JP2007251639A - 通信モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光送受信を行う通信モジュールにおいて、内部で発生した電磁波を効率良く吸収することができ、不要な電磁波の放射を抑制することができるとともに、内部が局所的に高温度になるのを防止でき、内部温度の上昇を低減することができるようにする。
【解決手段】発熱する電磁波発生源１を内蔵した通信モジュールにおいて、電磁波発生源１からの電磁波を吸収する電磁波吸収体２と、電磁波発生源１と電磁波吸収体２との間に挟み込まれたシート状の伝熱体３とを備え、電磁波吸収体２を貫通し伝熱体３に至る棒状の複数の伝熱部材４をアレイ状に配置して、電磁波吸収体２の外側に配置した伝熱性基材５に電磁波発生源１が発生した熱を伝達するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、光送受信モジュール等の通信モジュールに関し、特に不要な電磁波の放射を抑制した通信モジュールに関する。

ブロードバンド時代に対応できる超高速・大容量の光通信を実現する基幹通信網が急速に整備されつつある。このような光通信を行う伝送装置においても、データ通信速度が向上し、１つの通信モジュールで処理できる容量が増大している。図６はこのような従来の通信モジュールの全体構造を示す図であって、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は側断面図である。

この通信モジュールは、金属製のケース１０１と蓋１０２とからなる筐体内部にプリント基板１０３を内蔵した構造を有し、ケース１０１の側面には受光素子であるＰＤ（Photo Diode）１０４と発光素子であるＬＤ（Laser Diode）１０５とが取り付けられている。プリント基板１０３には、光受信回路、光送信回路、高周波ＬＳＩ等の電子デバイス１０６が実装されている。

光受信回路は、ＰＤ１０４に流れる受光電流を増幅して電圧に変換するプリアンプ及び受信信号の再生回路（復調回路）を有し、光送信回路は、ＬＤ１０５に信号電流を供給する変調回路を有している。そして、これらの回路を有するプリント基板１０３には、光受信回路で受信した信号及び光送信回路へ送り出す信号を処理する高周波ＬＳＩ等の電子デバイス１０６も搭載されており、この電子デバイス１０６から電磁波が放射されて内部に高周波のクロストーク（漏話）が発生したり、外部に電磁波がノイズとして放出される虞がある。このため、通信モジュールは、プリント基板１０３を含む内部回路全体を金属製のケース１０１と蓋１０２とで覆って磁気シールドするようにしている。

ここで、上記の電磁波の外部放出の他に、内部で発生した熱の影響を抑えた通信モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この通信モジュールは、金属製ケースの底部に基板を密着して搭載し、金属製蓋を金属製ケースと導通状態及び伝熱状態で接合したものであり、良好な放熱性と電磁波ノイズに対する遮蔽性とを考慮した通信モジュールとなっている。
特開平１０−２４２５０５号公報

上記のような従来の通信モジュールにおいては、基板に実装された素子から外部に対して不要な電磁波の放射（輻射）を防止するために内部を完全に密封する形態をとる必要があり、基板に実装された素子からの発熱は基板を通じて金属製ケースに放熱するようにしている。しかしながら、基板に高周波ＬＳＩ等の電子デバイスが実装されている通信モジュールにおいては、データ通信速度の向上とともに発熱量も急増しており、モジュール内部の温度上昇が大きくなる傾向にある。また、内部での高周波のクロストークを低減するために、例えば磁性体のフェライトからなる電磁波吸収体を用いているが、内部温度がキュリー点温度を超えた場合は磁性体としての機能を失うとともに、電磁波吸収機能も喪失するという問題点がある。特に、発熱量の大きな高周波ＬＳＩ等の電子デバイスは、ケース等の外部環境に近接する部分において伝熱体により熱抵抗を低下させることは可能であるが、この伝熱体は電磁波吸収効果はなく、不要な電磁波の放射を低下させることはできない。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、内部で発生した電磁波を効率良く吸収して不要な電磁波の放射を抑制することができるとともに、局所的な発熱を効率良く放熱することができる通信モジュールを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の通信モジュールは、図１の（Ａ）に示したように、発熱する電磁波発生源１に隣接して伝熱体３と、電磁波吸収体２と、伝熱性基材５とがこの順に積層配置され、伝熱体３と伝熱性基材５との間には、電磁波吸収体２を貫通して配置された複数の伝熱部材４によって熱的な接合が行われている。伝熱部材４は、（Ｂ）に示したように、伝熱性基材５にアレイ状に配置されており、電磁波発生源１が発生した熱を局所的に偏ることなく、均一に伝熱性基材５に伝達することを可能にしている。

このような通信モジュールによれば、電磁波発生源１に近接配置された電磁波吸収体２によって電磁波発生源１が発生した電磁波をすぐに吸収できるとともに、電磁波吸収体２を貫通する複数の伝熱部材４によって電磁波発生源１が発生した熱を効率良く伝熱性基材５に伝熱させることができるので、電磁波発生源１による不要な電磁波の放射を抑制することができるとともに、モジュール内部が局所的に高温度になることなく、伝熱性基材５から外部に効率良く放熱させることができる。

本発明の通信モジュールは、発熱する電磁波発生源に伝熱体、電磁波吸収体および伝熱性基材をこの順に積層配置し、伝熱性基材は、電磁波吸収体を貫通し、アレイ状に配置された複数の伝熱部材によって伝熱体と結合したので、電磁波発生源の電磁波を電磁波吸収体で吸収できるとともに、電磁波発生源の熱を電磁波発生源とは反対側に配置された伝熱性基材に効率良く外部に放熱させることができるようになるという利点がある。

まず、本発明の原理について説明する。
図１は本発明の原理的な構成を示す図であって、（Ａ）は電磁波発生源周りの断面図、（Ｂ）は伝熱性基材の平面図である。

図１の構成では、同図の（Ａ）に示すように、発熱する電磁波発生源１に近接して電磁波を吸収する電磁波吸収体２が設けられ、電磁波発生源１とこの電磁波吸収体２との間にシート状の伝熱体３が挟み込まれており、さらに同図の（Ｂ）に示すように、電磁波吸収体２を貫通して伝熱体３に至る棒状の複数の伝熱部材４がアレイ状に配置されている。この複数の伝熱部材４は、例えば熱拡散用の伝熱性基材５に一体に形成もしくは植設されている。電磁波吸収体２としては、電磁波発生源１が発生する温度よりも高いキュリー点温度を有する材料によって形成されている。

このような構成において、電磁波発生源１から常に電磁波が輻射されるが、この電磁波は近接する電磁波吸収体２により吸収されてクロストークや外部への漏れが抑えられ、さらに図示しない金属製のケースによっても外部への放出が抑制される。また、電磁波発生源１はその動作時に発熱しているが、この電磁波発生源１が発生した熱は電磁波発生源１に密着している伝熱体３からアレイ状に配置された棒状の複数の伝熱部材４を通して効率良くかつ均一に伝熱性基材５に伝熱される。このように、電磁波発生源１が発生して伝熱体３に伝熱された熱は伝熱部材４を介して電磁波吸収体２よりも外側に配置された伝熱性基材５に導くことができるので、伝熱性基材５からケース等に伝熱させて放熱させるようにすることができる。このため、ケース内部の温度上昇を抑えることができ、電磁波発生源１に近接した電磁波吸収体２により電磁波発生源１から輻射される電磁波を効率よく吸収することができる。

次に、本発明による通信モジュールの具体的な実施の形態について説明する。
図２は第１の実施の形態に係る通信モジュールの要部を示す断面図である。なお、図２において、図１に示した構成要素と同じ機能の構成要素には同じ符号を付してある。

通信モジュールには、光受信モジュール又は光送信モジュールが搭載されており、それぞれ高周波ＬＳＩ等の電子デバイス６を内蔵している。この高周波ＬＳＩ等の電子デバイス６が、通信モジュールにおける電磁波発生源１を構成している。

通信モジュールにおいては、電子デバイス６がプリント基板８に実装されている。その電子デバイス６のプリント基板８とは反対側の面に、電子デバイス６を覆うようにシート状の伝熱体３が被着され、その上に伝熱体３より大きな面積を有するシート状の電磁波吸収体２が配置されている。この電磁波吸収体２の上には、伝熱性基材５が配置され、その伝熱性基材５から電磁波吸収体２を貫通して延出された複数の棒状の伝熱部材４によって電子デバイス６に隣接する伝熱体３と熱結合されている。伝熱部材４は、伝熱性基材５と一体に形成されており、伝熱性基材５の面に互いに所定の間隔を置いてアレイ状に配置されている。そして、伝熱性基材５は通信モジュールの金属製の本体ケースの蓋９に密着されている。

上記構成の通信モジュールでは、電子デバイス６に密接してシート状の伝熱体３、電磁波吸収体２及び伝熱性基材５をこの順に配置し、伝熱体３と伝熱性基材５とを電磁波吸収体２を貫通して伸びる複数の伝熱部材４によって熱的に結合し、さらに伝熱性基材５を通信モジュールの金属製の本体ケースの蓋９に密着するようにしている。これにより、電子デバイス６から輻射された電磁波をこれを覆うように配置された電磁波吸収体２で効率良く吸収することができる。さらに、電子デバイス６により発生され、伝熱体３に伝達された熱は、複数の伝熱部材４によって電磁波吸収体２の電子デバイス６から遠い側に配置した伝熱性基材５まで伝達させられるので、その伝熱性基材５を通信モジュールの金属製の本体ケースの蓋９に密着配置させることで、その蓋９を電子デバイス６の放熱器として機能させることができ、電子デバイス６の熱を極めて効率良く外部に放熱させることができる。

したがって、この通信モジュールは、内部で発生した電磁波を効率良く吸収して、不要な電磁波の放射を抑制することができるとともに、内部が局所的に高温度になるのを防止でき、内部温度の上昇を低減することができる。

図３は第２の実施の形態に係る通信モジュールの要部を示す断面図、図４は電子デバイスの側から見た電磁波吸収体、伝熱性基材及び伝熱部材を示す図である。なお、図３及び図４において、図２に示した構成要素と同じ又は同等の機能を有する構成要素には同じ符号を付してある。

この通信モジュールでは、図２に示した構成に比較して、電磁波吸収体２の構成を変更している。すなわち、電磁波吸収体２は、電子デバイス６に対向する側に突出したピラミッド形状を有する複数の吸収部２ａから構成されている。この通信モジュールにおいては、電磁波吸収体２を貫通して伝熱性基材５より延出される棒状の伝熱部材４は、図４に示したように、伝熱性基材５に並べて配置されたピラミッド形状の吸収部２ａによって形成される谷部分に配置されている。伝熱部材４は、ピラミッド形状の吸収部２ａの高さにほぼ等しい長さを有している。

また、伝熱体３は、図３に示したように、プリント基板８に実装された電子デバイス６を十分に覆うように電子デバイス６に密接して配置され、ピラミッド形状の吸収部２ａの高さより厚くなっていて、吸収部２ａ及び伝熱部材４が押し込まれている。伝熱性基材５は通信モジュールの金属製の本体ケースの蓋９に密着されている。

上記構成の通信モジュールにおいては、電磁波吸収体２を電子デバイス６に対向する側に突出したピラミッド形状の吸収部２ａで構成したことにより、電子デバイス６に対向する電磁波吸収体２の表面積を図２の場合よりも大きくすることができるので、電子デバイス６から輻射された電磁波をより効率良く吸収することができ、不要な電磁波の放射をさらに抑制することができる。

また、伝熱体３においても、伝熱性基材５から突出している伝熱部材４の基部まで達しているので、伝熱部材４との接触面積が図２の場合よりも大きく、電子デバイス６にて発生された熱をさらに効率良く伝熱性基材５に伝達させることができるようになる。これにより、電子デバイス６にて発生された熱はケースから外部に効率良く放熱されることができるので、モジュール内の温度上昇を低く抑えることが可能になる。

図５は通信モジュールの全体構造の一例を示す図であって、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は側断面図である。
この通信モジュールは、（Ａ）に示したように、金属製のケース１０と蓋９とからなる筐体内部にプリント基板８を有し、ケース１０の側面には受光素子であるＰＤ１１と発光素子であるＬＤ１２とが取り付けられている。プリント基板８には、電磁波及び熱の発生源である電子デバイス６が実装されている。

ここに例示する通信モジュールでは、（Ｂ）に示したように、上記の第１及び第２の実施の形態に係る通信モジュールの構成をプリント基板８に実装されている電子デバイス６のそれぞれに適用している。第１及び第２の実施の形態のいずれを採用するかは、電子デバイス６が発生する電磁波及び発熱の量に応じて適宜選択され、電磁波及び発熱の量が比較的少ない電子デバイス６には、第１の実施の形態の構成が適用され、電磁波及び発熱の量が比較的多い電子デバイス６には、第２の実施の形態の構成が適用される。

本発明の原理的な構成を示す図であって、（Ａ）は電磁波発生源周りの断面図、（Ｂ）は伝熱性基材の平面図である。 第１の実施の形態に係る通信モジュールの要部を示す断面図である。 第２の実施の形態に係る通信モジュールの要部を示す断面図である。 電子デバイスの側から見た電磁波吸収体、伝熱性基材及び伝熱部材を示す図である。 通信モジュールの全体構造の一例を示す図であって、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は側断面図である。 従来の通信モジュールの全体構造を示す図であって、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は側断面図である。

符号の説明

１ 電磁波発生源
２ 電磁波吸収体
２ａ 吸収部
３ 伝熱体
４ 伝熱部材
５ 伝熱性基材
６ 電子デバイス（電磁波発生源）
８ プリント基板
９ 蓋
１０ ケース
１１ ＰＤ
１２ ＬＤ

Claims (4)

1. 発熱する電磁波発生源を内蔵した通信モジュールにおいて、
   前記電磁波発生源に隣接して配置された伝熱体と、
   前記伝熱体の前記電磁波発生源と反対側に隣接して配置された電磁波吸収体と、
   前記電磁波吸収体の前記電磁波発生源と反対側に隣接して配置された伝熱性基材と、
   前記電磁波吸収体を貫通して前記伝熱体に至るよう前記伝熱性基材に突設されていてアレイ状に配置された複数の伝熱部材と、
   を備えていることを特徴とする通信モジュール。
2. 前記伝熱体及び前記電磁波吸収体はシート状の形状を有していることを特徴とする請求項１記載の通信モジュール。
3. 前記電磁波吸収体は前記電磁波発生源に対向する側に突出したそれぞれピラミッド形状の複数の吸収部を有し、
   前記伝熱部材は前記吸収部の谷部分に配置されていることを特徴とする請求項１記載の通信モジュール。
4. 前記伝熱性基材はケースの蓋に熱的に結合されていることを特徴とする請求項１記載の通信モジュール。
   

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