(57)【要約】【課題】光モジュールの温度制御構造において、半田玉の発生を抑制しつつ寸法を小さくする。【解決手段】光モジュールの温度制御構造は、温度が制御される素子上面を有する温度制御素子と、素子上面の所定領域上に配置されるキャリア下面と、キャリア下面から上方向に向けて外側に傾斜するキャリア側面とを有する導熱性キャリアと、所定領域の外側における素子上面とキャリア側面とによって形成される窪みに充填された半田とを備える。窪みが半田プールとして機能することにより半田玉の発生が抑制される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度が制御される素子上面を有する温度制御素子と、
前記素子上面の所定領域上に配置されるキャリア下面と、前記キャリア下面から上方向に向けて外側に傾斜するキャリア側面とを有する導熱性キャリアと、
前記所定領域の外側における前記素子上面と前記キャリア側面とによって形成される窪みに充填された半田
とを具備する光モジュールの温度制御構造。
【請求項２】
請求項１に記載された光モジュールの温度制御構造であって、
前記キャリア下面と前記キャリア側面には前記半田の濡れ性を向上させるメッキが施されている
光モジュールの温度制御構造。
【請求項３】
請求項１に記載された光モジュールの温度制御構造であって、
前記キャリア下面には前記半田の濡れ性を向上させるメッキが施され、前記キャリア側面には前記メッキが施されていない
光モジュールの温度制御構造。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載された光モジュールの温度制御構造と、
前記キャリアの上面上に配置された光平面型導波路
とを具備する光モジュール。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載された光モジュールの温度制御構造と、
前記キャリアの上面上に配置された波長可変機能を有するレーザ光源
とを具備する光モジュール。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかに記載された光モジュールの温度制御構造と、
前記キャリアの上面上に配置され、入射した光に応答してアバランシェフォトダイオードが電気信号を生成することによって光信号を受信する光受信部
とを具備する光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュールの温度制御構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信システムの高速・大容量化に伴い、波長分割多重通信（Ｄ−ＷＤＭ）のような高機能な光通信用モジュールが必要とされている。更に、一般の電子部品と同様に光通信用モジュールの小型化も求められている。このような要求に応じるために、光通信用モジュールの各構成部品の小型化が求められている。
【０００３】
以下に光モジュールの温度制御素子の半田付けに関して説明する。特許文献１〜３は、この技術分野における先行技術の例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９３００３号公報
【特許文献２】特開平１１−２９５５６０号公報
【特許文献３】特表２００８−５０４７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光モジュールの温度を制御するために、一般的に以下の構造が形成される。温度制御素子の上に導熱性キャリアが半田で固定される。導熱性キャリアの上に光学部品が搭載される。光学部品の温度は、導熱性キャリアを介して温度制御素子によって制御される。
【０００６】
キャリアと温度制御素子を半田で固定する際、キャリアの外形が温度制御素子より大きい寸法を有すると、図２に示す参考例のような問題が発生する可能性がある。図２は、温度制御素子１０３と、それより大きいキャリア１０２とを示す側面図である。キャリア１０２は、半田１０４ａによって温度制御素子１０３上に固定される。この際、温度制御素子１０３からはみ出したキャリア１０２の裏面に余剰な半田が付着して、半田玉１０８が形成されることがある。
【０００７】
このような半田玉１０８は特に、より強固な半田固着を行うためにキャリア１０２と温度制御素子１０３をスクラブ（＝擦り合わせ）した場合に顕著となる。形成された半田玉１０８は、振動や衝撃により脱落してパッケージ内で電気ショートの原因になったり、光学部品を物理的に損傷したりする恐れがある。
【０００８】
図１は、このような問題を避けるための参考例における光モジュールを示す。この参考例のように、一般的にキャリア１０２の外形寸法は温度制御素子１０３より充分に小さく設計される。この場合、半田１０４は温度制御素子１０３の周縁領域の上面やキャリア１０２の側面に付着する。そのため半田玉１０８の形成を避けることができる。
【０００９】
しかしながら、昨今の高機能な光通信モジュールは部品のサイズが大型化しているため、面積が大きいキャリア１０２が求められる場合がある。一方で、製品の仕様上、モジュールサイズを大型にできない場合がある。そのため大きなキャリア１０２を小型モジュールに収める必要が生じている。そこで、キャリア１０２と温度制御素子１０３の寸法差を、可能な限り小さくすることが求められている。
【００１０】
半田玉の発生を抑制しつつ、キャリアと温度制御素子の寸法差を小さくすることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
光モジュールの温度制御構造は、温度が制御される素子上面を有する温度制御素子と、素子上面の所定領域上に配置されるキャリア下面とキャリア下面から上方向に向けて外側に傾斜するキャリア側面とを有する導熱性キャリアと、所定領域の外側における素子上面とキャリア側面とによって形成される窪みに充填された半田とを備える。窪みが半田プールとして機能することにより半田玉の発生が抑制される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、キャリア側面に半田プールを設けた構造を用いることで半田玉の発生を抑制し、キャリアと温度制御素子の寸法差を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は参考例における光モジュールを示す。
【図２】図２は参考例における光モジュールを示す。
【図３】図３は第１実施形態における光モジュールを示す。
【図４】図４は第２実施形態における光モジュールを示す。
【図５】図５は第３実施形態における光モジュールを示す。
【図６】図６は光モジュールの製造方法の一工程を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
図３は、本発明の第１実施形態における光モジュールの温度制御構造を示す側面図である。光モジュール１は、温度制御素子３と、導熱性のキャリア２と、光デバイス５とを備える。温度制御素子３の上面には、濡れ性を向上させる低融点のメッキ６が施される。メッキ６の材料としては、金、錫、半田が例示される。キャリア２の下面（温度制御素子３の上面と対向する面）にも、濡れ性を向上させるメッキ７が同様に施される。
【００１６】
温度制御素子３の上に導熱性のキャリア２が配置される。キャリア２は、半田４により温度制御素子３の上に固定される。キャリア２の上に光デバイス５が配置される。光デバイス５は、キャリア２を介して温度制御素子３によって温度を制御されることにより、光特性を制御される。
【００１７】
キャリア２の上面は、光デバイス５を搭載するために十分な大きさの平面形状を有する。キャリア２の側面は上側（温度制御素子３が配置されている側と反対側）に向って外側に傾斜するように、すなわち平面形状の断面積が下側ほど小さくなるように、テーパー形状に加工される。その断面図は上面を底面とする台形である。その結果、キャリア２の裏面（温度制御素子３と半田４によって固定される側の面）の幅や長さは温度制御素子３の上面よりも小さくなるように設計される。
【００１８】
このような構成において、キャリア２の下面は、温度制御素子３によって温度が制御される素子上面の所定領域上に配置される。素子上面の所定領域の外側である周縁領域と、キャリア２の側面とによって窪みが形成される。キャリア２と温度制御素子３とを固定するために半田付けする際、半田４はこの窪みに充填される。その結果、窪みはこの半田４が溜まる半田プールとして機能する。キャリア２の下面にはメッキ７が施され、キャリア２の側面にはメッキ７が施されずキャリア２を形成する材料が側面に露出する。こうした側面に半田４は付着しない。そのため半田４は図３に示したように、温度制御素子３のメッキ６の上に、キャリア２の下端の高さまで付着する。
【００１９】
キャリア２と温度制御素子３を固着する際に逃げた半田は、半田プールに溜まるために、半田玉１０８の発生を抑制することができる。更に、キャリア２（特にその上面）と温度制御素子３の寸法差を小さくすることができる。そのため、キャリア上面には大型のレーザ光源やその他の光学部品を光デバイス５として搭載した場合でも、光デバイス５の大きさに対して温度制御素子３の大きさを小さく抑えることができる。
【００２０】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態における光モジュールを示す。本実施形態における光モジュール１ａは、第１実施形態における光モジュール１に加えて、キャリア２の側面に半田４ａの濡れ性を向上させるメッキ７ａが施されている。キャリア２と温度制御素子３とは低融点の半田４ａで固着される。第１実施形態と同様に、キャリア２は上面が広く下面が狭い構造を有する。その断面は上側を底辺とする台形である。キャリア２の下面の幅（縦方向及び横方向の寸法）は、温度制御素子３の上面の幅より狭い。
【００２１】
このような構造により、キャリア２と温度制御素子３を固着する際に逃げた半田４ａは、キャリア２側面に付着する。この構造により、キャリア２下面の半田玉の生成を回避すると共に、キャリア２の上面の面積を広げることができる。そのため、キャリア２上面には大型のレーザ光源やその他の光学部品を光デバイス５として搭載することができる。
【００２２】
第２実施形態においては、半田４ａがキャリア２側面に付着するために、第１実施形態に比べて半田プールの容量が大きい。そのため、余剰の半田の量が多い場合でも半田玉の形成を抑えることが可能である。また、キャリア２の上面と下面の面積差をより大きく設計することができるため、温度制御素子３の大きさに比べて、更に大きい光デバイス５を搭載することができる。
【００２３】
一方、第１実施形態のようにキャリア２の側面にメッキ７が施されない構造には、製造工程が少ないという利点がある。図６に示すように、キャリア２を製造する際に、一枚板の材料１１の両面に予めメッキ１２、１３が施されることにより、キャリア母材１０が形成される。その後、テーパー状の切断面１４に沿ってキャリア母材１０が切断される。その結果、側面にメッキ７が施されず、下面にメッキ７が施されたキャリア２が形成される。このような製造は、個々のキャリア２に対してメッキ７を施して第２実施形態におけるキャリアを製造する方法に比べて、工程数が少ない。従って、半田プールの容量が充分であると考えられる場合には、第１実施形態の構造が望ましい。
【００２４】
［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態における光モジュールを示す。本実施形態における光モジュール１ｂのキャリア２ａは、テーパー状の側面に替えて、少なくとも２段の階段状の側面を有する。上段８は、キャリア２ａの上面及び下面に対して垂直な側面を有する。上段９も、キャリア２ａの上面及び下面に対して垂直な側面を有する。上段８の平面形状は、下段９の平面形状よりも大きく形成される。キャリア２ａの周囲、少なくともその下面と下段９の側面とに、メッキ７ｂが施される。このような構成によっても、キャリア２ａの段差と温度制御素子３の上面とによって半田プールを形成し、半田玉の形成を抑えることができる。
【００２５】
実施形態１から３の温度制御構造を有する光モジュールにおいて、光デバイス５として、平面型光導波路（ＰＬＣ、Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成されたリング共振器型レーザ光源が好適に用いられる。一般に、半導体レーザ光源と比較して、ＰＬＣで構成されたリング共振器型レーザ光源はフットプリントが大きくなる。上記実施形態の構造を採用することで、温度制御素子３の寸法に比べてキャリア上面の面積を広くとることができ、フットプリントが大きい光デバイスを搭載することが容易になる。
【００２６】
更に、実施形態１から３の温度制御構造を有する光モジュールにおいて、光デバイス５として、レーザ光源が波長可変機能を持つレーザ光源を有する光デバイスも好適に用いられる。一般に、波長可変機能を持つ光送信モジュールでは、その構成部品であるレーザ光源や波長ロッカに高精度の温度制御が要求される。また、単波長レーザと比較して光学部品の点数が多くなる。そこで、上記実施形態の構造を採用することにより、多くの光学部品を温度制御されたキャリアに搭載しながら、モジュール寸法を小型化することができる。
【００２７】
更に、実施形態１から３の温度制御構造を有する光モジュールにおいて、光デバイス５として、ＡＰＤ（アバランシェ・フォトダイオード）を搭載した光受信モジュールも好適に用いられる。このような光受信モジュールは、入射した光に応答してアバランシェフォトダイオードが電気信号を生成することによって光信号を受信する。ＡＰＤは温度によって増倍率が変化するため、温度制御が必要である。また、高周波を扱うため、信号ラインの短小化やパッケージの小型化が要求される。そのためモジュール寸法を小型化できる上記実施形態の構造が有効である。
【符号の説明】
【００２８】
１、１ａ、１ｂ  光モジュール
２、２ａ  キャリア
３  温度制御素子
４、４ａ、４ｂ  半田
５  光デバイス
６  メッキ
７、７ａ、７ｂ  メッキ
８  上段
９  下段
１０  キャリア母材
１１  材料
１２、１３  メッキ
１４  切断面
１０２  キャリア
１０３  温度制御素子
１０４、１０４ａ  半田
１０８  半田玉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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