JP2007019411A - 光−電気変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光素子駆動用部品２４から発光素子８側への伝熱量を抑制する。
【解決手段】 電気信号を光信号に変換して光出力する発光素子８を備えた光送信モジュール１０が、発光素子外部接続用の端子１８によって回路基板２に接続された形態で、光送信モジュール１０と回路基板２を、熱伝導性材料から成る筐体６の内部に収容配置する。回路基板２には、発光素子駆動用部品２４が搭載されている基板表面側から裏面側に伸長形成され回路基板裏面に開口部を持つ貫通孔２８を形成し、当該貫通孔２８の内部には熱伝導性材料を形成して、発光素子駆動用部品２４の熱の放熱路を構成する。放熱路の出口形成領域と、この領域に向き合う筐体部分との間には、前記放熱路を伝熱してきた発光素子駆動用部品の熱を筐体側に放熱させるための熱伝導性材料から成る放熱用部材を介設する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気信号を光信号に変換して光出力する光送信モジュールを備えた光−電気変換装置に関するものである。

図７には、光−電気変換装置の主要な構成部分の一形態例が模式的な断面図により表されている。この光−電気変換装置４０は、回路基板４１と、光送信モジュールであるＬＤモジュール４２と、光コネクタ４３と、ＬＤドライバＩＣ４４と、外部接続用端子４５と、筐体４６とを有して構成されている。

すなわち、ＬＤモジュール４２は、電気信号を光信号に変換して光出力する発光素子（例えばレーザダイオード（ＬＤ））４７がモジュールケース４８の内部に収容配置されている構成を持つものである。このＬＤモジュール４２には、モジュールケース４８の内部から発光素子外部接続用の端子５０が外部に突き出し形成されている。ＬＤモジュール４２は回路基板４１の端面側に隣接配置され、端子５０のモジュールケース外側の突出部分が回路基板４１に例えばはんだ等の導電性接合材料によって接合されることにより、ＬＤモジュール４２は回路基板４１に接続されている。

ＬＤドライバＩＣ４４は、発光素子４７に電気信号を供給する回路構成を備えた発光素子駆動用部品であり、当該ＬＤドライバＩＣ４４は回路基板４１に搭載されている。回路基板４１には、ＬＤモジュール４２の端子５０の接続部分と、ＬＤドライバＩＣ４４とを電気的に接続する配線パターンが形成されており、ＬＤモジュール４２の内部の発光素子４７は、端子５０と回路基板４１の配線パターンを介してＬＤドライバＩＣ４４に電気的に接続されている。

筐体４６は、ＬＤドライバＩＣ４４が形成されている回路基板４１と、ＬＤモジュール４２とが接続されている状態で、それら回路基板４１とＬＤモジュール４２を両方共に収容配置するものであり、例えば金属により構成されている。外部接続用端子４５の一端側は回路基板４１に接続され、他端側は筐体４６の外部に突き出されており、外部接続用端子４５は筐体４６内の回路基板４１の回路を筐体４６の外部と電気的に接続させるためのものである。ＬＤドライバＩＣ４４は、外部から外部接続用端子４５を介して供給されてきた光送信用の電気信号を、発光素子４７に供給するのに適切な電気信号に変換し、当該変換後の電気信号を発光素子４７に向けて出力する。発光素子４７はそのＬＤドライバＩＣ４４からの電気信号を光信号に変換して当該光信号を出射する。

光コネクタ４３はＬＤモジュール４２に連接されており、ＬＤモジュール４２の内部に配設されている光ファイバ（図示せず）と、外部の光ファイバ（図示せず）とを光接続させるためのものである。つまり、光コネクタ４３は、外部から当該光コネクタ４３に差し込まれる光ファイバ（図示せず）の先端部に設けられた光コネクタ（図示せず）とコネクタ接続できる形態を有し、外部の光ファイバが光コネクタ４３にコネクタ接続された状態で、その外部の光ファイバと、ＬＤモジュール４２の内部の光ファイバとが光接続する構成となっている。ＬＤモジュール４２の内部の光ファイバは、発光素子４７から出力された光信号が入射するように配設されており、発光素子４７から出力された光信号は、ＬＤモジュール４２の内部の光ファイバと、光コネクタ４３にコネクタ接続されている光ファイバとを介して通信相手に光送信される。

特開２００３−２３４５３４号公報 特開平１０−２４７７５７号公報

ところで、発光素子４７は、供給される電気信号の電流（以下、ＬＤ駆動電流と記す）のレベルに応じた光強度の光信号を出力するものであり、ＬＤ駆動電流のレベルと、発光素子４７の光信号の光強度とは、例えば図８のグラフ中の実線Ｌaに示すような関係となる。しかしながら、ＬＤ駆動電流のレベルと、発光素子４７の光信号の光強度との関係は、次に述べるように温度によって変動するために後述するような問題が発生する。

つまり、発光素子４７に供給されるＬＤ駆動電流のレベルの変動量に対する発光素子４７の出力の光信号の光強度変化量（つまり、ＬＤ駆動電流に対する光出力の傾き）はスロープ効率と呼ばれ、このスロープ効率は発光素子４７の周囲温度が高くなるにつれて小さくなる。具体的には、例えば、発光素子４７の周囲温度がＴa℃であるときには、ＬＤ駆動電流のレベルと、発光素子４７の光信号の光強度との関係が例えば図８のグラフの実線Ｌaに示されるような関係であるのに対して、発光素子４７の周囲温度がＴa℃よりも高いＴb℃になると、ＬＤ駆動電流のレベルと、発光素子４７の光信号の光強度との関係は、スロープ効率が小さくなって例えば図８のグラフの実線Ｌbに示されるような関係に変化する。

このように、発光素子４７は温度特性を持つために、例えば、発光素子４７の周囲温度がＴa℃であるときに、図８の実線Ａに示されるような電気信号（つまり、ＬＤ駆動電流のＨレベルがＩ_HaであってＬレベルがＩ_Laである電気信号）が発光素子４７に供給されたときには、ＬＤ駆動電流のレベルと、発光素子４７の光信号の光強度とは図８の実線Ｌaに示されるような関係となることから、発光素子４７からは、図８の実線αに示すような光信号（つまり、光強度のＨレベルがＰ_HaであってＬレベルがＰ_Laである光信号）を出力する。これに対して、発光素子４７の周囲温度がＴa℃よりも高いＴb℃に上昇したときに、発光素子４７の周囲温度がＴa℃であるときと同じままの電気信号（つまり、ＨレベルがＩ_HaであってＬレベルがＩ_Laである電気信号）が発光素子４７に供給されると、発光素子４７の周囲温度がＴb℃であるときのＬＤ駆動電流のレベルと、発光素子４７の光信号の光強度とは図８の実線Ｌbに示されるような関係となることから、発光素子４７からは、図８の鎖線βに示されるような光信号（つまり、光強度のＨレベルがＰ_HbであってＬレベルがＰ_Lbである光信号）が出力することとなる。つまり、発光素子４７から出力される光信号の光強度および振幅が周囲温度変動によって変動してしまう。

そこで、通常、ＬＤドライバＩＣ４４は、発光素子４７の周囲温度が変動しても、発光素子４７から出力される光信号のレベルが変動しないように、オートパワーコントロール機能（ＡＰＣ）を備えている。つまり、例えば、発光素子４７の近傍に図９に示されるようなモニタ用受光素子（例えばモニタ用フォトダイオード（ＭＰＤ））５１が設けられている。そのモニタ用受光素子５１は、発光素子４７から出力された光信号の一部を受光し当該受光した光信号に応じた電流レベルの電気信号をモニタ信号として出力する構成を有している。ＬＤドライバＩＣ４４は、モニタ用受光素子５１から供給されるモニタ信号に基づいて、発光素子４７から発光される光信号の光強度が予め定められた状態に安定化するように、発光素子４７へ供給する電気信号のレベル（ＬＤ駆動電流レベル）を変化させている。

例えば、発光素子４７の周囲温度がＴa℃よりも高いＴb℃に上昇したときにも、発光素子４７の周囲温度がＴa℃であるときの光信号と同じ状態の光信号を出力させるべく、ＬＤドライバＩＣ４４は、ＬＤ駆動電流のＨレベルがＩ_HbであってＬレベルがＩ_Lbである図８の鎖線Ｂに示されるような電気信号を発光素子４７に供給する。これにより、発光素子４７の周囲温度がＴa℃であるときと同じ図８の実線αに示されるような光信号が発光素子４７から出力される。

このようなＬＤドライバＩＣ４４のＬＤ駆動電流の制御によって、発光素子４７の周囲温度が変動しても、発光素子４７の光信号の安定化が図られている。

なお、図９において、ＬＤドライバＩＣ４４から発光素子４７に至るまでの電気信号の導通経路上には、発光素子４７周辺の寄生インダクタンス等に因る電気信号の波形の乱れを防止するための回路５２が介設されている。

ところで、ＬＤドライバＩＣ４４は、駆動中の発熱量が他のコンデンサ部品や抵抗部品等の部品に比べて大きいものである。そのＬＤドライバＩＣ４４から発せられた熱は、回路基板４１と端子５０を介してＬＤモジュール４２のモジュールケース４８に伝熱されモジュールケース４８の内部の温度を上昇させる。また、ＬＤドライバＩＣ４４の熱は回路基板４１と端子５０を介して直接的にモジュールケース４８の内部に伝熱されてモジュールケース４８の内部の温度を上昇させる。つまり、発光素子４７の周囲温度が上昇する。

このように発光素子４７の周囲温度が上昇すると、前述したように、発光素子４７から出力される光信号の安定化を図るためにＬＤドライバＩＣ４４から発光素子４７に供給されるＬＤ駆動電流のレベルが大きくなる。このため、ＬＤドライバＩＣ４４からの発熱量がより大きくなり、ＬＤドライバＩＣ４４からＬＤモジュール４２側に伝熱される熱量が増加して、発光素子４７の周囲温度がさらに上昇する。そして、その周囲温度上昇に因る発光素子４７の光信号の変動を防止するために、ＬＤドライバＩＣ４４のＬＤ駆動電流のレベルがさらに大きくなってＬＤドライバＩＣ４４の発熱量がより一層大きくなるというように、熱の悪循環が発生してしまう。

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、発光素子駆動用部品から発光素子側への熱の伝熱量を抑制して、前記熱の悪循環の発生を防止することができる構成を持つ光−電気変換装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、電気信号を光信号に変換して光出力する発光素子がモジュールケース内に収容配置されている構成を持つ光送信モジュールと、発光素子に電気信号を供給する発光素子駆動用部品が搭載されている回路基板とを有し、
上記光送信モジュールが回路基板の端面側に隣接配置され、上記光送信モジュールのモジュールケースから突出形成された発光素子の外部接続用の端子によって光送信モジュールが回路基板に接続された形態で、光送信モジュールと回路基板が両方共に熱伝導性材料から成る共通の筐体内に収容配置されている構成を持つ光−電気変換装置において、
回路基板には、その表面側に発光素子駆動用部品が搭載されている構成と成し、当該回路基板には、表面側の発光素子駆動用部品の搭載領域から裏面側に伸長形成され回路基板裏面に開口部を持つ貫通孔が形成されると共に、当該貫通孔の内部には熱伝導性材料が設けられて発光素子駆動用部品の熱を回路基板の表面側から裏面側に放熱させるための放熱路が構成されており、
その放熱路の熱の出口の形成領域と、当該出口形成領域に向き合う筐体部分との間には、前記放熱路を伝熱してきた発光素子駆動用部品の熱を筐体側に放熱させるための熱伝導性材料から成る放熱用部材が介設されていることを特徴としている。

また、この発明は、電気信号を光信号に変換して光出力する発光素子がモジュールケース内に収容配置されている構成を持つ光送信モジュールと、発光素子に電気信号を供給する発光素子駆動用部品が搭載されている回路基板とを有し、
上記光送信モジュールが回路基板の端面側に隣接配置され、上記光送信モジュールのモジュールケースから突出形成された発光素子の外部接続用の端子によって光送信モジュールが回路基板に接続された形態で、光送信モジュールと回路基板が両方共に熱伝導性材料から成る共通の筐体内に収容配置されている構成を持つ光−電気変換装置において、
回路基板は複数の層が積層形成されている多層基板と成し、当該回路基板の表面には、発光素子駆動用部品と、当該発光素子駆動用部品に接続されている配線パターンとが設けられ、回路基板内部の一つの層は、上記配線パターンと対を成して配線パターンに高周波信号を導通させるためのグランド層と成しており、
そのグランド層には、発光素子駆動用部品の搭載領域と、光送信モジュールの配設領域との間に位置する部分に、グランドパターンの一部を抜いて発光素子駆動用部品と光送信モジュールとの間の熱抵抗を大きくする熱抵抗付加部が設けられていることをも特徴としている。

この発明によれば、回路基板には、発光素子駆動用部品の搭載領域に形成された貫通孔およびその内部の熱伝導性材料によって発光素子駆動用部品の熱の放熱路が形成されている。また、回路基板の放熱路の熱の出口領域と、当該出口領域に向き合う筐体部分との間には放熱用部材が介設されている構成とした。このため、発光素子駆動用部品から、回路基板の放熱路と、回路基板と筐体との間の放熱用部材とを通って筐体に至る放熱経路が構成される。この放熱経路はその全行程が熱伝導性材料によって構成されているので、当該放熱経路の熱抵抗は、発光素子駆動用部品から回路基板を通って光送信モジュールに向かう放熱経路の熱抵抗に比べて、小さいものである。これにより、発光素子駆動用部品から発せられた熱は、回路基板を通って光送信モジュールに向かうよりも、上記放熱路と放熱用部材を通って筐体側に向かう放熱経路に多く伝熱され筐体側に放熱されることとなる。

このため、発光素子駆動用部品から光送信モジュールに伝熱される熱量を抑制することができ、光送信モジュールの温度上昇を抑えることができる。これにより、光−電気変換装置の駆動中に、発光素子駆動用部品の発熱および発光素子の温度特性に起因して発光素子の周囲温度が上昇し続けて不具合が発生するという問題を防止することができる。

また、回路基板の放熱路の出口形成領域に向き合う筐体内壁面部分が、放熱路の出口形成領域に向けて内側に突き出した凸形状に形成されている構成を備えることによって、回路基板の放熱路の出口形成領域と、当該放熱路の出口形成領域に向き合う筐体部分との間の間隔が狭くなるので、発光素子駆動用部品から回路基板の放熱路および放熱用部材を介して筐体に至るまでの放熱経路の長さが短くなって、より熱抵抗を小さくすることができる。これにより、発光素子駆動用部品から発せられた熱は回路基板の放熱路と放熱用部材を介して筐体側に、より一層伝熱され易くなる。このため、発光素子駆動用部品から光送信モジュールに伝熱される熱量をさらに減少させることができる。

さらに、光送信モジュールのモジュールケースと、当該モジュールケースに向き合う筐体部分との間に放熱用部材が介設されている構成を備えることによって、光送信モジュールのモジュールケースの熱を放熱用部材を通して筐体側に効率良く放熱させることができることとなる。このため、発光素子から発せられた熱をモジュールケースと放熱用部材を介して筐体側に放熱させることができる。これにより、光送信モジュールの温度上昇を抑制することができる。このような構成によっても、発光素子の周囲温度上昇を抑制することができ、発光素子の周囲温度上昇に起因した不具合発生を防止することができる。

さらに、回路基板が多層基板と成し、当該回路基板内部のグランド層において、発光素子駆動用部品の搭載領域と、光送信モジュールの配設領域との間に位置する部分のグランドパターンの一部を抜いた構成（つまり、熱抵抗付加部を設ける構成）を備えることによって、発光素子駆動用部品と光送信モジュールとの間の熱抵抗を高めることができる。つまり、回路基板におけるグランド層は、金属、つまり、熱伝導性が良い材料により構成されていることから、発光素子駆動用部品から光送信モジュールに向かう熱の多くは回路基板のグランド層を通って光送信モジュールに向かう。そのグランド層における発光素子駆動用部品の搭載領域と光送信モジュールとの間に位置する部分のグランドパターンの一部を抜くことによって、発光素子駆動用部品から発せられた熱は、そのグランドパターンを避け迂回して光送信モジュールに向かうことになるので、発光素子駆動用部品と光送信モジュールとの間の熱抵抗は大きくなる。このため、発光素子駆動用部品から光送信モジュールに伝熱される熱量を抑制することができる。これにより、前記同様に、光−電気変換装置の駆動中に、発光素子駆動用部品の発熱および発光素子の温度特性に起因して発光素子の周囲温度が上昇し続けて不具合が発生するという問題を防止することができる。

光受信モジュールが設けられている構成である場合には、上記のような構成を備えることによって、発光素子駆動用部品から発せられた熱によって、光受信モジュールの温度が上昇することも防止することができる。このため、受光素子が温度特性を持っている場合には、受光素子の周囲温度の上昇に起因して受光素子の受光感度が変動するという問題を防止することができる。

以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）には第１実施形態例の光−電気変換装置が模式的な断面図により示され、図１（ｂ）には図１（ａ）の光−電気変換装置の内部構成例が模式的な斜視図により示され、図１（ｃ）には、図１（ｂ）の上方側から見た光−電気変換装置の内部構成例の模式的な平面図が示されている。

この第１実施形態例の光−電気変換装置１は、回路基板２と、光送受信モジュール（BiDiモジュール）３と、光コネクタ４と、外部接続用端子５と、筐体６とを有して構成されている。

光送受信モジュール３は、発光素子（例えばレーザダイオード（ＬＤ））８がモジュールケース９の内部に収容されている構成を持つ光送信モジュール１０と、受光素子（例えばアバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ））１２およびプリアンプＩＣ（図示せず）がモジュールケース１３の内部に収容配置されている構成を持つ光受信モジュール１４と、光送信モジュール１０と光受信モジュール１４を組み合わす接続部材１６とを有して構成されている。

発光素子８は電気信号を光信号に変換して出力するものである。また、受光素子１２は、受光した光信号を電気信号（電流信号）に変換して出力するものであり、プリアンプＩＣは受光素子１２から出力された電流信号を電圧信号に変換し当該電圧信号（電気信号）を出力するものである。この第１実施形態例では、光送受信モジュール３には光コネクタ４が連接されており、当該光コネクタ４には１本の光ファイバがコネクタ接続される構成となっている。つまり、光送受信モジュール３は一芯タイプのものであり、発光素子８から光出力される光信号（送信側の光信号）と、外部から受光素子１２に供給されてくる光信号（受信側の光信号）とは同じ光ファイバ（図示せず）を伝搬する構成となっている。この第１実施形態例では、送信側の光信号の波長と、受信側の光信号の波長とは異なっており、その波長の違いを利用して受信側の光信号と送信側の光信号とを光合分波するためのフィルター１７が接続部材１６の内部に配設されている（図１（ｃ）参照）。

光送信モジュール１０には、モジュールケース９から外部接続用の端子１８が突出形成され、同様に、光受信モジュール１４にも、モジュールケース１３から外部接続用の端子１９が突出形成されている。回路基板２には、モジュール配設用の切り欠き部２０が設けられており、光送受信モジュール３は、その回路基板２の切り欠き部２０の形成位置で、回路基板２の端面側に隣接配置されている。そして、光送信モジュール１０の外部接続用の端子１８、および、光受信モジュール１４の外部接続用の端子１９が、それぞれ、はんだ等の導電性接合材料によって回路基板２に接合固定されることによって、光送受信モジュール３が回路基板２に接続されている。

回路基板２には、発光素子８に端子１８を介して電気的に接続される送信回路２２と、受光素子１２にプリアンプＩＣと端子１９を介して電気的に接続される受信回路２３とが別々の領域に形成されている。

図２には、回路基板２の模式的な断面図が示されている。この第１実施形態例では、回路基板２は、導体パターン層２６（２６ａ〜２６ｄ）と、絶縁層２７（２７ａ〜２７ｃ）とが交互に積層形成されて成る多層基板である。この回路基板２の表面における送信回路２２の形成領域には、発光素子８に電気信号を供給する発光素子駆動用部品であるＬＤドライバＩＣ２４が搭載（実装）され、また、回路基板２の表面における受信回路２３の形成領域には、プリアンプＩＣから出力された電気信号を増幅するポストアンプＩＣ（図示せず）が搭載（実装）されている。さらに、回路基板２の表面の導体パターン層２６ｄには、ＬＤドライバＩＣ２４と、光送信モジュール１０の端子１８とを電気的に接続させるための配線パターンや、ポストアンプＩＣと、光受信モジュール１４の端子１９とを電気的に接続させるための配線パターンや、グランドパターン等が形成されている。

また、回路基板２の内部の導体パターン層２６ｃはグランド層と成している。このグランド層２６ｃは、ＬＤドライバＩＣ２４と光送信モジュール１０の端子１８との間の配線パターンや、ポストアンプＩＣと光受信モジュール１４の端子１９との間の配線パターンと対を成し、それら配線パターンと共にマイクロストリップラインを構成して高周波信号を上記配線パターンに導通させるためのものである。

さらに、回路基板２の内部の導体パターン層２６ｂは、例えば、電源電力を供給するための配線パターンが形成されている電源層と成し、回路基板２の裏面の導体パターン層２６ａには、例えば、配線パターンやグランドパターンが形成されている。

この第１実施形態例では、ＬＤドライバＩＣ２４は、底面にグランドパッドを有するパッケージを採用しているＩＣ部品である。このＬＤドライバＩＣ２４の搭載領域には、回路基板２の表面側から裏面側に伸長形成され回路基板２の表裏両側に開口部を持つ貫通孔２８が形成されている。この第１実施形態例では、複数の貫通孔２８が形成され、それら全ての貫通孔２８の内部には、熱伝導性材料（例えば銅等の金属材料）が充填形成されている。回路基板２の表面におけるＬＤドライバＩＣ２４の搭載領域には、グランドパターン２９が形成されている。このグランドパターン２９は、全ての貫通孔２８の内部の熱伝導性材料に連接されている。ＬＤドライバＩＣ２４は、その底面のグランドパッドをグランドパターン２９に直接にはんだ等の導電性接合材料により接合させて回路基板２に搭載されている。回路基板２の裏面側には、全ての貫通孔２８の内部の熱伝導性材料に連接されているグランドパターン３０が形成されている。グランドパターン２９と、貫通孔２８およびその内部の熱伝導性材料と、グランドパターン３０とは、ＬＤドライバＩＣ２４の熱を回路基板２の表面側から裏面側に放熱させるための放熱路を構成している。

筐体６は熱伝導性の良い例えば金属等の熱伝導性材料により構成されており、当該筐体６は、図１に示されるように、回路基板２と光送受信モジュール３と光コネクタ４を収容配置するものである。この筐体６の内部の回路基板２から筐体６の外部に向けて外部接続用の端子５が突出形成されている。この外部接続用端子５を介して外部からＬＤドライバＩＣ２４に向けて電気信号が供給される。また、ポストアンプＩＣから出力された電気信号が外部接続用端子５を介して外部に出力される。

この第１実施形態例では、回路基板２の裏面側には回路を構成するための部品が配置されるために、回路基板２の裏面側と、当該回路基板裏面に対向する筐体６の部位との間には、部品配置用の間隙が形成されている。また、回路基板２の前記放熱路の出口形成領域（グランドパターン３０の形成領域）に向き合う筐体内壁面部分３１は、放熱路の出口形成領域に向けて内側に突き出した凸形状に形成されている。この筐体内壁面の凸形状の突出先端部分と、回路基板２の裏面に形成されているグランドパターン３０との間には、熱伝導性材料から成る放熱用部材である放熱シート（例えばシリコンシート）３２が介設されている。さらに、光送信モジュール１０のモジュールケース９と、当該モジュールケース９に向き合う筐体部分との間には、熱伝導性材料から成る放熱用部材である放熱シート（例えばシリコンシート）３３が介設されている。すなわち、この第１実施形態例では、ＬＤドライバＩＣ２４から回路基板２の放熱路と放熱シート３２を介して筐体６に至る放熱経路が構成されている。また、光送信モジュール１０のモジュールケース９から放熱シート３３を介して筐体６に至る放熱経路が構成されている。

この第１実施形態例では、光コネクタ４は、筐体６に設けられた押さえ部材３５によって、筐体６に固定され、これにより、光コネクタ４に連接されている光送受信モジュール３も筐体６に固定されている。押さえ部材３５は、光送受信モジュール３の光送信モジュール１０のモジュールケース９が放熱シート３３に押し付けられた状態で光コネクタ４および光送受信モジュール３が筐体６に固定されるように構成されている。また、回路基板２は、当該回路基板２の裏面側に対向する筐体６の部位に、例えば金属製のねじによってねじ留め固定されている。そのねじは、回路基板２における送信回路２２の形成領域と受信回路２３の形成領域との境界位置で、回路基板２の表面側から裏面側に挿通され当該ねじの先端部分が筐体６に形成されたねじ穴に螺合結合されている。この回路基板２のねじ留めによって、回路基板２の裏面に形成されたグランドパターン３０と、筐体６の凸形状の先端部分とは、放熱シート３２を押圧挟持する構成となっている。この第１実施形態例では、放熱シート３２，３３は柔軟性を有するものである。このため、光送信モジュール１０のモジュールケース９が放熱シート３３に押し付けられることにより、放熱シート３３の表面部分がモジュールケース９の形状に応じて変形し、これにより、モジュールケース９と放熱シート３３の密着度が高められている。また、グランドパターン３０と筐体６の凸形状の先端部分との間に放熱シート３２が押圧挟持されることにより、グランドパターン３０と放熱シート３２の密着度および筐体６の凸形状の先端部分と放熱シート３２の密着度を高めることができる。

このように、モジュールケース９と放熱シート３３の密着度が高められていることにより、光送信モジュール１０のモジュールケース９の熱をより効率良く放熱シート３３を介して筐体６側に放熱させることができる。また、グランドパターン３０や筐体６と、放熱シート３２との密着度を高めることによって、ＬＤドライバＩＣ２４から回路基板２の放熱路と放熱シート３２を介して筐体６側に放熱させる放熱効率を向上させることができる。

さらに、この第１実施形態例では、回路基板２は金属製のねじによって金属製の筐体６に螺合結合されていることから、回路基板２のグランド層が金属製のねじを介して、グランドとして機能する筐体６に電気的に接続されている状態となる。このため、送信回路２２の電気信号のノイズが回路基板２のグランド層に伝達されたときに、そのノイズを金属製のねじを介して筐体６側に逃がすことができる。これにより、送信回路２２の電気信号のノイズが回路基板２のグランド層を介して受信回路２３の電気信号に乗ってしまうというクロストークを抑制することができる。なお、筐体６を構成するパーツの数は限定されるものではなく、例えば、回路基板２の裏面側に配置され回路基板２を支持する例えばベースと、回路基板２の表面側から回路基板２を覆うカバーというような複数のパーツを組み合わせ一体化して筐体と成したものであってもよい。

以下に、第２実施形態例を説明する。なお、この第２実施形態例の説明において、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

図３（ａ）には第２実施形態例の光−電気変換装置の模式的な断面図が示され、図３（ｂ）には第２実施形態例において特徴的な構成部分の模式的な拡大断面図が示されている。

この第２実施形態例の光−電気変換装置１は、第１実施形態例と同様に、回路基板２と、光送受信モジュール３と、光コネクタ４と、外部接続用端子５と、筐体６とを有して構成されているが、この第２実施形態例では、回路基板２の表面側のＬＤドライバＩＣ２４から、第１実施形態例に示したようなＬＤドライバＩＣ２４の直下の回路部分を通り放熱シート３２を介し凸形状の筐体内壁面部分に至る放熱経路を形成するための構成は設けられていない。また、光送信モジュール１０と筐体６との間に放熱経路を構成するための放熱シート３３も設けられていない。

この第２実施形態例では、図３（ｂ）に示されるように、回路基板２は、第１実施形態例と同様に、導体パターン層２６と絶縁層２７が交互に積層形成されて成る多層基板である。回路基板２の表面の導体パターン層２６ｄには、ＬＤドライバＩＣ２４と、光送受信モジュール３の光送信モジュール１０とを電気的に接続させるための配線パターンが形成されている。回路基板２の内部の導体パターン層２６ｃは、その配線パターンと対を成して当該配線パターンに高周波信号を導通させるためのグランド層と成している。このグランド層２６ｃの模式的な平面図が図３（ｃ）に示されている。グランド層２６ｃには、ＬＤドライバＩＣ２４の搭載領域と、光送信モジュール１０の配設領域との間に位置する部分に、グランドパターンの一部を抜いたグランド抜き部３７が形成されている。このグランド抜き部３７は、ＬＤドライバＩＣ２４と、光送信モジュール１０との間の熱抵抗を大きくする熱抵抗付加部となっている。このグランド抜き部（熱抵抗付加部）３７によって、ＬＤドライバＩＣ２４から光送信モジュール１０への伝熱量を抑制することができる。

この第２実施形態例の光−電気変換装置１における上記以外の構成は第１実施形態例と同様である。なお、ＬＤドライバＩＣ２４と光送信モジュール１０との間の位置にグランド抜き部３７を設けたことにより、ＬＤドライバＩＣ２４と、光送信モジュール１０との配線パターンによる電気的な接続において、ＬＤドライバＩＣ２４側と、光送信モジュール１０側とのインピーダンス不整合が心配されるが、ＬＤドライバＩＣ２４と、光送信モジュール１０との間は例えば通信速度１Ｇbps以上のための高周波信号を導通させるために、当該ＬＤドライバＩＣ２４と、光送信モジュール１０との間の距離は、信号劣化を防止するため等の理由によって長くすることができず、例えば６mm程度というように短いので、グランド抜き部３７に因るインピーダンス不整合の悪影響は殆ど無い。

以下に、第３実施形態例を説明する。なお、この第３実施形態例の説明において、第１や第２の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

この第３実施形態例の光−電気変換装置１は、第１実施形態例において特有な構成部分と、第２実施形態例において特有な構成部分とを両方共に有している。すなわち、この第３実施形態例では、例えば図１（ａ）の模式的な断面図に示されるように、回路基板２には、表面側のＬＤドライバＩＣ２４の搭載領域から裏面側に伸長形成され回路基板裏面に開口部を持つ貫通孔２８が形成されると共に、その貫通孔２８には熱伝導性材料が充填形成されている。また、回路基板２の表面側には、その放熱路の熱の入口形成領域に、貫通孔２８の内部の熱伝導性材料に連接するグランドパターン２９が形成され、回路基板２の裏面側における放熱路の出口形成領域にも、貫通孔２８の内部の熱伝導性材料に連接するグランドパターン３０が形成されている。

筐体６における回路基板２の放熱路の出口形成領域に向かう内壁面部分は、内側に突き出した凸形状となっている。この筐体６の凸形状の突出先端部分と、回路基板２の放熱路の出口形成領域との間には、放熱用部材である放熱シート３２が介設されている。また、光送信モジュール１０のモジュールケース９と、当該モジュールケース９に向き合う筐体部分との間には、放熱用部材である放熱シート３３が介設されている。

さらに、この第３実施形態例でも、図４の模式的な断面図に示されるように、回路基板２は、第１や第２の各実施形態例と同様に、多層基板と成している。当該回路基板２の表面には、ＬＤドライバＩＣ２４と、光送信モジュール１０との間を電気的に接続させるための配線パターンが形成されている。回路基板２の内部の導体パターン層２６ｃは、その配線パターンと対を成し当該配線パターンに高周波信号を導通させるためのグランド層と成している。この第３実施形態例では、そのグランド層２６ｃには、第２実施形態例と同様に、ＬＤドライバＩＣ２４の搭載領域と、光送信モジュール１０の配置領域との間に位置する部分に、グランドパターンの一部を抜いたグランド抜き部３７が形成されている。このグランド抜き部３７は、ＬＤドライバＩＣ２４と、光送信モジュール１０との間の熱抵抗を大きくする熱抵抗付加部と成している。

上記以外の構成は、第１や第２の各実施形態例と同様である。

なお、この発明は第１〜第３の各実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第１や第３の各実施形態例では、筐体６における回路基板２の放熱路の出口形成領域に向き合う部分は、放熱路の出口形成領域に向けて突き出し形成された凸形状と成していたが、例えば、回路基板２の裏面側に部品が搭載されていない、あるいは、非常に低背な部品が搭載されていて、回路基板２と、筐体６との間の間隔が非常に狭い場合、つまり、筐体６における放熱路の出口形成領域に向き合う部分が内側に凸形状に突出形成されていなくとも、回路基板２の放熱路の熱の出口領域と、筐体６との間に、放熱シート３２を隙間無く介設することができる場合には、筐体６の内壁面を、放熱路の熱の出口形成領域に向けて内側に凸形状に形成しなくともよい。

また、第２や第３の各実施形態例では、グランド層２６ｃに形成されている熱抵抗付加部であるグランド抜き部３７は、四角形状であったが、四角形状以外の形状（例えば図５に示されるようなミアンダ状）であってもよい。

さらに、第１〜第３の各実施形態例では、光送信モジュール１０と光受信モジュール１４が接続部材１６によって組み合わされて成る光送受信モジュール３が設けられていたが、例えば、図６の模式的な平面図に示されるように、光送信モジュール１０と、光受信モジュール１４とが別個独立した状態で配設されている構成としてもよい。

さらに、第２や第３の各実施形態例では、回路基板２のグランド層２６ｃにグランド抜き部３７が設けられていたが、例えば、回路基板２の他の導体パターン層に、ＬＤドライバＩＣ２４の形成領域から光送信モジュール１０の配置領域に向かう方向に伸長形成されているグランドパターンが形成されている場合には、そのグランドパターンの一部にも、熱抵抗付加部として機能するグランド抜き部を形成してもよい。

さらに、第１〜第３の各実施形態例では、光送信モジュール１０と、光受信モジュール１４との両方が設けられていたが、例えば、光送信モジュール１０のみが設けられ光受信モジュール１４が設けられていない光−電気変換装置にも本発明は適用することができる。

第１実施形態例の光−電気変換装置を説明するための図である。 第１実施形態例における回路基板に設けた放熱路の構成例を説明するための模式的な断面図である。 第２実施形態例の光−電気変換装置を説明するための図である。 第３実施形態例において特徴的な回路基板の構成部分の一形態例を説明するための模式的な断面図である。 回路基板のグランド層に形成するグランド抜き部のその他の形態例を説明するためのモデル図である。 その他の形態例を説明するための模式的な平面図である。 光送信モジュールを備えた光−電気変換装置の一形態例を説明するための模式的な断面図である。 レーザーダイオードの温度特性を説明するためのグラフである。 レーザダイオードの温度補償を行うための構成例を説明するための図である。

符号の説明

１ 光−電気変換装置
２ 回路基板
６ 筐体
８ 発光素子
９，１３ モジュールケース
１０ 光送信モジュール
１２ 受光素子
１４ 光受信モジュール
２４ ＬＤドライバＩＣ
２８ 貫通孔
３２，３３ 放熱シート
３７ グランド抜き部

Claims (6)

1. 電気信号を光信号に変換して光出力する発光素子がモジュールケース内に収容配置されている構成を持つ光送信モジュールと、発光素子に電気信号を供給する発光素子駆動用部品が搭載されている回路基板とを有し、
   上記光送信モジュールが回路基板の端面側に隣接配置され、上記光送信モジュールのモジュールケースから突出形成された発光素子の外部接続用の端子によって光送信モジュールが回路基板に接続された形態で、光送信モジュールと回路基板が両方共に熱伝導性材料から成る共通の筐体内に収容配置されている構成を持つ光−電気変換装置において、
   回路基板には、その表面側に発光素子駆動用部品が搭載されている構成と成し、当該回路基板には、表面側の発光素子駆動用部品の搭載領域から裏面側に伸長形成され回路基板裏面に開口部を持つ貫通孔が形成されると共に、当該貫通孔の内部には熱伝導性材料が設けられて発光素子駆動用部品の熱を回路基板の表面側から裏面側に放熱させるための放熱路が構成されており、
   その放熱路の熱の出口の形成領域と、当該出口形成領域に向き合う筐体部分との間には、前記放熱路を伝熱してきた発光素子駆動用部品の熱を筐体側に放熱させるための熱伝導性材料から成る放熱用部材が介設されていることを特徴とする光−電気変換装置。
2. 回路基板の裏面と、当該回路基板裏面に向き合う筐体部分との間には、回路基板の裏面に電気回路構成用の部品を配置するための間隙が設けられている構成と成し、
   回路基板裏面の放熱路出口形成領域に向き合う筐体内壁面部分は、放熱路出口形成領域に向けて内側に突き出した凸形状に形成されており、
   放熱用部材は、回路基板裏面の放熱路出口形成領域と、当該放熱路出口形成領域に向き合う筐体内壁面の凸形状の突出先端部分との間に介設されていることを特徴とする請求項１記載の光−電気変換装置。
3. 光送信モジュールのモジュールケースと、当該モジュールケースに向き合う筐体部分との間には、モジュールケースの熱を筐体側に放熱させるための熱伝導性材料から成る放熱用部材が介設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光−電気変換装置。
4. 回路基板は複数の層が積層形成されている多層基板と成し、当該回路基板の表面には、発光素子駆動用部品と、当該発光素子駆動用部品に接続されている配線パターンとが設けられ、回路基板内部の一つの層は、上記配線パターンと対を成して配線パターンに高周波信号を導通させるためのグランド層と成しており、
   そのグランド層には、発光素子駆動用部品の搭載領域と、光送信モジュールの配設領域との間に位置する部分に、グランドパターンの一部を抜いて発光素子駆動用部品と光送信モジュールとの間の熱抵抗を大きくする熱抵抗付加部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の光−電気変換装置。
5. 電気信号を光信号に変換して光出力する発光素子がモジュールケース内に収容配置されている構成を持つ光送信モジュールと、発光素子に電気信号を供給する発光素子駆動用部品が搭載されている回路基板とを有し、
   上記光送信モジュールが回路基板の端面側に隣接配置され、上記光送信モジュールのモジュールケースから突出形成された発光素子の外部接続用の端子によって光送信モジュールが回路基板に接続された形態で、光送信モジュールと回路基板が両方共に熱伝導性材料から成る共通の筐体内に収容配置されている構成を持つ光−電気変換装置において、
   回路基板は複数の層が積層形成されている多層基板と成し、当該回路基板の表面には、発光素子駆動用部品と、当該発光素子駆動用部品に接続されている配線パターンとが設けられ、回路基板内部の一つの層は、上記配線パターンと対を成して配線パターンに高周波信号を導通させるためのグランド層と成しており、
   そのグランド層には、発光素子駆動用部品の搭載領域と、光送信モジュールの配設領域との間に位置する部分に、グランドパターンの一部を抜いて発光素子駆動用部品と光送信モジュールとの間の熱抵抗を大きくする熱抵抗付加部が設けられていることを特徴とする光−電気変換装置。
6. 受光した光信号を電気信号に変換して出力する受光素子がモジュールケース内に収容配置されている構成を持つ光受信モジュールが、光送信モジュールおよび回路基板と共に共通の筐体内に収容配置されている構成を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の光−電気変換装置。

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