光组件及光模块转让专利
申请号 : CN202010944844.7
文献号 : CN112558239B
文献日 : 2022-04-05
发明人 : 野口大辅 , 山本宽
申请人 : 日本剑桥光电有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种光组件,其特征在于,包括:孔眼,其包含第一面、配置于上述第一面的相反侧的第二面、以及从上述第二面贯通至上述第一面的贯通孔;
陶瓷制的支撑块,其配置于上述第一面侧,且具有基板载置面和配置于朝向上述第一面侧的面的相反侧的第一侧面;
元件安装基板,其载置于上述基板载置面,且包含第一导体图案;
光元件,其安装于上述元件安装基板,与上述第一导体图案电连接,将光信号和电信号的至少一方变换为另一方;
金属制的台座,其配置于上述第一面侧,并与上述孔眼同电位;
引线端子,其插入于上述贯通孔,并传输上述电信号;以及中继基板,其载置于上述台座,且具有在上述引线端子与上述第一导体图案之间传输上述电信号的第二导体图案,上述支撑块包含金属化图案,该金属化图案从上述基板载置面的至少一部分连续地配置至上述第一侧面的至少一部分,并与上述台座电连接。
2.根据权利要求1所述的光组件,其特征在于,还包含第一键合线,该第一键合线将在上述第一侧面的至少一部分设置的上述金属化图案与上述台座连接。
3.根据权利要求2所述的光组件,其特征在于,上述第一键合线包括两根以上的键合线。
4.根据权利要求1所述的光组件,其特征在于,没有在与上述基板载置面对置的面配置上述金属化图案。
5.根据权利要求1所述的光组件,其特征在于,没有在与上述第一侧面对置的面配置上述金属化图案。
6.根据权利要求1所述的光组件,其特征在于,上述元件安装基板还包含接地图案,上述金属化图案与上述接地图案电连接。
7.根据权利要求1所述的光组件,其特征在于,还包含第二键合线,该第二键合线将上述第一导体图案与上述第二导体图案连接。
8.根据权利要求1所述的光组件,其特征在于,上述孔眼、上述支撑块、以及上述元件安装基板各自分别构成。
9.根据权利要求1所述的光组件,其特征在于,上述孔眼与上述台座一体地构成。
10.根据权利要求1所述的光组件,其特征在于,还包含堡状体,该堡状体设置在上述元件安装基板的侧面。
11.根据权利要求10所述的光组件,其特征在于,上述元件安装基板的侧面在上述元件安装基板中配置于朝向上述孔眼的上述第一面侧的面的相反侧。
12.根据权利要求11所述的光组件,其特征在于,上述堡状体在与上述孔眼的上述第一面平行并且与上述元件安装基板的表面平行的方向上,配置于与安装有上述光元件的位置相同或者比安装有上述光元件的位置靠近上述台座的位置。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的光组件,其特征在于,上述台座与上述支撑块隔开间隔配置。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的光组件,其特征在于,还包含温调元件,该温调元件配置于上述孔眼的上述第一面与上述支撑块之间。
15.一种光模块,其特征在于,具备:权利要求1至12中任一项所述的光组件;
印刷基板;以及
柔性基板,其与上述印刷基板和上述光组件电连接。
说明书 :
光组件及光模块
技术领域
背景技术
纳光元件的光组件、安装有对包含调制电信号的信号进行处理的IC等的印刷基板(以下记
为PCB)、以及在上述两者之间进行电连接的柔性印刷基板(以下记为FPC)。
CAN封装型的光组件等,该TO‑CAN封装型的光组件具有如下形态,即:向FPC等插入的引线端
子从内置于罐状封装的金属制杆体突出。金属制杆体构成为包括:大致圆盘形状的孔眼、和
以从孔眼突出的方式设置的台座。根据以上的需求,能够在较宽的温度范围工作并且宽带
的TO-CAN型TOSA的技术要求较高。
性较大,因此通常一并采用珀耳帖冷却元件。但是,近年来对EML在较宽温度范围的动作进
行了研究,发现在数据中心等稳定的温度环境中可以实现不使用珀耳帖元件的无温调工
作。
也在增加。CPRI是将无线基站的无线控制部(Radio Equipment Control:REC)与无线部
(Radio Equipment:RE)连接的接口的标准。在REC中进行数字领域的基带信号处理、控制/
管理等,在RE中进行模拟领域的无线信号的放大、调制解调、滤波等。当REC与RE之间通过可
进行长距离传输的光信号连接时,则能够将RE用于与远离基站的天线紧邻的室外设置空
间。但是为了应对室外设置,需要在严酷的温度环境下也进行工作。因此除了市场要求的低
价格化之外,还要求在被称为I‑Temp(Industrial temperature range:工业温度范围)
的-40~85℃的较宽温度范围进行工作。就这种用途而言,希望并用EML和珀耳帖元件,并
且为了实现低耗电而改善封装内的散热性也很重要。
的要求。
制的支架上,并且为了强化接地、改善高频特性,将该金属制的支架和金属制的台座通过引
线键合进行连接,该金属制的台座与孔眼一体形成。
发明内容
线键合,但是该金属制的支架不易加工而难以小型化。
配置于上述第一面侧,且具有基板载置面和配置于朝向上述第一面侧的面的相反侧的第一
侧面;元件安装基板,其载置于上述基板载置面,且包含第一导体图案;光元件,其安装于上
述元件安装基板,与上述第一导体图案电连接,将光信号和电信号的至少一方变换为另一
方;金属制的台座,其配置于上述第一面侧,并与上述孔眼同电位;引线端子,其插入于上述
贯通孔,并传输上述电信号;以及中继基板,其载置于上述台座,且具有在上述引线端子与
上述第一导体图案之间传输上述电信号的第二导体图案,上述支撑块包含金属化图案,该
金属化图案从上述基板载置面的至少一部分连续地配置至上述第一侧面的至少一部分,并
与上述台座电连接。
附图说明
30—透镜;32—透镜支撑部;50—光纤;70—焊锡;100—光组件;100A—光组件;100B—半成
品;100C—光组件;110—第一引线端子;114—小径部;115—大径部;116—第二引线端子;
118—第三引线端子;120—孔眼;121—第一面;122—第二面;123—贯通孔;123A—第一贯
通孔;123B—第二贯通孔;123C—第三贯通孔;124—台座;130—电介质;131—旁路电容器;
132—薄膜电阻;140—元件安装基板;141—第一导体图案;144—堡状体;150—中继基板;
152—第二导体图案;154—接地图案;160—光元件;162—支撑块;164—基板载置面;166—
第一侧面;170—金属化图案;172—金属块;174—珀耳帖元件;181—第一键合线;182—第
二键合线;183—键合线;184—键合线;200—PCB;300—FPC。
具体实施方式
递。FPC300是具有挠性的电路基板。光组件100容纳光元件并且具有发送出射光或者接收入
射光的接口。光组件100包含孔眼120和光插座2。此外,虽然没有图示,光组件100、PCB200和
FPC300内置于金属制等的框体而构成了光模块1。
24。
径小于光封装容纳部20f的外径。光封装容纳部20f和光纤插入部20d各自的一端面彼此连
结。
在光插座主体20形成有凹部20a、以及从凹部20a贯通至外部的贯通孔20b。
50。并且,导体棒22通过压入于光插座主体20的光纤插入部20d等而插入固定。导体棒22的
右侧端面实施了斜面研磨。从而防止向光纤50输入的光与其反射光的干涉。
24能够调整插入于光纤插入部20d的具备外部光纤的连接器在贯通孔20b内的位置。
32的开口形成为与透镜支撑部32的底面的形状同轴。并且,透镜30嵌入于透镜支撑部32的
开口。即,透镜支撑部32对透镜30进行支撑。
支撑部32的透镜30形成为能够进入光插座2的凹部20a中。即,透镜30、透镜支撑部32被光插
座主体20的凹部20a容纳。此外,将光插座2与光封装3粘接的方法不限于此。
电二极管为代表的受光元件并将接收的光信号变换为电信号的光接收模块(ROSA;
Receiver Optical Subassembly);以及内置有这两方的功能的双向模块(BOSA;
Bidirectional Optical Subassembly)等。本案发明对于上述各光组件全部适用,在本实
施方式中以光发送模块为例进行说明。
眼120具有第一面121、和配置于第一面121的相反侧的第二面122。另外,孔眼120具有从第
一面121贯通至第二面122的多个贯通孔123(123A、123B、和123C)。
于小径部114的大径部115。大径部115的至少一部分在第一面121侧从第一面121露出。这
样,第一引线端子110构成为具有大径部115,从而能够实现光模块1的进一步的阻抗匹配。
另外,在第二贯通孔123B中插入有第二引线端子116,在第三贯通孔123C中插入有第三引线
端子118。第一引线端子110、第二引线端子116、和第三引线端子118沿着与孔眼120的第一
面121垂直的方向(X轴方向)延伸,并从孔眼120的第一面121突出,第一引线端子110向光元
件160传输调制电信号。光元件160是将光信号和电信号的至少一方变换为另一方的元件,
例如是半导体激光器。
孔123内充填的玻璃等。该玻璃等的电介质130在各贯通孔123内对各引线端子进行保持。利
用孔眼120、电介质130和第一引线端子110构成了同轴线路。
出。在图3所示的实施例中,孔眼120与台座124一体形成。孔眼120与台座124同电位并由两
者构成了杆体。本实施方式的杆体通过冲压加工成型,例如由热导率为50~70[W/m·K]的
轧制钢构成。
后述的第一导体图案141、光元件160之间传输。在本实施方式中,从第一引线端子110传输
的调制电信号经由第二导体图案152向第一导体图案141、光元件160传输。该第二导体图案
152与第一引线端子110的大径部115例如通过焊锡70进行连接。此外,第一引线端子110的
大径部115与第二导体图案152的连接不限于锡焊,也可以是利用其他焊料的硬钎焊(钎
焊)。
频区域的阻抗匹配。另外,中继基板150具有第二导体图案152,因此能够对第一引线端子
110的大径部115的下表面和第二导体图案152进行硬钎焊(钎焊),通过使第一引线端子110
的大径部115的下表面、与在中继基板150的背面侧配置的接地图案(未图示)之间具有电容
成分,从而能够实现直至高频区域的阻抗匹配。
眼120的第一面121平行的Y轴方向上与台座124隔开间隔配置,并利用焊锡、导电性粘接剂
等固定于孔眼120的第一面121。支撑块162为陶瓷制并与金属制的台座124相比容易进行高
精度的加工。因此,能够实现光组件100的小型化和光模块1的小型化。本公开中的陶瓷不论
金属或者非金属而包括氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等的无机化合物的成形体、粉末、膜
等无机固体材料,在本实施方式中,作为用于支撑块162的陶瓷,采用热导率为170~200[W/
m·K]的氮化铝。
外,在元件安装基板140的朝向Z轴方向的表面形成有第一导体图案141,该第一导体图案
141与光元件160电连接并向光元件160传输调制电信号。元件安装基板140由具有高热导率
且具有与光元件160接近的热膨胀系数的绝缘材料构成。在本实施方式中,作为元件安装基
板140例如采用氮化铝。第一导体图案141与光元件160经由键合线183电连接。此外,在元件
安装基板140上,除了光元件160之外,也可以安装薄膜电阻132、旁路电容器131。具有高频
成分的调制电信号结束于薄膜电阻132,抑制了反射波向驱动IC(未图示)折返。另外,通过
旁路电容器131使叠加于直流信号的高频信号分离。
状体144。通过采用这样的结构,堡状体144将金属化图案170的接地电位提升至元件安装基
板140的安装光元件160的表面,因此能够使因传播高频信号而放射的电磁场所产生的传导
电流稳定地向杆体传播,并使接地稳定,降低高频信号的损失。
有光元件160的位置相同,或者比安装有光元件160的位置靠近台座124的位置(图4所示左
侧)。通过采用这样的结构,能够在靠近流通高频信号电流的路径的位置配置作为接地导体
的堡状体144,降低高频信号的损失。
配置于朝向孔眼120的第一面121侧的面的相反侧。并且,从该基板载置面164的至少一部分
起到第一侧面166的至少一部分为止连续地设有金属化图案170。
162的基板载置面164侧的面上设置的接地图案(未图示)接触并电连接。通过采用这样的结
构,在作为接地导体的杆体中流通的返回电流能够在靠近流通高频信号即调制电信号的路
径的路径中流通,使接地稳定化,改善高频特性。特别是如图3所示那样,第一键合线181构
成为包括两根以上的键合线,从而能够进一步使接地稳定化并进一步改善高频特性。
图5所示结构有关的光模块1的透射特性(S21)的图表。如图6所示,关于高频特性,具备第一
键合线181的结构与不具备第一键合线181的结构相比,具有较高的透射特性。这被认为是
由于光组件100具备第一键合线181而使接地稳定化。
也能够进行接地连接,但是优选使在接地导体中流通的返回电流在尽量靠近流通高频信号
电流的路径的路径中通过。因此,优选如图3所示那样,光组件100具备第一键合线181,通过
在流通高频信号电流的中继基板150的正下方设置的路径来供给接地电位。
此不设置上述的第一键合线181也没有关系,但是优选如本实施方式所示这样,在安装中继
基板150的台座124、与安装元件安装基板140的支撑块162独立的结构中,基于上述理由而
设置第一键合线181。
载置面164的一部分、和第一侧面166的一部分形成金属化图案170。但是在此情况下也优
选,形成于基板载置面164的金属化图案170为了确保与在元件安装基板140背面设置的接
地图案的电连接而具有足够的面积,并且形成于第一侧面166的金属化图案170为了形成第
一键合线181而具有足够的面积,并且金属化图案170从基板载置面164起到第一侧面166为
止连续地形成。
170。但是,由于形成金属化图案170需要切割工序和薄膜蒸镀处理工序,因此从制造工艺的
观点出发而优选如图3所示这样,仅在支撑块162的基板载置面164和第一侧面166的形成金
属化图案170。此外,在设定为使用氮化铝这样的介电常数较高的材料构成支撑块162的情
况下,优选构成为不在支撑块162的对置的面彼此设置金属化图案170,从而抑制电介质共
振并改善高频特性。因此,在本实施方式中,在支撑块162的基板载置面164形成有金属化图
案170,因此优选构成为不在与基板载置面164对置的面(在图3中为下侧的面)配置金属化
图案170。另外,在本实施方式中,在支撑块162的第一侧面166形成有金属化图案170,因此
优选构成为不在与第一侧面166对置的面(朝向孔眼120的第一面121侧的面)配置金属化图
案170。
基板150、且第一引线端子110的大径部115与第二导体图案152通过焊锡70连接的状态,在
孔眼120的第一面121安装支撑块162。此时,支撑块162能够调整在与支撑块162的基板载置
面164正交的Z轴方向、Y轴方向上的安装位置。
序中调整光组件100的光元件160的三维位置。其结果是,即使在构成光组件100的各种零件
的尺寸存在偏差的情况下,也能够使图2所示的透镜30与光元件160的发光点的位置配合,
能够获得所需的光输出。
装有中继基板150。另外,在孔眼120的第一面121与支撑块162之间夹设有温调元件即珀耳
帖元件174。
154。并且构成为,利用键合线184将在支撑块162的基板载置面164形成的金属化图案170、
与在中继基板150的表面形成的接地图案154连接。通过采用这样的结构,从而能够进一步
实现接地电位的稳定化而优选。此外,接地图案154不是必须设置到金属块172的表面为止,
例如也可以构成为,接地图案154从与金属块172接触的背面起形成到朝向Y轴方向的侧面
为止,并利用键合线184将在金属块172的侧面形成的接地图案154、与在支撑块162的基板
载置面164形成的金属化图案170连接。