(57)【要約】【課題】筐体内に受光素子に接続されたコンデンサが設置されている光モジュールにおいて、静電気がシグナルグランド等に流れ込むことを抑制し、光モジュールの信頼性を高める。【解決手段】基板の一方の面に設けられた受光素子と、前記受光素子に接続されており、前記基板の一方の面に設置されているコンデンサと、前記基板の他方の面に取り付けられ光を伝播する光導波路と、前記基板を覆う筐体と、を有し、前記筐体の内側の前記コンデンサと対向する面には凹部が形成されていることを特徴とする光モジュールを提供することにより上記課題を解決する。【選択図】  図４
2018077344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方の面に設けられた受光素子と、
前記受光素子に接続されており、前記基板の一方の面に設置されているコンデンサと、
前記基板の他方の面に取り付けられ光を伝播する光導波路と、
前記基板を覆う筐体と、
を有し、
前記筐体の内側の前記コンデンサと対向する面には凹部が形成されていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記凹部の底面と前記コンデンサとの間隔は、前記凹部を除く前記筐体と前記基板の一方の面との間隔よりも広いことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記受光素子はフォトダイオードであって、
前記フォトダイオードのカソードには、前記コンデンサの一方の端子が接続されており、
前記コンデンサの他方の端子は接地されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記コンデンサは、複数設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項５】
前記凹部には絶縁体が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
スーパーコンピュータ、ハイエンドサーバの高速インターフェースにおける通信では銅等の電線ケーブルが用いられていたが、信号の高速伝送化に対応し、かつ、伝送距離を長くすることが可能な光通信が普及しつつある。
【０００３】
伝送距離が数十ｍと長い次世代インターフェースでは光通信が用いられており、光ケーブルとサーバ等とを接続して電気信号を光信号に変換する光モジュールが用いられている。光モジュールは、光ケーブルからの光信号を電気信号に変換してサーバに出力し、サーバからの電気信号を光信号に変換して光ケーブルへと出力する。
【０００４】
光モジュールは、筐体内に、電気信号を光信号に変換する発光素子、光信号を電気信号に変換する受光素子、発光素子を駆動する駆動ＩＣ（Integrated Circuit）、電流を電圧に変換するＴＩＡ（Trans Impedance Amplifier）が設けられている。発光素子、受光素子、駆動ＩＣ、ＴＩＡは基板に搭載されており、発光素子及び受光素子とレンズ付きフェルール等のフェルールとの間は光導波路により接続されている。
【０００５】
このような光モジュールでは、受光素子としてＰＤ（Photodiode）が用いられており、検出信号を安定化させるため、ＰＤのカソードにはコンデンサの一方の端子が接続されており、コンデンサの他方の端子は接地されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２３２３８０号公報
【特許文献２】特許第５６２５９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記のような光モジュールでは、筐体等におけるフレームグランドと筐体内の基板等におけるシグナルグランドの２系統のグランド電位を有している。光モジュールは、サーバ等のフロントパネルに挿入され接続されて使用されるが、静電気等が、サーバ等のフロントパネルを形成しているフレームや光モジュールの筐体等に流れ込むと、フレームグランドとなっている光モジュールの筐体等やサーバ等のフレームを介しアースされるため、筐体内部の基板のシグナルグランドは影響を受けることはなく、光モジュールがダメージを受けないような構造となっている。
【０００８】
また、光モジュールの筐体内部においては、基板にはＰＤ等とＰＤに接続されているコンデンサが設置されているが、コンデンサの設置位置によっては、静電気が光モジュールの筐体よりコンデンサを介しシグナルグランド等に流れ込み、光モジュールがダメージを受け故障の原因となる場合がある。
【０００９】
このため、光モジュールの筐体内に、受光素子に接続されたコンデンサが設置されている場合においても、静電気がシグナルグランド等に流れ込むことのない、信頼性の高い光モジュールが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本実施の形態の一観点によれば、基板の一方の面に設けられた受光素子と、前記受光素子に接続されており、前記基板の一方の面に設置されているコンデンサと、前記基板の他方の面に取り付けられ光を伝播する光導波路と、前記基板を覆う筐体と、を有し、前記筐体の内側の前記コンデンサと対向する面には凹部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
開示の光モジュールによれば、光モジュールの筐体内に、受光素子に接続されたコンデンサが設置されている場合においても、静電気がシグナルグランド等に流れ込むことを抑制することができ、光モジュールの信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施の形態の光モジュールの分解斜視図
【図２】第１の実施の形態の光モジュールの要部の上面図
【図３】第１の実施の形態の光モジュールの要部の回路図
【図４】第１の実施の形態の光モジュールの要部の断面図
【図５】比較に用いた光モジュールの断面
【図６】第１の実施の形態の光モジュールに静電気が流れ込んだ場合の説明図
【図７】第２の実施の形態の光モジュールの要部の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１４】
〔第１の実施の形態〕
（光モジュール）
第１の実施の形態の光モジュールについて、図１〜図４に基づき説明する。図１は、本実施の形態の光モジュールの分解斜視図であり、図２は、光モジュールの要部の上面図であり、図３は、光モジュールの回路図であり、図４は、光モジュールの要部の断面図である。
【００１５】
本実施の形態の光モジュールは、図１に示すように、接続基板１０、光導波路２０、光コネクタ３０、クリップ４０が下部筐体５１と上部筐体５２とにより形成される筐体内に入れられており、光ケーブル６０が接続されている。光ケーブル６０の一部は筐体に覆われている。
【００１６】
接続基板１０には、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits：フレキシブルプリント回路基板）１２が接続されるＦＰＣコネクタ１１及び外部との接続のための端子１７が設けられている。
【００１７】
また、図２に示すように、ＦＰＣ１２には、電気信号を光信号に変換し出射するＶＣＳＥＬ等の発光素子１３、及び光信号を電気信号に変換するＰＤ等の受光素子１４が搭載されている。また、ＦＰＣ１２には発光素子１３を駆動する駆動ＩＣ１５、受光素子１４から出力される電流を電圧に変換するＴＩＡ１６等が設けられている。発光素子１３及び受光素子１４は、いわゆるフェイスダウン、即ち、発光素子１３の発光面及び受光素子１４の受光面が下向きとなり、ＦＰＣ１２と対向するように実装されている。具体的には、ＦＰＣ１２の一方の面に、発光素子１３及び受光素子１４が実装されており、ＦＰＣ１２の他方の面には、光導波路２０が取り付けられている。尚、これらの発光素子１３、受光素子１４、駆動ＩＣ１５、ＴＩＡ１６は、ＦＰＣ１２にフリップチップボンディングにより実装されている。
【００１８】
また、受光素子１４の近傍にはコンデンサ１８が設けられている。コンデンサ１８は、受光素子１４であるＰＤの検出信号を安定化させるために設けられており、ＰＤのカソードにはコンデンサ１８の一方の端子が接続されており、他方の端子はＦＰＣ１２におけるシグナルグランドに接続され接地されている。図２に示す場合では、４ｃｈに対応しており、４つのコンデンサ１８が設けられている。
【００１９】
具体的には、図３に示すように、受光素子１４には４つのフォトダイオード１４ａが設けられており、各々のフォトダイオード１４ａのカソードが対応するコンデンサ１８の一方の端子に接続されており、コンデンサ１８の他方の端子はシグナルグランドに接続され接地されている。受光素子１４の４つのフォトダイオード１４ａは、ＴＩＡ１６における対応するＴＩＡ回路１６ａに各々接続されている。受光素子１４に接続されたコンデンサ１８は、受光素子１４の直近に設置した方が検出信号を安定化させる効果が高い。具体的には、コンデンサ１８と受光素子１４との接続距離が短い方が、信号の伝達特性を広帯域化させることができる。このため、ＦＰＣ１２の受光素子１４が設けられている面の、受光素子１４の近傍にコンデンサ１８が設置されている。
【００２０】
コンデンサ１８は、容量が数十μＦであり、一般的には、大きさが１ｍｍ×０．５ｍｍ×０．５ｍｍや、０．６ｍｍ×０．３ｍｍ×０．３ｍｍのものが多く用いられている。本実施の形態では、一例として、大きさが、０．６ｍｍ×０．３ｍｍ×０．３ｍｍのコンデンサ１８について説明する。
【００２１】
光導波路２０はフレキシブルなシート状の光導波路であり、複数のコアの周囲にクラッドが形成されており、光導波路に入射した光はコア内を伝播する。
【００２２】
光コネクタ３０は、レンズ付きフェルール３１とＭＴフェルール３２とが接続されたものである。レンズ付きフェルール３１には光導波路２０が接続され、光導波路２０との接続部分はフェルールブーツ３３により保護されている。クリップ４０にはねじ穴が設けられており、クリップ４０に設けられたねじ穴と下部筐体５１のねじ穴５１ａとが、ねじ５３によりねじどめされて、下部筐体５１に固定されている。
【００２３】
光ケーブル６０には、スリーブ６１ａ、６１ｂがカシメリング６２により固定されている。スリーブ６１ａ、６１ｂが固定されている光ケーブル６０の上下より、ケーブルブーツ７１、７２が被せられ、プルタブ／ラッチ部７３が取り付けられる。
【００２４】
光コネクタ３０がクリップ４０により固定され、ＦＰＣ１２を接続した接続基板１０が載置された下部筐体５１に上部筐体５２を被せ、上部筐体５２のねじ穴５２ａと下部筐体５１のねじ穴５１ｂとをねじ５４でねじどめすることで、下部筐体５１と上部筐体５２が固定される。尚、下部筐体５１、上部筐体５２はＡｌ等の熱伝導性の高い金属材料により形成されている。
【００２５】
本実施の形態の光モジュールは、図４に示すように、上部筐体５２の内側のコンデンサ１８に対向する領域に凹部５５を設けた構造のものである。このように上部筐体５２の内側のコンデンサ１８に対向する領域に凹部５５を設けて上部筐体５２とコンデンサ１８との間隔を静電気が放電しないように大きくすることにより、上部筐体５２からコンデンサ１８に静電気が流れることを防ぐことができる。
【００２６】
このことについて、図５の比較例を含めより詳細に説明する。図５は、上部筐体９５２の内側に凹部が設けられていない光モジュールの断面図である。上部筐体９５２は、内側に凹部が設けられていないことを除き上部筐体５２と同じである。受光素子１４やＴＩＡ１６の高さは１５０μｍ〜２５０μｍである。受光素子１４及びＴＩＡ１６と上部筐体９５２との間には、放熱シート８１及び８２が設置されている。放熱シート８１及び８２は、熱伝導性が高く、受光素子１４及びＴＩＡ１６において発生した熱を放熱シート８１及び８２を介し上部筐体９５２に伝え放熱する機能を有している。また、放熱シート８１及び８２は、弾性を有しており、何もしない状態では、厚さが、約５００μｍであるが、受光素子１４及びＴＩＡ１６と上部筐体９５２との間で挟まれて、放熱シート８１及び８２に力が加えられている状態で変形し、厚さが１００μｍ〜２００μｍ程度になる。
【００２７】
ここで、受光素子１４の高さを２００μｍ、変形した放熱シート８１の厚さを２００μｍとすると、ＦＰＣ１２と上部筐体９５２との間隔ｔａは４００μｍとなる。受光素子１４に接続されているコンデンサ１８の高さが０．３ｍｍ（３００μｍ）であるとすると、コンデンサ１８と上部筐体９５２との間隔ｔｂは１００μｍとなり、ＦＰＣ１２と上部筐体９５２との間隔ｔａと比べて極めて狭い。このため、静電気が上部筐体９５２に流れ込むと、流れ込んだ静電気は、放電により上部筐体９５２からコンデンサ１８の電極に伝わりやすく、シグナルグランドに流れ込んでしまい、光モジュールの故障の原因となりやすい。
【００２８】
本実施の形態においては、図４に示すように、上部筐体５２の内側において、コンデンサ１８に対向する領域に凹部５５が設けられている。本実施の形態の光モジュールにおいても、ＦＰＣ１２の一方の面１２ａに、受光素子１４及びＴＩＡ１６が取り付けられており、受光素子１４及びＴＩＡ１６と上部筐体５２との間には、放熱シート８１及び８２が設置されている。尚、ＦＰＣ１２の他方の面１２ｂには、光導波路２０が取り付けられている。
【００２９】
放熱シート８１及び８２は放熱部材であり、絶縁性を有し、熱伝導率が比較的高い材料により形成されている。具体的には、放熱シート８１及び８２は、シリコンゴム、シリコングリス、アルミナフィラを有するエポキシ樹脂等により形成されている。放熱シート８１及び８２は熱伝導性が高いため、受光素子１４及びＴＩＡ１６において発生した熱を放熱シート８１及び８２を介し上部筐体５２に円滑に伝えることができる。これにより、上部筐体５２より放熱することができる。また、放熱シート８１及び８２は弾性を有しており、通常の厚さは約５００μｍであるが、受光素子１４及びＴＩＡ１６と上部筐体５２との間で挟まれて、力が加えられていると変形し、厚さが１００μｍ〜２００μｍ程度になる。
【００３０】
ここで、受光素子１４の高さを２００μｍ、変形した放熱シート８１の厚さを２００μｍとすると、ＦＰＣ１２と上部筐体５２との間隔ｔｃは４００μｍとなる。受光素子１４に接続されているコンデンサ１８の高さが０．３ｍｍ（３００μｍ）であるとすると、凹部５５の深さｄｓは、底面５５ａとコンデンサ１８との間隔ｔｓが、凹部５５を除く上部筐体５２の内側とＦＰＣ１２との間隔ｔｃよりも大きくなるように形成されている。従って、凹部５５は間隔ｔｓが４００μｍよりも大きくなるように形成されており、凹部５５の深さｄｓは３００μｍよりも深くなっている。このような深さｄｓの凹部５５を上部筐体５２の内側に形成することにより、静電気が上部筐体５２に流れ込んでも、上部筐体５２からコンデンサ１８の電極への放電を防ぐことができる。
【００３１】
即ち、ＦＰＣ１２と上部筐体５２との間隔ｔｃは、上部筐体５２に静電気が流れ込んでも、上部筐体５２からＦＰＣ１２に形成された電極に放電しないような間隔で形成されているため、凹部５５の底面５５ａとコンデンサ１８との間隔ｔｓが、ＦＰＣ１２と上部筐体５２との間隔ｔｃよりも広くなるような深さｄｓの凹部５５を上部筐体５２の内側に設けることにより、上部筐体５２に静電気が流れ込んでも、上部筐体５２からコンデンサ１８に放電することを防ぐことができる。
【００３２】
従って、本実施の形態においては、図６に模式的に示すように、フレーム９１に流れ込んだ静電気は、ケース９２、本実施の形態における光モジュールの上部筐体５２及び下部筐体５１を介し、再びフレーム９１に流れてフレームグランド（ＦＧ）に流れる。従って、静電気が上部筐体５２からコンデンサ１８の電極等に放電することはないため、ＦＰＣ１２のシグナルグランド（ＳＧ）に静電気が流れ込むことはない。これにより、本実施の形態においては、光モジュールの信頼性を高めることができる。
【００３３】
尚、図５に示される構造の光モジュールにおいて、コンデンサ１８と上部筐体９５２との距離を離すことにより、上部筐体９５２に静電気が流れ込んでも、放電によりコンデンサ１８に静電気が流れ込むことを抑制することが可能であるが、この場合には、光モジュール全体の大きさが大きくなるため、光モジュールの小型化の要求を満足させることができない可能性もある。
【００３４】
尚、本実施の形態においては、図４におけるコンデンサ１８の一方の端子から他方の端子まで（図４における）左右方向の長さＬを０．６ｍｍ（６００μｍ）とした場合には、凹部５５の左右方向の幅Ｗは、コンデンサ１８の一方の端子側および他方の端子側に、各々ＦＰＣ１２と上部筐体５２との間隔ｔｃよりも大きな間隔を設け、Ｌ＋２ｔｃ以上、即ち、６００μｍ＋２×４００μｍ＝１４００μｍ（１．４ｍｍ）以上とすることで、コンデンサ１８の長さ方向においても上部筐体５２からコンデンサ１８への静電気の放電を防ぐことができるため好ましい。
【００３５】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態の光モジュールについて説明する。本実施の形態の光モジュールは、図７に示されるように、上部筐体５２の内側に形成された凹部５５に絶縁体１５５を埋め込んだ構造の光モジュールである。このように凹部５５に絶縁体１５５を埋め込むことにより、上部筐体５２とコンデンサ１８の電極との間における空気中の放電を防ぐことができ、より信頼性を向上させることができる。
【００３６】
絶縁体１５５を形成する材料としては、酸化シリコンや酸化アルミニウム等の絶縁性を有する酸化物、ポリイミド等の絶縁性を有する樹脂材料等が挙げられる。また、上部筐体５２とコンデンサ１８との間に大きな静電容量が形成されることを防ぐため、絶縁体１５５は、比誘電率が低い材料により形成されていることが好ましい。また、絶縁体１５５に樹脂材料を用いた場合には、樹脂材料は凹部５５を容易に埋め込むことができ、低コストで本実施の形態の光モジュールを製造することができるため好ましい。
【００３７】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００３８】
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００３９】
１０        接続基板
１１        ＦＰＣコネクタ
１２        ＦＰＣ（基板）
１３        発光素子
１４        受光素子
１５        駆動ＩＣ
１６        ＴＩＡ
１８        コンデンサ
２０        光導波路
５１        下部筐体
５２        上部筐体
５５        凹部
８１        放熱シート
８２        放熱シート
【図１】
2018077344.tif 000003
【図２】
2018077344.tif 000004
【図３】
2018077344.tif 000005
【図４】
2018077344.tif 000006
【図５】
2018077344.tif 000007
【図６】
2018077344.tif 000008
【図７】
2018077344.tif 000009