JPH1187852A - Semiconductor laser module with electronic cooler - Google Patents

Semiconductor laser module with electronic cooler

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Publication number
JPH1187852A
JPH1187852A JP9238575A JP23857597A JPH1187852A JP H1187852 A JPH1187852 A JP H1187852A JP 9238575 A JP9238575 A JP 9238575A JP 23857597 A JP23857597 A JP 23857597A JP H1187852 A JPH1187852 A JP H1187852A
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JP
Japan
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semiconductor laser
module
electronic cooler
laser module
ground line
Prior art date
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Application number
JP9238575A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Kobayashi
正樹 小林
Hiroyuki Asakura
宏之 朝倉
Masanori Iida
正憲 飯田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48135Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • HELECTRICITY
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    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/301Electrical effects
    • H01L2924/30107Inductance

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a decrease in an optical frequency response level in an available band of a public communication by changing inductance of a ground line between a module package and a chip mount carrier, thereby shifting a resonance frequency of a semiconductor laser module. SOLUTION: A ground line is formed by electrically connecting in series a conductive first connecting means 11 having a large sectional area overhanging to the vicinity of a chip mount carrier 3 from an inner bottom 100 of a module package 1 between the package 1 and the carrier 3 to a short conductive second connecting means 94 having a small sectional area for connecting the means 11 to the carrier 3. Thus, a resonance frequency of a semiconductor module is shifted to a high frequency band without lowering a heat exchange efficiency of a Peltier element, and a modulation limit is improved. Accordingly, deterioration of the modulation characteristics of the module can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子冷却器付半導
体レーザモジュールに関し、特に、高周波入力信号を直
接光信号に変調する直接変調方式の半導体レーザモジュ
ールに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser module with an electronic cooler, and more particularly to a semiconductor laser module of a direct modulation system for directly modulating a high-frequency input signal into an optical signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体レーザモジュールは、CA
TV、公衆通信などのマイクロ波/準マイクロ波周波数
領域の信号、ギガビット高速ディジタル信号などの高速
変調信号を取り扱う通信分野への適用が盛んに試みら
れ、実用化が始まっているが、特に、雑音や信号歪みの
累積が少ない数百m〜数kmの短中距離伝送において
は、高周波信号を直接変調信号として光信号に変換する
直接強度変調方式が適している。かかる半導体レーザモ
ジュールの半導体レーザの発振特性は温度依存性が非常
に大きく、温度変化によりしきい値電流密度や発振波長
のシフトが発生するため、安定したレーザ発振を得るた
めには、レーザダイオードの温度を一定にすることが不
可欠であり、ペルチェ素子電子冷却器などの冷却素子を
用いてレーザダイオードの温度を制御している。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor laser modules have been
Applications to communication fields that handle high-speed modulated signals such as microwave / quasi-microwave frequency signals such as TV and public communication, and gigabit high-speed digital signals have been actively attempted, and practical applications have begun. In short- and medium-distance transmissions of hundreds of meters to several kilometers with little signal distortion accumulation, a direct intensity modulation method for converting a high-frequency signal into an optical signal as a direct modulation signal is suitable. The oscillation characteristics of the semiconductor laser of such a semiconductor laser module have a very large temperature dependence, and a shift in the threshold current density or the oscillation wavelength occurs due to a temperature change. It is essential to keep the temperature constant, and the temperature of the laser diode is controlled using a cooling element such as a Peltier element electronic cooler.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザモ
ジュールでは、モジュールを構成する電子冷却器やグラ
ウンドライン等が共振回路を形成し、例えば図15に示
すように、入力変調信号が1.6GHz付近を中心とす
る周波数帯域において上記回路が共振し、光周波数応答
レベルが低下するという現象が発生する場合があった。
このため、1.5GHz帯もしくは1.9GHz帯など
上記周波数帯域に近接した周波数をチャネルバンドとし
て利用することが多い公衆通信や、上記周波数帯域に近
接した伝送レートを利用する高速ディジタル通信におい
ては、かかる半導体レーザモジュールでは十分な変調信
号の確保が困難となっていた。
In a conventional semiconductor laser module, an electronic cooler, a ground line, and the like constituting the module form a resonance circuit. For example, as shown in FIG. In some cases, the above-described circuit resonates in a frequency band centered at the center, and the optical frequency response level decreases.
For this reason, in public communication that often uses a frequency close to the above-mentioned frequency band such as the 1.5 GHz band or 1.9 GHz band as a channel band, and in high-speed digital communication that uses a transmission rate close to the above-mentioned frequency band, In such a semiconductor laser module, it has been difficult to secure a sufficient modulation signal.

【0004】そこで、本発明は、半導体レーザモジュー
ルの共振周波数をシフトさせ、公衆通信の使用帯域にお
ける光周波数応答レベルの低下を防止した電子冷却器付
半導体レーザモジュールを提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser module with an electronic cooler in which the resonance frequency of a semiconductor laser module is shifted to prevent a decrease in an optical frequency response level in a band used for public communication.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】そこで発明者らは鋭意研
究の結果、モジュールパッケージとチップ搭載キャリア
との間のグラウンドラインの有するインダクタンスを変
化させることにより、グラウンドラインを含んで構成さ
れる共振回路の共振周波数を変調信号伝送手段で使用さ
れる公衆通信の周波数帯域から外れるようにシフトさ
せ、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成
した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies, and as a result, changed the inductance of the ground line between the module package and the chip mounting carrier, thereby changing the resonance circuit including the ground line. The present inventors have found that the above-mentioned object can be achieved by shifting the resonance frequency of the signal from the frequency band of public communication used in the modulated signal transmission means, and completed the present invention.

【0006】即ち、本発明は、半導体レーザダイオード
と、上記半導体レーザダイオードが搭載された導電性チ
ップ搭載キャリアと、上記チップ搭載キャリアが搭載さ
れ、該チップ搭載キャリアから熱を吸収する電子冷却器
と、上記電子冷却器がその内底部上に搭載され、該電子
冷却器の吸収した熱が放出される導電性のモジュールパ
ッケージと、上記半導体レーザダイオードに所定の周波
数の入力変調信号を伝送する変調信号伝送手段と、上記
モジュールパッケージと上記チップ搭載キャリアとを電
気的に接続するグラウンドラインとを少なくとも備えた
電子冷却器付半導体レーザモジュールであって、上記グ
ラウンドラインの有するインダクタンスを変化させて、
上記グラウンドラインを含んで構成される共振回路の共
振周波数を、上記変調信号伝送手段で使用される所定の
周波数帯域から外れるようにシフトさせることを特徴と
する電子冷却器付半導体レーザモジュールである。電子
冷却器付半導体レーザモジュールに発生する共振回路で
は、モジュールパッケージとチップ搭載キャリアとを電
気的に接続するグラウンドラインの有するインダクタン
スを変化させることにより共振回路の共振周波数を変化
させることができ、これにより共振周波数を半導体レー
ザモジュールで使用される公衆通信の周波数帯域から外
れるように高域または低域にシフトさせ、上記公衆通信
の使用帯域における光周波数応答レベルの低下を防止す
ることが可能となる。
That is, the present invention provides a semiconductor laser diode, a conductive chip mounting carrier on which the semiconductor laser diode is mounted, and an electronic cooler mounted with the chip mounting carrier and absorbing heat from the chip mounting carrier. A conductive module package in which the electronic cooler is mounted on the inner bottom thereof and the heat absorbed by the electronic cooler is released, and a modulation signal for transmitting an input modulation signal of a predetermined frequency to the semiconductor laser diode. A transmission means, a semiconductor laser module with an electronic cooler having at least a ground line for electrically connecting the module package and the chip-mounted carrier, by changing the inductance of the ground line,
A semiconductor laser module with an electronic cooler, wherein a resonance frequency of a resonance circuit including the ground line is shifted so as to be out of a predetermined frequency band used in the modulation signal transmission means. In the resonance circuit generated in the semiconductor laser module with the electronic cooler, the resonance frequency of the resonance circuit can be changed by changing the inductance of the ground line that electrically connects the module package and the chip mounting carrier. Thereby, the resonance frequency can be shifted to a high band or a low band so as to deviate from the frequency band of the public communication used in the semiconductor laser module, and it is possible to prevent a decrease in the optical frequency response level in the band used for the public communication. .

【0007】また、本発明は、上記グラウンドライン
が、上記モジュールパッケージの内底部から上記チップ
搭載キャリア近傍まで張り出した断面積の大きい導電性
の第1接続手段と、上記第1接続手段と上記チップ搭載
キャリアとを接続する断面積の小さい導電性の第2接続
手段とからなり、上記グラウンドラインの有するインダ
クタンスを小さくして、上記グラウンドラインを含んで
構成される共振回路の共振周波数を上記変調信号伝送手
段で使用される所定の周波数帯域より高域にシフトさせ
ることを特徴とする電子冷却器付半導体レーザモジュー
ルでもある。グラウンドラインをモジュールパッケージ
の内底部から直接チップ搭載キャリア近傍まで張り出し
た、断面積の大きい導電性の第1接続手段と、上記第1
接続手段と上記チップ搭載キャリアとを接続する断面積
の小さい導電性の第2接続手段から形成することによ
り、上記第1接続手段の断面積が大きいことにより、グ
ラウンドラインに発生する寄生インダクタンスを小さく
することができるとともに、上記第1接続手段がチップ
搭載キャリアの近傍まで張り出しているため、第1接続
手段とチップ搭載キャリアとの間隔が短くなり、第2接
続手段の断面積が小さくても長さを短くできるために発
生する寄生インダクタンスが小さくなり、グラウンドラ
イン全体に発生する寄生インダクタンスを低減し、グラ
ウンドラインを含んで構成される共振回路の共振周波数
を変調信号伝送手段で使用される所定の周波数帯域から
外れるように高域にシフトさせることが可能となる。一
方、上記第2接続手段の断面積が小さいため、モジュー
ルパッケージから第1接続手段を通ってチップ搭載キャ
リアに伝わる熱の還流を抑制することも可能となる。従
って、かかる第1接続手段および第2接続手段からなる
グラウンドライン構造を採用することにより、モジュー
ルパッケージからチップ搭載キャリアへの熱の還流を防
止しつつ、グラウンドラインに発生する寄生インダクタ
ンスが低減でき、半導体レーザモジュールの共振回路の
共振周波数を上記変調信号伝送手段で使用される所定の
周波数帯域から外れるように高域シフトさせることが可
能となる。特に、第1接続手段を、外部に設けられたグ
ラウンド面と直接接続された導電性モジュールパッケー
ジの内底部上に形成することにより、例えば、モジュー
ルパッケージの側壁等に形成する場合と比較して、グラ
ウンドラインでの不要な寄生成分の発生を防止し、再現
性よく共振周波数の高域シフトを行うことが可能とな
る。
The present invention also provides a conductive first connecting means having a large cross-sectional area, wherein the ground line projects from the inner bottom of the module package to the vicinity of the chip mounting carrier, the first connecting means and the chip. A conductive second connecting means having a small cross-sectional area for connecting to a mounting carrier, reducing an inductance of the ground line, and changing a resonance frequency of a resonance circuit including the ground line to the modulation signal. A semiconductor laser module with an electronic cooler characterized by shifting to a higher frequency range than a predetermined frequency band used in the transmission means. A conductive first connection means having a large cross-sectional area, wherein the ground line extends from the inner bottom of the module package directly to the vicinity of the chip mounting carrier;
By forming the conductive means from the conductive second connecting means having a small cross-sectional area for connecting the connecting means and the chip mounting carrier, the parasitic inductance generated in the ground line can be reduced due to the large cross-sectional area of the first connecting means. In addition, since the first connecting means extends to the vicinity of the chip-mounted carrier, the distance between the first connecting means and the chip-mounted carrier is shortened, and the second connecting means is long even if the cross-sectional area is small. In this case, the parasitic inductance generated in the ground circuit is reduced, the parasitic inductance generated in the entire ground line is reduced, and the resonance frequency of the resonance circuit including the ground line is reduced to a predetermined value used in the modulation signal transmission means. It is possible to shift to a higher frequency band so as to deviate from the frequency band. On the other hand, since the cross-sectional area of the second connecting means is small, it is also possible to suppress the return of heat transmitted from the module package to the chip mounting carrier through the first connecting means. Therefore, by adopting the ground line structure including the first connection means and the second connection means, it is possible to prevent the return of heat from the module package to the chip mounting carrier and reduce the parasitic inductance generated in the ground line, It is possible to shift the resonance frequency of the resonance circuit of the semiconductor laser module to a high frequency so as to be out of the predetermined frequency band used by the modulation signal transmission means. In particular, by forming the first connection means on the inner bottom portion of the conductive module package directly connected to the externally provided ground plane, for example, as compared with the case where the first connection means is formed on the side wall or the like of the module package, The generation of unnecessary parasitic components on the ground line can be prevented, and the high-frequency shift of the resonance frequency can be performed with good reproducibility.

【0008】上記第1接続手段は、モジュールパッケー
ジの内底部と一体成形されてなることが好ましい。この
ように、第1接続手段をモジュールパッケージの内底部
と一体成形することにより、電子冷却器付半導体レーザ
モジュールの信頼性が向上するとともに、第1接続手段
の取り付け工程の削減により、製造工程の簡略化が可能
となる。
It is preferable that the first connection means is formed integrally with the inner bottom of the module package. As described above, by integrally molding the first connection means with the inner bottom of the module package, the reliability of the semiconductor laser module with the electronic cooler is improved, and the number of mounting steps of the first connection means is reduced, thereby reducing the manufacturing process. Simplification is possible.

【0009】上記第1接続手段は、上記モジュールパッ
ケージの内底部の一部が上記チップ搭載キャリアの上面
近傍の高さまで張り出し、その上面に第2接続手段を接
続するための接続用底部を有するものであっても良い。
第1接続手段がかかる構造を取ることにより、衝撃等に
対する耐久性を向上させることができるからである。
[0009] The first connection means is such that a part of the inner bottom of the module package protrudes to a height near the upper surface of the chip mounting carrier, and has a connection bottom for connecting the second connection means on the upper surface. It may be.
By adopting such a structure of the first connection means, it is possible to improve the durability against impacts and the like.

【0010】上記第1接続手段は、上記モジュールパッ
ケージに着脱可能な固定手段により固定された板状金属
製ブロックであることが好ましい。半導体モジュールの
作製工程においては、ペルチェ素子電子冷却器、チップ
搭載キャリア、集光レンズ等の光軸調整が必要な部材の
位置合わせが必要となるが、第1接続手段がモジュール
パッケージに着脱可能な固定手段により固定されること
のより、所定の場所に上記各部材を固定した後に第1接
続手段を取り付けることができ、上記位置合わせ時の作
業スペースの確保が可能となる。
[0010] It is preferable that the first connecting means is a plate-shaped metal block fixed to the module package by a fixing means detachable. In the manufacturing process of the semiconductor module, it is necessary to position a Peltier element electronic cooler, a chip-mounted carrier, a condensing lens, and other members that require optical axis adjustment. The first connection means can be attached after fixing each of the above-mentioned members in a predetermined place by being fixed by the fixing means, and a work space at the time of the above-mentioned alignment can be secured.

【0011】上記板状金属製ブロックは、ニッケル、
鉄、コバルトを主原料とする合金または銅、タングステ
ンを主原料とする合金からなることが好ましい。板状金
属製ブロックをニッケル、鉄、コバルトを主原料とする
合金から形成することにより、安価に半導体レーザモジ
ュールを作製でき、また銅、タングステンを主原料とす
る合金から形成することにより、金属製ブロックの電気
導電性の向上、強度の向上を図ることが可能となる。
The plate-shaped metal block is made of nickel,
It is preferable to use an alloy mainly composed of iron or cobalt or an alloy mainly composed of copper or tungsten. By forming the plate-shaped metal block from an alloy mainly composed of nickel, iron and cobalt, a semiconductor laser module can be manufactured at low cost. It is possible to improve the electric conductivity and the strength of the block.

【0012】また、本発明は、上記グラウンドライン
が、上記モジュールパッケージと上記チップ搭載キャリ
アとを接続する断面積の小さい導電性の第2接続手段、
または、上記モジュールパッケージ上に設けられた所定
のインダクタンス値を有する第3接続手段と、該第3接
続手段と上記チップ搭載キャリアとを接続する断面積の
小さい導電性の第2接続手段とからなり、上記グラウン
ドラインの有するインダクタンスを大きくして、上記グ
ラウンドラインを含んで構成される共振回路の共振周波
数を上記変調信号伝送手段で使用される所定の周波数帯
域より低域にシフトさせることを特徴とする電子冷却器
付半導体レーザモジュールでもある。このように、グラ
ウンドラインの有するインダクタンスを大きくすること
により、共振回路の共振周波数を半導体レーザモジュー
ルで使用される公衆通信の周波数帯域から外れるように
低域にシフトさせることが可能となり、上記公衆通信の
使用帯域における光周波数応答レベルの低下を防止する
ことが可能となる。一方、グラウンドラインを構成する
第2接続手段の断面積が小さいため、モジュールパッケ
ージからチップ搭載キャリアに伝わる熱の還流を抑制す
ることも可能となる。
The present invention also provides a conductive second connecting means having a small cross-sectional area for connecting the module package and the chip mounting carrier, wherein the ground line connects the module package and the chip mounting carrier.
Alternatively, the semiconductor device comprises: third connection means having a predetermined inductance value provided on the module package; and conductive second connection means having a small cross-sectional area for connecting the third connection means and the chip mounting carrier. Increasing the inductance of the ground line to shift the resonance frequency of the resonance circuit including the ground line to a lower frequency band than a predetermined frequency band used in the modulation signal transmission means. Semiconductor laser module with an electronic cooler. As described above, by increasing the inductance of the ground line, it is possible to shift the resonance frequency of the resonance circuit to a lower frequency band outside the frequency band of public communication used in the semiconductor laser module. It is possible to prevent a decrease in the optical frequency response level in the used band. On the other hand, since the cross-sectional area of the second connecting means constituting the ground line is small, it is also possible to suppress the return of heat transmitted from the module package to the chip mounting carrier.

【0013】上記グラウンドラインの有するインダクタ
ンスは、10nH以上であることが好ましい。グラウン
ドラインが10nH以上のインダクタンスを有すること
により、共振周波数を半導体レーザモジュールで使用さ
れる公衆通信の周波数帯域から外れるように低域にシフ
トさせて、上記公衆通信の使用帯域における光周波数応
答レベルの低下を有効に防止することが可能となる。
It is preferable that the inductance of the ground line is 10 nH or more. Since the ground line has an inductance of 10 nH or more, the resonance frequency is shifted to a low frequency so as to deviate from the frequency band of the public communication used in the semiconductor laser module. It is possible to effectively prevent the decrease.

【0014】上記第3接続手段は、コイル、インダクタ
ンスチップ、リードライン、ワイヤ、金属伝送路ライン
からなる群より選択される1種または2種以上の組み合
わせから構成されることが好ましい。これらを用いるこ
とにより、第1接続手段の有するインダクタンスを容易
に大きくすることが可能となる。
It is preferable that the third connection means is composed of one or more selected from the group consisting of a coil, an inductance chip, a lead line, a wire, and a metal transmission line. By using these, the inductance of the first connection means can be easily increased.

【0015】上記第2接続手段は、ボンディングワイヤ
またはリボンワイヤからなることが好ましい。第2接続
手段をボンディングワイヤまたはリボンワイヤから形成
することにより、断面積の小さいグラウンドラインを容
易に形成することができ、グラウンドラインを通るモジ
ュールパッケージからチップ搭載キャリアへの熱の還流
を有効に防止することが可能となる。
It is preferable that the second connection means is formed of a bonding wire or a ribbon wire. By forming the second connection means from a bonding wire or a ribbon wire, a ground line having a small cross-sectional area can be easily formed, and heat is prevented from flowing back from the module package to the chip mounting carrier passing through the ground line. It is possible to do.

【0016】上記電子冷却器は、上記チップ搭載キャリ
アおよび上記モジュールパッケージに夫々接し、アルミ
ナ(Al23)、窒化アルミニウム(AlN)、チタン
酸カルシウム(CaTiO3)のいずれかを主原料とす
るセラミック材料からなる誘電体基板と、上記誘電体基
板に挟持されたペルチェ効果素子からなることが好まし
い。電子冷却器の誘電体基板にアルミナ等を用いること
により、強度の向上に加えて熱伝導特性の向上による吸
熱/放熱効率の向上も可能となり、半導体レーザモジュ
ールの安定動作の確保が可能となる。
The electronic cooler is in contact with the chip-mounted carrier and the module package, respectively, and is made of any of alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN) and calcium titanate (CaTiO 3 ) as a main material. It is preferable to include a dielectric substrate made of a ceramic material and a Peltier effect element sandwiched between the dielectric substrates. By using alumina or the like for the dielectric substrate of the electronic cooler, it is possible to improve the heat absorption / radiation efficiency by improving the heat conduction characteristics in addition to the improvement of the strength, and it is possible to secure the stable operation of the semiconductor laser module.

【0017】上記変調信号伝達手段が、上記モジュール
パッケージを貫通するセラミックインサート上に形成さ
れた金属伝送路、または、上記モジュールパッケージに
固定された同軸型コネクタからなることが好ましい。
[0017] It is preferable that the modulating signal transmitting means comprises a metal transmission line formed on a ceramic insert penetrating the module package, or a coaxial connector fixed to the module package.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態1.図13は、従来のペルチェ素子電子冷却
器を用いた半導体レーザモジュールの一例である。図
中、1はバタフライ型のモジュールパッケージ、2は半
導体レーザダイオード、3はチップ搭載キャリア、4は
ペルチェ素子電子冷却器、5は電極パッド、6はセラミ
ックインサート、7はセラミックインサート状にパター
ニングされたメタライズ伝送路、8は変調信号入力端子
となるリードピン、91、92、93はボンディングワ
イヤ、10はメタライズ伝送路をモジュールパッケージ
に接続するためのビアホールを示す。ペルチェ素子電子
冷却器4は、第1の誘電体プレート基板41および第2
の誘電体プレート基板42の間に挟持されたpn接合を
用いたペルチェ効果素子43から構成される。
Embodiment 1 FIG. FIG. 13 shows an example of a semiconductor laser module using a conventional Peltier element electronic cooler. In the figure, 1 is a butterfly type module package, 2 is a semiconductor laser diode, 3 is a chip mounting carrier, 4 is a Peltier element electronic cooler, 5 is an electrode pad, 6 is a ceramic insert, and 7 is patterned into a ceramic insert. Reference numeral 8 denotes a lead pin serving as a modulation signal input terminal, reference numerals 91, 92, and 93 denote bonding wires, and reference numeral 10 denotes a via hole for connecting the metallized transmission line to a module package. The Peltier device electronic cooler 4 includes a first dielectric plate substrate 41 and a second dielectric plate substrate 41.
And a Peltier effect element 43 using a pn junction sandwiched between the dielectric plate substrates 42.

【0019】図13に示す従来の半導体レーザモジュー
ルでは、まず、DC駆動電流をリードピンを通じて入力
して半導体レーザダイオード2を励起発振させ、続いて
アナログ高周波もしくは高速ディジタルの変調信号を同
じくリードピンから入力して半導体レーザダイオード2
を直接変調する。図中では省略しているが、半導体レー
ザダイオードからの出力信号は、光ファイバによりモジ
ュールパッケージ外へ導かれる。連続的な励起発振が持
続された場合、半導体レーザダイオード2で電気/光変
換する際の損失分が熱に変換され、半導体レーザダイオ
ード2の温度を上昇させる。かかる温度上昇を回避する
ため、半導体レーザダイオード2の周辺には、例えばサ
ーミスタレジスタのような温度検出器が設置され、これ
により半導体レーザダイオード周辺の温度が検知され、
ペルチェ素子電子冷却器4への供給電流が制御される。
ペルチェ素子電子冷却器4は上記供給電力に応じて吸熱
/放熱量が制御され、半導体レーザダイオードは常に一
定の温度に保持される。通常、半導体レーザダイオード
2側に設けられた第1の誘電体プレート基板41が吸熱
機能を、一方モジュールパッケージ1側に設けられた第
2の誘電体プレート基板42が放熱機能を担う。以上の
ような構成により、半導体レーザダイオード2から発生
する熱による半導体レーザダイオードの昇温が抑制さ
れ、安定したレーザ発振を得ることができる。
In the conventional semiconductor laser module shown in FIG. 13, first, a DC drive current is input through a lead pin to excite and oscillate the semiconductor laser diode 2, and then an analog high-frequency or high-speed digital modulation signal is input from the lead pin. Semiconductor laser diode 2
Is directly modulated. Although omitted in the figure, an output signal from the semiconductor laser diode is guided outside the module package by an optical fiber. When continuous excitation oscillation is maintained, the loss at the time of electrical / optical conversion in the semiconductor laser diode 2 is converted into heat, and the temperature of the semiconductor laser diode 2 is raised. In order to avoid such a rise in temperature, a temperature detector such as a thermistor resistor is provided around the semiconductor laser diode 2, whereby the temperature around the semiconductor laser diode is detected.
The current supplied to the Peltier device electronic cooler 4 is controlled.
The heat absorption / dissipation amount of the Peltier element electronic cooler 4 is controlled according to the supplied power, and the semiconductor laser diode is always kept at a constant temperature. Usually, the first dielectric plate substrate 41 provided on the semiconductor laser diode 2 side has a heat absorbing function, and the second dielectric plate substrate 42 provided on the module package 1 side has a heat dissipation function. With the above configuration, the temperature rise of the semiconductor laser diode due to the heat generated from the semiconductor laser diode 2 is suppressed, and stable laser oscillation can be obtained.

【0020】しかし、上述のように、従来の半導体レー
ザモジュールでは、モジュールを構成する電子冷却器や
グラウンドライン等が共振回路を形成し、入力変調信号
が1.6GHz付近を中心とする周波数帯域において上
記回路が共振し、光周波数応答レベルが低下するという
現象が発生する場合があった(図15)。そこで上記半
導体レーザモジュールについて検討した結果、上記半導
体レーザモジュールの電気的等価回路は図14で表され
ることが分かった。即ち、信号ラインは、リードピンお
よびセラミックインサート状の伝送路を中継し、ボンデ
ィングワイヤ91によるインダクタンスL1、ボンディ
ングワイヤ92によるインダクタンスL2を介して半導
体レーザダイオード(LD)に接続され、また、電極パ
ッドの有するキャパシタンス成分C3はLDと並列に付
加されている。一方、グラウンドラインは、チップ搭載
キャリア3からボンディングワイヤ93、セラミックイ
ンサート6上のメタライズ伝送路7、ビアホール10を
通って導電性のパッケージモジュールに接続され、ボン
ディングワイヤのインダクタンスL3およびセラミック
インサート6、該セラミックインサート6上にパターニ
ングされたメタライズ伝送路7のインダクタンスを含む
パッケージ含有インダクタンス成分L4からなり、ペル
チェ素子誘電体プレート基板のキャパシタンスC1およ
びC2のラインと変列に配置されている。従って、上記
電気的等価回路では、上記半導体レーザモジュールの共
振周波数は、
However, as described above, in the conventional semiconductor laser module, the electronic cooler, the ground line, and the like constituting the module form a resonance circuit, and the input modulation signal has a frequency band centered around 1.6 GHz. In some cases, a phenomenon that the above circuit resonates and the optical frequency response level lowers occurs (FIG. 15). Then, as a result of examining the semiconductor laser module, it was found that an electrical equivalent circuit of the semiconductor laser module is shown in FIG. That is, the signal line is connected to the semiconductor laser diode (LD) via the inductance L1 by the bonding wire 91 and the inductance L2 by the bonding wire 92, relaying the lead pin and the transmission line in the form of a ceramic insert, and has an electrode pad. The capacitance component C3 is added in parallel with the LD. On the other hand, the ground line is connected from the chip mounting carrier 3 to the conductive package module through the bonding wire 93, the metallized transmission path 7 on the ceramic insert 6, and the via hole 10, and the inductance L3 of the bonding wire and the ceramic insert 6, It consists of a package-containing inductance component L4 including the inductance of the metallized transmission path 7 patterned on the ceramic insert 6, and is arranged in line with the capacitance C1 and C2 lines of the Peltier element dielectric plate substrate. Therefore, in the electrical equivalent circuit, the resonance frequency of the semiconductor laser module is

【数1】 fr=1/2π√{(L3+L4)((C1・C2/C1+C2)+C3)} (式1) で表される。Fr = 1 / 2π {(L3 + L4) ((C1 / C2 / C1 + C2) + C3)} (Formula 1)

【0021】上記式1により、グラウンドラインの寄生
インダクタンス(L3+L4)を小さくすれば共振周波
数frが大きくなり、即ち共振周波数を1.6GHzか
ら高域にシフトさせ、1.6GHz近傍の変調領域の特
性を向上させることができると考えられる。そこで、チ
ップ搭載キャリアとモジュールパッケージとの間を断面
積の大きい金属部材で直接接続し、L3+L4を小さく
する手段を検討したが、上記手段では、断面積の大きい
金属部材でモジュールパッケージとチップ搭載キャリア
が直接接続されるため、寄生インダクタンス(L3+L
4)は小さくなるが、ペルチェ素子冷却器により、チッ
プ搭載キャリアから吸熱され、モジュールパッケージに
放熱された熱が再度上記金属部材を通ってチップ搭載キ
ャリアに戻るという熱の環流現象が発生し、上記レーザ
ダイオードの冷却効果の低下を招き安定したレーザ発振
が困難となった。
According to the above equation (1), if the parasitic inductance (L3 + L4) of the ground line is reduced, the resonance frequency fr increases, that is, the resonance frequency is shifted from 1.6 GHz to a high band, and the characteristic of the modulation region near 1.6 GHz is obtained. Is considered to be able to be improved. Therefore, means for directly connecting the chip mounting carrier and the module package with a metal member having a large cross-sectional area to reduce L3 + L4 has been studied. Are directly connected, the parasitic inductance (L3 + L
Although 4) is reduced, the Peltier element cooler absorbs heat from the chip-mounted carrier, and the heat radiated to the module package returns to the chip-mounted carrier again through the metal member, thereby causing a heat circulating phenomenon. The cooling effect of the laser diode was reduced and stable laser oscillation became difficult.

【0022】そこで、本発明は、半導体レーザモジュー
ルの冷却効果を低下させずにグラウンドラインの寄生イ
ンダクタンス(L3+L4)を小さくし、共振周波数を
高域にシフトさせ、かつ構造的、特性的に安定した電子
冷却器付半導体レーザモジュールを提供するものであ
る。図1は、本発明の実施の形態1に係る半導体レーザ
モジュールの断面図であり、図中、図13と同一符号の
部分は、同一または相当箇所を示す。本実施の形態1で
は、第1接続手段11は、モジュールパッケージ1の内
底部100からメタライズ伝送路7等を介さずに、直接
チップ搭載キャリア3の上面近傍まで張り出した構造を
有し、また、第2接続手段94は、上記第1接続手段1
1とチップ搭載キャリア3との間を電気的に接続し、例
えばボンディングワイヤ等から構成される。従って、チ
ップ搭載キャリア3とモジュールパッケージ1の内底部
との間が、導電性の第1および第2の接続手段11、9
4を介して接続されている点で、ボンディングワイヤ9
3、メタライズ伝送路7およびビアホール10を介して
接続されている従来構造(図13)と異なっている。こ
こで、上記モジュールパッケージ1は、底部の外側を、
外部に設けた、例えば、送信機ユニットの金属筺体(グ
ラウンド)に電気的に接続されて用いられるため、第1
接続手段11は、モジュールパッケージ1の内底部10
0に設けることが好ましい。即ち、モジュールパッケー
ジ1の内底部100以外の箇所に第1接続手段11を設
けた場合、例えば、側壁に設けた場合には、グラウンド
ラインは、グラウンド電位に直接接続されているモジュ
ールパッケージ1の内底部100から、モジュールパッ
ケージ1の側壁部を介して、第1、第2接続手段と接続
されることになり、モジュールパッケージ1の側壁部に
不要な寄生インダクタンスを発生させることとなる。こ
のため、第1接続手段11の断面積を大きくしてインダ
クタンスを小さくしても、上記寄生インダクタンスの発
生により、グラウンドライン全体のインダクタンスを十
分に小さくすることが困難となる。そこで、本実施の形
態では、グラウンド電位に直接接続されているモジュー
ルパッケージ1の内底部100上に直接第1接続手段1
1を設け、不要な寄生インダクタンスの発生を防止して
いる。また、モジュールパッケージ1の側壁に第1接続
手段11を設けた場合、側壁に第1接続手段を接着する
という構造上、十分な取り付け強度を再現性良く得るこ
とが困難であり、また、経時的な強度変化等により、十
分な信頼性を得ることも困難であった。
Therefore, the present invention reduces the parasitic inductance (L3 + L4) of the ground line without lowering the cooling effect of the semiconductor laser module, shifts the resonance frequency to a high frequency range, and is structurally and characteristically stable. A semiconductor laser module with an electronic cooler is provided. FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor laser module according to Embodiment 1 of the present invention. In the drawing, portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 13 indicate the same or corresponding portions. In the first embodiment, the first connection means 11 has a structure in which the first connection means 11 extends from the inner bottom portion 100 of the module package 1 directly to the vicinity of the upper surface of the chip mounting carrier 3 without passing through the metallized transmission path 7 or the like. The second connecting means 94 is provided in the first connecting means 1.
1 is electrically connected between the chip mounting carrier 3 and is constituted by, for example, a bonding wire. Therefore, between the chip mounting carrier 3 and the inner bottom part of the module package 1, the conductive first and second connection means 11, 9 are provided.
4 through the bonding wire 9
3. It is different from the conventional structure (FIG. 13) connected via the metallized transmission path 7 and via hole 10. Here, the module package 1 has an outer portion on the bottom,
Since it is used by being electrically connected to a metal housing (ground) of a transmitter unit provided outside, for example, the first
The connecting means 11 is connected to the inner bottom 10 of the module package 1.
It is preferably provided at 0. That is, when the first connection means 11 is provided at a position other than the inner bottom portion 100 of the module package 1, for example, when the first connection means 11 is provided on the side wall, the ground line is connected to the ground potential of the module package 1 directly connected to the ground potential. The bottom 100 is connected to the first and second connection means via the side wall of the module package 1, thereby generating unnecessary parasitic inductance on the side wall of the module package 1. For this reason, even if the inductance is reduced by increasing the cross-sectional area of the first connection means 11, it is difficult to sufficiently reduce the inductance of the entire ground line due to the occurrence of the parasitic inductance. Therefore, in the present embodiment, the first connection means 1 is directly provided on the inner bottom 100 of the module package 1 which is directly connected to the ground potential.
1 is provided to prevent generation of unnecessary parasitic inductance. Further, when the first connection means 11 is provided on the side wall of the module package 1, it is difficult to obtain a sufficient mounting strength with good reproducibility due to the structure in which the first connection means is bonded to the side wall. It was also difficult to obtain sufficient reliability due to a large change in strength and the like.

【0023】図2は、図1に示す半導体レーザモジュー
ルの電気的等価回路図であり、図中、図14と同一符号
は同一回路要素を示すとともに、図14の等価回路に比
較してボンディングワイヤ93に発生するインダクタン
スL3、メタライズ伝送路7、ビアホール10およびモ
ジュールパッケージ1に発生するインダクタンスL4
が、第2接続手段に発生するインダクタンスL5、第1
接続手段に発生するインダクタンスL6に置き代わって
いる。図2に示す電気的等価回路の共振周波数は、
FIG. 2 is an electrical equivalent circuit diagram of the semiconductor laser module shown in FIG. 1. In FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG. 14 indicate the same circuit elements. Inductance L3 generated in 93, metallized transmission path 7, via hole 10, and inductance L4 generated in module package 1
Is the inductance L5 generated in the second connection means,
It is replaced by the inductance L6 generated in the connection means. The resonance frequency of the electrical equivalent circuit shown in FIG.

【数2】 fr=1/2π√{(L5+L6)((C1・C2/C1+C2)+C3)} (式2) で表される。本実施の形態では、第1接続手段11は、
モジュールパッケージ1の内底部100に接続され、か
つ十分に大きな断面積を有する金属製ブロックから形成
されるため、第1接続手段11に発生するインダクタン
スは極めて小さくなり、その結果L6を小さくすること
ができる。また、第1接続手段11は、モジュールパッ
ケージ1の内底部100からチップ搭載キャリア3の近
傍に張り出すように形成されており、上記第1接続手段
11とチップ搭載キャリア3を接続する例えばワイヤボ
ンディング等からなる導電性の第2接続手段94の長さ
を短くすることができる。従って、第2接続手段94を
断面積の小さいボンディングワイヤ等で形成しても、長
さに依存する寄生インダクタンスの発生を小さくするこ
とができ、結果としてL5を小さくすることが可能とな
る。一方、ペルチェ素子冷却器4により、チップ搭載キ
ャリア3から吸熱され、モジュールパッケージ1に放熱
された熱がグラウンドラインを通ってチップ搭載キャリ
ア3に戻るという熱の環流現象の発生は、上記第2接続
手段の断面積を小さくすることにより防止することが可
能となる。
Fr = 1 / 2π {(L5 + L6) ((C1 / C2 / C1 + C2) + C3)} (Expression 2) In the present embodiment, the first connection means 11
Since it is connected to the inner bottom portion 100 of the module package 1 and is formed of a metal block having a sufficiently large cross-sectional area, the inductance generated in the first connection means 11 is extremely small, and as a result, L6 can be reduced. it can. The first connection means 11 is formed so as to protrude from the inner bottom 100 of the module package 1 to the vicinity of the chip mounting carrier 3, for example, wire bonding for connecting the first connection means 11 and the chip mounting carrier 3. The length of the conductive second connection means 94 made of, for example, can be reduced. Therefore, even if the second connecting means 94 is formed of a bonding wire or the like having a small cross-sectional area, the occurrence of the parasitic inductance depending on the length can be reduced, and as a result, L5 can be reduced. On the other hand, the heat recirculation phenomenon in which heat is absorbed from the chip mounting carrier 3 by the Peltier element cooler 4 and the heat radiated to the module package 1 returns to the chip mounting carrier 3 through the ground line is caused by the second connection. This can be prevented by reducing the cross-sectional area of the means.

【0024】以下に、従来構造の半導体モジュール(図
13、14)の共振周波数の計算値と、本実施の形態に
かかる半導体レーザモジュール(図1、2)の共振周波
数の計算値の比較を示す。従来構造では、電極パッド5
は、通常アルミナ等の低比誘電率の材料から構成され、
大きさは1.8×1.8×t1.0mmであり、C3は
0.26pF程度となる。またペルチェ素子4の上下誘
電体プレートは、6×10×t0.45mmであり、C
1およびC2は10.5pF程度となる。またボンディ
ングワイヤ93は、通常、直径25μm、長さ約3mm
の金ワイヤが6本並列に形成されるため、L3は0.5
nH程度となる。また、メタライズ伝送路7、ビアホー
ル10およびモジュールパッケージ1に発生するパッケ
ージ含有インダクタンスL4は1.2nH程度となる。
従って、これらの値を式1に代入することにより、共振
周波数frは1.6GHz程度となり、図15に示す実
測値とも良く一致する。
A comparison between the calculated value of the resonance frequency of the semiconductor module having the conventional structure (FIGS. 13 and 14) and the calculated value of the resonance frequency of the semiconductor laser module (FIGS. 1 and 2) according to the present embodiment will be described below. . In the conventional structure, the electrode pad 5
Is usually composed of a material with a low dielectric constant such as alumina,
The size is 1.8 × 1.8 × t1.0 mm, and C3 is about 0.26 pF. The upper and lower dielectric plates of the Peltier device 4 are 6 × 10 × t 0.45 mm, and C
1 and C2 are about 10.5 pF. The bonding wire 93 is usually 25 μm in diameter and about 3 mm in length.
Are formed in parallel, L3 is 0.5
It is about nH. The package-containing inductance L4 generated in the metallized transmission path 7, the via hole 10, and the module package 1 is about 1.2 nH.
Therefore, by substituting these values into Equation 1, the resonance frequency fr becomes about 1.6 GHz, which is in good agreement with the actually measured value shown in FIG.

【0025】これに対して、本実施の形態1では、C
1、C2、C3は、従来構造と同一であり、それぞれ、
10.5pF、10.5pF、0.26pF程度とな
り、また第2接続手段94として直径25μm、長さ
0.5mmの金ワイヤが6本配置された場合、第2接続
手段94に発生するインダクタンス成分L5は、0.1
nH程度となる。一方、第1接続手段を含めたパッケー
ジ含有インダクタンス成分L6は0.1nH程度と見積
もられる。従って、式2より、共振周波数frは4.8
GHz程度となり、1〜2GHzチャンネル帯域におけ
る共振を回避することが可能となることが分かる。
On the other hand, in the first embodiment, C
1, C2 and C3 are the same as the conventional structure,
Inductance components generated in the second connection means 94 when six gold wires each having a diameter of 25 μm and a length of 0.5 mm are arranged as the second connection means 94 at about 10.5 pF, 10.5 pF, and 0.26 pF. L5 is 0.1
It is about nH. On the other hand, the package-containing inductance component L6 including the first connection means is estimated to be about 0.1 nH. Therefore, from Equation 2, the resonance frequency fr is 4.8.
It turns out to be about GHz, and it can be seen that resonance in the 1-2 GHz channel band can be avoided.

【0026】図3に、上記第1および第2接続手段1
1、94を用いて形成した本実施の形態にかかる半導体
レーザモジュールの小信号光周波数応答の測定結果を示
す。図中、縦軸は光周波数応答を、横軸は周波数を示
す。図3から明らかなように、本測定結果は、上記計算
結果と良く一致し、共振現象による光周波数応答が劣化
する中心周波数を、従来構造の1.6GHz近傍から5
GHz近傍に高域シフトさせ、変調特性の限界を向上さ
せている。
FIG. 3 shows the first and second connection means 1.
The measurement results of the small signal light frequency response of the semiconductor laser module according to the present embodiment formed by using Nos. 1, 94 are shown. In the figure, the vertical axis shows the optical frequency response, and the horizontal axis shows the frequency. As is clear from FIG. 3, the present measurement result agrees well with the above calculation result, and the center frequency at which the optical frequency response is degraded due to the resonance phenomenon is changed from the vicinity of 1.6 GHz of the conventional structure by 5
The band is shifted to the vicinity of GHz to improve the limit of modulation characteristics.

【0027】一方、上記第2の接続手段は、直径25μ
m細径のボンディングワイヤであるので、モジュールパ
ッケージ1とチップ搭載キャリア3間の熱抵抗を大きく
することが可能である。このため、両者の間の熱伝達を
低く抑えることができ、ペルチェ素子電子冷却器の下面
からモジュールパッケージ1に放熱された熱が、第1、
第2接続手段11、94を通って、チップ搭載キャリア
3に環流される熱の環流現象を防止し、ペルチェ素子電
子冷却器4の熱交換効率を低下させず、十分な冷却効果
を得ることが可能となる。
On the other hand, the second connecting means has a diameter of 25 μm.
Since the bonding wire has a small diameter of m, the thermal resistance between the module package 1 and the chip mounting carrier 3 can be increased. Therefore, the heat transfer between the two can be suppressed low, and the heat radiated from the lower surface of the Peltier element electronic cooler to the module package 1 is first and second.
It is possible to prevent a circulating phenomenon of heat circulated to the chip-mounted carrier 3 through the second connecting means 11 and 94, and to obtain a sufficient cooling effect without lowering the heat exchange efficiency of the Peltier element electronic cooler 4. It becomes possible.

【0028】以上のように本実施の形態1によれば、モ
ジュールパッケージ3とチップ搭載キャリア3との間
を、モジュールパッケージ3の内底部100からチップ
搭載キャリア3の近傍まで張り出した断面積の大きい導
電性の第1接続手段11と、第1接続手段とチップ搭載
キャリアとを接続する短くかつ断面積の小さい導電性の
第2の接続手段94とにより電気的に直列に接続してグ
ラウンドラインを形成することにより、ペルチェ素子の
熱交換効率を低下させることなく、半導体モジュールの
共振周波数を高域にシフトさせ、変調限界を向上させる
ことが可能となる。特に、本実施の形態では、グラウン
ド電位に直接接続されているモジュールパッケージ1の
内底部100上に直接第1接続手段11を設け、不要な
寄生インダクタンスの発生を防止し、共振周波数の高域
シフトを有効に行うとともに、第1接続手段11の取り
付け強度を再現性良く得ることができ、信頼性の高い半
導体モジュールの作製が可能となる。なお、本実施の形
態1では、第2接続手段94としてボンディングワイヤ
を利用したが、代わりにリボンワイヤを利用することが
可能であり、ボンディングワイヤの直径、本数、長さ
は、実施の態様により、任意に選択可能である。また、
上記モジュールパッケージは、バタフライ型パッケージ
であることが好ましく、特に、モジュールパッケージの
対向する側壁を貫通し表面に金属伝送路をパターニング
したセラミックインサートを有するバタフライ型パッケ
ージであることが好ましい。また、変調信号伝送手段と
して、同軸型コネクタをモジュールパッケージに組み込
んだものであっても構わない。
As described above, according to the first embodiment, the area between the module package 3 and the chip mounting carrier 3 that extends from the inner bottom 100 of the module package 3 to the vicinity of the chip mounting carrier 3 is large. The ground line is electrically connected in series by the conductive first connection means 11 and the conductive second connection means 94 having a short and small cross-sectional area for connecting the first connection means and the chip mounting carrier. By forming the semiconductor module, the resonance frequency of the semiconductor module can be shifted to a higher frequency range without lowering the heat exchange efficiency of the Peltier element, and the modulation limit can be improved. In particular, in the present embodiment, the first connection means 11 is provided directly on the inner bottom portion 100 of the module package 1 which is directly connected to the ground potential, thereby preventing generation of unnecessary parasitic inductance and shifting the resonance frequency to a high frequency range. Is performed effectively, and the mounting strength of the first connection means 11 can be obtained with good reproducibility, and a highly reliable semiconductor module can be manufactured. In the first embodiment, a bonding wire is used as the second connection means 94. However, a ribbon wire can be used instead, and the diameter, the number, and the length of the bonding wire are determined according to the embodiment. , Can be arbitrarily selected. Also,
The module package is preferably a butterfly-type package, and particularly preferably a butterfly-type package having a ceramic insert having a metal transmission line patterned on the surface through the opposing side wall of the module package. Further, a coaxial connector may be incorporated in a module package as the modulation signal transmission means.

【0029】実施の形態2.図4は、本発明の実施の形
態2にかかる半導体レーザモジュールの断面図である。
図中、図1と同一符号は、同一または相当箇所を示し、
図1に示す実施の形態1とは、グラウンドラインが11
1と941、112と942の二つの部分で構成されて
いる点で異なっている。図5は、本実施の形態2にかか
る電気的等価回路図であり、図中、図2と同一符号は、
同一または相当箇所を示し、図2に示す実施の形態1と
は、グラウンドラインのインダクタンスL5、L6がL
51、L61とL52、L62の並列配置で置き換えら
れている点で異なっている。L51、L61、L52、
L62は、それぞれ941、111、942、112に
発生するインダクタンス成分を示す。本実施の形態にか
かる上記電気的等価回路の共振周波数は、
Embodiment 2 FIG. 4 is a sectional view of the semiconductor laser module according to the second embodiment of the present invention.
In the drawing, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts,
The first embodiment shown in FIG.
1 and 941 and 112 and 942. FIG. 5 is an electrical equivalent circuit diagram according to the second embodiment, in which the same reference numerals as in FIG.
The same or corresponding portions are shown, and the first embodiment shown in FIG.
51, L61 and L52, L62 in a parallel arrangement. L51, L61, L52,
L62 indicates an inductance component generated at 941, 111, 942, and 112, respectively. The resonance frequency of the electric equivalent circuit according to the present embodiment is:

【数3】 fr=1/2π√[{(L51+L61)(L52+L62)/(L51+L61+L52+L62)}{(C1C2/C1+C2)+C3}] (式3) で表される。仮に、L5=L51=L52、L6=L6
1=L62なるグラウンドラインが構成された場合、共
振周波数frは、実施の形態1で得られた共振周波数の
√2倍にすることが可能となる。
[Equation 3] fr = 1 / 2π√ [{(L51 + L61) (L52 + L62) / (L51 + L61 + L52 + L62)} {(C1C2 / C1 + C2) + C3}] (Equation 3) expressed. Assuming that L5 = L51 = L52, L6 = L6
When the ground line where 1 = L62 is formed, the resonance frequency fr can be set to √2 times the resonance frequency obtained in the first embodiment.

【0030】このように、本実施の形態2では、第1お
よび第2接続手段で構成されるグラウンドラインを2組
設けることにより、ペルチェ素子の熱交換効率を低下さ
せることなく、グラウンドラインの合成インダクタンス
を低減して、共振周波数を高域にシフトさせることが可
能となる。なお、本実施の形態2では、グラウンドライ
ンを2組としたが、3組以上で構成しても良く、より多
くの組でグラウンドラインを構成することによりグラウ
ンドラインの合成インダクタンスを更に低減し、共振周
波数を一層高域にシフトさせることが可能となる。
As described above, in the second embodiment, by providing two sets of the ground lines constituted by the first and second connection means, the ground lines can be synthesized without lowering the heat exchange efficiency of the Peltier element. It is possible to reduce the inductance and shift the resonance frequency to a higher frequency. In the second embodiment, two ground lines are used. However, three or more ground lines may be used. By configuring the ground lines with more groups, the combined inductance of the ground lines can be further reduced. The resonance frequency can be shifted to a higher frequency.

【0031】実施の形態3.図6は、本発明の実施の形
態3にかかる半導体レーザモジュールの断面図である。
図中、図1と同一符号は、同一または相当箇所を示し、
図1に示す実施の形態1とは、グラウンドラインが、モ
ジュールパッケージ内底部に接続される第1グラウンド
ラインである111、94に加えて、モジュールパッケ
ージ側壁に接続される第2グラウンドライン112、9
5が付加されている点で異なっている。図7は、本実施
の形態2にかかる半導体レーザモジュールの電気的等価
回路図であり、図中、図2と同一符号は、同一または相
当箇所を示し、実施の形態1とは、グラウンドラインの
インダクタンスL5、L6に加えて、並列にL7、L8
が付加されている点で異なっている。L7、L8は、そ
れぞれ、第2接続手段95、第1接続手段112に発生
するインダクタンス成分である。本実施の形態にかかる
上記電気的等価回路の共振周波数は、
Embodiment 3 FIG. 6 is a sectional view of the semiconductor laser module according to the third embodiment of the present invention.
In the drawing, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts,
The first embodiment shown in FIG. 1 is different from the first embodiment in that ground lines 111 and 94 are first ground lines connected to the bottom of the module package, and second ground lines 112 and 9 are connected to the side wall of the module package.
5 in that 5 is added. FIG. 7 is an electrical equivalent circuit diagram of the semiconductor laser module according to the second embodiment. In the drawing, the same reference numerals as those in FIG. 2 indicate the same or corresponding parts. In addition to the inductances L5 and L6, L7 and L8 are connected in parallel.
Is added. L7 and L8 are inductance components generated in the second connection means 95 and the first connection means 112, respectively. The resonance frequency of the electric equivalent circuit according to the present embodiment is:

【数4】 fr=1/2π√[{(L5+L6)(L7+L8)/(L5+L6+L7+L8)}{(C1C2/C1+C2)+C3}] (式4) と表される。以上のように、グラウンドラインを構成す
る接続手段を並列に設けることによる合成インダクタン
スの低減効果は、実施の形態2に示すようにモジュール
パッケージ内底部に接続するグラウンドラインを複数設
ける場合のみならず、モジュールパッケージ内底部に加
えてモジュールパッケージ側壁にグラウンドラインを設
定することによっても得ることできる。従って、グラウ
ンドラインを設定する位置を柔軟に選択することがで
き、モジュール構成の柔軟性を向上させることが可能と
なる。
[Equation 4] fr = 1 / 2πL [{(L5 + L6) (L7 + L8) / (L5 + L6 + L7 + L8)} {(C1C2 / C1 + C2) + C3}] (Equation 4) expressed. As described above, the effect of reducing the combined inductance by providing the connecting means constituting the ground lines in parallel is not only when the plurality of ground lines connected to the bottom inside the module package are provided as shown in the second embodiment, It can also be obtained by setting a ground line on the side wall of the module package in addition to the bottom inside the module package. Therefore, the position for setting the ground line can be flexibly selected, and the flexibility of the module configuration can be improved.

【0032】このように、本実施の形態3では、グラウ
ンドラインが、モジュールパッケージ内底部に接続され
る第1グラウンドライン111、94に加えて、モジュ
ールパッケージ側壁に接続される第2グラウンドライン
112、95が付加されていることにより、ペルチェ素
子の熱交換効率を低下させることなく、グラウンドライ
ンが1組の場合に比べて、グラウンドラインの合成イン
ダクタンスを低減させ、共振周波数を更に高域にシフト
させることが可能となる。また、付加するグラウンドラ
インをモジュールパッケージ内底部以外に設けることも
可能であり、モジュール構成の柔軟性を向上させること
となる。
As described above, in the third embodiment, in addition to the first ground lines 111 and 94 connected to the inner bottom of the module package, the ground lines are connected to the second ground line 112 connected to the side wall of the module package. With the addition of 95, the combined inductance of the ground lines is reduced and the resonance frequency is further shifted to a higher frequency range without lowering the heat exchange efficiency of the Peltier element, as compared with the case where one ground line is provided. It becomes possible. Further, the ground line to be added can be provided at a position other than the inner bottom of the module package, and the flexibility of the module configuration is improved.

【0033】実施の形態4.図8は、本発明の実施の形
態4にかかる半導体レーザモジュールの断面図であり。
図中、図1と同一符号は、同一または相当箇所を示し、
図1に示す実施の形態1とは、モジュールパッケージ1
が第1接続手段13と一体構造であり、上記チップ搭載
キャリアの上面と同じ高さとなる第1の内底部101
と、チップ搭載キャリア3を搭載した上記電子冷却器4
を固定するための第2の内底部102からなる点で異な
っている。本実施の形態にかかる電気的等価回路図およ
び小信号光周波数応答特性は、図2、図3に示す実施の
形態1の場合と同様となる。
Embodiment 4 FIG. FIG. 8 is a sectional view of the semiconductor laser module according to the fourth embodiment of the present invention.
In the drawing, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts,
The first embodiment shown in FIG.
Is an integral structure with the first connection means 13 and has a first inner bottom 101 at the same height as the upper surface of the chip mounting carrier.
And the electronic cooler 4 on which the chip mounting carrier 3 is mounted.
In that it comprises a second inner bottom portion 102 for fixing the inner bottom. The electrical equivalent circuit diagram and the small signal light frequency response characteristics according to the present embodiment are the same as those in the first embodiment shown in FIGS.

【0034】このように、本実施の形態4では、ペルチ
ェ素子の熱交換効率を低下させることなく、共振周波数
を高域にシフトさせることが可能となるとともに、第1
接続手段13がモジュールパッケージ1と一体構造にな
り、接続部を有しないため、衝撃に対する信頼性を向上
させ、また接続部の経時的劣化に対する耐性の向上も可
能となる。また、第1接続手段13の取り付け調整作業
工程を削除できるため、半導体レーザモジュールの製造
工程の簡素化を図ることが可能となる。更に、第1接続
手段13の取り付け不具合により発生する接触インダク
タンスの発生を防止することができるため、グラウンド
ラインのインダクタンスの劣化防止を図ることが可能と
なる。なお、第1接続手段となる第1の内底部101は
1箇所としたが、複数の第1接続手段となる第1の内底
部101を設定することも可能である。
As described above, in the fourth embodiment, it is possible to shift the resonance frequency to a higher frequency without lowering the heat exchange efficiency of the Peltier element,
Since the connecting means 13 has an integral structure with the module package 1 and does not have a connecting portion, it is possible to improve the reliability against impact and to improve the resistance of the connecting portion to deterioration over time. In addition, since the process of attaching and adjusting the first connection means 13 can be omitted, the manufacturing process of the semiconductor laser module can be simplified. Furthermore, since it is possible to prevent the occurrence of the contact inductance caused by the mounting failure of the first connection means 13, it is possible to prevent the inductance of the ground line from being deteriorated. Although the first inner bottom portion 101 serving as the first connecting means is provided at one position, a plurality of first inner bottom portions 101 serving as the first connecting means may be provided.

【0035】実施の形態5.図9は、本発明の実施の形
態5にかかる半導体レーザモジュールの断面図であり、
図中、図1と同一符号は、同一または相当箇所を示し、
実施の形態1とは、第1接続手段がモジュールパッケー
ジ内底部に着脱可能な固定手段により固定された金属製
ブロック14である点で異なっている。本実施の形態に
かかる電気的等価回路図および小信号光周波数応答特性
は実施の形態1の場合(図2、図3)と同様となる。
Embodiment 5 FIG. FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor laser module according to a fifth embodiment of the present invention.
In the drawing, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts,
Embodiment 2 is different from Embodiment 1 in that the first connection means is a metal block 14 fixed to the inner bottom of the module package by a detachable fixing means. The electrical equivalent circuit diagram and the small signal light frequency response characteristics according to the present embodiment are the same as those of the first embodiment (FIGS. 2 and 3).

【0036】このように、本実施の形態5では、ペルチ
ェ素子の熱交換効率を低下させることなく、共振周波数
を高域にシフトさせることが可能となるとともに、第1
接続手段となる金属製ブロック14がモジュールパッケ
ージ1の内底部に半田接続などの着脱可能な固定手段に
より取り付けられているため、半導体モジュールの作製
工程において、ペルチェ素子電子冷却器4、チップ搭載
キャリア3、集光レンズ、光アイソレータ、光ファイバ
等の光軸調整が必要な部材の位置合わせを行い、所定の
場所に各部材を固定した後に、上記金属製ブロックを取
り付けることができ、作業スペースの確保が可能とな
る。また、上記部材の位置の再調整が必要になった場合
には、容易に金属製ブロックを取り外し作業スペースを
確保することが可能となる。
As described above, in the fifth embodiment, it is possible to shift the resonance frequency to a higher frequency without lowering the heat exchange efficiency of the Peltier element,
Since the metal block 14 serving as connection means is attached to the inner bottom of the module package 1 by detachable fixing means such as solder connection, in the process of manufacturing the semiconductor module, the Peltier device electronic cooler 4 and the chip mounting carrier 3 After adjusting the position of the components that require optical axis adjustment, such as condenser lens, optical isolator, optical fiber, etc., and fixing each member in a predetermined place, the above-mentioned metal block can be attached to secure working space. Becomes possible. Further, when it is necessary to readjust the positions of the above members, it is possible to easily remove the metal block and secure a work space.

【0037】実施の形態6.本実施の形態6は、半導体
レーザモジュールのペルチェ素子の熱交換効率を低下さ
せることなく、グラウンドラインの寄生インダクタンス
(L3+L4)を大きくし、共振周波数を低周波側にシ
フトさせ、かつ構造的、特性的に安定した電子冷却器付
半導体レーザモジュールを提供するものであり、図10
に本発明の実施の形態6に係る半導体レーザモジュール
の断面図を示す。図中、図13と同一符号は、同一また
は相当箇所を示す。図10に示す本実施の形態6にかか
る半導体レーザモジュールは、グラウンドラインが、所
定のインダクタンス値を有するチップ型インダクタンス
素子等の第3接続手段15と、ボンディングワイヤ等の
断面積の小さい導電性の第2接続手段96とで構成され
ている点で、図13に示す従来構造の半導体レーザモジ
ュールと異なっている。図11は、図10に示す実施の
形態1にかかる半導体レーザモジュールの電気的等価回
路図であり、図中、図14と同一符号は同一回路要素を
示すとともに、図14の等価回路に比較してボンディン
グワイヤ93に発生するインダクタンスL3、メタライ
ズ伝送路7、ビアホール10およびモジュールパッケー
ジ1に発生するインダクタンスL4が、第2接続手段に
発生するインダクタンスL8、第3接続手段およびモジ
ュールパッケージ1に発生するインダクタンスL9に置
き換わっている。本実施の形態6にかかる上記電気的等
価回路図の共振周波数は、
Embodiment 6 FIG. In the sixth embodiment, the parasitic inductance (L3 + L4) of the ground line is increased, the resonance frequency is shifted to the low frequency side, and the structural and characteristics are reduced without lowering the heat exchange efficiency of the Peltier device of the semiconductor laser module. FIG. 10 is a diagram for providing a semiconductor laser module with an electronic cooler, which is more stable.
10 shows a cross-sectional view of a semiconductor laser module according to Embodiment 6 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 13 indicate the same or corresponding parts. In the semiconductor laser module according to the sixth embodiment shown in FIG. 10, the ground line is connected to the third connection means 15 such as a chip-type inductance element having a predetermined inductance value and the conductive material having a small cross-sectional area such as a bonding wire. It is different from the semiconductor laser module having the conventional structure shown in FIG. FIG. 11 is an electrical equivalent circuit diagram of the semiconductor laser module according to the first embodiment shown in FIG. 10. In FIG. 11, the same reference numerals as those in FIG. 14 denote the same circuit elements, and FIG. The inductance L3 generated in the bonding wire 93, the metallized transmission path 7, the via hole 10, and the inductance L4 generated in the module package 1 are the inductance L8 generated in the second connection means, the inductance generated in the third connection means and the module package 1. L9 has been replaced. The resonance frequency of the electrical equivalent circuit diagram according to the sixth embodiment is

【数5】 fr=1/2π√{(L9+L10)((C1・C2/C1+C2)+C3)} (式5) で表される。本実施の形態6では、第3接続手段15
が、大きなインダクタンス値を有するように構成される
ため、合成インダクタンス(L9+L10)を極めて大
きくすることができる。
Fr = 1 / 2π√ {(L9 + L10) ((C1 / C2 / C1 + C2) + C3)} (Equation 5) In the sixth embodiment, the third connection means 15
However, since it is configured to have a large inductance value, the combined inductance (L9 + L10) can be extremely increased.

【0038】以下に、従来構造の半導体モジュール(図
13)の共振周波数の計算値と、本実施の形態6にかか
る半導体レーザモジュールの共振周波数の計算値とを比
較する。本実施の形態6では、C1、C2、C3は、従
来構造と同じであり、それぞれ、10.5pF、10.
5pF、0.26pF程度となり、また第2接続手段9
6として直径25μm、長さ0.5mmの金ワイヤが6
本配置された場合、第2接続手段96に発生するインダ
クタンス成分L10は、0.1nH程度となる。一方、
第3接続手段15には、インダクタンスL9が33nH
のチップ型インダクタンス素子を利用する。従って、式
5より、共振回路の共振周波数frは370Hz程度と
なり、公衆通信の使用帯域である1〜2GHzチャンネ
ル帯域より低域にシフトさせることが可能となり、1〜
2GHzチャンネル帯域での共振を回避することが可能
となることが分かる。
The calculated value of the resonance frequency of the semiconductor module having the conventional structure (FIG. 13) is compared with the calculated value of the resonance frequency of the semiconductor laser module according to the sixth embodiment. In the sixth embodiment, C1, C2, and C3 are the same as the conventional structure, and are 10.5 pF, 10.
5 pF, about 0.26 pF, and the second connecting means 9
6 is a gold wire having a diameter of 25 μm and a length of 0.5 mm.
In this arrangement, the inductance component L10 generated in the second connection means 96 is about 0.1 nH. on the other hand,
The third connection means 15 has an inductance L9 of 33 nH.
Utilizing the chip-type inductance element. Therefore, from Equation 5, the resonance frequency fr of the resonance circuit is about 370 Hz, which can be shifted to a lower band than the 1-2 GHz channel band used for public communication.
It can be seen that resonance in the 2 GHz channel band can be avoided.

【0039】図12に、上記第3および第2接続手段1
5、96をグラウンドラインに用いた本実施の形態6に
かかる半導体レーザモジュールの小信号光周波数応答の
測定結果を示す。図中、縦軸は光周波数応答を、横軸は
周波数を示す。図12から明らかなように、本測定結果
は上記計算結果と良く一致し、共振現象により光周波数
応答が劣化する中心周波数を、従来構造の半導体レーザ
モジュール(図13)が有する1.6GHz近傍から、
300MHz近傍の低域にシフトさせることができ、お
およそ700MHz以上の周波数領域の変調特性の劣化
を改善している。一方、上記第2の接続手段は、直径2
5μm細径のボンディングワイヤであるので、従来どお
り、モジュールパッケージ1とチップ搭載キャリア3と
の間の熱抵抗を大きくすることも可能である。このた
め、両者の間の熱伝達を低く抑えることができ、十分な
冷却効果を得ることが可能となる。
FIG. 12 shows the third and second connection means 1.
13 shows the measurement results of the small-signal optical frequency response of the semiconductor laser module according to the sixth embodiment using Nos. 5 and 96 as ground lines. In the figure, the vertical axis shows the optical frequency response, and the horizontal axis shows the frequency. As is clear from FIG. 12, this measurement result agrees well with the above calculation result, and the center frequency at which the optical frequency response is degraded due to the resonance phenomenon is changed from the vicinity of 1.6 GHz of the semiconductor laser module having the conventional structure (FIG. 13). ,
The frequency can be shifted to a low band near 300 MHz, and the deterioration of the modulation characteristic in the frequency region of approximately 700 MHz or higher is improved. On the other hand, the second connection means has a diameter of 2
Since the bonding wire has a small diameter of 5 μm, the thermal resistance between the module package 1 and the chip mounting carrier 3 can be increased as in the related art. For this reason, heat transfer between both can be suppressed low, and a sufficient cooling effect can be obtained.

【0040】以上のように本実施の形態6によれば、モ
ジュールパッケージ3とチップ搭載キャリア3との間
を、モジュールパッケージ3の内底部に接続される第3
接続手段15と、第3接続手段とチップ搭載キャリアと
を接続する断面積の小さい導電性の第2接続手段96と
により電気的に直列に接続してグラウンドラインを形成
することにより、ペルチェ素子の熱交換効率を低下させ
ることなく、半導体モジュールの共振周波数を低域にシ
フトさせ、公衆通信の使用帯域である0.8〜2GHz
チャンネル帯域での変調特性の劣化を防止することが可
能となる。
As described above, according to the sixth embodiment, the space between the module package 3 and the chip mounting carrier 3 is connected to the inner bottom of the module package 3.
A ground line is formed by electrically connecting the connecting means 15 and the conductive second connecting means 96 having a small cross-sectional area for connecting the third connecting means and the chip mounting carrier to form a ground line. Without lowering the heat exchange efficiency, the resonance frequency of the semiconductor module is shifted to a lower frequency band, and is used in a public communication band of 0.8 to 2 GHz.
It is possible to prevent the modulation characteristics from deteriorating in the channel band.

【0041】尚、本実施の形態6では、第3の電気的接
続手段15としてチップ型インダクタンス素子を用いた
が、所定のインダクタンス値が得られるチップ型インダ
クタンス素子、コイル、リードライン、ワイヤ、金属伝
送路ラインの群より選択される1または2以上の組み合
わせより構成しても良い。例えば、図13に示すセラミ
ックインサート6上のメタライズ伝送路7およびビアホ
ール10などを第3接続手段の一部として利用すれば、
従来と近似した構造のモジュールを実現することができ
る。また、本実施の形態6では、第3接続手段の有する
インダクタンス値を33nHとしたが、これ以外の所定
のインダクタンス値を有するものであっても良い。即
ち、10nH以上のインダクタンス値を有する第3接続
手段を用いれば、共振周波数をおおよそ700MHz以
下とすることが可能となる。
In the sixth embodiment, a chip-type inductance element is used as the third electrical connection means 15, but a chip-type inductance element, a coil, a lead line, a wire, a metal, and the like, which can obtain a predetermined inductance value. It may be composed of one or a combination of two or more selected from a group of transmission line. For example, if the metallized transmission path 7 and via hole 10 on the ceramic insert 6 shown in FIG. 13 are used as a part of the third connection means,
A module having a structure similar to the conventional one can be realized. Further, in the sixth embodiment, the inductance value of the third connection means is set to 33 nH. However, the third connection means may have another predetermined inductance value. That is, if the third connection means having an inductance value of 10 nH or more is used, the resonance frequency can be made approximately 700 MHz or less.

【0042】上記実施の形態1〜6では、第2接続手段
としてボンディングワイヤを利用したが、代わりにリボ
ンワイヤを利用することも可能であり、ボンディングワ
イヤの直径、本数、長さ等は、実施の態様により任意に
選択可能である。また、上記モジュールパッケージは、
バタフライ型パッケージであることが好ましく、特に、
モジュールパッケージの対向する側壁を貫通し表面に金
属伝送路をパターニングしたセラミックインサートを有
するバタフライ型パッケージであることが好ましい。
In the first to sixth embodiments, the bonding wire is used as the second connection means. However, a ribbon wire can be used instead, and the diameter, the number, the length, and the like of the bonding wire are determined according to the embodiment. Can be arbitrarily selected according to the embodiment. Also, the above module package
It is preferably a butterfly type package, especially
Preferably, the butterfly package has a ceramic insert that penetrates the opposing side walls of the module package and has a metal transmission line patterned on the surface.

【0043】[0043]

【発明の効果】以下の説明から明らかなように、本発明
によれば、外部のグラウンド面と接続されるモジュール
パッケージ内底部からチップ搭載キャリア近傍まで張り
出した断面積の大きい導電性の第1接続手段と、上記第
1の続手段とチップ搭載キャリアとを接続する断面積の
小さい導電性の第2接続手段とによりグラウンドライン
を形成することにより、グラウンドラインでの不要な寄
生インダクタンスの発生を防止し、半導体モジュールの
共振周波数を、高域にシフトさせることが可能となる。
また、第1接続手段とチップ搭載キャリアとの間が、短
くかつ断面積の小さい第2接続手段により接続されるた
め、モジュールパッケージからグラウンドラインを通っ
てチップ搭載キャリアに熱が伝導する環流現象を抑える
ことも可能となる。
As will be apparent from the following description, according to the present invention, a conductive first connection having a large cross-sectional area and extending from the bottom of the module package connected to the external ground plane to the vicinity of the chip mounting carrier. Forming a ground line by the first connecting means and the conductive second connecting means having a small cross-sectional area for connecting the chip connecting carrier to the chip mounting carrier, thereby preventing generation of unnecessary parasitic inductance in the ground line. However, the resonance frequency of the semiconductor module can be shifted to a higher frequency.
Further, since the first connecting means and the chip mounting carrier are connected by the second connecting means having a short and small cross-sectional area, a recirculation phenomenon in which heat is conducted from the module package to the chip mounting carrier through the ground line is prevented. It can also be suppressed.

【0044】一方、グラウンドラインを、所定のインダ
クタンス値を有する断面積の小さい導電性の第2接続手
段、または所定のインダクタンス値を有するインダクタ
ンス機能素子である第3の接続手段および上記第3の接
続手段と上記チップ搭載キャリアとを接続した断面積の
小さい導電性の第2接続手段から形成することにより、
グラウンドライン全体に発生する寄生インダクタンスを
大きくして、半導体モジュールの共振周波数を低域にシ
フトさせることが可能となる。また、第2接続手段の断
面積が小さいため、モジュールパッケージからグラウン
ドラインを通ってチップ搭載キャリアに熱が伝導する環
流現象を抑えることも可能となる。
On the other hand, the ground line is connected to the conductive second connection means having a predetermined inductance value and a small cross-sectional area, or the third connection means which is an inductance functional element having a predetermined inductance value, and the third connection means. Means and a second conductive means having a small cross-sectional area connecting the chip mounting carrier.
By increasing the parasitic inductance generated in the entire ground line, the resonance frequency of the semiconductor module can be shifted to a low frequency. Further, since the cross-sectional area of the second connecting means is small, it is also possible to suppress the recirculation phenomenon in which heat is conducted from the module package to the chip mounting carrier through the ground line.

【0045】即ち、本発明にかかる半導体モジュール構
造を用いることにより、半導体レーザモジュールの冷却
効果を低下させることなく、グラウンドラインのインダ
クタンスを変化させ、半導体モジュールの共振周波数を
所望チャンネル周波数帯域以外の任意の高周波領域もし
くは低周波領域にシフトさせることができ、これによ
り、共振現象による光周波数応答が劣化する中心周波数
をシフトさせ、半導体モジュールの変調特性の劣化を防
止することが可能となる。
That is, by using the semiconductor module structure according to the present invention, the inductance of the ground line is changed without lowering the cooling effect of the semiconductor laser module, and the resonance frequency of the semiconductor module is changed to an arbitrary frequency other than the desired channel frequency band. The high frequency region or the low frequency region can be shifted, whereby the center frequency at which the optical frequency response is degraded due to the resonance phenomenon can be shifted, and the modulation characteristics of the semiconductor module can be prevented from deteriorating.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1にかかる電子冷却器付
半導体レーザモジュールの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser module with an electronic cooler according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態1にかかる電子冷却器付
半導体レーザモジュールの電気的等価回路図である。
FIG. 2 is an electrical equivalent circuit diagram of the semiconductor laser module with the electronic cooler according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態1にかかる電子冷却器付
半導体レーザモジュールの小信号光周波数応答特性であ
る。
FIG. 3 is a small-signal optical frequency response characteristic of the semiconductor laser module with an electronic cooler according to the first embodiment of the present invention;

【図4】 本発明の実施の形態2にかかる電子冷却器付
半導体レーザモジュールの断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor laser module with an electronic cooler according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態2にかかる電子冷却器付
半導体レーザモジュールの電気的等価回路図である。
FIG. 5 is an electrical equivalent circuit diagram of a semiconductor laser module with an electronic cooler according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態3にかかる電子冷却器付
半導体レーザモジュールの断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor laser module with an electronic cooler according to a third embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施の形態3にかかる電子冷却器付
半導体レーザモジュールの電気的等価回路図である。
FIG. 7 is an electrical equivalent circuit diagram of a semiconductor laser module with an electronic cooler according to a third embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施の形態4にかかる電子冷却器付
半導体レーザモジュールの断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor laser module with an electronic cooler according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施の形態5にかかる電子冷却器付
半導体レーザモジュールの断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor laser module with an electronic cooler according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の実施の形態6にかかる電子冷却器
付半導体レーザモジュールの断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor laser module with an electronic cooler according to a sixth embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の実施の形態6にかかる電子冷却器
付半導体レーザモジュールの電気的等価回路図である。
FIG. 11 is an electrical equivalent circuit diagram of a semiconductor laser module with an electronic cooler according to a sixth embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の実施の形態6にかかる電子冷却器
付半導体レーザモジュールの小信号光周波数応答特性で
ある。
FIG. 12 is a small-signal optical frequency response characteristic of the semiconductor laser module with the electronic cooler according to the sixth embodiment of the present invention.

【図13】 従来の構造にかかる電子冷却器付半導体レ
ーザモジュールの断面図である。
FIG. 13 is a sectional view of a semiconductor laser module with an electronic cooler according to a conventional structure.

【図14】 従来の構造にかかる電子冷却器付半導体レ
ーザモジュールの電気的等価回路図である。
FIG. 14 is an electrical equivalent circuit diagram of a semiconductor laser module with an electronic cooler according to a conventional structure.

【図15】 従来の構造にかかる電子冷却器付半導体レ
ーザモジュールの小信号光周波数応答特性である。
FIG. 15 shows a small signal light frequency response characteristic of the semiconductor laser module with the electronic cooler according to the conventional structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 モジュールパッケージ、2 半導体レーザダイオー
ド、3 チップ搭載キャリア、4 ペルチェ素子電子冷
却器、5 電極パッド、6 セラミックインサート、7
メタライズ伝送路、8 リードピン、91、92、9
3、94、95、96、941、942 ボンディング
ワイヤ、10 ビアホール、11、111、112 モ
ジュールパッケージ内部に接続される第1接続手段、1
2 モジュールパッケージ側壁に接続される第1接続手
段、13 モジュールパッケージと一体構造である第1
接続手段、14 モジュールパッケージとの接続が着脱
可能である第1接続手段、15 第3接続手段、41、
42 ペルチェ素子電子冷却器の誘電体プレート基板、
43 ペルチェ効果素子、100、101、102モジ
ュールパッケージの内底部。
1 module package, 2 semiconductor laser diode, 3 chip carrier, 4 Peltier element electronic cooler, 5 electrode pad, 6 ceramic insert, 7
Metallized transmission line, 8 lead pins, 91, 92, 9
3, 94, 95, 96, 941, 942 bonding wires, 10 via holes, 11, 111, 112 first connection means connected inside the module package, 1
2 First connection means connected to the side wall of the module package, 13 First connection means integral with the module package
Connecting means, 14 first connecting means which is detachably connected to the module package, 15 third connecting means, 41,
42 Peltier element electronic cooler dielectric plate substrate,
43 Peltier effect element, 100, 101, 102 Inner bottom of module package.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体レーザダイオードと、 上記半導体レーザダイオードが搭載された導電性のチッ
プ搭載キャリアと、 上記チップ搭載キャリアが搭載され、該チップ搭載キャ
リアから熱を吸収する電子冷却器と、 上記電子冷却器がその内底部上に搭載され、該電子冷却
器の吸収した熱が放出される導電性のモジュールパッケ
ージと、 上記半導体レーザダイオードに所定の周波数の入力変調
信号を伝送する変調信号伝送手段と、 上記モジュールパッケージと上記チップ搭載キャリアと
を電気的に接続するグラウンドラインとを少なくとも備
えた電子冷却器付半導体レーザモジュールであって、 上記グラウンドラインの有するインダクタンスを変化さ
せて、上記グラウンドラインを含んで構成される共振回
路の共振周波数を、上記変調信号伝送手段で使用される
所定の周波数帯域から外れるようにシフトさせることを
特徴とする電子冷却器付半導体レーザモジュール。
A semiconductor laser diode; a conductive chip-mounted carrier on which the semiconductor laser diode is mounted; an electronic cooler mounted with the chip-mounted carrier and absorbing heat from the chip-mounted carrier; A conductive module package in which a cooler is mounted on an inner bottom thereof and the heat absorbed by the electronic cooler is released; and a modulation signal transmitting means for transmitting an input modulation signal of a predetermined frequency to the semiconductor laser diode. An electronic cooler-equipped semiconductor laser module comprising at least a ground line for electrically connecting the module package and the chip-mounted carrier, wherein the ground line is changed by changing an inductance of the ground line. The resonance frequency of the resonance circuit composed of A semiconductor laser module with an electronic cooler, wherein the semiconductor laser module is shifted so as to deviate from a predetermined frequency band used in the transmitting means.
【請求項2】 上記グラウンドラインが、 上記モジュールパッケージの内底部から上記チップ搭載
キャリア近傍まで張り出した断面積の大きい導電性の第
1接続手段と、該第1接続手段と上記チップ搭載キャリ
アとを接続する断面積の小さい導電性の第2接続手段と
からなり、 上記グラウンドラインの有するインダクタンスを小さく
して、上記グラウンドラインを含んで構成される共振回
路の共振周波数を上記変調信号伝送手段で使用される所
定の周波数帯域より高域にシフトさせることを特徴とす
る請求項1に記載の電子冷却器付半導体レーザモジュー
ル。
2. The method according to claim 1, wherein the ground line extends from the inner bottom of the module package to the vicinity of the chip mounting carrier, and has a large cross-sectional area and a conductive first connecting means; and the first connecting means and the chip mounting carrier. A conductive second connection means having a small cross-sectional area for connection, reducing an inductance of the ground line, and using a resonance frequency of a resonance circuit including the ground line in the modulation signal transmission means. 2. The semiconductor laser module with an electronic cooler according to claim 1, wherein the semiconductor laser module is shifted to a higher frequency range than a predetermined frequency band.
【請求項3】 上記第1接続手段が、上記モジュールパ
ッケージの内底部と一体成形されてなることを特徴とす
る請求項2に記載の電子冷却器付半導体レーザモジュー
ル。
3. The semiconductor laser module with an electronic cooler according to claim 2, wherein said first connection means is formed integrally with an inner bottom portion of said module package.
【請求項4】 上記第1接続手段が、上記モジュールパ
ッケージの内底部の一部が上記チップ搭載キャリアの上
面近傍の高さまで張り出し、その上面に第2接続手段を
接続するための接続用底部を有してなることを特徴とす
る請求項3に記載の電子冷却器付半導体レーザモジュー
ル。
4. The first connecting means includes: a part of an inner bottom of the module package extending to a height near an upper surface of the chip mounting carrier; and a connecting bottom for connecting the second connecting means to the upper surface. 4. The semiconductor laser module with an electronic cooler according to claim 3, comprising:
【請求項5】 上記第1接続手段が、上記モジュールパ
ッケージに着脱可能な固定手段により固定された板状金
属製ブロックであることを特徴とする請求項2に記載の
電子冷却器付半導体レーザモジュール。
5. The semiconductor laser module with an electronic cooler according to claim 2, wherein said first connecting means is a plate-shaped metal block fixed to said module package by a fixing means detachable. .
【請求項6】 上記板状金属製ブロックが、ニッケル、
鉄、コバルトを主原料とする合金または銅、タングステ
ンを主原料とする合金からなることを特徴とする請求項
5に記載の電子冷却器付半導体レーザモジュール。
6. The plate-shaped metal block is made of nickel,
The semiconductor laser module with an electronic cooler according to claim 5, wherein the semiconductor laser module is made of an alloy mainly containing iron or cobalt or an alloy mainly containing copper or tungsten.
【請求項7】 上記グラウンドラインが、 上記モジュールパッケージと上記チップ搭載キャリアと
を接続する断面積の小さい導電性の第2接続手段、また
は、 上記モジュールパッケージ上に設けられた所定のインダ
クタンス値を有する第3接続手段と、該第3接続手段と
上記チップ搭載キャリアとを接続する断面積の小さい導
電性の第2接続手段とからなり、 上記グラウンドラインの有するインダクタンスを大きく
して、上記グラウンドラインを含んで構成される共振回
路の共振周波数を上記変調信号伝送手段で使用される所
定の周波数帯域より低域にシフトさせることを特徴とす
る請求項1に記載の電子冷却器付半導体レーザモジュー
ル。
7. The ground line has a conductive second connection means having a small sectional area for connecting the module package and the chip mounting carrier, or has a predetermined inductance value provided on the module package. A third connecting means, and a conductive second connecting means having a small cross-sectional area for connecting the third connecting means and the chip mounting carrier; increasing an inductance of the ground line, 2. The semiconductor laser module with an electronic cooler according to claim 1, wherein the resonance frequency of the resonance circuit including the semiconductor laser is shifted to a frequency lower than a predetermined frequency band used in the modulation signal transmission means.
【請求項8】 上記グラウンドラインの有するインダク
タンスが、10nH以上であることを特徴とする請求項
7に記載の電子冷却器付半導体レーザモジュール。
8. The semiconductor laser module with an electronic cooler according to claim 7, wherein the inductance of the ground line is 10 nH or more.
【請求項9】 上記第3接続手段が、コイル、インダク
タンスチップ、リードライン、ワイヤ、金属伝送路ライ
ンからなる群より選択される1種または2種以上の組み
合わせから構成されることを特徴とする請求項7に記載
の電子冷却器付半導体レーザモジュール。
9. The method as claimed in claim 9, wherein the third connection means comprises one or a combination of two or more selected from the group consisting of a coil, an inductance chip, a lead line, a wire, and a metal transmission line. A semiconductor laser module with an electronic cooler according to claim 7.
【請求項10】 上記第2接続手段が、ボンディングワ
イヤまたはリボンワイヤからなることを特徴とする請求
項2〜9のいずれかに記載の電子冷却器付半導体レーザ
モジュール。
10. The semiconductor laser module with an electronic cooler according to claim 2, wherein said second connection means comprises a bonding wire or a ribbon wire.
【請求項11】 上記電子冷却器が、上記チップ搭載キ
ャリアおよび上記モジュールパッケージに夫々接し、ア
ルミナ(Al23)、窒化アルミニウム(AlN)、チ
タン酸カルシウム(CaTiO3)のいずれかを主原料
とするセラミック材料からなる誘電体基板と、上記誘電
体基板に挟持されたペルチェ効果素子からなることを特
徴とする請求項2〜9のいずれかに記載の電子冷却器付
半導体レーザモジュール。
11. The electronic cooler is in contact with the chip mounting carrier and the module package, respectively, and is made of any one of alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), and calcium titanate (CaTiO 3 ). The semiconductor laser module with an electronic cooler according to any one of claims 2 to 9, comprising a dielectric substrate made of a ceramic material described above and a Peltier effect element sandwiched between said dielectric substrates.
【請求項12】 上記変調信号伝達手段が、上記モジュ
ールパッケージを貫通するセラミックインサート上に形
成された金属伝送路、または、上記モジュールパッケー
ジに固定された同軸型コネクタからなることを特徴とす
る請求項2〜9のいずれかに記載の電子冷却器付半導体
レーザモジュール。
12. The modulation signal transmitting means comprises a metal transmission line formed on a ceramic insert penetrating through the module package, or a coaxial connector fixed to the module package. 10. The semiconductor laser module with an electronic cooler according to any one of 2 to 9.
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