JPH1098203A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光部品からの高速な信号を受信した場合、又
は、高速を信号を光部品を与えた場合に高周波数特性を
劣化させる。又、製造効率を上げるには、フォーミング
治具の設計が不可欠であるが、フォーミング治具の制約
で、プリント基板３の部品配置及び、パターンに制約が
でき、高周波伝送特性, 製造性が問題が生じた。 【解決手段】金属の金具40にナットおよび、プリント基
板２を取り付けた光部品固定金具を用い、この金具40は
予めプリント基板２にストレートにフォーミングされた
リードを取り付けており、プリント基板２を介してプリ
ント基板３接続されているため、光部品６をプリント基
板３に接続する際にリード４７のフォーミングが不必要
となり、プリント基板３と光部品間のリードの距離を短
くすることをができる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、高速光通信システ
ムにおける光／電気および／または電気／光変換を行う
ための光モジュールに関し、特に、小型かつ高性能を目
的とする高速光モジュールに関するものである。光モジ
ュールは、光通信システムにおいて、光信号と電気信号
との相互の変換を行なうために用いられるものであり、
通信の高速化に伴って小型かつ高性能であるとともに、
製造性がよく安価なものであることが要求されている。 【０００２】図4 は、従来の光モジュールの構成例を示
したものであって、例えばアルミニューム（Ａｌ）鋳造
品を切削加工して形成した筐体１０１内部にプリント基
板１０２を収容し、一端に光信号を送受する光（ＬＤ／
ＰＤ）モジュール１０３を取り付けるとともに、他端に
高速電気信号を送受するＳＭＡ同軸コネクタ１０４を取
り付け、全体を板金製の蓋１０５で覆う構造を有してい
る。 【０００３】プリント基板１０２は、例えば表面実装部
品（ＳＭＴ）を両面実装した４層基板からなり、４隅を
ビス１０６によってネジ止めして固定し、アースをとる
とともに、直流電源等を供給するための、ＤＣピン１０
７を有している。プリント基板１０２上には、増幅部等
の発振を防止し回路動作を安定化するためのシールドケ
ース１０８を有している。プリント基板１０２上の高速
信号ラインは、表面マイクロストリップライン１０９か
らなっている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】図4 に示された従来の
光モジュールは、プリント基板として４層基板を使用し
ているため、実装密度が低く比較的大型であるととも
に、切削加工を行った筐体を使用しているため、高価で
ある。また筐体に対するプリント基板の取り付けを、ネ
ジ止めによって行っているため、組み立て工数が多くか
かるという問題がある。 【０００５】さらに、回路部品の放熱がネジ止め部を介
して行われるため、放熱性が十分でないとともに、回路
のアースが基板上に設けられたグランドパターンによっ
て行われているため、グランドを十分強化することがで
きないという問題がある。また回路動作を安定化するた
めに、プリント基板上の要部にシールドケースを取り付
けて発振を防止するようにしているが、その取り付けは
ネジ止めによっているため、組み立て工数が増えること
を避けられない。 【０００６】また光部品を、筐体またはプリント基板上
に直接取り付けるようにしているため、入出力電気信号
のリードインダクタンスを十分小さくすることができ
ず、光部品のグランドを安定化することが困難であると
ともに、基板上の高速信号の伝送に表面マイクロストリ
ップラインを使用しているため、入出力のアイソレーシ
ョンを十分とることが難しい。さらに、他の装置との間
の高速電気信号の伝送には、専ら同軸ケーブルが用いら
れているため、光モジュールが大型化する原因になって
いる。 【０００７】このように従来の光モジュールは、小型化
および製造性ならびに価格の点で問題があるととにも、
通信の高速化に必要な高性能化の点でも、必ずしも十分
なものではなかった。高速光モジュールのこのような問
題を解決するための従来技術として、以下の様な技術
（特願平８−６２９８３）が提案されている。 【０００８】図5 は、従来の一実施形態の全体構成を示
したものであって、(a) は平面図、(b) は光部品側から
みた側面図、(c) は立面図である。図５において、１は
四角形皿状の板状金属製の筐体である。２は四角形皿状
の板状金属製の蓋であって、筐体１の内部に組み込み可
能な大きさを有している。３は８層からなるプリント基
板であって、筐体１の内部に嵌合できる大きさを有して
いる。プリント基板３は、例えば四隅に設けられたスル
ーホールに、筐体の一部から形成された折り曲げ部４を
貫通させた状態で、プリント基板３の上面に設けられ
た、スルーホールの周囲のランド５と、折り曲げ部４と
をハンダ付けすることによって、固定されるように構成
されている。 【０００９】６は光部品であって、光信号を入出力する
光ファイバケーブル７が接続されている。光部品６は、
光部品取付金具８に対してネジ９によって固定されてお
り、光部品取付金具８の両端の脚部１０をプリント基板
上のランド１１にハンダ付けすることによって、プリン
ト基板３に対して固定されるようになっている。１２は
ＤＣピンであって、プリント基板３を貫通して取り付け
られ、プリント基板の内層に接続されているとともに、
その端部は筐体１に設けられた開口部を経て外部に突出
し、他の回路部分（例えばマザーボード）に接続される
ようになっている。ＤＣピンのうちの一部は信号ピン１
３であって、マザーボード等との間で、高速信号を伝達
するために用いられる。１４は、増幅器等の回路機能部
を収容したＩＣであって、光部品６および信号ピン１３
との間を、内層トリプレートストリップライン１５によ
って接続されている。 【００１０】１６，１７はバネであって、蓋２に固定さ
れているとともに、筐体１に対して蓋２を嵌合したと
き、周囲に設けられたバネ１６によって筐体１に接触す
ることによって、筐体１に対してアースをとり、内部に
設けられたバネ１７によって、ＩＣ１４の上面の金属カ
バー１８に接触することによって、プリント基板３に対
してアースをとるようになっている。 【００１１】図6 は、従来の高速光モジュールの組み立
てを説明する図(1) であって、図１の場合と同じものを
同じ番号で示している。２１は筐体１の側面の例えば４
箇所に設けられたダボ（突起）であって、筐体内面から
押し出すことによって、上端は筐体側面から緩やかに立
ち上がり、下端は筐体から直角に立ち上がる端部を形成
している。 【００１２】２２は蓋２の側面にダボ２１と対応する位
置に設けられた、ダボ２１が嵌まり込む大きさと形状を
有するくり抜き部であって、その下端は内側に押し出さ
れた絞り込み部２３を形成している。従って、蓋２を筐
体１に嵌合させて圧力を加えると、くり抜き部２２がダ
ボ２１に嵌まるとともに、絞り込み部２３とダボ２１と
が噛み合って、筐体１と蓋２とが容易に離脱しないよう
に固定される。 【００１３】光部品６は、左右両端にフランジ２４を有
し、フランジ２４の開口部を介して、ネジ９によって光
部品取付金具８に設けられたネジ穴２５に締め付けるこ
とによって光部品取付金具８に対して固定されるように
なっている。光部品取付金具８は、コ字状に折り曲げら
れた金属片からなり、折り曲げられた両端に脚部１０を
有するとともに、中央辺に２箇所の光部品取付用のネジ
穴２５を有し、さらに中央辺の中央に光部品のリードが
通るための切り欠き部を有するとともに、その上端に折
り曲げ部を有している。光部品取付金具８は、両端の脚
部１０の下端に設けられた突起部２６をプリント基板に
設けられた２箇所の穴２７に挿入し、プリント基板上面
の穴２７の周囲に設けられたランド部１１にハンダ付け
することによって、プリント基板３に対して位置決めさ
れて固定されるようになっている。 【００１４】また、筐体１の底面にはＤＣピン１２が貫
通する開口部２８が設けられているとともに、筐体１の
一部を切り起こして、突起片２９が例えば四隅に形成さ
れている。さらに筐体１の側面には、光部品６を取り付
けるネジ９を通すための長穴３０と、光部品６のリード
を通すための切り欠き３１が設けられている。さらに蓋
２には、光部品取付金具８を避けるための切り欠き３２
が設けられている。 【００１５】光モジュールを組み立てる際には、最初、
積層板にＩＣ１４やＤＣピン１２等を取り付けてプリン
ト基板３を組み立てたのち、突起片２９をプリント基板
３の四隅のスルーホールに通して折り曲げ、この状態で
突起片２９をランド５にハンダ付けして、プリント基板
３を筐体１に固定する。次に光部品取付金具８の突起部
２６を、プリント基板３のランド１１の部分に設けられ
た穴２７に挿入して、ハンダ付けすることによって、光
部品取付金具８をプリント基板３に固定する。そして、
ネジ９を光部品６のフランジ２４の開口部と、筐体１の
長穴３０とを通して、光部品取付金具８のネジ穴２５に
締め付けて固定する。この際、筐体１は長穴３０を介し
てネジ締めされるので、筐体１が光部品６の位置決めに
障害を与えることはない。 【００１６】光部品６のリードは、切り欠き部３１を通
してプリント基板３に最短距離で接続される。なお蓋２
の取り付けに際しては、切り欠き部３２によって光部品
取付金具８を避けるようになっているので、蓋２の取り
付けによって、光部品６の取り付け位置に変動を与える
ことはない。 【００１７】図7 は、従来の高速光モジュールの組み立
てを説明する図(2) であって、図２の場合と同じものを
同じ番号で示している。また、３３は光部品取付金具８
の両端の、脚部１０の下面に設けられた平坦部である。
３５は筐体の側面に設けられた丸穴であって、ネジ９の
外径に対して余裕を有しない内径を与えられている。図
7 の場合における、プリント基板３の組み立てと筐体１
への取り付けは、図6 の場合と同じである。光部品６を
取り付けるときは、最初、光部品取付金具８をプリント
基板３に取り付けない状態で、ネジ９を光部品６のフラ
ンジ２４の開口部と、筐体１の丸穴３５とを通して、光
部品取付金具８のネジ穴２５に共締めして固定する。 【００１８】次に、この状態で、光部品取付金具８の脚
部１０の下面の平坦部３３を、ランド１１にハンダ付け
して固定する。以後、光部品６のリードの接続と、蓋２
の取り付けは、図6 に示された場合と同様にして行うこ
とができる。図8 は、光部品取付金具の他の構成例を示
したものであって、(a) は各部を分解した状態を示し、
(b) は組み立てた状態を示している。図6 の場合と同じ
ものを同じ番号で示し、４０は光部品取付金具、４１は
光部品取付金具４０の両端に設けられた上端が開いた袋
部、４２は袋部４１に適合した形状を有する四角形のナ
ット、４３はナット４２に設けられたネジ穴、４４はナ
ット４２に設けられた切り欠きからなる方向識別部であ
る。なお、図中において、４５は光部品６の端子、４６
はプリント基板３に設けられた接続用ランド、４７は端
子とランドとを結ぶリード、４８は光部品取付金具４０
の脚部１０を固定するハンダ付け部を示している。 【００１９】図8 に示された構成例においては、光部品
取付金具４０はネジ穴を有せず、袋部４１にナット４２
を挿入して、そのネジ穴４３に対してネジ９を用いて、
光部品取付金具４０を挟んで、光部品６のフランジ２４
を締めつけて固定する構造になっている。そのため、袋
部４１の光部品取付け側には、ナット４２を挿入したと
き、そのネジ穴４３に対応する位置に、ネジが貫通でき
る穴（図示せず）を有している。 【００２０】光部品を取り付けるときは、最初、プリン
ト基板３を筐体１に取り付けたのち、光部品取付金具４
０を、両側の脚部１０の突起部２６をプリント基板３の
穴２７に挿入して位置決めして、その周囲のランド１１
に対して、ハンダ付けを行なって固定し、その後、上述
のようにして、光部品６を光部品取付金具４０に対して
ネジ止めする。図中、３０Ａは筐体１に設けられたネジ
を通すための開口部である。 【００２１】図9 は、光部品取付金具のさらに他の構成
例を示したものであって、(a) は各部を分解した状態を
示し、(b) は組み立てた状態を示している。図8 の場合
と同じものを同じ番号で示し、４０Ａは２箇所に貫通穴
４９を有する光部品取付金具、４２Ａは光部品取付金具
４０Ａの穴４９に対応する位置に２箇所のネジ穴４３を
有するナット金具である。 【００２２】図9 に示された構成例においては、光部品
取付金具４０Ａの背面にナット金具４２Ａを当ててお
き、そのネジ穴４３に対しネジ９を用いて、光部品取付
金具４０Ａを挟んで、光部品６のフランジ２４を締めつ
けて固定する構造になっている。そのため、光部品取付
金具４０Ａは、ネジ９が貫通する穴４９を有している。
その後、光部品取付金具４０Ａを、両側の脚部１０の突
起部２６をプリント基板３の穴２７に挿入して位置決め
して、その周囲のランド１１に対して、ハンダ付けを行
なって固定する。 【００２３】光部品を取り付けるときは、最初、プリン
ト基板３を筐体１に取り付けたのち、光部品取付金具４
０Ａを、両側の脚部１０の突起部２６をプリント基板３
の穴２７に挿入して位置決めして、その周囲のランド１
１に対して、ハンダ付けを行なって固定し、その後、上
述のようにして、光部品６を光部品取付金具４０Ａに対
してネジ止めする。図中、３０Ａは筐体１に設けられた
ネジを通すための開口部である。 【００２４】図8 に示された光部品取付金具４０、また
は図５に示された光部品取付金具４０Ａのプリント基板
３に対する取付け方法としては、図３に示されたよう
に、筐体１の丸穴３５によって位置決めして、脚部１０
の下端に設けられた平坦部３３をランド１１にハンダ付
けして固定するようにしてもよい。このように光部品取
付金具とナットとを別にする理由は、ネジ止め時におけ
る光部品の取付け位置の変動を防止するためである。 【００２５】 【発明が解決使用とする課題】高速光通信において、伝
送路から受信された、光信号を電気信号に変換する機能
を有する高速光モジュールに於いては以下の如き問題が
ある。図8 及び図9 では、光部品６を筐体１に固定後、
プリント基板３との間でリードフォーミングしている。 【００２６】このリード４７のフォーミングを拡大する
と、図10のように成っている。図10より判るとおり、プ
リント基板３と光部品６の間で接続の為の、リートフォ
ーミングを行う距離が必要になる。このような構成の場
合に、光部品からの高速な信号を受信した場合、又は、
高速を信号を光部品を与えた場合に、リード４７に寄生
容量が発生して、高周波数特性を劣化させる。 【００２７】又、製造効率を上げるには、フォーミング
治具の設計が不可欠であるが、フォーミング治具の制約
( 複雑なフォーミングは、製造が難しい) から、プリン
ト基板３の部品配置及び、パターンに制約ができること
で、高周波伝送特性, 製造性が問題が生じていた。 【００２８】 【課題を解決するための手段】光部品と、該光部品から
突出しているリード端子に対応した位置に穴を有する基
板と、該基板を保持する金具と、側面に光部品のリード
を挿入する為の孔と内部に光部品を駆動又は光部品から
の信号を受信する為の回路基板を収容する筐体とを設け
る。 【００２９】該筐体側面の外壁より該光部品のリードを
該筐体の孔と該金具を介して該基板の孔に半田付けによ
り挿入固定し、該基板の下端で筐体の側面の内壁近端に
該回路基板を配置し、該光部品のリード端子の高速信号
線とアース線は筐体は該回路基板に半田により直接接続
し、該光部品のリード端子のその他の信号線は該基板の
配線パターンを介して該回路基板に接続する。 【００３０】即ち、図1 のように、光部品6 のリードフ
ォーミングをせずにプリント基板３とを接続させる。具
体的には、金属の金具40にナットおよび、プリント基板
２を取り付けた光部品固定金具を用い、この金具40は予
めプリント基板２にストレートにフォーミングされたリ
ードを取り付けており、プリント基板２を介してプリン
ト基板３接続されているため、光部品６をプリント基板
３に接続する際にリード４７のフォーミングが不必要と
なり、プリント基板３と光部品間のリードの距離を短く
することをが出来ると共に、フォーミングのための治具
の制約を受けることなしに部品の配置を可能とすること
ができる。 【００３１】さらに、プリント基板50は、一部切り欠き
部が有り、切り欠き部に高速信号線とアース線が配置さ
れようにする。また、光部品6 のリード端子が挿通する
プリント基板50の表面と裏面の接続をスルーホール又は
メタライズにてを行い、該スルーホール又はメタライズ
部を金具40に固定するようにする。 【００３２】 【発明の実施の形態】図1 に示すように、光部品６と、
光部品６から突出しているリード端子に対応した位置に
穴を有するプリント基板５０と、プリト基板５０を保持
する金具４０と、側面に光部品６のリード47を挿入する
為の孔と内部に光部品６を駆動又は光部品からの信号を
受信する為の回路を搭載したプリント基板３を収容する
筐体１とを設ける。 【００３３】筐体１の外壁より光部品６のリード４７を
筐体１の孔と金具４０を介してプリント基板５０の孔に
半田付けにより挿入固定する。金具４０はプリント基板
５０と半田付けにより固定する。さらに、金具４０は半
田付けにより、プリント基板３にも固定される。この際
に金具はコ字型に形成されており、コ字の突出した部分
をプリント基板３に設けた穴に挿入し半田付けにより固
定を行っている。 【００３４】プリント基板５０の下端で筐体１の側面に
プリント基板３を配置し、光部品６のリード４７の高速
信号線とアース線はプリント基板３に半田により直接接
続し、光部品6 のリード４７のその他の信号線はプリン
ト基板の配線パターンを介してプリント基板３に接続す
る。プリント基板５０とプリント基板３は、金具リード
６０を用いて、金具リード６０の端部を半田付けするこ
とにより接続している。 【００３５】この具体的な構成を図２に示す。リード４
７−１および４７−２はプリント基板５０を経由してプ
リント基板３に接続されるため、高周波特性を改善する
ために、リードの長さを半田付けに必要最低限の分のみ
を残す構成とする。リード４７−３及び４７−４は、プ
リント基板５０の直下に設けられるプリント基板３に直
接接続することをで、高周波特性を改善する。 【００３６】プリント基板５０は表面と裏面の接続をス
ルーホール又はメタライズにて行い、スルーホール又は
メタライズ部を金具４０に固定している。プリント基板
５０はプリント基板３との接続の為の金具リード６０の
熱膨張により生じる応力を吸収するための段差を有して
いる。さらに、プリント基板５０は、基板の材質とし
て、ガラスエポキシ又はアルミナセラミックを使用する
と良い。 【００３７】光部品６はモニタを有するレーザであり、
リード４７−１および４７−２はレーザ光をモニタする
ためのモニタ用ＰＤの端子で、リード４７−３及び４７
−４はレーザの端子である。図３を用いて、本発明の組
み立てについて説明する。 （１）プリント基板５０を金具４０に側面をメタライズ
接続し、筐体１の側面に設けた、切り欠き３１に対応す
る位置に設けたプリント基板３の位置決め用穴２１に挿
入し仮固定を行う。 【００３８】（２）光部品６の直線的にフォーミングさ
れたリード４７を筐体１外側から、プリント基板５０の
孔に挿入して仮固定をする。 （３）プリント基板３とリート４７−３を半田で固定す
る。 （４）プリント基板５０とリード４７をプリント基板３
に半田付けにより固定を行う。 【００３９】（５）リード４７−３及び４７−４をカッ
トし、リード４７−１および４７−２をリード４７−３
および４７−４より短くカットする。 （６）金具４０とプリント基板を半田付けする。 （７）金具リード６０とプリント基板３とリード４７−
１および４７−２とプリント基板３を半田付けする。 【００４０】 【発明の効果】 （１）リード長を短縮することにより、高周波特性の安
定化を可能にする。 （２）プリント基板のパターンを変えることによりプリ
ント基板３の部品配置において、高周波伝送特性優先配
置が可能となる。 （３）複雑なリードフォーミングが不要になり、作業効
率を改善出来る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施構成を示す図 【図２】本発明の実施構成の拡大図 【図３】本発明の組み立てを説明する図 【図４】従来の光モジュールの構成例を示す図 【図５】従来の一実施形態の全体構成を示したものであ
って、(a) は平面図、(b) は光部品側からみた側面図、
(c) は立面図である。 【図６】従来の高速光モジュールの組み立てを説明する
図(1) 【図７】従来の高速光モジュールの組み立てを説明する
図(2) 【図８】光部品取付金具の他の構成例を示した図 【図９】光部品取付金具のさらに他の構成例を示した図 【図１０】リードフォーミグ部の拡大図 【符号の説明】 １ 筐体 ２ 蓋 ３ プリント基板 ６ 光部品 ８ 光部品取付金具 １０ 脚部 １１ ランド １３ 信号ピン １６ バネ １７ バネ １８ 金属カバー ２１ ダボ ２２ くり抜き部 ２３ 絞り込み部 ２５ ネジ穴 ２６ 突起部 ２７ 穴 ３３ 平坦部 ３５ 丸穴 ４０ 光部品取付金具 ４０Ａ 光部品取付金具 ４４ 方向指示部 ５３ バネ ７１ マザーボード ７３ グランドピン ５０ プリント基板 ６０ 金具リード

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項1 】光部品と、該光部品から突出しているリー
   ド端子に対応した位置に穴を有する基板と、該基板を保
   持する金具と、側面に光部品のリードを挿入する為の孔
   と内部に光部品を駆動又は光部品からの信号を受信する
   為の回路基板を収容する筐体とを設け、該筐体側面の外
   壁より該光部品のリードを該筐体の孔と該金具を介して
   該基板の孔に半田付けにより挿入固定し、該基板の下端
   で筐体の側面の内壁近端に該回路基板を配置し、該光学
   部品のリードは該基板を経由して、該回路基板に接続さ
   ることを特徴とする光モジュール。 【請求項２】該光部品のリード端子の高速信号線とアー
   ス線は筐体は該回路基板に半田により直接接続し、該光
   部品のリード端子のその他の信号線は該基板の配線パタ
   ーンを介して該回路基板に接続したことを特徴とする請
   求項１の光モジュール。 【請求項３】該基板は、一部切り欠き部が有り、該切り
   欠き部に高速信号線とアース線が配置されていることを
   特徴とする請求項１の光モジール。 【請求項４】該光部品のリード端子が挿通する該基板の
   表面と裏面の接続をスルーホール又はメタライズにてを
   行い、該スルーホール又はメタライズ部を該金具に固定
   したことを特徴とする請求項１の光モジュール。