(57)【要約】【課題】電子部品および半導体発光素子をステム上に組み立ることが容易な構造の発光モジュールを提供する。【解決手段】電子部品３は、トランジスタ９を含む。半導体発光素子５では、一電極５ｂはトランジスタ９の第１の電流端子９ｂに電気的に接続されており、他電極５ａはトランジスタ９の第２の電流端子９ａに電気的に接続される。ステム７は、リード端子１１、リード端子１３、ベース１５及び台座部１７を有する。ベース１５は、これらのリード端子１１、１３を支持している。台座部１７は、ベース１５上に設けられる。半導体発光素子５及び電子部品３は、台座部１７の側面１７ａ上に搭載される。トランジスタ９の第２の電流端子９ａおよび半導体発光素子５の他電極５ａは、リード端子１１に電気的に接続される。トランジスタ９の制御端子９ｃは、リード端子１３に接続される。【選択図】  図１
2005033019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電流端子、第２の電流端子、及び前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間を流れる電流を制御する制御端子を有するトランジスタを含む電子部品と、
前記トランジスタの前記第１の電流端子に電気的に接続された一電極、および前記トランジスタの前記第２の電流端子に電気的に接続された他電極を有する半導体発光素子と、
第１及び第２のリード端子、前記第１及び第２のリード端子を支持するベース、並びに前記ベース上に設けられた台座部を有するステムと
を備え、
前記台座部は、第１および第２のエリアを含む側面を有しており、
前記半導体発光素子は、前記台座部の前記側面の前記第１のエリア上に搭載されており、
前記電子部品は、前記台座部の前記側面の前記第２のエリア上に搭載されており、
前記トランジスタの前記第２の電流端子および前記半導体発光素子の前記他電極は、前記第１のリード端子に電気的に接続されており、
前記トランジスタの前記制御端子は、前記第２のリード端子に接続されている、発光モジュール。
【請求項２】
前記トランジスタは電界効果トランジスタである、請求項１に記載された発光モジュール。
【請求項３】
前記電子部品は、前記トランジスタの前記制御端子と前記第１の電流端子との間に設けられた抵抗素子を更に含む、請求項１又は請求項２に記載された発光モジュール。
【請求項４】
一電極及び他電極を有するインダクタンス素子を更に備え、
前記半導体発光素子の前記他電極は、前記第１のリード端子に電気的に接続されており、
前記インダクタンス素子の前記一電極は、前記半導体発光素子の前記他電極に電気的に接続されており、
前記インダクタンス素子の前記他電極は、前記第１のリード端子に接続されている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載された発光モジュール。
【請求項５】
前記台座部の前記第１のエリアは、所定の面に沿って伸びており、
前記台座部の前記第２のエリアは、前記所定の面に交差する別の所定の面に沿って伸びている、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載された発光モジュール。
【請求項６】
前記台座部の前記第１及び第２のエリアの両方は、所定の面に沿って伸びている、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載された発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体装置が記載されている。半導体装置では、ショットキーゲート電界効果トランジスタと、抵抗と、ショットキーバリアダイオードとが、モノリシックに基板に集積されている。抵抗は、ショットキーゲート電界効果トランジスタのドレイン電極に直列に接続されている。ショットキーバリアダイオードのアノードは、ショットキーゲート電界効果トランジスタのソース電極に接続されている。発光素子は、半導体装置に集積されているショットキーゲート電界効果トランジスタと並列に接続されている。
【特許文献１】特開昭６１−１４４９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
小型の光送信モジュールでは、ＣＡＮ型パッケージが用いられている。この光送信モジュールは、ＣＡＮ型パッケージ内に設けられた発光素子および受光素子を有する。発光素子は、ＣＡＮ型パッケージのリードピンを介して駆動回路に接続されており。受光素子は、ＣＡＮ型パッケージのリードピンを介してモニタ回路に接続されている。
【０００４】
この光送信モジュールでは、発光素子と駆動回路との間の寄生インピーダンスが存在している。毎秒１０ギガビット(Ｇｂｐｓ)程度の伝送レートを実現する光送信モジュールでは、この寄生インピーダンスが伝送信号の品質に影響する。駆動信号は、駆動回路から発光素子へ伝搬する信号経路において上記寄生インピーダンスのため劣化して、歪んだ波形になる。
【０００５】
駆動用トランジスタおよび発光素子を単一のパッケージに収納すれば、駆動用トランジスタと発光素子とを互いに近接して配置することができる。結果として、この光通信モジュールでは、上記の寄生インピーダンスを小さくできる。しかしながら、この光送信モジュールでは、駆動用トランジスタおよび発光素子といった複数の電子部品をパッケージ内に配置するだけでなく、これら部品をリードピンに接続することが必要である。必要とされていることは、電子部品および半導体発光素子をステム上に組み立てるために複雑な組み立て工程を用いる必要が無い発光モジュールである。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、電子部品および半導体発光素子をステム上に組み立ることが容易な構造を有する発光モジュールを提供することとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面によれば、発光モジュールは、(ａ)第１の電流端子、第２の電流端子、及び前記第１の電流端子と前記第２の電流端子との間を流れる電流を制御する制御端子を有するトランジスタを含む電子部品と、(ｂ)前記トランジスタの前記第１の電流端子に電気的に接続された一電極、および前記トランジスタの前記第２の電流端子に電気的に接続された他電極を有する半導体発光素子と、(ｃ)第１及び第２のリード端子、前記第１及び第２のリード端子を支持するベース、並びに前記ベース上に設けられた台座部を有するステムとを備え、(ｄ)前記台座部は、第１および第２のエリアを含む側面を有しており、(ｅ)前記半導体発光素子は、前記台座部の前記側面の前記第１のエリア上に搭載されており、(ｆ)前記電子部品は、前記台座部の前記側面の前記第２のエリア上に搭載されており、(ｇ)前記トランジスタの前記第２の電流端子および前記半導体発光素子の前記他電極は、前記第１のリード端子に電気的に接続されており、(ｇ)前記トランジスタの前記制御端子は、前記第２のリード端子に接続されている。
【０００８】
この発光モジュールによれば、電子部品は、ベースの上面では無く、半導体発光素子が搭載される台座部の側面上に搭載される。半導体発光素子および電子部品の両方が台座部の側面の各エリア上に搭載されるので、トランジスタと半導体発光素子との間の接続に加えて、トランジスタおよび半導体発光素子とリード端子との間の接続を為すために、ベースの上面上および台座部の側面上の空間を使用できる。また、半導体発光素子および電子部品の両方が台座部の側面上に搭載されるので、トランジスタと半導体発光素子との間を短い距離で接続できるので、寄生インダクタンスが小さい。
【０００９】
本発明の発光モジュールでは、トランジスタとして、電界効果トランジスタを使用することができる。
【００１０】
本発明の発光モジュールでは、電子部品は、トランジスタの制御端子と第１の電流端子との間に設けられた抵抗素子を更に含むようにしてもよい。
【００１１】
この発光モジュールの抵抗素子によれば、リード端子からトランジスタの制御端子に至る経路のインピーダンス整合が実現される。
【００１２】
本発明の発光モジュールは、一電極及び他電極を有するインダクタンス素子を更に備え、半導体発光素子の他電極は、第１のリード端子に電気的に接続されており、インダクタンス素子の一電極は、半導体発光素子の他電極に電気的に接続されており、インダクタンス素子の他電極は、第１のリード端子に接続されている。
【００１３】
この発光モジュールでは、バイアス電流を供給する経路上にインダクタンス素子が設けられている。このインダクタンス素子によれば、寄生インピーダンスに起因する波形の劣化およびバイアス電流源からの交流ノイズ成分に起因する波形の劣化を低減できる。
【００１４】
本発明の発光モジュールでは、前記側面の前記第１及び第２のエリアの両方は、所定の面に沿って伸びるようにしてもよい。この発光モジュールによれば、第１及び第２のエリアの両方が所定の面に沿って伸びているので、半導体発光素子に電子部品を近づけることができる。
【００１５】
本発明の発光モジュールでは、前記側面の前記第１のエリアは所定の面に沿って伸びており、また前記側面の前記第２のエリアは前記所定の面に交差する別の所定の面に沿って伸びるようにしてもよい。この発光モジュールによれば、台座部が占有する領域を減らして、この領域に替えて、ステムを用いる発光モジュールの限られたキャビティ内に電子部品のための実装スペースを設けることができる。
【００１６】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明の発光モジュールによれば、電子部品および半導体発光素子をステム上に組み立ることが容易な構造が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の発光モジュールに係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００１９】
(第１の実施の形態)
図１は、発光モジュールを示す図面である。図２は、発光モジュールの構成部品を示す図面である。図３は、発光モジュールの平面図である。
【００２０】
発光モジュール１は、電子部品３と、半導体発光素子５と、ステム７とを備える。電子部品３は、トランジスタ９を含んでおり、このトランジスタ９は、第１の電流端子９ｂ、第２の電流端子９ａ、及び制御端子９ｃを有する。制御端子９ｃは、第１の電流端子９ｂと第２の電流端子９ａとの間を流れる電流を制御する。半導体発光素子５は一電極５ｂおよび他電極５ａを有する。半導体発光素子５では、一電極５ｂは、トランジスタ９の第１の電流端子９ｂに電気的に接続されており、他電極５ａは、トランジスタ９の第２の電流端子９ａに電気的に接続されている。ステム７は、第１のリード端子１１、第２のリード端子１３、ベース１５及び台座部１７を有する。ベース１５は、第１及び第２のリード端子１１、１３を支持している。台座部１７はベース１５上に設けられている。台座部１７は、側面１７ａを有している。電子部品３および半導体発光素子５は、台座部１７の側面１７ａ上に搭載されている。トランジスタ９の第２の電流端子９ａおよび半導体発光素子５の他電極５ａは、第１のリード端子１１に電気的に接続される。トランジスタ９の制御端子９ｃは、第２のリード端子１３に接続される。
【００２１】
この発光モジュール１によれば、電子部品３は、ベース１５の上面１５ａでは無く、半導体発光素子５が搭載される台座部１７の側面１７ａ上に搭載される。電子部品３および半導体発光素子５の両方が台座部１７の側面１７ａ上に搭載されるので、半導体発光素子３とトランジスタ９との間の接続に加えて、トランジスタ９および半導体発光素子５とリード端子１１との間の接続を為すために、ベース１５の上面１５ａ上および台座部１７の側面１７ａ上の空間を使用できる。また、電子部品３および半導体発光素子５の両方が台座部１７の側面１７ａ上に搭載されるので、半導体発光素子５とトランジスタ９との間を短い距離で接続できるので、寄生インダクタンスを低減できる。さらに、動作中に、トランジスタ９および半導体発光素子５は熱を発するけれども、この熱は台座部１７およびベース１５を介して放出される。
【００２２】
発光モジュール１では、側面１７ａは、第１および第２のエリア１８ａ、１８ｂ(図２を参照)を含む。半導体発光素子５は、台座部１７の側面１７ａの第１のエリア１８ａ上に搭載されている。電子部品３は、台座部１７の側面１７ａの第２のエリア１８ｂ上に搭載されている。側面１７ａの第１及び第２のエリア１８ａ、１８ｂの両方が所定の平面に沿って伸びているので、半導体発光素子５に電子部品３を近づけることができる。
【００２３】
発光モジュール１では、ベース１５および台座部１７は、例えば、金属製であることができる。トランジスタ９の第１の電流端子９ｂは、ワイヤを介して台座部１７に接続されている。半導体発光素子５の他電極５ａは、ワイヤを介してリード端子１１に接続されている。半導体発光素子５の一電極５ｂは台座部１７に電気的に接続されている。ベース１５および台座部１７が金属製であるので、これらの金属部品を介して、半導体発光素子５の一電極５ｂはトランジスタ９の第１の電流端子９ｂに電気的に接続される。この電気的な接続により、ワイヤを用いて半導体発光素子５の一電極５ｂとトランジスタ９の第１の電流端子９ｂとを互いに接続する必要がない。
【００２４】
発光モジュール１では、半導体発光素子５は、ヒートシンク１９上に搭載されており、ヒートシンク１９が台座部１７の側面１７ａ上に搭載されている。ヒートシンク１９が導電性を示すときは、半導体発光素子５の一電極５ｂは、ヒートシンク１９を介して台座部１７に電気的に接続されている。例えば、ヒートシンク１９は、半導体発光素子５を搭載する第１の面１９ａと、第１の面１９ａに反対の第２の面１９ｂとを有する。ヒートシンク１９は、例えば銅タングステン(ＣｕＷ)材といった導電材料性から成る。好適には、ヒートシンク１９では、第１の面１９ａ上の導電領域は第２の面１９ｂ上の導電領域に低抵抗の導電領域を介して接続されることができる。半導体発光素子５が例えば半導体レーザであるときは、半導体レーザのカソード面がヒートシンク１９の第１の面９ａの導電領域に接続されており、半導体レーザのアノード面がリード端子１１にワイヤを介して接続される。
【００２５】
ヒートシンク１９の例示は、上記のものに限定されることはない。ヒートシンク１９は、窒化アルミニウム(ＡｌＮ)といった良熱伝導性を示す絶縁材から成ることができる。半導体発光素子５の一電極５ｂは、例えばワイヤといった導電体を介して台座部１７の側面１７ａに接続されている。ベース１５および台座部１７が金属製であるので、これらの金属部品１５、１７を介して、半導体発光素子５の一電極５ｂは、トランジスタ９の第１の電流端子９ｂに電気的に接続される。
【００２６】
ヒートシンク１９が窒化アルミニウムといった絶縁材から成る場合には、好適には、ヒートシンク１９は、第１の面１９ａおよび第２の面１９ｂ上に設けられたメタライズ層を備え、また、これらを接続する他のメタライズ層を備えている。半導体発光素子５が例えば半導体レーザであるときは、半導体レーザのカソード面が、ヒートシンク１９の第１の面１９ａ上に設けられたメタライズ層に接続されており、このメタライズ層は、他のメタライズ層を介して台座部１７に接続される。半導体レーザのアノード面は、リード端子１１にワイヤを介して接続される。
【００２７】
また、好適な実施例では、半導体レーザの光軸は、ステムの中心軸に合わされている。レンズキャップを用いる場合、キャップの中心に対しオフセットしてレンズを設ける必要がないので、発光モジュールの製造が簡素にできる。
【００２８】
発光モジュール１では、トランジスタ９の制御端子９ｃは、リード端子１３の側面１３ａにワイヤを介して接続されている。リード端子１３の側面１３ａにワイヤの一端を接続すれば、半導体発光素子５に加えて電子部品３を台座部１７の側面１７ａ上に置いても、電子部品３をリード端子１３に接続できる。
【００２９】
発光モジュール１では、トランジスタ９の第２の電流端子９ａおよび半導体発光素子５の他電極５ａの少なくともいずれかは、第１のリード端子１１の側面１１ａにワイヤを介して接続されている。本実施の形態では、半導体発光素子５の他電極５ａは、第１のリード端子１１の側面１１ａにワイヤを介して接続されており、トランジスタ９の第２の電流端子９ａは、半導体発光素子５の他電極５ａにワイヤを介して接続されている。この結果、トランジスタ９の第２の電流端子９ａおよび半導体発光素子５の他電極５ａは、第１のリード端子１１の側面１１ａに電気的に接続される。リード端子１１の側面１１ａにワイヤの一端を接続すれば、電子部品３および半導体発光素子５を台座部１７の側面１７ａ上に搭載する場合でも、リード端子１１、電子部品３および半導体発光素子５を互いに電気的に接続できる。
【００３０】
発光モジュール１は、半導体受光素子２３を更に備えることができる。半導体受光素子２３は、一電極２３ａ及び他電極２３ｂを有しており、ベース１５上に搭載されている。半導体受光素子２３は、半導体発光素子５の背面５ｃに光学的に結合されている。半導体受光素子２３は、半導体発光素子５の背面５ｃからの光に応じてモニタ信号を生成する。半導体発光素子５の前面５ｄからは、信号光Ｌが出射する。ステム７は、ベース１５に支持された第３のリード端子２５を有している。半導体受光素子２３の一電極２３ａは、ワイヤを介して第３のリード端子２５に接続されており、他電極２３ｂは、ワイヤを介してベース１５に接続されている。本実施の形態では、半導体受光素子２３はサブマウント２９上に搭載されており、サブマウント２９はベース１５上に搭載されている。サブマウント２９は絶縁体から構成される。
【００３１】
発光モジュール１では、図３に示されるように、第１のリード端子１１、半導体発光素子５、電子部品３および第２のリード端子１３は、ベース１５に交差する所定の面に沿って順に配列されている。この配列のため、トランジスタ９の第２の電流端子９ａおよび半導体発光素子５の他電極５ａの少なくともいずれかは、ワイヤを介して第１のリード端子１１に接続されることができる。また、トランジスタ９の制御端子９ｃは、ワイヤを介して第２のリード端子１３に接続されることができる。
【００３２】
台座部１７の側面１７ａは、半導体発光素子５の光軸ＡOPの方向に配列された第３のエリア１７ｂ及び第４のエリア１７ｃを有している。トランジスタ９の第１の電流端子９ｂは、ワイヤを介して台座部１７の第３のエリア１７ｂに接続されている。電子部品３および半導体発光素子５は、第４のエリア１７ｃに位置している。
【００３３】
トランジスタ９の第１の電流端子９ｂと台座部１７の第３のエリア１７ｂとの第１の電気的な接続が、ボンディングワイヤを使用して実現される。また、第１のリード端子１１、半導体発光素子５、電子部品３および第２のリード端子１３が、ステム７のベース１５に交差する所定の面に沿って順に配列されているので、半導体発光素子５および電子部品３と第１のリード端子１１との間の第２の電気的な接続がボンディングワイヤを使用して実現されると共に、電子部品３と第２のリード端子１３との間の第３の電気的な接続がボンディングワイヤを使用して実現される。第１から第３の接続は、それぞれ、異なる方向に伸びるボンディングワイヤによって実現されている。
【００３４】
詳述すれば、電子部品３は、台座部１７の側面１７ａ上において、半導体発光素子５とリード端子１３との間に設けられている。半導体発光素子５は、台座部１７の側面１７ａ上において、電子部品３とリード端子１１との間に設けられている。半導体受光素子２３は、半導体発光素子５とベース１５との間に設けられている。電子部品３、リード端子１１およびリード端子１３は、それぞれ、半導体発光素子５に関して別の方向に位置している。また、電子部品３、リード端子１１、リード端子１３および半導体受光素子２３は、それぞれ、半導体発光素子５に関して別の方向に位置している。
【００３５】
図１に示されるように、電子部品３は、トランジスタ９の制御端子９ｃに接続されたパッド電極３ｃを有している。パッド電極３ｃは、ボンディングワイヤを介してリード端子１３の側面１３ａに直接に接続されている。このワイヤの長さをより短くするために、リード端子１３の端部１３ｂの高さＬＥＡＤ１は、台座部１７上に搭載された電子部品３のパッド電極３ａの高さＨ１より高いことが好適である。これらの高さは、ステム７のベース１５の上面１５ａから測られる。このリード端子１３の長さのおかげで、ワイヤの長さを極小にできる。
【００３６】
また、図１に示されるように、電子部品３は、トランジスタ９の第２の電流端子９ａに接続されたパッド電極３ａを有している。半導体発光素子５は電極５ａを有している。電極５ａは、ボンディングワイヤを介して電流端子９ａに接続されるパッド電極３ａに直接に接続されている。このワイヤの長さをより短くするために、パッド電極３ａの高さＨ２は、台座部１７上に搭載された半導体発光素子５の電極５ａの高さＨ３と実質的に同じことが好適である。これを実現するために、電子部品３の高さは、台座部１７の側面１７ａ上において、半導体発光素子５に対して位置決めされる。これらの高さは、ステム７のベース１５の上面１５ａから測られる。この位置決めのおかげで、ワイヤの長さを極小にできる。
【００３７】
さらに、図１に示されるように、半導体発光素子５は電極５ａを有している。電極５ａは、ボンディングワイヤを介してリード端子１１の側面１１ａに直接に接続されている。好ましくは、このワイヤ接続は、単一のワイヤを用いて実現される。また、このワイヤの長さは、リード端子１３と電子部品３とを繋ぐワイヤの長さより長い。より長いワイヤによるインダクタンスが作用して、寄生インピーダンスに起因する波形の劣化およびバイアス電流源からの交流ノイズ成分に起因する波形の劣化を低減できる。
【００３８】
台座部１７の側面１７ａは、第５のエリア１７ｄを有している。第４のエリア１７ｃは、第３のエリア１７ｂと第５のエリア１７ｄとの間に設けられている。第５のエリア１７ｄは、ベース１５上に搭載された半導体受光素子２３に半導体発光素子５の背面光を提供するために、他の部品を搭載するためのエリアとして利用されない。
【００３９】
図１に示されるように、発光モジュール１では、台座部１７は、半導体発光素子５の光軸ＡOPに交差する軸の方向(座標系のＹ軸の方向)に、ベース１５上に配列された第１及び第２の部分１７ｅ、１７ｆを有している。第１の部分１７ｅは第２の部分１７ｆに隣接している。延長部分１７ｇは、Ｚ軸の方向に関して、第１の部分１７ｅの高さを第２の部分１７ｆの高さより高くするように設けられている。電子部品３は、第１の部分１７ｅに搭載されている。半導体発光素子５は、第２の部分１７ｆに搭載されている。台座部１７の延長部分１７ｇは、第３のエリア１７ｂを有している。トランジスタ９の第１の電流端子９ｂは、ワイヤを介して台座部１７の延長部分１７ｇに接続されている。
【００４０】
発光モジュール１では、半導体受光素子２３がステム７のベース１５上に搭載されているので、ベース１５近傍には半導体受光素子２３のためのワイヤが設けられている。延長部分１７ｇのおかげで、台座部１７の側面１７ａ上において電子部品３を半導体受光素子２３に向けてシフトすること無く、トランジスタ９の第１の電流端子９ｂを台座部１７にワイヤを介して接続できる。
【００４１】
ステム７のベース１５は、例えば、５．６ミリメートルの外径を有しており、リード端子１１、１３、２５、２７は、直径２．５４ミリメートルの円周上に配置されている。ステム７では、リード端子１１、１３、２５の各々は、ベース１５の貫通孔を通過しており、リード端子１１、１３、２５は、それぞれ、シールガラスといった絶縁部材を介してベースにより保持されている。残りのリード端子２７は、抵抗溶接またはロー付けによりベース１５に取り付けられている。リード端子２７は、ベース１５に電気的に接続されている。
【００４２】
図３に示されるように、リード端子１１、１３、２５、２７は、所定の円周上に等間隔に配置されている。この配置のおかげで、発光モジュールの検査のためにソケットを製造しやすい。
【００４３】
図４(Ａ)に示されるように、発光モジュール１では、トランジスタ９は、ソース、ドレインおよびゲートを有する電界効果トランジスタであることができる。一実施例では、電界効果トランジスタのゲート電極は、リード端子１３に接続されており、ドレイン電極は半導体レーザのアノード電極に接続されており、ソース電極は半導体レーザのカソード電極に接続されている。この接続により、バイアス回路ＢＩＡＳからのバイアス電流ＩBをリード端子１１に供給できると共に、データ処理回路ＤＡＴＡからの変調信号ＶMをリード端子１３に供給できる。変調信号ＶMに応答してトランジスタが導通しているとき、バイアス電流は、半導体レーザよりもトランジスタに流れる。このとき、半導体レーザには所定の消光レベルに相当する順方向電流が流れる。変調信号ＶMに応答してトランジスタが導通していないとき、バイアス電流は、トランジスタよりも半導体レーザに流れる。このとき、半導体レーザには所定の発光レベルに相当する順方向電流が流れる。
【００４４】
この発光モジュールのおかげで、半導体レーザを高速に駆動することができる。一方、電子部品３と半導体発光素子５とを同一の絶縁基板に搭載すると、絶縁基板に係わる寄生キャパシタンスが増加する。これを避けるために、電子部品３は、図１に示されるように、導電性接着部材３３を介して台座部１７上に直接に搭載される。また、半導体発光素子５は、ヒートシンク１９を介して台座部１７上に直接に搭載される。
【００４５】
例えば、この電界効果トランジスタはエンハンスメントタイプであることができる。エンハンスメント型トランジスタでは、ソースとゲートの電位を一致させれば、ドレイン−ソース間の電流をゼロにできるので、バイアス電流は、半導体レーザの発光に必要な電流のみを供給すればよく、また、トランジスタをオフさせるためのゲートバイアス回路が不要である。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、電子部品３および半導体発光素子５をステム７上での組み立てが容易な構造が発光モジュール１に提供される。
【００４７】
(第２の実施の形態)
図４(Ｂ)は、発光モジュールの別の実施の形態を示す図面である。図５は、本実施の形態の発光モジュールのための電子部品を示す図面である。この発光モジュールでは、電子部品４は、トランジスタ９の制御端子９ｃと第１の電流端子９ｂとの間に設けられた抵抗素子３１を更に含むことができる。発光モジュール１ａに抵抗素子３１を内蔵するために、抵抗素子３１のための追加の搭載領域がベース上および台座部の側面上に必要ない。
【００４８】
図５を参照すると、電子部品４は、トランジスタ９と抵抗素子３１を含む。電子部品４は、第１〜第３の電極４ａ、４ｂ、４ｃを備えている。第１の電極４ａはトランジスタ９の第２の電流端子９ａに接続されており、第２の電極４ｂはトランジスタ９の第１の電流端子９ｂに接続されており、第３の電極４ｃはトランジスタ９の制御端子９ｃに接続されている。
【００４９】
この発光モジュール１ａの抵抗素子３１によれば、リード端子１３からトランジスタ９の制御端子９ｃに至る経路のインピーダンス整合が実現される。信号の減衰或いは反射による変調信号の劣化が抑制され、出力光の波形が良好になる。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、電子部品４および半導体発光素子５をステム７上での組み立てが容易な構造が発光モジュールに提供される。
【００５１】
(第３の実施の形態)
図４(Ｃ)は、発光モジュールの更なる別の実施の形態を示す図面である。図６及び図７は、本実施の形態の発光モジュールを示す図面である。
【００５２】
発光モジュール２ａは、インダクタンス素子３５を更に備えことができる。インダクタンス素子３５は、一電極３５ａおよび他電極３５ｂを有する。インダクタンス素子３５の一電極３５ａはトランジスタ９の第２の電流端子９ａ及び半導体発光素子５の他電極５ａとに電気的に接続されている。インダクタンス素子３５の他電極３５ｂは、第１のリード端子１２に電気的に接続されている。図６および図７の実施例では、インダクタンス素子３５の一電極３５ａ上には金属チップ３４が搭載されており、この金属チップ３４を介してインダクタンス素子３５の一電極３５ａは半導体発光素子５の他電極５ａに接続されている。
【００５３】
この発光モジュール２ａでは、バイアス電流ＩBを供給する経路上にインダクタンス素子３５が設けられている。このインダクタンス素子３５によれば、寄生インピーダンスに起因する波形の劣化、バイアス電流源からの交流ノイズ成分に起因する波形の劣化が低減される。
【００５４】
この発光モジュール２ａでは、インダクタンス素子３５の一電極３５ａは、トランジスタ９の第２の電流端子９ａおよび半導体発光素子５の他電極５ａの少なくともいずれか(本実施の形態では、半導体発光素子５の他電極５ａ)にボンディングワイヤを介して接続されている。インダクタンス素子３５の他電極３５ｂは、第１のリード端子１２の端面１２ｂ上に搭載されている。インダクタンス素子３５を発光モジュール２ａ内に搭載するために、ベース１５の上面１５ａ上の領域および台座部１７の側面１７ａ上の領域を提供する必要がない。
【００５５】
発光モジュール２ａでは、インダクタンス素子３５はチップインダクタを含むことができる。チップインダクタは、当該発光モジュール内に内蔵するために好適な形状およびサイズを有する。
【００５６】
図８は、インダクタンス素子とリード端子とを示す図面である。図８を参照すると、金属チップ３４ａは、半田材(例えば、ＡｕＳｎ半田ペレット)３２ａを介してチップインダクタ３６の一端３６ｃに固定されている。また、別の金属チップ３４ｂは、半田材(例えば、ＡｕＳｎ半田ペレット)３２ｂを介してチップインダクタ３６の他端３６ｄに固定されている。別の金属チップ３４ｂは、導電性樹脂(または半田材)３２ｃを介してリード端子１２の端面１２ｂに固定される。
【００５７】
チップインダクタとしては、具体的には、フェライトビーズインダクタを使用することができる。多くのフェライトビーズインダクタでは、その両端の電極(インダクタンス素子の電極３６ａ、３６ｂに対応する)は錫(Ｓｎ)メッキされている。金(Ａｕ)メッキされた金属チップをフェライトビーズインダクタの両端にＡｕＳｎペレットで取り付ける。ＣＡＮ型パッケージを気密に封止するので、フラックスを使用せずに、良好な濡れ性を示すＡｕＳｎをロー材として使用することが好ましい。フェライトビーズインダクタの電極部に、金属チップを取り付けることによって、ワイヤボンディングが可能になる。また、フェライトビーズインダクタの錫電極を半田材(例えば、ＡｕＳｎ半田)を介して金属チップに接合し、金属チップをリード端子に導電性樹脂材を介して固定している。導電性樹脂に含まれる銀(Ａｇ)と錫(Ｓｎ)との間に拡散現象に起因する接合強度の低下や電気抵抗の増加等が生じる可能性がない。
【００５８】
フェライトビーズインダクタの外形サイズは、例えば、１ミリメートル×０．５ミリメートル×０．５ミリメートル程度である。金属チップは、例えば、コバール材をエッチングして作製される。金属チップの外形サイズは、例えば、０．６ミリメートル×０．６ミリメートル×０．２ミリメートル程度である。フェライトビーズインダクタを用いると、小さな寸法の部品でも、比較的大きなインダクタンスが得られ、また、例えば１マイクロヘンリ程度のインダクタンス値を有するインダクタを発光モジュール内に実装できる。上記のサイズのファライトビーズインダクタは、市販されている標準的なものであり、安価である。特開平２００２−３７４０２８号公報には、配線を利用して絶縁基板上に構成されたインダクタが記載されている。しかしながら、ＣＡＮ型パッケージ内へ形成可能なサイズでは、高々数ナノヘンリ程度のインダクタンスしか得らない。この程度のインダクタンスでは、伝送波形の劣化を低減する効果は小さい。
【００５９】
図６及び図７を参照すると、インダクタンス素子３５は、第１のリード端子１２の端面１２ｂ上に搭載されている。この端面１２ｂは、半導体発光素子５の光軸ＡOPに交差する平面に沿って伸びている。
【００６０】
インダクタンス素子３５を第１のリード端子１２の端面１２ｂ上に搭載するので、インダクタンス素子３５と他の導電体との間の寄生キャパシタンスを低減できる。例えば、インダクタンス素子３５の電極３５ｂは、第１のリード端子１２の端面１２ｂ上に導電性接着部材３７を介して取り付けられている。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、電子部品４および半導体発光素子５をステム７上に組み立ることが容易な構造が発光モジュール１に提供される。
【００６２】
(第４の実施の形態)
図９および図１０は、本実施の形態の発光モジュールを示す図面である。発光モジュール２ｂは、インダクタンス素子３５を更に備えことができる。発光モジュール２ａと同様に、インダクタンス素子３５の一電極３５ａは、トランジスタ９の第２の電流端子９ａ及び半導体発光素子５の他電極５ａとに電気的に接続されている。インダクタンス素子３５の他電極３５ｂは、第１のリード端子１４に電気的に接続される。この発光モジュール２ｂでも、バイアス電流ＩBを供給する経路上にインダクタンス素子３５が設けられている。このインダクタンス素子３６によれば、寄生インピーダンスに起因する波形の劣化およびバイアス電流源からの交流ノイズ成分に起因する波形の劣化を低減される。
【００６３】
この発光モジュール２ｂでは、インダクタンス素子３５の一電極３５ａは、トランジスタ９の第２の電流端子９ａおよび半導体発光素子５の他電極５ａの少なくともいずれか(本実施の形態では、半導体発光素子５の他電極５ａ)にボンディングワイヤを介して接続されている。インダクタンス素子３５の他電極３５ｂは、第１のリード端子１４上に搭載されている。インダクタンス素子３５を発光モジュール２ｂ内に搭載するために、ベース１５の上面１５ａ上の領域および台座部１７の側面１７ａ上の領域を提供する必要がない。
【００６４】
図９および図１０を参照すると、インダクタンス素子３５は、第１のリード端子１４の一端部１４ｂの搭載面１４ａ上に搭載されている。搭載面１４ａは、ステム７のベース１５に交差する平面に沿って伸びている。インダクタンス素子３５の電極３５ｂを第１のリード端子１４の搭載面１４ａ上に搭載するので、インダクタンス素子３５と他の導電体との間の寄生キャパシタンスを低減できる。例えば、インダクタンス素子３５の電極３５ｂは、第１のリード端子１４の搭載面１４ａ上に導電性接着部材３８を介して取り付けられている。
【００６５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、発光モジュール１ｂに、電子部品４および半導体発光素子５をステム７上に組み立ることが容易な構造が提供される。
【００６６】
本実施の形態の発光モジュール２ａ、２ｂは電子部品４を備えるけれども、電子部品３を備えることもできる。
【００６７】
好適な実施例では、半導体レーザのアノードとリード端子との間にインダクタンス素子が設けられているので、このリード端子、該リード端子の接続されているバイアス電流源に起因する寄生インピーダンスによって引き起こされる信号波形の劣化が低減される。また、バイアス電流に含まれる交流ノイズ成分を除去できるので、外乱による波形劣化も低減される。
【００６８】
(第５の実施の形態)
図１１は、本実施の形態の発光モジュールを示す平面図である。この発光モジュール１ｂは、台座部１７に替えて台座部１６を備える。台座部１６の側面１６ａは、第１のエリア１６ｂおよび第２のエリア１６ｃを有している。第１のエリア１６ｂは所定の面Ｒ１に沿って伸びている。また、第２のエリア１６ｃは、所定の面Ｒ１に交差する別の所定の面Ｒ２に沿って伸びている。ステムを用いる発光モジュールでは、実装スペースが限られている。この発光モジュール１ｂによれば、電子部品３のための実装スペースを増やすことができる。
【００６９】
図１１を参照すると、台座部１６の側面１６ａは、リード端子１１およびリード端子１３が上記の所定の面Ｒ１に沿って配列されるように、一または複数のエリア１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを有している。本実施の形態では、例えば、エリア１６ｃのための別の所定の面Ｒ２が所定の面Ｒ１に傾斜している。別の所定の面Ｒ２は、第２のエリア１６ｃがリード端子１３から離れるように所定の面Ｒ１に対して傾斜しているので、第２のエリア１６ｃ上の電子部品３とリード端子１３との間には間隔がある。また、電子部品３は、第１のエリア１６ｂとリード端子１３との間を通して側面１６ａの第２のエリア１６ｃ上に搭載される。この発光モジュール１ｂでは、半導体発光素子５および電子部品３は、それぞれ、台座部１６の側面１６ａのエリア１６ｂ、１６ｃ上に搭載される。
【００７０】
本実施の形態では、別の所定の面Ｒ２が所定の面Ｒ１に傾斜しているので、リード端子１１およびリード端子１３の両方を通過する基準面Ｒ３は、半導体発光素子５の光軸ＡOPと側面１６ａの第１のエリア１６ｂとの間を通過することができ、あるいは台座部１６に交差していてもよい。これ故に、電子部品３および半導体発光素子５の両方を台座部１６の側面１６ａ上に搭載することができると共に、リード端子１１、１３および電子素子５、３をそれぞれ近づけて配置することができる。また、半導体発光素子５とトランジスタ９との間を短い距離で接続できる。したがって、半導体発光素子５とトランジスタ９との間の寄生インダクタンスを低減できる。
【００７１】
発光モジュール１ｂでは、所定の面Ｒ１と別の所定の面Ｒ２との成す角度は鈍角であるので、半導体発光素子５を電子部品３にワイヤを介して接続できる。また、電子部品３をリード端子１３の側面にワイヤを介して接続できる。
【００７２】
以上説明したように、本実施の形態の発光モジュール１ｂによれば、電子部品３および半導体発光素子５をステム７上に組み立ることが容易な構造が提供される。
【００７３】
(第６の実施の形態)
図１２(Ａ)、図１２(Ｂ)、図１３(Ａ)、図１３(Ｂ)は、第１の実施の形態に示された発光モジュールを製造する工程を示す図面である。
【００７４】
電子部品３と、半導体発光素子５と、ステム７と、半導体受光素子２３とを準備する。図１２(Ａ)に示されるように、電子部品３および半導体発光素子５は、ステム７上に搭載される。本実施例では、半導体発光素子５は、ヒートシンク１９上に搭載される。半導体発光素子５及びヒートシンク１９は、ステム７の台座部１７の側面１７ａ上に搭載されている。半導体受光素子２３及びサブマウント２９は、ベース１５上に搭載されている。
【００７５】
次いで、図１２(Ｂ)に示されるように、半導体受光素子２３の一電極をリード端子２５にワイヤ４１を介して接続する。半導体受光素子２３の他電極をステム７のベース１５にワイヤ４３を介して接続する。ワイヤ４１、４３の各々は、半導体受光素子２３からベース１５の上面１５ａと実質的に平行に伸びる平面に沿って伸びている。ワイヤ４１、４３の高さの最高値は、電子部品３および半導体発光素子５の下端より低い。
【００７６】
この後に、図１３(Ａ)に示されるように、電子部品３、半導体発光素子５、リード端子１１、１３の接続を行う。電子部品３および半導体発光素子５は、台座部１７の側面１７ａ上において、リード端子１１とリード端子１３との間に配列されている。電子部品３は、半導体発光素子５よりも、リード端子１３に近い。半導体発光素子５は、電子部品３よりもリード端子１１に近い。
【００７７】
電子部品３の一電極(トランジスタ９の制御端子９ｃ)をリード端子１３の側面１３ａにワイヤ４５を用いて接続する。電子部品３の別の電極(トランジスタ９の第１の電流端子９ｂ)を台座部１７の側面１７ａにワイヤ４７を用いて接続する。電子部品３の他電極(トランジスタ９の第２の電流端子９ａ)を半導体発光素子５の電極にワイヤ４９を用いて接続する。半導体発光素子５の電極をリード端子１１の側面１１ａにワイヤ５１を用いて接続する。
【００７８】
ワイヤ４５およびワイヤ４９は、電子部品３に関して、互いに逆の方向に伸びている。ワイヤ４５は電子部品３からＹ軸の負の方向に伸びてリード端子１３に到達しており、ワイヤ４９は電子部品３からＹ軸の正の方向に伸びて半導体発光素子５に到達している。ワイヤ４７は、電子部品３からＺ軸の正の方向に伸びて台座部１７の側面１７ａに到達している。ワイヤ５１は半導体発光素子３からＹ軸の正の方向に伸びてリード端子１１の側面１１ａに到達している。
【００７９】
図１３(Ｂ)に示されるように、ワイヤ接続が終了した後に、ステム７上にキャップ３９を搭載する。キャップ３９とステム７とは抵抗溶接により固定されており、これらに囲まれて気密に封止されたキャビティを形成する。このキャビティ内に、電子部品３、半導体発光素子５、半導体受光素子２３が設けられている。キャップ３９は、レンズ５３を保持することができる。半導体発光素子３からの光は、レンズ５３を介してキャビティの外に出射する。
【００８０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、発光モジュールに、電子部品および半導体発光素子をステム上に組み立ることが容易な構造が提供される。
【００８１】
従来の発光モジュールでは、発光素子は、金属製のＣＡＮパッケージに収納されており、外部に設けられた駆動回路から変調電流を受けている。発光素子として半導体レーザを使用する場合、発光素子への注入電流を大きくすることによって半導体レーザの高速な応答を実現している。例えば、毎秒１０ギガビットといった高速な伝送レートでは、変調電流の振幅は、５０ミリアンペアから１００ミリアンペアと比較的大きくなる。このような大きな振幅の変調電流の供給経路からは、電磁放射ノイズが生じる可能性がある。
【００８２】
本発明の実施の形態において説明した発光モジュールでは、比較的大きな変調電流は、金属製のＣＡＮパッケージ内部でのみ流れる。この発光モジュールでは、電子部品のトランジスタの制御端子は、振幅０．５ボルト程度の変調信号を外部の駆動回路から受ける。この制御端子のインピーダンスを５０オームに設定すると、変調信号の電流振幅は、１０ミリアンペア程度に過ぎない。放射ノイズは電流振幅に依存するため、放射ノイズのほとんどはパッケージによって遮断されて、外部への放射ノイズは大幅に抑制される。
【００８３】
また、従来の発光モジュールでは、発光素子は、金属製のＣＡＮパッケージに収納されており、外部に設けられた駆動回路から変調電流を受けている。この発光モジュールでは、ＣＡＮパッケージの外径は、標準的なサイズの５．６ミリメートルである。
【００８４】
本発明の実施の形態の発光モジュールでは、発光素子に加えて電子部品もパッケージ内に含めて、上記のパッケージに収納することが可能であり、上述のような放射ノイズの低減と、高速動作が実現される。
【００８５】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。例えば、発光モジュールの構造は、本実施の形態に記載された特定の構造に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】図１は、第１の実施の形態の発光モジュールを示す図面である。
【図２】図２は、第１の実施の形態の発光モジュールの構成部品を示す図面である。
【図３】図３は、第１の実施の形態の発光モジュールの平面図である。
【図４】図４(Ａ)は、第１の実施の形態の発光モジュールを示す図面である。図４(Ｂ)は、発光モジュールの別の実施の形態を示す図面である。図４(Ｃ)は、発光モジュールの更なる別の実施の形態を示す図面である。
【図５】図５は、第２の実施の形態の発光モジュールのための電子部品を示す図面である。
【図６】図６は、第３の実施の形態の発光モジュールを示す図面である。
【図７】図７は、第３の実施の形態の発光モジュールを示す図面である。
【図８】図８は、インダクタンス素子およびリード端子を示す図面である。
【図９】図９は、第４の実施の形態の発光モジュールを示す図面である。
【図１０】図１０は、第４の実施の形態の発光モジュールを示す図面である。
【図１１】図１１は、第５の実施の形態の発光モジュールを示す図面である。
【図１２】図１２(Ａ)および図１２(Ｂ)は、第１の実施の形態に示された発光モジュールを製造する工程を示す図面である。
【図１３】図１３(Ａ)および図１３(Ｂ)は、第１の実施の形態に示された発光モジュールを製造する工程を示す図面である。
【符号の説明】
【００８７】
１、１ａ、２ａ、２ｂ…発光モジュール、３、４…電子部品、５…半導体発光素子、７…ステム、９…トランジスタ、９ａ、９ｂ…電流端子、９ｃ…制御端子、１１…第１のリード端子、１３…第２のリード端子、１５…ベース、１６、１７…台座部、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ…台座部のエリア、１８ａ、１８ｂ…側面の第１及び第２のエリア、１９…ヒートシンク、２３…半導体受光素子、２５…リード端子、２７…リード端子、２９…サブマウント、３１…抵抗素子、３３、３７、３８…導電性接着部材、３４ａ、３４ｂ、３４…金属チップ、３５…インダクタンス素子、３６…フェライトビーズインダクタ、３９…キャップ、４１、４３、４５、４７、４９、５１…ワイヤ
【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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【図７】
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【図８】
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【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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