CN101257073A - 光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可防止引脚经由焊料短路的光模块，其目的在于提供一种适合向基板安装的光模块。该光模块具有：半导体元件(14)；搭载半导体元件(14)的接地金属构件(10)；用于安装接地金属构件(10)的基板(16)；以及引脚(18)，与接地金属构件(10)绝缘地固定并且焊接在基板(16)上，用于向半导体元件(14)通电。接地金属构件(10)在与基板(16)相对的面上具有凸部，该凸部与基板(16)相接。

Description

光模块
技术领域
本发明涉及一种光模块，特别是涉及一种适合向基板安装的光模块。
背景技术
下述专利文献4中公开的光模块具有用于向半导体元件通电的引脚。考虑通过利用焊接将上述的引脚固定在基板上来安装光收发模块。在这样的情况下，为了防止短路，引脚必须与搭载半导体元件的金属构件、即管座(stem)电绝缘。
[专利文献1]特开2006-41083号公报
[专利文献2]特开2003-282631号公报
[专利文献3]特开平11-110774号公报
[专利文献4]特开2004-264659号公报
发明内容
为了将上述现有的模块安装在基板上，常常利用焊接将用于向元件供电的引脚安装在基板上。但是，通过焊接，用于搭载元件的金属构件与引脚有时会经由焊料短路。由于该短路，会引起无法传送引脚应传送的电信号的问题。
本发明为了解决上述问题而作出，其目的在于提供一种可以防止引脚经由焊料短路的光模块。
本发明的光模块的特征在于，具有：
半导体元件；
搭载上述半导体元件的接地金属构件；
用于安装上述接地金属构件的基板；以及
引脚，与上述接地金属构件绝缘地固定并且焊接在上述基板上，用于向上述半导体元件通电，
其中，上述接地金属构件在与上述基板相对的面上具有凸部，并且上述凸部与上述基板相接。
利用本发明，可以防止引脚的短路。
附图说明
图1(A)、(B)是用于说明本发明实施方式1的光模块的结构的图。
图2(A)、(B)是用于说明本发明实施方式2的光模块的结构的图。
图3是表示GND引脚的粗细与光模块的温度的关系的图。
图4(A)、(B)是用于说明本发明实施方式3的光模块的结构的图。
符号说明
10：管座
40：管座
50：管座
16：基板
38：基板
18：引脚
52：发送侧引脚
34：接收侧引脚
32：放大元件
48：发光元件
31：受光元件
具体实施方式
(实施方式1)
图1(A)、(B)是用于说明本实施方式的安装在基板16上的光模块的图。图1(A)为正面图，图1(B)为管座10的底面图。管座10为金属构件。管座10在圆形平板状的一部分上具有凸部。上述凸部如图1(A)所示，存在于与基板16相对的面上。另外，上述凸部如图1(B)所示，沿管座的外周呈环状存在。而且，管座10在两处有孔。一个是用于通过引脚18的孔。另一个孔是用于通过GND引脚20的孔。在这种形状的管座10上搭载有发光元件14。发光元件14利用金线12与引脚18连接。发光元件14由来自引脚18的电信号驱动。引脚18通过密封玻璃22绝缘固定在上述管座10所具有的孔部分中。上述的管座10所具有的孔中的另一个孔中焊接有GND引脚20。因此，GND引脚20与管座10为相同电位。另外，管座10上焊接有帽24，该帽24搭载用于校准从发光元件14射出的光的透镜26。发光元件14通过由帽24、透镜26和管座10覆盖而气密封。
上述结构是本实施方式的光模块。该光模块安装在基板16上。基板16具有与上述光模块的引脚18和GND引脚20的位置相对应的孔。分别将引脚18和GND引脚20插入这些孔中，利用焊料28焊接基板16与引脚18之间，并且利用焊料30来焊接基板16与GND引脚20之间，从而将光模块安装在基板16上。此时，GND引脚20与基板的具有接地电位的图案(以下称为接地图案)焊接。从而，如上所述，基板10与GND引脚20为相同电位，因此管座10成为接地金属。另外，如图1(A)所示，安装后的管座10形成自己所具有的凸部与基板16相接的结构。在本实施方式中，在上述基板16的与管座10相接的部分上配置有接地图案。因此，在本实施方式中，除了上述的GND引脚20外，管座10的凸部也形成与基板16的接地图案相接的结构。
为了将光模块安装在基板上，一般将向元件通电的引脚焊接在基板上。为了防止引脚应供给的电信号受到不必要的影响，必须在引脚不短路的情况下进行上述焊接。但是，在进行焊接时，熔化的焊料有时会沿着引脚向上蔓延，与管座接触。该接触的结果是导致引脚短路、对引脚所进行的电信号的传送产生障碍的问题。为了防止这样的短路，在向基板焊接光模块时，考虑焊料沿着引脚向上蔓延的距离(以下称为焊料向上蔓延长度)，使管座与基板之间间隔开足够的距离。但是，在实际安装时，一般难以控制上述管座与基板间的距离。
在本实施方式中，管座10在与基板16相对的面上具有凸部。光模块被安装成管座10的凸部与基板16接触。因此，管座与基板间的距离由上述凸部的长度决定。本实施方式的管座10所具有的凸部的长度与焊料向上蔓延长度相比足够长。因此可以防止引脚的短路。
而且，通过象本实施方式这样在管座10上设置凸部，还有以下效果，即，“管座的接地”、“外部串扰的抑制”和“热阻降低”。首先说明“管座的接地”。管座10是金属构件。并且，为了防止管座10所搭载的发光元件14的高频特性的劣化，管座10必须接地。因此，从防止损害光模块的功能的观点出发，管座10接地具有重要的意义。作为管座10接地的方法，一般是在通过将GND引脚与管座焊接来使其导通后，通过焊接将GND引脚与基板的接地图案连接。这里，如果由于模块的实际安装空间狭小化等要求而使GND引脚细线化，则GND引脚有时会成为高电阻。由于该GND引脚成为高电阻，在基板的接地图案与管座之间产生电位差，从而管座的电位会变得不稳定。由于管座没有接地、其电位变得不稳定，出现光模块的高频特性劣化的问题。
本实施方式的管座10的凸部与基板16的接地图案接触。利用这样的结构，管座10不但通过GND引脚20，而且在管座10的凸部上也与基板的接地图案相接。由此，基板16的接地图案与管座10之间的电阻值降低，从而管座可靠地接地。通过确保管座的接地，可以防止光模块的高频特性的劣化。
以下说明“外部串扰的抑制”。这里，外部串扰是指光模块由于来自其它光模块的电磁波的影响，光模块应该传送的电信号被扰乱的问题。该外部串扰的一个原因是，引脚传送的电信号受到从其它光模块发射的电磁波的影响。本实施方式的管座的形状覆盖引脚18的从基板16向管座10延伸的部分(以下称为引脚部分)。由此，上述的引脚部分不容易受到来自其它光模块的电磁波的影响。从而，根据本实施方式，光模块可以抑制外部串扰。另外，由于管座10的凸部覆盖引脚部分，可以抑制从本实施方式的光模块向其它光模块的不必要的电磁场放射。
以下说明“热阻降低”。光模块内部的放热特性主要由管座10的放热能力决定。作为管座10的放热，可以举出经由与基板的接地图案连接的GND引脚的放热、以及从管座10的表面的放热。本实施方式的管座10具有凸部，因此可以高效地进行上述从管座10表面的放热。而且，根据本实施方式的结构，管座10所具有的凸部与基板16的接地图案相接。因此，与仅有GND引脚20与基板的接地图案连接的情况相比，管座10的热阻降低。这样的管座10所具有的凸部的放热效果尤其可有效地抑制伴随GND引脚20的细线化而产生的热阻上升。如上所述，本实施方式的光模块具有良好的放热特性。
在本实施方式中，将管座10所具有的凸部的位置和形状定义成“在与基板16相对的面上，沿管座的外周呈环状存在”，但本发明不限于此。即，管座的形状只要是在与基板16相对的面上具有凸部，就可以得到作为本发明效果的“抑制由于焊料引起的短路”的效果。通过在基板与管座相接的面上配置基板的接地图案，这样的管座也可以得到上述的“管座的接地”和上述的“放热特性提高”的效果。
在本实施方式中，使用发光元件14作为搭载在管座10上的半导体元件，但本发明不限于此。即，只要是由引脚供电的半导体元件，就可以得到本发明的效果。
(实施方式2)
本实施方式涉及改善了放热特性的光模块。
图2(A)、(B)是用于说明本实施方式的结构的图。图2(A)为正面图，图2(B)为管座40的底面图。在实施方式1中使用的光模块仅搭载发光元件，但在本实施方式中，除了发光元件14外，还搭载受光元件31和用于放大受光元件31的信号的放大元件32。管座40与实施方式1的管座10相比，除了具有3个孔这一点外，形状相同。上述的3个孔分别用于固定发送侧引脚52、GND引脚20和接收侧引脚34。如图2(B)所示，发送侧引脚52通过密封玻璃22与管座40绝缘地固定，接收侧引脚34通过密封玻璃42与管座40绝缘地固定。GND引脚20通过焊接固定在管座40上。另外，如图2(A)所示，发送侧引脚52通过金线12与发光元件48连接。受光元件31通过金线46与放大元件32连接。放大元件32通过金线44与受光侧引脚34连接。帽24和透镜26与实施方式1同样地搭载在管座40上。
将具有上述结构的光模块安装在基板38上。基板38具有与上述光模块的发送侧引脚52、GND引脚20和接收侧引脚34的位置相对应的孔。在这些孔中分别插入发送侧引脚52、GND引脚20和接收侧引脚34，通过利用焊料28、30、36进行焊接，分别安装到基板38上。在将光模块安装到基板38上的状态下，形成管座40的凸部与基板38相接的结构。而且，在本实施方式中，与实施方式1同样，上述管座40的凸部与基板的接地图案相接。
受光元件一般接收微弱的信号，因此常与用于放大接收信号的放大元件相邻地安装。这里，放大元件形成与受光元件相比耗电大的发热源。因此，在具有放大元件的光模块中，光模块的放热特性成为问题。光模块的放热被认为是从管座40经由GND引脚进行。图3中示出GND引脚的直径对元件的放热特性产生的影响。该关系是利用有限要素法算出的结果。图3的纵轴是内部元件的温度与光模块外部的温度差。如图3所示，可知在GND引脚直径为0.45mm的情况下，光模块内部元件的温度比光模块周围的温度高10℃以上。因此，在具有成为发热源的元件的光模块中，光模块的放热特性被认为成为问题。
本实施方式的光模块除了GND引脚20外，管座40的凸部也与基板38的接地图案相接。因此，由于与接地图案相接的面积增加，热阻下降。而且，由于具有凸部，还可得到由于管座的表面积增大所产生的放热效果。如上所述，根据本实施方式的结构，在光模块具有放大元件的情况下，也可实现良好的放热特性。
(实施方式3)
本实施方式涉及抑制了光模块在混合搭载发光元件和受光元件的情况下所产生的串扰的光模块。
图4(A)、(B)是用于说明本实施方式的安装在基板上的光模块的图。图4(A)为正面图，图4(B)为底面图。本实施方式的结构除了以下2点外与实施方式2相同。即，一点是不具备GND引脚，另一点是管座的形状不同。在本实施方式中，由于不具备GND引脚，管座50和基板38所具有的孔数分别为2。另外，本实施方式的管座50除了如图2(B)所示的环状的凸部外，还具有用于分离发光侧引脚52和受光侧引脚34的凸部(以下称为分离用凸部)。分离用凸部和上述环状凸部如图4(B)所示，连接并构成一体的凸部。因此，管座50形成个别地覆盖发光侧引脚52和受光侧引脚34的形状。另外，基板38在与管座50相接的部分上具有接地图案。从而，管座50为接地金属。
在光模块中，在发送侧引脚中流动的电信号的强度比在接收侧引脚中流动的电信号的强度高。其功率比为30dB以上。因此，在混合搭载了发光元件和受光元件的光模块中，发送侧的信号有时对接收侧产生干扰，表现为接收侧信号的噪声。以下将该问题称为“内部串扰”。内部串扰的一个原因是，接收侧引脚受到从发送侧引脚放射的无用电磁场的影响。
本实施方式的管座50形成个别地包围发送侧引脚52在基板38与管座50之间的部分(以下称为发送侧引脚部分)和接收侧引脚34在基板38与管座50之间的部分(以下称为接收侧引脚部分)的结构。如上所述，管座50成为接地金属，因此，发送引脚部分和接收引脚部分分别个别地被接地金属包围。从而，根据本实施方式的结构，接收侧引脚部分不容易受到来自发送侧引脚部分的无用电磁场的影响，从而可以抑制内部串扰。而且，由于接收引脚部分由接地金属覆盖，因此也可以抑制上述的外部串扰。
在本实施方式中，使管座的凸部“由环状凸部和分离用凸部的结合构成”，但本发明不限于此。即，管座的凸部的形状只要是个别地包围发送侧引脚部分和接收侧引脚部分的形状，就可得到本发明的效果。

Claims (5)

1.一种光模块，其特征在于，具有：
半导体元件；
搭载上述半导体元件的接地金属构件；
用于安装上述接地金属构件的基板；以及
引脚，与上述接地金属构件绝缘地固定并且焊接在上述基板上，用于向上述半导体元件通电，
其中，上述接地金属构件在与上述基板相对的面上具有凸部，上述凸部与上述基板相接。
2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，
上述接地金属构件所具有的上述凸部具有包围上述引脚的形状。
3.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，
作为上述半导体元件，具有受光元件和放大元件。
4.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，
作为上述半导体元件，具有发光元件和受光元件；
作为上述引脚，具有将电信号通往上述发光元件的发送侧引脚和将电信号通往上述受光元件的接收侧引脚；
上述接地金属所具有的上述凸部个别地包围上述发送侧引脚和上述接收侧引脚。
5.如权利要求1所述的光模块，其特征在于，
上述基板在与上述接地金属构件所具有的凸部相接的部分上具有接地图案。
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