JP2004103729A

JP2004103729A - 光モジュール

Info

Publication number: JP2004103729A
Application number: JP2002261770A
Authority: JP
Inventors: Kazue Oki; 沖　和重; Toshio Mizue; 水江　俊雄
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-09-06
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-06
Also published as: JP3800154B2

Abstract

【課題】発光素子付近の温度条件をより改善できる光モジュールを提供すること。
【解決手段】この光モジュール１０は、発光素子を駆動するためのドライバ素子と、ドライバ素子を含む電子部品が実装されている下層基板１２ａと、下層基板１２ａに実装されている電子部品と協働する電子部品が実装されている上層基板１２ｂと、少なくともドライバ素子が発生する熱を伝熱するための放熱ブロック１３と、を含み、放熱ブロック１３は、下層基板１２ａをハウジング１１との間で把持すると共に上層基板１２ｂを下層基板１２ａと対向するように搭載し、更にハウジング１１と共にこの光モジュール１０の外郭の一部を構成する。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、活線挿抜型の光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光モジュールは、光を情報伝達媒体として用いるデータリンク、光ＬＡＮ等の光通信システムなどに広く用いられる。従来の光モジュールの一例としては、ハウジングを備え、その底面には基板が設けられている。この基板上に、発光素子アセンブリ、受光素子アセンブリ、電子部品等が搭載されている。電子部品としては、発光素子を駆動するためのドライバ素子が含まれる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第６，３３５，８６９　Ｂ１号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発光素子アセンブリに含まれる発光素子は熱による影響を受けやすいために、光モジュールの信頼性、性能を上げるためにはその発光素子付近の温度が極力高温にならないようにする必要がある。
【０００５】
そこで本発明では、発光素子付近の温度条件をより改善できる光モジュールを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記特許文献１に記載の光モジュールを用いて種々の実験を行った。その実験の中で本発明者らは、上記特許文献１に記載の光モジュールでは、発光素子アセンブリと基板とがリード接続されているので、このリードを介しての基板から発光素子アセンブリへの熱伝導に着目し、このことが発光素子付近の温度条件を悪化させている一因であることを見いだした。この発明は、これらの知見に基づいてなされたものである。
【０００７】
本発明の光モジュールは、光電変換素子と電気信号の授受を行う電子部品を含む第１電子部品が実装されている第１基板と、第１電子部品の少なくとも一部と協働する第２電子部品が実装されている第２基板と、第１部品および第２電子部品に含まれる電子部品の内、少なくとも他の一の電子部品よりも発熱量の大きい特定電子部品が発生する熱を伝熱するための熱伝導部材と、を含み、熱伝導部材は、第１基板または第２基板をハウジング部材との間で把持すると共に、当該把持しないほうの第１基板または第２基板を、ハウジング部材との間で把持する第１基板または第２基板と対向するように搭載し、更にハウジング部材と共にこの光モジュールの外郭の一部を構成する。
【０００８】
本発明の光モジュールによれば、特定電子部品が発生する熱が熱伝導部材に伝わり、その熱が熱伝導部材内を伝導して外郭に達するので、特定電子部品が発生した熱を効率的に光モジュールの外郭に伝導させることができる。従って、第１基板または第２基板からリードを介して光電変換素子へ伝わる熱を低減することができるので、発光素子といった光電変換素子付近の温度条件をより改善できる。
【０００９】
また本発明の光モジュールでは、熱伝導部材は、放熱シートを介して少なくとも特定電子部品と接触していることが好ましい。特定電子部品が発生する熱が放熱シートを介して熱伝導部材に伝わるので、より効率的に特定電子部品が発生した熱を光モジュールの外郭に伝導させることができる。
【００１０】
また本発明の光モジュールでは、第１基板の主面に電気信号の授受を行う電子部品が実装されており、第１基板は、その主面が熱伝導部材に対向するようにハウジング部材と熱伝導部材との間に把持されていることが好ましい。ドライバ素子といった光電変換素子と電気信号の授受を行う電子部品が実装されている主面と熱伝導部材とが対向しているので、その電子部品が発生する熱を効率的に熱伝導部材に伝導させることができる。
【００１１】
また本発明の光モジュールでは、第２基板の主面にのみ第２電子部品が実装されており、第２基板は、その主面が第１基板と対向していることが好ましい。第２基板に実装されている第２電子部品が発生する熱も熱伝導部材に伝わることとなるので、第１基板と第２基板との間の熱のこもりをより改善することができるので、発光素子といった光電変換素子付近の温度条件を更に改善できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１３】
図１は本実施形態に係る光モジュール１０と光モジュール１０がはめ込まれるホストボード４０を示す斜視図である。図１に示されるように、光モジュール１０はホストボード４０に設けられたケージ４２に挿入される。そして、光モジュール１０に形成された突起部（図１では見えない）がホストボード４０に設けられたフック４１に係合し、光モジュール１０はホストボード４０に対して固定される。突起部とフック４１とが係合する態様を、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す。この光モジュールは、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ホストボード４０に設けられたフック４１と光モジュール１０に設けられた突起部１１ａとが係合することによって、ホストボード４０に固定される。
【００１４】
図２は光モジュール１０の分解斜視図である。光モジュール１０は、ハウジング（ハウジング部材）１１と、実装基板１２と、放熱ブロック（熱伝導部材）１３と、カバー１４と、発光素子アセンブリ１５と、受光素子アセンブリ１６と、ＯＳＡブロック１７と、ホルダ１８と、ブラケット１９と、シールド２０と、放熱フィン２１と、ベールアクチュエータ２２と、テールキャップ２３と、基板止め２４とを含む。
【００１５】
ハウジング１１は、発光素子アセンブリ１５、受光素子アセンブリ１６、実装基板１２といった機能部品を収納する部分である。ハウジング１１は、発光素子アセンブリ１５、受光素子アセンブリ１６、実装基板１２の下層基板（第１基板）１２ａがそれぞれ収容される凹部１１ｂを含む。ハウジング１１は、亜鉛若しくはアルミニウムを成分として含む合金、又はアルミニウムによって形成されている。
【００１６】
下層基板１２ａには、その両面に電子部品（第１電子部品）が実装されている。本実施形態の場合には、下層基板１２ａの主面に発光素子アセンブリ１５の発光素子（光電変換素子）を駆動するために電気信号の授受を行うドライバ素子（電子部品、特定電子部品）が実装されており、その主面と反対側の面がハウジング１１に対向するように搭載されている。下層基板１２ａには、発光素子アセンブリ１５および受光素子アセンブリ１６がブラケット１９およびリードピン（図示しない）を介して取り付けられている。その下層基板１２ａは、ハウジング１１の凹部１１ｂに配置され、基板止め２４によって仮固定される。
【００１７】
光電変換素子としての発光素子を含む発光素子アセンブリ１５および光電変換素子としての受光素子を含む受光素子アセンブリ１６は、ＯＳＡブロック１７の半円形状の部分に戴置されてホルダ１８によって固定されている。ＯＳＡブロック１７とハウジング１１との間にはシールド２０が挟み込まれる。このようにハウジング１１に下層基板１２ａ、発光素子アセンブリ１５および受光素子アセンブリ１６といった機能部品が取り付けられた様子を図４に示す。
【００１８】
図４においては、ハウジング１１に、下層基板１２ａ、発光素子アセンブリ１５および受光素子アセンブリ１６といった機能部品と共に、ベールアクチュエータ２２も取り付けられている。ベールアクチュエータ２２は、ハウジング１１に設けられている突起部（図４では見えない）を、いわゆる梃子の原理を利用してハウジング１１側に移動させて、図３を用いて説明したホストボードのフックから外すための部品である。
【００１９】
発光素子アセンブリ１５および受光素子アセンブリ１６には、更にフィン２１が戴置される。フィン２１が戴置された様子を図５に示す。また、図５における長手方向の断面図を図６に示す。図６によれば、発光素子アセンブリ１５および受光素子アセンブリ１６に取り付けられているブラケット１９に、シリコンシート２５が戴置されている。フィン２１の一端は、そのシリコンシート２５を介して発光素子アセンブリ１５に接触している。フィン２１の他端は、ハウジング１１にも接触している。
【００２０】
従って、受光素子アセンブリ１５および発光素子アセンブリ１６と、ハウジング１１とは伝熱が行われるように構成されている。例えば、発光素子アセンブリ１６で発生する熱は、ブラケット１９、シリコンシート２５を介してフィン２１に伝熱し、ハウジング１１に伝熱する。更に、フィン２１には突起部２１ａが設けられており、この突起部２１ａは、光モジュール１０がケージ４２に挿入された際に、そのケージ４２に接触するように構成されている。従って、フィン２１に伝わった熱は、ケージ４２にも効率的に伝熱されることとなる。また、シリコンシート２５によって発光素子アセンブリ１５等とハウジング１１等とは電気的に絶縁されており、発光素子アセンブリ１５等にはシグナルグラウンドが印加され、ハウジング１１等にはフレームグラウンド電位が印加される。従って、グラウンドを分離し個別に設けることで、分離しない場合に比較して外来ノイズのハウジング１１内への影響を低減できる。本実施形態の場合、フィン２１、ブラケット１９、ホルダ１８のそれぞれは銅を成分として含む合金によって形成されている。
【００２１】
図６の状態から、ハウジング１１には放熱ブロック１３が戴置される。放熱ブロックは、下層基板１２ａとフィン２１とをハウジング１１との間に挟み込んで固定する。また、放熱ブロック１３の端部にはテールキャップ２３が取り付けられる。下層基板１２ａを放熱ブロック１３が固定している詳細については後ほど説明する。本実施形態の場合、放熱ブロック１３はアルミニウムを成分として含む合金、又はアルミニウムによって形成されている。
【００２２】
放熱ブロック１３の上面には収納凹部１３ｂが設けられており、上層基板（第２基板）１２ｂは、電子部品が実装されている主面を放熱ブロック１３側に向けて戴置される。また、上層基板１２ｂと下層基板１２ａとはフレックス基板１２ｃによって連結されており、上層基板１２ｂと下層基板１２ａとのそれぞれに実装される電子部品が協働して電子回路を構成する。このフレックス基板１２ｃは、放熱ブロック１３の側面に設けられている切欠き部１３ａに収まるようになっている。この様子を図８に示す。
【００２３】
図８に示すように、放熱ブロック１３の上面には、上層基板１２ｂが戴置されている。上層基板１２ｂは、電子部品が実装されている主面を放熱ブロック１３側に向けて戴置されているので、外側には電子部品が露出していない。上層基板１２ｂおよび下層基板（図８では見えない）とを連結するフレックス基板１２ｃは、放熱ブロック１３の切欠き部１３ａに収まっている。この状態から、上層基板１２ｂを覆うように銅製のカバー１４を取り付けると、光モジュール１０の組み立てが完了する。この組み立てが完了した光モジュール１０を図９に示す。
【００２４】
図９に示すように、カバー１４は、上層基板１２ｂを覆って放熱ブロック１３との間に保持する。カバー１４は、更に放熱ブロック１３をハウジング１１との間に保持する。カバー１４は、放熱ブロック１３の一部を覆うように構成されているので、放熱ブロック１３の他の部分は露出することとなる。従って、放熱ブロック１３の露出している部分は、ハウジング１１と共に光モジュール１０の外郭の一部を構成する。
【００２５】
光モジュール１０を横から見た様子を図１０に示す。カバー１４には爪１４ａが設けられており、この爪１４ａがハウジング１１の所定部分と嵌り合って、カバー１４とハウジング１１とが固定される。また、フィン２１の突起部２１ａは、ハウジング１１の突起部１１ａと対応する位置に配置されることなる。従って、光モジュール１０が図１で示したホストボード４０に実装されているケージ４２に嵌め込まれると、フィン２１の突起部２１ａがケージ４２の内側と接触し、その接触によってハウジング１１の突起部１１ａがホストボード４０に向かって付勢されることとなる。
【００２６】
図１０のＩ−Ｉ断面図を図１１に示す。下層基板１２ａには、その両面に電子部品が実装されている。下層基板１２ａがハウジング１１に配置されると、その主面と対向する面に実装されている電子部品は、ハウジング１１の凹部１１ｂに収まる。下層基板１２ａは、ハウジング１１と放熱ブロック１３とに挟まれて固定されている。下層基板１２ａの主面に実装されている電子部品は、放熱ブロック１３の凹部に収まる。下層基板１２ａの主面に実装されている電子部品のうち、例えば、発光素子アセンブリ１５に含まれる発光素子を駆動するためのドライバ素子といった発熱する電子部品にはシリコンシート（放熱シート）２６が当接されている。シリコンシート２６は更に放熱ブロック１３とも接しており、ドライバ素子といった電子部品が発する熱を放熱ブロック１３に伝熱する。従って、下層基板１２ａに実装されているドライバ素子といった電子部品が発する熱は放熱ブロック１３に効率よく伝達される。
【００２７】
上層基板１２ｂには、放熱ブロック１３側の主面にのみ電子部品が実装されている。上層基板１２ｂは、放熱ブロック１３とカバー１４とに挟まれて保持されている。上層基板１２ｂに実装されている電子部品が発する熱は、主に放熱ブロック１３側に放射される。この熱は放熱ブロック１３に伝達されて、光モジュール１０の外部に放熱される。
【００２８】
本実施形態においては、下層基板１２ａに実装されているドライバ素子といった電子部品が発生する熱が放熱ブロック１３に伝わり、その熱が放熱ブロック１３内を伝導してその外郭に達するので、ドライバ素子が発生した熱を効率的に光モジュール１０の外郭に伝導させることができる。従って、下層基板１２ａまたは上層基板１２ｂからリードピン（図示しない）を介して発光モジュール１５へ伝わる熱を低減できるので、発光素子を含む発光モジュール１５付近の温度条件をより改善できる。
【００２９】
また、放熱ブロック１３は、シリコンシート２６を介して少なくともドライバ素子と接触しているので、ドライバ素子が発生する熱がシリコンシート２６を介して放熱ブロック１３に伝わる。従って、より効率的にドライバ素子が発生した熱を光モジュール１０の外郭に伝導させることができる。
【００３０】
また、上層基板１２ｂに電子部品が実装されている主面は、下層基板１２ａと対向しているので、上層基板１２ｂに実装されている電子部品が発生する熱も放熱ブロック１３に伝わる。従って、下層基板１２ａと上層基板１２ｂとの間の熱のこもりをより改善することができるので、発光素子を含む発光素子アセンブリ１５付近の温度条件をより改善できる。
【００３１】
発光素子アセンブリ１５が発生する熱がフィン２１を介して伝熱するので、発光素子アセンブリ１５が発生した熱を効率的に光モジュール１０の外部に伝導させることができる。また、フィン２１は、その一部である突起部２１ａがケージ４２に接することで、ハウジング１１の突起部１１ａをホストボード４０に向かって付勢するので、光モジュール１０が確実にホストボード４０に取り付けられることとなる。
【００３２】
また、フィン２１は、シリコンシート２５を介して発光素子アセンブリ１５と接触しているので、発光素子アセンブリ１５が発生する熱がシリコンシート２５を介してフィン２１に伝わる。従って、より効率的に発光素子アセンブリ１５が発生した熱を光モジュール１０の外部に伝導させることができる。
【００３３】
また、下層基板１２ａの主面にドライバ素子が実装されており、下層基板１２ａは、その主面が放熱ブロック１３に対向するように、ハウジング１１と放熱ブロック１３との間に把持されているので、ドライバ素子が実装されている主面と放熱ブロック１３とが対向することとなり、ドライバ素子が発生する熱を効率的に放熱ブロック１３に伝導させることができる。
【００３４】
また、フィン２１がホストボード４０のケージ４２と接触しているので、ハウジング１１、放熱ブロック１３、カバー１４のフレームグラウンド電位を強化することができ、光モジュール１０のノイズ特性が向上する。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、特定電子部品が発生する熱が熱伝導部材に伝わり、その熱が熱伝導部材内を伝導して外郭に達するので、特定電子部品が発生した熱を効率的に光モジュールの外郭に伝導させることができる。従って、第１基板または第２基板からリードを介して光電変換素子へ伝わる熱を低減することができるので、発光素子といった光電変換素子付近の温度条件をより改善できる。従って本発明の目的とする、発光素子付近の温度条件をより改善できる光モジュールを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である光モジュールおよびホストボードを示した図である。
【図２】本発明の実施形態である光モジュールを示した分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態である光モジュールがホストボードに嵌り込む部分を示した図である。
【図４】本発明の実施形態である光モジュールの一部を示した図である。
【図５】本発明の実施形態である光モジュールの一部を示した図である。
【図６】本発明の実施形態である光モジュールの一部を示した図である。
【図７】本発明の実施形態である光モジュールの一部を示した図である。
【図８】本発明の実施形態である光モジュールの一部を示した図である。
【図９】本発明の実施形態である光モジュールを示した図である。
【図１０】本発明の実施形態である光モジュールを示した図である。
【図１１】図１０のＩ−Ｉ断面図である。
【符号の説明】
１０…光デバイス、１１…ハウジング、１２ａ…下層基板、１２ｂ…上層基板、１２…実装基板、１３…放熱ブロック、１４…カバー、１５…発光素子アセンブリ、１６…受光素子アセンブリ、１７…ＯＳＡブロック、１８…ホルダ、１９…ブラケット、２０…シールド、２１…フィン、２２…ベールアクチュエータ、２３…テールキャップ。

Claims

光電変換素子と電気信号の授受を行う電子部品を含む第１電子部品が実装されている第１基板と、
前記第１電子部品の少なくとも一部と協働する第２電子部品が実装されている第２基板と、
前記第１部品および前記第２電子部品に含まれる電子部品の内、少なくとも他の一の電子部品よりも発熱量の大きい特定電子部品が発生する熱を伝熱するための熱伝導部材と、
を含み、
前記熱伝導部材は、前記第１基板または前記第２基板をハウジング部材との間で把持すると共に、当該把持しないほうの前記第１基板または前記第２基板を、前記ハウジング部材との間で把持する前記第１基板または前記第２基板と対向するように搭載し、更に前記ハウジング部材と共にこの光モジュールの外郭の一部を構成する、光モジュール。
前記熱伝導部材は、放熱シートを介して少なくとも前記特定電子部品と接触している、請求項１に記載の光モジュール。
前記第１基板の主面に電気信号の授受を行う電子部品が実装されており、
前記第１基板は、その主面が前記熱伝導部材に対向するように前記ハウジング部材と前記熱伝導部材との間に把持されている、請求項１に記載の光モジュール。
前記第２基板の主面にのみ前記第２電子部品が実装されており、
前記第２基板は、その主面が前記第１基板と対向している、請求項３に記載の光モジュール。