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技術 光通信機器

出願人 住友電気工業株式会社
発明者 吉川智
出願日 2003年10月3日 (16年9ヶ月経過) 出願番号 2003-346163
公開日 2005年4月28日 (15年2ヶ月経過) 公開番号 2005-116641
状態 特許登録済
技術分野 電気装置のための部品取付一般 電気装置の冷却等 プリント板等の取付 半導体レーザ 受光素子1(共通事項、放射線検出) 半導体レーザ
主要キーワード 差し込みスペース 締めつけトルク 止め箇所 射出光路 天板面 放熱パス シリコンシート 上下筐体
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2005年4月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

光モジュール基板との電気的接続部分への応力集中を回避し、安定した特性を発揮し、組立も容易なバタフライ型の光モジュールを用いた通信機器を提供する。

解決手段

光モジュールである送信モジュール1は、基板3にそのリードピン10により電気的・機械的に接続され、上筐体4と下筐体5に挟み込まれて、筐体8内に収容される。送信モジュール1は、ねじ止めされず、上筐体4と下筐体5とが、ねじ6によりねじ止めされている。

概要

背景

光入出力用光モジュールを搭載した通信機器が知られている。このような通信機器では、光モジュールがパッケージ基板にねじ止めにより固定される(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。このねじ止めに際して、締めつけによる応力によって光モジュールの光軸ずれや歪みが発生する。そこで、特許文献1の技術では、バタフライ型の光モジュールのフランジ部を本体より縦弾性係数の小さい、つまり、変形しやすい部材とすることで、ねじ止め時の応力をフランジ部で吸収することで光モジュール本体にこの応力が及ぶのを防止している。また、特許文献2の技術では、光モジュールを固定部材で挟み込んで固定することにより光軸ずれの発生を防止しようとするものである。
特開平6−82659号公報(段落0011〜0013、図1、図2)
特開2001−284699号公報(段落0011〜0029、図1〜図4)

概要

光モジュールと基板との電気的接続部分への応力集中を回避し、安定した特性を発揮し、組立も容易なバタフライ型の光モジュールを用いた通信機器を提供する。 光モジュールである送信モジュール1は、基板3にそのリードピン10により電気的・機械的に接続され、上筐体4と下筐体5に挟み込まれて、筐体8内に収容される。送信モジュール1は、ねじ止めされず、上筐体4と下筐体5とが、ねじ6によりねじ止めされている。

目的

そこで本発明は、光モジュールと基板との電気的接続部分への応力集中を回避し、安定した特性を発揮し、組立も容易なバタフライ型の光モジュールを用いた通信機器を提供することを課題とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

バタフライ型光モジュール基板とともに筐体内に収容した光通信機器において、前記筐体は、上筐体下筐体とを係合する構成を有し、前記光モジュールはリードピンにより前記基板と電気的・機械的に接続されて、前記上下筐体に挟み込まれて固定されていることを特徴とする光通信機器。

請求項2

前記光モジュールと前記上下筐体の少なくとも一方との間にシリコンシートが配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光通信機器。

請求項3

前記光モジュールと前記上下筐体の他方との間に銅発泡シートが配置されていることを特徴とする請求項2に記載の光通信機器。

請求項4

前記光モジュールの光入出力部は、ピグテール構造を有していることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光通信機器。

請求項5

前記筐体はアルミダイキャスト製であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光通信機器。

技術分野

0001

本発明は、光通信機器に関し、特に、通信機器内への光モジュール収容方法に関する。

背景技術

0002

光入出力用に光モジュールを搭載した通信機器が知られている。このような通信機器では、光モジュールがパッケージ基板にねじ止めにより固定される(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。このねじ止めに際して、締めつけによる応力によって光モジュールの光軸ずれや歪みが発生する。そこで、特許文献1の技術では、バタフライ型の光モジュールのフランジ部を本体より縦弾性係数の小さい、つまり、変形しやすい部材とすることで、ねじ止め時の応力をフランジ部で吸収することで光モジュール本体にこの応力が及ぶのを防止している。また、特許文献2の技術では、光モジュールを固定部材で挟み込んで固定することにより光軸ずれの発生を防止しようとするものである。
特開平6−82659号公報(段落0011〜0013、図1図2
特開2001−284699号公報(段落0011〜0029、図1図4

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、いずれの技術においても、これらの光モジュールを、その信号処理のための電気回路を搭載する基板とともに筐体内に収容しようとする場合、基板に固定するか、筐体に基板とは独立して固定する必要がある。これらの場合、光モジュールと基板との位置関係がねじ止めの締めつけによる応力によって変動し、光モジュールと基板との電気的接続部分に応力が集中するおそれがある。さらに、通信機器が温度変化のある環境で使用された場合、各部品線膨張率の違いにより電気的接続部分に応力が集中するおそれもある。また、変形によって光モジュールからの放熱特性が変動し、これにより、光モジュールの入出力特性が変動してしまうおそれもある。

0004

光データリンクの高機能化に伴い、高密度実装が要求されているが、ねじを使用する場合、ねじ自体のスペース、ねじ固定する際のドライバー差し込みスペースを確保する必要があり、高密度化障害となっていた。また、ねじを固定するのに要する作業時間も製品コスト加算されるため、低コスト化の観点からも改善が要求されていた。

0005

そこで本発明は、光モジュールと基板との電気的接続部分への応力集中を回避し、安定した特性を発揮し、組立も容易なバタフライ型の光モジュールを用いた通信機器を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0006

上記課題を解決するため、本発明に係る通信機器は、バタフライ型の光モジュールを基板とともに筐体内に収容した光通信機器において、筐体は、上筐体下筐体とを係合する構成を有し、光モジュールはリードピンにより基板と電気的・機械的に接続されて、上下筐体に挟み込まれて固定されていることを特徴とする。

0007

本発明に係る通信機器においては、光モジュールはリードピンによって基板と電気的・機械的に接続される。そして、係合固定される上筐体と下筐体に挟み込まれて固定・収容される。

0008

光モジュールと上下筐体の少なくとも一方との間にシリコンシートまたは銅発泡シートが配置されていることが好ましい。このようにすると、配置されたシートにより、光モジュールと筐体との間の隙間が埋められる。

0009

光モジュールの光入出力部は、ピグテール構造を有しているとよい。また、筐体はアルミダイキャスト製であるとよい。

発明の効果

0010

本発明に係る通信機器においては、光モジュールは上下筐体に挟み込まれて固定されており、ねじ止めによって固定されていないので、締めつけによる応力で変形を起こすことがなく、リードピン部分への応力集中を回避することができ、安定した特性を発揮することができる。また、光モジュールのねじ止めを排除することで、組立におけるプロセスが簡略化され、組立も容易になる。

0011

さらに、光モジュールと筐体との間に熱伝導性の良好な弾性シートを配置することで光モジュールから筐体への放熱性を向上させ、安定した特性を発揮することを容易にしている。

0012

ピグテール構造を採用することで、入出力用光ファイバの脱着によって生ずる機械的応力の発生を回避できる。筐体をアルミダイキャスト製とすることで、筐体からの放熱特性が向上する。

発明を実施するための最良の形態

0013

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

0014

図1は、本発明に係る通信機器の一実施形態の内部構成を示す分解図であり、後述する下筐体5を外した状態を示している。この通信機器100は、基板3と、光モジュールである送信モジュール1と、同じく光モジュールである受信モジュール2とが組み付けられて、上筐体4と、下筐体5からなる筐体内に収容されている。基板3上には、電子回路が搭載され、送信モジュール1と、受信モジュール2は、それぞれ複数本のリードピン10、20により、基板3の対応する電子回路と電気的に接続されるとともに、機械的にも基板に接続されて固定されている。基板3は、上筐体4に、ねじ7により、ねじ止めされており、上筐体4と下筐体5も後述するねじ6により、ねじ止めにより固定される。上筐体4のねじ6に対応するねじ孔41は、基板3を避けるように配置されており、基板3はねじ6の締めつけからは自由な状態に置かれる。

0015

図2は、この通信機器100の断面図である。ここでは、説明を簡略にするため、光モジュールとして送信モジュール1のみを記載し、受信モジュール2については省略している。筐体8は、アルミダイキャスト製であって、上筐体4と、下筐体5の2つを組み合わせた箱型の構造をしている。この筐体8内の空間に、送信モジュール1が組み付けられた基板3が配置されている。

0016

ここで、送信モジュール1は、アルミや銅などの熱伝導性の良好な素材で作られた底板12上に、ペルチェ素子13、ベース板14を積み重ね、その上に発光素子であるレーザダイオード(LD)15を配置している。ベース板14上には、LD15のほか、図示していないが、モニタ用の受光素子であるフォトダイオード(PD)や、LD15の駆動回路、ペルチェ素子13の駆動回路等が搭載されている。これらの回路は、リードピン10によって外部回路へと接続される。

0017

図3は、この発光モジュール光軸方向に沿った断面図である。LD15の射出光路上には、射出光集光するレンズユニット16と、集光された光を導波するための出力用の光ファイバ17が配置される。ここで、光ファイバ17は、送信モジュール1に組み付けられており、いわゆるピグテール構造を有している。そして、ペルチェ素子13やLD15を載せた底板12の上からは、ケース11がかぶせられて、固定されている。受信モジュール2も同様の構成を有している。

0018

図2に示されるように、この送信モジュール1は、ケース11の天板面11aが、下筐体5の内壁面と接触するよう配置されている。天板面11aと下筐体5の内壁面との間には、熱伝導性の良好なシリコンシート等のシート9をはさむことが好ましい。このシート9は厚さ0.5〜1mm程度で弾性を有する材料であることが好ましい。この構成によれば、上筐体4と下筐体5とで送信モジュール1を挟み込んだ時の応力を、このシート9により吸収することができる。シート9の両面、つまり、天板面11a、下筐体5の内壁面のそれぞれと接触する面に、熱伝導性が良好なグリスを塗布してもよい。

0019

一方、送信モジュール1の放熱面12側は、上筐体4の内壁面に直接接触している。送信モジュール1からの放熱は、その大部分が放熱面12に集中する。放熱特性を良好に保つために、この放熱面12と上筐体4の内壁は直接接触させることが好ましい。さらに、両面に熱伝導性の良好なグリスを塗布することも、放熱の面では効果的である。また、両面が直接接触し、上筐体4と下筐体5との間に送信モジュール1を挟み込む際に、機械的応力が直接放熱面12に及ぼされる場合がある。これを避けるために、銅発泡シート等の良熱伝導性の材料で構成された厚さ0.1mm程度のシートを、送信モジュール1の放熱面12と上筐体4の内壁との間にはさみこむことも効果的である。

0020

この通信機器100においては、光モジュールである送信モジュール1は、ねじ止めではなく、上筐体4と下筐体5によって挟み込まれて固定されている。ここで、光モジュールである送信モジュール1、受信モジュール2の水平面上の配置位置は、上下両筐体4、5のねじ止め箇所から略等距離に位置する箇所に配置することが好ましい。このような箇所に配置することで、上下両筐体4、5のねじ止めによって光モジュールを挟み込んで作用する高さ方向の力の平面方向の分布が略均一となり、その固定を確実なものとすることができる。さらに、平面方向における高さ方向の力の分布が略均一となることで、光モジュールのねじれの発生を抑制し、ひいては、光軸のずれを抑制することができる。

0021

上下両筐体4、5がアルミダイキャストのような剛性の高い素材で作られている場合には、ねじ止め箇所からの距離が不均一な位置に光モジュールを配置しても良い。ただし、上下両筐体4、5の少なくとも一方を樹脂などの弾性素材で形成する場合には、ねじ止め箇所からの距離を均一にすることがより好ましい。例えば、図1に示される筐体構造を用いる場合には、送信モジュール1と受信モジュール2の間の箇所A、Bにねじ孔41を増設するとよい。

0022

また、上下両筐体4、5で光モジュール(送信モジュール1、受信モジュール2)を挟み込むことで、光モジュールと上下両筐体4、5間で熱伝導を行う接触面積を十分に確保して、光モジュールからの十分な放熱パスが確保される。これは、特に、発熱の大きなLD15を有する送信モジュール1において、効果的である。そして、主放熱経路であるペルチェ素子13→底板12→上筐体4だけでなく、ケース11→シート9→下筐体5の副放熱経路が形成されることで、光モジュールからの放熱効率を高めることができる。光モジュールは小形であり、底面12aと、天板面11aとの温度差が小さく、天板面11aからの放熱も十分な効果がある。

0023

また、光モジュールのねじ固定を行わないことで、基板3の光モジュール近傍にねじ孔を配置する必要がない。そのため、光モジュールの近傍に回路、配線パターンを配置することができ、高集積化が図れる。また、基板3の実装部品数を増大させることも可能となる。

0024

次に、本発明に係る通信機器の製造方法について具体的に説明する。図4図5はこの製造工程を示す説明図である。ここでは、受信モジュール2を有しない構成で説明する。

0025

まず、図4(a)に示されるような送信モジュール1を用意する。そして、この送信モジュール1を基板3の取り付け用切欠き30内に挿入して(図4(b)参照。)、送信モジュール1のリードピン10を基板3の対応する配線パターンにハンダ付けすることで送信モジュール1を基板3に電気的・機械的に固定する。このとき、リードピン10と基板の3のハンダ接合部は、両者にかかる機械的負荷に対しても十分な強度を有するよう接合されている。

0026

次に、送信モジュール1が固定された基板3を図5(a)に示されるように、上筐体4の収容凹部42に収容して、ねじ7により、基板3を上筐体4に固定する。このとき、送信モジュール1の放熱面である底面12aを上筐体4側へ向ける。ねじ7の締めつけトルクは大きなものである必要はない。

0027

次に、下筐体5を上筐体4にかぶせる。このとき、下筐体5と送信モジュール1との間に、両面にグリスを塗布したシート9を配置しておく。そして、ねじ6により、上筐体4と下筐体5を締めつけ固定する(図5(b)参照)。これにより、本実施形態の通信機器100が得られる。

0028

本実施形態では、このように、送信モジュール1自体は上筐体4と下筐体との締めつけによって固定されており、送信モジュール1には、上下両面に略均等の力が作用するので、締めつけによって位置ずれや送信モジュール1自体の底板の反り等が発生することがない。このため、光軸の位置ずれ、特に、送信モジュール1内部におけるLD15と、レンズユニット16との位置ずれを抑制することができる。このため、光出力の安定性が向上する。

0029

本発明に係る通信機器は、以上の実施形態に限られるものではなく、受信モジュール、送信モジュールの少なくとも一方を基板とともに筐体内に収容した通信機器であれば足りる。また、上述の実施形態においては、送信モジュール1は上筐体4にその放熱面12を接触させているが、下筐体5に放熱面12を接触させる構成をとることも可能である。その場合には、シート9は、上筐体4と送信モジュール1との間に配置される。

0030

さらに、上述の実施形態では、上筐体4と下筐体5とは複数のねじで組み立てる構造、つまり、ねじにより上筐体4と下筐体5とを押し付け合わせることで、送信モジュール1を挟み込む構造としたが、本発明はねじ止めに限定されるものではない。例えば、フック等の他の係合構造を採用することも可能である。

図面の簡単な説明

0031

本発明に係る通信機器の一実施形態の内部構成を示す分解図である。
図1の通信機器の断面図である。
図1の通信機器の送信モジュールの断面図である。
図1の通信機器の製造工程を示す説明図である。
図4の製造工程の続きを示す説明図である。

符号の説明

0032

1…送信モジュール、2…受信モジュール、3…基板、4…上筐体、5…下筐体、6、7…ねじ、8…筐体、9…放熱シート、10…リードピン、11…ケース、11a…天板面、12…底板、12a…底面、13…ペルチェ素子、14…ベース板、16…レンズユニット、17…光ファイバ、41…孔、42…収容凹部、100…通信機器。

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