(57)【要約】【課題】セラミックパッケージの側壁を構成する多層セラミック基板に設けられたＦＧ電極パターンとＳＧ電極パターンとが電気的に効果的に絶縁された、小型化が可能なセラミックパッケージ型の光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュールは、光電変換素子を含む各種素子を収容するパッケージの側壁部２ａが積層セラミック基板で構成され、パッケージの底壁が放熱用の金属板２ｂで構成され、該金属板２ｂを介してフレームグラウンドに電気接続されるＦＧ電極パターン２ｈと、別にシグナルグラウンドに電気接続されるＳＧ電極パターン２ｇとが、積層セラミック基板の底部側に形成されたセラミックパッケージ型のものである。ＳＧ電極パターン２ｇとＦＧ電極パターン２ｈとが、積層セラミック基板の互いに異なる層のセラミック基板２ａ１または２ａ２の底面に形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を含む各種素子を収容するパッケージの側壁が積層セラミック基板で構成され、前記パッケージの底壁が放熱用の金属板で構成され、該金属板を介してフレームグラウンドに電気接続されるＦＧ電極パターンと、別にシグナルグラウンドに電気接続されるＳＧ電極パターンとが、前記積層セラミック基板の底部側に形成されたセラミックパッケージ型の光モジュールであって、
前記ＳＧ電極パターンと前記ＦＧ電極パターンとが、前記積層セラミック基板の互いに異なる層のセラミック基板の底面に形成されていることを特徴とするセラミックパッケージ型の光モジュール。
【請求項２】
前記ＦＧ電極パターンは、前記ＳＧ電極パターンが形成されているセラミック基板より上部側の層のセラミック基板に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のセラミックパッケージ型の光モジュール。
【請求項３】
前記ＦＧ電極パターンは、前記ＳＧ電極パターンが形成されているセラミック基板より底部側の層のセラミック基板に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のセラミックパッケージ型の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を送信及び／または受信する光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信用の光モジュールは、光信号を送信及び／または受信するもので、例えば、光トランシーバ等の光データリンク内に、多数の電子部品を実装した回路基板と共に搭載されて用いられる。この光モジュールには、光通信のための発光素子、受光素子等の光電変換素子が実装されている。これらの光電変換素子のうちで大きな発熱を伴う素子や、該素子の温度制御のための素子に対しては、放熱機構が必要とされる。このための放熱機構として、例えば、特許文献１には、光モジュールを、伝熱シートと放熱部材を介して外装用の金属製の内壁面に接触させて、放熱することが開示されている。
【０００３】
図４は、従来の放熱機構を模式的に示した図で、光トランシーバ１００内において、光サブアセンブリ（ＯＳＡ：Optical Sub-Assembly）１０１として構成された光モジュールを回路基板１０５と共に、上部カバー１０２と下部カバー１０３からなる筺体内に搭載した例を示している。ＯＳＡ１０１は、発熱部品であるレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）が実装されるパッケージ部１０１ａ、回路基板１０５への配線のための端子部１０１ｂ、光ファイバとの光接続のためのスリーブ部１０１ｃからなる。端子部１０１ｂには、フレキシブル回路基板（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuit board）１０４が接続され、リジッドな回路基板１０５に電気的に接続されている。
【０００４】
発熱部品が実装されたパッケージ部１０１ａ内の熱は、パッケージ側面と金属製の上部カバー１０２の放熱接触面１０２ａまたは下部カバー１０３の放熱接触面１０３ａとの間に、熱伝導性の良い伝熱シート（または、放熱シート）１０６ａ，１０６ｂを介在させて熱結合させることにより、放熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２７７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、より小さく安価な、セラミック枠を積層したものを用いたセラミックパッケージ型の光モジュールの開発が進められている。図５は、一般的なセラミックパッケージ型のＯＳＡの一例を説明する図である。図のＯＳＡ２０１は、ＬＤが実装されるセラミックパッケージ部２０２、光ファイバとの接続のためのスリーブ部２０３からなる。セラミックパッケージ部２０２の底部側には、外部回路との電気接続のための電極パターン２０２ａが形成されており、該電極パターン２０２ａにはＦＰＣ２０４が接続され、該ＦＰＣ２０４を介してＯＳＡ２０１と外部回路とが電気的に接続される。
【０００７】
このＯＳＡ２０１の放熱は以下のようにして行われる。すなわち、セラミックパッケージ部２０２の側壁を構成するセラミックよりも熱伝導率が高い金属ブロック２０５で、上記パッケージ部２０２の底壁を形成し、ＬＤが実装された温度調整素子の排熱部を該金属ブロック２０５に搭載しておく、そして、金属ブロック２０５と光データリンクの筺体とを、別の熱伝導体（金属ブロック）を介して熱接触させる。これにより、セラミックパッケージ部２０２内の温度調整素子の排熱部からの熱を、金属ブロック２０５と上記別の熱伝導体とを介して、光データリンクの筺体に逃がすことができる。
【０００８】
図６は、セラミックパッケージ部２０２の側壁を構成するセラミック積層部を底面側から見た側面図である。
上述の放熱に寄与する金属ブロック２０５（図５参照）は、図６に示す上記セラミック積層部の底面に設けられた電極パターン２０２ｂに取り付けられている。また、金属ブロック２０５は、熱的だけでなく電気的にも光データリンクの筺体に接続されるので、電極パターン２０２ｂの電位はフレームグランド（ＦＧ）となる。
また、セラミック積層部の底面には、電極パターン２０２ｂとは別に電極パターン２０２ａが設けられており、この電極パターン２０２ａには、高周波電気信号伝送のため、シグナルグラウンド（ＳＧ）と電気接続されるＳＧ電極パターン２０２ｃが含まれている。
【０００９】
通信用の光トランシーバでは、該光トランシーバが搭載される装置側のノイズが、信号に悪影響を与えないように、ＳＧとＦＧとは絶縁する必要がある、すなわち、電位がＦＧとなる電極パターン２０２ｂ（以下、ＦＧ電極パターン２０２ｂという）とＳＧ電極パターン２０２ｃとを絶縁する必要がある。この絶縁のためには、ＦＧ電極パターン２０２ｂとＳＧ電極パターン２０２ｃの間に隙間を設けて空間的に分離する必要がある。しかし、図のように、同一平面上でＦＧ電極パターン２０２ｂとＳＧ電極パターン２０２ｃとの間に隙間を設けると、セラミック積層部の底面の面積、すなわちＯＳＡの形状が大きくなってしまう。
以上のような課題については、特許文献１には開示も示唆もされていない。
【００１０】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、セラミックパッケージの側壁を構成する多層セラミック基板に設けられたＦＧ電極パターンとＳＧ電極パターンとが電気的に効果的に絶縁された、小型化が可能な光モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の光モジュールは、光電変換素子を含む各種素子を収容するパッケージの側壁が積層セラミック基板で構成され、パッケージの底壁が放熱用の金属板で構成され、該金属板を介してフレームグラウンドに電気接続されるＦＧ電極パターンと、別にシグナルグラウンドに電気接続されるＳＧ電極パターンとが、積層セラミック基板の底部側に形成されたセラミックパッケージ型のものであって、ＳＧ電極パターンとＦＧ電極パターンとが、積層セラミック基板の互いに異なる層のセラミック基板の底面に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
ＦＧ電極パターンが、ＳＧ電極パターンが形成されているセラミック基板より上部側の層のセラミック基板に形成されていてもよいし、また、ＳＧ電極パターンが形成されているセラミック基板より底部側の層のセラミック基板に形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光モジュールは、ＦＧ電極パターンとＳＧ電極パターンとを別々の層のセラミック基板に形成したため、パッケージ側壁を構成するセラミック積層部の底面の面積を狭めることができ、外形寸法を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の光モジュールの一例を示す断面斜視図である。
【図２】図１の光モジュールのパッケージ部の特徴を説明する図である。
【図３】パッケージ部の別の例を説明する図である。
【図４】従来の光モジュールに関する一般的な放熱機構を説明する図である。
【図５】従来のセラミックパッケージ型の光モジュールを示す図である。
【図６】本発明の課題を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、図１を用いて、本発明の光モジュールの一例の概要を説明する。図１の光モジュール１は、送信用ＯＳＡとして構成されたものであって、側壁が積層セラミック基板より成るパッケージ部２に、ジョイントスリーブ３を介して、光ファイバとの光結合を形成するためのスリーブ４を結合して成る。
パッケージ部２は、複数のセラミック枠を積層して側壁部２ａを形成し、放熱板として機能する金属板２ｂで底壁を形成している。側壁部２ａの上部には、金属シールリング部２ｃを介してジョイントスリーブ３と嵌合連結する連結部２ｄが設けられている。なお、金属シールリング２ｃは、金属製のフレームに光学窓２ｅを取り付けて成る連結部２ｄを抵抗溶接するためのものである。
【００１６】
パッケージ部２の底壁を形成する金属板２ｂは、ＣｕＭｏ、ＣｕＷなどの熱伝導率の大きくセラミックと熱膨張係数が近い素材からなり、該金属板２ｂ上には、ペルチェ素子等の電子冷却装置（ＴＥＣ：Thermo-Electric Cooler）５が実装され、その際、ＴＥＣ５の発熱電極側が金属板２ｂに接合される。ＴＥＣ５の吸熱電極側には、発熱部品であるＬＤ等が実装される。これにより、温度調整された状況でＬＤを駆動制御できるようになっている。なお、パッケージ部２内には、ＴＥＣ５やＬＤの他に、ＬＤからの信号光を集光して光ファイバに光結合させるための集光レンズ６や、光ファイバ軸方向（図のＺ方向）とは垂直方向（図のＸ方向）に光軸を有するＬＤからの出射光を光ファイバ軸方向に反射させる反射部材７、ＬＤの発光状態をモニタするフォトダイオード８等が実装されている。
【００１７】
ジョイントスリーブ３は、パッケージ部２とスリーブ４とを調芯して連結するためのものであり、パッケージ部２とは、連結部２ｄの筒状の嵌合部分において矢印Ｚで示す光ファイバ軸方向に対する調心が行われ、スリーブ４とは、スリーブ端４ａの面方向の接合位置を調整することにより、矢印ＸＹ方向の調心が行われる。
スリーブ４は、外部に光信号を送出するための光ファイバケーブルを接続するものである。このスリーブ４は、光ファイバケーブルの端部に取り付けられたフェルールが挿入されるフェルール挿着孔４ｂを有し、例えば、短尺の光ファイバ４ｃが収納されたスタブ４ｄを有する。
【００１８】
以上のような構成部材から成る光モジュール１では、パッケージ部２内のＬＤから送出され集光レンズ６を透過した信号光が、反射部材７により反射された後、光学窓２ｅを透過し、短尺光ファイバ４ｃの入力端に入射し、出力端からフェルール挿着孔４ｂに挿着された光ファイバに送出されて外部に送信されるようになっている。
【００１９】
また、パッケージ部２内のＬＤの駆動は、側壁部２ａの底面側に設けられた電極パターン（次の図２の符号２ｆ参照）と、図５のＦＰＣ２０４と同様のＦＰＣを介して電気接続されるリジッド回路基板上の駆動回路により行われる。また、ＬＤからの放熱は、以下のようにして行われる。すなわち、光モジュール１が光データリンクに搭載された状態では、金属ブロック２ｂが別の金属ブロックを介して光データリンクの筺体に熱接触するので、ＬＤからの熱は、ＴＥＣ６と金属ブロック２ｂと上記別の金属ブロックとを介して、光データリンクの筺体に逃がすことができる。なお、金属ブロック２ｂは、上述のように光データリンクの筺体に熱的に接触する際、電気的にも接触しているので、その電位はＦＧとなる。
【００２０】
本発明の特徴部であるパッケージ部の構造について、図２を用いて説明する。図２（Ａ）は、金属板２ｂと連結部２ｄとが取り付けられる前のパッケージ部２の斜視図、図２（Ｂ）は、金属板２ｂが取り付けられた状態でのパッケージ部２を金属板側（底部側）から見た図である。
【００２１】
パッケージ部２の側壁２ａは、図２（Ａ）に示すように、複数の矩形状のセラミック基板を積層し、底面側となる終端（図の上端）にＬ字状のセラミック基板を積層したものである。終端のＬ字状のセラミック基板２ａ１には高速光通信のためにＳＧと電気接続されるＳＧ電極パターン２ｇを含む電極パターン２ｆが形成されている。また、金属ブロック２ｂがロウ付けなどにより取り付けられ該金属ブロック２ｂを介してＦＧと電気接続されるＦＧ電極パターン２ｈが、セラミック基板２ａ１が積層されている異なる層の矩形状のセラミック基板２ａ２上に形成されている。
【００２２】
このように、ＳＧ電極パターン２ｇとＦＧ電極パターン２ｈとが、互いに異なる層のセラミック基板２ａ１または２ａ２に形成されており、両者の間に隙間が設けられているのでＳＧとＦＧとを電気的に絶縁することができる。したがって、光モジュール１では、通信用の光トランシーバに用いられたとき、該光トランシーバが搭載されるホスト装置側のノイズが光モジュールに入力される信号に悪影響を与えることがない。
【００２３】
また、この構成では、図２（Ｂ）に示すように、光ファイバ軸方向（図のＺ方向）とは垂直の平面（ＸＹ平面）に関し、ＳＧ電極パターン２ｇとＦＧ電極パターン２ｈとの間に隙間を設けられていない。そのため、以下のような利点がある。すなわち、光モジュールを収容する光トランシーバの外形寸法は業界標準や顧客仕様で定められており、図のＸＹ平面に関して大きくするとそれらを満たさなくなってしまう恐れがあるが、本光モジュールは、上述のような構成のため、ＸＹ平面に関する外形寸法を小さくすることができるので非常に好適である。
【００２４】
図３はパッケージ部の別の例を説明する図である。図３における図１及び図２のパッケージ部２と同様の構成については同じ参照符号を付すことによりその説明を省略する。
図３のパッケージ部２´では、図１及び図２のパッケージ部２と同様に、ＳＧ電極パターン２ｇとＦＧ電極パターン２ｈとが、互いに異なる層のセラミック基板上に形成されている。しかし、図１及び図２のパッケージ部２では、ＦＧ電極パターン２ｈが、ＳＧ電極パターンが形成されているＬ字状のセラミック基板２ａ１より上部側の層のセラミック基板２ａ２に形成されているが、図３のパッケージ部２´では、ＦＧ電極パターン２ｈが、ＳＧ電極パターン２ｇが形成されている矩形状のセラミック基板２ａ１´より底部側の層のセラミック基板２ａ２´に形成されている。
【００２５】
この構成でも、ＳＧとＦＧとを電気的に絶縁することができ、また、図３（Ｂ）に示すように、光ファイバ軸方向（図のＺ方向）とは垂直の平面（ＸＹ平面）に関し、ＳＧ電極パターン２ｇとＦＧ電極パターン２ｈとの間に隙間を設けていないので、光モジュールのＸＹ平面に関する寸法を小さくすることができる。
なお、セラミックパッケージ型の光モジュールは、光ファイバ軸方向に関し、元々小さいので、光ファイバ軸方向の寸法が多少大きくなっても、業界標準や顧客仕様を満たさなくなることはない。
【符号の説明】
【００２６】
１…光モジュール、２…パッケージ部、２ａ…側壁部、２ｂ…金属板、２ｇ…ＳＧ電極パターン、３ｈ…ＦＧ電極パターン、３…ジョイントスリーブ、４…スリーブ。
【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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