JP5349750B2 - レーザパッケージアダプタ - Google Patents

Description

本発明は、光電回路基板上へのレーザの取り付けに使用される半導体レーザパッケージに関する。より詳細には、本発明は、光電回路基板で使用するのに適する、第１のレーザパッケージピンアウトをプリント基板上の所望のピンアウトに適応させるためのアダプタに関する。

半導体レーザ装置は、今日では様々な用途で多くの目的のために使用されている。エッジ発光レーザ及び垂直空洞面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のようなこれらの装置は、光電子工学及び電気通信産業に用途を見出している。光電回路基板へのレーザの配備は、レーザ及び恐らくは様々な他の光学又は電子装置を収容するために、密封されたハウジング又はパッケージを使用して行われることが多い。この半導体レーザパッケージは、大気中の湿気と塵埃のような有害な周囲の汚染物質による劣化から電子及び光学装置を保護するものである。更に、半導体レーザパッケージは、内部の密封された構成要素を冷却するための熱放散装置として機能する。

当業技術では、ＶＣＳＥＬとエッジ発光レーザのための多くの半導体レーザパッケージの設計が公知である。光電回路基板用に使用される２つのそのような半導体レーザパッケージの設計は、同軸レーザパッケージ（又は、「トランジスタアウトライン」ＴＯ缶）及び矩形平坦「バタフライ」レーザパッケージである。
バタフライレーザパッケージ設計は、光電子工学産業で広く受け入れられている。図１は、平坦パッケージサブアセンブリ１０２とファイバモジュール１０４とを含むバタフライレーザパッケージ１００を示している。バタフライレーザパッケージ１００は、更に、平坦パッケージサブアセンブリ１０２の対向する側面上に延びる２列のピンを備えたバタフライピンアウト１０６を含む。バタフライピンアウト１０６の２列のピンは、同じ平面上にあり、パッケージを光電回路基板（図示しない）に一体化するのを便利にしている。従って、バタフライパッケージ設計は、光電子工学産業で広く使用されている。

更に、同軸レーザパッケージ設計は、その製造の容易さと廉価であるために大きな採用の可能性を示している。図２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、同軸レーザパッケージ２００を示している。図２Ａは、ＴＯヘッダサブアセンブリ２０２とファイバモジュール２０４とを含む同軸レーザパッケージ２００の等角投影図である。同軸レーザパッケージ２００は、更に、ＴＯヘッダサブアセンブリ２０２のヘッダ表面から垂直に延びるピンを備えた同軸ピンアウト２０６を含む。同軸ピンアウト２０６のための様々なピン配向の形態は、当業技術で公知である。例えば、同軸ピンアウト２０６のピンは、図２Ｂに示すような円形形態か又は図２Ｃに示すように列に配向させることができる。

ファイバモジュール２０４は、ＴＯヘッダサブアセンブリ２０２から到来するレーザ光を光電子装置におけるそのその後の使用のために結合するのに使用される。レーザダイオード、他の光学装置、及びＩＣ構成要素（図示しない）は、ＴＯヘッダサブアセンブリ２０２の内部に取り付けられ、ＴＯ缶２０８で密封される。
図３は、同軸レーザパッケージ２００のＴＯ缶２０８を冷却用の放熱板（図示しない）上に取り付けるための金属クランプ３０２を備えた同軸レーザパッケージ２００を示す図である。

製造が容易で廉価である理由から同軸レーザパッケージを光電回路基板に使用することが望ましい。しかし、既存の光電回路基板設計は、バタフライレーザパッケージを使用するように適応されている。バタフライピンアウト１０６と同軸ピンアウト２０６の相違は、既存の光電回路基板設計上でバタフライレーザパッケージを同軸レーザパッケージと直接交換することを不可能にしている。すなわち、バタフライレーザパッケージに代わる同軸レーザパッケージの使用を容易にする発明が必要である。

本発明は、光電回路基板での使用に適する、パッケージピンアウト配置をプリント基板上の所望のピンアウト配置に適応させるためのアダプタを開示する。
実施形態において、本発明は、光電回路基板での使用に適する、パッケージピンアウト配置をプリント基板上の所望のピンアウト配置に適応させるためのアダプタを開示する。アダプタは、パッケージピンアウト配置と電気的に結合するように設計されたピンイン配置と、所望のピンアウトと幾何学的に同一のアダプタピンアウト配置と、ピンイン配置をアダプタピンアウト配置に接続する複数の電気経路を提供するフレックス回路とを含む。

別の実施形態において、本発明は、光電回路基板での使用に適する、パッケージピンアウト配置をプリント基板上の所望のパッケージピンアウト配置に適応させるためのアダプタを開示する。アダプタは、フレックス回路を含む。フレックス回路は、パッケージピンアウト配置と電気的に結合するように設計されたピンイン配置と、所望のピンアウトと幾何学的に同一のピンアウトと、パッケージピンアウト配置のピンアウトとアダプタピンアウト配置との間の１対１の電気接続とを更に含む。
本発明の様々な実施形態は、同軸レーザパッケージのピンアウトをバタフライレーザパッケージのピンアウトに適応させるのに適している。
本発明を例示するために提供された添付図面に関連して本発明を以下に説明するが、図中、同じ記号表示は同じ要素を表すものである。

以上の明細書において、本発明の特定的な実施形態を説明した。しかし、特許請求の範囲に示す本発明の範囲から逸脱することなく、様々な修正と変更を行うことができることを当業者は認めるであろう。従って、本明細書と図面は、制限的な意味ではなく例示的なものと考えられ、全てのそのような修正は、本発明の範囲に含まれるものとする。恩典、利点、問題の解決法、及びいずれかの恩典、利点、又は解決法を生じさせるか又はより顕著にすることができるいかなる要素も、特許請求の範囲のいずれか又は全ての決定的な、必要な、又は本質的な特徴又は要素として解釈されないものとする。

本発明は、第１のレーザパッケージのピンアウトをプリント回路基板上の所望のピンアウト配置に適応させるためのアダプタを開示する。従来技術では、１つの設計の半導体レーザパッケージは、対応する設計の光電回路基板と共にのみ使用することができる。これは、第１のレーザパッケージのピンアウトが、光電回路基板と共に使用するための所望のピンアウトに対応することができないからである。本発明によるアダプタは、異なるピンアウト（以後、所望のピンアウトと呼ぶ）を要求する光電回路基板と共に使用するために第１のレーザパッケージのピンアウトを適応させる柔軟性を提供する。

本発明の様々な実施形態によるアダプタは、第１のレーザパッケージのピンアウトに嵌合するピンイン配置を含む。更に、アダプタは、所望のピンアウト配置と幾何学的に同一のアダプタピンアウト配置を含む。ピンイン配置とアダプタピンアウト配置は、複数の電気経路を通じて電気的に結合される。アダプタピンアウト配置は、更に、光電回路基板と接続することができる。これは、あらゆる所望の光電回路基板と共に使用するために第１のレーザパッケージのピンアウトを適応させる廉価で便利な方法を提供する。
実施形態において、本発明を使用して同軸レーザパッケージのピンアウトをバタフライレーザパッケージに適応させることができる。

図４は、本発明の実施形態によるアダプタに使用されるフレックス回路の等角投影図である。図に示すフレックス回路は、同軸ピンアウト２０６をバタフライピンアウト１０６に適応させるものである。図は、所望のピンアウト４０２と幾何学的に同一の設計で配置された２列のピンを含むフレックス回路４００を示している（バタフライピンアウトの場合）。フレックス回路４００はまた、同軸レーザパッケージピンアウトと電気的に結合するように設計された環状の穴４０４を含む。所望のピンアウト４０２におけるピンの２つの平行な列は、同一平面上にあり、これは、パッケージを光電回路基板に一体化するのを便利にしている。フレックス回路４００は、更に円形表面４０６を含む。円形表面４０６には、同軸ピンアウト２０６に嵌合し（図２に示すように）、それによってピンイン配置を形成するための環状の穴４０４が配置されている。フレックス回路４００の円形表面４０６上に形成された環状の穴４０４は、同軸ピンアウト２０６に嵌合するアダプタ内のピンイン配置を構成する。

本発明の実施形態では、フレックス回路４００は、銅箔、ポリイミド、及び粘着性の積層体で作られる。フレックス回路４００を構成するために当業技術で公知の様々な適切な材料を使用することができることは明白であろう。
所望のピンアウト４０２は、バタフライレーザパッケージ１００のバタフライピンアウト１０６を幾何学的に模擬している（図１に示すように）。換言すれば、フレックス回路４００の所望のピンアウト４０２のパターンと寸法は、バタフライピンアウト１０６と実質的に同一である。

本発明の実施形態では、フレックス回路４００は、所望の形状を取るために適切な成形器具を使用して曲げることができる。当業技術で公知の適切な成形器具を使用して、フレックス回路４００の様々な配向又は形状を達成することができることは、当業者には明白であろう。
フレックス回路４００は、更に、同軸ピンアウト２０６のピンをフレックス回路４００上に形成された所望のピンアウト４０２の対応するピンに接続するためのフレックス回路４００内を走る電子トレース（図示しない）を含む。これらの特徴は、同軸レーザパッケージ２００上に形成された同軸ピンアウト２０６を曲げてそれをバタフライ用途に対して適応可能にする必要性を解消する。

図５は、同軸レーザパッケージフレックス回路サブアセンブリ５００の等角投影図である。同軸レーザパッケージ２００の同軸ピンアウト２０６は、フレックス回路４００の円形表面４０６上に形成された環状の穴４０４を通過する。この構成により、同軸ピンアウト２０６と所望のピンアウト４０２のピンの間の連続した電気接続の形成が可能になる。
図６は、本発明の実施形態に従ってフレックス回路４００と共に使用されるクラムシェル６００の等角投影図である。クラムシェル６００は、上部部分６０２と下部部分６０４を有する２部構成である。

本発明の実施形態では、クラムシェル６００は、上部部分６０２内に形成された半円形の半分を下部部分６０４内に形成された別の半円形の半分に接合することによって形成された円筒形の内腔６０６を有する。様々な実施形態では、第１のレーザパッケージとフレックス回路４００を適切に収容するために、クラムシェル６００内に形成された他の内部空洞（図示しない）が存在する場合がある。
クラムシェル６００は、フレックス回路４００と同軸レーザパッケージ２００を単一の平坦な方式で一緒に保持する役目をする。更に、それは、放熱板としての役目をして、レーザダイオードと他の内部熱源から発生した熱を放散する。例えば、クラムシェル６００は、冷却された第１のレーザパッケージ内の「熱電冷却器（ＴＥＣ）」の高温側に対して熱伝導性であり、第１のレーザパッケージ内のレーザダイオードとＴＥＣによって発生した熱を放散する役目をする。

本発明の実施形態では、上部部分６０２と下部部分６０４は、ネジを使用して互いに締結される。本発明の別の実施形態では、上部部分６０２と下部部分６０４は、エポキシ結合によって互いに保持される。クラムシェル６００の上部部分６０２と下部部分６０４を接合するために、用途次第で様々な締結手段を使用することができることは当業者には明白であろう。
本発明の別の実施形態では、クラムシェル６００は、アルミニウム、銅、又は他の金属のような熱伝導率が高い材料を使用して機械加工又は成形法によって作ることができる。クラムシェル６００を構成するために、本発明の範囲から逸脱することなく様々な他の公知の材料を使用することができることは当業者には明白であろう。

本発明の更に別の実施形態では、同軸レーザパッケージ２００のＴＯ缶２０８とクラムシェル６００の円筒形内腔６０６との間に、熱接触の目的でインタフェース材料を挿入することができる。例えば、非制限的な例として熱エポキシ及び熱パッドを含む様々な公知の材料を熱接触に関して使用することができることは当業者には明白であろう。
本発明の実施形態では、クラムシェル６００の設置面積は、バタフライレーザパッケージ１００の設置面積と同じである。本発明の別の実施形態では、クラムシェル６００の設置面積は、アダプタを使用する用途次第で選択される。

図７は、フレックス回路４００とクラムシェル６００とを備えた同軸レーザパッケージ２００を含む適応半導体レーザパッケージ７００の完全アセンブリを示している。同軸レーザパッケージ２００、フレックス回路４００、及びクラムシェル６００は、互いに組み立てられて密封される。適応レーザパッケージ７００は、いかなる修正もすることなくバタフライレーザパッケージ用途にいつでも使用することができる。

本発明の実施形態では、フレックス回路４００内の電気トレースは、同軸ピンアウト２０６と所望のピンアウト４０２のピンの間で１対１の接続を提供することができる。別の実施形態では、同軸ピンアウト２０６のある一定のピンを所望のピンアウト４０２の１つよりも多いピンに接続することができる。代替的に、同軸ピンアウト２０６のある一定のピンを所望のピンアウト４０２のピンに接続しないようにすることもできる。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、アダプタの用途に基づいて、同軸ピンアウト２０６のピンと所望のピンアウト４０２のピンとの間の様々な接続を使用することができることは当業者には明白であろう。

本発明の実施形態では、上部部分６０２と下部部分６０４を互いにネジ止めすることは、適応レーザパッケージ７００を密封する役目をする。別の実施形態では、適応レーザパッケージ７００を密封するためにエポキシ結合が使用される。本発明の範囲から逸脱することなく、第１のレーザパッケージを密封する様々な他の手段を使用することができることは当業者には明白であろう。
ピンイン配置をアダプタピンアウト配置に接続する複数の電気経路をもたらすアダプタとして機能させるために、フレックス回路４００とクラムシェル６００に対して当業技術で公知の広範な設計と材料を使用することができることは当業者には明白であろう。

本明細書に含まれた例示的な実施例に詳述した本発明の下での例は、同軸レーザパッケージをバタフライ用途のために適応させるアダプタから主として導かれた用語と構成を使用して説明したものである。しかし、これらの例の使用は、本発明をこれらの半導体レーザパッケージに限定するように解釈すべきではない。本発明によって開示された方法及び原理は、あらゆる半導体レーザパッケージをあらゆる用途に適応させるために使用することができ、そのために提供されたものである。
本発明の好ましい実施形態を示して説明したが、本発明がこれらの実施形態だけに制限されないことは明白である。特許請求の範囲に説明されている本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、多くの修正、変更、変形、置換、及び均等物が当業者には明白であろう。

当業技術で公知のバタフライレーザパッケージの等角投影図である。 当業技術で公知の同軸レーザパッケージの等角投影図である。 同軸ピンアウトのピンの１つの公知の配向の図である。 同軸ピンアウトのピンの別の公知の配向の図である。 従来技術に従って放熱板にパッケージを接続するために同軸レーザパッケージ上で使用される金属クランプを示す図である。 本発明の実施形態に従ってアダプタに使用されるフレックス回路の等角投影図である。 本発明の例示的な実施形態に従ってフレックス回路と嵌合する同軸レーザパッケージの等角投影図である。 本発明の実施形態に従ってフレックス回路と共に使用するためのクラムシェルの等角投影図である。 同軸レーザパッケージに結合した本発明の実施形態によるアダプタの等角投影図である。

符号の説明

４００ フレックス回路
４０２ 所望のピンアウト
４０４ 環状の穴

Claims (17)

1. 光電回路基板での使用に適する、パッケージのピンアウト配置を所望のピンアウト配置に適応させるためのアダプタであって、
   ａ．前記パッケージのピンアウト配置に電気的に結合するように設計されたピンイン配置、
   ｂ．所望のピンアウト配置と幾何学的に同一のアダプタピンアウト配置、及び
   ｃ．前記ピンイン配置を前記アダプタピンアウト配置に接続する複数の電気経路、
   を含むフレックス回路を備え、
   前記パッケージが、同軸レーザパッケージであり、
   前記ピンイン配置は、前記パッケージのピンアウトと嵌合するように幾何学的に環状に配置された複数の穴を含み、
   前記アダプタピンアウト配置は、バタフライレーザパッケージのピンアウト配置と幾何学的に対応しており、
   前記フレックス回路は、平板上の材料を折り曲げ加工することにより、前記ピンイン配置及び前記アダプタピンアウト配置が一体的に形成されており、
   前記複数の電気経路は、前記フレックス回路内を走っている、ことを特徴とするアダプタ。
2. 前記フレックス回路と前記パッケージピンアウト配置を単一の平坦な方式で一緒に保持するクラムシェルを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のアダプタ。
3. 前記クラムシェルは、少なくとも部分的には熱伝導体から組み立てられることを特徴とする請求項２に記載のアダプタ。
4. 前記熱伝導体は、金属及び合金から成る群から選択されることを特徴とする請求項３に記載のアダプタ。
5. 前記熱伝導体は、Ａｌ、Ｃｕ、冷延鋼板、又は他の合金から成る群から選択されることを特徴とする請求項３に記載のアダプタ。
6. 前記クラムシェルは、円筒形の内腔を有することを特徴とする請求項２に記載のアダプタ。
7. 前記円筒形の内腔は、パッケージのＴＯ缶を収容することを特徴とする請求項６に記載のアダプタ。
8. 前記クラムシェルは、前記フレックス回路を収容するための内部空洞を有することを特徴とする請求項２に記載のアダプタ。
9. 前記クラムシェルは、２部構成であることを特徴とする請求項２に記載のアダプタ。
10. 前記２部構成は、ネジによって互いに保持されることを特徴とする請求項９に記載のアダプタ。
11. 前記２部構成は、エポキシ結合によって互いに保持されることを特徴とする請求項９に記載のアダプタ。
12. 前記クラムシェルの前記円筒形の内腔は、インタフェース材料を通じて前記パッケージの前記ＴＯ缶と熱接触していることを特徴とする請求項７に記載のアダプタ。
13. 前記インタフェース材料は、熱エポキシ、熱パッド、又は熱グリースから成る群から選択されることを特徴とする請求項１２に記載のアダプタ。
14. 前記フレックス回路は、少なくとも部分的には、銅箔、ポリイミド、及び粘着性積層体で作られることを特徴とする請求項１に記載のアダプタ。
15. 前記ピンイン配置の前記環状の穴と前記アダプタピンアウト配置の前記ピンアウトとの間に１対１の電子的結合が存在することを特徴とする請求項１に記載のアダプタ。
16. 前記パッケージピンアウト配置は、組み立てられて密封された装置であることを特徴とする請求項１に記載のアダプタ。
17. 光電回路基板での使用に適する、パッケージのピンアウト配置を所望のピンアウト配置に適応させるためのアダプタであって、
    ａ．前記パッケージのピンアウト配置に電気的に結合するように設計されたピンイン配置、
    ｂ．所望のピンアウト配置と幾何学的に同一のアダプタピンアウト配置、及び
    ｃ．前記パッケージのピンアウト配置のピンアウトと前記アダプタピンアウト配置との間の１対１の電気接続、
    を含むフレックス回路を備え、
    前記パッケージが、同軸レーザパッケージであり、
    前記ピンイン配置は、前記パッケージのピンアウトと嵌合するように幾何学的に環状に配置された複数の穴を含み、
    前記アダプタピンアウト配置は、バタフライレーザパッケージのピンアウト配置と幾何学的に対応しており、
    前記フレックス回路は、平板上の材料を折り曲げ加工することにより、前記ピンイン配置及び前記アダプタピンアウト配置が一体的に形成されており、
    前記電気接続は、前記フレックス回路内を走っている、ことを特徴とするアダプタ。

Images