(57)【要約】【課題】基板のストレスを軽減し、基板スペースを確保し、作業性を向上した光電モジュールを提供する。【解決手段】光素子及び電子回路を実装した基板７を金属製の筐体３に収容してなる光電モジュール１において、筐体３は基板７の面に対向する開口部８を有する基板収容部９と開口部８を閉じる蓋部１０とに分割形成し、基板収容部９には開口部８から収容した基板７が面に沿った方向に移動するのを規制する規制部材１３を設けると共に、基板収容部９及び蓋部１０のいずれか一方又は双方に基板７の面に接する弾性部材１６を設け、開口部８を閉じた蓋部１０と基板収容部９との間に弾性部材１６を介して基板７を挟み付けて保持する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光素子及び電子回路を実装した基板を金属製の筐体に収容してなる光電モジュールにおいて、前記筐体は前記基板の面に対向する開口部を有する基板収容部と該開口部を閉じる蓋部とに分割形成し、前記基板収容部には前記開口部から収容した前記基板が面に沿った方向に移動するのを規制する規制部材を設けると共に、前記基板収容部及び前記蓋部のいずれか一方又は双方に前記基板の面に接する弾性部材を設け、前記開口部を閉じた前記蓋部と前記基板収容部との間に前記弾性部材を介して前記基板を挟み付けたことを特徴とする光電モジュール。
【請求項２】
前記蓋部を前記開口部に沿って摺動して該開口部を閉じるように形成し、この蓋部と前記基板収容部との間に前記摺動を規制して該蓋部を保持する蓋保持手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の光電モジュール。
【請求項３】
前記蓋保持手段として、弾性を有する凸部とその凸部を受容する凹部との対を互いに対向させて一方は前記基板収容部に他方は前記蓋部に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の光電モジュール。
【請求項４】
前記蓋保持手段として、少なくとも一方が磁石である磁性体の対を互いに対向させて一方は前記基板収容部に他方は前記蓋部に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の光電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光素子及び電子回路を内蔵した光電モジュールに係り、特に、基板のストレスを軽減し、基板スペースを確保し、作業性を向上した光電モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信に用いる光トランシーバは、光電変換及び電光変換のための光素子と電気信号を処理する電子回路とを複合した光電モジュールの一種である。本発明の対象となる光電モジュールは、光素子及び電子回路を実装した基板を金属製の筐体に収容したものである。筐体を金属製とするのは、主として高周波の輻射を遮蔽するためであり、同時に放熱も考慮してのことである。Ｇｂｉｔ／ｓ帯の伝送速度を持つような高速光通信においては電子回路の高速動作による高周波の輻射が顕著になるので、できるだけ隙間のない筐体とするのが望ましい。その一方で電子回路の発熱も顕著になるので、放熱も考慮しなければならないのである。
【０００３】
図１に示した本発明の光電モジュール１は、筐体３を偏平な直方体に形成したものである。これと外観の同じ従来の光電モジュールを分解した状態で図７に示す。光素子のブーツを通す穴は図示省略してある。筐体３は、基板７１の面に臨ませて開口部７２を設けることにより、基板７１を開口部７２から落とし込んで収容する基板収容部７３と、開口部７２の上部を覆って開口部７２を閉じる蓋部７４とに分割形成されている。筐体３が受けた振動に対して基板７１がどの方向にも移動しないように、基板７１は基板収容部７３に対しネジ止め固定され、蓋部７４もまた基板収容部７３に対しネジ止め固定される。ネジ７６は、これらのネジ止め固定に使用するものである。
【０００４】
図８に基板７１の断面を部分的に拡大して示す。
【０００５】
電子回路を構成するＬＳＩや抵抗器などの電子部品のうちの多くは、実装密度を高くするために、半田付けを部品面で行う表面実装タイプの部品が用いられており、端子も小さい。特に、多くの入出力信号を有するＬＳＩ８１では基板７１に対向する面に微小な端子８２が密集させて並べて配置されており、これら端子８２のそれぞれが半田ボール８３を用いて基板７１の導体パターン８４に半田付けされている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−２７０７４７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、基板７１は基板収容部７３に対しネジ止め固定され、蓋部７４もまた基板収容部７３に対しネジ止め固定される。このネジ止め固定がもたらす問題点は次のとおりである。
【０００８】
１）基板７１を基板収容部７３にネジ止めするときに基板７１にストレスが加わる。さらに、蓋部７４をネジ止めするときに基板収容部７３を介して基板７１にストレスが加わる。また、ネジ止め固定された後、周囲温度が変動すると筐体と基板７１との膨張係数の違いで基板７１にストレスが加わる。これらのストレスにより基板７１と実装部品（図８の例ではＬＳＩ８１）との間にストレスが加わると、前記した半田ボール８３による半田付け部分に力が集中し、クラックが入るなどの不具合を招くことがある。
【０００９】
２）基板７１をネジ止めするために、基板７１にはネジ７６に対してクリアランスのある貫通穴が設けられ、さらに貫通穴の周囲にはネジ頭を回避するためのスペースが確保される。このようなネジ止め箇所を少なくとも４箇所設けるので、それだけ基板７１の面積が必要になる。このため、部品を集約配置しにくくなり、光電モジュールの小形化の妨げになる。
【００１０】
３）光電モジュールの製造組み立て時、或いはメンテナンスのために蓋部７４や基板７１を基板収容部７３から取り外したり取り付けるとき、ネジ止めの作業が必要なので煩わしい。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、基板のストレスを軽減し、基板スペースを確保し、作業性を向上した光電モジュールを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、光素子及び電子回路を実装した基板を金属製の筐体に収容してなる光電モジュールにおいて、前記筐体は前記基板の面に対向する開口部を有する基板収容部と該開口部を閉じる蓋部とに分割形成し、前記基板収容部には前記開口部から収容した前記基板が面に沿った方向に移動するのを規制する規制部材を設けると共に、前記基板収容部及び前記蓋部のいずれか一方又は双方に前記基板の面に接する弾性部材を設け、前記開口部を閉じた前記蓋部と前記基板収容部との間に前記弾性部材を介して前記基板を挟み付けたものである。
【００１３】
前記蓋部を前記開口部に沿って摺動して該開口部を閉じるように形成し、この蓋部と前記基板収容部との間に前記摺動を規制して該蓋部を保持する蓋保持手段を設けてもよい。
【００１４】
前記蓋保持手段として、弾性を有する凸部とその凸部を受容する凹部との対を互いに対向させて一方は前記基板収容部に他方は前記蓋部に設けてもよい。
【００１５】
前記蓋保持手段として、少なくとも一方が磁石である磁性体の対を互いに対向させて一方は前記基板収容部に他方は前記蓋部に設けてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】
図１に示した光電モジュール１は、光通信装置の中に組み込まれる光トランシーバである。この光電モジュール１は、いわゆるピグテイル型、即ち、光素子に結合された光ファイバ２が予め一体的に取り付けられているものである。この光ファイバ２を筐体３外に導くために、筐体３の一端には丸穴４が設けられている。また、筐体３の上面には角穴５が設けられており、外部との電気信号の接続のために筐体３内の基板に設けたコネクタ６をこの角穴５から露出させるようになっている。
【００１８】
この光電モジュール１を分解した状態で図２に示す。図１で一体的に組み立てられている筐体３は、図２のように、基板７の面に対向して臨ませた開口部８から基板７を落とし込んで収容する基板収容部９と、開口部８を閉じる蓋部１０とに分割形成されている。蓋部１０は、開口部８に沿って摺動させることにより開口部８を閉じるようになっている。
【００１９】
筐体３を構成する基板収容部９及び蓋部１０はアルミ系の材料から構成されており、例えば、アルミダイキャストである。なお、これら基板収容部９及び蓋部１０はアルミ系に限らず鉄系の材料から形成してもよい。
【００２０】
基板７は、光素子や電子回路を全て片面に実装したものでもよいし、両面に振り分けて実装したものでもよい。ここでは、外部との電気的接続に用いるコネクタ６を片面に実装し、このコネクタ６以外の全部品を反対面に実装したものを例にとる。図示のようにコネクタ６を実装したコネクタ面を蓋部１０に臨ませ、コネクタ６以外の全電子部品及び光素子を実装した部品面を基板収容部９の底面に臨ませてある。コネクタ面は、コネクタ６を実装した部分以外のほとんどの面がグランドパターンで覆われており、そのグランドパターンは絶縁コーティングで覆われている。
【００２１】
コネクタ面のコネクタ６及び部品面の電子部品（図示せず）のほとんどが表面実装部品であり半田ボールで基板７に半田付けされている。光素子（図示せず）は、光軸が基板面と平行になるよう、部品面に寝かせて取り付けられている。光素子は、光送信に用いるレーザダイオードと光受信に用いるフォトダイオードとの２個があり、それぞれ光軸を基板端に向けて取り付けられている。図２には、光素子と光ファイバ２との結合部を保護するブーツ１１が基板端から外へ突き出ている。このブーツ１１は丸穴４（図１参照）に挿通される。丸穴４は、基板収容部９に形成されたＵ字状の切欠部４ａと蓋部１０に形成された逆半円状の突出部（図示せず）とが合わさるようにして形成される。
【００２２】
基板７には、適宜に分散して配置された２箇所に、基板収容部９の底リブ１２に設けたピン１３を挿通するための挿通穴１４が設けられている。
【００２３】
基板収容部９の内周壁には、基板７の周囲を支持する周壁リブ１５が形成されている。また、基板収容部９の底面には、部品面に実装された電子部品及び光素子に干渉しない位置に基板７の中腹を支持する底リブ１２が形成されている。
【００２４】
底リブ１２の適宜な位置には、基板７に設けた挿通穴１４に挿通するためのピン１３が設けられている。このピン１３は、基板７が面に沿った方向に移動するのを規制する規制部材である。規制部材は、周壁リブ１５に設けて基板７の縁部や端部に接するようにしてもよいが、その形態では、１つの規制部材は片方向にしか規制が利かないので、基板７の四辺にそれぞれ２箇所ずつ設けることが必要となる。ピン１３を挿通穴１４に挿通する形態であれば、周囲全方向に規制が利くので全体で２箇所設ければ十分である。なお、ピン１３に対する挿通穴１４のクリアランスは、熱伸縮によるズレを許容する程度確保すればよい。
【００２５】
図３に示されるように、周壁リブ１５には、基板７に接するように弾性部材１６が設けられている。弾性部材１６は、例えば、中央が山型に湾曲されて両端を周壁リブ１５に固定された板バネである。後述するように、開口部８を閉じた蓋部１０の裏側（或いはその裏側から突出した基板押さえ３１）により基板７を弾性部材１６に押しつけることにより、蓋部１０と基板収容部９の周壁リブ１５との間に弾性部材１６を介して基板７を挟み付けて固定することができる。なお、この弾性部材１６は、周壁リブ１５ではなく蓋部１０のほうに設けてもよい。また、周壁リブ１５及び蓋部１０の双方に設けてもよい。
【００２６】
図２に示されるように、基板収容部９には、蓋部１０の両側縁に係合し基板収容部９に対する摺動を許容して蓋部１０を基板収容部９の一端から開口部８を閉じる位置まで案内する溝２０が設けられている。この実施形態では、溝２０は基板収容部９の両側の内壁に沿って一直線に形成されている。
【００２７】
この溝２０に対応して蓋部１０の両側縁には溝２０に嵌まり込む鍔２１が設けられている。蓋部１０を基板収容部９の光ファイバ２が出ている端部のほうから持ってきて鍔２１を溝２０に嵌め込むようにし、蓋部１０を反対端部のほうへ摺動させると、開口部８を閉じる位置まで蓋部１０を案内することができる。
【００２８】
図４に示されるように、溝２０内には、弾性を有する凸部１７が設けられている。弾性を有する凸部１７とは、例えば、中央が山型に湾曲されて両端を基板収容部９の一部である溝２０内（図示例では蓋部１０より内にあたる部分）に固定された板バネである。後述するように、蓋部１０が摺動して蓋部に１０形成した２つの凸部１８の一方が通過するとき、凸部１７が変形してその通過を許容し、その通過後復元した凸部１７が凸部１８間の凹部１９に受容されることで、蓋部１０が保持される。
【００２９】
蓋部１０には、図４に示されるように、この蓋部１０が開口部８を閉じる位置にあるときに前述の板バネからなる凸部１７に対向する位置に、２つの丸みを帯びた凸部１８が形成されている。これらの凸部１８に挟まれて凹部１９が形成されている。この凹部１９に凸部１７が受容されることで、蓋部１０が摺動を規制されて保持される。即ち、基板収容部９の凸部１７と蓋部１０の凹部１９は、互いに対となり、蓋部１０が摺動するのを規制して蓋部１０が開口部８を閉じた状態に保持する蓋保持手段３２を構成している。
【００３０】
蓋部１０には、角穴５の三辺を形成する切れ込み２２が設けられている。また、この切れ込み２２に対応して、基板収容部９には開口部８上に突き出た折り返し部２３が設けられている。折り返し部２３の先端により角穴５の残りの一辺が形成される。
【００３１】
蓋部１０の裏側には、図３のように基板７に向けて張り出した基板押さえ３１を形成するとよい。基板押さえ３１を設けることで、蓋部１０が全面的に基板７に接するのを回避し、基板押さえ３１のみで基板７を押さえることができる。
【００３２】
本発明の光電モジュールの作用効果を説明する。
【００３３】
まず、光電モジュール１を組み立てる手順を説明すると、基板収容部９をその開口部８を上にしておき、この開口部８の上から基板７を水平な姿勢で落とし込む。このとき、基板収容部９のピン１３が基板７の挿通穴１４に通るようにする。ピン１３が挿通穴１４に通れば、その後、基板７が面に沿った方向に移動することが規制される。基板７は、周壁リブ１５に設けられた弾性部材１６に載置された状態となる。
【００３４】
次いで、蓋部１０の鍔２１を基板収容部９の溝２０に嵌め込んで蓋部１０を摺動させる。開口部８を閉じる位置まで蓋部１０を案内すると、蓋保持手段として基板収容部９に設けた凸部１７が蓋部１０の凸部１８間の凹部１９に嵌まり、蓋部１０が保持される。このとき、基板７は蓋部１０のエルボ２３によって基板収容部９に向かって押さえ付けられている。これにより、基板７はピン１３で位置決めされた位置に固定される。
【００３５】
この組み立て工程の間、ネジ止めの作業がない。即ち、光電モジュール１の製造組み立て時、或いはメンテナンスのために蓋部１０や基板７を取り外したり取り付けるとき、ネジ止めの作業がなく、作業性が非常によい。
【００３６】
また、基板７が基板収容部９にネジ止めされないので、基板７はストレスを受けにくくなる。蓋部１０が基板収容部９にネジ止めされないことで、基板収容部９に加わるストレスが小さくなり、基板７のストレスがいっそう軽減される。
【００３７】
このようにして組み立てられた光電モジュール１は、周囲温度が変動して筐体３や基板７がそれぞれの膨張係数に応じて伸縮しても、規制部材であるピン１３に対して挿通穴１４に多少のクリアランスがあると共に基板７が弾性部材１６を介して押し付けて保持されているので、基板７には多少のズレが許容され、基板７にストレスが軽減される。
【００３８】
また、基板７が基板収容部９にネジ止めされないので、基板７にはネジを通すための太い貫通穴やネジ頭を回避するためのスペースが不要である。このため、部品の集約配置が容易となり、光電モジュール１の小形化に寄与する。
【００３９】
次に、蓋部１０を保持する蓋保持手段３２の別の実施形態を説明する。
【００４０】
図５に示されるように、基板収容部９の一部、例えば、溝２０内（図示例では蓋部１０より外にあたる部分２４）には弦巻バネ２５を収容し下向きに開口した穴２６を形成し、その弦巻バネ２５の先端にピストン２７を取り付ける。このピストン２７は弦巻バネ２５が解勢された状態で穴２６の外に露出し、弦巻バネ２５が付勢された状態では穴２６の中に埋没するようになっている。弦巻バネ２５、穴２６及びピストン２７は、溝２０の上壁２４に弾性を有する凸部を形成するものである。一方、蓋部１０の一部、この例では、鍔２１の上面には、蓋部１０が開口部８を閉じる位置にあるときに前述のピストン２７に対向する位置にピストン２７を受容するための凹部２８が形成されている。蓋部１０を摺動させているときには鍔２１がピストン２７を押さえ込んで弦巻バネ２５を付勢する。蓋部１０が開口部８を閉じたとき、ピストン２７を凹部２８が受容し弦巻バネ２５が解勢される。これにより、蓋部１０は開口部８を閉じた状態に保持される。
【００４１】
図６に示されるように、蓋部１０の一端に磁石２９を取り付ける。一方、基板収容部９の一端には磁性体３０を取り付ける。蓋部１０が開口部８を閉じたとき、磁石２９と磁性体３０が吸着し合うので、蓋部１０は開口部８を閉じた状態に保持される。なお、図６の筐体３は細部を省略して描いてある。実際には図２と同様の鍔２１、溝２０などが形成されており、蓋部１０を基板収容部９の一端から摺動させて嵌め込むものである。蓋部１０は、溝２０によって基板収容部９に係合しているので摺動しか許容されておらず、重力や振動に対抗して蓋部１０を保持するのは磁石２９と磁性体３０の吸着で十分である。磁性体３０は磁石２９と逆極性の磁石としてもよい。また、筐体３が鉄系の材料ならば磁石２９のみを設ければよい。
【００４２】
図２に示した実施形態では、弾性部材１６を介して基板７を基板収容部７３に押し付けるために蓋部７４を基板収容部７３に摺動させて嵌め込むようにしたが、蓋部７４を基板収容部７３に取り付ける手段については従来どおりネジ止め固定であってもよい。この場合でも、基板７はネジ止め固定ではなくなるので、ストレスの問題が解消され、従来よりネジ７６の使用個数が減って分解・組立てが容易になる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
（１）基板に加わるストレスが低減される。
（２）部品の集約配置が容易になる。
（３）組立て、分解時の作業性が非常によい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す光電モジュールの外観図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す光電モジュールの組立・分解図である。
【図３】図２の光電モジュールの弾性部材設置箇所における断面拡大図である。
【図４】図２の光電モジュールの蓋保持手段設置箇所における断面拡大図である。
【図５】図２の光電モジュールの蓋保持手段設置箇所における断面拡大図である。
【図６】図２の光電モジュールの概略組立・分解図である。
【図７】従来の光電モジュールの組立・分解図である。
【図８】基板における部品の半田付け部分の断面拡大図である。
【符号の説明】
１  光電モジュール
３  筐体
７  基板
８  開口部
９  基板収容部
１０  蓋部
１３  ピン（規制部材）
１６  板バネ（弾性部材）
１７  凸部
１８  凸部
１９  凹部
２０  溝
２９  磁石
３０  磁性体
３２  蓋保持手段
【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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【図８】
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