JP2014053603A

JP2014053603A - 光通信モジュールにおける放熱のための方法及びシステム

Info

Publication number: JP2014053603A
Application number: JP2013172995A
Authority: JP
Inventors: Seng-Kum Chan; セン−クン・チャン; J K Meadowcroft David; デイヴィッド・ジェイ・ケイ・ミドウクロフト
Original assignee: Avago Technologies General IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2014-03-20
Also published as: US9146368B2; US20140063743A1

Abstract

【課題】放熱効果が改善され空間利用度の点で効率の良い光通信システムにおける放熱のための方法及びシステムを提供する。
【解決手段】放熱リソースは、光通信モジュールの電気部品及び光電子部品の温度に対する感度に基づいて、該モジュールに割り当てられる。温度に対する感度がより低い部品よりも、温度に対する感度がより高い部品に、利用可能な放熱リソースのより多くの部分が割り当てられる。さらに、温度に対する感度が異なる部品に割り当てられた放熱リソースは、互いから熱的に分離される。
【選択図】図２

Description

本発明は光通信モジュールに関する。より具体的には、本発明は、並列光送信器モジュール、並列光受信器モジュール、及び並列光トランシーバーモジュールなどの光通信モジュールで使用される放熱システム及び放熱方法に関する。

複数の光データチャンネルのそれぞれを通じて複数の光データ信号を同時に送信及び／または受信するための種々の並列光通信モジュールが存在する。並列光送信器は、複数の光導波路（たとえば光ファイバー）のそれぞれを通じて、複数の光データ信号のそれぞれを同時に送信するための複数の光送信チャンネルを有している。並列光受信器は、複数の光導波路のそれぞれを通じて、複数の光データ信号のそれぞれを同時に受信するための複数の光受信チャンネルを有している。並列光トランシーバーは、複数の送信用光導波路のそれぞれ、及び、複数の受信用光導波路のそれぞれを通じて、複数の送信光データ信号のそれぞれ及び複数の受信光データ信号のそれぞれを同時に送受信するための複数の光送信チャンネル及び複数の光受信チャンネルを有している。

並列光通信モジュールのこれらの異なるタイプの各々について、種々の設計及び構成が存在する。並列光通信モジュールの典型的なレイアウト（構成ないし配置）は、種々の電気部品（電気的構成要素ともいう）及び光電子部品（光電子的構成要素ともいう。すなわち、レーザーダイオード（半導体レーザーともいう）及び／またはフォトダイオード）が搭載されるボールグリッドアレイ（BGA）やプリント回路基板（PCB）などの回路基板を備えている。並列光送信器の場合は、レーザーダイオード及び１以上のレーザーダイオードドライバ集積回路（IC）が回路基板に搭載される。該回路基板は、該基板を通り抜ける導体（導電体。すなわち、配線及びバイア）を有し、及び、該基板上に電気接触パッドを有する。レーザーダイオードドライバICの電気接触パッドは、該回路基板の導体に電気的に接続される。たとえばコントローラICなどの１以上の他の電気部品も、一般に、該回路基板に搭載されて該回路基板に電気的に接続される。

これと類似の構成が並列光受信器にも使用される。ただし、並列光受信器の回路基板には、レーザーダイオードの代わりに複数のフォトダイオードが搭載され、及び、レーザーダイオードドライバICの代わりに受信器ICが搭載される。並列光トランシーバーは、典型的には、レーザーダイオード、フォトダイオード、１以上のレーザーダイオードドライバIC、及び受信器ICを有し（乃至搭載し）ているが、これらのデバイスの１以上を同じICに統合することによって、部品数を少なくすることができ、及び他の利点を得ることができる。

典型的には、回路基板の上面に１以上のヒートシンク装置（放熱器）が搭載されている。ヒートシンク装置（ヒートシンクデバイスともいう）は、典型的には熱パッドであるが、種々の形状を有することができる。典型的には、熱伝導性材料によって電気部品及び光電子部品をこれらのヒートシンク装置に取り付けることによって、それらの部品が発生する熱をヒートシンク装置に通して放散させることができる。すべてのヒートシンクデバイスは、それぞれの部品が発生した熱を受け取って、該熱を吸収し、及び／または、該熱が該部品から離れるように該熱を拡散させるという同じ一般的な目的を有している。それらの部品が発生する熱は、並列光通信モジュールの性能に悪影響を及ぼしうる。

並列光通信モジュールのサイズ（大きさ）を小さくし、かつ、そのチャンネルの数を少なくする必要性がますます高まっている。これらの必要性を満たすために、放熱装置は、空間利用率が高いだけでなく、放熱の効率も高いことも必要である。チャンネルの数が増えると熱を発生する部品の数も増える。それに加えて、十分な放熱ソリューションを実装することは、それによってより小さい領域により多くの部品が密集することになるために、一層難しいものになる。

（追って補充）

したがって、放熱効果を改善し、かつ、空間利用度の点で効率の良い方法及びシステムが必要とされている。

本発明は、光通信モジュールにおける熱を放散させるための方法及びシステムを提供する。該モジュールは、回路基板（該基板上に金属パターンを有している）、該金属パターンの複数の部分上に配置された放熱層、該放熱層の第１の部分に配置された少なくとも第１の光電子部品、及び、該放熱層の第２の部分に配置された少なくとも第１のICを備えている。該放熱層は、導電性材料と熱伝導性材料からなる層から構成されている。放熱層の該第１の部分と第２の部分とは、互いから熱的に分離されている。該第１の光電子部品が発生した熱の少なくとも一部は、該放熱層の該第１の部分に流れ込む。該第１のICが発生した熱の少なくとも一部は、該放熱層の該第２の部分に流れ込む。

該方法は、
光通信モジュールの複数の能動部品（または能動素子）について、
該能動部品の各々の温度に対する感度を決定し、
該能動部品の温度に対する感度に基づいて、該能動部品間に利用可能な放熱リソース（放熱手段）を割り当てる、該モジュール用の放熱方策を作成乃至開発し、
該放熱方策を実施する、該モジュール用の放熱システムを設計すること
を含む。

本発明のこれらの及び他の特徴及び利点は、以下の説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。

上面に金属パターンが配置されているPCBの上面図である。導電性及び熱伝導性の放熱層が導電性及び熱伝導性の接着剤（接着材料）によって金属パターンの複数の部分に固定された後の、図１に示したPCBの上面図である。図２に示されている放熱層が固定されたPCBの上面図であり、該放熱層には、VCSELアレイと第１及び第２のVCSELドライバICが固定されている。上面に薄い金属パターンが配置されているPCBの上面図である。導電性及び熱伝導性の放熱層が、導電性及び熱伝導性の接着剤によって金属パターンの特定の部分に固定された後の、図４に示したPCBの上面図である。 VCSELアレイと第１及び第２のVCSELドライバICを有する図５に示したPCBの上面図であって、VCSELアレイと第１及び第２のVCSELドライバICは放熱層の複数の部分に固定されている。第１及び第２の放熱ブロックが搭載されている、図３に示した実装密度が高いPCBの上面図である。第１及び第２の放熱ブロックが搭載されている、図６に示した実装密度が高いPCBの上面図である。図７に示されているPCB及び放熱ブロックと、図８に示されているPCB及び放熱ブロックとのいずれかを含む並列光通信モジュールの上面斜視図である。クリップによって外部放熱構造の第１の構成が固定されている、図９に示したモジュールの上面斜視図である。図１０に示されているモジュール、外部放熱構造、及びクリップの側断面図である。クリップによって外部放熱構造の第２の構成が固定されている、図９に示したモジュールの上面斜視図である。図１２に示されているモジュール、外部放熱構造、及びクリップの側断面図である。

本発明によれば、光通信モジュールの電気部品及び光電子部品の温度に対する感度（もしくは温度による影響の受けやすさ）に基づいて、（複数の）放熱リソースが、該光通信モジュールに割り当てられる。温度に対する感度がより低い部品（本明細書において、部品を構成要素ともいう）よりも、温度に対する感度がより高い部品の方に、利用可能な放熱リソースのより多くの部分（もしくは多くの割合）が割り当てられる。さらに、温度に対する感度が互いに異なる部品に割り当てられている放熱リソースは、互いから熱的に分離される。

光通信モジュールの能動電気部品及び能動光電子部品が、信号及びデータを処理するために使用される。それらの部品には、レーザーダイオード（たとえば、面発光型半導体レーザー（VCSEL））、レーザーダイオードドライバIC、マイクロプロセッサIC、マイクロコントローラIC、クロック回路、及び、他の部品が含まれる。能動部品は、比較的多量の電力を消費する。データレート（データ速度）が大きくなると、それらの部品がより複雑になり、その結果、それらの部品によって消費される電力量はより多くなる。一般に、電力消費が増加すると、それに伴って部品の温度が高くなる。また、上記したように、光通信モジュール内のそれらの部品の密度も増加する、すなわち、それらの部品同士が、該モジュール内でますます近くに配置されることになる。これらのすべての要因が、熱クロストークを生じさせて、部品に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、現在では、適切な温度管理（もしくは熱管理）が最も重要である。

いくつかの能動部品は温度に対する感度が非常に高い。通常の温度（常温）より高い温度で連続動作する能動部品は、可動寿命がより短くなりえ、または、故障の可能性がより高くなりうる。したがって、それらの感熱性部品が所定の温度限界より下で動作し続けるようにするために、適切な放熱システム及び放熱方法を使用することが不可欠である。しかしながら、温度に対する感度（感熱性）は、すべての部品について同じであるわけではない。いくつかの部品は、他の部品よりも高い温度で連続動作することができる。本発明の方法によれば、この感度の違いを利用してヒートシンクまたは放熱の方策を開発乃至作成し、さらに、その方策を実現する放熱システムが開発される。以下、図面を参照して例示的または典型的な実施形態を説明する。図面において、同じ参照番号は、同じ部品、構成要素または特徴を表している。

図１は、金属パターン２を有するPCB１の上面図であり、金属パターン２はPCB１の上面１ａに配置されている。金属パターン２は、典型的には、薄い銅層で形成されるが、同じ目的のために他の導電性材料を使用することができる。この例示的な実施形態にしたがって、VCSELアレイ（不図示）用と２つのVCSELドライバIC（不図示）用の別個の放熱経路を提供する放熱方策が実現された。図２は、導電性及び熱伝導性の放熱層１０が導電性及び熱伝導性の接着剤９によって金属パターン２の複数の部分に固定された後の、図１に示したPCB１の上面図である。放熱層１０は典型的には、たとえば銅の層などの金属層であって、その厚さは、金属パターン２が形成される層よりも厚い。しかしながら、同じ目的のために他の導電性及び熱伝導性の材料を使用することができる。図３は、図２に示した放熱層１０が固定されているPCB１の上面図であり、放熱層１０には、VCSELアレイ２０と第１のVCSELドライバIC３０ａ及び第２のVCSELドライバIC３０ｂが固定されている。以下、図１、図２、及び図３を参照して、放熱方策、及びこの方策を実施する放熱システムについて説明する。

VCSELアレイ２０（図３）並びにVCSELドライバIC３０ａ及び３０ｂ（図３）は、温度に対する感度が比較的高い。この実施形態によれば、放熱方策は、VCSELアレイ２０（図３）からの熱とVCSELドライバIC３０ａ及び３０ｂ（図３）からの熱を放散させる放熱システムを提供するために、利用可能な放熱リソースを用いる。VCSELアレイ２０（図３）の方が、VCSELドライバIC３０ａ及び３０ｂ（図３）よりも温度に対する感度が高いが、この方策によれば、それらのすべての部品による使用のために割り当てることができる十分な放熱リソースがあることがわかっている。図２を参照してより詳細に説明するように、この放熱方策はまた、VCSELアレイ２０（図３）から熱を遠ざけるように移動させるために使用される熱経路（熱伝導経路）と、VCSELドライバIC３０ａ及び３０ｂ（図３）から熱を遠ざけるように移動させるために使用される熱経路とを分離することを含む。

放熱層１０の一部分である１０ａ（図２）は、VCSELアレイ２０によって生成された熱を放散するために使用される。放熱層１０の一部分である１０ｂ（図２）は、PCB１上にVCSELアレイ２０（図３）を配置するための放熱パッドとして機能する。VCSELアレイ２０（図３）によって生成された熱は、先ず、放熱層１０の一部分１０ｂ（図２）中へと下方に送られ、次に、矢印１１（図２）によって表されている熱経路に沿って、放熱層１０の一部分１０ａ（図２）中へと移動する。その後、図７を参照して後述するように、放熱システムの他の構成要素を用いて、放熱層１０の一部分１０ａ（図２）から該モジュール（不図示）の外へと熱を移動させる。

放熱層１０の一部分１０ｃ（図２及び図３）は、VCSELドライバIC３０ａ及び３０ｂ（図３）によって生成された熱を放散するために使用される。放熱層１０の一部分１０ｄ及び１０ｅ（図２）は、PCB１上にVCSELドライバIC３０ａ及び３０ｂ（図３）を配置するための放熱パッドとして機能する。VCSELドライバIC３０ａ及び３０ｂ（図３）によって生成された熱は、先ず、放熱層１０の一部分１０ｄ及び１０ｅ（図２）中へと下方に送られ、次に、矢印１２ａ及び１２ｂ（図２）によってそれぞれ表されている熱経路に沿って、放熱層１０の一部分１０ｃ中へと移動する。その後、図７を参照して後述するように、放熱システムの他の構成要素を用いて、放熱層１０の一部分１０ｃ（図２及び図３）から該モジュール（不図示）の外へと熱を移動させる。

図２からわかるように、VCSELアレイ２０（図３）から遠ざかるように熱を移動させるために使用される熱経路１１は、VCSELドライバIC３０ａ及び３０ｂ（図３）から遠ざかるように熱を移動させるために使用される熱経路１２ａ及び１２ｂ（図２）とは別個ものである（すなわち分離している）。これらの熱経路を別個のものにすることによってそれらの熱経路が熱的に分離されるが、これは、VCSELアレイ２０（図３）とVCSELドライバIC３０ａ及び３０ｂ（図３）の間に熱クロストークが生じるのを防止するのに役立つ。熱クロストークが生じるのを防止すると、１つの構成要素によって生成された熱によって、他の１以上の構成要素において許容できない温度上昇が引き起こされるのが阻止される。たとえば、この例示的な実施形態によれば、熱経路１１（図２）を熱経路１２ａ及び１２ｂ（図２）から分離しておくことによって、VCSELドライバIC３０ａ及び３０ｂ（図３）によって生成された熱が、VCSELアレイ２０（図３）の動作及び耐用年数に悪影響を及ぼすのが防止される。ここで、「熱的に分離する（または熱的に分離されている）」という用語は、該用語が、本明細書において、熱経路、または放熱層の複数の部分に関連して使用されているときには、該経路間または該部分間で、熱がほとんど移動しないこと、または、理想的には熱が全く移動しないことを意味する。

図４は、薄い金属（たとえば銅）パターン４２を有するPCB４０の上面図であり、該金属パターン４２は該PCB４０の上面４０ａに配置されている。金属パターン４２（図４）は、典型的には、薄い銅層中に形成される。図５は、導電性かつ熱伝導性の放熱層５０が、導電性かつ熱伝導性の接着剤５１によって金属パターン４２の特定の部分に固定された後の、図４に示したPCB４０の上面図である。図６は、VCSELアレイ６０と第１及び第２のVCSELドライバIC７０ａ及び７０ｂを有する、図５に示したPCB ４０の上面図であり、VCSELアレイ６０と第１及び第２のVCSELドライバIC７０ａ及び７０ｂは放熱層５０のそれぞれの部分に固定されている。以下、図４、図５、及び図６を参照して、この例示的な実施形態にしたがう放熱方策について説明する。

この例示的な実施形態によれば、放熱方策は、一つには、利用可能な放熱リソースのほとんどすべてをVCSELアレイ６０（図６）に対して使用し、VCSELドライバIC７０ａ及び７０ｂ（図６）に対しては、利用可能な放熱リソースのごくわずかしか使用しないというものである。VCSELドライバIC７０ａ、７０ｂ（図６）は、放熱層５０のパッド５０ａ、５０ｂ（図５）にそれぞれ単純に搭載されており、それらのパッド５０ａ、５０ｂは、金属パターン４２のパッド４２ａ、４２ｂ（図４）に固定されている。したがって、PCB４０上には、VCSELドライバIC７０ａ及び７０ｂ（図６）によって生成された熱を放散するために使用される特別な表面領域はない。VCSELアレイ６０（図６）は、VCSELドライバIC７０ａ及び７０ｂ（図６）よりも温度に対する感度が高いので、利用可能な放熱リソースのほとんどすべてが、VCSELアレイ６０（図６）によって生成された熱を放散するために使用される。さらに、VCSELアレイ６０（図６）から遠ざかるように熱を移動させるために使用される熱経路は、VCSELドライバIC７０ａ、７０ｂ（図６）がそれぞれ搭載されている放熱パッド５０ａ、５０ｂ（図５）から熱的に分離されている。

放熱層５０の一部分５０ｃ及び５０ｄ（図５及び図６）は、VCSELアレイ６０（図６）によって生成された熱を放散するために使用される。VCSELアレイ６０（図６）によって生成された熱は、先ず、一部分５０ｅ（図５)中へと下方に送られ、次に、矢印８１及び８２（図５）によって表されている２つの熱経路に沿って、それぞれの部分５０ｃ及び５０ｄ（図５及び図６）中へと移動する。その後、図８を参照して後述するように、放熱システムの他の構成要素を用いて、放熱層５０のそれぞれの部分５０ｃ及び５０ｄ（図５及び図６）から該モジュール（不図示）の外へと熱を移動させる。

放熱層５０（図４）の放熱パッド５０ａ、５０ｂ（図５及び図６）は、それぞれ、VCSELドライバIC７０ａ、７０ｂ（図６）によって生成された熱を受け取って、受け取った熱を、それぞれ、金属パターン４２（図４）の金属パッド４２ａ、４２ｂ（図２）中へと移動させる。これによって、VCSELドライバIC７０ａ及び７０ｂ（図６）によって生成された熱の少なくともかなりの部分を、PCB４０の底面（下面）を通じて放散することができる。多くの場合において、これで十分であり、これによって、該モジュールのうちで温度に対する感度が最も高い構成要素であるVCSELアレイ６０（図６）によって生成された熱を放散するために、利用可能な放熱リソースの大部分を使用することが可能になる。さらに、VCSELアレイ６０（図６）から遠ざかるように熱を移動させるために使用される熱経路８１及び８２（図５）を、VCSELドライバIC７０ａ、７０ｂ（図６）から遠ざかるように熱を移動させるために使用される熱経路（図５のパッド５０ａ、５０ｂ）から分離することによって、VCSELドライバIC７０ａ、７０ｂ（図６）によって生成された熱が、VCSELアレイ６０（図６）の動作及び耐用年数に悪影響を与えないことが確保される。

図７は、第１の放熱ブロック１００ａ及び第２の放熱ブロック１００ｂが搭載されている、図３に示した実装密度が高いPCB１の上面図である。放熱ブロック１００ａ及び１００ｂは、たとえば銅などの熱伝導性（または熱伝導率）が非常に高い材料から作られている。放熱ブロック１００ａの底面は、放熱層１０の一部分１０ａ（図２及び図３）と接触している。VCSELアレイ２０（図３）によって生成された熱は、一部分１０ａ（図２及び図３）中へと送られた後、放熱ブロック１００ａ中へと送られる。放熱ブロック１００ｂの底面は、放熱層１０の一部分１０ｃ（図２及び図３）と接触している。VCSELドライバＩＣ３０ａ及び３０ｂ（図３）によって生成された熱は、一部分１０ｃ（図２及び図３）中へと送られた後、放熱ブロック１００ｂ中へと送られる。図９〜図１３を参照してより詳細に後述するように、該モジュールの外へと熱を送出するために、該モジュールの外部にある放熱構造が、ブロック１００ａ及び１００ｂに熱的に結合されている。

図８は、第１の放熱ブロック２００ａ及び第２の放熱ブロック２００ｂが搭載されている、図６に示した実装密度が高いPCB４０の上面図である。放熱ブロック２００ａ及び２００ｂは、たとえば銅などの熱伝導性（または熱伝導率）が非常に高い材料から作られている。放熱ブロック２００ａの底面は、放熱層５０の一部分５０ｃ（図５及び図６）と接触している。放熱ブロック２００ｂの底面は、放熱層５０の一部分５０ｄ（図５及び図６）と接触している。VCSELアレイ６０（図６）によって生成された熱は、それぞれの部分５０ｃ、５０ｂ（図５及び図６）中へと送られた後、放熱ブロック２００ａ、２００ｂ中へと送られる。図９〜図１３を参照してより詳細に後述するように、該モジュールの外へと熱を送出するために、該モジュールの外部にある放熱構造が、ブロック２００ａ及び２００ｂに熱的に結合されている。

図９は、図７に示されているPCB１及び放熱ブロック１００ａ、１００ｂと、図８に示されているPCB４０及び放熱ブロック２００ａ及び２００ｂとのいずれかを含む並列光通信モジュール３００の上面斜視図である。モジュール３００はまた、たとえばウルテムポリエーテルイミド（ULTEM(商標) polyetherimide）などのプラスチック材料（または塑性材料）から作られたカバー（覆い）４００を備えている。図９では、放熱ブロックは、参照番号５００ａ、５００ｂでそれぞれ指示されている。モジュール３００は、カバー４００で覆われると、図７に示す実装密度が高いPCB１と図８に示す実装密度が高いPCB４０のいずれがモジュール３００に使用されるかに関係なく同じように見える。このため、放熱ブロック５００ａ、５００ｂを、図７に示す放熱ブロック１００ａ、１００ｂにそれぞれ対応付けることができ、または、図８に示す放熱ブロック２００ａ、２００ｂにそれぞれ対応付けることができる。カバー４００には開口４００ａ及び４００ｂが形成されており、それぞれの開口を通って、放熱ブロック５００ａ及び５００ｂの上部がそれぞれ突き出している。

図１０は、第１の構成をなす外部放熱構造６００を有する、図９に示したモジュール３００の上面斜視図であり、該構造６００はクリップ６１０によってモジュール３００に固定されている。図１１は、図１０に示されているモジュール３００、外部放熱構造６００、及びクリップ６１０の側断面図である。図１２は、第２の構成をなす外部放熱構造７００を有する、図９に示したモジュール３００の上面斜視図であり、該構造７００はクリップ７１０によってモジュール３００に固定されている。図１３は、図１２に示されているモジュール３００、外部放熱構造７００、及びクリップ７１０の側断面図である。

図９〜図１１を参照すると、第１の構成をなす外部放熱構造６００（図１０及び図１１）は、クリップ６１０によってモジュール３００に固定された単一のダイカスト部品である。外部放熱構造６００は、サーマルギャップパッド（thermal gap pad。熱ギャップパッドともいう）６２０ａ、６２０ｂ（図１１）によって、放熱ブロック５００ａ、５００ｂにそれぞれ機械的かつ熱的に結合されている。放熱ブロック５００ａ及び５００ｂ（図９及び図１１）中に送られた熱は、次に、サーマルギャップパッド６２０ａ及び６２０ｂを通って、外部放熱構造６００中へと送られて、該構造６００で吸収される。

図９、図１２、及び図１３を参照すると、第２の構成をなす外部放熱構造７００は、該構造７００を、第１の外部放熱構造７００ａと第２の外部放熱構造７００ｂに少なくとも分割するプラスチックフレーム（プラスチックの枠）７２０を備えている。第１の外部放熱構造７００ａは、サーマルギャップパッド７４０ａによって放熱ブロック５００ａに機械的かつ熱的に結合されている。第２の外部放熱構造７００ｂは、サーマルギャップパッド７４０ｂによって放熱ブロック５００ｂに機械的かつ熱的に結合されている。放熱ブロック５００ａ（図９及び図１３）中に送られた熱は、次に、サーマルギャップパッド７４０ａを通って、第１の外部放熱構造７００ａ中へと送られて、該構造７００ａで吸収される。放熱ブロック５００ｂ（図９及び図１３）中に送られた熱は、次に、サーマルギャップパッド７４０ｂを通って、第２の外部放熱構造７００ｂ中へと送られて、該構造７００ｂで吸収される。外部放熱構造７００を第１の外部放熱構造７００ａと第２の外部放熱構造７００ｂに分けることによって熱経路がさらに分離され、これによって、モジュール３００内で熱経路を分離することによってもたらされるのと同様の利点がもたらされる。

上記の説明から、本発明の実施形態は、光通信モジュール中の熱を発生する構成要素の温度に対する感度、及び、該モジュールで使用できる放熱リソースに基づいて、該モジュールの放熱方策を作成乃至開発することを含んでいることがわかる。この場合、該方策と調和（乃至整合）するやり方で放熱リソースを割り当てる放熱システムが該モジュールに配置される。さらに、熱経路（熱伝導路）を熱的に分離することによって、放熱効果がさらに向上する。

本発明の原理及び概念を説明するために、本発明を例示的な実施形態に関して説明したことに留意されたい。本発明はそれらの実施形態には限定されない。たとえば、並列光通信モジュールでの使用に関して本発明を説明したが、異なる構成要素が異なる感熱性（温度に対する感度または温度による影響の受けやすさ）を有し、かつ、放熱リソースが限定されている任意の光通信モジュールにおいて本発明を使用することができる。本発明を並列光通信モジュールに関して説明したが、これは、該モジュールにおいて、チャンネル及び構成要素（部品）の数の増加、並びに、より小さなモジュールサイズに対する要求の高まりによって放熱要件がより厳しくなっているという事実によるものである。本明細書において提供されている説明を考慮することによって、本発明の目的を依然として達成しつつ、本明細書で説明した実施形態に対して多くの変更を行うことができること、及び、そのような変更はすべて本発明の範囲内のものであることが、当業者には理解されよう。

Claims

光通信モジュールであって、
金属パターンを有する回路基板であって、該金属パターンは該回路基板上に設けられている、回路基板と、
前記金属パターンの複数の部分の上に配置された放熱層であって、導電性かつ熱伝導性の材料の層から構成された放熱層と、
前記放熱層の第１の部分に配置された少なくとも第１の光電子部品であって、前記第１の光電子部品によって生成された熱の少なくとも一部が、前記放熱層の前記第１の部分に流れ込むことからなる、少なくとも第１の光電子部品と、
前記放熱層の第２の部分に配置された少なくとも第１の集積回路（IC）であって、前記第１のICによって生成された熱の少なくとも一部が、前記放熱層の前記第２の部分に流れ込むことからなる、少なくとも第１のIC
を備え、
前記放熱層の前記第１の部分と前記第２の部分が互いに熱的に分離されていることからなる、光通信モジュール。
前記放熱層の第３の部分に配置された少なくとも第２の集積回路（IC）をさらに備える請求項１の光通信モジュールであって、
前記第２のICによって生成された熱の少なくとも一部が、前記放熱層の前記第３の部分に流れ込み、前記第１の部分と前記第３の部分が互いに熱的に分離されていることからなる、光通信モジュール。
前記放熱層は、前記第１の部分に接続された第４の部分と、前記第２の部分及び前記第３の部分に接続された第５の部分とを有し、
前記第１の部分に流れ込んだ熱の少なくとも一部は、第１の熱経路に沿って、前記第１の部分から前記第４の部分へと流れ込み、
前記第２の部分と前記第３の部分に流れ込んだ熱の少なくとも一部は、それぞれ、第２の熱経路と第３の熱経路に沿って前記第５の部分へと流れ込み、
前記第１の熱経路は、前記第２の熱経路及び前記第３の熱経路から熱的に分離されていることからなる、請求項２の光通信モジュール。
第１の放熱ブロックと第２の放熱ブロックをさらに備える、請求項３の光通信モジュールであって、
前記第１の放熱ブロックは、該第１の放熱ブロックの底面が前記第４の部分に熱的に結合するように、前記第４の部分に配置され、
前記第１の放熱ブロックは、熱伝導性が比較的高い材料から作られ、
前記第４の部分に流れ込んだ熱の少なくとも一部は前記第１の放熱ブロックに流れ込み、
前記第２の放熱ブロックは、該第２の放熱ブロックの底面が前記第５の部分に熱的に結合するように、前記第５の部分に配置され、
前記第２の放熱ブロックは、熱伝導性が比較的高い材料から作られ、
前記第５の部分に流れ込んだ熱の少なくとも一部は前記第２の放熱ブロックに流れ込むことからなる、光通信モジュール。
前記第１及び第２の放熱ブロックに熱的に結合された１以上の表面を有する外部放熱構造をさらに備える、請求項４の光通信モジュールであって、
前記第１及び第２の放熱ブロックに流れ込んだ熱の少なくとも一部は、前記外部放熱構造へと流れ込むことからなる、光通信モジュール。
前記外部放熱構造が、第１の外部放熱構造と第２の外部放熱構造に分割されており、前記第１の外部放熱構造と前記第２の外部放熱構造は互いに熱的に分離されており、
前記第１の放熱ブロックに流れ込んだ熱の少なくとも一部は、前記第１の外部放熱構造に流れ込み、
前記第２の放熱ブロックに流れ込んだ熱の少なくとも一部は、前記第２の外部放熱構造に流れ込むことからなる、請求項５の光通信モジュール。
前記放熱層は、前記第１の部分に接続された第４の部分及び第５の部分を有し、
前記第１の部分に流れ込んだ熱の少なくとも一部は、第１の熱経路と第２の熱経路に沿って、前記第１の部分から、前記第４の部分と前記第５の部分にそれぞれ流れ込み、
前記第４の部分と前記第５の部分は、前記第２の部分及び前記第３の部分から熱的に分離されていることからなる、請求項２の光通信モジュール。
第１の放熱ブロックと第２の放熱ブロックをさらに備える、請求項７の光通信モジュールであって、
前記第１の放熱ブロックは、該第１の放熱ブロックの底面が前記第４の部分に熱的に結合するように、前記第４の部分に配置され、
前記第１の放熱ブロックは、熱伝導性が比較的高い材料から作られ、
前記第４の部分に流れ込んだ熱の少なくとも一部は前記第１の放熱ブロックに流れ込み、
前記第２の放熱ブロックは、該第２の放熱ブロックの底面が前記第５の部分に熱的に結合するように、前記第５の部分に配置され、
前記第２の放熱ブロックは、熱伝導性が比較的高い材料から作られ、
前記第５の部分に流れ込んだ熱の少なくとも一部は前記第２の放熱ブロックに流れ込むことからなる、光通信モジュール。
前記第１及び第２の放熱ブロックに熱的に結合された１以上の表面を有する外部放熱構造をさらに備える、請求項８の光通信モジュールであって、
前記第１及び第２の放熱ブロックに流れ込んだ熱の少なくとも一部は、前記外部放熱構造へと流れ込むことからなる、光通信モジュール。
前記外部放熱構造が、第１の外部放熱構造と第２の外部放熱構造に分割されており、前記第１の外部放熱構造と前記２第の外部放熱構造は互いに熱的に分離されており、
前記第１の放熱ブロックに流れ込んだ熱の少なくとも一部は、前記第１の外部放熱構造に流れ込み、
前記第２の放熱ブロックに流れ込んだ熱の少なくとも一部は、前記第２の外部放熱構造に流れ込むことからなる、請求項９の光通信モジュール。
光通信モジュールにおいて放熱を実行するための方法であって、
前記モジュールの複数の能動部品について、各能動部品の温度に対する感度を決定するステップと、
前記能動部品の温度に対する感度に基づいて、前記能動部品に利用可能な放熱リソースを割り当てる、前記モジュール用の放熱方策を作成するステップと、
前記放熱方策を実施する、前記モジュール用の放熱システムを設計するステップ
を含む方法。
放熱システムを設計する前記ステップが、
前記能動部品のうちで温度に対する感度が最も高い能動部品を決定するステップと、
温度に対する感度が最も高い能動部品に対して、前記利用可能な放熱リソースのより多くの部分を割り当てるステップ
を含むことからなる、請求項１１の方法。
放熱システムを設計する前記ステップが、
少なくとも、温度に対する感度が最も高い能動部品及びそれ以外の能動部品のうちの１つに対して、放熱構造を設計するステップと、
前記放熱構造を互いから熱的に分離するステップ
を含むことからなる、請求項１２の方法。