特許 6757192 光モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6757192

(24)【登録日】2020年9月1日

(45)【発行日】2020年9月16日

(54)【発明の名称】光モジュール

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/42 20060101AFI20200907BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/42

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-136710(P2016-136710)

(22)【出願日】2016年7月11日

(65)【公開番号】特開2018-10032(P2018-10032A)

(43)【公開日】2018年1月18日

【審査請求日】2019年4月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】301005371

【氏名又は名称】日本ルメンタム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大森 幸一

(72)【発明者】

【氏名】入江 裕紀

(72)【発明者】

【氏名】青木 哲哉

【審査官】 岸 智史

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１５−５１３２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国実用新案第２０２０１５１０６８６０（ＤＥ，Ｕ１）

【文献】 特開２００８−２５７０９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／２６−６／２７

Ｇ０２Ｂ ６／３０−６／３４

Ｇ０２Ｂ ６／４２−６／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気信号の入出力を行う電気信号ポート及び光信号の入出力を行う光信号ポートを有する筐体と、
前記電気信号ポートに接続されるように前記筐体の内部に配置され、前記筐体の底面に沿って設けられる第１基板と、
前記筐体の内部に配置され、前記光信号ポートに接続される光ファイバと、
前記光ファイバと接続され光信号の入出力を行う光素子が設けられ、前記第１基板と電気的に接続され、前記筐体の前記底面に対して傾斜して前記筐体の内部に配置される第２基板と、
を備え、
前記筐体は、前記筐体の底面に対して傾斜した平面部を有し、
前記平面部は、前記筐体の第１の内壁に接する第１平面部と、前記第１の内壁と対向する第２の内壁に接する第２平面部とを含み、
前記第２平面部は、前記第１平面部と離間し、
前記第２基板は、前記第１平面部と前記第２平面部にわたって配置される固定板に固定され、
前記第２基板は、フレキシブル基板であり、前記固定板、前記筐体の底面、前記第１平面部及び前記第２平面部で囲まれる領域を通って、前記第１基板と電気的に接続される、
光モジュール。

【請求項2】

請求項１に記載の光モジュールであって、
前記第２基板は、前記筐体の底面に対し７０°以上９０°未満の角度で傾斜して配置される、
光モジュール。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の光モジュールであって、
前記第２基板は、前記第１基板の表面及び裏面と電気的に接続され、前記第１基板の表面、前記固定板及び前記第１基板の裏面を囲むＵ字状に配置される、
光モジュール。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光モジュールであって、
前記固定板は、前記第１平面部及び前記第２平面部にねじ止めされる、
光モジュール。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光モジュールであって、
前記筐体は、前記第２基板を前記平面部とで挟み込む放熱部を有する、
光モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

電気信号を光信号に変換する発光モジュールと、光信号を電気信号に変換する受光モジュールを一体化した光モジュールが知られている。光モジュールは、電気信号の入出力ポートと、光信号の入出力ポートとを備える。

【0003】

下記特許文献１には、ケースの内面に傾斜部を設け、傾斜部に回路基板を配設した光伝送モジュールが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−２５７０９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

光モジュールに入出力される光信号と電気信号は、光素子により相互に変換される。光素子は、光モジュールの内部に配置される基板に設けられる場合がある。光素子が設けられる基板を、光モジュールの筐体の底面に対して水平に配置する場合、光信号の入出力ポートから光素子までの間を光ファイバで接続することが考えられる。この場合、光ファイバを９０°程度折り曲げる必要があり、光ファイバに負荷がかかり破損するおそれがある。

【0006】

また、光素子が設けられる基板を、光モジュールの筐体の底面に対して水平に配置し、光信号の入出力ポートから光モジュールの内部へ光ファイバにより光信号を導光して、ミラー等の光学部品により光素子へ接続することが考えられる。この場合、光学部品と基板を精密に位置合わせする必要があり、光モジュールの組み立てコストが増大するおそれがある。

【0007】

また、特許文献１のように、光素子が設けられた基板を、光モジュールの筐体の底面に対して傾斜して配置することが考えられる。しかしながら、電気信号の入出力ポートは規格により光モジュールの筐体の底面に対して水平に設けられるため、電気信号の入出力ポートと基板の接続が困難になるおそれがある。

【0008】

そこで、本発明は、破損のおそれが少なく、低コストで組み立てることができる光モジュール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】

【0009】

（１）上記課題を解決するために、本発明に係る光モジュールは、電気信号の入出力を行う電気信号ポート及び光信号の入出力を行う光信号ポートを有する筐体と、前記筐体の内部に配置され、前記電気信号ポートに接続される第１基板と、前記筐体の内部に配置され、前記光信号ポートに接続される光ファイバと、前記光ファイバと接続され光信号の入出力を行う光素子が設けられ、前記第１基板と電気的に接続され、前記筐体の底面に対して傾斜して前記筐体の内部に配置される第２基板と、を備える。

【0010】

（２）上記（１）に記載の光モジュールであって、前記第２基板は、前記筐体の底面に対し７０°以上９０°未満の角度で傾斜して配置される。

【0011】

（３）上記（１）又は（２）に記載の光モジュールであって、前記筐体は、前記筐体の底面に対して傾斜した平面部を有し、前記第２基板は、前記平面部に固定される。

【0012】

（４）上記（３）に記載の光モジュールであって、前記平面部は、前記筐体の第１の内壁に接する第１平面部と、前記第１平面部と離間して、前記第１の内壁と対向する第２の内壁に接する第２平面部とを含み、前記第２基板は、前記第１平面部と前記第２平面部にわたって配置される固定板に固定される。

【0013】

（５）上記（４）に記載の光モジュールであって、前記第２基板は、フレキシブル基板であり、前記固定板、前記筐体の底面、前記第１平面部及び前記第２平面部で囲まれる領域を通って、前記第１基板と電気的に接続される。

【0014】

（６）上記（５）に記載の光モジュールであって、前記第２基板は、前記第１基板の表面及び裏面と電気的に接続され、前記第１基板の表面、前記固定板及び前記第１基板の裏面を囲むＵ字状に配置される。

【0015】

（７）上記（４）乃至（６）のいずれか１項に記載の光モジュールであって、前記固定板は、前記第１平面部及び前記第２平面部にねじ止めされる。

【0016】

（８）上記（２）乃至（７）のいずれか１項に記載の光モジュールであって、前記筐体は、前記第２基板を前記平面部とで挟み込む放熱部を有する。

【発明の効果】

【0017】

本発明により、破損のおそれが少なく、低コストで組み立てることができる光モジュールが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態に係る光モジュールの上面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る光モジュールの分解斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に係る光モジュールの平面部を示す斜視図である。

【図4】本発明の実施形態に係る光モジュールの第１基板及び第２基板を表側から示す斜視図である。

【図5】本発明の実施形態に係る光モジュールの第１基板及び第２基板を裏側から示す斜視図である。

【図6】本発明の実施形態の変形例に係る光モジュールの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、図面に基づき、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、以下に示す図は、あくまで、実施形態の実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。

【0020】

図１は、本発明の実施形態に係る光モジュール１００の上面図である。光モジュール１００は、電気信号の入出力を行う電気信号ポート１２及び光信号の入出力を行う光信号ポート１１を有する筐体１０を備える。筐体１０は金属で形成され、内部で発生する電磁波をシールドする。

【0021】

図２は、本発明の実施形態に係る光モジュール１００の分解斜視図である。同図では、筐体１０を分解した状態を図示している。光モジュール１００は、筐体１０と、第１基板２０と、光ファイバ３０と、第２基板４０と、を備える。筐体１０は、筐体の上側部品１０ａと筐体の下側部品１０ｂから構成され、第１基板２０等を挟み込むように内包する。筐体の上側部品１０ａと筐体の下側部品１０ｂは、互いにねじによって固定される。

【0022】

第１基板２０は、筐体１０の内部に配置され、電気信号ポート１２に接続される。第１基板２０は、平板状のＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）であってよく、筐体１０の底面に沿って配置される。なお、第１基板２０の筐体１０内部における配置は任意であるが、電気信号ポート１２に突出して外部コネクタと接続される部分は、筐体１０の底面に対して水平であることが規格上望ましい。

【0023】

光ファイバ３０は、筐体１０の内部に配置され、光信号ポート１１に接続される。光ファイバ３０は、光送信側と光受信側それぞれについて複数本の光ファイバが束ねられたファイバアレイであってよい。光ファイバ３０は、湾曲可能であるが、許容される曲率を超えて湾曲させると光信号に損失が発生したり、光ファイバ３０が損傷したりするおそれがあるため、湾曲の曲率は小さいことが望ましい。

【0024】

第２基板４０は、光ファイバ３０と接続され光信号の入出力を行う光素子が設けられ、第１基板２０と電気的に接続され、筐体１０の底面に対して傾斜して筐体１０の内部に配置される。第２基板４０は、湾曲可能なフレキシブル基板であってよく、光ファイバ３０のコネクタが接続される面が、筐体１０の底面に対して傾斜して配置される。

【0025】

本実施形態に係る光モジュール１００によれば、光ファイバ３０が接続される第２基板４０が筐体１０の底面に対して傾斜して配置されることで、第２基板４０が筐体１０の底面に対して水平に配置される場合と比較して光ファイバ３０の曲率が小さくなるため、光ファイバ３０の破損のおそれが少ない。また、本実施形態に係る光モジュール１００によれば、ミラー等の光学部品により光信号を第２基板４０に接続する必要が無く、光学部品と第２基板４０を精密に位置合わせする必要が無いため、低コストで組み立てることができる光モジュール１００が得られる。

【0026】

また、第２基板４０を、光モジュール１００の底面に対して垂直に配置して、光信号ポート１１と光素子が直接接続されるように第２基板４０を配置することが考えられる。しかしながら、この場合、第２基板４０に設けられ、高周波信号が印加される駆動ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）や配線から発生する電磁波が光信号ポート１１から放射されることとなり、他の光モジュールとの間でクロストークが生じるおそれがある。本実施形態に係る光モジュール１００によれば、第２基板４０が金属で形成された筐体１０の内部に配置されるため、第２基板４０に設けられた駆動ＩＣ等から発生する電磁波がシールドされ、他の光モジュールとの間のクロストークが低減される。

【0027】

本実施形態に係る光モジュール１００では、筐体１０に内蔵される基板が、第１基板２０と第２基板４０に分割されている。仮に、第１基板２０及び第２基板４０の２枚を合わせた大きさと同程度の大きさである１枚の基板を筐体１０に内蔵することとすると、基板の傾斜角度は小さく制限される。本実施形態に係る光モジュール１００では、筐体１０に内蔵される基板を分割することで、基板の傾斜角度を大きくすることができるため、光ファイバ３０の曲率が小さく抑えられ、光ファイバ３０の損傷が防止される。

【0028】

第２基板４０は、筐体１０の底面に対し７０°以上９０°未満の角度で傾斜して配置される。第２基板４０の筐体１０の底面に対する傾斜角度が７０°以上であることで、光ファイバ３０の曲率が十分に小さくなり、光ファイバ３０が損傷するおそれが低減する。第２基板４０の筐体１０の底面に対する傾斜角度が９０°未満であることで、第２基板４０の高さを抑えることができ、筐体１０の厚みを薄くして、光モジュール１００を小型化することができる。なお、第２基板４０の傾斜角度θについては、図６において図示している。

【0029】

図３は、本発明の実施形態に係る光モジュール１００の平面部１５を示す斜視図である。同図では、筐体の上側部品１０ａの一部を切り欠いて、筐体１０の内部を図示している。筐体１０は、筐体１０の底面に対して傾斜した平面部１５を有する。図２及び図３に示すように、第２基板４０は、平面部１５に固定される。筐体１０が平面部１５を有することで、第２基板４０の位置合わせを容易に行える。特に、第２基板４０がフレキシブル基板である場合に、可撓性を有する第２基板４０を適切な傾斜角度で配置することができる。

【0030】

図４は、本発明の実施形態に係る光モジュール１００の第１基板２０及び第２基板４０を表側から示す斜視図である。図２、図３及び図４に示すように、平面部１５は、筐体１０の第１の内壁１３に接する第１平面部１５ａと、第１平面部１５ａと離間して、第１の内壁１３と対向する第２の内壁１４に接する第２平面部１５ｂとを含む。また、第２基板４０は、第１平面部１５ａと第２平面部１５ｂにわたって配置される固定板４５に固定される。第２基板４０には、光信号が入力されるか又は光信号を出力する光素子４１と、光ファイバ３０のコネクタと光素子４１の間の距離を調整するスペーサ４２と、光素子４１を制御するＩＣ４３（送信側は駆動ＩＣ、受信側は増幅器ＩＣ等）と、が設けられる。光素子４１の光出射方向及び光受光方向は、第２基板４０との接続端における光ファイバ３０の延伸方向と一致するように設計される。光素子４１の光出射方向及び光受光方向を、第２基板４０との接続端における光ファイバ３０の延伸方向と一致させることで、光ファイバ３０と光素子４１を簡便にかつ精度良く光学的に接続することが出来る。

【0031】

第１平面部１５ａ及び第２平面部１５ｂは、筐体の下側部品１０ｂに形成され、筐体１０の底面に対して共通の傾斜角度を有する。第１平面部１５ａ及び第２平面部１５ｂは、固定板４５がねじ止めされるねじ穴を有する。固定板４５は、金属で形成され、第１平面部１５ａ及び第２平面部１５ｂにねじ止めされる。また、固定板４５には第２基板４０が固定される。光モジュール１００を組み立てる際、第２基板４０を固定板４５に固定した後、固定板４５を第１平面部１５ａ及び第２平面部１５ｂにねじ止めする。

【0032】

本実施形態に係る光モジュール１００によれば、第１平面部１５ａと第２平面部１５ｂにわたって配置される固定板４５に第２基板４０を予め固定することができ、第１平面部１５ａ及び第２平面部１５ｂの傾斜角度により第２基板４０の傾斜角度が定まる。そのため、第２基板４０について所望の傾斜角度が容易に得られ、光モジュール１００の組み立てが容易となる。

【0033】

また、本実施形態に係る光モジュール１００によれば、第１平面部１５ａ及び第２平面部１５ｂが筐体１０の底面に対して傾斜していることで、第１平面部１５ａ及び第２平面部１５ｂが筐体の底面に対して垂直に設けられている場合に比べて、固定板４５を第１平面部１５ａ及び第２平面部１５ｂにねじ止めする作業が容易に行える。

【0034】

図５は、本発明の実施形態に係る光モジュール１００の第１基板２０及び第２基板４０を裏側から示す斜視図である。同図では、第２基板４０に光ファイバ３０が接続された状態を示している。第２基板４０は、フレキシブル基板であり、図２、図３及び図５に示すように、固定板４５、筐体１０の底面、第１平面部１５ａ及び第２平面部１５ｂで囲まれる領域を通って、第１基板２０と電気的に接続される。第２基板４０は、固定板４５の下に取り回され、固定板と筐体１０の底面の間を通して、第１基板２０の裏面に電気的に接続される。第１基板２０は、表面及び裏面に配線が形成され、第２基板４０は、第１基板２０の裏面に形成された配線に電気的に接続される。

【0035】

第２基板４０が、固定板４５、筐体１０の底面、第１平面部１５ａ及び第２平面部１５ｂで囲まれる領域を通って、第１基板２０と電気的に接続されることで、第２基板４０を過度に折り曲げずに配置することができ、第１基板２０の裏面に形成された配線をも活用することができる。

【0036】

第２基板４０は、第１基板２０の表面及び裏面と電気的に接続され、第１基板２０の表面、固定板４５及び第１基板２０の裏面を囲むＵ字状に配置される。第２基板４０は、第１基板２０の表面及び裏面にそれぞれ形成された配線に電気的に接続される。光モジュール１００を組み立てる際は、第１基板２０の表面及び裏面に第２基板４０を接続し、第２基板４０に固定板４５を固定して、固定板４５を第１平面部１５ａ及び第２平面部１５ｂにねじ止めする。

【0037】

第２基板４０が、第１基板２０の表面及び裏面と電気的に接続され、Ｕ字状に配置されることで、第２基板４０を過度に折り曲げずに配置することができ、第１基板２０の表面と裏面の両面に形成された配線を活用して、第１基板２０の幅を狭く保ちつつ、電気信号線の本数を多くすることができる。なお、本実施形態では第２基板４０がフレキシブル基板である場合を例示したが、第２基板４０はＰＣＢであっても構わない。第２基板４０がＰＣＢの場合、第２基板４０と第１基板２０との間の電気的な接続にフレキシブル基板を用いてもよい。

【0038】

図６は、本発明の実施形態の変形例に係る光モジュール１００の断面図である。同図は、図１のＶＩ−ＶＩ線における断面を示す。筐体１０は、第２基板４０を平面部１５とで挟み込む放熱部５０を有する。より詳細には、筐体の上側部品１０ａには、筐体の下側部品１０ｂの第１平面部１５ａ及び第２平面部１５ｂに対向する傾斜角度で放熱部５０が設けられ、第１平面部１５ａ及び第２平面部１５ｂと放熱部５０とで、第２基板４０を挟み込む。第２基板４０は、筐体１０の底面に対して傾斜角度θで固定される。放熱部５０は、板状の金属で形成されてよく、第２基板４０から発生する熱を筐体１０に伝導して第２基板４０を冷却する。本変形例において放熱部５０が金属板である場合を例示したが、放熱部５０は、放熱用のグリース等であっても構わない。

【0039】

本実施形態に係る光モジュール１００によれば、放熱部５０を備えることで、光素子４１や駆動ＩＣ４３から発生する熱が効率良く排出される。また、放熱部５０と平面部１５により第２基板４０が挟み込まれるため、第２基板４０が放熱部５０と密着し、放熱効果が良好となる。

【符号の説明】

【0040】

１０ 筐体、１０ａ 筐体の上側部品、１０ｂ 筐体の下側部品、１１ 光信号ポート、１２ 電気信号ポート、１３ 第１の内壁、１４ 第２の内壁、１５ａ 第１平面部、１５ｂ 第２平面部、２０ 第１基板、３０ 光ファイバ、３１ コネクタ、４０ 第２基板、４１ 光素子、４２ スペーサ、４３ ＩＣ、４５ 固定板、５０ 放熱部、１００ 光モジュール。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】