CN103197390B - 光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供具有在YAG激光焊接时不会发生光轴偏移的构造的光模块。本申请发明的光模块具备：盆形形状的凹型金属基体（11），与布线用陶瓷（19）同一高度的切口设置于侧壁，在由该侧壁包围的内部搭载光半导体封装（12）、波导型光学元件（13）以及光学透镜（14）；布线用陶瓷（19），埋入于所述切口；凹型盖（15），具有覆盖光半导体封装（12）、波导型光学元件（13）以及光学透镜（14）的盆形形状，该盆形形状的开放的端部中的至少对向的2边配置于同一面上；以及作为密封件的金属环（20），配置于凹型金属基体（11）与凹型盖（15）之间，一个面与凹型金属基体（11）以及布线用陶瓷（19）紧固，另一个面与凹型盖（15）紧固。

Description

光模块
技术领域
本发明涉及对光信号进行发送或者接收的光模块。
背景技术
以往，提出了对光信号进行发送或者接收的光模块（例如，参照专利文献1）。专利文献1的光模块收容光元件、搭载光元件的基体（以下记载为载体）、透镜、以及透镜固定金属零件。透镜和透镜固定金属零件在光学调芯之后通过YAG激光器点焊而被固定到载体上，并将该载体搭载到模块壳体内而进行模块安装。
【专利文献1】日本特开2000－277843号公报
发明内容
对于专利文献1的光模块，由于在模块壳体外安装载体并将其搭载到模块壳体内，所以存在在安装中需要时间这样的问题。进而，当将在模块壳体外光学调芯之后的子组件搭载到模块壳体内的情况下，依赖于子组件的高度公差，而光轴位置偏移，所以难以像光纤那样对波导光耦合。
作为解决该问题的方法，考虑在封装内进行光学调芯，通过YAG激光器对透镜和透镜固定金属零件进行点焊。但是，如图5所示，由于有框架118，所以无法使激光的照射角度接近水平，而从上照射激光。由此，光学透镜114有时沉入透镜保持架117内。由此，发生光轴偏移，成品率降低。特别，在光学透镜114使多个端口的光输入输出的情况下，成品率的降低显著。
因此，本发明的目的在于提供一种在YAG激光焊接时不会发生光轴偏移、并且能够在维持刚性的同时实现低高度化的光模块。
为了达成上述目的，本申请发明提供一种光模块，盆形形状的凹型金属基体，与布线用陶瓷同一高度的切口设置于侧壁，在由该侧壁包围的内部搭载光半导体封装、波导型光学元件以及光学透镜；所述布线用陶瓷，埋入所述切口，保持进行信号的输入输出的端子；凹型盖，具有覆盖所述光半导体封装、所述波导型光学元件以及所述光学透镜的盆形形状，该盆形形状的开放的端部中的至少对向的2边配置于同一面上；以及密封件，配置于所述凹型金属基体与所述凹型盖之间，一个面与所述凹型金属基体以及所述布线用陶瓷紧固，另一个面与所述凹型盖紧固。
在本申请发明的光模块中，基体以及盖是盆形形状，所以能够保持基体以及盖的刚性，并且扩大由基体以及盖形成的内部空间。此处，在本申请发明的光模块中，基体以及盖是盆形形状，所以即使减小基体的厚度，也能够保持基体以及盖的刚性。因此，通过使基体的深度浅至在光学透镜的YAG激光焊接时不会发生光轴偏移的高度，能够防止发生光轴偏移。因此，本申请发明的光模块在YAG激光焊接时不会发生光轴偏移、并且能够在维持刚性的同时实现低高度化。
进而，在本申请发明的光模块中，消除布线用陶瓷与凹型金属基体之间的间隙，通过密封件固定布线用陶瓷以及凹型金属基体，所以能够防止布线用陶瓷设置部分的刚性降低。进而，在凹型金属基体与凹型盖之间夹着密封件而固定，所以能够提高光模块的刚性。
在本申请发明的光模块中，从所述凹型金属基体中的所述光学透镜的搭载面至所述侧壁为止的高度低于保持所述光学透镜的透镜保持架的高度。
在本申请发明的光模块中，所述密封件配置于比保持所述光学透镜的透镜保持架与所述光学透镜的接合的接合点低的位置。
根据本发明，能够提供具有在YAG激光焊接时不会发生光轴偏移的构造的光模块。
附图说明
图1示出本实施方式的光模块的俯视图的一个例子。
图2示出本实施方式的光模块的A－A’剖面图。
图3示出本实施方式的光模块的侧面图的一个例子。
图4示出本实施方式的光模块中的激光的照射角度的一个例子。
图5示出以往的光模块中的激光的照射角度的一个例子。
（符号说明）
11：凹型金属基体；12：光半导体封装；13：波导型光学元件；14、114：光学透镜；15：凹型盖；16：光纤；17、117：透镜保持架；19：布线用陶瓷；20：金属环；118：框架。
具体实施方式
参照附图来说明本发明的实施方式。以下说明的实施方式是本发明的实施例，本发明不限于以下的实施方式。另外，在本说明书以及附图中符号相同的构成要素表示相同的部分。
本实施方式的光模块是与和进一步的通信业务量增大相伴的光相位调制即DQPSK（DifferentialQuadraturePhaseShiftKeying，差分正交相移键控）传送方式、DP－QPSK（DualPolarization－QuadraturePhaseShiftKeying，双偏振正交相移键控）传送方式对应的集成型接收FE模块。在这些传送方式中使用的PLC接收光电路是指：被称为延迟干涉计DLI（DelayLineInterferometer，延时线干涉仪）、DPOH（DualPolarizationOpticalHybrid，双偏振光纤混合），将光信号的相位状态的差异变换为光强度的差异，且集成了将其通过仅能够检测强度差异的PD（PhotoDiode，光电二极管）接收并解调，对由PD解调的电信号进行电流/电压变换并放大而作为高频电信号输出的高频放大器的光模块。
图1以及图2以及图3示出本实施方式的光模块的一个例子。图1是本实施方式的光模块的俯视图，图2是A－A’剖面图，图3是从A’侧观察的光模块的侧面图。本实施方式的光模块具备盆形形状的凹型金属基体11、保持进行信号的输入输出的端子的布线用陶瓷19、作为密封件的金属环20、凹型盖15、光半导体封装12、波导型光学元件13、光学透镜14、以及透镜保持架17。
封装结构包括收纳LD、PD等光半导体以及高频放大器的可局部密封的光半导体封装12、布线用陶瓷19、保持它们的凹型的金属基体11、以及U字型的金属环20。凹型金属基体11的面积比收纳光半导体的光半导体封装12充分大，能够搭载光学透镜14等光学部件、光纤16、大面积PLC等光波导型光学元件13。进而，对于凹型金属基体11，为了能够对光学透镜14等光学部件进行YAG激光器的点焊，并非Au镀敷精加工，而成为Ni镀敷精加工。另外，为了能够对凹型盖15进行YAG激光等的点焊，U字型环也为Ni镀敷精加工。
如图2所示，凹型金属基体11以及凹型盖15是盆形形状。这样，通过使封装基体形状成为凹型形状，能够使金属基体厚度薄壁化且确保刚性。由此，即使在对光模块进行收发器化时在PCB（PrintedCircuitBoard，印刷电路板）上拧紧固定，封装也不会变位，而能够维持良好的光学特性。
在凹型金属基体11的侧壁，设置了与布线用陶瓷19同一高度的切口，并在该切口中埋入了布线用陶瓷19。在图2以及图3中，示出了切口比凹型金属基体11的侧壁浅的例子，但也可以使凹型金属基体11的底面在不会穿透的范围内比侧壁更深。金属环20被固定于埋入了布线用陶瓷19的凹型金属基体11的侧壁的开放的端部。通过凹型金属基体11和在布线用陶瓷19上搭载的U字型的金属环20能够进一步提高刚性。
凹型盖15的盆形形状的开放的端部中的至少对向的2边配置于同一面上。该2边是埋入布线用陶瓷19，并在凹型金属基体11的侧壁紧固的边。通过这样对向的2边配置于同一面上，在将凹型盖15紧固到金属环20时，能够提高光模块的刚性。
进而，凹型金属基体11和布线用陶瓷19、布线用陶瓷19和金属环20优选使用银焊料来固定。由此，能够进一步提高光学模块的刚性。
在光半导体封装12中，通过焊锡、树脂等搭载光半导体元件、高频放大器、电子部件。光半导体元件为了对应于光相位调制方式对多个元件进行了阵列化。阵列数根据传送方式而不同，也可以是2阵列、4阵列、8阵列。另外，也可以排列多个未阵列化的光半导体元件。阵列的间隔既可以是等间隔也可以不均匀。
在光半导体封装12的基体上部具备密封用的金属环，通过缝焊、电阻焊接、激光焊接接合金属制的盖。由此，能够在N2气氛等下对光半导体封装12进行气密密封。
在凹型金属基体11上通过焊锡、树脂、激光焊接等在规定的位置固定光纤16、PLC等波导型光学元件13。光纤16、波导型光学元件13为了对应于光相位调制方式而被阵列化。阵列数与光半导体元件的阵列数相同，阵列间隔既可以与光半导体元件的阵列间隔相同，也可以不同。在波导型光学元件13是PLC的情况下，由于PLC使用各种树脂，所以来自树脂的释放气体有可能对光半导体造成影响。但是，在本发明中，仅对光半导体封装12进行了个别密封，所以释放气体不会对光半导体封装12中的光半导体元件造成影响。因此，光半导体元件能够始终进行稳定的动作。
光半导体和光纤、PLC等光波导的信号光通过光学透镜14光耦合（图1）。透镜既可以是1枚有限系统也可以是2枚共焦点系统。光学透镜既可以是具有规定的有效径的1枚透镜，也可以是阵列透镜。光学透镜14被透镜保持架17保持并通过YAG激光等的点焊被固定于封装的凹型金属基体11。
在固定步骤中，首先，将透镜保持架17固定于凹型金属基体11的底面以使透镜保持架17的保持光学透镜14的面成为与信号光正交的方向。接下来，固定光学透镜14和透镜保持架17。此时，如果是以往的结构，则如图5所示，依赖于YAG激光器的出射角度而发生光耦合偏移，成品率恶化。
本实施方式的光模块，在YAG激光焊接时，能够使基体的深度浅至不会发生光轴偏移的高度，所以能够如图4那样使YAG激光器的出射角度接近水平。例如，如图2所示，从凹型金属基体11中的光学透镜14的搭载面至侧壁的高度DB低于保持光学透镜14的透镜保持架17的高度Hh。另外，金属环20的高度HP被配置于比保持光学透镜14的透镜保持架17与光学透镜14的接合点PJ低的位置。其结果，在光学透镜14和透镜保持架17的固定时，光学透镜14不会沉入，不会发生光轴偏移。因此，能够提供光耦合良好的光模块。进而，由于阵列化光耦合，其效果显著。
如果光学安装完成，则将图2以及图3那样的凹型盖15固定于金属环20。凹型盖15既可以是金属也可以是树脂系材料。凹型盖15通过YAG焊接等点焊、树脂固定、焊锡固定等被固定于金属环20。通过固定凹型盖15，能够进一步确保封装的刚性。通过凹型金属基体构造的封装和具备凹型盖15的模块，能够提供低高度化并且高刚性的光模块。
如以上那样，本实施方式的光模块能够稳定地进行困难的阵列化光耦合，并且使光耦合特性变得良好。
【产业上的可利用性】
本发明能够应用于信息通信产业。

Claims (2)

1.一种光模块，具备：
盆形形状的凹型金属基体，与布线用陶瓷同一高度的切口设置于侧壁，在由该侧壁包围的内部搭载光半导体封装、波导型光学元件以及光学透镜；
所述布线用陶瓷，埋入所述切口，保持进行信号的输入输出的端子；
凹型盖，具有覆盖所述光半导体封装、所述波导型光学元件以及所述光学透镜的盆形形状，该覆盖所述光半导体封装、所述波导型光学元件以及所述光学透镜的盆形形状的开放的端部中的至少对向的2边配置于同一面上；以及
密封件，配置于所述凹型金属基体与所述凹型盖之间，一个面与所述凹型金属基体以及所述布线用陶瓷紧固，另一个面与所述凹型盖紧固，
所述光半导体封装收纳光半导体元件并被密封，
从所述凹型金属基体的与保持所述光学透镜的透镜保持架的接触面至所述侧壁的开放的端部为止的高度低于保持所述光学透镜的透镜保持架的高度。
2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：所述密封件配置于比保持所述光学透镜的透镜保持架与所述光学透镜的接合的接合点低的位置。
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