JPH0996747A - 光通信用モジュール - Google Patents

光通信用モジュール

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JPH0996747A
JPH0996747A JP25404895A JP25404895A JPH0996747A JP H0996747 A JPH0996747 A JP H0996747A JP 25404895 A JP25404895 A JP 25404895A JP 25404895 A JP25404895 A JP 25404895A JP H0996747 A JPH0996747 A JP H0996747A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】サブマウント上に、受発光素子、IC、レン
ズ、光ファイバマウントを固定しているため、受発光素
子の作動時に発生する熱によってICの動作が不安定に
なるという問題があった。 【解決手段】受発光素子20及び駆動用IC30をパッ
ケージ10に内蔵し、受発光素子20に光信号を伝送す
るための部材を備えた光通信用モジュールにおいて、受
発光素子20をサブマウント40上に載置し、クーラー
50やヒートシンク60等を介してパッケージ10に固
定するとともに、上記サブマウント40以外の位置に駆
動用IC30を搭載した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はパッケージ型の光通
信用モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】光信号と電気信号を変換するためにパッ
ケージ型の光通信用モジュールが用いられている。その
構造は図4に示すように、箱状のパッケージ200の側
面からフェルール290が挿入され、このフェルール2
90に軸方向に配設されている光ファイバ280がフェ
ルール290の先端から延び、この光ファイバ280の
先端は光ファイバマウント270に保持されている。
【0003】この光ファイバマウント270の先端側に
レンズ260を介して受発光素子210及びその駆動用
IC220が備えられている。これらの光ファイバマウ
ント270、レンズ260、受発光素子210及び駆動
用IC220は、全て長方形状のサブマウント230上
に固定され、このサブマウント230はペルチェ素子等
の冷却機能を持ったクーラー240及び放熱板をなすヒ
ートシンク250を介してマウント300上に固定さ
れ、パッケージ200の底面に設置されている。
【0004】いま、受発光素子210がレーザダイオー
ド等の発光素子の場合は、出射された光信号がレンズ2
60を介して光ファイバ280に導出される。また、受
発光素子210がフォトダイオード等の受光素子の場合
は、光ファイバ280から導入された光信号がレンズ2
60を介して受発光素子210に入射することになり、
光信号と電気信号を変換することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の光通
信用モジュールにおいて、以下のような問題点があっ
た。
【0006】まず、サブマウント230上には、受発光
素子210、駆動用IC220、レンズ260、光ファ
イバマウント270を固定しているため、サブマウント
230自体を大きくしなければならなかった。また、受
発光素子210の作動時には熱を発生するため、同じサ
ブマウント230上に載置した駆動用IC220に熱が
伝わって動作が不安定になるという問題もあった。
【0007】また、ヒートシンク250が一個しか備え
られていないため、クーラー240として大きな吸熱作
用を有するペルチェ素子を用いる必要があり、大きな駆
動電力が必要になってしまうという問題があり、一方ク
ーラー240の吸熱作用を低くするとモジュール作動時
の温度上昇を十分に防止できなかった。しかも、温度上
昇時に、パッケージ200のマウント300側の裏側に
接する部品に熱が伝達して、その特性を不安定にすると
いう問題点もあった。
【0008】さらに、上記サブマウント230、クーラ
ー240、ヒートシンク250の材質は銅やアルミニウ
ム等が用いられていたが、別の伝達係数が高くないため
にモジュールの特性が不安定になりやすかった。しか
も、銅やアルミニウム等は熱膨張係数が大きいため、温
度変化に伴う寸法変化によりモジュールの特性が劣化す
るだけでなく、他部材と接合した時に熱膨張差により剥
離しやすく、受発光素子210であるレーザダイオード
に熱ストレスを加えて破壊を誘発する等の問題点があっ
た。
【0009】また、サブマウント230上の受発光素子
210の受発光面に中心にレンズ260等の中心を合わ
せなければならないため、レンズ260の直径を大きく
することができず、レンズ260と受発光素子210と
の距離等も限定されてしまうという問題点があった。
【0010】さらに、光ファイバ280が直接光ファイ
バマウント270で固定されていたため、フェルール2
90に外部から力が加わったような場合に光ファイバ2
80が損傷しやすかった。また、フェルール290をパ
ッケージ200に接合したピッグテイルタイプの構造で
あったため、光コネクタを直接結合することができなか
った。
【0011】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、受発光
素子及び駆動用ICをパッケージに内蔵し、受発光素子
に光信号を伝送するための部材を備えた光通信用モジュ
ールにおいて、受発光素子をサブマウント上に載置し、
該サブマウントをクーラーやヒートシンク等を介してパ
ッケージに固定するとともに、上記サブマウント以外の
ひーとしんく上に直接駆動用ICを搭載し、該駆動用I
Cで発生する熱を直接ヒートシンクで放熱するようにし
たものである。
【0012】そのため、サブマウントを小型化できると
ともに、受発光素子の作動時に駆動用ICからの熱が受
発光素子の環境温度を変化させて動作不安定になること
を防止できる。
【0013】また本発明は、上記パッケージの裏側にヒ
ートシンクを備えるか、又はパッケージとヒートシンク
を一体形成したことを特徴とするものである。そのた
め、モジュールの作動時の温度上昇を防止する効果を大
きくすることができる。
【0014】さらに本発明は、上記サブマウント、クー
ラ、及びヒートシンクを銅タングステン、タングステ
ン、炭化珪素、窒化アルミニウム等の熱膨張係数が4〜
5×10-6/℃の材質で形成したことを特徴とするもの
である。そのため、熱の伝達係数が高いことから放熱性
を高められるとともに、熱膨張が低いことから温度変化
に伴う寸法変化が小さく、他部材と接合した時に熱膨張
差による剥離の恐れが少ない。また、受発光素子に加わ
る熱ストレスが小さく、レーザダイオードで問題となる
ダークラインの発生を防ぐものである。
【0015】また本発明は、上記受発光素子を載置する
サブマウントをコの字状としたことを特徴とするもので
ある。そのため、コの字の内側をレンズ取り付け部とす
ることができ、自由な直径のレンズを用いてサブマウン
ト上の受発光素子の中心と一致させることが可能とな
る。これにより、レンズの直径を変化させることによっ
て、光ファイバとレンズの距離又はレンズと光ファイバ
の距離を小さくすることができ、モジュールを小型化で
きる。
【0016】さらに本発明は、上記光通信用モジュール
において、光コネクタと接続するリセプタクル部を備え
たことを特徴とするものである。そのため、リセプタク
ル型の光モジュールとできるとともに、光ファイバにク
ラックが入ったり、折れたりすることを防止できる。
【0017】
【発明の実施の形態】図1に示す光通信用モジュール
は、受発光素子20を内蔵したパッケージ10と、他の
光コネクタと嵌合するためのリセプタクル120から構
成されている。
【0018】パッケージ10の底面を成すパッケージベ
ース11上にはマウント70を介して放熱板を成すヒー
トシンク60が固定されている。このヒートシンク60
は段状になっており、一方の段部にはペルチェ素子等の
冷却機能を持つクーラー50を介してサブマウント40
が固定され、該サブマウント40の上に受発光素子20
が載置してある。また、ヒートシンク60の他方の段部
には上記受発光素子20のための駆動用IC30及び電
気回路を備えた基板90が載置され、上記受発光素子2
0と駆動用IC30及び基板90は電気的に接続されて
いる。さらに、パッケージベース11の裏側には第2の
ヒートシンク80が備えられている。
【0019】上記、サブマウント40とヒートシンク6
0、80は銅タングステンにより、クーラー50はタン
グステンにより、それぞれ形成されて半田や接着剤で互
いに接合されている。そのため、熱伝達性に優れ、また
熱膨張係数が低いことから温度変化時の寸法変化も小さ
くできる。これらのサブマウント40、クーラー50、
ヒートシンク60、80の材質は、銅タングステン、タ
ングステン等の金属材、炭化珪素、窒化アルミニウム等
のセラミックス材などの熱膨張係数が4〜5×10-6
℃の材質を用いる。
【0020】また、パッケージ10及びパッケージベー
ス11はステンレス等の金属により、マウント70は窒
化アルミニウムにより、基板90はアルミナ等のセラミ
ックによりそれぞれ形成され、半田や接着剤で互いに接
合されている。
【0021】なお、上記実施例ではパッケージベース1
1、ヒートシンク60、80、及びマウント70をすべ
て別部材としたが、これらのうち隣接する二つ以上の部
材を一体化することも可能である。
【0022】ここで、受発光素子20が作動時に発熱し
ても、クーラー50やヒートシンク60の作用によって
温度上昇を防止することができるとともに、駆動用IC
30は受発光素子20を載置したサブマウント40以外
の位置に備えており、両者の間にクーラー50を介在さ
せたため、上記受発光素子20が発熱しても駆動用IC
30の動作が不安定になることを防止できる。なお、ヒ
ートシンク60上に駆動用IC30及び電気回路を備え
た基板90を直接載置することによって、これらの温度
上昇を防止する効果を高くできる。
【0023】また、受発光素子20を載置するサブマウ
ント40は、図2に示すようにコの字状をしており、中
央にレンズ取り付け部41を備えるとともに、できるだ
けクーラーとの接触面積を大きくして冷却効果を高くし
た形状となっている。そのため、後述するレンズ100
の先端をサブマウント40のレンズ取り付け部41まで
近づけることができ、レンズ100の直径の自由度を高
めるとともに、光コネクタ側のフェルールとレンズ10
0間の距離及びレンズ100端面と受発光素子20の距
離を小さくしてモジュールを小型化することができる。
【0024】さらに、サブマウント40をコの字条とし
てあるため、受発光素子20をクーラー50の端部側に
取り付けることができ、駆動用ICとの間をダイレクト
ボンドで接続することができる。
【0025】次に、上記パッケージ10の一方側面には
リセプタクル120が接合され、このリセプタクル12
0は中央貫通孔を有し、そのパッケージ10側端部に、
上記受発光素子に光信号を伝送するための部材としてロ
ッド状のレンズ100を備えている。このレンズ100
は、受発光素子20と光軸を一致させ、接着剤や半田等
の接合材110で気密に接合してある。
【0026】また、リセプタクル120の中央貫通孔の
パッケージ10と反対側の端部には、フェルールストッ
パ140及びスリーブ130が上記レンズ100や受発
光素子20と光軸を一致させて備えられており、このス
リーブ130の周囲には光コネクタとの取付部150を
有している。
【0027】上記リセプタクル120及び取付部150
は、金属または樹脂により、スリーブ130はジルコニ
ア等のセラミックスによりそれぞれ形成する。
【0028】いま、不図示の光コネクタをこの取付部1
50に接続すると、光ファイバを備えたフェルールが上
記スリーブ130内に挿入されて、先端がフェルールス
トッパ140に突き当たった状態で保持される。そのた
め、この光コネクタに備えた光ファイバと受発光素子2
0との間でレンズ100を介して光信号を伝送すること
ができる。
【0029】このようにリセプタクル120を備えたこ
とにより、自由に光コネクタを着脱できるとともに、従
来のように光ファイバをパッケージ内に固定する構造で
ないため、光ファイバが損傷することはない。
【0030】次に本発明の他の実施形態を説明する。
【0031】図3に示す光通信用モジュールは、レンズ
100をボールレンズとしてサブマウント40のレンズ
取り付け部41に備えている。そして、リセプタクル1
20の中央貫通孔のパッケージ10側端部には、受発光
素子20に光信号を伝送するための部材として、光ファ
イバ161を軸方向に埋設したフェルール160(ファ
イバスタブと呼ばれる)を備え、接合材110で気密に
接合したものである。このフェルール160のパッケー
ジ10と反対側の端面162はフェルールストッパとし
て作用し、この端面162に直接光コネクタのフェルー
ル(不図示)を当接させれば、フェルール160内の光
ファイバ161を介して光信号を伝送することができ
る。
【0032】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、受発光素
子及び駆動用ICをパッケージに内蔵し、受発光素子に
光信号を伝送するための部材を備えた光通信用モジュー
ルにおいて、受発光素子をサブマウント上に載置し、該
サブマウントをクーラーやヒートシンク等を介してパッ
ケージに固定するとともに、上記サブマウント以外の位
置に駆動用ICを搭載して、受発光素子と駆動用ICを
分離したことによって、サブマウントを小型化できると
ともに、受発光素子の作動時に熱が発生してもICの動
作が不安定になることを防止できる。
【0033】また本発明によれば、上記パッケージの裏
側にヒートシンクを備えたことによって、モジュールの
作動時の温度上昇を防止する効果を大きくすることがで
きる。
【0034】さらに本発明によれば、上記サブマウン
ト、クーラ、及びヒートシンクを銅タングステン又はタ
ングステンで形成したことによって、熱の伝達係数が高
いことから放熱性を高められるとともに、熱膨張が低い
ことから温度変化に伴う寸法変化が小さく、他部材と接
合した時に熱膨張差による剥離の恐れを少なくできる。
【0035】また本発明によれば、上記受発光素子を載
置するサブマウントをコの字状としたことによって、コ
の字の内側をレンズ取り付け部とすることができ、自由
な直径のレンズを用いてサブマウント上の受発光素子の
中心と一致させることが可能となる。これにより、レン
ズの直径を変化させることによって、光ファイバとレン
ズの距離又はレンズと光ファイバの距離を小さくするこ
とができ、モジュールを小型化できる。
【0036】さらに本発明によれば、上記光通信用モジ
ュールにおいて光コネクタと接続するリセプタクル部を
備えたことによって、リセプタクル型の光モジュールと
できるとともに、光ファイバの損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光通信用モジュールの実施形態を示す
縦断面図である。
【図2】(A)(B)は図1におけるサブマウントを示
す平面図及び縦断面図である。
【図3】本発明の光通信用モジュールの他の実施形態を
示す縦断面図である。
【図4】従来の光通信用モジュールを示す縦断面図であ
る。
【符号の説明】
10:パッケージ 11:パッケージベース 20:受発光素子 30:駆動用IC 40:サブマウント 50:クーラー 60:ヒートシンク 70:マウント 80:ヒートシンク 90:基板 100:レンズ 110:接合材 120:リセプタクル 130:スリーブ 140:フェルールストッパ 150:取付部 160:フェルール 161:光ファイバ 162:端面

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】受発光素子及び駆動用ICをパッケージに
    内蔵し、受発光素子に光信号を伝送するための部材を備
    えた光通信用モジュールにおいて、受発光素子をサブマ
    ウント上に載置し、該サブマウントをクーラーやヒート
    シンク等を介してパッケージに固定するとともに、上記
    サブマウント以外の位置に駆動用ICを搭載したことを
    特徴とする光通信用モジュール。
  2. 【請求項2】上記パッケージの裏側にヒートシンクを備
    えたことを特徴とする請求項1記載の光通信用モジュー
    ル。
  3. 【請求項3】上記サブマウント、クーラー、及びヒート
    シンクを銅タングステン、タングステン、炭化珪素、窒
    化アルミニウム等の熱膨張係数が4〜5×10-6/℃の
    材質で形成したことを特徴とする請求項1記載の光通信
    用モジュール。
  4. 【請求項4】上記受発光素子を載置するサブマウントを
    コの字状として、中央にレンズ取り付け部を備えたこと
    を特徴とする請求項1記載の光通信用モジュール。
  5. 【請求項5】光コネクタと接続するリセプタクル部を備
    えたことを特徴とする請求項1記載の光通信用モジュー
    ル。
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