(57)【要約】【課題】冷却機能を有する樹脂封止タイプの発光モジュールを提供する。【解決手段】発光モジュール１００の本体１は、樹脂封止された半導体発光素子を有している。本体１の表面上には、ペルチェモジュール２が取り付けられている。ペルチェモジュール２の表面上には、金属シート３が取り付けられている。ペルチェモジュール２は、互いに対向する上面および下面を有している。本体１の表面は、ペルチェモジュール２の下面と接触している。金属シート３は、ペルチェモジュール２の上面と接触する接触部と、その上面と接触しない非接触部とを有している。ペルチェモジュール２は、所定の方向の電流が流されると、半導体発光素子で発生した熱を下面を介して吸収し、その熱を上面から金属シート３へ伝える。半導体発光素子で発生した熱をペルチェモジュール２および金属シート３によって排熱できるので、樹脂封止タイプでありながら十分な冷却機能を有する。【選択図】　図１
2004087614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂封止された半導体発光素子を有する本体と、
前記本体の表面上に取り付けられたペルチェモジュールと、
前記ペルチェモジュールの表面上に取り付けられた金属シートと
を備える発光モジュールであって、
前記ペルチェモジュールは、互いに対向する第１の面と第２の面とを有しており、
前記本体の表面は、前記第１の面と接触しており、
前記金属シートは、前記第２の面と接触する接触部と、前記第２の面と接触しない非接触部とを有しており、
前記ペルチェモジュールは、所定の方向の電流が流されると、前記半導体発光素子で発生した熱を前記第１の面を介して吸収し、その熱を前記第２の面から前記金属シートへ伝える
発光モジュール。
【請求項２】
前記金属シートの非接触部は、前記半導体発光素子から遠ざかるように延びている、請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記金属シートの非接触部は、前記発光モジュールの光の出射方向と反対方向に延びている、請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記金属シートは、柔軟性を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記金属シートの材質は、銅である、請求項１から４のいずれか１項に記載の発光モジュール。
【請求項６】
前記ペルチェモジュールは、８５％までの湿度下において性能劣化しない、請求項１に記載の発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信用の送信機または送受信機内に設置される発光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光モジュールは、光通信用の光源として一般的に使用されている。発光モジュールは、光通信用の送信機または送受信機内に設置される。発光モジュールは、外部からの電気信号を光信号に変換して出力する。発光モジュールは、半導体発光素子と光ファイバとを備えている。半導体発光素子と光ファイバとの間には、光部品が設置されている。この光部品は、半導体発光素子と光ファイバとを光学的に結合する。半導体発光素子は、外部からの電気信号に応答して発光する。発生した光は、光部品を介して光ファイバへ伝達される。これにより、半導体発光素子で生成された光信号が、光ファイバから出力される。
【０００３】
発光モジュールには、気密封止タイプと樹脂封止タイプとがある。気密封止タイプでは、筐体内の空間に半導体発光素子と光部品とが収容されている。樹脂封止タイプでは、リードフレームに固定された半導体発光素子と光部品とがリードフレーム全体を覆うように樹脂で封じ込められている。
【０００４】
半導体発光素子は、その発光動作中、熱を発する。半導体発光素子があまりに高温になると、その動作に影響が出るので、気密封止タイプの発光モジュールでは、筐体内にペルチェモジュールが設置されている。ペルチェモジュールは、半導体発光素子を冷却する。これにより、半導体発光素子の温度上昇が抑えられ、その動作が安定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、樹脂封止タイプの発光モジュールの内部にペルチェモジュールを搭載することは難しい。ペルチェモジュールは、機械的強度が低いため、樹脂の圧迫によってペルチェモジュールが破損するおそれがあるからである。このため、現在のところ樹脂封止タイプの発光モジュールは、冷却機能を有していない。樹脂封止タイプの発光モジュールの使用は、半導体発光素子の発熱が影響しにくい環境、例えば比較的低い周囲温度のもとに限られている。
【０００６】
そこで、この発明は、冷却機能を有する樹脂封止タイプの発光モジュールの提供を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の発光モジュールの本体は、樹脂封止された半導体発光素子を備えている。この半導体発光素子は、例えば、半導体レーザ素子である。本体の表面上には、ペルチェモジュールが取り付けられている。ペルチェモジュールの表面上には、金属シートが取り付けられている。ペルチェモジュールは、互いに対向する第１の面と第２の面とを有している。本体の表面は、第１の面と接触している。金属シートは、第２の面と接触する接触部と、第２の面と接触しない非接触部とを有している。ペルチェモジュールは、所定の方向の電流が流されると、半導体発光素子で発生した熱を第１の面を介して吸収し、その熱を第２の面から金属シートへ伝える。
【０００８】
発光モジュールは、吸熱手段としてペルチェモジュールを備え、排熱手段として金属シートを備えている。半導体発光素子で発生した熱は、ペルチェモジュールによって金属シートに移され、金属シートによって外部へ放出される。これにより、半導体発光素子が冷却される。
【０００９】
金属シートの非接触部は、半導体発光素子から遠ざかるように延びていることが好ましい。例えば、金属シートの非接触部は、発光モジュールの光の出射方向と反対方向に延びていてもよい。非接触部の先端部が熱源である半導体発光素子から遠い位置にあれば、この先端部での周囲温度は十分に低くなる。したがって、金属シートの熱は、主に非接触部の先端部から放出される。半導体発光素子から十分に遠い位置で排熱が行われるので、半導体発光素子が効率良く冷却される。
【００１０】
金属シートは、柔軟性を有することが好ましい。金属シートが柔軟性を有していると、送信機や送受信機への発光モジュールの設置が容易になり、また、設置スペースを節約することができる。
【００１１】
ペルチェモジュールは、８５％までの湿度下において性能劣化しないものであることが好ましい。この場合、発光モジュールは湿度の高い環境下でも、長期にわたって良好に作動する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る発光モジュール１００を示す斜視図である。図２は、発光モジュール１００の側面図である。本実施形態の発光モジュール１００は、樹脂封止タイプである。発光モジュール１００は、本体１、ペルチェモジュール２および金属シート３を備えている。
【００１４】
本体１は、既存の発光モジュールと同様な構成を有している。すなわち、本体１は、リードフレームに固定された半導体発光素子および光部品を備えている。半導体発光素子および光部品は、リードフレーム全体を覆うように樹脂で封じ込められている。本体１の側面からは、信号ピン４およびフェルール５が突出している。フェルール５は、光ファイバ６を保持している。半導体発光素子と光ファイバ６とは、光部品を介して光学的に結合されている。信号ピン４は、外部の電気回路から送られる駆動電気信号を半導体発光素子に伝達する。半導体発光素子は、この駆動電気信号に応答して発光する。出射した光は、光部品を介して光ファイバへ伝達される。この結果、半導体発光素子で生成された光信号が、光ファイバ６から出力される。
【００１５】
ペルチェモジュール２は、本体１の上面に取り付けられている。ペルチェモジュール２には、駆動電流を供給するための２本の導線７が設けられている。ペルチェモジュール２は、互いに対向する上面と下面とを有している。外部の駆動回路（図示せず）から導線７を介してペルチェモジュール２に駆動電流が供給されると、ペルチェモジュール２の上下面のうち一方の面では、吸熱作用が起こり、他方の面では、放熱作用が起こる。どちらの面が吸熱面となるかは、駆動電流の方向に依存する。ペルチェモジュール２の下面は、本体１の上面と接触している。ペルチェモジュール２の下面と本体１の上面は、熱伝導性を有するエポキシ樹脂等の樹脂接着剤を用いて接着されている。
【００１６】
なお、図１および２に示すように、ペルチェモジュール２は、本体１の上面に外付けされているので湿気の影響を受けやすい。したがって、８５％までの湿気下でも性能劣化しないペルチェモジュール２を使用することが特に好ましい。
【００１７】
金属シート３は、長方形の平面形状を有している。金属シート３の材質は、銅である。金属シート３は、ペルチェモジュール２に接触する部分３ａと接触しない部分３ｂを有している。接触部３ａは、ペルチェモジュール２の上面に接触している。接続部３ａは、ペルチェモジュール２の上面とほぼ同一の平面形状を有している。接触部３ａの表面積は、ペルチェモジュール２の上面の表面積に等しい。金属シート３の接触部３ａとペルチェモジュール２の上面は、熱伝導性を有するエポキシ樹脂等の樹脂接着剤で接着されている。ペルチェモジュール２の非接触部３ｂは、熱源である半導体発光素子から遠ざかるように延びている。本実施形態では、非接触部３ｂは、半導体発光素子から出射した光の進行方向と反対方向、すなわち、光ファイバ６と反対方向に延びている。金属シート３は、熱伝導性に優れている。このため、金属シート３は、ペルチェモジュール２から効率良く熱を受け取ることができる。また、金属シート３は、柔軟性を有している。このため、金属シート３は、自由に折り曲げることが可能である。
【００１８】
次に、本実施形態の作用効果を説明する。上述のように、本体１の半導体発光素子が発光をすると、熱が発生する。発光モジュール１００は、この熱をペルチェモジュール２と金属シート３を用いて外部に排出する。以下では、その排熱動作を詳しく説明する。
【００１９】
ペルチェモジュール２に導線７を介して所定方向の電流を流すと、ペルチェモジュール２の下面で吸熱作用が起こる。また、ペルチェモジュール２の上面では、排熱作用が起こる。ペルチェモジュール２の下面は、本体１の上面と接触している。また、ペルチェモジュール２の上面は、金属シート３の接触部３ａと接触している。したがって、本体１内の半導体発光素子で発生した熱は、ペルチェモジュール２の下面の吸熱作用により、ペルチェモジュール２に吸収される。ペルチェモジュール２に移動した熱は、ペルチェモジュール２の上面の排熱作用により、金属シート３の接触部３ａに伝わる。金属シート３は、十分に高い熱伝導性を有しているので、ペルチェモジュール２から金属シート３の接触部３ａへ熱が容易に移動する。金属シート３の接触部３ａに移動した熱は、非接触部３ｂへ拡散する。これにより、金属シート３の全体に熱が広がり、接触部３ａの熱量が低減する。非接触部３ｂの先端部は、熱源である半導体発光素子から遠い位置にある。このため、この先端部での周囲温度は十分に低い。したがって、金属シート３の熱は、主に非接触部３ｂの先端部から放出される。半導体発光素子から十分に遠い位置で排熱を行えるので、半導体発光素子を冷却することができる。
【００２０】
このように、発光モジュール１００は、吸熱手段としてペルチェモジュール２を備え、排熱手段として金属シート３を備えることにより、半導体発光素子の冷却機能を発揮することができる。このため、発熱の大きい半導体発光素子を使用することが可能になる。また、本実施形態の発光モジュール１００は、これまで樹脂封止タイプの発光モジュールが使用されてきた周囲温度よりも高い周囲温度での使用が可能である。なお、ペルチェモジュール２は、樹脂封止された本体１の上面に外付されているので、樹脂の圧迫によってペルチェモジュール２が破損することはない。
【００２１】
本実施形態では、金属シート３が柔軟性を有しているので、発光モジュール１００を送信機や送受信機に設置する場合の制約が少ない。発光モジュール１００を取り付けるスペースに応じて金属シート３を折り曲げることができるからである。これにより、設置スペースを節約することも可能である。
【００２２】
発光モジュール１００は、既存の樹脂封止タイプの発光モジュールと同じ本体１にペルチェモジュール２と金属シート３を取り付けた簡易な構造を有している。このため、発光モジュール１００は、既存の発光モジュールを用いて安価に、かつ容易に製造することができる。
【００２３】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００２４】
上記実施形態では、銅製の金属シート３を使用する。しかし、金属シート３の材質は、熱伝導性に優れた他の金属、例えば、アルミニウム、銀、金等であってもよい。
【００２５】
上記実施形態では、金属シート３は、その長手方向に沿って一様な形状を有している。しかし、排熱効率を高めるため、金属シート３の非接触部３ｂの先端部を他の部分よりも拡大させてもよい。
【００２６】
上記実施形態では、本体１、ペルチェモジュール２および金属シート３のそれぞれを、樹脂接着剤で固定する。この代わりに、本体１、ペルチェモジュール２および金属シート３を金属製の冶具を用いて一体的に固定してもよい。
【００２７】
また、本体１の信号ピン４は、本体１の下側部から突出している。この代わりに、図３に示すように、信号ピン４は本体１の上側部から突出していてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の発光モジュールは、半導体発光素子で発生した熱をペルチェモジュールおよび金属シートによって排熱できるので、樹脂封止タイプでありながら十分な冷却機能を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る発光モジュールを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る発光モジュールを示す側面図である。
【図３】本発明に係る発光モジュールの他の例を示す側面図である。
【符号の説明】
１…発光モジュール、２…ペルチェモジュール、３…金属シート、４…信号ピン、５…フェルール、６…光ファイバ、７…導線。
【図１】
2004087614.tif 000003
【図２】
2004087614.tif 000004
【図３】
2004087614.tif 000005