JP2018097288A - 光モジュール及び伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロウ付けに起因する歩留りの低下が抑制される、光モジュール及び伝送装置の提供。【解決手段】半導体光素子と、１以上のリード端子を備える、ステムと、１以上のリード端子がそれぞれ貫通する１以上の開口部を備える配線基板と、を、備える光モジュールであって、ステムは、配線基板が対向して戴置される戴置面と、配線基板の両外側にそれぞれ配置され、戴置面の法線方向に沿って突起する、２個の突起部分と、を有し、配線基板は、裏面に配置される接地導体層と、表面のうち、２個の突起部分の近傍となる領域にそれぞれ配置されるとともに、接地導体層と電気的に接続される２個の接地導体パターンと、をさらに備え、ステムの２個の突起部分と、２個の接地導体パターンとは、ロウ付けにより電気的に接続される。【選択図】図７

Description

本発明は、光モジュール及び伝送装置に関し、特に、ロウ付けに起因する歩留り低下を抑制する技術に関する。

２本のリード端子と１本の接地端子とを備えるステムと、ステムに接続される配線基板（例えば、フレキシブル基板）と、を備える光モジュールが、一般に用いられている。この場合、ステムと、配線基板とが、電気的に接続される必要がある。そのために、配線基板は、ステムの２本のリード端子及び１本の接地端子それぞれに対応する３個の開口部を有しており、２本のリード端子及び１本の接地端子をそれぞれ対応する３個の開口部に貫通させて、半田付けを実施ことにより、ステムと配線基板は、電気的に接続される。

しかしながら、近年の光モジュールの小型化の要請により、ステムの小型化が求められている。それゆえ、ステムに接地端子を設けずに、フレキシブル基板の接地導体層とステムの接続面とを電気的に直接させるのが望ましい。特許文献１に、フレキシブル基板の両側に略半円形状の切り欠け部を設け、フレキシブル基板の切り欠け部とステムの接続面とを半田により電気的に接続させる構造が開示されている。

特開２０１６−１８８６２号公報 特開２００６−８０４１８号公報

しかしながら、ステムと配線基板を接続後、光モジュールに搭載する際に、配線基板に外力がかかると、ステムと配線基板の接続箇所に応力がかかることとなる。発明者らによる鋭意検討の結果、特許文献１に開示されるフレキシブル基板の構造では、ステムの接続面は平坦面であり、フレキシブル基板の切り欠け部とステムとの接続箇所に設けられる半田が、ステムの接続面の外縁より外側へ（すなわち、ステム径外へ）流れ出しが発生する場合があり、流れ出した場合には、ステムと他の部品と実装に問題が派生し得るとの知見を発明者らは得ている。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、ロウ付けに起因する歩留りの低下が抑制される、光モジュール及び伝送装置の提供を目的とする。

（１）上記課題を解決するために、本発明に係る光モジュールは、半導体光素子と、前記半導体光素子に入力する電気信号を伝達する及び／又は前記半導体光素子から出力される電気信号を伝達する１以上のリード端子を備える、ステムと、前記１以上のリード端子がそれぞれ貫通する１以上の開口部を備える配線基板と、を、備える光モジュールであって、前記ステムは、前記配線基板が対向して戴置される、戴置面と、前記配線基板の両外側にそれぞれ配置され、前記戴置面の法線方向に沿って突起する、２個の突起部分と、を有し、前記配線基板は、前記ステムの戴置面と対向する側にある裏面に配置される接地導体層と、前記裏面とは反対側にある表面のうち、前記２個の突起部分の近傍となる領域にそれぞれ配置されるとともに、前記接地導体層と電気的に接続される２個の接地導体パターンと、をさらに備え、前記ステムの前記２個の突起部分と、前記２個の接地導体パターンとは、ロウ付けにより電気的に接続される。

（２）上記（１）に記載の光モジュールであって、前記配線基板は、平面視して、前記２個の接地導体パターンが配置される領域それぞれに、１以上の貫通穴を備え、ロウ付けにより、前記１以上の貫通穴の少なくとも一部を介して、前記２個の接地導体パターンそれぞれは、前記接地導体層と電気的に接続されてもよい。

（３）上記（１）又は（２）に記載の光モジュールであって、前記配線基板は、前記表面に、前記１以上のリード端子のうちそれぞれと電気的に接続するとともに、前記１以上のリード端子それぞれから、第１の方向に延伸する１以上のストリップ導体を、さらに備え、前記配線基板の前記表面において、前記２個の接地導体パターンが前記２個の突起部分とロウ付けされる領域は、前記１以上のストリップ導体が前記１以上のリード端子より前記第１の方向に沿って延伸する側に配置されていてもよい。

（４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の光モジュールであって、戴置面と突起部分の最上部との距離は、配線基板の厚みより大きくてもよい。

（５）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の光モジュールであって、前記ステムに備えられる前記１以上のリード端子は、差動信号が伝送される１対のリード端子であり、当該１対のリード端子は、前記第１の方向に交差する第２の方向に並んでいてもよい。

（６）本発明に係る伝送装置は、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の光モジュールが、搭載される、伝送装置であってもよい。

本発明により、ロウ付けに起因する歩留りの低下が抑制される、光モジュール及び伝送装置が提供される。

本発明の第１の実施形態に係る光モジュールの構成を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る光送信モジュール／光受信モジュールの構成を示す模式斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る光送信モジュール／光受信モジュールの構成を示す模式斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るＬＤモジュール／ＰＤモジュールの構成を示す模式断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るステムの構造を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るフレキシブル基板の構造を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るフレキシブル基板の構造を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るステム及びフレキシブル基板の斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るステム及びフレキシブル基板の断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るステムの構造を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るステム及びフレキシブル基板の斜視図である。

以下に、図面に基づき、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、以下に示す図は、あくまで、実施形態の実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光モジュール１の構成を示す模式図である。当該実施形態に係る光モジュール１は、送信機能及び受信機能を有するトランシーバであり、光送信モジュール２Ａと、光受信モジュール２Ｂと、フレキシブル基板３Ａ，３Ｂと、プリント回路基板４と、電気コネクタ５と、を備えている。

伝送装置１００に、複数の光モジュール１が、電気コネクタ５によりそれぞれ搭載されている。伝送装置１００は、例えば、大容量のルータやスイッチである。伝送装置１００は、例えば交換機の機能を有しており、基地局などに配置される。伝送装置１００は、光モジュール１より受信用のデータ（受信用の電気信号）を取得し、どこへ何のデータを送信するかを判断し、送信用のデータ（送信用の電気信号）を生成し、該当する光モジュール１へそのデータを伝達する。

光モジュール１の光送信モジュール２Ａは、送信用の電気信号を波長多重光信号に変換し、光ファイバ１０１Ａへ送信する。光モジュール１の光受信モジュール２Ｂは、光ファイバ１０１Ｂを介して受信する波長多重光信号を受信用の電気信号に変換する。プリント回路基板４と、光送信モジュール２Ａ及び光受信モジュール２Ｂとは、それぞれフレキシブル基板３Ａ，３Ｂ（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）を介して接続されている。プリント回路基板４より送信用の電気信号がフレキシブル基板３Ａを介して光送信モジュール２Ａへ伝送される。光受信モジュール２Ｂより受信用の電気信号がフレキシブル基板３Ｂを介してプリント回路基板４へ伝送される。

当該実施形態に係る光伝送システムは、２個以上の光モジュール１と、２個以上の伝送装置１００と、１個以上の光ファイバ１０１を含む。各伝送装置１００に、１個以上の光モジュール１が搭載される。２個の伝送装置１００にそれぞれ搭載される光モジュール１の間を、光ファイバ１０１が接続している。一方の伝送装置１００が生成した送信用のデータが搭載される光モジュール１によって光信号に変換され、かかる光信号を光ファイバ１０１へ送信される。光ファイバ１０１上を伝送する光信号は、他方の伝送装置１００に搭載される光モジュール１によって受信され、光モジュール１が光信号を電気信号へ変換し、受信用のデータとして当該他方の伝送装置１００へ伝送する。

当該実施形態に係る光モジュール１は、ビットレートが１００Ｇｂｉｔ／ｓ級のものであり、ＣＦＰ系、ＱＳＦＰ２８（各ＭＳＡ規格）に最適である。ＣＦＰ系、ＱＳＦＰ２８においては、光モジュール１は、送信用が４チャネル（光送信モジュール２Ａ）、受信用が４チャネルであり（光受信モジュール２Ｂ）、ともにＷＤＭ（光波長多重通信）用途に使用されている。各々のチャネルを伝送する電気信号のビットレートは２５Ｇｂｉｔ／ｓ乃至２８Ｇｂｉｔ／ｓである。

図２は、当該実施形態に係る光送信モジュール２Ａ／光受信モジュール２Ｂの構成を示す模式斜視図である。ここでは、光送信モジュール２Ａについて説明する。当該実施形態に係る光送信モジュール２Ａは、４つのＬＤモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ（ＬＤ：Laser Diode）と、光ＭＵＸモジュール１５Ａ（ＭＵＸ：Multiplexer）と、を備える。光ＭＵＸモジュール１５Ａは、光送信モジュール２Ａの光合波機能を内蔵し、合波される光（波長多重光信号）を外部の光ファイバ１０１Ａへ接続するためのスリーブアセンブリ１６を備えている。４つのＬＤモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａは、互いに異なる波長の光信号をそれぞれ出射する。例えば、ＣＷＤＭ用途では、４つのＬＤモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａは、１２７１ｎｍ帯、１２９１ｎｍ帯、１３１１ｎｍ帯、及び１３３１ｎｍ帯の４つの波長帯の光波長の光信号をそれぞれ出射する。なお、光受信モジュール２Ｂは、４つのＰＤモジュール１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ（ＰＤ：Photo Diode）と、光ＤｅＭＵＸモジュール１５Ｂ（ＤｅＭＵＸ：DeMultiplexer）と、を備える。

図３は、当該実施形態に係る光送信モジュール２Ａ／光受信モジュール２Ｂの構成を示す模式斜視図である。図３は、図２に示す光送信モジュール２Ａ（又は、光受信モジュール２Ｂ）から、ＬＤモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ（又は、ＰＤモジュール１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ）を取り外した状態を示している。各ＬＤモジュール（又は、ＰＤモジュール）は、ステム１８を備えている。ここでは、光送信モジュール２Ａについて説明する。光ＭＵＸモジュール１５Ａは４つの設置部２１，２２，２３，２４を有しており、４つの設置部２１，２２，２３，２４は、４つのＬＤモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａそれぞれの先端（後述するフェルール２５）と接合箇所にて接触して接合し、各設置部はＬＤモジュールを保持固定する機能を有している。

図４は、当該実施形態に係るＬＤモジュール１１Ａ／ＰＤモジュール１１Ｂの構成を示す模式断面図である。他のＬＤモジュール１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ（又は、他のＰＤモジュール１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ）も同じ構造をしている。ここでは、ＬＤモジュール１１Ａについて説明する。ＬＤモジュール１１Ａは、フェルール２５に加えて、ＬＤ素子２６Ａと集光レンズ２７とをさらに備えている。ここでＬＤ素子２６Ａが電気信号を光信号へ変換する発光素子である。ＰＤモジュール１１Ｂは、ＬＤ素子２６Ａの代わりに、ＰＤ素子２６Ｂを備えており、ここでＰＤ素子２６Ｂが光信号を電気信号へ変換する受光素子である。

以下、ＬＤモジュール及びＰＤモジュールを光サブアセンブリと称する。当該実施形態に係る光モジュール１の主な特徴は、光サブアセンブリに備えられるステムの構造と、該ステムに電気的に接続されるフレキシブ基板の構造とにある。図２及び図３に、ＬＤモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ（又は、ＰＤモジュール１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ）が記載されているが、ＬＤモジュール（又はＰＤモジュール）に備えられるステム１８の詳細な構造は簡単のため省略されている。ステム１８の詳細な構造については、後述する。

当該実施形態に係る光モジュールは、半導体光素子と、ステムと、配線基板と、を備える。ここで、半導体光素子は、電気信号から光信号に変換する発光素子（例えば、ＬＤ素子）、又は光信号から電気信号に変換する受光素子（例えば、ＰＤ素子）である。ＬＤモジュールは、ＣＡＮ型ＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub-Assembly）であり、ＬＤ素子はＬＤモジュールの中に収納されている。ＰＤモジュールは、ＣＡＮ型ＲＯＳＡ（Receiver Optical Sub-Assembly）であり、ＰＤ素子はＰＤモジュールの中に搭載されている。すなわち、光サブアセンブリは、半導体光素子とステムとを含んでいる。また、配線基板とは、ここでは、フレキシブル基板である。図１には簡単のため、フレキシブル基板３Ａ，３Ｂが記載されているが、実際には、フレキシブル基板３Ａ（又は、フレキシブル基板３Ｂ）は、４個のフレキシブル基板からなる。光送信モジュール２Ａ（又は光受信モジュール２Ｂ）は、４個のＬＤモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ（又は、４個のＰＤモジュール１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ）を備えており、各ＬＤモジュール（又は、各ＰＤモジュール）それぞれにフレキシブル基板が電気的に接続されるからである。すなわち、各光サブアセンブリは、対応するフレキシブル基板と電気的に接続される。

当該実施形態に係る伝送装置は、当該実施形態に係る光モジュールが搭載される伝送装置である。当該実施形態に係る光伝送システムは、２個の伝送装置と、２個の伝送装置にそれぞれ搭載される２個の光モジュールと、該２個の光モジュールを接続する光ファイバと、を備える光伝送システムである。

図５は、当該実施形態に係るステム１８の構造を示す斜視図である。ステム１８の断面は略円形状を有している。ステム１８は、１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂ（リードピン）を備える。ステム１８本体に、１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂのための１対のスルーホールが設けられており、１対のスルーホールを１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂが貫通するように、１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂが配置され、１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂと、１対のスルーホールとの間に、絶縁体３２（例えばガラス体）が配置される。ここでは、ＬＤ素子は、１対の信号電極と接地電極とを備えており、１対の信号電極が１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂと電気的に接続され、接地電極がステム１８本体と電気的に接続される。すなわち、ＬＤ素子は発光素子であり、１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂは、ＬＤ素子に入力する電気信号を伝達する。また、光サブアセンブリがＰＤモジュールである場合、半導体光素子はＰＤ素子であり、ＰＤ素子は受光素子である。１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂは、ＰＤ素子から出力する電気信号を伝達する。

ステム１８は、戴置面３３と、２個以上の突起部分を有する。ここでは、ステム１８は、２個の突起部分３４Ａ，３４Ｂを有しており、２個の突起部分３４Ａ，３４Ｂは、戴置面３３の両側の縁よりそれぞれ、上方（図５の上向き）に延びる側面３５と、該側面の上縁より、戴置面３３と平行に延びる上段面３６と、を有している。すなわち、ステム１８のフレキシブル基板４０と接続される側の上表面は、戴置面３３と、その両側に配置される２個の突起部分３４Ａ，３４Ｂとで、段差構造となっている。２個の突起部分３４Ａ，３４Ｂは、戴置面３３の法線方向に沿って（すなわち、図５の上方へ向けて）突起している。ステム１８の係る形状は、金属成型により容易に形成することができる。

図６Ａ及び図６Ｂは、当該実施形態に係るフレキシブル基板４０の構造を示す平面図である。図６Ａ及び図６Ｂは、ステム１８にフレキシブル基板４０が接続されている状態を示している。なお、構造を明確にするために、図６Ａは、半田５０が配置される前の状態を、図６Ｂは、半田５０が配置されている状態を、それぞれ示している。

フレキシブル基板４０は配線基板の一例であり、フレキシブル基板４０は、表面に配置される、１対のストリップ導体４１Ａ，４１Ｂと、裏面に配置される接地導体層４２（図示せず）とを、さらに備える。ここで、フレキシブル基板４０の裏面は、ステム１８の戴置面３３と対向する側にある面であり、表面は裏面と反対側にある面である。フレキシブル基板４０は、表面のうち、２個の突起部分３４Ａ，３４Ｂの近傍となる領域にそれぞれ配置される、２個の接地導体パターン４３Ａ，４３Ｂを、さらに備える。表面に配置される各接地導体パターンと裏面に配置される接地導体層４２とは電気的に接続されている。電気的な接続をより確実にするために、フレキシブル基板４０は、平面視して、２個の接地導体パターン４３Ａ，４３Ｂが配置される領域それぞれに、１以上の貫通穴４４を備える。ここでは、各接地導体パターンは３個の貫通穴４４を備えている。各貫通穴４４は、フレキシブル基板４０の表面から裏面に亘って貫通しており、半田５０により、３個の貫通穴４４のうち少なくとも一部の貫通穴４４を介して、２個の接地導体パターン４３Ａ，４３Ｂそれぞれは、接地導体層４２と電気的に接続される。ここでは、図６Ｂに示す通り、各各接地導体パターンは、３個の貫通穴４４のうち、１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂに最も近い貫通穴４４が完全に半田５０に覆われており、２番目に近い貫通穴４４の一部が半田５０に覆われている。

ここでは、１対のストリップ導体４１Ａ，４１Ｂと接地導体層４２とを含んで、マイクロストリップ型の差動伝送線路が構成される。１対のストリップ導体４１Ａ，４１Ｂは、それぞれ一定の幅（導体幅）を維持して、互いに一定の幅（導体間隔）で離間しつつ、互いに平行して、第１の方向（図６Ａ及び図６Ｂの上下方向）に延伸している。１対のストリップ導体４１Ａ，４１Ｂの一端（図６Ａ及び図６Ｂの上側の端）は、１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂと接続するために、両側に少し広がるとともに、１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂの配置される領域を囲う形状となっている。フレキシブル基板４０は、１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂの配置される領域に、１対のストリップ導体４１Ａ，４２Ｂをそれぞれ貫く１対の開口部４５Ａ，４５Ｂ（図示せず）を備えており、フレキシブル基板４０がステム１８と接続される状態では、１対の開口部４５Ａ，４５Ｂに、１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂがそれぞれ貫通する。ステム１８の１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂと、フレキシブル基板４０の１対のストリップ導体４１Ａ，４１Ｂとは、それぞれ半田５１により電気的に接続される。

なお、フレキシブル基板４０の表面には、１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂとの接続領域と、ステム１８本体と２個の接地導体パターン４３Ａ、４３Ｂとを電気的に接続する半田５０の配置領域と、を除いて、１対のストリップ導体４１Ａ，４１Ｂを覆って、カバーレイ４６が配置される。すなわち、１対のストリップ導体４１Ａ，４１Ｂは、フレキシブル基板４０の表面（ステム１８の戴置面３３に対向する側とは反対側）に配置されているが、最表層にはカバーレイ４６が配置されており、１対のストリップ導体４１Ａ，４１Ｂ自体は、一部の領域を除いて最表層ではない。しかしながら、ここでは、１対のストリップ導体４１Ａ，４１Ｂは、フレキシブル基板４０の表面に配置されるとしてもよいものとする。同様に、フレキシブル基板４０の裏面には、接地導体層４２が基本的に全面に亘って配置されている。フレキシブル基板４０の裏面には、表面と同様に、ステム１８の戴置面３３と対向する部分（の少なくとも一部）を除いて、接地導体層４２を覆って、カバーレイが配置される。すなわち、接地導体層４２は、フレキシブル基板４２の裏面（ステム１８の戴置面３３に対向する側）に配置されているが、最表層にはカバーレイが配置されており、接地導体層４２自体は、一部の領域を除いて最表層ではない。しかしながら、ここでは、接地導体層４２は、フレキシブル基板４０の裏面に配置されるとしてもよいものとする。

当該実施形態に係る光モジュール１は、ステム１８本体とフレキシブル基板４０の接地導体層４２とが、ロウ付けにより電気的に接続されていることを特徴とする。ステム１８は２個の突起部分３４Ａ，３４Ｂを有している。また、フレキシブル基板４０は、その表面に、突起部分３４Ａ，３４Ｂの近傍となる領域それぞれに配置される２個の接地導体パターン４３Ａ，４３Ｂを備えている。２個の半田５０は、２個の突起部分３４Ａ，３４Ｂと、２個の接地導体パターン４３Ａ，４３Ｂと、それぞれ物理的に接することにより、２個の突起物３４Ａ，３４Ｂと２個の接地導体パターン４３Ａ，４３Ｂとを電気的に接続している。半田５０は、２個の突起部分３４Ａ，３４Ｂの上段面３６を覆って配置されているが、上段面３６に付着した半田５０のうち余剰の部分は、側面３５に沿って戴置面３３側に流れ落ちるので、半田５０が上段面３６の両外側へ、すなわち、ステム１８の外縁の外側へ流れ出ることを抑制している。半田５０がステム１８の外縁の外側へ流れ出ることが抑制されることにより、歩留りが向上するとともに、半田５０の位置ずれために要していたスペースを縮小することができるので、小型化にも寄与することができる。ステムにリード接地端子を設ける必要もなく、低コスト化に寄与することができる。

当該実施形態に係る光モジュール１において、図６Ｂに示す通り、１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂは、第１の方向（１対のストリップ導体４１Ａ，４１Ｂの延伸方向）に対して交差する第２の方向に並んでいるのが望ましい。ここで、第２の方向は、第１の方向と実質的に直交しているのがさらに望ましい。また、当該実施形態に係る光モジュール１において、図６Ｂに示す通り、フレキシブル基板４０の表面において、２個の半田５０（１対の半田５０）が配置される箇所は、すなわち、２個の接地導体パターン４３Ａ，４３Ｂが２個の突起部分３４Ａ，３４Ｂと半田付けされる領域は、１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂより、第１の方向に沿って、１対のストリップ導体４１Ａ，４１Ｂが１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂより離れるよう延伸する側（図６Ｂに示す下側）に配置されるのが望ましい。ステム１８とフレキシブル基板４０とが接続されている状態において、外力がこれらにかかる場合、最も強い応力が発生する場所は、フレキシブル基板４０が折り曲げられる位置であり、かかる位置は、フレキシブル基板４０を平面視してステム１８の外縁付近であり、２個の半田５０が配置される場所が、外縁付近にあるか、第１の方向に沿って、外縁付近と１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂとの間にあることにより、１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂと１対のストリップ導体４１Ａ，４１Ｂとの接続部分（２個の半田５１が配置される場所）に強い応力が発生することを抑制できている。

図７は、当該実施形態に係るステム１８及びフレキシブル基板４０の斜視図であり、図８は、当該実施形態に係るステム１８及びフレキシブル基板４０の断面図である。図８に示す断面は、図６ＢのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線による断面を示している。なお、図７、８では説明の簡略化のためにカバーレイ４６は表示していない。図７及び図８に示す通り、２個の突起部分３４Ａ，３４Ｂの上段面３６の高さは、接続される状態におけるフレキシブル基板４０の上表面の高さより高くなっている。戴置面３３と突起部分３４Ａ，３４Ｂの最上部（戴置面３３から最も離れる部分）との距離は、フレキシブル基板４０の厚みより大きい。ステム１８がかかる構造となることにより、図７及び図８に示す通り、２個の半田５０は、２個の突起部分３４Ａ，３４Ｂの上段面３６から側面３５を介して接地導体パターン４３Ａ，４３Ｂに亘って、配置される。このように半田５０によりフレキシブル基板４０を上から押さえつけるように固定されることで、フレキシブル基板４０の剥がれ防止効果も得ることができる。

近年の通信トラフィックの増大に伴い、高密度伝送を可能とする光モジュールへの小型化、低コスト化の要求が高まっている。こうした光モジュールは、複数のメーカー間でのマルチソースアグリーメント（ＭＳＡ）が締結され、電気特性、光学特性、外形寸法等を同一規格での製品化が進んでいる。光モジュールの外形寸法については、例えば、１００Ｇｂｉｔ／ｓ光通信モジュールＣＦＰ（100 Gigabit Form Factor Pluggable）や、１００Ｇｂｉｔ／ｓ ＣＦＰの外形を小さくしたＣＦＰ２、ＣＦＰ４等の規格があり、光送信用レセプタクル、光受信用レセプタクル、電気インターフェースカードエッジの位置がこれにより定められている。こうした規格化、小型化の流れは今後も続いていくと考えられる。

高密度伝送のために１００Ｇｂｉｔ／ｓの光モジュールに搭載される光送信モジュールは、１つのパッケージに互いに異なる波長で発振する４個のＬＤ素子を集積したＴＯＳＡが普及している。しかしながら、係る光送信モジュールは、パッケージのコストが高く、実装が困難、さらに１つのレーンであるＬＤ素子の特性不良が発生すると他３レーンのＬＤ素子がたとえ良品であっても、ＴＯＳＡ自体は不良品となってしまうことから、歩留りの低下に陥りやすく、コスト低減を阻害してしまう。

そこで、当該実施形態に係る光モジュール１のように、光送信モジュール２Ａは、４個のＬＤモジュール１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄを備えている。各ＬＤモジュールは、パッケージに１個のＬＤ素子を搭載すればよく、小型化及び低コスト化が実現できる。それゆえ、図３に示す通り、４個のＬＤモジュールが搭載される光送信モジュール２Ａは、ＭＳＡで規定される光モジュール（光トランシーバ）の筐体に収容することができ、歩留りの向上やパッケージの製造コストの低減が実現でき、光モジュール自体の低コスト化に寄与できる。

当該実施形態に係る各ＬＤモジュールは、実装性に優れ、さらに小型化も可能である。光通信で使用されるＣＡＮ型光モジュールは、一般に、ステムと１以上のリード端子とを有し、ステムとステムに取り付けられるキャップとによって、半導体光素子を収容する筺体が構成される。そして、リード端子とステムは同軸線路を構成している。リード端子とステムとは、ＦＰＣなどの配線基板を介して、変調電気信号を出力する駆動デバイスに接続される。

１０ＧＨｚの伝送が可能なＸＦＰ（10 Gigabit Form Factor Pluggable）やＳＦＰ＋（Small Form Factor Pluggable）では、φ５．６ｍｍのＣＡＮ型パッケージが適応されており、ＣＦＰ４やＱＳＦＰ２８（Quad Small Form Factor Pluggable 28）では、さらに小型の光モジュールにも、複数のＴＯＳＡを収容できており、当該実施形態に係る光モジュール１は、ＣＦＰ４やＱＳＦＰ２８に最適である。本発明は、φ４ｍｍ以下の同軸型パッケージを適応したＴＯＳＡに適用するのが最適であるが、ＴＯＳＡに限定されることはなく、ＲＯＳＡでもよく、さらに、光送信器と光受信器がともに収容されるＢＯＳＡ（Bi-directional Optical Sub Assembly）であってもよい。電気信号が差動信号として伝送される場合には１対のリード端子が必要であり、シングルエンド信号として伝送される場合には１本のリード端子でよい。また、ＢＯＳＡのように、電気入力信号及び電気出力信号の両方が伝送される場合は、ともに差動信号である場合は、２対のリード端子が必要となる。いずれの場合であっても、１以上のリード端子それぞれに接続されるストリップ導体が配線基板の表面に配置される。また、ＴＯＳＡが、ＬＤ素子の光出力をモニターするモニターＰＤ素子をさらに備える場合は、ＬＤ光素子へ入力する電気信号（差動信号）のために１対のリード端子が、モニターＰＤ素子から出力される電気信号のために１本のリード端子が、それぞれ必要となり、都合３本のリード端子がステム１８に配置され、それに応じて、３本のストリップ導体が配線基板の表面に配置されることとなる。いずれの場合であっても、２個の接地導体パターンが２個の突起部分３４Ａ，３４Ｂとロウ付けされる領域は、これら１以上のリード端子が配置される箇所より、１以上のストリップ導体が１以上のリード端子より第１の方向に沿って延伸する側に配置されているのが望ましい。

現在、一般に普及しているφ５．６ｍｍのＴＯＳＡでは、リード信号端子とリード接地端子とを含むステムと、複数の開口部（スルーホール）が設けられる配線基板との接続を、リード信号端子とリード接地端子とを対応するスルーホールに挿入し半田付けすることにより、それぞれを電気的に接続させている。ここで、配線基板におけるロウ付け領域は、リード接地端子の直径より大きくなり、対応する開口部の直径はさらに大きくなる。例えば、リード接地端子の外形φが０．３ｍｍである場合、ロウ付け領域の外形はφ０．５５ｍｍとなる。位置交差の外形がおおむねφ０．１５ｍｍであるので、対応する開口部の直径はφ０．７ｍｍとなり、大きな面積を要することとなる。また、特許文献２に、ステムに掘り込みを設ける構造が開示されており、開口部の外形をφ０．４５ｍｍに抑えることができるものの、ＴＯＳＡがさらに小型化して、ステムの外形が例えば、φ３〜４ｍｍとなると、精度よく掘り込みを設ける工程が困難となる。これに対して、当該実施形態に係る光モジュール１では、リード接地端子を必要としておらず、そのために設けるスペースが不要となり、光送信モジュールの小型化に最適な構造となっている。前述の通り、本発明は光送信モジュールに最適であるが、これに限定されることはなく、光受信モジュール（ＲＯＳＡ）であっても、光送受信モジュール（ＢＯＳＡ）であっても、適用することができる。

［第２の実施形態］
図９は、本発明の第２の実施形態に係るステム１８の構造を示す斜視図である。当該実施形態に係る光モジュール１は、ステム１８の構造が、第１の実施形態に係るステム１８の構造と異なっているが、それ以外の構造については第１の実施形態と同じである。当該実施形態に係る伝送装置１００及び光伝送システムについても同様である。図９に示す通り、ステム１８の断面は、略八角形状を有している。ステム１８は、１対のリード端子３１Ａ，３１Ｂを備え、さらに、戴置面３３と２個の突起部分３７Ａ，３７Ｂとを有している。２個の突起部分３７Ａ，３７Ｂは、フレキシブル基板４０がステム１８の外縁を横切る箇所にある辺を両側に挟む２つの斜辺に接して設けられる。２個の突起部分３７Ａ，３７Ｂは、略円錐台を上底面及び下底面の中心を通る断面で切り出した、略半円錐台の形状を有している。２個の突起部分３７Ａ，３７Ｂはそれぞれ、戴置面３３から斜めに延びる側面３８と、側面３８の上縁から延びる略半円状の上段面３９と、を有している。

図１０は、当該実施形態に係るステム１８及びフレキシブル基板４０の斜視図である。図１０に示す通り、２個の突起部分３７Ａ，３７Ｂの上段面３９の高さは、接続される状態におけるフレキシブル基板４０の上表面の高さより高くなっている。戴置面３３と突起部分３７Ａ，３７Ｂの最上部との距離は、フレキシブル基板４０の厚みより大きい。ステム１８がかかる構造となることにより、図１０に示す通り、２個の半田５０は、２個の突起部分３４Ａ，３４Ｂの上段面３９から側面３８を介して接地導体パターン４３Ａ，４３Ｂに亘って、配置される。

当該実施形態に係るステム１８の断面が略八角形状を有していることにより、図２及び図３に示す通り、４個の光サブアセンブリを縦に２個、横に２個それぞれ並ぶ（２×２）ように搭載する場合に、より高密度の実装を可能としている。第１の実施形態と同様に、半田５０が上段面３９の外側へ、すなわち、ステム１８の外縁の外側へ流れ出ることを抑制している。よって、小型化と低コスト化の両方を実現することができる。

以上、本発明の実施形態に係る光モジュール、伝送装置、及び光伝送システムについて説明した。本発明は上記実施形態に限定されることなく、光送信モジュール、及び光受信モジュールに広く適用することができる。それゆえ、かかる光送信モジュール及び／又は光受信モジュールを備える光モジュールに広く適用することができる。配線基板の例として、フレキシブル基板を挙げているが、これに限定されることはなく、他の配線基板であってもよい。また、ロウ付けの例として半田付けを挙げているが、これに限定されることはなく、他のロウ付け（ロウ接）であってもよい。

１ 光モジュール、２Ａ 光送信モジュール、２Ｂ 光受信モジュール、３Ａ，３Ｂ フレキシブル基板、４ プリント回路基板、５ 電気コネクタ、１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ ＬＤモジュール、１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ ＰＤモジュール、１５Ａ 光ＭＵＸモジュール、１５Ｂ 光ＤｅＭＵＸモジュール、１６ スリーブアセンブリ、
２１，２２，２３，２４ 設置部、２５ フェルール、２６Ａ ＬＤ素子、２６Ｂ ＰＤ素子、２７ 集光レンズ、３１Ａ，３１Ｂ リード端子、３２ 絶縁体、３３ 戴置面、３４Ａ，３４Ｂ，３７Ａ，３７Ｂ 突起部分、３５，３８ 側面、３６，３９ 上段面、４０ フレキシブル基板、４１Ａ，４１Ｂ ストリップ導体、４２ 接地導体層、４３Ａ，４３Ｂ 接地導体パターン、４４ 貫通穴、４５Ａ，４５Ｂ 開口部、４６ カバーレイ、５０，５１ 半田、１００ 伝送装置、１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ 光ファイバ。

Claims (6)

1. 半導体光素子と、
   前記半導体光素子に入力する電気信号を伝達する及び／又は前記半導体光素子から出力される電気信号を伝達する１以上のリード端子を備える、ステムと、
   前記１以上のリード端子がそれぞれ貫通する１以上の開口部を備える配線基板と、
   を、備える光モジュールであって、
   前記ステムは、前記配線基板が対向して戴置される、戴置面と、前記配線基板の両外側にそれぞれ配置され、前記戴置面の法線方向に沿って突起する、２個の突起部分と、を有し、
   前記配線基板は、前記ステムの戴置面と対向する側にある裏面に配置される接地導体層と、前記裏面とは反対側にある表面のうち、前記２個の突起部分の近傍となる領域にそれぞれ配置されるとともに、前記接地導体層と電気的に接続される２個の接地導体パターンと、をさらに備え、
   前記ステムの前記２個の突起部分と、前記２個の接地導体パターンとは、ロウ付けにより電気的に接続される、
   ことを特徴とする、光モジュール。
2. 請求項１に記載の光モジュールであって、
   前記配線基板は、平面視して、前記２個の接地導体パターンが配置される領域それぞれに、１以上の貫通穴を備え、ロウ付けにより、前記１以上の貫通穴の少なくとも一部を介して、前記２個の接地導体パターンそれぞれは、前記接地導体層と電気的に接続される、
   ことを特徴とする、光モジュール。
3. 請求項１又は２に記載の光モジュールであって、
   前記配線基板は、前記表面に、前記１以上のリード端子のうちそれぞれと電気的に接続するとともに、前記１以上のリード端子それぞれから、第１の方向に延伸する１以上のストリップ導体を、さらに備え、
   前記配線基板の前記表面において、前記２個の接地導体パターンが前記２個の突起部分とロウ付けされる領域は、前記１以上のストリップ導体が前記１以上のリード端子より前記第１の方向に沿って延伸する側に配置されている、
   ことを特徴とする、光モジュール。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の光モジュールであって、戴置面と突起部分の最上部との距離は、配線基板の厚みより大きい、
   ことを特徴とする、光モジュール。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の光モジュールであって、
   前記ステムに備えられる前記１以上のリード端子は、差動信号が伝送される１対のリード端子であり、
   当該１対のリード端子は、前記第１の方向に交差する第２の方向に並ぶ、
   ことを特徴とする、光モジュール。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の光モジュールが、搭載される、伝送装置。
   
   

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