(57)【要約】【課題】スペーサを入れたことによるインピーダンスの不整合を防止する光通信器を提供する。【解決手段】光学素子アセンブリ（ＯＳＡ）２のピンがはんだ付けされる基板３とＯＳＡ２との間にＯＳＡ２の高さを調節するスペーサ４が挿入された光通信器１において、スペーサ４には、ＯＳＡ２の信号ピン５の周囲の複数箇所に配置された外側導体用スルーホール６と、ＯＳＡ２のＧＮＤピン７にはんだ付けされるＧＮＤ用スルーホール８と、ＧＮＤ用スルーホール８と外側導体用スルーホール６とを導通するＧＮＤ配線９とが設けられた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子アセンブリのピンがはんだ付けされる基板と上記光学素子アセンブリとの間に上記光学素子アセンブリの高さを調節するスペーサが挿入された光通信器において、上記スペーサには上記光学素子アセンブリの信号ピンの周囲の複数箇所に配置された外側導体用スルーホールと、上記光学素子アセンブリのＧＮＤピンにはんだ付けされるＧＮＤ用スルーホールと、該ＧＮＤ用スルーホールと上記外側導体用スルーホールとを導通するＧＮＤ配線とが設けられたことを特徴とする光通信器。
【請求項２】
光学素子アセンブリのピンがはんだ付けされる基板と上記光学素子アセンブリとの間に上記光学素子アセンブリの高さを調節するスペーサが挿入された光通信器において、上記スペーサが金属で形成され、該金属製スペーサが上記光学素子アセンブリのＧＮＤピンにはんだ付けされたことを特徴とする光通信器。
【請求項３】
光学素子アセンブリのピンがはんだ付けされる基板と上記光学素子アセンブリとの間に上記光学素子アセンブリの高さを調節するスペーサが挿入された光通信器において、上記スペーサは上記光学素子アセンブリのＧＮＤピンに片面が接すると共に、上記光学素子アセンブリの信号ピンに反対面が接するスペーサ基板からなり、該スペーサ基板の上記ＧＮＤピンに接する上記片面には上記ＧＮＤピンに沿わせてＧＮＤ導体膜が形成され、上記スペーサ基板の上記信号ピンに接する上記反対面には上記信号ピンに沿わせて信号用導体膜が形成されたことを特徴とする光通信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スペーサを入れたことによるインピーダンスの不整合を防止する光通信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光トランシーバ等の光通信器には、発光素子、受光素子等の光学素子をハウジングに収容したＴＯＳＡ（送信光サブアセンブリ）、ＲＯＳＡ（受信光サブアセンブリ）等の光学素子アセンブリ（ＯＳＡ）が使用される。
【０００３】
ＯＳＡを搭載する光通信器では、基板に実装されたＯＳＡと光導波路やレンズ等の光学部品との間で、光軸や焦点などの光学的位置が合うように設計してＯＳＡや光学部品の配置がなされている。
【０００４】
しかし、ＯＳＡは、品種の違いや製造メーカの違いによって寸法に違いがある。具体的には、ハウジングの高さ（底部から頂部までの長さ）に違いがある。ＯＳＡの寸法の違いにより、ＯＳＡと光学部品との光学的位置がずれてしまう。このような寸法の違いを解消するために、スペーサが用いられる。
【０００５】
図４に示されるように、光通信器４１において、スペーサ４２は、ＯＳＡ２のハウジングの底部と基板３との間に挟み入れる部材である。ＯＳＡ２のハウジングの底部には、ＯＳＡ２を基板３に固定するための支持部材であると同時に電源・ＧＮＤや信号の伝送部材であるピン４３（リードとも言う）が設けられている。ピン４３が基板３の導体付き取り付け穴に挿入されてはんだ付けされることにより、ＯＳＡ２が基板３に電気的に接続されて実装される。このとき、ＯＳＡ２のハウジングの底部と基板３との間にスペーサ４２を入れたり入れなかったり、スペーサ４２の厚さを違えたりすることで、基板３からＯＳＡ２のハウジングの底部までの距離を調節し、基板３からＯＳＡ２のハウジングの頂部までの距離（ＯＳＡ実装高さ）をＯＳＡ２の寸法によらず一定とすることができる。
【０００６】
なお、ＯＳＡ２が原材料として提供される時点では、ピン４３は十分に長く形成されている。ピン４３が基板３に挿入してはんだ付けされた後、基板３の反対側に突きだしている余長分が切断される。以下で言うピン４３の長さとは余長分が切断された後の長さである。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２３８９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年では、ＯＳＡ２で伝送する信号が高速化しており、これに伴いピンを流れる電流の周波数が高くなってきた。前述のように、ＯＳＡ２と基板３との間にスペーサ４２を入れると、そのぶん基板３からＯＳＡ２までの距離が長くなり、ピンが長くなる。この程度のピンの長さの増加でも、高周波においては、ピンのインピーダンスが高くなり、ピンと基板上の信号線との間でインピーダンスが整合しなくなる。インピーダンスの不整合により、信号の反射などによる波形歪みや伝送損失が生じ、伝送に支障をきたすことになる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、スペーサを入れたことによるインピーダンスの不整合を防止する光通信器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、光学素子アセンブリのピンがはんだ付けされる基板と上記光学素子アセンブリとの間に上記光学素子アセンブリの高さを調節するスペーサが挿入された光通信器において、上記スペーサには上記光学素子アセンブリの信号ピンの周囲の複数箇所に配置された外側導体用スルーホールと、上記光学素子アセンブリのＧＮＤピンにはんだ付けされるＧＮＤ用スルーホールと、該ＧＮＤ用スルーホールと上記外側導体用スルーホールとを導通するＧＮＤ配線とが設けられものである。
【００１１】
また、本発明は、光学素子アセンブリのピンがはんだ付けされる基板と上記光学素子アセンブリとの間に上記光学素子アセンブリの高さを調節するスペーサが挿入された光通信器において、上記スペーサが金属で形成され、該金属製スペーサが上記光学素子アセンブリのＧＮＤピンにはんだ付けされたものである。
【００１２】
また、本発明は、光学素子アセンブリのピンがはんだ付けされる基板と上記光学素子アセンブリとの間に上記光学素子アセンブリの高さを調節するスペーサが挿入された光通信器において、上記スペーサは上記光学素子アセンブリのＧＮＤピンに片面が接すると共に、上記光学素子アセンブリの信号ピンに反対面が接するスペーサ基板からなり、該スペーサ基板の上記ＧＮＤピンに接する上記片面には上記ＧＮＤピンに沿わせてＧＮＤ導体膜が形成され、上記スペーサ基板の上記信号ピンに接する上記反対面には上記信号ピンに沿わせて信号用導体膜が形成されたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１４】
（１）スペーサを入れたことによるインピーダンスの不整合を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１６】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、本実施形態の光通信器１は、光学素子アセンブリ（ＯＳＡ）２とそのＯＳＡ２のピンがはんだ付けされる基板３との間にＯＳＡ２の高さを調節するスペーサ４が挿入された光通信器１において、スペーサ４に、ＯＳＡ２の信号ピン５の周囲に複数の外側導体用スルーホール６を配置し、ＯＳＡ２のＧＮＤ（グランド）ピン７にはんだ付けされるＧＮＤ用スルーホール８と、ＧＮＤ用スルーホール８と外側導体用スルーホール６とを導通するＧＮＤ配線９とが設けられたものである。
【００１７】
なお、図１（ａ）は、厚さ、穴径等の各部材寸法や寸法比を厳密に示すものではなく、強調している部分もある。また、見やすくするために部材間に隙間をあけているが、実際には密着している。
【００１８】
ＯＳＡ２は、金属製で円筒状に形成されたハウジング（いわゆるＣＡＮパッケージ）１０を有する。ハウジング１０の頂部（基板３と反対に臨む面）はハウジング１０に内蔵された光学素子の光入射／出射面となっている。ハウジング１０の底部（基板３に臨む面）には、ハウジング内外を繋ぐピンが設けられる。ピンの本数は、例えば、電源ピン、ＧＮＤピン７、信号ピン５×２の４本であるが、これに限らず、何本でもよい。信号ピン５は、伝送速度が高い高速信号（例えば、１Ｇｂｐｓ以上）の高周波電流が流れる高速信号ピンである。
【００１９】
基板３は、例えば、フレキシブル基板であるが、リジッド基板でもよい。基板３には、ＯＳＡ２の各ピンを挿通、はんだ付けするための所定の穴（スルーホール又はランド付き穴）が設けられており、これらの穴に電源、ＧＮＤ、信号を伝えるための導体パターンが設けられている。
【００２０】
スペーサ４は、ＯＳＡ２のハウジング１０の底部と基板３との間に挟み入れる部材であり、基板３からハウジング１０の底部までの所望する距離に合わせて厚さが設定されている。スペーサ４は、ガラスエポキシのような基板と同等の材料、あるいは絶縁体（誘電体）であるプラスチックで構成される。
【００２１】
スペーサ４は、例えば、ＯＳＡ２と同径の円筒状に形成されるが、径はＯＳＡ２と異なってもよいし、形状も円筒状に限らず任意である。
【００２２】
スペーサ４には、ＯＳＡ２の各ピンを挿通するための穴が形成される。本実施形態では、信号ピン５を挿通する信号ピン挿通穴１１は、内面に導体膜がなく開口周囲にランドもない貫通穴である。ＧＮＤピン７を挿通する穴は、内面に導体膜が形成され開口周囲に内面の導体膜と導通するランドが形成されたスルーホールであり、これがＧＮＤ用スルーホール８である。電源ピンを挿通する電源ピン挿通穴１２は、貫通穴（非導通）であるかスルーホール（導通）であるか特に限定しない。
【００２３】
外側導体用スルーホール６は、ＧＮＤ用スルーホール８と同様に内面に導体膜が形成され開口周囲に内面の導体膜と導通するランドが形成されたスルーホールであるが、ピンを挿通するための穴ではない。外側導体用スルーホール６は、信号ピン挿通穴１１を囲むように、所定径の円周に沿って所定の角度ごとに設けられている。ここでは外側導体用スルーホール６は信号ピン挿通穴１１の中心からほぼ等角度で、信号ピン挿通穴１１を囲むように６個設けられている。
【００２４】
スペーサ４の片面あるいは両面に、ＧＮＤ用スルーホール８と外側導体用スルーホール６とを導通するＧＮＤ配線９が形成されている。ＧＮＤ配線９は、ＧＮＤ用スルーホール８と全ての外側導体用スルーホール６とを導通するように配線されている。
【００２５】
次に、光通信器１を組み立てる手順を説明する。
【００２６】
まず、ＯＳＡ２にスペーサ４を取り付ける。すなわち、信号ピン５は信号ピン挿通穴１１に、ＧＮＤピン７はＧＮＤ用スルーホール８に、電源ピンは電源ピン挿通穴１２に差し込み、スペーサ４をＯＳＡ２の底部に当たるまで入れ、その状態でＧＮＤピン７をＧＮＤ用スルーホール８にはんだ付けする（はんだ付け部１３）。
【００２７】
このようにしてスペーサ４を取り付けたＯＳＡ２を基板３に取り付ける。すなわち、スペーサ４から突きだしているＯＳＡ２の信号ピン５、ＧＮＤピン７、電源ピンを基板３の所定の穴にそれぞれ差し込み、スペーサ４が基板３に当たるまでＯＳＡ２を入れ、その状態で各ピンをはんだ付けする（はんだ付け部１４）。その後、基板３から突きだしている各ピンの余長部分を切り取る。
【００２８】
次に、本実施形態の光通信器１の作用効果について説明する。
【００２９】
ＯＳＡ２のＧＮＤピン７が基板３にはんだ付け部１４ではんだ付けされることにより、ＧＮＤピン７はＧＮＤ電位となる。スペーサ４のＧＮＤ用スルーホール８がＯＳＡ２のＧＮＤピン７にはんだ付け部１３ではんだ付けされているので、ＧＮＤ用スルーホール８もＧＮＤ電位となる。このため、全ての外側導体用スルーホール６がＧＮＤ配線９を介してＧＮＤ電位となる。
【００３０】
信号ピン５は、その長手方向全長にわたり、周囲の複数箇所にＧＮＤ電位を有する外側導体用スルーホール６の導体によって囲まれる。このことは、ＯＳＡ２のハウジング１０の底部と基板３との間で、信号の伝送ラインが同軸構造となることを意味する。すなわち、内部導体に信号が流れ内部導体を覆う外部導体がＧＮＤ電位に保たれる同軸ケーブルと同じ構造となる。これにより、信号ピン５のインピーダンスが低くなる。信号ピン５のインピーダンスが低くなることで、信号ピン５と基板３上の信号線との間でインピーダンスが整合できる。インピーダンスが整合すると、波形歪みや伝送損失が生じなくなる。
【００３１】
このように、本実施形態の光通信器１は、高速信号通信をする光通信器１にスペーサ４を入れた場合においても、信号ピン５の周囲がＧＮＤ電位の外側導体用スルーホール６で囲まれる構成としたことにより、インピーダンスの増加が防止され、伝送特性が良好になる。
【００３２】
外側導体用スルーホール６を設ける位置及び個数は、所望するインピーダンスに応じて選択するとよい。
【００３３】
以下、本発明の他の実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００３４】
図２に示されるように、本実施形態の光通信器２１は、ＯＳＡ２とそのＯＳＡ２のピンがはんだ付けされる基板３との間にＯＳＡ２の高さを調節するスペーサ２２が挿入された光通信器２１において、スペーサ２２が金属で形成され、この金属製のスペーサ２２がＯＳＡ２のＧＮＤピン７にはんだ付けされたものである。
【００３５】
ＯＳＡ２、基板３は、図１のものと同じなので、説明は省く。
【００３６】
スペーサ２２は、ＯＳＡ２のハウジング１０の底部と基板３との間に挟み入れる部材であり、基板３からハウジング１０の底部までの所望する距離に合わせて厚さが設定されている。
【００３７】
スペーサ２２は、例えば、ＯＳＡ２と同径の円筒状に形成されるが、径はＯＳＡ２と異なってもよいし、形状は任意である。
【００３８】
スペーサ２２には、ＯＳＡ２の各ピンを挿通するための穴が形成される。本実施形態では、信号ピン５を挿通する信号ピン挿通穴２３は、信号ピン５のインピーダンスが所定値となるように径を設定した穴である。ＧＮＤピン７を挿通するＧＮＤピン挿通穴２４は、ＧＮＤピン７を挿通した後にはんだ付けが容易にできる程度の径の穴である。電源ピンを挿通する電源ピン挿通穴（図示せず）は、電源ピンとの接触が十分に回避できるように径を設定した穴である。
【００３９】
光通信器２１を組み立てる手順は、光通信器１の場合とほぼ同じであり、まず、ＯＳＡ２にスペーサ２２を取り付けるべく、スペーサ２２をＯＳＡ２の底部に当たるまで入れ、その状態でＧＮＤピン７をＧＮＤピン挿通穴２４にはんだ付けする（はんだ付け部２５）。このようにしてスペーサ２２を取り付けたＯＳＡ２を基板３に取り付ける。すなわち、スペーサ２２から突きだしているＯＳＡ２の信号ピン５、ＧＮＤピン７、電源ピンを基板３の所定の穴にそれぞれ差し込み、スペーサ２２が基板３に当たるまでＯＳＡ２を入れ、その状態で各ピンをはんだ付けする（はんだ付け部２６）。次に、基板３から突きだしている各ピンの余長部分を切り取る。
【００４０】
本実施形態の光通信器２１の作用効果について説明する。
【００４１】
スペーサ２２は、ＯＳＡ２のＧＮＤピン７にはんだ付けされることにより、ＧＮＤ電位となる。
【００４２】
信号ピン５は、その長手方向全長にわたり、ＧＮＤ電位を有する金属導体壁（信号ピン挿通穴２３）によって囲まれる。よって、信号の伝送ラインが空気を誘電体とする同軸構造となり、信号ピン５のインピーダンスが低くなる。信号ピン５のインピーダンスが低くなることで、信号ピン５と基板３上の信号線との間でインピーダンスが整合できる。インピーダンスが整合すると、波形歪みや伝送損失が生じなくなる。
【００４３】
このように、本実施形態の光通信器２１は、高速信号通信をする光通信器２１にスペーサ２２を入れた場合においても、信号ピン５がＧＮＤ電位を有する金属導体壁によって囲まれる構成としたことにより、インピーダンスの増加が防止され、伝送特性が良好になる。
【００４４】
信号ピン挿通穴２３の径は、所望するインピーダンスに応じて選択するとよい。
【００４５】
以下、本発明の他の実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００４６】
図３に示されるように、本実施形態の光通信器３１は、ＯＳＡ２とそのＯＳＡ２のピンがはんだ付けされる基板３との間にＯＳＡ２の高さを調節するスペーサ３２が挿入された光通信器において、スペーサ３２がＯＳＡ２のＧＮＤピン７に片面を接し、ＯＳＡ２の信号ピン５に反対面を接するスペーサ基板３３からなり、スペーサ基板３３のＧＮＤピン７に接する面にはＧＮＤピン７に沿わせてＧＮＤ導体膜３４が形成され、スペーサ基板３３の信号ピン５に接する面には信号ピン５に沿わせて信号用導体膜３５が形成されたものである。
【００４７】
ＯＳＡ２、基板３は、図１のものと同じなので、説明は省く。
【００４８】
スペーサ３２は、ＯＳＡ２のハウジング１０の底部と基板３との間に挟み入れる部材である。本実施形態では、スペーサ３２がスペーサ基板３３により構成される。スペーサ基板３３は、ガラスエポキシなどの材料からなるリジッド基板である。スペーサ基板３３は、ＯＳＡ２のＧＮＤピン７に片面を接し、ＯＳＡ２の信号ピン５に反対面を接する。つまり、スペーサ基板３３の厚さがＧＮＤピン７と信号ピン５との間隔にほぼ等しい。スペーサ基板３３の幅は、基板３からハウジング１０の底部までの所望する距離に合わせて設定されている。スペーサ基板３３は、基板３の基板面に対してスペーサ基板３３の基板面が直角に立つようにして実装する。
【００４９】
スペーサ基板３３の表裏の基板面には、導体膜が印刷等により設けられる。具体的には、ＧＮＤピン７に接する基板面にはＧＮＤピン７に沿わせてＧＮＤ導体膜３４が形成される。ＧＮＤピン７はＧＮＤ導体膜３４に接する全長にわたりＧＮＤ導体膜３４にはんだ付けされる。
【００５０】
スペーサ基板３３の信号ピン５に接する基板面には信号ピン５に沿わせて信号用導体膜３５が形成される。信号ピン５は信号用導体膜３５に接する全長にわたり信号用導体膜３５にはんだ付けされる。
【００５１】
本実施形態によれば、スペーサ基板３３のそれぞれの面に形成されたＧＮＤ導体膜３４と信号用導体膜３５がＧＮＤピン７及び信号ピン５ピンの導体断面積を実質的に増やし、インピーダンスを下げることになる。また、ＧＮＤ導体膜３４及び信号用導体膜３５を設けたスペーサ基板３３が誘電体に導体を載せた構造のため、基板３と同じ構造になり、スペーサ基板３３と基板３とで伝送路のインピーダンスを一致させやすい。
【００５２】
また、本実施形態によれば、スペーサ基板３３の誘電率と導体膜３４、３５の厚さ、導体パターン幅などの組み合わせで任意のインピーダンスが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態を示す光通信器の図であり、（ａ）は側断面図（ｂ）はスペーサの下面図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す光通信器の側断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す光通信器の側断面図である。
【図４】従来技術において、光学素子アセンブリをスペーサと共に基板に実装した斜視図である。
【符号の説明】
【００５４】
１、２１、３１  光通信器
２  光学素子アセンブリ（ＯＳＡ）
３  基板
４、３２  スペーサ
５  信号ピン
６  外側導体用スルーホール
７  ＧＮＤピン
８  ＧＮＤ用スルーホール
９  ＧＮＤ配線
２２  金属製のスペーサ
２３  信号ピン挿通穴
２４  ＧＮＤピン挿通穴
３３  スペーサ基板
３４  ＧＮＤ導体膜
３５  信号用導体膜
【図１】
2009260126.tif 000003
【図２】
2009260126.tif 000004
【図３】
2009260126.tif 000005
【図４】
2009260126.tif 000006