JP2021132109A - 光半導体デバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】パッケージの大型化を抑制し、特性インピーダンスのミスマッチングを低減できる光半導体デバイスを提供する。【解決手段】光半導体デバイスは、誘電体基板251のキャリア搭載面25aに設けられた第1配線パターン25dと、第1配線パターンと離間して第1配線パターンを囲む第1基準電位パターン25eと、キャリア搭載面上に設けられ、主面及びキャリア搭載面と対向する側面を有しコプレーナ線路を構成する第2配線パターン242及び第2基準電位パターン243を主面に有するキャリアブロック24と、キャリアブロックの主面上に設けられた光半導体素子27を備える。第2配線パターンの一端部は、主面において側面側の端縁まで延在し、導電性接合材41を介して第1配線パターンと導電接合され、第2基準電位パターンの一端部は、主面において側面側の端縁まで延在し、導電性接合材42を介して第1基準電位パターンと導電接合される。【選択図】図4

Description

本開示は、光半導体デバイスに関する。
特許文献1には、光モジュールに関する技術が開示されている。この光モジュールは、光素子が搭載されたセラミックパッケージと、該セラミックパッケージの開口を覆う金属製のリッドと、該リッドにジョイントスリーブを介して連結された光ファイバ接続のためのスリーブと、を備える。リッドは、セラミックパッケージに接合される平坦部と、ジョイントスリーブが嵌合される円筒部とからなる。また、この光モジュールは、セラミックパッケージ内において、セラミックパッケージの実装面と光素子の表面とが互いに平行になるように、光素子が実装されている。光素子からの光軸は、プリズムを用いて90°屈曲している。
特開2013−021220
光通信に用いられる光モジュールにおいては、近年の伝送速度の高速化に伴い、高周波信号の高品質な伝送を実現するために、伝送線路における特性インピーダンスのミスマッチング箇所を減少させることが求められている。また、近年の光モジュールには、同軸型の構造が採用される場合がある。従来より、同軸型の光モジュールにおける高周波信号の入出力経路には、リードピンが用いられている。例えばレーザダイオードといった端面発光型の光半導体素子を同軸型の光モジュールが備える場合、光半導体素子の向きは、リードピンが突出するパッケージ内面と光半導体素子の光軸とが互いに交差する向きとなる。したがって、パッケージ内面から突出したリードピンの先端と光半導体素子との電気的な接続は、ワイヤボンディングにより行われることが一般的である。しかしながら、ボンディングワイヤは細径(例えばφ25μm)であるため、比較的大きなインダクタンスを有する。故に、ボンディングワイヤの箇所において特性インピーダンスのミスマッチングが生じ易い。
なお、特許文献1に記載された構造では、光素子をセラミックパッケージの実装面に直接実装することにより、伝送経路上のボンディングワイヤを無くしている。しかし、光素子の光軸を屈曲させるためにプリズムを用いており、該プリズムの実装領域を確保するためにパッケージを大型化する必要がある。また、プリズムにおいて光軸を屈曲させるための余分な光学長が必要であり、光学設計が制約される。具体的には、光のケラレを低減するために光の有効径を拡大する必要があるが、光素子とレンズとの距離が長くなる。一般的にシングルモード光ファイバとの光結合を得るには約5倍から6倍の光学倍率がレンズに必要となる。故に、全体の光学長が長くなってしまい、光モジュールの小型化を妨げる要因となる。
そこで、本開示は、パッケージの大型化を抑制しつつ、特性インピーダンスのミスマッチングを低減できる光半導体デバイスを提供することを目的とする。
一実施形態に係る光半導体デバイスは、キャリア搭載面を有する誘電体基板と、キャリア搭載面に設けられた第1配線パターンと、キャリア搭載面に設けられ、第1配線パターンと離間して第1配線パターンを囲む第1基準電位パターンと、キャリア搭載面上に設けられ、キャリア搭載面と交差する方向に延在する主面、及びキャリア搭載面と対向する側面を有し、コプレーナ線路を構成する第2配線パターン及び第2基準電位パターンを主面に有するキャリアブロックと、キャリアブロックの主面上に設けられた光半導体素子と、を備える。第2配線パターンの一端部は、主面において少なくとも側面側の端縁まで延在し、導電性接合材を介して第1配線パターンと導電接合されている。第2配線パターンの他端部は光半導体素子と電気的に接続されている。第2基準電位パターンの一端部は、主面において少なくとも側面側の端縁まで延在し、導電性接合材を介して第1基準電位パターンと導電接合されている。
本開示によれば、パッケージの大型化を抑制しつつ、特性インピーダンスのミスマッチングを低減できる光半導体デバイスを提供することが可能となる。
図1は、一実施形態に係る光半導体デバイスを備える光送信モジュール1Aの外観を示す斜視図であって、光送信モジュール1Aを斜め上方から見た外観を示す。 図2は、一実施形態に係る光半導体デバイスを備える光送信モジュール1Aの外観を示す斜視図であって、光送信モジュール1Aを斜め下方から見た外観を示す。 図3は、光送信モジュール1Aの構成を示す断面図であって、入射光の光軸に沿った断面を示す。 図4は、キャップ21及びレンズ23を除いた発光部20を示す斜視図であって、キャリアブロック24の主面24aを含む外観を示す。 図5は、キャップ21及びレンズ23を除いた発光部20を示す斜視図であって、キャリアブロック24の裏面24dを含む外観を示す。 図6は、キャリアブロック24の外観を示す斜視図である。 図7は、板状部材25のキャリア搭載面25a及びフランジ部材26を示す斜視図である。 図8は、キャリアブロック24とキャリア搭載面25aとの接合部付近を拡大して示す斜視図である。 図9は、一実施形態の発光部20における信号伝送線路について、TDR法を用いて伝送方向の各位置におけるインピーダンスを測定した結果を示すグラフである。 図10は、第1変形例に係る発光部20Aの構成を示す斜視図であって、キャップ21及びレンズ23を省略して示している。 図11は、第2変形例に係る発光部20Bの構成を示す斜視図であって、キャップ21及びレンズ23を省略して示している。 図12は、キャリアブロック24Bとキャリア搭載面25aとの接合部付近を拡大して示す斜視図である。 第2変形例の発光部20Bにおける信号伝送線路について、TDR法を用いて伝送方向の各位置におけるインピーダンスを測定した結果を示すグラフである。 図14は、第3変形例に係る発光部20Cの構成を示す斜視図であって、キャップ21及びレンズ23を省略して示している。 図15は、図14において導電性接合材41,42,43,44を更に省略した図である。 図16は、第3変形例のキャリアブロック24Cの外観を示す斜視図である。 図17は、第3変形例の板状部材25A及びフランジ部材26を示す斜視図である。 図18は、キャリアブロック24Cとキャリア搭載面25aとの接合部付近を拡大して示す斜視図である。 図19は、第3変形例の発光部20Cにおける信号伝送線路について、TDR法を用いて伝送方向の各位置におけるインピーダンスを測定した結果を示すグラフである。
[本開示の実施形態の説明]
最初に、本開示の実施形態を列記して説明する。一実施形態に係る光半導体デバイスは、キャリア搭載面を有する誘電体基板と、キャリア搭載面に設けられた第1配線パターンと、キャリア搭載面に設けられ、第1配線パターンと離間して第1配線パターンを囲む第1基準電位パターンと、キャリア搭載面上に設けられ、キャリア搭載面と交差する方向に延在する主面、及びキャリア搭載面と対向する側面を有し、コプレーナ線路を構成する第2配線パターン及び第2基準電位パターンを主面に有するキャリアブロックと、キャリアブロックの主面上に設けられた光半導体素子と、を備える。第2配線パターンの一端部は、主面において少なくとも側面側の端縁まで延在し、導電性接合材を介して第1配線パターンと導電接合されている。第2配線パターンの他端部は光半導体素子と電気的に接続されている。第2基準電位パターンの一端部は、主面において少なくとも側面側の端縁まで延在し、導電性接合材を介して第1基準電位パターンと導電接合されている。
この光半導体デバイスでは、キャリアブロック上のコプレーナ線路の一端部が、主面において少なくとも側面側の端縁まで延在している。そして、コプレーナ線路を構成する第2配線パターン及び第2基準電位パターンは、誘電体基板のキャリア搭載面に設けられた第1配線パターン及び第1基準電位パターンとそれぞれ導電性接合材を介して導電接合されている。すなわち、上記の光半導体デバイスにおいては、キャリアブロック上のコプレーナ線路と、第1配線パターン及び第1基準電位パターンとを、ボンディングワイヤよりもインダクタンスが小さい構成にて接続することができる。したがって、特性インピーダンスのミスマッチングが生じにくい。また、上記の光半導体デバイスによれば、ボンディングワイヤを導電性接合材に置き換えるだけで済むので、特許文献1に記載された構造と比較してパッケージの大型化を抑制できる。以上のように、上記の光半導体デバイスによれば、パッケージの大型化を抑制しつつ、特性インピーダンスのミスマッチングを低減できる。
上記の光半導体デバイスにおいて、主面における第2基準電位パターンの一端部と第2配線パターンの一端部との間隔は、主面における第2基準電位パターンの残部と第2配線パターンの残部との間隔よりも大きくてもよい。この場合、特性インピーダンスのミスマッチングをより効果的に低減できる。
上記の光半導体デバイスにおいて、第2配線パターン及び第2基準電位パターンの各一端部は、主面から側面にわたって延在してもよい。この場合、キャリアブロックの側面上の第2配線パターン及び第2基準電位パターンと、誘電体基板のキャリア搭載面上の第1配線パターン及び第1基準電位パターンとが互いに対向するので、導電性接合材を介して、第1配線パターン及び第2配線パターン間、並びに第1基準電位パターン及び第2基準電位パターン間を互いに強固に接合することができる。したがって、第1配線パターン及び第2配線パターン間、並びに第1基準電位パターン及び第2基準電位パターン間の導電接合の信頼性を高めるとともに、キャリアブロックと誘電体基板との接合強度を高めることができる。
上記の光半導体デバイスにおいて、キャリアブロックは、側面上における第2基準電位パターンと第2配線パターンとの間に設けられた第1の溝を有してもよい。この場合、第1配線パターン及び第2配線パターン間の導電性接合材と、第1基準電位パターン及び第2基準電位パターン間の導電性接合材とをより確実に離間することができ、第1配線パターン及び第2配線パターンと第1基準電位パターン及び第2基準電位パターンとの短絡のおそれを低減することができる。また、この場合、キャリアブロックは、側面に設けられた第2の溝を更に有し、第2の溝を挟む一方側の領域に第2基準電位パターン及び第2配線パターンが位置してもよい。これにより、第1配線パターン及び第2配線パターンと第1基準電位パターン及び第2基準電位パターンとの短絡のおそれを更に低減することができる。
上記の光半導体デバイスにおいて、第2配線パターンの他端部は、光半導体素子の直下まで延びており、導電性接合材を介して光半導体素子の裏面電極と導電接合されてもよい。この場合、第2配線パターンと光半導体素子とをワイヤボンディングにより接続する場合と比較して、特性インピーダンスのミスマッチングを更に低減できる。
上記の光半導体デバイスは、誘電体基板のキャリア搭載面上に設けられ、キャリアブロック及び光半導体素子を覆う窓付きの金属製キャップを更に備えてもよい。この場合、キャリアブロック及び光半導体素子を好適に保護することができる。
上記の光半導体デバイスは、第1配線パターン、及びキャリア搭載面とは反対側に位置する反対面上に設けられる配線と電気的に接続し、誘電体基板をキャリア搭載面から反対面まで貫通する第1貫通配線と、第2配線パターン、及びキャリア搭載面とは反対側に位置する反対面上に設けられる別の配線と電気的に接続し、誘電体基板をキャリア搭載面から反対面まで貫通する第2貫通配線と、を更に備えてもよい。この場合、キャリアブロック上のコプレーナ線路と、光半導体デバイスの外部に接続する配線とを、ボンディングワイヤよりもインダクタンスが小さい構成にて接続することができる。
[本開示の実施形態の詳細]
本開示の光半導体デバイスの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図1及び図2は、一実施形態に係る光半導体デバイスを備える光送信モジュール1Aの外観を示す斜視図である。図1は、光送信モジュール1Aを斜め上方から見た外観を示し、図2は、光送信モジュール1Aを斜め下方から見た外観を示す。図3は、光送信モジュール1Aの構成を示す断面図であって、入射光の光軸に沿った断面を示す。光送信モジュール1Aは、長距離光通信に用いられる光受信器の一部を構成する。図1、図2及び図3に示すように、光送信モジュール1Aは、光ファイバと接続される光レセプタクル10と、光レセプタクル10に固定された発光部20とを備える。また、光レセプタクル10は、ファイバスタブ(スタブフェルール)12と、金属部材14及び15と、スリーブ16と、外郭部材(シェル)18とを有する。ファイバスタブ12は、フェルール11と、光ファイバ13とを有する。
フェルール11は、円筒形状(または円柱形状)を有する部材である。フェルール11の中心軸線は方向D1に沿って延びており、フェルール11の該中心軸線に垂直な断面は円形である。フェルール11は、方向D1において並ぶ基端面11a及び先端面11bを有する。先端面11bは、光レセプタクル10に接続される光コネクタのフェルールとフィジカルコンタクトを行う面であって、例えば球面状に研磨されている。基端面11aは、先端面11bとは反対側の面であって、この光レセプタクル10に取り付けられる発光部20と対向する。基端面11aは、フェルール11の中心軸線に垂直な面に対して僅かに(例えば8°程度)傾斜している。フェルール11は、円柱面である外周面11cを更に有する。
フェルール11は、ファイバ保持孔11dを更に有する。ファイバ保持孔11dは、方向D1に沿って延びており、フェルール11の中心軸上に形成されている。ファイバ保持孔11dの断面は円形状であり、その内径は光ファイバ13の外径よりも僅かに大きい。ファイバ保持孔11dの一方の開口は先端面11bに含まれ、ファイバ保持孔11dの他方の開口は基端面11aに含まれる。すなわち、ファイバ保持孔11dは、フェルール11の基端面11aと先端面11bとの間を方向D1に沿って貫通している。フェルール11は、例えばジルコニア(ZrO2)製である。靱性及びヤング率が高いジルコニアによってフェルール11が構成されることにより、先端面11bにおいてフィジカルコンタクトを好適に行うことができる。
光ファイバ13は、例えばシングルモードファイバであって、樹脂被覆が除去された裸ファイバである。光ファイバ13は、例えば石英製である。光ファイバ13は、方向D1を長手方向(光軸方向)として延びており、一端13a及び他端13bを有する。光ファイバ13は、ファイバ保持孔11dに挿入される。そして、先端面11b側のファイバ保持孔11dの開口から一端13aが露出し、基端面11a側のファイバ保持孔11dの開口から他端13bが露出する。一端13aは、光レセプタクル10に接続される光コネクタ側の光ファイバの一端と接触する。他端13bは、後述する発光部20の端面発光素子27と光学的に結合される。光ファイバ13の外径は、例えば125μmである。
基端面11aには、光アイソレータ19が固定されている。光アイソレータ19は、光を一方向にのみ通過させ、逆方向には光を切断する光学素子である。光アイソレータ19は、光ファイバ13の光軸上に配置され、光ファイバ13の他端13bと光学的に結合されている。光アイソレータ19は、端面発光素子27から出力された光を通過して光ファイバ13の他端13bに入力させ、光ファイバ13の他端13bからの戻り光を遮断する。
金属部材14は、方向D1に延びる貫通孔14aを有し、貫通孔14a内にファイバスタブ12を保持する部材である。金属部材14は、例えばステンレスといった金属材料からなる。金属部材14は方向D1に沿って延びる略円筒形状を有する。方向D1に垂直な貫通孔14aの断面は円形である。金属部材14は、基端面14bを更に有する。基端面14bは、金属部材15と対向する。ファイバスタブ12は、方向D1に沿って、金属部材14の貫通孔14aに圧入されている。すなわち、フェルール11の外周面11cは、貫通孔14aの内面と接しており、これによりファイバスタブ12が金属部材14に固定されている。また、金属部材14の基端面14bからは、円筒部材17が方向D1に沿って突出している。円筒部材17は、光アイソレータ19の周囲に設けられている。円筒部材17の基端面17aから発光部20までの距離は、光アイソレータ19から発光部20までの距離よりも短い。故に、円筒部材17は光アイソレータ19を保護することができる。
金属部材15は、方向D1において並ぶ基端面15a及び先端面15bを有する略円筒状の部材である。先端面15bは、金属部材14の基端面14bと対向しており、YAG溶接等によって基端面14bに接合されている。金属部材15は、更に、方向D1に延びる貫通孔15cを有する。貫通孔15cは、基端面15aと先端面15bとの間を方向D1に沿って貫通している。貫通孔15cは、基端面15aから貫通孔15cの途中まで延在する第1の部分15caと、先端面15bから部分15caまで延在する第2の部分15cbとを含む。第1の部分15caの内径は、第2の部分15cbの内径よりも大きい。第1の部分15caには、発光部20の一部が収容される。第2の部分15cbには、円筒部材17及び光アイソレータ19が収容される。
スリーブ16は、方向D1に沿って延びる円筒状の部材であり、例えばセラミック製である。一例では、スリーブ16はフェルール11と同じ材料(例えばジルコニア)からなる。スリーブ16の内径は、ファイバスタブ12の外径とほぼ等しい。スリーブ16は、方向D1において並ぶ基端16a及び先端16bを有する。また、スリーブ16は、外周面16c及び内周面16dを有する。スリーブ16の基端16a側の開口からは、ファイバスタブ12が挿入されている。言い換えれば、スリーブ16の基端16a側の一部は、フェルール11の外周面11cと金属部材14との隙間に挿入されている。従って、スリーブ16の外周面16cは金属部材14と接しており、スリーブ16の内周面16dはフェルール11の外周面11cと接している。スリーブ16の先端16b側の開口からは、光コネクタフェルールが挿入される。フェルール11の先端面11bと光コネクタフェルールの先端面とは、スリーブ16内において互いに接触する。これにより、フェルール11が保持する光ファイバ13と、光コネクタフェルールが保持する光ファイバとが、高い結合効率でもって互いに光結合される。
外郭部材18は、金属部材14に固定されるとともに光コネクタと接続される部材である。外郭部材18は、方向D1に沿って延びる円筒状の部材であり、例えばステンレスといった金属製である。外郭部材18は、方向D1において並ぶ基端面18b及び先端部18cを有する。また、外郭部材18は、方向D1に沿って延びる貫通孔18dを有する。貫通孔18dは、基端面18bと先端部18cとの間を貫通している。方向D1に垂直な貫通孔18dの断面は円形であり、その中心軸線は、ファイバスタブ12の中心軸線と重なる。外郭部材18は、貫通孔18dの一部として、基端面18b側の第1の部分18eと、先端部18c側の第2の部分18fとを含む。第1の部分18eは、基端面18bから方向D1に沿って第2の部分18fまで延びている。第2の部分18fは、先端部18cから方向D1に沿って第1の部分18eまで延びている。そして、第1の部分18e及び第2の部分18fは、スリーブ16の先端16bと先端部18cとの間において相互に連結(連通)している。第1の部分18eの内径は、スリーブ16の外周面16cの外径とほぼ等しいか、僅かに大きい。第2の部分18fの内径は、スリーブ16の内周面16dの内径よりも僅かに大きい。このように、第1の部分18eの内径は第2の部分18fの内径よりも大きいので、第1の部分18eと第2の部分18fとの間には段差面18gが形成されている。段差面18gは、スリーブ16の先端16bと対向している。
発光部20は、本実施形態における光半導体デバイスの例である。発光部20は、キャップ21、レンズ23、キャリアブロック24、板状部材25、端面発光素子27、及びフレキシブル基板28(図3では図示を省略)を有する。
板状部材25は、誘電体基板251を有する。誘電体基板251は、略円形の平板状の部材であり、平坦なキャリア搭載面25aと、キャリア搭載面25aとは反対側に位置する裏面25b(反対面)とを有する。キャリア搭載面25aは、光レセプタクル10に接続される光ファイバの光軸(すなわち光ファイバ13の光軸)と交差する。一例では、キャリア搭載面25aの法線は、光レセプタクル10に接続される光ファイバの光軸(光ファイバ13の光軸)に対して平行である。誘電体基板251は、例えばセラミックといった材料からなる。一実施例では、誘電体基板251は複数のセラミック層が積層されてなる多層セラミック基板である。多層セラミック基板を用いることにより、高周波設計が容易となる。図2に示すように、誘電体基板251の裏面25bからは、複数(図示例では4本)の端子29a,29b,29c,29dが突出している。端子29a,29b,29c,29dは、誘電体基板251のキャリア搭載面25aと裏面25bとの間を貫通する貫通配線である。これらのうち、端子29cは基準電位に設定される第2貫通配線である。また、誘電体基板251には、誘電体基板251をキャリア搭載面25aから裏面25bまで貫通するビア25i(図7を参照)が設けられている。このビア25iは、高周波の送信信号を伝送する第1貫通配線である。
キャップ21は、略円筒状の金属製の部材であり、その中心軸は光ファイバ13の光軸に沿っている。キャップ21は、光ファイバ13の光軸方向(方向D1)において並ぶ基端面21a及び先端面21bを有する。基端面21aは、円環状のフランジ部材26を介して板状部材25のキャリア搭載面25aに固定されている。具体的には、円環状のフランジ部材26は該光軸方向における一端面26aおよび他端面26bを有する。キャップ21の基端面21aはフランジ部材26の一端面26aに固着(例えば抵抗溶接)されており、板状部材25のキャリア搭載面25aはフランジ部材26の他端面26bに固着されている。すなわち、キャップ21は、フランジ部材26を介して、キャリア搭載面25a上に設けられている。キャップ21は、後述するキャリアブロック24及び端面発光素子27を覆う(収容する)。また、キャップ21は、金属部材15の貫通孔15cの第1の部分15caに基端面15a側から挿入されている。そして、キャップ21の外周面21dは、第1の部分15caの内面に固着されている。キャップ21は、例えば鉄ニッケル合金といった材料からなる。
キャップ21は、更に、方向D1に延びる貫通孔21cを有する。貫通孔21cは、基端面21aと先端面21bとの間を方向D1に沿って貫通している。貫通孔21cは、基端面21aから貫通孔21cの途中まで延在する第1の部分21caと、先端面21bから部分21caまで延在する第2の部分21cbとを含む。第1の部分21caの内径は、第2の部分21cbの内径よりも大きい。第2の部分21cbは、端面発光素子27からの信号光を通過させる光学窓として機能する。
キャリアブロック24は、板状部材25のキャリア搭載面25a上に搭載され、キャリア搭載面25aに固定されている。また、キャリアブロック24は、キャップ21の第1の部分21ca内に収容されている。キャリアブロック24は、主面及び側面を有する直方体状の部材であって、主面上に端面発光素子27を搭載する。キャリアブロック24の側面は、キャリア搭載面25aと対向している。キャリアブロック24は、誘電体(例えばセラミックまたは石英)からなるブロックと、該ブロック上に形成された複数の配線パターンとを含む。
端面発光素子27は、本実施形態における光半導体素子の例である。端面発光素子27は、光ファイバ13の他端13bと光学的に結合されており、光レセプタクル10に接続される光ファイバに向けて信号光を出力する。端面発光素子27は、例えば、レーザダイオードと電界吸収型の光変調器とがモノリシックに集積された構成を有する電界吸収型変調器集積レーザ(EML:Electro-absorption Modulator integrated with DFB Laser)であってもよく、或いは、直接変調レーザ(DML:Directly Modulated Laser)であってもよい。
レンズ23は、キャップ21に保持され、第2の部分21cbの内周面に固定されている。レンズ23は、光透過部材(例えばガラス)からなる集光レンズであり、端面発光素子27及び光ファイバ13の光軸上に配置されている。レンズ23は、端面発光素子27から出射された信号光を、光ファイバ13の他端13b付近に向けて集光する。
図2に示すように、フレキシブル基板28は、板状部材25の裏面25bに取り付けられている。フレキシブル基板28は、複数の端子29a,29b,29c,29dにそれぞれ対応する複数の穴を有し、それらの穴に挿入された各端子29a,29b,29c,29dと導電性接合材にて固定されている。また、フレキシブル基板28は、リジッド部28eと、誘電体基板251の裏面25b上に設けられ、複数の穴からリジッド部28eへ延びる複数の配線パターン28a,28b,28c,28dとを更に有する。配線パターン28a,28b,28c,28dは、それぞれ端子29a,29b,29c,29dと導電接合される。更に、フレキシブル基板28は、誘電体基板251の裏面25b上に設けられ、誘電体基板251のビア25iと導電接合される配線パターン28fを有する。
図4及び図5は、キャップ21及びレンズ23を除いた発光部20を示す斜視図である。図4は、キャリアブロック24の主面24aを含む外観を示し、図5は、キャリアブロック24の裏面24dを含む外観を示す。図6は、キャリアブロック24の外観を示す斜視図である。図7は、板状部材25のキャリア搭載面25a及びフランジ部材26を示す斜視図である。図8は、キャリアブロック24とキャリア搭載面25aとの接合部付近を拡大して示す斜視図である。
図7に示すように、板状部材25は、金属膜からなる配線パターン25c,25d,25fと、金属膜からなる基準電位パターン25eとを、誘電体基板251のキャリア搭載面25aのうちフランジ部材26から露出した領域に有する。配線パターン25c,25fは、誘電体基板251の内部において、それぞれ端子29a,29d(図2を参照)と電気的に接続されている。配線パターン25dは、誘電体基板251を貫通するビア25i(第1貫通配線)と電気的に接続されている。基準電位パターン25eは、誘電体基板251の内部において、端子29c(図2を参照)と電気的に接続されている。配線パターン25c,25fの平面形状は例えば長方形であり、その長手方向は、キャリア搭載面25aに沿った方向D2に沿っている。配線パターン25c,25fは、方向D2において並んで配置されている。配線パターン25dは、本実施形態における第1配線パターンの例であり、方向D2において、配線パターン25cと配線パターン25fとの間に位置する。配線パターン25dの平面形状は、例えば、方向D2と交差(例えば直交)する方向D3を長軸方向とする楕円形または長円形である。
基準電位パターン25eは、本実施形態における第1基準電位パターンの例であり、第1の部分25eaと、第2の部分25ebとを含む。第1の部分25eaの平面形状は例えば長方形であり、その長手方向は方向D2に沿っている。第1の部分25eaは、配線パターン25cと配線パターン25fとの間に位置し、方向D2において、配線パターン25c及び25fと隙間をあけて隣り合っている。また、第1の部分25eaは、円形の開口25ecを含む。開口25ec内には、配線パターン25dが設けられている。すなわち、基準電位パターン25eは、配線パターン25dと離間しつつ配線パターン25dを囲んでいる。第2の部分25ebは、第1の部分25eaと繋がって一体に構成され、第1の部分25ea、配線パターン25c及び25fに対して、方向D3における一方側に位置する。第2の部分25ebは、方向D3において、配線パターン25c及び25fと隙間をあけて隣り合っている。第2の部分25ebの外縁はフランジ部材26に沿っており、第2の部分25ebの外縁の平面形状は円弧状(例えば半円状)を呈している。
図4に示すように、キャリアブロック24は、誘電体基板251のキャリア搭載面25a上に搭載されている。キャリアブロック24は誘電体ブロック241を有する。誘電体ブロック241は、直方体状を呈しており、図6に示すように、平坦な主面24aと、互いに反対向きの一対の平坦な側面24b,24cとを有する。主面24aの法線方向と、側面24b,24cの法線方向とは、互いに交差(例えば直交)する。主面24aの各辺の長さはキャリアブロック24の厚さよりも大きく、誘電体ブロック241は平板状を呈しているともいえる。キャリアブロック24がキャリア搭載面25a上に搭載された状態において、側面24bはキャリア搭載面25aと対向しており、主面24aはキャリア搭載面25aと交差する方向に延在している。キャリアブロック24は、主面24aが方向D2に沿う向きに(言い換えると、主面24aの法線方向が方向D3に沿う向きに)、キャリア搭載面25a上に配置されている。
キャリアブロック24は、誘電体ブロック241の主面24a上に設けられた金属膜である配線パターン242,244,245と、基準電位パターン243とを有する。配線パターン242,244,245及び基準電位パターン243は、例えばフォトリソグラフィによるメタライズパターンである。配線パターン242は、本実施形態における第2配線パターンの例である。基準電位パターン243は、本実施形態における第2基準電位パターンの例である。配線パターン242及び基準電位パターン243は、コプレーナ線路を構成する。具体的には、配線パターン242は、主面24a上においてキャリア搭載面25aと交差する方向に(一例では、キャリア搭載面25aの法線方向に)延在する細長形状の配線パターンである。配線パターン242の一端部は、主面24aにおいて少なくとも側面24b側の端縁まで延在している。図示例では、配線パターン242の一端部は、主面24aから側面24bにわたって延在している。そして、図4及び図8に示すように、配線パターン242の一端部は、導電性接合材41を介して配線パターン25dと導電接合されている。方向D2における配線パターン25dの幅W1は、配線パターン242の短手方向の幅W2より大きくてもよい。また、配線パターン242の他端部は、図4に示すように、ボンディングワイヤ51を介して端面発光素子27の一の電極パッドと電気的に接続されている。端面発光素子27の当該電極は、例えば、電界吸収型光変調器若しくは直接変調レーザのアノード電極パッドである。
基準電位パターン243は、配線パターン242の両側に配置され、配線パターン242の長手方向において、配線パターン242と一定の間隔をあけて配置されている。一例では、基準電位パターン243は、配線パターン242及びその周囲領域と、後述する配線パターン244,245及びこれらの周囲領域とを除く主面24aの全面に設けられている。したがって、基準電位パターン243の一端部は、主面24aにおいて少なくとも側面24b側の端縁まで延在する。図示例では、基準電位パターン243の一端部は、主面24aから側面24bにわたって延在している。側面24bにおける基準電位パターン243は、側面24bにおける配線パターン242の一端部を三方から囲むように設けられている。一例では、基準電位パターン243は、配線パターン242及びその周囲領域と、後述する配線パターン244,245及びこれらの周囲領域とを除く側面24bの全面に設けられている。そして、図4及び図8に示すように、基準電位パターン243は、導電性接合材42を介して基準電位パターン25eと導電接合されている。
配線パターン244は、主面24a上においてキャリア搭載面25aと交差する方向に延在する配線パターンであって、主面24aにおける側面24b側の一隅に設けられている。配線パターン244の一端部は、主面24aにおいて少なくとも側面24b側の端縁まで延在している。図示例では、配線パターン244の一端部は、主面24aから側面24bにわたって延在している。そして、図4に示すように、配線パターン244の一端部は、導電性接合材43を介して配線パターン25fと導電接合されている。また、配線パターン244の他端部は、図4に示すように、ボンディングワイヤ52を介してバイパスコンデンサ61の一方の電極と電気的に接続されている。バイパスコンデンサ61は、他方の電極が基準電位パターン243と対向するように基準電位パターン243上に実装されている。バイパスコンデンサ61の他方の電極は、更に別のボンディングワイヤ(不図示)を介して、端面発光素子27の一の電極パッドと電気的に接続されている。端面発光素子27の当該電極は、例えば、吸収型光変調器と集積されたレーザダイオードのアノード電極パッドである。なお、端面発光素子27が直接変調レーザである場合、バイパスコンデンサ61は設けられなくてもよい。
配線パターン245は、主面24a上においてキャリア搭載面25aと交差する方向に延在する配線パターンであって、主面24aにおける側面24b側の一隅(配線パターン244とは別の隅)に設けられている。配線パターン245の一端部は、主面24aにおいて少なくとも側面24b側の端縁まで延在している。図示例では、配線パターン245の一端部は、主面24aから側面24bにわたって延在している。そして、図4に示すように、配線パターン245の一端部は、導電性接合材44を介して配線パターン25cと導電接合されている。また、配線パターン245の他端部は、図4に示すように、ボンディングワイヤ53を介して温度検出素子(サーミスタ)62の一方の電極と電気的に接続されている。温度検出素子62は、他方の電極が基準電位パターン243と対向するように基準電位パターン243上に実装されている。
導電性接合材41,42,43,44の具体例としては、半田(例えばAuSn半田やSuAgCu半田)、金属ペースト(例えばAuペースト又はAgペースト)などのろう材または接着剤が挙げられる。導電性接合材41,42,43,44は、キャリアブロック24側に予め形成された半田蒸着膜であってもよく、キャリア搭載面25a側に予め形成された半田蒸着膜であってもよく、キャリア搭載面25a上に設けられた予備半田であってもよい。導電性接合材41,43,44は、配線パターン242,244,245のうち側面24b上に設けられた部分と配線パターン25c,25d,25fとの間に介在し、これらを電気的に接続するとともに、キャリアブロック24と板状部材25とを強固に接合する。また、導電性接合材41,43,44は、配線パターン242,244,245のうち主面24a上に設けられた部分と配線パターン25c,25d,25fとの間においてフィレットを形成し、これらを電気的に接続するとともに、キャリアブロック24と板状部材25とをより強固に接合する。図5に示すように、導電性接合材41,42,43,44は、キャリアブロック24の裏面24dにまで達しており、キャリアブロック24の裏面24dとキャリア搭載面25aとの間においてもフィレットを形成する。
本実施形態の光送信モジュール1Aの組み立て方法は次のとおりである。まず、キャリアブロック24上の所定の位置に、端面発光素子27、バイパスコンデンサ61及び温度検出素子62を実装する。次に、ボンディングワイヤ51,52,53を形成し、端面発光素子27、バイパスコンデンサ61及び温度検出素子62とキャリアブロック24とを電気的に接続する。続いて、板状部材25のキャリア搭載面25aとキャリアブロック24の側面24bとを、導電性接合材41,42,43,44を介して接合する。そして、レンズ23付きのキャップ21をフランジ部材26に抵抗溶接することにより、発光部20を完成させる。最後に、発光部20と光レセプタクル10とを調芯したのち、これらを互いに固定する。
以上の構成を備える本実施形態の発光部20(光半導体デバイス)によって得られる効果について説明する。この発光部20では、キャリアブロック24上のコプレーナ線路(配線パターン242及び基準電位パターン243)の一端部が、主面24aにおいて少なくとも側面24b側の端縁まで延在している。そして、配線パターン242及び基準電位パターン243は、誘電体基板251のキャリア搭載面25aに設けられた配線パターン25d及び基準電位パターン25eとそれぞれ導電性接合材41,42を介して導電接合されている。すなわち、本実施形態においては、キャリアブロック24上のコプレーナ線路と、配線パターン25d及び基準電位パターン25eとを、ボンディングワイヤよりもインダクタンスが小さい構成にて接続することができる。したがって、特性インピーダンスのミスマッチングが生じにくい。また、本実施形態によれば、ボンディングワイヤを導電性接合材41,42に置き換えるだけで済むので、特許文献1に記載された構造と比較してパッケージの大型化を抑制できる。以上のように、本実施形態の発光部20によれば、パッケージの大型化を抑制しつつ、特性インピーダンスのミスマッチングを低減できる。また、キャリアブロック24をキャリア搭載面25aに実装する際にワイヤボンディング工程を省略することができ、工程数を削減することができる。
本実施形態のように、配線パターン242及び基準電位パターン243の各一端部は、主面24aから側面24bにわたって延在してもよい。この場合、キャリアブロック24の側面24b上の配線パターン242及び基準電位パターン243と、キャリア搭載面25a上の配線パターン25d及び基準電位パターン25eとが互いに対向するので、導電性接合材41,42を介して、配線パターン25d及び配線パターン242間、並びに基準電位パターン25e及び基準電位パターン243間を互いに強固に接合することができる。したがって、配線パターン25d及び配線パターン242間、並びに基準電位パターン25e及び基準電位パターン243間の導電接合の信頼性を高めるとともに、キャリアブロック24と誘電体基板251との接合強度を高めることができる。
本実施形態のように、発光部20は、誘電体基板251のキャリア搭載面25a上に設けられ、キャリアブロック24及び端面発光素子27を覆う窓付きの金属製キャップ21を備えてもよい。この場合、キャリアブロック24及び端面発光素子27を好適に保護することができる。
本実施形態のように、発光部20は、配線パターン25d、及び裏面25b上に設けられる配線パターン28fと電気的に接続し、誘電体基板251をキャリア搭載面25aから裏面25bまで貫通するビア25iと、配線パターン25e、及び裏面25b上に設けられる配線パターン28cと電気的に接続し、誘電体基板251をキャリア搭載面25aから裏面25bまで貫通する端子29cと、を備えてもよい。この場合、キャリアブロック24上のコプレーナ線路と、発光部20の外部に接続する配線パターン28c,28fとを、ボンディングワイヤよりもインダクタンスが小さい構成にて接続することができる。
ここで、本発明者は、本実施形態の発光部20における信号伝送線路について、TDR(Time Domain Reflecrometry)法を用いて伝送方向の各位置におけるインピーダンスを測定した。なお、TDR法とは、測定対象となる伝送線路にパルス信号を入力し、オシロスコープを用いてその反射波を捉えることにより、伝送方向の各位置におけるインピーダンスを測定する方法である。この測定では、方向D2における配線パターン25dの幅W1(図8を参照)を135μmとし、配線パターン25dと基準電位パターン25eとの間隔G1を185μmとし、方向D3における配線パターン25dの長さLを250μmとした。図9は、測定結果を示すグラフである。図9において、縦軸はインピーダンス(単位:Ω)を表し、横軸は時間(単位:ナノ秒)を表す。このグラフに基づいて、設計インピーダンス(50Ω)に対する伝送線路のインピーダンスを知ることができる。また、時間の情報に基づいて、各インピーダンスが生じている位置(距離)を知ることができる。したがって、特性インピーダンスのミスマッチングが大きい箇所を特定することができる。
図9を参照すると、伝送線路上における配線パターン25dと配線パターン242との接合部分(図9の部分A)において、インピーダンスの低下量が設計インピーダンス(50Ω)に対して10パーセント(5Ω)程度に抑えられていることがわかる。すなわち、本実施形態によれば、配線パターン25dと配線パターン242との接合部分のインピーダンスの低下を抑制して、特性インピーダンスのミスマッチングを低減できる。
(第1変型例)
図10は、上記実施形態の第1変形例に係る発光部20Aの構成を示す斜視図であって、キャップ21及びレンズ23を省略して示している。図10に示すように、本変形例の発光部20Aは、上記実施形態のキャリアブロック24に代えて、キャリアブロック24Aを備える。本変形例のキャリアブロック24Aと上記実施形態のキャリアブロック24との相違点は、コプレーナ線路を構成する配線パターンと端面発光素子27との接続方式である。
本変形例のキャリアブロック24Aは、上記実施形態の配線パターン242に代えて、配線パターン242Aを有する。配線パターン242Aは、本変形例における第2配線パターンの例であり、その両側に間隔をあけて設けられた基準電位パターン243とともにコプレーナ線路を構成する。配線パターン242Aの一端部は、上記実施形態と同様に、主面24aにおいて少なくとも側面24b側の端縁まで延在していおり、一例では主面24aから側面24bにわたって延在している。そして、配線パターン242Aの一端部は、導電性接合材41を介して、キャリア搭載面25a上の配線パターン25dと導電接合されている。
配線パターン242Aの他端部は、端面発光素子27の直下(言い換えると、端面発光素子27と主面24aとの間)まで延びており、導電性接合材を介して端面発光素子27の裏面電極と導電接合されている。端面発光素子27の裏面電極は、例えば、電界吸収型光変調器若しくは直接変調レーザのアノード電極である。
このように、コプレーナ線路を構成する配線パターン242Aの他端部は、端面発光素子27の直下まで延びており、導電性接合材を介して端面発光素子27の裏面電極と導電接合されてもよい。この場合、上記実施形態のように配線パターン242と端面発光素子27とをボンディングワイヤ51により接続する場合と比較して、コプレーナ線路と端面発光素子27との間のインダクタンスを低減できるので、特性インピーダンスのミスマッチングを更に低減できる。
(第2変型例)
図11は、上記実施形態の第2変形例に係る発光部20Bの構成を示す斜視図であって、キャップ21及びレンズ23を省略して示している。図11に示すように、本変形例の発光部20Bは、上記実施形態のキャリアブロック24に代えて、キャリアブロック24Bを備える。キャリアブロック24Bは、上記実施形態の配線パターン242及び基準電位パターン243に代えて、配線パターン242A及び基準電位パターン243Aを有する。図12は、キャリアブロック24Bとキャリア搭載面25aとの接合部付近を拡大して示す斜視図である。本変形例のキャリアブロック24Bと上記実施形態のキャリアブロック24との相違点は、図11に示すように、第1変形例と同様に配線パターン242Aの他端部が端面発光素子27の直下まで延在している点、及び、図12に示すように、主面24aにおける基準電位パターン243Aの一端部と配線パターン242Aの一端部との間隔が、主面24aにおける基準電位パターン243Aの残部と配線パターン242Aの残部との間隔よりも大きい点である。
より具体的に説明すると、図12に示すように、基準電位パターン243Aにおける配線パターン242Aと対向する側縁が、主面24a上における側面24b近傍の領域において段差243aを有する。そして、その段差243aと側面24bとの間に位置する基準電位パターン243Aと配線パターン242Aとの間隔Gaが、段差243aから見て側面24bとは反対側に位置する基準電位パターン243Aと配線パターン242Aとの間隔Gbよりも大きい。一例では、間隔Gaは間隔Gbの7倍以上9倍以下である。間隔Gaは、例えば245μmである。なお、本変形例では、配線パターン25dと基準電位パターン25eとの間隔G1(図8を参照)が、間隔Gaと一致するように設定されてもよい。
本発明者は、本変形例の発光部20Bにおける信号伝送線路について、TDR法を用いて伝送方向の各位置におけるインピーダンスを測定した。この測定では、方向D2における配線パターン25dの幅W1(図8を参照)を135μmとし、間隔G1及び間隔Gaを245μmとし、方向D3における配線パターン25dの長さLを250μmとした。図13は、測定結果を示すグラフである。同図において、縦軸はインピーダンス(単位:Ω)を表し、横軸は時間(単位:ナノ秒)を表す。図13を参照すると、伝送線路上における配線パターン25dと配線パターン242との接合部分(図13の部分A)において、インピーダンスの低下量が設計インピーダンス(50Ω)に対して極めて小さく(1パーセント以下に)抑えられていることがわかる。すなわち、本変形例によれば、配線パターン25dと配線パターン242Aとの接合部分のインピーダンスの低下を更に抑制して、特性インピーダンスのミスマッチングをより効果的に低減できる。
(第3変型例)
図14は、上記実施形態の第3変形例に係る発光部20Cの構成を示す斜視図であって、キャップ21及びレンズ23を省略して示している。図15は、図14において導電性接合材41,42,43,44を更に省略した図である。図14及び図15に示すように、本変形例の発光部20Cは、上記実施形態のキャリアブロック24に代えて、キャリアブロック24Cを備える。キャリアブロック24Cは、上記実施形態の誘電体ブロック241に代えて、誘電体ブロック241Aを有する。また、本変形例の発光部20Cは、上記実施形態の板状部材25に代えて、板状部材25Aを備える。板状部材25Aは、上記実施形態の誘電体基板251に代えて、誘電体基板251Aを有する。
図16は、本変形例のキャリアブロック24Cの外観を示す斜視図である。図16に示すように、誘電体ブロック241Aは、溝24e,24f,24g,24h,24iを側面24bに有する。溝24e,24f,24g,24h,24iは、例えば断面矩形状の溝であって、側面24bを掘り込むことによって形成されている。溝24e,24f,24g,24h,24iの深さは、これらの幅より小さくてもよい。溝24e,24f,24g,24hは、誘電体ブロック241Aの厚み方向に直線状に延在し、主面24aから裏面24dに達する。溝24iは、誘電体ブロック241Aの主面24aに沿う方向に直線状に延在し、同方向における誘電体ブロック241Aの一方の側面から他方の側面に達する。したがって、溝24iは、溝24e,24f,24g,24hと交差している。
溝24e及び24fは、本変形例における第1の溝である。溝24eは、側面24b上において、配線パターン242の一方側に位置する基準電位パターン243と配線パターン242との間に設けられ、主面24aに沿った方向に側面24bを分割している。同様に、溝24fは、側面24b上において、配線パターン242の他方側に位置する基準電位パターン243と配線パターン242との間に設けられ、主面24aに沿った方向に側面24bを分割している。溝24e,24fは主面24aを貫通しているので、溝24e,24fは、主面24aにおける基準電位パターン243の一端部と配線パターン242の一端部との間隔を広げる。すなわち、第2変形例と同様に、主面24aにおける基準電位パターン243の一端部と配線パターン242の一端部との間隔が、主面24aにおける基準電位パターン243の残部と配線パターン242の残部との間隔よりも大きくなっている。
溝24gは、側面24b上において、基準電位パターン243と配線パターン244との間に設けられ、主面24aに沿った方向に側面24bを分割している。溝24hは、側面24b上において、基準電位パターン243と配線パターン245との間に設けられ、主面24aに沿った方向に側面24bを分割している。
溝24iは、本変形例における第2の溝である。溝24gは、主面24aと交差する方向に側面24bを分割している。そして、溝24iを挟む一方側(主面24a側)の領域に基準電位パターン243および配線パターン242が位置する。なお、溝24iを挟む他方側(裏面24d側)の領域にも、基準電位パターン243および配線パターン242と同様の金属膜が設けられてよい。
溝24e,24f,24iによって、側面24bには凸部24jが形成される。配線パターン242の一端部は、凸部24j上に設けられる。また、溝24e,24g,24iによって側面24bに凸部24kが形成され、溝24f,24h,24iによって側面24bに凸部24mが形成される。基準電位パターン243の一端部は、凸部24k,24m上に設けられる。
図17は、本変形例の板状部材25A及びフランジ部材26を示す斜視図である。本変形例の板状部材25Aは、上記実施形態の板状部材25の構成に加えて、溝25g及び25hをキャリア搭載面25aに有する。溝25g及び25hは、例えば断面矩形状の溝であって、積層セラミックの最表面の層を1層(又は複数層)除去することによって形成されている。溝25gは、配線パターン25cと基準電位パターン25eとの間に設けられている。図示例では、溝25gは、配線パターン25cと基準電位パターン25eとの隙間の形状に倣って、L字状に延在している。溝25hは、配線パターン25fと基準電位パターン25eとの間に設けられている。図示例では、溝25hは、配線パターン25fと基準電位パターン25eとの隙間の形状に倣って、L字状に延在している。
図18は、キャリアブロック24Cとキャリア搭載面25aとの接合部付近を拡大して示す斜視図である。図18に示すように、溝24e,24fの幅G2は、配線パターン25dと基準電位パターン25eとの間隔G1より小さくてもよい。また、方向D2における凸部24jの幅は、同方向における配線パターン25dの幅W1と一致してもよい。
本変形例のように、キャリアブロック24Cは、側面24bにおける基準電位パターン243と配線パターン242との間に設けられた溝24e,24fを有してもよい。この場合、配線パターン25d及び配線パターン242間の導電性接合材41と、基準電位パターン25e及び基準電位パターン243間の導電性接合材42とを、溝24e,24fを隔ててより確実に分離する(流れを止める)ことができ、配線パターン25d及び242と基準電位パターン25e及び243との短絡のおそれを低減することができる。また、この場合、キャリアブロック242Cは、側面24bに設けられた溝24iを更に有し、溝24iを挟む一方側の領域に基準電位パターン243及び配線パターン242が位置してもよい。これにより、配線パターン25d及び242と基準電位パターン25e及び243との短絡のおそれを更に低減することができる。
また、本変形例のように、キャリアブロック24Cは、側面24bにおける基準電位パターン243と配線パターン244,245との間に設けられた溝24g,24hを有してもよい。この場合、配線パターン25c,25fと配線パターン244,245との間の導電性接合材43,44と、基準電位パターン25e及び基準電位パターン243間の導電性接合材42とを、溝24g,24hを隔ててより確実に分離する(流れを止める)ことができ、配線パターン25c,25f及び244,245と基準電位パターン25e及び243との短絡のおそれを低減することができる。
また、本変形例のように、板状部材25Aは、キャリア搭載面25aにおける基準電位パターン25eと配線パターン25c,25fとの間に設けられた溝25g,25hを有してもよい。この場合、配線パターン25c,25fと配線パターン244,245との間の導電性接合材43,44と、基準電位パターン25e及び基準電位パターン243間の導電性接合材42とを、溝25g,25hを隔ててより確実に分離する(流れを止める)ことができ、配線パターン25c,25f及び244,245と基準電位パターン25e及び243との短絡のおそれを更に低減することができる。
また、上記実施形態では、主面24a及び側面24bの配線パターン242,244,245及び基準電位パターン243はフォトリソグラフィによるメタライズパターンであるが、本変形例では、側面24bの全面にメタライズ膜を形成したのち、溝24e,24f,24g,24iをハーフダイシングにより形成してメタライズ膜を分割し、配線パターン242,244,245及び基準電位パターン243を形成してもよい。
また、溝24e,24f,24iを満たす空気の誘電率は、誘電体ブロック241A(例えばセラミック)の誘電率よりも小さい。故に、配線パターン242と基準電位パターン243との間の寄生容量がより小さくなるので、高周波伝送特性を更に向上できる。
本発明者は、本変形例の発光部20Cにおける信号伝送線路について、TDR法を用いて伝送方向の各位置におけるインピーダンスを測定した。この測定では、方向D2における配線パターン25dの幅W1を135μmとし、間隔G1を185μmとし、幅G2を150μmとし、方向D3における配線パターン25dの長さLを250μmとした。図19は、測定結果を示すグラフである。同図において、縦軸はインピーダンス(単位:Ω)を表し、横軸は時間(単位:ナノ秒)を表す。図19を参照すると、伝送線路上における配線パターン25dと配線パターン242との接合部分(図19の部分A)において、インピーダンスの低下量が設計インピーダンス(50Ω)に対して小さく抑えられていることがわかる。すなわち、本変形例によれば、配線パターン25dと配線パターン242との接合部分のインピーダンスの低下を更に抑制して、特性インピーダンスのミスマッチングをより効果的に低減できる。
本開示による光半導体デバイスは、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、端面発光素子27からの背面光の光強度を検出するためのモニタ用フォトダイオードをキャリア搭載面25a上に実装してもよい。また、上記実施形態及び各変形例では光半導体素子の例としてレーザダイオードなどの端面発光素子を例示したが、本開示においては、他に様々な光半導体素子(受光素子を含む)を適用することができる。
1A…光送信モジュール
10…光レセプタクル
11…フェルール
11a…基端面
11b…先端面
11c…外周面
11d…ファイバ保持孔
12…ファイバスタブ
13…光ファイバ
13a…一端
13b…他端
14…金属部材
14a…貫通孔
14b…基端面
15…金属部材
15a…基端面
15b…先端面
15c…貫通孔
15ca…第1の部分
15cb…第2の部分
16…スリーブ
16a…基端
16b…先端
16c…外周面
16d…内周面
17…円筒部材
17a…基端面
18…外郭部材
18b…基端面
18c…先端部
18d…貫通孔
18e…第1の部分
18f…第2の部分
18g…段差面
19…光アイソレータ
20,20A,20B,20C…発光部(光半導体デバイス)
21…キャップ
21a…基端面
21b…先端面
21c…貫通孔
21ca…第1の部分
21cb…第2の部分
21d…外周面
23…レンズ
24,24A,24B,24C…キャリアブロック
24a…主面
24b,24c…側面
24d…裏面
24e,24f,24g,24h,24i…溝
24j,24k,24m…凸部
25,25A…板状部材
25a…キャリア搭載面
25b…裏面
25c,25d…配線パターン
25e…基準電位パターン
25ea…第1の部分
25eb…第2の部分
25ec…開口
25f…配線パターン
25g,25h…溝
25i…ビア(第1貫通配線)
26…フランジ部材
26a…一端面
26b…他端面
27…端面発光素子
28…フレキシブル基板
28a,28b,28c,28d,28f…配線パターン
28e…リジッド部
29a,29b,29d…端子
29c…端子(第2貫通配線)
41,42,43,44…導電性接合材
51,52,53…ボンディングワイヤ
61…バイパスコンデンサ
62…温度検出素子
241,241A…誘電体ブロック
242,242A…配線パターン
242C…キャリアブロック
243,243A…基準電位パターン
243a…段差
244,245…配線パターン
251,251A…誘電体基板
D1,D2,D3…方向

Claims (8)

  1. キャリア搭載面を有する誘電体基板と、
    前記キャリア搭載面に設けられた第1配線パターンと、
    前記キャリア搭載面に設けられ、前記第1配線パターンと離間して前記第1配線パターンを囲む第1基準電位パターンと、
    前記キャリア搭載面上に設けられ、前記キャリア搭載面と交差する方向に延在する主面、及び前記キャリア搭載面と対向する側面を有し、コプレーナ線路を構成する第2配線パターン及び第2基準電位パターンを前記主面に有するキャリアブロックと、
    前記キャリアブロックの前記主面上に設けられた光半導体素子と、
    を備え、
    前記第2配線パターンの一端部は、前記主面において少なくとも前記側面側の端縁まで延在し、導電性接合材を介して前記第1配線パターンと導電接合され、
    前記第2配線パターンの他端部は前記光半導体素子と電気的に接続され、
    前記第2基準電位パターンの一端部は、前記主面において少なくとも前記側面側の端縁まで延在し、導電性接合材を介して前記第1基準電位パターンと導電接合されている、光半導体デバイス。
  2. 前記主面における前記第2基準電位パターンの前記一端部と前記第2配線パターンの前記一端部との間隔が、前記主面における前記第2基準電位パターンの残部と前記第2配線パターンの残部との間隔よりも大きい、請求項1に記載の光半導体デバイス。
  3. 前記第2配線パターン及び前記第2基準電位パターンの各一端部は、前記主面から前記側面にわたって延在している、請求項1又は請求項2に記載の光半導体デバイス。
  4. 前記キャリアブロックは、前記側面上における前記第2基準電位パターンと前記第2配線パターンとの間に設けられた第1の溝を有する、請求項3に記載の光半導体デバイス。
  5. 前記キャリアブロックは、前記側面に設けられた第2の溝を更に有し、
    前記第2の溝を挟む一方側の領域に前記第2基準電位パターン及び前記第2配線パターンが位置する、請求項4に記載の光半導体デバイス。
  6. 前記第2配線パターンの前記他端部は、前記光半導体素子の直下まで延びており、導電性接合材を介して前記光半導体素子の裏面電極と導電接合されている、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の光半導体デバイス。
  7. 前記誘電体基板の前記キャリア搭載面上に設けられ、前記キャリアブロック及び前記光半導体素子を覆う窓付きの金属製キャップを更に備える、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光半導体デバイス。
  8. 前記第1配線パターン、及び前記キャリア搭載面とは反対側に位置する反対面上に設けられる配線と電気的に接続し、前記誘電体基板を前記キャリア搭載面から前記反対面まで貫通する第1貫通配線と、
    前記第2配線パターン、及び前記キャリア搭載面とは反対側に位置する反対面上に設けられる別の配線と電気的に接続し、前記誘電体基板を前記キャリア搭載面から前記反対面まで貫通する第2貫通配線と、
    を更に備える、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の光半導体デバイス。
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