(57)【要約】多層エレクトロオプティカル回路基板に用いられる光コネクタである。エレクトロオプティカルバックプレーン回路基板は電気および光の形式の信号を伝達する電気コネクタおよび光コネクタの両方を用いる。光コネクタは、プラグイン基板とエレクトロオプティカルバックプレーンとの間の信頼できる連結性を提供するために多重の調心態様を有する。光コネクタを埋設するようにバックプレーンと他のマルチレベル回路基板とを形成する工程が開示される。
2004519000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロオプティカルボードに用いられる光コネクタであって、該光コネクタは、直角インターフェース体と、雌自動調心体と、テーパ付き雄自動調心体とを含み、該直角インターフェース体は、一つ以上の第１光路と一つ以上の第２光路とを有し、各第１光路はそれぞれの第２光路に対応しており、第１光路は第１面内に設けてあり、一つ以上の第２光路は第２面内に設けてあり、第１面と第２面とは互いに実質的に直交しており、該雌自動調心体は該第１面と実質的に調心されたテーパ付きチャネルを有し、該テーパ付き雄自動調心体は、該雌自動調心体のテーパ付きチャネルに密嵌する寸法に形成されると共に、テーパ状の雄自動調心体が該雌自動調心体と結合したときに、該第１光路と調心する一つ以上の第３光路を有し、該第３光路はエレクトロオプティカルボード外に設けた一つ以上の光ファイバと連結するように構成されており、該第２光路はエレクトロオプティカルボード内に埋め込まれた光ファイバに連結するように構成されている光コネクタ。
【請求項２】
請求項１に記載の光コネクタは、さらに、該雌自動調心体の外側表面としっかり結合すると共に、該エレクトロオプティカルボードの表面にしっかり固定するように構成されているアンカー体を含む。
【請求項３】
エレクトロオプティカルボードに光コネクタを統合する方法であって、該光コネクタは直角インターフェース体、テーパ付きチャネルを有する雌自動調心体、及びアンカー体を含み、該方法は、直角インターフェース体を一つ以上の光ファイバのセットに連結する工程と、該直角インターフェース体と該一つ以上の光ファイバを該エレクトロオプティカルボード内部に埋め込む工程と、該エレクトロオプティカルボードに孔を形成して、該埋め込まれた直角インターフェース体の上方表面を露出させる工程と、該孔の周りにアンカー体をしっかり固定する工程と、該雌自動調心体を該アンカー体及び該孔を通して挿入させて、該テーパ付きチャネルが、埋め込まれた該直角インターフェース体と整合するようにする工程とを含む。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、一つ以上の光ファイバはファイバマネジメントシステムを含む。
【請求項５】
複数の光ファイバから形成されたファイバマネジメントシステムと、電気バス回路と、その中に該ファイバマネジメントシステムと該電気バス回路が埋め込まれた基板と、該基板に設けた複数の光コネクタと、該基板に設けた複数の電気コネクタとを有し、各光コネクタは該ファイバマネジメントシステムの複数の光ファイバの一つ以上に連結されており、各電気コネクタは該電気バス回路に電気的に連結されており、各光コネクタは、該ファイバマネジメントシステムの一つ以上の光ファイバに連結するように該基板に埋め込まれた直角インターフェース体と、該基板の表面にしっかり固定されたアンカー体と、テーパ付きチャネルを有する雌自動調心体を有し、該雌自動調心体は、該アンカー体に保持されることで、該テーパ付きチャネルが該直角インターフェース体の上方表面と整合するようになっていることを特徴とするエレクトロオプティカルバックプレーン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
関連出願のクロスリフェレンス
本出願は、２０００年１０月３１日出願のプロヴィジョナル出願番号６０／２４４．３８９に基づいて３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）による優先権を主張している。プロヴィジョナル出願６０／２４４．３８９は、いかなる目的において、その全体において、参照によってここに組み込まれる。
【０００２】
イントロダクション
本発明は一般に回路基板のための光コネクタの分野に関する。より詳しくは、本発明は電気コネクタ及び光コネクタの両方を備えたエレクトロオプティカルバックプレーン回路基板に関する。
【０００３】
発明の背景
電子デバイスは、ますます光システムと統合化されるようになっている。このことは、プリント回路基板システムにエレクトロニクスとオプティックスを一体に統合する必要性を大きくさせている。現在、この統合は幾分貧弱なものである。
【０００４】
プリント回路配線は十分成熟した技術ではあるが、プリント回路配線と光伝導路の混合は依然として未熟な開発段階にある。付け加え、ファイバオフボードを伴った回路基板上への光伝導路の接続のためのコネクタは依然として難題である。具体的には、基板上のコネクタとオフボード光ファイバとの調心は信頼性の問題を残している。
【０００５】
したがって、必要なことは、安定した光コネクタを含む、光伝導と電気伝導とを確実に統合するプリント回路基板構成である。
【０００６】
発明の概要
本発明の一つの側面は、多層回路基板に用いられる光コネクタである。
【０００７】
本発明の他の側面は、埋め込まれた光コネクタを有するエレクトロオプティカル多層回路基板を形成する方法である。
【０００８】
また、本発明の側面は、ガイドプレートとピンとを用いて、光コネクタを回路基板の各種の層に調心することにより光コネクタを多層回路基板に埋め込むことにある。
【０００９】
本発明のさらなる側面は電気コネクタ及び光コネクタの両方を有するエレクトロオプティカルバックプレーンである。
【００１０】
本発明の一つの実施例は、エレクトロオプティカルボードと共に用いる光コネクタである。光コネクタは、一つ以上の第１光路と一つ以上の第２光路を有する直角インターフェース体を含む。第１光路のそれぞれは対応する第２光路に対応しており、第１光路が第１面内に配設されており、一つ以上の第２光路が第２面内に配設されている。第１面と第２面とは互いに実質的に直角である。光コネクタはまた第１面と実質的に調心されるテーパ状のチャネルを有する雌自動調心体を含む。光コネクタはさらに、雌自動調心体のテーパ状のチャネルに密嵌する寸法に形成されたテーパ状の雄自動調心体を有し、そして、テーパ状の雄自動調心体が該雌自動調心体に結合したときに、該第１光路と調心する一つ以上の第３光路を有している。該第３光路はエレクトロオプティカルボードの外部に設けた一つ以上の光ファイバと連結するように構成されている。該第２光路はエレクトロオプティカルボード内に埋め込まれた光ファイバに連結するように構成されている。
【００１１】
本発明の他の実施例は、エレクトロオプティカルボードに光コネクタを統合する方法であって、該光コネクタは直角インターフェース体、テーパ付きチャネルを有する雌自動調心体、及びアンカー体を含む。該方法は、直角インターフェース体を一つ以上の光ファイバのセットに連結する工程と、該直角インターフェース体と該一つ以上の光ファイバを該エレクトロオプティカルボード内部に埋め込む工程と、該エレクトロオプティカルボードに孔を形成して、該埋め込まれた直角インターフェース体の上方表面を露出させる工程とを有する。該方法はまた、該孔の周りにアンカー体を確実に固定する工程と、該雌自動調心体を該アンカー体及び該孔を通して挿入させて、該テーパ付きチャネルが、埋め込まれた直角インターフェース体と整合するようにする工程とを含む。
【００１２】
さらに、本発明の他の実施例は、エレクトロオプティカルバックプレーンである。エレクトロオプティカルバックプレーンは、複数の光ファイバから形成されたファイバマネジメントシステムと、電気バス回路と、基板とを有し、該ファイバマネジメントシステムと該電気バス回路は該基板に埋め込まれている。エレクトロオプティカルバックプレーンはさらに、該基板に設けた複数の光コネクタを含み、各光コネクタは該ファイバマネジメントシステムの複数の光ファイバの一つ以上に連結されている。さらに、エレクトロオプティカルバックプレーンは、該基板に設けた複数の電気コネクタを有し、各電気コネクタは該電気バス回路に電気的に連結されている。各光コネクタは、該ファイバマネジメントシステムの一つ以上の光ファイバに連結するために該基板に埋め込まれた直角インターフェース体と、該基板の表面に確実に固定されたアンカー体と、テーパ状のチャネルを有する雌自動調心体を含んでいる。該雌自動調心体は、該アンカー体に保持されており、該テーパ状のチャネルが該直角インターフェース体の上方表面と整合するようになっている。
【００１３】
本発明の他の目的や効果は附属の図面と共に続く詳細な既述を読むことで明瞭となる。
【００１４】
好適な実施形態の詳細な説明
図１において、本発明の実施例に係るコネクタの分解断面図が図示されている。雄コネクタ部１１０は雌コネクタ部１２０に挿入可能となっている。雄コネクタ部１１０及び雌コネクタ部１２０は自動調心機能を提供するために共に嵌合できるようテーパ状となっている。雄コネクタ部１１０において微細加工された光伝導アセンブリ１１２は、直角インターフェース体１３０に設けたもう一つの微細加工された光伝導アセンブリ１３２と正確に調心するようになっている。雌コネクタ部１２０は、雄コネクタ部１１０を直角インターフェース体１３０に対して正確に整合するように案内する。
【００１５】
光コネクタのハウジング部は好ましくは高Ｔｇ材料から形成される。ポリエーテルイミド樹脂、特にＵＬＴＥＭ（登録商標）樹脂（ＧＥ製品）が本発明を具現化するのにハウジング材料として適切であることがわかった。
【００１６】
直角インターフェース体１３０は多層回路基板の内部に埋め込まれるようになっている。雌コネクタ部１２０は、その下方部位が回路基板内へと下方に延出して直角インターフェース体１３０に結合することで、多層回路基板の表面に装着される。微細加工された光伝導アセンブリ１３２は、該コネクタを通って進む光の９０度遷移を与える統合化されたミラー１３４の上方に設けられる。反射光はまた、多層回路基板内に埋設されている複数の光ファイバ１４０への結合を提供する微細加工されたもう一つの伝導アセンブリ１３６内を進む。
【００１７】
本実施例における光コネクタ１４０の任意の態様は、雌コネクタ部１２０のテーパ状の通路１２４内部のばね負荷ドア１２２である。ばね負荷ドア１２２は二つの機能を提供する。第一に、ばね負荷ドアはごみがコネクタ内に落下して直角インターフェース体１３０の頂部の光インターフェース表面１３１が汚れることを防止する。第二に、ばね負荷ドア１２２は、雌コネクタ部１２０内に雄コネクタ部１３０が挿入されていない時に、雌コネクタ部１２０のテーパ状の通路１２４を通って光が出射されることを防止する。
【００１８】
雌コネクタ部１２０は、多層回路基板に貫設された複数の孔に挿入されるロッキングコネクタ１２４を介して、多層回路基板の表面にしっかりと保持される。
【００１９】
オフボード光ファイバ１５０は雄コネクタ部１１０内に連結され、微細加工された光伝導アセンブリ１１２と光通信できるようになっている。雄コネクタ部１１０と雌コネクタ部１２０の嵌合するテーパ形状によって提供される自動調心態様に加えて、光コネクタの正確な調心は、雄コネクタ部から延出し、直角インターフェース体１３０の上側に形成された精密に加工された調心孔（ここでは図示せず）とかみ合う調心ピン１１４によって行なわれる。
【００２０】
図２において、直角インターフェース体１３０の斜視図が示してある。精密調心孔１３８は光伝導アセンブリ１３２のそれぞれの端部に設けてある。複数の光伝導体１３７（好ましくはグラスファイバ）がシリコン体１３９に埋め込まれており、光伝導アセンブリ１３２を形成している。光伝導アセンブリは主としてシリコンから形成される。ＭＴ型光連結デバイスがこれらのアセンブリを具体化するのに適切であることがわかった。
【００２１】
図３において、図２の直角インターフェース体１３０の断面図が示してある。アンカー部材１３５が直角インターフェース体１３０の底部側から下方へと延出しており、多層回路基板内において向上された機械的安定を提供する。
【００２２】
図４において、図２の直角インターフェース体１３０のもう一つの断面図が示してある。複数のグラスファイバ１３７が、統合されたミラー１３４から上方に向って微細加工された光伝導アセンブリ１３２を通って延出している。
【００２３】
図５において、組立て前の初期の模式図が示してあり、多層プリント回路基板を構成するための数々のラミネーション層の相対位置を示している。一つの層は既知の従来技術の実施による電気インナー層５０２である。整合プレート５０４が基板構造を平坦に維持するように設けてあり、また、接続時に、光コネクタを調心して固定するための調心孔を有している。光マネジメント構造を接続して埋設するためのプリプレグ層５０６がラミネーション層５０４の上に設けてある。直角インターフェース体５３０の回りおいて、ラミネーション層５０８が、送出するファイバマネジメントシステム５４０の周囲を伴って、設けてあり、厚みの差異を補償している。接着銅テープ５１２が直角インターフェース体５３０の上部の表面に積層されており、グラスファイバ、調心孔、および他の周囲構造を、後の処理工程から保護している。銅テープ５１２は直角インターフェース体５３０の上部表面に接着剤によって接着されている。好ましくは、接着剤は少なくとも２１０℃の温度に耐え、銅テープ５１２が後に取り除かれた時に、余計な残留物を残さないものである。追加のラミネーション層５１４の上には、アウター銅フォイル５１０がトップ層として積層されている。アウター銅フォイル５１０は好ましくはおよそ１８マイクロメートルの厚さを有する。
【００２４】
回路基板層は当該技術において知られているいかなる適切な材料から形成され得る。標準回路基板材料は、英国のイソラ、カリフォルニアのフラートンのネルコ  プロダクツ  インク、ニューハンプシャーのフランクリンのポリークラッドラミネーツを含む多くの製造業者から入手可能である。
【００２５】
図６において、ラミネーション後としての、多層回路基板６００の横断面図が示されている。直角インターフェース体５３０はファイバマネジメントシステム５４０に結合して示してあり、両方が多層プリント回路基板６００内部に埋設されている。全体の光コネクタの基本的な調心構成部品である直角インターフェース体５３０は整合プレート５０４を介して回路基板６００に調心される。整合プレート５０４は、整合プレート５０４にアンカー部材５３９を固定することで、全体の光コネクタを、プリント回路基板６００の電気パターンに調心して固定する。整合プレート５０４は、従来型レンクハイト（Ｌｅｎｋｈｅｉｔ）システムを用いて多層プリント回路基板６００の他の層に調心される。
【００２６】
アンカー部材５３９を介した整合プレート５０４への直角インターフェース体５３０のインターロックは、基板のｘ−ｙ面内およびｚ軸に沿って光コネクタを調心する。
【００２７】
直角インターフェース体５３０は傾斜した側壁５３１を有していることに留意する。これらの傾斜側壁５３１は二つの目的を有する。傾斜側壁５３１を有する一つの理由は、インターフェース体５３０の上方の基板層を除去するのに用いるレーザでインターフェース体５３０の回りを洗浄することを助ける。傾斜側壁の二つ目の有用な目的は雌コネクタ部との良好な調心を提供することにある。
【００２８】
図７において、基板上のマシニング工程が完了した後の多層プリント回路基板６００が示してある。孔６０２が基板６００を貫通して穿孔してあり、雌コネクタ部９２０を該基板の表面に連結するようになっている。孔６０４が基板６００の上方表面に加工されており、直角インターフェース体５３０が露出するようにしている。アウター銅フォイル５１０はエッチングされて導電ランを提供している。この時点で、直角インターフェース体５３０の上方の銅テープ５１２が剥ぎ取られてもよく、直角インターフェース体５３０が清浄される。防護銅テープ５１２は、基板６００が電気的に試験されかつ最終的に検査されるまで、直角インターフェース体５３０の上方表面に残される。
【００２９】
図８において、雌コネクタ部の組立ての第一工程が示してある。アンカー体８２２は、そのアンカー８２４を基板６００に穿孔した孔６０２に挿入することによって、基板６００の表面に確実に連結される。
【００３０】
図９において、雌コネクタ部の組立ての第二工程が示してある。雌自動調心体９２４は、アンカー体８２２を通り抜けて、埋設された直角調心体５３０と調心するまで、下方に向かって基板６００の加工孔６０４内へと押し込まれる。
【００３１】
図１０において、アンカー体８２２と雌自動調心体９２４との間のインターフェースが示してある。アンカー体８２２はワンウェイラチェット９２６を介して雌自動調心体９２４に連結される。
【００３２】
図１１において、完全に組立てられた光コネクタ１１００が部分断面図として示してある。雄自動調心体９１０は、下方に向って、雌自動調心体９２０（アンカー体８２２と雌自動調心体９２４との組み合わせから形成される）へと挿入され、雄コネクタ部を直角調心体５３０の上方表面に対して正確に整合するように案内する。直角調心体５３０の光路に対する雄コネクタ部９１０の光路との正確な連結を確実にするために、雄コネクタ部９１０の調心ピン９１４が直角調心体５３０の精密に加工された孔５３８と係合する。
【００３３】
図１２において、本発明に係るエレクトロオプティカルバックプレーン１２００が示してある。バックプレーン１２００は、本発明の実施例による複数の光コネクタ１２２０と共に埋設された光搬送体１２１０（好ましくは、ファイバマネジメントシステム）を有する。エレクトロオプティカルバックプレーン１２００にプリント回路基板１２３０をインターフェースさせるために、光コネクタ１２２０が電気コネクタ１２２２に近接して配設される。プリント回路基板１２３０は、電気コネクタ１２２２及びこれと対応する光コネクタ１２２０の両方を介してエレクトロオプティカルバックプレーン１２００に差し込まれたボード１２３０上の別個のファイバ１２２４を用いて、エレクトロオプティカルバックプレーン１２００に連結される。純粋な光デバイス１２５０もまたバックプレーン１２００に接続され得る。例えば、光コネクタ１２２０だけに連結される光スイッチ１２５２、スプリッタカプラ１２５４が示している。
【００３４】
本発明について好ましい実施例の見地から説明してきたが、本発明の範囲を越えることなく既述された実施例に対して数々の変更や改良がなされ得ることは理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例に係る光コネクタの部分の分解組立断面図である。
【図２】
本発明の実施例に係る直角インターフェース体の斜視図である。
【図３】
図２の直角インターフェース体の断面図である。
【図４】
図２の直角インターフェース体の他の断面図である（図３の断面図に対して直交する）。
【図５】
本発明の実施例に係る多層プリント回路基板を構成する数々のラミネーション層の初期の組立て前の概略図である。
【図６】
本発明の工程実施例に係る多層回路基板のラミネーション後の断面図である。
【図７】
本発明の工程実施例のマシニング工程を示す多層回路基板の横断面図である。
【図８】
本発明の工程実施例のコネクタ組立て工程を示す多層回路基板の横断面図である。
【図９】
本発明の工程実施例の他のコネクタ組立て工程を示す多層回路基板の横断面図である。
【図１０】
本発明の実施例の雌コネクタ部を形成する雌自動調心体とアンカー体との間の爪付きインターフェースを示す横断面詳細図（図９におけるＸ線に沿った）である。
【図１１】
本発明の実施例に係る完全に組立てられた光コネクタの部分断面図である。
【図１２】
本発明の実施例に係るエレクトロオプティカルバックプレーンの模式図である。
【国際公開パンフレット】
2004519000.tif 000003
2004519000.tif 000004
2004519000.tif 000005
2004519000.tif 000006
2004519000.tif 000007
2004519000.tif 000008
2004519000.tif 000009
2004519000.tif 000010
2004519000.tif 000011
2004519000.tif 000012
2004519000.tif 000013
2004519000.tif 000014
2004519000.tif 000015
2004519000.tif 000016
2004519000.tif 000017
2004519000.tif 000018
2004519000.tif 000019
2004519000.tif 000020
2004519000.tif 000021
2004519000.tif 000022
2004519000.tif 000023
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004519000.tif 000024
【国際調査報告】
2004519000.tif 000025
2004519000.tif 000026