(57)【要約】【課題】装置内部へ電磁波が侵入することを防ぐとともに光部品が電磁波の影響を受けることを防止するようにした光伝送モジュールを提供する。【解決手段】光伝送モジュール１は、光ファイバ６０に対して光送信、光受信又は光送受信を行う光部品４０と、光部品４０からの光信号を光−電気変換し又は電気信号に基づいて光部品４０を駆動する駆動回路部品３０と、多層基板２０と、金属ケース１０とをに内蔵する。多層基板２０の端部に露出するグランド層２７ａおよび２７ｃは、金属ケース１０の開口部の周面に接触し、これにより金属ケース１０の開口部が電磁的にシールドされるので、ＥＭＣ性能が向上する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を介して光信号の送信又は受信を行う光伝送モジュールにおいて、
前記光信号の送信又は受信の少なくとも一方を行う光送受信部と、
前記光送受信部と電気的に接続される回路部と、
前記開口を設けられて前記光送受信部および前記回路部を収容する電磁遮蔽性を有したケース部と、
前記光送受信部及び前記回路部を電気的に接続するとともにグランド層の一部が前記開口を電磁的にシールドする基板部とを備えることを特徴とする光伝送モジュール。
【請求項２】
前記ケース部は、金属材料で形成されて前記光送受信部の発光面又は受光面を前記開口に収容していることを特徴とする請求項１記載の光伝送モジュール。
【請求項３】
前記開口は、前記光信号の送信又は受信を行う光入出力開口と、
前記回路部に対する電気信号の入出力を行う電気信号入出力開口とを有することを特徴とする請求項１記載の光伝送モジュール。
【請求項４】
前記光入出力開口は、短辺と長辺を有して形成される鍔を備え、その先端面から前記光送受信部の前記発光面又は前記受光面までの距離が、前記短辺の長さ以上であることを特徴とする請求項３記載の光伝送モジュール。
【請求項５】
前記鍔は、前記距離が前記長辺の１／３以上であることを特徴とする請求項４記載の光伝送モジュール。
【請求項６】
前記基板部は、可撓性を有する可撓性基板部材と、前記可撓性基板部材を介して機械的および電気的に接続される複数の剛体基板部材からなることを特徴とする請求項６記載の光伝送モジュール。
【請求項７】
前記光送受信部は、フォトダイオード、レーザーダイオード、又はこの両方を複数配置して設けられていることを特徴とする請求項１記載の光伝送モジュール。
【請求項８】
前記グランド層は、前記開口に接触する部分の形状に応じたグランドパターンで形成されていることを特徴とする請求項１記載の光伝送モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送モジュールに関し、特に、発光素子、受光素子、ＩＣ等の回路部品が外部からの電磁波の影響を受けないようにする光伝送モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子装置の相互間を接続する手段はケーブルであったが、近年、高速及び大容量の伝送が要求されるようになり、光伝送が注目されている。ケーブルによる信号伝送は、外部ノイズの影響を受けやすい、伝送損失が大きいなどの欠点を有している。これに対し、光ファイバを用いた光伝送は、広帯域が可能、高速で大容量の伝送が可能、伝送路の軽量化が可能等の特長を有している。光伝送により電子装置間を接続する場合、光ファイバからの光信号を電気信号に変換したり、電気信号を光信号に変換して光ファイバへ出力する光伝送モジュールが用いられる。
【０００３】
光伝送モジュールは、コネクタ、受光素子、及び電子回路による組み合わせによる受信専用型、コネクタ、発光素子、及び電子回路による組み合わせによる送信専用型、コネクタ、発光素子、受光素子、及び電子回路による組み合わせによる送受信型等があり、１つのユニット（光伝送モジュール）にまとめられている。光伝送モジュールは、或る装置の外付けのアダプタとして用いられ、或いは装置内に回路部品が実装されたプリント基板上に１つの部品として搭載されたり、プリント基板と混在して配置することができる。
【０００４】
光伝送モジュール内の電子回路は、ＬＳＩ等を用いて構成されており、外部や装置内部からの電磁波の影響を受けやすい。電磁波の影響を受けた場合、伝送信号のエラーや伝送不能を招く恐れがある。そこで、ＥＭＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ  ）特性や伝送特性を確保するため、光伝送モジュールにシールド構造を設けている。例えば、プリント基板、及びこのプリント基板に実装された送受信回路部品を金属製のシールドカバーで覆ったり、樹脂成形等による箱型を成し、その全面ベタの導電部が形成された成形回路部品を作成し、プリント基板及び搭載部品の上下面を覆う構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、所定の幅と長さを有する光アレイを備えた光モジュールにあって、その長さ方向を所定の間隔に導電性材料による接地細片を設け、各々の接地細片の少なくとも一端を接地し、前記接地細片によって開口から漏れる電磁妨害を低減する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２６１２７３号公報（第１頁〜第３頁、図１、図４）
【０００７】
特開２００２−２２３０９３号公報（第６頁〜第９頁、図１、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の光伝送モジュールによると、特開平１１−２６１２７３号公報の構成の場合、電磁波に対して光部品の搭載部分が開口部となり、この開口部から電磁波が侵入するため、十分なＥＭＣ性能を得ることができない。特に、伝送速度が高くなったり、多数の光素子をアレイ化した光部品を用いた場合に顕著になる。また、特開２００２−２２３０９３号公報の構成では、開口に導電性材料による接地細片を設けているが、この接地細片を設けることは技術的に難しく、光アレイのコストアップを招くと考えられる。更に、接地細片と周囲との接続が難しいため、十分なＥＭＣ効果を得ることは難しい。
【０００９】
従って、本発明の目的は、装置内部へ電磁波が侵入することを防ぐとともに光部品が電磁波の影響を受けることを防止するようにした光伝送モジュールを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、開口を介して光信号の送信又は受信を行う光伝送モジュールにおいて、
前記光信号の送信又は受信の少なくとも一方を行う光送受信部と、
前記光送受信部と電気的に接続される回路部と、
前記開口を設けられて前記光送受信部および前記回路部を収容する電磁遮蔽性を有したケース部と、
前記光送受信部及び前記回路部を電気的に接続するとともにグランド層の一部が前記開口を電磁的にシールドする基板部とを備えることを特徴とする光伝送モジュールを提供する。
【００１１】
この構成によれば、ケース部の開口が基板部のグランド層の一部によって電磁的にシールドされるように配置されていることにより、光送受信部の実装部分の隙間を通して外部から電磁ノイズが侵入するのを防止できるようになり、十分なＥＭＣ効果を得ることができる。
【００１２】
また、ケース部は、金属材料で形成されて光送受信部の発光面又は受光面を開口に収容していることで、電磁遮蔽性を損なうことなく光送受信部に接続される光伝送部材の着脱性を確保できる。
【００１３】
また、開口は、光信号の送信又は受信を行う光入出力開口と、回路部に対する電気信号の入出力を行う電気信号入出力開口とを有することで、電磁遮蔽性を損なうことなくケース部に対する接続機器の着脱性を確保できる。
【００１４】
また、光入出力開口は、短辺と長辺を有して形成される鍔を備え、その先端面から光送受信部の発光面又は受光面までの距離が、短辺の長さ以上であるように構成することで、開口の内部へ電磁波が侵入することを効果的に防ぐことができる。
【００１５】
また、鍔は、距離が長辺の１／３以上とすることで、上記した電磁波の侵入をより効率的に防ぐことができる。
【００１６】
また、基板部は、可撓性を有する可撓性基板部材と、可撓性基板部材を介して機械的および電気的に接続される複数の剛体基板部材からなることで、ケース部への収容性に制約が生じず、グランド層を電磁遮蔽体の一部として用いることを可能にする。
【００１７】
また、光送受信部は、フォトダイオード、レーザーダイオード、又はこの両方を複数配置して設けられていてもよい。
【００１８】
また、グランド層は、開口に接触する部分の形状に応じたグランドパターンで形成されていることで、ケース部の開口をグランド層でシールドすることが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の光伝送モジュールの断面を示し、図２は図１の外観を示す。
【００２０】
光伝送モジュール１は、両端に角筒状の鍔１０ａ，１０ｂを有する箱形の金属ケース１０と、その内部に収納される多層基板２０と、この多層基板２０に実装された回路部としての駆動回路部品３０と、接続された光ファイバ６０（６１は、光ファイバ６０の端部に取り付けられたコネクタであり、図２では図示を省略している）との間で光通信を行う光送受信部である光部品４０と、駆動回路部品３０に対して電気信号を入出力するコネクタ５０とを備えている。
【００２１】
金属ケース１０は、機械的強度及び電気特性に優れる金属材料を用いて加工する。具体的には、電磁波に対して電磁妨害遮蔽特性（遮蔽又は低減できる特性）を有し、かつ導電性を備える銅、銅合金、鉄、鉄合金等の金属材料を用い、電磁波が十分に遮蔽又は低減される厚みに加工される。そして、金属ケース１０は、外部からケース内に電磁波が侵入しないように、光ファイバやコネクタの接続口を除き、接合面等を密閉構造にするのが望ましい。更に、金属ケース１０は、内蔵部品の収容時の作業性、交換や点検時の作業性等を考慮して、蓋と本体部分、又は上部本体と下部本体のような組み合わせで構成され、２つの部品はネジ止め等により固定する。
【００２２】
多層基板２０は、ポリイミド等の絶縁性樹脂によるシート状の可撓性基板２１と、可撓性基板２１の片面に銅箔によって形成される配線層２２と、他の片面に銅箔によって形成されるグランド層２３と、基板部としてフレキシブル部Ａとフレキシブル部Ｂを介して一体的に設けられる剛体基板である３つのガラスエポキシ基板２４ａ，２４ｂ，２４ｃ（プリント基板）と、グランド層２３上に設けられる剛体基板である３つのガラスエポキシ基板２５ａ，２５ｂ，２５ｃと、ガラスエポキシ基板２４ａ，２４ｂ，２４ｃ上に設けられる銅箔による配線層２６ａ，２６ｂ，２６ｃと、ガラスエポキシ基板２５ａ，２５ｂ，２５ｃ上に設けられる銅箔によるグランド層２７ａ，２７ｂ，２７ｃと、グランド層２７ａ，２７ｂ，２７ｃとグランド層２３とを電気的に接続するスルーホール２８を有する。
【００２３】
光部品４０は、レーザーダイオード等の発光素子およびフォトダイオード等の受光素子によって構成されており、光ファイバ６０の本数に応じた数量で設けられている。
【００２４】
図３は、金属ケース１０に組み付ける前の展開状態における多層基板２０を示す。
【００２５】
図３（ａ）は、多層基板２０の断面を示し、多層基板２０は、フレキシブル部Ａとフレキシブル部Ｂとで折り曲げたときに金属ケース１０内に収納できる長さ及び幅を有し、図１に示した２ヵ所で折り曲げられる。折り曲げを可能にするため、フレキシブル部Ａ及びフレキシブル部Ｂの両側には、硬い部材は搭載されない。なお、銅箔表面は、腐食等を避けるため、表面に金等のメッキが施すのがよい。
【００２６】
図３（ｂ）は、多層基板２０の底面を示し、グランド層２７ａ，２７ｃは「ロ」の字形に形成されており、グランド層２７ａの部分のガラスエポキシ基板２５ａの部分には、図示を省略しているが、光部品４０の端子と配線層２２の配線パターンを接続するためのスルーホールが設けられている。同様に、グランド層２７ｃの部分のガラスエポキシ基板２５ｃの部分には、図示を省略しているが、コネクタ５０の端子数及び端子位置に対応して配線層２２の配線パターンとの間に複数のスルーホールが設けられている。更に、図１に示すように、グランド層２７ｂには、ナット部材７０がハンダ等によって取り付けられ、金属ケース１０の外部からネジ止め固定ができるようにされている。
【００２７】
図３の（ａ）において、フレキシブル部Ａから矢印方向に９０°折り曲げると点線図示の位置になり、同様に、フレキシブル部Ｂからも上方向に９０°折り曲げることができ、多層基板２０は図１に示したようにＵ字形又はコの字形になる。以下の説明では、図３のフレキシブル部Ａより左側を第１のリジット部、フレキシブル部Ａ〜Ｂ間を第２のリジット部、フレキシブル部Ｂより右側を第３のリジット部と呼ぶことにする。
【００２８】
図４及び図５は、駆動回路部品３０、光部品４０、及びコネクタ５０が実装済みの多層基板２０をＵ字形又はコの字形に曲げた状態を示す。
【００２９】
第１のリジット部には光部品４０が搭載され、第２のリジット部には駆動回路部品３０が搭載され、第３のリジット部にはコネクタ５０が搭載される。第２のリジット部の配線層２６ｂ上の所定の位置には複数の駆動回路部品３０が搭載され、その各端子は配線層２６ｂの配線パターン（図示せず）にハンダ付けされている。
【００３０】
また、第１のリジット部のガラスエポキシ基板２５ａの所定の位置には光部品４０が搭載され、その各端子はガラスエポキシ基板２５ａ及び可撓性基板２１を貫通する（更には、配線層２６ａに達する）ように形成されたスルーホールに接続され、配線層２２又は配線層２６ａ（或いは両方の配線層）上の配線パターンに接続される。光部品４０のグランド端子は、グランド層２３に接続され、或いは配線層２６ｃ，２２のいずれかのグランドパターンに接続される。
【００３１】
更に、第３のリジット部においては、ガラスエポキシ基板２４ｃ、可撓性基板２１及びガラスエポキシ基板２５ｃの所定の位置にコネクタ５０を構成するピン５１が立設され、スルーホールを通して配線層２６ｃ又は２２に接続されている。但し、ピン５１の内のグランド端子は、グランド層２３に接続するか、配線層２６ｃ又は２２のグランドパターンに接続される。また、第２のリジット部のグランド層２７ｂの所定位置にナット部材７０をハンダ付けする。
【００３２】
このようにして組み立てが完成した多層基板２０は、図１に示すように金属ケース１０内に収納される。多層基板２０は、図４及び図５に示すように、第１，第３のリジット部を垂直に折り曲げてＵ字形にした状態のまま金属ケース１０に入れられる。第１のリジット部の光部品４０を鍔１０ａ内に収容し、更に、第３のリジット部のコネクタ５０を鍔１０ｂ内に収容する。次に、グランド層２７ａの全面を鍔１０ａの付け根部にハンダ付けする。或いは、第１のリジット部を押圧部材で鍔１０ａの付け根部に押しつける構成や、ネジ止めする構成であってもよい。同様にして、第３のリジット部のグランド層２７ｃの全面を鍔１０ｂの付け根部にハンダ付け、押圧部材による押圧、ネジ止め等の手段により接続する。ついで、第２のリジット部のナット部材７０にビス（図示せず）によりネジ止めし、多層基板２０を固定する。
【００３３】
このように、光部品４０は、金属ケース１０と３６０°接続されたグランド面上に搭載されることにより、安定なグランド電位を確保することができるため、電磁波妨害を受けなくなり、低ノイズ化が可能になる。また、駆動回路部品３０が発した熱は金属ケース１０に伝熱されるため、光部品４０は駆動回路部品３０による発熱の影響を受け難くなる。特に、グランド層２３によって駆動回路部品３０と光部品４０が分離されるようにした構造（多層基板２０の両面に駆動回路部品３０と光部品４０が配置されている）が効果を奏している。なお、光部品４０が外来ノイズの影響を受けることが懸念されるが、本発明では鍔１０ａを設けているために外来ノイズは遮蔽され、電磁ノイズを軽減することができる。鍔１０ａを設けた効果は、一般的な導波路減衰と同様に考えることができ、高さ（短辺）をｈ、幅（長辺）をｄとするとき（ｄ＞ｈ）、鍔１０ａの先端から光部品４０までの距離Ｌを短辺ｈ以上、具体的にはｄの１／３以上になっていれば、満足する結果（概ね１０ｄＢ以上）が得られる。
【００３４】
また、金属ケース１０に鍔１０ｂを通して開口にコネクタ５０を配置することにより、面実装型のコネクタを用いることが可能になり、光伝送モジュールの小型化、量産性の向上、ノイズ低減等が可能になる。
【００３５】
図６は、本発明による光伝送モジュール１を電子装置のプリント基板８０に実装した状態を示す。
【００３６】
プリント基板８０には、光伝送モジュール１を搭載するためのグランドパターン（図示せず）が形成されており、このグランドパターンに光伝送モジュール１がハンダ付け、ネジ止め等の固定方法により固定される。更に、プリント基板８０上には、ＩＣ８２，８３、コンデンサ８４、抵抗８５、トランジスタ８６等からなる電子回路部８１が実装されている。このプリント基板８０上には、電子回路部８１のインターフェース部（図示せず）に接続されるコネクタ８７が実装されており、このコネクタ８７には、例えば、フラットケーブル８８が接続され、その端部に設けられたコネクタ８９がコネクタ５０に接続され、光伝送モジュール１と電子回路部８１が接続される。
【００３７】
電子回路部８１から光ファイバ６０へ伝送される電気信号は光伝送モジュール１の駆動回路部品３０において光部品４０を駆動する信号に変換される。ここで、送信側の光部品４０をレーザーダイオードとし、受信側の光部品４０をフォトダイオードとするとき、レーザーダイオードは上記した信号を電光変換することによりレーザ光として光ファイバ６０に出射する。一方、光ファイバ６０から入射するレーザ光は、フォトダイオードで受光されて光電変換され、駆動回路部品３０により電子回路部８１が受け付ける信号形式に変換され、フラットケーブル８８を介して電子回路部８１へ送られる。
【００３８】
上記実施の形態においては、多層基板２０の固定をナット材７０とビスにより行うものとしたが、例えば、グランド層２７ｂの全面に両面粘着テープを貼り、この両面粘着テープにより金属ケース１０の底面に貼着するようにしてもよい。或いは、金属ケース１０の底面に複数の穴を開けておき、グランド層２７ｂにハンダ付けしてもよい。また、第１，第３のリジット部のグランド層２７ａ，２７ｃと金属ケース１０との接続が保証されるなら、グランド層２７ｂと金属ケース１０の接続は、無くてもよい。
【００３９】
また、上記実施の形態においては、機械的強度、導電性及び電磁妨害遮蔽特性が容易に得られることから金属ケースを用いたが、樹脂ケースの内面全体に銅箔等の導電層を貼着し、又は、金属膜を蒸着した導電性ケースであっても、必要な機械的強度、導電性及び電磁妨害遮蔽特性を確保できさえすれば、金属製に限定されない。
【００４０】
さらに、上記実施の形態においては、コネクタ５０を設け、実装用プリント基板又は他の電子装置に接続する構成としたが、必ずしも、コネクタ５０は必要ではなく、ケーブル付きの光伝送モジュールとしてもよい。例えば、ケーブルの端部の心線を配線層２２や２６ｃに直にハンダ接続する構成にすれば、コネクタ５０は不要であり、鍔１０ｂもケーブルの外形に合ったサイズの小さい開口にすることができる。
【００４１】
また、本発明においては、多層基板２０をコの字形（又はＵ字形）に折り曲げるものとしたが、コネクタを有しない構造の光伝送モジュールとした場合には、多層基板２０はＬ字形に曲げた状態で金属ケース１０に収納することになる。
【００４２】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明の光伝送モジュールによれば、光部品や回路部品を搭載する基板部によって光送受信部の開口を電磁的にシールドする構成にしたので、光送受信部の実装部分の隙間を通して装置内部へ電磁波が侵入することを防止できるようになり、十分なＥＭＣ効果を得ることができる。さらに、光送受信部と回路部品をグランド層に対して分離した配置とすることにより、ノイズの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光伝送モジュールの断面図である。
【図２】図１の外観を示す斜視図である。
【図３】図１の金属ケースに組み付ける前の展開状態における多層基板の構成を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は底面図である。
【図４】駆動回路部品、光部品、及びコネクタを実装済みの多層基板を示す斜視図である。
【図５】駆動回路部品、光部品、及びコネクタを実装済みの多層基板を示す断面図である。
【図６】本発明による光伝送モジュールを電子装置のプリント基板に実装した状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１  光伝送モジュール
１０  金属ケース
１０ａ，１０ｂ  鍔
２０  多層基板
２１  可撓性基板
２２  配線層
２３  グランド層
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ  ガラスエポキシ基板
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ  ガラスエポキシ基板
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ  配線層
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ  グランド層
２８，２９  スルーホール
３０  駆動回路部品
４０  光部品
５０  コネクタ
５１  ピン
６０  光ファイバ
６１  コネクタ
７０  ナット部材
８０  プリント基板
８１  電子回路部
８２，８３  ＩＣ
８４  コンデンサ
８５  抵抗
８６  トランジスタ
８７  コネクタ
８８  フラットケーブル
８９  コネクタ
【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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