JP2021158218A

JP2021158218A - Ｆｏｔ及び光通信モジュール

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Publication number: JP2021158218A
Application number: JP2020056959A
Authority: JP
Inventors: 智枝美山形; Chiemi Yamagata; 素範宮成; Motonori Miyanari
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2021-10-07
Anticipated expiration: 2040-03-27
Also published as: US11480746B2; US20210302670A1; EP3885809A1; CN113448026B; JP7136830B2; CN113448026A; EP3885809B1

Abstract

【課題】ノイズ成分の光通信モジュールの外部への放射を抑えると共に、光通信モジュールの部品点数を減らすこと、あるいは、光通信モジュールの部品点数を増やすことなく、ノイズ成分の光通信モジュールの外部への放射を抑える効果を向上させることが可能なＦＯＴ及び光通信モジュールを提供する。【解決手段】ＦＯＴ１０は、パッケージ１３と、パッケージ１３から外方に突出するようにパッケージ１３に設けられた複数のリードフレーム１４と、パッケージ１３に内装され複数のリードフレーム１４が電気的に接続された回路基板と、この回路基板に設けられた光素子とを備え、パッケージ１３は、セラミックで形成されメタライズ膜で被覆されている。【選択図】図１

Description

本発明は、ＦＯＴ（Fiber Optical Transceiver）及び光通信モジュールに関する。

ＦＯＴを備える光通信モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。従来の光通信モジュールでは、ＦＯＴのパッケージが樹脂製であり、ノイズ成分は樹脂を透過することから、ノイズ成分の光通信モジュールの外部への放射を抑える目的で、ＦＯＴとは別体の金属製のシールドケースが設けられている。

特開２０１３−９８４６３号公報

従来の光通信モジュールでは、金属製のシールドケースがＦＯＴとは別体で設けられていたことから、部品点数が増加すると共に、大型化する。また、従来の光通信モジュールとしての光コネクタでは、接続相手のコネクタと嵌合するための大きな開口部が、シールドケースに設けられたり、シールドケースを光コネクタの基板に固定するための隙間が、シールドケースに存在したりする。従って、従来のＦＯＴは、ノイズ成分の光通信モジュールの外部への放射を抑えるという観点では改善の余地がある。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その発明の目的とするところは、ノイズ成分の光通信モジュールの外部への放射を抑えると共に、光通信モジュールの部品点数を減らすこと、あるいは、光通信モジュールの部品点数を増やすことなく、ノイズ成分の光通信モジュールの外部への放射を抑える効果を向上させることが可能なＦＯＴ及び光通信モジュールを提供することにある。

本発明のＦＯＴは、パッケージと、前記パッケージから外方に突出するように前記パッケージに設けられた複数のリードフレームと、前記パッケージに内装され前記複数のリードフレームが電気的に接続された第１の回路基板と、前記第１の回路基板に設けられた光素子とを備え、前記パッケージは、セラミックで形成されメタライズ膜で被覆されているセラミック部を備える。

また、本発明の光通信モジュールは、上記のＦＯＴと、上記のリードフレームが電気的に接続された第２の回路基板とを備える。

本発明によれば、ノイズ成分の光通信モジュールの外部への放射を抑えると共に、光通信モジュールの部品点数を減らすこと、あるいは、光通信モジュールの部品点数を増やすことなく、ノイズ成分の光通信モジュールの外部への放射を抑える効果を向上させることが可能なＦＯＴ及び光通信モジュールを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る光通信モジュールを示す斜視図である。図１に示す光通信モジュールを背面側から示す斜視図である。図１に示す光通信モジュールを示す側断面図である。本発明の他の実施形態に係る光通信モジュールを示す側断面図である。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本発明の一実施形態に係る光通信モジュール１を示す斜視図であり、図２は、図１に示す光通信モジュール１を背面側から示す斜視図であり、図３は、図１に示す光通信モジュール１を示す側断面図である。

これらの図に示す光通信モジュール１は、一対のＦＯＴ１０と、一対の導光部材２と、回路基板３とを備える。一対のＦＯＴ１０は、回路基板３上に実装されている。それぞれのＦＯＴ１０は、光電変換素子１１（図３参照）を備える。一方のＦＯＴ１０が備える光電変換素子１１は、発光素子である。他方のＦＯＴ１０が備える光電変換素子１１は、受光素子である。

一方の導光部材２は、一方のＦＯＴ１０に対応して設けられており、該一方のＦＯＴ１０の光電変換素子１１から前方に向けて導光する。他方の導光部材１１は、他方のＦＯＴ１０に対応して設けられており、該他方のＦＯＴ１０の光電変換素子１１に向けて導光する。

ＦＯＴ１０は、光電変換素子１１と、回路基板１２（図３参照）と、パッケージ１３と、複数のリードフレーム１４と、ＧＮＤピン（グランドピン）１５（図３参照）とを備える。光電変換素子１１は、回路基板１２上に実装されている。

パッケージ１３は、方形箱状の筐体であり、光電変換素子１１と回路基板１２とを収容している。このパッケージ１３は、本体部１３１と、前面部１３２と、導光部１３３とを備える。

本体部１３１は、方形の枠体部１３１Ａと背面部１３１Ｂとを備える。枠体部１３１Ａと背面部１３１Ｂとは一体で形成されている。なお、枠体部１３１Ａと背面部１３１Ｂとを別々に作製して、これらを溶接や接着等により接合してもよい。回路基板１２は、背面部１３１Ｂの前面（内側の面）に取り付けられている。

本体部１３１の材料は、積層セラミックである。この積層セラミックは、２層以上のセラミックで形成された層（以下、セラミック層という）Ｃ_Ｅ（図３参照）と、１層以上の導電性材料で形成された層（以下、導電層という）Ｃ_Ｏ（図３参照）とが積層された材料である。本実施形態では、積層セラミックの表層（最外層）は、セラミック層Ｃ_Ｅである。

前面部１３２は、パッケージ１３の前面を構成する板材である。前面部１３２の材料としては、セラミック、金属を例示できる。本実施形態では、前面部１３２の材料は、本体部１３１と同様に積層セラミックである。この前面部１３２の中央部近傍には方形状の開口部が形成され、この開口部の周縁部から方形枠状の台座部１３２Ａ（図１参照）が突出している。

枠体部１３１Ａの開口縁部と前面部１３２の裏面の外縁部とは、接着剤１３４（図３参照）により接着されている。この接着剤１３４は、電磁波シールド特性に優れる接着剤であることが好ましい。

導光部１３３は、円筒状部材であり、導光部材２が挿入されている。導光部１３３の材料としては、セラミック、金属を例示できる。本実施形態では、導光部１３３の材料は、前面部１３２と同様に積層セラミックである。この導光部１３３の基端部に方形板状のフランジ部１３３Ａ（図１参照）が形成されている。このフランジ部１３３Ａの外縁部と台座部１３２Ａの開口縁部とが溶接、接着等により接合されている。

導光部１３３は、導光部１３３の中心軸の延長線上に光電変換素子１１の発光面又は受光面の中心が位置するように配されている。発光素子としての光電変換素子１１の発光面から発せられた光が導光部材２を透過する。一方、導光部材２を透過した光が受光素子としての光電変換素子１１の受光面に入射する。

複数のリードフレーム１４は、背面部１３１Ｂの下辺に沿って所定間隔おきに配されている。複数のリードフレーム１４の下端部は、回路基板３の電極に電気的に接続されている。それぞれのリードフレーム１４の上端部は、背面部１３１Ｂの下端部に取り付けられている。背面部１３１Ｂの下端部には、複数の開口Ｈ（図３参照）が背面部１３１Ｂの下辺に沿って所定間隔おきに形成されている。複数のリードフレーム１４の上部は、この開口Ｈを通してパッケージ１３の内側に挿入され、背面部１３１Ｂの前面の下端に固定されている。この複数のリードフレーム１４は、ワイヤボンディング等の導通部材（図示省略）により回路基板１２の電極や電子部品と電気的に接続されている。

複数のリードフレーム１４は、少なくとも１本のＧＮＤ用のリードフレーム１４Ｇ（図３参照）を含む。このＧＮＤ用のリードフレーム１４Ｇは、回路基板３のＧＮＤ用電極（図示省略）に電気的に接続されている。

ここで、本実施形態に係る光通信モジュール１は、ＦＯＴ１０とは別体の金属製のシールドケースを備えない。本実施形態に係る光通信モジュール１では、ＦＯＴ１０が、ノイズ成分のＦＯＴ１０の外部への放射を抑えるための構成を備える。以下、ＦＯＴ１０が備えるノイズ成分のＦＯＴ１０の外部への放射を抑えるための構成について、図３を参照して説明する。

ＦＯＴ１０のセラミック（本実施形態では積層セラミック）製のパッケージ１３は、メタライズ膜Ｍを備える。メタライズ膜Ｍは、パッケージ１３の表層のセラミック層Ｃ_Ｅの表面が金属膜化されたものである。メタライズ膜Ｍの材料としては、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｕ）等を例示できる。

メタライズ膜Ｍは、枠体部１３１Ａの上下左右の各面の全体に形成されている。また、メタライズ膜Ｍは、背面部１３１Ｂの背面（外側の面）の全体に形成されている。また、メタライズ膜Ｍは、前面部１３２の前面の全体と台座部１３２Ａの上下左右の各面の全体とに形成されている。さらに、メタライズ膜Ｍは、導光部１３３の表面の全体に形成されている。なお、図示は省略しているが、枠体部１３１Ａの左右の面は、枠体部１３１Ａの上下の面と同様に、メタライズ膜Ｍが形成されている。

ＧＮＤピン１５は、背面部１３１Ｂの下部に設けられ、背面部１３１Ｂの下部をその厚み方向に貫通している。ＧＮＤピン１５は、ＧＮＤ用のリードフレーム１４Ｇの上部と重なる位置に配されている。ＧＮＤピン１５の一端は、ＧＮＤ用のリードフレーム１４Ｇの上部に当接し、ＧＮＤピン１５の他端は、メタライズ膜Ｍに当接している。即ち、ＧＮＤピン１５は、メタライズ膜ＭとＧＮＤ用のリードフレーム１４Ｇとを導通させている。ここで、ＧＮＤ用のリードフレーム１４Ｇは、回路基板３のＧＮＤ電極と電気的に接続されているので、メタライズ膜Ｍは、ＧＮＤピン１５とＧＮＤ用のリードフレーム１４Ｇとにより回路基板３のＧＮＤ電極に電気的に接続されている。

一方、ＧＮＤ用のリードフレーム１４Ｇ以外の複数のリードフレーム１４は、メタライズ膜Ｍと導電層Ｃ_Ｏとに接触していない。従って、複数のリードフレーム１４は、相互に電気的に絶縁されている。

本実施形態のパッケージ１３の作製方法の一実施例について説明する。まず、上述の積層セラミックを材料として本体部１３１を成型し、成型時又は成型後にＧＮＤピン１５を本体部１３１に一体化する。次に、ＧＮＤピン１５を一体化した本体部１３１の表面にメタライズ処理を施す。メタライズ処理の際に、本体部１３１に通電して当該セラミック層Ｃ_Ｅの表面を金属膜化する。また、メタライズ処理の際に、メタライズ膜ＭとＧＮＤピン１５とを相互に当接させる。

次に、メタライズ処理を施した後の本体部１３に複数のリードフレーム１４や回路基板１２を取り付ける。この際、ＧＮＤ用のリードフレーム１４ＧとＧＮＤピン１５とを相互に当接させる。その後、回路基板１２を本体部１３１に取り付け、回路基板１２と複数のリードフレーム１４とを電気的に接続する。一方で、前面部１３２と導光部１３３とを積層セラミックを材料として一体で成型し、これらの表面にメタライズ処理を施す。最後に、前面部１３２と本体部１３１とを接着剤１３４で接着する。

以上説明したように、本実施形態に係る光通信モジュール１では、ＦＯＴ１０のパッケージ１３が、セラミックで形成されメタライズ膜Ｍで被覆されている。このメタライズ膜Ｍは、ＦＯＴ１０の内部で発生するノイズ成分を吸収する。これによって、ＦＯＴ１０とは別体の金属製のシールドケースを備えることなく、ＦＯＴ１０の内部で発生するノイズ成分の光通信モジュール１の外部への放射を抑えることができる。従って、ノイズ成分の光通信モジュール１の外部への放射を抑えると共に、光通信モジュール１の部品点数を減らし、光通信モジュール１を小型化することができる。

また、本実施形態に係る光通信モジュール１では、ＦＯＴ１０のセラミック製のパッケージ１３の前面、背面、上下両面、及び左右両面がメタライズ膜Ｍで被覆されている。これにより、パッケージが樹脂製のＦＯＴと別体のシールドケースとを備える従来技術に比して、電磁波シールドの隙間が小さくなり、ノイズ成分の光通信モジュール１の外部への放射を抑えることができる。

また、本実施形態に係る光通信モジュール１では、メタライズ膜Ｍが、ＧＮＤピン１５とＧＮＤ用のリードフレーム１４Ｇとにより回路基板３のＧＮＤ電極に電気的に接続されている。これによって、ＦＯＴ１０の内部で発生したノイズ成分は、メタライズ膜Ｍで吸収され、ＧＮＤピン１５とＧＮＤ用のリードフレーム１４Ｇとを通して回路基板３のＧＮＤ電極に流れる。従って、ノイズ耐性を向上できる。

また、本実施形態に係る光通信モジュール１では、パッケージ１３が、セラミック層Ｃ_Ｅと導電層Ｃ_Ｏとが積層された積層セラミックで形成されていることにより、メタライズ処理の際にパッケージ１３に通電できる。従って、パッケージ１３の表面に対してメタライズ処理を実施でき、パッケージ１３の表面にメタライズ膜Ｍを形成できる。

図４は、他の実施形態に係る光通信モジュール１００を示す側断面図である。なお、上述の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、上述の実施形態の説明を援用する。

本実施形態に係る光通信モジュール１００は、一対のＦＯＴ１０と、一対の導光部材２と、回路基板３と、シールドケース４とを備える。この光通信モジュール１００は、光コネクタであり、接続相手のコネクタと嵌合するための大きな開口部が設けられている。この開口部により、一対のＦＯＴ１０の前面が前方（図中左側）に開放されている。一方で、シールドケース４は、一対のＦＯＴ１０の上下左右と背面とを覆っている。

本実施形態に係る光通信モジュール１００では、パッケージ１３の表面に形成されたメタライズ膜Ｍと、金属製のシールドケース４とが、ＦＯＴ１０の内部で発生したノイズ成分に対して、２重の電磁波シールドとして機能する。従って、パッケージが樹脂製のＦＯＴと別体のシールドケースとを備える従来技術に比して、部品点数を増やすことなく、ノイズ成分の光通信モジュール１００の外部への放射を抑えることができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、適宜公知や周知の技術を組み合わせてもよい。

例えば、上記実施形態では、パッケージ１３の全体をセラミック製としてパッケージ１３の全体をメタライズ膜Ｍで被覆した。しかし、例えば、本体部１３１をセラミック製として本体部１３１の全体をメタライズ膜Ｍで被覆し、前面部１３２及び導光部１３３を金属製として前面部１３２及び導光部１３３はメタライズ膜Ｍで被覆しないように構成してもよい。即ち、パッケージ１３の全体をセラミック製とすること、パッケージ１３の全体をメタライズ膜Ｍで被覆することは必須ではなく、パッケージ１３は、メタライズ膜Ｍで被覆されたセラミック製の部分と、電磁波シールド特性に優れた材料の部分とを一体化した構成としてもよい。

また、上記実施形態では、パッケージ１３の材料のセラミックを積層セラミックとしたが、パッケージ１３の材料のセラミックは、メタライズ処理の際に通電が可能であってリードフレーム１４の短絡を防止できるものであればよい。

また、上記実施形態では、複数のリードフレーム１４が含むＧＮＤ用のリードフレーム１４Ｇが、パッケージ１３に設けられた導通部材としてのＧＮＤピン１５を介してメタライズ膜Ｍと導通されている。しかしながら、ＧＮＤ用のリードフレーム１４Ｇは、直接、メタライズ膜Ｍに当接して導通してもよい。

さらに、上記実施形態では、発光用の光電変換素子１１を備えるＦＯＴ１０と、受光用の光電変換素子１１を備えるＦＯＴ１０とを設けたが、発光用の光電変換素子１１と受光用の光電変換素子１１とを備えるＦＯＴ１０を設けてもよい。

１：光通信モジュール
３：回路基板（第２の回路基板）
４：シールドケース
１０：ＦＯＴ
１１：光電変換素子（光素子）
１２：回路基板（第１の回路基板）
１３：パッケージ
１３１：本体部（セラミック部）
１３２：前面部（セラミック部）
１３３：導光部（セラミック部）
１４：リードフレーム
１４Ｇ：ＧＮＤ用のリードフレーム
１５：ＧＮＤピン（導通部材）
１００：光通信モジュール
Ｍ：メタライズ膜
Ｃ_Ｅ：セラミック層
Ｃ_Ｏ：導電層

Claims

パッケージと、
前記パッケージから外方に突出するように前記パッケージに設けられた複数のリードフレームと、
前記パッケージに内装され前記複数のリードフレームが電気的に接続された第１の回路基板と、
前記第１の回路基板に設けられた光素子と
を備え、
前記パッケージは、セラミックで形成されメタライズ膜で被覆されているセラミック部を備えるＦＯＴ。
前記複数のリードフレームは、前記メタライズ膜と導通されたＧＮＤ用のリードフレームを含む請求項１に記載のＦＯＴ。
前記セラミック部は、導電性材料で形成された導電層と、セラミックで形成されたセラミック層とが積層された積層セラミックで形成されている請求項１又は２に記載のＦＯＴ。
請求項１〜３の何れか１項に記載のＦＯＴと、
前記リードフレームが電気的に接続された第２の回路基板と
を備える光通信モジュール。
前記第２の回路基板に固定され、前記パッケージを囲う金属製のシールドケースを備える請求項４に記載の光通信モジュール。