(57)【要約】【課題】光モジュール内での電気信号の劣化を抑えること。【解決手段】光モジュール１００は、電気信号が伝送される配線がパターニングされたプリント基板１０１と、発光素子１０４、受光素子１０６、駆動ＩＣ１０３及びＴＩＡ１０５がＦＰＣ１０２に搭載されることにより形成された光電気変換器６と、プリント基板１０１と光電気変換器６とを電気的に接続する電気コネクタ１１０と、光電気変換器６の下面に貼り付けられたレンズシート１４０と、レンズシート１４０の下面に貼り付けられた光導波路１２０とを有する。そして、プリント基板１０１の長手方向において、プリント基板１０１の一方の端を始点とし、電気コネクタ１１０を終点とする配線パターンの長さが、電気コネクタ１１０からプリント基板１０１の他方の端までの長さより短い。【選択図】図１
2015023143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号が伝送される配線パターンを有する第１の回路基板と、
前記電気信号と光との変換を行う光素子が搭載された第２の回路基板と、
前記配線パターンと前記第２の回路基板とを電気的に接続する電気コネクタと、
前記第１の回路基板の下面側に設けられ、前記光素子から出力される光、または、前記光素子へと入射する光を導波させる光導波路と、を備え、
前記第１の回路基板の長手方向において、前記第１の回路基板の一方の端を始点とし、前記電気コネクタを終点とする前記配線パターンの長さが、前記電気コネクタから前記第１の回路基板の他方の端までの長さより短い、
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記電気コネクタと、前記第１の回路基板の前記他方の端との間に電源回路を備えることを特徴とする請求項１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】
近年、スーパーコンピュータ、サーバ、データセンター等の分野では、信号の高速伝送化に対する要求が高まっている。例えば、IBTA（Infiniband  trade  association）では、１チャネルあたり２６Gbpsの高速信号を用いるEDRの議論が行われている。また、IEEEでは、１チャネルあたり２５.８Gbpsの高速信号を用いる100GBASE-SR4の議論が行われている。このため、信号の高速伝送化に対応でき、かつ、伝送距離を長くできる光通信の利用が増加している。
【０００３】
装置間光信号接続において、電気信号と光との変換を行うために、一般的に光モジュールが用いられる。光モジュールは、例えば、サーバのフロントパネルにおいて、サーバーブレードと光ケーブルとを接続するときに用いられ、光ケーブルから入力された光を電気信号に変換してサーバーブレードへ出力する。また、光モジュールは、サーバーブレードから入力された電気信号を光に変換して光ケーブルへ出力する。
【０００４】
光モジュールは、その筐体内に、電気信号と光との変換を相互に行う「光電気変換器」を備える。光電気変換器は、発光素子と、発光素子を駆動させる駆動ＩＣ（Integrated  Circuit）と、受光素子と、受光素子からの電流を電圧に変換するＴＩＡ（Trans  Impedance  Amplifier）とにより形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０６８５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光モジュールは、フロントパネルへの実装数を増加させるために、縦長のPluggable光モジュールの形状を採る。縦長のPluggable光モジュールでは、長手方向の一方の基板端、つまり、プリント基板のカードエッジがサーバーブレード上の電気コネクタに挿入され、長手方向の他方に光ファイバが接続される。また、光電気変換器は、一般的に、光ファイバの直近に配置される。このため、Pluggable光モジュール内では、プリント基板のカードエッジと光電気変換器との間の距離、つまり、電気信号の伝送経路が長くなってしまう。
【０００７】
次世代の光モジュールが処理する電気信号のビットレートは２６Gbps/chと高速になり、今後ますますの高速化が予測される。そして、電気信号の高速化に伴って、光モジュール内での電気信号の伝送経路の長さが問題となる。すなわち、電気信号が高速になるほど伝送経路での劣化が大きくなり、この劣化は、伝送距離が長くなるほど大きくなる。
【０００８】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、光モジュール内での電気信号の劣化を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
開示の態様では、光モジュールは、電気信号が伝送される配線パターンを有する第１の回路基板と、前記電気信号と光との変換を行う光素子が搭載された第２の回路基板と、前記配線パターンと前記第２の回路基板とを電気的に接続する電気コネクタと、前記第１の回路基板の下面側に設けられ、前記光素子から出力される光、または、前記光素子へと入射する光を導波させる光導波路と、を備える。また、前記第１の回路基板の長手方向において、前記第１の回路基板の一方の端を始点とし、前記電気コネクタを終点とする前記配線パターンの長さが、前記電気コネクタから前記第１の回路基板の他方の端までの長さより短い。
【発明の効果】
【００１０】
開示の態様によれば、光モジュール内での電気信号の劣化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施例１の光モジュールの内部構成を示す図である。
【図２】図２は、実施例２の光モジュールの内部構成を示す図である。
【図３】図３は、実施例３の光モジュールの全体構成を示す図（分解図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本願の開示する光モジュールの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本願の開示する光モジュールが限定されるものではない。また、以下の実施例において、同一の構成部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
［実施例１］
＜光モジュールの内部構成＞
図１は、実施例１の光モジュールの内部構成を示す図である。図１（Ａ）は上面図、図１（Ｂ）は光伝送方向に沿った断面図である。
【００１４】
図１において、光モジュール１００は、プリント基板１０１と、電気コネクタ１１０と、ＦＰＣ（Flexible  Printed  Circuits）１０２と、光導波路１２０と、光コネクタ１３０とを有する。また、光モジュール１００は、ＦＰＣ１０２上に、駆動ＩＣ（Integrated  Circuit）１０３と、発光素子１０４と、ＴＩＡ（Trans  Impedance  Amplifier）１０５と、受光素子１０６とを有する。
【００１５】
プリント基板１０１は、長手方向の一方の端部、つまり、図示右端にカードエッジコネクタが形成されており、光モジュール１００は、このカードエッジコネクタを介してサーバーブレードに接続され、光コネクタ１３０を介して光ケーブルに接続される。また、プリント基板１０１の少なくとも上面において、カードエッジコネクタと電気コネクタ１１０との間には配線がパターニングされており、この配線パターンを介して電気信号が伝送される。
【００１６】
ＦＰＣ１０２の少なくとも上面には配線がパターニングされており、ＦＰＣ１０２は、プリント基板１０１にパターニングされた配線と、電気コネクタ１１０を介して電気的に接続される。ＦＰＣ１０２の材料として、薄くて、高周波で電気信号の劣化が小さく、かつ、透明な材料（例えばポリイミド等）が用いられる。
【００１７】
ＦＰＣ１０２の上面には、光素子である発光素子１０４及び受光素子１０６がフェイスダウン実装されている。発光素子１０４は、電気コネクタ１１０を介して入力される電気信号を光に変換する。受光素子１０６は、光導波路１２０を介して入射される光を電気信号に変換する。また、ＦＰＣ１０２の上面において、発光素子１０４の近傍には、発光素子１０４を駆動させる駆動ＩＣ１０３が配置され、受光素子１０６の近傍には、受光素子１０６からの電流を電圧に変換するＴＩＡ１０５が配置されている。発光素子１０４及び受光素子１０６のフェイスダウン実装は、例えばフリップチップボンダー等の一般的な電気素子実装方法で実現可能である。また、発光素子１０４は、例えばＶＣＳＥＬ（Vertical  Cavity  Semiconductor  Emission  Laser）アレイであり、受光素子１０６は、例えばＰＤ（Photo  Diode）アレイである。発光素子１０４、受光素子１０６、駆動ＩＣ１０３及びＴＩＡ１０５がＦＰＣ１０２に搭載されることにより、電気を光に変換し、光を電気に変換する光電気変換器６が形成される。
【００１８】
ＦＰＣ１０２の下面には、透明材料で構成され、かつ、一部に集光用レンズが形成されたレンズシート１４０が接着層を介して貼り付けられている。
【００１９】
レンズシート１４０の下面には、光を伝送する光導波路１２０が貼り付けられている。光導波路１２０は、発光素子１０４から出力される光、または、受光素子１０６へと入射する光を導波させる。光導波路１２０は、シート上の光導波路であり、例えばポリマー光導波路である。光導波路１２０には、光路を９０度曲げて光を結合するためのミラー１５０が形成されている。光導波路１２０の一端には、光コネクタ１３０が設けられる。
【００２０】
このように、本実施例では、シート状の光導波路１２０を用い、光導波路１２０の表面が光電気変換器６の受光面及び発光面に対向するように、光導波路１２０を光電気変換器６に積層して配置する。これにより、光電気変換器６の水平面をプリント基板１０１の水平面に対して平行にできるため、光モジュール１００の厚みを抑えることができる。
【００２１】
また、シート状の光導波路１２０を用いることにより、プリント基板１０１の長手方向において、光電気変換器６の搭載位置の自由度を高めることができる。すなわち、光モジュール１００の長手方向において、光導波路１２０の長さを長くするほど、光電気変換器６（及び電気コネクタ１１０）をプリント基板１０１のカードエッジにより近づけることができる。このため、光コネクタ１３０と光電気変換器６との間の距離を従来よりも長くして、プリント基板１０１上での光伝送路の距離を従来よりも長くすることができる。これにより、相対的に、プリント基板１０１上での電気信号の配線長、つまり、電気信号の伝送距離を従来よりも短くすることができる。例えば、図１に示すように、プリント基板１０１の長手方向において、プリント基板１０１の一方の端を始点とし、電気コネクタ１１０を終点とする配線パターンの長さを、電気コネクタ１１０からプリント基板１０１の他方の端までの長さより短くすることができる。よって、本実施例によれば、光モジュール１００内での電気信号の劣化を抑えることができる。
【００２２】
［実施例２］
＜光モジュールの内部構成＞
図２は、実施例２の光モジュールの内部構成を示す図である。図２（Ａ）は上面図、図２（Ｂ）は光伝送方向に沿った断面図である。
【００２３】
図２において、光モジュール２００は、電源回路２０１〜２０４を有する。電源回路２０１〜２０４の各々は、光モジュール２００の外部から供給される電源のノイズを除去するフィルタ回路、または、ＤＣ／ＤＣコンバータ等のＩＣで構成される電源回路及びフィルタ回路の一部である。
【００２４】
電源回路２０１〜２０４は、プリント基板１０１の長手方向において、電気コネクタ１１０と、プリント基板１０１の光コネクタ１３０側の端との間に配置される。特に、電源回路２０１〜２０４は、プリント基板１０１の長手方向において、電気信号が伝送される配線パターンと最も離れた位置に配置されるのが好ましい。例えば、電気信号が伝送される配線が、プリント基板１０１の長手方向の一方の端と電気コネクタ１１０との間にパターニングされている場合には、電源回路２０１〜２０４は、プリント基板１０１の長手方向の他方の端部にまとめて配置されるのが好ましい。
【００２５】
プリント基板１０１にこのように電源回路２０１〜２０４を配置することにより、プリント基板１０１において、電気信号が伝送される配線パターンと、電源回路２０１〜２０４とを遠くに分離することができる。よって、プリント基板１０１上の配線パターンを介して伝送される電気信号に対する電源ノイズの影響を軽減することができる。
【００２６】
［実施例３］
＜光モジュールの全体構成＞
図３は、実施例１の光モジュールの全体構成を示す図（分解図）である。
【００２７】
図３に示すように、光モジュール１００は、ＭＴ（Mechanically  Transferable）フェルール２と、ＭＴフェルール２に位置決めピンを介して位置決めされるレンズ付きフェルール３とを有する。光モジュール１００はさらに、レンズ付きフェルール３を接続方向Ｓ側から支持する支持部４１が形成された下カバー４と、下カバー４に締結固定されてＭＴフェルール２をレンズ付きフェルール３に向かう方向に押圧するフェルールクリップ５とを有する。支持部４１は、接続方向Ｓと反対方向に面する壁面である。
【００２８】
なお、図３において、「Ｓ」はレンズ付きフェルール３に対するＭＴフェルール２の接続方向を指し、「Ｔ」は平板状をなす光モジュール１００の下カバー４の底から開口に向かう厚み方向を指し、「Ｗ」は接続方向Ｓと厚み方向Ｔに対して垂直な幅方向を指している。また、本実施例では、厚み方向Ｔの矢印を図示の便宜上、上方とし、幅方向Ｗの矢印は接続方向Ｓから見て左方を示している。但し、接続方向Ｓのみが方向性を有し、厚み方向Ｔと幅方向Ｗは方向性を有しない。
【００２９】
ＭＴフェルール２は、ほぼ直方体状をなし、接続方向Ｓと反対側には幅方向Ｗ及び厚み方向Ｔに拡大する拡大部を有している。また、レンズ付きフェルール３も、ほぼ直方体状をなし、接続方向Ｓ側に幅方向Ｗ及び厚み方向Ｔに拡大する拡大部を有している。下カバー４の支持部４１は、レンズ付きフェルール３の拡大部の右端面を支持する。
【００３０】
フェルールクリップ５は、下カバー４に締結固定される板状部５１と、ＭＴフェルール２の左端面に当接する一対の当接部５２と、一対の当接部５２と板状部５１とを連結して当接部５２をＭＴフェルール２側に付勢する付勢力を発生する一対のばね部５３とを有する。フェルールクリップ５の材料は、例えば、可撓性を有する金属である。また、フェルールクリップ５は、下カバー４に締結固定するためのネジ部５４と、ネジ部５４を挿通するネジ穴５５とを有する。板状部５１は、ネジ穴５５に対応する一対の耳部５６を有する。
【００３１】
下カバー４は、ＭＴフェルール２とレンズ付きフェルール３とが嵌合されて位置決めされるコの字型の切り欠き部４２を有する。切り欠き部４２よりも支持部４１側には、レンズ付きフェルール３の拡大部を収納する収納部４３が形成される。収納部４３は切り欠き部４２よりも幅方向Ｗに広く厚み方向Ｔに深く形成される。また、下カバー４は、上カバー１１用のネジ１４に対応する一対の雌ネジ部４４と、フェルールクリップ５用のネジ部５４に対応する一対の雌ネジ部４５とを、切り欠き部４２の幅方向Ｗの外側に位置するブロック部４６に備えている。雌ネジ部４４は雌ネジ部４５よりも支持部４１寄りに位置する。支持部４１よりも接続方向Ｓ側にはフェルールブーツ８を収容する一対の収容壁４７が形成される。レンズ付きフェルール３及びフェルールブーツ８が、光コネクタ１３０に相当する。
【００３２】
また、光モジュール１００は、レンズ付きフェルール３から光電気変換器６に向けて引き出される光導波路１２０と、光導波路１２０を撓ませるフェルールブーツ８とを有する。フェルールブーツ８を光電気変換器６に対して光導波路１２０の長さより近接させて配置することで、光導波路１２０は撓んだ状態に維持される。
【００３３】
また、光モジュール１００は、プリント基板１０１と、プリント基板１０１の所定部位に実装された電気コネクタ１１０とを有し、光電気変換器６が電気コネクタ１１０に接続されてプリント基板１０１上に配置される。プリント基板１０１の右端にはカードエッジコネクタが形成される。
【００３４】
また光モジュール１００は、下カバー４が有する開口を閉塞する上カバー１１と、光電気変換器６が発生する熱を上カバー１１へ伝導して放熱する放熱シート１２とを有する。
【００３５】
プリント基板１０１では、電気コネクタ１１０が配置される部分からカードエッジコネクタまでの部分が、光電気変換器６が搭載される部分よりも幅方向Ｗに広い形態を有している。プリント基板１０１は下カバー４の収容壁４７よりも接続方向Ｓ側に位置する基板収納部４８に収納される。
【００３６】
ＭＴフェルール２の接続方向Ｓと反対側からは光ケーブル１５が引き出されており、光ケーブル１５は、一対のスリーブ１６と、カシメリング１７とを介して、一対のケーブルブーツ１８内に収納される。ケーブルブーツ１８には、プルタブ／ラッチ１９が装着される。
【００３７】
合成樹脂部材１３は、プリント基板１０１と上カバー１１との間にできる隙間を埋めるために、プリント基板１０１上の所定の位置に配置される。
【００３８】
なお、プリント基板１０１の右端のカードエッジコネクタと、電気コネクタ１１０との間の高速信号伝送路上に、高速信号の波形整形を行うRetimer等のＩＣを搭載してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１００，２００  光モジュール
１０１  プリント基板
１０２  ＦＰＣ
１０３  駆動ＩＣ
１０４  発光素子
１０５  ＴＩＡ
１０６  受光素子
１１０  電気コネクタ
１２０  光導波路
１３０  光コネクタ
【図１】
2015023143.tif 000003
【図２】
2015023143.tif 000004
【図３】
2015023143.tif 000005