(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、電気的接触は確保しつつしかも簡単に外せる状態で光部品をPWBと接続でき、コネクタの付け外しの際にリードを曲げる等して痛めてしまう可能性が低く、しかも、半田付け作業も容易なコネクタ構造と接続方法を提供すること。【解決手段】  本発明は、凸型コネクタを備えた光部品を凹型コネクタに接続するコネクタ接続構造であって、前記凸形コネクタの少なくとも一方の面上に複数の配線が形成され、前記凹型コネクタに前記凸型コネクタの配線と対応する複数の配線が設けられ、前記凹型コネクタは、プリント配線基板に形成され複数の配線が形成された開口部、または、バネ性のある凹型コネクタであることを特徴とするコネクタ接続構造である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸型コネクタを備えた光部品を凹型コネクタに接続するコネクタ接続構造であって、
前記凸形コネクタの少なくとも一方の面上に複数の配線が形成され、前記凹型コネクタに前記凸型コネクタの配線と対応する複数の配線が設けられ、
前記凹型コネクタは、プリント配線基板に形成され複数の配線が形成された開口部、または、バネ性のある凹型コネクタであることを特徴とするコネクタ接続構造。
【請求項２】
前記開口部の内側面に、前記凸型コネクタの配線と対応する複数の配線が設けられている請求項１のコネクタ接続構造。
【請求項３】
前記開口部周囲に、前記凸型コネクタの配線と対応する複数の配線が設けられている請求項１または２に記載のコネクタ接続構造。
【請求項４】
前記凸型コネクタの断面形状が前記凹型コネクタに向かう方向に幅が狭まったテーパー形状であり、前記凹型コネクタの断面形状は前記凸型コネクタに向かう方向にはテーパーがない形状である請求項１から３のいずれか一項に記載のコネクタ接続構造。
【請求項５】
前記凸型コネクタ配線を形成する箇所に凹部を設け、前記凹部に配線を形成し、前記凸型コネクタを挿入する前記凹型コネクタの配線を、前記凹部に嵌る盛り上がった配線とする請求項１から４のいずれか一項に記載のコネクタ接続構造。
【請求項６】
前記凹型コネクタ表面の配線を形成する箇所に凹部を設け、前記凹部に配線を形成し、前記凹型コネクタに挿入する前記凸型コネクタの配線を、前記凹部に嵌る盛り上がった配線とする請求項１から４のいずれか一項に記載のコネクタ接続構造。
【請求項７】
前記凸型コネクタの上面と下面に配線が形成され、前記上面配線と前記下面配線は千鳥状に配置されている請求項１から６のいずれか一項に記載のコネクタ接続構造。
【請求項８】
凸型コネクタを備えた光部品を凹型コネクタに接続する接続方法であって、
前記凸形コネクタの少なくとも一方の面上に複数の配線が形成され、前記凹型コネクタに前記凸型コネクタの配線と対応する複数の配線が設けられ、前記凸型コネクタを前記凹型コネクタに挿入して前記凸形コネクタと前記凹型コネクタの各配線を一部接触させて両者の電気的接続を取ることを特徴とする接続方法。
【請求項９】
前記電気的接続を取ったあと前記光部品の試験を行い、前記試験終了後前記凸型コネクタを前記凹型コネクタから外す請求項８に記載の接続方法。
【請求項１０】
前記凸型コネクタの断面形状が前記凹型コネクタに向かう方向に幅が狭まったテーパー形状であり、前記凹型コネクタの断面形状は前記凸型コネクタに向かう方向にはテーパーがない形状である請求項８または９に記載の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコネクタ構造と接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の光通信を支える光通信機器のフロントエンドとして、光トランシーバの開発が進んでいる。光トランシーバの通信速度は100Gbpsまで実用化が進み、更なる高速化が望まれている。同時に小型高密度実装の要求もあり、両方を満たす光トランシーバの開発が必要である。高速化に対応するため、偏波多重且つ位相変調が採用されており、実現するための手段として、光トランシーバ内には、位相変調用光モジュールを内蔵している。位相変調用光モジュールを制御するには、高速な変調信号だけでなく、同時に複数の電極に電圧を与えて制御する必要があり、その制御を行うために多数の制御配線が必要となる。
【０００３】
このような製品開発を行う上で課題となるのは、製造工程で、部品である光トランシーバをプリント配線基板（以下PWB：Printed Wiring Boardと略称する）に一旦実装して行う工程と、PWBに実装しないで光トランシーバ単体で行う工程とが入り混じっていることである。一旦実装して行う工程とは例えば光トランシーバの各ピンに種々の電圧を印加して光出力を測定する工程であり、実装しないで行う工程とは例えば気密試験である。
【０００４】
まず「一旦実装して行う工程」について説明する。ある工程では光トランシーバをPWBに仮に実装し、PWB側から種々の電圧を印加して特性を測定する。PWBに実装しないで行う工程がその前工程または後工程にあると、光トランシーバをPWBから着脱する必要がある。例えば実装して行うＡ工程、実装しないで行うＢ工程の順に工程があるとすると、Ａ工程で実装し、Ｂ工程で実装を外すという光トランシーバの着脱が必要になる。しかし最近の光トランシーバはピン数が多くなっており、着脱の際にピンを曲げてしまう可能性が高くなっている。既存の光モジュールとプリント板の接続には、図９に示すとおり、光モジュール９０１側にリードピン９１１を準備し、PWB９０５側に準備したスルーホール９３０に通した上ではんだ付けする。しかし、図１０に示すとおり、リードピンが多数(たとえば50ピン)になると、PWBへの挿入時や光モジュールの製造工程でリードピンを曲げてしまうことがある。
【０００５】
多数のピンの接続や柔軟な配線として、フレキシブル基板(以下、フレキ基板)を利用した接続方法もある。しかし製造過程において、部品をパッケージ（以下PKG（Package）と略称する）に実装するための実装機（製造装置）の構造上、フレキ基板を曲げる必要が発生することがある。実装機での曲げの方向が、最終製品形態である光トランシーバ内で実装される際の曲げ方向とは異なると、フレキ基板に癖がついてしまい元に戻らないことがある。
【０００６】
次に「実装しないで行う工程」について説明する。気密試験は光トランシーバを実装した筐体内に試験用のガスを封入し、筐体からそのガスがリークしていないかをチェックするものである。フレキシブル基板（以下フレキ基板と略称する）はガスを吸収する。そのため気密封止型のPKGの場合、製造過程の中で気密試験を行う際、フレキ基板が接続されていると、フレキ基板が試験用ガスを吸収してしまう。その結果、期待する気密試験結果を得る事が出来ない。そのためフレキ基板を一旦取り外して気密試験し、そのあと実装し直す必要がある。
【０００７】
以上述べた２つの理由から、PWBに対して光部品を容易に脱着できるようにすることが望ましい。
【０００８】
またPWBへの光モジュールの半田付けは客先（納入先）の製造工程で行われることが多い。従って客先の製造工程において容易に接続でき、且つ接続強度を十分満足することが望ましい。そのため、製造工程も考慮した製品形態と接続方法が必要となった。
【０００９】
特許文献１にはプラグ側コネクタとレセプタクル側コネクタで構成された光電気複合型コネクタが開示されている。プラグ側コネクタ２０には光ファイバのような光伝送手段の一端が接続され、光ファイバで伝送された光信号を光電変換素子で電気信号に変換し、変換効率した電気信号は複数の導体２３ａ〜２３ｈに出力される。レセプタクル側コネクタ４０は基板に実装され、一部が露出している複数の導体４４が形成されている。
【００１０】
プラグ側コネクタをレセプタクル側コネクタに嵌合することで導体２３と導体４４が接触し、電気信号がプラグ側からレセプタクル側に伝達される。（（００２０）〜（００２１）段落、図１〜３）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−０３０８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１は導体２３と導体４４が接触することによって電気的接続を取っている。しかしこれは強固な接続ではなく、振動や衝撃を受けると外れる可能性がある。強固に接続するには半田付けが望ましいが、特許文献１は基板３に実装されたレセプタクル側コネクタ４０にプラグ側コネクタ２０を嵌合させることが前提であり、半田付けは考慮されていない。その図２，３から分かるように、レセプタクル側コネクタ４０の島状突出部４２の外側に形成された複数の導体４４と、「ロ」の字形のプラグ側コネクタ２０の内側に形成された複数の導体２３を接触させる。プラグ側コネクタ２０は「ロ」の字形で、「ロ」の字の中が開口しておらず塞がった形状である。言い換えればレセプタクル側コネクタ４０から見て天井が塞がった形状である。このような形状では接触の際に導体２３と導体４４を半田付けするのは不可能である。
【００１３】
本発明の目的は、以上述べた問題点を解決し、電気的接触は確保しつつしかも簡単に外せる状態で光部品をPWBと接続でき、コネクタの付け外しの際にリードを曲げる等して痛めてしまう可能性が低く、しかも、半田付け作業も容易なコネクタ構造と接続方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、凸型コネクタを備えた光部品を凹型コネクタに接続するコネクタ接続構造であって、
前記凸形コネクタの少なくとも一方の面上に複数の配線が形成され、前記凹型コネクタに前記凸型コネクタの配線と対応する複数の配線が設けられ、
前記凹型コネクタは、プリント配線基板に形成され複数の配線が形成された開口部、または、バネ性のある凹型コネクタであることを特徴とするコネクタ接続構造、である。
【００１５】
また本発明は、凸型コネクタを備えた光部品を凹型コネクタに接続するコネクタ接続方法であって、
前記凸形コネクタの少なくとも一方の面上に複数の配線が形成され、前記凹型コネクタに前記凸型コネクタの配線と対応する複数の配線が設けられ、前記凸型コネクタを前記凹型コネクタに挿入して前記凸形コネクタと前記凹型コネクタの各配線を一部接触させて両者の電気的接続を取ることを特徴とする接続方法、である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電気的接触は確保しつつしかも簡単に外せる状態で光部品をPWBと接続でき、コネクタの付け外しの際にリードを曲げる等して痛めてしまう可能性が低く、しかも、半田付け作業も容易なコネクタ構造と接続方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態の凸型コネクタを備えた光モジュールの斜視図である。
【図２】凸型コネクタ部１０３と外部の接続を行うためのPWB２０５側の凹型コネクタ２００を示す斜視図である。
【図３】光モジュール１００の凸型コネクタ１０３を凹型コネクタ２００に挿入する様子を示した斜視図である。
【図４】配線の断面形状を示す図である。
【図５】凸型、凹型コネクタの上面と下面での配線の配置を千鳥状にした例を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態を示す図で、凸型コネクタにテーパーを設けた例を示す斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施形態を示す斜視図である。
【図８】バネ性のあるコネクタ
【図９】本発明の背景技術を示す斜視図である。
【図１０】本発明の別の背景技術を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
図を用いて本発明の第１の実施形態を説明する。
（光モジュール側の凸型コネクタ）
図１は本発明の第１の実施形態の凸型コネクタを備えた光モジュールの斜視図である。本実施形態では、凸型コネクタ部１０３以外の部分の光モジュール１００を光モジュール本体１０１と称する。光モジュール１００の一例は光素子を実装した気密封止セラミックPKGである。光モジュール１００は光モジュール本体１０１の側面を凸型形状にしたものである。この凸型コネクタ部１０３を、後述するPWBの凹型コネクタと接続する。なお光ファイバ１０５が光コネクタ１０７を介して光モジュール本体１０１に接続されている。また光モジュール本体１０１内では、光コネクタ１０７と光モジュール素子の間を光配線で接続している。光モジュール素子と光配線はいずれも図示していない。光モジュール素子は例えば光電変換素子、増幅器、駆動回路等を含む。
【００１９】
図１の手前側に、凸型コネクタ部１０３の拡大したものを示している。凸型コネクタ部１０３は光モジュール本体１０１の側面から突き出した細長い平坦な板状の形状であり、凸型の上面１０３ａと下面１０３ｂにそれぞれ複数の配線（配線パターン１５３ａ、１５３ｂ）を形成する。配線パターン１５３ａ、１５３ｂは、光モジュール１００からの電気配線を、凸型の上面１０３ａ上及び下面１０３ｂ上に引出したものである。
【００２０】
本実施形態では、凸型コネクタ部１０３の上面１０３ａと下面１０３ｂに配線パターンに沿って浅い凹部１０９を設ける。凹部の断面は楕円を長軸方向に半分に分割した形状である。浅い凹部１０９に配線パターン１５３ａ、１５３ｂを形成する。配線パターン１５３ａを構成する個々の配線１１１ａの断面は、凹部１０９の断面形状に沿った半楕円形状になる。同様に、配線パターン１５３ｂを構成する個々の配線１１１ｂの断面も、凹部１０９の断面形状に沿った半楕円形状になる。配線１１１ａ，１１１ｂの上面は平面である。なおPWBの凹型コネクタとの電気的接続を確実にするために配線１１１ａ，ｂの上面をわずかに盛り上げて、その断面形状を楕円形になるようにしてもよい。盛り上げずに表面を平坦にしてもよい。
（PWB側の凹型コネクタ）
図２は凸型コネクタ部１０３と外部の接続を行うためのPWB２０５側の凹型コネクタ２００を示す斜視図である。凹型コネクタ２００はPWB２０５の光モジュール１００を実装する箇所に穴を開けて形成する。凹型コネクタ２００の内寸は凸形コネクタ１０３を挿入するために凸形コネクタ１０３の外寸よりわずかに大きくする。
【００２１】
凹型コネクタ２００の上面２０３ａの配線パターン２５３ａが、凸型コネクタ１０３の上面１０３ａの配線パターン２１１ａと接触して電気的接続を行う。同様に、凹型コネクタ２００の下面２０３ｂの配線パターン２５３ｂが、凸型コネクタ１０３の下面１０３ｂの配線パターン２１１ｂと接触して電気的接続を行う。
【００２２】
本実施形態では上面２０３ａと下面２０３ｂは平坦面であり、図２に示すように、配線パターン２５３ａ、ｂは平坦面上に形成される。
【００２３】
なお、凸型コネクタ１０３と同様に、凹型コネクタ部２００の上面２０３ａと下面２０３ｂに配線パターンに沿って浅い凹部２０９を設ける。浅い凹部２０９の断面は楕円を長軸方向に半分に分割した形状である。浅い凹部２０９に配線パターン２５３ａ、２５３ｂを形成する。
【００２４】
配線パターン２５３ａを構成する個々の配線２１１ａの断面は、浅い凹部２０９の断面形状に沿った半楕円形状になる。同様に配線パターン２５３ｂを構成する個々の配線２１１ｂの断面も、凹部１０９の断面形状に沿った半楕円形状になる。なおPWBの凹型コネクタとの電気的接続を確実にするために配線２１１ａ，ｂの上面をわずかに盛り上げて、その断面形状を楕円形になるようにしてもよい。盛り上げずに表面を平坦にしてもよい。
（動作の説明）
図３に示すように、図１の光モジュール１００の凸型コネクタ１０３を図２のPWB２０５の凹型コネクタ２００に挿入する。凹型コネクタ２００の内寸は凸型コネクタ１０３の寸法わすかに大きい。凸型コネクタ１０３を凹型コネクタ２００に途中まで挿入する。これは凸形コネクタが凹型コネクタに軽く挿入された状態であり、両コネクタの対応する各配線毎に、配線の一部の領域でだけ接触する。この接触によって電気的な接続を確保する。また各配線の面積のうちの一部の領域でだけ接触しているので、凸型コネクタ１０３と凹型コネクタ２００は弱い摩擦力で接続している状態である。そのため光モジュール１００はPWB２００から容易に外すことができる。この状態でPWB２０５の凹型コネクタ２００から凸型コネクタ１０３を経由して電源電圧と信号を光モジュール１００に印加することで特性の試験を行う。試験とは例えば光モジュール１００にアナログ電圧を印加して光出力の強度を測定する等である。
【００２５】
本実施形態では試験後の工程が光モジュール１００を外して行う工程であっても問題なく対応できるようになる。製造工程において複数回の挿抜が必要な場合でも、PWBを容易に着脱することが可能である。
【００２６】
また製造工程途中に気密試験を行う場合も、フレキ基板を光モジュールから外す事で、試験用ガスを吸収する事もない。
【００２７】
また本実施形態では光モジュール、PWBの着脱が容易なので、製造工程の順番を入れ替えたい場合にも柔軟に対応可能である。
【００２８】
更に、光モジュール１００が完成し供給先である客先に納入した後、客先が行う製造工程でも、光モジュール１００とPWBを半田接続する際は、客先がPWB側に配線を形成する（メタライズする）事で容易に半田付けする事が可能となり、作業性が向上する。半田付けするので振動、衝撃に耐えうる強度を確保できる。
（効果の説明）
本実施形態によれば、光部品を電気的接触は確保しつつしかも簡単に外せる状態でPWBと物理的に接続することで、特性測定後の光部品の脱離あるいは気密試験前のPWBの脱離が容易になる。
【００２９】
また凸型コネクタに形成される配線は、そのコネクタ面から凹型コネクタに向かう方向に飛び出していないリードレスの配線である。同様に、凹型コネクタに形成される配線は、コネクタ面から凸部コネクタに向かう方向に飛び出していないリードレスの配線である。従ってコネクタの付け外し行う際にリードを曲げる等して痛めてしまうことがない。
【００３０】
また、PWBへの光モジュールの半田付けは顧客（納入先）の製造工程で行われることが多いが、凸型コネクタと凹型コネクタにそれぞれ配線を形成してあるので、半田付け作業は容易である。半田付けによって振動、衝撃に耐えうる必要な強度を確保できる。
【００３１】
なお図１，２では配線の断面形状を楕円形にしたが、これに限らず、図４（ａ）に示すような矩形断面の配線でもよい。凸型コネクタの配線３１１ａとそれに対応する凹型コネクタの配線３１１ｂが形成された面（接続面）はどちらも平坦である。
【００３２】
また図４（ｂ）のように、凸型コネクタと凹型コネクタの平坦な面にそのまま配線４１１ａ、配線４１１ｂを形成してもよい。
【００３３】
更に配線は図４（ｃ）のような形状でもよい。凸型コネクタに図１のような浅い凹部５０９ａを形成し、その凹部に接続面からわずかに盛り上がるように断面楕円形の配線５１１ａを形成する。一方凹型コネクタには浅い凹部５０９に対応する浅い凹部５０９ｂを形成し、その凹部の形状に沿うように配線５１１ｂを形成する。配線５１１ｂを形成しても表面を平坦にせず、凹みを残す。つまり凹部に嵌る盛り上がった形状の配線とする。その状態で凸型コネクタを挿入すると、凸型コネクタの断面凸形状の配線と凹型コネクタの断面凹形状の配線の間で接触面積が増えて電気的な接続がより確実になる。なお図４（ｃ）とは逆に、図４（ｄ）に示すように、凸型コネクタに断面凹形状の配線を形成し、凹型コネクタに断面凸形状の配線を形成してもよい。
【００３４】
また図５に示すように、光モジュール上方から見て、凸型コネクタ（または凹型コネクタ）の上面と下面で配線を千鳥状つまり互いに違いに配置するようにしてもよい。このような配置でも良いし、図１のような上下の配線が光モジュール上方から見て揃った配置でも良い。光モジュールのパターン設計に応じて自由に採用することができる。
【００３５】
また本実施形態では凸型コネクタの両面とも配線を形成したが、片面だけに配線を形成してもよい。凹型コネクタについても同様であり、凸型コネクタの配線が形成された片側面に対向する内側面だけに配線を形成してもよい。
（第２の実施形態）
図１では凸型コネクタ１０３の形状は直方体で、配線が形成された面は上下で平行である。しかし図６に示すように、凸型コネクタの配線が形成された面に、光モジュールから遠い場所になるほど厚さが薄くなるテーパー３００を持たせることもできる。つまり凸型コネクタの断面を凹型コネクタに向かう方向に幅が狭まったテーパー形状にする。テーパーの先端部の厚さは凹型コネクタの開口寸法より小さくする。一方PWBの凹型コネクタにはテーパーを付けず、光モジュール側に向かう方向には開口寸法を同じにする。この開口寸法は凸型コネクタを挿入したときテーパーが途中で止まる寸法にしておく。
【００３６】
すると凸型コネクタを差し込んでいくとテーパーの途中で止まり、凸形コネクタが凹型コネクタに軽く挿入された状態になり、両コネクタの対応する各配線毎に、配線の一部の領域でだけ接触する。この接触によって電気的な接続を確保する。また各配線の面積のうちの一部の領域でだけ接触しているので、凸型コネクタ１０３と凹型コネクタ２００は弱い摩擦力で接続している状態である。本実施形態ではテーパーを形成しているので、第１の実施形態に比べて両コネクタの各配線間の接触面積を一定にすることができ、より確実に接触する。また光モジュールをPWBの上方から挿入すれば、凸形コネクタと凹型コネクタの間の摩擦力に加えて、光モジュール自身の重さによる重力も加わるので、この点からも電気的な接続がより確実になる。
（第３の実施形態）
第１、２の実施形態では、凹型コネクタはPWBの開口の内側に配線を形成した。しかし図７のようにPWBの開口周囲の凸型コネクタ側表面に、凸型コネクタの配線と対応する配線７２０ａ、７２０ｂを形成してもよい。このようにすれば、半田付けがより簡単になる。なお凸型コネクタの光モジュール本体側に、７２０ａ，ｂと電気的接続を取るための配線７５０ａ、配線７５０ｂを設ける。配線７５０ａ、７５０ｂはそれぞれ凸型コネクタの上面と下面に形成した配線と接続している。
【００３７】
また図示していないが、第１の実施形態のように開口内側に配線を形成し、しかもその配線を開口周囲まで伸ばしてもよい。
（他の実施形態）
本発明は配線のインピーダンス設計により、32Gbpsのような高周波配線にも適用可能である。また本発明の凸型コネクタはPWBとの接続だけでなく、図８に断面を示したような、バネ性のあるコネクタ８００との接続も可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１００、９０１    光モジュール
１０１    光モジュール本体
１０３    凸型コネクタ部
１０３ａ    上面
１０３ｂ    下面
１５３ａ、１５３ｂ、２５３ａ、２５３ｂ    配線パターン
１０９、２０９    浅い凹部
１１１ａ、１１１ｂ、２１１ａ、２１１ｂ、３１１ａ、３１１ｂ、４１１ａ、４１１ｂ、５１１ａ、５１１ｂ    配線
１５３ａ、１５３ｂ、２５３ａ、２５３ｂ    配線パターン
２００    凹型コネクタ
２０３ａ    上面
２０３ｂ    下面
２０５、９０５    PWB
３００    テーパー
７２０ａ、７２０ｂ    配線
７５０ａ、７５０ｂ    配線
８００    バネ性のあるコネクタ
９１１    リードピン
９３０    スルーホール
【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】
2018160407.tif 000007
【図６】
2018160407.tif 000008
【図７】
2018160407.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018160407.tif 000011
【図１０】
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