JP2002134825A - レーザダイオードモジュールおよび実装基板 - Google Patents

レーザダイオードモジュールおよび実装基板

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JP2002134825A
JP2002134825A JP2000321377A JP2000321377A JP2002134825A JP 2002134825 A JP2002134825 A JP 2002134825A JP 2000321377 A JP2000321377 A JP 2000321377A JP 2000321377 A JP2000321377 A JP 2000321377A JP 2002134825 A JP2002134825 A JP 2002134825A
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heat
diode module
module
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Tomoya Kato
智也 加藤
Takeo Shimizu
健男 清水
Masayuki Iwase
正幸 岩瀬
Hideaki Murata
秀明 村田
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザダイオードから発する熱を効率良く放
熱でき、消費電力が小さい小型のレーザダイオードレー
ザモジュールを提供する。 【解決手段】 パッケージ７の底板２の外面１５をプリ
ント基板２０に実装される基板実装面と成し、パッケー
ジ７の上板８の内壁面９側にベース６を固定し、ベース
６にレーザダイオード３を固定する。パッケージ７の上
板８の外面１６側に放熱手段４を設ける。放熱手段４
は、間隔を介して配設された複数の放熱フィン５を設け
て形成する。レーザダイオード３からの熱を、ベース
６、上板８、放熱手段４を通して放熱することにより効
率的に放熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野に用い
られるレーザダイオードモジュールおよび実装基板に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、レーザダイオード（半導体レー
ザ）は、光通信において例えば信号用光源や光アンプ用
励起光源として大量に用いられるようになり、レーザダ
イオードからのレーザ光を光ファイバに光学的に結合さ
せたレーザダイオードモジュールが様々に開発されてい
る。
【０００３】上記レーザダイオードの例として、例えば
数ｍＷの出力を有するＤＦＢ（分布帰還）レーザダイオ
ードがあり、図６、７には、ＤＦＢレーザダイオードを
備えたレーザダイオードモジュールの一例が示されてい
る。なお、図６は、レーザダイオードモジュール１を基
板としてのプリント基板２０に実装した状態で示してお
り、図７は、このレーザダイオードモジュール１の外観
斜視図を示している。
【０００４】これらの図に示すように、レーザダイオー
ドモジュール１は金属製のパッケージ７を有し、該パッ
ケージ７の底板２の外面１５を、樹脂製のプリント基板
２０に接触させて場合によりねじ止め等により実装する
基板実装面と成している。パッケージ７の側壁２４から
リード端子１９が下側に伸設されており、このリード端
子１９がプリント基板２０に形成された端子挿入穴（図
示せず）に挿入され、半田による接着や、ねじ止め等に
より固定される。また、レーザダイオードモジュール１
の電気配線とプリント基板２０の電気配線はリード端子
１９を介して電気的に接続される。
【０００５】レーザダイオードモジュール１の底板２上
には金属製のベース６が固定されており、ベース６上に
は、モニタフォトダイオード１３、レーザダイオード
３、第１のレンズ１０、アイソレータ１１が互いに間隔
を介して配設固定されている。第１のレンズ１０は、レ
ーザダイオード３から出射される光を平行光とするコリ
メータレンズであり、アイソレータ１１は、偏波依存型
の光アイソレータである。
【０００６】パッケージ７の前端側の壁２７には貫通孔
２５が形成されており、該貫通孔２５にはレンズホルダ
２６が挿入固定されている。レンズホルダ２６の後端側
にはサファイヤガラスなどにより形成されたパッケージ
封止用の光透過板４０が固定され、レンズホルダ２６の
途中部に第２のレンズ１２が固定されている。また、レ
ンズホルダ２６の前端側にはフェルール４５が固定され
ており、フェルール４５には光ファイバ（シングルモー
ド光ファイバ）１４が挿通固定されている。フェルール
４５の後端側には光ファイバ１４を保護するゴムブーツ
４１が設けられている。
【０００７】上記レーザダイオードモジュール１におい
て、レーザダイオード３から出射されたレーザ光は第１
のレンズ１０により平行光とされ、その後、光アイソレ
ータ１１を通過した後、第２のレンズ１２によって光フ
ァイバ１４の入射側の端面（接続端面）に集光される。
そして、この光は光ファイバ１４に入射して光ファイバ
１４内を導波し、所望の用途に供される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示した従来のレーザダイオードモジュールは、レーザダ
イオード３を実装しているベース６はパッケージ７の底
板２上に固定されており、底板２は熱伝導性の悪い樹脂
製のプリント基板２０に接触させて設けられているため
に、レーザダイオード３からの熱がプリント基板２０を
通って排出される際の放熱効率が悪かった。
【０００９】したがって、レーザダイオード３からの熱
が十分に放熱されないために、レーザダイオード３の出
力が十分に得られなかったり、レーザダイオード３の寿
命が短くなる、レーザダイオード３における発振波長が
安定しない等の種々の問題が生じた。
【００１０】なお、上記のようなレーザダイオード３か
らの熱を放熱するために、パッケージ７内にペルチェモ
ジュール（ペルチェクーラー）等の放熱手段を設けたレ
ーザダイオードモジュールも用いられている。しかしな
がら、パッケージ７内にペルチェモジュールを設ける
と、その配線形態に起因してレーザダイオードモジュー
ルが例えば４倍程度に大型化し、また、ペルチェモジュ
ールを設ける分だけ消費電力の増大やコストアップを招
くといった問題が生じる。
【００１１】特に、近年、波長多重伝送等の光通信シス
テムの開発が盛んに行なわれるようになり、光ファイバ
増幅器の励起用光源としてレーザダイオード３が用いら
れるようになった。この種のレーザダイオード３は例え
ば数百ｍＷの出力を有しており、その分発熱量が大きい
ので上記課題は深刻であった。
【００１２】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、レーザダイオードから発
する熱を効率良く放熱でき、消費電力を抑制し得ると共
に小型化を成し得るレーザダイオードレーザモジュール
および実装基板を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するた
めの手段としている。すなわち、第１の発明のレーザダ
イオードモジュールは、パッケージの底板の外面を、基
板に実装される基板実装面と成し、前記パッケージの上
板の内壁面側に設けられたレーザダイオード実装部にレ
ーザダイオードが固定されている構成をもって課題を解
決する手段としている。
【００１４】また、第２の発明のレーザダイオードモジ
ュールは、上記第１の発明の構成に加え、前記パッケー
ジの上板の外面側には放熱手段が設けられている構成を
もって課題を解決する手段としている。
【００１５】さらに、第３の発明の実装基板は、上記第
１又は第２の発明のレーザダイオードモジュールを実装
した構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１６】上記構成の本発明において、レーザダイオ
ードは、レーザダイオードモジュールのパッケージ上板
の内壁面側に設けられたレーザダイオード実装部に固定
されているために、レーザダイオードからの熱がプリン
ト基板等の実装基板を通して排出される従来の構成と異
なり、パッケージ上板を介して効率的に放熱される。
【００１７】特に、パッケージの上板の外面側に放熱手
段を設けた構成の本発明においては、レーザダイオード
からパッケージ上板に伝わった熱が放熱手段により効率
的に放熱される。
【００１８】したがって、本発明は、高出力のレーザダ
イオードを有するレーザダイオードモジュールとして
も、レーザダイオードからの熱を十分に放熱することが
でき、しかも、ペルチェモジュール等をパッケージ内に
設けていないので、小型で消費電力の小さい低コストの
レーザダイオードモジュールおよび該レーザダイオード
モジュールを実装した実装基板となる。
【００１９】なお、レーザダイオードモジュールのパッ
ケージ上板の外面側に放熱手段を設けた本発明におい
て、放熱手段は例えば放熱フィン等の電力を必要としな
い小型の手段や、銅等により形成された板型のヒートパ
イプ等の放熱部品回路等の手段により形成することがで
きる。そのため、放熱手段を設けることによって消費電
力の増大や装置の大型化を抑制することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明におい
て、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重
複説明は省略する。
【００２１】図１の（ａ）には、本発明に係るレーザダ
イオードモジュールの一実施形態例が、基板としてのプ
リント基板に実装した状態で示されており、図１の
（ｂ）には、このレーザダイオードモジュールの側面図
が示されている。なお、図１の（ａ）において、同図の
（ｂ）に示すリード端子１９は省略して示しており、図
１の（ｂ）において、プリント基板２０は、リード端子
１９の挿入部で切断したときの断面図により示してい
る。
【００２２】これらの図に示されるように、本実施形態
例のレーザダイオードモジュール１の第１の特徴は、パ
ッケージ７の上板８の内壁面９側にレーザダイオード実
装部としてのベース６を固定し、このベース６に直接も
しくは間接にレーザダイオード３を固定したことであ
る。
【００２３】また、本実施形態例のレーザダイオードモ
ジュール１の第２の特徴は、パッケージ７の上板８の外
面１６側に放熱手段４を設けたことである。放熱手段４
は、間隔を介して配設された複数の放熱フィン５を有し
て形成されている。放熱手段４はアルミニウムにより形
成されており、例えば熱伝導性の接着剤や両面テープに
よってパッケージ７の上板８の外面１６に接着固定され
ている。上記両面テープの適用例を挙げると、古河電気
工業株式会社製の加熱接合用両面テープＡ９０／２０−
２（製品名）等がある。
【００２４】なお、本実施形態例においても、パッケー
ジ７の底板２の外面１５がプリント基板２０に実装され
る基板実装面と成しており、図中、５０は、光コネクタ
を示す。
【００２５】また、本実施形態例において、上記以外の
構成は図６に示した従来のレーザダイオードモジュール
と同様であるのでその説明は省略する。
【００２６】本実施形態例のレーザダイオードモジュー
ルは以上のように構成されており、例えば図２に示すよ
うにして製造される。すなわち、底板２を分離したパッ
ケージ７を用意し、パッケージ７の上板８を下側にして
配置する。一方、ベース６上に、モニタフォトダイオー
ド１３、レーザダイオード３、第１のレンズ１０、アイ
ソレータ１１を調心状態で実装し、この実装状態のベー
ス６を前記パッケージ７の上板８の内壁面９上に配置す
る。また、光ファイバ１４を挿通固定したフェルール４
５を、パッケージ７に固定されたレンズホルダ２６に挿
入する。
【００２７】そして、レーザダイオード３と光ファイバ
１４との光軸を一致させ、ベース６をパッケージ７の上
板８の内壁面９に固定し、フェルール４５をレンズホル
ダ２６に固定する。その後、パッケージ７の底板２をパ
ッケージ７の側壁２４および壁２７，２８に固定する。
また、パッケージ７の上板８の外面１６側に放熱手段４
を接着固定することにより、レーザダイオードモジュー
ル１を完成させる。
【００２８】なお、このレーザダイオードモジュール１
をプリント基板２０上に実装するときには、前記の如
く、パッケージ７の底板２を下側にし、底板２の外面１
５をプリント基板２０への基板実装面とする。レーザダ
イオードモジュール１を実装したプリント基板２０は例
えば光増幅器内に配置される。なお、必要に応じて光増
幅器内をファン等により冷却してもよい。
【００２９】本実施形態例では、レーザダイオード３
は、パッケージ７の上板８の内壁面９側に設けられたベ
ース６に固定されているために、レーザダイオード３か
らの熱はベース６とパッケージ７の上板８を通り、放熱
手段４により効率的に放熱される。
【００３０】このように、本実施形態例は、レーザダイ
オード３からの熱をパッケージ７の上板８を通し、放熱
手段４により放熱するので、ベース６とパッケージ７の
底板２を介した後に、熱伝導性が悪い樹脂製のプリント
基板２０を通して排出する従来例に比べ、レーザダイオ
ード３からの熱を格段に効率的に放熱することができ
る。
【００３１】また、本実施形態例のレーザダイオードモ
ジュール１において、上記放熱手段４は複数の放熱フィ
ン５により構成している。この場合、放熱手段４は電力
を必要としない小型の手段であるために、レーザダイオ
ードモジュール１は小型で消費電力の小さい低コストの
モジュールとすることができる。
【００３２】したがって、本実施形態例は、高出力のレ
ーザダイオード３を有するレーザダイオードモジュール
１としても、レーザダイオード３からの熱を十分に放熱
することができ、しかも、小型で消費電力の小さい低コ
ストのレーザダイオードモジュールとすることができ
る。
【００３３】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上
記実施形態例では、放熱手段４を接着剤や両面テープに
よってパッケージ７の上板８の外面１６に接着固定した
が、放熱手段４は例えば半田やロウ付け等により固定し
てもよいし、成形等によってパッケージ７と一体的に形
成してもよい。ただし、放熱手段４をパッケージ７と別
個に形成して固定する方が、放熱手段４をパッケージ７
と一体的に形成するよりもレーザダイオードモジュール
１の組立作業性を良好にすることができる。
【００３４】また、上記実施形態例では、放熱手段４は
複数の放熱フィン５を有する構成としたが、放熱手段４
の構成は特に限定されるものではなく適宜設定されるも
のであり、例えば放熱部品回路等により形成してもよ
い。このような放熱部品回路を例えばレーザダイオード
モジュール１を設ける光増幅器の適宜の場所に導く構成
とすると、レーザダイオード３からの熱をより一層効率
的に放熱することができる。
【００３５】さらに、上記放熱手段４を省略してレーザ
ダイオードモジュール１を構成することもできる。この
場合も、レーザダイオード３からの熱は、パッケージ７
の上板８を通してパッケージ７の外部に放熱されるの
で、パッケージ７の底板２とプリント基板２０を通して
レーザダイオード３からの熱を放熱する従来例に比べ、
レーザダイオード３からの熱を効率的に放熱することが
できる。
【００３６】さらに、上記実施形態例では、ベース６上
に、モニタフォトダイオード１３、レーザダイオード
３、第１のレンズ１０、アイソレータ１１を実装した
が、図３に示すように、パッケージ７の上板８に段部を
設け、第１のレンズ１０とアイソレータ１１は上板８上
に直接配設し、ベース６上にはレーザダイオード３とモ
ニタフォトダイオード１３のみを実装してもよい。
【００３７】また、上記実施形態例では、２つのレンズ
１０，１２を設けてレーザダイオードモジュール１を構
成したが、例えば図４に示すように、光ファイバ１４の
先端側にレンズ２１を形成して光ファイバ１４をレンズ
ドファイバとし、レーザダイオード３からのレーザ光を
直接光ファイバ１４に入射する構成としてもよい。な
お、図４の図中、４６はフェルール、４７はその固定部
を示す。
【００３８】さらに、本発明のレーザダイオードモジュ
ールは、図５に示すように、内部モジュール３１を備え
た構成としてもよい。この内部モジュール３１は、レー
ザダイオード３とレンズ１２と光ファイバ１４を予め光
結合状態とした同軸型の内部モジュールである。
【００３９】上記内部モジュール３１の構成について簡
単に説明する。この内部モジュール３１は、円柱状のス
テム３４の周縁部に円筒状のステンレス製のキャップ３
５を固定して成るキャン３０と、レンズ１２を備えたレ
ンズホルダ４２と、スライドリング３７を有しており、
スライドリング３７には光ファイバ１４を挿通固定した
フェルール４５が固定されている。
【００４０】前記キャン３０内にレーザダイオード３が
設けられており、レーザダイオード３は固定ブロック３
３を介して前記ステム３４に取り付け固定されている。
キャン３０内は気密封止されている。また、前記キャッ
プ３５には、レーザダイオード３から発振される光を透
過させる透光窓３９が設けられており、この透過窓３９
を通ったレーザ光が前記レンズ１２を通り、前記光ファ
イバ１４に光結合する構成と成している。
【００４１】図５に示すレーザダイオードモジュール１
は、上記構成の内部モジュール３１を断面Ｌ字形状のベ
ース６に固定し、ベース６を介して内部モジュール３１
をパッケージ７の上板８の内壁面９側に固定したもので
あり、このレーザダイオードモジュール１のように、レ
ーザダイオード３と光ファイバ１４を光結合状態で１つ
の構成要素（内部モジュール）に固定することにより、
環境温度の変化に対する結合効率の変化が抑えられると
いう効果を発揮することができる。
【００４２】なお、図５の図中３６はパッケージ封止用
の樹脂を示す。また、図５においては、リード端子を省
略している。
【００４３】以上のように、本発明のレーザダイオード
モジュールにおいて、パッケージ７内に設けられるレー
ザダイオード３以外の構成要素およびその配置構成は特
に限定されるものではなく適宜設定されるものであり、
本発明は、パッケージ７の底板２の外面１５を基板に実
装される基板実装面と成し、前記パッケージ７の上板８
の内壁面９側に設けられたレーザダイオード実装部にレ
ーザダイオード３が固定されていればよい。
【００４４】また、本発明のレーザダイオードモジュー
ルは、用途を限定するものではなく、例えば信号光光源
モジュールとすることもできるし、励起光用モジュール
とすることもできる。
【００４５】さらに、上記実施形態例では、リード端子
１９はパッケージ７の側壁２４から下側に向けて伸設し
たが、リード端子１９はパッケージ７の側壁２４から外
側に向けて伸設してもよく、リード端子１９の配置形態
は適宜設定されるものである。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、パッケージの底板側を
基板に実装し、レーザダイオードをパッケージの上板の
内壁面側に設けられたレーザダイオード実装部に固定し
ているために、レーザダイオードからの熱を、パッケー
ジ上板を介して効率的に放熱することができる。しか
も、本発明は、ペルチェモジュール等をパッケージ内に
設けていないので、小型で消費電力の小さい低コストの
レーザダイオードモジュールおよび該レーザダイオード
モジュールを実装した実装基板とすることができる。
【００４７】したがって、本発明は、高出力のレーザダ
イオードを有するレーザダイオードモジュールとして
も、レーザダイオードからの熱を十分に放熱することが
できる、小型で消費電力の小さい低コストのレーザダイ
オードモジュールおよび該レーザダイオードモジュール
を実装した実装基板とすることができる。
【００４８】特に、パッケージの上板の外面側には放熱
手段を設けた構成の本発明によれば、レーザダイオード
からパッケージ上板に伝わった熱を放熱手段により放熱
するので、レーザダイオードからの熱の放熱性をより一
層高めることができる。また、放熱手段は、例えば放熱
フィンや、板型のヒートパイプ等の放熱部品回路等によ
り構成することができるので、消費電力が小さい小型の
レーザダイオードモジュールおよび該レーザダイオード
モジュールを実装した実装基板とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザダイオードモジュールの一
実施形態例を示す要部構成図である。
【図２】上記実施形態例の製造方法の概略図である。
【図３】本発明に係るレーザダイオードモジュールの他
の実施形態例を実装状態で断面図により示す説明図であ
る。
【図４】本発明に係るレーザダイオードモジュールのさ
らに他の実施形態例を実装状態で断面図により示す説明
図である。
【図５】本発明に係るレーザダイオードモジュールのさ
らにまた他の実施形態例を実装状態で断面図により示す
説明図である。
【図６】従来のレーザダイオードモジュールの一例を実
装状態で断面図により示す説明図である。
【図７】図６に示したレーザダイオードモジュールの斜
視説明図である。
【符号の説明】
１ レーザダイオードモジュール ２ 底板 ３ レーザダイオード ４ 放熱手段 ５ 放熱フィン ６ ベース ７ パッケージ ８ 上板 ９ 内壁面 １４ 光ファイバ １５，１６ 外面 ２０ プリント基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩瀬 正幸 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 村田 秀明 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA03 CA00 DA35 DA38 5F073 AB27 AB28 BA01 EA28 FA02 FA06 FA11 FA30

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パッケージの底板の外面を、基板に実装
    される基板実装面と成し、前記パッケージの上板の内壁
    面側に設けられたレーザダイオード実装部にレーザダイ
    オードが固定されていることを特徴とするレーザダイオ
    ードモジュール。
  2. 【請求項２】 パッケージの上板の外面側には放熱手段
    が設けられていることを特徴とする請求項１記載のレー
    ザダイオードモジュール。
  3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２のレーザダイオー
    ドモジュールを実装した実装基板。
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