(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号入力部を有するパッケージと、
前記パッケージ内に配置された光デバイスと、
前記光デバイスを実装するためのマウント部と、
前記光デバイスと前記電気信号入力部との間の電気接続に用いられる給電線路とを備え、
前記給電線路は、熱伝導率が酸化アルミニウムの熱伝導率よりも小さい誘電体基板と、前記誘電体基板に形成された導体膜とを有し、
前記導体膜は、前記光デバイス側に接続するための第１の端子部と、前記電気信号入力部側に接続するための第２の端子部と、前記第１および第２の端子部間をつなぐ接続部とを有し、
前記接続部は金よりも熱伝導率の小さい材料よりなり、前記第１および第２の端子部は金よりなることを特徴とする、光モジュール。
【請求項２】
電気信号入力部を有するパッケージと、
前記パッケージ内に配置された光デバイスと、
前記光デバイスを実装するためのマウント部と、
前記光デバイスと前記電気信号入力部との間の電気接続に用いられる給電線路とを備え、
前記給電線路は、熱伝導率が酸化アルミニウムの熱伝導率よりも小さい誘電体基板と、前記誘電体基板に形成された導体膜とを有し、
前記導体膜は、前記光デバイス側に接続するための第１の端子部と、前記電気信号入力部側に接続するための第２の端子部と、前記第１および第２の端子部間をつなぐ接続部とを有し、
前記第１および第２の端子部と前記接続部とは、ニッケル、白金、パラジウム、タングステン、モリブデンおよび銅よりなる群から選ばれる１種以上を含む材料からなる第１の層を有し、
前記第１および第２の端子部は、前記第１の層上に形成された金よりなる第２の層を有することを特徴とする、光モジュール。
【請求項３】
前記誘電体基板の熱伝導率は３Ｗ／ｍ／Ｋ以下であ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。
【請求項４】
前記マウント部の温度を制御するための熱電冷却素子と、
前記マウント部に実装される温度検出素子とをさらに備えたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項５】
前記誘電体基板の材料が、二酸化珪素を含むガラスセラミックスであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項６】
前記導体膜のうち前記パッケージおよび前記マウント部に接しない部分の前記導体膜の線幅が前記誘電体基板の幅よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項７】
信号伝送用の前記導体膜は、前記誘電体基板の互いに対向する１対の表面のうち一方表面のみに形成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項８】
前記給電線路はコプレーナ線路およびスロット線路のいずれかであることを特徴とする、請求項６に記載の光モジュール。
【請求項９】
前記光デバイスに入力される電気信号を増幅するための電気回路と、
前記電気回路を実装する電気回路実装部と、
前記電気回路実装部上に形成され、かつ前記電気回路に電気的に接続された配線とをさらに備え、
前記配線は、前記マウント部を介さずに前記パッケージ外部のリードに電気的に接続されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記パッケージに取付けられ、かつ前記リードに電気的に接続するための導体パターンを有するリード取付基板をさらに備え、
前記リード取付基板は、前記電気回路実装部側に引き伸ばされた延長部を有し、
前記導体パターンは前記延長部上にまで伸びて前記配線に電気的に接続されている、請求項９に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度波長多重光伝送システムに使用する光モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１７は、従来の光モジュールの構成を示す概略断面図である。図１７を参照して、従来の光モジュールは、電気信号を光信号に変換する半導体レーザ２０と、温度検出手段であるサーミスタ７０と、これらを実装するマウント部５０と、マウント部５０の温度を制御するために加熱／冷却するための熱電冷却素子８０と、ドライバＩＣ（Integrated Circuit）３０と、給電線路１１０と、これらの各部材を収容するパッケージ６０と、パッケージ６０の電気信号入力部に電気的に接続された信号入力コネクタ４０とを主に有している。
【０００３】
給電線路１１０は、半導体レーザ２０とパッケージ６０の電気信号入力部とを電気的に接続するために用いられている。給電線路１０とパッケージ６０の電気信号入力部との間には、半導体レーザ２０に入力される電気信号を増幅するためのドライバＩＣが電気的に接続されている。
【０００４】
図１８および図１９は、この給電線路の構成を概略的に示す斜視図および断面図である。図１８および図１９を参照して、給電線路１１０は、酸化アルミニウムを主成分としたアルミナセラミックス基板１０１に導体膜１０２および１０３を形成したマイクロストリップラインである。なお、導体膜１０２、１０３の各々は、実際に高周波の電気信号が流れる下地導体１０２ｂ、１０３ｂと、ハンダ付けあるいはワイヤボンディングなどを行なう上で必要となる金メッキ１０２ａ、１０３ａとの２層以上の多層構造よりなっている。
【０００５】
このような光モジュールの用途として注目を集めているものが波長多重伝送システムである。このシステムでは、複数の信号を光波長領域に多重化して伝送するもので、光通信システムの大容量化を容易にする技術である。近年、さらなる大容量化を目指して、多重化する波長間隔を２００ＧＨｚ、１００ＧＨｚと狭めた高密度波長多重伝送システムが国際規格で規定された。光モジュールには、これらの波長間隔に対して、波長が十分に安定（波長間隔の１００分の１程度以下が望ましい）である必要が生じてきた。
【０００６】
図１７に示す光モジュールにおける半導体レーザ２０とサーミスタ７０とを実装するマウント部５０への主な熱流入経路は、上記給電線路１１０を伝わる経路である。光モジュールでは、サーミスタ７０で検出した温度が一定になるように温度制御されている。
【０００７】
しかしながら、図２０に示すように実際には、半導体レーザ２０が実装されている場所とサーミスタ７０が実装されている場所との熱流入路から見た熱抵抗が異なり、両者の温度が異なる。このため、光モジュールの周囲温度が変化した場合に、サーミスタ７０の検出温度が常に一定になるように温度制御をかけたとしても、半導体レーザ２０の温度が変化する。
【０００８】
なお、図２０中には右下がりの実線と右上がりの実線とが示されているが、右下がりの実線は、半導体レーザ側に対してパッケージの温度が高い場合の温度分布を示しており、右上がりの実線は、半導体レーザ側に対してパッケージの温度が低い場合の温度分布を示している。
【０００９】
なお、図１８および図１９に示すストリップラインの構造において、アルミナ部分（アルミナ：熱伝導率３３Ｗ／ｍ／Ｋ）の基板１０１の厚みを２５４μｍ、導体部分１０２、１０３（金：熱伝導率３１５Ｗ／ｍ／Ｋ）の厚みを３μｍとすると、アルミナ部分と導体部分との熱伝導は約９：１となり、アルミナの部分を伝わる熱が大きくなる。アルミナよりなる基板１０１の厚みを薄くすることにより、熱伝導率を下げることができるが、基板１０１の厚みを薄くすると割れやすくなるなど実用上の課題があり、あまり熱伝導率を下げることはできなかった。
【００１０】
また、上記以外の熱流入経路としては、図２１に示すようなドライバＩＣ３０の配線９０ａがある。このドライバＩＣ３０は、半導体レーザ２０に入力される電気信号を増幅するためのものであり、それに接続された配線９０ａは電気回路実装部９０Ａ上に形成されている。電気信号の入力がコネクタ４０の場合には、ドライバＩＣ３０の配線９０ａは、コネクタ４０とは反対側に配置されたリード９０Ｃに結線する必要がある。このため、配線９０ａは、マウント部５０上の配線９０ｄと、リード取付基板９０Ｂ上の導体パターン９０ｂとを介してリード９０Ｃに電気的に接続されている。
【００１１】
このように従来の光モジュールでは、半導体レーザ２０が実装されているマウント部５０を経由してドライバＩＣ３０と反対側に位置するリード９０Ｃに配線９０ａが結線されているため、配線９０ａやワイヤを介してマウント部５０に熱が流入する。このため、上記給電線路１１０から熱が流入する場合と同様に、光モジュールの周囲温度が変化した場合に、サーミスタ７０の検出温度が常に一定になるように温度制御をかけたとしても、半導体レーザ２０の温度が変化するという課題があった。
【００１２】
ここで、半導体レーザ２０の発振波長の温度依存性は約１０ＧＨｚ／℃であるため、その温度は使用温度範囲内で０．１℃程度以下の精度で制御されなければならない。このため、上記給電線路１１０もしくは配線９０ａからの熱流入による半導体レーザ２０の波長変化が課題となる。
【００１３】
また従来の光通信システムでは波長領域での多重化を行なっていなかったため、熱設計の基準は、単に使用温度範囲内でマウント部５０を所定の温度内に加熱／冷却できるかであった。このため、上記のような課題は、波長領域に高密度に多重化する高密度波長多重伝送システムが注目されてきて初めて明らかになった課題である。
【００１４】
それゆえ本発明の目的は、複数の信号を光波長領域に高密度に多重化して伝送する高密度波長多重光伝送システムにおいて、熱流入による半導体レーザの波長変化を抑制できる光モジュールを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一および他の光モジュールは、パッケージと、光デバイスと、マウント部と、給電線路とを備えている。パッケージは電気信号入力部を有している。光デバイスはパッケージ内に配置されている。マウント部は光デバイスを実装するものである。給電線路は、光デバイスと電気信号入力部との間の電気接続に用いられ、かつ熱伝導率が酸化アルミニウムの熱伝導率よりも小さい誘電体基板とその誘電体基板に形成された導体膜とを有している。
本発明の一の光モジュールでは、さらに導体膜が、光デバイス側に接続するための第１の端子部と、電気信号入力部側に接続するための第２の端子部と、第１および第２の端子部間をつなぐ接続部とを有している。この接続部は、金よりも熱伝導率の小さい材料よりなり、第１および第２の端子部は金よりなっている。
本発明の他の光モジュールでは、さらに導体膜が、光デバイス側に接続するための第１の端子部と、電気信号入力部側に接続するための第２の端子部と、第１および第２の端子部間をつなぐ接続部とを有している。第１および第２の端子部と接続部とは、ニッケル、白金、パラジウム、タングステン、モリブデンおよび銅よりなる群から選ばれる１種以上を含む材料からなる第１の層を有している。第１および第２の端子部は、第１の層上に形成された金よりなる第２の層を有している。
【００１６】
本発明の一および他の光モジュールでは、給電線路に用いられる誘電体基板の熱伝導率が酸化アルミニウムの熱伝導率よりも小さい。これにより、誘電体基板に酸化アルミニウムを使う従来の給電線路と比較して、給電線路を介した光デバイス側への熱流入を抑制することができる。これにより、複数の信号を光波長領域に高密度に多重化して伝送する高密度波長多重伝送システムにおいても、熱流入による半導体レーザの波長変化を抑制することが可能となる。
本発明の一の光モジュールでは、接続部に金よりも熱伝導率の小さい材料を用いることにより、導体膜を介した光デバイス側への熱流入を抑制することができるとともに、第１および第２の端子部においてハンダ付けやワイヤまたはリボンのボンディングが可能となる。
本発明の他の光モジュールでは、導体膜を介した光デバイス側への熱流入を抑制することができるとともに、第１および第２の端子部においてハンダ付けやワイヤまたはリボンのボンディングが可能となる。
【００１７】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、誘電体基板の熱伝導率は、３Ｗ／ｍ／Ｋ以下である。
【００１８】
これにより、従来の誘電体基板に用いられたアルミナの熱伝導率（３３Ｗ／ｍ／Ｋ）よりも大幅に熱伝導率を小さくすることができる。このため、給電線路を介した光デバイス側への熱流入をさらに抑制することができる。
【００１９】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、マウント部の温度を制御するための熱電冷却素子と、マウント部に実装される温度検出素子とがさらに備えられている。
【００２０】
上記のように本発明では給電線路を介した光デバイス側への熱流入を抑制できるため、温度検出素子により検出された温度に応じて熱電冷却素子でマウント部の温度を制御することで光デバイスの温度を一定に保つことが可能となる。
【００２１】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、誘電体基板の材料が、二酸化珪素を含むガラスセラミックスである。
【００２２】
これにより、酸化アルミニウムよりも低い熱伝導率、特に３Ｗ／ｍ／Ｋ以下の熱伝導率を実現することが可能となる。
【００２３】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、導体膜のうちパッケージおよびマウント部に接しない部分の導体膜の線幅が誘電体基板の幅よりも小さい。
【００２４】
これにより、導体膜を介した光デバイス側への熱流入も抑制することができる。
【００２５】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、信号伝送用の導体膜は、誘電体基板の互いに対向する１対の表面のうち一方表面のみに形成されている。
【００２６】
これにより、導体膜を介した光デバイス側への熱流入を抑制することができる。
【００２７】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、給電線路はコプレーナ線路およびスロット線路のいずれかである。
【００２８】
このように用途に応じて給電線路には各種の線路を適宜用いることができる。
【００３２】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、光デバイスに入力される電気信号を増幅するための電気回路と、電気回路を実装する電気回路実装部と、電気回路実装部上に形成されかつ電気回路に電気的に接続された配線とがさらに備えられている。その配線は、マウント部を介さずにパッケージ外部のリードに電気的に接続されている。
【００３３】
これにより、電気回路に電気的に接続された配線から光デバイス側へ熱が流入することを防止することができる。
【００３４】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、パッケージに取付けられ、かつリードに電気的に接続するための導体パターンを有するリード取付基板がさらに備えられている。リード取付基板は、電気回路実装部側に引き伸ばされた延長部を有している。導体パターンは延長部上にまで伸びて配線に電気的に接続されている。
【００３５】
これにより、電気回路に電気的に接続された配線から光デバイス側へ熱が流入することを防止できるとともに、特別な部材を必要とせずに導体パターンと配線とを電気的に接続することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光モジュールの構成を概略的に示す断面図である。図１を参照して、本実施の形態の光モジュールは、給電線路１０と、半導体レーザ２０と、ドライバＩＣ３０と、信号入力コネクタ４０と、マウント部５０と、パッケージ６０とを主に有している。半導体レーザ２０は電気信号を光信号に変換するものであり、マウント部５０はこの半導体レーザ２０を実装するものである。パッケージ６０はこの半導体レーザ２０とマウント部５０とを内部に収容するものであり、信号入力コネクタ４０はパッケージ６０の電気信号入力部に接続されている。
【００３８】
給電線路１０は、この半導体レーザ２０とパッケージ６０の電気信号入力部との間の電気的接続に用いられるものである。この給電線路１０と信号入力コネクタ４０との間には、たとえば半導体レーザ２０に入力される電気信号を増幅するためのドライバＩＣ３０が電気的に接続されている。
【００３９】
図２は、図１に示す給電線路の構成を概略的に示す斜視図である。図２を参照して、給電線路１０は、誘電体基板１に導体膜２、３を形成したマイクロストリップラインである。誘電体基板１は、酸化アルミニウム（アルミナ）よりも小さい熱伝導率を有している。また導体膜２、３は、図１９に示した従来例と同様、実際に高周波の電気信号が流れる下地導体と、ハンダ付けあるいはワイヤボンディングなどを行なう上で必要となる金メッキとの２層以上の多層構造よりなっている。なお、図１および２では説明の便宜上、導体膜２、３を単層で示している。
【００４０】
本実施の形態では、給電線路１０の誘電体基板１に従来例のアルミナよりも小さい熱伝導率を有する材料が用いられているため、アルミナを用いた従来例に比べて熱の伝導を小さくすることができる。このため、給電線路１０を介して半導体レーザ２０のマウント部５０へ熱の流入することが抑えられる。
【００４１】
半導体レーザ２０は、その温度が高くなるほど性能が低下する特性を有している。しかし、本実施の形態では、図３に示すように熱流入が抑えられたことにより、半導体レーザ２０の温度上昇が抑えられ、より高い温度まで光モジュールを使用することが可能となる。
【００４２】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における光モジュールの構成を概略的に示す断面図である。図４を参照して、本実施の形態の光モジュールは、給電線路１０と、半導体レーザ２０と、ドライバＩＣ３０と、信号入力コネクタ４０と、マウント部５０と、パッケージ６０と、サーミスタ７０と、熱電冷却素子８０とを主に有している。
【００４３】
半導体レーザ２０は電気信号を光信号に変換するものであり、サーミスタ７０は半導体レーザ２０周辺の温度を検出するための温度検出手段である。マウント部５０は半導体レーザ２０とサーミスタ７０とを実装する部分であり、熱電冷却素子８０はマウント部５０の温度を制御するために加熱／冷却するものである。パッケージ６０は、これらの各部材を内部に収容するものであり、信号入力コネクタ４０はパッケージ６０の電気信号入力部に接続されている。
【００４４】
給電線路１０は、この半導体レーザ２０とパッケージ６０の電気信号入力部とを電気的に接続するものであり、パッケージ６０内に配置されている。また給電線路１０とパッケージ６０の電気信号入力部との間には、半導体レーザ２０に入力される電気信号を増幅するためのドライバＩＣが電気的に接続されている。
【００４５】
本実施の形態に用いられる給電線路１０は、たとえば図２で示すように誘電体基板１に導体膜２、３を形成したマイクロストリップラインである。この誘電体基板１には、３Ｗ／ｍ／Ｋ以下の熱伝導率を有する材質が用いられている。導体膜２、３は、図１９に示した従来例と同様、実際に高周波の電気信号が流れる下地導体と、ハンダ付けあるいはワイヤボンディングなどを行なう上で必要となる金メッキとの２層以上の多層構造よりなっている。なお、図４では説明の便宜上、導体膜２、３を単層で示している。
【００４６】
本実施の形態では、給電線路１０の誘電体基板１に熱伝導率が３Ｗ／ｍ／Ｋ以下の材質を用いることにより、アルミナを用いた従来例に比べて、誘電体基板１の熱伝導率を大幅に小さくすることができる。このため、半導体レーザ２０のマウント部５０への熱の流入を大幅に抑えることが可能となる。
【００４７】
このように熱流入が大幅に抑えられたことにより、図５に示すように、半導体レーザ２０とサーミスタ７０との間の熱抵抗が変わらなくても、その間に生じる温度差は小さくなり、半導体レーザ２０の周囲温度が変化しても光モジュールの波長は安定になる。
【００４８】
なお、図５中には右下がりの実線と右上がりの実線とが示されているが、右下がりの実線は、半導体レーザ側に対してパッケージの温度が高い場合の温度分布を示しており、右上がりの実線は、半導体レーザ側に対してパッケージの温度が低い場合の温度分布を示している。
【００４９】
また、給電線路１０の誘電体基板１の熱伝導率を３Ｗ／ｍ／Ｋ以下にすることにより、給電線路１０の導体部分を伝わる熱が支配的となり、導体部分の構成、構造を工夫することにより、さらなる波長変換の抑制が可能となる。
【００５０】
（実施の形態３）
図２を参照して、本実施の形態の光モジュールに用いられる給電線路１０の誘電体基板１は、二酸化ケイ素を含むガラスセラミックスよりなっている。
【００５１】
なお、これ以外の本実施の形態の構成については、上述した実施の形態１または２の構成とほぼ同じであるため、その説明は省略する。
【００５２】
本実施の形態では、誘電体基板１は、二酸化ケイ素を含むガラスセラミックスよりなっている。このため、誘電体基板１の熱伝導率を小さくできるとともに、誘電体損も小さくすることができる。特に熱伝導率については、誘電体基板１の熱伝導率を、従来例で用いられている酸化アルミニウム（アルミナ）の熱伝導率よりも小さくでき、さらに３Ｗ／ｍ／Ｋ以下の熱伝導率とすることができる。
【００５３】
このため、この給電線路１０を用いることで、マウント部５０への熱流入を大幅に抑えることができ、半導体レーザ２０の周囲温度が変化しても波長が安定であるとともに、高周波特性に優れた光モジュールを得ることができる。
【００５４】
（実施の形態４）
図６および図７は、本発明の実施の形態４における光モジュールに用いられる給電線路の構成を概略的に示す平面図および背面図である。図６および図７を参照して、誘電体基板１の表面もしくは裏面に形成される導体膜２、３のパッケージ６０およびマウント部５０に接しない部分の導体パターンの線幅Ｗ２、Ｗ３は誘電体基板１の幅Ｗ１よりも細い。
【００５５】
なお、これ以外の本実施の形態の構成については、上述した実施の形態１または２の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００５６】
誘電体基板１を熱伝導率の小さい材質で構成した場合、導体膜２、３が主要な熱の伝導経路となる。本実施の形態では、この導体パターン２、３の線幅Ｗ２、Ｗ３が誘電体基板の幅Ｗ１よりも細くなっているため、導体膜２、３部分の熱伝導量が小さくなる。このため、半導体レーザ２０を実装するマウント部５０への熱流入が小さくなり、周囲温度の変化に対しても波長が安定な光モジュールを得ることができる。
【００５７】
（実施の形態５）
図８および図９は、本発明の実施の形態５における光モジュールに用いられる給電線路の構成を概略的に示す平面図および背面図である。図８および図９を参照して、本実施の形態の給電線路１０では、熱伝導率の小さい材料よりなる誘電体基板１の表裏両面のうち一方の面（表面）にのみ、信号伝送用の導体膜２が形成されている。一方、誘電体基板１の裏面の両端部には、パッケージ６０またはマウント部５０に給電線路１０をハンダ付けするための金属パターン３が形成されている。
【００５８】
表面に形成された２本の導体膜２の一方は半導体レーザ２０へ電気信号を通すためのものであり、他方は接地電位を印加されるものである。
【００５９】
なお、これ以外の本実施の形態の構成については、上述した実施の形態１または２の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００６０】
熱伝導率の小さい材質で誘電体基板１を構成した場合、信号伝送用の導体膜が主要な熱の伝導経路となる。本実施の形態では、この導体膜２が誘電体基板１の表面側にしかないため、導体膜２の熱伝導量が小さくなる。このため、半導体レーザ２０を実装するマウント部５０への熱流入が小さくなり、周囲温度の変化に対しても波長が安定な光モジュールを得ることができる。
【００６１】
なお、図１０に示すように、信号伝送用の導体膜２を上面として下面をパッケージ６０およびマウント部５０に接続すると、熱の主な伝導経路は、図中矢印で示すようにパッケージ６０→誘電体基板１→導体膜２→誘電体基板１→マウント部５０となる。このため、熱伝導率の小さい材質よりなる誘電体基板１を２度通過することになり、より効果的に熱伝導の抑圧効果が得られる。
【００６２】
（実施の形態６）
図１１および図１２は、本実施の形態６における光モジュールに用いられる給電線路を示す平面図である。本実施の形態の給電線路１０は、実施の形態５で説明したように、誘電体基板１の表面側にのみ信号伝送用の導体膜２が形成されている。また、その導体膜２のパターンは、図１１に示すようなコプレーナ線路あるいは図１２に示すようなスロット線路を形成している。
【００６３】
なお、これ以外の本実施の形態の構成については、上述した実施の形態１または２の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００６４】
本実施の形態では、導体膜２がコプレーナ線路あるいはスロット線路を形成しており、これらの給電線路は高周波の電気信号に対しても良好な電気信号を伝送することができる。このため、これらの給電線路を用いることにより、周囲温度の変化に対して波長が安定でなおかつ高周波の伝送特性に優れた光モジュールを得ることができる。
【００６５】
（実施の形態７）
図１３は、本実施の形態７における光モジュールに用いられる給電線路の平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。なお、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う断面に対応している。
【００６６】
図１３（ａ）、（ｂ）を参照して、本実施の形態の給電線路１０では、パッケージ６０およびマウント部５０に接する部分およびワイヤまたはリボンをボンディングする部分以外は、金よりも熱伝導率の小さい材料で導体膜２が形成されている。つまり、図１３（ａ）で示すワイヤまたはリボンをボンディングする部分（端子部）２ａ1は金よりなっており、両端の端子部２ａ1をつなぐ接続部２ａ2は金よりも熱伝導率の小さい材料よりなっている。これらの導体膜２ａ1、２ａ2は、誘電体基板１の上に直接形成されており、導体膜２ａ1、２ａ2と誘電体基板１との間には下地導体は形成されていない。
【００６７】
また、図１３（ｂ）に示すように誘電体基板１の裏面側には、パッケージ６０またはマウント部５０に接する部分にのみハンダ付け用の金属パターン３が形成されている。
【００６８】
なお、これ以外の本実施の形態の構成については、上述した実施の形態１または２の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００６９】
熱伝導率の小さい材質で誘電体基板１を構成した場合、信号伝送用の導体膜が主要な熱の伝導経路となる。本実施の形態では、この導体膜２の接続部２ａ2が金よりも熱伝導率の小さい材質よりなるため、導体膜２全体としての熱伝導率が小さくなり、伝送線路の熱伝導量が小さくなる。このため、半導体レーザ２０を搭載するマウント部５０への熱流入が小さくなり、周囲温度の変化に対しても波長が安定な光モジュールを得ることができる。
【００７０】
なお、金よりも熱伝導率の小さい金属として、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、タングステン（Ｗ）、またはモリブデン（Ｍｏ）を用いた場合の熱伝導率の比較を行なった。その結果を表１に示す。
【００７１】
【表１】
0004756769.tif 000002
【００７２】
熱伝導率の小さい材料で誘電体基板１を構成した場合には、導体膜２が熱流入経路として支配的になる。このため、誘電体基板１での熱伝導を無視すると、表１中で最も熱伝導率の大きいタングステンを用いた場合でも、金を用いた場合に比べて熱の流入が約半分になる。また、最も熱伝導率の小さい白金またはパラジウムを用いた場合には、金を用いた場合に比べて熱流入が１／４〜１／５になり、熱の流入が抑えられる。
【００７３】
（実施の形態８）
図１４は、本発明の実施の形態８における光モジュールに用いられる給電線路の構成を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。なお、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面に対応している。
【００７４】
図１４（ａ）、（ｂ）を参照して、本実施の形態の給電線路１０では、導体膜２は、材質の異なる導電膜２ａ1と２ｂとを有している。導体膜２ｂは、ニッケル、白金、パラジウム、タングステン、モリブデンおよび銅のいずれかを単独でもしくは任意の組合せで少なくとも含む金属よりなっている。導体膜２ａ1は、金よりなっており、ワイヤまたはリボンをボンディングする部分（端子部）においてのみ上記導体膜２ｂ上に形成されている。
【００７５】
また、誘電体基板１の裏面には、パッケージ６０またはマウント部５０に接する部分（両端部）に、金よりなる導体膜３が形成されている。
【００７６】
なお、これ以外の本実施の形態の構成については、上述した実施の形態１または２の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００７７】
通常の給電線路の導体膜は、図１９に示したように誘電体基板１０１との密着性などを考慮して、ニッケル、白金、パラジウム、タングステン、モリブデンまたは銅などの下地導体１０２ｂ、１０３ｂと、ハンダ付けやワイヤボンディングなどのために施された金メッキの導体１０２ａ、１０３ａとの多層構造よりなっている。実際の電気信号の導通に寄与しているのは２〜３μｍの下地導体１０２ｂ、１０３ｂであり、金メッキ１０２ａ、１０３ａはあまり寄与していない。
【００７８】
そこで本実施の形態のように、ハンダ付けが必要となる部分や、ワイヤまたはリボンのボンディングが必要となる部分にのみ金メッキ２ａ1、３を施すようにすれば、本来は必要でない部分に金メッキがついて熱伝導を良くしてしまうということがなくなり、給電線路１０の熱伝導量が小さくなる。このため、半導体レーザ２０を実装するマウント部５０への熱流入が小さくなり、周囲温度の変化に対しても波長が安定な光モジュールを得ることができる。また、下地導体２ｂの上から金のメッキを施すようにすれば、実施の形態７と比較して製作も非常に容易となる。
【００７９】
下地導体として、ニッケル、白金、パラジウム、タングステン、モリブデンまたは銅を用いて、全面に金メッキを施した場合と、必要部分のみに金メッキを施した場合との熱伝導率の比較を行なった。なお、下地導体と金メッキの厚みは同じとした。その結果を表２に示す。
【００８０】
【表２】
0004756769.tif 000003
【００８１】
熱伝導率の小さい材質で誘電体基板１を構成した場合には、導体膜が熱流入経路として支配的になる。このため、誘電体基板１での熱伝導を無視すると、表２中で最も熱伝導の大きい銅でも、必要部分のみに金メッキを施した場合、全面に金メッキを用いた場合に比べて熱流入が約半分になる。また最も熱伝導率の低い白金またはパラジウムを用いると、必要部分のみに金メッキを施した場合、全面に金メッキを用いた場合に比べて熱流入は１／５以下になり、熱の流入が抑えられる。
【００８２】
（実施の形態９）
図１５は、本発明の実施の形態９における光モジュールの構成を概略的に示す一部破断平面図である。図１５を参照して、本実施の形態における光モジュールでは、電気回路実装部９０Ａとリード取付基板９０Ｂとがパッケージ６０に取付けられている。
【００８３】
電気回路実装部９０Ａには、ドライバＩＣ３０が実装されており、かつドライバＩＣ３０に電気的に接続するための配線９０ａが形成されている。またリード取付基板９０Ｂには、リード９０Ｃに電気的に接続するための導体パターン９０ｂが形成されている。この配線９０ａと導体パターン９０ｂとは、マウント部５０を介さずに、たとえばワイヤボンディングなどにより直接電気的に接続されている。
【００８４】
なお、これ以外の本実施の形態の構成については、上述した実施の形態１または２の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００８５】
パッケージ６０の電気信号入力コネクタ４０から入力された電気信号はドライバＩＣ３０において増幅されて半導体レーザ２０に入力される。ここで、ドライバＩＣ３０の配線９０ａはマウント部５０を介さずにリード９０Ｃと結線されているため、ドライバＩＣ３０の配線９０ａからマウント部５０への熱流入はない。このため、配線９０ａを介した熱流入による半導体レーザ２０とサーミスタ７０との間の温度差はなくなり、周囲温度が変化しても光モジュールの波長は安定になる。
【００８６】
（実施の形態１０）
図１６は、本発明の実施の形態１０における光モジュールの構成を概略的に示す一部破断平面図である。図１６を参照して、本実施の形態における光モジュールの構成は、実施の形態９の構成と比較して、リード取付基板９０Ｂが、電気回路実装部９０Ａ側に一部引き延ばされたリード取付基板延長部９０Ｂ1を有する点において異なる。リード取付基板９０Ｂ上に形成される導体パターン９０ｂの各々は、このリード取付基板延長部９０Ｂ1の端部まで引き延ばされており、最も配線９０ａに近い位置で配線９０ａと電気的に接続されている。
【００８７】
なお、これ以外の本実施の形態の構成については、上述した実施の形態９の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００８８】
本実施の形態においては、延長部９０Ｂ1を設けたことにより、配線９０ａと導体パターン９０ｂとの間隔が短くなる。これにより、ワイヤボンディングによる両者の接続距離を短くすることができ、特別な部材を必要とせずに配線９０ａと導体パターン９０ｂとを結線することができる。このため、配線９０ａを介した熱流入による半導体レーザとサーミスタ間との温度差を容易になくすことができ、周囲温度が変化しても光モジュールの波長は安定になる。
【００８９】
なお、上記実施の形態１〜１０においては、光デバイスとして半導体レーザを用いた場合について説明したが、これに限定されず、電気信号を光信号に変換できる光デバイスであれば本発明に適用することができる。
【００９０】
また、誘電体基板１の材質として、実施の形態３においては二酸化珪素を含むガラスセラミックスを用いた場合について説明したが、これに限定されず、酸化アルミニウムよりも熱伝導率の小さい材質であれば本発明に適用することができる。
【００９１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００９２】
【発明の効果】
本発明の光モジュールでは、給電線路に用いられる誘電体基板の熱伝導率が酸化アルミニウムの熱伝導率よりも小さい。これにより、誘電体基板に酸化アルミニウムを使う従来の給電線路と比較して、給電線路を介した光デバイス側への熱流入を抑制することができる。これにより、複数の信号を光波長領域に高密度に多重化して伝送する高密度波長多重伝送システムにおいても、熱流入による半導体レーザの波長変化を抑制することが可能となる。
【００９３】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、誘電体基板の熱伝導率は、３Ｗ／ｍ／Ｋ以下である。これにより、従来の誘電体基板に用いられたアルミナの熱伝導率（３３Ｗ／ｍ／Ｋ）よりも大幅に熱伝導率を小さくすることができる。このため、給電線路を介した光デバイス側への熱流入をさらに抑制することができる。
【００９４】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、マウント部の温度を制御するための熱電冷却素子と、マウント部に実装される温度検出素子とがさらに備えられている。上記のように本発明では給電線路を介した光デバイス側への熱流入を抑制できるため、温度検出素子により検出された温度に応じて熱電冷却素子でマウント部の温度を制御することで光デバイスの温度を一定に保つことが可能となる。
【００９５】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、誘電体基板の材料が、二酸化珪素を含むガラスセラミックスである。これにより、酸化アルミニウムよりも低い熱伝導率、特に３Ｗ／ｍ／Ｋ以下の熱伝導率を実現することが可能となる。
【００９６】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、導体膜のうちパッケージおよびマウント部に接しない部分の導体膜の線幅が誘電体基板の幅よりも小さい。これにより、導体膜を介した光デバイス側への熱流入も抑制することができる。
【００９７】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、信号伝送用の導体膜は、誘電体基板の互いに対向する１対の表面のうち一方表面のみに形成されている。これにより、導体膜を介した光デバイス側への熱流入を抑制することができる。
【００９８】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、給電線路はコプレーナ線路およびスロット線路のいずれかである。このように用途に応じて給電線路には各種の線路を適宜用いることができる。
【００９９】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、導体膜は、光デバイス側に接続するための第１の端子部と、電気信号入力部側に接続するための第２の端子部と、第１および第２の端子部間をつなぐ接続部とを有している。この接続部は、金よりも熱伝導率の小さい材料よりなり、第１および第２の端子部は金よりなっている。このように接続部に金よりも熱伝導率の小さい材料を用いることにより、導体膜を介した光デバイス側への熱流入を抑制することができるとともに、第１および第２の端子部においてハンダ付けやワイヤまたはリボンのボンディングが可能となる。
【０１００】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、導体膜は、光デバイス側に接続するための第１の端子部と、電気信号入力部側に接続するための第２の端子部と、第１および第２の端子部間をつなぐ接続部とを有している。第１および第２の端子部と接続部とは、ニッケル、白金、パラジウム、タングステン、モリブデンおよび銅よりなる群から選ばれる１種以上を含む材料からなる第１の層を有している。第１および第２の端子部は、第１の層上に形成された金よりなる第２の層を有している。これにより、導体膜を介した光デバイス側への熱流入を抑制することができるとともに、第１および第２の端子部においてハンダ付けやワイヤまたはリボンのボンディングが可能となる。
【０１０１】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、光デバイスに入力される電気信号を増幅するための電気回路と、電気回路を実装する電気回路実装部と、電気回路実装部上に形成されかつ電気回路に電気的に接続された配線とがさらに備えられている。その配線は、マウント部を介さずにパッケージ外部のリードに電気的に接続されている。これにより、電気回路に電気的に接続された配線から光デバイス側へ熱が流入することを防止することができる。
【０１０２】
上記の光モジュールにおいて好ましくは、パッケージに取付けられ、かつリードに電気的に接続するための導体パターンを有するリード取付基板がさらに備えられている。リード取付基板は、電気回路実装部側に引き伸ばされた延長部を有している。導体パターンは延長部上にまで伸びて配線に電気的に接続されている。これにより、電気回路に電気的に接続された配線から光デバイス側へ熱が流入することを防止できるとともに、特別な部材を必要とせずに導体パターンと配線とを電気的に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１における光モジュールの構成を概略的に示す断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態１における光モジュールに用いられる給電線路の構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】  パッケージから半導体レーザまでの温度分布を示す図である。
【図４】  本発明の実施の形態２における光モジュールの構成を概略的に示す断面図である。
【図５】  パッケージからサーミスタまでの温度分布を示す図である。
【図６】  本発明の実施の形態４における光モジュールに用いられる給電線路の構成を概略的に示す平面図である。
【図７】  本発明の実施の形態４における光モジュールに用いられる給電線路の構成を概略的に示す背面図である。
【図８】  本発明の実施の形態５における光モジュールに用いられる給電線路の構成を概略的に示す平面図である。
【図９】  本発明の実施の形態５における光モジュールに用いられる給電線路の構成を概略的に示す背面図である。
【図１０】  本発明の実施の形態５における光モジュールにおける熱の伝導経路を示す図である。
【図１１】  本発明の実施の形態６における光モジュールに用いられるコプレーナ線路型の給電線路の構成を示す平面図である。
【図１２】  本発明の実施の形態６における光モジュールに用いられるスロット線路型の給電線路の構成を示す平面図である。
【図１３】  本発明の実施の形態７における光モジュールに用いられる給電線路の構成を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図１４】  本発明の実施の形態８における光モジュールに用いられる給電線路の構成を概略的に示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図１５】  本発明の実施の形態９における光モジュールの構成を概略的に示す一部破断平面図である。
【図１６】  本発明の実施の形態１０における光モジュールの構成を概略的に示す一部破断平面図である。
【図１７】  従来の光モジュールの構成を概略的に示す断面図である。
【図１８】  従来の光モジュールに用いられる給電線路の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１９】  従来の光モジュールに用いられる給電線路の構成を概略的に示す断面図である。
【図２０】  従来の光モジュールにおけるパッケージからサーミスタまでの温度分布を示す図である。
【図２１】  従来の光モジュールの構成を概略的に示す一部破断平面図である。
【符号の説明】
１  誘電体基板、２，３  導体膜、２０  半導体レーザ、３０  ドライバＩＣ、４０  信号入力コネクタ、５０  マウント部、６０  パッケージ、７０  サーミスタ、８０  熱電冷却素子、９０Ａ  電気回路実装部、９０Ｂ  リード取付基板、９０Ｂ1  リード取付基板延長部、９０ａ  配線、９０ｂ  導体パターン。
【図１】
0004756769.tif 000004
【図２】
0004756769.tif 000005
【図３】
0004756769.tif 000006
【図４】
0004756769.tif 000007
【図５】
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【図６】
0004756769.tif 000009
【図７】
0004756769.tif 000010
【図８】
0004756769.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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