JP2003198026A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱量の大きい特定の部品からの放熱性能を
向上させ、また、発熱量の大きい特定の部品から光素子
モジュールへの伝熱を低減し、光素子モジュールの温度
上昇を抑えた光通信用の電子機器を得る。 【解決手段】 光素子モジュールの取付けられた電子機
器において、ケースに収納された基板に、可撓性を有し
た放熱シートの一方を接触させ、ケースに被さるカバー
に、この放熱シートの他方を接触させるとともに、ケー
スとカバー間の熱抵抗を大きくして断熱性を高めること
により、光素子モジュールの表面温度を光電子機器のカ
バーの表面温度よりも低くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、フォトダイオー
ド（以下ＰＤ）やレーザダイオード（以下ＬＤ素子）等
の光素子を有した光素子モジュールが取付けられ、光素
子との間で信号伝送の行われる基板が設けられた電子機
器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信の分野では、通信の情報伝
送量を増大させるために、光ファイバを介してギガビッ
ト（Ｇｂｉｔ）級の伝送速度で光信号を送受信する電子
機器が用いられつつあり、また、一方では、この電子機
器を表面積や容積の小さいものとするために、機器の小
型化、および搭載部品の高集積化が進められている。

【０００３】ここで、図７は、光通信用の電子機器とし
て利用されている、従来の光受信器および光送信器の一
例を示す構成図であり、図において、１は外部から光信
号Ｓ _０が伝送される光ファイバー、２は光ファイバー１
を介して伝送された光信号Ｓ _０を受信し、光信号Ｓ_０に
応じて電気信号を出力するＰＤの設けられた光素子モジ
ュールとしてのＰＤモジュール、３はＰＤモジュール２
の取付けられたケース、４はＰＤモジュール２との間で
電気信号を授受し、ケース３内に収納された基板、５は
基板４に載置された複数の電子部品、７はケース３の上
部に被さるカバー、８はケース３の底面から下方に突出
したピンであり、１乃至８によって光受信器９が構成さ
れる。

【０００４】また、図において、１１は外部へ光信号Ｓ
_１を送信する光ファイバ、１２はＬＤ素子が設けられ、
ＬＤ素子から出射された光信号を光ファイバ１１へ出力
する光素子モジュールとしてのＬＤモジュール、１３は
ＬＤモジュール１２の取付けられたケース、１４はＬＤ
モジュール１２との間で電気信号を授受し、ケース１３
内に収納された基板、１５は基板１４に載置された複数
の電子部品、１７はケース１３上部の開口を塞ぐカバ
ー、１８はケース１３の底面から下方に突出したピンで
あり、１１乃至１８によって光送信器１９が構成され
る。

【０００５】さらに、光受信器９および光送信器１９に
設けられたピン８およびピン１８は、それぞれ外部のシ
ステムボード２０に設けられたプラグと嵌合し、半田接
合される。これによって、システムボード２０を内含し
た上位システムの光伝送装置と接続される。

【０００６】以上の構成により、従来の光受信器９は次
のように動作する。ＰＤモジュール２の受信した光信号
Ｓ_０はＰＤに受光され、電流信号に変換されて基板４に
伝送される。基板４に載置された複数の電子部品５は、
ＰＤモジュール２の出力信号からデータ信号およびクロ
ック信号を生成し、この信号がピン８を介して基板４か
らシステムボード２０に出力される。また、ピン８を介
して、システムボード２０から基板４に制御信号や電源
電圧が供給される。

【０００７】また、従来の光送信器１９は次のように動
作する。ピン１８を介して、システムボード２０から基
板１４にデータ信号およびクロック信号と、制御信号お
よび電源電圧が供給される。基板１４に載置された複数
の電子部品１５は、これらの入力信号および電源電圧に
基いて、ＬＤ素子の出射光を強度変調するための変調電
流Ｉｍと、一定強度の出力光を得るためのバイアス電流
Ｉｂを生成し、この生成された駆動電流をＬＤモジュー
ル１２に供給する。ＬＤモジュール１２はこの駆動電流
に基いて光信号を出力する。

【０００８】なお、光受信器と光送信器を同一のケース
内に収納し、光信号の送受信を行う光送受信器の一例
が、特開平８−３７５００号公報に記載されている。

【０００９】この種の光送信器または光受信器等の電子
機器では、伝送速度の増加に伴って回路を構成するＩＣ
やトランジスタ等の電子部品の消費電力が増大し、これ
によって発熱量が増大する。一方、これら電子機器の小
型化を図るために、高集積化された消費電力の高い電子
部品が利用される傾向にある。このため、高集積化され
た電子部品の周囲において、特に単位面積当たりの発熱
量（発熱密度）が増加し、電子機器内で発生した熱を電
子機器のケース表面から外気に効率良く放熱させるとと
もに、特に発熱量の大きい電子部品に対する放熱能力の
優れた電子機器が望まれている。

【００１０】そこで、出願人の先に出願した特願２００
１−２２５８３２号の明細書において、出願人等は発熱
量の大きい特定の電子部品からの放熱能力を向上させた
電子機器の一例を提案している。

【００１１】図８は、同出願明細書に記載した、特定部
位の電子部品の発熱性を高めた電子機器の放熱構造の一
例を示す側断面図であり、ここでは、図７の光受信器９
のＡＡ断面に対応付けて説明を行う。なお、図中の番号
１、２、４、５、７は図７の同一番号に相当し、また、
同出願明細書にはピン８相当のものが記載されていない
のでここではその図示を省く。

【００１２】図において、２１はＰＤモジュール２に設
けられ、ＰＤの受光に応じて電気信号を出力するリード
端子、２２はリード端子２１と基板４を電気的に接続
し、リード端子２１から基板４に信号を伝送するための
接続配線、２３は基板４の収納されたケース、２４はケ
ース２３の底面２３ａから上方に突設され、上面に台座
を有した角錘台形状の突起部、２５は突起部２４の台座
と基板４の裏面との間に塗布され、突起部２４と基板４
にそれぞれ当接した放熱グリース、２６は基板４をケー
ス２３の底面から離間させて固定する固定部材であり、
ケース２３は図７のケース３に対応する。

【００１３】また、５ａは電子部品５のうち、プリアン
プのように消費電力が大きくて特に発熱量の大きい電子
部品を示し、突起部２４の台座は電子部品５ａの直下に
配置され、電子部品５ａと突起部２４の台座との間で
は、基板４の表面から裏面に至る内層に伝熱のためのス
ルーホールが形成されて、その間の熱伝導率を高くして
いる。

【００１４】このように構成された光受信器９ｂは、電
子部品５ａで発生した熱の大部分を基板４の表面から裏
面に伝熱し、放熱グリース２５を介在させることによっ
て、突起部２４の台座上面へ放熱する。これにより、電
子部品５ａで発生した熱の大部分は、ケース２３の底面
２３ａへ放熱される。また、基板４上の他の電子部品の
発熱によって基板４の全体から発生する熱は、ケース２
３内部の空気（内気）を介在させてカバー７に伝熱さ
れ、カバー７の表面から周囲の外気に放熱される。

【００１５】ここで、図７と同様、図８の光受信器を構
成する基板４の下面に、ケース２３の底面から下方に突
出するピン８を設け、システムボード２０のプラグと半
田接合した場合、次のような問題が生じる。

【００１６】ピン８の半田接合の際、ピン８とケース２
３の底面がショートしないように、システムボード２０
の上面とケース２３の底面２３ａとの間に僅かな（例え
ば０．３〜０．５ｍｍ程度の）隙間Ｄを空けて固定す
る。この場合、次のような問題が生じる。

【００１７】ケース２３の底面２３ａに伝導された熱の
一部は、隙間Ｄに存在する空気層を介した熱伝導によっ
て、ケース２３周辺の外気やシステムボード２０へ伝熱
され、或いはピン８を介在させてシステムボード２０へ
伝熱される。しかし、空気層を介した熱伝導は伝熱効率
が悪く、また、ピン８は数は多いもののその太さが細い
ため、その伝熱量もそれ程大きくはならない。

【００１８】このため、ケース２３の底面２３aに伝熱
された熱の一部は、ケース２３の底面２３ａから側面２
３ｂに伝熱され、この側面２３ｂに伝熱された熱の一部
が、ＰＤモジュール２の取付け面を介してＰＤモジュー
ル２に伝熱される。これによって、ＰＤモジュール２の
温度が上昇する。

【００１９】この場合、カバーの表面温度Ｔｃが所定の
温度以下となるように光受信器の周囲温度を調整して
も、ＰＤモジュール２の表面温度Ｔｍがカバーの表面温
度Ｔｃよりも高くなる。すなわち、温度に対するＰＤモ
ジュールの性能が、光受信器よりも悪くなってしまう。

【００２０】また、ＰＤモジュール２の温度が高くなっ
た場合、その温度上昇に伴って、ＰＤモジュール２内に
設けられたＰＤの温度が増加し、出力特性に影響が出る
ことがある。特に、ＰＤとしてＡＰＤ（Avalanche Phot
odiode）を用いた場合、温度上昇に応じてＡＰＤの増倍
率が変化し、ＡＰＤの受信感度が劣化して、ＡＰＤから
出力される電気信号がノイズの影響を受けやすくなる。

【００２１】さらに、光送信器においても、図６のよう
な構成を用いた場合に同様の課題が発生し、ＬＤモジュ
ール１２の表面温度が、カバー１７上面の表面温度より
も高くなってしまうという問題があった。この場合、Ｌ
Ｄモジュール１２の温度上昇によってＬＤ素子の温度が
上がって、ＬＤ素子の消光比が劣化したり、ＬＤ素子の
発振波長が長波長側に変化してしまう。

【００２２】なお、特開平８−３７５００号公報には、
光送信回路基板と光受信回路基板を収納した筐体の内側
に、凸部３３を設け、ＩＣを凸部に密着させることによ
って、ＩＣの放熱性を高める技術が記載されている。し
かし、このように筐体内に凸部を設けた構造の場合、筐
体内に収納する基板のレイアウト変更（電気部品の移
動）が発生すると、その都度凸部の位置や大きさなどを
見直す必要があり、筐体の金型を変更したり、その変更
に伴う加工方法の変更によってロスコストが発生した。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】これまでの光送信器や
光受信器等の電子機器では、伝送速度の増加に伴う消費
電力の増大によって発熱量が増大し、また、小型化を目
的として高集積化された部品が利用されるため、発熱量
の大きい特定の部品に対して、特に放熱能力を向上させ
た電子機器が望まれていた。

【００２４】また、電子機器のケースの底面に伝熱され
た熱の一部が、ケースの側面に伝熱され、この熱の一部
が、ＰＤモジュール２やＬＤモジュール１２等の光素子
モジュールの取付け面を介して光素子モジュールに入熱
し、光素子モジュールの表面温度Ｔｍが、ケース上部に
被さるカバーの表面温度Ｔｃよりも高くなってしまうと
いう問題があった。

【００２５】また、光素子モジュールの温度が、それを
取付けた電子機器の温度よりも高くなることにより、光
素子モジュールの温度がより上昇し、ＰＤやＬＤ等の光
素子の特性が劣化するという問題があった。

【００２６】この発明は、かかる課題を解決するために
なされたものであり、発熱量の大きい特定の部品からの
放熱性能を向上させ、また、発熱量の大きい特定の部品
から光素子モジュールへの伝熱を低減し、光素子モジュ
ールの温度上昇を抑えた光通信用の電子機器を得ること
を目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】この発明による電子機器
は、光素子の収納された光素子モジュールと、上記光素
子モジュールとの間で電気信号が伝送され、一方の面に
発熱性の電子部品の載置された基板と、上記光素子モジ
ュールが一側面に取付けられ、上記基板が収納されると
ともに、当該基板の他方の面が底面の内側と間隙を有し
て固定されるケースと、上記ケースの他の２つの側面に
それぞれ当接し、当該ケースの他の２つの側面を間に挟
んで嵌合する２つの側面を有したカバーと、上記基板の
一方の面と上記カバーの上面との間に配置され、当該カ
バーの上面と上記発熱性の電子部品にそれぞれ当接し、
可撓性を有した放熱材とを備えたものである。

【００２８】また、上記ケースは、当該ケースの底面の
周縁側に、当該ケースの他の側面に沿う方に長い穴が形
成された切り欠き溝を有したものである。

【００２９】また、上記カバーの２つの側面は、上記カ
バーの上面と鋭角を成し、当該カバーの２つの側面の端
縁間の距離が、当該カバーと嵌合する上記ケースの他の
２つの側面間の距離よりも小さいものである。

【００３０】また、上記カバーの側面と上記ケースの側
面には、いずれか一方に凸部、他方に凹部が設けられ、
上記カバーとケースの嵌合時に該凸部と凹部が嵌合し、
上記基板とカバーの間に挿入される前の上記放熱材の厚
みが、当該嵌合時における、上記発熱部品と上記カバー
の間隔よりも厚いものである。

【００３１】また、上記放熱材は、上記発熱部品の面積
よりも大きく、上記発熱部品の周囲で上記基板上面と少
なくとも一部が当接するものである。

【００３２】また、上記ケースの底面に複数個立設さ
れ、上記基板の他方の面の隅に当接する一端部を有し、
上記基板が載置された取付け部を備えたものである。

【００３３】また、上記基板は一方の面に導体ピンが突
設され、当該導体ピンは、上記ケース底面の切り欠き溝
を貫通して、当該ケース外部に突出したものである。

【００３４】また、上記放熱材はシリコンを素材とした
ものである。

【００３５】この発明による電子機器は、光素子の収納
された光素子モジュールと、上記光素子モジュールとの
間で電気信号が伝送され、発熱部品の載置された基板
と、上記光素子モジュールが側面に取付けられ、上記基
板が収納されたケースと、上記ケースに嵌合するカバー
と、上記カバーと上記発熱部品の間に配置され、上記カ
バーと上記発熱部品にそれぞれ当接し、可撓性を有した
放熱材とを備え、上記発熱部品と上記光素子モジュール
間の熱抵抗が、上記発熱部品と上記カバー間の熱抵抗よ
りも大きいものである。

【００３６】この発明による電子機器は、光素子の収納
された光素子モジュールと、上記光素子モジュールとの
間で電気信号が伝送され、発熱部品の載置された基板
と、上記光素子モジュールが側面に取付けられ、上記基
板が収納されたケースと、上記ケースに嵌合するカバー
と、上記カバーと上記発熱部品の間に配置され、上記カ
バーと上記発熱部品にそれぞれ当接し、可撓性を有した
放熱材とを備え、上記発熱部品および光素子の動作時
に、上記光素子モジュールの温度が、上記カバーの温度
よりも低いものである。

【００３７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１による光受信器の構成を示す図であり、
図１（ａ）は光受信器に設けられた光ファイバを通る垂
直面から見た側断面図、図１（ｂ）はカバーを外したケ
ースを開口側から見た上面図、図１（ｃ）は図１（ａ）
のＢＢから光受信器を見た断面図である。

【００３８】図において、１は光ファイバ、２７はレン
ズ、２８はＰＤ、２９はＰＤ２８が内部に設けられたＰ
Ｄモジュール、３０はＰＤの出力電流をＰＤモジュール
外部に出力する端子であり、ＰＤモジュール２９は、光
ファイバ１、レンズ２７、ＰＤ２８、端子３０で構成さ
れる。

【００３９】３１は端子３０に接続された接続基板、３
２はポリミイドフィルムを絶縁層としてその層上に導体
が設けられ、可撓性を有したフレキシブル基板、３３は
複数の電子部品が配設され、４隅に固定穴の設けられた
ガラスエポキシ製の基板、３４は基板３３の上面に配置
された電子部品のうち、特に発熱性の高い電子部品、３
５は電子部品３４を覆うように基板３３の上面に盛られ
たエポキシ樹脂のコーティング材である。フレキシブル
基板３２は、一端が接続基板３１に接続され、屈曲され
て他端が基板３３の一端に接続される。

【００４０】また、３６は、型取りされた鉄板（ＳＰＣ
Ｃ；冷間圧延板）を箱状に折り曲げて成形した後、Ｎｉ
メッキされたケースであり、開口部から挿入された基板
３３を内側に収納する。３７はケース３６の開口側を覆
うように被さり、ケース３６と嵌合する、ケース３６と
同素材のカバーである。３８は電子部品３４のコーティ
ング材３５を覆うように、基板３３とカバー３７との間
に配置され、基板３３およびカバー３７の内面に接触し
たシリコン系の放熱シートである。この放熱シートは、
１[ｋｇｆ／ｃｍ^２]の圧縮荷重を加えたときの圧縮率が
１〜５％程度となる可撓性を有したシートであり、その
熱伝導率が、１．５〜５．０[Ｗ／ｍＫ]程度のものを用
いる。

【００４１】図２はケース３６の詳細構造を示す図であ
り、図２（ａ）はその斜視図、図２（ｂ）は上面図、図
２（ｃ）は矢視Ｃ方向から見た図である。図に示すよう
に、底面３６ａの周囲が側面３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、
３６ｅで囲まれて、上方に開口を成しており、それぞれ
の側面の間には隙間ｖを有している。

【００４２】側面３６ｂにはＰＤモジュール２９が取り
付けられるため、ＰＤモジュール２９の端子３０が配置
される溝４０が設けられている。また、側面３６ｂの上
端は、高さｄの段差４１を有して中央がその両側縁より
も突出しており、側面３６ｂと対向する側面３６ｅも同
様に段差４１を有している。これによって、ケース３６
にカバー３７が被さったときに、カバー３７の屈曲部が
ケース３６の上端の両隅と干渉せず、カバー３７の側面
３６ｂおよび３６ｅとケース３６とがほとんど接触しな
い。さらに、側面３６ｂの両脇の側面３６ｃ、３６ｄ
は、円形の小孔４２をそれぞれ２つ有している。また、
底面３６ａの側面３６ｃ、３６ｄ側には、側面３６ｃ、
３６ｄに沿う方に長く切られた切り欠き穴４３を有して
いる。

【００４３】また、４４はケース３６の底面３６ａの４
隅にそれぞれ立設され、一端部に段付きのピン４４ｂを
有した取付け部であり、段付きのピン４４ｂを基板３３
の固定穴に通して、基板３３が取付け部４４の一端部上
に載置される。４５は基板３３を段付きピン４４ｂに接
合して固定する半田である。

【００４４】４６はケース３６の側面３６ｃと３６ｄの
両側で、基板３３の側縁周辺にそれぞれ複数直列に配置
され、基板３３から下方に向けて突設されて、ケース３
６の切り欠き溝４３を貫通し、ケース３６の底面３６ａ
から下方に突出したピンである。

【００４５】また、図３はカバー３７の詳細構造を示す
図であり、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）はカバー３
７をＰＤモジュール２９の取付け側から見た図である。
図において、３７aは上面、３７ｂ、３７ｃは上面３７
ａの両側から下方に折れ曲がって成る側面である。側面
３７ｂ、３７ｃは、互いの両端縁が近づくように少し内
側を向いて曲がっており、側面３７ｂ、３７ｃは、いず
れも上面３７ａに対してθ＝７０°〜９０°の鋭角を成
している。

【００４６】これによって、カバー３７をケース３６の
上方に被せるときに、ケース３６の側面３６ｃおよび３
６ｄが、カバー３７の側面３７ｂおよび３７ｃを押し広
げ、カバー３７の側面３７ｂおよび３７ｃの端縁が、ケ
ース３６の側面３６ｃおよび３６ｄに図１（ｃ）に示す
Ｅの部分で線接触して、カバー３７がケース３６に嵌合
する。

【００４７】また、側面３７ｂ、３７ｃの内面側には、
半球状の突起４７がそれぞれ２つ設けられている。この
４つの突起４７は、カバー３７がケース３６に被さった
時に、ケース３６の側面３６ｃ、３６ｄの４つの小孔４
２といずれも嵌合するように、それぞれ適切な位置に配
設される。突起４７と小孔４２の嵌合した状態を、図１
（ｃ）のＦに示す。

【００４８】この実施の形態１による光受信器は以上の
ように構成され、次のように動作する。光ファイバ１を
介して伝送された光信号が、レンズ２７によってＰＤ２
８に集光され、ＰＤ２８は受光した光信号に応じて電流
信号を端子３０に出力する。端子３０は接続基板３１、
フレキシブル基板３２を介して基板３３に電流信号を伝
送する。

【００４９】基板３３には、プリアンプ、ＡＧＣ（Auto
Gain Control）アンプ、ＰＬＬ（Phase Locked Loop：
位相同期ループ）回路等を構成する電子部品が実装され
ている。ＰＤの出力電流はプリアンプで電圧信号に変換
され、ＡＧＣアンプに入力される。ここで、ＰＤとして
ＡＰＤを用いた場合、ＡＧＣアンプはその出力振幅が一
定になるように、ＰＤ（ＡＰＤ）に与えるバイアス電流
とプリアンプの出力信号のアンプゲイン（電気ゲイン）
を調整する。ＡＧＣアンプで増幅され出力された信号
は、ＣＤＲ（Clock and Data Recovery；クロック／デ
ータ再生回路）に入力される。ＣＤＲはＰＬＬ回路を備
え、ＰＬＬ回路の出力する基準クロックに同期して閾値
判別等が行われ、ＡＧＣアンプの出力信号からデータ信
号とクロック信号が再生される。

【００５０】ここで、プリアンプおよびＡＧＣアンプ等
の増幅器は消費電力が大きく、また、ＰＬＬ回路のよう
に集積度の高いＩＣは消費電力が大きい。例えば、２．
５[Ｇｂｉｔ／ｓ]の高速の光信号を受信する場合、プリ
アンプおよびＡＧＣアンプの消費電力は０．８〜１．０
[ｗ]程度、ＰＬＬ回路の消費電力は、１．０〜１．２
[ｗ]程度であり、これらの回路で基板３３の消費電力の
ほとんどが消費される。このため、光受信器における発
熱性の電子部品３４は、具体的には、プリアンプ、ＡＧ
Ｃアンプ、およびＰＬＬ回路が相当する。また、ＰＤモ
ジュール２９内のＰＤからの発熱量は、これらに比して
小さい値となる。

【００５１】次に、基板３３上で発生した熱の伝熱経路
を図４に示し、図４（ａ）は光受信器の側断面図、図４
（ｂ）はカバーを外した状態の上面図、図４（ｃ）は図
１のＢＢ断面から見た図を示す。図４（ａ）において、
電子部品３４の動作によって発生した熱は、大部分がコ
ーティング材３５の表面に図のＱ１に示すように伝熱さ
れ、コーティング材３５に接触している放熱シート３８
に伝熱される。放熱シート３８に伝熱された熱Ｑ１は、
該シート内を伝導し、放熱シート３８に接触しているカ
バー３７の内面に伝わる。そして、カバー３７の内表面
から外表面まで伝導される。外気５０では対流（自然対
流や強制対流）が生じており、カバー３７の外表面から
放熱される熱の大部分が外気５０に放熱される。

【００５２】また、電子部品３４の動作によって発生し
た他の熱Ｑ２は、基板３３の内層に拡散して伝導され
る。そのほとんどの熱Ｑ３が、コーティング材３５の周
囲で基板３３の表面に接触している放熱シート３８に伝
導される。放熱シート３８は、基板３３から伝導された
熱Ｑ３を、カバー３７の内表面に伝導し、さらにこの熱
の大部分がカバー３７の外表面から外気５０に放熱され
る。このように、電子部品３４の発生した熱は、放熱シ
ート３８を介し外気５０に対して図の熱Ｑ４のように放
熱される。

【００５３】一部のわずかな熱Ｑ５が基板３３の端縁ま
で拡散し、取付け部４４、フレキシブル基板３２、およ
びケース３６の内気５１に伝熱されるが、その熱量は、
放熱シート３８を介してＱ１やＱ３として放熱される熱
よりも小さい。すなわち、取付け部４４に伝わる熱Ｑ６
が、ケース３６の底面３６ａを介してケース３６の側面
３６ｂに伝熱される熱は、カバー３７に放熱される熱と
比べて僅かであり、また、フレキシブル基板３２に伝導
される熱は、ほとんど無視し得る程度の大きさである。

【００５４】また、図４（ｂ）、（ｃ）より、カバー３
７に伝熱された熱の一部Ｑ７は、カバー３７の側面か
ら、ケース３６の側面３６ｃ、３６ｄに熱Ｑ８として伝
導される。このとき、カバー３７とケース３６は線接触
であるため、Ｑ８として伝わる熱は僅かである。さら
に、熱Ｑ８はケース３６の側面３６ｃ、３６ｄから底面
３６ａに伝導される。底面３６aに伝導された熱の一部
Ｑ９は、側面３６ｂに伝導され、その一部Ｑ１０がＰＤ
モジュール２９の取付け面に伝わる。このとき、底面３
６ａには切り欠き４３が設けられているため、ケースの
側面と底面との間の熱抵抗が大きく、また、熱Ｑ８は底
面３６ａから側面３６ｅにも伝導されるため、側面３６
ｂに伝導される熱Ｑ９およびＱ１０はさらに小さくな
る。すなわち、電子部品３４とＰＤモジュール２９との
間の熱抵抗が、電子部品３４とカバー３７との間の熱抵
抗よりも大きくなる。

【００５５】以上のように、電子部品３４の発生した熱
は、ほとんどがカバー３７の上面から放熱され、ＰＤモ
ジュール２９に伝わる熱は僅かである。したがって、Ｐ
Ｄモジュール２９の表面温度Ｔｍはそれほど上昇しない
ため、カバーの温度Ｔｃよりも小さくできる。

【００５６】これに対し、放熱シート３８を設けること
なく、図８のように基板４の裏面に突起部２４を当てる
放熱構造の場合、発熱性の電子部品５ａで発生した熱の
大部分Ｑ１が基板４の裏面から、突起部２４に伝導さ
れ、突起部２４からケース２３の底面にＱ１２、Ｑ１３
のように伝達され、その一部の熱Ｑ１３の大部分の熱Ｑ
１４がケースの側面２３ｂを伝わってＰＤモジュール２
に伝熱される。このため、ＰＤモジュール２に多くの熱
が伝わり、その表面温度Ｔｍが上昇し、電子部品５ａの
発熱量が基板全体の発熱量に占める割合が大きいとき
に、ＰＤモジュール２の表面温度Ｔｍがカバーの温度Ｔ
ｃよりも大きくなる。

【００５７】図５は、図７のような放熱構造と、図１の
ような放熱構造を用いた場合に、ＰＤモジュールの温度
Ｔｍとカバーの温度Ｔｃを比較した測定結果を示す表で
ある。図において、無風状態で、外気温度Ｔ_０＝５０〜
５５℃、カバーの温度Ｔｃ＝８５℃のときの、モジュー
ルの温度Ｔｍを比較した。ここで、図７の放熱構造を測
定サンプルＳ１とした。また、図１の放熱構造について
は、厚さ４ｍｍ×表面積２４００ｍｍ^２の放熱シートを
用いて、熱伝導率λｓ＝１．５[Ｗ／ｍＫ]（測定サンプ
ルＳ２）、２．５[Ｗ／ｍＫ]（測定サンプルＳ３）、
５．０[Ｗ／ｍＫ]（測定サンプルＳ４）の３つのサンプ
ルを用いた。また、発熱性の電子部品の消費電力を、Ａ
ＧＣアンプが０．８Ｗ、ＰＬＬ回路が１．１Ｗとした。

【００５８】実験結果より、図７の放熱構造を用いた場
合、ＰＤモジュールの表面温度Ｔｍがカバーの温度Ｔｃ
よりも高くなることが判った。一方、放熱シートの熱伝
導率λｓ＝１．５〜５．０[Ｗ／ｍＫ]の範囲内では、い
ずれもＴｃ＞Ｔｍとなり、特に、熱伝導率λｓ＝５．０
[Ｗ／ｍＫ]のときにはＰＤモジュールの表面温度Ｔｍを
カバーの温度Ｔｃよりも５℃低くでき、他と比べて好適
であることが判明した。

【００５９】したがって、この発明によれば、光受信器
内の発熱性の電子部品の消費電力によって、光受信器の
表面温度よりもＰＤモジュールの温度が上昇することが
なく、したがって、光受信器の表面温度を適正な値とす
ることによって、ＰＤモジュールの温度上昇をより抑え
ることができ、これによってＰＤモジュールの性能劣化
をより防ぐことができる。

【００６０】上記の説明では、ＰＤモジュールと光受信
器の場合について示したが、ＬＤモジュールと光送信器
の場合であっても同様である。図１に対比させて光送信
器の動作を説明すると、例えば、ピン４６を介して、シ
ステムボードから光送信器の基板３３に、データ信号お
よびクロック信号と、制御信号および電源電圧等が供給
される。基板３３に載置された複数の電子部品３４は、
入力されたデータ信号およびクロック信号等から、ＬＤ
素子の出射光を強度変調するための変調電流Ｉｍを生成
するドライバや、ＬＤ素子に一定のバイアス電流Ｉｂを
与えて出力光の強度を安定化させるＡＰＣ回路等として
動作する。そして、基板３３からＬＤモジュール２９に
変調電流Ｉｍおよびバイアス電流Ｉｂが供給され、ＬＤ
モジュール２９はこの入力電流に基いて、光信号を出力
する。

【００６１】ここで、図１に示した放熱構造を用いて光
送信器を構成し、かつＬＤモジュールを保持することに
より、光送信器内の発熱性の電子部品の消費電力によっ
て、ＬＤモジュールの表面温度Ｔｍが、光送信器の表面
温度Ｔｃよりも上昇することを抑えることができる。

【００６２】したがって、光受信器の表面温度を適正な
値とすることによって、ＬＤモジュールの温度上昇を抑
えることができ、これによってＬＤモジュールの性能劣
化をより防ぐことができる。なお、ＬＤモジュール内の
ＬＤ素子からの発熱量は、光送信器内の発熱性の電子部
品に比して小さい値となる。例えば、ＬＤ素子単体によ
る温度上昇は、高々２〜３℃程度である。

【００６３】以上のように、この実施の形態１では、光
素子モジュールの取付けられた電子機器において、ケー
スに収納された基板に、可撓性を有した放熱シートの一
方を接触させ、ケースに被さるカバーに、この放熱シー
トの他方を接触させるとともに、ケースとカバー間の熱
抵抗を大きくして断熱性を高めることにより、光電子機
器のカバーの表面温度よりも、光素子モジュールの表面
温度が低くなり、光受信器の表面温度を適正な値とする
ことによって、光素子モジュールの温度上昇を抑えるこ
とができ、これによって光素子の性能劣化をより防ぐこ
とができる。

【００６４】実施の形態２．図６はこの発明の実施の形
態２による光受信器を示す図であり、図６（ａ）は光受
信器の側断面図、図６（ｂ）は基板３３の放熱構造の詳
細を示す図、図６（ｃ）はケース３６の底面における、
側面３６ｂ付近の詳細を示す図である。

【００６５】図６（ａ）において、３４ａは基板３３の
上面に配置された発熱性の高い第１の電子部品、３４ｂ
は基板３３の上面に配置された発熱性の高い第２の電子
部品、３５ａは電子部品３４ａを覆うように基板３３の
上面に盛られたコーティング、３５ｂは電子部品３４ｂ
を覆うように基板３３の上面に盛られたコーティングで
ある。また、６０は第１の電子部品３４ａの下方で基板
３３の下面に接触したシリコン系の放熱シート、６１は
第２の電子部品３４ｂの下方で基板３３の下面に接触し
たシリコン系の放熱シートである。放熱シート６０、６
１は、いずれもケース３６の内側底面上に配置され、基
板３３とケース３６の間に挟まれている。

【００６６】ここで、例えば、第１の電子部品３４aが
ＰＬＬ回路、第２の電子部品３４ｂがＡＧＣアンプであ
る場合、これら消費電力の大きい第１、第２の電子部品
３４ａ、３４ｂの直下において、基板下面に設けられた
他の電気部品と干渉しないように、放熱シート６０、６
１を配置する。また、基板３３上には、高さの高い電源
回路６２が設けられており、カバー３７の下面との高さ
方向の隙間が小さくなっている。しかし、この電源回路
６２は消費電力が小さくそれ程放熱の必要性がないた
め、電源回路６２とカバー３７との間には放熱シート３
８を挿入しない。

【００６７】また、図６（ｂ）に示すように、第１、第
２の電子部品３４ａ、３４ｂの下側には、基板３３の内
層を通って基板３３の上面から下面までを垂直に接続す
るスルーホール６３が設けられている。また、基板３３
の内層には、内導体６４が設けられており、この内導体
６４は接地面を成している。第１、第２の電子部品３４
ａ、３４ｂの下面と基板３３の上面の間には放熱グリー
ス６５が塗布され、第１、第２の電子部品３４ａ、３４
ｂと基板３３の上面にそれぞれ接触している。

【００６８】第１、第２の電子部品３４ａ、３４ｂから
発生した熱は、基板３３の上方に向かう熱Ｑ２０と、基
板３３の下方へ向かう熱Ｑ２１に分かれる。熱Ｑ２０は
コーティング材３５ａ、３５ｂを介して放熱シート３８
に伝熱され、カバー３７の上面から外気５０に伝達され
る。また、熱Ｑ２１は放熱グリース６５から基板３３に
伝導され、その一部が基板３３のスルーホール６３を通
じて基板３３の下面に伝導されて、基板３３の下面に接
触した放熱シート６０、６１を介してケース３６の底面
３６ａに伝熱される。一方、基板３３に伝導された熱Ｑ
２１の他の熱Ｑ２３は、基板３３のスルーホール６３に
接続された内導体６４を介して基板３３全体に拡散し、
その熱の大部分の熱Ｑ２４が放熱シート３８と基板３３
上面との接触面から放熱シート３８に伝熱され、熱Ｑ２
１と同様にカバー３７上面を介して外気５０に放熱され
る。

【００６９】さらに、ケース３６の底面３６ａに伝えら
れた熱Ｑ２５は、底面３６ａの全体に拡散する。ここ
で、この一部の熱Ｑ２６は、底面３６ａとシステムボー
ドを構成する基板６６との間の僅かな隙間に存在する空
気層を介してシステムボード側に放熱されるが、システ
ムボードに伝わらない他の熱Ｑ２７はケース３６の側面
に伝熱される。

【００７０】このとき、ケース底面３６ａに、図６
（ｃ）に示すような切り欠き溝６３を設けることによっ
て、熱Ｑ２７がＰＤモジュール２９に伝導されにくくな
る。この切り欠き溝６３は、側面３６ｂに沿って長く切
り欠かれたものであり、ケース底面３６ａからケース側
面３６ｂへ熱が伝わりにくくする作用がある。

【００７１】以上により、この実施の形態によれば、実
施の形態１の構成に加えて、第１、第２の発熱性の電子
部品３４ａ、３４ｂの発生した熱を、ケース３６の底面
３６ａに放熱させることによって、電子部品３４の温度
をさらに下げることができ、基板上の特定の発熱部品の
放熱能力を高めることができる。

【００７２】また、電子部品３４の発生した熱を基板３
３へも伝導させ、基板３３内で拡散させることにより、
基板３３からケース３６に伝わり、ケース３６の側面３
６ｂからＰＤモジュールに伝わる熱を減少させることが
でき、ＰＤモジュールの温度上昇への影響を低減するこ
とができる。

【００７３】さらに、ケース底面とケース側面との間に
切り欠き穴を設けることにより、ケース底面からケース
側面に伝導される熱を、さらに低減させることができ
る。

【００７４】なお、他の態様として、放熱シート６０、
６１を設けることなく、スルーホール６３に伝えた熱
を、基板３３の内部に設けられた内導体６４を介して、
基板全体に伝えるような構成であっても良い。この場合
でも、基板全体に拡散した熱が放熱シート３８やケース
３６の内気を通じて、カバー３７から外気５０に伝わ
り、その放熱性能を向上させることができる。

【００７５】なお、この実施の形態によれば、消費電力
の大きい電子部品の下面に、他の部品と干渉しない範囲
で、放熱シートを自由に配置することができ、放熱構造
の多様化を図ることができる。例えば、電子部品の配置
を変更する、或いは電子部品を他の部品に変更する等、
基板のレイアウト変更が行われた場合であっても、ケー
スの金型や、加工作業の変更を行わずに、ケース底面に
配置された放熱シートの位置や大きさを変更することが
できる。

【００７６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、光素
子モジュールの取付けられた電子機器の表面温度より
も、光素子モジュールの表面温度が低くなり、光受信器
の表面温度を適正な値とすることによって、光素子モジ
ュールの温度上昇を抑えることができ、これによって光
素子の性能劣化をより防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による光受信器（電
子機器）の構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１によるケースの構造
図である。

【図３】 この発明の実施の形態１によるカバーの構造
図である。

【図４】 この発明の実施の形態１による伝熱経路を示
す図である。

【図５】 この発明の実施の形態１による温度測定結果
を示す図である。

【図６】 この発明の実施の形態２による光受信器（電
子機器）の構成図である。

【図７】 従来の電子機器の構成を示す図である。

【図８】 特定部位の電子部品の発熱性を高めた電子機
器の構成例を示す図である。

【符号の説明】

２９ ＰＤモジュール（光素子モジュール）、 ３３
基板、 ３４ 電子部品、 ３６ ケース、 ３７ カ
バー、 ３８ 放熱シート。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光素子の収納された光素子モジュール
   と、 上記光素子モジュールとの間で電気信号が伝送され、一
   方の面に発熱性の電子部品の載置された基板と、 上記光素子モジュールが一側面に取付けられ、上記基板
   が収納されるとともに、当該基板の他方の面が底面の内
   側と間隙を有して固定されるケースと、 上記ケースの他の２つの側面にそれぞれ当接し、当該ケ
   ースの他の２つの側面を間に挟んで嵌合する２つの側面
   を有したカバーと、 上記基板の一方の面と上記カバーの上面との間に配置さ
   れ、当該カバーの上面と上記発熱性の電子部品にそれぞ
   れ当接し、可撓性を有した放熱材と、 を備えたことを特徴とする電子機器。
2. 【請求項２】 上記ケースは、当該ケースの底面の周縁
   側に、当該ケースの他の側面に沿う方に長い穴が形成さ
   れた切り欠き溝を有したことを特徴とする請求項１記載
   の電子機器。
3. 【請求項３】 上記カバーの２つの側面は、上記カバー
   の上面と鋭角を成し、 当該カバーの２つの側面の端縁間の距離が、当該カバー
   と嵌合する上記ケースの他の２つの側面間の距離よりも
   小さいことを特徴とする請求項１記載の電子機器。
4. 【請求項４】 上記カバーの側面と上記ケースの側面に
   は、いずれか一方に凸部、他方に凹部が設けられ、上記
   カバーとケースの嵌合時に該凸部と凹部が嵌合し、 上記基板とカバーの間に挿入される前の上記放熱材の厚
   みが、当該嵌合時における、上記発熱部品と上記カバー
   の間隔よりも厚いことを特徴とする請求項１記載の電子
   機器。
5. 【請求項５】 上記放熱材は、上記発熱部品の面積より
   も大きく、上記発熱部品の周囲で上記基板上面と少なく
   とも一部が当接することを特徴とする請求項１記載の電
   子機器。
6. 【請求項６】 上記ケースの底面に複数個立設され、上
   記基板の他方の面の隅に当接する一端部を有し、上記基
   板が載置された取付け部を備えたことを特徴とする請求
   項１記載の電子機器。
7. 【請求項７】 上記基板は一方の面に導体ピンが突設さ
   れ、当該導体ピンは、上記ケース底面の切り欠き溝を貫
   通して、当該ケース外部に突出したことを特徴とする請
   求項１記載の電子機器。
8. 【請求項８】 上記放熱材はシリコンを素材としたこと
   を特徴とする請求項１記載の電子機器。
9. 【請求項９】 光素子の収納された光素子モジュール
   と、 上記光素子モジュールとの間で電気信号が伝送され、発
   熱部品の載置された基板と、 上記光素子モジュールが側面に取付けられ、上記基板が
   収納されたケースと、 上記ケースに嵌合するカバーと、 上記カバーと上記発熱部品の間に配置され、上記カバー
   と上記発熱部品にそれぞれ当接し、可撓性を有した放熱
   材と、を備え、 上記発熱部品と上記光素子モジュール間の熱抵抗が、上
   記発熱部品と上記カバー間の熱抵抗よりも大きいことを
   特徴とする電子機器。
10. 【請求項１０】 光素子の収納された光素子モジュール
    と、 上記光素子モジュールとの間で電気信号が伝送され、発
    熱部品の載置された基板と、 上記光素子モジュールが側面に取付けられ、上記基板が
    収納されたケースと、 上記ケースに嵌合するカバーと、 上記カバーと上記発熱部品の間に配置され、上記カバー
    と上記発熱部品にそれぞれ当接し、可撓性を有した放熱
    材と、を備え、 上記発熱部品および光素子の動作時に、上記光素子モジ
    ュールの温度が、上記カバーの温度よりも低いことを特
    徴とする電子機器。
11. 【請求項１１】 上記発熱部品は、上記光素子を駆動す
    るドライバ、もしくは光素子の出力を増幅する増幅器、
    もしくはＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路であること
    を特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の電子
    機器。