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CN115000796A - 光模块 - Google Patents

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CN115000796A
CN115000796A CN202210194657.0A CN202210194657A CN115000796A CN 115000796 A CN115000796 A CN 115000796A CN 202210194657 A CN202210194657 A CN 202210194657A CN 115000796 A CN115000796 A CN 115000796A
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bonded
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Cambridge Optoelectronics Co ltd
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Abstract

本发明提供一种光模块，目的在于改善由稳定的引线接合带来的高频特性。光模块(100)具有：搭载基板(28)，其搭载有光电元件(24)；支撑块(36)，其搭载有搭载基板；管座(10)，其具有对支撑块进行支撑的支撑面(16)且具有从支撑面一体地突出的基座部(18)；连接块(60)，其固定于基座部的前端面(20)；以及多条引线(72)，其将支撑块和搭载基板中的至少一方与连接块连接。连接块具有朝向与基座部的前端面相同方向的第一接合面(68)以及朝向与上表面(22)相同方向的第二接合面(70)。多条引线包括一端接合于第一接合面的第一引线(74)和一端接合于第二接合面的第二引线(76)。

Description

光模块
技术领域
本发明涉及光模块。
背景技术
对于小型的光模块，要求提高散热性及高频特性。TO-CAN(Transistor OutlineCan)封装体使用贯通接地电位的孔眼的引脚，将电信号向半导体光元件传送(专利文献1)。安装有半导体光元件的基板搭载于支撑块。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2011-108939号公报
若强化支撑块的接地，则能够改善高频特性。例如，能够利用引线将从孔眼一体地突出的基座与支撑块电连接。但是，基座难以加工成适于接合的形状。
发明内容
本发明的目的在于改善由稳定的引线接合带来的高频特性。
光模块具有：光电元件，其将光信号以及电信号至少从一方转换为另一方；搭载基板，其搭载有所述光电元件；支撑块，其搭载所述搭载基板，且至少表面由导电体构成；管座，其具有对所述支撑块进行支撑的支撑面，且具有从所述支撑面一体地突出的基座部，所述基座部具有突出方向的前端面以及沿着所述突出方向扩展的上表面；中继基板，其搭载于所述基座部的所述上表面；连接块，其固定于所述基座部的所述前端面；以及多条引线，其分别将所述支撑块以及所述搭载基板中的一方与所述连接块连接，所述连接块的至少表面的一部分由导电体构成，具有朝向与所述基座部的所述前端面相同方向的第一接合面以及朝向与所述上表面相同方向的第二接合面，所述多条引线包括：一端接合于所述第一接合面的至少1条第一引线以及一端接合于所述第二接合面的至少1条第二引线。
通过连接块，能够确保用于引线接合的面，由此能够进行稳定的引线接合。
附图说明
图1是第一实施方式所涉及的光模块的立体图。
图2是管座及搭载于该管座的电子部件的立体图。
图3是管座及搭载于该管座的电子部件的俯视图。
图4是连接块的立体图。
图5是第二实施方式所涉及的管座以及搭载于该管座的电子部件的立体图。
图6是管座及搭载于该管座的电子部件的侧视图。
图7是管座及搭载于该管座的电子部件的仰视图。
图8是表示通过3维电磁场模拟器HFSS(High Frequency Structure Simulator)计算的现有例、第一实施方式及第二实施方式的频率特性的图。
图中：10—管座，12—孔眼，14—贯通孔，16—支撑面，18—基座部，20—前端面，22—上表面，24—光电元件，26—半导体激光器，27—光调制器，28—搭载基板，30—第一接地图案，32—第一信号图案，34—第一侧面电极，36—支撑块，42—旁路电容器，44—热电冷却器，46—金属层，48—热敏电阻，50—中继基板，52—第二信号图案，54—填充材料，56—第二接地图案，58—第二侧面电极，60—连接块，62—导电性粘接剂，64—主体，66—导电膜，68—第一接合面，70—第二接合面，72—引线，74—第一引线，76—第二引线，100—光模块，102—挠性基板，104—印刷基板，218—基座部，228—搭载基板，236—支撑块，260—连接块，270—第二接合面，272—引线，278—第三接合面，280—第三引线，L—引脚，L1—引脚，L2—引脚，L3—引脚，L4—引脚，W1—引线，W2—引线，W3—引线，W4—引线，W5—引线，W6—引线，W7—引线。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行具体且详细的说明。在全部附图中，标注相同的附图标记的部件具有相同或等同的功能，省略其重复说明。另外，图形的大小并不一定与倍率一致。
[第一实施方式]
图1是第一实施方式所涉及的光模块的立体图。光模块100是TO-CAN(TransistorOutline-Can)型光模块，也可以包括具备发光元件的光发送子组件(TOSA：TransmitterOptical Sub-Assembly)、具备受光元件的光接收子组件(ROSA：Receiver Optical Sub-Assembly)、具备发光元件以及受光元件双方的双向模块(BOSA；Bidirectional OpticalSub-Assembly)中的任一个。光模块100具有挠性基板(FPC)102，与印刷基板(PCB)104连接。光模块100具有管座10。
[管座·基座部]
图2是管座10以及搭载于该管座10的电子部件的立体图。图3是管座10以及搭载于该管座10的电子部件的俯视图。管座10由金属等导电材料构成。管座10包括孔眼12。孔眼12具有在厚度方向的表面和背面之间分别贯通的多个贯通孔14。另外，管座10也可以代替暗示圆盘形状的孔眼12而具有四边形等其他形状的部位。管座10与基准电位(例如接地)连接。
管座10(孔眼12)具有支撑电子部件的支撑面16。管座10具有从支撑面16一体地突出的基座部18。基座部18也由导电体构成。基座部18的表面被镀金属。基座部18具有突出方向的前端面20。基座部18具有沿着突出方向扩展的上表面22。由于基座部18通过冲压加工而形成，因此角容易变圆，难以形成较宽的平面。
[引脚]
如图1所示，光模块100具有多个引脚L。多个引脚L在多个贯通孔14的内侧通过玻璃等电介质(绝缘体)与管座10绝缘地分别固定。由引脚L和电介质构成馈通。多个引脚L与挠性基板102连接(图1)。
[光电元件]
光模块100具有光电元件24。光电元件24将光信号和电信号至少从一方转换为另一方。在光电元件24集成有半导体激光器26以及光调制器27。在半导体激光器26上接合有引线W1，并施加直流电压。光调制器27被单端驱动。光电元件24搭载于搭载基板28。
[搭载基板]
搭载基板28具有搭载有光电元件24的搭载面。以使光轴朝向与搭载面平行的方向的方式配置光电元件24。如图3所示，搭载基板28在搭载面具有第一接地图案30以及第一信号图案32。
在第一接地图案30接合有光电元件24的背面(半导体激光器26以及光调制器27共用的电极)。第一接地图案30与第一侧面电极34一体化，能够在与搭载面相反的一侧进行电连接。第一信号图案32通过引线W2与光电元件24(光调制器27)电连接，从而输入高频信号。另外，也可以将未图示的终端电阻设置于搭载基板28，抑制具有高频成分的调制电信号的反射波向驱动IC(未图示)折回。搭载基板28搭载于支撑块36。
[支撑块]
支撑块36由主体和覆盖主体的表面的导电膜构成。主体由氮化铝这样的热传导率优异的材料(陶瓷)构成，能够提高散热性。支撑块36的至少表面由导电体构成。或者，支撑块36也可以如金属块那样整体由导电体构成。搭载基板28与支撑块36的导电膜对置，两者电连接。
在支撑块36上搭载有旁路电容器42。旁路电容器42的背面(一方电极)与支撑块36(导电膜)导通，与基准电位(例如接地)连接。旁路电容器42的另一方电极经由引线W3与引脚L1连接，被施加电压。电压经由引线W1也与光电元件24(半导体激光器26)连接而被供给直流电压。通过旁路电容器42分离叠加在直流信号上的高频信号。
[热电冷却器]
光模块100具有热电冷却器44。热电冷却器44具有上表面及下表面。上表面和下表面由陶瓷等绝缘体构成。下表面固定于管座10(孔眼12)的支撑面16。固定也可以使用导热性的粘接剂。如图2所示，上表面与搭载基板28的搭载面朝向相互交叉(例如正交)的方向。热电冷却器44在内部具有用于使热在上表面及下表面之间移动的珀尔帖元件(未图示)。例如，上表面成为吸热面，下表面成为散热面，但其相反地进行切换。热电冷却器44的电极通过引线W4与引脚L2连接。
在热电冷却器44的上表面层叠有金属层46(图2)。金属层46成为基准电位平面(例如，接地平面)。热敏电阻48载置于金属层46并电连接，能够测定温度。热敏电阻48通过引线W5与引脚L3连接，被施加电压。
热电冷却器44固定于管座10的支撑面16与支撑块36之间，使热在两者之间移动。支撑块36经由热电冷却器44支撑于管座10的支撑面16。支撑块36固定于热电冷却器44的上表面，与金属层46电连接。
[中继基板]
在管座10的基座部18的上表面22搭载有中继基板50。在两者的固定中，使用焊料(未图示)，有时会从中继基板50的下方溢出。基座部18在突出方向上从中继基板50突出。
如图3所示，中继基板50具有第二信号图案52。第二信号图案52与引脚L4电连接。详细而言，在引脚L4的端部与第二信号图案52的端子之间夹设有填充材料54(焊料、焊料)而将两者电连接。
第二信号图案52经由引线W6与第一信号图案32连接。中继基板50具有第二接地图案56。第二接地图案56与第二侧面电极58一体化，能够在背面电连接，与基座部18电连接。另外，第二接地图案56通过引线W7与支撑块36连接。
[连接块]
图4是连接块60的立体图。连接块60固定于基座部18的前端面20。固定使用导电性粘接剂62或填充材料。连接块60至少表面的一部分由导电体构成。连接块60包括由陶瓷构成的主体64和覆盖主体64的导电膜66。连接块60与管座10相比热传导率低。连接块60可以整体由金属形成，但由陶瓷形成主体64时，加工简单且成本低。
连接块60具有第一接合面68。第一接合面68朝向与基座部18的前端面20相同的方向。第一接合面68为平坦面。第一接合面68的纵向(图2的上下方向)的长度比与其正交的宽度大。
连接块60具有第二接合面70。第二接合面70朝向与基座部18的上表面22相同的方向。第二接合面70为平坦面。第二接合面70位于比基座部18的上表面22高的位置。第二接合面70的纵向(基座部18的突出方向)的长度比与其正交的宽度大。
[引线]
光模块100除了上述的引线W1～W7之外，还具有多条引线72。各条引线72将支撑块36或者搭载基板28与连接块60连接。
至少1条第一引线74的一端接合于第一接合面68。至少1条第一引线74的另一端接合于支撑块36。如图2所示，多条第一引线74接合于在第一接合面68排列成一列的多个第一位置。多个第一位置排列的方向是第一接合面68的纵向。
至少1条第二引线76的一端接合于第二接合面70。至少1条第二引线76的另一端接合于搭载基板28(第一接地图案30)。如图2所示，多条第二引线76接合于在第二接合面70排列成一列的多个第二位置。多个第二位置排列的方向是第二接合面70的纵向。
将中继基板50固定于基座部18的上表面22的焊锡(未图示)溢出的话，则基座部18的引线接合区域变窄。但是，在本实施方式中，通过设置连接块60，能够确保引线接合区域，能够进行稳定的引线接合。另外，能够缩短基座部18的突出长度，不需要确保较宽的平坦面，因此不需要提高加工精度。
[第二实施方式]
图5是第二实施方式所涉及的管座以及搭载于该管座的电子部件的立体图。图6是管座及搭载于该管座的电子部件的侧视图。图7是管座及搭载于该管座的电子部件的仰视图。
连接块260具有与第二接合面270相反的第三接合面278。第三接合面278为平坦面。第三接合面278的纵向(基座部218的突出方向)的长度比与其正交的宽度大。
多条引线272包括一端接合于第三接合面278的至少1条第三引线280。至少1条第三引线280的另一端接合于支撑块236(例如其背面)。多条第三引线280接合于在第三接合面278排列成一列的多个第三位置。多个第三位置排列的方向是第三接合面278的纵向。
通过第三引线280连接基座部218和支撑块236(或者作为变形例的搭载基板228)。由此，能够进行支撑块236(或者作为变形例的搭载基板228)的接地强化，能够进行到高频率的信号传输。其他内容能够应用在第一实施方式中说明的内容。
图8是表示通过3维电磁场模拟器HFSS(High Frequency Structure Simulator)计算的现有例、第一实施方式及第二实施方式的频率特性的图。在现有例中，不设置连接块。
与现有例相比，确保了较宽接合区域的第一实施方式特别改善了40GHz以上的透过特性。第二实施方式进一步改善了透过特性。
[实施方式的概要]
(1)光模块100具有：光电元件24，其将光信号以及电信号至少从一方转换为另一方；搭载基板28，其搭载有光电元件24；支撑块36，其搭载有搭载基板28，且至少表面由导电体构成；管座10，其具有对支撑块36进行支撑的支撑面16，且具有从支撑面16一体地突出的基座部18，基座部18具有突出方向的前端面20以及沿着突出方向扩展的上表面22；中继基板50，其搭载于基座部18的上表面22；连接块60，其固定于基座部18的前端面20；以及多条引线72，其分别将支撑块36以及搭载基板28中的一方与连接块60连接，连接块60的至少表面的一部分由导电体构成，具有朝向与基座部18的前端面20相同方向的第一接合面68以及朝向与上表面22相同方向的第二接合面70，多条引线72包括一端接合于第一接合面68的至少1条第一引线74以及一端接合于第二接合面70的至少1条第二引线76。
(2)根据(1)所述的光模块100，至少1条第一引线74的另一端接合于支撑块36，至少1条第二引线76的另一端接合于搭载基板28。
(3)根据(1)或(2)所述的光模块100，至少1条第一引线74是多条第一引线74，多条第一引线74接合于在第一接合面68排列成一列的多个第一位置。
(4)根据(3)所述的光模块100，第一接合面68的多个第一位置排列的方向的长度比与长度正交的宽度大。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的光模块100，至少1条第二引线76是多条第二引线76，多条第二引线76接合于在第二接合面70排列成一列的多个第二位置。
(6)根据(5)所述的光模块100，第二接合面70的多个第二位置排列的方向的长度比与长度正交的宽度大。
(7)根据(1)～(6)中任一项所述的光模块100，基座部18在突出方向上从中继基板50突出。
(8)根据(1)～(7)中任一项所述的光模块100，连接块60的第二接合面70位于比基座部18的上表面22高的位置。
(9)根据(1)～(8)中任一项所述的光模块100，第一接合面68及第二接合面70分别为平坦面。
(10)根据(1)～(9)中任一项所述的光模块100，连接块60包括由陶瓷构成的主体64和覆盖主体64的导电膜66。
(11)根据(1)～(10)中任一项所述的光模块100，支撑块36包括由陶瓷构成的主体和覆盖主体的导电膜。
(12)根据(1)～(11)中任一项所述的光模块100，连接块60的热传导率比管座10低。
(13)根据(1)～(12)中任一项所述的光模块100，还具有固定连接块60和基座部18的导电性粘接剂62或填充材料。
(14)根据(1)～(13)中任一项所述的光模块100，还具有热电冷却器44，热电冷却器44固定于管座10的支撑面16与支撑块36之间而使热移动。
(15)根据(1)～(14)中任一项所述的光模块，连接块260具有与第二接合面270相反的第三接合面278，多条引线272包括一端接合于第三接合面278的至少1条第三引线280。
(16)根据(15)所述的光模块，至少1条第三引线280的另一端接合于支撑块236。
(17)根据(15)或(16)所述的光模块，第三接合面278为平坦面。
(18)根据(16)或(17)所述的光模块，至少1条第三引线280是多条第三引线280，多条第三引线280接合于在第三接合面278排列成一列的多个第三位置。
(19)根据(18)所述的光模块，第三接合面278的多个第三位置排列的方向的长度比与长度正交的宽度大。
本发明并不限定于上述的实施方式，能够进行各种变形。例如，在实施方式中说明的结构能够置换为实质上相同的结构、起到相同作用效果的结构或者能够实现相同目的的结构。

Claims (19)

1.一种光模块，其特征在于，
具有：
光电元件，其将光信号以及电信号至少从一方转换为另一方；
搭载基板，其搭载所述光电元件；
支撑块，其搭载所述搭载基板且至少表面由导电体构成；
管座，其具有支撑所述支撑块的支撑面，且具有从所述支撑面一体地突出的基座部，所述基座部具有突出方向的前端面以及沿着所述突出方向扩展的上表面；
中继基板，其搭载于所述基座部的所述上表面；
连接块，其固定于所述基座部的所述前端面；以及
多条引线，其分别将所述支撑块以及所述搭载基板中的一方与所述连接块连接，
所述连接块的至少表面的一部分由导电体构成，具有朝向与所述基座部的所述前端面相同方向的第一接合面以及朝向与所述上表面相同方向的第二接合面，
所述多条引线包括一端接合于所述第一接合面的至少1条第一引线以及一端接合于所述第二接合面的至少1条第二引线。
2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，
所述至少1条第一引线的另一端接合于所述支撑块，
所述至少1条第二引线的另一端接合于所述搭载基板。
3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，
所述至少1条第一引线是多条第一引线，
所述多条第一引线接合于在所述第一接合面排列成一列的多个第一位置。
4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，
所述第一接合面的所述多个第一位置排列的方向的长度比与所述长度正交的宽度大。
5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，
所述至少1条第二引线是多条第二引线，
所述多条第二引线接合于在所述第二接合面排列成一列的多个第二位置。
6.根据权利要求5所述的光模块，其特征在于，
所述第二接合面的所述多个第二位置排列的方向的长度比与所述长度正交的宽度大。
7.根据权利要求1～6任一项所述的光模块，其特征在于，
所述基座部在所述突出方向上从所述中继基板突出。
8.根据权利要求1～6任一项所述的光模块，其特征在于，
所述连接块的所述第二接合面位于比所述基座部的所述上表面高的位置。
9.根据权利要求1～6任一项所述的光模块，其特征在于，
所述第一接合面以及所述第二接合面分别为平坦面。
10.根据权利要求1～6任一项所述的光模块，其特征在于，
所述连接块包括由陶瓷构成的主体和覆盖所述主体的导电膜。
11.根据权利要求1～6任一项所述的光模块，其特征在于，
所述支撑块包括由陶瓷构成的主体和覆盖所述主体的导电膜。
12.根据权利要求1～6任一项所述的光模块，其特征在于，
所述连接块的热传导率比所述管座低。
13.根据权利要求1～6任一项所述的光模块，其特征在于，
还具有固定所述连接块以及所述基座部的导电性粘接剂或填充材料。
14.根据权利要求1～6任一项所述的光模块，其特征在于，
还具有热电冷却器，该热电冷却器固定于所述管座的所述支撑面与所述支撑块之间而使热移动。
15.根据权利要求1～6任一项所述的光模块，其特征在于，
所述连接块具有与所述第二接合面相反的第三接合面，
所述多条引线包括一端接合于所述第三接合面的至少1条第三引线。
16.根据权利要求15所述的光模块，其特征在于，
所述至少1条第三引线的另一端接合于所述支撑块。
17.根据权利要求15所述的光模块，其特征在于，
所述第三接合面为平坦面。
18.根据权利要求16所述的光模块，其特征在于，
所述至少1条第三引线是多条第三引线，
所述多条第三引线接合于在所述第三接合面排列成一列的多个第三位置。
19.根据权利要求18所述的光模块，其特征在于，
所述第三接合面的所述多个第三位置排列的方向的长度比与所述长度正交的宽度大。
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