JP7057357B2 - 光モジュール - Google Patents
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Description
ステムと、
前記ステムを貫通するリードピンと、
前記ステムと前記リードピンとの間を埋める絶縁材と、
前記ステムの第1の主面に配置されており、前記リードピンに接続している素子と、
前記ステムの第2の主面に接している基板と、
前記ステムに装着するキャップと、
光ファイバスタブと、
前記光ファイバスタブを前記キャップに調心固定させる調心固定部と、を備え、
前記基板は、前記ステムと直接接続されるグランド接続用ランドを備え、
前記ステムの側面には、前記グランド接続用ランドに対向する位置に配置された突起部を備える、
ことを特徴とする光モジュールである。
その他の発明については、実施形態で説明する。
まず、本発明の比較例となる光モジュールについて説明する。図10(a),(b)に示す比較例の光モジュール200は、従来の光受信用TO-CAN型パッケージを用いる光モジュールである。図10(a),(b)に示すように、光モジュール200は、ステム1と、5本のリードピン2a~2eと、ガラス3a~3dと、フォトダイオード4と、増幅器5と、溶接部6と、FPC(Flexible Printed Circuit:フレキシブル基板)7と、を備える。
溶接部6は、第5のリードピン2eをステム1の裏主面1bに溶接されるビードである。溶接部6の径は、第5のリードピン2eの径よりも一回り大きい。
増幅器5は、光信号から変換された電気信号を増幅する電気素子である。増幅器5は、ステム1の表主面1aに、かつ、ステム1の中心付近に配置されている。
上記のように構成することで、フォトダイオード4が受信した光信号が第1のリードピン2aと第2のリードピン2bとの差動電気信号として出力される。この出力された差動電気信号は、光受信用TO-CAN型パッケージに取り付けられたFPC7を介して外部に取り出される。
図10(b)に示す符号40b,40c,40eはそれぞれ、リードピン2b,2c,2eの各々との電気的な接続手段となるはんだ8b,8c,8eの各々のランドである。
図1(a)~(c)に示す光モジュール100Aは、本実施形態の光受信用TO-CAN型パッケージを用いる光モジュールである。図1(a)~(c)に示すように、光モジュール100Aは、ステム1と、4本のリードピン2a~2dと、ガラス3a~3dと、フォトダイオード4(素子:光素子)と、増幅器5(素子:電気素子)と、FPC7(基板:フレキシブル基板)と、を備える。フォトダイオード4および増幅器5は、互いに近傍に配置されている。
なお、本実施形態の突起部9は、ステム1の板厚と同様の厚みを有しているが、これに限定されない。
なお、図1に示すように、縦方向に直交する方向を「横方向」と呼ぶ場合がある。図1に示す縦方向および横方向の矢印は、他の図にも適宜描かれている。
図3(a)、(b)に示す光モジュール100Bは、本実施形態の光受信用TO-CAN型パッケージを用いる光モジュールである。本実施形態の光モジュール100Bと、第1の実施形態の光モジュール100Aとの相違点は、主に、(1)フォトダイオード4を増幅器5上に配置したこと、(2)リードピン2a~2dを増幅器5を囲うような位置に変更していること、の2点である。ステム1の中心とグランド接続用ランド18(または突起部9)の中心とを結ぶ直線の方向は、横方向である。
また、突起部9は、ステム1の側面に配置されているので、FPC7を組み付ける際の目印となる。よって、光モジュール100Bの製造者は、突起部9を参照することで、ピン配置が図3のように中心対称になっている場合においても、ステム1とFPC7の端子を間違えなく接続することが容易になる。
図5(a)、(b)に示す光モジュール100Cは、本実施形態の光受信用TO-CAN型パッケージを用いる光モジュールである。本実施形態の光モジュール100Cと、第2の実施形態の光モジュール100Bとの相違点は、主に、ステム1の外周部に平坦部を設けたことである。また、光モジュール100Cは、ステム1の中心を挟んで2つのグランド接続用ランド18と、2つの突起部9とを備え、グランド接続用ランド18の各々にはんだ8が設けられている点においても光モジュール100A,100Bとは相違している。なお、光モジュール100Cにおけるグランド接続用ランド18の個数、突起部9の個数、ステム1の周方向におけるグランド接続用ランド18の位置、突起部9の位置は、本実施形態に限らず、他の実施形態にも適用することができる。また、図5(a)に示すように、FPC7の横方向の幅は、グランド接続用ランド18が存在する部分を除いて、ステム1の横方向の幅と同じにすることができる。このような形状も本実施形態に限らず、他の実施の形態にも適用できる。
図7(a)、(b)に示す光モジュール100Dは、本実施形態の光送信用TO-CAN型パッケージを用いる光モジュールである。本実施形態の光モジュール100Dと、第1の実施形態の光モジュール100Aとの相違点は、主に、(1)フォトダイオード4の代わりにレーザダイオードであるVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)30(レーザダイオード:素子:光素子)を備えたこと、(2)増幅器5の代わりにドライバ50(駆動回路:素子:電気素子)を備えたこと、(3)バイアス用のリードピンを1本のリードピン2cにし、信号入力用のリードピン2aと、反転信号入力用のリードピン2bの計3本のリードピンを備えたこと、の3点である。
ドライバ50は、VCSEL30が光信号を出射するための駆動信号を出力する。
図8(a)、(b)に示す光モジュール100Eは、本実施形態の光送信用TO-CAN型パッケージを用いる光モジュールである。本実施形態の光モジュール100Eと、第4の実施形態の光モジュール100Dとの相違点は、主に、(1)VCSEL30をドライバ50の上に配置したこと、(2)リードピン2a~2cをドライバ50を囲うような位置に変更していること、(3)ステム1の外周部に平坦部を設けたこと、の3点である。図8(a)に示すように、VCSEL30およびドライバ50は、ステム1の表主面1aの中心に配置されている。
図9(a)、(b)に示す光モジュール100Fは、本実施形態の光送信用TO-CAN型パッケージを用いる光モジュールである。本実施形態の光モジュール100Fと、第5の実施形態の光モジュール100Eとの相違点は、主に、ドライバ50の代わりにモニタ用フォトダイオード21(素子:光素子)を備えることである。図9(a)に示すように、VCSEL30およびモニタ用フォトダイオード21は、ステム1の表主面1aの中心に配置されている。また、VCSEL30は、モニタ用フォトダイオード21の上に配置されている。なお、ドライバはFPC7が接続されるマザーボードに搭載される(図示せず)。
図13に示す光モジュール100Gは、本実施形態の光受信用TO-CAN型パッケージを用いる光モジュールである。本実施形態の光モジュール100Gと、第2の実施形態の光モジュール100Bとの相違点は、光入射用の窓またはレンズを備えるキャップ14をステム1に装着し、さらに光接続部品15(図4参照)として光ファイバスタブ24と呼ばれる部品を用い、これをキャップ14上に調心固定していることである。光ファイバスタブ24は、光ファイバ素線24aと円筒型セラミック24bから構成される部品である。好適には、光ファイバスタブ24は、機械的強度に優れる円筒型セラミック24bの中心に光ファイバ素線24aとほぼ同径の穴を開け、その穴の中に光ファイバ素線24aを貫通させた後に両端を光学研磨した部品とすることができる。
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能であり、例えば、以下の(a)~(i)がある。
(a)本実施形態では、ステム1に突起部9が備えられた場合について説明したが、突起部9を備えていない形態のステムとし、FPC7のグランド接続用ランド18とステム本体部の側面とをはんだ付け(グランド接続)しても構わない。
(b)本実施形態で用いるレーザダイオードは、VCSEL30に限定されず、DFB(Distributed FeedBack)レーザやその他のレーザダイオードであってもよい。また、発光ダイオードであっても構わない。
(c)本実施形態では、基板としてFPC7を適用した場合について説明したが、FPC7に限らず、リジッドな基板であっても本発明を適用することができる。
(e)グランド接続用ランド18とステム1の突起部9との電気的な接続手段は、はんだに限定されず、導電性樹脂などでもよい。
(g)第5の実施形態にて、第3のリードピン2cを、ドライバ50の下側に配置したが、第3のリードピン2cを、ドライバ50の上側に配置してもよい。これにより、ドライバ50の下側に相当大きな空きスペースが形成される。よって、ステム1の形状を、この空きスペースの大部分を切り欠いた形状とすることで、ステム1の縦方向の寸法を大幅に小さくすることができる。さらに、ステム1を密着させたFPC7を屈曲させてマザーボード17に実装させる際、FPC7の屈曲位置をステム1の中心により近付けることができる。その結果、光モジュール100E全体を小型化、具体的には、縦方向に関して低背化することができる。
また、グランド接続用ランド18は、接続部の周辺に設けられればよく、ステム1の外縁や外側に限定されない。
その他、本発明の構成要素の形状、材質、機能などについて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
1 ステム
1a 表主面(第1の主面)
1b 裏主面(第2の主面)
2a,2b リードピン(信号用ピン)
2c,2d リードピン(バイアス用ピン)
2e リードピン(接地用のグランドピン)
3a~3d ガラス(絶縁材)
4 フォトダイオード(素子:光素子)
5 増幅器(素子:電気素子)
7 FPC(基板:フレキシブル基板)
8,8a~8d はんだ
9 突起部
10 誘電体
11 下層グランド
12 上層配線
14 キャップ
15 光導波手段(光接続部品)
16 光軸
17 マザーボード
18 グランド接続用ランド
19 保護層
20a~20d 貫通孔
21 モニタ用フォトダイオード(素子:光素子)
22 (YAG溶接用)金属製フランジ(調心固定部)
23 Z-スリーブ(調心固定部)
24 光ファイバスタブ
24a 光ファイバ素線
24b 円筒型セラミック
30 VCSEL(レーザダイオード:素子:光素子)
40a~40e ランド
50 ドライバ(駆動回路:素子:電気素子)
Claims (12)
- ステムと、
前記ステムを貫通するリードピンと、
前記ステムと前記リードピンとの間を埋める絶縁材と、
前記ステムの第1の主面に配置されており、前記リードピンに接続している素子と、
前記ステムの第2の主面に接している基板と、
前記ステムに装着するキャップと、
光ファイバスタブと、
前記光ファイバスタブを前記キャップに調心固定させる調心固定部と、を備え、
前記基板は、前記ステムと直接接続されるグランド接続用ランドを備え、
前記ステムの側面には、前記グランド接続用ランドに対向する位置に配置された突起部を備える
ことを特徴とする光モジュール。 - 前記素子としての光素子が、前記素子としての電気素子の上に配置されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。 - 前記基板が、フレキシブル基板であり、
前記ステムの中心から前記グランド接続用ランドの中心を結ぶ線分が、前記フレキシブル基板が前記ステムから引き出されている方向と略直交している、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光モジュール。 - 前記リードピンは、2本の信号用ピンを含んでおり、
前記2本の信号用ピンは、前記ステムの中心と前記グランド接続用ランドの中心とを結ぶ略直線上に、かつ、前記ステムの中心を対称にして配置されている、
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光モジュール。 - 前記ステムは、弧の部分を有する形状であり、前記弧の部分が、前記2本の信号用ピンを結ぶ直線に略平行に切り欠かれた形状を呈している、
ことを特徴とする請求項4に記載の光モジュール。 - 前記グランド接続用ランドおよび前記グランド接続用ランドに対応する前記突起部が2以上であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の光モジュール。
- 前記素子としての光素子はフォトダイオードであり、前記素子としての電気素子は増幅器である、
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光モジュール。 - 前記素子としての光素子はレーザダイオードまたは発光ダイオードであり、前記素子としての電気素子はドライバである、
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光モジュール。 - 前記グランド接続用ランドが2以上であることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の光モジュール。
- 前記素子が互いに近傍に配置されていることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の光モジュール。
- 前記グランド接続用ランドは、前記ステムよりも外側で、前記ステムと直接接続される、
ことを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の光モジュール。 - ステムと、
前記ステムを貫通するリードピンと、
前記ステムと前記リードピンとの間を埋める絶縁材と、
前記ステムの第1の主面に配置されており、前記リードピンに接続している素子と、
前記ステムの第2の主面に接している基板と、を備え、
前記基板は、前記ステムと直接接続されるグランド接続用ランドを備え、
前記ステムの側面には、前記グランド接続用ランドに対向する位置に配置された突起部を備える
ことを特徴とする光モジュール。
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