JP4274222B2

JP4274222B2 - 光電変換コネクタ及びその製造方法

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Publication number: JP4274222B2
Application number: JP2006271142A
Authority: JP
Inventors: 貴子坂地; 豊阿部; 俊輔橋本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2026-10-02
Also published as: KR100923958B1; US7510336B2; CN101158737A; JP2008090004A; EP1909125A1; US20080260334A1; KR20080030951A; CN100523895C; TW200836424A

Description

本発明は、光ファイバケーブルから入力される光信号を電気信号に変換したり、電気信号を光信号に変換して光ファイバケーブルに出力する光電変換コネクタに関するものである。

従来、光ファイバケーブル同士を接続するコネクタとして、特許文献１に示されるような構成のコネクタが提供されているが、コネクタを使用する機器の小型化に伴い、より小型のコネクタが望まれている。

そこで、小型化を図った光ファイバ用の光電変換コネクタとして、図２０に示されるように、光ファイバケーブルが接続されたプラグ１００と、このプラグ１００が着脱自在に接続されるＭＩＤ基板１２０と、これらプラグ１００及びＭＩＤ基板１２０が取着される金属シェル１３０とを備えたものが従来提案されている。

プラグ１００は横長の合成樹脂成型品からなるプラグ本体１０１を有し、ＭＩＤ基板１２０との対向面（前面）にはＭＩＤ基板１２０側に突出する一対の嵌合凸部１０２が左右両側に突設され、各嵌合凸部１０２の前面には、プラグ本体１０１を前後方向に貫通する貫通孔１０３の一端側が開口している。そして、各貫通孔１０３にはそれぞれ後面側から光ファイバケーブル１１０が挿通固定されている。

一方、ＭＩＤ基板１２０には、プラグ１００との対向面に一対の嵌合凸部１０２とそれぞれ嵌合する嵌合凹部１２１が形成されており、各嵌合凹部１２１の底部にはプラグ１００に保持された光ファイバケーブル１１０の先端面と対向する部位に発光素子又は受光素子の何れかよりなる受発光素子１２２が実装されている。

また金属シェル１３０は、プラグ１００およびＭＩＤ基板１２０を載置する矩形板状の底板部１３１と、底板部１３１の前側縁および左右両側縁の前部からそれぞれ上方に向かって延出し、ＭＩＤ基板１２０を保持する保持ばね部１３２と、底板部１３１の後側縁および左右両側縁の後部からそれぞれ上方に向かって延出してプラグ本体１０１を保持する保持ばね部１３３とを備えている。

而して、プラグ１００とＭＩＤ基板１２０とを接続するにあたっては、先ずＭＩＤ基板１２０を金属シェル１３０の上側から挿入し、各保持ばね部１３２をＭＩＤ基板１２０に係止させることで、ＭＩＤ基板１２０を金属シェル１３０に固定し、レセプタクルを構成する。そして、このレセプタクルに上側からプラグ１００を挿入し、プラグ本体１０１の嵌合凸部１０２を、ＭＩＤ基板１２０の嵌合凹部１２１に嵌合させた状態で、各保持ばね１３３をプラグ本体１０１と係止させることで、プラグ１００がレセプタクルに接続され、ＭＩＤ基板１２０に実装された受発光素子１２２に、プラグ１００の光ファイバケーブル１１０が対向配置されるようになっている。
特開平１１−２１４１００号公報

上述した図２０に示す光電変換コネクタでは、ＭＩＤ基板１２０を固定した金属シェル１３０に対して、ＭＩＤ基板１２０に実装された受発光素子１２２の光軸方向と直交する方向からプラグ１００を接続しているため、プラグ１００に保持された光ファイバケーブル１１０の光軸と、受発光素子１２２の光軸との位置決め精度が低く、また、プラグ１００に保持された光ファイバケーブル１１０に外力がかかると光軸のずれが発生し、伝送損失が悪化するという問題があった。

またＭＩＤ基板１２０には、プラグ１００と対向する面に受発光素子１２２を構成する受光素子および発光素子が実装されており、受光素子と発光素子との間の電気的な分離が不充分な場合、ノイズなどの影響が増加するという問題があった。また更に、図２０（ｂ）に示すように、プラグ１００をレセプタクルに接続した状態では、プラグ１００の着脱方向である上面側がシールドされていないため、シールド性を十分に確保できないという問題もあった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、光ファイバケーブルと受発光素子との光軸合わせの精度やシールド性能を向上させた光電変換コネクタおよびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、光ファイバケーブルの両端にそれぞれ接続される光電変換コネクタであって、略円筒状であって周面に係止突起が突設され、中央のファイバ挿通孔に光ファイバケーブルの端部を挿入した状態で固定したフェルールと、フェルールの先端側が挿入される挿入孔、当該挿入孔に挿入したフェルールを一方向に回転させた際にフェルールの挿入方向において係止突起と係止することでフェルールの抜止を行う抜止手段、および、係止突起の回転範囲の途中に設けられ係止突起と係止することでフェルールの反対方向への回転を規制する逆回転防止手段を具備したフェルール保持部材と、射出成形回路部品からなりフェルール保持部材に保持されたフェルールに対向させて光電変換を行う受発光素子が前面に実装されるとともに、プリント基板の導電パターンに接続するための配線パターンが底面に形成された光電変換ブロックと、フェルール保持部材および光電変換ブロックを覆い、フェルールが接続される部位に少なくとも開口部が設けられた金属シェルとを備え、受発光素子として、受光素子が光電変換ブロックの前面の片側に、発光素子が光電変換ブロックの前面の他側にそれぞれ実装され、フェルール保持部材には、受光素子および発光素子にそれぞれ対応して挿入孔と抜止手段と逆回転防止手段とを設けてあり、受光素子に対応するフェルールと、発光素子に対応するフェルールとで接続時の回転方向を逆方向とすることによって、光ファイバケーブルの両端にそれぞれ取り付けられる光電変換コネクタのうち、一方の光電変換コネクタの受光素子に対応するフェルールの回転方向と、当該フェルールに光ファイバケーブルを介して接続される他方の光電変換コネクタの発光素子に対応するフェルールの回転方向を同じ方向としたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、フェルール保持部材が導電性を有する材料により形成され、金属シェルに、フェルール保持部材と弾接する弾接ばねを設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２記載の発明において、フェルールが導電性を有する材料により形成されたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１つの発明において、受発光素子として受光素子および発光素子を光電変換ブロックに実装し、受光素子および発光素子の実装部位の間を仕切る隔壁を光電変換ブロックに設けるとともに、隔壁の表面に金属シェルに電気的に接続されるシールドパターンを形成し、金属シェルにおける隔壁とプリント基板との間の部位にプリント基板のグランドパターンに電気的に接続するためのアース端子を設けたことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか１つの発明において、金属シェルに、光電変換ブロックの表面に形成されたシールドパターンと弾接する弾接ばね片を設けたことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか１つの発明において、フェルール保持部材における光電変換ブロックとの対向部位に嵌合孔を設けるとともに、光電変換ブロックに嵌合孔内に嵌入される嵌合突起を設け、当該嵌合突起を、接着剤を注入するための凹部が間に設けられた２つの突起で構成したことを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れか１つの発明において、フェルール保持部材における光電変換ブロックとの対向部位にフェルール保持部材を貫通する接着剤注入用の貫通孔が設けられ、光電変換ブロックにおいて貫通孔に対応する部位に貫通孔よりも開口面積の大きい接着剤注入用穴が形成されたことを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れか１つの発明において、フェルールの周面に回転位置を表示するための表示突起を形成すると共に、フェルール保持部材における挿入孔の周部に、表示突起の回転範囲を表示する回転範囲表示手段を設けたことを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項６記載の光電変換コネクタの製造方法において、嵌合孔内に嵌合突起を嵌入させた状態でフェルール保持部材と光電変換ブロックとを当接させた後、嵌合突起を構成する２個の突起の間の凹部に接着剤を注入してフェルール保持部材と光電変換ブロックとを接着固定することを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項１乃至８の何れか１項に記載の光電変換コネクタの製造方法において、ファイバ挿通孔の一端側の周部に光ファイバケーブルよりも径の大きい接着剤逃がし穴が形成されたフェルールに、ファイバ挿通孔の他端側から光ファイバケーブルの端部を挿入し、ファイバ挿通孔の一端側の接着剤逃がし穴に光ファイバケーブルの端部を突出させた状態で、ファイバ挿通孔の他端側から接着剤を注入し、光ファイバケーブルをフェルールに接着固定することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、光ファイバケーブルを固定したフェルールは、フェルール保持部材の挿入孔内に挿入され、フェルールを一方向に回転させることによって係止突起と抜止手段とが係止して抜止が行われ、さらに係止突起が逆回転防止手段と係止することでフェルールの逆回転を防止するようになっており、フェルールを回転させても光ファイバケーブルの光軸と受発光素子の光軸との相対的な位置関係は変化しないので、光軸合わせの精度を向上させた光電変換コネクタを実現できるという効果がある。しかも、フェルール保持部材と光電変換ブロックとを覆う金属シェルには、少なくともフェルールが挿入される部位に開口部を設ければ良いので、開口部を小さくすることでシールド性能を向上させた光電変換コネクタを実現できるという効果もある。また光ファイバケーブルの両端に本願の光電変換コネクタをそれぞれ取り付ける場合、一方の光電変換コネクタの受光素子に対するフェルールの回転方向と、そのフェルールに光ファイバケーブルを介して接続される他方の光電変換コネクタの発光素子に対するフェルールの回転方向とが同じ方向になり（つまり光ファイバケーブルの回転方向が同じ方向になり）、使用時に光ファイバケーブル及びフェルールにねじれの力がかからないので、フェルールが回転して光電変換ブロックから外れるのを防止でき、また光ファイバケーブルをフェルールに固定した部位にねじれの力がかかるのも防止できる。

請求項２の発明によれば、導電性を有するフェルール保持部材と金属シェルとを同電位にすることで、高速伝送化に伴う輻射ノイズを低減でき、ＥＭＩの改善を図ることができるという効果がある。

請求項３の発明によれば、フェルール保持部材の挿入孔に挿入されるフェルールが導電材料により形成され、このフェルールがフェルール保持部材を介して金属シェルに電気的に接続されるので、フェルールの挿入方向におけるシールド性能を向上させることができる。

請求項４の発明によれば、受光素子と発光素子との間を、隔壁に設けたシールドパターンにより電気的に分離することができるという効果がある。さらに金属シェルのアース端子が隔壁とプリント基板との間の部位に形成されているので、シールドパターンによるシールド効果を高めて、受光素子と発光素子との間の電気的分離を確実に行えるという効果もある。

請求項５の発明によれば、光電変換ブロックの表面に形成したシールドパターンを金属シェルに電気的に接続することで、シールド性能がさらに向上するという効果がある。

請求項６の発明によれば、嵌合突起を構成する２つの突起の間に凹部を設けることで、接着剤の注入量を増やし、接着の信頼性を向上させることができるという効果がある。また、凹部を設けることで接着剤の充填が容易になるという効果もある。

請求項７の発明によれば、フェルール保持部材の貫通孔を通して接着剤注入用穴に注入された接着剤の一部が貫通孔の周縁部に接着されるので、接着面積を増やして、接着強度を高めることができる。

請求項８の発明によれば、フェルールに設けた表示突起とフェルール保持部材に設けた回転範囲表示手段とをもとに、フェルールをどれくらい回転させれば固定できるのかが判りやすくなり、接続作業の作業性が向上するという効果がある。

請求項９の発明によれば、嵌合突起を構成する２つの突起の間の凹部に接着剤を注入することで、接着剤の注入量を増やして、接着強度を向上させることができるという効果がある。

請求項１０の発明によれば、ファイバ挿通孔に注入した接着剤を接着剤逃がし穴に逃がすことで、光ファイバケーブルの先端面に接着剤が付着するのを防止できるという効果がある。

以下に、本発明の実施の形態を図１〜図１９に基づいて説明する。尚、以下の説明では特に断りが無いかぎり、図１（ａ）における上下の向きをそれぞれ上向き及び下向きと規定し、左斜め上方の向きを左向き、右斜め下方の向きを右向き、左斜め下方の向きを前向き、右斜め上方の向きを後向きと規定して説明を行う。

本実施形態の光電変換コネクタは、図１（ａ）に示すように、光ファイバケーブル１の端部に固定されたフェルール１０と、フェルール１０が着脱自在に接続されるフェルール保持部材（フェルールホルダ）２０と、射出成形回路部品（ＭＩＤ）からなり、フェルール１０の軸方向においてフェルール保持部材２０と並べて配置され、射出成形品からなる光学基台３１に電気回路を形成すると共に受光素子又は発光素子などの電子部品を実装して形成された光電変換ブロック３０と、フェルール保持部材２０および光電変換ブロック３０の表面の略全体を覆う金属シェル４０（下シェル５０および上シェル６０からなる）とを備えている。

フェルール１０は図１及び図３に示すように導電性を有する合成樹脂により略円筒状に形成されており、中央のファイバ挿通孔１１に光ファイバケーブル１を挿通した後、接着剤などにより光ファイバケーブル１が固定される。フェルール１０の前半部（図１中の右斜め上側）は、後半部に比べて細径に形成されており、この細径部１２の周面には径方向に向かってそれぞれ突出する一対の係止突起１３が対角の位置に突設されている。またフェルール１０の大径部１４の周面には、軸方向において係止突起１３，１３とそれぞれ並ぶ位置に係止突起１３，１３の位置表示を行う突条１５，１５（表示突起）が突設されている。

このフェルール１０に光ファイバケーブル１を固定するに当たっては、図１１に示すようにフェルール１０のファイバ挿通孔１１内に大径部１４側から光ファイバケーブル１を挿入し、光ファイバケーブル１のコア１ａをファイバ挿通孔１１の反対側（細径部１２側）の開口部から露出させた状態で、ファイバ挿通孔１１の大径部１４側の開口部から接着剤を流し入れ、接着剤を硬化させることによって、光ファイバケーブル１をフェルール１０内に接着固定する。ここで、ファイバ挿通孔１１の細径部１２側はコア１ａよりもやや大きな内径に形成されているが、ファイバ挿通孔１１の細径部１２側の開口端には、他の部位よりも大径の丸穴状の凹部１６（接着剤逃がし穴）を設けており、凹部１６の内壁とコア１ａとの間に接着剤を逃がす隙間を形成しているので、接着時にコア１ａの先端を凹部１６内に突出させておくことで、コア１ａの先端に接着剤が付着するのを防止することができる。なお、図１２に示すようにコア１ａをフェルール１０の先端から所定の長さだけ突出させた状態で光ファイバケーブル１をフェルール１０に接着した後に、フェルール１０に固定された光ファイバケーブル１のコア１ａを受け台８０に載置し、コア１ａを挟み治具８１で挟持して、引っ張りながら、ダイアモンドカッター８２を用いてフェルール１０の先端面でコア１ａを切断するようにしても良く、切断後にコア１ａを接着するので接着剤がコア１ａの先端に付着することはない。また、コア１ａの切断後は、コア１ａに引張力が加えられなくなるので、コア１ａがフェルール１０の内部に若干戻り、コア１ａの先端がフェルール１０の先端面よりも内側に後退するため、コア１ａの先端が汚れたり、先端が欠損するのを防止することができる。

なお、光ファイバケーブル１のフェルール１０への固定方法を接着に限定する趣旨のものではなく、他の固定方法を用いても良い。例えば図１３に示すようにフェルール１０の大径部１４に、ファイバ挿通孔１１の軸方向と略直交する方向からファイバ挿通孔１１まで達する切欠１４ａを形成し、ファイバ挿通孔１１内に光ファイバケーブル１を挿通した状態で、切欠１４ａ内に楔１７を圧入することによって、楔１７とフェルール１０との間で光ファイバケーブル１を保持するようにしても良く、光ファイバケーブル１の固定に接着剤を使用しないためコア１ａの先端に接着剤が付着することはない。また図１４に示すようにフェルール１０を金属材料により形成し、ファイバ挿通孔１１内に光ファイバケーブル１を挿通した状態でフェルール１０の大径部１４（図１４のＣ部）をかしめることによって、フェルール１０に光ファイバケーブル１を固定しても良く、上述と同様、光ファイバケーブル１の固定に接着剤を使用しないためコア１ａの先端に接着剤が付着することはない。

一方、フェルール保持部材２０は、図１、図３及び図４に示すように導電性を有する樹脂材料により形成された樹脂成型品からなり、横長の略直方体状であって左右両側面が曲面状に形成された本体部２１を有し、この本体部２１の長手方向両側部（左右両側部）の後端からはそれぞれ嵌合孔２２ａを有する鍔部２２が側方に向かって突設されている。また本体部２１の左右両側部には、それぞれフェルール１０の細径部１２が挿入される挿入孔２３，２３が、本体部２１を前後方向に貫通して形成されている。また本体部２１の前面には、挿入孔２３，２３の中間部に角孔状の凹部２４が形成されており、この凹部２４の底壁には本体部２１を前後方向に貫通する丸孔２４ａ（貫通孔）が形成されている。

ここで、各挿入孔２３の前側の開口部は、フェルール１０の細径部１２が挿入される丸孔部２３ａと、係止突起１３，１３がそれぞれ挿入される角孔部２３ｂ，２３ｂとが連続した形状に形成されている。２つの角孔部２３ｂ，２３ｂは丸孔部２３ａを間にして対角の位置に配置されており、前面から見て左側の挿入孔２３では２つの角孔部２３ｂが右斜め下向きに傾斜する直線上に配置され、右側の挿入孔２３では２つの角孔部２３ｂが右斜め上向きに傾斜する直線上に配置されている。

一方、挿入孔２３の後側の開口部は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すようにフェルール１０の細径部１２が挿入される丸孔部２３ａと、フェルール１０の係止突起１３が挿入される角孔部２３ｂ，２３ｂと、角孔部２３ｂ，２３ｂを通して挿入された係止突起１３，１３がフェルール１０の回転に伴って移動する前面視略扇形の係止凹部２３ｃ，２３ｃとが連続して形成された形状となっており、各係止凹部２３ｃの内周壁には内側に突出してフェルール１０の回転止めを行う逆回転防止突起２３ｄが突設されている。なお、前面から見て左側の挿入孔２３では、各係止凹部２３ｃは、フェルール１０を前面から見て左回りに回転させた際に角孔部２３ｂ内に挿入された係止突起１３が角孔部２３ｂから出て、係止凹部２３ｃ内に移動する方向に形成されている。また、前面から見て右側の挿入孔２３では、各係止凹部２３ｃは、フェルール１０を前面から見て右回りに回転させた際に角孔部２３ｂ内に挿入された係止突起１３が角孔部２３ｂから出て移動する方向に形成されている。而して、フェルール１０をフェルール保持部材２０の挿入孔２３内に挿入して回転固定する際に、左右の挿入孔２３で接続するフェルール１０の回転方向を反対方向（図５（ｂ）の回転方向Ｃ１，Ｃ２）にできる。したがって、光ファイバケーブル１の両端に本実施形態の光電変換コネクタをそれぞれ取り付ける場合、一方の光電変換コネクタの受光素子７１に対するフェルール１０の回転方向と、そのフェルール１０に光ファイバケーブル１を介して接続される他方の光電変換コネクタの発光素子７２に対するフェルール１０の回転方向とが同じ方向になり（つまり光ファイバケーブル１の回転方向が同じ方向になり）、使用時に光ファイバケーブル１及びフェルール１０にねじれの力がかからないので、フェルール１０が回転して光電変換ブロック３０から外れるのを防止でき、また光ファイバケーブル１をフェルール１０に固定した部位にねじれの力がかかるのも防止できる。なお本実施形態では、左右の挿入孔２３に接続されるフェルール１０をそれぞれ外向きに回転させることでフェルール１０を固定しているが、それぞれ内向きに回転させることでフェルール１０を固定する構造としても良い。

またフェルール１０の大径部１４には、係止突起１３の位置を示す突条１５が突設されているので、図４（ａ）に示すように本体部２１の前面における挿入孔２３の周縁部に、突条１５の回転移動範囲を示すマーカ２６（回転範囲表示手段）を印刷などの方法で形成しても良く、フェルール１０をフェルール保持部材２０の挿入孔２３内に挿入して回転固定する際に、突条１５がマーカ２６の一端側から他端側へ移動するまでフェルール１０を回転させれば、フェルール１０の係止突起１３が逆回転防止突起２３ｄを乗り越えて、フェルール１０の逆回転が規制され、その結果フェルール１０がフェルール保持部材２０に固定されるので、フェルール１０をどこまで回転させれば固定できるのかが判りやすくなり、接続作業がやりやすくなる。

また光電変換ブロック３０は、図９、図１０及び図１５に示すようにＭＩＤ（Molded Interconect Device）技術を用いて形成され、例えば射出成形品からなる横長の直方体状の光学基台３１の表面に銅の薄膜を形成し、レーザビームによりパターニングを施して、不要な部分をエッチングにより除去し、例えばニッケル・金の順番で電気めっきを行うことによって配線パターンを形成した後、受光素子７１や発光素子７２やその他の電気部品を実装することによって形成される。

ここで、光学基台３１の前面（フェルール保持部材２０との対向面）には、フェルール保持部材２０に保持されたフェルール１０，１０にそれぞれ対応する部位に受発光素子を実装するための実装用凹部３２ａ，３２ａが形成されており、一方（図１中左側）の実装用凹部３２ａの底面にはフォトダイオードのような受光素子７１が、他方（右側）の実装用凹部３２ａの底面には発光ダイオードのような発光素子７２がそれぞれ実装されている。各実装用凹部３２ａ，３２ａの底部には両面電極タイプの受光素子７１および発光素子７２がそれぞれ面実装されその裏面電極に電気的に接続される幅広の実装パターン３８ａ，３８ａと、受光素子７１および発光素子７２の上面電極にそれぞれボンディングワイヤ（図示せず）を介して電気的に接続される電極パッド３８ｂ，３８ｂとが形成されている。一方、光学基台３１の後面には、実装用凹部３２ａ，３２ａの裏側部に実装用凹部３２ｂ，３２ｂが設けられ、各実装用凹部３２ｂ，３２ｂには受光素子７１からの入力信号、発光素子７２への出力信号の信号処理をそれぞれ行う集積回路（ＩＣ）７３，７４が実装されており、受光素子７１の両側電極に電気的に接続された実装パターン３８ａおよび電極パッド３８ｂと集積回路７３との間、発光素子７２の両側電極に電気的に接続された実装パターン３８ａおよび電極パッド３８ｂと集積回路７４との間はそれぞれ光学基台３１に設けたスルーホール３９を介して電気的に接続されている。

上述のように光学基台３１において左側の実装用凹部３２ａには受光素子７１が実装され、右側の実装用凹部３２ａには発光素子７２が実装されているので、受光側と発光側との間を確実にシールドするために、光学基台３１の前面において左右の実装用凹部３２ａ，３２ａの間を仕切る隔壁３１ｃの前面にシールドパターン３５ｃを形成するとともに、このシールドパターン３５ｃに連続するシールドパターン３５ａ，３５ｂを光学基台３１の上下両面の前面寄りに形成してある。ここで、シールドパターン３５ａ，３５ｂは実装用凹部３２ａ，３２ａの左右の端よりも外側まで形成されている。

なお、受光素子７１が面実装される実装パターン３８ａは、図１５（ａ）（ｂ）に示すように対応する集積回路７３の実装部位と前後方向において重なる領域に少なくとも形成されているので、集積回路７３を光学基台３１に実装する際の荷重を実装パターン３８ａが形成されている領域全体で均等に受けることができ、集積回路７３の実装が確実に行えるようになっている。同様に発光素子７２が面実装される実装パターン３８ａも、対応する集積回路７４の実装部位と前後方向において重なる領域に少なくとも形成されているので、集積回路７４を光学基台３１に実装する際の荷重を実装パターン３８ａが形成されている領域全体で均等に受けることができ、集積回路７４の実装が確実に行えるようになっている。

また、光学基台３１の前面には、図６及び図１５（ａ）に示すようにフェルール保持部材２０の鍔部２２に設けた嵌合孔２２ａ内に嵌入される２個１組の嵌合突起３３ａ，３３ｂが左右両側に１組ずつ突設されている。上側の嵌合突起３３ａは上面が曲面に形成され、下側の嵌合突起３３ｂは下面が平面に形成されており、嵌合孔２２ａも図６（ｃ）に示すように上側の左右の角に丸みを持たせたような形状に形成されているので、フェルール保持部材２０の左右を間違えて光学基台３１に取り付けてしまうのを防止している。なお各組の嵌合突起３３ａと嵌合突起３３ｂとの間には、塗布された接着剤が充填される凹部３３ｃが設けられており、この凹部３３ｃの幅は嵌合突起３３ａ，３３ｂよりも幅広に形成されている。

また、光学基台３１の底面の後側には、図１０、図１５及び図１６に示すように、それぞれ下方に突出する突台部３１ａが左右両側部および中央部に突設されており、各突台部３１ａの下面は略同一の高さ位置に形成されている。各突台部３１ａは、後述する下シェル５０の底板部５２よりも後側に位置し、下シェル５０の開口５５を通して下方に突出している。そして、各突台部３１ａの下面にはプリント基板（図示せず）の導電パターンに接続するための半田付け端子となる配線パターン３７が複数形成されている。ここで、中央の突台部３１ａには５本の配線パターン３７が形成されており、この内の中央の配線パターン３７は、光学基台３１の後面から上面にかけて形成された導電パターン３５ｄを介して、光学基台３１の上面のシールドパターン３５ａに電気的に接続されている。また中央の突台部３１ａに形成された他の４本の配線パターン３７の内、前方から見て左側の２本の配線パターン３７と左側の突台部３１ａに形成された２本の配線パターン３７は受光側の集積回路７３への入出力用の端子となり、中央の突台部３１ａに形成された残りの２本の配線パターン３７と右側の突台部３１ａに形成された２本の配線パターン３７は発光側の集積回路７４への入力端子となっている。各配線パターン３７は、光学基台３１の後面の実装用凹部３２ｂ，３２ｂから突台部３１ａの下面を通って突台部３１ａの前面側に形成された傾斜面３１ｂまで延長形成されており、プリント基板にコネクタを半田付けする際に傾斜面３１ｂに形成された配線パターン３７にも半田を接合させることで、半田のバックフィレットを形成でき、半田付け強度を高めることができる。また、図１７に示すように、各配線パターン３７に半田ボール３６を形成することによって、平坦度の改善を図ることができ、各配線パターン３７をプリント基板のパターンに確実に半田付けすることができる。また、図１８に示すように、光学基台３１の突台部３１ａにおいて配線パターン３７が形成される部位にＶ字状の溝を形成することによって、配線パターン３７に断面Ｖ字状の凹溝３７ａを形成しても良く、配線パターン３７をプリント基板に半田付けする際に半田の接合面積を増やして、半田付け強度を高めることができる。なお、光学基台３１に形成される配線パターン３７を電気めっきにより形成した場合、配線パターン３７には、配線パターン３７に給電するためのパターン（給電パターン）７５がつながっているが、図１９に示すように光学基台３１に形成される給電パターンの内、不要な給電パターン７５（図中の斜線部分）はカットしてあり、不要な給電パターン７５を取り除くことによって、ノイズの発生を低減することができる。

次に金属シェル４０について説明する。金属シェル４０は、互いに連結されたフェルール保持部材２０および光電変換ブロック３０の下面側を覆う下シェル５０と、上面側を覆う上シェル６０とを結合して構成される。なお、下シェル５０と上シェル６０とを結合したときにできる開口部の一部（前面側の開口部）が、フェルール１０を接続するための開口部となっている。

下シェル５０は、互いに連結された光学基台３１およびフェルール保持部材２０の本体部２１を除く側面を覆う側板部５１と、側板部５１の左右両側部の下縁間を連結する底板部５２とを一体に有して、後側の側板部５１と底板部５２との間に開口５５が形成されており、左右の側板部５１には側方に突出する結合突起５３が突設されている。また、底板部５２の左右両側部の前後両側および左右方向中央部の前側縁には、プリント基板（図示せず）に実装する際にプリント基板のグランドパターンに接続される複数個（例えば５個）の半田付け端子５４が一体に形成されており、各半田付け端子５４と光学基台３１の突台部３１ａの下面とは略同一の高さ位置に配置されている。ここで、フェルール保持部材２０と光学基台３１とを下シェル５０に取り付けた際に、底板部５２が光学基台３１の下面のシールドパターン３５ｂと接触するので、下シェル５０の半田付け端子５４をプリント基板のグランドパターンに半田付けすることによって、光学基台３１のシールドパターン３５ａ〜３５ｃが接地されるのであるが、側板部５１の前側縁には光学基台３１の前面に設けたシールドパターン３５ｃの略下側位置、つまり隔壁３１ｃとプリント基板との間の部位に半田付け端子５４（アース端子）を設けているので、この半田付け端子５４をプリント基板のグランドパターンに接続することで、光学基台３１前面のシールドパターン３５ｃを確実に接地することができ、シールド効果を高めて、受光素子７１と発光素子７２との間を電気的分離を確実に行うことができる。

また上シェル６０は、フェルール保持部材２０および光学基台３１の上側面を覆う天板部６１と、天板部６１の左右両側辺からそれぞれ下方に突出する側板部６２と、天板部６１の前側縁中央部から前方に向かって突出する突出片６３と、突出片６３の左右両側縁から下方に延出形成されて、フェルール保持部材２０の本体部２１を保持する弾接ばね６４，６４とを一体に有し、左右の側板部６２には下シェル５０の結合突起５３が係止する結合孔６５，６５が穿設されている。また上シェル６０の天板部６１には、光学基台３１の上面に設けたシールドパターン３５ａに弾接する弾接ばね片６６，６６が、天板部６１の左右両側部を切り起こすことによって形成されている。また、弾接ばね片６６，６６は、光学基台３１を下シェル５０に当接させ、この状態で光学基台３１の下面に形成された配線パターン３７が下シェル５０の半田付け端子５４の高さと略同一高さとなるように構成されている。

次に、本実施形態の光電変換コネクタの製造方法について説明する。先ず微細複合加工技術（所謂ＭＩＰＴＥＣ）を用いて光電変換ブロック３０を形成した後、図６（ａ）に示すように光学基台３１の嵌合突起３３ａ，３３ｂとフェルール保持部材２０の嵌合孔２２ａとの位置を合わせた状態でフェルール保持部材２０を光学基台３１に近づけて、光学基台３１の前面にフェルール保持部材２０の後面を当接させる（図６（ｂ）参照）。この時、嵌合孔２２ａ内に嵌合突起３３ａ，３３ｂを嵌入させることによって、フェルール保持部材２０と光学基台３１とが相対的に位置決めされる。なお、鍔部２２の嵌合孔２２ａは下側が角孔形状で上側が丸孔形状に形成されており、嵌合突起３３ａ，３３ｂも上側の嵌合突起３３ａの上面は曲面形状に、下側の嵌合突起３３ｂの下面は平面形状に形成されているので、正規の状態から鍔部２２，２２の左右を入れ替えた状態で、フェルール保持部材２０を光学基台３１に近づけたとしても、嵌合突起３３ａ，３３ｂを嵌合孔２２ａ内に嵌入させることはできず、フェルール保持部材２０の付け間違いを防止することができる。

そして、光学基台３１の前面にフェルール保持部材２０の後面を当接させた状態で、嵌合突起３３ａ，３３ｂの間の凹部３３ｃと凹部２４とに接着剤を充填して、硬化させると、光学基台３１とフェルール保持部材２０とが接着剤により結合される。ここで、鍔部２２の嵌合孔２２ａ内に嵌入される嵌合突起は、嵌合突起３３ａ，３３ｂとの２つに分けられ、嵌合突起３３ａ，３３ｂの間の凹部３３ｃは深さが深く、また嵌合突起３３ａ，３３ｂよりも幅広に形成されているので、接着剤の注入量を増やして接着強度を高めることができ、且つ、接着剤の充填が容易になるという利点がある。また光学基台３１の前面には、フェルール保持部材２０の丸孔２４ａに対応する部位に、丸孔２４ａよりも径の大きい（つまり開口面積の大きい）丸穴状の凹部３４（接着剤注入用穴）を設けているので、凹部２４内に充填された接着剤は丸孔２４ａを通って凹部３４内に充填されることになる。ここで、図７（ａ）（ｂ）に示すように凹部３４に比べて丸孔２４ａの径は小さく（つまり開口面積が小さく）設定されているので、凹部３４内に充填された接着剤の一部が、フェルール保持部材２０の後面における丸孔２４ａの周縁部に接着されることになり、接着剤による接着面積を増やして、フェルール保持部材２０と光学基台３１との接着強度を高めることができる。

次に、接着固定されたフェルール保持部材２０および光学基台３１を、フェルール保持部材２０を前側にして、下シェル５０の側板部５１で囲まれる空間に上側から挿入した後、上シェル６０を上側から被せ、上シェル６０の左右の側板部６２を下シェル５０の左右の側板部５１の外側に重ねて配置し、結合突起５３を結合孔６５に係止させることで、下シェル５０と上シェル６０とを結合する。このとき、光学基台３１の下面に突設した突台部３１ａは、下シェル５０の下側の開口５５から下方に突出する。また上シェル６０の弾接ばね片６６，６６が、光学基台３１の上側のシールドパターン３５ａに弾接するので、光学基台３１の下側のシールドパターン３５ｂが下シェル５０に押圧されて、シールドパターン３５ａ，３５ｂがそれぞれ上シェル６０および下シェル５０に電気的に接続される。また上シェル６０の弾接ばね６４，６４が、図８に示すように導電性材料により形成されたフェルール保持部材２０の本体部２１を両側から挟持するので、本体部２１を上シェル６０に電気的に接続することができる。而して下シェル５０と上シェル６０とを結合した状態では、光学基台３１のシールドパターン３５ａ〜３５ｃが金属シェル４０に電気的に接続されると共に、フェルール保持部材２０が上シェル６０を介して金属シェル４０に電気的に接続されるのである。

本実施形態の光電変換コネクタでは、光ファイバケーブル１を固定したフェルール１０は、フェルール保持部材２０の挿入孔２３内に挿入され、フェルール１０を一方向に回転させることによって係止突起１３と係止凹部２３ｃの底部とが係止して抜止が行われ、さらに係止突起１３が逆回転防止突起２３ｄと係止することでフェルール１０の逆回転を防止するようになっており、フェルール１０を回転させても光ファイバケーブル１の光軸と受発光素子（受光素子７１および発光素子７２）の光軸との相対的な位置関係は変化しないので、光軸合わせの精度を向上させた光電変換コネクタを実現できる。しかも、フェルール保持部材２０と光電変換ブロック３０とを覆う金属シェル４０には、少なくともフェルール１０が挿入される部位に開口部を設ければ良いので、開口部を小さくすることでシールド性能を向上させた光電変換コネクタを実現できるという効果もある。

また、フェルール保持部材２０の本体部２１に金属シェル４０（上シェル６０）の弾接ばね６４が弾接するので、導電性を有するフェルール保持部材２０と金属シェル４０とを同電位にすることで、高速伝送化に伴う輻射ノイズを低減でき、ＥＭＩの改善を図ることができる。また、フェルール保持部材２０の挿入孔２３に挿入されるフェルール１０も導電材料により形成されており、このフェルール１０がフェルール保持部材２０を介して金属シェル４０に電気的に接続されるので、フェルール１０の挿入方向におけるシールド性能を向上させることができる。なお、フェルール１０およびフェルール保持部材２０は導電性を有する合成樹脂により形成しているが、絶縁性を有する合成樹脂によりフェルール１０およびフェルール保持部材２０を形成し、その表面に導電材料からなるめっき層を形成することで、フェルール１０およびフェルール保持部材２０に導電性を持たせても良い。また金属シェル４０（上シェル６０）の弾接ばね片６６が光学基台３１の上面に形成したシールドパターン３５ａと弾接することで、シールドパターン３５ａ〜３５ｃと金属シェル４０とを電気的に接続することができ、シールド性能をさらに向上させることができる。

そして、この状態で光ファイバケーブル１が固定されたフェルール１０の細径部１２を、図５に示すように係止突起１３と角孔部２３ｂの位置を合わせた状態で挿入孔２３内に挿入した後、突条１５がマーカ２６の他端側へ移動するまで大径部１４を回転させると、フェルール１０の係止突起１３が逆回転防止突起２３ｄを乗り越えて、フェルール１０の逆回転が規制され、フェルール１０がフェルール保持部材２０に保持される（図３及び図４参照）。この時、フェルール１０に固定された光ファイバケーブル１の先端面が受光素子７１の受光面或いは発光素子７２の発光面に対向して配置され、光ファイバケーブル１と受光素子７１又は発光素子７２との間で光電変換が行われる。また、フェルール１０をフェルール保持部材２０から取り外す際には、フェルール１０を取付方向と反対方向に回転させると、係止突起１３が逆回転防止突起２３ｄを乗り越えて角孔部２３ｂ内に移動するので、係止凹部２３ｃと係止突起１３との係止が解除されて、フェルール１０を容易に引き抜くことができる。

なお、本発明の精神と範囲に反することなしに、広範に異なる実施形態を構成することができることは明白なので、この発明は、特定の実施形態に制約されるものではない。

本実施形態の光電変換コネクタの分解斜視図である。同上の外観斜視図である。（ａ）（ｂ）はフェルールの回転固定構造を説明する説明図、（ｃ）はフェルール保持部材の要部拡大図である。（ａ）（ｂ）はフェルールとフェルール保持部材との嵌合状態を説明する説明図である。（ａ）（ｂ）はフェルールの取付方法を説明する説明図である。（ａ）（ｂ）はフェルール保持部材と光学基台との接着固定構造を説明する説明図、（ｃ）はフェルール保持部材の要部拡大図である。（ａ）は同上の要部拡大正面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。同上の正面図である。同上の光学基台と上シェルとのアース構造の説明図である。同上の光学基台と下シェルとのアース構造の説明図である。同上のフェルールに光ファイバケーブルを固定する方法の説明図である。同上のフェルールに固定した光ファイバケーブルの切断方法の説明図である。同上のフェルールに光ファイバケーブルを固定する他の方法の説明図である。同上のフェルールに光ファイバケーブルを固定するまた別の方法の説明図である。同上の光学基台を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図である。同上の光学基台を示し、（ａ）は底面図、（ｂ）は右側面図である。同上の光学基台の背面図である。同上の光学基台を示し、図１５のＤ部拡大図である。同上の光学基台の背面図である。従来の光電変換コネクタを示し、（ａ）はプラグとレセプタクルを接続する前の状態の説明図、（ｂ）は接続した状態の説明図である。

符号の説明

１光ファイバケーブル
１０フェルール
１１ファイバ挿通孔
１３係止突起
２０フェルール保持部材
２３挿入孔
２３ｃ係止凹部（抜止手段）
２３ｄ逆回転防止突起（逆回転防止手段）
３０光電変換ブロック
４０金属シェル
５０下シェル
６０上シェル
７１受光素子（受発光素子）
７２発光素子（受発光素子）

Claims

光ファイバケーブルの両端にそれぞれ接続される光電変換コネクタであって、
略円筒状であって周面に係止突起が突設され、中央のファイバ挿通孔に光ファイバケーブルの端部を挿入した状態で固定したフェルールと、フェルールの先端側が挿入される挿入孔、当該挿入孔に挿入したフェルールを一方向に回転させた際にフェルールの挿入方向において係止突起と係止することでフェルールの抜止を行う抜止手段、および、係止突起の回転範囲の途中に設けられ係止突起と係止することでフェルールの反対方向への回転を規制する逆回転防止手段を具備したフェルール保持部材と、射出成形回路部品からなりフェルール保持部材に保持されたフェルールに対向させて光電変換を行う受発光素子が前面に実装されるとともに、プリント基板の導電パターンに接続するための配線パターンが底面に形成された光電変換ブロックと、フェルール保持部材および光電変換ブロックを覆い、前記フェルールが接続される部位に少なくとも開口部が設けられた金属シェルとを備え、前記受発光素子として、受光素子が光電変換ブロックの前面の片側に、発光素子が光電変換ブロックの前面の他側にそれぞれ実装され、フェルール保持部材には、受光素子および発光素子にそれぞれ対応して前記挿入孔と前記抜止手段と前記逆回転防止手段とを設けてあり、受光素子に対応するフェルールと、発光素子に対応するフェルールとで接続時の回転方向を逆方向とすることによって、光ファイバケーブルの両端にそれぞれ取り付けられる光電変換コネクタのうち、一方の光電変換コネクタの受光素子に対応するフェルールの回転方向と、当該フェルールに光ファイバケーブルを介して接続される他方の光電変換コネクタの発光素子に対応するフェルールの回転方向を同じ方向としたことを特徴とする光電変換コネクタ。
フェルール保持部材が導電性を有する材料により形成され、金属シェルに、フェルール保持部材と弾接する弾接ばねを設けたことを特徴とする請求項１記載の光電変換コネクタ。
フェルールが導電性を有する材料により形成されたことを特徴とする請求項２記載の光電変換コネクタ。
前記受発光素子として受光素子および発光素子を光電変換ブロックに実装し、受光素子および発光素子の実装部位の間を仕切る隔壁を光電変換ブロックに設けるとともに、前記隔壁の表面に前記金属シェルに電気的に接続されるシールドパターンを形成し、前記金属シェルにおける前記隔壁とプリント基板との間の部位にプリント基板のグランドパターンに電気的に接続するためのアース端子を設けたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の光電変換コネクタ。
前記金属シェルに、前記光電変換ブロックの表面に形成されたシールドパターンと弾接する弾接ばね片を設けたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光電変換コネクタ。
フェルール保持部材における光電変換ブロックとの対向部位に嵌合孔を設けるとともに、光電変換ブロックに前記嵌合孔内に嵌入される嵌合突起を設け、当該嵌合突起を、接着剤を注入するための凹部が間に設けられた２つの突起で構成したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光電変換コネクタ。
フェルール保持部材における光電変換ブロックとの対向部位にフェルール保持部材を貫通する接着剤注入用の貫通孔が設けられ、光電変換ブロックにおいて前記貫通孔に対応する部位に前記貫通孔よりも開口面積の大きい接着剤注入用穴が形成されたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の光電変換コネクタ。
フェルールの周面に回転位置を表示するための表示突起を形成すると共に、フェルール保持部材における前記挿入孔の周部に、前記表示突起の回転範囲を表示する回転範囲表示手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の光電変換コネクタ。
請求項６記載の光電変換コネクタの製造方法において、嵌合孔内に嵌合突起を嵌入させた状態でフェルール保持部材と光電変換ブロックとを当接させた後、嵌合突起を構成する２個の突起の間の凹部に接着剤を注入してフェルール保持部材と光電変換ブロックとを接着固定することを特徴とする光電変換コネクタの製造方法。
請求項１乃至８の何れか１項に記載の光電変換コネクタの製造方法において、ファイバ挿通孔の一端側の周部に光ファイバケーブルよりも径の大きい接着剤逃がし穴が形成された前記フェルールに、ファイバ挿通孔の他端側から光ファイバケーブルの端部を挿入し、ファイバ挿通孔の一端側の接着剤逃がし穴に光ファイバケーブルの端部を突出させた状態で、ファイバ挿通孔の他端側から接着剤を注入し、光ファイバケーブルをフェルールに接着固定することを特徴とする光電変換コネクタの製造方法。