WO2013047780A1 - 光モジュール - Google Patents

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WO2013047780A1
WO2013047780A1 PCT/JP2012/075146 JP2012075146W WO2013047780A1 WO 2013047780 A1 WO2013047780 A1 WO 2013047780A1 JP 2012075146 W JP2012075146 W JP 2012075146W WO 2013047780 A1 WO2013047780 A1 WO 2013047780A1
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optical
semiconductor
flexible wiring
heat radiation
signal
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PCT/JP2012/075146
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Inventor
黒田　俊孝
吉田　悟
伊東　利育
Original Assignee
山一電機株式会社
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4274—Electrical aspects
    • G02B6/428—Electrical aspects containing printed circuit boards [PCB]
    • G02B6/4281—Electrical aspects containing printed circuit boards [PCB] the printed circuit boards being flexible
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4274—Electrical aspects
    • G02B6/4278—Electrical aspects related to pluggable or demountable opto-electronic or electronic elements

Definitions

  • the present invention relates to an optical semiconductor to which an optical connector is connected and an optical module including a semiconductor for driving and amplifying a signal of the optical semiconductor.
  • an optical-electrical conversion signal is used to connect an optical connector and an optical semiconductor and convert an optical signal and an electrical signal to each other.
  • An optical semiconductor that mutually converts an optical signal and an electrical signal to receive or transmit an optical signal transmitted by an optical connector or the like, a semiconductor for driving the optical semiconductor, and the like are arranged.
  • an optical module provided with a flexible wiring board see Patent Documents 1 and 2).
  • An optical semiconductor is represented by a surface light emitting element (hereinafter simply referred to as "light emitting element") represented by a VCSEL for converting an electrical signal into an optical signal and a photodiode (PD) converting an optical signal into an electrical signal.
  • a semiconductor for driving the light emitting element is electrically connected to the light emitting element, and a semiconductor (hereinafter referred to as “receiver”) for amplifying a signal from this is electrically connected to the light receiving element. It is done.
  • FIG. 27 and 28 of Patent Document 1 and FIG. 2 of Patent Document 2 show an embodiment in which the optical semiconductor, the driver and the receiver are arranged in parallel along the longitudinal direction (longitudinal direction) of the flexible wiring board. . With such an arrangement relationship, the thickness (height) of the optical module is increased, and the optical module can not be thinned.
  • FIGS. 13A to 15 of Patent Document 1 the optical semiconductor, the driver and the receiver are disposed to be orthogonal to each other. With such an arrangement relationship, the distance between the optical semiconductor and the transmission path connecting the driver and the receiver becomes long, and there is a risk that the transmission characteristics may be impaired when transmitting signals at high speed.
  • An object of the present invention is to provide an optical module which can be thinned without deteriorating transmission characteristics even in high-speed transmission.
  • an optical module is an optical module connected to an optical fiber cable and electrically connected to a socket provided on a printed wiring board of an electronic device or the like.
  • An optical connector connected to the optical fiber cable, and an optical semiconductor that receives and transmits an optical signal of the optical fiber cable and converts the optical signal and the electrical signal each other, a semiconductor for driving the optical semiconductor, and an optical semiconductor
  • the substrate is bent to have an upper portion, a vertical portion, and a lower portion to convert the optical signal and the electrical signal to each other
  • the semiconductor, the semiconductor for driving the optical semiconductor, and the semiconductor for amplifying a signal from the optical semiconductor are disposed in the vertical portion of the flexible wiring substrate, and the optical connector is perpendicular to the vertical portion of the flexible wiring substrate And
  • the semiconductor for driving the optical semiconductor and the semiconductor for amplifying a signal from the optical semiconductor be disposed on one of the left and right sides of the optical semiconductor.
  • the optical module according to the present invention further includes a pressing part for an optical connector and a coil spring, and a coil spring is disposed between the pressing part for an optical connector and a projection provided on the cover member,
  • the optical connector is configured to be biased toward the vertical portion of the flexible printed circuit through the pressing component.
  • the optical module according to the present invention preferably further comprises a protective cap made of a metal material on the vertical portion of the flexible wiring board.
  • the optical module according to the present invention preferably further comprises a first heat dissipation block in contact with the protective cap.
  • the optical module according to the present invention preferably further comprises a second heat dissipation block which is disposed to sandwich the vertical portion of the flexible wiring board with respect to the protective cap and the first heat dissipation block.
  • the first heat radiation block and the second heat radiation block may be in direct contact with the cover member or may be in contact via the heat conduction sheet.
  • the optical module according to the present invention has a flexible wiring board arranged in steps, and an optical semiconductor, a receiver, and a driver are arranged on the vertical portion of the flexible wiring board, thereby enabling the optical module to be made thinner and formed compactly. can do.
  • the distance of the transmission path connecting the optical semiconductor and the receiver or the driver can be shortened, and thus the signal transmission characteristics are not impaired.
  • FIG. 1 It is a perspective view of one embodiment of an optical module concerning the present invention. It is a disassembled perspective view of the optical module of FIG. It is an expansion perspective view of A area
  • the optical module of FIG. 1 it is a figure for demonstrating the aspect which attaches an optical connector to a flexible wiring board, Comprising: It is the schematic perspective view which looked at the flexible wiring board from lower side (back side). It is a principal part enlarged plan view for demonstrating the arrangement
  • the embodiment of the optical module according to the present invention is in the form of a plug connected to a socket constituting an optical module connecting device provided on an optical fiber cable and a printed wiring board in a predetermined electronic device.
  • the terms “left” and “right” refer to the + x direction and the ⁇ x direction, respectively, at the coordinates shown in FIG. 1, and the terms “front” and “rear” are respectively.
  • the terms “up” and “down” refer to the + y direction and the ⁇ y direction shown in FIG. 1, and refer to the + z direction and the ⁇ z direction shown in FIG. 1, respectively.
  • the optical module 100 generally includes an upper cover 1, a lower cover 2, an optical module body 10, a pull tab 8, and a dust cap 9 as shown in FIGS.
  • the upper cover 1 and the lower cover 2 are cover members configured to sandwich the optical module main body portion 10 in the vertical direction, and have excellent thermal conductivity such as zinc-aluminum alloy, for example. It is made of metal material.
  • the upper cover 1 and the lower cover 2 are integrated by the screw 3 and hold the optical module body firmly.
  • the cover member is not limited to the one constituted by the upper cover 1 and the lower cover 2 and may be constituted by one member. However, in order to easily accommodate the optical module main body portion 10 in the cover member, it is preferable to configure the upper cover 1 and the lower cover 2.
  • the pull tab 8 is a member used when extracting the optical module 100 from a socket (not shown), and is made of a synthetic resin material.
  • the pull tab 8 extends to the rear of the optical module 100, and is attached to the lower cover 2 through a pair of pull tab fittings 8a. Further, the dust cap 9 is configured to cover the front end portion of the optical module 100 provided with the card edge substrate 13 constituting the optical module main body portion 10 when the optical module 100 is not used.
  • the optical module body 10 generally includes an LED substrate 11, a flexible wiring substrate 12, and a card edge substrate 13, as shown in FIGS.
  • the optical module body 10 also includes the first heat radiation block 14, the flexible wiring board pressing plate 15, the pressing sheet 16, the protective cap 17, the second heat radiation block 18, the MT ferrule 20, and the optical connector pressing component 22. Is equipped.
  • the LED substrate 11 is formed to display the operation state of the light module 100 including the connection state of the light module 100 to the outside using a plurality of (two in the present embodiment) LEDs 11 a and 11 b.
  • the LED substrate 11 is electrically connected to the rear of the flexible wiring substrate 12 and attached to the lower cover 2 using a screw 11 c.
  • the fixing holes 11d and the positioning holes 11e are provided in pairs on the left and right sides of the LED substrate 11, respectively.
  • the front edge portion of the card edge substrate 13 is formed as a plug portion connected to a socket (not shown) constituting an optical module connecting device provided on the printed wiring board in a predetermined electronic device with the optical module 100 There is.
  • the card edge substrate 13 is electrically connected to the front of the flexible wiring substrate 12.
  • the card edge substrate 13 is also sandwiched between the upper cover 1 and the lower cover 2 via the screw 3 so that the pad 13a connected to the contact of the socket protrudes forward from the front end of the lower cover 2.
  • the front end portion 1a of the upper cover 1 and the front end portion 2a of the lower cover 2 extend at a distance from the card edge substrate 13 and form the plug portion. It is formed so that the pad 13a arrange
  • the flexible wiring substrate 12 includes at least optical semiconductors 12a and 12b that mutually convert an optical signal and an electrical signal.
  • the light receiving element 12a that receives an optical signal from the optical fiber cable 30 via the MT ferrule 20 as an optical connector, and the optical signal to the optical fiber cable 30 as the optical connector 20
  • a light emitting element 12b that transmits light is provided.
  • the light receiving element 12a and the light emitting element 12b which comprise an optical semiconductor are linearly arranged along the longitudinal direction (longitudinal direction) of the flexible wiring board 12, as FIG. 6 shows.
  • the flexible wiring board 12 is also a semiconductor device for driving the receiver 12c and the light emitting element 12b, which are semiconductors for amplifying the electric signal converted by the light receiving element 12a, and a driver 12d, which is a semiconductor for converting the electric signal to an optical signal.
  • the receiver 12c and the driver 12d are disposed on either the left and right sides of the optical semiconductors 12a and 12b, respectively, as shown in FIG. In the present embodiment, the receiver 12 is disposed on the left side of the optical semiconductor (light receiving element) 12a, and the driver 12d is disposed on the right side of the optical semiconductor (light emitting element) 12b.
  • the receiver 12c and the driver 12d are arranged on both the left and right sides, heat generated from the receiver 12c and the driver 12d is well balanced in the left and right of the protective cap 17, the first heat radiation block 14 and the second heat radiation block 18 described later. It can be conducted. Thus, the heat dissipation effect can be further improved.
  • 12e and 12f are positioning holes for accurately connecting the MT ferrule 20 as an optical connector to the light receiving element 12a and the light emitting element 12b constituting the optical semiconductor, and the optical semiconductors 12a and 12b Formed above and below the The positioning holes 12e and 12f are formed such that the center line connecting them completely overlaps the center line connecting the light receiving element 12a and the light emitting element 12b which constitute the optical semiconductor.
  • Reference numerals 12i and 12j denote mounting holes for fixing the first heat radiation block 14 and the second heat radiation block 18 with the screw 18a with the flexible wiring board 12 interposed therebetween.
  • the optical semiconductors 12a and 12b, the receiver 12c, and the driver 12d are disposed in the middle, and as described above, the card edge board 13 is electrically forward and the LED board 11 is electrically backward.
  • the flexible substrate 12 is bent at a right angle at each of the first broken line 12g and the second broken line 12h shown by dotted lines in FIG. That is, the front part of the flexible wiring board 12 including the card edge substrate 13 is formed as the lower part of the stairs, and the rear part of the flexible wiring board 12 including the LED substrate 11 is formed as the upper part of the stairs.
  • a region S between the first broken line 12g and the second broken line 12h of the flexible wiring board 12 is formed as a vertical portion of the stairs when assembled as the optical module 100 as shown in FIG. .
  • the optical semiconductors 12a and 12b, the receiver 12c, and the driver 12d are disposed in a region between the first broken line 12g and the second broken line 12h, that is, in the vertical portion S of the flexible wiring board 12.
  • the flexible wiring board 12 is not limited to the step-like one as in the present embodiment, but is bent in the same direction at a right angle in each of the first broken line 12g and the second broken line 12h.
  • the flexible wiring board 12 may be formed in a step-like or C-shape, the MT ferrule 20 and the first heat radiation block 14 can be efficiently disposed, and the low profile of the optical module 100 can be obtained. In addition, it enables miniaturization.
  • the optical semiconductor 12a is on the surface opposite to the surface to which the MT ferrule 20 is connected.
  • a protective cap 17 is attached to cover the 12b, the receiver 12c and the driver 12d.
  • the protective cap 17 is made of a heat conductive metal material such as aluminum or zinc alloy, and dissipates heat generated from the semiconductors such as the optical semiconductors 12a and 12b, the receiver 12c, and the driver 12d. Conducts to the heat dissipation block 14.
  • a heat conductive adhesive and a heat conductive paste may be applied to the surfaces of the optical semiconductors 12a and 12b, the receiver 12c, and the driver 12d.
  • the MT ferrule 20 constitutes an optical connector for connecting the optical fiber cable 30 and the optical semiconductors 12a and 12b.
  • the MT ferrule 20 is positioned so as to correctly face the optical semiconductors 12a and 12b by the positioning pins 19a and 19b penetrating the positioning holes 12e and 12f provided in the flexible wiring substrate 12 .
  • the positioning pins 19 a and 19 b are fixed in the mounting holes 14 a provided in the first heat radiation block 14 with an adhesive or the like. Therefore, the MT ferrule 20 is slidably coupled to the first heat radiation block 14 via the positioning pins 19a and 19b, with the flexible wiring board 12 and the protective cap 17 interposed therebetween.
  • the positioning pins 19a and 19b first pass the positioning pins 19a and 19b through positioning holes 12e and 12f formed in the flexible wiring board 12 disposed horizontally. Positioning pins 19a and 19b that have passed through positioning holes 12e and 12f of flexible wiring board 12 and through holes (not shown) formed in protective cap 17 are attached to mounting holes 14a formed in first heat radiation block 14 A predetermined length is inserted. Next, positioning pins 19a, 19b not passing through the positioning holes 12e, 12f are inserted into positioning holes provided in a temporary temporary MT ferrule (not shown) for positioning.
  • the positioning pins 19a and 19b are completely inserted into the positioning holes of the temporary MT ferrule until the temporary MT ferrule and the first heat radiation block 14 contact the flexible wiring board 12 and the protective cap 17, respectively. .
  • the positioning pins 19 a and 19 b are positioned with respect to the first heat radiation block 14 and the flexible wiring board 12.
  • the positioning pins 19a, 19b are fixed to the first heat radiation block 14 using an adhesive.
  • the second heat radiation block 18 is fixed to the first heat radiation cap 14 so as to sandwich the flexible wiring board 12 and the protective cap 17 using the screw 18 a. After the adhesive cures, the temporary MT ferrule is removed, and the MT ferrule 20 constituting the optical connector is attached.
  • the MT ferrule 20 When the MT ferrule 20 is assembled as the optical module 100 as shown in FIG. 2, the MT ferrule 20 is pressed so as to make a right angle from the rear with respect to the region S of the flexible wiring board 12 disposed vertically in the vertical direction. Thus, the MT ferrule 20 is optically connected to the optical semiconductors 12 a and 12 b provided in the region S. As described above, the light receiving element 12a and the light emitting element 12b constituting the optical semiconductor are disposed along the longitudinal direction of the flexible wiring board 12 as shown in FIG. Therefore, when the optical module 100 is assembled as shown in FIG. 2, the optical semiconductors 12 a and 12 b are arranged in the vertical direction (vertically).
  • the MT ferrule 20 when the MT ferrule 20 is assembled as the optical module 100 as shown in FIG. 2, the MT ferrule 20 makes a right angle with the region S from the rear of the region S of the flexible wiring substrate 12 disposed vertically and It is placed perpendicular to the direction.
  • the MT ferrule 20 is pressed against the flexible wiring board 12 by the pair of coil springs 24 via the optical connector pressing component 22.
  • the pair of coil springs 24, 24 project upward on the left and right sides of the lower cover 2 and between the pair of ridges 2b, 2b formed to extend in the front-rear direction and the pressing part 22 for the optical connector Provided in The pair of coil springs 24, 24 bias the optical connector pressing member 22 forward.
  • the optical connector pressing component 22 is formed of a synthetic resin member 22a made of a synthetic resin material such as polyamide 66 and a metal member 22b made of a metal material such as stainless steel or zinc alloy as in this embodiment. It may be made of metal material.
  • fixing screw holes 2 c and 2 c and positioning pins 2 d and 2 d for attaching the LED substrate 11 are provided on the upper surfaces of the pair of protruding portions 2 b and 2 b respectively.
  • the first and second heat radiation blocks 14 and 18 are members for radiating the heat generated from the flexible wiring board 12 from both sides of the flexible wiring board 12. As shown in FIGS. 3 and 4, the first and second heat radiation blocks 14 and 18 are fixed by screws 18 a with the flexible wiring board 12 and the protective cap 17 interposed therebetween.
  • the first heat radiation block 14 When assembled as the optical module 100, the first heat radiation block 14 is disposed behind the region S of the flexible wiring board 12 bent in a step-like manner and on the lower portion of the flexible wiring board 12.
  • the first heat radiation block 14 is configured to be in contact with the upper cover 1 directly or through a heat conductive sheet (not shown).
  • the heat generated from the flexible wiring board 12 can be efficiently conducted to the upper cover 1 through the protective cap 17 and the first heat radiation block 14 and can be dissipated to the outside.
  • the second heat radiation block 18 is disposed behind the region S and below the upper portion of the flexible wiring board 12. The second heat radiation block 18 is configured to contact the lower cover 2 directly or through the heat conductive sheet 26.
  • the heat generated from the flexible wiring board 12 can be efficiently conducted to the lower cover 2 through the second heat radiation block 18 and the heat conduction sheet 26, and can be dissipated to the outside.
  • the heat conduction sheet by interposing the heat conduction sheet, it is not necessary to strictly obtain the dimensional accuracy with respect to the contact between the first and second heat radiation blocks 14 and 18 and the upper cover 1 and the lower cover 2 respectively.
  • the first and second heat radiation blocks 14 and 18 fix the region S of the flexible wiring substrate 12 and the protective cap 17 with the region S and the protective cap 17 fixed, the region S as the vertical portion of the flexible wiring substrate 12 is vertical. Help to be supported.
  • the second heat radiation block 18 is formed to surround the lower portion and the left and right side portions of the MT ferrule 20.
  • the second heat radiation block 18 has a generally U-shaped groove 18b which penetrates the second heat radiation block 18 in the front-rear direction so as to allow the MT ferrule 20 to move in the front-rear direction. Is formed.
  • the second heat radiation block 18 is also fitted into the pair of recesses 2 e formed on the left and right sides of the lower cover 2 so as not to move in the front-rear direction with respect to the lower cover 2.
  • the area S (and the protective cap 17) of the flexible wiring board 12 and the first heat radiation block 14 can not move relative to the lower cover 2. Therefore, the MT ferrule 20 can be pressed against the area S of the flexible wiring board 12 by the pair of coil springs 24 as described above.
  • a flexible wiring board pressing plate (hereinafter, also simply referred to as a "pressing plate”) 15 holds the lower portion of the flexible wiring board 12 bent in a step-like manner on the lower cover 2 in a flat state. And is provided between the first heat radiation block 14 and the lower portion.
  • the flexible wiring board 12 is entirely pressed by the pressing plate 15, the transmission characteristics of the signal passing through the high-speed signal line (not shown) may be impaired.
  • the lower end portion is formed in an arc shape, and a plurality of protrusions 15 a are provided to cross the flexible wiring board 12.
  • the pressing plate 15 does not press the high-speed signal line provided on the flexible wiring board 12 entirely, and the flexible wiring board 12 is lowered. It can be held flat with the cover 2.
  • the flexible wiring board pressing plate 15 presses the flexible wiring board 12 against the lower cover 2 via the first heat radiation block 14.
  • the flexible wiring board pressing plate 15 can make the flexible wiring board 12 have a more uniform force. You can press it with
  • the pressure sheet 16 is formed of an elastic material such as ethylene propylene rubber.
  • 14 b is a positioning pin provided on the lower surface of the first heat radiation block 14, and 15 b is a positioning hole provided on the upper surface of the flexible wiring board pressing plate 15. 14a is inserted.
  • Reference numerals 14c and 14c denote screw holes, and the first and second heat radiation blocks 14 and 18 are integrally fixed by screwing the screw 18a.
  • the optical module main body portion 10 the first heat radiation block 14, the flexible wiring board pressing plate 15, the second heat radiation block 18, and the MT ferrule 20 sandwich the flexible wiring board 12 bent in a step shape in the front-rear direction It is arranged approximately horizontally.
  • the optical module 100 can be made thinner and smaller.
  • LED board flexible wiring board 12a optical semiconductor (light receiving element) 12b
  • Optical semiconductor (light emitting element) 12c A semiconductor (receiver) for amplifying a signal from an optical semiconductor (light receiving element) 12d
  • Coil spring 30 Optical fiber cable 100
  • Optical module Optical module

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Abstract

　高速伝送においても伝送特性を損なうことなく、且つ薄型化を可能とする光モジュールを提供する。光コネクタと、光信号と電気信号を相互に変換する光半導体、該光半導体を駆動するための半導体、および光半導体からの信号を増幅するための半導体を含むフレキシブル配線基板と、フレキシブル配線基板を収容するカバー部材とを少なくとも備え、光半導体は、フレキシブル配線基板の長手方向に沿って直線的に配列され、フレキシブル配線基板は、上段部分、垂直部分および下段部分を有するように折り曲げられ、光半導体、該光半導体を駆動するための半導体および光半導体からの信号を増幅するための半導体は、フレキシブル配線基板の垂直部分に配置され、光コネクタは、フレキシブル配線基板の垂直部分に対して直角をなして配置され、フレキシブル配線基板の垂直部分に配置される光半導体の直線的配列に対応して縦方向に配置される。

Description

光モジュール
　本発明は、光コネクタが接続される光半導体や該光半導体を駆動、信号増幅するための半導体を含む光モジュールに関する。
　従来、光通信システムにおいては、光コネクタと光半導体を接続し、光信号と電気信号を相互に変換する光電気変換信号が行われている。光コネクタなどにより伝送される光信号を受信または送信するために、光信号と電気信号を相互に変換する光半導体、該光半導体を駆動、信号増幅するための半導体などが配置される一枚のフレキシブル配線基板を備える光モジュールが知られている（特許文献１、２参照）。光半導体は、電気信号を光信号に変換するためにＶＣＳＥＬで代表される面発光素子（以下、単に、「発光素子」という）および光信号を電気信号に変換するフォトダイオード（ＰＤ）に代表される面受光素子（以下、単に、「受光素子」という。）を備えている。発光素子にはこれを駆動する半導体（以下、「ドライバー」という。）が電気的に接続され、受光素子にはこれからの信号を増幅する半導体（以下、「レシーバー」という。）が電気的に接続されている。
国際公開第２００８／０９６７１６号 特開２０００－２４９８８３号公報
　特許文献１の図２７、２８および特許文献２の図２には、光半導体とドライバーおよびレシーバーがフレキシブル配線基板の長手方向（縦方向）に沿って並列配置されている実施例が示されている。このような配置関係であると、光モジュールの厚み（高さ）が増えてしまい、光モジュールの薄型化ができない。
　また、特許文献１の図１３Ａ～１５には、光半導体とドライバーおよびレシーバーが直交するように配置されている。このような配置関係であると、光半導体とドライバーおよびレシーバーとを繋ぐ伝送路の距離が長くなり、信号を高速伝送する場合、伝送特性を損なう恐れがある。
　本発明の目的は、高速伝送においても伝送特性を損なうことなく、且つ薄型化を可能とする光モジュールを提供することにある。
　上記本発明の目的を達成するために、本発明に係る光モジュールは、光ファイバケーブルに接続され、電子機器などのプリント配線基板に設けられたソケットに電気的に接続される光モジュールであって、光ファイバケーブルに接続される光コネクタと、光ファイバケーブルの光信号を受発信し、光信号と電気信号を相互に変換する光半導体、該光半導体を駆動するための半導体、および光半導体からの信号を増幅するための半導体を含むフレキシブル配線基板と、フレキシブル配線基板を収容するカバー部材と、を少なくとも備え、光半導体は、フレキシブル配線基板の長手方向に沿って直線的に配列され、フレキシブル配線基板は、上段部分、垂直部分および下段部分を有するように折り曲げられ、光信号と電気信号を相互に変換する光半導体、該光半導体を駆動するための半導体および光半導体からの信号を増幅するための半導体は、フレキシブル配線基板の垂直部分に配置され、光コネクタは、フレキシブル配線基板の垂直部分に対して直角をなして配置されるとともに、フレキシブル配線基板の垂直部分に配置される光半導体の直線的配列に対応して縦方向に配置されることを特徴とする。
　また、本発明に係る光モジュールは、光半導体を駆動するための半導体および光半導体からの信号を増幅するための半導体は、光半導体の左右両側のいずれか一方にそれぞれ配置されることが好ましい。
　さらに、本発明に係る光モジュールは、光コネクタ用押圧部品およびコイルスプリングをさらに備え、光コネクタ用押圧部品とカバー部材に設けられた突条部との間にコイルスプリングを配置し、光コネクタ用押圧部品を介して光コネクタをフレキシブル配線基板の垂直部分に向かって付勢するように構成されていることが好ましい。
　本発明に係る光モジュールは、また、フレキシブル配線基板の垂直部分に、金属材料からなる保護キャップをさらに備えていることが好ましい。
　本発明に係る光モジュールは、また、保護キャップと接触する第１の放熱ブロックをさらに備えていることが好ましい。
　本発明に係る光モジュールは、また、保護キャップおよび第１の放熱ブロックに対し、フレキシブル配線基板の垂直部分を挟んで配置される第２の放熱ブロックをさらに備えていることが好ましい。
　本発明に係る光モジュールは、また、第１の放熱ブロックおよび第２の放熱ブロックは、カバー部材に直接接触していてもよいし、熱伝導シートを介して接触していてもよい。
　本発明に係る光モジュールは、フレキシブル配線基板を階段状に配置し、光半導体、レシーバーおよびドライバーを該フレキシブル配線基板の垂直部分に配置することにより、光モジュールの薄型化を可能とし、コンパクトに形成することができる。
　また、レシーバーおよびドライバーを光半導体の両側部に配置することにより、光半導体とレシーバーまたはドライバーとを繋ぐ伝送路の距離を短くすることができ、それにより、信号伝送特性を損なうことがない。
本発明に係る光モジュールの一実施形態の斜視図である。 図１の光モジュールの分解組み立て斜視図である。 図２のＡ領域の拡大斜視図である。 図１の光モジュールの要部拡大斜視図である。 図１の光モジュールにおいて、光コネクタをフレキシブル配線基板に取り付ける態様を説明するための図であって、フレキシブル配線基板を下側（裏側）から見た概略斜視図である。 本発明に係る光半導体とドライバーおよびレシーバーとの配置関係を説明するための要部拡大平面図である。
　以下、本発明に係る光モジュールの一実施形態について、図１～６を用いて詳細に説明する。本発明に係る光モジュールの実施形態は、光ファイバケーブルと所定の電子機器内のプリント配線基板に設けられた光モジュール接続装置を構成するソケットに接続されるプラグの形態をなしている。
　なお、本明細書の説明において、用語「左」及び「右」は、図１に示される座標において、それぞれ、＋ｘ方向及び－ｘ方向を指し、用語「前」及び「後」は、それぞれ、図１に示される＋ｙ方向及び－ｙ方向を指し、用語「上」及び「下」は、それぞれ、図１に示される＋ｚ方向及び－ｚ方向を指すものとする。
　本発明の実施形態に係る光モジュール１００は、図１、２に示されるように、概略、上カバー１、下カバー２、光モジュール本体部分１０、プルタブ８、ダストキャップ９を備えている。
　上カバー１および下カバー２は、光モジュール本体部分１０を上下に挟んでこれを収容するように構成されているカバー部材であって、例えば、亜鉛－アルミニウム合金のような熱伝導性に優れた金属材料から作られている。上カバー１と下カバー２は、ネジ３により一体化され、光モジュール本体部分をしっかりと保持する。なお、カバー部材は、上カバー１と下カバー２によって構成されるものに限らず、１つの部材で構成されてもよい。しかしながら、光モジュール本体部分１０を簡易にカバー部材に収容するため上カバー１と下カバー２で構成することが好ましい。プルタブ８は、光モジュール１００をソケット（不図示）から抜き出すときに使用される部材であって、合成樹脂材料から作られている。プルタブ８は、光モジュール１００の後方に延在し、一対のプルタブ金具８ａを介して下カバー２に取り付けられる。また、ダストキャップ９は、光モジュール１００が使用されていないとき、光モジュール本体部分１０を構成するカードエッジ基板１３が設けられている光モジュール１００の前端部を覆うように構成されている。
　光モジュール本体部分１０は、図２～６に示されるように、概略、ＬＥＤ基板１１、フレキシブル配線基板１２、カードエッジ基板１３を備えている。光モジュール本体部分１０は、また、第１の放熱ブロック１４、フレキシブル配線基板用押さえプレート１５、押圧シート１６、保護キャップ１７、第２の放熱ブロック１８、ＭＴフェルール２０、および光コネクタ用押圧部品２２を備えている。
　ＬＥＤ基板１１は、光モジュール１００の接続状態を含む光モジュール１００の動作状態を複数の（本実施形態では２つの）ＬＥＤ１１ａ、１１ｂを用いて外部に表示するように形成されている。ＬＥＤ基板１１は、フレキシブル配線基板１２の後方に電気的に接続されるとともに、ネジ１１ｃを用いて下カバー２に取り付けられる。本実施形態では、ＬＥＤ基板１１には、図５に示されるように、固定用孔１１ｄおよび位置決め用孔１１ｅがそれぞれ左右両側に対をなして設けられている。カードエッジ基板１３は、その前端部が、光モジュール１００を所定の電子機器内のプリント配線基板に設けられた光モジュール接続装置を構成するソケット（不図示）に接続されるプラグ部分として形成されている。カードエッジ基板１３は、フレキシブル配線基板１２の前方に電気的に接続される。カードエッジ基板１３は、また、ソケットのコンタクトに接続するパッド１３ａが下カバー２の前端から前方に突出するように、ネジ３を介して上カバー１と下カバー２との間に挟持される。なお、本実施形態では、上カバー１の前端部１ａと下カバー２の前端部２ａは、カードエッジ基板１３に対して間隔をおいて延在し、プラグ部分を形成するカードエッジ基板１３の前端部に配置されるパッド１３ａを覆うように形成されている。
　フレキシブル配線基板１２は、少なくとも、光信号と電気信号を相互に変換する光半導体１２ａ、１２ｂを備えている。具体的には、光ファイバケーブル３０からの光信号を、光コネクタとしてのＭＴフェルール２０を介して受信する受光素子１２ａ、および光ファイバケーブル３０への光信号を、光コネクタとしてのＭＴフェルール２０を介して発信する発光素子１２ｂを備えている。光半導体を構成する受光素子１２ａと発光素子１２ｂは、図６に示されるように、フレキシブル配線基板１２の長手方向（縦方向）に沿って直線的に配列される。フレキシブル配線基板１２は、また、受光素子１２ａで変換された電気信号を増幅するための半導体であるレシーバー１２ｃおよび発光素子１２ｂを駆動させて電気信号を光信号に変換させるための半導体であるドライバー１２ｄを含んでいる。レシーバー１２ｃおよびドライバー１２ｄは、図６に示されるように、それぞれ、光半導体１２ａ、１２ｂの左右両側のいずれかに配置される。本実施形態では、光半導体（受光素子）１２ａの左側にレシーバー１２が、光半導体（発光素子）１２ｂの右側にドライバー１２ｄが配置されている。このように配置されることで、光半導体としての受光素子１２ａまたは発光素子１２ｂとレシーバー１２ｃまたはドライバー１２ｄとを繋ぐ伝送路の距離を短くすることが可能となる。それにより、たとえば、信号が１４ＧＨｚ以上の高速で信号伝送されても、その伝送特性を損なうことがない。また、レシーバー１２ｃおよびドライバー１２ｄを左右両側に配置することで、後述する垂直部分Ｓの縦方向の長さを短くすることが可能となり、光モジュール１００の低背化ひいては小型化を可能とする。さらに、レシーバー１２ｃおよびドライバー１２ｄを左右両側に配置することで、レシーバー１２ｃやドライバー１２ｄから発生する熱を、後述する保護キャップ１７、第１の放熱ブロック１４および第２の放熱ブロック１８に左右バランス良く伝導することができる。それにより、放熱効果をより一層向上させることが可能となる。
　なお、図６において、１２ｅ、１２ｆは、光コネクタとしてのＭＴフェルール２０と光半導体を構成する受光素子１２ａ、発光素子１２ｂとの接続を正確に行うために位置決め孔であり、光半導体１２ａ、１２ｂの上下に形成される。位置決め孔１２ｅ、１２ｆは、それらを結ぶ中心線が光半導体を構成する受光素子１２ａおよび発光素子１２ｂを結ぶ中心線と完全に重なるように形成されている。１２ｉ、１２ｊは、フレキシブル配線板１２を挟んで第１の放熱ブロック１４と第２の放熱ブロック１８をネジ１８ａにより固定するための取り付け孔である。
　フレキシブル配線基板１２は、中間部に光半導体１２ａ、１２ｂ、レシーバー１２ｃおよびドライバー１２ｄが配置されるとともに、前述したように、前方にカードエッジ基板１３が、また、後方にＬＥＤ基板１１が電気的に接続される。本実施形態では、フレキシブル基板１２は、図６に点線で示される第１の折れ線１２ｇおよび第２の折れ線１２ｈそれぞれにおいて直角に折り曲げられ、階段状に形成される。すなわち、カードエッジ基板１３を含むフレキシブル配線基板１２の前方部分は、階段の下段部分として、ＬＥＤ基板１１を含むフレキシブル配線基板１２の後方部分は、階段の上段部分として形成される。また、フレキシブル配線基板１２の第１の折れ線１２ｇと第２の折れ線１２ｈとの間の領域Ｓは、図２に示されるように光モジュール１００として組み立てられたとき、階段の垂直部分として形成される。また、第１の折れ線１２ｇと第２の折れ線１２ｈとの間の領域、すなわちフレキシブル配線基板１２の垂直部分Ｓには、光半導体１２ａ、１２ｂ、レシーバー１２ｃおよびドライバー１２ｄが配置される。なお、フレキシブル配線基板１２は、本実施形態のように階段状に形成されるものに限らず、第１の折れ線１２ｇ及び第２の折れ線１２ｈそれぞれにおいて同一方向に直角に折り曲げられ、概略Ｃ字状に形成してもよい。フレキシブル配線板１２をこのように階段状やＣ字状に折り曲げて形成することで、ＭＴフェルール２０や第１の放熱ブロック１４が効率的に配置されることが可能となり、光モジュール１００の低背化ひいては小型化を可能とする。
　なお、フレキシブル配線基板１２の第１の折れ線１２ｇと第２の折れ線１２ｈとの間の垂直部分としての領域Ｓにおいて、ＭＴフェルール２０が接続される面と反対側の面には、光半導体１２ａ、１２ｂ、レシーバー１２ｃおよびドライバー１２ｄを覆う保護キャップ１７が取り付けられている。保護キャップ１７は、アルミニウムや亜鉛合金などの熱伝導性のよい金属材料から作られ、光半導体１２ａ、１２ｂ、レシーバー１２ｃ、ドライバー１２ｄなどの半導体から発生する熱を放熱するとともに、該熱を第１放熱ブロック１４に伝導する。なお、光半導体１２ａ、１２ｂ、レシーバー１２ｃ、ドライバー１２ｄの表面に熱伝導接着剤、熱伝導ペーストを塗布してもよい。このような熱伝導材を介して光半導体１２ａ、１２ｂ、レシーバー１２ｃ、ドライバー１２ｄなどの半導体から発生する熱を保護キャップ１７に伝導させることで、放熱効果をより一層向上させることが可能となる。
　次に、ＭＴフェルール２０は、光ファイバケーブル３０と光半導体１２ａ、１２ｂを接続する光コネクタを構成する。ＭＴフェルール２０は、図５に示されるように、フレキシブル配線基板１２に設けられた位置決め孔１２ｅ、１２ｆを貫通する位置決めピン１９ａ、１９ｂにより、光半導体１２ａ、１２ｂに正しく対向するように位置決めされる。位置決めピン１９ａ、１９ｂは、第１の放熱ブロック１４に設けられた取り付け孔１４ａ内に接着剤などで固定されている。したがって、ＭＴフェルール２０は、フレキシブル配線基板１２および保護キャップ１７を挟み、位置決めピン１９ａ、１９ｂを介して第１の放熱ブロック１４に対して摺動自在に連結される。
　ここで、位置決めピン１９ａ、１９ｂの組み立て方法について簡単に説明する。位置決めピン１９ａ、１９ｂは、最初に、位置決めピン１９ａ、１９ｂを、水平に配置されているフレキシブル配線基板１２に形成されている位置決め孔１２ｅ、１２ｆに通す。フレキシブル配線基板１２の位置決め孔１２ｅ、１２ｆおよび保護キャップ１７に形成されている貫通穴（不図示）を通過した位置決めピン１９ａ、１９ｂは、第１の放熱ブロック１４に形成されている取り付け孔１４ａに所定の長さ挿入される。次に、位置決め孔１２ｅ、１２ｆを通過していない位置決めピン１９ａ、１９ｂが位置決め用の仮ＭＴフェルール（不図示）に設けられた位置決め孔に挿入される。次に、仮ＭＴフェルールおよび第１の放熱ブロック１４が、それぞれ、フレキシブル配線板１２および保護キャップ１７に接触するまで、位置決めピン１９ａ、１９ｂは、仮ＭＴフェルールの位置決め孔内に完全に挿入される。それにより、位置決めピン１９ａ、１９ｂが第１の放熱ブロック１４およびフレキシブル配線板１２に対して位置決めされる。続いて、位置決めピン１９ａ、１９ｂは、接着剤を用いて第１の放熱ブロック１４に固定される。次に、第２の放熱ブロック１８が、ネジ１８ａを用いて、フレキシブル配線基板１２および保護キャップ１７を挟持するように、第１の放熱キャップ１４に固定される。接着剤が硬化した後、仮ＭＴフェルールが取り外され、光コネクタを構成するＭＴフェルール２０が取り付けられる。
　ＭＴフェルール２０は、図２に示されるように光モジュール１００として組み立てられたとき、上下方向に垂直に配置されるフレキシブル配線基板１２の領域Ｓに対して後方から直角をなすように押し付けられる。それにより、ＭＴフェルール２０は、領域Ｓに設けられた光半導体１２ａ、１２ｂに光学的に接続される。上述したように、光半導体を構成する受光素子１２ａと発光素子１２ｂは、図６に示されるように、フレキシブル配線基板１２の長手方向に沿って配置されている。したがって、図２に示されるように光モジュール１００として組み立てられたとき、光半導体１２ａ、１２ｂは縦方向に（垂直に）配置される。結果として、ＭＴフェルール２０は、図２に示されるように光モジュール１００として組み立てられたとき、垂直に配置されるフレキシブル配線基板１２の領域Ｓの後方から該領域Ｓに対して直角をなすとともに上下方向に垂直をなして配置されている。
　ＭＴフェルール２０は、また、図４に示されるように、一対のコイルスプリング２４により光コネクタ用押圧部品２２を介してフレキシブル配線基板１２に対して押し付けられる。一対のコイルスプリング２４、２４は、下カバー２の左右両側部に上方に向かって突出し、前後方向に延びるように形成された一対の突条部２ｂ、２ｂと光コネクタ用押圧部品２２との間に設けられる。一対のコイルスプリング２４、２４は、光コネクタ用押圧部品２２を前方に向けて付勢する。なお、光コネクタ用押圧部品２２は、本実施形態のように、ポリアミド６６などの合成樹脂材料からなる合成樹脂部材２２ａとステンレス鋼や亜鉛合金などの金属材料からなる金属部材２２ｂとで形成されていてもよいが、全て金属材料から作られていてもよい。なお、図４において、一対の突条部２ｂ、２ｂそれぞれの上面には、ＬＥＤ基板１１を取り付けるための固定用ネジ孔２ｃ、２ｃおよび位置決め用ピン２ｄ、２ｄが設けられている。
　第１および第２の放熱ブロック１４および１８は、フレキシブル配線基板１２から発生する熱を該フレキシブル配線基板１２の両面から放熱する部材である。第１および第２の放熱ブロック１４および１８は、図３、４に示されるように、フレキシブル配線基板１２および保護キャップ１７を挟んでネジ１８ａにより固定される。第１の放熱ブロック１４は、光モジュール１００として組み立てられたとき、階段状に折り曲げられたフレキシブル配線基板１２の領域Ｓの後方であって、フレキシブル配線基板１２の下段部分の上に配置される。第１の放熱ブロック１４は、上カバー１に直接または熱伝導シート（不図示）を介して接触するように構成される。それにより、フレキシブル配線基板１２から発生する熱は、保護キャップ１７および第１の放熱ブロック１４を介して効率的に上カバー１に伝えられ、外部に放熱させることができる。他方、第２の放熱ブロック１８は、領域Ｓの後方であって、フレキシブル配線基板１２の上段部分の下に配置される。第２の放熱ブロック１８は、直接または熱伝導シート２６を介して下カバー２に接触するように構成される。それにより、フレキシブル配線基板１２から発生する熱は、第２の放熱ブロック１８および熱伝導シート２６を介して効率的に下カバー２に伝えられ、外部に放熱させることができる。なお、熱伝導シートを介在させることで、第１および第２の放熱ブロック１４および１８それぞれと上カバー１および下カバー２それぞれとの接触に対する寸法精度を厳密に出す必要がなくなる。また、第１および第２の放熱ブロック１４及び１８がフレキシブル配線基板１２の領域Ｓ及び保護キャップ１７を挟んでこれらを固定するという構成は、フレキシブル配線基板１２の垂直部分としての領域Ｓが垂直になるように支持されることに役立つ。
　さらに、本実施形態では、第２の放熱ブロック１８は、ＭＴフェルール２０の下部および左右両側部を取り囲むように形成されている。言い換えれば、第２の放熱ブロック１８には、ＭＴフェルール２０が前後方向に移動できるように、第２の放熱ブロック１８を前後方向に貫通し、上方に向けて開放される概略Ｕ字形の溝１８ｂが形成されている。
　本実施形態では、第２の放熱ブロック１８は、また、下カバー２に対して前後方向に移動しないように、該下カバー２の左右両側に形成された一対の凹部２ｅ、２ｅに嵌め込まれる。それにより、フレキシブル配線基板１２の領域Ｓ（および保護キャップ１７）と第１の放熱ブロック１４は、下カバー２に対して移動することができない。したがって、ＭＴフェルール２０は、上述したように、一対のコイルスプリング２４、２４により、フレキシブル配線基板１２の領域Ｓに押し付けられ得る。
　次に、フレキシブル配線基板用押さえプレート（以下、単に、「押さえプレート」ともいう。）１５は、階段状に折り曲げられたフレキシブル配線基板１２の下段部分を下カバー２上に平坦な状態に保持するために部材であり、第１の放熱ブロック１４と下段部分との間に設けられる。押さえプレート１５によりフレキシブル配線基板１２を全面的に押圧すると、高速信号ライン（不図示）を通過する信号の伝送特性を損なう恐れがある。本実施形態では、フレキシブル配線基板用押さえプレート１５の下面には、その下端部が円弧状に形成され複数の突条１５ａが、フレキシブル配線基板１２を横断するように設けられている。このように下端部が丸められた突条１５ａを設けることで、押さえプレート１５は、フレキシブル配線基板１２に設けられた高速信号ラインを全面的に押圧することがなく、且つフレキシブル配線基板１２を下カバー２との間に平坦に保持することができる。フレキシブル配線基板用押さえプレート１５は、上カバー１と下カバー２とがネジ３により一体化されるとき、第１の放熱ブロック１４を介して、フレキシブル配線基板１２を下カバー２に対して押し付ける。このとき、第１の放熱ブロック１４とフレキシブル配線基板用押さえプレート１５との間に柔軟な押圧シート１６を介在させることで、フレキシブル配線基板用押さえプレート１５は、フレキシブル配線基板１２をより均一な力で押圧することができる。押圧シート１６は、エチレンプロピレンゴムのような弾性材料から形成されている。
　なお、図３において、１４ｂは、第１の放熱ブロック１４の下面に設けられた位置決めピンであり、１５ｂは、フレキシブル配線基板用押さえプレート１５の上面に設けられた位置決め用孔であり、位置決めピン１４ａが挿入される。また、１４ｃ、１４ｃはネジ孔であり、ネジ１８ａがねじ込まれることで第１および第２の放熱ブロック１４、１８が一体的に固定される。
　光モジュール本体部分１０は、第１の放熱ブロック１４、フレキシブル配線基板用押さえプレート１５および第２の放熱ブロック１８、ＭＴフェルール２０が、階段状に折り曲げられたフレキシブル配線基板１２を挟んで前後方向に略水平に配置される。それにより、上述したように、光モジュール１００は、薄型化ひいては小型化が可能となる。
１　　　　　　上カバー
２　　　　　　下カバー
１１　　　　　ＬＥＤ基板
１２　　　　　フレキシブル配線基板
１２ａ　　　　光半導体（受光素子）
１２ｂ　　　　光半導体（発光素子）
１２ｃ　　　　光半導体（受光素子）からの信号を増幅するための半導体（レシーバー）
１２ｄ　　　　光半導体（発光素子）を駆動するための半導体（ドライバー）
１３　　　　　カードエッジ基板
１４　　　　　第１の放熱ブロック
１５　　　　　フレキシブル配線基板用押さえプレート
１８　　　　　第２の放熱ブロック
２０　　　　　光コネクタ（ＭＴフェルール）
１９ａ　　　　位置決めピン
１９ｂ　　　　位置決めピン
２２　　　　　光コネクタ用押圧部品
２４　　　　　コイルスプリング
３０　　　　　光ファイバケーブル
１００　　　　光モジュール

Claims (8)

  1. 　光ファイバケーブルに接続され、電子機器などのプリント配線基板に設けられたソケットに電気的に接続される光モジュールであって、
    　光ファイバケーブルに接続される光コネクタと、
    　前記光ファイバケーブルの光信号を受発信し、前記光信号と電気信号を相互に変換する光半導体、該光半導体を駆動するための半導体、および前記光半導体からの信号を増幅するための半導体を含むフレキシブル配線基板と、
    　前記フレキシブル配線基板を収容するカバー部材と、
    　を少なくとも備え、
    　前記光半導体は、前記フレキシブル配線基板の長手方向に沿って直線的に配列され、
    　前記フレキシブル配線基板は、上段部分、垂直部分および下段部分を有するように折り曲げられ、
    　前記光信号と電気信号を相互に変換する光半導体、該光半導体を駆動するための半導体および前記光半導体からの信号を増幅するための半導体は、前記フレキシブル配線基板の前記垂直部分に配置され、
    　前記光コネクタは、前記フレキシブル配線基板の前記垂直部分に対して直角をなして配置されるとともに、前記フレキシブル配線基板の前記垂直部分に配置される前記光半導体の前記直線的配列に対応して縦方向に配置されることを特徴とする光モジュール。
  2. 　前記光半導体を駆動するための半導体および前記光半導体からの信号を増幅するための半導体は、前記光半導体の左右両側のいずれか一方にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
  3. 　光コネクタ用押圧部品およびコイルスプリングをさらに備え、
    　前記光コネクタ用押圧部品と前記カバー部材に設けられた突条部との間に前記コイルスプリングを配置し、
    　前記光コネクタ用押圧部品を介して前記光コネクタを前記フレキシブル配線基板の前記垂直部分に向かって付勢するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
  4. 　前記フレキシブル配線基板の前記垂直部分に、金属材料からなる保護キャップをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
  5. 　前記保護キャップと接触する第１の放熱ブロックをさらに備えていることを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
  6. 　前記保護キャップおよび前記第１の放熱ブロックに対し、前記フレキシブル配線基板の前記垂直部分を挟んで配置される第２の放熱ブロックをさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載の光モジュール。
  7. 　前記第１の放熱ブロックおよび前記第２の放熱ブロックは、前記カバー部材に直接接触していることを特徴とする請求項６に記載の光モジュール。
  8. 　前記第１の放熱ブロックおよび前記第２の放熱ブロックは、前記カバー部材に熱伝導シートを介して接触していることを特徴とする請求項６に記載の光モジュール。
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