JPWO2020049723A1 - 光モジュール - Google Patents

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Abstract

本願の発明に係る光モジュールは、光半導体素子と、光半導体素子を収納するパッケージと、パッケージの上面に設けられた第１パターンと、パッケージの上面と繋がる側面に設けられた第２パターンと、第１パターンの上に設けられ、パッケージの上面から側面側に延びるフレキシブル基板と、第１パターンとフレキシブル基板とを接合するはんだと、を備え、はんだは、フレキシブル基板のうちパッケージの上面から側面側に延びる部分と、第２パターンと、の間に広がる。

Description

この発明は、光モジュールに関する。
特許文献１には、第１のプリント配線板のパッド群が第２のプリント配線板のパッド群にはんだにより接続されたプリント配線板の接続構造が開示されている。第２のプリント配線板はフレキシブルプリント配線板である。一方の配線板のパッド群と他方の配線板のパッド群の間に配置されたはんだは、他方の配線板のパッド群の裏面に対応した領域に形成されたはんだ付けパターン上まで回り込んでいる。これにより、はんだが第１のプリント配線板の端縁部を取り囲む。
日本特開２００５−３０２８２４号公報
ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）と光モジュールとがはんだで接合される場合、ＦＰＣが変形してはんだ接合部に対して垂直に光モジュールから引き剥がす力が加わることがある。このため、はんだ接合部が剥がれたり、はんだ接合部の端に応力が集中してＦＰＣが破断したりする可能性がある。
これを防ぐために、接着剤ではんだ接合部を覆うことが考えられる。しかし、接合部を接着剤で固めるためには接着剤の塗布工程または接着工程が別途必要になる。このため、製造工程の増加によるコストアップを招く恐れがある。
特許文献１では、配線板のパッド群の裏面にはんだを回り込ませ、引き剥がし強度の向上を図っている。しかし、光モジュール上の電極回路が形成されている部分は、一般の回路基板と比較して厚いことがある。また、光モジュール上の電極回路が形成されている部分では、両面に形成された電極回路に共にＦＰＣがはんだ接合される場合がある。このため、光モジュールにおいて、はんだを電極回路面と対向する面まで濡れ広がらせることは困難である可能性がある。
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、はんだ接合部の強度を向上できる光モジュールを得ることである。
本願の発明に係る光モジュールは、光半導体素子と、該光半導体素子を収納するパッケージと、該パッケージの上面に設けられた第１パターンと、該パッケージの該上面と繋がる側面に設けられた第２パターンと、該第１パターンの上に設けられ、該パッケージの該上面から該側面側に延びるフレキシブル基板と、該第１パターンと該フレキシブル基板とを接合するはんだと、を備え、該はんだは、該フレキシブル基板のうち該パッケージの該上面から該側面側に延びる部分と、該第２パターンと、の間に広がる。
本願の発明に係る光モジュールでは、フレキシブル基板とパッケージの上面とがはんだで接合される。このはんだは、フレキシブル基板のうちパッケージの上面から側面側に延びる部分と、パッケージの側面に設けられた第２パターンと、の間に広がる。このため、フレキシブル基板に引き剥がす力が働き易いパッケージ端部で、はんだを厚くすることができる。従って、はんだ接合部の強度を向上できる。
実施の形態１に係る光モジュールの断面図である。 実施の形態１に係る光モジュールの別の断面図である。 実施の形態１に係るフレキシブル基板の構造を示す断面図である。 比較例に係る光モジュールの断面図である。 実施の形態１の変形例に係る光モジュールの斜視図である。 実施の形態２に係る光モジュールの斜視図である。 実施の形態２に係るフレキシブル基板の平面図である。 実施の形態３に係る光モジュールの斜視図である。 実施の形態３に係るフレキシブル基板の平面図である。 実施の形態４に係る光モジュールの断面図である。 実施の形態４に係るフレキシブル基板の平面図である。 実施の形態４の変形例に係るフレキシブル基板の平面図である。
本発明の実施の形態に係る光モジュールについて図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。以下の説明および図面の内容は、特許請求の範囲を限定するものではない。また、各図間では、対応する構成部分のサイズあるいは縮尺は独立している。例えば、構成の一部を変更した図と変更していない図において、対応する構成部分のサイズあるいは縮尺が異なっている場合がある。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る光モジュール１００の断面図である。図２は、実施の形態１に係る光モジュール１００の別の断面図である。光モジュール１００は、例えば光通信に用いられる。なお、図１、２では光モジュール１００における基本的な構成部分のみが図示され、コンデンサ等のその他の構成部分については図示を省略している。
光モジュール１００において、ケース８０の底部にはサーモモジュール４０が固定される。サーモモジュール４０の上面には、金属ブロック３０が固定される。金属ブロック３０の上面には、サブマウント２０が固定される。このように、サブマウント２０は、光半導体素子１０と対向する面で、ケース８０の内部に機械的に固定される。
光モジュール１００は、光半導体素子１０を備える。光半導体素子１０は半導体レーザチップである。光半導体素子１０は、サブマウント２０の上面にはんだ６０によって接合される。光半導体素子１０は、ケース８０に収納されている。
ケース８０のうち、光半導体素子１０のレーザ出力方向と対向する側には、フィードスルー８１が設けられる。ケース８０とフィードスルー８１は、光半導体素子１０を収納するパッケージを構成する。フィードスルー８１はケース８０の内側から外側へ貫通する。フィードスルー８１は、ケース８０の外側と内側を電気的に接続する。フィードスルー８１は、ケース８０の内側と外側において、それぞれ階段状に形成される。
フィードスルー８１の上面８１ａには第１パターン８５が設けられる。図２に示されるように、第１パターン８５はケース８０の内側から外側へ貫通する。これにより、ケース８０の外側と内側を電気的に接続される。フィードスルー８１の上面８１ａと繋がる側面８１ｂには第２パターン８６が設けられる。第１パターン８５と第２パターン８６は繋がっている。
第１パターン８５および第２パターン８６は、光半導体素子１０の電極回路である。光半導体素子１０のアノードとカソードの一方は、ワイヤ８４を介してフィードスルー８１の上段側の第１パターン８５に電気的に接続される。光半導体素子１０のアノードとカソードの他方は、はんだ６０、サブマウント２０およびワイヤ８４を介してフィードスルー８１の下段側の第１パターン８５に電気的に接続される。このように、第１パターン８５はケース８０の内面で光半導体素子１０と電気的に接続されている。
ケース８０の外側において、フィードスルー８１の上段および下段の第１パターン８５には、それぞれフレキシブル基板９０の一端が接続される。第１パターン８５とフレキシブル基板９０は、はんだ７０によって接合される。フレキシブル基板９０は、第１パターン８５の上に設けられ、上面８１ａから側面８１ｂ側に延びる。フレキシブル基板９０の他端は図示しない外部の電子回路と電気的に接続される。これにより、光半導体素子１０と外部の電子回路とが電気的に接続される。フレキシブル基板９０は、ケース８０内の光半導体素子１０と外部の電子回路とを電気的に接続している。
各構成要素について詳しく説明する。光半導体素子１０は、電気信号を光信号に、またその逆の変換を行う。本実施の形態では光半導体素子１０はＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）であるが、光半導体素子１０はＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）等でも良い。また、実施の形態１において、光半導体素子１０には１つのレーザ光発生部が形成される。これに限らず、光半導体素子１０に複数のレーザ光発生部が形成されても良い。また、実施の形態１において、光半導体素子１０は１個である。これに限らず、光半導体素子１０は複数でも良い。
サブマウント２０は、セラミック基材２１と、セラミック基材２１の厚み方向において対向する両面のうち一方に形成された電極パターン２２と、他方に形成された電極パターン２３とを有する。セラミック基材２１は電気的絶縁物である。セラミック基材２１は、光半導体素子１０を効果的に冷却するため、熱伝導率の大きい材料で形成されることが好ましい。セラミック基材２１として、例えば厚さ０．３ｍｍのＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミック板が用いられる。
実施の形態１において、サブマウント２０には光半導体素子１０が１枚のみ接合されているが、１枚のサブマウントに複数の光半導体素子１０を接合しても良い。実施の形態１においてサブマウント２０の個数は１個であるが、サブマウント２０の個数は１個に限定されない。
回路面側に相当するサブマウント２０の上面側の電極パターン２３には、光半導体素子１０がはんだ６０によって接合される。また、電極パターン２３には、Ａｕワイヤ等で接合部が形成される。これにより、電極パターン２３と、周囲の部材または光半導体素子１０の表面とが電気的に接続される。
このような電極パターン２３は、光半導体素子１０と、外部の回路とを電気接続するための配線部材である。このため、電極パターン２３は、電気抵抗の小さい金属で形成されることが好ましい。また、セラミック基材２１の両面に形成される電極パターン２２、２３は、同じ材料で形成されても良い。セラミック基材２１の両面に形成される電極パターン２２、２３には、例えば厚さ３．０μｍ以下程度のＡｕ等によるメタライズが用いられる。
放熱面側に相当するサブマウント２０の下面側の電極パターン２２は、ケース８０の内壁に対してはんだ等を介して機械的および熱的に接続される。
サブマウント２０は、はんだ６０によって光半導体素子１０がサブマウント２０に接合された後にケース８０に接合される。また、フレキシブル基板９０は、はんだ６０によって光半導体素子１０がサブマウント２０に接合された後にフィードスルー８１に接合される。よって、はんだ６０の材料は、はんだ７０の接合時にはんだ６０が再溶融しないように、融点がはんだ７０より高く、熱伝導率が大きい金属であることが好ましい。はんだ６０には主にＡｕ、ＳｎまたはＧｅ等を含有し、融点が２５０℃以上の合金を用いると良い。また、はんだ６０の厚さは放熱性の観点から、０．１ｍｍ以下とすることが好ましい。
はんだ７０は、第１パターン８５と、フレキシブル基板９０の一端に設けられた電極回路とを接合する。はんだ７０によってフレキシブル基板９０が接合される時、ケース８０内には、光半導体素子１０がはんだ６０で接合されたサブマウント２０が接合されている。よって、はんだ７０の材料は、はんだ７０の接合時にはんだ６０が再溶融しないように、融点がはんだ６０より低く、熱伝導率の大きい金属であることが好ましい。このため、はんだ７０には主にＳｎ、ＡｇまたはＣｕ等を含有し、融点が２５０℃以下の合金を用いると良い。
ケース８０は、平板状の底部と、底部の外縁に連なる複数の側部とを有する。ケース８０の底部は、はんだ等によってサブマウント２０と機械的および熱的に接続される。ケース８０の上面側には、複数の側部により囲まれた開口部が形成される。ケース８０は、例えば扁平な箱である。
また、ケース８０の１つの側部には、光半導体素子１０より出射されるレーザ光を図示しない光ファイバに導くためのレセプタクル８２が設けられる。パッケージの光出射部はレンズ８３により封止されている。ケース８０のレセプタクル８２が設けられた側部と対向する側部には、フィードスルー８１が設けられる。
フィードスルー８１は図示しない外部の電子回路との電気信号の入出力口となる。フィードスルー８１は、例えばセラミックを積層して形成される。フィードスルー８１の上面８１ａはケース８０の開口部および底部と平行である。また、フィードスルー８１の側面８１ｂはケース８０の側部と平行である。
図３は、実施の形態１に係るフレキシブル基板９０の構造を示す断面図である。フレキシブル基板９０は、電気インターフェース部材である。フレキシブル基板９０は帯状である。フレキシブル基板９０の一端は、第１パターン８５、第２パターン８６とはんだ７０によって電気的に接続され、他端は図示しない送受信機の基板と電気的に接続される。
フレキシブル基板９０は、基板材であるベース９１を有する。ベース９１は例えばポリイミドから形成され、折り曲げることができる。また、フレキシブル基板９０はベース９１の両面に電極９２、９３を有する。電極９２、９３は、ＡｕまたはＣｕのような電気抵抗の小さい金属材料から形成される。電極９２、９３は、めっきまたは印刷等の方法により形成されるパターンである。
電極９２の下面はカバーレイ９４に覆われる。また、電極９３の上面は、カバーレイ９５に覆われる。カバーレイ９４、９５は、電極９２、９３を保護する。カバーレイ９４、９５はベース９１と同じく、ポリイミド等の誘電体材料から形成される。電極９２、９３は、カバーレイ９４、９５に覆われた被覆部を有する。また、電極９２、９３は、フィードスルー８１側の端部がカバーレイ９４、９５から露出している。
電極９２は、第１露出部９２ａ、第２露出部９２ｂおよび被覆部９２ｃを有する。第１露出部９２ａは、フィードスルー８１の上面８１ａの直上に設けられ、カバーレイ９４から露出し、はんだ７０で第１パターン８５に接合される。被覆部９２ｃはカバーレイ９４に覆われる。第２露出部９２ｂは、第１露出部９２ａと被覆部９２ｃとを繋ぎ、カバーレイ９４から露出し、フィードスルー８１の上面８１ａと垂直な方向から見て上面８１ａの外側に設けられる。はんだ７０は、第１露出部９２ａと第１パターン８５の間から第２露出部９２ｂに広がる。本実施の形態では、はんだ７０は、第２露出部９２ｂの被覆部９２ｃに隣接する端部まで広がる。
また、はんだ７０は、フレキシブル基板９０のうちフィードスルー８１の上面８１ａから側面８１ｂ側に延びる部分と、第２パターン８６との間に広がる。つまり、第２パターン８６は電極９２とはんだ７０によって接合されている。はんだ７０は、第２パターン８６の下端まで広がる。
次に、光モジュール１００の効果について説明する。図４は、比較例に係る光モジュール１０１の断面図である。光モジュール１０１では、第２パターン８６が設けられていない。また、はんだ７０は、電極９２と第１パターン８５との間に設けられる。
カバーレイ９４、９５は、一般に、変形時の破断および断線を抑制するため、電極９２、９３を保護する。しかし、第１パターン８５の端部に隣接して、電極９２のうちカバーレイ９４で覆われていない部分が形成されることがある。これは、カバーレイ９４、９５の製造誤差または第１パターン８５とフレキシブル基板９０との位置精度のバラつき等による。
フレキシブル基板９０の端部を送受信機の基板と接続する際、一般に光モジュール１０１の位置はレセプタクル８２を基準に決定される。このため、光モジュール１０１および送受信機の組立公差は、フレキシブル基板９０で吸収される。加えて、送受信機の熱膨張係数差に応じた変形もフレキシブル基板９０が吸収することとなる。このため、フレキシブル基板９０には折り曲げが発生し易い。
一般にフレキシブル基板９０を折り曲げた状態では、パッケージから引き剥がす方向に応力が加わり易い。つまり、フィードスルー８１の上面８１ａと垂直な方向に応力が加わり易い。この時、電極９２がカバーレイ９４で保護されておらず、かつ、第１パターン８５と接合されていない矢印Ａ、Ｂで示される隙間である第２露出部９２ｂが屈曲点となる。
例えば、フレキシブル基板９０に濡れ広がったはんだ７０の端部からフレキシブル基板９０が変形することが考えられる。また、はんだ厚が薄い場合、フレキシブル基板９０に濡れ広がったはんだ７０が破壊され第１パターン８５の端部からフレキシブル基板９０が変形することが考えられる。このため、矢印Ａ、Ｂで示した隙間に応力が集中し易く、フレキシブル基板９０が破断または断線するおそれがある。
これを防ぐため、矢印Ｂに示される電極９２のカバーレイ９４の切れ目まではんだ７０を濡れ広がらせ、かつ、折り曲げ時に電極９２に濡れ広がったはんだ７０が割れないよう、はんだ厚を厚くすることが考えられる。しかし、図４で示した光モジュール１０１では、上面８１ａのみにはんだ７０が濡れ広がるパターンが設けられる。このため、第１パターン８５から突出した電極９２に、はんだ７０を厚く濡れ広がらせるのは難しい。
これに対して、本実施の形態では図３で示すように、フィードスルー８１には第１パターン８５に加えて、第１パターン８５を側面８１ｂに延長するように第２パターン８６が設けられる。このため、第１パターン８５に濡れ広がったはんだ７０は、さらに第２パターン８６に濡れ広がる。このとき、はんだ７０のうち第２パターン８６に濡れ広がる部分と、第２露出部９２ｂに濡れ広がる部分とは、断面が略三角形状のはんだフィレットを形成する。つまり、フィードスルー８１とフレキシブル基板９０の接点と、第２露出部９２ｂの被覆部９２ｃに隣接する端部と、第２パターン８６の下端とを頂点とした略三角形の断面形状を有するはんだフィレットが形成される。
ここで、第２パターン８６は電極９２に対してほぼ垂直に形成されている。このため、第２露出部９２ｂに濡れ広がったはんだ７０を、第２パターン８６の長さだけ厚く形成できる。つまり、フレキシブル基板９０が第１パターン８５から延びる方向に対して、垂直方向にはんだ７０を厚く設けることができる。従って、第２露出部９２ｂに厚いはんだ７０を形成できる。
さらに、フレキシブル基板９０を折り曲げた際に屈曲点となる部分の中でも、図２の矢印Ａに示されるフィードスルー８１とフレキシブル基板９０の接点は、最も応力が集中すると考えられる。本実施の形態では、この部分ではんだ７０を最も厚くできる。
以上から、フレキシブル基板９０の曲げ、引張りまたは回転に対して、応力の集中を抑制できる。従って、はんだ７０の剥離または破断を抑制でき、はんだ接合部の強度を向上できる。また、フレキシブル基板９０のうち応力が集中する部分がはんだ７０で補強される。このため、フレキシブル基板９０の強度を向上できる。従って、光モジュール１００の信頼性を向上でき、長寿命化できる。
また、はんだ７０の破断を抑制する別の方法として、樹脂、接着剤等を用いて第２露出部９２ｂを補強することが考えられる。しかし、樹脂で補強を行う場合、フィードスルー８１とフレキシブル基板９０をはんだ７０で接合した後に、第２露出部９２ｂに樹脂を塗布する工程および塗布した樹脂を硬化させる工程が別途必要となる。従って、光モジュールの組立に長時間を要するおそれがある。
これに対して、本実施の形態では、一般に光モジュールの組み立て工程で実施されるフィードスルー８１にフレキシブル基板９０をはんだ７０で接合する工程において、第２露出部９２ｂにはんだ７０を厚く形成できる。従って、樹脂で補強する場合よりも短い時間で、樹脂で補強を行う場合と同様の効果を得ることができる。また、フレキシブル基板９０の補強を行わない場合に対して、組み立て工程に要する時間が長くなるのを抑制できる。従って、安価な光モジュール１００を得ることができる。
本実施の形態では、フレキシブル基板９０は、パッケージのうち光半導体素子１０の光出射側と反対側に設けられた。これに限らず、光半導体素子１０がＰＤの場合、フレキシブル基板９０は、パッケージのうち光半導体素子１０への光入射側と反対側に設けられても良い。
また、本実施の形態では第１パターン８５と第２パターン８６は連続した一つのパターンを形成する。これに限らず、第１パターン８５から第２パターン８６にはんだ７０が濡れ広がることができれば、第１パターン８５と第２パターン８６は離れていても良い。
また、本実施の形態では光モジュール１００を例に説明したが、電力用または通常電流を扱う半導体装置とフレキシブル基板９０との接続に、本実施の形態を適用しても良い。
図５は、実施の形態１の変形例に係る光モジュール２００の斜視図である。フィードスルー８１には、複数の第１パターン８５が設けられる。また、フレキシブル基板９０は複数の電極９２を備える。複数の第１パターン８５は、それぞれ複数の電極９２に接合される。複数の第１パターン８５と複数の電極９２は、フィードスルー８１の側面８１ｂに沿った方向に並ぶ。
ここで、光モジュール１００では、全ての第１パターン８５に対して第２パターン８６を形成した。つまり、フレキシブル基板９０に形成された全ての電極９２に対して略三角形のフィレットを形成して補強を行っている。
これに対し、第２パターン８６は全ての第１パターン８５に対して形成されなくても良い。第２パターン８６は、応力の集中を抑制するように必要な数だけ形成すれば良い。例えば、図５に示されるように、第２パターン８６は、複数の第１パターン８５のうち両端の第１パターン８５に対応する位置に設けられれば良い。これにより、フレキシブル基板９０の両端において、はんだ７０が厚く形成される。
これらの変形は以下の実施の形態に係る光モジュールについて適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る光モジュールについては実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係る光モジュール３００の斜視図である。図７は、実施の形態２に係るフレキシブル基板３９０の平面図である。実施の形態１では、複数の電極９２のカバーレイ９４から露出した部分は、全て同じ長さであった。これに対し、本実施の形態では、図７に示されるように、複数の電極３９２のカバーレイ３９４から露出した部分の長さは、位置によって異なる。
複数の電極３９２は、電極３９２−１、３９２−２、３９２−３を含む。両端と中央部の電極３９２−１は、他の電極３９２−２、３９２−３よりも第２露出部９２ｂが長い。また、電極３９２−１から離れるほど第２露出部９２ｂは短くなる。２つの電極３９２−１の中央に配置された電極３９２−３は第２露出部９２ｂが最も短い。電極３９２−１と電極３９２−３の間の電極３９２−２は、第２露出部９２ｂが電極３９２−１より短く電極３９２−３より長い。
このとき、図６に示されるように、複数のはんだ７０は、フィードスルー８１の側面８１ｂに沿った方向に並ぶ。また、第２露出部９２ｂが長い箇所ほどはんだ７０のフィレットを大きく形成できる。従って、複数のはんだ７０のうち両端と中央部の第１パターン８５を接合するはんだ７０は、他のはんだ７０よりフィードスルー８１の上面８１ａから遠くまで延びる。
本実施の形態では、カバーレイ９４の切れ目の位置が複数の電極９２によって異なる。これにより、フレキシブル基板９０が変形した際の応力が集中する位置を分散できる。このため、フレキシブル基板９０全体として一ヶ所で大きく屈曲することを抑制でき、電極９２の断線を抑制できる。
さらに、フレキシブル基板９０の両端の電極９２において、はんだ７０で接合される部分を長くできる。ここで、フレキシブル基板９０の両端では、曲げ、引張り、特に回転に対して最も変形量が大きい。本実施の形態では、フレキシブル基板９０の変形量が大きい部分の電極９２において、フィレットを大きく形成してはんだ接合部を補強できる。従って、フレキシブル基板９０の断線を抑制し、光モジュール３００を長寿命化できる。
なお、本実施の形態では図６に示されるように、複数の電極３９２のうち電極３９２−１と３９２−３に対応する位置に第２パターン８６が設けられている。これに限らず、全ての電極３９２に対応する位置に第２パターン８６が設けられても良い。
また、本実施の形態では、複数の電極３９２の第２露出部９２ｂの長さを変更して、はんだ７０のフィレットの大きさを調節した。これに限らず、第２パターン８６の長さを調節してはんだ７０のフィレットの大きさを調節しても良い。
また、本実施の形態では両端と中央部の電極３９２−１において第２露出部９２ｂを長く形成した。これに限らず、複数の電極３９２は第２露出部９２ｂの長さが異なれば良い。これにより、複数のはんだ７０のフレキシブル基板３９０と第２パターン８６の間に広がる部分は、上面８１ａからの長さが異なるように形成される。従って、フレキシブル基板９０が変形した際の応力を分散させる効果が得られる。
実施の形態３．
図８は、実施の形態３に係る光モジュール４００の斜視図である。図９は、実施の形態３に係るフレキシブル基板４９０の平面図である。実施の形態１では、フレキシブル基板９０の電極９２は全て同じ幅であった。これに対して、本実施の形態では、電極４９２の幅は、位置によって異なる。
複数の電極４９２は、電極４９２−１、４９２−２を含む。複数の電極４９２のうち両端と中央部の電極４９２−１は、他の電極４９２−２よりもフィードスルー８１の側面８１ｂに沿った方向の幅が広い。
電極４９２−１の幅が太くなると、はんだ７０によって形成されるフィレットの幅も太くなる。つまり、複数のはんだ７０のうち両端と中央部の第１パターン８５を接合するはんだ７０は、他のはんだ７０より側面８１ｂに沿った方向の幅が広い。
このため、変形量が大きいフレキシブル基板９０の両端の電極４９２−１に形成されたフィレットを補強できる。従って、フレキシブル基板４９０の断線を抑制し、光モジュール４００を長寿命化できる。
また、本実施の形態では、複数の電極４９２の幅を変更して、はんだ７０のフィレットの幅を調節した。これに限らず、第２パターン８６の幅を調節してはんだ７０のフィレットの幅を調節しても良い。
また、複数の電極４９２は、フレキシブル基板４９０の変形の態様に応じて、フィードスルー８１の側面８１ｂに沿った方向の幅が異なれば良い。これにより、複数のはんだ７０のフレキシブル基板４９０と第２パターン８６の間に広がる部分は、側面８１ｂに沿った方向の幅が異なるように形成される。従って、フレキシブル基板４９０の変形に応じて、フィレットを補強できる。
また、本実施の形態の構成は、実施の形態２の構成と合わせて用いることで、その効果をより向上できる。
実施の形態４．
図１０は、実施の形態４に係る光モジュール５００の断面図である。図１１は、実施の形態４に係るフレキシブル基板５９０の平面図である。フレキシブル基板５９０の第１露出部９２ａおよび第２露出部９２ｂには貫通孔５９６が形成される。はんだ７０は貫通孔５９６に設けられる。
フレキシブル基板５９０は、ベース５９１とベース５９１の両面にそれぞれ設けられた電極５９２、５９３と、電極５９２、５９３を覆うカバーレイ９４、９５を有する。貫通孔５９６は、ベース５９１および電極５９２、５９３を貫通する。複数の貫通孔５９６は、第２露出部９２ｂのカバーレイ９４と隣接する端部の近傍まで形成される。
図１１に示されるように、複数の貫通孔５９６は、全ての電極５９２に設けられる。複数の貫通孔５９６は、電極５９２の第１パターン８５とはんだ接合される側の端部からカバーレイ９４の切れ目近傍まで等間隔に形成される。貫通孔５９６にははんだ７０が設けられるため、電極５９２と電極５９３は導通し、同電位となる。電極５９３のフィードスルー８１側の端部はカバーレイ９５から露出している。
フレキシブル基板５９０をフィードスルー８１にはんだ接合した場合、第１パターン８５上に供給されて溶融したはんだ７０は、先ずフレキシブル基板５９０の電極５９２の第２露出部９２ｂに濡れ広がる。その後、はんだ７０は、貫通孔５９６に濡れ広がる。これにより、貫通孔５９６ははんだ７０で充填される。さらに、余ったはんだ７０は貫通孔５９６から電極５９３に濡れ広がる。はんだ７０が、隣接する別の貫通孔５９６まで濡れ広がると、はんだ７０の表面張力によって、隣接する貫通孔５９６内もはんだ７０で充填される。
同様にしてカバーレイ９４の切れ目近傍に形成された貫通孔まではんだ７０が充填される。これにより、電極５９２、５９３のカバーレイ９４、９５に保護されていない部分全体にはんだ７０が濡れ広がる。この部分と、はんだ７０の第２パターン８６に濡れ広がった部分とでフィレットが形成される。これにより、はんだ７０にさらに効率よくフィレットを形成できる。
加えて、実施の形態１と比較して貫通孔５９６の分だけ電極５９２、５９３の熱容量が小さくなる。このため、加熱により電極５９２、５９３の温度が上がりやすくなる。従って、電極５９２、５９３のカバーレイ９４、９５から露出した部分の全面に、はんだ７０を容易に濡れ広がらせることができる。
さらに、貫通孔５９６を通じて電極５９３にもはんだ７０が濡れ広がる。これにより、フレキシブル基板５９０の両面がはんだ７０によって保護される。従って、フレキシブル基板５９０の曲げ、引張り、回転に対してはんだ７０をより壊れにくくできる。よって、電極５９２、５９３の断線をさらに抑制し、光モジュール５００をより長寿命化できる。
また、本実施の形態では、貫通孔５９６は円形であり、１つの電極５９２に対して３個設けられる。３つの貫通孔５９６は、電極５９２のうちカバーレイ９４で保護されていない部分の両端と中央に形成される。貫通孔５９６の形状、位置および数はこれに限らず、電極５９２、５９３のフィードスルー８１から突出した部分のうち、カバーレイ９４、９５で保護されていない部分の全面にはんだ７０が濡れ広がれば良い。なお、貫通孔５９６は電極５９２、５９３を断線させないように設けられる。
例えば、貫通孔５９６は、フレキシブル基板５９０の第１露出部９２ａ、第２露出部９２ｂの一方に形成されても良い。この場合、貫通孔５９６は第２露出部９２ｂに形成されることが好ましい。また、貫通孔５９６はフィードスルー８１の側面８１ｂと垂直な方向に縦長であっても良い。例えば、フィードスルー８１の端部からフィードスルー８１の外側に向かって０．２５ｍｍの位置に、幅０．１５ｍｍ、長さ０．２５ｍｍの楕円形の貫通孔５９６が各電極５９２に１個ずつ設けられても良い。このとき、電極５９２の幅が０．３ｍｍ、第２露出部９２ｂの長さが０．５ｍｍであるとする。
図１２は、実施の形態４の変形例に係るフレキシブル基板６９０の平面図である。フレキシブル基板６９０の電極６９２には、貫通孔６９６が複数形成される。複数の貫通孔６９６のうち最も被覆部９２ｃに近い貫通孔６９６ａは、他の貫通孔６９６ｂよりもフィードスルー８１の側面８１ｂと垂直な方向に長い。
貫通孔６９６ａは電極６９２が延びる向きに長い長孔である。これにより、溶融したはんだ７０が貫通孔６９６ａのフィードスルー８１側の端まで濡れ広がった時、はんだ７０の表面張力による毛細管現象によって、はんだ７０は貫通孔６９６ａ内を充填しながら被覆部９２ｃまで濡れ広がる。このため、第２露出部９２ｂ全面にはんだ７０を濡れ広がらせるのをさらに容易にできる。
また、本実施の形態４の構成は、実施の形態２または３と合わせて用いることで、その効果をより向上できる。
なお、各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いても良い。
１０ 光半導体素子、２０ サブマウント、３０ 金属ブロック、４０ サーモモジュール、６０、７０ はんだ、８０ ケース、８１ フィードスルー、８２ レセプタクル、８３ レンズ、８４ ワイヤ、８５ 第１パターン、８６ 第２パターン、９０、３９０、４９０、５９０、６９０ フレキシブル基板、９１、５９１ ベース、９２、９３、３９２、３９２−１、３９２−２、３９２−３、４９２、４９２−１、４９２−２、５９２、５９３、６９２ 電極、９４、９５ カバーレイ、５９６、６９６、６９６ａ、６９６ｂ 貫通孔、１００、２００、３００、４００、５００ 光モジュール

Claims (15)

  1. 光半導体素子と、
    前記光半導体素子を収納するパッケージと、
    前記パッケージの上面に設けられた第１パターンと、
    前記パッケージの前記上面と繋がる側面に設けられた第２パターンと、
    前記第１パターンの上に設けられ、前記パッケージの前記上面から前記側面側に延びるフレキシブル基板と、
    前記第１パターンと前記フレキシブル基板とを接合するはんだと、
    を備え、
    前記はんだは、前記フレキシブル基板のうち前記パッケージの前記上面から前記側面側に延びる部分と、前記第２パターンと、の間に広がることを特徴とする光モジュール。
  2. 前記第１パターンと前記第２パターンは繋がっ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。
  3. 前記はんだは、前記第２パターンの下端まで広がることを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
  4. 前記フレキシブル基板は、電極と、前記電極を覆うカバーレイと、を備え、
    前記電極は、
    前記パッケージの前記上面の直上に設けられ、前記カバーレイから露出し、前記はんだで前記第１パターンに接合された第１露出部と、
    前記カバーレイに覆われた被覆部と、
    前記第１露出部と前記被覆部とを繋ぎ、前記カバーレイから露出し、前記パッケージの前記上面と垂直な方向から見て前記上面の外側に設けられた第２露出部と、
    を有し、
    前記はんだは、前記第２露出部に広がることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光モジュール。
  5. 前記はんだは、前記第２露出部の前記被覆部に隣接する端部まで広がることを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
  6. 前記フレキシブル基板は前記電極を複数備え、
    前記複数の電極は、前記パッケージの前記側面に沿った方向に並び、前記第２露出部の長さが異なることを特徴とする請求項４または５に記載の光モジュール。
  7. 前記フレキシブル基板は前記電極を複数備え、
    前記複数の電極は、前記パッケージの前記側面に沿った方向に並び、前記側面に沿った方向の幅が異なることを特徴とする請求項４から６の何れか１項に記載の光モジュール。
  8. 前記第１露出部または前記第２露出部には貫通孔が形成され、
    前記はんだは前記貫通孔に設けられることを特徴とする請求項４から７の何れか１項に記載の光モジュール。
  9. 前記貫通孔は前記第２露出部に形成されることを特徴とする請求項８に記載の光モジュール。
  10. 前記貫通孔は前記パッケージの側面と垂直な方向に縦長であることを特徴とする請求項８または９に記載の光モジュール。
  11. 前記貫通孔が複数形成され、
    前記複数の貫通孔のうち最も前記被覆部に近い貫通孔は、他の貫通孔よりも前記パッケージの側面と垂直な方向に長いことを特徴とする請求項１０に記載の光モジュール。
  12. 前記フレキシブル基板は、前記パッケージのうち前記光半導体素子の光出射側または前記光半導体素子への光入射側と反対側に設けられることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の光モジュール。
  13. 前記第１パターンと前記はんだをそれぞれ複数備え、
    前記複数の第１パターンと前記複数のはんだは、前記パッケージの前記側面に沿った方向に並び、
    前記複数のはんだの前記フレキシブル基板と前記第２パターンの間に広がる部分は、前記上面からの長さが異なることを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載の光モジュール。
  14. 前記第１パターンと前記はんだをそれぞれ複数備え、
    前記複数の第１パターンと前記複数のはんだは、前記パッケージの前記側面に沿った方向に並び、
    前記複数のはんだの前記フレキシブル基板と前記第２パターンの間に広がる部分は、前記側面に沿った方向の幅が異なることを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載の光モジュール。
  15. 前記第１パターンを複数備え、
    前記複数の第１パターンは、前記パッケージの前記側面に沿った方向に並び、
    前記第２パターンは、前記複数の第１パターンのうち両端の第１パターンに対応する位置に設けられることを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載の光モジュール。
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