JP2010103193A - 光モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザダイオードと配線部材との距離をより短くしつつ、パッケージの底板とＴＥＣの接合の信頼性を確保できる光モジュールを提供する。
【解決手段】光モジュール１は、底板１２ｄを含むパッケージ６を備えており該パッケージ６内にレーザダイオード（ＬＤ）２を内蔵している。光モジュール１は、裏面３４ｂが底板１２ｄに接合された金属部材３４と、一方の吸放熱面３２ａの面積が金属部材３４の主面３４ａ及び裏面３４ｂの各面積より小さく、該主面３４ａの法線方向から見て一方の吸放熱面３２ａが該主面３４ａ上に全て収まるように一方の吸放熱面３２ａが主面３４ａに接合されており、他方の吸放熱面３２ｂ上にＬＤ２を搭載するＴＥＣ３２と、パッケージ６の側壁１２ｃからＬＤ２に向けて延びており、ＬＤ２に電力を供給するための配線パターン１４ａを含む配線部材１４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザダイオードを内蔵した光モジュール及びその製造方法に関するものである。

図５は、従来の光モジュールの構成を示す側断面図である。また、図６は、従来の光モジュールの構成を示す平面図であって、当該光モジュールが備えるパッケージ１０１の天板１０１ｂを外した状態を示している。図５，図６に示される光モジュール１００は、中空で略直方体状のパッケージ１０１と、パッケージ１０１に内蔵されたレーザダイオード（以下、ＬＤとする）１０２とを備えている。ＬＤ１０２はＬＤキャリア１０３上に実装されており、ＬＤ１０２に接続されたＬＤキャリア１０３上の配線パターン１０３ａは、ボンディングワイヤ１０４を介して、配線部材１０５上の配線パターン１０５ａと電気的に接続されている。配線部材１０５はパッケージ１０１の側壁を通ってパッケージ１０１の内外に延びており、配線部材１０５上の配線パターン１０５ａは、パッケージ１０１の外部に設けられたリード端子１０６と電気的に接続されている。

また、光モジュール１００は、ＬＤ１０２の温度を制御（主に冷却）するための熱電冷却器（ＴＥＣ：Thermo Electric Cooler）１０７を更に備えている。ＬＤキャリア１０３はＴＥＣ１０７の一方の吸放熱面１０７ａ上に搭載されており、ＬＤキャリア１０３とＴＥＣ１０７とははんだを介して熱的に結合されている。ＴＥＣ１０７の他方の吸放熱面１０７ｂは、はんだを介してパッケージ１０１の底板１０１ａに接合されている。

ＬＤ１０２から出射されたレーザ光Ｌは、ＴＥＣ１０７の一方の吸放熱面１０７ａ上に配置されたレンズ１０８と、パッケージ１０１の側壁の開口に取り付けられた窓材１０９とを通過し、光モジュール１００の外部へと出射される。

なお、特許文献１，２には、図５，図６に示した光モジュール１００と同様のものが記載されている。特許文献１に記載された発光素子モジュールでは、バタフライ型のパッケージ内にＴＥＣとしてのペルチェデバイスが設けられており、このペルチェデバイス上に伝送路基板を介してＬＤが搭載されている。また、特許文献２に記載された光送信サブアセンブリでは、パッケージの底板におけるペルチェ搭載部分を他の部分より高い台地状部とし、この台地状部にペルチェ素子を接合している。
特開２００６−２３７４３６号公報 特開２００５−２３６２９７号公報

上述したように、ＴＥＣ１０７は、その吸放熱面１０７ｂがパッケージ１０１の底板１０１ａ上にはんだ付けされて用いられる。吸放熱面１０７ａは冷却側となることが一般的であり、その結果、吸放熱面１０７ｂは放熱側となる。したがって、吸放熱面１０７ｂと底板１０１ａとの隙間は、はんだによって密に埋められることが好ましい。図７（ａ）に示すように、吸放熱面１０７ｂと底板１０１ａとの隙間の一部がはんだ１１０によって埋められていないと、放熱特性の低下のほか、耐振・耐衝撃性能の低下といった問題が生じてしまうからである。

そのため、吸放熱面１０７ｂと底板１０１ａとを接合する際には、はんだの供給量を比較的多くすることが一般的である。しかし、その結果、図７（ｂ）に示すように吸放熱面１０７ｂと底板１０１ａとの隙間からはんだ１１０がはみ出してしまい、ＴＥＣ１０７の吸放熱面１０７ｂを構成する基板を越えて該基板上の配線をショートさせたり、或いはペルチェ素子１０７ｃに触れるといった絶縁不良が生じ易くなってしまう。したがって、ＴＥＣ１０７と底板１０１ａとをはんだ付けした後には、目視観察による不良チェックが不可避となる。

図５，図６に示した構造であれば、パッケージ１０１の側壁から延びる配線部材１０５の端面位置とＴＥＣ１０７の端面位置との間に十分な間隔を設けることができるので、パッケージ１０１の上方からＴＥＣ１０７のはんだ付け状況を容易に確認することができる。しかし、近年、ＴＥＣ１０７上に搭載されるＬＤ１０２の変調速度がギガヘルツ帯まで高速化されるにしたがい、配線長を可能な限り短くするために、ＬＤ１０２と配線部材１０５との距離をより短くする必要に迫られている。例えば、特許文献１に開示された構造においても、駆動ＩＣ搭載部を庇形状にし、ＬＤを搭載する伝送基板に該庇形状の先端部分を近づける形態が採用されている。しかし、単にＬＤ１０２と配線部材１０５との間隔を狭くしたのでは、パッケージ１０１の上方からＴＥＣ１０７のはんだ付け状況を目視により確認することが困難となってしまい、ＴＥＣ１０７と底板１０１ａとの接合の信頼性が低下するおそれがある。

本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、ＬＤと配線部材との距離をより短くしつつ、パッケージの底板とＴＥＣの接合の信頼性を確保できる光モジュールを提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明による光モジュールは、底板を含むパッケージを備えており該パッケージ内にレーザダイオードを内蔵した光モジュールであって、主面及び裏面を有し、裏面が底板に接合された金属部材と、一対の吸放熱面を有し、一方の吸放熱面の面積が金属部材の主面及び裏面の各面積より小さく、該主面の法線方向から見て一方の吸放熱面が該主面上に全て収まるように一方の吸放熱面が主面に接合されており、他方の吸放熱面上にレーザダイオードを搭載する熱電冷却器と、パッケージの側壁からレーザダイオードに向けて延びており、レーザダイオードに電力を供給するための配線パターンを含む第１の配線部材とを備えることを特徴とする。

この光モジュールにおいては、熱電冷却器の一方の吸放熱面が金属部材の主面に接合されており、金属部材の裏面がパッケージの底板に接合されている。このような構成であれば、まず熱電冷却器を金属部材に接合し、熱電冷却器と金属部材との接合状況を十分に確認してから、これらをパッケージ内に設置する（金属部材とパッケージの底板とを接合する）ことができる。

そして、この光モジュールにおいては、熱電冷却器の一方の吸放熱面の面積が、金属部材の主面及び裏面の各面積より小さい。すなわち、金属部材の裏面の面積が、熱電冷却器の一方の吸放熱面の面積より大きくなっている。したがって、金属部材の裏面とパッケージの底板とを接合する際には、従来のように熱電冷却器とパッケージの底板とを直接接合する場合と比較して、十分な信頼性（熱伝導性、耐振動・耐衝撃性）を確保することが可能となる。また、接着剤（はんだ等）の供給量を多くしても、熱電冷却器との間に金属部材を介しているので短絡等の特段の不具合が生じることはなく、パッケージ上方からの目視確認を省略することができる。

また、この光モジュールにおいては、ＬＤに電力を供給するための配線パターンを含む第１の配線部材が、パッケージの側壁からＬＤに向けて延びている。上述したように、この光モジュールでは、熱電冷却器をパッケージ内に固定したのちにその接合状況をパッケージ上方から目視確認する必要がないので、この第１の配線部材とＬＤとの距離をより短くすることが可能となる。

以上のように、本発明に係る光モジュールによれば、ＬＤと配線部材との距離をより短くしつつ、パッケージの底板とＴＥＣの接合の信頼性を確保できる。

また、光モジュールは、第１の配線部材が、熱電冷却器の他方の吸放熱面の上方まで延びており配線パターンを含む庇状の部分を有することを特徴としてもよい。熱電冷却器の冷却／加熱能力は、吸放熱面の面積が広いほど大きくなり、また吸放熱面の中央部に近づくほど大きくなる。したがって、ＬＤは、広い吸放熱面の中央付近に配置されることが好ましい。このような場合、熱電冷却器の上方まで延びる庇状の部分を第１の配線部材が有することにより、ＬＤと配線部材との距離を更に短くすることができる。

また、光モジュールは、レーザダイオードを実装するための配線パターンを有する主面と、熱電冷却器の他方の吸放熱面より面積が小さい裏面とを有し、熱電冷却器の他方の吸放熱面の法線方向から見て該裏面が他方の吸放熱面上に全て収まるように該裏面が他方の吸放熱面に接合された第２の配線部材を更に備え、第１の配線部材の庇状の部分と第２の配線部材とが隙間をあけて並置されていることを特徴としてもよい。

上述したように、ＬＤは、熱電冷却器の吸放熱面の中央付近に配置されることが好ましい。ここで、図５，図６に示した従来の光モジュールでは、パッケージ１０１の上方から視認によりＴＥＣ１０７の接合状況を確認する必要があるため、配線部材１０５をＴＥＣ１０７の上方まで延ばすことができない。このため、ＬＤキャリア１０３をＴＥＣ１０７の端面まで延長することにより、ボンディングワイヤ１０４の距離を短くしている。しかし、このことはＴＥＣ１０７上に搭載される部材の熱容量を大きくすることに繋がり、ＴＥＣ１０７の温度制御能力を大きくする必要が生じてしまう。

これに対し、上記のように第１の配線部材が熱電冷却器の他方の吸放熱面の上方まで延びる庇状の部分を有し、この庇状の部分と、熱電冷却器の他方の吸放熱面上に搭載された第２の配線部材とが隙間をあけて並置される構成においては、第２の配線部材の寸法をより小さくしつつ、第１の配線部材と第２の配線部材とを近接させることができる。

また、本発明による光モジュールの製造方法は、底板を含むパッケージを備えており該パッケージ内にレーザダイオードを内蔵した光モジュールを製造する方法であって、主面及び裏面を有する金属部材と、一対の吸放熱面を有しており一方の吸放熱面の面積が金属部材の主面及び裏面の面積より小さい熱電冷却器とを準備する工程と、金属部材の主面に、熱電冷却器の一方の吸放熱面を、金属部材の主面の法線方向から見て一方の吸放熱面が該主面上に全て収まるように接合する工程と、熱電冷却器の他方の吸放熱面上にレーザダイオードを搭載する工程と、レーザダイオードに電力を供給するための配線パターンを含み、パッケージの側壁からレーザダイオードに向けて延びる第１の配線部材を有するパッケージの底板に、金属部材の裏面を接合する工程とを含むことを特徴とする。

この製造方法においては、まず熱電冷却器を金属部材に接合し、熱電冷却器と金属部材との接合状況を十分に確認してから、これらをパッケージ内に設置する（金属部材とパッケージの底板とを接合する）ことができる。

そして、この製造方法においては、熱電冷却器の一方の吸放熱面の面積が、金属部材の主面及び裏面の各面積より小さい。すなわち、金属部材の裏面の面積が、熱電冷却器の一方の吸放熱面の面積より大きくなっている。したがって、金属部材の裏面とパッケージの底板とを接合する際には、従来のように熱電冷却器とパッケージの底板とを直接接合する場合と比較して、十分な信頼性（熱伝導性、耐振動・耐衝撃性）を確保することが可能となる。また、接着剤（はんだ等）の供給量を多くしても、熱電冷却器との間に金属部材を介しているので短絡等の特段の不具合が生じることはなく、パッケージ上方からの目視確認を省略することができる。したがって、ＬＤと第１の配線部材との距離をより短くしつつ、パッケージの底板とＴＥＣの接合の信頼性を確保することができる。

本発明によれば、ＬＤと配線部材との距離をより短くしつつ、パッケージの底板とＴＥＣの接合の信頼性を確保できる光モジュールを提供できる。

以下、添付図面を参照しながら本発明による光モジュールの実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る光モジュール１の側断面図である。また、図２は、図１に示した光モジュール１の平面断面図であって、光モジュール１が備えるパッケージ６の上蓋１２ｅを外した状態を示している。図１，図２に示すように、光モジュール１は、半導体発光素子としてのレーザダイオード（ＬＤ）２を含む光モジュール主要部４と、光モジュール主要部４を収容するパッケージ６とを備えている。

パッケージ６は、光モジュール主要部４を収容する収容空間１０を規定する容器である。パッケージ６は、所定軸Ｘ方向に延びる一対の側壁１２ａと、所定軸Ｘに交差する面に沿って延びる前壁としての側壁１２ｂおよび後壁としての側壁１２ｃと、光モジュール主要部４が搭載される底板１２ｄと、上蓋１２ｅと、側壁１２ｃに取り付けられた配線部材（第１の配線部材）１４と、側壁１２ｂに設けられた孔１２ｇに取り付けられた光学窓１８とを有する。側壁１２ａ〜１２ｃ、底板１２ｄ、及び上蓋１２ｅは、金属製であり、例えば、コバールやＣｕＷによって構成される。

配線部材１４は、絶縁体層と金属層とによる積層構造の配線基板１４ｃにリード端子１４ｂが電気的に接続されており、その配線基板１４ｃを底板１２ｄ上に支持する構成を有している。配線部材１４は、ＬＤ２に電力を供給するための複数の配線パターン１４ａを配線基板１４ｃ上に有している。複数の配線パターン１４ａには、複数のリード端子１４ｂが電気的に接続されている。配線基板１４ｃは、パッケージ６の側壁１２ｃから所定軸Ｘ方向にＬＤ２に向けて延びている。

光モジュール主要部４は、ＬＤ２と、ＬＤ２を搭載したＬＤキャリア（第２の配線部材）２２と、ＬＤキャリア２２を搭載した熱電冷却器（ＴＥＣ：Thermo Electric Cooler）３２と、ＴＥＣ３２を搭載した金属部材３４とを有している。

ＬＤ２は、光出射面２ａおよび光出射面２ａに対向する光反射面２ｂを有する端面発光型の半導体レーザである。ＬＤ２は、光出射面２ａから所定軸Ｘ方向に光を出射するようにＬＤキャリア２２上に搭載されている。

ＬＤキャリア２２は、ＡｌＮといったセラミックス製の直方体部材の主面２２ｃ上に配線パターン２２ａ，２２ｂが印刷されて成る。配線パターン２２ａ上には、ＬＤ２の一方の電極が配線パターン２２ａと接触するようにＬＤ２が実装されており、この配線パターン２２ａとＬＤ２の一方の電極とが互いに電気的に接続されている。また、配線パターン２２ｂは配線パターン２２ａに沿って設けられており、この配線パターン２２ｂにはＬＤ２の他方の電極がワイヤ３８によって電気的に接続されている。配線パターン２２ａ，２２ｂは、所定軸Ｘ方向にＬＤキャリア２２の後端まで延びている。

配線パターン２２ａの端部は、配線部材１４の複数の配線パターン１４ａのうち一つとワイヤ３６ａによって電気的に接続されている。ＬＤ２の一方の電極には、当該配線パターン１４ａに接続されたリード端子１４ｂからマイナス側の変調信号が供給される。また、配線パターン２２ｂの端部は、配線部材１４の複数の配線パターン１４ａのうち他の一つとワイヤ３６ｂによって電気的に接続されている。ＬＤ２の他方の電極には、当該配線パターン１４ａに接続されたリード端子１４ｂからプラス側の変調信号が供給される。

ＬＤキャリア２２は、図１に示すように、ＬＤ２の温度を制御するためのＴＥＣ３２上に搭載されている。また、ＴＥＣ３２上には、レンズ５０を保持したレンズホルダ５２が更に搭載されている。レンズ５０は、ＬＤ２の光出射方向（所定軸Ｘ方向）に配置されており、ＬＤ２の光出射面２ａと光学的に結合されている。

ＴＥＣ３２は、一対の吸放熱面３２ａ及び３２ｂを有しており、一方の吸放熱面３２ａを構成する下基板と、他方の吸放熱面３２ｂを構成する上基板との間に複数のペルチェ素子３２ｃを挟み込んだ構造を有する。複数のペルチェ素子３２ｃは、各々ｐｎ接合を含む半導体からなり、そのｐｎ接合が直列に接続され両端に電流を供給することによって、一方の吸放熱面３２ａを放熱側、他方の吸放熱面３２ｂを吸熱側とする（もしくは、一方の吸放熱面３２ａを放熱側、他方の吸放熱面３２ｂを吸熱側とする）ことで、他方の吸放熱面３２ｂ上に搭載されたデバイス（ＬＤ２）を冷却または加熱する。なお、冷却または加熱の選択は、電流を供給する方向により決定される。

ＬＤキャリア２２の裏面２２ｄは、ＴＥＣ３２の他方の吸放熱面３２ｂと比較して面積が小さくなっている。ＬＤキャリア２２の裏面２２ｄは、ＴＥＣ３２の他方の吸放熱面３２ｂの法線方向から見て裏面２２ｄが他方の吸放熱面３２ｂ上に全て収まるように（すなわち、裏面２２ｄが他方の吸放熱面３２ｂからはみ出さないように）、他方の吸放熱面３２ｂに接合されている。

ＴＥＣ３２は、金属部材３４上に配置されている。金属部材３４は例えばＣｕＷといった熱伝導率の高い金属板からなり、互いに略平行な主面３４ａ及び裏面３４ｂを有する。ＴＥＣ３２の一方の吸放熱面３２ａは、金属部材３４の主面３４ａにはんだを介して接合されている。本実施形態においては、一方の吸放熱面３２ａの面積は金属部材３４の主面３４ａ及び裏面３４ｂの各面積より小さくなっており、主面３４ａの法線方向から見て一方の吸放熱面３２ａが主面３４ａ上に全て収まるように（すなわち、一方の吸放熱面３２ａが主面３４ａからはみ出さないように）、一方の吸放熱面３２ａが主面３４ａに接合されている。金属部材３４の裏面３４ｂは、パッケージ６の底板１２ｄにはんだを介して接合されている。

パッケージ６の配線部材１４は、所定軸Ｘ方向に突き出た庇状の部分１４ｄを有している。この庇状の部分１４ｄは、複数の配線パターン１４ａを含んでおり、ＴＥＣ３２の他方の吸放熱面３２ｂの上方まで延びている。そして、庇状の部分１４ｄとＬＤキャリア２２とが極めて僅かな隙間をあけて、互いに並置されている。

以上の構成を備える光モジュール１の製造方法について説明する。図３及び図４は、光モジュール１の製造方法を示す図である。

まず、主面３４ａ及び裏面３４ｂを有する金属部材３４と、一対の吸放熱面３２ａ，３２ｂを有しており一方の吸放熱面３２ａの面積が金属部材３４の主面３４ａ及び裏面３４ｂの面積より小さいＴＥＣ３４とを準備する。

次に、図３（ａ）に示すように、ＬＤ２をＬＤキャリア２２の配線パターン２２ａ上に実装（ダイボンド）する。具体的には、ＬＤキャリア２２を乾燥窒素下で加熱し、ＬＤ２をＬＤキャリア２２上の所定の箇所に搭載する。その際、例えばＡｕＧｅやＡｕＳｎといった共晶合金からなるはんだ材を用いて、ＬＤ２の一方の電極を配線パターン２２ａに接合するとよい。そして、ＬＤ２の他方の電極（電極パッド）とＬＤキャリア２２上の配線パターン２２ｂとをワイヤ３８によって接続する。このとき、例えば熱圧着法によるワイヤリングを施すとよい。

また、上記工程とは別に、図３（ｂ）に示すように、金属部材３４とＴＥＣ３２とを接合する。この工程では、金属部材３４の主面３４ａに、ＴＥＣ３２の一方の吸放熱面３２ａを、金属部材３４の主面３４ａの法線方向から見て一方の吸放熱面３２ａが主面３４ａ上に全て収まるように（すなわち、一方の吸放熱面３２ａが主面３４ａからはみ出さないように）接合する。具体的には、金属部材３４を裏面３４ｂ側から加熱しつつ、ＴＥＣ３２の一方の吸放熱面３２ａを金属部材３４の主面３４ａに対向させてはんだ付けを行う。このとき、はんだとしてはＡｕＳｎ系（融点２８０℃前後）のものを用いることが好ましい。ＴＥＣ３２を金属部材３４にはんだ付けした後、はんだ付けが十分になされているかを目視により確認する。なお、ＴＥＣ３２の一方の吸放熱面３２ａを構成する下基板、および他方の吸放熱面３２ｂを構成する上基板と、その間のペルチェ素子３２ｃとの接続にもＡｕＳｎ系のはんだ材が多く用いられるが、本工程におけるはんだ付けの箇所が加熱源（金属部材３４の裏面３４ｂ）から最も近いので、加熱源から遠いＴＥＣ３２内部のはんだ接合部に与える影響は小さい。

続いて、図３（ｃ）に示すように、ＴＥＣ３２の他方の吸放熱面３２ｂ上にＬＤ２を搭載する。すなわち、上記工程によって作製されたＬＤキャリア２２とＬＤ２との結合物を、ＴＥＣ３２の他方の吸放熱面３２ｂ上に搭載する。具体的には、金属部材３４を裏面３４ｂ側から加熱しつつ、ＴＥＣ３２の他方の吸放熱面３２ｂと、ＬＤキャリア２２の裏面２２ｄとが互いに対向するようにＬＤキャリア２２とＬＤ２との結合物をＴＥＣ３２にはんだ付けする。このとき、ビスマス系の低融点はんだ（融点１５０℃以下）を使用することが好ましい。これにより、金属部材３４の裏面３４ｂの加熱温度をＡｕＳｎ系はんだの融点以下に設定することができ、既にはんだ付けされている金属部材３４とＴＥＣ３２との間、ＴＥＣ３２内部、およびＬＤキャリア２２とＬＤ２との間のＡｕＳｎ系はんだに与える影響を少なくできる。なお、この工程の前後に、又は並行して、ＴＥＣ３２の他方の吸放熱面３２ｂ上の所定の位置に、レンズ５０を保持したレンズホルダ５２を接合する（図３（ｃ）を参照）。

以上の工程により、図１，図２に示した光モジュール主要部４が完成する。

続いて、上記工程により作製された光モジュール主要部４をパッケージ６の内部に搭載する。図４（ａ）には、パッケージ６として、図１に示した配線部材１４が既に取り付けられたものを図示している。具体的には、金属部材３４の裏面３４ｂとパッケージ６の底板１２ｄの内面（収容空間１０側の面）とを対向させて、光モジュール主要部４をパッケージ６の内部に配置する。このとき、金属部材３４と底板１２ｄとの間にはんだ材を介在させておく。そして、パッケージ６の底板１２ｄの外面（収容空間１０とは反対側の面）を加熱して、金属部材３４と底板１２ｄとをはんだ付けする。このとき、ＡｕＳｎ系のはんだを使用するとよい。なお、上述したように、ＴＥＣ３２の内部にはＡｕＳｎ系のはんだ材が用いられており、またＴＥＣ３２と金属部材３４との間にはビスマス系の低融点はんだ材が用いられているが、本工程におけるはんだ付けの箇所が加熱源（底板１２ｄの外面）から最も近いので、加熱源から遠い他のはんだ接合部に与える影響は小さい。

続いて、図４（ｂ）に示すように、パッケージ６の側壁１２ｃから延びる配線基板１４ｃ上の配線パターン１４ａ（図２）と、ＬＤキャリア２２上の配線パターン２２ａ，２２ｂ（図２）とをワイヤ３６ａ，３６ｂによって接続する。具体的には、パッケージ６の全体を１５０℃程度に加熱し、熱圧着と超音波を併用したワイヤリングを行なう。このとき、パッケージ６の底板１２ｄの外面を加熱源とするとよい。なお、このとき、各配線パターン上のワイヤリング箇所の温度は１００℃前後なので、ＴＥＣ３２と金属部材３４とを接合する低融点はんだ材へ与える影響は小さい。

最後に、パッケージ６の上蓋１２ｅ（図１）によって収容空間１０を密閉する。以上の工程により、図１，図２に示した光モジュール１が完成する。

本実施形態による光モジュール１およびその製造方法によって得られる効果について説明する。この光モジュール１においては、ＴＥＣ３２の一方の吸放熱面３２ａが金属部材３４の主面３４ａに接合されており、金属部材３４の裏面３４ｂがパッケージ６の底板１２ｄに接合されている。このような構成であれば、ＴＥＣ３２を金属部材３４に接合する工程（図３（ｂ）を参照）において、ＴＥＣ３２と金属部材３４との接合状況をあらゆる方向から目視により十分に確認した後に、これらを含むアセンブリ（光モジュール主要部４）をパッケージ６内に設置することができる（図４（ａ）を参照）。このような確認作業は、特許文献２に示されるような、パッケージの底板に段差を設け、当該箇所にＴＥＣを実装する場合と比較して、遥かに容易にかつ精細に行なうことが可能となる。また、従来は不可能であった、はんだ不足による不良をも確認することが可能となる。

そして、この光モジュール１においては、ＴＥＣ３２の一方の吸放熱面３２ａの面積が、金属部材３４の主面３４ａ及び裏面３４ｂの各面積より小さい。すなわち、金属部材３４の裏面３４ｂの面積が、ＴＥＣ３２の一方の吸放熱面３２ａの面積より大きくなっている。したがって、金属部材３４の裏面３４ｂとパッケージ６の底板１２ｄとを接合する際には、従来のようにＴＥＣと底板とを直接接合する場合（図５を参照）と比較して、十分な信頼性（熱伝導性、耐振動・耐衝撃性）を確保することが可能となる。また、はんだの供給量を多くしても、ＴＥＣ３２との間に金属部材３４を介しているので短絡等の特段の不具合が生じることはなく、パッケージ６上方からの目視確認を省略することができる。

また、この光モジュール１においては、ＬＤ２に電力を供給するための配線パターン１４ａを含む配線部材１４が、パッケージ６の側壁１２ｃからＬＤ２に向けて延びている。上述したように、この光モジュール１では、ＴＥＣ３２をパッケージ６内に固定したのちにその接合状況をパッケージ６上方から目視確認する必要がないので、配線部材１４がＴＥＣ３２の上方に達してもよく、配線部材１４とＬＤ２との距離をより短くすることが可能となる。

以上のように、本実施形態に係る光モジュール１およびその製造方法によれば、ＬＤ２と配線部材１４との距離をより短くしつつ、パッケージ６の底板１２ｄとＴＥＣ３２との接合の信頼性を確保できる。

また、本実施形態のように、配線部材１４は、ＴＥＣ３２の他方の吸放熱面３２ｂの上方まで延びており配線パターン１４ａを含む庇状の部分１４ｄを有することが好ましい。ＴＥＣ３２の冷却／加熱能力は、吸放熱面３２ａ，３２ｂの面積が広いほど大きくなり、また吸放熱面３２ａ，３２ｂの中央部に近づくほど大きくなる。したがって、ＬＤ２は、広い吸放熱面３２ｂの中央付近に配置されることが望ましい。このような場合、ＴＥＣ３２の上方まで延びる庇状の部分１４ｄを配線部材１４が有することにより、ＬＤ２と配線部材１４との距離を更に短くすることができる。

また、本実施形態のように、ＴＥＣ３２上にＬＤキャリア２２を設け、配線部材１４の庇状の部分１４ｄとＬＤキャリア２２とが隙間をあけて並置されていることがより好ましい。上述したように、ＬＤ２は、ＴＥＣ３２の吸放熱面３２ｂの中央付近に配置されることが望ましい。図５，図６に示した従来の光モジュールでは、パッケージ１０１の上方から視認によりＴＥＣ１０７の接合状況を確認する必要があるため、配線部材１０５をＴＥＣ１０７の上方まで延ばすことができない。このため、ＬＤキャリア１０３をＴＥＣ１０７の端面まで延長することにより、ボンディングワイヤ１０４の距離を短くしている。しかし、このことはＴＥＣ１０７上に搭載される部材の熱容量を大きくすることに繋がり、ＴＥＣ１０７の温度制御能力を大きくする必要が生じてしまう。

これに対し、本実施形態の構造では、側壁１２ｃから延びる配線基板１４ｃをＴＥＣ３２の吸放熱面３２ｂの上方まで延伸させて庇形状（庇状部分１４ｄ）を作ることができるので、ＴＥＣ３２上のＬＤキャリア２２の寸法（特に所定軸Ｘ方向の長さ）をより小さく（短く）することができる。これにより、ＴＥＣ３２上に搭載される部材の熱容量を小さくできるので、ＴＥＣ３２に必要な消費電力を低減することができる。更に、ＬＤキャリア２２上の信号線路の長さも短くできることと合わせ、パッケージ６全体の所定軸Ｘ方向の長さを短くすることも可能となる（ＬＤキャリア２２の長さが短くなる分だけ、パッケージ６の全長を短くできる）。なお、ＬＤキャリア２２の前端からパッケージ６の側壁（前壁）１２ｂまでの距離は、この側壁１２ｂに取り付けられるスリーブや第２レンズ等の光学系により決定される。

また、本実施形態では、パッケージ６の底板１２ｄの外面を加熱することにより、底板１２ｄと金属部材３４とのはんだ付けを行う。この場合、ＴＥＣ３２と金属部材３４との間といった他のはんだ付け箇所と比較して、当該はんだ付け箇所が加熱位置から最も近いので、はんだ付け温度の自由度が拡がる。すなわち、金属部材３４を底板１２ｄにはんだ付けした後にＴＥＣ３２を金属部材３４上にはんだ付けする場合、或いはその後にＴＥＣ３２上にＬＤキャリア２２等をはんだ付けする場合には、はんだ付け箇所が加熱位置（底板１２ｄの外面）から遠くなるので、その伝熱経路に存在する他のはんだ付け部分のはんだ材（例えば、ＴＥＣ３２と金属部材３４とのはんだ付けの際には、金属部材３４と底板１２ｄとの間のはんだ材）が影響を受けることを考慮しなければならない。しかし、本実施形態のように、ＴＥＣ３２と金属部材３４とをはんだ付けした後にＴＥＣ３２及び金属部材３４を底板１２ｄに設置することにより、その設置時において既にはんだ付けされた部分への影響を緩和することが可能となる。すなわち、本実施形態の方法によれば、底板１２ｄと金属部材３４とを接合する際に用いるはんだの溶融温度の選択の自由度が拡がる。

本発明による光モジュールは、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態ではパッケージ６の側壁（後壁）１２ｃから配線部材１４が延びている場合について説明したが、本発明における第１の配線部材はパッケージの他の側壁（例えば側壁１２ａ）から延びていてもよく、そのような場合であっても上記実施形態と同様の効果を好適に奏することができる。

また、上記実施形態では配線部材１４上に配線パターン１４ａのみ設けた例を説明しているが、本発明においては、第１の配線部材上にドライバＩＣ等の電子部品が搭載されていてもよい。

図１は、一実施形態に係る光モジュール１の側断面図である。 図２は、図１に示した光モジュール１の平面断面図であって、光モジュール１が備えるパッケージ６の上蓋１２ｅを外した状態を示している。 図３は、光モジュール１の製造方法を示す図である。 図４は、光モジュール１の製造方法を示す図である。 図５は、従来の光モジュールの構成を示す側断面図である。 図６は、従来の光モジュールの構成を示す平面図であって、当該光モジュールが備えるパッケージ１０１の天板１０１ｂを外した状態を示している。 図７（ａ）は、吸放熱面１０７ｂと底板１０１ａとの隙間の一部がはんだ１１０によって埋められていない様子を示している。図７（ｂ）は、吸放熱面１０７ｂと底板１０１ａとの隙間からはんだ１１０がはみ出してしまい、ＴＥＣ１０７の吸放熱面１０７ｂを構成する基板を越えて該基板上の配線をショートさせる様子を示している。

符号の説明

１…光モジュール、４…光モジュール主要部、６…パッケージ、１０…収容空間、１２ａ〜１２ｃ…側壁、１２ｄ…底板、１２ｅ…天板、１２ｅ…上蓋、１４…配線部材、１４ａ…配線パターン、１４ｂ…リード端子、１４ｃ…配線基板、１４ｄ…庇状部分、２２…ＬＤキャリア、２２ａ，２２ｂ…配線パターン、３２ａ，３２ｂ…吸放熱面、３２ｃ…ペルチェ素子、３４…金属部材、３６ａ，３６ｂ，３８…ワイヤ、５０…レンズ、５２…レンズホルダ。

Claims (4)

1. 底板を含むパッケージを備えており該パッケージ内にレーザダイオードを内蔵した光モジュールであって、
   主面及び裏面を有し、前記裏面が前記底板に接合された金属部材と、
   一対の吸放熱面を有し、一方の前記吸放熱面の面積が前記金属部材の前記主面及び前記裏面の各面積より小さく、該主面の法線方向から見て前記一方の吸放熱面が該主面上に全て収まるように前記一方の吸放熱面が前記主面に接合されており、他方の前記吸放熱面上に前記レーザダイオードを搭載する熱電冷却器と、
   前記パッケージの側壁から前記レーザダイオードに向けて延びており、前記レーザダイオードに電力を供給するための配線パターンを含む第１の配線部材と
   を備えることを特徴とする、光モジュール。
2. 前記第１の配線部材が、前記熱電冷却器の前記他方の吸放熱面の上方まで延びており前記配線パターンを含む庇状の部分を有することを特徴とする、請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記レーザダイオードを実装するための配線パターンを有する主面と、前記熱電冷却器の前記他方の吸放熱面より面積が小さい裏面とを有し、前記熱電冷却器の前記他方の吸放熱面の法線方向から見て該裏面が前記他方の吸放熱面上に全て収まるように該裏面が前記他方の吸放熱面に接合された第２の配線部材を更に備え、
   前記第１の配線部材の前記庇状の部分と前記第２の配線部材とが隙間をあけて並置されていることを特徴とする、請求項２に記載の光モジュール。
4. 底板を含むパッケージを備えており該パッケージ内にレーザダイオードを内蔵した光モジュールを製造する方法であって、
   主面及び裏面を有する金属部材と、一対の吸放熱面を有しており一方の前記吸放熱面の面積が前記金属部材の前記主面及び前記裏面の面積より小さい熱電冷却器とを準備する工程と、
   前記金属部材の前記主面に、前記熱電冷却器の前記一方の吸放熱面を、前記金属部材の前記主面の法線方向から見て前記一方の吸放熱面が該主面上に全て収まるように接合する工程と、
   前記熱電冷却器の前記他方の吸放熱面上に前記レーザダイオードを搭載する工程と、
   前記レーザダイオードに電力を供給するための配線パターンを含み、前記パッケージの側壁から前記レーザダイオードに向けて延びる第１の配線部材を有する前記パッケージの前記底板に、前記金属部材の前記裏面を接合する工程と
   を含むことを特徴とする、光モジュールの製造方法。

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