(57)【要約】  【課題】  部品点数が少なく、製作及び組み立てが容易で、低コストにて寄生インダクタンスの影響を低減させることのできる、高速通信向けの光送信モジュールを提供する。  【解決手段】  発光素子チップ１のベースをヒートシンク３Ａに装着し、発光素子チップ１の電極及びベースをそれぞれ電気的に外部と接続する複数の接続端子５、６を備えるとき、ヒートシンクの発光素子チップの近傍部位に少なくとも１つの貫通孔３０を形成し、この貫通孔に発光素子チップの電極を接続対象とする接続端子５を挿通させたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子チップと、前記発光素子チップのベースを装着するヒートシンクと、前記発光素子チップの電極及びベースをそれぞれ電気的に外部と接続する複数の接続端子とを備えた光送信モジュールにおいて、
前記ヒートシンクの前記発光素子チップの近傍部位に少なくとも１つの貫通孔を形成し、前記貫通孔に前記発光素子チップの電極を接続対象とする前記接続端子を挿通させたことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項２】
前記発光素子チップのベースを、表面に電極パターンを有する絶縁性の基板を介して、前記ヒートシンクに装着し、前記ヒートシンクの前記発光素子チップの近傍部位に２つの前記貫通孔を形成し、これらの前記貫通孔の一方に前記発光素子チップの電極を接続対象とする前記接続端子を挿通させ、他方に前記基板の電極パターンを接続対象とする前記接続端子を挿通させたことを特徴とする請求項１に記載の光送信モジュール。
【請求項３】
前記ヒートシンクに形成した前記貫通孔及び前記接続端子の断面形状がそれぞれ円形をなし、かつ、前記貫通孔の軸心部に前記接続端子を配置したときに所定の特性インピーダンスになるように、前記貫通孔に内在する媒質に応じて前記貫通孔の直径と前記接続端子の直径とを決定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の光送信モジュール。
【請求項４】
前記媒質が空気であることを特徴とする請求項３に記載の光送信モジュール。
【請求項５】
前記媒質が絶縁部材であることを特徴とする請求項３に記載の光送信モジュール。
【請求項６】
前記発光素子チップが面発光型であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光送信モジュール。
【請求項７】
前記光送信モジュールを構成する要素がＴＯカンパッケージに収められていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光送信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高速光通信システムに用いられる光送信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブロードバンドネットワーク社会の到来により、通信の高速化及び大容量化が求められている。こうした要求に応えることのできるシステムの１つに光通信システムがあげられる。この光通信システムの構成要素の中でもキーデバイスとなるのが光送信モジュールである。光送信モジュールは高速化及び大容量化に応じて、小型化及び低コスト化が求められており、これまでに様々なタイプのものが開発されている。
【０００３】
一般的に広く知られている従来の光送信モジュールを図３に示す。同図中、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は光出射側のレンズ及びキャップを除去した上面図である。これら各図において、円板状のステム１２には周方向を４等分した位置に、それぞれ電気的に外部と接続するための接続端子５〜８がそれぞれ絶縁部材９を介して貫設されている。このうち、接続端子６の上端を中心とするステム１２の上面に、外形々状が略直方体をなすヒートシンク３が装着されている。このヒートシンク３の１つの側面、すなわち、ステム１２の中心方向の側面に、一般にサブ基板とも呼ばれる基板２を介して、発光素子チップ１が装着されている。
【０００４】
この場合、発光素子チップ１は、その光出射面が上を向き、かつ、ステム１２の中心に位置するように装着されている。発光素子チップ１の電極はボンディングワイヤ４によって接続端子５の上端に接続されている。そして、円筒状の側壁を有するキャップ１１は、その頂部の中心にレンズ１０を保持し、ステム１２とその軸心を略一致させた状態で側壁の下部の全周縁がステム１２に固着されている。すなわち、発光素子チップ１はレンズ１０と光軸が一致する状態に固着されている。
【０００５】
上記の構成により、例えば、接続端子６を接地電位に保持し、接続端子５に電気信号を印加すると、発光素子チップ１は光信号を出射し、レンズ１０によって集光されて、例えば、光ファイバに入射される。
このような実装構造を持つパッケージは、ＴＯカンパッケージと呼ばれ、汎用性が高く、コストが低いという利点がある。しかし、１０Ｇｂ／ｓ又はそれ以上の高速光通信においては、接続端子５やボンディングワイヤ４による寄生インピーダンスなどの影響により、高周波特性が劣化してしまうため、上記の実装構造を用いることは困難であった。
【０００６】
この問題を解決するために、ボンディングワイヤを短くして寄生インダクタンスを低減させ、伝送の高速化と周波数特性の安定化を実現する光送信モジュールが提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００７】
図４はこの光送信モジュールを示し、（ａ）は光出射側のレンズ及びキャップを想像線で示した側面図であり、（ｂ）はその上面図である。図中、一般的な従来装置を示す図３と同一の符号を付したものはそれぞれ同一の要素を示している。この光送信モジュールは、円板状のステム１２の部品装着面に半円柱状のコラム１３がその端面を当接させた状態で固着されている。このコラム１３にはその側方に平坦な支持面を有するオーバーハング部が形成され、その支持面に、光出射面がレンズ１０と光軸が一致するように発光素子チップ１が支持されている。
【０００８】
そして、コラム１３のオーバーハング部の側方にセラミック板１４が接着されている。このセラミック板１４の表面には接続端子５と発光素子チップ１とを接続するマイクロストリップライン１５が形成されており、このマイクロストリップライン１５は特性インピーダンスが所定値に制御された線路である。さらに、マイクロストリップライン１５の発光素子チップ１に近い終端部に整合抵抗器１６の一端が接続され、その他端がボンディングワイヤ４によって発光素子チップ１の電極に接続されている。また、コラム１３のオーバーハング部の下方のステム１２上に、発光素子チップ１からの出力光の発光パワーをモニタリングするモニタフォトダイオード１７が装着され、その電極がボンディングワイヤ１８によって接続端子７に接続されている。
【特許文献１】特開２００３−３７３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図４に示した従来の光送信モジュールにおいては、セラミック板１４として外形寸法の小さいものを用いなければならず、その上に形成されるマイクロストリップライン１５の幅を精度良く製作するのが難しいため、バラツキが生じやすかった。また、セラミック板１４の厚みについても高い加工精度が要求されるため、製作コストの高騰が避けられなかった。さらに、セラミック板１４を接続端子５とコラム１３との間に挟み込むように設置しなければならないため、そのような実装に特別な装置が必要になるというような問題もあった。
【００１０】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、部品点数が少なく、製作及び組み立てが容易で低コストにて寄生インダクタンスの影響を低減させることのできる、高速通信向けの光送信モジュールを提供することにある。
本発明の他の目的は、発光素子チップの温度上昇を低く抑えることのできる光送信モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために請求項１に係る発明は、発光素子チップと、この発光素子チップのベースを装着するヒートシンクと、発光素子チップの電極及びベースをそれぞれ電気的に外部と接続する複数の接続端子とを備えた光送信モジュールにおいて、ヒートシンクの発光素子チップの近傍部位に少なくとも１つの貫通孔を形成し、この貫通孔に発光素子チップの電極を接続対象とする接続端子を挿通させたものである。
この構成により、ヒートシンクに貫通孔を形成して接続端子を挿通させ、所定の特性インピーダンスにすることによって、寄生インダクタンスの影響を低減させることができるため、部品点数が少なく、製作及び組立てが容易で低コスト化が可能になる。また、発光素子チップのベースをヒートシンクに直接、装着するので発光素子チップの温度上昇を低く抑えることができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光送信モジュールにおいて、発光素子チップのベースを、表面に電極パターンを有する絶縁性の基板を介して、ヒートシンクに装着し、ヒートシンクの発光素子チップの近傍部位に２つの貫通孔を形成し、これらの貫通孔の一方に発光素子チップの電極を接続対象とする接続端子を挿通させ、他方に基板の電極パターンを接続対象とする接続端子を挿通させたものである。
この構成により、通常、接地電位に保持されるヒートシンクとは独立している２つの接続端子を介して、発光素子チップの電極とベース間に所望の電圧を印加して駆動する、いわゆる、差動駆動ができるため、接地点の電位が変動しノイズが発生しても、ノイズの影響を受けにくくすることができ、これによって高周波特性をより向上させることができる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の光送信モジュールにおいて、ヒートシンクに形成した貫通孔及び接続端子の断面形状がそれぞれ円形をなし、かつ、貫通孔の軸心部に接続端子を配置したときに所定の特性インピーダンスになるように、貫通孔に内在する媒質に応じて貫通孔の直径と接続端子の直径とを決定したものである。
この構成により、所望の特性インピーダンスが得られて寄生インダクタンスの影響を低減させることができるため、高周波特性の向上が図られる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の光送信モジュールにおいて媒質を空気としたものである。
この構成により、組立の容易化と低コスト化が一層促進される。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項３に記載の光送信モジュールにおいて、媒質を絶縁部材としたものである。
この構成により、絶縁部材の選択により広範囲なインピーダンス制御が可能になる。
【００１６】
請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれか１つに記載の光送信モジュールにおいて、発光素子チップとして面発光型のものを用いる。
この構成により、ボンディングワイヤによる接続端子と発光素子チップとの接続が容易になる。
【００１７】
請求項７に係る発明は、請求項１から６のいずれか１つに記載の光送信モジュールの構成要素がＴＯカンパッケージに収められているものである。
この構成により、コストの低い光送信モジュールを提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ヒートシンクに貫通孔を形成して接続端子を挿通させ、所定の特性インピーダンスにすることによって、寄生インダクタンスの影響を低減させることができるため、部品点数が少なく、製作及び組立てが容易で低コスト化が可能な高速通信向けの光送信モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明を図面に示す好適な実施の形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る光送信モジュールの第１の実施の形態を示し、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は光出射側のレンズ及びキャップを除去した上面図である。これら各図において、円板状のステム１２には周方向を４等分した位置に、電気的に外部と接続するための接続端子５〜８がそれぞれ絶縁部材９を介して貫設されている。このうち、ステム１２の中心部及び接続端子５、６をそれぞれ含む範囲に、外形々状が略直方体をなすヒートシンク３Ａが装着されている。このヒートシンク３Ａのステム１２の外縁に近い部分はキャップ１１で覆うために角部が面取りされている。そして、このヒートシンク３Ａの上面における、ステム１２の軸心を延長した部位に面発光型の発光素子チップ１が装着されている。また、発光素子チップ１の近傍におけるヒートシンク３Ａには、接続端子５が貫通して、その中心に位置するように貫通孔３０が形成されている。特に、ＴＯカンパッケージを用いる場合には、接続端子５の位置に合わせて貫通孔３０が形成される。
【００２０】
一般に、接続端子６は円形の断面を有している。これに応じて貫通孔３０もその断面形状が円形に設けられている。この場合、接続端子５が貫通孔３０の中心に位置していることから、接続端子５とヒートシンク３Ａとは同軸の伝送線路を形成している。そして、ステム１２とキャップ１１で囲まれる内部空間が空気で満たされていれば、接続端子５は空気を媒質とする伝送線路になっており、空気の誘電率を基準にして特性インピーダンスが所定の値、例えば、２５Ωになるように接続端子５の外径に関係付けて、貫通孔３０の内径が決定される。また、接続端子５はヒートシンク３Ａと略同じ高さに形成され、その先端と発光素子チップ１の電極とがボンディングワイヤ４によって接続されている。
【００２１】
この場合、発光素子チップ１はその光出射面を上に向けて装着される。円筒状の側壁を有するキャップ１１は、その頂部の中心にレンズ１０を保持し、ステム１２とその軸心を一致させた状態で側壁の下部の全周縁がステム１２に固着されている。すなわち、発光素子チップ１はレンズ１０と光軸が一致する状態に固着される。
【００２２】
上記の構成により、例えば、接続端子６を接地電位に保持し、接続端子５に電気信号を印加すると、発光素子チップ１は光信号を出射し、レンズ１０によって集光されて、例えば、光ファイバに入射される。
【００２３】
上記第１の実施の形態によれば、ヒートシンク３Ａに貫通孔３０を形成して接続端子５を挿通させ、所定の特性インピーダンスにすることによって、寄生インダクタンスの影響を低減させることができるため、部品点数が少なく、しかも、製作及び組立てが容易で低コスト化が可能になる。また、発光素子チップ１のベースをヒートシンク３Ａ上に直接、装着するので発光素子チップ１の温度上昇を低く抑えることができる。また、ヒートシンク３Ａの貫通孔３０及び接続端子５の断面形状をそれぞれ円形にして、所定の特性インピーダンスになるように、それぞれの直径を決定しているので、寄生インダクタンスの影響が低減され、高周波特性の向上が図られる。
【００２４】
さらに、接続端子５とヒートシンク３Ａとの間の媒質を空気としたことによって、組立の容易化と低コスト化が促進され、発光素子チップとして面発光型のものを用いたことにより、ボンディングワイヤによる接続端子と発光素子チップとの接続が容易になる他、構成要素がＴＯカンパッケージに収められているので、コストの低い光送信モジュールを提供することができる。
【００２５】
＜第２の実施の形態＞
図２は本発明に係る光送信モジュールの第２の実施の形態を示し、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は光出射側のレンズ及びキャップを除去した上面図である。図中、第１の実施の形態を示す図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施の形態はステム１２を周方向に４等分した位置に設けられる合計４個の接続端子５〜８のうち、接続端子５〜７及びステム１２の中心部を含む領域に単一のヒートシンク３Ｂを装着している。そして、接続端子５を貫通孔３０に挿通させたのと同様に、接続端子７が突出する部位のヒートシンク３Ｂにも貫通孔３０を形成して、その軸心部に接続端子７を挿通させている。この接続端子７と貫通孔３０もまた、空気の誘電率を基準にして特性インピーダンスが所定の値、例えば、２５Ωになるように接続端子７の外径に関係付けて、貫通孔３０の内径が決定される。ヒートシンク３Ｂのステム１２の外縁に近い部分はキャップ１１で覆うために２つの角部が面取りされている。そして、このヒートシンク３Ｂの上面における、ステム１２の軸心を延長した部位に面発光型の発光素子チップ１が、表面に電極パターンを有する絶縁性の基板２を介して、装着されている。この場合、発光素子チップ１の電極はボンディングワイヤ４によって接続端子５に接続され、基板２の表面の電極パターンに発光素子チップ１のベースが接続され、その側方に導出した電極パターン（図示せず）と接続端子７とがボンディングワイヤ４によって接続されている。したがって、発光素子チップ１のベースは、通常、接地電位に保たれるヒートシンク３Ｂとは電気的に絶縁されている。これ以外は第１の実施の形態を示す図１と同一に構成されている。
【００２６】
図２に示した第２の実施の形態においては、発光素子チップ１が基板２を介してヒートシンク３Ｂ上に装着されているため、発光素子チップの温度上昇を抑制する点では若干劣るが、接地電位に保持されるヒートシンク３Ｂと分離した形で、それぞれ所定の特性インピーダンスを持つ接続端子５及び６を介して、発光素子チップ１の電極とベース間に所望の電気信号を印加する、いわゆる、差動駆動ができるため、接地点の電位が変動しノイズが発生しても、ノイズの影響を受けにくくすることができ、これによって高周波特性をより一層向上させることができる。
【００２７】
なお、上記第１及び第２の実施の形態では、接続端子５や接続端子７の周囲、すなわち、同軸の伝送線路を構成する媒質が空気である場合について説明したが、部品点数及び組立の工程がわずかに増えるけれども、媒質として絶縁部材を充填するとともに、この絶縁部材の材質を選択することによって広範囲なインピーダンス制御が可能になるという効果が得られる。
【００２８】
また、上記第１及び第２の実施の形態は接続端子５〜８の位置があらかじめ決まっているＴＯカンパッケージを用いたが、ＴＯカンパッケージ以外のパッケージを用いる場合には、ヒートシンク３Ａ又は３Ｂの発光素子チップ１の近傍部位に貫通孔３０を形成し、この貫通孔３０に発光素子チップ１の電極を接続対象とする接続端子５や接続端子７を挿通させることによって、ボンディングワイヤ４の長さをＴＯカンパッケージの場合よりも短くすることができ、これによって、高周波特性をより一層向上させるという効果も得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、ヒートシンクに貫通孔を形成して接続端子を挿通させ、所定の特性インピーダンスによって、寄生インダクタンスの影響を低減させることができるため、部品点数が少なく、製作及び組立てが容易で低コスト化が可能な高速通信向けの光送信モジュールを提供することができるので、本発明は高速光通信システムなどに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る光送信モジュールの第１の実施の形態の（ａ）縦断面図（ｂ）上面図
【図２】本発明に係る光送信モジュールの第２の実施の形態の（ａ）縦断面図（ｂ）上面図
【図３】従来の光送信モジュールの（ａ）縦断面図（ｂ）その一部を除去した上面図
【図４】状来のもう１つの光送信モジュールの（ａ）側面図（ｂ）その一部を除去した上面図
【符号の説明】
【００３１】
１  発光素子チップ
２  基板
３Ａ、３Ｂ  ヒートシンク
４  ボンディングワイヤ
５〜８  接続端子
９  絶縁部材
１０  レンズ
１１  キャップ
１２  ステム
３０  貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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