(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光半導体素子と、
前記光半導体素子が設置されたベースと、
前記ベースが設置された電子冷却素子と、
前記光半導体素子およびベースを収容するとともに、前記電子冷却素子が設置された容器と、
前記ベースに一端が接合され、前記容器に他端が接合された電子回路部品とを備え、
前記ベースは、前記電子回路部品との接合部に、段差が設けられたことを特徴とする光半導体素子モジュール。
【請求項２】
光半導体素子と、
前記光半導体素子が設置されたベースと、
前記ベースが設置された電子冷却素子と、
前記光半導体素子およびベースを収容するとともに、前記電子冷却素子が設置された容器と、
前記ベースに一端が接合され、前記容器に他端が接合された電子回路部品とを備え、
前記電子回路部品は、前記容器および前記ベースとの接続箇所以外の箇所に熱伝導性接合剤の付着を防止するための処理が施されたことを特徴とする光半導体素子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、温度制御が必要な光半導体素子の出射光を光ファイバーに結合する光半導体素子モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は例えば気密を有する容器と、容器内部に電子冷却素子を接合し、電子冷却素子の上に切削加工により形成した平坦なＷとＣｕを主成分とする材料のベースを接合し、ベースの上に絶縁基板と接合している光半導体素子と、温度検知部品と接合している絶縁基板或いは温度検知部品と、片端が前記容器と接合している電子回路部品と、レンズ保持部品と同一材料よりなるポストを接合し、ポストにレンズ保持部品を溶接している従来の光半導体素子モジュールの構成説明用断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の右側より見た図である。図において１は容器、２はレンズ保持部品、３はポスト、４はベース、５は電子回路部品、６は電子冷却素子、７は絶縁基板と接合された光半導体素子、８は温度検知部品である。
【０００３】
次に動作について説明する。光半導体素子７は駆動する際の自己発熱と、光半導体素子モジュールの置かれる外部環境と、光半導体素子モジュール内部の電子回路部品５の発熱により温度が変化する。
【０００４】
そして、温度検知部品８が検知した温度が設定温度と異なる場合には光半導体素子モジュール外部の電子冷却素子駆動装置は電子冷却素子６を温度検知部品８が設定温度になるまで駆動する。これにより温度検知部品８は常に設定温度で一定となる。よって温度検知部品８と同様にベース４上に接合された光半導体素子もある一定温度となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の光半導体素子モジュールでは、電子回路部品５は片端が電子冷却素子６に温度制御されていない容器１に、他端が電子冷却素子６の温度制御されているベース４に接合しているため、容器１の外部環境温度と温度検知部品８の設定温度に温度差が生じた場合、電子回路部品５を介して容器１とベース４との間で熱移動が生じ、光半導体素子モジュールの冷却能力や光半導体素子の温度制御性が悪かった。
【０００６】
また、電子回路部品５の容器１とベース４との接合において、接合剤が電子回路部品５の任意の箇所に塗布可能なため、熱伝導性の接合剤の場合、容器１とベース４の間を移動する熱が増加し、光半導体素子モジュールの冷却能力や光半導体素子の温度制御性を悪くし、光半導体素子モジュール各々の冷却能力のバラツキの原因となっていた。
【０００７】
また、電子冷却素子６の上にベース４を接合し、ベース４の上に光半導体素子７を接合しているため、光半導体素子７で発生した熱を吸熱面である電子冷却素子６まで伝達する間に、ベース４の熱抵抗やベース４と電子冷却素子７の接合部の接触熱抵抗により温度差を生じ、光半導体素子モジュールの冷却能力が悪かった。
【０００８】
さらに、構造上、電子冷却素子７は強度が低いため、電子冷却素子上に搭載する部品重量が大きいと、光半導体素子モジュールの耐振動、耐衝撃に対する信頼性に悪影響を及ぼしていた。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、光半導体素子モジュールの外部環境温度と光半導体素子の設定動作温度に大きな温度差を生じた場合においても、光半導体素子にあまり影響を与えずに正常に動作させることができる光半導体素子モジュールを得るものである。
【００１０】
また、この発明は、光半導体素子モジュールに使用する電子冷却素子の消費電力を低減するものである。
【００１１】
さらに、この発明は、光半導体素子モジュールに使用する部品点数を削減し、冷却特性のバラツキ削減と部品原価削減と組立時間を削減するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の光半導体素子モジュールは、ベース４と電子回路部品５の接合部と、容器１と電子回路部品５の接合部との距離を大きくすることによって両接合部間の熱抵抗を増大させ容器１からベース４への熱流入を抑制し、且つベース４の熱を吸熱する電子冷却素子６との接合面積を従来と変えないことによって、ベース４自体の熱抵抗は従来のものと変わらないような形状を備えているものである。
【００１３】
また、この発明の光半導体素子モジュールは、電子回路部品の接続箇所以外の箇所に接合剤が付着するのを妨げるための処理或いは構造を備えているものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す断面図で、図１（ｂ）は図１（ａ）を右側より見た図であり、図において２，３，４，５，６，７，８は従来の技術と全く同一のものであるが、容器１の面は、電子冷却素子６が挿入される開口部を有しており、電子冷却素子６が挿入された状態において、電子冷却素子６の面と同一平面上にあり、電子冷却素子６の面とで光半導体素子モジュールの主要な放熱面を構成する。また、容器１と電子冷却素子６のはめあい部分は、必要に応じて気密封止する。
【００１５】
従来の容器１の底部に載せていた構造では電子冷却素子６の放熱面から出る熱は、容器１の底部に伝わり、容器１の底部外面より外部へ放熱されていたため、容器１と電子冷却素子６の放熱面との接触熱抵抗と容器１の材料特性、形状による熱抵抗により光半導体素子モジュールの放熱効率を悪くしていた。
【００１６】
また、従来の光半導体素子モジュールにおいて、容器１の底面での熱抵抗を減らすために底面の厚さを薄くする方法もあるが、容器１の形状、材料特性により容器１の剛性バランスから光半導体素子モジュール取付けの際の応力によって、容器１の主要な放熱面である底面が撓み、取付面との間に隙間を生み、光半導体素子モジュールの放熱効果を悪くする恐れがあった。
【００１７】
そこで、前記のような構成による光半導体素子モジュールにすると、電子冷却素子の放熱面が直接外部に出ることにより、前記容器１と電子冷却素子６の絶縁基板との接触熱抵抗と、容器１の材料特性、形状による熱抵抗が削減でき、剛性バランスについては容器１の底部厚みが光半導体素子モジュールの放熱効率に与える影響が小さくなるので、厚くすることもでき、光半導体素子モジュールの熱効率を改善できる。
なお、上記実施の形態１では容器１の一部を電子冷却素子６の絶縁基板で構成したが、容器１の全部を上記絶縁基板で構成しても良い。
【００１８】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２を示す断面図であり、１，２，３，７，８は従来の技術と同じであるが、電子冷却素子６の絶縁基板に電気伝導体のパターンを配した積層基板を有するものを示す断面図で、図２（ｂ）は図２（ａ）を右側より見た図である。
【００１９】
前記のような構成による光半導体素子モジュールにすると、従来のベース４上に配置してあった電子回路部品５の機能が例えばマイクロストリップラインのような電子冷却素子６の絶縁基板に負わせることが可能な場合、発熱する光半導体素子７とその熱を吸熱する電子冷却素子６の間に介在して熱抵抗となっていたベース４を不要とすることが可能になり、電子冷却素子６の絶縁基板とベース４との熱抵抗と、ベース４の材料特性、形状による熱抵抗が削減でき、光半導体素子７の温度制御性と光半導体素子モジュールの熱効率を改善できる。
【００２０】
また、従来の光半導体素子モジュールで構造的に最も強度の小さな電子冷却素子６上に位置するベース４が不要になることで、重量が軽減された分、光半導体素子モジュールの振動、衝撃に対する信頼性を向上することができる。
【００２１】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３を示す断面図であり、図において１，５，６は従来の技術と同じであるが、例えばベース４と電子回路部品５の接合部と、容器１と電子回路部品５の接合部との距離を大きくするために、ベース４の電子回路部品５との接合部に段差を設けると、容器１と、ベース４の間の熱抵抗が増大し、外部と接する容器１からベース４へ流入する熱を低減することができる。
【００２２】
図４に段差ありの場合と段差なしの場合とで容器１からベース４へ流入する熱量の違いを示す。
【００２３】
また、段差を設けることで、ベース４とベース４上の熱を吸熱する電子冷却素子６との接合面積は変えないので、ベース４自体の熱抵抗も従来のものと殆ど変わらなくできる。
【００２４】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４を示す断面図であり、図において１，４，５，６は従来の技術と同じであるが、電子回路部品５には電子回路部品５を介して容器１からベース４へ流入する熱を極力防止するために電子回路部品５と容器１、電子回路部品５とベース４との接合に使用される例えば熱伝導性の良好な接合剤が接合箇所以外に余分に付着するのを妨げるため、例えば接合剤としてハンダを使用するとき、電子回路部品５の接合箇所以外の部分にハンダ付着を妨げるソルダーレジスト９のようなコート処理を施した図である。
【００２５】
また、ソルダーレジスト９の厚みにより、ソルダーレジスト９の表面と、電子回路部品５と、容器１とベース４との接合面に段差が生じ、例えばハンダの流動性による流れ込みを構造的にも防止できるものである。
【００２６】
前記のような構成による光半導体素子モジュールにおいては、電気伝導を阻害しないようにするために一般に使用される熱伝導の良好な接合剤を使用した場合にも、電子回路部品５に塗布する量を必要最小限に抑えることができるので、余分な接合剤による容器１からベース４への熱流入を抑えることができる。
【００２７】
【発明の効果】
この発明によれば、従来の構造に比べ、電子冷却素子６の吸熱量は低減されることにより消費電力量の低減、或いは光半導体素子モジュールの冷却能力を改善でき、光半導体素子の熱制御性も向上する。
【００２８】
この発明によれば、光半導体素子モジュール個々の特性のバラツキを低減し、冷却能力の仕様基準を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による光半導体素子モジュールの実施の形態１を示す断面図である。
【図２】  この発明による光半導体素子モジュールの実施の形態２を示す断面図である。
【図３】  この発明による光半導体素子モジュールの実施の形態３を示す図である。
【図４】  ベース４の段差ありの場合と、段差なしの場合とで容器１からベース４へ流入する熱量の違いを示す図である。
【図５】  この発明による光半導体素子モジュールの実施の形態４を示す図である。
【図６】  従来の光半導体素子モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
１  容器、２  レンズ保持部品、３  ポスト、４  ベース、５  電子回路部品、６  電子冷却素子、７  光半導体素子、８  温度検知部品、９  ソルダーレズスト。
【図１】
0003893355.tif 000002
【図２】
0003893355.tif 000003
【図３】
0003893355.tif 000004
【図４】
0003893355.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003893355.tif 000007