(57)【要約】 【課題】  高い放熱効率が得られると共に、電子コネクタ等の他の電子部品を容易に実装できる光伝送モジュールを提供する。【解決手段】  上部が開放されその内部に発熱性の光学素子モジュール２と電子回路基板３を固定する第一金属筐体４と、該第一金属筐体４の開放部分を覆う第二金属筐体５とを備えた光伝送モジュール１において、上記光学素子モジュール２を伝熱性部材１５を介して上記第一金属筐体４に固定し、上記伝熱性部材１５の上部に放熱性を有すると共に上記第二金属筐体５に当接する柔軟部材１６を設けた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部が開放されその内部に発熱性の光学素子モジュールと電子回路基板を固定する第一金属筐体と、該第一金属筐体の開放部分を覆う第二金属筐体とを備えた光伝送モジュールにおいて、上記光学素子モジュールを伝熱性部材を介して上記第一金属筐体に固定し、上記伝熱性部材の上部に放熱性を有すると共に上記第二金属筐体に当接する柔軟部材を設けたことを特徴とする光伝送モジュール。
【請求項２】
上記第二金属筐体の上記光学素子モジュール側の面に上記柔軟部材に当接する伝熱性突起部を設けた請求項１記載の光伝送モジュール。
【請求項３】
上記伝熱性部材が上記光学素子モジュールを上記第一金属筐体に固定するためのネジ等の固定部材を取り付けられるように形成され、上記固定部材を上記第一金属筐体の内側から上記伝熱性部材に挿入して取り付けて、上記光学素子モジュールを上記第一金属筐体に固定するように構成した請求項１または２記載の光伝送モジュール。
【請求項４】
上記伝熱性部材が上記光学素子モジュールを上記第一金属筐体に固定するためのネジ等の固定部材を取り付けられるように形成され、上記固定部材を上記第一金属筐体の外側から上記伝熱性部材に挿入して取り付けて、上記光学素子モジュールを上記第一金属筐体に固定するように構成した請求項１または２記載の光伝送モジュール。
【請求項５】
上記伝熱性部材が、上記光学素子モジュールに一体的に取り付けられ、上記光学素子モジュールのフランジ部及び上記伝熱性部材が、上記光学素子モジュールを上記第一金属筐体に固定するためのネジ等の固定部材を取り付けられるように形成された請求項４記載の光伝送モジュール。
【請求項６】
上記柔軟部材は、放熱樹脂または放熱グリスにて構成される請求項１から５いずれかに記載の光伝送モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子モジュールと電子回路基板を固定する金属筐体を有し、放熱特性に優れた光伝送モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６に示すように、従来の光伝送モジュール５１は、上部が開放されその内部に半導体レーザを用いたレーザモジュール（光学素子モジュール）５２と電子回路基板５３を固定する第一金属筐体５４と、この第一金属筐体５４の開放部分を覆う第二金属筐体５５とを備えている。電子回路基板５３には、レーザモジュール５２を駆動する制御回路（図示せず）や外部マザー基板と接続される電気コネクタ５６や他の電子部品５７が実装されている。
【０００３】
レーザモジュール５２には、ネジ止め用穴５８が形成されたフランジ５９が形成されており、本体部６１の側面には複数のリードピン６２が設けられている。第一金属筐体５４には、レーザモジュール５２及び電子回路基板５３を固定するためのネジ穴（電子回路基板用は図示せず）６３が設けられている。
【０００４】
光伝送モジュール５１を組み立てるに際しては、まず、電子回路基板５３を第一金属筐体５４にネジ６４で固定する。その後、レーザモジュール５２のネジ止め用穴５８にネジ６４を通過させて、そのネジ６４を第一金属筐体５４のネジ穴６３に挿入・螺合させて固定する。次に、レーザモジュール５２のリードピン６２を電子回路基板５３にはんだ付けすると共に、他の電子部品５７を電子回路基板５３にはんだ付けする。最後に、第二金属筐体５５を、第一金属筐体５４にネジ止めして固定する。
【０００５】
ここで、半導体レーザは、その波長や光出力特性が温度に大きく依存するため、波長多重伝送用などの高性能を求める用途では温度を安定化して使用する必要がある。そのためレーザモジュール５２は、温度制御用ペルチェ素子の上にレーザチップと温度検出用サーミスタを実装して構成される。ペルチェ素子は、冷却能力を持ったＰ形・Ｎ形半導体の接合対の熱電冷却素子であり、直流電流を流すことにより素子の両表面を加熱・冷却できる。電流の向きを変えることによって加熱・冷却を切り替える。
【０００６】
サーミスタで検出される温度が常に一定になるようにペルチェ素子を制御することにより、半導体レーザの動作温度は外部温度に関係なく常に一定に保たれる。
【０００７】
【特許文献１】実開平５−８２０９３号公報
【特許文献２】特開２００１−２５１００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、レーザモジュール５２から発生した熱は、フランジ５９から第一金属筐体５４へと伝わり、最終的には周囲空間に放熱される。しかし、光伝送モジュール５１は、外部マザー基板に固定されており、その外部マザー基板に使用されるプリント基板側の熱抵抗が大きいため、放熱効率がよくないといった問題があった。
【０００９】
そこで、レーザモジュール５２を上側の第二金属筐体５５に固定して、その第二金属筐体５５から放熱するように構成することもある。しかしながら、レーザモジュール５２を第二金属筐体５５に固定すると、電子回路基板５３との取り合いの関係で、電気コネクタ５６や他の電子部品５７の実装構造は大きな制限を受け、その実装作業が困難になってしまうという問題があった。
【００１０】
すなわち、光伝送モジュール５１の組み立てには、レーザモジュール５２の放熱以外にもＩＣ類の放熱、電子回路基板５３上のＩＣとレーザモジュール５２間のはんだ接続の信頼性の確保など様々な条件を満たした実装が要求されるが、レーザモジュール５２を第二金属筐体５５に固定することで、これらの要求に対する実装構造は大きな制約を受けていた。
【００１１】
そこで本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、その目的は、高い放熱効率が得られると共に、電子コネクタ等の他の電子部品を容易に実装できる光伝送モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、上部が開放されその内部に発熱性の光学素子モジュールと電子回路基板を固定する第一金属筐体と、該第一金属筐体の開放部分を覆う第二金属筐体とを備えた光伝送モジュールにおいて、上記光学素子モジュールを伝熱性部材を介して上記第一金属筐体に固定し、上記伝熱性部材の上部に放熱性を有すると共に上記第二金属筐体に当接する柔軟部材を設けたものである。
【００１３】
そして、上記第二金属筐体の上記光学素子モジュール側の面に上記柔軟部材に当接する伝熱性突起部を設けたものが好ましい。
【００１４】
また、上記伝熱性部材が上記光学素子モジュールを上記第一金属筐体に固定するためのネジ等の固定部材を取り付けられるように形成され、上記固定部材を上記第一金属筐体の内側から上記伝熱性部材に挿入して取り付けて、上記光学素子モジュールを上記第一金属筐体に固定するように構成したものが好ましい。
【００１５】
さらに、上記伝熱性部材が上記光学素子モジュールを上記第一金属筐体に固定するためのネジ等の固定部材を取り付けられるように形成され、上記固定部材を上記第一金属筐体の外側から上記伝熱性部材に挿入して取り付けて、上記光学素子モジュールを上記第一金属筐体に固定するように構成したものであってもよい。
【００１６】
また、上記伝熱性部材が、上記光学素子モジュールに一体的に取り付けられ、上記光学素子モジュールのフランジ部及び上記伝熱性部材が、上記光学素子モジュールを上記第一金属筐体に固定するためのネジ等の固定部材を取り付けられるように形成されたものが好ましい。
【００１７】
さらに、上記柔軟部材は、放熱樹脂または放熱グリスにて構成されるものが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、高い放熱効率が得られると共に、電子コネクタ等の他の電子部品を容易に実装できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２０】
図１は本発明に係る光伝送モジュールの好適な実施の形態を示した斜視図、図２は図１の第二金属筐体の下面を示した斜視図である。
【００２１】
本実施の形態に係る光伝送モジュールは、大都市圏の通信網や高速ルータ網で用いられるものであり、中継器や光増幅器なしで遠距離伝送を可能とする。
【００２２】
図示するように、光伝送モジュール１は、上部が開放されその内部にレーザモジュール（光学素子モジュール）２と電子回路基板３を固定する第一金属筐体４と、この第一金属筐体４の開放部分を覆う第二金属筐体５とを備えている。電子回路基板３には、レーザモジュール２を駆動する制御回路（図示せず）や外部マザー基板と接続される電気コネクタ６や他の電子部品７が実装されている。
【００２３】
レーザモジュール２には、本体部１１のレンズ・ファイバアセンブリ１０側とその逆側とに、固定部材であるネジ２１等が挿入されるネジ止め用穴８が形成されたフランジ９が形成されている。フランジ９が形成された面とは別の本体部１１の側面には複数のリードピン１２が設けられている。フランジ９は本体部１１の側部直近に形成されている。
【００２４】
第一金属筐体４の底面には、レーザモジュール２及び電子回路基板３を固定するための固定部材であるネジ２１が螺合するネジ穴（電子回路基板用は図示せず）１４が設けられている。
【００２５】
ところで、本実施の形態に係る光伝送モジュール１は、レーザモジュール２を伝熱性部材１５を介して第一金属筐体４に固定し、伝熱性部材１５の上部に放熱性を有する柔軟部材１６を設け、第二金属筐体５のレーザモジュール２側の面に柔軟部材１６に当接する伝熱性突起部１７を設けたことを特徴とする。
【００２６】
伝熱性部材１５は、伝熱性の高い金属にて形成された金属スペーサ１８にて構成されており、レーザモジュール２のレンズ・ファイバアセンブリ１０とは逆側のフランジ９上部に設けられている。金属スペーサ１８は、フランジ９と同等の平面視長方形状に形成され、その両端近傍には、ネジ２１が挿入されるネジ止め用穴２２が形成されている。このネジ止め用穴２２は、フランジ９のネジ止め用穴８と同芯かつ同径に形成されている。ネジ止め用穴２２の間には、上方に突出する突出部２３が形成されている。突出部２３は、その上端面が平面状に形成され、ネジ２１の頭部上端と略同等の高さになるように形成されている。
【００２７】
放熱性を有する柔軟部材１６は、シリコーンゴムシートやシリコーンゴム接着剤等の放熱樹脂、またはシリコーンオイルコンパウンド等の放熱グリスにて形成された放熱シート１９にて構成されている。放熱シート１９は、金属スペーサ１８の上面と後述する伝熱性突起部１７の下面との間隔よりも若干厚く形成されており、ネジ２１の上部の凹凸や各金属部品の機械的加工精度の誤差を吸収して、金属スペーサ１８及び伝熱性突起部１７との密着性を高めるようになっている。
【００２８】
伝熱性突起部１７は、金属または放熱樹脂等にて形成された伝熱性のブロック体２４にて構成され、第二金属筐体５の金属スペーサ１８の上方位置に取り付けられている。なお、伝熱性突起部１７は、第二金属筐体５と一体形成してあってもよい。
【００２９】
上記構成の光伝送モジュール１を組み立てるに際しては、まず、電子回路基板３を第一金属筐体４にネジ２１で固定する。その後、レーザモジュール２のフランジ９上に金属スペーサ１８を載置すると共に、レーザモジュール２を第一金属筐体４上の取付位置にセットする。そして、レーザモジュール２の上方（第一金属筐体４の内側）からネジ２１をネジ止め用穴２２，８に通過させて、そのネジ２１を第一金属筐体４のネジ穴１４に挿入・螺合させて、第一金属筐体４にレーザモジュール２を固定する。そして、金属スペーサ１８上に、放熱シート１９を取り付ける。
【００３０】
次に、レーザモジュール２のリードピン１２を電子回路基板３にはんだ付けすると共に、他の電子部品７を電子回路基板３にはんだ付けする。最後に、第二金属筐体５を、第一金属筐体４にネジ止めして固定して組み立てが完了する。
【００３１】
このとき、第二金属筐体５に設けられた伝熱性突起部１７は、放熱シート１９と当接し、レーザモジュール２は、ネジ２１、金属スペーサ１８、放熱シート１９及び伝熱性突起部１７を介して第二金属筐体５に伝熱可能に接続（熱結合）される。ネジ２１、金属スペーサ１８、放熱シート１９及び伝熱性突起部１７はそれぞれ伝熱効率が高く、熱抵抗を低く抑えることができるので、レーザモジュール２から発生する熱を、第二金属筐体５に効率的に伝達できる。第二金属筐体５の上面は面積が広く、空気と接しているので、広範囲の面から周囲空間に放熱できる。従って、放熱効率が非常に高く、レーザモジュール２の温度上昇を確実に防止することができる。
【００３２】
また、上記構成では、従来ネジ固定に利用していた空間に金属スペーサ１８等を設けて放熱するようにしたため、電子回路基板３の変更や、電気コネクタ６や他の電子部品７のレイアウトの変更をする必要はない。
【００３３】
さらに、追加する部品は、金属スペーサ１８（伝熱性部材１５）と放熱シート１９（柔軟部材１６）とブロック体２４（伝熱性突起部１７）だけでよいので、コスト上昇はほとんどない。
【００３４】
また、上記構成によれば、レーザモジュール２は、下側の第一金属筐体４に固定しているので、リードピン１２のはんだ付けも容易に行うことができ、従来のように、電気コネクタ６や他の電子部品７の実装構造が大きな制限を受けてその実装作業が困難になってしまうということはない。すなわち、電子回路基板４に対して、柔軟な実装構造を採用することができる。従って、レーザモジュール２以外のＩＣ類の放熱、電子回路基板３上のＩＣとレーザモジュール２間の高周波電気特性の確保、レーザモジュール２のリードピン１２と電子回路基板３間のはんだ接続の信頼性の確保といった様々な条件を容易に満たすことができる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、金属スペーサ１８を一方のフランジ９のみに設けているが、レンズ・ファイバアセンブリ１０側のフランジ９にも設けるようにしてもよい。この場合、金属スペーサ１８を分割して、レンズ・ファイバアセンブリ１０の両側にこれを挟むように設け、その上部に放熱シート及び伝熱性突起部が設けられる。
【００３６】
また、固定部材はネジ２１に限られるものではなく、ピン等の他の物であってもよい。
【００３７】
図３は本発明に係る光伝送モジュールの好適な他の実施の形態を示した斜視図、図４は図３の第二金属筐体の下面を示した斜視図、図５は図３の光学素子モジュールと伝熱性部材を示した斜視図である。
【００３８】
かかる光伝送モジュール３１は、上記光伝送モジュール１と比較して伝熱性部材１５たる金属スペーサ３２の構造が相違する。本実施の形態の金属スペーサ３２は、レーザモジュール２のレンズ・ファイバアセンブリ１０側のフランジ９上から逆側のフランジ９上へと延びる平面コ字状に形成されており、本体部１１側面両側からレーザモジュール２を挟むように一体に固定されている。金属スペーサ３２の両端は、各フランジ９のネジ止め用穴８上まで延出しており、ネジ止め用穴８に相当する位置にはネジ穴３３が形成されている（ネジタップ加工されている）。
【００３９】
金属スペーサ３２の上部のうちフランジ９の上部には、放熱シート１９が設けられている。レンズ・ファイバアセンブリ１０とは逆側のフランジ９上には、図１と同様の平面視長方形状の放熱シート１９が設けられ、レンズ・ファイバアセンブリ１０側のフランジ９上には、レンズ・ファイバアセンブリ１０を避けてその両側に放熱シート１９が設けられている。
【００４０】
放熱シート１９の上部の第二金属筐体５の下面には、放熱シート１９と平面が同形状の伝熱性突起部１７が設けられている。
【００４１】
なお、その他の構成については、図１の光伝送モジュール１と同等であるので同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００４２】
上記構成の光伝送モジュール３１を組み立てるに際しては、上記実施の形態と同様に、まず、電子回路基板３を第一金属筐体４にネジ２１で固定する。その後、レーザモジュール２に金属スペーサ３２を接着剤等により固定して、レーザモジュール２を第一金属筐体４上の取付位置にセットする。そして、第一金属筐体４の下方（第一金属筐体４の外側）からネジ２１を挿入して、そのネジ２１を第一金属筐体４のネジ穴１４及び金属スペーサ３２のネジ穴３３に挿入・螺合させて、第一金属筐体４にレーザモジュール２を固定する。そして、金属スペーサ３２上に、各放熱シート１９を取り付ける。
【００４３】
次に、レーザモジュール２のリードピン１２を電子回路基板３にはんだ付けすると共に、他の電子部品７を電子回路基板３にはんだ付けする。最後に、第二金属筐体５を、第一金属筐体４にネジ止めして固定して組み立てが完了する。
【００４４】
これによれば、上述した図１の光伝送モジュール１と同様の作用効果を得ることができる。さらに、上記構成によれば、第一金属筐体４の板厚が薄い場合でも、金属スペーサ３２の厚さ分、ネジ穴３３を長くできるので、レーザモジュール２と第一金属筐体４との固定強度を確保できる。但し、光伝送モジュールを他の基板等へ固定することを考えれば、第一金属筐体４の下面が面一に形成される図１の光伝送モジュール１の方が優れている。
【００４５】
なお、本実施の形態では、放熱シート１９の上部に、第二金属筐体５の伝熱性突起部１７が設けられているが、放熱シート１９の厚さを、第二金属筐体５の下面に届くまで厚くして、放熱シート１９を第二金属筐体５に直接当接させるようにしてもよい。この場合は伝熱性突起部１７を設けなくてよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る光伝送モジュールの好適な実施の形態を示した斜視図である。
【図２】図１の第二金属筐体の下面を示した斜視図である。
【図３】本発明に係る光伝送モジュールの好適な他の実施の形態を示した斜視図である。
【図４】図３の第二金属筐体の下面を示した斜視図である。
【図５】図３の光学素子モジュールと伝熱性部材を示した斜視図である。
【図６】従来の光伝送モジュールを示した斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  光伝送モジュール
２  レーザモジュール（光学素子モジュール）
３  電子回路基板
４  第一金属筐体
５  第二金属筐体
９  フランジ
１５  伝熱性部材
１６  柔軟部材
１７  伝熱性突起部
２１  ネジ
３１  光伝送モジュール
【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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