CN100381846C - 光传输线和多芯光波导的保持器 - Google Patents

光传输线和多芯光波导的保持器 Download PDF

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Abstract

一种光传输线的保持器包括：绝缘基体，该绝缘基体由安装面、相对面和多个侧面来确定，该安装面设置成安装光学装置芯片，该相对面与安装面相对，而该多个侧面连接于安装面和相对面之间，一个侧面为互连件面，且提供有通孔，该通孔穿透于安装面和相对面之间，以便保持光传输线，该通孔确定了在安装面上的开口；电互连件，这些电互连件从在安装面上的各开口附近延伸至互连件面上；以及导热通道，这些导热通道与电互连件交替布置，并从安装面延伸至互连件面上，在互连件面上，各导热通道的长度大于电互连件的长度。

Description

光传输线和多芯光波导的保持器
相关申请的交叉引用
本申请要求日本专利申请No.P2003-435827的优先权，该日本专利申请No.P2003-435827的申请日为2003年12月26日。
技术领域
本发明涉及一种光传输线的保持器以及一种用于多芯光波导的保持器。
背景技术
近来，光通信技术和光传输工艺已经广泛采用，其中，信号通过载体波传输，该载体波通过强度调制或相位调制等而进行调制。为了便于该光传输，需要光学半导体模块，用于通过高精度位置控制技术来使光传输线(例如光纤束)与光学装置芯片进行光耦合，该光学半导体模块集成了多个光学半导体元件例如发光元件和/或光检测元件。
在光学半导体模块中传输的光信号为高速，元件的发光区域和光接收区域的尺寸必须减小，因为发光元件和光检测元件的寄生电容不能忽视。例如，基于GaAs的针形光电二极管的光接收面的直径减小至大约50-60μm，以便获得超过10Gbps范围的响应。通过该较小光接收区域，光耦合效率降低，因为由多模光纤发射的光束膨胀成大于光检测元件的光接收表面的直径。光耦合效率的减小降低了防噪音性能，并引起信号不能传播足够远的问题。
而且，为了能充分容忍以排列结构集成于光学装置芯片中的光学半导体元件相对于光纤的相应芯的相对位置移动，透镜插入光通路中。不过，透镜的插入增加了包装部件的数目，这使得位置的控制越来越困难，且包装成本将升高。
这时，为了降低包装成本，已经研究和开发了称为“对接接头”的直接光耦合结构，其中，通过在不使用透镜的情况下将光纤布置成靠近光学装置芯片以便使光纤对着光学装置芯片，从而使光直接耦合至光纤中。在直接光耦合结构中，因为由光学半导体元件发射的光或由光纤发射的光通过具有基本均匀折射率(例如空气)和/或折射率匹配材料(没有波导特征)的插入介质(intervening medium)而传播，发射的光束在插入介质中膨胀。因此，到达除光纤的波导部(芯)或受光元件的有效区域以外的部分的光增加，从而降低了光耦合效率，这降低了防噪音性能。此外，不同种类的噪音(例如串扰噪音)随着杂散光的增加而增加，并且可能在信号传输中引起负面影响。因此，光纤布置成越来越靠近光学装置芯片的结构变得很重要，以便使光纤发射的光不到达除目标区域之外的其它区域。
例如，由多模光纤发射的光在空气中形成大约12度的发散角，该光的数值孔径(NA)＝0.21，直径为50μm。因此，从光纤至光学装置芯片的距离必须靠近至几十μm。
因此，提出了也称为“光纤套圈(optical fiber ferrule)”的保持器，该保持器设置成将光纤保持在形成于保持器中的套筒内，这样，多个电互连件直接形成于保持器的主表面上。保持器使光学装置芯片安装在主表面上，且该保持器容纳多个光纤，这样，光纤的端面对着光学装置芯片的相应有效区域(发射/接收区域)。通过光纤套圈，发射/接收元件可以装配成非常靠近光纤的端面。且因为光学半导体元件可以利用光纤的位置作为参考位置而直接装配在光纤套圈上，因此，提供的包装件可以有沿横向方向的很高精度，防止部件数目增加，且适于低成本的包装，使用普通的倒装片(flip chip)包装。此外，通过使用树脂作为保持器的基质材料，光纤套圈的制造成本能够显著降低。且通过使电互连件形成为从主表面(在该主表面中切出多个用于光纤的套筒的开口)直至侧表面，从而实现平面的垂直转变，这样，光纤延伸的方向与光纤套圈的安装面平行，从而防止光纤垂直于安装面延伸的结构。不过，根据现有技术的结构，用于在发射/接收元件中产生的热量的导热通道只是用于信号输出的电互连件，尽管通过向空气中散热能够获得热流。特别是，当光纤套圈的基质材料由树脂制成时，很难保证热传递，因为保持器的基质材料的散热性非常差。因此，需要采取措施，例如安装从外部至光学装置芯片(光学半导体元件包含在该光学装置芯片中)背面的导热通道，这增加了制造成本。且在“光学半导体装置排列”(其中，多个光学半导体元件集成在光学装置芯片中)的情况下，该问题变得严重。因为包含光学半导体元件的半导体基质(半导体芯片)由相对较低热阻的材料制成，集成在单个光学装置芯片中的各光学半导体元件热干涉，且易受相邻光学半导体元件的标记密度(mark density)(占空系数(duty factor))和/或工作电流的变化的影响。很难在各光学半导体元件中添加外部导热通道来防止在光学半导体元件之间的热干涉。
这样，在电互连件直接形成于保持器的主表面上且光学装置芯片的有效区域(发射/接收区域)布置成对着主表面上的光纤以便与光纤直接耦合的结构中，作为用于在光学半导体元件中产生的热量的导热通道，只能够使电互连件用于信号提取和将热量发散到空气中。不过，因为延伸电互连件的长度将增加与该互连件相关的电容、电感和/或电阻，从而降低了光纤套圈的性能，因此不能使互连件的长度延长至所需的最小长度。因此，不能期望得到充分的散热效果。特别是，当保持器(光纤套圈)由树脂制成时，很难保证热传递，因为保持器基质材料的散热非常差。将外部导热通道安装在光学装置芯片(光学半导体元件包含在该光学装置芯片中)的背面上等技术可以用于保证热传递，但是将导热通道安装在背面上将增加制造成本。对于多个光学半导体元件集成在单个光学装置芯片中的光学半导体装置排列，该问题变得严重。因为其中包含有光学半导体元件的半导体基质(半导体芯片)的热阻相对较低，整体集成于光学装置芯片中的各光学半导体元件相互热干涉，并易受相邻光学半导体元件的标记密度和/或工作电流的变化的影响。
发明内容
考虑到这些情况，本发明的目的是提供一种保持器，该保持器便于直接和以较低成本地在光学装置芯片(多个光学半导体元件整体集成在该光学装置芯片中)和光传输线之间进行耦合，并抑制在光学半导体元件之间的热干涉。
本发明的一个方面可以是光传输线的保持器，它包括：绝缘基体，该绝缘基体由安装面、相对面和多个侧面来确定，该安装面设置成安装光学装置芯片，该相对面与安装面相对，而该多个侧面连接于安装面和相对面之间，一个侧面为互连件面，且提供有多个通孔，这些通孔穿透于安装面和相对面之间，以便保持多个光传输线，该通孔通过与安装面相交而确定了在安装面上的多个开口；多个电互连件，这些电互连件从在安装面上的各开口附近延伸至互连件面上；以及多个导热通道，这些导热通道与电互连件交替布置，并从安装面延伸至互连件面上，在互连件面上，各导热通道的长度大于电互连件的长度。
本发明的另一方面可以是多芯光波导的保持器，它包括：绝缘基体，该绝缘基体由安装面、相对面和多个侧面来确定，该安装面设置成安装光学装置芯片，该相对面与安装面相对，而该多个侧面连接于安装面和相对面之间，一个侧面为互连件面，且提供有通孔，该通孔穿透于安装面和相对面之间，以便保持多芯光波导，该通孔通过与安装面相交而确定了在安装面上的开口；多个电互连件，这些电互连件从在安装面上的开口附近延伸至互连件面上；以及多个导热通道，这些导热通道与电互连件交替布置，并从安装面延伸至互连件面上，在互连件面上，各导热通道的长度大于电互连件的长度。
附图说明
图1是表示本发明第一实施例的保持器的结构的示意鸟瞰图；
图2是保持器沿图1中的平面S的剖视图；
图3是表示保持在图1所示的第一实施例的保持器中的多个光纤的示意鸟瞰图；
图4A是安装在本发明第一实施例的保持器上的光学装置芯片的示意鸟瞰图；
图4B是解释热接头(导热凸块)和电接头(导电凸块)布置在本发明第一实施例的保持器上时的结构的示意鸟瞰图；
图5A是第一实施例的保持器在从安装面看时的透视主视图；
图5B是第一实施例的保持器在从第一侧面看时的平面图；
图6是表示本发明第一实施例的变化形式(第一变化形式)的保持器的装配结构的示意鸟瞰图，其中，光波导膜(多芯光波导)保持为光传输线；
图7A是表示本发明第一实施例的另一变化形式(第二变化形式)的保持器的第三侧面(该第三侧面可以是背面)的平面图；
图7B是表示第一实施例的第二变化形式的保持器的安装面的正视图；
图7C是表示第一实施例的第二变化形式的保持器的第一侧面的平面图；
图8是示意表示第一实施例的另一变化形式(第三变化形式)的保持器结构的剖视图；
图9是示意表示第一实施例的另一变化形式(第四变化形式)的保持器结构的剖视图；
图10是示意表示第一实施例的另一变化形式(第五变化形式)的结构的剖视图；
图11是表示本发明第二实施例的保持器的示意鸟瞰图；
图12是表示第二实施例的变化形式的保持器的示意鸟瞰图；
图13A是本发明第三实施例的保持器的平面图；
图13B是沿图13A中的线XIIIB-XIIIB的剖视图；
图14A是表示本发明第三实施例的变化形式(第一变化形式)的保持器的平面图；
图14B是沿图14A中的线XIVB-XIVB的剖视图；
图15A是表示本发明第三实施例的另一变化形式(第二变化形式)的保持器的第三侧面(该第三侧面可以是背面)的平面图；
图15B是表示第三实施例的第二变化形式的保持器的安装面的正视图；
图15C是表示第三实施例的第二变化形式的保持器的互连面(第一侧面)1C的平面图；
图16A是本发明第四实施例的保持器的安装面的正视图；以及
图16B是与图16A中的安装面相对应的第一侧面的平面图。
具体实施方式
下面将参考附图介绍本发明的不同实施方式。应当知道，在全部附图中，相同或类似的参考标号表示相同或类似的部分和元件，并将省略或简化相同或相似部分和元件的说明。应当知道，与普通的光学半导体模块的表示方式相同，各个附图在附图之间以及给定附图内都没有按比例画出，特别是，层厚任意画出，以便于读图。
在下面的说明中，所述的特定细节(例如特定材料、方法和设备)是为了完全理解本发明。不过，本领域技术人员应当知道，本发明可以在没有这些特定细节的情况下实施。另一方面，公知的制造材料、方法和设备并没有详细介绍，以便凸出本发明。位置例如“上”、“上面”、“下”、“下面”和“垂直”是相对于基质平表面来定义，而不管基质的实际保持方位如何。即使是插入(intervening)层时，一层也在另一层上面。
(第一实施例)
如图1所示，本发明第一实施例的保持器1包括绝缘基体1、多个电互连件4a、4b、4c、4d和多个导热通道5a、5b、5c、5d、5e。绝缘基体1由安装面1A、相对面1B以及多个侧面1C、1D、1E、1F来确定，该安装面1A设置成安装光学装置芯片，该相对面1B与安装面1A相对，而这些侧面1C、1D、1E、1F连接于安装面1A和相对面1B之间。电互连件4a、4b、4c、4d描绘成平行地从安装面1A延伸至在多个侧面1C、1D、1E、1F中的一个侧面(第一侧面)1C上。下文中，第一侧面1C可以称为“互连件面1C”。在安装面1A上，电互连件4a、4b、4c和4d分别从在安装面1A上切出的多个开口3a、3b、3c和3d附近伸出。在下文中，“开口附近”的意思是该开口的附近、周围区域，或者是该开口的毗邻区域，它们离开口的距离可以在25μm内，优选是在10μm内。“开口附近”的意思将在关于图4A和4B的说明中清楚说明。确定了开口3a、3b、3c和3d，因此多个柱形通孔2a、2b、2c和2d与安装面1A相交。柱形通孔2a、2b、2c和2d穿透于安装面1A和相对面1B之间，以便机械保持多个光传输线。导热通道(导热条)5a、5b、5c、5d和5e布置成与电互连件4a、4b、4c和4d交替，在一个侧面(第一侧面)1C上延伸，且各导热通道5a、5b、5c、5d和5e在一个侧面(第一侧面)1C上的长度比电互连件4a、4b、4c和4d的长度更长。在图1中，第一侧面(互连件面)1C和第三侧面(下文中可以称为“粘接面”)1E彼此平行，而第二侧面1D和第四侧面1F与互连件面(第一侧面)1C和粘接面(第三侧面)1E垂直。第一侧面(互连件面)1C、第二侧面1D、第三侧面(粘接面)1E和第四侧面1F形成四棱柱管。在图1中，表示了通过连接于安装面1A和相对面1B之间的第一侧面1C、第二侧面1D、第三侧面1E和第四侧面1F的四个侧面而形成的长方体几何形状的实例。不过，绝缘基体1并不局限于长方体。且在图1中，多个导热通道(导热条)5a、5b、5c、5d和5e交替在平行布置于多个开口3a、3b、3c、3d...之间，导热通道5a、5b、5c、5d和5e描绘成在安装面1A比电互连件4a、4b、4c和4d更长。换句话说，导热通道5a、5b、5c、5d和5e必须交替描绘成使得各开口3a、3b、3c、3d...能够由导热通道5a、5b、5c、5d和5e分隔开。即，导热通道5a、5b、5c、5d和5e必须交替分配在这样的位置处，即光学半导体元件的有效区域可以由导热通道5a、5b、5c、5d和5e分隔开，该光学半导体元件集成在安装于安装面1A上的光学装置芯片中。而且，如图1所示，从绝热的观点来看，优选是在开口3a、3b、3c、3d...之间的位置，导热通道5b、5c和5d应当形成为很长，从而使导热通道5b、5c和5d能够从互连件面(第一侧面)1C横跨至粘接面(第三侧面)1E。
对于绝缘基体1的材料，可以为各种有机材料例如合成树脂以及无机材料例如陶瓷、玻璃等。有机树脂包括环氧树脂、聚苯撑硫(PPS)树脂、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺、碳氟聚合物等。当绝缘基体1需要透明基质时，可以使用玻璃和石英。氧化铝(Al2O3)、富铝红柱石(3Al2O3·2SiO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化铍(BeO)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)等适于用作绝缘基体1的陶瓷基质。特别是，适于使用混合了大约80％的大约30μm玻璃填料的环氧树脂来形成通孔2a、2b、2c和2d，因为通孔2a、2b、2c和2d能够通过专用金属模而使用树脂模制方法来简单和非常精确地形成。
通孔2a、2b、2c和2d沿与互连件面(第一侧面)1C、第二侧面1D、粘接面(第三侧面)1E和第四侧面1F平行的方向延伸，并形成为垂直于安装面1A和相对面1B。在图1中，四个通孔2a、2b、2c和2d沿平行于互连件面(第一侧面)1C和粘接面(第三侧面)1E延伸的面而布置于互连件面(第一侧面)1C和粘接面(第三侧面)1E之间。不过，通孔的数目并不局限于4个，它可以低于3个或高于5个。通常，光纤覆层的外径为125μm，通孔2a、2b、2c和2d的内径可以设置为大约125.5-128μm，用于外径125μm的光纤覆层。考虑到覆盖光纤的涂层的外径，通孔2a、2b、2c和2d的布置节距可以选择为覆层的外径的两倍。
在图1中，三个导热通道(导热条)5b、5c和5d交替插入四个电互连件4a、4b、4c和4d的各个间隔空间中。此外，比这三个导热通道5b、5c和5d更宽的两个导热通道(导热条)5a和5e布置在电互连件4a和4d的外侧。在第一实施例的保持器1中，更宽的导热通道5a和5e补充形成，以便与位于电互连件4a至4d内部的更窄导热通道5b、5c和5d一起保持热流的对称布局。
图2是本发明第一实施例的保持器1沿图1中通孔2b延伸的方向沿平面S的剖视图。如图2的剖视图所示，电互连件4b在基体1的表面上延伸，并从安装面1A覆盖至互连件面(第一侧面)1C。在电互连件4b的后侧，导热通道5b也从安装面1A伸向互连件面(第一侧面)1C。尽管没有表示，其它电互连件4a、4c、4d和其它导热通道5a、5c、5d、5e也在基体1的表面上从安装面1A伸向互连件面(第一侧面)1C。
图3是当多个光纤31a、31b、31c、31d...作为光传输线由第一实施例的保持器1保持时的示意鸟瞰图。光纤31a、31b、31c、31d...布置成光纤排，并形成光纤束。
通过电互连件4a、4b、4c、4d...从安装面1A伸向互连件面(第一侧面)1C的结构，作为光传输线的光纤31a、31b、31c、31d...的轴向方向保持与在互连件面(第一侧面)1C上的电互连件4a、4b、4c、4d...的方向平行。光传输线(光纤)31a、31b、31c、31d...的轴向方向垂直于安装面的结构能够有助于使整个光学半导体模块变薄。
电互连件4a、4b、4c、4d...描绘为条带形的金属薄膜，例如铝(Al)和铜(Cu)等，并能够通过利用金属掩模的金属喷镀处理而很容易地形成，通过该金属掩模，金属薄膜通过溅射或电镀技术而形成。电互连件4a、4b、4c、4d...也可以由其它金属薄膜制成，包括铜合金(例如Cu-Fe、Cu-Cr、Cu-Ni-Si、Cu-Sn等)、镍铁合金(例如Ni-Fe、Fe-Ni-Co等)以及铜和不锈钢的复合材料等。此外，这些电互连件可以通过在这些金属材料上进行镀镍(Ni)和/或镀金(Au)而提供。钛(Ti)和铂(Pt)也可作为底层金属。
条带形的导热通道5b、5c、5d...可以由高导热材料(例如半导体薄膜)而形成，该半导体薄膜包括通过溅射技术或CVD方法而沉积的非晶硅和多晶硅。条带形的导热通道5b、5c、5d...可以由具有高导热率的陶瓷薄膜(例如氮化铝(AlN))和绝缘材料(例如环氧树脂)而形成。导热通道5b、5c、5d...还可以由通过化学蒸气沉积(CVD)而生成的高导热材料(例如多晶金刚石、球壳状碳分子(fullerene)和碳纳米管(CNT))来制造。
而且，与电互连件4a、4b、4c、4d...类似，可以利用金属掩模并通过溅射金属薄膜例如铝(Al)和铜(Cu)等而形成导热通道5a、5b、5c、5d、5e...。复合结构例如由金(Au)膜涂覆的铜(Cu)膜可以用于导热通道5a、5b、5c、5d、5e...。当导热通道5a、5b、5c、5d、5e...由金属材料制成时，因为导热通道5a、5b、5c、5d、5e...同时具有电导率，因此导热通道5a、5b、5c、5d、5e...可以用作地线，以便与电互连件4a、4b、4c、4d...电绝缘。
在任何情况下，本发明第一实施例的保持器1具有1μm或更小的、非常高的精度，并可以以非常低的成本批量制造。
图4A是安装在本发明第一实施例的保持器1上的光学装置芯片21的示意鸟瞰图，图4B是解释热接头(导热凸块)和电接头(导电凸块)分别布置在导热通道5a、5b、5c、5d、5e...和电互连件4a、4b、4c、4d...上时的结构的示意鸟瞰图，该热接头和电接头是将光学装置芯片21安装在保持器1(已经在图1中说明)的安装面1A上所需。如图4A所示，在光学装置芯片21的表面上，集成了多个有效区域22a、22b、22c、22d...。此外，多个用于信号输入/输出的电互连件26a、26b、26c、26d...以及多个芯片部位导热通道27a、27b、27c、27d、27e...形成于光学装置芯片21的表面上。
当光学装置芯片21是一排光检测元件时，由高杂质浓度区域形成的多个接触区域(大约1×1018cm-3～1×1021cm-3的供体或受体掺杂在这些接触区域中)形成于有效区域22a、22b、22c、22d...的最上侧平面处。接触区域用作针形二极管的阳极区域或阴极区域。然后，在有效区域22a、22b、22c、22d...的接触区域的顶表面上连接了多个金属电极(这些金属电极可以有利于与有效区域22a、22b、22c、22d...的电阻接触)，以便形成多个环绕光检测元件进入窗口的电互连件26a、26b、26c、26d...。进入窗口的直径大于光纤芯的外径，并有圆形框架结构。通常，多模光纤的芯的外径为50μm，单模光纤的芯的外径为9μm。优选是，有效区域22a、22b、22c、22d...的外径可以设置成大于上述芯的外径，因此，从获得高效率的观点看，有效区域22a、22b、22c、22d...可以接收由光纤芯发射的全部光束。根据所用光信号的工作频率带，可以有这样的情况，即由于元件的CR时间常数引起的延迟，限制了有效区域的面积。因为，例如为了接收10Gbps的光信号，大约60μm直径的圆形几何形状是基于GaAs的光检测元件的上限，因此，当考虑光束发散时，需要使光检测元件布置成非常接近光纤的端表面。也可以不采用金属电极，而使用透明电极，例如掺杂锡(Sn)的氧化铟(In2O3)膜(ITO)、掺杂的铟(In)氧化锌(ZnO)膜(IZO)、掺杂镓的氧化锌膜(GZO)、氧化锡(SnO2)。这时，由金属例如铝(Al)或铝合金(Al-Si、Al-Cu-Si)制成的电互连件26a、26b、26c、26d...能够与透明电极连接，以便形成与透明电极的电阻接触。
当光学装置芯片21是一排发光元件例如表面发射激光二极管时，有效区域22a、22b、22c、22d...对应于发光元件的发光面，该发光元件集成于由化合物半导体等物质形成的光学装置芯片21的元件形成区域中。在有效区域22a、22b、22c、22d...中形成有便于与电极区域(第一主电极区域)进行电阻接触的多个金属电极(第一主金属电极)，该电极区域形成发光元件的阳极区域或阴极区域。金属电极(第一主金属电极)成圆形框架结构环绕各发光面，该发光面小于光纤的芯。且各金属电极(第一主金属电极)可以很好地与电互连件26a、26b、26c、26d...中的相应一个融合，以便形成单件金属图形。表面发射激光二极管的发光面的直径能充分制成为小于多模光纤的芯的直径，因为在基于GaAs的10Gbps下工作的发光元件中，例如发射大约850nm波长的光，发光面的直径可以形成为大约10μm，以便高效利用光束。在单模光纤中，当发光面的直径小于单模光纤的直径时，可能发生问题，例如由于工作引起的基质温度升高，不能实现高速工作。这时，尽管对于单模光纤必须考虑到光束的利用效率下降，但是因为发光面并不总是制成为小于单模光纤的芯的直径，因此在任何情况下，有效区域的直径可以选择为几十μm。
尽管图4A表示了由锥形部分和恒定宽度条带部分(从而通过楔形部分)形成的各电互连件26a、26b、26c、26d...的布局，其中，各电互连件26a、26b、26c、26d...的宽度从有效区域22a、22b、22c、22d...的外径逐渐变宽，各有效区域22a、22b、22c、22d...与相应条带部分连接。但是电互连件26a、26b、26c、26d...的几何形状和布局并不局限于图4A中所示的几何形状和布局。
此外，电互连件26a、26b、26c、26d...的上部能够由钝化膜(例如二氧化硅膜(SiO2)、磷硅玻璃(PSG)膜、硼-磷酸盐-硅酸盐玻璃(BPSG)膜、氮化硅(Si3N4)膜或聚酰亚胺膜覆盖，这样，各电互连件26a、26b、26c、26d...的上部部分通过形成于钝化膜中的窗口而露出。
尽管电互连件26a、26b、26c、26d...可以由导电膜例如多晶硅膜或难熔金属膜而形成-“难熔金属”可以包括钨(W)、钛(Ti)或钼(Mo)膜。但是优选是，从连接可靠性的观点来看，电互连件26a、26b、26c、26d...由层叠在导电膜的顶表面上的薄铝(Al)膜覆盖。
尽管未示出，发光元件的第二主电极区域形成于光学装置芯片21的背面上，或者形成于与光学装置芯片21的顶表面上的第一主电极区域绝缘的区域上。“第二主电极区域”是发光元件的阳极和阴极电极区域中的另一个。例如，当第一主电极区域是阳极电极区域时，第二主电极区域是发光元件的阴极电极区域。应当知道，在不改变结构自身的情况下，术语阳极和阴极可以交换。通过例如引线接合和倒装接合的方法，外部互连件从发光元件的第二主电极区域向光学装置芯片21外部引出。
在图4A中，三个芯片部位导热通道27b、27c和27d交替插入四个电互连件26a、26b、26c和26d的各个空间内。此外，比这三个芯片部位导热通道27b、27c和27d更宽的两个芯片部位导热通道27a、27e布置在电互连件26a和26d的外侧。在第一实施例的光学装置芯片21中，与更窄的芯片部位导热通道27b、27c和27d类似，更宽芯片部位导热通道27a和27e是导热通道，并形成为与布置在电互连件26a至26d的内侧的更窄导热通道27b、27c和27d一起保持热流的对称布局。
条带形的芯片部位导热通道27a、27b、27c、27d、27e...可以由高导热材料(例如半导体薄膜)而形成，该半导体薄膜包括通过溅射技术或CVD方法而沉积的非晶硅和多晶硅。条带形的芯片部位导热通道27a、27b、27c、27d、27e...可以由具有高导热率的陶瓷薄膜(例如氮化铝(AlN))和绝缘材料(例如环氧树脂)而形成。这些薄膜形成为条带形，以便形成芯片部位导热通道27a、27b、27c、27d、27e...。而且，与电互连件26a、26b、26c、26d...类似，可以利用金属掩模并通过溅射金属薄膜例如铝(Al)和铜(Cu)等而形成导热通道27a、27b、27c、27d、27e...。特别是，考虑到导热率，金属材料例如铜(Cu)、铝(Al)和银(Ag)等为优选，且复合结构例如由金(Au)膜涂覆的铜(Cu)膜可以用于芯片部位导热通道27a、27b、27c、27d、27e...。当芯片部位导热通道27a、27b、27c、27d、27e...同时具有电导率时，因此芯片部位导热通道27a、27b、27c、27d、27e...可以用作地线，以便与电互连件26a、26b、26c、26d...电绝缘，还可以用作另一侧的阳极电极和阴极电极。
如图4B所示，用于在光学装置芯片21的各电互连件26a、26b、26c、26d...和保持器1的电互连件4a、4b、4c、4d...之间进行电连接所需的电接头(导电凸块)24a、24b、24c、24d...分别布置在电互连件4a、4b、4c、4d...上。对于电接头(导电凸块)24a、24b、24c、24d...的材料，可以采用焊球、金(Au)凸块、银(Ag)凸块、铜(Cu)凸块、镍-金(Ni-Au)合金凸块或镍-金-铟(Ni-Au-In)合金凸块等。焊球可以采用组分比例为例如锡(Sn)∶铅(Pb)＝6∶4的低熔点焊料，且直径为10μm至25μm，高度为5μm至20μm。或者，焊球可以采用组分比例为例如Sn∶Pb＝5∶95和Sn∶Au＝2∶8的低熔点焊料。因此，“开口附近”(电互连件4a、4b、4c和4d从该开口附近伸出)将设计成这样，即各开口的周围区域或者开口的各相邻区域大约位于电接头(导电凸块)24a、24b、24c、24d...的直径的量级范围内。具体地说，“开口附近”可以取决于在光学装置芯片21上形成电互连件26a、26b、26c、26d...的制造方法，因为各电互连件26a、26b、26c、26d...具有包含锥形部分和恒定宽度条带部分的布局，如图4A所示。
如图4B所示，用于在光学装置芯片21的各芯片部位导热通道27a、27b、27c、27d、27e...和保持器1的各保持部件部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...之间进行热连接所需的热接头(导热凸块)23a、23b、23c、23d、23e...布置在保持部件部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...上。对于热接头(导热凸块)23a、23b、23c、23d、23e...的材料，也可以采用具有高导热率的金属凸块(例如金(Au)凸块、银(Ag)凸块、铜(Cu)凸块)以及高导热材料(例如环氧树脂糊等)，还可以使用焊球。
如图5A和5B所示，光学装置芯片21通过面朝下(倒装)的结构而安装在保持器1的安装面1A上。即，光学装置芯片21的、其中包含有效区域22a、22b、22c、22d...的顶表面朝下置于保持器1的安装面1A上。图5A是保持器1从安装面1A看时的透视正视图，而图5B是保持器1从互连件面(第一侧面)1C看时的平面图。尽管在图5A的透视正视图中表示了有效区域22a、22b、22c、22d...，但是为了简化，并没有表示在光学装置芯片21上的电互连件26a、26b、26c、26d...以及芯片部位导热通道27a、27b、27c、27d、27e...。
通过采用面朝下(倒装)结构的安装方法，在光学装置芯片21上的各电互连件26a、26b、26c、26d...分别通过电接头(导电凸块)24a、24b、24c、24d...而与保持器1上的电互连件4a、4b、4c、4d...进行电连接。还有，在光学装置芯片21上的各芯片部位导热通道27a、27b、27c、27d、27e...分别通过热接头(导热凸块)23a、23b、23c、23d、23e...而与保持器1的保持部件部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...连接。通过该结构，安装在安装面1A上的光学装置芯片21的输入/输出电信号可以通过从安装面1A延伸至互连件面(第一侧面)1C的电互连件4a、4b、4c、4d...而向外部输出。
如图5A和5B所示，保持部件部位导热通道5b、5c和5d交替插入电互连件4a、4b、4c、4d...的各个空间中，并位于在开口3a、3b、3c、3d...之间的位置，即在有效区域22a、22b、22c、22d...之间的位置。如图5A和5B所示，在有效区域22a、22b、22c、22d...中产生的热量沿由宽白色(轮廓)箭头表示的热流通道而发散，一部分热量在到达相邻有效区域22a、22b、22c、22d...之前通过热接头(导热凸块)23a、23b、23c、23d、23e...而吸出至保持部件部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...。然后，如黑色波纹形箭头所示，热量从保持部件部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...(它们在互连件面(第一侧面)1C中的延伸长度比电互连件4a、4b、4c、4d...的长度更长)辐射至空气中。如图5B所示，位于保持部件部位导热通道5b、5c和5d外侧的更宽保持部件部位导热通道5a和5e形成来自布置于光学装置芯片21中的内侧有效区域22b、22c和外侧有效区域22a、22d的对称热流。
对于导热通道和热接头的材料，可以是导热率与光学装置芯片相同或比光学装置芯片更高的材料。例如，砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)可以用作光学装置芯片的基质材料，且导热率分别为50W/m/k、70W/m/k和130W/m/k。因此，材料例如CVD金刚石(大约2000w/m/K)和铝(Al：大约240w/m/K)等充分适用于导热通道和热接头。
图1至5表示了在安装面1A上和在互连件面(第一侧面)1C上导热通道比电互连件更长时的情况。不过，即使当只在安装面1A和互连件面(第一侧面)1C中的一个上导热通道比电互连件更长时，也可以保证与图1至5中所示情况类似的传热和类似的效果。
第一实施例的第一变化形式
图6表示了本发明第一实施例的变化形式(第一变化形式)的保持器1的装配结构，其中，光波导膜(多芯光波导)32用作光传输线。通过将图4A中所示的光学装置芯片21安装在保持器1的安装面1A上，图6中所示的保持器1能够形成类似于图5A和5B中所示的光学半导体模块。
与图1中所示的结构(其中，柱形通孔2a、2b、2c、2d...在安装面1A和相对面1B之间穿透绝缘基体1，以便机械保持多个光传输线)相比，本发明第一实施例的变化形式(第一变化形式)的保持器1有穿透绝缘基体1的单个矩形通孔，这样，单个矩形通孔能够保持为穿透于安装面1A和相对面1B之间。
即，如图6所示，本发明第一实施例的第一变化形式的保持器1包括绝缘基体1、多个电互连件4a、4b、4c、4d以及多个导热通道5a、5b、5c、5d、5e。绝缘基体1的几何形状由安装面1A(设置成安装光学装置芯片21)、相对面1B(与安装面1A相对)、第一侧面(互连件面)1C、第二侧面1D、粘接面(第三侧面)1E和第四侧面1F确定。互连件面(第一侧面)1C、第二侧面1D、粘接面(第三侧面)1E和第四侧面1F连接于安装面1A和相对面1B之间。电互连件4a、4b、4c和4d形成为平行地从安装面1A至互连件面(第一侧面)1C。在安装面1A上，电互连件4a、4b、4c和4d从单个矩形开口面附近伸出，该单个矩形开口面通过使在安装面1A和相对面1B之间穿透的单个矩形套筒与安装面1A相交而形成，以便机械保持光波导膜(多芯光波导)32。导热通道(导热条)5a、5b、5c、5d和5e形成为与电互连件4a、4b、4c和4d交替，并从安装面1A延伸至互连件面(第一侧面)1C。各导热通道5a、5b、5c、5d和5e在互连件面(第一侧面)1C上的长度大于电互连件4a、4b、4c和4d的长度。尽管4个矩形芯6a、6b、6c和6d表示于光波导膜(多芯光波导)32中，但是芯的几何形状和数目并不局限于图6中所示的几何形状和数目。与图1中所示的结构(其中，平行且交替形成于开口3a、3b、3c、3d...之间的导热通道(导热条)5a、5b、5c、5d和5e的长度大于电互连件4a至4d的长度)不同，在图6所示的结构中，位于电互连件4a至4d内部的三个更窄的导热通道5b、5c和5d在安装面1A上的部分的长度基本与电互连件4a至4d的长度相同。不过，如图6所示，在安装面1A上，两个外侧的更宽导热通道5a和5e的长度大于电互连件4a、4b、4c和4d的长度，因为更宽导热通道5a和5e在安装面1A上从互连件面(第一侧面)1C延伸至粘接面(第三侧面)1E。
在使用本发明第一实施例的第一变化形式的保持器1的光学模块中，形成于绝缘基体1中的单个矩形通孔能够很方便且非常精确地使光波导膜(多芯光波导)32中的矩形芯6a、6b、6c和6d的位置与图4A中所示的有效区域22a、22b、22c和22d的位置对齐。
光波导膜(多芯光波导)32可以由UV硬化的环氧树脂和聚酰亚胺树脂、氟化聚酰亚胺树脂等制成。
使用图6中所示的本发明第一实施例的第一变化形式的保持器1的光学模块可以获得与图5A和5B中的宽白色箭头和波纹形黑色箭头所示类似的热流，这样，在有效区域22a、22b、22c、22d...之间的有效热阻的增加能够抑制在有效区域22a、22b、22c、22d...之间的热干涉。换句话说，通过插入第一实施例的第一变化形式的导热通道5b、5c和5d(它们位于光学装置芯片21上的电互连件4a至4d的内部)，可以抑制在各有效区域22a、22b、22c、22d...之间的热干涉。
第一实施例的第二变化形式
在结合图1的说明中，主要介绍了在安装面1A上的电互连件4a、4b、4c、4d...和导热通道5a、5b、5c、5d、5e...的布局以及电互连件4a、4b、4c、4d...和导热通道5a、5b、5c、5d、5e...形成为从安装面1A延伸至互连件面(第一侧面)1C上的布局，并没有介绍在与互连件面(第一侧面)1C相对的粘接面(第三侧面)1E上的图形和布局。因此，如图7A所示，在本发明第一实施例的另一变化形式(第二变化形式)的保持器1中，介绍粘接面(第三侧面)1E的图形和布局。图7A是表示粘接面(第三侧面)1E的平面图，该粘接面可对应于该保持器的背面。图7B是表示安装面1A的正视图，而图7C是表示互连件面(第一侧面)1C的平面图。因为图7B和7C所示类似于图1中所示的结构，因此省略重复说明。
与互连件面(第一侧面)1C相对的第三侧面1E用作粘接面(粘接平面)，用于将保持器1粘接在包装基质等上。在保持器1的粘接处理中，当单个、较宽的金属膜形成于由树脂等制成的绝缘基体1的粘接面(第三侧面)1E的几乎整个表面上时，由于在金属膜和形成绝缘基体1的树脂之间的线性热膨胀系数的差异，可能引起金属膜的翘曲，或者根据翘曲的程度而可能导致破坏金属膜。因此，在第一实施例的第二变化形式中，如图7A中所示，多个矩形金属图形(短条带图形)Xij(i＝1-3；j＝1-n)以阵列结构形成于粘接面(第三侧面)1E上，该粘接面1E用于将保持器1粘接在包装基质上。如图7A中所示，通过以短条带阵列而在粘接面(第三侧面)1E上形成分开的金属图形Xij，即使当绝缘基体1由树脂等制成时，也能够降低由于金属图形Xij中的线性热膨胀系数的差异而引起的应力的绝对数值，并能够减小金属图形Xij翘曲的可能性，或者减小在粘接处理之后根据翘曲程度而引起的金属图形Xij破坏。当然，金属图形Xij的几何形状和布局并不局限于图7A中所示的矩形短条带结构，其它布局(例如成蜂窝形状的六边形几何形状的金属图形Xij结构)也可以获得类似效果。
第一实施例的第三变化形式
图8是示意表示第一实施例的还一变化形式(第三变化形式)的保持器1的结构的剖视图。与图2中所示的剖面结构类似，图8表示了保持器1沿图1中通孔2b延伸的方向沿平面S的剖视图。如图8的剖视图所示，倒角10形成于安装面1A和互连件面(第一侧面)1C之间的相交拐角处。电互连件4b在基体1的表面上延伸，从安装面1A经过倒角10一直覆盖至互连件面(第一侧面)1C上。在电互连件4b的后侧，导热通道5b也从安装面1A延伸至互连件面(第一侧面)1C。尽管未示出，其它的电互连件4a、4c、4d和其它的导热通道5a、5c、5d、5e也在基体1的表面上从安装面1A通过倒角10延伸至互连件面(第一侧面)1C。通过在安装面1A和互连件面(第一侧面)1C之间的相交拐角处提供倒角10，可以防止电互连件4a、4b、4c、4d...和保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...在安装面1A和互连件面(第一侧面)1C之间的相交拐角处发生断裂失效，从而有利于金属喷镀处理。
第一实施例的第四变化形式
图9是示意表示第一实施例的另一变化形式(第四变化形式)的保持器1的结构的剖视图。图9表示了保持器1沿图1中通孔2b延伸的方向沿平面S的剖视图。在第一实施例的第四变化形式中，如图9所示，保持器1的安装面1A的法线方向Sn稍微相对于通孔2a、2b、2c、2d...的轴向方向倾斜。
如图9所示，在安装面1A的法线方向Sn和通孔2a、2b、2c、2d...的轴向方向之间的角度为θ。安装面1A倾斜大约θ＝4-10°能够防止通过光传输线例如光纤31a、31b、31c、31d...传输的入射光束由于在光学装置芯片(该光学装置芯片布置在开口3a、3b、3c和3d处)的有效区域表面上的反射而成为返回光束。
第一实施例的第五变化形式
图10是示意表示第一实施例的另一变化形式(第五变化形式)的保持器1的结构的剖视图。图10表示了保持器1沿图1中通孔2b延伸的方向沿平面S的剖视图。在第一实施例的第五变化形式中，如图10所示，不仅保持器1的安装面1A的法线方向Sn稍微相对于通孔2a、2b、2c、2d...的轴向方向倾斜，而且，相对面1B的法线方向也相对于通孔2a、2b、2c、2d...的轴向方向倾斜，从而使相对面1B能够定向成平行于安装面1A。
当光学装置芯片21安装在保持器1上，以便装配第一实施例的光学半导体模块时，重量方向与安装面1A的法线方向对齐，光学装置芯片21沿该重量方向安装在保持器1上。在装配处理中，如图10所示，当保持器1的相对面1B定向成与安装面1A平行时，利用相对面1B作为参考平面，能够很容易确定安装面1A相对于重量方向(光学装置芯片21沿该重量方向安装)的角度，这有利于装配处理。
第二实施例
如图11所示，本发明第二实施例的保持器与第一实施例的保持器1的相似点在于：本发明第二实施例的保持器1包括绝缘基体1，该绝缘基体1由安装面1A、相对面1B以及四个第一侧面来确定，该安装面1A设置成安装光学装置芯片，该相对面1B与安装面1A相对，而这四个第一侧面连接于安装面1A和相对面1B之间。四个第一侧面称为第一侧面(互连件面)1C、第二侧面1D、第三侧面(粘接面)1E和第四侧面1F。多个柱形通孔2a、2b、2c、2d...穿透于安装面1A和相对面1B之间，以便机械保持多个光传输线。确定了多个开口3a、3b、3c、3d...，因此，柱形通孔2a、2b、2c、2d...与安装面1A相交。第二实施例的保持器1还包括多个电互连件4a、4b、4c、4d...，它们平行地形成于安装面1A和互连件面(第一侧面)1C上。各电互连件4a、4b、4c、4d...的条带图形开始于相应开口3a、3b、3c、3d...附近，以便从安装面1A延伸至互连件面(第一侧面)1C。第二实施例的保持器1还包括多个导热通道(导热条)5a、5b、5c、5d...，它们平行且与电互连件4a、4b、4c、4d...交替地形成于安装面1A和互连件面(第一侧面)1C上。即，在安装面1A上，导热通道(导热条)5a、5b、5c、5d...布置在开口3a、3b、3c、3d...之间的位置处，并从安装面1A伸向互连件面(第一侧面)1C。
不过，在第二实施例的保持器1中，全部导热通道(导热条)5a、5b、5c、5d...通过热短路部件(散热垫)71而热短路，该热短路部件与导热通道(导热条)5a、5b、5c、5d...合并，以便在互连件面(第一侧面)1C上形成梳子结构，如图11所示。第二实施例的导热通道5a、5b、5c、5d...与第一实施例的导热通道5a、5b、5c、5d...的相似点在于：在安装面1A和互连件面(第一侧面)1C上，导热通道5a、5b、5c、5d...的长度都大于电互连件4a、4b、4c、4d...的相应长度。此外，如图11所示，布置在内部电互连件4a、4b、4c和4d的外侧并夹住这些电互连件4a、4b、4c和4d的补充导热通道5a和5e也通过热短路部件(散热垫)71而热短路，从而完成梳子结构。
尽管图中未示出，但是与图5A和5B中所示的结构类似，第二实施例的保持器1设置成很容易直接安装在光学装置芯片21上，多个光学半导体元件整体式集成在该光学装置芯片21上，与第一实施例类似。第二实施例的保持器1能够抑制在各有效区域22a、22b、22c、22d...之间的热干涉，这些有效区域22a、22b、22c、22d...集成在光学装置芯片21中，以便形成光学半导体元件。因此，便于以非常低成本实施一种直接光耦合结构的光学半导体模块可以具有很高的热可靠性。因此，尽管多个光学半导体元件以很高包装密度集成在单个光学装置芯片中，也可以提供成本非常低且具有很高可靠性能的光学半导体模块。特别是，因为通过例如如图11中所示的布局(其中，热短路部件(散热垫)71与保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...一起形成梳子结构)能够增加保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...的有效表面面积，并能够明显增加散热效率。
因此，以第一实施例的保持器1相比，第二实施例的保持器1能够进一步抑制有效区域22a、22b、22c、22d...的热干涉。
保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...和热短路部件(散热垫)71由高导热材料形成，该高导热材料例如：包括多晶硅等的半导体膜；陶瓷薄膜例如氮化铝(AlN)；以及具有高导热率的绝缘材料例如环氧树脂。在高导热材料例如半导体薄膜通过溅射技术或CVD方法而沉积在互连件面(第一侧面)1C上之后，梳子结构可以通过光刻法和反应离子蚀刻(RIE)方法而形成，在该梳子结构中，保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...的端部通过热短路部件(散热垫)71而短路。梳子结构也可以通过利用金属掩模的金属喷镀处理而很容易地形成，通过该金属掩模，高导热材料选择地沉积在互连件面(第一侧面)1C上。类似的，电互连件4a、4b、4c、4d...的图形可以通过光刻方法和反应离子蚀刻(RIE)方法而形成，或者也可选择，可以通过利用金属掩模而选择地进行沉积。
保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...可以由金属材料例如铜(Cu)、铝(Al)和银(Ag)等制成，且复合结构例如由金(Au)膜涂覆的铜(Cu)膜可以用于保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...。当梳子结构(其中，保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...的端部通过热短路部件(散热垫)71而短路)由这些金属材料制成时，因为梳子结构的各条带同时具有电导率，因此条带可以用作地线，以便与电互连件4a、4b、4c、4d...电绝缘。这时，保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...和热短路部件(散热垫)71可以与电互连件4a、4b、4c、4d...同时形成。
特别是，当梳子结构(其中，保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...的端部通过热短路部件(散热垫)71而短路)由这些金属材料制成时，各保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...的电势可以保持固定。因此，通过使保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...与地线连接或者与外部电源连接，可以进一步保证在电互连件4a、4b、4c、4d...之间的电绝缘，因此能够抑制在电互连件4a、4b、4c、4d...之间的串扰噪音。
第二实施例的变化形式
如图12所示，全部保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...可以通过第二热短路部件(散热部件)72例如散热器或散热肋等而热短路。作为散热器的一个实例，可以采用由高导热材料例如Si等形成的小片、长方体杆或条带形厚块。
第二热短路部件(散热部件)72通过利用焊球和凸块等而与梳子结构的第一热短路部件(散热垫)71(如图11所示)进行热连接。也可选择，第二热短路部件(散热部件)72例如可以用于图1中所示的布局(该布局并不包括第一热短路部件(散热垫)71)。
在图12所示的第二实施例的变化形式的保持器1中，优选是第二热短路部件(散热部件)72应当与补充的保持器部位导热通道5a和5e连接。因为补充保持器部位导热通道5a和5e通过第二热短路部件(散热部件)72而连接的结构使得保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...的有效表面面积更大，因此可以明显增加散热效率。因此，与第一实施例的保持器1相比，第二实施例的变化形式的保持器1能够抑制有效区域22a、22b、22c、22d...的热干涉。
如图12所示，通过全部保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...的端部都通过第二热短路部件(散热部件)72而短路的结构，各保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...的电势可以保持固定。因此，通过使保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...与地线连接或者与外部电源连接，可以进一步保证在电互连件4a、4b、4c、4d...之间的电绝缘，因此能够确实抑制在电互连件4a、4b、4c、4d...之间的串扰噪音。
与图11的保持器1类似，在图12所示的第二实施例的变化形式的保持器1中，保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...能够由金属材料制成。当保持器部位导热通道5a、5b、5c、5d、5e...由金属材料制成时，因为导热通道5a、5b、5c、5d、5e...同时能够有电导率，因此，导热通道5a、5b、5c、5d、5e...能够用作地线，以便使电互连件4a、4b、4c、4d...电绝缘。
第三实施例
通常，光纤覆层的外表面覆盖有紫外线光固化的树脂涂层。涂层被称为光纤电缆的“缓冲涂层”。涂层的厚度例如为大约400μm，并通常大于光纤自身的外径。即，光纤和涂层形成单个光纤电缆。当包含涂层的各上述光纤电缆能够作为单件光传输线而分别直接插入各柱形通孔2a、2b、2c、2d...中时，可以明显增加在光传输线和保持器1之间的机械连接强度。不过，因为各穿孔柱形通孔2a、2b、2c、2d有足够内径以便使具有较大外径的涂层能够插入该柱形通孔2a、2b、2c、2d...中，因此，在保持器1的互连件面(第一侧面)1C和粘接面(第三侧面)1E之间限定的厚度必须保持预定值。由图1可知，当保持器1的厚度变得更大时，形成于安装面1上的电互连件4a、4b、4c、4d...的长度变得更长，这增加了互连件电容、电抗和电阻等。换句话说，增强在光传输线和保持器1之间的机械连接强度与电特征(例如互连件电容、电抗和电阻等)成折衷关系。
图13A和13B表示了本发明第三实施例的保持器1的示意结构。图13A是保持器1的平面图，而13B是保持器1沿图13A中的线XIIIB-XIIIB的剖视图。在本发明第三实施例的保持器1中，柱形通孔2b的内径在位于安装面1A和相对面1B之间的部分中有内部台阶，这样，内径在靠近相对面1B的部分中变得更大。尽管在图13B的剖视图中，内部台阶9表示为锥形的两维几何形状，但是在三维视图中，内部台阶9形成圆锥体的一部分，它沿柱形通孔2b的中心轴线对称。即，存在圆锥形内部台阶9，它作为直径变化区域，从靠近安装面1A的较小内径部分变成靠近相对面1B的较大内径部分。还有，第三实施例的保持器1有外部台阶8，该外部台阶8形成在互连件面(第一侧面)1C中的平凸起。外部台阶沿平行于安装面1A和相对面1B的方向延伸。
如图13B的剖视图所示，电互连件4b在基体1的表面上延伸，并从安装面1A覆盖至互连件面(第一侧面)1C。在电互连件4b的后侧，导热通道5b也从安装面1A伸向互连件面(第一侧面)1C。尽管没有表示，其它柱形通孔2a、2c和2d也有在位于安装面1A和相对面1B之间的部分中的内部台阶，从而使柱形通孔2a、2c和2d的内径在靠近相对面1B的后部处变得更大。且其它电互连件4a、4c、4d和其它导热通道5a、5c、5d、5e也在基体1的表面上从安装面1A伸向互连件面(第一侧面)1C。
柱形通孔2b的、从内部台阶9的位置延伸至相对面1B的较大内径的尺寸设置成便于插入光传输线(光纤)的涂层。根据第三实施例的保持器1，通过在保持器1的安装面1A和相对面1B之间的位置处提供在互连件面(第一侧面)1C上的外部台阶8，保持器1在安装面1A侧的厚度能够比相对面1B处的厚度“t”更薄，这能够解决在保持器1的电特征和机械强度之间的折衷关系的问题，并能够提高保持器1的电特征和机械强度。因此，在集成于光学装置芯片(该光学装置芯片设置成安装在安装面1A上)中的各光学半导体元件之间的热干涉能够抑制，并提高了保持器1的机械强度和包装可靠性。
第三实施例的第一变化形式
如图14A和14B所示，本发明第三实施例的变化形式(第一变化形式)的保持器1与图13A和13B中所示的第三实施例的保持器1的区别点在于：只形成三个保持部件部位导热通道5b、5c和5d，以便从安装面1A延伸至互连件面1C，保持部件部位导热通道5b、5c和5d相互平行地布置在安装面1A上开口3a、3b、3c、3d...之间的位置处，而没有第三实施例的、布置在内部电互连件4a、4b、4c和4d外侧并夹住该内部电互连件4a、4b、4c和4d的补充导热通道5a和5e。
图14A是保持器1的平面图，图14B是沿图14A中的线XIVB-XIVB的剖视图。
如已经在第一实施例中所述，尽管外部导热通道5a和5e的作用与内部导热通道5b、5c和5d类似，但是外部导热通道5a和5e可以省略，因为外部导热通道5a和5e形成为补充图形，以便保持对称的热流。因此，如图14A所示，在第三实施例的第一变化形式的保持器1中，圆形垫7a和7b布置在安装面1A上，代替外部导热通道5a和5e。
第三实施例的第二变化形式
在本发明第三实施例的另一变化形式(第二变化形式)的保持器1中，如图15所示，介绍了在粘接面(第三侧面)1E上形成的另一图形和布局。图15A是表示在粘接面(第三侧面)1E上形成的结构的平面图，该粘接面可以称为保持器1的背面。图15B是表示在安装面1A上形成的结构的正视图，表示圆形垫7a和7b布置在内部电互连件4a、4b、4c和4d的外侧并夹住该内部电互连件4a、4b、4c和4d。图15C是表示互连件面(第一侧面)1C的平面图。因为图15C所示类似于图14A中所示的结构，因此省略重复说明。
与互连件面(第一侧面)1C相对的第三侧面1E用作粘接面(粘接平面)，用于将保持器1粘接在包装基质等上。在第三实施例的第二变化形式中，如图15A中所示，多个矩形金属图形(短条带图形)Xij(i＝1-3；j＝1-n)以阵列结构形成于粘接面(第三侧面)1E上，该粘接面1E用于将保持器1粘接在包装基质上。如图15A中所示，通过以短条带阵列而在粘接面(第三侧面)1E上形成分开的金属图形Xij，能够降低由于金属图形Xij中的线性热膨胀系数的差异而引起的应力的绝对数值，并能够减小金属图形Xij翘曲的可能性，或者减小在粘接处理之后根据翘曲程度而引起的金属图形Xij破坏。
第四实施例
图16是表示本发明第四实施例的保持器1的结构的示意图。第四实施例的保持器1与第一至第三实施例中所述的结构的区别点在于：第四实施例的保持器1包括在各第二侧面1D和第四侧面1F(该第四侧面1F与第二侧面1D相对)的部分上的圆形凹口12a和12b。该凹口12a和12b从互连件面(第一侧面)1C延伸至粘接面(第三侧面)1E，以便在将保持器1安装于安装板上时便于定位。通过将例如圆形定位销(各圆形定位销的外径近似与凹口12a和12b的内径相同)从保持器1的外侧插入凹口12a和12b中，可以非常精确地确定保持器1的位置和方位，这能够方便引线接合处理，以便使外部电路与电互连件4a、4b、4c、4d...连接。且保持器1通过粘接剂物质而在凹口12a和12b处粘接在外部定位销上可以增加保持器1和包装板之间的粘接强度，或者当光传输线从保持器1的后侧拉紧时能够防止破坏保持器1。
第四实施例的保持器1的其它结构与第一至第三实施例中所示的结构类似，因此省略重复说明。
其它实施例
本领域技术人员在接受本说明书的教导之后，在不脱离本发明的范围的情况下，能够进行各种变化。例如，上述圆形凹口12a和12b可以开槽于第二侧面1D和第四侧面1F中，用于已经在第一至第三实施例中介绍的结构。
作为另一实例，在第一至第二实施例的保持器1中，图14至16中所示的、根据第三至第四实施例的圆形垫7a和7b能够布置在安装面1A上，代替补充导热通道5a和5b。而且，圆形垫7a和7b也可以省略。
而且，光波导膜(多芯光波导)32用于第一实施例的第一变化形式中的结构、在安装面1A和互连件面(第一侧面)1C之间的相交拐角处提供切角10的结构(如第一实施例的第三变化形式中所述)以及保持器1的安装面1A的法线方向Sn相对于通孔2a、2b、2c、2d...的轴向方向稍微倾斜的结构(如第一实施例的第四和第五变化形式中所述)可以用于在第二至第四实施例中所述的各种保持器1。
同样，分开的金属图形Xij形成于第三侧面上(在第一实施例的第二变化形式和第三实施例的第二变化形式中所述)的结构当然也可以用于在第二和第四实施例中所述的保持器1。因此，本发明当然包括在上面详细介绍的各个实施例和变化形式等。因此，本发明的范围将在下面的权利要求中确定。

Claims (20)

1.一种光传输线的保持器，包括：
绝缘基体，该绝缘基体由安装面、相对面和多个侧面来确定，该安装面构造成用于安装光学装置芯片，该相对面与安装面相对，而该多个侧面连接于安装面和相对面之间，一个侧面为互连件面，并且所述绝缘基体设有多个通孔，这些通孔穿透于安装面和相对面之间，以便保持多个光传输线，该通孔通过与安装面相交而确定了在安装面上的多个开口；
多个电互连件，这些电互连件从在安装面上的开口的相应的附近处延伸至互连件面上；以及
多个导热通道，这些导热通道与电互连件交替布置，并从安装面延伸至互连件面上，在互连件面上，各导热通道的长度大于电互连件的长度。
2.根据权利要求1所述的保持器，其中：在安装面上，各导热通道的长度大于电互连件的长度。
3.根据权利要求1所述的保持器，其中：安装面的法线方向相对于通孔的轴向方向倾斜。
4.根据权利要求3所述的保持器，其中：相对面的法线方向相对于通孔的轴向方向倾斜。
5.根据权利要求3所述的保持器，其中：相对面定向成与安装面平行。
6.根据权利要求3所述的保持器，其中：在安装面的法线方向和通孔的轴向方向之间的角度为4至10度。
7.根据权利要求1所述的保持器，还包括：热短路部件，该热短路部件设置成使导热通道热短路。
8.根据权利要求1所述的保持器，其中：在互连件面中提供有外部台阶。
9.根据权利要求1所述的保持器，其中：在安装面和互连件面之间的相交拐角处形成倒角。
10.根据权利要求1所述的保持器，还包括：多个金属图形，这些金属图形绘于与互连件面相对的一个侧面上，并设置成将保持器粘接在包装基质上。
11.根据权利要求1所述的保持器，还包括：凹口，该凹口垂直于互连件面地形成在互连件面上，该凹口能够容纳定位销，以便确定对着包装基质的保持器的位置。
12.根据权利要求1所述的保持器，其中：各导热通道形成为条带图形。
13.根据权利要求1所述的保持器，其中：各导热通道能导电。
14.一种多芯光波导的保持器，包括：
绝缘基体，该绝缘基体由安装面、相对面和多个侧面来确定，该安装面设置成安装光学装置芯片，该相对面与安装面相对，而该多个侧面连接于安装面和相对面之间，一个侧面为互连件面，并且所述绝缘基体设有通孔，该通孔穿透于安装面和相对面之间，以便保持多芯光波导，该通孔通过与安装面相交而确定了在安装面上的开口；
多个电互连件，这些电互连件从在安装面上的开口附近延伸至互连件面上；以及
多个导热通道，这些导热通道与电互连件交替布置，并从安装面延伸至互连件面上，在互连件面上，各导热通道的长度大于电互连件的长度。
15.根据权利要求14所述的保持器，其中：安装面的法线方向相对于通孔的轴向方向倾斜。
16.根据权利要求15所述的保持器，其中：相对面的法线方向相对于通孔的轴向方向倾斜。
17.根据权利要求15所述的保持器，其中：在安装面的法线方向和通孔的轴向方向之间的角度为4至10度。
18.根据权利要求14所述的保持器，还包括：热短路部件，该热短路部件设置成使导热通道热短路。
19.根据权利要求14所述的保持器，其中：在互连件面中提供有外部台阶。
20.根据权利要求14所述的保持器，还包括：多个金属图形，这些金属图形绘于与互连件面相对的一个侧面上，并设置成将保持器粘接在包装基质上。
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