(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光素子と、
Ｐ型半導体とＮ型半導体が並置されて成る一対の熱電半導体と、
表面に上記光素子を載置した基板とを備え、
上記熱電半導体の少なくとも吸熱側の端部が上記基板の表面に載置され、上記熱電半導体の吸熱側から放熱側へ向かう方向が上記基板と平行となるように配置されたことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
上記熱電半導体の吸熱側の端部が上記光素子により近く、上記熱電半導体の放熱側の端部が当該光素子からより遠くなるように配置されたことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
光素子と、
一対のＰ型半導体とＮ型半導体が並置されて成る熱電半導体と、
表面に上記光素子が載置され、当該表面側に上記Ｐ型半導体における吸熱側の端部、および上記Ｎ型半導体における吸熱側の端部がそれぞれ接合された第１の基板と、
上記第１の基板から離間して配置され、表面に上記Ｐ型半導体の放熱側の端部、および上記Ｎ型半導体の放熱側の端部がそれぞれ接合された第２の基板と、
上記第１、第２の基板を載置したキャリアとを備えた光モジュール。
【請求項４】
上記キャリアを収納するケースを備えたことを特徴とする請求項３記載の光モジュール。
【請求項５】
光素子と、
一対のＰ型半導体とＮ型半導体が並置されて成る熱電半導体と、
表面に上記光素子が載置され、当該表面側に上記Ｐ型半導体における吸熱側の端部、および上記Ｎ型半導体における吸熱側の端部がそれぞれ接合された第１の基板と、
上記第１の基板から離間して配置され、表面に上記Ｐ型半導体の放熱側の端部、および上記Ｎ型半導体の放熱側の端部がそれぞれ接合された第２の基板と、
上記第１、第２の基板を載置したケースとを備えた光モジュール。
【請求項６】
上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の吸熱側の端部にともに接合された第１の導体と、
上記Ｐ型半導体の放熱側の端部に接合された第２の導体と、
上記Ｎ型半導体の放熱側の端部に接合された第３の導体とを備えたことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項７】
上記Ｐ型半導体の吸熱側の端部および放熱側の端部に、それぞれ接合された第１、第２の導体と、
上記Ｎ型半導体の吸熱側の端部および放熱側の端部に、それぞれ接合された第３、第４の導体と、
上記第１、第３の導体を接続する第５の導体を備えたことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項８】
上記第１の基板の表面側に設けられ、上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の吸熱側の端部が、それぞれ接合された第１の電極と、
上記第２の基板の表面側に設けられ、上記Ｐ型半導体の放熱側の端部に接合された第２の電極と、
上記第２の基板の表面側に設けられ、上記Ｎ型半導体の放熱側の端部に接合された第３の電極とを備えたことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項９】
光素子と、
一対のＰ型半導体とＮ型半導体が並置されて成る熱電半導体と、
表面に光素子が載置され、当該表面側に上記Ｐ型半導体における吸熱側の端部、および上記Ｎ型半導体における吸熱側の端部がそれぞれ接合された基板と、
上記基板から載置面が離間して配置され、表面に上記Ｐ型半導体の放熱側の端部、および上記Ｎ型半導体の放熱側の端部がそれぞれ接合されたフィードスルーを有して、上記基板を収納するケースとを備えたことを特徴とする光モジュール。
【請求項１０】
上記基板の載置されたキャリアと、
上記キャリアを収納するケースとを備えたことを特徴とする請求項９記載の光モジュール。
【請求項１１】
上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の吸熱側の端部にともに接合された第１の導体と、
上記Ｐ型半導体の放熱側の端部に接合された第２の導体と、
上記Ｎ型半導体の放熱側の端部に接合された第３の導体とを備えたことを特徴とする請求項９記載の光モジュール。
【請求項１２】
上記基板の表面側に設けられ、上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の吸熱側の端部が、それぞれ接合された第１の電極と、
上記フィードスルーの載置面に設けられ、上記Ｐ型半導体の放熱側の端部に接合された第２の電極と、
上記フィードスルーの載置面に設けられ、上記Ｎ型半導体の放熱側の端部に接合された第３の電極とを備えたことを特徴とする請求項９記載の光モジュール。
【請求項１３】
光素子と、
一対のＰ型半導体とＮ型半導体が並置されて成る熱電半導体と、
上記光素子のより近くに配置された第１の電極、および当該光素子からより遠くに配置された第２、第３の電極のいずれもが設けられた基板とを備え、
上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の吸熱側の端部が、上記第１の電極にそれぞれ接合され、上記Ｐ型半導体における放熱側の端部が上記第２の電極に接合され、上記Ｎ型半導体における放熱側の端部が上記第３の電極に接合されたことを特徴とする光モジュール。
【請求項１４】
光素子と、
一対のＰ型半導体とＮ型半導体が並置されて成る熱電半導体と、
表面に上記光素子が載置された基板と、
上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の吸熱側の端部にともに接合され、かつ上記基板の表面側に接合された第１の導体と、
上記Ｐ型半導体における放熱側の端部に接合され、かつ上記基板の表面側に接合された第２の導体と、
上記Ｎ型半導体における放熱側の端部に接合され、かつ上記基板の表面側に接合された第３の導体とを備え、
上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の吸熱側の端部が上記光素子により近く、上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の放熱側の端部が当該光素子からより遠くなるように配置されたことを特徴とする光モジュール。
【請求項１５】
上記第２、第３の電極にそれぞれ接続された第４、第５の電極の設けられたフィードスルーを有し、上記基板を収納するケースを備えたことを特徴とする請求項１３記載の光モジュール。
【請求項１６】
上記第２、第３の電極と、上記第４、第５の電極は、それぞれ導体ワイヤで接続されたことを特徴とする請求項１３記載の光モジュール。
【請求項１７】
上記第２、第３の電極と、上記第４、第５の電極は、それぞれ導体板で接続されたことを特徴とする請求項１３記載の光モジュール。
【請求項１８】
上記導体板は、Ｃｕを材質に含むことを特徴とする請求項１７記載の光モジュール。
【請求項１９】
上記第１乃至第３の導体は、上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の端面と上記基板に直接的もしくは間接的に接合された、半田もしくは導電性接着剤であることを特徴とする請求項６、１１、１４のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項２０】
上記第１乃至第３の導体は、上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体よりも熱抵抗の小さい金属導体から成ることを特徴とする請求項６、１１、１４のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項２１】
光素子と、
一対のＰ型半導体とＮ型半導体が並置されて成る熱電半導体と、
上記Ｐ型半導体の吸熱側の端部および放熱側の端部がそれぞれ接合され、かつ上記Ｎ型半導体の吸熱側の端部および放熱側の端部がそれぞれ接合されるとともに、上記Ｐ型半導体の吸熱側の端部と放熱側の端部との間で上記Ｐ型半導体との非接合部を有し、かつ上記Ｎ型半導体の吸熱側の端部と放熱側の端部との間で上記Ｎ型半導体との非接合部を有した誘電体基板と、
上記光素子と上記誘電体基板を載置する基板とを備え、
上記熱電半導体の吸熱側の端部が上記光素子により近く、上記熱電半導体の放熱側の端部が当該光素子からより遠くなるように配置されたことを特徴とする光モジュール。
【請求項２２】
上記熱電半導体の放熱面である一端と吸熱面である他端との間の長さを、当該一端と他端におけるそれぞれの端面の一辺の長さの５倍以上としたことを特徴とする請求項１から２１のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項２３】
上記熱電半導体が、複数対設けられたことを特徴とする請求項１から請求項２１のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項２４】
上記熱電半導体は、概略一定の電流が供給されることを特徴とする請求項１から２１のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項２５】
上記キャリア上もしくは上記基板上に、光検出器が設けられたことを特徴とする請求項３、４、１０のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項２６】
上記ケースの有する側壁から上記基板に高周波信号を伝送する伝送基板が設けられたことを特徴とする請求項４、５、９、１０、１５のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項２７】
上記光素子がレーザダイオードであることを特徴とする請求項１から２６のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項２８】
上記熱電半導体の載置面に、上記光素子のドライバ回路を備えたことを特徴する請求項２７記載の光モジュール。
【請求項２９】
上記請求項１から２８のいずれかに記載の光モジュールと、上記熱電半導体を、定電流で駆動する電源回路とを備えたことを特徴する光送信もしくは光受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光素子と、熱電半導体とが設けられた光モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバーを介在させて光信号を伝送する光通信の分野では、インターネットの急速な普及に代表される通信トラヒックの増大に応じて、大容量のデータ伝送を行うために、光信号の伝送速度の向上が望まれている。光信号の伝送速度を増大させるためには、光源として用いられるレーザダイオード（以下ＬＤ）の出力光を高速で強度変調させる必要がある。これに伴い、ＬＤを収容し、その出射光を光ファイバーに送出する光モジュールに関して、一層の性能向上が求められている。
例えば、これまでに２．５Ｇｂ／ｓの高速なビットレートで光信号を伝送する光モジュールが実用化されており、最近では１０Ｇｂ／ｓ以上のビットレートで光信号を伝送する光モジュールの開発が進められている。
【０００３】
一方、大容量の光通信を実現するためには、光信号を高速のビットレートで伝送できる光モジュールを使って、光ファイバーのネットワーク網を高密度に敷設する必要がある。また、この構築を押し進めるためには、低価格な光モジュールの安定した供給が望まれている。
【０００４】
ここで、図９に、特開平１１−１２１８６２号公報等に代表される、従来の光モジュールの構成図を示す。図９（ａ）は従来の光モジュールの上面図であって、これは上蓋を外した状態を示す。また、図９（ｂ）は、この光モジュールのＡＡ線断面の側面図である。
【０００５】
図において、１は電気信号を光信号に変換するＬＤ、２はＬＤ１を載置したマウント、３はマウント２を上面に載置したキャリア、４はキャリア３を収納し、ＬＤ１を封止するためのパッケージ、５はキャリア３の上面に設けられたサーミスタ、６はＬＤ１の特性を安定させるため、ＬＤ１自身からの発熱やパッケージ４の外部からの入熱により、ＬＤ１の温度が変化しないように加熱、冷却を行うサーモモジュール、７はキャリア３とパッケージ４の外部との間で、信号伝送を行う端子であり、１から７によって光モジュール８が構成される。
また、９はパッケージ４の外部に設けられた温度制御回路（以下、ＡＴＣ回路；Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｅｍｐｒｅｔｕｒｅ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を示す。
【０００６】
従来の光モジュールはこのように構成され、ＬＤ１にバイアス電流Ｉｂを与えるとともに、変調電流Ｉｍを供給して光信号を強度変調させる。この場合、温度が上昇するとＬＤ１の光出力は減少、もしくは発振が停止し、温度が下降すると光出力は増大する。また、ＬＤ１は自己発熱によっても温度が上昇する。
【０００７】
このため、ＬＤ１から安定な光出力を得るために、光モジュール８の外部に設けられたＡＴＣ回路９は、端子７を介して光モジュール８との間で制御信号を入出力して、ＬＤ１の温度をサーミスタ５で検出し、サーモモジュール６の駆動電流Ｉｓを調整することよって、ＬＤ１の温度を一定に保つように制御している。
【０００８】
このようなサーモモジュール６は、通常、Ｎ型半導体１０ａとＰ型半導体１０ｂで対を成す熱電半導体を１２〜４０対程度平行に並べて構成され、熱電半導体の伝熱方向の両端は、配線パターンの設けられた誘電体基板１１ａ、１１ｂに接合されて、電気的に直列に接続される。この熱電半導体は、ペルチェ効果を利用して加熱、冷却を行うものであり、電流の方向を変えることで加熱と冷却とを切り換えることができるため、ＬＤ１の温度を一定に制御することに適している。
【０００９】
しかしながら、従来の光モジュールでは、熱電半導体の伝熱方向が高さ方向となるように、パッケージ４内部の底面にサーモモジュール６を載せ、サーモモジュール６の上にキャリア３を載せていた。そして、この状態でパッケージ４の封止が行われるため、必然的に光モジュールの高さが高くなるという問題があった。また、これによって、パッケージが大きくなり、低価格化の妨げにもなっていた。
【００１０】
また、熱電半導体の対数が多いことから、サーモモジュール６の発熱量が増大し、光モジュール全体の消費電力が大きくなる他、さらに、組立が煩雑となり手間を要するため、光モジュールの低価格化を妨げていた。
【００１１】
加えて、光モジュールの外部に設けられるＡＴＣ回路９は、サーモモジュール６の温度が安定するように、サーミスタ５の温度に基いてフィードバック制御を行う必要があり、その構成回路の価格が高価であった。
【００１２】
これに対し、光モジュールの低コスト化を目的として、ミニ・デュアル・インライン（ｍｉｎｉ  Ｄｕａｌ  Ｉｎ−Ｌｉｎｅ：ｍｉｎｉ−ＤＩＬ）型パッケージを用いた光モジュールが開発され、市販されている。この光モジュールでは、サーモモジュールを設けることなくＬＤを非冷却動作させることによって、光モジュールの高さを低くし、その低価格化を実現している。
【００１３】
しかし、１０Ｇｂ／ｓ以上のより高速な伝送速度で安定した光信号を出力するためには、ＬＤの動作温度をより低く抑える必要があり、例えばＬＤの動作温度を７０℃程度以下としなければならない。しかし、この種の光モジュールでは、一般的に、光モジュールの環境温度が７０℃程度でも動作できることが要求されている。この場合、環境温度が７０℃となったときに、自己発熱によってＬＤの温度がそれ以上に上昇し、ＬＤの動作温度を超えてしまう。このため、所望の環境温度の範囲内でＬＤを安定に動作させることができなくなる。
【００１４】
したがって、例えば７０℃程度の高温で動作させる場合に、ＬＤの特性がでない、あるいは環境温度を例えば６５℃以下にするなど、光モジュールの周囲の環境温度を低くしなければならないといった課題があった。
現在、ＬＤの動作温度範囲を広げるために、各種技術開発が行われているが、その実現化は容易なことではなく、既存のＬＤを用いて、高温で高速動作する光モジュールを、低価格で供給することが望まれている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光モジュールは、１２対以上の熱電半導体を平行に並べてサーモモジュールを構成し、サーモモジュールの上にキャリアを積み重ね、キャリア上にＬＤを載置することによって構成されていた。このため、必然的に光モジュールの高さが高くなってしまうという問題があった。
また、これによって、パッケージが高さ方向に大きくなるとともに、熱電半導体の対数が多いため、低価格化の妨げともなっていた。
【００１６】
さらに、サーモモジュールを設けずに、所定の動作温度の範囲内で非冷却動作するＬＤを用いた場合、光モジュールの使用環境温度を、ＬＤの動作温度と同程度に近づけて設定したときに、自己発熱によってＬＤの温度が動作温度よりも高くなり、ＬＤを安定に動作させることができなくなる。
すなわち、光モジュールの使用環境温度を、ＬＤの動作温度以下に設定しなければならないという問題があった。
【００１７】
この発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、光モジュールの高さを低くし、また、高温で高速動作することのできる光モジュールを、低価格に実現することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明による光モジュールは、光素子と、Ｐ型半導体とＮ型半導体が並置されて成る一対の熱電半導体と、表面に上記光素子を載置した基板とを備え、上記熱電半導体の少なくとも吸熱側の端部が上記基板の表面に載置され、上記熱電半導体の吸熱側から放熱側へ向かう方向が上記基板と平行となるように配置されたものである。
【００１９】
また、上記熱電半導体の吸熱側の端部が上記光素子により近く、上記熱電半導体の放熱側の端部が当該光素子からより遠くなるように配置されたものである。
【００２０】
この発明による光モジュールは、光素子と、一対のＰ型半導体とＮ型半導体が並置されて成る熱電半導体と、表面に上記光素子が載置され、当該表面側に上記Ｐ型半導体における吸熱側の端部、および上記Ｎ型半導体における吸熱側の端部がそれぞれ接合された第１の基板と、上記第１の基板から離間して配置され、表面に上記Ｐ型半導体の放熱側の端部、および上記Ｎ型半導体の放熱側の端部がそれぞれ接合された第２の基板と、上記第１、第２の基板を載置したキャリアとを備えたものである。
【００２１】
また、上記キャリアを収納するケースを備えたものである。
【００２２】
この発明による光モジュールは、光素子と、一対のＰ型半導体とＮ型半導体が並置されて成る熱電半導体と、表面に上記光素子が載置され、当該表面側に上記Ｐ型半導体における吸熱側の端部、および上記Ｎ型半導体における吸熱側の端部がそれぞれ接合された第１の基板と、上記第１の基板から離間して配置され、表面に上記Ｐ型半導体の放熱側の端部、および上記Ｎ型半導体の放熱側の端部がそれぞれ接合された第２の基板と、上記第１、第２の基板を載置したケースとを備えたものである。
【００２３】
また、上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の吸熱側の端部にともに接合された第１の導体と、上記Ｐ型半導体の放熱側の端部に接合された第２の導体と、上記Ｎ型半導体の放熱側の端部に接合された第３の導体とを備えたものである。
【００２４】
また、上記Ｐ型半導体の吸熱側の端部および放熱側の端部に、それぞれ接合された第１、第２の導体と、上記Ｎ型半導体の吸熱側の端部および放熱側の端部に、それぞれ接合された第３、第４の導体と、上記第１、第３の導体を接続する第５の導体を備えたものである。
【００２５】
上記第１の基板の表面側に設けられ、上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の吸熱側の端部が、それぞれ接合された第１の電極と、上記第２の基板の表面側に設けられ、上記Ｐ型半導体の放熱側の端部に接合された第２の電極と、上記第２の基板の表面側に設けられ、上記Ｎ型半導体の放熱側の端部に接合された第３の電極とを備えたものである。
【００２６】
この発明による光モジュールは、光素子と、一対のＰ型半導体とＮ型半導体が並置されて成る熱電半導体と、表面に光素子が載置され、当該表面側に上記Ｐ型半導体における  吸熱側の端部、および上記Ｎ型半導体における吸熱側の端部がそれぞれ接合された基板と、上記基板から載置面が離間して配置され、表面に上記Ｐ型半導体の放熱側の端部、および上記Ｎ型半導体の放熱側の端部がそれぞれ接合されたフィードスルーを有して、上記基板を収納するケースとを備えたものである。
【００２７】
また、上記基板の載置されたキャリアと、上記キャリアを収納するケースとを備えたものである。
【００２８】
また、上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の吸熱側の端部にともに接合された第１の導体と、上記Ｐ型半導体の放熱側の端部に接合された第２の導体と、上記Ｎ型半導体の放熱側の端部に接合された第３の導体とを備えたものである。
【００２９】
また、上記基板の表面側に設けられ、上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の吸熱側の端部が、それぞれ接合された第１の電極と、上記フィードスルーの載置面に設けられ、上記Ｐ型半導体の放熱側の端部に接合された第２の電極と、上記フィードスルーの載置面に設けられ、上記Ｎ型半導体の放熱側の端部に接合された第３の電極とを備えたものである。
【００３０】
この発明による光モジュールは、光素子と、一対のＰ型半導体とＮ型半導体が並置されて成る熱電半導体と、上記光素子のより近くに配置された第１の電極、および当該光素子からより遠くに配置された第２、第３の電極のいずれもが設けられた基板とを備え、上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の吸熱側の端部が、上記第１の電極にそれぞれ接合され、上記Ｐ型半導体における放熱側の端部が上記第２の電極に接合され、上記Ｎ型半導体における放熱側の端部が上記第３の電極に接合されたものである。
【００３１】
この発明による光モジュールは、光素子と、一対のＰ型半導体とＮ型半導体が並置されて成る熱電半導体と、表面に上記光素子が載置された基板と、上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の吸熱側の端部にともに接合され、かつ上記基板の表面側に接合された第１の導体と、上記Ｐ型半導体における放熱側の端部に接合され、かつ上記基板の表面側に接合された第２の導体と、上記Ｎ型半導体における放熱側の端部に接合され、かつ上記基板の表面側に接合された第３の導体とを備え、上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の吸熱側の端部が上記光素子により近く、上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の放熱側の端部が当該光素子からより遠くなるように配置されたものである。
【００３２】
また、上記第２、第３の電極にそれぞれ接続された第４、第５の電極の設けられたフィードスルーを有し、上記基板を収納するケースを備えたものである。
【００３３】
また、上記第２、第３の電極と、上記第４、第５の電極は、それぞれ導体ワイヤで接続されたものである。
【００３４】
また、上記第２、第３の電極と、上記第４、第５の電極は、それぞれ導体板で接続されたものである。
【００３５】
また、上記導体板は、Ｃｕを材質に含むものである。
【００３６】
また、上記導体は、上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体の端面と上記基板に直接的もしくは間接的に接合された、半田もしくは導電性接着剤としたものである。
【００３７】
また、上記第１乃至第３の導体は、上記Ｐ型半導体およびＮ型半導体よりも熱抵抗の小さい金属導体から成るものである。
【００３８】
この発明による光モジュールは、光素子と、一対のＰ型半導体とＮ型半導体が並置されて成る熱電半導体と、上記Ｐ型半導体の吸熱側の端部および放熱側の端部がそれぞれ接合され、かつ上記Ｎ型半導体の吸熱側の端部および放熱側の端部がそれぞれ接合されるとともに、上記Ｐ型半導体の吸熱側の端部と放熱側の端部との間で上記Ｐ型半導体との非接合部を有し、かつ上記Ｎ型半導体の吸熱側の端部と放熱側の端部との間で上記Ｎ型半導体との非接合部を有した誘電体基板と、上記光素子と上記誘電体基板を載置する基板とを備え、上記熱電半導体の吸熱側の端部が上記光素子により近く、上記熱電半導体の放熱側の端部が当該光素子からより遠くなるように配置されたものである。
【００３９】
また、上記熱電半導体の放熱面である一端と吸熱面である他端との間の長さを、当該一端と他端におけるそれぞれの端面の一辺の長さの５倍以上としたものである。
【００４０】
また、上記熱電半導体が、複数対設けられたものである。
【００４１】
また、上記熱電半導体は、概略一定の電流が供給されたものである。
【００４２】
また、上記キャリア上もしくは上記基板上に、光検出器が設けられたものである。
【００４３】
また、上記ケースの有する側壁から上記基板に高周波信号を伝送する伝送基板が設けられたものである。
【００４４】
また、上記光素子をレーザダイオードとしたものである。
【００４５】
また、上記熱電半導体の載置面に、上記光素子のドライバ回路を備えたものである。
【００４６】
さらにまた、この発明による光送信もしくは光受信装置は、上記記載の光モジュールと、上記熱電半導体を、定電流で駆動する電源回路とを備えたものである。
【００４７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による光モジュールを、図に基いて説明する。図１（ａ）はこの実施の形態による光モジュールのキャリア上部を示す上面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の右から見た側面図、図１（ｃ）は図１（ａ）の下から見た側面図、図１（ｄ）は図１（ａ）のキャリア上部に載置された、第１の基板上面の導体パターンの例を示す図、図１（ｅ）はキャリア上部に載置された、第２の基板上面の導体パターンの例を示す図、図１（ｆ）は熱電半導体と第１、第２の基板に設けられたパターン電極との接合面を示す上面図であって、熱電半導体の下面を実線で示し、パターン電極を一点鎖線で示している。
【００４８】
図において、１１は前面から光信号Ｐ１を出射するとともに、背面から光信号Ｐ２を出射する光素子であって、例えばレーザ発振によりレーザ光を出射するＬＤが用いられる。１２は光素子１１を載置し、熱伝導率の大きい窒化アルミ（ＡＬＮ）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の誘電体を素材とした第１の基板、１３は第１の基板１２の上面に設けられた導体線路、１４は第１の基板１２の上面に設けられ、光素子１１の下面（アノード側）が接合された地導体、１５は第１の基板１２の上面に設けられたパターン電極、１６は第１の基板１２の下面に設けられた地導体であって、地導体１４と地導体１６は第１の基板１２に設けられたスルーホール１２ｂによって接続されている。これによって、導体線路１３と地導体１６はマイクロストリップ線路等を構成している。
また、導体線路１３とパターン電極１５の間に地導体１４が配置され、導体線路１３、地導体１４、パターン電極１５が離間して配置されることによって、それぞれの間が絶縁されている。なお、光素子１１への給電形態によっては、地導体１４とパターン電極１５の間に導体線路１３が配置されても良い。
【００４９】
１７は上面に第１の基板１２を載置するキャリアであって、鉄−ニッケル−コバルト合金（商品名  ＫＯＶＡＲ）や銅タングステン（ＣｕＷ）等の金属の導電体、或いはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミック基板等の誘電体基板から成る。
ここで、地導体１６がキャリア１７の表面と電気的に接続されることにより、キャリア１７が導電体である場合には、キャリア１７全体が地導体になり、キャリア１７が誘電体である場合には、キャリア表面に設けた導体パターンが地導体になっている。
【００５０】
１８はキャリア１７上面に載置され、熱伝導率の大きい窒化アルミ（ＡＬＮ）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の誘電体を素材とした第２の基板、１９は第２の基板１８の上面に設けられたパターン電極、２０は第２の基板１８の上面に設けられたパターン電極である。
また、図１（ｆ）に示すように、２１は一端部における側面Ｓ１がパターン電極１５に接合され、他端部における側面Ｓ２がパターン電極１９に接合されたＰ型半導体であって、伝熱方向に長い角柱形状を成している。２２は一端部における側面Ｓ３がパターン電極１５に接合され、他端部における側面Ｓ４がパターン電極２０に接合されたＮ型半導体であって、伝熱方向に長い角柱形状を成している。２３は一対のＰ型半導体２１とＮ型半導体２２から成る熱電半導体である。Ｐ型半導体２１とＮ型半導体２２が対向する方向に、パターン電極１９とパターン電極２０が離間して配置されることにより、それぞれが絶縁されている。
なお、熱電半導体の長さを、例えば断面の５倍以上の長さとすることによって、放熱面から吸熱面への熱の回り込みを少なくすることができ、また、熱電半導体自体の熱抵抗も大きくできる。
【００５１】
２４はＰ型半導体２１の一端面とＮ型半導体２２の一端面にともに接合され、かつパターン電極１５に接合されて、柱軸方向がＰ型半導体２１とＮ型半導体２２の対向方向となるように三角柱様に形成された半田であって、鉛錫（Ｐｂ−Ｓｎ）半田や導電性接着剤等が用いられる。２５はＰ型半導体２１の他端面とパターン電極１９にそれぞれ接合されて、柱軸方向がＰ型半導体２１とＮ型半導体２２の対向方向となるように三角柱様に形成された半田であって、鉛錫（Ｐｂ−Ｓｎ）半田や導電性接着剤等が用いられる。２６はＮ型半導体２２の他端面とパターン電極２０にそれぞれ接合されて、柱軸方向がＰ型半導体２１とＮ型半導体２２の対向方向となるように三角柱様に形成された半田であって、鉛錫（Ｐｂ−Ｓｎ）半田等や導電性接着剤が用いられる。
【００５２】
２７はキャリア１７上面に設けられたバイアス回路、２８は光信号Ｐ２を受光し、受光量に応じてモニタ電流Ｉｄを出力するフォトダイオード（以下ＰＤ）、２９は、側面に設けられた第１のパターン電極にＰＤ２８のカソード（裏面）が接合され、同側面から上面にかけて設けられた第２のパターン電極に、ＰＤ２８のアノード（受光面）が導体ワイヤを介して接続されたＰＤキャリアであって、底面がキャリア１７上に接合されている。ＰＤ２８はＰＤキャリア２９とともに光検出器を構成する。
【００５３】
次に、図２はキャリア１７が収納された光モジュールの構成を示す図であり、図２（ａ）は光モジュールのカバーを外した状態の上面図、図２（ｂ）は光モジュールのレンズホルダの接合面から光素子１１方向を見た側断面図を、紙面に向い右周りに９０°回転させた図、図２（ｃ）は光モジュールのＢＢ線断面の側面図である。
【００５４】
３０は内側の底面に、第１、第２の基板１２、１８と、ＰＤキャリア２９が載置されたキャリア１７を半田等で接合し、それらを収納したケースであって、このケースは、鉄−ニッケル−コバルト合金（商品名  ＫＯＶＡＲ）に代表されるＹＡＧ溶接が可能で熱伝導性の高い金属や、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミックに代表される種々の誘電体セラミック等からから成る。ケースが誘電体セラミックから成るときは、ケース上面には、カバーとの溶接のために金属製のシールリングが接合され、ケースの表面には部分的に金がメタライズされている。
【００５５】
３１は光素子１１の出力光を集光し、光ファイバに出力するレンズ、３２はレンズ３１を保持するレンズホルダであって、キャリア１７の前側面（光素子１１側の側面）にＹＡＧ溶接で接合される。レンズホルダ３２は、キャリア１７とのＹＡＧ溶接に適切な金属から成る。３３は光素子１１から出力された光信号を外部に伝送する光ファイバ、３４は光ファイバ３３を保持する光ファイバホルダであって、レンズ３１の通過光を集光する図示しない第２のレンズが保持されている。
【００５６】
３５aは光素子１１から光ファイバ３３に向かってケース３０の右側で、ケース３０の側壁に設けられた凹溝に嵌合し、接合されて成る凸状のフィードスルーであって、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）に代表される種々の誘電体セラミックから成る。３５ｂは光素子１１から光ファイバ３３に向かってケース３０の左側で、ケース３０の側壁に設けられた凹溝に嵌合し、接合されて成る凸状のフィードスルー、３６ａはフィードスルー３５ａにおけるケース３０から突出した上面に、複数の線路が離間して配設され、それぞれの線路がケースの外側から内側に向かって走向するように形成された導体線路、３６ｂはフィードスルー３５ａにおけるケース３０から突出した上面に、複数の線路が離間して配設され、それぞれの線路がケースの外側から内側に向かって走向するように形成された導体線路、３７ａはフィードスルー３５ａの下面に設けられた地導体、３８はケース３０のフィードスルー３５ａ側で側壁から内側に突出して設けられ、平坦な上面を有した突出部であって、ケース３０がセラミック製の場合は上面に接地導体が設けられている。
【００５７】
３９はキャリア１７のフィードスルー３５a側の側縁部で、キャリア１７の上面に、一端部の下面が接合された接続基板であって、上面にマイクロストリップ線路等を構成する導体線路３９ａが設けられ、下面に地導体３９ｂが設けられている。また、接続基板３９は他端部の下面が突出部３８の上面に接合されて接地が成される。
【００５８】
４０aは接続基板３９の他端部で導体線路３９ａと、フィードスルー３５ａ上の導体線路３６ａとを接続する接続導体であって、例えば金ワイヤや金リボン等が用いられる。４０ｂは接続基板３９の一端部で導体線路３９ａと、第１の基板１２上の導体線路１３とを接続する接続導体であって、例えば金ワイヤや金リボン等が用いられる。４１は第２の基板１８上に設けられた導体線路１９、および導体線路２０と、フィードスルー３５ｂ上の導体線路３６ｂとを接続する接続導体であって、例えば金ワイヤや金リボン等が用いられる。４２ａはフィードスルー３５ａを介して導体線路３６ａに接続されたリード端子、４２ｂはフィードスルー３５ｂやワイヤ１７を介してＰＤキャリア２９と接続されるリード端子、４２ｃはフィードスルー３５ｂを介して電源回路５１に接続されたリード端子である。
【００５９】
４３はケース３０の上面にシーム溶接等で接合され、これによって、ケース３０の開口を塞いで封止するためのカバーであり、ケース３０とカバー４３とで光モジュールのパッケージ４４が構成される。
ケース３０内部の底面に、第１、第２の基板１２、１８や熱電半導体２３等の載置されたキャリア１７が収納されて、カバー４３を接合することによって、光モジュール４５が構成される。パッケージ４４の内部には、乾燥窒素４６が封入されている。
【００６０】
５０はパッケージ４４の外部に設けられたＡＰＣ回路（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、ＡＰＣ回路５０はリード端子４２ｂと電気的に接続される。また、５１はパッケージ４４の外部に設けられた電源回路であり、電源回路５１は、熱電半導体２３に接続されたリード端子４２ｃと電気的に接続される。
光モジュール４５、ＡＰＣ回路５０、および電源回路５１が回路基板に実装され、図示しない筐体内に収納されて、光送信器が構成される。
【００６１】
この実施の形態の光モジュールは以上のように構成され、以下に動作について説明する。まず、光素子の動作から説明する。
外部の図示しないドライバから変調電流Ｉｍ（パルス信号）が出力され、リード端子４２ａに給電される。リード端子４２ａから導体線路３６ａに供給された変調電流Ｉｍは、接続導体４０ａ、導体線路３９ａ、接続導体４０ｂを介して第１の基板１２上の導体線路１３に伝送され、さらに接続導体１００を介して光素子１１の信号端子（カソード）に伝送される。ここで伝送される変調電流Ｉｍは、例えば２．５ＧＨｚや１０ＧＨｚ等の高速のＲｆ信号を含んだものである。また、外部のＡＰＣ回路５０から、リード端子４２ｂおよび導体線路３６ｂを介してバイアス電流Ｉｂが供給され、バイアス電流Ｉｂはバイアス回路２７を介して光素子１１に給電される。
【００６２】
光素子１１は、バイアス電流Ｉｂおよび変調電流Ｉｍが供給されてレーザ発振し、変調電流Ｉｍに基いて強度変調された光信号を前面および背面に出射する。光素子１１の前方から出射された光信号Ｐ１はレンズ３２によって集光され、光ファイバ３３の一端面からそのコアに入射し、光ファイバ１３内を光信号Ｐ１が伝播する。
【００６３】
一方、光素子１１の後方から出射された光信号Ｐ２はＰＤ２８で受光され、受光量に応じたモニタ電流Ｉｄが、ＰＤキャリア２９の信号用パターン電極を介して導体線路３５ｂに出力され、リード端子４２ｂからＡＰＣ回路５０に出力される。このモニタ電流Ｉｄに基いて、ＡＰＣ回路５０が、光素子１１の光出力を一定の強度とするように、光素子１１に印加するバイアス電流Ｉｂを調整する。
【００６４】
次に、この実施の形態の熱電半導体２３を用いた光素子１１の放熱動作について、図３を用いて説明する。
図３（ａ）はＬＤ素子１１から発生した熱の放熱経路を示した図であり、図において、外部の電源回路５１がリード端子４２ｃに接続され、リード端子４２ｃの正電極（＋）側が、図２の導体線路３５ｂおよび接続導体４１を介してパターン電極２０に接続され、リード端子４２ｃの負電極（−）側が、図２の導体線路３５ｂおよび接続導体４１を介してパターン電極１９に接続されている。
【００６５】
ここで、リード端子４２ｃに電源電圧Ｅｐが印加されると、正電極（＋）から一定の駆動電流Iｐが入力されてパターン電極２０に供給される。この駆動電流Ｉｐは、パターン電極２０からＮ型半導体２２に供給され、さらに、パターン電極１５を介して直列接続されたＰ型半導体２１に供給されて、パターン電極１９からリード端子４２ｃの負電極（−）に流れる。これによって、Ｐ型半導体２１とＮ型半導体２２が対となった熱電半導体２３は、パターン電極１５側から吸熱した熱をペルチェ効果によって移送し、パターン電極１８、１９側に放熱するヒートポンプとして動作する。
【００６６】
ＬＤ素子１１から発熱された発熱量は、第１の基板１２下面から熱電半導体に伝わるＱ１と、キャリア１７に放熱される熱Ｑ０に分かれ、その内の熱Ｑ１は、ＬＤ素子１１の下面が接合した地導体１４から第１の基板１２に伝導され、第１の基板１２の表面方向に熱が伝わって、パターン電極１５に接合された半田２４に伝導する。半田２４に伝導した熱は半田２４内を伝わり、Ｐ型半導体２１およびＮ型半導体２２との接合面から熱電半導体２３に入熱する。
【００６７】
熱電半導体２３は、半田２４の接合面から入熱した熱Ｑ２を、そのヒートポンプ作用によって半田２５および半田２６との接合面に移送し、半田２５および半田２６に放熱する。そして、半田２５および半田２６内を伝わった熱は、パターン電極１９、２０を介して第２の基板１８に放熱され、第２の基板１８内を伝導されて、キャリア１７に放熱される。キャリア１７は、この第２の基板１８から放熱された熱の一部の熱Ｑ３を、第２の基板１８から第１の基板１２に戻すように伝導する。
また、第２の基板１８から放熱された熱の他部分の熱は、キャリア１７の他の部分へ伝導されて、ケース３０の底面、あるいはパッケージの内部空気４６に放熱される。
【００６８】
これによって、第１の基板１２上面の温度Ｔ１は第２の基板１８の上面の温度Ｔ２よりも低くなる。
【００６９】
この具体的な計算例として、熱電半導体２３に幅ｗｐ＝０．６ｍｍ、厚さｄｐ＝０．６ｍｍ、長さｌｐ＝１．０ｍｍの大きさの四角柱形のものを用い、キャリア１７に幅ｗｃ＝１．０ｍｍ、長さｌｃ＝３．０ｍｍ、厚さｔｃ＝０．４ｍｍの大きさのＫＯＶＡＲ（熱伝導率λ＝２１．５Ｗ／ｍ・Ｋ）を用い、熱素子１１に１０Ｇｂ／ｓの高データレートで消光が可能な発熱量Ｑ１＝０．０５ＷのＬＤを用いた場合の放熱効果を示す概算値を求めた。
【００７０】
その結果、熱電半導体２３に対して、電流Ｉｐ＝１．１Ａ、電圧Ｅｐ＝０．０６Ｖの電力を供給したときに、第２基板の温度Ｔ２と第１基板の温度Ｔ１との温度差をΔＴ＝５℃にできることが判明した。
すなわち、熱電半導体を用いて第１の基板１２から第２の基板１８に放熱することより、一対の熱電半導体を用いて光素子１１の自己発熱分の発熱量を放熱することが可能となる。また、これによって、光モジュールの使用環境温度が７０℃のときに、光素子の動作温度として、光素子の接合面の温度を６５℃程度に抑えることできる。
【００７１】
ただし、ここの計算では、第２の基板から第１の基板に戻る熱Ｑ３を、
Ｑ３＝ΔＴ×λ×ｔｃ×ｗｃ／ｌｐ
＝５（℃）×２１．５（Ｗ／ｍ・Ｋ）／１０００
×０．４（ｍｍ）×１．０（ｍｍ）／１．０（ｍｍ）
＝０．０４（Ｗ）
として求めた。さらに、光モジュール内の他の電子部品からの発熱が無視し得るものと仮定した。
【００７２】
以上により、光素子１１の載置された基板上面に熱電半導体を載置し、光素子１１からの熱を、光素子１１から遠ざけるように放熱することによって、光モジュールの使用できる動作温度範囲を、光素子の動作温度に近い温度に設定することができる。また、熱電半導体の数を増やせば、キャリア１７の温度と光素子１１の温度との温度差をさらに下げることもができる。
【００７３】
なお、熱電半導体を一定の駆動電流Iｐで駆動することによって、冷却能力のばらつきも小さくでき、ＡＴＣ回路による熱電半導体の電流制御を行わなくても、安定した冷却能力を得ることができる。
【００７４】
また、従来のように、複数対から成る熱電半導体の上にキャリアを載せて、光素子の温度を一定に保つように温度制御する場合と異なり、少なくとも一対の熱電半導体を、その伝熱方向が光素子を載せる第１の基板に平行となるように配置することによって、光モジュールの高さを低くできるともに、パッケージが小さくなるので部品コストを下げることができる。
【００７５】
また、熱電半導体の対数が少なく、かつ熱電半導体の長手方向を横置きとして実装できるので、熱電半導体の実装が容易である。さらに、実装による製造コストや部品コストを下げることができる。
【００７６】
また、光素子の温度を一定に保つことなく、光モジュールの環境温度よりも光素子の温度が低くなるように、光素子から発生する熱を放熱することにより、光モジュールをＡＴＣ回路に接続する必要がないため、さらにコストの低減を図れる。
【００７７】
なお、以上の説明では、第１の基板１２をキャリア１７の上面に直接配置した例について説明したが、他の態様として、第１の基板１２とキャリア１７の間に石英（ＳｉＯ２）のような熱伝導率の低い基板を挟んだ配置にしても良い。こうすることによって、第１の基板１２とキャリア１７との間の熱抵抗を大きくでき、第２の基板１８へ放熱した熱が第１の基板１２へ再び戻ることを防ぐことができる。このため、光素子１１の放熱効果をより高めることができる。
【００７８】
また、ドライバを外部に配置せずに、ケース３０内部の底面に第２のキャリアを載せて、第２のキャリア上にドライバを載置しても良い。この場合は、キャリア１１上に変調電流Ｉｍの伝送線路を設けて、内部のドライバから送出された変調電流Ｉｍを、第１の基板１２に伝送する。また、内部のドライバへは、ケース外部からフィードスルー３５aを介して、データ信号とクロック信号から成るRF信号を入力すれば良い。この場合、ドライバの発熱がＬＤ素子の温度を上昇させないように、第２のキャリアを第１のキャリアと離間した基板とし、また、ドライバの発熱によって光モジュール内の内部空気の温度が高くなる場合には、熱電半導体を２対設けるなど、冷却能力を高めてもよい。勿論、ドライバを第１の基板１２上に載置し、光素子１１と一緒に冷却しても良いことは言うまでもない。
【００７９】
さらに、半田２４、２５、２６の代わりに導電性接着剤を用いて、導電性接着剤が熱電半導体とパターン電極の両方に接合するように、三角柱様にフィレットを形成しても良い。
【００８０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２による光モジュールの、熱電半導体の配置例を図４に示す。図４（a）は実施の形態２による熱電半導体の周辺の上面図であり、図４（ｂ）はレンズホルダの接合面から光素子１１を見た側面図である。
図において、図１、２と同一符号のものは同一相当のものを示す。また、６０は光素子１１から光ファイバ３３を見てケース３２の左側の側壁に設けられ、外部の電源回路５１に電気的に接続されたフィードスルー、６１はフィードスルー上面に設けられた導体線路、６２はフィードスルー上面に設けられた鉤型の導体線路である。
【００８１】
フィードスルー６０はケースの側壁から水平方向内側に突出した平坦な面に、導体線路６１、６２が設けられている。この導体線路６１、６２はケースの側壁から水平方向外側にも平坦な面が突出し、外部の電源回路５１との接続端子になっている。この導体線路６１は、半田２５を介してＰ型半導体２１に接合され、導体線路６２は半田２６を介してＮ型半導体２２に接合される。これによって、電源回路５１から供給された熱電半導体２３の駆動電流Ｉｐは、導体線路６２を介してパッケージ内に入力され、半田２６を介してＮ型半導体２２に流れるとともに、Ｎ型半導体２２に直列に接合されたＰ型半導体２１に流れて、半田２５を介して導体線路６１に至る。また、熱電半導体２３のＰ型半導体２１およびＮ型半導体２２は、第１の基板１２から吸熱した熱をフィードスルー６０へ放熱し、この熱がフィードスルー６０からケース３２の側壁へ放熱される。なお、導体線路６２はパッケージの内側で線路が狭い間隔で配置され、パッケージの外側では間隔が広がって配置されている。
【００８２】
このように構成することによって、第２の基板を設けることなく、パッケージの側壁に突出して設けられたフィードスルーの上面の導体線路６０、６１を通じて、熱電半導体２２の移送した熱を、パッケージの側壁に設けられたフィードスルーの上面に直接放熱することができる。
また、半田２５および半田２６から第１の基板１２までの熱抵抗を大きくできるため、第１の基板１２に戻る熱を小さくできる。
また、熱電半導体が、外部の電源回路と接続されるフィードスルー上面の電極と直接接続されることにより、熱電半導体のパターン電極との接続において導体ワイヤ等との接続が不要となる。
【００８３】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３による光モジュールの、熱電半導体の配置例を図５に示す。図５（a）は実施の形態２による熱電半導体の周辺の上面図であり、図５（ｂ）はレンズホルダの接合面から光素子１１を見た側面図である。
【００８４】
図において、図１、２と同一符号のものは同一相当のものを示す。７０は光素子１１を載置し、熱伝導率の大きい窒化アルミ（ＡＬＮ）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の誘電体を素材とした第１の基板であり、上面に導体線路１３、地導体１４およびパターン電極１５が設けられている。パターン電極１５には、熱電半導体２３を成すＰ型半導体２１およびＮ型半導体２２の一側端が接合されており、図１と同様に、導体線路１３とパターン電極１５の間に地導体１４が配置され、導体線路１３、パターン電極１５、地導体１４が離間して配置されることによって、それぞれの間が絶縁されている。また、７１および７２は、第１の基板７０の上面に設けられ、Ｐ型半導体２１とＮ型半導体２２の他の側端がそれぞれ接合されたパターン電極である。パターン電極１５とパターン電極７１および７２は互いに絶縁されて離間しており、パターン電極１５とパターン電極７１および７２との間は、Ｐ型半導体２１およびＮ型半導体２２と第１の基板７０とが接触していない非接合部となっている。また、パターン電極１５は、パターン電極７１および７２よりも、半導体素子１１に近い位置で第１の基板７０と接合されている。
【００８５】
三角柱状に盛られた半田２４が、Ｐ型半導体２１およびＮ型半導体２２の一端に接合されるとともに、パターン電極１５に接合されている。また、三角柱状に盛られた半田２５および２６が、それぞれＰ型半導体２１およびＮ型半導体２２の他端に接合されるとともに、それぞれパターン電極７２および７１に接合されている。
７３はフィードスルー３５ｂの上面に設けられた導体線路３６ｂと、パターン電極７１および７２とを接続する導体ワイヤである。
【００８６】
以上の構成により、電源回路５１から供給された熱電半導体２３の駆動電流Ｉｐは、導体線路３６ｂを介してパッケージ内に入力され、導体ワイヤ７３および半田２６を介してパターン電極７１に入力され、Ｎ型半導体２２に流れる。また、この駆動電流Ｉｐは、Ｎ型半導体２２に直列に接合されたＰ型半導体２１に流れて、半田２５を介してパターン電極７２に至り、導体ワイヤ７３および導体線路３６ｂを介して電源回路５１に戻る。これによって、熱電半導体２３のＰ型半導体２１およびＮ型半導体２２は、第１の基板１２のパターン電極１５側から吸熱した熱を、パターン電極７１および７２側へ放熱する。
【００８７】
この実施の形態では、以上のような構成によって、第２の基板を設けることなく、熱電半導体２２が第１の基板上の光素子の周辺から吸熱した熱を、同じ第１の基板上の光素子から離れた位置へ放熱することができる。すなわち、第１の基板上の光素子の周辺の温度を、同基板上の他の場所の温度よりも下げることができる。
【００８８】
なお、第１の基板７０上の、パターン電極１５とパターン電極７１および７２との間の、第１の基板７０の上面側に凹状の溝を設ける、すなわち、第１の基板７０上の、熱電半導体実装面またはその反対面に、熱電半導体の伝熱方向と直交する溝を設けることによって、第１の基板７０内を伝導してパターン電極７１および７２の下部からパターン電極１５の下部へ戻る熱の量を、減らすことができる。
【００８９】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４による光モジュールの、熱電半導体の配置例を図６に示す。図６（a）は実施の形態２による熱電半導体の周辺の上面図であり、図４（ｂ）はレンズホルダの接合面から光素子１１を見た側面図である。
【００９０】
図において、図１、２、５と同一符号のものは同一相当のものを示す。また、７４はフィードスルー３５ｂの上面に設けられた導体線路３６ｂと、パターン電極７１および７２とを接続する熱抵抗の低い、例えば銅等の導体板から成るリードであり、７５、７６はフィードスルー３５ｂの上面に設けられた導体線路である。
【００９１】
この実施の形態では、熱抵抗の低いリードの一端を熱電半導体２３の放熱側の電極に接続するとともに、このリードの他端をパッケージ側壁のフィードスルーに接続することによって、熱電半導体の放熱効率を向上させることができる。
【００９２】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５は、熱電半導体とパターン電極との他の接合形態を示すものであり、図７（a）はこの実施の形態の熱電半導体とパターン電極との接合例を示す側面図、図７（ｂ）は熱電半導体の両端部側面をメタライズした例を示す側面図である。
【００９３】
図７（a）において、８０および８１は、熱電半導体２３を成すＰ型半導体２１もしくはＮ型半導体２２の各両端に対し、それぞれ半田で接合された熱良導性のブロックであり、例えば実施の形態１のＰ型半導体２１に適用する場合は、ブロック８０はパターン電極１５に半田によって接合され、ブロック８１はパターン電極１９に半田によって接合される。なお、他の実施の形態に適用されるときも、同様にして対応するパターン電極にそれぞれ半田で接合される。
【００９４】
このブロック８０および８１は、熱伝導率が高くかつ伝熱方向の断面形状が熱電半導体の断面形状と略同一の形状のものを用いることにより、放熱効果を高めたものである。熱電半導体は、ヒートポンプ作用による放熱能力を高めるために熱伝導率を低くすることが一般的であり、伝熱方向に直交する方向に熱が伝わりにくくなっている。このため、熱電半導体２３の端面にブロック８０および８１を接合することにより、熱電半導体２３の伝熱方向に伝導される熱を、熱電半導体２３の側面方向（第１の基板１２、第２の基板１８の厚み方向）に広げることができる。
したがって、熱電半導体２３の伝熱方向に対して垂直な側面に接合されたパターン電極と熱電半導体２３との間で、効率的に熱の授受を行うことができる。
【００９５】
なお、このブロックはパターン電極との接合のし易さから、銅等の金属導体で構成することが、製造コストを下げる上で望ましい。しかし、熱電半導体の両端部の周囲をメタライズすることによって、パターン電極との電気的な接続を可能とすれば、誘電体の素材のものを用いても良い。
例えば、図７（ｂ）に示すように、熱電半導体２３の両端部の側面周囲にメタライズ８２および８３を施し、熱良導性の誘電体８０ｂ、８１ｂを、それぞれ熱電半導体２３の両端面に接合しても良い。この場合、誘電体８０ｂ、８１ｂの下面および側面の下側（パターン導体との接合面側）を図中の８２ｂ、８３ｂのようにメタライズし、下面をパターン導体１５や１９等と、半田や熱良導性の接着剤で接合することができる。この場合、誘電体８０ｂ、８１ｂの側面における下部から熱電半導体２３側に掛けて、逆Ｌ字形状にメタライズしても良い。
【００９６】
以上より、ブロック８０、８１を用いて熱電半導体２３をパターン電極に接合することにより、半田を三角柱状に盛って熱電半導体２３をパターン電極に接合する場合よりも、より熱電半導体２３の放熱効果を高めることができる。
【００９７】
また、熱電半導体２３にメタライズ８２および８３を施すことによって、熱電半導体２３をパターン電極１２および１８に半田付けする際に、半田による表面実装が容易になり、また表面実装後の半田接合部の信頼性が高くなる。
【００９８】
実施形態６．
図８はこの発明の実施の形態６による光モジュールの、熱電半導体の配置例を示す図であり、図８（a）は実施の形態６による熱電半導体の周辺の上面図であり、図８（ｂ）はＣＣ断面線の側面図である。
【００９９】
図において、図１、２と同一符号のものは同一相当のものを示す。９０は光素子１１を載置し、熱伝導率の大きい窒化アルミ（ＡＬＮ）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の誘電体を素材とした第１の基板であり、上面に導体線路１３、地導体１４が設けられている。９１は、光素子１１の近辺で第１の基板９０の上面に載置された第２の基板であり、熱伝導率の大きい窒化アルミ（ＡＬＮ）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の誘電体を素材としている。９２a、９２ｂは第２の基板上面に設けられたパターン電極、９３a、９３ｂ、９３ｃは第２の基板の上面に設けられたパターン電極であり、パターン電極９２とパターン電極９３は離間して配置されており、パターン電極９２が光素子１１に近く、パターン電極９３が光素子から遠くなるように配置される。また、パターン電極９３ａとパターン電極９３ｃの間にパターン電極９３ｂが挟まれて配置され、かつそれぞれが離間して絶縁されている。
【０１００】
９４はＰ型半導体とＮ型半導体とが対になった熱電半導体を、複数（図の例では４つ）配置して成る熱電半導体であり、Ｐ型半導体とＮ型半導体が交互に配置され、直列に接続されるように、それぞれパターン電極９２、９３と接合されている。すなわち、Ｎ型半導体９４aの一端の側面がパターン電極９２aに接合され、他端の側面がパターン電極９３ａに接合され、Ｐ型半導体９４ｂの一端の側面がパターン電極９２ａに接合され、他端の側面がパターン電極９３ｂに接合され、Ｎ型半導体９４ｃの一端の側面がパターン電極９２ｂに接合され、他端の側面がパターン電極９３ｂに接合され、Ｐ型半導体９４ｄの一端の側面がパターン電極９２ｂに接合され、他端の側面がパターン電極９３ｃに接合される。
【０１０１】
また、三角柱状に盛られた半田９５aが、Ｎ型半導体９４aおよびＰ型半導体９４ｂの一端にともに接合されるとともに、パターン電極９２aに接合されている。また、三角柱状に盛られた半田９６ａ、９６ｂ、９６ｃ、９６ｄが、それぞれＮ型半導体９４a、Ｐ型半導体９４ｂ、Ｎ型半導体９４ｃ、Ｐ型半導体９４ｄに接合されるとともに、それぞれパターン電極９３a、９３ｂ、９３ｂおよび９３ｃに接合されている。９７はフィードスルー３５ｂの上面に設けられた導体線路３６ｂと、パターン電極９３ａおよび９３ｃとを接続する導体ワイヤである。
【０１０２】
以上の構成により、電源回路５１から供給された熱電半導体９４の駆動電流Ｉｐは、導体線路３６ｂを介してパッケージ内に入力され、導体ワイヤ９７および半田９６ａを介してパターン電極９３aに入力され、Ｎ型半導体９４ａに流れる。また、この駆動電流Ｉｐは、Ｎ型半導体９４ａに直列に接合されたＰ型半導体９４ｂに流れ、半田９６ｂ、パターン電極９３ｂ、半田９６ｃを介してＮ型半導体９４ｃに流れる。さらに、パターン電極９２ｂまたは半田９５ｂ、Ｐ型半導体９４ｄ、半田９６ｄを介してパターン電極９３ｃに至り、導体ワイヤ９７および導体線路３６ｂを介して電源回路５１に戻る。これによって、熱電半導体９４のＰ型半導体９４aおよびＮ型半導体９４ｂは、第２の基板９１のパターン電極９２側から吸熱した熱を、パターン電極９３側へ放熱する。
【０１０３】
この実施の形態では、以上のような構成によって、熱電半導体が第１の基板上の光素子の熱を第２の基板を介して吸熱し、第２の基板上の光素子から離れた位置へ放熱することができる。すなわち、第１の基板上の光素子の周辺の温度を、同基板上の他の場所の温度よりも下げることができる。
【０１０４】
また、複数の熱電半導体を１つの基板上に配置することによって、一体化された熱電半導体の搭載ユニットを形成できるので、熱電半導体の対数が複数（２つ以上）となり多くなったときにも、熱電半導体を単体で検査することができ、また、光モジュールのキャリアへの搭載も容易になる。
【０１０５】
なお、第２の基板９１上の熱電半導体実装面またはその反対面に、熱電半導体の伝熱方向と直交する溝を設けることによって、第２の基板９２内を伝導してパターン電極９３の下部からパターン電極９４の下部へ戻る熱の量を、減らすことができる。
【０１０６】
【発明の効果】
この発明によれば、熱電半導体を光モジュールの底面に水平な方向に配置することにより、光モジュールの高さを低くすることができる。また、熱電半導体の対数を少なくすることにより、低価格な光モジュールを実現できる。
【０１０７】
また、光モジュールを高温側で使用する際の環境温度を、ＬＤの高温側の動作温度と同等の温度に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による光モジュールのキャリアの構成を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態１による光モジュールの構成を示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態１による熱電半導体の放熱経路を示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態２による光モジュールの構成を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態３による光モジュールの構成を示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態４による光モジュールの構成を示す図である。
【図７】  この発明の実施の形態５による光モジュールの構成を示す図である。
【図８】  この発明の実施の形態６による光モジュールの構成を示す図である。
【図９】  従来の光モジュールの構成を示す図である。
【符号の説明】
１１  光素子、  １２  第１の基板、  １５  パターン電極、  １９  パターン電極、  ２０  パターン電極、  １７  キャリア、  １８  第２の基板、  ２１  Ｐ型半導体、  ２２  Ｎ型半導体、  ２３熱電半導体、  ３０  ケース、３５  フィードスルー、  ３９  接続基板、  ５０  ＡＰＣ回路、  ５１  電源回路、  ６１  パターン電極、  ６２  パターン電極、  ８０  ブロック、  ８１  ブロック、  ７５  パターン電極、  ７６  パターン電極、  ９２  パターン電極、  ９３  パターン電極。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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