光模块

文档序号:1804399 发布日期:2021-11-05 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 光模块 (Optical module ) 是由 有贺麻衣子 稻叶悠介 山冈一树 伊泽敦 长岛和哉 于 2020-03-26 设计创作,主要内容包括:一种具有搭载有光元件(10)的箱型的壳体(12)的光模块(100),设为在构成壳体的壳体部件(16)的表面的一部分粘接有布线基板(20),形成于布线基板(20)的内部或表面的电布线和导入至壳体部件(16)的内部或表面的电布线电连接。布线基板(20)也可以是柔性基板。此外,布线基板(20)也可以包含聚酰亚胺、液晶聚合物或聚四氟乙烯树脂。(An optical module (100) having a box-shaped housing (12) on which an optical element (10) is mounted is configured such that a wiring board (20) is bonded to a part of the surface of a housing member (16) constituting the housing, and electrical wiring formed in or on the surface of the wiring board (20) is electrically connected to electrical wiring introduced into or on the surface of the housing member (16). The wiring substrate (20) may be a flexible substrate. The wiring board (20) may also contain polyimide, a liquid crystal polymer, or a polytetrafluoroethylene resin.)

光模块

技术领域

本发明涉及用于光通信等的光模块。

背景技术

以往,已知有用于光通信等的光模块。在光模块中,在与外部的电子基板的通电连接中主要采用基于引线管脚的连接。基板以往一直使用刚性基板,但近年来,变为采用柔性基板。在想要将光模块与电子基板电连接的情况下,以往一直采用通过焊接将引线管脚与刚性基板连接的方法(例如,参照专利文献1)。另一方面,在将柔性基板用作电子基板的情况下(例如,参照专利文献2、3),为了使通电的可靠性、接合强度高,在柔性基板设置如能够插入光模块的引线管脚那样的孔,在该孔的环绕部配置通电用的电极,通过焊接或导电性树脂来固定该电极和插入于孔的引线管脚,由此实现通电。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2018-107445号公报

专利文献2:国际公开第2016/129277号

专利文献3:国际公开第2016/129278号

发明内容

发明要解决的课题

然而,伴随着近来对电子设备的小型化的要求,寻求光模块的小型化。但是,为了实现光模块的小型化,引线管脚成为障碍。例如,在想要以0.7mm间距配置20个引线管脚的最小宽度为0.2mm左右、最小引线管脚间距(pitch)为0.7mm左右的引线管脚的情况下,即使包含壳体四角的R部分,15mm左右也最小,因此难以进一步小型化。

本发明是鉴于上述情形而完成的,其目的在于,提供一种能够实现小型化的光模块。

用于解决课题的手段

为了解决上述的课题并达成目的,本发明所涉及的光模块具有搭载有光元件的箱型的壳体,所述光模块的特征在于,在构成壳体的壳体部件的表面的一部分粘接有布线基板,形成于布线基板的内部或表面的电布线和导入至壳体部件的内部或表面的电布线电连接。

此外,本发明所涉及的其他光模块的特征在于,在上述的发明中,布线基板是柔性基板。

此外,本发明所涉及的其他光模块的特征在于,在上述的发明中,布线基板包含聚酰亚胺、液晶聚合物或聚四氟乙烯树脂。

此外,本发明所涉及的其他光模块的特征在于,在上述的发明中,形成于布线基板的电布线是共面(coplane)线路、微带状线路或具有接地(ground)面的共面线路。

此外,本发明所涉及的其他光模块的特征在于,在上述的发明中,在信号线上热粘接包含有机物的片材,或树脂粘接有机物片材,或实施树脂涂层,在有机物片材或树脂涂层的上表面形成有接地面,在两个面或三个面的接地面之间以0.03~5mm的窄间距形成有通电通孔(Via hole)。

此外,本发明所涉及的其他光模块的特征在于,在上述的发明中,布线基板对除了设置于比与壳体部件的表面的粘接部位更远离的基板端的通电焊盘以外的整个表面实施树脂涂层。

此外,本发明所涉及的其他光模块的特征在于,在上述的发明中,在布线基板中,比与壳体部件的表面的粘接部位更远离的基板端被进行了角R加工。

此外,本发明所涉及的其他光模块的特征在于,在上述的发明中,布线基板与壳体部件的表面的粘接部位被以与布线基板的一部分和壳体部件的表面的一部分双方接触的方式设置的树脂涂层材料所覆盖。

此外,本发明所涉及的其他光模块的特征在于,在上述的发明中,树脂涂层材料的杨氏模量为20GPa以下。

此外,本发明所涉及的其他光模块的特征在于,在上述的发明中,树脂涂层材料厚度为10μm以上。

此外,本发明所涉及的其他光模块的特征在于,在上述的发明中,在布线基板的表面或背面连接有接合支承用构件,该接合支承用构件通过树脂粘接剂与壳体部件的表面的一部分接合。

此外,本发明所涉及的其他光模块的特征在于,在上述的发明中,在布线基板的表面或背面连接有具有突起或杆(pole)状部分的接合支承用构件,该接合支承用构件的突起或杆状部分与形成于壳体部件的槽、凹陷或孔状的空洞部分卡合。

此外,本发明所涉及的其他光模块的特征在于,在上述的发明中,接合支承用构件的突起或杆状部分被插入到形成于壳体部件的槽、凹陷或孔状的空洞部分,并且通过树脂粘接剂或焊料接合。

此外,本发明所涉及的其他光模块的特征在于,在上述的发明中,在布线基板的表面或背面连接有接合支承用构件,该接合支承用构件与壳体部件的表面的一部分一体化。

此外,本发明所涉及的其他光模块的特征在于,在上述的发明中,用于粘接的粘接剂是包含环氧树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂或橡胶系树脂的树脂粘接剂。

此外,本发明所涉及的其他光模块的特征在于,在上述的发明中,光元件是半导体激光器、半导体受光元件、半导体光调制器或半导体光放大器。

发明效果

根据本发明所涉及的光模块,是一种具有搭载有光元件的箱型的壳体的光模块,在构成壳体的壳体部件的表面的一部分粘接有布线基板,形成于布线基板的内部或表面的电布线和导入至壳体部件的内部或表面的电布线被电连接,因此无需像以往那样使用引线管脚,就能够将光模块和布线基板电连接。由于不受引线管脚的尺寸等的制约,因此能够实现光模块的小型化。

附图说明

图1A是示出表示本发明所涉及的光模块的实施方式1的概略结构的俯视剖视图。

图1B是示出表示本发明所涉及的光模块的实施方式1的概略结构的侧剖视图。

图2A是示出表示本发明所涉及的光模块的实施方式2的概略结构的俯视剖视图。

图2B是示出表示本发明所涉及的光模块的实施方式2的概略结构的侧剖视图。

图3A是示出表示本发明所涉及的光模块的实施方式3的概略结构的俯视剖视图。

图3B是示出表示本发明所涉及的光模块的实施方式3的概略结构的侧剖视图。

图4A是示出表示本发明所涉及的光模块的实施方式4的概略结构的俯视剖视图。

图4B是示出表示本发明所涉及的光模块的实施方式4的概略结构的侧剖视图。

图5A是示出表示本发明所涉及的光模块的实施方式5的概略结构的俯视剖视图。

图5B是示出表示本发明所涉及的光模块的实施方式5的概略结构的侧剖视图。

图6A是示出表示本发明所涉及的光模块的实施方式6的概略结构的俯视剖视图。

图6B是示出表示本发明所涉及的光模块的实施方式6的概略结构的侧剖视图。

图7A是示出表示本发明所涉及的光模块的实施方式7的概略结构的俯视剖视图。

图7B是示出表示本发明所涉及的光模块的实施方式7的概略结构的侧剖视图。

图8A是示出表示本发明所涉及的光模块的实施方式8的概略结构的俯视剖视图。

图8B是示出表示本发明所涉及的光模块的实施方式8的概略结构的侧剖视图。

图9是示出本发明所涉及的光模块的实施方式9的概略图。

具体实施方式

以下,基于附图对本发明所涉及的光模块的实施方式进行详细地说明。另外,本发明并不被本实施方式所限定。

(实施方式1)

首先,对本发明的实施方式1进行说明。

如图1A、图1B所示,本实施方式1所涉及的光模块100是具有搭载有光调制器10(光元件)的大致长方体状的箱型的壳体12的光模块。光纤14分别与壳体12的长边方向两端连接。构成壳体12的陶瓷制的馈通(feed through)件16(壳体部件)从壳体12的长边侧向外侧延伸。在馈通件16的延伸端部的上表面的一部分经由接合材料18粘接有布线基板20的端部。形成于布线基板20的内部或表面的电布线和导入至馈通件16的内部或表面的电布线电连接。另外,在图的例子中,将布线基板20示出得短,但实际的布线基板20是长的基板。

作为布线基板20,能够使用柔性基板。布线基板20期望包含聚酰亚胺、液晶聚合物或聚四氟乙烯树脂。在考虑高频布线的情况下,形成于布线基板20的电布线期望为共面线路、微带状线路或具有接地面的共面线路。布线基板20也可以对除了设置于比与馈通件16的表面的粘接部位更远离的基板端的通电焊盘以外的整个表面实施树脂涂层。此外,在布线基板20中,比与馈通件16的表面的粘接部位更远离的基板端也可以被进行角R加工。

信号线除了单线以外,还可以考虑差动线。线路也可以以阵列状排列多个。此外,期望在信号线上热粘接包含有机物的片材,或树脂粘接有机物片材,或实施树脂涂层,在有机物片材或树脂涂层的上表面形成有接地面,在两个面或三个面的接地面之间以0.03~5mm的窄间距形成有通电通孔(Via hole)。

布线基板20与馈通件16的接合期望为焊接或使用了包含导电性树脂的粘接剂的接合。此外,涂层剂、粘接剂期望使用环氧树脂、硅酮树脂、丙烯酸树脂、橡胶树脂。

根据上述的结构,无需像以往那样使用引线管脚,就能够将光模块100和布线基板20电连接。由于不受引线管脚的尺寸等的制约,因此能够实现光模块100的小型化。

另外,本发明人确认了如下情况,即,关于馈通件16,即使考虑焊接,也能够小型化到左右,间距能够小型化到0.15mm左右。同样地,确认了如下情况,即,即使在配置20个馈通件16的情况下,也能够小型化到3~4mm。

由此,能够去除由部件尺寸引起的设计障碍,由此扩展设计的自由度,在想要对电线路进行高频通电的情况下,能够以最佳的线宽度、构造进行设计,还能够带来高频特性的提高。

(实施方式2)

接着,对本发明的实施方式2进行说明。

如图2A、图2B所示,本实施方式2所涉及的光模块200相当于上述的实施方式1的变形例。该光模块200是具有搭载有半导体激光器(LD)(光元件)和透镜22的大致长方体状的箱型的壳体12的光模块。光纤14与壳体12的长边方向的一端连接,馈通件16从壳体12的长边方向另一端向外侧延伸。与上述的实施方式1同样地,在馈通件16的延伸端部的上表面的一部分经由接合材料18粘接有布线基板20的端部。形成于布线基板20的内部或表面的电布线和导入至馈通件16的内部或表面的电布线电连接。即使这样构成,也能够发挥与上述的实施方式1同样的作用效果。

(实施方式3)

接着,对本发明的实施方式3进行说明。

如图3A、图3B所示,本实施方式3所涉及的光模块300相当于上述的实施方式2的变形例。在上述的实施方式2中,如图2A、图2B所示,馈通件16向壳体12的长边方向外侧延伸,向馈通件16的延伸方向延伸的布线基板20经由接合材料18与馈通件16的上表面接合。因此,馈通件16的上表面与布线基板20的表面处于平行的位置关系。另一方面,在本实施方式3中,如图3A、图3B所示,馈通件16向壳体12的长边方向外侧延伸,向与馈通件16的上表面垂直的方向延伸的布线基板20经由接合材料18与馈通件16的延伸端面接合。因此,馈通件16的上表面与布线基板20的表面处于垂直的位置关系。即使这样构成,也能够发挥与上述的实施方式2同样的作用效果。

(实施方式4)

接着,对本发明的实施方式4进行说明。

如图4A、图4B所示,本实施方式4所涉及的光模块400在上述的实施方式1中,被设置为在布线基板20与馈通件16的表面的粘接部位覆盖强度支承用树脂24(树脂涂层材料)。该强度支承用树脂24以与布线基板20的一部分和馈通件16的表面的一部分双方接触的方式被设置。由于粘接部位的上表面部分被强度支承用树脂24覆盖,因此能够使布线基板20与馈通件16的接合强度提高。强度支承用树脂24的杨氏模量期望为20GPa以下。此外,强度支承用树脂24的厚度期望为10μm以上。强度支承用树脂24能够使用环氧树脂、硅酮树脂、丙烯酸树脂、橡胶树脂。

(实施方式5)

接着,对本发明的实施方式5进行说明。

如图5A、图5B所示,本实施方式5所涉及的光模块500在上述的实施方式1中,将接合支承用构件26接合在布线基板20的背面,并且将接合支承用构件26和馈通件16接合。布线基板20和接合支承用构件26、接合支承用构件26和馈通件16能够通过树脂粘接剂或焊料等接合材料18分别接合。通过这样,能够确保两面以上的固定,因此与上述的实施方式1相比,能够使接合强度提高。在使用树脂粘接剂的情况下,期望使用环氧树脂、硅酮树脂、丙烯酸树脂、橡胶树脂。另外,在图的例子中,布线基板20示出得比接合支承用构件26短,但实际的布线基板20比接合支承用构件26长。

(实施方式5的变形例)

在上述的图5A、图5B中,以馈通件16和接合支承用构件26成为独立构件的情况为例进行了说明,但是本发明并不限于此。例如,馈通件16和接合支承用构件26也可以一体化。例如,馈通件16也可以具备如接合支承用构件26那样的部分。即使这样,也能够发挥与上述同样的作用效果。

此外,在如光模块200、300那样使用如伴随半导体激光器(LD)那样的发热的光元件的情况下,在将该光模块组装到系统中的情况下,也可以在光模块的上侧配置金属制的散热机构。这样的散热机构例如配置为覆盖光模块。在该情况下,例如,也可以将布线基板20与该散热机构连接,以使该散热机构作为支承用构件发挥功能。该散热机构例如也可以构成为,设置朝向布线基板20延伸的延伸部,通过该延伸部将布线基板20按压于馈通件16。即使这样,也能够发挥与上述同样的作用效果。

(实施方式6)

接着,对本发明的实施方式6进行说明。

如图6A、图6B所示,本实施方式6所涉及的光模块600在上述的实施方式5中,在接合支承用构件26设置突起或杆状部分28,与馈通件16卡合。突起或杆状部分28在接合支承用构件26的朝向馈通件16侧的端面形成有多个。另一方面,在馈通件16的端面的对应的位置也形成有槽、凹陷或孔状的空洞部分30。通过设为将接合支承用构件26的突起或杆状部分28嵌入馈通件16的槽、凹陷或孔状的空洞部分30的构造,能够使接合强度提高。在该情况下,除了接合强度提高以外,还能够容易地进行对位,从而还能够防止由位置偏移引起的电特性劣化。另外,也可以在将突起或杆状部分28插入配置在槽、凹陷或孔状的空洞部分30的同时通过树脂粘接剂或焊料将两者间接合。如果这样,则能够使接合强度进一步提高。此外,在图的例子中,布线基板20示出为比接合支承用构件26短,但实际的布线基板20比接合支承用构件26长。

(实施方式7)

接着,对本发明的实施方式7进行说明。

如图7A、图7B所示,本实施方式7所涉及的光模块700相当于上述的实施方式2的变形例。该光模块700是具有搭载有带有半导体光放大器(SOA)的半导体激光器(LD)(光元件)和透镜22的箱型的壳体12的光模块,具有用半导体光放大器(SOA)放大从半导体激光器(LD)输出的激光并从光纤14输出的功能。这样,即使在搭载带有半导体光放大器(SOA)的半导体激光器(LD)作为光元件的情况下,也能够发挥与上述的实施方式2同样的作用效果。

(实施方式8)

接着,对本发明的实施方式8进行说明。

如图8A、图8B所示,本实施方式8所涉及的光模块800相当于上述的实施方式2的变形例。该光模块800是具有搭载有半导体受光元件(PD)(光元件)和透镜22的箱型的壳体12的光模块,具有将从光纤14输入的光通过透镜22进行聚光并由半导体受光元件(PD)受光的功能。这样,即使在搭载半导体受光元件(PD)作为光元件的情况下,也能够发挥与上述的实施方式2同样的作用效果。

(实施方式9)

如图9所示,本实施方式9所涉及的光模块900相当于上述的实施方式2的变形例。光模块900具备相干混频器(MX)、平衡型的半导体受光元件(PD)、TIA-IC(ICT、TIA:跨阻放大器)、光调制器(MD)、驱动器IC(ICD)、光束分离器(FL)、波长锁定器(WL)、半导体激光器(LD)等。此外,光模块900具备两个布线基板20,一个布线基板20是如RF信号那样的高频信号用,另一个布线基板20是如DC信号那样的低频信号用。该光模块900是被称为IC-TROSA(integrated coherent transmitter-receiver optical sub-assembly,集成相干收发光组件)的模块,是一体地安装有发送机、多值光调制器、接收机等的模块。作为带有波长锁定器(WL)的波长可变光源的半导体激光器(LD)从低频信号用的布线基板20被供给电力,作为发送机的信号光源而被利用,并且作为用于与由构成接收机的相干混频器(MX)接收到的信号光干涉而检测调制信号本地振荡光源的光源而被利用。光调制器(MD)由驱动器IC(ICD)驱动并作为多值光调制器发挥功能。TIA-IC(ICT)具有将根据平衡型的半导体受光元件(PD)接收到的信号光而输出的电流信号变换为电压信号而输出的功能。供给到驱动器IC(ICD)的调制信号、从TIA-IC(ICT)输出的电压信号经由高频信号用的布线基板20针对光模块900进行输入或输出。

以上,例示了本发明的实施方式以及变形例,但上述实施方式以及变形例是一个例子,并不意图限定发明的范围。上述实施方式以及变形例能够以其他各种各样的方式实施,在不脱离发明的主旨的范围内,能够进行各种省略、置换、组合、变更。此外,各结构、形状等规格(构造、种类、方向、型式、大小、长度、宽度、厚度、高度、数量、配置、位置、材质等)能够适当地变更来实施。

例如,如实施方式4、5、6那样的使用支承用树脂、支承用构件来增加连接强度的结构也能够应用于实施方式2、7、8、9的模块。

产业上的可利用性

本发明能够应用于光模块。

符号说明

10:光调制器(光元件);

12:壳体;

14:光纤;

16:馈通件(壳体部件);

18:接合材料;

20:布线基板;

22:透镜;

24:强度支承用树脂(树脂涂层材料);

26:接合支承用构件;

28:突起或杆状部分;

30:槽、凹陷或孔状的空洞部分;

100、200、300、400、500、600、700、800、900:光模块;

FL:滤光器;

ICT:TIA-IC;

ICD:驱动器IC;

LD:半导体激光器(光元件);

MD:光调制器;

MX:混频器;

PD:半导体受光元件(光元件);

SOA:半导体光放大器(光元件);

WL:波长锁定器。

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