JP7532869B2

JP7532869B2 - 光モジュール

Info

Publication number: JP7532869B2
Application number: JP2020077842A
Authority: JP
Inventors: 拓弥仲尾
Original assignee: Fujitsu Optical Components Ltd
Current assignee: Fujitsu Optical Components Ltd
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2024-08-14
Anticipated expiration: 2040-04-24
Also published as: CN113552675A; CN113552675B; JP2021173875A; US11914202B2; US20210333492A1

Description

本発明は、光モジュールに関する。

従来のモジュールでは、例えば、樹脂ケースの内側に主回路と、樹脂ケースの外側にパワーボードとを配置して固定する構造がある。また、光モジュールでは、光部品と、光部品を制御する制御回路とを並列に配置するのが一般的である。

特開２００１－３６００３号公報

しかしながら、光モジュールでは、光部品と制御回路とを並列に配置するため、これら光部品及び制御部品を並列に配置するスペースが必要となるため、モジュール全体の小型化を困難にしている。

１つの側面では、光部品及び制御回路を一体化して小型化できる光モジュールを提供することを目的とする。

１つの側面の光モジュールは、筐体と、前記筐体の開口を閉塞する蓋と、前記筐体内部に配置する光部品と、前記筐体外部の前記蓋の表面に配置し、前記光部品を制御する制御回路を実装したプリント基板とを有する。更に、光モジュールは、前記筐体の側面に備え、前記光部品の電極と電気的に接続する側面電極と、前記側面電極と前記制御回路の電極との間を電気的に接続するフレキシブル基板とを有する。

１つの側面によれば、光部品及び制御回路を一体化して光モジュールを小型化できる。

図１は、実施例１の光モジュールの一例を示す斜視図である。図２は、光モジュールの一例を示す平面図である。図３は、一部を省略した図２のＡ－Ａ線断面図である。図４は、光モジュールの一例を示す分解斜視図である。図５は、実施例２の光モジュールの一例を示す分解斜視図である。図６は、光モジュールの一例を示す分解斜視図である。図７は、光モジュールの一例を示す断面図である。

以下、図面に基づいて、本願の開示する光モジュール等の実施例を詳細に説明する。尚、各実施例により、開示技術が限定されるものではない。また、以下に示す各実施例は、矛盾を起こさない範囲で適宜組み合わせても良い。

図１は、実施例１の光モジュール１の一例を示す斜視図、図２は、光モジュール１の一例を示す平面図、図３は、一部を省略した図２のＡ－Ａ線断面図、図４は、光モジュール１の一例を示す分解斜視図である。

図１～図４に示す光モジュール１は、筐体２と、筐体２の開口を閉塞する蓋３と、筐体２内部に配置する光部品４と、筐体２外部の蓋３の表面に配置し、光部品４を制御する制御回路５を実装したプリント基板６とを有する。更に、光モジュール１は、筐体２の側面に備え、光部品４の電極と電気的に接続する側面電極７と、側面電極７と制御回路５の電極との間を電気的に接続するフレキシブル基板８とを有する。更に、光モジュール１は、その一端側に設けた光出力部９及び光入力部１０と、その他端側に設けた低速インタフェース１１及び高速インタフェース１２とを有する。

筐体２は、例えば、セラミック等の材料で形成し、その内部に光部品４を収容する構造である。蓋３は、例えば、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ合金等の金属材料で形成する。蓋３は、電気的な雑音を遮断する材質で形成する。筐体２は、その開口を蓋３で閉塞することで、その内部を気密封止する構造としている。

光部品４は、例えば、コヒーレント光通信に必要な部品である。光部品４は、光源２１と、光送信回路２２と、光受信回路２３と、高速ＬＳＩ２４と、光導波路２５と、ヒートシンクブロック２６と、ペルチェ素子２７とを有する。光源２１は、光信号を発光するレーザダイオードである。光送信回路２２は、光出力部９と接続し、光源２１からの光信号を用いて光信号を光出力部９に出力する。光受信回路２３は、光入力部１０と接続し、光源２１からの光信号を用いて光入力部１０から入力する光信号を受信する。高速ＬＳＩ２４は、光送信回路２２と高速インタフェース１２との間に接続し、高速インタフェース１２から光送信回路２２への光信号の信号処理を実行する。また、高速ＬＳＩ２４は、光受信回路２３と高速インタフェース１２との間に接続し、光受信回路２３から高速インタフェース１２への光信号の信号処理を実行する。

光導波路２５は、高速ＬＳＩ２４と光受信回路２３との間を接続し、光受信回路２３から高速ＬＳＩ２４へ光信号を伝送する導波路である。更に、光導波路２５は、高速ＬＳＩ２４と光送信回路２２との間を接続し、高速ＬＳＩ２４から光送信回路２２へ光信号を伝送する導波路である。ヒートシンクブロック２６は、高速ＬＳＩ２４を冷却する冷却部品である。ペルチェ素子２７は、光源２１、光送信回路２２及び光受信回路２３を冷却する冷却部品である。

プリント基板６は、制御回路５を実装する基板である。制御回路５は、光部品４を制御する。制御回路５は、光部品４内の光送信回路２２や光源２１の光出力を安定制御する機能や、ペルチェ素子２７の温度を制御する機能等を有する。制御回路５は、図示せぬＣＰＵとの通信インタフェースを司る低速インタフェース１１と接続する。尚、プリント基板６は、筐２体の開口を閉塞する蓋３上に配置し、プリント基板６と筐体２とを蓋３を介して重ねる。プリント基板６の外形サイズと筐体２の外形サイズとをほぼ同一にし、例えば、２２ｍｍ×１４ｍｍまでの設計が可能となる。

更に、側面電極７とフレキシブル基板８との間は異方性導電接着剤で電気的に接続しているものとする。尚、筐体２の左右側面に側面電極７と、制御回路５の左右側面の電極との間をフレキシブル基板８で電気的に接続する。この際、例えば、筐体２の片側の側面電極７を６０端子とした場合、筐体２の両側の側面電極７で１２０端子と電気的に接続できる。筐体２の底面には、例えば、銅タングステン等で構成する放熱板１３が貼着してある。

光部品４は筐体２内部に気密封止され、制御回路５を実装するプリント基板６は筐体２の開口を閉塞する蓋３の表面上に配置されている。

実施例１の光モジュール１は、筐体２内部に光部品４を配置し、筐体２の開口を蓋３で閉塞することで筐体２内部に光部品４を気密封止する構造とする。更に、光モジュール１は、蓋３の表面上に制御回路５を実装したプリント基板６を配置し、光部品４の電極と電気的に接続する筐体２側面の側面電極７と制御回路５の電極とをフレキシブル基板８で電気的に接続して構成した。その結果、光部品４と、制御回路５とを蓋３を介して上下に重ねることで光モジュール１全体を小型化できる。

更に、筐体２内部に光部品４を蓋３を用いて気密封止する構造としたので、製造工程での制御回路５からのフラックス等の異物やアウトガスの光部品４に対する影響を抑制できる。また、制御回路５が故障した場合でも、制御回路５が筐体２の外部にあるため、制御回路５を容易に修理・交換が可能となる。

しかも、制御回路５は、筐体２の蓋３側に配置するため、光部品４からの熱の影響を受けることなく、放熱構造が容易となる。

筐体２内部に光部品４を金属製の蓋３を用いて気密封止する構造とし、制御回路５と光部品４との間を蓋３で遮断する構造にした。その結果、蓋３が制御回路５から発生する高周波の雑音を遮断するため、制御回路５から発生する高周波の雑音が筐体２内部の光部品４に干渉するような事態を抑制することで、信号品質の劣化を抑制できる。

また、筐体２内部の光部品４、特に高速ＬＳＩ２４と、筐体２外部の制御回路５とを蓋３を介して重ねる構造としたので、筐体２とほぼ同等の回路実装面積を得る。その結果、回路の設計自由度が向上し、部品の選択範囲が拡大、低コスト部品の適用も可能となることから光モジュール１全体での低コスト化が可能となる。

光部品４の放熱面と制御回路５の放熱面とを分離することで、放熱設計が容易となる。また、筐体２内部の光部品４の熱は筐体２底面の放熱板１３から、制御回路５の熱は制御回路５の上面から放熱できる。

更に、光部品４内の高速ＬＳＩ２４の熱はヒートシンクブロック２６で放熱し、例えば、光源２１、光送信回路２２、光受信回路２３及び光導波路２５の熱はペルチェ素子２７で放熱する。その結果、光部品４への熱の影響を回避できる。

尚、実施例１の光モジュール１では、筐体２内に配置した光部品４を蓋３を用いて気密封止する構造としたが、気密封止する構造に限定されるものではなく、気密でなくても良く、適宜変更可能である。

また、蓋３は金属製で構成する場合を例示したが、金属製に限定されるものではなく、制御回路５で発生する高周波の雑音を遮断する材質で構成する電波吸収体でも良く、適宜変更可能である。

また、蓋３の材質としては、例えば、コバール（Fe-29Ni-17Co）、ステンレス（SUS304）や42アロイ（Fe-42Ni）等でも良い。また、電波吸収体の材料としては、例えば、カーボンを含有させたアルミナセラミックス（Al2O3）、フェライト系セラミックス（Fe2O3）等で構成しても良い。尚、電波吸収体の材料としては、筐体２の蓋３の代用となる硬質なもの（シート状・フィルム状の変形するものは除く）でも良い。

尚、実施例１の光モジュール１は、プリント基板６の一面側に制御回路５を実装する場合を例示したが、プリント基板６の両面側に制御回路５を実装するタイプにも適用可能であり、その実施の形態につき、実施例２として以下に説明する。尚、実施例１の光モジュール１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。

図５は、実施例２の光モジュール１Ａの一例を示す分解斜視図、図６は、光モジュール１Ａの一例を示す分解斜視図、図７は、光モジュール１Ａの一例を示す断面図である。図５乃至図７に示す制御回路５は、プリント基板６の表面に実装した第１の制御回路５Ａと、プリント基板６の裏面に実装した第２の制御回路５Ｂとを有する。プリント基板６は、第１の制御回路５Ａ及び第２の制御回路５Ｂを両面実装した基板である。蓋３Ａは、その表面に凹部３１を形成する。凹部３１は、プリント基板６を蓋３Ａの表面に配置した場合に第２の制御回路５Ｂを収容する構成とする。

実施例２の光モジュール１Ａでは、蓋３Ａの表面に凹部３１を形成し、第１の制御回路５Ａ及び第２の制御回路５Ｂを両面実装したプリント基板６を蓋３Ａの表面に配置した場合に第２の制御回路５Ｂを凹部３１に収容する。その結果、両面実装のプリント基板６にも対応できるため、回路実装面積を更に拡大でき回路設計の自由度が向上する。また蓋３Ａ側に配置することにより放熱面を確保でき、ヒートシンク構造が容易に構成できる。

また、図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

１，１Ａ光モジュール
２筐体
３，３Ａ蓋
４光部品
５制御回路
５Ａ第１の制御回路
５Ｂ第２の制御回路
６プリント基板
７側面電極
８フレキシブル基板
２１光源
２２光送信回路
２３光受信回路
３１凹部

Claims

筐体と、
前記筐体の開口を閉塞する蓋と、
前記筐体内部に配置する光部品と、
前記筐体外部の前記蓋の表面に配置し、前記光部品を制御する制御回路を実装したプリント基板と、
前記筐体の側面に備え、前記光部品の電極と電気的に接続する側面電極と、
前記側面電極と前記制御回路の電極との間を電気的に接続するフレキシブル基板と、を有し、
前記筐体内部の前記光部品と前記筐体外部の前記制御回路とを前記蓋を介して上下に配置して、前記光部品と前記制御回路との間を前記蓋で電気的に遮断する
ことを特徴とする光モジュール。
前記制御回路は、
前記プリント基板の表面に実装した第１の制御回路と、
前記プリント基板の裏面に実装した第２の制御回路と
を有し、
前記蓋の表面に形成した凹部に前記第２の制御回路が収容するように、前記プリント基板を前記蓋の表面に配置したことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
前記光部品を前記筐体内部に前記蓋を用いて気密封止したことを特徴とする請求項１又は２に記載の光モジュール。
前記蓋は、
金属製の材質で形成することを特徴とする請求項１～３の何れか一つに記載の光モジュール。
前記蓋は、
電気的な雑音を遮断する材質で形成することを特徴とする請求項１～４の何れか一つに記載の光モジュール。
前記フレキシブル基板と前記側面電極との間を異方性導電接着剤で電気接続したことを特徴とする請求項１～５の何れか一つに記載の光モジュール。