JP3800154B2 - Optical module - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、活線挿抜型の光モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
光モジュールは、光を情報伝達媒体として用いるデータリンク、光LAN等の光通信システムなどに広く用いられる。従来の光モジュールの一例としては、ハウジングを備え、その底面には基板が設けられている。この基板上に、発光素子アセンブリ、受光素子アセンブリ、電子部品等が搭載されている。電子部品としては、発光素子を駆動するためのドライバ素子が含まれる(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
米国特許第6,335,869 B1号明細書
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発光素子アセンブリに含まれる発光素子は熱による影響を受けやすいために、光モジュールの信頼性、性能を上げるためにはその発光素子付近の温度が極力高温にならないようにする必要がある。
【0005】
そこで本発明では、発光素子付近の温度条件をより改善できる光モジュールを提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記特許文献1に記載の光モジュールを用いて種々の実験を行った。その実験の中で本発明者らは、上記特許文献1に記載の光モジュールでは、発光素子アセンブリと基板とがリード接続されているので、このリードを介しての基板から発光素子アセンブリへの熱伝導に着目し、このことが発光素子付近の温度条件を悪化させている一因であることを見いだした。この発明は、これらの知見に基づいてなされたものである。
【0007】
本発明の光モジュールは、ハウジング部材と、第1基板と、第2基板と、熱伝導部材とを有する光モジュールであって、第1基板は、光電変換素子と電気信号の授受を行う電子部品を含む第1電子部品を実装し、さらにハウジング部材と熱伝導部材との間に把持されており、第2基板は、第1電子部品と協働する第2電子部品を実装し、さらに熱伝導部材に搭載されており、熱伝導部材は、ハウジング部材と協働して外郭を構成し、さらに第1電子部品および第2電子部品の内、少なくとも一の電子部品が発生する熱を伝熱することを特徴とする。
【0008】
本発明の光モジュールによれば、特定電子部品が発生する熱が熱伝導部材に伝わり、その熱が熱伝導部材内を伝導して外郭に達するので、特定電子部品が発生した熱を効率的に光モジュールの外郭に伝導させることができる。従って、第1基板または第2基板からリードを介して光電変換素子へ伝わる熱を低減することができるので、発光素子といった光電変換素子付近の温度条件をより改善できる。
【0009】
また本発明の光モジュールでは、熱伝導部材は、放熱シートを介して少なくとも一の電子部品と接触していることも好ましい。一の電子部品が発生する熱が放熱シートを介して熱伝導部材に伝わるので、より効率的に一の電子部品が発生した熱を光モジュールの外郭に伝導させることができる。
【0010】
また本発明の光モジュールでは、一の電子部品は、熱伝導部材に対向する第1基板の主面に実装されていることも好ましい。一の電子部品が実装されている主面と熱伝導部材とが対向しているので、一の電子部品が発生する熱を効率的に熱伝導部材に伝導させることができる。
【0011】
また本発明の光モジュールでは、第2基板は、第2電子部品をその主面にのみ実装し、該主面が第1基板と対向するように熱伝導部材に搭載されていることも好ましい。第2基板に実装されている第2電子部品が発生する熱も熱伝導部材に伝わり、第1基板と第2基板との間の熱のこもりをより改善することができるので、電子部品付近の温度条件を更に改善できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【0013】
図1は本実施形態に係る光モジュール10と光モジュール10がはめ込まれるホストボード40を示す斜視図である。図1に示されるように、光モジュール10はホストボード40に設けられたケージ42に挿入される。そして、光モジュール10に形成された突起部(図1では見えない)がホストボード40に設けられたフック41に係合し、光モジュール10はホストボード40に対して固定される。突起部とフック41とが係合する態様を、図3(a)及び図3(b)に示す。この光モジュールは、図3(a)及び図3(b)に示すように、ホストボード40に設けられたフック41と光モジュール10に設けられた突起部11aとが係合することによって、ホストボード40に固定される。
【0014】
図2は光モジュール10の分解斜視図である。光モジュール10は、ハウジング(ハウジング部材)11と、実装基板12と、放熱ブロック(熱伝導部材)13と、カバー14と、発光素子アセンブリ15と、受光素子アセンブリ16と、OSAブロック17と、ホルダ18と、ブラケット19と、シールド20と、放熱フィン21と、ベールアクチュエータ22と、テールキャップ23と、基板止め24とを含む。
【0015】
ハウジング11は、発光素子アセンブリ15、受光素子アセンブリ16、実装基板12といった機能部品を収納する部分である。ハウジング11は、発光素子アセンブリ15、受光素子アセンブリ16、実装基板12の下層基板(第1基板)12aがそれぞれ収容される凹部11bを含む。ハウジング11は、亜鉛若しくはアルミニウムを成分として含む合金、又はアルミニウムによって形成されている。
【0016】
下層基板12aには、その両面に電子部品(第1電子部品)が実装されている。本実施形態の場合には、下層基板12aの主面に発光素子アセンブリ15の発光素子(光電変換素子)を駆動するために電気信号の授受を行うドライバ素子(電子部品、特定電子部品)が実装されており、その主面と反対側の面がハウジング11に対向するように搭載されている。下層基板12aには、発光素子アセンブリ15および受光素子アセンブリ16がブラケット19およびリードピン(図示しない)を介して取り付けられている。その下層基板12aは、ハウジング11の凹部11bに配置され、基板止め24によって仮固定される。
【0017】
光電変換素子としての発光素子を含む発光素子アセンブリ15および光電変換素子としての受光素子を含む受光素子アセンブリ16は、OSAブロック17の半円形状の部分に戴置されてホルダ18によって固定されている。OSAブロック17とハウジング11との間にはシールド20が挟み込まれる。このようにハウジング11に下層基板12a、発光素子アセンブリ15および受光素子アセンブリ16といった機能部品が取り付けられた様子を図4に示す。
【0018】
図4においては、ハウジング11に、下層基板12a、発光素子アセンブリ15および受光素子アセンブリ16といった機能部品と共に、ベールアクチュエータ22も取り付けられている。ベールアクチュエータ22は、ハウジング11に設けられている突起部(図4では見えない)を、いわゆる梃子の原理を利用してハウジング11側に移動させて、図3を用いて説明したホストボードのフックから外すための部品である。
【0019】
発光素子アセンブリ15および受光素子アセンブリ16には、更にフィン21が戴置される。フィン21が戴置された様子を図5に示す。また、図5における長手方向の断面図を図6に示す。図6によれば、発光素子アセンブリ15および受光素子アセンブリ16に取り付けられているブラケット19に、シリコンシート25が戴置されている。フィン21の一端は、そのシリコンシート25を介して発光素子アセンブリ15に接触している。フィン21の他端は、ハウジング11にも接触している。
【0020】
従って、受光素子アセンブリ15および発光素子アセンブリ16と、ハウジング11とは伝熱が行われるように構成されている。例えば、発光素子アセンブリ16で発生する熱は、ブラケット19、シリコンシート25を介してフィン21に伝熱し、ハウジング11に伝熱する。更に、フィン21には突起部21aが設けられており、この突起部21aは、光モジュール10がケージ42に挿入された際に、そのケージ42に接触するように構成されている。従って、フィン21に伝わった熱は、ケージ42にも効率的に伝熱されることとなる。また、シリコンシート25によって発光素子アセンブリ15等とハウジング11等とは電気的に絶縁されており、発光素子アセンブリ15等にはシグナルグラウンドが印加され、ハウジング11等にはフレームグラウンド電位が印加される。従って、グラウンドを分離し個別に設けることで、分離しない場合に比較して外来ノイズのハウジング11内への影響を低減できる。本実施形態の場合、フィン21、ブラケット19、ホルダ18のそれぞれは銅を成分として含む合金によって形成されている。
【0021】
図6の状態から、ハウジング11には放熱ブロック13が戴置される。放熱ブロックは、下層基板12aとフィン21とをハウジング11との間に挟み込んで固定する。また、放熱ブロック13の端部にはテールキャップ23が取り付けられる。下層基板12aを放熱ブロック13が固定している詳細については後ほど説明する。本実施形態の場合、放熱ブロック13はアルミニウムを成分として含む合金、又はアルミニウムによって形成されている。
【0022】
放熱ブロック13の上面には収納凹部13bが設けられており、上層基板(第2基板)12bは、電子部品が実装されている主面を放熱ブロック13側に向けて戴置される。また、上層基板12bと下層基板12aとはフレックス基板12cによって連結されており、上層基板12bと下層基板12aとのそれぞれに実装される電子部品が協働して電子回路を構成する。このフレックス基板12cは、放熱ブロック13の側面に設けられている切欠き部13aに収まるようになっている。この様子を図8に示す。
【0023】
図8に示すように、放熱ブロック13の上面には、上層基板12bが戴置されている。上層基板12bは、電子部品が実装されている主面を放熱ブロック13側に向けて戴置されているので、外側には電子部品が露出していない。上層基板12bおよび下層基板(図8では見えない)とを連結するフレックス基板12cは、放熱ブロック13の切欠き部13aに収まっている。この状態から、上層基板12bを覆うように銅製のカバー14を取り付けると、光モジュール10の組み立てが完了する。この組み立てが完了した光モジュール10を図9に示す。
【0024】
図9に示すように、カバー14は、上層基板12bを覆って放熱ブロック13との間に保持する。カバー14は、更に放熱ブロック13をハウジング11との間に保持する。カバー14は、放熱ブロック13の一部を覆うように構成されているので、放熱ブロック13の他の部分は露出することとなる。従って、放熱ブロック13の露出している部分は、ハウジング11と共に光モジュール10の外郭の一部を構成する。
【0025】
光モジュール10を横から見た様子を図10に示す。カバー14には爪14aが設けられており、この爪14aがハウジング11の所定部分と嵌り合って、カバー14とハウジング11とが固定される。また、フィン21の突起部21aは、ハウジング11の突起部11aと対応する位置に配置されることなる。従って、光モジュール10が図1で示したホストボード40に実装されているケージ42に嵌め込まれると、フィン21の突起部21aがケージ42の内側と接触し、その接触によってハウジング11の突起部11aがホストボード40に向かって付勢されることとなる。
【0026】
図10のI−I断面図を図11に示す。下層基板12aには、その両面に電子部品が実装されている。下層基板12aがハウジング11に配置されると、その主面と対向する面に実装されている電子部品は、ハウジング11の凹部11bに収まる。下層基板12aは、ハウジング11と放熱ブロック13とに挟まれて固定されている。下層基板12aの主面に実装されている電子部品は、放熱ブロック13の凹部に収まる。下層基板12aの主面に実装されている電子部品のうち、例えば、発光素子アセンブリ15に含まれる発光素子を駆動するためのドライバ素子といった発熱する電子部品にはシリコンシート(放熱シート)26が当接されている。シリコンシート26は更に放熱ブロック13とも接しており、ドライバ素子といった電子部品が発する熱を放熱ブロック13に伝熱する。従って、下層基板12aに実装されているドライバ素子といった電子部品が発する熱は放熱ブロック13に効率よく伝達される。
【0027】
上層基板12bには、放熱ブロック13側の主面にのみ電子部品が実装されている。上層基板12bは、放熱ブロック13とカバー14とに挟まれて保持されている。上層基板12bに実装されている電子部品が発する熱は、主に放熱ブロック13側に放射される。この熱は放熱ブロック13に伝達されて、光モジュール10の外部に放熱される。
【0028】
本実施形態においては、下層基板12aに実装されているドライバ素子といった電子部品が発生する熱が放熱ブロック13に伝わり、その熱が放熱ブロック13内を伝導してその外郭に達するので、ドライバ素子が発生した熱を効率的に光モジュール10の外郭に伝導させることができる。従って、下層基板12aまたは上層基板12bからリードピン(図示しない)を介して発光モジュール15へ伝わる熱を低減できるので、発光素子を含む発光モジュール15付近の温度条件をより改善できる。
【0029】
また、放熱ブロック13は、シリコンシート26を介して少なくともドライバ素子と接触しているので、ドライバ素子が発生する熱がシリコンシート26を介して放熱ブロック13に伝わる。従って、より効率的にドライバ素子が発生した熱を光モジュール10の外郭に伝導させることができる。
【0030】
また、上層基板12bに電子部品が実装されている主面は、下層基板12aと対向しているので、上層基板12bに実装されている電子部品が発生する熱も放熱ブロック13に伝わる。従って、下層基板12aと上層基板12bとの間の熱のこもりをより改善することができるので、発光素子を含む発光素子アセンブリ15付近の温度条件をより改善できる。
【0031】
発光素子アセンブリ15が発生する熱がフィン21を介して伝熱するので、発光素子アセンブリ15が発生した熱を効率的に光モジュール10の外部に伝導させることができる。また、フィン21は、その一部である突起部21aがケージ42に接することで、ハウジング11の突起部11aをホストボード40に向かって付勢するので、光モジュール10が確実にホストボード40に取り付けられることとなる。
【0032】
また、フィン21は、シリコンシート25を介して発光素子アセンブリ15と接触しているので、発光素子アセンブリ15が発生する熱がシリコンシート25を介してフィン21に伝わる。従って、より効率的に発光素子アセンブリ15が発生した熱を光モジュール10の外部に伝導させることができる。
【0033】
また、下層基板12aの主面にドライバ素子が実装されており、下層基板12aは、その主面が放熱ブロック13に対向するように、ハウジング11と放熱ブロック13との間に把持されているので、ドライバ素子が実装されている主面と放熱ブロック13とが対向することとなり、ドライバ素子が発生する熱を効率的に放熱ブロック13に伝導させることができる。
【0034】
また、フィン21がホストボード40のケージ42と接触しているので、ハウジング11、放熱ブロック13、カバー14のフレームグラウンド電位を強化することができ、光モジュール10のノイズ特性が向上する。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、特定電子部品が発生する熱が熱伝導部材に伝わり、その熱が熱伝導部材内を伝導して外郭に達するので、特定電子部品が発生した熱を効率的に光モジュールの外郭に伝導させることができる。従って、第1基板または第2基板からリードを介して光電変換素子へ伝わる熱を低減することができるので、発光素子といった光電変換素子付近の温度条件をより改善できる。従って本発明の目的とする、発光素子付近の温度条件をより改善できる光モジュールを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態である光モジュールおよびホストボードを示した図である。
【図2】本発明の実施形態である光モジュールを示した分解斜視図である。
【図3】本発明の実施形態である光モジュールがホストボードに嵌り込む部分を示した図である。
【図4】本発明の実施形態である光モジュールの一部を示した図である。
【図5】本発明の実施形態である光モジュールの一部を示した図である。
【図6】本発明の実施形態である光モジュールの一部を示した図である。
【図7】本発明の実施形態である光モジュールの一部を示した図である。
【図8】本発明の実施形態である光モジュールの一部を示した図である。
【図9】本発明の実施形態である光モジュールを示した図である。
【図10】本発明の実施形態である光モジュールを示した図である。
【図11】図10のI−I断面図である。
【符号の説明】
10…光デバイス、11…ハウジング、12a…下層基板、12b…上層基板、12…実装基板、13…放熱ブロック、14…カバー、15…発光素子アセンブリ、16…受光素子アセンブリ、17…OSAブロック、18…ホルダ、19…ブラケット、20…シールド、21…フィン、22…ベールアクチュエータ、23…テールキャップ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hot-swap optical module.
[0002]
[Prior art]
Optical modules are widely used in data communication systems that use light as an information transmission medium, optical communication systems such as optical LANs, and the like. As an example of a conventional optical module, a housing is provided, and a substrate is provided on the bottom surface. A light emitting element assembly, a light receiving element assembly, an electronic component, and the like are mounted on the substrate. The electronic component includes a driver element for driving the light emitting element (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
US Pat. No. 6,335,869 B1
[Problems to be solved by the invention]
By the way, since the light emitting element included in the light emitting element assembly is easily affected by heat, in order to improve the reliability and performance of the optical module, it is necessary to prevent the temperature in the vicinity of the light emitting element from becoming as high as possible.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical module that can further improve the temperature conditions in the vicinity of the light emitting element.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors conducted various experiments using the optical module described in Patent Document 1. In the experiment, the inventors of the optical module described in Patent Document 1 have a light-emitting element assembly and a substrate that are connected by lead, so that heat from the substrate to the light-emitting element assembly via the lead can be obtained. Focusing on conduction, we have found that this is one of the factors that deteriorate the temperature conditions near the light emitting element. The present invention has been made based on these findings.
[0007]
An optical module of the present invention is an optical module having a housing member, a first substrate, a second substrate, and a heat conducting member, and the first substrate is an electronic component that exchanges electric signals with a photoelectric conversion element. The first electronic component including the first electronic component is mounted, and is gripped between the housing member and the heat conducting member. The second substrate mounts the second electronic component cooperating with the first electronic component , and further conducts heat. The heat conduction member is mounted on the member and forms a shell in cooperation with the housing member, and further transfers heat generated by at least one of the first electronic component and the second electronic component. It is characterized by that.
[0008]
According to the optical module of the present invention, the heat generated by the specific electronic component is transmitted to the heat conducting member, and the heat is conducted through the heat conducting member to reach the outer shell. It can be conducted to the outer shell of the optical module. Therefore, heat transmitted from the first substrate or the second substrate to the photoelectric conversion element via the lead can be reduced, and thus the temperature condition in the vicinity of the photoelectric conversion element such as a light emitting element can be further improved.
[0009]
In the optical module of the present invention, it is also preferable that the heat conducting member is in contact with at least one electronic component via a heat dissipation sheet. The heat to which an electronic component is generated is transmitted to the heat conducting member via the heat dissipation sheet can be conducted more efficiently heat one electronic component is generated in the outer of the optical module.
[0010]
In the optical module of the present invention, it is also preferable that the one electronic component is mounted on the main surface of the first substrate facing the heat conducting member. Since the main surface on which the one electronic component is mounted and the heat conducting member face each other, the heat generated by the one electronic component can be efficiently conducted to the heat conducting member.
[0011]
In the optical module of the present invention, it is also preferable that the second substrate is mounted on the heat conducting member so that the second electronic component is mounted only on the main surface, and the main surface faces the first substrate. Heat the second electronic components mounted on the second substrate is also generated transmitted to the heat-conducting member, it is possible to heat confinement of between the first substrate and the second substrate further improve, in the vicinity of the electronic component The temperature condition can be further improved.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The knowledge of the present invention can be easily understood by considering the following detailed description with reference to the accompanying drawings shown for illustration only. Subsequently, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Where possible, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0013]
FIG. 1 is a perspective view showing an
[0014]
FIG. 2 is an exploded perspective view of the
[0015]
The
[0016]
Electronic components (first electronic components) are mounted on both surfaces of the
[0017]
A light emitting
[0018]
In FIG. 4, the
[0019]
Further,
[0020]
Therefore, the light receiving
[0021]
From the state of FIG. 6, the
[0022]
An
[0023]
As shown in FIG. 8, the
[0024]
As shown in FIG. 9, the
[0025]
FIG. 10 shows a state where the
[0026]
FIG. 11 is a sectional view taken along the line II of FIG. Electronic components are mounted on both surfaces of the
[0027]
On the
[0028]
In the present embodiment, heat generated by electronic components such as driver elements mounted on the
[0029]
Further, since the
[0030]
Further, since the main surface on which the electronic component is mounted on the
[0031]
Since the heat generated by the light emitting
[0032]
Further, since the
[0033]
Further, the driver element is mounted on the main surface of the
[0034]
Further, since the
[0035]
【The invention's effect】
According to the present invention, the heat generated by the specific electronic component is transmitted to the heat conducting member, and the heat is conducted through the heat conducting member to reach the outer wall, so that the heat generated by the specific electronic component can be efficiently transferred to the optical module. Can be conducted to the outer shell. Therefore, heat transmitted from the first substrate or the second substrate to the photoelectric conversion element via the lead can be reduced, and thus the temperature condition in the vicinity of the photoelectric conversion element such as a light emitting element can be further improved. Therefore, the optical module which can improve the temperature conditions near the light-emitting element, which is an object of the present invention, can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an optical module and a host board according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing an optical module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a portion in which an optical module according to an embodiment of the present invention is fitted into a host board.
FIG. 4 is a diagram showing a part of an optical module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a part of an optical module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing a part of an optical module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing a part of an optical module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a part of an optical module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an optical module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an optical module according to an embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第1基板は、光電変換素子と電気信号の授受を行う電子部品を含む第1電子部品を実装し、さらに前記ハウジング部材と前記熱伝導部材との間に把持されており、
前記第2基板は、前記第1電子部品と協働する第2電子部品を実装し、さらに前記熱伝導部材に搭載されており、
前記熱伝導部材は、前記ハウジング部材と協働して外郭を構成し、さらに前記第1電子部品および前記第2電子部品の内、少なくとも一の電子部品が発生する熱を伝熱することを特徴とする光モジュール。 An optical module having a housing member, a first substrate, a second substrate, and a heat conducting member,
The first substrate is mounted with a first electronic component including an electronic component that exchanges electric signals with a photoelectric conversion element, and is further held between the housing member and the heat conducting member,
The second substrate mounts a second electronic component that cooperates with the first electronic component , and is further mounted on the heat conducting member,
The heat conducting member forms an outer shell in cooperation with the housing member, and further transfers heat generated by at least one of the first electronic component and the second electronic component. And optical module.
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