(57)【要約】【課題】光ファイバ用ソケットにおいて、高い寸法精度により、光ファイバと光電変換素子の光軸合わせ作業を簡単化すると共に、材料コストの低減と実装作業の簡単化を可能とする。【解決手段】光ファイバ用ソケット１の回路ブロック５とスリーブブロック６は、回路ブロック５の嵌合穴４１にスリーブブロック６の嵌合突起６１を嵌合させて位置決めされる。スリーブブロック６の嵌合突起６１とスリーブ６２とは一体的に樹脂成形される。光透過部６３は、嵌合突起６１やスリーブ６２の材料とは異なる材料、例えば、高耐熱樹脂やガラスで形成される。スリーブ６２は、光透過性材料に限定されずに、高寸法精度の成形に適した材料で構成できる。高価な光透過材料の使用を光透過部だけに限定して低コスト化できる。光透過部６３は、はんだリフロー実装の温度に耐え得る材料で形成されており、実装基板へのソケット１の実装が、他の電気部品の実装と同時に行える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子と、
前記光電変換素子が実装された回路基板、および複数の嵌合穴が設けられて前記回路基板と一体成形された成形部材を有する回路ブロックと、
前記複数の嵌合穴にそれぞれ嵌合される複数の嵌合突起、光ファイバの先端部に嵌装されたフェルールが嵌挿されるスリーブ、および前記スリーブの軸上に配置された光透過部を有するスリーブブロックと、を備え、
前記回路ブロックは、前記回路基板に電気接続された実装用電極を有し、
前記回路ブロックとスリーブブロックは、前記回路ブロックの嵌合穴に前記スリーブブロックの嵌合突起を嵌合させて前記光電変換素子の光軸と前記スリーブの軸とが一致するように位置決めされ、かつ、前記光電変換素子が前記スリーブブロックにより中空封止されており、
前記光透過部は、前記スリーブの材料とは異なる材料で形成されていることを特徴とする光ファイバ用ソケット。
【請求項２】
前記光透過部は、はんだリフロー実装の温度に耐え得る材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用ソケット。
【請求項３】
前記光透過部は、ガラスで形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ファイバ用ソケット。
【請求項４】
前記光透過部はレンズであって、その光軸領域の両面が平行平面に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の光ファイバ用ソケット。
【請求項５】
前記光透過部は、インサート成形によって前記スリーブと一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光ファイバ用ソケット。
【請求項６】
前記光透過部の外周部に電磁シールド部材を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光ファイバ用ソケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの先端部に嵌装されたフェルールが嵌挿される光ファイバ用ソケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光電変換素子が実装された基板と、その基板に嵌合されて位置決めされたスリーブとを備え、使用時にはスリーブにフェルールが嵌挿されて光ファイバと光電変換素子とが光結合される光ファイバ用ソケットが知られている（例えば、特許文献１参照）。このソケットは、基板に２つの嵌合穴が穿設され、基板と対向するスリーブの面に２本の嵌合軸が設けられ、２本の嵌合軸をそれぞれ２つの嵌合穴に嵌め込むことにより、基板とスリーブの嵌合位置決めが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−５８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような従来の光ファイバ用ソケットにおいては、寸法精度と材料コストの関係や、ソケットそのものの実装時における作業効率等について考慮されていない。通信の高速化や通信機器の小型化に対応して、他の電気部品を実装する、または実装した実装基板に、それらの電気部品と共に光ファイバ用ソケットを効率良く実装できることが望まれている。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するものであって、光ファイバと光電変換素子の光軸合わせ作業を簡単化することができ、材料コストを下げられると共に実装作業を簡単化することができる光ファイバ用ソケットを提供することを目的とする。さらに、本発明は、その光軸合わせの精度向上を図ることができる光ファイバ用ソケットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、本発明の光ファイバ用ソケットは、光電変換素子と、光電変換素子が実装された回路基板、および複数の嵌合穴が設けられて回路基板と一体成形された成形部材を有する回路ブロックと、複数の嵌合穴にそれぞれ嵌合される複数の嵌合突起、光ファイバの先端部に嵌装されたフェルールが嵌挿されるスリーブ、およびスリーブの軸上に配置された光透過部を有するスリーブブロックと、を備え、回路ブロックは、回路基板に電気接続された実装用電極を有し、回路ブロックとスリーブブロックは、回路ブロックの嵌合穴にスリーブブロックの嵌合突起を嵌合させて光電変換素子の光軸とスリーブの軸とが一致するように位置決めされ、かつ、光電変換素子がスリーブブロックにより中空封止されており、光透過部は、スリーブの材料とは異なる材料で形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この光ファイバ用ソケットにおいて、光透過部は、はんだリフロー実装の温度に耐え得る材料で形成されていることが好ましい。
【０００８】
この光ファイバ用ソケットにおいて、光透過部は、ガラスで形成されていることが好ましい。
【０００９】
この光ファイバ用ソケットにおいて、光透過部はレンズであって、その光軸領域の両面が平行平面に形成されていることが好ましい。
【００１０】
この光ファイバ用ソケットにおいて、光透過部は、インサート成形によってスリーブと一体成形されていることが好ましい。
【００１１】
この光ファイバ用ソケットにおいて、光透過部の外周部に電磁シールド部材を備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光ファイバ用ソケットによれば、光透過部とスリーブとを互いに異なる材料で形成するので、スリーブを高寸法精度の材料で構成して調心作業を不要とし、一般に高価な光透過材料の使用を光透過部だけに限定して材料コストを下げることができる。また、光透過部とスリーブの材料を個別に選定できるので、実装に適した材料選択の範囲が広がり、実装作業を簡単化できるソケットを容易に実現できる。さらに、成形部材に設けられた嵌合穴にスリーブブロックの嵌合突起を嵌合させるので、光電変換素子の光軸とスリーブの軸との光軸合わせの精度向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係る光ファイバ用ソケットについての断面図、（ｂ）は同ソケットの他の断面位置における断面図。
【図２】（ａ）は同ソケットの分解斜視図、（ｂ）は同ソケットの斜視図。
【図３】（ａ）は同ソケットの変形例の断面図、（ｂ）は同変形例の他の断面位置における断面図。
【図４】同ソケットの他の変形例の光透過部周辺の断面図。
【図５】（ａ）は同変形例の光電変換素子が発光素子の場合の光路を示す光透過部の周辺の断面図、（ｂ）は（ａ）における発光素子の位置がずれた場合の断面図。
【図６】（ａ）は同変形例の光電変換素子が受光素子の場合の光路を示す光透過部の周辺の断面図、（ｂ）は（ａ）における受光素子の位置がずれた場合の断面図。
【図７】同ソケットのさらに他の変形例の断面図。
【図８】（ａ）は同ソケットのさらに他の変形例の断面図、（ｂ）は同変形例の他の断面位置における断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係る光ファイバ用ソケット（以下、ソケットという）について、図面を参照して説明する。図１（ａ）（ｂ）、図２（ａ）（ｂ）は本実施形態に係るソケット１を示す。ソケット１は、回路ブロック５とスリーブブロック６と組み合わせて成る。回路ブロック５は、光電変換素子２と、光電変換素子２を実装した回路基板３と、２つの嵌合穴４１を設けて回路基板３と一体成形した成形部材であるスリーブ受け部材４と、回路基板３に電気接続された実装用電極１４とを備えている。スリーブブロック６は、嵌合穴４１に嵌合する２つの嵌合突起６１と、スリーブ６２と、スリーブ６２の軸Ｌ上に配置した光透過部６３とを備えている。スリーブ６２は、光ファイバ８の先端部に嵌装したフェルール８ａを嵌挿するための円形の貫通口６２ａを有する。回路ブロック５とスリーブブロック６は、回路ブロック５の嵌合穴４１にスリーブブロック６の嵌合突起６１を嵌合させることにより互いに位置決めされている。
【００１５】
光電変換素子２は、発光素子または受光素子のいずれであってもよい。回路基板３は、配線パターンを備えた基板であり、その配線パターンは、光電変換素子２への信号送信または光電変換素子２からの信号受信のための信号ラインやグランドラインを含む。スリーブ受け部材４は、スリーブブロック６を受ける部材であり、例えばインサート成形により、回路基板３をインサートした状態で樹脂成形される。スリーブ受け部材４用の樹脂として、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を用いることができ、ガラス繊維を含めてもよい。スリーブ受け部材４は、外形が四角形であり、その上面に円形凹部４２を有し、円形凹部４２の底面に２つの貫通した円形の嵌合穴４１が、円形凹部４２の中心軸に対して対称に設けられている。
【００１６】
回路基板３は、円形凹部４２の底面に回路基板３の表面を一部露出させ、スリーブ受け部材４の側面から外方に回路基板３の一部を突出させている。その突出部に、面実装用の実装用電極１４が設けられている。なお、回路基板３を突出させることなく、実装用電極１４だけを突出させるようにしてもよい（図８（ｂ）参照）。円形凹部４２の底面と回路基板３の露出部とは同一平面を構成する。円形凹部４２内の回路基板３の露出部には、光電変換素子２が実装されている。光電変換素子２の実装位置は、円形凹部４２の中心位置、より正確には、２つの円形嵌合穴４１の中心間の中点位置に、光電変換素子２の光軸位置を配置させる実装位置である。ここで、光電変換素子２の光軸位置とは、光電変換素子２が発光素子の場合の発光中心位置、例えば、発光強度最大位置であり、受光素子の場合は受光中心位置、例えば、受光感度最大位置である。
【００１７】
スリーブブロック６において、嵌合突起６１とスリーブ６２とは一体的に樹脂成形され、光透過部６３は、嵌合突起６１やスリーブ６２の材料とは異なる材料で形成される。２つの嵌合突起６１は、スリーブ６２の下面にスリーブ６２の軸Ｌに対して互いに対称に設けられている。スリーブ６２は、外形が上部で細く下部で太い２段同軸円柱形であり、外形と同軸の貫通口６２ａを有し、貫通口６２ａの下部は拡径している。その拡径した部分に、光透過部６３が接着用の樹脂１０を用いて後付けされている。光透過部６３は、厚さ一定となる平行平板の円板形状を有し、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂、例えば、ポリイミド、架橋ナイロンなどの高耐熱樹脂を材料として用いて形成することができ、また、ガラスで形成することもできる。これらの材料は、光電変換素子２の特性に応じた特定波長、例えば８５０ｎｍのレーザ光を透過させる光学材料から選ばれる。
【００１８】
ソケット１の組み立ての工程を説明する。回路基板３と一体成形したスリーブ受け部材４が形成された後、回路基板３への光電変換素子２の実装が行われる。光電変換素子２の実装に際し、２つの嵌合穴４１の各中心位置が、例えばチップマウンタの撮像装置を用いて取得される。円とその中心位置を画像処理によって検出する方法として、例えば、ハフ（Ｈｏｕｇｈ）変換を用いることができる。ここで、各部の寸法を例示する。光電変換素子２は、例えば、ベアチップであって、その平面寸法は□０．３（０．３ｍｍ×０．３ｍｍ）程度であり、また、２つの嵌合穴４１の間隔は４ｍｍ程度である。従って、処理負荷の増大を招くことなく、２つの嵌合穴４１を含む小領域を高倍率で撮像して円形状と中心位置の測定精度を高くすることができる。例えば、１０μｍ程度の精度まで測定精度と位置決め精度を上げることができる。２つの嵌合穴４１の各中心位置を基準として、その中間点位置に光電変換素子２の位置決め、すなわち光電変換素子２の光軸位置の位置決めがなされる。これにより、光電変換素子２が回路基板３に実装されて、回路ブロック５が完成する。スリーブブロック６は、嵌合突起６１と共に樹脂成形されたスリーブ６２に、別途形成された光透過部６３を取り付けて完成する。
【００１９】
ソケット１は、回路ブロック５に対しスリーブブロック６を嵌合させて完成する。この嵌合は、嵌合突起６１を嵌合穴４１に嵌合させ、円形凹部４２にスリーブ６２の下部を挿入し、円形凹部４２の底面とスリーブ６２の底面とを接触させて完了する。これにより、光電変換素子２の光軸Ｌとスリーブ６２の軸Ｌとが一致した状態となり、光電変換素子２がスリーブブロック６によって中空封止された状態となる。必要に応じて、嵌合部や挿入部の隙間に封止用または接着固定用の樹脂１０を充填してもよく、充填しなくてもよい。
【００２０】
ソケット１の各部品の寸法精度は、組み立てられたソケット１が、嵌合による位置決め精度だけで所定の組立て精度を確保できる精度とされている。つまり、各嵌合穴４１および各嵌合突起６１は、これらの嵌合時に、光電変換素子２に対する中空封止と光軸調整が達成できる寸法精度で形成されている。また、スリーブ６２の貫通口６２ａの寸法精度と、その軸Ｌの位置精度は、光電変換素子２の光軸位置に対して所定の組立て精度とされている。従って、スリーブ６２へのフェルール８ａの嵌挿だけで、光ファイバ８と光電変換素子２との光軸合わせと光学的結合が、いわゆるパッシブアライメントで実行可能となり、光信号のレベルを測定装置でモニタしながら行うアクティブアラインメントが不要となる。
【００２１】
ソケット１の各寸法精度は、樹脂成形による各嵌合部材の寸法精度と、画像処理による光電変換素子２の実装位置精度とに基づく。スリーブ受け部材４の嵌合穴４１は、スリーブ受け部材４成形時に形成でき、成形技術で実現可能な最高成形精度が１μｍ以下の精度であることから、このような精度で嵌合穴４１の寸法精度と位置精度を達成できる。スリーブブロック６のスリーブ６２とその貫通口６２ａ、および嵌合突起６１の樹脂成形寸法精度についても、上記と同様である。
【００２２】
本発明の光ファイバ用ソケットによれば、光透過部とスリーブを異なる材料で形成するので、光透過性材料に限定されずに、高寸法精度の成形に適した材料でスリーブを構成することができ、調心作業を不要とすることができる。また、一般に高価な光透過材料の使用を光透過部だけに限定できるので、材料コストを下げることができる。また、最高成形精度での樹脂成形を容易かつ低コストで行うためには成形樹脂の選定が重要であるところ、光透過部６３をスリーブ６２の材料とは異なる材料で形成することにより、成形樹脂の選定自由度を広げられるという格別な効果が生じる。すなわち、光透過部とスリーブの材料を個別に選定できるので、実装に適した材料選択の範囲が広がり、実装作業を簡単化できるソケットを容易に実現できる。ソケット１において、光透過部６３を、はんだリフロー実装の温度に耐え得る材料で形成することができる。また、光透過部６３を、はんだリフロー実装の温度に耐えるガラスで形成することができる。このようなソケット１は、全体がはんだリフロー実装の温度に耐え得る構成となり、他の電気部品を実装する実装基板に、それらの電気部品と共にはんだリフロー実装によって効率良く実装できる。
【００２３】
図３（ａ）（ｂ）はソケット１の変形例を示す。この変形例は、光透過部６３の外周部に電磁シールド部材６４を備えるものである。電磁シールド部材６４は、リング状の金属であって貫通口６２ａの下部の拡径部分に収められる光透過部６３を下方から支持すると共に、回路基板３に実装された光電変換素子２を取り囲む態様で備えられる。電磁シールド部材６４は、半径方向に拡大縮小する弾力性リングとすることにより、その付勢力によって、貫通口６２ａの下部の拡径部分に自己保持することができるので、光透過部６３の支持具として用いることができる。電磁シールド部材６４は、光電変換素子２が発光素子である場合に、発光時に発生する高周波ノイズが外部に伝搬しないようにシールドし、光電変換素子２が受光素子である場合に、受光信号へのノイズ混入を防止して、受光感度を向上することができる。電磁シールド部材６４は、電気的に接地されてもよく、接地されずに浮いた電位とされてもよい。また、電磁シールド部材６４は、電磁シールドの機能を持たないリング状の部材６４とすることもできる。このような部材６４は、光透過部６３を下方から支持する支持部材となる。光透過部６３は光電変換素子２を覆うカバーとなるものであり、このような支持用の部材６４や電磁シールド部材６４は、フェルール８ａが嵌挿されたときにフェルール８ａから光透過部６３に作用する力に対抗するカバー止めとして機能する。
【００２４】
図４、図５、図６は、ソケット１の他の変形例を示す。この実施形態のソケット１は、図４に示すように、光透過部６３がレンズであって、その光軸領域Ａの両面が平行平面に形成されているレンズである。つまり、光電変換素子２の実装ばらつきや、光透過部６３の成形ばらつきなどを考慮し、中心部の光軸領域Ａの範囲は平面のままとし、その周辺部を曲面のレンズ形状にしている。光透過部６３は、その光軸領域Ａではレンズ効果はなく、光軸領域Ａの周辺部においてレンズとして動作する。このような光透過部６３は、光軸領域Ａから外れた光を光軸方向に集光する。このような光透過部６３は、図５（ａ）に示すように、光電変換素子２が発光素子であって、光ファイバ８と光透過部６３と光電変換素子２の３者の光軸が整合している場合は、上述の図１（ａ）（ｂ）の実施形態における平行平板の光透過部６３と同様に動作する。通常、光電変換素子２の発光部２ａは、略点光源と見做され、発光部２ａからの光の一部が光ファイバ８によって受光される。そして、例えば、図５（ｂ）に示すように、光電変換素子２の位置が光透過部６３の光軸位置からずれた場合に、光透過部６３の光軸領域Ａを外れた光は、光透過部６３のレンズの集光効果により光透過部６３の光軸方向に偏向される。つまり、光電変換素子２の実装位置にずれが生じても、光透過部６３の補償機能によって光伝達特性損失を改善でき、光電変換素子２と光ファイバ８の光結合がより確実に行える。
【００２５】
また、光電変換素子２が受光素子の場合、図６（ａ）に示すように光軸が整合した状態に加え、図６（ｂ）に示す非整合の状態においても、光透過部６３によって光電変換素子２の位置ずれが補償され、光電変換素子２と光ファイバ８の光結合がより確実に行える。通常、変換素子２の受光部２ｂは、光ファイバ８の全面から放射される光の一部を受光し、光透過部６３のレンズ効果によってより多くの光を受光できるようになる。
【００２６】
図７、図８（ａ）（ｂ）は、ソケット１のさらに他の変形例を示す。これらのソケット１は、光透過部６３が、インサート成形によってスリーブ６２と一体成形されている。図７に示すソケット１は、平行平面円板状の光透過部６３をインサート成形したものである。図８（ａ）（ｂ）に示すソケット１は、レンズを形成する光透過部６３をインサート成形したものである。このソケット１は、スリーブ受け部材４の互いに対向する２つの側面から外方に向けて、面実装用の実装用電極１４を突出させている。このソケット１は、実装用電極１４がスリーブ受け部材４の両側に設けられているので、上述の図１等に示した片持ち式に実装用電極１４を備えている場合に比べて、実装したソケット１の機械強度がより強化される。
【００２７】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、上述した各実施形態の構成を互いに組み合わせた構成とすることができる。例えば、電磁シールド部材６４は、図７、図８に示したソケット１においても備えることができる。また、嵌合穴４１や嵌合突起６１の個数はそれぞれ２つとは限らず、複数備えることができ、その形状も、互いに嵌合できる任意の形状とすることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１    光ファイバ用ソケット
２    光電変換素子
３    回路基板
３１    実装用電極
４    スリーブ受け部材（成形部材）
４１    嵌合穴
５    回路ブロック
６    スリーブブロック
６１    嵌合突起
６２  スリーブ
６３    光透過部
６４    電磁シールド部材
８    光ファイバ
８ａ    フェルール
Ｌ    軸、光軸
【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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