JP2009253176A - Photoelectric conversion module and optical subassembly - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信に用いられる光電変換モジュール及び該光電変換モジュールを用いた光サブアセンブリに関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion module used for optical communication and an optical subassembly using the photoelectric conversion module.
光電変換モジュール(光モジュール)のパッケージには、モジュールの組立性や取扱性の観点から、キャン(CAN)パッケージが採用されている。キャンパッケージは、例えば、光電変換素子を搭載する金属製の円板状のステムに、光学窓を有する金属製の円筒状のキャップを同軸で固定してなるものである。 As a package of the photoelectric conversion module (optical module), a can (CAN) package is adopted from the viewpoint of assembling and handling of the module. The can package is formed, for example, by coaxially fixing a metal cylindrical cap having an optical window to a metal disc-like stem on which a photoelectric conversion element is mounted.
また、キャンパッケージの光モジュールは、パッケージ内に搭載した素子(光電変換素子等)とパッケージ外の回路基板(外部回路基板)とを電気接続する電気接続手段がステムに設けられている。この電気接続手段は、例えば光電変換素子と外部回路基板の間で電気信号の授受を行うために用いられ、ステムの貫通孔に挿通されて封止・保持される。
特許文献1には、電気接続手段としてリードピンを用いた光モジュールが開示されている。また、特許文献2には、電気接続手段として複数の配線パターンを有する絶縁基板を用いた光モジュールが開示されている。
Patent Document 1 discloses an optical module using lead pins as electrical connection means.
特許文献1に開示の技術では、光モジュールの外部回路基板への取付けに、フレキシブルプリント回路基板(FPC:Flexible Printed Circuit board)を用いている。そして、取付けの際、例えば、電気接続手段としてのリードピンを所望の長さに切断し、切断したリードピンとFPCの一端とを半田付けし、外部回路基板とFPCの他端とを半田付けすることにより、光モジュールと外部回路基板とを電気接続している。しかし、この方法では、半田付け作業やリードピンの切断作業等に時間を要しており、光モジュールの外部回路基板への取付けがより容易になることが要望されている。 In the technique disclosed in Patent Document 1, a flexible printed circuit board (FPC) is used to attach an optical module to an external circuit board. When mounting, for example, a lead pin as an electrical connection means is cut to a desired length, the cut lead pin and one end of the FPC are soldered, and the external circuit board and the other end of the FPC are soldered. Thus, the optical module and the external circuit board are electrically connected. However, in this method, time is required for soldering work, lead pin cutting work, etc., and it is desired that the optical module can be more easily attached to the external circuit board.
また、特許文献2に開示の技術では、光モジュールのキャンパッケージに設けられている電気接続手段としての配線パターン付き絶縁基板を、外部回路基板の貫通孔に挿通させて、電極部分を半田付けすることにより、取付けている。この方法は、光モジュールのキャンパッケージの中心軸(パッケージ軸)と外部回路基板の延在方向(基板延在方向)とが垂直になるように取付けることを想定したものであり、パッケージ軸と基板延在方向とが平行になる光データリンクには適用できない。さらに、この方法では、上記絶縁基板と外部回路基板の電極部を半田付けする作業が必要であり、上述の取付けの容易性に関する課題が生じてしまう。
In the technique disclosed in
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、キャンパッケージを用いたものであり、パッケージの中心軸と外部回路基板の延在方向とが平行になるように外部回路基板に取付けることが容易な光電変換モジュール及びそれを備える光サブアセンブリを提供することを、その目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, uses a can package, and is attached to an external circuit board so that the central axis of the package and the extending direction of the external circuit board are parallel to each other. It is an object of the present invention to provide a photoelectric conversion module and an optical subassembly including the same.
上記課題を解決するために、本発明の光電変換モジュールは、光電変換素子を含む電子部品をキャンパッケージ内に搭載し、外部回路基板に装着される光電変換モジュールであって、キャンパッケージを貫通すると共にそのキャンパッケージの軸方向に延在する一対の絶縁性基板を有し、その一対の絶縁性基板が互いに対向する面のそれぞれに、キャンパッケージの内部で電子部品と電気接続する外部へ導出される配線パターンと、その配線パターンの外部導出部に設けられた弾性を有する端子と、を有し、端子は、一対の絶縁性基板の間に挿入される外部回路基板に形成された電極パッドに電気接続されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a photoelectric conversion module of the present invention is a photoelectric conversion module in which an electronic component including a photoelectric conversion element is mounted in a can package and is mounted on an external circuit board, and penetrates the can package. And a pair of insulating substrates extending in the axial direction of the can package, and the pair of insulating substrates are led out to the outside of the can package to be electrically connected to the electronic components on each of the opposing surfaces. And an elastic terminal provided in an external lead-out portion of the wiring pattern, and the terminal is connected to an electrode pad formed on an external circuit board inserted between a pair of insulating substrates. It is electrically connected.
また、絶縁性基板の配線パターンは、前記キャンパッケージの貫通部分において、絶縁板により電気的に絶縁されるようにしてもよい。なお、絶縁性基板上において、並設された3つの配線パターンによりコプレーナ線路が形成されることが好ましく、絶縁性基板の上部端面が、電子部品が実装されるサブマウントとされることも好ましい。
また、本発明の光電変換モジュールは、光サブアセンブリに利用することができる。
Further, the wiring pattern of the insulating substrate may be electrically insulated by an insulating plate in the through portion of the can package. Note that a coplanar line is preferably formed by three wiring patterns arranged in parallel on the insulating substrate, and the upper end surface of the insulating substrate is preferably a submount on which electronic components are mounted.
The photoelectric conversion module of the present invention can be used for an optical subassembly.
本発明によれば、キャンパッケージを有する光電変換モジュールのパッケージ軸と外部回路基板の延在方向とが平行になる位置関係の光データリンクにおける光電変換モジュールと外部回路基板との取付けが容易になる。 According to the present invention, it is easy to attach the photoelectric conversion module and the external circuit board in the optical data link having a positional relationship in which the package axis of the photoelectric conversion module having the can package and the extending direction of the external circuit board are parallel to each other. .
図1は、本発明の光電変換モジュールの概略を説明する図である。図1(A)及び図1(B)はそれぞれ、正面及び側方から見た場合の本例の光電変換モジュールの断面図であり、図1(C)は、本光電変換モジュールの斜視図である。なお、図1(A)〜(C)では、後述のワイヤ接続の図示を省略しており、図1(C)では、キャップの図示を省略している。 FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the photoelectric conversion module of the present invention. 1A and 1B are cross-sectional views of the photoelectric conversion module of this example when viewed from the front and side, respectively, and FIG. 1C is a perspective view of the photoelectric conversion module. is there. 1A to 1C, illustration of wire connection described later is omitted, and in FIG. 1C, illustration of a cap is omitted.
本発明による光電変換モジュール(以下、光モジュールという)は、光電変換機能を有し、本例では、図1に示すように、その光電変換機能を担う光電変換素子としてレーザダイオード(LD:Laser Diode)2を搭載する光送信モジュールである。光モジュール1は、ステム3にキャップ4を固定して成るキャンパッケージ内にLD2やモニタフォトダイオード(PD:Photo Diode)5といった素子を気密封止して成り、キャンパッケージ内には、さらに、サブマウント6やプリズム(直角プリズム)7も収納する。また、LD2等の素子とパッケージ外の図示しない外部回路基板とを電気接続するための電気接続手段として、光モジュール1は、平板状の絶縁性基板に配線パターン8aを形成した一対の板状電気接続部材8を備え、それぞれの配線パターン8aに、外部回路基板の電極パッドへの接続端子として導電性弾性部材8bを有する。
A photoelectric conversion module (hereinafter referred to as an optical module) according to the present invention has a photoelectric conversion function. In this example, as shown in FIG. 1, a laser diode (LD: Laser Diode) is used as a photoelectric conversion element responsible for the photoelectric conversion function. ) 2 is an optical transmission module. The optical module 1 is formed by hermetically sealing elements such as an
光モジュール1では、板状電気接続部材8の配線パターン8a及び導電性弾性部材8bを介して外部回路基板から電気信号を受信し、受信した電気信号をサブマウント6に実装されたLD2において光信号に変換し、LD2からプリズム7に向けて光信号を送出する。そして、送出した光信号をプリズム7の反射面で反射し、キャップ4に取付けられたレンズ4aを介して図示しない光ファイバに向けて送出する。また、光モジュール1では、サブマウント6に実装されたモニタPD5で、LD2からの後方光(光出力が強い光送出側とは反対側の面からの光)をモニタしており、光モジュール1を搭載した光トランシーバ等の光通信用装置では、このモニタした結果に基づいて、光モジュール1からの光出力を所望の値にすることができるようになっている。
In the optical module 1, an electrical signal is received from an external circuit board via the
また、このような光モジュール1において、本発明の特徴部に係る上記一対の板状電気接続部材8は、その延在方向がキャンパッケージの中心軸O方向と平行であり、また、当該部材8同士が互いに対向する側面のそれぞれに、配線パターン8aが形成されている。また、この一対の板状電気接続部材8のそれぞれに、複数の導電性弾性部材8bが対向するように設けられている。光モジュール1は、これら対向する導電性弾性部材8bの間に光モジュール1用の外部回路基板が挿入された状態において、導電性弾性部材8bの弾性により外部回路基板に電気的に接続されるようになっている。
In such an optical module 1, the pair of plate-like
このような構成にすることにより、本光モジュール1の外部回路基板への取付け及び電気接続は、それぞれの導電性弾性部材8bが外部回路基板上の所定の電極パッド(端子)と接触するように、パッケージの中心軸O方向から一対の板状電気接続部材8の間に外部回路基板を挿入する操作のみで完了する。そして、この取付け後の状態において、パッケージの中心軸Oと外部回路基板とが平行となっている。また、本光モジュール1では、外部回路基板への取付けのために半田付け作業等が必要ないので、上記取付けが容易である。
With this configuration, the optical module 1 is attached to the external circuit board and electrically connected so that each conductive
次に、図2〜図5を用い、図1を参照して本光モジュールの各構成部材について説明する。
図2は、図1の光モジュール1の構成部材(板状電気接続部材8を除く)の外観を示す図である。図2(A)はLD2を示し、図2(B)はステム3を示し、図2(D)はモニタPD5を示し、図2(E)はサブマウント6を示し、それぞれ上方及び後方から見た様子を示している。図2(C)は、キャップ4の断面を示し、図2(F)は、プリズム7を上方及び側方から見た様子を示す。図3〜図5は、板状電気接続部材8を説明する図であり、図3(A)は、当該部材8の斜視図、図3(B)は、側方から見た当該部材8の平面図である。図4(A)及び図4(B)はそれぞれ、板状電気接続部材を構成するベース基板及び絶縁板の三面図である。図5は、板状電気接続部材8をステム3に取付けた状態での断面図である。
Next, each component of the optical module will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a view showing the appearance of the constituent members (excluding the plate-like electrical connecting member 8) of the optical module 1 of FIG. 2A shows the
LD2は、図2(A)に示すように、端面発光(エッジエミット)型LDであり、サブマウント6の上面6aの金属パターン6b上に導電性接着剤等により実装される。LD2の出射面(プリズム7側の面)2aからは、サブマウント6の上面6a(すなわちステム3の上面3a)に沿った光が出射される。LD2の寸法は、例えば、長さL1が0.3mm、幅W1が0.25mm、厚さT1が0.1mmとなっている。
As shown in FIG. 2A, the
また、LD2の上面には電極2bが形成されており、図示しないがLD2の下面にも電極が形成されている。したがって、上述のようにLD2がサブマウント6の金属パターン6b上に実装されたときに、当該金属パターン6bとLD2の下面の電極とが電気接続される。なお、LD2の上面の電極2b及び下面の電極のうち一方がアノード電極とされ、他方がカソード電極とされる。この例では、上面の電極2bがアノード電極である。
An
ステム3は、図2(B)に示すように、円板状の部材であり、例えば、コバール等の金属材料で成る。ステム3の部品実装領域には、LD2やモニタPD5といった電子部品及びプリズム7等の光学部品が実装される。ステム3の上面3aには、サブマウント6が搭載され、そのサブマウント6に形成された金属パターン6b上に、LD2やモニタPD5が実装される。つまり、ステム3への電子部品の実装は、サブマウント6を介して行われる。なお、プリズム7のステム3への実装は直接行われる。
The
また、ステム3には、板状電気接続部材8を貫通させるための一対の貫通孔3bが設けられており、板状電気接続部材8が貫通孔3bに挿通された状態で封止されて取付けられる。この一対の貫通孔3bの間の(上面3aにおける)領域が上述の部品実装領域となる。また、ステム3の寸法は、直径Φ1が5.6mm、厚さT2が1.2mmとなっている。このステム3の貫通孔3bの大きさ(長さL2及び幅W2)はそれぞれ、板状電気接続部材8より若干大きくなっており、また、これら貫通孔3bの間の距離A1は、例えば、1.5mmとなっている。
Further, the
キャップ4は、ステム3と協働して、円筒状の部品搭載空間を内部に有するCANパッケージを構成しており、金属材料を用いて形成される。また、本例のキャップ4は、図2(C)に示すように、光学窓としてのレンズ4aとキャップシェル4bとからなるレンズキャップである。レンズ4aは、LD2からの光(LD2から出射されプリズム7で反射された光)を集光させるものである。また、レンズ4aは、例えば、ボールレンズから構成され、その直径Φ2が1.5mmとなっている。なお、レンズの形状(球面又は非球面)や材質は問わない。
The cap 4 constitutes a CAN package having a cylindrical component mounting space inside in cooperation with the
キャップシェル4bは、レンズ4aを保持するものであり、円筒の一端にフランジを設けた形状になっている。キャップシェル4bのフランジ部4cとは反対側に、低融点ガラス等の封止ガラスによって、レンズ4aが固定される。なお、キャップシェル4bの寸法は、円筒部の内径Φ3が4mm、フランジ部4cの外径Φ4が5.2mmとなっている。このように構成されるキャップ4のフランジ部4cの端面を、ステム3の上面3aとレーザ溶接等で接着することにより、キャップ4はステム3に固定される。
The
モニタPD5は、端面入射型のものであり、これにより、LD2からの後方光を当該LD2
のフィードバック制御のために受光することができる。モニタPD5も、LD2と同様に、サブマウント6の上面6aの金属パターン6b上に実装される。モニタPD5の寸法は、図2(D)に示すように、例えば、長さL3が0.35mm、幅W3が0.35mm、厚さT3が0.15mmとなっている。
The monitor PD5 is of an end face incident type, and as a result, the backward light from the LD2 is transmitted to the LD2
The light can be received for feedback control. The monitor PD5 is also mounted on the
また、モニタPD5の上面には電極5aが形成されており、図示しないがモニタPD5の下面にも電極が形成されている。したがって、上述のようにモニタPD5がサブマウント6の金属パターン6b上に実装されたときに、当該金属パターン6bとモニタPD5の下面の電極とが電気接続される。なお、モニタPD5の上面の電極5a及び下面の電極のうち一方がアノード電極とされ、他方がカソード電極とされる。この例では、上面の電極5aがカソード電極である。
Further, an
サブマウント(メタライズ基板)6は、下面に電極が形成されたLD2やモニタPD5を金属製のステム3上に実装するためのもので、例えば、AlN等の熱伝導性の高い絶縁性材料を用いた絶縁性平板基板が、その基体として用いられる。サブマウント6は、熱伝導率の良い接着材料(形態)で、ステム3上に実装される。また、サブマウント6の上面6aには、図2(E)に示すように、薄膜金属パターン6bが形成されており、この金属パターン6b上に、LD2やモニタPDが実装される。金属パターン6b同士は、互いに離間している。なお、サブマウント6の寸法は、例えば、長さL4が1.3mm、幅W4が0.9mm、厚さT4が0.3mmとなっている。
The submount (metallized substrate) 6 is used for mounting the
プリズム7は、ステム3の上面3aと平行な方向に出射されたLD2からの光をレンズ4aに向けて反射させるものである。プリズム7は、例えば硝材BK7を材料として、図2(F)に示すように、断面略直角二等辺三角形の角柱体に形成され、二等辺三角形の斜辺部分に、光を反射する反射面7aが設けられている。このプリズム7は、例えば、樹脂接着剤等によりサブマウント6上に実装される。この例では、プリズム7は0.6mmの立方体から上記各柱体が形成されており、プリズム7の寸法は、長さL5が0.6mm、幅W5が0.6mm、厚さT5が0.6mmとなっている。
The
本発明に係る板状電気接続部材8は、LD2等と外部回路基板(駆動電気回路基板)とを電気接続させる板状の部材で、ステム3の貫通孔3bに封止固定される。光モジュール1の一対の板状電気接続部材8は互いに同じものであり、図3に示すように、ベース基板8cと、ベース基板8cより小さい(短い)絶縁板8dと、からそれぞれ構成される。なお、ベース基板8c及び絶縁板8dの基体には、セラミック材料等から形成される平板状の電気絶縁性の基板が用いられる。
The plate-like
ベース基板8cは、図4(A)に示すように、上面8eと一の側面8fとに渡って、電気接続のための配線パターン8aが複数(図の例では4つ)形成されるものである。上面8eの配線パターン8aと側面8fの配線パターン8aとは、物理的に連続することにより電気的に接続されている。この配線パターン8aに固定される導電性弾性部材8bは、それぞれ同じ形状を有しており、コバールやSUS等といった弾性のある導電性の薄い矩形状平板をフォーミングすることにより形成される。この導電性弾性部材8bは、その長軸方向が板状電気接続部材8の絶縁性平板基板の長軸方向と一致するように固定される。
As shown in FIG. 4A, the
また、導電性弾性部材8bは、上記フォーミングにより、以下の形状となる。すなわち、配線パターン8aへの固定部であるその下側(その光モジュール1側と反対側)の端部は配線パターン8aに接着固定され、上側の端部は配線パターン8aから遠い位置にある形状である。
なお、ベース基板8cの寸法は、長さL6が2.7mm、幅W6が0.5mm、厚さ(高さ)T6が6mmとなっている。
Further, the conductive
The
図4(B)に示す絶縁板8dは、ベース基板8cの配線パターン8aをステム3に接触させないことにより当該配線パターン8aをステム3と短絡しないようにする絶縁手段である。この絶縁板8dを、ベース基板8cの導電性弾性部材8b側と反対側(上側)の部分に、配線パターン8aを覆うようにして接着剤等で取付ける(貼り付ける)ことにより、多層形状の板状電気接続部材8が作製される。
なお、絶縁板8dの寸法は、長さL7が2.7mm、幅W7が0.5mm、厚さ(高さ)T7が1.2mmとなっている。
The insulating
The dimensions of the insulating
上述のような板状電気接続部材8は、図5に示すように、その上部がステム3からキャンパッケージ内に突出するような形態で、当該ステム3に保持される。そのため、板状電気接続部材8のベース基板8cの上面8eの配線パターン8aと、LD2等の電極とを電気接続させることができる。その結果、配線パターン8aに設けられた導電性弾性部材8bを外部回路基板の端子に接触させることにより、LD2等と外部回路基板を電気接続させることができる。
As shown in FIG. 5, the plate-like
また、一対の板状電気接続部材8は、上記フォーミングにより導電性弾性部材8bが上述のような形状を有する。したがって、ステム3に保持される際に、下側における導電性弾性部材8b間の距離A2(2.1mm)が外部回路基板の厚さより大きくなっており、上側における導電性弾性部材8b間の距離A3が外部回路基板の厚さより小さくなっており、中間部における導電性弾性部材8b間の距離が、上に向うに連れ小さくなっている。そのため、光モジュール1の外部回路基板への取付けの際、当該外部回路基板が一対の板状電気接続部材8の間に位置させて光モジュール1を押し込むことを容易に行うことができ、取付け(装着)完了後において、一対の板状電気接続部材8の弾性力により光モジュール1を外部回路基板に固定させることができる。
Moreover, as for a pair of plate-shaped
また、特許文献2に開示の技術では、光モジュールと外部回路基板とが一体に固定されて取付けられており、取付け後にそれらの位置関係を調整できなかったが、光モジュール1では、取付け後であっても、上記位置関係を調整することができる。
Moreover, in the technique disclosed in
次に、図6により、光モジュール1内における電気接続形態について簡単に説明する。
本例の光モジュール1において、8つの配線パターン8aがあるが、このうち、電気接続に必要なものは4つである。したがって、図6に示すように、電気接続用のワイヤが最も短くなるような配線パターン8aを選んで接続する。なお、4つの配線パターンのうち、1つ目は、LD2のアノード電極2bと、2つ目は、LD2のカソード電極に電気接続されるサブマウント6の金属パターン6bと、3つ目は、モニタPD5のカソード電極5aと、4つ目は、モニタPD5のアノード電極に電気接続されるサブマウント6の金属パターン6bと、それぞれワイヤリングにより電気接続される。
Next, referring to FIG. 6, an electrical connection form in the optical module 1 will be briefly described.
In the optical module 1 of this example, there are eight
続いて、本発明の光モジュールの他の例について、図7〜図9を用いて説明する。図7(A)及び図7(B)はそれぞれ、正面及び側方から見た場合の本例の光モジュールの断面図であり、図7(C)は、本光モジュールの斜視図である。図8は、図7の光モジュールの一組の板状電気接続部材を説明する三面図であり、図8(A)は、一方の板状電気接続部材のベース基板を示し、図8(B)は、他方の板状電気接続部材のベース基板を示す。図9は、光モジュール内における電気接続形態について説明する平面図である。なお、本例の光モジュールに関し、図1の光モジュール1と同じ構成部分については、図に同じ参照符号を用いることにより、その説明を省略する。 Next, another example of the optical module of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views of the optical module of this example when viewed from the front and side, respectively, and FIG. 7C is a perspective view of the optical module. FIG. 8 is a three-view diagram illustrating a set of plate-like electrical connection members of the optical module in FIG. 7, and FIG. 8A shows a base substrate of one plate-like electrical connection member, and FIG. ) Shows the base substrate of the other plate-like electrical connecting member. FIG. 9 is a plan view for explaining an electrical connection form in the optical module. In addition, regarding the optical module of this example, the same components as those of the optical module 1 in FIG.
図7の光モジュール10は、パッケージ内に搭載する素子、板状電気接続部材のベース基板の形態、サブマウントの形態及びパッケージ内における電気接続形態が図1の光モジュール1と異なる。
The
光モジュール10は、素子として、LD2やモニタPD5等の光電変換素子の他に、バイアスT回路用に用いられるフェライトビーズインダクタ(FBI:Ferrite Beads Inductor)11をパッケージ内に搭載する。このFBI11は、一方の板状電気接続部材12のベース基板12aの上面8eに実装される。
In addition to photoelectric conversion elements such as LD2 and monitor PD5, the
光モジュール10の一組の板状電気接続部材12は、電気接続用のワイヤが短くなるように、上面8eにおける配線パターン8aの位置が、図5に示した板状電気接続部材8のものとは異なるようになっている。また、この一組の板状電気接続部材12は互いに異なっている。図8(A)に示すように、一方(FBI11が実装される方)の板状電気接続部材12のベース基板12aには、FBI11との電気接続用の電極パッド12bが形成され、当該ベース基板は電子部品が実装されるサブマウントとされる。また、図8(B)に示すように、他方の板状電気接続部材12のベース基板12aには、一の配線パターン8aを信号ラインとしその両側の配線パターン8aをグラウンドプレーンとするコプレーナ線路12dが形成される。なお、上記信号ラインとなる配線パターン8aは、LD2のカソード電極が後述のサブマウント13の薄膜抵抗13aを介して電気接続されるものである。
The set of plate-like
また、光モジュール10のサブマウント13には、図1等に示したサブマウント6と同様に、AlN等を材料とした平板状の絶縁性基板が、その基体として用いられるが、図7(C)に示すように、サブマウント6とは異なり、LD2やモニタPD5が実装される金属パターン6bの他に、バイアスT回路用に用いられる薄膜抵抗13aがその上面6aに形成されている。また、サブマウント13には、その他に、上記金属パターン6bの他に、板状電気接続部材12の配線パターン8aとLD2とを薄膜抵抗13aを介して電気接続するための電極パッド13bが形成される。サブマウント13において、LD2が実装される金属パターン6bは、薄膜抵抗13aを介して電極パッド13bに接続され、モニタPD5が実装される金属パターン6bは、電極パッド13b及び薄膜抵抗13aから離間しており、したがって、これらから絶縁される。
Further, as in the
また、光モジュール10内における電気接続形態は、以下の通りである。すなわち、図9に示すように、光モジュール10において、8つの配線パターン8aがあるが、このうち6つが電気接続に用いられる。6つの配線パターンのうち、1つ目の配線パターン8aは、LD2のアノード電極2bと、2つ目は、LD2のカソード電極に電気接続されるサブマウント13の電極パッド13bと、3つ目は、モニタPD5のカソード電極5aと、4つ目は、モニタPD5のアノード電極に電気接続されるサブマウント13の金属パターン6bと、それぞれワイヤリングにより電気接続される。
The electrical connection form in the
また、5つ目の配線パターン8aは、LD2のアノード電極2bに接続される配線パターン8aと、板状電気接続部材12の上面8e上で導電層(配線パターン)により電気接続されており、これら2つの配線パターン8aが、コプレーナ線路12cのグラウンドプレーンとなっている。そして、6つ目の配線パターン8aは、FBI11の一方の電極と半田付け等により電気接続される。なお、FBI11の他方の電極は、板状電気接続部材12上の電極パッド12bと半田付け等により電気接続され、この電極パッド12bは、LD2のカソード電極に電気接続されるサブマウント13の金属パターン6bとワイヤリングにより電気接続される。
The
以上のように、光モジュール10では、電気接続部材に板状電気接続部材12を用いることにより、電気接続部材にコプレーナ線路を形成することができるため、キャンパッケージでは困難であったパッケージ内にバイアスT回路用の素子を内蔵させることも可能になる。また、板状電気接続部材12では、コプレーナ線路を用いることにより高周波特性のマッチング(インピーダンス整合)を容易にとれる。それゆえ、光モジュール10では、2.5Gbps以上の高周波伝送も可能になる。
As described above, in the
続いて、本発明の光モジュールのその他の例について、図10〜図12を用いて説明する。図10(A)及び図10(B)はそれぞれ、正面及び側方から見た場合の本例の光モジュールの断面図であり、図10(C)は、本光モジュールの斜視図である。図11は、図10の光モジュールの板状電気接続部材を説明する三面図であり、一方の板状電気接続部材のベース基板を示す。図12は、光モジュール内における電気接続形態について説明する平面図である。なお、本例の光モジュールに関し、図1の光モジュール1や図7の光モジュール10と同じ構成部分については、図に同じ参照符号を用いることにより、その説明を省略する。
Next, other examples of the optical module of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views of the optical module of this example when viewed from the front and side, respectively, and FIG. 10C is a perspective view of the optical module. FIG. 11 is a three-view diagram for explaining the plate-like electrical connection member of the optical module of FIG. 10 and shows a base substrate of one plate-like electrical connection member. FIG. 12 is a plan view for explaining an electrical connection form in the optical module. In addition, regarding the optical module of this example, the same components as those of the optical module 1 of FIG. 1 and the
図10の光モジュール20は、パッケージ内に搭載する部品及びそれら部品の搭載形態、板状電気接続部材のベース基板の形態、サブマウントの形態並びにパッケージ内における電気接続形態が図1の光モジュール1や図7の光モジュール10と異なる。
The
光モジュール20は、素子として、LD2やモニタPD5の他に、LD2の温度調整のために電子冷却器(TEC:Thermo electrical cooler)21やサーミスタ22をパッケージ内に搭載する。TEC21は、熱伝導性の良い接着材料を用いて、ステム3上に固定される。また、光モジュール20におけるTEC21以外の部品のうち、下面に電極を有するLD2やモニタPD5、サーミスタ22といった素子は、サブマウント23を介してTEC21上に実装され、プリズム7は、TEC21上に直接実装される。なお、光モジュール20では、全ての部品を一方向から実装している。
In addition to the
光モジュール20の一組の板状電気接続部材24は、図11に示すように、電気接続用のワイヤが短くなるように、パッケージ内部への突出部分の長さ(高さ)やベース基板24aの上面8eにおける配線パターン8aの位置が、前述のものとは異なるようになっている。また、この一組の板状電気接続部材24は互いに同様な構成を有し、ベース基板24aが互いに鏡面対象となるように形成される。
また、光モジュール20のサブマウント23には、図12に示すように、LD2やモニタPD5が実装される金属パターン6bの他に、サーミスタ22が実装される金属パターン6bもその上面6aに形成されている。
As shown in FIG. 11, the set of plate-like electrical connecting
Further, on the
また、光モジュール20内における電気接続形態は、以下の通りである。すなわち、光モジュール20において、8つの配線パターン8aの全てが電気接続に用いられ、1つ目は、LD2のアノード電極2bと、2つ目は、LD2のカソード電極に電気接続されるサブマウント23の金属パターン6bと、3つ目は、モニタPD5のカソード電極5aと、4つ目は、モニタPD5のアノード電極に電気接続されるサブマウント23の金属パターン6bと、それぞれワイヤリングにより電気接続される。また、5つ目の配線パターン8aは、TEC21の一方の電極21aと、6つ目は、TEC21の他方の電極21aと、7つ目は、サーミスタ22の上面22aの電極と、8つ目は、サーミスタ22の下面の電極に電気接続されるサブマウント23の金属パターン6bと、それぞれワイヤリングにより電気接続される。
The electrical connection form in the
現在、キャンパッケージを有する光モジュールには、当該モジュールが搭載される装置(例えば、光データリンク)の小型化に伴い、そのパッケージの小型化が要求されている。小型のパッケージを有する光モジュールにおいて、特許文献1に開示のように、電気接続手段としてリードピンを用いる場合、リードピンが、ピン毎に絶縁封止部を必要とし、搭載する素子の数に応じて多数必要とされるため、キャンパッケージ内の素子実装面積が制限されてしまっていた。 Currently, an optical module having a can package is required to be downsized as the device (for example, an optical data link) on which the module is mounted is downsized. In an optical module having a small package, when a lead pin is used as an electrical connection means as disclosed in Patent Document 1, the lead pin requires an insulating sealing portion for each pin, and there are many according to the number of elements to be mounted. Since it is required, the device mounting area in the can package has been limited.
一方、本例の光モジュール20では、リードピンの代わりに、複数の配線パターン8aが形成された板状電気接続部材24を、ステム3に設けられた貫通孔3bに保持し、電気接続手段として用いることにより、光モジュールのパッケージ内外を電気接続する配線の数を確保しながら、パッケージにおいて配線に係る部分が占める面積を削減することができる。すなわち、光モジュール20では、小型のキャンパッケージであっても部品実装面積を確保することができる。その結果、光モジュール20は、温度変化や計時変化によらずLD2からの光出力を安定させるための素子として、容量が大きいTEC21やサーミスタ22を搭載することができるので、高速光通信にも用いることができる。
On the other hand, in the
以上の3つの例では、板状電気接続部材のベース基板に形成される配線パターンとステムとを絶縁する手段として、絶縁板を用いており、ベース基板と絶縁板を張り合わせた状態でロー付けすることにより、板状電気接続部材がステムに保持されるようにしていた。しかし、板状電気接続部材そのものの形態や、当該部材の固定形態はこれに限られない。例えば、板状電気接続部材が上述の配線パターンが形成されたベース基板のみからなるものとし、配線パターンとステムとが絶縁されるように、板状電気接続部材のステムへの固定の際にガラス封止を用いてもよいし、予め絶縁材料を配線パターンに塗布しロー付けにより固定してもよい。
また、板状電気接続部材に設ける配線パターンの数は、上述の3つの例では、8つとしていたが、これに限られず、必要な配線の数だけ増やすこともできるし、減らしてもよい。
In the above three examples, an insulating plate is used as means for insulating the wiring pattern formed on the base substrate of the plate-like electrical connection member and the stem, and brazing is performed with the base substrate and the insulating plate being bonded together. Thus, the plate-like electrical connection member is held by the stem. However, the form of the plate-like electrical connection member itself and the fixing form of the member are not limited to this. For example, it is assumed that the plate-like electrical connecting member is composed only of the base substrate on which the above-described wiring pattern is formed, and glass is used when the plate-like electrical connecting member is fixed to the stem so that the wiring pattern and the stem are insulated. Sealing may be used, or an insulating material may be previously applied to the wiring pattern and fixed by brazing.
Further, the number of wiring patterns provided on the plate-like electrical connection member is eight in the above-described three examples. However, the number is not limited to this, and the number of wiring patterns may be increased or decreased as necessary.
以上で3つの例を挙げて説明した本発明の光モジュールは、後述のレセプタクル型光サブアセンブリ(OSA:Optical Sub-Assembly)や、ピグテール型OSAの形態で用いられることが多い。 The optical module of the present invention described above with three examples is often used in the form of a receptacle type optical sub-assembly (OSA) and a pigtail type OSA described later.
レセプタクル型OSAは、SDH/SONETの光データリンク等に用いられるものである。図13(A)のレセプタクル型OSA30は、光モジュール(1,10,20のいずれか)と、図示しない光ファイバケーブルのフェルールをガイドし受納するスリーブ部材31と、当該光モジュールに対するスリーブ部材31の位置を決めこれらを固定するためのジョイントスリーブ(Jスリーブ)32とから成る。スリーブ部材31は、例えば、ファイバスタブ33、ホルダ34、整列スリーブ35、スリーブシェル36を有し、Jスリーブ32は、ファラデー回転子、偏光子及び永久磁石から成るアイソレータ37を有する。ファイバスタブ33等については、従来のものと同様であるので、その説明を省略する。なお、Jスリーブ32は、後述のピグテール型OSA40のJスリーブ42と同様なものであってもよい(すなわち、アイソレータ37を有さない形態であってもよい)。
The receptacle type OSA is used for an SDH / SONET optical data link or the like. 13A includes an optical module (any one of 1, 10 and 20), a
ピグテール型OSAは、CATVや携帯電話基地局間中継用の光アナログ伝送に用いられたり、WDM伝送のラインカードなどに用いられたりするものである。図10(B)のピグテール型OSA40は、光モジュール(1,10,20のいずれか)と、図示しない一端が光コネクタとされ他端が光モジュールに接続される光伝送部材(ピグテール)41と、当該光モジュールに対する光伝送部材41の位置を決めこれらを固定するためのJスリーブ42とから成る。光伝送部材41は、例えば、光ファイバケーブル43、フェルール44、保護カバー45、フェルールホルダ46を有する。光ファイバケーブル43等については、従来のものと同様であるので、その説明を省略する。なお、Jスリーブ42は、レセプタクル型OSA30のJスリーブ32と同様なものであってもよい。
The pigtail type OSA is used for optical analog transmission for relaying between CATV and mobile phone base stations, or used for a WDM transmission line card or the like. 10B includes an optical module (any one of 1, 10, and 20), an optical transmission member (pigtail) 41 having one end (not shown) as an optical connector and the other end connected to the optical module. And a
図14は、図10の光モジュール20が用いられた図13(B)のピグテール型OSA40を外部回路基板に装着して取付けたときの様子を示す図で、図14(A)は、側面から見た様子を示し、図14(B)は、前面から見た様子を示す。
FIG. 14 is a view showing a state where the
ピグテール型OSA40の光モジュール20は、前述のように、2枚の板状電気接続部材24の絶縁基板が所定の間隔で対向しており、この絶縁基板上の向かい合った面のそれぞれに配線パターン8aを有し、導電性弾性部材(接触端子)8bを有する。光モジュールの装着の際は、上記向かい合った面に外部回路基板50(図11(A))を挟みこんだ状態で、光モジュール20の板状電気接続部材24の導電性弾性部材8bが外部回路基板50の配線51(の端部の端子)に接触するように、光モジュール20を外部回路基板50へと押し込んでいく。取付け完了後においては、上記導電性弾性部材8bはそれぞれ、対応する外部回路基板50の端子と接触し電気接続されるとともに(すなわち、導電性弾性部材8bは上記端子を挟持し当該端子と電気接続するとともに)、図11(B)に示すように撓む。そのため、光モジュール20を外部回路基板50に固定するような弾性力が光モジュール20に対して生じる。
In the
1,10,20…光モジュール、2…レーザダイオード、2b…アノード電極、3…ステム、3b…貫通孔、4…キャップ、4a…レンズ、4b…キャップシェル、4c…フランジ部、5…モニタPD、5a…カソード電極、6,13,23…サブマウント、6b…金属パターン、7…プリズム、8,12,24…板状電気接続部材、8a…配線パターン、8b…導電性弾性部材、8c,12a,24a…ベース基板、8d…絶縁板、11…フェライトビーズインダクタ、12b…電極パッド、12c…コプレーナ線路、…サブマウント、13a…薄膜抵抗、13b…電極パッド、21…TEC、21a…電極、22…サーミスタ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記キャンパッケージを貫通すると共に該キャンパッケージの軸方向に延在する一対の絶縁性基板を有し、
該一対の絶縁性基板が互いに対向する面のそれぞれに、前記キャンパッケージの内部で前記電子部品と電気接続する外部へ導出される配線パターンと、該配線パターンの外部導出部に設けられた弾性を有する端子と、を有し、
前記端子は、前記一対の前記絶縁性基板の間に挿入される前記外部回路基板に形成された電極パッドに電気接続されることを特徴とする光電変換モジュール。 A photoelectric conversion module in which an electronic component including a photoelectric conversion element is mounted in a can package and mounted on an external circuit board,
Having a pair of insulating substrates that penetrate the can package and extend in the axial direction of the can package;
A wiring pattern led out to the outside electrically connected to the electronic component inside the can package, and elasticity provided in an external lead-out portion of the wiring pattern on each of the surfaces of the pair of insulating substrates facing each other Having a terminal,
The photoelectric conversion module, wherein the terminal is electrically connected to an electrode pad formed on the external circuit board inserted between the pair of insulating substrates.
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JP2017212252A (en) * | 2016-05-23 | 2017-11-30 | オプト エレクトロニクス ソリューションズ | Light transmitter and optical module including the same |
CN112234429A (en) * | 2020-12-10 | 2021-01-15 | 武汉乾希科技有限公司 | Multichannel laser transmitter and optical communication device |
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