JP2014017370A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】特性を劣化させずに位置合わせを容易に行うことを目的とする。
【解決手段】光モジュールは、エッジコネクタ１２を備える第１リジッド配線基板１０と、光送信デバイス１８および光受信デバイス２０を搭載した第２リジッド配線基板１４と、第１リジッド配線基板１０と第２リジッド配線基板１４の間の電気的な接続をするためのフレキシブル配線基板３２と、第１リジッド配線基板１０、第２リジッド配線基板１４及びフレキシブル配線基板３２を収容するケース３４と、を有する。ケース３４は、エッジコネクタ１２を露出させる第１開口３６と、光電変換素子１６を露出させる第２開口３８と、を有する。第２開口３８、光送信デバイス１８及び光受信デバイス２０によって光インターフェースコネクタ４０が構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光モジュールに関する。

近年、光モジュールの形態は、ルータ・スイッチなどの装置のフロントパネルより光モジュールを直接脱着することができ、光コネクタを光送受信機に直接接続することができるプラガブル型光モジュールが主流である。これはその形態が保守性、拡張性に優れているためである。また、光モジュールの業界団体規格によって外装構造や信号や電源等の外部接続端子が厳密に定められているという利便性もある。例えば、XFP MSA（10 Gigabit Small Form Factor Pluggable Multi Source Agreement）には、光モジュールの筐体寸法や外部接続端子の寸法や取り付け位置が規定されている。また、ルータ・スイッチなどの装置側の外部接続端子や光モジュールを受け入れるためのケージに関する寸法も規定されている。

光モジュールの外部接続端子は、リジッド配線基板に設けられている。リジット配線基板には、光モジュールの内部の光送信デバイス（レーザダイオード等が内蔵されている）や光受信デバイス（フォトダイオード等が内蔵されている）、そして電気信号や電源を制御する部品が実装されており、これらの部品の実装位置にも制約がある。この問題を解決するために、特許文献１には、光送信・受信デバイスのための電子回路部品群の一部又は全てが実装され、光送信・受信デバイスと外部接続用基板との間を電気的に接続するフレキシブルプリント基板（FPC：Flexible Printed Circuits）を使用することが開示されている。

特開２００６−０８６４３３号公報

図６に従来の光レセプタクル型光モジュールの一形態であるXFP MSAに準拠した光モジュールを示す。光モジュール９００は、ルータ・スイッチ装置のフロントパネル９０１に設けられた差し込み口９０２に挿入することでホスト基板９０４と接続する。ホスト基板９０４にはケージ９０６が搭載されている。ケージ９０６は、いくつかの機能を有しており、例えば、放熱フィン９０８をクリップ９０９によってケージ９０６に取り付け固定することで光モジュール９００の放熱特性を向上させるベース部品となる。また、最も重要な機能の１つは、光モジュール９００とホスト基板９０４に搭載されている電気インターフェースコネクタ９１０とを正確な位置で接続するための位置合わせ機能である。電気インターフェースコネクタ９１０は、ホスト基板９０４から光モジュール９００への電源供給や双方の電気信号の送受信のために設けられた部品である。ケージ９０６は、挿し込まれた光モジュール９００を受け止め、所定の位置に保持するように設計されている。ケージ９０６には複数のリードピン９１２が付いている。ホスト基板９０４は、ケージ９０６を固定するためのスルーホール９１４と電気インターフェースコネクタ９１０を取り付けるための電気配線（図示せず）が設けてある。ケージ９０６や電気インターフェースコネクタ９１０が規定の位置に実装されることで、正確な差し込み実装位置が確立できる。これらの部品形状や実装位置に関する寸法は全てXFP MSAに記載されている。

上記では、ホスト基板９０４と光モジュール９００の接続について述べた。一方、光モジュール９００は電気信号と光信号を相互に変換する機能をしており、光インターフェースコネクタ９１６を有する。光インターフェースコネクタ９１６は、例えばＸＦＰの場合はＬＣコネクタと呼ばれる形態であり、そこに接続されるコネクタ（図示せず）も同様の形態がとられており、それぞれ光インターフェースコネクタ９１６の規格により寸法が規定されている。

図７と図８に光モジュール９００の内部構造の模式図を示す。図７は縦断面図であり、図８は横断面図である。光モジュール９００は、光インターフェースコネクタ９１６の一部にもなるケース９１８を有し、その内側に、光送信デバイス９２０（TOSA：Transmitter Optical Sub-Assembly）、光受信デバイス９２２（ROSA：Receiver Optical Sub-Assembly)及びリジッド配線基板９２４が配置されている。

光送信デバイス９２０や光受信デバイス９２２は、光インターフェースコネクタ９１６と光学的に接続されている。光インターフェースコネクタ９１６の寸法精度は、光インターフェースコネクタ９１６中心と光送信デバイス９２０や光受信デバイス９２２の実装位置中心の同軸位置精度によって示すとφ25μmである。

リジッド配線基板９２４は、図６に示す電気インターフェースコネクタ９１０と接続するためのカードエッジコネクタ９２５を有している。光モジュール９００は、外形構造の規定だけでなくカードエッジコネクタ９２５の位置や厚さが規定されており、これらの規定が外形構造と共にXFP MSAに記載されている。カードエッジコネクタ９２５の厚さ及び幅の精度は±100μmでなければならない。また、光モジュール９００としての外形寸法に対するリジッド配線基板９２４の突出の精度も±100μmでなければならない。このように電気インターフェースコネクタ９１０の寸法精度が厳しく、また、光送信デバイス９２０及び光受信デバイス９２２の実装中心位置とリジッド配線基板９２４の実装中心位置がずれていることもあるので、光送信デバイス９２０及び光受信デバイス９２２とリジッド配線基板９２４は、フレキシブルプリント基板９２６を中継部品として接続し、その自由形状の特性を生かして、位置ズレ補正をすることが一般的である。

しかし、特許文献１には、フレキシブルプリント基板９２６の使用方法によっては位置ズレ補正が十分に行えないと述べられている。詳しくは、ＸＦＰにおいては光送信デバイス９２０や光受信デバイス９２２は、光インターフェースコネクタ９１６の一部として構成される。このように光送信デバイス９２０や光受信デバイス９２２が、光インターフェースコネクタ９１６の一部を構成する部分とそれ以外の部分との２つ以上で構成されている場合に、軸周りに回転してずれる可能性（たとえばφ400mmの範囲内）があることを指摘している。また、そのズレが、フレキシブルプリント基板９２６をねじることによる位置ズレ補正の限界を超えて追随できない可能性があると述べている。

この解決策として、特許文献１には、光モジュール９００内部のフレキシブルプリント基板９２６を大きくして位置ズレの補正を行い、例えばＸＦＰのようなサイズ（7cm(L)×2cm(W)×1cm(H) 程度）の形状の場合には、通常はリジッド配線基板９２４上に実装する部品をフレキシブルプリント基板９２６上に実装することで、リジッド配線基板９２４の実装面積の不足を回避することが記載されている。また、10Gbit/s程度の高周波は通常の接続方法でも特許文献１の方法でも波形劣化の少ない接続が可能であり、更に40Gbit/s程度の超高周波でもフレキシブル配線基板を用いた特許文献１の方法であれば、波形劣化の少ない接続が可能であると特許文献１には記載されている。

しかしながら、フレキシブルプリント基板９２６は柔軟性を得るために薄いもの用いることとし、例えば50μｍ程度の厚さのポリイミド膜の両面に厚さ30μｍ程度の銅箔を貼り付けたものを使用し、このフレキシブルプリント基板９２６上にインピーダンスが50Ωとなるマイクロストリップ線路形式の伝送線路を形成すると、伝送線路の幅は80μｍ程度と非常に細くする必要がある。そのためフレキシブルプリント基板９２６での伝送損失は無視できない量になる。この伝送線路の伝送損失量を算出すると、周波数10ＧＨｚにおける誘電損分と導体損分の合計が0.4dB/cmの伝送損失であることが見込まれる。この伝送損失は、ほぼ周波数に対し比例して増加する。そして同一条件における40Gbit/s程度伝送信号の場合、1.5dB/cm程度の劣化が発生する。このように高周波特性の観点から今後40Gbit/s以上の伝送条件で特性を得るには、さらなる工夫が必要になる。

以上のように、リジット配線基板９２４の一部であるカードエッジコネクタ９２５と光インターフェースコネクタ９１６の寸法精度が厳密に決められており、かつ両者の位置（特に高さ位置）が異なっている光モジュール９００においては、光インターフェースコネクタ９１６の一部を構成する光送信デバイス９２０や光受信デバイス９２２とリジット配線基板９２４の位置ズレを補正するためにフレキシブルプリント基板９２６を用いることが一般的である。しかしフレキシブルプリント基板９２６はその柔軟性と高周波特性の両者を十分に満足させることは困難であり、高周波特性と前記位置ズレの補正を両立した光モジュール９００を実現することが課題であった。

また、フレキシブルプリント基板９２６は、通常の光モジュール９００では６層構成から１２層構成が一般的である。リジッド配線基板９２４やフレキシブルプリント基板９２６には電源や伝送信号などの様々な用途の配線がなされている。これらの配線には、それぞれの使用状況に応じたノイズが発生している。特許文献１にも記載されるように、クロストークによる配線間での不要なノイズによる干渉が発生する。その影響を受けにくくするため、配線用途毎に層を分離した配置することやグランドプレーン層を多用し各配線をサンドイッチ状にすると層数が増加する。フレキシブルプリント基板９２６の層数を増やすと厚さが増してしまい柔軟性が失われる。グランドプレーン層を減らして層数を減らすと柔軟性は保てるが、クロストーク等のノイズ特性が劣化する事となる。

本発明は、特性を劣化させずに位置合わせを容易に行うことを目的とする。

（１）本発明に係る光モジュールは、エッジコネクタを備える第１リジッド配線基板と、光送信デバイス及び光受信デバイスの少なくとも一方を搭載した第２リジッド配線基板と、前記第１リジッド配線基板と前記第２リジッド配線基板の間の信号伝達をするための弾性特性を有する中間接続部材と、前記第１リジッド配線基板、前記第２リジッド配線基板及び前記中間接続部材を収容するケースと、を有することを特徴とする。本発明によれば、光送信デバイス及び光受信デバイスの少なくとも一方を第２リジッド配線基板に搭載するので両者間の接続距離を短くすることができ、これにより、伝送損失を減らすことができる。また、エッジコネクタを備える第１リジッド配線基板と第２リジッド配線基板の間の信号は、中間接続部材を介して伝達される。そのため、第２リジッド配線基板の位置による制約を受けずにエッジコネクタの位置合わせが可能になる。

（２）（１）に記載された光モジュールであって、前記ケースの長さ方向の両端部の一方に第１開口が形成され、前記両端部の他方に第２開口が形成され、前記第１リジッド配線基板、前記中間接続部材及び前記第２リジッド配線基板は、前記ケースの前記長さ方向に並ぶことを特徴としてもよい。

（３）（２）に記載された光モジュールであって、前記エッジコネクタは前記第１開口より露出し、前記第２開口及び前記光送信デバイス及び前記光受信デバイスの少なくとも一方の一部を含んで光インターフェースが構成されていることを特徴としてもよい。

（４）（１）から（３）のいずれか１項に記載された光モジュールであって、前記第２リジッド配線基板に搭載される電子部品をさらに有することを特徴としてもよい。

（５）（１）から（４）のいずれか１項に記載された光モジュールであって、前記第１リジッド配線基板に搭載される電子部品をさらに有することを特徴としてもよい。

（６）（１）から（５）のいずれか１項に記載された光モジュールであって、前記第２リジッド配線基板は、前記第１リジッド配線基板とは異なる層数の多層基板であることを特徴としてもよい。

（７）（１）から（６）のいずれか１項に記載された光モジュールであって、前記光送信デバイス及び前記光受信デバイスは、リードを有し、前記第２リジッド配線基板の板面の外側に配置され、前記リードは、前記板面上に延びて前記第２リジッド配線基板に電気的に接続することを特徴としてもよい。

（８）（１）から（７）のいずれか１項に記載された光モジュールであって、前記中間接続部材は、複数の分割中間接続部材に分離され、前記第１リジッド配線基板と前記第２リジッド配線基板との間に、少なくとも１つの第３リジッド配線基板をさらに有し、それぞれの前記中間接続部材は、前記第１リジッド配線基板、前記第２リジッド配線基板及び前記少なくとも１つの第３リジッド配線基板の隣り合う一対の配線基板を電気的に接続することを特徴としてもよい。

（９）（１）から（８）のいずれか１項に記載された光モジュールであって、前記中間接続部材はフレキシブル配線基板であることを特徴としてもよい。

実施形態に係る光モジュールを示す縦断面模式図である。 実施形態に係る光モジュールを示す横断面模式図である。 実施形態の変形例１に係る光モジュールを示す縦断面模式図である。 実施形態の変形例２に係る光モジュールを示す縦断面模式図である。 実施形態の変形例３に係る光モジュールを示す縦断面模式図である。 従来の光レセプタクル型光モジュールの一形態であるXFP MSAに準拠した光モジュールを示す図である。 従来の光モジュールの内部構造の縦断面模式図である。 従来の光モジュールの内部構造の横断面模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係る光モジュールを示す縦断面図である。図２は、実施形態に係る光モジュールを示す横断面図である。

光モジュール１００は、ＸＦＰ型の光モジュールであって、その外形、電気的仕様はXFP MSAにより規定されている。この光モジュール１００は、全二重方式で10Gbit/sのシリアル信号を電気／光変換機能によって通信する。送信側ではホスト基板より送られる10Gbit/sのシリアル電気信号を、電気インターフェースコネクタを通して光モジュール１００内の回路に通して電気から光に変換し、10Gbit/sのシリアル光信号として送信する。受信側ではその逆に光信号を受信し、電気信号をホスト側基板へと出力する。

光モジュール１００は、第１リジッド配線基板１０を有する。第１リジッド配線基板１０はエッジコネクタ１２を備える。エッジコネクタ１２は、第１リジッド配線基板１０の縁に向けて延びる図示しない複数の端子がある。これらの端子は、エッジコネクタ１２が電気インターフェースコネクタに差し込まれたとき、電気インターフェースコネクタの端子と電気的に接続する。エッジコネクタ１２は、電源・グランドプレーンのＤＣ信号、ロジック信号やＩ^２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）等の光モジュール１００の動作を補助する低速シリアル信号及び主信号である10Gbit/sのシリアル信号を相互接続する。エッジコネクタ１２で扱われる10Gbit/sのシリアル信号はデジタル信号であり、インピーダンスと反射特性がXFP MSAで規定されている仕様を満たすよう設計をする。この10Gbit/sのシリアル信号は、NRZ（Non Return To Zero）信号であり、端子から伝送路を通して接続される内部のＩＣ部品によって識別可能であれば良いので、例えば、10Gbit/sの完全な矩形波信号である必要はない。

光モジュール１００は、第２リジッド配線基板１４を有する。図１に示す光モジュール１００は、ＬＣコネクタ型であり、レセプタクル型の光送信デバイス１８（TOSA: Transmitter Optical Sub-Assembly）と光受信デバイス２０（ROSA: Receive Optical Sub-Assembly）を有する。光送信デバイス１８、および光受信デバイス２０は第２リジット配線基板１４に搭載されている。

６光送信デバイス１８、および光受信デバイス２０はそれぞれ、リード２２を有する。リード２２は、第２リジッド配線基板１４の板面の外側に配置され、板面上に延びて第２リジッド配線基板１４に電気的に接続する。

本実施形態では、光送信デバイス１８や光受信デバイス２０を出来る限り最短で第２リジッド配線基板１４と接続する。そのため、フレキシブルプリント基板などの中継部材を使わずに、光送信デバイス１８や光受信デバイス２０と第２リジッド配線基板１４を直接接続する。光送信デバイス１８や光受信デバイス２０は内部の信号を出力するため、リード２２（例えばリードピン）が取り付けられている。その形状や長さは様々であるが、リード２２は、最適な長さに調節し、第２リジッド配線基板１４にはんだ等の接続部材を用いて取り付ける。本実施形態では、光送信デバイス１８と光受信デバイス２０を共に第２リジッド配線基板１４へ取り付けているが、光モジュール１００の用途や形態に応じてどちらか片方だけが取り付けてあっても構わない。光送信デバイス１８と光受信デバイス２０がそれぞれ２次元でのズレが発生する事が考えられるので、リード２２の最適な長さには、このコンディションでの調整部分も含まれる。また、ズレの調整によってリード２２の長さを変化させてしまうことにより、特性インピーダンスが不適合してしまうことがある。これを避けるため、リード２２やその接続部周辺に例えばメラミンやポリイミドをポッティングし、インピーダンスの調整を必要に応じて行なうこともある。

光送信デバイス１８、光受信デバイス２０及び第２リジッド配線基板１４が全てリジット部品のため接続部に様々な影響が出やすい。例えば、リード２２を第２リジッド配線基板１４へ接続する場合、外部応力からの影響に注意しなければならない。ここで述べる外部応力とは光モジュール１００に係る振動や衝撃のようなことである。光送信デバイス１８や光受信デバイス２０のリード２２の体積を最適化することで、金属弾性と強度を両立し、配線部材であると同時に緩衝部材としての役割を与えることができ、これによりリード２２が外部応力の影響を受けやすくなるので、接続部への影響を軽減することができる。または、光送信デバイス１８、光受信デバイス２０及び第２リジッド配線基板１４に、図示しない保持具を取り付けて、外部応力に対する強度を向上させてもよい。

本実施形態では、第２リジッド配線基板１４の両面をはさみ込むようにリード２２を接続するが、第２リジッド配線基板１４の一方の表面上に全てのリード２２を接続しても良い。その場合、第２リジッド配線基板１４の平面部であれば、どの面に接続してもよい。

第２リジッド配線基板１４には電子部品２４が搭載されている。第２リジッド配線基板１４は、光モジュール１００のコア部であり、図示しない配線パターンが形成されており、ＩＣなどの電子部品２４が実装されている。回路はいくつかのブロックに分かれており、10Gbit/sの電気信号をアナログ信号として扱うアナログエリア２６、10Gbit/sの電気信号をデジタル信号として扱うデジタルエリア２８、モジュールの電源や機能等をマネジメントする制御エリア３０を含む。

アナログエリア２６、デジタルエリア２８及び制御エリア３０を有する第２リジッド配線基板１４には、ＸＦＰ型の光トランシーバの動作・制御回路が搭載されている。

制御エリア３０は、マイクロコントロールユニット（Micro Controller Unit; MCU）又はそれに相当する制御部品により構成され、主に外部からの低速シリアル信号の処理や、アナログエリア２６・デジタルエリア２８から送られてくる低速信号処理や、制御等のマネジメントを行う。そのため、制御エリア３０は、光モジュール１００の中で最も電気配線が密集するエリアでもある。

ＸＦＰ型の光トランシーバは、電気／光変換及び光の３Ｒ（Reamplify：振幅増幅＝信号の再増幅、Reshape：波形整形＝信号の再生成、Retime：再生同期＝リタイミング）機能を有している。

デジタルエリア２８は、信号の再生成とリタイミング機能を有する。本実施形態では、デジタルエリア２８は、ＣＤＲ（Clock Data Recovery）クロック・データ・リカバリ（Clock Data Recovery; CDR）回路を有している。ＣＤＲ回路は送信側と受信側のどちらにも搭載されている。ＣＤＲ回路はデータとクロックの位相を調整し、信号波形の揺らぎを抑制し、受信データ内容を判別可能なようにする再生同期を行なっている。ＣＤＲ回路は、電気信号の伝送路の特性を補正するためのイコライザ（ＥＱ）を内蔵している場合が多い。ＣＤＲ回路は、10Gbit/sのシリアル信号の中継区間である。

アナログエリア２６はデジタルエリア２８と親密な関係がある。アナログエリア２６は、送信回路側に光送信デバイス１８及びそのドライバ回路を有し、受信回路側に光受信デバイス２０及びそのアンプ回路を有する。送信回路側では、ＣＤＲ回路から送られる信号を、ドライバ回路で増幅して光送信デバイス１８に送り込み、内部のレーザーダイオードに与えて電気・光変換する。光送信デバイス１８は、その送信機の種別によって直接変調型や外部変調器型など様々な種類のものを用いることができる。受信回路側では、光によって送り込まれたシリアル信号を、光受信デバイス２０の内部にあるフォトダイオード（ＰＤ）によって光電気変換する。電気信号は、光受信デバイス２０内のＴＩＡ（Trans-Impedance Amplifier）により振幅の大きい電圧信号に変換され、アンプを通してＣＤＲ回路へ出力される。なお、光受信デバイス２０は、ピンフォトダイオード（PIN Photodiode）やアバランシェフォトダイオード（Avalanche Photodiode）などが用いられる。アンプは、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）アンプやリミッティングアンプなど受信機の種別によって様々な種類のものを用いることができる。

アナログエリア２６では、光送信デバイス１８とドライバの間や光受信デバイス２０とアンプの間のアナログ信号の授受が行われる。例えば直接変調型のレーザーダイオードは、高速な大電流振幅により駆動し矩形波信号を作りださなければならない。矩形波を作り出すには、基本周波数に対して6dB/octという穏やかな減衰の周波数特性を示す信号をレーザーダイオードドライバから送り出さなければならない。例えば高調波成分が-20dB (1/10)を下回るのは第１１次高調波以降である。そのため、この区間の伝送路には周波数帯域の広い伝送路が必要になる。一般的には第５次高調波程度までの信号成分が矩形波を作る際に必要であると言われている。

従来、アナログエリア２６の伝送路としてフレキシブルプリント基板が使われており、事前調査の結果によると大きな損失があることがわかっている。しかも、フレキシブルプリント基板は位置ズレの補正機能を複合して担うため、自由性を確保するため伝送路を長く保たなければならない。この問題を解決するため、長くなった伝送路の補正を目的としてプリエンファシスを行い、高周波信号の振幅を増幅して送る方法もある。しかしながら、矩形波が高次の高調波を含む事実から導かれるもう一つの問題として、損失した高調波がノイズとなって他の回路等に与える影響（例えば電磁波障害（Electromagnetic Interference; EMI））がある。アナログエリア２６は、一般的に電圧、電流、周波数などの連続的な物理量の信号を扱うので、できる限り損失を軽減することができる伝送路が最良である。即ち、出力源からの出力信号を次のＩＣにできる限り損失を軽減して伝える伝送路が必要となる。逆にデジタル信号を扱うデジタルエリア２８は、単位時間あたりで正確にデジタルロジックを伝えられれば十分とも言える。

光モジュール１００は、第１リジッド配線基板１０と第２リジッド配線基板１４の間の電気的な接続をするためのフレキシブル配線基板３２を有する。第１リジッド配線基板１０及び第２リジッド配線基板１４をつなげるフレキシブル配線基板３２では、エッジコネクタ１２と同様に信号を処理すると考えて良い。フレキシブル配線基板３２及びこれに設けられる図示しないコネクタは、電気信号を伝送することができれば良いので、その形状などには限定されない。また、位置ズレ補正をできれば伝送線路の取り回し形状等もこだわらない。そして、入力信号と出力信号の種類（例えば電気信号又は光信号）が同じであれば、電気／光変換などの能動的な回路が搭載・内蔵されていても良い。

光モジュール１００は、例えば幅×長×高＝18.3×71.1×8.5mmのケース３４を有している。ケース３４は、第１リジッド配線基板１０、第２リジッド配線基板１４及びフレキシブル配線基板３２を収容する。第１リジッド配線基板１０、フレキシブル配線基板３２及び第２リジッド配線基板１４は、ケース３４の長さ方向に並ぶ。ケース３４は、エッジコネクタ１２を露出させる第１開口３６を有する。ケース３４は、光電変換素子１６を露出させる第２開口３８を有する。ケース３４の長さ方向の両端部の一方に第１開口３６が形成され、他方に第２開口３８が形成されている。

光モジュール１００は、その前方側に２口の光コネクタを受ける光インターフェースコネクタ４０を有している。第２開口３８及び光送信デバイス１８、および光受信デバイス２０の一部によって光インターフェースコネクタ４０が構成される。光モジュール１００は、その後方側には、ホスト基板に設置されている電気インターフェースコネクタに係合するためのエッジコネクタ１２（例えばカードエッジコネクタ）が配置されている。

本実施形態によれば、光送信デバイス１８、および光受信デバイス２０を第２リジッド配線基板１４に搭載するので両者間の接続距離を短くすることができ、これにより、伝送損失を減らすことができる。また、エッジコネクタ１２を備える第１リジッド配線基板１０は、フレキシブル配線基板３２を介して第２リジッド配線基板１４と電気的に接続される。そのため、第２リジッド配線基板１４の位置による制約を受けずにエッジコネクタ１２の位置合わせが可能になる。

本実施形態の効果には、規定空間内での実装部品の高さ制限の緩和がある。ＸＦＰ型の光トランシーバでは、光モジュール１００の下面からエッジコネクタ１２の下面までの距離を2.25mmと規定している。光モジュール１００の上面からエッジコネクタ１２の上面までの距離は5.25mmと規定されている。このように高さ方向の規定が不均等であり、通常の光モジュールは光送信デバイスや光受信デバイスを搭載するリジッド配線基板にエッジコネクタが一体化していたため、距離が近い方の面ではリジッド配線基板に実装する部品の高さに制約があった。これに対して、本実施形態では、光送信デバイス１８や光受信デバイス２０を搭載する第２リジッド配線基板１４は、エッジコネクタ１２を備える第１リジッド配線基板１０から分離されているので、光送信デバイス１８や光受信デバイス２０を搭載する第２リジッド配線基板１４の高さは特に制約を受けない。そのため、光モジュール１００の厚み方向に、使用用途に応じて、第２リジッド配線基板１４の高さを変更することが可能となる。

本実施形態では10Gbit/sの光モジュール１００を説明したが、40Gbit/sやそれ以上の伝送レートの光モジュール１００でも同様の効果が得られる。また、高周波信号に最適な実装方法を提供するだけでなく、ケース３４の内部空間の有効な活用が得られる。

（変形例１）
図３は、実施形態の変形例１に係る光モジュールを示す縦断面図である。特に、第１リジッド配線基板１０と第２リジット配線基板１４を接続しているフレキシブル配線基板３２の変形例である。

図３に示すように、本変形例では、第１リジット配線基板１０と第２リジット配線基板１４の接続をフレキシブル配線基板３２ではなく、プラスチック材などの硬質な外装構造を有した中間接続部材５０を用いた例である。中間接続部材５０は、第１リジット配線基板１０が差し込まれる第１コネクタ５２と第２リジット配線基板１４が差し込まれる第２コネクタ５４を有したコネクタ形状である。第１コネクタ５２内部には、第１リジット配線基板１０を挟み込んで電気的に接続される第１接触端子５６を備えている。また同様に第２コネクタ５４内部には、第２リジット配線基板１４を挟み込んで電気的に接続される第２接触端子５８を備えている。さらに第１接触端子５６と第２接触端子５８は配線６０によって接続されている。配線６０は電気信号を通すことのできる金属等の導電性部材で構成されている。第１接触端子５６及び第２接触端子５８は電気信号を通し、かつ、第１接触端子５６及び第２接触端子５８の少なくとも一方は、弾性特性を有するように、バネや導電ゴムなどで構成されている。第１の接続端子５６及び第２接触端子５８の少なくとも一方の弾性特性によって、第１リジッド配線基板１０及び第２リジット配線基板１４の位置ずれを補正することができる。

また、第１リジッド配線基板１０又は第２リジット配線基板１４が差し込まれるコネクタが一つであっても構わない。片側にコネクタがあり、第１リジッド配線基板１０及び第２リジット配線基板１４の一方が差し込まれ、反対側では、中間接続部材５０が直接第１リジッド配線基板１０及び第２リジット配線基板１４の他方に搭載されていても、本願発明の効果は得られる。

さらに、ここでは第１リジッド配線基板１０及び第２リジット配線基板１４を電気的に接続する例について説明したが、第１リジッド配線基板１０及び第２リジット配線基板１４の間の信号伝達ができれば上記実施例又は本変形例に限定されることはない。例えば、配線６０が光透過性部材(光ファイバ等)でも構わないし、接触端子部分にVCSEL等の光半導体を用いて第１リジッド配線基板１０及び第２リジット配線基板１４から出力される電気信号を光信号に変換して信号伝達しても構わない。本変形例のコネクタ状の構造は、フレキシブル配線基板３２のように半田付けを必要としないため、接続用容易性がある。

以上のように、第１リジッド配線基板１０及び第２リジット配線基板１４の間を接続する部材は、フレキシブル配線基板３２に限定されることはなく、接続部において弾性特性を備えた中間接続部材５０であれば、本発明の目的を達成することができる。

（変形例２）
図４は、実施形態の変形例２に係る光モジュールを示す縦断面図である。

アナログエリアでの高周波の損失を軽減するため、第２リジッド配線基板１１４は、最適な素材で多層構造に構成する必要がある。これは、第２リジッド配線基板１１４に様々な伝送路を敷設するためである。これに対して、エッジコネクタ１１２は伝送路よりも、外部への突出部分の外形寸法が優先される。

本変形例では、第２リジッド配線基板１１４と第１リジッド配線基板１１０は、その用途に応じて素材（例えばガラスエポキシ樹脂やフッ素系樹脂材）や層数が異なるようになっている。第２リジッド配線基板１１４は、第１リジッド配線基板１１０とは異なる層数の多層基板である。例えば、第１リジッド配線基板１１０を２層から８層で構成するのに対して、第２リジッド配線基板１１４は２層から１２層で形成する。独自の構成にするので、第２リジッド配線基板１１４は誘電正接などの伝送路特性に関する仕様を優先することができ、10Gbit/s更には40Gbit/s以上の伝送する場合のアナログエリア２６の伝送損失を軽減することができる。

制御エリアは、様々な制御信号が集約され伝送路の密度も高い。そのため、伝送路の配線数の確保が優先されるので、配線を形成する面積が広い層構成が好ましい。

デジタルエリアには、クロック・データ・リカバリ ＩＣ（CDR IC）の代わりにマルチプレクサＩＣ（MUX IC）やデマルチプレクサＩＣ（DEMUX IC）が搭載され、複数の伝送信号をまとめ、より高いデータ転送レートで送り出すようになっている。この場合でも、伝送路の配線数の確保を優先して、配線を形成する面積が広いなる層構成を採用してもよい。

これに対して、第１リジッド配線基板１１０は、熱膨張やコネクタ挿抜時のすべり抵抗値が軽減して形状が変形する率が軽減するように構成する。また、第１リジッド配線基板１１０に電子部品１２４を搭載してもよい。制御エリアの範囲が第１リジッド配線基板１１０に及ぶようになっている。本変形例の光モジュールの組立方法や各部品の接続形態は、上記実施形態で説明した内容が該当する。

以上のように本発明によれば、リジット配線基板はその用途に応じて最適な層数、形状を選択することができ、低コストな光モジュールを得ることができる。

（変形例３）
図５は、実施形態の変形例３に係る光モジュールを示す縦断面図である。上記実施形態では、２つのリジッド配線基板（第１リジッド配線基板及び第２リジッド配線基板）から成る光モジュールを説明したが、リジッド配線基板の数は２つだけでなく、３つ以上でも良い。

図５に示す例では、フレキシブル配線基板２３２は、複数の分割フレキシブル配線基板２３２ａ，２３２ｂに分離されている。第１リジッド配線基板２１０と第２リジッド配線基板２１４との間に、少なくとも１つの第３リジッド配線基板２４２が配置されている。分割フレキシブル配線基板２３２ａ，２３２ｂのそれぞれは、第１リジッド配線基板２１０、第２リジッド配線基板２１４及び少なくとも１つの第３リジッド配線基板２４２のうち、隣り合う一対の配線基板を電気的に接続する。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。例えば上記実施例では、光送信デバイス１８と光受信デバイス２０が内蔵されているＸＦＰ型の光モジュールで説明したが、光送信デバイスのみが内蔵された光モジュールや光受信デバイスのみが内蔵された光モジュールであっても、同様の効果が得られることは言うまでもない。例えば、上述した実施形態では光送信デバイス及び光受信デバイスはレセクタプル型であり、光インターフェースコネクタの一部を構成しているＸＦＰ型の光モジュールを用いて説明したが、ピグテイル型の光送信デバイス及び光受信デバイスを用いた光モジュールであっても、同様の効果を得ることができる。特に光モジュール内で用途に応じて複数のリジット基板を用いることができるので、低コストな光モジュールを実現できる。

１０ 第１リジッド配線基板、１２ エッジコネクタ、１４ 第２リジッド配線基板、１６ 光電変換素子、１８ 光送信デバイス、２０ 光受信デバイス、２２ リード、２４ 電子部品、２６ アナログエリア、２８ デジタルエリア、３０ 制御エリア、３２ フレキシブル配線基板、３４ ケース、３６ 第１開口、３８ 第２開口、４０ 光インターフェースコネクタ、５０ 中間接続部材、５２ 第１コネクタ、５４ 第２コネクタ、５６ 第１接触端子、５８ 第２接触端子、６０ 配線、１００ 光モジュール、１１０ 第１リジッド配線基板、１１２ エッジコネクタ、１１４ 第２リジッド配線基板、１２４ 電子部品、２１０ 第１リジッド配線基板、２１４ 第２リジッド配線基板、２３２ フレキシブル配線基板、２３２ａ 分割フレキシブル配線基板、２３２ｂ 分割フレキシブル配線基板、２４２ 第３リジッド配線基板、９００ 光モジュール、９０１ フロントパネル、９０２ 差し込み口、９０４ ホスト基板、９０６ ケージ、９０８ 放熱フィン、９０９ クリップ、９１０ 電気インターフェースコネクタ、９１２ リードピン、９１４ スルーホール、９１６ 光インターフェースコネクタ、９１８ ケース、９２０ 光送信デバイス、９２２ 光受信デバイス、９２４ リジッド配線基板、９２５ カードエッジコネクタ、９２６ フレキシブルプリント基板。

Claims (9)

1. エッジコネクタを備える第１リジッド配線基板と、
   光送信デバイス及び光受信デバイスの少なくとも一方を搭載した第２リジッド配線基板と、
   前記第１リジッド配線基板と前記第２リジッド配線基板の間の信号伝達をするための弾性特性を有する中間接続部材と、
   前記第１リジッド配線基板、前記第２リジッド配線基板及び前記中間接続部材を収容するケースと、
   を有することを特徴とする光モジュール。
2. 請求項１に記載された光モジュールであって、
   前記ケースの長さ方向の両端部の一方に第１開口が形成され、前記両端部の他方に第２開口が形成され、
   前記第１リジッド配線基板、前記中間接続部材及び前記第２リジッド配線基板は、前記ケースの前記長さ方向に並ぶことを特徴とする光モジュール。
3. 請求項２に記載された光モジュールであって、
   前記エッジコネクタは前記第１開口より露出し、
   前記第２開口及び前記光送信デバイス及び前記光受信デバイスの少なくとも一方の一部を含んで光インターフェースが構成されていることを特徴とする光モジュール。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載された光モジュールであって、
   前記第２リジッド配線基板に搭載される電子部品をさらに有することを特徴とする光モジュール。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載された光モジュールであって、
   前記第１リジッド配線基板に搭載される電子部品をさらに有することを特徴とする光モジュール。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載された光モジュールであって、
   前記第２リジッド配線基板は、前記第１リジッド配線基板とは異なる層数の多層基板であることを特徴とする光モジュール。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載された光モジュールであって、
   前記光送信デバイス及び前記光受信デバイスは、リードを有し、前記第２リジッド配線基板の板面の外側に配置され、
   前記リードは、前記板面上に延びて前記第２リジッド配線基板に電気的に接続することを特徴とする光モジュール。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載された光モジュールであって、
   前記中間接続部材は、複数の分割中間接続部材に分離され、
   前記第１リジッド配線基板と前記第２リジッド配線基板との間に、少なくとも１つの第３リジッド配線基板をさらに有し、
   それぞれの前記中間接続部材は、前記第１リジッド配線基板、前記第２リジッド配線基板及び前記少なくとも１つの第３リジッド配線基板の隣り合う一対の配線基板を電気的に接続することを特徴とする光モジュール。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載された光モジュールであって、
   前記中間接続部材はフレキシブル配線基板であることを特徴とする光モジュール。

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