JP2011108937A - To-can type tosa module - Google Patents

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Takayuki Yamanaka
孝之 山中
Yuichi Akage
勇一 赤毛
Kazumasa Yoshida
和正 吉田
Hiroaki Sanjo
広明 三条
Tetsuo Kato
哲夫 加藤
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NTT Electronics Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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NTT Electronics Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact TO-CAN type TOSA module that improves cooling performance of a Peltier element and evades a risk of a wiring short circuit due to oozing of solder. <P>SOLUTION: The TO-CAN type TOSA module includes a stem to which a signal lead wire is fixed with a dielectric for airtight sealing, the Peltier element as a cooling element mounted on an upper surface of the stem, a carrier mounted on the Peltier element, and an optical semiconductor light source element mounted on the carrier and connected to the signal lead wire, a recess having larger area than a heat radiation surface of the Peltier element being formed on the upper surface of the stem, and the Peltier element being mounted on the recess so that the heat radiation surface of the Peltier element may face the stem. The recess preferably has its depth set so that a cooling surface of the Peltier element may not be buried. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明はTO-CAN型TOSAモジュールに関する。   The present invention relates to a TO-CAN type TOSA module.

近年のインターネット、ＩＰ電話、動画のダウンロードなどの利用拡大により、必要とされる通信容量が急速に高まっており、光ファイバや光通信機器に搭載される光送受信装置（電気信号と光信号を相互に変換する光電変換器）の需要が拡大している。光送受信装置やそれを構成する部品は、プラガブル（ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）といった言葉で表現されるように、搭載や交換といった観点から扱いやすいように、仕様に基づくモジュール化が急速に進展している。ＸＦＰ（１０ Ｇｉｇａｂｉｔ Ｓｍａｌｌ Ｆｏｒｍ Ｆａｃｔｏｒ）などの光送信器モジュールに搭載される光源もモジュール化が進展しており、TOSA（Transmitter Optical Sub-Assembly）と呼ばれ、代表的なモジュール形態として、箱型形状のBOX形モジュールが開発されている(非特許文献１、２、３、４)。ＸＦＰは、１０ギガビット・イーサネット（１０ＧｂＥ）の着脱モジュールの業界標準規格の一つである。   With the recent expansion of the use of the Internet, IP phones, video downloads, etc., the required communication capacity is rapidly increasing, and optical transmission / reception devices (electrical signals and optical signals are installed in optical fibers and optical communication equipment). Demand for photoelectric converters that convert to Optical transmission / reception devices and components constituting them are rapidly being modularized based on specifications so as to be easy to handle from the viewpoint of mounting and replacement, as expressed in terms such as pluggable. Light sources mounted on optical transmitter modules such as XFP (10 Gigabit Small Form Factor) are also being modularized, called TOSA (Transmitter Optical Sub-Assembly), which is a typical module form that is a box shape. BOX type modules have been developed (Non-Patent Documents 1, 2, 3, 4). XFP is one of the industry standards for a 10 Gigabit Ethernet (10 GbE) detachable module.

光送受信モジュールの普及は、オフィスビルや一般家庭などに設置されるＬＡＮ機器等にも広がっており、需要は膨らむ一方である。しかもその需要が急速に高まっている。需要の増加に従って、TOSAモジュールの低コスト化への要求も大きくなっており、そのために、データ通信やＬＡＮで使用されるモジュールの仕様を共通化することが検討されている。さらに、一装置あたりに使用される光モジュールの数が増大したことにより、TOSAモジュールの消費電力を下げることやTOSAモジュールから発生する熱を抑制するなどの技術的な要求が高まっている。   The spread of optical transmission / reception modules has spread to LAN devices installed in office buildings and ordinary homes, and demand is increasing. Moreover, the demand is growing rapidly. As the demand increases, the demand for cost reduction of TOSA modules is also increasing, and therefore, it is considered to make the specifications of modules used in data communication and LANs common. Furthermore, with the increase in the number of optical modules used per device, technical demands such as reducing the power consumption of the TOSA module and suppressing the heat generated from the TOSA module are increasing.

これらの要請から、最近では、性能を落とさずに、より低コストで製造可能なＴＯＳＡモジュールとして、ＢＯＸ型（箱型）ＴＯＳＡモジュールに変わり、TO-CAN（Transistor Outlined CAN）形のTOSAモジュールの急速な普及に弾みがつきつつある。   In response to these demands, recently, TOSA modules that can be manufactured at lower cost without degrading performance have been replaced by BOX type (box type) TOSA modules, and TO-CAN (Transistor Outlined CAN) type TOSA modules have been rapidly developed. Is gaining momentum.

従来のTO-CAN型TOSAモジュール５０は、図１に示すように、気密封止用の誘電体１１で固定された複数の配線端子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、・・・を設けたステム１０上に、レーザダイオードや光変調器などの光半導体光源素子１１０ａを搭載して構成されている。このTO-CAN型TOSAモジュール５０は、レンズまたは光取り出し用窓と一体になったキャップ（図示せず）を、ステム１０に抵抗溶接することなどで光源素子をCANパッケージ内に封止する。TO-CAN型TOSAモジュール５０は、ステム１０の底面にフレキシブルプリント基板６を備え、該モジュールと他の部品とが電気的に接続されるものや、配線端子１２ａ、１２ｂ、１２ｃなどを使って電気的接続を行うものがある。   As shown in FIG. 1, the conventional TO-CAN type TOSA module 50 is formed on a stem 10 provided with a plurality of wiring terminals 12a, 12b, 12c,... Fixed by a dielectric 11 for hermetic sealing. An optical semiconductor light source element 110a such as a laser diode or an optical modulator is mounted. The TO-CAN type TOSA module 50 seals a light source element in a CAN package by resistance welding a cap (not shown) integrated with a lens or a light extraction window to the stem 10. The TO-CAN type TOSA module 50 includes a flexible printed circuit board 6 on the bottom surface of the stem 10, and the module and other components are electrically connected to each other or by using wiring terminals 12 a, 12 b, 12 c and the like. There are those that make a connection.

TO-CAN型という呼称は、缶（＝CAN）型の形状をしていることに由来する。もともとはトランジスタなどエレクトロニクスデバイス用の小型パッケージとして開発されたが、パッケージの形態が、TOSAを始め光モジュール用に応用されはじめている。その理由は、プレス加工で作成でき、さらには共通仕様の設定による一段の製造コスト低減が見込めるといったことにある。一方、機能の異なる部品を限られた小型の空間に配置しながら所望の特性を担保しなければならない困難さ故に、より進んだ実装技術の開発が待たれている。   The name TO-CAN is derived from the shape of a can (= CAN). Originally developed as a small package for electronic devices such as transistors, the package form is beginning to be applied to TOSA and other optical modules. The reason is that it can be created by press working, and further, the production cost can be further reduced by setting common specifications. On the other hand, development of more advanced mounting technology is awaited due to the difficulty of ensuring desired characteristics while arranging parts having different functions in a limited small space.

Dongchurl Kim et.al., ‘‘Design and Fabrication of a Transmitter Optical Subassembly in 10-Gb/s Small-Form-Factor Pluggable Transceiver’’, IEEE JORNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS. VOL. 12,No.4, JULY/AUGUST 2006, pp776-782Dongchurl Kim et.al., `` Design and Fabrication of a Transmitter Optical Subassembly in 10-Gb / s Small-Form-Factor Pluggable Transceiver '', IEEE JORNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS.VOL. 12, No. 4, JULY / AUGUST 2006, pp776-782 H.Yamamoto et.al., ‘‘Wide Temperature Range Operation of 10.7 Gbit/s Uncooled DFB-LD TOSA with Extremely High Eye-Mask Margin’’, 2006 Electronic Components and Technology Conference, pp1548-1553H. Yamamoto et.al., ‘‘ Wide Temperature Range Operation of 10.7 Gbit / s Uncooled DFB-LD TOSA with Extremely High Eye-Mask Margin ’’, 2006 Electronic Components and Technology Conference, pp1548-1553 Norio Okada et.al., ‘‘10.7 Gbit/s Low Power Consumption and Low Jitter EML TOSA Employing Interdigital Capacitor’’, European Conference on Optical Communications 2006 (ECOC 2006), 2006, pp1-2Norio Okada et.al., ‘‘10 .7 Gbit / s Low Power Consumption and Low Jitter EML TOSA Employing Interdigital Capacitor’ ’, European Conference on Optical Communications 2006 (ECOC 2006), 2006, pp1-2 Y. M. Tan et.al., ‘‘Fabrication of Thermoelectric Cooler for Device Integration’’, 2005 Electronics Packaging Technology Conference,pp802-805Y. M. Tan et.al., ‘‘ Fabrication of Thermoelectric Cooler for Device Integration ’’, 2005 Electronics Packaging Technology Conference, pp802-805

図１に示すように、TO-CAN型TOSAモジュール５０のステム１０上に搭載されるレーザダイオードなどの光半導体光源素子１１０ａは、動作時に自己発熱を伴い、それにより自身の温度が上昇することで特性が大きく変化する。温度上昇による特性変化を一定の範囲内にとどめるために、この光半導体光源素子１１０ａを搭載したサブキャリア１０８は、Ｌ字型キャリア１０５に搭載され、該キャリア１０５をペルチェ素子１４の冷却面に載置することで、キャリア１０５、サブキャリア１０８、及び光半導体光源素子１１０ａ全体を冷却している。   As shown in FIG. 1, the optical semiconductor light source element 110a such as a laser diode mounted on the stem 10 of the TO-CAN type TOSA module 50 is self-heated during operation, thereby increasing its own temperature. The characteristics change greatly. In order to keep the characteristic change due to the temperature rise within a certain range, the subcarrier 108 on which the optical semiconductor light source element 110 a is mounted is mounted on the L-shaped carrier 105, and the carrier 105 is mounted on the cooling surface of the Peltier element 14. Thus, the entire carrier 105, subcarrier 108, and optical semiconductor light source element 110a are cooled.

TO-CAN型TOSAモジュールでは、TO-CANのステムの大きさが仕様で規定されている。また、規定された規格の中で搭載する個々の素子をできるだけ小型化することが求められており、この点では冷却素子としてのペルチェ素子の小型化も例外ではない。ただし、ペルチェ素子を小型化することは冷却性能を低下させることにもなる。このようにペルチェ素子を小型化すると冷却性能向上の余地が厳しくなるため、スペースが許される範囲でペルチェ素子の大きさをギリギリまで大きくしたいという要望がある。しかしながら、冷却性能を上げるためにペルチェ素子を大きくした結果、配線端子１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆとペルチェ素子１４との距離が十分に確保できていないと、ペルチェ素子１４をステム１０に固定する際に、ハンダの染み出しなどによって配線同士がショートしてしまうというリスクがあった。   In the TO-CAN type TOSA module, the size of the TO-CAN stem is specified in the specification. In addition, it is required to reduce the size of each element mounted in the specified standard as much as possible. In this respect, the size reduction of the Peltier element as a cooling element is no exception. However, reducing the size of the Peltier element also decreases the cooling performance. If the Peltier element is reduced in size as described above, the room for improving the cooling performance becomes severe. Therefore, there is a demand for increasing the size of the Peltier element to the limit as long as space is allowed. However, as a result of enlarging the Peltier element to improve the cooling performance, if the distance between the wiring terminals 12b, 12c, 12d, 12e, and 12f and the Peltier element 14 is not sufficiently secured, the Peltier element 14 is fixed to the stem 10. In doing so, there was a risk that the wires would be short-circuited due to solder seepage.

本発明の課題は、ペルチェ素子の冷却性能を向上させるとともに半田の染み出しなどによる配線ショートのリスクを回避した、小型のTO-CAN型TOSAモジュールを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a small TO-CAN type TOSA module which improves the cooling performance of the Peltier element and avoids the risk of wiring short-circuit due to solder seepage.

上記の課題を解決するために、
本発明の請求項１に記載された発明は、気密封止用の誘電体によって高周波給電用信号リード線が固定されたステムと、前記ステム上面に載置された冷却素子としてのペルチェ素子と、前記ペルチェ素子上に載置されるキャリアと、前記キャリア上に搭載され、前記信号リード線と接続される光半導体光源素子とを備えたTO-CAN型TOSAモジュールであって、前記ペルチェ素子の放熱面よりも大きい面積を有する凹部を前記ステム上面に形成し、この凹部に前記放熱面がステムと対向するように前記ペルチェ素子を搭載することを特徴とするTO-CAN型TOSAモジュールである。 To solve the above problem,
The invention described in claim 1 of the present invention includes a stem in which a signal lead wire for high-frequency power feeding is fixed by a dielectric material for hermetic sealing, a Peltier element as a cooling element placed on the upper surface of the stem, A TO-CAN type TOSA module comprising a carrier mounted on the Peltier element and an optical semiconductor light source element mounted on the carrier and connected to the signal lead wire, wherein the Peltier element dissipates heat. The TO-CAN type TOSA module is characterized in that a recess having an area larger than the surface is formed on the upper surface of the stem, and the Peltier element is mounted in the recess so that the heat radiating surface faces the stem.

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載のTO-CAN型TOSAモジュールにおいて、前記凹部は、ペルチェ素子の放熱面が埋設されないよう深さが設定されていることを特徴とする。   The invention described in claim 2 is characterized in that, in the TO-CAN type TOSA module according to claim 1, the recess has a depth set so that the heat dissipation surface of the Peltier element is not embedded.

請求項３に記載された発明は、請求項１に記載のTO-CAN型TOSAモジュールにおいて、前記凹部は、前記ペルチェ素子の高さの０．７５倍以下の深さが設定されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the TO-CAN type TOSA module according to the first aspect, the recess is set to have a depth not more than 0.75 times the height of the Peltier element. Features.

請求項４に記載された発明は、請求項２に記載のTO-CAN型TOSAモジュールにおいて、前記凹部は、前記ペルチェ素子の高さの０．３７倍以上、０．６９倍以下の深さが設定されていることを特徴とする。   The invention described in claim 4 is the TO-CAN type TOSA module according to claim 2, wherein the recess has a depth of 0.37 times or more and 0.69 times or less the height of the Peltier element. It is characterized by being set.

請求項５に記載された発明は、請求項１から４のいずれかに記載のTO-CAN型TOSAモジュールにおいて、前記凹部は、前記ペルチェ素子の放熱面側基板の側面と前記凹部の側壁とが、ペルチェ素子の放熱面側基板の高さ以下の間隔で離間されるよう設定されていることを特徴とする。   The invention described in claim 5 is the TO-CAN type TOSA module according to any one of claims 1 to 4, wherein the recess includes a side surface of the heat dissipation surface side substrate of the Peltier element and a side wall of the recess. The heat dissipation surface side substrate of the Peltier element is set so as to be spaced at a distance equal to or less than the height.

本発明のTO-CAN型TOSAモジュールによれば、冷却機能を有するペルチェ素子を実装する際に、ペルチェ素子の搭載スペースを十分に確保することによって、高い冷却性能をもつ大型ペルチェ素子が使用できる、ペルチェ素子をモジュール内に組立てる際に、ハンダが意図しない領域まで広がることによって発生する配線ショートのリスクを回避できる、ペルチェ素子搭載位置の位置決めが容易になる、凹み部の深さの分だけキャリアの高さ、すなわちTO-CANの全長を短くできる、といった様々な効用が期待できる。   According to the TO-CAN type TOSA module of the present invention, when mounting a Peltier element having a cooling function, a large Peltier element with high cooling performance can be used by ensuring a sufficient mounting space for the Peltier element. When assembling the Peltier element in the module, it is possible to avoid the risk of short-circuiting caused by the solder spreading to an unintended area.Easy positioning of the Peltier element mounting position. Various effects such as height, that is, the total length of TO-CAN can be shortened can be expected.

従来のTO-CAN型TOSAモジュールを示す図である。It is a figure which shows the conventional TO-CAN type TOSA module. 本発明のTO-CAN型TOSAモジュールの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the TO-CAN type TOSA module of the present invention. 図２に示すTO-CAN型TOSAモジュールのＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing of the TO-CAN type TOSA module shown in FIG. ペルチェ素子の高さＨとステムの凹み部深さＤとの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the height H of a Peltier device, and the recessed part depth D of a stem. 凹み部深さＤとペルチェ素子１０９の消費電力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the recessed part depth D and the power consumption of the Peltier device 109. FIG. 凹み部深さＤとペルチェ素子１０９の最高温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the recessed part depth D and the highest temperature of the Peltier device 109. FIG.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図２は本発明のTO-CAN型TOSAモジュールの一例を示す斜視図であり、図３は図２に示すTO-CAN型TOSAモジュールのＡ−Ａ断面図である。TO-CAN型TOSAモジュール１００は、気密封止用の誘電体１１、１３と、高周波電気信号やＤＣ電流を通すための複数の配線端子（信号リード線）１２ａ、１２ｂ・・・とを備えたステム１０上に光半導体光源素子１１０ａ等を搭載して構成されている。図示の例では、配線端子１２ａに高周波電気信号を通している。また、ステム１０の底面にはフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）６が設けられている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. FIG. 2 is a perspective view showing an example of the TO-CAN type TOSA module of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the TO-CAN type TOSA module shown in FIG. The TO-CAN type TOSA module 100 includes dielectrics 11 and 13 for hermetic sealing, and a plurality of wiring terminals (signal lead wires) 12a, 12b,... For passing high-frequency electrical signals and DC currents. An optical semiconductor light source element 110 a and the like are mounted on the stem 10. In the illustrated example, a high-frequency electrical signal is passed through the wiring terminal 12a. A flexible printed circuit board (FPC) 6 is provided on the bottom surface of the stem 10.

ステム１０に用いられる材料は、発熱源である光半導体光源素子１１０ａから発生する熱を放熱する効率を高めるという観点では、熱伝導率が高い材料であることが求められる。ただし、ステム１０を構成する材料として金属系の熱伝導率が高いものを用いると、一般に熱膨張係数も高いものとなる。一方、温度変化によって、高周波電気信号を通すための配線端子１２ａの周囲に設けられる気密封止用のガラス材料とステムとの間でひずみが生じないように、ステム１０と同程度の高い熱膨張係数を有するガラス材料を用いることが求められる。ここで、ステム１０の熱伝導率を優先して高い熱膨張係数を持つガラス材料を用いる場合、一般にガラス材料の比誘電率も大きなものになる事に注意する必要がある。配線端子１２ａのうち、ステム１０を通過する部分は中心導体が封止用の円形ガラスで囲まれた同軸ケーブルみなせるが、同軸ケーブルには、その特性インピーダンスが標準値の５０Ωであることが求められる。５０Ωのインピーダンスを比誘電率の高いガラスで実現するには、ガラスの直径が１ｍｍを大幅に超える大きさになる。ステムに埋め込まれたガラスの上に素子を置くことは信頼性上不可能であり、ステム１０内でガラスが大きな面積を占有するような構造は許容できない。   The material used for the stem 10 is required to be a material having high thermal conductivity from the viewpoint of increasing the efficiency of radiating heat generated from the optical semiconductor light source element 110a which is a heat generation source. However, if a material having a high metal-based thermal conductivity is used as the material constituting the stem 10, the coefficient of thermal expansion is generally high. On the other hand, the thermal expansion is as high as that of the stem 10 so that no distortion occurs between the stem and the glass material for hermetic sealing provided around the wiring terminal 12a for passing a high-frequency electrical signal due to temperature change. It is required to use a glass material having a coefficient. Here, when a glass material having a high thermal expansion coefficient is used in preference to the thermal conductivity of the stem 10, it is necessary to pay attention to the fact that the relative dielectric constant of the glass material is generally large. The portion of the wiring terminal 12a that passes through the stem 10 can be regarded as a coaxial cable having a central conductor surrounded by a sealing circular glass. However, the coaxial cable is required to have a characteristic impedance of 50Ω as a standard value. . In order to realize an impedance of 50Ω with a glass having a high relative dielectric constant, the diameter of the glass greatly exceeds 1 mm. Placing the element on the glass embedded in the stem is impossible in terms of reliability, and a structure in which the glass occupies a large area in the stem 10 is unacceptable.

これらの観点から、ステム１０を２層構成とし、ステムの上層１０ａ（発熱源である光半導体光源素子１１０ａ等がペルチェ素子１０９等を介して搭載される層）を熱伝導率が高い材料で構成し、ステムの下層１０ｂを比誘電率と熱膨張係数が低いガラス材料にマッチする材料で構成している。例えば、ステム上層１０ａを熱伝導率が高いＳＰＣ（軟鋼、冷間圧延鋼）で構成し、ステム下層１０ｂを熱膨張係数が低いＦｅ（鉄）−Ｎｉ（ニッケル）−Ｃｏ（コバルト）合金（Ｋｏｖａｒ、コバール）で構成することができる。   From these viewpoints, the stem 10 has a two-layer structure, and the upper layer 10a of the stem (the layer on which the optical semiconductor light source element 110a or the like as a heat source is mounted via the Peltier element 109 or the like) is made of a material having high thermal conductivity. The lower layer 10b of the stem is made of a material that matches a glass material having a low relative dielectric constant and a low thermal expansion coefficient. For example, the stem upper layer 10a is made of SPC (soft steel, cold rolled steel) having high thermal conductivity, and the stem lower layer 10b is made of Fe (iron) -Ni (nickel) -Co (cobalt) alloy (Kovar) having a low thermal expansion coefficient. , Kovar).

ステム上層１０ａは、配線端子１２ａの周囲が中空（空気は比誘電率がほぼ最小の１）にされている。一方でステム下層１０ｂは、配線端子１２ａの周囲の誘電体１３として比誘電率と熱膨張係数が低いガラス材料が同軸状に配置されることによりステム１０を気密封止している。ステム上層１０ａの誘電体として用いられる空気の誘電率は、ステム下層１０ｂの誘電体１３として用いられるガラス材料の誘電率よりも低い。従って、ステム上層１０ａの誘電体１３の部分、すなわち中空の部分の径は、ステム下層１０ｂの誘電体１３の部分、すなわちガラス材料が設けられた部分の径よりも小さく構成できる。このようにステム上層１０ａにおいて、高周波電気信号を通す配線端子１２ａの周囲を中空、すなわち誘電体１３として低誘電率の空気を用いると、配線端子１２ａの周囲の断面積を小さく構成しても特性インピーダンスを５０Ωに整合させることができる、すなわちインピーダンスマッチングがとれるため、小型化に貢献できるという点でも好ましい。また、配線端子１２ａの周囲の断面積を小さく構成できること以外にも、ステム１０上に搭載する素子の面積を広く確保できるという利点や配線端子周辺を気密封止したステムにレンズキャップを抵抗溶接する際の応力負荷を低減し、ガラス材料にクラックが入るなど製造上のリスクを低減することができる。   The stem upper layer 10a is hollow around the wiring terminal 12a (air has a relative dielectric constant of about 1). On the other hand, the stem lower layer 10b hermetically seals the stem 10 by coaxially arranging a glass material having a low relative dielectric constant and a low thermal expansion coefficient as the dielectric 13 around the wiring terminal 12a. The dielectric constant of air used as the dielectric of the stem upper layer 10a is lower than the dielectric constant of the glass material used as the dielectric 13 of the stem lower layer 10b. Therefore, the diameter of the dielectric 13 portion of the stem upper layer 10a, that is, the hollow portion can be made smaller than the diameter of the portion of the dielectric layer 13 of the stem lower layer 10b, that is, the portion provided with the glass material. As described above, in the stem upper layer 10a, when the periphery of the wiring terminal 12a through which the high-frequency electrical signal passes is hollow, that is, when air having a low dielectric constant is used as the dielectric 13, the characteristics can be obtained even if the sectional area around the wiring terminal 12a is reduced. The impedance can be matched to 50Ω, that is, impedance matching can be taken, which is preferable in that it can contribute to downsizing. In addition to the fact that the cross-sectional area around the wiring terminal 12a can be made small, the lens cap is resistance welded to the stem in which the area of the element mounted on the stem 10 can be secured widely and the wiring terminal periphery is hermetically sealed. It is possible to reduce the stress on production and to reduce manufacturing risks such as cracks in the glass material.

ステム１０には上面に突出したノーズ１０ｃが一体に形成されている。ノーズ１０ｃはステム上層１０ａと同じＳＰＣ等の金属製の材料で構成することができる。ステム１０は底面に設けられたグランドピン（図示せず）によって接地されることでグランド電位に保たれている。ノーズ１０ｃも、このステム１０と一体成形されることによってグランド電位に保たれている。なお、ノーズ１０ｃはステム１０とは別に作製され、半田等でステムに張り合わせて、ステム１０と同じグランド電位に保たれている構成としてもよい。ノーズ１０ｃの前面（図示手前側の面）には中継線路基板１０１が半田によって固定されている。中継線路基板１０１は、ＡｌＮ（窒化アルミ）、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）等のセラミック材料で構成することができる。 The stem 10 is integrally formed with a nose 10c protruding from the upper surface. The nose 10c can be made of the same metal material such as SPC as the stem upper layer 10a. The stem 10 is kept at the ground potential by being grounded by a ground pin (not shown) provided on the bottom surface. The nose 10c is also kept at the ground potential by being integrally formed with the stem 10. The nose 10c may be manufactured separately from the stem 10, and may be attached to the stem with solder or the like and maintained at the same ground potential as the stem 10. A relay line substrate 101 is fixed to the front surface (front surface in the figure) of the nose 10c with solder. The relay line substrate 101 can be made of a ceramic material such as AlN (aluminum nitride) or Al 2 O 3 (alumina).

図３においてノーズ１０ｃ前面に固定された中継線路基板１０１の前面には、高周波変調信号（光半導体光源素子の駆動信号）用の信号リード線１２ａと接続される中継線路１０２ａとこの中継線路（信号線路）１０２ａの両側に配置される誘電体（誘電体が露出されている部分）８０と、誘電体８０をはさんで中継線路１０２ａの両側に形成されたグランドパターン１０２Ｇとが設けられている。中継線路基板１０１前面に設けられたグランドパターン１０２Ｇは、スルーホールｈ１、ｈ２、ｈ３・・・を介して中継線路基板１０１の裏側に配されるノーズ１０ｃとグランド接続されている。さらに中継線路基板１０１のグランドパターン１０２Ｇは、ステム１０に近接する領域においてステム１０に半田Ｓ１、Ｓ２によって接続されてステム１０と同電位にされることで安定なマイクロ波の伝搬ができるようにグランド強化されている。   In FIG. 3, on the front surface of the relay line substrate 101 fixed to the front surface of the nose 10c, a relay line 102a connected to a signal lead wire 12a for a high-frequency modulation signal (optical semiconductor light source element drive signal) and the relay line (signal) Lines) 102a are provided with dielectrics (portions where the dielectrics are exposed) 80 disposed on both sides, and ground patterns 102G formed on both sides of the relay line 102a with the dielectrics 80 interposed therebetween. The ground pattern 102G provided on the front surface of the relay line substrate 101 is connected to the ground via a through hole h1, h2, h3... And a nose 10c disposed on the back side of the relay line substrate 101. Further, the ground pattern 102G of the relay line substrate 101 is connected to the stem 10 by solders S1 and S2 in the region close to the stem 10 so as to have the same potential as the stem 10 so that stable microwave propagation is possible. It has been strengthened.

中継線路基板１０１上の中継線路１０２ａは、ボンディングワイヤ１０４を介してサブキャリア基板１０８上の中継線路（信号線路）１０２ｂと接続されている。サブキャリア基板１０８は、ＡｌＮ（窒化アルミ）、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）等のセラミック材料で構成することができる。この中継線路１０２ｂの両側には誘電体（誘電体が露出されている部分）８１が配置され、誘電体８１の周囲にはグランドパターン１２０Ｇがめっきされている。サブキャリア基板１０８上の中継線路１０２ｂを伝搬するマイクロ波の安定化のために、中継線路基板１０１のグランドパターン１０２Ｇとサブキャリア基板１０８のグランドパターン１２０Ｇとが、ボンディングワイヤ１０３ａ、１０３ｂによって接続されている。 A relay line 102 a on the relay line substrate 101 is connected to a relay line (signal line) 102 b on the subcarrier substrate 108 via a bonding wire 104. The subcarrier substrate 108 can be made of a ceramic material such as AlN (aluminum nitride) or Al 2 O 3 (alumina). Dielectrics (portions where the dielectric is exposed) 81 are arranged on both sides of the relay line 102b, and a ground pattern 120G is plated around the dielectric 81. In order to stabilize the microwave propagating through the relay line 102b on the subcarrier substrate 108, the ground pattern 102G of the relay line substrate 101 and the ground pattern 120G of the subcarrier substrate 108 are connected by bonding wires 103a and 103b. Yes.

ステム１０上には、冷却素子としてのペルチェ素子１０９が搭載されている。本発明のTO-CAN型TOSAモジュール１００では、後述するように、ステム１０上面に、ペルチェ素子の放熱面よりも大きい面積を有する凹み部１０ｄを形成し、この凹み部１０ｄにペルチェ素子１０９を搭載することに特徴がある。このような構成にすることにより、ペルチェ素子１０９を搭載する位置決めを容易に出来るようになり、小型のTO-CAN型TOSAモジュールに実装する場合でもペルチェ素子の搭載スペースを十分に確保することによって、ペルチェ素子の冷却性能を向上させるとともに半田の染み出しなどによる配線ショートのリスクを回避している。また、凹み部１０ｄにペルチェ素子をしまいこむことで、ステム上に積み上げられるように搭載された部品の先端とステム上面の距離を縮めることができ、ステム上に構成された素子全体を覆うレンズキャップやモジュール全体のサイズを小さくすることができる。また、ステム１０上面に構成された凹み部１０ｄをペルチェ素子の放熱面よりも広く確保することで、ペルチェ素子を搭載する際の作業トレランスを広く出来ること、余分な半田を逃がす領域を確保し染み出した半田によるペルチェ素子のショートや周辺にある電気配線とのショートのリスクを低減している。なお、図２は図３で示すＡ−Ａ断面図の断面の位置を示すために、便宜上、断面の位置を示すＡ−Ａ線が通る凹み部１０ｄの部分を特にペルチェ素子１０９から隙間を開けて図示しているが、実際にはペルチェ素子１０９と凹み部１０ｄの側壁との間の隙間はほぼ均等である。   On the stem 10, a Peltier element 109 as a cooling element is mounted. In the TO-CAN type TOSA module 100 of the present invention, as will be described later, a recess 10d having an area larger than the heat dissipation surface of the Peltier element is formed on the upper surface of the stem 10, and a Peltier element 109 is mounted on the recess 10d. There is a feature in doing. By adopting such a configuration, positioning for mounting the Peltier element 109 can be facilitated, and even when mounted on a small TO-CAN type TOSA module, a sufficient space for mounting the Peltier element is ensured. In addition to improving the cooling performance of the Peltier element, it avoids the risk of wiring short-circuit due to solder leakage. Also, by enclosing the Peltier element in the recess 10d, the distance between the tip of the component mounted so as to be stacked on the stem and the top surface of the stem can be shortened, and the lens cap that covers the entire element configured on the stem And the size of the entire module can be reduced. In addition, by securing the recessed portion 10d formed on the upper surface of the stem 10 wider than the heat dissipation surface of the Peltier element, it is possible to widen the working tolerance when mounting the Peltier element, and to secure a region for releasing excess solder. This reduces the risk of short-circuiting the Peltier element due to the solder and short circuit with the surrounding electrical wiring. 2 shows the position of the cross section of the AA cross section shown in FIG. 3 for the sake of convenience, a portion of the recessed portion 10d through which the AA line indicating the position of the cross section passes is opened particularly from the Peltier element 109. In practice, however, the gaps between the Peltier element 109 and the side wall of the recess 10d are substantially uniform.

また、ペルチェ素子１０９上には、各種部品を搭載するためのキャリア１０５が搭載されている。キャリア１０５は、Ｃｕ-Ｗ（銅とタングステンの金属化合物）等の金属、すなわち導体で構成できる。キャリア１０５には、上部に光半導体光源素子１１０ａからの光をコリメート光にするためのレンズ１０６が搭載され、その下側にサブキャリア基板１０８を搭載している。サブキャリア基板１０８には、光半導体光源素子として、レーザダイオードと光変調器とをモノリシック集積したチップ１１０ａが搭載され、他に光変調器部を駆動制御するための中継線路１０２ｂ、終端抵抗１１０ｂ、コンデンサ１１０ｃ、温度センサとしてのサーミスタ１１０ｄなどが搭載されている。レーザダイオードからの光が光変調器部を通過する際に、中継線路１０２ｂから変調器部に印加される電気信号に応じた変調信号が光信号に付与（重畳）される。終端抵抗１１０ｂ、コンデンサ１１０ｃなどは、中継線路１０２ｂから光変調器部に効率よく高周波電気信号を引き込むようにその抵抗値や容量、配置が設計されている。キャリア１０５には、さらに、レーザ出力を監視するフォトダイオード（ＰＤ）１１０ｅ、コンデンサ１１０ｆなどが搭載され、外部から光デバイスの動作状態をモニタしたり、電源回路の揺らぎ等の影響が光デバイスに及ばないようにしたり出来るように設計されている。なお、ここでは光源素子１１０ａの構成を外部変調型とした場合について説明したが、レーザダイオードそのものを変調する直接変調型で構成してもよい。   On the Peltier element 109, a carrier 105 for mounting various components is mounted. The carrier 105 can be made of a metal such as Cu—W (a metal compound of copper and tungsten), that is, a conductor. The carrier 105 is mounted with a lens 106 on the upper side for converting the light from the optical semiconductor light source element 110a into collimated light, and a subcarrier substrate 108 is mounted on the lower side thereof. On the subcarrier substrate 108, a chip 110a in which a laser diode and an optical modulator are monolithically integrated is mounted as an optical semiconductor light source element. In addition, a relay line 102b, a termination resistor 110b for driving and controlling the optical modulator unit, A capacitor 110c, a thermistor 110d as a temperature sensor, and the like are mounted. When light from the laser diode passes through the optical modulator unit, a modulation signal corresponding to the electrical signal applied from the relay line 102b to the modulator unit is added (superposed) to the optical signal. The resistance value, capacitance, and arrangement of the termination resistor 110b, the capacitor 110c, and the like are designed so as to efficiently draw a high-frequency electric signal from the relay line 102b to the optical modulator unit. The carrier 105 further includes a photodiode (PD) 110e for monitoring the laser output, a capacitor 110f, and the like. The operation state of the optical device is monitored from the outside, and influences such as fluctuations in the power supply circuit are exerted on the optical device. It is designed not to be able to. Although the case where the configuration of the light source element 110a is the external modulation type has been described here, the configuration may be a direct modulation type that modulates the laser diode itself.

また、ステム１０の光半導体光源素子１１０ａ等の搭載面の上方空間は、レンズ４が設けられたキャップ５によって封止されている。光ファイバや光ファイバを差し込むレセプタクル部に設けられた光導波路に光デバイスの出力を結合させるため、レンズ１０６でコリメートされた光出力をレンズ４によって集光できるよう設計されている。   The space above the mounting surface of the stem 10 such as the optical semiconductor light source element 110a is sealed by a cap 5 provided with a lens 4. The optical output collimated by the lens 106 is designed to be collected by the lens 4 in order to couple the output of the optical device to an optical fiber or an optical waveguide provided in a receptacle portion into which the optical fiber is inserted.

次に、ペルチェ素子１０９を搭載するための凹み部１０ｄについてさらに説明する。図４は、凹み部１０ｄの深さＤとペルチェ素子の高さＨとを説明するための図である。本発明のTO-CAN型TOSAモジュール１００は、図４に示すように、ステム１０上面に凹み部１０ｄを形成し、この凹み部１０ｄにペルチェ素子１０９を搭載するため、凹み部１０ｄの面積は搭載するペルチェ素子１０９の占有面積に基づいて設定される。   Next, the recessed portion 10d for mounting the Peltier element 109 will be further described. FIG. 4 is a diagram for explaining the depth D of the recessed portion 10d and the height H of the Peltier element. As shown in FIG. 4, the TO-CAN type TOSA module 100 of the present invention has a recess 10d formed on the upper surface of the stem 10, and the Peltier element 109 is mounted on the recess 10d. It is set on the basis of the occupied area of the Peltier element 109.

ペルチェ素子１０９は、図４に示すように、放熱板（放熱面）１０９ａ上に、ゼーベック素子１０９ｂと、冷却板(冷却面)１０９ｃとが積層されて構成される。このように積層されたペルチェ素子１０９が、放熱板１０９ａがステム１０に対向するように搭載される。凹み部１０ｄの深さＤは、ペルチェ素子の高さＨに基づいて設定される。具体的には、凹み部１０ｄの深さＤは、ペルチェ素子の冷却板１０９ｃが埋設されないような深さとされる。なお、図４は便宜上、素子の断面を示すために冷却板１０９ｃが放熱板１０９ａ、ゼーベック素子１０９ｂよりも大きく図示されているが、実際には放熱板１０９ａ、ゼーベック素子１０９ｂ、冷却板１０９ｃはほぼ同じ大きさである。   As shown in FIG. 4, the Peltier element 109 is configured by laminating a Seebeck element 109b and a cooling plate (cooling surface) 109c on a heat radiating plate (heat radiating surface) 109a. The Peltier elements 109 stacked in this way are mounted so that the heat dissipation plate 109a faces the stem 10. The depth D of the recess 10d is set based on the height H of the Peltier element. Specifically, the depth D of the recess 10d is set to such a depth that the cooling plate 109c of the Peltier element is not embedded. 4 shows the cooling plate 109c larger than the heat radiating plate 109a and the Seebeck element 109b for the sake of convenience, in order to show the cross section of the element, but actually the heat radiating plate 109a, the Seebeck element 109b, and the cooling plate 109c are almost the same. It is the same size.

最適な凹み部１０ｄの深さＤを決定するために、凹み部１０ｄの深さＤを変化させて、ペルチェ素子１０９の消費電力および最高温度の変化の様子をシミュレーションした結果を示す。シミュレーションでは、サブキャリア基板１０８上に発熱体（図示せず）が置かれた図２，３と同様の構造をコンピュータ上に構築した。このなかで、ステム１０に仮想的な筺体が接するように境界条件を設定した。ほか、筺体およびTOSAモジュールを囲む空気の温度（環境温度）は75℃に、ペルチェ素子の冷却板の温度Tcは35℃に、発熱体（図示せず）の発熱量（ペルチェ素子の吸熱量）Qabとして0.3ワットを設定した。これにより、冷却性能線図を用いて、ペルチェ素子に流すべき電流Iとペルチェ素子に発生する電圧からペルチェ素子の消費電力Qpeltierが算出できる。またQabとQpeltierの合算値をペルチェ素子の放熱面に与え、熱収支方程式を数値的に解くと、定常状態でのTOSAモジュールの温度分布が求められる。図５は、こうして得られた凹み部の深さとペルチェ素子１０９の消費電力（ペルチェ素子に流れる電流と発生する電圧の積）との関係を示す図であり、図６は凹み部の深さとペルチェ素子１０９の最高温度との関係を示す図である。最高温度は放熱版内に位置する。ペルチェ素子の高さＨを約０．８ｍｍとし、そのうち放熱板/冷却板の高さをそれぞれ約０．２ｍｍ、ペルチェ素子１０９の側面とステムの凹み部１０ｄの側壁との距離が約０．１２５ｍｍという構造を想定し、凹み部１０ｄの深さＤによって放熱効率がどのように変化するのかを計算した。   In order to determine the optimum depth D of the recessed portion 10d, the result of simulating changes in the power consumption and the maximum temperature of the Peltier element 109 by changing the depth D of the recessed portion 10d is shown. In the simulation, a structure similar to FIGS. 2 and 3 in which a heating element (not shown) is placed on the subcarrier substrate 108 is constructed on a computer. Among these, the boundary condition was set so that the virtual housing was in contact with the stem 10. In addition, the temperature of the air surrounding the housing and the TOSA module (environmental temperature) is 75 ° C, the temperature Tc of the Peltier element cooling plate is 35 ° C, and the amount of heat generated by the heating element (not shown) (the amount of heat absorbed by the Peltier element) Qab was set to 0.3 watts. Thus, the power consumption Qpeltier of the Peltier element can be calculated from the current I to be passed through the Peltier element and the voltage generated in the Peltier element using the cooling performance diagram. In addition, when the sum of Qab and Qpeltier is given to the heat dissipation surface of the Peltier element and the heat balance equation is solved numerically, the temperature distribution of the TOSA module in the steady state can be obtained. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the depth of the recess thus obtained and the power consumption of the Peltier element 109 (the product of the current flowing through the Peltier element and the voltage generated), and FIG. 6 shows the relationship between the depth of the recess and the Peltier element. 10 is a diagram showing a relationship with the maximum temperature of an element 109. FIG. The maximum temperature is located in the heat dissipation plate. The height H of the Peltier element is about 0.8 mm, of which the height of the heat sink / cooling plate is about 0.2 mm, respectively, and the distance between the side surface of the Peltier element 109 and the side wall of the recess 10d of the stem is about 0.125 mm. Assuming this structure, how the heat radiation efficiency changes depending on the depth D of the recess 10d was calculated.

凹み部深さＤとペルチェ素子１０９の消費電力との関係は、図５に示すように、凹み部深さＤが０ｍｍから約０．３ｍｍとなるまでの範囲では消費電力は最初に一旦下がったあとは凹み部深さＤを深くしてもほぼ一定である。さらに凹み部深さＤが深くなると、約０．５ｍｍとなるまでの範囲では消費電力が約０．５５Ｗとなるまで低下している。しかし、凹み部深さＤが約０．５ｍｍを越えて深くなると、消費電力は約０．５５Ｗから徐々に増大している。   As shown in FIG. 5, the relationship between the recess depth D and the power consumption of the Peltier element 109 is such that the power consumption first decreases in the range from the recess depth D to 0 mm to about 0.3 mm. After that, even if the dent depth D is increased, it is substantially constant. Further, when the depth D of the dent increases, the power consumption decreases to about 0.55 W in the range up to about 0.5 mm. However, when the depth D of the dent increases beyond about 0.5 mm, the power consumption gradually increases from about 0.55 W.

凹み部の深さＤとペルチェ素子の放熱板１０９ａの最高温度との関係は、図６に示すように、凹み部深さＤが０ｍｍから約０．３ｍｍとなるまでの範囲では最高温度は最初に一旦下がったあとは凹み部深さＤを深くしてもほぼ一定である。さらに凹み部深さＤが深くなると、約０．５ｍｍとなるまでの範囲では最高温度が約８０．７℃となるまで低下している。しかし、凹み部深さＤが約０．５ｍｍを越えて深くなると、最高温度は約８０．７℃から徐々に増大する。   As shown in FIG. 6, the relationship between the depth D of the dent and the maximum temperature of the heat sink 109a of the Peltier element is the highest in the range from the depth D of 0 mm to about 0.3 mm. Once lowered, the depth D is substantially constant even if the depth D of the dent is increased. Furthermore, when the dent part depth D is deepened, the maximum temperature is lowered to about 80.7 ° C. in the range up to about 0.5 mm. However, the maximum temperature gradually increases from about 80.7 ° C. when the depth D of the dent increases beyond about 0.5 mm.

このシミュレーション結果から、本発明の効果が得られる凹み部の深さＤの数値範囲は、約０．６０ｍｍ以下の範囲であることが導かれる。この範囲はペルチェ素子の高さＨに対して０．７５倍以下の深さＤとなる範囲である。特に好適な範囲は、特に消費電力が下がる約０．３０ｍｍ〜約０．５５ｍｍで、ペルチェ素子の高さＨに対して０．３７〜０．６９倍の深さＤとなる範囲である。   From this simulation result, it is derived that the numerical range of the depth D of the dent portion in which the effect of the present invention is obtained is a range of about 0.60 mm or less. This range is a range where the depth D is 0.75 times or less with respect to the height H of the Peltier element. A particularly preferable range is a range in which the power consumption decreases from about 0.30 mm to about 0.55 mm, and the depth D is 0.37 to 0.69 times the height H of the Peltier element.

また、このシミュレーションにおいては、ペルチェ素子の放熱板１０９ａの側面とステムの凹み部１０ｄの側壁とが形成する間隔は約０．１２５ｍｍとしている。すなわち、ステム１０上に形成される凹み部１０ｄは、ペルチェ素子の放熱板１０９ａと重なる部分からさらに約０．１２５ｍｍだけ幅広にした面を有する場合を想定している。   In this simulation, the distance formed between the side surface of the heat dissipation plate 109a of the Peltier element and the side wall of the recess 10d of the stem is about 0.125 mm. In other words, it is assumed that the recess 10d formed on the stem 10 has a surface that is further widened by about 0.125 mm from the portion that overlaps the heat dissipation plate 109a of the Peltier element.

ペルチェ素子の放熱板１０９ａの側面とステムの凹み部１０ｄの側壁とが形成する間隔は、放熱板１０９ａがぎりぎり収容される程度以上であればよいが、ある程度の余裕があることが好ましい。ペルチェ素子１０９の搭載時の誤差によるステムとの物理的接触による破損、半田の流れこみによるショート、を生じる可能性をなくすためである。   The interval formed between the side surface of the heat dissipation plate 109a of the Peltier element and the side wall of the recess 10d of the stem may be at least enough to accommodate the heat dissipation plate 109a, but preferably has some allowance. This is to eliminate the possibility of causing damage due to physical contact with the stem due to an error in mounting the Peltier element 109 and short-circuiting due to solder flow.

また、ペルチェ素子の放熱板１０９ａの側面とステムの凹み部１０ｄの側壁とが形成する間隔は、放熱板１０９ａの板の高さとほぼ等しい大きさ以下とされることが好ましい。ペルチェ素子の放熱板１０９ａの側面とステムの凹み部１０ｄの側壁とが形成する間隔が放熱板１０９ａの板の高さとほぼ等しい大きさ以下であると、放熱効率が目に見えて改善されるからである。ペルチェ素子１０９は、光半導体光源素子１１０ａ等で発生した熱エネルギーを、ステムの凹み部１０ｄの側壁に吸収させて、TO-CAN外部に移動させるように機能している。しかしながら、放熱板１０９ａの側面とステムの凹み部１０ｄの側壁とが形成する空間（余裕空間）が増えすぎると、放熱板１０９ａからの熱がステムの凹み部１０ｄの側壁に伝わらずに、余裕空間内に放熱されて再びペルチェ素子１０９等に戻るという熱エネルギーの授受のループがTO-CAN内でできてしまい、放熱効率が落ちてしまうからである。   Moreover, it is preferable that the space | interval which the side surface of the heat sink 109a of a Peltier element and the side wall of the recessed part 10d of a stem form is below the magnitude | size substantially equal to the height of the board of the heat sink 109a. If the distance formed between the side surface of the heat dissipation plate 109a of the Peltier element and the side wall of the recess 10d of the stem is less than or equal to the height of the heat dissipation plate 109a, the heat dissipation efficiency is visibly improved. It is. The Peltier element 109 functions to absorb the thermal energy generated by the optical semiconductor light source element 110a and the like on the side wall of the recess 10d of the stem and move it outside the TO-CAN. However, if the space (margin space) formed by the side surface of the heat sink 109a and the side wall of the recess 10d of the stem increases too much, the heat from the heat sink 109a is not transferred to the side wall of the recess 10d of the stem, so This is because a heat energy transfer loop in which heat is radiated into the Peltier element 109 and the like again is formed in the TO-CAN, and the heat radiation efficiency is lowered.

ペルチェ素子の放熱板１０９ａの側面とステムの凹み部１０ｄの側壁とが形成する間隔は、このシミュレーションにおけるペルチェ素子１０９の大きさを有する場合、より好ましくは約０．１２５ｍｍである。約０．１２５ｍｍよりも大きくすると、製造時の位置決め誤差を考慮し作業性を良くする事や、これ以上近接させハンダが漏れて側壁に溜ったときにペルチェ素子をショートさせてしまうことを十分に防止するなどの理由からである。またペルチェ素子の放熱板１０９ａの側面とステムの凹み部１０ｄの側壁とが形成する間隔を約０．１２５ｍｍよりも小さくすると、小型のCANでは配線端子との間隔が十分確保でき、かつ物理的、電気的に干渉しやすくなるという問題を回避できるからでもある。   The distance formed between the side surface of the heat dissipation plate 109a of the Peltier element and the side wall of the recess 10d of the stem is more preferably about 0.125 mm when having the size of the Peltier element 109 in this simulation. If it is larger than about 0.125 mm, it is possible to improve the workability in consideration of the positioning error at the time of manufacturing, or to short-circuit the Peltier element when the solder leaks and collects on the side wall. This is because of prevention. Further, if the distance formed between the side surface of the heat sink 109a of the Peltier element and the side wall of the recessed portion 10d of the stem is smaller than about 0.125 mm, a small CAN can secure a sufficient distance from the wiring terminal, This is also because the problem of electrical interference can be avoided.

また、ペルチェ素子をステムに固定する時に使う半田がペルチェ素子とショートするようなことを防ぐためには、側壁間の距離によって、最大の凹み部の深さＤをペルチェ素子の高さＨの半分以下に設定してもよい。   Further, in order to prevent the solder used when fixing the Peltier element to the stem from being short-circuited with the Peltier element, the maximum depth D of the dent is less than half of the height H of the Peltier element depending on the distance between the side walls. May be set.

このように、本発明のTO-CAN型TOSAモジュールによれば、小型のTO-CAN型TOSAモジュールにペルチェ素子を実装する際に、ペルチェ素子の冷却性能を向上させるとともに半田の染み出しなどによる配線ショートのリスクを回避できる。   As described above, according to the TO-CAN type TOSA module of the present invention, when mounting a Peltier element on a small TO-CAN type TOSA module, the cooling performance of the Peltier element is improved and wiring by solder exudation or the like is performed. The risk of short circuit can be avoided.

４ レンズ
５ キャップ
６ フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
１０ ステム
１０ａ ステムの上層
１０ｂ ステムの下層
１０ｃ ノーズ
１１、１３ 気密封止用の誘電体
１４ ペルチェ素子
８０、８１ 誘電体
１００ TO-CAN型TOSAモジュール
１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ，１２ｆ 配線端子（信号リードピン）
１０１ 中継線路基板
１０２ａ、１０２ｂ 中継線路
１０２Ｇ、１２０Ｇ グランドパターン
１０３ａ、１０３ｂ・・・ ボンディングワイヤ
１０４ ボンディングワイヤ
１０５ キャリア
１０６ レンズ
１０８ サブキャリア基板
１０９ ペルチェ素子
１０９ａ 放熱板
１０９ｂ ゼーベック素子
１０９ｃ 冷却板
１１０ａ 光半導体光源素子（レーザダイオード）
１１０ｂ 終端抵抗
１１０ｃ コンデンサ
１１０ｄ サーミスタ
１１０ｅ フォトダイオード（ＰＤ）
１１０ｆ コンデンサ
Ｓ１、Ｓ２ 半田
ｈ１、ｈ２、ｈ３・・・ スルーホール 4 Lens 5 Cap 6 Flexible printed circuit board (FPC)
10 stem 10a stem upper layer 10b stem lower layer 10c nose 11, 13 dielectric 14 for hermetic sealing Peltier element 80, 81 dielectric 100 TO-CAN type TOSA module 12b, 12c, 12d, 12e, 12f wiring terminal (signal Lead pin)
101 Relay line substrates 102a, 102b Relay lines 102G, 120G Ground patterns 103a, 103b ... Bonding wire 104 Bonding wire 105 Carrier 106 Lens 108 Subcarrier substrate 109 Peltier element 109a Heat sink 109b Seebeck element 109c Cooling plate 110a Optical semiconductor light source element (Laser diode)
110b Terminating resistor 110c Capacitor 110d Thermistor 110e Photodiode (PD)
110f Capacitors S1, S2 Solder h1, h2, h3... Through hole

Claims (5)

気密封止用の誘電体によって信号リード線が固定されたステムと、
前記ステム上面に載置された冷却素子としてのペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子上に載置されるキャリアと、
前記キャリアに搭載され、前記信号リード線と接続される光半導体光源素子とを備えたTO-CAN型TOSAモジュールであって、
前記ペルチェ素子の放熱面よりも大きい面積を有する凹部を前記ステム上面に形成し、この凹部に前記放熱面がステムと対向するように前記ペルチェ素子を搭載することを特徴とするTO-CAN型TOSAモジュール。 A stem with signal leads fixed by a dielectric for hermetic sealing;
A Peltier element as a cooling element placed on the upper surface of the stem;
A carrier placed on the Peltier element;
A TO-CAN type TOSA module comprising an optical semiconductor light source element mounted on the carrier and connected to the signal lead wire,
A TO-CAN type TOSA, wherein a concave portion having an area larger than the heat dissipation surface of the Peltier element is formed on the upper surface of the stem, and the Peltier element is mounted in the concave portion so that the heat dissipation surface faces the stem. module. 前記凹部は、ペルチェ素子の冷却面が埋設されないよう深さが設定されていることを特徴とする請求項１に記載のTO-CAN型TOSAモジュール。   2. The TO-CAN type TOSA module according to claim 1, wherein a depth of the recess is set so that a cooling surface of the Peltier element is not embedded. 3. 前記凹部は、前記ペルチェ素子の高さの０．７５倍以下の深さが設定されていることを特徴とする請求項１に記載のTO-CAN型TOSAモジュール。   2. The TO-CAN type TOSA module according to claim 1, wherein the recess is set to a depth not more than 0.75 times the height of the Peltier element. 3. 前記凹部は、前記ペルチェ素子の高さの０．３７倍以上、０．６９倍以下の深さが設定されていることを特徴とする請求項２に記載のTO-CAN型TOSAモジュール。   3. The TO-CAN type TOSA module according to claim 2, wherein the recess has a depth of 0.37 to 0.69 times the height of the Peltier element. 前記凹部は、前記ペルチェ素子の放熱面側基板の側面と前記凹部の側壁とが、ペルチェ素子の放熱面側基板の高さ以下の間隔で離間されるよう設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のTO-CAN型TOSAモジュール。   The recess is set such that a side surface of the heat dissipation surface side substrate of the Peltier element and a side wall of the recess are spaced apart by a distance equal to or less than a height of the heat dissipation surface side substrate of the Peltier element. Item 5. The TO-CAN type TOSA module according to any one of Items 1 to 4.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013004833A (en) * 2011-06-20 2013-01-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> High frequency module and method for connecting high frequency line thereof
JP2013110691A (en) * 2011-11-24 2013-06-06 Olympus Corp Imaging device for microscope
CN103852835A (en) * 2012-12-06 2014-06-11 三菱电机株式会社 Optical module and optical transmission method
CN104600559A (en) * 2013-10-31 2015-05-06 三菱电机株式会社 Optical module
US10168493B2 (en) 2016-02-05 2019-01-01 Mitsubishi Electric Corporation Optical module
JP2020021912A (en) * 2018-08-03 2020-02-06 日本ルメンタム株式会社 Optical subassembly and optical module
JP2020021911A (en) * 2018-08-03 2020-02-06 日本ルメンタム株式会社 Optical subassembly and optical module
JP2020098837A (en) * 2018-12-17 2020-06-25 日本ルメンタム株式会社 Optical sub-assembly and optical module
JP2021044331A (en) * 2019-09-10 2021-03-18 ＣＩＧ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｊａｐａｎ株式会社 Optical sub-assembly and optical module
JP2022043008A (en) * 2020-09-03 2022-03-15 ショット アクチエンゲゼルシャフト Header for electronic component
US11862930B2 (en) 2018-02-09 2024-01-02 Mitsubishi Electric Corporation Optical module having restriction body fixed to stem and having a linear thermal expansion coefficient smaller than that of the stem

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003017761A (en) * 2001-07-02 2003-01-17 Kyocera Corp Thermo-electric conversion module for surface mounting and thermo-electric conversion module integrated package
JP2004207434A (en) * 2002-12-25 2004-07-22 Mitsubishi Electric Corp Optical module and optical transmitter
JP2008226988A (en) * 2007-03-09 2008-09-25 Sumitomo Electric Ind Ltd Photoelectric conversion module
JP2009152339A (en) * 2007-12-20 2009-07-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical device, and its manufacturing method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003017761A (en) * 2001-07-02 2003-01-17 Kyocera Corp Thermo-electric conversion module for surface mounting and thermo-electric conversion module integrated package
JP2004207434A (en) * 2002-12-25 2004-07-22 Mitsubishi Electric Corp Optical module and optical transmitter
JP2008226988A (en) * 2007-03-09 2008-09-25 Sumitomo Electric Ind Ltd Photoelectric conversion module
JP2009152339A (en) * 2007-12-20 2009-07-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical device, and its manufacturing method

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013004833A (en) * 2011-06-20 2013-01-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> High frequency module and method for connecting high frequency line thereof
JP2013110691A (en) * 2011-11-24 2013-06-06 Olympus Corp Imaging device for microscope
CN103852835A (en) * 2012-12-06 2014-06-11 三菱电机株式会社 Optical module and optical transmission method
CN103852835B (en) * 2012-12-06 2017-01-04 三菱电机株式会社 Optical module and optical transmission method
CN104600559A (en) * 2013-10-31 2015-05-06 三菱电机株式会社 Optical module
US10168493B2 (en) 2016-02-05 2019-01-01 Mitsubishi Electric Corporation Optical module
US11862930B2 (en) 2018-02-09 2024-01-02 Mitsubishi Electric Corporation Optical module having restriction body fixed to stem and having a linear thermal expansion coefficient smaller than that of the stem
JP7245620B2 (en) 2018-08-03 2023-03-24 日本ルメンタム株式会社 Optical subassemblies and optical modules
JP2020021911A (en) * 2018-08-03 2020-02-06 日本ルメンタム株式会社 Optical subassembly and optical module
JP7249745B2 (en) 2018-08-03 2023-03-31 日本ルメンタム株式会社 Optical subassemblies and optical modules
JP2020021912A (en) * 2018-08-03 2020-02-06 日本ルメンタム株式会社 Optical subassembly and optical module
JP2020098837A (en) * 2018-12-17 2020-06-25 日本ルメンタム株式会社 Optical sub-assembly and optical module
JP7295634B2 (en) 2018-12-17 2023-06-21 日本ルメンタム株式会社 Optical subassemblies and optical modules
JP2021044331A (en) * 2019-09-10 2021-03-18 ＣＩＧ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｊａｐａｎ株式会社 Optical sub-assembly and optical module
JP2022043008A (en) * 2020-09-03 2022-03-15 ショット アクチエンゲゼルシャフト Header for electronic component
JP7230141B2 (en) 2020-09-03 2023-02-28 ショット アクチエンゲゼルシャフト Headers for electronic components

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