CN116648835A - 光模块 - Google Patents

Abstract

光模块具备：金属制的管座(10)；信号用引脚(13)，其贯通管座(10)的贯通孔(10c)；接地引脚(14)，其具备引脚部(14a)和直径比引脚部(14a)的直径大且与管座(10)的外平面(10b)接合的接合部(14b)；柔性布线基板，其在正面具备布线图案(32)，在背面具备接地图案(33)，接地图案(33)在与管座(10)的外平面对置的位置具有露出面，柔性布线基板形成有供信号用引脚(13)的外引线部(13b)贯通的第一通孔(36)，贯通第一通孔(36)的信号用引脚(13)的外引线部(13b)的前端部与布线图案(32)电连接，柔性布线基板形成有供接地引脚(14)的引脚部(14a)贯通的第二通孔(37)，贯通第二通孔(37)的接地引脚(14)的引脚部(14b)的前端部在正面与第二通孔电连接；以及金属制的板(4)，其背面与管座(10)的外平面(10a)接合，正面与接地图案(33)的露出面接合。

Description

光模块

技术领域

本公开涉及具备柔性布线基板(FPC)的光模块。

背景技术

作为具备柔性布线基板(FPC)的光模块，已知有专利文献1。

在专利文献1中，示出了一种TO-CAN(Transistor Outlined CAN)型TOSA(Transmitter Optical Sub-Assembly)模块，其为了抑制管座与柔性布线基板的结合部分的能量损失，使管座的接地面与柔性布线基板的接地面接触。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-108940号公报

发明内容

发明所要解决的课题

另一方面，还已知一种光模块，其通过焊接将接地引脚固定于管座的外表面，将接地引脚与柔性布线基板的接地面连接。

在这种光模块中，接地引脚细，如果在细的状态下将接地引脚焊接于管座的外表面，则管座的外表面与接地引脚的固定容易变得不充分，因此一般在与管座的外表面焊接的焊接部分、即接地引脚的根部分设置直径比其他部分的直径大的焊接部。

若对该类型的光模块应用专利文献1所示的使管座的接地面与柔性布线基板的接地面接触的技术，则需要与接地引脚的焊接部相匹配地增大供接地引脚贯通的设置于柔性布线基板的通孔的孔径。

若增大通孔的孔径，则存在形成于柔性布线基板的布线所能够使用的面积减少，布线设计的自由度减少的课题。

本公开是鉴于上述的点而完成的，其目的在于，得到一种光模块，其具备柔性布线基板，并具备接地引脚，该接地引脚的引脚部的前端部与柔性布线基板的接地图案电连接，在引脚部的一端具备直径比引脚部的直径大且与管座的外表面接合的接合部，在该光模块中，能够使用于接地引脚的通孔的直径成为匹配引脚部的直径的大小，不会损害柔性布线基板中的布线设计的自由度。

用于解决课题的手段

本公开的光模块具备：金属制的管座，其具有内平面和外平面，并形成有在内平面与外平面之间贯通的贯通孔；信号用引脚，其贯通管座的贯通孔并与管座电绝缘地固定，具备从管座的内平面突出的内引线部和从管座的外平面突出的外引线部；接地引脚，其具备引脚部，并且在该引脚部的一端具备直径比该引脚部的直径大且与管座的外平面接合的接合部；柔性布线基板，其在正面具备布线图案，在背面具备接地图案，该接地图案在与管座的外平面对置的位置具有露出面，在布线图案上的与信号用引脚对置的位置形成有第一通孔，信号用引脚的外引线部贯通第一通孔，信号用引脚的外引线部的前端部与布线图案电连接，在接地图案的露出面上的与接地引脚对置的位置形成有第二通孔，接地引脚的引脚部贯通第二通孔，接地引脚的引脚部的前端部在正面与第二通孔电连接；以及金属制的板，其背面与管座的外平面接合，正面与接地图案的露出面接合。

发明效果

根据本公开，具有如下效果：不会由于具备与管座的外表面接合的接合部的接地引脚而损害柔性布线基板中的布线设计的自由度。

附图说明

图1是示出实施方式1的光模块的剖视图。

图2是示出实施方式1的光模块中的管座与柔性布线基板的连接的放大图。

图3是示出实施方式1的光模块中的柔性布线基板与板的位置关系的剖视图。

图4是示出实施方式1的光模块中的柔性布线基板与板的位置关系的俯视图。

图5是示出实施方式1的光模块中的频率特性的图。

具体实施方式

实施方式1

使用图1至图4，对实施方式1的光模块进行说明。

此外，各图中，相同标号表示相同或相当部分。

本公开作为对象的光模块是搭载有作为发光元件的光通信用半导体激光器的光发送模块、搭载有作为受光元件的光通信用光电二极管的光接收模块、搭载有光通信用半导体激光器和光通信用光电二极管的光收发模块的CAN封装型光模块。

在实施方式1中，以光发送模块为例进行说明，但管座、柔性布线基板(FPC：Flexible printed circuits)、信号用引脚、接地引脚、板之间的关系在光接收模块和光收发模块中也相同。

光模块具备光模块主体1、柔性布线基板3和板4。

光模块主体1具备管座10、透镜盖11、透镜12、信号用引脚13、接地引脚14、热电冷却器15、基座16、辅助支架17、作为半导体激光器的半导体发光元件18、终端电阻19以及电介质基板20。

管座10由圆板状的金属构成，具有内平面10a和外平面10b，形成有在内平面10a与外平面10b之间贯通的贯通孔10c。

管座10作为半导体发光元件18的散热器起作用，并且内平面10a成为部件安装用的区域。

另外，管座10不限于圆板状，也可以是圆柱状或四棱柱状，只要是具有内平面10a和与内平面10a平行的外平面10b的平板状即可。

透镜盖11由一端开放的、具有有底部和侧壁部的圆筒状的金属形成。在透镜盖11的有底部形成有供玻璃制的球状的透镜12搭载、即安装的透镜安装用开口部。透镜12以在透镜盖11的内外维持气密性的方式安装于有底部的透镜安装用开口部。

透镜盖11的侧壁部的端面、即一端开放端面与管座10的内平面10a的周端部相接并通过焊料等固定。在一端开放端面，也以在透镜盖11的内外维持气密性的方式，将透镜盖11的一端开放端面固定于管座10的内平面10a。该固定、安装在制造工序的最后进行。

由管座10和透镜盖11构成CAN型封装。

信号用引脚13贯通管座10的贯通孔10c，通过填充于信号用引脚13与贯通孔10c之间并固化的绝缘性玻璃21而固定于管座10。绝缘性玻璃21将信号用引脚13与管座10电绝缘，并且将管座10的贯通孔10c密封而维持CAN型封装内的气密性。

信号用引脚13具备从管座10的内平面10a突出的内引线部13a和从管座10的外平面10b突出的外引线部13b。

在图中，仅示出了半导体发光元件18，但作为接收半导体发光元件18的背面光而对输出光进行监视的光电二极管的受光元件、以及进行半导体发光元件18的温度调整的温度调整设备也被安装在CAN型封装内。

此外，虽然未图示，但也存在针对半导体激光器18以及受光元件等的电源引脚，它们与信号用引脚13同样地与管座10电绝缘地固定。

接地引脚14具备引脚部14a，并且在该引脚部14a的一端具备直径比引脚部14a的直径大且与管座10的外平面10b接合的接合部14b。引脚部14a的直径与信号用引脚13的直径相同。

接地引脚14在引脚部14a与接合部14b之间具有阶梯差，接合部14b相对于引脚部14a成为阶梯部。

接地引脚14中的接合部14b的接合面通过焊接与管座10的外平面10b接合。

热电冷却器15搭载于管座10的内平面10a，对半导体发光元件18进行冷却。冷却了半导体发光元件18的热从管座10向外部散发。热电冷却器15例如是作为冷却元件的珀耳帖元件。另外，热电冷却器15不是必须的。

在热电冷却器15之上垂直地直立固定有平板状的基座16。在不需要热电冷却器15的情况下，基座16垂直地直立固定于管座10的内平面10a。

辅助支架17搭载、即安装于基座16的一个平面。辅助支架17是使用了热线膨胀系数与半导体发光元件18接近的氮化铝作为材料的陶瓷基板。

在辅助支架17的一个平面上搭载有半导体发光元件18。

半导体发光元件18通过焊料或导电性粘接剂等被贴片(die bonding)安装于通过蒸镀等设置在辅助支架17的一个平面上的第一电极连接区域，并被载置固定于辅助支架17的一个平面。

由此，半导体发光元件18的一个电极、即一个信号端子与第一电极连接区域电连接。

此外，半导体发光元件18的另一个电极、即另一个信号端子通过金线22a与通过蒸镀等设置在辅助支架17的一个平面上的第二电极连接区域电连接。

在辅助支架17的一个平面上通过蒸镀等设置有终端电阻19。

终端电阻19是用于取得与驱动半导体发光元件18的IC的阻抗匹配的电阻，通过金线22b与半导体发光元件18的另一个信号端子连接。

电介质基板20安装在CAN型封装内，即，配置在管座10的内平面10a上，通过蒸镀等形成有连接于半导体发光元件18与针对半导体发光元件18的信号用引脚13之间的高频线路。

电介质基板20起到作为半导体发光元件18与信号用引脚13的桥接基板的作用。

即，电介质基板20具有：第一信号线区域，其经由金线22c与连接有半导体发光元件18的一个信号端子的第一电极连接区域连接；以及第二信号线区域，其经由金线22d与连接有半导体发光元件18的另一个信号端子的第二电极连接区域连接，第一信号线区域和第二信号线区域分别经由金线(未图示)与各自不同的信号用引脚13连接。

第一信号线区域以及第二信号线区域分别是其他的高频线路。

半导体发光元件18从信号用引脚13输入调制信号，射出与调制信号对应的激光。从半导体发光元件18射出的激光经由透镜12转换为会聚光或平行光并向外部照射。

电介质基板20不是必须的。在不需要电介质基板20的情况下，连接有半导体发光元件18的一个信号端子的第一电极连接区域以及连接有半导体发光元件18的另一个信号端子的第二电极连接区域分别直接经由金线与各自不同的信号用引脚13连接。

柔性布线基板3具有：聚酰亚胺等柔性的绝缘基板31；布线图案32，其通过蒸镀等形成于绝缘基板31的正面；接地图案33，其通过蒸镀等形成于绝缘基板31的背面；电源布线层(未图示)，其通过蒸镀等形成于绝缘基板31的正面；正面保护膜34；以及背面保护膜35。

布线图案32具有传递高频信号的多个信号布线层。布线图案32的正面被正面保护膜34覆盖而被保护。

绝缘基板31在布线图案32中的与信号用引脚13对置的位置形成有第一通孔36。关于第一通孔36，如图4所示，在实施方式1中沿着圆周配置有3个第一通孔36a～36c。

即，在图4中，示出了如下例子：在CAN型封装内安装有半导体发光元件18、受光元件以及温度调整设备，具有针对半导体发光元件18、受光元件以及温度调整设备的信号用引脚13，形成有与信号用引脚13分别对应的第一通孔36。

另外，为了简化说明，存在省略第一通孔36a～36c中的标号下标来进行说明的情况。

在该实施方式1中，通孔在开设于基板的孔的内壁具有导通部，在基板的正面具有正面焊盘，在背面具有背面焊盘，通过导通部使正面焊盘与背面焊盘电导通。

信号用引脚13的外引线部13b与导通部相接地贯通第一通孔36，信号用引脚13的外引线部13b的前端部与布线图案32电连接。

外引线部13b的前端部通过焊料39固定于第一通孔36的正面焊盘，由此信号用引脚13经由第一通孔36与布线图案32电连接。

接地图案33形成于绝缘基板31的背面的大致整个面。接地图案33在与管座10的外平面对置的位置具有露出面，除了露出面以外的表面被背面保护膜35覆盖而被保护。

绝缘基板31在接地图案33的露出面的与接地引脚14对置的位置形成有第二通孔37。

接地引脚14的引脚部14a与导通部相接地贯通第二通孔37，接地引脚14的引脚部14a的前端部通过焊料40固定于第二通孔37的正面焊盘。

其结果是，接地引脚14经由第二通孔37的正面焊盘-导通部-背面焊盘而与接地图案33电连接。

绝缘基板31在与电源引脚对置的位置形成有第三通孔38。

电源引脚的外引线部与导通部相接地贯通第三通孔38，电源引脚的外引线部的前端部与电源图案电连接。

电源引脚的外引线部的前端部通过焊料固定于第三通孔38的正面焊盘，从而电源引脚经由第三通孔38与电源图案电连接。

板4是具有平坦的正面和背面的平板状的金属，背面与管座10的外平面10b接合，正面与柔性布线基板3的接地图案33的露出面接合。

如图4所示，板4的平面形状是外形沿着管座10的外平面10b的外形并去除了信号用引脚13及接地引脚14分离地贯通的面的形状。

即，板4是将圆板状的金属连续地挖去信号用引脚13、接地引脚14以及电源引脚所贯通的部分而得到的。另外，板4也可以是将圆板状的金属在信号用引脚13、接地引脚14以及电源引脚所贯通的部分开孔而得到的。

图4示出了第一通孔36、第二通孔37和第三通孔38。

板4的背面与管座10的外平面10b的接合由导电性带5进行。通过导电性带5，板4固定于管座10，板4与管座10电连接。

另外，也可以代替导电性带5而利用其他导电性材料将板4的背面与管座10的外平面10b接合并固定。

板4的正面与柔性布线基板3的接地图案33的露出面的接合通过导电性粘接剂6进行。通过导电性粘接剂6，将板4固定于柔性布线基板3，将板4与接地图案33电连接。

另外，也可以代替导电性粘接剂6而通过其他导电性材料将板4的正面与柔性布线基板3的接地图案33的露出面接合、固定。

管座10经由导电性带5-板4-导电性粘接剂6与柔性布线基板3的接地图案33电连接，管座10和接地图案33共用接地。

如以上那样，实施方式1的光模块具备接地引脚14，接地引脚14的引脚部14a的前端部与柔性布线基板30的接地图案33电连接，在引脚部14a的一端具备直径比引脚部14a的直径大且与管座10的外平面10b接合的接合部14b，在该光模块中，在管座10与接地图案33的露出面之间夹设金属制的板4而进行电连接以及机械连接，因此能够使用于接地引脚14的通孔37的直径成为匹配引脚部14a的直径的大小，不会损害柔性布线基板30中的布线设计的自由度。

即，不需要匹配直径比引脚部14a的直径大的接合部14b而增大用于接地引脚14的通孔37的直径，不会妨碍布线设计的自由度。

信号用引脚13的外引线部13b的前端部通过焊料39固定于第一通孔36的正面焊盘，接地引脚14的引脚部14a的前端部通过焊料40固定于第二通孔37的正面焊盘，由此柔性布线基板30、板4、管座10牢固地紧贴。

其结果是，能够与导电性带5和导电性粘接剂6一起可靠且牢固地维持管座10与接地图案33的电连接和机械连接。

利用导电性粘接剂6将板4接合于柔性布线基板30的接地图案33的露出面，在与柔性布线基板30接合的板4的正面贴附导电性带5，利用导电性带5将管座10接合于板4，因此不对光模块主体1和柔性布线基板3进行加工，就能够组装光模块。

并且，管座10通过导电性带5和导电性粘接剂6固定于柔性布线基板3，因此信号用引脚13的外引线部13b的前端部与第一通孔36的正面焊盘的焊料39焊接、以及接地引脚14的引脚部14a的前端部与第二通孔37的正面焊盘的焊料40焊接容易。

此外，管座10和柔性布线基板30的接地图案33通过金属制的板4而电连接于接地电位，因此信号用引脚13附近的接地电位被强化，能够抑制管座10与柔性布线基板30的接地图案33引起的平行平板共振。

为了验证平行平板共振得到了抑制这一点，运算了实施方式1的光模块中的针对频率的通过特性S21。

为了进行比较，对板4不是金属制而是使用了由聚酰亚胺构成的绝缘体的板的光模块中的针对频率的通过特性S21也进行了运算。

运算结果如图5所示。

在图5中，横轴表示频率，纵轴表示通过特性S21，实线是实施方式1的光模块中的运算结果，虚线是比较例中的运算结果。

根据图5可以理解，实施方式1的光模块中的针对频率的通过特性S21与比较例中的针对频率的通过特性S21相比，较为良好。

即，实施方式1的光模块通过在管座10与柔性布线基板30的接地图案33的露出面之间夹设金属制的板4而进行电连接以及机械连接，能够抑制管座10与接地图案33之间的共振、多次反射，得到良好的频率特性。

此外，本发明在其发明范围内，可以进行实施方式的任意的构成要素的变形，或在实施方式中省略任意的构成要素。

产业上的实用性

本公开的光模块如实施方式1所示，能够作为光通信用的光发送模块来使用，能够作为搭载有受光元件的光通信用的光接收模块和搭载有发光元件以及受光元件两者的光收发模块来使用。

标号说明

1：光模块主体；10：管座；10a：内平面；10b：外平面；10c：贯通孔；13：信号用引脚；13a：内引线部；13b：外引线部；14：接地引脚；14a：引脚部；14b：接合部；18：半导体发光元件；20：电介质基板；3：柔性布线基板；31：绝缘基板；32：布线图案；33：接地图案；36a～36c：第一通孔；37：第二通孔；4：板；5：导电性带；6：导电性粘接剂。

Claims (5)

1.一种光模块，其具备：

金属制的管座，其具有内平面和外平面，并形成有在所述内平面与所述外平面之间贯通的贯通孔；

信号用引脚，其贯通所述管座的贯通孔并与所述管座电绝缘地固定，具备从所述管座的内平面突出的内引线部和从所述管座的外平面突出的外引线部；

接地引脚，其具备引脚部，并且在该引脚部的一端具备直径比该引脚部的直径大且与所述管座的外平面接合的接合部；

柔性布线基板，其在正面具备布线图案，在背面具备接地图案，该接地图案在与所述管座的外平面对置的位置具有露出面，在所述布线图案上的与所述信号用引脚对置的位置形成有第一通孔，所述信号用引脚的外引线部贯通所述第一通孔，所述信号用引脚的外引线部的前端部与所述布线图案电连接，在所述接地图案的露出面上的与所述接地引脚对置的位置形成有第二通孔，所述接地引脚的引脚部贯通所述第二通孔，所述接地引脚的引脚部的前端部在正面与所述第二通孔电连接；以及

金属制的板，其背面与所述管座的外平面接合，正面与所述接地图案的露出面接合。

2.根据权利要求1所述的光模块，其中，

所述接地图案的露出面与所述板的正面的接合通过导电性粘接剂进行，所述管座的外平面与所述板的背面的接合通过导电性带进行。

3.根据权利要求1或2所述的光模块，其中，

所述板的平面形状是外形沿着所述管座的外平面的外形并去除了所述信号用引脚以及所述接地引脚分离地贯通的面的形状。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的光模块，其中，

在由所述管座和与所述管座的内平面的周端部相接并固定的透镜盖构成的CAN型封装内，安装有半导体发光元件、受光元件以及温度调整设备，

所述信号用引脚构成为针对所述半导体发光元件的信号用引脚。

5.根据权利要求4所述的光模块，其中，

在所述CAN型封装内安装有电介质基板，该电介质基板具有连接于所述半导体发光元件与针对所述半导体发光元件的信号用引脚之间的高频线路。