JP4784460B2

JP4784460B2 - 光通信モジュール

Info

Publication number: JP4784460B2
Application number: JP2006265360A
Authority: JP
Inventors: 健一郎内田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: JP2008085183A

Description

本発明は、光通信モジュールに関する。

下記特許文献１には、プリント基板に接続されたケーブルから発生する放射ノイズがフレームグランド（ＦＧ）に及ぼす影響を低減するための放射ノイズ低減装置が記載されている。この放射ノイズ低減装置は、プリント基板に設けられておりシールドケーブルに接続されたＦＧ電極と、ＳＧ電極（ＳＧ：シグナルグランド）と、ＦＧ電極及びＳＧ電極の間に設けられたコンデンサ素子とを有しており、放射ノイズにより発生しフレームグランドに流れるノイズ電流をシグナルグランドに分流する。
特開２００３−２８３１７７号公報

光トランシーバモジュールのような光通信モジュールはＧＨｚのオーダで高速に動作するので、上述のような放射ノイズがフレームグランドに及ぼす影響（ノイズ電流の発生）を低減させるには、ＦＧ電極及びＳＧ電極の間に挿入するコンデンサの容量を数ｐＦ以上に設定するのが望ましい。また、このコンデンサは、ＩＥＣ規格（IEC:International Electro-technical Commission）に規定されている５００Ｖ以上のＡＣ電圧に対する絶縁耐圧を有していなければならない。しかし、光通信モジュールにおいて用いられるチップタイプのコンデンサは上述のような容量及び絶縁耐圧を有しておらず、また、このような容量及び絶縁耐圧を有するコンデンサの開発は困難である。そこで本発明の目的は、絶縁耐圧を比較的高く維持しつつフレームグランドに対する放射ノイズの影響を低減できる光通信モジュールの提供を目的とする。

本発明は、金属製の第１のパッケージと、該第１のパッケージに収容されたレーザダイオードと、前記第１のパッケージに接続する第１のリードピンと、前記レーザダイオードのアノード端子及びカソード端子にそれぞれ接続される第２及び第３のリードピンとを有する光送信モジュールと、表面及び裏面を有しており、前記第２及び第３のリードピンが接続され、信号接地電位を有する電子回路が前記表面上に設けられた回路基板と、前記表面上に設けられており、前記第１のリードピンに接続する第１の電極と、前記裏面上に設けられており、前記回路基板を挟んで前記第１の電極に重なるように配置され前記信号接地電位に接続する第２の電極と、前記第１のパッケージに電気的に接続しており、前記光送信モジュール及び前記回路基板を収容する金属製のケースとを備え、前記第１の電極と前記第２の電極とは、前記ケース内で電気的に絶縁され、前記回路基板を介在するキャパシタンスを形成していることを特徴とする。そして、本発明は、光受信モジュールを更に含み、前記光受信モジュールは、金属製の第２のパッケージとこの金属製の第２のパッケージに収容されたフォトダイオードと、この金属製の第２のパッケージに接続した接地リードピンとを含み、この接地リードピンは、前記回路基板上の前記第２の電極に接続し、前記金属製のケースとは絶縁されている。

このように、金属製のケースに接続された第１の電極と、回路基板と、第２の電極とがキャパシタンス（コンデンサ）を形成する。従って、レーザダイオードのバイアス電流が第２及び第３のリードピンに流れる等により発生する放射ノイズがケースに及ぼす影響の一部を、このコンデンサを介して第２の電極に負担させることが可能となる。これにより、ケース（フレームグランド）に放射ノイズが及ぼす影響を低減できる。また、第１の電極と第２の電極との間にコンデンサ素子を新たに設ける必要が無い。また、第１の電極、回路基板及び第２の電極により構成されるコンデンサは、回路基板の基体が絶縁性を有しているので、比較的大きな絶縁耐圧を有する。

本発明によれば、絶縁耐圧を比較的高く維持しつつフレームグランドに対する放射ノイズの影響を低減できる。

以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１は、実施形態に係る光通信モジュール２の構成を説明するための図である。光通信モジュール２は、ＴＯＳＡ４ａ（TOSA:Transmitter Optical Sub-Assembly）、ＲＯＳＡ４ｂ（ROSA:Receiver Optical Sub-Assembly）、回路基板５及びケース６を備える小型光トランシーバである。ＴＯＳＡ４ａ及びＲＯＳＡ４ｂはケース６の側壁６ａに固定されており、回路基板５はケース６内に収容されている。なお、ケース６は、金属材料から成りフレームグランドとなっている。回路基板５の基体は絶縁性のプリプレグから成っており、この基体上に回路パターンが設けられている。

ＴＯＳＡ４ａは、レーザダイオード７と、レーザダイオード７を収容するパッケージ８（第１のパッケージ）とを有する光送信モジュールである。レーザダイオード７は、アノード端子とカソード端子（図示略）とを有しており、供給されるバイアス電流に応じてレーザ光を発光する。パッケージ８は金属材料から成るが、ＴＯＳＡ４ａが有する何れの電子素子（例えばレーザダイオード７）に対しても絶縁されている。ＴＯＳＡ４ａは、パッケージ８の一の端部１０に設けられたステム１０ａと、ステム１０ａから延びているリードピン１２ａ〜１２ｃとを更に有する。パッケージ８の他の端部１４にはレーザダイオード７が収容されており、レーザダイオード７から発光されるレーザ光は、端部１４から外部に出力される。リードピン１２ａは、パッケージ８に接続されているが、パッケージ８に収容されているＴＯＳＡ４ａの電子素子の何れに対しても絶縁されている。リードピン１２ｂはレーザダイオード７のアノード端子に接続されており、リードピン１２ｃはレーザダイオード７のカソード端子に接続されている。パッケージ８は、同軸型のパッケージであり、側面にフランジ１６ａ及びフランジ１６ｂを有する。フランジ１６ａとフランジ１６ｂとの間には溝１８が設けられている。ＴＯＳＡ４ａは、ケース６の側壁６ａが溝１８に嵌め込まれることによって、側壁６ａに固定される。このようにして、光通信モジュール２のケース６と、ＴＯＳＡ４ａのパッケージ８とが電気的に接続される。

ＲＯＳＡ４ｂは、フォトダイオードと、このフォトダイオードを収容する金属材料から成るパッケージ（第２のパッケージ）とを有する光受信サブアセンブリである（光受信サブアセンブリからスリーブを除いた部分は光受信モジュールに対応。）。このパッケージは樹脂材料から成るスリーブにより覆われている。このパッケージは、ＲＯＳＡ４ｂが収容する電子素子の何れに対しても絶縁されている。ＲＯＳＡ４ｂは、ＴＯＳＡ４ａと同様に溝１８ａが設けられており、この溝１８ａにケース６の側壁６ａが嵌め込まれている。これにより、ＲＯＳＡ４ｂが側壁６ａに固定される。なお、ＲＯＳＡ４ｂのパッケージは、このパッケージを覆う樹脂材料から成るスリーブによって側壁６ａから絶縁されている。また、ＲＯＳＡ４ｂは、複数のリードピンを有しており、各リードピンは、回路基板５の第１の面Ｍ１（表面）に設けられた金属材料から成る複数の電極や、後述の電極２６（図３を参照。）等に接続されている。ＲＯＳＡ４ｂの有する複数のリードピンのうちの一のリードピン（接地リードピン）は、ＲＯＳＡ４ｂのパッケージ及び電極２６に接続されている。このリードピンは、ＲＯＳＡ４ｂのパッケージに収容される電子素子や、ケース６の何れに対しても絶縁されている。

光通信モジュール２は、金属材料から成る電極２０ａ〜２０ｃ等の複数の電極を更に有する。電極２０ａ〜２０ｃは、回路基板５の第１の面Ｍ１に設けられている。リードピン１２ａ〜１２ｃの各々は、図２に示すように、電極２０ａ〜２０ｃの各々に、はんだ接合されている。図２は、電極２０ａ〜２０ｃの配置を示す図である。図２に示すように、電極２０ａ〜２０ｃは等間隔に配列されている。電極２０ａ（第１の電極）と電極２０ｂとの間隔は、電極２０ａと電極２０ｃとの間隔Ｌ１と同様であり、２５０μｍ程度である。また、電極２０ａ〜２０ｃは、略同一の形状を有しており、平面形状は、何れも、幅Ｌ２が８００μｍ程度であり、長さＬ３が２０００μｍ程度である。リードピン１２ａに接続されている電極２０ａは、電極２０ｂと電極２０ｃとに挟まれている。電極２０ａは、回路基板５に設けられている何れの電子素子に対しても絶縁されている。そして、リードピン１２ａは、ＴＯＳＡ４ａのパッケージ８に接続されており、パッケージ８は、光通信モジュール２のケース６に接続されている。よって、電極２０ａは、光通信モジュール２のケース６に電気的に接続されている。すなわち、ケース６（フレームグランド）に電気的に接続されている電極２０ａが回路基板５に設けられている。

光通信モジュール２は、電子回路２４を更に有している。電子回路２４は、信号接地電位（シグナルグランドの電位）を有しており、電極２０ａ〜２０ｃが設けられている回路基板５の第１の面Ｍ１上に設けられている。電子回路２４は、増幅回路やレーザダイオード７の駆動回路を有するＩＣ等であり、電極２０ｂ及び電極２０ｃ等と電気的に接続されている。

光通信モジュール２は、電極２６（第２の電極）、基板２８、グランド層３０及び回路基板３２を更に有しており、電極２６、基板２８、グランド層３０及び回路基板３２は、回路基板５上に積層構造を成す。図３は、図２に示すＩ−Ｉ線に沿ってとられた断面図であり、回路基板５上に設けられた積層構造を示す。電極２６は、回路基板５の第２の面Ｍ２（裏面）上に設けられ、基板２８は電極２６上に設けられ、グランド層３０は基板２８上に設けられ、回路基板３２はグランド層３０上に設けられている。電極２６は、回路基板５を挟んで電極２０ａに重なるように配置されており、電極２０ａと略同一の平面形状を有する。電極２６は、シグナルグランドとなっている。基板２８は、電極２６を挟んで回路基板５に重なるように配置されており、回路基板５と略同一の平面形状を成す。基板２８は、例えば、回路基板５と同様のプリプレグから成る。基板２８の厚さＬ４は、１４８μｍ程度である。グランド層３０は、金属材料から成る層であり、電極２６及び基板２８を挟んで回路基板５に重なるように配置されており、回路基板５と略同一の平面形状を有する。回路基板３２は、例えば、回路基板５と同様のプリプレグから成り、回路基板３２上には、電子回路が設けられている。なお、回路基板３２上に設けられた電子回路と、回路基板５上に設けられた電子回路との電気的アイソレーションは、グランド層３０により確保される。

回路基板５の基体を構成するプリプレグは、厚さ１μｍ当たり６０Ｖ程度のＡＣ電圧に対する絶縁耐圧を有しており、回路基板５の厚さＬ５は６５μｍ程度である。よって、回路基板５は、理論上３９００Ｖ程度の比較的高いＡＣ電圧に対する絶縁耐圧を有する。また、回路基板５は、５．０程度の誘電率を有する。電極２０ａと電極２６とはケース６内で電気的に絶縁されており、従って、電極２０ａ、回路基板５及び電極２６は、０．７ｐＦ程度の容量を有するキャパシタンスを形成する（平行平板コンデンサを成す。）。

次に、光通信モジュール２の作用効果を説明する。光通信モジュール２は、ＴＯＳＡ４ａ及びＲＯＳＡ４ｂと回路基板５とが接続されている箇所（図１の図中符号Ｅに示す領域）から比較的多くの放射ノイズを発生する。特に、ＴＯＳＡ４ａと回路基板５とが接続されている箇所から発生する放射ノイズは大きい。ＴＯＳＡ４ａと回路基板５とが接続されている箇所には、ＴＯＳＡ４ａのレーザダイオード７に供給する比較的大きなバイアス電流（数十ｍＡ）が流れる。このバイアス電流は信号周波数に変調されている。このように変調された電流により電磁誘導ノイズが発生する。この電磁誘導ノイズの発生により、ＴＯＳＡ４ａと回路基板５との接続箇所から発生する放射ノイズが特に顕著となる。また、回路基板５上の配線パターンやリードピン１２ａ〜１２ｃはそれぞれ固有の共振周波数を有しているが、この共振周波数と上記のバイアス電流の信号周波数とが重なると、放射ノイズが更に増大する。光通信モジュール２を用いれば、このような放射ノイズがフレームグランドに及ぼす影響を低減できる。

光通信モジュール２は、フレームグランドに接続された電極２０ａと、回路基板５と、シグナルグランドに接続された電極２６とが数ｐＦ以下（０．７ｐＦ程度）の容量を有するキャパシタンスを形成する（平行平板コンデンサを成す。）。従って、放射ノイズがフレームグランドに及ぼす影響の一部を、このコンデンサを介してシグナルグランドに負担させることが可能となる。これにより、放射ノイズがフレームグランドに及ぼす影響を低減できる。また、フレームグランドとシグナルグランドとの間にコンデンサ素子を新たに設ける必要が無い。また、電極２０ａ、回路基板５及び電極２６により構成されるコンデンサは、３９００Ｖ程度のＡＣ電圧に対する絶縁耐圧を有するので、ＩＥＣ規格による絶縁耐圧に対する規定に適合する。以上により、光通信モジュール２は、絶縁耐圧を比較的高く維持しつつフレームグランドに対する放射ノイズの影響を低減できる。

以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。

実施形態に係る光通信モジュールの構成を説明するための図である。電極の配置を示す図である。回路基板上に設けられた積層構造を示す図である。

符号の説明

２…光通信モジュール、５，３２…回路基板、４ａ…ＴＯＳＡ、４ｂ…ＲＯＳＡ、６…ケース、６ａ…側壁、７…レーザダイオード、８…パッケージ、１０，１４…端部、１０ａ…ステム、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…リードピン、１６ａ，１６ｂ…フランジ、１８，１８ａ…溝、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２６…電極、２４…電子回路、２８…基板、３０…グランド層。

Claims

金属製の第１のパッケージと、該第１のパッケージに収容されたレーザダイオードと、前記第１のパッケージに接続する第１のリードピンと、前記レーザダイオードのアノード端子及びカソード端子にそれぞれ接続される第２及び第３のリードピンとを有する光送信モジュールと、
金属製の第２のパッケージと、該第２のパッケージに収容されたフォトダイオードと、該第２のパッケージに電気的に接続した接地リードピンとを含む光受信モジュールと、
表面及び裏面を有しており、前記第２及び第３のリードピンが接続され、信号接地電位を有し、前記レーザダイオードを駆動する駆動回路を含む電子回路が前記表面上に設けられた回路基板と、
前記表面上に設けられており、前記第１のリードピンに接続する第１の電極と、
前記裏面上に設けられており、前記回路基板を挟んで前記第１の電極に重なるように配置され前記信号接地電位に接続する第２の電極と、
前記第１のパッケージに電気的に接続しており、前記光送信モジュール及び前記回路基板を収容する金属製のケースと
を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極とは、前記ケース内で電気的に絶縁され、前記回路基板を介在するキャパシタンスを形成しており、前記接地リードピンは前記回路基板上において前記第２の電極に電気的に接続しており、前記金属製のケースとは絶縁されていることを特徴とする光通信モジュール。