JP7452774B1

JP7452774B1 - 光半導体装置および光トランシーバ

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Publication number: JP7452774B1
Application number: JP2024503759A
Authority: JP
Inventors: 誠二中野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2023-10-30
Filing date: 2023-10-30
Publication date: 2024-03-19
Anticipated expiration: 2043-10-30

Abstract

本開示に係る光半導体装置は、主面と、前記主面から延びる環状の壁部と、を有するステムと、前記壁部の内側面に接合された台座部と、前記台座部に搭載された半導体レーザチップと、前記台座部に設けられ、前記半導体レーザチップと電気的に接続されたパターンと、前記ステムの前記主面のうち前記壁部に囲まれた部分から延び、前記パターンとワイヤで接続されたリードピンと、を備える。

Description

本開示は、光半導体装置および光トランシーバに関する。

特許文献１には、半導体光変調装置が開示されている。この半導体光変調装置では、温度制御モジュールおよび第１支持ブロックが金属ステム上に実装される。第１支持ブロックの側面に第１誘電体基板が実装される。温度制御モジュールの冷却面上に第２支持ブロックが実装される。第２支持ブロック側面には、第２誘電体基板が実装され、第２誘電体基板上に半導体光変調チップが実装される。

国際公開第２０１０／１４０４７３号

例えば特許文献１に示されるように、従来のＣＡＮ型光モジュールでは、板状の金属ステム表面に、ＥＭＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎＭｏｄｕｌａｔｏｒＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）チップと、ＴＥＣ（ＴｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃＣｏｏｌｅｒ）などが接合される。ＴＥＣは、ＥＭＬチップの温度を一定にするためのサーモモジュールである。このような構造において、ＣＡＮ内部から外部へ放熱するための経路として、ステム裏面、ステム側面、キャップ側面がある。しかし、ステム裏面には一般にＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔｓ）が接続される。このためステム裏面からの放熱は難しい。また、ステムは一般におおよそ１．３ｍｍと薄いため、ステム側面は熱抵抗が高い。また、一般にキャップ側面は発熱源から遠く、かつ、キャップは薄いため、熱抵抗が高い。このように、放熱量が制限される恐れがあった。

本開示は、放熱性を向上させることができる光半導体装置および光トランシーバを得ることを目的とする。

本開示に係る光半導体装置は、主面と、前記主面から延びる環状の壁部と、を有するステムと、前記壁部の内側面に接合された台座部と、前記台座部に搭載された半導体レーザチップと、前記台座部に設けられ、前記半導体レーザチップと電気的に接続されたパターンと、前記ステムの前記主面のうち前記壁部に囲まれた部分から延び、前記パターンとワイヤで接続されたリードピンと、を備え、前記ステムの前記壁部は、環状の環状壁部と、前記環状壁部の内面に接するように設けられ、前記環状壁部よりも前記主面と垂直な方向に突出し、前記台座部が接合される台座接合部と、を有し、前記環状壁部と前記台座接合部は別部品である。

本開示に係る光半導体装置は、主面と、前記主面から延びる環状の壁部と、を有するステムと、前記壁部の内側面に接合された台座部と、前記台座部に搭載された半導体レーザチップと、前記台座部に設けられ、前記半導体レーザチップと電気的に接続されたパターンと、前記ステムの前記主面のうち前記壁部に囲まれた部分から延び、前記パターンとワイヤで接続されたリードピンと、を備え、前記ステムの前記主面に垂直な方向で、前記台座部の半分以上が前記主面と前記壁部が形成する凹部に収納され、前記ステムの前記主面に垂直な方向で、前記リードピンと前記台座部は、前記壁部よりも突出し、前記パターンのうち前記壁部よりも突出した部分と、前記リードピンのうち前記壁部よりも突出した部分が、前記ワイヤで接続される。
本開示に係る光半導体装置は、主面と、前記主面から延びる環状の壁部と、を有するステムと、前記壁部の内側面に接合された台座部と、前記台座部に搭載された半導体レーザチップと、前記台座部に設けられ、前記半導体レーザチップと電気的に接続されたパターンと、前記ステムの前記主面のうち前記壁部に囲まれた部分から延び、前記パターンとワイヤで接続されたリードピンと、ＲＦ給電用リードピンと、を備え、前記ＲＦ給電用リードピンは、前記ステムの前記主面に形成された凸部に設けられる。
本開示に係る光半導体装置は、主面と、前記主面から延びる環状の壁部と、を有するステムと、前記壁部の内側面に接合された台座部と、前記台座部に搭載された半導体レーザチップと、ＲＦ給電用リードピンと、を備え、前記ステムの前記主面に垂直な方向で、前記台座部の半分以上が前記主面と前記壁部が形成する凹部に収納され、前記ＲＦ給電用リードピンは、前記ステムの前記主面に形成された凸部に設けられる。
本開示に係る光半導体装置は、主面と、前記主面から延びる環状の壁部と、を有するステムと、前記壁部の内側面に接合された台座部と、前記台座部に搭載された半導体レーザチップと、前記台座部に設けられ、前記半導体レーザチップと電気的に接続されたパターンと、前記ステムの前記主面のうち前記壁部に囲まれた部分から延び、前記パターンとワイヤで接続されたリードピンと、を備え、前記台座部は、前記ステムの前記壁部に接合された台座と、前記台座の上に設けられ、前記半導体レーザチップが搭載されたサーモモジュールと、を備え、前記台座に形成された貫通ビアを介して、前記台座のうち前記サーモモジュールが設けられた面と前記ステムは電気的に接続されている。
本開示に係る光半導体装置は、主面と、前記主面から延びる環状の壁部と、を有するステムと、前記壁部の内側面に接合された台座部と、前記台座部に搭載された半導体レーザチップと、を備え、前記ステムの前記主面に垂直な方向で、前記台座部の半分以上が前記主面と前記壁部が形成する凹部に収納され、前記台座部は、前記ステムの前記壁部に接合された台座と、前記台座の上に設けられ、前記半導体レーザチップが搭載されたサーモモジュールと、を備え、前記台座に形成された貫通ビアを介して、前記台座のうち前記サーモモジュールが設けられた面と前記ステムは電気的に接続されている。

本開示に係る光半導体装置では、半導体レーザチップを搭載した台座部が、ステムの壁部の内側面に接合される。このため、放熱性を向上させることができる。

実施の形態１に係る光半導体装置の斜視図である。実施の形態１に係る半完成品の正面図である。比較例に係る光半導体装置の斜視図である。実施の形態１に係る光半導体装置の正面図である。実施の形態２に係る光半導体装置の斜視図である。実施の形態３に係る光半導体装置の斜視図である。実施の形態３に係る半完成品の正面図である。実施の形態３に係る光半導体装置の拡大図である。実施の形態３に係る光半導体装置の正面図である。実施の形態４に係る光半導体装置の斜視図である。実施の形態５に係る接合材を説明する図である。実施の形態６に係る半完成品の正面図である。コリメートレンズが無い場合のレーザ光を説明する図である。コリメートレンズがある場合のレーザ光を説明する図である。実施の形態７に係る光トランシーバの構成を概略的に例示する斜視図である。実施の形態７に係る光半導体装置と放熱ブロックの構成を概略的に例示する平面図である。

各実施の形態に係る光半導体装置および光トランシーバについて図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る光半導体装置１００の斜視図である。光半導体装置１００は、ステム１０と、ステム１０に接合された半完成品２０と、複数のリードピン４０を備える。ステム１０は、主面１１と、主面１１から延びる環状の壁部１２とを有する。ステム１０には、主面１１と壁部１２により凹部１４が形成される。つまり、ステム１０はカップ状であるとも言える。ステム１０は鉄、ＳＰＣ（ＳｔｅｅｌＰｌａｔｅＣｏｌｄ）等の金属から形成される。

図２は、実施の形態１に係る半完成品２０の正面図である。半完成品２０は、台座部と、台座部に搭載された半導体レーザチップ３０を備える。台座部は、例えば台座２１と、台座２１の上に設けられ、半導体レーザチップ３０が搭載されたサーモモジュール２２と、を備える。台座２１は、例えば窒化アルミ、アルミナ等のセラミックから形成される。サーモモジュール２２は例えばＴＥＣである。台座２１は、ステム１０の壁部１２に接合される。つまり、台座部は壁部１２の内側面に接合される。

サーモモジュール２２には、さらにサーミスタ２５およびサブマウント２６が搭載されている。半導体レーザチップ３０は、サブマウント２６を介してサーモモジュール２２に搭載されている。半導体レーザチップ３０は、例えばＥＭＬチップである。

図３は、比較例に係る光半導体装置８００の斜視図である。光半導体装置８００では、板状のステム８１０上に、サーモモジュール２２が実装され、サーモモジュール２２の冷却面上にキャリア８７０が実装されている。キャリア８７０には、半導体レーザチップ３０が実装されている。光半導体装置８００において、ステム８１０の厚さは１．３ｍｍ程度であり薄い。このため、ステム８１０側面は熱抵抗が高い。また、上述の通り、ステム８１０裏面およびキャップ側面からの放熱も難しい。

これに対し本実施の形態では、半導体レーザチップ３０を搭載した台座２１が、ステム１０の壁部１２の内側面に接合される。このため、放熱性を向上させることができる。具体的には、壁部１２を設けることでステム１０側面の放熱面積を大きく確保でき、さらにステム１０と台座２１との接触面積を大きく確保できる。これにより、発熱体である半導体レーザチップ３０からサーモモジュール２２を介して外部に至る経路の熱抵抗を低減させ、特にステム１０側面からの放熱性を向上させることができる。また、放熱性の向上により、光半導体装置１００を冷却するための電力を抑制できる。

壁部１２の内側面のうち、台座２１が接合される部分は平坦部であることが好ましい。また、ステム１０の壁部１２のうち、台座部が接合される部分１３は、他の部分よりも厚いことが好ましい。これにより、放熱性をさらに向上させることができる。ステム１０の主面１１と壁部１２が形成する凹部１４は、主面１１と垂直な方向から見て例えばＤ字型である。凹部１４はオリフラ（オリエンテーション・フラット）を有したウエハのような形状であるとも言える。このようなステム１０は、金型を用いて容易に制作できる。

図２の説明に戻る。台座部には、半導体レーザチップ３０と電気的に接続されたパターンが設けられる。具体的には、台座２１にはパターン２３、２８が設けられ、サーモモジュール２２にはパターン２４が設けられる。図２の例では、パターン２３がワイヤ４４により半導体レーザチップ３０の電極と電気的に接続されている。パターン２３、２８は、例えばＤＣライン、ＧＮＤ等の電極パターンである。パターン２４は例えばＧＮＤ等の電極パターンである。

台座２１には、貫通ビア２７が形成されている。貫通ビア２７を介して、台座２１のうちサーモモジュール２２が設けられた面とステム１０は電気的に接続されている。つまり、貫通ビア２７と電気的に接続された台座２１表面のパターン２８と、ＧＮＤであるステム１０とが、貫通ビア２７で導通している。パターン２８とサーモモジュール２２表面のパターン２４は、ワイヤ４４で接続されている。これにより、ＧＮＤを強化できる。

図１に示されるように、ステム１０の主面１１のうち壁部１２に囲まれた部分からは複数のリードピン４０が延びる。複数のリードピン４０は、ステム１０の主面１１と反対側の裏面に貫通している。複数のリードピン４０の各々は、ステム１０を主面１１から裏面に貫通する貫通孔に設けられる。貫通孔において、ステム１０とリードピン４０の間はガラス４２で充填されている。

図４は、実施の形態１に係る光半導体装置１００の正面図である。図４はキャッピング後の光半導体装置１００のうち、主にステム１０の上端部よりも上の部分を示している。パターン２３と複数のリードピン４０は、ワイヤ４４で接続されている。ステム１０の主面１１に垂直な方向で、リードピン４０と台座部は、ステム１０の壁部１２よりも突出している。具体的には、台座２１のキャップ５０側の長さＬ１の部分が、壁部１２よりも突出している。

本実施の形態では、台座２１、サーモモジュール２２、サーミスタ２５、サブマウント２６および半導体レーザチップ３０を有した半完成品２０を予め組立てておき、半完成品２０を壁部１２の平坦部に接合することで、組み立てを実施できる。この際、台座２１のうちステム１０の壁部１２よりも突出する部分の４辺を角錐コレット等で把持し、壁部１２の平坦部に接合することができる。従って、組み立てを容易に実施できる。

また、本実施の形態では、パターン２３のうち壁部１２よりも突出した部分と、リードピン４０のうち壁部１２よりも突出した部分が、ワイヤ４４で接続される。これにより、半完成品２０をステム１０に実装後に、正面、つまり台座２１表面と垂直な方向からワイヤ４４を打つことができ、組み立てをさらに容易に実施できる。

キャップ５０は、ステム１０の壁部１２のうち主面１１と反対側の端面１２ａに設けられる。キャップ５０は、主面１１と壁部１２が形成する凹部１４を覆う。キャップ５０は、レンズ５１を有するレンズキャップである。キャップ５０の実装後、Ｘ、Ｙ軸調整が行われる。Ｘ、Ｙ軸は例えば、主面１１に平行な軸であり、Ｘ軸はサーモモジュール２２の表面に沿った方向、Ｙ軸はサーモモジュール２２の表面と垂直な方向である。

本実施の形態では、ステム１０と台座部との接触面積の確保のために、例えば、ステム１０の主面１１に垂直な方向で、台座部の半分以上がステム１０の凹部１４に収納されても良い。つまり、図２に示される台座２１の長さをＬ０とすると、Ｌ０／２＞Ｌ１である。ただし放熱性が確保できれば、Ｌ０／２≦Ｌ１であっても良い。

また、ステム１０の形状は、図１に示されるものに限らず、壁部１２の内側面に台座部を接合できる形状であれば良い。

上述した変形は、以下の実施の形態に係る光半導体装置および光トランシーバについて適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る光半導体装置および光トランシーバについては実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る光半導体装置２００の斜視図である。本実施の形態では、ステム２１０の構造が実施の形態１と異なっている。本実施の形態では、ステム２１０の壁部２１２のうち、台座２１が接合される部分は、他の部分よりも主面１１と垂直な方向に突出している。具体的には、ステム２１０の壁部２１２は、環状の環状壁部２１５と、環状壁部２１５の内面に接するように設けられた台座接合部２１６を有する。環状壁部２１５の主面１１からの高さは均一である。台座接合部２１６は、環状壁部２１５よりも主面１１と垂直な方向に突出し、台座２１が接合される。ステム２１０は、例えば、Ｃｕなどの熱伝導率の高い材料の表面にＡｕメッキなどが施された金属材料のステムベースである。

本実施の形態では、環状壁部２１５の主面１１と反対側の端面２１５ａがキャップ５０の溶接面となる。環状壁部２１５と台座接合部２１６は１部品として形成されている。これに限らず、環状壁部２１５と台座接合部２１６は別部品であっても良い。

本実施の形態では、環状壁部２１５を実施の形態１の壁部１２よりも低くして、半完成品２０の環状壁部２１５からの突出量を大きくしている。つまり、台座２１のうち環状壁部２１５から突出した部分の長さをＬ２とすると、Ｌ２＞Ｌ１である。一般に、ＥＭＬ－ＣＡＮの橋渡し基板では、基板の３辺を角錐コレットで把持してダイボンドが実施される。本実施の形態においても、Ｌ２を大きくしたことで、台座２１の３辺２１ａ、２１ｂ、２１ｃを角錐コレット等で把持して半完成品２０をダイボンドすることができる。従って、組み立てを容易にすることができる。例えばＬ０／２＜Ｌ２であっても良い。

ただし、環状壁部２１５を実施の形態１の壁部１２よりも低くしたことで、本実施の形態の放熱性は実施の形態１よりも劣る。本実施の形態においてもＬ０／２＞Ｌ２として放熱性を向上させても良い。本実施の形態では、台座２１の全面が台座接合部２１６と接している。このため、環状壁部２１５を壁部１２と同じ高さとした場合は、本実施の形態の方が実施の形態１よりも放熱性が高くなる。

実施の形態３．
図６は、実施の形態３に係る光半導体装置３００の斜視図である。本実施の形態では、ステム３１０の構造が実施の形態１と異なる。ステム３１０の壁部３１２は、環状の環状壁部３１５と、環状壁部３１５の内面に接するように設けられ、台座２１が接合される台座接合部３１６とを有する。環状壁部３１５と台座接合部３１６は別部品である。つまり、台座２１が接合される平坦部を、別部品として構成している。台座接合部３１６は、例えば環状壁部３１５と同じ材料で形成することができる。

本実施の形態では、台座２１およびサーモモジュール２２を含む台座部の全体が、主面１１と壁部３１２が形成する凹部１４に収納される。これにより、放熱性を向上させることができる。

図７は、実施の形態３に係る半完成品３２０の正面図である。本実施の形態では、台座２１、サーモモジュール２２、サーミスタ２５、サブマウント２６、半導体レーザチップ３０および台座接合部３１６が半完成品３２０を構成している。台座接合部３１６の上面３１６ａを吸着コレット等で把持することで、半完成品３２０を環状壁部３１５に接合できる。これにより、容易に組み立てができる。

また、図６に示されるように、リードピン４０の上面と、台座２１の上面をワイヤ４４で接続することができる。これにより、組み立て性を向上させることができる。このようなワイヤ接続を実現するために、台座２１の上面にパターンが形成されても良い。

図８は、実施の形態３に係る光半導体装置３００の拡大図である。半完成品３２０を接合する際には、Ｚ軸方向、つまり主面１１と垂直な方向に半完成品３２０を押し付けて、主面１１と台座接合部３１６を接合する。はんだで接合する場合、台座接合部３１６と環状壁部３１５との間にもはんだが濡れ広がっても良い。

図９は、実施の形態３に係る光半導体装置３００の正面図である。図９はキャッピング後の光半導体装置３００のうち、主にステム３１０の上端部よりも上の部分を示している。本実施の形態では、環状壁部３１５の主面１１と反対側の端面３１５ａがキャップ５０の溶接面となる。実施の形態１と異なり、本実施の形態ではステム３１０の端面３１５ａから半完成品３２０が突出せず、半完成品３２０は完全に収納されている。これにより、キャップ５０の高さを低減することができる。

なお、本実施の形態では、環状壁部３１５と台座接合部３１６が別部品である例について説明したが、環状壁部３１５と台座接合部３１６は１部品として形成されていても良い。

また、熱的特性を同一にするという観点で、台座接合部３１６および実施の形態２の台座接合部２１６の材料は、ステム２１０、３１０の他の部分と同一材料が望ましい。台座接合部を異なる材料で形成すると、部材間の応力増加および変形量差異により、外界温度が変化したときの部材の形状変化による半導体レーザチップ３０の発光点位置変動が大きくなるおそれがある。これにより、レンズ５１の焦点位置変動による光ファイバ７０での光結合効率が悪化する可能性がある。

実施の形態４．
図１０は、実施の形態４に係る光半導体装置４００の斜視図である。光半導体装置４００は、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）給電用リードピン４４６を備える。ＲＦ給電用リードピン４４６は、ステム４１０の主面１１に形成された凸部４１７に設けられている。なお、図１０において終端抵抗、ＬＤ（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）用コンデンサは省略されている。

半導体レーザチップ３０がＥＭＬである場合、ＥＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）変調器へのＲＦ給電ラインの増設が必要になる。本実施の形態では、ステム４１０の中央部にＲＦ給電用リードピン４４６を増設した。また、サブマウント２６にはＲＦ線路４２９が設けられる。この場合、良好な高周波特性のためには、ガラス４２から突出したＲＦ給電用リードピン４４６と、ＲＦ給電用リードピン４４６とＲＦ線路４２９を接続するワイヤ４４は短い方が好ましい。本実施の形態では、凸部４１７を設けることで、ＲＦ給電用リードピン４４６と、ＲＦ給電用リードピン４４６に接続されるワイヤ４４を短くすることができる。

本実施の形態のステム４１０の壁部４１２は、例えば環状の環状壁部４１５と、環状壁部４１５の内面に接するように設けられた台座接合部３１６を有する。台座接合部３１６は、環状壁部４１５よりも主面１１と垂直な方向に突出し、台座２１が接合される。環状壁部４１５と台座接合部３１６は別部品である。このため、実施の形態３と同様に、台座２１、サーモモジュール２２、サーミスタ２５、サブマウント２６、半導体レーザチップ３０および台座接合部３１６が半完成品３２０を構成する。なお、環状壁部４１５と台座接合部３１６は、１部品として形成されても良い。環状壁部４１５を低くすることで、ＲＦ給電用リードピン４４６とＲＦ線路４２９の間の短いワイヤ４４を接続し易くすることができる。

図３の比較例に係る光半導体装置８００では、ＲＦ給電用リードピン４５およびワイヤを短くするためにキャリア８７０および橋渡し基板８７２が必要とされていた。これに対し本実施の形態では、凸部４１７により、ＲＦ給電用リードピン４４６と、ＲＦ給電用リードピン４４６に接続されるワイヤ４４を短くすることができる。このため、キャリア８７０および橋渡し基板８７２が不要となる。従って、部材コストを低減することができる。

なお、ＲＦ給電用リードピン４４６とＲＦ線路４２９ははんだ等の接合材で接続されても良い。

実施の形態５．
図１１は、実施の形態５に係る接合材６０を説明する図である。本実施の形態では、台座部の側面と、ステム１０の壁部１２との間には、接合材６０のフィレットが形成される。具体的には、台座２１の側面と、ステム１０の壁部１２との間に接合材６０のフィレットが形成される。

台座２１の接合材６０を多くしてフィレットを形成することで、放熱範囲が広がり、放熱性を向上させることができる。なお、本実施の形態は実施の形態１－４の何れと組み合わせても良い。

実施の形態６．
図１２は、実施の形態６に係る半完成品５２０の正面図である。光半導体装置１００は、台座部に搭載されたコリメートレンズ５５２をさらに備えても良い。コリメートレンズ５５２は、例えば半完成品５２０において、サーモモジュール２２上の半導体レーザチップ３０が出射するレーザ光を受光可能な位置に設けられる。

図１３は、コリメートレンズ５５２が無い場合のレーザ光７１を説明する図である。この場合、光半導体装置１００は、キャップ５０に設けられた集光レンズであるレンズ５１による１レンズ系となる。このような構成では、環境温度により部材が熱膨張収縮し、半導体レーザチップ３０の発光点位置がずれて、光ファイバ７０への結合効率が低下するトラッキングエラーが問題となることがある。

図１４は、コリメートレンズ５５２がある場合のレーザ光７２を説明する図である。この場合、光半導体装置１００は、レンズ５１とコリメートレンズ５５２による２レンズ系となる。このとき、１レンズ系よりもレンズ倍率が低くなり、発光点位置ズレに対する光ファイバ７０への結合効率の低下を小さくすることができる。従って、本実施の形態によればトラッキングエラーを抑制することができる。なお、本実施の形態は実施の形態１－５の何れと組み合わせても良い。

実施の形態７．
図１５は、実施の形態７に係る光トランシーバ１０００の構成を概略的に例示する斜視図である。光トランシーバ１０００は実施の形態１～６の何れかの光半導体装置である光半導体装置８０１を備える。基板９０３には、光半導体装置８０１と受光装置８０５を駆動させるための集積回路が搭載されている。光半導体装置８０１、受光装置８０５および基板９０３は、フレキシブルプリント基板８０４を介して接続されている。光半導体装置８０１には、光ファイバと接続するためのレセプタクル６００が取り付けられている。また、光半導体装置８０１、受光装置８０５および基板９０３は、光トランシーバ１０００のケース９００に収納されている。ケース９００は、下部筐体９０１に上部筐体９０２が取り付けられた構成である。

光半導体装置８０１と下部筐体９０１との熱移動量を増加させるために、光半導体装置８０１に放熱ブロック下部８０２を取付け、放熱ブロック下部８０２を下部筐体９０１に取り付けるのが望ましい。つまり、放熱ブロック下部８０２は、ケース９００およびステム１０の壁部１２と接触する。光半導体装置８０１と放熱ブロック下部８０２間の接着、および放熱ブロック下部８０２と下部筐体９０１間の接着については、高熱伝導性を有するシート上の絶縁体などが用いられる。

図１６は、実施の形態７に係る光半導体装置８０１と放熱ブロックの構成を概略的に例示する平面図である。放熱ブロックは、放熱ブロック下部８０２と放熱ブロック上部８０３を有する。放熱ブロック下部８０２はステム１０の側面全長に渡って固定できるような半円構造を有することが望ましい。つまり、放熱ブロック下部８０２には、ステム１０の壁部１２の形状に対応した半円形状の切り欠きが形成されると良い。放熱ブロック下部８０２は、半円形状の切り欠きにおいて、ステム１０の壁部１２と接触する。これによりステム１０と下部筐体９０１の接合面積を大きく確保でき、光半導体装置８０１から発生する熱を光トランシーバ１０００外に放射する能力を向上させることができる。従って、消費電力を低減させることができる。

放熱ブロック上部８０３も、ステム１０の壁部１２と接触する。放熱ブロック上部８０３は、放熱ブロック下部８０２と同様に、ステム１０を側面全長に渡って固定できるような半円構造を有しても良い。さらに放熱ブロック上部８０３は、フィン形状、つまりフィン状に加工された部分を有する。これにより、ステム１０の全周から高い放熱が可能となる。従って、さらに放熱効果が向上し、消費電力を低減させることができる。

各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いても良い。

１０ステム、１１主面、１２壁部、１２ａ端面、１３台座部が接合される部分、１４凹部、２０半完成品、２１台座、２１ａ～２１ｃ辺、２２サーモモジュール、２３パターン、２４パターン、２５サーミスタ、２６サブマウント、２７貫通ビア、２８パターン、３０半導体レーザチップ、４０リードピン、４２ガラス、４４ワイヤ、４５ＲＦ給電用リードピン、５０キャップ、５１レンズ、６０接合材、７０光ファイバ、７１レーザ光、７２レーザ光、１００光半導体装置、２００光半導体装置、２１０ステム、２１２壁部、２１５環状壁部、２１５ａ端面、２１６台座接合部、３００光半導体装置、３１０ステム、３１２壁部、３１５環状壁部、３１５ａ端面、３１６台座接合部、３１６ａ上面、３２０半完成品、４００光半導体装置、４１０ステム、４１２壁部、４１５環状壁部、４１７凸部、４２９ＲＦ線路、４４６ＲＦ給電用リードピン、５２０半完成品、５５２コリメートレンズ、８００光半導体装置、８１０ステム、８７０キャリア、８７２基板、６００レセプタクル、８０１光半導体装置、８０２放熱ブロック下部、８０３放熱ブロック上部、８０４フレキシブルプリント基板、８０５受光装置、９００ケース、９０１下部筐体、９０２上部筐体、９０３基板、１０００光トランシーバ

Claims

主面と、前記主面から延びる環状の壁部と、を有するステムと、
前記壁部の内側面に接合された台座部と、
前記台座部に搭載された半導体レーザチップと、
前記台座部に設けられ、前記半導体レーザチップと電気的に接続されたパターンと、
前記ステムの前記主面のうち前記壁部に囲まれた部分から延び、前記パターンとワイヤで接続されたリードピンと、
を備え、
前記ステムの前記壁部は、
環状の環状壁部と、
前記環状壁部の内面に接するように設けられ、前記環状壁部よりも前記主面と垂直な方向に突出し、前記台座部が接合される台座接合部と、
を有し、
前記環状壁部と前記台座接合部は別部品であることを特徴とする光半導体装置。
主面と、前記主面から延びる環状の壁部と、を有するステムと、
前記壁部の内側面に接合された台座部と、
前記台座部に搭載された半導体レーザチップと、
前記台座部に設けられ、前記半導体レーザチップと電気的に接続されたパターンと、
前記ステムの前記主面のうち前記壁部に囲まれた部分から延び、前記パターンとワイヤで接続されたリードピンと、
を備え、
前記ステムの前記主面に垂直な方向で、前記台座部の半分以上が前記主面と前記壁部が形成する凹部に収納され、
前記ステムの前記主面に垂直な方向で、前記リードピンと前記台座部は、前記壁部よりも突出し、
前記パターンのうち前記壁部よりも突出した部分と、前記リードピンのうち前記壁部よりも突出した部分が、前記ワイヤで接続されることを特徴とする光半導体装置。
前記ステムの前記壁部のうち、前記台座部が接合される部分は、他の部分よりも厚いことを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置。
前記ステムの前記主面と前記壁部が形成する凹部は、前記主面と垂直な方向から見てＤ字型であることを特徴とする請求項３に記載の光半導体装置。
前記ステムの前記主面に垂直な方向で、前記台座部の半分以上が前記主面と前記壁部が形成する凹部に収納されることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
前記ステムの前記主面に垂直な方向で、前記リードピンと前記台座部は、前記壁部よりも突出し、
前記パターンのうち前記壁部よりも突出した部分と、前記リードピンのうち前記壁部よりも突出した部分が、前記ワイヤで接続されることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
前記ステムの前記壁部は、
環状の環状壁部と、
前記環状壁部の内面に接するように設けられ、前記台座部が接合される台座接合部と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の光半導体装置。
前記台座部の全体が前記主面と前記壁部が形成する凹部に収納されることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
前記環状壁部と前記台座接合部は別部品であることを特徴とする請求項７に記載の光半導体装置。
主面と、前記主面から延びる環状の壁部と、を有するステムと、
前記壁部の内側面に接合された台座部と、
前記台座部に搭載された半導体レーザチップと、
前記台座部に設けられ、前記半導体レーザチップと電気的に接続されたパターンと、
前記ステムの前記主面のうち前記壁部に囲まれた部分から延び、前記パターンとワイヤで接続されたリードピンと、
ＲＦ給電用リードピンと、
を備え、
前記ＲＦ給電用リードピンは、前記ステムの前記主面に形成された凸部に設けられることを特徴とする光半導体装置。
主面と、前記主面から延びる環状の壁部と、
を有するステムと、
前記壁部の内側面に接合された台座部と、
前記台座部に搭載された半導体レーザチップと、
ＲＦ給電用リードピンと、
を備え、
前記ステムの前記主面に垂直な方向で、前記台座部の半分以上が前記主面と前記壁部が形成する凹部に収納され、
前記ＲＦ給電用リードピンは、前記ステムの前記主面に形成された凸部に設けられることを特徴とする光半導体装置。
前記ステムの前記壁部のうち前記主面と反対側の端面に設けられ、前記主面と前記壁部が形成する凹部を覆うキャップを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置。
前記台座部は、
前記ステムの前記壁部に接合された台座と、
前記台座の上に設けられ、前記半導体レーザチップが搭載されたサーモモジュールと、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置。
主面と、前記主面から延びる環状の壁部と、を有するステムと、
前記壁部の内側面に接合された台座部と、
前記台座部に搭載された半導体レーザチップと、
前記台座部に設けられ、前記半導体レーザチップと電気的に接続されたパターンと、
前記ステムの前記主面のうち前記壁部に囲まれた部分から延び、前記パターンとワイヤで接続されたリードピンと、
を備え、
前記台座部は、
前記ステムの前記壁部に接合された台座と、
前記台座の上に設けられ、前記半導体レーザチップが搭載されたサーモモジュールと、
を備え、
前記台座に形成された貫通ビアを介して、前記台座のうち前記サーモモジュールが設けられた面と前記ステムは電気的に接続されていることを特徴とする光半導体装置。
主面と、前記主面から延びる環状の壁部と、
を有するステムと、
前記壁部の内側面に接合された台座部と、
前記台座部に搭載された半導体レーザチップと、
を備え、
前記ステムの前記主面に垂直な方向で、前記台座部の半分以上が前記主面と前記壁部が形成する凹部に収納され、
前記台座部は、
前記ステムの前記壁部に接合された台座と、
前記台座の上に設けられ、前記半導体レーザチップが搭載されたサーモモジュールと、
を備え、
前記台座に形成された貫通ビアを介して、前記台座のうち前記サーモモジュールが設けられた面と前記ステムは電気的に接続されていることを特徴とする光半導体装置。
前記台座部の側面と前記ステムの前記壁部との間には、接合材のフィレットが形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置。
前記台座部に搭載されたコリメートレンズを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置。
請求項１または２に記載の光半導体装置を備えることを特徴とする光トランシーバ。
前記光半導体装置と、前記光半導体装置と接続された基板と、を収納するケースと、
前記ケースおよび前記ステムの前記壁部と接触する第１放熱ブロックと、
を備え、
前記第１放熱ブロックは、前記ステムの前記壁部の形状に対応した半円形状の切り欠きが形成され、前記切り欠きにおいて前記ステムの前記壁部と接触することを特徴とする請求項１８に記載の光トランシーバ。
前記ステムの前記壁部と接触し、フィン形状を有する第２放熱ブロックを備えることを特徴とする請求項１８に記載の光トランシーバ。