JP5541483B2 - 光電気変換モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光電気変換モジュールに係り、特に、多チャンネル化に対応した光電気変換モジュールに関するものである。

近年、通信の高速化に伴いＩｎｆｉｎｉＢａｎｄ（インフィニバンド）やＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓといった高速伝送用のＩ／Ｏインターフェイス（Ｉ／Ｏアーキテクチャ）が実用化されている。これらのＩ／Ｏインターフェイス（Ｉ／Ｏアーキテクチャ）では、複数のチャンネルを束ねて利用することで、高速な帯域を実現している。

このようなＩ／Ｏインターフェイスに用いる光電気変換モジュールとしては、光送信アセンブリ（送信側光電変換部）と光受信アセンブリ（受信側光電変換部）を１枚の回路基板に搭載した構成が一般的である（例えば、特許文献１参照）。

この光電気変換モジュールでは、回路基板の一端に接続相手の情報システム機器に電気的に接続される接続端子を形成し、当該情報システム機器に設けられたカードエッジソケットと嵌合するカードエッジコネクタを形成している。

特開２００８−９０２３２号公報

しかしながら、従来の光電気変換モジュールでは、送信側光電変換部と受信側光電変換部を１枚の回路基板に搭載しているため、送信用及び受信用の接続端子を１枚の回路基板の一端に形成しなければならない。チャンネル数が増加すると、それに伴い接続端子の個数が増えるため、カードエッジコネクタの幅が大きくなり、光電気変換モジュールのサイズが大きくなってしまうという問題がある。

例えば、１２チャンネル双方向（送信１２チャンネル、受信１２チャンネル）に対応した光電気変換モジュールでは、差動電気信号を用いて伝送するため、１チャンネルに対して２個の接続端子が必要なことから、送受信合わせて４８個の接続端子が必要となる。この場合、従来の光電気変換モジュールでは、接続端子を回路基板の表裏面に形成した場合であっても、カードエッジコネクタでは接続端子２４個分の幅が最低限必要となり、カードエッジコネクタの幅が大きくなり、光電気変換モジュールが大型化してしまう。

カードエッジコネクタの幅を小さくする構成として、送信側回路基板と受信側回路基板の２枚の回路基板を用い、それぞれの回路基板に接続端子を形成して、２段のカードエッジコネクタとする構成がある。

Ｉ／Ｏインターフェイスの規格において、接続相手のエッジコネクタソケットの寸法と合わせて、送信側と受信側の２段のカードエッジコネクタは所定の間隔となるよう要求される。また、光電気変換モジュール全体の縦幅、横幅も所定の寸法を有するように要求される。

したがって、送信側回路基板と受信側回路基板の２枚の回路基板からなる構成において、光電気変換モジュール全体の縦幅、横幅を所定の寸法とするよう、光電気変換モジュールを小型化できる構成が必要となる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、多チャンネル化に対応し、送信側回路基板と受信側回路基板からなり、小型化できる光電気変換モジュールを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、電気信号を光信号に変換する送信側光電変換部と、前記送信側光電変換部が一の側辺側に偏らせて配置されて一端に取り付けられた送信側回路基板と、光信号を電気信号に変換する受信側光電変換部と、前記受信側光電変換部が一の側辺側に偏らせて配置されて一端に取り付けられた受信側回路基板とを備え、前記送信側光電変換部は多数の発光素子からなる発光素子アレイと前記発光素子アレイと結合する光の光路を変換する第１のレンズブロックを備え、前記受信側光電変換部は多数の発光素子からなる受光素子アレイと前記受光素子アレイと結合する光の光路を変換する第２のレンズブロックを備え、前記第１のレンズブロックは前記送信側回路基板に固定され、前記第２のレンズブロックは前記受信側回路基板に固定され、前記送信側回路基板の前記送信側光電変換部を配置した表面と、前記受信側回路基板の前記受信側光電変換部を配置した表面とを向かい合わせて配置し、前記送信側光電変換部の第１のレンズブロックと前記受信側光電変換部の第２のレンズブロックが並列に配置される光電気変換モジュールである。

前記送信側回路基板の一端に固定され、前記送信側光電変換部が一の側辺側に偏らせて配置されて実装される第１のベース部材と、前記受信側回路基板の一端に固定され、前記受信側光電変換部が一の側辺側に偏らせて配置されて実装される第２のベース部材とを備えるようにしてもよい。

前記送信側回路基板は他端に接続端子が形成されてなる第１のカードエッジコネクタを備え、前記受信側回路基板は他端に接続端子が形成されてなる第２のカードエッジコネクタを備え、前記第１のカードエッジコネクタと前記第２のカードエッジコネクタからなる上下２段のカードエッジコネクタを備えるようにしてもよい。

前記送信側回路基板と前記受信側回路基板の間に配置され、前記送信側回路基板と前記受信側回路基板を所定の間隔に維持するスペーサを備えるようにしてもよい。

本発明によれば、多チャンネル化に対応し、送信側回路基板と受信側回路基板からなり、小型化できる光電気変換モジュールを提供できる。

本発明の一実施の形態に係る光電気変換モジュールの分解斜視図である。 図１の光電気変換モジュールの他方向から見た分解斜視図である。 図１の光電気変換モジュールの分解側面図である。 （ａ），（ｂ）は、図１の光電気変換モジュールの外観を示す斜視図である。 （ａ）は、図１の光電気変換モジュールの側面図であり、（ｂ）はその側断面図である。 図１の光電気変換モジュールに用いる送信側回路基板を示す図であり、（ａ）は上方から見た斜視図、（ｂ）は下方から見た斜視図である。 図１の光電気変換モジュールに用いる送信側回路基板及び送信側光電変換部を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は要部拡大側面図である。 図７の送信側光電変換部に送信側光ファイバを接続したときの側面図である。 図１の光電気変換モジュールに用いる受信側回路基板を示す図であり、（ａ）は上方から見た斜視図、（ｂ）は下方から見た斜視図である。 図１の光電気変換モジュールに用いる受信側回路基板及び受信側光電変換部を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は要部拡大側面図である。 図１０の受信側光電変換部に受信側光ファイバを接続したときの側面図である。 （ａ）は、図６の送信側回路基板にコネクタを設けたときの斜視図であり、（ｂ）はコネクタの斜視図である。 図１の光電気変換モジュールに用いるスペーサの斜視図である。 図１の光電気変換モジュールにおいて、両回路基板間にスペーサを配置したときの斜視図である。 図１の光電気変換モジュールにおいて、送信側回路基板と受信側回路基板の間にスペーサを配置し、これらを下側筐体に搭載したときの斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る光電気変換モジュールを示す図であり、（ａ）は送信側回路基板と受信側回路基板の間にスペーサを配置し、これらを下側筐体に搭載したときの斜視図であり、（ｂ）は送信側回路基板及び送信側光電変換部の要部拡大側面図であり、（ｃ）は受信側回路基板及び受信側光電変換部の要部拡大側面図である。 本発明の一実施の形態に係る光電気変換モジュールの分解斜視図である。 図１７の光電気変換モジュールの他方向から見た分解斜視図である。 図１７の光電気変換モジュールの分解側面図である。 図１７の光電気変換モジュールの側断面図である。 図１７の光電気変換モジュールに用いる送信側回路基板の斜視図である。 図２１の送信側回路基板の側面図である。 図１７の光電気変換モジュールに用いる受信側回路基板の斜視図である。 図２３の受信側回路基板の側面図である。 図１７の光電気変換モジュールにおいて、送信側回路基板と受信側回路基板の間にスペーサを配置し、これらを下側筐体に搭載したときの斜視図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

本実施の形態では、一例として、８チャンネル双方向（送信８チャンネル、受信８チャンネル）の光電気変換モジュールについて説明する。なお、チャンネル数はこれに限定されず、例えば、１２チャンネル双方向（送信１２チャンネル、受信１２チャンネル）、あるいは４チャンネル双方向（送信４チャンネル、受信４チャンネル）であってもよい。

［光電変換モジュール］
図１，図２は、本実施形態に係る光電気変換モジュールの分解斜視図であり、図３はその分解側面図、図４（ａ），（ｂ）は光電気変換モジュールの外観を示す斜視図、図５（ａ）はその側面図、図５（ｂ）はその側断面図である。

図１〜５に示すように、光電気変換モジュール１は、一端に接続端子８ａが形成され、他端に送信側光電変換部２を実装したベース部材６が固定された送信側回路基板４と、一端に接続端子８ｂが形成され、他端に受信側光電変換部３を実装したベース部材７が固定された受信側回路基板５と、送信側回路基板４と受信側回路基板５の間に配置され送信側回路基板４と受信側回路基板５を所定の間隔とするスペーサ１０と、送信側回路基板４と受信側回路基板５の間を電気的に接続するコネクタ１３と、送信側回路基板４、受信側回路基板５、スペーサ１０及びコネクタ１３を収容する上側筐体１８と下側筐体１９とからなる筐体１７とからなる。

送信側回路基板４と受信側回路基板５は、送信側回路基板４の送信側光電変換部２を搭載した表面と受信側回路基板５の受信側光電変換部３を搭載した表面とを向かい合わせとした状態で上下に配置される。

光ファイバケーブル２２は筐体１７に固定される。光ファイバケーブル２２の先端（図１，図２の右側）において、送信側光ファイバ５１と受信側光ファイバ５３に分岐する。送信側光ファイバ５１の先端にはＭＴフェルール５２ａが設けられている。ＭＴフェルール５２ａは送信側光電変換部２と光学的に接続される。受信側光ファイバ５３の先端にはＭＴフェルール５２ｂが設けられている。ＭＴフェルール５２ｂは受信側光電変換部３と光学的に接続される。

図４、図５に示すように、送信側回路基板４と受信側回路基板５は所定の間隔をもって上下に積層して配置される。光電気変換モジュール１は一端（図４，図５の右側）において、送信側回路基板４の一端に形成された接続端子８ａからなる送信側カードエッジコネクタ９ａと受信側回路基板５の一端に形成された接続端子８ｂからなる受信側カードエッジコネクタ９ｂが所定の間隔で配置される構成となっている。このように、光電気変換モジュール１は一端に２段のカードエッジコネクタ９ａ，９ｂを備える。光電気変換モジュール１は一端のカードエッジコネクタ９ａ，９ｂを接続相手の機器のエッジコネクタソケットに挿し込んで電気的に接続される。なお、本実施の形態では、下方に送信側回路基板４、上方に受信側回路基板５を配置した場合を説明するが、上下逆に配置されていても構わない。

光電気変換モジュール１は他端に光ファイバケーブル２２が固定される。なお、光ファイバケーブル２２はその両端に光電気変換モジュール１を設けてもよい。

光電気変換モジュール１は、例えば、サーバなどの機器間を電気的に接続する際に用いられる。両端に光電気変換モジュール１を設けた光ファイバケーブル２２を用い、一端の光電気変換モジュール１を一の機器と接続し、他端の光電気変換モジュール１を他の機器に接続することにより、機器間を接続する。

光電気変換モジュール１は、接続相手の機器から電気信号が接続端子８ａを介して送信側回路基板４に入力され、送信側光電変換部２において電気信号を光信号に変換し、光信号を送信側光ファイバ５１に送る。また、受信側光ファイバ５３から送られてきた光信号を受信側光電変換部３において電気信号に変換し、受信側回路基板５の配線パターン、接続端子８ｂを介して接続相手の機器に電気信号を出力する。

光電気変換モジュール１において、例えば、１チャンネルあたり１０Ｇｂ／ｓの信号が伝送される。本実施の形態では、８チャンネル双方向であるので、送信８０Ｇｂ／ｓ、受信８０Ｇｂ／ｓの信号が伝送される。

［送信側回路基板、送信側光電変換部］
図６（ａ），（ｂ）に送信側回路基板４及び送信側光電変換部２の斜視図を示す。図７（ａ），（ｂ）に送信側回路基板４及び送信側光電変換部２の側面図を示す。

送信側回路基板４は、例えば積層基板からなる。送信側回路基板４の表面（図６（ａ））の一端には、８個の接続端子８ａが形成されている。８個の接続端子８ａの両側には、電源端子又はグランド端子となる２個の接続端子が形成されている。同様に、送信側回路基板４の裏面（図６（ｂ））の一端には、８個の接続端子８ａが形成されている。８個の接続端子８ａの両側には、電源端子又はグランド端子となる２個の接続端子が形成されている。接続端子８ａは２個の組みで差動信号の１チャンネルに対応する。表面、裏面の合計１６個の接続端子８ａにより８チャンネルに対応する。

送信側回路基板４の一端は、接続端子８ａが形成されて、接続相手の機器のエッジコネクタソケットと嵌合するカードエッジコネクタ９ａとなっている。

送信側回路基板４には、スペーサ１０の各位置決め用ピン１５を通すための位置決め用孔１６ａが形成されている。位置決め用孔１６ａは、送信側回路基板４の一の側辺（図６（ａ）の左上側の辺）の一端側と他端側にそれぞれ１個、送信側回路基板４の他の側辺（図６（ａ）の右下側の辺）の一端側と他端側にそれぞれ１個の合計４個形成されている。

送信側回路基板４には、コネクタ１３の導体ピン１２を嵌合するための貫通孔１４ａが、送信側回路基板４の一の側辺（図６（ａ）の左上側の辺）の中央近傍に７個形成されている。

送信側回路基板４の表面には、接続端子８ａから送信側光電変換部２へと配線する配線パターン３８ａが形成されている。送信側回路基板４の裏面には配線パターン３９ａが形成されている。図６（ｂ），図７（ａ）に示すように、送信側回路基板４の裏面に形成された配線パターン３９ａはスルーホール４０ａにより表面の配線パターン３８ａと電気的に接続される。

図７（ａ），（ｂ）に示すように、送信側光電変換部２は、発光素子アレイ（例えば、ＶＣＳＥＬアレイ）３０と、発光素子アレイ３０を駆動するドライバＩＣ３１と、発光素子アレイ３０の上方に配置されたレンズブロック３２ａとを備える。発光素子アレイ３０は８個の発光素子からなる。なお、発光素子アレイ３０はサブマウント３０ｂを介してベース部材６に実装される。

レンズブロック３２ａは、反射面３７ａを有する略三角柱状の直角光路レンズ３３ａと、直角光路レンズ３３ａの前面（図７では左側の面）に形成されたレンズ３４ａ（図６参照）と、直角光路レンズ３３ａの前面より突出して形成された嵌合ピン３５ａと、直角光路レンズ３３ａの下面に形成され、発光素子アレイ３０の光軸と一致するように配置されたレンズ３６ａとからなる。レンズブロック３２ａは図示しない部材によりベース部材６に固定される。

図７（ｂ）に示すように、発光素子アレイ３０とドライバＩＣ３１とはワイヤ４１ａにより電気的に接続されている。ドライバＩＣ３１と送信側回路基板４の表面側に形成された配線パターン３８ａとはワイヤ４２ａにより電気的に接続されている。

また、図示しないが、送信側回路基板４の裏面には、マイコン（マイクロコンピュータ）が搭載される。マイコンはドライバＩＣ３１及び受信側回路基板５の増幅用ＩＣ４４（図１０参照）と電気的に接続され、これらを制御する。マイコンと増幅用ＩＣ４４は送信側回路基板４と受信側回路基板５を電気的に接続するコネクタ１３を介して電気的に接続される。マイコンは、主にドライバＩＣ３１の制御（ドライバＩＣ３１の設定等）を行うため、送信側回路基板４に搭載されることが望ましい。

本実施の形態では、送信側回路基板４の他端にベース部材６を設け、ベース部材６に送信側光電変換部２を実装している。

ベース部材６は、板状の基部６ａと、基部６ａと一体に形成され、基部６ａの下部（基部６ａの裏面側の部分）から延長する基部６ａよりも厚みが小さい延長部６ｂとからなり、側面視で略Ｌ字状に形成される。ベース部材６は、裏面側（図７の下側）が平坦な面であり、表面側（図７の上側）が基部６ａと延長部６ｂの間で段差がある形状となっている。

ベース部材６は、導電性の部材、例えば銅タングステン（Ｃｕ−Ｗ）やコバールなどの金属からなる。

ベース部材６の基部６ａの表面には、発光素子アレイ３０を載せたサブマウント３０ｂとドライバＩＣ３１が、導電性の接着剤により接着されて固定される。また、ベース部材６の基部６ａの表面には、レンズブロック３２ａが図示しない部材により固定される。

ベース部材６の延長部６ｂの表面には、送信側回路基板４の他端側の裏面が接着されて固定される。ベース部材６は送信側回路基板４の内層に形成された図示しないグランドパターンと電気的に接続される。

本実施の形態において、送信側光電変換部２は、送信側回路基板４の幅方向（図６（ａ）では左上から右下の方向）の他の側辺（図６（ａ）の右下側の辺）側に偏らせて実装される。すなわち、送信側光電変換部２の全体が、送信側回路基板４の幅方向の中心より他の側辺（図６（ａ）の右下側の辺）側に配置されるように、ベース部材６に搭載される。なお、送信側光電変換部２は、送信側回路基板４の幅方向（図６（ａ）では左上から右下の方向）の一の側辺（図６（ａ）の左上側の辺）側に偏らせて実装してもよい。

［受信側回路基板、受信側光電変換部］
図９（ａ），（ｂ）に受信側回路基板５及び受信側光電変換部３の斜視図を示す。図１０（ａ），（ｂ）に受信側回路基板５及び受信側光電変換部３の側面図を示す。

受信側回路基板５は、例えば積層基板からなる。受信側回路基板５の表面（図９（ａ））の一端には、８個の接続端子８ｂが形成されている。８個の接続端子８ｂの両側には、電源端子又はグランド端子となる２個の接続端子が形成されている。同様に、受信側回路基板５の裏面（図９（ｂ））の一端には、８個の接続端子８ｂが形成されている。８個の接続端子８ｂの両側には、電源端子又はグランド端子となる２個の接続端子が形成されている。接続端子８ｂは２個の組みで差動信号の１チャンネルに対応する。表面、裏面の合計１６個の接続端子８ｂにより８チャンネルに対応する。

受信側回路基板５の一端は、接続端子８ｂが形成されて、接続相手の機器のエッジコネクタソケットと嵌合するカードエッジコネクタ９ｂとなっている。

受信側回路基板５には、スペーサ１０の各位置決め用ピン１５を通すための位置決め用孔１６ｂが形成されている。位置決め用孔１６ｂは、受信側回路基板５の一の側辺（図９（ａ）の左上側の辺）の一端側と他端側にそれぞれ１個、受信側回路基板５の他の側辺（図９（ａ）の右下側の辺）の一端側と他端側にそれぞれ１個の合計４個形成されている。

受信側回路基板５には、コネクタ１３の導体ピン１２を嵌合するための貫通孔１４ｂが、受信側回路基板５の他の側辺（図９（ａ）の右下側の辺）の中央近傍に７個形成されている。

受信側回路基板５の表面には、接続端子８ｂから受信側光電変換部３へと配線する配線パターン３８ｂが形成されている。受信側回路基板５の裏面には配線パターン３９ｂが形成されている。図９（ｂ），図１０（ａ）に示すように、受信側回路基板５の裏面に形成された配線パターン３９ｂはスルーホール４０ｂにより表面の配線パターン３８ｂと電気的に接続される。

図１０（ａ），（ｂ）に示すように、受信側光電変換部３は、受光素子アレイ（例えば、ＰＤアレイ）４３と、受光素子アレイ４３からの電気信号を増幅する増幅用ＩＣ４４と、受光素子アレイ４３の上方に配置されたレンズブロック３２ｂとを備える。受光素子アレイ４３は８個の受光素子からなる。なお、受光素子アレイ４３はサブマウント４３ｂを介してベース部材７に実装される。

レンズブロック３２ｂは、反射面３７ｂを有する略三角柱状の直角光路レンズ３３ｂと、直角光路レンズ３３ｂの前面（図１０では左側の面）に形成されたレンズ３４ｂ（図９参照）と、直角光路レンズ３３ｂの前面より突出して形成された嵌合ピン３５ｂと、直角光路レンズ３３ｂの下面に形成され、受光素子アレイ４３の光軸と一致するように配置されたレンズ３６ｂとからなる。レンズブロック３２ｂは図示しない部材によりベース部材７に固定される。

図１０（ｂ）に示すように、受光素子アレイ４３と増幅用ＩＣ４４とはワイヤ４１ｂにより電気的に接続されている。増幅用ＩＣ４４と受信側回路基板５の表面側に形成された配線パターン３８ｂとはワイヤ４２ｂにより電気的に接続されている。

本実施の形態では、受信側回路基板５の他端にベース部材７を設け、ベース部材７に受信側光電変換部３を実装している。

ベース部材７は、板状の基部７ａと、基部７ａと一体に形成され、基部７ａの下部（基部７ａの裏面側の部分）から延長する基部７ａよりも厚みが小さい延長部７ｂとからなり、側面視で略Ｌ字状に形成される。ベース部材７は、裏面側（図１０の下側）が平坦な面であり、表面側（図１０の上側）が基部７ａと延長部７ｂの間で段差がある形状となっている。

ベース部材７は、導電性の部材、例えば銅タングステン（Ｃｕ−Ｗ）やコバールなどの金属からなる。

ベース部材７の基部７ａの表面には、受光素子アレイ４３を載せたサブマウント４３ｂと増幅用ＩＣ４４が、導電性の接着剤により接着されて固定される。また、ベース部材７の基部７ａの表面には、レンズブロック３２ｂが図示しない部材により固定される。

ベース部材７の延長部７ｂの表面には、受信側回路基板５の他端側の裏面が接着されて固定される。ベース部材７は受信側回路基板５の内層に形成された図示しないグランドパターンと電気的に接続される。

本実施の形態において、受信側光電変換部３は、送信側回路基板４の送信側光電変換部２の配置と同様に、受信側回路基板５の幅方向（図９（ａ）では左上から右下の方向）の他の側辺（図９（ａ）の右下側の辺）側に偏らせて実装される。すなわち、受信側光電変換部３の全体が、受信側回路基板５の幅方向の中心より他の側辺（図９（ａ）の右下側の辺）側に配置されるように、ベース部材７に搭載される。なお、送信側光電変換部２を送信側回路基板４の幅方向（図６（ａ）では左上から右下の方向）の一の側辺（図６（ａ）の左上側の辺）側に偏らせて実装している場合は、同様に、受信側光電変換部３を受信側回路基板５の幅方向（図９（ａ）では左上から右下の方向）の一の側辺（図９（ａ）の左上側の辺）側に偏らせて実装する。

［コネクタ］
図１２（ｂ）にコネクタ１３を示す。コネクタ１３は、送信側回路基板４と受信側回路基板５とを電気的に接続するためのものである。コネクタ１３は、直方体状のコネクタ本体６０の上下に複数（ここでは７本）の導体ピン１２を突出して設けたものである。７本の導体ピン１２を並べ、樹脂モールドによりコネクタ本体６０を一体成型してなる。

送信側回路基板４にコネクタ１３を接続したときの斜視図を図１２（ａ）に示す。コネクタ１３は、導体ピン１２を貫通孔１４ａに通してはんだ付けすることにより、送信側回路基板４と電気的に接続される。受信側回路基板５についても同様である。

なお、本実施の形態では、コネクタ１３により送信側回路基板４と受信側回路基板５を電気的に接続しているが、これに限らず、例えば、フレキシブルプリント基板やケーブルアレイなどを用いて送信側回路基板４と受信側回路基板５を電気的に接続するようにしてもよい。

［スペーサ］
図１３にスペーサ１０を示す。スペーサ１０は送信側回路基板４と受信側回路基板５を所定の間隔に保つための部材である。スペーサ１０は、平面視で略矩形状に形成された板状のプレート部７０と、そのプレート部７０の四隅から所定の高さ上下に突出するように形成された角柱状の支持台７１と、各支持台７１の上下からさらに突出するように形成された円柱状の位置決め用ピン１５とからなる。スペーサ１０は、これらプレート部７０、支持台７１、位置決め用ピン１５が一体に形成されている。

スペーサ１０は、下に突出する位置決め用ピン１５を送信側回路基板４の位置決め用孔１６ａに通し、上に突出する位置決め用ピン１５を受信側回路基板５の位置決め用孔１６ｂに通して、送信側回路基板４と受信側回路基板５の間に取り付けられる。

送信側回路基板４と受信側回路基板５の間にスペーサ１０を配置したときの斜視図を図１４に示す。

支持台７１の上面と下面の間の長さは、Ｉ／Ｏインターフェイスの規格に規定される送信側回路基板４と受信側回路基板５の間に保つべき所定の間隔と同じ長さに形成される。送信側回路基板４と受信側回路基板５の位置決め用孔１６ａ，１６ｂにスペーサ１０の位置決め用ピン１５をそれぞれ通して、送信側回路基板４と受信側回路基板５の間にスペーサ１０を取り付けた際、支持台７１の下面が送信側回路基板４の表面と接し、支持台７１の上面が受信側回路基板５の表面に接する。支持台７１の上面と下面の間の長さにより、送信側回路基板４と受信側回路基板５は所定の間隔に保たれる。

また、支持台７１の高さ（上面から下面までの高さ）を調整することで、送信側回路基板４と受信側回路基板５の上下方向の間隔を適宜調整することができる。

また、プレート部７０には、コネクタ１３を通すための配線用切欠き部１１が形成されている。配線用切欠き部１１は、平面視で略矩形状に形成される。

位置決め用ピン１５は、その長さ（支持台７１の上面あるいは下面からの高さ）が送信側回路基板４及び受信側回路基板５の厚さよりも長く形成される。位置決め用ピン１５は、位置決め用ピン１５を位置決め用孔１６ａ，１６ｂに通してスペーサ１０を送信側回路基板４と受信側回路基板５の間に取り付けた際、その先端部が、下方において送信側回路基板４の裏面から突出し、上方において受信側回路基板５の裏面から突出する。

位置決め用ピン１５の送信側回路基板４の裏面から突出した先端部は、下側筐体１９の位置決め用嵌合孔２０と嵌合させる。位置決め用ピン１５の受信側回路基板５の裏面から突出した先端部は、上側筐体１８の位置決め用嵌合孔２０と嵌合させる。スペーサ１０の位置決め用ピン１５を上側筐体１８と下側筐体１９の位置決め用嵌合孔２０と嵌合させることで、送信側回路基板４と受信側回路基板５は上側筐体１８と下側筐体１９に対して位置決めされる。

スペーサ１０は金属などの導電性の部材からなる。例えば、スペーサ１０は亜鉛からなり、ダイキャストにより製造される。

［光ファイバケーブル］
光ファイバケーブル２２は、８本の送信側光ファイバ５１、８本の受信側光ファイバ５３を有し、これら１６本の光ファイバ５１，５３を束ねてケーブル化したものである。

図１〜３に示すように、光ファイバケーブル２２の端部には、光ファイバケーブル２２の端部を保護するための樹脂からなる保護カバー２３が設けられている。保護カバー２３は、例えばゴムブーツである。ゴムブーツからなる保護カバー２３は、光ファイバケーブル２２が９０°曲げられて引っ張られたとき、保護カバー２３の根元で光ファイバ５１，５３が許容できる曲げ半径以上で曲がらないように光ファイバケーブル２２を保護する。保護カバー２３の端部には、保護カバー２３の端部から突出するようにフランジ状の係合部２４が一体に形成されている。

光ファイバケーブル２２の端部において８本の送信側光ファイバ５１と８本の受信側光ファイバ５３に分岐する。８本の送信側光ファイバ５１の端部には８芯のＭＴフェルール５２ａが設けられている。同様に、８本の受信側光ファイバ５３の端部には８芯のＭＴフェルール５２ｂが設けられている。

図８に示すように、ＭＴフェルール５２ａに形成された図示しない嵌合孔とレンズブロック３２ａの嵌合ピン３５ａを嵌合することで、送信側光ファイバ５１の端部のＭＴフェルール５２ａとレンズブロック３２ａが接続される。これにより、送信側光ファイバ５１と発光素子アレイ３０とが、ＭＴフェルール５２ａ、レンズブロック３２ａを介して、光学的に接続される。

同様に、図１１に示すように、ＭＴフェルール５２ｂに形成された図示しない嵌合孔とレンズブロック３２ｂの嵌合ピン３５ｂを嵌合することで、受信側光ファイバ５３の端部のＭＴフェルール５２ｂとレンズブロック３２ｂが接続される。これにより、受信側光ファイバ５３と受光素子アレイ４３とが、ＭＴフェルール５２ｂ、レンズブロック３２ｂを介して、光学的に接続される。

［筐体、上側筐体、下側筐体］
光電気変換モジュール１は、送信側回路基板４、送信側光電変換部２、受信側回路基板５、受信側光電変換部３を収容する筐体１７を有する。

図１〜３に示すように、筐体１７は、上下に分割して形成されており、上側筐体１８と下側筐体１９とからなる。上側筐体１８、下側筐体１９は金属からなる。

上側筐体１８と下側筐体１９には、スペーサ１０の位置決め用ピン１５を嵌合するための位置決め用嵌合孔２０がそれぞれ形成されている。スペーサ１０の位置決め用ピン１５を、送信側回路基板４及び受信側回路基板５の位置決め用孔１６ａ，１６ｂを通し、位置決め用嵌合孔２０に嵌合させることで、送信側回路基板４及び受信側回路基板５が筐体１７に対して位置決めされる。

上側筐体１８及び下側筐体１９の後面（図１では左手前側の面）には、光ファイバケーブル２２の端部の係合部２４と係合するための切欠き溝２５が形成される。

上側筐体１８と下側筐体１９とは、固定用ネジ２６により固定される。

［光電変換モジュールの組み立て］
次に、本実施形態の光電気変換モジュールの組み立て手順を説明する。

光ファイバケーブル２２の送信側光ファイバ５１のＭＴフェルール５２ａを送信側回路基板４の送信側光電変換部２のレンズブロック３２ａと接続する。同様に、受信側光ファイバ５３のＭＴフェルール５２ｂを受信側回路基板５の受信側光電変換部３のレンズブロック３２ｂと接続する。

コネクタ１３の導体ピン１２を送信側回路基板４の貫通孔１４ａに挿し込んで取り付ける（図１２）。

スペーサ１０を送信側回路基板４と受信側回路基板５との間に配置し、スペーサ１０の上下に突出する位置決め用ピン１５を送信側回路基板４の位置決め用孔１６ａと受信側回路基板５の位置決め用孔１６ｂにそれぞれ通して取り付ける。送信側回路基板４と受信側回路基板５は、送信側回路基板４の送信側光電変換部２を搭載した表面と、受信側回路基板５の受信側光電変換部３を搭載した表面とを向かい合わせた状態として取り付ける（図１４）。この際、同時に、コネクタ１３の導体ピン１２を受信側回路基板５の貫通孔１４ｂに挿し込む。

位置決め用ピン１５の送信側回路基板４から突出した先端部を下側筐体１９の位置決め用嵌合孔２０と嵌合させて、送信側回路基板４及び受信側回路基板５を下側筐体１９に搭載する。この際、図１，図３に示すように送信側回路基板４のベース部材６の裏面に放熱部材としての放熱シート２１ａを配置する。送信側回路基板４のベース部材６は放熱シート２１ａを介して下側筐体１９に接触する。

また、下側筐体１９の切欠き溝２５の縁と、光ファイバケーブル２２の保護カバー２３の端部のフランジ状の係合部２４の溝とを嵌め合わせる（図１５）。

上側筐体１８を、受信側回路基板５の上から被せて、下側筐体１９上に搭載する。この際、上側筐体１８の位置決め用嵌合孔２０が位置決め用ピン１５の受信側回路基板５から突出した先端部と嵌合するようにする。また、上側筐体１８の切欠き溝２５の縁と光ファイバケーブル２２の保護カバー２３の端部のフランジ状の係合部２４の溝とが嵌め合うようにする。図１，図２，図３に示すように受信側回路基板５のベース部材７の裏面に放熱部材としての放熱シート２１ｂを配置する。受信側回路基板５のベース部材７は放熱シート２１ｂを介して上側筐体１８に接触する。

上側筐体１８と下側筐体１９を固定用ネジ２６により固定する。これにより、光電気変換モジュール１が得られる（図４）。

［本実施の形態の作用］
本実施の形態の作用を説明する。

本実施の形態の光電気変換モジュール１は、送信側光電変換部２を送信側回路基板４の一の側辺側に偏らせて配置し、同様に、受信側光電変換部３を受信側回路基板５の一の側辺側に偏らせて配置し、送信側回路基板４の送信側光電変換部２を配置した表面と、受信側回路基板５の受信側光電変換部３を配置した表面とを向かい合わせて配置した構成となっている。

これにより、送信側光電変換部２と受信側光電変換部３を、互いに干渉することなく、送信側回路基板４と受信側回路基板５の間に幅方向に並列に配置することができる。Ｉ／Ｏインターフェイスの規格などで送信側回路基板４と受信側回路基板５の間の間隔が決まっていて、送信側光電変換部２と受信側光電変換部３を上下に配置する間隔が取れない場合などに有効な構成である。

また、送信側光電変換部２のレンズブロック３２ａと受信側光電変換部３のレンズブロック３２ｂが送信側回路基板４と受信側回路基板５の間に幅方向に並列に配置される構成となっている。

これにより、送信側光電変換部２のレンズブロック３２ａと受信側光電変換部３のレンズブロック３２ｂを、互いに干渉することなく、送信側回路基板４と受信側回路基板５の間に、省スペースに、配置することができる。

また、送信側回路基板４に位置決め用孔１６ａが形成され、受信側回路基板５に位置決め用孔１６ｂが形成され、支持台７１と支持台７１から突出する位置決め用ピン１５を備えるスペーサ１０を用い、送信側回路基板４と受信側回路基板５の間にスペーサ１０を配置し、スペーサ１０の位置決め用ピン１５を送信側回路基板４の位置決め用孔１６ａと受信側回路基板５の位置決め用孔１６ｂにそれぞれ通して取り付けた構成を備える。

これにより、送信側回路基板４と受信側回路基板５の間の間隔を、スペーサ１０の支持台７１の上面と下面の間の長さとすることができる。支持台７１の高さ（上面から下面までの高さ）を調整することで、送信側回路基板４と受信側回路基板５の上下方向の間隔を適宜調整することができる。

また、スペーサ１０の位置決め用ピン１５は送信側回路基板４及び受信側回路基板５の厚みよりも長く形成され、位置決め用ピン１５は送信側回路基板４及び受信側回路基板５の裏面から突出し、筐体１７は上側筐体１８と下側筐体１９にそれぞれ位置決め用嵌合孔２０が形成され、筺体１７の位置決め用嵌合孔２０とスペーサ１０の位置決め用ピン１５を嵌合させる構成となっている。

これにより、送信側回路基板４及び受信側回路基板５の筐体１７に対する位置決めをスペーサ１０により行うことができる。

また、スペーサ１０は板状のプレート部７０を備え、プレート部７０は送信側回路基板４と受信側回路基板５の間に配置される構成を備える。スペーサ１０は金属からなる。

これにより、スペーサ１０のプレート部７０は送信側回路基板４と受信側回路基板５の間の電磁シールドの機能を果たし、送信側回路基板４を伝送する高周波信号と受信側回路基板５を伝送する高周波信号間のクロストークを低減できる。特に、送信側回路基板４と受信側回路基板５を、接続端子８ａ，８ｂと光電変換部２，３の間の配線パターン３８ａ，３８ｂが形成された表面同士を向かい合わせて配置した構成において、配線パターン３８ａ，３８ｂ間をスペーサ１０のプレート部７０で電磁シールドできるため、有効である。

また、スペーサ１０は送信側回路基板４と受信側回路基板５を電気的に接続する配線部材（コネクタ１３）を通すための配線用切欠き部１１が形成される。

これにより、スペーサ１０の配線用切欠き部１１を通して、配線部材（コネクタ１３）により送信側回路基板４と受信側回路基板５を電気的に接続することができる。

また、送信側光電変換部２をベース部材６の表面に実装し、ベース部材６の表面の一部を送信側回路基板４の裏面に固定し、同様に、受信側光電変換部３をベース部材７の表面に実装し、ベース部材７の表面の一部を受信側回路基板５の裏面に固定し、送信側回路基板４の表面と受信側回路基板５の表面を向かい合わせた配置として、筐体１７に収容した構成を備える。

これにより、送信側光電変換部２で発生した熱を、ベース部材６を介して筐体１７に放熱することができる。受信側光電変換部３で発生した熱を、ベース部材７を介して筐体１７に放熱することができる。よって、送信側光電変換部２と受信側光電変換部３で発生した熱を、効率よく放熱することが可能となる。

また、ベース部材６，７は板状の基部６ａ，７ａと基部６ａ，７ａと一体に形成された基部６ａ，７ａよりも厚みが小さい延長部６ｂ，７ｂとからなり、裏面は平坦な面であり、表面は基部６ａ，７ａと延長部６ｂ，７ｂの間で段差がある形状であり、ベース部材６，７の基部６ａ，７ａの表面に光電変換部（送信側光電変換部２又は受信側光電変換部３）が実装され、ベース部材６，７の延長部６ｂ，７ｂの表面に回路基板（送信側回路基板４又は受信側回路基板５）の裏面が固定される構成を備える。

これにより、回路基板４，５の一端に、回路基板４，５の表面側に位置するように、光電変換部２，３を取り付けることができるとともに、光電変換部２，３と回路基板４，５の裏面側に位置する筐体１７の間の放熱の経路となることができるベース部材６，７を配設できる。

また、ベース部材６，７により、光電変換部２，３と回路基板４，５の表面の高さの位置を合わすことができ、光電変換部２，３と回路基板４，５の表面の配線パターンを接続するワイヤの長さを短くすることができる。

また、ベース部材６，７の裏面を、放熱シート２１ａ，２１ｂを介して筐体１７と接する構成を備える。

これにより、ベース部材６，７は放熱シート２１ａ，２１ｂを介して筐体１７に熱的に接続される。よって、送信側光電変換部２と受信側光電変換部３で発生した熱を、ベース部材６，７、放熱シート２１ａ，２１ｂを介して、筐体１７に効率よく放熱することが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。

図１６（ａ）は、本発明の第２の実施の形態を示す。第２の実施の形態に係る光電気変換モジュール８０は、上述した光電気変換モジュール１と同様に、送信用回路基板４と受信用回路基板５を、スペーサ１０を介して上下に配置し、これらを下側筐体１９に搭載し、図示しない上側筐体を被せて下側筐体１９に固定したものである。

第２の実施の形態に係る光電気変換モジュール８０は、送信側回路基板４に固定されるベース部材８１及び受信側回路基板５に固定されるベース部材８２の形状が、光電気変換モジュール１のベース部材６，７と異なる。

図１６（ｃ）に示すように、ベース部材８１は、板状の基部８１ａと、基部８１ａと一体に形成され、基部８１ａの下部（基部８１ａの裏面側の部分）から延長する基部８１ａよりも厚みが小さい延長部８１ｂとからなり、側面視で略Ｌ字状に形成される。ベース部材８１は、裏面側（図１６（ｃ）の下側）が平坦な面であり、表面側（図１６（ｃ）の上側）が基部８１ａと延長部８１ｂの間で段差がある形状となっている。

ベース部材８１は、延長部８１ｂから、送信側回路基板４の一端に向けて（図１６（ａ）の右上の方向、図１６（ｃ）の右方向）、スペーサ１０の支持台７１の位置まで延びる第２の延長部８１ｃを備える。第２の延長部８１ｃは、送信側回路基板４の裏面側から突出する位置決め用ピン１５と干渉しないように、延長部８１ｂよりも幅が短く形成される。延長部８１ｂと第２の延長部８１ｃの表面は、接着剤８４により、送信側回路基板４の裏面と接着固定される。

送信側回路基板４を下側筐体１９に搭載する際、第２の延長部８１ｃの裏面に放熱シート２１ａが配置される。上側筐体と下側筐体１９を固定して光電気変換モジュール８０を組み立てたとき、第２の延長部８１ｃと放熱シート２１ａは支持台７１と下側筐体１９により挟まれる位置となり、支持台７１と下側筐体１９により上下方向の圧縮する力が加わる。

同様に、図１６（ｂ）に示すように、ベース部材８２は、板状の基部８２ａと、基部８２ａと一体に形成され、基部８２ａの下部（基部８２ａの裏面側の部分）から延長する基部８２ａよりも厚みが小さい延長部８２ｂとからなり、側面視で略Ｌ字状に形成される。ベース部材８２は、裏面側（図１６（ｂ）の上側）が平坦な面であり、表面側（図１６（ｂ）の下側）が基部８２ａと延長部８２ｂの間で段差がある形状となっている。

ベース部材８２は、延長部８２ｂから、受信側回路基板５の一端に向けて（図１６（ａ）の右上の方向、図１６（ｂ）の右方向）、スペーサ１０の支持台７１の位置まで延びる第２の延長部８２ｃを備える。第２の延長部８２ｃは、受信側回路基板５の裏面側から突出する位置決め用ピン１５と干渉しないように、延長部８２ｂよりも幅が短く形成される。延長部８２ｂと第２の延長部８２ｃの表面は、接着剤８３により、受信側回路基板５の裏面と接着固定される。

受信側回路基板５の上から上側筐体を被せる際、第２の延長部８２ｃの裏面に放熱シート２１ｂが配置される。上側筐体と下側筐体１９を固定して光電気変換モジュール８０を組み立てたとき、第２の延長部８２ｃと放熱シート２１ｂは支持台７１と上側筐体により挟まれる位置となり、支持台７１と上側筐体により上下方向の圧縮する力が加わる。

［第２の実施の形態の作用］
第２の実施の形態に係る光電気変換モジュール８０は、送信側回路基板４の一端に固定されるベース部材８１がスペーサ１０の支持台７１と下側筐体１９に挟まれる位置まで延びる第２の延長部８１ｃを備えるとともに、受信側回路基板５の一端に固定されるベース部材８２がスペーサ１０の支持台７１と上側筐体に挟まれる位置まで延びる第２の延長部８２ｃを備える構成となっている。

これにより、送信側回路基板４及び受信側回路基板５のそれぞれのベース部材８１，８２の第２の延長部８１ｃ，８２ｃには、スペーサ１０の支持台７１と筐体１７により上下方向の圧縮する力が加わる。

ベース部材８１，８２の第２の延長部８１ｃ，８２ｃがスペーサ１０の支持台７１と筐体１７に上下方向から挟まれて固定されるので、ベース部材８１，８２と回路基板４，５との接着固定がはがれることを防止できる。また、第２の延長部８１ｃ，８２ｃは放熱シート２１ａ，２１ｂを介して筐体１７と密に接するので、ベース部材８１，８２から筐体１７への放熱性を良くすることができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。

図１７〜２５に、本発明の第３の実施の形態を示す。第３の実施の形態に係る光電気変換モジュール１３０は、基本的に上述の光電気変換モジュール１と同じ構成であり、ベース部材６を省略して、送信側光電変換部２を直接送信側回路基板４に実装し、同様に、ベース部材７を省略して、受信側光電変換部３を直接受信側回路基板５に実装した点が異なる。

図２１に示すように、送信側回路基板４の一端（図２１の左下側）に、送信側光電変換部２が直接実装される。送信側光電変換部２は、送信側回路基板４の一の側辺（図２１の右下側の辺）側に偏らせて配置される。

図２２に示すように、送信側回路基板４の表面側に形成された配線パターン３８ａと、送信側回路基板４の裏面側に形成された配線パターン３９ａとは、スルーホール４０ａにより電気的に接続されている。

図２３に示すように、受信側回路基板５の一端（図２３の左下側）に、受信側光電変換部３が直接実装される。受信側光電変換部３は、受信側回路基板５の一の側辺（図２３の右下側の辺）側に偏らせて配置される。

図２４に示すように、受信側回路基板５の表面側に形成された配線パターン３８ｂと、受信側回路基板５の裏面側に形成された配線パターン３９ｂとは、スルーホール４０ｂにより電気的に接続されている。

図２５に送信側回路基板４と受信側回路基板５の間にスペーサ１０を配置し、送信側回路基板４の裏面から突出した位置決め用ピン１５を、下側筐体１９の位置決め用嵌合孔２０に嵌合させたときの斜視図を示す。

図１７〜２０では、放熱シートを省略しているが、送信側回路基板４及び受信側回路基板５は、放熱シートを介して下側筐体１９、あるいは上側筐体１８にそれぞれ熱的に接続されることが望ましい。これにより、送信側光電変換部２で発生した熱を送信側回路基板４、放熱シートを介して下側筐体１９側に、受信側光電変換部３で発生した熱を受信側回路基板５、放熱シートを介して上側筐体１８側に放熱することが可能となる。

この場合、送信側回路基板４及び受信側回路基板５としては、熱伝導性の高い材料からなるものを用いることが望ましい。送信側回路基板４及び受信側回路基板５が熱伝導性の低い材料（例えば、ガラスエポキシなど）からなる場合であっても、光電変換部２，３を搭載した位置の送信側回路基板４及び受信側回路基板５にスルーホールを形成することで、光電変換部２，３で発生した熱を、スルーホール，放熱シートを介して下側筐体１９、あるいは上側筐体１８に放熱することが可能である。

光電気変換モジュール１３０では、ベース部材６，７を省略しているため、より簡易な構造となり、コストを低減できる。

［その他の変形例］
上記実施の形態では、光ファイバケーブル２２の保護カバー２３の係合部２４を、筐体１７の切欠き溝２５に係合して固定する場合を説明したが、これに限らず、光ファイバケーブル２２の端部に光コネクタを設けると共に、筐体１７の後面に光レセプタクルを形成して、光ファイバケーブル２２を筐体１７に対して着脱可能としてもよい。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加え得ることは勿論である。

１ 光電気変換モジュール
２ 送信側光電変換部
３ 受信側光電変換部
４ 送信側回路基板
５ 受信側回路基板
６，７ ベース部材
８ａ，８ｂ 接続端子
９ａ，９ｂ カードエッジコネクタ
１０ スペーサ

Claims (3)

1. 電気信号を光信号に変換する送信側光電変換部と、
   前記送信側光電変換部が一の側辺側に偏らせて配置されて一端に取り付けられた送信側回路基板と、
   光信号を電気信号に変換する受信側光電変換部と、
   前記受信側光電変換部が一の側辺側に偏らせて配置されて一端に取り付けられた受信側回路基板とを備え、
   前記送信側光電変換部は多数の発光素子からなる発光素子アレイと前記発光素子アレイと結合する光の光路を変換する第１のレンズブロックを備え、
   前記受信側光電変換部は多数の発光素子からなる受光素子アレイと前記受光素子アレイと結合する光の光路を変換する第２のレンズブロックを備え、
   前記第１のレンズブロックは前記送信側回路基板に固定され、
   前記第２のレンズブロックは前記受信側回路基板に固定され、
   前記送信側回路基板の前記送信側光電変換部を配置した表面と、前記受信側回路基板の前記受信側光電変換部を配置した表面とを向かい合わせて配置し、
   前記送信側光電変換部の第１のレンズブロックと前記受信側光電変換部の第２のレンズブロックが並列に配置され、
   前記送信側回路基板と前記受信側回路基板の間に配置され、金属からなる板状のプレート部を有し、前記送信側回路基板と前記受信側回路基板を所定の間隔に維持するスペーサを備えることを特徴とする光電気変換モジュール。
2. 前記送信側回路基板の一端に固定され、前記送信側光電変換部が一の側辺側に偏らせて配置されて実装される第１のベース部材と、
   前記受信側回路基板の一端に固定され、前記受信側光電変換部が一の側辺側に偏らせて配置されて実装される第２のベース部材とを備える請求項１に記載の光電気変換モジュール。
3. 前記送信側回路基板は他端に接続端子が形成されてなる第１のカードエッジコネクタを備え、
   前記受信側回路基板は他端に接続端子が形成されてなる第２のカードエッジコネクタを備え、
   前記第１のカードエッジコネクタと前記第２のカードエッジコネクタからなる上下２段のカードエッジコネクタを備える請求項１又は２に記載の光電気変換モジュール。

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