JP4361380B2 - 光モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、高速光通信装置及び計測器等に使用する光モジュールに関する。
光通信装置等に使用される発光モジュール、受光モジュール等の光モジュールは、低コストで取り扱いが容易な同軸型と呼ばれる金属製の円筒形パッケージ内にレーザーダイオードやフォトダイオード等の光素子及びその他の部品が収容され、光素子及びその他の部品が信号や電源を供給するためにワイヤー等でリード端子に接続されて構成されている。
同軸型パッケージ内の光素子を駆動する際に、そのパッケージ構造と内部部品に存在する浮遊容量や浮遊インダクタンス等の影響により帯域劣化等が発生し、特性に問題が生じる。
具体的には、内部の光素子と外部とを接続するリード端子はインダクターの作用を持つと同時に金属パッケージに対して容量を持つことになり、GHz帯で使用した場合にある周波数で共振し、帯域が狭くなり所望の特性が得られなくなる。
現状では、上記対策のため、パッケージに機械的及び電気的に接続されたリード端子と、内部素子と電気的に接続されパッケージの電位と異電位の他のリード端子の間で、且つパッケージ近傍にキャパシタ等の容量性部品を接続し、浮遊容量を短絡する方法やリード端子を極力短くし、接続された配線板のごく近くに容量性部品(キャパシタ等)を配置する方法が用いられる。
従来の光モジュールでは、パッケージの外部直近のリード端子間に容量性部品を接合するには組立性及び信頼性が悪く、また他の機能端子の曲げ加工制限からパッケージ外部直近のリード端子間に容量性部品を配置するには限界があり、パッケージ内に収容された高周波部品の浮遊容量及び浮遊インダクタンスの低減には余り効果がなかった。
また、パッケージ外部直近にフレキシブルプリント配線板を配置し、そのプリント配線板に部品実装をした場合、高速信号用リード端子もプリント配線板に接続すると、フレキシブル部分の材質(誘電率)や板厚の制約からインピーダンス整合ができなくなり、所望の光波形が得られない等の問題を生じていた。
また、ファイバ・ツウ・ザ・ホーム(FTTH)等のアクセス系送受信一体型光素子パッケージの場合、各光素子のグランド用リード端子のみではメインプリント配線板とグランド電位が異なり、電源ノイズによる特性劣化が生じたり、電源用リード端子のみではインピーダンスが高くなり電波を放射し、EMI特性が確保できない等の問題がある。
以下、図面を参照して、従来の光モジュールの幾つかの構造について説明する。図1を参照すると、第1従来例の光モジュール2Aの平面図が示されている。図2は図1の2−2線断面図、図3は図1の3−3線断面図である。
光素子パッケージ4は、金属ケーシング内にレーザーダイオード等の光素子又はフォトダイオード等の受光素子を収容して構成されている。光素子パッケージ4が発光素子パッケージの場合、プリント配線板6上には発光素子を駆動する駆動回路が実装されている。光素子パッケージ4が受光素子パッケージの場合、金属ケーシング内にプリアンプが収容され、プリント配線板6上にポストアンプが実装されている。
光素子パッケージ4の電源用リード端子10、グランド用リード端子12は適切な長さに切断され、半田等によりプリント配線板6に接続され、電源用リード端子10及びグランド用リード端子12を接続するようにプリント配線板6上に浮遊容量低減用キャパシタ16が配置される。
高速信号用リード端子8も適切な長さに切断され、プリント配線板6に接続される。16は光素子パッケージ4内に収容されたモニター用フォトダイオードに接続されたリード端子である。
この第1従来例の光モジュール2Aでは、各リード端子の曲げ加工制約により光素子パッケージ4とプリント配線板6との距離がある程度必要となり、浮遊容量低減用キャパシタ16の位置も光素子パッケージ4に対して遠くなってしまい、浮遊容量低減はあまり期待できない。
図4を参照すると、第2従来例の光モジュール2Bの平面図が示されている。図5は図4の5−5線断面図、図6は図4の6−6線断面図である。
この第2従来例の光モジュール2Bでは、電源用リード端子10とグランド用リード端子12の間に浮遊容量低減用キャパシタ16を直接実装した点が第1従来例と相違する。この従来例の場合、リード加工精度の悪い部分に浮遊容量低減用キャパシタ16を実装するため、組立性が悪く、又各構成部材の温度伸縮による応力が半田接合部に集中するため、半田接合部破断による信頼性の低下を招く恐れがある。
図7を参照すると、第3従来例の光モジュール2Cの平面図が示されている。図8は図7の8−8線断面図、図9は図7の9−9線断面図である。
この第3従来例の光モジュール2Cでは、サブプリント配線板18をメインプリント配線板6に対して概略垂直に配置し、サブプリント配線板18とメインプリント配線板6をフレキシブルプリント配線板20で接続する。
更に、全リード端子8,10,12,14を適切な長さに切断し、半田等によりサブプリント配線板18に接続し、サブプリント板18のリード端子接続部の近傍に浮遊容量低減用キャパシタ16を実装して構成する。
この第3従来例の場合、高速信号線がサブプリント配線板18を介してフレキシブル配線板20を通るため、配線長が長くなりインダクタンスが増加して特性が劣化する。フレキシブルプリント配線板の材料特性からインピーダンス制御が困難となり、特性が劣化する。
尚、特許文献の公知例として以下のものがある。
特開平8−136767号公報 特開2001−298217号公報 特開2003−249711号公報
よって、本発明の目的は、光素子パッケージの浮遊容量及び浮遊インダクタンスの低減と光素子GND電位の安定化を図ることが可能な光モジュールを提供することである。
本発明によると、光モジュールであって、光素子が内部に収容され、該光素子に接続された高速信号用リード端子、電源用リード端子及びグランド用リード端子を有する光素子パッケージと、集積回路が実装されたメインプリント配線板と、該メインプリント配線板に対して概略垂直に配置されるとともに、前記メインプリント配線板の平面に概略垂直に形成される端部が該メインプリント配線板の対向する端部から離間して配置され、容量性部品が実装されたサブプリント配線板と、前記メインプリント配線板と前記サブプリント配線板とを接続する柔軟性を有する配線部とを具備し、前記電源用リード端子及び前記グランド用リード端子は前記サブプリント配線板に接続され、前記サブプリント配線板には、前記メインプリント配線板の平面に対して概略平行な方向に形成される下面の一部から上部にかけて切欠が画成され、前記高速信号用リード端子は前記切欠を通して前記メインプリント配線板に直接接続され、前記配線部は、前記切欠を挟んで前記サブプリント配線板の前記下面に接続される第1及び第2配線部からなることを特徴とする光モジュールが提供される。
好ましくは、配線部は柔軟性を有している。光素子が発光素子から構成される場合には、集積回路は発光素子を駆動する駆動回路から構成される。一方、光素子が受光素子から構成される場合には、集積回路は受光素子で光電変換された電流を増幅するポストアンプから構成される。好ましくは、配線部はメッシュ状配線板から構成される。
好ましくは、配線板部は高速信号用リード端子、電源用リード端子及びグランド用リード端子の配置の中心に対して、少なくとも左右2箇所以上の接続部を有している。更に好ましくは、配線部は高速信号用リード端子、電源用リード端子及びグランド用リード端子の配置の中心に対して、高速信号用リード端子と反対側に配置されている。
本発明の他の側面によると、光モジュールであって、光素子が内部に収容され、該光素子に接続された高速信号用リード端子、電源用リード端子及びグランド用リード端子を有する光素子パッケージと、集積回路が実装され、第1切欠を有するメインプリント配線板と、該メインプリント配線板に対して概略垂直に配置されるとともに、前記メインプリント配線板の平面に概略垂直に形成される端部が該メインプリント配線板の対向する端部から離間して配置され、容量性部品が実装されたサブプリント配線板と、前記メインプリント配線板の前記第1切欠を画成する該メインプリント配線板の前記端部と前記サブプリント配線板とを接続する柔軟性を有する配線部とを具備し、前記電源用リード端子及び前記グランド用リード端子は前記サブプリント配線板に接続され、前記メインプリント配線板の平面及び前記サブプリント配線板の前記端部に概略垂直に形成される前記サブプリント配線板の側面には第2切欠が画成され、前記高速信号用リード端子は前記第2切欠を通して前記メインプリント配線板に直接接続され、前記配線部は、前記メインプリント配線板の平面に対して概略平行な方向に形成される前記サブプリント配線板の下面に接続されていることを特徴とする光モジュールが提供される。
本発明によると、浮遊容量低減用容量性部品が実装されたサブプリント配線板に電源用リード端子及びグランド用リード端子を接続し、高速信号用リード端子は直接メインプリント配線板に接続するようにしたため、浮遊容量及び浮遊インダクタンスを低減できるとともに、高速信号のインダクタンスを低減することができ、光モジュールの特性を向上することができる。
また、光素子パッケージの金属ケーシングはサブプリント配線板及び比較的広面積の配線部を介して、メインプリント配線板に接続されるため、光素子パッケージのグランド電位の安定化を図ることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態の光モジュールについて詳細に説明する。
各実施形態において、同一構成部分については同一符号を付して説明する。図10を参照すると、本発明第1実施形態の光モジュール22Aの平面図が示されている。図11は図10の11−11線断面図、図12は図10の右側面図である。
光素子パッケージ24は金属ケーシング25内にレーザダイオード等の発光素子を収容した発光素子パッケージ、又は金属ケーシング25内にフォトダイオード等の受光素子を収容した受光素子パッケージを含んでいる。
光素子パッケージ24が発光素子パッケージの場合には、金属ケーシング25内にレーザダイオードと共にモニター用のフォトダイオードが収容されている。光素子パッケージ24が受光素子パッケージの場合には、金属ケーシング25内にフォトダイオードと共にこのフォトダイオードで光電変換した電流を増幅するプリアンプが収容されている。
メインプリント配線板26上にはLSI30が実装されている。光素子パッケージ24が発光素子パッケージの場合には、LSI30がレーザダイオード駆動回路から構成される。
一方、光素子パッケージ24が受光素子パッケージの場合には、LSI30は金属ケーシング25内に収容されたプリアンプで増幅した電流を更に増幅するポストアンプから構成される。
サブプリント配線板28が光素子パッケージ24の極近傍にメインプリント配線板26に対して概略垂直になるように配置されている。サブプリント配線板28とメインプリント配線板26は一対のフレキシブル配線板32a,32bにより接続されている。
光素子パッケージ24の電源用リード端子34、グランド用リード端子36、モニター用リード端子38は極短く切断され、半田等によりサブプリント配線板28に接続されている。
各リード端子の接続点近傍のサブプリント配線板28上に浮遊容量低減用のキャパシタ44が実装されている。サブプリント配線板28は切欠39を有しており、短尺に切断された高速信号用リード端子40がこの切欠39を介してメインプリント配線板26の導電性パッド42に直接接続されている。
図13はサブプリント配線板28とメインプリント配線板26が同一平面に展開された状態を示しており、この状態で光素子パッケージ24の電源用リード端子34,グランド用リード端子36及びモニター用リード端子38を半田付等によりサブプリント配線板28に接続した後、サブプリント配線板28はメインプリント配線板26に対して概略垂直となるように立てられる。
この状態は、メインプリント配線板26とサブプリント配線板28を一括して自動部品搭載する状態を示しており、製造性に優れた光モジュールを実現することができる。
図13に最もよく示されるように、高速信号用リード端子40,電源用リード端子34及びグランド用リード端子36の配置の中心に対して、左右に分かれるようにフレキシブル配線板32a、32bが配置されている。
本実施形態によると、サブプリント配線板28は広面積の一対のフレキシブル配線板32a,32bを介してメインプリント配線板26に接続されているため、グランド電位の安定化を図ることができ、電源配線についても広面積化を図れ、インピーダンスの低減化を図ることができる。
また、サブプリント配線板28とメインプリント配線板26の接続にフレキシブル配線板32a,32bを使用したため、光素子パッケージ24の製造ばらつきによるリード端子位置のばらつきの影響を受けず、従来必要であったリード端子の切断や形状寸法の精度が不要となり、製造性の向上を図ることができる。
本光モジュール22Aの大きな特徴としては、光素子パッケージ24の高速信号用リード端子40を短尺に切断し、メインプリント配線板26に直接接続したことである。これにより、高速信号のインダクタンスの低減を図ることができ、光モジュール22Aの特性を向上することができる。
図14を参照すると、本発明第2実施形態の光モジュール22Bの平面図が示されている。図15はその正面図。図16はその右側面図である。本実施形態の光モジュール22Bはメインプリント配線板26に切欠46を形成し、この切欠46中にサブプリント配線板28を収容して、メインプリント配線板26の高速信号用リード端子接続部(導電性パッド)42を光素子パッケージ24のより近傍に配置し、高速信号のインダクタンスの低減を向上させるようにしたものである。
サブプリント配線板28はフレキシブル配線板32を介して、メインプリント配線板26の切欠46を画成するサブプリント配線板28に対向した端部壁26aの近傍に配置される。
図17はサブプリント配線板28とメインプリント配線板26を同一平面に展開した状態を示しており、この状態でメインプリント配線板26とサブプリント配線板28に一括して自動部品搭載することができ、製造性に優れた光モジュールを実現することができる。本実施形態では、サブプリント配線板28とメインプリント配線板26は広面積のフレキシブル配線板32により一箇所でのみ接続される。
本実施形態のフレキシブル配線板32は高速信号用リード端子40,電源用リード端子34及びグランド用リード端子36の配置の中心に対して、高速信号用リード端子40と反対側に配置されている。
第1及び第2実施形態において、フレキシブル配線板32,32a,32bはメッシュ状をしているのが好ましい。しかし、本発明においてメインプリント配線板26とサブプリント配線板28を接続する配線部は、フレキシブル配線板に限定されるものではない。
尚、図12及び図16に示した第1及び第2実施形態の右側面図において、メインプリント配線板26に搭載されたLSI30は省略されている。
本発明は以下の付記を含むものである。
(付記1) 光モジュールであって、
光素子が内部に収容され、該光素子に接続された高速信号用リード端子、電源用リード端子及びグランド用リード端子を有する光素子パッケージと、
集積回路が実装されたメインプリント配線板と、
該メインプリント配線板に対して概略垂直に配置され、容量性部品が実装されたサブプリント配線板と、
前記メインプリント配線板と前記サブプリント配線板とを接続する配線部とを具備し、
前記電源用リード端子及び前記グランド用リード端子は前記サブプリント配線板に接続され、
前記高速信号用リード端子は前記メインプリント配線板に直接接続されていることを特徴とする光モジュール。
(付記2) 前記配線部は柔軟性を有する付記1記載の光モジュール。
(付記3) 前記光素子は発光素子から構成され、前記集積回路は該発光素子を駆動する駆動回路から構成される付記1記載の光モジュール。
(付記4) 前記光素子は受光素子から構成され、前記集積回路は該受光素子で光電変換された電流を増幅するポストアンプから構成される付記1記載の光モジュール。
(付記5) 前記配線部は前記高速信号用リード端子、電源用リード端子及びグランド用リード端子の配置の中心に対して、少なくとも左右2箇所以上の接続部を有する付記1記載の光モジュール。
(付記6) 前記配線部は前記高速信号用リード端子、電源用リード端子及びグランド用リード端子の配置の中心に対して、前記高速信号用リード端子と反対側に配置されている付記1記載の光モジュール。
(付記7) 前記配線部はメッシュ状配線板から構成される付記1記載の光モジュール。
(付記8) 光モジュールであって、
光素子が内部に収容され、該光素子に接続された高速信号用リード端子、電源用リード端子及びグランド用リード端子を有する光素子パッケージと、
集積回路が実装され、切欠を有するメインプリント配線板と、
該メインプリント配線板に対して概略垂直に配置され、容量性部品が実装されたサブプリント配線板と、
前記メインプリント配線板の前記切欠を画成する該メインプリント配線板の端部と前記サブプリント配線板とを接続する柔軟性を有する配線部とを具備し、
前記電源用リード端子及び前記グランド用リード端子は前記サブプリント配線板に接続され、
前記高速信号用リード端子は前記メインプリント配線板に直接接続されていることを特徴とする光モジュール。
(付記9) 前記光素子は発光素子から構成され、前記集積回路は該発光素子を駆動する駆動回路から構成される付記8記載の光モジュール。
(付記10) 前記光素子は受光素子から構成され、前記集積回路は該受光素子で光電変換した電流を増幅するポストアンプから構成される付記8記載の光モジュール。
(付記11) 前記柔軟性を有する配線部はメッシュ状配線板から構成される付記8記載の光モジュール。
第1従来例平面図である。 図1の2−2線断面図である。 図1の3−3線断面図である。 図2従来例平面図である。 図4の5−5線断面図である。 図4の6−6線断面図である。 図3従来例平面図である。 図7の8−8線断面図である。 図7の9−9線断面図である。 第1実施形態平面図である。 図10の11−11線断面図である。 図10の右側面図である。 サブプリント配線板とメインプリント配線板が同一平面に展開された状態を示す図である。 第2実施形態平面図である。 図14の正面図である。 図14の右側面図である。 サブプリント配線板とメインプリント配線板を同一平面に展開した状態を示す図である。
符号の説明
22A,22B 光モジュール
24 光素子パッケージ
25 金属ケーシング
26 メインプリント配線板
28 サブプリント配線板
30 LSI
32,32a,32b フレキシブル配線板
34 電源用リード端子
36 グランド用リード端子
40 高速信号用リード端子
46 切欠

Claims (5)

  1. 光モジュールであって、
    光素子が内部に収容され、該光素子に接続された高速信号用リード端子、電源用リード端子及びグランド用リード端子を有する光素子パッケージと、
    集積回路が実装されたメインプリント配線板と、
    該メインプリント配線板に対して概略垂直に配置されるとともに、前記メインプリント配線板の平面に概略垂直に形成される端部が該メインプリント配線板の対向する端部から離間して配置され、容量性部品が実装されたサブプリント配線板と、
    前記メインプリント配線板と前記サブプリント配線板とを接続する柔軟性を有する配線部とを具備し、
    前記電源用リード端子及び前記グランド用リード端子は前記サブプリント配線板に接続され、
    前記サブプリント配線板には、前記メインプリント配線板の平面に対して概略平行な方向に形成される下面の一部から上部にかけて切欠が画成され、前記高速信号用リード端子は前記切欠を通して前記メインプリント配線板に直接接続され
    前記配線部は、前記切欠を挟んで前記サブプリント配線板の前記下面に接続される第1及び第2配線部からなることを特徴とする光モジュール。
  2. 光モジュールであって、
    光素子が内部に収容され、該光素子に接続された高速信号用リード端子、電源用リード端子及びグランド用リード端子を有する光素子パッケージと、
    集積回路が実装され、第1切欠を有するメインプリント配線板と、
    該メインプリント配線板に対して概略垂直に配置されるとともに、前記メインプリント配線板の平面に概略垂直に形成される端部が該メインプリント配線板の対向する端部から離間して配置され、容量性部品が実装されたサブプリント配線板と、
    前記メインプリント配線板の前記第1切欠を画成する該メインプリント配線板の前記端部と前記サブプリント配線板とを接続する柔軟性を有する配線部とを具備し、
    前記電源用リード端子及び前記グランド用リード端子は前記サブプリント配線板に接続され、
    前記メインプリント配線板の平面及び前記サブプリント配線板の前記端部に概略垂直に形成される前記サブプリント配線板の側面には第2切欠が画成され、前記高速信号用リード端子は前記第2切欠を通して前記メインプリント配線板に直接接続され
    前記配線部は、前記メインプリント配線板の平面に対して概略平行な方向に形成される前記サブプリント配線板の下面に接続されていることを特徴とする光モジュール。
  3. 前記光素子は発光素子から構成され、前記集積回路は該発光素子を駆動する駆動回路から構成される請求項1又は2記載の光モジュール。
  4. 前記配線部はメッシュ状配線板から構成される請求項1〜3のいずれかに記載の光モジュール。
  5. 前記配線部は前記高速信号用リード端子、電源用リード端子及びグランド用リード端子の配置の中心に対して、前記高速信号用リード端子と反対側に配置されている請求項1記載の光モジュール。
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