WO2012060167A1 - コネクタ - Google Patents

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WO2012060167A1
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plug
receptacle
metal
axis direction
connector
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裕史 浅井
力 浦谷
統久 玉澤
厚史 小西
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株式会社村田製作所
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    • G02B6/4292Coupling light guides with opto-electronic elements the light guide being disconnectable from the opto-electronic element, e.g. mutually self aligning arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a connector, and more particularly to a connector used when transmitting a signal through an optical fiber.
  • FIG. 10 is a cross-sectional structure diagram of a connector 500 described in Patent Document 1. As shown in FIG.
  • the connector 500 includes a plug 502 and a receptacle 506 as shown in FIG.
  • the plug 502 is provided at one end of the optical fiber 508.
  • a plug 502 is attached to the receptacle 506 from above.
  • the plug 502 includes a plug-side housing 526, a light emitting / receiving element 536, and a plug-side shell 580.
  • the plug-side housing 526 is made of a resin material.
  • the light emitting / receiving element 536 is a semiconductor element and is attached to the plug 502.
  • the metal member 580 covers the surface of the plug side housing 526. Since the light emitting / receiving element 536 configured as described above is covered with the metal member 580, it is less susceptible to external noise.
  • the receptacle 506 includes a receptacle housing 566.
  • the receptacle housing 566 is made of a resin material.
  • the plug 502 is attached to the receptacle 506 by fitting the plug-side housing 526 to the receptacle-side housing 566.
  • the plug-side housing 526 and the receptacle-side housing 566 are made of a resin material and thus have only low durability. Therefore, when the plug 502 is repeatedly attached and detached from the receptacle 506, the plug-side housing 526 and the receptacle-side housing 566 are worn, and there is a problem that the plug 502 is easily detached from the receptacle 506.
  • an object of the present invention is to provide a connector having high durability while protecting the photoelectric conversion element from noise.
  • a connector includes a plug provided at one end of an optical fiber, and a receptacle to which the plug is mounted from above, and the plug is made of a semiconductor element that is not covered by a metal case. And a metal member provided so as to cover the upper side of the photoelectric conversion element, and the receptacle includes a metal housing to which the plug is fixed, and the plug The receptacle is fixed only by engaging the metal member and the metal casing.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a connector according to an embodiment of the present invention. It is the external appearance perspective view which isolate
  • FIG. 1 is an external perspective view of a connector 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an external perspective view in which the plug 10 is separated from the connector 1.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the plug 10.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the receptacle 20.
  • FIG. 5 is a diagram showing how the metal casing 21 and the electric circuit unit 30 are mounted on the circuit board 40.
  • the connector 1 includes a plug 10, a receptacle 20, an electric circuit unit 30, and a circuit board 40.
  • the plug 10 is provided at one end of the optical fiber 50 and converts an optical signal into an electric signal or converts an electric signal into an optical signal.
  • the direction in which the optical fiber 50 extends is defined as the x-axis direction
  • the vertical direction is defined as the z-axis direction
  • the direction orthogonal to the x-axis direction and the z-axis direction is defined as the y-axis direction.
  • the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction are orthogonal to each other.
  • the circuit board 40 has an electric circuit on the surface and inside thereof, and has a mounting surface 43 parallel to the xy plane, as shown in FIGS. Further, a hole 41 is provided in the mounting surface 43 of the circuit board 40. The hole 41 is provided on the mounting surface 43 so as to oppose each other in the vicinity of the side on the positive direction side in the y-axis direction and the vicinity of the side on the negative direction side in the y-axis direction.
  • the receptacle 20 and the electric circuit unit 30 are mounted so as to be arranged in this order from the positive direction side to the negative direction side in the x-axis direction.
  • the optical fiber 50 includes a coating 52 and a core wire 54.
  • the core wire 54 includes a core and a clad made of glass or resin.
  • the coating 52 is any one of acrylic, epoxy, nylon, polyester elastomer, or non-halogen resin, and covers the core wire 54.
  • the coating 52 is removed and the core wire 54 is exposed as shown in FIG.
  • the plug 10 has the photoelectric conversion element 12, the mounting part 13, the ferrule 17, and the metal member 18, as shown in FIG.
  • the photoelectric conversion element 12 is a light emitting / receiving element made of a semiconductor element that is not covered with a metal case. That is, the photoelectric conversion element 12 is a bare chip.
  • the mounting portion 13 includes a substrate 11, a sealing resin 15, external terminals 16a and 16b, terminal portions 19a and 19b, and vias V1 and V2.
  • the substrate 11 is a resin substrate having a rectangular parallelepiped shape.
  • a photoelectric conversion element 12 is mounted on the side surface of the substrate 11 on the positive side in the x-axis direction, as will be described below.
  • External terminals 16a and 16b are provided on the side surface of the substrate 11 on the negative side in the x-axis direction so as to be arranged in this order from the positive direction side in the y-axis direction to the negative direction side.
  • the terminal portions 19a and 19b are provided on the side surface of the substrate 11 on the positive direction side in the x-axis direction so as to be arranged in this order from the positive direction side in the y-axis direction to the negative direction side.
  • the external terminal 16a and the terminal portion 19a face each other and are connected by the via V1.
  • the external terminal 16b and the terminal portion 19b face each other and are connected by a via V2.
  • the photoelectric conversion element 12 is mounted on the terminal portion 19a. Further, the terminal portion 19b and the photoelectric conversion element 12 are electrically connected using wire X by wire bonding.
  • the sealing resin 15 is made of a transparent resin, and seals the photoelectric conversion element 12 mounted on the substrate 11. Thus, the photoelectric conversion element 12 is embedded in the mounting portion 13.
  • the ferrule 17 is a resin member having a rectangular parallelepiped shape.
  • the ferrule 17 fixes the optical fiber 50 and the mounting portion 13 with the core wire 54 and the photoelectric conversion element 12 facing each other.
  • the ferrule 17 is provided with a recess A and a hole H.
  • the concave portion A is formed by recessing the negative side surface of the ferrule 17 in the x-axis direction. Thereby, the sealing resin 15 is fitted in the recess A, and the mounting portion 13 is fixed to the ferrule 17.
  • the hole H is a cylindrical cavity, and is provided so as to extend from the side surface on the positive direction side in the x-axis direction of the ferrule 17 to the negative direction side in the x-axis direction and penetrate into the recess A. Yes. Therefore, when the core wire 54 is inserted into the hole H from the positive direction side in the x-axis direction, the photoelectric conversion element 12 and the optical fiber 50 face each other and are optically connected.
  • the metal member 18 is provided so as to cover the photoelectric conversion element 12 from the positive direction side (upward) in the z-axis direction.
  • the metal member 18 covers the surface on the positive side (upper side) in the z-axis direction, the side surface on the positive direction side in the y-axis direction, and the side surface on the negative direction side in the y-axis direction of the mounting portion 13 and the ferrule 17.
  • the metal member 18 is provided with recesses 80, 81, 82, 83.
  • the concave portion 80 and the concave portion 81 are provided by the depression of the side surface on the positive direction side in the y-axis direction of the metal member 18.
  • the recess 80 is provided on the positive side in the x-axis direction with respect to the recess 81. As shown in FIG. 3, the recess 82 and the recess 83 are provided by the depression of the side surface on the negative direction side in the y-axis direction of the metal member 18. The recess 82 is provided on the positive side in the x-axis direction with respect to the recess 83.
  • the receptacle 20 includes a metal casing 21, spring terminals 23 a and 23 b, and an insulating portion 25, and is mounted on the circuit board 40.
  • the plug 10 is attached to the receptacle 20 from the positive direction side (upward) in the z-axis direction.
  • the metal housing 21 is a housing to which the plug 10 is fixed, and has a shape surrounding the periphery of the plug 10 (that is, a square shape) when viewed from the positive direction side (upward) in the z-axis direction. .
  • the metal casing 21 includes a fixed portion 29 and spring members 70, 71, 72, 73, and is configured by bending a single rectangular metal plate. More specifically, the positive side in the x-axis direction, the positive side in the y-axis direction, and the negative side in the y-axis direction of the metal plate are bent toward the negative side in the z-axis direction. As a result, the metal casing 21 is configured.
  • the fixing portion 29 is configured by bending a part of the side on the positive side in the y-axis direction and the negative direction side in the y-axis direction of the metal plate toward the negative direction side in the z-axis direction. Are located at the end on the negative side in the x-axis direction on the side surface on the positive direction side in the y-axis direction and the side surface on the negative direction side in the y-axis direction.
  • the fixing portion 29 is press-fitted into the hole 41 of the circuit board 40 as shown in FIGS. Thereby, the receptacle 20 is mounted on the circuit board 40. At this time, the fixing portion 29 is connected to the ground conductor in the circuit board 40. Thereby, the metal casing 21 is kept at the ground potential.
  • the spring members 70 and 71 are configured such that a part of the side on the positive direction side in the y-axis direction of the metal plate constituting the metal casing 21 is bent in a U shape.
  • the distal ends of the spring members 70 and 71 are located in a region surrounded by the metal casing 21 when viewed from the positive side in the z-axis direction.
  • the spring member 70 is located closer to the positive side in the x-axis direction than the spring member 71.
  • the spring members 72 and 73 are configured by bending a part of the negative side in the y-axis direction of the metal plate constituting the metal housing 21 into a U shape.
  • the distal ends of the spring members 72 and 73 are located in a region surrounded by the metal casing 21 when viewed from the positive side in the z-axis direction.
  • the spring member 72 is located closer to the positive direction side in the x-axis direction than the spring member 73.
  • Spring terminals 23a and 23b are signal terminals. Below, it demonstrates in detail about the spring terminals 23a and 23b.
  • the spring terminal 23a includes a contact portion 90a, a spring portion 91a, and a fixed portion 92a.
  • the spring terminal 23b includes a contact portion 90b, a spring portion 91b, and a fixing portion 92b.
  • the spring portions 91a and 91b are U-shaped leaf springs connecting the contact portions 90a and 90b and the fixing portions 92a and 92b, respectively.
  • the spring portions 91 a and 91 b are fixed to the metal casing 21 so as not to contact the metal casing 21.
  • the contact portions 90a and 90b are end portions located on the positive side in the x-axis direction among the end portions of the spring terminals 23a and 23b.
  • the contact portions 90a and 90b are bent so as to form an inverted U shape when viewed from the positive direction side in the y-axis direction, and are drawn out to the positive direction side in the x-axis direction of the spring portions 91a and 91b. .
  • the contact portions 90a and 90b are in contact with the side surface of the plug 10 on the negative side in the x-axis direction. More specifically, the contact portions 90a and 90b are in contact with the external terminals 16a and 16b of the plug 10, respectively.
  • the fixing portions 92a and 92b are end portions of the end portions of the spring terminals 23a and 23b that are located on the negative direction side in the x-axis direction, and extend toward the negative direction side in the x-axis direction.
  • the fixing portions 92a and 92b are connected to the end portions on the negative side in the x-axis direction of the spring terminals 23a and 23b, respectively.
  • the fixing portions 92a and 92b are connected to lands (not shown) of the circuit board 40 when the receptacle 10 is mounted.
  • the spring terminals 23a and 23b configured as described above have a U shape when viewed from the positive direction side (upward) in the z-axis direction.
  • the spring terminal 23a has a U-shaped folded portion facing the positive direction side in the y-axis direction.
  • the U-shaped folded portion faces the negative direction side in the y-axis direction.
  • the spring terminal 23a and the spring terminal 23b have a symmetrical structure with respect to the x-axis.
  • the spring terminals 23a and 23b are configured such that the contact portions 90a and 90b are in contact with the external terminals 16a and 16b, and the fixing portions 92a and 92b are connected to the lands of the fixing substrate 40. It functions as a terminal that relays signal transmission between them.
  • the insulating portion 25 has a rectangular parallelepiped shape and is made of a resin material.
  • the insulating portion 25 is integrally formed with the spring terminals 23a and 23b. Accordingly, the spring terminals 23 a and 23 b are fixed to the metal casing 21 so as not to be electrically connected to the metal casing 21. More specifically, the spring portion 91a and the spring portion 91b are drawn out from the side surface on the positive side in the y-axis direction and the side surface on the negative direction side in the y-axis direction of the insulating portion 25. 92a and 92b are pulled out.
  • the insulating portion 25 is fixed to the metal casing 21 on the upper surface of the insulating portion 25.
  • the electric circuit unit 30 is mounted on the mounting surface 43 of the circuit board 40 on the negative side of the metal housing 21 in the x-axis direction, and processes a signal transmitted by the plug 10.
  • the electric circuit unit 30 includes a circuit element 31, a metal cap 33, and a resin unit 35.
  • the circuit element 31 is a chip-type electronic component mounted on the mounting surface 43 of the circuit board 40 and is an element for driving the photoelectric conversion element 12.
  • the circuit element 31 is sealed with a resin portion 35.
  • the metal cap 33 is a cap that covers the circuit element 31 sealed by the resin portion 35.
  • the metal cap 33 covers the resin part 35 from the positive direction side in the z-axis direction, the positive direction side in the y-axis direction, and the negative direction side in the y-axis direction.
  • the plug 10 is fitted from the positive direction side in the z-axis direction.
  • the spring members 70 to 73 engage with the recesses 80 to 83, respectively.
  • the spring terminals 23a and 23b and the external terminals 16a and 16b are electrically connected.
  • the plug 10 is pushed to the positive side in the x-axis direction by the spring terminals 23a and 23b. Therefore, the positive side of the metal member 18 in the x-axis direction is pressed against the metal casing 21. Thereby, the plug 10 is fixed to the receptacle 20 only by fitting the metal member 18 and the metal housing 21 together.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a transmission / reception system 100 in which the connector 1 is used.
  • a receiving connector 1a and a transmitting connector 1b are provided at both ends of the optical fiber 50, respectively.
  • the receiving connector 1a includes a receiving circuit board 40a and a photodiode 12a.
  • the transmission connector 1b includes a transmission circuit board 40b and a VCSEL 12b. As a result, a signal is transmitted from the transmission connector 1b to the reception connector 1a through the optical fiber 50.
  • the plug 502 is attached to the receptacle 506 by fitting the plug-side housing 526 to the receptacle-side housing 566.
  • the plug-side housing 526 and the receptacle-side housing 566 are made of a resin material, they have only low durability. Therefore, when the plug 502 is repeatedly attached and detached from the receptacle 506, there is a problem that the plug-side housing 526 and the receptacle-side housing 566 are worn and the plug 502 is easily detached from the receptacle 506.
  • the plug 10 and the receptacle 20 are fixed only by fitting the metal member 18 and the metal casing 21 together. Since the metal member 18 and the metal casing 21 are both made of metal, they are excellent in durability. Therefore, even if the plug 10 is repeatedly attached and detached from the receptacle 20, the metal member 18 and the metal housing 21 are not greatly worn. Therefore, the connector 1 can maintain a strong fitting force.
  • the metal cap 33, the metal member 18, and the metal casing 21 are connected to the ground, they are at the same potential. As a result, the entire connector 1 is shielded from external noise, and the connector 1 can exhibit a shielding effect. Due to the shielding effect, the ESD resistance (electrostatic discharge) and the EMC resistance (electromagnetic compatibility) of the circuit element 31 can be improved. In addition, the EMC resistance of the external electrical interface can be improved.
  • the metal member 18 and the metal casing 21 are made of metal and are connected to a ground conductor (not shown) of the circuit board 40, respectively. Therefore, a large current due to static electricity is guided to the ground through the metal member 18, the metal casing 21, and the ground conductor of the circuit board 40.
  • FIG. 7 is a view showing a tool E used when the plug 10 is inserted into and removed from the receptacle 20.
  • the plug 10 since the plug 10 is inserted into and removed from the receptacle 20 using the tool E, it is not necessary to touch the optical fiber 50 or the like during insertion / removal. Since stress on the optical fiber 50 can be relieved, a failure such as disconnection can be prevented without placing a burden on the optical fiber 50.
  • the L-shaped tool E shown in FIG. 7 is inserted into the recesses U and V of the plug 10 from the notches M and N (see FIG. 2), whereby the plug 10 is inserted into and removed from the receptacle 20.
  • the plug 10 When the plug 10 is inserted into the receptacle 20, the plug 10 is sandwiched by the tool E and is fitted from the positive side of the metal housing 21 in the z-axis direction.
  • the fixing portion 29 is press-fitted into the hole 41 as shown in FIGS. 1 and 2. Therefore, when the plug 10 is inserted into and removed from the receptacle 20, even if the receptacle 20 is stressed in the positive z-axis direction by pulling up the plug 10 in the positive z-axis direction, the receptacle 20 Since it is securely mounted on the circuit board 40, it cannot be detached from the circuit board 40.
  • the plug 10 is in contact with the receptacle 20 via metal spring members 70 to 73 as shown in FIGS. Therefore, wear hardly occurs between the plug 10 and the spring members 70 to 73, and uneven contact due to variations in the shapes of the plug 10 and the spring members 70 to 73 can be prevented.
  • each of the spring terminals 23a and 23b has a U-shape when viewed from the positive direction side (upward) in the z-axis direction, and the folded portion faces the y-axis direction. Yes. Therefore, the connector 1 can achieve a lower height than the connector in which the U-shaped folded portion of the spring terminal faces the z-axis direction. Moreover, since the spring terminals 23a and 23b are U-shaped, they are easily bent even when a weak force is applied.
  • the plug 10 and the receptacle 20 are fixed when the metal member 18 and the metal casing 21 are fitted, the click feeling at the time of fitting is strong, and the fact that the fitting has been achieved can be realized with sound and touch. be able to.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram 100a of a transmission / reception system in which the connector 1 according to another embodiment is used.
  • a SERDES device 95 may be provided in the connectors 1a and 1b.
  • the SERDES device 95 is mounted on the circuit board 40.
  • the SERDES device 95 converts a serial signal into a parallel signal, and converts the parallel signal into a serial signal. As a result, the distance between the drive circuit and the SERDES device is narrowed, so that the optical transmission characteristics are improved.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram of the connector 1 according to another embodiment.
  • the spring terminals 23a and 23b may have an inverted U shape when viewed from the y-axis direction (side).
  • the receptacle 20 is omitted.
  • the distance between the spring terminal 23a and the spring terminal 23b can be reduced as compared with the spring terminal in the present embodiment. Can do. That is, the connector 1 can be downsized in the y-axis direction. Moreover, it is more effective when using a large number of spring terminals.
  • the metal cap 33 and the metal casing 21 may be integrated.
  • the ESD resistance and EMC resistance of the entire connector 1 can be improved.
  • the cost can be reduced by reducing the number of parts, and the manufacturing time can be shortened by reducing the number of man-hours at the time of manufacturing.
  • the circuit element 31 may be provided in the plug 10. This eliminates the need to provide a circuit portion on the circuit board 40. Further, transmission characteristics can be improved and stabilization can be achieved.
  • optical fibers 50 and photoelectric conversion elements 12 mounted on the plug 10. Thereby, the transmission capacity can be increased. Moreover, the optical fiber 50 and the photoelectric conversion element 12 may be arrayed.
  • the optical fiber 50 may be not only a quartz fiber but also an organic optical waveguide or POF. These optical transmission paths can be selected according to the application.
  • the present invention is useful for connectors, and is particularly excellent in that the photoelectric conversion element is protected from noise and has high durability.

Abstract

 光電変換素子をノイズから保護するとともに、高い耐久性を有するコネクタを提供することである。 コネクタ(1)は、 光ファイバ(50)の一端に設けられるプラグ(10)と、プラグ(10)が上方から装着されるレセプタクル(20)とを有している。プラグ(10)は、金属ケースにより覆われていない半導体素子からなる光電変換素子と、光電変換素子の上側を覆うように設けられている金属部材(18)と、を含んでいる。レセプタクル(20)は、プラグ(10)が固定される金属筐体(21)、を含んでいる。プラグ(10)とレセプタクル(20)とは、金属部材(18)と金属筐体(21)とが係合することのみによって固定されている。

Description

コネクタ
 本発明は、コネクタ、特に、光ファイバにより信号を伝送する際に用いられるコネクタに関する。
 従来のコネクタとしては、例えば、特許文献1に記載のコネクタが知られている。図10は、特許文献1に記載のコネクタ500の断面構造図である。
 コネクタ500は、図10に示すように、プラグ502及びレセプタクル506を備えている。プラグ502は、光ファイバ508の一端に設けられている。レセプタクル506には、プラグ502が上方から装着される。プラグ502は、プラグ側ハウジング526、受発光素子536及びプラグ側シェル580を含んでいる。プラグ側ハウジング526は、樹脂材によって作製されている。受発光素子536は、半導体素子であり、プラグ502に取り付けられている。金属部材580は、プラグ側ハウジング526の表面を覆っている。以上のように構成された受発光素子536は、金属部材580により覆われているので、外部からのノイズによる影響を受けにくくなる。
 レセプタクル506は、レセ側ハウジング566を含んでいる。レセ側ハウジング566は、樹脂材によって作製されている。ここで、プラグ502は、プラグ側ハウジング526がレセ側ハウジング566に嵌合することでレセプタクル506に装着されている。
 しかしながら、コネクタ500では、プラグ側ハウジング526とレセ側ハウジング566とは、樹脂材によって作製されているため、低い耐久性しか有していない。よって、プラグ502がレセプタクル506から繰り返し着脱されることによって、プラグ側ハウジング526とレセ側ハウジング566とが摩耗して、プラグ502がレセプタクル506から外れ易くなるという問題がある。
特開2006-215348号公報
 そこで、本発明の目的は、光電変換素子をノイズから保護するとともに、高い耐久性を有するコネクタを提供することである。
 本発明の一形態に係るコネクタは、光ファイバの一端に設けられるプラグと、前記プラグが上方から装着されるレセプタクルと、を備えており、前記プラグは、金属ケースにより覆われていない半導体素子からなる光電変換素子と、前記光電変換素子の上側を覆うように設けられている金属部材と、を含んでおり、前記レセプタクルは、前記プラグが固定される金属筐体、を含んでおり、前記プラグと前記レセプタクルとは、前記金属部材と、前記金属筐体とが係合することのみによって固定されていること、を特徴とする。
 本発明によれば、光電変換素子をノイズから保護するとともに、高い耐久性を有するコネクタを提供することができる。
本発明の一実施形態に係るコネクタの外観斜視図である。 コネクタからプラグを分離した外観斜視図である。 プラグの分解斜視図である。 レセプタクルの分解斜視図である。 金属筐体及び電気回路部が回路基板に実装される様子を表した図である。 コネクタが用いられた送受信システムの概略構成図である。 プラグをレセプタクルから挿抜する際に用いる道具を表した図である。 その他の実施形態に係るコネクタが用いられた送受信システムの概略構成図である。 その他の実施形態に係るコネクタの概略構成図である。 特許文献1に記載のコネクタの断面構造図である。
 本発明の実施形態に係るコネクタについて、以下に図面を参照しながら説明する。
(コネクタの概略構成)
 まず、本発明の一実施形態に係るコネクタの概略構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るコネクタ1の外観斜視図である。図2は、コネクタ1からプラグ10を分離した外観斜視図である。図3は、プラグ10の分解斜視図である。図4は、レセプタクル20の分解斜視図である。図5は、金属筐体21及び電気回路部30が回路基板40に実装される様子を表した図である。
 図1及び図2に示すように、コネクタ1は、プラグ10、レセプタクル20、電気回路部30及び回路基板40を備えている。プラグ10は、光ファイバ50の一端に設けられており、光信号を電気信号に変換、又は、電気信号を光信号に変換する。以下では、光ファイバ50が延在している方向をx軸方向と定義し、上下方向をz軸方向と定義し、x軸方向及びz軸方向に直交する方向をy軸方向と定義する。x軸方向、y軸方向及びz軸方向は、互いに直交している。
 回路基板40は、表面及び内部に電気回路を有しており、図1及び図5に示すように、xy平面に平行な実装面43を有している。また、回路基板40の実装面43には、孔41が設けられている。孔41は、実装面43において、y軸方向の正方向側の辺近傍及びy軸方向の負方向側の辺近傍に互いに対向するように設けられている。回路基板40には、レセプタクル20及び電気回路部30がx軸方向の正方向側から負方向側に向かってこの順に並ぶように実装されている。
 光ファイバ50は、被覆52及び芯線54により構成されている。芯線54は、ガラス又は樹脂からなるコア及びクラッドにより構成されている。被覆52は、アクリル系、エポキシ系、ナイロン系、ポリエステルエラストマー又はノンハロゲン樹脂のいずれかであり、芯線54を被覆している。光ファイバ50のx軸方向の負方向側の端部では、図3に示すように、被覆52が除去されて芯線54が露出している。
 プラグ10は、図3に示すように、光電変換素子12、搭載部13、フェルール17及び金属部材18を有している。光電変換素子12は、金属ケースにより覆われていない半導体素子からなる受発光素子である。すなわち、光電変換素子12は、ベアチップである。
 搭載部13は、基板11、封止樹脂15、外部端子16a,16b、端子部19a,19b及びビアV1,V2によって構成されている。
 基板11は、直方体状をなしている樹脂基板である。基板11のx軸方向の正方向側の側面上には、以下に説明するように、光電変換素子12が実装されている。
 外部端子16a,16bは、基板11のx軸方向の負方向側の側面にy軸方向の正方向側から負方向側に向かってこの順に並ぶように設けられている。端子部19a,19bは、基板11のx軸方向の正方向側の側面にy軸方向の正方向側から負方向側に向かってこの順に並ぶように設けられている。ここで、外部端子16aと端子部19aとは、対向しており、ビアV1によって接続されている。外部端子16bと端子部19bとは、対向しており、ビアV2によって接続されている。また、端子部19a上には、光電変換素子12が実装されている。更に、端子部19bと光電変換素子12とは、ワイヤXを用いて、ワイヤボンディングによって電気的に接続されている。
 封止樹脂15は、透明な樹脂からなり、基板11に実装された光電変換素子12を封止している。これによって、光電変換素子12は、搭載部13に埋め込まれている。
 フェルール17は、直方体状をなした樹脂部材である。フェルール17は、芯線54と光電変換素子12とを対向させた状態で光ファイバ50と搭載部13とを固定している。フェルール17には、凹部A及びホールHが設けられている。凹部Aは、フェルール17のx軸方向の負方向側の側面が窪むことによって形成されている。これにより、凹部Aには、封止樹脂15がはめ込まれ、搭載部13がフェルール17に固定される。ホールHは、円柱状をなした空洞であり、フェルール17のx軸方向の正方向側の側面からx軸方向の負方向側へと延在し、凹部Aへと貫通するように設けられている。そのため、芯線54がホールHにx軸方向の正方向側から挿入されることで、光電変換素子12と光ファイバ50とは、対向し、光学的に接続されている。
 金属部材18は、光電変換素子12をz軸方向の正方向側(上方)から覆うように設けられている。金属部材18は、搭載部13及びフェルール17のz軸方向の正方向側(上側)の面とy軸方向の正方向側の側面及びy軸方向の負方向側の側面とを覆っている。また、金属部材18には、図2及び図3に示すように、凹部80,81,82,83が設けられている。凹部80及び凹部81は、図2に示すように、金属部材18のy軸方向の正方向側の側面が窪んでいることにより設けられている。凹部80は、凹部81よりも、x軸方向の正方向側に設けられている。凹部82及び凹部83は、図3に示すように、金属部材18のy軸方向の負方向側の側面が窪んでいることにより設けられている。凹部82は、凹部83よりも、x軸方向の正方向側に設けられている。
 レセプタクル20は、図4に示すように、金属筐体21、ばね端子23a,23b及び絶縁部25を有しており、回路基板40上に実装されている。レセプタクル20には、プラグ10がz軸方向の正方向側(上方)から装着される。
 金属筐体21は、プラグ10が固定される筐体であり、z軸方向の正方向側(上方)から見たときに、プラグ10の周囲を囲む形状(すなわちロ字型)をなしている。金属筐体21は、固定部29及びばね部材70,71,72,73を含んでおり、ロ字型の1枚の金属板が折り曲げられることで構成されている。より詳細には、金属板のx軸方向の正方向側の辺とy軸方向の正方向側の辺とy軸方向の負方向側の辺とがz軸方向の負方向側に向かって折り曲げられることにより、金属筐体21は構成されている。固定部29は、金属板のy軸方向の正方向側及びy軸方向の負方向側の辺の一部がz軸方向の負方向側に折り曲げられることによって構成されており、金属筐体21のy軸方向の正方向側の側面及びy軸方向の負方向側の側面においてx軸方向の負方向側の端部に位置している。固定部29は、図1及び図2に示すように、回路基板40の孔41に圧入される。これにより、レセプタクル20は、回路基板40に実装されている。この際、固定部29は回路基板40内のグランド導体に接続される。これにより、金属筐体21は、グランド電位に保たれる。
 ばね部材70,71は、金属筐体21を構成する金属板のy軸方向の正方向側の辺の一部がU字状をなすように折り曲げられて構成されている。ばね部材70,71の先端は、z軸方向の正方向側から平面視したときに、金属筐体21により囲まれている領域内に位置している。ばね部材70は、ばね部材71よりもx軸方向の正方向側に位置している。ばね部材72,73は、金属筐体21を構成する金属板のy軸方向の負方向側の辺の一部がU字状に折り曲げられて構成されている。ばね部材72,73の先端は、z軸方向の正方向側から平面視したときに、金属筐体21により囲まれている領域内に位置している。ばね部材72は、ばね部材73よりもx軸方向の正方向側に位置している。
 ばね端子23a,23bは、信号用の端子である。以下に、ばね端子23a,23bについてより詳細に説明する。
 ばね端子23aは、接触部90a、ばね部91a及び固定部92aによって構成されている。ばね端子23bは、接触部90b、ばね部91b及び固定部92bによって構成されている。ばね部91a,91bはそれぞれ、接触部90a,90b及び固定部92a,92bを接続しているU字状の板ばねである。ばね部91a,91bは、金属筐体21と接触しないよう金属筐体21に対して固定されている。
 接触部90a,90bは、ばね端子23a,23bの端部のうちx軸方向の正方向側に位置している端部である。接触部90a,90bは、y軸方向の正方向側から見たときに、逆U字状をなすように折り曲げられて、ばね部91a,91bのx軸方向の正方向側に引き出されている。接触部90a,90bは、プラグ10のx軸方向の負方向側の側面に接触している。より具体的には、接触部90a,90bは、それぞれプラグ10の外部端子16a,16bと接触している。
 固定部92a,92bは、ばね端子23a,23bの端部のうちx軸方向の負方向側に位置している端部であり、x軸方向の負方向側に向かって延びている。固定部92a,92bは、それぞればね端子23a,23bのx軸方向の負方向側の端部に接続されている。固定部92a,92bは、レセプタクル10の実装時に、回路基板40のランド(図示せず)に接続される。
 以上のように構成されたばね端子23a,23bは、z軸方向の正方向側(上方)から見たときに、U字状をなしている。ばね端子23aは、U字状の折り返し部分がy軸方向の正方向側を向いている。ばね端子23bは、U字状の折り返し部分がy軸方向の負方向側を向いている。これにより、ばね端子23aとばね端子23bとは、x軸に対して対称な構造を有している。そして、ばね端子23a,23bは、接触部90a,90bが外部端子16a,16bと接触し、固定部92a,92bが固定基板40のランドに接続されることにより、プラグ10と回路基板40との間の信号の伝送を中継する端子として機能している。
 絶縁部25は、直方体状をなし、樹脂材によって作製されている。絶縁部25は、ばね端子23a,23bと一体成型されている。これによって、ばね端子23a,23bは、金属筐体21と電気的に接続しないよう金属筐体21に固定されている。より詳細には、絶縁部25のy軸方向の正方向側の側面及びy軸方向の負方向側の側面から、ばね部91a及びばね部91bが引き出され、絶縁部25の背面から、固定部92a,92bが引き出されている。そして、絶縁部25は、絶縁部25の上面において、金属筐体21に固定されている。
 電気回路部30は、図5に示すように、金属筐体21のx軸方向の負方向側において回路基板40の実装面43に実装され、プラグ10によって伝送される信号を処理する。電気回路部30は、回路素子31、金属キャップ33及び樹脂部35を有している。回路素子31は、回路基板40の実装面43に実装されているチップ型の電子部品であり、光電変換素子12を駆動させるための素子である。図5に示すように、回路素子31は、樹脂部35によって封止されている。金属キャップ33は、樹脂部35によって封止された回路素子31を覆うキャップである。金属キャップ33は、z軸方向の正方向側、y軸方向の正方向側及びy軸方向の負方向側から樹脂部35を覆っている。
 以上のように構成されたレセプタクル20には、プラグ10がz軸方向の正方向側から嵌めこまれる。このとき、図1及び図2に示すように、ばね部材70~73はそれぞれ、凹部80~83に係合する。更に、ばね端子23a,23bと外部端子16a,16bとは、電気的に接続される。また、プラグ10は、ばね端子23a,23bによって、x軸方向の正方向側に押される。そのため、金属部材18のx軸方向の正方向側の辺が金属筐体21に押しつけられる。これにより、金属部材18と金属筐体21とが嵌合することのみによって、プラグ10は、レセプタクル20に固定される。
 図6は、コネクタ1が用いられた送受信システム100の概略構成図である。図6に示すように、光ファイバ50の両端に受信用コネクタ1a及び送信用コネクタ1bがそれぞれ設けられる。そして、受信用コネクタ1aは、受信用回路基板40a及びフォトダイオード12aを備えている。送信用コネクタ1bは、送信用回路基板40b及びVCSEL12bを備えている。これによって、光ファイバ50を通じて、送信用コネクタ1bから受信用コネクタ1aへ信号が伝送される。
(効果)
 以下に説明するように、コネクタ1によれば、光電変換素子12をノイズから保護するとともに、高い耐久性を有するコネクタ1を提供することができる。
 より詳細には、図10に示す従来のコネクタ500においては、プラグ502は、プラグ側ハウジング526がレセ側ハウジング566に嵌合することでレセプタクル506に装着されている。しかしながら、プラグ側ハウジング526とレセ側ハウジング566とは、樹脂材により作製されているため、低い耐久性しか有していない。そのため、プラグ502がレセプタクル506から繰り返し着脱されることによって、プラグ側ハウジング526とレセ側ハウジング566とが摩耗して、プラグ502がレセプタクル506から外れ易くなるという問題がある。
 一方、コネクタ1においては、図1に示すように、金属部材18と金属筐体21とが嵌合することによってのみ、プラグ10とレセプタクル20とが固定されている。金属部材18及び金属筐体21は、いずれも金属によって作製されているため、耐久性に優れている。そのため、プラグ10がレセプタクル20から繰り返し着脱されても、金属部材18及び金属筐体21は、大きく摩耗しない。よって、コネクタ1は、強い嵌合力を維持することができる。
 図4に示すように、金属筐体21がプラグ10を囲んでいることから、プラグ10がレセプタクル20から抜けにくくなり、プラグ10とレセプタクル20との嵌合力を強くすることができる。
 更に、金属キャップ33と金属部材18と金属筐体21とは、グランドに接続されているため、同電位になっている。これにより、コネクタ1全体は、外部からのノイズが遮断され、コネクタ1はシールド効果を発揮することができる。シールド効果によって、回路素子31の耐ESD性(静電気放電)及び耐EMC性(電磁両立性)を向上させることができる。また、外部電気インターフェイスの耐EMC性を向上させることができる。
 金属部材18及び金属筐体21は金属によって作製されており、それぞれ回路基板40のグランド導体(図示せず)に接続されている。そのため、静電気による大電流は、金属部材18、金属筐体21及び回路基板40のグランド導体を介してグランドへと導かれるようになる。
 図7は、プラグ10をレセプタクル20から挿抜する際に用いる道具Eを表した図である。コネクタ1においては、道具Eを用いて、プラグ10をレセプタクル20から挿抜するため、挿抜時に光ファイバ50などに手を触れる必要がなくなる。光ファイバ50に対する応力を緩和することができるので、光ファイバ50に負担をかけず、断線等の故障を防止することができる。より詳細には、図7に示すL字型の道具Eを、切り欠きM,Nからプラグ10の凹部U,V(図2参照)に嵌めこむことで、プラグ10をレセプタクル20から挿抜する。プラグ10をレセプタクル20に挿入する際は、道具Eでプラグ10を挟み、金属筐体21のz軸方向の正方向側から嵌めこむ。
 また、切り欠きM,Nを介して、プラグ10とレセプタクル20との嵌合を、確認することができるため、嵌合作業の効率が良くなる。
 レセプタクル20において、図1及び図2に示すように、固定部29は、孔41に圧入されている。そのため、プラグ10をレセプタクル20から挿抜する際、プラグ10をz軸方向の正方向側に引き上げることで、レセプタクル20にz軸方向の正方向側へ応力がかかっても、レセプタクル20は、回路基板40に確実に実装されているため、回路基板40から外れない。
 プラグ10は、図1及び図2に示すように、金属製のばね部材70~73を介してレセプタクル20に接触している。そのため、プラグ10とばね部材70~73との間に摩耗が発生しにくく、プラグ10及びばね部材70~73の形状ばらつきによる接触性の偏りを防止できる。
 また、ばね端子23a,23bは、図4に示すように、z軸方向の正方向側(上方)から見たときに、それぞれU字状をなしており、折り返し部分がy軸方向を向いている。そのため、ばね端子のU字状の折り返し部分がz軸方向を向いているコネクタよりも、コネクタ1では、低背化を図ることができる。また、ばね端子23a,23bは、U字状をなしていることから、微弱な力がかかった場合であっても、撓みやすい。
 プラグ10とレセプタクル20とは、金属部材18と金属筐体21とが嵌合することによって固定されているため、嵌合時のクリック感が強く、嵌合できたことを音と感触で実感することができる。
(その他の実施形態)
 以上のように構成されたコネクタ1は、前記実施形態に示したものに限らない。したがって、コネクタ1は、その要旨の範囲内において変更可能である。図8は、その他の実施形態に係るコネクタ1が用いられた送受信システムの概略構成図100aである。
 図8に示すように、コネクタ1a,1bには、SERDES装置95が設けられていてもよい。SERDES装置95は、回路基板40に実装されている。SERDES装置95は、シリアル信号をパラレル信号に変換し、パラレル信号をシリアル信号に変換する。これによって、駆動回路とSERDES装置との間隔が狭くなるため、光伝送特性が向上する。
 図9は、その他の実施形態に係るコネクタ1の概略構成図である。図9に示すように、ばね端子23a,23bは、y軸方向(側方)から見たときに、逆U字状をなしていてもよい。なお、図9において、レセプタクル20は省略している。ばね端子23a,23bが、y軸方向から見たときに逆U字状をなしていることによって、本実施形態におけるばね端子と比較して、ばね端子23aとばね端子23bとの間隔を狭めることができる。つまり、y軸方向において、コネクタ1の小型化を図ることができる。また、多数のばね端子を用いる際には、より効果的である。
 コネクタ1において、金属キャップ33と金属筐体21とは、一体となっていてもよい。これによって、コネクタ1全体の耐ESD性、耐EMC性を向上させることができる。また、部品数が少なくなることによってコスト削減を図ることができ、作製時の低工数化により作製時間が短縮される。
 なお、回路素子31は、プラグ10内に設けられていてもよい。これによって、回路基板40に回路部を設ける必要がなくなる。また、伝送特性が向上し、安定化を図ることができる。
 プラグ10に搭載される光ファイバ50及び光電変換素子12は、複数個あってもよい。これによって、伝送容量を増やすことができる。また、光ファイバ50及び光電変換素子12は、アレイ化されていてもよい。
 光ファイバ50は、石英ファイバだけでなく、有機光導波路やPOFであってもよい。用途に合わせて、これらの光伝送路を選択することができる。
 本発明は、コネクタに有用であり、特に、光電変換素子をノイズから保護するとともに、高い耐久性を有する点において優れている。
 1 コネクタ
 10 プラグ
 12 光電変換素子
 13 搭載部
 15 封止樹脂
 16a,16b 外部端子
 17 フェルール
 18 金属部材
 19a,19b 端子部
 20 レセプタクル
 21 金属筐体
 23a,23b ばね端子
 25 絶縁部
 29 固定部
 30 電気回路部
 31 回路素子
 33 金属キャップ
 40 回路基板
 41 孔
 43 実装面
 50 光ファイバ
 52 被覆
 54 芯線
 70~73 ばね部材
 80~83 凹部

Claims (9)

  1. 光ファイバの一端に設けられるプラグと、
     前記プラグが上方から装着されるレセプタクルと、
    を備えており、
     前記プラグは、
      金属ケースにより覆われていない半導体素子からなる光電変換素子と、
      前記光電変換素子の上側を覆うように設けられている金属部材と、
     を含んでおり、
     前記レセプタクルは、
      前記プラグが固定される金属筐体、
     を含んでおり、
     前記プラグと前記レセプタクルとは、前記金属部材と前記金属筐体とが係合することのみによって固定されていること、
     を特徴とするコネクタ。
  2.  前記金属筐体は、上方から見たときに、前記プラグの周囲を囲む形状をなしていること、
     を特徴とする請求項1に記載のコネクタ。
  3.  前記レセプタクルは、
      前記プラグを前記金属筐体に押しつけるばね端子と、
      前記ばね端子を前記金属筐体に固定する絶縁部材と、
     を更に含んでいること、
     を特徴とする請求項1または請求項2に記載のコネクタ。
  4.  前記ばね端子は、上方から見たときに、U字状をなしており、かつ、前記絶縁部材に固定され、
     前記ばね端子の端部は、前記プラグに接触していること、
     を特徴とする請求項3に記載のコネクタ。
  5.  前記プラグによって伝送される信号を処理する電気回路部と、
     前記電気回路部及び前記レセプタクルが実装される回路基板と、
     を更に備えていること、
     を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のコネクタ。
  6.  前記電気回路部は、
      前記光電変換素子を駆動させるための回路素子と、
      前記回路素子を覆う金属キャップと、
     を含んでいること、
     を特徴とする請求項5に記載のコネクタ。
  7.  前記金属キャップと前記金属筐体とは、一体となっていること、
     を特徴とする請求項6に記載のコネクタ。
  8.  前記プラグは、
      前記光電変換素子を駆動させるための回路素子、
     を更に含んでいること、
     を特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のコネクタ。
  9.  前記ばね端子は、側方から見たときに、逆U字状をなしていること、
     を特徴とする請求項3ないし請求項8のいずれかに記載のコネクタ。
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