(57)【要約】【課題】  半導体発光素子を高速に動作させることが可能な半導体発光モジュールを提供する。【解決手段】  半導体発光モジュール１では、配線パターン２２ａに第１の電極２ｃが接するように配線基板２２上に半導体発光素子２が搭載されている。配線基板２２は導電性のベース２４に搭載されている。ベース２４には、ハウジング６の側壁１２ａに交差する方向に第１の領域２４ａ、第２の領域２４ｂ、第３の領域２４ｃが順に設けられている。第１の領域２４ａには、配線基板２２を介して半導体発光素子２が搭載されている。第２の領域には、半導体発光素子２の第２の電極２ｄが電気的に接続されている。第３の領域２４ｃと端子基板１４の第１の導体１４ａとは、側壁１２ａに交差する方向に順に設けられて、所定軸Ｘ方向及び側壁１２ａに交差する方向に延びる第１基準面に沿って設けられており、電気的に接続されている。【選択図】  図１
2005033037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光出射面と第１の電極と第２の電極とを有し、該光出射面から光を出射する半導体発光素子と、
前記第１の電極と電気的に接続され前記半導体発光素子が搭載される配線パターンを有する配線基板と、
前記配線基板を搭載する第１の領域と、前記第２の電極と電気的に接続される第２の領域と、第３の領域とを有する導電性のベースと、
前記第３の領域と電気的に接続される第１の導体と、前記配線パターンと電気的に接続される第２の導体とを少なくとも含む複数の導体を有する端子基板を有し、前記半導体発光素子と前記配線基板と前記ベースとを収容する収容空間を提供するハウジングと
を備え、
前記第１の導体と前記第３の領域とは、第１の基準面に沿って設けられていることを特徴とする半導体発光モジュール。
【請求項２】
前記配線パターンと前記第２の導体は、前記第１の基準面と異なる第２の基準面に沿って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光モジュール。
【請求項３】
前記第２の領域は、頂面を有する導電性のブロックを有し、
前記第２の電極と前記頂面とは、第３の基準面に沿って設けられており、
前記頂面と前記第２の電極とが電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体発光モジュール。
【請求項４】
前記端子基板は、接地層、第１絶縁層、第１導電層、第２絶縁層、第２導電層、及び第３絶縁層が順に積層された積層構造を有し、
前記第１絶縁層には複数のビアホールが設けられており、
前記接地層と前記第１導電層とは、前記複数のビアホールに埋め込まれた導電材料によって電気的に接続されており、
前記接地層は、前記第１の導体を含み、
前記第２導電層は、前記第２の導体を含む
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体発光モジュール。
【請求項５】
前記ベースが搭載される搭載部材を更に備え、
前記搭載部材は、前記第１の基準面に沿う接続面を有し、
前記接続面と前記第１の導体とが電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子を備えた半導体発光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子と、半導体発光素子の電極と電気的に接続されるリード端子とを含み半導体発光素子を収容するハウジングとを備える半導体発光モジュールでは、半導体発光素子とリード端子とが中継パターン及びワイヤを介して電気的に接続される（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平２００２−１５８３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
半導体発光モジュールから高速に変調された信号を出力させるためには、半導体発光素子を高速に動作させる必要がある。しかしながら、上述した従来の発光モジュールでは、半導体発光素子の電極とハウジングとの間の寄生キャパシタンスや寄生インダクタンによって半導体発光素子に高速な変調信号を伝えることができず、半導体発光素子を高速に動作させることができなかった。
【０００４】
そこで、本発明は、半導体発光素子を高速に動作させることが可能な半導体発光モジュールを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の半導体発光モジュールは、半導体発光素子と、配線基板と、導電性のベースと、ハウジングとを備える。半導体発光素子は、光出射面と第１の電極と第２の電極とを有し、該光出射面から光を出射する。配線基板は、第１の電極と電気的に接続され半導体発光素子が搭載される配線パターンを有する。ベースは、配線基板を搭載する第１の領域と、第２の電極と電気的に接続される第２の領域と、第３の領域とを有する。ハウジングは、第３の領域と電気的に接続される第１の導体と、配線パターンと電気的に接続される第２の導体とを少なくとも含む複数の導体を有する端子基板を有し、半導体発光素子と配線基板とベースとを収容する収容空間を提供する。第１の導体と第３の領域は、第１の基準面に沿って設けられている。
【０００６】
この発明によれば、第１の導体と第３の領域とが第１の基準面に沿って設けられているので、第３の領域と第１の導体とを電気的に接続するワイヤの長さを短くできる。したがって、半導体発光素子の第２の電極への信号の伝送路におけるインダクタンスを低減することができる。
【０００７】
また、本発明の半導体発光モジュールにおいては、配線パターンと第２の導体は、第１の基準面と異なる第２の基準面に沿って設けられていることが好ましい。
【０００８】
かかる構成によれば、配線パターンと第２の導体とが、第２基準面に沿って設けられているので、配線パターンと第２の導体とを接続するワイヤの長さを短くすることができる。したがって、半導体発光素子の第１の電極への信号の伝送路におけるインダクタンスを低減することができる。
【０００９】
また、本発明の半導体発光モジュールにおいては、第２の領域は、頂面を有する導電性のブロックを有し、第２の電極と上記頂面とは、第３の基準面に沿って設けられており、上記頂面と第２の電極とが電気的に接続されていることが好ましい。
【００１０】
かかる構成によれば、ベースの第２の領域が有するブロックの頂面と半導体発光素子の第２の電極とが第３基準面に沿って設けられているので、第２の電極とブロックの頂面とを接続するワイヤの長さを短くすることができる。したがって、半導体発光素子の第２の電極への信号の伝送路におけるインダクタンスを更に低減することができる。
【００１１】
また、本発明の半導体発光モジュールにおいては、端子基板は、接地層、第１絶縁層、第１導電層、第２絶縁層、第２導電層、及び第３絶縁層が順に積層された積層構造を有し、第１絶縁層には複数のビアホールが設けられており、接地層と第１導電層とは、複数のビアホールに埋め込まれた導電材料によって電気的に接続されており、接地層は第１の導体を含み、第２導電層は第２の導体を含むことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の半導体発光モジュールにおいては、ベースが搭載される搭載部材を更に備え、搭載部材は、第１の基準面に沿う接続面を有し、接続面と第１の導体とが電気的に接続されていることが好ましい。
【００１３】
かかる構成によれば、ベースを介して半導体発光素子の第２の電極と電気的に接続されている搭載部材の接続面と、第１の導体とが、第１の基準面に沿って設けられているので、接続面と、第１の導体とを短いワイヤによって接続することができる。また、ベースの第３の領域と搭載部材の接続面とを第１の導体に複数のワイヤによって接続することができるので、半導体発光素子の第２の電極への信号の伝送路におけるインダクタンスを更に低減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、半導体発光素子の第２の電極に至る信号の伝送路のインダクタンスを低減することができるので、半導体発光素子を高速に動作させることが可能な半導体発光モジュールが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。図１は、本発明の実施形態にかかる半導体発光モジュール１の一部破断斜視図である。
【００１６】
図１に示すように半導体発光モジュール１は、半導体発光素子２を含む半導体発光モジュール主要部４と、半導体発光モジュール主要部４を収容するハウジング６と、光導波部８とを備えている。
【００１７】
ハウジング６は、半導体発光モジュール主要部４を収容する収容空間１０を規定する容器である。ハウジング６は、所定軸Ｘ方向に延びる一対の側壁１２ａと、所定軸Ｘに交差する面に沿って延びる前壁１２ｂ，後壁１２ｃと、半導体発光モジュール主要部４が搭載される底板１２ｄと、上蓋（図示せず）と、一対の側壁１２ａに各々取り付けられた端子基板１４，１６と、前壁１２ｂに設けられた孔１２ｇに取り付けられた光学窓１８とを含む。一対の側壁１２ａ、前壁１２ｂ、後壁１２ｃと、底板１２ｄ、及び上蓋は、金属製であり、例えば、コバールやＣｕＷによって構成される。
【００１８】
端子基板１４及び１６は、絶縁体層と金属層とによる積層構造の配線基板にリード端子が電気的に接続されたものである。端子基板１４は、第１の導体１４ａ、第２の導体１４ｂを含む複数の導体１４ｃを有している。複数の導体１４ｃには、複数のリード端子１４ｄが電気的に接続されている。端子基板１６も同様に、複数の導体１６ｃと、複数の導体１６ｃ各々に電気的に接続された複数のリード端子１６ｄとを有している。端子基板１４の詳細については、後述する。
【００１９】
半導体発光モジュール主要部４は、半導体発光素子２と、半導体発光素子２を搭載した配線基板２２と、配線基板２２を搭載したベース２４と、受光部２６を搭載した配線基板２８と、ベース２４及び配線基板２８を搭載したＬキャリア（搭載部材）３０と、ペルチェ素子モジュール３２とを有している。
【００２０】
図２は、半導体発光モジュール主要部４の斜視図であり、図３は、半導体発光モジュール１の平面図である。図３に示すように、半導体発光素子２は、光出射面２ａ、光出射面２ａに対向する光反射面２ｂ、第１の電極２ｃ、及び第２の電極２ｄを有する端面発光型の半導体レーザである。半導体発光素子２は、光出射面２ａから所定軸Ｘ方向に光を出射するように配線基板２２に搭載されている。
【００２１】
配線基板２２は、ＡｌＮといったセラミックス製の基板の主面上に印刷された配線パターン２２ａを有している。配線パターン２２ａ上には、半導体発光素子２の第１の電極２ｃが接触するように搭載されており、配線パターン２２ａと第１の電極２ｃが電気的に接続されている。図２及び図３に示すように、配線パターン２２ａは、所定軸Ｘ方向に延びた後、側壁１２ａに交差する方向に延びている。配線パターン２２ａには、ＮｉＣｒといった材料からなる抵抗部２２ｂが含まれている。抵抗部２２ｂは、半導体発光素子２の第１の電極２ｃへの信号の伝送路における抵抗を調整するために設けられている。
【００２２】
図３に示すように、配線パターン２２ａの端部２２ｃと端子基板１４の第２の導体１４ｂは、側壁１２ａに交差する方向に順に設けられている。配線パターン２２ａの端部２２ｃと端子基板１４の第２の導体１４ｂは、複数のワイヤ３４によって電気的に接続されている。半導体発光素子２の第１の電極２ｃには、第２の導体１４ｂに接続されたリード端子１４ｄからマイナスの変調信号が供給される。配線基板２２は、ＣｕＷといった導電性の材料によって構成されたベース２４に搭載されている。
【００２３】
ベース２４は、第１の領域２４ａ、第２の領域２４ｂ、及び第３の領域２４ｃを有している。第１の領域２４ａには、配線基板２２が搭載されている。本実施形態では、第１の領域２４ａのうち半導体発光素子２を、配線基板２２を介して搭載している部分、第２の領域２４ｂ、及び第３の領域２４ｃは、側壁１２ａに交差する方向に順に設けられている。
【００２４】
第２の領域２４ｂは、配線基板２２の一角が切りかかれることによって、露出されている。第２の領域２４ｂには、半導体発光素子２の第２の電極２ｄがワイヤ３８によって電気的に接続されている。
【００２５】
第３の領域２４ｃと端子基板１４の第１の導体１４ａは、図３に示すように、側壁１２ａに交差する方向に順に設けられており、複数のワイヤ３９によって電気的に接続されている。第１の導体１４ａに接続されたリード端子１４ｄはグランドに接続されている。
【００２６】
受光部２６は、フォトダイオードといった半導体受光素子２６ａと、半導体受光素子２６ａが支持されたステム２６ｂとを含む。受光部２６は、半導体発光素子２の光反射面２ｂからの背面光を半導体受光素子２６ａによって受けるように、配線基板２８に搭載されている。ステム２６ｂには、半導体受光素子２６ａに電気的に接続された配線パターン２６ｃ及び２６ｄが設けられている。配線パターン２６ｃ，２６ｄは、配線基板２８の主面上に設けられた配線２８ａ，２８ｂの一端にワイヤ４０，４２によって電気的に接続されている。図３に示すように、配線２８ａ，２８ｂの他端は、端子基板１６の導体１６ｃにワイヤによって電気的に接続されている。半導体受光素子２８は、光反射面２ｂからの背面光を受け、背面光の強度に応じた光電流を、導体１６ｃに電気的に接続されたリード端子１６ｄに出力する。
【００２７】
また、図２及び図３に示すように、配線基板２８には、配線パターン２８ｃ及び２８ｄが設けられており、配線パターン２８ｃ及び２８ｄにインダクタ２９が電気的に接続されている。配線パターン２８ｄは、ワイヤによって配線パターン２２ａに電気的に接続されている。図３に示すように、配線パターン２８ｃは、端子基板１６の導体１６ｃに接続されており、導体１６ｃに接続されているリード端子１６ｄから、バイアス電流が、インダクタ２９、及び配線パターン２２ａを介して半導体発光素子２の第１の電極２ｃに供給される。
【００２８】
ベース２４及び配線基板２８は、図１に示すように半導体発光モジュール１の温度を制御するためのペルチェ素子モジュール３２上に搭載されたＬキャリア３０上に搭載されている。
【００２９】
Ｌキャリア３０は、例えばＣｕＷといった導電性の材料によって構成される。図２に示すように、Ｌキャリア３０は、所定軸Ｘ方向及び側壁１２ａに交差する方向に延びる面に沿うように設けられた搭載部３０ａと、所定軸Ｘに交差する面に沿って設けられた保持部３０ｂとを有している。搭載部３０ａは、その主面３０ｃに交差する方向へ凹状に設けられた収容部３０ｄを有している。収容部３０ｄには、ベース２４が収容されている。収容部３０ｄに収容されたベース２４は、Ｌキャリア３０に電気的に接続されている。主面３０ｃ上には、配線基板２８が搭載されている。
【００３０】
保持部３０ｂには、所定軸Ｘ方向に延びるレンズ保持孔３０ｅが設けられている。レンズ保持孔３０ｅには、レンズ５０を保持したレンズホルダ５２が固定されている。レンズ５０は、半導体発光素子２の光出射面２ａと光学的に結合されている。
【００３１】
また、保持部３０ｂには、半導体発光素子２への戻り光を防止するためのアイソレータを保持したアイソレータホルダ５６が支持されている。アイソレータ56は、レンズ５０及びハーメチックガラスといった光学窓１８と光学的に結合されている。
【００３２】
光導波部８は、図１に示すように、レンズ６０と、レンズ６０を保持したレンズホルダ６２と、レンズホルダ６２の一端に支持されたフェルールホルダ６４と、フェルールホルダ６４に保持されたフェルール６６、フェルール６６に嵌合され内孔に光ファイバ６８を保持したフェルール７０、これらの部材を覆うカバー７２を有している。半導体発光素子２の光出射面２ａは、レンズ５０、アイソレータ５４、光学窓１８、及びレンズ６０を介して、光ファイバ６８の一端に光学的に結合されている。
【００３３】
以下、端子基板１４、配線基板２２、ベース２４、及びＬキャリア３０の更に詳細な構成を説明する。図４は、図１のIV−IV線断面図である。端子基板１４は、ＣｕＷといった導電性の材料から構成されるグランド板（接地層）１４ｇ、第１絶縁体層１４ｈ、第１導電層１４ｉと、第２絶縁体層１４ｊと、第２導電層１４ｋと、第３絶縁体層１４ｍとが積層されたものであり、側壁１２ａに接合されている。第１絶縁体層１４ｈ、第２絶縁体層１４ｊ、第３絶縁体層１４ｍは、例えばＡｌＯ2といったセラミックスから構成されている。
【００３４】
図１のIV−IV線に沿う部分において、第１絶縁体層１４ｈには、二つのビアホール１４ｎが設けられている。ビアホール１４ｎに導電材料１４ｐが埋め込まれることによって、グランド板１４ｇと第１導電層１４ｉが電気的に接続されている。また、第２絶縁体層１４ｊの縁部に設けられた導電膜１４ｑによって、第１導電体層１４ｈと第２絶縁体層１４ｋが電気的に接続されている。以上の構成によって、第２絶縁体層１４ｋに接合されたリード端子１４ｄとグランド板１４ｇが電気的に接続されている。
【００３５】
グランド板１４ｇは、第１の導体１４ａとして、収容空間１０内まで延びている。この第１の導体１４ａとベース２４の第３の領域２４ｃとは、側壁１２ａに交差する方向に順に設けられている。また、第１の導体１４ａとベース２４の第３の領域２４ｃとは、所定軸Ｘ方向及び側壁に交差する方向に延びる第１基準面Ａに沿って設けられている。したがって、第１の導体１４ａとベース２４の第３の領域２４ｃとの距離を近づけることができるので、第１の導体１４ａと第３の領域２４ｃとを接続する複数のワイヤ３９の距離を短くして、半導体発光素子２の第２の電極２ｃに至る信号の伝送路のインダクタンスを低減することができる。なお、本実施形態では、図３に示すように第１の導電パターン１４ａと第３の領域２４ｃとは５本の金ワイヤによって接続されている。
【００３６】
Ｌキャリア３０の保持部３０ｂには、図２及び図３に示すように、接続面３０ｇが設けられている。この接続面３０ｇは、図４に示すように上記の第１基準面Ａに沿って設けられている。接続面３０ｇと第１の導体１４ａとは、図３に示すように、側壁１２ａに交差する方向に順に設けられている。第１の導体１４ａは、この接続面３０ｇと複数のワイヤ８０によって電気的に接続されている。以上のように接続面３０ｇを設けることによって、第１の導体１４ａと接続面３０ｇとを接続するワイヤ８０の距離を短くし、ワイヤ８０のインダクタンスを低減することができる。
【００３７】
また、第１の導体１４ａには、第３の領域２４ｃに加えて接続面３０ｇもワイヤによって接続することができるので、ワイヤの数を増やすことができ、半導体発光素子２の第２の電極２ｃに至る信号の伝送路のインダクタンスを更に低減することができる。
【００３８】
また、第１の導体１４ａに接続するワイヤの数を調整することができるので、ペルチェ素子モジュール３２が有するキャパシタンスとワイヤのインダクタンスとによる共振周波数を使用周波数範囲からずらすことができ、使用周波数内において安定した変調信号を半導体発光素子２に供給することができる。その結果、半導体発光素子２から安定した光出力を得ることができる。なお、本実施形態では、接続面３０ｇと第３の領域２４ｃとは６本の金ワイヤによって接続されている。
【００３９】
さらに、接続面３０ｇと第１の導体１４ａとが電気的に接続されることによって、Ｌキャリア３０がグランドに接続されたグランド板１４ｎに接続されるので、Ｌキャリア３０と配線基板２２との間のキャパシタンスが抑制される。
【００４０】
図４に示すように、ベース２４の第１の領域２４ａのうち配線基板２２を介して半導体発光素子２を搭載している部分と、第２の領域２４ｂとは、側壁１２ａに交差する方向に順に設けられている。また、ベース２４の第２の領域２４ｂは、頂面を有するブロックとされている。半導体発光素子２の第２の電極２ｄとベース２４の第２の領域２４ｂに設けられたブロックの頂面とは、側壁１２ａに交差する第３基準面Ｃに沿って設けられている。この構成によって、半導体発光素子２の第２の電極２ｄと第２の領域２４ｂに設けられたブロックの頂面とを接続するワイヤ３８の長さを短くできるので、半導体発光素子２の第２の電極２ｄに至る信号の伝送路のインピーダンスを更に低減することができる。
【００４１】
図５は、図１のV−V線断面図である。図１のV−V線に沿う部分において、第１絶縁体層１４ｈには、三つのビアホール１４ｎが設けられている。ビアホール１４ｎに導電材料１４ｐが埋め込まれることによって、グランド板１４ｇと第１導電層１４ｉが電気的に接続されている。第２導電体層１４ｋは第２の導体１４ｂとして、収容空間１０の外側から内部まで延びている。
【００４２】
第２の導体１４ｂは、配線パターン２２ａの端部２２ｃと複数のワイヤ３４によって電気的に接続されている。本実施形態では、第２の導体１４ｂと、配線パターン２２ａの端部２２ｃとは、側壁１２ａに交差する方向に順に設けられており、所定軸Ｘ方向及び側壁１２ａに交差する方向に延びる第２基準面Ｂに沿って設けられている。この構成によって、第２の導体１４ｂと、配線パターン２２ａの端部２２ｃとの距離を近づけて、第２の導体１４ｂと端部２２ｃを接続するワイヤ３４の長さを短くすることができる。その結果、半導体発光素子２の第１の電極２ｃに至る信号の伝送路のインピーダンスを低減することができる。
【００４３】
以上のように、半導体発光モジュール１では、半導体発光素子２の第１の電極２ｃ及び第２の電極２ｄに信号を伝送するための伝送路におけるインピーダンスが低減されているので、半導体発光素子２に高速な変調信号を供給することができる。その結果、半導体発光素子２を高速、かつ、安定に動作させることができ、広い周波数帯域で安定した光出力を得ることができる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成することができる。図６は、本発明の他の実施形態にかかる半導体発光モジュール１ａの斜視図である。半導体発光モジュール１ａでは、第３の領域２４ｃ及び接続面３０ｇが第１の導体１４ａとワイヤリボン９０によって電気的に結合されており、配線パターン２２ａの端部２２ｃが第２の導体１４ｂともワイヤリボン９２によって接続されている。半導体発光モジュール１ａの他の構成は、半導体発光モジュール１と同様である。このように、第３の領域２４ｃ，接続面３０ｇと第１の導体１４ａとの接続、配線パターン２２ａと第２の導体１４ｂとの接続にワイヤリボンを用いても、本発明の思想が適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明の実施形態にかかる半導体発光モジュールの一部破断斜視図である。
【図２】図２は、半導体発光モジュール主要部の斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態にかかる半導体発光モジュールの平面図である。
【図４】図４は、図１のIV−IV断面図である。
【図５】図５は、図１のV−V断面図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施形態にかかる半導体発光モジュールの一部破断斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…半導体発光モジュール、２…半導体発光素子、２ｃ…第１の電極、２ｄ…第２の電極、４…半導体発光モジュール主要部、６…ハウジング、８…光導波部、１０…収容空間、１２ａ…側壁、１４，１６…端子基板、１４ａ…第１の導体，１４ｂ…第２の導体、２２…配線基板，２０ａ…配線パターン、２２ｃ…端部、２４…ベース、２４ａ…第１の領域、２４ｂ…第２の領域、２４ｃ…第３の領域、２６…受光部、２８…配線基板、３０…Ｌキャリア、３０ｇ…接続面、３２…ペルチェ素子モジュール。
【図１】
2005033037.tif 000003
【図２】
2005033037.tif 000004
【図３】
2005033037.tif 000005
【図４】
2005033037.tif 000006
【図５】
2005033037.tif 000007
【図６】
2005033037.tif 000008