JP2004152897A

JP2004152897A - Optical module package, optical module, and optical module product

Info

Publication number: JP2004152897A
Application number: JP2002314794A
Authority: JP
Inventors: Kokichi Haga; 孝吉芳賀
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical module package which can provide effective optical coupling and heat dissipation. <P>SOLUTION: The optical module 115 is provided to accommodate a semiconductor optical device 5 which is optically coupled with an optical device 3. The optical module 115 is provided with a vessel 117 and a base 119. The vessel 117 is provided with a bottom 117a for mounting the semiconductor optical device 5. The base 119 is extended along the predetermined reference surface. The base 119 includes a mounting surface 119e to which the bottom 117a of the vessel 117 is fixed and a setting surface 119d to be loaded to the substrate. In the base 119, the mounting surface 119e is in the opposite side of the setting surface 119d. Rigidity of material of the bottom 117a of the vessel 117 is larger than that of the material of the base 119. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光モジュールパッケージ、光モジュールおよび光モジュール生産物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、デュアルインライン形パッケージが記載されている。デュアルインライン形パッケージは、半導体発光素子と、光結合系とを収容している。光ファイバ及び光結合系は、デュアルインライン形パッケージに固定されている。デュアルインライン形パッケージは、溝を備える底板を有する。底板の溝は、デュアルインライン形パッケージを基板に取り付ける場合に底板に生じる応力によって光ファイバの出力に発生する変化を防ぐために設けられている（特許文献１：特開昭６３−１１８７０６号公報）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６３−１１８７０６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光モジュールのパッケージの底面板と基板との間の平面度に数十マイクロメートルを越える差がある場合に、パッケージの底面板を基板に固定するとパッケージの底面板が変形する。この変形に伴って、パッケージの底面板上に取り付けられた半導体光デバイスと、パッケージに固定された光ファイバとの間の光学的な結合が弱められ、光モジュールから得られる光出力が低下する。
【０００５】
光出力の低下を小さくするために、パッケージを基板に取り付ける締め付け力を小さくすること、パッケージ底部の一部分が歪むような構造を光モジュールパッケージに採用することができる。しかしながら、これらの場合には、パッケージ底面と基板との実効的な接触面積が小さくなる。小さな接触面積では、十分な放熱を実現できない可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、実用的な光学的結合及び放熱性を提供できる光モジュールパッケージ及び光モジュール並びに光モジュールを含む光モジュール生産物を提供することとする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面は、光モジュールパッケージに係わる。この光モジュールパッケージは、光ファイバに光学的に結合される半導体光デバイスを収納するためのものである。光モジュールパッケージは、容器と、ベースとを備える。容器は、半導体光デバイスを搭載するための内底面を有する底部を備える。ベースは、容器の底部が固定された搭載面と、基板に設置されるべき設置面とを有する。ベースにおいて、搭載面は設置面の反対側にある。容器の底部の材料の剛性は、ベースの材料の剛性より大きい。
【０００８】
容器の底部の材料の剛性がベースの材料の剛性より大きい光モジュールパッケージによれば、容器の底部よりもベースが基板表面の形状に応じて変形する。この変形により、ベースと基板との接触面積が増加できる。大きな接触面積により、光モジュールと基板との間の熱伝達性が良好になる。また、光モジュールパッケージによれば、容器の底部はベースより変形し難い。光モジュールパッケージを基板に固定する前後において、光ファイバと半導体光デバイスとの光学的な結合における差を小さくできる。
【０００９】
本発明の光モジュールパッケージでは、ベースは、底部を搭載する搭載部と、当該光モジュールパッケージを固定するためのフランジ部とを有することができる。フランジ部をベースに設けることにより、ベースと基板との接触面積が増加できる。
【００１０】
本発明の光モジュールパッケージでは、ベースの材料の熱伝導率は、容器の底部の材料の熱伝導率より大きいようにしてもよい。容器内の半導体光デバイスに発生された熱は、容器の底部からベースを介して放熱される。
【００１１】
本発明の光モジュールパッケージでは、容器の底部は、銅タングステン合金及び窒化アルミニウムの少なくともいずれかの材料から構成されることができる。
【００１２】
本発明の光モジュールパッケージでは、ベースは、アルミニウム、銅、銀及び金の少なくともいずれかを含む材料から構成されることができる。
【００１３】
本発明の光モジュールパッケージでは、容器の底部の材料のヤング率は、ベースの材料のヤング率より大きいようにしてもよい。上記の関係を満たす材料から容器の底部及びベースを構成すれば、容器の底部よりベースが変形しやすい。
【００１４】
本発明の別の側面は、光モジュールに係わる。光モジュールは、光モジュールパッケージと、半導体光デバイスと、光ファイバとを備える。半導体光デバイスは、光モジュールパッケージに収納されている。光ファイバは、半導体光デバイスに光学的に結合された一端部を有する。
【００１５】
容器の底部の材料の剛性がベースの材料の剛性より大きい光モジュールパッケージによれば、容器の底部よりもベースが、基板表面の形状に応じて変形する。この変形により、ベースと基板との接触面積が増加できる。接触面積により、熱伝達性が良好になる。また、光モジュールパッケージによれば、容器の底部はベースより変形し難い。光モジュールパッケージを基板に固定する前後において、光ファイバと半導体光デバイスとの光学的な結合における差を小さくできる。
【００１６】
本発明の光モジュールパッケージでは、容器は、底部上に設けられた壁部を備えることができる。光ファイバは、パッケージの壁部に位置決めされている。
【００１７】
基板の表面の平坦性とベースの平坦性に差があるとき、容器の底部はベースよりも変形し難い。光モジュールパッケージを介して光学的に結合されている光ファイバ及び半導体光デバイスを含む光モジュールでは、光モジュールを基板に固定する前後において、光ファイバと半導体光デバイスとの光学的な結合における差を小さくできる。
【００１８】
本発明の光モジュールでは、半導体光デバイスは、半導体発光素子および半導体受光素子のいずれかを含むことができる。半導体光デバイスが半導体発光素子を含むとき、光モジュールは発光モジュールとして機能する。半導体光デバイスが半導体受光素子を含むとき、光モジュールは受光モジュールとして機能する。
【００１９】
本発明の更なる別の側面は、光モジュール生産物に係わる。光モジュール生産物は、基板と、光モジュールと、固定部材とを備える。固定部材は、光モジュールを基板に固定する。光モジュールは、ベースの設置面が基板に面するように基板上に搭載されている。
【００２０】
容器の底部の材料の剛性がベースの材料の剛性より大きい光モジュールパッケージによれば、容器の底部よりもベースが、基板表面の形状に応じて変形する。この変形により、ベースと基板との接触面積を増加できる。大きな接触面積により、熱伝達性が良好になる。また、光モジュールパッケージによれば、容器の底部はベースより変形し難い。光モジュールパッケージを基板に固定する前後において、光ファイバと半導体光デバイスとの光学的な結合における差を小さくできる。
【００２１】
本発明の上記の目的及び他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述からより容易に明らかになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の光モジュールパッケージ、光モジュール、及び光モジュール生産物に係わる実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２３】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係わる光モジュールを示す図面である。図１を参照すると、光モジュール１が示されている。光モジュール１は、光ファイバ３と、半導体光デバイス５と、光モジュールパッケージ７とを備える。半導体光デバイス５は、光モジュールパッケージ７に収納されている。光ファイバ３は、半導体光デバイス５に光学的に結合された一端３ａと、他端３ｂとを有する。光モジュールパッケージ７は、容器９と、ベース１１とを備える。容器９は、半導体光デバイス５を搭載するための内底面１３ａを有する底部１３を備える。ベース１１は、搭載面１１ａ及び設置面１１ｂを有する。搭載面１１ａは、その上に容器９の底部１３を搭載できるように設けられている。設置面１１ｂは、基板に設置されるように設けられている。
【００２４】
光モジュールパッケージ７において、容器９の底部１３の材料の剛性は、ベース１１の材料の剛性より大きい。この光モジュールパッケージ７によれば、容器９の底部１３よりもベース１１が、基板表面の形状に応じて変形する。この変形により、ベース１１と基板との接触面積を増加できる。接触面積により、熱伝達性が良好になる。また、光モジュールパッケージ７によれば、容器９の底部１３はベース１１より変形し難い。光モジュールパッケージ７を基板に固定する前後において、光ファイバ３と半導体光デバイス５との光学的な結合における差を小さくできる。容器９の底部１３の材料の銅タングステン合金等は、ベース１１の材料の銅等よりヤング率が大きい。また、容器９の底部１３の材料のヤング率は、ベース１１の材料のヤング率の約２倍以上であることが好適である。
【００２５】
容器９の底部１３上には、ペルチェ素子１５が設けられている。ペルチェ素子１５上には、搭載部材１７が搭載されている。搭載部材１７は、搭載部１７ａ及びレンズ保持部１７ｂを有する。レンズ保持部１７ｂは搭載部１７ａ上に位置している。搭載部１７ａは、チップキャリアといった第１の素子搭載部品１９を搭載している。第１の素子搭載部品１９は、半導体発光素子といった半導体光デバイス５を搭載している。半導体発光素子としては、半導体レーザ素子、半導体光増幅素子、発光素子及びＥＡ変調素子を含む集積半導体光素子が例示される。第１の素子搭載部品１９は、また、サーミスタといった温度感知素子２１を搭載している。レンズ保持部材２３は、レンズ２５を保持している。レンズ保持部材２３は、レンズ保持部１７ｂに位置決めされている。この位置決めにより、半導体光デバイス５は光ファイバ３に光学的に結合される。半導体光デバイス５からの前面光は、レンズ２５を介して光ファイバ３に入射する。半導体光デバイス５からの背面光は、受光素子２７に入射する。受光素子２７は、搭載部材２９、３１上に搭載されており、半導体光デバイス５に光学的に結合されるように搭載部１７ａ上において位置決めされている。
【００２６】
容器９は、底部１３上に設けられた壁部３３を備えることができる。壁部３３は、半導体光デバイス５に関連づけられる光が通過する開口３３ａを有している。開口３３ａには、光学窓３５が設けられており、光学窓３５により容器９は気密に封止されている。壁部３３には、光ファイバ保持部３７が設けられている。光ファイバ保持部３７内には、フェルール３９、レンズホルダ４１、及びアイソレータ４３が設けられている。光ファイバ３は、フェルール３９に挿入されている。フェルール３９は、スリーブ４５によって保持されている。スリーブ４５は、レンズホルダ４１に位置決めされている。レンズホルダ４１は、第２のレンズ４６を収容している。光ファイバ３は、レンズ２５、４６を介して半導体光デバイス５に光学的に結合されている。
【００２７】
光ファイバ保持部３７を介して、光ファイバ３は、光モジュールパッケージ７の壁部３３に位置決めされている。光ファイバ保持部３７内において、光ファイバ３は所定の軸の方向に伸びている。ベース１１の平坦性と基板の表面の平坦性とに差があるとき、容器９の底部１３は、ベース１１よりも変形し難い。故に、光モジュールパッケージ７を基板に固定する前後において、光ファイバ３と半導体光デバイス５との光学的な結合における差が小さくできる。
【００２８】
光モジュールパッケージ７は、いくつかリード端子４７ａ、４７ｂを備えることができる。また、光モジュールパッケージ７は、蓋４９を備えることができる。蓋４９は、容器９上に配置される。容器９と蓋４９との間は、気密に封止される。
【００２９】
引き続いて、光モジュールパッケージ７を詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態に係わる光モジュールパッケージの主要な構成部品を示す図面である。図３は、本発明の実施の形態に係わる光モジュールパッケージを示す斜視図である。図２及び図３を参照すると、光モジュールパッケージ７が示されている。この光モジュールパッケージ７は、光ファイバに光学的に結合される半導体光デバイスを収納するためのものである。光モジュールパッケージ７は、容器９と、ベース１１とを備える。ベース１１は、搭載面１１ａ及び設置面１１ｂを有する。ベース１１において、搭載面１１ａは設置面１１ｂに対向している。ベース１１所定の基準面に沿って伸びている。搭載面１１ａは、その上に容器９の底部１３を搭載できるように設けられている。光モジュールパッケージ７は、設置面１１ｂを基板に向けて、基板に配置される。
【００３０】
容器９を詳述する。底部１３は、別の基準面に沿って伸びる内底面１３ａを有しており、内底面１３ａに対向する外底面１３ｂを有している。内底面１３ａは、半導体光デバイスを搭載できるように設けられており、外底面１３ｂはベース１１の搭載面１１ａに固定されるように設けられている。図３に示された例では、容器９は、銀ろうといった接着部材５１を介してベース１１に固定されている。また、容器９とベース１１との接着は、圧着や拡散接合により行われることができる。
【００３１】
容器９は、上記の所定の基準面に交差する面に沿って伸びる壁部３３を備えることができる。光ファイバ３は、壁部３３に関して位置決めされている。容器９の内底面１３ａ上には、ペルチェ素子１５及び搭載部材１７等を介して半導体光デバイスが搭載される。光ファイバ３及び半導体光デバイス５の一方からの光は、光ファイバ３及び半導体光デバイス５の他方に壁部３３の開口３３ａを介して到達する。容器９の底部１３は、ベース１１よりも変形し難い。ベース１１の平坦性と基板の表面の平坦性とに差があるときでも、光モジュールパッケージ７を基板に固定する前後において、光ファイバ３と半導体光デバイス５との光学的な結合における差を小さくできる。
【００３２】
容器９は、別の基準面に交差する面に沿って伸びる側壁５３、５５を備えることができる。側壁５３、５５は、壁部３３のエッジの各々から所定の軸の方向に伸びている。側壁５３、５５の各々には、複数のリード端子４７が設けられている。複数のリード端子４７は、所定の軸に交差する方向に伸びる。
【００３３】
容器９は、上記の所定の基準面に交差する面に沿って伸びる後壁５７を備えることができる。後壁５７は、所定の軸の方向に交差する方向に伸びており、壁部３３が設けられている底部１３のエッジと反対側のエッジに設けられている。後壁５７は、側壁５３、５５の各々のエッジの間に設けられている。
【００３４】
容器９の壁部３３、側壁５３、５５、後壁５７、及び底部１３は、半導体光デバイス５を収納するために収容部を構成する。光モジュールパッケージ７では、収容部を構成する容器９は、ベース１１と別個に設けられている。
【００３５】
ベース１１は、容器９の底部１３に接触する搭載部１１ｃと、搭載部１１ｃに隣接しているフランジ部１１ｄ、１１ｅ、１１ｆとを有することができる。フランジ部１１ｄ、１１ｅ、１１ｆは、搭載部１１ｃのエッジに位置しており、容器９の外壁の位置より外側に延出されている。この構造により、フランジ部１１ｄ、１１ｅ、１１ｆは、当該光モジュールパッケージ７を基板に固定するために利用できる。フランジ部１１ｄ、１１ｅ、１１ｆをベース１１に設けることにより、搭載部１１ｃ及びフランジ部１１ｄ、１１ｅ、１１ｆが同一の材料で一体に構成され、また、搭載部１１ｃ及びフランジ部１１ｄ、１１ｅ、１１ｆによりベース１１の設置面１１ｂが一体に構成される。故に、ベース１１と基板との接触面積を増加できる。ベース１１と基板との間の熱伝達が向上される。各フランジ部は、例えばネジ止め用の開口１１ｇを有している。
【００３６】
光モジュールパッケージ７では、ベース１１の材料の熱伝導率は、容器９の底部１３の材料の熱伝導率より大きいようにしてもよい。容器９内の半導体光デバイス５に発生された熱は、容器９の底部１３からベース１１を介して放熱される。
【００３７】
光モジュールパッケージ７では、容器９の底部１３の材料のヤング率は、ベース１１の材料のヤング率より大きいようにしてもよい。この関係を満たす材料から容器９の底部１３及びベース１１を構成すれば、容器９の底部１３よりベース１１が変形しやすい。また、ベース１１の材料に降伏応力の小さいものを用いて、塑性変形で応力を吸収してもよい。容器９の底部１３の材料の降伏特性より、ベース１１の材料に降伏応力が小さいものを用いてもよい。
【００３８】
光モジュールパッケージ７では、ベース１１は、アルミニウム、銅、銀及び金の少なくともいずれかを含む材料、或いはこれらの合金、例えばアルミニウム合金、から構成されることができる。容器９の底部１３は、対して銅タングステン合金及び窒化アルミニウム等の熱伝導率が大きく熱膨張率が小さい材料から構成されることができる。また、容器９の底部１３は、銅タングステン合金及び窒化アルミニウムの少なくともいずれかの材料から構成されることができる。
【００３９】
（第２の実施の形態）
次いで、光モジュールパッケージの別の実施の形態を詳細に説明する。図４は、別の実施の形態に係わる光モジュールパッケージの主要な構成部品を示す図面である。図５は、この実施の形態に係わる光モジュールパッケージを示す斜視図である。図４及び図５を参照すると、光モジュールパッケージ５９が示されている。この光モジュールパッケージ５９は、光ファイバ（図１の参照番号３）に光学的に結合される半導体光デバイス（図１の参照番号５）を収納するためのものである。光モジュールパッケージ５９は、ベース６１と、容器６３とを備える。ベース６１は、搭載面６１ａ及び設置面６１ｂを有する。ベース６１において、搭載面６１ａは設置面６１ｂに対向している。ベース６１は所定の基準面に沿って伸びている。搭載面６１ａは、その上に容器６３を搭載できるように設けられている。光モジュールパッケージ５９は、設置面６１ｂを基板に向けて、基板に配置される。
【００４０】
光モジュールパッケージ５９において、容器６３の底部６５の材料の剛性は、ベース６１の材料の剛性より大きい。この光モジュールパッケージ５９によれば、容器６３の底部６５よりもベース６１が、基板表面の形状に応じて変形する。この変形により、ベース６１と基板との接触面積を増加できる。接触面積により、熱伝達性が良好になる。また、光モジュールパッケージ５９によれば、容器６３の底部６５はベース６１より変形し難い。光モジュールパッケージ５９を基板に固定する前後において、光ファイバ３と半導体光デバイス５との光学的な結合における差を小さくできる。
【００４１】
ベース６１は、容器６３の底部６５を搭載する搭載部６１ｃと、搭載部６１ｃに隣接しているフランジ部６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ、６１ｇとを有することができる。フランジ部６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ、６１ｇは、搭載部６１ｃのエッジに位置しており、容器６３の外壁の位置より外側に張り出すように設けられている。この構造により、フランジ部６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ、６１ｇは、当該光モジュールパッケージ５９を基板に固定するために利用できる。フランジ部６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ、６１ｇをベース６１に設けることにより、搭載部６１ｃ及びフランジ部６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ、６１ｇが同一の材料で一体に構成され、また、搭載部６１ｃ及びフランジ部６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ、６１ｇによりベース６１の設置面６１ｂが一体に構成される。故に、ベース６１と基板との接触面積が増加され、ベース６１と基板との間の熱伝達が向上される。各フランジ部は、例えばネジ止め用の開口６１ｈを有している。
【００４２】
容器６３は、容器９と同様に、壁部６７を備えることができる。第１の実施の形態の光モジュールと同様に、光ファイバ保持部３７を介して、光ファイバ３は、光モジュールパッケージ５９の壁部６７に位置決めされている。ベース６１の平坦性と基板の表面の平坦性とに差があるとき、容器６３の底部６５は、ベース６１よりも変形し難い。故に、光モジュールパッケージ５９を基板に固定する前後において、光ファイバ３と半導体光デバイス５との光学的な結合における差が小さくなる。
【００４３】
容器６３は、側壁６９、７１及び後壁７３を備えている。側壁６９、７１及び後壁７３の各々には、リード端子７５ａ、７５ｂ、７５ｃが設けられている。光モジュールパッケージ５９において、容器６３の壁部６７、側壁６９、７１、後壁７３、及び底部６５は、半導体光デバイス５を収納するために収容部を構成する。光モジュールパッケージ５９では、収容部を構成する容器６３は、ベース６１と別個に設けられている。
【００４４】
光モジュールパッケージ５９では、ベース６１の材料の熱伝導率は、容器６３の底部６５の材料の熱伝導率より大きいようにしてもよい。容器６３内の半導体光デバイス５において発生された熱は、容器６３の底部６５からベース６１を介して放熱される。
【００４５】
光モジュールパッケージ５９では、容器６３の底部６５は、銅タングステン合金及び窒化アルミニウムの少なくともいずれかの材料から構成されることができる。ベース６１は、アルミニウム、銅、銀及び金の少なくともいずれかを含む材料、或いはこれらのいずれかを含む合金、例えば、アルミニウム合金、から構成されることができる。
【００４６】
（第３の実施の形態）
次いで、光モジュール生産物の実施の形態を詳細に説明する。図６は、更なる別の実施の形態に係わる光モジュール生産物の主要な構成部品を示す図面である。図７は、この実施の形態に係わる光モジュール生産物を示す斜視図である。図６及び図７を参照すると、光モジュール生産物８１が示されている。光モジュール生産物８１は、光モジュール１と、基板８３と、固定部材８５とを備える。固定部材８５は、例えばボルトといった第１の固定具８５ａと、例えばナットといった第２の固定具８５ｂとから構成されており、光モジュール１を基板８３に固定するために利用される。本実施の形態では、第１の固定具８５ａ及び第２の固定具８５ｂが組み合わされることにより、光モジュール１が基板８３に固定される。光モジュール１は、ベース１１の設置面１１ｂが基板８３に面するように基板８３上に搭載されている。
【００４７】
基板８３は、配線基板８７と、放熱部材８９とを有する。放熱部材８９は、所定の面に沿って伸びる搭載面８９ａと、搭載面８９ａに対向する対向面８９ｂとを有する。放熱部材８９は、光モジュール１を搭載するための領域８９ｄを有しており、領域８９ｄには、固定具８５と組み合わせて使用される固定部８９ｃが設けられている。搭載面８９ａ上には、配線基板８７が搭載されている。配線基板８７の絶縁部材の主面上には、配線層８７ａ、８７ｂが設けられている。配線層８７ａ、８７ｂは、光モジュール１のリード端子４７ａ、４７ｂに接続されている。また、配線基板８７の主面には、半導体集積素子といった電子素子９１が設けられている。電子素子９１は、配線層８７ａを介して光モジュール１のリード端子４７ａに接続されている。配線基板８７は、その一辺８７ｆに設けられた開口８７ｇを有する。開口８７ｇは、一辺８７ｆの交差する軸の方向に伸びる一対の側面８７ｃ及び８７ｄにより形成される。配線基板８７が放熱部材８９上に搭載されるとき、開口８７ｇには、放熱部材８９の領域８９ｄが現れている。
【００４８】
本実施の形態においては、ボルト及びナットを用いて光モジュールを基板に固定する実施例を説明したが、固定部材は、ボルト及びナットに限定されるものではない。
【００４９】
（第４の実施の形態）
図８及び図９（ａ）〜図９（ｃ）は、光モジュールパッケージを用いた光モジュールが基板に固定されている光モジュール生産物を示す模式図である。
【００５０】
図８は、光モジュール１０１を示している。光モジュール１０１は、基板１０３上に搭載されている。図８においては、基板１０３は凸状に反った表面を有する。図８において、基板の反りは、通常に見られるより図示できる程度に大きく描かれている。
【００５１】
光モジュール１０１のパッケージは、銅タングステンから構成される底部１０１ａを有している。光モジュール１０１は、固定具１０５により基板１０３に固定されている。光モジュール１０１では、固定具１０５の締付け力を大きくすると、底部１０１ａが反る。この反りによって、半導体光デバイスと光ファイバとの光学的な結合が弱められる。締付け力を弱めると、光モジュールパッケージと基板との接触面積が小さくなる。
【００５２】
図９（ａ）は光モジュール１１１を示している。光モジュール１１１のパッケージは、銅タングステンから構成される底部１１１ａを有している。底部１１１ａに連続してフランジ部１１１ｂ、１１１ｃが設けられている。光モジュール１１１のフランジ部１１１ｂ、１１１ｃは、光モジュール１１１の底部１１１ａより柔らかい材料、例えば、銅、アルミニウムといった材料から構成されている。フランジ部１１１ｂ、１１１ｃは、固定具１０５により基板１０３に固定されている。光モジュール１１１では、固定具１０５の締付け力を大きくすると、フランジ部１１１ｂ、１１１ｃが主に反って、底部１１１ａの反りは小さい。この構造によれば、半導体光デバイスと光ファイバとの光学的な結合が、この反りによって弱められることはないけれども、パッケージの一部分であるフランジ部１１１ｂ、１１１ｃが歪むような構造を光モジュールパッケージに採用するとき、パッケージ底面と基板との実効的な接触面積が小さくなる。
【００５３】
図９（ｂ）は光モジュール１１３を示している。光モジュール１１３のパッケージは、銅タングステンから構成される底部１１３ａ、フランジ部１１３ｂ、１１３ｃを有している。フランジ部１１３ｂ、１１３ｃは、底部１１３ａに連続して設けられている。光モジュール１１３のフランジ部１１３ｂ、１１３ｃは、溝１１３ｄを有している。フランジ部１１３ｂ、１１３ｃは、固定具１０５により基板１０３に固定されている。光モジュール１１３では、固定具１０５の締付け力を大きくすると、フランジ部１１３ｂ、１１３ｃの溝１１３ｄの部分が主に反って、底部１１３ａの反りは小さい。この構造によれば、半導体光デバイスと光ファイバとの光学的な結合が、この反りによって弱められることはないけれども、パッケージの一部分であるフランジ部１１３ｂ、１１３ｃの溝１１３ｄが歪むような構造を光モジュールパッケージに採用するとき、パッケージ底面と基板との実効的な接触面積が小さくなる。
【００５４】
以上説明したように、光出力の低下を小さくするためにパッケージの基板への固定力を小さくしたり、この低下を小さくするためにパッケージ底部の一部分が歪むような構造を光モジュールパッケージに採用するとき、パッケージ底面と基板との実効的な接触面積が小さくなる。
【００５５】
図９（ｃ）は光モジュール１１５を示している。光モジュール１１５のパッケージは、容器１１７と、ベース１１９とを備える。容器１１７及びベース１１９の構造は、既に説明された実施の形態における光モジュールパッケージと同様な構成を有している。容器１１７は、銅タングステンから構成される底部１１７ａを有する。底部１１７ａは、半導体光デバイス５を含む光学系１２１を搭載している。ベース１１９は、容器１１７を搭載する搭載部１１９ａと、フランジ部１１９ｂ、１１９ｃとを有している。搭載部１１９ａは、搭載面１１９ｅを有している。フランジ部１１９ｂ、１１９ｃは、搭載部１１９ａに連続して設けられている。ベース１１９は、例えば、銅、アルミニウム、或いはこれらの合金から構成されている。フランジ部１１９ｂ、１１９ｃは、固定具１０５により基板１０３に固定されている。光モジュール１１５では、固定具１０５の締付け力を大きくすると、フランジ部１１９ｂ、１１９ｃだけでなく、搭載部１１９ａが主に反って、底部１１７ａの反りは小さい。半導体光デバイスと光ファイバとの光学的な結合が、この反りによって弱められることはなく、且つ、パッケージの容器１１７とは別個のベース１１９の搭載部１１９ａの底面１１９ｄと基板との実効的な接触面積が小さくなることも防止される。
【００５６】
図１０（ａ）は、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示された光モジュール生産物において基板と光モジュールパッケージとの接触の様子を示す模式図である。パッケージ底部は、硬いので、基板１０３の表面の微細な起伏に合わせて変形することはない。故に、パッケージ底面と基板との実効的な接触面積が小さくなる。
【００５７】
図１０（ｂ）は、図９（ｃ）に示された光モジュール生産物において基板と光モジュールパッケージとの接触の様子を示す模式図である。ベース１１９の材料は柔らかいので、たとえ基板１０３を構成する主要な部材の材料が硬くても、基板１０３の表面の微細な起伏に合わせてベース１１９の底面１１９ｄが変形できる。故に、パッケージ底面と基板との実効的な接触面積が小さくなることも防止される。
【００５８】
光モジュールパッケージでは、光モジュールの動作中にペルチェ素子に加わる熱応力を緩和するために、底部は、ペルチェ素子の外装部材（例えば、アルミナ）の線膨張係数が近い材料（例えば、銅タングステン合金等）から構成されている。本実施の形態における光モジュールパッケージは、容器の底部と、ベースとから構成される二層構造を有する。故に、光モジュールパッケージの上層底部は、容器内の素子と相性のよい材料を採用でき、下層底部は、光モジュールの光学的結合を良好に保つために好適な特性の材料を採用できる。そして、光モジュールパッケージでは、上層底部と下層底部（例えば、ベース）とを接合して二層構造を得ている。ベースは、放熱部材といった搭載基板表面の凹凸や歪みを吸収できるように柔らかく且つ熱伝導率の大きい材料から構成される。
【００５９】
ネジ止め用の穴といった基板への固定部は、ベースにのみ設ける。これにより、固定に際して生じる可能性のある歪みが上層底部に伝わり難い構造を実現している。また、容器の底部より柔らかい材料をベースに用いているので、歪みを吸収でき、ベースは歪みを緩衝するために役立つ。剛性の高い材料で形成される容器の底部は、パッケージの側壁と一体となってベース上に設けられており、基板への取り付けにより生じる歪みを受け難い。故に、光モジュールにおける光軸の安定性が確保される。
【００６０】
ベースが、基板及び容器との間において、必要に応じて弾性変形及び／または塑性変形することにより、基板とベースとの間の平面度のミスマッチ、及び／又はネジ止めにより生じた歪みが、ベース全体に分散される。このため、基板とベースとの接触面積が増大される。この結果、基板とベースとの間に十分な熱伝達性が得られる。この熱伝達性の向上は、歪み低減のために基板とフランジ部との間の締め付け力を弱くして光学的結合を保つという手法によっては得られない。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態の光モジュールパッケージ、光モジュール、及び光モジュール生産物によれば、数十マイクロメートル程度のミスマッチが存在する基板上にも、実用的な光学的な特性を達成するように光モジュールを搭載することができる。
【００６２】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更できることは、当業者によって認識される。例えば、実施の形態では、半導体光デバイスが半導体発光素子である場合を説明しているけれども、本発明は、半導体光デバイスが半導体受光素子である場合にも同様に適用できる。したがって、特許請求の範囲およびその精神から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、実用的な光学的結合及び放熱性を提供できる光モジュールパッケージ及び光モジュールが提供されると共に、光モジュールを含む光モジュール生産物が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係わる光モジュールを示す図面である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係わる光モジュールパッケージの主要な構成部品を示す図面である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係わる光モジュールパッケージを示す斜視図である。
【図４】図４は、別の実施の形態に係わる光モジュールパッケージの主要な構成部品を示す図面である。
【図５】図５は、この実施の形態に係わる光モジュールパッケージを示す斜視図である。
【図６】図６は、更なる別の実施の形態に係わる光モジュール生産物の主要な構成部品を示す図面である。
【図７】図７は、この実施の形態に係わる光モジュール生産物を示す斜視図である。
【図８】図８は、光モジュールが基板に固定されている光モジュール生産物を示す模式図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｃ）は、光モジュールが基板に固定されている光モジュール生産物を示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）は、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示された光モジュール生産物において基板と光モジュールパッケージとの接触の様子を示す模式図である。図１０（ｂ）は、図９（ｃ）に示された光モジュール生産物において基板と光モジュールパッケージとの接触の様子を示す模式図である。
【符号の説明】
１…光モジュール、３…光ファイバ、５…半導体光デバイス、７…光モジュールパッケージ、９…容器、１１…ベース、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ…フランジ部、１３…底部、１５…ペルチェ素子、１７…搭載部材、１９…第１の素子搭載部品、２１…温度感知素子、２３…レンズ保持部材、２５…レンズ、２７…受光素子、２９、３１…搭載部材、３３…壁部、３５…光学窓、３７…光ファイバ保持部、３９…フェルール、４１…レンズホルダ、４３…アイソレータ、４５…スリーブ、４６…第２のレンズ、４７…リード端子、４９…蓋、５１…接着部材、５３、５５…側壁、５７…後壁、５９…光モジュールパッケージ、６１…ベース、６３…容器、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ、６１ｇ…フランジ部、６１ｈ…ネジ止め用の開口、６５…底部、６７…壁部、６９、７１…側壁、７３…後壁、８１…光モジュール生産物、８５…固定部材、８７…配線基板、８９…放熱部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical module package, an optical module, and an optical module product.
[0002]
[Prior art]
Patent Document 1 describes a dual in-line type package. The dual-in-line package contains a semiconductor light emitting device and an optical coupling system. The optical fiber and the optical coupling system are fixed in a dual in-line type package. The dual-in-line package has a bottom plate with a groove. The groove of the bottom plate is provided to prevent a change in the output of the optical fiber due to the stress generated in the bottom plate when the dual in-line type package is mounted on the substrate (Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-118706).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-63-118706
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When there is a difference in flatness between the bottom plate of the package of the optical module and the substrate exceeding several tens of micrometers, fixing the bottom plate of the package to the substrate deforms the bottom plate of the package. With this deformation, the optical coupling between the semiconductor optical device mounted on the bottom plate of the package and the optical fiber fixed to the package is weakened, and the light output obtained from the optical module is reduced.
[0005]
In order to reduce a decrease in optical output, a structure in which a tightening force for attaching the package to the substrate is reduced and a structure in which a part of the package bottom is distorted can be adopted for the optical module package. However, in these cases, the effective contact area between the package bottom surface and the substrate becomes small. With a small contact area, sufficient heat dissipation may not be achieved.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical module package and an optical module which can provide practical optical coupling and heat dissipation, and an optical module product including the optical module.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
One aspect of the present invention relates to an optical module package. This optical module package is for housing a semiconductor optical device optically coupled to an optical fiber. The optical module package includes a container and a base. The container has a bottom having an inner bottom surface for mounting the semiconductor optical device. The base has a mounting surface to which the bottom of the container is fixed, and an installation surface to be installed on the substrate. At the base, the mounting surface is opposite the mounting surface. The stiffness of the material at the bottom of the container is greater than the stiffness of the material of the base.
[0008]
According to the optical module package in which the rigidity of the material at the bottom of the container is larger than the rigidity of the material of the base, the base is more deformed than the bottom of the container in accordance with the shape of the substrate surface. Due to this deformation, the contact area between the base and the substrate can be increased. The large contact area results in good heat transfer between the optical module and the substrate. Further, according to the optical module package, the bottom of the container is less likely to deform than the base. The difference in optical coupling between the optical fiber and the semiconductor optical device before and after fixing the optical module package to the substrate can be reduced.
[0009]
In the optical module package according to the present invention, the base may have a mounting portion for mounting the bottom portion and a flange portion for fixing the optical module package. By providing the flange portion on the base, the contact area between the base and the substrate can be increased.
[0010]
In the optical module package of the present invention, the thermal conductivity of the material of the base may be higher than the thermal conductivity of the material at the bottom of the container. The heat generated in the semiconductor optical device in the container is radiated from the bottom of the container through the base.
[0011]
In the optical module package of the present invention, the bottom of the container may be made of at least one of a copper tungsten alloy and aluminum nitride.
[0012]
In the optical module package of the present invention, the base may be made of a material containing at least one of aluminum, copper, silver and gold.
[0013]
In the optical module package of the present invention, the Young's modulus of the material at the bottom of the container may be larger than the Young's modulus of the material of the base. If the bottom of the container and the base are made of a material satisfying the above relationship, the base is more easily deformed than the bottom of the container.
[0014]
Another aspect of the present invention relates to an optical module. The optical module includes an optical module package, a semiconductor optical device, and an optical fiber. The semiconductor optical device is housed in an optical module package. The optical fiber has one end optically coupled to the semiconductor optical device.
[0015]
According to the optical module package in which the rigidity of the material at the bottom of the container is greater than the rigidity of the material of the base, the base is more deformed than the bottom of the container in accordance with the shape of the substrate surface. Due to this deformation, the contact area between the base and the substrate can be increased. The contact area results in good heat transfer. Further, according to the optical module package, the bottom of the container is less likely to deform than the base. The difference in optical coupling between the optical fiber and the semiconductor optical device before and after fixing the optical module package to the substrate can be reduced.
[0016]
In the optical module package of the present invention, the container may include a wall provided on the bottom. The optical fiber is positioned on the wall of the package.
[0017]
When there is a difference between the flatness of the surface of the substrate and the flatness of the base, the bottom of the container is less likely to deform than the base. In an optical module including an optical fiber and a semiconductor optical device that are optically coupled via an optical module package, a difference in optical coupling between the optical fiber and the semiconductor optical device before and after fixing the optical module to a substrate. Can be smaller.
[0018]
In the optical module according to the present invention, the semiconductor optical device can include any of a semiconductor light emitting element and a semiconductor light receiving element. When the semiconductor optical device includes a semiconductor light emitting element, the optical module functions as a light emitting module. When the semiconductor optical device includes a semiconductor light receiving element, the optical module functions as a light receiving module.
[0019]
Yet another aspect of the present invention relates to an optical module product. The optical module product includes a substrate, an optical module, and a fixing member. The fixing member fixes the optical module to the substrate. The optical module is mounted on the substrate such that the installation surface of the base faces the substrate.
[0020]
According to the optical module package in which the rigidity of the material at the bottom of the container is greater than the rigidity of the material of the base, the base is more deformed than the bottom of the container in accordance with the shape of the substrate surface. This deformation can increase the contact area between the base and the substrate. The large contact area results in good heat transfer. Further, according to the optical module package, the bottom of the container is less likely to deform than the base. The difference in optical coupling between the optical fiber and the semiconductor optical device before and after fixing the optical module package to the substrate can be reduced.
[0021]
The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following detailed description of preferred embodiments of the invention, which proceeds with reference to the accompanying drawings.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The findings of the present invention can be easily understood by considering the following detailed description with reference to the accompanying drawings shown as examples. Subsequently, embodiments of an optical module package, an optical module, and an optical module product of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Where possible, identical parts are given the same reference numerals.
[0023]
(First Embodiment)
FIG. 1 is a drawing showing an optical module according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an optical module 1 is shown. The optical module 1 includes an optical fiber 3, a semiconductor optical device 5, and an optical module package 7. The semiconductor optical device 5 is housed in an optical module package 7. The optical fiber 3 has one end 3a optically coupled to the semiconductor optical device 5 and the other end 3b. The optical module package 7 includes a container 9 and a base 11. The container 9 includes a bottom portion 13 having an inner bottom surface 13a for mounting the semiconductor optical device 5. The base 11 has a mounting surface 11a and an installation surface 11b. The mounting surface 11a is provided so that the bottom 13 of the container 9 can be mounted thereon. The installation surface 11b is provided so as to be installed on the substrate.
[0024]
In the optical module package 7, the rigidity of the material of the bottom portion 13 of the container 9 is larger than the rigidity of the material of the base 11. According to the optical module package 7, the base 11 is more deformed than the bottom 13 of the container 9 according to the shape of the substrate surface. Due to this deformation, the contact area between the base 11 and the substrate can be increased. The contact area results in good heat transfer. According to the optical module package 7, the bottom 13 of the container 9 is less likely to be deformed than the base 11. The difference in optical coupling between the optical fiber 3 and the semiconductor optical device 5 before and after fixing the optical module package 7 to the substrate can be reduced. The material of the bottom 13 of the container 9, such as copper-tungsten alloy, has a higher Young's modulus than the material of the base 11, such as copper. Further, it is preferable that the Young's modulus of the material of the bottom portion 13 of the container 9 is about twice or more the Young's modulus of the material of the base 11.
[0025]
A Peltier element 15 is provided on the bottom 13 of the container 9. On the Peltier element 15, a mounting member 17 is mounted. The mounting member 17 has a mounting portion 17a and a lens holding portion 17b. The lens holding part 17b is located on the mounting part 17a. The mounting section 17a mounts a first element mounting component 19 such as a chip carrier. The first element mounting component 19 mounts the semiconductor optical device 5 such as a semiconductor light emitting element. Examples of the semiconductor light emitting element include an integrated semiconductor optical element including a semiconductor laser element, a semiconductor optical amplifier element, a light emitting element, and an EA modulation element. The first element mounting component 19 also mounts a temperature sensing element 21 such as a thermistor. The lens holding member 23 holds the lens 25. The lens holding member 23 is positioned on the lens holding portion 17b. With this positioning, the semiconductor optical device 5 is optically coupled to the optical fiber 3. Front light from the semiconductor optical device 5 enters the optical fiber 3 via the lens 25. The back light from the semiconductor optical device 5 enters the light receiving element 27. The light receiving element 27 is mounted on the mounting members 29 and 31, and is positioned on the mounting portion 17 a so as to be optically coupled to the semiconductor optical device 5.
[0026]
The container 9 can include a wall 33 provided on the bottom 13. The wall portion 33 has an opening 33a through which light associated with the semiconductor optical device 5 passes. An optical window 35 is provided in the opening 33a, and the container 9 is hermetically sealed by the optical window 35. An optical fiber holding section 37 is provided on the wall section 33. A ferrule 39, a lens holder 41, and an isolator 43 are provided in the optical fiber holding section 37. The optical fiber 3 is inserted into a ferrule 39. The ferrule 39 is held by a sleeve 45. The sleeve 45 is positioned on the lens holder 41. The lens holder 41 houses the second lens 46. The optical fiber 3 is optically coupled to the semiconductor optical device 5 via lenses 25 and 46.
[0027]
The optical fiber 3 is positioned on the wall 33 of the optical module package 7 via the optical fiber holding section 37. In the optical fiber holder 37, the optical fiber 3 extends in the direction of a predetermined axis. When there is a difference between the flatness of the base 11 and the flatness of the surface of the substrate, the bottom 13 of the container 9 is harder to deform than the base 11. Therefore, a difference in optical coupling between the optical fiber 3 and the semiconductor optical device 5 can be reduced before and after the optical module package 7 is fixed to the substrate.
[0028]
The optical module package 7 can include several lead terminals 47a and 47b. Further, the optical module package 7 can include a lid 49. The lid 49 is arranged on the container 9. The space between the container 9 and the lid 49 is hermetically sealed.
[0029]
Subsequently, the optical module package 7 will be described in detail. FIG. 2 is a drawing showing main components of the optical module package according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing an optical module package according to the embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 2 and 3, the optical module package 7 is shown. This optical module package 7 is for housing a semiconductor optical device optically coupled to an optical fiber. The optical module package 7 includes a container 9 and a base 11. The base 11 has a mounting surface 11a and an installation surface 11b. In the base 11, the mounting surface 11a faces the installation surface 11b. The base 11 extends along a predetermined reference plane. The mounting surface 11a is provided so that the bottom 13 of the container 9 can be mounted thereon. The optical module package 7 is arranged on the substrate with the installation surface 11b facing the substrate.
[0030]
The container 9 will be described in detail. The bottom portion 13 has an inner bottom surface 13a extending along another reference surface, and has an outer bottom surface 13b facing the inner bottom surface 13a. The inner bottom surface 13a is provided so as to mount a semiconductor optical device, and the outer bottom surface 13b is provided so as to be fixed to the mounting surface 11a of the base 11. In the example shown in FIG. 3, the container 9 is fixed to the base 11 via an adhesive member 51 such as a silver solder. The adhesion between the container 9 and the base 11 can be performed by pressure bonding or diffusion bonding.
[0031]
The container 9 can include a wall 33 extending along a plane intersecting the predetermined reference plane. The optical fiber 3 is positioned with respect to the wall 33. On the inner bottom surface 13a of the container 9, a semiconductor optical device is mounted via a Peltier element 15, a mounting member 17, and the like. Light from one of the optical fiber 3 and the semiconductor optical device 5 reaches the other of the optical fiber 3 and the semiconductor optical device 5 via the opening 33 a of the wall 33. The bottom 13 of the container 9 is less likely to deform than the base 11. Even when there is a difference between the flatness of the base 11 and the flatness of the surface of the substrate, the difference in optical coupling between the optical fiber 3 and the semiconductor optical device 5 before and after fixing the optical module package 7 to the substrate is small. it can.
[0032]
The container 9 can have side walls 53, 55 extending along a plane intersecting another reference plane. The side walls 53 and 55 extend in the direction of a predetermined axis from each of the edges of the wall portion 33. A plurality of lead terminals 47 are provided on each of the side walls 53 and 55. The plurality of lead terminals 47 extend in a direction intersecting a predetermined axis.
[0033]
The container 9 can include a rear wall 57 extending along a plane intersecting the predetermined reference plane. The rear wall 57 extends in a direction intersecting the direction of the predetermined axis, and is provided on the edge opposite to the edge of the bottom portion 13 where the wall portion 33 is provided. The rear wall 57 is provided between the respective edges of the side walls 53 and 55.
[0034]
The wall 33, the side walls 53 and 55, the rear wall 57, and the bottom 13 of the container 9 constitute a housing for housing the semiconductor optical device 5. In the optical module package 7, the container 9 constituting the housing is provided separately from the base 11.
[0035]
The base 11 can have a mounting portion 11c that contacts the bottom portion 13 of the container 9 and flange portions 11d, 11e, and 11f adjacent to the mounting portion 11c. The flange portions 11d, 11e, and 11f are located at the edges of the mounting portion 11c, and extend outward from the position of the outer wall of the container 9. With this structure, the flange portions 11d, 11e, and 11f can be used to fix the optical module package 7 to a substrate. By providing the flange portions 11d, 11e, 11f on the base 11, the mounting portion 11c and the flange portions 11d, 11e, 11f are integrally formed of the same material, and the mounting portion 11c and the flange portions 11d, 11e, 11f The installation surface 11b of the base 11 is integrally formed. Therefore, the contact area between the base 11 and the substrate can be increased. Heat transfer between the base 11 and the substrate is improved. Each flange portion has, for example, an opening 11g for screwing.
[0036]
In the optical module package 7, the thermal conductivity of the material of the base 11 may be higher than the thermal conductivity of the material of the bottom 13 of the container 9. The heat generated in the semiconductor optical device 5 in the container 9 is radiated from the bottom 13 of the container 9 via the base 11.
[0037]
In the optical module package 7, the Young's modulus of the material of the bottom 13 of the container 9 may be larger than the Young's modulus of the material of the base 11. If the bottom 13 and the base 11 of the container 9 are made of a material satisfying this relationship, the base 11 is more easily deformed than the bottom 13 of the container 9. Alternatively, a material having a small yield stress may be used as the material of the base 11 to absorb the stress by plastic deformation. The material of the base 11 may have a lower yield stress than the material of the bottom 13 of the container 9.
[0038]
In the optical module package 7, the base 11 can be made of a material containing at least one of aluminum, copper, silver and gold, or an alloy thereof, for example, an aluminum alloy. The bottom 13 of the container 9 can be made of a material having a high thermal conductivity and a low coefficient of thermal expansion, such as a copper-tungsten alloy and aluminum nitride. The bottom 13 of the container 9 can be made of at least one of a copper-tungsten alloy and aluminum nitride.
[0039]
(Second embodiment)
Next, another embodiment of the optical module package will be described in detail. FIG. 4 is a drawing showing main components of an optical module package according to another embodiment. FIG. 5 is a perspective view showing an optical module package according to this embodiment. 4 and 5, an optical module package 59 is shown. The optical module package 59 is for housing a semiconductor optical device (reference numeral 5 in FIG. 1) optically coupled to an optical fiber (reference numeral 3 in FIG. 1). The optical module package 59 includes a base 61 and a container 63. The base 61 has a mounting surface 61a and an installation surface 61b. In the base 61, the mounting surface 61a faces the installation surface 61b. The base 61 extends along a predetermined reference plane. The mounting surface 61a is provided so that the container 63 can be mounted thereon. The optical module package 59 is disposed on the substrate with the installation surface 61b facing the substrate.
[0040]
In the optical module package 59, the rigidity of the material of the bottom 65 of the container 63 is greater than the rigidity of the material of the base 61. According to the optical module package 59, the base 61 is more deformed than the bottom 65 of the container 63 in accordance with the shape of the substrate surface. This deformation can increase the contact area between the base 61 and the substrate. The contact area results in good heat transfer. According to the optical module package 59, the bottom 65 of the container 63 is less likely to be deformed than the base 61. A difference in optical coupling between the optical fiber 3 and the semiconductor optical device 5 can be reduced before and after the optical module package 59 is fixed to the substrate.
[0041]
The base 61 can include a mounting portion 61c for mounting the bottom portion 65 of the container 63, and flange portions 61d, 61e, 61f, and 61g adjacent to the mounting portion 61c. The flange portions 61d, 61e, 61f, and 61g are located at the edge of the mounting portion 61c, and are provided so as to protrude outward from the position of the outer wall of the container 63. With this structure, the flange portions 61d, 61e, 61f, and 61g can be used to fix the optical module package 59 to the substrate. By providing the flange portions 61d, 61e, 61f, 61g on the base 61, the mounting portion 61c and the flange portions 61d, 61e, 61f, 61g are integrally formed of the same material, and the mounting portion 61c, the flange portion 61d, The installation surface 61b of the base 61 is integrally formed by 61e, 61f, and 61g. Therefore, the contact area between the base 61 and the substrate is increased, and the heat transfer between the base 61 and the substrate is improved. Each flange portion has, for example, an opening 61h for screwing.
[0042]
The container 63 can include a wall portion 67 as in the case of the container 9. Similarly to the optical module of the first embodiment, the optical fiber 3 is positioned on the wall 67 of the optical module package 59 via the optical fiber holding section 37. When there is a difference between the flatness of the base 61 and the flatness of the surface of the substrate, the bottom 65 of the container 63 is less likely to deform than the base 61. Therefore, the difference in optical coupling between the optical fiber 3 and the semiconductor optical device 5 becomes smaller before and after the optical module package 59 is fixed to the substrate.
[0043]
The container 63 has side walls 69 and 71 and a rear wall 73. Lead terminals 75a, 75b, and 75c are provided on each of the side walls 69 and 71 and the rear wall 73. In the optical module package 59, the wall portion 67, the side walls 69, 71, the rear wall 73, and the bottom portion 65 of the container 63 constitute a housing portion for housing the semiconductor optical device 5. In the optical module package 59, the container 63 that constitutes the housing is provided separately from the base 61.
[0044]
In the optical module package 59, the thermal conductivity of the material of the base 61 may be higher than the thermal conductivity of the material of the bottom 65 of the container 63. The heat generated in the semiconductor optical device 5 in the container 63 is radiated from the bottom 65 of the container 63 via the base 61.
[0045]
In the optical module package 59, the bottom 65 of the container 63 can be made of at least one of a copper tungsten alloy and aluminum nitride. The base 61 can be made of a material containing at least one of aluminum, copper, silver and gold, or an alloy containing any of these, for example, an aluminum alloy.
[0046]
(Third embodiment)
Next, an embodiment of an optical module product will be described in detail. FIG. 6 is a view showing main components of an optical module product according to still another embodiment. FIG. 7 is a perspective view showing an optical module product according to this embodiment. Referring to FIGS. 6 and 7, an optical module product 81 is shown. The optical module product 81 includes the optical module 1, a substrate 83, and a fixing member 85. The fixing member 85 includes a first fixing member 85a such as a bolt and a second fixing member 85b such as a nut, and is used for fixing the optical module 1 to the substrate 83. In the present embodiment, the optical module 1 is fixed to the substrate 83 by combining the first fixture 85a and the second fixture 85b. The optical module 1 is mounted on the substrate 83 such that the installation surface 11b of the base 11 faces the substrate 83.
[0047]
The board 83 has a wiring board 87 and a heat radiating member 89. The heat dissipating member 89 has a mounting surface 89a extending along a predetermined surface, and a facing surface 89b facing the mounting surface 89a. The heat dissipating member 89 has an area 89d for mounting the optical module 1, and the area 89d is provided with a fixing portion 89c used in combination with the fixing tool 85. A wiring board 87 is mounted on the mounting surface 89a. On the main surface of the insulating member of the wiring board 87, wiring layers 87a and 87b are provided. The wiring layers 87a and 87b are connected to the lead terminals 47a and 47b of the optical module 1. An electronic element 91 such as a semiconductor integrated element is provided on the main surface of the wiring board 87. The electronic element 91 is connected to the lead terminal 47a of the optical module 1 via the wiring layer 87a. The wiring board 87 has an opening 87g provided on one side 87f. The opening 87g is formed by a pair of side surfaces 87c and 87d extending in a direction of an axis intersecting one side 87f. When the wiring board 87 is mounted on the heat dissipating member 89, a region 89d of the heat dissipating member 89 appears in the opening 87g.
[0048]
In the present embodiment, an example in which the optical module is fixed to the substrate using bolts and nuts has been described, but the fixing member is not limited to bolts and nuts.
[0049]
(Fourth embodiment)
FIGS. 8 and 9A to 9C are schematic diagrams illustrating an optical module product in which an optical module using an optical module package is fixed to a substrate.
[0050]
FIG. 8 shows the optical module 101. The optical module 101 is mounted on a substrate 103. In FIG. 8, the substrate 103 has a convexly warped surface. In FIG. 8, the warpage of the substrate is illustrated as large as can be seen from the usual case.
[0051]
The package of the optical module 101 has a bottom 101a made of copper tungsten. The optical module 101 is fixed to the substrate 103 by the fixture 105. In the optical module 101, when the fastening force of the fixture 105 is increased, the bottom 101a is warped. This warpage weakens the optical coupling between the semiconductor optical device and the optical fiber. When the tightening force is reduced, the contact area between the optical module package and the substrate becomes smaller.
[0052]
FIG. 9A shows the optical module 111. The package of the optical module 111 has a bottom 111a made of copper tungsten. Flanges 111b and 111c are provided continuously to the bottom 111a. The flange portions 111b and 111c of the optical module 111 are made of a material softer than the bottom 111a of the optical module 111, for example, a material such as copper or aluminum. The flange portions 111b and 111c are fixed to the substrate 103 by the fixture 105. In the optical module 111, when the fastening force of the fixture 105 is increased, the flange portions 111b and 111c mainly warp, and the warpage of the bottom portion 111a is small. According to this structure, the optical coupling between the semiconductor optical device and the optical fiber is not weakened by the warpage, but a structure in which the flange portions 111b and 111c which are a part of the package are distorted is provided in the optical module package. When employed, the effective contact area between the package bottom and the substrate is reduced.
[0053]
FIG. 9B shows the optical module 113. The package of the optical module 113 has a bottom 113a made of copper tungsten and flanges 113b and 113c. The flange portions 113b and 113c are provided continuously to the bottom portion 113a. The flange portions 113b and 113c of the optical module 113 have grooves 113d. The flange portions 113b and 113c are fixed to the substrate 103 by the fixture 105. In the optical module 113, when the fastening force of the fixture 105 is increased, the groove 113d of the flange portions 113b and 113c is mainly warped, and the warpage of the bottom portion 113a is small. According to this structure, the optical coupling between the semiconductor optical device and the optical fiber is not weakened by the warpage, but the optical coupling is formed such that the grooves 113d of the flange portions 113b and 113c, which are a part of the package, are distorted. When employed in a module package, the effective contact area between the package bottom surface and the substrate is reduced.
[0054]
As described above, a structure in which the fixing force of the package to the substrate is reduced in order to reduce the decrease in the optical output or a structure in which a part of the package bottom is distorted in order to reduce the decrease is adopted in the optical module package. At this time, the effective contact area between the package bottom surface and the substrate is reduced.
[0055]
FIG. 9C shows the optical module 115. The package of the optical module 115 includes a container 117 and a base 119. The structures of the container 117 and the base 119 have the same configuration as that of the optical module package in the embodiment described above. The container 117 has a bottom 117a made of copper tungsten. An optical system 121 including the semiconductor optical device 5 is mounted on the bottom 117a. The base 119 has a mounting portion 119a on which the container 117 is mounted, and flange portions 119b and 119c. The mounting section 119a has a mounting surface 119e. The flange portions 119b and 119c are provided continuously to the mounting portion 119a. The base 119 is made of, for example, copper, aluminum, or an alloy thereof. The flange portions 119b and 119c are fixed to the substrate 103 by the fixture 105. In the optical module 115, when the fastening force of the fixture 105 is increased, not only the flange portions 119b and 119c but also the mounting portion 119a mainly warps, and the warpage of the bottom portion 117a is small. The optical coupling between the semiconductor optical device and the optical fiber is not weakened by the warpage, and the bottom 119d of the mounting portion 119a of the base 119, which is separate from the package container 117, is in effective contact with the substrate. The area can be prevented from being reduced.
[0056]
FIG. 10A is a schematic diagram showing the state of contact between the substrate and the optical module package in the optical module product shown in FIGS. 9A and 9B. Since the bottom of the package is hard, it does not deform in accordance with minute undulations on the surface of the substrate 103. Therefore, the effective contact area between the package bottom surface and the substrate is reduced.
[0057]
FIG. 10B is a schematic diagram showing a state of contact between the substrate and the optical module package in the optical module product shown in FIG. 9C. Since the material of the base 119 is soft, the bottom surface 119d of the base 119 can be deformed in accordance with minute undulations on the surface of the substrate 103, even if the material of the main members constituting the substrate 103 is hard. Therefore, the effective contact area between the package bottom surface and the substrate is prevented from being reduced.
[0058]
In the optical module package, in order to reduce thermal stress applied to the Peltier element during operation of the optical module, the bottom portion is made of a material (for example, copper-tungsten alloy, etc. ). The optical module package according to the present embodiment has a two-layer structure including the bottom of the container and the base. Therefore, a material compatible with the elements in the container can be used for the upper bottom portion of the optical module package, and a material having suitable characteristics for maintaining good optical coupling of the optical module can be used for the lower bottom portion. In the optical module package, an upper layer bottom and a lower layer bottom (for example, a base) are joined to obtain a two-layer structure. The base is made of a material such as a heat radiating member that is soft and has high thermal conductivity so as to be able to absorb irregularities and distortion on the surface of the mounting substrate.
[0059]
A fixing portion to the substrate, such as a screw hole, is provided only on the base. This realizes a structure in which distortion that may occur during fixing is hardly transmitted to the bottom of the upper layer. Also, since the base is made of a material softer than the bottom of the container, the strain can be absorbed, and the base serves to buffer the strain. The bottom of the container formed of a highly rigid material is provided on the base integrally with the side wall of the package, and is less susceptible to distortion caused by attachment to the substrate. Therefore, the stability of the optical axis in the optical module is ensured.
[0060]
The base is elastically and / or plastically deformed as needed between the substrate and the container, so that a mismatch in flatness between the substrate and the base and / or a distortion caused by screwing is reduced. Distributed throughout. Therefore, the contact area between the substrate and the base is increased. As a result, sufficient heat transfer between the substrate and the base is obtained. This improvement in heat transfer cannot be obtained by a technique of weakening the tightening force between the substrate and the flange to maintain the optical coupling in order to reduce distortion.
[0061]
As described above, according to the optical module package, the optical module, and the optical module product of the present embodiment, practical optical characteristics can be obtained even on a substrate having a mismatch of about several tens of micrometers. The optical module can be mounted to achieve.
[0062]
While the principles of the invention have been illustrated and described in preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that the invention can be modified in arrangement and detail without departing from such principles. For example, in the embodiments, the case where the semiconductor optical device is a semiconductor light emitting element is described, but the present invention can be similarly applied to the case where the semiconductor optical device is a semiconductor light receiving element. We therefore claim all modifications and changes coming from the spirit and scope of the claims.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an optical module package and an optical module capable of providing practical optical coupling and heat dissipation are provided, and an optical module product including the optical module is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a drawing showing an optical module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a drawing showing main components of an optical module package according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing an optical module package according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a drawing showing main components of an optical module package according to another embodiment.
FIG. 5 is a perspective view showing an optical module package according to the embodiment.
FIG. 6 is a view showing main components of an optical module product according to still another embodiment.
FIG. 7 is a perspective view showing an optical module product according to the embodiment.
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an optical module product in which the optical module is fixed to a substrate.
FIGS. 9A to 9C are schematic diagrams showing an optical module product in which the optical module is fixed to a substrate.
FIG. 10 (a) is a schematic view showing a state of contact between a substrate and an optical module package in the optical module product shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b). FIG. 10B is a schematic diagram showing a state of contact between the substrate and the optical module package in the optical module product shown in FIG. 9C.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical module, 3 ... Optical fiber, 5 ... Semiconductor optical device, 7 ... Optical module package, 9 ... Container, 11 ... Base, 11d, 11e, 11f ... Flange part, 13 ... Bottom part, 15 ... Peltier element, 17 ... Mounting member, 19: first element mounting component, 21: temperature sensing element, 23: lens holding member, 25: lens, 27: light receiving element, 29, 31: mounting member, 33: wall portion, 35: optical window, 37: Optical fiber holder, 39: Ferrule, 41: Lens holder, 43: Isolator, 45: Sleeve, 46: Second lens, 47: Lead terminal, 49: Lid, 51: Adhesive member, 53, 55: Side wall 57, rear wall, 59, optical module package, 61, base, 63, container, 61d, 61e, 61f, 61g, flange, 61h, screw opening, 65, bottom 67 ... wall portion, 69 and 71 ... side wall, 73 ... rear wall, 81 ... optical module product, 85 ... fixing member, 87 ... wiring board, 89 ... heat radiating member

Claims

An optical module package for housing a semiconductor optical device optically coupled to an optical fiber,
A container having a bottom having an inner bottom surface for mounting the semiconductor optical device,
A base having a mounting surface fixed to the bottom of the container and an installation surface to be installed on a substrate,
In the base, the mounting surface is opposite to the mounting surface,
An optical module package, wherein the rigidity of the material at the bottom of the container is greater than the rigidity of the material of the base.

The optical module package according to claim 1, wherein the base has a mounting portion for mounting the bottom portion, and a flange portion for fixing the optical module package.

The optical module package according to claim 1, wherein a thermal conductivity of the material of the base is greater than a thermal conductivity of a material of the bottom of the container.

4. The optical module package according to claim 1, wherein the bottom of the container is made of at least one of a copper tungsten alloy and aluminum nitride. 5.

The optical module package according to claim 1, wherein the base is made of a material containing at least one of aluminum, copper, silver, and gold.

An optical module package according to any one of claims 1 to 5,
A semiconductor optical device housed in the optical module package;
An optical fiber having one end optically coupled to the semiconductor optical device.

The container includes a wall provided on the bottom,
The optical module according to claim 6, wherein the optical fiber is positioned on the wall of the package.

The optical module according to claim 6, wherein the semiconductor optical device includes one of a semiconductor light emitting element and a semiconductor light receiving element.

An optical module according to any one of claims 6 to 8,
A substrate on which the optical module is mounted,
A fixing member for fixing the optical module to the substrate,
The optical module product, wherein the optical module is mounted on the substrate such that the installation surface of the base faces the substrate.