(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装面上に光通信用の光トランシーバが実装された基板と、
前記基板に対する前記光トランシーバの実装高さの方向に前記実装面から離れた位置で前記光トランシーバから発せられる熱を受け取り、前記実装面に沿う方向へ熱を伝える熱伝導部材と、
前記実装面に沿う前記光トランシーバの側方にて前記熱伝導部材により伝えられた熱を放出する放熱部材とを備え、
前記熱伝導部材は、
前記実装面上でみて前記光トランシーバの上面に接触する接触領域と、
前記接触領域から前記実装面に沿って少なくとも前記光トランシーバの一側方に向けて張り出した熱伝導領域とを含み、
前記放熱部材は、
少なくとも前記光トランシーバの一側方に並んで前記熱伝導領域から前記実装面に向けて突出した複数の放熱フィンを含むことを特徴とする光通信用カードモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光通信用カードモジュールにおいて、
内部に前記光トランシーバを収容する収容空間を有し、その厚み方向に対向する一方の外面が前記実装面に固定され、他方の外面に開口が形成されたケージをさらに備え、
前記熱伝導部材は、
前記ケージ内に前記光トランシーバが収容された状態で、前記開口を通じて前記光トランシーバに接触していることを特徴とする光通信用カードモジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光通信用カードモジュールにおいて、
前記放熱部材は、
前記実装面に沿う前記光トランシーバの両側方にそれぞれ配置されていることを特徴とする光通信用カードモジュール。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の光通信用カードモジュールにおいて、
前記熱伝導部材は、
前記実装面上でみた前記光トランシーバの上面及びこの上面に連なる少なくとも一側面に接触した状態で前記光トランシーバから発せられる熱を受け取り、
前記放熱部材は、
前記熱伝導部材により前記光トランシーバの上面から受け取られた熱に加えて、その一側面から受け取られた熱を前記トランシーバの側方で放出することを特徴とする光通信用カードモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信用カードモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラインカード等の光通信用カードモジュールに搭載された光トランシーバの放熱装置として、ホスト基板に設置されたケージ内に光トランシーバを収納した状態で、放熱用のヒートシンクを光トランシーバに装着する先行技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この先行技術では、開口部が設けられたケージの上壁にヒートシンクを配置することで、光トランシーバの上面からヒートシンクに熱を伝達して放熱を行っている。特にヒートシンクの底面には凸部が形成されており、この凸部がケージの開口部から内側に突出することで、ケージ内に収納された光トランシーバの上面にヒートシンクが接触する構造となっている。また、ヒートシンクは光トランシーバの長手方向（挿抜方向）でみて複数に分割されており、各ヒートシンクが個別に弾性部材により押圧されている。これにより、各ヒートシンクの底面に形成された凸部と光トランシーバの上面とを個別に密着させ、光トランシーバからヒートシンクへの熱伝導性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−８５８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した先行技術のように、ホスト基板に対する光トランシーバの実装方向（基板の厚み方向）にヒートシンクを積み重ねて設置する構造では、装置全体として厚み方向の寸法を抑えることが難しい。また、光トランシーバを実装したホスト基板をラインカード等のカードモジュールとして使用する場合であっても、ヒートシンクの設置高さを考慮すると、ラインカード全体を薄型化することは困難である。このため、例えばシャーシ型やボックス型のスイッチングハブにラインカードを搭載しようとしても、その厚み方向に充分な空間を確保できない場合は搭載することができない。そうかといって、ラインカードの厚み方向に充分な空間を確保しようとすると、今度はスイッチングハブ全体の大型化を招いてしまうという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、モジュール全体としての薄型化に寄与するとともに、光トランシーバから放出された熱を効率的に冷却することができる技術の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明の光通信用カードモジュールの一態様は、実装面上に光通信用の光トランシーバが実装された基板と、前記基板に対する前記光トランシーバの実装高さの方向に前記実装面から離れた位置で前記光トランシーバから発せられる熱を受け取り、前記実装面に沿う方向へ熱を伝える熱伝導部材と、前記実装面に沿う前記光トランシーバの側方にて前記熱伝導部材により伝えられた熱を放出する放熱部材とを備え、前記熱伝導部材は、前記実装面上でみて前記光トランシーバの上面に接触する接触領域と、前記接触領域から前記実装面に沿って少なくとも前記光トランシーバの一側方に向けて張り出した熱伝導領域とを含み、前記放熱部材は、少なくとも前記光トランシーバの一側方に並んで前記熱伝導領域から前記実装面に向けて突出した複数の放熱フィンを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の光通信用カードモジュールによれば、モジュール全体としての薄型化に寄与するとともに、光トランシーバから放出された熱を効率的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態のラインカードの構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図２】ラインカードを完成状態で示した斜視図である。
【図３】ヒートシンクによる放熱作用を概念的に示した斜視図である。
【図４】図３中のＩＶ―ＩＶ線に沿うケージ及びヒートシンクの断面図である。
【図５】第２実施形態におけるラインカードの構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図６】第２実施形態のヒートシンクによる放熱作用を概略的に示した斜視図である。
【図７】図６中のＶＩＩ―ＶＩＩ線に沿うケージ及びヒートシンクの断面図である。
【図８】第３実施形態におけるヒートシンクの放熱作用を概略的に示した斜視図である。
【図９】図８中のＩＸ―ＩＸ線に沿うケージ及びヒートシンクの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態のラインカード１の構成を概略的に示す分解斜視図である。また図２は、ラインカード１を完成状態で示した斜視図である。このラインカード１は、例えば図示しないシャーシ型又はボックス型のスイッチングハブに搭載される光通信用カードモジュールの一例である。なお、以下の実施形態ではラインカード１の構成について、特に放熱性に関係する部分のみを示し、その他の部分については図示とともにその説明を省略する。
【００１１】
ラインカード１は、各種実装部品のホストとなる基板２を備えている。基板２は、例えばシャーシへの取り付け方向（挿入方向）でみた一方の側縁に金属プレート製のベゼル４が取り付けられている。ベゼル４には、シャーシの取り付け方向でみた正面に開口部４ａが形成されており、開口部４ａの一側方に複数の通気孔４ｂが形成されている。これら開口部４ａ及び通気孔４ｂは、ベゼル４の厚さ方向に貫通している。また基板２の他方の側縁部には、その縁辺に沿って図示しない接続用電極のパターンが形成されている。ラインカード１は、例えばシャーシ型スイッチングハブのマザー基板に対し、そのコネクタに接続用電極を挿入した状態で搭載され、ベゼル４にてシャーシに固定することができる（マザー基板やコネクタ、シャーシ等はいずれも図示せず。）。その他にも基板２には、公知のラインカードと同様に、データの中継に必要な電子回路や各種の素子、冷却用のファン等（いずれも図示しない）が実装されている。例えば、冷却用のファンを用いて吸気すると、シャーシの外部からベゼル４の通気孔４ｂを通じてシャーシ内部へと続く空気の流れが形成される。なお、ベゼル４は平板形状であってもよい。
【００１２】
基板２の実装面上には、コネクタ６とともにケージ８が実装されている。このうちコネクタ６は、基板２に形成された配線パターン（図示していない）と光トランシーバ１０とを接続するためのものである。またケージ８は、光トランシーバ１０を収納するための筐体であり、ケージ８の長手方向でみた一端には差込口８ａが形成されている。基板２の実装面上でケージ８の高さ（厚み）方向でみた上面には開口８ｂが形成されている。また、ケージ８の高さ方向でみた下面、及び側面にもそれぞれ開口８ｃ，８ｄが形成されている。
【００１３】
ケージ８が基板２に設置された状態（ラインカード１の完成状態）において、上記のコネクタ６は、ケージ８の下面に形成された開口８ｃを通じてケージ８内に挿入される。差込口８ａは、ベゼル４の背面側で開口部４ａに対向して配置され、その前端がベゼル４の背面に接触する。
【００１４】
その他にもケージ８には、例えばその下面から突出する複数の脚部（図示していない）が形成されており、これら脚部は、基板２に形成されたスルーホール（同じく図示していない）に挿入した状態で半田付けされる。差込口８ａには、その内縁部に沿って複数の圧着端子（図示していない）が設けられており、これら圧着端子は、光トランシーバ１０がケージ８内に収容された状態でその外面に圧着する。
【００１５】
光トランシーバ１０は、例えば、１０Ｇｂｐｓ（Ｇｉｇａ  Ｂｉｔ  Ｐｅｒ  Ｓｅｃｏｎｄ）の通信規格に対応した光信号を送受信する光通信用のモジュールである。光トランシーバ１０は、その内部に例えば図示しない光送受信用素子や光電変換素子を有する他、外部インタフェースとしてポート１０ａやコネクタ１０ｂを有している。光トランシーバ１０は、ベゼル４の開口部４ａからケージ８の差込口８ａを通じてケージ８の内部へ挿入することができ、このときコネクタ１０ｂはケージ８の内部でコネクタ６に接続される。図２に示される完成状態において、光トランシーバ１０のポート１０ａはベゼル４の表面側に表出し、これにより光トランシーバ１０に図示しない光ケーブルを接続することができる。
【００１６】
ラインカード１には、放熱用の部材としてヒートシンク１２が設置されている。このヒートシンク１２は、例えば熱伝導部材としてのベースプレート１２ａ及び放熱部材としての放熱フィン１２ｂから構成されている。このうちベースプレート１２ａは、ケージ８の上面に配置された状態でケージ８に固定される。このときベースプレート１２ａの裏面において、その一部の領域（以下「接触領域」と称する。）はケージ８の上面に密着した状態にある。この接触領域には凸部（図１、図２には示されていない）が形成されており、この凸部がケージ８の開口８ｂを介して光トランシーバ１０の上面に接触する。なお、ベースプレート１２ａとケージ８の上面との取り付けには、例えば、弾性部材による圧着等の手法を用いることができる。また、凸部はベースプレート１２ａの裏面に別部材として取り付けられている形態であってもよい。凸部と光トランシーバ１０との接触関係については、別の断面図を用いてさらに後述する。
【００１７】
図２に示されているように、ベースプレート１２ａはケージ８の上面に取り付けられた状態で、さらにケージ８の一側方へ張り出した領域を有している。この張り出した領域（参照符号なし）は基板２の実装面と略平行に延びており、その下面に多数の放熱フィン１２ｂが形成されている。これら放熱フィン１２ｂは、ベースプレート１２ａの張り出し領域部分の裏面において、所定のピッチでマトリクス状に配列されており、いずれもベースプレート１２ａの裏面から基板２の実装面に向けて延びている。また、放熱フィン１２ｂは、ベゼル４の通気孔４ｂに対向して配置されている。上記の冷却用のファンにより形成された空気流は、ラインカード１の外部から通気孔４ｂを通じて放熱フィン１２ｂの周囲を通過する。なお、ここでは角柱形状の放熱フィン１２ｂを例に挙げているが、放熱フィン１２ｂは円柱形状や薄板形状であってもよい。
【００１８】
図３は、ヒートシンク１２による放熱作用を概念的に示した斜視図である。なお図３では、ラインカード１の構成中、便宜的にケージ８及びヒートシンク１２のみを示している。また図３中に示す矢印は、ラインカード１の取付状態で給排気される空気の流れを示している。
【００１９】
例えば、ラインカード１が搭載されるシャーシ型のスイッチングハブには、これに搭載された冷却ファンにより、ラインカード１の周辺に空気の流れが形成されている。なお空気の流れは、例えばシャーシ内でベゼル４から基板２の一側縁に向かって発生するものとする。
【００２０】
図４は、図３中のＩＶ―ＩＶ線に沿うケージ８及びヒートシンク１２の断面図である。なお、図４中に実線で示される矢印は、光トランシーバ１０から放出された熱の伝達方向を示している。また白抜きで示される矢印は、上述した空気の流れを示している。
【００２１】
図４に示されているように、ベースプレート１２ａとケージ８との接触領域には上記の凸部１２ｃが設けられており、この凸部１２ｃが開口８ｂを通じて光トランシーバ１０と接触している。なお、凸部１２ｃはベースプレート１２ａと一体に形成されていてもよい。
【００２２】
光トランシーバ１０により発生された熱は、先ずこの上面に接触している凸部１２ｃからベースプレート１２ａに伝達される。さらに、熱はベースプレート１２ａの張り出した領域（熱伝導領域）内を伝わり、さらにヒートシンク１２の放熱フィン１２ｂにまで伝わる。
【００２３】
このとき放熱フィン１２ｂの周囲には、上記のように冷却ファンにより形成された空気流が通過している。したがって、放熱フィン１２ｂにまで伝わった熱は、空気流によって奪い去られ、継続的に光トランシーバ１０が冷却されることになる。また図示していないが、この他にベースプレート１２ａの上面からも放熱が行われるため、さらに冷却効果を向上することができる。
【００２４】
この点、例えば従来技術のように、光トランシーバ１０やケージ８の上面にヒートシンクを設置したとすると、ケージ８に放熱フィンを加えた分の高さがラインカード１の全体としての高さとなるため、それだけラインカード１の厚み方向に空間を確保する必要がある。
【００２５】
これに対し、第１実施形態の構造であれば、主として放熱作用を発揮する放熱フィン１２ｂが基板２の実装面に沿って光トランシーバ１０（ケージ８）の一側方に並んだ状態で配置されており、放熱フィン１２ｂが光トランシーバ１０やケージ８の高さ方向に存在しないため、これらの全体的な実装高さを低く抑えることができる。したがって、例えば複数のラインカード１が搭載されたシャーシ型のスイッチングハブについても、その全体的な大きさを小型化することができる。
【００２６】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態の光通信用カードモジュールについて説明する。第２実施形態では、ヒートシンク２２の形状が第１実施形態におけるヒートシンク１２の形状と相違する。その他の構成については、第１実施形態と共通する。
【００２７】
図５は、第２実施形態におけるラインカード１の構成を概略的に示す分解斜視図である。ここでは、第１実施形態のラインカード１の構成と同様に、放熱性に関係する部分のみを示し、その他の部分について図示とともにその説明を省略する。また、第２実施形態について第１実施形態と共通する構成については図中に同一の符号を付し、その重複した説明を省略するものとする。
【００２８】
ケージ８は、第１実施形態のラインカード１に設置される場合と同様に、ケージ８の下面が基板２の実装面上に固定される。また、光トランシーバ１０も、第１実施形態のラインカード１に設置される場合と同様に、ベゼル４の開口部４ａからケージ８の差込口８ａを介してケージ８の内部へに収納される。
【００２９】
ベースプレート２２ａは、ケージ８の上面に配置された状態でケージ８に固定される。このとき、ベースプレート２２ａはケージ８の両側方へそれぞれ張り出した領域（熱伝導領域）を有している。各側方へ張り出した領域は、それぞれ基板２の実装面と略平行に延びており、その下面に多数の放熱フィン２２ｂが形成されている。このように、第２実施形態ではケージ８の両側方にそれぞれ張り出し領域を有しており、それぞれに放熱フィン２２ｂが形成されている点が第１実施形態と相違する。また、ケージ８の両側方に形成された放熱フィン２２ｂに対向して、ベゼル４には、開口部４ａの両側方にそれぞれ複数の通気孔４ｂ，４ｃが形成されている。
【００３０】
図６は、第２実施形態のヒートシンク２２による放熱作用を概略的に示した斜視図である。ここでも同様に、図示しない冷却ファンによってベゼル４の通気孔４ｂ，４ｃを通じて基板２の一側縁に向かって周辺に空気の流れが発生するものとする。
【００３１】
放熱フィン２２ｂは、基板２の実装面に沿う光トランシーバ１０の両側方にそれぞれ配置されている。すなわち、ヒートシンク２２はこれを差込口８ａ側からみると、ケージ８に跨った状態でケージ８に固定された形態となっている。
【００３２】
図７は、図６中のＶＩＩ―ＶＩＩ線に沿うケージ８及びヒートシンク２２の断面図である。図７でも同様に、光トランシーバ１０から放出された熱の伝達方向を実線の矢印で示し、ラインカード１で給排気される空気の流れを白抜きの矢印で示している。
【００３３】
光トランシーバ１０から放出された熱は、先ずこの上面に接触している凸部２２ｃからベースプレート２２ａに伝達される。さらに熱は、凸部２２ｃからベースプレート２２ａの接触領域を経てケージ８の両側方へ張り出した領域（熱伝導領域）内に伝わり、ヒートシンク２２の放熱フィン２２ｂにまで伝わる。そして、放熱フィン２２ｂにまで伝わった熱は、空気流によって奪い去られ、継続的に光トランシーバ１０が冷却されることになる。
【００３４】
このように、第２実施形態におけるベースプレート２２ａは、第１実施形態におけるベースプレート１２ａよりもその面積を拡張することができ、その分多くの放熱フィン２２ｂを形成することができる。このため、冷却効果をさらに向上させることができる。
【００３５】
また、第１実施形態における光トランシーバ１０の放熱構造と同様に、第２実施形態におけるヒートシンク２２の放熱フィン２２ｂは光トランシーバ１０やケージ８の高さ方向に存在しないため、これらの全体的な実装高さを低く抑えることができる。したがって、第１実施形態と同様に複数のラインカード１が搭載されたシャーシ型のスイッチングハブについても、その全体的な大きさを小型化することができる。
【００３６】
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態における光通信用カードモジュールについて説明する。第３実施形態では、ヒートシンク３２の形状がさらに第１，２実施形態におけるヒートシンク１２，２２の形状と異なる。その他の構成については第１，２実施形態と共通であるため、同一の符号を付して重複した説明を適宜省略することとする。
【００３７】
図８は、第３実施形態におけるヒートシンク３２の放熱作用を概略的に示した斜視図である。ここでも第１，２実施形態と同様に、第３実施形態のラインカード１についても、図示しない冷却ファンによってベゼル４から基板２の一側縁に向かって周辺に空気の流れが発生するものとする。
【００３８】
第３実施形態において、ベースプレート３２ａはケージ８の上面及び両側面に沿って形成されている。ヒートシンク３２がラインカード１に設置された状態において、ベースプレート３２ａの裏面は、ケージ８の上面及び両側面に接触している。このとき、ケージ８の上面に配置されたベースプレート３２ａの裏面において、この面の一領域に設けられた凸部（図８には示されていない）が、ケージ８の上面に形成された開口８ｂを介して光トランシーバ１０の上面に接触している。なお、ケージ８の両側面に配置されたベースプレート３２ａの裏面において、それぞれの面の一領域に凸部（図８には示されていない）を設けることで、これらをそれぞれケージ８の両側面に形成された開口８ｄを介して光トランシーバ１０の両側面に接触させてもよい。このように、ベースプレート３２ａは、その裏面が光トランシーバ１０の上面及び両側面に接触した状態で光トランシーバ１０から発せられる熱を受け取ることができる。なお、凸部の配置と光トランシーバ１０との接触関係については、別の図面を用いてさらに後述する。
【００３９】
放熱フィン３２ｂは、基板２の実装面に沿う光トランシーバ１０の両側方に配置されている。すなわち放熱フィン３２ｂは、差込口８ａ側からみたベースプレート３２ａの両側面においてその表面に配置されており、各側面の表面から基板２の実装面と略平行な方向に延びている。
【００４０】
図９は、図８中のＩＸ―ＩＸ線に沿うケージ８及びヒートシンク３２の断面図である。図９でも同様に、光トランシーバ１０から放出された熱の伝達方向を実線の矢印で示し、ラインカード１で給排気される空気の流れを白抜きの矢印で示している。
【００４１】
光トランシーバ１０から放出された熱は、先ずこの上面及び両側面に接触している凸部３２ｃ，３２ｄからベースプレート３２ａに伝達される。ベースプレート３２ａに伝達された熱は、放熱フィン３２ｂにまで伝わる。なお、ケージ８（光トランシーバ１０）の両側面の位置においては、光トランシーバ１０の上面から発せられた熱に加えて、両側面から発せられた熱がベースプレート３２ａに伝わり、そして放熱フィン３２ｂにまで伝達される。
【００４２】
そして、冷却ファンによって放熱フィン３２ｂの周囲に形成された空気流が放熱フィン３２ｂに伝わった熱を奪い去り、継続的に光トランシーバ１０を冷却する。また第１，２実施形態と同様に、放熱フィン３２ｂが配置されていないベースプレート３２ａの表面からも放熱が行われるため、さらに冷却効果を向上させることができる。
【００４３】
このように、第３実施形態では、ベースプレート３２ａの裏面においてケージ８（光トランシーバ１０）に接触する面積が第１，２実施形態のベースプレート１２ａ，２２ａよりも広いため、それだけ効率的に光トランシーバ１０から放出された熱を放熱フィン３２ｂへ伝達することができる。
【００４４】
また、第１，２実施形態と同様に、放熱フィン３２ｂは光トランシーバ１０やケージ８の両側方に存在するものの、光トランシーバ１０やケージ８の高さ方向に存在しないため、これらの全体的な実装高さを低く抑えることができる。さらに、複数のラインカード１が搭載されたシャーシ型のスイッチングハブについて、その全体的な大きさを小型化することに寄与することができる。
【００４５】
本発明は、上述した第１〜３実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、第１，第２実施形態において、複数のケージ８がベゼル４の長手方向に連なって基板２の実装面に設置されている場合、ベースプレート１２ａ，２２ａの幅を広げて、複数のケージ８の上面を覆った状態で配置してもよい。また、第３実施形態におけるヒートシンク３２も同様にベースプレート３２ａの上面の幅を広げて、上記の連なって配置された複数のケージ８に跨った状態で配置してもよい。
【００４６】
また、第１〜３実施形態では、ヒートシンク１２，２２，３２がケージ８に固定されているが、例えば、ケージ８とヒートシンク１２，２２，３２とを基板２の実装面上で互いに離れた位置に配置してもよい。このとき、ケージ８とヒートシンク１２，２２，３２とをヒートパイプで接続することが好ましい。
【００４７】
なお、本発明の光通信用カードモジュールは、ボックス型のスイッチングハブに実装された形態であってもよい。また、本発明の光通信用カードモジュールは、スイッチングハブの他にも、長距離光伝送装置（メディアコンバータ）にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１    ラインカード
２    基板
８    ケージ
８ａ  差込口
１０    光トランシーバ
１２，２２，３２    ヒートシンク
１２ａ，２２ａ，３２ａ  ベースプレート（熱伝導部材）
１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ  放熱フィン（放熱部材）
１２ｃ，２２ｃ，３２ｃ，３２ｄ  凸部
【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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