JP2010287671A - Optical transmission module - Google Patents
Optical transmission module Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010287671A JP2010287671A JP2009139289A JP2009139289A JP2010287671A JP 2010287671 A JP2010287671 A JP 2010287671A JP 2009139289 A JP2009139289 A JP 2009139289A JP 2009139289 A JP2009139289 A JP 2009139289A JP 2010287671 A JP2010287671 A JP 2010287671A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical transmission
- transmission module
- resistor
- heat
- transmission line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、高周波の電気信号が入力される発光デバイスを有する光送信モジュールに関する。 The present invention relates to an optical transmission module having a light emitting device to which a high frequency electrical signal is input.
光通信に用いられる光送信モジュール(特に高速用のもの)は、例えばモジュール外部に設けられた集積回路(IC:Integrated Circuit)により駆動されるLD(LD:Laser Diode)等の発光素子と、該発光素子の温度制御を目的としたペルチェモジュール等の電子冷却素子と、を内蔵する。このペルチェモジュールにより、発光素子の電気−光出力特性の温度による変化の影響を防ぐことができる。なお、発光素子は、ペルチェモジュール上にサブマウントを介して実装され、該サブマウント上には、発光素子に対する伝送線路となる配線パターンが形成されている。 An optical transmission module (particularly for high speed) used for optical communication includes, for example, a light emitting element such as an LD (LD: Laser Diode) driven by an integrated circuit (IC) provided outside the module, And an electronic cooling element such as a Peltier module for the purpose of temperature control of the light emitting element. With this Peltier module, it is possible to prevent the influence of temperature on the electro-optical output characteristics of the light emitting element. The light emitting element is mounted on the Peltier module via a submount, and a wiring pattern serving as a transmission line for the light emitting element is formed on the submount.
また、光通信においては、伝送線路内での電気信号の反射損失を抑制するために、発光素子とICの間の伝送線路中にインピーダンス整合用の抵抗が設けられる。光送信モジュールの伝送特性を考慮すると、インピーダンス整合用抵抗は、発光素子の直近に設けることが望ましく、ペルチェモジュール上のサブマウントに形成された伝送線路中に設けられることが多い。しかし、この形態では、インピーダンス整合用抵抗で発生したジュール熱がサブマウントを介してペルチェモジュールに流入するため、ペルチェモジュールに多くの電力が必要となってしまう。 In optical communication, an impedance matching resistor is provided in the transmission line between the light emitting element and the IC in order to suppress the reflection loss of the electric signal in the transmission line. In consideration of the transmission characteristics of the optical transmission module, the impedance matching resistor is preferably provided in the immediate vicinity of the light emitting element, and is often provided in a transmission line formed in a submount on the Peltier module. However, in this embodiment, since Joule heat generated by the impedance matching resistor flows into the Peltier module via the submount, a large amount of power is required for the Peltier module.
それに対し、特許文献1に開示の光送信モジュールでは、図8に示すような構成で、低消費電力化を図っている。
図8の光送信モジュールは、筐体100の内部に実装されたペルチェモジュール101や発光素子等の素子と筐体100の外部の素子との電気接続のため、以下の配線基板102で筐体100の一部を構成するようにしている。配線基板102は、リードピン103が取り付けられた部分が筐体100の外部に露出し、発光素子への信号入力ラインとなる伝送線路102aが設けられた部分が筐体100の内部に位置するように配されるものであり、ペルチェモジュール101と物理的に離間した位置に配されている。
On the other hand, in the optical transmission module disclosed in
The optical transmission module of FIG. 8 uses the following
図の光送信モジュールでは、インピーダンス整合用抵抗102bを設ける位置を、ペルチェモジュール101上のサブマウント104に形成された伝送線路104a中ではなく、この配線基板102上の伝送線路102a中であって発光素子に近い位置としている。この構成により、インピーダンス整合用抵抗102bで発生した熱がペルチェモジュール101へ流入するのを抑制でき、消費電力を抑制できるようにしている。
In the illustrated optical transmission module, the position where the impedance matching
しかしながら、図8の構成であっても、配線基板102上のインピーダンス整合用抵抗102bで発生したジュール熱が、配線基板102の伝送線路102aと、発光素子が実装されるサブマウント104の伝送線路104aとを電気的に接続する金属ワイヤWを介して、サブマウント104に伝わり、ペルチェモジュール101へ流入してしまう。
However, even in the configuration of FIG. 8, Joule heat generated in the impedance matching
本発明は、上述のような実情に鑑み、外部との電気接続用の配線基板上の伝送線路中に設けられたインピーダンス整合用抵抗で発生した熱の電子冷却素子への流入量を軽減し、電子冷却素子での消費電力を低減する光送信モジュールを提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention reduces the amount of heat flowing into the electronic cooling element generated by the impedance matching resistor provided in the transmission line on the wiring board for electrical connection with the outside, An object of the present invention is to provide an optical transmission module that reduces power consumption in an electronic cooling element.
上記課題を解決するために、本発明の光送信モジュールは、発光素子が実装され発光素子の温度調整を行う冷却素子と、冷却素子とは物理的に離間した位置に配され、発光素子に給電するのためのインピーダンス整合用の抵抗及び伝送線路が設けられた配線基板と、を備え、発光素子に金属ワイヤを介して上記抵抗が電気的に接続されるものであって、配線基板が、放熱パターンを有し、放熱パターンと上記抵抗とが熱伝導部材により熱的に結合されており、上記抵抗で発生する熱を、放熱パターンを介して放熱することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the optical transmission module of the present invention includes a cooling element on which a light-emitting element is mounted and performs temperature adjustment of the light-emitting element, and the cooling element is disposed at a position physically separated from the light-emitting element. A wiring board provided with a resistance for impedance matching and a transmission line, and the resistor is electrically connected to the light-emitting element through a metal wire. It has a pattern, and the heat dissipation pattern and the resistor are thermally coupled by a heat conducting member, and heat generated by the resistor is radiated through the heat dissipation pattern.
熱伝導部材が、リボンワイヤであってもよい。また、放熱パターン上にインダクタ素子を備え、熱伝導部材を介して上記抵抗と熱的及び電気的に接続されることが好ましい。なお、伝送線路が、差動信号用であってもよい。インピーダンス整合用の上記抵抗は、薄膜抵抗であってもよいし、チップ型抵抗素子であってもよい。 The heat conducting member may be a ribbon wire. Further, it is preferable that an inductor element is provided on the heat radiation pattern, and the resistor is thermally and electrically connected via a heat conducting member. The transmission line may be for differential signals. The resistance for impedance matching may be a thin film resistor or a chip-type resistance element.
本発明の光送信モジュールによれば、配線基板に放熱用パターンを設け、配線基板上のインピーダンス整合用の抵抗と放熱用パターンとを熱的に結合するようにしたため、上記抵抗で発生した熱を放熱パターンを介して外部に逃すことができるので、電子冷却素子への熱流入を軽減でき、電子冷却素子での消費電力を低減できる。 According to the optical transmission module of the present invention, the heat radiation pattern is provided on the wiring board, and the impedance matching resistor on the wiring board and the heat radiation pattern are thermally coupled. Since heat can be released to the outside through the heat radiation pattern, heat inflow to the electronic cooling element can be reduced, and power consumption in the electronic cooling element can be reduced.
以下、図面を参照しつつ本発明の光送信モジュールについて説明する。なお、図面の説明においては同様な部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
まず、図1〜図3を用いて、本発明の光送信モジュールの概略を説明する。
本発明の光送信モジュールは、例えば、図1に示すように、外部から入力された高周波の電気信号を光信号に変換して出力する光送信部10と、光送信部10の筐体11の前面13aに固定され、光ファイバケーブルの先端に取付けられたフェルールが挿入される光結合部30と、から成る。光結合部30は、光送信部10に対して位置合わせされて固定されており、光送信部10内のLDからの出射光が、挿入されたフェルールの光ファイバに結合するようになっている。
The optical transmission module of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, similar parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
First, the outline of the optical transmission module of the present invention will be described with reference to FIGS.
For example, as shown in FIG. 1, the optical transmission module of the present invention includes an
光送信部10は、直方体形状を有する筐体11と、筐体11の側面13b及び後部13cにそれぞれ取付けられるリードピン15a,15bとを備えている。リードピン15bは、筐体11内部のLDに高周波の変調信号を与えること等を目的として用いられ、リードピン15aは、電子冷却素子への電源の供給、測温素子からの信号出力、光出力モニタ用の受光素子からの信号出力、及びLDへの駆動電流の供給等、直流信号又は低周波信号の入出力用に設けられている。
The
筐体11は、図2及び図3に示すように、CuW等の高熱伝導率の材料からなる底板12と、底板12の縁部にロウ付け等により気密に接合された側壁13と、底板12及び側壁13により形成される空間を上方から塞ぐ蓋14(図1参照)とを含む。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
底板12上には、電子冷却素子であるペルチェモジュール16が搭載されている。側壁13は、前面13aを構成する、コバール等の金属から成る金属板13dと、該金属板13dが取り付けられるフレームを構成する、アルミナ系の材料からなる積層セラミック部13eとを含む。積層セラミック部13eは、多層セラミック基板13fの上にセラミック層13gが重ね合わされたものである。多層セラミック基板13fは、複数のセラミック層の表面に、配線用パターンを含む金属層が形成されてなる配線基板であり、筐体11内の各種部品とリードピン15a,15bとを電気的に接続するためのものである。以下、多層セラミック基板13fを配線基板13fという。なお、後述するように、配線基板13f上には、LDへの信号入力用の伝送線路が形成されており、当該伝送線路中にインピーダンス整合用抵抗が設けられている。
On the
また、筐体11内には、上述のペルチェモジュール16の他、発光素子としてのLD17と、LD17らの出射光をコリメート光とするためのレンズ部材18と、LD17からの光出力をモニタするための半導体受光素子(PD:Photo Diode)19とを有する。
LD17は、例えば、DFB(Distributed Feedback)型のものであり、ペルチェモジュール16に取付けられたサブマウント20上に実装される。レンズ部材18は、ペルチェモジュール16上に直接実装され、PD19は、LD17からの後面光を受光可能に配線基板13f上に実装される。
Further, in the
The
LD17が実装されるサブマウント20は、例えば良熱伝導性を有する絶縁材料であるAlN等から成る絶縁層と、LD17への信号入力用の伝送線路等の配線パターンを含む金属層と、から成る。サブマウント20には、LD17の他、図示は省略するが、LD17の温度を測定する測温素子等が実装される。
サブマウント20上のLD17は、当該サブマウント20上の伝送線路から架けられたボンディングワイヤWにより、配線基板13f上の伝送線路に電気的に接続されている。
The
The
光送信モジュール1は、以上のような構成により、リードピン15bを介して入力された電気信号をLD17で信号光に変換し、レンズ部材18によりコリメート光としたうえで出力することができ、また、光出力のフィードバック制御のためPD19により光出力をモニタできるようになっている。更に、所望の光出力特性を得るため、ペルチェモジュール16によりLD17の温度制御ができるようになっている。
With the configuration as described above, the
続いて、本発明の特徴部について、図4を用いて説明する。図4(A)は、図1の蓋14を外した状態で光送信モジュール1の内部の様子を示す上面図、図4(B)は、図4(A)の要部拡大図であり、本発明の特徴部に係る部分を明瞭に示すためそれ以外の部分の図示を適宜省略している。
Then, the characteristic part of this invention is demonstrated using FIG. 4 (A) is a top view showing the inside of the
光送信モジュール1では、図4に示すように、配線基板13fと、ペルチェモジュール上のサブマウント20とに、LDへの信号入力ラインとなる伝送線路13h,20aが形成されており、両伝送線路13j,20aが金属ワイヤWを介して電気的に接続されている。また、インピーダンス整合用の抵抗21は、ペルチェモジュール16とは物理的に離間した位置に設けられた配線基板13f上の伝送線路13hのLDに近い位置に設けられている。
In the
配線基板13f上には、抵抗21の近傍に、例えばAu等の金属薄膜から成る放熱用パターン13jが形成されており、また、該放熱用パターン13jと伝送線路13hは熱伝導部材22により結合(接続)することにより、放熱用パターン13jと抵抗21とが熱的に結合されている。
そのため、本光送信モジュール1では、インピーダンス整合用の抵抗21で発生する熱は、配線基板31f上の伝送線路から放熱用パターン13jへ流入するので、ペルチェモジュール16へ流入する熱量を軽減させることができる。
On the
Therefore, in the present
また、筐体11の底板12(図3参照)が放熱器と接触するので、底板12と接する配線基板13fの底面をベタ金属パターンで形成しておき、頂面(底面と反対側の面)に設けられている上記放熱用パターン13jと上記ベタ金属パターンとをサーマルビアで熱的に接続しておくとよい。これにより、抵抗21で発生した熱を、伝送線路13h、熱伝導部材22、放熱用パターン13j、上述のサーマルビア、ベタ金属パターン及び筐体11の底板12を介して、放熱器へ伝えることができ、ペルチェモジュールへの熱流入量をより軽減させることができる。
Further, since the bottom plate 12 (see FIG. 3) of the
図4の例は、熱伝導部材22として金属ワイヤ22を用いているが、図5のようにリボンワイヤ23を用いてもよい。
筐体の底板12はグラウンド電位とされるので、上述のように、放熱用パターン13jから底板12等を介して放熱を行うとき、放熱用パターン13jの電位はグラウンド電位となる。この場合に、熱伝導部材として金属ワイヤ22やリボンワイヤ23のように電気良導体を用いるときは、放熱用パターン13jと伝送線路13hとは、例えば、電気的絶縁を確保しつつ、熱的に結合(接続)される。これに代えて、図6に示すように、放熱用パターン13j上にフェライトビーズインダクタ(FBI)等のインダクタ素子24を実装し、FBI24と配線基板13f上の伝送線路13hとを金属ワイヤ22により接続し、インダクタ素子24(及び金属ワイヤ22)を介して、抵抗21と放熱用パターン13jを熱的に結合するようにしてもよい。これにより、抵抗21で発生したジュール熱のペルチェモジュール16への熱流入が抑えられると共に、インダクタ素子24が10GHzを超える高周波領域では抵抗成分として働くので、伝送特性を良好にすることができる。
In the example of FIG. 4, the
Since the
以上では、シングルエンド信号を入力するものとして説明したが、本発明は、図7に示すように、配線基板13f’とサブマウント20’とに、差動50Ωで設計した伝送線路13h’,20a’を形成しておき、差動信号を入力する場合にも、適用することができる。もちろん、この場合には、インピーダンス整合用の抵抗21及び放熱用パターン13jは、伝送線路13h’それぞれに対する位置が対称的になるように設けられる。
また、以上の説明に用いた図では、抵抗21として薄膜抵抗を用いるように示していたが、チップ型抵抗素子を用いてインピーダンス整合を図る場合にも本発明は適用することができる。
In the above description, it is assumed that a single-ended signal is input. However, in the present invention, as shown in FIG. 7,
In the drawings used in the above description, a thin film resistor is used as the
1…光送信モジュール、10…光送信部、11…筐体、12…底板、13…側壁、13a…前面、13b…側面、13c…後部、13d…金属板、13e…積層セラミック部、13f…多層セラミック基板(配線基板)、13g…セラミック層、13h…伝送線路、13j…放熱用パターン、14…蓋、15a,15b…リードピン、16…ペルチェモジュール、17…LD、18…レンズ部材、19…PD、20…サブマウント、20a…伝送線路、21…抵抗、22…熱伝導部材(金属ワイヤ)、23…リボンワイヤ、24…インダクタ素子、30…光結合部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記配線基板は、放熱パターンを有し、
該放熱パターンと前記抵抗とが熱伝導部材により熱的に結合されており、前記抵抗で発生する熱を、前記放熱パターンを介して放熱することを特徴とする光送信モジュール。 A cooling element on which the light emitting element is mounted and adjusting the temperature of the light emitting element, and the cooling element is disposed at a physically separated position, and an impedance matching resistor and a transmission line for supplying power to the light emitting element are provided. An optical transmission module, wherein the resistor is electrically connected to the light emitting element via a metal wire,
The wiring board has a heat dissipation pattern,
An optical transmission module, wherein the heat radiation pattern and the resistor are thermally coupled by a heat conducting member, and heat generated by the resistor is radiated through the heat radiation pattern.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009139289A JP2010287671A (en) | 2009-06-10 | 2009-06-10 | Optical transmission module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009139289A JP2010287671A (en) | 2009-06-10 | 2009-06-10 | Optical transmission module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010287671A true JP2010287671A (en) | 2010-12-24 |
Family
ID=43543172
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009139289A Pending JP2010287671A (en) | 2009-06-10 | 2009-06-10 | Optical transmission module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010287671A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013003714A (en) * | 2011-06-14 | 2013-01-07 | Denso Corp | Power supply device and electronic control device for vehicle |
CN116344471A (en) * | 2023-05-26 | 2023-06-27 | 四川九州光电子技术有限公司 | TO packaging structure and carrier |
-
2009
- 2009-06-10 JP JP2009139289A patent/JP2010287671A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013003714A (en) * | 2011-06-14 | 2013-01-07 | Denso Corp | Power supply device and electronic control device for vehicle |
CN116344471A (en) * | 2023-05-26 | 2023-06-27 | 四川九州光电子技术有限公司 | TO packaging structure and carrier |
CN116344471B (en) * | 2023-05-26 | 2023-08-01 | 四川九州光电子技术有限公司 | TO packaging structure and carrier |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5188625B2 (en) | Semiconductor light modulator | |
JP5144628B2 (en) | TO-CAN type TOSA module | |
JP5180176B2 (en) | TO-CAN type TOSA module | |
KR101542443B1 (en) | To type optical element package device for high speed communication | |
JP2015088641A (en) | Optical module | |
JP6834108B2 (en) | Electronic device assembly | |
JP2007156467A (en) | Optical sub-assembly mounting thermistor | |
JP4587218B2 (en) | Package type semiconductor device | |
JP6232950B2 (en) | Light emitting module | |
JP6599548B2 (en) | Functional element storage package, semiconductor device, and LN modulator | |
JP2003332667A (en) | Semiconductor laser module | |
US20040091268A1 (en) | Transmitter optical sub-assembly | |
JP2020053565A (en) | Package for mounting electronic component and electronic apparatus using the same | |
JP2011108940A (en) | Mounting constitution for to-can type tosa module, and to-can type tosa module | |
JP2008226988A (en) | Photoelectric conversion module | |
JP4718135B2 (en) | Optical module | |
KR101920320B1 (en) | Optical transmitter and optical module including the same | |
JP2010287671A (en) | Optical transmission module | |
JP2007036046A (en) | Optical transmitting device | |
JP2009260095A (en) | Optical module | |
JP5016197B2 (en) | Light emitting element module | |
JP2010040841A (en) | Optical transmission device | |
JP2011249447A (en) | Optical module | |
JP4914775B2 (en) | Optical module | |
JP2004235379A (en) | Optical package and optical module using same |