JP4969354B2 - Circuit board heat dissipation structure with optical connector - Google Patents
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Description
この発明は、光電素子等の電子デバイスを搭載した回路基板の放熱構造、特に光コネクタを備えた回路基板の放熱構造に関する。 The present invention relates to a heat dissipation structure for a circuit board on which an electronic device such as a photoelectric element is mounted, and particularly to a heat dissipation structure for a circuit board provided with an optical connector.
回路基板に発熱素子(発熱電子部品)が搭載されている場合、通常、発熱素子の発熱を放熱することが必要となる。その場合の一般的な放熱手段としては、回路基板にヒートシンクを取り付けることが行われている。 When a heating element (heating electronic component) is mounted on a circuit board, it is usually necessary to dissipate the heat generated by the heating element. As a general heat dissipation means in that case, a heat sink is attached to a circuit board.
回路基板上に光電素子(LED、LDやPD等)や駆動IC等の電子デバイスからの発熱を放熱する手段として、例えば特許文献1(光コネクタ)に記載されたものがある。
特許文献1における放熱手段は、回路基板に設けた隣接する光モジュール間に配置された光電素子内蔵の光コネクタ(OEIC内蔵の光コネクタ)の発熱を放熱するものであり、かつ、光モジュールが冷却装置を備えている場合のものであるが、光コネクタ(レセプタクル16)とこれに隣接する冷却装置の外面(伝導冷却板保持材(放熱板に相当)7)との間の隙間に熱伝導グリス40を充填して、光コネクタから冷却装置(放熱板)への熱伝達を良好にしようとするものである。
The heat dissipating means in
回路基板にヒートシンクを取り付ける一般的な放熱手段は、特にスペース上の制約がある場合には、適切な形状・大きさのヒートシンクを設置できないことがあり、充分な冷却性能が得られない場合がある。 General heat dissipating means for attaching a heat sink to a circuit board may not be able to install a heat sink of an appropriate shape and size, especially when space is limited, and may not provide sufficient cooling performance. .
また、特許文献1の放熱手段は、光コネクタと放熱板(冷却装置の外面)との間の熱伝導を良くするものであるが、特に光コネクタが樹脂製の場合、光電素子の発熱が光コネクタを介して外部に効率よく伝達されるとは言い難い。
特に光電素子(特にLD等の発光素子)からの発熱量は大きいので、光電素子からの発熱を効率良く処理できる構造が求められている。
In addition, the heat radiating means of
In particular, since the amount of heat generated from the photoelectric element (particularly, a light emitting element such as an LD) is large, a structure capable of efficiently processing the heat generated from the photoelectric element is required.
また、特許文献1のように回路基板の発熱素子と放熱板とを熱伝導グリスを介して接触させることで効率よく放熱する放熱手段は、一般的にも行われているが、特に基板上の光電素子との光接続を行う光コネクタの場合、熱伝導グリスを用いることは、回路基板を汚染し光電素子や光コネクタ端面を汚染し光損失が増す恐れがあるので、好ましくない。
In addition, as disclosed in
本発明は上記従来の欠点を解消するためになされたもので、光電素子等の電子デバイスを搭載した回路基板の発熱を効率よく放熱することができ、また、熱伝導グリスで回路基板の表面を汚染して、光コネクタ接続特性を悪化させることもない光コネクタを備えた回路基板の放熱構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made to eliminate the above-described conventional drawbacks, and can efficiently dissipate heat generated by a circuit board on which an electronic device such as a photoelectric element is mounted, and the surface of the circuit board can be covered with heat conductive grease. An object of the present invention is to provide a heat dissipation structure for a circuit board provided with an optical connector that does not contaminate and deteriorate the optical connector connection characteristics.
上記課題を解決する本発明は、回路基板上の光電素子に対して嵌合ピン位置決め方式により位置決め固定される光コネクタを備えた回路基板の放熱構造であって、回路基板には光電素子から発生する熱を放熱するための熱伝導材を備え、
前記光コネクタにヒートシンクを装着し、
前記ヒートシンクは、光コネクタに架け渡された位置決めに用いる嵌合ピンを受容するピン受け穴が形成され、光コネクタの後端面側にコ字形の縦部を持つ態様で光コネクタを囲む断面コ字形をなしており、前記ピン受け穴が前記コ字形の縦部に形成されており、
前記嵌合ピンが熱伝導材と接触することにより、光電素子から発生する熱を光コネクタから放熱することを特徴とする。
The present invention for solving the above problems is a circuit board heat dissipation structure provided with an optical connector that is positioned and fixed to a photoelectric element on a circuit board by a fitting pin positioning method. Equipped with a heat conduction material to dissipate heat,
A heat sink is attached to the optical connector,
The heat sink is formed with a pin receiving hole for receiving a fitting pin used for positioning over the optical connector, and has a U-shaped cross section surrounding the optical connector in a mode having a U-shaped vertical portion on the rear end surface side of the optical connector. And the pin receiving hole is formed in the U-shaped vertical portion,
When the fitting pin comes into contact with the heat conducting material, heat generated from the photoelectric element is radiated from the optical connector.
請求項2の発明は、回路基板上の光電素子に対して嵌合ピン位置決め方式により位置決め固定される光コネクタを備えた回路基板の放熱構造であって、
回路基板には光電素子から発生する熱を放熱するための熱伝導材を備え、
前記光コネクタにヒートシンクを装着し、
前記ヒートシンクは、光コネクタに架け渡された位置決めに用いる嵌合ピンを受容するピン受け穴が形成され、光コネクタの前端面側にコ字形の縦部を持つ態様で光コネクタを囲む断面コ字形をなしており、前記ピン受け穴が前記コ字形の縦部に形成されており、
前記嵌合ピンが熱伝導材と接触することにより、光電素子から発生する熱を光コネクタから放熱することを特徴とする。
The invention of
The circuit board is provided with a heat conductive material for radiating heat generated from the photoelectric element,
A heat sink is attached to the optical connector,
The heat sink has a U-shaped cross section surrounding the optical connector in a form having a U-shaped vertical portion on the front end face side of the optical connector, in which a pin receiving hole for receiving a fitting pin used for positioning spanned over the optical connector is formed. And the pin receiving hole is formed in the U-shaped vertical portion,
When the fitting pin comes into contact with the heat conducting material, heat generated from the photoelectric element is radiated from the optical connector.
請求項3は、請求項1又は2において、嵌合ピンの材質をSUSよりも熱伝導率が良好な材質としたことを特徴する。 A third aspect is characterized in that, in the first or second aspect , the material of the fitting pin is a material having a thermal conductivity better than that of SUS.
請求項4は、請求項1〜3における嵌合ピンとして、銅の棒にSUS製のスリット入りスリーブを被せ、両端に銅の棒が露出した嵌合ピンを用いたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, as the fitting pin according to any one of the first to third aspects , a fitting pin in which a copper rod is covered with a SUS slit sleeve and the copper rod is exposed at both ends is used.
本発明において、回路基板上の光電素子等の発熱は、回路基板上の熱伝導材から放熱されると同時に、この熱伝導材に接触している嵌合ピンを伝わって光コネクタからも放熱される。嵌合ピンとして熱伝導性の高い材料を用いることで、効率よく放熱することができる。
また、熱伝導グリスで回路基板を汚染するという問題はないので、基板上の光電素子に光コネクタ端面が対面する本発明の場合に、極めて適切である。
また、光コネクタにヒートシンクを装着したことで、回路基板上の光電素子等の発熱は、さらに効率よく放熱することができる。
また、ヒートシンクを嵌合ピンに嵌合させたことで、回路基板上の光電素子等の発熱は、嵌合ピンを介してヒートシンクに効率よく伝達され、さらに効率よく放熱することができる。
In the present invention, heat generated by the photoelectric elements on the circuit board is dissipated from the heat conducting material on the circuit board, and at the same time, is also dissipated from the optical connector through the fitting pin in contact with the heat conducting material. The By using a material having high thermal conductivity as the fitting pin, heat can be efficiently radiated.
Further, since there is no problem of contaminating the circuit board with the heat conductive grease, it is extremely suitable in the case of the present invention in which the end face of the optical connector faces the photoelectric element on the board.
Further, since the heat sink is attached to the optical connector, the heat generated by the photoelectric elements on the circuit board can be radiated more efficiently.
Further, it was fitted to heatsink the mating pin, heat generation of such photoelectric element on the circuit board is efficiently transferred to the heat sink through the fitting pins, it is possible to further efficiently dissipated.
ヒートシンクを回路基板から離間させることができるので、基板面に近接した空間に余裕がない場合でも、放熱性能を確保できる形状・大きさのヒートシンクを配置することも可能となる。 Since the heat sink can be separated from the circuit board, it is possible to dispose a heat sink having a shape and size that can ensure heat dissipation performance even when there is no room in the space close to the board surface.
以下、本発明を実施した、光コネクタを備えた回路基板の放熱構造について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a heat dissipation structure for a circuit board equipped with an optical connector embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の、光コネクタを備えた回路基板の放熱構造(以下場合により、単に回路基板の放熱構造、あるいは単に放熱構造と呼ぶ)の一実施例を示す斜視図、図2は図1の回路基板の放熱構造を反対側(基板表面側)から見た斜視図、図3は上記回路基板の放熱構造の光コネクタ実装状態の横断面図で図4のB−B断面図、図4は上記回路基板の放熱構造の光コネクタ実装状態の縦断面図で図3のA−A断面図である。
これらの図において、1は種々の電子部品とともに光電素子を搭載した光モジュールである回路基板であり、光電素子としてLED(発光ダイオード)、LD(レーザーダイオード)2及びPD(フォトダイオード)3等を搭載している。
また、回路基板1の一方の面には、光電素子2、3や受発光素子の駆動IC等(以下、光デバイスという場合がある)が発生する熱を発散させるためのパネル状の熱伝導材8が取り付けられている。
光デバイスは、熱伝導材8上に配置されている。
以下、本発明では、光デバイスから発生する熱を光電素子から発生する熱と言う場合がある。
回路基板1に実装される光コネクタ4は、概ね角形をなすフェルール5にあけた光ファイバ穴5aの列の両側に嵌合ピン穴5bを有し、回路基板側の嵌合ピン穴との間に嵌合ピンを架け渡して光学的な位置決めするピン嵌合位置決め方式の光コネクタである。
光コネクタの光ファイバ穴5aには、光ファイバテープ6の光ファイバ6aが挿通固定され端面研磨されている。この光コネクタ4はいわゆるMTコネクタと称される光コネクタに相当し、JIS C 5981に規定されるF12形多心光ファイバコネクタ用のフェルールに概ね相当する。
嵌合ピン7の材質としては、一般的に用いられているSUSを用いることができる。
SUSよりも熱伝導性に優れた熱伝導性樹脂や、ジュラルミン、チタンを用いることができる。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a heat dissipation structure for a circuit board (hereinafter, simply referred to as a heat dissipation structure for a circuit board or simply a heat dissipation structure) according to the present invention, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the circuit board heat dissipation structure as viewed from the opposite side (board surface side), FIG. 3 is a cross-sectional view of the circuit board heat dissipation structure in the state where the optical connector is mounted, and FIG. These are the longitudinal cross-sectional views of the optical connector mounting state of the heat dissipation structure of the said circuit board, and AA sectional drawing of FIG.
In these drawings,
Further, on one surface of the
The optical device is disposed on the heat
Hereinafter, in the present invention, heat generated from the optical device may be referred to as heat generated from the photoelectric element.
The
The
As a material of the
A heat conductive resin, duralumin, or titanium, which has better heat conductivity than SUS, can be used.
この光コネクタ4に装着されるヒートシンク10は、光コネクタ4の後端面側にコ字形の縦部10aを持つ態様で光コネクタ4を囲む断面コ字形をなしており、前記縦部10aに、嵌合ピン7を嵌合させる(受容させる)2つのピン受け穴10bが形成されている。
ただし、このピン受け穴10bの精度は、ヒートシンク10を、嵌合ピン7の先端に固定する程度であれば良く、光学素子と光ファイバ端面の位置決めをする嵌合ピン位置決め穴ほどの精度は必要無い。ヒートシンク10は、このピン受け穴10bに嵌合する嵌合ピン7を介して光コネクタ4に装着されている。また、嵌合ピン7の先端部は、熱伝導材8にあけたピン穴8aに嵌合している。
ヒートシンク10のコ字形の上下の横部10cの外面には、放熱のための複数の突起10dが形成されている。ヒートシンク10の後端面に、光ファイバテープ保護用のゴムブーツ9を通す開口10eがあけられている。
ヒートシンク10の材質としては、熱伝導性に優れたアルミ、銅を用いることができ、また、熱伝導性に優れた樹脂等を用いることができる。
なお、図示されている光電素子2、3等とヒートシンクの構造は模式的な図である。
熱伝導材8は放熱特性が良好な金属、樹脂、その他により構成することができる。
熱伝導材8の上に、直接、光デバイスを配置しても良いし、光デバイスをブロック状の光モジュールに配置し、この光モジュールと別体の熱伝導材8を接続しても良い。
The
However, the accuracy of the
A plurality of
As a material of the
Note that the structure of the illustrated
The heat
An optical device may be arranged directly on the
上記の回路基板1の放熱構造において、嵌合ピンが挿入されていない場合、光デバイスから発生した熱は、主として熱伝導材8により放熱されるが、嵌合ピンが挿入されると、放熱ルートが増えて、近接するピン穴8aに嵌合する嵌合ピン7を介してコネクタ本体からも放熱される。
しかし、光コネクタ本体からの放熱量が不十分な場合、光コネクタ本体に熱が蓄積する。
コネクタ本体は、通常は樹脂製である。
樹脂としては、例えば、エポキシやカーボンフィラー入りのPPS等により成形されており、熱により光コネクタ本体が膨張したり、そり返えしが発生するなどの原因で光接続特性に影響を及ぼす場合がある。
そのようなおそれが有る場合には、光コネクタ本体にヒートシンク10を取り付けると、熱は嵌合ピン7からヒートシンク10に伝わり、ヒートシンク10から効率よく放熱される。したがって、光コネクタ本体への蓄熱の影響を抑えながら光デバイスの冷却を効率よく行うことができる。
つまり、単に光コネクタ本体から放熱する構成に限らず、ヒートシンク等の放熱体を取り付けることを、発熱量に応じて適宜選択することができる。
この放熱構造は、熱伝導グリスを用いないので、熱伝導グリスで基板1上の光電素子2、3や光コネクタ端面を汚染して光損失が増す問題は生じない。したがって、基板1上の光電素子2、3に、光コネクタ端面が対面して光軸合わせされる本発明の場合に、極めて適切である。
また、この実施例では、光コネクタ4を回路基板1に実装した図3、図4の状態で、ヒートシンク10の先端面が基板面から離間しているので、基板面に近接した空間に余裕がない場合でも、放熱性能を確保できる形状・大きさのヒートシンクを配置することも可能となる。
また、基板1上に十分な面積の熱伝導材8を設置するスペースを確保することが困難な場合も考えられるが、その場合に、嵌合ピン7を介して行うヒートシンク10からの放熱のみで、回路基板の冷却をまかなうことも考えられる。
なお、光デバイスを搭載した光モジュールブロックを基板1の表面に載置した場合でも、光モジュールブロック自体に嵌合ピン穴8aを形成することにより、同様の作用効果を得ることができる。
In the heat dissipation structure of the
However, when the amount of heat released from the optical connector body is insufficient, heat accumulates in the optical connector body.
The connector body is usually made of resin.
As the resin, for example, it is molded from epoxy or PPS containing carbon filler, and the optical connector characteristics may be affected due to expansion of the optical connector body due to heat or warping. is there.
In such a case, when the
That is, it is not limited to a configuration in which heat is radiated from the optical connector body, but it is possible to appropriately select attachment of a heat radiating body such as a heat sink according to the amount of heat generated.
Since this heat dissipation structure does not use thermal conductive grease, there is no problem of increasing optical loss due to contamination of the
Further, in this embodiment, in the state shown in FIGS. 3 and 4 in which the
In addition, there may be a case where it is difficult to secure a space for installing the heat
Even when the optical module block on which the optical device is mounted is placed on the surface of the
図6に示したヒートシンク20は、光コネクタ4の前端面側にコ字形の縦部20aを持つ態様で光コネクタ4を囲む断面コ字形をなしており、前記縦部20aに、嵌合ピン7を嵌合させる2つのピン受け穴20bが形成されている。ヒートシンク20は、このピン受け穴20aに嵌合する嵌合ピン7を介して光コネクタ4に装着されているとともに、熱伝導材8に直接接触している。また、嵌合ピン7の先端部は、前記と同様に回路基板1の熱伝導材8にも嵌合している。
この実施例では、ヒートシンク20が熱伝導材8に直接接触している点で、光デバイスに対する冷却効果が高い。
The
In this embodiment, the cooling effect on the optical device is high in that the
また、図7に示すように、銅の棒17aにSUS製のスリット入りスリーブ17bを被せてなるとともに、銅の棒17aの両端部17a’、17a”が露出した二重構造の円筒型の嵌合ピン17を採用することができる。
ただし、スリット入りスリーブは周知の構造のものを採用できる。
この二重構造の嵌合ピン17は、コネクタの精密位置決めと機械的な強度が、嵌合ピンの長手方向中央に延在するSUS製のスリーブ17bにより確保され、熱伝導性は内部の銅の棒17aで確保できる。つまり、銅が露出した両端の部分17a’、17a”を、それぞれ熱発生側の媒体と熱発散側の媒体に接触させることにより、嵌合ピン17による良好な放熱特性を確保することができる。複合材の組み合わせは、その他種々考えられる。
In addition, as shown in FIG. 7, a cylindrical rod-like fitting having a double structure in which both ends 17a ′ and 17a ″ of the
However, the slit sleeve can be of a known structure.
This double-structured
上記実施例では、光コネクタがいわゆるMT光コネクタである場合について説明したが、コネクタはこれに限らない。
例えば、内部に鏡等の光軸変更機構を備え、主として光ファイバの配線方向が基板面にそっており、光ファイバ内を伝搬する光の光路を、内部の鏡等により回路基板上の光学素子に向けて90°変換する光コネクタにも適用可能である。
また、各実施例では、熱伝達を目的とする嵌合ピンが2本である場合について説明したが、その本数は特に限定されない。
また、嵌合ピンとして、熱伝導性の極めて高いヒートパイプ(マイクロヒートパイプ)を採用することも考えられる。
In the above embodiment, the case where the optical connector is a so-called MT optical connector has been described, but the connector is not limited to this.
For example, an optical axis changing mechanism such as a mirror is provided inside, and the optical fiber wiring direction is mainly along the substrate surface, and the optical path of light propagating in the optical fiber is routed to the optical element on the circuit board by the internal mirror or the like. The present invention can also be applied to an optical connector that converts 90 ° toward.
Moreover, although each Example demonstrated the case where there were two fitting pins aiming at heat transfer, the number is not specifically limited.
It is also conceivable to employ a heat pipe (micro heat pipe) with extremely high thermal conductivity as the fitting pin.
1 回路基板
1a ピン穴
2 LD(光電素子)
3 PD(光電素子)
4 光コネクタ
5 フェルール
5a 光ファイバ穴
5b 嵌合ピン穴
6 光ファイバテープ
6a 光ファイバ
7、17 嵌合ピン
8、熱伝導材
8a ピン穴
9 ゴムブーツ
10、20 ヒートシンク
10a、20a 縦部
10b、20b ピン受け穴
10c、20c 横部
10d 突起
10e 開口
1 circuit board
3 PD (photoelectric element)
4
Claims (4)
回路基板には光電素子から発生する熱を放熱するための熱伝導材を備え、
前記光コネクタにヒートシンクを装着し、
前記ヒートシンクは、光コネクタに架け渡された位置決めに用いる嵌合ピンを受容するピン受け穴が形成され、光コネクタの後端面側にコ字形の縦部を持つ態様で光コネクタを囲む断面コ字形をなしており、前記ピン受け穴が前記コ字形の縦部に形成されており、
前記嵌合ピンが熱伝導材と接触することにより、光電素子から発生する熱を光コネクタから放熱することを特徴とする光コネクタを備えた回路基板の放熱構造。 A circuit board heat dissipation structure including an optical connector positioned and fixed by a fitting pin positioning method with respect to a photoelectric element on the circuit board,
The circuit board is provided with a heat conductive material for radiating heat generated from the photoelectric element,
A heat sink is attached to the optical connector,
The heat sink is formed with a pin receiving hole for receiving a fitting pin used for positioning over the optical connector, and has a U-shaped cross section surrounding the optical connector in a mode having a U-shaped vertical portion on the rear end surface side of the optical connector. And the pin receiving hole is formed in the U-shaped vertical portion,
A heat dissipation structure for a circuit board provided with an optical connector, wherein the fitting pin comes into contact with a heat conductive material to dissipate heat generated from the photoelectric element from the optical connector.
回路基板には光電素子から発生する熱を放熱するための熱伝導材を備え、
前記光コネクタにヒートシンクを装着し、
前記ヒートシンクは、光コネクタに架け渡された位置決めに用いる嵌合ピンを受容するピン受け穴が形成され、光コネクタの前端面側にコ字形の縦部を持つ態様で光コネクタを囲む断面コ字形をなしており、前記ピン受け穴が前記コ字形の縦部に形成されており、
前記嵌合ピンが熱伝導材と接触することにより、光電素子から発生する熱を光コネクタから放熱することを特徴とする光コネクタを備えた回路基板の放熱構造。 A circuit board heat dissipation structure including an optical connector positioned and fixed by a fitting pin positioning method with respect to a photoelectric element on the circuit board,
The circuit board is provided with a heat conductive material for radiating heat generated from the photoelectric element,
A heat sink is attached to the optical connector,
The heat sink has a U-shaped cross section surrounding the optical connector in a form having a U-shaped vertical portion on the front end face side of the optical connector, in which a pin receiving hole for receiving a fitting pin used for positioning spanned over the optical connector is formed. And the pin receiving hole is formed in the U-shaped vertical portion,
A heat dissipation structure for a circuit board provided with an optical connector, wherein the fitting pin comes into contact with a heat conductive material to dissipate heat generated from the photoelectric element from the optical connector.
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