JPS6224730A

JPS6224730A - 光通信装置

Info

Publication number: JPS6224730A
Application number: JP60162997A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Sakakibara; 榊原　雅博
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-07-25
Filing date: 1985-07-25
Publication date: 1987-02-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕この発明は、半導体レーザおよびその駆動回路の発熱を
効率よく放熱することができる光通信装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、光ファイバを伝送路とした光通信システムが実用
化されつつあり、長距離無中継伝送、大容量伝送を達成
すべき半導体レーザを光源とした光通信装置が開発され
つつある。

第５図は光通信装置の代表的−例を示すもので。

（８）は半導体レーザ駆動用ＩＣ，（９）は半導体レー
ザチップ、　　（１０）はヒートシンク、　　（１２）
は光信号出力用光ファイバ、　　（１５）は放熱を兼ね
た基板、　　（１６）は駆動回路部品実装用基板である
。このような光通信装置では半導体レーザ駆動用ＩＣと
半導体レーザチップを接近して実装できるため高速変調
が可能となるとともに小形化も実現できる。

しかし半導体レーザチップとその駆動回路を同一のパッ
ケージ内に同一の放熱基板上に実装することによって駆
動回路からの発熱により半導体チップが加熱され、光電
力１発振波長が変動するとともに信頼性の劣化を招く欠
点がある。これらの欠点を解決する手段として半導体レ
ーザチップをペルチェ素子等で直接冷却゛する方法があ
るが、ペルチェ素子の温度制御系を必要とするとともに
ペルチェ素子駆動電力も別に供給する必要があり構成が
複雑となるとともに低価格化にも逆行する。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、半導体レーザ駆動回路からの発
熱を半導体レーザチップに熱伝導させず、光電力、波長
等の変動を極力低減可能な光通信装置を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、熱伝導性の良い部材との間に熱伝導性の悪い
部材を一体積層し、半導体レーザ、駆動回路と半導体レ
ーザチップとの熱的に分離可能な構造の光通信装置。

〔発明の効果〕

従って本発明によれば、半導体レーザ駆動回路からの発
熱を効率良く放熱が可能であるとともζこ、半導体レー
ザチップへの熱伝導を極端に°低減することができ、光
電力１発振波長の安定化が容易に可能となるとともに、
信頼性劣化も防止できる。

しかも構成が簡単であり、製作も容易なので実用的利点
が非常に大きい等の効果が奏せられる。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

尚第５図に示す従来装置と同一部分には同一符号を付し
て説明する。第１図（ａ）　、　（ｂ）は実施例に係る
光通信装置の積層部材構成と、一体積層したパッケージ
構成を示す図である。

第２図は第１図（ｂ）のＡ−Ａ’断面図を示す図であ〕
、第３図ｈ）　、、（ｂ）は光通信装置の実装例を示す
図であり、（ａ）は水平実装例、（ｂ）は垂直実装例を
示す図である。

第１図（ａ）の（１）は熱伝導性の良い材料例えば銅を
用いた平板、（２）は熱伝導性の良い材料向えば銅を用
いてフレーム形状に加工したフレーム部材、（３）は熱
伝導性の良い材料例えばべＩＪ、　ＩＪアを用いた半導
体レーザ駆動回路実装用基板％（４）は半導体レーザ駆
動回路実装用基板（３）と（５）の熱伝導性の良い材料
例えば銅を用いた平板とを熱的に分離するためのフレー
ム部材で材料としては熱伝導性が悪い例えばフォルステ
ライ、トである。このように構成した各部材を、第１図
（ｂ）に示す如く一体積層し光通信装置（６）とする。

ま走光通信装置（６）には光導出用穴（７）を用けて光
信号の取り出しを行なう。第２図は光通信装置（６）の
内部実装構成を示し、半導体レーザ駆動用回路例えばＩ
Ｃ（８）は実装用基板（３）に実装し、半導体レーザチ
ップ（９）はヒートシンク（１のを介してｒ５）の平板
上に実装する。このように構成した光通信装置（６）に
より半導体レーザ駆動用Ｉ　Ｃ（８）からの発熱は実装
用基板（３）を伝導しフレーム部材（２）、平板（１）
に伝導し放熱され、平板（５）への熱伝導はフォルステ
ライトのフレーム部材（４）により非常にわずかな量に
おさえられる。これによって半導体レーザ駆動用ＩＣ＋
８）からの発熱が半導体レーザチップ（９）へ伝導をす
るのを非常に低減することが可能となる。

例えば銅の熱伝導率とフォルステライトの熱伝導率を比
較すると約２桁フォルステライトが小さいため半導体レ
ーザ駆動用ＩＣ＋８）と半導体レーザチップ（９）を熱
的に分離可能である。またフォルステライトは銅と膨張
係数が概略整合するため一体積層し九とき積層部への熱
的応力を低減でき、気密性、耐環境性等の劣化を防止で
きる。

半導体レーザチップ（９）からの自己発熱は半導体レー
ザ駆動用ＩＣ（８）の発熱量より少ないが効率良く放熱
するためヒートシンク（１０）例えば材料としてシリ・
コンを用い、これを介して平板（５）に伝導し放熱させ
る。

つぎに平板（１）および平板（５）まで各々伝導させた
半導体レーザ駆動用ＩＣ（８）の発熱と半導体レーザチ
ップ（９）の自己発熱をより効率良く外部へ放熱する手
段について第３図［ａ）　、　（ｂ）の実施例の図によ
り説明する。

半導体レーザ駆動用ＩＣ（８）の発熱量と半導体レーザ
チップ（９）の発熱量を比較すると概ね１０倍半導体レ
ーザ駆動用ＩＣｆ＋３）の発熱量の方が大きい。

光通信装置（６）を水平Ｉこ実装する構成を第３図（ａ
）に示す。光通信装置（６）を組立て時と上下逆にし平
板ｆｌ）　１ｆｌｌｌを基板（１１）に固定する構成と
することにより半導体レーザ駆動用Ｉ　Ｃ＋８）からの
発熱を基板（１１）に放熱させ、半導体レーザチップ【
９）の温度上昇を低減させる。半導体レーザチ・ツブ（
９）の自己発熱は平板（５）より放射により放熱させる
。基板（ｌυの材料はアルミニウム等の熱伝導性の良い
材料を用いる。（」２）は光信号出力用光ファイバであ
る。

第３図（ｂ）は光通信装置（６）を垂直に基板（１１）
に実装する構成を示す。基板（ｌυに光通信装置（６）
を垂直に実装するときは、平板（１）をフレーム部材（
４）。

平板（５）に対して基板（１１）に固定する側をわずか
につき出して一体積層する。また平板（１）には基板Ｕ
υへの固定と放熱を兼ねた放熱部材（１４）を取付け。

平板（５）には放熱部材（１３）を取付ける。

放熱部材（１３）　、　（１４）の形状は例えばＬ字形
とし、材料は熱伝導性に優れた銅又はアルミニウムとす
る。

このように構成した光通信装置（６）を放熱特性に優れ
たように基板（１１）に実装する構成を説明する。

まず、平板（１）に取付けた放熱部材（１４）を基板（
１１）に機械的に固定し、半導体レーザ駆動用ＩＣ（８
）で発生する熱を大部分基板（１１）に伝導させ放熱さ
せる。また半導体レーザチップ（９）の自己発熱は平板
（５）に取付けた放熱部材（１３）に伝導させ放射によ
り放熱させる。このときフレーム部材（４）、平板（５
）。

放熱部材（１３）は基板（１１）には全く接触させない
。

これによって基板（１１）に伝導した半導体レーザ駆動
用Ｉ　Ｃｒ８）で発熱する熱が半導体レーザチップ（９
）に伝わることを防止する。

第４図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は本発明の他の
実施例を示す光通信装置の断面構成図である。

尚第２図に示す実施例と同一部分には同一符号を付し、
第４図（ａ）は第２図の実施例の平板（１）、フレーム
部材（２）を省略した他の実施例、８４図（ｂ）は左右
に熱的分離をした他の実施例で（１７〕はカバーであり
、基板（１υに実装するときは半導体レーザ駆動回路実
装用基板（３）のみ接触固定させる。第４図（Ｃ）は第
２図の実施例の平板（１）、フレーム部材（２）を一体
形成としたがバー（１７）で構成した他の実施例である
。

以上説明したように、＋導体レーザ［動用ＩＣ（８）の
発熱と半導体レーザ（９）の自己発熱とをフレーム部材
（４）によりて熱的に分離し、半導体レーザ、駆動用Ｉ
（１８）からの発熱を平板（１）側に、半導体レーザチ
ップ（９）の自己発熱を平板（５）側に別々に伝導し放
熱させることによυ半導体レーザ駆動用Ｉ　Ｃ（ｇ）の
発熱による半導体レーザチップｒ９）の温度上昇を大幅
に低減でき光電力１発振波長の安定化が達成できるとと
もに半導体レーザチップ（９）の信頼性劣化を防止でき
る。またこのように構成した光通信装置（６）の放熱効
果をより一層向上させるため基板（１υに水平に実装す
るときは、平板（１）側を基板（１υに接触固定させ、
垂直に実装するときは平板（１）。

（５）に放熱部材（１３）　、　（１４）を取付け、放
熱部材（１４）を基板（１１）接触固定させ、放熱部材
（１３）　、平板（５）、フレーム部材（４）は接触さ
せず半導体レーザ駆動用ＩＣ＋８）の発熱が基板（ｌυ
を介して伝導することを防止することによ）半導体レー
ザチップ（９）の温度上昇をより一層低減可能となる。

またこのような構成とすることによフ構成が極めて簡単
となフ低価格化が可能である効果が発揮できる。

尚、本発明は上記実ｔｓ例に限定されるものではない。

例えば、平板（１）　、　（５）　、フレーム部材（２
）　、　（４）　、半導体レーザ、駆動回路実装用基板
（３）、基板（１１）　、ヒートシンク（１の、放熱部
材（１３）　、　（１４）の材料及び形状は本発明の目
的を達成されるものならば何んら支障はない、また放熱
特性を向上させる目的で各部材を黒色塗布とすること、
基板（１１）との接触部に放熱グリースを用いた構成と
することもできる。

また光信号出力用として光ファイバを用いたが。

光導出用穴（７）とガラス窓として直接光信号を出力す
ることも可能である。発光素子の種類は問わ逢いととも
に温度上昇により特性劣化を起こす他の素子についても
適用可能である。

また光通信装置（６）を水平実装するとき平板【５）に
放熱部材を覗付けより放熱特性を向上させることもでき
る。要するに本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−！ｊ！施例を示す部材積層構成及び
一体積層パッケージ構成を示す図、第２図は第１図の内
部構造概略断面図、第３図は実装構成を示す実施例の図
、Ｈ４図は他の５！施例の断面図、第５図は従来装置の
概略構成図である。１．５・・・平板、２．４・・・フレーム部材％　３・
・・半導体レーザ駆動回路実装用基板、８・・・半導体
レーザ駆動用ＩＣ，９・・・半導体レーザ、１０・・・
ヒートシンク、１１・・・基板、１２・・・光ファイバ
、１３゜１４・・・放熱部材。第１図第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱伝導率の大きい第１の部材に発光素子が設けら
れ、熱伝導率の大きい第２の部材に前記発光素子の駆動
回路が設けられ、前記第１の部材と第２の部材との間に
熱伝導率が小さい第３の部材が挿入されていることを特
徴とする光通信装置。
（２）第１の部材、第２の部材の材料は銅であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光通信装置。
（３）第３の部材の材料はアルミナであることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の光通信装置。
（４）第３の部材の材料はフォルステライトであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光通信装置。
（５）発光素子を半導体レーザとしたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の光通信装置。
（６）第１の部材、第２の部材の片方もしくは双方に放
熱部材を具備したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の光通信装置。
（７）第１の部材、第２の部材、第３の部材の少なくと
も１つの少なくとも１側面に光導出用穴を設けたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光通信装置。