JP2005093507A - Optical transmission module - Google Patents
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Description
本発明は、光学素子モジュールと電子回路基板を固定する金属筐体を有し、放熱特性に優れた光伝送モジュールに関するものである。 The present invention relates to an optical transmission module having a metal casing for fixing an optical element module and an electronic circuit board and having excellent heat dissipation characteristics.
図6に示すように、従来の光伝送モジュール51は、上部が開放されその内部に半導体レーザを用いたレーザモジュール(光学素子モジュール)52と電子回路基板53を固定する第一金属筐体54と、この第一金属筐体54の開放部分を覆う第二金属筐体55とを備えている。電子回路基板53には、レーザモジュール52を駆動する制御回路(図示せず)や外部マザー基板と接続される電気コネクタ56や他の電子部品57が実装されている。
As shown in FIG. 6, a conventional
レーザモジュール52には、ネジ止め用穴58が形成されたフランジ59が形成されており、本体部61の側面には複数のリードピン62が設けられている。第一金属筐体54には、レーザモジュール52及び電子回路基板53を固定するためのネジ穴(電子回路基板用は図示せず)63が設けられている。
The
光伝送モジュール51を組み立てるに際しては、まず、電子回路基板53を第一金属筐体54にネジ64で固定する。その後、レーザモジュール52のネジ止め用穴58にネジ64を通過させて、そのネジ64を第一金属筐体54のネジ穴63に挿入・螺合させて固定する。次に、レーザモジュール52のリードピン62を電子回路基板53にはんだ付けすると共に、他の電子部品57を電子回路基板53にはんだ付けする。最後に、第二金属筐体55を、第一金属筐体54にネジ止めして固定する。
In assembling the
ここで、半導体レーザは、その波長や光出力特性が温度に大きく依存するため、波長多重伝送用などの高性能を求める用途では温度を安定化して使用する必要がある。そのためレーザモジュール52は、温度制御用ペルチェ素子の上にレーザチップと温度検出用サーミスタを実装して構成される。ペルチェ素子は、冷却能力を持ったP形・N形半導体の接合対の熱電冷却素子であり、直流電流を流すことにより素子の両表面を加熱・冷却できる。電流の向きを変えることによって加熱・冷却を切り替える。
Here, since the wavelength and optical output characteristics of a semiconductor laser greatly depend on temperature, it is necessary to stabilize the temperature in applications that require high performance such as for wavelength division multiplexing transmission. Therefore, the
サーミスタで検出される温度が常に一定になるようにペルチェ素子を制御することにより、半導体レーザの動作温度は外部温度に関係なく常に一定に保たれる。 By controlling the Peltier element so that the temperature detected by the thermistor is always constant, the operating temperature of the semiconductor laser is always kept constant regardless of the external temperature.
ここで、レーザモジュール52から発生した熱は、フランジ59から第一金属筐体54へと伝わり、最終的には周囲空間に放熱される。しかし、光伝送モジュール51は、外部マザー基板に固定されており、その外部マザー基板に使用されるプリント基板側の熱抵抗が大きいため、放熱効率がよくないといった問題があった。
Here, the heat generated from the
そこで、レーザモジュール52を上側の第二金属筐体55に固定して、その第二金属筐体55から放熱するように構成することもある。しかしながら、レーザモジュール52を第二金属筐体55に固定すると、電子回路基板53との取り合いの関係で、電気コネクタ56や他の電子部品57の実装構造は大きな制限を受け、その実装作業が困難になってしまうという問題があった。
Therefore, the
すなわち、光伝送モジュール51の組み立てには、レーザモジュール52の放熱以外にもIC類の放熱、電子回路基板53上のICとレーザモジュール52間のはんだ接続の信頼性の確保など様々な条件を満たした実装が要求されるが、レーザモジュール52を第二金属筐体55に固定することで、これらの要求に対する実装構造は大きな制約を受けていた。
That is, the assembly of the
そこで本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、その目的は、高い放熱効率が得られると共に、電子コネクタ等の他の電子部品を容易に実装できる光伝送モジュールを提供することにある。 Accordingly, the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical transmission module that can obtain high heat dissipation efficiency and can easily mount other electronic components such as an electronic connector. There is.
上記目的を達成するために、本発明は、上部が開放されその内部に発熱性の光学素子モジュールと電子回路基板を固定する第一金属筐体と、該第一金属筐体の開放部分を覆う第二金属筐体とを備えた光伝送モジュールにおいて、上記光学素子モジュールを伝熱性部材を介して上記第一金属筐体に固定し、上記伝熱性部材の上部に放熱性を有すると共に上記第二金属筐体に当接する柔軟部材を設けたものである。 In order to achieve the above object, the present invention covers a first metal casing that is open at the top and fixes a heat-generating optical element module and an electronic circuit board therein, and an open portion of the first metal casing. An optical transmission module comprising a second metal housing, wherein the optical element module is fixed to the first metal housing via a heat conductive member, and the second heat conductive member has heat dissipation and the second heat conductive member. A flexible member that comes into contact with the metal casing is provided.
そして、上記第二金属筐体の上記光学素子モジュール側の面に上記柔軟部材に当接する伝熱性突起部を設けたものが好ましい。 And what provided the heat conductive protrusion part which contact | abuts to the said flexible member in the surface at the side of the said optical element module of said 2nd metal housing | casing is preferable.
また、上記伝熱性部材が上記光学素子モジュールを上記第一金属筐体に固定するためのネジ等の固定部材を取り付けられるように形成され、上記固定部材を上記第一金属筐体の内側から上記伝熱性部材に挿入して取り付けて、上記光学素子モジュールを上記第一金属筐体に固定するように構成したものが好ましい。 Further, the heat conductive member is formed so that a fixing member such as a screw for fixing the optical element module to the first metal casing can be attached, and the fixing member is formed from the inside of the first metal casing. It is preferable that the optical element module is fixed to the first metal casing by being inserted and attached to a heat conductive member.
さらに、上記伝熱性部材が上記光学素子モジュールを上記第一金属筐体に固定するためのネジ等の固定部材を取り付けられるように形成され、上記固定部材を上記第一金属筐体の外側から上記伝熱性部材に挿入して取り付けて、上記光学素子モジュールを上記第一金属筐体に固定するように構成したものであってもよい。 Further, the heat transfer member is formed so that a fixing member such as a screw for fixing the optical element module to the first metal casing can be attached, and the fixing member is connected to the first metal casing from the outside. The optical element module may be configured to be inserted and attached to a heat conductive member and fixed to the first metal casing.
また、上記伝熱性部材が、上記光学素子モジュールに一体的に取り付けられ、上記光学素子モジュールのフランジ部及び上記伝熱性部材が、上記光学素子モジュールを上記第一金属筐体に固定するためのネジ等の固定部材を取り付けられるように形成されたものが好ましい。 The heat transfer member is integrally attached to the optical element module, and the flange portion of the optical element module and the heat transfer member are screws for fixing the optical element module to the first metal casing. What was formed so that fixing members, such as, could be attached, is preferable.
さらに、上記柔軟部材は、放熱樹脂または放熱グリスにて構成されるものが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the flexible member is made of heat radiating resin or heat radiating grease.
本発明によれば、高い放熱効率が得られると共に、電子コネクタ等の他の電子部品を容易に実装できる。 According to the present invention, high heat dissipation efficiency can be obtained, and other electronic components such as an electronic connector can be easily mounted.
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係る光伝送モジュールの好適な実施の形態を示した斜視図、図2は図1の第二金属筐体の下面を示した斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a preferred embodiment of an optical transmission module according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a lower surface of a second metal casing of FIG.
本実施の形態に係る光伝送モジュールは、大都市圏の通信網や高速ルータ網で用いられるものであり、中継器や光増幅器なしで遠距離伝送を可能とする。 The optical transmission module according to the present embodiment is used in a communication network or a high-speed router network in a metropolitan area, and enables long-distance transmission without a repeater or an optical amplifier.
図示するように、光伝送モジュール1は、上部が開放されその内部にレーザモジュール(光学素子モジュール)2と電子回路基板3を固定する第一金属筐体4と、この第一金属筐体4の開放部分を覆う第二金属筐体5とを備えている。電子回路基板3には、レーザモジュール2を駆動する制御回路(図示せず)や外部マザー基板と接続される電気コネクタ6や他の電子部品7が実装されている。
As shown in the figure, the optical transmission module 1 has a first metal housing 4 that is open at the top and fixes a laser module (optical element module) 2 and an electronic circuit board 3 therein. And a
レーザモジュール2には、本体部11のレンズ・ファイバアセンブリ10側とその逆側とに、固定部材であるネジ21等が挿入されるネジ止め用穴8が形成されたフランジ9が形成されている。フランジ9が形成された面とは別の本体部11の側面には複数のリードピン12が設けられている。フランジ9は本体部11の側部直近に形成されている。
In the
第一金属筐体4の底面には、レーザモジュール2及び電子回路基板3を固定するための固定部材であるネジ21が螺合するネジ穴(電子回路基板用は図示せず)14が設けられている。
The bottom surface of the first metal housing 4 is provided with a screw hole (not shown for an electronic circuit board) 14 into which a
ところで、本実施の形態に係る光伝送モジュール1は、レーザモジュール2を伝熱性部材15を介して第一金属筐体4に固定し、伝熱性部材15の上部に放熱性を有する柔軟部材16を設け、第二金属筐体5のレーザモジュール2側の面に柔軟部材16に当接する伝熱性突起部17を設けたことを特徴とする。
By the way, in the optical transmission module 1 according to the present embodiment, the
伝熱性部材15は、伝熱性の高い金属にて形成された金属スペーサ18にて構成されており、レーザモジュール2のレンズ・ファイバアセンブリ10とは逆側のフランジ9上部に設けられている。金属スペーサ18は、フランジ9と同等の平面視長方形状に形成され、その両端近傍には、ネジ21が挿入されるネジ止め用穴22が形成されている。このネジ止め用穴22は、フランジ9のネジ止め用穴8と同芯かつ同径に形成されている。ネジ止め用穴22の間には、上方に突出する突出部23が形成されている。突出部23は、その上端面が平面状に形成され、ネジ21の頭部上端と略同等の高さになるように形成されている。
The
放熱性を有する柔軟部材16は、シリコーンゴムシートやシリコーンゴム接着剤等の放熱樹脂、またはシリコーンオイルコンパウンド等の放熱グリスにて形成された放熱シート19にて構成されている。放熱シート19は、金属スペーサ18の上面と後述する伝熱性突起部17の下面との間隔よりも若干厚く形成されており、ネジ21の上部の凹凸や各金属部品の機械的加工精度の誤差を吸収して、金属スペーサ18及び伝熱性突起部17との密着性を高めるようになっている。
The heat radiating
伝熱性突起部17は、金属または放熱樹脂等にて形成された伝熱性のブロック体24にて構成され、第二金属筐体5の金属スペーサ18の上方位置に取り付けられている。なお、伝熱性突起部17は、第二金属筐体5と一体形成してあってもよい。
The heat
上記構成の光伝送モジュール1を組み立てるに際しては、まず、電子回路基板3を第一金属筐体4にネジ21で固定する。その後、レーザモジュール2のフランジ9上に金属スペーサ18を載置すると共に、レーザモジュール2を第一金属筐体4上の取付位置にセットする。そして、レーザモジュール2の上方(第一金属筐体4の内側)からネジ21をネジ止め用穴22,8に通過させて、そのネジ21を第一金属筐体4のネジ穴14に挿入・螺合させて、第一金属筐体4にレーザモジュール2を固定する。そして、金属スペーサ18上に、放熱シート19を取り付ける。
In assembling the optical transmission module 1 having the above configuration, first, the electronic circuit board 3 is fixed to the first metal casing 4 with the
次に、レーザモジュール2のリードピン12を電子回路基板3にはんだ付けすると共に、他の電子部品7を電子回路基板3にはんだ付けする。最後に、第二金属筐体5を、第一金属筐体4にネジ止めして固定して組み立てが完了する。
Next, the lead pins 12 of the
このとき、第二金属筐体5に設けられた伝熱性突起部17は、放熱シート19と当接し、レーザモジュール2は、ネジ21、金属スペーサ18、放熱シート19及び伝熱性突起部17を介して第二金属筐体5に伝熱可能に接続(熱結合)される。ネジ21、金属スペーサ18、放熱シート19及び伝熱性突起部17はそれぞれ伝熱効率が高く、熱抵抗を低く抑えることができるので、レーザモジュール2から発生する熱を、第二金属筐体5に効率的に伝達できる。第二金属筐体5の上面は面積が広く、空気と接しているので、広範囲の面から周囲空間に放熱できる。従って、放熱効率が非常に高く、レーザモジュール2の温度上昇を確実に防止することができる。
At this time, the
また、上記構成では、従来ネジ固定に利用していた空間に金属スペーサ18等を設けて放熱するようにしたため、電子回路基板3の変更や、電気コネクタ6や他の電子部品7のレイアウトの変更をする必要はない。
In the above configuration, the
さらに、追加する部品は、金属スペーサ18(伝熱性部材15)と放熱シート19(柔軟部材16)とブロック体24(伝熱性突起部17)だけでよいので、コスト上昇はほとんどない。 Furthermore, since only the metal spacer 18 (heat transfer member 15), the heat radiation sheet 19 (flexible member 16), and the block body 24 (heat transfer protrusion 17) need to be added, there is almost no increase in cost.
また、上記構成によれば、レーザモジュール2は、下側の第一金属筐体4に固定しているので、リードピン12のはんだ付けも容易に行うことができ、従来のように、電気コネクタ6や他の電子部品7の実装構造が大きな制限を受けてその実装作業が困難になってしまうということはない。すなわち、電子回路基板4に対して、柔軟な実装構造を採用することができる。従って、レーザモジュール2以外のIC類の放熱、電子回路基板3上のICとレーザモジュール2間の高周波電気特性の確保、レーザモジュール2のリードピン12と電子回路基板3間のはんだ接続の信頼性の確保といった様々な条件を容易に満たすことができる。
Further, according to the above configuration, since the
なお、本実施の形態では、金属スペーサ18を一方のフランジ9のみに設けているが、レンズ・ファイバアセンブリ10側のフランジ9にも設けるようにしてもよい。この場合、金属スペーサ18を分割して、レンズ・ファイバアセンブリ10の両側にこれを挟むように設け、その上部に放熱シート及び伝熱性突起部が設けられる。
In the present embodiment, the
また、固定部材はネジ21に限られるものではなく、ピン等の他の物であってもよい。
Further, the fixing member is not limited to the
図3は本発明に係る光伝送モジュールの好適な他の実施の形態を示した斜視図、図4は図3の第二金属筐体の下面を示した斜視図、図5は図3の光学素子モジュールと伝熱性部材を示した斜視図である。 3 is a perspective view showing another preferred embodiment of the optical transmission module according to the present invention, FIG. 4 is a perspective view showing the lower surface of the second metal casing of FIG. 3, and FIG. 5 is an optical diagram of FIG. It is the perspective view which showed the element module and the heat conductive member.
かかる光伝送モジュール31は、上記光伝送モジュール1と比較して伝熱性部材15たる金属スペーサ32の構造が相違する。本実施の形態の金属スペーサ32は、レーザモジュール2のレンズ・ファイバアセンブリ10側のフランジ9上から逆側のフランジ9上へと延びる平面コ字状に形成されており、本体部11側面両側からレーザモジュール2を挟むように一体に固定されている。金属スペーサ32の両端は、各フランジ9のネジ止め用穴8上まで延出しており、ネジ止め用穴8に相当する位置にはネジ穴33が形成されている(ネジタップ加工されている)。
The
金属スペーサ32の上部のうちフランジ9の上部には、放熱シート19が設けられている。レンズ・ファイバアセンブリ10とは逆側のフランジ9上には、図1と同様の平面視長方形状の放熱シート19が設けられ、レンズ・ファイバアセンブリ10側のフランジ9上には、レンズ・ファイバアセンブリ10を避けてその両側に放熱シート19が設けられている。
A
放熱シート19の上部の第二金属筐体5の下面には、放熱シート19と平面が同形状の伝熱性突起部17が設けられている。
A heat
なお、その他の構成については、図1の光伝送モジュール1と同等であるので同じ符号を付して、その説明を省略する。 Other configurations are the same as those of the optical transmission module 1 shown in FIG.
上記構成の光伝送モジュール31を組み立てるに際しては、上記実施の形態と同様に、まず、電子回路基板3を第一金属筐体4にネジ21で固定する。その後、レーザモジュール2に金属スペーサ32を接着剤等により固定して、レーザモジュール2を第一金属筐体4上の取付位置にセットする。そして、第一金属筐体4の下方(第一金属筐体4の外側)からネジ21を挿入して、そのネジ21を第一金属筐体4のネジ穴14及び金属スペーサ32のネジ穴33に挿入・螺合させて、第一金属筐体4にレーザモジュール2を固定する。そして、金属スペーサ32上に、各放熱シート19を取り付ける。
When assembling the
次に、レーザモジュール2のリードピン12を電子回路基板3にはんだ付けすると共に、他の電子部品7を電子回路基板3にはんだ付けする。最後に、第二金属筐体5を、第一金属筐体4にネジ止めして固定して組み立てが完了する。
Next, the lead pins 12 of the
これによれば、上述した図1の光伝送モジュール1と同様の作用効果を得ることができる。さらに、上記構成によれば、第一金属筐体4の板厚が薄い場合でも、金属スペーサ32の厚さ分、ネジ穴33を長くできるので、レーザモジュール2と第一金属筐体4との固定強度を確保できる。但し、光伝送モジュールを他の基板等へ固定することを考えれば、第一金属筐体4の下面が面一に形成される図1の光伝送モジュール1の方が優れている。
According to this, the same effect as the optical transmission module 1 of FIG. 1 mentioned above can be obtained. Furthermore, according to the above configuration, even if the plate thickness of the first metal casing 4 is thin, the
なお、本実施の形態では、放熱シート19の上部に、第二金属筐体5の伝熱性突起部17が設けられているが、放熱シート19の厚さを、第二金属筐体5の下面に届くまで厚くして、放熱シート19を第二金属筐体5に直接当接させるようにしてもよい。この場合は伝熱性突起部17を設けなくてよい。
In the present embodiment, the heat
1 光伝送モジュール
2 レーザモジュール(光学素子モジュール)
3 電子回路基板
4 第一金属筐体
5 第二金属筐体
9 フランジ
15 伝熱性部材
16 柔軟部材
17 伝熱性突起部
21 ネジ
31 光伝送モジュール
1
3 Electronic Circuit Board 4
Claims (6)
The optical transmission module according to any one of claims 1 to 5, wherein the flexible member is made of heat radiating resin or heat radiating grease.
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