JP2010123775A - Thermoelectric module for optical transmission module and optical transmission module - Google Patents

Thermoelectric module for optical transmission module and optical transmission module Download PDF

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JP2010123775A JP2008296439A JP2008296439A JP2010123775A JP 2010123775 A JP2010123775 A JP 2010123775A JP 2008296439 A JP2008296439 A JP 2008296439A JP 2008296439 A JP2008296439 A JP 2008296439A JP 2010123775 A JP2010123775 A JP 2010123775A
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弘貴 大森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CAN-type thermoelectric module for an optical transmission module capable of efficiently radiating heat from a light emitting element and adapted to high-speed transmission, and to provide the optical transmission module. <P>SOLUTION: The thermoelectric module 25 has a structure in which a heat discharge side ceramic substrate 27 is formed to be wider than a heat absorption side ceramic substrate 26 and having power feeding wiring posts 29 at both sides, the heat absorption side ceramic substrate 26 has a pillar 30 protruding from one end of the heat discharge side ceramic substrate 27 and extending in the heat discharge ceramic substrate side, and a light emitting element 24 is mounted. The thermoelectric module is disposed so as to contact with one surface of a pedestal 23 protruding from the datum of a stem 21 where a lead terminal 22 is disposed to an optical axis direction, a wiring carrier 32 of a light emitting element is disposed on the other surface of the pedestal 23, and the thermoelectric module 25 is sealed by a CAN case 40 having a lens 41. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光送信モジュールの発光素子の温度を制御する熱電モジュールと、該熱電モジュールを用いた光送信モジュールに関する。   The present invention relates to a thermoelectric module that controls the temperature of a light emitting element of an optical transmission module, and an optical transmission module using the thermoelectric module.

光通信ネットワークの伝送速度は、2.5Gbpsから10Gbps、さらには100Gbpsと高速化されてきている。100Gbpsの伝送速度は、例えば、25Gbpsの信号を4合波することで実現することができるが、この場合、合波する4波の波長間隔は小さいため、温度変化による波長変動を抑える必要がある。さらには、25Gbps程度の伝送速度を直接変調する場合は、レーザダイオード(以下、LDという)等の発光素子の出力特性を安定させる必要がある。これには、発光素子の温度調整が、例え、短距離用途の場合であっても必要となってくる。   The transmission speed of optical communication networks has been increased from 2.5 Gbps to 10 Gbps, and further to 100 Gbps. The transmission rate of 100 Gbps can be realized by, for example, combining 25 Gbps signals four times, but in this case, the wavelength interval of the four waves to be combined is small, so it is necessary to suppress wavelength fluctuation due to temperature changes. . Furthermore, when directly modulating a transmission rate of about 25 Gbps, it is necessary to stabilize the output characteristics of a light emitting element such as a laser diode (hereinafter referred to as LD). For this purpose, it is necessary to adjust the temperature of the light-emitting element even in the case of short-distance use.

従来、LD等の発光素子の特性を一定にするために、例えば、特許文献1に開示のような光送信器が知られている。この光送信器は、図5に示すように、リード端子3が配設された円形のステム2に、熱電モジュール7を搭載し、この熱電モジュールの上に熱伝導性のよいLDキャリア8を介してLD4を実装し、同軸型のケース(CANケースともいう)で封止して構成される。LD4から送出される信号光は、CANケース6に取り付けられたレンズ5で集光されて光ファイバ(図示せず)に入射される。   Conventionally, in order to make the characteristics of a light emitting element such as an LD constant, for example, an optical transmitter as disclosed in Patent Document 1 is known. As shown in FIG. 5, in this optical transmitter, a thermoelectric module 7 is mounted on a circular stem 2 in which lead terminals 3 are arranged, and an LD carrier 8 having good thermal conductivity is placed on the thermoelectric module. The LD 4 is mounted and sealed with a coaxial case (also called a CAN case). The signal light transmitted from the LD 4 is collected by the lens 5 attached to the CAN case 6 and is incident on an optical fiber (not shown).

熱電モジュール7は、熱電変換素子9の吸熱側に第1の板状体10を配し、排熱側に第2の板状体11を配して構成されている。第1の板状体10の一部の領域には、LD4のモニタ光を通す開口10aが形成され、第2の板状体11には、開口10aと一致する領域11aに、LD4の背面側からの光出力をモニタするフォトダイオード12(以下、PDという)が実装される。また、LD4に近い部分にLDの温度を検出するサーミスタ13が実装されている。   The thermoelectric module 7 is configured by arranging a first plate-like body 10 on the heat absorption side of the thermoelectric conversion element 9 and arranging a second plate-like body 11 on the exhaust heat side. An opening 10a through which the monitor light of the LD 4 passes is formed in a partial region of the first plate-like body 10, and the second plate-like body 11 has a region 11a coinciding with the opening 10a on the back side of the LD 4 A photodiode 12 (hereinafter referred to as PD) for monitoring the light output from the is mounted. Further, a thermistor 13 for detecting the temperature of the LD is mounted in a portion close to the LD 4.

上記のような形態の熱電モジュールを用いることにより、定常状態で熱を蓄える素子でもあるPD12は排熱側の第2の板状体11に搭載し、吸熱側の第1の板状体10には、LD4とサーミスタ13のみが搭載される。これにより、第1の板状体10に搭載される素子や部品を減らすことができ、熱電モジュール7の消費電力を低減させることができるとされている。   By using the thermoelectric module having the above configuration, the PD 12 that is also an element that stores heat in a steady state is mounted on the second plate-like body 11 on the exhaust heat side, and is mounted on the first plate-like body 10 on the heat absorption side. Only the LD 4 and the thermistor 13 are mounted. Thereby, the elements and components mounted on the first plate-like body 10 can be reduced, and the power consumption of the thermoelectric module 7 can be reduced.

また、特許文献2には、同軸型の半導体レーザモジュールで、入力から半導体レーザに至るまでの回路で、寄生リアクタンスを排除し、インピーダンス整合された高速変調駆動を可能とする技術が開示されている。具体的には、ヒートシンク板に信号線路とグランド線路からなるコプレーナ線路を形成し、ステムに固定された支持台に前記のヒートシンク板を配置固定している。また、リード端子はヒートシンク板上の線路に直接接続されていて、寄生リアクタンスを排除するようにしている。
特開2004−253779号公報 特開2004−356217号公報
Further, Patent Document 2 discloses a technology that eliminates parasitic reactance and enables impedance-matched high-speed modulation drive in a circuit from the input to the semiconductor laser in a coaxial semiconductor laser module. . Specifically, a coplanar line including a signal line and a ground line is formed on the heat sink plate, and the heat sink plate is disposed and fixed on a support base fixed to the stem. The lead terminal is directly connected to the line on the heat sink plate so as to eliminate parasitic reactance.
JP 2004-2537779 A JP 2004-356217 A

また、上記の図5(特許文献1)に示す光送信器では、LD4とリード端子3とは、通常、リード端子→ワイヤ→LDキャリア→ワイヤ→LD端子と電気接続される。このため、2.5Gbps程度の伝送速度では問題は生じないが、伝送速度が高速になると、ボンディングワイヤによる寄生インダクタンスが無視できなくなる。例えば、図6に示すように、伝送速度が高速になればなるほど出力波形の劣化が顕著となる。   In the optical transmitter shown in FIG. 5 (Patent Document 1), the LD 4 and the lead terminal 3 are normally electrically connected in the order of lead terminal → wire → LD carrier → wire → LD terminal. For this reason, there is no problem at a transmission rate of about 2.5 Gbps, but when the transmission rate is increased, the parasitic inductance due to the bonding wire cannot be ignored. For example, as shown in FIG. 6, the deterioration of the output waveform becomes more remarkable as the transmission speed becomes higher.

この出力波形劣化の主な原因は、熱電モジュール7の構造とその支持形態にある。熱電モジュール7は、通常は、図5に示すように、リード端子3を保持するステム2と熱電モジュール7の排熱側が隣接するような構造とされている。このため、ステム2の基準面に実装された熱電モジュール7の上に、LD4を縦積みすることとなり、リード端子3は、ステム側からLD4の位置まで延長してワイヤ接続している。LD4に接続されるリード端子3の周りは、空気であるためステム貫通部でインピーダンス整合が取れていても、CANケースの内部ではインピーダンス不整合となる。なお、このリード端子3が長くなることも、図6に示す波形劣化の原因ともなっている。   The main cause of the output waveform deterioration is the structure of the thermoelectric module 7 and its supporting form. As shown in FIG. 5, the thermoelectric module 7 is usually structured such that the stem 2 that holds the lead terminals 3 and the exhaust heat side of the thermoelectric module 7 are adjacent to each other. For this reason, the LD 4 is vertically stacked on the thermoelectric module 7 mounted on the reference surface of the stem 2, and the lead terminal 3 extends from the stem side to the position of the LD 4 and is wire-connected. Since the surroundings of the lead terminal 3 connected to the LD 4 are air, even if impedance matching is achieved at the stem penetrating portion, impedance mismatch occurs inside the CAN case. Note that the length of the lead terminal 3 is also a cause of the waveform deterioration shown in FIG.

寄生インダクタンスによるインピーダンス不整合等の悪影響を排除する形態としては、特許文献2に開示のように、ワイヤ長を短くし、且つ、リード端子の長さを短くすることは有効である。しかし、特許文献2には、LDの放熱との関連については開示がなく、係るインピーダンス整合に関する技術を、上記図5の光送信器(光送信モジュール)に適用することは容易でない。例えば、図5のLDキャリア8の横幅を広げてリード端子3を直接接続するようにしても、リード端子3の長さを短くすることはできず、伝送速度の高速化が難しかった。   As a form for eliminating adverse effects such as impedance mismatch due to parasitic inductance, it is effective to shorten the wire length and the length of the lead terminal as disclosed in Patent Document 2. However, Patent Document 2 does not disclose the relationship with the heat radiation of the LD, and it is not easy to apply the technique related to impedance matching to the optical transmitter (optical transmission module) shown in FIG. For example, even if the width of the LD carrier 8 in FIG. 5 is increased and the lead terminals 3 are directly connected, the length of the lead terminals 3 cannot be shortened, and it is difficult to increase the transmission speed.

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、CAN型で、発光素子による発熱を効果的に放熱させると共に、高速伝送に対応可能な光送信モジュール用の熱電モジュールおよび光送信モジュールの提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a thermoelectric module for an optical transmission module and an optical transmission module that are CAN-type, can effectively dissipate heat generated by a light emitting element, and can support high-speed transmission. With the goal.

本発明による光送信モジュール用の熱電モジュールは、発光素子の実装部を有し、熱電変換素子と排熱側セラミック基板と吸熱側セラミック基板とを備えた熱電モジュールである。排熱側セラミック基板は、吸熱側セラミック基板より幅広で、両側に給電用のワイヤリングポストを有する。そして、吸熱側セラミック基板は、排熱側セラミック基板の一方の端部より突き出て排熱側セラミック基板側に延びる発光素子が搭載される柱状部を有している。   A thermoelectric module for an optical transmission module according to the present invention is a thermoelectric module having a light emitting element mounting portion and including a thermoelectric conversion element, an exhaust heat side ceramic substrate, and an endothermic side ceramic substrate. The heat exhaust side ceramic substrate is wider than the heat absorption side ceramic substrate, and has power supply wiring posts on both sides. The heat absorption side ceramic substrate has a columnar portion on which a light emitting element that protrudes from one end portion of the heat exhaust side ceramic substrate and extends toward the heat exhaust side ceramic substrate is mounted.

また、本発明による光送信モジュールは、上記の熱電モジュールに発光素子または発光素子を搭載したキャリアが実装され、リード端子が配設されたステムの基準面から光軸方向に突き出る台座の一方の面に、熱電モジュールの排熱側セラミック基板が接するように配置され、台座の他方の面に発光素子の配線キャリアが配置され、レンズを有するCANケースにより封止される。
配線キャリア上に発光素子のモニタ用の受光素子が実装される。配線キャリアの配線導体は、発光素子と、互いに平行な複数のワイヤで接続され、リード端子と直接接続されて、インピーダンス整合されている。なお、熱電モジュールの吸熱側セラミック基板にサーミスタが実装される。
In addition, the optical transmission module according to the present invention includes a light emitting element or a carrier having a light emitting element mounted on the thermoelectric module, and one surface of a pedestal protruding in the optical axis direction from a reference surface of a stem on which a lead terminal is disposed Further, the exhaust heat-side ceramic substrate of the thermoelectric module is disposed so as to be in contact therewith, and the wiring carrier of the light emitting element is disposed on the other surface of the pedestal, and is sealed by a CAN case having a lens.
A light receiving element for monitoring the light emitting element is mounted on the wiring carrier. The wiring conductor of the wiring carrier is connected to the light emitting element by a plurality of wires parallel to each other, and is directly connected to the lead terminal for impedance matching. A thermistor is mounted on the heat absorption side ceramic substrate of the thermoelectric module.

本発明によれば、温度調節が可能な同軸型の光送信モジュールにおいて、熱電モジュールの吸熱側セラミック基板では発光素子のみを冷却して、低消費電力化を図ると共に、配線経路長を最短にして、寄生インピーダンスの低減とインイーダンス整合を実現し、高速伝送を可能にすることができる。   According to the present invention, in a coaxial optical transmission module capable of adjusting the temperature, only the light emitting element is cooled on the heat absorption side ceramic substrate of the thermoelectric module to reduce power consumption and to shorten the wiring path length. It can reduce parasitic impedance and achieve impedance matching and enable high-speed transmission.

図により本発明の実施の形態を説明する。図1は光送信モジュール内の部品の組付け状態を示し、図2は図1の反対方向から見た状態を示し、図3は熱電モジュールの概略を示している。図中、20は光送信モジュール、21はステム、21aは基準面、22,22a〜22gはリード端子、22’はグランドポスト、23は台座、24は発光素子、25は熱電モジュール(TEC)、26は吸熱側セラミック基板、27は排熱側セラミック基板、28は熱電変換素子、29はワイヤリングポスト、30は柱状部、30aは頂部、30bは背面、31はLDキャリア、32は配線キャリア、33a,33bは配線導体、33cはベタ導体、34は受光素子、35はチップコイル、36はサーミスタ、37はリード補助部材、38は半田付け部、39a〜39fはボンディングワイヤ、40はCANケース、41はレンズを示す。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an assembled state of components in the optical transmission module, FIG. 2 shows a state seen from the opposite direction of FIG. 1, and FIG. 3 shows an outline of the thermoelectric module. In the figure, 20 is an optical transmission module, 21 is a stem, 21a is a reference plane, 22, 22a to 22g are lead terminals, 22 'is a ground post, 23 is a base, 24 is a light emitting element, 25 is a thermoelectric module (TEC), 26 is a heat absorption side ceramic substrate, 27 is an exhaust heat side ceramic substrate, 28 is a thermoelectric conversion element, 29 is a wiring post, 30 is a columnar portion, 30a is a top portion, 30b is a back surface, 31 is an LD carrier, 32 is a wiring carrier, 33a 33b is a wiring conductor, 33c is a solid conductor, 34 is a light receiving element, 35 is a chip coil, 36 is a thermistor, 37 is a lead auxiliary member, 38 is a soldering portion, 39a to 39f are bonding wires, 40 is a CAN case, 41 Indicates a lens.

本発明による光送信モジュール20は、図1,2に示すように、複数のリード端子22が配設された円形状のステム21に、熱電モジュール25(以下、TECという)を搭載し、この熱電モジュールでレーザダイオード等の発光素子24(以下、LDという)を温度制御可能に実装される。そして、これらの実装部品を収納するように、LD24からの出射光を光ファイバ(図示せず)に集光させるレンズ41が設けられた円筒状のCANケース40で封止し、同軸型の光送信モジュールとして構成される。   As shown in FIGS. 1 and 2, an optical transmission module 20 according to the present invention includes a thermoelectric module 25 (hereinafter referred to as TEC) mounted on a circular stem 21 in which a plurality of lead terminals 22 are disposed. A light emitting element 24 (hereinafter referred to as an LD) such as a laser diode is mounted on the module so that the temperature can be controlled. Then, in order to accommodate these mounted components, the light emitted from the LD 24 is sealed with a cylindrical CAN case 40 provided with a lens 41 for condensing the light emitted from the LD 24 onto an optical fiber (not shown). Configured as a transmission module.

ステム21は、熱伝導性を有し導電性のある金属で円盤状に形成され、複数のリード端子22のうち、信号伝送用のリード端子はガラスシールで電気的に絶縁され、接地用のリード端子はステムに直接接続して固定される。ステム21の中央領域には、基準面21aから光軸方向に向けて垂直に突き出るように台座23が設けられ、この台座23の一方の面にTEC25が接するように配され、他方の面に配線キャリア32が接するように配される。TEC25は、吸熱側セラミック基板26と排熱側セラミック基板27との間に複数の熱電変換素子28を配した構造のもので、排熱側セラミック基板27が台座23に接するように配される。   The stem 21 is formed of a thermally conductive and conductive metal in a disc shape, and among the plurality of lead terminals 22, the signal transmission lead terminal is electrically insulated by a glass seal, and is connected to a ground lead. The terminal is directly connected to the stem and fixed. A pedestal 23 is provided in the central region of the stem 21 so as to protrude perpendicularly from the reference surface 21a in the optical axis direction. The TEC 25 is disposed so that one surface of the pedestal 23 is in contact with the other surface. It arrange | positions so that the carrier 32 may touch. The TEC 25 has a structure in which a plurality of thermoelectric conversion elements 28 are arranged between the heat absorption side ceramic substrate 26 and the exhaust heat side ceramic substrate 27, and the exhaust heat side ceramic substrate 27 is arranged so as to be in contact with the pedestal 23.

TEC25は、図3に拡大した模擬図で示すように、吸熱側セラミック基板26と排熱側セラミック基板27の対向面に、所定のパターンで電極を形成し、複数の熱電変換素子28を(P型とN型の素子を交互に)直列に接続して、両端の電極を給電導体に接続する構成とされる。本発明においては、排熱側セラミック基板27の幅を吸熱側セラミック基板26の幅より大きくして、排熱側セラミック基板27の吸熱側セラミック基板26の両側から突き出る部分に、ワイヤリングポスト29を設け、給電用の端子とする。   As shown in the enlarged schematic diagram of FIG. 3, the TEC 25 has electrodes formed in a predetermined pattern on opposing surfaces of the heat absorption side ceramic substrate 26 and the exhaust heat side ceramic substrate 27, and a plurality of thermoelectric conversion elements 28 are (P A type and an N type element are alternately connected in series, and the electrodes at both ends are connected to the feed conductor. In the present invention, the width of the exhaust heat side ceramic substrate 27 is made larger than the width of the heat absorption side ceramic substrate 26, and wiring posts 29 are provided at portions of the exhaust heat side ceramic substrate 27 protruding from both sides of the heat absorption side ceramic substrate 26. Suppose that it is a terminal for power feeding.

また、吸熱側セラミック基板26の一方の端部を、排熱側セラミック基板27の端部より突き出る長さで形成し、この部分に排熱側セラミック基板27側に延びる柱状部30を設ける。この柱状部30の頂部30aには、後述するように発熱部材である発光素子が搭載される。なお、柱状部30は、熱伝導性のよい材料(金属もしくはセラミック)で形成され、吸熱側セラミック基板26と同じ材料から一体に形成されていてもよいが、別体で形成し一体化する形態であってもよい。また、吸熱側セラミック基板26の背面30bには、グランド用の導体としてベタ導体33c(図2参照)を形成することができる。   Further, one end of the heat absorption side ceramic substrate 26 is formed with a length protruding from the end of the exhaust heat side ceramic substrate 27, and a columnar portion 30 extending toward the exhaust heat side ceramic substrate 27 is provided in this portion. A light emitting element as a heat generating member is mounted on the top portion 30a of the columnar portion 30 as described later. The columnar portion 30 is formed of a material having a high thermal conductivity (metal or ceramic) and may be integrally formed from the same material as the heat absorption side ceramic substrate 26, but is formed separately and integrated. It may be. Further, a solid conductor 33c (see FIG. 2) can be formed on the back surface 30b of the heat absorption side ceramic substrate 26 as a ground conductor.

図1,2に戻って、全体の組付け構造について説明する。TEC25の吸熱側セラミック基板26の柱状部30には、熱伝導性のよいLDキャリア31を介してLD24が実装される。台座23の他方の面に配された配線キャリア32には、LD24に駆動電流を供給する配線導体33a,33bが、差動ラインで形成され、LD24にボンディングワイヤ39a(以下、単にワイヤという)で接続される。ワイヤ39aは、リボンワイヤなどの寄生インダクタンスの小さいものを用いることが望ましい。また、配線導体33a,33bおよびワイヤ39aは、互いに平行に配置することにより、相互インダクタンスの影響による寄生インダクタンスを小さくすることができる。   Returning to FIGS. 1 and 2, the entire assembly structure will be described. The LD 24 is mounted on the columnar portion 30 of the heat absorption side ceramic substrate 26 of the TEC 25 via an LD carrier 31 having good thermal conductivity. In the wiring carrier 32 arranged on the other surface of the pedestal 23, wiring conductors 33a and 33b for supplying a driving current to the LD 24 are formed as differential lines, and a bonding wire 39a (hereinafter simply referred to as a wire) is formed on the LD 24. Connected. It is desirable to use a wire 39a having a small parasitic inductance such as a ribbon wire. Further, by arranging the wiring conductors 33a and 33b and the wire 39a in parallel with each other, the parasitic inductance due to the influence of the mutual inductance can be reduced.

配線キャリア32上の配線導体33a,33bは、LD駆動用のリード端子22aと22bに接続される。この接続は、配線導体33a,33bの端部をリード端子22aと22bの頂部に突き当てて半田付け部38とし、半田で直接接続するのが望ましい。また、配線導体33a,33bに、LD給電用のチップコイル35を実装し、ワイヤ39cでリード端子22cに接続される。また、配線導体33a,33bの途中に、インピーダンス整合のために薄膜抵抗(図示せず)を介挿させることができる。   The wiring conductors 33a and 33b on the wiring carrier 32 are connected to the LD driving lead terminals 22a and 22b. In this connection, it is desirable that the end portions of the wiring conductors 33a and 33b are abutted against the tops of the lead terminals 22a and 22b to form a soldering portion 38 and are directly connected by solder. Further, a chip coil 35 for LD power supply is mounted on the wiring conductors 33a and 33b, and is connected to the lead terminal 22c by a wire 39c. Moreover, a thin film resistor (not shown) can be inserted in the middle of the wiring conductors 33a and 33b for impedance matching.

配線キャリア32には、LD24の後方出射光を検出してLDの光出力をモニタするフォトダイオード34(以下、PDという)を実装させることができる。このPD34は、LD24の出射光を受光できる位置に配置され、2つのPD電極のうちひとつの電極はモニタ用のリード端子22dにワイヤ39bで接続される。他方の電極は、配線キャリアに設けたヴィアやメタライズ配線を設けてステム21に接続するか、接地ポスト等を用いてステム21に接続して、グランド接続する。   The wiring carrier 32 can be mounted with a photodiode 34 (hereinafter referred to as PD) that detects the light emitted backward from the LD 24 and monitors the light output of the LD. The PD 34 is disposed at a position where the light emitted from the LD 24 can be received, and one of the two PD electrodes is connected to the monitoring lead terminal 22d by a wire 39b. The other electrode is connected to the stem 21 by providing a via or metallized wiring provided on the wiring carrier, or connected to the stem 21 using a grounding post or the like and connected to the ground.

上述したように、吸熱側セラミック基板26には、LD24の発熱をできるだけ効率よく放熱するために、LD24以外の発熱部材や熱容量の大きい部材が搭載されないようにすることで、TECを効果的に動作させ低消費電力化を実現することができる。しかしながら、LD24の動作温度を精度よく検出して、適正な駆動制御を行うには温度検出用のサーミスタ36は、できるだけLD24の近くに配置し、正確な温度計測を行う必要がある。このため、サーミスタ36は、LD24が実装される吸熱側セラミック基板26に実装される。   As described above, in order to efficiently dissipate the heat generated by the LD 24 as much as possible, the heat absorption side ceramic substrate 26 can effectively operate the TEC by not mounting a heat generating member other than the LD 24 or a member having a large heat capacity. Therefore, low power consumption can be realized. However, in order to accurately detect the operating temperature of the LD 24 and perform appropriate drive control, the temperature detection thermistor 36 needs to be arranged as close to the LD 24 as possible to perform accurate temperature measurement. For this reason, the thermistor 36 is mounted on the heat absorption side ceramic substrate 26 on which the LD 24 is mounted.

サーミスタ36は、例えば、LD24が実装される柱状部30の根本部分に実装される。サーミスタ36の一方の端子は、リード補助部材37にワイヤ39dを用いて接続され、もう一方の端子は、実装部分に設けたビア等を介して吸熱側セラミック基板26の背面側に形成されているベタ導体33cに電気接続される。サーミスタ36の実装部分にビアが設けられていない場合は、吸熱側セラミック基板26の側面にメタライズを施すなどして、ベタ導体33cにグランド接続するようにしてもよい。   The thermistor 36 is mounted on, for example, the base portion of the columnar portion 30 on which the LD 24 is mounted. One terminal of the thermistor 36 is connected to the lead auxiliary member 37 using a wire 39d, and the other terminal is formed on the back side of the heat absorption side ceramic substrate 26 via a via or the like provided in the mounting portion. It is electrically connected to the solid conductor 33c. When a via is not provided in the mounting portion of the thermistor 36, the side surface of the heat absorption side ceramic substrate 26 may be metalized to be grounded to the solid conductor 33c.

なお、吸熱側セラミック基板26は、ステム21の基準面21aから浮いた状態で配され、ステム21から熱的に分離されている。このため、吸熱側セラミック基板26の背面全体に形成されたベタ導体33cもステム21の基準面21aから離れ、電気的には導通が形成されない。したがって、ベタ導体33cは、ステム21に設けられ電気的に導通するグランドポスト22’にワイヤ39fで電気的に接続されて接地される。   The heat absorption side ceramic substrate 26 is arranged in a state of being lifted from the reference surface 21 a of the stem 21 and is thermally separated from the stem 21. For this reason, the solid conductor 33c formed on the entire back surface of the heat absorption side ceramic substrate 26 is also separated from the reference surface 21a of the stem 21 and is not electrically connected. Accordingly, the solid conductor 33c is grounded by being electrically connected to the ground post 22 'provided on the stem 21 and electrically conducting by the wire 39f.

サーミスタ36とワイヤ接続されるリード補助部材37は、例えば、J字状に形成される。ワイヤ接続する端部と反対側の端部は、リード端子22gに半田等により直接接続され、支持固定される。なお、リード補助部材37を用いずに、吸熱側セラミック基板26にサーミスタ36用の配線路をメタライズ等により設けて、ワイヤ接続でリード端子22gに電気的に接続するようにしてもよい。また、排熱側セラミック基板27の両側に設けたワイヤリングポスト29は、TEC25への給電用のリード端子22eと22fにワイヤ39eを用いて電気接続される。   The lead auxiliary member 37 that is wire-connected to the thermistor 36 is formed in a J shape, for example. The end opposite to the end connected to the wire is directly connected to the lead terminal 22g by solder or the like and supported and fixed. Instead of using the lead auxiliary member 37, a wiring path for the thermistor 36 may be provided on the heat absorption side ceramic substrate 26 by metallization or the like and electrically connected to the lead terminal 22g by wire connection. Further, the wiring posts 29 provided on both sides of the exhaust heat side ceramic substrate 27 are electrically connected to the lead terminals 22e and 22f for supplying power to the TEC 25 using the wires 39e.

図4は、上述した光送信モジュール20の回路図で、各搭載部品とリード端子との接続状態を示したものである。LD24は差動ラインの配線導体33a,33bにインピーダンス整合用の薄膜抵抗Rを経てリード端子22aと22bに接続され、信号制御回路ICからコンデンサCを経て、LD24に変調電流信号が供給される。また、LD24にはコイルL(チップコイル35)を介してリード端子22cに接続され、バイアス電流等が供給される。PD34はアノード電極をリード端子22dに接続し、カソード電極をグランド(ステム)に接続して、LD24の発光出力をモニタする。   FIG. 4 is a circuit diagram of the optical transmission module 20 described above, and shows a connection state between each mounted component and the lead terminal. The LD 24 is connected to the lead terminals 22a and 22b through impedance matching thin film resistors R to the wiring conductors 33a and 33b of the differential line, and a modulation current signal is supplied to the LD 24 from the signal control circuit IC through the capacitor C. The LD 24 is connected to the lead terminal 22c via a coil L (chip coil 35) and supplied with a bias current and the like. The PD 34 connects the anode electrode to the lead terminal 22d and connects the cathode electrode to the ground (stem) to monitor the light emission output of the LD 24.

TEC25は、上述の排熱側セラミック基板に設けられたワイヤリングポストから、リード端子22eと22fに接続され、冷却制御のための給電電流が供給される。ワイヤリングポストの形状は、ワイヤリングをしやすくするためにL字状であってもよい。LD24の温度を検出するサーミスタ36は、一方の端子がリード端子22gに接続され、他方の端子がベタ導体33cを経て、ワイヤ39f、グランドポスト22’、ステム21へと接続される。   The TEC 25 is connected to the lead terminals 22e and 22f from the wiring post provided on the above-described heat-exhaust-side ceramic substrate, and supplied with a feeding current for cooling control. The shape of the wiring post may be L-shaped to facilitate wiring. The thermistor 36 for detecting the temperature of the LD 24 has one terminal connected to the lead terminal 22g and the other terminal connected to the wire 39f, the ground post 22 ', and the stem 21 via the solid conductor 33c.

上記のように構成された光送信モジュールは、ステム21上にLD24を搭載し、CANケース40で封止した同軸形のモジュールとして構成することができる。そして、発光素子であるLD24の温度を制御するTEC25には、その吸熱側セラミック基板26にサーミスタ36が実装されるが、発熱素子としてはLD24のみが実装される。また、吸熱側セラミック基板26は、ステム21からは浮いた状態とされて熱容量が小さくされている。これにより、TEC25は、冷却のための消費電力を極めて少なくすることができる。
また、LD24の配線は、配線キャリア32に形成した差動ラインの配線導体33a.33bで、ワイヤ長を最短にして寄生インピーダンスを低減すると共に、ノイズを低減し、インピーダンス整合が可能な構成とすることができる。
The optical transmission module configured as described above can be configured as a coaxial module in which the LD 24 is mounted on the stem 21 and sealed with the CAN case 40. In the TEC 25 that controls the temperature of the LD 24 that is a light emitting element, a thermistor 36 is mounted on the heat absorption side ceramic substrate 26, but only the LD 24 is mounted as a heating element. Further, the heat absorption side ceramic substrate 26 is floated from the stem 21 and has a small heat capacity. As a result, the TEC 25 can significantly reduce power consumption for cooling.
The wiring of the LD 24 is connected to the wiring conductors 33a. In 33b, it is possible to reduce the parasitic impedance by shortening the wire length, reduce the noise, and make the impedance matching possible.

本発明による光送信モジュールの概略を説明する図である。It is a figure explaining the outline of the optical transmission module by this invention. 図1の反対側から見た図である。It is the figure seen from the opposite side of FIG. 本発明による熱電モジュールの概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the thermoelectric module by this invention. 本発明による光送信モジュール20の回路図を示す図である。It is a figure which shows the circuit diagram of the optical transmission module 20 by this invention. 従来の技術を説明する図である。It is a figure explaining the prior art. 従来の伝送信号の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the conventional transmission signal.

符号の説明Explanation of symbols

20…光送信モジュール、21…ステム、21a…基準面、22,22a〜22g…リード端子、22’…グランドポスト、23…台座、24…発光素子(LD)、25…熱電モジュール(TEC)、26…吸熱側セラミック基板、27…排熱側セラミック基板、28…熱電変換素子、29…ワイヤリングポスト、30…柱状部、30a…頂部、30b…背面、31…LDキャリア、32…配線キャリア、33a,33b…配線導体、33c…ベタ導体、34…受光素子(LD)、35…チップコイル、36…サーミスタ、37…リード補助部材、38…半田付け部、39a〜39f…ボンディングワイヤ、40…CANケース、41…レンズ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Optical transmission module, 21 ... Stem, 21a ... Reference plane, 22, 22a-22g ... Lead terminal, 22 '... Ground post, 23 ... Base, 24 ... Light emitting element (LD), 25 ... Thermoelectric module (TEC), 26 ... heat absorption side ceramic substrate, 27 ... waste heat side ceramic substrate, 28 ... thermoelectric conversion element, 29 ... wiring post, 30 ... columnar portion, 30a ... top portion, 30b ... back surface, 31 ... LD carrier, 32 ... wiring carrier, 33a , 33b ... wiring conductor, 33c ... solid conductor, 34 ... light receiving element (LD), 35 ... chip coil, 36 ... thermistor, 37 ... lead auxiliary member, 38 ... soldering part, 39a-39f ... bonding wire, 40 ... CAN Case, 41 ... lens.

Claims (5)

発光素子の実装部を有し、熱電素子と排熱側セラミック基板と吸熱側セラミック基板とを備えた光送信モジュール用の熱電モジュールであって、
前記排熱側セラミック基板は、前記吸熱側セラミック基板より幅広で、両側に給電用のワイヤリングポストを有し、
前記吸熱側セラミック基板は、前記排熱側セラミック基板の一方の端部より突き出て前記排熱側セラミック基板側に延びる前記発光素子が搭載される柱状部を有していることを特徴とする光送信モジュール用の熱電モジュール。
A thermoelectric module for an optical transmission module having a mounting portion for a light emitting element, and comprising a thermoelectric element, a heat exhaust side ceramic substrate, and a heat absorption side ceramic substrate,
The exhaust heat side ceramic substrate is wider than the heat absorption side ceramic substrate, and has power supply wiring posts on both sides,
The heat absorption-side ceramic substrate has a columnar portion on which the light-emitting element that protrudes from one end portion of the exhaust heat-side ceramic substrate and extends toward the exhaust heat-side ceramic substrate is mounted. Thermoelectric module for transmission module.
請求項1に記載の熱電モジュールに発光素子が実装され、リード端子が配設されたステムの基準面から光軸方向に突き出る台座の一方の面に、前記熱電モジュールの排熱側セラミック基板が接するように配置され、前記台座の他方の面に配線キャリアが配置され、レンズを有するCANケースにより封止したことを特徴とする光送信モジュール。   The exhaust heat-side ceramic substrate of the thermoelectric module is in contact with one surface of a pedestal that protrudes in the optical axis direction from the reference surface of the stem on which the light emitting element is mounted and the lead terminal is disposed. An optical transmission module, wherein a wiring carrier is disposed on the other surface of the pedestal and sealed with a CAN case having a lens. 前記配線キャリア上に前記発光素子のモニタ用の受光素子が実装されていることを特徴とする請求項2に記載の光送信モジュール。   The optical transmission module according to claim 2, wherein a light receiving element for monitoring the light emitting element is mounted on the wiring carrier. 前記配線キャリアの配線導体は、前記発光素子と、互いに平行な複数のワイヤで接続され、前記リード端子と直接接続されて、インピーダンス整合されていることを特徴とする請求項2または3に記載の光送信モジュール。   The wiring conductor of the wiring carrier is connected to the light emitting element by a plurality of wires parallel to each other, and is directly connected to the lead terminal to be impedance-matched. Optical transmission module. 前記熱電モジュールの吸熱側セラミック基板にサーミスタが実装されていることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の光送信モジュール。   The thermistor is mounted in the heat absorption side ceramic substrate of the said thermoelectric module, The optical transmission module of any one of Claims 2-4 characterized by the above-mentioned.
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