(57)【要約】  金属ステム（１０）はＦＰＣ挿入部（１１ｂ）が形成された円筒部（１１）と、円筒部（１１）の一平面（１１ａ）から直立された台座（１２）を有する。一端開放の筒状のレンズキャップ（２０）は円筒部（１１）の一平面（１１ａ）の周辺部に固定され、有底部にレンズ（３０）が搭載される。台座（１２）の一平面に搭載される基板（４０）は信号配線層（４１）及びグラウンド配線層（４２）を有する。光半導体素子（５０）は基板（４０）に搭載され、基板（４０）の信号配線層（４１）に接続された信号端子（５１）と、基板（４０）のグラウンド配線層（４２）に接続されたグラウンド端子（５３）を有する。ＦＰＣ基板（７０）はＦＰＣ挿入部（１１ｂ）を貫通して台座（１２）の一平面に対向して配置される。ＦＰＣ基板（７０）は金属線（６３）により基板（４０）の信号配線層（４１）に接続された信号配線層（７１）を有する。
2020240738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＰＣ挿入部が形成された円筒部と、この円筒部の一平面から直立された台座を有する金属ステム、
前記金属ステムの台座を覆い、前記金属ステムの円筒部の一平面の周辺部に開口端面が接して固定され、有底部にレンズが搭載された一端開放の筒状のレンズキャップ、
前記金属ステムの台座の一平面に搭載され、一主面に形成された信号配線層及びグラウンド配線層を有するセラミック基板、
前記セラミック基板の一主面に搭載され、前記セラミック基板の信号配線層と電気的に接続された信号端子と、前記セラミック基板のグラウンド配線層と電気的に接続されたグラウンド端子を有し、光をレンズ３０の方向に照射する発光素子を有する光半導体素子、
一端部が前記金属ステムの円筒部のＦＰＣ挿入部を貫通して前記金属ステムの台座の一平面に対向し、他端部が前記金属ステムの外部に位置し、一主面に一端部から他端部まで延在して形成され、一端部にて金属線によって前記セラミック基板の信号配線層と電気的に接続された信号配線層を有するフレキシブルプリント回路基板、
備えた光モジュール。
【請求項２】
前記フレキシブルプリント回路基板は、他主面に一端部から他端部まで延在して形成されたグラウンド層を有し、
前記フレキシブルプリント回路基板の一端部の一部が前記セラミック基板の一部と重なり、前記フレキシブルプリント回路基板のグラウンド層が前記セラミック基板のグラウンド配線層と接して電気的に接続された請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記フレキシブルプリント回路基板は、他主面に一端部から他端部まで延在して形成されたグラウンド層を有し、
前記フレキシブルプリント回路基板の一端部の他主面が前記台座の一平面に接し、前記フレキシブルプリント回路基板の一端部側の端面が前記セラミック基板の側面と対向して配置された請求項１に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記フレキシブルプリント回路基板は、他主面に形成されたグラウンド層と穴あきスルーホールを介して電気的に接続されたクラウンドパッドを有し、
前記フレキシブルプリント回路基板のクラウンドパッドと前記セラミック基板のグラウンド配線層が金属線により電気的に接続された請求項３に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記フレキシブルプリント回路基板は、一主面に、信号配線層を挟み、一端部から他端部まで延在して形成され、前記信号配線層とによりコプレーナ線路を構成する一対のグラウンド配線層を有し、
前記フレキシブルプリント回路基板の一端部の他主面が前記台座の一平面に接し、前記フレキシブルプリント回路基板の一端部側の端面が前記セラミック基板の側面と対向して配置され、
前記フレキシブルプリント回路基板の一対のグラウンド配線層それぞれが金属線によって前記セラミック基板のグラウンド配線層と電気的に接続された請求項１に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記フレキシブルプリント回路基板は、他主面に一端部から他端部まで延在して形成され、一主面に形成された前記一対のグラウンド配線層それぞれと複数の穴あきスルーホールを介して電気的に接続されたグラウンド層を有し、
一方のグラウンド配線層と金属線の接続位置からセラミック基板に一番近い穴あきスルーホールの形成位置までの距離、及び他方のグラウンド配線層と金属線の接続位置からセラミック基板に一番近い穴あきスルーホールの形成位置までの距離が５００um以上である請求項５に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記フレキシブルプリント回路基板の厚さが５０umより厚く、前記セラミック基板より薄い請求項５又は請求項６に記載の光モジュール。
【請求項８】
ＦＰＣ挿入部が形成された円筒部と、この円筒部の一平面から直立された台座を有する金属ステム、
前記金属ステムの台座を覆い、前記金属ステムの円筒部の一平面の周辺部に開口端面が接して固定され、有底部にレンズが搭載された一端開放の筒状のレンズキャップ、
前記金属ステムの台座の一平面に搭載され、一主面に形成された信号配線層及びグラウンド配線層を有するセラミック基板、
前記セラミック基板の一主面に搭載され、前記セラミック基板の信号配線層と電気的に接続された信号端子と、前記セラミック基板のグラウンド配線層と電気的に接続されたグラウンド端子を有する光半導体素子、
一端部が前記金属ステムの円筒部のＦＰＣ挿入部を貫通して前記金属ステムの台座の一平面に対向し、他端部が前記金属ステムの外部に位置し、一主面に一端部から他端部まで延在して形成された信号配線層を有するフレキシブルプリント回路基板を備え、
前記フレキシブルプリント回路基板は、前記ＦＰＣ挿入部から前記円筒部の内側に位置し、前記台座の一平面に接触して固定される固定部と、この固定部から先端にかけて前記台座の一平面から遠ざかる方向に湾曲され、端面が前記セラミック基板の側面と対向して配置される湾曲部を具備し、
前記フレキシブルプリント回路基板の信号配線層は、前記フレキシブルプリント回路基板の基材の湾曲部の端面からせり出し、前記セラミック基板の信号配線層と接して電気的に接続される電極せり出し部が設けられた光モジュール。
【請求項９】
前記フレキシブルプリント回路基板は、一主面に、信号配線層を挟み、一端部から他端部まで延在して形成され、前記信号配線層とによりコプレーナ線路を構成する一対のグラウンド配線層を有し、
前記フレキシブルプリント回路基板の一対のグラウンド配線層はそれぞれ、前記フレキシブルプリント回路基板の基材の湾曲部の端面からせり出し、前記セラミック基板のグラウンド配線層と接して電気的に接続される電極せり出し部が設けられた請求項８に記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記フレキシブルプリント回路基板は、一主面に形成された信号配線層及び電源配線層の表面上に形成された上層基材と、前記金属ステムの円筒部のＦＰＣ挿入部に位置する上層基材の表面上に幅方向全域に亘って形成された表面グランド層と、前記金属ステムの円筒部のＦＰＣ挿入部に位置するフレキシブルプリント回路基板の両側面に形成され、他主面に形成されたグラウンド層と前記表面グランド層とを電気的に接続するキャスタレーションを有し、
前記フレキシブルプリント回路基板は、前記金属ステムの円筒部のＦＰＣ挿入部に位置する、他主面に形成されたグラウンド層と前記表面グランド層と前記キャスタレーションが前記金属ステムの円筒部とはんだである封止材により電気的に接続される請求項１又は請求項２記載の光モジュール。
【請求項１１】
前記光半導体素子の発光素子は端面出射型の半導体レーザである請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項１２】
前記光半導体素子は、さらに、前記レンズを透過した光を受光する受光素子を有する請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項１３】
前記光半導体素子の受光素子は端面受光型のフォトダイオードである請求項１２に記載の光モジュール。
【請求項１４】
ＦＰＣ挿入部が形成された円筒部と、この円筒部の一平面から直立された台座を有する金属ステム、
前記金属ステムの台座を覆い、前記金属ステムの円筒部の一平面の周辺部に開口端面が接して固定され、有底部にレンズが搭載された一端開放の筒状のレンズキャップ、
前記金属ステムの台座の一平面に搭載されたセラミック基板、
前記セラミック基板の一主面に搭載され、前記レンズを透過した光を受光する受光素子を有する光半導体素子、
前記セラミック基板の一主面又は前記金属ステムの台座の一平面に搭載され、前記受光素子からの出力を受ける信号入力端子と、信号出力端子を有する増幅器と、
一端部が前記金属ステムの円筒部のＦＰＣ挿入部を貫通して前記金属ステムの台座の一平面に対向し、他端部が前記金属ステムの外部に位置し、一主面に一端部から他端部まで延在して形成され、一端部にて金属線によって前記増幅器の信号出力端子と電気的に接続された信号配線層を有するフレキシブルプリント回路基板、
備えた光モジュール。
【請求項１５】
前記光半導体素子の受光素子は端面受光型のフォトダイオードであり、前記増幅器はトランスインピーダンスアンプである請求項１４に記載の光モジュール。
【請求項１６】
前記フレキシブルプリント回路基板は、他主面に一端部から他端部まで延在して形成されたグラウンド層を有し、
前記フレキシブルプリント回路基板の一端部の一部が前記セラミック基板の一部と重なり、前記フレキシブルプリント回路基板のグラウンド層が前記セラミック基板の一主面に形成されたグラウンド配線層と接して電気的に接続された請求項１４又は請求項１５に記載の光モジュール。
【請求項１７】
前記フレキシブルプリント回路基板は、他主面に一端部から他端部まで延在して形成されたグラウンド層を有し、
前記フレキシブルプリント回路基板の一端部の他主面が前記台座の一平面に接し、前記フレキシブルプリント回路基板の一端部側の端面が前記セラミック基板の側面と対向して配置された請求項１４又は請求項１５に記載の光モジュール。
【請求項１８】
前記フレキシブルプリント回路基板は、他主面に形成されたグラウンド層と穴あきスルーホールを介して電気的に接続されたクラウンドパッドを有し、
前記フレキシブルプリント回路基板のクラウンドパッドと前記セラミック基板の一主面に形成されたグラウンド配線層が金属線により電気的に接続された請求項１７記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光モジュールに係り、例えば、発光素子である光通信用の半導体レーザが搭載された光送信モジュール、受光素子である光通信用のフォトダイオードが搭載された光受信モジュール、光通信用の半導体レーザ及び光通信用のフォトダイオードが搭載された光送受信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として、特許文献１が知られている。
特に、特許文献１の図１４及びその関連記載部分に、次のような光モジュールが示されている。すなわち、ステムの表面に固定された台座に半導体レーザが固定される。変調電気信号を伝送するためのリード端子はステムを貫通し、封止ガラスによって貫通孔に保持され、内側にて台座に取り付けられた放熱用基板の表面に形成されたメタライズ配線にワイヤーを介して接続される。電力を供給するためのリード端子はステムを貫通し、ガラス材によって貫通孔に保持され、内側にて半導体レーザの出力をモニタするフォトダイオード等に接続される。グランドピンがステムに溶接されている。【０００３】
フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）は全体がステムの外側に配置され、ステムに接続されるグランドラインが形成されている。また、明確な記載はないものの、フレキシブル配線基板は、変調電気信号を伝送するためのリード端子と電力を供給するためのリード端子と、ステムの外側にてはんだにて接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１８８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示された光モジュールは、半導体レーザに対して供給する変調電気信号及び電力を、ステムを貫通したリード端子にて行なっているため、リード端子が細すぎると製造時に曲がりやすく、試験時に電気的なコンタクトをとることが困難である。
また、インピーダンスを左右する封止ガラスの誘電率、リード端子と封止ガラスの熱線膨張係数の差が適切であることが必要であり、設計自由度が低い。
一般的な５０Ωのインピーダンスを得るためには、封止ガラスのガラス比誘電率６．０、同軸構造の外導体となるステムの穴径１．２mmにおいて、リード端子の径が０．２mmとなり、曲がりやすく、量産性に劣るという問題がある。
さらに、リード端子のステムの内側に存在する部分がインダクタンス成分となり、高周波特性を劣化させるという問題もある。【０００６】
この発明は上記した問題点に鑑みてなされたものであり、金属ステムの構造が簡単にしてインピーダンス管理が容易であるとともに、高周波特性に優れた光モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る光モジュールは、ＦＰＣ挿入部が形成された円筒部と、この円筒部の一平面から直立された台座を有する金属ステム、
金属ステムの台座を覆い、金属ステムの円筒部の一平面の周辺部に開口端面が接して固定され、有底部にレンズが搭載された一端開放の筒状のレンズキャップ、
金属ステムの台座の一平面に搭載され、一主面に形成された信号配線層及びグラウンド配線層を有するセラミック基板、
セラミック基板の一主面に搭載され、セラミック基板の信号配線層と電気的に接続された信号端子と、セラミック基板のグラウンド配線層と電気的に接続されたグラウンド端子を有し、光をレンズ３０の方向に照射する発光素子を有する光半導体素子、
一端部が金属ステムの円筒部のＦＰＣ挿入部を貫通して金属ステムの台座の一平面に対向し、他端部が金属ステムの外部に位置し、一主面に一端部から他端部まで延在して形成され、一端部にて金属線によってセラミック基板の信号配線層と電気的に接続された信号配線層を有するフレキシブルプリント回路基板を備える。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、金属ステムの構造が簡単にしてインピーダンス管理が容易であり、優れた高周波特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光モジュールを示す、金属ステム１０及びレンズキャップ２０を断面表示した正面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る光モジュールを示す、レンズキャップ２０を断面表示した平面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る光モジュールを示す要部拡大平面図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る光モジュールを示す、金属ステム１０及びレンズキャップ２０を断面表示した正面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る光モジュールを示す、レンズキャップ２０を断面表示した平面図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る光モジュールにおけるセラミック基板４０とフレキシブルプリント回路基板７０との関係を示す要部拡大平面図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る光モジュールにおけるセラミック基板４０とフレキシブルプリント回路基板７０との関係を示す要部拡大断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る光モジュールの適用例を示す正面図である。
【図９】この発明の実施の形態４に係る光モジュールを示す、金属ステム１０及びレンズキャップ２０を断面表示した正面図である。
【図１０】この発明の実施の形態５に係る光モジュールを示す、金属ステム１０及びレンズキャップ２０を断面表示した正面図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係る光モジュールにおける金属ステム１０の円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂに位置する上層基材７０ｆの表面を示す平面図である。
【図１２】この発明の実施の形態５に係る光モジュールにおける金属ステム１０の円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂに位置する下層基材７０ｃの表面を示す平面図である。
【図１３】この発明の実施の形態５に係る光モジュールにおける金属ステム１０の円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂに位置する下層基材７０ｃの裏面を示す平面図である。
【図１４】この発明の実施の形態６に係る光モジュールを示す、金属ステム１０及びレンズキャップ２０を断面表示した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
この発明の形態１に係る光モジュールとして発光素子である光通信用の半導体レーザが搭載された光送信モジュール、つまり、半導体レーザモジュールを図１から図３に基づいて説明する。半導体レーザモジュールはTO-CANパッケージに光通信用の半導体レーザが搭載された構成である。
金属ステム１０は円板状の金属からなる円筒部１１と、この円筒部１１の一平面１１ａから垂直に直立された平板状の台座１２を備えている。円筒部１１は中央部にＦＰＣ挿入部１１ｂが形成されている。ＦＰＣ挿入部１１ｂは開口面が長方形状をした貫通孔である。台座１２の一平面１２ａはＦＰＣ挿入部１１ｂの図示下側に位置する開口端面と同一平面上にある。
円筒部１１と台座１２はこの実施の形態１では一体に形成したものであるが、別々に構成し、はんだ等にて固着し一体化し他者でも良い。
【００１１】
レンズキャップ２０は、一端が開放された、有底部２１と側壁部２２とを有する円筒状の金属によって形成される。レンズキャップ２０の有底部２１にはレンズ３０が搭載、つまり装着されるレンズ装着用開口部２１ａが形成されている。レンズ３０はレンズキャップ２０の内外にて気密性が維持されるように有底部２１のレンズ装着用開口部２１ａに装着される。
レンズキャップ２０の側壁部２２の端面、つまり一端開放端面２２ａは、金属ステム１０の円筒部１１の一平面１１ａにおける周端部に接してはんだ等によって固着される。その結果、レンズキャップ２０はその中空部２０ａに金属ステム１０の台座１２が配され、台座１２を覆う。また、一端開放端面２２ａにおいても、レンズキャップ２０の内外にて気密性が維持されるように、レンズキャップ２０の一端開放端面２２ａが金属ステム１０の円筒部１１の一平面１１ａに固定される。この固定、装着は製造工程の最後に行なわれる。
【００１２】
セラミック基板４０は金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに搭載、つまり装着される。セラミック基板４０の材料には、光半導体素子５０を構成する半導体レーザと熱線膨張係数が近い窒化アルミニウムが用いられる。セラミック基板４０の厚さは、セラミック基板４０と金属ステム１０の台座１２との熱膨張による応力が半導体レーザに伝わらないよう２００umである。なお、セラミック基板４０の厚さは２００um以上３００um以下であれば良い。
セラミック基板４０の一主面４０ａにレンズキャップ２０の有底部２１側の端部に、高周波信号を伝達するセラミック基板信号配線層４１（以下、簡略のため信号配線層４１と称す）、リターン電流が流れるセラミック基板グラウンド配線層４２（以下、簡略のためグラウンド配線層４２と称す）、光半導体素子５０を構成する半導体レーザを駆動するＩＣとのインピーダンスと整合をとるための５０Ωの終端抵抗４３、及び抵抗接続配線層４４が蒸着等により設けられている。半導体レーザを駆動するＩＣは、この実施の形態１では電界吸収型（EA：Electro-absorption）変調器である。
【００１３】
グラウンド配線層４２は、図３に示すように、セラミック基板４０の一主面４０ａに、有底部２１から円筒部１１への方向である長手方向に延在する中央線４２ａとこの中央線４２ａに間隔をあけて並行に配置された周辺線４２ｂと、セラミック基板４０の有底部２１側の端部（以下、一方の端部と称す）に周辺線４２ｂの端部から中央線４２ａを経由して周辺線４２ｂと逆側まで延在した端部線４２ｃとが形成されている。中央線４２ａ及び周辺線４２ｂは一方の端部とは逆側である他端まで延在していても良い。
信号配線層４１は、図３に示すように、セラミック基板４０の一主面４０ａの一方の端部に、中央線４２ａと周辺線４２ｂとの間に、中央線４２ａと周辺線４２ｂと絶縁されて形成されている。
【００１４】
抵抗接続配線層４４は、図３に示すように、セラミック基板４０の一主面４０ａの一方の端部に、端部線４２ｃの延在端部と対向した位置に中央線４２ａと絶縁されて形成されている。
終端抵抗４３は、図３に示すように、一端が抵抗接続配線層４４に接続され、他端がグラウンド配線層４２の端部線４２ｃの延在端部に接続されている。
セラミック基板４０の他主面４０ｂは金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに接して固着される。その結果、金属ステム１０の台座１２はセラミック基板４０に対して、放熱体としての機能を奏する。すなわち、光半導体素子５０及び終端抵抗４３による発熱は、セラミック基板４０を介して金属ステム１０の台座１２から円筒部１１に伝達されて外部に放熱される。
【００１５】
半導体レーザである光半導体素子５０（以下、発光素子５０ａと称す）は、セラミック基板４０の一主面４０ａに搭載される。半導体レーザは電界吸収型変調器集積レーザ（EML: Electro-absorption Modulator integrated with DFB Laser）が用いられる。電界吸収型変調器集積レーザは、電界吸収型変調器と分布帰還型（DFB： Distributed Feedback Bragg-Reflector）レーザで構成される。また、この実施の形態１では、電界吸収型変調器集積レーザの内部に分布帰還型レーザの背面光を受光して出力光をモニタするフォトダイオードが搭載、集積される。モニタを必要としないものであれば、フォトダイオードを集積しなくとも良い。
【００１６】
発光素子５０ａは上面にEA変調器パッドである信号端子５１とDFBレーザパッドである電源端子５２が設けられ、下面にグラウンド層により形成されるグラウンド端子５３が設けられている。
発光素子５０ａはレーザ光である光をレンズ３０の方向に照射し、レンズ３０を介して集光もしくは平行光に変換されて外部に光を照射する。
すなわち、発光素子５０ａから出射される光の方向は、金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａ、つまり実装面に対して水平方向である。したがって、水平方向に光が出射される端面出射型の半導体レーザに適した構造である。
【００１７】
信号端子５１は、内部にて電界吸収型変調器に電気的に接続され、外部に露出されたパッドであり、ワイヤボンディングによりセラミック基板４０の信号配線層４１に金からなる金属線６１により電気的に接続され、ワイヤボンディングによりセラミック基板４０の抵抗接続配線層４４に金からなる金属線６２により電気的に接続される。
電源端子５２は、各種電源、この例では直流電源が供給され、内部にて分布帰還型レーザなどに電気的に接続され、外部に露出されたパッドである。
グラウンド端子５３は、セラミック基板４０のグラウンド配線層４２の中央線４２ａと接して電気的に接続されるグラウンド層である。グラウンド端子５３はセラミック基板４０のグラウンド配線層４２の中央線４２ａに直接はんだ又は導電性接着剤等で電気的及び機械的に接続される。
【００１８】
フレキシブルプリント回路基板（FPC： Flexible printed circuits）７０は、一端部が金属ステム１０の円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂを貫通して前記金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに対向し、他端部が円筒部１１の外部に位置して配置される。フレキシブルプリント回路基板７０は、円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂにおいて、封止材８０を用いて封止される。封止材８０はガラス材であり、フレキシブルプリント回路基板７０と金属ステム１０の円筒部１１との間を気密に封止できる。
【００１９】
フレキシブルプリント回路基板７０の一端部の一部がセラミック基板４０の一部、つまり有底部２１とは逆側と重なり、固定される。セラミック基板４０はフレキシブルプリント回路基板７０の一端部の一部と金属ステム１０の台座１２と挟まれる構成となる。また、フレキシブルプリント回路基板７０は金属ステム１０の円筒部１１と台座１２との２点で固定される。
なお、データセンタのような管理された環境下において使用される光モジュールにあっては、円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂにおいて、封止材８０を用いて封止されたものでなくとも良い。
【００２０】
フレキシブルプリント回路基板７０は、一主面７０ａに一端部から他端部まで延在した、高周波信号を伝達する信号配線層７１と、この信号配線層７１と間隔をあけて並行に配置された、各種電源、この例では直流電源が供給される電源配線層７２が、他主面７０ｂの全域にグラウンド層７３が蒸着などにより形成されている。信号配線層７１は、この実施の形態１では、光通信用半導体レーザ用途として使用されるため、特性インピーダンス５０Ωの高周波線路とされている。なお、信号配線層７１及び電源配線層７２は線状の導体箔にて形成した伝送線路によって構成されるものでも良い。また、グラウンド層７３はグランド配線として機能する。
【００２１】
フレキシブルプリント回路基板７０は、一般的なポリイミドのほか、高周波信号の損失が小さい液晶ポリマ、テフロン（登録商標）といった材料が用いられる。また、フレキシブルプリント回路基板７０の厚さは、屈曲性、つまり、厚くすると固くなり実装性が悪くなるという観点と、インピーダンス設計の容易性、つまり、薄すぎると、特性インピーダンス５０Ωを得るための信号配線層７１の幅が製造公差の影響を強く受けるという観点から、５０umである。
【００２２】
信号配線層７１は、ワイヤボンディングによりセラミック基板４０の信号配線層４１に金からなる金属線６３により電気的に接続される。信号配線層７１は、セラミック基板４０の信号配線層４１を基準に金属線６３が許される範囲での最短化するように一主面７０ａの位置に実装される。
なお、フレキシブルプリント回路基板７０とセラミック基板４０との重なりにより、フレキシブルプリント回路基板７０の信号配線層７１とセラミック基板４０の信号配線層４１が対向配置させた場合、金属線６３による電気的接続を行なうのではなく、フレキシブルプリント回路基板７０にスルーホールを形成し、他主面７０ｂにスルーホールと電気的に接続されたランドを形成し、このランドをセラミック基板４０の信号配線層４１に接して電気的接続を行なっても良い。この場合、図３に示したセラミック基板４０の信号配線層４１をフレキシブルプリント回路基板７０の信号配線層７１の直下まで延長させるのが良い。
【００２３】
電源配線層７２は、ワイヤボンディングにより発光素子５０ａの電源端子５２に金からなる金属線６４により電気的に接続される。電源配線層７２は、発光素子５０ａの電源端子５２を基準に金属線６４が許される範囲での最短化するように一主面７０ａの位置に実装される。
グラウンド層７３は、他主面７０ｂにおいて金属パターンが露出して形成される。グラウンド層７３はセラミック基板４０のグラウンド配線層４２に直接はんだ又は導電性接着剤等で電気的及び機械的に接続される。
【００２４】
フレキシブルプリント回路基板７０の実装は、発光素子５０ａをセラミック基板４０に実装した後に行われるため、発光素子５０ａのグラウンド端子５３とセラミック基板４０のグラウンド配線層４２の接続にはんだを用いた場合、発光素子５０ａのグラウンド端子５３とセラミック基板４０のグラウンド配線層４２の接続に用いるはんだの融点よりも低い温度で行なう必要がある。したがって、発光素子５０ａのグラウンド端子５３とセラミック基板４０のグラウンド配線層４２の接続に用いるはんだを高融点のuSnはんだを用い、グラウンド層７３とセラミック基板４０のグラウンド配線層４２の接続にuSnはんだより低融点のSnAgCuはんだ又は硬化温度の低い導電性接着剤を用いる。
このように、フレキシブルプリント回路基板７０のグラウンド層７３とセラミック基板４０のグラウンド配線層４２とを直接電気的に接続した構成としたので、良好な高周波特性、及び接続強度が得られる。
【００２５】
上記した実施の形態１に係る半導体レーザモジュールでは、発光素子５０ａとして電界吸収型変調器集積レーザを用い、終端抵抗４３を設けた単相駆動（特性インピーダンス５０Ωのフレキシブルプリント回路基板７０に形成された信号配線層７１が１本のみ）の構成とした。この場合、セラミック基板４０に形成された終端抵抗４３の抵抗値は、帯域補償及び低駆動電圧動作といったフィルタ効果を得るために３０Ω〜７０Ωが用いられる。
【００２６】
また、セラミック基板４０に形成される信号配線層４１及びフレキシブルプリント回路基板７０に形成される信号配線層７１をそれぞれが１００オームの差動のペア配線とし、差動で動作する電界吸収型変調器集積レーザ（EML）あるいはマッハツェンダー変調器としてもよい。
さらに、セラミック基板４０に形成される信号配線層４１及びフレキシブルプリント回路基板７０に形成される信号配線層７１をそれぞれが５０オームの差動のペア配線とし、終端抵抗を必要としない変調レーザとしてもよい。
【００２７】
次に、このように構成された半導体レーザモジュールの製造方法について説明する。
工程１
ＦＰＣ挿入部１１ｂが形成された円筒部１１と、この円筒部１１の一平面１１ａから直立された台座１２を有する金属ステム１０、及び有底部２１にレンズ３０が搭載された一端開放の筒状のレンズキャップ２０を準備する。
【００２８】
さらに、一主面４０ａに信号配線層４１及びグラウンド配線層４２が形成されたセラミック基板４０に、分布帰還型レーザ及び電界吸収型変調器を備えた電界吸収型変調器集積レーザである発光素子５０ａが搭載されるとともに、必要な回路配線が行なわれたセラミック基板４０を準備する。発光素子５０ａのセラミック基板４０への搭載は、発光素子５０ａのグラウンド端子５３とセラミック基板４０のグラウンド配線層４２とがはんだ等により接着固定され、電気的及び機械的に接続されることにより行なわれる。
また、一主面７０ａに信号配線層７１及び電源配線層７２と他主面７０ｂに全域にグラウンド層７３が形成されたフレキシブルプリント回路基板７０を準備する。
【００２９】
工程２
発光素子５０ａが搭載されたセラミック基板４０を金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに搭載する。この搭載は一般的に知られている方法により、セラミック基板４０の他主面が台座１２の一平面１２ａに接着固定される。
一方、フレキシブルプリント回路基板７０は、一端部が金属ステム１０の円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂを貫通して前記金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに対向し、フレキシブルプリント回路基板の一端部の一部が前記セラミック基板の一部と重なり、他端部が円筒部１１の外部に位置して配置される。
【００３０】
この配置の際に、フレキシブルプリント回路基板７０の他主面７０ｂに形成されたグラウンド層７３と、セラミック基板４０の一主面４０ａに形成されたグラウンド配線層４２とがはんだ等により接着固定され、電気的及び機械的に接続される。
また、フレキシブルプリント回路基板７０は、円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂにおいて、封止材８０を用いて封止される。
封止材８０を用いた封止はレンズキャップ２０が円筒部１１に装着される前であるので、封止の際に発生するガスがセラミック基板４０及び発光素子５０ａなどに影響を及ぼすことがない。
【００３１】
このような状態において、ワイヤボンディングにより、発光素子５０ａの信号端子５１とセラミック基板４０の信号配線層４１が金属線６１により、発光素子５０ａの信号端子５１とセラミック基板４０の抵抗接続配線層４４が金属線６２により、フレキシブルプリント回路基板７０の信号配線層７１とセラミック基板４０の信号配線層４１が金属線６３により、フレキシブルプリント回路基板７０の電源配線層７２と発光素子５０ａの電源端子５２が金属線６４により、それぞれ電気的に接続される。
【００３２】
工程３
レンズキャップ２０は、レンズキャップ２０の側壁部２２の端面、つまり一端開放端面２２ａを、金属ステム１０の円筒部１１の一平面１１ａにおける周端部に接してはんだ等によって固着される。その結果、レンズキャップ２０はその中空部２０ａに金属ステム１０の台座１２が配され、台座１２及び発光素子５０ａが搭載されたセラミック基板４０並びにフレキシブルプリント回路基板７０の他端部を覆う。
【００３３】
次に、このように構成された実施の形態１に係る半導体レーザモジュールにおける効果について説明する。
まず、第１に、金属ステム１０を、ＦＰＣ挿入部１１ｂが形成された円板状の円筒部１１と、この円筒部１１の一平面１１ａから直立された台座１２を有する構成とし、一主面４０ａに信号配線層４１及びグラウンド配線層４２を有し、発光素子５０ａが搭載されるセラミック基板４０が金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに搭載され、一主面に一端部から他端部まで延在して形成される信号配線層７１及び電源配線層７２を有し、他主面にグラウンド層７３を有するフレキシブルプリント回路基板７０を、金属ステム１０の円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂを貫通して金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに対向し、他端部が金属ステム１０の外部に位置したものとしたので、
（ｉ）金属ステム１０を円筒部１１と台座１２という簡単な構造、つまり、フランジ及び段差等が無く単純な構造にでき、プレス加工で容易に製造でき、
（ii）フレキシブルプリント回路基板７０により、高周波信号及び電源をセラミック基板４０及び発光素子５０ａに直接供給する構成にしたので、インピーダンス管理が容易であるとともに、高周波特性に優れており、
（iii）発光素子５０ａをセラミック基板４０に搭載しているため、発光素子５０ａの良品をセラミック基板４０に搭載した状態で選別でき、
（iv）発光素子５０ａによる発熱は、セラミック基板４０を介して金属ステム１０の台座１２から円筒部１１に伝達されて外部に放熱でき、
（ｖ）発光素子５０ａの出力光は、金属ステム１０の円筒部１１と対向する位置に配置されるレンズ３０で集光もしくは平行光に変換される構成としてので、端面出射型レーザを用いることができる。
【００３４】
第２に、フレキシブルプリント回路基板７０の信号配線層７１がセラミック基板４０の信号配線層４１を基準に金属線６３が許される範囲での最短化するように一主面７０ａの位置に実装され、電源配線層７２が発光素子５０ａの電源端子５２を基準に金属線６４が許される範囲での最短化するように一主面７０ａの位置に実装されるので、高周波信号の劣化を抑制できる。
【００３５】
第３に、フレキシブルプリント回路基板７０のグラウンド層７３がセラミック基板４０のグラウンド配線層４２に直接はんだ又は導電性接着剤等で電気的及び機械的に接続されるので、リターン電流の経路は極めて短く、高周波特性に優れる。
【００３６】
第４に、セラミック基板４０を窒化アルミニウムにて構成し、発光素子５０ａをセラミック基板４０に搭載したので、発光素子５０ａが線膨張係数の一致したセラミック基板４０の上に搭載されるため、発光素子５０ａの信頼性に優れる。
【００３７】
第５に、フレキシブルプリント回路基板７０が、レンズキャップ２０が円筒部１１に装着される前に、円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂにおいて、封止材８０を用いて封止されるので、封止の際に発生するガスがセラミック基板４０及び発光素子５０ａなどに影響を及ぼすことがない。
【００３８】
実施の形態２．
この発明の形態２に係る光モジュールである半導体レーザモジュールを図４及び図５に基づいて説明する。
この発明の形態２に係る半導体レーザモジュールは、この発明の形態１に係る半導体レーザモジュールが、フレキシブルプリント回路基板７０の一端部の一部がセラミック基板４０の一部と重なり、フレキシブルプリント回路基板７０のグラウンド層７３がセラミック基板４０のグラウンド配線層４２と接して電気的に接続されているのに対して、フレキシブルプリント回路基板７０の一端部の他主面７０ｂが金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに接して配置され、フレキシブルプリント回路基板７０のグラウンド層とセラミック基板４０のグラウンド配線層４２が金属線６７及び金属線６８により電気的に接続されている点が異なる。
なお、図４及び図５中、図１から図３に付された符号と同一符号は、図１から図３に示されたものと同一又は相当部分を示す。
【００３９】
したがって、以下に実施の形態と相違する点を主体に説明する。
セラミック基板４０の一主面４０ａに高周波信号を伝達する信号配線層４１と、リターン電流が流れるグラウンド配線層４２と、５０Ωの終端抵抗４３と、抵抗接続配線層４４と、電源配線層４５が蒸着等により設けられている。
グラウンド配線層４２は、セラミック基板４０の一主面４０ａに、有底部２１側の端面（以下、一端面と称す）に沿って形成された端部線４２ｃと、端部線４２ｃの中央から円筒部１１側の端面（以下、他端面と称す）まで延在して形成された中央線４２ａと、端部線４２ｃの一端から他端面までセラミック基板４０の一側面に沿って延在して形成された周辺線４２ｂを有する。
【００４０】
信号配線層４１は、セラミック基板４０の一主面４０ａに、グラウンド配線層４２と離隔して電気的に絶縁され、中央線４２ａと周辺線４２ｂとの間に、セラミック基板４０の他端面まで延在して形成される。
電源配線層４５は、セラミック基板４０の一主面４０ａの他側面側に、抵抗接続配線層４４及び中央線４２ａと離隔して電気的に絶縁され、セラミック基板４０の他端面まで延在して形成される。
【００４１】
セラミック基板４０の信号配線層４１及び抵抗接続配線層４４はそれぞれ、ワイヤボンディングにより、発光素子５０ａの信号端子５１と金属線６１及び金属線６２により電気的に接続される。
セラミック基板４０のグラウンド配線層４２の中央線４２ａは、発光素子５０ａのグラウンド端子５３が直接はんだ又は導電性接着剤等で電気的及び機械的に接続される。
セラミック基板４０の電源配線層４５は、発光素子５０ａの電源端子５２と金属線６５により電気的に接続される。
【００４２】
フレキシブルプリント回路基板７０は、一端部が金属ステム１０の円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂを貫通して前記金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに対向し、かつ、台座１２の一平面１２ａに接して配置され、他端部が円筒部１１の外部に位置して配置される。すなわち、フレキシブルプリント回路基板７０の一端部側の他主面７０ｂは、台座１２の一平面１２ａと同一平面上に位置し、セラミック基板４０の他主面４０ｂと同一平面上に位置する。
【００４３】
また、ＦＰＣ挿入部１１ｂの下面も台座１２の一平面１２ａと同一平面上に位置する。
フレキシブルプリント回路基板７０は、円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂにおいて、封止材８０を用いて封止される。封止材８０はガラス材であり、フレキシブルプリント回路基板７０と金属ステム１０の円筒部１１との間を気密に封止できる。
なお、データセンタのような管理された環境下において使用される光モジュールにあっては、円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂにおいて、封止材８０を用いて封止されたものでなくとも良い。
【００４４】
フレキシブルプリント回路基板７０の一端部側の端面とセラミック基板４０の他側面とは接しているのが好ましく、１５０um以下にするのが良い。
したがって、フレキシブルプリント回路基板７０及びセラミック基板４０は、金属ステム１０の台座１２に直接実装され、はんだ又は導電性接着剤にて金属ステム１０の台座１２の一主面４０ａに接合され、固定される。
【００４５】
フレキシブルプリント回路基板７０は、一主面７０ａに一端部から他端部まで延在した、高周波信号を伝達する信号配線層７１と、この信号配線層７１と間隔をあけて並行に配置された、各種電源、この例では直流電源が供給される電源配線層７２が、他主面７０ｂの全域にグラウンド層７３が形成されている。また、フレキシブルプリント回路基板７０は、一端部の一主面７０ａに、貫通する穴の側面がメタライズされた穴あきスルーホール（図示せず）を介してグラウンド層７３に電気的に接続されるグラウンドパッド層７４及びグラウンドパッド層７５が蒸着などにより形成されている。グラウンド層７３とグラウンドパッド層７４及びグラウンドパッド層７５はグランド配線として機能する。
【００４６】
この実施の形態２では、信号配線層７１は特性インピーダンス５０Ωのマイクロストリップ線路を形成し、その線路幅は１００umである。
フレキシブルプリント回路基板７０は、一般的なポリイミドのほか、高周波信号の損失が小さい液晶ポリマ、テフロン（登録商標）といった材料が用いられ、厚さが５０umである。フレキシブルプリント回路基板７０の厚さは、５０umより厚く、セラミック基板４０の厚さ、最大３００um未満であれば良い。
【００４７】
信号配線層７１は、ワイヤボンディングによりセラミック基板４０の信号配線層４１に金からなる金属線６３により電気的に接続される。信号配線層７１は、セラミック基板４０の信号配線層４１を基準に信号配線層４１と同一直線上に形成される。これにより、金属線６３を極力短くでき、高周波特性の劣化を防ぐことができる。
電源配線層７２は、ワイヤボンディングによりセラミック基板４０の電源配線層４５に金からなる金属線６６により電気的に接続される。電源配線層７２は、セラミック基板４０の電源配線層４５を基準に電源配線層４５と同一直線上に形成される。これにより、金属線６６を極力短くできる。
【００４８】
グラウンドパッド層７４及びグラウンドパッド層７５はそれぞれ、セラミック基板４０のグラウンド配線層４２の中央線４２ａ及び周辺線４２ｂに金からなる金属線６７及び金属線６８により電気的に接続される。グラウンドパッド層７４及びグラウンドパッド層７５はそれぞれ、セラミック基板４０のグラウンド配線層４２の中央線４２ａ及び周辺線４２ｂを基準に中央線４２ａ及び周辺線４２ｂと同一直線上に形成される。これにより、金属線６７及び金属線６８を極力短くでき、高周波特性の劣化を防ぐことができる。
【００４９】
また、グラウンドパッド層７４及びグラウンドパッド層７５とグラウンド層７３を接続するスルーホールの形成位置は、リターン電流をグラウンド層７３に流すため、リターン電流の経路となる穴あきスルーホールを、高周波特性を確保するためにグラウンドパッド層７４及びグラウンドパッド層７５における金属線６７及び金属線６８の接続位置に極力近づけている。
極力近づけることにより、フレキシブルプリント回路基板７０を金属ステム１０の台座１２に、はんだ又は導電性接着剤にて接合する際、はんだ又は導電性接着剤が穴あきスルーホールを介してフレキシブルプリント回路基板７０の一主面７０ａに流出され、金属線６７及び金属線６８のグラウンドパッド層７４及びグラウンドパッド層７５への接続を阻害する恐れがある場合は、金属ペーストをスルーホールに充填した、充填スルーホールを用いる。
【００５０】
このように構成された実施の形態２に係る半導体レーザモジュールにおいても、次のような効果を奏する。
上記に示した、この発明の実施の形態１に係る半導体レーザモジュールにおける第１の（ｉ）から（Ｖ）及び第４の効果並びに第５の効果に加えて以下のような効果を奏する。
すなわち、第６に、フレキシブルプリント回路基板７０の一端部側の他主面７０ｂとセラミック基板４０の他主面４０ｂとを台座１２の一平面１２ａと同一平面上に位置させて金属ステム１０の台座１２に直接実装し、はんだ又は導電性接着剤にて金属ステム１０の台座１２の一主面４０ａに接合され、固定したものとしたので、セラミック基板４０の大きさを、実施の形態１に係る半導体レーザモジュールにおけるセラミック基板４０の大きさより、小さくできる。
【００５１】
第７に、フレキシブルプリント回路基板７０の一端部側の端面とセラミック基板４０の他側面との隙間が０から１５０umであるのに加えて、フレキシブルプリント回路基板７０の信号配線層７１がセラミック基板４０の信号配線層４１を基準に信号配線層４１と同一直線上に形成したので、金属線６３を極力短くでき、高周波特性の劣化を防ぐことができる。
第８に、フレキシブルプリント回路基板７０のグラウンドパッド層７４及びグラウンドパッド層７５はそれぞれ、セラミック基板４０のグラウンド配線層４２の中央線４２ａ及び周辺線４２ｂを基準に中央線４２ａ及び周辺線４２ｂと同一直線上に形成したので、金属線６７及び金属線６８を極力短くでき、リターン電流の経路は極めて短く、高周波特性に優れる。
【００５２】
実施の形態３．
この発明の形態３に係る光モジュールである半導体レーザモジュールを図６及び図７に基づいて説明する。
この発明の形態３に係る半導体レーザモジュールは、この発明の形態２に係る半導体レーザモジュールにおけるフレキシブルプリント回路基板７０の構造が異なるだけであり、その他の点については同じである。
なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００５３】
フレキシブルプリント回路基板７０は、一主面７０ａに一端部から他端部まで延在した、高周波信号を伝達する信号配線層７１と、この信号配線層７１と間隔をあけて並行に配置された、各種電源、この例では直流電源が供給される電源配線層７２と、リターン電流が流れる一対のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７が、電源配線層７２−グラウンド配線層７６−信号配線層７１−グラウンド配線層７７の順に並行に蒸着又は導体箔などによって形成され、他主面７０ｂの全域にグラウンド層７３が蒸着などによって形成されている。
【００５４】
また、フレキシブルプリント回路基板７０は、信号配線層７１とグラウンド層７３との間には弱い結合が存在するため、この実施の形態３では、グラウンド配線層７６とグラウンド層７３とを長手方向に等間隔に配置された複数の穴あきスルーホール７８（１）〜７８（ｎ）によって電気的に接続し、グラウンド配線層７７とグラウンド層７３とを長手方向に等間隔に配置された複数の穴あきスルーホール７９（１）〜７９（ｎ）によって電気的に接続している。
【００５５】
複数の穴あきスルーホール７８（１）〜７８（ｎ）のうちの、セラミック基板４０に一番近い穴あきスルーホール７８（１）の形成位置は、グラウンド配線層７６と金属線６７の接続位置より、円筒部１１側に５００um（０．５mm）離れている。つまり、上記接続位置から上記形成位置までの距離Ｌは５００um（０．５mm）である。
また、複数の穴あきスルーホール７９（１）〜７９（ｎ）のうちの、セラミック基板４０に一番近い穴あきスルーホール７９（１）の形成位置は、グラウンド配線層７７と金属線６８の接続位置より、円筒部１１側に５００um（０．５mm）離れている。つまり、上記接続位置から上記形成位置までの距離Ｌは５００um（０．５mm）である。
【００５６】
なお、上記接続位置から上記形成位置までの距離Ｌは少なくとも５００umあればよい。すなわち、５００um以上あれば、フレキシブルプリント回路基板７０を金属ステム１０の台座１２に、はんだ又は導電性接着剤９０にて接合する際、図７に示すようにはんだ又は導電性接着剤９０ａが穴あきスルーホール７８（１）〜７８（ｎ）及び穴あきスルーホール７９（１）〜７９（ｎ）を介してフレキシブルプリント回路基板７０の一主面７０ａに流出されたとしても、金属線６７及び金属線６８のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７への接続を阻害する恐れがない。
【００５７】
フレキシブルプリント回路基板７０は、一般的なポリイミドのほか、高周波信号の損失が小さい液晶ポリマ、テフロン（登録商標）といった材料が用いられ、比誘電率が３．２、厚さＴが２００um（図７参照）である。なお、フレキシブルプリント回路基板７０の厚さＴは５０umより厚く、好ましくは１００um以上、セラミック基板４０の厚さ、最大３００um未満であれば良い。
【００５８】
フレキシブルプリント回路基板７０の厚さＴを５０umより厚く、好ましくは１００um以上３００um未満としたことにより、フレキシブルプリント回路基板７０を金属ステム１０の台座１２に、はんだ又は導電性接着剤９０にて接合する際、はんだ又は導電性接着剤９０ａが穴あきスルーホール７８（１）〜７８（ｎ）及び穴あきスルーホール７９（１）〜７９（ｎ）を介してフレキシブルプリント回路基板７０の一主面７０ａに流出することを抑制できる。
また、フレキシブルプリント回路基板７０の厚さＴを厚くしたことにより、信号配線層７１とグラウンド層７３との間の結合が高周波特性に及ぼす影響に対して無視できるほど弱くなると、穴あきスルーホール７８（１）〜７８（ｎ）及び穴あきスルーホール７９（１）〜７９（ｎ）を形成しなくても良い。
【００５９】
さらに、フレキシブルプリント回路基板７０を大きく曲げる必要がない、図８に示すようなフレキシブルプリント回路基板７０と、フレキシブルプリント回路基板７０の他端部に電気的に接続されるプリント回路板（PCB：printed circuit board）１００との間に平行もしくは低い段差の位置関係にある適用例に、上記した厚さＴの厚さが厚いフレキシブルプリント回路基板７０を適用した場合、フレキシブルプリント回路基板７０の信頼性が向上する。
【００６０】
信号配線層７１は一対のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７の間に形成されるため、一対のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７とにより、特性インピーダンス５０Ωのグランド−信号線−グランド（ＧＳＧ）タイプのコプレーナ線路を形成する。信号配線層７１は、図７に示すように、コプレーナ線路を形成するため、信号配線層７１の線路幅Ｗが１００umであり、また、信号配線層７１とグラウンド配線層７６との間隔Ｄ、及び信号配線層７１とグラウンド配線層７７との間隔Ｄはともに５０umである。
【００６１】
このように構成された実施の形態３に係る半導体レーザモジュールにおいても、次のような効果を奏する。
上記に示した実施の形態２に係る半導体レーザモジュールと同様に、この発明の実施の形態１に係る半導体レーザモジュールにおける第１の（ｉ）から（Ｖ）及び第４の効果並びに第５の効果と、この発明の実施の形態２に係る半導体レーザモジュールにおける第６の効果から第８の効果に加えて以下のような効果を奏する。
【００６２】
すなわち、第９に、フレキシブルプリント回路基板７０のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７はそれぞれ、セラミック基板４０のグラウンド配線層４２の中央線４２ａ及び周辺線４２ｂを基準に中央線４２ａ及び周辺線４２ｂと同一直線上に形成したので、金属線６７及び金属線６８を極力短くでき、リターン電流の経路は極めて短く、高周波特性に優れる。
【００６３】
第１０に、信号配線層７１と一対のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７により、特性インピーダンス５０Ωのグランド−信号線−グランド（ＧＳＧ）タイプのコプレーナ線路を形成するフレキシブルプリント回路基板７０において、フレキシブルプリント回路基板７０の厚さＴが５０umより厚く、好ましくは１００um以上３００um未満（セラミック基板４０の厚さ未満）としたことにより、フレキシブルプリント回路基板７０を金属ステム１０の台座１２に、はんだ又は導電性接着剤９０にて接合する際、はんだ又は導電性接着剤９０ａが穴あきスルーホール７８（１）〜７８（ｎ）及び穴あきスルーホール７９（１）〜７９（ｎ）を介してフレキシブルプリント回路基板７０の一主面７０ａに流出することを抑制できる。
【００６４】
また、厚さＴが厚いフレキシブルプリント回路基板７０としたので、フレキシブルプリント回路基板７０の一主面７０ａとセラミック基板４０の一主面４０ａの平面位置段差を小さくでき、金属線６３、金属線６６、金属線６７、及び金属線６８の長さを短くでき、高周波特性に優れる。
さらに、フレキシブルプリント回路基板７０とプリント回路板１００との間に平行もしくは低い段差の位置関係にある適用例に、厚さＴが厚いフレキシブルプリント回路基板７０を適用した場合、フレキシブルプリント回路基板７０の信頼性が向上する。
【００６５】
第１１に、信号配線層７１と一対のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７により、特性インピーダンス５０Ωのグランド−信号線−グランド（ＧＳＧ）タイプのコプレーナ線路を形成するフレキシブルプリント回路基板７０において、グラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７それぞれとグラウンド層７３との間を穴あきスルーホール７８（１）〜７８（ｎ）及び穴あきスルーホール７９（１）〜７９（ｎ）により接続したので、信号配線層７１とグラウンド層７３との間存在する弱い結合による影響を抑制できる。
【００６６】
かつ、グラウンド配線層７６と金属線６７の接続位置からセラミック基板４０に一番近い穴あきスルーホール７８（１）の形成位置までの距離Ｌ、及びグラウンド配線層７７と金属線６８の接続位置からセラミック基板４０に一番近い穴あきスルーホール７９（１）の形成位置までの距離Ｌを５００um以上にしたので、フレキシブルプリント回路基板７０を金属ステム１０の台座１２に、はんだ又は導電性接着剤９０にて接合する際、はんだ又は導電性接着剤９０ａが穴あきスルーホール７８（１）及び穴あきスルーホール７９（１）を介してフレキシブルプリント回路基板７０の一主面７０ａに流出されたとしても、金属線６７及び金属線６８のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７への接続を阻害する恐れがない。
【００６７】
実施の形態４．
この発明の形態４に係る光モジュールである半導体レーザモジュールを図９に基づいて説明する。
この発明の形態４に係る半導体レーザモジュールは、この発明の形態２及び実施の形態３に係る半導体レーザモジュールにおけるフレキシブルプリント回路基板７０の構造が異なるだけであり、その他の点については同じである。
すなわち、実施の形態２及び実施の形態３に係る半導体レーザモジュールにおけるフレキシブルプリント回路基板７０に対して、信号配線層７１を基材７０ｃの一端部側の端面からせり出した電極せり出し部７１ａを設け、この電極せり出し部７１ａをセラミック基板４０に形成された信号配線層４１に直接はんだにて接続したものである。この点を主体に以下に説明する。
なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００６８】
フレキシブルプリント回路基板７０に形成された高周波信号を伝達する信号配線層７１は、基材７０ｃの一端部から他端部まで延在し、さらに基材７０ｃの一端部からせり出した電極せり出し部７１ａを有する。
フレキシブルプリント回路基板７０の基材７０ｃの一端部側の端面とセラミック基板４０の他側面とは接しているのが好ましく、１５０um以下にするのが良い。
【００６９】
フレキシブルプリント回路基板７０は、一端部に固定部７０ｄと固定部７０ｄから先端にかけての湾曲部７０ｅを有する。
フレキシブルプリント回路基板７０は、一端部が金属ステム１０の円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂを貫通して前記金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに対向して配置され、他端部が円筒部１１の外部に位置して配置される。円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂから円筒部１１の内側に位置する固定部７０ｄは台座１２の一平面１２ａに接し、固定部７０ｄに位置する他主面７０ｂが、台座１２の一平面１２ａと同一平面上に位置し、セラミック基板４０の他主面４０ｂと同一平面上に位置する。
フレキシブルプリント回路基板７０の固定部７０ｄが台座１２の一平面１２ａに接触し、はんだ又は導電性接着剤により固定される。
【００７０】
フレキシブルプリント回路基板７０の湾曲部７０ｅは、台座１２の一平面１２ａから遠ざかる方向に湾曲され、フレキシブルプリント回路基板７０の基材７０ｃの一端部側の端面とセラミック基板４０の他側面とが対向し、信号配線層７１の電極せり出し部７１ａがセラミック基板４０の信号配線層４１に、湾曲部７０ｅ自身の湾曲した形状からまっすぐに戻ろうとする反発力により、信号配線層４１の方向に力が加わった状態で接触する。
反発力が弱い場合は、電極せり出し部７１ａとセラミック基板４０の信号配線層４１とをはんだ又は導電性接着剤を用いて直接電気的に接続させる。
【００７１】
セラミック基板４０のグラウンド配線層４２からのフレキシブルプリント回路基板７０のリターン経路は、実施の形態２に係る半導体レーザモジュールと同様に、一端部の一主面７０ａに穴あきスルーホール（図示せず）を介してグラウンド層７３に電気的に接続されるグラウンドパッド層７４及びグラウンドパッド層７５を設けた構造でも良い。
【００７２】
セラミック基板４０のグラウンド配線層４２からのフレキシブルプリント回路基板７０のリターン経路は、実施の形態３に係る半導体レーザモジュールと同様に、一主面７０ａに形成された、信号配線層７１を間に挟むリターン電流が流れる一対のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７を設けた構造でも良い。
信号配線層７１とによりコプレーナ線路を構成する一対のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７を有する構成とした場合、信号配線層７１と同様に、グラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７それぞれが、基材７０ｃの一端部から他端部まで延在し、さらに基材７０ｃの一端部からせり出した電極せり出し部を有する構造にする。
【００７３】
グラウンド配線層７６の電極せり出し部は、セラミック基板４０のグラウンド配線層４２の中央線４２ａに、湾曲部７０ｅ自身の反発力により、信号配線層４１の方向に力が加わった状態で接触し、電気的に接続される。
また、グラウンド配線層７７の電極せり出し部は、セラミック基板４０のグラウンド配線層４２の周辺線４２ｂに、湾曲部７０ｅ自身の反発力により、信号配線層４１の方向に力が加わった状態で接触し、電気的に接続される。
この場合も、反発力が弱い場合は、電極せり出し部とセラミック基板４０のグラウンド配線層４２の中央線４２ａ、及び電極せり出し部とセラミック基板４０のグラウンド配線層４２の周辺線４２ｂとをはんだ又は導電性接着剤を用いて直接電気的に接続させる。
【００７４】
このように構成された実施の形態４に係る半導体レーザモジュールにおいても、この発明の実施の形態２もしく実施の形態３に係る半導体レーザモジュールと同様の効果に加えて次のような効果を奏する。
すなわち、第１２に、フレキシブルプリント回路基板７０の信号配線層７１が、その電極せり出し部７１ａによりセラミック基板４０の信号配線層４１に直接電気的に接続されるため、高周波特性の劣化を防ぐことができ、より高速の信号伝達が可能である。
【００７５】
また、信号配線層７１とによりコプレーナ線路を構成する一対のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７を有する構成としたフレキシブルプリント回路基板７０を用いた場合、一対のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７それぞれが、それらの電極せり出し部によりセラミック基板４０のグラウンド配線層４２の中央線４２ａ及び周辺線４２ｂに直接電気的に接続されるため、高周波特性の劣化を防ぐことができ、より高速の信号伝達が可能である。
【００７６】
実施の形態５．
この発明の形態５に係る光モジュールである半導体レーザモジュールを図１０から図１３に基づいて説明する。
この発明の形態５に係る半導体レーザモジュールは、この発明の形態２に係る半導体レーザモジュールにおけるフレキシブルプリント回路基板７０の構造が異なるだけであり、その他の点については同じである。
すなわち、実施の形態２に係る半導体レーザモジュールにおけるフレキシブルプリント回路基板７０に対して、一主面に形成された信号配線層７１及び電源配線層７２の表面に上層基材７０ｆを形成し、上層基材７０ｆの表面に表面グランド層７３ａを形成した金属層が３層構造のフレキシブルプリント回路基板７０としたものである。この点を主体に以下に説明する。
なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００７７】
フレキシブルプリント回路基板７０は、一主面７０ａに一端部から他端部まで延在した、高周波信号を伝達する信号配線層７１と、この信号配線層７１と間隔をあけて並行に配置された、各種電源、この例では直流電源が供給される電源配線層７２が、他主面７０ｂの全域にグラウンド層７３が蒸着などにより形成されている。信号配線層７１及び電源配線層７２は下層基材７０ｃの表面に形成される金属層であり、グラウンド層７３は下層基材７０ｃの裏面に形成される金属層である。金属ステム１０の円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂに位置するグラウンド層７３は絶縁体などで覆われておらず、露出している。
フレキシブルプリント回路基板７０は、下層基材７０ｃの表面上に上層基材７０ｆが形成される。
下層基材７０ｃ及び上層基材７０ｆともに、ポリイミドのほか、高周波信号の損失が小さい液晶ポリマ、テフロン（登録商標）といった材料が用いられる。
【００７８】
フレキシブルプリント回路基板７０は、金属ステム１０の円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂに位置する上層基材７０ｆの表面上に幅方向全域に亘って表面グランド層７３ａが形成される。この表面グランド層７３ａは上層基材７０ｆの表面に形成される金属層であり、絶縁体などで覆われておらず、露出している。
フレキシブルプリント回路基板７０は、金属ステム１０の円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂに位置するフレキシブルプリント回路基板７０の両側面、つまり、下層基材７０ｃ及び上層基材７０ｆの両側面が凹部形状を加工され、この凹部形状の側面にメタライズされ、グラウンド層７３と表面グランド層７３ａとを電気的に接続するキャスタレーション１１０が形成される。キャスタレーション１１０は絶縁体などで覆われておらず、露出している。
【００７９】
フレキシブルプリント回路基板７０は、一端部が金属ステム１０の円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂを貫通して前記金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに対向し、かつ、台座１２の一平面１２ａに接して配置され、他端部が円筒部１１の外部に位置して配置される。
フレキシブルプリント回路基板７０は、金属ステム１０の台座１２に直接実装され、はんだ又は導電性接着剤にて金属ステム１０の台座１２の一主面４０ａに接合され、固定される。
【００８０】
フレキシブルプリント回路基板７０は、円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂにおいて、封止材８０を用いて封止される。
封止材８０ははんだであり、フレキシブルプリント回路基板７０と金属ステム１０の円筒部１１との間を気密に封止できる。
また、フレキシブルプリント回路基板７０のグラウンド層７３、表面グランド層７３ａ、及びキャスタレーション１１０は、金属ステム１０の円筒部１１とはんだである封止材８０と電気的に接続される。
フレキシブルプリント回路基板７０は、金属ステム１０の円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂに位置する部分において、グラウンド層７３、表面グランド層７３ａ、及びキャスタレーション１１０によって周囲が金属に囲われ、グラウンドにされる。その結果、ＦＰＣ挿入部１１ｂに位置する信号配線層７１は完全に外部から絶縁され、封止材８０の影響を受けず、安定した信号配線層７１のインピーダンスが得られる。
また、封止材８０としてはんだを使うので、封止材８０で問題となる水分子の透過を回避でき、半導体レーザである発光素子５０ａの信頼性が向上する。
【００８１】
なお、フレキシブルプリント回路基板７０の信号配線層７１は、上層基材７０ｆの表面に形成された信号配線パッド７１ｂに穴あきスルーホール７１ｃを介して電気的に接続される。信号配線パッド７１ｂは、セラミック基板４０の信号配線層４１に金属線６９により電気的に接続される。
同様に、図示していないが、フレキシブルプリント回路基板７０の電源配線層７２も、上層基材７０ｆの表面に形成された電源配線パッドに穴あきスルーホールを介して電気的に接続される。電源配線パッドは、セラミック基板４０の電源配線層４５に金属線により電気的に接続される。
【００８２】
このように構成された実施の形態３に係る半導体レーザモジュールにおいても、次のような効果を奏する。
上記に示した実施の形態２に係る半導体レーザモジュールと同様に、この発明の実施の形態１に係る半導体レーザモジュールにおける第１の（ｉ）から（Ｖ）及びび第４の効果並びに第５の効果、並びにこの発明の実施の形態１に係る半導体レーザモジュールにおける第６の効果に加えて次のような効果を奏する。
【００８３】
すなわち、第１３に、金属ステム１０の円筒部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂに位置する部分において、グラウンド層７３、表面グランド層７３ａ、及びキャスタレーション１１０によって周囲を金属によって完全に囲い、かつ、封止材８０としてはんだを用いたので、ＦＰＣ挿入部１１ｂにおける気密性が向上して発光素子５０ａの信頼性が向上するとともに、安定した信号配線層７１のインピーダンスが得られる。
【００８４】
なお、この発明の実施の形態５に係る半導体レーザモジュールは、実施の形態２に係る半導体レーザモジュールに金属層が３層構造のフレキシブルプリント回路基板７０を適用したものを示したが、実施の形態１、実施の形態３、実施の形態４に係る半導体レーザモジュールに金属層が３層構造のフレキシブルプリント回路基板７０を適用したものでも良い。
【００８５】
実施の形態６．
この発明の形態６に係る光モジュールである受光素子である光通信用のフォトダイオードが搭載された光受信モジュールを図１４に基づいて説明する。
この発明の形態６に係る光モジュールは、この発明の実施の形態１から実施の形態５に係る光モジュールが光半導体素子５０として発光素子である半導体レーザを用いたものとしたが、光半導体素子５０として受光素子である端面受光型のフォトダイオード（PD：Photodiode）、具体的には導波路型フォトダイオードを用いたものであり、その他の点については同じである。
以下に、この発明の実施の形態１に係る光モジュールにおける光半導体素子５０として導波路型フォトダイオードを用いた例を説明する。
なお、なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
また、この発明の実施の形態２から実施の形態５に係る光モジュールにおける光半導体素子５０として導波路型フォトダイオードを用いた例も、この発明の実施の形態２に係る光モジュールにおける光半導体素子５０として導波路型フォトダイオードを用いた例と同様である。
【００８６】
光半導体素子５０（以下、受光素子５０ｂと称す）は、先行文献「M. Nakaji ,et al, Highly reliable wave-guide photodiode with wide bandwidth of 50 GHz at the low operation voltage of -1.5 V, Optical Fiber Communications Conference, 2003.」に示された導波路型フォトダイオードである。
受光素子５０ｂは、上面にアノード電極端子である電源端子５４とカソード電極端子である信号出力端子５５が設けられている。
受光素子５０ｂは受光面がレンズ３０の方向に向いてセラミック基板４０の一主面４０ａに搭載され、外部からの光がレンズ３０を透過して集光もしくは平行光に変換された光を受光する。
【００８７】
増幅器であるトランスインピーダンスアンプ（TIA：Transimpedance Amplifier）１２０が受光素子５０ｂに近接してセラミック基板４０の一主面４０ａに搭載される。
トランスインピーダンスアンプ１２０は、上面に受光素子５０ｂに電力を供給するための電源端子１２１と、受光素子５０ｂからの出力電流を受ける信号入力端子１２２と、入力された出力電流を電圧に変換、増幅して出力する差動対の信号出力端子１２３及び信号出力端子１２４が設けられている。
【００８８】
受光素子５０ｂの電源端子５４はトランスインピーダンスアンプ１２０の電源端子１２１にワイヤボンディングにより金からなる金属線１３１により電気的に接続される。
受光素子５０ｂの信号出力端子５５はトランスインピーダンスアンプ１２０の信号入力端子１２２にワイヤボンディングにより金からなる金属線１３２により電気的に接続される。
トランスインピーダンスアンプ１２０の差動対の信号出力端子１２３及び信号出力端子１２４それぞれは、フレキシブルプリント回路基板７０の一主面７０ａに一端部から他端部まで延在した並行に形成され、入力信号を伝達する差動対の信号配線層７１ｄ及び信号配線層７１ｅに対応して、ワイヤボンディングにより金からなる金属線１３３及び金属線１３４により電気的に接続される。
【００８９】
なお、この実施の形態６では、トランスインピーダンスアンプ１２０をセラミック基板４０の一主面４０ａに搭載したものとしたが、受光素子５０ｂと近接して配置されるのであれば、金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａ上、もしくはフレキシブルプリント回路基板７０の一主面７０ａ上に搭載しても良い。
【００９０】
このように構成された実施の形態６に係る光モジュールにおいても、この発明の実施の形態１に係る光モジュールと同様の効果を奏する。
また、この発明の実施の形態２から実施の形態５に係る光モジュールにおける光半導体素子５０として導波路型フォトダイオードを用いた場合も、それぞれ実施の形態２から実施の形態５に係る光モジュールと同様の効果を奏する。
【００９１】
また、この発明の実施の形態６に係る光モジュールは、受光素子５０ｂ及びトランスインピーダンスアンプ１２０をセラミック基板４０の一主面４０ａに搭載したものとしたが、さらに、この発明の実施の形態２から実施の形態５に係る光モジュールに示した発光素子５０ａをセラミック基板４０の一主面４０ａに搭載しても良い。
すなわち、光通信用の半導体レーザ及びフォトダイオードが搭載された光送受信モジュールである。
【００９２】
光送受信モジュールにおいては、セラミック基板４０の一主面４０ａに発光素子５０ａ、受光素子５０ｂ及びトランスインピーダンスアンプ１２０が搭載される。
この場合、フレキシブルプリント回路基板７０の一主面７０ａに、発光素子５０ａ用の信号配線層７１と、受光素子５０ｂ用の信号配線層７１ｄ及び信号配線層７１ｅが並行して形成される。
【００９３】
なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
この発明に係る光モジュールは、実施の形態１から実施の形態５に示したもののように、光通信用の光送信モジュールとして利用でき、実施の形態６に示したもののように、光通信用の光受信モジュールとして利用でき、両者が発光素子及び受光素子両者が搭載された光送受信モジュールとして利用できる。
【符号の説明】
【００９５】
１０  金属ステム、１１  円筒部、１１ａ  一平面、１１ｂ  ＦＰＣ挿入部、１２  台座、２０  レンズキャップ、２１  有底部、２２  側壁部、２２ａ  一端開放端面、３０  レンズ、４０  セラミック基板、４０ａ  一主面、４０ｂ  他主面、４１  信号配線層、４２  グラウンド配線層、４３  終端抵抗、４４  抵抗接続配線層、５０  光半導体素子、５０ａ  発光素子、５０ｂ  受光素子、５１  信号端子、５２  電源端子、５３  グラウンド端子、６１〜６４  金属線、７０  フレキシブルプリント回路基板、７０ａ  一主面、７０ｂ  他主面、７０ｃ  基材（下層基材）、７０ｄ  固定部、７０ｅ  湾曲部、７０ｆ  上層基材、７１  信号配線層、７１ａ  電極せり出し部、７１ｄ  信号配線層、７１ｅ  信号配線層、７２  電源配線層、７３  グラウンド層、７３ａ  表面グランド層、７４  グラウンドパッド層、７５  グラウンドパッド層、７６  グラウンド配線層、７７  グラウンド配線層、７８（１）〜７８（ｎ）  穴あきスルーホール、７９（１）〜７９（ｎ）  穴あきスルーホール、８０  封止材、１１０  キャスタレーション。
【図１】
2020240738.tif 000003
【図２】
2020240738.tif 000004
【図３】
2020240738.tif 000005
【図４】
2020240738.tif 000006
【図５】
2020240738.tif 000007
【図６】
2020240738.tif 000008
【図７】
2020240738.tif 000009
【図８】
2020240738.tif 000010
【図９】
2020240738.tif 000011
【図１０】
2020240738.tif 000012
【図１１】
2020240738.tif 000013
【図１２】
2020240738.tif 000014
【図１３】
2020240738.tif 000015
【図１４】
2020240738.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和3年9月22日(2021.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明に係る光モジュールは、一平面及びこの一平面に対向した他平面を有した円板状の金属からなり、円板状の金属の中央部に円板状の金属の一平面から他平面に貫通した貫通孔であるＦＰＣ挿入部が形成された円板部と、この円板部の一平面から直立され、円板部の一平面と直交する一平面及びこの一平面に対向した他平面を有する平板状の台座を有する金属ステム、
金属ステムの台座を覆い、金属ステムの円板部の一平面の周辺部に開口端面が接して固定されて中空部に金属ステムの台座が配され、有底部にレンズが搭載された一端開放の筒状のレンズキャップ、
金属ステムの台座の一平面に搭載され、一主面に形成された信号配線層及びグラウンド配線層を有するセラミック基板、
セラミック基板の一主面に搭載され、セラミック基板の信号配線層と電気的に接続された信号端子と、セラミック基板のグラウンド配線層と電気的に接続されたグラウンド端子を有し、光をレンズの方向に照射する発光素子を有する光半導体素子、
一端部が金属ステムの円板部のＦＰＣ挿入部を貫通して金属ステムの台座の一平面に対向し、他端部が金属ステムの外部に位置し、一主面に一端部から他端部まで延在して形成され、一端部にて金属線によってセラミック基板の信号配線層と電気的に接続された信号配線層を有するフレキシブルプリント回路基板を備える。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光モジュールを示す、金属ステム１０及びレンズキャップ２０を断面表示した正面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る光モジュールを示す、レンズキャップ２０を断面表示した平面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る光モジュールを示す要部拡大平面図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る光モジュールを示す、金属ステム１０及びレンズキャップ２０を断面表示した正面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る光モジュールを示す、レンズキャップ２０を断面表示した平面図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る光モジュールにおけるセラミック基板４０とフレキシブルプリント回路基板７０との関係を示す要部拡大平面図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る光モジュールにおけるセラミック基板４０とフレキシブルプリント回路基板７０との関係を示す要部拡大断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る光モジュールの適用例を示す正面図である。
【図９】この発明の実施の形態４に係る光モジュールを示す、金属ステム１０及びレンズキャップ２０を断面表示した正面図である。
【図１０】この発明の実施の形態５に係る光モジュールを示す、金属ステム１０及びレンズキャップ２０を断面表示した正面図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係る光モジュールにおける金属ステム１０の円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂに位置する上層基材７０ｆの表面を示す平面図である。
【図１２】この発明の実施の形態５に係る光モジュールにおける金属ステム１０の円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂに位置する下層基材７０ｃの表面を示す平面図である。
【図１３】この発明の実施の形態５に係る光モジュールにおける金属ステム１０の円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂに位置する下層基材７０ｃの裏面を示す平面図である。
【図１４】この発明の実施の形態６に係る光モジュールを示す、金属ステム１０及びレンズキャップ２０を断面表示した正面図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
以下に、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
この発明の形態１に係る光モジュールとして発光素子である光通信用の半導体レーザが搭載された光送信モジュール、つまり、半導体レーザモジュールを図１から図３に基づいて説明する。半導体レーザモジュールはTO-CANパッケージに光通信用の半導体レーザが搭載された構成である。
金属ステム１０は、一平面１１ａ及びこの一平面１１ａに対向した他平面を有する円板状の金属からなる円板部１１と、この円板部１１の一平面１１ａから垂直に直立された、円板部１１の一平面１１ａと直交する一平面１２ａ及びこの一平面１２ａに対向した他平面を有する平板状の台座１２を備えている。円板部１１は中央部にＦＰＣ挿入部１１ｂが形成されている。ＦＰＣ挿入部１１ｂは、円板部１１の一平面１１ａから他平面に貫通した、開口面が長方形状をした貫通孔である。台座１２の一平面１２ａはＦＰＣ挿入部１１ｂの図示下側に位置する開口端面と同一平面上にある。
円板部１１と台座１２はこの実施の形態１では一体に形成したものであるが、別々に構成し、はんだ等にて固着し一体化し他者でも良い。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
レンズキャップ２０は、一端が開放された、有底部２１と側壁部２２とを有する円筒状の金属によって形成される。レンズキャップ２０の有底部２１にはレンズ３０が搭載、つまり装着されるレンズ装着用開口部２１ａが形成されている。レンズ３０はレンズキャップ２０の内外にて気密性が維持されるように有底部２１のレンズ装着用開口部２１ａに装着される。
レンズキャップ２０の側壁部２２の端面、つまり一端開放端面２２ａは、金属ステム１０の円板部１１の一平面１１ａにおける周端部に接してはんだ等によって固着される。その結果、レンズキャップ２０はその中空部２０ａに金属ステム１０の台座１２が配され、台座１２を覆う。また、一端開放端面２２ａにおいても、レンズキャップ２０の内外にて気密性が維持されるように、レンズキャップ２０の一端開放端面２２ａが金属ステム１０の円板部１１の一平面１１ａに固定される。この固定、装着は製造工程の最後に行なわれる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
セラミック基板４０は金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに搭載、つまり装着される。セラミック基板４０の材料には、光半導体素子５０を構成する半導体レーザと熱線膨張係数が近い窒化アルミニウムが用いられる。セラミック基板４０の厚さは、セラミック基板４０と金属ステム１０の台座１２との熱膨張による応力が半導体レーザに伝わらないよう２００μmである。なお、セラミック基板４０の厚さは２００μm以上３００μm以下であれば良い。
セラミック基板４０の一主面４０ａにレンズキャップ２０の有底部２１側の端部に、高周波信号を伝達するセラミック基板信号配線層４１（以下、簡略のため信号配線層４１と称す）、リターン電流が流れるセラミック基板グラウンド配線層４２（以下、簡略のためグラウンド配線層４２と称す）、光半導体素子５０を構成する半導体レーザを駆動するＩＣとのインピーダンスと整合をとるための５０Ωの終端抵抗４３、及び抵抗接続配線層４４が蒸着等により設けられている。半導体レーザを駆動するＩＣは、この実施の形態１では電界吸収型（EA：Electro-absorption）変調器である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
グラウンド配線層４２は、図３に示すように、セラミック基板４０の一主面４０ａに、有底部２１から円板部１１への方向である長手方向に延在する中央線４２ａとこの中央線４２ａに間隔をあけて並行に配置された周辺線４２ｂと、セラミック基板４０の有底部２１側の端部（以下、一方の端部と称す）に周辺線４２ｂの端部から中央線４２ａを経由して周辺線４２ｂと逆側まで延在した端部線４２ｃとが形成されている。中央線４２ａ及び周辺線４２ｂは一方の端部とは逆側である他端まで延在していても良い。
信号配線層４１は、図３に示すように、セラミック基板４０の一主面４０ａの一方の端部に、中央線４２ａと周辺線４２ｂとの間に、中央線４２ａと周辺線４２ｂと絶縁されて形成されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
抵抗接続配線層４４は、図３に示すように、セラミック基板４０の一主面４０ａの一方の端部に、端部線４２ｃの延在端部と対向した位置に中央線４２ａと絶縁されて形成されている。
終端抵抗４３は、図３に示すように、一端が抵抗接続配線層４４に接続され、他端がグラウンド配線層４２の端部線４２ｃの延在端部に接続されている。
セラミック基板４０の他主面４０ｂは金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに接して固着される。その結果、金属ステム１０の台座１２はセラミック基板４０に対して、放熱体としての機能を奏する。すなわち、光半導体素子５０及び終端抵抗４３による発熱は、セラミック基板４０を介して金属ステム１０の台座１２から円板部１１に伝達されて外部に放熱される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
フレキシブルプリント回路基板（FPC： Flexible printed circuits）７０は、一端部が金属ステム１０の円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂを貫通して金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに対向し、他端部が金属ステム１０の外部に位置して配置される。フレキシブルプリント回路基板７０は、円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂにおいて、封止材８０を用いて封止される。封止材８０はガラス材であり、フレキシブルプリント回路基板７０と金属ステム１０の円板部１１との間を気密に封止できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
フレキシブルプリント回路基板７０の一端部の一部がセラミック基板４０の一部、つまり有底部２１とは逆側と重なり、固定される。セラミック基板４０はフレキシブルプリント回路基板７０の一端部の一部と金属ステム１０の台座１２と挟まれる構成となる。また、フレキシブルプリント回路基板７０は金属ステム１０の円板部１１と台座１２との２点で固定される。
なお、データセンタのような管理された環境下において使用される光モジュールにあっては、円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂにおいて、封止材８０を用いて封止されたものでなくとも良い。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
フレキシブルプリント回路基板７０は、一主面７０ａに一端部から他端部まで延在した、高周波信号を伝達する信号配線層７１と、この信号配線層７１と間隔をあけて並行に配置された、各種電源、この例では直流電源が供給される電源配線層７２が、他主面７０ｂの全域にグラウンド層７３が蒸着などにより形成されている。信号配線層７１は、この実施の形態１では、光通信用半導体レーザ用途として使用されるため、特性インピーダンス５０Ωの高周波線路とされている。なお、信号配線層７１及び電源配線層７２は線状の導体箔にて形成した伝送線路によって構成されるものでも良い。また、グラウンド層７３はグラウンド配線として機能する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
フレキシブルプリント回路基板７０は、一般的なポリイミドのほか、高周波信号の損失が小さい液晶ポリマ、テフロン（登録商標）といった材料が用いられる。また、フレキシブルプリント回路基板７０の厚さは、屈曲性、つまり、厚くすると固くなり実装性が悪くなるという観点と、インピーダンス設計の容易性、つまり、薄すぎると、特性インピーダンス５０Ωを得るための信号配線層７１の幅が製造公差の影響を強く受けるという観点から、５０μmである。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
次に、このように構成された半導体レーザモジュールの製造方法について説明する。
工程１
ＦＰＣ挿入部１１ｂが形成された円板部１１と、この円板部１１の一平面１１ａから直立された台座１２を有する金属ステム１０、及び有底部２１にレンズ３０が搭載された一端開放の筒状のレンズキャップ２０を準備する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
工程２
発光素子５０ａが搭載されたセラミック基板４０を金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに搭載する。この搭載は一般的に知られている方法により、セラミック基板４０の他主面が台座１２の一平面１２ａに接着固定される。
一方、フレキシブルプリント回路基板７０は、一端部が金属ステム１０の円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂを貫通して金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに対向し、フレキシブルプリント回路基板７０の一端部の一部がセラミック基板４０の一部と重なり、他端部が金属ステム１０の外部に位置して配置される。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
この配置の際に、フレキシブルプリント回路基板７０の他主面７０ｂに形成されたグラウンド層７３と、セラミック基板４０の一主面４０ａに形成されたグラウンド配線層４２とがはんだ等により接着固定され、電気的及び機械的に接続される。
また、フレキシブルプリント回路基板７０は、円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂにおいて、封止材８０を用いて封止される。
封止材８０を用いた封止はレンズキャップ２０が円板部１１に装着される前であるので、封止の際に発生するガスがセラミック基板４０及び発光素子５０ａなどに影響を及ぼすことがない。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
工程３
レンズキャップ２０は、レンズキャップ２０の側壁部２２の端面、つまり一端開放端面２２ａを、金属ステム１０の円板部１１の一平面１１ａにおける周端部に接してはんだ等によって固着される。その結果、レンズキャップ２０はその中空部２０ａに金属ステム１０の台座１２が配され、台座１２及び発光素子５０ａが搭載されたセラミック基板４０並びにフレキシブルプリント回路基板７０の一端部を覆う。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
次に、このように構成された実施の形態１に係る半導体レーザモジュールにおける効果について説明する。
まず、第１に、金属ステム１０を、ＦＰＣ挿入部１１ｂが形成された円板状の円板部１１と、この円板部１１の一平面１１ａから直立された台座１２を有する構成とし、一主面４０ａに信号配線層４１及びグラウンド配線層４２を有し、発光素子５０ａが搭載されるセラミック基板４０が金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに搭載され、一主面に一端部から他端部まで延在して形成される信号配線層７１及び電源配線層７２を有し、他主面にグラウンド層７３を有するフレキシブルプリント回路基板７０を、金属ステム１０の円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂを貫通して金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに対向し、他端部が金属ステム１０の外部に位置したものとしたので、
（ｉ）金属ステム１０を円板部１１と台座１２という簡単な構造、つまり、フランジ及び段差等が無く単純な構造にでき、プレス加工で容易に製造でき、
（ii）フレキシブルプリント回路基板７０により、高周波信号及び電源をセラミック基板４０及び発光素子５０ａに直接供給する構成にしたので、インピーダンス管理が容易であるとともに、高周波特性に優れており、
（iii）発光素子５０ａをセラミック基板４０に搭載しているため、発光素子５０ａの良品をセラミック基板４０に搭載した状態で選別でき、
（iv）発光素子５０ａによる発熱は、セラミック基板４０を介して金属ステム１０の台座１２から円板部１１に伝達されて外部に放熱でき、
（ｖ）発光素子５０ａの出力光は、金属ステム１０の円板部１１と対向する位置に配置されるレンズ３０で集光もしくは平行光に変換される構成としてので、端面出射型レーザを用いることができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
第５に、フレキシブルプリント回路基板７０が、レンズキャップ２０が円板部１１に装着される前に、円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂにおいて、封止材８０を用いて封止されるので、封止の際に発生するガスがセラミック基板４０及び発光素子５０ａなどに影響を及ぼすことがない。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
したがって、以下に実施の形態と相違する点を主体に説明する。
セラミック基板４０の一主面４０ａに高周波信号を伝達する信号配線層４１と、リターン電流が流れるグラウンド配線層４２と、５０Ωの終端抵抗４３と、抵抗接続配線層４４と、電源配線層４５が蒸着等により設けられている。
グラウンド配線層４２は、セラミック基板４０の一主面４０ａに、有底部２１側の端面（以下、一端面と称す）に沿って形成された端部線４２ｃと、端部線４２ｃの中央から円板部１１側の端面（以下、他端面と称す）まで延在して形成された中央線４２ａと、端部線４２ｃの一端から他端面までセラミック基板４０の一側面に沿って延在して形成された周辺線４２ｂを有する。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
フレキシブルプリント回路基板７０は、一端部が金属ステム１０の円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂを貫通して金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに対向し、かつ、台座１２の一平面１２ａに接して配置され、他端部が金属ステム１０の外部に位置して配置される。すなわち、フレキシブルプリント回路基板７０の一端部側の他主面７０ｂは、台座１２の一平面１２ａと同一平面上に位置し、セラミック基板４０の他主面４０ｂと同一平面上に位置する。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
また、ＦＰＣ挿入部１１ｂの下面も台座１２の一平面１２ａと同一平面上に位置する。
フレキシブルプリント回路基板７０は、円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂにおいて、封止材８０を用いて封止される。封止材８０はガラス材であり、フレキシブルプリント回路基板７０と金属ステム１０の円板部１１との間を気密に封止できる。
なお、データセンタのような管理された環境下において使用される光モジュールにあっては、円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂにおいて、封止材８０を用いて封止されたものでなくとも良い。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
フレキシブルプリント回路基板７０の一端部側の端面とセラミック基板４０の他側面とは接しているのが好ましく、１５０μm以下にするのが良い。
したがって、フレキシブルプリント回路基板７０及びセラミック基板４０は、金属ステム１０の台座１２に直接実装され、はんだ又は導電性接着剤にて金属ステム１０の台座１２の一主面４０ａに接合され、固定される。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
フレキシブルプリント回路基板７０は、一主面７０ａに一端部から他端部まで延在した、高周波信号を伝達する信号配線層７１と、この信号配線層７１と間隔をあけて並行に配置された、各種電源、この例では直流電源が供給される電源配線層７２が、他主面７０ｂの全域にグラウンド層７３が形成されている。また、フレキシブルプリント回路基板７０は、一端部の一主面７０ａに、貫通する穴の側面がメタライズされた穴あきスルーホール（図示せず）を介してグラウンド層７３に電気的に接続されるグラウンドパッド層７４及びグラウンドパッド層７５が蒸着などにより形成されている。グラウンド層７３とグラウンドパッド層７４及びグラウンドパッド層７５はグラウンド配線として機能する。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
この実施の形態２では、信号配線層７１は特性インピーダンス５０Ωのマイクロストリップ線路を形成し、その線路幅は１００μmである。
フレキシブルプリント回路基板７０は、一般的なポリイミドのほか、高周波信号の損失が小さい液晶ポリマ、テフロン（登録商標）といった材料が用いられ、厚さが５０μmである。フレキシブルプリント回路基板７０の厚さは、５０μmより厚く、セラミック基板４０の厚さ、最大３００μm未満であれば良い。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
第７に、フレキシブルプリント回路基板７０の一端部側の端面とセラミック基板４０の他側面との隙間が０から１５０μmであるのに加えて、フレキシブルプリント回路基板７０の信号配線層７１がセラミック基板４０の信号配線層４１を基準に信号配線層４１と同一直線上に形成したので、金属線６３を極力短くでき、高周波特性の劣化を防ぐことができる。
第８に、フレキシブルプリント回路基板７０のグラウンドパッド層７４及びグラウンドパッド層７５はそれぞれ、セラミック基板４０のグラウンド配線層４２の中央線４２ａ及び周辺線４２ｂを基準に中央線４２ａ及び周辺線４２ｂと同一直線上に形成したので、金属線６７及び金属線６８を極力短くでき、リターン電流の経路は極めて短く、高周波特性に優れる。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
複数の穴あきスルーホール７８（１）〜７８（ｎ）のうちの、セラミック基板４０に一番近い穴あきスルーホール７８（１）の形成位置は、グラウンド配線層７６と金属線６７の接続位置より、円板部１１側に５００μm（０．５mm）離れている。つまり、上記接続位置から上記形成位置までの距離Ｌは５００μm（０．５mm）である。
また、複数の穴あきスルーホール７９（１）〜７９（ｎ）のうちの、セラミック基板４０に一番近い穴あきスルーホール７９（１）の形成位置は、グラウンド配線層７７と金属線６８の接続位置より、円板部１１側に５００μm（０．５mm）離れている。つまり、上記接続位置から上記形成位置までの距離Ｌは５００μm（０．５mm）である。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
なお、上記接続位置から上記形成位置までの距離Ｌは少なくとも５００μmあればよい。すなわち、５００μm以上あれば、フレキシブルプリント回路基板７０を金属ステム１０の台座１２に、はんだ又は導電性接着剤９０にて接合する際、図７に示すようにはんだ又は導電性接着剤９０ａが穴あきスルーホール７８（１）〜７８（ｎ）及び穴あきスルーホール７９（１）〜７９（ｎ）を介してフレキシブルプリント回路基板７０の一主面７０ａに流出されたとしても、金属線６７及び金属線６８のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７への接続を阻害する恐れがない。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
フレキシブルプリント回路基板７０は、一般的なポリイミドのほか、高周波信号の損失が小さい液晶ポリマ、テフロン（登録商標）といった材料が用いられ、比誘電率が３．２、厚さＴが２００μm（図７参照）である。なお、フレキシブルプリント回路基板７０の厚さＴは５０μmより厚く、好ましくは１００μm以上、セラミック基板４０の厚さ、最大３００μm未満であれば良い。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
フレキシブルプリント回路基板７０の厚さＴを５０μmより厚く、好ましくは１００μm以上３００μm未満としたことにより、フレキシブルプリント回路基板７０を金属ステム１０の台座１２に、はんだ又は導電性接着剤９０にて接合する際、はんだ又は導電性接着剤９０ａが穴あきスルーホール７８（１）〜７８（ｎ）及び穴あきスルーホール７９（１）〜７９（ｎ）を介してフレキシブルプリント回路基板７０の一主面７０ａに流出することを抑制できる。
また、フレキシブルプリント回路基板７０の厚さＴを厚くしたことにより、信号配線層７１とグラウンド層７３との間の結合が高周波特性に及ぼす影響が無視できるほど弱くなると、穴あきスルーホール７８（１）〜７８（ｎ）及び穴あきスルーホール７９（１）〜７９（ｎ）を形成しなくても良い。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
信号配線層７１は一対のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７の間に形成されるため、一対のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７とにより、特性インピーダンス５０Ωのグラウンド−信号線−グラウンド（ＧＳＧ）タイプのコプレーナ線路を形成する。信号配線層７１は、図７に示すように、コプレーナ線路を形成するため、信号配線層７１の線路幅Ｗが１００μmであり、また、信号配線層７１とグラウンド配線層７６との間隔Ｄ、及び信号配線層７１とグラウンド配線層７７との間隔Ｄはともに５０μmである。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
第１０に、信号配線層７１と一対のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７により、特性インピーダンス５０Ωのグラウンド−信号線−グラウンド（ＧＳＧ）タイプのコプレーナ線路を形成するフレキシブルプリント回路基板７０において、フレキシブルプリント回路基板７０の厚さＴが５０μmより厚く、好ましくは１００μm以上３００μm未満（セラミック基板４０の厚さ未満）としたことにより、フレキシブルプリント回路基板７０を金属ステム１０の台座１２に、はんだ又は導電性接着剤９０にて接合する際、はんだ又は導電性接着剤９０ａが穴あきスルーホール７８（１）〜７８（ｎ）及び穴あきスルーホール７９（１）〜７９（ｎ）を介してフレキシブルプリント回路基板７０の一主面７０ａに流出することを抑制できる。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
第１１に、信号配線層７１と一対のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７により、特性インピーダンス５０Ωのグラウンド−信号線−グラウンド（ＧＳＧ）タイプのコプレーナ線路を形成するフレキシブルプリント回路基板７０において、グラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７それぞれとグラウンド層７３との間を穴あきスルーホール７８（１）〜７８（ｎ）及び穴あきスルーホール７９（１）〜７９（ｎ）により接続したので、信号配線層７１とグラウンド層７３との間存在する弱い結合による影響を抑制できる。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
かつ、グラウンド配線層７６と金属線６７の接続位置からセラミック基板４０に一番近い穴あきスルーホール７８（１）の形成位置までの距離Ｌ、及びグラウンド配線層７７と金属線６８の接続位置からセラミック基板４０に一番近い穴あきスルーホール７９（１）の形成位置までの距離Ｌを５００μm以上にしたので、フレキシブルプリント回路基板７０を金属ステム１０の台座１２に、はんだ又は導電性接着剤９０にて接合する際、はんだ又は導電性接着剤９０ａが穴あきスルーホール７８（１）及び穴あきスルーホール７９（１）を介してフレキシブルプリント回路基板７０の一主面７０ａに流出されたとしても、金属線６７及び金属線６８のグラウンド配線層７６及びグラウンド配線層７７への接続を阻害する恐れがない。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
フレキシブルプリント回路基板７０に形成された高周波信号を伝達する信号配線層７１は、基材７０ｃの一端部から他端部まで延在し、さらに基材７０ｃの一端部からせり出した電極せり出し部７１ａを有する。
フレキシブルプリント回路基板７０の基材７０ｃの一端部側の端面とセラミック基板４０の他側面とは接しているのが好ましく、隙間は１５０μm以下にするのが良い。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
フレキシブルプリント回路基板７０は、一端部に固定部７０ｄと固定部７０ｄから先端にかけての湾曲部７０ｅを有する。
フレキシブルプリント回路基板７０は、一端部が金属ステム１０の円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂを貫通して金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに対向して配置され、他端部が金属ステム１０の外部に位置して配置される。金属ステム１０の円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂからレンズキャップ２０の中空部に位置する固定部７０ｄは台座１２の一平面１２ａに接し、固定部７０ｄに位置する他主面７０ｂが、台座１２の一平面１２ａと同一平面上に位置し、セラミック基板４０の他主面４０ｂと同一平面上に位置する。
フレキシブルプリント回路基板７０の固定部７０ｄが台座１２の一平面１２ａに接触し、はんだ又は導電性接着剤により固定される。
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
実施の形態５．
この発明の形態５に係る光モジュールである半導体レーザモジュールを図１０から図１３に基づいて説明する。
この発明の形態５に係る半導体レーザモジュールは、この発明の形態２に係る半導体レーザモジュールにおけるフレキシブルプリント回路基板７０の構造が異なるだけであり、その他の点については同じである。
すなわち、実施の形態２に係る半導体レーザモジュールにおけるフレキシブルプリント回路基板７０に対して、一主面に形成された信号配線層７１及び電源配線層７２の表面に上層基材７０ｆを形成し、上層基材７０ｆの表面に表面グラウンド層７３ａを形成した金属層が３層構造のフレキシブルプリント回路基板７０としたものである。この点を主体に以下に説明する。
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
フレキシブルプリント回路基板７０は、一主面７０ａに一端部から他端部まで延在した、高周波信号を伝達する信号配線層７１と、この信号配線層７１と間隔をあけて並行に配置された、各種電源、この例では直流電源が供給される電源配線層７２が、他主面７０ｂの全域にグラウンド層７３が蒸着などにより形成されている。信号配線層７１及び電源配線層７２は下層基材７０ｃの表面に形成される金属層であり、グラウンド層７３は下層基材７０ｃの裏面に形成される金属層である。金属ステム１０の円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂに位置するグラウンド層７３は絶縁体などで覆われておらず、露出している。
フレキシブルプリント回路基板７０は、下層基材７０ｃの表面上に上層基材７０ｆが形成される。
下層基材７０ｃ及び上層基材７０ｆともに、ポリイミドのほか、高周波信号の損失が小さい液晶ポリマ、テフロン（登録商標）といった材料が用いられる。
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
フレキシブルプリント回路基板７０は、金属ステム１０の円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂに位置する上層基材７０ｆの表面上に幅方向全域に亘って表面グラウンド層７３ａが形成される。この表面グラウンド層７３ａは上層基材７０ｆの表面に形成される金属層であり、絶縁体などで覆われておらず、露出している。
フレキシブルプリント回路基板７０は、金属ステム１０の円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂに位置するフレキシブルプリント回路基板７０の両側面、つまり、下層基材７０ｃ及び上層基材７０ｆの両側面が凹部形状を加工され、この凹部形状の側面にメタライズされ、グラウンド層７３と表面グラウンド層７３ａとを電気的に接続するキャスタレーション１１０が形成される。キャスタレーション１１０は絶縁体などで覆われておらず、露出している。
【手続補正３８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
フレキシブルプリント回路基板７０は、一端部が金属ステム１０の円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂを貫通して金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに対向し、かつ、台座１２の一平面１２ａに接して配置され、他端部が金属ステム１０の外部に位置して配置される。
フレキシブルプリント回路基板７０は、金属ステム１０の台座１２に直接実装され、はんだ又は導電性接着剤にて金属ステム１０の台座１２の一平面１２ａに接合され、固定される。
【手続補正３９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
フレキシブルプリント回路基板７０は、円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂにおいて、封止材８０を用いて封止される。
封止材８０ははんだであり、フレキシブルプリント回路基板７０と金属ステム１０の円板部１１との間を気密に封止できる。
また、フレキシブルプリント回路基板７０のグラウンド層７３、表面グラウンド層７３ａ、及びキャスタレーション１１０は、金属ステム１０の円板部１１とはんだである封止材８０により電気的に接続される。
フレキシブルプリント回路基板７０は、金属ステム１０の円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂに位置する部分において、グラウンド層７３、表面グラウンド層７３ａ、及びキャスタレーション１１０によって周囲が金属に囲われ、グラウンドにされる。その結果、ＦＰＣ挿入部１１ｂに位置する信号配線層７１は完全に外部から絶縁され、封止材８０の影響を受けず、安定した信号配線層７１のインピーダンスが得られる。
また、封止材８０としてはんだを使うので、封止材８０で問題となる水分子の透過を回避でき、半導体レーザである発光素子５０ａの信頼性が向上する。
【手続補正４０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
すなわち、第１３に、金属ステム１０の円板部１１のＦＰＣ挿入部１１ｂに位置する部分において、グラウンド層７３、表面グラウンド層７３ａ、及びキャスタレーション１１０によってフレキシブルプリント回路基板７０の周囲を金属によって完全に囲い、かつ、封止材８０としてはんだを用いたので、ＦＰＣ挿入部１１ｂにおける気密性が向上して発光素子５０ａの信頼性が向上するとともに、安定した信号配線層７１のインピーダンスが得られる。
【手続補正４１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
１０  金属ステム、１１  円板部、１１ａ  一平面、１１ｂ  ＦＰＣ挿入部、１２  台座、２０  レンズキャップ、２１  有底部、２２  側壁部、２２ａ  一端開放端面、３０  レンズ、４０  セラミック基板、４０ａ  一主面、４０ｂ  他主面、４１  信号配線層、４２  グラウンド配線層、４３  終端抵抗、４４  抵抗接続配線層、５０  光半導体素子、５０ａ  発光素子、５０ｂ  受光素子、５１  信号端子、５２  電源端子、５３  グラウンド端子、６１〜６４  金属線、７０  フレキシブルプリント回路基板、７０ａ  一主面、７０ｂ  他主面、７０ｃ  基材（下層基材）、７０ｄ  固定部、７０ｅ  湾曲部、７０ｆ  上層基材、７１  信号配線層、７１ａ  電極せり出し部、７１ｄ  信号配線層、７１ｅ  信号配線層、７２  電源配線層、７３  グラウンド層、７３ａ  表面グラウンド層、７４  グラウンドパッド層、７５  グラウンドパッド層、７６  グラウンド配線層、７７  グラウンド配線層、７８（１）〜７８（ｎ）  穴あきスルーホール、７９（１）〜７９（ｎ）  穴あきスルーホール、８０  封止材、１１０  キャスタレーション。
【手続補正４２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一平面及びこの一平面に対向した他平面を有した円板状の金属からなり、前記円板状の金属の中央部に前記円板状の金属の一平面から他平面に貫通した貫通孔であるＦＰＣ挿入部が形成された円板部と、この円板部の一平面から直立され、前記円板部の一平面と直交する一平面及びこの一平面に対向した他平面を有する平板状の台座を有する金属ステム、
前記金属ステムの台座を覆い、前記金属ステムの円板部の一平面の周辺部に開口端面が接して固定されて中空部に前記金属ステムの台座が配され、有底部にレンズが搭載された一端開放の筒状のレンズキャップ、
前記金属ステムの台座の一平面に搭載され、一主面に形成された信号配線層及びグラウンド配線層を有するセラミック基板、
前記セラミック基板の一主面に搭載され、前記セラミック基板の信号配線層と電気的に接続された信号端子と、前記セラミック基板のグラウンド配線層と電気的に接続されたグラウンド端子を有し、光をレンズの方向に照射する発光素子を有する光半導体素子、
一端部が前記金属ステムの円板部のＦＰＣ挿入部を貫通して前記金属ステムの台座の一平面に対向し、他端部が前記金属ステムの外部に位置し、一主面に一端部から他端部まで延在して形成され、一端部にて金属線によって前記セラミック基板の信号配線層と電気的に接続された信号配線層を有するフレキシブルプリント回路基板、
備えた光モジュール。
【請求項２】
前記フレキシブルプリント回路基板は、他主面に一端部から他端部まで延在して形成されたグラウンド層を有し、
前記フレキシブルプリント回路基板の一端部の一部が前記セラミック基板の一部と重なり、前記フレキシブルプリント回路基板のグラウンド層が前記セラミック基板のグラウンド配線層と接して電気的に接続された請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記フレキシブルプリント回路基板は、他主面に一端部から他端部まで延在して形成されたグラウンド層を有し、
前記フレキシブルプリント回路基板の一端部の他主面が前記台座の一平面に接し、前記フレキシブルプリント回路基板の一端部側の端面が前記セラミック基板の側面と対向して配置された請求項１に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記フレキシブルプリント回路基板は、他主面に形成されたグラウンド層と穴あきスルーホールを介して電気的に接続されたクラウンドパッドを有し、
前記フレキシブルプリント回路基板のクラウンドパッドと前記セラミック基板のグラウンド配線層が金属線により電気的に接続された請求項３に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記フレキシブルプリント回路基板は、一主面に、信号配線層を挟み、一端部から他端部まで延在して形成され、前記信号配線層とによりコプレーナ線路を構成する一対のグラウンド配線層を有し、
前記フレキシブルプリント回路基板の一端部の他主面が前記台座の一平面に接し、前記フレキシブルプリント回路基板の一端部側の端面が前記セラミック基板の側面と対向して配置され、
前記フレキシブルプリント回路基板の一対のグラウンド配線層それぞれが金属線によって前記セラミック基板のグラウンド配線層と電気的に接続された請求項１に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記フレキシブルプリント回路基板は、他主面に一端部から他端部まで延在して形成され、一主面に形成された前記一対のグラウンド配線層それぞれと複数の穴あきスルーホールを介して電気的に接続されたグラウンド層を有し、
一方のグラウンド配線層と金属線の接続位置からセラミック基板に一番近い穴あきスルーホールの形成位置までの距離、及び他方のグラウンド配線層と金属線の接続位置からセラミック基板に一番近い穴あきスルーホールの形成位置までの距離が５００μm以上である請求項５に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記フレキシブルプリント回路基板の厚さが５０μmより厚く、前記セラミック基板より薄い請求項５又は請求項６に記載の光モジュール。
【請求項８】
一平面及びこの一平面に対向した他平面を有した円板状の金属からなり、前記円板状の金属の中央部に前記円板状の金属の一平面から他平面に貫通した貫通孔であるＦＰＣ挿入部が形成された円板部と、この円板部の一平面から直立され、前記円板部の一平面と直交する一平面及びこの一平面に対向した他平面を有する平板状の台座を有する金属ステム、
前記金属ステムの台座を覆い、前記金属ステムの円板部の一平面の周辺部に開口端面が接して固定されて中空部に前記金属ステムの台座が配され、有底部にレンズが搭載された一端開放の筒状のレンズキャップ、
前記金属ステムの台座の一平面に搭載され、一主面に形成された信号配線層及びグラウンド配線層を有するセラミック基板、
前記セラミック基板の一主面に搭載され、前記セラミック基板の信号配線層と電気的に接続された信号端子と、前記セラミック基板のグラウンド配線層と電気的に接続されたグラウンド端子を有する光半導体素子、
一端部が前記金属ステムの円板部のＦＰＣ挿入部を貫通して前記金属ステムの台座の一平面に対向し、他端部が前記金属ステムの外部に位置し、一主面に一端部から他端部まで延在して形成された信号配線層を有するフレキシブルプリント回路基板を備え、
前記フレキシブルプリント回路基板は、前記レンズキャップの中空部に位置し、前記台座の一平面に接触して固定される固定部と、この固定部から先端にかけて前記台座の一平面から遠ざかる方向に湾曲され、端面が前記セラミック基板の側面と対向して配置される湾曲部を具備し、
前記フレキシブルプリント回路基板の信号配線層は、前記フレキシブルプリント回路基板の基材の湾曲部の端面からせり出し、前記セラミック基板の信号配線層と接して電気的に接続される電極せり出し部が設けられた光モジュール。
【請求項９】
前記フレキシブルプリント回路基板は、一主面に、信号配線層を挟み、一端部から他端部まで延在して形成され、前記信号配線層とによりコプレーナ線路を構成する一対のグラウンド配線層を有し、
前記フレキシブルプリント回路基板の一対のグラウンド配線層はそれぞれ、前記フレキシブルプリント回路基板の基材の湾曲部の端面からせり出し、前記セラミック基板のグラウンド配線層と接して電気的に接続される電極せり出し部が設けられた請求項８に記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記フレキシブルプリント回路基板は、一主面に形成された信号配線層及び電源配線層の表面上に形成された上層基材と、前記金属ステムの円板部のＦＰＣ挿入部に位置する上層基材の表面上に幅方向全域に亘って形成された表面グラウンド層と、前記金属ステムの円板部のＦＰＣ挿入部に位置するフレキシブルプリント回路基板の両側面に形成され、他主面に形成されたグラウンド層と前記表面グラウンド層とを電気的に接続するキャスタレーションを有し、
前記フレキシブルプリント回路基板は、前記金属ステムの円板部のＦＰＣ挿入部に位置する、他主面に形成されたグラウンド層と前記表面グラウンド層と前記キャスタレーションが前記金属ステムの円板部とはんだである封止材により電気的に接続される請求項１又は請求項２記載の光モジュール。
【請求項１１】
前記光半導体素子の発光素子は端面出射型の半導体レーザである請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項１２】
前記光半導体素子は、さらに、前記レンズを透過した光を受光する受光素子を有する請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項１３】
前記光半導体素子の受光素子は端面受光型のフォトダイオードである請求項１２に記載の光モジュール。
【請求項１４】
一平面及びこの一平面に対向した他平面を有した円板状の金属からなり、前記円板状の金属の中央部に前記円板状の金属の一平面から他平面に貫通した貫通孔であるＦＰＣ挿入部が形成された円板部と、この円板部の一平面から直立され、前記円板部の一平面と直交する一平面及びこの一平面に対向した他平面を有する平板状の台座を有する金属ステム、
前記金属ステムの台座を覆い、前記金属ステムの円板部の一平面の周辺部に開口端面が接して固定されて中空部に前記金属ステムの台座が配され、有底部にレンズが搭載された一端開放の筒状のレンズキャップ、
前記金属ステムの台座の一平面に搭載されたセラミック基板、
前記セラミック基板の一主面に搭載され、前記レンズを透過した光を受光する受光素子を有する光半導体素子、
前記セラミック基板の一主面又は前記金属ステムの台座の一平面に搭載され、前記受光素子からの出力を受ける信号入力端子と、信号出力端子を有する増幅器と、
一端部が前記金属ステムの円板部のＦＰＣ挿入部を貫通して前記金属ステムの台座の一平面に対向し、他端部が前記金属ステムの外部に位置し、一主面に一端部から他端部まで延在して形成され、一端部にて金属線によって前記増幅器の信号出力端子と電気的に接続された信号配線層を有するフレキシブルプリント回路基板、
備えた光モジュール。
【請求項１５】
前記光半導体素子の受光素子は端面受光型のフォトダイオードであり、前記増幅器はトランスインピーダンスアンプである請求項１４に記載の光モジュール。
【請求項１６】
前記フレキシブルプリント回路基板は、他主面に一端部から他端部まで延在して形成されたグラウンド層を有し、
前記フレキシブルプリント回路基板の一端部の一部が前記セラミック基板の一部と重なり、前記フレキシブルプリント回路基板のグラウンド層が前記セラミック基板の一主面に形成されたグラウンド配線層と接して電気的に接続された請求項１４又は請求項１５に記載の光モジュール。
【請求項１７】
前記フレキシブルプリント回路基板は、他主面に一端部から他端部まで延在して形成されたグラウンド層を有し、
前記フレキシブルプリント回路基板の一端部の他主面が前記台座の一平面に接し、前記フレキシブルプリント回路基板の一端部側の端面が前記セラミック基板の側面と対向して配置された請求項１４又は請求項１５に記載の光モジュール。
【請求項１８】
前記フレキシブルプリント回路基板は、他主面に形成されたグラウンド層と穴あきスルーホールを介して電気的に接続されたクラウンドパッドを有し、
前記フレキシブルプリント回路基板のクラウンドパッドと前記セラミック基板の一主面に形成されたグラウンド配線層が金属線により電気的に接続された請求項１７記載の光モジュール。
【国際調査報告】
2020240738.tif 000017
2020240738.tif 000018
2020240738.tif 000019
2020240738.tif 000020