特許 7014367 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】

(24)【登録日】2022-01-24

(45)【発行日】2022-02-01

(54)【発明の名称】光モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/022 20210101AFI20220125BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20220125BHJP

【ＦＩ】

H01S5/022

H05K1/02 J

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2016225073

(22)【出願日】2016-11-18

(65)【公開番号】P2018082117

(43)【公開日】2018-05-24

【審査請求日】2019-10-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000154325

【氏名又は名称】住友電工デバイス・イノベーション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100174399

【弁理士】

【氏名又は名称】寺澤 正太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100182006

【弁理士】

【氏名又は名称】湯本 譲司

(72)【発明者】

【氏名】河西 慎太

【審査官】大和田 有軌

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２０４３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２６３１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２８１０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０８８０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５９－００３５６７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６１－１２９３７４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００９－３０２４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００９９１２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０１８８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１９７２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２５２９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１７７０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１０５１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１２３４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０６７３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０４３４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２０７４３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０２４３６０４２（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０１８５８８２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００ － ５／５０

Ｈ０１Ｌ ３１／００ － ３１／２０

Ｈ０５Ｋ １／００ － １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

同軸型のハウジング、及び前記ハウジングの側面から光軸に沿った方向に延び出す複数のリードピンを有する光サブアセンブリと、
前記光サブアセンブリと電気信号の送受信を行う回路を主面上に搭載し、前記主面が前記光軸に平行に配置された回路基板と、
裏面に接地パターン、表面に信号配線をそれぞれ備え、前記裏面で前記光サブアセンブリの前記側面と前記回路基板の前記主面を接続し、前記光サブアセンブリの前記ハウジングの前記側面の端部において屈曲するフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を備え、
前記ＦＰＣは、前記裏面の前記屈曲する部分に前記接地パターンが設けられない抜きパターンを有し、前記表面の前記屈曲する部分と前記接地パターンに電気的に接続される前記複数のリードピンのうち、前記抜きパターンに最も近い第１のリードピンとの間に、前記第１のリードピンと電気的に接続される金属パターンを有する、
光モジュール。

【請求項2】

前記ＦＰＣは、前記表面の前記金属パターンと前記裏面の接地パターンを接続する複数の貫通孔を有する、
請求項１に記載の光モジュール。

【請求項3】

前記貫通孔には金属が充填されている、
請求項２に記載の光モジュール。

【請求項4】

前記ＦＰＣは、前記裏面の前記抜きパターンに空孔を有する、
請求項１～３のいずれか一項に記載の光モジュール。

【請求項5】

前記金属パターンは、前記屈曲する部分よりも前記光サブアセンブリ側に設けられる、
請求項１～４のいずれか一項に記載の光モジュール。

【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ものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、フレキシブルプリント基板、及びこれを備えた電気機器が記載されている。このフレキシブルプリント基板は、４本の信号線及びグランド線が配置される表層と、一対のベタグランド面が配置される裏面を有する。２つのベタグランド面の間には、ベタグランド面が存在しない抜きパターンを有する。

【0003】

特許文献２には、フレキシブル配線体が記載されている。このフレキシブル配線体は、ラインパターンを有するラインパターン面と、ラインパターン面の反対側の面であって一対のシールドパターンを有するシールドパターン面を有する。シールドパターン面の一対のシールドパターンの間には、横方向に延びる折り曲げ線を有する。

【0004】

特許文献３には、フレキシブルプリント基板である信号線路が記載されている。信号線路は、外部端子、ビアホール、信号線部及びコネクタ部を含む。信号線部は、信号線及びグランド導体を有する。グランド導体は、回路基板の幅方向に延びる複数のビアホール導体を含んでおり、２つの隣り合うビアホール導体の間には開口が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００４－８８０２０号公報

【文献】特開２００７－２８１１４５号公報

【文献】特開２０１２－１３４５５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、信号の送受信を行う同軸型の光送信器は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）の折り曲げ時の断線を予防するために、光送信器のステムとＦＰＣの間に補強板を有する。この補強板はステムに被さる形で光送信器に取り付けられる。また、ＦＰＣ上の信号線のインピーダンスは、レーザーダイオード（ＬＤ）を直接変調する光送信器では２０Ω～３０Ωに設計している。ＬＤの入力のインピーダンスが小さく、このインピーダンスに合致させるためである。

【0007】

近年、光通信システムでは伝送される情報量が増大するにつれ、光モジュールに要求される伝送量も増加の一途をたどっている。そこで、２５Ｇｂｐｓ以上の信号の送受信を行う光送信器が前述の補強板を有する場合、補強板を有するが故にインピーダンスが設計値から乱れて波形特性に影響が及ぶ懸念が高まる。一方、補強板を有しない場合には、ＦＰＣを曲げたときに、ステムから延びるリードピンの付け根部分に高い応力がかかり、この箇所でリードピンが断線する可能性がある。従って、補強板を外しつつ、且つ曲げたときにリードピンに高い応力がかからないことが求められる。

【0008】

本発明は、補強板を外すと共に、リードピンに高い応力がかかることを回避す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】

本発明の一形態に係る光モジュールは、同軸型のハウジング、及びハウジングから光軸に沿った方向に延び出す複数のリードピンを有する光サブアセンブリと、光サブアセンブリと電気信号の送受信を行う回路を主面上に搭載し、主面が光軸に平行に配置された回路基板と、光サブアセンブリと回路基板を接続し、裏面に接地パターン、表面に信号配線をそれぞれ備え、光サブアセンブリの端部において屈曲するフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を備え、ＦＰＣは、裏面の屈曲する部分に接地パターンが設けられない抜きパターンを有し、表面の屈曲する部分の隣接箇所に接地パターンを有する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、補強板を外すと共に、リードピンに高い応力がかかることを回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施形態に係る光モジュールを示す断面図である。

【図2】図２は、図１の光モジュールの光サブアセンブリ、リードピン及びＦＰＣを示す斜視図である。

【図3】図３は、図２のＦＰＣの表面を示す図である。

【図4】図４は、図２のＦＰＣの裏面を示す図である。

【図5】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、実施例のＦＰＣと比較例のＦＰＣの受信波形をシミュレーションした結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る光モジュールの実施形態について詳細に説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0013】

図１は、実施形態に係る光モジュール１を示す断面図である。図２は、光モジュール１の光サブアセンブリ３、フレキシブルプリント基板（Flexible Printed Circuit；ＦＰＣ）１０及びリードピン５を示す斜視図である。光モジュール１は、例えば、ＳＦＰ２８ ＭＳＡ（Small Form-factor Pluggable 28 Multi-Source Agreement）に準拠しており、２５Ｇｂｐｓの光通信を実現する。図１に示すように、光モジュール１は、ハウジング２と、光サブアセンブリ３と、ＦＰＣ１０と、回路基板４を備える。

【0014】

ハウジング２は、光サブアセンブリ３、ＦＰＣ１０及び回路基板４を収容する。ＦＰＣ１０は、光サブアセンブリ３の端部において屈曲し、光サブアセンブリ３と回路基板４を電気的に接続する。回路基板４は主面４ａを有し、主面４ａ上には電気信号の送受信を行う回路を搭載する。回路基板４は、主面４ａを光軸に平行として配置される。

【0015】

光サブアセンブリ３は、同軸型のＴＯＳＡである。光サブアセンブリ３は、回路基板４からＦＰＣ１０を介して電気信号を受信し、受信した電気信号を光信号に変換して光モジュール１の外部へ送信する。光サブアセンブリ３は、半導体レーザと、半導体レーザを収容する同軸型のハウジング３ａを有する。ハウジング３ａは金属製のステム３ｂを有する。ハウジング３ａは、ステム３ｂから延び出す複数のリードピン５を有する。リードピン５は光軸に沿った方向に延び出している。

【0016】

図３は、ＦＰＣ１０の表面１０Ａを示す図である。図４は、ＦＰＣ１０の裏面１０Ｂを示す図である。ＦＰＣ１０は、表面１０Ａが内側、裏面１０Ｂが外側を向くようにＵ字状に折り曲げられた状態でステム３ｂ及び回路基板４のそれぞれに接続する。ＦＰＣ１０は、一方向に延びる平板状を成しており、一端１０ａ側が回路基板４に固定され、他端１０ｂ側がステム３ｂに固定される。

【0017】

ＦＰＣ１０の表面１０Ａには、その長手方向の一端１０ａに位置する複数の端子１１ａ～１１ｇと、端子１１ｂ，１１ｄ，１１ｅのそれぞれに接続された信号配線１２ａ及び電気配線１２ｂ，１２ｃを有する。信号配線１２ａには２５Ｇｂｐｓといった高周波の信号を伝送し、電気配線１２ｂ，１２ｃにはバイアス用のＤＣ信号を伝送する。信号配線１２ａでは、インピーダンスのマッチングが行われる。このインピーダンスのマッチングに伴って、信号配線１２ａは、電気配線１２ｂ，１２ｃと比較して細くなっている。

【0018】

ＦＰＣ１０の表面１０Ａには、その長手方向の他端１０ｂ側に、複数の接続孔１４と接地パターン１５を有し、複数の接続孔１４のそれぞれにはリードピン５が接続する。ＦＰＣ１０の裏面１０Ｂには、端子１１ａ～１１ｇと、端子１１ａ，１１ｃ，１１ｆ，１１ｇのそれぞれに接続された接地パターン１７を有する。端子１１ａ～１１ｇのそれぞれは回路基板４上の端子に半田接合する。

【0019】

ＦＰＣ１０は、表面１０Ａの接地パターン１５と端子１１ａ～１１ｇの間に、幅方向に窪む一対の凹部１８を有する。また、ＦＰＣ１０は、裏面１０Ｂの一対の凹部１８を結ぶ仮想線Ｐ上に、接地パターン１７が設けられない抜きパターン１９を有する。一対の凹部１８を結ぶ仮想線Ｐと抜きパターン１９を含む箇所は、ＦＰＣ１０の他の箇所よりも折り曲げやすい部分、すなわち屈曲する部分Ａに相当する。抜きパターン１９は、ＦＰＣ１０の幅方向に延びる長円状を呈する。抜きパターン１９は、ＦＰＣ１０を表裏に貫通する空孔１９ａを有する。空孔１９ａは、ＦＰＣ１０の幅方向に一対に設けられる。この空孔１９ａにより、屈曲する部分Ａを一層曲げやすくすることができる。

【0020】

表面１０Ａの接地パターン１５は、屈曲する部分Ａの隣接箇所、具体的には、部分Ａよりも光サブアセンブリ３側（リードピン５側）に設けられる。接地パターン１５を部分Ａよりも光サブアセンブリ３側に設けることにより、ＦＰＣ１０の曲げ箇所が部分Ａからオフセットしたとしても、リードピン５側にオフセットされないようにすることができる。すなわち、ＦＰＣ１０の曲げ箇所は部分Ａから端子１１ａ～１１ｇ側にオフセットされやすくなる。また、接地パターン１５は、裏面１０Ｂの接地パターン１７との間に複数の貫通孔１５ａを有する。貫通孔１５ａは、表面１０Ａの接地パターン１５と裏面１０Ｂの接地パターン１７を接続する孔であり、各貫通孔１５ａには金属が充填されている。

【0021】

ところで、従来、光モジュールでは、ＦＰＣの折り曲げ時にリードピンの付け根の部分に力がかかりすぎないようにするため、光サブアセンブリのステムに補強板を被せることがあった。しかしながら、ステムに補強板を被せると、信号線のインピーダンスが設計値から乱れ、波形特性に悪影響を与える懸念がある。また、単に補強板を被せない構成とした場合には、ＦＰＣの折り曲げ時に応力がリードピンの付け根部分に集中するので、当該部分で断線が生じうる。

【0022】

そこで、本実施形態では、上記の補強板を使用せずに、ＦＰＣ１０の裏面１０Ｂの一部に接地パターン１７が無い抜きパターン１９を設け、更に表面１０Ａの屈曲する部分Ａの隣接箇所に接地パターン１５を設けている。このように、屈曲する部分Ａを設けて部分Ａの隣接箇所に接地パターン１５を設けることにより、ＦＰＣ１０の折り曲げ時に部分Ａを積極的に曲げやすくすることができる。よって、リードピン５の付け根部分に集中する応力を緩和することができ、断線を抑制することができる。また、前述した補強板を不要とすることができるので、信号線のインピーダンスの乱れを抑えることができる。

【0023】

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、補強板を被せたステムを有する光モジュールの受信波形と、補強板を有しない本実施形態の光モジュール１の受信波形を比較した結果を示す。図５（ａ）に示すように、従来の光モジュールでは、Ｈレベル及びＬレベルの安定性が低く、立上り及び立下りのジッタが顕著であった。これに対し、光モジュール１では、図５（ｂ）に示すように、補強板を有しないことによりジッタ及びノイズが少なくなっており、受信波形を安定させることができていることが分かる。

【0024】

以上、本発明に係る光モジュールの実施形態について説明したが、本発明は前述した各実施形態に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において種々の変形及び変更が可能であることは、当業者によって容易に認識される。

【符号の説明】

【0025】

１…光モジュール、２…ハウジング、３…光サブアセンブリ、３ａ…ハウジング、３ｂ…ステム、４…回路基板、５…リードピン、１０…ＦＰＣ、１０Ａ…表面、１０Ｂ…裏面、１０ａ…一端、１０ｂ…他端、１１ａ～１１ｇ…端子、１２ａ…信号配線、１２ｂ，１２ｃ…電気配線、１４…接続孔、１５，１７…接地パターン、１５ａ…貫通孔、１８…凹部、１９…抜きパターン、１９ａ…空孔、Ａ…部分、Ｐ…仮想線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】