JP4945874B2

JP4945874B2 - Light emitting module and light emitting module substrate product

Info

Publication number: JP4945874B2
Application number: JP2001302495A
Authority: JP
Inventors: 弘貴大森; 晴紀米田; 茂郎林
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003110184A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光モジュールおよび発光モジュール基板生産物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光モジュールは、半導体発光素子と、熱電子冷却器と、光ファイバと、パッケージを備える。半導体発光素子は、光ファイバの一端と光学的に結合されており、この光ファイバを介して出力光を提供している。半導体発光素子は、熱電子冷却器上に配置されており、熱電子冷却器は半導体発光素子の温度を調整している。熱電子冷却器は、発光モジュール外から温度調整のための信号を受けている。パッケージは、半導体発光素子、熱電子冷却器、および光ファイバを収容している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
発明者らは、発光モジュールの機能向上に関する研究に携わっている。この機能向上には発光モジュールのインテリジェント化が含まれており、このインテリジェント化により発光モジュールを遠隔制御することが可能になる。この研究の過程で、このインテリジェント化を達成するためには発光モジュールを制御する制御回路デバイスを発光モジュール内に配置するだけでなく、ペルチェ素子といった熱電子冷却器に信号を提供するドライバ半導体素子も発光モジュール内に配置することが必要であることを発見した。
【０００４】
しかしながら、ドライバ半導体素子は数アンペアの電流を必要とすると共に、数ワットのパワーを消費する。故に、ドライバ半導体素子のための電力を発光モジュールに導入するだけでなく、ドライバ半導体素子において発生された熱を発光モジュール外に排出することが求められる。故に、発光モジュールにおいて熱設計に関する課題が存在する。
【０００５】
そこで、熱電子冷却器を駆動するための回路を含む半導体素子を内蔵可能な構造を有する発光モジュール、およびこの発光モジュールが搭載された基板生産物を提供することとした。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面は、発光モジュールに関する。発光モジュールは、ハウジングと、熱電子冷却器と、半導体発光素子と、半導体素子と、第１の回路基板とを備える。熱電子冷却器は、ハウジング内に配置されている。半導体発光素子は、熱電子冷却器上に第１の搭載部材を介して搭載されている。半導体素子は、熱電子冷却器を駆動するための回路を含んでいる。第１の回路基板は、半導体素子のサイズよりも大きな配線面を有しており、配線面上に半導体素子を搭載しており、そしてハウジングに固定されている。
【０００７】
第１の回路基板はハウジングに固定されているので、半導体素子により発生された熱は第１の回路基板を介してハウジング外へ放出される。第１の回路基板の配線面は半導体素子のサイズよりも大きいので、この放熱のために、第１の回路基板は、より大きな放熱面を形成する。
【０００８】
本発明の別の側面は、発光モジュールに関する。発光モジュールは、ハウジングと、熱電子冷却器と、半導体発光素子と、第１の回路基板と、半導体素子とを備える。ハウジングは、所定の基準面に沿って延びる設置面および搭載面を有する素子配置部を備える。熱電子冷却器は、ハウジング内に配置されている。半導体発光素子は、熱電子冷却器上に第１の搭載部材を介して搭載されている。第１の回路基板は、搭載面上に配置されている。半導体素子は第１の回路基板上に配置されている。また、半導体素子は熱電子冷却器を駆動するための回路を含む。
【０００９】
第１の回路基板は搭載面上に配置されており、第１の回路基板の配線面上には、半導体素子が配置されている。半導体素子により発生された熱は、第１の回路基板よりも素子配置部の熱伝導率が大きいので第１の回路基板から素子配置部へ伝わるにつれて広がり、ハウジングの搭載面に到達して設置面から放出される。
【００１０】
上記の発光モジュールは、下記に示されるような様々な形態を備えることができる。
【００１１】
発光モジュールは、別の半導体素子と、第２の回路基板と、接続部材とを更に備えるようにしてもよい。別の半導体素子の最大発熱量は、半導体素子の最大発熱量よりも小さい。第２の回路基板は、別の半導体素子を搭載していると共に、第１の回路基板上に配置されている。接続部材は、第１の回路基板と第２の回路基板との間の電気的接続を可能にするように設けられている。接続部材は、第１の回路基板上に配置されている。
【００１２】
この発光モジュールは、第２の回路基板が第１の回路基板上に配置される形態を有している。この形態によれば、発光モジュールの高機能化のために複数の半導体素子を搭載できる。発熱量が大きい半導体素子を第１の回路基板上に配置するので、放熱が効率的に行われる。
【００１３】
発光モジュールは、半導体制御素子と、第２の回路基板と、接続部材と、支持部材とを更に備えるようにしてもよい。発光モジュールでは、ハウジングは、該発光モジュール外からの外部信号を受けるためのリード端子を有している。半導体制御素子は、リード端子からの外部信号に応答して熱電子冷却器の温度を設定するための信号を半導体素子に提供する。第２の回路基板は、第１の回路基板上に配置されると共に半導体制御素子を搭載している。接続部材は、第１の回路基板と第２の基板との間の電気的接続を可能にするように設けられている。支持部材は、第２の回路基板の位置をリード端子の位置に関連づけるように、第２の回路基板を支持している。
【００１４】
この発光モジュールは、第２の回路基板が第１の回路基板上に配置される形態を有している。この形態によれば、発光モジュールの高機能化のために複数の半導体素子を搭載できる。発熱量が大きい半導体素子を第１の基板に配置するので、放熱が効率的に行われる。支持部材は、リード端子からの信号を受けるために好適な位置に第２の回路基板を配置することを可能にしている。
【００１５】
発光モジュールは、第２の搭載部材と、半導体駆動素子とを更に備えるようにしてもよい。ハウジングは、一対の壁面を有している。第２の搭載部材は、一対の壁面のうちの一方と熱電子冷却器との間に配置されている。半導体駆動素子は、半導体発光素子を駆動するための回路を含む。半導体駆動素子は、第２の搭載部材上に配置されている。この配置形態によれば、半導体駆動素子からの熱は、第２の搭載部材を介して放出される。
【００１６】
発光モジュールでは、ハウジングは、一対の電源リード端子と、リード面とを有している。電源リード端子は、ハウジングの各壁面に配置され、熱電子冷却器のための電力を受けるように設けられている。リード面は、各電源リード端子の一端部が配置されている。第１の回路基板は、熱電子冷却器に対面する一辺を有している。第２の回路基板は、一対のエッジと、切り欠き部とを有している。切り欠き部は、該一対のエッジの各々に設けられている。発光モジュールは、第１の配線部材と、第２の配線部材とを更に備えるようにしてもよい。第１の配線部材は、第２の回路基板の切り欠き部を介して一対の電源リード端子の各々からの電力を第１の回路基板上の電源線に提供するように設けられている。第２の配線部材は、半導体素子からの駆動信号を熱電子冷却器へ提供するように設けられている。この形態によれば、電源電力が、第１の回路基板に配置されており大きなパワーを消費する半導体素子に供給される。
【００１７】
発光モジュールは、半導体受光素子を更に備えるようにしてもよい。半導体受光素子は、半導体発光素子に光学的に結合されモニタ信号を提供する。半導体素子は、モニタ信号に応答を示して半導体発光素子のためのＡＰＣ信号を発生する回路を含む。
【００１８】
発光モジュールは、光ファイバを更に備えるようにしてもよい。光ファイバは、半導体発光素子からの出力光を受ける。
【００１９】
発光モジュールでは、半導体制御素子は、ディスエイブル手段と、信号発生手段とを有するようにしてもよい。ディスエイブル手段は、発光モジュール外から受ける第１の外部信号に応答をして半導体駆動素子をディスエイブルにするように動作可能である。信号発生手段は、発光モジュール外から受ける第２の外部信号に応答をして半導体発光素子が発生する光の波長を変更するための信号を発生するように動作可能である。
【００２０】
本発明の更なる別の側面は、発光モジュール基板生産物に関する。発光モジュール基板生産物は、複数の発光モジュールと、制御デバイスと、搭載基板とを備える。制御デバイスは、各発光モジュールの動作を制御するための信号を発生するように動作可能である。搭載基板は、複数の発光モジュールおよび制御デバイスを搭載すると共に、制御デバイスを各発光モジュールに接続するための配線を有する。また、発光モジュール基板生産物は、放熱部材と、支持部材とを更に備えるようにしてもよい。放熱部材は、発光モジュールに接触している。支持部材は、放熱部材に沿って配線基板を支持している。
【００２１】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述からより容易に明らかになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、半導体発光モジュールといった、本発明の実施の形態の発光モジュールを説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２３】
(第１の実施の形態)
図１は、半導体発光モジュール１を示す斜視図である。半導体発光モジュール１は、光モジュール主要部２、ハウジング４、第１の素子搭載部６、第２の素子搭載部８、第３の素子搭載部１０、および光ファイバ１２を備える。光モジュール主要部２は、所定の精度で波長が安定された光を提供する。ハウジング４としては、バタフライ型パッケージが例示される。ハウジング４は、収容部４ａ、光ファイバ支持部４ｂ、およびリード端子４ｃ、４ｄを有する。収容部４ａは、光モジュール主要部２を収容する配置空間を規定している。光ファイバ支持部４ｂは、収容部４ａの前壁に設けられており、光ファイバ１２が光モジュール主要部２と光学的に結合するように光ファイバ１２を支持している。リード端子４ｃ、４ｄは、収容部４ａの一対の側壁に設けられており、光モジュール主要部２、第１の素子搭載部６、第２の素子搭載部８、第３の素子搭載部１０に電気的に接続されている。
【００２４】
光ファイバ支持部４ｂ内には、レンズ１４、および必要な場合にはアイソレータ１６が配置されている。レンズ１４はレンズホルダ(図示せず)により保持されている。レンズ１４は、光ファイバ１２の一端に光学的に結合されている。この光学的結合を実現するために、フェルールおよびフェルールホルダが光ファイバ支持部４ｂ内に配置されている。
【００２５】
引き続いて、図１および図２を参照しながら、光モジュール主要部２の詳細な形態を説明する。図２は、半導体発光モジュール１内に配置されている主要部品を示す平面図である。
【００２６】
光モジュール主要部２は、波長が安定化された光を発生することを可能にしている。光モジュール主要部２は、固定部材２２上に固定された熱電子冷却器(例えば、ペルチェ冷却素子)２４を有する。固定部材２２の主面上には、熱電子冷却器を制御するための信号を受ける一対の導電層２２ａが設けられている。熱電子冷却器２４は、リード端子４ｃを介することなく、この一対の導電層を介して第３の素子搭載部１０に接続されており、第３の素子搭載部１０から与えられる電気信号により制御される。この電気信号に応答して、熱電子冷却器２４は、半導体発光素子３０の温度を調整する。
【００２７】
熱電子冷却器２４上には、Ｌキャリアといった素子搭載部材２６が配置されている。素子搭載部材２６の主面上には、配線基板２８が配置されている。配線基板２８には、様々な電子素子が配置されている。例えば、配線基板２８には、半導体発光素子３０、モニタ用受光素子３４、および温度検知素子３６が配置されている。半導体発光素子３０としては、ＤＦＢ型半導体レーザ素子といった半導体レーザ素子が例示される。半導体発光素子は、駆動信号に応答した光信号を生成する。半導体発光素子は、一対の端面を有する。半導体発光素子３０の一端面は、レンズ部３２を通して光ファイバ１２の一端に光学的に結合可能なように配置されている。半導体発光素子３０の他端面は、モニタ用受光素子３４に光学的に結合されている。モニタ用受光素子３４としては、フォトダイオードといった半導体受光素子が例示される。モニタ用受光素子３４は、半導体発光素子３０からの光を受けてモニタ電流を生成する。モニタ電流は、半導体素子７０のＡＰＣ(自動パワー制御)部に加えられる。ＡＰＣ部は、モニタ電流に応答して半導体駆動素子４２のための制御信号を生成する。この制御信号は、半導体駆動素子４２に加えられる。これにより、半導体発光素子３０の光パワーが制御可能になる。温度検知素子３６は、半導体発光素子３０の温度を検知するように配置されている。温度検知素子３６としてはサーミスタが例示される。
【００２８】
この形態によれば、半導体発光素子３０が素子搭載部材２６および配線基板２８を介して熱電子冷却器２４と熱的に結合される。この熱的な結合によれば、半導体レーザ素子３０の温度は、熱電子冷却器２４によって所定の範囲で制御されることができる。
【００２９】
図２を参照すると、収容部４ａの前壁には、光通過孔４ｅが設けられており、光モジュール主要部２から光ファイバ支持部４ｂに向かう光が通過する。光通過孔４ｅには、ハーメチックガラス１８が配置されており、これよって、配置空間が気密にされる。光モジュール主要部２の半導体発光素子３０は、ハーメチックガラス１８を介して光ファイバ１２に光学的に結合され、光ファイバ１２に出力光を提供している。
【００３０】
図１および図２を参照すると、第１の素子搭載部６は、搭載部材３８と、配線基板４０と、半導体駆動素子４２とを有する。搭載部材３８上には、配線基板４０が配置されている。配線基板４０上には、半導体駆動素子４２および受動素子(図示せず)が配置されている。半導体駆動素子４２は、半導体発光素子３０を駆動するための回路を含む。図２を参照すると、第１の素子搭載部６は、ハウジング４の一側壁４ｆと光モジュール主要部２との間に配置されている。この配置により、半導体駆動素子４２は、ボンディングワイヤ４４を介してリード端子４ｄから電気信号を受けることができ、ボンディングワイヤ４６といった配線部材を介して駆動信号を半導体発光素子３０に提供できる。この配置形態により、高速クロック信号および高速データ信号の伝送を可能している。高速クロック信号としては、２．５Ｇｂｉｔ／ｓｅｃ程度のデータレートとすることができる。
【００３１】
図１および図２を参照すると、第２の素子搭載部８は、搭載部材５０と、配線基板５２と、電子素子５４とを有する。搭載部材５０上には、配線基板５２が配置されている。配線基板５２上には、電子素子５４が配置されている。電子素子５４としては、バイパスコンデンサといった受動素子が例示される。図２を参照すると、第２の素子搭載部８は、ハウジング４の他側壁４ｇと光モジュール主要部２との間に配置されている。この配置により、モニタ用受光素子３４は、配線基板５２から電源を受けることができる共に、モニタ信号を配線基板５２に提供できる。また、温度検知素子３６は、配線基板５２に温度検知信号を提供できる。配線基板５２と配線基板２８との電気的接続は、ボンディングワイヤ５６といった配線部材を介して行われる。この配置形態により、高速クロック信号および高速データ信号との別の経路により、種々のモニタ用信号を授受できる。これにより、半導体発光モジュール１を安定化に動作することが可能になる。
【００３２】
図２において、配線基板４０は、第１の回路基板６０と重なるように搭載部材３８から伸びているので、第２の回路基板６２の一辺に対面するようになる。この形態により、配線基板４０は、第２の回路基板６２とボンディングワイヤ８４といった配線部材によって接続可能になる。また、配線基板５２は、第１の回路基板６０と重なるように搭載部材５０から伸びているので、第２の回路基板６２の一辺に対面するようになる。この形態により、配線基板５２は、第２の回路基板６２とボンディングワイヤ８６といった配線部材によって接続可能になる。
【００３３】
図３は、図２に示されたＩ−Ｉ線に沿った半導体光モジュール１の断面図である。第１の素子搭載部６において、搭載部材３８の高さは、配線部材４０の配線面４０ａの位置が、ハウジング４の配線部４ｊの配線面４ｍの位置に製造上の誤差範囲で合うように決定されている。また、光モジュール主要部２において、配線基板２８の高さは、その配線面３８ａの位置が、配線部材４０の配線面４０ａの位置に製造上の誤差範囲で合うように決定されている。第２の素子搭載部８において、搭載部材５０の高さは、配線部材５２の配線面５２ａの位置が、ハウジング４の配線部４ｉの配線面４ｎの位置に製造上の誤差範囲で合うように決定されている。この配置により、配線部材５２の配線面５２ａの位置は、配線基板３８の配線面３８ａの位置に製造上の誤差範囲で合う。製造上の誤差範囲とは、＋３００μｍ〜−３００μｍである。
【００３４】
搭載部材３８は、ハウジング４の底部だけでなく、ハウジング４の側壁にも接触しているので、半導体駆動素子４２からの熱は側壁から主要に放出される。また、搭載部材３８は、ある程度の大きさの表面積を有している。この表面は、駆動半導体素子４２により発生される熱を空気中に放出するために利用される。このため、半導体駆動素子４２により発生される熱は、ハウジング４の底部４ｌにはほとんど到達しないと考えられる。この作用を効率的に引き起こすために、搭載部材３８はＣｕＷといった良熱伝導材料で形成される。ＣｕＷは、コバール、ステンレスといった金属材料に比べて熱伝導率が大きい。
【００３５】
図１および図２を参照すると、第３の素子搭載部１０は、光モジュール主要部２とハウジング４の後壁４ｈとの間の底面上に配置されている。図４、図５(ａ)および図５(ｂ)並びに図６を参照しながら、第３の素子搭載部１０を説明する。
【００３６】
図４は、第３の素子搭載部１０を示す図面である。第３の素子搭載部１０は、第１の回路基板６０と、第２の回路基板６２と、導電性基板６４と、支持部材６６ａ〜６６ｄと、接続部材６８と、半導体素子７０と、半導体制御素子７２とを有する。第１の回路基板６０および第２の回路基板６２は、例えば、セラミック製多層配線基板である。導電性基板６４は、第１の回路基板６０上に配置された支持部材６６ａ〜６６ｄにより支持されている。支持部材６６ａ〜６６ｄとしては柱状のメタルブロックであり、第１の回路基板６０の導電層６０ａ〜６０ｄ上に配置されている。この配置により、導電性基板６４には、支持部材６６ａ〜６６ｄを介して所定の電位、例えば接地電位が供給される。このため、導電性基板６４は、第１の回路基板６０と第２の回路基板６２とを電気的に遮蔽するために役立つ。接続部材６８は、第１の回路基板６０の一辺に沿って配線面６０ｅ上に配置されている。接続部材６８の高さは、接続部材６８の上面６８ａの位置が第２の回路基板６２の配線面６２ａの位置に合うように決定されている。これにより、ボンディングワイヤといった配線部材によって接続部材６８の導電層を配線面６２ａと電気的に接続できる。第１の回路基板６０の配線面６０ｅには、半導体素子７０が配置されている。半導体素子７０は、熱電子冷却器ドライバといった集積回路である。集積回路は、熱電子冷却器を駆動するための回路を含む。また、第２の回路基板６２の配線面６２ａには、半導体制御素子７２が配置されている。半導体制御素子７２は、熱電子冷却器２４の温度を調整するための信号を半導体素子７０に提供するための集積回路である。半導体制御素子７２は、リード端子４ｃからの外部制御信号に応答して、半導体発光素子３が発生する光の中心波長を規定するため信号を半導体素子７０に提供する。半導体素子７０は、半導体制御素子７２からの信号に応答して、熱電子冷却器２４の温度を調整するための信号を生成する。半導体制御素子７２は半導体素子７０と異なって熱電子冷却器２４を駆動することがないので、半導体制御素子７２の発熱量は半導体素子７０の発熱量より小さい。
【００３７】
図５(ａ)は、接続部材６８を示す斜視図であり、図５(ｂ)は、図５(ａ)に示されるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った接続部材の断面図である。図５(ａ)を参照しながら、接続部材６８を示す図面である。接続部材６８は、ベース部６８ｂおよび柱状部６８ｃを有する。柱状部６８ｃは、ベース部６８ｂ上に設けられている。下記に説明される接続部材６８の構造によれば、電極間ピッチを小さくできる。故に、第１および第２の回路基板間において高密度接続が実現できる。
【００３８】
ベース部６８ｂは、第１の回路基板６０の配線面６０ｅに対面する設置面６８ｄと、設置面６８ｄに対向する第１の電極面６８ｆを有する。第１の電極面６８ｆ上には、複数の電極６８ｇ、６８ｈが設けられている。図５(ｂ)を参照すると、ベース部６８ｂには、電極６８ｇに対応した埋め込み導電層６８ｅを有する。埋め込み導電層６８ｅは、設置面６８ｄに沿って延びている。ベース部６８ｂには、電極６８ｇと埋め込み導電層６８ｅとの間にスルーホールが設けられており、このスルーホールには導電プラグ部６８ｊが設けられている。これらの電極および導電層を支持するために、ベース部６８ｂは絶縁部６８ｋを有する。絶縁部６８ｋの材料は、例えばセラミックである。
【００３９】
柱状部６８ｃは、第２の電極面６８ａを有する。第２の電極面６８ａ上には、複数の電極６８ｍ、６８ｎが設けられている。図５(ｂ)を参照すると、埋め込み導電層６８ｅは、設置面６８ｄに沿って延びている。柱状部６８ｃには、電極６８ｍと埋め込み導電層６８ｅとの間にスルーホールが設けられており、このスルーホールには導電プラグ部６８ｐが設けられている。これまでの説明は電極６８ｇに関して行われたが、同様の構造は電極６８ｈにも形成されている。
【００４０】
接続部材６８の構造により、第１の電極面６８ｆ上の電極６８ｇ、６８ｈは、それぞれ、第２の電極面６８ａ上の電極６８ｍ、６８ｎに電気的に接続される。電極６８ｇ、６８ｈは、第１の回路基板６０上の配線層と接続される。電極６８ｍ、６８ｎは、第２の回路基板６２上の配線層と接続される。
【００４１】
図６は、第１の回路基板６０の配線面上の主要な導電層を示す。本実施の形態では、第１の回路基板６０はセラミック多層配線基板であり、最上面に現れた導電層のみを示している。第１の回路基板６０においては、電極６０ｆが配線面６０ｅの一辺に沿って設けられている。この辺は、ハウジング４の後壁４ｈに対面している。電極６０ｆ上には、接続部材６８が配置される。この一辺に対向する他辺は、熱電子冷却器２４に対面している。この他辺と半導体素子７０との間には、熱電子冷却器２４に加える信号のための導電層６０ｇ、６０ｈが設けられている。導電層６０ｇ、６０ｈの幅は、他の導電層の幅よりも広い。また、配線面６０ｅには、電極６０ｉ、６０ｋ、６０ｍ、６０ｎが設けられている。これらの電極６０ｉ、６０ｋ、６０ｍ、６０ｎには、熱電子冷却器２４に与えるための電流が流される。電極６０ｇ、６０ｈは、光モジュール主要部２の電極２２ａと電気的な接続のために利用される(図２参照)。電極６０ｉ、６０ｋは、第２の回路基板６２からのボンディングワイヤ(図２の７８ａ、７８ｂ)を受けるためのパッド電極である(図２参照)。このため、電極６０ｉ、６０ｋは、ハウジング４の各側壁４ｆ、４ｇに対面する辺に設けられている。さらに、複数の配線層６０ｐが、配線面６０ｅの電極６８ｆに対面するように設けられている。配線層６０ｐは、接続部材６８の電極６８ｇ、６８ｈと接続される。尚、ボンディングワイヤ７８ａ、７８ｂは、より大きな径のリード線に置き換えることができる。
【００４２】
図７は、第２の回路基板６２の配線面６２ａ上の主要な導電層を示す。本実施の形態では、第２の回路基板６２はセラミック多層配線基板であり、最上面に現れた導電層のみを示している。第２の回路基板６２おいては、電極６２ｂが配線面６２ａの一辺に沿って設けられている。この辺は、接続部材６８に対面している。電極６２ｂは、接続部材６８の電極６８ｍ、６８ｎと電気的に接続される。この一辺に対向する他辺は、第１の素子搭載部６の配線基板４０および第２の素子搭載部８の配線基板５２に対面している。この他辺と半導体制御素子７２との間には、半導体駆動素子４２に加える信号のための導電層６２ｃと、配線基板２８上に配置されているモニタ素子３４、３６からの信号を受けるための導電層６２ｄが設けられている。また、配線面６２ａには、電極６２ｅ、６２ｆ、６２ｇおよび電極６２ｈ、６２ｊ、６２ｋが設けられている。これらの電極６２ｅ、６２ｆ、６２ｇ、６２ｈ、６２ｊ、６２ｋには、熱電子冷却器２４に与えるための電流が流される。電極６２ｅ、６２ｈと電極６２ｆ、６２ｊとは、導電層６２ｇ、６２ｋによって接続されている。電極６２ｅ、６２ｈは、リード端子４ｃ、４ｄと電気的に接続される。電極６２ｅ、６２ｈは、リード端子４ｃ、４ｄからのボンディングワイヤ(図２の７６ａ、７６ｂ)といった配線部材を受けるためのパッド電極である(図２参照)。このため、電極６２ｅ、６２ｈは、ハウジング４の各側壁４ｇ、４ｈに対面する辺に設けられている。第２の回路基板６２は、ハウジング４の各側壁４ｆ、４ｇに対面する辺に切り欠き部６２ｍ、６２ｎを有する。電極６２ｆ、６２ｊは、それぞれ、切り欠き部６２ｍ、６２ｎに対面するように設けられている。電極６２ｆ、６２ｊは、第１の回路基板６０上の電極６０ｊ、６０ｋと電気的な接続のために利用される。電極６２ｆ、６２ｊは、第１の回路基板６０から切り欠き部６２ｍ、６２ｎを介して伸びるボンディングワイヤ(図２の７８ａ、７８ｂ)といった配線部材を受けるためのパッド電極である(図２参照)。
【００４３】
図８は、図２に示された半導体光モジュール１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。接続部材６８の電極６８ｍ、６８ｎは、第２の回路基板６２上の電極６２ｂにボンディングワイヤ８０によって接続されている。接続部材６８の電極６８ｇ、６８ｈは、第１の回路基板６０上に電極６０ｐにボンディングワイヤ８２によって接続されている。
【００４４】
図８を参照すると、ハウジング４の底面４ｋ上には、光モジュール主要部２および第３の素子搭載部１０が配置されている。図示されていないが、第１および２の素子搭載部６、８も、ハウジング４の底面４ｋ上に配置されている。これらの部品６，８、１０は、半田といった接着部材を介して底面４ｋに固定されている。また、第３の素子搭載部１０は、底面４ｋ上に設けられた突起４ｍによって位置決めされている。第３の素子搭載部１０の第１の回路基板６０の底面は、底面４ｋに接着部材を介して接触している。この構造により、半導体素子７０によって発生される熱Ａは、第１の回路基板６０によって広げられる。広げられた熱Ｂは、第１の回路基板６０から底部４ｋに伝搬する。熱Ｂは、ハウジング４の底部４ｋによって広げられる。広げられた熱Ｃは、ハウジング４の設置面４ｎを介して放熱部(図示せず)に伝搬する。この構造により、半導体素子７０からの熱は順に拡散され、この結果、放熱面積が大きくなる。
【００４５】
図９は、半導体発光モジュール１の半導体制御素子７２の機能ブロック図である。半導体制御素子７２は、メモリ手段７３ａと、中央演算処理手段７３ｂと、ディスエイブル手段７３ｃと、信号発生手段７３ｄと、異常通知手段７３ｅと、熱電子冷却器モニタ手段７３ｆと、駆動素子モニタ手段７３ｇとを有する。メモリ手段７３ａは、中央演算処理手段７３ｂにおいて実行されるプログラムを記憶する。ディスエイブル手段７３ｃは、半導体発光モジュール１外から受ける外部信号に応答をして半導体駆動素子４２をディスエイブルにするように動作する。信号発生手段７３ｄは、半導体発光モジュール１外から受ける外部信号に応答をして半導体発光素子３０が発生する光の波長を変更するための信号を発生する。異常通知手段７３ｅは、当該半導体発光モジュール１が正常に動作できないことを示す信号を発生する。熱電子冷却器モニタ手段７３ｆは、熱電子冷却器２４が正常に動作しているかを示す信号を生成する。駆動素子モニタ手段７３ｇは、半導体駆動素子４２が正常に動作しているかを示す信号を生成する。これらの手段により、半導体発光モジュール１のインテリジェント化が達成されている。
【００４６】
(第２の実施の形態)
図１０は、基板生産物９０と、外部制御装置９８とを示すブロック図である。基板生産物９０は、半導体発光モジュール１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと、マスタ半導体制御素子９２と、バス線９４ａと、プルアップ抵抗９６とを備える。マスタ半導体制御素子９２は、制御ライン９４ｂを介して外部制御装置９８に接続されており、またバス線９４ａを介して半導体発光モジュール１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの各々に接続されている。このために、マスタ半導体制御素子９２は２つのインタフェースを有する。個々のインタフェースは、それぞれ別のプロトコルフォーマットに対応している。マスタ半導体制御素子９２は、一方のプロトコルフォーマットを他方のプロトコルフォーマットに双方向に変換できる。例えば、外部制御装置９８は、マスタ半導体制御素子９２とＲＳ２３２Ｃインタフェースで接続される。マスタ半導体制御素子９２は、半導体発光モジュール１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄとＩ²Ｃバスで接続される。マスタ半導体制御素子９２は、外部制御装置９８からのＲＳ２３２Ｃフォーマットの制御信号をＩ²Ｃフォーマットの制御信号に変化することができ、この逆も行うことができる。マスタ半導体制御素子９２は、デバイスＩＤによって半導体発光モジュール１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのいずれか１個を選択的に制御できる。この制御によって、該当半導体発光モジュールの波長変更、動作不能化、および選択的動作を可能にする。
【００４７】
(第３の実施の形態)
図１１は、基板生産物９０の一実施の形態を示す正面図である。基板生産物９０は、半導体発光モジュール１ａと、配線基板１０２と、放熱部材１０４と、放熱シート１０６と、支持部材１０８とを備える。図１１では、単一の半導体発光モジュール１ａが例示的に示されているが、基板生産物９０は複数の半導体発光モジュールを備えることができる。半導体発光モジュール１ａの設置面(図８の４ｎ)は、放熱部材１０４上に配置されている。これにより、半導体素子７０からの熱が放熱部材１０４に伝達される。例えば、放熱部材１０４の材料はアルミニウムである。また、設置面(図８の４ｎ)と放熱部材１０４との間には、放熱シート１０６が配置されている。放熱シート１０６は、例えばＰＳＧグラファイトといった材質であり、設置面４ｎと放熱部材１０４との両方に接触するように設けられ設置面４ｎから放熱部材１０４への効率的な熱伝導を可能にする。詳述すれば、放熱シート１０６は、設置面４ｎと放熱部材１０４との両方に密着するような部材であるので、設置面４ｎと放熱部材１０４が共に金属等で構成された場合でも、設置面４ｎから放熱部材１０４へ効率的に熱が伝達される。半導体光モジュール１ａのリード端子４ｃ、４ｄは、配線基板１０２の配線面に位置合わせされている。これを可能にするために、支持部材１０８は、配線基板１０２を放熱部材１０４から所定の間隔で離間するように機能している。この構造により、電気的な接続と、良好な放熱との両方を可能になる。
【００４８】
(第４の実施の形態)
図１２〜図１７を参照しながら、半導体発光モジュール１を製造する工程を説明する。
【００４９】
図１２は、ハウジング４の平面図を示す。ハウジング４の底面は、突起４ｍによって、所定の軸方向に沿って２つの領域に分割される。一方の領域は、所定の軸に交差する方向に３つの領域に分割される。３領域のうちの中央の領域１１０ａには、光モジュール主要部２が配置される。領域１１０ａに隣接する領域１１０ｂには、第１の素子搭載部６が配置される。領域１１０ａに隣接する領域１１０ｃには、第２の素子搭載部８が配置される。領域１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに隣接する領域１１０ｄには、第３の素子搭載部１０が配置される。
【００５０】
図１３を参照すると、第１の領域１１０ａに搭載部材２２および熱電子冷却器２４が配置される。次に、図１４に示されるように、第３の素子搭載部１０が準備される。
【００５１】
図１４に加えて図４も参照すると、第３の素子搭載部１０は、次のように形成される。第１の回路基板６０上には、導電性基板６４および複数の柱状部材６６ａ〜６６ｄが固定される。この固定は、半田といった導電性接着部材を介して行われる。第１の回路基板６０の配線面に半導体素子７０が搭載される。半導体素子７０の固定は、半田といった導電性接着部材を介して行われる。続いて、接続部材６８が、第１の回路基板６０上に配置される。接続部材６８の固定は、半田といった導電性接着部材を介して行われる。この後に、第１の回路基板６０上の導電層、接続部材６８上の電極、および半導体素子７０の間の接続を行う。この接続は、ボンディングワイヤといった配線部材によって行うことができる。次いで、第２の回路基板６２が、導電性基板６４に固定される。この固定は、半田といった導電性接着部材を介して行われる。続いて、第２の回路基板６２の配線面に半導体制御素子７２が搭載される。半導体制御素子７２の固定は、半田といった導電性接着部材を介して行われる。この後に、第２の回路基板６２上の導電層、接続部材６８上の電極、および半導体制御素子７２の間の接続を行う。この接続は、ボンディングワイヤといった配線部材によって行うことができる。これによって、第３の素子搭載部１０が完成する。
【００５２】
このように形成された第３の素子搭載部１０は、領域１１０ｄに配置される。熱電子冷却器２４への制御信号を伝えるために、第３の素子搭載部１０と搭載部材２２との間に接続部材、例えばボンディングワイヤ７４(図１５参照)を形成する。次いで、図１５に示されるように、第１の素子搭載部６および第２の素子搭載部８が準備される。第１の素子搭載部６は、領域１１０ｂに配置される。第２の素子搭載部８は、領域１１０ｃに配置される。続いて、図１６に示されるように、配線基板４０、５２、６２とハウジング４のリード端子４ｃ、４ｄとの間に配線部材、例えばボンディングワイヤ７６ｂを形成すると共に、配線基板４０、５２と第２の回路基板６２との間に配線部材、例えばボンディングワイヤ８４、８６を設ける。
【００５３】
次に、配線基板２８上に半導体発光素子３０、モニタ用受光素子３４、および温度検知素子３６を搭載すると共に、これらを接続する配線を形成する。Ｌキャリアといった素子搭載部材２６を介して、この組み立てられた配線基板２８を熱電子冷却器２４上に配置する。それから、配線基板４０、５２と配線基板２８との間に接続部材、例えばボンディングワイヤ４６、５６を設ける(図１６参照)。
【００５４】
この後に、収容部４ａを蓋５で覆い、ハウジング４を気密に封止する。光ファイバ支持部４ｂを準備する。光軸調整を行った後に、光ファイバ支持部４ｂを収容部４ａの前壁に固定する。これによって、図１７に示すような半導体発光モジュール１が完成する。
【００５５】
実施例の半導体発光モジュールは、半導体発光素子を不活性ガスで気密に封止するための収容空間を有するハウジングを備えている。これまでの半導体発光モジュールでは、半導体発光素子およびペルチェ素子をハウジング内に収容していた。しかしながら、ペルチェ素子を制御するペルチェ素子制御回路素子は、半導体発光モジュールとは別個に設けられていた。詳述すれば、搭載基板に半導体発光モジュールを搭載すると共にペルチェ制御回路素子は、別の搭載基板に搭載した後に、半導体発光モジュールとペルチェ制御回路素子とを配線回路で電気的に接続していた。
【００５６】
発明者らの研究によれば、半導体発光モジュールの高機能化が求められている。これに応じるためには、ペルチェ制御回路素子をハウジング内に収容することが必要である。しかしながら、ペルチェ制御回路素子の発熱は大きい。これをハウジング内に収容すると、他の電子素子の動作に影響を及ぼす可能性がある。
【００５７】
そこで、実施例の半導体発光モジュールは、ペルチェ制御回路素子を第１の回路基板に半田を介して接着すると共に、第１の回路基板をハウジングの底部に半田を介して接着している。この構成により、ペルチェ制御回路素子からの熱は、ハウジングの底部に主要に放出される。故に、ペルチェ制御回路素子からの熱の影響が半導体発光素子へ及ぶことを低減できる。また、第１の回路基板よりもハウジングの底部の熱伝導率を大きくなるように設定している。この構成により、ペルチェ制御回路素子からの熱はハウジングの底部に向けて順次に広がる。故に、ハウジングの底部の表面を放熱面として利用可能になる。さらに、半導体発光素子が搭載される回路基板を第１の回路基板と別個に設けているので、ペルチェ制御回路素子から半導体発光素子を離れて配置できる。半導体駆動素子を搭載する搭載部材は、ハウジングの底面上に配置されると共に、ハウジングの側壁にも接触するように配置されている。この配置により、半導体駆動素子からの熱は搭載部材を介してハウジングの底面よりもむしろ側面に放出される。故に、ハウジングの底面は、ペルチェ制御回路素子からの熱の放出のために利用される。加えて、第２の回路基板を柱状部材を介して第１の回路基板上に配置すると共に、第１の回路基板と第２の回路基板との電気的接続を接続部材を介して行っている。接続部材により、高密度の配線が可能になる。さらにまた、第２の回路基板の位置をリード端子の位置に合わせているので、配線部材の配線長を短縮できる。したがって、放熱特性に優れると共に、高機能な半導体発光モジュールが提供される。
【００５８】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更できることは、当業者によって認識される。発光モジュールは、本明細書に記載された半導体光モジュールの具体的な形態に限定されるものではない。例えば、第３の素子搭載部は２枚の回路基板から構成されているが、３枚以上の回路基板を備えるようにしてもよい。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、熱電子冷却器を駆動するための回路を含む半導体素子を内蔵可能な構造を有する発光モジュール、およびこの発光モジュールが搭載された基板生産物が提供された。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、半導体発光モジュールを示す斜視図である。
【図２】図２は、半導体発光モジュール内に配置されている主要部品を示す平面図である。
【図３】図３は、図２に示されたＩ−Ｉ線に沿った半導体光モジュールの断面図である。
【図４】図４は、第３の素子搭載部を示す図面である。
【図５】図５(ａ)は、接続部材を示す斜視図であり、図５(ｂ)は、図５(ａ)に示されるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った接続部材の断面図である。
【図６】図６は、第１の回路基板の配線面上の主要な導電層を示す平面図である。
【図７】図７は、第２の回路基板の配線面上の主要な導電層を示す平面図である。
【図８】図８は、図２に示された半導体光モジュールのＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図９】図９は、半導体制御素子の機能ブロック図である。
【図１０】図１０は、基板生産物および外部制御装置を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、基板生産物の一実施の形態を示す正面図である。
【図１２】図１２は、ハウジングの底面を示す平面図を示す。
【図１３】図１３は、半導体発光モジュールを製造する方法を説明するための工程図である。
【図１４】図１４は、半導体発光モジュールを製造する方法を説明するための工程図である。
【図１５】図１５は、半導体発光モジュールを製造する方法を説明するための工程図である。
【図１６】図１６は、半導体発光モジュールを製造する方法を説明するための工程図である。
【図１７】図１７は、半導体発光モジュールを製造する方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
１…半導体発光モジュール、２…光モジュール主要部、４…ハウジング、６…第１の素子搭載部、８…第２の素子搭載部、１０…第３の素子搭載部、１２…光ファイバ、２４…熱電子冷却器、３０…半導体発光素子、３４…モニタ用受光素子、３６…温度感知素子、４２…半導体駆動素子、５４…受動素子、６０…第１の回路基板、６２…第２の回路基板、６８…接続部材、７０…半導体素子、７２…半導体制御素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting module and a light emitting module substrate product.
[0002]
[Prior art]
The light emitting module includes a semiconductor light emitting element, a thermoelectric cooler, an optical fiber, and a package. The semiconductor light emitting device is optically coupled to one end of an optical fiber, and provides output light through the optical fiber. The semiconductor light emitting element is disposed on the thermoelectric cooler, and the thermoelectron cooler adjusts the temperature of the semiconductor light emitting element. The thermoelectric cooler receives a signal for temperature adjustment from outside the light emitting module. The package contains a semiconductor light emitting device, a thermoelectric cooler, and an optical fiber.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The inventors are engaged in research related to improvement of the function of the light emitting module. This functional improvement includes the intelligentization of the light emitting module, which makes it possible to remotely control the light emitting module. In the course of this research, in order to achieve this intelligentization, not only the control circuit device that controls the light emitting module is arranged in the light emitting module, but also a driver semiconductor element that provides a signal to a thermoelectric cooler such as a Peltier element. It has been discovered that it is necessary to place it in a light emitting module.
[0004]
However, driver semiconductor devices require several amperes of current and consume several watts of power. Therefore, it is required not only to introduce electric power for the driver semiconductor element into the light emitting module, but also to exhaust heat generated in the driver semiconductor element to the outside of the light emitting module. Therefore, there is a problem regarding thermal design in the light emitting module.
[0005]
Accordingly, a light emitting module having a structure capable of incorporating a semiconductor element including a circuit for driving a thermoelectric cooler and a substrate product on which the light emitting module is mounted are provided.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
One aspect of the present invention relates to a light emitting module. The light emitting module includes a housing, a thermoelectric cooler, a semiconductor light emitting element, a semiconductor element, and a first circuit board. The thermoelectric cooler is disposed in the housing. The semiconductor light emitting element is mounted on the thermoelectric cooler via the first mounting member. The semiconductor element includes a circuit for driving the thermoelectric cooler. The first circuit board has a wiring surface larger than the size of the semiconductor element, the semiconductor element is mounted on the wiring surface, and is fixed to the housing.
[0007]
Since the first circuit board is fixed to the housing, the heat generated by the semiconductor element is released to the outside of the housing through the first circuit board. Since the wiring surface of the first circuit board is larger than the size of the semiconductor element, the first circuit board forms a larger heat dissipation surface for this heat dissipation.
[0008]
Another aspect of the present invention relates to a light emitting module. The light emitting module includes a housing, a thermoelectric cooler, a semiconductor light emitting element, a first circuit board, and a semiconductor element. The housing includes an element arrangement portion having an installation surface and a mounting surface that extend along a predetermined reference surface. The thermoelectric cooler is disposed in the housing. The semiconductor light emitting element is mounted on the thermoelectric cooler via the first mounting member. The first circuit board is disposed on the mounting surface. The semiconductor element is disposed on the first circuit board. The semiconductor element also includes a circuit for driving the thermoelectric cooler.
[0009]
The first circuit board is disposed on the mounting surface, and the semiconductor element is disposed on the wiring surface of the first circuit board. The heat generated by the semiconductor element spreads as it is transmitted from the first circuit board to the element placement portion because the thermal conductivity of the element placement portion is larger than that of the first circuit board, and reaches the mounting surface of the housing to reach the installation surface. Released from.
[0010]
The light emitting module may have various forms as shown below.
[0011]
The light emitting module may further include another semiconductor element, a second circuit board, and a connection member. The maximum heat generation amount of another semiconductor element is smaller than the maximum heat generation amount of the semiconductor element. The second circuit board has another semiconductor element mounted thereon and is disposed on the first circuit board. The connecting member is provided so as to enable electrical connection between the first circuit board and the second circuit board. The connecting member is disposed on the first circuit board.
[0012]
This light emitting module has a form in which the second circuit board is disposed on the first circuit board. According to this embodiment, a plurality of semiconductor elements can be mounted to increase the functionality of the light emitting module. Since the semiconductor element having a large calorific value is arranged on the first circuit board, the heat radiation is performed efficiently.
[0013]
The light emitting module may further include a semiconductor control element, a second circuit board, a connection member, and a support member. In the light emitting module, the housing has a lead terminal for receiving an external signal from outside the light emitting module. The semiconductor control element provides the semiconductor element with a signal for setting the temperature of the thermoelectric cooler in response to an external signal from the lead terminal. The second circuit board is disposed on the first circuit board and has a semiconductor control element mounted thereon. The connecting member is provided so as to enable electrical connection between the first circuit board and the second board. The support member supports the second circuit board so as to relate the position of the second circuit board to the position of the lead terminal.
[0014]
This light emitting module has a form in which the second circuit board is disposed on the first circuit board. According to this embodiment, a plurality of semiconductor elements can be mounted to increase the functionality of the light emitting module. Since the semiconductor element having a large calorific value is disposed on the first substrate, heat radiation is efficiently performed. The support member makes it possible to arrange the second circuit board at a suitable position for receiving a signal from the lead terminal.
[0015]
The light emitting module may further include a second mounting member and a semiconductor driving element. The housing has a pair of wall surfaces. The second mounting member is disposed between one of the pair of wall surfaces and the thermoelectric cooler. The semiconductor drive element includes a circuit for driving the semiconductor light emitting element. The semiconductor drive element is disposed on the second mounting member. According to this arrangement form, the heat from the semiconductor driving element is released through the second mounting member.
[0016]
In the light emitting module, the housing has a pair of power supply lead terminals and a lead surface. The power supply lead terminals are arranged on the respective wall surfaces of the housing and are provided so as to receive electric power for the thermoelectric cooler. One end of each power supply lead terminal is disposed on the lead surface. The first circuit board has one side facing the thermoelectric cooler. The second circuit board has a pair of edges and a notch. The notch is provided on each of the pair of edges. The light emitting module may further include a first wiring member and a second wiring member. The first wiring member is provided so as to provide power from each of the pair of power supply lead terminals to the power supply line on the first circuit board via the notch portion of the second circuit board. The second wiring member is provided so as to provide a drive signal from the semiconductor element to the thermoelectric cooler. According to this embodiment, the power supply is supplied to the semiconductor element that is disposed on the first circuit board and consumes a large amount of power.
[0017]
The light emitting module may further include a semiconductor light receiving element. The semiconductor light receiving element is optically coupled to the semiconductor light emitting element and provides a monitor signal. The semiconductor device includes a circuit that is responsive to the monitor signal and generates an APC signal for the semiconductor light emitting device.
[0018]
The light emitting module may further include an optical fiber. The optical fiber receives output light from the semiconductor light emitting element.
[0019]
In the light emitting module, the semiconductor control element may include a disable unit and a signal generation unit. The disable means is operable to disable the semiconductor drive element in response to a first external signal received from outside the light emitting module. The signal generating means is operable to generate a signal for changing the wavelength of light generated by the semiconductor light emitting element in response to a second external signal received from outside the light emitting module.
[0020]
Yet another aspect of the present invention relates to a light emitting module substrate product. The light emitting module substrate product includes a plurality of light emitting modules, a control device, and a mounting substrate. The control device is operable to generate a signal for controlling the operation of each light emitting module. The mounting board mounts a plurality of light emitting modules and control devices, and has wiring for connecting the control devices to the respective light emitting modules. Further, the light emitting module substrate product may further include a heat radiating member and a support member. The heat dissipation member is in contact with the light emitting module. The support member supports the wiring board along the heat dissipation member.
[0021]
The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following detailed description of preferred embodiments of the present invention, which proceeds with reference to the accompanying drawings.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The knowledge of the present invention can be easily understood by considering the following detailed description with reference to the accompanying drawings shown as examples. Subsequently, a light emitting module according to an embodiment of the present invention, such as a semiconductor light emitting module, will be described with reference to the accompanying drawings. Where possible, the same parts are denoted by the same reference numerals.
[0023]
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor light emitting module 1. The semiconductor light emitting module 1 includes an optical module main part 2, a housing 4, a first element mounting part 6, a second element mounting part 8, a third element mounting part 10, and an optical fiber 12. The optical module main part 2 provides light whose wavelength is stabilized with a predetermined accuracy. An example of the housing 4 is a butterfly type package. The housing 4 includes a housing portion 4a, an optical fiber support portion 4b, and lead terminals 4c and 4d. The accommodating portion 4a defines an arrangement space for accommodating the main portion 2 of the optical module. The optical fiber support portion 4b is provided on the front wall of the housing portion 4a, and supports the optical fiber 12 so that the optical fiber 12 is optically coupled to the main portion 2 of the optical module. The lead terminals 4c and 4d are provided on a pair of side walls of the accommodating portion 4a. The lead terminals 4c and 4d are provided on the optical module main portion 2, the first element mounting portion 6, the second element mounting portion 8, and the third element mounting portion 10, respectively. Electrically connected.
[0024]
In the optical fiber support 4b, a lens 14 and, if necessary, an isolator 16 are arranged. The lens 14 is held by a lens holder (not shown). The lens 14 is optically coupled to one end of the optical fiber 12. In order to realize this optical coupling, a ferrule and a ferrule holder are disposed in the optical fiber support 4b.
[0025]
Subsequently, the detailed configuration of the optical module main part 2 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 2 is a plan view showing main components arranged in the semiconductor light emitting module 1.
[0026]
The optical module main part 2 makes it possible to generate light whose wavelength is stabilized. The optical module main part 2 includes a thermoelectric cooler (for example, a Peltier cooling element) 24 fixed on the fixing member 22. On the main surface of the fixing member 22, a pair of conductive layers 22 a that receive signals for controlling the thermoelectric cooler are provided. The thermoelectric cooler 24 is connected to the third element mounting portion 10 via the pair of conductive layers without passing through the lead terminals 4c, and is controlled by an electric signal supplied from the third element mounting portion 10. Is done. In response to this electrical signal, the thermoelectric cooler 24 adjusts the temperature of the semiconductor light emitting element 30.
[0027]
On the thermoelectric cooler 24, an element mounting member 26 such as an L carrier is disposed. A wiring board 28 is disposed on the main surface of the element mounting member 26. Various electronic elements are arranged on the wiring board 28. For example, a semiconductor light emitting element 30, a monitor light receiving element 34, and a temperature detection element 36 are disposed on the wiring board 28. Examples of the semiconductor light emitting element 30 include semiconductor laser elements such as DFB type semiconductor laser elements. The semiconductor light emitting element generates an optical signal in response to the drive signal. The semiconductor light emitting element has a pair of end faces. One end surface of the semiconductor light emitting element 30 is disposed so as to be optically coupled to one end of the optical fiber 12 through the lens portion 32. The other end surface of the semiconductor light emitting element 30 is optically coupled to the monitor light receiving element 34. As the monitor light-receiving element 34, a semiconductor light-receiving element such as a photodiode is exemplified. The monitoring light receiving element 34 receives light from the semiconductor light emitting element 30 and generates a monitor current. The monitor current is applied to the APC (automatic power control) unit of the semiconductor element 70. The APC unit generates a control signal for the semiconductor drive element 42 in response to the monitor current. This control signal is applied to the semiconductor drive element 42. Thereby, the optical power of the semiconductor light emitting element 30 can be controlled. The temperature detection element 36 is disposed so as to detect the temperature of the semiconductor light emitting element 30. As the temperature detection element 36, a thermistor is exemplified.
[0028]
According to this embodiment, the semiconductor light emitting element 30 is thermally coupled to the thermoelectric cooler 24 via the element mounting member 26 and the wiring board 28. According to this thermal coupling, the temperature of the semiconductor laser element 30 can be controlled within a predetermined range by the thermoelectric cooler 24.
[0029]
Referring to FIG. 2, a light passage hole 4e is provided in the front wall of the accommodating portion 4a, and light traveling from the optical module main portion 2 toward the optical fiber support portion 4b passes therethrough. A hermetic glass 18 is disposed in the light passage hole 4e, thereby making the arrangement space airtight. The semiconductor light emitting element 30 of the optical module main part 2 is optically coupled to the optical fiber 12 through the hermetic glass 18 and provides output light to the optical fiber 12.
[0030]
Referring to FIGS. 1 and 2, the first element mounting portion 6 includes a mounting member 38, a wiring board 40, and a semiconductor driving element 42. A wiring board 40 is disposed on the mounting member 38. On the wiring substrate 40, a semiconductor driving element 42 and a passive element (not shown) are arranged. The semiconductor driving element 42 includes a circuit for driving the semiconductor light emitting element 30. Referring to FIG. 2, the first element mounting portion 6 is disposed between one side wall 4 f of the housing 4 and the optical module main portion 2. With this arrangement, the semiconductor drive element 42 can receive an electrical signal from the lead terminal 4 d via the bonding wire 44, and can provide a drive signal to the semiconductor light emitting element 30 via a wiring member such as the bonding wire 46. This arrangement enables transmission of a high-speed clock signal and a high-speed data signal. The high-speed clock signal can have a data rate of about 2.5 Gbit / sec.
[0031]
Referring to FIGS. 1 and 2, the second element mounting portion 8 includes a mounting member 50, a wiring board 52, and an electronic element 54. A wiring board 52 is disposed on the mounting member 50. An electronic element 54 is disposed on the wiring board 52. As the electronic element 54, a passive element such as a bypass capacitor is exemplified. Referring to FIG. 2, the second element mounting portion 8 is disposed between the other side wall 4 g of the housing 4 and the optical module main portion 2. With this arrangement, the light-receiving element for monitoring 34 can receive power from the wiring board 52 and can provide a monitor signal to the wiring board 52. Further, the temperature detection element 36 can provide a temperature detection signal to the wiring board 52. The electrical connection between the wiring board 52 and the wiring board 28 is made through a wiring member such as a bonding wire 56. With this arrangement, various monitoring signals can be exchanged through different paths for the high-speed clock signal and the high-speed data signal. Thereby, the semiconductor light emitting module 1 can be operated stably.
[0032]
In FIG. 2, since the wiring board 40 extends from the mounting member 38 so as to overlap the first circuit board 60, the wiring board 40 faces one side of the second circuit board 62. With this configuration, the wiring board 40 can be connected to the second circuit board 62 by a wiring member such as a bonding wire 84. Further, since the wiring board 52 extends from the mounting member 50 so as to overlap the first circuit board 60, the wiring board 52 faces one side of the second circuit board 62. With this configuration, the wiring board 52 can be connected to the second circuit board 62 by a wiring member such as a bonding wire 86.
[0033]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor optical module 1 taken along the line II shown in FIG. In the first element mounting portion 6, the height of the mounting member 38 is set so that the position of the wiring surface 40 a of the wiring member 40 matches the position of the wiring surface 4 m of the wiring portion 4 j of the housing 4 within a manufacturing error range. It has been decided. In the main part 2 of the optical module, the height of the wiring board 28 is determined so that the position of the wiring surface 38a matches the position of the wiring surface 40a of the wiring member 40 within a manufacturing error range. In the second element mounting portion 8, the height of the mounting member 50 is set so that the position of the wiring surface 52 a of the wiring member 52 matches the position of the wiring surface 4 n of the wiring portion 4 i of the housing 4 within a manufacturing error range. It has been decided. With this arrangement, the position of the wiring surface 52a of the wiring member 52 matches the position of the wiring surface 38a of the wiring board 38 within a manufacturing error range. The manufacturing error range is +300 μm to −300 μm.
[0034]
Since the mounting member 38 is in contact with not only the bottom of the housing 4 but also the side wall of the housing 4, the heat from the semiconductor drive element 42 is mainly released from the side wall. The mounting member 38 has a surface area with a certain size. This surface is used to release heat generated by the driving semiconductor element 42 into the air. For this reason, it is considered that the heat generated by the semiconductor drive element 42 hardly reaches the bottom portion 4 l of the housing 4. In order to efficiently cause this effect, the mounting member 38 is formed of a good heat conductive material such as CuW. CuW has a higher thermal conductivity than metal materials such as Kovar and stainless steel.
[0035]
Referring to FIGS. 1 and 2, the third element mounting portion 10 is disposed on the bottom surface between the optical module main portion 2 and the rear wall 4 h of the housing 4. The third element mounting portion 10 will be described with reference to FIGS. 4, 5 (a), 5 (b), and 6.
[0036]
FIG. 4 is a drawing showing the third element mounting portion 10. The third element mounting unit 10 includes a first circuit board 60, a second circuit board 62, a conductive substrate 64, support members 66a to 66d, a connection member 68, a semiconductor element 70, and semiconductor control. Element 72. The first circuit board 60 and the second circuit board 62 are, for example, ceramic multilayer wiring boards. The conductive substrate 64 is supported by support members 66 a to 66 d disposed on the first circuit substrate 60. The support members 66 a to 66 d are columnar metal blocks and are disposed on the conductive layers 60 a to 60 d of the first circuit board 60. With this arrangement, a predetermined potential, for example, a ground potential, is supplied to the conductive substrate 64 via the support members 66a to 66d. Therefore, the conductive substrate 64 is useful for electrically shielding the first circuit board 60 and the second circuit board 62. The connection member 68 is disposed on the wiring surface 60 e along one side of the first circuit board 60. The height of the connection member 68 is determined so that the position of the upper surface 68 a of the connection member 68 matches the position of the wiring surface 62 a of the second circuit board 62. Thereby, the conductive layer of the connection member 68 can be electrically connected to the wiring surface 62a by a wiring member such as a bonding wire. A semiconductor element 70 is disposed on the wiring surface 60 e of the first circuit board 60. The semiconductor element 70 is an integrated circuit such as a thermoelectric cooler driver. The integrated circuit includes a circuit for driving the thermoelectric cooler. A semiconductor control element 72 is disposed on the wiring surface 62 a of the second circuit board 62. The semiconductor control element 72 is an integrated circuit for providing a signal for adjusting the temperature of the thermoelectric cooler 24 to the semiconductor element 70. The semiconductor control element 72 provides a signal to the semiconductor element 70 in order to define the center wavelength of the light generated by the semiconductor light emitting element 3 in response to the external control signal from the lead terminal 4c. The semiconductor element 70 generates a signal for adjusting the temperature of the thermoelectric cooler 24 in response to the signal from the semiconductor control element 72. Unlike the semiconductor element 70, the semiconductor control element 72 does not drive the thermoelectric cooler 24, so the amount of heat generated by the semiconductor control element 72 is smaller than the amount of heat generated by the semiconductor element 70.
[0037]
FIG. 5A is a perspective view showing the connection member 68, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the connection member along the line III-III shown in FIG. 5A. It is drawing which shows the connection member 68, referring Fig.5 (a). The connection member 68 has a base portion 68b and a columnar portion 68c. The columnar portion 68c is provided on the base portion 68b. According to the structure of the connecting member 68 described below, the pitch between the electrodes can be reduced. Therefore, high-density connection can be realized between the first and second circuit boards.
[0038]
The base portion 68b has an installation surface 68d that faces the wiring surface 60e of the first circuit board 60, and a first electrode surface 68f that faces the installation surface 68d. A plurality of electrodes 68g and 68h are provided on the first electrode surface 68f. Referring to FIG. 5B, the base portion 68b has a buried conductive layer 68e corresponding to the electrode 68g. The buried conductive layer 68e extends along the installation surface 68d. In the base portion 68b, a through hole is provided between the electrode 68g and the buried conductive layer 68e, and a conductive plug portion 68j is provided in the through hole. In order to support these electrodes and the conductive layer, the base portion 68b has an insulating portion 68k. The material of the insulating part 68k is, for example, ceramic.
[0039]
The columnar portion 68c has a second electrode surface 68a. A plurality of electrodes 68m and 68n are provided on the second electrode surface 68a. Referring to FIG. 5B, the buried conductive layer 68e extends along the installation surface 68d. The columnar portion 68c is provided with a through hole between the electrode 68m and the buried conductive layer 68e, and a conductive plug portion 68p is provided in the through hole. The description so far has been made on the electrode 68g, but the same structure is also formed on the electrode 68h.
[0040]
Due to the structure of the connecting member 68, the electrodes 68g and 68h on the first electrode surface 68f are electrically connected to the electrodes 68m and 68n on the second electrode surface 68a, respectively. The electrodes 68g and 68h are connected to a wiring layer on the first circuit board 60. The electrodes 68m and 68n are connected to a wiring layer on the second circuit board 62.
[0041]
FIG. 6 shows main conductive layers on the wiring surface of the first circuit board 60. In the present embodiment, the first circuit board 60 is a ceramic multilayer wiring board, and shows only the conductive layer that appears on the uppermost surface. In the first circuit board 60, the electrode 60f is provided along one side of the wiring surface 60e. This side faces the rear wall 4 h of the housing 4. A connection member 68 is disposed on the electrode 60f. The other side facing this one side faces the thermoelectric cooler 24. Conductive layers 60 g and 60 h for signals applied to the thermoelectric cooler 24 are provided between the other side and the semiconductor element 70. The widths of the conductive layers 60g and 60h are wider than the widths of the other conductive layers. In addition, electrodes 60i, 60k, 60m, and 60n are provided on the wiring surface 60e. These electrodes 60i, 60k, 60m, and 60n are supplied with a current to be supplied to the thermoelectric cooler 24. The electrodes 60g and 60h are used for electrical connection with the electrode 22a of the optical module main part 2 (see FIG. 2). The electrodes 60i and 60k are pad electrodes for receiving bonding wires (78a and 78b in FIG. 2) from the second circuit board 62 (see FIG. 2). For this reason, the electrodes 60 i and 60 k are provided on the sides facing the side walls 4 f and 4 g of the housing 4. Furthermore, a plurality of wiring layers 60p are provided so as to face the electrodes 68f on the wiring surface 60e. The wiring layer 60p is connected to the electrodes 68g and 68h of the connection member 68. The bonding wires 78a and 78b can be replaced with a lead wire having a larger diameter.
[0042]
FIG. 7 shows main conductive layers on the wiring surface 62 a of the second circuit board 62. In the present embodiment, the second circuit board 62 is a ceramic multilayer wiring board, and shows only the conductive layer that appears on the uppermost surface. In the second circuit board 62, an electrode 62b is provided along one side of the wiring surface 62a. This side faces the connection member 68. The electrode 62b is electrically connected to the electrodes 68m and 68n of the connection member 68. The other side facing this one side faces the wiring board 40 of the first element mounting unit 6 and the wiring board 52 of the second element mounting unit 8. Between this other side and the semiconductor control element 72, a conductive layer 62 c for a signal applied to the semiconductor drive element 42 and a signal for receiving signals from the monitor elements 34 and 36 disposed on the wiring board 28. A conductive layer 62d is provided. The wiring surface 62a is provided with electrodes 62e, 62f, 62g and electrodes 62h, 62j, 62k. These electrodes 62e, 62f, 62g, 62h, 62j, and 62k are supplied with a current to be supplied to the thermoelectric cooler 24. The electrodes 62e and 62h and the electrodes 62f and 62j are connected by conductive layers 62g and 62k. The electrodes 62e and 62h are electrically connected to the lead terminals 4c and 4d. The electrodes 62e and 62h are pad electrodes for receiving wiring members such as bonding wires (76a and 76b in FIG. 2) from the lead terminals 4c and 4d (see FIG. 2). For this reason, the electrodes 62 e and 62 h are provided on the sides facing the side walls 4 g and 4 h of the housing 4. The second circuit board 62 has notches 62m and 62n on the sides facing the side walls 4f and 4g of the housing 4. The electrodes 62f and 62j are provided so as to face the notches 62m and 62n, respectively. The electrodes 62f and 62j are used for electrical connection with the electrodes 60j and 60k on the first circuit board 60. The electrodes 62f and 62j are pad electrodes for receiving wiring members such as bonding wires (78a and 78b in FIG. 2) extending from the first circuit board 60 through the notches 62m and 62n (see FIG. 2).
[0043]
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line II-II of the semiconductor optical module 1 shown in FIG. The electrodes 68m and 68n of the connecting member 68 are connected to the electrode 62b on the second circuit board 62 by a bonding wire 80. The electrodes 68g and 68h of the connection member 68 are connected to the electrode 60p on the first circuit board 60 by a bonding wire 82.
[0044]
Referring to FIG. 8, the optical module main portion 2 and the third element mounting portion 10 are disposed on the bottom surface 4 k of the housing 4. Although not shown, the first and second element mounting portions 6 and 8 are also disposed on the bottom surface 4 k of the housing 4. These parts 6, 8, and 10 are fixed to the bottom surface 4k via an adhesive member such as solder. The third element mounting portion 10 is positioned by a protrusion 4m provided on the bottom surface 4k. The bottom surface of the first circuit board 60 of the third element mounting unit 10 is in contact with the bottom surface 4k via an adhesive member. With this structure, the heat A generated by the semiconductor element 70 is spread by the first circuit board 60. The spread heat B propagates from the first circuit board 60 to the bottom 4k. The heat B is spread by the bottom 4 k of the housing 4. The spread heat C propagates to the heat radiating portion (not shown) through the installation surface 4n of the housing 4. With this structure, heat from the semiconductor element 70 is sequentially diffused, and as a result, the heat dissipation area is increased.
[0045]
FIG. 9 is a functional block diagram of the semiconductor control element 72 of the semiconductor light emitting module 1. The semiconductor control element 72 includes a memory unit 73a, a central processing unit 73b, a disable unit 73c, a signal generation unit 73d, an abnormality notification unit 73e, a thermoelectric cooler monitoring unit 73f, and a drive element monitoring unit 73g. And have. The memory unit 73a stores a program executed in the central processing unit 73b. The disable means 73c operates to disable the semiconductor drive element 42 in response to an external signal received from outside the semiconductor light emitting module 1. The signal generating means 73d generates a signal for changing the wavelength of light generated by the semiconductor light emitting element 30 in response to an external signal received from outside the semiconductor light emitting module 1. The abnormality notification unit 73e generates a signal indicating that the semiconductor light emitting module 1 cannot operate normally. The thermoelectric cooler monitoring means 73f generates a signal indicating whether the thermoelectric cooler 24 is operating normally. The drive element monitoring unit 73g generates a signal indicating whether the semiconductor drive element 42 is operating normally. By these means, intelligentization of the semiconductor light emitting module 1 is achieved.
[0046]
(Second embodiment)
FIG. 10 is a block diagram showing the substrate product 90 and the external control device 98. The substrate product 90 includes semiconductor light emitting modules 1a, 1b, 1c, and 1d, a master semiconductor control element 92, a bus line 94a, and a pull-up resistor 96. The master semiconductor control element 92 is connected to the external control device 98 through the control line 94b, and is connected to each of the semiconductor light emitting modules 1a, 1b, 1c, and 1d through the bus line 94a. For this purpose, the master semiconductor control element 92 has two interfaces. Each interface corresponds to a different protocol format. The master semiconductor control element 92 can bidirectionally convert one protocol format to the other protocol format. For example, the external control device 98 is connected to the master semiconductor control element 92 through an RS232C interface. The master semiconductor control element 92 includes semiconductor light emitting modules 1a, 1b, 1c, 1d and I. ² Connected by C bus. The master semiconductor control element 92 receives an RS232C format control signal from the external control device 98 as I ² It can be changed to a C format control signal and vice versa. The master semiconductor control element 92 can selectively control any one of the semiconductor light emitting modules 1a, 1b, 1c, and 1d according to the device ID. This control enables the wavelength change, inoperability, and selective operation of the corresponding semiconductor light emitting module.
[0047]
(Third embodiment)
FIG. 11 is a front view showing an embodiment of the substrate product 90. The substrate product 90 includes a semiconductor light emitting module 1a, a wiring board 102, a heat dissipation member 104, a heat dissipation sheet 106, and a support member 108. In FIG. 11, a single semiconductor light emitting module 1a is exemplarily shown, but the substrate product 90 may include a plurality of semiconductor light emitting modules. The installation surface (4n in FIG. 8) of the semiconductor light emitting module 1a is disposed on the heat dissipation member 104. Thereby, heat from the semiconductor element 70 is transmitted to the heat dissipation member 104. For example, the material of the heat dissipation member 104 is aluminum. Further, a heat dissipation sheet 106 is disposed between the installation surface (4n in FIG. 8) and the heat dissipation member 104. The heat dissipating sheet 106 is made of, for example, PSG graphite and is provided so as to be in contact with both the installation surface 4 n and the heat dissipating member 104, and enables efficient heat conduction from the installation surface 4 n to the heat dissipating member 104. More specifically, since the heat radiation sheet 106 is a member that is in close contact with both the installation surface 4n and the heat radiation member 104, even when the installation surface 4n and the heat radiation member 104 are both made of metal or the like, the installation surface. Heat is efficiently transferred from 4n to the heat dissipation member 104. The lead terminals 4 c and 4 d of the semiconductor optical module 1 a are aligned with the wiring surface of the wiring board 102. In order to enable this, the support member 108 functions to separate the wiring board 102 from the heat dissipation member 104 at a predetermined interval. This structure allows both electrical connection and good heat dissipation.
[0048]
(Fourth embodiment)
The process of manufacturing the semiconductor light emitting module 1 will be described with reference to FIGS.
[0049]
FIG. 12 shows a plan view of the housing 4. The bottom surface of the housing 4 is divided into two regions along a predetermined axial direction by a protrusion 4m. One area is divided into three areas in a direction crossing a predetermined axis. The optical module main part 2 is arranged in the central region 110a among the three regions. The first element mounting portion 6 is disposed in the region 110b adjacent to the region 110a. The second element mounting portion 8 is disposed in the region 110c adjacent to the region 110a. The third element mounting portion 10 is disposed in a region 110d adjacent to the regions 110a, 110b, and 110c.
[0050]
Referring to FIG. 13, the mounting member 22 and the thermoelectric cooler 24 are disposed in the first region 110a. Next, as shown in FIG. 14, the third element mounting portion 10 is prepared.
[0051]
Referring to FIG. 4 in addition to FIG. 14, the third element mounting portion 10 is formed as follows. On the first circuit board 60, the conductive substrate 64 and the plurality of columnar members 66a to 66d are fixed. This fixing is performed via a conductive adhesive member such as solder. A semiconductor element 70 is mounted on the wiring surface of the first circuit board 60. The semiconductor element 70 is fixed through a conductive adhesive member such as solder. Subsequently, the connection member 68 is disposed on the first circuit board 60. The connection member 68 is fixed through a conductive adhesive member such as solder. Thereafter, the connection between the conductive layer on the first circuit board 60, the electrode on the connection member 68, and the semiconductor element 70 is performed. This connection can be made by a wiring member such as a bonding wire. Next, the second circuit board 62 is fixed to the conductive board 64. This fixing is performed via a conductive adhesive member such as solder. Subsequently, the semiconductor control element 72 is mounted on the wiring surface of the second circuit board 62. The semiconductor control element 72 is fixed through a conductive adhesive member such as solder. Thereafter, the connection between the conductive layer on the second circuit board 62, the electrode on the connection member 68, and the semiconductor control element 72 is performed. This connection can be made by a wiring member such as a bonding wire. Thereby, the third element mounting portion 10 is completed.
[0052]
The third element mounting portion 10 formed in this way is arranged in the region 110d. In order to transmit a control signal to the thermoelectric cooler 24, a connection member, for example, a bonding wire 74 (see FIG. 15) is formed between the third element mounting portion 10 and the mounting member 22. Next, as shown in FIG. 15, the first element mounting portion 6 and the second element mounting portion 8 are prepared. The first element mounting portion 6 is disposed in the region 110b. The second element mounting portion 8 is disposed in the region 110c. Subsequently, as shown in FIG. 16, a wiring member, for example, a bonding wire 76 b is formed between the wiring boards 40, 52, 62 and the lead terminals 4 c, 4 d of the housing 4. Wiring members such as bonding wires 84 and 86 are provided between the two circuit boards 62.
[0053]
Next, the semiconductor light emitting element 30, the monitor light receiving element 34, and the temperature detecting element 36 are mounted on the wiring board 28, and wirings for connecting them are formed. The assembled wiring board 28 is placed on the thermoelectric cooler 24 via an element mounting member 26 such as an L carrier. Then, connection members such as bonding wires 46 and 56 are provided between the wiring boards 40 and 52 and the wiring board 28 (see FIG. 16).
[0054]
Thereafter, the accommodating portion 4a is covered with the lid 5, and the housing 4 is hermetically sealed. An optical fiber support 4b is prepared. After the optical axis adjustment, the optical fiber support 4b is fixed to the front wall of the housing 4a. Thereby, the semiconductor light emitting module 1 as shown in FIG. 17 is completed.
[0055]
The semiconductor light emitting module of the embodiment includes a housing having a housing space for hermetically sealing the semiconductor light emitting element with an inert gas. In the conventional semiconductor light emitting module, the semiconductor light emitting element and the Peltier element are accommodated in the housing. However, the Peltier element control circuit element for controlling the Peltier element is provided separately from the semiconductor light emitting module. More specifically, the semiconductor light emitting module is mounted on the mounting board and the Peltier control circuit element is electrically connected to the Peltier control circuit element by the wiring circuit after being mounted on another mounting board. .
[0056]
According to the inventors' research, there is a demand for higher functionality of semiconductor light emitting modules. In order to respond to this, it is necessary to accommodate the Peltier control circuit element in the housing. However, the Peltier control circuit element generates a large amount of heat. When this is accommodated in the housing, the operation of other electronic elements may be affected.
[0057]
Therefore, in the semiconductor light emitting module of the embodiment, the Peltier control circuit element is bonded to the first circuit board via solder, and the first circuit board is bonded to the bottom of the housing via solder. With this configuration, heat from the Peltier control circuit element is mainly released to the bottom of the housing. Therefore, the influence of heat from the Peltier control circuit element on the semiconductor light emitting element can be reduced. Further, the thermal conductivity at the bottom of the housing is set to be larger than that of the first circuit board. With this configuration, the heat from the Peltier control circuit element spreads sequentially toward the bottom of the housing. Therefore, the bottom surface of the housing can be used as a heat radiating surface. Furthermore, since the circuit board on which the semiconductor light emitting element is mounted is provided separately from the first circuit board, the semiconductor light emitting element can be arranged away from the Peltier control circuit element. The mounting member on which the semiconductor drive element is mounted is disposed on the bottom surface of the housing and is disposed so as to contact the side wall of the housing. With this arrangement, heat from the semiconductor drive element is released to the side surface rather than the bottom surface of the housing through the mounting member. Thus, the bottom surface of the housing is utilized for the release of heat from the Peltier control circuit element. In addition, the second circuit board is disposed on the first circuit board via the columnar member, and electrical connection between the first circuit board and the second circuit board is performed via the connection member. . The connecting member enables high-density wiring. Furthermore, since the position of the second circuit board is aligned with the position of the lead terminal, the wiring length of the wiring member can be shortened. Therefore, a highly functional semiconductor light emitting module having excellent heat dissipation characteristics is provided.
[0058]
While the principles of the invention have been illustrated and described in preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that the invention can be modified in arrangement and detail without departing from such principles. The light emitting module is not limited to the specific form of the semiconductor optical module described in this specification. For example, the third element mounting portion is composed of two circuit boards, but may be provided with three or more circuit boards. We therefore claim all modifications and changes that come within the scope and spirit of the following claims.
[0059]
【Effect of the invention】
As described above, according to the present invention, there is provided a light emitting module having a structure capable of incorporating a semiconductor element including a circuit for driving a thermoelectric cooler, and a substrate product on which the light emitting module is mounted. It was.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor light emitting module.
FIG. 2 is a plan view showing main components arranged in a semiconductor light emitting module.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor optical module along the line II shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a drawing showing a third element mounting portion;
5A is a perspective view showing a connection member, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the connection member taken along line III-III shown in FIG. 5A.
FIG. 6 is a plan view showing main conductive layers on the wiring surface of the first circuit board.
FIG. 7 is a plan view showing main conductive layers on a wiring surface of a second circuit board.
8 is a cross-sectional view of the semiconductor optical module shown in FIG. 2 taken along line II-II.
FIG. 9 is a functional block diagram of a semiconductor control element.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a substrate product and an external control device.
FIG. 11 is a front view showing an embodiment of a substrate product.
FIG. 12 is a plan view showing a bottom surface of the housing.
FIG. 13 is a process diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor light emitting module.
FIG. 14 is a process diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor light emitting module.
FIG. 15 is a process diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor light emitting module.
FIG. 16 is a process diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor light emitting module.
FIG. 17 is a process diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor light emitting module.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor light-emitting module, 2 ... Optical module main part, 4 ... Housing, 6 ... 1st element mounting part, 8 ... 2nd element mounting part, 10 ... 3rd element mounting part, 12 ... Optical fiber, 24 ... Thermoelectric cooler, 30 ... Semiconductor light emitting element, 34 ... Monitoring light receiving element, 36 ... Temperature sensing element, 42 ... Semiconductor driving element, 54 ... Passive element, 60 ... First circuit board, 62 ... Second circuit Substrate, 68 ... connecting member, 70 ... semiconductor element, 72 ... semiconductor control element

Claims

A light emitting module,
A housing;
A thermoelectric cooler disposed within the housing;
A semiconductor light emitting device mounted on the thermoelectric cooler via a first mounting member;
A semiconductor device including a circuit for driving the thermoelectric cooler;
E Bei a first circuit board that is fixed to the housing and mounting the semiconductor element on the wiring plane has a large wiring surface than the size of the semiconductor element,
The housing has a lead terminal for receiving an external signal from outside the light emitting module,
The light emitting module
A semiconductor control element that provides the semiconductor element with a signal for setting the temperature of the thermoelectric cooler in response to the external signal from the lead terminal;
A second circuit board disposed on the first circuit board and mounting the semiconductor control element;
A connection member for enabling electrical connection between the first circuit board and the second circuit board;
A support member for supporting the second circuit board so as to relate the position of the second circuit board to the position of the lead terminal;
The light emitting module further comprising:

A light emitting module,
A housing including an element placement portion having an installation surface and a mounting surface extending along a predetermined reference surface;
A thermoelectric cooler disposed within the housing;
A semiconductor light emitting device mounted on the thermoelectric cooler via a first mounting member;
A first circuit board disposed on the mounting surface;
A semiconductor element including a circuit for driving the thermoelectric cooler and disposed on the first circuit board;
The thermal conductivity of the element placement portion is much larger than the thermal conductivity of the first circuit board,
The housing has a lead terminal for receiving an external signal from outside the light emitting module,
The light emitting module
A semiconductor control element that provides the semiconductor element with a signal for setting the temperature of the thermoelectric cooler in response to the external signal from the lead terminal;
A second circuit board disposed on the first circuit board and mounting the semiconductor control element;
A connection member for enabling electrical connection between the first circuit board and the second circuit board;
A support member for supporting the second circuit board so as to relate the position of the second circuit board to the position of the lead terminal;
The light emitting module further comprising:

The housing has a pair of wall surfaces,
The light emitting module
A second mounting member disposed between one of the pair of wall surfaces and the thermoelectric cooler;
The light-emitting module according to claim 1, further comprising: a semiconductor drive element that is disposed on the second mounting member and includes a circuit for driving the semiconductor light-emitting element.

The housing includes a pair of power supply lead terminals disposed on each of the pair of wall surfaces for receiving power for the thermoelectric cooler, and a lead surface on which one end of each power supply lead terminal is disposed. And
The first circuit board has one side facing the thermoelectric cooler;
The second circuit board has a pair of edges and a notch provided in each of the pair of edges,
The light emitting module
A wiring member for providing power from each of the pair of power supply lead terminals to the power supply line on the first circuit board via the notch of the second circuit board;
The light emitting module according to claim 1, further comprising a wiring member for providing a driving signal from the semiconductor element to the thermoelectric cooler.

A semiconductor light receiving element optically coupled to the semiconductor light emitting element to provide a monitor signal;
5. The light emitting module according to claim 1, wherein the semiconductor element includes a circuit that generates a APC signal for the semiconductor light emitting element in response to the monitor signal.

The semiconductor control element is:
Means for disabling the semiconductor drive element in response to a first external signal received from outside the light emitting module;
The light emitting module according to claim 3 , further comprising means for generating a signal for changing a wavelength of light generated by the semiconductor light emitting element in response to a second external signal received from outside the light emitting module. .

The light emitting module according to claim 1, further comprising an optical fiber that receives light from the semiconductor light emitting element.

A plurality of light emitting modules according to any one of claims 1 to 7 ,
A control device for generating a control signal for controlling the operation of each light emitting module;
A light emitting module substrate product including the plurality of light emitting modules and the control device, and a mounting substrate having wiring for connecting the control device to each light emitting module.

A heat dissipating member in contact with the light emitting module;
The light emitting module substrate product according to claim 8 , further comprising a support member for arranging a wiring board along the heat dissipation member.