JP2007019411A - Optical-to-electrical transducer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気信号を光信号に変換して光出力する光送信モジュールを備えた光−電気変換装置に関するものである。 The present invention relates to an optical-electrical conversion device including an optical transmission module that converts an electrical signal into an optical signal and outputs the optical signal.
図7には、光−電気変換装置の主要な構成部分の一形態例が模式的な断面図により表されている。この光−電気変換装置40は、回路基板41と、光送信モジュールであるLDモジュール42と、光コネクタ43と、LDドライバIC44と、外部接続用端子45と、筐体46とを有して構成されている。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of main components of the photoelectric conversion device. The
すなわち、LDモジュール42は、電気信号を光信号に変換して光出力する発光素子(例えばレーザダイオード(LD))47がモジュールケース48の内部に収容配置されている構成を持つものである。このLDモジュール42には、モジュールケース48の内部から発光素子外部接続用の端子50が外部に突き出し形成されている。LDモジュール42は回路基板41の端面側に隣接配置され、端子50のモジュールケース外側の突出部分が回路基板41に例えばはんだ等の導電性接合材料によって接合されることにより、LDモジュール42は回路基板41に接続されている。
That is, the
LDドライバIC44は、発光素子47に電気信号を供給する回路構成を備えた発光素子駆動用部品であり、当該LDドライバIC44は回路基板41に搭載されている。回路基板41には、LDモジュール42の端子50の接続部分と、LDドライバIC44とを電気的に接続する配線パターンが形成されており、LDモジュール42の内部の発光素子47は、端子50と回路基板41の配線パターンを介してLDドライバIC44に電気的に接続されている。
The LD driver IC 44 is a light emitting element driving component having a circuit configuration for supplying an electric signal to the
筐体46は、LDドライバIC44が形成されている回路基板41と、LDモジュール42とが接続されている状態で、それら回路基板41とLDモジュール42を両方共に収容配置するものであり、例えば金属により構成されている。外部接続用端子45の一端側は回路基板41に接続され、他端側は筐体46の外部に突き出されており、外部接続用端子45は筐体46内の回路基板41の回路を筐体46の外部と電気的に接続させるためのものである。LDドライバIC44は、外部から外部接続用端子45を介して供給されてきた光送信用の電気信号を、発光素子47に供給するのに適切な電気信号に変換し、当該変換後の電気信号を発光素子47に向けて出力する。発光素子47はそのLDドライバIC44からの電気信号を光信号に変換して当該光信号を出射する。
The
光コネクタ43はLDモジュール42に連接されており、LDモジュール42の内部に配設されている光ファイバ(図示せず)と、外部の光ファイバ(図示せず)とを光接続させるためのものである。つまり、光コネクタ43は、外部から当該光コネクタ43に差し込まれる光ファイバ(図示せず)の先端部に設けられた光コネクタ(図示せず)とコネクタ接続できる形態を有し、外部の光ファイバが光コネクタ43にコネクタ接続された状態で、その外部の光ファイバと、LDモジュール42の内部の光ファイバとが光接続する構成となっている。LDモジュール42の内部の光ファイバは、発光素子47から出力された光信号が入射するように配設されており、発光素子47から出力された光信号は、LDモジュール42の内部の光ファイバと、光コネクタ43にコネクタ接続されている光ファイバとを介して通信相手に光送信される。
The
ところで、発光素子47は、供給される電気信号の電流(以下、LD駆動電流と記す)のレベルに応じた光強度の光信号を出力するものであり、LD駆動電流のレベルと、発光素子47の光信号の光強度とは、例えば図8のグラフ中の実線Laに示すような関係となる。しかしながら、LD駆動電流のレベルと、発光素子47の光信号の光強度との関係は、次に述べるように温度によって変動するために後述するような問題が発生する。
By the way, the
つまり、発光素子47に供給されるLD駆動電流のレベルの変動量に対する発光素子47の出力の光信号の光強度変化量(つまり、LD駆動電流に対する光出力の傾き)はスロープ効率と呼ばれ、このスロープ効率は発光素子47の周囲温度が高くなるにつれて小さくなる。具体的には、例えば、発光素子47の周囲温度がTa℃であるときには、LD駆動電流のレベルと、発光素子47の光信号の光強度との関係が例えば図8のグラフの実線Laに示されるような関係であるのに対して、発光素子47の周囲温度がTa℃よりも高いTb℃になると、LD駆動電流のレベルと、発光素子47の光信号の光強度との関係は、スロープ効率が小さくなって例えば図8のグラフの実線Lbに示されるような関係に変化する。
That is, the change in the light intensity of the optical signal output from the
このように、発光素子47は温度特性を持つために、例えば、発光素子47の周囲温度がTa℃であるときに、図8の実線Aに示されるような電気信号(つまり、LD駆動電流のHレベルがIHaであってLレベルがILaである電気信号)が発光素子47に供給されたときには、LD駆動電流のレベルと、発光素子47の光信号の光強度とは図8の実線Laに示されるような関係となることから、発光素子47からは、図8の実線αに示すような光信号(つまり、光強度のHレベルがPHaであってLレベルがPLaである光信号)を出力する。これに対して、発光素子47の周囲温度がTa℃よりも高いTb℃に上昇したときに、発光素子47の周囲温度がTa℃であるときと同じままの電気信号(つまり、HレベルがIHaであってLレベルがILaである電気信号)が発光素子47に供給されると、発光素子47の周囲温度がTb℃であるときのLD駆動電流のレベルと、発光素子47の光信号の光強度とは図8の実線Lbに示されるような関係となることから、発光素子47からは、図8の鎖線βに示されるような光信号(つまり、光強度のHレベルがPHbであってLレベルがPLbである光信号)が出力することとなる。つまり、発光素子47から出力される光信号の光強度および振幅が周囲温度変動によって変動してしまう。
Thus, since the
そこで、通常、LDドライバIC44は、発光素子47の周囲温度が変動しても、発光素子47から出力される光信号のレベルが変動しないように、オートパワーコントロール機能(APC)を備えている。つまり、例えば、発光素子47の近傍に図9に示されるようなモニタ用受光素子(例えばモニタ用フォトダイオード(MPD))51が設けられている。そのモニタ用受光素子51は、発光素子47から出力された光信号の一部を受光し当該受光した光信号に応じた電流レベルの電気信号をモニタ信号として出力する構成を有している。LDドライバIC44は、モニタ用受光素子51から供給されるモニタ信号に基づいて、発光素子47から発光される光信号の光強度が予め定められた状態に安定化するように、発光素子47へ供給する電気信号のレベル(LD駆動電流レベル)を変化させている。
Therefore, the LD driver IC 44 normally has an auto power control function (APC) so that the level of the optical signal output from the
例えば、発光素子47の周囲温度がTa℃よりも高いTb℃に上昇したときにも、発光素子47の周囲温度がTa℃であるときの光信号と同じ状態の光信号を出力させるべく、LDドライバIC44は、LD駆動電流のHレベルがIHbであってLレベルがILbである図8の鎖線Bに示されるような電気信号を発光素子47に供給する。これにより、発光素子47の周囲温度がTa℃であるときと同じ図8の実線αに示されるような光信号が発光素子47から出力される。
For example, even when the ambient temperature of the
このようなLDドライバIC44のLD駆動電流の制御によって、発光素子47の周囲温度が変動しても、発光素子47の光信号の安定化が図られている。
By controlling the LD driving current of the LD driver IC 44 as described above, the optical signal of the
なお、図9において、LDドライバIC44から発光素子47に至るまでの電気信号の導通経路上には、発光素子47周辺の寄生インダクタンス等に因る電気信号の波形の乱れを防止するための回路52が介設されている。
In FIG. 9, a
ところで、LDドライバIC44は、駆動中の発熱量が他のコンデンサ部品や抵抗部品等の部品に比べて大きいものである。そのLDドライバIC44から発せられた熱は、回路基板41と端子50を介してLDモジュール42のモジュールケース48に伝熱されモジュールケース48の内部の温度を上昇させる。また、LDドライバIC44の熱は回路基板41と端子50を介して直接的にモジュールケース48の内部に伝熱されてモジュールケース48の内部の温度を上昇させる。つまり、発光素子47の周囲温度が上昇する。
Incidentally, the LD driver IC 44 has a larger amount of heat generation during driving than other components such as a capacitor component and a resistor component. The heat generated from the
このように発光素子47の周囲温度が上昇すると、前述したように、発光素子47から出力される光信号の安定化を図るためにLDドライバIC44から発光素子47に供給されるLD駆動電流のレベルが大きくなる。このため、LDドライバIC44からの発熱量がより大きくなり、LDドライバIC44からLDモジュール42側に伝熱される熱量が増加して、発光素子47の周囲温度がさらに上昇する。そして、その周囲温度上昇に因る発光素子47の光信号の変動を防止するために、LDドライバIC44のLD駆動電流のレベルがさらに大きくなってLDドライバIC44の発熱量がより一層大きくなるというように、熱の悪循環が発生してしまう。
As described above, when the ambient temperature of the
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、発光素子駆動用部品から発光素子側への熱の伝熱量を抑制して、前記熱の悪循環の発生を防止することができる構成を持つ光−電気変換装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to prevent the occurrence of a vicious cycle of heat by suppressing the amount of heat transferred from the light emitting element driving component to the light emitting element side. An object of the present invention is to provide an opto-electric conversion device having a configuration that can be used.
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、電気信号を光信号に変換して光出力する発光素子がモジュールケース内に収容配置されている構成を持つ光送信モジュールと、発光素子に電気信号を供給する発光素子駆動用部品が搭載されている回路基板とを有し、
上記光送信モジュールが回路基板の端面側に隣接配置され、上記光送信モジュールのモジュールケースから突出形成された発光素子の外部接続用の端子によって光送信モジュールが回路基板に接続された形態で、光送信モジュールと回路基板が両方共に熱伝導性材料から成る共通の筐体内に収容配置されている構成を持つ光−電気変換装置において、
回路基板には、その表面側に発光素子駆動用部品が搭載されている構成と成し、当該回路基板には、表面側の発光素子駆動用部品の搭載領域から裏面側に伸長形成され回路基板裏面に開口部を持つ貫通孔が形成されると共に、当該貫通孔の内部には熱伝導性材料が設けられて発光素子駆動用部品の熱を回路基板の表面側から裏面側に放熱させるための放熱路が構成されており、
その放熱路の熱の出口の形成領域と、当該出口形成領域に向き合う筐体部分との間には、前記放熱路を伝熱してきた発光素子駆動用部品の熱を筐体側に放熱させるための熱伝導性材料から成る放熱用部材が介設されていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration as means for solving the above problems. That is, the present invention relates to an optical transmission module having a configuration in which a light emitting element that converts an electric signal into an optical signal and outputs the light is housed in a module case, and a light emitting element driving unit that supplies an electric signal to the light emitting element A circuit board on which components are mounted,
The optical transmission module is disposed adjacent to the end face side of the circuit board, and the optical transmission module is connected to the circuit board by a terminal for external connection of a light emitting element formed protruding from the module case of the optical transmission module. In the photoelectric conversion apparatus having a configuration in which both the transmission module and the circuit board are accommodated in a common casing made of a heat conductive material,
The circuit board has a configuration in which light emitting element driving components are mounted on the front surface side, and the circuit board is formed to extend from the mounting area of the light emitting element driving components on the front surface side to the back surface side. A through-hole having an opening on the back surface is formed, and a heat conductive material is provided inside the through-hole to dissipate heat from the light emitting element driving component from the front side of the circuit board to the back side. A heat dissipation path is configured,
Between the formation area of the heat outlet of the heat radiation path and the housing part facing the outlet formation area, the heat for the light emitting element driving component that has conducted the heat radiation path is radiated to the housing side. A heat dissipation member made of a heat conductive material is interposed.
また、この発明は、電気信号を光信号に変換して光出力する発光素子がモジュールケース内に収容配置されている構成を持つ光送信モジュールと、発光素子に電気信号を供給する発光素子駆動用部品が搭載されている回路基板とを有し、
上記光送信モジュールが回路基板の端面側に隣接配置され、上記光送信モジュールのモジュールケースから突出形成された発光素子の外部接続用の端子によって光送信モジュールが回路基板に接続された形態で、光送信モジュールと回路基板が両方共に熱伝導性材料から成る共通の筐体内に収容配置されている構成を持つ光−電気変換装置において、
回路基板は複数の層が積層形成されている多層基板と成し、当該回路基板の表面には、発光素子駆動用部品と、当該発光素子駆動用部品に接続されている配線パターンとが設けられ、回路基板内部の一つの層は、上記配線パターンと対を成して配線パターンに高周波信号を導通させるためのグランド層と成しており、
そのグランド層には、発光素子駆動用部品の搭載領域と、光送信モジュールの配設領域との間に位置する部分に、グランドパターンの一部を抜いて発光素子駆動用部品と光送信モジュールとの間の熱抵抗を大きくする熱抵抗付加部が設けられていることをも特徴としている。
The present invention also relates to an optical transmission module having a configuration in which a light emitting element that converts an electric signal into an optical signal and outputs the light is housed in a module case, and for driving the light emitting element that supplies the electric signal to the light emitting element. A circuit board on which components are mounted,
The optical transmission module is disposed adjacent to the end face side of the circuit board, and the optical transmission module is connected to the circuit board by a terminal for external connection of a light emitting element formed protruding from the module case of the optical transmission module. In the photoelectric conversion apparatus having a configuration in which both the transmission module and the circuit board are accommodated in a common casing made of a heat conductive material,
The circuit board is a multilayer board in which a plurality of layers are laminated, and a light emitting element driving component and a wiring pattern connected to the light emitting element driving component are provided on the surface of the circuit board. One layer inside the circuit board forms a ground layer for making a high-frequency signal conductive to the wiring pattern in a pair with the wiring pattern,
In the ground layer, a part of the ground pattern is removed in a portion located between the mounting area of the light emitting element driving component and the arrangement area of the optical transmission module, and the light emitting element driving component and the optical transmission module The heat resistance addition part which enlarges the thermal resistance in between is also provided.
この発明によれば、回路基板には、発光素子駆動用部品の搭載領域に形成された貫通孔およびその内部の熱伝導性材料によって発光素子駆動用部品の熱の放熱路が形成されている。また、回路基板の放熱路の熱の出口領域と、当該出口領域に向き合う筐体部分との間には放熱用部材が介設されている構成とした。このため、発光素子駆動用部品から、回路基板の放熱路と、回路基板と筐体との間の放熱用部材とを通って筐体に至る放熱経路が構成される。この放熱経路はその全行程が熱伝導性材料によって構成されているので、当該放熱経路の熱抵抗は、発光素子駆動用部品から回路基板を通って光送信モジュールに向かう放熱経路の熱抵抗に比べて、小さいものである。これにより、発光素子駆動用部品から発せられた熱は、回路基板を通って光送信モジュールに向かうよりも、上記放熱路と放熱用部材を通って筐体側に向かう放熱経路に多く伝熱され筐体側に放熱されることとなる。 According to the present invention, the heat radiation path of the light emitting element driving component is formed in the circuit board by the through hole formed in the mounting region of the light emitting element driving component and the heat conductive material therein. Moreover, it was set as the structure by which the member for thermal radiation was interposed between the heat | fever exit area | region of the thermal radiation path of a circuit board, and the housing | casing part facing the said exit area | region. For this reason, a heat radiation path is formed from the light emitting element driving component to the housing through the heat radiation path of the circuit board and the heat radiation member between the circuit board and the housing. Since the entire process of the heat dissipation path is made of a heat conductive material, the heat resistance of the heat dissipation path is larger than the heat resistance of the heat dissipation path from the light emitting element driving component to the optical transmission module through the circuit board. It is small. As a result, the heat generated from the light-emitting element driving component is more transferred to the heat radiation path toward the housing through the heat radiation path and the heat radiation member than toward the optical transmission module through the circuit board. It will be radiated to the body side.
このため、発光素子駆動用部品から光送信モジュールに伝熱される熱量を抑制することができ、光送信モジュールの温度上昇を抑えることができる。これにより、光−電気変換装置の駆動中に、発光素子駆動用部品の発熱および発光素子の温度特性に起因して発光素子の周囲温度が上昇し続けて不具合が発生するという問題を防止することができる。 For this reason, the amount of heat transferred from the light emitting element driving component to the optical transmission module can be suppressed, and the temperature increase of the optical transmission module can be suppressed. This prevents a problem that the ambient temperature of the light emitting element continues to rise due to the heat generation of the light emitting element driving component and the temperature characteristics of the light emitting element during the driving of the photoelectric conversion device. Can do.
また、回路基板の放熱路の出口形成領域に向き合う筐体内壁面部分が、放熱路の出口形成領域に向けて内側に突き出した凸形状に形成されている構成を備えることによって、回路基板の放熱路の出口形成領域と、当該放熱路の出口形成領域に向き合う筐体部分との間の間隔が狭くなるので、発光素子駆動用部品から回路基板の放熱路および放熱用部材を介して筐体に至るまでの放熱経路の長さが短くなって、より熱抵抗を小さくすることができる。これにより、発光素子駆動用部品から発せられた熱は回路基板の放熱路と放熱用部材を介して筐体側に、より一層伝熱され易くなる。このため、発光素子駆動用部品から光送信モジュールに伝熱される熱量をさらに減少させることができる。 In addition, the inner wall surface portion of the housing that faces the exit formation region of the heat dissipation path of the circuit board has a configuration that is formed in a convex shape that protrudes inward toward the exit formation region of the heat dissipation path. Since the space between the outlet forming region of the heat sink and the housing portion facing the outlet forming region of the heat radiation path is narrowed, the light emitting element driving component reaches the housing through the heat radiation path of the circuit board and the heat radiation member. The length of the heat dissipation path up to is shortened, and the thermal resistance can be further reduced. Thereby, the heat generated from the light emitting element driving component is more easily transferred to the housing side via the heat dissipation path and the heat dissipation member of the circuit board. For this reason, the amount of heat transferred from the light emitting element driving component to the optical transmission module can be further reduced.
さらに、光送信モジュールのモジュールケースと、当該モジュールケースに向き合う筐体部分との間に放熱用部材が介設されている構成を備えることによって、光送信モジュールのモジュールケースの熱を放熱用部材を通して筐体側に効率良く放熱させることができることとなる。このため、発光素子から発せられた熱をモジュールケースと放熱用部材を介して筐体側に放熱させることができる。これにより、光送信モジュールの温度上昇を抑制することができる。このような構成によっても、発光素子の周囲温度上昇を抑制することができ、発光素子の周囲温度上昇に起因した不具合発生を防止することができる。 Furthermore, by providing a configuration in which a heat dissipation member is interposed between the module case of the optical transmission module and the housing portion facing the module case, the heat of the module case of the optical transmission module is passed through the heat dissipation member. Heat can be efficiently radiated to the housing side. For this reason, the heat generated from the light emitting element can be radiated to the housing side via the module case and the heat radiating member. Thereby, the temperature rise of an optical transmission module can be suppressed. Also with such a configuration, an increase in the ambient temperature of the light emitting element can be suppressed, and occurrence of problems due to the increase in the ambient temperature of the light emitting element can be prevented.
さらに、回路基板が多層基板と成し、当該回路基板内部のグランド層において、発光素子駆動用部品の搭載領域と、光送信モジュールの配設領域との間に位置する部分のグランドパターンの一部を抜いた構成(つまり、熱抵抗付加部を設ける構成)を備えることによって、発光素子駆動用部品と光送信モジュールとの間の熱抵抗を高めることができる。つまり、回路基板におけるグランド層は、金属、つまり、熱伝導性が良い材料により構成されていることから、発光素子駆動用部品から光送信モジュールに向かう熱の多くは回路基板のグランド層を通って光送信モジュールに向かう。そのグランド層における発光素子駆動用部品の搭載領域と光送信モジュールとの間に位置する部分のグランドパターンの一部を抜くことによって、発光素子駆動用部品から発せられた熱は、そのグランドパターンを避け迂回して光送信モジュールに向かうことになるので、発光素子駆動用部品と光送信モジュールとの間の熱抵抗は大きくなる。このため、発光素子駆動用部品から光送信モジュールに伝熱される熱量を抑制することができる。これにより、前記同様に、光−電気変換装置の駆動中に、発光素子駆動用部品の発熱および発光素子の温度特性に起因して発光素子の周囲温度が上昇し続けて不具合が発生するという問題を防止することができる。 Further, the circuit board is formed as a multilayer board, and a part of the ground pattern of the part located between the mounting area of the light emitting element driving component and the arrangement area of the optical transmission module in the ground layer inside the circuit board By providing a configuration in which the heat resistance is removed (that is, a configuration in which a thermal resistance addition unit is provided), the thermal resistance between the light emitting element driving component and the optical transmission module can be increased. In other words, since the ground layer in the circuit board is made of metal, that is, a material having good thermal conductivity, most of the heat from the light emitting element driving component to the optical transmission module passes through the ground layer of the circuit board. Head to the optical transmitter module. By removing a part of the ground pattern located between the light emitting element driving component mounting area and the optical transmission module in the ground layer, the heat generated from the light emitting element driving component Since it avoids detouring and goes to the optical transmission module, the thermal resistance between the light emitting element driving component and the optical transmission module increases. For this reason, the amount of heat transferred from the light emitting element driving component to the optical transmission module can be suppressed. As a result, during the operation of the photoelectric conversion device, as described above, the problem is that the ambient temperature of the light emitting element continues to rise due to the heat generation of the light emitting element driving component and the temperature characteristics of the light emitting element. Can be prevented.
光受信モジュールが設けられている構成である場合には、上記のような構成を備えることによって、発光素子駆動用部品から発せられた熱によって、光受信モジュールの温度が上昇することも防止することができる。このため、受光素子が温度特性を持っている場合には、受光素子の周囲温度の上昇に起因して受光素子の受光感度が変動するという問題を防止することができる。 In the case where the optical receiver module is provided, by providing the above-described configuration, it is possible to prevent the temperature of the optical receiver module from rising due to the heat generated from the light emitting element driving component. Can do. For this reason, when the light receiving element has temperature characteristics, it is possible to prevent a problem that the light receiving sensitivity of the light receiving element varies due to an increase in the ambient temperature of the light receiving element.
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1(a)には第1実施形態例の光−電気変換装置が模式的な断面図により示され、図1(b)には図1(a)の光−電気変換装置の内部構成例が模式的な斜視図により示され、図1(c)には、図1(b)の上方側から見た光−電気変換装置の内部構成例の模式的な平面図が示されている。 FIG. 1A shows a schematic cross-sectional view of the photoelectric conversion apparatus of the first embodiment, and FIG. 1B shows an internal configuration example of the photoelectric conversion apparatus of FIG. Is shown by a schematic perspective view, and FIG. 1 (c) shows a schematic plan view of an internal configuration example of the photoelectric conversion device viewed from the upper side of FIG. 1 (b).
この第1実施形態例の光−電気変換装置1は、回路基板2と、光送受信モジュール(BiDiモジュール)3と、光コネクタ4と、外部接続用端子5と、筐体6とを有して構成されている。
The photoelectric conversion apparatus 1 according to the first embodiment includes a
光送受信モジュール3は、発光素子(例えばレーザダイオード(LD))8がモジュールケース9の内部に収容されている構成を持つ光送信モジュール10と、受光素子(例えばアバランシェ・フォトダイオード(APD))12およびプリアンプIC(図示せず)がモジュールケース13の内部に収容配置されている構成を持つ光受信モジュール14と、光送信モジュール10と光受信モジュール14を組み合わす接続部材16とを有して構成されている。
The optical transmission /
発光素子8は電気信号を光信号に変換して出力するものである。また、受光素子12は、受光した光信号を電気信号(電流信号)に変換して出力するものであり、プリアンプICは受光素子12から出力された電流信号を電圧信号に変換し当該電圧信号(電気信号)を出力するものである。この第1実施形態例では、光送受信モジュール3には光コネクタ4が連接されており、当該光コネクタ4には1本の光ファイバがコネクタ接続される構成となっている。つまり、光送受信モジュール3は一芯タイプのものであり、発光素子8から光出力される光信号(送信側の光信号)と、外部から受光素子12に供給されてくる光信号(受信側の光信号)とは同じ光ファイバ(図示せず)を伝搬する構成となっている。この第1実施形態例では、送信側の光信号の波長と、受信側の光信号の波長とは異なっており、その波長の違いを利用して受信側の光信号と送信側の光信号とを光合分波するためのフィルター17が接続部材16の内部に配設されている(図1(c)参照)。
The
光送信モジュール10には、モジュールケース9から外部接続用の端子18が突出形成され、同様に、光受信モジュール14にも、モジュールケース13から外部接続用の端子19が突出形成されている。回路基板2には、モジュール配設用の切り欠き部20が設けられており、光送受信モジュール3は、その回路基板2の切り欠き部20の形成位置で、回路基板2の端面側に隣接配置されている。そして、光送信モジュール10の外部接続用の端子18、および、光受信モジュール14の外部接続用の端子19が、それぞれ、はんだ等の導電性接合材料によって回路基板2に接合固定されることによって、光送受信モジュール3が回路基板2に接続されている。
The
回路基板2には、発光素子8に端子18を介して電気的に接続される送信回路22と、受光素子12にプリアンプICと端子19を介して電気的に接続される受信回路23とが別々の領域に形成されている。
On the
図2には、回路基板2の模式的な断面図が示されている。この第1実施形態例では、回路基板2は、導体パターン層26(26a〜26d)と、絶縁層27(27a〜27c)とが交互に積層形成されて成る多層基板である。この回路基板2の表面における送信回路22の形成領域には、発光素子8に電気信号を供給する発光素子駆動用部品であるLDドライバIC24が搭載(実装)され、また、回路基板2の表面における受信回路23の形成領域には、プリアンプICから出力された電気信号を増幅するポストアンプIC(図示せず)が搭載(実装)されている。さらに、回路基板2の表面の導体パターン層26dには、LDドライバIC24と、光送信モジュール10の端子18とを電気的に接続させるための配線パターンや、ポストアンプICと、光受信モジュール14の端子19とを電気的に接続させるための配線パターンや、グランドパターン等が形成されている。
FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the
また、回路基板2の内部の導体パターン層26cはグランド層と成している。このグランド層26cは、LDドライバIC24と光送信モジュール10の端子18との間の配線パターンや、ポストアンプICと光受信モジュール14の端子19との間の配線パターンと対を成し、それら配線パターンと共にマイクロストリップラインを構成して高周波信号を上記配線パターンに導通させるためのものである。
The
さらに、回路基板2の内部の導体パターン層26bは、例えば、電源電力を供給するための配線パターンが形成されている電源層と成し、回路基板2の裏面の導体パターン層26aには、例えば、配線パターンやグランドパターンが形成されている。
Furthermore, the
この第1実施形態例では、LDドライバIC24は、底面にグランドパッドを有するパッケージを採用しているIC部品である。このLDドライバIC24の搭載領域には、回路基板2の表面側から裏面側に伸長形成され回路基板2の表裏両側に開口部を持つ貫通孔28が形成されている。この第1実施形態例では、複数の貫通孔28が形成され、それら全ての貫通孔28の内部には、熱伝導性材料(例えば銅等の金属材料)が充填形成されている。回路基板2の表面におけるLDドライバIC24の搭載領域には、グランドパターン29が形成されている。このグランドパターン29は、全ての貫通孔28の内部の熱伝導性材料に連接されている。LDドライバIC24は、その底面のグランドパッドをグランドパターン29に直接にはんだ等の導電性接合材料により接合させて回路基板2に搭載されている。回路基板2の裏面側には、全ての貫通孔28の内部の熱伝導性材料に連接されているグランドパターン30が形成されている。グランドパターン29と、貫通孔28およびその内部の熱伝導性材料と、グランドパターン30とは、LDドライバIC24の熱を回路基板2の表面側から裏面側に放熱させるための放熱路を構成している。
In the first embodiment, the
筐体6は熱伝導性の良い例えば金属等の熱伝導性材料により構成されており、当該筐体6は、図1に示されるように、回路基板2と光送受信モジュール3と光コネクタ4を収容配置するものである。この筐体6の内部の回路基板2から筐体6の外部に向けて外部接続用の端子5が突出形成されている。この外部接続用端子5を介して外部からLDドライバIC24に向けて電気信号が供給される。また、ポストアンプICから出力された電気信号が外部接続用端子5を介して外部に出力される。
The
この第1実施形態例では、回路基板2の裏面側には回路を構成するための部品が配置されるために、回路基板2の裏面側と、当該回路基板裏面に対向する筐体6の部位との間には、部品配置用の間隙が形成されている。また、回路基板2の前記放熱路の出口形成領域(グランドパターン30の形成領域)に向き合う筐体内壁面部分31は、放熱路の出口形成領域に向けて内側に突き出した凸形状に形成されている。この筐体内壁面の凸形状の突出先端部分と、回路基板2の裏面に形成されているグランドパターン30との間には、熱伝導性材料から成る放熱用部材である放熱シート(例えばシリコンシート)32が介設されている。さらに、光送信モジュール10のモジュールケース9と、当該モジュールケース9に向き合う筐体部分との間には、熱伝導性材料から成る放熱用部材である放熱シート(例えばシリコンシート)33が介設されている。すなわち、この第1実施形態例では、LDドライバIC24から回路基板2の放熱路と放熱シート32を介して筐体6に至る放熱経路が構成されている。また、光送信モジュール10のモジュールケース9から放熱シート33を介して筐体6に至る放熱経路が構成されている。
In the first embodiment, since components for configuring a circuit are arranged on the back side of the
この第1実施形態例では、光コネクタ4は、筐体6に設けられた押さえ部材35によって、筐体6に固定され、これにより、光コネクタ4に連接されている光送受信モジュール3も筐体6に固定されている。押さえ部材35は、光送受信モジュール3の光送信モジュール10のモジュールケース9が放熱シート33に押し付けられた状態で光コネクタ4および光送受信モジュール3が筐体6に固定されるように構成されている。また、回路基板2は、当該回路基板2の裏面側に対向する筐体6の部位に、例えば金属製のねじによってねじ留め固定されている。そのねじは、回路基板2における送信回路22の形成領域と受信回路23の形成領域との境界位置で、回路基板2の表面側から裏面側に挿通され当該ねじの先端部分が筐体6に形成されたねじ穴に螺合結合されている。この回路基板2のねじ留めによって、回路基板2の裏面に形成されたグランドパターン30と、筐体6の凸形状の先端部分とは、放熱シート32を押圧挟持する構成となっている。この第1実施形態例では、放熱シート32,33は柔軟性を有するものである。このため、光送信モジュール10のモジュールケース9が放熱シート33に押し付けられることにより、放熱シート33の表面部分がモジュールケース9の形状に応じて変形し、これにより、モジュールケース9と放熱シート33の密着度が高められている。また、グランドパターン30と筐体6の凸形状の先端部分との間に放熱シート32が押圧挟持されることにより、グランドパターン30と放熱シート32の密着度および筐体6の凸形状の先端部分と放熱シート32の密着度を高めることができる。
In the first embodiment, the
このように、モジュールケース9と放熱シート33の密着度が高められていることにより、光送信モジュール10のモジュールケース9の熱をより効率良く放熱シート33を介して筐体6側に放熱させることができる。また、グランドパターン30や筐体6と、放熱シート32との密着度を高めることによって、LDドライバIC24から回路基板2の放熱路と放熱シート32を介して筐体6側に放熱させる放熱効率を向上させることができる。
As described above, the degree of adhesion between the
さらに、この第1実施形態例では、回路基板2は金属製のねじによって金属製の筐体6に螺合結合されていることから、回路基板2のグランド層が金属製のねじを介して、グランドとして機能する筐体6に電気的に接続されている状態となる。このため、送信回路22の電気信号のノイズが回路基板2のグランド層に伝達されたときに、そのノイズを金属製のねじを介して筐体6側に逃がすことができる。これにより、送信回路22の電気信号のノイズが回路基板2のグランド層を介して受信回路23の電気信号に乗ってしまうというクロストークを抑制することができる。なお、筐体6を構成するパーツの数は限定されるものではなく、例えば、回路基板2の裏面側に配置され回路基板2を支持する例えばベースと、回路基板2の表面側から回路基板2を覆うカバーというような複数のパーツを組み合わせ一体化して筐体と成したものであってもよい。
Furthermore, in the first embodiment, since the
以下に、第2実施形態例を説明する。なお、この第2実施形態例の説明において、第1実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。 The second embodiment will be described below. In the description of the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and duplicate descriptions of common portions are omitted.
図3(a)には第2実施形態例の光−電気変換装置の模式的な断面図が示され、図3(b)には第2実施形態例において特徴的な構成部分の模式的な拡大断面図が示されている。 FIG. 3A shows a schematic cross-sectional view of the photoelectric conversion apparatus according to the second embodiment, and FIG. 3B schematically shows the characteristic components in the second embodiment. An enlarged cross-sectional view is shown.
この第2実施形態例の光−電気変換装置1は、第1実施形態例と同様に、回路基板2と、光送受信モジュール3と、光コネクタ4と、外部接続用端子5と、筐体6とを有して構成されているが、この第2実施形態例では、回路基板2の表面側のLDドライバIC24から、第1実施形態例に示したようなLDドライバIC24の直下の回路部分を通り放熱シート32を介し凸形状の筐体内壁面部分に至る放熱経路を形成するための構成は設けられていない。また、光送信モジュール10と筐体6との間に放熱経路を構成するための放熱シート33も設けられていない。
The photoelectric conversion apparatus 1 of the second embodiment is similar to the first embodiment in that the
この第2実施形態例では、図3(b)に示されるように、回路基板2は、第1実施形態例と同様に、導体パターン層26と絶縁層27が交互に積層形成されて成る多層基板である。回路基板2の表面の導体パターン層26dには、LDドライバIC24と、光送受信モジュール3の光送信モジュール10とを電気的に接続させるための配線パターンが形成されている。回路基板2の内部の導体パターン層26cは、その配線パターンと対を成して当該配線パターンに高周波信号を導通させるためのグランド層と成している。このグランド層26cの模式的な平面図が図3(c)に示されている。グランド層26cには、LDドライバIC24の搭載領域と、光送信モジュール10の配設領域との間に位置する部分に、グランドパターンの一部を抜いたグランド抜き部37が形成されている。このグランド抜き部37は、LDドライバIC24と、光送信モジュール10との間の熱抵抗を大きくする熱抵抗付加部となっている。このグランド抜き部(熱抵抗付加部)37によって、LDドライバIC24から光送信モジュール10への伝熱量を抑制することができる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 3B, the
この第2実施形態例の光−電気変換装置1における上記以外の構成は第1実施形態例と同様である。なお、LDドライバIC24と光送信モジュール10との間の位置にグランド抜き部37を設けたことにより、LDドライバIC24と、光送信モジュール10との配線パターンによる電気的な接続において、LDドライバIC24側と、光送信モジュール10側とのインピーダンス不整合が心配されるが、LDドライバIC24と、光送信モジュール10との間は例えば通信速度1Gbps以上のための高周波信号を導通させるために、当該LDドライバIC24と、光送信モジュール10との間の距離は、信号劣化を防止するため等の理由によって長くすることができず、例えば6mm程度というように短いので、グランド抜き部37に因るインピーダンス不整合の悪影響は殆ど無い。
Other configurations of the photoelectric conversion apparatus 1 of the second embodiment are the same as those of the first embodiment. In addition, since the
以下に、第3実施形態例を説明する。なお、この第3実施形態例の説明において、第1や第2の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。 The third embodiment will be described below. In the description of the third embodiment, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and a duplicate description of the common portions is omitted.
この第3実施形態例の光−電気変換装置1は、第1実施形態例において特有な構成部分と、第2実施形態例において特有な構成部分とを両方共に有している。すなわち、この第3実施形態例では、例えば図1(a)の模式的な断面図に示されるように、回路基板2には、表面側のLDドライバIC24の搭載領域から裏面側に伸長形成され回路基板裏面に開口部を持つ貫通孔28が形成されると共に、その貫通孔28には熱伝導性材料が充填形成されている。また、回路基板2の表面側には、その放熱路の熱の入口形成領域に、貫通孔28の内部の熱伝導性材料に連接するグランドパターン29が形成され、回路基板2の裏面側における放熱路の出口形成領域にも、貫通孔28の内部の熱伝導性材料に連接するグランドパターン30が形成されている。
The photoelectric conversion apparatus 1 according to the third embodiment has both the characteristic components in the first embodiment and the specific components in the second embodiment. That is, in the third embodiment, for example, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 1A, the
筐体6における回路基板2の放熱路の出口形成領域に向かう内壁面部分は、内側に突き出した凸形状となっている。この筐体6の凸形状の突出先端部分と、回路基板2の放熱路の出口形成領域との間には、放熱用部材である放熱シート32が介設されている。また、光送信モジュール10のモジュールケース9と、当該モジュールケース9に向き合う筐体部分との間には、放熱用部材である放熱シート33が介設されている。
An inner wall surface portion of the
さらに、この第3実施形態例でも、図4の模式的な断面図に示されるように、回路基板2は、第1や第2の各実施形態例と同様に、多層基板と成している。当該回路基板2の表面には、LDドライバIC24と、光送信モジュール10との間を電気的に接続させるための配線パターンが形成されている。回路基板2の内部の導体パターン層26cは、その配線パターンと対を成し当該配線パターンに高周波信号を導通させるためのグランド層と成している。この第3実施形態例では、そのグランド層26cには、第2実施形態例と同様に、LDドライバIC24の搭載領域と、光送信モジュール10の配置領域との間に位置する部分に、グランドパターンの一部を抜いたグランド抜き部37が形成されている。このグランド抜き部37は、LDドライバIC24と、光送信モジュール10との間の熱抵抗を大きくする熱抵抗付加部と成している。
Further, in the third embodiment as well, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 4, the
上記以外の構成は、第1や第2の各実施形態例と同様である。 Configurations other than those described above are the same as those in the first and second embodiments.
なお、この発明は第1〜第3の各実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第1や第3の各実施形態例では、筐体6における回路基板2の放熱路の出口形成領域に向き合う部分は、放熱路の出口形成領域に向けて突き出し形成された凸形状と成していたが、例えば、回路基板2の裏面側に部品が搭載されていない、あるいは、非常に低背な部品が搭載されていて、回路基板2と、筐体6との間の間隔が非常に狭い場合、つまり、筐体6における放熱路の出口形成領域に向き合う部分が内側に凸形状に突出形成されていなくとも、回路基板2の放熱路の熱の出口領域と、筐体6との間に、放熱シート32を隙間無く介設することができる場合には、筐体6の内壁面を、放熱路の熱の出口形成領域に向けて内側に凸形状に形成しなくともよい。
In addition, this invention is not limited to the form of each 1st-3rd embodiment, Various embodiments can be taken. For example, in each of the first and third embodiments, the portion of the
また、第2や第3の各実施形態例では、グランド層26cに形成されている熱抵抗付加部であるグランド抜き部37は、四角形状であったが、四角形状以外の形状(例えば図5に示されるようなミアンダ状)であってもよい。
Further, in each of the second and third embodiments, the
さらに、第1〜第3の各実施形態例では、光送信モジュール10と光受信モジュール14が接続部材16によって組み合わされて成る光送受信モジュール3が設けられていたが、例えば、図6の模式的な平面図に示されるように、光送信モジュール10と、光受信モジュール14とが別個独立した状態で配設されている構成としてもよい。
Furthermore, in each of the first to third embodiments, the optical transmission /
さらに、第2や第3の各実施形態例では、回路基板2のグランド層26cにグランド抜き部37が設けられていたが、例えば、回路基板2の他の導体パターン層に、LDドライバIC24の形成領域から光送信モジュール10の配置領域に向かう方向に伸長形成されているグランドパターンが形成されている場合には、そのグランドパターンの一部にも、熱抵抗付加部として機能するグランド抜き部を形成してもよい。
Furthermore, in each of the second and third embodiments, the
さらに、第1〜第3の各実施形態例では、光送信モジュール10と、光受信モジュール14との両方が設けられていたが、例えば、光送信モジュール10のみが設けられ光受信モジュール14が設けられていない光−電気変換装置にも本発明は適用することができる。
Furthermore, in each of the first to third embodiments, both the
1 光−電気変換装置
2 回路基板
6 筐体
8 発光素子
9,13 モジュールケース
10 光送信モジュール
12 受光素子
14 光受信モジュール
24 LDドライバIC
28 貫通孔
32,33 放熱シート
37 グランド抜き部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
28 Through-
Claims (6)
上記光送信モジュールが回路基板の端面側に隣接配置され、上記光送信モジュールのモジュールケースから突出形成された発光素子の外部接続用の端子によって光送信モジュールが回路基板に接続された形態で、光送信モジュールと回路基板が両方共に熱伝導性材料から成る共通の筐体内に収容配置されている構成を持つ光−電気変換装置において、
回路基板には、その表面側に発光素子駆動用部品が搭載されている構成と成し、当該回路基板には、表面側の発光素子駆動用部品の搭載領域から裏面側に伸長形成され回路基板裏面に開口部を持つ貫通孔が形成されると共に、当該貫通孔の内部には熱伝導性材料が設けられて発光素子駆動用部品の熱を回路基板の表面側から裏面側に放熱させるための放熱路が構成されており、
その放熱路の熱の出口の形成領域と、当該出口形成領域に向き合う筐体部分との間には、前記放熱路を伝熱してきた発光素子駆動用部品の熱を筐体側に放熱させるための熱伝導性材料から成る放熱用部材が介設されていることを特徴とする光−電気変換装置。 An optical transmission module having a configuration in which a light emitting element that converts an electrical signal into an optical signal and outputs light is housed in a module case, and a light emitting element driving component that supplies the light signal to the light emitting element are mounted. A circuit board,
The optical transmission module is disposed adjacent to the end face side of the circuit board, and the optical transmission module is connected to the circuit board by a terminal for external connection of a light emitting element formed protruding from the module case of the optical transmission module. In the photoelectric conversion apparatus having a configuration in which both the transmission module and the circuit board are accommodated in a common casing made of a heat conductive material,
The circuit board has a configuration in which light emitting element driving components are mounted on the front surface side, and the circuit board is formed to extend from the mounting area of the light emitting element driving components on the front surface side to the back surface side. A through-hole having an opening on the back surface is formed, and a heat conductive material is provided inside the through-hole to dissipate heat from the light emitting element driving component from the front side of the circuit board to the back side. A heat dissipation path is configured,
Between the formation area of the heat outlet of the heat radiation path and the housing part facing the outlet formation area, the heat for the light emitting element driving component that has conducted the heat radiation path is radiated to the housing side. An optical-electrical conversion device comprising a heat dissipation member made of a heat conductive material.
回路基板裏面の放熱路出口形成領域に向き合う筐体内壁面部分は、放熱路出口形成領域に向けて内側に突き出した凸形状に形成されており、
放熱用部材は、回路基板裏面の放熱路出口形成領域と、当該放熱路出口形成領域に向き合う筐体内壁面の凸形状の突出先端部分との間に介設されていることを特徴とする請求項1記載の光−電気変換装置。 Between the back surface of the circuit board and the housing part facing the back surface of the circuit board, the back surface of the circuit board has a configuration in which a gap for arranging components for electric circuit configuration is provided,
The inner wall surface of the housing facing the heat radiation path outlet forming area on the back side of the circuit board is formed in a convex shape protruding inward toward the heat radiation path outlet forming area,
The heat dissipating member is interposed between a heat radiation path outlet forming region on the back surface of the circuit board and a convex protruding tip portion of the inner wall surface of the casing facing the heat radiation path outlet forming region. 1. The photoelectric conversion apparatus according to 1.
そのグランド層には、発光素子駆動用部品の搭載領域と、光送信モジュールの配設領域との間に位置する部分に、グランドパターンの一部を抜いて発光素子駆動用部品と光送信モジュールとの間の熱抵抗を大きくする熱抵抗付加部が設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項3記載の光−電気変換装置。 The circuit board is a multilayer board in which a plurality of layers are laminated, and a light emitting element driving component and a wiring pattern connected to the light emitting element driving component are provided on the surface of the circuit board. One layer inside the circuit board forms a ground layer for making a high-frequency signal conductive to the wiring pattern in a pair with the wiring pattern,
In the ground layer, a part of the ground pattern is removed in a portion located between the mounting area of the light emitting element driving component and the arrangement area of the optical transmission module, and the light emitting element driving component and the optical transmission module 4. The photoelectric conversion apparatus according to claim 1, further comprising a thermal resistance adding unit that increases a thermal resistance between the two.
上記光送信モジュールが回路基板の端面側に隣接配置され、上記光送信モジュールのモジュールケースから突出形成された発光素子の外部接続用の端子によって光送信モジュールが回路基板に接続された形態で、光送信モジュールと回路基板が両方共に熱伝導性材料から成る共通の筐体内に収容配置されている構成を持つ光−電気変換装置において、
回路基板は複数の層が積層形成されている多層基板と成し、当該回路基板の表面には、発光素子駆動用部品と、当該発光素子駆動用部品に接続されている配線パターンとが設けられ、回路基板内部の一つの層は、上記配線パターンと対を成して配線パターンに高周波信号を導通させるためのグランド層と成しており、
そのグランド層には、発光素子駆動用部品の搭載領域と、光送信モジュールの配設領域との間に位置する部分に、グランドパターンの一部を抜いて発光素子駆動用部品と光送信モジュールとの間の熱抵抗を大きくする熱抵抗付加部が設けられていることを特徴とする光−電気変換装置。 An optical transmission module having a configuration in which a light emitting element that converts an electrical signal into an optical signal and outputs light is housed in a module case, and a light emitting element driving component that supplies the light signal to the light emitting element are mounted. A circuit board,
The optical transmission module is disposed adjacent to the end face side of the circuit board, and the optical transmission module is connected to the circuit board by a terminal for external connection of a light emitting element formed protruding from the module case of the optical transmission module. In the photoelectric conversion apparatus having a configuration in which both the transmission module and the circuit board are accommodated in a common casing made of a heat conductive material,
The circuit board is a multilayer board in which a plurality of layers are laminated, and a light emitting element driving component and a wiring pattern connected to the light emitting element driving component are provided on the surface of the circuit board. One layer inside the circuit board forms a ground layer for making a high-frequency signal conductive to the wiring pattern in a pair with the wiring pattern,
In the ground layer, a part of the ground pattern is removed in a portion located between the mounting area of the light emitting element driving component and the arrangement area of the optical transmission module, and the light emitting element driving component and the optical transmission module An opto-electrical conversion device, characterized in that a thermal resistance adding section for increasing the thermal resistance between the two is provided.
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