WO2025197940A1 - 光トランシーバおよび光通信装置 - Google Patents

光トランシーバおよび光通信装置

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WO2025197940A1
WO2025197940A1 PCT/JP2025/010578 JP2025010578W WO2025197940A1 WO 2025197940 A1 WO2025197940 A1 WO 2025197940A1 JP 2025010578 W JP2025010578 W JP 2025010578W WO 2025197940 A1 WO2025197940 A1 WO 2025197940A1
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WO
WIPO (PCT)
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optical transceiver
substrate
housing
light
optical
Prior art date
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Pending
Application number
PCT/JP2025/010578
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English (en)
French (fr)
Inventor
健将 西崎
航 吉田
和哉 長島
秀行 那須
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
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Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/40—Transceivers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack

Definitions

  • the present invention relates to an optical transceiver and an optical communication device.
  • Patent documents 1 to 3 disclose known optical transceivers. Meanwhile, in network switch devices that implement CPO (co-packaged optics), a switch ASIC (application specific integrated circuit) and multiple optical transceivers are mounted on a board. Patent document 4, for example, discloses a board assembly invention on which multiple optical transceivers are mounted. In this board assembly, multiple optical transceivers are fixed to the board by a fixing mechanism.
  • CPO co-packaged optics
  • ASIC application specific integrated circuit
  • the present invention was made in consideration of the above, and aims to provide a smaller optical transceiver and an optical communication device equipped with the same.
  • one aspect of the present invention is an optical transceiver comprising: a light-emitting element that outputs light; a light-receiving element that receives light and outputs an electrical signal corresponding to the light; a drive circuit that drives the light-emitting element; a processing circuit that processes the electrical signal from the light-receiving element; a first board on which the light-emitting element, the light-receiving element, the drive circuit, and the processing circuit are mounted; a housing that houses the light-emitting element, the light-receiving element, the drive circuit, and the processing circuit; a control circuit that controls the drive circuit and the processing circuit; a second board having a mounting portion on which the control circuit is mounted and a flexible connection portion; and an electrical interface provided on the first board that electrically connects the optical transceiver to an external device, wherein the second board is an optical transceiver that is attached to the wall surface of the housing at the
  • the second substrate may be electrically connected to the first substrate at the connection portion.
  • the wall surface may be parallel to or intersect with a first surface of the first substrate on which the drive circuit and the processing circuit are mounted.
  • the mounting structure may be a groove, recess, hole, or countersink provided in the housing.
  • the optical transceiver may include electronic components mounted on a second surface of the first substrate opposite to the first surface on which the driver circuit and the processing circuit are mounted, and a housing member attached to the second surface to house the electronic components.
  • the housing may be made of a material with good thermal conductivity.
  • the second substrate may be electrically connected to the first substrate by solder, conductive adhesive, anisotropic conductive adhesive, or an electrical connector.
  • the electrical interface may include a land grid array.
  • the optical transceiver may include a positioning pin that penetrates at least the first substrate and fits into a positioning hole provided in the housing.
  • the housing may have a positioning hole, and a positioning pin provided in a fixing mechanism that fixes the optical transceiver to the substrate may penetrate at least the first substrate and fit into the positioning hole.
  • the optical transceiver may include an optical fiber extending in a direction intersecting the first substrate.
  • One aspect of the present invention is an optical communication device comprising a plurality of the optical transceivers and an electrical device electrically connected to the plurality of optical transceivers.
  • the present invention makes it possible to realize a smaller optical transceiver and an optical communication device equipped with the same.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of an optical transceiver according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a top view of the optical transceiver shown in FIG. 11 is a perspective view of the second substrate and the control circuit shown in FIG. 9.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of a modified example of the optical transceiver according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of a modified example of the optical transceiver according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a top view of the optical transceiver shown in FIG.
  • FIG. 15 is a perspective view of a modified example of the second substrate.
  • the switch device 100 comprises a substrate 10 with an electrical wiring pattern formed inside and on its surface, a switch ASIC 20, multiple optical transceivers 30, a heat sink 21 for the switch ASIC 20, and a fixing mechanism 40 that fixes the optical transceivers 30 to the substrate 10.
  • the substrate 10 and fixing mechanism 40 are referred to as a substrate assembly.
  • the substrate assembly can be mounted on a motherboard 200.
  • Substrate 10 has a square (quadrilateral) shape. Furthermore, substrate 10 extends perpendicular to the z-axis and has a plate-like shape.
  • Each of the optical transceivers 30 receives an optical signal transmitted via the optical fiber cord described below and outputs an electrical signal corresponding to the optical signal.
  • the electrical signal output from the optical transceiver 30 is input to the switch ASIC 20 via an electrical interface provided in the optical transceiver 30 and a conductor provided on the substrate 10.
  • the optical transceiver 30 has a photodiode array as multiple light-receiving elements that receive the optical signals.
  • Each of the optical transceivers 30 also receives an electrical signal from the switch ASIC 20 via the substrate 10 and the electrical interface, and outputs an optical signal corresponding to the electrical signal.
  • the optical signal output from the optical transceiver 30 is coupled to the optical fiber cord and transmitted by the optical fiber cord.
  • the optical transceiver 30 has, for example, a VCSEL (vertical cavity surface emitting laser) array as multiple light-emitting elements that output optical signals.
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • each optical transceiver 30 is mounted so as to cover the corresponding side 10c.
  • each optical transceiver 30 is arranged so as to straddle the side 10c, and has a portion located inside the side 10c and a portion located outside the side 10c. This has the advantage of making it easier to avoid interference between the optical fiber cord extending from the optical transceiver 30 and other components such as the switch ASIC 20 and heat sink 21 mounted on the substrate 10, and allowing the substrate 10 to be made smaller.
  • the multiple optical transceivers 30 are fixed to the substrate 10 by fixing mechanisms 40 provided on each side 10c of the substrate 10.
  • a total of four fixing mechanisms 40 are provided, one on each of the four sides 10c, and are shared by multiple (eight in this embodiment, for example) optical transceivers 30 arranged along each side 10c.
  • sharing the fixing mechanism 40 among multiple optical transceivers 30 makes it possible to simplify the attachment structure of the fixing mechanism 40 to the substrate 10 and reduce the number of parts compared to when each optical transceiver 30 is fixed to the substrate 10 by its own fixing mechanism, thereby achieving the advantage of reducing the effort and cost required to manufacture the switch device 100.
  • the switch ASIC 20 is mounted on the substrate 10 at a position away from each of the edges 10c of the substrate 10 (approximately the center of the substrate 10, as an example in this embodiment).
  • the switch ASIC 20 is mounted, for example, by flip-chip mounting on the surface of the substrate 10 facing the positive direction of the z-axis.
  • the switch ASIC 20 controls the operation of each optical transceiver 30.
  • the switch ASIC 20 is an example of an electrical device electrically connected to multiple optical transceivers 30.
  • the heat sink 21 is provided so as to contact the side of the switch ASIC 20 opposite the substrate 10.
  • the heat sink 21 contacts the top surface of the switch ASIC 20 and has an array of pin-shaped fins 21a protruding from the base in the positive direction of the z-axis.
  • the heat sink 21 is made of a thermally conductive material with relatively high thermal conductivity, such as an aluminum-based metal material. With this configuration, heat generated by the switch ASIC 20 is transferred in the positive direction of the z-axis through the heat sink 21 and transferred to the surrounding gas through heat exchange between the fins 21a and the gas surrounding the fins 21a, i.e., released.
  • the heat sink 21 and switch ASIC 20 may be in direct contact, or may be in contact with each other via thermally conductive grease or the like.
  • FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of the optical transceiver according to the first embodiment.
  • Fig. 3 is a side view of the optical transceiver shown in Fig. 1.
  • Fig. 4 is a partially exploded perspective view of the optical transceiver shown in Fig. 1.
  • the optical transceiver 30 includes a first substrate 31 having an electrical wiring pattern formed therein and on its surface, a housing 32, a connectorized optical fiber cord 33, a lens assembly 35, lower frames 36a and 36b, two screw members 37, two positioning pins 38, and two heat-conducting materials 39. Note that the connectorized optical fiber cord 33 is not shown in Figs. 3 and 4.
  • the first substrate 31 extends perpendicular to the z-axis and has a plate-like shape.
  • the first substrate 31 has a first surface 31a facing in the positive direction of the z-axis, and a second surface 31b on the opposite side of the first surface 31a facing in the negative direction of the z-axis.
  • the first substrate 31 has two screw holes 31c that penetrate in the z-axis direction and two positioning holes 31d. Screw members 37 are inserted into the screw holes 31c, and positioning pins 38 are inserted and fixed into the positioning holes 31d.
  • a light-emitting element 34a that outputs an optical signal and a light-receiving element 34b that receives the optical signal and outputs an electrical signal corresponding to the optical signal are mounted on the first surface 31a of the first substrate 31.
  • the light-emitting element 34a is located at the back of the drawing (negative side of the y-axis), and the light-receiving element 34b is located closer to the front of the drawing (positive side of the y-axis) than the light-emitting element 34a.
  • the light-emitting element 34a is a 4ch x 2 column VCSEL array element
  • the light-receiving element 34b is a 4ch x 2 column photodiode array element.
  • two drive circuits 34c that drive the light-emitting elements 34a and two processing circuits 34d that process electrical signals from the light-receiving elements 34b are mounted on the first surface 31a.
  • the drive circuits 34c are electrically connected to the light-emitting elements 34a via the first substrate 31, and the processing circuits 34d are electrically connected to the light-receiving elements 34b via the first substrate 31.
  • the drive circuits 34c are configured to include, for example, a drive IC
  • the processing circuits 34d are configured to include, for example, a transimpedance amplifier.
  • a plurality of electronic components 34e are mounted on the second surface 31b of the first substrate 31.
  • the electronic components 34e are resistors and capacitors.
  • the electronic components 34e are electrically connected via the first substrate 31 to the drive circuit 34c, processing circuit 34d, and the control circuit described below.
  • an electrical interface 34f is provided on the second surface 31b of the first substrate 31.
  • the electrical interface 34f electrically connects the optical transceiver 30 to an external device and is configured to include, for example, a land grid array.
  • the electrical interface 34f electrically connects the optical transceiver 30 to the switch ASIC 20 via the fixing mechanism 40 and the substrate 10.
  • a second board 34g is mounted on the first surface 31a of the first board 31.
  • a control circuit 34h is mounted on the second board 34g.
  • Figure 5 is a perspective view of the second substrate 34g and the control circuit 34h.
  • the second substrate 34g is a flexible substrate with electrical wiring patterns formed inside and on its surface, and is flexible.
  • the second substrate 34g has a mounting portion 34g1 and a connection portion 34g2.
  • the mounting portion 34g1 is the portion where the control circuit 34h is mounted
  • the connection portion 34g2 is the portion that is electrically and mechanically connected to the first substrate 31.
  • the connection portion 34g2 is bent in an L-shape.
  • the first substrate 31 and the connection portion 34g2 of the second substrate 34g are electrically and mechanically connected by, for example, solder, a conductive adhesive, or an anisotropic conductive adhesive.
  • the control circuit 34h controls the drive circuit 34c and the processing circuit 34d.
  • the control circuit 34h is electrically connected to the drive circuit 34c and the processing circuit 34d via the second board 34g and the first board 31.
  • the control circuit 34h is configured to include, for example, a microcontroller.
  • the housing 32 has a rectangular parallelepiped shape and is made of a material with good thermal conductivity, such as aluminum, a copper-tungsten alloy, or copper.
  • the housing 32 has a through-hole 32a, two first housing sections 32b, two second housing sections 32c, two positioning holes 32d, and two screw fastening sections 32e.
  • the through-hole 32a penetrates the housing 32 in the z-axis direction.
  • the two first housing sections 32b are recessed in the positive direction of the z-axis from the surface (the surface facing the negative direction of the z-axis) that abuts the first board 31 when the optical transceiver 30 is assembled.
  • the two first housing sections 32b are positioned on either side of the through-hole 32a in the y-axis direction and are connected to the through-hole 32a.
  • the two first housing sections 32b also have a top wall 32ba that extends in the x and y directions.
  • the housing 32 accommodates the light-emitting element 34a, the light-receiving element 34b, the drive circuit 34c, and the processing circuit 34d through the through-hole 32a and the two first housing sections 32b.
  • the second housing portion 32c is a bottomed groove that extends further in the positive direction of the z-axis from the top wall 32ba of the first housing portion 32b.
  • the second housing portion 32c has an inner wall surface 32ca on the side facing the positive or negative direction of the y-axis.
  • the inner wall surface 32ca intersects with the first surface 31a, and in this embodiment, is perpendicular to it.
  • the second housing portion 32c accommodates the second board 34g and the control circuit 34h.
  • the second board 34g is attached to the inner wall surface 32ca, which is the wall surface of the housing 32, at the mounting portion 34g1 (see Figure 5) on which the control circuit 34h is mounted. Note that this attachment is achieved, for example, using a thermally conductive adhesive.
  • the second housing portion 32c is an example of a mounting structure having a wall surface to which the second board is attached, and is an example of a mounting structure in the form of a groove.
  • the two positioning holes 32d extend in the positive direction of the z-axis from the surface that abuts the first board 31 when the optical transceiver 30 is assembled.
  • Positioning pins 38 are inserted and fixed into the positioning holes 32d.
  • the two screw fastening portions 32e consist of a recess that recesses in the negative direction from the surface on the positive z-axis side of the housing 32, and a screw hole that extends further from the recess in the negative z-axis direction and passes through the housing 32.
  • Screw members 37 are positioned in the screw fastening portions 32e so that the heads of the screw members 37 abut against the recesses and the threaded portions of the screw members 37 are inserted into the screw holes.
  • the lens assembly 35 has a lens array 35a and two positioning pins 35b attached to a rectangular parallelepiped main body.
  • the lens assembly 35 is mounted on the first surface 31a of the first substrate 31.
  • the lens array 35a includes a condenser lens array in which unit lenses are arranged two-dimensionally in 12 rows and 2 columns, and a collimator lens array in which unit lenses are arranged two-dimensionally in 12 rows and 2 columns.
  • each unit lens of the condenser lens array is optically connected to each VCSEL of the light-emitting element 34a.
  • each unit lens of the collimator lens array is optically connected to each photodiode of the light-receiving element 34b.
  • the positioning pins 35b extend from the main body in the positive direction of the z-axis and are inserted into positioning holes in the MT connector, which will be described later.
  • the connectorized optical fiber cord 33 has an optical fiber cord 33a and an MT connector 33b.
  • the optical fiber cord 33a includes two 12-core ribonized fibers.
  • the MT connector 33b is attached to the end of the optical fiber cord 33a.
  • the MT connector 33b has two positioning holes that mate with two positioning pins 35b of the lens assembly 35.
  • the connectorized optical fiber cord 33 is positioned by fitting the two positioning pins 35b into the two positioning holes of the MT connector 33b, and is then attached to the lens assembly 35.
  • each of the 24 optical fibers that make up the two ribonized fibers is optically connected to the above-mentioned VCSEL or photodiode via the above-mentioned unit lenses that make up the lens array 35a. Furthermore, when the connector-equipped optical fiber cord 33 is attached to the lens assembly 35, the optical fiber cord 33a extends in a direction that intersects with the first substrate 31.
  • the control circuit 34h is mounted on the second board 34g. Meanwhile, the light-emitting element 34a, light-receiving element 34b, drive circuit 34c, processing circuit 34d, electronic components 34e, and lens assembly 35 are mounted on the first board 31.
  • the second board 34g is mounted on the first board 31.
  • thermally conductive material 39 is supplied.
  • the housing 32 is attached to the first board 31. At this time, the lens assembly 35 is accommodated in the through-hole 32a, and the second board 34g and control circuit 34h are accommodated in the second housing portion 32c.
  • the screw member 37 is attached.
  • a thermally conductive adhesive for example, is supplied from the through-hole 32a to the second housing portion 32c, and the second board 34g is fixed to the inner wall surface 32ca of the second housing portion 32c.
  • the optical transceiver 30A configured as described above is compact, just like the optical transceiver 30, and a heat dissipation path for the control circuit 34h is secured within the housing 32A. Furthermore, in the optical transceiver 30A, heat generated by the drive circuit 34c, processing circuit 34d, and control circuit 34h is dissipated in the positive direction of the z-axis through the housing 32A. Furthermore, since the housing 32A is made of a material with good thermal conductivity, heat dissipation efficiency is excellent. Furthermore, no distortion occurs in the second substrate 34Ag.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of an optical transceiver according to a third embodiment.
  • Fig. 10 is a top view of the optical transceiver shown in Fig. 9.
  • the optical transceiver 30B has a configuration in which the housing 32 in the optical transceiver 30 shown in Figs. 2 to 4 is replaced with a housing 32B, the second board 34g is replaced with a second board 34Bg, and the thermally conductive material 39 is replaced with a thermally conductive material 39B. Note that the connector-attached optical fiber cord 33 and the positioning pin 38 are not shown in Figs. 9 and 10.
  • the housing 32B has a configuration in which the two first housing sections 32b and two second housing sections 32c of the housing 32 are replaced with two first housing sections 32Bb and two countersunk sections 32Bc.
  • the two first housing sections 32Bb are recessed in the positive direction of the z-axis from the surface (the surface facing the negative direction of the z-axis) that abuts the first board 31 when the optical transceiver 30A is assembled, and a protrusion 32Bba that protrudes in the positive direction of the z-axis is formed on the bottom surface of the recess.
  • the two first housing sections 32Bb are located on either side of the through hole 32a in the y-axis direction and are connected to the through hole 32a.
  • the housing 32B accommodates the drive circuit 34c and the processing circuit 34d using the two first housing sections 32Bb. Additionally, thermally conductive material 39B thermally connects drive circuit 34c and processing circuit 34d to protrusion 32Bba of housing 32.
  • Thermally conductive material 39B includes, for example, silicone resin or thermally conductive adhesive, and is filled in the space between drive circuit 34c and processing circuit 34d and protrusion 32Bba.
  • the two countersunk portions 32Bc are recessed from the side surface of the housing 32B facing the y-axis direction toward the positive or negative direction of the y-axis, and have wall surfaces 32Bca facing the positive or negative direction of the y-axis.
  • the wall surfaces 32Bca intersect with the first surface 31a of the first substrate 31, and in this embodiment, are perpendicular to each other.
  • FIG 11 is a perspective view of the second board 34Bg and control circuit 34h.
  • the second board 34Bg is a flexible board with electrical wiring patterns formed inside and on its surface.
  • the optical transceiver 30B When the optical transceiver 30B is assembled, it is bent into an L shape and attached to the wall surface 32bca of the countersunk portion 32Bc, which is the wall surface of the housing 32B.
  • the countersunk portion 32Bc is an example of a mounting structure having a wall surface to which the second board is attached, and is an example of a mounting structure in which the mounting structure is a countersunk portion.
  • the wall surface 32bca of the countersunk portion 32Bc can also be considered the outer wall surface of the housing 32B.
  • the optical transceiver 30B configured as described above is small, just like the optical transceiver 30, and the heat dissipation path for the control circuit 34h is secured within the housing 32B. Furthermore, in the optical transceiver 30B, the heat generated by the drive circuit 34c, processing circuit 34d, and control circuit 34h is dissipated in the positive direction of the z-axis through the housing 32B. Furthermore, since the housing 32B is made of a material with good thermal conductivity, it has good heat dissipation efficiency. Furthermore, no distortion occurs in the second board 34Bg.
  • the second substrate and the first substrate are electrically and mechanically connected by solder, conductive adhesive, or anisotropic conductive adhesive, but the second substrate and the first substrate may also be electrically and mechanically connected by an electrical connector.
  • Figure 12 is an explanatory diagram of a modified example of the optical transceiver according to embodiment 2.
  • the optical transceiver 30C has an electrical connector 34Ci provided on the second board 34Ag, and the second board 34Ag and the first board 31 are electrically and mechanically connected by the electrical connector.
  • the second accommodating section 32c is a bottomed groove, but the second accommodating section may also be a through-hole.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of a modified example of the optical transceiver according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a top view of the optical transceiver shown in FIG. 13.
  • the second accommodating section 32Dc corresponding to the second accommodating section 32c of the optical transceiver 30 is a through-hole extending further in the positive direction of the z-axis from the top wall of the first accommodating section 32b, and has an inner wall surface 32Dca.
  • the second accommodating section 32Dc accommodates the second substrate 34g and the control circuit 34h, respectively.
  • the second substrate 34g is attached to the inner wall surface 32Dca, which is the wall surface of the housing 32D, at the mounting portion where the control circuit 34h is mounted. Note that this attachment is achieved, for example, using a thermally conductive adhesive.
  • the second housing 32Dc is an example of a mounting structure having a wall surface to which the second substrate is attached, and is an example of a mounting structure in the form of a hole.
  • the through-hole 32Da corresponding to the through-hole 32a of the optical transceiver 30 does not communicate with the second housing 32Dc.
  • a thermally conductive adhesive is supplied through the opening of the second housing 32Dc.
  • the entire second substrate is made of a flexible substrate, but as in a modified example of the second substrate shown in Figure 15, the mounting section 34Eg1 of the second substrate 34Eg on which the control circuit 34h is mounted may be a rigid substrate, and the connection section 34Eg2 that is electrically and mechanically connected to the first substrate 31 may be a flexible substrate.
  • the connection section 34Eg2 may be made of, for example, a flexible substrate. In this case, no distortion occurs in the second substrate 34Eg.
  • the countersunk portion 32Bc is provided on the side surface (external wall surface) of the housing 32B facing the y-axis direction, but the countersunk portion may also be provided on another external wall surface (for example, the external wall surface facing the positive z-axis direction, i.e., the top surface).
  • the second board and the control board may then be attached to that countersunk portion.
  • a control circuit may be mounted on the first substrate.
  • a drive circuit, processing circuit, or electronic components may be mounted on the second substrate instead of the control circuit.
  • connection portion 34g2 of the second substrate 34g is a portion that is electrically and mechanically connected to the first substrate 31, but the second substrate 34g and the first substrate 31 may also be electrically connected without going through the connection portion 34g2.
  • the second substrate 34g and the first substrate 31 may be electrically connected by a conductor such as a bonding wire.
  • the second substrate 34g and the control circuit 34h mounted thereon may be electrically connected to the drive circuit 34c, processing circuit 34d, and other electronic circuits by a conductor such as a bonding wire, without going through the first substrate 31.
  • a conductor such as a bonding wire
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments.
  • the present invention also includes configurations that appropriately combine the above-described components.
  • further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspects of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible.
  • This invention can be used in optical transceivers.
  • Substrate 10c Side 20: Switch ASIC 21: heat sink 21a: fins 30, 30A, 30B, 30C, 30D: optical transceiver 31: first substrate 31a: first surface 31b: second surface 31c: screw hole 31d: positioning hole 32, 32A, 32B, 32D: housing 32Ag: accommodating section 32ba, 32Aga: top wall 32b, 32Bb: first accommodating section 32Bba: convex section 32Bc: counterbore section 32a, 32Da: through hole 32Dc: second accommodating section 32ca, 32Dca: inner wall surface 32bca: wall surface 32c: second accommodating section 32d: positioning hole 32e: screw fastening section 33: optical fiber cord with connector 33a: optical fiber cord 33b: MT connector 34a : Light-emitting element 34b : Light-receiving element 34c : Drive circuit 34d : Processing circuit 34e : Electronic component 34f : Electrical interface 34g, 34Ag, 34Eg : Second board 34g1, 34

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Abstract

光トランシーバであって、光を出力する発光素子と、光を受光して該光に対応する電気信号を出力する受光素子と、前記発光素子を駆動する駆動回路と、前記受光素子からの前記電気信号を処理する処理回路と、前記発光素子、前記受光素子、前記駆動回路、および前記処理回路が実装される第１基板と、前記発光素子、前記受光素子、前記駆動回路、および前記処理回路を収容する筐体と、前記駆動回路および前記処理回路を制御する制御回路と、前記制御回路が実装される実装部と、可とう性を有する接続部とを有する第２基板と、前記第１基板に設けられた、当該光トランシーバと外部機器とを電気的に接続する電気インターフェースと、を備え、前記第２基板は、前記実装部にて前記筐体の壁面に取り付けられている。

Description

光トランシーバおよび光通信装置
　本発明は、光トランシーバおよび光通信装置に関する。
　特許文献１～３には、公知の光トランシーバが開示されている。一方、ＣＰＯ（co-packaged　optics）を実現するネットワークスイッチ装置では、スイッチＡＳＩＣ（application　specific　integrated　circuit）と、複数の光トランシーバとが、基板上に実装される。複数の光トランシーバが実装される基板アセンブリの発明として、たとえば特許文献４に開示された基板アセンブリがあり、この基板アセンブリにおいては、固定機構によって複数の光トランシーバが基板に固定されている。
特開２０１７－２２８９６５号公報 特開２０２１－１７３８７５号公報 特開２０２２－１１４６０６号公報 特開２０２３－１５００８５号公報
　この種の光トランシーバには、より小型であることが望まれている。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より小型の光トランシーバおよびこれを備えた光通信装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、光トランシーバであって、光を出力する発光素子と、光を受光して該光に対応する電気信号を出力する受光素子と、前記発光素子を駆動する駆動回路と、前記受光素子からの前記電気信号を処理する処理回路と、前記発光素子、前記受光素子、前記駆動回路、および前記処理回路が実装される第１基板と、前記発光素子、前記受光素子、前記駆動回路、および前記処理回路を収容する筐体と、前記駆動回路および前記処理回路を制御する制御回路と、前記制御回路が実装される実装部と、可とう性を有する接続部とを有する第２基板と、前記第１基板に設けられた、当該光トランシーバと外部機器とを電気的に接続する電気インターフェースと、を備え、前記第２基板は、前記実装部にて前記筐体の壁面に取り付けられている光トランシーバである。
　前記第２基板は、前記接続部にて前記第１基板と電気的に接続していてもよい。
　前記駆動回路、前記処理回路、および前記制御回路は、熱伝導材を介して前記筐体と熱的に接触しており、前記駆動回路、前記処理回路、および前記制御回路が発する熱は、前記筐体を通って同じ方向に放熱されてもよい。
　前記壁面は、前記第１基板において前記駆動回路および前記処理回路が実装される第１面に平行または交差してもよい。
　前記筐体は、前記壁面を有する実装構造を備えてもよい。
　前記実装構造は、前記筐体に設けられた溝、凹部、孔、または座繰りでもよい。
　前記光トランシーバは、前記第１基板において前記駆動回路および前記処理回路が実装される第１面とは反対側の第２面に実装された電子部品と、前記第２面に取り付けられた、前記電子部品を収容する収容部材とを備えてもよい。
　前記筐体は良熱伝導材料からなってもよい。
　前記第２基板は、はんだ、導電性接着剤、異方性導電接着剤、または電気コネクタによって前記第１基板と電気的に接続してもよい。
　前記電気インターフェースはランドグリッドアレイを含んでもよい。
　前記光トランシーバは、少なくとも前記第１基板を貫通し、前記筐体に設けられた位置決め穴に嵌合する位置決めピンを備えてもよい。
　前記筐体には位置決め穴が設けられており、当該光トランシーバを基板に固定する固定機構に設けられた位置決めピンが、少なくとも前記第１基板を貫通し、前記位置決め穴に嵌合してもよい。
　前記光トランシーバは、前記第１基板と交差する方向に延びた光ファイバを備えてもよい。
　本発明の一態様は、複数の前記光トランシーバと、前記複数の光トランシーバと電気的に接続された電気デバイスと、を備える光通信装置である。
　本発明によれば、より小型の光トランシーバおよびこれを備えた光通信装置を実現できる。
図１は、実施形態１に係る光トランシーバを備える光通信装置の模式的な構成図である。 図２は、実施形態１に係る光トランシーバの模式的な分解斜視図である。 図３は、図１に示す光トランシーバの側面図である。 図４は、図１に示す光トランシーバの一部分解斜視図である。 図５は、図１に示す第２基板および制御回路の斜視図である。 図６は、実施形態２に係る光トランシーバの模式的な斜視図である。 図７は、図６に示す光トランシーバの側面図である。 図８は、図６に示す第２基板および制御回路の斜視図である。 図９は、実施形態３に係る光トランシーバの模式的な斜視図である。 図１０は、図９に示す光トランシーバの上面図である。 図１１は、図９に示す第２基板および制御回路の斜視図である。 図１２は、実施形態２に係る光トランシーバの変形例の説明図である。 図１３は、実施形態１に係る光トランシーバの変形例の説明図である。 図１４は、図１３に示す光トランシーバの上面図である。 図１５は、第２基板の変形例の斜視図である。
　以下に、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付し、重複説明を省略する。また、図中で適宜ｘｙｚ直交座標軸を示し、これにより方向を説明する。
（実施形態１）
　以下では、まず実施形態１に係る光トランシーバを備える光通信装置であるスイッチ装置について説明し、次に実施形態１に係る光トランシーバについて説明する。
［光通信装置］
　図１は、実施形態１に係る光トランシーバを備える光通信装置であるスイッチ装置の模式的な構成図である。
　図１に示されるように、スイッチ装置１００は、特許文献４に開示されたスイッチ装置と同様に、マザーボード２００上に実装されている。なお、本実施形態では、マザーボード２００上には、一つのスイッチ装置１００のみが実装されているが、マザーボード２００上には、複数のスイッチ装置１００が実装されてもよい。マザーボード２００は、スイッチ装置１００よりも上位の光通信装置を構成している。当該上位の光通信装置も、実施形態１に係る光トランシーバを備える光通信装置である。
　スイッチ装置１００は、内部や表面に電気配線のパターンが形成された基板１０と、スイッチＡＳＩＣ２０と、複数の光トランシーバ３０と、スイッチＡＳＩＣ２０用のヒートシンク２１と、光トランシーバ３０を基板１０に固定する固定機構４０と、を備えている。スイッチ装置１００のうち、基板１０、および固定機構４０を基板アセンブリと称する。基板アセンブリは、マザーボード２００に実装可能である。
　基板１０は、正方形状（四角形状）の形状を有している。また、基板１０は、ｚ軸と直交して広がるとともに、板状の形状を有している。
　光トランシーバ３０は、それぞれ、後述する光ファイバコードにより伝送された光信号を受光し、当該光信号に応じた電気信号を出力する。光トランシーバ３０から出力された電気信号は、光トランシーバ３０に設けられた電気インターフェースおよび基板１０に設けられた導体を介して、スイッチＡＳＩＣ２０へ入力される。光トランシーバ３０は、光信号を受光する複数の受光部として、フォトダイオードアレイを有している。また、光トランシーバ３０は、それぞれ、スイッチＡＳＩＣ２０から基板１０および電気インターフェースを介して電気信号を受信し、当該電気信号に応じた光信号を出力する。光トランシーバ３０から出力された光信号は、光ファイバコードに結合され、光ファイバコードにより伝送される。光トランシーバ３０は、光信号を出力する複数の発光部として、例えば、ＶＣＳＥＬ（vertical　cavity　surface　emitting　laser）アレイを有している。
　複数の光トランシーバ３０は、基板１０の各辺１０ｃに沿って配置されている。また、本実施形態では、光トランシーバ３０は、それぞれ、当該辺１０ｃを覆うように実装されている。言い換えると、光トランシーバ３０は、それぞれ、ｚ軸負の向きに見た場合に、辺１０ｃを跨ぐように設けられており、辺１０ｃの内側に位置する部位と、辺１０ｃの外側に位置する部位と、を有している。これにより、光トランシーバ３０から延びた光ファイバコードと、基板１０上に実装されたスイッチＡＳＩＣ２０やヒートシンク２１のような他の部品等との干渉を、回避しやすくなったり、基板１０をより小さく構成できたり、という利点が得られる。
　また、複数の光トランシーバ３０は、基板１０の辺１０ｃ毎に設けられた固定機構４０によって、基板１０と固定されている。固定機構４０は、四つの辺１０ｃ毎に、すなわち合計４個、設けられており、各辺１０ｃに沿って配置される複数（本実施形態では一例として８個）の光トランシーバ３０について、共用されている。このように、複数の光トランシーバ３０について固定機構４０が共用されることにより、例えば、光トランシーバ３０がそれぞれの固定機構によって基板１０に固定された場合に比べて、固定機構４０の基板１０への取付構造をより簡素化したり、部品点数をより少なくしたりすることができ、ひいてはスイッチ装置１００の製造の手間やコストを抑制できるという利点が得られる。
　スイッチＡＳＩＣ２０は、基板１０の辺１０ｃのそれぞれから離れた位置（本実施形態では一例として基板１０の略中央部）で、基板１０に実装されている。スイッチＡＳＩＣ２０は、基板１０のｚ軸正の向きを向いている面上に、例えばフリップチップ実装されている。スイッチＡＳＩＣ２０は、各光トランシーバ３０の動作を制御する。スイッチＡＳＩＣ２０は、複数の光トランシーバ３０と電気的に接続された電気デバイスの一例である。
　ヒートシンク２１は、スイッチＡＳＩＣ２０に対して基板１０とは反対側に接するように設けられている。ヒートシンク２１は、スイッチＡＳＩＣ２０の頂面と接しており、ベースからｚ軸正の向きに突出したアレイ状かつピン状の複数のフィン２１ａを有している。また、ヒートシンク２１は、アルミニウム系金属材料のような、比較的熱伝導率が高い良熱伝導性材料で作られている。このような構成により、スイッチＡＳＩＣ２０で生じた熱は、ヒートシンク２１においてｚ軸正の向きに伝わり、フィン２１ａと当該フィン２１ａの周辺の気体との熱交換により、当該周辺の気体に伝達される、すなわち放出される。なお、ヒートシンク２１とスイッチＡＳＩＣ２０とは、熱伝導グリスなどを介して接していてもよいし、直接接していてもよい。
［光トランシーバ］
　図２は、実施形態１に係る光トランシーバの模式的な分解斜視図である。図３は、図１に示す光トランシーバの側面図である。図４は、図１に示す光トランシーバの一部分解斜視図である。光トランシーバ３０は、内部や表面に電気配線のパターンが形成された第１基板３１と、筐体３２と、コネクタ付光ファイバコード３３と、レンズアセンブリ３５と、下部フレーム３６ａ、３６ｂと、２つのねじ部材３７と、２つの位置決めピン３８と、２つの熱伝導材３９と、を備えている。なお、図３、４では、コネクタ付光ファイバコード３３の図示を省略している。
　第１基板３１は、ｚ軸と直交して広がるとともに、板状の形状を有している。第１基板３１は、ｚ軸正の向きを向いた第１面３１ａと、第１面３１ａとは反対側にあり、ｚ軸負の向きを向いた第２面３１ｂとを有する。さらに、第１基板３１には、ｚ軸方向に貫通する２つのねじ孔３１ｃと、２つの位置決め孔３１ｄが設けられている。ねじ孔３１ｃにはねじ部材３７が挿入され、位置決め孔３１ｄには位置決めピン３８が挿入固定される。
　図３に示すように、第１基板３１の第１面３１ａには、光信号を出力する発光素子３４ａと、光信号を受光して該光信号に対応する電気信号を出力する受光素子３４ｂとが実装されている。ここで、図３において発光素子３４ａは図面奥側（ｙ軸負の向き側）に位置しており、受光素子３４ｂは発光素子３４ａよりも図面手前側（ｙ軸正の向き側）に位置している。本実施形態では、発光素子３４ａは４ｃｈ×２列のＶＣＳＥＬアレイ素子であり、受光素子３４ｂは４ｃｈ×２列のフォトダイオードアレイ素子である。
　さらに、図２、３に示すように、第１面３１ａには、発光素子３４ａを駆動する２つの駆動回路３４ｃと、受光素子３４ｂからの電気信号を処理する２つの処理回路３４ｄとが実装されている。駆動回路３４ｃは第１基板３１を介して発光素子３４ａと電気的に接続しており、処理回路３４ｄは第１基板３１を介して受光素子３４ｂと電気的に接続している。駆動回路３４ｃはたとえば駆動用ＩＣを含んで構成されており、処理回路３４ｄはたとえばトランスインピーダンスアンプを含んで構成されている。
　さらに、図３、４に示すように、第１基板３１の第２面３１ｂには、複数の電子部品３４ｅが実装されている。電子部品３４ｅは抵抗器やコンデンサである。電子部品３４ｅは第１基板３１を介して駆動回路３４ｃや処理回路３４ｄや後述する制御回路と電気的に接続している。
　さらに、図４に示すように、第１基板３１の第２面３１ｂには、電気インターフェース３４ｆが設けられている。電気インターフェース３４ｆは、光トランシーバ３０と外部機器とを電気的に接続するものであって、たとえばランドグリッドアレイを含んで構成されている。本実施形態では、電気インターフェース３４ｆは、光トランシーバ３０とスイッチＡＳＩＣ２０とを固定機構４０および基板１０を介して電気的に接続する。
　さらに、図２、３に示すように、第１基板３１の第１面３１ａには、第２基板３４ｇが実装されている。第２基板３４ｇには制御回路３４ｈが実装されている。
　図５は、第２基板３４ｇおよび制御回路３４ｈの斜視図である。第２基板３４ｇは、本実施形態では、内部や表面に電気配線パターンが形成されたフレキシブル基板であって、可とう性を有する。第２基板３４ｇは、実装部３４ｇ１と接続部３４ｇ２とを有する。実装部３４ｇ１は制御回路３４ｈが実装される部分であり、接続部３４ｇ２は第１基板３１と電気的かつ機械的に接続される部分である。本実施形態では、光トランシーバ３０が組み立てられた状態では、接続部３４ｇ２はＬ字状に屈曲している。なお、第１基板３１と、第２基板３４ｇの接続部３４ｇ２とは、たとえばはんだや導電性接着剤や異方性導電接着剤によって電気的かつ機械的に接続している。
　制御回路３４ｈは、駆動回路３４ｃおよび処理回路３４ｄを制御する。制御回路３４ｈは、第２基板３４ｇおよび第１基板３１を介して駆動回路３４ｃおよび処理回路３４ｄと電気的に接続している。制御回路３４ｈはたとえばマイクロコントローラを含んで構成されている。
　つぎに、筐体３２について説明する。筐体３２は、直方体状の形状を有しており、たとえば、アルミニウム、銅タングステン合金、銅などの良熱伝導材料からなる。筐体３２は、貫通孔３２ａと、２つの第１収容部３２ｂと、２つの第２収容部３２ｃと、２つの位置決め穴３２ｄと、２つのねじ止め部３２ｅと、を有する。
　貫通孔３２ａは、筐体３２をｚ軸方向に貫通している。２つの第１収容部３２ｂは、光トランシーバ３０が組み立てられた状態にて第１基板３１と当接する面（ｚ軸負の向きに向いた面）からｚ軸正の向きに凹んだ凹部である。２つの第１収容部３２ｂは、ｙ軸方向において貫通孔３２ａを挟んで位置しており、かつ貫通孔３２ａと連通している。また、２つの第１収容部３２ｂは、ｘｙ方向に広がる天壁３２ｂａを有する。図２、３に示すように、筐体３２は、貫通孔３２ａおよび２つの第１収容部３２ｂによって、発光素子３４ａ、受光素子３４ｂ、駆動回路３４ｃ、および処理回路３４ｄを収容する。
　第２収容部３２ｃは、第１収容部３２ｂの天壁３２ｂａからさらにｚ軸正の向きに延びた有底の溝である。第２収容部３２ｃは、ｙ軸正の向きまたは負の向き側に内壁面３２ｃａを有する。内壁面３２ｃａは、第１面３１ａと交差しており、本実施形態では直交している。第２収容部３２ｃは、それぞれ第２基板３４ｇおよび制御回路３４ｈを収容する。第２基板３４ｇは、制御回路３４ｈが実装された実装部３４ｇ１（図５参照）にて、筐体３２の壁面である内壁面３２ｃａに取り付けられている。なお、この取付は、たとえば熱伝導性接着剤によって実現されている。ここで、第２収容部３２ｃは、第２基板が取り付けられる壁面を有する実装構造の一例であって、実装構造が溝である例である。
　２つの位置決め穴３２ｄは、光トランシーバ３０が組み立てられた状態にて第１基板３１と当接する面からｚ軸正の向きに延びた穴である。位置決め穴３２ｄには位置決めピン３８が挿入固定される。２つのねじ止め部３２ｅは、筐体３２のｚ軸正の向き側の面から負の向きに凹む凹部と、凹部からさらにｚ軸負の向きに延びて筐体３２を貫通するねじ孔とからなる。ねじ止め部３２ｅには、ねじ部材３７の頭部が凹部に当接し、ねじ部材３７のねじ部がねじ孔に挿入されるようにねじ部材３７が配置される。
　つぎに、レンズアセンブリ３５について説明する。レンズアセンブリ３５は、直方体状の本体に設けられたレンズアレイ３５ａおよび２つの位置決めピン３５ｂを有している。レンズアセンブリ３５は、第１基板３１の第１面３１ａに実装されている。レンズアレイ３５ａは、単位レンズが１２行×２列で２次元状に配列された集光レンズアレイと、単位レンズが１２行×２列で２次元状に配列されたコリメータレンズアレイとを含む。光トランシーバ３０が組み立てられた状態にて、集光レンズアレイの単位レンズは、それぞれ、発光素子３４ａのＶＣＳＥＬのそれぞれと光学的に接続している。同様に、光トランシーバ３０が組み立てられた状態にて、コリメータレンズアレイの単位レンズは、それぞれ、受光素子３４ｂのフォトダイオードのそれぞれと光学的に接続している。位置決めピン３５ｂは、本体からｚ軸正の向きに延びており、後述するＭＴコネクタの位置決め孔に挿入される。
　つぎに、コネクタ付光ファイバコード３３について説明する。コネクタ付光ファイバコード３３は、光ファイバコード３３ａと、ＭＴコネクタ３３ｂとを有する。光ファイバコード３３ａは、１２芯のリボナイズドファイバーを２本含んでいる。ＭＴコネクタ３３ｂは、光ファイバコード３３ａの端部に取り付けられている。ＭＴコネクタ３３ｂは、レンズアセンブリ３５の２つの位置決めピン３５ｂと嵌合する２つの位置決め孔を有している。コネクタ付光ファイバコード３３は、２つの位置決めピン３５ｂがＭＴコネクタ３３ｂの２つの位置決め孔に嵌合されることによって位置決めされ、レンズアセンブリ３５に取り付けられる。コネクタ付光ファイバコード３３がレンズアセンブリ３５に取り付けられた状態では、２本のリボナイズドファイバーを構成する２４本の光ファイバのそれぞれが、レンズアレイ３５ａを構成する上述した単位レンズを介して、上述したＶＣＳＥＬまたはフォトダイオードに光学的に接続する。また、コネクタ付光ファイバコード３３がレンズアセンブリ３５に取り付けられた状態では、光ファイバコード３３ａは、第１基板３１と交差する方向に延びる。
　つぎに、下部フレーム３６ａ、３６ｂについて説明する。図４に示すように、下部フレーム３６ａ、３６ｂは、第１基板３１の第２面３１ｂに、電気インターフェース３４ｆを挟むように取り付けられている。下部フレーム３６ａ、３６ｂは、たとえば金属材料からなる。下部フレーム３６ａは、ｘｙ方向に広がる板状の部材であって、ｚ軸方向に貫通するねじ孔３６ａａと、ｚ軸方向に貫通する位置決め孔３６ａｂと、ｚ軸正の向き側の面からｚ軸負の向きに向かって凹んだ収容部３６ａｃとを備えている。下部フレーム３６ａが第１基板３１に取り付けられた状態では、ねじ孔３６ａａにはねじ部材３７が螺合され、位置決め孔３６ａｂには位置決めピン３８が挿入固定される。また、図３に示すように、収容部３６ａｃには電子部品３４ｅが収容される。ここで下部フレーム３６ｂは、電子部品を収容する収容部材の一例である。下部フレーム３６ｂは、ｘｙ方向に広がる板状の部材であって、ｚ軸方向に貫通するねじ孔３６ｂａと、ｚ軸方向に貫通する位置決め孔３６ｂｂとを備えている。下部フレーム３６ｂが第１基板３１に取り付けられた状態では、ねじ孔３６ｂａにはねじ部材３７が螺合され、位置決め孔３６ｂｂには位置決めピン３８が挿入固定される。
　つぎに、ねじ部材３７、位置決めピン３８について説明する。ねじ部材３７は、筐体３２のねじ止め部３２ｅのねじ孔、第１基板３１のねじ孔３１ｃに順次挿入され、下部フレーム３６ａのねじ孔３６ａａまたは下部フレーム３６ｂのねじ孔３６ｂａに螺合される。これにより、ねじ部材３７は、筐体３２、第１基板３１、下部フレーム３６ａ、３６ｂを締結する。位置決めピン３８は、円柱状の部材であって、たとえば金属からなる。位置決めピン３８は、下部フレーム３６ａの位置決め孔３６ａｂまたは下部フレーム３６ｂの位置決め孔３６ｂｂ、第１基板３１の位置決め孔３１ｄを順次貫通し、筐体３２の位置決め穴３２ｄに嵌合し、接着剤などで固定されていてもよい。位置決めピン３８は、下部フレーム３６ａ、３６ｂ、第１基板３１、および筐体３２の相対位置を高精度に合わせるように機能する。また、位置決めピン３８は、光トランシーバ３０を図１に示す固定機構４０に搭載するときの位置決め用として用いられる。なお、位置決めピン３８は、必ずしも光トランシーバ３０が備えていなくてもよく、固定機構４０に設けられていてもよい。
　また、図３に示す熱伝導材３９は、駆動回路３４ｃおよび処理回路３４ｄと、筐体３２の第１収容部３２ｂの天壁３２ｂａとを熱的に接続する。熱伝導材３９は、たとえばシリコン樹脂や熱伝導性接着剤を含み、駆動回路３４ｃおよび処理回路３４ｄと天壁３２ｂａとの間の空間に充填されている。
　以上のように構成された実施形態１に係る光トランシーバ３０では、制御回路３４ｈが第２基板３４ｇによって筐体３２の内壁面３２ｃａに取り付けられているので、制御回路３４ｈを搭載するためのスペースを第１基板３１上に確保しなくてもよい。その結果、光トランシーバ３０は小型になり、特に、実装に必要な面積が小さくなる。またこれにより、スイッチ装置１００も小型になる、または大きさの割にはより多くの光トランシーバ３０を搭載することができる。また、制御回路３４ｈが筐体３２の内壁面３２ｃａに取り付けられていることにより、制御回路３４ｈの放熱経路が筐体３２内に確保される。
　また、光トランシーバ３０では、図３に示すように、駆動回路３４ｃ、処理回路３４ｄ、および制御回路３４ｈが発する熱は、筐体３２を通って同じ方向に放熱される。具体的には、制御回路３４ｈが発する熱は、矢印Ａｒ１で示すように筐体３２を通って、ｚ軸正の向きに放熱される。また、駆動回路３４ｃおよび処理回路３４ｄが発する熱は、矢印Ａｒ２で示すように熱伝導材３９および筐体３２を通って、ｚ軸正の向きに放熱される。これにより、駆動回路３４ｃ、処理回路３４ｄ、および制御回路３４ｈが発する熱の処理を容易に実施できる。たとえば、筐体３２のｚ軸正の向きの面にヒートシンクなどの放熱機構を設ければ、駆動回路３４ｃ、処理回路３４ｄ、および制御回路３４ｈが発する熱を一括して処理できる。さらに、光トランシーバ３０では、筐体３２は、良熱伝導材料からなるので、放熱効率が良好である。
　また、光トランシーバ３０では、下部フレーム３６ａが電子部品３４ｅを収容しているので、電子部品３４ｅが基板１０などと干渉することが防止される。
　また、光トランシーバ３０では、少なくとも第２基板３４ｇの接続部３４ｇ２が可とう性を有するので、内壁面３２ｃａと第１面３１ａとが直交しかつ第２基板３４ｇが内壁面３２ｃａに取り付けられていても、第２基板３４ｇに歪みが発生しない。
　光トランシーバ３０の組み立て方法の一例について説明する。まず、第２基板３４ｇに制御回路３４ｈを実装する。一方、第１基板３１に発光素子３４ａ、受光素子３４ｂ、駆動回路３４ｃ、処理回路３４ｄ、電子部品３４ｅ、およびレンズアセンブリ３５を実装する。つづいて、第１基板３１に第２基板３４ｇを実装する。つづいて、熱伝導材３９を供給する。つづいて、第１基板３１に筐体３２を装着する。このとき、レンズアセンブリ３５が貫通孔３２ａに収容され、第２基板３４ｇおよび制御回路３４ｈが第２収容部３２ｃに収容されるようにする。つづいて、ねじ部材３７を取り付ける。つづいて、貫通孔３２ａから第２収容部３２ｃにたとえば熱伝導性接着剤を供給し、第２基板３４ｇを第２収容部３２ｃの内壁面３２ｃａに固定する。
（実施形態２）
　図６は、実施形態２に係る光トランシーバの模式的な斜視図である。図７は、図６に示す光トランシーバの側面図である。光トランシーバ３０Ａは、図２～４に示す光トランシーバ３０における筐体３２を筐体３２Ａに置き換え、第２基板３４ｇを第２基板３４Ａｇに置き換えた構成を有する。なお、図６、７では、コネクタ付光ファイバコード３３、位置決めピン３８、および熱伝導材３９の図示を省略している。
　筐体３２Ａは、筐体３２における２つの第１収容部３２ｂおよび２つの第２収容部３２ｃを、２つの収容部３２Ａｇに置き換えた構成を有する。２つの収容部３２Ａｇは、光トランシーバ３０Ａが組み立てられた状態にて第１基板３１と当接する面（ｚ軸負の向きに向いた面）からｚ軸正の向きに凹んだ凹部である。２つの収容部３２Ａｇは、ｙ軸方向において貫通孔３２ａを挟んで位置しており、かつ貫通孔３２ａと連通している。また、２つの収容部３２Ａｇは、ｘｙ方向に広がる天壁３２Ａｇａを有する。天壁３２Ａｇａは、第１基板３１の第１面３１ａと略平行である。
　図８は、第２基板３４Ａｇおよび制御回路３４ｈの斜視図である。図６～８に示すように、第２基板３４Ａｇは、内部や表面に電気配線パターンが形成されたフレキシブル基板であって、光トランシーバ３０Ａが組み立てられた状態ではコの字状に屈曲し、筐体３２Ａの壁面である天壁３２Ａｇａに取り付けられている。ここで、収容部３２Ａｇは、第２基板が取り付けられる壁面を有する実装構造の一例であって、実装構造が凹部である例である。したがって、筐体３２Ａは、２つの収容部３２Ａｇによって、駆動回路３４ｃ、処理回路３４ｄ、第２基板３４Ａｇ、および制御回路３４ｈを収容する。
　以上のように構成された光トランシーバ３０Ａは、光トランシーバ３０と同様に小型であり、制御回路３４ｈの放熱経路が筐体３２Ａ内に確保される。さらには、光トランシーバ３０Ａでも、駆動回路３４ｃ、処理回路３４ｄ、および制御回路３４ｈが発する熱は、筐体３２Ａを通ってｚ軸正の向きに放熱される。さらに、筐体３２Ａは良熱伝導材料からなるので、放熱効率が良好である。さらに、第２基板３４Ａｇに歪みが発生しない。
（実施形態３）
　図９は、実施形態３に係る光トランシーバの模式的な斜視図である。図１０は、図９に示す光トランシーバの上面図である。光トランシーバ３０Ｂは、図２～４に示す光トランシーバ３０における筐体３２を筐体３２Ｂに置き換え、第２基板３４ｇを第２基板３４Ｂｇに置き換え、熱伝導材３９を熱伝導材３９Ｂに置き換えた構成を有する。なお、図９、１０では、コネクタ付光ファイバコード３３および位置決めピン３８の図示を省略している。
　筐体３２Ｂは、筐体３２における２つの第１収容部３２ｂおよび２つの第２収容部３２ｃを、２つの第１収容部３２Ｂｂおよび２つの座繰り部３２Ｂｃに置き換えた構成を有する。２つの第１収容部３２Ｂｂは、光トランシーバ３０Ａが組み立てられた状態にて第１基板３１と当接する面（ｚ軸負の向きに向いた面）からｚ軸正の向きに凹んだ凹部であって、かつ凹部の底面には、ｚ軸正の向きに突出する凸部３２Ｂｂａが形成されている。２つの第１収容部３２Ｂｂは、ｙ軸方向において貫通孔３２ａを挟んで位置しており、かつ貫通孔３２ａと連通している。筐体３２Ｂは、２つの第１収容部３２Ｂｂによって、駆動回路３４ｃおよび処理回路３４ｄを収容する。また、熱伝導材３９Ｂは、駆動回路３４ｃおよび処理回路３４ｄと、筐体３２の凸部３２Ｂｂａとを熱的に接続する。熱伝導材３９Ｂは、たとえばシリコン樹脂や熱伝導性接着剤を含み、駆動回路３４ｃおよび処理回路３４ｄと凸部３２Ｂｂａとの間の空間に充填されている。
　また、２つの座繰り部３２Ｂｃは、筐体３２Ｂのｙ軸方向を向いた側面からｙ軸正の向きまたは負の向きに向けて凹んだ部分であり、ｙ軸正の向きまたは負の向きを向いた壁面３２Ｂｃａを有する。壁面３２Ｂｃａは、第１基板３１の第１面３１ａと交差しており、本実施形態では直交している。
　図１１は、第２基板３４Ｂｇおよび制御回路３４ｈの斜視図である。図９～１１に示すように、第２基板３４Ｂｇは、内部や表面に電気配線パターンが形成されたフレキシブル基板であって、光トランシーバ３０Ｂが組み立てられた状態ではＬ字状に屈曲し、筐体３２Ｂの壁面である、座繰り部３２Ｂｃの壁面３２ｂｃａに取り付けられている。ここで、座繰り部３２Ｂｃは、第２基板が取り付けられる壁面を有する実装構造の一例であって、実装構造が座繰りである例である。なお、座繰り部３２Ｂｃの壁面３２ｂｃａは、筐体３２Ｂの外壁面ということもできる。
　以上のように構成された光トランシーバ３０Ｂは、光トランシーバ３０と同様に小型であり、制御回路３４ｈの放熱経路が筐体３２Ｂ内に確保される。さらには、光トランシーバ３０Ｂでも、駆動回路３４ｃ、処理回路３４ｄ、および制御回路３４ｈが発する熱は、筐体３２Ｂを通ってｚ軸正の向きに放熱される。さらに、筐体３２Ｂは良熱伝導材料からなるので、放熱効率が良好である。さらに、第２基板３４Ｂｇに歪みが発生しない。
（変形例）
　上記実施形態では、第２基板と第１基板とは、はんだ、導電性接着剤、または異方性導電接着剤によって電気的かつ機械的に接続しているが、第２基板と第１基板とは、電気コネクタによって電気的かつ機械的に接続していてもよい。
　たとえば、図１２は、実施形態２に係る光トランシーバの変形例の説明図である。本変形例に係る光トランシーバ３０Ｃでは、第２基板３４Ａｇに電気コネクタ３４Ｃｉが設けられており、第２基板３４Ａｇと第１基板３１とは、電気コネクタによって電気的かつ機械的に接続している。
　また、上記実施形態１では、第２収容部３２ｃは、有底の溝であるが、第２収容部は貫通孔でもよい。たとえば、図１３は、実施形態１に係る光トランシーバの変形例の説明図である。図１４は、図１３に示す光トランシーバの上面図である。本変形例に係る光トランシーバ３０Ｄの筐体３２Ｄでは、光トランシーバ３０の第２収容部３２ｃに対応する第２収容部３２Ｄｃは、第１収容部３２ｂの天壁からさらにｚ軸正の向きに延びた貫通孔であって、内壁面３２Ｄｃａを有する。第２収容部３２Ｄｃは、それぞれ第２基板３４ｇおよび制御回路３４ｈを収容する。第２基板３４ｇは、制御回路３４ｈが実装された実装部にて、筐体３２Ｄの壁面である内壁面３２Ｄｃａに取り付けられている。なお、この取付は、たとえば熱伝導性接着剤によって実現されている。ここで、第２収容部３２Ｄｃは、第２基板が取り付けられる壁面を有する実装構造の一例であって、実装構造が孔である例である。なお、光トランシーバ３０の貫通孔３２ａに対応する貫通孔３２Ｄａは、第２収容部３２Ｄｃとは連通していない。この場合、第２基板３４ｇを第２収容部３２Ｄｃの内壁面３２Ｄｃａに固定するには、第２収容部３２Ｄｃの開口からたとえば熱伝導性接着剤を供給する。
　また、上記実施形態では、第２基板はその全体がフレキシブル基板からなるが、たとえば図１５に示す第２基板の変形例のように、第２基板３４Ｅｇのうち制御回路３４ｈが実装される実装部３４Ｅｇ１がリジッド基板であり、第１基板３１と電気的かつ機械的に接続される接続部３４Ｅｇ２は可とう性を有する基板であってもよい。この場合、接続部３４Ｅｇ２はたとえばフレキシブル基板からなる。この場合も、第２基板３４Ｅｇには歪みが発生しない。
　また、実施形態３に係る光トランシーバ３０Ｂでは、座繰り部３２Ｂｃが筐体３２Ｂのｙ軸方向を向いた側面（外壁面）に設けられているが、座繰り部は他の外壁面（たとえばｚ軸正の向き側の外壁面すなわち頂面）に設けられていてもよい。そして、その座繰り部に第２基板および制御基板が取り付けられてもよい。
　また、上記実施形態において、第１基板に制御回路が実装されてもよい。この場合、第２基板に制御回路の代わりに駆動回路や処理回路や電子部品が実装されてもよい。
　また、たとえば上記実施形態１において、第２基板３４ｇの接続部３４ｇ２は、第１基板３１と電気的かつ機械的に接続される部分であるが、第２基板３４ｇと第１基板３１とは接続部３４ｇ２を経由しないで電気的に接続していてもよい。この場合、第２基板３４ｇと第１基板３１とは、たとえばボンディングワイヤなどの導体によって電気的に接続していてもよい。さらには、第２基板３４ｇやこれに実装された制御回路３４ｈは、第１基板３１を経由せずに、ボンディングワイヤなどの導体によって駆動回路３４ｃや処理回路３４ｄや他の電子回路と電気的に接続していてもよい。他の実施形態においても同様である。
　また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
　本発明は、光トランシーバに利用することができる。
１０　　　　：基板
１０ｃ　　　：辺
２０　　　　：スイッチＡＳＩＣ
２１　　　　：ヒートシンク
２１ａ　　　：フィン
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ　：光トランシーバ
３１　　　　：第１基板
３１ａ　　　：第１面
３１ｂ　　　：第２面
３１ｃ　　　：ねじ孔
３１ｄ　　　：位置決め孔
３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｄ　：筐体
３２Ａｇ　　：収容部
３２ｂａ、３２Ａｇａ　：天壁
３２ｂ、３２Ｂｂ　　：第１収容部
３２Ｂｂａ　：凸部
３２Ｂｃ　　：座繰り部
３２ａ、３２Ｄａ　　：貫通孔
３２Ｄｃ　　：第２収容部
３２ｃａ、３２Ｄｃａ　：内壁面
３２ｂｃａ　：壁面
３２ｃ　　　：第２収容部
３２ｄ　　　：位置決め穴
３２ｅ　　　：ねじ止め部
３３　　　　：コネクタ付光ファイバコード
３３ａ　　　：光ファイバコード
３３ｂ　　　：ＭＴコネクタ
３４ａ　　　：発光素子
３４ｂ　　　：受光素子
３４ｃ　　　：駆動回路
３４ｄ　　　：処理回路
３４ｅ　　　：電子部品
３４ｆ　　　：電気インターフェース
３４ｇ、３４Ａｇ、３４Ｅｇ　：第２基板
３４ｇ１、３４Ｅｇ１　：実装部
３４ｇ２、３４Ｅｇ２　：接続部
３４ｈ　　　：制御回路
３４Ｃｉ　　：電気コネクタ
３５　　　　：レンズアセンブリ
３５ａ　　　：レンズアレイ
３５ｂ、３８　：位置決めピン
３６ａ、３６ｂ　：下部フレーム
３６ａａ、３６ｂａ　：ねじ孔
３６ａｂ、３６ｂｂ　：位置決め孔
３６ａｃ　　：収容部
３７　　　　：ねじ部材
３９、３９Ｂ　：熱伝導材
４０　　　　：固定機構
１００　　　：スイッチ装置
２００　　　：マザーボード
Ａｒ１、Ａｒ２　：矢印

Claims (14)

  1. 　光トランシーバであって、
    　光を出力する発光素子と、
    　光を受光して該光に対応する電気信号を出力する受光素子と、
    　前記発光素子を駆動する駆動回路と、
    　前記受光素子からの前記電気信号を処理する処理回路と、
    　前記発光素子、前記受光素子、前記駆動回路、および前記処理回路が実装される第１基板と、
    　前記発光素子、前記受光素子、前記駆動回路、および前記処理回路を収容する筐体と、
    　前記駆動回路および前記処理回路を制御する制御回路と、
    　前記制御回路が実装される実装部と、可とう性を有する接続部とを有する第２基板と、
    　前記第１基板に設けられた、当該光トランシーバと外部機器とを電気的に接続する電気インターフェースと、
    　を備え、
    　前記第２基板は、前記実装部にて前記筐体の壁面に取り付けられている
    　光トランシーバ。
  2. 　前記第２基板は、前記接続部にて前記第１基板と電気的に接続している
    　請求項１に記載の光トランシーバ。
  3. 　前記駆動回路、前記処理回路、および前記制御回路は、熱伝導材を介して前記筐体と熱的に接触しており、
    　前記駆動回路、前記処理回路、および前記制御回路が発する熱は、前記筐体を通って同じ方向に放熱される
    　請求項１に記載の光トランシーバ。
  4. 　前記壁面は、前記第１基板において前記駆動回路および前記処理回路が実装される第１面に平行または交差する
    　請求項１に記載の光トランシーバ。
  5. 　前記筐体は、前記壁面を有する実装構造を備える
    　請求項１に記載の光トランシーバ。
  6. 　前記実装構造は、前記筐体に設けられた溝、凹部、孔、または座繰りである
    　請求項５に記載の光トランシーバ。
  7. 　前記第１基板において前記駆動回路および前記処理回路が実装される第１面とは反対側の第２面に実装された電子部品と、前記第２面に取り付けられた、前記電子部品を収容する収容部材とを備える
    　請求項１に記載の光トランシーバ。
  8. 　前記筐体は良熱伝導材料からなる
    　請求項１に記載の光トランシーバ。
  9. 　前記第２基板は、はんだ、導電性接着剤、異方性導電接着剤、または電気コネクタによって前記第１基板と電気的に接続している
    　請求項１に記載の光トランシーバ。
  10. 　前記電気インターフェースはランドグリッドアレイを含む
    　請求項１に記載の光トランシーバ。
  11. 　少なくとも前記第１基板を貫通し、前記筐体に設けられた位置決め穴に嵌合する位置決めピンを備える
    　請求項１に記載の光トランシーバ。
  12. 　前記筐体には位置決め穴が設けられており、
    　当該光トランシーバを基板に固定する固定機構に設けられた位置決めピンが、少なくとも前記第１基板を貫通し、前記位置決め穴に嵌合する
    　請求項１に記載の光トランシーバ。
  13. 　前記第１基板と交差する方向に延びた光ファイバを備える
    　請求項１に記載の光トランシーバ。
  14. 　請求項１～１３のいずれか一つに記載された光トランシーバであって、複数の光トランシーバと、
    　前記複数の光トランシーバと電気的に接続された電気デバイスと、
    　を備える光通信装置。
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