(57)【要約】【課題】  信号の高周波化に伴うノイズレベルの上昇が抑えられる光電気変換装置を提供する。【解決手段】  光電気変換装置１は、外部回路に電気的に接続される電気接続部としてのプラグ２１と、電気信号と光信号との一方を他方に変換する変換回路３と、一方の面にプラグ２１が実装され他方の面に変換回路３が実装されたプリント配線板４とを備える。プリント配線板４は、プラグ２１と変換回路３とを互いに電気的に接続する導電体の層が内周面上に設けられた伝送用スルーホール４１を有する。プリント配線板４において伝送用スルーホール４１の近傍には、グランドに電気的に接続される導電体の層が内周面上に設けられた整合用スルーホール４２が設けられている。整合用スルーホール４２内の導電体の作用により、信号の高周波化に伴うノイズレベルの上昇が抑えられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部回路に電気的に接続される電気接続部と、
光接続部を介して他の光電気変換装置に光学的に接続されるとともに前記電気接続部を介して伝送される電気信号と前記光接続部を介して伝送される光信号との一方を他方に変換する変換回路と、
一方の面に前記電気接続部が実装され他方の面に前記変換回路が実装されたプリント配線板とを備え、
前記プリント配線板は、前記電気接続部と前記変換回路とを互いに電気的に接続する導電体が内周面上に設けられた伝送用スルーホールを有し、
前記プリント配線板において前記伝送用スルーホールの近傍には、グランドに電気的に接続される導電体が内周面上に設けられた整合用スルーホールが設けられていることを特徴とする光電気変換装置。
【請求項２】
前記プリント配線板において、前記伝送用スルーホールは複数個設けられていて、いずれかの前記伝送用スルーホール内の前記導電体と前記変換回路とを接続する導電体である伝送用導電体と、他のいずれかの前記伝送用スルーホール内の前記導電体と前記変換回路とを接続する伝送用導電体との間であって互いに異なる電気信号が伝送される前記伝送用導体間には、グランドに電気的に接続される導電体であるグランド導電体が設けられていることを特徴とする請求項１記載の光電気変換装置。
【請求項３】
前記プリント配線板には、一方の開口を前記グランド導電体に囲まれた複数個の前記整合用スルーホールが、前記グランド導電体が前記伝送用導電体に挟まれる方向に交差する方向に複数個並べて設けられていることを特徴とする請求項２記載の光電気変換装置。
【請求項４】
グランドに電気的に接続される導電体で一方の面が覆われ他方の面を前記プリント配線板に対し少なくとも前記伝送用スルーホールを覆う形で重ねられるシールド用基板を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光電気変換装置。
【請求項５】
前記プリント配線板には前記伝送用スルーホールが複数個設けられていて、
２個の前記伝送用スルーホール間で前記整合用スルーホールの一部が共用とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光電気変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電気変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電気信号と光信号との一方を他方に変換する光電気変換装置が提供されている。光電気変換装置は、光アクティブコネクタとも呼ばれる。
【０００３】
光電気変換装置は、外部回路に電気的に接続される電気接続部と、光接続部を介して他の光電気変換装置に光学的に接続されるとともに電気接続部を介して伝送される電気信号と光接続部を介して伝送される光信号との一方を他方に変換する変換回路とを備える。
【０００４】
また、図７に示すように、上記の光電気変換装置１として、厚さ方向の一方の面（図での下面。以下、「裏面」と呼ぶ。）に電気接続部としてのプラグ２１が実装され、厚さ方向の他方の面（図での上面。以下、「表面」と呼ぶ。）に変換回路３が実装されたプリント配線板４を備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
プラグ２１は、外部回路が実装されたプリント配線板８に実装されるソケット２２とともに周知のコネクタ２を構成する。すなわち、プラグ２１がソケット２２に挿入接続されることで、変換回路３と外部回路との電気的な接続が達成される。上記のようなコネクタ２は周知技術で実現可能であるので、詳細な説明は省略する。変換回路３と上記のような電気接続部としてのプラグ２１とがプリント配線板４の互いに異なる面に実装されていることで、プリント配線板４の厚さ方向に直交する方向についての小型化（コンパクト化）が可能となっている。
【０００６】
変換回路３は、光接続部としての光ファイバ５を介して相互に光学的に接続される光素子３１と、光素子３１に電気的に接続された集積回路３２とからなる。集積回路３２はプリント配線板４上に直接実装され、光素子３１はプリント配線板４上に実装されたサブマウント基板３３上に実装されている。これにより、光素子３１がプリント配線板４上に直接実装される場合に比べ、集積回路３２の熱が光素子３１に与える影響が抑えられる。また、光素子３１と光ファイバ５との光学的な接続は、サブマウント基板３３に設けられた凹部（図示せず）内で達成される。集積回路３２の端子は、サブマウント基板３３上の導電パターンとプリント配線板４上の導電パターンとに対し、それぞれボンディングワイヤ６１，６２を用いたワイヤボンディングにより電気的に接続されている。
【０００７】
より具体的には、相互に接続された光電気変換装置１のうち一方の光電気変換装置（例えば左側の光電気変換装置。以下、「送信側変換装置」と呼ぶ。）１では、光素子３１として例えば半導体レーザの一種である垂直共振器面発光レーザ（VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）のような発光素子が用いられる。送信側変換装置１では、集積回路３２は、プラグ２１を介して入力された電気信号に応じて上記の光素子（発光素子）３１を駆動する駆動回路を構成する。
【０００８】
また、他方の光電気変換装置（例えば右側の光電気変換装置。以下、「受信側変換装置」と呼ぶ。）１では、光素子３１として光信号を電気信号に変換するフォトダイオードのような受光素子が用いられる。受信側変換装置１では、集積回路３２は、上記の光素子（受光素子）３１の出力に対し増幅やノイズ除去といった適宜の信号処理を施してプラグ２１に出力する信号処理回路を構成する。
【０００９】
すなわち、一方の外部回路（例えば左側のプリント配線板８に実装された外部回路）から送信側変換装置１に入力された電気信号が、いったん光信号に変換されて光ファイバ５を介して伝送され、受信側変換装置１において電気信号に復元されて他方の外部回路（例えば右側のプリント配線板８に実装された外部回路）に入力される。
【００１０】
なお、各光電気変換装置１がそれぞれ変換回路３において発光素子及び駆動回路と受光素子及び信号処理回路とを兼ね備え、光電気変換装置１間で双方向に光信号を送受信可能とされることもあり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−２６０２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ここで、変換回路３（集積回路３２）は、それぞれ、プラグ２１に対し、プリント配線板４に設けられたスルーホール（以下、「伝送用スルーホール」と呼ぶ。）を介して電気的に接続される。
【００１３】
しかしながら、伝送される信号の周波数が高い場合（例えば、信号の伝送速度がＧｂｐｓオーダーである場合）、上記の伝送用スルーホールにおけるインピーダンス不整合に起因するノイズ（ジッタ）のレベルが、ビットエラーの要因として問題になる程度に高くなる可能性がある。
【００１４】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、信号の高周波化に伴うノイズレベルの上昇が抑えられる光電気変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の光電気変換装置は、外部回路に電気的に接続される電気接続部と、光接続部を介して他の光電気変換装置に光学的に接続されるとともに前記電気接続部を介して伝送される電気信号と前記光接続部を介して伝送される光信号との一方を他方に変換する変換回路と、一方の面に前記電気接続部が実装され他方の面に前記変換回路が実装されたプリント配線板とを備え、前記プリント配線板は、前記電気接続部と前記変換回路とを互いに電気的に接続する導電体が内周面上に設けられた伝送用スルーホールを有し、前記プリント配線板において前記伝送用スルーホールの近傍には、グランドに電気的に接続される導電体が内周面上に設けられた整合用スルーホールが設けられていることを特徴とする。
【００１６】
上記の光電気変換装置において、前記プリント配線板において、前記伝送用スルーホールは複数個設けられていて、いずれかの前記伝送用スルーホール内の前記導電体と前記変換回路とを接続する導電体である伝送用導電体と、他のいずれかの前記伝送用スルーホール内の前記導電体と前記変換回路とを接続する伝送用導電体との間であって互いに異なる電気信号が伝送される前記伝送用導体間には、グランドに電気的に接続される導電体であるグランド導電体が設けられていることが望ましい。
【００１７】
さらに、上記の光電気変換装置において、前記プリント配線板には、一方の開口を前記グランド導電体に囲まれた複数個の前記整合用スルーホールが、前記グランド導電体が前記伝送用導電体に挟まれる方向に交差する方向に複数個並べて設けられていることを特徴とす。
【００１８】
また、上記の光電気変換装置において、グランドに電気的に接続される導電体で一方の面が覆われ他方の面を前記プリント配線板に対し少なくとも前記伝送用スルーホールを覆う形で重ねられるシールド用基板を備えることが望ましい。
【００１９】
さらに、上記の光電気変換装置において、前記プリント配線板には前記伝送用スルーホールが複数個設けられていて、２個の前記伝送用スルーホール間で前記整合用スルーホールの一部が共用とされていることが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、整合用スルーホールに設けられた導電体により、伝送用スルーホールにおいて特性インピーダンスが高くなってインピーダンスの不整合が抑えられるから、伝送用スルーホールの端での反射が抑えられる。また、整合用スルーホールに設けられた導電体により、伝送用スルーホールへの輻射ノイズの出入りが抑えられる。以上により、整合用スルーホールが設けられない場合に比べ、信号の高周波化に伴うノイズレベルの上昇が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態を示す平面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の変更例の要部を示す平面図であり、（ａ）（ｂ）は互いに異なる変更例を示す。
【図３】同上の別の変更例を示す平面図である。
【図４】同上の更に別の変更例を示す平面図である。
【図５】同上の別の変更例を示す平面図である。
【図６】同上の更に別の変更例を示す平面図である。
【図７】光電気変換装置の使用状態の例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
本実施形態の基本構成は図７に示した光電気変換装置１と共通であるので、共通する部分については詳細な説明を省略する。
【００２４】
本実施形態では、伝送される電気信号は差動信号であって、図１に示すように、プリント配線板４に円形状の伝送用スルーホール４１が１対２個設けられており、各伝送用スルーホール４１の内周面はそれぞれ導電体（例えば金属）の層で覆われている。このような導電体の層は、例えばめっきにより形成することができる。変換回路３（集積回路３２）は、伝送用スルーホール４１の内周面上に設けられた上記の導電体を介してプラグ２１に電気的に接続されている。
【００２５】
また、プリント配線板４において変換回路３が実装された面（以下、「表面」と呼ぶ。）上には、上記の導電体に連続する導電体（いわゆる導電パターン。以下、「伝送用導電体」と呼ぶ。）６３が、伝送用スルーホール４１毎に１個ずつ設けられている。
【００２６】
さらに、プリント配線板４において、各伝送用スルーホール４１の周囲には、それぞれ４個ずつの円形状のスルーホール（以下、「整合用スルーホール」と呼ぶ。）４２が、伝送用スルーホール４１を中心とする正方形の頂点の配置で設けられている。各整合用スルーホール４２の内周面は、それぞれ、グランドに電気的に接続される導電体（例えば金属）の層で覆われている。
【００２７】
上記構成によれば、整合用スルーホール４２内の導電体により、伝送用スルーホール４１内の導電体の特性インピーダンスが高くなってインピーダンスの不整合が抑えられるから、伝送用スルーホール４１の端での反射が抑えられる。また、整合用スルーホール４２内に設けられた導電体により、伝送用スルーホール４１への輻射ノイズの出入りが抑えられる。以上により、整合用スルーホール４２が設けられない場合に比べ、信号の高周波化に伴うノイズレベルの上昇が抑えられる。
【００２８】
ここで、上記の反射によるノイズをより低く抑えるためには、伝送用スルーホール４１（厳密には、伝送用スルーホール４１内の導電体）の特性インピーダンスは、前後の回路の特性インピーダンス（例えば１００Ω）に一致することが望ましい。伝送用スルーホール４１と整合用スルーホール４２とが１個ずつである場合において、これらのスルーホール４１，４２内の導電体が一対の平衡線路を構成するとみなした場合、プリント配線板４の誘電率をεとおき、プリント配線板４の透磁率をμとおき、各スルーホール４１，４２の直径をｄとおき、伝送用スルーホール４１と整合用スルーホール４２との距離をＳとおくと、伝送用スルーホール４１の特性インピーダンスＺは次式で表される。
【００２９】
【数１】
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【００３０】
また、上記のように輻射ノイズの出入りを抑える効果は、伝送用スルーホール４１から見た整合用スルーホール４２の立体角が大きいほど高くなる。例えば、図２（ａ）に示すように、より多数（図では９個）の整合用スルーホール４２を、伝送用スルーホール４１と同心の円上に配列してもよい。又は、図２（ｂ）に示すように、１個の伝送用スルーホール４１に対し、伝送用スルーホール４１と同心の円弧形状（Ｃ字形状）の整合用スルーホール４２を１個設けてもよい。１個の伝送用スルーホール４１に対する整合用スルーホール４２の全体としての内接円の直径（例えば図２（ａ）の例においては伝送用スルーホール４１と整合用スルーホール４２との距離の２倍と伝送用スルーホール４１の直径との和）をＤとおく。また、伝送用スルーホール４１の直径をｄとおき、プリント配線板４の比誘電率をεｒとおき、プリント配線板４の比透磁率は１とする。この場合、伝送用スルーホール４１と整合用スルーホール４２とを、外部導体の内径がＤであって内部導体の外径がｄである同軸ケーブルに近似した場合、特性インピーダンスＺは次式で表される。
【００３１】
【数２】
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【００３２】
さらに、図３に示すように、プリント配線板４の表面上において、２個の伝送用導電体６３に挟まれる位置には、グランドに電気的に接続される導電体（導電パターン）であるグランド導電体６４を設けることが望ましい。図３の例は、２チャンネルの信号の伝送に対応したものである。すなわち、差動伝送に用いられる伝送用導電体６３及び伝送用スルーホール４１の対と光素子３１との組をチャンネル毎に１組ずつ計２組有する。各光素子３１はそれぞれ異なる光ファイバ５（光接続部）に接続されている。また、集積回路３２には、上記２チャンネル分の回路が１チップに集積されている。そして、グランド導電体６４は、互いに異なる組に属する（つまり互いに異なるチャンネルに対応し、互いに異なる電気信号が伝送される）伝送用導電体６３間に設けられている。上記のようなグランド導電体６４を設ければ、伝送用導電体６３間（チャンネル間）での輻射ノイズの出入り（いわゆるクロストーク）が抑えられる。図３の例では、整合用スルーホール４２のうち、互いに異なるチャンネルに対応する（つまり互いに異なる電気信号が伝送される）伝送用導電体６３間に挟まれるものの開口をグランド導電体６４に囲み、これらの整合用スルーホール４２内の導電体とグランド導電体６４とを互いに連続させている。
【００３３】
また、図４に示すように、グランド導電体６４に囲まれる整合用スルーホール４２は、伝送用導電体６３がグランド導電体６４を挟む方向（図での上下方向）に直交する方向である左右方向に直線状に並べて多数設けてもよい。この構成を採用すれば、図３の例よりもクロストークを抑える効果がさらに高くなる。
【００３４】
さらに、図５に示すように、グランドに電気的に接続される導電体の層（例えば金属めっき）により一面を覆われたプリント配線板（以下、「シールド用基板」と呼ぶ。）７を、各伝送用スルーホール４１をそれぞれ覆う形でプリント配線板４に重ねてもよい。シールド用基板７は、例えば上記の導電体が設けられていない側の面をプリント配線板４に向けてプリント配線板４の表面上に例えば接着により固定される。上記のようなシールド用基板７を設ければ、シールド用基板７が重ねられた方向（図５での紙面手前方向）への輻射ノイズの出入りを抑えることができる。シールド用基板７の導電体とプリント配線板４との間からの輻射ノイズの漏れを抑えるためには、シールド用基板７の厚さは可能な限り薄くされることが望ましい。
【００３５】
また、図６に示すように、複数個の伝送用スルーホール４１間で整合用スルーホール４２の一部（図では２個）を共用としてもよい。具体的には、伝送用スルーホール４１間において、整合用スルーホール４２を、伝送用スルーホール４１が並ぶ方向（図６での上下方向）には並べずに、上記方向に直交する方向（図６での左右方向）に並べて２個設けるのみとしている。上記２個の整合用スルーホール４２は、それぞれ、伝送用スルーホール４１の中心間を結ぶ線分の垂直二等分線上に位置する（つまり、２個の伝送用スルーホール４１との距離が互いに等しい）。すなわち、上記２個の整合用スルーホール４２が、伝送用スルーホール４１間で共用とされている。図６の構成を採用すれば、図１の構成に比べ、プリント配線板４の面積が小さくてすむことにより、小型化が可能となる。
【符号の説明】
【００３６】
１  光電気変換装置
３  変換回路
４  プリント配線板
５  光ファイバ（光接続部）
７  シールド用基板
２１  プラグ（電気接続部）
４１  伝送用スルーホール
４２  整合用スルーホール
６３  伝送用導電体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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