(57)【要約】【課題】非常に簡単な構成により小型の光通信モジュール部品を実現することを目的とする。【解決手段】同一基板１１上に光送信部、光受信部からなる光送受信部を有し、光送信部は基板１１の送信側スリーブと対向する位置の溝部１２と、溝部１２内のＬＥＤチップ１４と、ＬＥＤチップ１４上の球レンズ１８と、溝部１２を覆うような送信側キャップ２０と、ＬＥＤチップ１４の光軸に合わせた送信側キャップ２０の天面の送信側窓部２１と、送信側窓部２１を覆うような送信側キャップ２０内の送信側ガラス部２２ａとを有し、光受信部は基板１１の受信側スリーブと対向する位置のＰＩＮダイオードチップ２５と、ＰＩＮダイオードチップ２５を覆うような受信側キャップ２７と、ＰＩＮダイオードチップ２５の光軸に合わせた受信側キャップ２７の天面の受信側窓部２８と、受信側窓部２８を覆うように受信側キャップ２７内に受信側ガラス部２９と、を有している。【選択図】図１
2005217004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジング内に設けられ外部からの受信用光ファイバおよび外部への送信用光ファイバがそれぞれ接続される受信側スリーブおよび送信側スリーブと、前記ハウジング内に設けられ前記受信側および送信側スリーブを介して外部からの光信号を電気信号に変換するとともに電気信号を光信号に変換して外部に送信するための光送受信部とからなる光通信モジュール部品であって、
前記光送受信部は、同一基板上に光送信部および光受信部を有するとともに、光信号を電気信号に変換するとともに電気信号を光信号に変換するための回路部品を有し、
前記光送信部は、前記基板の前記送信側スリーブと対向する位置に設けられた溝部と、前記溝部内に配設されたＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップ上に設けられた球レンズと、
前記溝部を覆うように設けられた送信側キャップと、前記ＬＥＤチップの光軸に合わせて前記送信側キャップの天面に設けられた送信側窓部と、前記送信側窓部を覆うように前記送信側キャップ内に設けられた送信側ガラス部とを有し、
前記光受信部は、前記基板の前記受信側スリーブと対向する位置に設けられたＰＩＮダイオードチップと、前記ＰＩＮダイオードチップを覆うように設けられた受信側キャップと、前記ＰＩＮダイオードチップの光軸に合わせて前記受信側キャップの天面に設けられた受信側窓部と、前記受信側窓部を覆うように前記受信側キャップ内に設けられた受信側ガラス部とを有する光通信モジュール部品。
【請求項２】
基板が積層セラミック基板からなることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項３】
基板が樹脂基板からなることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項４】
送信側キャップおよび受信側キャップが円柱状あるいは円錐台形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項５】
送信側キャップおよび受信側キャップが角柱状あるいは角錐台形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項６】
送信側キャップおよび受信側キャップ内に窒素ガスが充填されていることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項７】
送信側キャップと送信側ガラスの接合および受信側キャップと受信側ガラスの接合を低融点ガラスにて融着していることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項８】
送信側キャップと送信側ガラスの接合および受信側キャップと受信側ガラスの接合をガラスにメタライズを施して半田付けしていることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項９】
送信側キャップと送信側ガラスの接合および受信側キャップと受信側ガラスの接合を樹脂にて接合していることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項１０】
送信側キャップの窓部にレンズを接合していることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項１１】
レンズがガラスからなり、送信側キャップとの接合を低融点ガラスにて融着していることを特徴とする請求項１０記載の光通信モジュール部品。
【請求項１２】
前記記載のレンズの固定にエポキシ樹脂またはシリコン樹脂またはＵＶ硬化樹脂を用いたことを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項１３】
ハウジングが導電性樹脂からなるとともに、前記ハウジングにグランド端子が植設されていることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項１４】
ハウジング内に送受信モジュール部が装着された際に、前記送受信モジュール基板の背面側を押圧保持するための押圧部材が前記ハウジング内に設けられていることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項１５】
ハウジング内に送受信モジュール部が装着された際に、ハウジングの送信側スリーブ先端に段差部を設けるとともに、前記送受信モジュール基板のＬＥＤキャップを前記段差部に挿入し、位置決め固定をしたことを特徴とする請求項４記載の光通信モジュール部品。
【請求項１６】
送信側キャップおよび受信側キャップの基板当接側に断面形状が略Ｌ字状の折曲部を設けるとともに、前記送信側キャップおよび受信側キャップが装着される基板上に円形状の段差部を設け、前記折曲部を前記段差部に挿入し、位置決め固定したことを特徴とする請求項２記載の光通信モジュール部品。
【請求項１７】
送信側キャップおよび受信側キャップの基板当接側に断面形状が略Ｌ字状の折曲部を設けるとともに、前記送信側キャップおよび受信側キャップが装着される基板上に角形状の段差部を設け、前記折曲部を前記段差部に挿入し、位置決め固定したことを特徴とする請求項５記載の光通信モジュール部品。
【請求項１８】
送信側キャップおよび受信側キャップをシーム溶接により基板に固定したことを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項１９】
送信側キャップおよび受信側キャップを半田付けにより基板に固定したことを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項２０】
送信側キャップおよび受信側キャップを低融点ガラスにより基板に固定したことを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項２１】
段差部の高さを折曲部の高さよりも高く形成するとともに、前記折曲部を前記段差部に挿入した際に生じる隙間に樹脂を充填して固定したことを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項２２】
前記樹脂としてエポキシ樹脂、またはシリコン樹脂を用いたことを特徴とする請求項２１記載の光通信モジュール部品。
【請求項２３】
ＬＥＤが実装される面をＰＩＮダイオードが実装される面より深くした溝部を基板に設けたことを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項２４】
基板にＬＥＤが実装される面に段差部を設け、前記段差部にＬＥＤを挿入したことを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【請求項２５】
送信側窓部の穴径を可変する穴（アパーチャー）を設けたことを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光送受信部を有する光通信モジュール部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般にこの種の光通信モジュール部品は以下のような構成を有していた（例えば、特許文献１参照）。すなわち、図４は従来の光通信モジュール部品の構成を示す分解斜視図である。
【０００３】
図４において、１および２はそれぞれ発光素子及び受光素子であり、各素子の先端にフック３が取り付けられるとともに、その後部が固定部材４に固定されている。また、５は発光素子１および受光素子２を駆動するための回路基板であり、ケース本体６の後部に取り付けられ、回路基板５の端部で発光素子１および受光素子２の各端子が半田付け固定されるとともに、蓋体７でケース本体６の開口部を塞ぐように構成されている。
【０００４】
そして、ケース本体６に設けられた挿入口８に双方向光コネクタ９を挿入し、双方向光コネクタ９の凸部９ａを挿入口８側のスリット８ａに挿入して位置合わせを行うことによって、双方向光コネクタ９に備えられた２本の光ファイバ１０と発光素子１及び受光素子２とが接続できるように構成されている。
【特許文献１】特開２０００−３１５８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の構成では、発光素子１および受光素子２として円筒状のＣＡＮパッケージされた素子を用いていたため、構造的に光通信モジュール全体の小形化に限界を有していた。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、非常に簡単な構成により小型の光通信モジュール部品を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の光通信モジュール部品は、ハウジングと、前記ハウジング内に設けられ外部からの受信用光ファイバおよび外部への送信用光ファイバがそれぞれ接続される受信側スリーブおよび送信側スリーブと、前記ハウジング内に設けられ前記受信側および送信側スリーブを介して外部からの光信号を電気信号に変換するとともに電気信号を光信号に変換して外部に送信するための光送受信部とからなる光通信モジュール部品であって、前記光送受信部は、同一基板上に光送信部および光受信部を有するとともに、光信号を電気信号に変換するとともに電気信号を光信号に変換するための回路部品を有し、前記光送信部は、前記基板の前記送信側スリーブと対向する位置に設けられた溝部と、前記溝部内に配設されたＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップ上に設けられた球レンズと、前記溝部を覆うように設けられた送信側キャップと、前記ＬＥＤチップの光軸に合わせて前記送信側キャップの天面に設けられた送信側窓部と、前記送信側窓部を覆うように前記送信側キャップ内に設けられた送信側ガラス部とを有し、前記光受信部は、前記基板の前記受信側スリーブと対向する位置に設けられたＰＩＮダイオードチップと、前記ＰＩＮダイオードチップを覆うように設けられた受信側キャップと、前記ＰＩＮダイオードチップの光軸に合わせて前記受信側キャップの天面に設けられた受信側窓部と、前記受信側窓部を覆うように前記受信側キャップ内に設けられた受信側ガラス部とを有するものである。
【０００８】
この構成により、ＬＥＤチップおよびＰＩＮ−ＰＤチップを直接、回路基板に接続されるため、従来のＣＡＮパッケージタイプの発光素子および受光素子で使用されていたステムおよびリード端子が不要となり、送受信モジュールの低背化、小型化が実現することができるものである。
【０００９】
また、本発明は、特に、基板が積層セラミック基板からなることを特徴とするものであり、この構成により、セラミック基板は熱伝導率が高いため、ＬＥＤチップの発光時の放熱効果を大きくすることができるものである。さらに、セラミック積層基板を使用することにより、基板に段差部を設けることができるため、基板と基板に取り付ける部品を位置決めすることができるものである。
【００１０】
また、本発明は、特に、基板が樹脂基板からなることを特徴とするものであり、この構成により、樹脂基板はセラミック基板に比べて、安価である為、低価格の光通信モジュールを提供することができるものである。
【００１１】
また、本発明は、特に、送信側キャップおよび受信側キャップが円柱状あるいは円錐台形状に形成されていることを特徴とするものであり、この構成により、送受信モジュール基板をハウジング内に固定する時に、ハウジング内の光ファイバー先端部に丸状の段差部を設ければ、送信側キャップおよび受信側キャップの外形を利用することにより、位置決めを容易にすることができるものである。
【００１２】
また、本発明は、特に、送信側キャップおよび受信側キャップが角柱状あるいは角錐台形状に形成されていることを特徴とするものであり、この構成により、送受信モジュール基板をハウジング内に固定する時に、ハウジング内の光ファイバー先端部に角状の段差部を設ければ、送信側キャップおよび受信側キャップの外形を利用することにより、位置決めを容易にすることができるものである。
【００１３】
また、本発明は、特に、送信側キャップおよび受信側キャップ内に窒素ガスが充填されていることを特徴とするものであり、この構成により、送信側キャップ内のＬＥＤチップおよび受信側キャップ内のＰＩＮダイオードチップの腐食を防止することができるものである。
【００１４】
また、本発明は、特に、送信側キャップと送信側ガラスの接合および受信側キャップと受信側ガラスの接合を低融点ガラスにて融着していることを特徴とするものであり、この構成により、キャップとガラスの接合部の気密性が高い為、送信側キャップ内のＬＥＤチップおよび受信側キャップ内のＰＩＮダイオードチップの腐食を防止することができるものである。
【００１５】
また、本発明は、特に、送信側キャップと送信側ガラスの接合および受信側キャップと受信側ガラスの接合をガラスにメタライズを施して半田付けしていることを特徴とするものであり、この構成により、キャップとガラスの接合部の気密性が高い為、送信側キャップ内のＬＥＤチップおよび受信側キャップ内のＰＩＮダイオードチップの腐食を防止することができるものである。
【００１６】
また、本発明は、特に、送信側キャップと送信側ガラスの接合および受信側キャップと受信側ガラスの接合を樹脂にて接合していることを特徴とするものであり、この構成により、樹脂は安価である為、低価格の光通信モジュールを提供することができるものである。
【００１７】
また、本発明は、特に、送信側キャップの窓部にレンズを接合していることを特徴とするものであり、この構成により、ＬＥＤが発した光をＬＥＤ上の球レンズで集光し、さらに窓部のレンズにて集光し、開口数の小さい光となり、コア径の小さいシングルモードファイバーに効率よく入射することができるものである。
【００１８】
また、本発明は、特に、前記記載のレンズがガラスからなり、送信側キャップとの接合を低融点ガラスにて融着していることを特徴とするものであり、この構成により、キャップとガラスの接合部の気密性が高い為、送信側キャップ内のＬＥＤチップの腐食を防止することができるものである。
【００１９】
また、本発明は、特に、前記記載のレンズの固定にエポキシ樹脂またはシリコン樹脂またはＵＶ硬化樹脂を用いたことを特徴とするものであり、この構成により、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂またはＵＶ硬化樹脂は安価である為、低価格の光通信モジュールを提供することができるものである。また、樹脂の硬化温度は約１００℃前後と低温度にて硬化できる為、加熱エネルギーを少なくすることができるものである。
【００２０】
また、本発明は、特に、ハウジングが導電性樹脂からなるとともに、前記ハウジングにグランド端子が植設されていることを特徴とするものであり、この構成により、ハウジングがグランド端子と同電位となり、ハウジングがシールド効果を及ぼし、耐ノイズ性を向上することができるものである。
【００２１】
また、本発明は、特に、ハウジング内に送受信モジュール部が装着された際に、前記送受信モジュール基板の背面側を押圧保持するための押圧部材が前記ハウジング内に設けられていることを特徴とするものであり、この構成により送受信モジュール基板をハウジング内にワンタッチで固定でき、組立時の作業工数を低減することができるものである。
【００２２】
また、本発明は、特に、ハウジング内に送受信モジュール部が装着された際に、ハウジングの送信側スリーブ先端に段差部を設けるとともに、前記送受信モジュール基板のＬＥＤキャップを前記段差部に挿入し、位置決め固定をしたことを特徴とするものであり、この構成により、ＬＥＤの発した光とハウジングに挿入される光ファイバーとの光軸の調芯が容易にでき、ハウジングへの送信モジュールの組立工数を低減することができるものである。
【００２３】
また、本発明は、特に、送信側キャップおよび受信側キャップの基板当接側に断面形状が略Ｌ字状の折曲部を設けるとともに、前記送信側キャップおよび受信側キャップが装着される基板上に円形状の段差部を設け、前記折曲部を前記段差部に挿入固定したことを特徴とするものであり、この構成により、前記折曲部の外径寸法と前記段差部の内径寸法を精度よくすれば、送信側キャップおよび受信側キャップを基板上に精度よく嵌合することができ、ＬＥＤの発した光とハウジングに挿入される光ファイバーとの光軸の調芯が容易にでき、ハウジングへの送信モジュールの組立工数を低減することができるものである。
【００２４】
また、本発明は、特に、送信側キャップおよび受信側キャップの基板当接側に断面形状が略Ｌ字状の折曲部を設けるとともに、前記送信側キャップおよび受信側キャップが装着される基板上に角形状の段差部を設け、前記折曲部を前記段差部に挿入し、位置決め固定したことを特徴とするものであり、この構成により、前記折曲部の外径寸法と前記段差部の内径寸法を精度よくすれば、送信側キャップおよび受信側キャップを基板上に精度よく嵌合することができ、ＬＥＤの発した光とハウジングに挿入される光ファイバーとの光軸の調芯が容易にでき、ハウジングへの送信モジュールの組立工数を低減することができるものである。
【００２５】
また、本発明は、特に、送信側キャップおよび受信側キャップをシーム溶接あるいは半田付けにより基板に固定したことを特徴とするものであり、この構成により、送信側キャップおよび受信側キャップと基板の気密性が向上し、送信側キャップ内のＬＥＤチップと受信側キャップ内のＰＩＮダイオードの腐食防止を向上することができるものである。
【００２６】
また、本発明は、特に、段差部の高さを折曲部の高さよりも高く形成するとともに、前記折曲部を前記段差部に挿入した際に生じる隙間に樹脂を充填して固定したことを特徴とするものであり、この構成により、樹脂量を厚く充填することができ、送信側キャップおよび受信側キャップと基板の気密性が向上し、送信側キャップ内のＬＥＤチップと受信側キャップ内のＰＩＮダイオードの腐食防止を向上することができるものである。
【００２７】
また、本発明は、特に、前記樹脂としてエポキシ樹脂、またはシリコン樹脂を用いたことを特徴とするものであり、この構成により、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂は安価である為、低価格の光通信モジュールを提供することができるものである。また、樹脂の硬化温度は約１００℃前後と低温度にて硬化できる為、加熱エネルギーを少なくすることができるものである。
【００２８】
また、本発明は、特に、ＬＥＤが実装される面をＰＩＮダイオードが実装される面より深くした溝部を基板に設けたことを特徴とするものであり、送信側のＬＥＤ上にレンズを搭載した構成において、光ファイバーに効率よくＬＥＤの発した光を入射するにはレンズと光ファイバー端面の距離をレンズの焦点距離と同一にすることが必要となるが、一方、受信側のＰＩＮダイオードに光ファイバーからの光を効率よく入射するには、光ファイバーから出てきた光は広がりのある光である為、ＰＩＮダイオードと光ファイバー端面との距離はできるだけ短くする必要がある。よって、この構成により、ＬＥＤと光ファイバーとの距離は遠く、ＰＩＮダイオードと光ファイバーとの距離は近くすることができ、効率よく光の送信および受信をすることができるものである。
【００２９】
また、本発明は、特に、基板にＬＥＤが実装される面に段差部を設け、前記段差部にＬＥＤを挿入したことを特徴とするものであり、この構成により、ＬＥＤを基板に精度よく実装することができ、ＬＥＤの発した光とハウジングに挿入される光ファイバーとの光軸の調芯が容易にでき、ハウジングへの送信モジュールの組立工数を低減することができるものである。
【００３０】
また、本発明は、特に、送信側窓部の穴径を可変する穴すなわちアパーチャーを設けたことを特徴とするものであり、この構成により、本光通信モジュールに接続される光ファイバーがＰＣＦ光ファイバーおよびＰＯＦ光ファイバーの場合、ＰＣＦ光ファイバーおよびＰＯＦ光ファイバーのコア径はそれぞれ２００μｍ、９８０μｍとコア径の差があるため、光ファイバーに入力される光径が２００μｍ以上であれば、ＰＯＦに入力される光量はＰＣＦに入力される光量より大きくなるが、前記アパーチャーの径を２００μｍ〜９８０μｍの間で設定すれば、ＰＣＦとＰＯＦに入力される光量の比を設定することができるものである。
【発明の効果】
【００３１】
以上の説明から明らかなように、同一基板上に光送信部および光受信部を有するとともに、光信号を電気信号に変換するとともに電気信号を光信号に変換するための回路部品を有し、前記光送信部は、前記基板の前記送信側スリーブと対向する位置に設けられた溝部と、前記溝部内に配設されたＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップ上に設けられた球レンズと、前記溝部を覆うように設けられた送信側キャップと、前記ＬＥＤチップの光軸に合わせて前記送信側キャップの天面に設けられた送信側窓部と、前記送信側窓部を覆うように前記送信側キャップ内に設けられた送信側ガラス部とを有し、前記光受信部は、前記基板の受信側スリーブと対向する位置に設けられたＰＩＮダイオードチップと、前記ＰＩＮダイオードチップを覆うように設けられた受信側キャップと、前記ＰＩＮダイオードチップの光軸に合わせて前記受信側キャップの天面に設けられた受信側窓部と、前記受信側窓部を覆うように前記受信側キャップ内に設けられた受信側ガラス部とを有するものである。この構成により、ＬＥＤチップおよびＰＩＮ−ＰＤチップを直接、回路基板に接続されるため、従来のＣＡＮパッケージタイプの発光素子および受光素子で使用されていたステムおよびリード端子が不要となり、送受信モジュールの低背化、小型化が実現することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の光通信モジュール部品の一実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の光通信モジュールの回路基板の構成図である。図１において、１１は基板であり、基板１１はセラミック多層基板または樹脂基板を使用し、基板１１上に円柱状または角柱状の溝部１２が設けられ、溝部１２の底面に角柱状の段差部１３が設けられ、段差部１３の底面に角柱状のＬＥＤチップ１４が挿入され、ＬＥＤチップが基板の段差部に位置決め固定されている。また、ＬＥＤチップ１４の底面のカソードが導電性樹脂または半田によって基板１１の回路パターンと接続されており、ＬＥＤチップ１４上のアノードはワイヤーボンディング１５によって基板１１の回路パターンに接続されている。また、基板１１上の回路パターンに回路部品１６が搭載され、回路部品１６が半田によって基板１１の回路パターンに接続されている。また、端子１７が半田によって基板１１の回路パターンに接続されている。また、ＬＥＤチップ１４上の発光部中心部に球レンズ１８が透明樹脂によって接着固定されている。また、基板１１上に円柱状または角柱状の段差部１９が設けられ、送信側キャップ２０の基板当接側に断面形状が略Ｌ状の折曲部を設け、略Ｌ状かつ円柱状または角柱状の折曲部が円柱状または角柱状の段差部１９内に挿入し位置決め固定されている。送信側キャップ２０と基板１１の接合は半田付けまたは樹脂にて行われている。さらに、基板１１がセラミック積層基板の場合には、送信キャップ２０と基板１１の接合はシーム溶接または低融点ガラスによる融着にて行われている。また、送信側キャップ２０の上部には円状の窓部２１が設けられ、送信側キャップ２０上部の内側に平板状のガラス２２ａが窓部２１を覆うように接合されている。あるいは、前記ガラス２２ａの代わりにレンズ２２ｂが窓部２１を覆うように接合されている。送信側キャップ２０とガラス２２ａおよびレンズ２２ｂの接合は低融点ガラスにて融着、または、ガラス２２ａにメタライズを施し、送信キャップ２０とガラス２２ａの接合は半田付けにて行われている。また、送信側キャップ２０内部には窒素ガス２３が充填された構成となっている。以上の構成によって、光通信モジュールの送信側の回路基板を構成している。
【００３３】
また、基板１１上に円柱状または角柱状の段差部２４が設けられ、段差部２４の底面にＰＩＮダイオードチップ２５が搭載され、ＰＩＮダイオードチップ２５のアノードが導電性樹脂または半田によって基板１１の回路パターンと接続されている。また、ＰＩＮダイオードチップ２５上のカソードはワイヤーボンディング２６によって基板１１の回路パターンに接続されている。また、受信側キャップ２７の基板当接側に断面形状が略Ｌ状の折曲部を設け、略Ｌ状かつ円柱状または角柱状の折曲部が円柱状または角柱状の段差部２４内に挿入し位置決め固定されている。受信側キャップ２７と基板１１の接合は半田付けまたは樹脂にて行われている。さらに、基板１１がセラミック積層基板の場合には、受信キャップ２７と基板１１の接合はシーム溶接または低融点ガラスによる融着にて行われている。また、受信側キャップ２７の上部には円柱状の窓部２８が設けられ、受信側キャップ２７上部の内側に平板状のガラス２９が窓部２８を覆うように接合されている。受信側キャップ２７とガラス２９の接合は低融点ガラスにて融着、または、ガラス２９にメタライズを施し受信側キャップ２７とガラスの接合は半田付けにて行われている。受信側キャップ２７内部には窒素ガス３０が充填されている構成となっている。以上の構成によって、光通信モジュールの受信側の回路基板を構成している。
【００３４】
図２は本発明の光通信モジュールの回路基板とハウジングの組立図である。図２において、３１は前記図１の回路基板であり、回路基板３１は送信側回路基板３１ａと受信側回路基板３１ｂから構成されている。回路基板３１はハウジング３２へ挿入固定され、本発明の光通信モジュールが構成されている。
【００３５】
図３は本発明の光通信モジュールの回路基板とハウジングの組立の詳細図である。ハウジング３２は導電性樹脂にて形成されており、ハウジング３２には円筒状の送信側スリーブ３３と円筒状の受信側スリーブ３４が設けられ、送信側スリーブ３３と受信側スリーブ３４に光ファイバーが挿入される。送信側スリーブ３３の光ファイバー挿入部と反対方向に円柱状または角柱状の送信側キャップ位置決め段差部３５が設けられている。送信側スリーブ３３の断面円の中心と送信側キャップ位置決め段差部３５の断面形状の円または角の中心は一致するように設けられている。そして、回路基板３１の送信側キャップ２０が前記送信側キャップ位置決め段差部３５に挿入されるように回路基板３１がハウジング３２に組み込まれている。ハウジング３２に組み込まれた回路基板３１は押圧部材３６により送信側キャップ２０および受信側キャップ２７が取り付けられた回路基板３１の反対面が押圧されて回路基板３１が固定されている。押圧部材３６には三角状の爪３７が設けられており、また、ハウジング３２に三角状の溝３８が設けられており、溝３８に前記爪３７がはめ込まれて、ハウジング３２へ押圧部材３６が固定されている。また、ハウジング３２には回路基板１１の端子１７と同方向にグランド端子３９が圧入されている。
【００３６】
以上のように構成された光通信モジュールについて、以下にその動作を説明する。端子１７に外部より電気信号が入力され、回路基板１１上の回路パターンを通じて、ＬＥＤチップ１４のアノードよりカソード間に電流が流れ、ＬＥＤチップ１４の発光面が発光する。ＬＥＤチップ１４の発した光はＬＥＤチップ１４上の球レンズ１８により集光され、開口率の小さい光となり、ＬＥＤチップ１４を覆っている送信側キャップ２０の内側のガラス２２ａまたはレンズ２２ｂを通り、送信側キャップ２０の窓部２１を通って、送信側キャップ２０の外部に光が発せられる。送信側キャップ２０はハウジング３２の送信側スリーブ３３に接続されている為、送信側キャップ２０より発せられた光は送信側スリーブ３３に挿入された光ファイバーに入射される。以上の動作により、外部からの電気信号を光信号に変換し、光送信を行う。
【００３７】
また、ハウジング３２の受信側スリーブ３４には光ファイバーが挿入され、受信側キャップ２７はハウジング３２に接続されている為、光ファイバーより出射された光は受信側キャップ２７の窓部２８を通り、受信側キャップ２７の内側のガラス２９を通って受信側キャップ２７内部に入射される。受信側キャップ２７内部に入射された光はＰＩＮダイオードチップ２５の受光面に入射され、ＰＩＮダイオードチップ２５のカソードよりアノード間に電流が流れる。その発生電流はＰＩＮダイオードチップ２５のアノードとカソードに接続された回路基板１１の回路パターンを通じて、前記回路パターンに接続された端子１７に通り、外部へ電気信号として出力される。以上の動作により、外部からの光信号を電気信号に変換し、光受信を行う。
【００３８】
以上のように、本実施の形態によれば、ＬＥＤチップ１４、ＰＩＮダイオードチップ２５、送信側キャップ２０および受信側キャップ２７を直接、回路基板１１に実装する為、従来のＣＡＮパッケージタイプの発光素子および受光素子で使用していたステムおよびリード端子が不要となり、光通信モジュールの低背化、小型化が実現できるものである。
【００３９】
また、基板１１に積層セラミック基板を使用することにより、セラミック基板は熱伝導率が高いため、ＬＥＤチップ１４の発光時の放熱効果を大きくすることができるものである。さらに、セラミック積層基板を使用することにより、基板１１に段差部１９および段差部２４を設けることができるため、段差部１９に挿入する送信側キャップ２０と段差部２４に挿入する受信側キャップ２７を基板１１に容易に位置決めすることができるものである。
【００４０】
また、基板１１に樹脂基板を使用することにより、樹脂基板はセラミック基板に比べて、安価である為、低価格の光通信モジュールを提供することができるものである。
【００４１】
また、送信側キャップ２０が円柱状あるいは円錐台形状に形成されていることにより、送受信モジュール基板３１をハウジング３２内に固定する時に、ハウジング３２内の送信側スリーブ３３の先端部に丸状の送信側キャップ位置決め段差部３５を設け、送信側キャップ位置決め段差部３５に送信側キャップ２０を挿入する為、位置決め固定を容易にすることができるものである。
【００４２】
また、送信側キャップ２０が角柱状あるいは円錐台形状に形成されていることにより、送受信モジュール基板３１をハウジング３２内に固定する時に、ハウジング３２内の送信側スリーブ３３の先端部に角状の送信側キャップ位置決め段差部３５を設け、送信側キャップ位置決め段差部３５に送信側キャップ２０を挿入する為、位置決め固定を容易にすることができるものである。
【００４３】
また、送信側キャップ２０および受信側キャップ２７内に窒素ガス２３、３０が充填されていることにより、送信側キャップ２０内のＬＥＤチップ１４および受信側キャップ２７内のＰＩＮダイオードチップ２５の腐食を防止することができるものである。
【００４４】
また、送信側キャップ２０と送信側ガラス２２ａの接合および受信側キャップ２７と受信側ガラス２９の接合を低融点ガラスにて融着していることにより、キャップとガラスの接合部の気密性が高い為、送信側キャップ２０内のＬＥＤチップ１４および受信側キャップ２７内のＰＩＮダイオードチップ２５の腐食を防止することができるものである。
【００４５】
また、送信側キャップ２０と送信側ガラス２２ａの接合および受信側キャップ２７と受信側ガラス２９の接合をガラスにメタライズを施して半田付けしていることにより、キャップとガラスの接合部の気密性が高い為、送信側キャップ２０内のＬＥＤチップ１４および受信側キャップ２７内のＰＩＮダイオードチップ２５の腐食を防止することができるものである。
【００４６】
また、送信側キャップ２０と送信側ガラス２２ａの接合および受信側キャップ２７と受信側ガラス２９の接合を樹脂にて接合していることにより、樹脂は安価である為、低価格の光通信モジュールを提供することができるものである。
【００４７】
また、送信側キャップ２０の窓部２１にレンズ２２ｂを接合していることにより、ＬＥＤチップ１４が発した光をＬＥＤチップ１４上の球レンズ１８で集光し、さらに窓部２１のレンズ２２ｂにて集光し、開口数の小さい光となり、コア径の小さいシングルモードファイバーに効率よく入射することができるものである。
【００４８】
レンズ２２ｂがガラスからなり、送信側キャップ２０との接合を低融点ガラスにより、キャップとガラスの接合部のシール性が高い為、送信側キャップ２０内のＬＥＤチップ１４の腐食を防止することができるものである。
【００４９】
レンズ２２ｂの固定にエポキシ樹脂またはシリコン樹脂またはＵＶ硬化樹脂を用いることにより、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂またはＵＶ硬化樹脂は安価である為、低価格の光通信モジュールを提供することができるものである。また、樹脂の硬化温度は約１００℃前後と低温度にて硬化できる為、加熱エネルギーを少なくすることができるものである。
【００５０】
ハウジング３２が導電性樹脂からなるとともに、前記ハウジング３２にグランド端子３９が植設されていることにより、ハウジング３２がグランド端子３９と同電位となり、ハウジング３２がシールド効果を及ぼし、耐ノイズ性を向上することができるものである。
【００５１】
ハウジング３２内に送受信モジュール基板３１が装着された際に、前記送受信モジュール部基板３１の背面側を押圧保持するための押圧部材３６が前記ハウジング３２内に設けられていることにより、送受信モジュール基板３１をハウジング３２内にワンタッチで固定でき、組立時の作業工数を低減することができるものである。
【００５２】
ハウジング３２内に送受信モジュール基板３１が装着された際に、ハウジング３２の送信側スリーブ３３の先端に送信側キャップ位置決め段差部３５を設けるとともに、前記送受信モジュール基板３１の送信側キャップ２０を前記段差部３５に挿入し、位置決め固定をしたことにより、ＬＥＤチップ１４の発した光とハウジング３２に挿入される光ファイバーとの光軸の調芯が容易にでき、ハウジング３２への送受信モジュール基板３１の組立工数を低減することができるものである。
【００５３】
また、送信側キャップ２０および受信側キャップ２７の基板当接側に断面形状が略Ｌ字状の折曲部を設けるとともに、前記送信側キャップ２０および受信側キャップ２７が装着される基板１１上に円形状の段差部１９および２４を設け、前記折曲部を前記段差部１９および２４に挿入固定したことにより、前記折曲部の外径寸法と前記段差部の内径寸法を精度よくすれば、送信側キャップ２０および受信側キャップ２７を基板１１上に精度よく嵌合することができ、ＬＥＤチップ１４の発した光とハウジング３２に挿入される光ファイバーとの光軸の調芯が容易にでき、ハウジング３２への送信モジュール基板３１の組立工数を低減することができるものである。
【００５４】
また、送信側キャップ２０および受信側キャップ２７の基板当接側に断面形状が略Ｌ字状の折曲部を設けるとともに、前記送信側キャップ２０および受信側キャップ２７が装着される基板１１上に角形状の段差部１９および２４を設け、前記折曲部を前記段差部に挿入し、位置決め固定したことにより、前記折曲部の外径寸法と前記段差部の内径寸法を精度よくすれば、送信側キャップ２０および受信側キャップ２７を基板１１上に精度よく嵌合することができ、ＬＥＤチップ１４の発した光とハウジングに挿入される光ファイバーとの光軸の調芯が容易にでき、ハウジングへの送信モジュールの組立工数を低減することができるものである。
【００５５】
また、送信側キャップ２０および受信側キャップ２７をシーム溶接あるいは半田付けにより基板１１に固定したことにより、送信側キャップ２０および受信側キャップ２７と基板１１の気密性が向上し、送信側キャップ２０内のＬＥＤチップ１４と受信側キャップ２７内のＰＩＮダイオード２５の腐食防止を向上することができるものである。
【００５６】
また、段差部１９および２４の高さを折曲部の高さよりも高く形成するとともに、前記折曲部を前記段差部に挿入した際に生じる隙間に樹脂を充填して固定したことにより、樹脂量を厚く充填することができ、送信側キャップ２０および受信側キャップ２７と基板１１の気密性が向上し、送信側キャップ２０内のＬＥＤチップ１４と受信側キャップ２７内のＰＩＮダイオード２５の腐食防止を向上することができるものである。
【００５７】
また、前記樹脂としてエポキシ樹脂、またはシリコン樹脂を用いたことにより、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂は安価である為、低価格の光通信モジュールを提供することができるものである。また、樹脂の硬化温度は約１００℃前後と低温度にて硬化できる為、加熱エネルギーを少なくすることができるものである。
【００５８】
また、ＬＥＤチップ１４が実装される面をＰＩＮダイオード２５が実装される面より深くした溝部１２を基板１１に設け、送信側のＬＥＤチップ１４上に球レンズ１８を搭載しており、光ファイバーに効率よくＬＥＤチップ１４の発した光を入射するには球レンズ１８と光ファイバーの距離はレンズの焦点距離を必要とするが、一方、受信側のＰＩＮダイオード２５に光ファイバーからの光を効率よく入射するには、光ファイバーから出てきた光は広がりのある光である為、ＰＩＮダイオード２５と光ファイバーとの距離はできるだけ短くする必要がある。よって、この構成により、ＬＥＤチップ１４と光ファイバーとの距離は遠く、ＰＩＮダイオード２５と光ファイバーとの距離は近くすることができ、効率よく光の送信および受信をすることができるものである。
【００５９】
また、基板１１にＬＥＤチップ１４が実装される面に段差部１３を設け、前記段差部１３にＬＥＤチップ１４を挿入したことにより、ＬＥＤチップ１４を基板１１に精度よく実装することができ、ＬＥＤチップ１４の発した光とハウジング３２に挿入される光ファイバーとの光軸の調芯が容易にでき、ハウジング３２への送信モジュール基板３１の組立工数を低減することができるものである。
【００６０】
また、送信側窓部２１の穴径を可変する穴すなわちアパーチャーを設けたことにより、本光通信モジュールに接続される光ファイバーがＰＣＦ光ファイバーおよびＰＯＦ光ファイバーの場合、ＰＣＦ光ファイバーおよびＰＯＦ光ファイバーのコア径はそれぞれ２００μｍ、９８０μｍとコア径の差があるため、光ファイバーに入力される光径が２００μｍ以上であれば、ＰＯＦに入力される光量はＰＣＦに入力される光量より大きくなるが、前記アパーチャーの径を２００μｍ〜９８０μｍの間で設定すれば、ＰＣＦとＰＯＦに入力される光量の比を設定することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明の光通信モジュールはモジュールとしての低背化、小型化に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】光通信モジュールの回路基板の構成を示し、（ａ）同正面図、（ｂ）同側面図、（ｃ）同断面図、（ｄ）同送信側の要部断面図、（ｅ）同受信側の要部断面図、（ｆ）同窓部の要部断面図、（ｇ）同窓部の他の例を示す要部断面図
【図２】光通信モジュールの回路基板とハウジングの組立図
【図３】光通信モジュールの構成を示し、（ａ）同上面図、（ｂ）同正面図、（ｃ）同下面図、（ｄ）同側面断面図、（ｅ）同上面断面図
【図４】従来の光通信モジュールの構成図
【符号の説明】
【００６３】
１  発光素子
２  受光素子
３  フック
４  固定部材
５  回路基板
６  ケース本体
７  蓋体
８  挿入口
９  双方向光コネクタ
１０  光ファイバー
１１  基板
１２  溝部
１３  段差部
１４  ＬＥＤチップ
１５  ワイヤーボンディング
１６  回路部品
１７  端子
１８  球レンズ
１９  段差部
２０  送信側キャップ
２１  窓部
２２ａ  ガラス
２２ｂ  レンズ
２３  窒素ガス
２４  段差部
２５  ＰＩＮダイオードチップ
２６  ワイヤーボンディング
２７  受信側キャップ
２８  窓部
２９  ガラス
３０  窒素ガス
３１  送受信モジュール基板
３１ａ  送信側回路基板
３１ｂ  受信側回路基板
３２  ハウジング
３３  送信側スリーブ
３４  受信側スリーブ
３５  送信側キャップ位置決め段差部
３６  押圧部材
３７  爪
３８  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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