JP2011158584A - Optical data link - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内蔵した信号光を送信/受信する光サブアセンブリに対する放熱構造を有する光データリンクに関する。 The present invention relates to an optical data link having a heat dissipation structure for an optical subassembly for transmitting / receiving a built-in signal light.
光通信用の光データリンクは、信号光を送信及び/又は受信する光サブアセンブリ(OSA:Optical Sub-Assembly)を内蔵している。このOSAは、光電変換素子を収納した本体部と、光コネクタのフェルールが挿入され光電変換素子に対して上記フェルールを整列させるスリーブとを有し、該スリーブが、光電変換素子とフェルール内の光ファイバの光軸が互いに一致するように、本体部に対して調芯されて取付けられている。光OSAでは、このように調芯が行われるので、(1)本体部とスリーブとは互いの中心軸が必ずしも一致するわけでない(位置ずれがある)。 An optical data link for optical communication incorporates an optical sub-assembly (OSA: Optical Sub-Assembly) that transmits and / or receives signal light. This OSA has a main body housing a photoelectric conversion element, and a sleeve in which a ferrule of an optical connector is inserted and aligns the ferrule with respect to the photoelectric conversion element, and the sleeve includes a light in the photoelectric conversion element and the ferrule. The fibers are aligned and attached to the main body so that the optical axes of the fibers coincide with each other. In the optical OSA, since alignment is performed in this way, (1) the central axes of the main body and the sleeve do not always coincide with each other (there is a positional shift).
図7は、一般的な光データリンクの一例の外観図である。図の光データリンク100では、(2)光コネクタが接続される光レセプタクル101が、データリンクの筐体102に対して高い位置精度で固定されている。また、光コネクタを光レセプタクル101に接続したときに、筐体102内のOSA(不図示)に余計な力が加わらずに当該OSAのスリーブ内に光コネクタのフェルールが挿入されるように、(3)光レセプタクル101と筐体102内のOSAのスリーブとの相対的な位置精度は確保されている。上記(2),(3)の結果、(4)データリンク筐体102とOSAスリーブとの相対的な位置は一定となっている。
そして、上記(1)、(4)のようになっているため、光データリンク100においては、筐体102と、当該筐体102内にあるOSAの本体部との相対的な位置にバラツキが生じている。
FIG. 7 is an external view of an example of a general optical data link. In the illustrated
Since the
このようなバラツキが存在する場合でも、OSA本体部内のレーザダイオード(LD:Laser Diode)等の発熱部品の熱をOSA本体部から光データリンク筐体を介して外部に確実に逃すことができるよう、従来、OSA本体部と光データリンク筐体との間に、柔らかく熱伝導率の高い樹脂製のシートを挟み、両者を熱的に接続させていた(例えば、特許文献1,2参照)。 Even in the case where there is such a variation, the heat of a heat-generating component such as a laser diode (LD) in the OSA main body can be reliably released from the OSA main body to the outside via the optical data link housing. Conventionally, a soft resin sheet having a high thermal conductivity is sandwiched between the OSA main body and the optical data link housing, and both are thermally connected (for example, see Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、樹脂製の熱伝導シートにより上述のバラツキを吸収してOSA本体部と光データリンク筐体とを熱的に接続するには、当該熱伝導シートにある程度の厚みが必要となるが、厚い熱伝導シートは金属材料に比べ熱抵抗が高いため、OSA内の発熱量が多い場合等に十分に放熱できないことがある。 However, in order to absorb the above-described variation by the resin heat conductive sheet and thermally connect the OSA main body and the optical data link housing, the heat conductive sheet needs to have a certain thickness. Since the heat conductive sheet has a higher thermal resistance than the metal material, it may not be able to sufficiently dissipate heat when the amount of heat generated in the OSA is large.
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、厚い熱伝導シートを用いずに、データリンク筐体とOSAの本体部との相対的な位置のバラツキを吸収しつつ、これらを熱的に接続する光データリンクを提供することをその目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and absorbs variations in the relative positions of the data link housing and the OSA main body without using a thick heat conductive sheet, and heats them. It is an object of the present invention to provide an optical data link that can be connected to each other.
上記課題を解決するために、本発明の光データリンクは、本体部に光電変換素子を内蔵し、光コネクタのフェルールが挿入されるスリーブを有する光サブアセンブリと、該光サブアセンブリに電気接続された回路基板とを筐体内に備え、光サブアセンブリの本体部からの発熱を筐体に熱伝導させ外部に放出するものであって、光サブアセンブリの本体部の放熱面に内面を接触させて取付けられる金属部材と、該金属部材の外面に接触させて光サブアセンブリを保持すると共に回路基板を保持し、筐体への熱伝導を形成する保持部材と、を有し、該保持部材は、弾性変形するバネ部を備え、該バネ部が筐体に圧接することにより金属部材にも圧接することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an optical data link of the present invention includes an optical subassembly including a photoelectric conversion element in a main body portion and a sleeve into which a ferrule of an optical connector is inserted, and is electrically connected to the optical subassembly. A circuit board, and the heat generated from the optical sub-assembly main body is conducted to the housing and released to the outside. A metal member to be attached, and a holding member that is in contact with the outer surface of the metal member to hold the optical subassembly and hold the circuit board, and to form heat conduction to the housing. A spring portion that is elastically deformed is provided, and the spring portion is also pressed against the metal member when pressed against the casing.
本発明によれば、厚い熱伝導シートを用いずに、データリンク筐体とOSAの本体部との相対的な位置のバラツキを吸収しつつこれらを熱的に結合できるので、OSA内の部品からの熱を効率的に筐体を介して外部に放出できる。 According to the present invention, since the relative position between the data link housing and the OSA main body can be thermally coupled without using a thick heat conductive sheet, these can be thermally coupled. The heat can be efficiently released to the outside through the housing.
本発明の光データリンクの一例の概略を図1を用いて説明する。本発明の光データリンクは、例えば、ホスト装置のケージに挿脱自在に取付けられて使用されるもので、図1の組立体1を筐体(図4の符号11、図5の符号102参照)に組付けて成る。
An example of the optical data link of the present invention will be outlined with reference to FIG. The optical data link of the present invention is used, for example, by being detachably attached to a cage of a host device, and the assembly 1 in FIG. 1 is used as a housing (see
図1の光データリンク用の組立体1は、図示しない光通信用の光ケーブルの端部に設けられた光コネクタが着脱自在に装着される光レセプタクル2と、光データリンクをホスト装置のケージ内に挿脱するのに使用するベール3と、を有する。また、組立体1は、光電変換素子としてのLD及び当該LDの温度調節用の熱電変換素子等が内蔵された本体部4aにスリーブ4bを取付けて成る光送信用OSA(TOSA:Trasmitting OSA)4と、光電変換素子として半導体受光素子(PD:Photo Diode)を内蔵した本体部5aにスリーブ5bを取付けて成る光受信用OSA(ROSA:Receiving OSA)5と、を有する。スリーブ4b,5bは、光レセプタクル2に装着された光コネクタのフェルールが挿入され、当該フェルールをLDやPDに対して整列させるものである。なお、例えば、TOSA4の本体部4aには、後述の金属部材9が取付けられる。
An optical data link assembly 1 shown in FIG. 1 includes an optical receptacle 2 on which an optical connector provided at an end of an optical cable for optical communication (not shown) is detachably mounted, and the optical data link in a cage of a host device. And a bale 3 used for insertion and removal. The assembly 1 includes an optical transmission OSA (TOSA: Trasmitting OSA) 4 in which a
さらに、組立体1は、LD駆動回路や熱伝変換素子の制御回路等の電子回路が構成される回路基板6,7と、TOSA4,ROSA5が接続された回路基板6,7を重ねた状態で図の矢印Xの方向から抑えて光データリンク筐体に対して固定するための保持部材8と、を有する。
上述のような各部品を有する光データリンクは、光信号を送受信する光トランシーバであって、外部から回路基板6等を介して与えられた電気信号をTOSA4の本体部4a内のLDで光信号に変換してスリーブ4bに挿入されたフェルールの光ファイバに送出すると共に、ROSA5のスリーブ5bに挿入されたフェルールからの光信号をROSA5の本体部5a内のPDで電気信号に変換して外部に取り出すことができる。
Further, the assembly 1 is formed by
The optical data link having the above-described components is an optical transceiver that transmits and receives optical signals, and an electrical signal supplied from the outside via the
続いて、本発明の特徴的な構造、すなわち、本光データリンクにおけるTOSA4の本体部4a内のLDからの熱の放熱構造を図2〜図4を用いて説明する。図2は、図1のTOSA4に金属部材9を取付けた様子の斜視図であり、図3は、上記放熱構造を構成する保持部材8を説明する図であり、図4は、本光データリンクにおけるLDからの放熱経路を説明する図である。
Next, a characteristic structure of the present invention, that is, a heat dissipation structure from the LD in the
本光データリンクでは、TOSA4の本体部4aには、図2に示すように、例えば厚さ0.5mmの銅板を加工して得られる金属部材9が取付けられる。この金属部材9は、TOSA4に取付けられたときに本体部4aの排熱面である上面4cと対向し当該上面4cと同等の面積を有する排熱部9aを有する。排熱部9aの一方の面とTOSA4の本体部4aとは、必要最小限の厚みの熱伝導シート(図4の符号10参照)を介して接触する。この熱伝導シートを用いる目的は、本発明では、従来技術と異なり、TOSA4の本体部4aと光データリンク筐体(図4の符号11、図5の符号102参照)との相対的な位置のバラツキを吸収することではなく、単に本体部4aの上面4cと排熱部9aの金属同士の接触による熱抵抗(接触熱抵抗)を減少させることにある。したがって、上記バラツキを吸収するために、熱伝導シートを厚くする必要がない。本発明では、上記バラツキの吸収は保持部材8で行う。
In this optical data link, a
保持部材8は、図3に示すように、金属部材9より薄く加工しやすい材料(例えば厚さ0.3mmの銅板)をプレス加工して成る。この保持部材8は、TOSA4の本体部4aに取付けられた金属部材9の排熱部9a(図2参照)の全体を覆い当該排熱部9aと接触する平板部8aと、光データリンク筐体(図4の符号11、図5の符号102参照)と圧接して弾性変形することにより保持部材8全体をTOSA4の本体部4aの方向に付勢するバネ部8bと、を有する。このバネ部8bが筐体に圧接することで、その応力により保持部材8の平板部8aが金属部材9に圧接する。このようにして、バネ部8bにより、光データリンクの筐体とTOSA4の本体部4aとが保持部材8を介して熱的に接続される。
As shown in FIG. 3, the
上述のような金属部材9及び保持部材8を有する本光データリンクにおいては、図4に示すように、TOSA4内のLD4dで発生した熱は、熱伝変換素子(TEC:Thermo-Electric Cooler)4eに伝わり、その放熱面4fから、CuW板等で構成される本体部4aの上板(放熱板)4gに伝わる。そして、上板4gに伝わった熱はその上面4cから熱伝導シート10を介して金属部材9の排熱部9aに伝わり、保持部材8の平板部8aに伝導されて、当該保持部材8から筐体11を介して外部に放出される。この光データリンクの筐体11とTOSA4の本体部4aとの間の放熱経路は、保持部材8のバネ部8bによって確保される。
上述のように、本光データリンクでは、上記金属部材9と保持部材8とが協働してTOSA4の本体部4aからの発熱の筐体11への熱伝導を形成するので、筐体11とTOSA4の本体部4aとの相対的な位置のバラツキを吸収して、両者を熱的に接続できる。
In the present optical data link having the
As described above, in the present optical data link, the
本光データリンクは、従来のものと異なり放熱経路に厚い熱伝導シートを用いていないため放熱経路における熱抵抗が小さく、且つ、放熱経路を占める金属部分の割合が大きいため金属部分の厚み方向と垂直方向に熱を拡散することができるので、LD4dからの熱を効率良く冷却することができる。なお、以上の例では、TOSAの本体部4aと金属部材9との間の熱抵抗を軽減させる目的で、薄い熱伝導シート10を用いたが、代わりに、熱伝導性の良いグリースを用いてもよいし、両者が圧接されて熱抵抗が低くなるようにネジ止め機構を設けてもよい。
Unlike the conventional optical data link, this optical data link does not use a thick heat conductive sheet in the heat dissipation path, so the thermal resistance in the heat dissipation path is small, and the ratio of the metal part occupying the heat dissipation path is large, so the thickness direction of the metal part is Since heat can be diffused in the vertical direction, the heat from the
また、本光データリンクの金属部材9を用いずに、バネ部8bを有する保持部材8を厚くして効率的に冷却する構造も考えられるが、バネを有するような複雑な構造を、厚い金属平板をプレス加工して作製するのは技術的に困難である。また、プレス加工以外の方法により作製することは可能であるが、その分コスト高となる。言い換えれば、金属部材9と保持部材8とを一体成型で作製することも技術的には可能であるが、一般には複雑形状となることが考えられ、部品成型に必要な初期投資を考慮すると、本例のような分割構造とすることが、トータルコストの観点から好ましい。
In addition, a structure in which the holding
続いて、図2に戻って、金属部材9のTOSA4への取付のための構造について説明する。
金属部材9は、図2(A)に示すように、排熱部9aの一端から当該排熱部9aの延在方向と垂直方向に延出された鉤型状のフック部9bと、排熱部9aの他端からフック部9bと同方向に延出された前方抑え部9cと、を有する。また、図2(B)に示すように、金属部材9は、排熱部9aの一側端からフック部9bと同方向に延出された第1の側方抑え部9dと、前方抑え部9cの一側端から第1の側方抑え部9dの方向に延出された第2の側方抑え部9eとを有する。また、前方抑え部9cには、スリーブ4bに対応した形状の曲面部9fが形成されている。
Next, returning to FIG. 2, a structure for attaching the
As shown in FIG. 2A, the
このような金属部材9は、TOSA4の本体部4aへの取付け後は、力が加えられても、以下のように各部9b〜9fが本体部4aやスリーブ4bに接触するので、容易に外れることはない。すなわち、金属部材9に力が加えられた場合に、フック部9bが、TOSA4の本体部4aのスリーブ4bとは反対側に突出する凸部4hと接触したり、前方抑え部9cが本体部4aの前面4i(図2(A)参照)に接触したり、第1及び第2の側方抑え部9d,9eが本体部4aの側面4jに接触したり、前方抑え部9cの曲面部9fがスリーブ4bに接触したりする。したがって、上記の場合に金属部材9がTOSA4の本体部4aから容易に外れることがない。
Even if force is applied to the
以上では、金属部材9が銅板を加工して成るものとしたが、実際に金属部材9に用いる材料はこの限りではなく、熱伝導率250w/mk以上を有するいかなる金属材料も適用可能である。金属部材9は熱容量の観点から厚ければ厚いほうが好ましく、上述の0.5mmに限定されるものではない。
In the above description, the
また、以上では、保持部材8が銅板を加工して成るものとしたが、金属部材9と同様、実際に保持部材に用いる材料はこの限りではなく、熱伝導率250w/mk以上を有するいかなる金属材料も適用可能である。また、金属部材9と同じ理由で、保持部材8も放熱の観点からは厚いほうが好ましく、上述の0.3mmに限定されるものではない。
In the above description, the holding
また、金属部材及び保持部材は上述の形状に限定されるものではなく、例えば、図5及び図6に示すような形状として、金属部材に対して保持部材をスライドさせて嵌め込み、両者の熱的な接続と機械的な固定を同時に実現する構造も採用可能である。図5は、本発明に関わる金属部材の他の例を示す図で、図6は、図5の金属部材に保持部材をスライドさせて嵌め込んだ時の様子を示す図である。なお、図5及び図6の金属部材9’及び保持部材8’における図2及び図3の金属部材9及び保持部材8と同様な構成については、同じ参照符号を付すことによりその説明を省略する。
Further, the metal member and the holding member are not limited to the above-described shapes. For example, as shown in FIGS. 5 and 6, the holding member is slid into the metal member and fitted, It is also possible to adopt a structure that simultaneously realizes simple connection and mechanical fixing. FIG. 5 is a view showing another example of the metal member according to the present invention, and FIG. 6 is a view showing a state when the holding member is slid and fitted into the metal member of FIG. In addition, about the structure similar to the
図5の金属部材9’は、排熱部9aの両側端から当該排熱部9aの延在方向と垂直方向であってTOSA4から離間する方向に延出された鉤型形状の曲げ部9b’を有する。この曲げ部9b’と排熱部9aとの間に、図6のように、保持部材8’の平板部8a’をスライドさせて嵌め込むことで、金属部材9’と保持部材8’とを熱的に接続すると共に機械的に固定することができる。なお、保持部材8’の平板部8a’は、金属部材9’の曲げ部9b’と排熱部9aとの間に挿入できるように、図3の保持部材8の平板部8aに比べ幅が狭く形成されている。
The
また、図5及び図6の構成では、筐体102の第1の放熱部102a(図7参照)に金属部材9’の曲げ部9b’が当接し、保持部材8のバネ部8b等が、筐体102の第1の放熱部102aより内側に突出している第2の放熱部102bに当接する。これにより、放熱経路が確保されている。
5 and 6, the
上述の例は、スキマ嵌めを前提としたものであるが、たとえば図2や図5の金属部材の前方抑え部の曲面部の形状を、当該曲面部が係合するTOSAのスリーブの外形よりもあえて小さくしたり、図5の金属部材の排熱部と曲げ部との間の距離を保持部材の平板部の厚みより小さくしたりしておき、かつ、弾性変形の範囲で可動するバネ構造とすることで、より取付け後の安定性を向上させることができる。 The above example is based on the assumption of clearance fitting. For example, the shape of the curved surface portion of the front holding portion of the metal member in FIGS. 2 and 5 is more than the outer shape of the TOSA sleeve with which the curved surface portion is engaged. A spring structure that can be made smaller or that the distance between the heat exhausting portion and the bent portion of the metal member in FIG. 5 is smaller than the thickness of the flat plate portion of the holding member, and that is movable within the range of elastic deformation; By doing so, the stability after attachment can be improved more.
1…組立体、2…光レセプタクル、3…ベール、4…TOSA、5…ROSA、6,7…回路基板、8,8’…保持部材、9,9’…金属部材、10…熱伝導シート、11…筐体。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Assembly, 2 ... Optical receptacle, 3 ... Bale, 4 ... TOSA, 5 ... ROSA, 6, 7 ... Circuit board, 8, 8 '... Holding member, 9, 9' ... Metal member, 10 ... Thermal conductive sheet , 11. Case.
Claims (1)
前記光サブアセンブリの前記本体部の放熱面に内面を接触させて取付けられる金属部材と、該金属部材の外面に接触させて前記光サブアセンブリを保持すると共に前記回路基板を保持し、前記筐体への前記熱伝導を形成する保持部材と、を有し、
該保持部材は、弾性変形するバネ部を備え、該バネ部が前記筐体に圧接することにより前記金属部材にも圧接することを特徴とする光データリンク。 An optical subassembly having a sleeve in which a photoelectric conversion element is incorporated in a main body portion and into which a ferrule of an optical connector is inserted, and a circuit board electrically connected to the optical subassembly are provided in a housing, and the main body of the optical subassembly An optical data link that conducts heat generated from a portion to the housing and emits the heat to the outside,
A metal member attached with an inner surface in contact with a heat radiating surface of the body portion of the optical subassembly, and holding the optical subassembly in contact with an outer surface of the metal member and holding the circuit board; A holding member that forms the heat conduction to
The holding member includes a spring portion that is elastically deformed, and the spring portion is pressed against the metal member when pressed against the housing.
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