JP2007194567A - 光モジュールおよび光モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光モジュールにおける放熱特性を向上させる。
【解決手段】電気−光変換素子１４と、半導体集積回路１２と、一方の面に電気−光変換素子１４および半導体集積回路１２が実装されてなるリードフレーム１０と、リードフレームの他方１０の面の少なくとも一部が露出して露出部２２を形成するように、電気−光変換素子１４、半導体集積回路１２およびリードフレーム１０を封止する透明樹脂パッケージ１６とにより光モジュール１を構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気−光変換素子およびリードフレームが透明樹脂パッケージにより封止されてなる光モジュールおよび光モジュールの製造方法に関するものである。

インターネットの普及に代表されるネットワーク容量の飛躍的増大に対応して、小型、高速の光モジュールへの需要が高まっている。このような光モジュールの中でも、リードフレームおよび電気−光変換素子を透明樹脂パッケージにより封止した光モジュールは、高価な金属製キャンパッケージが不要なため、低コストな光モジュールとして期待されている。

このような透明樹脂パッケージを用いた光モジュールとしては、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された光モジュールは、発光素子および受光素子（以後これらの少なくとも１つを電気−光変換素子とする）、並びに半導体集積回路がリードフレームに実装され、リードフレーム、電気−光変換素子および半導体集積回路が透明樹脂パッケージにより封止されることにより構成されている。
意匠登録第１１５４０７７号公報

上述した光モジュールにおいては、電気−光変換素子または半導体集積回路において発生した熱は、一部はリードフレームからリードピンを介して光モジュールが取り付けられている基板上に逃げ、一部はリードフレームから透明樹脂を介して空中に放熱される。ここで、光モジュールのリードピン数が少ない、もしくはリードピンが細い場合には、透明樹脂パッケージを介して空中に放熱される経路が支配的となる。

しかしながら、一般に透明樹脂パッケージの放熱特性は悪いため、充分な放熱特性が得られないという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、光モジュールにおける放熱特性を向上させることを目的とする。

本発明による光モジュールは、電気−光変換素子と、
半導体集積回路と、
一方の面に前記電気−光変換素子および前記半導体集積回路が実装されてなるリードフレームと、
前記リードフレームの他方の面の少なくとも一部が露出するように、前記電気−光変換素子、前記半導体集積回路および前記リードフレームを封止する透明樹脂パッケージとを備えたことを特徴とするものである。

なお、本発明による光モジュールにおいては、前記リードフレームの前記透明樹脂パッケージから露出する部分に放熱部材を取り付けるようにしてもよい。

また、本発明による光モジュールにおいては、前記透明樹脂パッケージにおける前記電気−光変換素子に対応する部分がレンズ構造をなすものとしてもよい。

また、本発明による光モジュールにおいては、前記電気−光変換素子を、発光素子および受光素子の少なくとも一方としてもよい。

この場合、前記発光素子を面発光レーザとしてもよい。

また、本発明による光モジュールにおいては、前記リードフレームと前記半導体集積回路とをワイヤまたはハンダにより電気的に接続してもよい。

また、本発明による光モジュールにおいては、前記電気−光変換素子が基板に実装されてなり、
前記基板に実装された前記電気−光変換素子が前記リードフレームに実装されてなるものとしてもよい。

この場合、前記リードフレームと前記基板との間をワイヤまたはハンダにより電気的に接続してもよい。

本発明による第１の光モジュールの製造方法は、リードフレームの一方の面に電気−光変換素子および半導体集積回路を実装し、
前記リードフレームの他方の面の少なくとも一部が露出するように、前記電気−光変換素子、前記半導体集積回路および前記リードフレームを透明樹脂パッケージにより封止することを特徴とするものである。

本発明による第２の光モジュールの製造方法は、基板に電気−光変換素子および半導体集積回路を実装し、
リードフレームの一方の面に前記基板を実装し、
前記リードフレームの他方の面の少なくとも一部が露出するように、前記電気−光変換素子、前記半導体集積回路および前記リードフレームを透明樹脂パッケージにより封止することを特徴とするものである。

本発明の光モジュールにおいては、リードフレームの電気−光変換素子および半導体集積回路が実装されてなる面とは反対側の他方の面の少なくとも一部が露出するように、電気−光変換素子、半導体集積回路およびリードフレームが透明樹脂パッケージにより封止される。このため、電気−光変換素子または半導体集積回路において発生した熱は、リードフレームにおける透明樹脂パッケージから露出した部分から空気中に放熱されることとなる。したがって、上記特許文献１に記載された光モジュールと比較して放熱特性を向上させることができる。

また、リードフレームの透明樹脂パッケージから露出する部分に放熱部材を取り付けることにより、放熱特性をより向上させることができる。

また、透明樹脂パッケージにおける電気−光変換素子に対応する部分をレンズ構造をなすものとすることにより、本発明による光モジュールを実装する際に、別にレンズ部材を設ける必要がなくなる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態による光モジュールの構成を示す概略正面図、図２は図１のＩ−Ｉ線概略断面図、図３は第１の実施形態による光モジュールの構成を示す概略背面図である。図１〜図３に示すように、第１の実施形態による光モジュール１は、リードフレーム１０と、半導体集積回路１２と、電気−光変換素子１４と、透明樹脂パッケージ１６とを有する。なお、図１においては、透明樹脂パッケージ１６を仮想線で示している。また、電気−光変換素子１４は、一方が発光素子、他方が受光素子からなる。また、発光素子は面発光レーザである。

半導体集積回路１２および電気−光変換素子１４は、基準電位となるリード１０Ａを有するリードフレーム１０の上面に実装されている。基準電位は、リード１０Ａを介してリードフレーム１０に供給される。半導体集積回路１２および電気−光変換素子１４への電力および信号は、リード１８からワイヤ２０を介して供給される。

リードフレーム１０、半導体集積回路１２および電気−光変換素子１４は透明樹脂パッケージ１６により封止されている。一方、リードフレーム１０の半導体集積回路１２および電気−光変換素子１４が実装される面とは反対側の面においては、透明樹脂パッケージ１６が凹形状に形成されており、リードフレーム１０の一部がこの凹形状の部分から外部に露出して露出部２２を形成している。なお、露出部２２は、リードフレーム１０の全幅方向に亘る長さを有している。

次いで、第１の実施形態による光モジュールの製造方法について説明する。図４は第１の実施形態による光モジュールの製造方法を説明するための図であり、図４（ａ）〜（ｇ）のそれぞれが正面図および断面図を含む。なお、断面図は図１におけるＩ−Ｉ線の位置と同一の位置における断面図である。

まず、図４（ａ）に示すリードフレームの原版３０に、図４（ｂ）に示すようにエッチングを施してリードフレームパターン３２を形成する。リードフレームパターン３２は、リードフレーム１０となるべき部分１０′およびリード１８となるべき部分１８′からなる。なお、部分１０′は、吊りリード３４により原版３０に接続されている。

次に、図４（ｃ）に示すように、リードフレーム１０となるべき部分１０′上に半導体集積回路１２および電気−光変換素子１４を実装する。さらに、図４（ｄ）に示すように、半導体集積回路１２とリード１８となるべき部分１８′との間、および半導体集積回路１２と電気−光変換素子１４との間をワイヤ２０により電気的に接続する。さらに、図４（ｅ）に示すように、電気−光変換素子１４にポッティング３６を施す。そして、図４（ｆ）に示すように、トランスファモールドにより、リードフレーム１０となるべき部分１０′、半導体集積回路１２および電気−光変換素子１４を、透明樹脂パッケージ１６に封止する。最後に、図４（ｇ）に示すように、破線に沿って部分１０′、部分１８′および吊りリード３４を切断して、第１の実施形態による光モジュール１の製造を完了する。

このように、第１の実施形態においては、リードフレーム１０の半導体集積回路１２および電気−光変換素子１４が実装されてなる面とは反対側の面の少なくとも一部に、透明樹脂パッケージ１６から露出する露出部２２を設けるようにしたものである。このため、半導体集積回路１２または電気−光変換素子１４において発生した熱は、露出部２２から空気中に放熱されることとなり、その結果、光モジュール１の放熱特性を向上させることができる。

なお、上記第１の実施形態においては、図５に示すように、熱伝導率が良好な銅、アルミニウム等の金属からなる放熱部材４０を露出部２２に取り付けるようにしてもよい。ここで、図５に示す放熱部材４０は、透明樹脂パッケージ１６の凹形状に適合する凸部４０Ａが形成されており、凸部４０Ａが透明樹脂パッケージ１６の凹形状の部分に嵌合して露出部２２に接触するように、放熱部材４０が光モジュール１に取り付けられる。このように放熱部材４０を取り付けることにより、第１の実施形態による光モジュール１の放熱特性をより向上させることができる。

また、図６に示すように放熱部材４０を板状の部材とし、透明樹脂パッケージ１６の凹形状の部分に嵌合する形状を有する板部材４２を介して放熱部材４０を光モジュール１の露出部２２に取り付けるようにしてもよい。さらに、図７に示すように、放熱部材４０の断面形状を透明樹脂パッケージ１６の凹形状の部分に適合する凸形状をなすように折曲させ、放熱部材４０の凸形状となる部分４０Ｂが、透明樹脂パッケージ１６の凹形状の部分に嵌合して露出部２２に接触するように、放熱部材４０を光モジュール１に取り付けるようにしてもよい。

また、図８に示すように、透明樹脂パッケージ１６側の面とは反対側の面に放熱フィン４４が形成された放熱部材４０′を用いるようにしてもよい。これにより、放熱部材４０の放熱効果をさらに向上させることができる。

また、上記第１の実施形態においては、透明樹脂パッケージ１６における電気−光変換素子１４に対応する部分を、図９に示すようにレンズ構造１６Ａをなすように成型してもよい。これにより、第１の実施形態による光モジュール１を実装する際に、別にレンズ部材を設ける必要がなくなる。なお、透明樹脂パッケージ１６をレンズ構造１６Ａをなすように成型するのに代えて、透明樹脂パッケージ１６表面における電気−光変換素子１４に対応する部分にレンズを設けるようにしてもよい。

次いで、本発明の第２の実施形態について説明する。図１０は本発明の第２の実施形態による光モジュールの構成を示す概略正面図、図１１は図１のＩＩ−ＩＩ線概略断面図である。なお、第２の実施形態において第１の実施形態と同一の構成については同一の参照番号を付与し、ここでは詳細な説明は省略する。第２の実施形態においては、半導体集積回路１２および電気−光変換素子１４を基板２４に実装し、基板２４をリードフレーム１０に実装するようにした点が第１の実施形態と異なる。ここで、第２の実施形態による光モジュール１′の背面図は第１の実施形態による光モジュール１の背面図と同一となるため、ここでは省略する。

次いで、第２の実施形態による光モジュールの製造方法について説明する。図１２は第１の実施形態による光モジュールの製造方法を説明するための図であり、図１２（ａ）〜（ｈ）のそれぞれが正面図および断面図を含む。なお、断面図は図１０におけるＩＩ−ＩＩ線の位置と同一の位置における断面図である。

まず、図１２（ａ）に示すリードフレームの原版３０に、図１２（ｂ）に示すようにエッチングを施してリードフレームパターン３２を形成する。リードフレームパターン３２は、リードフレーム１０となるべき部分１０′およびリード１８となるべき部分１８′からなる。なお、部分１０′は、吊りリード３４により原版３０に接続されている。

次に、図１２（ｃ）に示すように、基板２４上に半導体集積回路１２および電気−光変換素子１４を実装する。さらに、図１２（ｄ）に示すように、半導体集積回路１２と基板２４との間、および半導体集積回路１２と電気−光変換素子１４との間をワイヤ２０により電気的に接続する。さらに、図１２（ｅ）に示すように、電気−光変換素子１４にポッティング３６を施す。

そして、図１２（ｆ）に示すように、リードフレーム１０となるべき部分１０′上に半導体集積回路１２および電気−光変換素子１４を実装した基板２４を実装する。なお、基板２４の実装はワイヤによるものであってもハンダによるものであってもよい。次いで、図１２（ｇ）に示すように、トランスファモールドにより、リードフレーム１０となるべき部分１０′、半導体集積回路１２および電気−光変換素子１４を、基板２４とともに透明樹脂パッケージ１６に封止する。最後に、図１２（ｈ）に示すように、破線に沿って部分１０′、部分１８′および吊りリード３４を切断して、第２の実施形態による光モジュール１′の製造を完了する。

なお、上記第２の実施形態においては、図１３に示すように、第１の実施形態と同様に、露出部２２に放熱部材４０を取り付けるようにしてもよい。このように放熱部材４０を取り付けることにより、放熱特性をより向上させることができる。

また、上記第２の実施形態においては、上記第１の実施形態と同様に透明樹脂パッケージ１６における電気−光変換素子１４に対応する部分をレンズ構造１６Ａをなすように構成してもよい。

また、上記第１および第２の実施形態においては、露出部２２はリードフレーム１０の全幅方向に亘る長さを有しているが、光モジュール１，１′の背面側の少なくとも一部が露出していればいかなる態様であってもよいものである。例えば、図１４に示すように、光モジュール１，１′の幅方向に亘って複数（ここでは４つ）の開口部を形成するように透明樹脂パッケージ１６を成形し、ここを露出部２２′としてもよいものである。

本発明の第１の実施形態による光モジュールの構成を示す概略正面図 図１のＩ−Ｉ線概略断面図 第１の実施形態による光モジュールの構成を示す概略背面図 第１の実施形態による光モジュールの製造方法を説明するための図 第１の実施形態において放熱部材を取り付けた状態を示す概略断面図（その１） 第１の実施形態において放熱部材を取り付けた状態を示す概略断面図（その２） 第１の実施形態において放熱部材を取り付けた状態を示す概略断面図（その３） 放熱部材の他の例を示す斜視図 透明樹脂パッケージのレンズ構造を説明するための図 本発明の第２の実施形態による光モジュールの構成を示す概略正面図 図１０のＩＩ−ＩＩ線概略断面図 第２の実施形態による光モジュールの製造方法を説明するための図 第２の実施形態において放熱部材を取り付けた状態を示す概略断面図 露出部の他の態様を示す概略背面図

符号の説明

１，１′ 光モジュール
１０ リードフレーム
１２ 半導体集積回路
１４ 電気−光変換素子
１６ 透明樹脂パッケージ
１８ リード
２０ ワイヤ
２２ 露出部
２４ 基板
３０ リードフレーム原版
３２ リードフレームパターン
３４ 吊りリード
３６ ポッティング
４０ 放熱部材

Claims (10)

1. 電気−光変換素子と、
   半導体集積回路と、
   一方の面に前記電気−光変換素子および前記半導体集積回路が実装されてなるリードフレームと、
   前記リードフレームの他方の面の少なくとも一部が露出するように、前記電気−光変換素子、前記半導体集積回路および前記リードフレームを封止する透明樹脂パッケージとを備えたことを特徴とする光モジュール。
2. 前記リードフレームの前記透明樹脂パッケージから露出する部分に放熱部材が取り付けられてなることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
3. 前記透明樹脂パッケージにおける前記電気−光変換素子に対応する部分がレンズ構造をなしていることを特徴とする請求項１または２記載の光モジュール。
4. 前記電気−光変換素子が、発光素子および受光素子の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の光モジュール。
5. 前記発光素子が面発光レーザであることを特徴とする請求項４記載の光モジュール。
6. 前記リードフレームと前記半導体集積回路とがワイヤまたはハンダにより電気的に接続されてなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の光モジュール。
7. 前記電気−光変換素子が基板に実装されてなり、
   前記基板に実装された前記電気−光変換素子が前記リードフレームに実装されてなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の光モジュール。
8. 前記リードフレームと前記基板との間がワイヤまたはハンダにより電気的に接続されてなることを特徴とする請求項７記載の光モジュール。
9. リードフレームの一方の面に電気−光変換素子および半導体集積回路を実装し、
   前記リードフレームの他方の面の少なくとも一部が露出するように、前記電気−光変換素子、前記半導体集積回路および前記リードフレームを透明樹脂パッケージにより封止することを特徴とする光モジュールの製造方法。
10. 基板に電気−光変換素子および半導体集積回路を実装し、
    リードフレームの一方の面に前記基板を実装し、
    前記リードフレームの他方の面の少なくとも一部が露出するように、前記電気−光変換素子、前記半導体集積回路および前記リードフレームを透明樹脂パッケージにより封止することを特徴とする光モジュールの製造方法。

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