JP2007123738A - 光送信モジュール、光送受信モジュール及び光通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波信号の伝送特性を向上させた安価な光送信モジュールを提供する。
【解決手段】光送信モジュール１Ａは、ステム部５にマイクロチップコンデンサ４ａとマイクロチップコンデンサ４ｂが実装され、マイクロチップコンデンサ４ａの上面に面発光型半導体レーザ素子２が実装され、マイクロチップコンデンサ４ｂの上面にモニタ用フォトダイオード３が実装される。マイクロチップコンデンサ４ａは、上面の電極が面発光型半導体レーザ素子２が実装される素子実装ランド６となり、面発光型半導体レーザ素子２のカソード端子２ｂが素子実装ランド６と接続されて、面発光型半導体レーザ素子２とマイクロチップコンデンサ４ａは、ボンディングワイヤを介さずに直接接続される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気信号を光信号に変換して出力する光送信モジュール、この光送信モジュールを備えた光送受信モジュール及び光通信装置に関する。詳しくは、バイパスコンデンサとして動作させるチップ状コンデンサの上面電極に面発光素子を実装することで、面発光素子とチップ状コンデンサを直接接続して、高周波特性を向上させるようにしたものである。

光モジュールの規格であるＸＦＰ（10Gigabit Small Form Factor Pluggable）モジュール等では、電気信号を光信号に変換して出力するため、半導体レーザ素子等を備えた光送信モジュールが実装されている。

光送信モジュールは、ＣＡＮパッケージを構成するステム部の上面にサブマウント基板を実装し、サブマウント基板に半導体レーザ素子を実装する構成となっている。そして、半導体レーザ素子として、面発光型半導体レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）を使用する構成では、サブマウント基板の上面に面発光型半導体レーザ素子を実装して、焦点距離の調整を行っている（例えば、特許文献１参照）。

さて、光送信モジュールでは、面発光型半導体レーザ素子をシングルエンド駆動する構成と差動駆動する構成が提案されている。データの転送速度が１Ｇｂｐｓ〜１０Ｇｂｐｓを超えるような高速通信を行う場合、面発光型半導体レーザ素子をシングルエンド駆動する構成では、信号線とＧＮＤの間に比較的容量の大きなコンデンサをシャント接続してバイパスコンデンサとして動作させて、ＧＮＤノイズ等を除去し、高周波特性を改善している。

また、面発光型半導体レーザ素子を差動駆動する構成では、サブマウント基板の上面に一対の伝送線路を形成すると共に、インピーダンスの整合のために薄膜抵抗等を形成して、高周波特性を改善している。

特表２００５−５１６４０４号公報

しかし、面発光型半導体レーザ素子をシングルエンド駆動する構成の光送信モジュールでは、サブマウント基板とコンデンサの双方を使用するので、部品点数が多く、コストが上昇するという問題がある。

また、面発光型半導体レーザ素子とコンデンサをボンディングワイヤで接続しているので、高周波特性が悪化するという問題がある。

更に、面発光型半導体レーザ素子を差動駆動する構成の光送信モジュールでは、伝送線路の差動対称性を確保することが難しく、高周波特性を向上させることが困難であると共に、インピーダンス整合のための薄膜抵抗等が必要で、コストが上昇するという問題がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、高周波信号の伝送特性を向上させた安価な光送信モジュール、この光送信モジュールを備えた光送受信モジュール及び光通信装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る光送信モジュールは、電気信号を光信号に変換して出射する面発光素子と、面発光素子に電気信号を供給する複数本のリードを有したステム部と、ステム部の上面に実装されて接地されると共に、ステム部に対する上面に面発光素子を実装するチップ状コンデンサとを備え、一のリードと面発光素子の一方の電極を導電性ワイヤで接続し、他のリードとチップ状コンデンサの上面電極を導電性ワイヤで接続すると共に、チップ状コンデンサの上面電極に面発光素子を実装して、面発光素子の裏面に形成された他方の電極とチップ状コンデンサの上面電極を接続したことを特徴とする。

本発明の光送信モジュールでは、面発光素子はシングルエンド駆動され、電気信号を光信号に変換して出射する。チップ状コンデンサは、シャント接続されていることで、バイパスコンデンサとして動作し、ノイズカット等を行う。

本発明に係る光送受信モジュールは、光信号を送信する光送信モジュールと、光信号を受信する光受信モジュールと、電気信号の処理を行う回路基板とを備え、光送信モジュールは、電気信号を光信号に変換して出射する面発光素子と、面発光素子に電気信号を供給する複数本のリードを有したステム部と、ステム部の上面に実装されて接地されると共に、ステム部に対する上面に面発光素子を実装するチップ状コンデンサとを備え、一のリードと面発光素子の一方の電極を導電性ワイヤで接続し、他のリードとチップ状コンデンサの上面電極を導電性ワイヤで接続すると共に、チップ状コンデンサの上面電極に面発光素子を実装して、面発光素子の裏面に形成された他方の電極とチップ状コンデンサの上面電極を接続したことを特徴とする。

本発明の光送受信モジュールでは、光送信モジュールで電気信号を光信号に変換して出力すると共に、光受信モジュールで光信号を受信して、電気信号に変換して出力する。

光送信モジュールでは、面発光素子はシングルエンド駆動され、電気信号を光信号に変換して出射する。チップ状コンデンサは、シャント接続されていることで、バイパスコンデンサとして動作し、ノイズカット等を行う。

本発明に係る光通信装置は、光信号を送受信する光送受信モジュールと、光送受信モジュールが搭載される主基板とを備えた光通信装置において、光送受信モジュールは、光信号を送信する光送信モジュールと、光信号を受信する光受信モジュールと、電気信号の処理を行う回路基板とを備え、光送信モジュールは、電気信号を光信号に変換して出射する面発光素子と、面発光素子に電気信号を供給する複数本のリードを有したステム部と、ステム部の上面に実装されて接地されると共に、ステム部に対する上面に面発光素子を実装するチップ状コンデンサとを備え、一のリードと面発光素子の一方の電極を導電性ワイヤで接続し、他のリードとチップ状コンデンサの上面電極を導電性ワイヤで接続すると共に、チップ状コンデンサの上面電極に面発光素子を実装して、面発光素子の裏面に形成された他方の電極とチップ状コンデンサの上面電極を接続したことを特徴とする。

本発明の光通信装置では、光送受信モジュールにより光信号が送受信される。光送受信モジュールでは、光送信モジュールで電気信号を光信号に変換して出力すると共に、光受信モジュールで光信号を受信して、電気信号に変換して出力する。

光送信モジュールでは、面発光素子はシングルエンド駆動され、電気信号を光信号に変換して出射する。チップ状コンデンサは、シャント接続されていることで、バイパスコンデンサとして動作し、ノイズカット等を行う。

本発明の光送信モジュールによれば、面発光素子にチップ状コンデンサを接続して、バイパスコンデンサとして動作させることで、シングルエンド駆動におけるノイズの影響等を低減させると共に、導電性ワイヤを介在させることなく、面発光素子とチップ状コンデンサを直接接続することで、高周波特性を向上させることができる。

また、サブマウント基板を使用することなく、面発光素子を所定の高さに実装することができるので、部品点数を削減して、コストを低減することができる。

本発明の光送受信モジュール及び光通信装置によれば、上述した光送信モジュールを備えることで、データの転送速度を向上させ、かつ安定した光通信を行うことができる。また、光送受信モジュール及び光通信装置を安価に提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の光送信モジュール、光送受信モジュール及び光通信装置の実施の形態について説明する。

＜本実施の形態の光送信モジュールの構成例＞
図１及び図２は本実施の形態の光送信モジュールの一例を示す構成図で、図１は本実施の形態の光送信モジュール１Ａの要部構成を示す斜視図、図２は光送信モジュール１Ａの全体構成を示す一部破断斜視図である。

本実施の形態の光送信モジュール１Ａは、ＴＯＳＡ（Transmitter Optical SubAssembly）と称され、面発光型半導体レーザ素子２とモニタ用フォトダイオード３を備える。面発光型半導体レーザ素子２は、所定の高さを有したマイクロチップコンデンサ４ａを介してステム部５に実装されて、焦点距離が合わせられている。同様に、モニタ用フォトダイオード３もマイクロチップコンデンサ４ｂを介してステム部５に実装される。

面発光型半導体レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）２は面発光素子の一例で、入力された電気信号を光信号に変換する。面発光型半導体レーザ素子２は、図示しない基板と垂直方向に共振器が形成されて、素子の表面側から光を出射する。また、本実施の形態の面発光型半導体レーザ素子２は、一例としてＮ−ｓｕｂであり、表面側に一方の電極としてアノード端子２ａが形成されると共に、裏面側に他方の電極としてカソード端子２ｂが形成される。

モニタ用フォトダイオード３は受光素子の一例で、素子の表面側から光が入射され、入射された光信号を電気信号に変換して出力する。本例のモニタ用フォトダイオード３は、表面に電極としてアノード端子３ａとカソード端子３ｂが形成されている。

マイクロチップコンデンサ４ａは、誘電体を挟んで上下面に電極が形成され、上面電極が素子実装ランド６となり、面発光型半導体レーザ素子２が実装される。マイクロチップコンデンサ４ａと面発光型半導体レーザ素子２は、素子実装ランド６に面発光型半導体レーザ素子２のカソード端子２ｂを、銀ペースト等の導電性を有した接合部材で実装するので、ボンディングワイヤを介することなく、直接接続される。

ここで、マイクロチップコンデンサ４ａは、所望の周波数に対してバイパスコンデンサとして動作させるため、所定の容量が必要である。

また、マイクロチップコンデンサ４ａは、素子実装ランド６に面発光型半導体レーザ素子２を実装すると共に、後述するリードと接続されるボンディングワイヤを接続するために、素子実装ランド６となる電極の大きさが、面発光型半導体レーザ素子２よりも大きい必要がある。

更に、マイクロチップコンデンサ４ａは、面発光型半導体レーザ素子２の高さ調整を行って、面発光型半導体レーザ素子２から出射された光の焦点距離を合わせるために、所定の厚さが必要である。

従って、マイクロチップコンデンサ４ａとしては、以上のような条件を満たすものが選択されて使用される。

マイクロチップコンデンサ４ｂは、マイクロチップコンデンサ４ａと同様に誘電体を挟んで上下面に電極が形成され、上面電極にモニタ用フォトダイオード３が銀ペースト等で実装される。

ステム部５は円板形状で、複数本のリード１２を備える。複数本のリードの中の４本のリード１２ａ〜１２ｄは、ステム部５を貫通して取り付けられており、一方の端部となる上端がステム部５の上面から露出している。また、ステム部５は金属で作製され、各リード１２ａ〜１２ｄは、ガラス等の絶縁層１３を介してステム部５に支持されて、ステム部５とは絶縁されている。

マイクロチップコンデンサ４ａは、ステム部５の上面の中心付近に銀ペースト等で実装され、ステム部５を介してＧＮＤに接地される。また、マイクロチップコンデンサ４ｂは、リード１２ｃとリード１２ｄの間のステム部５の上面に、マイクロチップコンデンサ４ａと並列して銀ペースト等で実装される。

リード１２ａは、面発光型半導体レーザ素子２のアノード端子２ａと導電性ワイヤであるボンディングワイヤ１４ａによって接続される。また、リード１２ｂは、マイクロチップコンデンサ４ａの素子実装ランド６と導電性ワイヤであるボンディングワイヤ１４ｂによって接続される。上述したように、マイクロチップコンデンサ４ａの素子実装ランド６には、面発光型半導体レーザ素子２が実装されることで、リード１２ｂは面発光型半導体レーザ素子２のカソード端子２ｂと接続されることになる。

ここで、本実施の形態の面発光型半導体レーザ素子２はＮ−ｓｕｂで、シングルエンド駆動であるため、カソード側がＧＮＤとなる。このため、ボンディングワイヤ１４ｂのインダクタンスの大きさが無視できないので、マイクロチップコンデンサ４ａの素子実装ランド６とリード１２ｂを接続するボンディングワイヤ１４ｂは、少なくとも２本以上とする。

また、マイクロチップコンデンサ４ｂに実装されたモニタ用フォトダイオード３のアノード端子３ａとリード１２ｃがボンディングワイヤ１４ｃによって接続され、モニタ用フォトダイオード３のカソード端子３ｂとリード１２ｄがボンディングワイヤ１４ｄによって接続される。

光送信モジュール１Ａは、キャップ１７とファイバ支持筐体１８を備える。キャップ１７はキャップ部材の一例で、端部に形成される窓部１７ｂにレンズ１７ａを備えた円筒形状で、ステム部５に被せられる。レンズ１７ａは、モニタ用フォトダイオード３に向けて傾斜しており、面発光型半導体レーザ素子２から出射された光を所定の透過率で透過すると共に、一部の光をモニタ用フォトダイオード３に向けて反射する。

本実施の形態の光送信モジュール１Ａでは、面発光型半導体レーザ素子２をマイクロチップコンデンサ４ａの上面に実装し、モニタ用フォトダイオード３をマイクロチップコンデンサ４ｂの上面に実装することで、面発光型半導体レーザ素子２から出射され、キャップ１７のレンズ１７ａで反射した光がモニタ用フォトダイオード３に入射するように、レンズ１７ａに対する面発光型半導体レーザ素子２及びモニタ用フォトダイオード３の高さが調整される。

これにより、面発光型半導体レーザ素子２から出射された光の一部をモニタ用フォトダイオード３で受信して、面発光型半導体レーザ素子２の発光量のモニタリングが行われる。

ファイバ支持筐体１８は、図示しない光ファイバを支持するスリーブ１８ａと、ステム部５に対する取付部１８ｂと、面発光型半導体レーザ素子２から出射された光を集光する集光レンズ１８ｃを備える。

ファイバ支持筐体１８は、面発光型半導体レーザ素子２から出射される光の波長に対して所定の透過率を有した透明な樹脂で、スリーブ１８ａと取付部１８ｂと集光レンズ１８ｃが一体に形成される。

スリーブ１８ａは、ファイバ支持筐体１８の一端側に形成され、図示しない光ファイバのフェルールが着脱自在に挿抜される円筒状の空間を有する。取付部１８ｂは、ファイバ支持筐体１８の他端側に形成され、ステム部５に取り付けられたキャップ１７に嵌る形状の空間を有する。取付部１８ｂは、内部中央に面発光型半導体レーザ素子２と対向して集光レンズ１８ｃが形成される。

集光レンズ１８ｃは、スリーブ１８ａに支持される図示しない光ファイバと同軸上に形成され、面発光型半導体レーザ素子２側に突出した凸レンズで、面発光型半導体レーザ素子２から出射された光を、スリーブ１８ａで支持された光ファイバの端面に集光する。

そして、本実施の形態の光送信モジュール１Ａでは、面発光型半導体レーザ素子２をマイクロチップコンデンサ４ａの上面に実装することで、面発光型半導体レーザ素子２から出射された光が、スリーブ１８ａで支持された光ファイバの端面に集光するように、焦点距離が調整される。

ここで、ファイバ支持筐体１８の取付部１８ｂの内径は、ステム部５に取り付けられたキャップ１７の外径より若干大きく構成され、面発光型半導体レーザ素子２から出射される光の光軸に対して直交する方向に、ファイバ支持筐体１８の位置を調整することが可能である。これにより、面発光型半導体レーザ素子２に対して、スリーブ１８ａで支持される光ファイバの光軸合わせが可能な構成となっている。

なお、以上の例では、面発光型半導体レーザ素子２として、Ｎ−ｓｕｂの面発光型半導体レーザ素子を使用する構成で説明したが、Ｐ−ｓｕｂの面発光型半導体レーザ素子を使用する構成としてもよい。Ｐ−ｓｕｂの面発光型半導体レーザ素子を使用する構成では、リード１２ａをカソード側とし、リード１２ｂをアノード側とする。

Ｐ−ｓｕｂの面発光型半導体レーザ素子では、表面側の電極がカソード電極となり、リード１２ａとボンディングワイヤ１４ａで接続される。また、面発光型半導体レーザ素子の裏面側の電極がアノード電極となり、マイクロチップコンデンサ４ａの上面電極である素子実装ランド６に直接接続される。また、マイクロチップコンデンサ４ａの素子実装ランド６とリード１２ｂがボンディングワイヤ１４ｂで接続される。

＜本実施の形態の光送信モジュールの動作例＞
次に、本実施の形態の光送信モジュール１Ａの動作例について説明する。光送信モジュール１Ａは、カソード側の電位をＧＮＤとして面発光型半導体レーザ素子２がシングルエンド駆動される。面発光型半導体レーザ素子２は、電気信号を光信号に変換して、図示しない発光点から出射する。

面発光型半導体レーザ素子２から出射された光は、キャップ１７のレンズ１７ａを透過し、ファイバ支持筐体１８の集光レンズ１８ｃに入射する。集光レンズ１８ｃに入射した光は、スリーブ１８ａに挿入されて支持されている図示しない光ファイバの端面に集光することで、光ファイバに入射して伝送される。

また、面発光型半導体レーザ素子２から出射された光の一部は、キャップ１７のレンズ１７ａで反射して、モニタ用フォトダイオード３に入射する。モニタ用フォトダイオード３に入射した光は電気信号に変換されて出力され、リード１２ｃ，１２ｄを介して接続されている図示しない回路によって、面発光型半導体レーザ素子２の発光量のモニタリングが行われる。

面発光型半導体レーザ素子を差動駆動する構成では、伝送線路の差動対象性を確保しないと、高周波信号の伝送特性が悪化する。これに対して、面発光型半導体レーザ素子をシングエンド駆動する構成では、伝送線路の差動対象性を考慮する必要がない。

但し、シングルエンド駆動では、ＧＮＤノイズ等の影響を排除する必要がある。そこで、上述したように、面発光型半導体レーザ素子２のカソード端子２ｂには、マイクロチップコンデンサ４ａが接続されている。

そして、所望の容量を有したマイクロチップコンデンサ４ａを使用することで、マイクロチップコンデンサ４ａがバイパスコンデンサとして動作し、ノイズカット等が行われる。これにより、シングルエンド駆動であっても、高周波特性を向上させることができる。

なお、マイクロチップコンデンサ４ａとしては、バイパスコンデンサとして動作させるために必要な比較的容量の大きなものを、汎用の市販品を使用して実現することが可能である。

さて、面発光型半導体レーザ素子２とマイクロチップコンデンサ４ａをボンディングワイヤを介して接続する構成では、伝送される信号が高周波になると、ボンディングワイヤのＬ（インダクタンス）成分が大きくなるので、マイクロチップコンデンサ４ａの自己共振周波数が低くなってしまい、純粋な特性が得られない。これにより、高周波特性が悪化する。

これに対して、面発光型半導体レーザ素子２をマイクロチップコンデンサ４ａの上面の電極である素子実装ランド６に実装することで、面発光型半導体レーザ素子２のカソード端子２ｂとマイクロチップコンデンサ４ａが、ボンディングワイヤを介さずに直接接続される。

これにより、面発光型半導体レーザ素子２に対して、対ＧＮＤにコンデンサが直接取り付けられることになり、高周波特性が向上する。

また、面発光型半導体レーザ素子２をマイクロチップコンデンサ４ａの上面に実装すると共に、モニタ用フォトダイオード３をマイクロチップコンデンサ４ｂの上面に実装することで、面発光型半導体レーザ素子２とモニタ用フォトダイオード３が、サブマウント基板を使用することなく所定の高さに実装される。

これにより、部品点数を減らしてコストを低減することができる。一例として、マイクロチップコンデンサ４ａ，４ｂは、容量及び高さの両面で、汎用の市販品を使用できるのに対して、サブマウント基板は、光送信モジュールの仕様に合わせたものを作製する必要がある。このため、サブマウント基板を使用しない構成とすれば、コストを低減することができる。

図３は伝送信号のアイダイヤグラムの比較例で、図３（ａ）は本実施の形態の光送信モジュール１Ａにおけるアイダイヤグラムを示し、図３（ｂ）は比較例としてサブマウント基板に面発光型半導体レーザ素子を実装した従来の光送信モジュールにおけるアイダイヤグラムを示す。なお、本例の光送信モジュール１Ａでは、面発光型半導体レーザ素子２はＮ−ｓｕｂ、マイクロチップコンデンサ４ａ，４ｂの容量は３６０ｐＦとした。

図３（ｂ）に示すように、従来の光送信モジュールでは、アイ開口が狭くジッターが増加している。これに対して、本実施の形態の光送信モジュール１Ａでは、十分な容量を有したマイクロチップコンデンサ４ａ，４ｂを使用し、かつ面発光型半導体レーザ素子２とマイクロチップコンデンサ４ａをボンディングワイヤを使用せずに直接接続したので、図３（ａ）に示すように、ジッター、オーバーシュート及びアンダーシュートが抑えられ、アイ開口が広くなっている。これにより、高周波信号の伝送特性が向上していることが確認できる。

＜本実施の形態の光送受信モジュールの構成例＞
次に、上述した光送信モジュール１Ａを備えた光送受信モジュールについて説明する。

図４は本実施の形態の光送受信モジュールの一例を示す構成図で、図４（ａ）は光送受信モジュール２１Ａの平面断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す光送受信モジュール２１ＡのＡ−Ａ断面図である。

本実施の形態の光送受信モジュール２１Ａは、光信号を送信する上述した光送信モジュール１Ａと、光信号を受信する光受信モジュール２３と、電気信号の処理を行う回路基板２４と、筐体２５を備える。

光受信モジュール２３は、ＲＯＳＡ（Receiver Optical SubAssembly）と称され、例えば、フォトダイオード等がステム部２３ａに実装される。ステム部２３ａは、フォトダイオードと接続される複数本のリード２３ｂを備え、各リード２３ｂがステム部２３ａの後面から突出している。また、受信モジュール２３は、図示しない光ファイバを支持するスリーブと、集光レンズ等を有したファイバ支持筐体２３ｃがステム部２３ａに取り付けられる。

回路基板２４は、リジット基板２６と、フレキシブル基板２７ａ〜２７ｃを備え、例えばリジット基板２６とフレキシブル基板２７ａ〜２７ｃが一体に構成されたフレックスリジット基板である。なお、回路基板２４としては、リジット基板２６にフレキシブル基板２７ａ〜２７ｃが半田付けで接続される構成でもよい。

回路基板２４は、リジット基板２６の一端側に、光送信モジュール１Ａと光受信モジュール２３に対応して、第１のフレキシブル基板である２本のフレキシブル基板２７ａ，２７ｂを備える。また、リジット基板２６の他端側に、後述するホストボード等と接続される第２のフレキシブル基板であるフレキシブル基板２７ｃを備える。

リジット基板２６は、光送信モジュール１Ａを動作させるための送信側回路部として、例えば、駆動回路であるレーザドライバＩＣ（Integrated Circuit）や、バイアス回路、ＡＰＣ回路等を構成する単数あるいは複数のＩＣチップ２６ａ等が搭載される。また、リジット基板２６は、光受信モジュール２３を動作させるための受信側回路部として、増幅回路であるＬＡ（Limiting Amplifier）−ＩＣや、受信光パワー検出回路等を構成する単数あるいは複数のＩＣチップ２６ｂ等が搭載される。なお、増幅回路としてＬＡ−ＩＣは一例で、ＬＡ−ＩＣが搭載されない構成でもよい。

フレキシブル基板２７ａ〜２７ｃは、例えば、図１に示すように、一方の面は信号配線層でマイクロストリップライン２７Ｓが形成され、他方の面は接地導体層で所定のＧＮＤパターン２７Ｇが形成されることで、インピーダンスコントロールを行っている。そして、フレキシブル基板２７ａには、図１で説明した光送信モジュール１Ａの各リード１２が半田付けにより接続され、フレキシブル基板２７ｂには光受信モジュール２３のリード２３ｂが半田付けにより接続される。なお、インピーダンスコントロールラインは、ＧＮＤパターン等によらずに形成することも可能である。

筐体２５は、光送信モジュール１Ａ、光受信モジュール２３及び回路基板２４が取り付けられる。筐体２５は、光送信モジュール１Ａのファイバ支持筐体１８に対応してコネクタ部２５ａが形成されると共に、光受信モジュール２３のファイバ支持筐体２３ｃに対応してコネクタ部２５ｂが形成される。

また、筐体２５は、内部に回路基板２４のリジット基板２６が固定され、筐体２５の他端側から外部接続用にフレキシブル基板２７ｃが露出する。ここで、光送信モジュール１Ａとリジット基板２６はフレキシブル基板２７ａで接続され、光受信モジュール２３とリジット基板２６はフレキシブル基板２７ｂで接続されているので、筐体２５に固定される光送信モジュール１Ａ及び光受信モジュール２３と、リジット基板２６の位置の誤差は、フレキシブル基板２７ａ，２７ｂの変形で吸収される。

＜本実施の形態の光通信装置の構成例＞
次に、上述した光送受信モジュール２１Ａを備えた光通信装置としてのネットワークカードについて説明する。

図５は本実施の形態のネットワークカードの一例を示す斜視図である。本実施の形態のネットワークカード３１Ａは、図４で説明した光送受信モジュール２１Ａと、ホストボード３２を備える。

ホストボード３２は主基板の一例で、一端側に光送受信モジュール２１Ａが実装される。ホストボード３２は、一端にベゼル３２ａが取り付けられ、光送受信モジュール２１Ａのコネクタ部２５ａ，２５ｂがベゼル３２ａに露出するように実装される。

また、ホストボード３２は、他端側に例えばＰＨＹ（Physical layer）用チップ３３と、ＭＡＣ（Media Access Control）用チップ３４等が実装される。なお、例えば、ＰＨＹ用チップをホストボードに搭載せずに光送受信モジュール２１Ａに搭載し、光送受信モジュール２１Ａが直接ＭＡＣ用チップ３４に接続される構成でもよい。更に、ホストボード３２は、一方の側端にＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓ等のカードエッジコネクタ３５を備える。

ネットワークカード３１Ａでは、ホストボード３２と光送受信モジュール２１Ａの電気的接続は、光送受信モジュール２１Ａに備えたフレキシブル基板２７ｃにより行われる。フレキシブル基板２７ｃは、例えば、ホストボード３２に形成された所定の電極パッドに半田付けによって接続される。なお、ホストボード３２にコネクタを備え、フレキシブル基板２７ｃをコネクタに接続する構成としてもよい。

ネットワークカード３１Ａは、パーソナルコンピュータ等の拡張スロットに搭載され、カードエッジコネクタ３５がパーソナルコンピュータ側のコネクタと接続される。

さて、光送受信モジュール２１Ａは、上述したように、コネクタ部２５ａ，２５ｂをベゼル部３２ａに露出させるが、コネクタ部２５ａ，２５ｂの端面を所定の位置に揃えるように実装すれば、外観性が向上する。但し、各部の寸法上の誤差により、光送受信モジュール２１Ａのホストボード３２上での位置に誤差が生じる。

そこで、本実施の形態のネットワークカード３１Ａでは、ホストボード３２と光送受信モジュール２１Ａの電気的接続を、光送受信モジュール２１Ａに備えたフレキシブル基板２７ｃにより行うことで、光送受信モジュール２１Ａのホストボード３２上での位置の誤差を、フレキシブル基板２７ｃの変形で吸収する。

これにより、ネットワークカード３１Ａでは、光送受信モジュール２１Ａを、コネクタ部２５ａ，２５ｂの端面が所定の位置に揃うように実装することができ、外観性が向上する。

また、光送受信モジュール２１Ａにおいて、図４（ａ）に示すように、光送信モジュール１Ａはフレキシブル基板２７ａでリジット基板２６と接続され、光受信モジュール２３はフレキシブル基板２７ｂでリジット基板２６に接続される。これにより、光ファイバのコネクタを挿抜する際の衝撃をフレキシブル基板２７ａ，２７ｂで吸収して、リジット基板２６に伝わらないようにすることができる。

次に、本実施の形態のネットワークカード３１Ａの動作について説明する。ネットワークカード３１Ａは、光送受信モジュール２１Ａのコネクタ部２５ａ，２５ｂに図示しない光ファイバが接続され、外部の情報通信機器等との間でデータの送受信が光信号によって行われる。

まず、データを送信する動作について説明すると、ネットワークカード３１Ａは、パーソナルコンピュータ等の拡張スロットに接続されたカードエッジコネクタ３５を介して、送信されるデータが入力される。

送信されるデータは、ＭＡＣ用チップ３４及びＰＨＹ用チップ３３等により処理が行われ、フレキシブル基板２７ｃを介して光送受信モジュール２１Ａの回路基板２４に入力される。

光送受信モジュール２１Ａは、回路基板２４のリジット基板２６に実装されたレーザドライバＩＣ等のＩＣチップ２６ａ等により、送信されるデータの処理を行い、フレキシブル基板２７ａを介して光送信モジュール１Ａの面発光型半導体レーザ素子２に出力する。

面発光型半導体レーザ素子２は、送信されるデータに応じた電気信号を光信号に変換して出射する。これにより、面発光型半導体レーザ素子２から出射された光信号は図示しない光ファイバを伝送され、外部の情報通信機器に対してデータの送信が行われる。

さて、ネットワークカード３１Ａに搭載される光送信モジュール１Ａは、図１等で説明したように、バイパスコンデンサとして動作するために十分な容量を有したマイクロチップコンデンサ４ａ，４ｂを使用し、かつ面発光型半導体レーザ素子２とマイクロチップコンデンサ４ａをボンディングワイヤを使用せずに直接接続したので、１Ｇｂｐｓ〜１０Ｇｂｐｓを超えるような高周波信号の伝送特性が向上しており、通信の品質を劣化させることなく、データの転送速度を向上させることができる。

また、マイクロチップコンデンサ４ａの上面に面発光型半導体レーザ素子２を実装し、マイクロチップコンデンサ４ｂの上面にモニタ用フォトダイオードを実装することで、サブマウント基板を使用することなく、面発光半導体レーザ素子２及びモニタ用フォトダイオード３を所定の高さに実装している。

これにより、光送信モジュール１Ａのコストを低減することができ、高周波特性が向上した光送受信モジュール２１Ａ及びネットワークカード３１Ａを、安価に提供できる。

データを受信する動作について説明すると、ネットワークカード３１Ａは、外部の情報通信機器から送信され、図示しない光ファイバを伝送された光信号が、光送受信モジュール２１Ａの光受信モジュール２３に入射する。

光受信モジュール２３に入射した光信号は電気信号に変換され、フレキシブル基板２７ｂを介して回路基板２４に入力される。光送受信モジュール２１Ａは、回路基板２４のリジット基板２６に実装された増幅回路等のＩＣチップ２６ｂ等により受信したデータの処理を行い、フレキシブル基板２７ｃを介してホストボード３２に出力する。

そして、受信したデータは、ＭＡＣ用チップ３４及びＰＨＹ用チップ３３等により処理が行われ、カードエッジコネクタ３５を介してパーソナルコンピュータ等に出力される。

本発明は、高速で光通信を行うネットワークカード等に適用される。

本実施の形態の光送信モジュールの一例を示す構成図である。 本実施の形態の光送信モジュールの一例を示す構成図である。 伝送信号のアイダイヤグラムの比較例を示す説明図である。 本実施の形態の光送受信モジュールの一例を示す構成図である。 本実施の形態のネットワークカードの一例を示す斜視図である。

符号の説明

１Ａ・・・光送信モジュール、２・・・面発光型半導体レーザ素子、２ａ・・・アノード端子、２ｂ・・・カソード端子、３・・・モニタ用フォトダイオード、３ａ・・・アノード端子、３ｂ・・・カソード端子、４ａ・・・マイクロチップコンデンサ、４ｂ・・・マイクロチップコンデンサ、５・・・ステム部、６・・・素子ランド、１２ａ〜１２ｄ・・・リード、１３・・・絶縁層、１４ａ〜１４ｄ・・・ボンディングワイヤ、１５・・・第２の空気層形成凹部、１６・・・空気層、１７・・・キャップ、１７ａ・・・レンズ、１８・・・ファイバ支持筐体、１８ａ・・・スリーブ、１８ｂ・・・取付部、１８ｃ・・・集光レンズ、２１Ａ・・・光送受信モジュール、２３・・・光受信モジュール、２４・・・回路基板、２５・・・筐体、２６・・・リジット基板、２７ａ〜２７ｃ・・・フレキシブル基板、３１Ａ・・・ネットワークカード、３２・・・ホストボード

Claims (11)

1. 電気信号を光信号に変換して出射する面発光素子と、
   前記面発光素子に電気信号を供給する複数本のリードを有したステム部と、
   前記ステム部の上面に実装されて接地されると共に、前記ステム部に対する上面に前記面発光素子を実装するチップ状コンデンサとを備え、
   一の前記リードと前記面発光素子の一方の電極を導電性ワイヤで接続し、他の前記リードと前記チップ状コンデンサの上面電極を導電性ワイヤで接続すると共に、
   前記チップ状コンデンサの前記上面電極に前記面発光素子を実装して、前記面発光素子の裏面に形成された他方の電極と前記上面電極を接続した
   ことを特徴とする光送信モジュール。
2. 前記チップ状コンデンサは、所定の周波数に対してバイパスコンデンサとして動作するために必要な容量を有すると共に、前記面発光素子を所定の高さに実装する厚さを有する
   ことを特徴とする請求項１記載の光送信モジュール。
3. 他の前記リードと前記チップ状コンデンサの上面電極を、１本もしくは複数本の前記導電性ワイヤで接続した
   ことを特徴とする請求項１記載の光送信モジュール。
4. 入射した光を電気信号に変換する受光素子と、
   前記ステム部の上面に実装されると共に、前記ステム部に対する上面に前記受光素子を実装するチップ状コンデンサと、
   前記面発光素子から出射された光の一部を前記受光素子へ入射させる光路形成部材を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の光送信モジュール。
5. 前記光路形成部材は、前記ステム部を封止するキャップ部材の窓部に取り付けられ、前記面発光素子から出射された光を透過すると共に、前記面発光素子から出射された光の一部を反射して、前記受光素子に入射させるレンズ部材である
   ことを特徴とする請求項４記載の光送信モジュール。
6. 光ファイバを支持するスリーブと、前記面発光素子から出射された光を集光する集光レンズと、前記ステム部に対する取付部を有したファイバ支持筐体が前記ステム部に取り付けられた
   ことを特徴とする請求項１記載の光送信モジュール。
7. 光信号を送信する光送信モジュールと、
   光信号を受信する光受信モジュールと、
   電気信号の処理を行う回路基板とを備え、
   前記光送信モジュールは、
   電気信号を光信号に変換して出射する面発光素子と、
   前記面発光素子に電気信号を供給する複数本のリードを有したステム部と、
   前記ステム部の上面に実装されて接地されると共に、前記ステム部に対する上面に前記面発光素子を実装するチップ状コンデンサとを備え、
   一の前記リードと前記面発光素子の一方の電極を導電性ワイヤで接続し、他の前記リードと前記チップ状コンデンサの上面電極を導電性ワイヤで接続すると共に、
   前記チップ状コンデンサの前記上面電極に前記面発光素子を実装して、前記面発光素子の裏面に形成された他方の電極と前記上面電極を接続した
   ことを特徴とする光送受信モジュール。
8. 前記回路基板は、
   前記光送信モジュール及び前記光受信モジュールと接続される第１のフレキシブル基板と、
   外部機器と接続される第２のフレキシブル基板と、
   前記第１のフレキシブル基板及び前記第２のフレキシブル基板と接続され、送信側回路部及び受信側回路部が実装されたリジット基板とを備えた
   ことを特徴とする請求項７記載の光送受信モジュール。
9. 光信号を送受信する光送受信モジュールと、
   前記光送受信モジュールが搭載される主基板とを備えた光通信装置において、
   前記光送受信モジュールは、
   光信号を送信する光送信モジュールと、
   光信号を受信する光受信モジュールと、
   電気信号の処理を行う回路基板とを備え、
   前記光送信モジュールは、
   電気信号を光信号に変換して出射する面発光素子と、
   前記面発光素子に電気信号を供給する複数本のリードを有したステム部と、
   前記ステム部の上面に実装されて接地されると共に、前記ステム部に対する上面に前記面発光素子を実装するチップ状コンデンサとを備え、
   一の前記リードと前記面発光素子の一方の電極を導電性ワイヤで接続し、他の前記リードと前記チップ状コンデンサの上面電極を導電性ワイヤで接続すると共に、
   前記チップ状コンデンサの前記上面電極に前記面発光素子を実装して、前記面発光素子の裏面に形成された他方の電極と前記上面電極を接続した
   ことを特徴とする光通信装置。
10. 前記回路基板は、
    前記光送信モジュール及び前記光受信モジュールと接続される第１のフレキシブル基板と、
    前記主基板と接続される第２のフレキシブル基板と、
    前記第１のフレキシブル基板及び前記第２のフレキシブル基板と接続され、送信側回路部及び受信側回路部が実装されたリジット基板とを備えた
    ことを特徴とする請求項９記載の光通信装置。
11. 前記回路基板は、前記第１のフレキシブル基板及び前記第２のフレキシブル基板と、前記リジット基板が一体に形成されたフレックスリジット基板で構成される
    ことを特徴とする請求項１０記載の光通信装置。
    
    

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