CN102377104A - 具有陶瓷封装的光学模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光学模块，其中所述模块具有LD、TEC，并且透镜连同透镜承载件均安装在所述TEC上。来自所述LD的信号光被所述透镜会聚并被所述反射镜反射，所述透镜和所述反射镜均装配在安装于在所述TEC上的所述透镜承载件上。所述TEC安装在底部金属件上，所述底部金属件覆盖陶瓷封装的底部，在很宽的范围内切割所述陶瓷封装的第一陶瓷层，以将所述TEC安装在所述陶瓷封装内。FPC接合在从切口露出的所述第一陶瓷层的至少两个边缘上。

Description

具有陶瓷封装的光学模块

技术领域

本发明涉及设置具有多层陶瓷封装的光学模块。

背景技术

常规及典型的光学模块安装有作为信号光光源的半导体激光二极管(下文中称为LD)和将信号光与外部光纤耦合的透镜。一些光学模块具有控制LD的温度以保证信号光的质量的功能。在这种具有温度控制功能的光学模块中，热电冷却器(下文中称为TEC)安装在封装内以将LD安装于其上，并且，通过利用例如反射镜将信号光的光轴进行弯折而将信号光引出。

最近，除了两种分别被称为共轴型和蝴蝶型的基本布置以外，如在美国专利USP 7,476,040中公开的那样已经提出了采用第三种布置的光学模块，其中作为多层陶瓷封装的模块和光学耦合部件均附接至封装的盖体(盖板)。与常规布置相比，在这种光学模块中，待安装电子元件和光学元件的内部空间被严格限制。有必要相对于LD的位置仔细地设计下列位置：透镜的位置、滤光器或反射镜的位置、用于检测从LD发射出的部分信号光的监测光电二极管(下文中称为MPD)的位置，等等。具有这种新布置的实际模块的设计还需要符合包括模块生产率的成本要求。本发明提供一种具有多层陶瓷封装以及安装于其中的TEC的光学模块的新布置。

发明内容

本发明的光学模块可以包括LD、TEC、多层陶瓷封装，所述多层陶瓷封装包括带有圆筒体和盖板的盖体。所述陶瓷封装内部安装有所述LD和所述TEC。所述封装的所述圆筒体装配有光学耦合部件，所述光学耦合部件将外部光纤与所述LD光学耦合。

所述盖体具有位于所述圆筒体与所述盖板之间的一个部分，所述部分的厚度小于所述圆筒体和所述盖板的厚度，并且所述盖体具有外周部，所述外周部待与设置在陶瓷封装顶部的密封环密封，所述外周部的厚度也小于所述盖板的厚度。位于所述圆筒体与所述盖板之间的部分可以吸收来自光学耦合部件的应力，避免该应力传播至与所述密封环相密封的所述盖板的外周部。

本发明的所述盖体可以在与所述圆筒体相对应的位置上设置有凹穴。所述凹穴可以接纳由玻璃制成的窗体或透镜，所述窗体或透镜将所述陶瓷封装的内部空间密封。当所述透镜密封所述凹穴时，从所述LD发射出的信号光首先被反射镜反射，然后被所述透镜会聚到设置在所述透镜外部的外部光纤上。

附图说明

从参考附图对本发明的优选实施例的以下详细描述中，可以更好地理解前述目的及其它目的、方面和优点，其中：

图1是设置有根据本发明实施例的光学模块的光学分组件的立体图；

图2示出连接有FPC的光学模块，其中光学模块被部分剖开以示出其内部；

图3是光学模块的侧剖视图；

图4示出光学模块的内部；

图5示出光学模块的底部；

图6示出安装在光学模块中的透镜承载件；

图7是设置在光学模块中的盖体的剖视图；

图8是根据本发明实施例的光学模块的分解图；

图9是根据本发明实施例的光学分组件的分解图；

图10示出根据本发明的另一实施例的变型例的光学模块；

图11示出根据本发明的又一实施例的光学模块；

图12示出根据本发明的一个实施例的光学模块；

图13A是安装在图12中示出的光学模块中的包括透镜、反射镜和透镜承载件的中间组件的分解图；以及图13B是图13A中示出的中间组件的立体图；

图14A是具有改进的透镜承载件的中间组件的分解图，以及图14B是该中间组件的立体图；

图15A是具有图14A和图14B中示出的透镜承载件但其透镜替换为球形透镜的中间组件的分解图；以及图15B是图15A中示出的中间组件的立体图；

图16A是具有改进的透镜承载件的中间组件的分解图，图16B是图16A中示出的中间组件的立体图，以及图16C是该组件的主视图；

图17A是具有图16A和图16B中示出的透镜承载件但其透镜具有圆筒形外观的另一中间组件，以及图17B是具有与图17A中示出的透镜承载件相同的透镜承载件但其透镜替换为球形透镜的又一中间组件；

图18A是具有改进的透镜承载件的中间组件的分解图；以及图18B是图18A中示出的中间组件的立体图；以及

图19是根据本发明的另一实施例的光学组件的仰视图。

具体实施方式

接下来，将参考附图对根据本发明的优选实施例进行说明。在对附图的说明中，相同的数字或相同的符号代表相同的元件，不再进行重复说明。

如图1所示，根据实施例的光学分组件包括陶瓷封装1、盖体2、连接套管3以及套管部件4。套管部件4包括具有孔4c的圆筒体4a、两个凸缘4e以及位于凸缘4e之间的颈部4b。将连接于外部光纤端部的套圈接纳在孔4c内，以设定外部光纤的位置，从而可以实现光纤与安装在陶瓷封装内的装置之间的光学耦合。孔4c穿过设置在套管部件4的另一端上的边缘凸缘4d。将颈部4b设置在肋部或突起上，肋部或突起设置在例如内部安装有光学分组件的光收发器中，可自动地确定分组件在收发器内的位置。

连接套管3包括顶部3a和从顶部3a延伸的裙部3b，该连接套管3可以使陶瓷封装1与套管部件4光学耦合。具体地说，裙部3b接纳盖体2的圆筒部分2a，并且可以通过调节圆筒部分2a伸入裙部3b内的深度来实现沿着连接套管部件4与陶瓷封装1的光轴的光学对准。另一方面，可以通过使套管部件4在顶部3a上滑动来实施在与光轴相垂直的平面内的光学对准。对准之后，将边缘凸缘4d和裙部3b分别焊接到顶部3a和圆筒部分2a上。

陶瓷封装1包括底部金属件1a、多层的陶瓷层1b以及位于陶瓷层1b顶部的密封环1c。盖体2可以由金属(典型地为铁(Fe)与镍(Ni)的合金)制成；同时，密封环1c可以由柯伐(Kovar)(Fe、Ni与钴(Co)的合金)制成。根据本实施例的封装1的区别特征是：密封环1c与陶瓷层1b具有几乎相同的厚度。

FPC20从封装1的底部延伸。该FPC20载有来自封装1内的装置或发送至该装置的信号，并且向该装置供电，以及当封装1安装有TEC时向TEC供电。陶瓷封装1可以呈尺寸为5.5×4.5×2.8(长×宽×高)mm³的盒体形状。本实施例的密封环1c的高度可以为约1.3mm，而陶瓷层的高度可以为约1.5mm。

图2是连接有FPC 20的光学分组件的立体图，其中，图2省略了套管部件4和连接套管3，并且封装1的一部分被剖开以示出其内部；图3是封装1的侧剖视图；图4是封装1内部的立体图；以及，图5示出封装1的底部。从封装1的底部的两侧延伸的FPC 20具有：两个端部20a和20b，每个端部连接于封装1的对应侧；多个焊盘20c，其位于FPC 20的另一个端部；以及延伸部分20d，其位于FPC20的两个端部之间。通过将延伸部分20d柔性弯曲，FPC 20可以增强光学模块与连接于焊盘20c上的电路板之间的导电性能。

参考图5，封装1的底部设置有材料厚度相对较大的底部金属件1a。本实施例的光学模块设置有厚度为0.5mm的铜制底部金属件1a。

陶瓷层1b、密封环1c和底部金属件1a形成了封装1内的空间10，该空间10内安装有多个部件。根据本实施例的陶瓷层1b具有六层，其中，第一层至第三层具有基本相同的厚度，第四层和第五层相对较薄，而第六层相对较厚。从第一层至第五层设置有形状基本相同的开口，而只有第六层在对应于与FPC 20相连的两个边缘的部分中具有较宽的开口。相应地，将第一层至第六层固定，暴露出第五层的顶部的两个周边，其上可以形成有多个互联线路1d和焊盘1e或安装有MPD 17的。第六层在其整个周边上具有恒定的宽度，以便将密封环1c安装于其上。

尽管本实施例的光学模块设置有铜制的底部金属件1a，但模块不限于那些金属。与铜、铜钨合金(CuW)或铜钼合金(CuMo)的导热性相当的非金属材料可以适用于底板1a。

在空间10内安装有热电冷却器(TEC)11、装置承载件12、半导体光学装置13、透镜承载件14、反射镜15、透镜16、监测光电二极管17等等。根据本实施例的光学模块安装有作为半导体光学装置13的半导体激光二极管，并且被称为光发射分组件(TOSA)。

安装在装置承载件12上的LD 13向基本平行于封装1底部的透镜16的方向发射光；相应地，LD 13可以是所谓的边缘发射LD的类型。本发明的LD 13可以与被称为电吸收调制器类型的光学调制器集成为一体。在该情况下，LD 13可以是由直流信号驱动的分布反馈(DFB)LD。MPD 17检测从LD 13的背面发射的光并生成与背面光的光功率相对应的光电流，所述“背”向是与透镜16相反的方向。MPD 17的光电流被反馈至控制电路，以保证LD 13的光输出功率的恒定。在装置承载件12上安装有热敏电阻和电容器，热敏电阻感知LD 13的温度，电容器消除叠加在传向LD 13的电流上的噪音。根据本实施例的光学模块可以安装有被称为EA-DFB的装置，该EA-DFB装置将光学调制器与DFB(分布反馈)LD集成为一体。在该情况下，以稳定的直流电流驱动DFB-LD；同时，可以由高频信号驱动EA(电吸收)调制器。

从LD 13发射的前面光经过透镜16的会聚入射到反射镜15。反射镜15相对于封装1的底平面45°倾斜，反射镜15可以将来自LD 13的光朝向与该底平面垂直的方向反射。从而，LD 13可以与设置在封装1上方的外部光纤光学耦合。根据本实施例的光学模块在其装置承载件12上安装有LD 13和热敏电阻；并且，透镜承载件14上的反射镜15和透镜16安装在TEC 11上。此外，TEC 11安装在底部金属件1a上。如图3所示，安装在第五陶瓷层上的MPD 17的水平高度低于安装在TEC 11上的装置承载件12的顶部高度。由于从LD 13发射的光放射状地传播，因此这种布置使得MPD 17的感光表面可以检测LD 13的背面光。

TEC 11可以通过在顶板和底板之间的热传递来控制安装在其顶板11b上的材料的温度。本实施例将LD 13安装在顶板11b上，并且TEC 11可以将LD 13的温度基本冷却下来，其中TEC 11的底板11c被从顶板11b传递的热量加热。相应地，怎样将底板11c的热量散出封装1成为了一个问题。在根据本实施例的光学模块中，封装1配备有厚的铜制底部金属件1a，可以通过将底部金属件1a的表面制成设置在封装1外部的部件来有效地散发传递到底板11c的热量。

参考图3，TEC 11包括顶板11b、底板11c以及位于顶板11b和底板11c之间的多个热电元件11a。向分别串联连接并且具有半导体材料的p-n结的TEC元件11a提供电流，TEC 11示出两种控制模式：冷却顶板11b的同时加热底板11c，或者加热顶板11b而冷却底板11c。可以通过改变电流方向来切换这两种模式。通常在底板11c上形成用于提供电流的电极，以消除安装在顶板11b上的部件的热容量，或者将顶板11b与从互联线路上传导到电极的热量相隔离。根据本实施例的光学模块利用焊线将来自形成在第五陶瓷层顶部的电极1f的电流供应给底板11c上的电极中的一个电极，并且利用焊线将来自暴露于第五陶瓷层的切口1s中的第四陶瓷层上的另一电极的电流供应给底板11c上的另一电极。第五陶瓷层和第四陶瓷层上的两个电极通过各自的半孔1h与封装1底部的电源焊盘1p连接。

参考图5，底部金属件1a偏离封装1底部的中央。也就是说，底部金属件1a将陶瓷层1b底部的两个周侧暴露在外，FPC 20的两个端部20a和20b附接到这两个周侧。第一层底部的暴露周侧设置有信号焊盘1r，多个电源焊盘1p以及两个接地图案1m、1n。这些图案1n至1r伴有形成在陶瓷层1b的侧面的半孔。当将图案焊接到FPC 20上时，半孔1h可以接纳过剩的焊料，从而可以抑制过剩的焊料在FPC 20上延伸。最后一个图案1m上安装有底部金属件1a。两个接地图案1m、1n可以彼此电绝缘，并且前一个图案1m具有机架地线的功能，而另一个图案1n成为信号地线。

参考图4，只有第一陶瓷层上形成与信号焊盘1r相对应的半孔1h，而在第一陶瓷层至第四陶瓷层上形成用于其它焊盘1p、1n的半孔。向信号焊盘1r提供的信号可以经由半孔1h的金属涂层的传导而传送至第一陶瓷层顶部的互联线路，通过互联线路输入陶瓷层内，并且通过从第二层底部至第五层顶部的通孔最终到达第五陶瓷层上的顶部互联线路1d。可以通过在上述通孔周围设置接地孔来调节其特性阻抗，从而与互联线路的传输阻抗一致。也可以通过对位于顶部互联线路1d下方的第四层顶部的接地图案进行设定来调节顶部互联线路1d的特性阻抗，该接地图案形成微型带状线路构造；或者通过在顶部互联线路1d的两侧上布置接地线路来进行调节，该接地线路模拟共面线路。此外，也可以通过模拟微型带状线路或共面线路来调节与信号焊盘1r连接的FPC 20上的互联线路的特性阻抗。因此，即使驱动信号包含超过10Gb/s的高频部分，具有根据本实施例的FPC 20的光学模块也可以在不严重降低信号质量的情况下向封装1中的LD 13提供驱动信号。

图6放大地示出安装有透镜16和反射镜15的透镜承载件14的组件。透镜承载件14包括一对侧壁14a和倾斜面14c，该倾斜块连接侧壁14a并且其上安装有反射镜15。透镜16安装在反射镜15前方两侧壁14a之间的空间14d内。侧壁14a的中部形成有内台阶14b。内台阶14b可以为接收过剩粘合剂的部分，该粘合剂用于将透镜16固定到透镜承载件14上。

透镜16包括位于其中央的透镜主体16a以及位于其外周的支撑件16b。该外周的外形为圆筒形，其总宽度略小于侧壁14a之间的空间14d的宽度。图6示出的实施例被设计为：在支撑件16b与侧壁14a之间存在大约10μm的间隙。相应地，将具有图6中所示外形的透镜16设置在空间14d内，透镜16的光轴可以与透镜承载件14的轴线在机械精度内对准。本实施例中的透镜主体16a是非球面的，即，本实施例中的透镜16为非球面透镜。倾斜面14c相对于透镜承载件14的底部14e基本成45°角。因此，穿过透镜16并入射到反射镜15的光可以在透镜16的光轴方向上弯折90°，并向上继续前进。

图7是盖体2的剖视图。盖体2包括圆筒部分2a和盖板2b，该圆筒部分2a中央具有孔2e。盖板2b设置有凹穴2h，平面形状的窗体2c通过密封玻璃2d固定在凹穴2h内，从而将孔2e覆盖。密封玻璃2d仅仅粘接在窗体的外周部上，以保证来自反射镜15的光路。

盖板2b的外周部2f形成得较薄，以便与封装1的密封环1c相焊接。此外，位于圆筒部分2a和盖板2b之间的部分2g也形成为较薄，该部分2g具有减轻密封环1c与外周部2f之间的密封部分所受到的应力的作用。也就是说，套管部件4和连接套管3机械地固定在装有这种光学模块的装置上，以保证与外部光纤的光学耦合，同时，陶瓷封装1也需要相对于收发器机械定位；因此，包括光学模块和封装的光学分组件机械固定在收发器的两端上，并将应力集中在固定端之间的部分上。当盖体2在圆筒部分2a和盖板2b之间不具有厚度薄的部分时，应力可能会传导到待与密封环1c密封的部分2f上，这将导致空间10内的气密性降低。根据本实施例的光学模块在圆筒部分2a和盖板2b之间设置有较薄的部分2g，以吸收从连接套管3和套管部件4传导来的应力。该部分2g的厚度应小于圆筒部分2a和盖板2b的厚度。

图8和图9说明了装配本实施例的光学模块的方法。如图8所示，首先通过例如常规的芯片焊接(die-bonding)技术在装置承载件12上安装LD 13和其它电子元件。可以利用例如锡-银-铜(SnAgCu)的共晶合金来进行芯片焊接。在装置承载件12上设置互联线路12a，并且将LD 13引线焊接(wire-bonded)在该互联线路12a上。随后，将该中间组件安装在TEC 11的顶板11b上。在TEC 11的顶板11b上设置有两个导电焊盘11d、11e，并且上述中间组件将被安装到焊盘11d上。接下来，利用上述SnAgCu的共晶合金将已安装有中间组件的TEC 11安装到底部金属件1a上。在安装TEC 11之前，利用例如为锡-金(AuSn)合金的另一种共晶合金在封装1的第五陶瓷层1b上安装MPD 17。

在安装TEC 11的同时，将反射镜15安装到透镜承载件14的倾斜面14c上，并将透镜16安装到透镜承载件14的侧壁14a之间。利用例如紫外线固化树脂而实施反射镜15和透镜16的安装。透镜16的总宽度略小于侧壁14a之间的空间，并且透镜16的总高度被调节为：当将透镜16设置在从透镜承载件14的底部14e延伸的假象平面上时，透镜主体16a的中心与LD 13的光轴重合。相应地，将透镜承载件14放置到参考板上，并且将在支撑件16b两侧上具有紫外线固化树脂的透镜16插入侧壁14a之间的空间14d内，从而将支撑件16b的底部设定为与参考板相接触，可以自动地执行透镜16相对于透镜承载件14的光学对准。由于支撑件16b的侧面与侧壁14a的内侧之间的间隙非常小，因此可使透镜16与光轴之间的平行度设置为处于间隙的公差以内，并且可以通过支撑件16b底部的平面度确定沿光轴的倾斜度。侧壁的台阶14b可以吸收过剩的树脂。

将如此装配有反射镜15和透镜16的透镜承载件组件安装到封装1内的TEC 11上。将视觉监控机构设定在反射镜15上方，并且监视由反射镜15所反射的LD 13的图像，通过使透镜承载件组件在TEC 11的焊盘11e上滑动可以对准透镜承载件组件，从而将LD 13的图像设定在中央。对准之后使树脂硬化，可以将透镜承载件组件固定在TEC 11的顶板11b上。图8示出其上待安装透镜承载件组件的焊盘11e；可以在顶板11b上直接安装透镜承载件组件。焊盘11d、11e可以增强该承载件的粘合度。

接下来，将盖体2与密封环1c接缝密封，从而保证空间10的气密性。在接缝密封之前，在盖体2上安装窗体2c。随后，连接套管3以其裙部3b覆盖圆筒部分2a，并且套管部件4与连接套管3的顶部3a对准。典型地通过YAG激光实施对部件的固定。最后，将FPC 20焊接到封装1的底部，以完成根据本实施例的光学模块。

(第一变型例)

图10是示出根据实施例的一个变型例的另一种光学模块1A的立体图。图10是示出光学模块1A内部的局部剖视图。与图4中示出的前述模块相比，光学模块1A具有如下方面的区别特征：模块1A上未设置有透镜承载件14。也就是说，从LD 13发出的光直接入射到具有棱镜构造的反射镜115中，该棱镜由例如在镜面具有金属涂层的玻璃制成。棱镜反射镜115的入射面与反射镜115的底面成45°角，因此，由镜面反射的出射光向上继续前进。本实施例中的光学模块1A设置有非球面透镜116而非前述实施例中的窗体2c，该窗体2c设置在盖体2的凹穴2h中并通过密封玻璃来保证内部空间10的气密性。

TEC 11的功耗主要取决于安装于其上的部件的热容量。TEC 11的功耗可以随着这些部件的热容量的变小而减少。此外，TEC 11的温度控制的响应可随着热容量变小而变快。前述模块的TEC 11上安装带有透镜16和反射镜15的透镜承载件14，然而，如图10所示的变型光学模块仅仅在TEC 11上安装有反射镜115，这不但可以使用更小的TEC 11，而且可以提高精度并增强温度控制的响应。

此外，该光学模块1A改变了MPD 117的位置。如图3的剖视图所示，前述模块的MPD 17安装在第五陶瓷层1b上。然而，本模块1A的MPD 117安装在第四陶瓷层1b上，这使得从LD 13的背面看去立体角较大，并且增强了MPD 117对背面光的监视效率。

根据本实施例的光学模块1A利用透镜116而不是前述模块中的窗体2c来气密地密封其内部10，这不但减少了部件的数量，而且由于与前述实施例相比，透镜116与LD 13分离，因此尽管透镜116的孔径需要加宽，但仍然可以提高光学对准精度。

(第二实施例)

图11是示出根据本发明的另一个实施例的光学模块1B的立体图。图11所示出的光学模块1B具有如下方面的区别特征：模块1B具有透镜承载件214和位于承载件214上的透镜216。从LD 13发射的光首先如图10所示的上一实施例的模块1A那样入射到反射镜15，继而通过反射镜的反射向上前进。本实施例的光学模块1B的盖体2中设置有窗体202c并且透镜承载件214上设置有透镜216。因此，模块1B可使从LD 13到透镜216的距离变长，这迫使透镜216的孔径变大，但提高了透镜216与LD 13之间的对准精度。

由于透镜216安装在透镜承载件214的顶部，透镜承载件组件的总高度被迫增大。模块1B的密封环1c的高度被设定为大于前述模块的密封环的高度，以补偿透镜承载件组件的高度的增加。尽管透镜216的直径和封装1的高度被迫增加，但本实施例的光学模块1B可以提高透镜216的光学对准精度。

(第三变型例)

图12示出根据本发明的第四实施例的另一种光学模块1C。与前述实施例相比，模块1C具有如下方面的区别特征：封装301、装置承载件312、透镜承载件314和透镜316。也就是说，本实施例中的陶瓷封装1b也具有六层陶瓷层，但各层的厚度与前述实施例中的陶瓷层有所不同，并且陶瓷层的总厚度大于前述实施例中的陶瓷层的总厚度；相应地，最上陶瓷层上的密封环301c变薄。

如已说明的那样，密封环可以由柯伐制成，并且随着其厚度的增加，其机械强度越发难以保证。使光学模块1C的密封环1c的厚度变小，但使陶瓷层301b的厚度变大，以补偿厚度的减小，从而保证足够的内部空间10。从而，本实施例的内部空间10的体积变得与上述实施例中的内部空间的体积相当。

在内部空间10内安装有TEC 11、带有LD 13的装置承载件312、带有反射镜15和透镜316的透镜承载件314。除了LD 13之外，承载件312上还设置有向后延伸的互联线路312a，其中“向前”对应于LD 13的前面的方向、“向后”对应于LD 13的后面的相对方向。另一待与互联线路312a引线焊接的互联线路301d设置在封装301的第四陶瓷层301b上。第四陶瓷层301b的水平位置与装置承载件312的顶部的位置基本相等，这使得连接于其间的焊线的长度最小，并且减少了焊线固有的寄生电感。

以偏置的方式设置本实施例的TEC 11的TEC元件11a。具体地说，TEC元件11a仅仅布置在装置承载件312下方的部分上。这是因为待进行温度控制的装置仅为LD 13，而带有透镜316和反射镜15的透镜承载件314的温度控制仅为次要问题。在透镜承载件314下方形成有空间，并且在该空间内的底板11c上形成有两个电极11d、11e。如前述实施例那样，本实施例中的TEC 11也直接安装于底部金属件301a上。

图13A和图13B说明了本实施例的透镜承载件组件，其中图13A是分解图而图13B是立体图。本实施例的透镜承载件314设置有一对侧壁314a和位于侧壁314a之间的倾斜面314c，倾斜面314c用于在其上安装反射镜15，并且透镜承载件314的安装空间314d从倾斜面314c的底部延伸。透镜承载件314的尺寸约为1.6×2.2×1.0mm³[长(e)×宽(g)×高(f)]。如前述的透镜承载件那样，底部314e为光学参考平面。倾斜面314c相对于底部314e成45°角，而空间314d与底部314e基本平行。

透镜316的中央设置有透镜主体316a，并且支撑件316b围绕透镜主体316a。本实施例的支撑件316b具有矩形结构，其尺寸约为0.8×1.0×1.0mm³[长(e)×宽(g)×高(k)]；同时，反射镜15的尺寸为1.5×1.5mm²[长(h)×宽(i)]。将透镜316这样安装在空间314d中，使得支撑件316b的前边缘与透镜承载件314的前边缘314g对准。此外，如此设定TEC 11上的具有透镜316的透镜承载件314，使得其前边缘314g与装置承载件312对准，从而可以实施LD 13与透镜316之间的对准。接下来，将对各种类型的透镜和透镜承载件进行说明。

图14A是带有透镜16和反射镜15的另一种透镜承载件414的分解图；而图14B是透镜承载件组件的立体图。本实施例的透镜承载件414在透镜安装空间414d方面具有特征。本实施例的透镜16与第一实施例中的透镜16相同。具体地说，透镜16的中央设置有透镜主体16a，并且在支撑件16b围绕透镜主体16a。支撑件16b呈圆筒形。

透镜承载件414设置有侧壁414a，但是侧壁414a没有延伸至装置安装空间414d的侧面。侧壁414a仅固定反射镜15的侧面。透镜安装空间414d的中央设置有凹穴414f以供透镜16安置。凹穴414f和圆筒形支撑件的这种布置可以使透镜16的位置自动对准。通过使支撑件16b的边缘对准透镜承载件414的前边缘414g，并且通过使该前边缘414g对准装置承载件12，可以确定LD 13和透镜416之间的距离。本实施例的透镜16的尺寸为1.0×0.8mm²[直径(p)×厚度(n)]。

图15A是具有另一种透镜的透镜承载件组件的分解图；而图15B是透镜承载件组件的立体图。该组件具有呈球形的另一种透镜416。透镜416被设置在安装空间414d的凹穴414f中。相应地，即使球形透镜416没有任何支撑部件，可以通过将透镜416的边缘对准安装空间414d的前边缘414g而容易地确定透镜416的位置。利用透镜416的直径以及凹穴414f的宽度和深度确定在与连接LD 13和透镜416的轴线垂直的方向上的对准。本实施例中的透镜416的直径[q]为1.5mm。

图16A至图16C示出根据本发明的另一种透镜和透镜承载件。本实施例的透镜316与前述一实施例中透镜316相同并且具有矩形支撑件316b，同时，本实施例的透镜承载件514具有新的特征：透镜承载件514在倾斜面514c的侧面具有侧壁514a，但在安装空间514d的侧面不具有侧壁514a，并且不具有如第一实施例中那样的位于安装空间514d内的板。侧壁514a在安装空间514d的侧面形成台阶514b。

具有矩形外观的透镜316被设置在侧壁514a之间的参考板上。该参考板上还安装有透镜承载件514，从而将透镜承载件514的底部514e设定在该参考板上，并将参考板的前端与透镜承载件514的前边缘514g对准。由于支撑件316b的宽度略微窄于安装空间的间隔，并且支撑件316b的底部基本垂直于支撑件316b的前、后表面，因此可以如第一实施例那样自动地执行透镜316与透镜承载件514以及与LD 13的对准。

图17A和图17B是具有图16A至图16C中示出的透镜承载件514类型的透镜承载件组件的立体图，但其中每个透镜分别替代第一实施例中的透镜16以及球形透镜416。将支撑件16b的宽度或者透镜416的直径设定为略微小于图16A示出的侧壁514a之间的宽度r，例如在一侧留约10μm的间隙，从而可将透镜16或416与透镜承载件514对准。两侧的台阶514b可以吸收例如紫外线固化树脂等过剩的粘合剂，以防止树脂漫延到透镜的光学敏感区域上。

图18A是示出具有另一种不同的布置的透镜承载件的分解图，以及图18B是该透镜承载件组件的立体图。本实施例的透镜承载件614相对图17A中示出的透镜承载件514来说具有以下区别特征：透镜承载件614的侧壁614a在安装空间614d的深端设置有另一个台阶614h。将透镜316从前方插入安装空间614d中，支撑件316b的后表面可以抵靠台阶614h，这样可以自动地确定透镜316沿光轴的相对位置。可以如已经说明的那样利用支撑件316b和安装空间614d的尺寸以及通过将透镜承载件614的底部614e设定为光学参考板来实施垂直于光轴的对准。尽管图18A和图18B说明了设置有带矩形支撑件316b的透镜316的透镜承载件组件的例子，但是本实施例的透镜承载件614也可以在透镜16上装配圆筒形的支撑件16b。通过使支撑件16b的后表面抵靠台阶614h，可以自动地确定透镜16的位置。

(第四变型例)

图19示出具有变型布置的封装101的底部。根据本实施例的封装101具有与前述实施例类似的特征，但具有下述方面的区别特征：本实施例的底部金属件1a与第二陶瓷层的底部连接而非像前述实施例那样与第一陶瓷层的底部连接。具体地说，在很宽的范围内切割第一陶瓷层，从而留下两个边缘，多个焊盘101p、101r形成在该边缘上并且FPC 20与该边缘连接。陶瓷层的底部设置有接地图案101m以便在其上固定底部金属件1a。接地图案101m与第一陶瓷层上的其它接地图案101n电绝缘。前一接地图案101m设置有机架地线，而后一接地图案101n具有信号地线的功能，其中后一接地图案101n围绕信号焊盘101r。

当如第一实施例中那样，两接地图案1m、1n形成在同一陶瓷层上时，必需设置将两接地图案分隔开的空间。另一方面，当在陶瓷层上分别形成接地图案时，可通过陶瓷层自身实现电绝缘，其使得可以将两接地图案布置得足够接近；因此，可以减少封装的大小。

此外，图19所示的封装101的边缘具有切口101q，信号焊盘101r设置在该边缘上，仅在第一和第二陶瓷层中形成该切口101q中的半孔101h，并且第三层上方的陶瓷层悬伸于切口101q上。当将FPC 20焊接于该边缘上时，焊料注入半孔101h中并在FPC 20上的焊盘上漫延。FPC 20上焊料所漫延的部分缺乏FPC 20的柔韧性并且该处变得难以弯曲。由于在陶瓷层上形成了切口101q并且在该切口101q的深端形成有半孔101h，焊料在FPC 20上的漫延被限制在切口101q内，这使得FPC 20可在紧邻封装101处弯曲。

尽管已参考附图并结合优选实施例对本发明进行了全面的说明，应该理解，各种变化和变型对本领域技术人员来说是显而易见的。应该将这些变化和变型理解为包含在由所附权利要求所限定的本发明的范围以内，除非它们脱离了本发明的范围。

Claims (8)

1.一种与外部光纤光学耦合的光学模块，包括：

半导体光学装置，其发射信号光，所述半导体光学装置的光轴与所述外部光纤的光轴基本垂直；

热电冷却器，其上安装有所述半导体光学装置，以便控制所述半导体光学装置的温度；

多层陶瓷封装，其内部安装有所述半导体光学装置和所述热电冷却器，所述陶瓷封装包括带有圆筒体和盖板的盖体，

其中，所述盖体的所述圆筒体装配有光学耦合部件，以便将所述外部光纤与所述陶瓷封装内的所述半导体光学装置光学耦合。

2.如权利要求1所述的光学模块，

其中，所述盖体具有位于所述圆筒体与所述盖板之间的部分，所述部分的厚度小于所述圆筒体和所述盖板的厚度。

3.如权利要求2所述的光学模块，

其中，所述陶瓷封装的顶部设置有密封环，

所述盖体在盖体的外周部焊接到所述密封环。

4.如权利要求3所述的光学模块，

其中，所述盖体的所述外周部的厚度小于所述盖板的所述厚度。

5.如权利要求1所述的光学模块，

其中，所述盖体在与所述圆筒体相对应的位置上设置有凹穴，

所述凹穴由玻璃制窗体所密封。

6.如权利要求1所述的光学模块，

其中，所述盖体在与所述圆筒体相对应的位置上设置有凹穴，

所述凹穴由透镜所密封。

7.如权利要求6所述的光学模块，

还包括反射镜和安装所述反射镜的承载件，

其中，所述承载件安装在所述热电冷却器上，但所述透镜独立于所述热电冷却器。

8.如权利要求7所述的光学模块，

其中，所述反射镜由涂覆有金属的棱镜制成。

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