JP2023044435A - optical module - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、光モジュールに関する。 The present disclosure relates to optical modules.
特許文献1及び特許文献2には、光半導体レーザモジュールが記載されている。特許文献1の光半導体レーザモジュールは、1.3μm帯FP型の半導体レーザと、Pt薄膜のヒータと、温度制御モジュールと、Si製のサブマウントと、温度センサと、温度制御モジュールとを備える。サブマウントと半導体レーザの間にヒータが挟まれており、ヒータは半導体レーザの温度を上昇させる。温度センサは、半導体レーザの温度を感知する。温度制御モジュールは、半導体レーザの温度が室温より高くなるようにヒータを制御する。
ところで、複数の光半導体装置、及び複数のヒータを備える光モジュールの場合、複数のヒータのそれぞれに対するワイヤリングが必要となりうるため、ヒータの発熱によって光半導体装置を加熱する際に熱の流出によるロスが懸念される。すなわち、複数のヒータのそれぞれからワイヤを介して熱が逃げることによってヒータの発熱量を増やさなければならず、複数の光半導体装置を効率よく加熱できない場合がある。 By the way, in the case of an optical module including a plurality of optical semiconductor devices and a plurality of heaters, wiring for each of the plurality of heaters may be required. Concerned. That is, since heat escapes from each of the plurality of heaters through wires, the amount of heat generated by the heaters must be increased, and the plurality of optical semiconductor devices may not be efficiently heated.
本開示は、複数の光半導体装置を効率よく加熱させることができる光モジュールを提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide an optical module capable of efficiently heating a plurality of optical semiconductor devices.
本開示に係る光モジュールは、第1端子及び第2端子を有する筐体と、筐体の内面上に第1方向に沿って設置され、信号光をそれぞれ出射する複数の光半導体装置と、複数の光半導体装置のそれぞれの上部に実装され、通電によってそれぞれ発熱する複数のヒータ部材と、を備える。複数のヒータ部材は、第1端子及び第2端子の間において第1端子及び第2端子のそれぞれと直列接続となるように複数のボンディングワイヤを介して電気的に接続されている。 An optical module according to the present disclosure includes a housing having a first terminal and a second terminal, a plurality of optical semiconductor devices installed along a first direction on the inner surface of the housing, and emitting signal light, respectively; and a plurality of heater members each mounted on an upper portion of each of the optical semiconductor devices and generating heat when energized. The plurality of heater members are electrically connected between the first terminal and the second terminal via a plurality of bonding wires so as to be in series connection with the first terminal and the second terminal, respectively.
本開示によれば、複数の光半導体装置を効率よく加熱させることができる。 According to the present disclosure, it is possible to efficiently heat a plurality of optical semiconductor devices.
[本開示の実施形態の説明]
最初に、本開示に係る光モジュールの実施形態を列記して説明する。一実施形態に係る光モジュールは、第1端子及び第2端子を有する筐体と、筐体の内面上に第1方向に沿って設置され、信号光をそれぞれ出射する複数の光半導体装置と、複数の光半導体装置のそれぞれの上部に実装され、通電によってそれぞれ発熱する複数のヒータ部材と、を備える。複数のヒータ部材は、第1端子及び第2端子の間において第1端子及び第2端子のそれぞれと直列接続となるように複数のボンディングワイヤを介して電気的に接続されている。
[Description of Embodiments of the Present Disclosure]
First, embodiments of the optical module according to the present disclosure will be listed and described. An optical module according to one embodiment includes a housing having a first terminal and a second terminal, a plurality of optical semiconductor devices installed along a first direction on the inner surface of the housing and emitting signal light, respectively; and a plurality of heater members that are mounted on respective upper portions of the plurality of optical semiconductor devices and generate heat when energized. The plurality of heater members are electrically connected between the first terminal and the second terminal via a plurality of bonding wires so as to be in series connection with the first terminal and the second terminal, respectively.
この光モジュールでは、筐体が第1端子及び第2端子を有する。光モジュールは、筐体の内面上において第1方向に沿って並ぶ複数の光半導体装置と、複数の光半導体装置のそれぞれの上部に配置される複数のヒータ部材とを備える。複数のヒータ部材は、第1端子と第2端子の間に配置されている。第1端子、複数のヒータ部材、及び第2端子は、複数のボンディングワイヤのそれぞれを介して互いに電気的に直列接続されている。よって、第1端子及び第2端子の間において複数のヒータ部材が互いに直列接続されているので、並列接続されている場合と比較して、ヒータ部材から筐体に熱を逃げにくくすることができる。従って、ヒータ部材からの発熱量を抑えて複数の光半導体装置を効率よく発熱させることができる。 In this optical module, the housing has a first terminal and a second terminal. The optical module includes a plurality of optical semiconductor devices arranged along the first direction on the inner surface of the housing, and a plurality of heater members arranged above each of the plurality of optical semiconductor devices. A plurality of heater members are arranged between the first terminal and the second terminal. The first terminal, the plurality of heater members, and the second terminal are electrically connected to each other in series via each of the plurality of bonding wires. Therefore, since the plurality of heater members are connected in series between the first terminal and the second terminal, it is possible to prevent heat from escaping from the heater members to the housing as compared with the case where the heater members are connected in parallel. . Therefore, the amount of heat generated from the heater member can be suppressed, and the plurality of optical semiconductor devices can be efficiently heated.
複数の光半導体装置のそれぞれは、断熱ブロックを介して筐体の内面上に実装されていてもよく、断熱ブロックの熱伝導率は、筐体の熱伝導率より小さくてもよい。この場合、各光半導体装置と筐体の内面との間に断熱ブロックが介在するので、各光半導体装置から筐体に逃げる熱を低減できる。 Each of the plurality of optical semiconductor devices may be mounted on the inner surface of the housing via a heat insulating block, and the thermal conductivity of the heat insulating block may be lower than that of the housing. In this case, since the heat insulation block is interposed between each optical semiconductor device and the inner surface of the housing, heat escaping from each optical semiconductor device to the housing can be reduced.
複数のヒータ部材は、第1ヒータ部材、第2ヒータ部材、第1方向における一端に配置された第3ヒータ部材、及び第1方向における他端に配置された第4ヒータ部材を含んでもよい。第1ヒータ部材は、第1端子と電気的に接続され、第2ヒータ部材は、第2端子と電気的に接続され、第1ヒータ部材及び第2ヒータ部材は、第3ヒータ部材と第4ヒータ部材との間に配置されていてもよい。第1ヒータ部材及び第2ヒータ部材は、第1方向の一端及び他端のそれぞれに位置する第3ヒータ部材及び第4ヒータ部材と比較して高温になりやすい傾向がある。この光モジュールでは、第3ヒータ部材と第4ヒータ部材との間に配置された第1ヒータ部材が第1端子に電気的に接続され、第2ヒータ部材が第2端子に電気的に接続されている。この場合、高温になりやすい第1ヒータ部材及び第2ヒータ部材から第1端子及び第2端子に熱を効率よく逃がすことができる。従って、複数のヒータ部材の温度を均一に近づけることができる。 The plurality of heater members may include a first heater member, a second heater member, a third heater member arranged at one end in the first direction, and a fourth heater member arranged at the other end in the first direction. The first heater member is electrically connected to the first terminal, the second heater member is electrically connected to the second terminal, and the first heater member and the second heater member are connected to the third heater member and the fourth heater member. It may be arranged between the heater member. The first heater member and the second heater member tend to become hotter than the third heater member and the fourth heater member located at one end and the other end in the first direction, respectively. In this optical module, the first heater member arranged between the third heater member and the fourth heater member is electrically connected to the first terminal, and the second heater member is electrically connected to the second terminal. ing. In this case, heat can be efficiently released to the first terminal and the second terminal from the first heater member and the second heater member, which tend to reach high temperatures. Therefore, the temperatures of the plurality of heater members can be made nearly uniform.
第1ヒータ部材及び第2ヒータ部材は、互いに隣接して配置されていてもよい。第3ヒータ部材は、第4ヒータ部材に複数のボンディングワイヤのうちの一つを介して電気的に接続されていてもよい。この場合、第1ヒータ部材、第2ヒータ部材、第3ヒータ部材及び第4ヒータ部材の温度を均一に近づけることができる。 The first heater member and the second heater member may be arranged adjacent to each other. The third heater member may be electrically connected to the fourth heater member via one of the plurality of bonding wires. In this case, the temperatures of the first heater member, the second heater member, the third heater member, and the fourth heater member can be made nearly uniform.
複数のヒータ部材のそれぞれは、第1ヒータ端子及び第2ヒータ端子を有するヒータを備えてもよい。第1ヒータ部材及び第2ヒータ部材のそれぞれの第1ヒータ端子及び第2ヒータ端子は、第1方向に沿って並ぶように配置されていてもよい。第3ヒータ部材及び第4ヒータ部材のそれぞれの第1ヒータ端子及び第2ヒータ端子は、第1方向と交差する第2方向に沿って並ぶように配置されていてもよい。この場合、複数のボンディングワイヤが干渉しないように、各ヒータ部材の各ヒータ端子に対するワイヤリングを効率よく行うことができる。 Each of the plurality of heater members may comprise a heater having first heater terminals and second heater terminals. The first heater terminals and the second heater terminals of the first heater member and the second heater member may be arranged so as to line up along the first direction. The first heater terminals and the second heater terminals of the third heater member and the fourth heater member may be arranged side by side along a second direction intersecting the first direction. In this case, wiring to each heater terminal of each heater member can be efficiently performed so that a plurality of bonding wires do not interfere with each other.
複数のヒータ部材は、第1ヒータ端子と第2ヒータ端子との間を流れる電流によって発熱し、第1ヒータ部材及び第2ヒータ部材のヒータの抵抗値は、第3ヒータ部材及び第4ヒータ部材のヒータの抵抗値より小さくてもよい。この場合、筐体の第1端子及び第2端子のそれぞれに接続される第1ヒータ部材及び第2ヒータ部材のヒータの抵抗値が、第3ヒータ部材及び第4ヒータ部材のヒータの抵抗値よりも小さい。従って、筐体に接続される第1ヒータ部材及び第2ヒータ部材のヒータの抵抗値が小さいことにより、複数のヒータ部材における熱効率を高く維持することができる。 The plurality of heater members generate heat by current flowing between the first heater terminal and the second heater terminal, and the resistance values of the heaters of the first heater member and the second heater member are the same as those of the third heater member and the fourth heater member. may be smaller than the resistance value of the heater. In this case, the resistance values of the heaters of the first heater member and the second heater member connected to the first terminal and the second terminal of the housing, respectively, are higher than the resistance values of the heaters of the third heater member and the fourth heater member. is also small. Therefore, the resistance values of the heaters of the first heater member and the second heater member connected to the housing are small, so that the heat efficiency of the plurality of heater members can be maintained high.
複数のヒータ部材のそれぞれは、ヒータ、第1ヒータ端子及び第2ヒータ端子が設けられる表面と、表面とは反対側を向く裏面とを有してもよい。各ヒータ部材は、表面から裏面まで延びるビアと、裏面に形成された裏面電極とを介して各光半導体装置に電気的に接続されていてもよい。この場合、ビア及び裏面電極を介して各ヒータ部材を各光半導体装置に電気的に接続させることができる。 Each of the plurality of heater members may have a front surface on which the heater, the first heater terminals and the second heater terminals are provided, and a rear surface facing away from the front surface. Each heater member may be electrically connected to each optical semiconductor device via a via extending from the front surface to the back surface and a back surface electrode formed on the back surface. In this case, each heater member can be electrically connected to each optical semiconductor device through the via and the back electrode.
[本開示の実施形態の詳細]
本開示の実施形態に係る光モジュールの具体例を以下で図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示され、特許請求の範囲と均等の範囲内における全ての変更が含まれることが意図される。図面の説明において同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、図面は、理解の容易化のため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率等は図面に記載したものに限定されない。
[Details of the embodiment of the present disclosure]
A specific example of an optical module according to an embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following examples, but is intended to include all modifications indicated in the scope of claims and within the scope equivalent to the scope of claims. In the description of the drawings, the same reference numerals are given to the same or corresponding elements, and overlapping descriptions are omitted as appropriate. In addition, the drawings may be partially simplified or exaggerated for easy understanding, and the dimensional ratios and the like are not limited to those described in the drawings.
図1は、本実施形態に係る光モジュール1の内部構造を示す図である。図1に示されるように、光モジュール1は、直方体状の筐体2、及びフランジを有する円柱状の光結合部3を備える光送信モジュール(TOSA;Transmitter Optical Sub Assembly)である。光モジュール1の内部には、N個(Nは2以上の自然数)の光半導体装置11と合波光学系20が設けられている。一例として、光モジュール1は、4チャネル(N=4)の光送信モジュールである。4チャネルは、互いにピーク波長の異なる光信号が4つあることに相当する。光モジュール1は、チャネル毎に互いに独立した情報を送信することができる。したがって、光モジュール1は、チャネルの数が大きくなるほど大量の情報を送信することができる。
FIG. 1 is a diagram showing the internal structure of an optical module 1 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the optical module 1 is an optical transmitter module (TOSA: Transmitter Optical Sub Assembly) including a rectangular
光モジュール1は、N個の光半導体装置11に対してN個のキャリア12を備える。1個の光半導体装置11は1個のキャリア12に搭載されている。各光半導体装置11はレーザ光を出射する。各光半導体装置11は、それぞれが出射するレーザ光の方向(光軸)が互いに平行となるようにキャリア12に実装される。キャリア12は、例えば、窒化アルミニウム(AlN)から構成され、熱による膨張が生じにくい基板である。キャリア12は、窒化アルミニウム以外のセラミックスあるいは絶縁性材料によって構成されていてもよい。あるいは、キャリア12は、セラミックス以外の絶縁性材料によって構成されていてもよい。また、筐体2は、内部空間2Aおよびフィードスルー2Bを有する。フィードスルー2Bは筐体2の後側の壁(後壁)を貫通している。内部空間2Aは、第2方向D2および第1方向D1において、筐体2の前側の壁(前壁)、後壁、および前壁と後壁とをつなぐ2つの側壁によって画成される。N個の光半導体装置11およびN個のキャリア12は、内部空間2Aの中に収容される。フィードスルー2Bの一部は、筐体2の外側に露出している。フィードスルー2Bの露出した部分には、外部機器との電気的な接続のための複数の端子6が並ぶように設けられている。また、フィードスルー2Bは、筐体2の内部空間2Aに面した部分を有する。フィードスルー2Bの内部空間2Aに面した部分には、例えば、複数の端子4、及び伝送線路を構成するN本の信号線路5が設けられている。当該伝送線路は、例えば、コプレーナ線路又はマイクロストリップ線路である。N本の信号線路5及び複数の端子4は、それぞれ対応する端子6と電気的に接続されている。
The optical module 1 includes
光モジュール1では、光源として機能する各光半導体装置11が各々独立して駆動されるように構成されている。N個の光半導体装置11は、例えばN=4の場合には、互いに異なるピーク波長を有する信号光L1,L2,L3,L4を出射する。一つの光半導体装置11は、4チャネルの信号光L1,L2,L3,L4の内の1つを出射する。信号光L1,L2,L3,L4の光軸は、例えば、互いに平行に延びている。光半導体装置11への駆動信号は、例えば、光モジュール1の外部から提供される。当該駆動信号は、フィードスルー2B及び信号線路5を介して光半導体装置11に伝達される。
The optical module 1 is configured such that each
信号光L1,L2,L3,L4は、それぞれ駆動信号に応じて変調された光である。信号光L1,L2,L3,L4は、それぞれ互いに異なるピーク波長を有する。光半導体装置11は、例えば、モノリシック光集積回路を有する。光半導体装置11は、例えば、レーザダイオードを有する。合波光学系20は、N個の光信号から一つの光Lを生成する。合波光学系20は、例えば、N=4の場合、信号光L1,L2,L3,L4を合波し、合波して得られた光Lを光結合部3に結合させる。光Lは、例えば、波長多重分割信号である。合波光学系20は、例えば、N個のレンズ、ビームスプリッタ、ミラー及び偏波合成器を含んでいる。筐体2の前側の壁(前壁)には、光結合部3が設けられている。光結合部3は光ファイバの先端に設けられた光コネクタ(不図示)を接続することができる。合波光学系20によって合波された光Lは、光結合部3を介して当該光ファイバに出力される。なお、方向について、光モジュール1から光Lが出力される方向を前、前側又は前方と称することがあり、前、前側又は前方と反対の方向を後、後側又は後方と称することがある。但し、これらの方向は、説明の便宜上のものであり、部品が配置されている方向等を限定するものではない。
The signal lights L1, L2, L3, and L4 are lights modulated according to drive signals. The signal lights L1, L2, L3, and L4 have peak wavelengths different from each other. The
図2は、筐体2の内部空間2Aに面する内面2bに搭載された部品を示す筐体2の部分断面図である。図3は、筐体2の内面2bを模式的に示す平面図である。図2及び図3に示されるように、筐体2の内面2bには、前述したN個の光半導体装置11及びN個のキャリア12と、断熱ブロック13と、ベース14とが設けられる。断熱ブロック13は内面2bに搭載されている。断熱ブロック13の熱伝導率は筐体2の熱伝導率よりも小さい。また、断熱ブロック13は絶縁性を有する。例えば、断熱ブロック13はガラス系材料によって構成されている。断熱ブロック13は直方体状を呈する。断熱ブロック13は、筐体2の幅方向である第1方向D1に沿って延びる複数の長辺と、第1方向D1と直交する第2方向D2に沿って延びる複数の短辺と、第1方向D1及び第2方向D2の双方に直交する第3方向D3に沿って延びる複数の短辺とを有する。第2方向D2は、例えば、筐体2の長手方向に相当する。また、例えば、上述の光モジュール1から出力される光Lの光軸に沿った方向は、第2方向D2に相当する。なお、以下の説明では、断熱ブロック13から見て内面2b側を下、下側又は下方と称することがあり、断熱ブロック13から見て内面2bとは反対側(光半導体装置11側)を上、上側又は上方と称することがある。但し、これらの方向は、説明の便宜上のものであり、部品が配置されている方向等を限定するものではない。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the
ベース14は、断熱ブロック13の上面に搭載されている。ベース14は、第1方向D1に沿って延びる複数の長辺、第2方向D2に沿って延びる複数の短辺、及び第3方向D3に沿って延びる複数の短辺を有する薄板状を呈する。ベース14は、例えば、セラミック製である。ベース14の上面にはN個のキャリア12が搭載される。すなわち、内面2bとN個のキャリア12との間には、断熱ブロック13およびベース14が配置されている。
The
図4は、第2方向D2に直交する平面に沿って光モジュール1を切断したときの断面を模式的に示す図である。光モジュール1は、N個のヒータ部材30を備える。N個のヒータ部材30は、第1方向D1に沿って並ぶように配置されている。N個のヒータ部材30は、例えば、N個の光半導体装置11の上にそれぞれ一つずつ実装される。筐体2は、例えば、第1方向D1に沿って並ぶ一対の側部2cと、内面2bを有する底部2jとを有する。一対の側部2cは、例えば、筐体2の側壁(不図示)の内側に設けられる。なお、一対の側部2cは、それぞれ側壁の一部として形成されていてもよい。一対の側部2cの一方の上面に第1端子2fが設けられ、一対の側部2cの他方の上面に第2端子2hが設けられる。側部2cは配線用のセラミック基板であり、例えば、側部2cの材料は、底部2jの材料とは異なっている。底部2jの材料は、例えば、銅タングステン又は銅モリブデンである。筐体2の内部空間2Aは、第3方向D3について、内面2bおよびリッド(不図示)の内面によって画成される。リッドは、筐体2の前壁、後壁、および2つの側壁と接合されて、筐体2の内部空間2Aを封止する。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross section when the optical module 1 is cut along a plane perpendicular to the second direction D2. The optical module 1 includes
第1端子2f、複数のヒータ部材30、及び第2端子2hは、複数のボンディングワイヤWのそれぞれを介して互いに電気的に接続される。複数のボンディングワイヤWは、例えば、第1端子2f及びヒータ部材30を互いに電気的に接続する第1ボンディングワイヤW1と、第2端子2h及びヒータ部材30を互いに電気的に接続する第2ボンディングワイヤW2と、N個のヒータ部材30の互いに隣接するもの同士を電気的に接続する第3ボンディングワイヤW3とを含む。例えば、複数のボンディングワイヤWの本数は、少なくともN+1本となる。
The
N個のヒータ部材30は、例えば、N=4の場合、第1ヒータ部材31、第2ヒータ部材32、第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34を含む。例えば、第1方向D1における第1端子2fの隣接位置に第3ヒータ部材33が設けられ、第1方向D1における第2端子2hの隣接位置に第4ヒータ部材34が設けられる。第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32は、第3ヒータ部材33と第4ヒータ部材34との間に設けられる。第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32は互いに隣接している。
The
例えば、第1方向D1において、第1ヒータ部材31は第3ヒータ部材33に隣接しており、第2ヒータ部材32は第4ヒータ部材34に隣接している。第3ヒータ部材33は第1ボンディングワイヤW1を介して第1端子2fに電気的に接続されており、第4ヒータ部材34は第2ボンディングワイヤW2を介して第2端子2hに電気的に接続されている。第1ヒータ部材31は、1本の第3ボンディングワイヤW3を介して第3ヒータ部材33と電気的に接続されている。第2ヒータ部材32は、1本の第3ボンディングワイヤW3を介して第1ヒータ部材31と電気的に接続されている。第4ヒータ部材34は、1本の第3ボンディングワイヤW3を介して第2ヒータ部材32と電気的に接続されている。
For example, the
次に、実施形態に係る光モジュール1から得られる作用効果について説明する。光モジュール1では、筐体2が第1端子2f及び第2端子2hを有する。光モジュール1は、筐体2の内面2b上において第1方向D1に沿って並ぶ複数の光半導体装置11と、複数の光半導体装置11のそれぞれの上部に配置される複数のヒータ部材30とを備える。複数のヒータ部材30は、第1端子2fと第2端子2hの間に配置されている。第1端子2f、複数のヒータ部材30、及び第2端子2hは、複数のボンディングワイヤWのそれぞれを介して互いに電気的に直列接続されている。よって、第1端子2f及び第2端子2hの間において複数のヒータ部材30が互いに直列接続されているので、並列接続されている場合と比較して、ヒータ部材30から筐体2に熱を逃げにくくすることができる。従って、ヒータ部材30からの発熱量を抑えて複数の光半導体装置11を効率よく発熱させることができる。
Next, functions and effects obtained from the optical module 1 according to the embodiment will be described. In the optical module 1, the
実施形態において、複数の光半導体装置11のそれぞれは、断熱ブロック13を介して筐体2の内面2b上に実装されており、断熱ブロック13の熱伝導率は、筐体2の熱伝導率より小さい。この場合、各光半導体装置11と筐体2の内面との間に断熱ブロック13が介在するので、各光半導体装置11から筐体2に逃げる熱量を低減できる。
In the embodiment, each of the plurality of
次に、第1変形例に係る光モジュールについて図5を参照しながら説明する。変形例に係る光モジュールの一部の構成は、前述した光モジュール1の一部の構成と同一である。よって、以下の説明では、光モジュール1の構成と重複する部分の説明を同一の符号を付して適宜省略する。 Next, an optical module according to the first modified example will be described with reference to FIG. A part of the configuration of the optical module according to the modification is the same as a part of the configuration of the optical module 1 described above. Therefore, in the following description, the same reference numerals are given to the portions that overlap with the configuration of the optical module 1, and the description thereof will be omitted as appropriate.
図5に示されるように、第1変形例に係る光モジュールでは、複数のヒータ部材30におけるワイヤリングの形態が光モジュール1とは異なっている。第1ヒータ部材31は第1ボンディングワイヤW1を介して第1端子2fに電気的に接続されており、第2ヒータ部材32は第2ボンディングワイヤW2を介して第2端子2hに電気的に接続されている。第1ボンディングワイヤW1は第3ヒータ部材33の上方において第1方向D1に延在しており、第2ボンディングワイヤW2は第4ヒータ部材34の上方において第1方向D1に延在している。
As shown in FIG. 5, the optical module according to the first modification differs from the optical module 1 in the form of wiring in the plurality of
第3ボンディングワイヤW3は、第1ヒータ部材31と第3ヒータ部材33の間、第3ヒータ部材33と第4ヒータ部材34の間、及び第2ヒータ部材32と第4ヒータ部材34の間、のそれぞれに設けられる。第3ヒータ部材33は、2本の第3ボンディングワイヤW3のそれぞれを介して第1ヒータ部材31及び第4ヒータ部材34のそれぞれと電気的に接続されている。第4ヒータ部材34は、2本の第3ボンディングワイヤW3のそれぞれを介して第2ヒータ部材32及び第3ヒータ部材33のそれぞれと電気的に接続されている。なお、第3ヒータ部材33を第4ヒータ部材34に接続する第3ボンディングワイヤW3と第4ヒータ部材34を第3ボンディングワイヤW3に接続する第3ボンディングワイヤW3とは同一である。
The third bonding wires W3 are arranged between the
以上、第1変形例に係る光モジュールでは、第1端子2f、複数のヒータ部材30、及び第2端子2hが、複数のボンディングワイヤWのそれぞれを介して互いに電気的に直列接続されているので、前述した光モジュール1と同様の作用効果が得られる。ところで、第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32は、第1方向D1の一端及び他端のそれぞれに位置する第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34と比較して高温になりやすい傾向がある。例えば、第1ヒータ部材31から第4ヒータ部材34の4個のヒータ部材が同じジュール熱を発生した場合に、第1ヒータ部材31および第2ヒータ部材32は、第1方向D1においてそれそれ両隣にヒータ部材があるため、それぞれ片側のみにヒータ部材が隣接する第3ヒータ部材33および第4ヒータ部材34に比べると周囲に熱が逃げにくい。したがって、周囲に熱が逃げにくいために自身が発生させたジュール熱によって効率よく加熱されて温度が上昇しやすい。
As described above, in the optical module according to the first modification, the
第1変形例に係る光モジュールでは、第3ヒータ部材33と第4ヒータ部材34との間に配置された第1ヒータ部材31が第1端子2fに電気的に接続され、第2ヒータ部材32が第2端子2hに電気的に接続されている。この場合、高温になりやすい第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32から第1端子2f及び第2端子2hに熱を効率よく逃がすことができる。従って、複数のヒータ部材30の温度を均一に近づけることができる。具体例として、第1ヒータ部材31から第4ヒータ部材34の4個のヒータ部材に同じジュール熱を発生させた場合に、前述した光モジュール1では第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32の温度が第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34の温度より0.8度高かった。これに対し、同様にジュール熱を発生させた場合に、第1変形例に係る光モジュールでは、第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32の温度と、第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34の温度との温度差を0.4度にまで下げることができる。
In the optical module according to the first modification, the
第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32は、互いに隣接して配置されており、第3ヒータ部材33は、第4ヒータ部材34に複数のボンディングワイヤWのうちの一つ(第3ボンディングワイヤW3)を介して電気的に接続されている。よって、第1ヒータ部材31、第2ヒータ部材32、第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34の温度を均一に近づけることができる。
The
続いて、第2変形例に係る光モジュールについて、図6を参照しながら説明する。図6に示されるように、第2変形例に係る光モジュールはN個のキャパシタ16を備え、各キャパシタ16は各キャリア12に搭載されている。各ヒータ部材30は、ヒータ41と、ヒータ41に電流を供給する第1ヒータ端子42及び第2ヒータ端子43と、電極44とを備える。ヒータ41は、第1ヒータ端子42と第2ヒータ端子43との間を流れる電流によって発熱する。ヒータ41は、例えば、電気抵抗を有する材料によって構成される。ヒータ41は、例えば、抵抗素子である。
Next, an optical module according to a second modified example will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6 , the optical module according to the second modification comprises
例えば、第3方向D3から見たときに、ヒータ41は長方形状を呈する。第1ヒータ端子42及び第2ヒータ端子43のそれぞれはヒータ41と電気的に接続されている。第1ヒータ端子42及び第2ヒータ端子43はヒータ41の長手方向(ヒータ41の長辺が延びる方向)に沿って並んでいる。電極44は、第1ヒータ端子42と第2ヒータ端子43との間に配置されている。電極44は、光半導体装置11に電力を供給するための電極である。各電極44は、第4ボンディングワイヤW4を介して各キャパシタ16に電気的に接続されている。
For example, the
筐体2はN個のキャリア12の第2方向D2側に位置する側部2kを含んでおり、側部2kの上面に第1端子2f及び第2端子2hが配置されている。なお、側部2kは、フィードスルー2Bの内部空間2Aに面した部分であってもよく、第1端子2f及び第2端子2hは、例えば、フィードスルー2Bの内部空間2Aに面した部分に設けられた複数の端子4の一部として配置されてもよい。第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32のそれぞれは、第1ヒータ端子42及び第2ヒータ端子43が第1方向D1に沿って並ぶように配置されている。第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34のそれぞれは、第1ヒータ端子42及び第2ヒータ端子43が第2方向D2に沿って並ぶように配置されている。
The
第1ヒータ部材31の第2ヒータ端子43からは第1ボンディングワイヤW1が第2方向D2に延び出しており、第2ヒータ部材32の第1ヒータ端子42からは第2ボンディングワイヤW2が第2方向D2に延び出している。第1ボンディングワイヤW1は第1端子2fに接続されており、第2ボンディングワイヤW2は第2端子2hに接続されている。第1ヒータ部材31の第1ヒータ端子42からは第3ボンディングワイヤW3が第1方向D1に延び出している。第1ヒータ部材31の第1ヒータ端子42から延び出す第3ボンディングワイヤW3は、第3ヒータ部材33の第1ヒータ端子42に接続されている。
A first bonding wire W1 extends in the second direction D2 from the
第2ヒータ部材32の第2ヒータ端子43からは第3ボンディングワイヤW3が第1方向D1に延び出している。第2ヒータ部材32の第2ヒータ端子43から延び出す第3ボンディングワイヤW3は、第4ヒータ部材34の第1ヒータ端子42に接続されている。第3ヒータ部材33の第2ヒータ端子43からは第3ボンディングワイヤW3が第1方向D1に延び出している。第3ヒータ部材33の第2ヒータ端子43から延び出す第3ボンディングワイヤW3は、第4ヒータ部材34の第2ヒータ端子43に接続されている。
A third bonding wire W3 extends from the
図7は、第1ヒータ部材31、第2ヒータ部材32、第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34のそれぞれの構成を示す斜視図である。図8は、第1ヒータ部材31、第2ヒータ部材32、第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34のそれぞれの構成を図7とは異なる方向から見た斜視図である。第1ヒータ部材31、第2ヒータ部材32、第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34の構成は、例えば、互いに同一である。従って、以下では第1ヒータ部材31、第2ヒータ部材32、第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34を識別する必要がない場合にはこれらをまとめてヒータ部材30として説明する。
FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of each of the
ヒータ部材30は、ヒータ41、第1ヒータ端子42、第2ヒータ端子43及び電極44が設けられる表面30bと、表面30bとは反対側を向く裏面30cとを有する。第1ヒータ端子42、第2ヒータ端子43及び電極44は、金属によって構成される。ヒータ部材30は、表面30bから裏面30cまで延びるビア45と、裏面30cにメタライズされた金属部分である裏面電極46とを有する。裏面電極46は、例えば、裏面30cの全面に形成されている。ビア45は電極44及び裏面電極46の間に介在しており、電極44及び裏面電極46はビア45を介して互いに電気的に接続されている。ビア45は、金属によって構成される。ヒータ部材30は、例えば、直方体状の外形を有する。ヒータ部材30の表面30bと裏面30cとの間の距離(厚さ)は、表面30bおよび裏面30cの形状が長方形であるとき、当該長方形の長辺および短辺の長さよりも小さい。ヒータ部材30は、例えば、主要材料(母材)としてセラミックスを有する。ヒータ部材30のヒータ41、第1ヒータ端子42、第2ヒータ端子43及び電極44、ビア45を除く本体部は、例えば、セラミックスによって構成される。電極44は、第1ヒータ端子42および第2ヒータ端子43から電気的に絶縁されている。
The
図9は、キャリア12に搭載された光半導体装置11及びヒータ部材30を示す斜視図である。図7~図9に示されるように、例えば、光半導体装置11の上面11bには複数(一例として4つ)のピラー11cが設けられており、ヒータ部材30の裏面電極46を複数のピラー11cに接合することにより、ヒータ部材30の裏面電極46は複数のピラー11cを介して光半導体装置11に電気的に接続される。また、ヒータ部材30の裏面電極46を複数のピラー11cに接合することにより、ヒータ部材30を光半導体装置11に固定することができる。なお、ヒータ部材30及び光半導体装置11の電気的接続の態様は、ピラー11cに限られず、光半導体装置11は半田バンプを介してヒータ部材30と電気的に接続されてもよい。ヒータ41が発生したジュール熱は、ヒータ部材30の本体部、裏面30c、ピラー11c(あるいは半田バンプ)を介して光半導体装置11に伝導し、光半導体装置11の温度を上昇させる。ヒータ41から光半導体装置11に熱が伝導する経路の熱抵抗よりもヒータ41から複数のボンディングワイヤWを介して筐体2に熱が伝わる経路の熱抵抗を大きくする(熱を伝わり難くする)ことによって熱のロスを低減し、光半導体装置11を効率よく加熱することができる。
FIG. 9 is a perspective view showing the
以上、第2変形例に係る光モジュールにおいて、複数のヒータ部材30のそれぞれは、第1ヒータ端子42及び第2ヒータ端子43を有するヒータ41を備える。第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32のそれぞれの第1ヒータ端子42及び第2ヒータ端子43は、第1方向D1に沿って並ぶように配置されている。第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34のそれぞれの第1ヒータ端子42及び第2ヒータ端子43は第2方向D2に沿って並ぶように配置されている。従って、複数のボンディングワイヤWが干渉しないように、各ヒータ部材の各ヒータ端子に対するワイヤリングを効率よく行うことができる。
As described above, in the optical module according to the second modification, each of the plurality of
すなわち、第1ヒータ部材31から第3ヒータ部材33に延びる第3ボンディングワイヤW3、及び第2ヒータ部材32から第4ヒータ部材34に延びる第3ボンディングワイヤW3における第2方向D2の位置と、第3ヒータ部材33から第4ヒータ部材34に延びる第3ボンディングワイヤW3における第2方向D2の位置とが互いに異なる。これにより、第3方向D3から第1ヒータ部材31、第2ヒータ部材32、第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34を見た場合におけるボンディングワイヤWの重なりが生じないので、複数のボンディングワイヤWが重なる可能性をより低減させることができる。
That is, the position of the third bonding wire W3 extending from the
複数のヒータ部材30のそれぞれは、ヒータ41、第1ヒータ端子42及び第2ヒータ端子43が設けられる表面30bと、表面30bとは反対側を向く裏面30cとを有する。各ヒータ部材30は、表面30bから裏面30cまで延びるビア45と、裏面30cに形成された裏面電極46とを介して各光半導体装置11に電気的に接続される。よって、ビア45及び裏面電極46を介して各ヒータ部材30を各光半導体装置11に電気的に接続させることができる。また、裏面電極46を複数のピラー11cに接合することにより、ヒータ部材30を光半導体装置11に固定することができる。例えば、ヒータ部材30の第3方向D3の長さ(厚さ)を第1方向D1および第2方向D2の長さより小さくし、ヒータ部材を熱伝導度の高い材料で構成することにより、各ヒータ41から各光半導体装置11までの熱抵抗を小さくすることができる。これにより、光半導体装置11を効率よく加熱することができる。
Each of the plurality of
次に、第3変形例に係る光モジュールについて図5及び図7を参照しながら説明する。図5に示されるように、第3変形例に係る光モジュールの部品の配置態様は、例えば、前述した第1変形例に係る光モジュールの部品の配置態様と同一である。第3変形例では、第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32のヒータ41の抵抗値が、第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34のヒータ41の抵抗値より小さい。
Next, an optical module according to a third modification will be described with reference to FIGS. 5 and 7. FIG. As shown in FIG. 5, the layout of the components of the optical module according to the third modification is, for example, the same as the layout of the components of the optical module according to the first modification. In the third modification, the resistance values of the
前述したようにヒータ41が長方形状である場合、ヒータ41の抵抗値はヒータ41の幅(短手方向の長さ)によって変化する。すなわち、ヒータ41の幅が広いほどヒータ41の抵抗値が小さく、ヒータ41の幅が狭いほどヒータ41の抵抗値が大きい。例えば、第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32のそれぞれのヒータ41の幅は、第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34のそれぞれのヒータ41の幅よりも広い。
As described above, when the
以上、第3変形例において、複数のヒータ部材30は、それぞれの第1ヒータ端子42と第2ヒータ端子43との間を流れる電流によって発熱し、第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32のヒータ41の抵抗値は、第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34のヒータ41の抵抗値より小さい。よって、筐体2の第1端子2f及び第2端子2hのそれぞれに接続される第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32のヒータ41の抵抗値が第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34のヒータ41の抵抗値よりも小さい。従って、筐体2に接続される第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32のヒータ41の抵抗値が小さいことにより、第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32の発熱量は第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34の発熱量よりも小さくなる(第1ヒータ部材31から第4ヒータ部材34のそれぞれヒータ41に流れる電流は同じである)。上述したように第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32は第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34よりも高温になりやすいので、第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32の温度が第3ヒータ部材33及び第4ヒータ部材34よりも高くなるのを抑制することができる。これにより、第1ヒータ部材31から第4ヒータ部材34のそれぞれの温度を均一化するとともに第1ヒータ部材31及び第2ヒータ部材32の発熱量を適度に低減して光半導体装置11を効率よく加熱することができる。
As described above, in the third modification, the plurality of
第3変形例では、ヒータ41の抵抗値を変える例について説明した。しかしながら、ヒータ41の抵抗値を変える代わりに、ボンディングワイヤWの本数を変えてもよい。例えば、第3ボンディングワイヤW3の本数を2倍(2つのヒータ部材を互いに接続する第3ボンディングワイヤW3の本数を2本)にしてもよい。この場合も、第3ボンディングワイヤW3の本数が増えたことによって第1ヒータ部材31から第4ヒータ部材34の間の相互の熱伝導性が向上してそれぞれの温度が均一化されて、加熱による温度制御の精度が向上することにより光半導体装置11を効率よく加熱することができる。更に、第3ボンディングワイヤW3の本数を2倍にする代わりに、第3ボンディングワイヤW3の太さを変えてもよい。例えば、第1ボンディングワイヤW1及び第2ボンディングワイヤW2より第3ボンディングワイヤW3を太くしてもよい。この場合も、上記同様の効果が得られる。
In the third modified example, an example in which the resistance value of the
以上、本開示に係る実施形態及び種々の変形例について説明した。しかしながら、本発明は、前述の実施形態又は種々の変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨の範囲内において適宜変更可能である。また、本開示に係る光モジュールは、前述の実施形態、第1変形例、第2変形例及び第3変形例のうちの複数の例が組み合わされたものであってもよい。また、前述の実施形態では、直方体状の筐体2、及びフランジを有する円柱状の光結合部3を備える光送信モジュールである光モジュール1について説明した。しかしながら、筐体及び光結合部の形状等は、筐体2及び光結合部3の形状等に限られず適宜変更可能である。また、光モジュールは、光送信モジュールでなくてもよく、例えば、光受信モジュールであってもよい。
The embodiment and various modifications according to the present disclosure have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments or various modifications, and can be appropriately modified within the scope of the claims. Also, the optical module according to the present disclosure may be a combination of multiple examples of the above-described embodiment, first modified example, second modified example, and third modified example. Further, in the above-described embodiment, the optical module 1, which is an optical transmission module including the
1…光モジュール
2…筐体
2A…内部空間
2B…フィードスルー
2b…内面
2c…側部
2f…第1端子
2h…第2端子
2j…底部
2k…側部
3…光結合部
4、6…端子
5…信号線路
11…光半導体装置
11b…上面
11c…ピラー
12…キャリア
13…断熱ブロック
14…ベース
16…キャパシタ
20…合波光学系
30…ヒータ部材
30b…表面
30c…裏面
31…第1ヒータ部材
32…第2ヒータ部材
33…第3ヒータ部材
34…第4ヒータ部材
41…ヒータ
42…第1ヒータ端子
43…第2ヒータ端子
44…電極
45…ビア
46…裏面電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...
Claims (8)
前記筐体の内面上に第1方向に沿って設置され、信号光をそれぞれ出射する複数の光半導体装置と、
前記複数の光半導体装置のそれぞれの上部に実装され、通電によってそれぞれ発熱する複数のヒータ部材と、
を備え、
前記複数のヒータ部材は、前記第1端子及び前記第2端子の間において前記第1端子及び前記第2端子のそれぞれと直列接続となるように複数のボンディングワイヤを介して電気的に接続されている、
光モジュール。 a housing having a first terminal and a second terminal;
a plurality of optical semiconductor devices that are installed along the first direction on the inner surface of the housing and that respectively emit signal light;
a plurality of heater members mounted on respective upper portions of the plurality of optical semiconductor devices and each generating heat when energized;
with
The plurality of heater members are electrically connected via a plurality of bonding wires between the first terminal and the second terminal so as to be connected in series with the first terminal and the second terminal, respectively. there is
optical module.
前記断熱ブロックの熱伝導率は、前記筐体の熱伝導率より小さい、
請求項1に記載の光モジュール。 Each of the plurality of optical semiconductor devices is mounted on the inner surface of the housing via a heat insulating block,
The thermal conductivity of the heat insulating block is smaller than the thermal conductivity of the housing,
The optical module according to claim 1.
前記第1ヒータ部材は、前記第1端子と電気的に接続され、
前記第2ヒータ部材は、前記第2端子と電気的に接続され、
前記第1ヒータ部材及び前記第2ヒータ部材は、前記第3ヒータ部材と前記第4ヒータ部材との間に配置されている、
請求項1又は請求項2に記載の光モジュール。 The plurality of heater members includes a first heater member, a second heater member, a third heater member arranged at one end in the first direction, and a fourth heater member arranged at the other end in the first direction. and
The first heater member is electrically connected to the first terminal,
The second heater member is electrically connected to the second terminal,
The first heater member and the second heater member are arranged between the third heater member and the fourth heater member,
3. The optical module according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の光モジュール。 The first heater member and the second heater member are arranged adjacent to each other,
The optical module according to claim 3.
請求項3又は請求項4に記載の光モジュール。 The third heater member is electrically connected to the fourth heater member via one of the plurality of bonding wires,
The optical module according to claim 3 or 4.
前記第1ヒータ部材及び前記第2ヒータ部材のそれぞれの前記第1ヒータ端子及び前記第2ヒータ端子は、前記第1方向に沿って並ぶように配置されており、
前記第3ヒータ部材及び前記第4ヒータ部材のそれぞれの前記第1ヒータ端子及び前記第2ヒータ端子は、前記第1方向と交差する第2方向に沿って並ぶように配置されている、
請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の光モジュール。 each of the plurality of heater members includes a heater having a first heater terminal and a second heater terminal;
the first heater terminals and the second heater terminals of the first heater member and the second heater member are arranged along the first direction,
The first heater terminals and the second heater terminals of the third heater member and the fourth heater member are arranged so as to line up along a second direction that intersects with the first direction,
The optical module according to any one of claims 3 to 5.
前記第1ヒータ部材及び前記第2ヒータ部材の前記ヒータの抵抗値は、前記第3ヒータ部材及び前記第4ヒータ部材の前記ヒータの抵抗値より小さい、
請求項6に記載の光モジュール。 the plurality of heater members generate heat by current flowing between the first heater terminal and the second heater terminal;
the resistance values of the heaters of the first heater member and the second heater member are smaller than the resistance values of the heaters of the third heater member and the fourth heater member;
The optical module according to claim 6.
各前記ヒータ部材は、前記表面から前記裏面まで延びるビアと、前記裏面に形成された裏面電極とを介して各前記光半導体装置に電気的に接続されている、
請求項6又は請求項7に記載の光モジュール。 each of the plurality of heater members has a surface on which the heater, the first heater terminal and the second heater terminal are provided, and a back surface facing away from the surface;
each heater member is electrically connected to each optical semiconductor device via a via extending from the front surface to the back surface and a back surface electrode formed on the back surface;
The optical module according to claim 6 or 7.
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