(57)【要約】【課題】電子部品の金属製のステムへの実装を、電極パターンが形成された絶縁性のサブマウントを介して行う光電変換モジュールであって、寄生容量が小さく高速伝送が可能なものを提供する。【解決手段】光送信モジュールは、発光素子及びその発光素子と接続する電子回路装置が金属製ステム上に実装されて成る。光送信モジュールは、ステム２の実装部２１に、電子回路装置の一部を構成する電子部品を搭載し回路パターンが形成されたサブマウントが実装され、実装部２１の少なくともサブマウントの回路パターンの形成部と対向する部分に凹所２１ｂが形成されていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子及び該発光素子と接続する電子回路装置が金属製ステム上に実装されて成る光送信モジュールであって、
前記ステムの実装部に、前記電子回路装置の一部を構成する電子部品を搭載し回路パターンが形成されたサブマウントが実装され、前記実装部の少なくとも前記サブマウントの前記回路パターンの形成部と対向する部分に凹所が形成されていることを特徴とする光送信モジュール。
【請求項２】
前記ステムの中心部を挟んで前記サブマウントと前記ステムに電気接続されるグラウンドピンとが設けられている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】
前記ステムの中心部を挟んで前記サブマウントと前記発光素子に電気接続される信号ピンとが設けられ、該信号ピンから前記サブマウントの実装位置までよりも短い距離で前記ステムに電気接続されるグラウンドピンが設けられていることを特徴とする請求項１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、光信号を送信する光送信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信用の光電変換モジュールのうち、光送信モジュール（半導体レーザダイオードモジュール）は、電気信号を光信号に変換して送信するレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）等の半導体発光素子等を実装して構成される。中でも、小型のものは、ステム等からなるＣＡＮパッケージ内に半導体発光素子等を実装して構成されることが多い。このＣＡＮパッケージを用いた光送信モジュールとしては、例えば、特許文献１に開示のものがある。
【０００３】
特許文献１に開示の光送信モジュールは、電極パターンが形成された絶縁性のサブマウントを備えており、サブマウントを介して、ステム上にＬＤが実装されている。この光送信モジュールでは、サブマウントをステムに取付ける際に、サブマウントの電極パターンが電気接続用のリードピンの近傍に位置するようにして、ＬＤをサブマウントの電極パターン上または上記パターンの近くに実装することで、寄生インダクタンスとなるワイヤが短くなっているため、光通信の伝送速度の高速化に対応できるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−１４６７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光電変換モジュールにおいて、電子部品として、ＬＤ等の能動部品やフェライトビーズインダクタ（ＦＢＩ：Ferrite Beads Inductor）等の受動素子をステム上に配置する場合、ステムが金属でできていることから、電子部品を直接ステムに実装するとショートしてしまうことがある。そのため、特許文献１に開示のように、電極パターンを設けた絶縁性のサブマウントをステムに取付け、サブマウント上に電子部品を実装することで、電子部品をステム上に配置している。
【０００５】
このような光電変換モジュールでは、ステムのグラウンドピン（ＧＮＤピン）が信号ピンから遠く電子部品（主にＬＤ）からステムへの電気接続部（導通部）からステムのＧＮＤピンまでの距離が長かったりすると、ステムを流れるリターン電流が、ＧＮＤピンへまっすぐ流れずにステム内の様々な経路を迂回し、サブマウントの下を流れることがある。サブマウントの下を流れるリターン電流は、サブマウントの電極パターン（パット）がグラウンド電位に接続されるステムと対向しているため、サブマウント上の電極パターンと結合し寄生容量を持ってしまう。寄生容量が大きいと、１０Ｇｂｐｓ以上の高速伝送を行うことができない。
【０００６】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、電子部品の金属製のステムへの実装を、電極パターンが形成された絶縁性のサブマウントを介して行う光電変換モジュールであって、寄生容量が小さく高速伝送が可能なもの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】
【０００７】
本発明の光送信モジュールは、発光素子及びその発光素子と接続する電子回路装置が金属製ステム上に実装されて成るものであって、ステムの実装部に、電子回路装置の一部を構成する電子部品を搭載し回路パターンが形成されたサブマウントが実装され、実装部の少なくともサブマウントの回路パターンの形成部と対向する部分に凹所が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
ステムの中心部を挟んでサブマウントとステムに電気接続されるグラウンドピンとが設けられていることが好ましい。また、ステムの中心部を挟んでサブマウントと発光素子に電気接続される信号ピンが設けられ、その信号ピンからサブマウントの実装位置までよりも短い距離でステムに電気接続されるグラウンドピンが設けられていることも好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光電変換モジュールによれば、金属製ステムの実装部の、サブマウントの電極パターンと対向する部分に凹所を設けることで、寄生容量を小さくすることができ、その結果、光電変換モジュールにおいて、高速伝送が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明による光送信モジュールの概略を説明する外観図である。本発明の光送信モジュールは、光電変換機能を有するもので、例えば、その光電変換機能を担う光電変換素子としてレーザダイオード（ＬＤ）を備える。
光送信モジュール１は、図１に示すように、例えば、ＬＤ（後述の図２参照）を実装した金属製のステム２と同じく金属製のキャップ３とから成るＣＡＮパッケージを用いるものであり、ステム２上のＬＤから出射した光信号を、キャップ３に搭載されたレンズ３ａで集光して、外部に設けられる光コネクタの光ファイバに向けて送出する。
なお、以下の説明では、レンズ３ａを備える側を前方とし、その反対側を後方とする。
【００１１】
ステム２は、光電変換モジュールを外部電気回路と電気接続するための複数のリードピン２２と、これらリードピン２２が取付けられＬＤ等が実装されるステムベース２３と、を備えている。キャップ３は、ＬＤ等を気密封止するようにステムベース２３に装着される。なお、後述のように、リードピン２２のうちＧＮＤピン２２ｄは、金属製のステムベース２３に直接接着され、ステムベース２３と電気的に接続されており、その他のリードは、ステムベース２３に形成された孔に挿入された状態でガラス封止され、ステムベース２３と電気的に絶縁されている。
【００１２】
図２は、本発明による光送信モジュールのパッケージの内部の様子を示す図である。光送信モジュール１は、図示するように、電気信号を光信号に変換するＬＤ４等の電子部品をＣＡＮパッケージに封止して構成される。ＬＤ４以外の電子部品としては、例えば、ＬＤ４を高周波で駆動するためのドライバＩＣ５やフェライトビーズインダクタ（ＦＢＩ）６があり、これらは、後述のサブマウントの電極パターンと共に、ＬＤ４に接続する電子回路装置を構成する。また、電子部品として、これらの他に、ＬＤ４からの出力をモニタするモニタフォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）を備えるが、モニタＰＤの図示及びそれに関する説明は省略する。これら電子部品は、ステム２上に実装される。
【００１３】
以下では、本発明の特徴部分に係るステムに関する説明を、図２を参照し図３を用いて行う。図３は、本発明による光送信モジュールのステムを説明する図で、図３（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれステムの斜視図及び後面図である。
まず、ステムに関する基本的な構成について説明する。ステム２は、図２に示すように、リードピン２２が取付けられるステムベース２３上に、ＬＤ４やドライバＩＣ５等を実装するための実装部２１を有する。
【００１４】
実装部２１は、ステムベース２３の前面２３ａから前方に突出するように、ステムベース２３と一体に形成されている。また、実装部２１は、ステムベース２３の中心軸と平行な平面を、ＬＤ４、ドライバＩＣ５及びＦＢＩ６の実装面２１ａとしている。当該実装面２１ａに対するＬＤ４の実装は、実装面２１ａにヒートシンク７を取付け、ヒートシンク７上にＬＤ４を搭載することで行われる。また、実装面２１ａに対するＦＢＩ６の実装は、実装面２１ａに絶縁基板からなるサブマウント８を取付け、サブマウント８上の電極パターン８ａにＦＢＩ６を搭載することで行われる。なお、ドライバＩＣ５は、実装面２１ａに直接実装される。
【００１５】
また、ステムベース２３の外径は、例えば、光通信分野で多く採用されているパッケージの外径と同一のΦ５．６ｍｍとすることができる。ステムベース２３には、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、リードピン２２を挿通し固定するための孔２３ｂが形成されている。リードピン２２のうち、電子部品に電源を供給する電源ピン２２ａ、信号ピン２２ｂ及びモニタＰＤ用ピン２２ｃは、孔２３ｂに挿通された状態で、封止ガラス２３ｃを介して、ステムベース２３とは電気的に絶縁された状態で実装される。リードピン２２のうち、外部でＧＮＤ電位に接続されるＧＮＤピン２２ｄは、ステムベース２３に直接接着され、ステムベース２３と電気的に接続された状態で実装される。
【００１６】
なお、ステム２へＬＤ４を実装するためのヒートシンク７は、例えば、銅タングステン等の導電性材料で形成されており、ヒートシンク７を介して、ステム２とＬＤ４（のカソード）は電気的に接続される。また、ステム２へＦＢＩ６を実装するためのサブマウント８は、窒化アルミニウム等の絶縁基板からなり、ＦＢＩを搭載する搭載面に電極パターン８ａ（回路パターン）が設けられている。また、絶縁基板からなるサブマウント８は、誘電率が低い材料を用いて形成されることが好ましい。
【００１７】
ステム２において、ＬＤ４は、そのカソードが、導電性接着材料でステム２に接着されるヒートシンク７に対して、同じく導電性接着材料で接着され、そのアノードが、ドライバＩＣ５の電極にワイヤリングにより接続される。また、ステム２において、ドライバＩＣ５は、その電極が、上述のＬＤ４のアノードの他にサブマウント８の電極パターン８ａや、信号ピン２２ｂにワイヤリング接続される。また、ステム２において、ＦＢＩ６は、ドライバＩＣ５の電極と接続されるサブマウント８の電極パターン８ａにその一方の電極が、電源ピン２２ａとワイヤ接続されるサブマウント８の電極パターン８ａにその他方の電極が半田付けにより接着される。
【００１８】
ステム２において上述のように接着・接続することによって、ＬＤ４からの出力光の波形が高周波であっても良好となる電気回路が光送信モジュール１に形成されるようになっている。また、ステム２に電子部品を実装する際に、サブマウント８を用いるなどにより、電気接続用のワイヤ長さを短くし、寄生インダクタンスが小さくなるようにしている。
【００１９】
続いて、本発明におけるステムの特徴的な構成に関して説明する。本発明においては、上述したステム２の実装部２１に、図３（Ａ）に凹所２１ｂが形成される。この凹所２１ｂは、ステム２の実装部２１の少なくともサブマウント８の電極パターン８ａに対向する部分に形成される。なお、凹所２１ｂは、貫通形状または非貫通形状で形成することができる。
【００２０】
このようにサブマウント８の電極パターン８ａに対向する実装部２１の実装面２１ａに凹所（窪み）を設けると、サブマウント８の電極パターン８ａを電極としステム２の実装部２１を電極として構成される仮想的な平行平板コンデンサの電極間距離を大きくすることができる。これにより、光送信モジュール１において不要な寄生容量を抑えて高速応答性を向上させることができる。
【００２１】
なお、図３（Ｂ）の例のステム２では、一般的なステムと同様に、ステムベース２３の中心軸Ｘを中心にした円周上に全てのリードピン２２を配置しているが、リードピン２２（特にＧＮＤピン２２ｄ）の配置は上述に限られず、以下に説明する図４のようにすれば、より好ましい。
【００２２】
上述のように、ステム２のリードピン２２には、電源ピン２２ａ、信号ピン２２ｂ、ＧＮＤピン２２ｄ等があり、そのうちＧＮＤピン２２ｄは、直接ロウ付けなどで接合（導通）している。ＬＤ４を駆動する際は、信号によって電源ラインからドライバＩＣ５を通してＬＤ４に電流が流れ、リターン電流として、ＬＤ４からステム２を通してＧＮＤピン２２ｄに電流が流れ、ＧＮＤピン２２ｄに流れた電流が、当該ＧＮＤピン２２ｄを通してパッケージ外へ流れる。
【００２３】
ＦＢＩ６を搭載したサブマウント８の電極パターン８ａと対向する部分でステム２内にリターン電流が通ると、サブマウント８の電極パターン８ａと結合して容量を持ってしまう。言い換えれば、上記リターン電流のうち、ＬＤ４のカソードからステム２に流れる電流が、ステム２においてサブマウント８の電極パターン８ａと対向する部分に流れることを抑えることができれば、寄生容量を小さくすることができる。そのためには、ＧＮＤピン２２ｄをサブマウント８から離間した位置であって信号ピン２２ｂに近い位置に配置すればよい。
【００２４】
ドライバＩＣ５、ＬＤ４、ＦＢＩ６実装用のサブマウント８を搭載するステム２において、通常、ステム２のステムベース２３の中央に光軸が来るようにＬＤ４は中央に配置され、ドライバＩＣ５とサブマウント８はＬＤ４を挟んで両側に配置される。また、ステム２において、信号ピン２２ｂは、その接続先であるドライバＩＣ５の近傍に来るように、ＬＤ４を挟んでサブマウント８と反対の位置に配置される。
【００２５】
したがって、ＧＮＤピン２２ｄをサブマウント８から離間した位置であって信号ピン２２ｂに近い位置に配置するには、例えば、図４（Ａ）に示すように、ステム２の中心軸（すなわちＬＤ４の光軸）Ｘを挟んでサブマウント８と反対側にＧＮＤピン２２ｄを配置すればよい。このように、ステム２の中心部に対してサブマウント８の実装位置とは反対側の位置にステム２に接続されたＧＮＤピン２２ｄを設けることにより、寄生容量を抑えて高速応答性を向上させることができる。
【００２６】
また、ステム２を流れるリターン電流はＬＤ４から来るものの他に、ドライバＩＣ５、キャパシタなどの他の電子部品もステム２（ＧＮＤ）に接続されており、ＧＮＤピン２２ｄへのステム２経由の経路を最短にするために、図４（Ｂ）に示すように、信号ピン２２ｂを中心とした円周上に複数のＧＮＤピン２２ｄが囲むように配置されているようにしてもよい。このときの円周の半径Ｒ１は、信号ピン２２ｂとサブマウント８の距離を越えないのが望ましい。このように、ステム２の中心部を挟んでサブマウント８とＬＤ４に接続される信号ピンとを設け、その信号ピンからサブマウント８までよりも短い距離離れた位置にステム２に接続されるＧＮＤピン２２ｄを設けることにより、寄生容量を抑えて高速応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による光電変換モジュールの概略を説明する外観図である。
【図２】本発明による光送信モジュールのパッケージの内部の様子を示す図である。
【図３】本発明による光送信モジュールのステムを説明する図である。
【図４】ステムベースにおけるリードピンの配置例を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…光送信モジュール、２…ステム、３…キャップ、３ａ…レンズ、４…ＬＤ、５…ドライバＩＣ、６…フェライトビーズインダクタ、７…ヒートシンク、８…サブマウント、８ａ…電極パターン、２１…実装部、２１ａ…実装面、２１ｂ…凹所、２２…リードピン、２２ａ…電源ピン、２２ｂ…信号ピン、２２ｃ…モニタＰＤ用ピン、２２ｄ…ＧＮＤピン、２２ｄ…封止ガラス、２３…ステムベース、２３ａ…前面、２３ｂ…孔。
【図１】
2009158512.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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