CN109638638A - 光学模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种包括源组件的光学模块。该源组件设置有半导体光学器件、布线基板和桥基板。半导体光学器件包括电极和通过该电极接收驱动信号的焊盘。相对于半导体光学器件并排布置的布线基板设置有信号线和围绕信号线的接地线。桥基板包括信号线和围绕信号线的接地线。光学模块的特征在于，桥基板放置在半导体光学器件和布线基板上且桥基板的传输线面向半导体光学器件和布线基板，桥基板的信号线的一端通过支柱与半导体光学器件的焊盘连接，并且桥基板的信号线的另一端通过另一支柱与布线基板中的信号线的一端连接。

Description

光学模块
技术领域
本发明涉及一种光学模块，特别是一种应用多个半导体光学器件的光学模块，多个半导体光学器件分别生成与彼此不同的波长对应的光信号。
背景技术
日本专利申请公开No.JP2003-198035A已经公开了一种应用LD的光学模块，LD通过接收具有射频(RF)范围内的频率分量的电信号而发射光信号。其中公开的光学模块设置有一对平面，该对平面平行延伸，并且分别设置有第一传输线和第二传输线。LD布置在平面之间，LD的一个电极与第一传输线通过放置在LD和第一传输线之间的金属块连接，并且LD的另一电极直接与第二传输线连接。
另一个日本专利申请公开No.JP2002-280662A已经公开了一种激光器模块，该激光器模块将LD与具有电吸收(EA)调制器类型的光学调制器集成在一起，该激光器模块通常被称为EML，其安装在基板上使得EML的顶表面面向基板。设置在EML顶表面中的电极直接与设置在基板上的电极接触。
为了使光学模块高速运行，EML的光学调制器通过尽可能短的传输线提供调制信号，以抑制高频下信号质量的下降。当传送调制信号的传输线通过接合线与EML连接时，由于接合线所固有的寄生分量(parasitic component)的缘故，调制信号的质量可能劣化。在本领域已经要求将传输线与EML电连接的其他技术。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种光学模块，其包括半导体光学器件，布线基板和桥基板，其中调制信号通过布线基板和桥基板提供给半导体光学器件。半导体光学器件设置有用于光学调制器的电极和焊盘，其中电极通过焊盘接收调制信号。布线基板相对于半导体光学器件并排布置。相对于半导体光学器件并排布置的布线基板设置有将调制信号传送到半导体光学器件的传输线。传输线包括信号线和围绕信号线的接地金属。桥基板设置有传输线，该传输线包括将调制信号传送到半导体光学器件的信号线和围绕桥基板的信号线的接地金属。桥基板放置在半导体光学器件和布线基板上，并且桥基板的传输线面向布线基板的传输线和半导体光学器件的焊盘。本发明的光学模块的特征在于，桥基板的信号线的一端与半导体光学器件的焊盘连接，而桥基板的信号线的另一端与布线基板的信号线的端部连接。
附图说明
本发明的实施例根据以下详细说明和所附权利要求和附图将是显而易见的，其中：
图1是根据本发明的实施例的光学模块的主要部分的透视图；
图2是放大光学模块的主要部分的平面图；
图3是放大一个源组件的透视图；
图4是放大源组件的平面图；
图5是源组件的平面图，其中，图5省略了芯片载体；
图6是桥基板(bridge substrate)的顶表面的平面图；
图7是沿图5中所示的线VII-VII截取的源组件的剖视图；
图8是耦合结构的放大剖视图；
图9是沿图5中所示的线IX-IX截取的源组件的剖视图；
图10是示出根据图5中所示的源组件变型的源组件的平面图；
图11是示出源组件的另一变型例的平面图；
图12是示出源组件的又一变型例的平面图；
图13是沿图12中所示的线XIII-XIII截取的图12中所示的变型的源组件的剖视图；
图14是示出源组件的第四变型例的平面图；
图15是示出根据第五变型例的源组件的透视图；
图16是沿对应于图5中的线VII-VII截取的图15中所示的源组件的剖视图；
图17是示出当从桥基板的顶表面观察时，图15中所示的源组件的形成过程的透视图；
图18是示出图17中所示过程之后的过程的透视图；
图19A和图19B比较了用于形成常规布置的源组件的过程与用于形成本发明的源组件的过程；
图20是根据第六变型例的源组件的透视图；
图21示出形成图20中所示的源组件的过程；
图22是根据本实施例的第七变型例的桥基板的透视图；
图23是示出根据本实施例的第八变型例的又一源组件的透视图；
图24是示出形成图23中所示的变型的桥基板的过程的透视图；
图25A是示意性地示出常规源组件的平面图；并且图25B是沿图25A中所示的线XXVb-XXVb截取的传统源组件的剖视图；
图26是示出图25A中所示的另一常规源组件的平面图；
图27是沿图26中所示的线XXVII-XXVII截取的常规源组件的剖视图；并且
图28是沿图26中所示的线XXVIII-XXVIII截取的常规源组件的剖视图。
具体实施方式
接下来，将参考附图描述根据本发明的实施例。然而，本发明不限于这些实施例，并且具有在所附权利要求中表示的范围内以及与其等同的范围内的所有修改。此外，在附图的描述中，彼此相同或相似的数字或符号将指代彼此相同或相似的元件并且不再重复说明。
图1是示出根据本发明的实施例的光学模块1的主要部分的透视图；并且图2是放大光学模块1的主要部分的平面图。本实施例的光学模块1是一种光发射子组件(transmitter optical sub-assembly)(TOSA)，光学模块1设置有盒形壳体2和具有柱状形状的光学耦合部3。光学模块1安装有N个源组件11a至11d、N个第一透镜12a至12d、分束器(BS)13、N个光电二极管(PD)14a至14d、N个第二透镜15a至15d、以及光学多路复用系统19，其中N是大于一(1)的整数。本光学模块1为光信号提供四个(N＝4)通道。源组件11a至11d、第一透镜12a至12d、BS 13、第二透镜15a至15d、光学隔离器21和光学多路复用系统19的这些部件安装在载体7的顶表面上。
壳体2设置有穿过壳体2的后壁的馈通部2B。在下面的描述中，“后”或“后方”的方向假定设置有馈通部2B的一侧；并且另一方向“向前”或“前”对应于设置有光学耦合部3的一侧。然而，这些方向的限定仅仅是为了解释，并不会影响本发明的范围。馈通2B设置有端子25，端子25将壳体内的元件与外部设备电连接。具体地说，壳体2内部的一部分中的馈通部2B设置有端子24和N个信号线23，其中这些端子24和信号线23与在壳体2外部的一部分中的馈通部2B上的端子25连接。
源组件11a至11d可以被独立驱动并生成与彼此不同的波长对应的光信号。以高频对来自壳体2外部的被提供给源组件11a至11d的驱动信号进行调制。在本说明书中稍后将描述源组件11a至11d的细节。与源组件11a至11d光学耦合的第一透镜12a至12d可以将光信号转换为对应的准准直光束。
在第一透镜12a至12d与第二透镜15a至15d之间布置有BS 13，BS 13具有沿与源组件11a至11d的光轴相交的方向延伸的矩形形状。BS 13设置有多层介电膜，多层介电膜的法线与源组件11a至11d的光轴相交。BS 13可以将从第一透镜12a至12d输出的光信号分成相应的两个部分。
安装在BS 13上的PD 14a至14d可以通过接收由BS 13分开的光信号的两个部分中的相应的一个部分来检测光信号的功率。具体地说，PD 14a至14d安装在BS 13上，使得进入PD 14a至14d表面的光束面向BS 13的顶部，其中PD 14a至14d通过相应的光束进入表面来接收由BS 13分开的光信号。第二透镜15a至15d经由BS 13与第一透镜12a至12d光学耦合。从第一透镜12a至12d输出的光信号通过BS 13，形成相应的光束腰、扩展的场直径，并进入光学隔离器21。光学隔离器21使来自BS 13的光束通过，但截断由第二透镜15a至15d反射的向源组件11a至11d前进的光信号。通过光学隔离器21的光信号进入第二透镜15a至15d。
与第二透镜15a至15d光学耦合的光学多路复用系统19多路复用从第二透镜15a至15d输出的光信号。如图1中所示，光学多路复用系统19包括第一波分复用(WDM)滤波器16、第二WDM滤波器17、反射镜18和偏振依赖组合器(polarization dependent combiner)(PDC)20。反射镜18与第二透镜15a和15b光学耦合；具体地说，反射镜18的光反射表面存在于第二透镜15a和15b的光轴之间的交叉处，并且相对于这些光轴形成大的角度。第一WDM16与第二透镜15c光学耦合，具体地说，在第一WDM 16具有波长选择功能的表面存在于第二透镜15c的光轴上并与该光轴成大的角度。第一WDM滤波器16可以透过来自第二透镜15c的光信号，但反射来自第二透镜15a的由反射镜18反射的另一光信号。来自第二透镜15a和15c、通过第一WDM滤波器16的两个光信号使各自光轴彼此对准，因此，第一WDM滤波器16可以复用两个光信号。
第二WDM滤波器17与第二透镜15d光学耦合。具体地说，第二WDM滤波器17具有波长选择功能的表面存在于第二透镜15d的光轴上，但与该光轴成大的角度。第二WDM滤波器17可以透过来自第二透镜15d的光信号，但反射来自第二透镜15b的且由反射镜18反射的另一光信号。因此，通过第二WDM滤波器17使来自第二透镜15b和15d的两个光信号的各自的光轴对准。即，第二WDM滤波器17可以多路复用来自第二透镜15b和15d的两个光信号。可以由透明板制成的PDC 20将通过第一WDM滤波器16的光信号与通过第二WDM滤波器17的光信号多路复用。最终由PDC 20多路复用的四个光信号可以通过设置在壳体2的前壁中的窗口向外部输出。
可以具有柱状形状的耦合部3包括透镜22和光纤插芯。透镜22与光学多路复用系统19光学耦合。虽然图中未示出，但光纤插芯19将耦合光纤固定在光纤插芯19中心。透镜22将从PDC 20输出的光信号会聚到耦合光纤的一端。与来自PDC 20的光信号光学对准的耦合部3焊接至壳体2的前壁。耦合部3还可以在其中包括光学隔离器。
图3是放大源组件11a中的一个的透视图，其中源组件11a至11d可以被统称为源组件11；图4是放大源组件11的平面图。源组件11包括芯片载体30、半导体光学器件31、布线基板32和桥基板33。可以由电绝缘材料制成的芯片载体30安装在载体7上，并将半导体光学器件31安装在设置于芯片载体30顶部的接地金属34上；因此，半导体光学器件30的背面金属面向接地金属34并与接地金属34接触。
接地金属34还在其上安装有旁路电容器35，其中旁路电容器35可以是一种在其顶表面和背表面中具有电极的芯片电容器(die-capacitor)。电容器35的背面金属通过粘合剂与接地金属34接触。旁路电容器35的顶部电极通过接合线70连接至半导体光学器件31，并且经由接合线71连接至设置在馈通部2B上的端子24中的一个。
图5是源组件11的平面图，其中，图5省略了芯片载体30。沿着壳体2的纵向延伸的半导体光学器件31可以将半导体激光二极管(LD)与半导体光学调制器(例如，电吸收(EA)调制器类型)集成在同一基板上；因此，半导体光学器件31在下文中可以被称为EML。EML 31设置有顶表面31a、LD的阳极31b、以及用于顶表面31a中的调制器的另一阳极31c，顶表面31a的一部分覆盖有绝缘膜31d，绝缘膜31d可以由氮化硅制成(SiN)。用于LD的阳极31b设置在顶表面31a的横向中央和LD的激光腔上。调制器的阳极31c也设置在顶表面31a的横向中央并在LD中的阳极31b的延伸部上。
EML 31还在其顶表面31a中设置与调制器的阳极31c连接的信号焊盘31e以及与LD的阳极31b连接的另一焊盘31f，其中信号焊盘31e相对于调制器的阳极31c并排布置，并且信号焊盘31f相对于调制器的阳极31c和焊盘31e并排布置。焊盘31f(其可以向LD的阳极31b提供通过LD的阳极31b的偏置电流)包括与阳极31b重叠的中央部31g以及在中央部31g各侧的侧部31h。中央部31g从侧部31h朝向调制器的阳极31c突出。侧部31h中的一个相对于调制器的焊盘31e并排布置。
相对于EML 31并排布置的布线基板32设置有顶表面32a，顶表面32a包括共面线32b，该共面线32b将调制信号传送到EML 31的阳极31c。共面线32b由信号线32c和位于信号线32c的各侧的接地金属32d形成，并且在信号线32c与相应的接地金属32d之间具有间隙。在壳体2中纵向延伸的信号线32c设置有与焊盘31e对准的一端。即，信号线32c的该一端存在于焊盘31e的延伸部中。信号线32c的另一纵向端经由接合线72与设置在馈通部2B上的一个端子23连接。如图5中所示，信号线32c(包括其一端)与桥基板33部分重叠。即，信号线32c的包括上述一端并与桥基板33重叠的端部的宽度比信号线32c的不与桥基板33重叠的部分的宽度窄。
在壳体2中横向延伸的桥基板33将布线基板32与EML 31连接在一起。具体地说，桥基板33将信号线32c与调制器的焊盘31e连接在一起。桥基板33设置有顶表面33a、侧表面33b至33e，从而界定桥基板33的矩形板状形状。顶表面33a面向EML 31的顶表面31a以及布线基板32的顶表面32a。
图6是桥基板33的顶表面33a的平面图。如图5和图6中所示，顶表面33a包括在图6中用阴影区域表示的共面线36。将调制信号传送到EML 31中的调制器的共面线36包括均沿横向延伸的信号线37和接地金属38。信号线37的一端37a面向调制器的焊盘31e并与调制器的焊盘31e连接；同时，信号线37的另一端37b面向布线基板32上的信号线32c的一端并与信号线32c的一端连接。信号线37被接地金属38包围，并且接地金属38与信号线37之间具有间隙。
参见图4至图6，布线基板32中的接地金属32d在桥基板33上信号线37所通过的部分处被部分地去除。另外，桥基板33中的接地金属38在布线基板32上信号线32c所通过的部分处被部分地去除。信号线32c和37以及接地金属32d和38的这些布置可以确保共面线32b和36的阻抗特性。布线基板32中的接地金属32d围绕信号线32c，除了桥基板33中信号线37所通过的部分之外。因此，接地金属32d在信号线37所通过的上述部分处被分开。接地金属32d的这种布置可以抑制接地金属32d和信号线37之间的电容耦合，这可以将桥基板33中的共面线36的特性阻抗设定为例如50Ω。
此外，桥基板33中的接地金属38围绕信号线37，除了布线基板32中信号线32c所通过的部分之外。接地金属38在信号线32c所通过的上述部分被分开，这可以抑制信号线37和接地金属32d之间的电容耦合，并且设定布线基板32中的共面线32b的特性阻抗。
此外，布线基板32中的信号线32c在桥基板33所覆盖的部分中具有变窄的宽度。布线基板32和桥基板33通常由具有相对较大介电常数的材料制成。因此，共面线32b使其在桥基板33覆盖布线基板32的部分中的特性阻抗偏离设计值。信号线32c的具有变窄宽度的部分可以补偿桥基板33覆盖布线基板32的上述部分处共面线32b的特性阻抗的这种偏离，并且可以将阻抗设定为例如50Ω。
在沿侧表面33e的一侧，桥基板33中的接地金属38在信号线37的各侧延伸到侧表面33b和33c的边缘。因此，接地金属38通过沿着侧表面33c和33d的那些部分形成为U形，以便围绕信号线37的端部37a。另一方面，在沿着侧表面33d的另一侧，接地金属38通过沿着侧表面33b的部分从而具有L形状，以便沿着侧表面33c形成相对于接地金属38的空间。参照图6，桥基板33还在信号线的端部37a和沿侧表面33e设置的接地金属38之间设置有终止器(terminator)39。具有例如50Ω的电阻的终止器39可以终止基板32和33中的各自的共面线32b和36。
源组件11还设置有耦合结构40和另一耦合结构50，其中，图6示出了桥基板33上的这些耦合结构40和50。耦合结构40布置在EML 31和桥基板33之间，并补偿桥基板33相对于EML 31的倾斜。即，耦合结构40可以使桥基板33的顶表面33a平行于EML 31的顶表面31a。耦合结构40设置有均具有柱状形状的支柱41至44。
图7是沿图5中所示的线VII-VII截取的源组件11的剖视图。放置在信号焊盘31e和信号线37的端部37a之间的支柱41将信号线37与焊盘31e电连接。支柱41可具有5至40μm的总厚度。图8是耦合结构40和50的放大剖视图。支柱41包括从EML 31上的焊盘31e侧起的第一金属层41a和第二金属层41b。第一金属层41a可以通过电镀堆叠在焊盘31e上，并且第二金属层41b也可以通过电镀堆叠在信号线37上。这两个金属层41a和41b可以通过导电粘合剂60彼此附接。
支柱42相对于支柱41并排布置；具体地说，与支柱41相比，支柱42布置为更靠近桥基板33中的侧表面33e。支柱42的厚度被调节成使得桥基板33中的接地金属38与支柱42之间的界面B2的高度(水平)变得基本上等于信号线37和信号支柱41之间的界面B1的高度。支柱42的厚度也可以是5至40μm。
支柱42包括从EML 31侧起的第一至第三金属层42a至42c。具体地说，支柱42包括在绝缘膜31d上的第一金属层42a、在第一金属层42a上的第二金属层42b和在桥基板33中接地金属38上的第三金属层42c。这些金属层42a至42c可以通过电镀形成。支柱42还在第二金属层42b和第三金属层42c之间设置有导电粘合剂60。支柱43和44布置成支柱41置于支柱43和44之间，确切地说，布置在相对于信号支柱41对称的位置。支柱43布置为更靠近侧表面33c，并布置在支柱41和EML 31上的焊盘31f之间，同时另一支柱44布置为更靠近侧表面33b。由于支柱42至44与接地金属38连接，所以这些支柱42至44可以被称为接地支柱。
支柱43具有延伸的圆形截面，具体地说，沿着侧表面33c的横向长度大于沿着桥基板33的侧表面33e的纵向长度，以便相对于焊盘31f(确切地说焊盘31f的侧部31h)设定足够的间隙。支柱44也具有延伸的圆形截面；具体地说，支柱44沿侧表面33b的横向长度基本上等于支柱43的横向长度，并且大于沿侧表面33e的纵向长度。图9是沿图5中所示的线IX-IX截取的源组件11的剖视图。支柱43和44的厚度基本上等于信号支柱41的厚度；具体地说，在分别从EML 31的顶表面31a起测量的情况下，接地金属38和支柱43之间的界面B3的高度以及接地金属38和支柱44之间的界面B4的高度基本上等于信号线37和和支柱41之间的界面B1的高度，以及接地金属38和支柱42之间的界面B2的高度。支柱43和44具有与支柱42的布置相同的布置；即，如图9中所示，支柱43和44分别包括从EML 31侧起的三个金属层43a至43c和44a至44c，其中这些金属层43a至43c和44a至44c可以通过电镀形成。支柱43和44可以进一步设置有导电粘合剂60以将金属层43b和44b与金属层43c和44c连接在一起。因为支柱41将信号线37与信号焊盘31e连接在一起，所以支柱41可以被称为信号支柱；同时其他支柱42至44与桥基板33上的接地金属38连接在一起；因此，支柱42至44被称为接地支柱。
再次参照图5，放置在布线基板32和桥基板33之间的耦合结构50可在设定布线基板32和桥基板33之间的间隙，以补偿桥基板33相对于布线基板32的倾斜。即，耦合结构50可以将桥基板33设定为与布线基板32基本平行。耦合结构50包括均具有柱状形状的支柱51至55。
放置在信号线32c和37之间的支柱51具有厚度，以补偿信号线37(确切地说，信号线37的另一端37b)与支柱51之间的界面B5的高度，以使界面B5的高度等于界面B1至B4的高度，其中界面B1到B5的这些高度是从EML 31的顶表面31a起测量的。支柱51也可以具有5至40μm的厚度。参照图7，支柱51可包括在信号线37上的金属层51b(金属层51b可以通过电镀形成)，以及放置在金属层51b与布线基板32上的信号线32c之间的导电粘合剂60。
再次参照图5，支柱52至55放置在布线基板32中的接地金属32d和桥基板33中的接地金属38之间。支柱52和54布置为更靠近侧表面33c，同时支柱53和55布置为更靠近侧表面33b。另外，支柱54和55相对于支柱52和53更靠近侧表面33d布置。这些支柱52至55具有与支柱51的布置基本等同的布置，并且可以与支柱51同时形成。
接下来，将与常规布置相比较来描述如此描述的用于光学模块1的布置的优点。图25A是示意性地示出常规的源组件110的平面图，同时图25B是沿图25A中所示的线XXVb-XXVb截取的常规的源组件110的剖视图。常规的源组件110包括EML 31、布线基板32和接合线200和201，而不是本发明的桥基板33。EML 31中的LD用焊盘31f也具有矩形平面形状，但其中央部31g不从侧部31h的边缘突出。EML 31中的调制器用焊盘31e经由接合线200与共面线32b引线接合并且利用接合线201与终止器150引线接合。即，终止器150设置在EML 31的外部。终止器150具有接地金属151。即，终止器设置有焊盘，该焊盘的一端与焊盘31e引线接合并且焊盘的另一端接地到接地金属151。用接合线使元件之间连接的构造由于接合线固有的电感分量而导致阻抗不匹配。阻抗不匹配可能会劣化共面线上传送的调制信号的质量。
本实施例的源组件设置有用于将布线基板32与EML 31电连接的桥基板33。在布线基板32上的共面线32b上传送的调制信号通过桥基板33上的共面线36被提供给EML 31(确切地说，调制器中的焊盘31e)，而不是在任何接合线上被传输。此外，布线基板32和桥基板33之间以及桥基板33和EML 31之间的连接可以通过耦合结构40和50来实现。因此，可以有效地抑制阻抗不匹配，这可以抑制提供给EML 31的调制信号的劣化。
此外，本实施例的源组件10在桥基板33上的信号线37的端部37a处设置有终止器39。因为端部37a通过信号支柱41直接与EML31上的焊盘31e连接，所以共面线36可以规律地被终止，而无需在焊盘31e和终止器39之间插入任何寄生元件。
此外，本实施例在信号线37的延伸部上设置有支柱42，其中支柱42相对于焊盘31e并排布置。即，焊盘31e布置在信号线37的端部37b和支柱42之间。图26是示出另一常规源组件110A的平面图，并且图27是沿图26中所示的线XXVII-XXVII截取的常规源组件110A的剖视图。常规的源组件110A在EML 31和布线基板32之间设置有桥基板133；但是在耦合结构40中省略了接地支柱42至44。常规的源组件110A仅在耦合结构40中设置有信号支柱41。
在设置有桥基板133的常规源组件110A中，由于物理尺寸，尤其是EML 31和布线基板32的厚度上的差异，桥基板133可能沿着连接EML 31与布线基板32的方向相对于EML 31的顶表面31a倾斜。在这种情况下，EML 31上的LD用阳极31c和/或焊盘31f有时与桥基板33上的接地金属38接触，如图27中所示。
因此，本实施例的源组件10在信号线37的延伸部处设置形成在绝缘膜31d上的支柱42并调节支柱42的厚度以使桥基板33的顶表面33a大致平行于EML 31的顶表面31a，这能够防止EML 31的顶表面31a上的阳极31c和/或焊盘31f与接地金属38接触。
此外，本源组件10的耦合结构40进一步可以在信号支柱41的相应纵向侧中设置其他两个接地支柱43和44。图28是沿着图26中所示的线XXVIII-XXVIII截取的常规源组件110A的剖视图。因为桥基板133不设置接地支柱，所以桥基板133不再保持平行于EML 31的顶表面31a的姿态，EML 31上的阳极31c和/或焊盘31f可能与桥基板133上的接地金属38接触。
因此，本实施例在信号支柱41的相应纵向侧中设置两个接地支柱42和43。调节接地支柱42和43的厚度，桥基板33的顶表面33a可平行于EML 31的顶表面31a，这防止了桥基板33的顶表面33a与EML 31的顶表面31a接触。
此外，焊盘31f的中央部31g从侧部31h的边缘朝向焊盘31e突出，并且接地支柱43可相对于中央部31g的该突出部分并排布置，并且布置在侧部31h和焊盘31e之间。中央部31g、侧部31h和接地支柱42的这种布置可以防止焊盘31f和桥基板33上的接地金属38之间的短路、确保LD的腔长，LD的腔长基本上等于中央部31g的长度。
本实施例中的耦合结构50可设置有信号支柱51和围绕信号支柱51的接地支柱52至55，其中信号支柱51将信号线32c与信号线37电连接，同时接地支柱52至55将接地金属32d与接地金属38连接。调节这些支柱51至55的厚度可防止信号线37的端部37b与接地金属32d接触。因为布线基板32上的共面线32b可以与桥基板33上的共面线36规律地连接，所以在共面线32b和36上传送的调制信号可以有规律地提供给EML 31中的调制器，而不会因阻抗不匹配而变形。
[第一变型例]
图10是示出根据图5中所示的源组件11变型的源组件11A的平面图。图10中所示的源组件11A具有如下特征：布线基板32A上的共面线32b横向延伸，即，沿着垂直于EML 31中LD的阳极和调制器的阳极的方向延伸。此外，桥基板33A具有与图5中所示的布置不同的布置。信号线37A的端部37b到达侧表面33d，同时接地金属38A不设置有L字形的部分并且到达侧表面33b和33c。接地金属38A的端部也到达侧表面33d。
本变型例的耦合结构50A不设置有接地支柱54和55，而是在信号支柱51的各个侧设置接地支柱52和53。具体地说，接地支柱52设置为更靠近侧表面33c，同时另一接地支柱53设置为更靠近侧表面33b。本变型例的耦合结构50A实现与前述实施例中的耦合结构50基本相同的功能。
[第二变型例]
图11是示出源组件11的另一变型例的平面图。图11中所示的变型的源组件11B具有EML 31B的布置的特征。即，本变型例的EML31B设置有露出在EML 31B的顶表面31a上的阴极31i和沟槽31j。接地的阴极31i相对于调制器的阳极31c并排布置；具体地说，阴极31i大致平行于阳极31c延伸，并且相对于阳极31c布置在信号焊盘31e的相反侧。
耦合结构40中的接地支柱42将阴极31i与桥基板33上的接地金属38连接在一起。沿阳极31c延伸或大致平行于阳极31c的沟槽31j布置在阴极31i和阳极31c之间以使阴极31i和阳极31c之间隔离。沟槽31j从EML 31B的顶表面31a到达与LD共用的半导体层。即，沟槽31j去除更靠近调制器中的顶表面31a的半导体层，并且留下深深地形成并且通常归属于LD的半导体层。另外，沟槽31j在底部和靠近接地支柱42的一侧设置有与阴极31i连续的金属膜。因此，与LD共用的半导体层通过沟槽31j的底部和侧面中的金属膜、阴极31i和接地支柱42接地。调制器31B的阴极31i直接接地至桥基板33上的接地金属38；因此，可以抑制信号线37和信号支柱41上传送的调制信号的质量劣化。
[第三变型例]
图12是示出源组件11C的又一变形的平面图，并且图13是沿着图12中所示的线XIII-XIII截取的变型的源组件11C的剖视图。源组件11C设置有具有不同于上述源组件11至11B的布置的桥基板33C。即，变型的源组件11C设置有变型的桥基板33C和变型的耦合结构40C。LD中的焊盘31f的中央部31g不从侧部31h突出，即，中央部31g的各个端部与相应的侧部31h彼此对准。另外，桥基板33C还设置有空间33f。即，接地金属38沿侧表面33c延伸，从而形成相对于侧表面33c的空间33f。
第三变型例11C的耦合结构40C在LD的焊盘31f上(确切地说，在更靠近布线基板32的一个侧部31h上)设置有附加的支柱43C。如图13中所示，支柱43C包括金属层43a至43c、导电粘合剂60、以及在焊盘31h和第一金属膜43a之间的绝缘膜43d。另外，桥基板33C在空间33f和支柱43C之间还设置有金属膜33g。因此，支柱43C相对于大地是电浮置的(浮动的)(electrically floated)。支柱43C的厚度使得金属膜33g和接地支柱43C之间的界面B6的高度基本上等于参照图7的界面B1、B2、B4，以及参照图9的界面B3的高度。
[第四变型例]
图14是示出源组件11D的第四变型例的平面图。源组件11D具有与上述源组件11至11C区别的特征，即布线基板32D设置有变型的接地金属。即，本变型例的共面线32e设置有变型的接地金属32f，变型的接地金属32f包括连接接地金属32f的其他部分P2并沿面向EML31的边缘延伸的附加部P1。附加部P1的宽度窄于其他部分P2的宽度。因为附加部P1连接接地金属32f但具有变窄的宽度，所以接地金属32f能够使接地稳定而不影响共面线32e的特性阻抗。
[第五变型例]
图15是示出第五变型例的源组件的透视图。图16是沿着对应于图5中所示的线VII-VII截取的源组件11E的剖视图。本变型例的源组件11E具有被压缩的耦合结构40E和/或耦合结构50E的特征。即，信号支柱41和接地支柱42至44、信号支柱51和接地支柱52至55分别在顶表面31a至33a与顶表面32a和33a之间被压缩。支柱41至44和支柱51至55设置有与信号线37和接地线38接触的加厚金属膜。如图16中所示，因为信号支柱41不包括第一金属层41a，所以与信号线37接触的第二金属层41b与焊盘31e紧密且牢固地接触，导电粘合剂60置于第二金属层41b与焊盘31e之间。第二金属层41b比导电粘合剂60厚。当信号支柱41被压缩时，加厚的第二金属层41b在信号线37和导电粘合剂60之间被压缩。第二金属层41b优选地具有的厚度为5至25μm，导电粘合剂60的厚度优选为例如1至10μm。在本实施例中，第二金属层41b具有大约15μm的厚度，并且导电粘合剂60具有8μm的厚度。
第二金属层41b可主要包括金(Au)或铜(Cu)。在本实施例中，第二金属层41b可具有从桥基板33E中的信号线37侧起的铂(Pt)，以及第一和第二金(Au)的堆叠金属。Pt层的厚度优选比第一Au层的厚度薄，但比第二Au层的厚。具体地，Pt层的厚度优选为0.1至1.0μm，第一Au层的厚度优选为1至5μm，并且第二Au层的厚度优选为0.1至0.5μm。对于Pt层、第一Au层和第二Au层，本实施例的金属层的厚度分别为0.5μm、5.0μm和0.1μm。本实施例的信号焊盘31e具有TiW层、第三Au层和第四Au层的堆叠金属，其中TiW层的厚度基本上等于第三Au层的厚度，但是小于第四Au层的厚度。例如，TiW层和第三Au层优选具有0.05至0.5μm的厚度，并且第四Au层优选具有1.0至5.0μm的厚度，其中本实施例设置有厚度为0.1μm的TiW层和第三Au层，以及厚度为3.0μm的第四Au层。可以通过金属溅射在TiW层上形成第三Au层，同时可以通过使用TiW层和第三Au层的堆叠金属作为籽晶金属进行电镀来形成第四Au层。导电粘合剂60可以是一种共晶焊料，例如金锡合金(AuSn)，并且具有柱形。
接地支柱42至44可具有与信号支柱41的布置相同的布置。即，如图16中所示，接地支柱42至44省略金属层42b至44b；并且，在桥基板33E侧的金属层42c至44c使用导电粘合剂60固定在EML31侧的金属层42a至44a上。金属层42c至44c类似于金属层41b被加厚。当接地支柱42至44被压缩时，加厚的金属层42b至44b被主要压缩。
此外，如图16中所示，信号支柱51的金属层51b具有与信号支柱41中的金属层41b的布置基本相同的布置。当信号支柱51被压缩时，加厚金属层51b被主要压缩。接地支柱52至55可具有与信号支柱51的布置基本相同的布置。在本变型例中，布线基板32和桥基板33E可由氮化铝(AlN)制成，并且桥基板33E的厚度为110μm。EML 31可主要由厚度为约100μm的n型磷化铟(n-InP)制成。信号线37和32c以及接地线38和32d可由钛(Ti)、铂(Pt)和金(Au)的堆叠金属制成，其中Pt层可比Ti层厚，而Au层比Pt层厚。在一个实例中，Ti层、Pt层和Au层优选具有0.1、0.2和0.5μm的厚度。绝缘膜31d的厚度优选为1.4μm。
接下来，将描述形成源组件11的过程。图17和图18通过各自透视图示出了过程的步骤，其中，图17是从桥基板33E的顶面33a观察的桥基板33E的透视图。该过程首先将EML31和布线基板32安装在载体31上。与上述安装同时或独立于上述安装，该过程可以在桥基板33E的顶表面33a上形成支柱41至44和51至55。电镀可在顶表面33a上的支柱41至44和51至55中形成金属层，并且金属蒸镀可在金属层上形成导电粘合剂60。
此后，该过程将桥基板33安装在EML 31和布线基板32上。具体地说，如图18中所示，桥基板33E可以以顶表面31a和32a面向另一顶表面33a的方式布置在EML 31和布线基板32上方。将桥基板33E放置在EML 31和布线基板32上，并将它们加热到例如320℃的温度，以熔化导电粘合剂60；可以通过例如2N的压力将桥基板33E相对于EML 31和布线基板32轻轻按压，同时冷却温度以固化导电粘合剂60来形成源组件11。
将描述源组件11E的优点。图19A和图19B比较了用于形成常规布置的源组件与本发明的源组件的过程，其中图19A和图19B省略了耦合结构40中的支柱42至44以及耦合结构50中的支柱52至55。图19A示出耦合结构40和50未被压缩的状态，即，支柱41和51具有彼此基本相等的厚度，并且设置为最靠近桥基板33的顶表面33a的金属层没有变厚。在这样的条件下，工艺条件和/或元件的物理尺寸的公差可能导致顶表面31a和32a中的不均匀高度(水平)，其中，图19A示出EML 31的顶表面31a的高度相对于布线基板32的顶表面32a的高度降低。假设EML 31和布线基板32的厚度的公差均为±10μm，EML31和布线基板32到桥基板33的间隙之间的差异最多为20μm。在这种情况下，信号支柱41可能变得与EML 31的顶表面31a分开。
另一方面，图19B示出信号支柱51被压缩的状态。信号支柱51的厚度基本等于压缩前信号支柱41的厚度；即，最靠近桥基板33E设置的金属层变厚。信号支柱51在压缩之后变得比其它信号支柱41更薄，如图19B中所示。因此，信号支柱41可以与EML 31的顶表面31a牢固地接触。因此，根据本实施例的支柱41和51，即使当部件的物理尺寸的公差导致桥基板33与EML 31和布线基板32之间的不均匀间隙时，桥基板33也可以与EML 31和布线基板32牢固地接触。当物理尺寸的公差使得布线基板32的顶部高度低于EML 31的顶部高度时，这意味着最靠近桥基板33E设置的金属层可以保持加厚，通过将桥基板33E相对于EML 31和布线基板32压缩，可以使桥基板33E的顶部高度等高(一致)。接地支柱42至44和52至55可以实现与上述相同的功能，以实现布线基板32和EML 31之间通过桥基板33E的牢固连接。
[第六变型例]
图20是根据第六变型例的源组件11F的透视图。如图20中所示，源组件11F在EML31F的顶表面31a和布线基板32F的顶表面32a侧设置有球形凸块式的支柱41F至44F和51F至55F。在这样的布置中，导电粘合剂60放置在球形凸块和桥基板33的顶表面33a之间。可以由金(Au)制成的球形凸块在EML31的顶表面31a与桥基板33的顶表面33a之间，或布线基板32F的顶表面32a与桥基板33的顶表面33a之间被压缩。图21示出形成本变型例的源组件11F的过程。该过程在EML 31F的顶表面31a上的各个位置上形成球形凸块，并且还在布线基板32F的顶表面32a上的各个位置上形成球形凸块。然后，将桥基板33放置在EML 31F和布线基板32F上，进行轻压。
[第七变型例]
图22是根据本发明第七变型例的桥基板33G的透视图。第七变型例的特征在于，各个耦合结构中的支柱41G至44G和51G至55G具有加厚的导电粘合剂60G，但是支柱41G至44G和51G至55G中涉及的金属层均具有正常的厚度。在桥基板33G与EML 31和布线基板32的组装期间，可以通过轻压来压缩加厚的导电粘合剂60G。加厚的导电粘合剂60G可以具有5至30μm的厚度，并且可以为7.6μm；而在变型例中，桥基板33G侧的金属层为5.6μm。形成这些支柱41G至44G和51G至55G的过程与图15中所示的源组件11E的过程基本相同。
[第八变型例]
图23是示出根据该实施例的第八变型例的又一源组件11H的透视图。在前者变型例中出现的加厚的导电粘合剂可以是一种焊球。图24是示出形成本变型例的改进的桥基板33H的过程的透视图。该过程可以在桥基板33H的顶表面33a上的相应位置中形成作为支柱41H至44H和51H至55H的焊球(solder ball)。然后，类似于上述过程，将桥基板33H放置在EML 31和布线基板32上，对桥基板33施加轻压。
虽然本文已出于说明的目的描述了本发明的特定实施例，但许多变型和变化对于本领域技术人员而言将变得显而易见。例如，可以根据其目的和功能任选地组合实施例及其变型。尽管实施例和变型例提供了具有柱状和/或球形的支柱，但是支柱可以具有其它种布置。此外，实施例和变型例解释了支柱包括金属。然而，支柱可以包括其它导电材料。因此，所附权利要求旨在包含落入本发明的实质要旨和范围内的所有这些变型和变化。
本申请基于并要求于2017年10月5日提交的日本专利申请No.JP-2017-194974和2018年5月28日提交的No.JP-2018-101402的优先权，该日本专利申请的全部内容通过引用的方式并入本文。

Claims (16)

1.一种光学模块，其包括：
半导体光学器件，其设置有用于光学调制器的电极和焊盘，所述电极通过所述焊盘接收调制信号；
布线基板，其相对于所述半导体光学器件并排布置，所述布线基板设置有将所述调制信号传送到所述半导体光学器件的传输线，所述传输线包括信号线和围绕所述信号线的接地金属；以及
桥基板，其设置有传输线，所述传输线包括将所述调制信号传送到所述半导体光学器件的信号线和围绕所述桥基板的信号线的接地金属，所述桥基板布置在所述半导体光学器件和所述布线基板上，并且所述桥基板的传输线面向所述布线基板的传输线和所述半导体光学器件的焊盘；
其中，所述桥基板的信号线的一端与所述半导体光学器件的所述焊盘连接，并且所述桥基板的信号线的另一端与所述布线基板中的信号线的端部连接。
2.根据权利要求1所述的光学模块，其中，所述桥基板在所述桥基板的信号线的一端与所述桥基板的接地金属之间设置有终止器。
3.根据权利要求1所述的光学模块，还包括布置在所述半导体光学器件和所述桥基板之间的耦合结构，
其中，所述耦合结构使所述桥基板相对于所述半导体光学器件等高。
4.根据权利要求3所述的光学模块，
其中，所述半导体光学器件在其顶表面上设置有绝缘膜，所述顶表面上设置有所述电极和所述焊盘，
所述耦合结构包括信号支柱和接地支柱，所述信号支柱设置在所述焊盘与所述桥基板的信号线之间，所述接地支柱设置在所述半导体光学器件的绝缘膜与所述接地金属之间，并布置为围绕所述信号支柱。
5.根据权利要求4所述的光学模块，
其中，所述接地支柱中的一个布置在从所述桥基板的信号线延伸的位置处，并且
至少两个接地支柱布置在沿垂直于所述桥基板的信号线的方向的各个位置。
6.根据权利要求5所述的光学模块，
其中，所述半导体光学器件还包括另一焊盘，
所述两个接地支柱中的一个接地支柱经由绝缘膜布置在所述半导体光学器件的另一焊盘与所述桥基板的区域之间，所述区域与所述桥基板的所述接地金属电隔离，所述两个接地支柱中的所述一个接地支柱是电浮置的。
7.根据权利要求5所述的光学模块，
其中，所述半导体光学器件在从所述桥基板的信号线虚拟延伸的线上的各个位置处还包括沟槽和另一焊盘，所述沟槽夹置在所述另一焊盘和所述焊盘之间，所述沟槽在所述半导体光学器件中接地并且与所述另一焊盘连接但与所述焊盘隔离，并且
所述接地支柱中的一个接地支柱设置在所述另一焊盘和所述桥基板的接地金属之间。
8.根据权利要求5所述的光学模块，
其中，所述半导体光学器件集成有半导体激光二极管，即LD，以及所述光学调制器，所述光学调制器包括所述焊盘，所述半导体激光二极管包括设置有中央部和侧部的所述另一焊盘，所述中央部包括从所述侧部突出的延伸部，并且
所述至少两个接地支柱中的一个接地支柱布置在所述焊盘和所述另一焊盘之间，并且相对于所述另一焊盘的延伸部并排布置。
9.根据权利要求4所述的光学模块，
其中，所述信号支柱和所述接地支柱包括金属层和导电粘合剂。
10.根据权利要求3所述的光学模块，还包括设置在所述布线基板和所述桥基板之间的另一耦合结构，
其中，所述耦合结构在所述半导体光学器件和所述桥基板之间设置有均具有高度的支柱，
所述另一耦合结构在所述布线基板和所述桥基板之间设置有均具有另一高度的另一支柱，并且
所述半导体光学器件和所述桥基板之间的所述支柱的高度小于所述布线基板和所述桥基板之间的所述另一支柱的另一高度。
11.根据权利要求10所述的光学模块，
其中，所述支柱和所述另一支柱均具有第一金属层和设置在所述第一金属层和所述桥基板之间的第二金属层，
所述第一金属层比所述第二金属层厚。
12.根据权利要求10所述的光学模块，
其中，所述支柱和所述另一支柱均具有第一金属层以及设置在所述第一金属层和所述桥基板之间的第二金属层，并且
所述第一金属层比所述第二金属层薄。
13.根据权利要求3所述的光学模块，还包括设置在所述布线基板和所述桥基板之间的另一耦合结构，
其中，所述耦合结构在所述半导体光学器件和所述桥基板之间设置有均具有高度的支柱，
所述另一耦合结构在所述布线基板和所述桥基板之间设置有均具有另一高度的另一支柱，并且
所述布线基板和所述桥基板之间的所述另一支柱的另一高度小于所述半导体光学器件和所述桥基板之间的所述支柱的高度。
14.根据权利要求13所述的光学模块，
其中，所述支柱和所述另一支柱均具有第一金属层以及设置在所述第一金属层和所述桥基板的顶表面之间的第二金属层，
所述第一金属层比所述第二金属层厚。
15.根据权利要求13所述的光学模块，
其中，所述支柱和所述另一支柱具有第一金属层以及设置在所述第一金属层和所述桥基板之间的第二金属层，并且
所述第一金属层比所述第二金属层薄。
16.根据权利要求1所述的光学模块，还包括设置在所述布线基板和所述桥基板之间的另一耦合结构，
其中，所述另一耦合结构包括信号支柱和多个接地支柱，所述信号支柱设置在所述桥基板的信号线的另一端与所述布线基板的信号线之间，所述接地支柱设置在所述桥基板的接地金属与所述布线基板的接地金属之间，
所述接地支柱围绕所述信号支柱。
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