JP5644574B2 - 光モジュール及び光モジュール搭載基板 - Google Patents

Description

本発明は、光通信に使用される光モジュール及び光モジュール搭載基板に関する。

光通信に用いられる光モジュールは、パッケージに収容された光半導体素子を有しており、この光半導体素子は光学系を介して光ファイバと光接続している。光半導体素子は、電力を供給されると駆動し、上述の光学系および光ファイバを通してレーザ光の投受光を行う。

近年、光モジュールを用いた光増幅器や信号光源等の光通信機器は、その装置全体を小型化するため、個々の光モジュールについても実装サイズを小型化することが求められてきている。

特許文献１には、光ファイバに光接続された光半導体素子を収容するパッケージと、パッケージの外部に延びた導体リードを有する光モジュールが記載されている。この光モジュールは配線基板上に搭載され、パッケージの底面が密着すべき位置の配線基板に開口を形成し、この開口を通じてパッケージの底面にヒートシンクを密着させる。

特開２００３−２７３４３８

通常ヒートシンクは光モジュール上つまり光モジュールを挟んで配線基板とは反対側に設ける。放熱性を向上させるために、ヒートシンクはモジュールより形状が大きい場合が多い。そのため光ファイバを光モジュールから上方つまりヒートシンク側に引き出そうとすると、ヒートシンクに接触しないようヒートシンクの外側を通過させて引き出す必要がある。その結果光ファイバを小さなスペースで引き回すことが困難になり、装置の小型化を阻害する。

特許文献１では配線基板に開口を形成してあるが、ヒートシンクが光モジュールより形状が大きい。特許文献１では、この開口から光ファイバを引き出すことを意図していないが、仮に光ファイバを光モジュールからヒートシンク側に引き出そうとしても、ヒートシンクが光モジュールより大きいため上記と同様の問題が生じる。

本発明の目的は、上述した課題を解決し、放熱性を確保しながら小型化を実現した光モジュールを提供することにある。

本発明に関する光モジュールは、光素子を収容し、光ファイバと接続する穴を設けた筐体と、筐体の上部に切り欠き部を有する放熱板とを備え、光ファイバは前記切り欠き部を通すことを特徴とする。

本発明における光モジュールは、放熱特性と小型化をともに実現することができる。

第１の実施形態における光モジュールの上面図である。 第１の実施形態における光モジュールの断面図である。 切り欠き部を設けていない光モジュールの上面図である。 切り欠き部を設けていない光モジュールの断面図である。 第２の実施形態における光モジュールの上面図である。 第３の実施形態における光モジュールの側面図である。

以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。

〔第１の実施形態〕次に、本実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態における光モジュール１の上面図、図２は断面図である。なお図２の断面図は、図１のA−A´位置での切断図である。

〔構造の説明〕図１、２に示すように、本実施形態における光モジュール１は、筺体２と、放熱板３と、光ファイバ４とを備えている。

筺体２は、内部に少なくとも光半導体素子である光送信モジュール６、あるいは光受信モジュール７、または両方を設けている。なお図２では、両方設けた場合を示している。光送信モジュール６と光受信モジュール７は、それぞれ光ファイバ４と接続している。なお光送信モジュール６と光受信モジュール７は、放熱シート８を介して筺体２と熱的に接続している。つまり光送信モジュール６と光受信モジュール７とから発生する熱は、放熱シート８を介して筺体２に伝わる。

筺体２には、光ファイバ４の断面積に対応した穴２０を設けている。そして光ファイバ４はその穴２０を通り、筺体２の内部に設けられた光送信モジュール６と光受信モジュール７とそれぞれ2本ずつ接続している。

放熱板３は、筺体２の上面部の設けられており、筺体２の上面部と一体成形してもよいし、別部材として筺体２の上面部にネジなどにより固定してもよい。放熱板３、筺体２の材質としては、熱伝導率が高いものであれば特に限定されず、それぞれ同一の材料でも、別々の材料でもよい。

また放熱板３は、筺体２よりも大きく、一部が筺体２から外側方向に延在している。そして放熱板３は、光ファイバ４の直径よりも大きい幅を備えた切り欠き部９を設けている。

放熱板３に設けられた切り欠き部９と、筺体２に光ファイバ４を通すために設けられた穴２０とは同一方向に設けられているとよい。言い換えると、筐体２の穴２０と切りかき部９を同じ側に設けていると、穴２０を通った光ファイバ４は、切り欠き部９を通りやすい。

筺体２の内部の光送信モジュール６や光受信モジュール７と接続し、穴２０を介して外部に出た光ファイバ４は、放熱板３の方へ曲がり切り欠き部９を通り、光コネクタなどと接続する。その結果、光ファイバ４は、切り欠き部９と接触しないように配線することができる。

〔作用・効果の説明〕筺体２の内部に設けられた光送信モジュール６や光受信モジュール７などの光半導体素子は、駆動時の発熱により素子特性が変化しやすい。そのため光半導体素子は、放熱シート８を介して熱的に筐体２と接続している。そして、放熱板３を介して放熱を行う。

光送信モジュール６や光受信モジュール７が発する熱の放熱特性を高めるためには、放熱板３を大きくする必要がある。しかし図３と図４に示すように、切り欠き部９を設けていない放熱板３を筐体２より大きくしすぎた場合、光ファイバの取り付け時および取り外し時などで放熱板３が光ファイバ４と接触してしまい、光ファイバ４を損傷してしまうという問題があった。

また切り欠き部９を設けていない放熱板３を大きくした場合、放熱板３と光ファイバ４とが接触するのを防ぐためには、光ファイバ４を大きく引き回す必要があり、光ファイバ４の配線に制約を受け、装置全体の小型化という点で問題があった。

そこで本実施形態では、放熱板３に光ファイバ４の直径より大きい幅の切り欠き部９を設けている。上記構成により、放熱特性を高めるために放熱板３を大きくしたとしても、光ファイバ４は、切り欠き部９を通ることができる。そのため、放熱板３の最も外側を避けるように大きく光ファイバ４を引き回す必要がない。言い換えれば、光ファイバ４は、小さな曲率半径で曲げて実装することができる。

その結果、光ファイバ４は、放熱板３との接触による損傷を防ぎつつ、光ファイバ４の自由な配線が可能となり、装置全体の小型化についても実現することができる。

〔第２の実施形態〕次に、第２の実施形態について図面を用いて説明する。図５は、本実施形態における光モジュール１の断面図である。

〔構造の説明〕第１の実施形態と異なる点は、図５に示すように、光モジュール１の放熱板３に拡大部１０を設けている点である。それ以外の構造、接続関係は、第１の実施形態と同様であり、筺体２と、放熱板３と、光ファイバ４とを備えている。

第１の実施形態と同様に、本実施形態における放熱板３は、筺体２の上面部の設けられており、筺体２の上面部と一体成形されていてもよいし、別部材として筺体２の上面部にねじなどにより固定してもよい。放熱板３、筺体２の材質としては、熱伝導率が高いものであれば特に限定されず、それぞれ同一の材料でも、別々の材料でもよい。

また放熱板３は、筺体２の断面積よりも大きく、少なくとも一部が筺体２から外周方向に延在している。そして放熱板３は、切り欠き部９を設けており、切り欠き部９の少なくとも一部に幅が光ファイバ４の直径より大きい、円形の拡大部１０を設けている。図５では、切り欠き部９の最も奥の部分に、拡大部１０を設けている。

なお、拡大部１０以外の切り欠き部９の幅は、光ファイバ４の直径よりも小さいことが好ましいが、これに限定されない。

〔作用・効果の説明〕放熱板３の放熱特性は、放熱板３の表面積の大きさに起因する。そのため、放熱板３と光ファイバ４との接触とを防ぐために、切り欠き部９全体の幅を光ファイバ４の直径より大きくすると、放熱板３の表面積が小さくなってしまう。

そこで本実施形態における放熱板３は、切り欠き部９の一部に光ファイバ４の直径より大きい、円形の拡大部１０を設けている。そして光ファイバ４は、切り欠き部９における拡大部１０を通り、光コネクタなどと接続する。そのため、拡大部１０以外の切り欠き部９の幅は、光ファイバ４の直径より大きく形成する必要がなく、放熱する表面積を確保することができる。

その結果、装置全体の小型化を実現できるとともに放熱特性を向上させることができる。なお本実施形態では、拡大部１０を切り欠き部９の奥に形成したが、切り欠き部９の途中に形成してもよい。

〔第３の実施意形態〕次に、第３の実施形態について図面を用いて説明する。図６は、本実施形態における光モジュール搭載基板１１の側面図である。

〔構造の説明〕図６に示すように、本実施形態では、接続部１２を介して光モジュール１を基板５に実装している点である。光モジュール１に関する構造、接続関係は、第１の実施形態と同様であり、筺体２と、放熱板３と、光ファイバ４とを備えている。

光モジュール１は、リード形状の接続部１２を筐体２の両側面部に複数設けており、接続部１２はそれぞれ筐体２から下方に延伸している。また接続部１２は、筐体２の下面と対向して設けられた基板５のスルーホールに挿入実装を行う。接続部にはコネクタ等を用いてもよい。

〔作用・効果の説明〕光モジュール１の小型化が進むと、筐体２の高さについても低背化が進む。つまり、筐体２の低背化が進むと、筐体２の上面および放熱板３は、徐々に基板５に近づいていき、放熱板３と基板５との距離が小さくなる。

図３や図４に示すように、放熱板３に切り欠き部９が設けられていない場合、放熱板３と基板５との距離が小さくなると、光ファイバ４が放熱板３に接触し、光ファイバ４が損傷してしまう可能性が高くなる。

本実施形態における光モジュール搭載基板１１は、光モジュール１の放熱板３に切り欠き部９を設けているため、光モジュール１の低背化を進め、放熱板３と基板５との距離を近接させた場合でも、光ファイバ４は切り欠き部９を通ることができる。

つまり、放熱板３に切り欠き部９を設けることで、光モジュールの小型化を進めるとともに、光ファイバ４の品質確保も同時に実現することができる。

１ 光モジュール
２ 筐体
３ 放熱板
４ 光ファイバ
５ 基板
６ 光送信モジュール
７ 光受信モジュール
８ 放熱シート
９ 切り欠き部
１０ 拡大部
１１ 光モジュール搭載基板
１２ 接続部
２０ 穴

Claims (10)

1. 光素子を収容し、光ファイバと接続する穴を設けた筐体と、
   前記筐体の上部に少なくとも一部が前記筐体の外側に延在し、前記延在した箇所に切り欠き部を有する放熱板を備え、
   前記光ファイバは前記切り欠き部を通すことを特徴とする光モジュール。
2. 前記切り欠き部の幅は、前記光ファイバの直径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記切り欠き部は、前記光ファイバの直径より幅の大きい拡大部を備え、
   前記拡大部以外の前記切り欠き部の幅は、前記光ファイバの直径より小さく、前記光ファイバは前記拡大部を通ることを特徴と請求項１に記載の光モジュール。
4. 前記放熱板に設けられた前記切り欠き部と、前記筐体に設けられた前記穴は、前記筐体の同じ側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の光モジュール。
5. 前記光ファイバは、前記切り欠き部と接触しないで配線されていることを特徴とする請求項1乃至４に記載の光モジュール。
6. 前記光ファイバは、前記切り欠き部側へ曲げて配線することを特徴とする請求項１乃至５に記載の光モジュール。
7. 前記放熱板は前記筐体と一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至６に記載の光モジュール。
8. 前記放熱板と、前記筐体は同じ材質であることを特徴とする請求項７に記載の光モジュール。
9. 前記放熱板は、前記筐体にネジ留めにより固定されていることを特徴とする請求項１乃至６に記載の光モジュール。
10. 請求項１乃至９に記載の光モジュールが接続部を介して基板と接続していることを特徴とする光モジュール搭載基板。

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