JP2016004880A - Housing structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筐体構造に係り、特に熱膨張係数の異なる枠体と底板とから構成される筐体構造に関するものである。 The present invention relates to a housing structure, and more particularly to a housing structure composed of a frame body and a bottom plate having different thermal expansion coefficients.
熱膨張係数の異なる枠体と底板とから構成される筐体構造の1つの例としてレーザモジュールが挙げられる。このようなレーザモジュールの構造として、底板の上面に枠体を取り付けたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 As an example of a housing structure composed of a frame body and a bottom plate having different thermal expansion coefficients, there is a laser module. As a structure of such a laser module, a structure in which a frame is attached to the upper surface of a bottom plate is known (for example, see Patent Document 1).
このような筐体構造においては、底板と枠体の熱膨張係数が異なるため、ヒートサイクル試験などにおいて筐体構造を加熱した場合に、底板と枠体の熱膨張係数の違いにより底板と枠体の接合部に応力が生じてしまい、底板が変形してしまう(反ってしまう)という問題がある。特に、特許文献1の構造では、底板が枠体の側壁で囲まれる領域よりも大きいため、底板に生ずる歪みが大きくなってしまうという問題がある。 In such a housing structure, since the thermal expansion coefficients of the bottom plate and the frame are different, when the housing structure is heated in a heat cycle test or the like, the difference between the thermal expansion coefficient of the bottom plate and the frame causes the bottom plate and the frame. There arises a problem that stress is generated in the joint portion of the metal plate and the bottom plate is deformed (warped). In particular, in the structure of Patent Document 1, since the bottom plate is larger than the region surrounded by the side wall of the frame body, there is a problem that distortion generated in the bottom plate is increased.
また、特許文献1の構造は底板の上面に枠体を取り付ける構造であるため、枠体に対して底板を位置決めしつつ底板を枠体に固定することが難しく、筐体構造の組立が難しいという問題がある。 Moreover, since the structure of patent document 1 is a structure which attaches a frame to the upper surface of a bottom plate, it is difficult to fix a bottom plate to a frame, positioning a bottom plate with respect to a frame, and the assembly of a housing structure is difficult. There's a problem.
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、熱膨張係数の異なる材料からなる底板と枠体とを用いた場合に熱膨張により生じる歪みを低減するとともに、枠体に対して底板を位置決めしつつ枠体に底板を簡単に固定することができる筐体構造を提供することを第1の目的とする。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and reduces distortion caused by thermal expansion when a bottom plate and a frame made of materials having different thermal expansion coefficients are used. The first object is to provide a housing structure that can easily fix the bottom plate to the frame while positioning the bottom plate.
また、本発明は、熱膨張係数の異なる材料からなる底板と枠体を含む筐体構造において、熱膨張による歪みを低減するとともに、枠体に対して底板を位置決めしつつ枠体に底板を簡単に固定することができる筐体構造の製造方法を提供することを第2の目的とする。 Further, the present invention provides a housing structure including a bottom plate and a frame body made of materials having different thermal expansion coefficients, reduces distortion due to thermal expansion, and easily positions the bottom plate on the frame body while positioning the bottom plate with respect to the frame body. A second object of the present invention is to provide a method for manufacturing a housing structure that can be fixed to the housing.
本発明の第1の態様によれば、熱膨張係数の異なる材料からなる底板と枠体を用いた場合に熱膨張により生じる歪みを低減するとともに、枠体に対して底板を位置決めしつつ枠体に底板を簡単に固定することができる筐体構造が提供される。この筐体構造は、第1の熱膨張係数を有する枠体と、上記第1の熱膨張係数とは異なる第2の熱膨張係数を有する底板とを有している。上記枠体は、第1の側壁と、上記第1の側壁に対向する第2の側壁と、上記第1の側壁と上記第2の側壁との間に延びる第3の側壁と、上記第3の側壁に対向する第4の側壁とを有している。上記第1の側壁は第1の内側対向面を有し、上記第2の側壁は第2の内側対向面を有し、上記第3の側壁は第3の内側対向面を有し、上記第4の側壁は第4の内側対向面を有する。また、上記枠体は、上記第1の内側対向面、上記第2の内側対向面、上記第3の内側対向面、及び上記第4の内側対向面のうち少なくとも1つの内側対向面に垂直な係止面を有している。上記底板は、上記枠体の第1の内側対向面に対向する第1の側面と、上記枠体の第2の内側対向面に対向する第2の側面と、上記枠体の第3の内側対向面に対向する第3の側面と、上記枠体の第4の内側対向面に対向する第4の側面と、上記枠体の係止面に接する当接面とを有している。上記第1の線膨張係数は上記第2の線膨張係数よりも大きくてもよい。 According to the first aspect of the present invention, when a bottom plate and a frame made of materials having different thermal expansion coefficients are used, distortion caused by thermal expansion is reduced, and the frame is positioned while positioning the bottom plate with respect to the frame. A housing structure that can easily fix the bottom plate is provided. The housing structure includes a frame body having a first thermal expansion coefficient and a bottom plate having a second thermal expansion coefficient different from the first thermal expansion coefficient. The frame includes a first side wall, a second side wall facing the first side wall, a third side wall extending between the first side wall and the second side wall, and the third side wall. And a fourth side wall facing the side wall. The first side wall has a first inner facing surface, the second side wall has a second inner facing surface, the third side wall has a third inner facing surface, The side wall of 4 has a fourth inner facing surface. Further, the frame body is perpendicular to at least one inner facing surface among the first inner facing surface, the second inner facing surface, the third inner facing surface, and the fourth inner facing surface. It has a locking surface. The bottom plate includes a first side surface facing the first inner facing surface of the frame body, a second side surface facing the second inner facing surface of the frame body, and a third inner side of the frame body. It has a third side surface facing the facing surface, a fourth side surface facing the fourth inner facing surface of the frame body, and a contact surface in contact with the locking surface of the frame body. The first linear expansion coefficient may be larger than the second linear expansion coefficient.
このような構成によれば、枠体の第1の側壁、第2の側壁、第3の側壁、及び第4の側壁により挟まれる領域よりも底板を小さくすることができるので、温度変化に伴う底板の熱膨張量を少なくすることができ、底板の変形を抑えることができる。また、枠体の第1の内側対向面、第2の内側対向面、第3の内側対向面、第4の内側対向面、及び係止面により規定される収容部に底板を挿入することで、枠体に対して底板を位置決めした状態で枠体に底板を固定することができる。したがって、筐体構造の組立が極めて容易になる。 According to such a configuration, the bottom plate can be made smaller than the region sandwiched between the first side wall, the second side wall, the third side wall, and the fourth side wall of the frame, and accordingly, accompanying the temperature change The amount of thermal expansion of the bottom plate can be reduced, and deformation of the bottom plate can be suppressed. Further, by inserting the bottom plate into the housing portion defined by the first inner facing surface, the second inner facing surface, the third inner facing surface, the fourth inner facing surface, and the locking surface of the frame. The bottom plate can be fixed to the frame while the bottom plate is positioned with respect to the frame. Therefore, the assembly of the housing structure becomes extremely easy.
上記底板の第1の側面は、上記枠体の第1の内側対向面に接していることが好ましい。このように底板の第1の側面が枠体の第1の内側対向面に接していれば、枠体の第1の内側対向面を基準として少なくとも1つの方向に底板を正確に位置決めすることができる。 It is preferable that the 1st side surface of the said baseplate is in contact with the 1st inner side opposing surface of the said frame. As described above, if the first side surface of the bottom plate is in contact with the first inner facing surface of the frame body, the bottom plate can be accurately positioned in at least one direction on the basis of the first inner facing surface of the frame body. it can.
また、上記底板の第2の側面と上記枠体の第2の内側対向面との間には第1の間隙が形成されていることが好ましい。このような第1の間隙を形成することで、底板が熱膨張により延びたとしてもその影響をこの第1の間隙により緩和することができる。この場合において、上記係止面が、上記第1の内側対向面と上記第2の内側対向面の少なくとも一方から内側に延びていてもよい。このとき上記係止面が上記第1の内側対向面と上記第2の内側対向面の少なくとも一方から内側に延びる全長は、上記第1の間隙よりも長いことが好ましい。係止面が延びる全長を上記第1の間隙より大きくすることで、底板を枠体に取り付ける際に底板が係止面に係合しやすくなるので、底板の枠体への取付を容易にすることができる。 Further, it is preferable that a first gap is formed between the second side surface of the bottom plate and the second inner facing surface of the frame body. By forming such a first gap, even if the bottom plate extends due to thermal expansion, the influence can be mitigated by the first gap. In this case, the locking surface may extend inward from at least one of the first inner facing surface and the second inner facing surface. At this time, it is preferable that the entire length of the locking surface extending inward from at least one of the first inner facing surface and the second inner facing surface is longer than the first gap. By making the entire length of the locking surface longer than the first gap, the bottom plate can be easily engaged with the locking surface when the bottom plate is attached to the frame, so that the bottom plate can be easily attached to the frame. be able to.
上記底板の第3の側面は、上記枠体の第3の内側対向面に接していることが好ましい。このように底板の第3の側面が枠体の第3の内側対向面に接していれば、枠体の第3の内側対向面を基準として少なくとも1つの方向に底板を正確に位置決めすることができる。 It is preferable that the 3rd side surface of the said baseplate is in contact with the 3rd inner side opposing surface of the said frame. Thus, if the third side surface of the bottom plate is in contact with the third inner facing surface of the frame body, the bottom plate can be accurately positioned in at least one direction with reference to the third inner facing surface of the frame body. it can.
また、上記底板の第4の側面と上記枠体の第4の内側対向面との間には第2の間隙が形成されていることが好ましい。このような第2の間隙を形成することで、底板が熱膨張により延びたとしてもその影響をこの第2の間隙により緩和することができる。この場合において、上記係止面が、上記第3の内側対向面と上記第4の内側対向面の少なくとも一方から内側に延びていてもよい。このとき上記係止面が上記第3の内側対向面と上記第4の内側対向面の少なくとも一方から内側に延びる全長は、上記第2の間隙よりも長いことが好ましい。係止面が延びる全長を上記第2の間隙より大きくすることで、底板を枠体に取り付ける際に底板が係止面に係合しやすくなるので、底板の枠体への取付を容易にすることができる。 Moreover, it is preferable that the 2nd clearance gap is formed between the 4th side surface of the said baseplate, and the 4th inner side opposing surface of the said frame. By forming such a second gap, even if the bottom plate extends due to thermal expansion, the influence can be mitigated by the second gap. In this case, the locking surface may extend inward from at least one of the third inner facing surface and the fourth inner facing surface. At this time, it is preferable that the entire length of the locking surface extending inward from at least one of the third inner facing surface and the fourth inner facing surface is longer than the second gap. By making the entire length of the locking surface longer than the second gap, the bottom plate can easily engage with the locking surface when the bottom plate is attached to the frame, thereby facilitating the attachment of the bottom plate to the frame. be able to.
また、上記底板を上記枠体の下端から下方に突出させることが好ましい。このような構成によれば、筐体構造をヒートシンクなどに取り付けた際に、底板の下面全体がヒートシンクに接触するので、底板を確実にヒートシンクに接触させて筐体構造の冷却を効果的に行うことができる。 Moreover, it is preferable to make the said baseplate protrude below from the lower end of the said frame. According to such a configuration, when the housing structure is attached to a heat sink or the like, the entire bottom surface of the bottom plate comes into contact with the heat sink, so that the bottom plate is reliably brought into contact with the heat sink to effectively cool the housing structure. be able to.
本発明の第2の態様によれば、熱膨張係数の異なる材料からなる底板と枠体を含む筐体構造において、熱膨張による歪みを低減するとともに、枠体に対して底板を位置決めしつつ枠体に底板を簡単に固定することができる筐体構造の製造方法が提供される。この方法では、第1の熱膨張係数を有する枠体と、上記第1の熱膨張係数とは異なる第2の熱膨張係数を有する底板とを用意する。上記枠体は、第1の側壁と、上記第1の側壁に対向する第2の側壁と、上記第1の側壁と上記第2の側壁との間に延びる第3の側壁と、上記第3の側壁に対向する第4の側壁とを有している。上記第1の側壁は第1の内側対向面を有し、上記第2の側壁は第2の内側対向面を有し、上記第3の側壁は第3の内側対向面を有し、上記第4の側壁は第4の内側対向面を有する。また、上記枠体は、上記第1の内側対向面、上記第2の内側対向面、上記第3の内側対向面、及び上記第4の内側対向面のうち少なくとも1つの内側対向面に垂直な係止面を有している。上記底板は、上記枠体の上記第1の側壁、上記第2の側壁、上記第3の側壁、及び上記第4の側壁により規定される領域よりも寸法が小さい。上記底板の第1の側面、上記第2の側面、上記第3の側面、及び上記第4の側面がそれぞれ上記枠体の上記第1の内側対向面、上記第2の内側対向面、上記第3の内側対向面、及び上記第4の内側対向面に対向するように、上記枠体の上記第1の内側対向面、上記第2の内側対向面、上記第3の内側対向面、上記第4の内側対向面、及び上記係止面により規定される収容部に上記底板を挿入して上記底板を上記枠体に固定する。上記第1の線膨張係数は上記第2の線膨張係数よりも大きくてもよい。 According to the second aspect of the present invention, in a housing structure including a bottom plate and a frame body made of materials having different thermal expansion coefficients, distortion due to thermal expansion is reduced, and the frame is positioned while positioning the bottom plate with respect to the frame body. Provided is a method of manufacturing a housing structure that can easily fix a bottom plate to a body. In this method, a frame body having a first thermal expansion coefficient and a bottom plate having a second thermal expansion coefficient different from the first thermal expansion coefficient are prepared. The frame includes a first side wall, a second side wall facing the first side wall, a third side wall extending between the first side wall and the second side wall, and the third side wall. And a fourth side wall facing the side wall. The first side wall has a first inner facing surface, the second side wall has a second inner facing surface, the third side wall has a third inner facing surface, The side wall of 4 has a fourth inner facing surface. Further, the frame body is perpendicular to at least one inner facing surface among the first inner facing surface, the second inner facing surface, the third inner facing surface, and the fourth inner facing surface. It has a locking surface. The bottom plate is smaller in size than a region defined by the first side wall, the second side wall, the third side wall, and the fourth side wall of the frame. The first side surface, the second side surface, the third side surface, and the fourth side surface of the bottom plate are respectively the first inner facing surface, the second inner facing surface, and the second side surface of the frame. 3, the first inner facing surface, the second inner facing surface, the third inner facing surface, and the second inner facing surface of the frame so as to face the third inner facing surface and the fourth inner facing surface. The bottom plate is inserted into the accommodating portion defined by the inner facing surface of 4 and the locking surface, and the bottom plate is fixed to the frame. The first linear expansion coefficient may be larger than the second linear expansion coefficient.
上記枠体と上記底板の固定の際に、上記底板の第1の側面が上記枠体の第1の内側対向面に接するように、上記枠体と上記底板とを固定してもよく、上記枠体と上記底板の固定の際に、上記底板の第2の側面と上記枠体の第2の内側対向面との間に第1の間隙が形成されるように、上記枠体と上記底板とを固定してもよい。また、上記係止面を上記第1の内側対向面と上記第2の内側対向面の少なくとも一方から内側に向かって上記第1の間隙よりも長く形成してもよい。 When the frame and the bottom plate are fixed, the frame and the bottom plate may be fixed so that the first side surface of the bottom plate is in contact with the first inner facing surface of the frame. When the frame and the bottom plate are fixed, the frame and the bottom plate are formed such that a first gap is formed between the second side surface of the bottom plate and the second inner facing surface of the frame. And may be fixed. Further, the locking surface may be formed longer than the first gap inward from at least one of the first inner facing surface and the second inner facing surface.
上記枠体と上記底板の固定の際に、上記底板の第3の側面が上記枠体の第3の内側対向面に接するように、上記枠体と上記底板とを固定してもよく、上記枠体と上記底板の固定の際に、上記底板の第4の側面と上記枠体の第4の内側対向面との間に第2の間隙が形成されるように、上記枠体と上記底板とを固定してもよい。また、上記係止面を上記第3の内側対向面と上記第4の内側対向面の少なくとも一方から内側に向かって上記第2の間隙よりも長く形成してもよい。さらに、上記底板を上記枠体の下端から下方に突出させることが好ましい。 When the frame and the bottom plate are fixed, the frame and the bottom plate may be fixed such that the third side surface of the bottom plate is in contact with the third inner facing surface of the frame. When the frame and the bottom plate are fixed, the frame and the bottom plate are formed such that a second gap is formed between the fourth side surface of the bottom plate and the fourth inner facing surface of the frame. And may be fixed. Further, the locking surface may be formed longer than the second gap inward from at least one of the third inner facing surface and the fourth inner facing surface. Furthermore, it is preferable that the bottom plate protrudes downward from the lower end of the frame.
本発明によれば、枠体の第1の側壁、第2の側壁、第3の側壁、及び第4の側壁により挟まれる領域よりも底板を小さくすることができるので、温度変化に伴う底板の熱膨張量を少なくすることができ、底板の変形を抑えることができる。また、枠体の第1の内側対向面、第2の内側対向面、第3の内側対向面、第4の内側対向面、及び係止面により規定される収容部に底板を挿入して底板を枠体に固定することができるので、筐体構造の組立が極めて容易になる。 According to the present invention, since the bottom plate can be made smaller than the region sandwiched between the first side wall, the second side wall, the third side wall, and the fourth side wall of the frame, The amount of thermal expansion can be reduced, and deformation of the bottom plate can be suppressed. Further, the bottom plate is inserted into the housing portion defined by the first inner facing surface, the second inner facing surface, the third inner facing surface, the fourth inner facing surface, and the locking surface of the frame. Can be fixed to the frame, so that the assembly of the housing structure becomes extremely easy.
以下、本発明に係る筐体構造の実施形態について図1から図9を参照して詳細に説明する。なお、図1から図9において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of a housing structure according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9. In FIG. 1 to FIG. 9, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は本発明の第1の実施形態におけるレーザモジュール100を模式的に示す平面図、図2は底面図である。図1及び図2に示すように、レーザモジュール100は、4つの側壁を有する枠体10と、平板状の底板20と、底板20上に載置されたサブマウント30と、サブマウント30上に載置されたレーザマウント40と、レーザマウント40上に載置された半導体レーザダイオード50と、サブマウント30上に載置されたファイバマウント60とを備えている。ここで、枠体10と底板20とは線膨張係数の異なる材料から形成されており、枠体10の線膨張係数の方が底板20の線膨張係数よりも大きくなっている。
FIG. 1 is a plan view schematically showing a
枠体10にはX方向に延びる光ファイバ70を挿通するためのファイバ孔(図示せず)が形成されており、ファイバ孔に挿通された光ファイバ70の端部がファイバマウント60上に例えば半田62によって固定される。このとき、光ファイバ70は、半導体レーザダイオード50から出射されたレーザ光が光ファイバ70の先端部70Aに結合するように配置され、半導体レーザダイオード50から出射されたレーザ光が、光ファイバ70の先端部70Aに入射して光ファイバ70内を伝搬するようになっている。
A fiber hole (not shown) for inserting an
図1に示すように、枠体10は、Y方向に沿って延びる第1の側壁11と、第1の側壁11に対向してY方向に沿って延びる第2の側壁12と、第1の側壁11と第2の側壁12との間でX方向に沿って延びる第3の側壁13と、第3の側壁13に対向してX方向に沿って延びる第4の側壁14とを含んでいる。図2に示すように、第1の側壁11は、4つの側壁11〜14により囲まれる空間に面する内側対向面11Aを有している。同様に、第2の側壁12は内側対向面12Aを有し、第3の側壁13は内側対向面13Aを有し、第4の側壁14は内側対向面14Aを有している。底板20は、第1の側壁11の内側対向面11Aに対向する第1の側面21と、第2の側壁12の内側対向面12Aに対向する第2の側面22と、第3の側壁13の内側対向面13Aに対向する第3の側面23と、第4の側壁14の内側対向面14Aに対向する第4の側面24とを含んでいる。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、底板20の4つの側面のうち第1の側面21と第3の側面23がそれぞれ枠体10の第1の側壁11の内側対向面11Aと第3の側壁13の内側対向面13Aに接している。底板20の第2の側面22と第4の側面24は枠体10に接しておらず、底板20の第2の側面22と枠体10の第2の側壁12の内側対向面12Aとの間には間隙15が形成され、底板20の第4の側面24と枠体10の第4の側壁14の内側対向面14Aとの間には間隙16が形成されている。
As shown in FIG. 2, among the four side surfaces of the
図3は図1のIII−III線断面図、図4は図1のIV−IV線断面図である。図3に示すように、枠体10の第1の側壁11及び第2の側壁12には、それぞれ枠体10の内側に突出する凸部81,82が形成されている。凸部81の下面81Aは、枠体10の内側に向かって第1の側壁11の内側対向面11Aから垂直に延びており、底板20の上面の周縁部25(当接面)が接する係止面を構成する。同様に、凸部82の下面82Aは、枠体10の内側に向かって第2の側壁12の内側対向面12Aから垂直に延びており、底板20の上面の周縁部25(当接面)が接する係止面を構成する。また、図4に示すように、枠体10の第3の側壁13及び第4の側壁14にもそれぞれ枠体10の内側に突出する凸部83,84が形成されている。凸部83の下面83Aは、枠体10の内側に向かって第3の側壁13の内側対向面13Aから垂直に延びており、底板20の上面の周縁部25(当接面)が接する係止面を構成する。同様に、凸部84の下面84Aは、枠体10の内側に向かって第4の側壁14の内側対向面14Aから垂直に延びており、底板20の上面の周縁部25(当接面)が接する係止面を構成する。
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. As shown in FIG. 3, the
ここで、凸部81,82がX方向にそれぞれ延びる長さは上記間隙15のX方向の幅よりも大きいことが好ましく、凸部83,84がY方向にそれぞれ延びる長さは上記間隙16のY方向の幅よりも大きいことが好ましい。このような長さの凸部81〜84とすることで、底板20を枠体10に取り付ける際に底板20が凸部81〜84に係合しやすくなるので、底板20の枠体10への取付を容易にすることができる。
Here, the lengths of the
上述したように、本実施形態における底板20は、枠体10の側壁11〜14の内側に配置され、側壁11〜14で囲まれる領域よりも小さく形成されている。したがって、特許文献1に記載のレーザモジュールに同じ枠体10を用いた場合と比べると、温度変化に伴う底板20の熱膨張量を少なくすることができ、底板20の変形を抑えることができる。また、底板20の第2の側面22と枠体10の第2の側壁12の内側対向面12Aとの間及び底板20の第4の側面24と枠体10の第4の側壁14の内側対向面14Aとの間には間隙15,16が形成されているため、底板20が熱膨張により延びたとしてもその影響を間隙15,16により緩和することができる。
As described above, the
一方、底板20の第1の側面21は枠体10の第1の側壁11の内側対向面11Aに接しているため、枠体10の第1の側壁11の内側対向面11Aを基準としてX方向に底板20を正確に位置決めすることが可能である。同様に、底板20の第3の側面23は枠体10の第3の側壁13の内側対向面13Aに接しているため、枠体10の第3の側壁13の内側対向面13Aを基準としてY方向に底板20を正確に位置決めすることが可能である。換言すれば、枠体10の第1の側壁11と第3の側壁13とが交わる点P(図2参照)を基準としてXY方向に底板20を正確に位置決めすることができる。
On the other hand, since the
さらに、本実施形態では、底板20の上面の周縁部にある当接面25が枠体10の凸部81〜84の下面である係止面18に接するようになっているため、枠体10の凸部81〜84の下面を基準としてZ方向にも底板20を正確に位置決めすることができる。
Furthermore, in this embodiment, since the
ここで、温度変化に伴う枠体10及び底板20の熱膨張によって枠体10及び底板20に固定されている光ファイバ70に引っ張り応力が生じることが考えられる。本実施形態では、図3に示すように、光ファイバ70が固定されている枠体10の側壁の内面(内側対向面11A)に底板20の側面(第1の側面21)が接するようにしているため、光ファイバ70に生じる引っ張り応力を低減することができる。すなわち、図3に示すように、底板20の第1の側面21は枠体10の第1の側壁11の内側対向面11Aに接しているが、底板20の第2の側面22と枠体10の第2の側壁12の内側対向面12Aとの間には間隙15が形成されている。このような構成により、レーザモジュール100の温度変化に伴う光ファイバ70の引っ張り応力が低減される。以下、この点について説明する。
Here, it is conceivable that tensile stress is generated in the
ある温度における底板20の熱膨張係数をα、枠体10の熱膨張係数をβ、温度変化をΔTとすると、図3に示す枠体10の第1の側壁11の中央からファイバマウント60上の半田62までの光ファイバ70の長さLの変化量ΔLは以下の式(1)により求められる。
ΔL=(LA1α+LBβ)ΔT ・・・(1)
When the thermal expansion coefficient of the
ΔL = (L A1 α + L B β) ΔT (1)
ここで、図5に示すように、底板20の第1の側面21が枠体10の第1の側壁11の内側対向面11Aに接することなく底板20の第2の側面22が枠体10の第2の側壁12の内側対向面12Aに接する場合を考える。このときの枠体10の第1の側壁11のX方向中央からファイバマウント60上の半田62までの光ファイバ70の長さLの変化量ΔL'は以下の式(2)により求められる。
ΔL'=((LB+LA1+LA2+d)β−(LA2+d)α)ΔT
=((LB+LA1)β+(LA2+d)(β−α))ΔT ・・・(2)
Here, as shown in FIG. 5, the
ΔL ′ = ((L B + L A1 + L A2 + d) β− (L A2 + d) α) ΔT
= ((L B + L A1 ) β + (L A2 + d) (β−α)) ΔT (2)
ここで、枠体10の熱膨張係数βは底板20の熱膨張係数αよりも大きい(β>α)ので、式(1)より以下の式(3)が導かれる。
ΔL=(LA1α+LBβ)ΔT<(LA1+LB)βΔT ・・・(3)
また、式(2)からは以下の式(4)が導かれる。
ΔL'=((LB+LA1)β+(LA2+d)(β−α))ΔT>(LA1+LB)βΔT
・・・(4)
これらの式(3)と式(4)から以下の式(5)が成り立つ。
ΔL<(LA1+LB)βΔT<ΔL' ・・・(5)
Here, since the thermal expansion coefficient β of the
ΔL = (L A1 α + L B β) ΔT <(L A1 + L B ) βΔT (3)
Further, the following equation (4) is derived from the equation (2).
ΔL ′ = ((L B + L A1 ) β + (L A2 + d) (β−α)) ΔT> (L A1 + L B ) βΔT
... (4)
From these equations (3) and (4), the following equation (5) is established.
ΔL <(L A1 + L B ) βΔT <ΔL ′ (5)
このように、ΔL<ΔL'となり、底板20の第1の側面21が枠体10の第1の側壁11の内側対向面11Aに接しているときの方が、底板20の第2の側面22が枠体10の第2の側壁12の内側対向面12Aに接しているときよりも光ファイバ70の長さLの変化量ΔLを小さくできることがわかる。すなわち、底板20の第1の側面21が枠体10の第1の側壁11の内側対向面11Aに接するとともに、底板20の第2の側面22と枠体10の第2の側壁12の内側対向面12Aとの間に間隙15を形成した場合には、温度変化に伴う枠体10及び底板20の熱膨張によって光ファイバ70に生じる引っ張り応力を低減することが可能である。したがって、温度変化に伴う熱膨張による光ファイバ70の破断を防止することができる。
In this way, ΔL <ΔL ′ and the
なお、底板20は接着材や半田によって枠体10に固定されるが、これらの接着材や半田は図示を省略している。接着材は温度変化に伴う底板20や枠体10の変形をある程度吸収できるので、接着材を用いて底板20を枠体10に固定することが好ましい。例えば、底板20の第1の側面21と枠体10の第1の側壁11の内側対向面11Aとの間、底板20の第3の側面23と枠体10の第3の側壁13の内側対向面13Aとの間、底板20の第2の側面22と枠体10の第2の側壁12の内側対向面12Aとの間、底板20の第4の側面24と枠体10の第4の側壁14の内側対向面14Aとの間、及び底板20の上面の周縁部25と枠体10の凸部81〜84の下面81A,82A,83A,84Aとの間の少なくとも一部に接着材を介在させることが好ましい。特に、図2に示すように、枠体10の第1の側壁11と第3の側壁13とが交わる点Pに接着材を介在させることが好ましい。このように、本明細書において「接する」又は「接している」というときは、部材同士が直接当接する場合だけではなく、部材の間に接着材が介在する場合を含むものとする。
The
また、本実施形態では、図3に示すように、底板20が枠体10の下端から下方に突出している。したがって、レーザモジュール100をヒートシンク(図示せず)などに取り付けた際に、底板20の下面全体がヒートシンクに接触するので、底板20を確実にヒートシンクに接触させてレーザモジュール100の冷却を効果的に行うことができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
次に、本実施形態のレーザモジュールを製造する方法について図6から図8を参照して説明する。本実施形態のレーザモジュールを製造する際には、まず、底板20上にサブマウント30やレーザマウント40、半導体レーザダイオード50、ファイバマウント60を固定及び実装する(図6)。
Next, a method for manufacturing the laser module of this embodiment will be described with reference to FIGS. When manufacturing the laser module of this embodiment, first, the
そして、枠体10を裏返してその凸部81〜84の下面81A,82A,83A,84A又はその近傍の枠体10の内側対向面11A,12A,13A,14Aの少なくとも一部に接着材(図示せず)を塗布する(図7)。このときの接着材として、加熱する必要のないUV硬化性樹脂を用いることで、熱膨張の発生を防止してもよい。
Then, the
その後、半導体レーザダイオード50などの実装部材が載置された底板20を裏返して、この底板20を枠体10の側壁11〜14と凸部81〜84により規定される収容部17に挿入し、凸部81〜84の上に底板20を載置する(図8)。このとき、底板20の第1の側面21が枠体10の第1の側壁11の内側対向面11Aに接するように、かつ底板20の第3の側面23が枠体10の第3の側壁13の内側対向面13Aに接するように底板20を挿入する。これにより、XYの2方向に底板20が正確に位置決めされた状態で底板20を枠体10に固定することができる。また、底板20の当接面25(図8においては下面)が枠体10の凸部81〜84の係止面81A,82A,83A,84A(図8においては上面)に係止するため、底板20がZ方向にも正確に位置決めされた状態で底板20を枠体10に固定することができる。
Thereafter, the
最後に、枠体10の側壁11に形成されたファイバ孔に光ファイバ70を挿通させ、この光ファイバ70を適切な位置に位置決めした状態で、ファイバマウント60上に例えば半田62によって光ファイバ70を固定する。これにより図3に示すようなレーザモジュール100が完成する。
Finally, the
このように、本実施形態によれば、枠体10の側壁11〜14の内側対向面11A,12A,13A,14A及び凸部81〜84の係止面81A,82A,83A,84Aにより規定される収容部17に底板20を挿入することで、枠体10に対して底板20を位置決めした状態で枠体10に底板20を固定することができる。したがって、レーザモジュール100の組立が極めて容易になる。
As described above, according to the present embodiment, the inner facing surfaces 11A, 12A, 13A, and 14A of the
図9は、本発明の第2の実施形態におけるレーザモジュールを模式的に示す断面図である。図9に示すように、本実施形態では、枠体10の凸部81〜84(凸部83,84については図示せず)の上方に底板20が配置されている。それ以外の構成については上述した第1の実施形態と同様である。本実施形態においては、底板20の下面の周縁部が凸部81〜84に対向する当接面125を構成し、この当接面125が凸部81〜84の上面81B,82B,83B,84B(上面83B,84Bについては図示せず)に接する。したがって、本実施形態では、凸部81〜84の上面81B,82B,83B,84Bが係止面を構成している。
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a laser module according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, in the present embodiment, the
図10は、本発明の第3の実施形態におけるレーザモジュールを模式的に示す断面図である。上述した実施形態では、枠体10に形成した凸部81〜84を用いて底板20を取り付けていたが、図10に示すように、凸部81〜84を設けずに枠体の側壁11〜14の下端に形成した切欠き210により側壁11〜14の内側対向面11A,12A,13A,14A(図10では内側対向面11A,12Aのみ示す)と係止面11B,12B,13B,14B(図10では係止面11B,12Bのみ示す)を形成してもよい。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a laser module according to the third embodiment of the present invention. In embodiment mentioned above, although the
これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。例えば、上述した実施形態においては、枠体10のそれぞれの側壁11〜14から内側に突出する凸部81〜84が形成されていたが、このような凸部は枠体10のすべての側壁11〜14に形成する必要はなく、側壁11〜14の少なくとも1つに凸部を形成すればよい。
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that the present invention may be implemented in various forms within the scope of the technical idea. For example, in the above-described embodiment, the
なお、本明細書において使用した「上面」、「下面」、「底面」、「下方」、「上方」、その他の位置関係を示す用語は、図示した実施形態との関連において使用されているものであって、レーザモジュール100内の構成要素の相対的な位置関係によって変化するものであることは理解できよう。
It should be noted that the terms “upper surface”, “lower surface”, “bottom surface”, “lower”, “upper” and other positional relationships used in this specification are used in the context of the illustrated embodiment. Therefore, it can be understood that it changes depending on the relative positional relationship of the components in the
また、上述した実施形態においては、筐体構造の例としてレーザモジュールについて説明したが、本発明は、熱膨張係数の異なる枠体と底板から構成されるものであれば、レーザモジュールに限られずあらゆる筐体構造に適用することができる。 Further, in the above-described embodiment, the laser module has been described as an example of the housing structure. However, the present invention is not limited to the laser module as long as it includes a frame body and a bottom plate having different thermal expansion coefficients. It can be applied to a housing structure.
10 枠体
11 第1の側壁
11A 内側対向面
12 第2の側壁
12A 内側対向面
13 第3の側壁
13A 内側対向面
14 第4の側壁
14A 内側対向面
15,16 間隙
17 収容部
20 底板
21 第1の側面
22 第2の側面
23 第3の側面
24 第4の側面
25 当接面
30 サブマウント
40 レーザマウント
50 半導体レーザダイオード
60 ファイバマウント
62 半田
70 光ファイバ
81 凸部
81A 係止面
82 凸部
82A 係止面
83 凸部
83A 係止面
84 凸部
84A 係止面
100 レーザモジュール
125 当接面
210 切欠き
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記枠体は、
第1の内側対向面を有する第1の側壁と、
前記第1の側壁に対向する第2の側壁であって、第2の内側対向面を有する第2の側壁と、
前記第1の側壁と前記第2の側壁との間に延びる第3の側壁であって、第3の内側対向面を有する第3の側壁と、
前記第3の側壁に対向する第4の側壁であって、第4の内側対向面を有する第4の側壁と、
前記第1の内側対向面、前記第2の内側対向面、前記第3の内側対向面、及び前記第4の内側対向面のうち少なくとも1つの内側対向面に垂直な係止面と、
を有し、
前記底板は、
前記枠体の第1の内側対向面に対向する第1の側面と、
前記枠体の第2の内側対向面に対向する第2の側面と、
前記枠体の第3の内側対向面に対向する第3の側面と、
前記枠体の第4の内側対向面に対向する第4の側面と、
前記枠体の係止面に接する当接面と、
を有する
ことを特徴とする筐体構造。 A housing structure having a frame having a first thermal expansion coefficient and a bottom plate having a second thermal expansion coefficient different from the first thermal expansion coefficient,
The frame is
A first sidewall having a first inner facing surface;
A second side wall facing the first side wall, the second side wall having a second inner facing surface;
A third sidewall extending between the first sidewall and the second sidewall, the third sidewall having a third inner facing surface;
A fourth side wall facing the third side wall, the fourth side wall having a fourth inner facing surface;
A locking surface perpendicular to at least one inner facing surface among the first inner facing surface, the second inner facing surface, the third inner facing surface, and the fourth inner facing surface;
Have
The bottom plate is
A first side surface facing the first inner facing surface of the frame,
A second side surface facing the second inner facing surface of the frame,
A third side surface facing the third inner facing surface of the frame,
A fourth side surface facing the fourth inner facing surface of the frame,
A contact surface in contact with the locking surface of the frame,
A housing structure characterized by comprising:
前記係止面が前記第1の内側対向面と前記第2の内側対向面の少なくとも一方から内側に延びる長さは、前記第1の間隙よりも長い
ことを特徴とする請求項3に記載の筐体構造。 The locking surface extends inward from at least one of the first inner facing surface and the second inner facing surface,
4. The length of the locking surface extending inward from at least one of the first inner facing surface and the second inner facing surface is longer than the first gap. 5. Enclosure structure.
前記係止面が前記第3の内側対向面と前記第4の内側対向面の少なくとも一方から内側に延びる長さは、前記第2の間隙よりも長い
ことを特徴とする請求項6に記載の筐体構造。 The locking surface extends inward from at least one of the third inner facing surface and the fourth inner facing surface,
The length of the locking surface extending inward from at least one of the third inner facing surface and the fourth inner facing surface is longer than the second gap. Enclosure structure.
前記第1の熱膨張係数とは異なる第2の熱膨張係数を有する底板であって、前記枠体の前記第1の側壁、前記第2の側壁、前記第3の側壁、及び前記第4の側壁により規定される領域よりも寸法の小さな底板を用意し、
前記底板の前記第1の側面、前記第2の側面、前記第3の側面、及び前記第4の側面がそれぞれ前記枠体の前記第1の内側対向面、前記第2の内側対向面、前記第3の内側対向面、及び前記第4の内側対向面に対向するように、前記枠体の前記第1の内側対向面、前記第2の内側対向面、前記第3の内側対向面、前記第4の内側対向面、及び前記係止面により規定される収容部に前記底板を挿入して前記底板を前記枠体に固定する
ことを特徴とする筐体構造の製造方法。 A frame having a first thermal expansion coefficient, a first side wall having a first inner facing surface, and a second side wall facing the first side wall, the second inner facing surface A third sidewall extending between the first sidewall and the second sidewall, the third sidewall having a third inner facing surface, and the third sidewall. A fourth side wall facing the side wall, the fourth side wall having a fourth inner facing surface, the first inner facing surface, the second inner facing surface, the third inner facing surface, And a frame having a locking surface perpendicular to at least one inner facing surface of the fourth inner facing surfaces,
A bottom plate having a second coefficient of thermal expansion different from the first coefficient of thermal expansion, wherein the first side wall, the second side wall, the third side wall, and the fourth side of the frame body Prepare a bottom plate that is smaller than the area defined by the side walls,
The first side surface, the second side surface, the third side surface, and the fourth side surface of the bottom plate are respectively the first inner facing surface, the second inner facing surface of the frame, The first inner facing surface, the second inner facing surface, the third inner facing surface, and the third inner facing surface of the frame so as to face the third inner facing surface and the fourth inner facing surface, A method for manufacturing a housing structure, wherein the bottom plate is inserted into a receiving portion defined by a fourth inner facing surface and the locking surface, and the bottom plate is fixed to the frame body.
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