 접촉부(222)와 접촉할 수 있는, 수 플러그 커넥터의 삽입부(274) 내의 전기 접촉부를 통해 전달될 수 있다. (예컨대, 핀의 프론트 엔드로 역할하는) 전기 접촉부(22)는 전기 신호를 암 커넥터(220)의 백 엔드에 있는 핀에 전달하고, 이어서 그 핀이 전기적으로 접속될 수 있는(예컨대, 납땜될 수 있는) 회로 기판에 전달할 수 있다. 광 신호는 수동 광학 부품(264)을 통해 광 링크(240)에 전달될 수 있다. 여러 가지 실시예에서, 수동 광학 부품(264)은 파이버에, 또는 파이버의 프론트 엔드가 연마될 수 있는 경우에는 그 프론트 엔드에 광학적으로 결합되는 렌즈를 포함할 수 있다.
하우징(240)의 삽입부(244)는 암 커넥터(220)의 개구부(205) 내에 (적어도 부분적으로) 끼워 맞추어질 수 있다. 삽입부(244)의 삽입은 수 플러그 커넥터(260)와 암 커넥터(220) 간의 구조적 접속을 제공할 수 있다. 이 구조적 접속은 광 링크(240)의 수동 광학 부품(264)과의 정렬을 제공할 수 있다.
광 링크(240)는 능동 광학 부품과 수동 광학 부품을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 일 광 링크는 광 신호를 전송하기 위한 일 능동 광학 부품을 포함할 수 있고(예컨대, 좌측의 광 링크에), 타 광 링크는 광 신호를 수신하기 위한 다른 능동 광학 부품을 포함할 수 있다(예컨대, 우측의 광 링크에). 수동 광학 부품(예컨대, 렌즈)은 암 커넥터(220)의 전면으로부터의 광을 능동 광학 부품에 전달할 수 있다.
광 링크(240)가 (예컨대, 프론트 에지의 1cm 이내 또는 개구부(205)의 깊이의 1/4 미만 이내에서) 커넥터의 전면에 있는 렌즈를 갖고 있는 실시예에서, 광 링크(240)는 용이하게 유지될 수 있다. 예컨대, 렌즈 상의 잔해물을 솔로 털어낼 수 있다. 또한, 광 신호가 잘 전송되도록 렌즈의 외면을 청소 및/또는 연마할 수 있다. 일 양상에서, 삽입부(274)를 이용하여 구조적 접속과 넓은 정렬을 제공하면 광 링크의 표면이 커넥터(220)의 프론트 에지 근처에 있을 수 있다.
다른 실시예에서, 광 링크(240)는 일 측에 있을 수 있고, 전기 핀은 타 측에 있을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 전기 접촉부들(222)이 서로 분리되어 에지에 있을 수 있고, 광 링크(240)가 중간에 있을 수 있다.
II. 광학 소자가 중심에 있는 복합 암 커넥터
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 전기 신호와 광 신호 간의 변환을 위한 전기 부품을 가진 암 커넥터용 리드 프레임(300)을 보여준다. 도시된 바와 같이, 리드 프레임(300)은 제조의 중간 지점에 있다. 도시된 바와 같이, 리드 프레임은 중심에 광학 소자를 갖고 있다. 광학 소자의 예로는 파이버, 렌즈, 컬렉터 또는 능동 광학 부품이 있다. 여기서 다른 실시예(예컨대, 암 리셉터클 커넥터(220)는 에지에 광학 소자를 가질 수 있다). 에지에 광학 소자를 가진 실시예는 리드 프레임(300)과 유사한 중간 단계를 가질 수 있다.
캐리어(310)는 핀(315, 317)을 유지한다. 캐리어(310)와 핀(315, 317)은 도전성 재료(예컨대, 구리)로 만들어질 수 있다. 핀 세트 모두는 전기 신호를 전달할 수 있으나, 핀(315)은 대응 커넥터의 전기 접촉부에 또는 이로부터 전기 신호를 전달하도록 구성된다. 핀(317)은 기판(320) 상의 능동 광학 부품에 또는 이로부터 전기 신호를 전달하도록 구성된다. 기판(330)은 능동 광학 부품과 렌즈(340, 345)를 포함한다. 렌즈(340, 345)는 광을 수신하고 이 광을 대응 커넥터의 광학 디바이스(예컨대, 렌즈)에 송신한다.
총 16개의 핀이 도시되어 있지만, 그 수는 임의적인 것으로 핀(315)과 핀(317) 사이에 임의로 분할될 수 있다. 핀(315, 317)은 도 1의 핀(145)에 대응할 수 있다. 여기서 사용된 용어 "핀"은 전기 신호를 전달할 수 있는 도전성 재료를 말한다. 핀들 중 일부는 다른 커넥터의 핀들과 접촉할 수 있으며, 이들 핀(예컨대, 핀(315))도 접촉부라고 부를 수 있다.
핀(317)은 종국적으로 회로 기판(예컨대, 도 1의 회로 기판(140))에 연결되어 그 회로 기판에 광 신호에 대응하는(즉, 광 신호로부터 변환되거나 광 신호로 변환될) 전기 신호를 전달할 수 있다. 이 회로 기판은 핀(315)에도 연결되어 핀(315) 상에서, 대응 커넥터의 전기 접촉부로부터 전기 신호를 수신할 수 있다.
일 실시예에서, 핀(315, 317)의 백 엔드는 일렬로 놓일 수 있다. 캐리어(310)를 잘라낸 후에는 회로 기판이 캐리어(310)와 유사하게 배치될 수 있다. 따라서, 회로 기판은 커넥터 뒤에 놓일 수 있어 전자 디바이스가 더 얇아질 수 있다. 또한, 핀을 일렬로 놓게 되면 핀을 회로 기판의 에지에 연결할 수가 있어 회로 기판이 더 작아질 수가 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 적어도 하나의 능동 광학 부품을 가진 기판(430)에 부착된 리드 프레임 조립체(400)의 핀(417)을 보여준다. 리드 프레임 조립체(400)는 능동 광학 부품과, 전기 신호를 이 능동 광학 부품에 또는 이로부터 전달하는 핀(417)을 포함한다. 일 실시예에서, 리드 프레임 조립체(400)는 도 3의 기판(330)과 부착된 부품에 대응한다.
핀(417)에는 기판(430)이 부착되어 있다. 예컨대, 핀(417)은 기판(430)의 후면 상의 패드에 전기적으로 접착된다(예컨대, 납땜된다). 핀(417b)은 기판(430)에 신호를 보낼 수 있다. 일 실시예에서, 핀(417b) 상의 신호는 전력 신호, 접지 신호 및 2개의 데이터 신호(예컨대, 데이터 신호)를 포함할 수 있다. 기판(430) 중의 트레이스는 전기 신호를 레이저 집적 회로(IC) 및 기타 다른 전기 부품(455)에 보낼 수 있다. 일 실시예에서, 레이저 IC 및 EE 부품(455)은 복수의 IC가 아닌 하나의 IC에 들어갈 수 있다.
레이저 IC 및 EE 부품(455)은 전기 신호를 광 송신기(예컨대, 레이저)를 구동하는 신호로 변환할 수 있다. 이 구동 신호는 전력 신호, 접지 신호 및 하나의 데이터 신호를 포함할 수 있다. 전력 신호는 필요하다면 광 송신기에 적당한 전력과 전압을 공급하도록 정제될 수 있다. 일 실시예에서, 광 송신기는 송신 렌즈(445) 뒤에 있을 수 있다. 그러면 광 송신기는 송신 렌즈(445)에 광 신호를 제공할 수 있으며, 그러면 송신 렌즈(445)는 그 변환된 광 신호를 대응 렌즈에 제공할 수 있다.
수신 렌즈(440)는 대응 커넥터로부터 광 신호를 수신할 수 있다. 컬렉터(예컨대, 포물면 집속기(460))는 광을 모아서 광 수신기(예컨대, 포토다이오드)에 제공하고, 이 광 수신기는 광 신호를 전기 신호로 변환한다. 포토다이오드 IC 및 EE 부품(458)은 전기 신호를 수신하고, 이를 핀(417a)이 연결된 전자 디바이스의 사양에 맞도록 변경할 수 있다. 포토다이오드 IC 및 EE 부품(455)은 하나의 IC 또는 복수의 IC로 들어갈 수 있다.
일부 실시예에서, IC 및 EE 부품(458)은 (광 전류를 전기 전류로 변환하는) 트랜스임피던스 증폭기와 제한 증폭기를 포함할 수 있다. 제한 증폭기는 전기 전류를 수신하여 이를 전압 신호로 변환할 수 있다. 그러면 전압 신호는 원래 수신된 광 신호에서 운송된 적당한 데이터를 제공하기 위해 핀(417a)을 통해 회로 기판에 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 중간 핀(417c)은 기판(430)에 접지를 제공할 수도 있다. 접지는 기판 상의 디바이스를 위해 그리고/또는 특정 디바이스의 차폐를 위해 이용될 수 있다. 예컨대, 접지판(460)은 기판(430)의 후면에 있는 능동 광학 부품의 차폐를 제공할 수 있다. 접지판(460)은 핀(417)을 찍어 내는 것과 동시에 작성될 수 있다.
복수의 신호(채널)를 가진 디스플레이포트(DisplayPort) 또는 다른 포맷에 있어서, 핀(417a 또는 417b) 상의 전기 신호들은 결합되어, 기판 조립체(기판(420)과 부착 디바이스)에 보내지기 전에 단일 라인으로 들어갈 수 있다. 다른 실시예에서, 기판 상의 전자 디바이스는 (예컨대, 부품(455)에서) 그 신호 결합을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 기판 조립체는 핀(417)에 부착되기 전에 제작된다. 예컨대, 부품(455, 458)은 기판(430)이 핀(417)에 부착되기 전에 기판(430)에 부착될 수 있다. 예컨대, 부품(455, 458)은 그 부품들 간에 신호를 전달하는 트레이스를 가질 수 있는 기판(430)의 전면에서 (예컨대, 패드에) 접합될 수 있다.
다른 실시예에서, 기판은 용량성 커플링을 낮게 유지하기 위해 전자 부품들 간에 높은 절연성을 제공하는 세라믹이다. 세라믹 재료는 몰딩될 수 있으며, 여기에 부품이 부착될 수 있다. 세라믹 몰딩은 레이저 IC 및 EE 부품(455)으로 들어가는 차동 신호들, 또는 포토다이오드 IC 및 EE 부품(458)에서 나오는 차동 신호들 간의 용량성 커플링을 줄일 수 있다. 일부 실시예는 10 기가비트/초 처리량까지도 제공할 수 있다. 광 신호는 전자기 간섭이 없지만, 전기 신호로 변환되고 나면 전자기 간섭과 누화가 생길 수 있다. 세라믹은 유전율이 높기 때문에 전기 부품들은 서로 가까이 배치될 수 있으며, 세라믹 중의 트레이스들도 서로 가까이 배치될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른, 광 송신기(570)의 접속점에서의 기판(530)의 측횡단면도이다. 일 실시예에서, 기판(530)은 도 4의 기판(430)에 대응할 수 있다. 기판(530)은 이것에 디바이스들을 부착할 수 있는 특정 형상을 갖도록 가공될 수 있다.
일 실시예에서, 레이저(570) 또는 기타 다른 광 송신기는 기판(530)의 후면에 장착된다. 기판(530)의 후면에는 포켓이 끼어들어 있다. 레이저(570)는 포켓 내에 배치되며, 따라서 (접지판(460)에 대응할 수 있는) 접지판(560)이 레이저(570)를 덮을 수가 있다. 접지는 핀(517c)으로부터 접지판(560)에 수용될 수 있다. 일 양상에서, 접지판(560)은 평탄하게 유지되면서 레이저(570)를 덮을 수 있으며, 따라서 제조가 용이하다. 일 실시예에서, 기판(530)은 플라스틱(예컨대, FR4)보다도 더 큰 공차로 가공될 수 있는 세라믹이다.
기판(530)을 관통하는 구멍(575)에 의해, 레이저(570)로부터의 광은 송신 렌즈(545)에 비추어질 수가 있다. 예컨대, 레이저(570)는 기판(530) 상의 다른 전자 디바이스로부터 전기 신호가 수신될 때에 구멍(575)을 통해 송신 렌즈(545)에 빛을 비출 수 있다. 일 실시예에서, 레이저(570)는 수직 공동 표면 발광 레이저(VACSEL)이다.
송신 렌즈(545)는 대개는 평행한 방향으로 광을 제공할 수 있는 소정 렌즈(예컨대, 곡면 렌즈)를 가진 통형 튜브를 포함할 수 있다. 기판(530)의 전면은 송신 렌즈(545)의 백 엔드를 수용하도록 가공될 수 있다. 예컨대, 렌즈(545)의 가장 백 엔드(very back end)는 구멍(575)에 꼭 맞도록 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 레이저(570)와 송신 렌즈(454) 사이에 에어갭이 존재할 수 있다. 다른 실시예에서, 송신 렌즈(545)의 후면은 레이저(570)와 접촉할 수 있다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른, 광 수신기(580)의 접속점에서의 기판(530)의 측횡단면도이다. 수신 렌즈(545)는 대응 커넥터의 광학 디바이스로부터 광 신호를 수신할 수 있다.
도시된 바와 같이, 수신 렌즈(545)는 광을 모아 포토다이오드(580) 또는 기타 다른 광 수신기에 제공하는 컬렉터(547)(예컨대, 포물면 집속기) 또는 그 부품에 부착되어 있다. 기판(530)은 레이저(570)와 송신 렌즈(545)에 대한 포켓과 유사하게 전면과 후면에 포켓을 갖도록 가공될 수 있다. 포토다이오드(580)는 광 신호로부터 전기 신호를 만들어 낸다. 전기 신호는 다른 전자 디바이스에 의해 변형되어 핀(517a)을 통해 회로 기판에 제공될 수 있다.
컬렉터(547)는 수신 렌즈(545)측에는 큰 개구부를, 기판(530)측에는 작은 개구부를 갖고 있다. 컬렉터(547)는 예컨대 플라스틱으로 몰딩될 수 있다. 포토다이오드(580)가 작게 되게 할 수 있는, 따라서 그 용량(capacitance)을 감소시킬 수 있는 작은 개구부를 통해 포토다이오드(580)의 활성 영역에 광이 전달된다. 따라서, 광은 더 큰 직경으로 모아지고 더 작은 직경으로 전달된다. 이러한 광 모음에 의해서, 수신 렌즈(545)가 포토다이오드(580)과 같은 크기였던 경우보다도 더 많은 광이 포토다이오드(580)에 제공될 수 있다.
일 양상에서, 수신 렌즈(545)는 비교적 크기 때문에 수신 렌즈(545)와 대응 커넥터의 광학 디바이스(예컨대, 파이버, 렌즈 또는 파이버/렌즈 조합) 간의 정렬이 중요하지 않다. 예컨대, 광이 대응 커넥터의 광학 디바이스를 떠날 때 광이 확산되어 렌즈를 빗나갈 수 있다. 컬렉터(547)는 넓게(예컨대, 광학 디바이스보다 넓게) 만들어질 수 있으므로 오정렬이 있어도 손실되는 광량은 그다지 많지 않을 수 있다. 이런 식으로, 일부 오정렬은 수용될 수 있으며 커넥터는 여전히 잘 작동할 것이다.
포토다이오드(580)의 활성 영역이 커질수록 포토다이오드(580)의 용량이 증가할 수 있다. 수신 렌즈(545)와 동일 크기의 활성 영역을 가진 포토다이오드는 큰 용량을 가질 것이다. 높은 용량은 높은 데이터 레이트에서 문제를 일으킨다. 따라서, 높은 데이터 레이트에서는 그와 같은 큰 포토다이오드는 문제가 될 수 있다. 일 실시예에서, 포토다이오드(580)는 0.6pf 이하의 용량을 갖는다.
따라서, 컬렉터(547)는, 비교적 큰 정렬 공차를 허용하면서 더 높은 데이터 레이트가 달성될 수 있도록, 더 작은 포토다이오드의 이용을 가능하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 정렬 공차는 150 마이크론일 수 있다. 예컨대, 탈축(off-axis) 정렬이 150 마이크론 변하더라도 광학 디바이스의 전송 동작은 악화되지 않을 것이다.
컬렉터(547)는 정렬 공차를 더 크게 할 수 있는 것 이외에도 더 큰 파이버를 가진 케이블을 수용할 수 있다. 예컨대, 연결 케이블 내의 파이버는 더 작은 표준(예컨대, 50-80 마이크론)이 아니라 비교적 큰 직경(예컨대, 약 200 내지 500 마이크론)을 가질 수 있다. 이렇게 더 큰 직경은 스크래치와 (먼지, 머리카락 또는 보풀(lint)과 같은) 잔해물에 덜 민감할 수 있다. 컬렉터(547)는 특정 크기의 파이버에 맞게 특별히 설계될 수 있다. 컬렉터(547)의 형상은 큰 개구의 크기(예컨대, 폭과 형상), (포토다이오드(580)의 크기에 대응할 수 있는) 작은 개구의 크기, 및 이용되고 있는 광의 파장에 따라 다를 수 있다.
광 인터페이스를 미세하게 정렬하기 위하여, 수신 렌즈(545) 및/또는 송신 렌즈(545)는 정렬 소자(548)를 포함할 수 있다. 정렬 소자(548)는 대응 커넥터의 파이버(또는 파이버 위의 렌즈)의 전면 에지가 수신 렌즈(545)의 중심쪽으로 이동되도록 각이 질 수 있다. 플러그의 형상(도 2 참조)과 같은 다른 정렬 피쳐(alignment features)가 파이버의 전면(예컨대, 수동 광학 부품(264))이 수신 렌즈(545)에 가까이 있도록 초기 정렬을 제공하는데 도움이 될 수 있다. 따라서, 정렬 소자(548)는 광 인터페이스의 측방 정렬을 제공할 수 있다.
대응 파이버 또는 기타 다른 광학 소자가 정렬 소자(548)와 확실하게 접촉할 수 있도록 하기 위해, 대응 커넥터(예컨대, 수 플러그 커넥터(260))는 광학 소자를 정렬 소자(548)와 접촉시키기 위해 광학 소자를 앞쪽으로 미는 스프링(예컨대, 코일 스프링)을 가질 수 있다. 렌즈 디바이스는 정렬 소자(548)와 계합하는(engage) 각진(angled) 정렬 소자를 가질 수 있다. 스프링과 정렬 소자(658)의 조합은 파이버와 수신 렌즈(545) 간의 간극을 공차 내에 있도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 수신 렌즈(545)는 광이 빠져나가지 못하도록 파이버로부터의 광을 렌즈쪽으로 얼마간 집중시키는 둥근 형상을 가질 수 있다. 다른 실시예서, 수신 렌즈(545)와 컬렉터(547)는 단일 부품(예컨대 유리 일체 부품)일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 수신 렌즈(545)는 컬렉터(547)와 독립된 부품일 수 있다. 예컨대, 수신 렌즈(545)는 스크래칭을 방지하기 위해 사파이어, 유리, 투명한 세라믹, 또는 더 단단한 재료로 만들어질 수 있고, 컬렉터(547)는 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 다른 양상에서, 수신 렌즈(545)에 코팅이 입혀질 수 있다. 수신 렌즈(545)는 교체를 쉽게 하기 위해 커넥터의 끝부분 가까이에 있을 수 있다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른, 전기 신호와 광 신호를 전달할 수 있는 암 커넥터(600)의 사시도이다. 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른, 전기 신호와 광 신호를 전달할 수 있는 암 커넥터(600)의 정면도이다. 암 커넥터(600)는 전자 디바이스, 도킹 스테이션 또는 기타 다른 디바이스에 넣어질 수 있는 마무리 가공된 커넥터이다.
일 실시예에서, 암 커넥터(600)는 절연체 코어(610)를 갖고 있다. 절연체 코어(610)는 (예컨대, 캐리어(310)가 없이 도 3에 도시된 것과 같은) 리드 프레임 조립체에 오버몰드(overmold)를 도포함으로써 만들어질 수 있다. 예컨대, 핀(617), 능동 광학 부품을 가진 기판, 및 이 기판에 연결되는 핀 위에 플라스틱 하우징이 몰딩될 수 있다. 절연체 코어(610)는 기판의 전면 상의 전자 디바이스(예컨대, 전기 부품(455, 458))를 덮을 수 있으며, 렌즈(640)의 전면을 노출시키면서 렌즈(640)의 일부를 덮을 수 있다.
핀(617)과, 기판의 능동 광학 부품에 서비스하는 핀은 디바이스에 내장되기 전에 후면 암 커넥터(600)에서 노출될 수 있다. 절연체 코어(610) 주위, 또는 적어도 절연체 코어(610)의 전면부 주위에 쉘(shell)(650)이 배치될 수 있다. 쉘(650)은 핀(617)을 전자기 간섭으로부터 차폐하기 위해 금속으로 만들어질 수 있다. 일 실시예에서, 암 커넥터(600)의 전면 에지는 쉘(650)의 전면 에지와 일치할 수 있는 절연체 코어(610)의 전면 에지일 수 있다.
일 실시예에서, 절연체 코어(610)가 오버몰딩된 후에 렌즈(640)가 추가될 수 있다. 예컨대, 절연체 코어(610)는 렌즈(640)가 배치될 구멍을 형성하도록 드릴 가공될 수 있다. 일 양상에서, 기판은 이미 적당한 장소에 구멍을 갖고 있으며, 따라서 오버몰드만이 드릴 가공될 필요가 있을 것이다. 다른 실시예에서, 절연체 코어(610)에는 끼워 맞추어질 렌즈를 위한 공간이 형성될 수 있다. 렌즈(640)는 커넥터 앞에 그 전면을 갖고 있으므로 렌즈(640)는 연속 동작을 보장하기 위해 쉽게 청소될 수 있다.
암 커넥터(600)는 수 플러그 커넥터의 삽입부(예컨대, 삽입부(274))에 대한 개구부(605)의 정렬 피쳐를 가질 수 있다. 렌즈(640)의 정렬 소자(예컨대, 정렬 소자(548))에 의해 광 인터페이스의 미세한 정렬이 제공될 수 있다. 따라서, 암 커넥터(600)의 정렬 피쳐는 광 인터페이스의 적당한 정렬을 제공하는데 충분할 수 있다. 일부 실시예에서, 쉘(650)의 높이와 폭은 순수하게 전기적인 커넥터와 일치한다.
III. 복합 암 커넥터 제조
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 암 커넥터 제조 방법(700)의 플로우차트이다. 방법(700)은 도 3 내지 6에 도시된 여러 가지 중간 조립체와 커넥터를 제조하는데 이용될 수 있다.
블록(710)에서, 핀을 가진 리드 프레임이 형성된다. 리드 프레임은 단일 도전성 재료 부품으로 만들어질 수 있다. 예컨대, 도전성 재료 스트립이 캐리어 부분(예컨대, 캐리어(310))과 복수의 핀(예컨대, 핀(315, 317))을 갖는 형상으로 찍어내어 질 수 있다. 복수의 핀은 제1 전기 핀 세트(예컨대, 핀(315))와 제2 광학 핀 세트(예컨대, 핀(317))를 포함할 수 있다. 이 서로 다른 세트는 전기 신호 형태마다 지정될 수 있다(예컨대, 한 세트는 광 인터페이스를 통해 전달되는 전기 신호를 위한 것일 수 있다). 핀들은 길이와 형상이 서로 다른 것일 수 있다.
복수의 핀은 캐리어 부분과 동일 평면에서 캐리어 부분으로부터 연장할 수 있다. 일 양상에서, 특정 핀들 간에 간극이 있을 수 있다. 예컨대, 이 간극은 핀(417a 또는 417b)과 핀(417c) 사이의 간극과 같은 것일 수 있다. 일 실시예에서, 광 핀들 중 하나 이상은 그 끝부분에 소정의 판, 예컨대 접지판(460)을 가질 수 있다. 접지판은 핀(417)이 찍어 내어지는 것과 동시에 제작될 수 있다.
블록(720)에서, 핀이 구부러진다. 일 양상에서, 핀은 캐리어로부터 잘라지면 회로 기판에 접속될 수 있도록, 그리고 추가 단계가 수행될 수 있도록 구부러진다. 서로 다른 세트의 핀은 서로 다른 형상으로 구부러질 수 있다. 예컨대, 전기 핀은 더 길 수 있으며 앞 끝에서 아래로 구부러질 수 있는 반면에, 광학 핀은 뒤에 기판(예컨대, 기판(430))에 부착하기 위해 위로 구부러질 수 있다. 또한, 한 세트 내의 서로 다른 핀은 서로 다르게 구부러질 수 있다. 예컨대, 접지 신호를 전달하기 위한 핀은 데이터 신호를 전달하기 위한 핀과는 다르게 구부러질 수 있다.
블록(730)에서, 기판(예컨대, 기판(430))은 광학 핀 세트에 부착된다. 기판은 광 신호를 대응 커넥터로부터 수신 및/또는 대응 커넥터에 송신하기 위한 적어도 하나의 능동 광학 부품을 가질 수 있다. 광학 핀 세트의 적어도 일부는 적어도 하나의 능동 광학 부품과 통신가능하게 결합되며, 광 신호에 대응하는 전기 신호를 전달하도록 구성된다.
일 실시예에서, 기판은 능동 광학 부품을 수용하기 위해, 그리고 송신 렌즈와, 광 컬렉터를 포함할 수 있는 수신 렌즈 장치를 수용하기 위해 전면과 후면 상에 포켓을 갖도록 미리 가공되어 있다. 전면과 후면 상의 대응 포켓 쌍들 간에는 광이 통과할 구멍이 형성될 수 있다.
블록(740)에서, 절연체 코어(예컨대, 절연체 코어(610))가 핀 위에 몰딩된다. 일 양상에서, 절연체 코어는 각 핀의 일부(예컨대, 전면부) 위에만 몰딩될 수 있다. 절연체 코어는 기판 위에 몰딩될 수도 있다. 일 실시예에서, 절연체 코어는 전기 핀을 그 앞쪽 끝부분까지 또는 넘어서까지도 덮을 수 있다. 전기 핀 세트는 대응 커넥터의 전기 접촉부와 짝을 이루어 연결되기 위해 커넥터의 전면쪽으로 광학 핀 세트를 넘어서 연장할 수 있다.
블록(750)에서, 렌즈는 절연체 코어 내로 삽입될 수 있다. 일 실시예에서, 절연체 코어는 렌즈용 구멍을 형성하도록 드릴 가공될 수 있다. 이 구멍은 포켓이 이미 기판 내로 형성되어 있는 곳에서 드릴 가공될 수 있다. 다른 실시예에서, 절연체 코어는 구멍이 제자리에 형성된 상태에서 몰딩될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 렌즈는 절연체 코어가 몰딩되기 전에 기판에 부착될 수 있다.
블록(760)에서, 핀의 백 엔드가 절단된다. 그 뒤에, 핀의 백 엔드는 회로 기판에 전기적으로 접속(예컨대, 납땜)될 수 있다.
블록(770)에서, 쉘이 절연체 코어 주위에 배치된다. 쉘(예컨대, 쉘(650))은 절연체 코어 전체 또는 그 일부(예컨대, 전면부) 주위에 배치될 수 있다. 쉘은 전자기 간섭으로부터의 차폐를 제공할 수 있으며, 암 커넥터 내의 개구부로 삽입되는 수 플러그를 위한 정렬 피쳐로서 역할할 수도 있다.
IV. 컬렉터를 이용하는 어댑터
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 광 데이터 신호를 폭이 큰 파이버에서 폭이 작은 파이버로 전환하기 위한 어댑터(800)를 보여준다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 커넥터는 비교적 큰 광 파이버를 가진 광 케이블로부터 광 신호를 수신할 수 있다. 그러나, 비교적 작은 폭의 파이버를 이용하는 인터페이스에의 접속을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 일 양상에서, 컬렉터(810)(예컨대, 컬렉터(547))는 어댑터(800)에서 그러한 전환을 제공할 수 있다. 여기서 사용된 광 데이터 신호는 데이터 비트를 광 펄스 형태로 운송한다.
광 케이블(850)은 광 또는 전기-광 커넥터(820), 예컨대, 도 1 내지 6에서 설명된 커넥터 인터페이스를 가진 전자 디바이스(810)에 연결되는 제1 커넥터(명시적으로는 도시되지 않음)를 가질 수 있다. 예컨대, 제1 커넥터는 도 2의 수 플러그 커넥터(260)일 수 있다. 광 케이블(850)은 비교적 큰 직경을 가진 (멀티코어 파이버를 포함할 수 있는) 광 파이버(855)를 이용하여 광 신호를 전달할 수 있다. 일 실시예에서, 광 케이블(850)은 도 1의 케이블(150)에 대응할 수 있다.
일 실시예에서, 전자 디바이스(예컨대, 디바이스(110))가 더 작은 파이버를 이용하는 인터페이스를 가진 다른 전자 디바이스(880)에 연결될 필요가 있는 경우에는 어댑터(850)는 광 신호를 큰 직경 파이버로부터 작은 직경 파이버로 전환시킬 수 있다. 어댑터(800)는 큰 폭을 가진 제1 파이버(858)로 광 데이터 신호를 수신하는 일단을 가질 수 있다. 컬렉터(810)(예컨대, 포물면 집속기)는 큰 폭에서 광을 모으고 이 광을 작은 폭의 파이버(820)에 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 컬렉터(810)는 파이버(855)로부터 바로 광을 수신할 수 있으며, 따라서, 어댑터(800)는 파이버(858)를 갖지 않을 것이다.
그러면, 어댑터(800)는 작은 파이버(820)를 이용하여 광 신호를 수신 디바이스(880)의 커넥터(830)에 제공할 수 있다. 커넥터(830)는 그 인터페이스에서 더 작은 파이버를 필요로 하므로 어댑터(800)가 이용된다. 통상적으로 커넥터(830)는 여기서 설명된 다른 커넥터보다 더 작은 정렬 공차를 가질 것이다.
다른 실시예에서, 케이블(850)은 커넥터의 폭을 더 작은 파이버로 감소시키는 어댑터(800)를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 케이블(850)은 파이버(855)와 결합된 컬렉터(810)를 포함할 것이며, 따라서 케이블(850)이 어댑터로 만들어진다. 케이블(850)은 커넥터(830)와 연결될 수 있는 더 작은 폭의 파이버(820)를 포함할 수도 있다. 그와 같은 광 케이블(850)이 커넥터(830) 타입의 커넥터(또는 광 전용 커넥터)에 광 신호를 전달하는 것에 국한된 것이라면 광 케이블(850)은 전기 접촉부 또는 전선을 갖지 않아도 된다.
또 다른 실시예에서, 어댑터(800)(또는 어댑터로서 구성된 케이블(850))는 방향이 반대인 2개의 컬렉터를 가질 수 있다. 일 컬렉터는 다른 전자 장치(880)로의 송신에 이용될 수 있고, 타 컬렉터는 다른 전자 디바이스(880)로부터의 송신에 이용될 수 있다.
V. 광학 소자를 가진 도킹 스테이션
도 9a는 본 발명의 실시예에 따른, 적어도 하나의 능동 광학 부품을 가진 도킹 스테이션(960)과 적어도 하나의 능동 광학 부품을 가진 전자 디바이스(952)를 구비한 시스템을 보여준다. 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른, 전자 디바이스(952)와 도킹 스테이션(960)의 횡단면도이다. 일 실시예에서, 전자 디바이스(952)와 도킹 스테이션(960)은 큰 오정렬 공차를 허용하는 컬렉터를 포함하는 커넥터를 갖는다. 따라서, 구조적 접속 없이 광 통신을 제공할 수 있는 개략적 정렬 피쳐만이 이용된다. 일 양상에서, 그와 같은 접속은 전기 접촉부를 이용하지 않는다.
전자 디바이스(952) 또는 기타 다른 전자 디바이스는 도킹 스테이션(950)을 통해 다른 미디어 디바이스(미도시)와 통신할 수 있다. 도시된 바와 같이, 도킹 스테이션(950)은 각종 전기적 구조적 부품을 내부로 에워싸고 도킹 스테이션(950)의 형상 또는 형태를 결정하는 하우징(954)을 포함한다. 하우징(954)의 형상은 다양할 수 있다. 예컨대, 하우징의 형상은 직사각형, 원형, 삼각형, 정육면체 등일 수 있다. 예시된 실시예에서, 하우징(954)은 직사각형이다. 하우징(954)은 하나 이상의 하우징 부품으로 형성될 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 하우징(954)은 상부 부재(956)와 베이스 부재(958)로 구성될 수 있다. 이들 부재(956, 958)가 연결되는 방식은 다양할 수 있다(예컨대, 나사, 볼트, 스냅(snap), 래치(latch) 등).
하우징(954)의 상면(960) 내에는 전자 디바이스(952)의 하단부(964)를 물리적으로 수용하기 위한 미디어 베이 개구부(media bay opening)(962)가 구비되어 있다. 도시된 바와 같이, 미디어 베이 개구부(962)는 전자 디바이스(952)의 형상과 일치하는 형상을 갖고 있다. 즉, 전자 디바이스(952)의 하단부(964)는 미디어 베이 개구부(962) 내에 삽입될 수 있다. 개구부(962)의 깊이는 일반적으로 전자 디바이스(952)의 사용자 인터페이스가 사용자에게 노출되도록 구성될 수 있다. 개구부(962)는 수직이거나 경사질 수 있다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 개구부(962)는 전자 디바이스(952)가 도킹 스테이션(950) 내의 경사 위치에 안착되도록 경사져 있다. 잘 알겠지만, 경사진 전자 디바이스(952)가 사용하기가 더 쉽다(예컨대, 더 인체 공학적이다). 이 경사는 다양할 수 있다. 예컨대, 이 경사는 전자 디바이스(952)를 약 5도 내지 약 25도, 특히 약 15도 기울어지게 할 수 있다.
개구부(962)의 하단면 아래에는 전자 디바이스(952)의 하단면 상에 배치된 대응 광 커넥터와 계합하는 제1 광 커넥터(966)가 구비되어 있다. 예컨대, 제1 광 커넥터(966)는 도 4, 5a 및 5b에서 설명된 렌즈와 컬렉터(968)를 포함할 수 있다. 그러나, 일 실시예에서, 전기 접촉부는 없다.
하나 이상의 능동 광학 부품(969)이 컬렉터의 작은 개구부와 광학적으로 결합될 수 있다. 예컨대, 포토다이오드가 컬렉터(968)의 작은 개구부에서 광을 수신할 수 있다. 포토다이오드로부터의 전기 신호는 변경되거나, 회로 기판(970)에 바로 보내질 수 있다. 잘 알겠지만, 개구부(962)의 측면은 커넥터를 정확한 위치에 배치하기 위한 정렬 소자로서 기능할 수 있다. 정렬이 너무 민감한 문제는 아니므로 베이 개구부의 측면 이외의 다른 일반적인 정렬 피쳐도 정렬 피쳐로서 기능할 수 있다.
전자 디바이스(952)의 대응 광 커넥터는 제1 광 커넥터(966)의 컬렉터(968)의 큰 개구부와 유사한 치수를 갖는 송신 렌즈를 가질 수 있다. 따라서, 양 커넥터는 비교적 큰 유사한 치수를 가지므로 이들 커넥터들 간의 정렬이 중요하지는 않다. 커넥터들은 광 신호를 전달하기 위해 완벽하게 정렬될 필요는 없다. 따라서, 도 2에서 설명된 삽입부로 제공된 것과 같은 구조적 접속은 필요치 않다. 양 커넥터의 능동 광학 부품은 계속 작게 유지될 수 있으므로 높은 데이터 레이트가 달성될 수 있음에 유의한다.
따라서, 개구부(962)의 하단면은 평탄할 수 있다. 또한, 개구부(962)의 하단면은 가시광에 불투명하나 전자 디바이스(952)와 도킹 스테이션(950) 간에 광 신호를 전달하는데 이용되는 (가시광 스펙트럼 내에 있지 않은) 파장의 광을 투과시키는 재료로 만들어질 수 있다. 따라서, 도킹 스테이션(950)은 전자 디바이스(952)에의 물리적 접속이 필요없이 데이터를 전달할 수 있다. 사실상, 도킹 스테이션(950)은 마치 커넥터가 전혀 없는 것처럼 보일 수 있다.
일 실시예에서, 도킹 스테이션(960)은 유도 충전 기구를 포함할 수도 있다. 예컨대, 수직 벽이 전자 디바이스(952)의 후면과 계합하도록 표면(960)으로부터 연장할 수 있다. 수직 벽은 유도 코일을 가진 전자 디바이스(952)를 충전할 수 있는 유도 코일을 가질 수 있다.
V. 광학 소자용 스프링을 가진 수 플러그
전술한 바와 같이, 광학 소자를 가진 커넥터의 실시예는 광학 소자를 대응 커넥터의 광학 소자쪽으로 미는 스프링을 가질 수 있다. 이러한 이동에 따라 대응 광학 소자들이 정렬될 수 있으며, 광학 소자들 간의 거리가 더 작아질 수 있어, 신호 손실과 간섭을 감소시킬 수 있다. 수 플러그 커넥터 및/또는 암 리셉터클 커넥터의 짝을 이루는 광학 소자들(예컨대, 렌즈 또는 파이버) 중 하나 이상은, 다른 실시예에서 생길 수 있는 고정 파이버 및 페룰(ferrule)을 갖는 것이 아니라, 스프링 기구를 가질 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 대응 암 리셉터클 커넥터(1050)와 짝을 이루어 연결된, 광학 소자용 스프링 기구를 가진 수 커넥터(1000)의 횡단면도이다. 수 플러그 커넥터(1000)는 인클로저(1020), 커넥터 하우징(1030), 및 보호 기능을 제공하며 반사성을 가질 수 있는 슬리이브(sleeve)(1007)를 가진 파이버(1005)를 포함할 수 있다. 암 커넥터(1050)를 가진 인터페이스 부근에서 파이버(1005)는 이를 둘러싸는 페룰(1010)을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 페룰(1010)은 금속 재료로 만들어진다.
여러 가지 실시예에서, 페룰(1010)은 파이버(1005)에 강도(strength)를 제공할 수 있으며 정렬 기능을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 페룰(1010)은 정렬 기능을 제공하는데 도움을 주는 정렬 소자(1012)(예컨대, 챔퍼(chamfer))를 갖는다. 다른 실시예에서, 스프링(1017)은 페룰(1010)을 파이버(1005)와 함께 암 커넥터(1050)쪽으로 앞으로 민다. 이 앞으로 미는 힘에 의해 페룰(1010)은 암 커넥터(1050)의 정렬 소자(1062)(예컨대, 도 5의 정렬 소자(548))와 계합할 수 있다. 정렬 소자(1062)(예컨대, 챔퍼)에 의해 파이버(1005)는 렌즈(1060)(또는 다른 광학 소자)와 더욱 잘 정렬되도록 위로 또는 아래로 이동될 수 있다.
수 커넥터(1000)의 페룰과 파이버의 조합은 적어도 (도시된) 상하 방향에서의 이동 자유를 가질 수 있다. 예컨대, 페룰(1010)과 하우징(1030) 간에 공간이 존재할 수 있다. 이 이동 자유는 정렬 소자의 계합으로부터의 힘과 함께 파이버(1005)와 렌즈(1060)의 상대 이동을 제공하여 이들을 정렬시킬 수가 있다.
도시된 바와 같이, 파이버(1010)는 렌즈(1060)의 중심과 정렬될 수 있다. 파이버(1010)는 컬렉터(1065) 및 능동 광학 부품(1075)과도 정렬될 수 있다. 더 좋게 정렬됨으로써, 파이버(1005)로부터 더 많은 광이 능동 광학 부품(1075)에 도달하여 더 강한 신호를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 정렬 소자(1012/1062)는 ±0.07mm까지의 파이버 X/Y 정렬을 보장할 수 있으며, 여기서, X/Y는 도시된 바와 같이 수직이며, 페이퍼 안쪽으로 들어가는 것/페이퍼 바깥쪽으로 나오는 것(in/out of the paper)이다.
일부 실시예에서, 렌즈(1060)의 표면은 인클로저 표면(1070) 약간 아래에 있다. 이들 2개의 표면 간의 거리(1080)가 작게(예컨대, 15mm) 되면, 잔해물이 트랩되는 것을 방지할 수 있어 렌즈(1060)를 깨끗하게 유지할 수 있다. 거리(1080)가 작으면 2개 커넥터의 광학 소자들 간의 간극도 작아질 수 있다.
다른 실시예에서, 정렬 소자(1012/1062)는 렌즈(예컨대, 송신 또는 수신 렌즈)와 파이버(1005) 간에 간극을 유지하여 마모를 방지 또는 감소시킬 수 있다. 상부와 하부 정렬 소자들(1062) 간의 거리의 폭은 페룰(1010)의 폭보다 작아서 간극(1080)을 제공할 수 있다. 스프링(1017)은 정렬 소자(1062)에 대해 페룰(1010)을 안착시킬 수 있으며, 따라서 종단 간극을 최대 0.15mm까지 유지할 수 있다. 일 실시예에서, 마모를 감소시키기 위해, 렌즈(1060)는 송신된 광의 파장에서 투명할 수 있는 강화 유리(예컨대, 알루미노실리케이트 유리), 사파이어, 투명한 세라믹, 스피넬(예컨대, 마그네슘 알루미늄 산화물) 및 알루미늄 산질화물(예컨대, ALON™)과 같은 경성 재료로 만들어질 수 있다. 렌즈가 내구성이 있으면, 2개의 광학 소자를 실제로 서로 접촉시키는 것이 허용되며, 심지어 바람직하기까지 하며, 따라서 커넥터들 간에 광이 더욱 잘 전송될 수 있다. 렌즈는 완전한 조건 하에 송신된 총 광을 감소시킬 수 있지만, 렌즈는 송신될 수 있는 총 광이 예컨대 스크래치로 인해 시간이 지남에 따라 심하게 감소되지 않도록 내구성(예컨대, 내스크래치성)을 제공할 수 있다.
VI. 암 커넥터 상의 돌출 렌즈
일부 실시예에서, 암 커넥터의 광학 소자들을 계합시키도록 암 커넥터의 광학 소자들을 돌출시키는 것이 바람직할 수 있다. 그와 같은 돌출 구성은 제조 비용을 절감할 수 있으며 수 커넥터 상의 광학 소자들이 인클로저 표면과 같은 높이가 되게 하거나 이 표면에 리세스될 수 있게 한다. 수 플러그 커넥터의 광학 소자의 전면 에지를 같은 높이에 있게 하거나 리세스되게 하면, 수 플러그 커넥터의 내구성이 더욱 향상될 수 있다. 수 플러그 커넥터는 서랍이나 여러 가지 물체가 있는 공간에 아무렇게나 놓여져 거칠게 사용되는 많은 다바이스에 이용될 수 있으므로, 수 플러그 커넥터의 광학 소자를 도 10에서처럼 돌출시키지 않는 것이 바람직할 수 있다. 또, 암 커넥터의 그와 같은 돌출 구성은 커넥터들의 광학 소자들의 2개 표면 간을 접촉시켜 광을 더 잘 전송할 수가 있다.
도 11a는 본 발명의 실시예에 따른, 커넥터의 외부(바깥)면에 대한 돌출면(proud surface)을 가진 광학 소자의 횡단면도이다. 커넥터(1110)는 외면(1105)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 커넥터(1110)는 렌즈(1115), 광학적으로 투명한 접착제(1120), 컬렉터(1125), 광 파이버(1130) 및 능동 광학 부품(1140)을 포함한다. 여러 가지 다른 실시예에서, 컬렉터(1125)가 광을 능동 광학 부품(1140)에 바로 송신하도록 광 파이버가 생략될 수 있으며, 컬렉터(1125)와 렌즈(1115)는 일체화된 부품일 수 있으며(따라서 접착제가 필요없으며), 렌즈(1115)는 사파이어와 같은 경성 재료로 만들어질 수 있다.
일 실시예에서, 광학적으로 투명한 접착제는 액체일 수 있다. 일 실시예에서, 접착제는 감압(pressure sensitive) 접착제일 수 있다. 다른 실시예에서, 컬렉터(1125)의 전면은 평탄하지 않을 수 있으며(예컨대, 오목할 수 있으며), 액체 접착제는 커넥터의 비평탄 표면을 채우도록 흐를 수 있다. 대응 수 플러그 커넥터는 광학적으로 투명한 접착제를 이용하여 파이버에 부착될 수 있는 사파이어 렌즈를 가질 수도 있다. 다른 실시예에서, 컬렉터(1125)와 렌즈(1115) 간에 에어갭이 생기지 않는다.
도 11b는 본 발명의 실시예에 따른, 광학 소자의 표면과 커넥터 외면의 확대도이다. 렌즈(1115)는 바깥면(1105)으로부터 돌출하는 표면을 갖고 있다. 일 실시예에서, 렌즈(1115)의 표면의 에지는 예컨대 챔퍼와 같은 정렬 소자를 제공하도록 각이 져 있다. 정렬 소자는 도 10에 대해 설명된 방식과 유사한 방식으로 이용될 수 있으나, 수 플러그 커넥터가 렌즈(1115)의 돌출면을 수용하기 위한 리세스를 갖고 있다. 일 실시예에서, 커넥터(1110)는 렌즈(1115)를 수 커넥터의 대응 광학 소자의 표면에 더 가까이 이동시키는 스프링 기구를 가질 수도 있다.
일 실시예에서, 렌즈(1115)와 수 플러그 커넥터의 대응 광학 소자(예컨대, 다른 렌즈)는 모두 각자의 바깥면으로부터 돌출한다. 다른 실시예에서, 이들 표면 모두 또는 하나만 돌출하는 것이 아니라 바깥면과 동일 높이를 갖는다. 표면으로부터의 이러한 돌출에 의해, 먼지를 제거하기 위해 렌즈에 더 용이하게 접근할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 렌즈(1115)(및 여기서 설명된 다른 렌즈)는 렌즈 상의 잔해물이 에지쪽으로 자연스럽게 떨어질 수 있도록 둥글게 만들어질 수 있다. 렌즈와 컬렉터는 단일의 일체화된 부품일 수 있으며, 사파이어 또는 적당한 경성의 광투명성 재료로 만들어질 수 있다. 일례로서, 렌즈(1115)는 직경이 약 1.5mm 내지 2mm, 두께가 약 0.5mm일 수 있다.
VII. 작은 삽입부를 가진 복합 수 커넥터
전기 인터페이스와 광 인터페이스를 구비한 커넥터를 가진 일부 실시예에서, 충분한 수의 접촉부를 제공하면서 전기 인터페이스를 위한 삽입부를 작게 하는 것이 바람직할 수 있다. 삽입부를 작게 하면, 암 커넥터의 크기를 줄일 수 있고, 따라서 전자 디바이스가 작아질 수 있거나 전자 디바이스 내에 추가 회로를 위한 공간이 더 넓어질 수 있다.
일례로서, 수 플러그 커넥터(260)는 크기가 감소될 수 있다. 도 2a의 수 플러그 커넥터(260)는 전기 접촉부(22)가 놓인 텅(tongue)부에 끼워 맞추어지는 삽입부(274)를 갖고 있다. 일 실시예에서, 삽입부(274)는 접촉부가 일측에서 노출되도록 삽입부의 상면을 제거함으로써 더 작아질 수 있다. 측벽은 삽입부가 부정확하게 삽입되지 않도록 정렬 피쳐를 제공할 수 있다. 상면이 제거된 상태에서, 전기 접촉부(222)는 개구부(205)의 중간에 찔러 넣은 텅부 대신에 개구부(205)의 하단면에 배치될 수 있다. 따라서, 리셉터클 커넥터(220)는 더 작아질 수 있다.
그러나, 그와 같이 변경하더라도, 훨씬 더 작은 삽입부를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 삽입부(274)의 측벽도 제거될 수 있으며, 이에 따라서 접촉부는 삽입부의 최외측면에 있을 수 있다. 이 실시예에서는 사용자가 틀린 방향으로 삽입부를 플러그 연결할 수 있지만, 이는 노치나 키와 같은 다른 정렬 소자를 가지고 개선할 수 있는 것이다. 접촉부가 바깥면과 접촉하더라도, 삽입부는 여전히 접촉부 전부를 일렬로(도시된 바와 같이 수평적으로) 수용할 수 있는 큰 폭을 가질 수 있다. 크기를 제한하면서 충분한 접촉부를 제공하기 위해, 일부 실시예는 하나보다 많은 표면에 접촉부가 있는 삽입부를 갖고, 그리고/또는 삽입의 깊이에 종속적인 접촉부를 가질 수 있다.
일 실시예에 관하여, 접촉부는 삽입부의 상단면과 하단면에 있을 수 있다. 예컨대, 4개의 접촉부가 상단면에, 다른 4개의 접촉부가 하단면에 있을 수 있다. 따라서, 동일한 폭으로 8개의 접촉부를 얻을 수 있다. 일 양상에서, 대응 리셉터클도 개구부(205)의 상단 및 하단 내면에 짝을 이루는 접촉부를 가질 것이며, 따라서 리셉터클 커넥터(220)의 높이가 더 커지게 될 수 있다. 그러나, 폭과 높이를 포함한 전체 크기는 더 작아질 수 있다. 이런 식으로, 더 많은 접촉부가 더 작은 공간에 끼워 맞추어질 수 있다. 그러나, 그와 같은 실시예는 여전히 원하는 공간 내에 원하는 수의 접촉부를 제공하지 못할 수 있다.
따라서, 일 실시예는 깊이가 서로 다른 여러 가지 접촉부를 갖는다. 예컨대, 삽입부는 삽입부의 앞끝(말단) 부근에 제1 접촉부를, 제1 접촉부와 수평적 위치는 같으나 그 뒤에 있는 제2 접촉부를 가질 수 있다. 대응 리셉터클 커넥터는 개구부 내에 깊이가 서로 다른 대응 접촉부를 가질 것이다. 이런 식으로, 작은 삽입부에 많은 접촉부가 끼워 넣어질 수 있다. 상기 인용된 임시출원들은 본 발명의 실시예들에 이용될 수 있는 여러 가지 삽입부를 포함한다.
도 12a는 본 발명의 실시예에 따른, 중앙 커넥터를 가진 복합 수 플러그 커넥터(1200)의 평면도이다. 커넥터(1200)는 상단면에 2개의 접촉부(1215)를, 측면에 하나 이상의 접촉부(1217)를 가진 삽입부(1210)를 갖고 있다. 접촉부(1217)는 삽입부(1210)의 전면을 통해 일측으로부터 타측으로 연장하는 링일 수 있다. 일 실시예에서, 접촉부(1217)는 접지 접촉부이고, 접촉부(1215)는 전력 접촉부를 포함할 수 있거나 데이터 신호 접촉부일 수 있다. 일 실시예에서, 삽입부(1210)는 상단과 하단에 대해 대칭적이다. 예컨대, 하단면은 접촉부(1215)와 같은 위치에 2개의 접촉부를 가질 수 있다. 다른 실시예는 상단면 및/또는 하단면 상에 2개보다 많은(예컨대, 4개 또는 6개의) 접촉부를 가질 수 있다. 또 다른 실시예는 삽입부(1210)의 전면 상에 접촉부를 가질 수 있다.
도시된 실시예에서, 삽입부(1210)의 양측에 광 링크(1219)가 도시되어 있다. 일 구현에서, 일 링크는 송신 링크이고 타 링크는 수신 링크이다. 내부 케이블(1215)은 전기 신호를 삽입부(1210)의 전기 접촉부에/로부터 송신하는 전기 케이블일 수 있다. 일 실시예에서, 내부 케이블(1208)은 광 신호를 광 링크(1219)에 전달하고 및/또는 그로부터 전달하는 광 파이버이다.
도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 복합 수 플러그 커넥터의 측면도이다. 측면 에지 상에는 리세스(1220)(예컨대, 노치)가 있다. 리세스(1220)는 대응 암 커넥터 내의 유지 기구를 이용하여, 예컨대 캔틸레버 스프링 또는 디텐트(detent)를 이용하여 커넥터(1200)를 대응 리셉터클 커넥터에 고정시키는데 이용될 수 있다. 접촉부(1215)를 가진 상단면은 에지면보다 크므로 주면으로 생각할 수 있다. 따라서, 삽입부(1210)는 비교적 작은 공간 내에 5개의 접촉부를 갖는다.
도 12c는 본 발명의 실시예에 따른 복합 수 플러그 커넥터(1200)의 정면도이다. 일 실시예에서, 광 링크(1219)의 광학 소자(1230)는 광 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 광학 소자(1230)는 여기서 설명된 렌즈, 능동 광학 소자, 컬렉터 및 파이버에 대응할 수 있다.
도 12d는 본 발명의 실시예에 따른 복합 수 플러그 커넥터(1200)의 사시도이다. 도시된 실시예에서, 광 신호는 렌즈(1232)와 광학적으로 결합된 광 파이버(1208)를 통해 수동적으로 보내질 수 있다. 광 파이버(1208)는 페롤(1234)로 덮여질 수 있다. 그러면, 광 신호는 렌즈(1232)로부터 암 커넥터의 대응 광학 소자로 보내질 수 있다. 일 실시예에서, 렌즈(1232)는 사파이어 렌즈일 수 있다. 다른 실시예에서, 페롤(1234)은 여기서 설명된 다른 페롤과 같은 고정 파이버 페롤일 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 수동 수 플러그 커넥터(1300)의 전개도이다. 수 플러그(1300)는 내부 파이버(1308)가 광 신호를 대응 암 커넥터에 보내기 위한 광 링크(1319)에 송신한다는 점에서 수동적이다. 페롤(1334)은 그 끝에서 파이버(1308)를 덮을 수 있다. 광학 소자(1330)는 여기서 설명된 여러 가지 형상, 재료, 형태 및 기능을 가질 수 있다. 패드(1316) 위에는 접촉부(1315)가 놓일 수 있다. 내부 케이블(1305)은 접촉부(1315)와 기타 다른 접촉부를 위한 전력 신호, 접지 신호 및/또는 데이터 신호를 전달할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른, 능동 광학 부품을 가진 복합 수 플러그 커넥터(1400)의 사시도이다. 일 실시예에서, 플러그 커넥터(1400)는 플러그 커넥터(1200)와 동일한 커넥터 삽입부(1410)를 갖는다. 그러나, 플러그 커넥터(1400)의 광학적 양상은 수동 플러그 커넥터(1200)와 다를 수 있다. 예컨대, 플러그 커넥터(1400)는 전기 신호를 광 신호로, 또는, 전기 신호만이 케이블(1470)을 통해 전달되도록 그 반대로 변환할 수 있다. 예컨대, 렌즈(1432)는, 포물면 집속기(1455)(또는 다른 컬렉터)에 의해 모아져 능동 광학 부품(1460)으로 보내져 전기 신호로 변환되는 광 신호를 수신할 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 능동 수 플러그 커넥터(1500)의 전개도이다. 도시된 실시예에서, 회로 기판(1590)은 광학 모듈(1560, 1565)과 결합되어 있다. 케이블(1570) 내의 전선(미도시)으로부터의 전기 신호는 회로 기판(1590)에 입력된 다음, 광학 모듈(1565)로 송신되어 광 신호로 변환될 수 있다. 광학 모듈(1560)은 광 신호를 수신하여 이를 회로 기판(1590)을 통해 전선에 송신되는 전기 신호로 변환할 수 있다.
VIII. 작은 삽입부를 수용하는 복합 암 커넥터
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 복합 암 커넥터(1600)의 사시도이다. 암 커넥터(1600)는 여기서 설명된 렌즈(1623), 컬렉터(1655) 및 능동 광학 부품(1660)을 갖고 있다. 개구부(1605)는 삽입부, 예컨대, 수 커넥터(1200)의 삽입부(1210)를 수용할 수 있다. 개구부(1605)의 상단면과 하단면 상의 접촉부(1622)는 수 커넥터(1200)의 접촉부(1215)와의 전기 접속을 제공할 수 있다. 개구부(1605)의 측면 상의 접촉부(1627)는 삽입부(1210)의 에지 상의 접촉부(1217)와 전기적으로 접속할 수 있다. 일 실시예에서, 접촉부(1627)는 접촉부(1217) 내의 리세스(1220)와 계합하며, 따라서 유지 기구와 전기 접속을 제공한다. 접촉부(1627)는 캔틸레버 스프링 또는 디텐트의 일부일 수 있다. 다른 실시예에서, 리세스(1220)는 접촉부(1627)와 분리된 유지 기구와 계합한다.
도 17a는 본 발명의 실시예에 따른 복합 암 커넥터(1700)의 정면도이다. 개구부(1705)는 대응 수 커넥터, 예컨대, 커넥터(1200 또는 1400)의 삽입부를 수용할 수 있다. 개구부(1705)는 상단 내면(1780), 하단 내면(1782) 및 2개의 측면 내면(1784)을 갖는다. 일 실시예에서, 상단 및 하단 내면 상의 4개의 접촉부(1722)는 삽입부로부터 전기 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 하나의 전력 접촉부, 하나의 식별 접촉부, 및, 차동 신호를 제공할 수 있는 2개의 데이터 접촉부가 있다. 2개의 접촉부(1727)는 삽입부 상의 측면 접촉부로부터 2개의 신호 또는 동일 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 접촉부들(1727) 모두는 접지 신호를 수신할 수 있다.
여러 가지 실시예에서, 접촉부(1722)는 전력 신호, 데이터 신호, 식별 신호, 또는 이들의 임의의 조합을 수신할 수 있다. 식별 신호는 수 플러그 커넥터가 그 부품인 디바이스의 종류를 판단하는데, 따라서 어떤 종류의 데이터 신호(예컨대, 오디오, 비디오 등)를 보내야 할지를 판단하는데 이용될 수 있다. 보내야 하는 신호 종류는 암 커넥터가 그 부품인 전자 디바이스의 프로세서 상에서 실행되고 있는 프로그램에 기초하여 판단될 수도 있다. 암 커넥터(1700)도 대응 수 커넥터로부터 광 신호를 수신하는 2개의 렌즈(1732)를 갖고 있다.
도 17b는 본 발명의 실시예에 따른 복합 암 커넥터(1700)의 평면도이다. 도 17b는 여러 가지 세트의 핀(1722a, 1727a, 1770)을 보여준다. 일 실시예에서, 핀(1722a)은 접촉부(1722)의 맨 끝부분이며, 따라서, 접촉부(1722)는 핀(1722a)의 프론트 엔드로 생각할 수 있다. 다른 실시예에서, 핀(1727a)은 접촉부(1727)의 맨 끝부분이며, 따라서, 접촉부(1727)는 핀(1727a)의 프론트 엔드로 생각할 수 있다. 어떤 핀이라도 회로 기판에 전기적으로 접속(예컨대, 납땜)될 수 있다. 일 실시예에서, 핀(1722a)은 회로 기판에 전력 및/또는 데이터 신호를 제공할 수 있으며, 핀(1727a)은 접지 신호를 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 핀(1770)은 도면부호 1660과 같은 능동 광학 부품에 전력, 접지 및 기타 다른 신호를 제공할 수 있다. 핀(1770)은 광에서 전기로 또는 그 반대로 변환된 데이터 신호를 전달할 수도 있다.
도 17c는 본 발명의 실시예에 따른 복합 암 커넥터(1700)의 측면도이다. 도시된 바와 같이, 핀(1772)은 커넥터(1700)의 끝에 있으며 회로 기판에의 접속을 위해 평평해진다. 핀(1722a)은 개구부(1705)의 상단과 하단에서 커넥터 내의 2개의 위치로부터 나오는 것으로 도시되어 있다.
일례로서, 상단 내면(1780) 상의 2개의 접촉부(1722)를 통해, 또는 상단 내면(1780) 상의 일 접촉부와 하단 내면(1722) 상의 일 접촉부를 통해 데이터 신호가 보내지는 것으로 가정한다. 일 구현에서, 이 신호는 차동 신호일 수 있다. 다른 구현에서, 단 하나의 접촉부를 통해 신호가 보내질 수 있다. 일 실시예에서, 서로 다른 시각에 이들 데이터 접촉부를 통해 여러 가지 신호가 보내질 수 있다. 이러한 다중화/역다중화는 커넥터 내의 소정 회로에 의해 또는 전자 디바이스의 소정 회로 상에서 달성될 수 있다. 이 회로는 일 시점에서 특정 신호를 보낼 수 있고 다른 시점에서 다른 신호를 보낼 수 있다. 따라서, 특정 종류의 신호(예컨대, 오디오 또는 비디오)에 전용인 특정 접촉부를 갖는 대신에 하나의 접촉부 또는 접촉부 쌍이 임의 종류의 신호를 송신할 수 있다.
일 실시예에서, 수 플러그 커넥터와 암 플러그 커넥터 모두 많은 신호를 하나의 데이터 경로(일 데이터 접촉부들 간 또는 데이터 접촉부 쌍간의 접속)로 다중화할 수 있다. 다른 실시예에서, 수 플러그 커넥터와 암 플러그 커넥터 모두 많은 신호를 하나의 데이터 경로부터 많은 경로로 역다중화할 수 있다. 예컨대, 암 커넥터 상에서, 2개의 접촉부(1722)가 다중화된 데이터 신호를 수신할 수 있고, 커넥터 내의 회로가 입력 신호를 분리시킬 수 있고(예컨대, 1 신호가 N개 신호로 역다중화됨), 역다중화된 신호를 커넥터의 후면에 있는 핀에서 제공할 수 있다. 그러나, 이를 위해서는 커넥터가 여전히 커야 할 수 있다. 따라서, 역다중화는 핀(1722a)이 연결된 회로 기판에서 일어날 수 있다. 광 신호도 예컨대 능동 광학 부품이 그 부품인 기판 상의 회로를 이용하여 또는 회로 기판 상의 회로에 의해 유사한 방식으로 다중화될 수 있다.
수 플러그 커넥터도 암 커넥터로부터의 신호에 대해 역다중화를 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 다중화된 N개 신호는 수 플러그 커넥터가 그 부품인 케이블 내의 N 또는 2N개 전선 마다를 통해 제공될 수 있다. 예컨대, 디스플레이 포트 신호의 복수의 채널이 단일 데이터 경로를 따라 전기적으로 또는 광학적으로 보내질 수 있다. 다중화/역다중화는 커넥터의 회로들 간에 동기화될 수 있다. 예로서, 이 동기화는 (신호의 특정 순서를 포함한 특정 타이밍을 규정하는) 소정 프로토콜에 따라서 또는 어느 데이터 신호가 제어 신호를 따르고 있는지를 특정하는 제어 신호에 따라서 일어날 수 있다.
일 실시예에서, 하나의 능동 광학 부품에 대한 핀(1770, 1772)의 소조립체(subassembly)가 단일 부품으로서 제조될 수 있다. 그러면, 그 능동 광학 부품에 대한 2개의 부품이 오버몰드로 함께 조립될 수 있다. 그러면, 전기 접촉부들이 오버몰딩된 절연체 코어 내로 합쳐질 수 있다(예컨대, 프레스 가공될 수 있다). 다른 실시예에서, 핀들(1722, 1770, 1772) 각각은 초기에는 간극을 제어하기 위해 (예컨대, 캐리어에 부착된) 하나의 리드 프레임일 수 있다. 하우징(1790)(절연체 코어)은 모든 핀 위에 동시에 오버몰딩될 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 암 리셉터클 커넥터의 전개도이다. 접촉부/핀(1822)은 하우징(1890)의 개구부(1805)의 상단 및 하단 내면 상에 도시되어 있다. 접촉부/핀(1827)은 개구부(1805)의 측면 내면 상에 도시되어 있다. 일 실시예에서, 접촉부(1827)는 유지 기구의 일부일 수 있으며, 접촉부/핀의 맨 끝부분에 있는 핀(1827a)에 접지 신호 또는 다른 신호를 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 핀(1870)은 능동 광학 부품(1860)과 임의의 컬렉터/렌즈 조합(1855)과 전기적으로 결합된다.
도 19a와 19b는 본 발명의 실시예에 따른 암 리셉터클 커넥터의 여러 가지 형태를 보여준다. 도시된 바와 같이, 핀(1927)은 핀(1922)과 핀(1970) 중 적어도 일부와 다른 평면에 놓여 있다. 일 실시예에서, 서로 다른 평면에 있는 핀은 동일 회로 기판의 서로 다른 측면에 부착될 수 있다.
도 20a 내지 20d는 복합 수 플러그 커넥터의 커넥터 삽입부의 여러 가지 예를 보여준다. 도 20a는 본 발명의 실시예에 따른 복합 수 플러그 커넥터(50)에 대한 커넥터 삽입부의 간략화된 사시도이고, 도 20b 내지 20d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 상기 커넥터 삽입부의 간략화된 저면도, 정면도 및 측면도이다. 전술한 바와 같이, 상단면과 하단면 상에는 임의 수의 접촉부가 있을 수 있으며, 이들 실시예는 상단면에 6개의 접촉부를, 하단면에 6개의 접촉부를 보여준다.
도시된 바와 같이, 커넥터(50)는 열가소성 중합체와 같은 유전 재료로 만들어지고 사출 성형 가공으로 형성될 수 있는 외곽 쉘(54)로부터 연장하는 탭(52)을 포함한다. 탭(52)은 6개의 접촉부(58(1) 내지 58(6))가 위치한 전방 주면(56a)과 추가적인 6개의 접촉부(58(7) 내지 58(12))가 위치한 후방 주면(56b)을 갖고 있다. 일 실시예에서, 전면 상의 접촉부와 후면 상의 접촉부 간의 간격과, 커넥터의 접촉부와 에지 간의 간격은 일정하여 180도 대칭을 제공하며, 이에 따라서, 플러그 커넥터(50)는 후술하는 바와 같이 2가지 방향 중 어느 방향으로도 대응 리셉터클 커넥터에 삽입될 수 있다.
일 양상에서, 탭(52)의 상당 부분이, 커넥터의 말단에서 외곽 셀로 연장하며 탭(52)의 외주변을 따라 접촉부(58(1) 내지 58(6))를 부분적으로 둘러싸는 접지 링(55)의 일부일 수 있다. 접지 링(55)은 임의의 적당한 금속 또는 다른 도전성 재료로 만들어질 수 있으며, 일 실시예에서는, 구리와 니켈이 도금된 스테인레스강이다. 접지 링(55)에는 2개의 오목부 또는 포켓(60a, 60b)이 형성될 수 있으며, 이들은 탭의 말단 부근에서 탭의 대향면들(56c, 56d) 상에 위치해 있다. 동작 시에, 탭(52)은 포켓(60a, 60b)이 캔틸레버 스프링 또는 디텐트와 같은 유지 기구와 작용적으로 계합할 때까지 리셉터클 커넥터에 삽입될 수 있다. 유지 기구는 포켓(108) 내에 끼워 맞추어지며 커넥터(50)를 일치하는 리셉터클 커넥터에 고정시키는 유지력을 제공한다. 커넥터가 분리되기 위해서는 유지력보다 큰 힘이 짝을 이루는 커넥터들을 서로 떼어 놓는 방향으로 공급될 수 있다. 다른 실시예에서, 기계적 또는 자기적 래치나 직교 삽입 기구와 같은 다른 유지 기구가 이용될 수 있다.
도 20a 내지 20d에 도시된 바와 같이, 접촉부(58(1) 내지 58(12))는 탭(52)의 바깥면을 따라 위치한 외부 접촉부이며, 커넥터(50)는 입자와 잔해물이 모일 수 있는 노출 공동(cavity)을 포함하지 않는다. 커넥터(50)는 강건성과 신뢰성을 향상시키기 위해 완전히 밀봉될 수 있으며 가동부를 포함하지 않는다. 더욱이, 커넥터(50)는 전술한 일반적으로 사용되는 TRS와 TRRS 커넥터에 비해 상당히 감소된 삽입 깊이와 삽입 폭을 갖고 있다. 일 특정 실시예에서, 커넥터(50)의 탭(52)은 4.0mm의 폭(X), 1.5mm의 두께(Y) 및 5.0mm의 삽입 깊이(z)를 갖고 있다. 커넥터(50)의 치수는 물론 접촉부의 수도 실시예마다 다를 수 있음을 알아야 한다.
커넥터(50)가 리셉터클 커넥터와 적절하게 계합되면, 접촉부(58(1) 내지 58(12)) 각각은 리셉터클 커넥터의 대응 접촉부와 전기적으로 접촉한다. 일 실시예에서, 탭(52)은 표면(56a)이 위로 향하는 제1 배향이나 표면(56b)이 위로 향하는 제2 배향에서 커넥터가 커넥터 잭에 삽입될 수 있도록 하는 180도 대칭 이중 배향 설계를 갖고 있다. 따라서, 커넥터(50)는 배향 불가지론적(orientation agnostic)이라고 말할 수 있다. 일 실시예에서, 커넥터의 하단측 상의 좌에서 우로의 접촉부 순서는 다음과 같을 수 있다. 2개의 제1 접촉부는 한 쌍의 차동 데이터 신호에 대해 지정되고, 제3 접촉부는 전력 접촉부에 대해 지정되고, 제4 접촉부는 오디오 접촉부에 대해 지정되고, 제5 및 제6 접촉부는 다른 쌍의 차동 데이터 신호에 대해 지정된다. 마찬가지로, 커넥터의 하단측 상의 좌에서 우로의 접촉 순서는 다음과 같을 수 있다. 2개의 제1 접촉부는 한 쌍의 차동 데이터 신호에 대해 지정되고, 제3 접촉부는 오디오 접촉부에 대해 지정되고, 제4 접촉부는 전력 접촉부에 대해 지정되고, 제5 및 제6 접촉부는 다른 쌍의 차동 데이터 신호에 대해 지정된다.
특정 실시예들의 구체적인 세부 사항들은 임의로 적당히 조합될 수 있으며, 또는 본 발명의 실시예들의 본질과 범위로부터 벗어남이 없이 전술한 것들로부터 변형될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 대한 상기 설명은 예시와 설명 목적으로 제시되었다. 이는 본 발명을 전부 다 설명한다거나 본 발명을 설명된 바로 그 형태로만 한정하는 것이 아니며, 상기 교시에 따라 여러 가지로 변형 및 수정이 가능하다. 실시예들은 당업자가 본 발명을 여러 가지 실시예로 그리고 상정되는 특정 용도에 맞게 여러 가지로 변형하여 가장 잘 활용할 수 있도록 본 발명의 원리와 그 실제 응용을 가장 잘 설명하기 위해 선택되고 설명되었다.
Claims (45)
- 암 리셉터클 커넥터(female receptacle connector)로서,
리셉터클 내에 위치된 절연체 코어;
상기 절연체 코어에 매립된 복수의 핀(pin) - 각각의 핀은 도전성 재료를 포함하고, 상기 복수의 핀은 제1 핀 세트와 제2 핀 세트를 포함하고, 상기 제1 핀 세트의 프론트 엔드들(front ends)은 대응 커넥터의 전기 접촉부들과 짝을 이루도록 구성되고, 상기 절연체 코어는 상기 대응 커넥터의 전기 접촉부들을 수용하기 위한 개구부를 포함함 -;
상기 대응 커넥터로부터 광 신호를 수신하고 그리고/또는 상기 대응 커넥터에 광 신호를 전송하는 적어도 하나의 능동 광학 부품 - 상기 제2 핀 세트는 상기 적어도 하나의 능동 광학 부품에 부착된 기판으로 연장함 -; 및
상기 적어도 하나의 능동 광학 부품으로부터 상기 암 리셉터클 커넥터의 최전면 부분으로 연장하는 렌즈 디바이스 - 상기 암 리셉터클 커넥터의 최전면 부분은 상기 리셉터클의 외부이고, 상기 렌즈 디바이스는 상기 대응 커넥터의 광학 디바이스에 광 신호를 전달하거나 상기 대응 커넥터의 광학 디바이스로부터 광 신호를 전달함 -
를 포함하고,
상기 제2 핀 세트 중 적어도 일부는 상기 적어도 하나의 능동 광학 부품과 통신가능하게 결합되고 상기 광 신호에 대응하는 전기 신호를 전달하도록 구성된 암 리셉터클 커넥터. - 제1항에 있어서,
상기 제1 핀 세트의 프론트 엔드들은 상기 개구부의 적어도 2개의 내면 상에 놓인 암 리셉터클 커넥터. - 제2항에 있어서,
상기 개구부는 상단 내면, 하단 내면 및 2개의 측면 내면을 갖고, 상기 제1 핀 세트는 적어도 6개의 핀을 포함하고, 상기 개구부의 상기 상단 내면 상에는 적어도 2개의 핀이 위치하고, 상기 개구부의 상기 하단 내면 상에는 적어도 2개의 핀이 위치하고, 상기 개구부의 각 측면 내면에는 적어도 하나의 핀이 위치한 암 리셉터클 커넥터. - 제3항에 있어서,
상기 개구부의 각 측면 내면 상에 위치한 핀들은 접지를 제공하도록 구성되고, 상기 상단 내면 또는 하단 내면 상의 핀들 중 적어도 하나는 전력을 전달하도록 구성되고, 나머지 핀들은 데이터 신호와 식별 신호를 전달하도록 구성된 암 리셉터클 커넥터. - 제2항에 있어서,
상기 개구부는 2개의 측면 내면을 갖고, 각 측면 내면은 상기 대응 커넥터의 삽입부의 측면과 계합하는(engaging) 유지 기구(retention mechanism)를 포함하는 암 리셉터클 커넥터. - 제5항에 있어서,
상기 제1 핀 세트는 상기 개구부의 각 측면 내면 상에 위치한 핀을 포함하고, 상기 측면 내면들 상에 위치한 핀들은 상기 대응 커넥터의 삽입부의 측면들에서 노치들과 계합함으로써 상기 유지 기구로서 기능하는 암 리셉터클 커넥터. - 제1항에 있어서,
상기 제1 핀 세트는 회로 기판으로부터 상기 암 리셉터클 커넥터의 전면(front)으로 연장하고, 상기 제2 핀 세트는 상기 회로 기판으로부터, 상기 적어도 하나의 능동 광학 부품에 부착된 기판으로 연장하는 암 리셉터클 커넥터. - 제1항에 있어서,
상기 렌즈 디바이스는 상기 대응 커넥터의 광 디바이스를 수용하여 상기 광 디바이스를 상기 렌즈 디바이스의 렌즈와 정렬시키는 정렬 소자들을 포함하는 암 리셉터클 커넥터. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 능동 광학 부품은, 상기 제2 핀 세트의 제1 부분으로부터 전기 신호를 수신하고 상기 수신된 전기 신호를 전자기 방사로 변환하는 레이저 디바이스를 포함하는 암 리셉터클 커넥터. - 제9항에 있어서,
상기 레이저 디바이스는 레이저와 전기 부품들을 포함하고, 상기 전기 부품들은 상기 제2 핀 세트의 상기 제1 부분으로부터 상기 전기 신호를 수신하고 상기 레이저로의 입력 신호를 발생하는 암 리셉터클 커넥터. - 제9항에 있어서,
상기 적어도 하나의 능동 광학 부품은 상기 대응 커넥터로부터 전자기 방사를 수신하고 상기 수신된 전자기 방사를 상기 제1 핀 세트의 제2 부분 상에서 전기 신호로 변환하는 포토다이오드 디바이스를 포함하는 암 리셉터클 커넥터. - 제1항에 있어서,
상기 제2 핀 세트는 상기 기판의 후면에 부착되고, 상기 적어도 하나의 능동 광학 부품은 상기 기판의 상기 후면에 부착되고,
상기 암 리셉터클 커넥터는, 상기 적어도 하나의 능동 광학 부품 각각에 광학적으로 결합된 하나 이상의 각자의 렌즈 디바이스를 더 포함하고, 상기 렌즈 디바이스들은 상기 기판의 전면에 있고, 상기 기판은 상기 적어도 하나의 능동 광학 부품 각각과 상기 각자의 렌즈 디바이스 사이에 하나 이상의 각자의 구멍을 갖는 암 리셉터클 커넥터. - 제12항에 있어서,
상기 제2 핀 세트 중 적어도 2개의 핀은 상기 적어도 2개의 핀의 끝에서 판(plate)을 통해 서로 연결되고, 상기 적어도 2개의 핀은 접지 신호를 전달하도록 구성되고, 상기 판은 상기 적어도 하나의 능동 광학 부품을 통해 상기 기판에 부착된 암 리셉터클 커넥터. - 수 플러그 커넥터(male plug connector)로서,
삽입부를 갖는 절연체 코어 - 상기 삽입부는 상기 절연체 코어의 베이스로부터 연장하며, 상기 삽입부는 대응 암 커넥터의 리셉터클 부분 내에 끼워 맞추어지도록 구성되고, 상기 삽입부는 복수의 접촉 위치를 가짐 -; 및
상기 대응 암 커넥터로부터 광 신호를 수신하고 그리고/또는 상기 대응 암커넥터에 광 신호를 송신하는 적어도 하나의 광학 디바이스
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 광학 디바이스의 프론트 엔드는 상기 삽입부로부터 떨어진 위치에서 상기 절연체 코어의 베이스 상에 있고, 상기 삽입부는 상기 베이스로부터 상기 삽입부의 프론트 엔드까지의 길이를 갖고, 상기 적어도 하나의 광학 디바이스는 상기 베이스로부터 연장하며, 상기 적어도 하나의 광학 디바이스의 상기 베이스로부터의 길이는 삽입 방향에서 상기 삽입부의 길이의 1/4보다 작은 수 플러그 커넥터. - 삭제
- 삭제
- 수 플러그 커넥터로서,
삽입부를 갖는 절연체 코어 - 상기 삽입부는 상기 절연체 코어의 베이스로부터 연장하며, 상기 삽입부는 대응 암 커넥터의 리셉터클 부분 내에 끼워 맞추어지도록 구성되고, 상기 삽입부는 복수의 접촉 위치를 가짐 -;
상기 대응 암 커넥터로부터 광 신호를 수신하고 그리고/또는 상기 대응 암커넥터에 광 신호를 송신하는 적어도 하나의 광학 디바이스; 및
상기 대응 암 커넥터의 렌즈 디바이스와 계합하도록 상기 적어도 하나의 광학 디바이스를 앞쪽으로 미는(push) 스프링
을 포함하고,
상기 적어도 하나의 광학 디바이스의 프론트 엔드는 상기 삽입부로부터 떨어진 위치에서 상기 절연체 코어의 베이스 상에 있고, 상기 광학 디바이스는 상기 대응 암 커넥터의 렌즈 디바이스의 각진 에지들(angles edges)과 계합하는 각진 에지들을 갖는 수 플러그 커넥터. - 제14항에 있어서,
상기 접촉 위치들에서 상기 절연체 코어에 매립된 복수의 접촉부를 더 포함하고, 각 접촉부는 도전성 재료를 포함하고, 상기 접촉부들은 상기 대응 암 커넥터의 리셉터클 부분의 전기 접촉부들과 짝을 이루도록 구성된 수 플러그 커넥터. - 제18항에 있어서,
상기 접촉부들은 상기 삽입부의 전면 에지로 연장하는 수 플러그 커넥터. - 제18항에 있어서,
상기 접촉부들은 일렬로 놓인 수 플러그 커넥터. - 제18항에 있어서,
상기 삽입부는 제1 주 대향면 및 제2 주 대향면, 2개의 측면, 및 전면을 갖고, 상기 복수의 접촉부의 제1 부분은 상기 제1 주 대향면에 위치하고, 상기 복수의 접촉부의 제2 부분은 상기 삽입부의 다른 면에 위치한 수 플러그 커넥터. - 제21항에 있어서,
적어도 2개의 접촉부가 상기 제1 주 대향면에 위치하고, 적어도 2개의 접촉부가 상기 제2 주 대향면에 위치하고, 적어도 하나의 접촉부가 제1 측면에 위치하고, 적어도 하나의 접촉부가 제2 측면에 위치한 수 플러그 커넥터. - 삭제
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