光學塊增強件和光學塊以及使用它們的光模塊的制作方法

專利名稱：光學塊增強件和光學塊以及使用它們的光模塊的制作方法
技術領域：
本發明主要涉及用于發送和接收傳輸速度為吉位級的以太網(注冊商標)信號的 光信號的光模塊，用于增強與光連接器連接的光學塊的光學塊增強件及用于緩和光連接器 連接時的擠壓力的光學塊以及使用了光學塊增強件和光學塊的光模塊。
背景技術：
近年來，通過以太網探索出線路容量增加的一個途徑，尤其是以太網(注冊商 標)，由于其價格低廉和應用簡便，作為廣泛應用的核心技術在家庭內LAN、WAN中也正在普 及。 現在，IO吉位以太網(注冊商標)的標準化已完成，與之相伴，即使在光模塊中， 以中距離網格為中心傳輸速度也開始從1G比特/s升級到10G比特/s。另外，傳輸速度超 過10G比特/s的40-100G比特/s級的以太網(注冊商標)的開發、研究也已開始。作為 這樣的光模塊有使用了多個半導體激光器(LD)或多個光電二極管(PD)的光收發器。
作為一個例子，圖19所示的光模塊141使用由剛性柔性襯底(柔性剛性印制布線 板)構成的電路板142(例如，參照專利文獻1-美國專利申請公開第2006/0153506號說明 書)。 電路板142由輔板142s和主板142m及連接它們的柔性部142f構成。在輔板142s 上裝有光元件143并以覆蓋該光學元件143的方式設置平面透鏡144，并將該平面透鏡144 固定在金屬支撐架(MSF-Metal Su卯ort Frame)內而使其與架前面接觸。主板142m在另 一端部具有直接插入式連接器146并固定在MSF145的內部的底面上。光模塊141將電路 板142的直接插入式連接器146 —側插入到交換式集線器等網絡設備具備的主機電路板的 陰連接器上使用。 如該光模塊141那樣，如果在平面透鏡144和主板142m之間設有柔性部142f ，在 將電路板142插入主機電路板的陰連接器時，由于在MSF145和電路板142上即使產生一些 變形，也能由柔性部142f吸收。因而，在平面透鏡144和輔板142s的連接固定部分也不會 產生應力。 另外同樣地在光模塊141中，雖然在將連接了光纖147的連接器148連接到平面 透鏡144上時，對平面透鏡施加有擠壓力F，但由于被柔性部142f吸收，因而，也不會在平面 透鏡144和輔板142s的連接固定部分產生應力。但是，在專利文獻1中，具有柔性部142f 那樣的柔性部分是必要條件。 除此而外，在專利文獻2_日本特開2000-249883號公報中也公開了一種使用了剛 性柔性襯底的光模塊。 然而，在光模塊141中使用的電路板142是剛性柔性襯底，其價格比通常的剛性襯
4底更高。 因此，與光模塊141的成本上升相關聯，存在作為以太網(注冊商標)的特征之一 的是不能維持低價格這類問題。 另外，目前的狀況是尚未開發出作為電路板既使用廉價的剛性襯底，而在透鏡和 電路板的連接固定部分又不會產生應力的可靠性高的光模塊。

發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種使用由剛性襯底構成的電路板，可以降低在光 學塊和電路板的連接固定部分所產生的應力的光學塊增強件及光學塊，以及使用了它們的 光模塊。 為了實現上述發明目的，本發明提出的有創造性的方案如下。 本發明第一方案的光學塊增強件是，在電路板上設有用于與光連接器連接的光學 塊，是用于增強該光學塊的光學塊增強件，其特征是，具有安裝設置在上述光學塊上，用于 覆蓋上述光學塊的上蓋和覆蓋相對上述光連接器的寬度方向垂直的上述光學塊的兩側面 的兩側壁。 本發明第二方案的光學塊增強件是，在電路板上設有用于與光連接器連接的光學 塊，是用于增強該光學塊的光學塊增強件，其特征是，與上述光學塊獨立地設于上述電路板 上，同時具有安裝設置在上述光學塊上、在連接上述光學塊和上述光連接器時承受來自上 述光連接器的擠壓力的受壓面。 本發明第三方案的光學塊增強件是，在電路板上搭載光元件的同時，設有與該光
元件光學耦合的光學塊，是在將連接了光纖的光連接器連接在該光學塊上時承受擠壓力的
光學塊增強件，其特征是，與上述光學塊獨立地設于上述電路板上，同時具有安裝設置在上
述光學塊上，覆蓋上述光學塊的側壁和與上述連接器的接合面接觸的受壓面。 本發明第四方案的光學塊增強件是，在上述第一方案中，其特征是，在上述光學塊
上形成由在上述光學塊的上面形成的上側卡定部和在上述光學塊的兩側面形成的橫向側
面卡定部構成的卡定部，上述光學塊增強件安裝在上述光學塊上的同時，從與上述光連接
器的連接方向相對的方向卡定在上述卡定部上。 本發明第五方案的光學塊增強件是，在上述第一至第三的任一方案中，其特征是， 上述光學塊在塊體的前面具有與上述光連接器的光纖進行光學耦合的第一透鏡組，在上述 塊體的內部具有改變光信號的傳播方向的反射面和在上述塊體的下面具有與上述光元件 光學耦合的第二透鏡組。 本發明第六或第七方案的光學塊增強件是，在上述第二或第三方案中，其特征是， 上述光學塊在塊體的前面具有與上述光連接器的光纖進行光學耦合的第一透鏡組，在上述 塊體的內部具有改變光信號的傳播方向的反射面和在上述塊體的下面具有與上述光元件 光學耦合的第二透鏡組；上述光學塊增強件以覆蓋上述光學塊的兩側面和前面的方式形成 大致-字形，并且在其前面具有使來自上述光連接器的光信號或來自上述第一透鏡組的光 信號透過的開口部，在該開口部的周圍形成上述受壓面。 本發明第八方案的光學塊增強件是，在上述第一至第七方案的任何一個方案中， 其特征是，上述電路板由剛性襯底構成，在上述光學塊增強件的兩側壁的下部形成了插入
5在上述電路板上形成的通孔的突起。 本發明第九方案的光學塊增強件是，在上述第一至第七方案的任何一個方案中，
其特征是，上述光學塊增強件由金屬構成，通過扳金加工或沖壓成形一體形成。 本發明第十方案的光學塊增強件是，在上述第六或第七方案中，其特征是，上述光
學塊增強件的厚度形成為使上述光連接器的接合面處于上述第一透鏡組的焦點位置。 本發明第十一方案的光學塊增強件是，在上述第二或第三方案中，其特征是在與
上述光連接器連接一側的上述光學塊的面上，形成與上述光學塊增強件定位的突起。 本發明第十二方案的光學塊是，用于與在電路板上設置的光連接器連接的光學
塊，其特征是，其包括凸狀突起部和光纖耦合部件；該凸狀突起部由與上述光連接器連接用
的導銷和在該導銷的基端部形成的具有成為與上述光連接器的定位面的支承面的大致柱
狀的支承部構成；上述光纖耦合部件與形成在與上述光連接器連接的上述光學塊的連接面
一側并與配置在上述光連接器上的光纖光學耦合；上述支承部的突出量與上述光纖耦合部
件的焦距相等。 本發明第十三方案的光模塊，包括電路板，搭載在該電路板上的光元件，用于驅 動該光元件的電子元器件，用于與上述光元件光學耦合并與光連接器連接的光學塊，容納 上述電路板、上述光元件、上述電子元器件及上述光學塊的殼體；其特征是，具有用于與 上述光連接器連接的導銷，在該導銷的基端部形成的具有成為與上述光連接器的定位面的 支承面的大致柱狀的支承部，具有由上述導銷和上述支承部構成的凸狀突起部的上述光學 塊，以及安裝設置在上述光學塊上，且由覆蓋上述光學塊的上蓋和覆蓋相對上述光連接器 的寬度方向垂直的上述光學塊的兩側面的兩側壁構成的光學塊增強件。 本發明第十四方案的光模塊是，在上述第十三方案的光模塊中，其特征是，上述支
承部的向上述光連接器一側的突出量與在上述光學塊的與上述光連接器的連接面一側形
成的、并配置在上述光連接器上的光纖進行光學耦合的光纖耦合部件的焦距相等。 本發明第十五方案的光模塊是，在上述第十三方案的光模塊中，其特征是，在上述
光學塊上形成由在上述光學塊的上面形成的上側卡定部和在上述光學塊的兩側面形成的
橫向側面卡定部構成的卡定部，上述光學塊增強件安裝在上述光學塊上的同時，從與上述
光連接器的連接方向相對的方向卡定在上述卡定部上。 本發明第十六方案的光模塊是，在上述第十三方案的光模塊中，其特征是，上述光
元件搭載在設置于上述電路板上且由比該電路板更硬的材料構成的輔板上。 本發明第十七方案的光模塊是，在上述第十六方案的光模塊中，其特征是，在上述
電路板上形成開口部，以覆蓋該開口部的方式搭載上述輔板。 本發明第十八方案的光模塊，包括電路板，搭載在該電路板上的光元件，用于驅
動該光元件的電子元器件，用于與上述光元件光學耦合并與光連接器連接的光學塊，容納
上述電路板、上述光元件、上述電子元器件及上述光學塊的殼體；其特征是，使用了第一方
案至第十一方案中任何一項所述的用于增強上述光學塊的光學塊增強件。 本發明第十九方案的光模塊是，在上述第十八方案的光模塊中，其特征是，在由陶
瓷構構成的輔板上搭載上述光元件，將搭載了該光元件的輔板設在上述光學塊增強件和上
述電路板之間。 本發明的效果如下。
采用本發明，可以利用做成大致-字形的光學塊增強件將光學塊向電路板一側擠 壓并固定。因此，即使在連接光連接器時對光學塊施加擠壓力，也可以降低在光學塊和電路 板的連接部分產生的應力。因此，也能廉價地實現可靠性高的光模塊。


圖1是表示使用了本發明的優選實施方式的光學塊增強件及光學塊的第一實施 方式的光模塊的主要部分的一例的分解立體圖。 圖2是在圖1的光模塊中，在電路板上裝有光學塊和光學塊增強件的立體圖。
圖3是在圖2中安裝了光連接器的適配器的立體圖。 圖4(a)是圖1所示的光模塊的側視中央縱剖視圖，圖4(b)是表示光信號的傳輸 狀況的示意圖。 圖5是光學塊和光學塊增強件的放大立體圖。
圖6是從下方看到的圖4的立體圖。
圖7是光學塊的立體圖。 圖8是將連接了光纖的光連接器的套圈安裝在圖2中的立體圖。 圖9(a)-圖9(d)是說明圖1所示的光模塊的制造方法的簡圖。 圖10是表示使用了本發明的優選實施方式的光學塊增強件及光學塊的第二實施
方式的光模塊的主要部分的一例的分解立體圖。 圖11是光學塊和光學塊增強件的放大立體圖。 圖12是從下方觀察到的圖11的立體圖。 圖13是光學塊的立體圖。 圖14是表示使用了圖1所示的光學塊增強件及光學塊的第三實施方式的光模塊 的主要部分的分解立體圖。 圖15是在圖14的光模塊中，在電路板上裝有光學塊及光學塊增強件的立體圖。
圖16是在圖15中安裝了光連接器的適配器的立體圖。
圖17是光學塊和光學塊增強件及輔板的放大立體圖。 圖18是表示使用了圖1所示的光學塊增強件及光學塊的第四實施方式的光模塊 的主要部分的分解立體圖。 圖19是表示現有的光模塊的一例的縱剖視圖。 其中1-光學塊，2-卡定部，11-光模塊，12-電路板，16-光學塊增強件，16s-側 壁，16u-上蓋。
具體實施例方式
現在，網絡設備(交換式集線器或路由器等)或服務器，為提高處理能力而利用聚 類連接進行分散處理。即，最近，不是提高一臺裝置的性能，而是通過將任務分散到多臺裝 置進行處理來實現處理能力的提高。這種被分散的裝置之間的連接通過用本實施方式的光 模塊進行的并行光通信來實現。 過去，為了用金屬配線連接被分散的裝置之間，網絡設備和服務器間的配線變得 很復雜，需要寬闊的設置空間。但是，伴隨著要求線路容量的大容量化，金屬配線的數量、重
7量都達到極限，在一部分高端機種中開始使用并行光傳輸模塊。 本發明就是鑒于這種狀況而提出的，主要是通過采用較短距離的并行光通信而將 分散的裝置的機架間、裝置間連接起來。通過連接而將分散的裝置變成像一個裝置那樣。
首先，用圖1-圖3說明使用了本實施方式的光學塊增強件的光模塊的一例。
圖1是表示使用了本發明的優選實施方式的光學塊增強件及光學塊的第一實施 方式的光模塊的主要部分的一例的分解立體圖；圖2是在圖1的光模塊中，在電路板上裝有 光學塊和光學塊增強件的立體圖；圖3是在圖2中安裝了光連接器的適配器的立體圖。
如圖1-圖3所示，第一實施方式的光模塊11是可以在交換式集線器或媒體轉換 器等的網絡設備(信息系統設備)上進行裝拆的可插的多通道光收發器。
在以下的說明中，以傳輸按SNAP12(12ch的并行傳輸用光模塊)標準使用的12ch 型，每lch3G比特/s的信號的發送用光收發器(光發送器)的例子進行說明。光模塊ll 將來自網絡設備的多個電信號轉換成光信號后并行地發送到作為傳輸通道的多條發送用 光纖。 光模塊11具備由1個剛性襯底構成的長方形的電路板12，以及裝在該電路板12 上的光發送部(T0SA)13。作為電路板12，本實施方式使用了耐熱性玻璃基體材料與環氧樹 脂疊層板(FR4)。 在作為電路板12的網絡設備一側的另一端部的下面，設有用于連接在主機電路 板上的電連接器(在本實施方式中為100個頭的電連接器)14，通過使該電連接器14與主 機電路板上的陰型連接器嵌合而使光模塊11與主機電路板電連接。在電路板12的作為光 纖側的一端部形成多個(圖1中為4個)后述的光學塊1的對位用的通孔5。
在將后述的光學塊增強件16的突起6插入到各通孔5中之后，通過注入粘結劑并 使其固化而將電路板12和光學塊1固定。 光發送部13主要由作為將來自電路板12的多個電信號分別轉換成光信號的發光 元件的LD陣列元件15，以及用于使從LD陣列元件15傳播到上方的光信號向前方(圖1-圖 3中為左斜下方)彎曲并與光連接器連接的光學塊(直角光程透鏡)l構成。
作為LD陣列元件15使用將12個發光部呈陣列狀地并列成左右一列的VCSEL(面 發光激光器)陣列。該LD陣列元件15以光信號的出射方向為上方向地搭載在電路板12 上。除LD陣列元件15夕卜，驅動LD陣列元件15的驅動器IC17和電容器18等發送用電子 元器件也搭載在電路板12上。 在光學塊l的前面，如圖8所示，連接有連接了光纖81的可機械地轉換的 (MT-Mechanically Transferable)套圈(7工A — A )82。作為光纖81使用12芯帶式光 纖。 帶式光纖將多條單芯光纖左右并列地排列，將并排了的單芯光纖匯集成帶狀。在 本實施方式中，作為單芯光纖使用適于在數十米的短距離內傳輸光信號，且連接簡單的多 模光纖(MMF)。 在MT套圈82的外周設有如圖1和圖3所示的適配器19。用該適配器19、 MT套 圈82(參照圖8)構成MPO(使用了MT型光連接器的套圈的多芯匯總連接)光連接器。
這里，詳細說明第一實施方式的光學塊1。 光學塊1如圖7所示，在形成了大致長方體形的塊狀體71的前面(光學塊面)71 f的中央部具有左右一列配置了 12個作為分別與光連接器的各單芯光纖光學耦合的光纖耦 合部件的透鏡(微透鏡)構成的第一透鏡組72。 在塊狀體71的前面71f上，在第一透鏡組72的兩側分別形成為大致圓柱狀的兩 個導銷73、73，該導銷73用于與MT套圈82 (參照圖8)的導孔嵌合并將MT套圈82和光學 塊l進行光學耦合。各導銷73、73做成使其從塊狀體71的前面71f向連接器一側突出(立 起)。本實施方式中，將各導銷73的直徑小定為0. 7mm。 通過將這些導銷73分別嵌合到光連接器具有的MT套圈82 (參照圖8)的導孔中 而實現MT套圈82和光學塊1的光學耦合。 在塊狀體71的下部形成用于覆蓋LD陣列元件15及發送用電子元器件并簡易地 進行氣密式密封的凹部75。通過調整凹部75的凹下深度，使得LD陣列元件15位于第二透 鏡組76的焦距的位置。在該凹部75的內部上面形成左右一列配置12個分別與LD陣列元 件15的各發光部光學耦合的由透鏡構成的第二透鏡組76。 另外，在塊狀體71內部如圖1所示，形成作為改變光信號的傳播方向的全反射面 的45°反射鏡51。 如圖1和圖2、圖5-圖7所示，光學塊1具有用于在光連接器連接時與MT套圈 82(參照圖8)連接，并決定第一透鏡組72的焦距的支承面R。該支承面R與塊狀體71設 置成一體。當將光學塊1和MT套圈82嵌合，并將光連接器連接到光學塊1上時，支承面R 與MT套圈82的接合面接觸。 再有，光學塊1具有與用于增強光模塊11具備的光學塊1的光學塊增強件16的 形狀相吻合，用于與該光學塊增強件16卡定的卡定部2。 卡定部2在將光學塊增強件16裝在電路板12上時，由于將光學塊1卡住在光學 塊增強件16上，因而也稱為卡掛部。該卡定部2的前面是塊狀體71的前面71f 。定部2的 厚度t7(參照圖7)，做成比后述的光學塊增強件16的厚度t5厚一些(例如0. 3-lmm)。
更詳細地說，在各導銷73的基端部的外周分別形成從卡定部2向光連接器一側突 出的前端面成為支承面R的大致柱狀的支承部3。由該支承部3和導銷73構成凸狀突起部 4。 支承部3的突出量D做成等于第一透鏡組72的焦距(=從光學塊1的前面到由 第一透鏡組出射的光耦合的距離)。因此，光連接器的MT套圈82(參照圖8)的接合面處于 第一透鏡組72的焦點位置，可以得到良好的光耦合。 再有，光學塊增強件16設計成，從與光連接器的連接方向相反的方向(連接方向 的反方向)卡定在后述的卡定部2上，并安裝在設置于電路板12上的光學塊1上。光學塊 增強件16由覆蓋光學塊1兩側面的側壁16s、16s和覆蓋光學塊1上面的上蓋16u構成，并 形成大致-字形以覆蓋光學塊1的側面和上面。 S卩，光學塊增強件16用粘結劑安裝并固定在光學塊1上，以便從相對光連接器連 接時的擠壓方向(圖1中從左斜下方右斜上方的方向)正交的方向(圖1中的上方)覆蓋 光學塊l。 在光學塊增強件16的各側壁16S、16S的下部，形成分別插入到在電路板12上形 成的多個(圖中為4個)通孔5中的多個(本實施例中，在各側壁16S、16S的前后各2個， 總共4個)突起(腿部)6。
光學塊增強件16由SUS、彈簧鋼、磷青銅等金屬構成，由例如通過扳金加工或沖壓成形而折彎整體地成形(制作)。 在通過扳金加工或沖壓成形形成光學塊增強件16的場合，光學塊增強件16的厚度(板厚)t5(參照圖5)以0.3-0.5mm為宜。 扳金加工件或沖壓成形件的圓角(曲率半徑)r與板厚基本相同，若加大板厚則制品變得結實，但圓角r增大而難于加工。因此，需要將裝進扳金加工件或沖壓成形件內側中的零部件(本實施方式中為光學塊)的圓角r做得非常小，其制作則很困難。
因此，本實施方式中，將光學塊增強件16的板厚t5和圓角rl(參照圖1)都定為0. 3-0. 5mm。 卡定部2具備形成于光學塊1的前部上面的上側卡定部2u和形成于光學塊1的前部兩側面的橫向側面卡定部2S (參照圖5和圖6)，上側卡定部2u的高度與光學塊增強件16的上蓋16u的板厚相等或更高，而且橫向側面卡定部2s的寬度與光學塊增強件16的側壁16s、16s的板厚相等或更寬。 S卩，卡定部2做成在將光學塊增強件16安裝在光學塊1上時，與光學塊增強件16的上蓋16u相等或者高一段，而且與側壁16s、16s的表面相等或突出于側邊，整體做成平板狀。即，只要將上側卡定部2u的高度和橫向側面卡定部2s的寬度做成將光學塊增強件16卡定在光學塊1的卡定部2上即可。 以上說明的光學塊1用樹脂與第一透鏡組72、第二透鏡組76、導銷73、支承部3和45°反射鏡51—起形成。 這里，參照圖9(a)-圖9(d)簡單說明光模塊ll的組裝方法(制造方法)。
首先，用釬焊將電子零部件固定搭載在電路板12上，用釬焊將電連接器14固定搭載在電路板12的下面(參照圖9(a))，然后，再用導電性粘結劑將LD陣列元件15和驅動器IC17固定搭載在電路板12上(參照圖9(b))。 隨后，將粘結劑涂覆在光學塊1的上面和兩側面，以覆蓋光學塊1的兩側面和上面的方式粘結固定光學塊增強件16。這時，光學塊增強件16(圖9中省略)的大致-字形的前面與光學塊1的卡定部2的后面上部抵接。 其后，將UV(紫外線)固化類的粘結劑涂覆在光學塊增強件16和光學塊1的下面的整個邊緣上，在將光學塊增強件16的突起6插入到電路板12的通孔5中之后，使用前端帶有半反射鏡202的調心部件201，采用公知的方法對準第二透鏡組76和LD陣列元件15的口徑(開口部或者發光區域)的位置，進行光學塊l的調心；或者利用設在光學塊l上的標記進行自動調心。(參照圖9(c))。 然后，對光學塊增強件16和光學塊1與電路板12的邊界部分(UV固化類粘結劑的涂覆部分)照射UV，使UV固化類粘結劑固化，一旦臨時固定就在該時刻進行定位。然后，對該臨時固定部分進行加熱使其固定(固化)。進而，在光學塊增強件16的突起6和電路板12的通孔5之間的間隙中充填含有填料等的硬(固化后固結得比較硬)的粘結劑，從而將光學塊增強件16和光學塊1粘結固定并搭載在電路板12上(圖2)。這時，若從電路板12的背面向通孔5充填硬的粘結劑，作業更容易進行。 最后，在用Zn或A1等散熱性高的材料形成、且下面開口 了的殼體(SNAP12標準的框體)83上安裝適配器19之后(圖9 (d)、圖4 (a))，當在殼體83內容納搭載了含有光學塊增強件16的各零部件的電路板12時，則完成了光模塊11。
下面，說明本實施方式的作用。
首先，簡單說明光模塊11的動作。 使用光模塊11時，再如圖8所示，將連接了光纖81的MT套圈82對光學塊1進行光學耦合。這時，光學塊1的支承部3的支承面R與MT套圈82的接合面接觸。
來自網絡設備的12個發送用電信號如圖4所示由LD陣列元件15轉換成12個光信號，這些光信號透過光學塊1時，利用形成于光學塊1上的45°反射鏡51將其方向從上方變換成向前方并分別入射到光纖81中。 光學塊1和光連接器連接時的擠壓力F在光學塊1的前面竟達到6. 8-12. 8N這樣強的壓力。 該光連接器連接時的擠壓力F可以通過設于光學塊l前面71f上的支承面R和卡定在卡定部2的光學塊增強件16 (尤其是通過卡定部2的背面和圖1中大致-字形的接觸面16a接觸)而分散所施加的負荷。這是因為，在由成為連接器(MT套圈82)定位面的支承面R承受擠壓力的同時，可以利用光學塊增強件16防止將光學塊1向電路板12 —側壓入而從電路板12乖離。因此，由于可以防止光學塊1歪斜或變形而能得到良好的光耦合。
因此，利用光學塊增強件16，使用由剛性襯底構成的電路板2就能實現具有可以降低在光學塊1和電路板12的連接固定部分產生的應力的構造的光模塊11。而且，能廉價地制成可靠性高的光模塊ll。 與光學塊1 一體設置的支承部3的突出量根據第一透鏡組72的焦距制作。
另外，由于利用光學塊增強件16的上蓋16u來覆蓋光學塊1的上面，因而可以預期對改變光信號的傳播方向的全反射面即45。反射鏡51的防塵效果，可實現良好的光耦合。 光學塊增強件16由于是與光學塊1獨立地設置在電路板12上，因而，幾乎不用變更設計，也可以使用在現有的光模塊上。 尤其是如光學塊增強件16那樣，若以覆蓋光學塊1的上面的上蓋16u和覆蓋光學塊1的側面的側壁16s、16s構成，則重量輕厚度薄的光學塊增強件16本身就具有足夠的強度，對光學塊1的安裝也變得很簡單。 再有，光學塊增強件16由于具有可以插入到電路板12的通孔5中，并用粘結劑進行固定的突起6，因而，也可以將光連接器連接時的擠壓力F分散施加到突起6和電路板12上，可以實現可靠性更高的模塊11。并且，光學塊增強件16和光學塊1對電路板12的搭載也變得很簡單。 光學塊增強件16由于由金屬構成，可通過扳金加工或沖壓成形一體制成，制作也很簡單。 下面，參照圖10-圖13說明使用了光學塊增強件16'及光學塊l'的第二實施方式的光模塊181。 圖10是使用了本發明的優選實施方式的光學塊增強件16'及光學塊l'的第二實施方式的光模塊181的主要部分的一例的分解立體圖，圖11是光學塊1'和光學塊增強件16'的放大立體圖，圖12是從下方觀察到的圖11的立體圖，圖13是光學塊1'的立體圖。
如圖13和圖7所示，本實施方式的光學塊1'和第一實施方式的光學塊1除以下
不同點之外，其余部分均相同。
(1)沒有卡定部2; (2)雖有導銷73，但沒有與導銷73相關聯地設置的支承部3和相應的凸狀突起部4 ; (3)可以在與光連接器連接一側的光學塊l'的面(圖13中，為光學塊1'的前面71f)上形成多個(圖13中為3個)用于與光學塊增強件16'定位的定位突起74 ;
利用該定位突起74可以唯一地決定光學塊增強件16'的支承面R(參照圖IO)與光學塊l'的前面71f上設置的第一透鏡組72的對位(保證平行)，可得到良好的光耦合。此外，為了進行支承面R的對位，由于兩個定位突起74難以保證平行，優選三個以上。
(4)本實施方式的支承面R設置在光學塊增強件16'上，具體設置方法如下所述。
如圖10-11所示，本實施方式的光學塊增強件16'和光學塊l'獨立地設置在電路板12上的同時，還裝在光學塊1'上，具有在光學塊l'和光連接器連接時，承受來自光連接器的結合面(或連接面)的擠壓力的支承面R。 更詳細地說，光學塊增強件16'由覆蓋光學塊l'的兩側面的側壁16s、16s和局部覆蓋光學塊l'的前面的的支承壁(前壁)7構成，做成覆蓋光學塊1'的兩側面和前面的大致-字形。 在支承壁7的中央部位形成透過來自第一透鏡組72的(在代替光發送部13使用光接收部(ROSA)的場合，為來自光連接器的)光信號的開口部8，在該開口部8的前面一側的周圍形成支承面R，在該開口部8的兩端部的中央形成各導銷73分別穿過的通孔85。
光學塊增強件16'的厚度d做成使得光連接器的結合面成為第一透鏡組72的焦距。更詳細地說，若使從光學塊l'的前面71f到由第一透鏡組72出射的光耦合的距離為第一透鏡組72的焦距D，在沒有定位突起74(參照圖13)的場合，則d二D。另一方面，在有定位突起74的場合，則d = D-(定位突起74的突出量)(這里，定位突起74的突出量是從光學塊l'的前面71f的突出量)。 本實施方式的光模塊181的組裝方法除了將粘結劑涂覆在光學塊增強件16'的前面和側面而與光學塊1'的前面71f和側面粘結外，其余與第一實施方式的光模塊11相同。 由于光連接器連接時的大的擠壓力F由成為光連接器的抵接面的支承面R全部承
受，因而，光學塊增強件16'能大幅度地緩和光連接器連接時的大的擠壓力F，由于能防止
光學塊1'歪斜或變形，因而不會改變透鏡的焦點位置，能得到良好的光耦合。 如果在光學塊l'的前面71f形成定位突起74，即使光學塊增強件16'因來自光
連接器的擠壓力F而有些變形，由于定位突起74相應變形，光學塊1'整體不會歪斜，可以
由該定位突起74進一步光連接器連接時的大的擠壓力F。 除以上說明的作用外，其余與第一實施方式的光模塊11相同。 下面，說明使用了光學塊增強件16及光學塊1的第三實施方式的光模塊91。 如圖14-圖17所示，光模塊91除了圖1的光模塊ll的構成之外，還使用了在電路
板12上設置的輔板92。 S卩，光模塊91將LD陣列元件15和電子元器件搭載在輔板92上，
并將其設置在光學塊增強件16和電路板12之間。
輔板92用比電路板12還硬的材料(例如，楊氏模量比電路板12更大的氧化鋁等陶瓷)制成。這是因為，輔板92若以比電路板12還硬的材料制成，由于即使有力作用到輔板92上也很難變形，因此，能增大防止受到光學塊1和光連接器連接時受到擠壓力F的效果。輔板92為了能將安裝了光學塊增強件16的光學塊1、光零部件，電元器件全部裝在輔板92上而將其做得較大一些。輔板92的兩側面形成有多個(圖14中為4個)具有尺寸比電路板12的通孔5大一些的切槽93。 光模塊91的組裝方法除了預先用導電性粘結劑將輔板92粘結固定搭載在電路板12上之外，可以采用與上述相同的方法。 光模塊91由于也能防止將光連接器連接時的擠壓力F施加到輔板92上，因而可以進一步抑制光學塊1的歪斜和變形。 另外，使用光學塊增強件16及光學塊1，如圖18所示的第四實施方式的光模塊131那樣，除了圖14的光模塊91的構成外，也可以在電路板12的成為輔板搭載部的位置形成開口部132，以覆蓋該開口部132的方式搭載輔板92。 光模塊131由于由搭載在輔板92上的電元器件和光零部件所產生的熱可以從輔板92的背面通過開口部132散熱，因而可以實現可靠性更高的光模塊。
上述實施方式中，雖然在各導銷的基端部的外周形成了大致柱狀的支承部3，但形成支承部3的位置也可以是光學塊塊體71的前面71f 。 另外，各導銷73的頂點和與各導銷最近的第一透鏡組72的透鏡中心的距離L5(參照圖5)由SNAP12的標準決定(本實施方式中，L5 = 0. 925mm)。因此，為了盡可能增大支承面的面積，可以使用具有與支承部3的直徑相同長度的短軸的大致橢圓狀或半圓柱狀的支承部。 另外，在上述實施方式中，雖然以具備帶有電連接器14的電路板12，在SNAP12標準中所使用的光模塊為例進行了說明，但也可以是另一端部具備帶有直接插入式連接器的電路板，在網絡設備中設置成可自由插入撥出的XENPAK(與根據IEEE802. 3標準的10Gbps以太網(注冊商標)用接口對應地動作的光收發器)，X2(沿襲XENPK的小型的光收發器)、XEP (對應10Gbps采用了串行接口的光收發器)等的光模塊。 另外，在上述實施方式中，雖然以發送用光收發器為例進行了說明，但若以PD陣列置換LD陣列元件15，以放大來自PD陣列的信號的前置放大器IC置換驅動器IC17，也可以應用于與發送用光收發器動作變得相反的接收用光收發器(光接收器)。總之，對于發送接收用光收發器都可以同樣地應用。 采用上述的光模塊11的組裝方法，由于能高精度且簡單地將光學塊增強件16及光學塊1搭載在電路板12上，因而以預先將光學塊增強件16安裝在光學塊1上的例子進行了說明。但作為光模塊ll的組裝方法，也可以在將光學塊1安裝在電路板12上之后再安裝光學塊增強件16。
1權利要求
一種光學塊增強件，在電路板上設有用于與光連接器連接的光學塊，在用于增強該光學塊的光學塊增強件中，其特征在于與上述光學塊獨立地設于上述電路板上，同時具有安裝設置在上述光學塊上、在連接上述光學塊和上述光連接器時承受來自上述光連接器的擠壓力的受壓面。
2. —種光學塊增強件，在電路板上搭載光元件的同時，設有與該光元件光學耦合的光 學塊，在將連接了光纖的光連接器連接在該光學塊上時承受擠壓力的光學塊增強件中，其 特征在于與上述光學塊獨立地設于上述電路板上，同時具有安裝設置在上述光學塊上，覆蓋上 述光學塊的側壁和與上述連接器的接合面接觸的受壓面。
3. 根據權利要求1或2中任何一項所述的光學塊增強件，其特征在于 上述光學塊在該光學塊的前面具有與上述光連接器的光纖進行光學耦合的第一透鏡組，在上述光學塊的內部具有改變光信號的傳播方向的反射面和在上述光學塊的下面具有 與上述光元件光學耦合的第二透鏡組。
4. 根據權利要求1所述的光學塊增強件，其特征在于上述光學塊在該光學塊的前面具有與上述光連接器的光纖進行光學耦合的第一透鏡 組，在上述光學塊的內部具有改變光信號的傳播方向的反射面和在上述光學塊的下面具有 與上述光元件光學耦合的第二透鏡組；上述光學塊增強件以覆蓋上述光學塊的兩側面和前面的方式形成大致-字形，并且在 其前面具有使來自上述光連接器的光信號或來自上述第一透鏡組的光信號透過的開口部， 在該開口部的周圍形成上述受壓面。
5. 根據權利要求2所述的光學塊增強件，其特征在于上述光學塊在光學塊的前面具有與上述光連接器的光纖進行光學耦合的第一透鏡組， 在上述光學塊的內部具有改變光信號的傳播方向的反射面和在上述光學塊的下面具有與 上述光元件光學耦合的第二透鏡組；上述光學塊增強件以覆蓋上述光學塊的兩側面和前面的方式形成大致-字形，并且在 其前面具有使來自上述光連接器的光信號或來自上述第一透鏡組的光信號透過的開口部， 在該開口部的周圍形成上述受壓面。
6. 根據權利要求1-5中任何一項所述的光學塊增強件，其特征在于 上述電路板由剛性襯底構成，在上述光學塊增強件的兩側壁的下部形成了插入在上述電路板上形成的通孔的突起。
7. 根據權利要求1-5中任何一項所述的光學塊增強件，其特征在于 上述光學塊增強件由金屬構成，通過扳金加工或沖壓成形一體形成。
8. 根據權利要求4或5所述的光學塊增強件，其特征在于上述光學塊增強件的厚度形成為使上述光連接器的接合面處于上述第一透鏡組的焦 點位置。
9. 根據權利要求1或2所述的光學塊增強件，其特征在于在與上述光連接器連接一側的上述光學塊的面上，形成與上述光學塊增強件定位的突起。
10. —種光模塊，包括電路板，搭載在該電路板上的光元件，用于驅動該光元件的電子元器件，用于與上述光元件光學耦合并與光連接器連接的光學塊，容納上述電路板、上述 光元件、上述電子元器件及上述光學塊的殼體；其特征在于使用了權利要求1-9項中任何 一項所述的用于增強上述光學塊的光學塊增強件。
11.根據權利要求10所述的光模塊，其特征在于在由陶瓷構構成的輔板上搭載上述 光元件，將搭載了該光元件的輔板設在上述光學塊增強件和上述電路板之間。
全文摘要
本發明主要涉及光學塊增強件和光學塊以及使用它們的光模塊。本發明的目的在于提供一種使用由剛性襯底構成的電路板，可以降低在光學塊和電路板的連接固定部分所產生的應力的光學塊增強件及光學塊，以及使用了它們的光模塊。本發明的光學塊增強件，在電路板(12)上設有用于與光連接器連接的光學塊(1)，是用于增強該光學塊(1)的光學塊增強件(16)，具有安裝設置在上述光學塊(1)上，用于覆蓋上述光學塊(1)的上蓋(16u)和覆蓋相對上述光連接器的寬度方向垂直的上述光學塊的兩側面的兩側壁(16s)。
文檔編號G02B6/42GK101794005SQ201010128080
公開日2010年8月4日 申請日期2008年3月11日 優先權日2007年3月12日
發明者田村健一, 石神良明 申請人:日立電線株式會社