光组件的制作方法

光组件的制作方法
【专利摘要】在柔性布线基板(22)的表面(22A)的规定的安装面，在第1散热块(24)和推压片材(26)这两者的正下方的位置设有朝向下盖(12)推压该安装面的柔性布线基板用按压板(28)，柔性布线基板用按压板(28)具有呈一列状的5个突起部(28PA)和呈一列状的5个突起部(28PB)，各突起部(28PA、28PB)形成为以隔有规定的间隔的方式横穿过导电图案(22ACP)。
【专利说明】光组件【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括连接有光连接器的光半导体元件、用于驱动光半导体元件并使其信号增幅的半导体元件的光组件。
【背景技术】
[0002]在光通信网络中，例如如专利文献I中也有所示那样的XFP型光收发器作为光组件被实际使用。在XFP型光收发器的壳体内具有光连接器插座、安装有发送组件和接收组件的电路基板。
[0003]另外，如专利文献2中也有所示那样，从光组件的薄型化和光组件的高密度安装的要求来看，提出了构成为如下这样的光组件，该光组件包括:第I基板，其包括光半导体元件；第2基板，其包括用于驱动光半导体元件、使其信号增幅的半导体元件和用于与外部之间进行电信号的输入输出的电连接器；以及柔性电缆，其能够弯折，用于使第I基板的端部与第2基板的端部电连接。此外，例如如专利文献2中也有所示那样的作为光连接器的包括MT插芯的MT连接器被实际使用。对于这样的MT连接器，如专利文献2中也有所示那样，导销的安装位置精度左右光半导体元件与光纤之间的光耦合，因此需要在基板上以高精度安装导销。因此，要求该基板具有规定的硬度。[0004]现有技术文献
[0005]技术文献
[0006]专利文献1:日本特开2005-322819号公报
[0007]专利文献2:国际公开第2008/096716号公报

【发明内容】

[0008]从光组件的薄型化和光组件的高密度安装的要求来看，有时期望将上述的MT连接器安装于柔软的薄板状的柔性基板。例如，存在这样的情况:将MT插芯定位于在规定的安装面搭载有光半导体元件和驱动器等的柔性基板的柔性基板单元配置在比较小的壳体内。在该情况下，柔性基板发生弯曲而有可能在软钎料层上形成裂纹，或者有可能由于振动而导致驱动器等半导体元件剥离。因此，也考虑到了以柔性基板单元的安装面不发生弯曲的方式将该安装面按压在壳体内。
[0009]然而，为了不给利用形成于柔性基板的信号传输路径传输的信号的特性带来不良影响，难以将该安装面按压在壳体内。
[0010]考虑到以上的问题点，本发明的目的在于提供一种包括连接有光连接器的光半导体元件、用于驱动光半导体元件并使其信号增幅的半导体元件的光组件，在该光组件中，能够使安装有半导体元件的柔性基板的安装面不会发生弯曲地将该安装面配置在壳体内，并且不会给利用形成于柔性基板的信号传输路径传输的信号的特性带来不良影响。
[0011]为了达到上述的目的，本发明的光组件的特征在于，包括:柔性布线基板，在其一面安装有发光元件和受光元件以及用于驱动发光元件和受光元件的半导体元件；壳体，其具有用于支承柔性布线基板的一面的支承面；按压板，其与柔性布线基板的另一面抵接；以及弹性构件，其用于朝向配置于壳体的支承面的柔性布线基板的另一面对按压板施力，利用按压板和壳体的支承面夹持柔性布线基板。
[0012]另外，本发明的光组件可以为:柔性布线基板具有形成于其另一面的导电图案，按压板具有抵接在导电图案上的突起部。也可以为:按压板的突起部具有用于与导电图案抵接的圆弧状的顶端部。也可以为:柔性布线基板具有形成于其一面的导电图案，壳体的上述支承面具有与柔性布线基板的另一面的导电图案相对应的凹部。也可以为:壳体可利用金属材料制作。也可以为:弹性构件被夹持在配置在壳体的容纳部的内周部的散热构件与按压构件之间。
[0013]根据本发明的光组件，利用按压板和壳体的支承面夹持柔性布线基板，因此能够使安装有半导体元件的柔性基板的安装面不发生弯曲地将该安装面配置在壳体内，并且，不会给利用形成于柔性基板的信号传输路径传输的信号的特性带来不良影响。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1是表示本发明的光组件的一例的主要部分的局部剖视图。
[0015]图2是将本发明的光组件的一例的外观和防尘罩一并表示的立体图。
[0016]图3是表示图2所示的例子中的构成部件的分解立体图。
[0017]图4是局部表示图2所示的例子所使用的第I散热块和按压板的立体图。
[0018]图5A是用于说明第I散热块和按压板的组装步骤的立体图。
[0019]图5B是放大表示图5A所示的例子的主要部分的立体图。
[0020]图5C是用于说明第I散热块和按压板的组装步骤的立体图。
【具体实施方式】
[0021]图2表示本发明的光组件的一例的外观。
[0022]在图2中，光组件10用于使插座部件(未图示)同与光纤40连接的通信系统(未图示)电连接，该光组件10以能够装卸的方式与该插座部件连接。
[0023]构成光组件10的主要构成要素为:上盖14，其用于形成壳体的上部；下盖12，其用于形成该壳体的下部；以及光组件主体部20 (参照图3)，其配置在利用上盖14和下盖12覆盖而形成的内部空间内。
[0024]光组件10包括拉环18，该拉环18具有锁定臂18a、解锁臂18b，该锁定臂18a、解锁臂18b配置为能够相对上盖14和下盖12这两者的两侧面部滑动。锁定臂18a、解锁臂18b分别被省略图示的螺旋弹簧向箭头P所示的方向的相反方向施力。由此，在利用合成树脂制作而成的拉环18被向箭头P所示的方向操作的情况下，锁定臂18a、解锁臂18b为自插座部件解锁的状态。由此，光组件10能够自插座部件卸下。另一方面，在拉环18在光组件10安装于插座部件之后释放的情况下，锁定臂18a、解锁臂18b为锁定于插座部件的状态。由此，不存在光组件10自插座部件脱落的担心。
[0025]光组件10还包括防尘罩CA。一端开口的防尘罩CA能够相对于上盖14和下盖12这两者的顶端部沿箭头所示的方向装卸。在光组件10未被使用时，防尘罩CA构成为覆盖后述的构成光组件主体部分20的一部分的卡边基板30的前端部、上盖14和下盖12这两者的顶端部。
[0026]上盖14和后述的下盖12例如利用锌-铝合金那样的导热性优异的金属材料制作而成。如图3所示，在上盖14的与后述的构成光组件主体部分20的一部分的LED基板32相对应的部分的两个部位设有在上盖14的一端部的内侧配置的光导管的发光部14LP。沿图3中的正交坐标的X坐标轴隔开规定的间隔地设置的各发光部14LP与省略图不的光导管形成为一体。其中，X坐标轴与上盖14的短边大致平行地延伸，与X坐标轴正交的Y坐标轴与上盖14的长边大致平行地延伸。
[0027]在上盖14的内周部的位于发光部14LP的正下方部分的两个部位设有内螺纹部14FS1。内螺纹部14FS1供用于将后述的下盖12固定于上盖14的小螺钉BSl拧入。各内螺纹部14FS1形成为与下盖12的透孔12b2、12b3相对。并且，在上盖14的用于覆盖卡边基板30的部分的内周部设有内螺纹部14FS2。内螺纹部14FS2供用于将后述的下盖12固定于上盖14的小螺钉BSl拧入。内螺纹部14FS2形成为与卡边基板30的透孔30b和下盖12的透孔12bl相对。如图1所示，在形成于与内螺纹部14FS2相邻的位置的槽内设有密封用的橡胶管RU2。而且，在上盖14的内周部的位于内螺纹部14FS1与内螺纹部14FS2之间的沿着Y坐标轴的大致中央部形成有平坦的推压面14PS。在上盖14和下盖12利用小螺钉BSl成为一体的情况下，推压面14PS抵接于后述的第I散热块24的表面并以规定的压力推压第I散热块24。在上盖14的外周部的顶端部形成有具有凹部的卡合部14a。卡合部14a用于卡合于插座部件(未图示)。
[0028]如图1所示，构成光组件主体部分20的主要要素包括:柔性布线基板22 ;卡边基板30，其与柔性布线基板22的一端22E1连接；以及LED基板32，其与柔性布线基板22的另一端22E2连接。
[0029]LED基板32的连接端部与柔性布线基板22的另一端22E2电连接。如图3所示，在该连接端部上隔开规定的间隔地形成有一对贯通孔32d，该一对贯通孔32d在上盖14和下盖12成为一体时与后述的下盖12的定位销12LP卡合。并且，通过将一对小螺钉BS2拧入在下盖12的底座设置的一对内螺纹孔12FS内，而将LED基板32的连接端部固定于下盖
12。此外，在LED基板32的与连接端部相对的端部配置有供光纤电缆40连接的电缆用连接器42。自电缆用连接器42伸出的电缆42C(参照图1)与后述的MT插芯44连接。LED基板32包括用于对光组件10的包括光组件10的连接状态在内的动作状态进行显示的多个LED32a、32b。LED32a、32b设在上述的光导管的发光部14LP的正下方的位置。
[0030]如图1所示，卡边基板30与柔性布线基板22的一端22E1电连接。在卡边基板30的与连接于柔性布线基板22的一端22E1的端部相对的端部形成有接触垫组30E(参照图3)。接触垫组30E由沿图3中的X坐标轴隔开规定的间隔地形成的多个接触垫形成。在卡边基板30的中央部分形成有供上述的小螺钉BSl插入的贯通孔30b。在上盖14和下盖12成为一体时，卡边基板30的位于贯通孔30b与接触垫组30E之间的部分如图1所示那样被上述的橡胶管RU2和后述的下盖12的密封用橡胶管RUl夹持。
[0031]由此，形成有接触垫组30E的部分在上盖14的卡合部14a与下盖12的卡合部12a之间朝向外部突出。因此，形成有接触垫组30E的部分形成为与在规定的电子设备内的印刷电路板上设置的插座部件连接的插头部分。
[0032]柔性布线基板22例如为这样的结构:被保护层覆盖的多个导电层形成在绝缘性基材上。绝缘性基材例如利用厚度为50 μ m左右的液晶聚合物、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者聚醚酰亚胺(PEI)成形。并且，导电层例如利用厚度为12μπι左右的铜合金层形成。保护层例如利用热固化型的抗蚀层或者聚酰亚胺膜形成。
[0033]如图1所示，柔性布线基板22的自一端22Ε1至另一端22Ε2为止的部分经过与卡边基板30相邻的后述的柔性布线基板用按压板28的正下方。之后，该部分的位于柔性布线基板22的一表面22k的安装面的固定有保护罩36的部分在彼此相对地配置的第I散热块24与第2散热块34之间垂直立起。并且，与安装有保护罩36的部分相连的部分以覆盖第2散热块34的上表面、MT插芯44的上表面及光连接器用推压部件50的上表面的方式经过第2散热块34的上表面、MT插芯44的上表面及光连接器用推压部件50的上表面。SP，柔性布线基板22的自一端22E1至另一端22E2为止的部分环绕为台阶状，柔性布线基板22的包括卡边基板30在内的前方部分形成该台阶状部的下层部分，柔性布线基板22的包括LED基板32在内的后方部分形成该台阶状部的上层部分。
[0034]如图4放大表示那样，在柔性布线基板22的位于柔性布线基板用按压板28的正下方的部分形成有沿图3中的Y坐标轴延伸的作为导体层的多个导体图案22ACP，该多个导体图案22ACP安装有规定的多个半导体元件并用于形成供信号传输的高速传输路径。规定的多个半导体元件例如如图4所示那样构成为包括:半导体部件组22AQ、作为用于控制后述的驱动器的动作和接收器的动作的集成电路的微型电子计算机22AM以及用于防止与驱动器和接收器相关的信号受干扰的噪声滤波器(电容器)组22AN。半导体部件组22AQ由与微型电子计算机22AM的动作相关的电阻和MOSFET等构成。
[0035]柔性布线基板22的表面22A的与保护罩36相对的部分至少包括用于使光信号与电信号之间相互转换的光半导体元件。具体而言，如图1所示，包括:经由作为光连接器的MT插芯44接收来自光纤电缆40、电缆用连接器42的光信号的、例如光电二极管、光电晶体管等受光元件35b和经由作为光连接器的MT插芯44向光纤电缆40发送光信号的、例如发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、垂直腔面发射激光器(Vertical CavitySurface-Emitting Laser:简称VCSEL)、边发射激光二极管等发光元件35a。在与受光元件35b相邻的位置设有半导体元件35c。构成光半导体元件的受光元件35b和发光元件35a沿图3中的Z坐标轴呈直线状排列于柔性布线基板22的安装面。柔性布线基板22还包括:作为用于使由受光元件35b转换出的电信号增幅的半导体元件的接收器和作为用于驱动发光兀件35a、将电信号转换成光信号的半导体兀件的驱动器。由接收器和驱动器产生的热量能够均衡性良好地向保护罩36、第I散热块24及第2散热块34传导。由此，能够更进一步提闻散热效果。
[0036]在柔性布线基板22的同与后述的MT插芯44连接的表面22B(参照图5C)相对的表面22A的安装面安装有用于覆盖光半导体元件、接收器和驱动器的保护罩36。保护罩36利用铝、锌合金等导热性良好的金属材料制作而成，用于使由接收器、驱动器等半导体元件、光半导体元件产生的热量散热，并使这样的热量向第I散热块24传导。其中，也可以在光半导体元件的表面、接收器的表面、驱动器的表面涂布导热粘接剂、导热糊剂。由接收器、驱动器等半导体元件、光半导体元件产生的热量经由这样的导热材传递到保护罩36，由此能够更进一步提高散热效果。
[0037]如图3和图5C所示，光组件主体部分20设有与保护罩36相对的第2散热块34。第2散热块34以围绕后述的MT插芯44的外周部的方式形成。换言之，在第2散热块34上形成有沿图3中的Y坐标轴贯通在第2散热块34内的朝向Z坐标轴方向开放的大致U字形的槽，以用来使MT插芯44能够沿前后方向移动。第2散热块34的两侧部以相对于后述的下盖12不移动的方式分别嵌入在下盖12的两侧部的内周部形成的一对凹部12e内。第2散热块34构成为直接与下盖12接触或者隔着由弹性材料构成的导热片材43与下盖12接触。由此，由柔性布线基板22产生的热量经由第2散热块34和导热片材43高效地向下盖12传导，因此能够向外部散热。另外，通过夹设由弹性材料构成的导热片材43，不需要严格遵守第I散热块24和第2散热块34分别与上盖14之间接触的尺寸精度和与下盖12之间接触的尺寸精度。并且，第I散热块24和第2散热块34以夹持柔性布线基板22和保护罩36的方式将柔性布线基板22和保护罩36固定这样的结构有助于将柔性布线基板22的作为垂直部分的区域支承为垂直状态。
[0038]与自电缆用连接器42伸出的电缆42C连接的MT插芯44被贯通在设于柔性布线基板22的定位孔(未图示)内的定位销(未图示)定位为与上述的光半导体元件准确地相对。由此，MT插芯44借助柔性布线基板22、保护罩36、定位销以相对于第I散热块24滑动自如的方式与第I散热块24连结。
[0039]如图1所示，MT插芯44被一对螺旋弹簧48隔着光连接器用推压部件50和板46地推压于柔性布线基板22的表面22B。光连接器用推压部件50利用由聚酰胺等合成树脂材料构成的合成树脂构件制作而成。板46利用不锈钢、锌合金等金属材料制作而成。其中，光连接器用推压部件50和板46并不限定于该例，例如，光连接器用推压部件和板也可以利用锌压铸为一体而全部利用金属材料制作。
[0040]第I散热块24和第2散热块34为用于使由柔性布线基板22产生的热量自各表面22A、22B散热的构件。如图4和图5C所示，第I散热块24和第2散热块34利用两个小螺钉BS3以夹持柔性布线基板22和保护罩36的方式固定于柔性布线基板22。
[0041]如图5A所示，在保护罩36与一端部22E1之间配置的第I散热块24的内周部的中央部形成有用于配置推压片材26的凹部24R。并且，定位销24b以相对的方式形成在凹部24R的靠一端部22E1侧的周边的两个部位。定位销24b用于进行后述的柔性布线基板用按压板28相对于第I散热块24的定位。另外，在凹部24R的靠保护罩36侧的周缘形成有台阶部24S。台阶部24S如图5C所示那样与柔性布线基板用按压板28的台阶部28S卡
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[0042]矩形状的推压片材26利用乙丙橡胶那样的弹性材料形成为薄板状。
[0043]在上述的柔性布线基板22的表面22A的作为导体形成面的规定的安装面，在第I散热块24和推压片材26这两者的正下方的位置设有朝向下盖12的支承面12D推压该安装面的柔性布线基板用按压板28 (以下也称作“按压板”。)。按压板28例如利用树脂材料成形，如图4所示，在该按压板28的与第I散热块24的定位销24b相对应的位置具有透孔28b。如图5B所示，各透孔28b供定位销24b插入。另外，在第I散热块24的下方配置的按压板28的外周部的靠保护罩36侧的端部形成有台阶部28S。在第I散热块24层叠于按压板28的情况下，台阶部28S与第I散热块24的台阶部24S卡合。
[0044]另外，如图5A所示，在按压板28的与柔性布线基板22的表面22k的规定的安装面相对的内周部的中央部形成有用于避免该按压板28与已安装的半导体元件相互干涉的凹部，该凹部与缺口部28C相连。在该凹部的周缘的两侧分别形成有5个突起部28PA和5个突起部28PB，该5个突起部28PA和5个突起部28PB分别沿图3中的Y坐标轴形成为一列。各突起部28PA、28PB形成为在该按压板28载置于上述安装面时以规定的间隔横穿过上述的导电图案22ACP。并且，如图5B放大表示那样，各突起部28PA、28PB的顶端部具有圆弧状的顶端部，以与导电图案22ACP线接触而不是面接触。另外，在上述的例子中，5个突起部28PA、5个突起部28PB形成于按压板28，但并不限定于该例，突起部28PA的数量和突起部28PB的数量也可以为小于5个，或者，也可以为6个以上。而且，按压板28的靠保护罩36侧的端部形成为圆弧状，以使能够如后述那样容易地沿柔性布线基板22弯折。
[0045]在欲将推压片材26和按压板28组装于柔性布线基板22时，如图5A所示，利用小螺钉BS3将第I散热块24以定位为与第2散热块34之间夹着柔性布线基板22的方式固定于基板22，之后，将推压片材26插入第I散热块24的凹部24R，接着，如图5C所示，使按压板28的台阶部28S与第I散热块24的台阶部24S卡合，使定位销24b嵌入透孔28b，由此将按压板28层叠在第I散热块24上。接着，如图5C所示，使柔性布线基板22自卡边基板30侧沿按压板28的圆弧状的端部弯折。之后，使用规定的夹具，将下盖12自上方覆盖在柔性布线基板22的表面22B上。
[0046]如图3所示，下盖12具有用于容纳柔性布线基板22和光组件主体部分20的部分。该容纳部分形成为被沿图3中的Y坐标轴的一对侧壁部12RWU2RL包围。在下盖12的沿该Y坐标轴越过一对侧壁部12RWU2RL地沿长度方向突出的一端形成有与该下盖12成为一体的卡合部12a。卡合部12a与卡边基板30和上盖14的卡合部14a相对。下盖12的使一对侧壁部12RWU2RL连结的底部的靠卡合部12a侧的端部用于配置卡边基板30。在该底部的端部形成有供小螺钉BSl插入的透孔12bl。在卡合部12a的位于基端部附近的槽内设有密封用橡胶管RUl。另外，在沿图3中的Y坐标轴与卡合部12a相邻的支承面12D配置有与柔性布线基板22的第I散热块24、推压片材26和按压板28相对应的部分。并且，在相邻的位置形成有凹部12R。如图5C所示那样的形成于柔性布线基板22的表面22B的导体图案22BCP以与凹部12R隔开规定的间隙的方式配置于该凹部12R。由此，不存在导体图案22BCP与下盖12的底部接触的担心，因此能够避免传输信号的特性劣化。
[0047]用于与第2散热块34的两侧部嵌合的凹部12e以相对的方式分别形成在与支承面12D相邻的一对侧壁部12RW、12RL的内周部。
[0048]在底部的比支承面12D和凹部12e的位置更向Y坐标轴负方向去的位置形成有用于固定LED基板32的一对底座。在该底座的侧面形成有用于挡住螺旋弹簧48的一端的弹簧止挡件12WA。另外，在用于支承LED基板32的底座的上表面形成有供上述的两个小螺钉BS2分别拧入的内螺纹孔12FS。在底座的上表面还形成有用于与柔性布线基板22的一对贯通孔32d卡合的定位销12LP。另外，在下盖12的比该底座更向沿Y坐标轴负方向去的端部形成有供小螺钉BSl插入的透孔12b2、12b3。
[0049]在该结构中，在将下盖12自上方覆盖在柔性布线基板22的表面22B上之后，上盖14以其推压面14PS推压第I散热块24以及推压片材26和按压板28的方式与下盖12重叠。之后，如图3所示，使3个小螺钉BSl经由下盖12的贯通孔12bl、12b2、12b3拧入上盖14的各内螺纹孔，由此完成了光组件10的组装。此时，第I散热块24被上盖14的推压面14PS沿图1中的箭头F所示的方向、即推压柔性布线基板22的安装面的方向以规定的压力推压。因此，按压板28的突起部28PA、28PB的顶端以与作为信号传输路径的导体图案22ACP线接触的状态以规定的压力推压柔性布线基板22的表面22B以使该表面22B平坦。由此，柔性布线基板22成为被按压板28的突起部28PA、28PB和下盖12的支承面12D夹持的状态。因此，也不存在这样的担心:柔性布线基板22的安装面在上盖14的内周部与下盖12的内周部之间发生弯曲，由于振动而导致半导体元件脱落。并且,按压板28的突起部28PA、28PB以规定的间隔形成，因此也不会给在导体图案22ACP内传输的信号的信号特性带来不良影响。而且，还能够通过将推压片材26压溃规定量来吸收制造误差，因此对于各部件的加工精度不要求高精度，因此，能够谋求降低制造成本。
[0050]此外，在上述的例中，由柔性布线基板22产生的热量经由保护罩36和第I散热块24高效地向上盖14传递，从而能够向外部散热。在光组件主体部分20中，第I散热块24和柔性布线基板用按压板28这两者与第2散热块34和MT插芯44这两者夹着弯折为台阶状的柔性布线基板22大致水平地配置。由此，光组件10能够实现薄型化甚至小型化。
[0051]另外，盖构件并不限定于上述的例子，不限定于由上盖和下盖构成，也可以由一个构件构成。
[0052]附图标记说明
[0053]10、光组件；12、下盖；14、上盖；22、柔性布线基板；24、第I散热块；26、推压片材；
28、柔性布线基板用按压板；30、卡边基板；32、LED基板；34、第2散热块；44、光连接器(MT插芯)O
【权利要求】
1.一种光组件，其特征在于， 该光组件包括: 柔性布线基板，在其一面安装有发光元件和受光元件以及用于驱动该发光元件和受光元件的半导体元件； 壳体，其具有用于支承上述柔性布线基板的一面的支承面； 按压板，其与上述柔性布线基板的另一面抵接；以及 弹性构件，其用于朝向配置于上述壳体的支承面的上述柔性布线基板的另一面对上述按压板施力， 利用上述按压板和上述壳体的支承面夹持上述柔性布线基板。
2.根据权利要求1所述的光组件，其特征在于， 上述柔性布线基板具有形成于上述另一面的导电图案，上述按压板具有抵接在上述导电图案上的突起部。
3.根据权利要求2所述的光组件，其特征在于， 上述按压板的突起部具有用于与上述导电图案抵接的圆弧状的顶端部。
4.根据权利要求1所述的光组件，其特征在于， 上述柔性布线基板具有形成于上述一面的导电图案，上述壳体的上述支承面具有与上述柔性布线基板的另一面的导电图案相对应的凹部。
5.根据权利要求1所述的光组件，其特征在于， 上述壳体利用金属材料制作。
6.根据权利要求1所述的光组件，其特征在于， 上述弹性构件被夹持在配置在上述壳体的容纳部的内周部的散热构件与上述按压构件之间。
【文档编号】H01S5/022GK103918141SQ201280053954
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年10月25日 优先权日:2011年10月31日
【发明者】黑田俊孝, 吉田悟, 伊东利育 申请人:山一电机株式会社, 梅兰诺克斯科技有限公司