JP2006004921A - リジッドプリント基板及びフレキシブルプリント基板を有する光ファイバー送受信器モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 リジッドプリント基板及びフレキシブルプリント基板を有する光ファイバー送受信器モジュールを提供すること。
【解決手段】 光送受信器は、情報を含む電気信号を変換して、その信号をハウジングとリジッドプリント基板及びフレキシブルプリント基板とを含む光ファイバーに結合する。ハウジングは、光通信信号を送信及び／又は受信するために外部光ファイバーと結合するようになっている光ファイバーコネクタを含む。リジッドプリント基板は、ハウジング内に収容され、外部電気ケーブル又は情報システム装置と結合すると共に情報を含む電気通信信号を送信及び／又は受信するための電気コネクタを含む。
【選択図】 図１

Description

コンピュータ及びそれらの間のデータ転送速度は常に高くなっている。光データ送信技術は、電気ケーブルに関する多くの物理的な制限なしに大容量の信号送信を可能にするために開発されてきた。光ファイバーケーブルは、有利な送信特性を有しており、光ファイバーケーブル末端で電気信号を光信号に又はその逆に変換することによって光ファイバー送受信器等の光電気デバイスと一緒に利用される。

一般的なコンピュータのハードウェア構成は、水平方向に配置されている長い複数ピンコネクタのピンエッジ又はピンアレイを用いてマザーボード上に垂直に接続される回路基板を含む。このように、回路基板は、コンピュータの後部に向いて現れる差し込み口の端部と平行に配置されている。指定端部は、ケーブルコネクタを収容するマウント位置を有する。一般に、ケーブルコネクタは、通信ケーブルを外部から接続できるように、コンピュータ筐体の背面の開放スロットに届くようになっている。

光ファイバー送受信器のコア部は、光電気半導体式モジュールである。送受信器は、その上面に垂直に光ビームを入射及び出射する。ファイバーケーブルは、他の通信ケーブルと同様にコンピュータ背面に垂直に接続されるので、平面光電気半導体は、回路基板に対して垂直に方向付けされた識別可能な第１の方向をもつことが好ましい。光ファイバー送受信器の用途を大量生産型の低コストコンピュータに拡げるためには、個別のコンピュータの製造が経済的であること、及び光ファイバーアッセンブリが単純であると同時に信頼性が高いことが望ましい。

本発明の光送受信器は、４レーンＩｎｆｉｎｉＢａｎｄ（登録商標）、Ｃｘ４、４ポート、又は４チャネルを並列光信号に変換する並列光モジュールを備えることが好ましい。これは、電気側で業界標準ＭＤＩコネクタとインタフェース接続できることが好ましい。ＭＤＩコネクタインタフェースの実施形態において、電気側でのＰＣＢの厚さは、約４０ｍｉｌであることが好ましい。従って、電気接続を行うためのリジッド基板デザインであることが望ましい。

また、本発明の光送受信器は、業界標準の製作製造命令（ＭＰＯ）に基づいて光学的にインタフェース接続できることが望ましく、ＰＣＢ表面と平行になるように構成されている。一般に、並列光モジュールは、その低コストからＶＣＥＬアレイを利用する。ＶＣＥＬは、上面から光を放射する。本発明では、フレキシブルＰＣＢは、ＶＣＥＬを使用する場合、基板に対して垂直な光軸をリジッドＰＣＢ面に対して平行に変更するのに好都合であることが認識されている。つまり、基板の電気接続端部の平面は、基板の端部に結合する光ファバーの平面に対して直交することが好ましい。従って、リジッド基板及びフレキシブル基板の両方を使用することが好ましく、両者の間で信号を転送できるように両者を機械的に結合する手段を備えることが望ましい。

前述のことを考慮して、光送受信器は、情報を含む電気信号を変換して、その信号をハウジングとリジッドプリント基板及びフレキシブルプリント基板とを含む光ファイバーに結合するために設けられる。ハウジングは、光通信信号を送信及び／又は受信するために外部光ファイバーと結合するようになっている光ファイバーコネクタを含む。リジッドプリント基板は、ハウジング内に収容され、外部電気ケーブル又は情報システム装置と結合すると共に情報を含む電気通信信号を送信及び／又は受信するための電気コネクタを含む。第１のインタフェースコネクタは、電気信号を送受信するためのものである。フレキシブルプリント基板は、同様にハウジング内に収容され、リジッドプリント基板に電気信号を送信するか又はそこから電気信号を受信するフレキシブルプリント基板に結合されており、第１のインタフェースに適合する第２のインタフェースコネクタを含む。フレキシブル基板の電気−光サブアッセンブリは、電気信号と変調された光信号との間を変換するためのものである。フレキシブル基板は、光ファイバーコネクタに結合するようになっている。

発明の別の態様において、光送受信器モジュールは、情報を含む電気信号を変換して、その信号を光ファイバーに結合するために設けられる。モジュールは、リジッドプリント基板及びフレキシブルプリント基板と、リジッド−フレキシブル基板インタフェースコネクタとを含む。リジッド基板は、電気信号の入力／出力接続部と電気的に結合するためのものである。フレキシブル基板は、光信号の入力／出力接続部と光学的に結合するためのものである。リジッド−フレキシブル基板インタフェースコネクタは、情報信号がリジッド基板とフレキシブル基板との間を転送可能なように、リジッド基板とフレキシブル基板とを機械的に結合するためのものである。光送受信器モジュールは、ハウジング内に配置されることが好ましい。

電気信号の入力／出力接続部は、クリップコネクタ及び／又はＭＤＩコネクタであってもよい。第１のインタフェースコネクタ又はリジッド−フレキシブルインタフェースコネクタは、更に、信号をリジッド基板及びフレキシブル基板と結合する、又は信号を各基板の間で転送するためのものであってもよい。ハウジングは、光ファイバーケーブル用の光コネクタを含むことができ、フレキシブル基板の光学的な結合は、ハウジングの光コネクタとの結合を含むことができる。上側及び下側の機械的支持ブロックを使用することができる、第１のインタフェースコネクタ又はリジッド−フレキシブルインタフェースコネクタは、対応するボルトを受け入れるための２つ又はそれ以上の開口を含むことができる。リジッド基板及びフレキシブル基板が連結される場合、インタフェースは、その間に配置されるのが好ましく、リジッド基板、フレキシブル基板、及びインタフェースの全ては、上側及び下側の機械的結合手段の間に配置して、一緒にボルト結合することができる。リジッド基板とフレキシブル基板との間を転送される情報信号は電気信号であり、フレキシブル基板上には電気−光変換器が含まれることが好ましい。

図面を参照して、本発明の１つ又はそれ以上の好適な実施形態を以下に詳細に説明する。引用によって本明細書に組み込まれている米国特許第６，５８３，９０２号に説明されている例示的なハウジングの１つ、又は図５のハウジング、又は当業者が理解できる他のハウジング等の所謂ハウジングは、光送受信器を含むこと、又は図１から図４に概略的に示す構成部品を含む送受信器の一部であるが好ましい。

図１は、リジッドプリント基板６２、フレキシブルプリント基板６４、及びインターポーザ６６又はインタフェースコネクタ６６又はリジッド−フレキシブルインタフェースコネクタ６６を概略的に示す。好適なデザインにおいて、インタフェースコネクタ６６は、リジッド基板６２とフレキシブル基板６４とを機械的に結合し、フレキシブル基板６４からリジッド基板６２までの全ての所要の信号トレース及び接地を接続するために使用される、Ｉｎｔｅｒｃｏｎ ＬＧＡコネクタである。金パッド等の導電パッドのリジッド基板アレイ６８は、リジッド基板６２上に存在することが好ましく、金パッド等の導電パッドのフレキシブル基板アレイ７０は、フレキシブル基板７４上に存在することが好ましい。アレイ６８及びアレイ７０は、インタフェースコネクタ６６の両面にある対応するインタフェース導電パッド７２との接触によって電気的に接続される。フレキシブル面上の補強材を用いて、リジッド基板６２、コネクタ６６、及びフレキシブル基板６４は、２本のネジでしっかりと連結される（図４のネジ９４を参照）。別の実施形態において、同じリジッドパッド及びフレキシブルパッドのレイアウトにより、リジッド基板６２とフレキシブル基板６４とを一緒に半田付けする、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）又はエリアアレイパッケージ技術を使用することも可能であろう。

図１には具体的に示されていないが、フレキシブル基板は、電気信号と該電気信号に対応する変調された光信号との間で変換を行う電気−光サブアッセンブリであることが好ましい。フレキシブル基板６４は、光ファイバーコネクタに結合するようになっている。リジッド基板は、ＭＤＩコネクタ用の電気結合インタフェース７４を含む。インタフェース７４と、図２には具体的に示されていないリジッド基板６２及びフレキシブル基板６４の他の構成部品とは、規格品であること又は当業者であれば理解できるものであることが好ましい。

図２は、フレキシブル基板６４が、好適な実施の形態に基づいて成形された光送受信器を実現するために輪郭付けできるように連結されたリジッド基板６２及びフレキシブル基板７４を概略的に示す。フレキシブル基板６４は、基板６４裏面上のＶＣＥＬアレイ及び光検出器アレイをリジッド基板６２の平面に直交する方向に合わせるように任意に輪郭付けを行うことができ、リジッド基板６２の平面方向に向いている光ファイバーケーブルコネクタ自体の方向に適切に向けることが好ましい点に留意されたい。図２は、フレキシブル基板が最初の水平方向又は完全な平らな方向Ａから湾曲又は図３の複数の湾曲をもつ位置Ｂに変化する様子を示す。端面放射型発光ダイオードアレイを使用した場合、光はＶＣＥＬアレイに対して垂直に放射され、フラットなリジッド基板は、光ファイバーケーブルが電気コネクタインタフェース７４の位置合わせを補う垂直面内の２Ｄ位置において接続される限り、図５に示すハウジングに使用するのに適することになるであろう。即ち、完全にリジッドな基板を用いると、輪郭、従ってダイオードアレイと電気コネクタインタフェース７４との相対位置を調節することができない。更に、別のハウジング形式に関しては、完全にリジッドな基板を用いて、又はフレキシブル基板６４を二者択一的に輪郭付けすることによって、又はハウジング及び／又はケーブルコネクタの形状又は位置を変更することによって、所望の電気−光接続を行うことが可能であろう。更に、完全にフレキシブルな基板は、ＭＤＩコネクタ規格に基づいて４０ｍｉｌの厚さであることが求められる電気コネクタインタフェース７４の端部で脆弱になる傾向がある。

図３は、好適な実施形態による、組立てられた光送受信器を示す。ハウジング８９内に組立てられる場合（図６を参照）、電気コネクタ８０は光送受信器の一部ではないが、電気コネクタ８０は、最終的に光送受信器の電気結合インタフェース７４と電気的に接続する外部構成部品として図３の透視図の左側に示されている（図１も参照）。フレキシブル基板の平面と垂直の方向に光信号を送受信する、その上にあるＶＣＥＬアレイ及び／又は光検出器アレイが光ファイバーケーブルコネクタ８１と光学的な結合を行うように、フレキシブル基板は任意に輪郭付けされている。即ち、図３において、リジッド−フレキシブルインタフェース結合部８２は水平方向に示されているが、光学的な結合部８４は垂直方向に示されている。

リジッド−フレキシブルインタフェース結合部８２及びフレキシブル基板の光学的な結合部８４は様々な方位を向いているが、結合部８２及び結合部８４は、ほぼ直角に向けられていること、又は少なくとも０度よりも特定の任意の鋭角又は鈍角であることが好ましい。また、結合部８２及び結合部８４は、図３においてフレキシブル基板の光学的な結合部分８４が下方に湾曲するように、又は角度が２７０度又は１８０度以上の他の角度であるように相対的に方向付けすることができる。図３に示す好適な実施の形態において、フレキシブル基板の第３の部分８６は、光学的な結合部８４と反対方向に輪郭付けされている。第４の部分８８は、フレキシブル基板６４のリジッド−フレキシブルインタフェース結合部８２に対して約０度又は平行に逆方向に湾曲されている。つまり、光学的な結合部８４及び第３の部分８６が逆平行であり第４の部分８８の長さの間隙によって分離されるように、光学的な結合部８４は、第３の部分８６に対して反対方向に湾曲されている。従って、フレキシブル基板上のＶＣＥＬアレイ及び光検出器アレイは、前面において基板６４の平面に対して垂直方向に光学的に向けられているが、導電パッド７０は裏面にあるか（図１を参照）、又はその逆である（図１において、フレキシブル基板６４の裏面が示されている）。

４つの部分８２、８４、８６、８８に基づくフレキシブル基板の好都合な輪郭付けにより、光送受信器アッセンブリ全体は、実質的に断面的に矩形ハウジング８９内にぴったりと適合することができる。ハウジング８９の壁は観察を容易にするために図４では送受信器の種々の構成部品から除かれているが、実際のハウジング壁は、その中の送受信器にしっかりと結合する（図５参照）。

また、図３は、リジッド基板６２、リジッド基板−フレキシブル基板インタフェース６６、及びフレキシブル基板６４の結合を示す。上側の機械的支持部９０及び下側の機械的支持部９２は、基板６２、基板６４、及び基板６２と基板６４との間にあるインタフェース６６をサンドイッチ状に挟んでいる。支持部９０及び９２は、送受信器を所定位置に保持するためにハウジング８９の壁と接触するか、又は、スペーサ又は他の結合を容易にする構成部品を介してハウジング８９の壁と結合することが好ましい。また、電気コネクタ８０及び光コネクタ８１は、図３には示されていない（図５には示されている）左右の垂直壁、即ち実質的に垂直な壁及び／又は傾斜した壁を介して所定位置に結合されることが好ましい。

図４は、図３の光送受信器の後方から見た分解組立図である。図４は、フレキシブル基板６４とリジッド基板６２との間のインタフェースで連結された構成部品のスタックの「上側」から「下側」に順序どおりの配列を示している。一対のボルト９４が示されており、ボルトは上側の機械的支持部の開口９６に挿入される。開口９６は滑らかでネジ山がない。リジッド基板６２に形成されている一対の部分的円形カットアウト９８は、開口９６に一致しておりボルトが滑って貫通することを可能にする。また、インタフェース６６は、開口９６及びカットアウト９８に一致する開口１００を含み、ボルトが滑って貫通することを可能にする。また、開口１００は、滑らかでねじ山がない。また、フレキシブル基板の結合部８２は、開口９６、開口１００、及びリジッド基板６２のカットアウト９８に一致する一対のカットアウト１０２を含む。最後に、下側の機械的支持部９２は、ボルトが５つ全ての部品６２、６４、６６、９０、９２を共締めするように、開口９６、１００、及びカットアウト９８、１０２に一致する一対のカットアウト１０２を含む。当業者であれば理解できるように、好ましくは開口１０４にボルトに適合するネジ山を切るか、又はナットを設けるか、又はボルトの構造に基づいた他の種々のボルト固定部品の１つを設けることができる。

ボルト９４を締め付ける、リジッド基板６２は、機械的かつ好ましくは電気的にフレキシブル基板６４に結合される。即ち、光−電気変換器モジュールは、結合部８２とＶＣＥＬ及び／又は光検出器アレイとの間のフレキシブル基板上にあることが好ましく、３つの実質的に９０度の湾曲部によって好ましくは連続的に分離された４つの実質的に平らな部分８２、８６、８８、８４の中で光学的な結合部８４上にあることが好ましい。別の実施形態において、リジッド基板６２及びフレキシブル基板６４は光学的に結合でき、この場合、光−電気変換器は、リジッド基板６２上に位置することができる。この場合、インタフェース６６にてリジッド基板６２とフレキシブル基板６４とを電気的に結合する代わりに、リジッド基板６２上の光−電気変換器から通じる光導波管のインタフェース端部における光導波管結合器は、フレキシブル基板６４の光導波管のインタフェース端部における光導波管結合器と結合されるであろう。このように、電気信号ではなく光信号は、インタフェース６６上でリジッド基板６２とフレキシブル基板６４との間で転送されるであろう。この別の実施形態において、光信号の転送を妨害せず、おそらくは助長するように、インタフェース６６は、開口、透光部、又は１つ又はそれ以上の格子結合器等の１つ又はそれ以上の光導波管結合器構成部品を含むことができる。

図５は、図３、４で示した光送受信器に関するハウジング８９の斜視図を概略的に示す。前述のように、図３で示されている、リジッド基板６２、フレキシブル基板６４、インタフェース６６、及び電気コネクタ７４は、例えば１つの壁又は複数の壁の内側に対する取り付け具によって、ハウジング８９内にしっかりと結合される。図３のコネクタ８１は、好ましくはハウジング８９内に配置され、外部の光ケーブル（図示せず）と結合する。ウイング９４は、外部の光コネクタモジュールと機械的に結合して安定させるために利用される。電気コネクタ７４は、電気コネクタ８０（図５には示されていないが図３に示されている）が相補的なキー形状のキー構造９６に合致することでコネクタ７４に対して安定して結合することができるように、部分的にハウジングから突出して示されている。

発明の好適な実施形態による製造プロセスにおいて、光送受信器は、情報を含む電気信号を変換して光ファイバーに結合する目的で製造される。本方法は、電気信号の入力／出力接続部をリジッドプリント基板に電気的に結合する段階と、光信号の入力／出力接続部をフレキシブルプリント基板に光学的に結合する段階と、リジッド基板とフレキシブル基板とをリジッド−フレキシブル基板インタフェースコネクタによって機械的に結合することによって、リジッド基板をフレキシブル基板に対して機械的に結合しかつ情報信号結合する段階とを含む。

電気的し結合する段階は、クリップ又はＭＤＩコネクタをリジッド基板に結合する段階を含むことができる。リジッド基板及びフレキシブル基板の各々は、リジッド基板とフレキシブル基板との間で信号を転送するためにインタフェースコネクタを用いて信号結合することができる。フレキシブル基板は、フレキシブル基板を収容するハウジングの光コネクタと光学的に結合することができる。本方法は、リジッド基板、フレキシブル基板、及びコネクタインタフェースと一緒に上側及び下側の機械的支持ブロックを連結する段階を更に含むことができる。リジッド−フレキシブルインタフェースコネクタには、対応するボルトを受け入れるための２つ又はそれ以上の開口を形成することができ、リジッド基板及びフレキシブル基板には、一致するカットアウトを形成することができる。リジッド基板及びフレキシブル基板が連結される場合、インタフェースはリジッド基板とフレキシブル基板との間に配置され、リジッド基板、フレキシブル基板、及びインタフェースの全ては、上側及び下側の機械的結合部の間に配置される。リジッド基板とフレキシブル基板との間を転送可能な情報信号は、電気信号であることが好ましく、フレキシブル基板上には電気−光変換器を含むことができる。

本発明の例示的な図面及び特定の実施形態が説明され示されているが、本発明の範囲は、前述の特定の実施形態に限定されないことを理解されたい。従って、実施形態は、限定的ではなく例示的なものであり、本発明の範囲を逸脱することなく当業者であれば実施形態の変形例を考え得ることを理解されたい。

好適な実施の形態による、光送受信器の３つの構成部品を概略的に示す。 好適な実施の形態による、連結されたリジッド基板及びフレキシブル基板を概略的に示し、フレキシブル基板は光送受信器を実現できるように輪郭付けできる。 好適な実施の形態による、電気コネクタを含む組立てられた光送受信器を概略的に示す。 図３の光送受信器の分解組立図である。 図３及び図４に示されている光送受信器のハウジングを斜視図にて概略的に示す。

Claims (10)

1. 情報を含む電気信号を変換して光ファイバーに結合する光送受信器モジュールであって、
   電気信号の入力／出力接続部に電気的に結合するリジッドプリント基板と、
   前記リジッド基板に機械的に結合されるリジッド−フレキシブル基板インタフェースコネクタと、
   光信号の入力／出力接続部に光学的に結合され、前記リジッド−フレキシブル基板インタフェースと機械的に結合されるフレキシブル基板と、
   電気信号と前記電気信号に対応する変調された光信号との間の変換を行い、前記光ファイバーコネクタに結合するようになっている電気−光サブアッセンブリと、
   を備え、
   前記インタフェースコネクタによる前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との間の機械的な結合により、情報信号が前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との間を転送されるようになっていることを特徴とする光送受信器モジュール。
2. 前記インタフェースコネクタが、更に、前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との各々の間で信号結合を行うためのものであり、前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との各々の間で電気信号を転送することを特徴とする請求項１に記載の光送受信器モジュール。
3. 上側及び下側の機械的支持ブロックを更に備え、前記リジッド−フレキシブルインタフェースコネクタが、対応するボルトを受け入れる２つ又はそれ以上の開口を含み、前記インタフェースが、前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との間に配置され、前記リジッド基板、前記フレキシブル基板、及び前記インタフェースの全てが、前記上側及び下側の機械的支持ブロックの間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光送受信器モジュール。
4. 前記電気−光サブアッセンブリが、前記フレキシブル基板上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光送受信器モジュール。
5. 前記インタフェースコネクタが、前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との間で電気信号を転送することを特徴とする請求項１に記載の光送受信器モジュール。
6. ハウジングを更に備え、前記ハウジング内に前記リジッド基板及びフレキシブル基板が配置され、前記ハウジングが、外部の光ファイバーを前記フレキシブル基板と光学的に結合するようになっている光ファイバーコネクタを含むことを特徴とする請求項１に記載光送受信器モジュール。
7. 前記インタフェースコネクタが、更に、前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との各々の間で信号結合を行うためのものであり、前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との各々の間で電気信号を転送することを特徴とする請求項６に記載の光送受信器モジュール。
8. 上側及び下側の機械的支持ブロックを更に備え、前記リジッド−フレキシブルインタフェースコネクタが、対応するボルトを受け入れる２つ又はそれ以上の開口を含み、前記インタフェースが、前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との間に配置され、前記リジッド基板、前記フレキシブル基板、及び前記インタフェースの全てが、前記上側及び下側の機械的支持ブロックの間に配置されることを特徴とする請求項６に記載の光送受信器モジュール。
9. 前記電気−光サブアッセンブリが、前記フレキシブル基板上に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の光送受信器モジュール。
10. 前記インタフェースコネクタが、前記リジッド基板と前記フレキシブル基板との間で電気信号を転送することを特徴とする請求項６に記載の光送受信器モジュール。

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