JP2013149667A - 光モジュールおよび光送信器 - Google Patents

Abstract

【課題】光サブアセンブリの放熱効率を向上する。
【解決手段】光モジュール１は、光サブアセンブリ２と、光サブアセンブリ２に電気的に接続されるＦＰＣ３と、光サブアセンブリ２およびＦＰＣ３の間に設けられた放熱シート４と、を備え、光サブアセンブリ２は、ステム２１と、ステム２１の主面２１ａに設けられたペルチェ素子２４ａと、ペルチェ素子２４ａ上に設けられたＬＤ２６と、ステム２１の裏面２１ｂに設けられた接続端子２ａと、を有し、光サブアセンブリ２は、主面２１ａに交差する方向に光を出射し、裏面２１ｂは第１領域２１ｃと第２領域２１ｄとを有し、接続端子２ａは第１領域２１ｃに設けられ、ＦＰＣ３は接続端子２ａを介して光サブアセンブリ２に電気的に接続され、放熱シート４は第２領域２１ｄに接しており、光サブアセンブリ２はステム２１および放熱シート４を介して放熱される。
【選択図】図３

Description

本発明は、光モジュールおよび光送信器に関するものである。

半導体レーザ素子とこの半導体レーザ素子の温度を制御するペルチェ素子とを備えた光通信用の光モジュールが知られている。例えば、下記の特許文献１には、同軸型の光モジュールが記載されている。この光モジュールは、ステム上に設けられた熱電素子と、レーザダイオードとを備え、熱電素子が設けられる面に垂直な方向にレーザダイオードからの光が出射される。また、下記の特許文献２には、セラミックパッケージ型の光モジュールが記載されている。この光モジュールは、基板上に設けられたペルチェ素子と、ペルチェ素子上に設けられたレーザダイオードとを備え、ペルチェ素子が設けられる基板の面に垂直な方向にレーザダイオードからの信号光が出射される。

特開２００３−１４２７６６号公報 特開２０１１−４３５９４号公報

上記特許文献には、光モジュールの放熱機構については開示されていない。上記特許文献の光モジュールでは、ペルチェ素子がステムまたは基板の主面に設けられ、接続端子がステムまたは基板の裏面に設けられている。このため、例えば上記特許文献１の光モジュールでは、ステムの周囲に金属製の部材を取り付け、この部材を介して放熱することが考えられる。この場合、ペルチェ素子から放熱用部材までの距離が長いので、効率的に放熱できないおそれがあり、さらなる放熱効率の改善が望まれる。

そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、効率的に放熱可能な構造を有する光モジュールおよび光送信器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る光モジュールは、（ａ）光サブアセンブリと、（ｂ）前記光サブアセンブリに電気的に接続されるフレキシブルプリント基板と、（ｃ）前記光サブアセンブリおよび前記フレキシブルプリント基板の間に設けられたグラファイトシートと、を備える。前記光サブアセンブリは、主面および前記主面に対して反対側の裏面を有するベース部材と、前記主面に設けられたペルチェ素子と、前記ペルチェ素子上に設けられた半導体光素子と、前記裏面に設けられた接続端子と、を有し、前記光サブアセンブリは前記主面に交差する方向に光を出射し、前記裏面は第１領域と第２領域とを有し、前記接続端子は前記第１領域に設けられ、前記フレキシブルプリント基板は前記接続端子を介して前記光サブアセンブリに電気的に接続され、前記グラファイトシートは前記第２領域に接しており、前記光サブアセンブリは前記ベース部材および前記グラファイトシートを介して放熱されることを特徴とする。

この光モジュールによれば、ペルチェ素子はベース部材の主面に設けられ、グラファイトシートはベース部材の裏面に接するように光サブアセンブリとフレキシブルプリント基板との間に設けられる。また、グラファイトシートは、その延在方向において高い熱伝導率を有する。このため、ペルチェ素子において発生した熱を、ベース部材およびグラファイトシートを介して放熱することができる。このとき、ペルチェ素子の熱がグラファイトシートに達するまでの放熱経路の長さは、ベース部材の厚さにほぼ等しい。したがって、ベース部材の周囲を覆うように放熱用部材を取り付ける場合と比較して、放熱経路を短くすることができる。その結果、光サブアセンブリの放熱効率を向上することが可能となる。また、グラファイトシートを光サブアセンブリとフレキシブルプリント基板との間に設ける構成であるので、光モジュールの大きさを増大させることなく、効率的な放熱が可能となる。

前記グラファイトシートは、前記光サブアセンブリから離れるように延びてもよい。この場合、グラファイトシートによって、光サブアセンブリにおいて発生した熱を光サブアセンブリから離れたところまで伝えることができる。

前記光サブアセンブリの前記接続端子と前記フレキシブルプリント基板とを接続する導電性の接続部材をさらに備え、前記グラファイトシートは、前記接続端子および前記接続部材から隔てて配置されてもよい。この場合、光サブアセンブリからフレキシブルプリント基板に流れる電流およびフレキシブルプリント基板から光サブアセンブリに流れる電流が、グラファイトシートに流れるのを抑制できる。

光モジュールは、前記フレキシブルプリント基板と前記グラファイトシートとの間に設けられた押さえ板をさらに備えてもよい。この場合、押さえ板によってグラファイトシートをベース部材に押さえつけることができる。このため、ベース部材の裏面とグラファイトシートとがより確実に接触することができ、光サブアセンブリの放熱効率を向上することが可能となる。

前記光サブアセンブリは、同軸型の光サブアセンブリであり、前記接続端子は、前記第１領域から突出し、前記グラファイトシートは、前記第１領域に位置合わせして設けられた開口部を有し、前記接続端子は、前記開口部を挿通してもよい。この場合、同軸型の光サブアセンブリにおいて、効率的な放熱が可能となる。また、グラファイトシートが第１領域に対向して設けられた開口部を有することにより、光サブアセンブリからフレキシブルプリント基板に流れる電流およびフレキシブルプリント基板から光サブアセンブリに流れる電流が、グラファイトシートに流れるのを抑制できる。

前記光サブアセンブリは、セラミック積層基板を含むパッケージ型の光サブアセンブリであり、前記第１領域は、前記第２領域の周縁に位置してもよい。この場合、セラミック積層基板を含むパッケージ型の光サブアセンブリにおいて、効率的な放熱が可能となる。

前記光サブアセンブリは、前記第２領域に設けられた凸部を有してもよい。この場合、裏面の第２領域に設けられた凸部によって、光サブアセンブリとグラファイトシートとがより確実に接触することができ、光サブアセンブリの放熱効率を向上することが可能となる。

本発明に係る光送信器は、上記光モジュールと、リジッド基板と、ヒートシンクと、を備え、前記フレキシブルプリント基板は、前記光サブアセンブリと前記リジッド基板とを電気的に接続し、前記グラファイトシートは、前記光サブアセンブリから前記ヒートシンクまで延びることを特徴とする。この光送信器によれば、光サブアセンブリにおいて発生した熱を、グラファイトシートによって光サブアセンブリからヒートシンクまで伝えることができる。また、グラファイトシートはフレキシブルであるので、グラファイトシートの形状を容易に変更でき、ヒートシンクの配置の制限を低減することが可能となる。

本発明によれば、光サブアセンブリの放熱効率を向上できる。

第１実施形態の光モジュールの概略構成図である。 図１の光サブアセンブリの概略構成図である。 光送信器における図１の光モジュールの実装例を示す図である。 第２実施形態の概略構成図である。 図４の光サブアセンブリの概略構成図である。 光送信器における図４の光モジュールの実装例を示す図である。 第１実施形態の変形例を示す図である。 第２実施形態の変形例を示す図である。 （ａ）は図１の光サブアセンブリの変形例を示す図、（ｂ）は図４の光サブアセンブリの変形例を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の光モジュール１の概略構成図である。光モジュール１は、ホスト装置に取り付けられ、光通信に用いられるモジュールである。図１に示されるように、光モジュール１は、光サブアセンブリ２と、フレキシブルプリント基板（Flexible Printed Circuit；以下、「ＦＰＣ」という。）３と、放熱シート４とを備える。光サブアセンブリ２は、同軸型の光サブアセンブリであって、光送信器の回路基板からＦＰＣ３を介して受信した電気信号を光信号に変換し、変換した光信号を光ファイバを介して光モジュール１の外部へ送信する。

図２は、光サブアセンブリ２の概略断面図である。図２に示されるように、光サブアセンブリ２は、ステム２１と、キャップ２２とからなるケースを有する。ステム２１は、ケース内に設けられる部品の支持台となる金属製のベース部材である。ステム２１は、主面２１ａと、主面２１ａに対して反対側の裏面２１ｂと、を有する。主面２１ａには、後述の各部品が設けられる。裏面２１ｂは、第１領域２１ｃと第２領域２１ｄとを有する。この例では、第１領域２１ｃは、裏面２１ｂの中心を挟んで互いに平行に延びる１対の領域である。この第１領域２１ｃには、複数の接続端子２ａが設けられる。複数の接続端子２ａは、例えばリード端子であり、裏面２１ｂに交差する方向に第１領域２１ｃから突出している。第２領域２１ｄは、後述の放熱シート４と接する領域である。

キャップ２２は、側部２２ａと頂部２２ｂとを有する。側部２２ａは、主面２１ａの法線軸を軸とした筒状の形状を成し、その一端がステム２１によって塞がれている。頂部２２ｂは、側部２２ａの他端を塞ぐように配置され、その中心付近に開口部２２ｃが設けられている。この開口部２２ｃは、後述するＬＤ２６の出射方向に設けられている。

光サブアセンブリ２は、ケース内に、ＴＥＣ（Thermoelectric Cooler）２４と、サブマウント２５と、レーザダイオード（以下、「ＬＤ」という。）２６と、台座部２７と、光学レンズ２９と、を備える。ＴＥＣ２４は、ＬＤ２６の温度を制御する機能を有し、例えばＬＤ２６から吸熱またはＬＤ２６へ放熱することによりＬＤ２６の温度を制御する。このＴＥＣ２４は、ステム２１の主面２１ａ上に設けられる。ＴＥＣ２４は、ペルチェ素子２４ａと、上基板２４ｂと、下基板２４ｃとを有する。ペルチェ素子２４ａは、熱電変換素子であって、上基板２４ｂと下基板２４ｃとの間に配置される。上基板２４ｂは、ペルチェ素子２４ａ上に設けられる。下基板２４ｃは、ステム２１の主面２１ａに設けられる。

サブマウント２５は、ＬＤ２６を保持する部材であって、台座部２７の側面に設けられる。ＬＤ２６は、信号光を出力する半導体光素子であって、サブマウント２５上に設けられる。このＬＤ２６は、光学レンズ２９に信号光を出射する。台座部２７は、上基板２４ｂ上に設けられる。光学レンズ２９は、ＬＤ２６によって出射された信号光を集光し、スリーブ内の光ファイバ端に出射するレンズである。この光学レンズ２９は、ＬＤ２６の出射方向に設けられ、開口部２２ｃに嵌合される。このように構成された光サブアセンブリ２は、主面２１ａに交差する方向Ｘ１に光を出射する。この方向Ｘ１は、例えば主面２１ａに直交する方向である。

図１に戻って、ＦＰＣ３は、帯状に延びるフレキシブルプリント基板であって、光サブアセンブリ２に電気的に接続され、光サブアセンブリ２と光送信器の回路基板とを互いに電気的に接続する。ＦＰＣ３は、一端部３ａと、他端部３ｂと、中間部３ｃとを有する。ＦＰＣ３の一端部３ａには、複数の接続端子３１が設けられ、他端部３ｂには、複数の接続端子３２が設けられる。接続端子３１の各々は、光サブアセンブリ２の接続端子２ａに対向する位置に設けられ、接続端子２ａが挿通可能な貫通孔を有する。接続端子３１には、接続端子２ａが挿通され、導電性の接続部材（例えば半田）により接続端子３１と接続端子２ａとが電気的に接続される。接続端子３２の各々は、回路基板の接続端子に対向する位置に設けられ、導電性の接続部材により回路基板の接続端子に接続される。中間部３ｃは、一端部３ａと他端部３ｂとの間に設けられ、一端部３ａと他端部３ｂとを電気的に接続する。回路基板からの電気信号は、このＦＰＣ３を介して光サブアセンブリ２に伝送される。

放熱シート４は、帯状に延びる熱伝導シートであって、その厚さは０．１ｍｍ程度である。放熱シート４は、その延在方向において７００〜１６００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度の非常に高い熱伝導率を有し、厚さ方向の熱伝導率よりも延在方向への熱伝導率が高い特性を有する。この放熱シート４の延在方向の熱伝導率は、銅の熱伝導率の２〜４倍程度、アルミニウムの熱伝導率の３〜６倍程度である。このため、放熱シート４は、熱源から放熱面へ効率的に熱を伝えることができる。また、放熱シート４の密度は、０．８５〜１．９ｇ／ｃｍ^３程度で軽量である。また、放熱シート４は、フレキシブル性を有し、柔軟で加工が容易といった特長を有する。以上のような特性を有する放熱シート４としては、例えばグラファイトシートがある。

放熱シート４は、光サブアセンブリ２とＦＰＣ３との間に設けられ、光サブアセンブリ２から離れるように延びる。また、放熱シート４は、第１部分４ａと第２部分４ｂと第３部分４ｃとを有する。第１部分４ａ、第２部分４ｂおよび第３部分４ｃは、放熱シート４の延在方向に沿って順に配置されている。第１部分４ａは、ステム２１の裏面２１ｂに接する部分であって、ステム２１を挟んでＴＥＣ２４と対向する位置に少なくとも設けられる。第３部分４ｃは、ヒートシンク等の放熱面に接する部分である。第２部分４ｂは、第１部分４ａと第３部分４ｃとの間に設けられた部分である。また、放熱シート４は、裏面２１ｂの第１領域２１ｃに位置合わせして設けられた開口部４１を有する。この開口部４１には、対向する第１領域２１ｃに設けられた接続端子２ａが挿通される。この例では、４本の接続端子２ａが開口部４１に挿通される。開口部４１の開口縁は、挿通される接続端子２ａから一定の距離を隔てて設けられる。

次に、光モジュール１の組立方法について説明する。まず、放熱シート４の開口部４１に、光サブアセンブリ２の接続端子２ａを挿通して、放熱シート４の第１部分４ａをステム２１の裏面２１ｂ上に重ね合わせる。さらにＦＰＣ３の接続端子３１に接続端子２ａを挿通して、ＦＰＣ３の一端部３ａを放熱シート４の第１部分４ａ上に重ね合わせる。そして、ＦＰＣ３の一端部３ａを光サブアセンブリ２のステム２１の裏面２１ｂに押し込みながら、半田などの導電性の接続部材によって、接続端子２ａと接続端子３１とを固定する。これにより、放熱シート４の第１部分４ａは、ＦＰＣ３の一端部３ａによってステム２１の裏面２１ｂに押しつけられ、第２領域２１ｄに接した状態で固定される。

次に、このように構成された光モジュール１の実装例を説明する。図３は、光送信器１０における光モジュール１の実装例を示す図である。図３に示されるように、光送信器１０は、光モジュール１と、回路基板１１と、ヒートシンク１２とを備える。回路基板１１は、リジッド基板であって、複数の回路部品が実装されている。この回路基板１１では、外部から伝送されてきた電気信号に対して所定の処理が行われ、処理された信号が光サブアセンブリ２に送信される。また、回路基板１１は、実装面１１ａに設けられた接続端子１１ｂを備える。ヒートシンク１２は、高い熱伝導性を有する部材であって、例えば光送信器１０の筐体である。このヒートシンク１２は、熱を外部に放熱する。

この光送信器１０において、ＦＰＣ３は、光サブアセンブリ２と回路基板１１とを電気的に接続する。具体的には、他端部３ｂの接続端子３２の各々が、回路基板１１の実装面１１ａに設けられた接続端子１１ｂに半田などの導電性の接続部材によって接続される。また、中間部３ｃは、光サブアセンブリ２および回路基板１１の配置に応じて折り曲げられる。放熱シート４は、光サブアセンブリ２からヒートシンク１２の放熱面１２ａまで延びる。具体的には、第２部分４ｂを折り曲げるなどして、第３部分４ｃが放熱面１２ａに当接される。

ベース部材の主面に下基板を介してペルチェ素子が設けられ、ベース部材の裏面に接続端子が設けられた従来の光サブアセンブリでは、ベース部材の主面の法線軸回りにベース部材を覆うように、光サブアセンブリに放熱用の部品を外付けしている。また、放熱用の部品を光サブアセンブリに取り付けるための部品がさらに必要になる場合がある。この従来の光サブアセンブリでは、ペルチェ素子の熱は、下基板を介してベース部材の主面からベース部材の周縁へ広がり、ベース部材の周縁から放熱用の部品を介して放熱面に放熱される。

これに対して、光モジュール１では、ペルチェ素子２４ａの熱は、下基板２４ｃを介してステム２１の主面２１ａから裏面２１ｂへ伝わり、裏面２１ｂから放熱シート４を介してヒートシンク１２の放熱面１２ａに放熱される。このように、ペルチェ素子２４ａの熱が放熱シート４に達するまでの放熱経路の長さは、ステム２１の厚さにほぼ等しい。このため、光モジュール１は、従来の光モジュールに対してペルチェ素子２４ａにおいて発生した熱の放熱経路を短縮することができる。そして、放熱シート４の延在方向の熱伝導率は、ステム２１の熱伝導率よりも高い。したがって、光モジュール１を実装した光送信器１０では、ペルチェ素子２４ａの熱を効率的に放熱できる。

また、光モジュール１では、光サブアセンブリ２とＦＰＣ３との間に放熱シート４を挟み込むだけの簡単な構造により、光モジュール１の大きさを増大させることなく光サブアセンブリ２を効率的に放熱することができる。また、放熱シート４はその延在方向への熱伝導率が高いので、ペルチェ素子２４ａの熱を効率的に放熱できる。さらに、放熱シート４は、フレキシブルであり、かつ、自在にカッティング可能な性質を有する。このため、放熱シート４の形状を容易に変更することができ、放熱先となるヒートシンク１２の配置の制限を緩和することが可能となる。

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態の光モジュール５の概略構成図である。光モジュール５は、ホスト装置に取り付けられ、光通信に用いられるモジュールである。図４に示されるように、光モジュール５は、光サブアセンブリ６と、ＦＰＣ７と、放熱シート８とを備える。光サブアセンブリ６は、セラミックパッケージ型の光サブアセンブリであって、光送信器の回路基板からＦＰＣ７を介して受信した電気信号を光信号に変換し、変換した光信号を光ファイバを介して光モジュール５の外部へ送信する。光サブアセンブリ６、ＦＰＣ７および放熱シート８はそれぞれ、光モジュール１の光サブアセンブリ２、ＦＰＣ３および放熱シート４に対応し、同等の機能を有している。ここでは、構造上の相違を中心に説明する。

図５は、光サブアセンブリ６の概略断面図である。図５に示されるように、光サブアセンブリ６は、基板６１と、パッケージフレーム６２と、金属フレーム６３とからなるセラミック積層基板を含むセラミックパッケージ型の光サブアセンブリである。基板６１は、セラミック製の矩形状の基板であって、パッケージ構造内に設けられる部品の支持台となるベース部材である。

基板６１は、主面６１ａと、主面６１ａに対して反対側の裏面６１ｂと、を有する。主面６１ａには、後述の各部品が設けられる。裏面６１ｂは、第１領域６１ｃと第２領域６１ｄとを有する。第１領域６１ｃは、第２領域６１ｄの周縁に位置し、例えば裏面６１ｂの２辺または３辺に沿って設けられる。この例では、第１領域６１ｃは、裏面６１ｂの一対の対辺に沿って設けられている。この第１領域６１ｃには、複数の接続端子６ａが設けられる。複数の接続端子６ａは、例えばパッドであって、接続端子７１に電気的に接続される。

第２領域６１ｄは、後述の放熱シート８と接する領域である。この例では、第２領域６１ｄは、一対の第１領域６１ｃの間に位置する。パッケージフレーム６２は、例えばセラミック製の矩形枠状部材であって、基板６１上に積層される。金属フレーム６３は、金属製のリッドを溶接および半田により固定するための部材であって、パッケージフレーム６２上に設けられる。なお、樹脂接着する場合は、金属フレーム６３を省略してもよい。

光サブアセンブリ６は、パッケージ構造内に、ＴＥＣ６４と、サブマウント６５と、ＬＤ６６と、ミラーレンズキャリア６７と、ミラー６８と、光学レンズ６９と、を備える。ＴＥＣ６４は、ＬＤ６６の温度を制御する機能を有し、例えばＬＤ６６から吸熱またはＬＤ６６へ放熱することによりＬＤ６６の温度を制御する。このＴＥＣ６４は、基板６１の主面６１ａ上に設けられる。ＴＥＣ６４は、ペルチェ素子６４ａと、上基板６４ｂと、下基板６４ｃとを有する。ペルチェ素子６４ａは、熱電変換素子であって、上基板６４ｂと下基板６４ｃとの間に配置される。上基板６４ｂは、ペルチェ素子６４ａ上に設けられる。下基板６４ｃは、基板６１の主面６１ａに設けられる。

サブマウント６５は、ＬＤ６６を保持する部材であって、上基板６４ｂ上に設けられる。ＬＤ６６は、信号光を出力する半導体光素子であって、サブマウント６５上に設けられる。このＬＤ６６は、ミラー６８に信号光を出射する。ミラーレンズキャリア６７は、ミラー６８を保持する部材であって、上基板６４ｂ上に設けられる。ミラー６８は、ＬＤ６６から出射された信号光を反射して、反射光を光学レンズ６９に出射する。このミラー６８は、ＬＤ６６の出射方向に対して例えば４５°の角度で設けられ、ミラーレンズキャリア６７に保持される。光学レンズ６９は、ミラー６８によって反射された反射光を集光し、スリーブ内の光ファイバ端に出射するレンズである。この光学レンズ６９は、ミラー６８上に設けられる。このように構成された光サブアセンブリ６は、主面６１ａに交差する方向Ｘ２に光を出射する。この方向Ｘ２は、例えば主面６１ａに直交する方向である。

図４に戻って、ＦＰＣ７は、帯状に延びるフレキシブルプリント基板であって、光サブアセンブリ６に電気的に接続され、光サブアセンブリ６と光送信器の回路基板とを互いに電気的に接続する。ＦＰＣ７は、一端部７ａと、他端部７ｂと、中間部７ｃとを有する。一端部７ａは、第１領域７ｄと第２領域７ｅとを有する。第１領域７ｄは、第１領域６１ｃに対向する位置に設けられ、第２領域７ｅは、第２領域６１ｄに対向する位置に設けられる。この第１領域７ｄには、複数の接続端子７１が設けられる。接続端子７１の各々は、光サブアセンブリ６の接続端子６ａに対向する位置に設けられ、導電性の接続部材（例えば半田）により接続端子７１と接続端子６ａとが電気的に接続される。この例では、接続端子７１は、ＦＰＣ７の延在方向に沿って一端部７ａの両端に配置されている。

他端部７ｂには、複数の接続端子７２が設けられる。接続端子７２の各々は、回路基板の接続端子に対向する位置に設けられ、導電性の接続部材によりこの接続端子に接続される。中間部７ｃは、一端部７ａと他端部７ｂとの間に設けられ、一端部７ａと他端部７ｂとを電気的に接続する。回路基板からの電気信号は、このＦＰＣ７を介して光サブアセンブリ６に伝送される。

放熱シート８は、帯状に延びる熱伝導シートであって、放熱シート４と同等の特性を有する。放熱シート８は、例えばグラファイトシートである。この放熱シート８は、光サブアセンブリ６とＦＰＣ７との間に設けられ、光サブアセンブリ６から離れるように延びる。また、放熱シート８は、第１部分８ａと第２部分８ｂと第３部分８ｃとを有する。第１部分８ａ、第２部分８ｂおよび第３部分８ｃは、放熱シート８の延在方向に沿って順に配置されている。

第１部分８ａは、基板６１の裏面６１ｂの第２領域６１ｄに接する部分であって、基板６１を挟んでＴＥＣ６４と対向する位置に少なくとも設けられる。この第１部分８ａの大きさは、第２領域６１ｄの大きさと同じであるか、第２領域６１ｄの大きさよりも小さい。この例では、放熱シート８の幅は、光サブアセンブリ６の接続端子６ａと干渉しない程度の幅であり、放熱シート８は、光サブアセンブリ６の接続端子６ａ、ＦＰＣ７の接続端子７１および接続端子６ａと接続端子７１とを接続する接続部材から一定の距離を隔てて設けられる。第３部分８ｃは、ヒートシンク等の放熱面に接する部分である。第２部分８ｂは、第１部分８ａと第３部分８ｃとの間に設けられた部分である。

次に、光モジュール５の組立方法について説明する。まず、光サブアセンブリ６の基板６１の裏面６１ｂに放熱シート８を重ね合わせる。このとき、裏面６１ｂの第２領域６１ｄに放熱シート８の第１部分８ａが接するように放熱シート８を重ね合わせる。続いて、ＦＰＣ７の一端部７ａの第２領域７ｅを放熱シート８の第１部分８ａ上に重ね合わせる。この状態において、放熱シート８は、接続端子６ａおよび接続端子７１から隔てられている。そして、ＦＰＣ７の一端部７ａを光サブアセンブリ６の基板６１の裏面６１ｂに押し込みながら、半田などの導電性の接続部材によって、接続端子７１と接続端子６ａとを固定する。これにより、放熱シート８の第１部分８ａは、ＦＰＣ７の一端部７ａによって基板６１の裏面６１ｂに押しつけられ、第２領域６１ｄに接した状態で固定される。

次に、このように構成された光モジュール５の実装例を説明する。図６は、光送信器１０Ａにおける光モジュール５の実装例を示す図である。図６に示されるように、光送信器１０Ａは、光モジュール５と、回路基板１１と、ヒートシンク１２とを備える。回路基板１１およびヒートシンク１２は、光送信器１０の回路基板１１およびヒートシンク１２と同様であるので、その説明を省略する。

この光送信器１０Ａにおいて、ＦＰＣ７は、光サブアセンブリ６と回路基板１１とを電気的に接続する。具体的には、他端部７ｂの接続端子７２の各々が、回路基板１１の実装面１１ａに設けられた接続端子１１ｂに半田などの導電性の接続部材によって接続される。また、中間部７ｃは、光サブアセンブリ６および回路基板１１の配置に応じて折り曲げられる。放熱シート８は、光サブアセンブリ６からヒートシンク１２の放熱面１２ａまで延びる。具体的には、第２部分８ｂを折り曲げるなどして、第３部分８ｃが放熱面１２ａに当接される。

光モジュール５では、ペルチェ素子６４ａの熱は、下基板６４ｃを介して基板６１の主面６１ａから裏面６１ｂへ伝わり、裏面６１ｂから放熱シート８を介してヒートシンク１２の放熱面１２ａに放熱される。このように、ペルチェ素子６４ａの熱が放熱シート８に達するまでの放熱経路の長さは、基板６１の厚さにほぼ等しくすることができる。この場合、光モジュール５は、従来の光モジュールに対してペルチェ素子６４ａにおいて発生した熱の放熱経路を短縮することができる。そして、放熱シート８の延在方向の熱伝導率は、基板６１の熱伝導率よりも高い。したがって、光モジュール５を実装した光送信器１０Ａでは、ペルチェ素子６４ａの熱を効率的に放熱できる。

また、光モジュール５では、光サブアセンブリ６とＦＰＣ７との間に放熱シート８を挟み込むだけの簡単な構造により、光モジュール５の大きさを増大させることなく光サブアセンブリ６を効率的に放熱することができる。また、放熱シート８はその延在方向への熱伝導率が高いので、ペルチェ素子６４ａにおいて発生した熱を効率的に放熱できる。さらに、放熱シート８は、フレキシブルであり、かつ、自在にカッティング可能な性質を有する。このため、放熱シート８の形状を容易に変更することができ、放熱先となるヒートシンク１２の配置の制限を緩和することが可能となる。

［第１変形例］
図７は、光モジュール１の変形例を示す図である。図７に示されるように、光モジュール１は、光サブアセンブリ２と、ＦＰＣ３と、放熱シート４とを備える。光サブアセンブリ２および放熱シート４については、第１実施形態と同様であるので、ここではＦＰＣ３を中心に説明する。

この変形例においては、ＦＰＣ３の一端部３ａは、ＦＰＣ部と、リジッド基板部とから構成することができる（図示せず）。ＦＰＣ部は、ＦＰＣ３の中間部３ｃから連続して延びる部分である。リジッド基板部は、ＦＰＣ部の両面に設けられる硬質の基板部である。また、リジッド基板部において、ＦＰＣ部と接する側には、絶縁層（例えばポリイミド樹脂等）が含まれる。また、ＦＰＣ部およびリジッド基板部の表面には、導電性の配線パターンが設けられ、当該配線パターンは、リジッド基板部の絶縁層によって、電気的に絶縁される。一方、リジッド基板部には、当該リジッド基板部を貫通するビアが形成され、当該ビアを介して、ＦＰＣ部およびリジッド基板部の表面に形成された導電性の配線パターンが電気的に接続される。

このように、第１変形例では、ＦＰＣ３の一端部３ａがリジッド基板部を備えることによって、第１部分４ａを裏面２１ｂにしっかりと押さえつけることができる。このため、ステム２１の裏面２１ｂと放熱シート４とがより確実に接触することができ、光サブアセンブリ２の放熱効率を向上することが可能となる。

［第２変形例］
図８は、光モジュール５の変形例を示す図である。図８に示されるように、光モジュール５は、光サブアセンブリ６と、ＦＰＣ７と、放熱シート８と、押さえ板９とを備える。光サブアセンブリ６、ＦＰＣ７および放熱シート８については、第２実施形態と同様であるので、ここでは押さえ板９を中心に説明する。

ＦＰＣ７はフレキシブルであるため、一端部７ａによって放熱シート８の第１部分８ａを光サブアセンブリ６の基板６１の裏面６１ｂに十分に押さえつけることができない。そこで、この変形例では、ＦＰＣ７の一端部７ａと放熱シート８の第１部分８ａとの間に硬質の押さえ板９を設ける。この押さえ板９は、硬質の板状部材であって、例えばガラスエポキシ樹脂からなる。押さえ板９は、放熱シート８の第１部分８ａおよびＦＰＣ７の一端部７ａの第２領域７ｅとの間に挟まれる。この押さえ板９の面積は、一端部７ａの第２領域７ｅの面積と同じか第２領域７ｅよりも小さい。

このように、第２変形例では、押さえ板９によって第１部分８ａを裏面６１ｂにしっかりと押さえつけることができる。このため、基板６１の裏面６１ｂと放熱シート８とがより確実に接触することができ、光サブアセンブリ６の放熱効率を向上することが可能となる。なお、ＦＰＣ７の一端部７ａが第１変形例と同様にリジッド基板部を有してもよく、この場合には、押さえ板９は不要である。また、ＦＰＣ３の一端部３ａがリジッド基板部を有しない場合に、押さえ板９をＦＰＣ３の一端部３ａと放熱シート４の第１部分４ａとの間に設けてもよい。

［第３変形例］
図９の（ａ）は光サブアセンブリ２の変形例を示す図、（ｂ）は光サブアセンブリ６の変形例を示す図である。図９の（ａ）に示されるように、光サブアセンブリ２は、ステム２１の裏面２１ｂの第２領域２１ｄに設けられた凸部２ｂをさらに有する。凸部２ｂは、例えば、第２領域２１ｄのうち一対の第１領域２１ｃに挟まれた領域に設けられる。この凸部２ｂは、裏面２１ｂの形状を変更して形成されてもよく、裏面２１ｂに熱伝導率の高い金属等の部品を取り付けることにより形成されてもよい。

図９の（ｂ）に示されるように、光サブアセンブリ６は、基板６１の裏面６１ｂの第２領域６１ｄに設けられた凸部６ｂをさらに有する。この凸部６ｂは、裏面６１ｂの形状を変更して形成されてもよく、裏面６１ｂに熱伝導率の高い金属等の部品を取り付けることにより形成されてもよい。

このように、裏面２１ｂ，６１ｂの第２領域２１ｄ，６１ｄに凸部２ｂ，６ｂを設けることにより、放熱シート４，８と凸部２ｂ，６ｂとが確実に接することができる。このため、裏面２１ｂ，６１ｂから放熱シート４，８への熱伝導が凸部２ｂ，６ｂを介してより効率的に行われ、光サブアセンブリ２，６からの放熱の効率を向上することが可能となる。また、凸部２ｂ，６ｂの高さは、光サブアセンブリ２，６の接続端子２ａ，６ａとＦＰＣ３，７の接続端子３１，７１とを接続する接続部材の高さよりも大きいことが好ましい。この場合、放熱シート４，８と凸部２ｂ，６ｂとがさらに確実に接することができる。このため、裏面２１ｂ，６１ｂから放熱シート４，８への熱伝導が凸部２ｂ，６ｂを介してさらに効率的に行われ、光サブアセンブリ２，６からの放熱の効率をさらに向上することが可能となる。

なお、本発明に係る光モジュールおよび光送信器は上記実施形態に記載したものに限定されない。例えば、ＦＰＣ３，７は、裏面２１ｂ，６１ｂに沿った第１方向に設けられ、放熱シート４，８は、裏面２１ｂ，６１ｂに沿った第２方向に設けられる。この第１方向および第２方向は、図１および図４に示されるように同じ方向でもよいし、図７および図８に示されるように異なる方向でもよい。この第１方向および第２方向は、例えば光サブアセンブリ２，６と、回路基板１１と、ヒートシンク１２との配置に応じて決定される。

１，５…光モジュール、２，６…光サブアセンブリ、２ａ，６ａ…接続端子、２ｂ，６ｂ…凸部、３，７…ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）、３ａ，７ａ…一端部、３ｂ，７ｂ…他端部、４，８…放熱シート（グラファイトシート）、９…押さえ板、１０，１０Ａ…光送信器、１１…回路基板（リジッド基板）、１２…ヒートシンク、２１…ステム、２１ａ，６１ａ…主面、２１ｂ，６１ｂ…裏面、２１ｃ，６１ｃ…第１領域、２１ｄ，６１ｄ…第２領域、２４ａ，６４ａ…ペルチェ素子、２６，６６…ＬＤ、４１…開口部、６１…基板、Ｘ１，Ｘ２…方向。

Claims (11)

1. 光サブアセンブリと、
   前記光サブアセンブリに電気的に接続されるフレキシブルプリント基板と、
   前記光サブアセンブリおよび前記フレキシブルプリント基板の間に設けられたグラファイトシートと、
   を備え、
   前記光サブアセンブリは、
   主面および前記主面に対して反対側の裏面を有するベース部材と、
   前記主面に設けられたペルチェ素子と、
   前記ペルチェ素子上に設けられた半導体光素子と、
   前記裏面に設けられた接続端子と、
   を有し、
   前記光サブアセンブリは、前記主面に交差する方向に光を出射し、
   前記裏面は、第１領域と第２領域とを有し、
   前記接続端子は、前記第１領域に設けられ、
   前記フレキシブルプリント基板は、前記接続端子を介して前記光サブアセンブリに電気的に接続され、
   前記グラファイトシートは、前記第２領域に接しており、
   前記光サブアセンブリは、前記ベース部材および前記グラファイトシートを介して放熱されることを特徴とする光モジュール。
2. 前記グラファイトシートは、前記光サブアセンブリから離れるように延びることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記光サブアセンブリの前記接続端子と前記フレキシブルプリント基板とを接続する導電性の接続部材をさらに備え、
   前記グラファイトシートは、前記接続端子および前記接続部材から隔てて配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光モジュール。
4. 前記フレキシブルプリント基板と前記グラファイトシートとの間に設けられた押さえ板をさらに備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光モジュール。
5. 前記光サブアセンブリは、同軸型の光サブアセンブリであり、
   前記接続端子は、前記第１領域から突出し、
   前記グラファイトシートは、前記第１領域に位置合わせして設けられた開口部を有し、
   前記接続端子は、前記開口部を挿通することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光モジュール。
6. 前記光サブアセンブリは、セラミック積層基板を含むパッケージ型の光サブアセンブリであり、
   前記第１領域は、前記第２領域の周縁に位置することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光モジュール。
7. 前記フレキシブルプリント基板は、前記裏面に沿って第１方向に延在する部分を有し、
   前記グラファイトシートは、前記裏面に沿って第２方向に延在する部分を有することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の光モジュール。
8. 前記第１方向と前記第２方向とは、同じ方向であることを特徴とする請求項７に記載の光モジュール。
9. 前記第１方向と前記第２方向とは、異なる方向であることを特徴とする請求項７に記載の光モジュール。
10. 前記光サブアセンブリは、前記第２領域に設けられた凸部を有することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の光モジュール。
11. 請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の光モジュールと、
    リジッド基板と、
    ヒートシンクと、
    を備え、
    前記フレキシブルプリント基板は、前記光サブアセンブリと前記リジッド基板とを電気的に接続し、
    前記グラファイトシートは、前記光サブアセンブリから前記ヒートシンクまで延びることを特徴とする光送信器。

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