JPH11186668A - Optical semiconductor module - Google Patents
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- JPH11186668A JPH11186668A JP36433097A JP36433097A JPH11186668A JP H11186668 A JPH11186668 A JP H11186668A JP 36433097 A JP36433097 A JP 36433097A JP 36433097 A JP36433097 A JP 36433097A JP H11186668 A JPH11186668 A JP H11186668A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光半導体モジュールの小型化と高速化を図
る。
【解決手段】 光半導体素子3、その光半導体素子3を
搭載するサブキャリア4、そのサブキャリア4を搭載す
る導電性基板7、その導電性基板7を搭載する半導体熱
冷却素子8、および半導体素子3を駆動する駆動回路素
子9を搭載した配線基板10を、外囲器2の内部に設け
る。外囲器2の外部では、一方の側に前記光レセプタク
ル1を設けるとともに、反対の側に前記直流電圧用リー
ド15と同軸レセプタクル16を設ける。
[PROBLEMS] To reduce the size and speed of an optical semiconductor module. SOLUTION: An optical semiconductor element 3, a subcarrier 4 on which the optical semiconductor element 3 is mounted, a conductive substrate 7 on which the subcarrier 4 is mounted, a semiconductor thermal cooling element 8 on which the conductive substrate 7 is mounted, and a semiconductor element A wiring board 10 on which a driving circuit element 9 for driving the driving circuit 3 is mounted is provided inside the envelope 2. Outside the envelope 2, the optical receptacle 1 is provided on one side, and the DC voltage lead 15 and the coaxial receptacle 16 are provided on the other side.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光/電気通信分野
において使用される光半導体モジュールに関するもので
ある。[0001] The present invention relates to an optical semiconductor module used in the optical / telecommunications field.
【0002】[0002]
【従来の技術】光信号送信用の光半導体モジュールとし
て、ピッグテール型光ファイバを用いた図6に示すピッ
グテール型光半導体モジュールの技術(シ゛ャーナル ライトウエーフ
゛ テクノロシ゛ー Vol.LT-2,No.4,August 1984のFig.7)が知ら
れている。2. Description of the Related Art A technique of a pigtail type optical semiconductor module shown in FIG. 6 using a pigtail type optical fiber as an optical semiconductor module for transmitting an optical signal (Journal Light Wafer Technology Vol. LT-2, No. 4, August 1984). Fig.7) is known.
【0003】図6において、半導体レーザ51は基板5
2上に搭載され、この基板52は光検出器53とともに
熱電ヒートポンプ(THP)54上に搭載されている。
この半導体レーザ51から出射される光の方向には、光
ファイバ55が配置されている。レーザ駆動回路56は
熱電ヒートポンプ54に隣接して配置され、半導体レー
ザ51とはパッド61,62を介して複数のボンディン
グワイヤ57により電気的に接続されている。これらの
部品は外囲器58によって囲まれて気密封止されるとと
もに、リード59によって外部回路との接続が可能とな
っている。[0006] In FIG. 6, a semiconductor laser 51 is mounted on a substrate 5.
The substrate 52 is mounted on a thermoelectric heat pump (THP) 54 together with the photodetector 53.
An optical fiber 55 is arranged in the direction of the light emitted from the semiconductor laser 51. The laser drive circuit 56 is disposed adjacent to the thermoelectric heat pump 54, and is electrically connected to the semiconductor laser 51 by a plurality of bonding wires 57 via pads 61 and 62. These components are surrounded and hermetically sealed by an envelope 58, and can be connected to an external circuit by leads 59.
【0004】かかる構成において、外囲器58の外部か
らリード59、ボンディングワイヤ60を介して信号お
よび直流電圧がレーザ駆動回路56に供給されると、ボ
ンディングワイヤ57を介して半導体レーザ51に対し
て前記信号に応じて電流を供給できるようにレーザ駆動
回路56が動作する。その間、半導体レーザ51は熱電
ヒートポンプ54により熱の吸収あるいは発散により一
定の温度になるよう、外部回路(図示せず)により制御
される。駆動された半導体レーザ51は、前記信号に応
じて光を光ファイバ55の方向に出射し、その光は光フ
ァイバ55の端面との光結合により、外部に伝送され
る。In this configuration, when a signal and a DC voltage are supplied to the laser drive circuit 56 from the outside of the envelope 58 via the leads 59 and the bonding wires 60, the semiconductor laser 51 is connected to the semiconductor laser 51 via the bonding wires 57. The laser drive circuit 56 operates so that current can be supplied according to the signal. During that time, the semiconductor laser 51 is controlled by an external circuit (not shown) so that the thermoelectric heat pump 54 maintains a constant temperature by absorbing or radiating heat. The driven semiconductor laser 51 emits light in the direction of the optical fiber 55 according to the signal, and the light is transmitted to the outside by optical coupling with the end face of the optical fiber 55.
【0005】一方、レセプタクル形光半導体モジュール
の例として、特許第2570879号に開示されている光半導
体モジュールがある。この例では、リードを備えたステ
ム上に光半導体素子(レーザ)が搭載され、キャップに
より封止されている。そして、この部品をレセプタクル
およびロッドレンズを備えた筒内に配置する構成がとら
れている。On the other hand, as an example of a receptacle type optical semiconductor module, there is an optical semiconductor module disclosed in Japanese Patent No. 2570879. In this example, an optical semiconductor element (laser) is mounted on a stem having leads and is sealed with a cap. The component is arranged in a cylinder provided with a receptacle and a rod lens.
【0006】このレセプタクル形光半導体モジュールで
は、外部に設けた駆動回路から、前記リードを介して前
記光半導体素子に信号電流が供給されることにより、そ
の光半導体素子から光が発射される。この光はロッドレ
ンズで集光され、レセプタクルに嵌合されるフェルール
に光結合される。In this receptacle-type optical semiconductor module, when a signal current is supplied to the optical semiconductor element via the lead from a drive circuit provided outside, light is emitted from the optical semiconductor element. This light is collected by a rod lens and optically coupled to a ferrule fitted into the receptacle.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ピ
ッグテール形光半導体モジュールでは、半導体レーザ5
1を搭載した基板52上のパッド61と駆動回路56の
パッド62間を複数のボンディングワイヤ57で接続し
ているため、それらパッド61,62の占有面積を広く
とる必要がある。このため、駆動回路56をIC化する
場合に、チップ面積が増大することになって、ウエーハ
からとれるチップの数が減少し、ICの低コスト化が困
難になる等、経済的に不利な構成であった。However, in the pigtail type optical semiconductor module, the semiconductor laser 5
Since the pads 61 on the substrate 52 on which the circuit board 1 is mounted and the pads 62 of the drive circuit 56 are connected by a plurality of bonding wires 57, the area occupied by the pads 61 and 62 needs to be large. Therefore, when the drive circuit 56 is formed into an IC, the chip area increases, the number of chips that can be taken from the wafer decreases, and it becomes difficult to reduce the cost of the IC. Met.
【0008】また、光ファイバ55の引き出し方向に直
交する方向にリード59を配置する以外の構成を採用で
きないめに、モジュールの小型化が困難であった。In addition, it is difficult to reduce the size of the module because a configuration other than disposing the leads 59 in a direction perpendicular to the drawing direction of the optical fiber 55 cannot be adopted.
【0009】さらに、リード59によって信号を供給す
る方式であるため、Gb/s以上の高速信号を扱う光半導体
モジュールでは、外部回路との接続のために、新たな工
夫を施した基板を用意する必要があり、本モジュールを
使用した装置を実現する上で組立工程が複雑になるとい
う問題があった。In addition, since the signal is supplied by the lead 59, in an optical semiconductor module that handles a high-speed signal of Gb / s or more, a substrate with a new device is prepared for connection with an external circuit. However, there is a problem that an assembling process becomes complicated in realizing an apparatus using this module.
【0010】さらに、前記したピッグテール形光半導体
モジュールの構成のままでは、光ファイバ55が付属し
ているために、小型で実装の容易な光半導体モジュール
を実現することは困難であった。Furthermore, it is difficult to realize an optical semiconductor module that is small and easy to mount, because the pigtail type optical semiconductor module has the optical fiber 55 attached.
【0011】一方、前記したレセプタクル形光半導体モ
ジュールの場合は、リード付ステム構造のため、通信シ
ステムで要求される光半導体素子の温度安定化のための
半導体熱冷素子を搭載すると、外部放熱板との接触領域
を確保できないという問題があった。On the other hand, in the case of the above-mentioned receptacle type optical semiconductor module, since a semiconductor thermo-cooling element for stabilizing the temperature of the optical semiconductor element required for a communication system is mounted due to a stem structure with leads, an external heat sink is required. There is a problem that a contact area with the contact cannot be secured.
【0012】また、前記したピッグテール形光半導体モ
ジュールの場合と同様に、リード端子によって信号を供
給するため、Gb/s以上の高速信号を扱う光半導体モジュ
ールでは、外部回路との接続に新たな基板が必要とな
り、本モジュールを使用した装置を実現する上で組立工
程が複雑になるという問題があった。Further, as in the case of the pigtail type optical semiconductor module described above, since the signal is supplied by the lead terminal, in the optical semiconductor module handling a high-speed signal of Gb / s or more, a new board is required for connection with an external circuit. Therefore, there is a problem that an assembling process becomes complicated in realizing an apparatus using this module.
【0013】本発明は以上のような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、小型化可能で実装が容易であ
り、光半導体素子の温度安定性が優れ、特別な基板を必
要とすることなくGb/s以上の高速信号を扱うことができ
るようにしたレセプタクル形の光半導体モジュールを提
供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to reduce the size and facilitate the mounting, to have excellent temperature stability of an optical semiconductor element, and to require a special substrate. An object of the present invention is to provide a receptacle-type optical semiconductor module capable of handling a high-speed signal of Gb / s or more without performing the above operation.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の第1の発明は、光半導体素子と、該光半導体素子を搭
載したサブキャリアと、該サブキャリアを搭載した導電
性基板と、該導電性基板を搭載し前記光半導体素子の温
度制御を行う半導体熱冷却素子と、前記半導体素子を駆
動する駆動回路素子と、該駆動回路素子を搭載しかつ該
駆動回路素子に信号および電源を供給するための配線を
有する配線基板と、前記各素子および前記各基板を内部
に囲み前記配線基板の前記配線に接続される直流電圧用
端子および高速信号用端子を有する外囲器と、前記光半
導体素子から発生する光と光結合する光コネクタプラグ
を嵌合するための光レセプタクルとを具備する光半導体
モジュールであって、前記外囲器の外面の一方の側に前
記光レセプタクルを設けるとともに、反対の側に前記直
流電圧用端子および前記高速信号用端子を設け、かつ前
記直流用端子をリードで構成するとともに、前記高速信
号用端子を同軸レセプタクルで構成した。第2の発明
は、第1の発明において、前記配線基板を金属ブロック
により前記外囲器内に支持するとともに前記光レセプタ
クルを向く側の一部を切り欠いたほぼL字形に形成し
て、そのL字形の内側で且つ前記配線基板に一部が覆わ
れるように且つ前記金属ブロックと非接触となるように
前記半導体熱冷却素子および前記導電性基板を位置さ
せ、前記光半導体素子搭載の前記サブキャリアと前記配
線基板上の前記駆動回路素子とを近接させて構成した。
第3の発明は、第2の発明において、前記半導体熱冷却
素子の近傍の前記外囲器内に導電性ポストを配置し、該
導電性ポストと前記半導体熱冷却素子に搭載された導電
性基板との間をリードあるいはワイヤで接続して構成し
た。第4の発明は、第2の発明において、前記金属ブロ
ックと前記半導体熱冷却素子に搭載された導電性基板と
の間をリードあるいはワイヤで接続して構成した。According to a first aspect of the present invention, an optical semiconductor device, a subcarrier having the optical semiconductor device mounted thereon, a conductive substrate having the subcarrier mounted thereon, A semiconductor thermo-cooling element on which a conductive substrate is mounted to control the temperature of the optical semiconductor element; a driving circuit element for driving the semiconductor element; and a signal and power supply for mounting the driving circuit element and supplying the driving circuit element. A wiring board having wiring for performing the operation, an enclosure enclosing each element and each substrate inside, and having a DC voltage terminal and a high-speed signal terminal connected to the wiring of the wiring board, and the optical semiconductor An optical receptacle for fitting an optical connector plug that optically couples with light generated from an element, wherein the optical receptacle is provided on one side of an outer surface of the envelope. Provided with, the DC voltage terminal and said high speed signal terminal on the opposite side of the provided, and with composing the DC terminals at the lead, and constitutes the high-speed signal terminals coaxial receptacle. According to a second aspect, in the first aspect, the wiring substrate is supported in the envelope by a metal block, and is formed in a substantially L-shape in which a part facing the optical receptacle is cut off. Positioning the semiconductor thermal cooling element and the conductive substrate so as to be partially covered by the wiring substrate and not to be in contact with the metal block inside the L-shape, The carrier and the drive circuit element on the wiring board are arranged close to each other.
In a third aspect based on the second aspect, a conductive post is disposed in the envelope near the semiconductor thermal cooling element, and the conductive post and a conductive substrate mounted on the semiconductor thermal cooling element. Are connected by a lead or a wire. In a fourth aspect based on the second aspect, the metal block and the conductive substrate mounted on the semiconductor thermal cooling element are connected by a lead or a wire.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】[第1の実施の形態]図1は本発
明の第1の実施の形態のレセプタクル形の光半導体モジ
ュールの構成を示す断面図、図2は端子部分の上面図で
ある。1は光コネクタプラグが嵌合される光レセプタク
ルであり、光学部品を内蔵している。2は本モジュール
の要部を内部に気密状態で封止するための外囲器であ
り、光レセプタクル1と一体化されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a receptacle type optical semiconductor module according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a top view of a terminal portion. is there. Reference numeral 1 denotes an optical receptacle into which an optical connector plug is fitted, and includes an optical component. Reference numeral 2 denotes an envelope for hermetically sealing a main part of the module in an airtight state, and is integrated with the optical receptacle 1.
【0016】3は半導体レーザ等の光半導体素子であ
り、サブキャリア4上に搭載されている。5は光半導体
素子3から出る光を検出する光検出用ホトダイオードで
あり、サブキャリア6上に搭載されている。7は両サブ
キャリア4,6を搭載する導電性基板である。8はその
導電性基板7を搭載した半導体熱冷却素子であり、光半
導体素子3の温度制御用である。9は光半導体素子3を
駆動するためのIC化された駆動回路素子であり、配線
基板10上に搭載されていて、その光半導体素子3や光
検出用ホトダイオード5と電気的に接続されている。上
記の配線基板10は半導体熱冷却素子8に接触しないよ
うに、外囲器2内にはんだ等で固定されている。An optical semiconductor device 3 such as a semiconductor laser is mounted on the subcarrier 4. Reference numeral 5 denotes a light detecting photodiode for detecting light emitted from the optical semiconductor element 3, and is mounted on the subcarrier 6. Reference numeral 7 denotes a conductive substrate on which both subcarriers 4 and 6 are mounted. Reference numeral 8 denotes a semiconductor thermo-cooling element on which the conductive substrate 7 is mounted, and is used for controlling the temperature of the optical semiconductor element 3. Reference numeral 9 denotes a drive circuit element formed as an IC for driving the optical semiconductor element 3, which is mounted on a wiring board 10 and is electrically connected to the optical semiconductor element 3 and the photodetecting photodiode 5. . The wiring board 10 is fixed in the envelope 2 with solder or the like so as not to contact the semiconductor thermal cooling element 8.
【0017】11は外部から入力する直流電圧や高速信
号を接続するための端子板であり、前記外囲器2の外側
における前記光レセプタクル1の側と反対側に位置し、
異なる長さの3枚のセラミック基板11A,11B,1
1Cを積層して構成されている。セラミック基板11A
は外囲器2の内部に位置し、セラミック基板11B,1
1Cは外囲器2の内部から外部に貫通して設けられ、外
囲器2の一部を開口した領域2aにロウ付けされること
により、気密封止状態で接着されている。12はセラミ
ック基板11A,11Bの間を貫通するヴィアであり、
セラミック基板11A上の電極バッド13とセラミック
基板11C上の電極バッド14に接続されている。15
はこの電極バッド14に接続した直流電圧の外部接続用
のリードである。Reference numeral 11 denotes a terminal plate for connecting a DC voltage or a high-speed signal input from the outside. The terminal plate is located outside the envelope 2 on the side opposite to the optical receptacle 1 side.
Three ceramic substrates 11A, 11B, 1 having different lengths
1C. Ceramic substrate 11A
Are located inside the envelope 2, and the ceramic substrates 11B, 1
1C is provided so as to penetrate from the inside of the envelope 2 to the outside, and is bonded in a hermetically sealed state by being brazed to a region 2a in which a part of the envelope 2 is opened. 12 is a via penetrating between the ceramic substrates 11A and 11B,
The electrode pads 13 on the ceramic substrate 11A and the electrode pads 14 on the ceramic substrate 11C are connected. Fifteen
Are leads for external connection of a DC voltage connected to the electrode pad 14.
【0018】16は同軸レセプタクルであり、外囲器2
の外側の前記光レセプタクル1の側と反対の側で、且つ
前記端子板11の上部に構成されている。17はその同
軸レセプタクル16の中心導体であり、ビーズ18で保
持されてセラミック基板11Aの上の電極パッド13’
に接続されている。Reference numeral 16 denotes a coaxial receptacle,
On the side opposite to the side of the optical receptacle 1 and above the terminal plate 11. Reference numeral 17 denotes a center conductor of the coaxial receptacle 16, which is held by the beads 18 and has an electrode pad 13 'on the ceramic substrate 11A.
It is connected to the.
【0019】19,19’は配線基板10上に形成され
た配線であり、一方の端部は駆動回路素子9に対してボ
ンディングワイヤ(図示せず)で接続され、他方の端部
はボンディングワイヤ20,20’を介してセラミック
基板11Aの上の電極パッド13,13’に接続されて
いる。Reference numerals 19 and 19 'denote wirings formed on the wiring board 10. One end is connected to the drive circuit element 9 by a bonding wire (not shown), and the other end is a bonding wire. They are connected to electrode pads 13, 13 'on ceramic substrate 11A via 20, 20'.
【0020】なお、前記ボンディングワイヤ20,2
0’、配線19,19’と駆動回路素子9の電極パッド
との間のボンディングワイヤ、駆動回路素子9とサブキ
ャリア4、6の電極パッドとの間のボンディングワイヤ
等には、それぞれ、25〜30μmφのワイヤが使用さ
れる。The bonding wires 20, 2
0 ′, bonding wires between the wirings 19 and 19 ′ and the electrode pads of the driving circuit element 9, and bonding wires between the driving circuit element 9 and the electrode pads of the subcarriers 4 and 6, etc. A 30 μmφ wire is used.
【0021】ここで、光半導体モジュールへの直流電圧
の供給と高速信号の供給について説明する。まず、直流
電圧は、外部配線ボード(図示せず)からリード15に
供給され、このリード15からセラミック基板11Cの
上の電極パッド14、セラミック基板11A,11Bを
貫通するヴィア12、セラミック基板11Aの上の電極
パッド13、ボンディングワイヤ20、配線基板10上
の配線19を経由して、駆動回路素子9の電極パッドに
至る。この結果、駆動回路素子9の内部回路により、光
半導体素子3の直流電流が制御される。Here, supply of a DC voltage and supply of a high-speed signal to the optical semiconductor module will be described. First, a DC voltage is supplied from an external wiring board (not shown) to the lead 15, and from this lead 15, the electrode pad 14 on the ceramic substrate 11C, the via 12 penetrating the ceramic substrates 11A and 11B, and the ceramic substrate 11A. Through the upper electrode pad 13, the bonding wire 20, and the wiring 19 on the wiring board 10, the wiring reaches the electrode pad of the drive circuit element 9. As a result, the direct current of the optical semiconductor element 3 is controlled by the internal circuit of the drive circuit element 9.
【0022】一方、高速信号は、同軸レセプタクル16
内の中心導体17に供給され、セラミック基板11Aの
上の電極パッド13’、ボンディングワイヤ20’、配
線基板10の上の配線19’を経由して、駆動回路素子
9の電極パッドに至る。この結果、駆動回路素子9の内
部回路により、高速信号に対応して光半導体素子3の電
流が制御される。On the other hand, the high-speed signal is transmitted to the coaxial receptacle 16
Of the drive circuit element 9 via the electrode pad 13 ′ on the ceramic substrate 11 A, the bonding wire 20 ′, and the wiring 19 ′ on the wiring board 10. As a result, the current of the optical semiconductor element 3 is controlled by the internal circuit of the drive circuit element 9 in response to the high-speed signal.
【0023】光半導体素子3から発せられた光は、図示
しないレンズ等を経由して光レセプタクル1に伝達さ
れ、この光レセプタクル1に嵌合されるコネクタプラグ
(図示せず)のフェルールに光結合される。この動作
中、光半導体素子3は半導体熱冷却素子8によって所定
の温度に制御保持され、発振波長の変動がほとんどない
安定した動作特性を維持する。Light emitted from the optical semiconductor element 3 is transmitted to the optical receptacle 1 via a lens or the like (not shown), and optically coupled to a ferrule of a connector plug (not shown) fitted into the optical receptacle 1. Is done. During this operation, the optical semiconductor element 3 is controlled and maintained at a predetermined temperature by the semiconductor thermo-cooling element 8, and maintains stable operation characteristics with little fluctuation of the oscillation wavelength.
【0024】以上のように、本実施の形態の光半導体モ
ジュールでは、外囲器2における光レセプタクル1の側
と反対側から直流電圧と高速信号を供給することができ
るため、光レセプタクル1の断面とほぼ同じ大きさ形状
の小型な光半導体モジュールを実現することができる。
また、この光半導体モジュールは、その複数個を並列状
態で配置して配線ボード上に実装できるため、同様の構
成の光受信モジュールと組み合わせることにより、高密
度な光送受信装置を実現できる。さらに、光レセプタク
ル1と高速信号インターフェイスとしての同軸レセプタ
クルとを用いているので、実装が容易であるのみなら
ず、特別な回路基板を用いることなく、Gb/s以上の高速
信号に容易に対応することができる。As described above, in the optical semiconductor module of the present embodiment, since the DC voltage and the high-speed signal can be supplied from the side opposite to the optical receptacle 1 side in the envelope 2, the cross section of the optical receptacle 1 It is possible to realize a small optical semiconductor module having substantially the same size and shape as the optical semiconductor module.
In addition, since a plurality of the optical semiconductor modules can be arranged in parallel and mounted on a wiring board, a high-density optical transmitting and receiving apparatus can be realized by combining with an optical receiving module having the same configuration. Furthermore, since the optical receptacle 1 and the coaxial receptacle as a high-speed signal interface are used, not only is mounting easy, but also high-speed signals of Gb / s or more can be easily handled without using a special circuit board. be able to.
【0025】なお、前記説明において、セラミック基板
11A,11B,11Cからなる端子板11は、配線板
10とは異なった別の部品として構成したが、一体化さ
れた1個の部品として構成することもできる。また、端
子板11のヴィア12に代えて、側面プリント配線板を
使用して直流電圧を供給することもできる。In the above description, the terminal board 11 composed of the ceramic substrates 11A, 11B and 11C is configured as another component different from the wiring board 10, but may be configured as one integrated component. Can also. Further, a DC voltage can be supplied by using a side printed wiring board instead of the via 12 of the terminal board 11.
【0026】[第2の実施の形態]図3は第2の実施の
形態の光半導体モジュールの要部の斜視図、図4はその
図3のモジュールを矢印Hの方向から見た側面図であ
る。図1、図2におけるものと同じものには同じ符号を
付している。[Second Embodiment] FIG. 3 is a perspective view of a main part of an optical semiconductor module according to a second embodiment, and FIG. 4 is a side view of the module of FIG. is there. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
【0027】図3において、31は駆動回路素子9を搭
載したセラミック多層基板からなる配線基板であり、サ
ブキャリア4,6や、導電性基板7等に接触しないよう
に配置されている。この配線基板31は図1、図2の配
線基板10に対応するものであるが、光レセプタクル1
の側が端子11の側よりも幅狭となるよう切り欠かれた
平面L字形状となっており、ろう付けされたL字形状の
金属ブロック32で支持されている。配線基板31上の
配線33と駆動回路素子9の電極パッドとの間、駆動回
路素子9の電極パッドと光半導体素子3のサブキャリア
4の電極パッドとの間、駆動回路素子9の電極パッドと
光検出用ホトダイオード5のサブキャリア6の電極パッ
ドとの間は、ボンディングワイヤ34,35,36で接
続されている。In FIG. 3, reference numeral 31 denotes a wiring board made of a ceramic multilayer board on which the drive circuit element 9 is mounted, and is arranged so as not to contact the subcarriers 4, 6 and the conductive substrate 7. The wiring board 31 corresponds to the wiring board 10 shown in FIGS.
Side is cut out so as to be narrower than the terminal 11 side, and is supported by a brazed L-shaped metal block 32. Between the wiring 33 on the wiring board 31 and the electrode pad of the drive circuit element 9, between the electrode pad of the drive circuit element 9 and the electrode pad of the subcarrier 4 of the optical semiconductor element 3, and between the electrode pad of the drive circuit element 9 and The photodetecting photodiodes 5 are connected to the electrode pads of the subcarriers 6 by bonding wires 34, 35, 36.
【0028】図4において、配線基板31を支持する金
属ブロック32は、配線基板31におけるサブキャリア
4を向く側の下部が距離L1だけ突出した形状であり、
またこの突出部32aの下面は導電性基板7の上面から
距離L2だけ上方に離れている。さらに、配線基板31
は、サブキャリア4に対して距離L3で近接している。
駆動回路素子9の上面とサブキャリア4の上面はほぼ同
一面となっている。In FIG. 4, the metal block 32 supporting the wiring board 31 has a shape in which a lower portion of the wiring board 31 facing the subcarrier 4 protrudes by a distance L1.
The lower surface of the protruding portion 32a is separated upward from the upper surface of the conductive substrate 7 by a distance L2. Further, the wiring board 31
Are close to the subcarrier 4 by a distance L3.
The upper surface of the drive circuit element 9 and the upper surface of the subcarrier 4 are substantially the same.
【0029】したがって、この第2の実施の形態では、
配線基板31において、駆動回路素子9の側で併走する
複数の配線33の長さを短く抑え、途中からその併走配
線間隔を広くして端子板11の側に接続することができ
る。また、配線基板31としてセラミック多層基板を用
いているため、ヴィアにより直流供給用配線やグランド
配線を内層に配置でき、限られた外囲器2の内部空間に
おいて配線密度を向上させることができるとともに、信
号用配線にコプレーナ導波路を採用することで、信号と
電源配線間の干渉を低減できる。Therefore, in the second embodiment,
In the wiring board 31, the length of the plurality of wirings 33 running side by side on the drive circuit element 9 side can be kept short, and the space between the running wirings can be widened from the middle and connected to the terminal board 11 side. Further, since a ceramic multilayer substrate is used as the wiring board 31, the DC supply wiring and the ground wiring can be arranged in the inner layer by the via, and the wiring density can be improved in the limited inner space of the envelope 2. By employing a coplanar waveguide for the signal wiring, interference between the signal and the power wiring can be reduced.
【0030】また、サブキャリア4と配線基板31を近
接させたので、駆動回路素子9の出力用電極パッドと光
半導体素子3のサブキャリア4の電極パッドとの間を接
続するためのボンディングワイヤ35を短くできるた
め、高周波信号波形に現れやすいリップル等による劣化
を低減して、光半導体素子3に伝達することができる。
例えば、L3=0.2mmとしたとき、ボンディングワイ
ヤ35の長さを約0.5mm(約0.5 nH相当のインダクタ
ンス)と短くすることができ、Gb/s以上の高速信号を伝
達する上で、問題は生じない。Further, since the subcarrier 4 and the wiring board 31 are brought close to each other, a bonding wire 35 for connecting between the output electrode pad of the drive circuit element 9 and the electrode pad of the subcarrier 4 of the optical semiconductor element 3 is provided. Can be shortened, so that deterioration due to ripples or the like which are likely to appear in a high-frequency signal waveform can be reduced and transmitted to the optical semiconductor element 3.
For example, when L3 = 0.2 mm, the length of the bonding wire 35 can be reduced to about 0.5 mm (inductance corresponding to about 0.5 nH), and a problem in transmitting a high-speed signal of Gb / s or more is as follows. Does not occur.
【0031】さらに、導電性基板7や半導体熱冷却素子
8と配線基板31や金属ブロック32との間は非接触で
あるので、熱的に相互に分離され、半導体熱冷却素子8
を駆動する電力を低減できる。Further, since there is no contact between the conductive substrate 7 or the semiconductor thermal cooling element 8 and the wiring board 31 or the metal block 32, they are thermally separated from each other.
Can be reduced.
【0032】[第3の実施の形態]図5は第2の実施の
形態の光半導体モジュールの要部を更に改善した第3の
実施の形態の光半導体モジュールの要部を示す図であ
る。ここでは、半導体熱冷却素子8に近接して外囲器2
の底内に金属ポスト41を配置し、導電性基板7と金属
ポスト41の間をリード42により電気的に接続してい
る。[Third Embodiment] FIG. 5 is a diagram showing a main part of an optical semiconductor module according to a third embodiment in which the main part of the optical semiconductor module according to the second embodiment is further improved. Here, the envelope 2 is located close to the semiconductor thermal cooling element 8.
A metal post 41 is arranged in the bottom of the substrate, and the conductive substrate 7 and the metal post 41 are electrically connected by a lead 42.
【0033】この第3の実施の形態では、光半導体素子
3の1つの端子(アノード)から駆動回路素子9のグラ
ンド電極パッドへの戻り電流経路として用いるボンディ
ングワイヤに並列に、金属ポスト41とリード42によ
る経路が接続されることになるので、そのボンディング
ワイヤによるリアクタンス成分を低減することができ
る。このため、駆動回路素子9の出力用電極パッドと光
半導体素子3用のサブキャリア4の電極パッド(カソー
ド)間を接続するボンディングワイヤとの和でほぼ与え
られる総合インダクタンス成分を低減することができる
ため、より高速信号に追従できる実装構成を実現するこ
とができる。In the third embodiment, the metal post 41 and the lead are connected in parallel with a bonding wire used as a return current path from one terminal (anode) of the optical semiconductor element 3 to the ground electrode pad of the drive circuit element 9. Since the path by 42 is connected, the reactance component due to the bonding wire can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the total inductance component substantially given by the sum of the output electrode pad of the drive circuit element 9 and the bonding wire connecting the electrode pad (cathode) of the subcarrier 4 for the optical semiconductor element 3. Therefore, it is possible to realize a mounting configuration that can follow a higher-speed signal.
【0034】なお、リード42はワイヤに置換できる。
また、金属ポスト41を特別には用意せず、配線基板3
1を支持する金属ブロック32にリード42を接続し
て、この金属ブロック32に金属ポスト41と同様な機
能を持たせることもできる。The leads 42 can be replaced with wires.
Further, the metal post 41 is not specially prepared, and the wiring board 3 is not provided.
The lead 42 may be connected to the metal block 32 supporting the first metal block 1 so that the metal block 32 has the same function as the metal post 41.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上から第1の本発明によれば、外囲器
の光レセプタクルの側と反対の側に直流電圧と高速信号
を供給することができるため、光レセプタクルとほぼ同
じ幅の小型な光半導体モジュールを実現できる。また、
この光半導体モジュールを複数個並列に配置して配線ボ
ード上に実装できるので、同様の構成の光受信モジュー
ルと組み合わせることにより、高密度な光送受信装置を
実現できる。さらに、光レセプタクルと高速信号用イン
ターフェースとしての同軸レセプタクルを装備している
ため、実装が容易であるのみならず、Gb/s以上の高速信
号に容易に対応できる光半導体モジュールを実現でき
る。As described above, according to the first aspect of the present invention, a DC voltage and a high-speed signal can be supplied to the side of the envelope opposite to the side of the optical receptacle. Optical semiconductor module can be realized. Also,
Since a plurality of the optical semiconductor modules can be arranged in parallel and mounted on a wiring board, a high-density optical transmitting / receiving device can be realized by combining with an optical receiving module having the same configuration. Further, since the optical receptacle and the coaxial receptacle as an interface for high-speed signals are provided, it is possible to realize an optical semiconductor module which can not only be easily mounted but also easily cope with high-speed signals of Gb / s or more.
【0036】第2の発明によれば、駆動回路素子の出力
用電極パッドと光半導体素子用サブキャリアの電極パッ
ド間を接続するボンディングワイヤを短くできるため、
高速信号のリップル等の劣化を少なくして光半導体素子
に信号伝達することができる。また、光半導体素子と駆
動回路素子とが熱的に分離されているため、お互いの熱
的干渉が抑圧され、半導体熱冷却素子を駆動するための
電力の大幅な低減を期待できる。さらに、配線基板を多
層基板とすることにより、限られた外囲器空間内におい
ても配線密度を向上させることができるとともに、信号
用配線にコプレーナ導波路を採用することで、信号と電
源間の干渉を低減できる。したがって、低消費電力で高
速動作の光半導体モジュールを実現できる。According to the second aspect of the present invention, the bonding wire connecting between the output electrode pad of the drive circuit element and the electrode pad of the optical semiconductor element subcarrier can be shortened.
Signals can be transmitted to the optical semiconductor device with less deterioration of high-speed signals such as ripples. In addition, since the optical semiconductor element and the drive circuit element are thermally separated from each other, thermal interference between them is suppressed, and a large reduction in electric power for driving the semiconductor thermal cooling element can be expected. Furthermore, by using a multilayer substrate as the wiring substrate, the wiring density can be improved even in a limited envelope space, and by adopting a coplanar waveguide for the signal wiring, the wiring between the signal and the power supply can be improved. Interference can be reduced. Therefore, an optical semiconductor module that operates at high speed with low power consumption can be realized.
【0037】第3、第4の発明によれば、光半導体素子
に接続される部分のインダクタンスを低減することがで
きるため、より高速信号に追随できる光半導体モジュー
ルを実現することが可能となる。According to the third and fourth aspects of the invention, since the inductance of the portion connected to the optical semiconductor element can be reduced, it is possible to realize an optical semiconductor module that can follow a higher-speed signal.
【図1】 本発明の第1の実施の形態の光半導体モジュ
ールの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an optical semiconductor module according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 同光半導体モジュールの端子部分の平面図で
ある。FIG. 2 is a plan view of a terminal portion of the optical semiconductor module.
【図3】 第2の実施の形態の光半導体モジュールの一
部の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a part of an optical semiconductor module according to a second embodiment.
【図4】 図3の光半導体モジュールを矢印Hからみた
側面図である。FIG. 4 is a side view of the optical semiconductor module of FIG.
【図5】 第3の実施の形態の光半導体モジュールの説
明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of an optical semiconductor module according to a third embodiment.
【図6】 従来の光半導体モジュールの内部平面図であ
る。FIG. 6 is an internal plan view of a conventional optical semiconductor module.
1:光レセプタクル、2:外囲器、3:光半導体素子、
4:サブキャリア、5:光検出用ホトダイオード、6:
サブキャリア、7:導電性基板、8:半導体熱冷却素
子、9:駆動回路素子、10:配線基板、11:端子
板、11A,11B,11C:セラミック基板、12:
ヴィア、13,13’、14:電極パッド、15:リー
ド、16:同軸レセプタクル、17:中心導体、18:
ビーズ、19,19’:配線、20,20’:ボンディ
ングワイヤ、31:セラミック多層基板からなる配線基
板、32:金属ブロック、33:配線、34,35,3
6:ボンディングワイヤ、41:金属ポスト、42:リ
ード、51:半導体レーザ、52:基板、53:光検出
器、54:熱電ヒートポンプ、55:光ファイバ、5
6:レーザ駆動回路、57:ボンディングワイヤ、5
8:外囲器、59:リード、60:ボンディングワイ
ヤ、61,62:電極パッド。1: optical receptacle, 2: envelope, 3: optical semiconductor element,
4: Subcarrier, 5: Photodetector photodiode, 6:
Subcarrier, 7: conductive substrate, 8: semiconductor thermal cooling element, 9: drive circuit element, 10: wiring substrate, 11: terminal plate, 11A, 11B, 11C: ceramic substrate, 12:
Via, 13, 13 ', 14: electrode pad, 15: lead, 16: coaxial receptacle, 17: center conductor, 18:
Beads, 19, 19 ': Wiring, 20, 20': Bonding wire, 31: Wiring board made of ceramic multilayer board, 32: Metal block, 33: Wiring, 34, 35, 3
6: bonding wire, 41: metal post, 42: lead, 51: semiconductor laser, 52: substrate, 53: photodetector, 54: thermoelectric heat pump, 55: optical fiber, 5
6: laser drive circuit, 57: bonding wire, 5
8: envelope, 59: lead, 60: bonding wire, 61, 62: electrode pad.
Claims (4)
たサブキャリアと、該サブキャリアを搭載した導電性基
板と、該導電性基板を搭載し前記光半導体素子の温度制
御を行う半導体熱冷却素子と、前記半導体素子を駆動す
る駆動回路素子と、該駆動回路素子を搭載しかつ該駆動
回路素子に信号および電源を供給するための配線を有す
る配線基板と、前記各素子および前記各基板を内部に囲
み前記配線基板の前記配線に接続される直流電圧用端子
および高速信号用端子を有する外囲器と、前記光半導体
素子から発生する光と光結合する光コネクタプラグを嵌
合するための光レセプタクルとを具備する光半導体モジ
ュールであって、 前記外囲器の外面の一方の側に前記光レセプタクルを設
けるとともに、反対の側に前記直流電圧用端子および前
記高速信号用端子を設け、 かつ前記直流用端子をリードで構成するとともに、前記
高速信号用端子を同軸レセプタクルで構成したことを特
徴とする光半導体モジュール。An optical semiconductor device, a subcarrier on which the optical semiconductor device is mounted, a conductive substrate on which the subcarrier is mounted, and a semiconductor heat source mounted with the conductive substrate for controlling the temperature of the optical semiconductor device. A cooling element, a driving circuit element for driving the semiconductor element, a wiring board on which the driving circuit element is mounted and a wiring for supplying a signal and power to the driving circuit element, and the respective elements and the respective substrates And an optical connector plug for optically coupling with light generated from the optical semiconductor element, and an envelope having a DC voltage terminal and a high-speed signal terminal connected to the wiring of the wiring board. An optical semiconductor module comprising: an optical receptacle, wherein the optical receptacle is provided on one side of an outer surface of the envelope, and the DC voltage terminal and An optical semiconductor module comprising: a high-speed signal terminal; a direct-current terminal formed by a lead; and a high-speed signal terminal formed by a coaxial receptacle.
囲器内に支持するとともに前記光レセプタクルを向く側
の一部を切り欠いたほぼL字形に形成して、そのL字形
の内側で且つ前記配線基板に一部が覆われるように且つ
前記金属ブロックと非接触となるように前記半導体熱冷
却素子および前記導電性基板を位置させ、前記光半導体
素子搭載の前記サブキャリアと前記配線基板上の前記駆
動回路素子とを近接させたことを特徴とする請求項1に
記載の光半導体モジュール。2. The wiring board is supported in the envelope by a metal block, and a part of a side facing the optical receptacle is cut into a substantially L-shape, inside the L-shape and the L-shape. The semiconductor thermal cooling element and the conductive substrate are positioned so as to be partially covered by the wiring substrate and not to be in contact with the metal block, and the subcarrier and the wiring substrate on which the optical semiconductor element is mounted are disposed. 2. The optical semiconductor module according to claim 1, wherein the driving circuit element is brought close to the driving circuit element.
内に導電性ポストを配置し、該導電性ポストと前記半導
体熱冷却素子に搭載された導電性基板との間をリードあ
るいはワイヤで接続したことを特徴とする請求項2に記
載の光半導体モジュール。3. A conductive post is disposed in the envelope in the vicinity of the semiconductor thermal cooling element, and a lead or wire is provided between the conductive post and a conductive substrate mounted on the semiconductor thermal cooling element. The optical semiconductor module according to claim 2, wherein the optical semiconductor module is connected by:
に搭載された導電性基板との間をリードあるいはワイヤ
で接続したことを特徴とする請求項2に記載の光半導体
モジュール。4. The optical semiconductor module according to claim 2, wherein the metal block and the conductive substrate mounted on the semiconductor thermal cooling element are connected by a lead or a wire.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36433097A JPH11186668A (en) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | Optical semiconductor module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36433097A JPH11186668A (en) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | Optical semiconductor module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11186668A true JPH11186668A (en) | 1999-07-09 |
Family
ID=18481555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP36433097A Pending JPH11186668A (en) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | Optical semiconductor module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11186668A (en) |
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1997
- 1997-12-19 JP JP36433097A patent/JPH11186668A/en active Pending
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