(57)【要約】【課題】光素子パッケージから発生する熱の放熱効率を向上させた光送信器を提供すること。【解決手段】ハーメチックシールされた光素子パッケージ１０１の中に、発光素子１０２と、これに接続されて発光素子を駆動するための駆動回路を備えるドライバ１０３とを実装し、この光素子パッケージをハーメチックシールされていない光モジュールパッケージ１０４の中に実装するとともに、発光素子の出力光が通過する光軸１０６と平行な方向に設けられたヒートパイプ１０７を光素子パッケージ１０１に半田１０９付けし、光素子パッケージ内で発生する熱を光モジュールパッケージ１０４に備えられた放熱板１０８を介して外部環境に放熱する構成とした。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と当該発光素子の駆動手段とをハーメチックシールして内部に収納する光素子パッケージが、放熱手段を有する光モジュールパッケージ内に収容されており、前記光素子パッケージの外表面の一部には前記発光素子の光軸と平行な方向に延在するヒートパイプが設けられ、当該ヒートパイプと前記放熱手段とが熱的に接続されて、前記光素子パッケージ内で発生する熱が前記放熱手段を介して外部環境に放出されることを特徴とする光送信器。
【請求項２】
前記ヒートパイプの長さが、前記光モジュールパッケージの全長の１／２以上であることを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光送信器に関し、より詳細には、発光素子から発生する熱の放熱効率を向上させた光送信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光送信器は、発光素子とこの発光素子を駆動するドライバとを備え、ドライバに備えられた駆動回路は、外部装置からの入力信号を増幅して光伝送路のクロックに同期させ、これを電圧または電流に変換して発光素子へと出力することで発光素子を駆動する。
【０００３】
従来の光送信器の実装方法としては２つの方法があり、１つの方法は、光モジュールごとパッケージ内にハーメチックシールし、このパッケージの中で発光素子とそのドライバとを至近距離で配置する方法である。他の方法は、ハーメチックシールした比較的小型のパッケージ内に発光素子のみを実装し、このパッケージの外部に配置したドライバと発光素子とをリード線で接続して実装する方法である。
【０００４】
図２は、上述した第１の方法で実装された光送信器の構成を説明するための図で、この光送信器では、ハーメチックシールされたパッケージ２０１の中に、発光素子２０２とこれに接続されて発光素子２０２を駆動するための駆動回路を備えるドライバ２０３とが同一の基板２０４上に実装されている。
【０００５】
図３は、上述した第２の方法で実装された光送信器の構成を説明するための図で、この光送信器では、ハーメチックシールされた光素子パッケージ３０１の中に、発光素子３０２が支持部材３０３上に固定され、この光素子パッケージ３０１および基板３０４上に配置されたドライバ３０５とが、ハーメチックシールされない光モジュールパッケージ３０６内に実装されている。ハーメチックシールされた発光素子３０２とハーメチックシールされていないドライバ３０５とは、光素子パッケージ３０１の一部３０７から引き出されたリード線３０８で接続されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、光送信器に備える発光素子をハーメチックシールするためのパッケージは極めて高価であり、光送信器の製造コストの多くの部分がこのハーメチックシールされるパッケージのコストに相当する。
【０００７】
図２に示した実装方法は、図１に示した実装方法に比較してハーメチックシール用のパッケージが小型であるためにコスト的に有利であるという利点がある一方、発光素子とドライバとが離れて配置されることとなる結果、光送信器の高周波特性が劣化しやすいという問題がある。
【０００８】
この場合、ハーメチックシールされる光素子パッケージ内に発光素子とドライバとを至近距離で配置させて実装すれば、パッケージの小型化と光送信器の高周波特性とが両立することとなるが、このような実装方法を採用すると光素子パッケージ内の発熱が大きくなり、発光素子近傍から光モジュール全表面までの熱抵抗が高いために光素子パッケージ内で発生した熱を発光素子の近傍から外部環境へと放出しなければならず、パッケージ内の温度が１００℃以上となって実用に耐えないものとなってしまう。特に、低価格な光モジュールの中には、そのパッケージとして、インジェクションモールドによるプラスチック部品やトランスファーモールド成形されたものが用いられるものがあり、このような光モジュールでは高温部が局在化しやすいために上述の発熱問題は深刻である。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、発光素子とドライバとを同一の小型パッケージ内にハーメチックシールして高周波特性の向上と低コスト化を実現するとともに、パッケージ内で発生する熱の放熱効率を向上させてパッケージ内部での温度上昇を抑制した光送信器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光送信器であって、発光素子と当該発光素子の駆動手段とをハーメチックシールして内部に収納する光素子パッケージが、放熱手段を有する光モジュールパッケージ内に収容されており、前記光素子パッケージの外表面の一部には前記発光素子の光軸と平行な方向に延在するヒートパイプが設けられ、当該ヒートパイプと前記放熱手段とが熱的に接続されて、前記光素子パッケージ内で発生する熱が前記放熱手段を介して外部環境に放出されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光送信器において、前記ヒートパイプの長さが、前記光モジュールパッケージの全長の１／２以上であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の光送信器の構成例を説明するための図で、この光送信器は、ハーメチックシールされた光素子パッケージ１０１の中に、発光素子１０２と、これに接続されて発光素子１０２を駆動するための駆動回路を備えるドライバ１０３とが実装され、この光素子パッケージ１０１は、光ファイバを接続するための光コネクタを収容するハウジング１０５を備えるハーメチックシールされていない光モジュールパッケージ１０４の中に実装されている。
【００１４】
この光モジュールパッケージ１０４の内部には、図示しないＣＰＵが光素子パッケージ１０１の外部に配置されており、このＣＰＵは、光素子パッケージ１０１にハーメチックシールされた図示しないリード線を介してドライバ１０３と接続され、ドライバ１０３からの信号をモニタすることによりドライバ１０３の制御を可能としている。
【００１５】
ドライバ１０３が備える駆動回路は、図示しないデータ入力端子のリード線から入力された外部装置からの入力信号を電圧または電流に変換して発光素子１０２へと出力し、発光素子１０２からの光信号はドライバ１０３および光素子パッケージ１０１外部に配置された上述の図示しないＣＰＵにより出力信号に変換される。
【００１６】
光素子パッケージ１０１には、発光素子１０２の出力光が通過する光軸１０６と平行な方向にヒートパイプ１０７が半田１０９によって固定され、ヒートパイプ１０７は光モジュールパッケージ１０４に備えられた放熱板１０８に熱的に接続されている。ヒートパイプ１０７の中には液体の冷媒が収容されており、ヒートパイプ１０７を冷却しながら光素子パッケージ１０１内のドライバ１０３（および発光素子１０２）からの発生する熱を放熱板１０８に導いて放熱する仕組みとなっている。
【００１７】
ヒートパイプ１０７の材質としては、例えば銅やアルミニウムのような熱伝導性に優れる金属が好ましく、その内部に収容される冷媒としては、例えば水、有機溶媒のような液体が利用可能である。また、放熱板１０８は、例えばアルミニウム、コバール、銅等の熱伝導性に優れた金属を加工して用いることが可能であり、さらに、ヒートパイプの長さは、冷却効率の観点から光モジュール（パッケージ）の長さＬの半分（Ｌ／２）以上であることが好ましい。
【００１８】
すなわち、本発明の光送信器では、発光素子とこの発光素子の駆動装置であるドライバとを光素子パッケージ内部にハーメチックシールして収納し、この光素子パッケージが、放熱部である放熱板を一部に備える光モジュールパッケージ内に収容されて発光素子近傍から光モジュール全表面までの熱抵抗を低くしている。そして、光素子パッケージの外表面の一部には発光素子の光軸と平行な方向に延在するヒートパイプが設けられ、このヒートパイプと放熱板とが熱的に接続されて、光素子パッケージ内で発生する熱が放熱板を介して外部環境に放出されるように構成し、光素子パッケージ内で発生した熱を光モジュールの全表面から外部環境に効率的に放出するようにして高温となる部分が局在化しないようにしている。
【００１９】
このような構成とすることにより、外温を７０℃とする環境下での光素子パッケージ内の検温試験では、従来の構成の光送信器の温度が１００℃以上であるのに対して、本発明の光送信器では８０℃程度以下と大幅な温度低下が確認された。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光送信器では、ハーメチックシールされた光素子パッケージの中に、発光素子と、これに接続されて発光素子を駆動するための駆動回路を備えるドライバとを実装し、この光素子パッケージをハーメチックシールされていない光モジュールパッケージの中に実装するとともに、発光素子の出力光が通過する光軸と平行な方向に設けられたヒートパイプを光素子パッケージに半田付けし、光素子パッケージ内で発生する熱を光モジュールパッケージに備えられた放熱板を介して外部環境に放熱する構成としたので、高周波特性の向上と低コスト化を実現するとともに、パッケージ内で発生する熱の放熱効率を向上させてパッケージ内部での温度上昇を抑制した光送信器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光送信器の構成例を説明するための図である。
【図２】従来の光送信器の構成例を説明するための図である。
【図３】従来の光送信器の他の構成例を説明するための図である。
【符号の説明】
１０１、３０１　光素子パッケージ
１０２、２０２、３０２　発光素子
１０３、２０３、３０５　ドライバ
１０４、３０６　光モジュールパッケージ
１０５　ハウジング
１０６　光軸
１０７　ヒートパイプ
１０８　放熱板
１０９　半田
２０１　パッケージ
２０４、３０４　基板
３０３　支持部材
３０７　光素子パッケージの一部
３０８　リード線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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