(57)【要約】【課題】透明樹脂で封止されていても効率よく熱放散することができ、また、これによる封止樹脂の透明度や密封性が損なわれることがない樹脂封止光モジュールを提供する。【解決手段】金属板４に絶縁膜を介してリードピン３ａ及び光素子、電子回路素子を実装し、透明樹脂７で封止してなる光モジュールであって、金属板４の実装面と反対側の下面４ｂが、透明樹脂７に覆われることなく露出するようにする。金属板４の縁部には、透明樹脂７に対するアンカー機能を備えた凹凸又は段差８ａを設ける。また、金属板４の露出面側に位置決め孔を設けてもよく、さらに、金属板４の一端４ｃが透明樹脂７より突出して、放熱や取付けを容易にする構成としてもよい。なお、絶縁膜は切欠を有し絶縁膜を備えた側の面において、光素子、電子回路素子がサブマウンド部材を介して金属板４に直に実装される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板に絶縁膜を介してリードピン及び光素子、電子回路素子を実装し、透明樹脂で封止してなる光モジュールであって、
前記金属板の実装面と反対側の面が、前記透明樹脂で覆われることなく露出していることを特徴とする樹脂封止光モジュール。
【請求項２】
前記金属板の縁部に、前記透明樹脂に対するアンカー機能を備えた凹凸又は段差が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止光モジュール。
【請求項３】
前記金属板の露出面側に位置決め孔が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂封止光モジュール。
【請求項４】
前記金属板の一端が透明樹脂より突出していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂封止光モジュール。
【請求項５】
前記絶縁膜は切欠を有し前記絶縁膜を備えた側の面において、前記光素子、電子回路素子が前記金属板にサブマウンド部材を介して直に実装されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂封止光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子又は発光素子等の光素子を備えた樹脂封止光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
受光素子を備え光ファイバ等によって伝送される光信号を電気信号に変換して出力する受信用光モジュール、又は、発光素子を備え電気信号を光信号に変換して光ファイバ等に送出する送信用モジュールなどの光モジュールは、光データリンクや光ＬＡＮ等の光通信に用いられる。従来の光モジュールとしては、例えば、特許文献１に開示のようなものが知られている。
【０００３】
光モジュールは、受光素子又は発光素子である光素子と、あるいは、光素子に付随する電子回路素子を一体に組み込んで構成される。光モジュールの基本的な構成としては、電気的に絶縁されたベース部材の実装面側にリードピン及び光素子、電子回路素子をサブマウント部材を介して実装し、全体を透明樹脂等で封止している。ベース部材には、樹脂あるいはセラミック等の絶縁基板が用いられている。
【０００４】
リードフレームは、導電性のよい銅などの金属薄板をエッチング加工するか、又は、プレス機を用いて打抜き加工するなどして、複数のリードピンを連結バーで連結一体に形成され、上述したベース部材上に接着するなどして設けられる。サブマウント部材等を介して実装された光素子あるいは電子回路素子は、ボンディングワイヤでリードピンに電気的に接続された後、全体を光信号の送受信が可能な透明樹脂で覆って密封封止される。
【特許文献１】特開２０００−２４３９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の光モジュールは、外部回路との接続に必要とされるリードピンの一部を残して、全体が透明樹脂で被覆されている。そして、レーザダイオードを用いた発信用の光モジュール等では、リードピン等の金属部材を介して熱放散が行なわれており、７０℃程度の温度で使用されている。しかし、近年の光データリンク等の用途の拡大で、例えば、車載に搭載して使用するなど使用環境が厳しくなると共に、光素子のパアーアップ等で発熱量が大きくなり、放熱性に対する考慮が必要となってきた。
【０００６】
従来の光モジュールでは、ベース部材に金属板を用いるような場合であっても、熱源となる光素子や電子回路素子などが樹脂で覆われていると、被覆樹脂から一部が露出するリードピンを通じての放熱となる。このため、十分な放熱が行なわれず、使用温度が高くなると光素子の効率が低下し、使用条件が制限されるなどの問題が生じてくる。特に、光モジュールのように、封止樹脂として透明樹脂が用いられる場合、樹脂の透明度を損なわないように熱膨張係数差による密着性等を改善するには、種々の制限を受ける。このため、大幅な形状の変更や大型化を伴うことなく熱放熱を向上させることは難しかった。
【０００７】
本発明は上述した実情に鑑みてなされたもので、透明樹脂で封止されていても効率よく熱放散することができ、また、これによる封止樹脂の透明度や密封性が損なわれることがない樹脂封止光モジュールの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による樹脂封止光モジュールは、金属板に絶縁膜を介してリードピン及び光素子、電子回路素子を実装し、透明樹脂で封止してなる光モジュールであって、金属板の実装面と反対側の下面が、透明樹脂に覆われることなく露出するようにしたものである。金属板の縁部には、透明樹脂に対するアンカー機能を備えた凹凸又は段差を設ける。また、金属板の露出面側に位置決め孔を設けてもよく、さらに、前記金属板の一端が透明樹脂より突出して、放熱や取付けを容易にする構成としてもよい。なお、絶縁膜は切欠を有し絶縁膜を備えた側の面において、光素子、電子回路素子がサブマウンド部材を介して金属板に直に実装される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発熱源となる光素子や電子回路素子等が実装される金属板の、少なくとも反対側の面が被覆樹脂から露出しているので、この金属板の露出面から効率よく熱放散させることが可能となる。また、金属板の縁部にアンカー機能を有する凹凸や段差を設けることで、金属板の一方の面を露出させることにより透明樹脂との密着力の低下を防止することができる。さらに、金属板の露出面に位置決め穴を設けることにより、樹脂で封止するときの金型設置の際の位置決めが容易となり、金属板の前端部を透明樹脂より前方に延ばすことにより、熱放散をさらに向上させ光モジュールの取付けを容易なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図により本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明による光モジュールの組立分解図、図２は本発明による光モジュールの組立状態を示す図、図３は本発明による光モジュールを透明樹脂で封止した状態を示す図、図４は本発明による樹脂封止光モジュールの正面図と側面図である。図５及び図６は、他の実施形態を説明する図である。図中、１は樹脂封止光モジュール、２ａ，２ｂは光素子、２ｃは電子回路素子、３はリードフレーム、３ａはリードピン、３ｂは連結バー、４は金属板、４ａは上面、４ｂは下面、４ｃは前端面、５は絶縁膜、５ａは切欠、６ａ，６ｂはサブマウント部材、７は透明樹脂、７ａはレンズ部分、８ａは段差、８ｂは凸部、８ｃは凹部、９は位置決め穴、１０は取付け孔を示す。
【００１１】
本発明による光モジュールは、図１の組立分解図に示すように、発光又は受光素子等の光素子２ａ及びモニタ用の光素子２ｂ並びに電子回路素子２ｃ等の素子（以下、これらを総称して回路部品という）を備えている。また、複数本のリードピン３ａを連結バー３ｂで連結一体化したリードフレーム３、ベース部材となる金属板４、金属板４の部品搭載面（上面４ａ）を覆う絶縁膜５、回路部品を金属板４に直接搭載するサブマウント部材６ａ，６ｂを備えている。
【００１２】
光モジュールのベース部材となる金属板４は、アルミ、銅などの熱伝導性がよく加工性のよい金属が用いられ、少なくともリードピン３ａが実装される上面４ａを絶縁膜５で被覆して、電気的に絶縁された表面とする。また、リードピン３ａが実装される反対の下面４ｂ側の縁部には、後述する封止樹脂に対するアンカー機能を持たせるための、例えば、段差８ａが設けられている。
【００１３】
絶縁膜５は、リードピン３ａを電気的に絶縁して取付けるためのもので、例えば、ポリイミド等の耐熱性の樹脂が用いられる。この絶縁膜５は、両面に接着剤層を有する樹脂シートとして形成したものを、金属板４の上面４ａに貼り付けてもよいが、塗布、焼付け等
により形成するようにしてもよい。また、金属板４にサブマウント等を介して直に光素子や電子回路部品を実装する該当部分には、絶縁膜５に切欠５ａを設けて金属面を露出させる。
【００１４】
リードフレーム３は、導電性のよい銅あるいは銅合金などの金属薄板をエッチング加工するか、又は、プレス機等を用いて打抜き加工するなどして形成することができる。なお、リードフレーム３は、連結バー３ｂで複数のリードピン３ａを連結一体にした状態で、金属板４上に絶縁膜５を介して電気的に絶縁して接着固定する。なお、絶縁膜５は、リードフレーム３の裏面（金属板４との接合面）に予め接着等により形成しておき、後でリードフレーム３と共に金属板４に接着するようにしてもよい。
【００１５】
発信用の光モジュールでは、光信号を送出する発光素子（光素子２ａ）として、例えば、レーザダイオードが用いられ、この発光素子の発光状態をモニタするフォトダイオード等を用いたモニタ素子（光素子２ｂ）が用いられる。また、これらの光素子２ａ，２ｂの駆動制御を行なう電子回路素子２ｃには、トランジスタ、抵抗、コンデンサやこれらを集積回路技術で形成したＩＣ等が用いられる。これらの回路部品は、リードピン３ａ上に電気接続を兼ねて直接搭載するか、又は、サブマウント部材６ａ，６ｂを用いて金属板４上に直に搭載される。
【００１６】
サブマウント部材６ａ，６ｂは、金属板４にエポキシ接着剤や半田などにより直接接合され、光素子２ａあるいは電子回路素子２ｃを金属板４上の所定の位置に支持すると共に、これらの回路部品から発生される熱を、金属板４に熱放散させるのに用いられる。このため、サブマウント部材６ａ，６ｂには、熱伝導性に優れ、電気絶縁性を有するダイヤモンドや窒化アルミニウム等のセラミック材が用いられる。また、回路構成によっては導電性のある部材を用いることもできる。
【００１７】
図２は、図１の各構成要素を組付けた組立状態を示す図で、金属板４の上面４ａに絶縁膜５を介してリードフレームを接着により取付け固定する。光素子２ａあるいは電子回路素子２ｃの回路部品は、絶縁膜５の切欠５ａ部分でサブマウント部材６ａ，６ｂを介して金属板４の上面４ａに直に搭載する。なお、回路部品の構造や回路構成によって、例えば、モニタ用の光素子２ｂのように所定のリードピン３ａ上に搭載することもある。
【００１８】
これらの回路部品並びにリードフレームがベース部材上に搭載された後、ワイヤボンディング（図示省略）により、各回路部品とサブマウント部材、サブマウント部材とリードピン、あるいは、直接に回路部品とリードピンとを電気的に接続する。この後、リードフレームの連結バーの部分を切断除去して、電気的に絶縁されたリードピン３ａとされる。また、後述する透明樹脂で封止した後に、連結バーの部分を切断除去するようにしてもよい。
【００１９】
リードピン３ａと回路部品との電気接続が行なわれた後、図３に示すように、透明樹脂７を用いて樹脂封止される。透明樹脂７は、金属板４の下面４ｂのみが露出し、金属板４の回路部品が搭載された上面４ａと両側の縁部並びに前端面４ｃが覆われるように成型される。また、透明樹脂７は金属板４の下面４ｂの両側縁部に設けられている段差８ａを覆うように成型される。さらに、この透明樹脂７を成型する際に、外部の光導波路と効率よく光信号の送受信を行なうレンズ部分７ａが一体に成型される。なお、このレンズ部分７ａは、金属板４の前端面４ｃ側に設ける形状で示したが、光信号を送受する光素子２ａの設置状態に応じて、金属板４の上面方向あるいは側面方向に設けるようにしてもよい。
【００２０】
上述の如く、樹脂封止光モジュール１の金属板４の下面４ｂを露出させておくことにより、全体を樹脂封止する場合に比べて、金属板４の露出面からの熱放散が効果的に行なわれる。しかし、封止樹脂に透明樹脂を用い、樹脂を透過しての光信号の送受を行なう場合、透明樹脂に充填材を添加すると透明度が低下することから、充填剤の添加による熱膨張係数や他の材料との接着特性を調整することが難しい。このため、透明樹脂で樹脂封止した光モジュールにおいては、金属板の下面を露出させると透明樹脂７が剥離しやすく十分な封止が得られないとされ、一般的には、特許文献１のようにベース部材の全体を含めて樹脂封止する構成が用いられている。
【００２１】
図３に示すように、金属板４の一方の面を被覆せずに露出させて樹脂封止する場合、樹脂が硬化する際に樹脂自体の収縮により密着力を高めることができる。しかし、金属板４は、部品小型化の点から、あまり厚さを大きくすることができず、金属板４の平面と直交する方向に対する密着力が弱い。しかるに、本発明では、上述の透明樹脂７と金属板４との界面における封止を考慮した構成とすることにより、少なくとも金属板４の下面４ｂを露出可能とすることができる。
【００２２】
図４は、本発明による樹脂封止光モジュール１の正面と側面を示す図で、透明樹脂７による樹脂封止の状態を示している。ベース部材となる金属板４には、図１で説明したように、下面４ｂの両側縁部に段差８ａを設ける例を示したが、図４では金属板４の前端面４ｃ側にも段差８ａを設ける例で示してある。この構成によれば、透明樹脂７は、成型硬化された状態で下端部が段差８ａに入り込んで、金属板４に対してアンカー機能を生じて、金属板４からの剥離を防止することが可能となる。
【００２３】
また、図４に示すように、金属板４の下面４ｂ側に、透明樹脂７を成型する金型の位置決めを行なう位置決め穴９を設けることができる。この位置決め穴９は、金属板４を貫通する穴であってもよいが、貫通しない穴であってもよい。この位置決め穴９に成型用金型のガイドピンを係合させることで、精度の高い樹脂成型を行なうことができる。また、金属板４の厚さが厚く、十分な深さの穴を設けることができる場合は、光モジュールの取付け穴として用いることもできる。
【００２４】
図５は、他の実施形態を説明する図で、図５（Ａ）は、金属板４の縁部に凸部を設けた例を示し、図５（Ｂ）は、金属板４の縁部に凹部を設けた例を示している。図４の段差８ａに代えて、凸部８ｂ又は凹部８ｃを設けることにより、透明樹脂７はこの金属板４の縁部に対してアンカー機能が働いて、剥離を防止することが可能となる。また、段差８ａ、凸部８ｂ、凹部８ｃは、樹脂封止光モジュール１の後端部（リードピン３ａの引出し側）に設けてもよいが、リードピン３ａがアンカー機能を有しており効果は少ない。
【００２５】
図６は、その他の実施形態を説明する図である。この実施形態では、金属板４の前端面４ｃが透明樹脂７の前端から突き出るようにしたものである。この構成は、金属板４の平面積を大きくすることと同じで、熱放散を増加させることができる。また、透明樹脂７の前端から突き出る部分に搭載機器に取付け固定するための取付け孔１０を設けることができる。なお、図６では、透明樹脂７とのアンカー機能を持たせるのに段差８ａの例で示したが、図５の凸部８ｂ、凹部８ｃを設ける構成であってもよい。また、位置決め穴９と併用する形態であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による光モジュールの概略を説明する組立分解図である。
【図２】本発明による光モジュールの組立状態を示す斜視図である。
【図３】本発明による光モジュールを透明樹脂で封止した斜視図である。
【図４】本発明による樹脂封止光モジュールの正面図と側面図である。
【図５】他の実施形態を説明する図である。
【図６】その他の実施形態を説明する図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…樹脂封止光モジュール、２ａ，２ｂ…光素子、２ｃ…電子回路素子、３…リードフレーム、３ａ…リードピン、３ｂ…連結バー、４…金属板、４ａ…上面、４ｂ…下面、４ｃ…前端面、５…絶縁膜、５ａ…切欠、６ａ，６ｂ…サブマウント部材、７…透明樹脂、７ａ…レンズ部分、８ａ…段差、８ｂ…凸部、８ｃ…凹部、９…位置決め穴、１０…取付け孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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