WO2021187535A1 - 光電気伝送複合モジュール - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an optical electric transmission composite module.
- an optical module including an optical electric converter, an FPC (printed wiring board), an optical waveguide, a heat radiating sheet, a printed circuit board, and a lower wall of a housing in this order is known (for example, Patent Document 1 below). reference.).
- the heat generated from the photoelectric converter is released to the lower wall of the housing mainly through the heat radiating sheet.
- the present invention provides an opto-electrical transmission composite module capable of efficiently dissipating heat from a photoelectric conversion unit.
- the present invention (1) includes a photoelectric mixed board which is configured to be optically and electrically connected to a photoelectric conversion unit and includes an optical waveguide and an electric circuit board in order toward one side in the thickness direction, and the electric circuit.
- a metal housing for accommodating a printed wiring board electrically connected to a substrate, a heat radiating member, the opto-electrically mixed board, the printed wiring board, and a part of the heat radiating member, and the first wall.
- the housing including the first wall, the heat radiating member, the printed wiring board, and the photoelectric mixed mounting substrate are arranged in order toward one side in the thickness direction, and the heat radiating member is the first.
- Includes an opto-electrical transmission composite module that is in contact with one wall and a printed wiring board.
- the heat radiating member is in contact with the first wall and the printed wiring board, it is generated in the photoelectric conversion part and reaches the heat radiating member via the optical / electric mixed circuit board and the printed wiring board. Heat can be efficiently dissipated to the first wall. Therefore, the photoelectric conversion unit can operate efficiently, and the heat of the photoelectric conversion unit can be efficiently dissipated to the housing.
- the present invention (2) includes the optical electric transmission composite module according to (1), wherein the heat radiating member has an Asker C hardness of 75 or less at 23 ° C.
- the heat radiating member can be in close contact with the first wall and the printed wiring board. Therefore, the heat of the photoelectric conversion unit can be released more efficiently by the housing.
- the present invention (3) includes the optical electric transmission composite module according to (1) or (2), wherein the heat dissipation member has a thermal conductivity of 5 W / m ⁇ K or more in the thickness direction.
- the thermal conductivity of the heat radiating member is 5 W / m ⁇ K or more, the heat generated in the photoelectric conversion unit can be released more efficiently.
- the present invention (4) further includes a photoelectric conversion unit that is optically and electrically connected to the opto-electrically mixed substrate, and a second heat radiating member that comes into contact with the photoelectric conversion unit, and the housing is the photoelectric conversion unit.
- a photoelectric conversion unit that is optically and electrically connected to the opto-electrically mixed substrate
- a second heat radiating member that comes into contact with the photoelectric conversion unit
- the housing is the photoelectric conversion unit.
- (1) to (3) which further includes a second wall arranged on the opposite side of the first wall in the thickness direction with respect to the portion, and the second heat radiating member is in contact with the second wall.
- This optical electric transmission composite module further includes a second heat radiating member, and since the second heat radiating member comes into contact with the second wall, the heat generated in the photoelectric conversion unit can be released more efficiently. That is, the heat of the photoelectric conversion unit can be efficiently dissipated to the housing by the heat radiating member and the second heat radiating member.
- the present invention (5) includes the optical electric transmission composite module according to any one of (1) to (4), wherein the second heat radiating member has an Asker C hardness of 55 or less at 23 ° C.
- the Asker C hardness of the second heat radiating member is 55 or less, so that the second heat radiating member can flexibly contact the photoelectric conversion unit. Therefore, damage to the photoelectric conversion unit can be suppressed.
- the heat generated in the photoelectric conversion unit can be released more efficiently.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of an optical electric transmission composite module of the present invention.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of a modified example of the optical and electrical transmission composite module shown in FIG.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of a modified example of the optical and electrical transmission composite module shown in FIG.
- FIG. 4 is a cross-sectional view of a further modification of the optical and electrical transmission composite module shown in FIG.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of a further modification of the optical and electrical transmission composite module shown in FIG.
- FIG. 6 is a cross-sectional view of the optical electric transmission composite module of Comparative Example 1.
- the optical electric transmission composite module 1 has a predetermined thickness and has a shape extending in the longitudinal direction.
- the opto-electric transmission composite module 1 converts the transmitted light into electricity and transmits it, and also converts the transmitted electricity into light and transmits the light.
- the optical / electrical transmission composite module 1 includes a housing 2, a heat dissipation layer 3 as an example of a heat dissipation member, a printed wiring board 4, an optical / electrical mixed circuit board 5, and a photoelectric conversion unit 6.
- the housing 2 has a substantially flat box shape whose thickness direction length is shorter than the width direction (direction orthogonal to the thickness direction and the longitudinal direction).
- the housing 2 integrally includes at least a first wall 21, a second wall 22, a connecting wall 23, a second connecting wall (not shown), and both side walls (not shown).
- the first wall 21 has a flat plate shape extending along the longitudinal direction.
- the second wall 22 is arranged to face one side of the first wall 21 in the thickness direction at intervals.
- the shape of the second wall 22 is the same as that of the first wall 21.
- the connecting wall 23 connects the one end edge in the longitudinal direction of the first wall 21 and the one end edge in the longitudinal direction of the second wall 22 in the thickness direction.
- the connecting wall 23 has a flat plate shape extending in the width direction.
- a hole 7 into which one end of the printed wiring board 4 is inserted is formed in the intermediate portion of the connecting wall 23 in the thickness direction. The hole 7 penetrates the connecting wall 23 in the longitudinal direction.
- the second connecting wall (not shown) connects the other end edge of the first wall 21 in the longitudinal direction and the other end edge of the second wall 22 in the longitudinal direction in the thickness direction.
- the second connecting wall extends in the width direction, and its outer shape is the same as that of the connecting wall 23.
- Both side walls connect one end edge in the width direction of the first wall 21 and one end edge in the width direction of the second wall 22 in the thickness direction, and also connect the other end edge in the width direction of the first wall 21 and the first wall.
- the other end edge of the two walls 22 in the width direction is connected in the thickness direction.
- both side walls are continuous with the widthwise both end edges of the connecting wall 23 and the widthwise both end edges of the second connecting wall (not shown). Each of the side walls extends in the longitudinal direction.
- the housing 2 includes a first wall 21, a first member 91 including a connecting wall 23, a second connecting wall, and a part of both side walls (the other side portion in the thickness direction), a second wall 22, and a second wall. It may be composed of two members with a second member 92 including the two connecting walls and the rest of both side walls (one side portion in the thickness direction).
- the housing 2 is made of metal. That is, the material of the housing 2 is metal.
- the metal include aluminum, copper, silver, zinc, nickel, chromium, titanium, tantalum, platinum, gold, and alloys thereof (brass, copper, stainless steel, etc.). Alloys are preferred, and brass (copper and zinc alloys) is more preferred.
- the heat radiating layer 3 has a predetermined thickness and has a shape extending in the longitudinal direction.
- the heat radiating layer 3 is housed in the housing 2. Specifically, the heat radiating layer 3 is in contact with one surface of the first wall 21 in the thickness direction. Specifically, the heat radiating layer 3 is in contact with all of one surface of the first wall 21 in the thickness direction.
- the heat radiating layer 3 includes, for example, a heat radiating sheet, heat radiating grease, a heat radiating plate, and the like. Examples of the material of the heat radiating sheet include a filler resin composition in which the filler is dispersed in the resin.
- the filler examples include alumina (aluminum oxide), boron nitride, zinc oxide, aluminum hydroxide, molten silica, magnesium oxide, aluminum nitride, carbon fiber and the like.
- the resin examples include silicone resin, epoxy resin, acrylic resin, urethane resin and the like, and epoxy resin is preferable.
- a curing agent may be added to the epoxy resin.
- the heat radiating sheet includes, for example, an anisotropic filler such as boron nitride or carbon fiber oriented in the thickness direction in order to obtain high thermal conductivity.
- the filler may be oriented in the thickness direction with respect to the resin.
- the resin contains a thermosetting resin and is in the B stage or the C stage. Further, the resin can include a thermoplastic resin. The ratio of the filler and the resin is appropriately adjusted so as to have the Asker C hardness and the thermal conductivity described later.
- the Ascar C hardness of the heat radiating layer 3 is, for example, 75 or less, preferably 55 or less, more preferably 50 or less, still more preferably 40 or less, and for example, 1 or more.
- the Asker C hardness of the heat radiating layer 3 is determined by the Asker rubber hardness tester C type. When the Ascar C hardness of the heat radiating layer 3 is equal to or less than the above-mentioned upper limit, the heat radiating layer 3 can be brought into close contact with the first wall 21 and the printed wiring board 4, and therefore the heat radiating property of the heat radiating layer 3 can be improved.
- the thermal conductivity of the heat radiating layer 3 in the thickness direction is, for example, 1 W / m ⁇ K or more, preferably 5 W / m ⁇ K or more, more preferably 8 W / m ⁇ K or more, still more preferably 10 W / m ⁇ K. It is K or more, and for example, 200 W / m ⁇ K or less.
- the thermal conductivity of the heat radiating layer 3 is determined by a steady-state method based on ASTM-D5470 or a hot disk method based on ISO-22007-2. If the thermal conductivity of the heat radiating layer 3 is equal to or higher than the above-mentioned lower limit, the heat generated by the photoelectric conversion unit 6 can be efficiently dissipated through the heat radiating layer 3.
- the thickness of the heat radiating layer 3 is, for example, 100 ⁇ m or more, preferably 300 ⁇ m or more, and for example, 3000 ⁇ m or less, preferably 1000 ⁇ m or less.
- a commercially available product can be used for the heat radiating layer 3.
- the printed wiring board 4 has a predetermined thickness and has a shape extending in the longitudinal direction. A portion (a part of an example) other than the protruding end portion 76 described later in the printed wiring board 4 is housed in the housing 2.
- the printed wiring board 4 has an outer shape that is substantially rectangular in a plan view.
- the printed wiring board 4 is in contact with one surface of the heat radiating layer 3 in the thickness direction.
- the printed wiring board 4 includes a support plate 71 and a conductor circuit 72.
- the support plate 71 is parallel to the first wall 21 and has a shape extending in the longitudinal direction.
- the support plate 71 includes a protruding end portion 76.
- the protruding end portion 76 is provided at the one-sided end portion in the longitudinal direction of the support plate 71, and projects from the connecting wall 23 toward one side in the longitudinal direction.
- Examples of the material of the support plate 71 include a hard material such as a glass fiber reinforced epoxy resin.
- the shore A hardness of the support plate 71 is, for example, 80 or more, further 90 or more, and 200 or less, for example.
- Shore A hardness of the support plate 71 is equal to or higher than the above-mentioned lower limit, the strength of the protruding end portion 76 can be ensured, and the photoelectric mixed mounting substrate 5 and the photoelectric conversion portion 6 can be reliably supported.
- Shore A hardness is measured based on JIS K 6253-3 (2012) using a durometer (spring type rubber hardness tester).
- the conductor circuit 72 is arranged on one side of the support plate 71 in the thickness direction.
- the conductor circuit 72 includes a third terminal 73, a fourth terminal 74, and wiring (not shown).
- the third terminal 73 is housed in the housing 2.
- the third terminal 73 is arranged on the other side of the connecting wall 23 in the longitudinal direction at intervals.
- the fourth terminal 74 is arranged on one side of the protruding end portion 76 in the thickness direction.
- Wiring (not shown) connects the third terminal 73 and the fourth terminal 74.
- Examples of the material of the conductor circuit 72 include a conductor such as copper.
- the thickness of the printed wiring board 4 is, for example, 100 ⁇ m or more, preferably 500 ⁇ m or more, more preferably 1,000 ⁇ m or more, and for example, 10,000 ⁇ m or less.
- the optical / electric mixed board 5 is housed in the housing 2 and mounted on the printed wiring board 4.
- the photoelectric mixed mounting substrate 5 has a predetermined thickness and has a flat plate shape extending in the longitudinal direction. Specifically, the optical / electric mixed circuit board 5 is in contact with one surface of the printed wiring board 4 in the thickness direction.
- the optical / electric mixed board 5 includes an optical waveguide 51 and an electric circuit board 52 in order toward one side in the thickness direction.
- the optical waveguide 51 has a predetermined thickness and has a shape extending along the longitudinal direction.
- the optical waveguide 51 is in contact with one side of the printed wiring board 4 in the thickness direction.
- the optical waveguide 51 includes an underclad layer 53, a core layer 54, and an overclad layer 55.
- the underclad layer 53 has the same shape as the optical waveguide 51 in a plan view.
- the core layer 54 is arranged at the center of the underclad layer 53 in the width direction of the other surface in the thickness direction.
- the width of the core layer 54 is narrower than the width of the underclad layer 53 in a plan view.
- the overclad layer 55 is arranged so as to cover the core layer 54 on the other surface of the underclad layer 53 in the thickness direction.
- the overclad layer 55 has the same shape as the outer shape of the underclad layer 53 in a plan view. Specifically, the overclad layer 55 is arranged on the other surface in the thickness direction and both side surfaces in the width direction of the core layer 54, and both outer portions in the width direction of the core layer 54 on the other surface in the thickness direction of the underclad layer 53. There is. Further, the overclad layer 55 is in contact with one surface of the printed wiring board 4 in the thickness direction.
- a mirror 16 is formed at one end in the longitudinal direction of the core layer 54.
- Examples of the material of the optical waveguide 51 include a transparent material such as an epoxy resin.
- the refractive index of the core layer 54 is higher than the refractive index of the underclad layer 53 and the refractive index of the overclad layer 55.
- the thickness of the optical waveguide 51 is, for example, 20 ⁇ m or more, for example, 200 ⁇ m or less.
- the electric circuit board 52 has the same shape as the optical / electric mixed board 5 in a plan view. That is, the electric circuit board 52 has a predetermined thickness and has a flat plate shape extending in the longitudinal direction. It is arranged on one side of the optical waveguide 51 in the thickness direction.
- the electric circuit board 52 includes a metal support layer 56, a base insulating layer 57, a conductor layer 58, and a cover insulating layer (not shown).
- the metal support layer 56 has the same outer shape as the photoelectric mixed substrate 5 in a plan view.
- the optical waveguide 51 is the outermost side portion of the optical / electrical mixed substrate 5 in the thickness direction. Therefore, the metal support layer 56 is in contact with the underclad layer 53.
- Examples of the material of the metal support layer 56 include a metal such as stainless steel.
- the thickness of the metal support layer 56 is, for example, 3 ⁇ m or more, and 100 ⁇ m or less, for example.
- the metal support layer 56 includes a through hole 8 penetrating in the thickness direction. The through hole 8 overlaps with the mirror 16 when projected in the thickness direction.
- the base insulating layer 57 has the same outer shape as the metal support layer 56 in a plan view.
- the base insulating layer 57 is arranged on one side of the metal support layer 56 in the thickness direction. Specifically, the base insulating layer 57 contacts all of one surface of the metal support layer 56 in the thickness direction. Further, the base insulating layer 57 closes one end edge of the through hole 8 in the thickness direction.
- Examples of the material of the base insulating layer 57 include a resin such as polyimide.
- the thickness of the base insulating layer 57 is, for example, 5 ⁇ m or more, and 40 ⁇ m or less, for example.
- the conductor layer 58 is arranged on one side of the base insulating layer 57 in the thickness direction.
- the conductor layer 58 includes a first terminal 27, a second terminal 28, and wiring (not shown).
- the first terminal 27 is arranged corresponding to the photoelectric conversion unit 6 described below.
- a plurality of first terminals 27 are arranged at intervals from each other.
- the second terminal 28 is arranged on one side of the first terminal 27 in the longitudinal direction at intervals.
- the second terminal 28 is electrically connected to the third terminal 73 via a wire 65.
- Wiring (not shown) connects the first terminal 27 and the second terminal 28.
- Examples of the material of the conductor layer 58 include a conductor such as copper.
- the thickness of the conductor layer 58 is, for example, 3 ⁇ m or more, and 20 ⁇ m or less, for example.
- the cover insulation layer (not shown) covers the wiring (not shown). It is arranged on one side of the base insulating layer 57 in the thickness direction.
- the material and thickness of the cover insulating layer are the same as those of the base insulating layer 57.
- the thickness of the photoelectric mixed substrate 5 is, for example, 20 ⁇ m or more, and for example, 200 ⁇ m or less.
- the photoelectric conversion unit 6 is housed in the housing 2 and is mounted on the opto-electric mixed mounting substrate 5.
- the photoelectric conversion unit 6 is arranged to face one side of the first terminal 27 in the thickness direction.
- the photoelectric conversion unit 6 includes a light receiving / receiving member 61 and a bump 62.
- the light emitting / receiving member 61 has a substantially flat rectangular shape extending in the longitudinal direction and the width direction.
- the light receiving / receiving member 61 includes a light receiving / receiving port 63.
- a plurality (for example, four) light receiving / receiving ports 63 are provided on the other surface of the light emitting / receiving member 61 in the thickness direction at intervals from each other.
- the light receiving / receiving port 63 overlaps with the through hole 8 when projected in the thickness direction.
- the optical waveguide 51 of the optical / electrical mixed substrate 5 is optically connected to the photoelectric conversion unit 6.
- the light emitting / receiving member 61 does not overlap with the second terminal 28 when projected in the thickness direction, and is displaced to the other side in the longitudinal direction.
- Examples of the light emitting / receiving member 61 include a light emitting element that converts electricity into light, and specific examples thereof include a surface light emitting diode (VECSEL). Further, examples of the light receiving / receiving member 61 include a light receiving element that converts light into electricity, and specific examples thereof include a photodiode (PD). These can be used alone or in combination.
- a light emitting driving element specifically, Driver IC
- a light receiving driving element specifically, TIA
- the bump 62 is provided so as to project from the other side in the thickness direction of the light emitting / receiving member 61 toward the other side in the thickness direction.
- the bump 62 is located around the light receiving / receiving port 63.
- the length (length in the thickness direction, thickness) of the bump 62 is, for example, 1 ⁇ m or more, and for example, 100 ⁇ m or less.
- Examples of the material of the bump 62 include conductors such as copper, gold, and solder.
- the bump 62 comes into contact with the first terminal 27. As a result, the light emitting / receiving member 61 of the photoelectric conversion unit 6 is electrically connected to the electric circuit board 52 of the optical / electric mixed board 5.
- the light emitting / receiving member 61, the bump 62, and the mounting portion of the photoelectric mixed mounting substrate 5 are fixed and reinforced by an adhesive.
- the first wall 21, the heat dissipation layer 3, the printed wiring board 4, the optical / electrical mixed circuit board 5 and the photoelectric conversion unit 6 are arranged in this order toward one side in the thickness direction.
- the heat radiating layer 3 is arranged on the first wall 21 of the housing 2.
- the heat radiating layer 3 is arranged on one side of the first wall 21 in the thickness direction. Specifically, the heat radiating layer 3 is attached to one surface of the first wall 21 in the thickness direction.
- the housing 2 is composed of two members (first member 91 and second member 92)
- one end surface of the heat radiating layer 3 in the longitudinal direction is the inner surface of the connecting wall 23 and both side walls of the first member 91. To contact.
- the printed wiring board 4 is arranged on one side of the heat radiating layer 3 in the thickness direction. Specifically, when the first wall 21 is included in the first member 91, a portion of the support plate 71 other than the protruding end portion 76 is attached to the heat radiation layer 3, and the protruding end portion 76 is a connecting wall.
- the printed wiring board 4 is installed on the housing 2 (first member 91) and the heat radiating layer 3 so as to protrude from 23.
- the photoelectric mixed mounting substrate 5 and the photoelectric conversion unit 6 are prepared.
- the optical waveguide 51 is provided on the electric circuit board 52 by a known method. Further, the bump 62 is arranged at the first terminal 27, and then the light emitting / receiving member 61 is connected to the bump 62 to mount the photoelectric conversion unit 6 on the optical / electrical mixed mounting substrate 5. As a result, the photoelectric mixed mounting substrate 5 on which the photoelectric conversion unit 6 is mounted is prepared.
- the optical / electrical mixed board 5 on which the photoelectric conversion unit 6 is mounted is mounted on the printed wiring board 4.
- the optical waveguide 51 is fixed to the printed wiring board 4 (bonded via an adhesive (not shown)), and the second terminal 28 and the third terminal 73 are connected via a wire 65.
- the second member 92 including the second wall 22 is arranged on the first member 91. Specifically, the connecting wall 23 of the second member, the second connecting wall (not shown) and both side walls (not shown) are joined to the connecting wall 23 of the first member 91, the second connecting wall (not shown) and both side walls (not shown). .. As a result, the housing 2 is manufactured.
- the opto-electric transmission composite module 1 including the housing 2, the heat-dissipating layer 3, the printed wiring board 4, the opto-electric mixed circuit board 5, and the photoelectric conversion unit 6 is manufactured.
- the material of the heat radiating layer 3 is a filler resin composition containing a resin, and since the heat radiating layer 3 has an appropriate softness, the heat radiating layer 3 is the first wall 21 and the printed wiring board. Can flexibly contact both of 4. Specifically, if the Asker C hardness of the heat radiating layer 3 is as low as 75 or less, the heat radiating layer 3 can be surely adhered to the first wall 21 and the printed wiring board 4, and therefore the heat radiating property can be improved.
- thermo conductivity of the heat radiating layer 3 is 5 W / m ⁇ K or more, the heat generated in the photoelectric conversion unit 6 can be released more efficiently.
- the optical electric transmission composite module 1 shown in FIG. 2 further includes a second heat radiating layer 80 as an example of the second heat radiating member.
- the second heat radiating layer 80 is interposed between the photoelectric conversion unit 6 and the second wall 22 and comes into contact with them. Further, the second heat radiating layer 80 comes into contact with at least one surface of the light emitting / receiving member 61 in the thickness direction. As shown by the virtual line in FIG. 2, the second heat radiating layer 80 may further come into contact with the peripheral side surfaces (both sides in the longitudinal direction and both sides in the width direction) of the light emitting / receiving member 61. In this case, the second heat radiating layer 80 also comes into contact with one side of the electric circuit board 52 around the photoelectric conversion unit 6 in the thickness direction.
- the physical characteristics of the second heat radiating layer 80 are the same as those of the heat radiating layer 3.
- the Asker C hardness of the second heat radiating layer 80 is not more than the above upper limit (preferably 50 or less)
- the second heat radiating layer 80 can flexibly contact the light emitting / receiving member 61 of the photoelectric conversion unit 6.
- the photoelectric conversion unit 6 can suppress damage caused by contact with the second heat radiating layer 80.
- the second heat radiating layer 80 tends to damage the photoelectric conversion unit 6.
- the second heat dissipation layer 80 has the low Asker C hardness (for example, 55 or less) described above, damage to the photoelectric conversion unit 6 can be efficiently suppressed.
- the heat radiating layer 3 is arranged on the first wall 21, the printed wiring board 4 is arranged on the heat radiating layer 3, and the photoelectric conversion unit 6 is mounted.
- the photoelectric mixed board 5 is arranged on the printed wiring board 4, and then the second heat radiating layer 80 is arranged on the photoelectric conversion unit 6.
- the second heat radiating layer 80 is formed in a sheet shape from the same material as the heat radiating layer 3.
- the second member 92 including the second wall 22 is connected to the first member 91.
- the second wall 22 pushes, for example, the second heat radiating layer 80 of the B stage toward the other side in the thickness direction.
- the second heat radiating layer 80 is deformed, it comes into contact with the peripheral side surface of the light emitting / receiving member 61 and one surface of the photoelectric mixed mounting substrate 5 around the light emitting / receiving member 61 in the first direction.
- an optical / electrical transmission composite module 1 including a housing 2, a heat radiating layer 3, a printed wiring board 4, an optical / electric mixed circuit board 5, a photoelectric conversion unit 6, and a second heat radiating layer 80 is obtained.
- the photoelectric transmission composite module 1 further includes a second heat radiating layer 80, and since the second heat radiating layer 80 comes into contact with the second wall 22, the heat generated by the photoelectric conversion unit 6 is released more efficiently. Can be done. That is, the heat of the photoelectric conversion unit 6 can be efficiently dissipated to the housing 2 by the heat radiating layer 3 and the second heat radiating layer 80.
- the second heat radiating layer 80 can flexibly contact the photoelectric conversion unit 6. Therefore, damage to the photoelectric conversion unit 6 can be suppressed.
- the optical / electrical transmission composite module 1 may include a first terminal 27 and a second terminal 28 that are electrically connected to the photoelectric conversion unit 6, and the optical / electrical mixed board 5 still mounts the photoelectric conversion unit 6. It does not have to be.
- the arrangement of the optical waveguide 51, the electric circuit board 52, and the photoelectric conversion unit 6 in the thickness direction may be reversed.
- the optical waveguide 51, the electric circuit board 52, and the photoelectric conversion unit 6 are arranged in order toward the other side in the thickness direction.
- the printed wiring board 4 has a through hole 41 penetrating in the thickness direction.
- the photoelectric conversion unit 6 is arranged in the through hole 41.
- the third terminal 73 is located on one side of the through hole 41 in the longitudinal direction and is arranged in the vicinity of the through hole 41. Further, the electric circuit board 52 is fixed to one surface of the photoelectric conversion portion 6 around the through hole 41 in the thickness direction via an adhesive 42.
- the heat radiating layer 3 has the other surface in the thickness direction and the inner surface of the through hole 41 in the printed wiring board 4, the other surface and the outer peripheral surface in the thickness direction of the photoelectric conversion unit 6, and the periphery of the photoelectric conversion unit 6. Contact with the other surface of the electric circuit board 52 in the thickness direction.
- the second heat radiating layer 80 is arranged between the second wall 22 and the optical waveguide 51.
- the second heat radiating layer 80 comes into contact with the second wall 22 and the optical waveguide 51.
- the first wall 21 has a first protruding portion 25.
- the second wall 22 has a second protrusion 26.
- the first protruding portion 25 projects toward one side in the thickness direction on the first wall 21.
- the first protruding portion 25 comes into contact with the heat radiating layer 3.
- the second protruding portion 26 projects toward the other side in the thickness direction on the second wall 22.
- the second protruding portion 26 comes into contact with the second heat radiating layer 80.
- Preparation Example 2 An appropriate amount of alumina (DAM-70 manufactured by Denka Co., Ltd.) as a filler, an epoxy resin (jER828 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and a curing agent (SI-60, SI-S manufactured by Sanshin Chemical Co., Ltd.) were mixed as a resin to prepare a varnish. .. Next, the varnish was formed into a film having a thickness of about 1 mm with an applicator, and then heated in an oven at 80 ° C. for 30 minutes to prepare a heat radiating sheet B.
- DAM-70 manufactured by Denka Co., Ltd. a filler
- an epoxy resin jER828 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
- SI-60 SI-S manufactured by Sanshin Chemical Co., Ltd.
- Preparation Example 3 A heat radiating sheet C was prepared in the same manner as in Preparation Example 1 except that the amount of alumina blended was reduced so that the thermal conductivity was lower than the thermal conductivity of the heat radiating sheet B of Preparation Example 2.
- Examples 1-3 The optical electric transmission composite module 1 of the embodiment shown in FIG. 1 was manufactured.
- Example 1 the heat radiating sheet A was used for producing the heat radiating layer 3.
- Example 2 the heat radiating sheet B was used for producing the heat radiating layer 3.
- Example 3 the heat radiating sheet C was used for producing the heat radiating layer 3.
- Examples 4-6 An optical electric transmission composite module 1 of a modified example shown in FIG. 2 was manufactured.
- the optical electric transmission composite module 1 further includes a second heat radiating layer 80.
- Example 4 two heat radiating sheets A were used for manufacturing the heat radiating layer 3 and the second heat radiating layer 80.
- Example 5 two heat radiating sheets B were used for manufacturing the heat radiating layer 3 and the second heat radiating layer 80.
- Example 6 two heat radiating sheets C were used for manufacturing the heat radiating layer 3 and the second heat radiating layer 80.
- Comparative Example 1 The optical electric transmission composite module 1 shown in FIG. 6 was manufactured in the same manner as in the first embodiment except that the arrangement of the printed wiring board 4 and the heat radiating layer 3 in the thickness direction was exchanged.
- the first wall 21, the printed wiring board 4, the heat-dissipating layer 3, the opto-electrical mixed circuit board 5, and the photoelectric conversion unit 6 are arranged in this order toward one side in the thickness direction.
- the heat radiating layer 3 is not in contact with the first wall 21.
- the temperature of the light emitting element during driving was calculated by simulation, and the heat dissipation was evaluated.
- a model provided with a photoelectric conversion unit 6 including a light emitting element, a light emitting driving element, a light receiving element, and a light receiving driving element was used, and the environment was cooled at a wind speed of 0.1 m / s.
- ⁇ The temperature of the light emitting element was less than 50 ° C.
- ⁇ The temperature of the light emitting element was 50 ° C. or higher and lower than 55 ° C.
- ⁇ The temperature of the light emitting element was 55 ° C. or higher and lower than 60 ° C.
- X The temperature of the light emitting element was 60 ° C. or higher.
- the optical and electrical transmission composite module is used for signal transmission.
- Optical-electric transmission composite module 2 Housing 3 Heat-dissipating layer 4 Printed wiring board 5 Optical-electric mixed board 6 Photoelectric conversion unit 21 1st wall 22 2nd wall 51 Optical waveguide 52 Electric circuit board 80 2nd heat-dissipating layer
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Abstract
光電変換部6と光学的および電気的に接続されるように構成され、光導波路51および電気回路基板52を厚み方向一方側に向かって順に含む光電気混載基板5と、電気回路基板52と電気的に接続されるプリント配線板4と、放熱層3と、光電気混載基板5、プリント配線板4および放熱層3を収容する金属製の筐体2であって、第1壁21を含む筐体2とを備える。第1壁21、放熱層3、プリント配線板4の一部と、光電気混載基板5とが、厚み方向一方側に向かって順に配置される。放熱層3が、第1壁21よびプリント配線板4に接触している。
Description
本発明は、光電気伝送複合モジュールに関する。
従来、光電気変換器、FPC(プリント配線板)、光導波路、放熱シート、プリント基板および、筐体下壁を下側に向かって順に備える光モジュールが知られている(例えば、下記特許文献1参照。)。特許文献1の光モジュールでは、光電気変換器から生じる熱を、主に、放熱シートを介して、筐体下壁に逃がしている。
しかるに、光電気変換器は、それ自身から生じた熱によって損傷したり、作動性に影響があることから、光モジュールには、より一層高い放熱性が求められる。しかし、特許文献1の記載の光モジュールでは、上記した要求を満足できないという不具合がある。
本発明は、光電変換部を効率的に放熱できる光電気伝送複合モジュールを提供する。
本発明(1)は、光電変換部と光学的および電気的に接続されるように構成され、光導波路および電気回路基板を厚み方向一方側に向かって順に含む光電気混載基板と、前記電気回路基板と電気的に接続されるプリント配線板と、放熱部材と、前記光電気混載基板、前記プリント配線板および前記放熱部材の一部を収容する金属製の筐体であって、第1壁を含む前記筐体とを備え、前記第1壁、前記放熱部材、前記プリント配線板と、前記光電気混載基板とが、前記厚み方向一方側に向かって順に配置され、前記放熱部材が、前記第1壁およびプリント配線板に接触している、光電気伝送複合モジュールを含む。
この光電気伝送複合モジュールでは、放熱部材が、第1壁およびプリント配線板に接触しているので、光電変換部で発生し、光電気混載基板およびプリント配線板を経由して放熱部材に至った熱を、第1壁に効率よく逃がすことができる。そのため、光電変換部が効率よく動作でき、さらには、光電変換部の熱を筐体に効率的に逃がすことができる。
本発明(2)は、前記放熱部材の23℃におけるアスカーC硬度が、75以下である、(1)に記載の光電気伝送複合モジュールを含む。
放熱部材のアスカーC硬度が75以下であるので、放熱部材が、第1壁およびプリント配線板に密着できる。そのため、光電変換部の熱を筐体により一層効率的に逃がすことができる。
本発明(3)は、前記放熱部材の厚み方向の熱伝導率が、5W/m・K以上である、(1)または(2)に記載の光電気伝送複合モジュールを含む。
この光電気伝送複合モジュールでは、放熱部材の熱伝導率が5W/m・K以上であるので、光電変換部で発生した熱をより一層効率よく逃がすことができる。
本発明(4)は、前記光電気混載基板と光学的および電気的に接続される光電変換部と、前記光電変換部に接触する第2放熱部材をさらに備え、前記筐体は、前記光電変換部に対して、前記厚み方向において前記第1壁の反対側に配置される第2壁をさらに含み、前記第2放熱部材が、前記第2壁に接触している、(1)~(3)のいずれか一項に記載の光電気伝送複合モジュールを含む。
この光電気伝送複合モジュールは、さらに第2放熱部材を含み、かかる第2放熱部材が、第2壁に接触するので、光電変換部で発生した熱をより一層効率よく逃がすことができる。つまり、光電変換部の熱を放熱部材および第2放熱部材の2つによって筐体に効率よく逃がすことができる。
本発明(5)は、前記第2放熱部材の23℃におけるアスカーC硬度が、55以下である、(1)~(4)のいずれか一項に記載の光電気伝送複合モジュールを含む。
この光電気伝送複合モジュールでは、第2放熱部材のアスカーC硬度が55以下であるので、第2放熱部材が光電変換部に柔軟に接触できる。そのため、光電変換部の損傷を抑制できる。
本発明の光電気伝送複合モジュールでは、光電変換部で発生した熱をより一層効率よく逃がすことができる。
<一実施形態>
本発明の光電気伝送複合モジュールの一実施形態を、図1を参照して説明する。
本発明の光電気伝送複合モジュールの一実施形態を、図1を参照して説明する。
光電気伝送複合モジュール1は、所定厚みを有し、長手方向に延びる形状を有する。光電気伝送複合モジュール1は、伝送された光を電気に変換してこれを伝送し、また、伝送された電気を光に変換してこれを伝送する。光電気伝送複合モジュール1は、筐体2と、放熱部材の一例としての放熱層3と、プリント配線板4と、光電気混載基板5と、光電変換部6とを備える。
筐体2は、厚み方向長さが幅方向(厚み方向および長手方向に直交する方向)長さより短い略扁平箱形状を有する。筐体2は、少なくとも、第1壁21と、第2壁22と、連結壁23と、図示しない第2連結壁と、図示しない両側壁とを一体的に有する。
第1壁21は、長手方向に沿って延びる平板形状を有する。
第2壁22は、第1壁21の厚み方向一方側に間隔を隔てて対向配置されている。第2壁22の形状は、第1壁21のそれと同一である。
連結壁23は、第1壁21の長手方向一端縁、および、第2壁22の長手方向一端縁を厚み方向に連結する。連結壁23は、幅方向に延びる平板形状を有する。なお、連結壁23の厚み方向中間部には、プリント配線板4の一端部が挿入される穴7が形成されている。穴7は、連結壁23を長手方向に貫通する。
図示しない第2連結壁は、第1壁21の長手方向他端縁、および、第2壁22の長手方向他端縁を厚み方向に連結する。第2連結壁は、幅方向に延び、その外形形状は、連結壁23とのそれと同一である。
図示しない両側壁は、第1壁21の幅方向一端縁、および、第2壁22の幅方向一端縁を厚み方向に連結し、また、第1壁21の幅方向他端縁、および、第2壁22の幅方向他端縁を厚み方向に連結する。さらに、図示しない両側壁は、連結壁23の幅方向両端縁、および、図示しない第2連結壁の幅方向両端縁に連続する。両側壁のそれぞれは、長手方向に延びる。
なお、筐体2は、第1壁21と、連結壁23、第2連結壁および両側壁の一部(厚み方向他方側部分)とを含む第1部材91と、第2壁22と、第2連結壁および両側壁の残部(厚み方向一方側部分)とを含む第2部材92との2部材から構成されてもよい。
筐体2は、金属製である。つまり、筐体2の材料は、金属である。金属としては、例えば、アルミニウム、銅、銀、亜鉛、ニッケル、クロム、チタン、タンタル、白金、金、それらの合金(真鍮、丹銅、ステンレスなど)などが挙げられる。好ましくは、合金、より好ましくは、真鍮(銅および亜鉛の合金)が挙げられる。
放熱層3は、所定厚みを有し、長手方向に延びる形状を有する。放熱層3は、筐体2内に収容されている。具体的には、放熱層3は、第1壁21の厚み方向一方面に接触している。詳しくは、放熱層3は、第1壁21の厚み方向一方面の全部に接触している。放熱層3は、例えば、放熱シート、放熱グリス、放熱板などを含む。放熱シートの材料は、例えば、フィラーが樹脂に分散されたフィラー樹脂組成物が挙げられる。フィラーとしては、例えば、アルミナ(酸化アルミニウム)、窒化ホウ素、酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、溶融シリカ、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、炭素繊維などが挙げられる。樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられ、好ましくは、エポキシ樹脂が挙げられる。なお、エポキシ樹脂には、硬化剤を添加してもよい。放熱シートは、高い熱伝導性を得るために、例えば、窒化ホウ素や炭素繊維などの異方性を有するフィラーを厚み方向に配向させものを含む。放熱シートでは、例えば、フィラーが樹脂に対して厚み方向に配向してもよい。また、樹脂が熱硬化性樹脂を含み、BステージまたはCステージである。さらに、樹脂は、熱可塑性樹脂を含むことができる。フィラーおよび樹脂の割合は、後述するアスカーC硬度および熱伝導率となるように、適宜調整される。
放熱層3のアスカーC硬度は、例えば、75以下、好ましくは、55以下、より好ましくは、50以下、さらに好ましくは、40以下であり、また、例えば、1以上である。放熱層3のアスカーC硬度は、アスカーゴム硬度計C型により求められる。放熱層3のアスカーC硬度が上記した上限以下であれば、放熱層3が第1壁21およびプリント配線板4に密着でき、そのため、放熱層3による放熱性を向上できる。
放熱層3の厚み方向の熱伝導率は、例えば、1W/m・K以上、好ましくは、5W/m・K以上、より好ましくは、8W/m・K以上、さらに好ましくは、10W/m・K以上であり、また、例えば、200W/m・K以下である。放熱層3の熱伝導率は、ASTM-D5470に準拠した定常法、またはISO-22007-2に準拠したホットディスク法により求められる。放熱層3の熱伝導率が上記した下限以上であれば、光電変換部6で発生する熱を放熱層3を介して効率的に逃がすことができる。
放熱層3の厚みは、例えば、100μm以上、好ましくは、300μm以上であり、また、例えば、3000μm以下、好ましくは、1000μm以下である。
放熱層3は、市販品を用いることができる。
プリント配線板4は、所定厚みを有し、長手方向に延びる形状を有する。プリント配線板4において後述する突出端部76以外の部分(一部の一例)が、筐体2内に収容されている。
具体的には、プリント配線板4は、平面視略矩形の外形形状を有する。プリント配線板4は、放熱層3の厚み方向一方面に接触している。プリント配線板4は、支持板71と、導体回路72とを含む。
支持板71は、第1壁21に平行しており、長手方向に延びる形状を有する。支持板71は、突出端部76を含む。突出端部76は、支持板71における長手方向一方側端部に設けられており、連結壁23から長手方向一方側に向かって突出する。支持板71の材料としては、例えば、ガラス繊維強化エポキシ樹脂などの硬質材料が挙げられる。支持板71のショアA硬度は、例えば、80以上、さらには、90以上であり、また、例えば、200以下である。支持板71のショアA硬度が上記した下限以上であれば、突出端部76の強度を確実にしつ、さらに、光電気混載基板5および光電変換部6を確実に支持できる。ショアA硬度は、デュロメーター(スプリング式ゴム硬度計)を用いて、JIS K 6253-3(2012年)に基づいて測定される。
導体回路72は、支持板71の厚み方向一方面に配置されている。導体回路72は、第3端子73と、第4端子74と、図示しない配線とを備える。
第3端子73は、筐体2に収容されている。第3端子73は、連結壁23の長手方向他方側に間隔を隔てて配置されている。
第4端子74は、突出端部76の厚み方向一方面に配置されている。
図示しない配線は、第3端子73と第4端子74とを連結する。
導体回路72の材料としては、例えば、銅などの導体が挙げられる。
プリント配線板4の厚みは、例えば、100μm以上、好ましくは、500μm以上、より好ましくは、1,000μm以上であり、また、例えば、10,000μm以下である。
光電気混載基板5は、筐体2内に収容されており、プリント配線板4に実装されている。光電気混載基板5は、所定厚みを有し、長手方向に延びる平板形状を有する。具体的には、光電気混載基板5は、プリント配線板4の厚み方向一方面に接触している。光電気混載基板5は、光導波路51と、電気回路基板52とを厚み方向一方側に向かって順に備える。
光導波路51は、所定厚みを有し、長手方向に沿って延びる形状を有する。光導波路51は、プリント配線板4の厚み方向一方面に接触している。光導波路51は、アンダークラッド層53と、コア層54と、オーバークラッド層55とを備える。
アンダークラッド層53は、平面視において、光導波路51と同一形状を有する。
コア層54は、アンダークラッド層53の厚み方向他方面の幅方向中央部に配置されている。コア層54の幅は、平面視において、アンダークラッド層53の幅より狭い。
オーバークラッド層55は、アンダークラッド層53の厚み方向他方面に、コア層54を被覆するように配置されている。オーバークラッド層55は、平面視において、アンダークラッド層53の外形形状と同一の形状を有する。具体的には、オーバークラッド層55は、コア層54の厚み方向他方面および幅方向両側面と、アンダークラッド層53の厚み方向他方面におけるコア層54の幅方向両外側部分とに配置されている。また、オーバークラッド層55は、プリント配線板4の厚み方向一方面に接触している。
また、コア層54の長手方向一端部には、ミラー16が形成されている。
光導波路51の材料としては、例えば、エポキシ樹脂などの透明材料が挙げられる。コア層54の屈折率は、アンダークラッド層53の屈折率およびオーバークラッド層55の屈折率より高い。光導波路51の厚みは、例えば、20μm以上、例えば、200μm以下である。
電気回路基板52は、平面視において、光電気混載基板5と同一形状を有する。つまり、電気回路基板52は、所定厚みを有し、長手方向に延びる平板形状を有する。光導波路51の厚み方向一方側に配置されている。
この電気回路基板52は、金属支持層56と、ベース絶縁層57と、導体層58と、図示しないカバー絶縁層とを備える。
金属支持層56は、平面視において、光電気混載基板5と同一の外形形状を有する。光導波路51は、光電気混載基板5の厚み方向最他方側部である。そのため、金属支持層56は、アンダークラッド層53と接触している。金属支持層56の材料としては、例えば、ステンレスなどの金属が挙げられる。金属支持層56の厚みは、例えば、3μm以上であり、また、例えば、100μm以下である。なお、金属支持層56は、厚み方向を貫通する貫通孔8を含む。貫通孔8は、厚み方向に投影したときに、ミラー16と重複する。
ベース絶縁層57は、平面視において、金属支持層56と同一の外形形状を有する。ベース絶縁層57は、金属支持層56の厚み方向一方面に配置されている。具体的には、ベース絶縁層57は、金属支持層56の厚み方向一方面の全てに接触する。また、ベース絶縁層57は、貫通孔8の厚み方向一端縁を閉塞する。ベース絶縁層57の材料としては、例えば、ポリイミドなどの樹脂が挙げられる。ベース絶縁層57の厚みは、例えば、5μm以上であり、また、例えば、40μm以下である。
導体層58は、ベース絶縁層57の厚み方向一方面に配置されている。導体層58は、第1端子27と、第2端子28と、図示しない配線とを含む。
第1端子27は、次に説明する光電変換部6に対応して配置されている。第1端子27は、互いに間隔を隔てて複数配置されている。
第2端子28は、第1端子27の長手方向一方側に間隔を隔てて配置されている。第2端子28は、ワイヤ65を介して第3端子73と電気的に接続されている。
図示しない配線は、第1端子27と第2端子28とを連結する。
導体層58の材料としては、例えば、銅などの導体が挙げられる。導体層58の厚みは、例えば、3μm以上であり、また、例えば、20μm以下である。
図示しないカバー絶縁層は、図示しない配線を被覆する。ベース絶縁層57の厚み方向一方面に配置されている。カバー絶縁層の材料および厚みは、ベース絶縁層57のそれらと同一である。
光電気混載基板5の厚みは、例えば、20μm以上、また、例えば、200μm以下である。
光電変換部6は、筐体2に収容されており、光電気混載基板5に実装されている。光電変換部6は、第1端子27の厚み方向一方側に対向配置されている。光電変換部6は、受発光部材61と、バンプ62とを含む。
受発光部材61は、長手方向および幅方向に延びる略平板矩形状を有する。受発光部材61は、受発光口63を含む。受発光口63は、受発光部材61の厚み方向他方面において、互いに間隔を隔てて複数(例えば、4個)設けられている。受発光口63は、厚み方向に投影したときに、貫通孔8と重複する。これによって、光電気混載基板5の光導波路51は、光電変換部6と光学的に接続される。なお、受発光部材61は、厚み方向に投影したときに、第2端子28と重複せず、長手方向他方側にずれている。受発光部材61としては、例えば、電気を光に変換する発光素子が挙げられ、具体的には、面発光型発光ダイオード(VECSEL)が挙げられる。また、受発光部材61としては、例えば、光を電気に変換する受光素子が挙げられ、具体的には、フォトダイオード(PD)などが挙げられる。これらは、単独使用または併用できる。なお、受発光部材61において、発光素子の近傍には、発光駆動素子(具体的には、Driver IC)が設けられ、受光素子の近傍には、受光駆動素子(具体的には、TIA)が設けられてもよい。
バンプ62は、受発光部材61の厚み方向他方面から厚み方向他方側に向かって突出するように設けられている。バンプ62は、受発光口63の周囲に位置する。バンプ62の長さ(厚み方向長さ、厚み)は、例えば、1μm以上、また、例えば、100μm以下である。バンプ62の材料としては、例えば、銅、金、はんだなどの導体が挙げられる。バンプ62は、第1端子27と接触する。これによって、光電変換部6の受発光部材61が、光電気混載基板5の電気回路基板52と電気的に接続される。
さらに、受発光部材61、バンプ62および光電気混載基板5の実装部は、接着剤によって固定されて補強される。
この光電気伝送複合モジュール1では、第1壁21、放熱層3、プリント配線板4、光電気混載基板5および光電変換部6が、厚み方向一方側に向かって順に配置されている。
次に、この光電気伝送複合モジュール1の製造方法を説明する。
まず、放熱層3を筐体2の第1壁21に配置する。
続いて、放熱層3を第1壁21の厚み方向一方面に配置する。詳しくは、放熱層3を第1壁21の厚み方向一方面に貼着する。なお、筐体2を2部材(第1部材91および第2部材92)から構成する場合には、放熱層3の長手方向一端面を、第1部材91における連結壁23および両側壁の内側面に接触させる。
次いで、プリント配線板4を放熱層3の厚み方向一方面に配置する。具体的には、第1壁21が第1部材91に含まれている場合には、支持板71において突出端部76以外の部分が放熱層3に貼着され、突出端部76が連結壁23から突出するように、プリント配線板4を筐体2(第1部材91)および放熱層3に対して設置する。
別途、光電気混載基板5および光電変換部6を準備する。
光電気混載基板5を準備するには、公知の方法によって光導波路51を電気回路基板52に設ける。また、バンプ62を第1端子27に配置し、続いて、受発光部材61をバンプ62と接続することによって、光電変換部6を光電気混載基板5に実装する。これにより、光電変換部6が実装された光電気混載基板5を準備する。
続いて、光電変換部6が実装された光電気混載基板5をプリント配線板4に搭載する。具体的には、光導波路51をプリント配線板4に固定(図示しない接着剤を介して接着)するとともに、第2端子28と第3端子73とを、ワイヤ65を介して接続する。
その後、第2壁22を含む第2部材92を、第1部材91に配置する。具体的には、第2部材の連結壁23、図示しない第2連結壁および図示しない両側壁と、第1部材91の連結壁23、図示しない第2連結壁および図示しない両側壁とを接合する。これによって、筐体2を作製する。
これによって、筐体2と、放熱層3と、プリント配線板4と、光電気混載基板5と、光電変換部6とを備える光電気伝送複合モジュール1を製造する。
<一実施形態の作用効果>
そして、光電気伝送複合モジュール1では、放熱層3が、第1壁21およびプリント配線板4に接触しているので、光電変換部6で発生し、光電気混載基板5およびプリント配線板4を経由して放熱層3に至った熱を、第1壁21に効率よく逃がすことができる。そのため、光電変換部6が効率よく動作でき、さらには、光電変換部6の熱を筐体2に効率的に逃がすことができる。
そして、光電気伝送複合モジュール1では、放熱層3が、第1壁21およびプリント配線板4に接触しているので、光電変換部6で発生し、光電気混載基板5およびプリント配線板4を経由して放熱層3に至った熱を、第1壁21に効率よく逃がすことができる。そのため、光電変換部6が効率よく動作でき、さらには、光電変換部6の熱を筐体2に効率的に逃がすことができる。
放熱層3の材料は、上記したように、樹脂を含有するフィラー樹脂組成物であって、放熱層3が適度な柔らかさを有することから、放熱層3は、第1壁21およびプリント配線板4の両方に柔軟に接触できる。具体的には、放熱層3のアスカーC硬度が75以下と低ければ、放熱層3が第1壁21およびプリント配線板4に確実に密着でき、そのため、放熱性を向上できる。
一方、特許文献1の記載の光モジュールでは、放熱シートがたとえ柔軟であっても、放熱シートは、プリント基板および光導波路には接触するが、筐体に接触しないので、上記した優れた効果を奏することができない。
また、この光電気伝送複合モジュール1では、放熱層3の熱伝導率が5W/m・K以上であれば、光電変換部6で発生した熱をより一層効率よく逃がすことができる。
<変形例>
以下の各変形例において、上記した一実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、一実施形態および各変形例を適宜組み合わせることができる。さらに、各変形例は、特記する以外、一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
以下の各変形例において、上記した一実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、一実施形態および各変形例を適宜組み合わせることができる。さらに、各変形例は、特記する以外、一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
図2に示す光電気伝送複合モジュール1は、さらに、第2放熱部材の一例としての第2放熱層80を備える。
第2放熱層80は、光電変換部6および第2壁22の間に介在し、それらと接触する。また、第2放熱層80は、少なくとも受発光部材61の厚み方向一方面と接触する。なお、図2の仮想線で示すように、さらに、第2放熱層80は、受発光部材61の周側面(長手方向両面および幅方向両面)に接触してもよい。この場合には、第2放熱層80が光電変換部6の周囲の電気回路基板52の厚み方向一方面にも接触する。
第2放熱層80の物性は、放熱層3の物性と同一である。とくに、第2放熱層80のアスカーC硬度が上記上限以下(好ましくは、50以下)であれば、第2放熱層80が光電変換部6の受発光部材61と柔軟に接触できる。光電変換部6が第2放熱層80との接触に起因する損傷を抑制できる。
とりわけ、第1部材91と第2部材92との接合時、第2壁22が第2放熱層80に対してプレスする場合には、第2放熱層80が光電変換部6を損傷させ易い。
しかし、この変形例では、上記した第2放熱層80が上記した低いアスカーC硬度(例えば、55以下)を有するので、光電変換部6の損傷を効率的に抑制できる。
第2放熱層80を光電気伝送複合モジュール1に備えるには、例えば、放熱層3を第1壁21に配置し、プリント配線板4を放熱層3に配置し、光電変換部6が実装された光電気混載基板5をプリント配線板4に配置し、その後、第2放熱層80を光電変換部6に配置する。第2放熱層80は、放熱層3と同様の材料からシート形状に形成されている。
その後、第2壁22を含む第2部材92を、第1部材91と接続する。その際、第2壁22は、例えば、Bステージの第2放熱層80を厚み方向他方側に押し込む。すると、第2放熱層80が変形しながら、受発光部材61の周側面、および、受発光部材61の周囲の光電気混載基板5の第1方向一方面に接触する。
これによって、筐体2と、放熱層3と、プリント配線板4と、光電気混載基板5と、光電変換部6と、第2放熱層80とを備える光電気伝送複合モジュール1を得る。
この光電気伝送複合モジュール1は、さらに第2放熱層80を含み、かかる第2放熱層80が、第2壁22に接触するので、光電変換部6で発生した熱をより一層効率よく逃がすことができる。つまり、光電変換部6の熱を放熱層3および第2放熱層80の2つによって、筐体2に効率よく逃がすことができる。
この光電気伝送複合モジュール1では、第2放熱層80のアスカーC硬度が55以下と低ければ、第2放熱層80が光電変換部6に柔軟に接触できる。そのため、光電変換部6の損傷を抑制できる。
また、光電気伝送複合モジュール1は、光電変換部6と電気的に接続される第1端子27および第2端子28を備えればよく、光電気混載基板5が光電変換部6をまだ実装しなくてもよい。
図3~図5に示すように、光導波路51と、電気回路基板52と、光電変換部6との厚み方向における配置は、逆であってもよい。
図3に示すように、この光電気伝送複合モジュール1では、光導波路51と、電気回路基板52と、光電変換部6とが、厚み方向他方側に向かって順に配置されている。
プリント配線板4は、厚み方向を貫通する貫通孔41を有する。光電変換部6は、貫通孔41内に配置されている。第3端子73は、貫通孔41の長手方向一方側であって、貫通孔41の近傍に配置されている。また、電気回路基板52は、貫通孔41の周囲の光電変換部6の厚み方向一方面に、接着剤42を介して固定されている。
図3の変形例では、放熱層3は、プリント配線板4における厚み方向他方面および貫通孔41の内側面と、光電変換部6の厚み方向他方面および外周面と、光電変換部6の周囲の電気回路基板52の厚み方向他方面とに接触する。
図4の変形例では、第2壁22と光導波路51との間に、第2放熱層80が配置されている。第2放熱層80は、第2壁22と光導波路51とに接触する。
図5の変形例では、第1壁21は、第1突出部25を有する。第2壁22は、第2突出部26を有する。
第1突出部25は、第1壁21において厚み方向一方側に向かって突出する。第1突出部25は、放熱層3と接触する。
第2突出部26は、第2壁22において厚み方向他方側に向かって突出する。第2突出部26は、第2放熱層80と接触する。
以下に調製例、実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、何ら調製例、実施例および比較例に限定されない。また、以下の記載において用いられる配合割合(割合)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合(割合)、物性値、パラメータなど該当記載の上限(「以下」、「未満」として定義されている数値)または下限(「以上」、「超過」として定義されている数値)に代替することができる。
調製例1
放熱シートとしてLiPOLY社製PK95を使用した。(放熱シートA)
放熱シートとしてLiPOLY社製PK95を使用した。(放熱シートA)
調製例2
フィラーとしてアルミナ(デンカ社製DAM-70)と、樹脂としてエポキシ樹脂(三菱ケミカル社製jER828)および硬化剤(三新化学社製SI-60, SI-S)とを適量配合しワニスを調製した。次いで、ワニスを、アプリケーターで1mm程度の厚みに成膜した後、80℃のオーブンで30分加熱し、放熱シートBを作製した。
フィラーとしてアルミナ(デンカ社製DAM-70)と、樹脂としてエポキシ樹脂(三菱ケミカル社製jER828)および硬化剤(三新化学社製SI-60, SI-S)とを適量配合しワニスを調製した。次いで、ワニスを、アプリケーターで1mm程度の厚みに成膜した後、80℃のオーブンで30分加熱し、放熱シートBを作製した。
調製例3
熱伝導率が、調製例2の放熱シートBの熱伝導率より低くなるように、アルミナの配合量を減らした以外は、調製例1と同様に処理して放熱シートCを作製した。
熱伝導率が、調製例2の放熱シートBの熱伝導率より低くなるように、アルミナの配合量を減らした以外は、調製例1と同様に処理して放熱シートCを作製した。
<放熱シートの物性>
放熱シートおよび第2放熱シートの物性を表1に記載する。
放熱シートおよび第2放熱シートの物性を表1に記載する。
実施例1~3
図1に示す一実施形態の光電気伝送複合モジュール1を製造した。
図1に示す一実施形態の光電気伝送複合モジュール1を製造した。
実施例1では、放熱シートAを放熱層3の作製に用いた。
実施例2では、放熱シートBを放熱層3の作製に用いた。
実施例3では、放熱シートCを放熱層3の作製に用いた。
実施例4~6
図2に示す変形例の光電気伝送複合モジュール1を製造した。この光電気伝送複合モジュール1は、第2放熱層80をさらに備える。
図2に示す変形例の光電気伝送複合モジュール1を製造した。この光電気伝送複合モジュール1は、第2放熱層80をさらに備える。
実施例4では、2つの放熱シートAを放熱層3および第2放熱層80の作製に用いた。
実施例5では、2つの放熱シートBを放熱層3および第2放熱層80の作製に用いた。
実施例6では、2つの放熱シートCを放熱層3および第2放熱層80の作製に用いた。
比較例1
プリント配線板4と放熱層3との厚み方向における配置を入れ替えた以外は、実施例1と同様にして、図6に示す光電気伝送複合モジュール1を製造した。
プリント配線板4と放熱層3との厚み方向における配置を入れ替えた以外は、実施例1と同様にして、図6に示す光電気伝送複合モジュール1を製造した。
比較例1の光電気伝送複合モジュール1では、第1壁21、プリント配線板4、放熱層3、光電気混載基板5および光電変換部6が厚み方向一方側に向かって順に配置されており、放熱層3は、第1壁21に接触していない。
<評価>
下記の項目を評価した。
下記の項目を評価した。
(1)光電変換部の放熱
光電変換部6を駆動して、下記の基準で放熱性を評価した。
光電変換部6を駆動して、下記の基準で放熱性を評価した。
シミュレーションにより駆動時の発光素子の温度を算出し、放熱性を評価した。なおシミュレーションでは、発光素子、発光駆動素子、受光素子および受光駆動素子を含む光電変換部6を設けたモデルとし、風速0.1m/sで冷却している環境下とした。
◎:発光素子の温度が50℃未満であった。
○:発光素子の温度が50℃以上55℃未満であった。
△:発光素子の温度が55℃以上60℃未満であった。
×:発光素子の温度が60℃以上であった。
◎:発光素子の温度が50℃未満であった。
○:発光素子の温度が50℃以上55℃未満であった。
△:発光素子の温度が55℃以上60℃未満であった。
×:発光素子の温度が60℃以上であった。
(2)光電変換部の損傷
光電変換部6を観察し、下記の基準で損傷を評価した。
◎:光電変換部6の損傷が全く観察されなかった。
○:光電変換部6の損傷がわずかに観察された。
光電変換部6を観察し、下記の基準で損傷を評価した。
◎:光電変換部6の損傷が全く観察されなかった。
○:光電変換部6の損傷がわずかに観察された。
なお、上記発明は、本発明の例示の実施形態として提供したが、これは単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。当該技術分野の当業者によって明らかな本発明の変形例は、後記請求の範囲に含まれるものである。
光電気伝送複合モジュールは、信号伝送に用いられる。
1 光電気伝送複合モジュール
2 筐体
3 放熱層
4 プリント配線板
5 光電気混載基板
6 光電変換部
21 第1壁
22 第2壁
51 光導波路
52 電気回路基板
80 第2放熱層
2 筐体
3 放熱層
4 プリント配線板
5 光電気混載基板
6 光電変換部
21 第1壁
22 第2壁
51 光導波路
52 電気回路基板
80 第2放熱層
Claims (5)
- 光電変換部と光学的および電気的に接続されるように構成され、光導波路および電気回路基板を厚み方向一方側に向かって順に含む光電気混載基板と、
前記電気回路基板と電気的に接続されるプリント配線板と、
放熱部材と、
前記光電気混載基板、前記プリント配線板および前記放熱部材の一部を収容する金属製の筐体であって、第1壁を含む前記筐体とを備え、
前記第1壁、前記放熱部材、前記プリント配線板と、前記光電気混載基板とが、前記厚み方向一方側に向かって順に配置され、
前記放熱部材が、前記第1壁およびプリント配線板に接触していることを特徴とする、
光電気伝送複合モジュール。 - 前記放熱部材の23℃におけるアスカーC硬度が、75以下であることを特徴とする、
請求項1に記載の光電気伝送複合モジュール。 - 前記放熱部材の厚み方向の熱伝導率が、5W/m・K以上であることを特徴とする、請求項1または2に記載の光電気伝送複合モジュール。
- 前記光電気混載基板と光学的および電気的に接続される光電変換部と、
前記光電変換部に接触する第2放熱部材をさらに備え、
前記筐体は、前記光電変換部に対して、前記厚み方向において前記第1壁の反対側に配置される第2壁をさらに含み、
前記第2放熱部材が、前記第2壁に接触していることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の光電気伝送複合モジュール。 - 前記第2放熱部材の23℃におけるアスカーC硬度が、55以下であることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載の光電気伝送複合モジュール。
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