WO2011089499A2 - 光ファイバ用ソケット - Google Patents

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WO2011089499A2
WO2011089499A2 PCT/IB2011/000062 IB2011000062W WO2011089499A2 WO 2011089499 A2 WO2011089499 A2 WO 2011089499A2 IB 2011000062 W IB2011000062 W IB 2011000062W WO 2011089499 A2 WO2011089499 A2 WO 2011089499A2
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WO
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lens block
circuit board
optical fiber
mounting surface
accuracy
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PCT/IB2011/000062
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WO2011089499A4 (ja
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英俊 天谷
賢一 島谷
俊輔 松島
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パナソニック電工株式会社
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4292Coupling light guides with opto-electronic elements the light guide being disconnectable from the opto-electronic element, e.g. mutually self aligning arrangements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber socket that is connected to an optical fiber, receives an optical signal transmitted through the optical fiber, converts the optical signal into an electrical signal, or converts the electrical signal into an optical signal and transmits the optical signal through the optical fiber.
  • an optical fiber socket that is connected to an optical fiber, receives an optical signal transmitted through the optical fiber, converts the optical signal into an electrical signal, or converts the electrical signal into an optical signal and transmits the optical signal through the optical fiber.
  • optical fiber connectors for connecting digital electrical equipment and optical fibers, photodiodes, phototransistors, etc. that convert received optical signals into electrical signals on the circuit board of optical fiber sockets provided on the digital electrical equipment side
  • the light receiving element or a light emitting element such as a light emitting diode that converts an electric signal to be transmitted into an optical signal, and an optical signal (light beam) transmitted through an optical fiber is condensed on the light receiving surface of the light receiving element or the light emitting element emits light
  • a lens is provided for converting an optical signal (light beam) output from the surface into a parallel light beam and making it incident on an optical fiber.
  • the optical fiber itself is very thin, a ferrule is fitted to the tip of the optical fiber, and the ferrule is fitted to a sleeve provided on the circuit board. It is combined with a light emitting element.
  • the core of the optical fiber is about 10 ⁇ m in the single mode and about 50 to 100 ⁇ m in the multimode, and the light emitting element or the light receiving element is only about 0.3 mm ⁇ 0.3 mm. Therefore, it is not easy to make the optical axis of the optical fiber coincide with the light receiving surface of the light receiving element or the light emitting surface of the light emitting element due to the positioning accuracy of the light receiving element or the light emitting element and the sleeve on the circuit board.
  • a light receiving element or a light emitting element is mounted on a circuit board. Further, an optical fiber ferrule is fitted into the sleeve while the sleeve is temporarily installed on the circuit board. In this state, the circuit board and the optical fiber are connected to a dedicated measuring device.
  • an optical signal continuously light emission
  • the position of the sleeve on the circuit board is finely adjusted, and the sleeve is bonded to the circuit board at a position where the level of the output signal from the light receiving element is maximized.
  • an optical signal continuously light emission
  • the position of the sleeve on the circuit board is finely adjusted.
  • the sleeve is bonded to the circuit board at a position where the level of the signal output from the end surface opposite to the ferrule is maximized. In either case, it takes about 30 seconds to temporarily install a sleeve on the circuit board, fit an optical fiber ferrule to the sleeve, and connect the circuit board and the optical fiber to a dedicated measuring device. Further, it takes about 30 seconds to find the optimum position while finely adjusting the sleeve on the circuit board. Furthermore, it takes about 30 seconds to cure the adhesive and fix the sleeve to the circuit board, and it takes about 30 seconds to inspect the optical fiber socket after completion.
  • the adhesive needs to be able to be cured in a short time and does not cause misalignment due to curing shrinkage, and is limited in type and unsuitable for cost reduction.
  • time and cost for optical axis alignment (centering) of the light receiving element or light emitting element on the circuit board and the sleeve into which the ferrule of the optical fiber is fitted Therefore, it has a problem that mass production is difficult.
  • Patent Document 1 discloses a lens integrated with a sleeve. As a result, at least the deviation between the optical axes of the lens and the sleeve can be suppressed to the same level as the processing accuracy of this part, but the problem of difficulty in mass production cannot be eliminated because the active alignment cannot be omitted.
  • FIG. 11 shows a configuration of a conventional optical fiber socket 200 provided on the digital electrical equipment side.
  • the optical fiber socket 200 includes a circuit board 202, a light receiving element or light emitting element 203 provided on the mounting surface 221 of the circuit board 202, and a sleeve 251 fitted to a ferrule 211 attached to the tip of the optical fiber 210.
  • the lens block 205 integrally formed with the lens 252, and a plurality of connection terminals 241 for connecting the wiring pattern formed on the mounting surface 221 of the circuit board 202 and the wiring pattern of the circuit board 206 of the digital electric device.
  • a power supply line for supplying driving power to the light receiving element or light emitting element 203 and a control IC (not shown), and a control signal line for transmitting a control signal for controlling the control IC.
  • a wiring pattern such as a transmission / reception signal line for transmitting a signal output from the light receiving element or a signal for causing the light emitting element to emit light is formed.
  • the light receiving element or the light emitting element 203 is mounted on the circuit board 202, and the lens block 205 is temporarily installed on the circuit board 202, and then the sleeve.
  • the ferrule 211 of the optical fiber 210 is fitted to 251.
  • the circuit board 202 and the optical fiber 210 are connected to a dedicated measuring device.
  • an optical signal continuous light emission
  • an optical signal is input from the end surface of the optical fiber 210 opposite to the ferrule 211, and from the light receiving element 203 mounted on the circuit board 202 by the measuring device.
  • the position of the lens block 205 on the circuit board 202 is finely adjusted, and the lens block 205 is adhered to the circuit board 202 at a position where the level of the output signal from the light receiving element 203 is maximized.
  • an optical signal continuously light emission
  • the lens block 205 is bonded to the circuit board 202 at a position where the level of the signal output from the end surface of the optical fiber 210 opposite to the ferrule 211 of the optical fiber 210 is maximized.
  • Patent Document 2 for the purpose of omitting the active alignment, a positioning through hole is formed in the circuit board, a positioning fitting shaft is provided on the sleeve side, and a sleeve is provided in the through hole of the circuit board.
  • An optical module is disclosed in which a sleeve can be mounted on a circuit board only by fitting the fitting shaft.
  • the optical fiber and the light receiving element or light emitting element cannot be optically coupled with high efficiency.
  • the processing accuracy is about several tens of ⁇ m at best, so it is practically impossible to couple the single mode optical fibers.
  • the optical fiber 210 itself is very thin, and the diameters of the ferrule 211 and the sleeve 251 at the tip are at most about several millimeters.
  • the light emitting element or light receiving element 203 is also about 0.3 mm ⁇ 0.3 mm in size. Therefore, the wiring patterns formed on the mounting surfaces of the circuit boards 202 and 206 are arranged at a very narrow pitch.
  • Patent Document 3 discloses an optical module in which an optical element, a control IC, and a plurality of connection terminals are integrated with a lens block by insert molding without using a circuit board.
  • connection terminal is a plate-like body
  • the lens block itself is increased in size
  • the relative positions of the light emitting element, the lens and the sleeve are fixed when the light emitting element is inserted into the mold.
  • Optical axis alignment (centering) with an optical fiber cannot be performed. Therefore, when a light emitting element is inserted into a mold for resin molding, it must be positioned with extremely high precision, and a device such as a high precision chip mounter is required. Further, during resin molding, there is a possibility that the position of the optical element may be shifted due to the resin injected into the mold, and the yield may be lowered.
  • the present invention provides an optical fiber socket capable of optical coupling of optical fibers with high accuracy without performing the above active alignment, and its Provide assembly method.
  • the present invention provides an optical fiber socket that is easy to assemble and can easily manage the accuracy of the distance between terminals of a plurality of connection terminals.
  • an optical fiber socket which is a circuit board, a light receiving element or a light emitting element mounted on the first mounting surface of the circuit board, and the first mounting surface of the circuit board.
  • a lens block pedestal mounted at a predetermined position on any one of the second mounting surfaces on the back surface thereof and having a plurality of positioning fitting holes or fitting projections on the end surface exposed to the first mounting surface side.
  • a sleeve to which a ferrule fitted to the tip of the optical fiber is fitted, and the light output from the optical fiber is provided between the optical fiber and the light emitting element or the light receiving element.
  • the lens block is integrally formed with a lens for condensing the light collected on the light receiving surface or allowing the light output from the light emitting element to be incident on the optical fiber, and the lens block on the end surface facing the end surface of the lens block cradle.
  • the lens block has a plurality of positioning fitting projections or fitting holes to be fitted with the plurality of positioning fitting holes or fitting projections, and the lens block and the lens block cradle are the same
  • the lens block is formed with an optical material at a first accuracy
  • the lens block cradle is mounted on the circuit board with a second accuracy
  • the light receiving element or the light emitting element is mounted on the circuit board.
  • the lens block cradle is mounted on the first mounting surface of the circuit board, and the lens block is provided with the plurality of positioning fitting protrusions or fitting holes.
  • the lens block cradle Projecting further to the circuit board side than the end face of the cradle facing the end face, and having a projecting portion higher than the height of the lens block cradle with respect to the first mounting surface of the circuit board, whereby the circuit The lens and the sleeve may be positioned with respect to the first mounting surface of the substrate.
  • the lens block cradle is mounted on the second mounting surface of the circuit board, and has a height lower than the thickness of the circuit board around the plurality of positioning fitting holes or fitting protrusions.
  • the circuit board is formed with the second accuracy or a third accuracy lower than the second accuracy, and has a through hole into which the pedestal of the lens block support is fitted, and the circuit
  • the plurality of positioning fitting holes or fitting protrusions of the lens block cradle and the plurality of positioning fitting protrusions or fitting holes of the lens block may be fitted with the substrate interposed therebetween.
  • the lens block cradle has a component mounting recess formed on a surface of the circuit board facing the second mounting surface, and the lens block cradle on the second mounting surface of the circuit board.
  • An electronic component other than the light receiving element or the light emitting element may be mounted on a portion facing the component mounting recess.
  • the optical fiber socket may further include a resin material terminal block in which a plurality of connection terminals whose first ends are electrically connected to the wiring pattern are integrally held.
  • the terminal block may be formed integrally with the lens block. Further, the terminal block has a protruding portion parallel to the first mounting surface or the second mounting surface of the circuit board, and the plurality of connection terminals are contact portions exposed on the surface of the protruding portion, respectively.
  • the protrusions and the contact portions of the plurality of connection terminals may function as headers for sockets provided on other circuit boards.
  • the lens block and the terminal block may be formed using the same optical material.
  • a method for assembling an optical fiber socket the lens block cradle having a plurality of positioning fitting holes or fitting protrusions on the end face, and the optical fiber socket fitted to the tip of the optical fiber.
  • a lens for allowing light output from the element to enter the optical fiber is integrally formed, and the plurality of positioning fittings of the lens block pedestal are fitted on an end surface of the lens block pedestal facing the end surface.
  • a lens block having a plurality of positioning fitting projections or fitting holes to be fitted with the fitting holes or the fitting projections is formed with the first accuracy using the same optical material, and the first mounting of the circuit board is performed.
  • the second mounting surface is exposed such that an end surface on which a plurality of positioning fitting holes or fitting protrusions are formed is exposed to the first mounting surface side at a predetermined position on any one of the second mounting surfaces on the back surface thereof.
  • a lens block cradle is mounted with accuracy, and the light receiving element or the light emitting element is based on one of the plurality of positioning fitting holes or fitting protrusions of the lens block cradle mounted on the circuit board. Mounting at a predetermined position on the first mounting surface of the circuit board with the second accuracy, and the plurality of positioning fitting protrusions or fitting holes of the lens block are formed on the lens block cradle. The plurality of positioning fitting holes or fitting protrusions are fitted and fixed.
  • the lens block cradle and the lens block have the highest accuracy using the lens molding technology that is an optical component, the so-called submicron, that is, the dimensional error. Molding is performed with an accuracy of 1 ⁇ m or less (first accuracy). Therefore, the fitting hole or fitting protrusion for positioning the lens block cradle and the fitting protrusion or fitting hole for positioning the lens block are fitted with an accuracy of about several ⁇ m.
  • the lens block cradle and the lens block only need to be fitted with an accuracy of about several ⁇ m, and the combination, shape, number, etc. of the fitting holes or fitting projections can be arbitrarily set.
  • the lens block cradle is mounted on either the first mounting surface (for example, the front surface) or the second mounting surface (for example, the back surface) of the circuit board.
  • This mounting is performed using a component mounting device, a so-called chip mounter. Can be implemented.
  • the positioning accuracy of the lens block cradle relative to the circuit board may not be so high, and the positioning accuracy when mounting electronic components on a normal circuit board If there is enough.
  • it is not necessary to consider the influence of curing shrinkage, and an adhesive for fixing the lens block cradle to the circuit board can be used.
  • the light receiving element or the light emitting element is a first mounting surface of the circuit board using a chip mounter with reference to any of the plurality of positioning fitting holes or fitting protrusions of the lens block cradle mounted on the circuit board.
  • the chip mounter's imaging device CCD camera or the like
  • the lens block is fitted and fixed to the lens block cradle mounted on the circuit board.
  • the ferrule and the sleeve have a fitting accuracy of a level required as an optical component.
  • the lens block is received by fitting the positioning projection or fitting hole for positioning the lens block into the fitting hole or fitting projection for positioning of the lens block support mounted on the circuit board. If the optical fiber ferrule is fitted to the sleeve of the lens block and the lens block sleeve is fitted, the optical fiber and the light receiving element or light emitting element can be optically coupled with an accuracy of about a dozen ⁇ m (optical axis) without performing active alignment. Can be combined).
  • the lens block further protrudes toward the circuit board and has a protrusion higher than the height of the lens block cradle mounted on the first mounting surface of the circuit board, or the lens block cradle has a second mounting surface of the circuit board.
  • the circuit board has a through hole into which the base is fitted, the fitting hole or the fitting protrusion of the lens block base and the lens.
  • the lens block is fixed in direct contact with the first mounting surface of the circuit board. That is, regarding the positional accuracy of the lens in the optical axis direction (direction perpendicular to the first mounting surface), the lens block cradle is mounted on the first mounting surface of the circuit board using an adhesive, and further the adhesive is used.
  • the space between the end surface of the lens block and the end surface of the lens block cradle functions as a place for the excess adhesive to escape, and is provided on the first mounting surface of the circuit board.
  • the lens and the sleeve are positioned relative to each other. Accordingly, the influence of the thickness of the adhesive layer on the positional accuracy of the lens and the sleeve in the optical axis direction (direction perpendicular to the first mounting surface) can be eliminated, and the optical fiber and the light receiving element or light emission in the optical axis direction can be eliminated.
  • the optical coupling accuracy or efficiency of the element 3 is improved.
  • the lens block pedestal has a component mounting recess formed on the second mounting surface side of the circuit board, a double-sided board can be used as the circuit board, and the mounting density of the circuit board can be improved.
  • the terminal block integrally with the lens block, it is possible to reduce the number of parts and the assembly process of the optical fiber socket, thereby reducing the cost and mass production.
  • the protruding part of the terminal block and the contact part of each connection terminal exposed on the surface function as a header of a narrow pitch connector, and by inserting these parts into sockets provided on other circuit boards, other circuits Soldering to the board can be omitted. Further, it becomes easy to attach and remove the optical fiber socket to / from another circuit board.
  • the terminal block is mounted on the second mounting surface of the circuit board, and the light receiving element or the light emitting element is positioned and mounted on the basis of the fitting hole or the fitting protrusion for positioning the terminal block.
  • the optical axis alignment (centering) of the light receiving element or the light emitting element and the lens and the sleeve can be performed with high accuracy.
  • the active alignment can be omitted. That is, the terminal block and the lens block are molded with a so-called sub-micron, that is, with a dimensional error of 1 ⁇ m or less (first accuracy) using the lens molding technique that is an optical component.
  • the fitting hole or fitting protrusion for positioning the terminal block and the fitting protrusion or fitting hole for positioning the lens block are fitted with an accuracy of about several ⁇ m.
  • the terminal block and the lens block only need to be fitted with an accuracy of about several ⁇ m, and the combination, shape, number, etc. of the fitting holes or fitting projections can be arbitrarily set.
  • the light receiving element or the light emitting element is first mounted on the circuit board using a chip mounter with reference to any of the plurality of positioning fitting holes or fitting protrusions of the terminal block mounted on the circuit board. Mounted at a predetermined position on the surface.
  • the image pickup device (CCD camera or the like) of the chip mounter only needs to pick up an image of a part of the circuit board, that is, the vicinity of the terminal block, so that by increasing the magnification of the lens, for example, about 10 ⁇ m The positioning accuracy can be increased to the accuracy.
  • the lens block is fitted and fixed to the terminal block mounted on the circuit board.
  • the ferrule and the sleeve have a fitting accuracy of a level required as an optical component.
  • the lens block is fixed to the terminal block by fitting the positioning projection or fitting hole for positioning of the lens block to the fitting hole or fitting projection for positioning of the terminal block mounted on the circuit board.
  • the optical fiber and the light receiving element or light emitting element can be optically coupled (optical axis alignment) with an accuracy of about a dozen ⁇ m without performing active alignment. Can do.
  • translucent parts as the terminal block and the lens block, the fixing of the parts can be visualized, and the assembly confirmation becomes easy.
  • the front sectional view showing the composition of the optical fiber socket concerning a 1st embodiment by the present invention is a top view which shows the structure of the 1st mounting surface of the circuit board in the said 1st Embodiment, (b) is front sectional drawing which shows the structure of a lens block, (c) is a top view which shows the structure of a lens block. (D) is front sectional drawing which shows the structure of a lens block holder, (e) is a top view which shows the structure of a lens block holder. Front sectional drawing which shows the structure of the socket for optical fibers which concerns on 2nd Embodiment by this invention.
  • Front sectional drawing which shows the structure of the socket for optical fibers which concerns on 3rd Embodiment by this invention.
  • Front sectional drawing which shows the structure of the socket for optical fibers which concerns on 4th Embodiment by this invention.
  • (A) is front sectional drawing which shows the structure of the socket for optical fibers which concerns on 5th Embodiment by this invention,
  • (b) is the side view.
  • (A) is front sectional drawing which shows the structure of the socket for optical fibers which concerns on 6th Embodiment by this invention, (b) is the side view.
  • (A) is front sectional drawing which shows the structure of the socket for optical fibers which concerns on 7th Embodiment by this invention, (b) is the side view.
  • (A) is front sectional drawing which shows the structure of the socket for optical fibers which concerns on 8th Embodiment by this invention, (b) is the side view.
  • (A) is front sectional drawing which shows the structure of the modification of the socket for optical fibers which concerns on 8th Embodiment by this invention, (b) is the side view.
  • (A) is front sectional drawing which shows the structure of the conventional socket for optical fibers, (b) is the side view.
  • FIG. 1 shows a configuration of an optical fiber socket 1 according to the first embodiment.
  • an optical fiber socket 1 according to this embodiment includes a circuit board 2, a light receiving element or light emitting element 3 mounted on a first mounting surface (front surface) 21 of the circuit board 2, and a lens block. It comprises a cradle 4 and a lens block 5.
  • FIG. 2A shows the configuration of the first mounting surface 21 of the circuit board 2.
  • the first mounting surface 21 of the circuit board 2 has a plurality of (for example, two) positioning holes 22 for positioning the lens block cradle 4 and positioning and soldering when mounting the light receiving element or the light emitting element 3.
  • a land 23 for wiring and a land 24 for wiring are provided.
  • 2D and 2E show the configuration of the lens block cradle 4.
  • the lens block cradle 4 is an annular member having a uniform thickness, for example, and a plurality of (for example, 2), which are fitted into the positioning holes 22 on the surface 41 facing the first mounting surface 21 of the circuit board 2.
  • Positioning protrusions 42 are formed.
  • a plurality of (for example, two) fitting holes 44 are formed in the surface (end surface exposed to the first mounting surface side) 43 of the lens block cradle 4 facing the lens block 5.
  • the positioning accuracy of the lens block cradle 4 with respect to the first mounting surface 21 of the circuit board 2 is not so important, and the positioning accuracy of the general electronic component with respect to the mounting surface of the circuit board is sufficient. Therefore, the dimension error and the fitting gap between the positioning holes 22 of the circuit board 2 and the positioning protrusions 42 of the lens block cradle 4 should be of a level that can accommodate the positioning accuracy of a general chip mounter (for example, about 50 ⁇ m). That's fine. This accuracy is the third accuracy.
  • the lens block 5 includes a cylindrical sleeve 51 into which a ferrule 11 fitted at the tip of the optical fiber 10 is fitted, and a lens 52 provided between the optical fiber 10 and the light receiving element or the light receiving element 3.
  • a core (or flange) 53 that supports the sleeve 51 and the lens 52 is integrally formed.
  • the surface of the core 53 of the lens block 5 facing the lens block support 4 or the first mounting surface 21 (the end surface facing the end surface of the lens block support 4) 54 is fitted with the fitting hole 44.
  • a plurality of (for example, two) fitting protrusions 55 are formed so as to protrude toward the first mounting surface 21.
  • the lens 52 is used for condensing the light output from the optical fiber 10 on the light receiving surface of the light receiving element 3 or for allowing the light output from the light emitting element 3 to enter the optical fiber 10.
  • the lens block 5 is, for example, a thermoplastic resin such as acrylic or a thermosetting resin such as epoxy, and is formed of an optical material that transmits laser light having a specific wavelength (for example, 870 nm). Molding of an optical component using such an optical material can be performed with extremely high accuracy, and the most accurate one can be a so-called submicron, that is, a dimensional error can be 1 ⁇ m or less. This accuracy is the first accuracy.
  • the lens block pedestal 4 is also formed with the same first accuracy using the same optical material as the lens block 5, and the lens block 4 is in accordance with the first accuracy with respect to the lens block pedestal 5. Positioning is possible.
  • a method for assembling the optical fiber socket 1 will be described.
  • the active alignment for aligning the optical axis between the optical fiber and the light receiving element or the light emitting element is not performed while monitoring the level of the optical signal by the measuring device, and the predetermined assembly is performed only by the dimensional accuracy and positioning accuracy of each component. Ensure accuracy.
  • this is referred to as “passive alignment”.
  • the lens block cradle 4 is mounted on the first mounting surface 21 of the circuit board 2 and fixed with an adhesive.
  • the kind of adhesive agent to be used is not specifically limited.
  • a material having heat resistance that can withstand the solder reflow temperature is used as the optical material.
  • a thermosetting resin is used as an adhesive.
  • the lens block cradle 4 When the lens block cradle 4 is mounted on the first mounting surface 21 of the circuit board 2, with reference to any of the plurality of positioning fitting holes 44 of the lens block cradle 4 mounted on the circuit board 2, The light receiving element or the light emitting element 3 is mounted on the first mounting surface 21 of the circuit board 2.
  • the outer diameter of the core 53 of the lens block cradle 4 and the lens block 5 is about ⁇ 5 (diameter 5 mm).
  • the plane dimension is about ⁇ 0.3 (0.3 mm ⁇ 0.3 mm).
  • the interval between the two fitting holes 44 is about 3 mm.
  • the imaging device of the chip mounter has only to pick up a minute region, so that the position detection accuracy can be increased by increasing the imaging magnification of the lens. For example, it is sufficient if the positioning accuracy can be increased to an accuracy of about 10 ⁇ m (second accuracy).
  • the ferrule 11 and the sleeve 51 have a fitting accuracy of a level required as an optical component. Therefore, the positioning projection 55 for positioning the lens block 5 is fitted into the positioning fitting hole 44 of the lens block cradle 4 mounted on the circuit board 2, and the lens block 5 is fixed to the lens by an adhesive or the like.
  • the optical fiber 10 and the light receiving element or light emitting element are not subjected to active alignment, that is, by passive alignment.
  • 3 can be optically coupled (optical axis alignment) with an accuracy of about several tens of micrometers. Passive alignment does not require the connection of the measuring device or fine adjustment of the position of the lens block (sleeve), so the time required for passive alignment is only the operation time of the chip mounter, the curing time of the adhesive, and the inspection time. Compared to active alignment, the time can be greatly reduced. As a result, mass production of optical fiber sockets becomes possible.
  • FIG. 3 shows a configuration of the optical fiber socket 1 according to the second embodiment.
  • the lens block support 4 in the second embodiment is mounted on the first mounting surface 21 of the circuit board 2, and the lens block 5 has a plurality of positioning fitting protrusions 55.
  • the protrusion 56 protrudes further to the circuit board 2 side than the provided end face 54 and is higher than the height of the lens block cradle 4 relative to the first mounting surface 21 of the circuit board 2.
  • the space between the end surface 54 of the lens block 5 and the surface 43 of the lens block cradle 4 functions as a place for the excess adhesive to escape, and with respect to the first mounting surface 21 of the circuit board 2.
  • the lens 52 and the sleeve 51 are positioned. This eliminates the influence of the thickness of the adhesive layer on the positional accuracy of the lens 52 and the sleeve 51 in the optical axis direction (the direction perpendicular to the first mounting surface 21), and the optical fiber 10 in the optical axis direction. And the optical coupling accuracy or efficiency of the light receiving element or the light emitting element 3 is improved.
  • the lens block support 4 in the third embodiment is mounted on the second mounting surface (back surface) 25 of the circuit board 2.
  • the lens block cradle 4 has a pedestal 45 having a height lower than the thickness of the circuit board 2 around the plurality of positioning fitting holes 44.
  • the circuit board 2 has a through hole 26 into which the pedestal 45 of the lens block cradle 4 is fitted, and the pedestal 45 and the through hole 26 have the third accuracy lower than the second accuracy. Formed and fitted with precision. Thereby, the plurality of positioning fitting holes 44 of the lens block cradle 4 and the plurality of positioning fitting protrusions 55 of the lens block 5 are fitted with the circuit board 2 interposed therebetween.
  • FIG. 4 shows a configuration of the optical fiber socket 1 according to the fourth embodiment.
  • the lens block support 4 in the fourth embodiment is further formed on the surface of the circuit board 2 on the side facing the second mounting surface 25.
  • a component mounting recess 46 is provided. If a double-sided board is used as the circuit board 2, another electron such as an IC other than the light receiving element or the light emitting element 3 is formed on a portion of the second mounting surface 25 of the circuit board 2 that faces the component mounting recess 46 of the lens block cradle 4.
  • the components 6 can be mounted, and the mounting density of the circuit board 2 can be improved. Furthermore, it is possible to mount other electronic components by using the concave portion on the lens block 5 side, thereby further improving the mounting density.
  • FIG. 6 shows the configuration of the optical fiber socket 1 according to the fifth embodiment.
  • reference numerals 171 and 172 denote soldered portions (the same applies hereinafter).
  • the optical fiber socket 1 according to the fifth embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, and a plurality of (for example, six) connection terminals 141 are arranged at a predetermined pitch (fixed interval). And a terminal block 140A held integrally.
  • the lens block cradle is not shown for the sake of simplicity, and the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
  • the first mounting surface 21 of the circuit board 2 is a power supply line for supplying driving power to the light receiving element or the light emitting element 3 and a control IC (not shown), and for controlling the control IC.
  • Wiring patterns such as a control signal line for transmitting a control signal, a transmission / reception signal line for transmitting a signal output from the light receiving element or a signal for causing the light emitting element to emit light are formed.
  • through holes 123 are formed at a predetermined pitch in the circuit board 2 according to the arrangement pitch of the connection terminals 141, and the first end portions 141a of the connection terminals 141 are inserted.
  • the terminal block 140 ⁇ / b> A is mounted on the second mounting surface 25 of the circuit board 2, and the first end portion 141 a of the connection terminal 141 is inserted into the through hole 123 of the circuit board 2 to connect the connection terminal 141.
  • the terminal block 140 ⁇ / b> A is fixed to the circuit board 2 by soldering the first end portion 141 a to the conductor pattern.
  • the terminal block 140A may be bonded to the circuit board 2 in advance.
  • the terminal block 140A can be easily manufactured by, for example, inserting a thin metal plate processed into a comb shape into a mold, injecting a resin into the mold, molding, and cutting the root portion of the comb teeth. it can.
  • the material of the terminal block 140A is not particularly limited, but is preferably a material that is not easily deformed by heat at the time of soldering. Moreover, when performing solder reflow, it needs to be able to endure solder reflow temperature.
  • circuit board 160 of the digital electrical device On the other hand, through holes 163 are also formed in the circuit board 160 of the digital electrical device at the predetermined pitch, and the second end portion 141b of the connection terminal 141 is inserted into the through hole of the circuit board 160, and the circuit board 160 The wiring pattern formed on the second mounting surface 162 is soldered.
  • the circuit board 160 of the digital electric device and the circuit board 2 of the optical fiber socket 1 are electrically connected, and driving power or the like is supplied to the light receiving element or the light emitting element 3 or a control IC (not shown).
  • the ferrule 11 When the ferrule 11 is inserted into and removed from the sleeve 51, a large external force is applied to the circuit board 2. Therefore, the circuit board 2 is fixed to a frame or the like (not shown).
  • the plurality of connection terminals 141 can be simultaneously mounted only by mounting the terminal block 140A on the circuit board 2. . Further, when the terminal block 140A is handled, the possibility that the connection terminal 141 is deformed is reduced, and the management of the distance between the terminals is facilitated.
  • the terminal block 140A is mounted on the first mounting surface 21 of the circuit board 2, the first end portion 141a of the connection terminal 141 is inserted into the through hole 123 of the circuit board 2, and the first end portion 141a of the connection terminal 141 is inserted. May be soldered to the second mounting surface side and fixed to the circuit board 2.
  • FIG. 7 shows a configuration of the optical fiber socket 1 according to the sixth embodiment.
  • the terminal block 140B is formed integrally with the lens block 5, and the terminal block 140B is formed on the first mounting surface 21 of the circuit board 2. Protrudes parallel to the lens block.
  • the lens block cradle is not shown in order to simplify the illustration, and the same components as those in the above embodiment are used.
  • connection terminal 141 is soldered to the first mounting surface 21 of the circuit board 2 because the terminal block 140B becomes an obstacle. Therefore, the through hole 123 of the circuit board 2 is used as a via hole, and the first end portion 141a of the connection terminal 141 is soldered to a wiring pattern formed on the second mounting surface 25 side. 7 shows an example in which the second end portion 141b of the connection terminal 141 is soldered to the wiring pattern formed on the first mounting surface 161 of the circuit board 160.
  • the terminal block 140B can be molded with the same accuracy as the optical component.
  • the first end portion 141 a of the connection terminal 141 is soldered to the first mounting surface 21 of the circuit board 2
  • the second end portion 141 b of the connection terminal 141 is soldered to the second mounting surface 162 of the circuit board 160. May be.
  • the first end of the connection terminal 141 may be soldered directly to the wiring pattern on the first mounting surface 21 of the circuit board 2.
  • the sixth embodiment may be applied to the second to fourth embodiments as shown in FIGS.
  • FIG. 8 shows a configuration of the optical fiber socket 1 according to the seventh embodiment.
  • the terminal block 140C is formed integrally with the lens block 5, and the terminal block 140C is formed on the first mounting surface 21 of the circuit board 2. Protrudes parallel to the lens block.
  • the other configurations are the same as those in the first embodiment described above.
  • the lens block cradle is not shown in order to simplify the illustration, and the same components as those in the above embodiment are used. Are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the first end portion 141a of the connection terminal 141 is soldered to the wiring pattern formed on the second mounting surface 25 side as a via hole. Portions other than the first end portion 141a including the second end portion 141b of the connection terminal 141 function as a contact portion 141c, and are formed to have a substantially U-shaped cross section along the surface of the terminal block 140C. It is exposed from the surface of the terminal block (projection) 140C.
  • the terminal block (projecting portion) 140C and the contact portions 141c of the plurality of connection terminals 141 function as a header of a narrow pitch connector with respect to the socket 163 provided on the first mounting surface 161 of the circuit board 160.
  • the terminal block 140C is not necessarily formed integrally with the lens block 5, and the terminal block 140C may be separate from the lens block 5 as in the fifth embodiment shown in FIG.
  • the seventh embodiment may be applied to the second to fourth embodiments shown in FIGS. (Eighth embodiment) Next, an optical fiber socket according to an eighth embodiment of the present invention will be described.
  • the terminal block 140D is mounted on the second mounting surface 25 side of the circuit board 2, and the lens block 5 is located with respect to the terminal block 140D. Positioned and fixed.
  • the terminal block 140D has a plurality of (for example, two) pedestals 145 and a plurality of pedestals 145 formed on the surface 146 in contact with the second mounting surface 25 of the circuit board 2 and having a height lower than the thickness of the circuit board 2 (for example, two). For example, there are two) fitting holes 144 for positioning.
  • the terminal block 140D functions as the lens block cradle 4 of the third and fourth embodiments shown in FIGS.
  • the circuit board 2 has a through hole 26 into which the pedestal 145 of the terminal block 140D is fitted.
  • the pedestal 145 has a predetermined accuracy (for example, a chip mounter positioning accuracy (the second accuracy or It is fitted with the third accuracy)).
  • a plurality of positioning fitting protrusions 55 that are fitted into the plurality of positioning fitting holes 144 of the terminal block 140 ⁇ / b> D are formed. .
  • the terminal block 140D is also formed with the same accuracy (first accuracy) using the same optical material as that of the lens block 5, and the lens block 5 can be positioned with high accuracy with respect to the terminal block 140D.
  • the gap between the first mounting surface 21 of the circuit board 2 and the pedestal 145 of the terminal block 140D and the gap between the pedestal 145 and the through hole 26 are excessively bonded as in the third and fourth embodiments. It functions as an escape place for the agent, and the influence of the thickness of the adhesive layer on the positional accuracy of the lens 52 and the sleeve 51 in the optical axis direction can be eliminated, and the optical fiber 10 and the light receiving element or light emitting element 3 in the optical axis direction.
  • the terminal block 140D is mounted on the second mounting surface 25 of the circuit board 2 and fixed with an adhesive. Since the positioning accuracy of the terminal block 140D with respect to the second mounting surface 25 of the circuit board 2 is not so important, it can be mounted by a normal chip mounter. Moreover, since it does not receive to the influence of the cure shrinkage of an adhesive agent, the kind of adhesive agent to be used is not specifically limited.
  • the light receiving element or the light emitting element 3 is mounted (soldered and fixed) on the first mounting surface 21 of the circuit board 2 by a solder reflow process
  • a material having heat resistance that can withstand the solder reflow temperature is used as the optical material.
  • a thermosetting resin is used as an adhesive.
  • the terminal block 140D is mounted on the second mounting surface 25 of the circuit board 2
  • the light receiving element or the light emitting element 3 is mounted on the first mounting surface 21 of the circuit board 2 with reference to any one of 144.
  • the dimensions of the lens block 5 are exemplified.
  • the outer diameter of the core 53 of the lens block 5 is about ⁇ 5 (diameter 5 mm), and the planar dimension of the light receiving element or the light emitting element 3 is ⁇ 0.3 (0.3 mm ⁇ 0.3 mm).
  • the interval between the two fitting holes 144 is about 3 mm. Therefore, the imaging device of the chip mounter has only to pick up a minute region, so that the position detection accuracy can be increased by increasing the imaging magnification of the lens. For example, it is sufficient if the positioning accuracy can be increased to an accuracy of about 10 ⁇ m (second accuracy).
  • the ferrule 11 and the sleeve 51 have a fitting accuracy of a level required as an optical component.
  • the positioning projections 55 for positioning the lens block 5 are fitted into the positioning fitting holes 144 of the terminal block 140D mounted on the circuit board 2, and the lens block 5 is attached to the terminal block 140D with an adhesive or the like. If the ferrule 11 of the optical fiber 10 is fitted to the sleeve 51 of the lens block 5 and the optical fiber 10 and the light receiving element or light emitting element 3 are connected to each other without performing active alignment, that is, by passive alignment.
  • Optical coupling optical axis alignment
  • FIG. 10 shows a configuration of a modified example of the optical fiber socket 1 according to the eighth embodiment. In the modification shown in FIG.
  • the second end 141 b of the connection terminal 141 is bent in a crank shape, and the second end 141 b is not inserted into the through hole of the circuit board 160, and the first mounting surface 161 of the circuit board 160 is used. Soldering directly to the wiring pattern formed in For example, this is effective when there is another electrical component below the circuit board 160 and when the second end 141b of the connection terminal 141 cannot penetrate the circuit board 160.
  • this invention is not limited to the structure of the said embodiment, A various deformation
  • a plurality of fitting protrusions for positioning are formed on the surface (end surface exposed to the first mounting surface side) 43 of the lens block cradle 4 or the terminal blocks 140A to 140D facing the lens block 5 to form the lens block. 5 facing the lens block cradle 4 or the terminal blocks 140A to 140D of the lens block 5, or the surface facing the first mounting surface 21 (facing the lens block cradle 4 or the end surfaces of the terminal blocks 140A to 140D).
  • a plurality of positioning fitting holes may be formed in the end face 54.
  • the number of combinations of a plurality of positioning fitting holes and fitting projections is not limited to the two places exemplified in the above embodiment, and for example, three places provided at positions corresponding to the vertices of an equilateral triangle, a square There may be four places provided at positions corresponding to the vertices.
  • the circuit board 2, the lens block cradle 4 and the lens block 5 may be sealed with resin or the like. Thereby, components such as the light receiving element or the light emitting element 3 and the IC can be protected from moisture and gas. Further, the lens block cradle 4 and the lens block 5 or the terminal blocks 140A to 140D and the lens block 5 may be fitted with the first accuracy or an accuracy equivalent thereto, and fitted with a positioning fitting hole.
  • the shape and size of the protrusion are not particularly limited. Furthermore, in the said embodiment, although described on the assumption that 1st precision is higher than 2nd precision, it is not necessarily limited to it and 1st precision and 2nd precision are equivalent. The second accuracy may be higher than the first accuracy.

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Abstract

 本発明は実際に光ファイバを接続したり測定装置を用いることなく、高精度で光ファイバの光結合が可能な光ファイバ用ソケット及びその組み立て方法を提供する。レンズブロック受け台4とレンズブロック5を、レンズ成形技術を用いて、寸法誤差1μm以下の精度(第1の精度)で成形する。回路基板2の第1実装面21に、レンズブロック受け台4を実装し、さらに受光素子又は発光素子3を、回路基板2に実装されたレンズブロック受け台4の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起を基準にして例えば10μm程度の精度(第2の精度)で第1実装面21に実装する。 さらに、レンズブロック受け台4とレンズブロック5を嵌合固定させる。それによって、光ファイバ10と受光素子又は発光素子3を十数μm程度の精度で光結合(光軸合わせ)させることができる。

Description

光ファイバ用ソケット
 本発明は、光ファイバが接続され、光ファイバを介して送信された光信号を受光して電気信号に変換し又は電気信号を光信号に変換して光ファイバを介して送信する光ファイバ用ソケットに関する。
 ディジタル電気機器と光ファイバを接続するための光ファイバコネクタにおいては、ディジタル電気機器側に設けられる光ファイバ用ソケットの回路基板上に、受光した光信号を電気信号に変換するフォトダイオードやフォトトランジスタなどの受光素子又は送信する電気信号を光信号に変換する発光ダイオードなどの発光素子と、光ファイバを介して送信された光信号(光束)を受光素子の受光面に集光し又は発光素子の発光面から出力される光信号(光束)を平行光束に変換して光ファイバに入射させるためのレンズが設けられている。
 周知のように、光ファイバ自体は非常に細いものであるため、その先端部にフェルールを嵌装し、そのフェルールを回路基板上に設けられたスリーブに嵌合させることによって光ファイバと受光素子又は発光素子と結合させている。また、光ファイバのコアは、シングルモードで10μm程度、マルチモードで50~100μm程度であり、発光素子又は受光素子も0.3mm×0.3mm程度の大きさしかない。そのため、回路基板上での受光素子又は発光素子とスリーブの位置決め精度の影響により、光ファイバの光軸を受光素子の受光面又は発光素子の発光面に一致させるのは容易ではない。
 実際にディジタル電気機器側の光ファイバ用ソケットを組み立てるに当たっては、まず、回路基板上に受光素子又は発光素子を実装する。さらに、回路基板上にスリーブを仮設置した状態で、スリーブに光ファイバのフェルールを嵌合させる。その状態で、回路基板及び光ファイバを専用の測定装置に接続する。光ファイバ用ソケットが受信側の場合は、光ファイバのフェルールとは反対側の端面から光信号(連続発光)を入力し、測定装置で回路基板上に実装された受光素子からの出力信号をモニタしながら、回路基板上におけるスリーブの位置を微調整させ、受光素子からの出力信号のレベルが最大となる位置でスリーブを回路基板に接着している。光ファイバ用ソケットが送信側の場合は、その逆に、回路基板上の発光素子から光信号(連続発光)を出力し、回路基板上におけるスリーブの位置を微調整させ、測定装置で光ファイバのフェルールとは反対側の端面から出力される信号のレベルが最大となる位置でスリーブを回路基板に接着している。
 いずれの場合も、回路基板上にスリーブを仮設置し、スリーブに光ファイバのフェルールを嵌合させ、回路基板及び光ファイバを専用の測定装置に接続するために、30秒程度の時間を要する。また、回路基板上でスリーブを微調整させながら最適な位置を見つけるためにも30秒程度の時間を要する。さらに、接着剤を硬化させてスリーブを回路基板に固定するのに30秒程度の時間を要し、光ファイバ用ソケットの完成後の検査に30秒程度の時間を要する。従って、回路基板上の一箇所のソケットを組み立てるのに2分程度に時間を要し、さらにソケットが複数箇所存在する場合は、そのソケット数倍の時間を必要とする。また、接着剤は、短時間で硬化でき、且つ、硬化収縮などによって位置ずれを起こさないものであることを要し、種類が限定され、コストダウンには不向きである。このように、ディジタル電気機器側の光ファイバ用ソケットを組み立てるに当たって、回路基板上の受光素子又は発光素子と、光ファイバのフェルールが嵌合されるスリーブの光軸合わせ(芯出し)に時間及びコストがかかるため、大量生産しにくいという問題を抱えている。以下、このような、実際に光ファイバを接続し、測定装置で光信号のレベルをモニタしながら光ファイバと受光素子又は発光素子の光軸合わせを行うことを「アクティブアラインメント」と呼ぶ。
 なお、特許文献1には、スリーブと一体化されたレンズが開示されている。それによって、少なくともレンズとスリーブの光軸のずれは、この部品の加工精度と同レベルに抑制することができるが、上記アクティブアラインメントを省略することはできず、大量生産しにくいという問題は解消されていない。
 図11は、ディジタル電気機器側に設けられた従来の光ファイバ用ソケット200の構成を示す。光ファイバ用ソケット200は、回路基板202と、回路基板202も実装面221上に設けられた受光素子又は発光素子203と、光ファイバ210の先端に装着されたフェルール211と嵌合されるスリーブ251及びレンズ252が一体的に形成されたレンズブロック205と、回路基板202の実装面221に形成された配線パターンとディジタル電気機器の回路基板206の配線パターンとを接続するための複数の接続端子241などで構成されている。回路基板202の実装面221には、受光素子又は発光素子203及び制御IC(図示せず)に駆動電力を供給するための電源ライン、制御ICを制御するための制御信号を送信する制御信号ライン、受光素子から出力される信号又は発光素子を発光させるための信号を送信するための送受信信号ラインなどの配線パターンが形成されている。なお、フェルール211をスリーブ251に対して抜き差しする際に、回路基板202には大きな外力が加えられるので、回路基板202は図示しないフレームなどに固定されている。
 ディジタル電気機器側の光ファイバ用ソケット200を組み立てるに当たっては、まず、回路基板202上に受光素子又は発光素子203を実装し、さらに、回路基板202上にレンズブロック205を仮設置した状態で、スリーブ251に光ファイバ210のフェルール211を嵌合させる。その状態で、回路基板202及び光ファイバ210を専用の測定装置に接続する。光ファイバ用ソケット200が受信側の場合は、光ファイバ210のフェルール211とは反対側の端面から光信号(連続発光)を入力し、測定装置で回路基板202上に実装された受光素子203からの出力信号をモニタしながら、回路基板202上におけるレンズブロック205の位置を微調整させ、受光素子203からの出力信号のレベルが最大となる位置でレンズブロック205を回路基板202に接着している。光ファイバ用ソケット200が送信側の場合は、その逆に、回路基板202上の発光素子203から光信号(連続発光)を出力し、回路基板202上におけるレンズブロック205の位置を微調整させ、測定装置で光ファイバ210のフェルール211とは反対側の端面から出力される信号のレベルが最大となる位置でレンズブロック205を回路基板202に接着している。
 また、特許文献2には、上記アクティブアラインメントを省略することを目的として、回路基板に位置決め用の貫通穴を形成し、スリーブ側に位置決め用の嵌合軸を設け、回路基板の貫通穴にスリーブの嵌合軸を嵌合させるだけでスリーブを回路基板に実装可能な光モジュールが開示されている。しかしながら、回路基板上における貫通穴の位置と受光素子又は発光素子の実装位置の精度、スリーブと回路基板の材質などの違いによる加工精度が考慮されておらず、位置精度や加工精度が悪い方向に重なった場合は、光ファイバと受光素子又は発光素子を高効率に光結合させることができないという問題点を有している。具体的には、例えばガラスエポシキ回路基板の場合、その加工精度は最良でも数十μm程度であるため、上記シングルモードの光ファイバを結合させるのは事実上不可能である。
 また、図11において、周知のように、光ファイバ210自体は非常に細いものであり、その先端部のフェルール211及びスリーブ251の直径もせいぜい数mm程度である。また、発光素子又は受光素子203も0.3mm×0.3mm程度の大きさである。従って、回路基板202及び206の実装面に形成された配線パターンは、非常に狭いピッチで配列されている。それに伴って、接続端子241の幅も細くなると共に、接続端子の配列ピッチも非常に狭くなる。そのため、自動機を用いて光ファイバ用ソケット200の組み立て及び光ファイバ用ソケット200のディジタル電気機器の回路基板206への実装を行うとしても、接続端子241のはんだ付け部分を回路基板202又は206の貫通穴に挿入し、はんだ付けするのに時間を要すると共に、接続端子241の端子間距離を一定の精度に管理するのが容易ではないという問題点を有している。
 特許文献3には、回路基板を用いずに、光素子、制御IC及び複数の接続端子を、インサート成型によりレンズブロックと一体化した光モジュールが開示されている。しかしながら、接続端子は板状体であり、レンズブロック自体が大型化すること及び発光素子とレンズ及びスリーブとの相対的な位置が、金型に発光素子をインサートした時点で固定され、発光素子と光ファイバとの光軸合わせ(芯出し)を行うことはできない。そのため、樹脂成型用の金型に発光素子をインサートする際、きわめて高精度に位置決めしなければならず、高精度のチップマウンタなどの装置を必要とする。また、樹脂成形の際、金型に注入された樹脂によって光素子の位置がずれるおそれがあり、歩留まりが低くなる可能性がある。
日本国特開平7−134225号公報 日本国特開平8−005872号公報 日本国特開2009−229613号公報
 本発明は、部品の加工精度及びチップマウンタによる回路基板上での部品実装精度を考慮して、上記アクティブアラインメントを行うことなく、高精度で光ファイバの光結合が可能な光ファイバ用ソケット及びその組み立て方法を提供する。
 また、本発明は組み立てが容易であり、かつ、複数の接続端子の端子間距離の精度の管理が容易な光ファイバ用ソケットを提供する。
 本発明の第1様態によれば、光ファイバ用ソケットであって、回路基板と、前記回路基板の第1実装面に実装される受光素子又は発光素子と、前記回路基板の前記第1実装面又はその裏面の第2実装面のいずれかの所定の位置に実装され、前記第1実装面側に露出している端面に複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起を有するレンズブロック受け台と、光ファイバの先端部に嵌装されたフェルールが嵌合されるスリーブと、前記光ファイバと前記発光素子又は受光素子との間に設けられ、前記光ファイバから出力された光を前記受光素子の受光面に集光し又は前記発光素子から出力された光を前記光ファイバに入射させるためのレンズとが一体的に形成され、前記レンズブロック受け台の前記端面に対向する端面に前記レンズブロック受け台の前記複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起と嵌合される複数の位置決め用の嵌合突起又は嵌合穴を有するレンズブロックを備え、前記レンズブロックと前記レンズブロック受け台は、同じ光学材料を用いて第1の精度で形成され、前記レンズブロック受け台は、第2の精度で前記回路基板に実装され、前記受光素子又は発光素子は、前記回路基板に実装された前記レンズブロック受け台の前記複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起のいずれかを基準にして、前記第2の精度で前記回路基板の前記第1実装面の所定の位置に実装されていることを特徴とする。
 また、前記レンズブロック受け台は、前記回路基板の前記第1実装面に実装されており、前記レンズブロックは、前記複数の位置決め用の嵌合突起又は嵌合穴が設けられている前記レンズブロック受け台の前記端面に対向する端面よりもさらに前記回路基板側に突出し、前記回路基板の前記第1実装面に対する前記レンズブロック受け台の高さよりも高い突出部を有し、それによって、前記回路基板の前記第1実装面に対する前記レンズ及び前記スリーブの位置決めがなされてもよい。
 また、前記レンズブロック受け台は、前記回路基板の前記第2実装面に実装されており、前記複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起の周囲に前記回路基板の厚さよりも低い高さの台座を有し、前記回路基板は、前記第2の精度又はそれよりも低い第3の精度で形成され、前記レンズブロック受け台の前記台座が嵌合される貫通穴を有し、前記回路基板を挟んで、前記レンズブロック受け台の前記複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起と、前記レンズブロックの前記複数の位置決め用の嵌合突起又は嵌合穴が嵌合されてもよい。
 また、前記レンズブロック受け台は、前記回路基板の前記第2実装面に対向する側の面に形成された部品実装凹部を有し、前記回路基板の前記第2実装面における前記レンズブロック受け台の前記部品実装凹部に対向する部分に、前記受光素子又は発光素子以外の電子部品が実装されていてもよい。
 また、前記光ファイバ用ソケットは第1端部が前記配線パターンと電気的に接続された複数の接続端子が一体的に保持された樹脂剤の端子ブロックを更に備えてもよい。
 また、前記端子ブロックは、前記レンズブロックと一体的に形成されてもよい。
 また、前記端子ブロックは、前記回路基板の前記第1実装面又は前記第2実装面に平行な突出部を有し、前記複数の接続端子は、それぞれ前記突出部の表面に露出された接点部を有し、前記突出部及び前記複数の接続端子の前記接点部は、他の回路基板に設けられたソケットに対してヘッダとして機能してもよい。
 また、前記レンズブロック及び前記端子ブロックは、同じ光学材料を用いて形成されていてもよい。
 また、前記回路基板の前記第2実装面に実装されている前記レンズブロック受け台が第1端部が前記配線パターンと電気的に接続された複数の接続端子が一体的に保持された樹脂剤の端子ブロックであってもよい。
 本発明の第2様態によれば、光ファイバ用ソケットの組み立て方法であって、端面に複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起を有するレンズブロック受け台と、光ファイバの先端部に嵌装されたフェルールが嵌合されるスリーブと、前記光ファイバと発光素子又は受光素子との間に設けられ、前記光ファイバから出力された光を前記受光素子の受光面に集光し又は前記発光素子から出力された光を前記光ファイバに入射させるためのレンズとが一体的に形成され、前記レンズブロック受け台の前記端面に対向する端面に前記レンズブロック受け台の前記複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起と嵌合される複数の位置決め用の嵌合突起又は嵌合穴を有するレンズブロックを同じ光学材料を用いて第1の精度で形成し、回路基板の前記第1実装面又はその裏面の第2実装面のいずれかの所定の位置に、複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起が形成された端面が前記第1実装面側に露出するように、第2の精度でレンズブロック受け台を実装し、前記受光素子又は発光素子を、前記回路基板に実装された前記レンズブロック受け台の前記複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起のいずれかを基準にして、前記第2の精度で前記回路基板の前記第1実装面の所定の位置に実装し、前記レンズブロックの前記複数の位置決め用の嵌合突起又は嵌合穴を、前記レンズブロック受け台の前記複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起と嵌合させ、固定することを特徴とする。
発明の効果
 本発明の第1及び第2様態によれば、レンズブロック受け台とレンズブロックとが、光学部品であるレンズ成形技術を用いて、最も精度が高い場合、いわゆるサブミクロン、すなわち寸法誤差1μm以下の精度(第1の精度)で成形される。そのため、レンズブロック受け台の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起と、レンズブロックの位置決め用の嵌合突起又は嵌合穴は、数μm程度の精度で嵌合される。なお、レンズブロック受け台とレンズブロックとは、数μm程度の精度で嵌合されればよく、嵌合穴又は嵌合突起の組み合わせ、形状、数などは任意に設定することができる。次に、レンズブロック受け台が回路基板の第1実装面(例えば表面)又は第2実装面(例えば裏面)のいずれかに実装されるが、この実装は部品実装装置、いわゆるチップマウンタを用いて実装することができる。この段階では、受光素子又は発光素子はまだ回路基板に実装されていないので、回路基板に対するレンズブロック受け台の位置決め精度はさほど高くなくて良く、通常回路基板に電子部品を搭載する際の位置決め精度があれば十分である。また、レンズブロック受け台を回路基板に固定するための接着剤も、硬化収縮の影響を考慮する必要はなく、安価なものを使用することができる。受光素子又は発光素子は、回路基板に実装されたレンズブロック受け台の複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起のいずれかを基準にして、チップマウンタを用いて回路基板の第1実装面の所定の位置に実装される。ここで、チップマウンタの撮像装置(CCDカメラなど)は、回路基板全体ではなく、その一部、すなわちレンズブロック受け台の付近のみを撮像すればよいので、レンズの倍率を上げることによって、例えば10μm程度の精度(第2の精度)まで位置決め精度を上げることができる。最後に、回路基板上に実装されたレンズブロック受け台にレンズブロックを嵌合固定させる。元々フェルールとスリーブは、光学部品として要求されるレベルの嵌合精度を有している。その結果、回路基板上に実装されたレンズブロック受け台の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起にレンズブロックの位置決め用の嵌合突起又は嵌合穴を嵌合させてレンズブロックをレンズブロック受け台に固定し、さらにレンズブロックのスリーブに光ファイバのフェルールを嵌合させれば、アクティブアラインメントを行うことなく、光ファイバと受光素子又は発光素子を十数μm程度の精度で光結合(光軸合わせ)させることができる。
 レンズブロックが回路基板側にさらに突出し、回路基板の第1実装面に実装されているレンズブロック受け台の高さより高い突出部を有することにより、又はレンズブロック受け台が回路基板の第2実装面に実装されており、回路基板の厚さよりも低い高さの台座を有し、回路基板が台座の嵌合される貫通穴を有し、レンズブロック受け台の嵌合穴又は嵌合突起とレンズブロックの嵌合突起又は嵌合穴とが嵌合されることにより、レンズブロックが回路基板の第1実装面に直接当接して固定される。すなわち、光軸方向(第1実装面に垂直な方向)におけるレンズの位置精度関して、接着剤を用いて回路基板の第1実装面にレンズブロック受け台を実装し、さらに接着剤を用いてレンズブロック受け台にレンズブロックを実装する場合に比べて、レンズブロックの端面とレンズブロック受け台の端面の間の空間が余分な接着剤の逃げ場所として機能し、回路基板の第1実装面に対してレンズ及びスリーブの位置決めがなされる。それによって、光軸方向(第1実装面に垂直な方向)におけるレンズ及びスリーブの位置精度に関して、接着剤層の厚みの影響を排除することができ、光軸方向における光ファイバと受光素子又は発光素子3の光結合精度又は効率が向上する。
 レンズブロック受け台が回路基板の第2実装面側に形成された部品実装凹部を有することにより、回路基板として両面基板を用いることができ、回路基板の実装密度を向上させることができる。
 端子ブロックをレンズブロックと一体的に形成することにより、部品点数及び光ファイバ用ソケットの組み立て工程を削減することができ、コストダウン及び大量生産が可能になる。
 端子ブロックの突出部及びその表面に露出された各接続端子の接点部が狭ピッチコネクタのヘッダとして機能し、これらの部分を他の回路基板に設けられたソケットに挿入することにより、他の回路基板へのはんだ付けを省略することができる。また、他の回路基板に対する光ファイバ用ソケットの取り付け及び取り外しが容易になる。
 先に回路基板の第2実装面に端子ブロックを実装しておき、端子ブロックの位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起を基準として受光素子又は発光素子の位置決め及び実装を行い、端子ブロックに対してレンズブロックを嵌合固定することにより、高い精度で受光素子又は発光素子とレンズ及びスリーブの光軸合わせ(芯出し)を行うことができる。その結果、上記アクティブアラインメントを省略することも可能である。すなわち、端子ブロックとレンズブロックとが、光学部品であるレンズ成形技術を用いて、最も精度が高い場合、いわゆるサブミクロン、すなわち寸法誤差1μm以下の精度(第1の精度)で成形される。そのため、端子ブロックの位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起と、レンズブロックの位置決め用の嵌合突起又は嵌合穴は、数μm程度の精度で嵌合される。なお、端子ブロックとレンズブロックとは、数μm程度の精度で嵌合されればよく、嵌合穴又は嵌合突起の組み合わせ、形状、数などは任意に設定することができる。次に、受光素子又は発光素子が、回路基板に実装された端子ブロックの複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起のいずれかを基準にして、チップマウンタを用いて回路基板の第1実装面の所定の位置に実装される。ここで、チップマウンタの撮像装置(CCDカメラなど)は、回路基板全体ではなく、その一部、すなわち端子ブロックの付近のみを撮像すればよいので、レンズの倍率を上げることによって、例えば10μm程度の精度まで位置決め精度を上げることができる。最後に、回路基板上に実装された端子ブロックにレンズブロックを嵌合固定させる。元々フェルールとスリーブは、光学部品として要求されるレベルの嵌合精度を有している。その結果、回路基板上に実装された端子ブロックの位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起にレンズブロックの位置決め用の嵌合突起又は嵌合穴を嵌合させてレンズブロックを端子ブロックに固定し、さらにレンズブロックのスリーブに光ファイバのフェルールを嵌合させれば、アクティブアラインメントを行うことなく、光ファイバと受光素子又は発光素子を十数μm程度の精度で光結合(光軸合わせ)させることができる。
 端子ブロックとレンズブロックとして、それぞれ透光性のある部品を用いることにより、部品の固定を可視化することができ、組み立て確認が容易になる。
 本発明の目的及び特徴は、以下のような添付図面とともに与えられる以降の望ましい実施例の説明から明白になる。
本発明による第1実施形態に係る光ファイバ用ソケットの構成を示す正面断面図。 (a)は前記第1実施形態における回路基板の第1実装面の構成を示す平面図、(b)はレンズブロックの構成を示す正面断面図、(c)はレンズブロックの構成を示す平面図、(d)はレンズブロック受け台の構成を示す正面断面図、(e)はレンズブロック受け台の構成を示す平面図。 本発明による第2実施形態に係る光ファイバ用ソケットの構成を示す正面断面図。 本発明による第3実施形態に係る光ファイバ用ソケットの構成を示す正面断面図。 本発明による第4実施形態に係る光ファイバ用ソケットの構成を示す正面断面図。 (a)は本発明による第5実施形態に係る光ファイバ用ソケットの構成を示す正面断面図、(b)はその側面図。 (a)は本発明による第6実施形態に係る光ファイバ用ソケットの構成を示す正面断面図、(b)はその側面図。 (a)は本発明による第7実施形態に係る光ファイバ用ソケットの構成を示す正面断面図、(b)はその側面図。 (a)は本発明による第8実施形態に係る光ファイバ用ソケットの構成を示す正面断面図、(b)はその側面図。 (a)は本発明による第8実施形態に係る光ファイバ用ソケットの変形例の構成を示す正面断面図、(b)はその側面図。 (a)は従来の光ファイバ用ソケットの構成を示す正面断面図、(b)はその側面図。
 以下、本発明の実施形態が本明細書の一部をなす添付図面を参照してより詳細に説明する。図面全体にて同一であるか、類似した部分には同一の符号を付け、それに対する重複説明を省略する。
 本発明の第1実施形態に係る光ファイバ用ソケット及びその組み立て方法について説明する。図1は、第1実施形態に係る光ファイバ用ソケット1の構成を示す。図1に示すように、本実施形態に係る光ファイバ用ソケット1は、回路基板2と、回路基板2の第1実装面(表面)21に実装された受光素子又は発光素子3と、レンズブロック受け台4と、レンズブロック5などで構成されている。図2(a)は、回路基板2の第1実装面21の構成を示す。回路基板2の第1実装面21には、レンズブロック受け台4の位置決めを行うための複数(例えば2つ)の位置決め穴22と、受光素子又は発光素子3を実装する際の位置決め及びはんだ付けのためのランド23及び配線のためのランド24などが設けられている。
 図2(d)及び(e)は、レンズブロック受け台4の構成を示す。レンズブロック受け台4は、例えば均一な厚さを有する環状の部材であり、回路基板2の第1実装面21に対向する面41には、上記位置決め穴22に嵌合される複数(例えば2つ)の位置決め突起42が形成されている。また、レンズブロック受け台4のレンズブロック5に対向する面(第1実装面側に露出している端面)43には、複数(例えば2つ)の嵌合穴44が形成されている。本実施形態では、回路基板2の第1実装面21に対するレンズブロック受け台4の位置決め精度はさほど重要ではなく、一般的な電子部品の回路基板の実装面に対する位置決め精度があればよい。従って、回路基板2の位置決め穴22とレンズブロック受け台4の位置決め突起42の部品の寸歩誤差及び嵌合隙間は、一般的なチップマウンタの位置決め精度に対応できる程度(例えば50μm程度)であればよい。なお、この精度を第3の精度とする。
 図2(b)及び(c)はレンズブロック5の構成を示す。レンズブロック5は、光ファイバ10の先端部に嵌装されたフェルール11が嵌合される円筒状のスリーブ51と、光ファイバ10と受光素子又は受光素子3との間に設けられたレンズ52と、スリーブ51及びレンズ52を支えるコア(又はフランジ)53が一体的に形成されている。レンズブロック5のコア53のレンズブロック受け台4又は第1実装面21に対向する面(レンズブロック受け台4の前記端面に対向する端面)54には、上記嵌合穴44と嵌合される複数(例えば2つ)の嵌合突起55が第1実装面21側に突出するように形成されている。レンズ52は、光ファイバ10から出力された光を受光素子3の受光面に集光し又は発光素子3から出力された光を光ファイバ10に入射させるために用いられる。レンズブロック5は、例えばアクリルなどの熱可塑性樹脂やエポキシなどの熱硬化性樹脂であって、特定波長(例えば870nm)のレーザ光を透過させる光学材料で形成されている。このような光学材料による光学部品の成形は、非常に高精度に行うことができ、最も高精度なものは、いわゆるサブミクロン、すなわち寸法誤差を1μm以下にすることも可能である。この精度を第1の精度とする。本実施形態では、レンズブロック受け台4もレンズブロック5と同じ光学材料を用いて同じ第1の精度で形成し、レンズブロック受け台5に対してレンズブロック4を第1の精度に準じた精度で位置決め可能としている。
 次に、この光ファイバ用ソケット1の組み立て方法について説明する。本実施形態では、測定装置で光信号のレベルをモニタしながら光ファイバと受光素子又は発光素子の光軸合わせを行うアクティブアラインメントを実行せず、各部品の寸法精度と位置決め精度だけで所定の組み立て精度を確保する。以下、これを「パッシブアラインメント」と称する。まず、回路基板2の第1実装面21にレンズブロック受け台4を実装し、接着剤で固定する。上記のように、回路基板2の第1実装面21に対するレンズブロック受け台4の位置決め精度はさほど重要ではないので、通常のチップマウンタによる実装を行う。また、接着剤の硬化収縮の影響を受けないので、使用する接着剤の種類は特に限定されない。例えば、受光素子又は発光素子3をはんだリフロー処理によって回路基板2の第1実装面21に実装(はんだ付け及び固定)する場合、上記光学材料としてはんだリフロー温度に耐えうる耐熱性を有する材料を用いるとともに、接着剤として熱硬化性の樹脂を用いる。回路基板2の第1実装面21上にレンズブロック受け台4を実装すると、回路基板2に実装されたレンズブロック受け台4の複数の位置決め用の嵌合穴44のいずれかを基準にして、受光素子又は発光素子3を回路基板2の第1実装面21に実装する。ここで、レンズブロック受け台4及びレンズブロック5の寸法を例示すると、レンズブロック受け台4及びレンズブロック5のコア53の外径はφ5(直径5mm)程度であり、受光素子又は発光素子3の平面寸法は□0.3(0.3mm×0.3mm)程度である。また、2つの嵌合穴44の間隔は3mm程度である。従って、チップマウンタの撮像装置は微小領域を撮像すればよいので、レンズの撮像倍率を高くすることによって、位置検出精度を高くすることができる。例えば、10μm程度の精度(第2の精度)まで位置決め精度を上げることができれば十分である。元々フェルール11とスリーブ51は、光学部品として要求されるレベルの嵌合精度を有している。そのため、回路基板2上に実装されたレンズブロック受け台4の位置決め用の嵌合穴44にレンズブロック5の位置決め用の嵌合突起55を嵌合させて、接着剤などによりレンズブロック5をレンズブロック受け台4に固定し、さらにレンズブロック5のスリーブ51に光ファイバ10のフェルール11を嵌合させれば、アクティブアラインメントを行うことなく、すなわち、パッシブアラインメントによって光ファイバ10と受光素子又は発光素子3を十数μm程度の精度で光結合(光軸合わせ)させることができる。パッシブアラインメントは、測定装置の接続やレンズブロック(スリーブ)の位置の微調整を必要としないため、パッシブアラインメントに要する時間は、チップマウンタの動作時間と接着剤の硬化時間と検査時間のみであり、アクティブアラインメントに比べて大幅に時間を短縮することができる。その結果、光ファイバ用ソケットの大量生産が可能となる。また、専用の測定装置や特殊な接着剤を必要とせず、組み立てコストの大幅な削減が可能である。
 次に、本発明の第2実施形態に係る光ファイバ用ソケットについて説明する。図3は、第2実施形態に係る光ファイバ用ソケット1の構成を示す。第2実施形態におけるレンズブロック受け台4は、第1実施形態と同様に、回路基板2の第1実装面21に実装されており、レンズブロック5は、複数の位置決め用の嵌合突起55が設けられている端面54よりもさらに回路基板2側に突出し、回路基板2の第1実装面21に対するレンズブロック受け台4の高さよりも高い突出部56を有している。このような構成によれば、レンズブロック5の端面54とレンズブロック受け台4の面43の間の空間が余分な接着剤の逃げ場所として機能し、回路基板2の第1実装面21に対してレンズ52及びスリーブ51の位置決めがなされる。それによって、光軸方向(第1実装面21に垂直な方向)におけるレンズ52及びスリーブ51の位置精度関して、接着剤層の厚みの影響を排除することができ、光軸方向における光ファイバ10と受光素子又は発光素子3の光結合精度又は効率が向上する。
 次に、本発明の第3実施形態に係る光ファイバ用ソケットについて説明する。図4は、第3実施形態に係る光ファイバ用ソケット1の構成を示す。第3実施形態におけるレンズブロック受け台4は、第1実施形態と異なり、回路基板2の第2実装面(裏面)25に実装されている。レンズブロック受け台4は、複数の位置決め用の嵌合穴44の周囲に、回路基板2の厚さよりも低い高さの台座45を有している。一方、回路基板2は、レンズブロック受け台4の台座45が嵌合される貫通穴26を有しており、台座45と貫通穴26は、前記第2の精度又はそれよりも低い第3の精度で形成され、嵌合されている。それにより、回路基板2を挟んで、レンズブロック受け台4の複数の位置決め用の嵌合穴44と、レンズブロック5の複数の位置決め用の嵌合突起55が嵌合される。この構成によっても、回路基板2の第1実装面21とレンズブロック受け台4の台座45の間の隙間及び台座45と貫通穴26の隙間が余分な接着剤の逃げ場所として機能し、光軸方向におけるレンズ52及びスリーブ51の位置精度に関して、接着剤層の厚みの影響を排除することができ、光軸方向における光ファイバ10と受光素子又は発光素子3の光結合精度又は効率が向上する。
 次に、本発明の第4実施形態に係る光ファイバ用ソケットについて説明する。図4は、第4実施形態に係る光ファイバ用ソケット1の構成を示す。第4実施形態におけるレンズブロック受け台4は、第3実施形態の構成に加えて、さらに、レンズブロック受け台4は、回路基板2の第2実装面25に対向する側の面に形成された部品実装凹部46を有している。回路基板2として両面基板を用いれば、回路基板2の第2実装面25におけるレンズブロック受け台4の部品実装凹部46に対向する部分に、受光素子又は発光素子3以外のICなどの他の電子部品6を実装することができ、回路基板2の実装密度を向上させることができる。さらに、レンズブロック5側の凹部を利用して他の電子部品を実装することも可能であり、それによって実装密度をさらに向上させることができる。
 (第5実施形態)
 本発明の第5実施形態に係る光ファイバ用ソケットについて説明する。図6は、第5実施形態に係る光ファイバ用ソケット1の構成を示す。図中、符号171及び172ははんだ付け部を示す(以下同様)。図6に示すように、第5実施形態に係る光ファイバ用ソケット1は、前記第1実施形態と同様の構成に、複数(例えば6本)の接続端子141が所定のピッチ(一定間隔)で一体的に保持された端子ブロック140Aとを更に備える。図6においては、図示を簡略にするためにレンズブロック受け台の図示を省略し、前記第1実施形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。
 回路基板2の第1実装面21には、図示していないが、受光素子又は発光素子3及び制御IC(図示せず)に駆動電力を供給するための電源ライン、制御ICを制御するための制御信号を送信する制御信号ライン、受光素子から出力される信号又は発光素子を発光させるための信号を送信するための送受信信号ラインなどの配線パターンが形成されている。また、回路基板2には、接続端子141の配列ピッチに応じて、所定のピッチで貫通穴123が形成され、接続端子141の第1端部141aが挿入されている。第5実施形態では、端子ブロック140Aは、回路基板2の第2実装面25に実装されており、回路基板2の貫通穴123に接続端子141の第1端部141aを挿入し、接続端子141の第1端部141aを導体パターンにはんだ付けすることによって、端子ブロック140Aが回路基板2に固定されている。なお、接続端子141の第1端部141aをはんだリフローにより導体パターンにはんだ付けする場合は、あらかじめ端子ブロック140Aを回路基板2に接着してもよい。
 端子ブロック140Aは、例えば、櫛歯状に加工された金属薄板を金型にインサートし、金型に樹脂を注入して成型し、櫛歯の根元部分を切断することによって容易に製造することができる。端子ブロック140Aの材料としては特に限定されないが、少なくともはんだ付けの際の熱によって容易に変形しない材料であることが好ましい。また、はんだリフローを行う場合は、はんだリフロー温度に耐えうるものである必要がある。一方、ディジタル電気機器の回路基板160にも、上記所定のピッチで貫通穴163が形成されており、接続端子141の第2端部141bは、回路基板160の貫通穴に挿入され、回路基板160の第2実装面162に形成された配線パターンにはんだ付けされている。それによって、ディジタル電気機器の回路基板160と光ファイバ用ソケット1の回路基板2が電気的に接続され、受光素子又は発光素子3や制御IC(図示せず)に駆動電力などが供給される。なお、フェルール11をスリーブ51に対して抜き差しする際に、回路基板2には大きな外力が加えられるので、回路基板2は図示しないフレームなどに固定されている。
 このような構成によれば、複数の接続端子141があらかじめ端子ブロック140Aに保持されているので、端子ブロック140Aを回路基板2に実装するだけで、同時に複数の接続端子141を実装することができる。また、端子ブロック140Aを取り扱う際に接続端子141が変形する可能性が小さくなり、端子間距離の管理が容易になる。また、端子ブロック140Aは、回路基板2の第1実装面21に実装し、回路基板2の貫通穴123に接続端子141の第1端部141aを挿入し、接続端子141の第1端部141aを第2実装面側にはんだ付けして回路基板2に固定してもよい。また、前記第5実施形態の構成を前記図3~図5に示す第2乃至第4実施形態に適用してもよい。
 (第6実施形態)
 次に、本発明の第6実施形態に係る光ファイバ用ソケットについて説明する。図7は、第6実施形態に係る光ファイバ用ソケット1の構成を示す。図7に示すように、第6実施形態に係る光ファイバ用ソケット1では、端子ブロック140Bがレンズブロック5と一体的に形成されており、端子ブロック140Bは、回路基板2の第1実装面21に対して平行にレンズブロックから突出している。その他の構成は上述した前記第1実施形態と同様の構成であり、図7においては、図示を簡略にするためにレンズブロック受け台の図示を省略し、上述の実施形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。この場合、端子ブロック140Bが障害となって接続端子141の第1端部141aを回路基板2の第1実装面21にはんだ付けするのは困難である。そこで、回路基板2の貫通穴123をビアホールとし、第2実装面25側に形成された配線パターンに接続端子141の第1端部141aをはんだ付けしている。また、図7では、接続端子141の第2端部141bを回路基板160の第1実装面161に形成された配線パターンにはんだ付けした例を示している。
 このような構成によれば、端子ブロックをレンズブロックと一体的に形成することにより、部品点数及び光ファイバ用ソケットの組み立て工程を削減することができ、コストダウン及び大量生産が可能になる。また、端子ブロック140Bを光学部品と同じ精度で成型することができる。なお、接続端子141の第1端部141aを回路基板2の第1実装面21にはんだ付けしたり、接続端子141の第2端部141bを回路基板160の第2実装面162にはんだ付けしてもよい。また、接続端子141の第1端部を回路基板2の第1実装面21の配線パターンに直接はんだ付けするようにしてもよい。また、前記第6実施形態を前記図3~図5に示すように第2乃至第4実施形態に適用してもよい。
 (第7実施形態)
 次に、本発明の第7実施形態に係る光ファイバ用ソケットについて説明する。図8は、第7実施形態に係る光ファイバ用ソケット1の構成を示す。図8に示すように、第7実施形態に係る光ファイバ用ソケット1では、端子ブロック140Cがレンズブロック5と一体的に形成されており、端子ブロック140Cは、回路基板2の第1実装面21に対して平行にレンズブロックから突出している。その他の構成は上述の前記第1実施形態と同様の構成であり、図8においては、図示を簡略にするためにレンズブロック受け台の図示を省略し、上述の実施形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。この場合も、端子ブロック140Cが障害となって接続端子141の第1端部141aを回路基板2の第1実装面21にはんだ付けするのは困難であるので、回路基板2の貫通穴123をビアホールとし、第2実装面25側に形成された配線パターンに接続端子141の第1端部141aをはんだ付けしている。
 接続端子141の第2端部141bを含む第1端部141a以外の部分は接点部141cとして機能し、端子ブロック140Cの表面に沿って略コの字状断面を有するように形成されており、端子ブロック(突出部)140Cの表面から露出されている。端子ブロック(突出部)140C及び複数の接続端子141の接点部141cは、回路基板160の第1実装面161に設けられたソケット163に対して、狭ピッチコネクタのヘッダとして機能する。なお、接続端子141の接点部141cに接触圧を確保するための突起142を設けてもよい。また、端子ブロック140Cがレンズブロック5と一体的に形成されている必要はなく、図6に示す第5実施形態のように、端子ブロック140Cがレンズブロック5と別体であってもよい。また、前記第7実施形態を前記図3~図5に示す第2乃至第4実施形態に適用してもよい。
 (第8実施形態)
 次に、本発明の第8実施形態に係る光ファイバ用ソケットについて説明する。図9は、第8実施形態に係る光ファイバ用ソケット1の構成を示す。図9に示すように、第8実施形態に係る光ファイバ用ソケット1では、端子ブロック140Dは回路基板2の第2実装面25側に実装されており、レンズブロック5は、端子ブロック140Dに対して位置決めされ固定されている。端子ブロック140Dは、回路基板2の第2実装面25に接する面146に、回路基板2の厚さよりも低い高さの複数(例えば2つ)の台座145及び台座145にそれぞれ形成された複数(例えば2つ)の位置決め用の嵌合穴144を有している。即ち、本実施形態では前記端子ブロック140Dが前記図4及び図5に示す第3及び第4実施形態のレンズブロック受け台4の機能をする。一方、回路基板2は、端子ブロック140Dの台座145が嵌合される貫通穴26を有しており、台座145は貫通穴26に所定の精度(例えばチップマウンタの位置決め精度(前記第2精度又は第3精度))で嵌合されている。レンズブロック5の回路基板2の第1実装面と接する面には、端子ブロック140Dの複数の位置決め用の嵌合穴144と嵌合される複数の位置決め用の嵌合突起55が形成されている。
 第8実施形態では、端子ブロック140Dもレンズブロック5と同じ光学材料を用いて同じ精度(第1精度)で形成し、端子ブロック140Dに対してレンズブロック5を高精度で位置決め可能としている。また、前記構成でも、前記第3及び第4実施形態と同様に回路基板2の第1実装面21と端子ブロック140Dの台座145の間の隙間及び台座145と貫通穴26の隙間が余分な接着剤の逃げ場所として機能し、光軸方向におけるレンズ52及びスリーブ51の位置精度に関して、接着剤層の厚みの影響を排除することができ、光軸方向における光ファイバ10と受光素子又は発光素子3の光結合精度又は効率が向上する。
 第8実施形態に係る光ファイバ用ソケット1の組み立て手順について説明する。まず、回路基板2の第2実装面25に端子ブロック140Dを実装し、接着剤で固定する。回路基板2の第2実装面25に対する端子ブロック140Dの位置決め精度はさほど重要ではないので、通常のチップマウンタによる実装を行うことができる。また、接着剤の硬化収縮の影響を受けないので、使用する接着剤の種類は特に限定されない。例えば、受光素子又は発光素子3をはんだリフロー処理によって回路基板2の第1実装面21に実装(はんだ付け及び固定)する場合、上記光学材料としてはんだリフロー温度に耐えうる耐熱性を有する材料を用いるとともに、接着剤として熱硬化性の樹脂を用いる。回路基板2の第2実装面25上に端子ブロック140Dを実装すると、回路基板2の第1実装面21側から、貫通穴26から露出している端子ブロック140Dの複数の位置決め用の嵌合穴144のいずれかを基準にして、受光素子又は発光素子3を回路基板2の第1実装面21に実装する。ここで、レンズブロック5の寸法を例示すると、レンズブロック5のコア53の外径はφ5(直径5mm)程度であり、受光素子又は発光素子3の平面寸法は□0.3(0.3mm×0.3mm)程度である。また、2つの嵌合穴144の間隔は3mm程度である。従って、チップマウンタの撮像装置は微小領域を撮像すればよいので、レンズの撮像倍率を高くすることによって、位置検出精度を高くすることができる。例えば、10μm程度の精度(第2の精度)まで位置決め精度を上げることができれば十分である。元々フェルール11とスリーブ51は、光学部品として要求されるレベルの嵌合精度を有している。そのため、回路基板2上に実装された端子ブロック140Dの位置決め用の嵌合穴144にレンズブロック5の位置決め用の嵌合突起55を嵌合させて、接着剤などによりレンズブロック5を端子ブロック140Dに固定し、さらにレンズブロック5のスリーブ51に光ファイバ10のフェルール11を嵌合させれば、アクティブアラインメントを行うことなく、すなわち、パッシブアラインメントによって光ファイバ10と受光素子又は発光素子3を十数μm程度の精度で光結合(光軸合わせ)させることができる。パッシブアラインメントは、測定装置の接続やレンズブロック(スリーブ)の位置の微調整を必要としないため、パッシブアラインメントに要する時間は、チップマウンタの動作時間と接着剤の硬化時間と検査時間のみであり、アクティブアラインメントに比べて大幅に時間を短縮することができる。その結果、光ファイバ用ソケットの大量生産が可能となる。また、専用の測定装置や特殊な接着剤を必要とせず、組み立てコストの大幅な削減が可能である。
 図10は、第8実施形態に係る光ファイバ用ソケット1の変形例の構成を示す。図10に示す変形例では、接続端子141の第2端部141bをクランク状に折り曲げ、第2端部141bを回路基板160の貫通穴には挿入せず、回路基板160の第1実装面161に形成された配線パターンに直接はんだ付けしている。例えば、回路基板160の下方に他の電気部品が存在する場合などであって、接続端子141の第2端部141bが回路基板160を貫通できない場合などに有効である。
 なお、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、レンズブロック受け台4又は端子ブロック140A乃至140Dのレンズブロック5に対向する面(第1実装面側に露出している端面)43に複数の位置決め用の嵌合突起を形成し、レンズブロック5のレンズブロック受け台4又はレンズブロック5の端子ブロック140A乃至140Dに対向する面、又は第1実装面21に対向する面(レンズブロック受け台4又は端子ブロック140A乃至140Dの前記端面に対向する端面)54に複数の位置決め用の嵌合穴を形成してもよい。さらに、複数の位置決め用の嵌合穴と嵌合突起の組み合わせの数は、上記実施形態で例示した2カ所に限定されず、例えば正三角形の頂点に対応する位置に設けられた3カ所、正方形の頂点に対応する位置に設けられた4カ所などであってもよい。さらに、回路基板2,レンズブロック受け台4及びレンズブロック5を樹脂などで封止してもよい。それによって、受光素子又は発光素子3やICなどの部品を湿気やガスなどから保護することができる。さらに、レンズブロック受け台4とレンズブロック5又は端子ブロック140A乃至140Dとレンズブロック5は、上記第1の精度又はそれに準じた精度で嵌合されればよく、位置決め用の嵌合穴と嵌合突起の形状や大きさは特に限定されない。さらに、上記実施形態では、第1の精度が第2の精度よりも高いことを前提として記載しているが、必ずしもそれに限定されるものではなく、第1の精度と第2の精度が同等であってもよいし、第2の精度を第1の精度よりも高くしてもよい。
 以上、本発明の好ましい実施形態が説明されたが、本発明はこれらの特定実施形態に限定されず、後続する請求範囲の範疇を超えず、多様な変更及び修正が行われることが可能であり、それも本発明の範疇に属すると言える。

Claims (10)

  1.  回路基板と、
     前記回路基板の第1実装面に実装される受光素子又は発光素子と、
     前記回路基板の前記第1実装面又はその裏面の第2実装面のいずれかの所定の位置に実装され、前記第1実装面側に露出している端面に複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起を有するレンズブロック受け台と、
     光ファイバの先端部に嵌装されたフェルールが嵌合されるスリーブと、前記光ファイバと前記発光素子又は受光素子との間に設けられ、前記光ファイバから出力された光を前記受光素子の受光面に集光し又は前記発光素子から出力された光を前記光ファイバに入射させるためのレンズとが一体的に形成され、前記レンズブロック受け台の前記端面に対向する端面に前記レンズブロック受け台の前記複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起と嵌合される複数の位置決め用の嵌合突起又は嵌合穴を有するレンズブロックを備え、
     前記レンズブロックと前記レンズブロック受け台は、同じ光学材料を用いて第1の精度で形成され、
     前記レンズブロック受け台は、第2の精度で前記回路基板に実装され、
     前記受光素子又は発光素子は、前記回路基板に実装された前記レンズブロック受け台の前記複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起のいずれかを基準にして、前記第2の精度で前記回路基板の前記第1実装面の所定の位置に実装されていることを特徴とする光ファイバ用ソケット。
  2.  前記レンズブロック受け台は、前記回路基板の前記第1実装面に実装されており、
     前記レンズブロックは、前記複数の位置決め用の嵌合突起又は嵌合穴が設けられている前記レンズブロック受け台の前記端面に対向する端面よりもさらに前記回路基板側に突出し、前記回路基板の前記第1実装面に対する前記レンズブロック受け台の高さよりも高い突出部を有し、それによって、前記回路基板の前記第1実装面に対する前記レンズ及び前記スリーブの位置決めがなされることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ用ソケット。
  3.  前記レンズブロック受け台は、前記回路基板の前記第2実装面に実装されており、前記複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起の周囲に前記回路基板の厚さよりも低い高さの台座を有し、
     前記回路基板は、前記第2の精度又はそれよりも低い第3の精度で形成され、前記レンズブロック受け台の前記台座が嵌合される貫通穴を有し、
     前記回路基板を挟んで、前記レンズブロック受け台の前記複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起と、前記レンズブロックの前記複数の位置決め用の嵌合突起又は嵌合穴が嵌合されることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ用ソケット。
  4.  前記レンズブロック受け台は、前記回路基板の前記第2実装面に対向する側の面に形成された部品実装凹部を有し、
     前記回路基板の前記第2実装面における前記レンズブロック受け台の前記部品実装凹部に対向する部分に、前記受光素子又は発光素子以外の電子部品が実装されていることを特徴とする請求項3に記載の光ファイバ用ソケット。
  5.  第1端部が前記配線パターンと電気的に接続された複数の接続端子が一体的に保持された樹脂剤の端子ブロックを更に備えることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の光ファイバ用ソケット。
  6.  前記端子ブロックは、前記レンズブロックと一体的に形成されていることを特徴とする請求項5に記載の光ファイバ用ソケット。
  7.  前記端子ブロックは、前記回路基板の前記第1実装面又は前記第2実装面に平行な突出部を有し、
     前記複数の接続端子は、それぞれ前記突出部の表面に露出された接点部を有し、
     前記突出部及び前記複数の接続端子の前記接点部は、他の回路基板に設けられたソケットに対してヘッダとして機能することを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の光ファイバ用ソケット
  8.  前記レンズブロック及び前記端子ブロックは、同じ光学材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか一項に記載の光ファイバ用ソケット。
  9.  前記レンズブロック受け台が、第1端部が前記配線パターンと電気的に接続された複数の接続端子が一体的に保持された樹脂剤の端子ブロックであることを特徴とする請求項3に記載の光ファイバ用ソケット。
  10.  端面に複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起を有するレンズブロック受け台と、光ファイバの先端部に嵌装されたフェルールが嵌合されるスリーブと、前記光ファイバと発光素子又は受光素子との間に設けられ、前記光ファイバから出力された光を前記受光素子の受光面に集光し又は前記発光素子から出力された光を前記光ファイバに入射させるためのレンズとが一体的に形成され、前記レンズブロック受け台の前記端面に対向する端面に前記レンズブロック受け台の前記複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起と嵌合される複数の位置決め用の嵌合突起又は嵌合穴を有するレンズブロックを同じ光学材料を用いて第1の精度で形成し、
     回路基板の前記第1実装面又はその裏面の第2実装面のいずれかの所定の位置に、複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起が形成された端面が前記第1実装面側に露出するように、第2の精度でレンズブロック受け台を実装し、
     前記受光素子又は発光素子を、前記回路基板に実装された前記レンズブロック受け台の前記複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起のいずれかを基準にして、前記第2の精度で前記回路基板の前記第1実装面の所定の位置に実装し、
     前記レンズブロックの前記複数の位置決め用の嵌合突起又は嵌合穴を、前記レンズブロック受け台の前記複数の位置決め用の嵌合穴又は嵌合突起と嵌合させ、固定することを特徴とする光ファイバ用ソケットの組み立て方法。
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