(57)【要約】【課題】基板に搭載されたドライバ等の電子素子の発熱を効率よく放熱することができる光モジュールを提供する。【解決手段】一方の面に半導体素子が搭載された基板と、前記基板の前記一方の面を覆う第１のカバーと、前記基板の他方の面を覆う第２のカバーと、前記基板の前記他方の面と前記第２のカバーとの間に設けられた第１の放熱部材と、前記第１のカバーと前記第２のカバーとの間に設けられた第２の放熱部材と、を有することを特徴とする光モジュールを提供することにより上記課題を解決する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に半導体素子が搭載された基板と、
前記基板の前記一方の面を覆う第１のカバーと、
前記基板の他方の面を覆う第２のカバーと、
前記基板の前記他方の面と前記第２のカバーとの間に設けられた第１の放熱部材と、
前記第１のカバーと前記第２のカバーとの間に設けられた第２の放熱部材と、
を有することを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記第１のカバーの外側の面にはヒートシンク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。
【請求項３】
前記基板の一方の側は、前記第２のカバーに固定部材により固定されており、
前記基板の他方の側は、前記第１のカバーと前記第２のカバーとの間に挟まれて固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記第２の放熱部材と接触する前記第１のカバーの接触面、または前記第２のカバーの接触面のうちの一方には凸部が設けられており、他方には、前記凸部に対応した形状の凹部が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項５】
前記第２の放熱部材と接触する前記第１のカバーの接触面、及び前記第２のカバーの接触面には、凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信の通信インタフェース規格であるＱＳＦＰ（Quad Small Form-factor Pluggable）で用いられるＱＳＦＰ光モジュールには、発光素子や受光素子がプリント基板に実装された光モジュールが内蔵されている。光モジュールは、発光素子及び受光素子が搭載されたプリント基板、レンズを有するレンズ部材等により形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２８０７４２号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４０２０８号公報
【特許文献３】特開平６−２４５５４２号公報
【特許文献４】特開２０１４−９３３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光モジュールでは、発光素子を駆動するためのドライバもプリント基板に搭載されているが、ドライバは駆動による発熱が大きい。このようなドライバが搭載された基板は、上カバー及び下カバーに覆われていることから、効率よく放熱することのできる構造の光モジュールが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施の形態の一観点によれば、一方の面に半導体素子が搭載された基板と、前記基板の前記一方の面を覆う第１のカバーと、前記基板の他方の面を覆う第２のカバーと、前記基板の前記他方の面と前記第２のカバーとの間に設けられた第１の放熱部材と、前記第１のカバーと前記第２のカバーとの間に設けられた第２の放熱部材と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
開示の光モジュールによれば、基板に搭載されたドライバ等の電子素子の発熱を効率よく放熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】光モジュールの斜視図
【図２】光モジュールの断面の斜視図
【図３】本実施の形態の光モジュールの斜視図
【図４】本実施の形態の光モジュールの分解斜視図
【図５】本実施の形態の光モジュールの断面の斜視図
【図６】プリント基板の説明図
【図７】第１のカバーの内側の斜視図
【図８】第２のカバーの内側の斜視図
【図９】本実施の形態の光モジュールの内部の上面図
【図１０】本実施の形態の光モジュールの上面図
【図１１】本実施の形態の光モジュールの断面図（１）
【図１２】本実施の形態の光モジュールの断面図（２）
【図１３】本実施の形態の光モジュールの変形例の説明図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【０００９】
最初に、光モジュールの構造について図１及び図２に基づき説明する。図１は、光モジュールの斜視図であり、図２は、図１の一点鎖線１Ａ−１Ｂにおいて切断した断面の斜視図である。
【００１０】
図２に示される光モジュールには、プリント基板１０の一方の面１０ａの上に、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）等の発光素子及びフォトダイオード等の受光素子、ドライバ２３及びＴＩＡ（Transimpedance Amplifier）２４が銀ペーストにより接合されている。ドライバ２３は、発光素子を駆動する電子回路等が内蔵されており、発光素子と接続されている。ＴＩＡ２４は受光素子において検出された電流信号を電圧信号に変換するものであり、受光素子と接続されている。発光素子、受光素子、ドライバ２３及びＴＩＡ２４は、本願においては半導体素子、または電子素子と記載する場合がある。
【００１１】
半導体素子が面１０ａに搭載されたプリント基板１０は、第１のカバー３０及び第２のカバー４０により覆われ、第１のカバー３０及び第２のカバー４０により筐体が形成される。光モジュールを駆動した際には、プリント基板１０に搭載されている半導体素子が発熱するが、このうちドライバ２３及びＴＩＡ２４の発熱は特に大である。このため、図２に示されるように、プリント基板１０の面１０ｂと第２のカバー４０との間に放熱部材５０を設け、ドライバ２３及びＴＩＡ２４において発生した熱を面１０ｂより、放熱部材５０を介し第２のカバー４０に伝導し、放熱する。第２のカバー４０は金属材料である亜鉛ダイカストにより形成されており、熱伝導率が高い。
【００１２】
しかしながら、ドライバ２３及びＴＩＡ２４の発熱が大きい場合には、この構造のものでは放熱は十分ではなく、より一層放熱に効果的な光モジュールが求められている。
【００１３】
（光モジュール）
本実施の形態の光モジュールの構造について、図３から図６に基づき説明する。図３は、本実施の形態の光モジュールの斜視図であり、図４は分解斜視図であり、図５は、図３の一点鎖線３Ａ−３Ｂにおいて切断した断面の斜視図である。図６は、プリント基板の要部の上面図である。
【００１４】
本実施の形態における光モジュールは、プリント基板１０、上カバーとなる第１のカバー１３０、下カバーとなる第２のカバー１４０、第１の放熱部材１５０、第２の放熱部材１６０、ヒートシンク１７０を有している。
【００１５】
プリント基板１０の一方の面１０ａの上には、図６に示されるように、ＶＣＳＥＬ等の発光素子２１及びフォトダイオード等の受光素子２２、ドライバ２３及びＴＩＡ２４が銀ペーストにより接合されている。面１０ａの上の発光素子２１、受光素子２２、ドライバ２３及びＴＩＡ２４は、図４及び図５に示されるように、レンズ部材２５により覆われている。
【００１６】
レンズ部材２５は、光ケーブル２６が接続されているＭＴフェルール２７と接続されている。光ケーブル２６内をＭＴフェルール２７に向かって伝播する光は、光ケーブル２６よりＭＴフェルール２７を介しレンズ部材２５に入射する。レンズ部材２５には不図示のレンズが複数設けられており、レンズ部材２５に入射した光はこれらのレンズにより集光され、面１０ａに搭載されている受光素子２２に入射する。また、面１０ａに搭載されている発光素子２１より出射された光は、レンズ部材２５に入射し、レンズ部材２５のレンズにより集光され、ＭＴフェルール２７を介し光ケーブル２６に入射し、光ケーブル２６内を伝播する。
【００１７】
第１のカバー１３０及び第２のカバー１４０は亜鉛ダイカストにより形成されており、第１のカバー１３０と第２のカバー１４０とにより、光モジュールの筐体が形成される。第１のカバー１３０は面１０ａの側を覆っており、第２のカバー１４０はプリント基板１０の面１０ｂの側を覆っている。第１のカバー１３０の外側の面１３０ｂには、アルミニウム等により形成されたヒートシンク１７０が取り付けられている。第１の放熱部材１５０及び第２の放熱部材１６０は、熱伝導率が高く柔軟性を有する材料により形成されており、放熱シートと呼ばれる。
【００１８】
本実施の形態における光モジュールでは、第２のカバー１４０の内側の面１４０ａとプリント基板１０の面１０ｂとの間に第１の放熱部材１５０が挟まれた状態で、プリント基板１０と第２のカバー１４０とがねじ１８１により固定されている。本願においては、ねじ１８１を固定部材と記載する場合がある。このようにねじ１８１によりプリント基板１０と第２のカバー１４０とを固定することにより、面１４０ａと第１の放熱部材１５０とが密着し、面１０ｂと第１の放熱部材１５０とが密着する。尚、この状態における第１の放熱部材１５０の厚さは、約０．３５ｍｍである。第１の放熱部材１５０は、発光素子２１、受光素子２２、ドライバ２３及びＴＩＡ２４が搭載されている領域に対応する面１０ｂの領域でプリント基板１０と密着している。従って、発光素子２１、受光素子２２、ドライバ２３及びＴＩＡ２４において発生した熱を第１の放熱部材１５０を介し、効率よく第２のカバー１４０に伝導することができる。
【００１９】
第１のカバー１３０と第２のカバー１４０との間には、第２の放熱部材１６０が設けられている。図７に示すように、第１のカバー１３０の面１３０ａの側部近傍に熱伝導領域１３１が形成されており、図８に示すように第２のカバー１４０の面１４０ａ及び１４０ｂの側部近傍には、熱伝導領域１４１が形成されている。第１のカバー１３０と第２のカバー１４０とは、第２の放熱部材１６０が熱伝導領域１３１の接触面１３１ａと熱伝導領域１４１の接触面１４１ａとの間に挟まれた状態で、ねじ１８２により固定される。ねじ１８２により第１のカバー１３０と第２のカバー１４０とを固定することにより、接触面１４１ａと第２の放熱部材１６０とが密着し、接触面１３１ａと第２の放熱部材１６０とが密着する。この状態における第２の放熱部材１６０の厚さは、約０．３５ｍｍである。
【００２０】
本実施の形態においては、図５に示されるように、ドライバ２３及びＴＩＡ２４において生じた熱はプリント基板１０内を面１０ｂに伝導し、面１０ｂに接触している第１の放熱部材１５０を介し第２のカバー１４０に効率よく伝導される。第２のカバー１４０は熱伝導率が比較的高い亜鉛ダイカストにより形成されているため、熱は拡散されながら熱伝導領域１４１に伝導し、更に接触面１４１ａより第２の放熱部材１６０を介し接触面１３１ａより第１のカバー１３０に効率よく伝導する。第１のカバー１３０も亜鉛ダイカストにより形成されているため、第１のカバー１３０の面１３０ｂに取り付けられているヒートシンク１７０に伝導し、ヒートシンク１７０より放熱される。
【００２１】
従って、本実施の形態の光モジュールでは、プリント基板１０の発光素子２１、受光素子２２、ドライバ２３及びＴＩＡ２４において生じた熱を効率よく放熱することができる。
【００２２】
（凸部及び凹部）
本実施の形態における光モジュールでは、第２のカバー１４０と第１のカバー１３０との間に設けられている第２の放熱部材１６０が、第１のカバー１３０及び第２のカバー１４０の外側よりはみ出して見栄えが悪くなることを防ぐため、第１のカバー１３０の接触面１３１ａよりも外側に第２のカバー１４０の側に突き出た凸部１３２が設けられており、第２のカバー１４０には凸部１３２に対応した形状の凹部１４２が設けられている。凸部１３２の下面は、接触面１３１aよりも低い位置まで延びている。このように、第１のカバー１３０に凸部１３２、第２のカバー１４０に凹部１４２を形成することにより、接触面１３１ａと接触面１４１ａとの間に挟まれた第２の放熱部材１６０が第１のカバー１３０と第２のカバー１４０の外側にはみ出してしまうことを防いでいる。本実施の形態においては、例えば凸部１３２の高さは約１ｍｍである。
【００２３】
尚、上記においては、第１のカバー１３０に凸部１３２、第２のカバー１４０に凹部１４２を形成した場合について説明したが、凸部と凹部の関係はこの逆であってもよい。第２のカバー１４０の接触面１４１ａの外側に第１のカバー１３０の側に突き出た凸部を形成し、第１のカバー１３０にこの第２のカバー１４０の凸部に対応した形状の凹部を形成したものであってもよい。この場合、第２のカバー１４０に形成する凸部の上面は、接触面１４１ａよりも高い位置まで延びるようにする。
【００２４】
（基板支持部）
本実施の形態における光モジュールでは、第２の放熱部材１６０は、プリント基板１０の発光素子２１、受光素子２２、ドライバ２３及びＴＩＡ２４において生じた熱を伝導するものであるため、できるだけ発光素子２１、受光素子２２、ドライバ２３及びＴＩＡ２４の近くに設けられていることが好ましい。
【００２５】
プリント基板１０は第２のカバー１４０に２本のねじ１８１により固定されているが、第２の放熱部材１６０を配置する位置を確保するため、図９に示されるように、外部端子１１が設けられているプリント基板１０の一方の端部１０ｃに近い位置でねじ１８１により固定されている。このとき、プリント基板１０は第１の放熱部材１５０の中央よりも外部端子１１側でねじ止めされるが、第１の放熱部材１５０は柔軟性を有しているため、この位置でプリント基板１０をねじ止めすると、第１の放熱部材１５０を均等に押すことができず、プリント基板１０の他方の端部１０ｄが浮き上がってしまう。
【００２６】
このため、本実施の形態における光モジュールでは、プリント基板１０の端部１０ｄの近傍を支持するため、図７及び図８に示されるように、第１のカバー１３０に基板支持部１３３が、第２のカバー１４０に基板支持部１４３が設けられている。より詳細に、図１０から図１２に基づき説明する。図１０は、ヒートシンク１７０を取り除いた状態の本実施の形態の光モジュールの上面図であり、図１１は図１０の一点鎖線１０Ａ−１０Ｂにおける断面図であり、図１２は図１０の一点鎖線１０Ｃ−１０Ｄにおける断面図である。
【００２７】
プリント基板１０の端部１０ｃ側はねじ１８１により第２のカバー１４０に固定されている。一方、図１１及び図１２に示されるように、プリント基板１０の他方の端部１０ｄ側は、弾性を有する緩衝部材１８３を介し、基板支持部１３３と基板支持部１４３との間に挟まれて支持され固定されている。従って、プリント基板１０を第２のカバー１４０にネジ１８１により固定しても、プリント基板１０の端部１０ｄが浮き上がることはない。なお、緩衝部材１８３を放熱部材としてもよい。
【００２８】
（熱伝導領域の接触面）
第１のカバー１３０の接触面１３１ａ及び第２のカバー１４０の接触面１４１ａは、平坦な面により形成されたものであってもよいが、図１３に示されるように凹凸を有する面であってもよい。接触面１３１ａ及び接触面１４１ａを凹凸面にすることにより接触面１３１ａと第２の放熱部材１６０との接触面積、及び接触面１４１ａと第２の放熱部材１６０との接触面積を増やすことができ、第２のカバー１４０から、第２の放熱部材１６０を介し、第１のカバー１３０への熱の伝導の効率を更に高めることができる。本実施の形態においては、例えば、接触面１３１ａ及び接触面１４１ａにおける凹凸の高低差Ｈが約０．５ｍｍ、凹凸のピッチＰが約１．０ｍｍとなるように形成されている。
【００２９】
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００３０】
１０        プリント基板
２１        発光素子
２２        受光素子
２３        ドライバ
２４        ＴＩＡ
１３０      第１のカバー
１３１      熱伝導領域
１３１ａ    接触面
１３２      凸部
１４０      第２のカバー
１４１      熱伝導領域
１４１ａ    接触面
１４２      凹部
１５０      第１の放熱部材
１６０      第２の放熱部材
１７０      ヒートシンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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