JP2012003108A - 光トランシーバ - Google Patents
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Abstract
【課題】インピーダンス不整合の原因となるリードピンを排除するとともに、組み立てが容易な光トランシーバを提供する。
【解決手段】光電変換素子を搭載した光素子サブアセンブリ1,2と、光素子サブアセンブリ1,2を実装したリジッド回路基板3を有する光トランシーバにおいて、回路基板3の実装面が光電変換素子の光軸と直交し、光素子サブアセンブリ1,2が回路基板3に表面実装されている。また、光素子サブアセンブリ1,2の実装面と反対側の面に、他の基板6と接続するためのエッジコネクタソケット5が実装されている。
【選択図】図2
【解決手段】光電変換素子を搭載した光素子サブアセンブリ1,2と、光素子サブアセンブリ1,2を実装したリジッド回路基板3を有する光トランシーバにおいて、回路基板3の実装面が光電変換素子の光軸と直交し、光素子サブアセンブリ1,2が回路基板3に表面実装されている。また、光素子サブアセンブリ1,2の実装面と反対側の面に、他の基板6と接続するためのエッジコネクタソケット5が実装されている。
【選択図】図2
Description
本発明は、光信号を送受信する光トランシーバに関する。
光通信に使用される光トランシーバでは、光電変換を行うための光素子サブアセンブリ(OSA:Optical Sub-Assembly)として、図6(A)に示すように、電気信号を光信号に変換する送信用OSA(TOSA:Transmitting OSA)101と、光信号を電気信号に変換する受信用OSA(ROSA:Receiving Optical Sub-Assembly)102とを備えている。図示のOSA101,102は、CANパッケージの光モジュールからなる同軸型のものである。
さらに、光トランシーバ100は、OSAとの間で電気信号の授受を行うリジッド回路基板103を内蔵している。光トランシーバ100とこれを用いるホスト装置の基板(ホストボード)との間の電気接続は、リジッド回路基板103のOSA側とは反対側の部分に設けられた基板コネクタ107によって行われる。この回路基板5には、TOSA101に供給すべき駆動信号を生成する送信回路と、ROSA102から電気信号を受けて処理する受信回路が実装される。
このような光トランシーバ100においては、従来、TOSA101とリジッド回路基板103との電気接続手段や、ROSA102とリジッド回路基板103との電気接続手段として、フレキシブル回路基板(FPC:Flexible Printed Circuits)104が用いられ、TOSA101及びROSA102のリードピン105、106をそれぞれFPC104のスルーホールに通して半田付けしていた。
このように、OSAとリジッド回路基板との電気接続手段としてFPCを用いる事例は多く、OSAとリジッド回路基板の位置ズレの吸収や、OSAとリジッド回路基板との接続部のインピーダンスマッチング、クロストークノイズ対策、短い距離での高周波信号接続等のために、光トランシーバにおけるFPCに関して様々な工夫が報告されている。
例えば、特許文献1には、OSAとの間で電気信号の授受を行うリジッド回路基板とが、FPCを介して電気接続された光トランシーバにおいて、OSAのリードピンのうち、少なくとも光信号伝送用リードピンが、FPCの信号用電極パッド上に平行に載置されて半田接続され、他のリードピンがFPCのスルーホールに挿入されて半田接続されたものが開示されている。
特許文献1に記載されたものは、伝送速度が高くなるとOSAと回路基板との接続部のインピーダンス不整合が信号品質を劣化させるため、特に高周波信号用の配線を最短(直線)にしてOSAのリードピンと回路基板とを接続したものであるが、リードピンをFPCのスルーホールに半田接続しており、インピーダンス不整合の原因となるリードピンを完全に排除していない。また、半田を用いた組み立てのためフラックスの汚染や、組み立てに手間がかかるといった問題があった。
本発明は、これらの実情に鑑みてなされたものであり、インピーダンス不整合の原因となるリードピンを排除するとともに、組み立てが容易な光トランシーバの提供を目的とする。
本発明による光トランシーバは、光電変換素子を搭載した光素子サブアセンブリと、この光素子サブアセンブリを実装した回路基板を有し、回路基板の実装面が光電変換素子の光軸と直交しており、光素子サブアセンブリの実装面と反対側の面に、他の回路基板と接続するためのエッジコネクタソケットを実装していることを特徴とする。
光電変換素子は、セラミックパッケージからなる表面実装用パッケージに搭載されていることが好ましく、この表面実装用パッケージは、光電変換素子用の回路を搭載していてもよい。また、回路基板には、光素子サブアセンブリを実装した領域及びエッジコネクタソケットを設けた領域以外の領域に、インピーダンス整合回路を構成する電子部品が実装されていてもよい。
さらに、回路基板は、第1の光素子サブアセンブリが実装される第1の領域と、第2の光素子サブアセンブリが搭載される第2の領域を有し、第1の領域と第2の領域とが可撓性を有する回路基板によって電気的かつ機械的に接続されていてもよい。
本発明の光トランシーバによれば、光素子サブアセンブリを回路基板に表面実装することによってリードピンをなくしたため、インピーダンス不整合が防止でき、従来のピン挿入方式に比べて高周波特性に優れる。また、他の回路基板とエッジコネクタにより接続しているため、組み立てが容易に行える。さらに、光電変換素子をセラミックパッケージからなる表面実装用パッケージに搭載したことにより、部品の小型化、実装密度の増大、回路基板の小型化などが可能となる。さらに、光電変換素子として発光素子と受光素子を用いる際に、両者の光学基準面を容易に一致させることができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の光トランシーバに係る好適な実施の形態について説明する。
図1は、本発明に係る光トランシーバの一例を示す図であり、図2は図1に示す光トランシーバの斜視図である。また、図3は図1に示す光トランシーバをハウジング内に組み込んだ例を示す図である。
図1は、本発明に係る光トランシーバの一例を示す図であり、図2は図1に示す光トランシーバの斜視図である。また、図3は図1に示す光トランシーバをハウジング内に組み込んだ例を示す図である。
光トランシーバは、第1のOSA1、第2のOSA2、第1の回路基板3、エッジコネクタソケット5、第2の回路基板6を備えており、ハウジング10内に搭載される。
第1の回路基板3は、第1のOSA1、第2のOSA2の光軸(図1では紙面の左右方向)に直交する実装面を両面に有しており、一方の実装面に第1のOSA1、第2のOSA2が表面実装されている。
第1の回路基板3は、第1のOSA1、第2のOSA2の光軸(図1では紙面の左右方向)に直交する実装面を両面に有しており、一方の実装面に第1のOSA1、第2のOSA2が表面実装されている。
第1のOSA1、第2のOSA2は、それぞれ光半導体素子が、例えばBGA(ball grid array)やQFP(Quad Flat Package)などのセラミックパッケージからなる表面実装用のパッケージに実装されており、セラミックパケージの端子と第1の回路基板3に形成した電極パッドとが半田接続されている。ここで、表面実装の具体的方法については公知の技術を用いることができるため、詳細な説明は省略する。
光半導体素子を搭載したセラミックパッケージには、光半導体素子である発光素子または受光素子に加えて、発光素子を駆動する回路を構成する電子部品または受光素子の出力を増幅するための回路を構成する電子部品などを備えていてもよい。
次に、第1の回路基板3のOSA搭載面と反対側の実装面には、エッジコネクタソケット5が実装されており、このエッジコネクタソケット5に第2の回路基板6の接続端子(基盤コネクタ)7が装着されるようになっている。第2の回路基板6は光半導体素子の光軸に対して平行な実装面を有しており、第1の回路基板3は第2の回路基板6に対してそれぞれの実装面が直交するような関係で配置される。
図1に示した光トランシーバでは、第1のOSA1、第2のOSA2がほぼ同じ形状であるため、エッジコネクタソケット5は第1の回路基板3の略中央に実装しているが、中央でなくてもよい。また、エッジコネクタソケット5を実装した残りの実装面に余裕がある場合は、例えば、インピーダンス整合回路などの種々の回路を構成するコンデンサ、抵抗、インダクタンス、トランジスタなどの電子部品4を搭載してもよい。これらの電子部品4は、OSA1,2の搭載面側に設けてもよい。
なお、第1の回路基板3は、基板内配線あるいはスルーホールビアによって、一方の実装面に搭載したOSA1、2と他方の面に実装したエッジコネクタソケット5や電子部品4との電気的接続を可能にしている。
第2の回路基板6には、第1の回路基板3のエッジコネクタソケット5側に基板コネクタ7を設けてあり、第2の回路基板6は、基板コネクタ7を介して第1の回路基板3と電気的に接続するようになっている。この第2の回路基板6には、TOSAに供給すべき駆動信号を生成する送信回路やROSAから電気信号を受けて処理する受信回路、あるいは、電源用の集積回路などの電子部品が実装される。また、基板コネクタ7の反対側には基板コネクタ8が設けられており、基板コネクタ8を介して光トランシーバを用いるホスト装置との接続が行われるようになっている。
図1に示す光トランシーバでは、第1の回路基板3及び第2の回路基板6には、それぞれ柔軟性のないガラスエポキシ基板、アルミナ基板などの絶縁体基材を用いたリジッド回路基板が用いられる。そして、OSAを表面実装するために、光軸と直交する実装面を有する第1の回路基板を用いることにより、インピーダンス不整合の要因となるリードピンをなくし、光トランシーバの高周波特性を高めている。また、第1の回路基板3と第2の回路基板6との接続には、OSAの搭載面と反対側の面に実装したコネクタを介して行うことにより、組み立て性を高めている。
図1で示す光トランシーバでは、第1のOSA1と第2のOSA2はほぼ同じ形状をしているが、例えば第1のOSA1がTOSA、第2のOSA2がROSAであるような場合は、光学基準面から発光素子、受光素子までの距離が異なることが多い。このような場合は、光電変換素子を実装したパッケージを第1の回路基板3の同一実装面上に実装することが難しい場合がある。
図4は、本発明に係る光トランシーバの他の一例を示す図であり、図5は図4に示す光トランシーバの斜視図である。
図4に示す光トランシーバは、第1の回路基板として、フレックスリジット基板(基板内に可撓性のある部分、例えばFPCが組み込まれている基板)を用いている点が図1に示す光トランシーバと異なる。それ以外の構成については、図1に示す光トランシーバと同じであるので、説明を省略する。
図4に示す光トランシーバは、第1の回路基板として、フレックスリジット基板(基板内に可撓性のある部分、例えばFPCが組み込まれている基板)を用いている点が図1に示す光トランシーバと異なる。それ以外の構成については、図1に示す光トランシーバと同じであるので、説明を省略する。
図4に示す光トランシーバでは、第1の回路基板3は、第1のOSAを表面実装したリジッド回路基板3aと、第2のOSAを表面実装したリジッド回路基板3bと、リジッド回路基板3a、3bを接続する可撓性基板3cとからなっている。
このため、第1のOSA1と第2のOSA2とで光学基準面が異なっていたとしても、第1のOSA1に対する第2のOSA2の光軸方向取付位置の違いを、可撓性基板3cの部分で吸収することが可能となる。
このため、第1のOSA1と第2のOSA2とで光学基準面が異なっていたとしても、第1のOSA1に対する第2のOSA2の光軸方向取付位置の違いを、可撓性基板3cの部分で吸収することが可能となる。
なお、図4に示す光トランシーバでは、エッジコネクタソケット5はリジッド回路基板3a側に実装されているが、リジッド回路基板3bに実装するようにしてもよい。
また、第1の回路基板3のリジッド基板3a,3bのOSAの実装面または反対側の面に電子部品を実装する面積の余裕がある場合は,第2の回路基板6だけでなく第1の回路基板3上に電子部品を実装することによって、実装面積を有効に利用してもよい。
また、第1の回路基板3のリジッド基板3a,3bのOSAの実装面または反対側の面に電子部品を実装する面積の余裕がある場合は,第2の回路基板6だけでなく第1の回路基板3上に電子部品を実装することによって、実装面積を有効に利用してもよい。
1…第1のOSA、2…第2のOSA、3…第1の回路基板、4,9…電子部品、5…エッジコネクタソケット、6…第2の回路基板、7,8…基板コネクタ、10…ハウジング、101…TOSA、102…ROSA、103…リジッド回路基板、104…フレキシブル回路基板、105,106…リードピン、107…基板コネクタ。
Claims (6)
- 光電変換素子を搭載した光素子サブアセンブリと、該光素子サブアセンブリを実装した回路基板を有する光トランシーバにおいて、前記回路基板の実装面が前記光電変換素子の光軸と直交し、前記光素子サブアセンブリが前記回路基板に表面実装されるとともに、前記光素子サブアセンブリの実装面と反対側の面に、他の回路基板と接続するためのエッジコネクタソケットを実装したことを特徴とする光トランシーバ。
- 前記光電変換素子は、セラミックパッケージからなる表面実装用パッケージに搭載されていることを特徴とする請求項1に記載の光トランシーバ。
- 前記表面実装用パッケージは、前記光電変換素子用の回路を搭載していることを特徴とする請求項2に記載の光トランシーバ。
- 前記回路基板の光素子サブアセンブリを実装した領域及びエッジコネクタを設けた領域以外の領域に、電子部品が実装されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1に記載の光トランシーバ。
- 光素子サブアセンブリとして、発光素子を搭載した光素子サブアセンブリと、受光素子を搭載した光素子サブアセンブリを有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1に記載の光トランシーバ。
- 前記回路基板は、第1の光素子サブアセンブリが実装される第1の領域と、第2の光素子サブアセンブリが搭載される第2の領域を有し、前記第1の領域と第2の領域とが可撓性を有する回路基板によって電気的かつ機械的に接続されていることを特徴とする請求項6に記載の光トランシーバ。
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