(57)【要約】【課題】  光送信部側と光受信部側の各リード間のクロストークを抑制する。【解決手段】  光送信部と光受信部を備えた光−電気変換素子２を有し、光−電気変換素子２の互いに直交する隣り合う面９ａ，９ｂの一方側９ａには光送信部側のリード１６を突出形成し、他方側９ｂには光受信部側のリード１７を突出形成する。回路基板３には光−電気変換素子配設用の切り欠き１２を設ける。光送信部側のリード突出形成面９ａが回路基板面３ａに対して垂直であり、かつ、光受信部側のリード突出形成面９ｂが回路基板面３ａに対して斜め下向きに傾いた姿勢でもって、光−電気変換素子２を回路基板３の切り欠き１２に配設する。回路基板３の裏面側には光−電気変換素子２の一部が突き出ており、光−電気変換素子２と回路基板３を収容する筐体４には光−電気変換素子２の突き出た部分が嵌まる光−電気変換素子位置決め用の凹部１４を設ける。【選択図】        図１
2005223269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を光信号に変換して出力する光送信部と、光信号を受け当該光信号を電気信号に変換して出力する光受信部とを備えた光−電気変換素子と、電気回路が設けられている回路基板とを有し、光−電気変換素子は互いに直交する隣り合う面を有し、それら互いに直交する面のうちの一方側には、光送信部と電気的に導通する複数の光送信部側のリードが突出形成され、他方側の面には、光受信部と電気的に導通する複数の光受信部側のリードが突出形成されており、それら各リードがそれぞれ回路基板の電気回路に電気的に接続されている状態で、光−電気変換素子と回路基板が筐体内に収容配置されている構成を備えた光モジュールであって、回路基板には、光−電気変換素子配設用の切り欠き又は貫通孔が設けられており、光−電気変換素子は、前記光送信部側のリード突出形成面が回路基板面に対して垂直であり、かつ、前記光受信部側のリード突出形成面が回路基板面に対して斜め下向きに傾いている姿勢でもって、回路基板の光−電気変換素子配設用の切り欠き又は貫通孔に配置され、光−電気変換素子の一部は回路基板の裏面側に突き出ており、この光−電気変換素子の突き出し側の筐体の壁部には、その突き出た光−電気変換素子の一部が嵌まる光−電気変換素子位置決め固定用の凹部が設けられていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
光−電気変換素子の光受信部側のリード突出形成面には、回路基板の表面に接続される表面接続用のリードと、回路基板の裏面に接続される裏面接続用のリードとが設けられていることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
光−電気変換素子の光送信部側の複数のリードは、光送信部側のリード突出形成面において、回路基板面に対する高さが互いに異なる位置から、それぞれ、突出形成されて回路基板との接続部までのリード長が互いに異なる構成と成し、それら複数の光送信部側のリードのうち、最もリード長が短いリードは、光信号変換用の電気信号を導通させる信号導通用と成し、最もリード長が長いリードは、グランド接続用と成していることを特徴とする請求項１又は請求項２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、電気信号と光信号の変換を行う光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４には光モジュールの内部構成の一例が実線により簡略化されて示されている。光モジュール１はＳＦＰ（Small-Form-Pluggable）タイプのものであり、この光モジュール１は、光−電気変換素子２と、電気回路が形成されている回路基板３とを有して構成され、光−電気変換素子２と、回路基板３の電気回路とは電気的に接続されている状態でもって筐体４の内部に収容配置されている。
【０００３】
図５には光−電気変換素子２の内部構成の一例が実線により模式的に示されている。光−電気変換素子２は、光送信部６と、光受信部７と、フィルタ８と、パッケージケース９とを有して構成されている。光送信部６は、リード１６を通って加えられた電気信号を例えば予め定められた波長λ１の光信号に変換して出力する構成を備えており、例えばレーザダイオード（ＬＤ）等を有している。光受信部７は、設定の波長λ２の光信号を受信したときに当該受信の光信号を電気信号に変換しリード１７を通して出力する構成を備えており、例えばフォトダイオード（ＰＤ）等を有している。
【０００４】
パッケージケース９は、立方体状あるいは直方体状の形態と成し、互いに直交する隣り合う面の一方側９ａに光送信部６が設けられ、他方側の面９ｂに光受信部７が設けられている。これにより、パッケージケース９の面９ａから、光送信部６と電気的に接続する複数の光送信部側のリード１６が突出形成され、また、パッケージケース９の面９ｂから、光受信部７と電気的に接続する複数の光受信部側のリード１７が突出形成されている。
【０００５】
さらに、光送信部６が設けられている面に対向するパッケージケース９の面９ｃから、光ファイバを内蔵したフェルール１０の先端部がパッケージケース９の内部に導入されている。このフェルール１０の光ファイバと、光送信部６の光出力部と、光受信部７の光受光部とは、高さがほぼ揃えられて設けられている。
【０００６】
フィルタ８は、光送信部６が出力する波長λ１の光信号を透過させ、光受信部７が受光する波長λ２の光信号を反射させる性質を持つものであり、光送信部６が出射した波長λ１の光信号を透過してフェルール１０の光ファイバに入射させ、光ファイバから出射された波長λ２の光信号を反射して光受信部７に受光させることができるように、フィルタ８が設けられている。
【０００７】
このような光−電気変換素子２は、回路基板３の一端側に配置されて、当該光−電気変換素子２のリード１６，１７は、回路基板３の電気回路に電気的に接続されている。回路基板３の他端側には、回路基板３に設けられている電気回路の外部接続用の電極パッド１８が形成されており、この電極パッド１８が設けられている回路基板３の端部分は、光モジュール１を外部と電気的に接続させるためのエッジコネクタＥと成している。
【０００８】
なお、図４中の符号１１は、フェルール（光ファイバ）１０を外部のフェルール（光ファイバ）とコネクタ接続させるための光コネクタを示している。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−６４６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、光送信部側のリード１６および光受信部側のリード１７の長さは短いことが好ましい。それというのは、リード１６，１７は、アンテナとして機能して、例えば、光送信部側のリード１６を導通する電気信号に起因した電磁波が放射され、光受信部側のリード１７がその電磁波を拾って当該リード１７を導通する電気信号にノイズを発生させるというクロストークの問題を生じさせる。このクロストークの問題は、リード１６，１７の長さが長くなるにつれて大きくなるので、リード１６，１７は短い方が好ましい。
【００１１】
しかしながら、ＳＦＰタイプの光モジュール１は、ＭＳＡ（Multi-Source-Agreement）に基づいて作製されるものであり、そのＭＳＡでは、エッジコネクタＥの高さ（つまり、回路基板３の基板面）に対して予め定められた高さ分だけ光ファイバの光軸が高く配置される規格となっている。この規格のために、図４の示す構成では、リード１６，１７の長さは定まってしまって当該リード１６，１７を短くすることは難しかった。
【００１２】
本発明の目的は、回路基板面と、光ファイバの光軸の高さ位置との間隔が定まっている場合であっても、光−電気変換素子と、回路基板の電気回路とを電気的に接続するリードを短くできることを容易にする光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、電気信号を光信号に変換して出力する光送信部と、光信号を受け当該光信号を電気信号に変換して出力する光受信部とを備えた光−電気変換素子と、電気回路が設けられている回路基板とを有し、光−電気変換素子は互いに直交する隣り合う面を有し、それら互いに直交する面のうちの一方側には、光送信部と電気的に導通する複数の光送信部側のリードが突出形成され、他方側の面には、光受信部と電気的に導通する複数の光受信部側のリードが突出形成されており、それら各リードがそれぞれ回路基板の電気回路に電気的に接続されている状態で、光−電気変換素子と回路基板が筐体内に収容配置されている構成を備えた光モジュールであって、回路基板には、光−電気変換素子配設用の切り欠き又は貫通孔が設けられており、光−電気変換素子は、前記光送信部側のリード突出形成面が回路基板面に対して垂直であり、かつ、前記光受信部側のリード突出形成面が回路基板面に対して斜め下向きに傾いている姿勢でもって、回路基板の光−電気変換素子配設用の切り欠き又は貫通孔に配置され、光−電気変換素子の一部は回路基板の裏面側に突き出ており、この光−電気変換素子の突き出し側の筐体の壁部には、その突き出た光−電気変換素子の一部が嵌まる光−電気変換素子位置決め固定用の凹部が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、光−電気変換素子は、光受信部側のリード突出形成面が回路基板面に対して斜め下向きに傾いている姿勢でもって、回路基板に配置されているので、光受信部側のリード突出形成面が回路基板面に対して垂直である場合に比べて、光受信部側のリードが突出している部分を回路基板に近付けることができ、これにより、光受信部側のリードの長さを短くすることができる。光受信部側のリードを流れている電気信号は、光送信部側のリードを流れている電気信号よりも格段に小さく微弱であることから、光受信部側のリードを流れる電気信号のＳＮ比は悪化し易いが、この発明では、上記のように、光受信部側のリードを短くできるので、光受信部側のリードを流れる電気信号が受けるクロストークの悪影響は小さくなって、光受信部側のリードを流れる電気信号のクロストークに因るＳＮ比の悪化を抑制することができる。
【００１５】
また、光−電気変換素子の光受信部側のリード突出形成面には、表面接続用のリードと、裏面接続用のリードとが設けられる構成とすることによって、例えば光受信部側の光−電気変換素子に突出形成されている全てのリードの長さを同様に短くすることが容易となる。
【００１６】
この発明では、光送信部側のリード突出形成面から突出形成されている全てのリードを、光受信部側のリードのように短くすることは難しいが、光送信部側の複数のリードのうち、最もリード長の短いリードを、光信号変換用の電気信号が流れる信号導通用とすることによって、光信号変換用の電気信号に起因した電磁波の放射量を小さく抑えることができる。これにより、光送信部側のリードと、光受信部側のリードとの間のクロストークを抑制することができる。
【００１７】
また、光送信部側のリード突出形成面には、光送信部側のリードとして、上述したような信号導通用のリードが突出形成される他に、電源供給用のリードや、グランド接続用のリード等が突出形成される。それら複数のリードのうち、グランド接続用のリードが、最も、外部に与える悪影響や、外部から受ける悪影響が小さいので、複数の光送信部側のリードのうち、最もリード長が長いリードをグランド接続用とすることによって、リードの長さに起因した問題発生を防止し易くなる。
【００１８】
この発明では、光−電気変換素子の一部は回路基板の裏面側に突き出ており、その光−電気変換素子の突き出し側の筐体壁部には、光−電気変換素子配設用の凹部が設けられる構成であるので、光−電気変換素子の一部がその光−電気変換素子配設用の凹部に嵌って光−電気変換素子を筐体に位置決め固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態例の説明において、図４に示す光モジュールと同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００２０】
図１（ａ）、（ｂ）には、この実施形態例の光モジュールを構成する光−電気変換素子と回路基板が抜き出され当該光−電気変換素子と回路基板が接続された状態で示されている。なお、図１（ａ）は、エッジコネクタＥ側から光−電気変換素子２と回路基板３を見た場合の斜視図であり、図１（ｂ）は、光コネクタ側から光−電気変換素子２と回路基板３を見た場合の斜視図である。
【００２１】
回路基板３の一端側の端部にはエッジコネクタＥが設けられ、回路基板３の他端側の端部には切り欠き１２が設けられており、この切り欠き１２に光−電気変換素子２が配設されている。つまり、切り欠き１２は、光−電気変換素子配設用の切り欠きと成している。
【００２２】
光−電気変換素子２は、互いに直交する隣り合うリード突出形成面９ａ，９ｂを有し、リード突出形成面９ａは、光送信部側のリード１６が突出形成された光送信部側のリード突出形成面と成し、リード突出形成面９ｂは、光受信部側のリード１７が突出形成された光受信部側のリード突出形成面と成している。また、光−電気変換素子２には、リード突出形成面９ａに対向する面９ｃからフェルール（光ファイバ）１０が内部に導入されており、光ファイバの光軸は、光送信部側のリード突出形成面９ａの中心部を通りリード突出形成面９ａに垂直に配置されている。
【００２３】
この実施形態例では、回路基板３に対する光−電気変換素子２の配設の姿勢に最も特徴がある。つまり、図４に示す従来の構成では、光−電気変換素子２のリード突出形成面９ａ，９ｂの両方共に回路基板３の基板面３ａに対して垂直となる姿勢でもって、光−電気変換素子２が配設されていた。図２（ｂ）には、その状態をエッジコネクタＥ側からリード突出形成面９ａを見た場合の正面図が模式的に表されている。
【００２４】
これに対して、この実施形態例では、光−電気変換素子２の光送信部側のリード突出形成面９ａは回路基板面３ａに対して垂直であるのに対して、光受信部側のリード突出形成面９ｂは回路基板面３ａに対して斜め下向きに傾いている。
【００２５】
換言すれば、この実施形態例では、光−電気変換素子２は、光ファイバの光軸（この実施形態例では、図２（ｂ）に示すような光送信部側のリード突出形成面９ａの中心部Ｏを通りリード突出形成面９ａに垂直な直線）を回転中心軸として、図２（ｂ）に示すような姿勢から、リード突出形成面９ｂ側に倒すような向きで回転させて、図２（ａ）に示すような姿勢となっている。この実施形態例では、図２（ｂ）に示すような光−電気変換素子２の姿勢に対する図２（ａ）に示す光−電気変換素子２の傾き角度θは、約３０°となっている。
【００２６】
このように光−電気変換素子２の光受信部側のリード突出形成面９ｂを回路基板面に対して斜め下向きに傾けた姿勢でもって光−電気変換素子２を回路基板３の切り欠き１２に配設することによって、光受信部側のリード突出形成面９ｂが回路基板面３ａに対して垂直である場合に比べて、光受信部側のリード突出形成面９ｂは回路基板面３ａに近付いて、光受信部側のリード１７を短くすることが容易となる。
【００２７】
この実施形態例では、光受信部側のリード突出形成面９ｂから４本のリード１７がマトリクス状に突出形成されており、上側の２本のリード１７は、回路基板３の表面に形成されている電気回路接続用の電極パッド（図示せず）に例えばはんだ等の接合材料により接合されて、表面接続用のリードと成している。また、下側の２本のリード１７は、回路基板３の裏面に形成されている電気回路接続用の電極パッド（図示せず）に例えばはんだ等の接合材料により接合されて、裏面接続用のリードと成している。つまり、この実施形態例では、表面接続用のリード１７と、裏面接続用のリード１７とは、回路基板３を表裏両側から挟み込むような態様でもって配置されて、回路基板３に接合されている。
【００２８】
この実施形態例では、２本の表面接続用のリード１７と、２本の裏面接続用のリード１７とのうち、リード長が短い方の２本のリード１７が、差動信号（電気信号）を導通させる信号導通用のリードと成している。これにより、差動信号のノイズを低減することができる。つまり、差動信号が導通するリード１７の長さを短くできることにより、差動信号の導通経路により形成されるループ内の面積（ループ面積）を小さくすることができる。光送信部側のリード１６を流れる電気信号の磁束がそのループ内を横切ることにより、光受信部側のリード１７の差動信号にノイズが乗るので、差動信号が導通するリード１７の長さを短くして、差動信号の導通経路によるループの面積を小さくできることによって、光送信部側のリード１６の電気信号に起因した光受信部側のリード１７の差動信号のノイズを低減することができる。
【００２９】
また、光送信部側のリード１６を通って光送信部６に供給されて光信号に変換される光信号変換用の電気信号と、光受信部７で光信号から電気信号に変換された後の光受信部側のリード１７を通る光信号変換後の電気信号とのうち、光信号変換後の電気信号は、光信号変換用の電気信号に比べて、格段に小さく微弱であり、クロストークの影響を受け易いものである。この実施形態例では、光送信部側のリード１６と、光受信部側のリード１７とのうち、クロストークの悪影響を受け易い方の光受信部側のリード１７を短くする構成であり、これにより、光受信部側のリード１７を通る光信号変換後の電気信号のクロストークに起因したＳＮ比悪化を効果的に抑制できる。
【００３０】
この実施形態例では、光−電気変換素子２の光送信部側のリード突出形成面９ａには、図２（ａ）のＡ〜Ｄ位置のそれぞれから、光送信部側のリード１６が突出形成されている。つまり、この実施形態例では、４本の光送信部側のリード１６は、それぞれ、回路基板面３ａに対する高さが互いに異なる位置から突出形成されている。４本の光送信部側のリード１６のうちの２本は、差動信号（つまり、光信号変換用の電気信号）が導通するリードであり、他の１本はグランド接続用のリードであり、残りの１本は電源供給用のリードである。それらリードのうち、光送信部側のリード１６と光受信部側のリード１７との間のクロストークに関与するリードは、電気信号導通用のリードであることを考慮して、この実施形態例では、リード長が短い方の２本のリード１７（つまり、図２（ａ）のＣ，Ｄの各位置からそれぞれ突出形成されている２本のリード１７）が、電気信号導通用のリードと成している。つまり、リード長の短い方のリード１７を電気信号導通用のリードとすることにより、光受信部側のリード１７から光信号変換用の電気信号に起因した電磁波の放射量を抑制することができ、これにより、光送信部側のリード１６と光受信部側のリード１７との間のクロストークを抑制できる。
【００３１】
また、４本の光受信部側のリード１７のうち、リード長の長さの悪影響を受け難いリードは、グランド接続用のリードであることから、この実施形態例では、４本の光受信部側のリード１７のうちの最もリード長が長いリード（つまり、図２（ａ）のＢ位置から突出形成されているリード）がグランド接続用のリードと成している。
【００３２】
この実施形態例では、回路基板面３ａに対して光−電気変換素子２を傾けて回路基板３の切り欠き１２に配置することにより、図２（ａ）に示されるように、光−電気変換素子２の一部が、回路基板３の裏面側に突出形成されている。具体的には、光−電気変換素子２の光受信部側のリード突出形成面９ｂと、底面９ｄとから成る角部（稜線部）Ｋが回路基板３の裏面側に突出形成されている。図３には、光−電気変換素子２と回路基板３が収容配置される筐体４の一部分が模式的に示されている。この筐体４には、光−電気変換素子２の突き出し側の筐体壁部に、光−電気変換素子２の突き出た角部Ｋが嵌まる凹部（窪み部）１４が形成されている。この凹部１４に、光−電気変換素子２の突き出た角部Ｋが嵌ることにより、光−電気変換素子２は位置決め固定されて筐体４に支持される。つまり、凹部１４は、光−電気変換素子位置決め固定用の凹部と成している。
【００３３】
従来には、リード１６，１７だけで、光−電気変換素子２を回路基板３に支持している場合があり、この場合には、リード１６，１７の根元部分に大きな力が加わって、リード１６，１７の根元部分やその周辺の部分が損傷する虞があった。これに対して、この実施形態例では、光−電気変換素子２全体が筐体４に支持される構成となるので、リード１６，１７の根元部分に大きな力が加えられることを回避することができて、リード１６，１７の根元部分やその周辺部分の損傷を防止することができる。
【００３４】
なお、この発明はこの実施形態例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、この実施形態例では、回路基板３には、光−電気変換素子配設用切り欠き１２が設けられていたが、その切り欠き１２に代えて、回路基板３の表面から裏面に貫通する光−電気変換素子配設用の貫通孔を設けてもよい。
【００３５】
また、この実施形態例では、光−電気変換素子２のリード突出形成面９ａ，９ｂには、それぞれ、４本ずつリード１６，１７が突出形成されていたが、リード突出形成面９ａ，９ｂから突出形成されるリードの本数は、光送信部６や光受信部７の内部構成により設定されるものであり、それらリード突出形成面９ａ，９ｂからそれぞれ突出形成されるリードの本数は４本に限定されるものではない。また、光送信部側のリード突出形成面９ａに突出形成されるリード１６の本数と、光受信部側のリード突出形成面９ｂに突出形成されるリード１７の本数とは同じとは限らず、互いに異なる場合もある。
【００３６】
さらに、この実施形態例では、光−電気変換素子２の傾き角度θは約３０°であったが、光−電気変換素子２の傾き角度θは３０°に限定されるものではなく、切り欠き１２の大きさや、回路基板３の裏面と筐体４との間の間隔等を考慮して、適宜設定してよいものである。
【００３７】
さらに、この実施形態例では、光−電気変換素子２の光受信部側の２本のリード１７は表面接続用のリードと成し、別の２本のリード１７は裏面接続用のリードと成していたが、回路基板面３ａに対する光−電気変換素子２の傾き角度や、リード突出形成面９ｂに設けられるリード１７の本数等の様々な条件によっては、光受信部側のリード１７の全てが表面接続用のリードと成していてもよいし、また、光受信部側のリード１７の全てが裏面接続用のリードと成していてもよく、リード１７と回路基板との接続構成は特に限定されるものではない。
【００３８】
さらに、この実施形態例では、光モジュール１は、ＳＦＰタイプの光モジュールであり、ＭＳＡに基づいて作製されるものであったが、本発明は、光送信部および光受信部を備えた光−電気変換素子と、これに電気的に接続する回路基板とを有する光モジュールであれば、ＳＦＰタイプ以外の光モジュールにも適用することができるものである。この発明では、回路基板の裏面側に光−電気変換素子の一部が突き出ており、光−電気変換素子は、その突出部分が筐体に設けられた光−電気変換素子配設用の凹部に嵌って筐体に支持される構成である。この構成により、例えば設計変更によって光ファイバの光軸と回路基板面との間の間隔が変更になった場合に、従来では光−電気変換素子は回路基板に支持されていたので、光−電気変換素子のリードの長さを全て変更し、また、光−電気変換素子の支持部も変更する等の大幅な変更が伴い、設計が面倒であった。この発明では、光−電気変換素子の回転角度を変えるだけなので光−電気変換素子のリードの長さの変更は最小限で済み、筐体側の凹部も僅かに移動させるだけで対応でき、設計変更に迅速に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る光モジュールの一実施形態例を説明するための図である。
【図２】図１に示す回路基板に対する光−電気変換素子の配設の形態例を説明するための図である。
【図３】実施形態例の光モジュールを構成する筐体の形態例を説明するためのモデル図である。
【図４】従来の光モジュールの一例を説明するためのモデル図である。
【図５】光−電気変換素子の内部構成の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  光モジュール
２  光−電気変換素子
３  回路基板
４  筐体
６  光送信部
７  光受信部
１２  切り欠き
１４  光−電気変換素子配設用の凹部
１６  光送信部側のリード
１７  光受信部側のリード
【図１】
2005223269.tif 000003
【図２】
2005223269.tif 000004
【図３】
2005223269.tif 000005
【図４】
2005223269.tif 000006
【図５】
2005223269.tif 000007