JP2007115777A - 光伝送手段付き密封部材，光電子装置及び光伝送方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】プリント基板に覆い被せる遮蔽部材による密封状態を確実に維持しつつ、経済的かつ実用的に、遮蔽部材の内側と外側との間で光信号を伝送することができる光伝送手段付き密封部材，光電子装置及び光伝送方法の提供をする。
【解決手段】光伝送手段付き密封部材１は、プリント基板と遮蔽部材とのシール面の間に取り付けられるガスケット本体１１と、このガスケット本体１１と一体的に成形されたテープファイバ２を備えた構成とした。
【選択図】図１
【解決手段】光伝送手段付き密封部材１は、プリント基板と遮蔽部材とのシール面の間に取り付けられるガスケット本体１１と、このガスケット本体１１と一体的に成形されたテープファイバ２を備えた構成とした。
【選択図】図１
Description
本発明は、光伝送手段付き密封部材，光電子装置及び光伝送方法に関し、特に、遮蔽部材による冷媒の密封状態を維持しつつ、プリント基板に実装された光素子が、遮蔽部材の内側と外側との間で光信号を伝送することができる光伝送手段付き密封部材，光電子装置及び光伝送方法に関する。
大規模集積回路（適宜、ＬＳＩと略称する。）モジュールは、集積度が高密度化され、かつ、動作速度が高速化されることにより、小型化されるとともに大量の熱量を発生する。このため、一般的に、ＬＳＩモジュールは、強制冷却手段により冷却される。
上記強制冷却手段としては、空冷方式や水冷方式などの様々な冷却手段が開発されている。このような強制冷却手段の中で、最も冷却能力の優れた冷却手段として、ＬＳＩモジュールを液体の冷媒に浸漬させ、この液体の冷媒を循環させる液冷方式の冷却手段が開発されている。
上記強制冷却手段としては、空冷方式や水冷方式などの様々な冷却手段が開発されている。このような強制冷却手段の中で、最も冷却能力の優れた冷却手段として、ＬＳＩモジュールを液体の冷媒に浸漬させ、この液体の冷媒を循環させる液冷方式の冷却手段が開発されている。
たとえば、特許文献１には、プリント基板に覆い被せる遮蔽部材となる冷却液体密封ケースを備え、この冷却液体密封ケース内に発熱素子（たとえば、ＬＳＩモジュール）を収容し、冷却液体密封ケースに設けられた隔壁により、所定の流路に沿って冷却液体を流通させ、発熱素子を冷却する発熱素子実装半導体装置の技術が開示されている。
この技術によれば、発熱素子の実装密度を密にしても、効率よく冷却することができる。
この技術によれば、発熱素子の実装密度を密にしても、効率よく冷却することができる。
ところで、データ伝送の大容量化に伴い、光伝送システムが研究開発されており、実用化されている。上記光伝送システムにおいては、光信号と電気信号を互いに変換する光素子（たとえば、発光素子や受光素子）や、光信号の伝送を行う光伝送手段（たとえば、光導波路や光ケーブル）が使用される。この光素子は、電気信号だけを取り扱う従来の電子部品と異なり、電気信号の入力や出力を行う外部接続端子を備えるとともに、光信号の入力や出力を行う外部光信号接続手段を備えている。
また、光素子と電子部品が混載実装された基板に対して、光伝送手段を基板内に埋設する技術が様々開発されている。
また、光素子と電子部品が混載実装された基板に対して、光伝送手段を基板内に埋設する技術が様々開発されている。
たとえば、特許文献２には、電気回路が実装された電気配線板の一部の層に、光ファイバを埋め込んだ光ファイバ埋込層を設けた光・電気混在配線板の技術が開示されている。また、特許文献３，４には、基板に形成された光導波路の技術が開示されている。これらの技術によれば、プリント基板に光ファイバや光導波路といった光伝送手段を埋め込むことができる。
ここで、従来提案されている光伝送手段が埋め込まれたプリント基板について、図面を参照して説明する。
図５は、従来例にかかる光伝送手段が埋設されたプリント基板の概略図であり、（ａ）は光ケーブルが埋設された斜視図を、（ｂ）は光導波路が埋設された斜視図を示している。
同図（ａ）において、プリント基板９０ａは、ＬＳＩモジュール９１，コネクタ９８及び光素子９２ａが実装されており、さらに、特許文献１に記載された（平坦な）ランド９３が、シールドケース（図示せず）のシール面形状に対応するように形成してある。また、両端に光コネクタ９４が接続された光ケーブル９５が、プリント基板９０ａに埋設されており、光ケーブル９５の一方の端部が、環状のランド９３の内側からプリント基板９０ａの外部に引き出され、光ケーブル９５の他方の端部が、環状のランド９３の外側からプリント基板９０ａの外部に引き出されている。
図５は、従来例にかかる光伝送手段が埋設されたプリント基板の概略図であり、（ａ）は光ケーブルが埋設された斜視図を、（ｂ）は光導波路が埋設された斜視図を示している。
同図（ａ）において、プリント基板９０ａは、ＬＳＩモジュール９１，コネクタ９８及び光素子９２ａが実装されており、さらに、特許文献１に記載された（平坦な）ランド９３が、シールドケース（図示せず）のシール面形状に対応するように形成してある。また、両端に光コネクタ９４が接続された光ケーブル９５が、プリント基板９０ａに埋設されており、光ケーブル９５の一方の端部が、環状のランド９３の内側からプリント基板９０ａの外部に引き出され、光ケーブル９５の他方の端部が、環状のランド９３の外側からプリント基板９０ａの外部に引き出されている。
なお、上記プリント基板９０ａは、図示してないが、プリント基板に覆い被せる遮蔽部材となるシールドケースが、Ｏリングを介してランド９３上に取り付けられ、また、ランド９３の内側の光コネクタ９４が、光素子９２ａと接続される。
このようにすると、密封されたシールドケース内を、液体の冷媒（たとえば、不活性液体であるフロリナート（登録商標名：スリーエム社））が流れることにより、ＬＳＩモジュール９１を効果的に冷却する。また、プリント基板９０ａに埋設された光ケーブル９５を介して、シールドケースの内側と外側との間で光信号を伝送することができる。
このようにすると、密封されたシールドケース内を、液体の冷媒（たとえば、不活性液体であるフロリナート（登録商標名：スリーエム社））が流れることにより、ＬＳＩモジュール９１を効果的に冷却する。また、プリント基板９０ａに埋設された光ケーブル９５を介して、シールドケースの内側と外側との間で光信号を伝送することができる。
同図（ｂ）において、プリント基板９０ｂは、上記プリント基板９０ａと比べて、光ケーブル９５の代わりに光導波路９６を埋設した点が相違する。その他の構造は、プリント基板９０ａとほぼ同様としてある。
光導波路９６は、一方の端部が環状のランド９３の内側に位置し、他方の端部がランド９３の外側に位置している。また、光導波路９６は、一方の端部がプリント基板９０ｂに形成した開口部（図示せず）を介して、光素子９２ｂと接続されており、他方の端部が開口部９７を介して光素子（図示せず）と接続される。このようにすると、プリント基板９０ｂに埋設された光導波路９６を介して、シールドケースの内側と外側との間で光信号を伝送することができる。
特許３４２４７１７号公報
特開平１０−１２６０１８号公報
特開平７−１１４０４９号公報
特開平６−２７３３４号公報
光導波路９６は、一方の端部が環状のランド９３の内側に位置し、他方の端部がランド９３の外側に位置している。また、光導波路９６は、一方の端部がプリント基板９０ｂに形成した開口部（図示せず）を介して、光素子９２ｂと接続されており、他方の端部が開口部９７を介して光素子（図示せず）と接続される。このようにすると、プリント基板９０ｂに埋設された光導波路９６を介して、シールドケースの内側と外側との間で光信号を伝送することができる。
しかしながら、従来のプリント基板９０ａ，９０ｂは、電気系の配線であるサーキットワイヤが形成された基板内部に、光ケーブル９５や光導波路９６が埋設されており、特許文献１に記載された密封部材となるＯリングにより、遮蔽部材のシール面を密封することができるものの、プリント基板９０ａ，９０ｂの製造原価が高額になるといった問題があった。さらに、実用化する上では、埋設された光ケーブル９５や光導波路９６に不具合が発生しても、修理することができないといった致命的な問題があった。
また、プリント基板９０ｂは、光導波路９６が光素子９２ｂの発光端面や受光端面と良好に接続される必要があり、そのためには、組立精度を向上させなければならないといった問題があった。
また、プリント基板９０ｂは、光導波路９６が光素子９２ｂの発光端面や受光端面と良好に接続される必要があり、そのためには、組立精度を向上させなければならないといった問題があった。
本発明は、上記の問題を解決すべくなされたものであり、プリント基板に覆い被せる遮蔽部材による密封状態を確実に維持しつつ、経済的かつ実用的に、遮蔽部材の内側と外側との間で光信号を伝送することができる光伝送手段付き密封部材，光電子装置及び光伝送方法特の提供を目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の光伝送手段付き密封部材は、光素子が実装されたプリント基板及び該プリント基板に実装された部品の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部材のシール面に取り付けられる密封部材と、この密封部材と一体的に成形され、前記遮蔽部材の内側と外側との間で光信号を伝送する光伝送手段とを備えた構成としてある。
このようにすると、光伝送手段における遮蔽部材のシール面に押下された部分が密封部材として機能するので、遮蔽部材による密封状態を確実に維持しつつ、遮蔽部材の内側と外側との間で光信号を伝送することができる。
このようにすると、光伝送手段における遮蔽部材のシール面に押下された部分が密封部材として機能するので、遮蔽部材による密封状態を確実に維持しつつ、遮蔽部材の内側と外側との間で光信号を伝送することができる。
また、本発明の光伝送手段付き密封部材は、前記光伝送手段の両端に光コネクタを接続した構成としてある。
このようにすると、光コネクタを光素子に接続することができるので、光素子と光伝送手段とを容易に接続することができる。
このようにすると、光コネクタを光素子に接続することができるので、光素子と光伝送手段とを容易に接続することができる。
また、本発明の光伝送手段付き密封部材は、前記密封部材を、前記遮蔽部材に対応する形状に成形された、樹脂又はゴムの少なくとも一方を有するシートとした構成としてある。
このようにすると、密封部材がガスケットとして機能するので、密封部材と一体的に成形される光伝送手段とのシール性を向上させることができる。
このようにすると、密封部材がガスケットとして機能するので、密封部材と一体的に成形される光伝送手段とのシール性を向上させることができる。
また、本発明の光伝送手段付き密封部材は、前記密封部材の上面又は下面の少なくとも一方に、前記ゴムからなる突起部又は前記ゴムからなるシール層を設けた構成としてある。
このようにすると、突起部やシール層が、ゴム製のＯリングやガスケットとして機能するので、密封部材のシール性をさらに向上させることができる。
このようにすると、突起部やシール層が、ゴム製のＯリングやガスケットとして機能するので、密封部材のシール性をさらに向上させることができる。
上記目的を達成するために、本発明の光電子装置は、光素子が実装されたプリント基板と、このプリント基板及び該プリント基板に実装された部品の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部材と、上記請求項１〜４のいずれかに記載の光伝送手段付き密封部材とを備えた構成としてある。
このように、本発明は光電子装置としても有効であり、遮蔽部材による密封状態を維持しつつ、遮蔽部材の内側と外側との間で光信号を伝送することができる。
このように、本発明は光電子装置としても有効であり、遮蔽部材による密封状態を維持しつつ、遮蔽部材の内側と外側との間で光信号を伝送することができる。
また、本発明の光電子装置は、前記遮蔽部材とプリント基板との間の空間に、前記プリント基板に実装された電子部品を冷却する冷媒が供給され、前記密封部材が前記冷媒を密封する構成としてある。
このようにすると、冷媒による強制冷却を行うことができるので、プリント基板に実装された電子部品を効率よく冷却することができる。
このようにすると、冷媒による強制冷却を行うことができるので、プリント基板に実装された電子部品を効率よく冷却することができる。
また、本発明の光電子装置は、前記遮蔽部材に、前記冷媒の流路を形成する凹凸を設けた構成としてある。
このようにすると、冷媒の流速及び流量を自在に設定することができるので、各電子部品に応じた冷却を行うことができ、効果的に冷却することができる。
このようにすると、冷媒の流速及び流量を自在に設定することができるので、各電子部品に応じた冷却を行うことができ、効果的に冷却することができる。
また、本発明の光電子装置は、前記遮蔽部材に、前記光伝送手段を保持する保持部を設けた構成としてある。
このようにすると、光伝送手段を押さえ付けたりすることができるので、冷媒の流れが速くなっても、冷媒によって、光伝送手段が損傷を受けるといった不具合を防止することができる。
このようにすると、光伝送手段を押さえ付けたりすることができるので、冷媒の流れが速くなっても、冷媒によって、光伝送手段が損傷を受けるといった不具合を防止することができる。
上記目的を達成するために、光伝送方法本発明は、遮蔽部材によって覆われ、かつ、前記遮蔽部材とプリント基板との間の空間に供給される冷媒によって冷却される、前記プリント基板に実装された光素子が、前記遮蔽部材の外側に光信号を送信する、あるいは、前記遮蔽部材の外側から光信号を受信する光伝送方法であって、前記光信号が、前記プリント基板と遮蔽部材とのシール面に取り付けられる密封部材と一体的に成形された光伝送手段を介して、送信あるいは受信される方法としてある。
このように、本発明は、光伝送方法としても有効であり、遮蔽部材による密封状態を維持しつつ、遮蔽部材の内側と外側との間で光信号を伝送することができる。
このように、本発明は、光伝送方法としても有効であり、遮蔽部材による密封状態を維持しつつ、遮蔽部材の内側と外側との間で光信号を伝送することができる。
本発明の光伝送手段付き密封部材，光電子装置及び光伝送方法によれば、遮蔽部材による密封状態を確実に維持しつつ、経済的かつ実用的に、遮蔽部材の内側と外側との間で光信号を伝送することができる。また、プリント基板に実装された電子部品を効果的に液冷するとともに、光信号を伝送することができる。
［光伝送手段付き密封部材］
図１は、本発明の一実施形態にかかる光伝送手段付き密封部材の構造を説明するための概略図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）はＡ−Ａ拡大断面図を、（ｃ）はＢ−Ｂ拡大断面図を示している。
図２は、本発明の一実施形態にかかる光伝送手段付き密封部材の使用状態を説明するための概略斜視図を示している。
図１，２において、光伝送手段付き密封部材１（適宜、密封部材１と略称する。）は、プリント基板３と遮蔽部材４とのシール面の間に取り付けられるガスケット本体１１と、このガスケット本体１１と一体的に成形されたテープファイバ２を備えている。
なお、本実施形態では、被遮蔽物をプリント基板３としてあるが、これに限定されるものではない。また、密封部材として、ガスケット本体１１を用いているが、本発明における密封部材とは、静止した個所の漏れ止めに使われるものをいい、ガスケット，Ｏリング，パッキンなどを含むものとする。
図１は、本発明の一実施形態にかかる光伝送手段付き密封部材の構造を説明するための概略図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）はＡ−Ａ拡大断面図を、（ｃ）はＢ−Ｂ拡大断面図を示している。
図２は、本発明の一実施形態にかかる光伝送手段付き密封部材の使用状態を説明するための概略斜視図を示している。
図１，２において、光伝送手段付き密封部材１（適宜、密封部材１と略称する。）は、プリント基板３と遮蔽部材４とのシール面の間に取り付けられるガスケット本体１１と、このガスケット本体１１と一体的に成形されたテープファイバ２を備えている。
なお、本実施形態では、被遮蔽物をプリント基板３としてあるが、これに限定されるものではない。また、密封部材として、ガスケット本体１１を用いているが、本発明における密封部材とは、静止した個所の漏れ止めに使われるものをいい、ガスケット，Ｏリング，パッキンなどを含むものとする。
（ガスケット本体）
ガスケット本体１１は、ポリイミドからなる矩形環状の厚さが均一のシートである。ガスケット本体１１は、矩形の角部，上辺中央部，右辺中央部，左辺中央部，及び，下辺のテープファイバ２どうしの中間部（合計１２箇所）に、扇状及び半円状のねじ孔用ガスケット部１４が形成されている。各ねじ孔用ガスケット部１４は、中央にねじ４１が貫通するねじ用孔１３が形成されている。このねじ孔用ガスケット部１４は、遮蔽部材４のねじ孔（又は、雌ねじ）に対してシールする。
ガスケット本体１１は、ポリイミドからなる矩形環状の厚さが均一のシートである。ガスケット本体１１は、矩形の角部，上辺中央部，右辺中央部，左辺中央部，及び，下辺のテープファイバ２どうしの中間部（合計１２箇所）に、扇状及び半円状のねじ孔用ガスケット部１４が形成されている。各ねじ孔用ガスケット部１４は、中央にねじ４１が貫通するねじ用孔１３が形成されている。このねじ孔用ガスケット部１４は、遮蔽部材４のねじ孔（又は、雌ねじ）に対してシールする。
また、ガスケット本体１１は、左辺の中央部と矩形（ガスケット本体１１）の中央部とを連結する直線状の流路用ガスケット部１２が形成され、流路用ガスケット部１２の先端には、円状のねじ孔用ガスケット部１５が形成されている。さらに、ねじ孔用ガスケット部１５は、中央にねじ４１が貫通するねじ用孔１３が形成されている。
なお、本実施形態では、ガスケット本体１１の材質を、ポリイミドとしてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、ポリイミドを除く他の樹脂やニトリルゴム（ＮＢＲ）等のゴムなどを使用してもよい。
なお、本実施形態では、ガスケット本体１１の材質を、ポリイミドとしてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、ポリイミドを除く他の樹脂やニトリルゴム（ＮＢＲ）等のゴムなどを使用してもよい。
（テープファイバ）
テープファイバ２は、ガスケット本体１１と一体的に、ガスケット本体１１の下辺と交差するように形成してある。すなわち、テープファイバ２は、複数本の光ファイバ２２が、ガスケット本体１１と一体的にポリイミドでモールドされており、一方の端部がガスケット本体１１の外側に位置し、他方の端部がガスケット本体１１の内側に位置する。また、テープファイバ２は、断面が細長い矩形状であり、ガスケット本体１１と交差する部分をも含めて、ガスケット本体１１の厚さと同じ厚さとしてある。また、本実施形態では、等間隔で６本のテープファイバ２を配設してある。
なお、本実施形態では、光ファイバ２２を有するテープファイバ２を光伝送手段としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、光導波路を有する光導波路シートを光伝送手段としてもよい。
テープファイバ２は、ガスケット本体１１と一体的に、ガスケット本体１１の下辺と交差するように形成してある。すなわち、テープファイバ２は、複数本の光ファイバ２２が、ガスケット本体１１と一体的にポリイミドでモールドされており、一方の端部がガスケット本体１１の外側に位置し、他方の端部がガスケット本体１１の内側に位置する。また、テープファイバ２は、断面が細長い矩形状であり、ガスケット本体１１と交差する部分をも含めて、ガスケット本体１１の厚さと同じ厚さとしてある。また、本実施形態では、等間隔で６本のテープファイバ２を配設してある。
なお、本実施形態では、光ファイバ２２を有するテープファイバ２を光伝送手段としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、光導波路を有する光導波路シートを光伝送手段としてもよい。
テープファイバ２は、両端に光コネクタ２１が接続してあり、これにより、発光素子や受光素子などの光素子９２との接続が容易となる。
ここで、好ましくは、光コネクタ２１が、光伝送手段の内部（たとえば、光導波路とこの光導波路を覆う被覆部材との隙間、あるいは、光ファイバ２２とこの光ファイバ２２を覆う被覆部材との隙間）に対して密封した状態で、接続されるとよく、このようにすると、光伝送手段が、光ファイバを拠り線構造とした光ケーブルである場合であっても、拠り線間の隙間を経由して、遮蔽部材４の内側と外側が連通するといった不具合をより確実に防止することができる。
ここで、好ましくは、光コネクタ２１が、光伝送手段の内部（たとえば、光導波路とこの光導波路を覆う被覆部材との隙間、あるいは、光ファイバ２２とこの光ファイバ２２を覆う被覆部材との隙間）に対して密封した状態で、接続されるとよく、このようにすると、光伝送手段が、光ファイバを拠り線構造とした光ケーブルである場合であっても、拠り線間の隙間を経由して、遮蔽部材４の内側と外側が連通するといった不具合をより確実に防止することができる。
また、本実施形態では、光ファイバ２２をポリイミドでモールドすることにより、ポリイミドを被覆部材とするテープファイバ２を成形しているが、これに限定されるものではない。たとえば、図３（ｃ）に示すように、光ファイバ２２があらかじめ被覆部材２３で覆われた市販のテープファイバ２ａを、ガスケット本体１１を成形する際、ガスケット本体１１と被覆部材２３とを一体的に接合させる構成としてもよい。この際、ガスケット本体１１の材質をポリイミドとしてあるので、ガスケット本体１１と一体的に成形されるテープファイバ２ａの被覆部材２３とのシール性を向上させることができる。
このように、光伝送手段付き密封部材１によれば、遮蔽部材４による密封状態を維持しつつ、遮蔽部材４の内側と外側との間で光信号を伝送することができる。
また、密封部材１は、ガスケット本体１１の材質をポリイミド一種類としてあるが、これに限定されるものではない。
次に、上記光伝送手段付き密封部材１の応用例について、図面を参照して説明する。
また、密封部材１は、ガスケット本体１１の材質をポリイミド一種類としてあるが、これに限定されるものではない。
次に、上記光伝送手段付き密封部材１の応用例について、図面を参照して説明する。
＜応用例＞
図３は、本発明の応用例にかかる光伝送手段付き密封部材の構造を説明するための概略図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）はＣ−Ｃ拡大断面図を、（ｃ）はＤ−Ｄ拡大断面図を示している。
同図において、光伝送手段付き密封部材１ａは、上記実施形態の密封部材１と比べて、ガスケット本体１１のポリイミド層の上面に、ニトリルゴムからなる突起部１１１を設け、さらに、ガスケット本体１１の下面にニトリルゴムからなシール層１１２を設けた点が相違する。
その他の構成は、上記実施形態とほぼ同様としてある。したがって、図３において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図３は、本発明の応用例にかかる光伝送手段付き密封部材の構造を説明するための概略図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）はＣ−Ｃ拡大断面図を、（ｃ）はＤ−Ｄ拡大断面図を示している。
同図において、光伝送手段付き密封部材１ａは、上記実施形態の密封部材１と比べて、ガスケット本体１１のポリイミド層の上面に、ニトリルゴムからなる突起部１１１を設け、さらに、ガスケット本体１１の下面にニトリルゴムからなシール層１１２を設けた点が相違する。
その他の構成は、上記実施形態とほぼ同様としてある。したがって、図３において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
密封部材１ａは、ガスケット本体１１の上面及び下面に、突起部１１１及びシール層１１２を接合した構造としてある。シール層１１２は、プリント基板３のランドと当接し良好にシールする。また、突起部１１１は、遮蔽部材４ａのシール面に形成された溝４０ａに押圧された状態で収納され、Ｏリングのように機能し良好にシールする。
このように、光伝送手段付き密封部材１ａによれば、シール性をさらに向上させることができる。
なお、密封部材１ａは、突起部１１１及びシール層１１２をガスケット本体１１と一体的に形成してあるが、この構造に限定されるものではなく、たとえば、別々に成形した突起部１１１及びシール層１１２をガスケット本体１１に重ね合わせて使用する構造としてもよい。
このように、光伝送手段付き密封部材１ａによれば、シール性をさらに向上させることができる。
なお、密封部材１ａは、突起部１１１及びシール層１１２をガスケット本体１１と一体的に形成してあるが、この構造に限定されるものではなく、たとえば、別々に成形した突起部１１１及びシール層１１２をガスケット本体１１に重ね合わせて使用する構造としてもよい。
［光電子装置］
図４は、本発明の実施形態にかかる光電子装置の構造を説明するための概略図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）はＥ−Ｅ断面図を示している。
同図において、光電子装置１０は、プリント基板３と、遮蔽部材４と、上記実施形態の光伝送手段付き密封部材１と、冷媒５とを備えた構成としてある。
また、本実施形態のプリント基板３は、両面実装基板としてあり、プリント基板３の両面に、密封部材１及び遮蔽部材４を配設してある。
図４は、本発明の実施形態にかかる光電子装置の構造を説明するための概略図であり、（ａ）は平面図を、（ｂ）はＥ−Ｅ断面図を示している。
同図において、光電子装置１０は、プリント基板３と、遮蔽部材４と、上記実施形態の光伝送手段付き密封部材１と、冷媒５とを備えた構成としてある。
また、本実施形態のプリント基板３は、両面実装基板としてあり、プリント基板３の両面に、密封部材１及び遮蔽部材４を配設してある。
（プリント基板）
プリント基板３は、ガスケット本体１１と当接する（両面の）位置に、ガスケット本体１１に対応した形状のランド（図示せず）が形成され、さらに、遮蔽部材４を固定するねじ４１が貫通する貫通孔（図示せず）が、複数箇所に穿設されている。ガスケット本体１１は、上記ランドと当接しシールする。
また、プリント基板３は、ランドの内側であって、密封部材１の内側の光コネクタ２１と対応する位置に、片面当たり６つの光素子９２が実装してある。また、各光素子９２と対応して、６行３列に計１８個のＬＳＩモジュール９１が実装されている。さらに、プリント基板３は、ランドの外側であって、光素子９２と反対側の周縁部に三つのコネクタ９８が実装されている。なお、光素子９２，ＬＳＩモジュール９１及びコネクタ９８の実装位置は、上記に限定されるものではない。
プリント基板３は、ガスケット本体１１と当接する（両面の）位置に、ガスケット本体１１に対応した形状のランド（図示せず）が形成され、さらに、遮蔽部材４を固定するねじ４１が貫通する貫通孔（図示せず）が、複数箇所に穿設されている。ガスケット本体１１は、上記ランドと当接しシールする。
また、プリント基板３は、ランドの内側であって、密封部材１の内側の光コネクタ２１と対応する位置に、片面当たり６つの光素子９２が実装してある。また、各光素子９２と対応して、６行３列に計１８個のＬＳＩモジュール９１が実装されている。さらに、プリント基板３は、ランドの外側であって、光素子９２と反対側の周縁部に三つのコネクタ９８が実装されている。なお、光素子９２，ＬＳＩモジュール９１及びコネクタ９８の実装位置は、上記に限定されるものではない。
（遮蔽部材）
遮蔽部材４は、アルミニウムからなる矩形状の平板であり、プリント基板３に実装された光素子９２及びＬＳＩモジュール９１を収容する凹部４３が設けられている。上記平板の外形は、ガスケット本体１１の外形と一致する形状としてあり、凹部４３の輪郭は、ガスケット本体１１の内側の形状と一致する形状としてある。すなわち、遮蔽部材４は、ガスケット本体１１及びねじ孔用ガスケット部１４に対応した側壁４４と、流路用ガスケット部１２及びねじ孔用ガスケット部１５に応じた隔壁４７を有し、側壁４４と隔壁４７の端面（シール面）が、ガスケット本体１１と当接しシールする。
また、プリント基板３の上方に位置する遮蔽部材４は、ガスケット本体１１のねじ用孔１３と対応する位置に、ねじ４１が貫通するねじ用孔（図示せず）が穿設される。これに対し、プリント基板３の下方に位置する遮蔽部材４は、ガスケット本体１１のねじ用孔１３と対応する位置に、ねじ４１が螺着される雌ねじ（図示せず）が切られる。
遮蔽部材４は、アルミニウムからなる矩形状の平板であり、プリント基板３に実装された光素子９２及びＬＳＩモジュール９１を収容する凹部４３が設けられている。上記平板の外形は、ガスケット本体１１の外形と一致する形状としてあり、凹部４３の輪郭は、ガスケット本体１１の内側の形状と一致する形状としてある。すなわち、遮蔽部材４は、ガスケット本体１１及びねじ孔用ガスケット部１４に対応した側壁４４と、流路用ガスケット部１２及びねじ孔用ガスケット部１５に応じた隔壁４７を有し、側壁４４と隔壁４７の端面（シール面）が、ガスケット本体１１と当接しシールする。
また、プリント基板３の上方に位置する遮蔽部材４は、ガスケット本体１１のねじ用孔１３と対応する位置に、ねじ４１が貫通するねじ用孔（図示せず）が穿設される。これに対し、プリント基板３の下方に位置する遮蔽部材４は、ガスケット本体１１のねじ用孔１３と対応する位置に、ねじ４１が螺着される雌ねじ（図示せず）が切られる。
遮蔽部材４は、隔壁４７が設けられた側壁４４の両端部付近に、継手４５を介して配管４６が接続されており、一方の配管４６から冷媒が供給され、他方の配管４６から供給された冷媒が排出される。
また、遮蔽部材４は、隔壁４７を設けることにより、ほぼＵ字状の流路が形成される。すなわち、一方の配管４６から供給された冷媒５は、隔壁４７によって仕切られた遮蔽部材４内部の一方をほぼ直進した後、Ｕターンし、隔壁４７によって仕切られた遮蔽部材４内部の他方を戻るようにほぼ直進して、他方の配管４６から排出される。
また、遮蔽部材４は、隔壁４７を設けることにより、ほぼＵ字状の流路が形成される。すなわち、一方の配管４６から供給された冷媒５は、隔壁４７によって仕切られた遮蔽部材４内部の一方をほぼ直進した後、Ｕターンし、隔壁４７によって仕切られた遮蔽部材４内部の他方を戻るようにほぼ直進して、他方の配管４６から排出される。
ここで、好ましくは、図示してないが、遮蔽部材４に、冷媒５の流路をより精度よく形成する凹凸を設けてもよい。すなわち、発熱量の大きなＬＳＩモジュール９１に対しては、速い流れの中にＬＳＩモジュール９１がさらされるように、凹凸を形成することにより、ＬＳＩモジュール９１から大量の熱を奪うことができる。このようにすると、各ＬＳＩモジュール９１に応じた冷却を行うことができ、効果的に冷却することができる。
また、ガスケット本体１１の内側のテープファイバ２は、冷媒５の流れにさらされるので、遮蔽部材４に、テープファイバ２を押さえつけるようにして保持する保持部（図示せず）を設けるとよい。このようにすると、冷媒５の流れが速くなっても、冷媒５によって、テープファイバ２が損傷を受けるといった不具合を防止することができる。
（冷媒）
冷媒５は、液体の冷媒（たとえば、非導電性かつ不活性液体であるフロリナート（登録商標名：スリーエム社））が使用され、ＬＳＩモジュール９１を効果的に冷却する。なお、冷媒５は、上記フロリナートに限定されるものではない。
また、本実施形態では、遮蔽部材４及び光伝送手段付き密封部材１がシールする対象は、遮蔽部材４内部を流れる冷媒５としてあるが、これに限定されるものではない。すなわち、光電子装置１０は、遮蔽部材４の内部から気体や液体を外部に漏らさない、あるいは、遮蔽部材４の外部から気体や液体を内部に浸入させない場合にも有効である。
冷媒５は、液体の冷媒（たとえば、非導電性かつ不活性液体であるフロリナート（登録商標名：スリーエム社））が使用され、ＬＳＩモジュール９１を効果的に冷却する。なお、冷媒５は、上記フロリナートに限定されるものではない。
また、本実施形態では、遮蔽部材４及び光伝送手段付き密封部材１がシールする対象は、遮蔽部材４内部を流れる冷媒５としてあるが、これに限定されるものではない。すなわち、光電子装置１０は、遮蔽部材４の内部から気体や液体を外部に漏らさない、あるいは、遮蔽部材４の外部から気体や液体を内部に浸入させない場合にも有効である。
次に、上記構成の光電子装置１０の組立手順及び動作について説明する。
（組立手順）
まず、プリント基板３の裏面を表にして、ガスケット本体１１がランド上に位置するように、光伝送手段付き密封部材１をプリント基板３の裏面に載置する。続いて、光コネクタ２１を光素子９２と接続させ、さらに、ガスケット本体１１上に、雌ねじが切られた遮蔽部材４を載置し、重ねられたプリント基板３，密封部材１及び遮蔽部材４を、重ねられた状態のまま反転させ、プリント基板３の表面を表とする。この際、図示してないが、プリント基板３及びガスケット本体１１に位置決め用孔を複数箇所に形成し、遮蔽部材４に前記位置決め用孔に貫入される位置決めピンを突設するとよい。これにより、密封部材１及び遮蔽部材４の位置決めを精度よくかつ容易に行うことができ、また、反転させる際の位置ずれを防止することができる。
（組立手順）
まず、プリント基板３の裏面を表にして、ガスケット本体１１がランド上に位置するように、光伝送手段付き密封部材１をプリント基板３の裏面に載置する。続いて、光コネクタ２１を光素子９２と接続させ、さらに、ガスケット本体１１上に、雌ねじが切られた遮蔽部材４を載置し、重ねられたプリント基板３，密封部材１及び遮蔽部材４を、重ねられた状態のまま反転させ、プリント基板３の表面を表とする。この際、図示してないが、プリント基板３及びガスケット本体１１に位置決め用孔を複数箇所に形成し、遮蔽部材４に前記位置決め用孔に貫入される位置決めピンを突設するとよい。これにより、密封部材１及び遮蔽部材４の位置決めを精度よくかつ容易に行うことができ、また、反転させる際の位置ずれを防止することができる。
次に、プリント基板３の表面に、ガスケット本体１１がランド上に位置するように、光伝送手段付き密封部材１を載置する。続いて、光コネクタ２１を光素子９２と接続させ、さらに、ガスケット本体１１上に、ねじ用孔が穿設された遮蔽部材４を載置し、ねじ用孔にねじ４１を挿入して締め込むことにより、遮蔽部材４，密封部材１，プリント基板３，密封部材１及び遮蔽部材４を連結させることができ、光電子装置１０の組立が完了する。この連結の際、ガスケット本体１１が、プリント基板３のランドと遮蔽部材４のシール面によって挟まれ、ランドとシール面に密着するので、遮蔽部材４の内部を密封する。
（動作）
光電子装置１０は、一方の配管４６から冷媒５が供給され、遮蔽部材４によって形成された流路に沿って流れ、他方の配管４６から排出される。また、コネクタ９８を介して、電力及び電気信号が入力される。続いて、コネクタ９８から光電子装置１０を作動させる電力が入力され、外部に露出した光コネクタ２１から光信号が入力され、テープファイバ２，内側の光コネクタ２１及び光素子９２を介して、大量の信号がＬＳＩモジュール９１に入力される。そして、ＬＳＩモジュール９１は、冷媒５によって冷却されることにより、過熱することなく大量の信号を処理し、処理した信号を、光素子９２，内側の光コネクタ２１及びテープファイバ２を介して、外部に露出した光コネクタ２１から光信号として出力する。
光電子装置１０は、一方の配管４６から冷媒５が供給され、遮蔽部材４によって形成された流路に沿って流れ、他方の配管４６から排出される。また、コネクタ９８を介して、電力及び電気信号が入力される。続いて、コネクタ９８から光電子装置１０を作動させる電力が入力され、外部に露出した光コネクタ２１から光信号が入力され、テープファイバ２，内側の光コネクタ２１及び光素子９２を介して、大量の信号がＬＳＩモジュール９１に入力される。そして、ＬＳＩモジュール９１は、冷媒５によって冷却されることにより、過熱することなく大量の信号を処理し、処理した信号を、光素子９２，内側の光コネクタ２１及びテープファイバ２を介して、外部に露出した光コネクタ２１から光信号として出力する。
また、光電子装置１０は、作動中に、たとえば、テープファイバ２が断線したり、光コネクタ２１が破損した場合であっても、組立手順を戻ることにより容易に分解され、正常な光伝送手段付き密封部材１と交換することができるので、実用性が損なわれるといった不具合を防止する。
このように、本実施形態の光電子装置１０によれば、プリント基板３に実装されたＬＳＩモジュール９１や光素子９２を効率よくかつ精度よく冷却することができる。また、遮蔽部材４による密封状態を維持しつつ、遮蔽部材４の内側と外側との間で光信号を伝送することができる。
なお、光電子装置１０は、光信号を処理する液冷方式の電子装置として有効であることは勿論であるが、テスト品であるＬＳＩモジュール９１や光素子９２が実装されたプリント基板３をテストするテスト装置としても極めて有効である。その理由は、光電子装置１０は、組立・分解が容易な構造であり、かつ、テープファイバ２や光コネクタ２１が損傷した場合であっても、プリント基板３をスクラップにすることなく、光伝送手段付き密封部材１を交換することができるからである。
なお、光電子装置１０は、光信号を処理する液冷方式の電子装置として有効であることは勿論であるが、テスト品であるＬＳＩモジュール９１や光素子９２が実装されたプリント基板３をテストするテスト装置としても極めて有効である。その理由は、光電子装置１０は、組立・分解が容易な構造であり、かつ、テープファイバ２や光コネクタ２１が損傷した場合であっても、プリント基板３をスクラップにすることなく、光伝送手段付き密封部材１を交換することができるからである。
［光伝送方法］
また、本発明は、光伝送方法としても有効であり、次に、一実施形態にかかる光伝送方法について説明する。
本実施形態の光伝送方法は、上記光電子装置１０における光伝送方法としてあり、上記遮蔽部材４によって覆われ、かつ、遮蔽部材４とプリント基板３との間の空間に供給される冷媒５によって冷却される、プリント基板３に実装された光素子９２が、遮蔽部材４の外側に光信号を送信する、あるいは、遮蔽部材４の外側から光信号を受信する光伝送方法である。また、この光伝送方法は、光信号が、プリント基板３と遮蔽部材４とのシール面に取り付けられる光伝送手段付き密封部材１と一体的に成形されたテープファイバ２を介して、送信あるいは受信される方法としてある。
このように、本実施形態の光伝送方法によれば、遮蔽部材４による密封状態を維持しつつ、遮蔽部材４の内側と外側との間で光信号を伝送することができる。
また、本発明は、光伝送方法としても有効であり、次に、一実施形態にかかる光伝送方法について説明する。
本実施形態の光伝送方法は、上記光電子装置１０における光伝送方法としてあり、上記遮蔽部材４によって覆われ、かつ、遮蔽部材４とプリント基板３との間の空間に供給される冷媒５によって冷却される、プリント基板３に実装された光素子９２が、遮蔽部材４の外側に光信号を送信する、あるいは、遮蔽部材４の外側から光信号を受信する光伝送方法である。また、この光伝送方法は、光信号が、プリント基板３と遮蔽部材４とのシール面に取り付けられる光伝送手段付き密封部材１と一体的に成形されたテープファイバ２を介して、送信あるいは受信される方法としてある。
このように、本実施形態の光伝送方法によれば、遮蔽部材４による密封状態を維持しつつ、遮蔽部材４の内側と外側との間で光信号を伝送することができる。
以上、本発明の光伝送手段付き密封部材，光電子装置及び光伝送方法について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係る光伝送手段付き密封部材，光電子装置及び光伝送方法は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
たとえば、光電子装置１０は、プリント基板３に両面実装された構造としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、片面のみに実装されたプリント基板３に対しても有効である。
たとえば、光電子装置１０は、プリント基板３に両面実装された構造としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、片面のみに実装されたプリント基板３に対しても有効である。
以上説明したように、本発明の光伝送手段付き密封部材，光電子装置及び光伝送方法は、冷媒を密封する場合に限定されるものではなく、密封された空間間を光信号を伝送する様々な用途に広く適用することができる。
１，１ａ 光伝送手段付き密封部材
２，２ａ テープファイバ
３ プリント基板
４，４ａ 遮蔽部材
５ 冷媒
１０ 光電子装置
１１ ガスケット本体
１２ 流路用ガスケット部
１３ ねじ用孔
１４ ねじ孔用ガスケット部
１５ ねじ孔用ガスケット部
２１ 光コネクタ
２２ 光ファイバ
２３ 被覆部材
４０ａ 溝
４１ ねじ
４３ 凹部
４４ 側壁
４５ 継手
４６ 配管
４７ 隔壁
９０ａ，９０ｂ プリント基板
９１ ＬＳＩモジュール
９２，９２ａ，９２ｂ 光素子
９３ ランド
９４ 光コネクタ
９５ 光ケーブル
９６ 光導波路
９７ 開口部
９８ コネクタ
１１１ 突起部
１１２ シール層
２，２ａ テープファイバ
３ プリント基板
４，４ａ 遮蔽部材
５ 冷媒
１０ 光電子装置
１１ ガスケット本体
１２ 流路用ガスケット部
１３ ねじ用孔
１４ ねじ孔用ガスケット部
１５ ねじ孔用ガスケット部
２１ 光コネクタ
２２ 光ファイバ
２３ 被覆部材
４０ａ 溝
４１ ねじ
４３ 凹部
４４ 側壁
４５ 継手
４６ 配管
４７ 隔壁
９０ａ，９０ｂ プリント基板
９１ ＬＳＩモジュール
９２，９２ａ，９２ｂ 光素子
９３ ランド
９４ 光コネクタ
９５ 光ケーブル
９６ 光導波路
９７ 開口部
９８ コネクタ
１１１ 突起部
１１２ シール層
Claims (9)
- 光素子が実装されたプリント基板及び該プリント基板に実装された部品の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部材のシール面に取り付けられる密封部材と、
この密封部材と一体的に成形され、前記遮蔽部材の内側と外側との間で光信号を伝送する光伝送手段と
を備えたことを特徴とする光伝送手段付き密封部材。 - 前記光伝送手段の両端に光コネクタを接続したことを特徴とする請求項１記載の光伝送手段付き密封部材。
- 前記密封部材を、前記遮蔽部材に対応する形状に成形された、樹脂又はゴムの少なくとも一方を有するシートとしたことを特徴とする請求項１又は２記載の光伝送手段付き密封部材。
- 前記密封部材の上面又は下面の少なくとも一方に、前記ゴムからなる突起部又は前記ゴムからなるシール層を設けたことを特徴とする請求項３記載の光伝送手段付き密封部材。
- 光素子が実装されたプリント基板と、
このプリント基板及び該プリント基板に実装された部品の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部材と、
上記請求項１〜４のいずれかに記載の光伝送手段付き密封部材と
を備えたことを特徴とする光電子装置。 - 前記遮蔽部材とプリント基板との間の空間に、前記プリント基板に実装された電子部品を冷却する冷媒が供給され、前記密封部材が前記冷媒を密封することを特徴とする請求項５記載の光電子装置。
- 前記遮蔽部材に、前記冷媒の流路を形成する凹凸を設けたことを特徴とする請求項６記載の光電子装置。
- 前記遮蔽部材に、前記光伝送手段を保持する保持部を設けたことを特徴とする請求項６又は７記載の光電子装置。
- 遮蔽部材によって覆われ、かつ、前記遮蔽部材とプリント基板との間の空間に供給される冷媒によって冷却される、前記プリント基板に実装された光素子が、前記遮蔽部材の外側に光信号を送信する、あるいは、前記遮蔽部材の外側から光信号を受信する光伝送方法であって、
前記光信号が、前記プリント基板と遮蔽部材とのシール面に取り付けられる密封部材と一体的に成形された光伝送手段を介して、送信あるいは受信されることを特徴とする光伝送方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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