WO2015087385A1

WO2015087385A1 - 光配線基板、その製造方法およびそれを用いた情報処理装置

Info

Publication number: WO2015087385A1
Application number: PCT/JP2013/083006
Authority: WO
Inventors: 中條　徳男; 里佳野村; 松嶋　直樹; 俊明高井
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2015-06-18

Abstract

組み立てが容易になり、作業時間を短くすることができるとともに、作業中に光ファイバを折るなどの不具合を減少することができる光配線基板およびその製造方法を提供する。複数の回路基板を取り付け、前記回路基板間の光接続を行う光配線基板であって、基板１０と、両端にフェルール１５を取り付けた光ファイバ１４と、前記基板上に配置され、前記フェルールを取り付ける光コネクタハウジング１８と、前記基板上に取り付けられ、前記光ファイバの組み込みを案内する光ファイバガイド２０を備え、前記光ファイバガイドは、一方の側面が開放されているファイバケース２１と、前記ファイバケースに設けられ、前記光ファイバの組み込みを案内するガイド２２とを備える。

Description

光配線基板、その製造方法およびそれを用いた情報処理装置

　本発明は、装置内の基板間データ伝送に光を用いる光インターコネクト技術に関し、光ファイバ等の取り付けを案内し位置決めするガイドを用いた光配線基板に関する。

　近年、サーバやルータなどの情報処理装置では、装置間や基板間での高速データ伝送の要求が高まっており、従来の電気伝送からより高速な伝送が可能となる光伝送に移行しつつある。

　図１１に、情報処理装置（サーバ、ルータ、ストレージ、伝送装置等）の概略構成の一例を示す。図に示すように、スイッチＬＳＩ、インターフェースモジュール、ＣＰＵなどのＬＳＩ１０３を搭載した、スイッチ基板、インターフェイス基板などの複数の回路基板１０１が、バックプレーン１００に取り付けられている。複数の回路基板１０１を、バックプレーン１００にバックプレーンコネクタ１０２を介して接続し、回路基板１０１間の信号伝送を行う。バックプレーン１００を介した回路基板１０１間の信号伝送には、従来、電気伝送が用いられていた。しかし、電気伝送では、基板配線の損失が伝送速度が速くなるにつれて大きくなるため、高速化することが困難になってきている。このため、情報処理装置の回路基板間の信号伝送に光を用いることが検討されている。

　回路基板間に光インターコネクト技術を用いたものとして、特許文献１には、光信号と電気信号を相互に変換する光素子を備えた光素子搭載基板および複数の電子部品が実装され、バックプレーンに略直角に取り付けられて光素子搭載基板が光接続されると共に電子部品が電気接続される光素子・電子部品実装ボードが記載されている。そして、光素子搭載基板の上部には複数本の光ファイバが並列してなるテープファイバが保持された上部構造体が装着されて、光ファイバの一端が光素子と接続され、テープファイバの他端は光コネクタによりバックプレーンに光接続されている。

　また、特許文献２には、光ファイバを保持する光導波路保持部材として、「電気信号と光信号との変換を行う光トランシーバのプリント基板に実装され、外部光ファイバと前記プリント基板に実装又は形成される光電変換素子との間の光導波路を保持する光導波路保持部材であって、前記光導波路の第１端を前記光電変換素子の受発光部に光学的に接続する第１接続部と、前記光導波路の第２端を前記外部光ファイバに光学的に接続する第２接続部と、前記光導波路の第１端及び第２端の間に配設され、光導波路を形成する光ファイバと、前記光ファイバを前記第１端側で保持する第１ホルダと、前記光ファイバを前記第２端側で保持する第２ホルダとを備える光導波路保持部材。」（請求項１）が記載されている。

特開２００９－２２９９３６号公報特開２００９－２０４２６号公報

　特許文献１では、光素子搭載基板上の光接続構造は記載されているが、バックプレーン上の光接続構造については、明らかでない。また、特許文献２には、光トランシーバのプリント基板に実装する光導波路保持部材が記載されているが、バックプレーン上の光接続構造を示すものではない。

　回路基板などを光ファイバで接続する場合には、光ファイバに反力があり、またフェルールは代表的なもので7×3×8mm程度と小さいため、光ファイバを所定の曲げ半径で曲げながら、光ファイバの端部に取り付けたフェルールを光コネクタハウジングに挿入するのは、困難である。

　本発明は、組み立てが容易になり、作業時間を短くすることができるとともに、作業中に光ファイバを折るなどの不具合を減少することができる光配線基板およびその製造方法を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明は請求の範囲に記載の構成を採用する。

　本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、複数の回路基板を取り付け、前記回路基板間の光接続を行う光配線基板であって、基板と、両端にフェルールを取り付けた光ファイバと、前記基板上に配置され、前記フェルールを取り付ける光コネクタハウジングと、前記基板上に取り付けられ、前記光ファイバの組み込みを案内する光ファイバガイドを備え、前記光ファイバガイドは、一方の側面が開放されているファイバケースと、前記ファイバケースに設けられ、前記光ファイバの組み込みを案内するガイドとを備えている。

　また、本発明の光配線基板の製造方法の一例を挙げるならば、基板と、両端にフェルールを取り付けた光ファイバと、光コネクタハウジングと、光ファイバガイドを含む光配線基板の製造方法であって、ファイバケースと、当該ファイバケースに固定され、前記光ファイバの組み込みを案内するガイドとを備える前記光ファイバガイドを、前記基板に取り付けるステップと、前記光ファイバガイドに、前記光ファイバを前記ガイドに沿って差し込むステップと、前記光ファイバガイドに、前記光ファイバを順次取り付けるステップと、前記基板に、前記光コネクタハウジングを取り付けるステップと、を含むものである。

　本発明によれば、光ファイバを納めるガイドが設けられた光ファイバガイドを用いることで、光ファイバによる接続の際に、組み立てが容易になり、作業時間を短くすることができるとともに、作業中に光ファイバを折るなどの不具合を減少することができる。

本発明の実施例１の光配線基板に用いる光ファイバガイドを示す図である。情報処理装置の光配線基板の一例を示す図である。光バックプレーンの組み立て手順を示す図である。本発明の実施例１の光配線基板を示す断面図である。本発明の実施例１の光配線基板の全体図である。本発明の実施例１の光配線基板の組立方法を示す図である。本発明の実施例１の光配線基板の組立方法を示す図である。本発明の実施例１の光配線基板の組立方法を示す図である。本発明の実施例１の光配線基板の組立方法を示す図である。本発明の実施例２の光配線基板に用いる光ファイバガイドを示す図である。本発明の実施例３の光配線基板に用いる光ファイバガイドを示す図である。本発明の実施例４の光配線基板に用いる光ファイバガイドを示す図である。本発明の実施例５の光配線基板に用いる光ファイバガイドを示す図である。情報処理装置の概略構成を示す図である。

　図２に、本発明が適用される情報処理装置の一例を示す。情報処理装置は、数枚のドーターカード１２と、ドーターカード間を接続する光配線および光コネクタが搭載されたバックプレーン１０から構成されている。

　バックプレーン１０には、バックプレーン側の光コネクタハウジング１８ａが複数取り付けられている。光ファイバ１４の端部に取り付けたフェルール１５をバックプレーン側の光コネクタハウジング１８ａの挿入孔に差し込むことにより、光ファイバ１４の配線を行う。それぞれのドーターカード１２には、ドーターカード側の光コネクタハウジング１８ｂが設けられている。そして、バックプレーン１０にドーターカード１２を組み込み、バックプレーン側の光コネクタハウジング１８ａとドーターカード側の光コネクタハウジング１８ｂとを接続することにより、光配線を行う。

　光インターコネクトを適用した装置では、例えば、１２～４８本の光ファイバが接続されたフェルール、例えばＭＴフェルールを光コネクタハウジングに組み入れて、約４００本の光ファイバを一括して勘合できるように構成する。

　図３に、本発明の課題となる、光バックプレーンの組み立て手順を示す。先ず、（ａ）に示すように、光ファイバ１４の一端に取り付けたフェルール１５を、一方の光コネクタハウジング１８に差し込んで取り付ける。次に、（ｂ）に示すように、光ファイバ１４を曲げながら、光ファイバの他端に取り付けたフェルール１５を他方の光コネクタハウジング１８に差し込む。そして、（ｃ）に示すように、他端に取り付けたフェルール１５を他方の光コネクタハウジング１８に取り付ける。

　しかし、光ファイバには反力があるため、光ファイバを曲げながらフェルールを光コネクタハウジングに差し込むのは困難である。また、光ファイバを曲げ過ぎると光ファイバが折れたりするため、最小曲げ半径以上に曲げ状態を調整するのは、困難である。さらにフェルールは例えばＭＴフェルールでは7×3×8mm程度と小さいため、光コネクタハウジングに近接して設けられた挿入孔に差し込むのは困難である。

　本発明は、この課題を解決するもので、光ファイバを納めるガイドが設けられた光ファイバガイドを用いることで、光ファイバによる接続の際に、組み立てを容易にし、作業時間を短くするとともに、作業中に光ファイバを折るなどの不具合を減少するものである。

　以下に、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、実施の形態を説明するための各図において、同一の機能を有する要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。

　図１に、本発明の実施例１の光配線基板に用いる光ファイバガイドを示す。図１は、光ファイバガイドに光ファイバを組み込む際の斜視図である。

　図１において、光ファイバガイド２０は、ファイバケース２１を備えている。ファイバケース２１には、光ファイバ１４を組み込む際に、案内し位置決めする複数のガイド２２が設けられている。ガイド２２は、光ファイバ１４を案内し位置決めするために、一定の間隔を有する２枚の板状のガイドで構成され、光ファイバ１４の所定の曲げ半径に対応するように、曲げて形成されている。ファイバケース２１は、光ファイバ１４を横からスライドさせて入れるために、一方の側面が開放されている。

　図４は、光ファイバガイドに光ファイバを組み込んだ側面図である。図４（ａ）に、光ファイバガイド２０に、両端にフェルール１５が取り付けられた光ファイバ１４を組み込んだ、側面図を示す。図に示すように、光ファイバ１４は、ガイド２２により案内されて所定の曲げ半径を有するように取り付けられている。そして、光ファイバ１４の両端のフェルール１５は、光ファイバガイド２０から突出している。図４（ｂ）に、光コネクタハウジング１８を取り付ける様子を示す。光ファイバガイド２０から突出しているフェルール１５に、上方から光コネクタハウジング１８を嵌め込む。

　光ファイバ１４としては、光ファイバの素線、光ファイバをシート状にしたもの、光ファイバを数本毎にまとめたものなど、何れを採用してもよい。

　図５に、実施例１の光ファイバガイド２０を、バックプレーン１０に取り付け、光コネクタハウジング１８を取り付けた斜視図を示す。バックプレーン１０には、ファイバケース２１にガイド２２を取り付けた光ファイバガイド２０が固定されている。光ファイバガイド２０のガイド２２には、端部にフェルール１５を備える光ファイバ１４を差し込んで位置決め固定されている。そして、光コネクタハウジング１８を取り付け、光コネクタハウジング１８の取り付け孔にフェルール１５が取り付けられる。図に示すように、１つの光コネクタハウジング１８には、複数のフェルール１５が取り付けられている。

　なお、図５では、光ファイバガイド２０をバックプレーン１０上に取り付けているが、バックプレーン１０の裏側に取り付けるようにしてもよい。

　図６Ａ乃至図６Ｄに、本発明の実施例１の光配線基板の製造方法を示す。
  図６Ａに示すように、先ず、ファイバケース２１にガイド２２を取り付けた光ファイバガイド２０を、バックプレーン１０上に取り付ける。
  次に、図６Ｂに示すように、両端にフェルール１５が取り付けられた光ファイバ１４を、光ファイバガイド２０のガイド２２に、差し込む。
  次に、図６Ｃに示すように、光ファイバガイド２０のガイド２２に沿って、フェルール１５の取り付けられた光ファイバ１４を、順次複数差し込む。
  次に、図６Ｄに示すように、フェルール１５が露出している部分に、上方から光コネクタハウジング１８を取り付ける。光コネクタハウジング１８の取り付け孔にフェルール１５が挿入され、光コネクタハウジング１８により接続可能となる。

　本実施例によれば、ファイバケースに複数のガイドを取り付けた光ファイバガイドを用いることにより、反力のある光ファイバを曲げながら、フェルールを光コネクタハウジングに入れる必要が無くなる。これにより、光配線基板の組み立てが容易になり、作業時間を短くすることができる。また、組み立て作業中に、光ファイバを折るなどの不具合も減らすことができる。
また、光ファイバガイドにより、光ファイバの曲げ半径を保証することができ、曲げ過ぎによる損失の増加などを防ぐことができ、光ファイバの信頼性を確保できる。
さらに、光ファイバガイドにより光ファイバの曲げ半径を保証することができるので、光ファイバの余長処理が不要となり、ファイバケースを小型化することができ、装置自体を小型化できる。

　図７に、本発明の実施例２の光配線基板に用いる光ファイバガイドを示す。実施例２は、組み立て作業を容易にしたものである。

　図７において、配線が集中する、例えばスイッチ基板側のガイド２２ａの長さを、それ以外の、例えばインターフェース基板側のガイド２２ｂに比べて長くし、スイッチ基板側のガイド２２ａがファイバケース２１の側面側に突出するように構成する。

　光ファイバ１４を光ファイバガイド２０に組み込む際には、先ず、スイッチ基板側のガイド２２ａにスイッチ基板側のフェルール１５を差し込み、次いで、インターフェース基板側のガイド２２ｂにインターフェース基板側のフェルール１５を差し込む。

　本実施例によれば、配線が集中する側のガイドの長さを長くすることにより、光ファイバの組み込み作業を容易に行うことができる。

　図８に、本発明の実施例３の光配線基板に用いる光ファイバガイドを示す。実施例３は、多数の複雑な配線の組み立てを容易にしたものである。

　図８において、光ファイバガイド２０のファイバケース２１には、中央にガイド２２を支える仕切り板２４が設けられ、仕切り板２４の左右両側にガイド２２が複数取り付けられている。そして、フェルール１５の取り付けられた光ファイバ１４を、ファイバケース２１の左右両側から差し込んで取り付ける。

　本実施例によれば、光ファイバを両側から取り付けることができ、複雑な多数の配線の組み立てが容易になる。

　図９に、本発明の実施例４の光配線基板に用いる光ファイバガイドを示す。実施例４は、光ファイバの位置決め構造を設けたものである。

　図９において、光ファイバ１４には、その側面にストッパ１４ａを設けている。ストッパ１４ａは、例えば光ファイバシートのシートの一部を側面方向に張り出すことで形成する。ストッパ１４ａを設けることで、光ファイバ１４を、光ファイバガイド２０に組み込んだ際に、ストッパ１４ａがファイバケース２１の側面、或いは先に取り付けた光ファイバ１４に突き当たることにより、位置決めされる。

　本実施例によれば、ストッパを設けることにより光ファイバを光ファイバガイドに押し込む量が決まるので、組み立てが容易になる。

　さらに、光ファイバガイド２０のガイド２２に、光ファイバ１４の端部に取り付けたフェルール１５を固定する構造を設けてもよい。固定する構造としては、例えば、フェルール１５にガイド２２の端部が嵌合するような構成がある。ガイド２２にフェルール１５を固定することにより、図６Ｄに示した、その後の、光コネクタハウジング１８の取り付けが容易になる。

　図１０に、本発明の実施例５の光配線基板に用いる光ファイバガイドを示す。実施例５は、装置の難燃性を確保するための構造を設けたものである。

　図１０において、光ファイバガイド２０には、ファイバケース２１の側面ふた２６および上面ふた２８が設けられている。ファイバケース２１の側面ふた２６および上面ふた２８に難燃性の材料を用い、側面ふた２６および上面ふた２８を設けてファイバケース２１の全面を覆うことにより、燃えやすい光ファイバに炎が燃え移らないようにすることができる。上面ふた２８には、光コネクタ用の穴２９を設ける必要があるが、上面ふたの穴２９を光コネクタの外径よりも小さくし、炎が入らないようにすればよい。

１０　バックプレーン
１２　ドーターカード
１４　光ファイバ
１４ａ　ストッパ
１８　光コネクタハウジング
１８ａ　光コネクタハウジング（バックプレーン側）
１８ｂ　光コネクタハウジング（ドーターカード側）
２０　光ファイバガイド
２１　ファイバケース
２２　ガイド
２２ａ　スイッチ基板側ガイド
２２ｂ　インターフェース基板側ガイド
２４　仕切板
２６　側面ふた
２８　上面ふた
２９　バックプレーンコネクタ用穴
１００　バックプレーン
１０１　回路基板
１０２　バックプレーンコネクタ
１０３　ＬＳＩ

Claims

　複数の回路基板を取り付け、前記回路基板間の光接続を行う光配線基板であって、
　基板と、
　両端にフェルールを取り付けた光ファイバと、
　前記基板上に配置され、前記フェルールを取り付ける光コネクタハウジングと、
　前記基板上に取り付けられ、前記光ファイバの組み込みを案内する光ファイバガイドを備え、
　前記光ファイバガイドは、一方の側面が開放されているファイバケースと、前記ファイバケースに設けられ、前記光ファイバの組み込みを案内するガイドとを備える光配線基板。
　請求項１に記載の光配線基板において、
　前記光ファイバガイドの前記ガイドは、間隔を有する２枚の板状のガイドで構成され、光ファイバの所定の曲げ半径に対応するように、曲げて形成されている光配線基板。
　請求項１または請求項２に記載の光配線基板において、
　前記光ファイバは、複数の光ファイバ、リボンファイバ、またはファイバシートである光配線基板。
　請求項１～請求項３の何れか１つに記載の光配線基板において、
　前記基板は、バックプレーンである光配線基板。
　請求項１に記載の光配線基板において、
　配線が集中する回路基板側の前記ガイドの長さを、それ以外の回路基板側の前記ガイドの長さよりも長くし、前記ファイバケースの側面側に突出するように構成した光配線基板。
　請求項５に記載の光配線基板において、
　前記配線が集中する回路基板はスイッチ基板である光配線基板。
　請求項１に記載の光配線基板において、
　前記光ファイバガイドの前記ファイバケースの中央に仕切り板を設け、当該仕切り板の両側に前記ガイドを設けた光配線基板。
　請求項１に記載の光配線基板において、
　前記光ファイバに、側面にストッパを設けた光配線基板。
　請求項８に記載の光配線基板において、
　前記ストッパは、光ファイバシートの一部を側面方向に張り出したものである光配線基板。
　請求項１に記載の光配線基板において、
　前記光ファイバガイドに、前記フェルールの固定構造を設けた光配線基板。
　請求項１に記載の光配線基板において、
　前記光ファイバガイドの前記ファイバケースに、側面ふたおよび上面ふたを設け、全面を覆った光配線基板。
　基板と、両端にフェルールを取り付けた光ファイバと、光コネクタハウジングと、光ファイバガイドを含む光配線基板の製造方法であって、
　ファイバケースと、当該ファイバケースに固定され、前記光ファイバの組み込みを案内するガイドとを備える前記光ファイバガイドを、前記基板に取り付けるステップと、
　前記光ファイバガイドに、前記光ファイバを前記ガイドに沿って差し込むステップと、
　前記光ファイバガイドに、前記光ファイバを順次取り付けるステップと、
　前記基板に、前記光コネクタハウジングを取り付けるステップと、
を含む光配線基板の製造方法。
　請求項１２に記載の光配線基板の製造方法において、
　前記光ファイバガイドの前記ガイドは、間隔を有する２枚の板状のガイドで構成され、光ファイバの所定の曲げ半径に対応するように、曲げて形成されている光配線基板の製造方法。
　請求項１２または請求項１３に記載の光配線基板の製造方法において、
　前記基板がバックプレーンである光配線基板の製造方法。
　請求項１～請求項１１の何れか一つに記載の光配線基板を搭載した情報処理装置。