JPH11330564A

JPH11330564A - 光モジュール

Info

Publication number: JPH11330564A
Application number: JP10136259A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Mugitani; 浩麦谷
Original assignee: Fujitsu Quantum Devices Ltd
Current assignee: Fujitsu Quantum Devices Ltd
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1999-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】実装用基板等にねじで固定する際にヒートシ
ンクに歪みが発生して光結合効率の低下を招いたり、フ
ランジ部材が破損することを回避できる光モジュールを
提供する。【解決手段】光半導体素子２を収納するパッケージ１
をヒートシンク５とパッケージ本体６とにより構成し、
パッケージ本体６にＬ字状のフランジ部材７を接合す
る。このフランジ部材７には、フランジ部材７を構成す
る板材をクランク状に曲げ加工して形成された可撓部７
ｂが設けられている。ねじ挿通孔７ａにねじを挿通して
光モジュールをねじ締め固定する際にフランジ部材７に
応力が加えられても、可撓部７ｂが変形して応力が吸収
され、ヒートシンク５に歪みが発生することを回避でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信に使用され
る光モジュールに関し、特に、発光素子又は受光素子と
光ファイバーとを光結合してなる光モジュールに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の光モジュールの一例を示す
斜視図、図８は同じくその断面図である。光モジュール
のパッケージ１１は、金属板からなるヒートシンク１５
の上に、底部が開放された箱状のパッケージ本体１６を
接合して構成されている。このパッケージ１１内には、
光半導体素子（発光素子又は受光素子）１２、レンズ１
３及びブロック１８が収納されている。ブロック１８は
ヒートシンク１５上に固定され、このブロック１８上に
は半導体素子１２及びレンズ１３が所定の間隔をおいて
配置されている。

【０００３】パッケージ本体１６には、光ファイバー１
４を支持するための筒状の光ファイバー固定部１９が設
けられていて、光ファイバー１４は光ファイバー固定部
１９を挿通するようにしてパッケージ本体１６に固定さ
れている。レンズ１３は光半導体素子１２と光ファイバ
ー１４の端面との間に配置されており、このレンズ１３
を介して光半導体素子１２と光ファイバー１４とが光接
合されている。

【０００４】パッケージ本体１６の相互に対向する２つ
の側壁には、図７に示すように、光半導体素子１２と外
部の電気回路とを接続するための複数本のリード２０が
挿通して配置されている。また、図８に示すように、ヒ
ートシンク１５のうちパッケージ本体１６から若干延び
出した部分が、光モジュールを実装用基板又は実装用放
熱板に固定するためのフランジ１７となっている。この
フランジ１７には、固定用ねじが挿通するねじ挿通孔１
７ａが形成されている。

【０００５】このように構成された光モジュールにおい
て、光半導体素子１２を駆動させることにより発生した
熱は、ブロック１８を介してヒートシンク１５に伝達さ
れ、ヒートシンク１５から外部に放散される。従って、
ヒートシンク１５には、熱伝導率が高いことが要求され
る。また、ヒートシンク１５が熱膨張すると光半導体素
子１２と光ファイバー１４との光結合効率が低下するた
め、ヒートシンク１５には熱膨張係数が小さいことも要
求される。このため、一般的に、ヒートシンク１５は、
熱伝導率が高く、且つ、熱膨張係数が小さいＣｕ（銅）
−Ｗ（タングステン）合金が使用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光モジュールは、ヒートシンク１５とフランジ
１７とが一体的に形成されているので、光モジュールを
取り付ける実装用基板又は実装用放熱板に反りや凹凸が
あると、フランジ１７をねじで固定したときにヒートシ
ンク１５に歪みが発生して、光半導体素子１２と光ファ
イバー１４との光結合効率が低下する。これを避けるた
めに、図９に示すように、フランジ１７の厚さを薄くし
て弾性を付与し、ねじ締め固定時の応力をフランジ１７
で吸収し、ヒートシンク１５の変形を防止することが考
えられる。しかし、ヒートシンク１５の材料であるＣｕ
−Ｗ合金は硬くてもろいという性質があるため、フラン
ジ１７を薄くするとねじ締め固定時にフランジ１７が破
損しやすいという不具合が発生する。例えば、図９に示
すように実装用基板２１に比較的大きな凸部２１ａがあ
ると、ねじ締め固定時にフランジ１７に応力が集中し
て、フランジ１７が破損する。

【０００７】なお、特開平６−８２６５９号には、ヒー
トシンク（Ｃｕ−Ｗ合金）と異なる材料（銅）からなる
フランジ部材をヒートシンクに接合し、該フランジ部材
にねじを挿通して光モジュールを実装用基板に固定する
ことが開示されている。しかし、この場合は、ねじ締め
固定する際にフランジ部材に加えられる応力が直接ヒー
トシンクに伝達され、ヒートシンクに歪みが発生するお
それがあるので、光結合効率の低減を抑制する効果が十
分でない。

【０００８】本発明は、実装用基板等に固定する際にヒ
ートシンクに歪みが発生して光結合効率の低下を招いた
り、フランジ部材が破損することを回避できる光モジュ
ールを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、光半導
体素子と、前記光半導体素子で発生した熱を放散するヒ
ートシンクと、前記ヒートシンクに接合されて前記光半
導体素子を収納するパッケージ本体と、一端側に前記パ
ッケージ本体との接合部及び可撓性を付与した可撓部を
備え、他端側に固定用ねじ挿通孔を備えたフランジ部材
とを有することを特徴とする光モジュールにより解決す
る。

【００１０】以下、作用について説明する。本発明にお
いては、パッケージ本体に接合されたフランジ部材によ
り光モジュールを実装用基板又は実装用放熱板等に固定
する。このフランジ部材の一端側には、例えばフランジ
部材を構成する板材の一部をクランク状に屈曲させた
り、又は半円形に湾曲させることによって可撓性を付与
した可撓部が設けられている。このため、実装用基板又
は実装用放熱板等が湾曲していたり、又は表面に凹凸が
あっても、ねじ締め固定時の応力が可撓部によって吸収
されて、ヒートシンクに加えられる応力が著しく低減さ
れる。これにより、ヒートシンクに歪みが発生すること
を防止でき、光モジュール内の光結合効率の低下が回避
される。

【００１１】また、本発明においては、フランジ部材を
ヒートシンクとを別の部材としているので、ヒートシン
クを熱伝導性の高い材料により形成し、フランジ部材を
柔軟性が優れた材料により形成することができる。これ
により、ねじ締め固定時のフランジ部材の破損が防止さ
れる。なお、前記フランジ部材は、ヒートシンクから離
れていることが好ましい。仮に、フランジ部材とヒート
シンクとが接触しているとすると、光モジュールをねじ
で固定する際に、フランジ部材に加えられた応力がヒー
トシンクに伝達してヒートシンクに歪みが発生し、その
結果光結合効率が低下する。しかし、上記のように、フ
ランジ部材がヒートシンクから離れた構造とすることに
より、ねじ締め固定時にフランジ部材に応力が加えられ
ても、ヒートシンクに直接応力が伝達されることがな
く、ヒートシンクの歪みによる光結合効率の低下が回避
される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を参照して説明する。図１は本発明の実
施の形態の光モジュールを示す断面図、図２は同じくそ
の実装時の状態を示す断面図である。パッケージ１は、
金属板からなるヒートシンク５の上に底面が開放された
箱状のパッケージ本体６を接合して構成されている。こ
のパッケージ１内には、光半導体素子（発光素子又は受
光素子）２、レンズ３及びブロック８が収納されてい
る。ブロック８はヒートシンク５上に接合されており、
このブロック８上には光半導体素子２及びレンズ５が所
定の間隔をおいて配置されている。

【００１３】パッケージ本体６には、光ファイバー４を
支持するための筒状の光ファイバー固定部９が設けられ
ていて、光ファイバー４は光ファイバー固定部９を挿通
するようにしてパッケージ本体６に固定されている。レ
ンズ３は光半導体素子２と光ファイバー４の端面との間
に配置されており、このレンズ３により光半導体素子２
と光ファイバー４とが光結合されている。

【００１４】パッケージ本体６の相互に対向する２つの
側壁には、それぞれ光半導体素子２と外部の電子回路と
を電気的に接続するための複数本のリード（図示せず）
が挿通して配置されている。また、パッケージ本体６の
他の２つの側壁には、それぞれＬ字状の金属薄板からな
るフランジ部材７が接合されている。フランジ部材７
は、Ｌ字の立ち上がりに相当する部分（以下、「立ち上
がり部」という）の途中に、フランジ部材を構成する板
材をクランク状に屈曲することにより可撓性を付与した
可撓部７ｂが設けられている。そして、立ち上がり部の
先端（接合部７ｃ）がパッケージ本体６と接合されてい
る。また、フランジ部材７のＬ字の水平部に相当する部
分にはねじ挿通孔７ａが設けられており、図２に示すよ
うに、ねじ挿通孔７ａに挿通したねじにより光モジュー
ルを実装用基板１０（又は、実装用放熱板等）に固定す
るようになっている。なお、フランジ部材７は、上述の
如くクランク状に曲げ加工されているので、ヒートシン
ク５から離隔している。

【００１５】ヒートシンク５は、熱伝導性が優れたＣｕ
−Ｗ合金板により形成されている。また、パッケージ本
体６のうちリード（図示せず）と接触する部分には、リ
ード間の絶縁性を維持し、且つ、パッケージ内の気密性
を保持するためにセラミックス又はガラスが使用されて
おり、その他の部分はセラミックス又はガラスの熱膨張
係数とほぼ等しい熱膨張係数を有するコバール（Ｆｅ−
Ｎｉ−Ｃｏ合金）により形成されている。

【００１６】このヒートシンク５は、図３（ａ）に示す
ように、パッケージ本体６の外形と同一の大きさに形成
されていてもよく。図３（ｂ）に示すように、パッケー
ジ本体６の外形よりも若干小さく形成されていてもよ
い。ヒートシンク５とパッケージ本体６とは、銀（Ａ
ｇ）ろうにより接合されている。フランジ部材７は、厚
さが約０．１〜１．０ｍｍのコバールからなる薄板を曲
げ加工して形成されており、十分な弾性を有している。
なお、フランジ部材７は、コバール以外にも、ステンレ
ス、銅合金又はアルミニウム合金により形成されていて
もよく、要するに適度の弾性を有し、パッケージ本体６
との接合性がよいものであれば、材料は特に限定される
ものではない。このフランジ部材７は、パッケージ本体
６に銀ろう付け、抵抗溶接付け又はＹＡＧレーザー溶接
付け等により接合される。

【００１７】本実施の形態においては、フランジ部材７
がコバール等の弾性を有する薄板により形成されてお
り、しかも立ち上がり部をクランク状に屈曲にすること
により可撓性を付与した可撓部７ｂを設けているので、
光モジュールを実装する実装用基板１０又は実装用放熱
板等が湾曲していたり凹凸があっても、ねじ締め固定時
にフランジ部材７の可撓部７ｂが撓んで応力を吸収し、
ヒートシンク５及びパッケージ本体６に加わる応力が著
しく低減される。例えば、図２に示すように実装用基板
１０に比較的大きな凸部１０ａがあっても、ねじ締め固
定する際に可撓部７ｂが変形してパッケージ本体６及び
ヒートシンク５に直接応力が伝達されない。これによ
り、ヒートシンク５の歪みが回避され、光モジュール内
の光結合効率の低下が防止される。

【００１８】また、本実施の形態においては、フランジ
部材７がヒートシンク５と離れているので、ねじ締め固
定時にフランジ部材に加えられた応力がヒートシンク５
に直接伝達されることが回避され、ヒートシンク５に歪
みが発生することが回避される。これにより、モジュー
ル内の光結合効率の低下をより確実に回避することがで
きる。

【００１９】更に、フランジ部材７は強度が高く弾力性
を有するコバールの薄板により形成されているので、ね
じ締め固定時にフランジ部材が破損することを防止でき
る。更にまた、フランジ部材７はコバールの薄板をプレ
ス機等で曲げ加工すればよいので、大量生産が可能であ
り、製品コストの増加が回避される。（フランジ部材の変形例１）図４（ａ）〜図４（ｃ）は
いずれもフランジ部材７の変形例を示す斜視図である。
図４（ａ）に示すフランジ部材７は立ち上がり部の可撓
部７ｂの若干下側からフランジ部材７の上端にかけて切
欠き７ｄを設けたものであり、図４（ｂ）に示すフラン
ジ部材７は立ち上がり部の可撓部７ｂに切抜き孔７ｅを
設けたものであり、図４（ｃ）に示すフランジ部材７は
立ち上がり部の可撓部７ｂから下側にかけて切欠き７ｆ
を設けたものである。

【００２０】このような切欠き７ｄ，７ｆ又は切抜き孔
７ｅをフランジ部材７に設けることにより、応力を吸収
する作用がより一層向上し、ねじ締め固定時の応力によ
る光モジュール内の光結合効率の低下をより確実に防止
することができる。（フランジ部材の変形例２）図５（ａ），（ｂ）はフラ
ンジ部材７の他の変形例を示す断面図、図６（ａ）〜図
６（ｃ）は同じくそのフランジ部材を示す斜視図であ
る。

【００２１】フランジ部材７は、図５（ａ），（ｂ）に
示すように、半円状に湾曲した可撓部７ｇを有するもの
であってもよい。図５（ａ）はヒートシンク５がパッケ
ージ本体６の外形と同一の大きさに形成されている場合
を示し、図５（ｂ）はヒートシンク５がパッケージ本体
６の外形よりも若干小さく形成されている場合を示す。
このように、フランジ部材７の立ち上がり部に半円状に
湾曲した可撓部７ｇを有する場合も、図３に示すように
クランク状に屈曲した可撓部７ｂを有するフランジ部材
７の場合と同様の効果が得られる。

【００２２】また、図５（ａ），（ｂ）に示すように半
円状に湾曲した可撓部７ｇを有するフランジ部材７にお
いて、図６（ａ）に示すように、可撓部７ｇの若干下側
からフランジ部材７の上端にかけて切欠き７ｈを設けて
もよく、図６（ｂ）に示すように、可撓部７ｇに切抜き
孔７ｉを設けてもよく、図６（ｃ）に示すように、可撓
部７ｇから下側にかけて切欠き７ｊを設けてもよい。

【００２３】このような切欠き７ｈ，７ｊ又は切抜き孔
７ｉをフランジ部材７に設けることにより、応力を吸収
する作用がより一層向上し、ねじ締め固定時の応力によ
る光モジュール内の光結合効率の低下をより確実に防止
することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光モジュ
ールによれば、フランジ部材の一端側にパッケージ本体
との接合部と可撓性を付与した可撓部とを設け、他端側
に固定用ねじ挿通孔を設けているので、ねじ挿通孔を挿
通したねじにより光モジュールを実装用基板等に固定す
る際に、可撓部が変形してパッケージ本体及びヒートシ
ンクに加わる応力が吸収される。これにより、ヒートシ
ンクの歪みが抑制され、モジュール内の光結合効率の低
下が回避される。

【００２５】また、本発明によれば、ヒートシンクとフ
ランジ部材とが別の部材であるので、ヒートシンクを熱
伝導性の高い材料により形成し、フランジ部材を柔軟性
が優れた材料により形成することができる。これによ
り、ねじ締め固定時のフランジ部材の破損が防止され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の光モジュールを示す断面
図である。

【図２】実施の形態の光モジュールの実装時の状態を示
す断面図である。

【図３】パッケージ本体の外形に対するヒートシンクの
大きさを示す図である。

【図４】フランジ部材の変形例１を示す斜視図である。

【図５】フランジ部材の変形例２の形状と、パッケージ
本体の外形に対するヒートシンクの大きさを示す図であ
る。

【図６】フランジ部材の変形例２を示す斜視図である。

【図７】従来の光モジュールの一例を示す斜視図であ
る。

【図８】従来の光モジュールの断面図である。

【図９】フランジを薄くした光モジュールを示す断面図
である。

【符号の説明】

１，１１パッケージ、２，１２光半導体素子、３，１３レンズ、４，１４光ファイバー、５，１５ヒートシンク、６，１６パッケージ本体、７フランジ部材、７ａねじ挿通孔、７ｂ，７ｇ可撓部、７ｃ接合部、７ｄ，７ｆ，７ｈ，７ｊ切欠き７ｅ，７ｉ切抜き孔。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光半導体素子と、前記光半導体素子で発生した熱を放散するヒートシンク
と、前記ヒートシンクに接合されて前記光半導体素子を収納
するパッケージ本体と、一端側に前記パッケージ本体との接合部及び可撓性を付
与した可撓部を備え、他端側に固定用ねじ挿通孔を備え
たフランジ部材とを有することを特徴とする光モジュー
ル。
【請求項２】前記フランジ部材は、Ｌ字状に加工され
た金属板材からなることを特徴とする請求項１に記載の
光モジュール。
【請求項３】前記フランジ部材は、前記ヒートシンク
と異なる材料により形成されていることを特徴とする請
求項１に記載の光モジュール。
【請求項４】前記可撓部は、前記フランジ部材を構成
する板材の一部を屈曲又は湾曲させて可撓性を付与した
ものであることを特徴とする請求項１に記載の光モジュ
ール。
【請求項５】前記フランジ部材は、前記ヒートシンク
から離れていることを特徴とする請求項１に記載の光モ
ジュール。
【請求項６】前記フランジ部材には、前記可撓部の一
部を含む領域に切欠き又は切抜きが設けられていること
を特徴とする請求項１に記載の光モジュール。