JP4914775B2 - Optical module - Google Patents

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Description

本発明は、光通信に用いる光モジュールに関するものである。   The present invention relates to an optical module used for optical communication.

近年、光通信システムが高速・大容量化するにつれて、光通信に用いられる光送信器や光受信器などの光モジュールには、小型であるとともに、高速動作特性が要求される。この要求に応えるために、半導体レーザ素子を駆動するための駆動ICを筐体内に内蔵した光モジュールが開示されている(たとえば特許文献1参照)。この光モジュールは、駆動ICを筐体内に内蔵することによって、良好な高周波特性の確保と、光モジュールと駆動回路とを含めた全体の小型化とを実現している。   In recent years, as an optical communication system is increased in speed and capacity, optical modules such as an optical transmitter and an optical receiver used for optical communication are required to be small in size and have high-speed operation characteristics. In order to meet this requirement, an optical module in which a driving IC for driving a semiconductor laser element is built in a housing is disclosed (for example, see Patent Document 1). In this optical module, a high-frequency characteristic is ensured and the entire size including the optical module and the drive circuit is reduced by incorporating the drive IC in the housing.

一方、たとえばXFP(10 Gigabit Small Form Factor Pluggable)規格に対応するための光モジュールは、高速化(数十ギガビット/秒)や小型化の要請が特に高い。たとえば特許文献2に開示される光送信器は、レーザと駆動ドライバとが、基板上においてレーザの近傍まで形成した配線パターンを介して配線され、レーザ近傍においてワイヤ結線することによって、駆動ドライバを筐体内に内蔵しながら、XFP規格を満たすような小型化を実現している。   On the other hand, for example, an optical module for complying with the XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable) standard is particularly demanded for high speed (several tens of gigabits per second) and miniaturization. For example, in an optical transmitter disclosed in Patent Document 2, a laser and a drive driver are wired via a wiring pattern formed on the substrate up to the vicinity of the laser, and wire connection is performed in the vicinity of the laser, thereby mounting the drive driver. While being built in the body, it has been downsized to meet the XFP standard.

特開2003−264331号公報JP 2003-264331 A 特開2005−82261号公報JP 2005-82261 A

しかしながら、従来の光モジュールは、電気配線を行うための基板を複数個備えているとともに、これらの基板を並べて用いているので、基板間に間隙が形成されており、小型化が困難であるという問題があった。また、基板間に間隙が存在するために、基板間をワイヤ配線する必要があるので、このワイヤ配線によって高周波特性が劣化するという問題があった。   However, the conventional optical module includes a plurality of substrates for performing electrical wiring and uses these substrates side by side, so that a gap is formed between the substrates and it is difficult to reduce the size. There was a problem. Further, since there is a gap between the substrates, it is necessary to wire between the substrates, so that there is a problem that the high-frequency characteristics deteriorate due to the wire wiring.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型であるとともに、良好な高周波特性を有する光モジュールを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an optical module that is compact and has good high-frequency characteristics.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光モジュールは、筐体と、前記筐体内に設けられレーザ光を発光または受光する光デバイスと、前記光デバイスに隣接する位置に前記筐体の外側に延伸するように設けられるとともに、配線パターンが形成された基板と、前記基板の内側の領域に配置され、前記光デバイスおよび外部との間で高周波信号を送信または受信する電子デバイスと、を備え、組み立てられた状態において、前記配線パターンの前記筐体の外側に延伸した部分にリード端子が設けられることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, an optical module according to the present invention includes a housing, an optical device that emits or receives laser light in the housing, and a position adjacent to the optical device. Are arranged so as to extend to the outside of the housing, and are arranged in a region on the inside of the substrate on which a wiring pattern is formed, and transmit or receive high-frequency signals between the optical device and the outside An electronic device, and in an assembled state, a lead terminal is provided in a portion of the wiring pattern that extends to the outside of the housing.

また、本発明に係る光モジュールは、上記発明において、前記基板は、複数の基板が積層して形成されていることを特徴とする。   The optical module according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the substrate is formed by stacking a plurality of substrates.

また、本発明に係る光モジュールは、上記発明において、前記筐体は、セラミックからなる複数の筐体構成部材が積層して形成されており、前記基板は、セラミックからなるとともに、前記複数の筐体構成部材の間に積層し、該複数の筐体構成部材と一体化して多層セラミック構造を構成していることを特徴とする。   In the optical module according to the present invention, in the above invention, the casing is formed by laminating a plurality of casing constituent members made of ceramic, and the substrate is made of ceramic, and the plurality of casings. It is characterized by being laminated between body constituent members and integrated with the plurality of casing constituent members to constitute a multilayer ceramic structure.

また、本発明に係る光モジュールは、上記発明において、前記光デバイスは、レーザ光発光手段であり、前記電子デバイスは、前記レーザ光発光手段を駆動制御するドライバであることを特徴とする。   The optical module according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the optical device is a laser light emitting means, and the electronic device is a driver for driving and controlling the laser light emitting means.

また、本発明に係る光モジュールは、上記発明において、前記光デバイスは、レーザ光を受光して電気信号に変換する受光手段であり、前記電子デバイスは、前記変換した電気信号を増幅する増幅手段であることを特徴とする。   In the optical module according to the present invention, the optical device is a light receiving unit that receives laser light and converts it into an electrical signal, and the electronic device is an amplification unit that amplifies the converted electrical signal. It is characterized by being.

本発明によれば、筐体内に不要な基板間の間隙が発生せず、かつ基板間を接続するためのワイヤ配線が不要であるため、小型であるとともに、良好な高周波特性を有する光モジュールを実現することができるという効果を奏する。   According to the present invention, since an unnecessary gap between the substrates does not occur in the housing and no wire wiring for connecting the substrates is required, an optical module that is small in size and has good high frequency characteristics can be obtained. There is an effect that it can be realized.

以下に、図面を参照して本発明に係る光モジュールおよび光モジュールの製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of an optical module and an optical module manufacturing method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態)
はじめに、本実施の形態に係る光モジュールについて説明する。本実施の形態に係る光モジュールは、レーザ信号光を発光する光送信器である。図1〜4は、本実施の形態に係る光モジュールを模式的に表した概略図であり、図1は平面概略図、図2は側断面概略図、図3は斜視断面概略図、図4は要部斜視概略図をそれぞれ示す。なお、図1〜4の各々において、説明のために一部の構成の記載を省略している。
(Embodiment)
First, the optical module according to the present embodiment will be described. The optical module according to the present embodiment is an optical transmitter that emits laser signal light. 1 to 4 are schematic views schematically showing the optical module according to the present embodiment, FIG. 1 is a schematic plan view, FIG. 2 is a schematic side sectional view, FIG. 3 is a schematic perspective sectional view, and FIG. FIG. In addition, in each of FIGS. 1-4, description of a one part structure is abbreviate | omitted for description.

図1〜4に示すように、この光モジュール100は、筐体1を備える。筐体1は、基台11と、多層構造を有する下側筐体構成部材12と、多層基板2と、多層構造を有する上側筐体構成部材13と、シールリング14と、蓋部15とを備える。また、下側筐体構成部材12と上側筐体構成部材13と多層基板2とは積層して一体化しており、多層セラミック構造を構成している。また、多層基板2の一部が筐体1の外側まで延伸している。   As shown in FIGS. 1 to 4, the optical module 100 includes a housing 1. The casing 1 includes a base 11, a lower casing constituent member 12 having a multilayer structure, a multilayer substrate 2, an upper casing constituent member 13 having a multilayer structure, a seal ring 14, and a lid portion 15. Prepare. Further, the lower casing constituent member 12, the upper casing constituent member 13 and the multilayer substrate 2 are laminated and integrated to form a multilayer ceramic structure. Further, a part of the multilayer substrate 2 extends to the outside of the housing 1.

基台11は、直方体の板形状を有し、銅タングステン等の熱伝導率が高い材料からなる。下側筐体構成部材12と上側筐体構成部材13と多層基板2とは、基台11上に配置される。下側筐体構成部材12と上側筐体構成部材13と多層基板2とは、アルミナ等の絶縁性を有するセラミック材料からなり、一体化して多層セラミック構造を構成している。多層基板2には、配線パターン2aが形成されており、その一部は筐体1の外側まで延伸している。また、多層基板2は、アルミナ等の絶縁性を有したセラミック材料からなり、高周波特性の良い配線パターン2aを施してある。   The base 11 has a rectangular parallelepiped plate shape and is made of a material having high thermal conductivity such as copper tungsten. The lower casing component member 12, the upper casing component member 13, and the multilayer substrate 2 are disposed on the base 11. The lower casing constituent member 12, the upper casing constituent member 13, and the multilayer substrate 2 are made of an insulating ceramic material such as alumina and are integrated to constitute a multilayer ceramic structure. A wiring pattern 2 a is formed on the multilayer substrate 2, and a part thereof extends to the outside of the housing 1. The multilayer substrate 2 is made of an insulating ceramic material such as alumina and is provided with a wiring pattern 2a having good high frequency characteristics.

シールリング14は、蓋部15を溶接して筐体1内を気密封止するための部材である。シールリング14と蓋部15は、溶接性の良いコバール等からなる。なお、下側筐体構成部材12と上側筐体構成部材13と多層基板2とが構成する多層セラミック構造は、アルミナ等のセラミック材料からなるので、熱伝導性が低く、外部から筐体1内への熱の流入を防止する効果がある。   The seal ring 14 is a member for hermetically sealing the inside of the housing 1 by welding the lid portion 15. The seal ring 14 and the lid 15 are made of Kovar or the like having good weldability. The multilayer ceramic structure formed by the lower casing constituent member 12, the upper casing constituent member 13, and the multilayer substrate 2 is made of a ceramic material such as alumina, and thus has low thermal conductivity, and is externally provided in the casing 1 from the outside. It has the effect of preventing heat from flowing into.

また、上記多層セラミック構造の前面部には孔が形成されている。この孔には、サファイア、ガラス等からなるウィンドウ61を収容したウィンドウパイプ6が嵌め込まれており、さらに、ウィンドウパイプ6には、光ファイバスタブ8を挿入固定したコバール等からなる光ファイバ接続管7が接続されている。なお、ウィンドウパイプ6は、光ファイバ接続管7を溶接するためにコバール等からなり、筐体1内を気密にするために、上記多層セラミック構造とロー付けされている。なお、図3、4においては、光ファイバ接続管7、光ファイバスタブ8の記載を省略している。   A hole is formed in the front surface portion of the multilayer ceramic structure. In this hole, a window pipe 6 containing a window 61 made of sapphire, glass or the like is fitted. Further, an optical fiber connecting pipe 7 made of Kovar or the like into which an optical fiber stub 8 is inserted and fixed is fitted in the window pipe 6. Is connected. The window pipe 6 is made of Kovar or the like for welding the optical fiber connection pipe 7 and is brazed with the multilayer ceramic structure to make the inside of the housing 1 airtight. 3 and 4, the description of the optical fiber connection pipe 7 and the optical fiber stub 8 is omitted.

下側筐体構成部材12および多層基板2の切り欠き部が形成する空間3には、レーザ等を備えたアセンブリ部材4が配置される。アセンブリ部材4は、ペルチェ素子などの電子冷却素子41と、電子冷却素子41上に配置した支持部材42a〜42cと、支持部材42b上に配置したレーザチップキャリア43、サーミスタ45、およびモニタPD(Photo detector)46と、レーザチップキャリア43に配置した半導体レーザ44と、支持部材42c上に配置したレンズホルダ47と、レンズホルダ47によって保持されたレンズ48とを備える。なお、支持部材42b上には、配線パターン42baが半導体レーザ44の近傍まで形成されている。また、支持部材42bやレーザチップキャリア43上にはマイクロストリップラインが形成されている。なお、図3においては、説明のためアセンブリ部材4を破線で示している。   An assembly member 4 including a laser or the like is disposed in the space 3 formed by the lower casing constituent member 12 and the cutout portion of the multilayer substrate 2. The assembly member 4 includes an electronic cooling element 41 such as a Peltier element, support members 42a to 42c disposed on the electronic cooling element 41, a laser chip carrier 43 disposed on the support member 42b, a thermistor 45, and a monitor PD (Photo detector) 46, a semiconductor laser 44 disposed on the laser chip carrier 43, a lens holder 47 disposed on the support member 42c, and a lens 48 held by the lens holder 47. A wiring pattern 42ba is formed up to the vicinity of the semiconductor laser 44 on the support member 42b. A microstrip line is formed on the support member 42b and the laser chip carrier 43. In FIG. 3, the assembly member 4 is indicated by a broken line for explanation.

また、下側筐体構成部材12および多層基板2には、開口部Aが形成されており、開口部A内には、基台11上にヒートシンク5aが配置され、ヒートシンク5a上に半導体レーザ44を駆動制御するための集積回路である駆動ドライバ5が搭載されている。駆動ドライバ5は、複数のワイヤW1、W2によって、多層基板2上の配線パターン2aと電気的に接続している。さらに、駆動ドライバ5は、ワイヤW2、配線パターン2a、ワイヤW3、配線パターン42ba、ワイヤW4、レーザチップキャリア43上のマイクロストリップラインを介して半導体レーザ44に電気的に接続している。なお、駆動ドライバ5から半導体レーザ44に至るまでの各配線パターンおよびマイクロストリップラインは、十分にインピーダンス整合がとれるように設計されており、十分な高周波特性が確保されている。   In addition, an opening A is formed in the lower casing constituent member 12 and the multilayer substrate 2, and in the opening A, a heat sink 5a is disposed on the base 11, and the semiconductor laser 44 is disposed on the heat sink 5a. A drive driver 5 which is an integrated circuit for controlling the driving of the motor is mounted. The drive driver 5 is electrically connected to the wiring pattern 2a on the multilayer substrate 2 by a plurality of wires W1 and W2. Furthermore, the drive driver 5 is electrically connected to the semiconductor laser 44 via the wire W2, the wiring pattern 2a, the wire W3, the wiring pattern 42ba, the wire W4, and the microstrip line on the laser chip carrier 43. Note that each wiring pattern and microstrip line from the drive driver 5 to the semiconductor laser 44 are designed so that sufficient impedance matching is achieved, and sufficient high frequency characteristics are ensured.

また、多層基板2には、配線パターン2aの筐体1の外側に延伸した部分にリード端子L1が設けられている。また、図4に示すように、筐体1の側面には、メタライズパターン16が形成されている。メタライズパターン16は、多層基板2に形成された配線パターン2aと電気的に接続している。そして、メタライズパターン16には、L字型のリード端子L2がロー付けされている。筐体1は多層セラミック構造で構成されているため、その側面にメタライズパターン16を形成することが可能であり、メタライズパターン16にリード端子L2にロー付けができ、光モジュール100の小型化に対して有効である。また、多層セラミック構造は、絶縁性の高いセラミック材料からなるので、配線パターン2aやリード端子L1、L2との間の絶縁性は確保されている。リード端子L1は、多層基板2上の配線パターン2aおよびワイヤW1を介して、駆動ドライバ5と電気的に接続している。また、リード端子L2は、配線パターン2aおよび複数のワイヤW5を介して、電子冷却素子41、半導体レーザ44、サーミスタ45、あるいはモニタPD46と電気的に接続している。なお、図3においては、説明のためにワイヤW1〜W5の記載を省略している。   In addition, the multilayer substrate 2 is provided with a lead terminal L1 at a portion extending to the outside of the housing 1 of the wiring pattern 2a. As shown in FIG. 4, a metallized pattern 16 is formed on the side surface of the housing 1. The metallized pattern 16 is electrically connected to the wiring pattern 2 a formed on the multilayer substrate 2. The metallized pattern 16 is brazed with an L-shaped lead terminal L2. Since the housing 1 has a multilayer ceramic structure, the metallized pattern 16 can be formed on the side surface thereof, and the lead terminal L2 can be brazed to the metallized pattern 16 to reduce the size of the optical module 100. It is effective. In addition, since the multilayer ceramic structure is made of a highly insulating ceramic material, insulation between the wiring pattern 2a and the lead terminals L1 and L2 is ensured. The lead terminal L1 is electrically connected to the drive driver 5 via the wiring pattern 2a on the multilayer substrate 2 and the wire W1. The lead terminal L2 is electrically connected to the electronic cooling element 41, the semiconductor laser 44, the thermistor 45, or the monitor PD 46 via the wiring pattern 2a and the plurality of wires W5. In addition, in FIG. 3, description of the wires W1-W5 is abbreviate | omitted for description.

この光モジュール100は、配線パターン2aの筐体1の外側に延伸した部分にリード端子L1が設けられている。したがって、従来のように駆動ドライバが配置される基板と、駆動ドライバが光モジュールの外部と電気的に接続するための基板とが分離している場合に発生していた基板間の間隙が、光モジュール100においては発生しない。また、従来は必要であった基板間を接続するためのワイヤ配線も不要となる。その結果、この光モジュール100は、小型であるとともに、良好な高周波特性を有するものとなる。さらに、この光モジュール100においては、多層基板2と筐体1との間隙も発生しないので、さらに小型化されている。   In the optical module 100, a lead terminal L1 is provided at a portion of the wiring pattern 2a that extends to the outside of the housing 1. Therefore, the gap between the substrates, which is generated when the substrate on which the drive driver is disposed and the substrate for electrically connecting the drive driver to the outside of the optical module, is separated as in the related art It does not occur in module 100. In addition, wire wiring for connecting the substrates, which has been necessary in the past, is also unnecessary. As a result, the optical module 100 is small in size and has good high frequency characteristics. Further, the optical module 100 is further downsized because the gap between the multilayer substrate 2 and the housing 1 does not occur.

つぎに、この光モジュール100の動作を説明する。駆動ドライバ5は、外部からリード端子L1を介して電力および高周波の電気信号が供給される。この電気信号のビットレートはたとえば10Gbps(10G bit per second)である。半導体レーザ44は、外部からリード端子L2を介して電力を供給されるとともに、駆動ドライバ5から高周波の電気信号を供給されて駆動制御され、変調周波数10GHzのレーザ光信号を前方、すなわちレンズ48側に出力する。半導体レーザ44から出力した光信号は、レンズ48によって平行光線とされ、ウィンドウ61を透過した後、光ファイバ接続管7内であってウィンドウパイプ6の外側に配置されたレンズによって集光されて光ファイバスタブ8と光学的に結合する。光ファイバスタブ8は、光ファイバへ接続されて、光モジュール100を出力した光信号を光ファイバに伝送させる。   Next, the operation of the optical module 100 will be described. The drive driver 5 is supplied with electric power and high-frequency electric signals from the outside via the lead terminals L1. The bit rate of this electric signal is, for example, 10 Gbps (10 G bit per second). The semiconductor laser 44 is supplied with electric power from the outside via the lead terminal L2 and is driven and controlled by being supplied with a high-frequency electric signal from the drive driver 5, and a laser light signal with a modulation frequency of 10 GHz is forwarded, that is, the lens 48 side. Output to. The optical signal output from the semiconductor laser 44 is converted into a parallel light beam by the lens 48, passes through the window 61, and then collected by the lens disposed inside the optical fiber connection tube 7 and outside the window pipe 6. Optically coupled to the fiber stub 8. The optical fiber stub 8 is connected to an optical fiber and transmits the optical signal output from the optical module 100 to the optical fiber.

また、半導体レーザ44の後方にも、光信号の一部が出力し、出力した光信号はモニタPD46によって受光され、モニタPD46は受光した光強度に応じた電流を出力する。出力した電流は、半導体レーザ44の出力をモニタするために用いられる。また、半導体レーザ44は動作中に熱を発生するが、支持部材42b、42aを介して電子冷却素子41によって冷却される。半導体レーザ44の温度は、半導体レーザ44の近傍に配置されたサーミスタ45によってモニタされ、半導体レーザ44の温度が所定の温度になるように電子冷却素子41への注入電流が制御される。また、上述したように、基台11は熱伝導率が高い材料からなるので、電子冷却素子41から基台11への放熱が効率的になされる。   A part of the optical signal is also output behind the semiconductor laser 44, and the output optical signal is received by the monitor PD 46, and the monitor PD 46 outputs a current corresponding to the received light intensity. The output current is used for monitoring the output of the semiconductor laser 44. The semiconductor laser 44 generates heat during operation, but is cooled by the electronic cooling element 41 via the support members 42b and 42a. The temperature of the semiconductor laser 44 is monitored by a thermistor 45 disposed in the vicinity of the semiconductor laser 44, and the injection current to the electronic cooling element 41 is controlled so that the temperature of the semiconductor laser 44 becomes a predetermined temperature. Further, as described above, since the base 11 is made of a material having high thermal conductivity, heat dissipation from the electronic cooling element 41 to the base 11 is efficiently performed.

なお、支持部材42bを銅タングステン、あるいは窒化アルミなどのセラミック等の熱伝導率が高い材料からなるものとすれば、半導体レーザ44において発生した熱が効率的に電子冷却素子41に伝熱し、冷却効率が向上するので好ましい。また、支持部材42cをコバール等の熱伝導率が低い材料で、且つ溶接性のよいものとすれば、半導体レーザ44から発光された光をレンズ48に結合して安定した光路を確保するために、YAGレーザ溶接等によってレンズホルダ47を支持部材42cに固定でき、その結果、半導体レーザ44からの発熱によりレンズホルダ47およびレンズ48の温度が上昇しても光学系の位置ずれが発生することが防止できる。   If the support member 42b is made of a material having high thermal conductivity such as ceramic such as copper tungsten or aluminum nitride, the heat generated in the semiconductor laser 44 is efficiently transferred to the electronic cooling element 41 and cooled. It is preferable because efficiency is improved. In addition, if the support member 42c is made of a material having low thermal conductivity such as Kovar and has good weldability, the light emitted from the semiconductor laser 44 is coupled to the lens 48 to secure a stable optical path. The lens holder 47 can be fixed to the support member 42c by YAG laser welding or the like. As a result, even if the temperature of the lens holder 47 and the lens 48 rises due to heat generated from the semiconductor laser 44, the optical system may be displaced. Can be prevented.

一方、駆動ドライバ5も動作中に熱を発生するが、発生した熱はヒートシンク5aを介して基台11から放熱される。ヒートシンク5aについても、銅タングステン等の熱伝導率が高い材料からなるものとすれば、駆動ドライバ5において発生した熱が効率的に放熱されるので好ましい。   On the other hand, the drive driver 5 also generates heat during operation, but the generated heat is radiated from the base 11 via the heat sink 5a. The heat sink 5a is also preferably made of a material having high thermal conductivity such as copper tungsten, because the heat generated in the drive driver 5 is efficiently radiated.

以上説明したように、本実施の形態に係る光モジュール100は、筐体内に不要な基板間の間隙が発生せず、かつ基板間を接続するためのワイヤ配線が不要であるため、小型であるとともに、良好な高周波特性を有する光モジュールとなる。   As described above, the optical module 100 according to the present embodiment is small in size because unnecessary gaps between the substrates do not occur in the housing and wire wiring for connecting the substrates is unnecessary. At the same time, the optical module has good high frequency characteristics.

つぎに、光モジュール100の製造方法の一例について説明する。図5,6は、光モジュール100の製造方法を説明する説明図である。なお、図5,6は、図3と同様に斜視断面概略図を示している。   Next, an example of a method for manufacturing the optical module 100 will be described. 5 and 6 are explanatory views for explaining a method of manufacturing the optical module 100. FIG. 5 and 6 show schematic perspective sectional views similarly to FIG.

はじめに、図5に示すように、基台11上の所定の位置に、別途組み立てたアセンブリ部材4およびヒートシンク5aを取り付ける。   First, as shown in FIG. 5, the assembly member 4 and the heat sink 5 a separately assembled are attached to predetermined positions on the base 11.

つぎに、図6に示すように、基台11上に、下側筐体構成部材12と上側筐体構成部材13と多層基板2とが一体化した多層セラミック構造を積層する。なお、シールリング14およびウィンドウ61を収容したウィンドウパイプ6は、あらかじめ多層セラミック構造にロー付けしておく。その後、多層基板2の配線パターン2a、および筐体1側面のメタライズパターン16にリード端子L1、L2を設ける。   Next, as shown in FIG. 6, a multilayer ceramic structure in which the lower casing constituent member 12, the upper casing constituent member 13 and the multilayer substrate 2 are integrated is laminated on the base 11. The window pipe 6 containing the seal ring 14 and the window 61 is previously brazed to the multilayer ceramic structure. Thereafter, lead terminals L1 and L2 are provided on the wiring pattern 2a of the multilayer substrate 2 and the metallization pattern 16 on the side surface of the housing 1.

ここで、図7、8は、多層基板2を構成する基板のうち、それぞれ最上層の基板21、上から2層目の基板22を模式的に表した平面概略図である。図7に示すように、基板21には配線パターン2a、開口部A1が形成されており、さらに、ウィンドウパイプ6を嵌め込む孔を形成する切り欠き部21bと、切り欠き部21bに連接し、アセンブリ部材4を配置する空間3を形成する幅の広い切り欠き部21aとが形成されている。同様に、基板22には配線パターン2b、開口部A2、切り欠き部22a、22bが形成されている。また、基板21、22には、それぞれ複数のビアホールH1、H2が形成されており、基板間の電気的接続を可能としている。なお、多層基板2を構成するその他の基板にも配線パターン、ビアホールがそれぞれ形成されている。このように、多層基板2を構成する各基板に配線パターンが形成され、それぞれがビアホールを介して電気的に接続しているので、基板面積が大幅に削減され、光モジュール100のさらなるなる小型化を実現している。   7 and 8 are schematic plan views schematically showing the uppermost substrate 21 and the second-layer substrate 22 from above among the substrates constituting the multilayer substrate 2. As shown in FIG. 7, the wiring pattern 2 a and the opening A <b> 1 are formed in the substrate 21, and further, a notch portion 21 b that forms a hole into which the window pipe 6 is fitted, and a notch portion 21 b are connected. A wide notch 21a that forms a space 3 in which the assembly member 4 is disposed is formed. Similarly, a wiring pattern 2b, an opening A2, and notches 22a and 22b are formed on the substrate 22. A plurality of via holes H1 and H2 are formed in the substrates 21 and 22, respectively, to enable electrical connection between the substrates. Note that wiring patterns and via holes are also formed on other substrates constituting the multilayer substrate 2. Thus, since the wiring pattern is formed on each substrate constituting the multilayer substrate 2 and each is electrically connected via the via hole, the substrate area is greatly reduced, and the optical module 100 is further reduced in size. Is realized.

つぎに、ヒートシンク5a上に駆動ドライバ5を取り付け、所定の位置にワイヤW1〜W5を配線する。さらに、半導体レーザ44と光ファイバスタブ8との光学結合が最大になるようにアセンブリ部材4の位置を微調整した後、シールリング14上に蓋部15を溶接し、筐体1内を気密封止する。つぎに、光ファイバスタブ8を光ファイバ接続管7に挿入して固定し、光ファイバ接続管7をウィンドウパイプ6に取り付け、光モジュール100が完成する。   Next, the drive driver 5 is mounted on the heat sink 5a, and wires W1 to W5 are wired at predetermined positions. Further, after finely adjusting the position of the assembly member 4 so that the optical coupling between the semiconductor laser 44 and the optical fiber stub 8 is maximized, the lid portion 15 is welded onto the seal ring 14 and the inside of the housing 1 is hermetically sealed. Stop. Next, the optical fiber stub 8 is inserted into the optical fiber connection tube 7 and fixed, and the optical fiber connection tube 7 is attached to the window pipe 6 to complete the optical module 100.

なお、光モジュール100においては、下側筐体構成部材12と上側筐体構成部材13と多層基板2とが一体化したものを用いたが、別体からなるものでもよい。また、下側筐体構成部材12としてセラミック材料からなるものを用いたが、材料は特に限定はされない。また、上側筐体構成部材13としてセラミック材料からなるものを用いたが、配線パターン2aやリード端子L2との間の絶縁性が確保されれば、材料は特に限定されない。たとえば、上側筐体構成部材13として、最下層の部材のみ絶縁性の材料からなるものを用い、その他の層の部材はコバール等の金属を用いてもよい。   In the optical module 100, the lower casing constituent member 12, the upper casing constituent member 13, and the multilayer substrate 2 are integrated, but may be formed separately. Moreover, although what consists of ceramic materials was used as the lower housing | casing structural member 12, material is not specifically limited. Moreover, although the thing which consists of ceramic materials was used as the upper housing | casing structural member 13, if insulation between the wiring pattern 2a and the lead terminal L2 is ensured, material will not be specifically limited. For example, as the upper casing constituent member 13, only the lowermost layer member may be made of an insulating material, and the other layer members may be made of metal such as Kovar.

また、光モジュール100においては、下側筐体構成部材12、上側筐体構成部材13として積層構造を有するものを用いたが、一体構造のものを用いてもよい。また、光モジュール100においては、多層基板2を用いたが、単層基板を用いてもよい。   Further, in the optical module 100, the lower casing constituent member 12 and the upper casing constituent member 13 having a laminated structure are used, but an integral structure may be used. In the optical module 100, the multilayer substrate 2 is used, but a single layer substrate may be used.

また、光モジュール100においては、多層基板2および下側筐体構成部材12に開口部Aを設け、開口部A内に配置したヒートシンク5a上に駆動ドライバ5を搭載したが、開口部Aを設けず、多層基板2上に駆動ドライバ5を搭載してもよい。また、光モジュール100においては、支持部材42a〜42cを別々の部材で構成したが、単一の部材で構成してもよい。   In the optical module 100, the multilayer board 2 and the lower casing constituent member 12 are provided with the opening A, and the drive driver 5 is mounted on the heat sink 5a disposed in the opening A. However, the opening A is provided. Instead, the drive driver 5 may be mounted on the multilayer substrate 2. Moreover, in the optical module 100, although the supporting members 42a-42c were comprised by the separate member, you may comprise by a single member.

また、光モジュール100は光送信器であるが、本発明は光送信器に限らず、光受信器にも適用することができる。たとえば、光受信器を構成する場合には、光モジュール100において、アセンブリ部材4を、たとえば基台上にPDを配置したものに置き換え、さらに、駆動ドライバ5をプリアンプに置き換える。そして、光ファイバスタブ8から入力した光信号をPDによって受光して高周波の電気信号に変換し、変換した電気信号をプリアンプによって増幅し、増幅した電気信号をリード端子L1から外部に送信するように配線パターン等を構成すればよい。   Further, although the optical module 100 is an optical transmitter, the present invention is not limited to the optical transmitter and can be applied to an optical receiver. For example, when configuring an optical receiver, in the optical module 100, the assembly member 4 is replaced with, for example, a PD disposed on a base, and the drive driver 5 is replaced with a preamplifier. The optical signal input from the optical fiber stub 8 is received by the PD and converted into a high-frequency electrical signal, the converted electrical signal is amplified by a preamplifier, and the amplified electrical signal is transmitted from the lead terminal L1 to the outside. A wiring pattern or the like may be configured.

本発明の実施の形態に係る光モジュールを模式的に表した平面概略図である。1 is a schematic plan view schematically showing an optical module according to an embodiment of the present invention. 図1に示した光モジュールを模式的に表した側断面概略図である。FIG. 2 is a schematic side sectional view schematically showing the optical module shown in FIG. 1. 図1に示した光モジュールを模式的に表した斜視断面概略図である。FIG. 2 is a schematic perspective sectional view schematically showing the optical module shown in FIG. 1. 図1に示した光モジュールを模式的に表した要部斜視概略図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of a main part schematically showing the optical module shown in FIG. 1. 図1に示した光モジュールの製造方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of the optical module shown in FIG. 図1に示した光モジュールの製造方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the manufacturing method of the optical module shown in FIG. 多層基板を構成する基板のうち最上層の基板を模式的に表した平面概略図である。It is the plane schematic diagram which represented typically the board | substrate of the uppermost layer among the board | substrates which comprise a multilayer substrate. 多層基板を構成する基板のうち上から2層目の基板を模式的に表した平面概略図である。It is the plane schematic diagram which represented typically the board | substrate of the 2nd layer from the top among the board | substrates which comprise a multilayer substrate.

符号の説明Explanation of symbols

1 筐体
2 多層基板
2a、2b、42ba 配線パターン
3 空間
4 アセンブリ部材
5 駆動ドライバ
5a ヒートシンク
6 ウィンドウパイプ
7 光ファイバ接続管
8 光ファイバスタブ
11 基台
12 下側筐体構成部材
13 上側筐体構成部材
14 シールリング
15 蓋部
21、22 基板
21a、21b、22a、22b 切り欠き部
41 電子冷却素子
42a〜42c 支持部材
43 レーザチップキャリア
44 半導体レーザ
45 サーミスタ
46 モニタPD
47 レンズホルダ
48 レンズ
61 ウィンドウ
100 光モジュール
A、A1、A2 開口部
H1、H2 ビアホール
L1、L2 リード端子
W1〜W5 ワイヤ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Case 2 Multilayer substrate 2a, 2b, 42ba Wiring pattern 3 Space 4 Assembly member 5 Drive driver 5a Heat sink 6 Window pipe 7 Optical fiber connection pipe 8 Optical fiber stub 11 Base 12 Lower case component 13 Upper case configuration Member 14 Seal ring 15 Lid 21 and 22 Substrate 21a, 21b, 22a and 22b Notch 41 Electronic cooling element 42a to 42c Support member 43 Laser chip carrier 44 Semiconductor laser 45 Thermistor 46 Monitor PD
47 Lens holder 48 Lens 61 Window 100 Optical module A, A1, A2 Opening H1, H2 Via hole L1, L2 Lead terminals W1-W5 Wire

Claims (5)

熱伝導率が高い底部の基台を有した筐体と、
前記基台上の前記筐体内に配置された冷却素子および該冷却素子上に少なくともレーザ光を発光または受光する光デバイスを設けたアセンブリ部材と、
前記基台上の前記筐体内であって前記アセンブリ部材に対して前記レーザ光の光軸方向に配置されたヒートシンクおよび該ヒートシンク上に前記光デバイスと前記筐体外部との間で高周波信号を送信または受信する電子デバイスを設けた電子デバイス部材と、
前記アセンブリ部材および前記電子デバイス部材を囲み、かつ前記レーザ光の光軸方向であって前記電子デバイス部材に隣接する前記筐体の外側に延伸するように設けられ、少なくとも前記光デバイスと前記電子デバイスとの間の第1の配線パターンおよび前記電子デバイスと前記筐体外部との間の第2の配線パターンとが形成された基板と、
を備え、前記光デバイスと前記第1の配線パターンとの間、前記第1の配線パターンと前記電子デバイスとの間、および前記電子デバイスと前記第2の配線パターンとの間をワイヤボンディングで接続し、前記筐体外部の配線パターンにリード端子が設けられることを特徴とする光モジュール。
A housing having a bottom base with high thermal conductivity;
An assembly member provided with a cooling element disposed in the casing on the base and an optical device that emits or receives at least laser light on the cooling element;
A heat sink disposed in the optical axis direction of the laser beam with respect to the assembly member in the casing on the base, and a high-frequency signal transmitted between the optical device and the outside of the casing on the heat sink Or an electronic device member provided with an electronic device for receiving;
Surrounding the assembly member and the electronic device member and extending in the optical axis direction of the laser light and extending outside the casing adjacent to the electronic device member, at least the optical device and the electronic device a substrate and a second wiring pattern is formed between the first wiring pattern and the electronic device and the outside of the casing between,
And connecting the optical device and the first wiring pattern, connecting the first wiring pattern and the electronic device, and connecting the electronic device and the second wiring pattern by wire bonding. And a lead terminal is provided on the wiring pattern outside the housing.
前記基板は、複数の基板が積層して形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。   The optical module according to claim 1, wherein the substrate is formed by stacking a plurality of substrates. 前記筐体は、セラミックからなる複数の筐体構成部材が積層して形成されており、前記基板は、セラミックからなるとともに、前記複数の筐体構成部材の間に積層し、該複数の筐体構成部材と一体化して多層セラミック構造を構成していることを特徴とする請求項1または2に記載の光モジュール。   The casing is formed by laminating a plurality of casing constituent members made of ceramic, and the substrate is made of ceramic and stacked between the plurality of casing constituent members. 3. The optical module according to claim 1, wherein a multilayer ceramic structure is formed integrally with the constituent members. 前記光デバイスは、レーザ光発光手段であり、前記電子デバイスは、前記レーザ光発光手段を駆動制御するドライバであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の光モジュール。   The optical module according to claim 1, wherein the optical device is a laser light emitting unit, and the electronic device is a driver that drives and controls the laser light emitting unit. 前記光デバイスは、レーザ光を受光して電気信号に変換する受光手段であり、前記電子デバイスは、前記変換した電気信号を増幅する増幅手段であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の光モジュール。   4. The optical device is a light receiving unit that receives laser light and converts it into an electrical signal, and the electronic device is an amplification unit that amplifies the converted electrical signal. The optical module as described in any one.
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