(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を内蔵する筐体を有すると共に、光コネクタが抜挿される光レセプタクル部と、
前記光学素子に電気的に接続される電子回路を内蔵する筐体を有し外部回路とは表面実装法により電気的に接続される表面実装部と、
前記光レセプタクル部と前記表面実装部とを機械的に連結しており弾性を有する緩衝手段を含む緩衝部と
を備え、
前記光レセプタクル部および前記表面実装部は別体に形成されており、
前記光レセプタクル部は、当該レセプタクル部を固定するためのスタッドピンを有する、ことを特徴とする光データリンク。
【請求項２】
前記光レセプタクル部は、前記外部回路を搭載する電子基板に固着されることを特徴とする請求項１に記載の光データリンク。
【請求項３】
前記緩衝手段は、フレキシブル回路基板であることを特徴とする請求項１に記載の光データリンク。
【請求項４】
前記光レセプタクル部と前記表面実装部は、樹脂にてモールド成型されることを特徴とする請求項１に記載の光データリンク。
【請求項５】
前記緩衝手段は、断面がＵ字状に成形されたモールド樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の光データリンク。
【請求項６】
前記緩衝手段は、前記光レセプタクル部を保持したときに、前記表面実装部がその自重で下方に変位する程度の硬さを有することを特徴とする請求項１に記載の光データリンク。
【請求項７】
前記表面実装部の下端部が、前記光レセプタクル部の下端部に対して同じ高さ又は下方に位置することを特徴とする請求項１に記載の光データリンク。
【請求項８】
前記緩衝手段は、前記光レセプタクル部と前記表面実装部との夫々の下端部分との成す角度が鈍角となるように予め成形されていることを特徴とする請求項１に記載の光データリンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバにて光通信を行うための光データリンクに関し、特に、樹脂にてモールド成型されることにより小型化を図った光データリンクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特願平１−１００９７７号、特願平２−０６１９１９号、特願平２−０６１９２０号、特願平６−２７５０９４号に開示されているように、金属製のパッケージよりも生産性の高いプラスチックパッケージを用いた光データリンクが実用化されている。
【０００３】
これらの光データリンクには、ＰＣＢ電子基板に固着したり外部配線等を行うためのリードピン（リード端子）が備えられており、このリードピンをＰＣＢ電子基板に形成されたスルーホールに挿入して半田付けすることにより、前記光データリンクをＰＣＢ電子基板に固着している。
【０００４】
但し、光データリンクをＰＣＢ電子基板に固着するこの構造では、スルーホールを設けるための領域が必要になるため、ＰＣＢ電子基板の実装密度を上げられない場合がある。また、リードピンをスルーホールに挿入する等の製造工程が必要になるため、生産性の向上を図ることが困難になる場合がある。
【０００５】
そこで、前記実装密度の向上と生産性の向上を実現するために、リードピンに代えて表面実装可能な金属パッドを光データリンクに設け、この金属パッドを半田リフロー処理によりＰＣＢ電子基板に半田付けする表面実装法が適用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
光データリンクは、光コネクタが何回と無く抜き挿しされるものである。この抜挿時に、応力が光データリンクと電子基板とを固着するための半田付け部分に掛かるため、この半田付け部分の機械的強度を通常の電子部品よりも高くしておくことで機械的且つ電気的信頼性を確保することが必須の要件となっている。
【０００７】
しかし、前記表面実装法にて光データリンクと電子基板とを半田付けした場合のその半田付け部分の機械的強度は、前記リードピンをスルーホールに挿入して半田付けをする場合のその半田付け部分の機械的強度に較べて低いため、表面実装法では光コネクタの抜挿時に掛かる応力に対して十分な機械的強度を確保することが困難となる場合があった。
【０００８】
また、表面実装法では、光データリンクに設けられている前記金属パッドとＰＣＢ半導体基板に設けられている前記パッドとを機械的に安定して密着させた状態で半田リフロー接続する必要があるが、光データリンクやＰＣＢ基板に反りなどの成形不均一性があった場合にこれらのパッドが離れてしまい、確実な半田付けがなされない場合を生じる。そして、このような確実な半田付けが成されないと、前記半田付け部分が前記光コネクタの抜挿時の応力に対抗できる機械的強度とならず、また電気的信頼性が得られないという問題を招来する。
【０００９】
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、生産性が高く、且つ機械的・電気的に信頼性の高い光データリンクを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明は、光学素子を内蔵する筐体を有すると共に、光コネクタが抜挿される光レセプタクル部と、前記光学素子に電気的に接続される電子回路を内蔵する筐体を有し外部回路とは表面実装法により電気的に接続される表面実装部と、前記光レセプタクル部と前記表面実装部とを機械的に連結しており弾性を有する緩衝手段を含む緩衝部とを備え、前記光レセプタクル部および前記表面実装部は別体に形成されており、前記光レセプタクル部は、当該レセプタクル部を固定するためのスタッドピンを有する。
【００１１】
また、前記光レセプタクル部は、前記外部回路を搭載する電子基板に固着されることとした。
【００１２】
また、前記緩衝手段は、フレキシブル回路基板とした。
【００１３】
また、前記光レセプタクル部と前記表面実装部は、樹脂にてモールド成型した。
【００１４】
また、前記緩衝手段は、断面がＵ字状に成形されたモールド樹脂で成形した。
【００１５】
また、前記緩衝手段は、前記光レセプタクル部を保持したときに、前記表面実装部がその自重で下方に変位する程度の硬さとした。
【００１６】
また、前記表面実装部の下端部が、前記光レセプタクル部の下端部に対して同じ高さ又は下方に位置する構造とした。
【００１７】
また、前記緩衝手段は、前記光レセプタクル部と前記表面実装部との夫々の下端部分との成す角度が鈍角となるように予め成形した。
【００１８】
【実施の形態】
以下、本発明に係る光データリンクの実施の形態を図面と共に説明する。
図１は、この光データリンクの外部構造を示す斜視図である。同図において、この光データリンクは、光コネクタが抜挿される光レセプタクル部２と、電子回路を構成するための電子素子等を内蔵する部分（以下、表面実装部という）４とを単一パッケージにて一括に実装する構造ではなく、実質的に別体に形成された光レセプタクル部２と表面実装部４の間を、弾性を有する緩衝部６にて連結した構造となっている。
【００１９】
光レセプタクル部２には、光コネクタが抜挿される嵌挿孔８，１０が形成されている。嵌挿孔８内の終端部には、挿入された光コネクタに間貫されている光ファイバへ信号光を送出するためのＥ／Ｏ素子（電気／光変換素子）が備えられ、他方の嵌合孔１０内の終端部には、挿入された光コネクタに間貫されている光ファイバにて伝送されてくる信号光を受信するためのＯ／Ｅ素子（光／電気変換素子）が備えられている。
【００２０】
これらの光学素子（電子Ｅ／Ｏ素子及びＯ／Ｅ素子）は、図示しないリードフレームに樹脂封止にて一体化されて、光レセプタクル部２の筐体である矩形状のプラスチックパッケージ等に内蔵されることにより、機械的強度の向上が図られている。
【００２１】
光レセプタクル部２の下端部は、後述するＰＣＢ電子基板上に載置したときにそのＰＣＢ電子基板の上面に密接する平坦面２Ｌが設けられ、更に、この下端部には、平坦面２Ｌに対して直角に垂下した少なくとも一個のスタッドピン１２が固定されている。
【００２２】
表面実装部４は、前記Ｅ／Ｏ素子を駆動して信号光を発生させるための駆動回路等と、前記Ｏ／Ｅ素子にて光電変換された電気信号を信号処理するための信号処理回路等が備えられ、これらの電子回路（駆動回路及び信号処理回路）も、図示しない他のリードフレームに樹脂封止されることにより一体化されて、表面実装部４の筐体である矩形状のプラスチックパッケージ等に内蔵されることにより、機械的強度の向上が図られている。
【００２３】
また、表面実装部４の下端部及び側端部の所定部分に渡って、複数個の金属製パッド１４が予め固定されている。これらの金属製パッド１４は、筐体内において前記駆動回路及び信号処理回路等に電気的に配線接続されている。
【００２４】
光レセプタクル部２の後端部と表面実装部４の前端部との間は、合成樹脂やゴム等の所定の硬さを有する弾性素材にて断面Ｕ字状に成形された緩衝部６にて一体に連結されている。更に、光レセプタクル部２内に設けられている前記Ｅ／Ｏ素子及びＯ／Ｅ素子と表面実装部４内に設けられている前記駆動回路及び信号処理回路とを電気的に接続するためのフレキシブル回路基板１６が縣架されている。
【００２５】
前述の如く、この緩衝部６は、所定の硬さを有する弾性素材にて断面Ｕ字状に成形されることでその材質上及び構造上から所定の弾性を発揮させ、特に、外部からの衝撃を吸収する衝撃吸収性と、外部から与えられる力に対して所定量だけ変形する変形性を発揮するようになっている。
【００２６】
この変形性を、この光データリンクの側面図（図２）に基づいて説明すると、緩衝部６の弾性が前記の材質上及び構造上の観点から次のように設定されている。例えば、図２中の実線にて示す如く、光レセプタクル２と表面実装部４とを水平面Ｓ１にて示すＰＣＢ電子基板上に単に載置したような場合に、緩衝部６は変形せず、且つ、光レセプタクル２及び表面実装部４の自重によって夫々の下端部の平坦面２Ｌ，４Ｌが水平面Ｓ１上に密接することとなるように、予め緩衝部６の弾性が決められている。
【００２７】
更に、平坦面２Ｌを水平面Ｓ１に一致させた状態で光レセプタクル部２だけを支承し、表面実装部４は支承しないこととした場合に、同図中の点線にて示す如く、緩衝部６が表面実装部４の重量のために変形して表面実装部４が傾斜下降するが、この傾斜下降したときの表面実装部４の平坦面４Ｌ’と水平面Ｓ１との成す角度θが比較的大きな鈍角に止まることとなるように、予め緩衝部６の弾性が決められている。
【００２８】
したがって、緩衝部６は、光データリンクが水平面Ｓ１上に自然な状態で置かれるときには変形せず、表面実装部４を吊り下げるような場合には、表面実装部４の重量によって変形するものの、比較的小さな変形量に止まるような弾性に設定されている。
【００２９】
次に、この光データリンクをＰＣＢ電子基板に半田付けするための処理工程を図３の側面図に基づいて説明する。まず、光レセプタクル部２に設けられているスタッドピン１２を、ＰＣＢ電子基板１８の所定位置に穿設されている貫通孔１０に挿入すると同時に、光レセプタクル部２の下端部に設けられている平坦面２ＬをＰＣＢ電子基板１８上に密接させることにより、ＰＣＢ電子基板１８に対して光レセプタクル部２を位置決めし、次に、スタッドピン１２とＰＣＢ電子基板１８を半田付けにて固着することにより、光レセプタクル部２をＰＣＢ電子基板１８に固定する。
【００３０】
次に、表面実装部４の下端部に設けられている金属パッド１４と、ＰＣＢ電子基板１８に設けられている外部回路に接続されているパッドとを半田リフローにて固着する。ここで、前記半田リフロー工程の際には、表面実装部４が自然な状態でＰＣＢ電子基板１８に載置される。したがって、図２に基づいて説明した如く、その平坦面４Ｌ全体がＰＣＢ電子基板１８の表面と一致し、それに伴って、表面実装部４の金属パッド１４とＰＣＢ電子基板１８のパッドとが自動的に密接するので、半田リフロー処理によってこれらのパッド間を確実に半田付けすることができる。
【００３１】
そして、このように半田付けが成された後、光レセプタクル部２の嵌挿孔８，１０に光コネクタを抜挿すると、この抜挿時に光レセプタクル部２に応力が掛かっても、緩衝部１６の前記緩衝吸収性が発揮されるので、表面実装部４への応力の伝搬が阻止又は低減されて、前記金属パッド１４とＰＣＢ電子基板１８のパッドとの半田付け部分に大きな力が掛からなくなり、この半田付け部分の機械的強度と電気的信頼性とが確保される。
【００３２】
特に、表面実装法では、半田付け部分の機械的強度が比較的低くなるが、緩衝部１６による衝撃吸収性により、光コネクタ抜挿時の応力から半田付け部分を保護することができるため、表面実装法を積極的に用いてＰＣＢ電子基板１８の実装密度を向上させたり、生産性の向上を図る上で、極めて優れた効果が得られる。
【００３３】
尚、この実施の形態では、光レセプタクル部２に固定されているスタッドピン１２をＰＣＢ電子基板１８に半田付けする場合を述べたが、このスタッドピン１２に代えて、光レセプタクル部２とＰＣＢ電子基板１８とをネジ止め固定するようにしてもよい。
【００３４】
また、光レセプタクル部２と表面実装部４及び緩衝部６を所定の樹脂によって一体にモールド成型してもよく、このモールド成型によれば、生産性の大幅な向上を図ることができる。
【００３５】
次に、この実施の形態の変形例を図４に基づいて説明する。尚、同図４は、図２に対応した部分側面図であり、主として光レセプタクル部２と表面実装部４とを連結する緩衝部６ａの構造を示している。また、図２と同一又は相当する部分を同一符号にて示している。
【００３６】
この緩衝部６ａは、所定の硬さを有する弾性素材にて断面Ｕ字状に成形されることでその材質上及び構造上から所定の弾性を発揮させ、外部からの衝撃を吸収する衝撃吸収性と、外部から与えられる力に対して所定量だけ変形する変形性を発揮する点で、図２に示した緩衝部６と同機能を有している。
【００３７】
但し、図４中の実線にて示す如く、光レセプタクル部２の平坦面２Ｌと表面実装部４の平坦面４Ｌとの成す角度θを比較的大きな鈍角にするように、予め、緩衝部６ａが材料上及び構造上から所定の弾性に設定されている。
【００３８】
更に、水平面Ｓ１にて示すＰＣＢ電子基板上に光レセプタクル部２と表面実装部４を載置し、平坦面２Ｌをその基板上に密接させると、表面実装部４の重量によって緩衝部６ａが変形すると共に、同図中の点線にて示す如く、表面実装部４がその自重によってＰＣＢ電子基板側に下がることにより、その平坦面４ＬがＰＣＢ電子基板上に密接するように、緩衝部６ａの弾性が予め決められている。
【００３９】
かかる構造の光データリンクによれば、図３に示すのと同様に、光レセプタクル部２をＰＣＢ電子基板に固着し、表面実装法を用いて表面実装部４をＰＣＢ電子基板に半田付けすると、半田リフロー工程の際に、図４の点線で示す如く、表面実装部４の平坦部４ＬがＰＣＢ電子基板の表面と一致し、それに伴って金属パッドがＰＣＢ電子基板に予め設けられているパッドに自動的に密接するので、これらのパッド間を確実に半田付けすることができる。
【００４０】
また、この半田付け後に、光レセプタクル部２に光コネクタを抜挿すると、その抜挿時の応力が緩衝部６ａにて吸収されるため、前記パッド間の半田付け部分をこの応力から保護することができる。
【００４１】
このように、この変形例によっても、表面実装部４とＰＣＢ電子基板との半田付け部分の機械的強度と電気的信頼性とを確保することができ、また、表面実装法を適用することで、ＰＣＢ電子基板の実装密度の向上と生産性の向上を図ることができる。
【００４２】
次に、更に他の変形例を図５に基づいて説明する。尚、同図５は、図２及び図４に対応した部分側面図であり、主として光レセプタクル部２と表面実装部４とを連結する緩衝部６ｂの構造を示している。また、図２及び図５と同一又は相当する部分を同一符号にて示している。
【００４３】
この変形例の緩衝部６ｂは、所定の硬さを有する弾性素材にて断面Ｕ字状に成形されることでその材質上及び構造上から所定の弾性を発揮させ、外部からの衝撃を吸収する衝撃吸収性と、外部から与えられる力に対して所定量だけ変形する変形性を発揮する点で、図２と図５に示した緩衝部６，６ａと同機能を有している。
【００４４】
但し、図５中の実線にて示す如く、光レセプタクル部２の平坦面２Ｌと表面実装部４の平坦面４Ｌとがほぼ平行であり、水平面Ｓ１にて示す平坦面２Ｌの位置よりも水平面Ｓ２にて示す平坦面４Ｌが僅かに下方に位置するように、予め、緩衝部６ｂが材料上及び構造上から所定の弾性に設定されている。
【００４５】
更に、この光データリンクをＰＣＢ電子基板上に載置して、光レセプタクル部２の平坦面２Ｌを水平面Ｓ１にて示すＰＣＢ電子基板上に密接させると、同図中の点線にて示す如く、表面実装部４’の平坦面４Ｌ’も水平面Ｓ１に一致することにより緩衝部６ｂが変形するように、その緩衝部６ｂの弾性が予め決められている。
【００４６】
かかる構造の光データリンクによれば、図３に示すのと同様に、光レセプタクル部２をＰＣＢ電子基板に固着し、表面実装法を用いて表面実装部４をＰＣＢ電子基板に半田付けすると、半田リフロー工程の際に、図５の点線で示す如く、表面実装部４’の平坦部４Ｌ’がＰＣＢ電子基板の表面Ｓ１と一致し、それに伴って金属パッド１４’がＰＣＢ電子基板に予め設けられているパッドに自動的に密接するので、これらのパッド間を確実に半田付けすることができる。
【００４７】
また、この半田付け後に、光レセプタクル部２に光コネクタを抜挿すると、その抜挿時の応力が緩衝部６ｂにて吸収されるため、前記パッド間の半田付け部分をこの応力から保護することができる。
【００４８】
このように、この変形例によっても、表面実装部４とＰＣＢ電子基板との半田付け部分の機械的強度と電気的信頼性とを確保することができ、また、表面実装法を適用することで、ＰＣＢ電子基板の実装密度の向上と生産性の向上を図ることができる。
【００４９】
次に、更に他の変形例を図６に基づいて説明する。尚、同図６は、図２に対応した部分側面図であり、主として光レセプタクル部２と表面実装部４とを連結する緩衝部６ｃの構造を示している。また、図２と同一又は相当する部分を同一符号にて示している。
【００５０】
この変形例の緩衝部６ｃは、光レセプタクル部２と表面実装部４との間を連結するフレキシブル回路基板にて成形されている。即ち、光レセプタクル部２に内蔵されているＥ／Ｏ素子及びＯ／Ｅ素子と表面実装部４に内蔵されている前記駆動回路及び信号処理回路とをこのフレキシブル回路基板に設けられている電気配線パターンにて電気的に接続している。
【００５１】
そして、所定の硬さ及び弾性を有するフレキシブル回路基板を断面Ｕ字状に成形することによって、その材質上及び構造上から所定の弾性を発揮させ、外部からの衝撃を吸収する衝撃吸収性と、外部から与えられる力に対して所定量だけ変形する変形性を発揮させる構造となっている。
【００５２】
即ち、緩衝部６ｃは、図２と共に説明した緩衝部６と同様の変形性を発揮させるように予め成形されている。したがって、図６中の実線にて示す如く、光レセプタクル２と表面実装部４とを水平面Ｓ１にて示すＰＣＢ電子基板上に載置したような場合に、緩衝部６ｃは変形せず、且つ、光レセプタクル２及び表面実装部４の自重によって夫々の下端部の平坦面２Ｌ，４Ｌが水平面Ｓ１上に密接する。更に、平坦面２Ｌ，４Ｌが水平面Ｓ１上に密接することに伴い、表面実装部４に設けられている金属パッド１４とＰＣＢ電子基板のパッドとが自動的に密着するので、表面実装法による半田リフローにてこれらのパッド間を確実に固着することができる。
【００５３】
そして、このように半田付けが成された後、光レセプタクル部２に光コネクタを抜挿すると、この抜挿時に光レセプタクル部２に応力が掛かっても、緩衝部１６の前記緩衝吸収性が発揮されるので、表面実装部４への応力の伝搬が阻止又は低減されて、前記金属パッド１４とＰＣＢ電子基板のパッドとの半田付け部分に大きな力が掛からなくなり、この半田付け部分の機械的強度と電気的信頼性とが確保される。また、この緩衝部６ｃをフレキシブル回路基板で成形するので、図２に示した配線用のフレキシブル回路基板１６を省略して、部品点数の低減を図ることができる。
【００５４】
尚、この緩衝部６ｃは、図４と図５に基づいて説明した前記緩衝部６ａ又は６ｂと同様の弾性を発揮させる構造にしてもよい。
【００５５】
このように、この実施の形態によれば、前記光コネクタの抜挿時の応力を緩衝部にて吸収するので、表面実装部とＰＣＢ電子基板との半田付け部分の機械的強度及び電気的信頼性を向上させることができる。
【００５６】
また、光コネクタが抜挿される光レセプタクル部と電子回路を内蔵する表面実装部を実質的に別体にしているが、両者間が所定の弾性を有する緩衝部にて連結されるので、光レセプタクル部をＰＣＢ電子基板に固定等するだけで、緩衝部の弾性変形等により自動的に表面実装部の下端部をＰＣＢ電子基板の表面に密接させることができる。よって、半田リフローによる半田付けを容易に行うことができ、生産性の向上を図ることができる。
【００５７】
更に、この実施の形態における緩衝部６，６ａ，６ｂ，６ｃは、断面Ｕ字状の構造としたが、これらの緩衝部６，６ａ，６ｂ，６ｃと同様の機能を発揮する緩衝部であれば、他の形状にしても良い。
また、前記駆動回路及び信号処理回路と前記Ｅ／Ｏ素子及びＯ／Ｅ素子とを電気的に接続するために、フレキシブル回路基板を使用する構造を示したが、リードフレームやリード線等の可撓性を有する導体であれば、他の接続手段を用いてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、安定した表面実装が可能な光データリンクを提供することができる。また、実装後に光コネクタを抜挿することによる応力が表面実装部に及ばないので、表面実装部と電子基板等との半田付け部分に機械的ストレスを与えることがなく、機械的強度と電気的信頼性の向上を図ることができる。また、光レセプタクル部と表面実装部が所定弾性の緩衝部にて連結されているので、表面実装を容易に行うことができ、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光データリンクの外観構造を示す斜視図である。
【図２】光データリンクをＰＣＢ電子基板に固着した状態を示す側面図である。
【図３】緩衝部の機能を説明するため、光データリンクをＰＣＢ電子基板に固着した状態を示す側面図である。
【図４】緩衝部の変形例を示す説明図である。
【図５】緩衝部の他の変形例を示す説明図である。
【図６】緩衝部の更に他の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
２…光レセプタクル部、２Ｌ…平坦面、４…表面実装部、４Ｌ…平坦面、６，６ａ，６ｂ，６ｃ…緩衝部、８，１０…嵌挿孔、１２…スタッドピン、１４…金属パッド、１６…フレキシブル回路基板、１８…ＰＣＢ電子基板。
代理人弁理士  長谷川  芳樹
【図１】
0003747527.tif 000002
【図２】
0003747527.tif 000003
【図３】
0003747527.tif 000004
【図４】
0003747527.tif 000005
【図５】
0003747527.tif 000006
【図６】
0003747527.tif 000007