光モジュール、光送受信器及び光送受信器製造方法
【課題】放熱経路の熱抵抗を小さくすることで良好な放熱特性を有する光モジュール等を提供する。
【解決手段】ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０は、光軸をレセプタクル６０の中心軸に合わせた状態でレセプタクル６０に結合され、レセプタクル６０は筐体２０に固定されている。第１金属ブロック３６は、中央の穴にＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステムを嵌め込む。コの字形の第２金属ブロック３７の互いに平行な面の間に第１金属ブロック３６を嵌め込み、第１金属ブロック３６と第２金属ブロック３７とを接触させた状態で、第２金属ブロック３７を筐体２０に近接させる。第２金属ブロック３７と筐体２０は、接着剤３８で固定する。この構成により、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステムから、第１金属ブロック３６、第２金属ブロック３７、接着剤３８を経由して筐体２０に繋がる放熱経路が確保されることとなる。
【解決手段】ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０は、光軸をレセプタクル６０の中心軸に合わせた状態でレセプタクル６０に結合され、レセプタクル６０は筐体２０に固定されている。第１金属ブロック３６は、中央の穴にＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステムを嵌め込む。コの字形の第２金属ブロック３７の互いに平行な面の間に第１金属ブロック３６を嵌め込み、第１金属ブロック３６と第２金属ブロック３７とを接触させた状態で、第２金属ブロック３７を筐体２０に近接させる。第２金属ブロック３７と筐体２０は、接着剤３８で固定する。この構成により、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステムから、第１金属ブロック３６、第２金属ブロック３７、接着剤３８を経由して筐体２０に繋がる放熱経路が確保されることとなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュール、光送受信器及び光送受信器製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体光素子を搭載した光モジュールには、小型化、低コスト化を実現するためにＴＯ−ＣＡＮ（Transistor Outline Can）型パッケージを採用することがある。
【０００３】
光モジュールに搭載した半導体光素子を駆動するために電流を印加するが、この電流印加により発熱し光モジュールが高温化する。高温環境下において、半導体光素子周辺回路の動作が異常化することもあるため、光モジュールから放熱する必要がある。
【０００４】
ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージにおける放熱経路としては、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージの基台であるステムの側面から光モジュールを格納する筐体などに放熱する経路が一般的である（特許文献１、２参照）。このときステム側面と筐体との間には放熱シートや熱伝導性グリスを挟むことによって、光モジュールから筐体への放熱経路を確保していた。
【０００５】
特許文献１には、ステムの一部を平坦にし、ステムと放熱シートや熱伝導性グリスとの接触面積を大きくすることによって、放熱性能を向上させる方法が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ステムの側面に伝熱部材を取り付け、その伝熱部材を筐体へ接触させることによって放熱させる構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１００７８５号公報
【特許文献２】特開２００７−２７３４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ内から出力する光を、伝送用光ファイバに入力させるため、又は、伝送用光ファイバを伝送してきた光を、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ内に入力させるために、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージを用いた光モジュールの光入出力部として、レセプタクルを用いる場合がある。レセプタクルには通常固定用のつばが設けられているため、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージとレセプタクルから構成される光モジュールを筐体に対して固定する際には、レセプタクル部分を筐体に固定することが多い。
【０００９】
ここで、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージに入出力する光の光軸、及び、レセプタクル内のフェルールの中心軸は、部品寸法精度や半導体光素子の実装位置等によって異なる。このため、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージとレセプタクルとの結合時には、実際に光を入出力して、光軸調整を行い、最適となる箇所で互いを固定する。このようにして固定されたレセプタクルに対するＴＯ−ＣＡＮ型パッケージの位置は、モジュールによってばらつきがあるため、レセプタクルを光送受信器等の筐体に固定したとき、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージと筐体との距離にもばらつきが生じる。
【００１０】
このような光モジュールに特許文献１又は２に記載のＴＯ−ＣＡＮ型パッケージを使用した場合、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージのステムや伝熱部材から筐体までの距離にもばらつきが生じる。ステムや伝熱部材から筐体までの距離が長い場合には、その距離を放熱シートや熱伝導性グリスで埋めることになるが、放熱シートや熱伝導性グリスは、ステムを構成する金属等と比較して熱伝導率が低いため、ステムや伝熱部材から筐体までの距離が長くなると熱抵抗が高くなってしまい、十分な放熱ができなくなってしまう。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、放熱経路の熱抵抗を小さくすることで良好な放熱特性を有する光モジュール等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の光モジュールは、
光素子を実装し、前記光素子から出力される光、又は、前記光素子に入力される光の光軸に対して略垂直の放熱板を備える光素子パッケージと、
前記放熱板の外周と同形状の穴を有し、前記光素子パッケージの前記放熱板を前記穴に挿入することにより、前記光素子パッケージに接触する第１の放熱ブロックと、
前記第１の放熱ブロックを含む放熱体を、前記光素子パッケージが固定されている筐体に近接させる放熱体近接手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、放熱経路の熱抵抗を小さくすることで良好な放熱特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る光送受信器を示す図である。
【図２】（ａ）ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージのパッケージキャップを外した状態を示す図である。（ｂ）ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージのパッケージキャップを被せた状態を示す図である。
【図３】光モジュールの送受信光の光軸を説明するための図である。
【図４】（ａ）実施の形態１に係る光モジュールを側面から見た図である。（ｂ）実施の形態１に係る光モジュールを底面から見た図である。
【図５】（ａ）実施の形態２に係る光モジュールを側面から見た図である。（ｂ）実施の形態２に係る光モジュールを底面から見た図である。
【図６】（ａ）実施の形態３に係る光モジュールを側面から見た図である。（ｂ）実施の形態３に係る光モジュールを底面から見た図である。
【図７】実施の形態４に係る光モジュールを側面から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
本実施の形態に係る光送受信器１は、図１に示すように、光モジュール１０と、光モジュール１０及び制御回路等を格納する筐体２０を備える。光モジュール１０は、ＴＯ−ＣＡＮ（Transistor Outline Can）型パッケージ３０と、第１金属ブロック３６、第２金属ブロック３７と、モジュールボディ４０と、パッケージホルダ５０と、レセプタクル６０と、を有する。
【００１７】
ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０は、図２に示すように、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０の基台であるステム３１と、パッケージキャップ３２と、レンズホルダ３３と、リード端子３４と、を備える光素子パッケージである。ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０は任意の光素子を実装可能であるが、本実施の形態においては、図２（ａ）に示すように発光素子３５を実装した場合について説明する。発光素子３５を実装したＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０からなる光モジュール１０は光送信モジュールとして機能する。
【００１８】
ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のパッケージキャップ３２は、発光素子３５等の光学部品を保護するために、ステム３１の上方を覆う保護キャップである。パッケージキャップ３２の上部に中央に設けられたレンズホルダ３３には、光学レンズ３３１が備え付けられており、その光学レンズ３３１により、発光素子３５から出力される光が集光される。図２（ａ）に、発光素子３５から出力される光が光学レンズ３３１で集光される様子を破線で例示している。リード端子３４は、発光素子３５に電流を流すためのリード端子を含む入出力端子や、ＧＮＤ端子である。リード端子３４は光モジュール１０を制御する制御回路等に接続される。
【００１９】
モジュールボディ４０は、光モジュール１０の中央部に位置し、光モジュール１０の構造上の強度を保つための部品であり、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力される光を通過させるために、内部は空洞である。
【００２０】
パッケージホルダ５０は、ＴＯ−ＣＡＮパッケージ３０のパッケージキャップ３２を保持して、ＴＯ−ＣＡＮパッケージ３０をモジュールボディ４０に対して固定するための円筒形の部品である。パッケージホルダ５０も、モジュールボディ４０と同様に、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力される光を通過させるために、内部は空洞である。
【００２１】
パッケージホルダ５０は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力される光の光軸に対して略垂直な面内において、モジュールボディ４０に対する位置調整が可能である。ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力される光が、レセプタクル６０内のフェルール６１を伝送するようにモジュールボディ４０に対して最適な位置に調整され固定される。
【００２２】
レセプタクル６０は、図３に示すように、短尺の光ファイバを中心に保持したフェルール６１を内蔵しており、発光素子３５から出力され光学レンズ３３１により集光された光が、フェルール６１内の光ファイバに入射される。
【００２３】
レセプタクル６０のＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０側と逆側の開口部６０１には、伝送用の光ファイバケーブルの端部に設けられた光コネクタのフェルールを挿入することができる。光コネクタのフェルールがレセプタクル６０内のフェルール６１と接合することにより、フェルール６１内の光を、光コネクタのフェルールに入射させ、光ファイバケーブル内を伝送させることができる。
【００２４】
レセプタクル６０の外周部には、つば６２があり、このつばを、筐体２０側に設けた出っ張り６３で挟み込むことにより、レセプタクル６０を筐体２０に対して固定している。
【００２５】
第１金属ブロック３６、第２金属ブロック３７は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージで発生した熱を筐体に放熱させるための放熱ブロックである。
【００２６】
第１金属ブロック３６は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１の外周と略同形状の穴を有する板状の金属ブロックである。第１金属ブロック３６は、図２（ｂ）に示すように、その穴にステム３１を嵌め込むことにより、第１金属ブロック３６とステム３１を接触させる。また、第１金属ブロック３６の表面３６１の外周は、矩形状であり、第１金属ブロック３６の厚さは、ステム３１の厚さと略同一である。
【００２７】
第２金属ブロック３７は、図４に示すように、第１金属ブロック３６の３面に対向する面３７１、３７２、３７３を有するコの字形の金属ブロックである。図４（ａ）は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０、第１金属ブロック３６、第２金属ブロック３７を、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のリード端子３４側から見た図であり、図４（ｂ）は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０、第１金属ブロック３６、第２金属ブロック３７を、筐体２０の下面２２側から見た図である。
【００２８】
第１金属ブロック３６は、第２金属ブロック３７のコの字の互いに平行な面３７１、３７３に沿ってスライドするため、第１金属ブロックと第２金属ブロックは、十分な接触面を有していると言える。また、第２金属ブロック３７の第１金属ブロック３６に対向する３面のうちの１面である面３７２の裏面３７４と、筐体２０の上面２１は、接着剤３８で固定されている。ここで接着剤３８は熱伝導性を有するものが望ましい。この構成により、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１から、第１金属ブロック３６、第２金属ブロック３７、接着剤３８を経由して筐体２０に繋がる放熱経路が確保されることとなる。
【００２９】
次に、本実施の形態に係る光送受信器１の製造方法について説明する。
【００３０】
まず、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０内に、発光素子３５等の光学部品を実装し、配線も行った後に、光学レンズ３３１を搭載したパッケージキャップ３２を被せ、封止する。
【００３１】
一方、モジュールボディ４０にレセプタクル６０を固定したものを用意する。ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のパッケージキャップ３２にパッケージホルダ５０を嵌め込み、モジュールボディ４０に対してパッケージホルダ５０を固定する。ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力させる光の光軸と、レセプタクル６０内のフェルール６１の中心軸を合わせた状態で固定する必要がある。具体的には、レセプタクル６０に光ファイバ付きの光コネクタのフェルールを挿入し、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０内の発光素子３５に電流を流して発光させ、その光がレセプタクル６０内のフェルール６１、光コネクタ内のフェルール、光ファイバを通過して出力された光をパワーモニタで監視し、光強度が最大になるところで、パッケージホルダ５０をモジュールボディ４０に対して固定する。
【００３２】
次に、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１を第１金属ブロック３６に嵌め込む。この時ステム３１と第１金属ブロック３６との間に熱伝導グリス等を挟んでも良い。その後、第１金属ブロック３６を第２金属ブロック３７に嵌め込む。
【００３３】
レセプタクル６０のつば６２を筐体２０の出っ張り６３で挟み込む。これにより、モジュールボディ４０、レセプタクル６０、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０は筐体２０に対して固定される。
【００３４】
次に、第２金属ブロック３７を第１金属ブロック３６に沿って上昇させ、第２金属ブロック３７を筐体２０に近づけ、第２金属ブロック３７と筐体２０との間の距離ができるだけ短くなる位置で、接着剤３８を用いて、第２金属ブロック３７を筐体２０に対して固定する。
【００３５】
このようにして製造された光送受信器１は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１から、第１金属ブロック３６、第２金属ブロック３７、接着剤３８を経由して、筐体２０へ熱を伝導する放熱経路が確保できる。この放熱経路について考察する。
【００３６】
第１金属ブロック３６、第２金属ブロック３７として鉄を用いた場合を考える。鉄の熱伝導率は８０［Ｗ／ｍＫ］程度であり、放熱シートや熱伝導性グリスや熱伝導性接着剤の熱伝導率は、１〜６［Ｗ／ｍＫ］程度である。熱抵抗値は、放熱経路の距離に比例し、熱伝導率に反比例するため、例えば、光送受信器の筐体２０とステム２１との距離の約７０％を鉄による熱伝導が行われた場合の放熱経路の熱抵抗を、この距離の全てを放熱シート、熱伝導性グリス、熱伝導性接着剤等による熱伝導が行われた場合の熱抵抗と比較すると、前者の熱抵抗は後者の熱抵抗の約１／３となり、前者の方が放熱特性が優れていると言える。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ステム３１を第１金属ブロック３６に嵌め込み、第２金属ブロック３７を第１金属ブロック３６に接触した状態でスライド可能な構成としたため、第２金属ブロック３７から筐体２０までの距離が短くなり、放熱経路の大部分を熱伝導率の高い金属等で構成することができ、良好な放熱特性が得られる。特に、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０の光軸と、レセプタクルの中心軸との相対位置にばらつきがある場合であっても、金属ブロックのスライドによる調整が可能であり、放熱シートや熱伝導性グリス等の厚みを変えて調整する場合よりも、放熱性の観点から有利となる。
【００３８】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２における光送受信器１、光モジュール１０の構成は、第１金属ブロック７６、第２金属ブロック７７を含む放熱経路の構成を除いて実施形態１と同じである。本実施の形態の放熱経路について、図５を用いて説明する。
【００３９】
図５（ａ）は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０、第１金属ブロック７６、第２金属ブロック７７を、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のリード端子３４側から見た図であり、図５（ｂ）は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０、第１金属ブロック７６、第２金属ブロック７７を、筐体２０の下面２２側から見た図である。
【００４０】
第２金属ブロック７７には、図５（ｂ）に示すように、第１の金属ブロック７６の厚みと略同じ幅の溝７７１が形成されている。第１金属ブロック７６が第２金属ブロック７７の溝７７１に嵌め込まれた状態で、第２金属ブロック７７は第１金属ブロック７６に沿ってスライドすることになる。
【００４１】
本実施の形態に係る光送受信器１の製造方法について、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【００４２】
まず、光学部品等を実装し封止したＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のパッケージキャップ３２の部分をパッケージホルダ５０に嵌め込む。
【００４３】
モジュールボディ４０に対してパッケージホルダ５０を固定する際、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力させる光の光軸を、レセプタクル６０内のフェルール６１の中心軸に合わせた状態となるように位置調整して固定する。
【００４４】
次に、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１を第１金属ブロック７６に嵌め込み、第１金属ブロック７６を第２金属ブロック７７の溝７７１に嵌め込む。第１金属ブロック７６を第２金属ブロック７７の溝７７１に嵌め込んだ状態で、第２金属ブロック７７を第１金属ブロック７６に沿って上昇させ、第２金属ブロック７７を筐体２０に近づけ、第２金属ブロック７７と筐体２０との間の距離ができるだけ短くなる位置で、接着剤３８を用いて第２金属ブロック７７を筐体２０に対して固定する。
【００４５】
このようにして製造された光送受信器１は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１から、第１金属ブロック７６、第２金属ブロック７７、接着剤３８を経由して、筐体２０へ熱を伝導する放熱経路が確保できる。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ステム３１を第１金属ブロックに嵌め込み、第１金属ブロック７６が第２金属ブロック７７の溝７７１に嵌め込まれた状態で、第２金属ブロック７７を第１金属ブロック７６に沿ってスライド可能な構成としたため、良好な放熱特性を得られると共に、製造時の作業性が向上する。
【００４７】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３における光送受信器１、光モジュール１０の構成は、第１金属ブロック８６、第２金属ブロック８７を含む放熱経路の構成を除いて実施形態１と同じである。本実施の形態の放熱経路について、図６を用いて説明する。
【００４８】
図６（ａ）は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０、第１金属ブロック８６、第２金属ブロック８７を、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のリード端子３４側から見た図であり、図６（ｂ）は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０、第１金属ブロック８６、第２金属ブロック８７を、筐体２０の下面２２側から見た図である。
【００４９】
第１金属ブロック８６には、図６（ａ）に示すように、第２金属ブロック８７のコの字形の２つの端部に対向する位置にフランジ８６１が２つ形成されている。各フランジ８６１にはねじ穴８６３が形成されている。ねじ穴８６３に第２金属ブロック８７と反対側からねじ８６２を通し、ねじ８６２の先端を第２金属ブロック８７に突き当てる。このねじを深く通していくと第２金属ブロックは筐体２０の上面２１に向かってスライドしていくため、ねじを締めることによって第２金属ブロック８７と筐体２０との距離が短くなるように調整できる。
【００５０】
第２金属ブロック８７の上下方向の位置は、ねじと筐体２０とで挟まれて固定されているため、実施の形態１のように接着剤３８は必要ない。筐体２０と第２金属ブロック８７のわずかな隙間はより熱伝導率の高い放熱シートや熱伝導性グリス等の熱伝導材３９を挟んでも良い。
【００５１】
本実施の形態に係る光送受信器１の製造方法について、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【００５２】
まず、光学部品等を実装し封止したＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のパッケージキャップ３２の部分をパッケージホルダ５０に嵌め込む。
【００５３】
モジュールボディ４０に対してパッケージホルダ５０を固定する際、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力させる光の光軸を、レセプタクル６０内のフェルール６１の中心軸に合わせた状態となるように位置調整して固定する。
【００５４】
次に、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１を第１金属ブロック８６に嵌め込み、第１金属ブロック８６を第２金属ブロック８７に嵌め込む。第１金属ブロック８６の２箇所のフランジ８６１のねじ穴８６３にそれぞれねじ８６２を挿入し、第２金属ブロック８７の端部に当たるまでねじ８６２を締める。更にねじ８６２を締めていくことで、第２金属ブロック８７を第１金属ブロック８６に沿って上昇させる。第２金属ブロック８７は、筐体２０に当たったところで、ねじ８６２と筐体２０とに挟まれて固定される。このとき、第２金属ブロック８７と筐体２０との間のわずかな隙間には、放熱シートや熱伝導性グリス等の熱伝導材３９を挟んでも良い。
【００５５】
このようにして製造された光送受信器１は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１から、第１金属ブロック８６、第２金属ブロック８７、熱伝導材３９を経由して、筐体２０へ熱を伝導する放熱経路が確保できる。
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、第１金属ブロック８６のフランジ８６に設けたねじ穴８６３に挿入したねじ８６２の先端で、第２金属ブロック８７を押すことにより、第２金属ブロック８７をスライドさせる構成としたため、第２金属ブロック８７を筐体２０に接近させる作業が容易になる。また第２金属ブロック８７は、筐体２０とねじ８６２により固定されるため、第２金属ブロック８７と筐体２０の間に固定用の接着剤が必要なく、第２金属ブロック８７と筐体２０をより接近させることができる。これにより、さらに良好な放熱特性を得られると共に、製造時の作業性が向上する。
【００５７】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４における光送受信器１、光モジュール１０の構成は、第１金属ブロック９６を含む放熱経路の構成を除いて実施の形態１と同じである。本実施の形態の放熱経路について、図７を用いて説明する。
【００５８】
図７は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０、第１金属ブロック９６を、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のリード端子３４側から見た図である。
【００５９】
第１金属ブロック９６は、図７に示すように、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１の外周と略同形状の穴が開けてあり、その穴にステム３１を嵌め込むことで、ステム３１と第１金属ブロック９６が接触する。また、その穴の外周面と第１金属ブロック９６の外周面から構成される壁の厚さ（以下、壁厚と呼ぶ）が４方向で全て異なっている（図７においてａ〜ｄ）。例えば、各壁厚は、ａ＞ｂ＞ｃ＞ｄの関係にある。
【００６０】
ステム３１と筐体２０との距離に応じて、どの壁厚を選択するかを決定し、選択した壁厚の部分が筐体２０の上面２１側を向かせた状態で、第１金属ブロック９６をステム３１に固定する。ここで、第１金属ブロック９６の位置、向きは固定されているため、実施の形態１のように接着剤３８は必要ない。筐体２０と第１金属ブロック９６の隙間はより熱伝導率の高い放熱シートや熱伝導性グリス等の熱伝導材３９を挟む。
【００６１】
本実施の形態に係る光送受信器１の製造方法について、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【００６２】
まず、光学部品等を実装したＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のパッケージキャップ３２の部分をパッケージホルダ５０に嵌め込む。
【００６３】
モジュールボディ４０に対してパッケージホルダ５０を固定する際、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージから出力させる光の光軸を、レセプタクル６０内のフェルール６１の中心軸に合わせた状態となるように位置調整して固定する。
【００６４】
次に、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１を第１金属ブロック９６に嵌め込む。ステム３１と筐体２０との距離に応じて、どの壁厚を選択するかを決定して、第１金属ブロック９６の向きを固定する。具体的には、ステム３１と筐体２０との距離が長い場合、壁厚aの最も厚い辺を筐体２０の上面２１側にした状態で、第１金属ブロック９６をステム２１に対して固定する。逆にステム３１と筐体２０との距離が短い場合、壁厚ｄの最も薄い辺を筐体２０の上面２１側にした状態で、第１金属ブロック９６をステム２１に対して固定する。この際、第１金属ブロック９６と筐体２０との間の間には放熱シートや熱伝導性グリス等の熱伝導材３９を挟んでもよい。
【００６５】
このようにして製造された光送受信器１は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１から、第１金属ブロック９６、熱伝導材３９を経由して、筐体２０へ熱を伝導する放熱経路が確保できる。
【００６６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ステム３１を嵌め込む穴から外周までの厚さがそれぞれ異なる第１金属ブロック９６の穴に、ステム３１を嵌め込んだ状態で、ステム３１から筐体２１までの距離に応じて、第１金属ブロック９６の向きを決定するようにしたため、１つの第１金属ブロック９６により金属ブロックの厚みを変更し、放熱経路の大部分を金属になるようにすることができる。また、厚さの異なる複数の金属ブロックを用意する必要がなくなるので、良好な放熱特性を得られると共に、コスト及び部材管理の点で有利となる。
【００６７】
このように本発明は、光素子を実装した光素子パッケージの放熱板の外周面と同形状の穴を有する第１の放熱ブロックを備え、その穴に光素子パッケージの放熱板を挿入した状態で保持し、第１の放熱ブロックを含む放熱体を筐体に近接させる構成とした。これにより、放熱経路の大部分を熱伝導率の高い材料で構成するため、放熱経路の熱抵抗を小さくすることができ良好な放熱特性を得ることができる。
【００６８】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。
【００６９】
例えば、上記実施の形態においては、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０に発光素子３５を実装した場合について説明したが、受光素子を実装して、光モジュール１０を光受信モジュールとして機能させてもよい。この場合、レセプタクル６０側から入力された光がレンズホルダ３３に備えられた光学レンズ３３１で集光され、受光素子に入力される。また、パッケージホルダ５０をモジュールボディ４０に対して固定する際の位置調整では、受光素子で受光する光を光電変換して得られた電流が最も大きい箇所で、パッケージホルダ５０をモジュールボディ４０に対して固定する。
【００７０】
また、モジュールボディ４０やパッケージホルダ５０の内部は空洞であり、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力された、光学レンズ３３１で集光された光が直接レセプタクル６０のフェルール６１に入射するとしたが、モジュールボディ４０やパッケージホルダ５０の内部にレンズ、フィルタ等の光学部品を備えても良い。ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力された光をより効率の良い状態で伝送用光ファイバに結合させるように光路を最適化することができる。
【００７１】
また、ステム３１、及び、ステム３１と筐体２０間の放熱ブロックとして、鉄などの金属ブロックを使用する構成について説明したが、他の熱伝導率の高い材料を使うことも可能である。形状加工が容易な材料を使うことにより製造を簡易化することができる。また、金属の中でも鉄よりも熱伝導率の高い銅などを用いることでさらに熱抵抗を小さくすることができる。
【００７２】
また、実施の形態３において、ねじが第２金属ブロック８７を押す力により、第２金属ブロック８７が第１金属ブロック８６に沿ってスライドするとしたが、第２金属ブロック８７に実施の形態２と同様の溝を設け、第１金属ブロック８６がその溝に嵌め込まれた状態で第２金属ブロック８７が、スライドするようにしてもよい。これにより、製造時の作業性をより向上させることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１ 光送受信器
１０ 光モジュール
２０ 筐体
２１ 筐体の上面
２２ 筐体の下面
３０ ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ
３１ ステム
３２ パッケージキャップ
３３ レンズホルダ
３３１ 光学レンズ
３４ リード端子
３５ 発光素子
３６、７６、８６、９６ 第１金属ブロック
３６１ 第１金属ブロックの表面
３７、７７、８７ 第２金属ブロック
３７１、３７２、３７３ 第２金属ブロックの対向面
３８ 接着剤
３９ 熱伝導材
４０ モジュールボディ
５０ パッケージホルダ
６０ レセプタクル
６０１ レセプタクルの開口部
６１ フェルール
６２ レセプタクルのつば
６３ 筐体の出っ張り
７７１ 溝部
８６１ フランジ
８６２ ねじ
８６３ ねじ穴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュール、光送受信器及び光送受信器製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体光素子を搭載した光モジュールには、小型化、低コスト化を実現するためにＴＯ−ＣＡＮ（Transistor Outline Can）型パッケージを採用することがある。
【０００３】
光モジュールに搭載した半導体光素子を駆動するために電流を印加するが、この電流印加により発熱し光モジュールが高温化する。高温環境下において、半導体光素子周辺回路の動作が異常化することもあるため、光モジュールから放熱する必要がある。
【０００４】
ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージにおける放熱経路としては、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージの基台であるステムの側面から光モジュールを格納する筐体などに放熱する経路が一般的である（特許文献１、２参照）。このときステム側面と筐体との間には放熱シートや熱伝導性グリスを挟むことによって、光モジュールから筐体への放熱経路を確保していた。
【０００５】
特許文献１には、ステムの一部を平坦にし、ステムと放熱シートや熱伝導性グリスとの接触面積を大きくすることによって、放熱性能を向上させる方法が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ステムの側面に伝熱部材を取り付け、その伝熱部材を筐体へ接触させることによって放熱させる構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１００７８５号公報
【特許文献２】特開２００７−２７３４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ内から出力する光を、伝送用光ファイバに入力させるため、又は、伝送用光ファイバを伝送してきた光を、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ内に入力させるために、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージを用いた光モジュールの光入出力部として、レセプタクルを用いる場合がある。レセプタクルには通常固定用のつばが設けられているため、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージとレセプタクルから構成される光モジュールを筐体に対して固定する際には、レセプタクル部分を筐体に固定することが多い。
【０００９】
ここで、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージに入出力する光の光軸、及び、レセプタクル内のフェルールの中心軸は、部品寸法精度や半導体光素子の実装位置等によって異なる。このため、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージとレセプタクルとの結合時には、実際に光を入出力して、光軸調整を行い、最適となる箇所で互いを固定する。このようにして固定されたレセプタクルに対するＴＯ−ＣＡＮ型パッケージの位置は、モジュールによってばらつきがあるため、レセプタクルを光送受信器等の筐体に固定したとき、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージと筐体との距離にもばらつきが生じる。
【００１０】
このような光モジュールに特許文献１又は２に記載のＴＯ−ＣＡＮ型パッケージを使用した場合、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージのステムや伝熱部材から筐体までの距離にもばらつきが生じる。ステムや伝熱部材から筐体までの距離が長い場合には、その距離を放熱シートや熱伝導性グリスで埋めることになるが、放熱シートや熱伝導性グリスは、ステムを構成する金属等と比較して熱伝導率が低いため、ステムや伝熱部材から筐体までの距離が長くなると熱抵抗が高くなってしまい、十分な放熱ができなくなってしまう。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、放熱経路の熱抵抗を小さくすることで良好な放熱特性を有する光モジュール等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の光モジュールは、
光素子を実装し、前記光素子から出力される光、又は、前記光素子に入力される光の光軸に対して略垂直の放熱板を備える光素子パッケージと、
前記放熱板の外周と同形状の穴を有し、前記光素子パッケージの前記放熱板を前記穴に挿入することにより、前記光素子パッケージに接触する第１の放熱ブロックと、
前記第１の放熱ブロックを含む放熱体を、前記光素子パッケージが固定されている筐体に近接させる放熱体近接手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、放熱経路の熱抵抗を小さくすることで良好な放熱特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る光送受信器を示す図である。
【図２】（ａ）ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージのパッケージキャップを外した状態を示す図である。（ｂ）ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージのパッケージキャップを被せた状態を示す図である。
【図３】光モジュールの送受信光の光軸を説明するための図である。
【図４】（ａ）実施の形態１に係る光モジュールを側面から見た図である。（ｂ）実施の形態１に係る光モジュールを底面から見た図である。
【図５】（ａ）実施の形態２に係る光モジュールを側面から見た図である。（ｂ）実施の形態２に係る光モジュールを底面から見た図である。
【図６】（ａ）実施の形態３に係る光モジュールを側面から見た図である。（ｂ）実施の形態３に係る光モジュールを底面から見た図である。
【図７】実施の形態４に係る光モジュールを側面から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
本実施の形態に係る光送受信器１は、図１に示すように、光モジュール１０と、光モジュール１０及び制御回路等を格納する筐体２０を備える。光モジュール１０は、ＴＯ−ＣＡＮ（Transistor Outline Can）型パッケージ３０と、第１金属ブロック３６、第２金属ブロック３７と、モジュールボディ４０と、パッケージホルダ５０と、レセプタクル６０と、を有する。
【００１７】
ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０は、図２に示すように、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０の基台であるステム３１と、パッケージキャップ３２と、レンズホルダ３３と、リード端子３４と、を備える光素子パッケージである。ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０は任意の光素子を実装可能であるが、本実施の形態においては、図２（ａ）に示すように発光素子３５を実装した場合について説明する。発光素子３５を実装したＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０からなる光モジュール１０は光送信モジュールとして機能する。
【００１８】
ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のパッケージキャップ３２は、発光素子３５等の光学部品を保護するために、ステム３１の上方を覆う保護キャップである。パッケージキャップ３２の上部に中央に設けられたレンズホルダ３３には、光学レンズ３３１が備え付けられており、その光学レンズ３３１により、発光素子３５から出力される光が集光される。図２（ａ）に、発光素子３５から出力される光が光学レンズ３３１で集光される様子を破線で例示している。リード端子３４は、発光素子３５に電流を流すためのリード端子を含む入出力端子や、ＧＮＤ端子である。リード端子３４は光モジュール１０を制御する制御回路等に接続される。
【００１９】
モジュールボディ４０は、光モジュール１０の中央部に位置し、光モジュール１０の構造上の強度を保つための部品であり、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力される光を通過させるために、内部は空洞である。
【００２０】
パッケージホルダ５０は、ＴＯ−ＣＡＮパッケージ３０のパッケージキャップ３２を保持して、ＴＯ−ＣＡＮパッケージ３０をモジュールボディ４０に対して固定するための円筒形の部品である。パッケージホルダ５０も、モジュールボディ４０と同様に、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力される光を通過させるために、内部は空洞である。
【００２１】
パッケージホルダ５０は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力される光の光軸に対して略垂直な面内において、モジュールボディ４０に対する位置調整が可能である。ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力される光が、レセプタクル６０内のフェルール６１を伝送するようにモジュールボディ４０に対して最適な位置に調整され固定される。
【００２２】
レセプタクル６０は、図３に示すように、短尺の光ファイバを中心に保持したフェルール６１を内蔵しており、発光素子３５から出力され光学レンズ３３１により集光された光が、フェルール６１内の光ファイバに入射される。
【００２３】
レセプタクル６０のＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０側と逆側の開口部６０１には、伝送用の光ファイバケーブルの端部に設けられた光コネクタのフェルールを挿入することができる。光コネクタのフェルールがレセプタクル６０内のフェルール６１と接合することにより、フェルール６１内の光を、光コネクタのフェルールに入射させ、光ファイバケーブル内を伝送させることができる。
【００２４】
レセプタクル６０の外周部には、つば６２があり、このつばを、筐体２０側に設けた出っ張り６３で挟み込むことにより、レセプタクル６０を筐体２０に対して固定している。
【００２５】
第１金属ブロック３６、第２金属ブロック３７は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージで発生した熱を筐体に放熱させるための放熱ブロックである。
【００２６】
第１金属ブロック３６は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１の外周と略同形状の穴を有する板状の金属ブロックである。第１金属ブロック３６は、図２（ｂ）に示すように、その穴にステム３１を嵌め込むことにより、第１金属ブロック３６とステム３１を接触させる。また、第１金属ブロック３６の表面３６１の外周は、矩形状であり、第１金属ブロック３６の厚さは、ステム３１の厚さと略同一である。
【００２７】
第２金属ブロック３７は、図４に示すように、第１金属ブロック３６の３面に対向する面３７１、３７２、３７３を有するコの字形の金属ブロックである。図４（ａ）は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０、第１金属ブロック３６、第２金属ブロック３７を、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のリード端子３４側から見た図であり、図４（ｂ）は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０、第１金属ブロック３６、第２金属ブロック３７を、筐体２０の下面２２側から見た図である。
【００２８】
第１金属ブロック３６は、第２金属ブロック３７のコの字の互いに平行な面３７１、３７３に沿ってスライドするため、第１金属ブロックと第２金属ブロックは、十分な接触面を有していると言える。また、第２金属ブロック３７の第１金属ブロック３６に対向する３面のうちの１面である面３７２の裏面３７４と、筐体２０の上面２１は、接着剤３８で固定されている。ここで接着剤３８は熱伝導性を有するものが望ましい。この構成により、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１から、第１金属ブロック３６、第２金属ブロック３７、接着剤３８を経由して筐体２０に繋がる放熱経路が確保されることとなる。
【００２９】
次に、本実施の形態に係る光送受信器１の製造方法について説明する。
【００３０】
まず、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０内に、発光素子３５等の光学部品を実装し、配線も行った後に、光学レンズ３３１を搭載したパッケージキャップ３２を被せ、封止する。
【００３１】
一方、モジュールボディ４０にレセプタクル６０を固定したものを用意する。ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のパッケージキャップ３２にパッケージホルダ５０を嵌め込み、モジュールボディ４０に対してパッケージホルダ５０を固定する。ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力させる光の光軸と、レセプタクル６０内のフェルール６１の中心軸を合わせた状態で固定する必要がある。具体的には、レセプタクル６０に光ファイバ付きの光コネクタのフェルールを挿入し、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０内の発光素子３５に電流を流して発光させ、その光がレセプタクル６０内のフェルール６１、光コネクタ内のフェルール、光ファイバを通過して出力された光をパワーモニタで監視し、光強度が最大になるところで、パッケージホルダ５０をモジュールボディ４０に対して固定する。
【００３２】
次に、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１を第１金属ブロック３６に嵌め込む。この時ステム３１と第１金属ブロック３６との間に熱伝導グリス等を挟んでも良い。その後、第１金属ブロック３６を第２金属ブロック３７に嵌め込む。
【００３３】
レセプタクル６０のつば６２を筐体２０の出っ張り６３で挟み込む。これにより、モジュールボディ４０、レセプタクル６０、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０は筐体２０に対して固定される。
【００３４】
次に、第２金属ブロック３７を第１金属ブロック３６に沿って上昇させ、第２金属ブロック３７を筐体２０に近づけ、第２金属ブロック３７と筐体２０との間の距離ができるだけ短くなる位置で、接着剤３８を用いて、第２金属ブロック３７を筐体２０に対して固定する。
【００３５】
このようにして製造された光送受信器１は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１から、第１金属ブロック３６、第２金属ブロック３７、接着剤３８を経由して、筐体２０へ熱を伝導する放熱経路が確保できる。この放熱経路について考察する。
【００３６】
第１金属ブロック３６、第２金属ブロック３７として鉄を用いた場合を考える。鉄の熱伝導率は８０［Ｗ／ｍＫ］程度であり、放熱シートや熱伝導性グリスや熱伝導性接着剤の熱伝導率は、１〜６［Ｗ／ｍＫ］程度である。熱抵抗値は、放熱経路の距離に比例し、熱伝導率に反比例するため、例えば、光送受信器の筐体２０とステム２１との距離の約７０％を鉄による熱伝導が行われた場合の放熱経路の熱抵抗を、この距離の全てを放熱シート、熱伝導性グリス、熱伝導性接着剤等による熱伝導が行われた場合の熱抵抗と比較すると、前者の熱抵抗は後者の熱抵抗の約１／３となり、前者の方が放熱特性が優れていると言える。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ステム３１を第１金属ブロック３６に嵌め込み、第２金属ブロック３７を第１金属ブロック３６に接触した状態でスライド可能な構成としたため、第２金属ブロック３７から筐体２０までの距離が短くなり、放熱経路の大部分を熱伝導率の高い金属等で構成することができ、良好な放熱特性が得られる。特に、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０の光軸と、レセプタクルの中心軸との相対位置にばらつきがある場合であっても、金属ブロックのスライドによる調整が可能であり、放熱シートや熱伝導性グリス等の厚みを変えて調整する場合よりも、放熱性の観点から有利となる。
【００３８】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２における光送受信器１、光モジュール１０の構成は、第１金属ブロック７６、第２金属ブロック７７を含む放熱経路の構成を除いて実施形態１と同じである。本実施の形態の放熱経路について、図５を用いて説明する。
【００３９】
図５（ａ）は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０、第１金属ブロック７６、第２金属ブロック７７を、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のリード端子３４側から見た図であり、図５（ｂ）は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０、第１金属ブロック７６、第２金属ブロック７７を、筐体２０の下面２２側から見た図である。
【００４０】
第２金属ブロック７７には、図５（ｂ）に示すように、第１の金属ブロック７６の厚みと略同じ幅の溝７７１が形成されている。第１金属ブロック７６が第２金属ブロック７７の溝７７１に嵌め込まれた状態で、第２金属ブロック７７は第１金属ブロック７６に沿ってスライドすることになる。
【００４１】
本実施の形態に係る光送受信器１の製造方法について、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【００４２】
まず、光学部品等を実装し封止したＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のパッケージキャップ３２の部分をパッケージホルダ５０に嵌め込む。
【００４３】
モジュールボディ４０に対してパッケージホルダ５０を固定する際、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力させる光の光軸を、レセプタクル６０内のフェルール６１の中心軸に合わせた状態となるように位置調整して固定する。
【００４４】
次に、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１を第１金属ブロック７６に嵌め込み、第１金属ブロック７６を第２金属ブロック７７の溝７７１に嵌め込む。第１金属ブロック７６を第２金属ブロック７７の溝７７１に嵌め込んだ状態で、第２金属ブロック７７を第１金属ブロック７６に沿って上昇させ、第２金属ブロック７７を筐体２０に近づけ、第２金属ブロック７７と筐体２０との間の距離ができるだけ短くなる位置で、接着剤３８を用いて第２金属ブロック７７を筐体２０に対して固定する。
【００４５】
このようにして製造された光送受信器１は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１から、第１金属ブロック７６、第２金属ブロック７７、接着剤３８を経由して、筐体２０へ熱を伝導する放熱経路が確保できる。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ステム３１を第１金属ブロックに嵌め込み、第１金属ブロック７６が第２金属ブロック７７の溝７７１に嵌め込まれた状態で、第２金属ブロック７７を第１金属ブロック７６に沿ってスライド可能な構成としたため、良好な放熱特性を得られると共に、製造時の作業性が向上する。
【００４７】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３における光送受信器１、光モジュール１０の構成は、第１金属ブロック８６、第２金属ブロック８７を含む放熱経路の構成を除いて実施形態１と同じである。本実施の形態の放熱経路について、図６を用いて説明する。
【００４８】
図６（ａ）は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０、第１金属ブロック８６、第２金属ブロック８７を、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のリード端子３４側から見た図であり、図６（ｂ）は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０、第１金属ブロック８６、第２金属ブロック８７を、筐体２０の下面２２側から見た図である。
【００４９】
第１金属ブロック８６には、図６（ａ）に示すように、第２金属ブロック８７のコの字形の２つの端部に対向する位置にフランジ８６１が２つ形成されている。各フランジ８６１にはねじ穴８６３が形成されている。ねじ穴８６３に第２金属ブロック８７と反対側からねじ８６２を通し、ねじ８６２の先端を第２金属ブロック８７に突き当てる。このねじを深く通していくと第２金属ブロックは筐体２０の上面２１に向かってスライドしていくため、ねじを締めることによって第２金属ブロック８７と筐体２０との距離が短くなるように調整できる。
【００５０】
第２金属ブロック８７の上下方向の位置は、ねじと筐体２０とで挟まれて固定されているため、実施の形態１のように接着剤３８は必要ない。筐体２０と第２金属ブロック８７のわずかな隙間はより熱伝導率の高い放熱シートや熱伝導性グリス等の熱伝導材３９を挟んでも良い。
【００５１】
本実施の形態に係る光送受信器１の製造方法について、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【００５２】
まず、光学部品等を実装し封止したＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のパッケージキャップ３２の部分をパッケージホルダ５０に嵌め込む。
【００５３】
モジュールボディ４０に対してパッケージホルダ５０を固定する際、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力させる光の光軸を、レセプタクル６０内のフェルール６１の中心軸に合わせた状態となるように位置調整して固定する。
【００５４】
次に、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１を第１金属ブロック８６に嵌め込み、第１金属ブロック８６を第２金属ブロック８７に嵌め込む。第１金属ブロック８６の２箇所のフランジ８６１のねじ穴８６３にそれぞれねじ８６２を挿入し、第２金属ブロック８７の端部に当たるまでねじ８６２を締める。更にねじ８６２を締めていくことで、第２金属ブロック８７を第１金属ブロック８６に沿って上昇させる。第２金属ブロック８７は、筐体２０に当たったところで、ねじ８６２と筐体２０とに挟まれて固定される。このとき、第２金属ブロック８７と筐体２０との間のわずかな隙間には、放熱シートや熱伝導性グリス等の熱伝導材３９を挟んでも良い。
【００５５】
このようにして製造された光送受信器１は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１から、第１金属ブロック８６、第２金属ブロック８７、熱伝導材３９を経由して、筐体２０へ熱を伝導する放熱経路が確保できる。
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、第１金属ブロック８６のフランジ８６に設けたねじ穴８６３に挿入したねじ８６２の先端で、第２金属ブロック８７を押すことにより、第２金属ブロック８７をスライドさせる構成としたため、第２金属ブロック８７を筐体２０に接近させる作業が容易になる。また第２金属ブロック８７は、筐体２０とねじ８６２により固定されるため、第２金属ブロック８７と筐体２０の間に固定用の接着剤が必要なく、第２金属ブロック８７と筐体２０をより接近させることができる。これにより、さらに良好な放熱特性を得られると共に、製造時の作業性が向上する。
【００５７】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４における光送受信器１、光モジュール１０の構成は、第１金属ブロック９６を含む放熱経路の構成を除いて実施の形態１と同じである。本実施の形態の放熱経路について、図７を用いて説明する。
【００５８】
図７は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０、第１金属ブロック９６を、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のリード端子３４側から見た図である。
【００５９】
第１金属ブロック９６は、図７に示すように、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１の外周と略同形状の穴が開けてあり、その穴にステム３１を嵌め込むことで、ステム３１と第１金属ブロック９６が接触する。また、その穴の外周面と第１金属ブロック９６の外周面から構成される壁の厚さ（以下、壁厚と呼ぶ）が４方向で全て異なっている（図７においてａ〜ｄ）。例えば、各壁厚は、ａ＞ｂ＞ｃ＞ｄの関係にある。
【００６０】
ステム３１と筐体２０との距離に応じて、どの壁厚を選択するかを決定し、選択した壁厚の部分が筐体２０の上面２１側を向かせた状態で、第１金属ブロック９６をステム３１に固定する。ここで、第１金属ブロック９６の位置、向きは固定されているため、実施の形態１のように接着剤３８は必要ない。筐体２０と第１金属ブロック９６の隙間はより熱伝導率の高い放熱シートや熱伝導性グリス等の熱伝導材３９を挟む。
【００６１】
本実施の形態に係る光送受信器１の製造方法について、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【００６２】
まず、光学部品等を実装したＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のパッケージキャップ３２の部分をパッケージホルダ５０に嵌め込む。
【００６３】
モジュールボディ４０に対してパッケージホルダ５０を固定する際、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージから出力させる光の光軸を、レセプタクル６０内のフェルール６１の中心軸に合わせた状態となるように位置調整して固定する。
【００６４】
次に、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１を第１金属ブロック９６に嵌め込む。ステム３１と筐体２０との距離に応じて、どの壁厚を選択するかを決定して、第１金属ブロック９６の向きを固定する。具体的には、ステム３１と筐体２０との距離が長い場合、壁厚aの最も厚い辺を筐体２０の上面２１側にした状態で、第１金属ブロック９６をステム２１に対して固定する。逆にステム３１と筐体２０との距離が短い場合、壁厚ｄの最も薄い辺を筐体２０の上面２１側にした状態で、第１金属ブロック９６をステム２１に対して固定する。この際、第１金属ブロック９６と筐体２０との間の間には放熱シートや熱伝導性グリス等の熱伝導材３９を挟んでもよい。
【００６５】
このようにして製造された光送受信器１は、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０のステム３１から、第１金属ブロック９６、熱伝導材３９を経由して、筐体２０へ熱を伝導する放熱経路が確保できる。
【００６６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ステム３１を嵌め込む穴から外周までの厚さがそれぞれ異なる第１金属ブロック９６の穴に、ステム３１を嵌め込んだ状態で、ステム３１から筐体２１までの距離に応じて、第１金属ブロック９６の向きを決定するようにしたため、１つの第１金属ブロック９６により金属ブロックの厚みを変更し、放熱経路の大部分を金属になるようにすることができる。また、厚さの異なる複数の金属ブロックを用意する必要がなくなるので、良好な放熱特性を得られると共に、コスト及び部材管理の点で有利となる。
【００６７】
このように本発明は、光素子を実装した光素子パッケージの放熱板の外周面と同形状の穴を有する第１の放熱ブロックを備え、その穴に光素子パッケージの放熱板を挿入した状態で保持し、第１の放熱ブロックを含む放熱体を筐体に近接させる構成とした。これにより、放熱経路の大部分を熱伝導率の高い材料で構成するため、放熱経路の熱抵抗を小さくすることができ良好な放熱特性を得ることができる。
【００６８】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。
【００６９】
例えば、上記実施の形態においては、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０に発光素子３５を実装した場合について説明したが、受光素子を実装して、光モジュール１０を光受信モジュールとして機能させてもよい。この場合、レセプタクル６０側から入力された光がレンズホルダ３３に備えられた光学レンズ３３１で集光され、受光素子に入力される。また、パッケージホルダ５０をモジュールボディ４０に対して固定する際の位置調整では、受光素子で受光する光を光電変換して得られた電流が最も大きい箇所で、パッケージホルダ５０をモジュールボディ４０に対して固定する。
【００７０】
また、モジュールボディ４０やパッケージホルダ５０の内部は空洞であり、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力された、光学レンズ３３１で集光された光が直接レセプタクル６０のフェルール６１に入射するとしたが、モジュールボディ４０やパッケージホルダ５０の内部にレンズ、フィルタ等の光学部品を備えても良い。ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ３０から出力された光をより効率の良い状態で伝送用光ファイバに結合させるように光路を最適化することができる。
【００７１】
また、ステム３１、及び、ステム３１と筐体２０間の放熱ブロックとして、鉄などの金属ブロックを使用する構成について説明したが、他の熱伝導率の高い材料を使うことも可能である。形状加工が容易な材料を使うことにより製造を簡易化することができる。また、金属の中でも鉄よりも熱伝導率の高い銅などを用いることでさらに熱抵抗を小さくすることができる。
【００７２】
また、実施の形態３において、ねじが第２金属ブロック８７を押す力により、第２金属ブロック８７が第１金属ブロック８６に沿ってスライドするとしたが、第２金属ブロック８７に実施の形態２と同様の溝を設け、第１金属ブロック８６がその溝に嵌め込まれた状態で第２金属ブロック８７が、スライドするようにしてもよい。これにより、製造時の作業性をより向上させることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１ 光送受信器
１０ 光モジュール
２０ 筐体
２１ 筐体の上面
２２ 筐体の下面
３０ ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージ
３１ ステム
３２ パッケージキャップ
３３ レンズホルダ
３３１ 光学レンズ
３４ リード端子
３５ 発光素子
３６、７６、８６、９６ 第１金属ブロック
３６１ 第１金属ブロックの表面
３７、７７、８７ 第２金属ブロック
３７１、３７２、３７３ 第２金属ブロックの対向面
３８ 接着剤
３９ 熱伝導材
４０ モジュールボディ
５０ パッケージホルダ
６０ レセプタクル
６０１ レセプタクルの開口部
６１ フェルール
６２ レセプタクルのつば
６３ 筐体の出っ張り
７７１ 溝部
８６１ フランジ
８６２ ねじ
８６３ ねじ穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光素子を実装し、前記光素子から出力される光、又は、前記光素子に入力される光の光軸に対して略垂直の放熱板を備える光素子パッケージと、
前記放熱板の外周と同形状の穴を有し、前記光素子パッケージの前記放熱板を前記穴に挿入することにより、前記光素子パッケージに接触する第１の放熱ブロックと、
前記第１の放熱ブロックを含む放熱体を、前記光素子パッケージが固定される筐体に近接させる放熱体近接手段と、
を備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記第１の放熱ブロックの前記光軸に略垂直な面の外周は、略矩形状であり、
前記放熱体は、前記第１の放熱ブロックの前記外周の各辺を含む外周面のうち３面に対向する３つの対向面を有するコの字型の第２の放熱ブロックを含み、
前記放熱体近接手段は、前記３つの対向面のうち互いに平行な２面に前記第１の放熱ブロックが接触した状態で、前記第２の放熱ブロックをスライドさせて前記筐体に近接させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記第１の放熱ブロックの前記光軸に略垂直な面の外周は、略矩形状であり、
前記放熱体は、前記第１の放熱ブロックの前記外周の各辺を含む外周面のうち３面に対向する３つの対向面を有するコの字型の第２の放熱ブロックを含み、
前記放熱体近接手段は、前記３つの対向面のうち互いに平行な２面に、前記第１の放熱ブロックの側部が勘合する溝が形成されており、前記第１の放熱ブロックが、前記溝に嵌め込まれた状態で、前記第２の放熱ブロックをスライドさせて前記筐体に近接させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記第１の放熱ブロックは、ねじ穴が設けられたフランジを備え、
前記フランジのねじ穴に通したねじの先端を、前記第２の放熱ブロックのコの字の端部に押し当てた状態で、ねじを回転させることにより、前記第２の放熱ブロックをスライドさせて前記筐体に近接させる、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記第１の放熱ブロックの前記光軸に略垂直な面の外周は、略矩形状であり、
前記第１の放熱ブロックの前記外周の各辺を含む４つの外周面と、前記穴の外周面から構成される壁の厚さが互いに異なり、
前記放熱体近接手段は、前記放熱板と前記筐体の最寄り面との距離に応じて、前記第１の放熱ブロックの前記４つの外周面のうちから選択した面を、前記筐体の最寄り面に対向させることにより、前記放熱体を前記筐体に近接させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記第２の放熱ブロックと前記筐体とを熱伝導性の接着剤で固定する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記第２の放熱ブロックと前記筐体との間に放熱シート又は熱伝導グリスを挟む、
ことを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記第１の放熱ブロックと前記筐体との間に放熱シート又は熱伝導グリスを挟む、
ことを特徴とする請求項５に記載の光モジュール。
【請求項９】
前記光素子パッケージは、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージであり、前記放熱板は、前記ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージのステムである、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記放熱板と前記放熱体の、全部又は一部が金属で構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光モジュールを備える光送受信器。
【請求項１２】
光素子が実装され、前記光素子から出力される光、又は、前記光素子に入力される光の光軸に対して略垂直の放熱板を備える前記光素子パッケージを、筐体に固定させる工程と、
前記放熱板の外周と同形状の穴を有した第１の放熱ブロックの前記穴に、前記光素子パッケージの前記放熱板を嵌め込む工程と、
前記第１の放熱ブロックを含む放熱体を、前記筐体に近接させる工程と、
前記放熱体を前記筐体に固定させる工程と、
を有することを特徴とする光送受信器製造方法。
【請求項１】
光素子を実装し、前記光素子から出力される光、又は、前記光素子に入力される光の光軸に対して略垂直の放熱板を備える光素子パッケージと、
前記放熱板の外周と同形状の穴を有し、前記光素子パッケージの前記放熱板を前記穴に挿入することにより、前記光素子パッケージに接触する第１の放熱ブロックと、
前記第１の放熱ブロックを含む放熱体を、前記光素子パッケージが固定される筐体に近接させる放熱体近接手段と、
を備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記第１の放熱ブロックの前記光軸に略垂直な面の外周は、略矩形状であり、
前記放熱体は、前記第１の放熱ブロックの前記外周の各辺を含む外周面のうち３面に対向する３つの対向面を有するコの字型の第２の放熱ブロックを含み、
前記放熱体近接手段は、前記３つの対向面のうち互いに平行な２面に前記第１の放熱ブロックが接触した状態で、前記第２の放熱ブロックをスライドさせて前記筐体に近接させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記第１の放熱ブロックの前記光軸に略垂直な面の外周は、略矩形状であり、
前記放熱体は、前記第１の放熱ブロックの前記外周の各辺を含む外周面のうち３面に対向する３つの対向面を有するコの字型の第２の放熱ブロックを含み、
前記放熱体近接手段は、前記３つの対向面のうち互いに平行な２面に、前記第１の放熱ブロックの側部が勘合する溝が形成されており、前記第１の放熱ブロックが、前記溝に嵌め込まれた状態で、前記第２の放熱ブロックをスライドさせて前記筐体に近接させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記第１の放熱ブロックは、ねじ穴が設けられたフランジを備え、
前記フランジのねじ穴に通したねじの先端を、前記第２の放熱ブロックのコの字の端部に押し当てた状態で、ねじを回転させることにより、前記第２の放熱ブロックをスライドさせて前記筐体に近接させる、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記第１の放熱ブロックの前記光軸に略垂直な面の外周は、略矩形状であり、
前記第１の放熱ブロックの前記外周の各辺を含む４つの外周面と、前記穴の外周面から構成される壁の厚さが互いに異なり、
前記放熱体近接手段は、前記放熱板と前記筐体の最寄り面との距離に応じて、前記第１の放熱ブロックの前記４つの外周面のうちから選択した面を、前記筐体の最寄り面に対向させることにより、前記放熱体を前記筐体に近接させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記第２の放熱ブロックと前記筐体とを熱伝導性の接着剤で固定する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記第２の放熱ブロックと前記筐体との間に放熱シート又は熱伝導グリスを挟む、
ことを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記第１の放熱ブロックと前記筐体との間に放熱シート又は熱伝導グリスを挟む、
ことを特徴とする請求項５に記載の光モジュール。
【請求項９】
前記光素子パッケージは、ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージであり、前記放熱板は、前記ＴＯ−ＣＡＮ型パッケージのステムである、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記放熱板と前記放熱体の、全部又は一部が金属で構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光モジュールを備える光送受信器。
【請求項１２】
光素子が実装され、前記光素子から出力される光、又は、前記光素子に入力される光の光軸に対して略垂直の放熱板を備える前記光素子パッケージを、筐体に固定させる工程と、
前記放熱板の外周と同形状の穴を有した第１の放熱ブロックの前記穴に、前記光素子パッケージの前記放熱板を嵌め込む工程と、
前記第１の放熱ブロックを含む放熱体を、前記筐体に近接させる工程と、
前記放熱体を前記筐体に固定させる工程と、
を有することを特徴とする光送受信器製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１５３６３（Ｐ２０１３−１１５３６３Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６２５５８（Ｐ２０１１−２６２５５８）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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