(57)【要約】【課題】電気的絶縁を簡単な構造で安価に実現することができる光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュール１は、セラミック層５〜７からなる積層セラミックパッケージ４を備えている。下部セラミック層５には光素子２が実装され、中間セラミック層６には電子部品３が実装されている。上部セラミック層７は、積層セラミックパッケージ４の側壁を構成している。上部セラミック層７の上面７ａと下面７ｂとは、電気的に絶縁（分離）された状態となっている。上部セラミック層７の上面７ａには、金属リング１４、ホルダ１６及びジョイント１９を介して金属スリーブ２２が接合されている。金属スリーブ２２内には、光素子２と光結合される光ファイバ２４を保持したフェルール２５が配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光素子を内蔵する積層セラミックパッケージと、
前記積層セラミックパッケージに固定され、前記光素子と光結合される光ファイバを収容する金属筒状部材とを備え、
前記積層セラミックパッケージは、前記光素子が実装される第１セラミック層と、前記第１セラミック層の上に積層された第２セラミック層とを有し、
前記金属筒状部材は、前記第２セラミック層の上面に接合され、
前記第２セラミック層の上面と下面とは電気的に絶縁されていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記第１セラミック層は、前記第１セラミック層の上面及び下面にそれぞれ設けられた回路パターン同士を電気的に接続するビアを有し、
前記第２セラミック層は、前記光素子を取り囲むように設けられたパッケージ側壁を形成してい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】
本発明は、光通信等で使用される光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光モジュールとしては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の光モジュールは、光素子を内蔵するパッケージと、光ファイバフェルールを保持するレセプタクルとを備え、パッケージとレセプタクルとが下金属リング、絶縁体リング及び上金属蓋を介して結合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−８４６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術のようにパッケージとレセプタクルとの間を絶縁することにより、ＥＭＣ特性の改善に効果的となる。しかし、円筒状の絶縁部品を金属部品の間に介在させて両者を圧入または接着する方法では、部品点数が多くなり、部品コストの増大につながることがある。
【０００５】
本発明の目的は、電気的絶縁を簡単な構造で安価に実現することができる光モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光モジュールは、光素子を内蔵する積層セラミックパッケージと、積層セラミックパッケージに固定され、光素子と光結合される光ファイバを収容する金属筒状部材とを備え、積層セラミックパッケージは、光素子が実装される第１セラミック層と、第１セラミック層の上に積層された第２セラミック層とを有し、金属筒状部材は、第２セラミック層の上面に接合され、第２セラミック層の上面と下面とは電気的に絶縁されていることを特徴とするものである。
【０００７】
このように本発明の光モジュールにおいては、第１セラミック層及び第２セラミック層を有する積層セラミックパッケージを設け、第１セラミック層に光素子を実装し、第２セラミック層の上面に金属筒状部材を接合する。ここで、第２セラミック層の上面と下面とを電気的に絶縁することにより、円筒状の絶縁部品を金属部品の間に介在させなくても、積層セラミックパッケージの第１セラミック層と金属筒状部材とが電気的に絶縁されるようになる。これにより、部品点数の増大が抑えられるため、光モジュールの電気的絶縁を簡単な構造で安価に実現することができる。
【０００８】
好ましくは、第１セラミック層は、第１セラミック層の上面及び下面にそれぞれ設けられた回路パターン同士を電気的に接続するビアを有し、第２セラミック層は、光素子を取り囲むように設けられたパッケージ側壁を形成している。この場合には、第２セラミック層の上面と下面との電気的絶縁が簡単に行えると共に、光素子及びその他の電子部品をスペース効率良く第１セラミック層に実装することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光モジュールの電気的絶縁を簡単な構造で安価に実現することができる。これにより、例えばＥＭＣ特性に優れた光トランシーバを安価に構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係わる光モジュールの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した光モジュールの断面図である。
【図３】図１に示した光モジュールの要部拡大断面図である。
【図４】図１に示した光モジュールを備えた光トランシーバを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係わる光モジュールの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係わる光モジュールの一実施形態を示す斜視図である。図２は、図１に示した光モジュールの断面図であり、図３は、図１に示した光モジュールの要部拡大断面図である。各図において、本実施形態の光モジュール１は、発光素子を有する発光モジュールもしくは受光素子を有する受光モジュールとして用いられるものである。
【００１３】
光モジュール１は、光素子（発光素子または受光素子）２及び複数の電子部品３が配置される積層セラミックパッケージ４を備えている。積層セラミックパッケージ４は、下部セラミック層５、中間セラミック層６、上部セラミック層７からなる３層構造を有している。中間セラミック層６は、下部セラミック層５の上に積層され、上部セラミック層７は、中間セラミック層６の上に積層されている。これらのセラミック層５〜７は、加工性に優れるアルミナで形成されている。積層セラミックパッケージ４は、セラミック層５〜７を重ね合わせた状態で焼結することにより形成される。
【００１４】
下部セラミック層５の外形は、略矩形となっている。下部セラミック層５の上面及び下面には、金属製の回路配線パターン（メタライズ層）８がそれぞれ設けられている。下部セラミック層５には、上下の回路配線パターン８同士を電気的に接続する複数のビア９が下部セラミック層５を貫通するように設けられている。また、下部セラミック層５の下面には、外部接続端子（図示せず）が設けられている。
【００１５】
中間セラミック層６の外形は、下部セラミック層５と同様に略矩形となっている。また、中間セラミック層６の厚みは、下部セラミック層５と同様である。中間セラミック層６の上面及び下面には、金属製の回路配線パターン１０がそれぞれ設けられている。中間セラミック層６には、上下の回路配線パターン１０同士を電気的に接続する複数のビア１１が中間セラミック層６を貫通するように設けられている。
【００１６】
中間セラミック層６の中央部分には、開口部１２が形成されている。この開口部１２は、光素子２を下部セラミック層５に実装するためのキャビティを形成している。つまり、開口部１２により露出している下部セラミック層５の上面中央部には、光素子２が実装されている。光素子２は、半導体レーザ等の発光素子もしくはフォトダイオード等の受光素子である。
【００１７】
上部セラミック層７は、中間セラミック層６に複数の電子部品３を実装するためのキャビティを形成するように略矩形環状を呈しており、積層セラミックパッケージ４の側壁を構成している。つまり、中間セラミック層６の上面には、ＩＣ、抵抗及びコンデンサ等の電子部品３が実装されたり、配線用のワイヤリング等が行われている。よって、上部セラミック層７は、光素子２及び複数の電子部品３を取り囲むように設けられていることとなる。上部セラミック層７の厚みは、中間セラミック層６の厚みよりも大きくなっている。
【００１８】
上部セラミック層７の上面７ａ及び下面７ｂには、金属製の回路配線パターン１３がそれぞれ設けられている。ただし、上部セラミック層７には、上下の回路配線パターン１３同士を電気的に接続するビアは設けられていない。従って、上部セラミック層７の上面７ａと下面７ｂとは、電気的に完全に絶縁（分離）された状態となっている。
【００１９】
なお、セラミック層５〜７をアルミナで形成することで、シート加工や穴加工、回路配線パターン８，１０，１３及びビア９，１１の形成が容易に行えるようになり、積層セラミックパッケージ４を安価に製造することができる。
【００２０】
上部セラミック層７の上面の回路配線パターン（メタライズ層）１３には、略矩形環状の金属リング１４がロウ付け等により固定されている。金属リング１４の上面には、レンズ１５を保持する金属製のホルダ１６がシームシール等により気密に固定されている。
【００２１】
ホルダ１６は、金属リング１４に接合され、積層セラミックパッケージ４の上部開口を覆い塞ぐフタ部１７と、このフタ部１７と一体化された筒状部１８とを有している。筒状部１８の軸心は、積層セラミックパッケージ４の上下面に対して直交している。レンズ１５は、筒状部１８の内周面から張り出すように設けられた環状保持部１８ａに固定されている。このようなホルダ１６を金属リング１４に固定するときは、レンズ１５と光素子２との光軸ズレが小さくなるように、金属リング１４に対するホルダ１６の位置を調整する。
【００２２】
ホルダ１６には、金属製のジョイント１９がＹＡＧ溶接等により固定されている。ジョイント１９は、光を通すための貫通穴２０ａを有する基部２０と、この基部２０と一体化された筒状部２１とを有している。そして、その筒状部２１の内周面がホルダ１６の筒状部１８の外周面に接合されている。
【００２３】
ジョイント１９の基部２０には、金属スリーブ２２がＹＡＧ溶接等により固定されている。金属スリーブ２２の内部には、ジルコニアスリーブ２３が配置されている。ジルコニアスリーブ２３内のジョイント１９側には、光素子２と光結合される光ファイバ２４を保持したフェルール２５が配置されている。また、金属スリーブ２２の内部には、フェルール２５を圧入固定する金属筒状体２６がジルコニアスリーブ２３に隣接して配置されている。金属スリーブ２２の外周面には、環状の保持溝２７ａを有するフランジ部２７が設けられている。金属スリーブ２２をジョイント１９の基部２０に固定するときは、レンズ１５と光ファイバ２４との光軸ズレが小さくなるように金属スリーブ２２の位置調整を行う。
【００２４】
このような光モジュール１において、積層セラミックパッケージ４の内部は、窒素置換された状態でホルダ１６及びレンズ１５により気密封止された空間となっている。これにより、水分等によるデバイス部品の劣化を抑制することができる。
【００２５】
光モジュール１は、図４に示すような光トランシーバ２８に組み込まれる。光トランシーバ２８はハウジング２９を有し、このハウジング２９の前端側部分は、光モジュール１と結合される光コネクタ（図示せず）をガイドするレセプタクル部３０を形成している。レセプタクル部３０には、光モジュール１を保持するための保持用突起３１が設けられている。この保持用突起３１が光モジュール１における金属スリーブ２２の保持溝２７ａに嵌合することで、光モジュール１がハウジング２９に保持された状態となる。
【００２６】
光トランシーバ２８においては、ＥＭＣのシールド性を確保するために、レセプタクル部３０が金属からなっているか、或いはレセプタクル部３０の内周面に金属メッキが施されている。
【００２７】
また、光トランシーバ２８内には、電子部品３２が実装される回路基板３３が配置されている。回路基板３３は、実装面３３ａが積層セラミックパッケージ４の底面と直交するように配置されている。積層セラミックパッケージ４の底面の外部接続端子と回路基板３３の実装面３３ａの外部接続端子とは、フレキシブル基板３４を介して接続されている。
【００２８】
このような光トランシーバ２８は、図示しない通信装置のフロントパネルに搭載される。光トランシーバ２８のハウジング２９等の金属部分は、通信装置のフレームグランドに接地される。このため、レセプタクル部３０に保持される光モジュール１の金属スリーブ２２、ジョイント１９、ホルダ１６及び金属リング１４は、フレームグランドに接地されることとなる。
【００２９】
一方、光モジュール１の積層セラミックパッケージ４は、上部セラミック層７の上面７ａと下面７ｂとが電気的に絶縁された構造となっている。このため、積層セラミックパッケージ４における上部セラミック層７の下面７ｂ（中間セラミック層６の上面）から下側の回路は、フレームグランドとは独立した構成となる。
【００３０】
積層セラミックパッケージ４のセラミック層５，６に設けられた回路配線パターン８，１０は、フレキシブル基板３４を介して回路基板３３と電気的に接続されている。このため、回路配線パターン８，１０のグランドラインは、回路基板３３のシグナルグランドに接地されることになる。
【００３１】
ここで、光モジュール１を発光モジュールとした場合には、発光素子に変調信号を供給する駆動回路からノイズが発生することがある。このノイズは、回路基板３３上の信号ライン及びこれに近接するグランドラインを伝搬して、発光モジュールに到達する。しかし、発光モジュールでは、フレームグランドとシグナルグランドとが分離されているため、ノイズの伝搬が抑制されるようになる。これにより、光トランシーバ２８から放射されるノイズを抑制することができる。また、金属スリーブ２２等の部品がフレームグランドに接地されているため、ノイズ伝搬のシールド効果を発揮することができる。
【００３２】
一方、光モジュール１を受光モジュールとした場合には、外部環境を伝搬してきたノイズが光トランシーバ２８のハウジング２９に伝搬したとしても、受光モジュールにおいてフレームグランドとシグナルグランドとが分離されているため、ノイズが遮断される。従って、ＥＭＣ耐性の高い光トランシーバ２８を構築することができる。
【００３３】
以上のように本実施形態の光モジュール１は、光素子２及び電子部品３を内蔵する３層構造の積層セラミックパッケージ４と、この積層セラミックパッケージ４の上面に金属リング１４、ホルダ１６及びジョイント１９を介して固定され、フェルール２５を収容する金属スリーブ２２とを備えている。
【００３４】
このとき、積層セラミックパッケージ４において、上部セラミック層７の上面７ａと下面７ｂとは電気的に絶縁されている。このため、金属スリーブ２２、ジョイント１９及びホルダ１５等の異なる金属部品の間に円筒状のセラミック部品（絶縁部材）を介在させる必要が無いので、金属スリーブ１１やジョイント１９、ホルダ１５を単純な形状の金属部品で構成することができる。また、部品点数の増大を抑えることもできる。これにより、光モジュール１の電気的絶縁を簡単な構造で且つ安価に実現することができる。その結果、光モジュール１の製造コストを低減することが可能となる。
【００３５】
また、セラミック部品を異なる金属部品の間に介在させて両者を圧入して固定する方法では、セラミック部品の割れが生じないように圧入力を精度良く管理する必要がある。また、セラミック部品を異なる金属部品の間に介在させて両者を接着で固定する方法では、接着剤硬化工程により生産性の低下が発生する。しかし、本実施形態では、積層セラミックパッケージ４にて電気的絶縁を行うので、光モジュール１の製造工程の複雑化を抑制し、生産性を向上させることができる。また、品質に優れた光モジュール１を得ることができる。
【００３６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、積層セラミックパッケージ４を３層構造としたが、積層セラミックパッケージ４の層数としては２層以上であれば良い。
【００３７】
また、上記実施形態では、積層セラミックパッケージ４の底面と光トランシーバ２８の回路基板３３とをフレキシブル基板３４で接続するようにしたが、回路基板３３の寸法や配置箇所等によっては積層セラミックパッケージ４を回路基板３３に直接接続しても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１…光モジュール、２…光素子、４…積層セラミックパッケージ、５…下部セラミック層（第１セラミック層）、６…中間セラミック層（第１セラミック層）、７…上部セラミック層（第２セラミック層）、８…回路配線パターン、９…ビア、１０…回路配線パターン、１１…ビア、１６…ホルダ（金属筒状部材）、１９…ジョイント（金属筒状部材）、２２…金属スリーブ（金属筒状部材）、２４…光ファイバ、２５…フェルール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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