(57)【要約】  半導体レーザ（５）を内部に収納する表面実装型のパッケージ（１）と、パッケージ（１）の下部を、下方に向けて凸状をなす凸構造とすることにより形成され、回路基板（２）の金属パターン（２ａ）に接触する最下面（１ａ）と、パッケージ（１）における最下面（１ａ）以外の下面（１ｂ）に設けられ、半導体レーザ（５）に対する信号の入力及び出力を可能とする電極パッド（８）とを備える。
2020044396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱素子を内部に収納する表面実装型のパッケージと、
前記パッケージの下部を、下方に向けて凸状をなす凸構造とすることにより形成され、熱伝導体に接触する最下面と、
前記パッケージにおける前記最下面以外の下面に設けられ、前記発熱素子に対する信号の入力及び出力を可能とする電極パッドとを備える
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記熱伝導体を構成する回路基板に設けられる基板側電極パッドと、
前記電極パッド及び前記基板側電極パッドをばね力によって押圧し、導電性を有するばね部材とを備える
ことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
前記下面と前記回路基板との間に配置され、非導電性を有するインターポーザを備え、
前記ばね部材は、前記インターポーザに支持される
ことを特徴とする請求項２記載の光モジュール。
【請求項４】
前記電極パッドと、前記熱伝導体を構成する回路基板に設けられる基板側電極パッドとは、
前記電極パッドに塗布されたはんだバンプを、リフロー工程において溶融することにより、電気的に接続される
ことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項５】
前記電極パッドと、前記熱伝導体を構成する回路基板に設けられる基板側電極パッドとは、
前記電極パッドと前記基板側電極パッドとの間に設けられた金バンプを介して、金属結合することにより、電気的に接続される
ことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項６】
前記最下面と前記熱伝導体との間に配置される前記インターポーザの内部に設けられ、前記最下面から伝わった熱を、前記熱伝導体に排出するサーマルビアを備える
ことを特徴とする請求項３記載の光モジュール。
【請求項７】
前記インターポーザは、
前記インターポーザの下部を、下方に向けて凸状をなす凸構造とすることにより形成され、前記熱伝導体に接触するインターポーザ側最下面と、
前記インターポーザにおける前記インターポーザ側最下面以外のインターポーザ側下面とを有し、
前記サーマルビアは、前記インターポーザの上面と前記インターポーザ側最下面との間を貫通するように設けられ、
前記ばね部材は、前記インターポーザの上面及び前記インターポーザ側下面を貫通して支持される
ことを特徴とする請求項６記載の光モジュール。
【請求項８】
前記パッケージは、その内部に光学部品を収納する
ことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項９】
前記光学部品は、
前記パッケージの凸状断面に対して直交する方向に沿って、光軸を有する
ことを特徴とする請求項８記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記最下面を貫通するように設けられるサーマルビアを備える
ことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項１１】
前記最下面は、前記下面の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する
ことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光学部品を収納したパッケージを備える光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信技術の分野においては、通信トラフィックの増大に伴って、光通信ネットワークの高速化及び大容量化の需要が高まっている。また、局舎及びデータセンタは、光通信ネットワークを構築する光伝送装置を保有しており、この光伝送装置には、光信号と電気信号とを相互に変換するための光トランシーバが搭載されている。【０００３】
光通信ネットワークの高速化及び大容量化を図るためには、光伝送装置に搭載される光トランシーバの数量を増やすことが考えられる。しかしながら、光トランシーバの大きさ及び消費電力は、光トランシーバを搭載するための搭載スペース、及び、光伝送装置の空調能力によって制限されており、現状の光伝送装置では、光トランシーバの数量を単純に増やすことはできない。このため、光トランシーバの小型化及び低消費電力化は、急務となっている。【０００４】
光トランシーバの小型化及び低消費電力化を実現するためには、当該光トランシーバの内部に実装される光モジュールの小型化及び低消費電力化を図る必要がある。この光モジュールは、発光素子、変調素子、及び、受光素子のうち、少なくとも１つの素子を有しており、その素子を、光学部品及び温調器等と共に、１つのパッケージ内に収納した構造となっている。また、光モジュールに適用されるパッケージとしては、バタフライ型パッケージが代表的なものとなっている。【０００５】
バタフライ型パッケージを備えた光モジュールを、光トランシーバの内部に実装する場合には、光トランシーバは、バタフライ型パッケージを実装するための実装スペースに加えて、パッケージ外部から内部に向けて電気供給を行うリードピンを、回路基板に接続するためのスペースが必要となる。これにより、バタフライ型パッケージを採用した場合には、光モジュールの小型化は、阻害されてしまうことになる。【０００６】
このような問題を解決するため、表面実装型パッケージを備えた光モジュールが、種々提供されている。表面実装型パッケージを備えた光モジュールを、光トランシーバの内部に実装する場合には、パッケージ外部から内部に向けて電気供給を行うリードピンを、回路基板の接続するためのスペースは不要となる。よって、光モジュールは、表面実装型パッケージを採用することにより、小型化を図ることができる。【０００７】
そこで、従来、表面実装型パッケージを備えた半導体モジュールが提供されている。このような、従来の半導体モジュールとしては、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３５３３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来の半導体モジュールは、電子部品及び熱伝導部材等を組み立てた組立体を、表面実装型のパッケージ上に搭載し、そのパッケージを基板表面に接触させた構成となっている。これにより、上記従来の半導体モジュールは、実装密度を向上させて、小型化を図ると共に、発熱体となる電子部品で発生した熱を、熱伝導部材及びパッケージを介して排出し、実装部品の低消費電力化を図るようにしている。【００１０】
しかしながら、上記従来の半導体モジュールは、電子部品が搭載された表面実装型パッケージからの排熱を目的としたものであって、光学部品が搭載された表面実装型パッケージからの排熱を目的としたものではない。【００１１】
この点について詳細に説明すると、上記従来の半導体モジュールは、表面実装型パッケージ上に搭載された電子部品と、その半導体モジュールの筐体との間に、熱伝導部材を配置している。この結果、熱伝導部材の膨張による圧力は、電子部品及び表面実装型パッケージに作用することになり、当該電子部品及び表面実装型パッケージは、位置ずれを起こすおそれがある。【００１２】
これに対して、光モジュールにおける光学部品の位置決め精度は、光モジュールにおける光の入出力に影響を与えるものであり、性能上、非常に重要な要素である。これにより、光学部品が搭載された表面実装型パッケージを備える光モジュールの構成に、上記従来の半導体モジュールの構成を適用した場合には、光学部品及び表面実装型パッケージは、位置ずれを起こしてしまい、それらの位置ずれは、光モジュールにおける光の入出力を低下させるおそれがある。【００１３】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、小型化を図りつつ、排熱を効率的に行うことにより、消費電力を抑制することができる光モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係る光モジュールは、発熱素子を内部に収納する表面実装型のパッケージと、パッケージの下部を、下方に向けて凸状をなす凸構造とすることにより形成され、熱伝導体に接触する最下面と、パッケージにおける最下面以外の下面に設けられ、発熱素子に対する信号の入力及び出力を可能とする電極パッドとを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、小型化を図りつつ、排熱を効率的に行うことにより、消費電力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光モジュールの構成を示した斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る光モジュールに対する比較例とした光モジュールの構成を示した斜視図である。
【図３】半導体レーザを使用する環境温度とＴＥＣの消費電力との関係を示した図である。図３Ａは実施の形態１に係る光モジュールに対応した関係図である。図３Ｂは比較例に係る光モジュールに対応した関係図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る光モジュールの構成を示した斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る光モジュールの構成を示した斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係る光モジュールの構成を示した図である。図６Ａは光モジュールの構成を示した斜視図である。図６Ｂは光モジュールの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る光モジュールの構成を示した斜視図である。
【００１９】
図１に示すように、実施の形態１に係る光モジュールは、表面実装型のパッケージ１、ＴＥＣ（Thermo-electric Cooler）３、サブマウント基板４、半導体レーザ５、インターポーザ６、コンタクトピン７、電極パッド８、及び、ワイヤ９を備えている。この光モジュールは、回路基板２の表面に接触している。そして、回路基板２、ＴＥＣ３、及び、サブマウント基板４は、発熱素子となる半導体レーザ５で発生した熱が流入すると、その熱を伝導する熱伝導体を構成するものである。
【００２０】
なお、図１に示したＸ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸は、直交三軸の座標系を構成するものである。Ｘ軸は、光モジュールの幅方向を示す軸である。Ｙ軸は、光モジュールの上下方向を示す軸である。Ｚ軸は、光モジュールの縦方向を示す軸である。
【００２１】
パッケージ１は、ＴＥＣ３、サブマウント基板４、及び、半導体レーザ５を収納するものであって、回路基板２の表面に接触している。このパッケージ１の材質は、例えば、セラミック及びガラス等である。
【００２２】
また、パッケージ１は、全体として、上面が開口した箱型状をなしており、更に、パッケージ１の下部は、下方に向けて凸状をなす凸構造になっている。即ち、パッケージ１は、凸状下面及び凹状底面を有している。具体的には、パッケージ１は、最下面１ａ、下面１ｂ、最底面１ｃ、及び、底面１ｄを有している。
【００２３】
最下面１ａは、パッケージ１の下面の中で、最も下方に位置する凸面となっている。また、下面１ｂは、最下面１ａの両側部において、最下面１ａ及び最底面１ｃよりも上方に配置されている。
【００２４】
これに対応して、最底面１ｃは、パッケージ１の底面の中で、最も下方に位置する凹面となっており、最下面１ａと上下方向において対向している。底面１ｄは、最底面１ｃの両側部において、最底面１ｃよりも上方に配置されており、下面１ｂと上下方向において対向している。
【００２５】
回路基板２は、金属パターン２ａ及び複数の電極パッド２ｂを有している。金属パターン２ａは、回路基板２の表面に配置されている。電極パッド２ｂは、基板側電極パッドを構成するものであって、金属パターン２ａの両側部に配置されている。即ち、パッケージ１の最下面１ａは、金属パターン２ａに接触している。
【００２６】
ＴＥＣ３は、発熱素子となる半導体レーザ５で発生した熱を冷却するものである。このＴＥＣ３は、パッケージ１の最底面１ｃに接触している。また、サブマウント基板４は、ＴＥＣ３の上面に接触している。このサブマウント基板４の材質は、例えば、セラミック及びガラス等である。更に、半導体レーザ５は、サブマウント基板４の上面に接触している。
【００２７】
インターポーザ６は、後述するコンタクトピン７の設置間隔を、回路基板２における電極パッド２ｂの設定間隔に対応させるためのものである。また、インターポーザ６は、上下方向において、パッケージ１の下面１ｂと回路基板２の電極パッド２ｂとの間に配置されている。このようなインターポーザ６は、非導電性を有する材料から形成されている。
【００２８】
コンタクトピン７は、電極パッド２ｂの設置間隔に対応した間隔で、インターポーザ６を上下方向に貫通して、当該インターポーザ６に支持されている。このコンタクトピン７は、ばね状に形成されたばね部材であって、導電性を有する材料から形成されている。コンタクトピン７の材質は、例えば、ベリリウム銅等の金属である。
【００２９】
電極パッド８は、パッケージ１に設けられており、下面１ｂと底面１ｄとを上下方向において貫通するように配置されている。このとき、パッケージ１における下面１ｂ及び底面１ｄを含む側壁は、積層セラミックで形成されているため、電極パッド８の設置は、容易に行われる。ワイヤ９は、例えば、金で形成されており、半導体レーザ５と電極パッド８との間を、ワイヤボンディングで電気的に接続している。
【００３０】
そして、インターポーザ６に貫通支持されたコンタクトピン７は、回路基板２の電極パッド２ｂと電極パッド８における下面１ｂ側の端面との間において、圧縮状態で挟まれている。更に、コンタクトピン７の自然長は、回路基板２の電極パッド２ｂと電極パッド８における下面１ｂ側の端面との間の距離よりも長くなっている。これにより、コンタクトピン７は、回路基板２の電極パッド２ｂ、及び、電極パッド８における下面１ｂ側の端面を、ばね力によって押圧し、それらの間を電気的に接続している。
【００３１】
従って、回路基板２の電極パッド２ｂから入力された電気信号は、コンタクトピン７、電極パッド８、及び、ワイヤ９を順に通過して、半導体レーザ５に送信される。
【００３２】
また、半導体レーザ５で発生した熱は、サブマウント基板４、ＴＥＣ３、最底面１ｃ、及び、最下面１ａを順に伝達し、最終的に、回路基板２の金属パターン２ａに到達することで、光モジュールの外部に排出されたことになる。
【００３３】
次に、実施の形態１に係る光モジュールと、比較例に係る光モジュールとを、図２及び図３を用いて対比する。図２は、比較例に係る光モジュールの構成を示した斜視図である。図３Ａは、実施の形態１に係る光モジュールに対応した関係図であり、図３Ｂは、比較例に係る光モジュールに対応した関係図である。
【００３４】
図２に示すように、比較例に係るモジュールは、実施の形態１に係る光モジュールのパッケージ１、インターポーザ６、及び、電極パッド８に替えて、パッケージ１Ａ、インターポーザ６Ａ、及び、電極パッド８Ａを備えている。
【００３５】
パッケージ１Ａの下部は、上記凸構造にはなっていない。即ち、パッケージ１Ａは、最底面１ｃ、底面１ｄ、及び、下面１ｅを有するものの、最下面１ａを有してはいない。パッケージ１Ａの下面１ｅは、底面１ｄのみと上下方向において対向するパッケージ１の下面１ｂとは異なり、最底面１ｃ及び底面１ｄと上下方向において対向する面となっている。
【００３６】
インターポーザ６Ａは、パッケージ１Ａの下面１ｅと回路基板２の表面との間に配置されており、そのインターポーザ６Ａに貫通支持されたコンタクトピン７は、下面１ｅと金属パターン２ａとの間において、圧縮状態で挟まれている。即ち、パッケージ１Ａの下面１ｅは、回路基板２の金属パターン２ａに直接接触していない。また、電極パッド８Ａは、底面１ｄと下面１ｅとを上下方向において貫通するように配置されている。
【００３７】
従って、半導体レーザ５で発生した熱は、サブマウント基板４、ＴＥＣ３、最底面１ｃ、下面１ｅ、及び、コンタクトピン７を順に伝達し、最終的に、回路基板２の金属パターン２ａに到達することで、光モジュールの外部に排出されたことになる。
【００３８】
この結果、図３Ａに示すように、実施の形態１に係る光モジュールは、半導体レーザ５を使用する環境温度が７５℃に達しても、ＴＥＣ３の消費電力が２Ｗ以内に収まっている。これに対して、図３Ｂに示すように、比較例に係る光モジュールは、半導体レーザ５を２５℃で駆動する場合に、ＴＥＣ３が熱暴走を起こしてしまい、機能しなくなる。
【００３９】
即ち、比較例に係る光モジュールは、パッケージ１Ａの下部が凸構造になっていないため、インターポーザ６Ａをパッケージ１Ａの下面１ｅと回路基板２の金属パターン２ａとの間に配置しなくてはならず、パッケージ１Ａの下面１ｅを、回路基板２の金属パターン２ａに直接接触させることができない。これにより、比較例に係る光モジュールは、実施の形態１に係る光モジュールに比べて、排熱性能が低下する。よって、比較例に係るパッケージ１Ａに収納されたＴＥＣ３の消費電力は、増大する。
【００４０】
言い換えれば、実施の形態１に係る光モジュールは、パッケージ１の下部を凸構造とすることにより、その最下面１ａを、回路基板２の金属パターン２ａに直接接触させることができるので、排熱性能を向上させることができる。よって、パッケージ１に収納されたＴＥＣ３の消費電力は、減少する。
【００４１】
なお、図３Ａ及び図３Ｂを用いた対比においては、パッケージ１，１Ａの材質は、窒化アルミニウムとし、その熱伝導率は、１７０Ｗ／（ｍ・ｋ）になっている。また、コンタクトピン７の材質は、ベリリウム銅とし、その熱伝導率は、９０Ｗ／（ｍ・ｋ）になっている。更に、パッケージ１における最下面１ａと最底面１ｃとの間の厚みと、パッケージ１Ａにおける下面１ｅと最底面１ｃとの間の厚みとは、同じ厚みになっている。そして、ＴＥＣ３の大きさ及び冷却性能と、半導体レーザ５の駆動条件とは、パッケージ１，１Ａにおいて、同一になっている。
【００４２】
以上より、実施の形態１に係る光モジュールは、表面実装型のパッケージ１を用いることにより、実装密度を向上させることができる。また、実施の形態１に係る光モジュールは、パッケージ１の下部を凸構造にして、その最下面１ａを回路基板２の金属パターン２ａに直接接触させることにより、半導体レーザ５で発生した熱の排出性能を向上させることができる。これにより、実施の形態１に係る光モジュールは、小型化を図りつつ、排熱を効率的に行うことにより、消費電力を抑制することができる。
【００４３】
また、実施の形態１に係る光モジュールは、コンタクトピン７をばね状とすることにより、電極パッド２ｂ，８間の電気的接続を、コンタクトピン７の押圧力によって行うことができる。
【００４４】
更に、実施の形態１に係る光モジュールは、コンタクトピン７をインターポーザ６によって支持しているため、インターポーザ６をパッケージ１の下面１ｂと回路基板２の表面との間に挿入することにより、コンタクトピン７による電極パッド２ｂ，８間の電気的接続を行うことができる。
【００４５】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係る光モジュールの構成を示した斜視図である。
【００４６】
図４に示すように、実施の形態２に係る光モジュールは、実施の形態１に係る光モジュールのインターポーザ６及びコンタクトピン７に替えて、はんだバンプ１０を備えている。
【００４７】
はんだバンプ１０は、電極パッド８における下面１ｂ側の端面に塗布されて、リフロー工程において溶融されるものである。これにより、回路基板２の電極パッド２ｂと電極パッド８とは、電気的に接続されている。このとき、はんだバンプ１０の高さ寸法は、パッケージ１の下面１ｂと回路基板２の電極パッド２ｂとの間の高さ寸法と一致している。
【００４８】
従って、回路基板２の電極パッド２ｂから入力された電気信号は、はんだバンプ１０、電極パッド８、及び、ワイヤ９を順に通過して、半導体レーザ５に送信される。
【００４９】
また、半導体レーザ５で発生した熱は、サブマウント基板４、ＴＥＣ３、最底面１ｃ、及び、最下面１ａを順に伝達し、最終的に、回路基板２の金属パターン２ａに到達することで、光モジュールの外部に排出されたことになる。
【００５０】
なお、上述した実施の形態２に係る光モジュールは、電極パッド２ｂ，８間の電気的接続に、はんだバンプ１０を適用しているが、この電気的接続に限定されることはない。例えば、実施の形態２に係る光モジュールは、電極パッド２ｂ，８の各々に実装された金バンプに対して超音波振動を与えて、当該金バンプ同士を金属結合させることにより、電極パッド２ｂ，８間の電気的接続を行っても構わない。
【００５１】
以上より、実施の形態２に係る光モジュールは、電極パッド２ｂ，８間の電気的接続に、はんだバンプ１０または金バンプを適用することができるので、インターポーザ６及びコンタクトピン７を用いる必要がなく、部品点数を削減することができる。
【００５２】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３に係る光モジュールの構成を示した斜視図である。
【００５３】
図５に示すように、実施の形態３に係る光モジュールは、実施の形態１に係る光モジュールのインターポーザ６に替えて、インターポーザ１６を備えている。このインターポーザ１６は、発熱素子となる半導体レーザ５で発生した熱が流入すると、その熱を伝導する熱伝導体を構成するものである。
【００５４】
インターポーザ１６は、パッケージ１の最下面１ａと回路基板２の金属パターン２ａとの間に配置されてる。このインターポーザ１６の下部は、下方に向けて凸状をなす凸構造になっている。即ち、インターポーザ１６は、上面１６ａ、インターポーザ側最下面となる最下面１６ｂ、及び、インターポーザ側下面となる下面１６ｃを有している。そして、パッケージ１の最下面１ａは、上面１６ａに接触している。また、最下面１６ｂは、回路基板２の金属パターン２ａに接触している。
【００５５】
更に、インターポーザ１６は、複数のサーマルビア１６ｄを有している。このサーマルビア１６ｄは、回路基板２側への熱抵抗を低減し、半導体レーザ５で発生した熱を、回路基板２に向けて効率的に排出する。また、サーマルビア１６ｄは、銅等が充填されたものであって、インターポーザ１６において、上面１６ａと最下面１６ｂとを貫通するように設けられている。即ち、インターポーザ１６内に設けられたサーマルビア１６ｄは、パッケージ１の最下面１ａ及び回路基板２の金属パターン２ａに接触している。
【００５６】
従って、回路基板２の電極パッド２ｂから入力された電気信号は、コンタクトピン７、電極パッド８、及び、ワイヤ９を順に通過して、半導体レーザ５に送信される。
【００５７】
また、半導体レーザ５で発生した熱は、サブマウント基板４、ＴＥＣ３、最底面１ｃ、最下面１ａ、及び、サーマルビア１６ｄを順に伝達し、最終的に、回路基板２の金属パターン２ａに到達することで、光モジュールの外部に排出されたことになる。
【００５８】
以上より、実施の形態３に係る光モジュールは、パッケージ１の最下面１ａと回路基板２の金属パターン２ａとの間に、インターポーザ１６を配置しても、インターポーザ１６の下部を凸構造とすると共に、当該インターポーザ１６の内部にサーマルビア１６ｄを備えている。これにより、実施の形態３に係る光モジュールは、小型化を図りつつ、排熱を効率的に行うことにより、消費電力を抑制することができる。
【００５９】
実施の形態４．
図６Ａ及び図６Ｂは、実施の形態４に係る光モジュールの構成を示した図である。
【００６０】
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、実施の形態４に係る光モジュールは、実施の形態１に係る光モジュールに加えて、窓１１、レンズ１２、及び、光ファイバ１３を備えている。レンズ１２及び光ファイバ１３は、光学部品である。
【００６１】
窓１１は、パッケージ１の側壁において、半導体レーザ５のレーザ出射口と対向するように開口している。レンズ１２は、半導体レーザ５から出射されたレーザ光を、透過させることにより、窓１１に向けて出力するものである。光ファイバ１３は、レンズ１２によって出力されたレーザ光を結合させて、光モジュールの外部に送信するものである。
【００６２】
ここで、光学部品となるレンズ１２及び光ファイバ１３は、光モジュールにおける光の入出力低下を抑えるために、高精度に位置決めされた状態で、設置されなければならない。しかしながら、半導体レーザ５、レンズ１２、及び、光ファイバ１３の相対的な位置関係は、パッケージ１に作用する応力によって変化してしまうおそれがある。特に、パッケージ１は、その下部を凸構造にしているため、段差方向となるＸ軸方向において、歪みが生じ易くなっている。
【００６３】
そこで、半導体レーザ５、レンズ１２、及び、光ファイバ１３は、それらの軸心が、歪が生じ易いＸ軸方向に対して直交するＺ軸方向と一致するように配置されている。即ち、半導体レーザ５、レンズ１２、及び、光ファイバ１３は、パッケージ１の凸状断面に対して直交する方向に沿って、光軸を有している。
【００６４】
以上より、実施の形態４に係る光モジュールは、パッケージ１の下部を凸構造にしても、当該凸構造によって発生する歪みに起因した光学損失を、低減することができる。
【００６５】
但し、パッケージ１と、回路基板２、ＴＥＣ３、サブマウント基板４、半導体レーザ５、インターポーザ６，１６、コンタクトピン７、電極パッド８、ワイヤ９、及び、はんだバンプ１０等との位置関係は、上述した実施の形態１−４におけるそれらの位置関係に限定されることはない。
【００６６】
パッケージ１、サブマウント基板４、コンタクトピン７、ワイヤ９、及び、金バンプ等の材質は、上述した実施の形態１−４における各材質に限定されることはない。例えば、サブマウント基板４の材質を金属にした場合には、当該サブマウント基板４は、半導体レーザ５で発生した熱を効率良く逃がすことできる。
【００６７】
パッケージ１、回路基板２、ＴＥＣ３、サブマウント基板４、半導体レーザ５、インターポーザ６，１６、コンタクトピン７、電極パッド８、はんだバンプ１０等の形状及び構成は、上述した実施の形態１−４における各形状及び各構成に限定されることはない。
【００６８】
例えば、パッケージ１は、最下面１ａと最底面１ｃとによって形成される底板部内に、銅を充填したサーマルビアを設けた構成、または、最下面１ａと最底面１ｃとによって形成される底板部に、他の部位よりも熱伝導性が良好な金属板を設けた構成としても構わない。これにより、パッケージ１は、半導体レーザ５で発生した熱を、最下面１ａから効率良く逃がすことできる。
【００６９】
また、実施の形態１−４に係る光モジュールは、発光素子となる半導体レーザ５を、受光素子等の各種素子に替えても、同じ効果を得ることができる。このように、受光素子を適用した場合には、光ファイバ１３を介して入力された光信号は、上述した、電気信号の送信経路を逆方向に辿ることになる。
【００７０】
更に、レンズ１２は、パッケージ１の内側に設置されているが、窓１１の外側に取り付けても構わない。レンズ１２の数量及び種類は、適宜設定可能である。レンズ１２は、コリメートレンズ及び集光レンズであっても構わない。
【００７１】
そして、実施の形態１−４に係る光モジュールは、パッケージ外部からパッケージ内部への電気信号入力用途として用いているが、パッケージ内部からパッケージ外部への電気信号出力用途として用いても構わない。
【００７２】
なお、本願発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは、各実施の形態における任意の構成要素の変形、もしくは、各実施の形態における任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
この発明に係る光モジュールは、発熱素子を内部に収納する表面実装型のパッケージの下部を、下方に向けて凸状をなす凸構造とすることで、小型化を図りつつ、排熱を効率的に行うことにより、消費電力を抑制することができ、光学部品を収納したパッケージを実装するようにした光モジュールに適している。
【符号の説明】
【００７４】
１  パッケージ、１ａ  最下面、１ｂ  下面、１ｃ  最底面、１ｄ  底面、２  回路基板、２ａ  金属パターン、２ｂ  電極パッド、３  ＴＥＣ、４  サブマウント基板、５  半導体レーザ、６  インターポーザ、７  コンタクトピン、８  電極パッド、９  ワイヤ、１０  はんだバンプ、１１  窓、１２  レンズ、１３  光ファイバ、１６  インターポーザ、１６ａ  上面、１６ｂ  最下面、１６ｃ  下面、１６ｄ  サーマルビア。
【図１】
2020044396.tif 000003
【図２】
2020044396.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年1月16日(2019.1.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この発明に係る光モジュールは、発熱素子を内部に収納する表面実装型のパッケージと、パッケージの下部を、下方に向けて凸状をなす凸構造とすることにより形成される最下面と、パッケージにおける最下面以外の下面に設けられ、発熱素子に対する信号の入力及び出力を可能とする電極パッドと、最下面と熱伝導体との間に配置され、非導電性を有するインターポーザとを備えることを特徴とするものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱素子を内部に収納する表面実装型のパッケージと、
前記パッケージの下部を、下方に向けて凸状をなす凸構造とすることにより形成される最下面と、
前記パッケージにおける前記最下面以外の下面に設けられ、前記発熱素子に対する信号の入力及び出力を可能とする電極パッドと、
前記最下面と熱伝導体との間に配置され、非導電性を有するインターポーザとを備える
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記最下面と前記熱伝導体との間に配置される前記インターポーザの内部に設けられ、前記最下面から伝わった熱を、前記熱伝導体に排出するサーマルビアを備える
ことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
前記熱伝導体を構成する回路基板に設けられる基板側電極パッドと、
前記電極パッド及び前記基板側電極パッドをばね力によって押圧し、導電性を有するばね部材とを備え、
前記ばね部材は、前記インターポーザに支持される
ことを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記インターポーザは、
前記インターポーザの下部を、下方に向けて凸状をなす凸構造とすることにより形成され、前記熱伝導体に接触するインターポーザ側最下面と、
前記インターポーザにおける前記インターポーザ側最下面以外のインターポーザ側下面とを有し、
前記サーマルビアは、前記インターポーザの上面と前記インターポーザ側最下面との間を貫通するように設けられ、
前記ばね部材は、前記インターポーザの上面及び前記インターポーザ側下面を貫通して支持される
ことを特徴とする請求項３記載の光モジュール。
【請求項５】
前記インターポーザは、
前記最下面と前記熱伝導体との間に配置されるとともに、前記下面と前記回路基板との間に配置される
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の光モジュール。
【請求項６】
前記パッケージは、その内部に光学部品を収納する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の光モジュール。
【請求項７】
前記光学部品は、
前記パッケージの凸状断面に対して直交する方向に沿って、光軸を有する
ことを特徴とする請求項６記載の光モジュール。
【請求項８】
前記最下面を貫通するように設けられるサーマルビアを備える
ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の光モジュール。
【請求項９】
前記最下面は、前記下面の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の光モジュール。
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月20日(2019.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この発明に係る光モジュールは、発熱素子を内部に収納する表面実装型のパッケージと、パッケージの下部を、下方に向けて凸状をなす凸構造とすることにより形成される最下面と、パッケージにおける最下面以外の下面に設けられ、発熱素子に対する信号の入力及び出力を可能とする電極パッドと、最下面と熱伝導体との間に、最下面及び熱伝導体に接触するように配置され、非導電性を有するインターポーザとを備えることを特徴とするものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱素子を内部に収納する表面実装型のパッケージと、
前記パッケージの下部を、下方に向けて凸状をなす凸構造とすることにより形成される最下面と、
前記パッケージにおける前記最下面以外の下面に設けられ、前記発熱素子に対する信号の入力及び出力を可能とする電極パッドと、
前記最下面と熱伝導体との間に、前記最下面及び前記熱伝導体に接触するように配置され、非導電性を有するインターポーザとを備える
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記最下面と前記熱伝導体との間に配置される前記インターポーザの内部に設けられ、前記最下面から伝わった熱を、前記熱伝導体に排出するサーマルビアを備える
ことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
前記熱伝導体を構成する回路基板に設けられる基板側電極パッドと、
前記電極パッド及び前記基板側電極パッドをばね力によって押圧し、導電性を有するばね部材とを備え、
前記ばね部材は、前記インターポーザに支持される
ことを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記インターポーザは、
前記インターポーザの下部を、下方に向けて凸状をなす凸構造とすることにより形成され、前記熱伝導体に接触するインターポーザ側最下面と、
前記インターポーザにおける前記インターポーザ側最下面以外のインターポーザ側下面とを有し、
前記サーマルビアは、前記インターポーザの上面と前記インターポーザ側最下面との間を貫通するように設けられ、
前記ばね部材は、前記インターポーザの上面及び前記インターポーザ側下面を貫通して支持される
ことを特徴とする請求項３記載の光モジュール。
【請求項５】
前記インターポーザは、
前記最下面と前記熱伝導体との間に配置されるとともに、前記下面と回路基板との間に配置される
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の光モジュール。
【請求項６】
前記パッケージは、その内部に光学部品を収納する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の光モジュール。
【請求項７】
前記光学部品は、
前記パッケージの凸状断面に対して直交する方向に沿って、光軸を有する
ことを特徴とする請求項６記載の光モジュール。
【請求項８】
前記最下面を貫通するように設けられるサーマルビアを備える
ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の光モジュール。
【請求項９】
前記最下面は、前記下面の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の光モジュール。
【国際調査報告】
2020044396.tif 000009
2020044396.tif 000010
2020044396.tif 000011
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