JP4756840B2 - CAN PACKAGE OPTICAL SEMICONDUCTOR DEVICE AND OPTICAL MODULE - Google Patents

CAN PACKAGE OPTICAL SEMICONDUCTOR DEVICE AND OPTICAL MODULE Download PDF

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Description

本発明は、キャンパッケージ型の光半導体装置を用いた光モジュールに関する。   The present invention relates to an optical module using a can package type optical semiconductor device.

従来、気密封止を必要とする光半導体素子を有するキャンパッケージ型光半導体装置は、ステムと、ステムを貫通する貫通ピンと、ステム上に載置された光半導体素子と、光半導体素子をステムとともに気密封止するキャップとを有する。貫通ピンは、貫通ピンより大きい孔径を有するステムの貫通孔を通過し、貫通孔と貫通ピンとの間に溶融したガラスを充填して固化することにより、ステムと絶縁されるとともにステムに固定される（例えば、特許文献１参照。）。
特開平０８−１１６１３６号公報 2. Description of the Related Art Conventionally, a can-package type optical semiconductor device having an optical semiconductor element that needs to be hermetically sealed includes a stem, a penetrating pin that penetrates the stem, an optical semiconductor element placed on the stem, and the optical semiconductor element together with the stem. And a hermetically sealed cap. The through pin passes through the through hole of the stem having a larger hole diameter than the through pin, and is filled with molten glass between the through hole and the through pin and solidified to be insulated from the stem and fixed to the stem. (For example, refer to Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 08-116136

しかしながら、図９に示すように、ステム１０と貫通リードピン１２との間のガラス１４は、ステム１０の表面１６、１８（底面１６）から一部が突出したガラスの隅肉（ガラスフィレット）２０を形成している。そのため、ステム１０の表面１６、１８は平面でなくなり、例えば、ステム１０の底面１６と他の電子部品（基板）との密着性が低下する。特に、ステム１０が導電性を有し、ステム１０の底面１６と、グラウンド面（例えば、フレキシブル回路基板が有するグラウンド電位が印加された導電層面（グラウンドプレーン））とを接着する際、ステム１０の底面１６から突出したガラスフィレット２０の分だけ、ステム底面１６とグラウンドプレーンが離れることになる。この結果、光半導体装置とフレキシブル回路基板とから構成される光モジュールの高周波特性の劣化が生じる。   However, as shown in FIG. 9, the glass 14 between the stem 10 and the penetration lead pin 12 has a glass fillet (glass fillet) 20 partially protruding from the surfaces 16 and 18 (bottom surface 16) of the stem 10. Forming. Therefore, the surfaces 16 and 18 of the stem 10 are not flat, and, for example, the adhesion between the bottom surface 16 of the stem 10 and another electronic component (substrate) is reduced. In particular, when the stem 10 has conductivity, the bottom surface 16 of the stem 10 and a ground surface (for example, a conductive layer surface (ground plane) to which a ground potential of the flexible circuit board is applied) are bonded. The stem bottom surface 16 and the ground plane are separated by the amount of the glass fillet 20 protruding from the bottom surface 16. As a result, the high frequency characteristics of the optical module composed of the optical semiconductor device and the flexible circuit board are deteriorated.

そこで、本発明は、光半導体装置のステム底面と接着されるフレキシブル回路基板の面との密着性を向上させることにより、高周波特性に優れた光モジュールを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an optical module having excellent high frequency characteristics by improving the adhesion between the bottom surface of the stem of the optical semiconductor device and the surface of the flexible circuit board to be bonded.

本発明のキャンパッケージ型の光半導体装置を用いた光モジュールは、貫通リードピンと、上記貫通リードピンが貫通するステム貫通孔を有するステムと、上記貫通リードピンを上記ステム貫通孔内に固定するガラスとを有するキャンパッケージ型光半導体装置と、上記ステムの底面が接着されるフレキシブル回路基板とを含む光モジュールであって、
上記ステム貫通孔が、
第１の孔部と、
上記第１の孔部と同一の中心軸を有し上記ステムの底面に上記貫通リードピンのみを囲むような開口端を有する第２の孔部とを有し、
ビーズ形状のガラスが上記貫通リードピンと上記第１の孔部との間に配置されて加熱溶融されることにより、上記第１の孔部に充填され、上記第１の孔部からはみ出して形成された上記ガラスのフィレットが、上記第２の孔部の上記開口端より内方の、上記第２の孔部内に配置されていることを特徴とする。
Can-package type optical module using an optical semiconductor device of the present invention, a through lead pin, a stem having a stem through hole which the penetrating lead pin penetrating, glass for fixing the upper SL through the lead pins to the stem through hole An optical module including a can package type optical semiconductor device having a flexible circuit board to which the bottom of the stem is bonded ,
The stem through hole is
A first hole;
A second hole having the same central axis as the first hole and having an open end on the bottom surface of the stem so as to surround only the through lead pin ;
The bead-shaped glass is disposed between the through-lead pin and the first hole, and is heated and melted to fill the first hole and protrude from the first hole. Further, the glass fillet is disposed in the second hole portion inward of the opening end of the second hole portion.

本発明によれば、光半導体装置のステム底面と接着されるフレキシブル回路基板の面との密着性が向上するため、光半導体装置とフレキシブル回路基板とから構成される高周波特性に優れた光半導体モジュールの提供が可能になる。   According to the present invention, since the adhesion between the bottom surface of the stem of the optical semiconductor device and the surface of the flexible circuit board to be bonded is improved, the optical semiconductor module having excellent high-frequency characteristics composed of the optical semiconductor device and the flexible circuit board. Can be provided.

実施の形態１．
図１は、本実施の形態の光モジュールを概略的に示す断面図である。光モジュール１１０は、キャンパッケージ型光半導体装置１１２、フレキシブル回路基板１１４、プリント回路基板１１５から構成されている。なお、一般的に、キャンパッケージ型光半導体装置も光モジュールと呼ばれることがあるが、本明細書では区別するために、光半導体装置を有する構造体を光モジュールと呼称している。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the optical module of the present embodiment. The optical module 110 includes a can-package type optical semiconductor device 112, a flexible circuit board 114, and a printed circuit board 115. In general, a can-package type optical semiconductor device may also be referred to as an optical module. However, in this specification, a structure including an optical semiconductor device is referred to as an optical module.

キャンパッケージ形光半導体装置１１２は、例えば、表面に金メッキされたステム１１６と、ステム１１６を貫通している貫通リードピン１１８と、ステム１１６に接合されるとともに電気的に接続されている接合リードピン１２０と、ステム１１６に取り付けられた光半導体素子１２２と、ステム１１６とともに光半導体素子１２２を気密封止するキャップ１２４とを有する。光半導体素子１２２を気密封止するとともに気密封止された光半導体素子１２２と外部（光半導体素子１２２が気密封止された空間の外部）との電気的接続を行う、ステム１１６、貫通リードピン１１８、接合リードピン１２０、キャップ１２４は、合わせてキャンパッケージと称される。   The can package type optical semiconductor device 112 includes, for example, a stem 116 whose surface is gold-plated, a through lead pin 118 penetrating the stem 116, and a joining lead pin 120 joined to the stem 116 and electrically connected thereto. The optical semiconductor element 122 attached to the stem 116 and a cap 124 that hermetically seals the optical semiconductor element 122 together with the stem 116. Stem 116 and penetrating lead pin 118 that hermetically seal optical semiconductor element 122 and make electrical connection between hermetically sealed optical semiconductor element 122 and the outside (outside the space in which optical semiconductor element 122 is hermetically sealed). The joining lead pin 120 and the cap 124 are collectively referred to as a can package.

また、キャンパッケージ型光半導体装置１１２は、レンズ１２６と、レンズ１２６を保持するレンズホルダ１２８と、他の光モジュール（例えば、フェルールやファイバ）と接続されるためのレセプタクル１３０とを有する。なお、本発明は、キャンパッケージ型半導体装置を、レンズ１２６、レンズホルダ１２８、レセプタクル１３０を有する光半導体装置に限定していない。例えば、レンズ、レンズホルダ、光ファイバ、ファイバホルダ（光ファイバを保持するホルダ）からなる、いわゆる、ピグテイル型と呼ばれるキャンパッケージ型光半導体装置も含まれる。また、レンズとキャップとが一体であるキャンパッケージ型光半導体装置も含まれる。本発明のキャンパッケージ型光半導体装置は、少なくとも、光半導体素子を気密封止するとともに気密封止された光半導体素子と外部との電気的接続を行う構成要素（本明細書においては、ステム１１６、貫通リードピン１１８、接合リードピン１２０、キャップ１２４）を有する光半導体装置を言う。   The can packaged optical semiconductor device 112 includes a lens 126, a lens holder 128 that holds the lens 126, and a receptacle 130 that is connected to another optical module (for example, a ferrule or fiber). In the present invention, the can package type semiconductor device is not limited to the optical semiconductor device having the lens 126, the lens holder 128, and the receptacle 130. For example, a so-called pigtail type optical semiconductor device including a lens, a lens holder, an optical fiber, and a fiber holder (a holder for holding an optical fiber) is also included. Further, a can package type optical semiconductor device in which a lens and a cap are integrated is also included. The can packaged optical semiconductor device of the present invention includes at least a constituent element (in this specification, a stem 116) that hermetically seals an optical semiconductor element and electrically connects the hermetically sealed optical semiconductor element to the outside. , An optical semiconductor device having penetrating lead pins 118, joining lead pins 120, and caps 124).

図２は、図１のステム１１６を中心に拡大した断面図である。ステム１１６は、貫通リードピン１１８が通過する、貫通リードピン１１８の径より大きい孔径を備えたステム貫通孔１４０を有する。ステム貫通孔１４０は、略同一の中心軸を有する略円筒形状孔部１４２、１４４（以下、「第１の孔部１４２」、「第２の孔部１４４」と称する。）から構成されている。第２の孔部１４４は、第１の孔部１４２より大きい孔径（例えば、貫通リードピンの径が約０．３〜０．５ｍｍである場合、第１の孔部の径は約０．３〜１．５ｍｍ、第２の孔部の径は約０．３ｍｍ〜１．８ｍｍの範囲内）を有し、ステム１１６の底面１４６に開口端を有する。貫通リードピン１１８は、ステム貫通孔１４０の略中心軸上に配置されている。また、貫通リードピン１１８は、ボンディングワイヤ１４８によって光半導体素子１２２と電気的に接続されている（図１参照。）。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view around the stem 116 of FIG. The stem 116 has a stem through hole 140 having a hole diameter larger than the diameter of the through lead pin 118 through which the through lead pin 118 passes. The stem through-hole 140 includes substantially cylindrical hole portions 142 and 144 (hereinafter referred to as “first hole portion 142” and “second hole portion 144”) having substantially the same central axis. . The second hole 144 has a larger hole diameter than the first hole 142 (for example, when the diameter of the through lead pin is about 0.3 to 0.5 mm, the diameter of the first hole is about 0.3 to 0.5 mm. 1.5 mm, and the diameter of the second hole portion is in the range of about 0.3 mm to 1.8 mm), and the bottom end 146 of the stem 116 has an open end. The penetrating lead pin 118 is disposed substantially on the central axis of the stem through hole 140. Further, the through lead pin 118 is electrically connected to the optical semiconductor element 122 by a bonding wire 148 (see FIG. 1).

第１の孔部１４２と貫通リードピン１１８との間には、低融点ガラス１５０が充填されている。低融点ガラス１５０は、貫通リードピン１１８をステム１１６に固定するとともに、ステム１１６と貫通リードピン１１８とを絶縁している。低融点ガラス１５０は、貫通リードピン１１８とステム貫通孔１４０の第１の孔部１４２の間に、溶融した状態で充填される。または、ビーズ形状の低融点ガラス１５０を貫通リードピン１１８と第１の孔部１４２との間に配置し、加熱溶融されて充填される。充填されている溶融した低融点ガラス１５０を冷却すると、溶融した低融点ガラス１５０は収縮し、最終的に、第１の孔部１４２内で固化する。この低融点ガラス１５０の収縮の過程において、低融点ガラス１５０と貫通リードピン１１８との良好な濡れ性（接着性）により、低融点ガラス１５０が第１の孔部１４２内に完全に収縮しきれずに、ガラスフィレット１５２を第２の孔部１４４内に形成する。このガラスフィレット１５２がステム１１６の底面１４６から突出しないように、第２の孔部１４４はガラスフィレット１５２を略収容する深さ１５４を有する。   A low melting glass 150 is filled between the first hole 142 and the through lead pin 118. The low melting point glass 150 fixes the through lead pin 118 to the stem 116 and insulates the stem 116 from the through lead pin 118. The low melting point glass 150 is filled between the through lead pin 118 and the first hole 142 of the stem through hole 140 in a molten state. Alternatively, a bead-shaped low-melting glass 150 is disposed between the through lead pin 118 and the first hole portion 142, and is melted by heating and filled. When the filled low melting point glass 150 is cooled, the molten low melting point glass 150 contracts and finally solidifies in the first hole 142. In the process of shrinking the low melting point glass 150, the low melting point glass 150 cannot be completely shrunk into the first hole 142 due to good wettability (adhesiveness) between the low melting point glass 150 and the through lead pins 118. A glass fillet 152 is formed in the second hole 144. The second hole 144 has a depth 154 that substantially accommodates the glass fillet 152 so that the glass fillet 152 does not protrude from the bottom surface 146 of the stem 116.

また、ステム１１６は底面１４６に開口端を有する窪み部１５６を有し、窪み部１５６でステム１１６と接合リードピン１２０とが、例えば、溶接や接着剤によって接合部１５８を介して接合されている。窪み部１５６は、ステム１１６と接合リードピン１２０との接合部１５８をステム１１６の底面１４６から突出しないように略収容する深さ１６０を有する。   Further, the stem 116 has a recess 156 having an open end on the bottom surface 146, and the stem 116 and the joining lead pin 120 are joined to each other by welding or an adhesive through the joining 158, for example. The recess 156 has a depth 160 that substantially accommodates the joint 158 between the stem 116 and the joining lead pin 120 so as not to protrude from the bottom surface 146 of the stem 116.

ステム１１６の底面１４６には、フレキシブル回路基板１１４が導電性接着剤１６２によって接着されている。フレキシブル回路基板１１４は貫通リードピン１１８と接合リードピン１２０とが通過する基板貫通孔（貫通リードピン用基板貫通孔１６４，接合リードピン用基板貫通孔１６６）を有する。フレキシブル回路基板１１４の表面１６８は、基準電位、例えば、グラウンド電位が印加される導電層からなるグラウンド面（グラウンドプレーン）１７０が形成されている。ステム１１６とフレキシブル回路基板１１４のグラウンドプレーン１７０とは、導電性接着剤１６２によって接着されることにより、電気的に接続されている。また、フレキシブル回路基板１１４のグラウンドプレーン１７０と反対の面には、貫通リードピン１１８に信号を伝送する線路（図示せず）が形成されており、貫通リードピン１１８とはんだ接合部１７２によって電気的に接続されている。このようにグラウンドプレーン１７０と線路とが薄い厚さのフレキシブル回路基板１１４に形成されることにより、光モジュール１１０は優れた高周波特性を有することになる。   A flexible circuit board 114 is bonded to the bottom surface 146 of the stem 116 with a conductive adhesive 162. The flexible circuit board 114 has substrate through holes (through lead pin substrate through holes 164, bonded lead pin substrate through holes 166) through which the through lead pins 118 and the joining lead pins 120 pass. A surface 168 of the flexible circuit board 114 is formed with a ground surface (ground plane) 170 made of a conductive layer to which a reference potential, for example, a ground potential is applied. The stem 116 and the ground plane 170 of the flexible circuit board 114 are electrically connected by being bonded with a conductive adhesive 162. Further, a line (not shown) for transmitting a signal to the through lead pin 118 is formed on the surface of the flexible circuit board 114 opposite to the ground plane 170 and is electrically connected by the through lead pin 118 and the solder joint 172. Has been. Thus, by forming the ground plane 170 and the line on the flexible circuit board 114 having a small thickness, the optical module 110 has excellent high frequency characteristics.

また、フレキシブル回路基板１１４は、プリント回路基板１１５に接続されており、フレキシブル回路基板１１４の線路（グラウンドプレーン１７０など）とプリント回路基板１１５の線路（図示せず）が電気的に接続されている。プリント回路基板１１５は、光半導体装置１１２の光半導体素子１２２にフレキシブル回路基板１１４の線路を介して送信する高周波信号を出力するドライバ１７３を有する。   In addition, the flexible circuit board 114 is connected to the printed circuit board 115, and a line (such as a ground plane 170) of the flexible circuit board 114 and a line (not shown) of the printed circuit board 115 are electrically connected. . The printed circuit board 115 includes a driver 173 that outputs a high-frequency signal to be transmitted to the optical semiconductor element 122 of the optical semiconductor device 112 via the line of the flexible circuit board 114.

上述したように、ガラスフィレット１５２のステム１１６の底面１４６からの突出を防止することにより、ステム１１６の底面１４６とフレキシブル回路基板１１４のグラウンドプレーン１７０との間の距離（ギャップ）１７４は小さくできるが、特に、約０．０５ｍｍ以下にするのが好ましい。図３、４は、ステム１１６の底面１４６とフレキシブル回路基板１１４のグラウンドプレーン１７０との間のギャップ１７４によって異なる各周波数における高周波特性（反射特性、通過振幅）を示している。図３は、ギャップによって異なる各周波数と反射特性との関係を示しており、図４は、ギャップによって異なる各周波数と通過振幅との関係を示している。両図において、ギャップが約０．０５ｍｍである場合、周波数と反射特性との関係、周波数と通過振幅との関係は直線的である。しかしながら、ギャップが増加すると、図３においてはギャップが約０．３５ｍｍ以上に大きくなると、周波数約５ＧＨｚにおいて、反射特性が大きくなる。また、図４において、ギャップが０．３５ｍｍ以上に大きくなると、周波数と通過振幅との関係が周波数によって大きく異なるようになる。このように、特定の周波数の特性が他の周波数の特性に比べて大きく異なるような光モジュールは、当然ながら好ましくない。   As described above, by preventing the glass fillet 152 from protruding from the bottom surface 146 of the stem 116, the distance (gap) 174 between the bottom surface 146 of the stem 116 and the ground plane 170 of the flexible circuit board 114 can be reduced. In particular, it is preferably about 0.05 mm or less. FIGS. 3 and 4 show high-frequency characteristics (reflection characteristics, pass amplitude) at different frequencies depending on the gap 174 between the bottom surface 146 of the stem 116 and the ground plane 170 of the flexible circuit board 114. FIG. 3 shows the relationship between each frequency and reflection characteristics that differ depending on the gap, and FIG. 4 shows the relationship between each frequency that differs depending on the gap and the passing amplitude. In both figures, when the gap is about 0.05 mm, the relationship between the frequency and the reflection characteristic and the relationship between the frequency and the passing amplitude are linear. However, when the gap increases, in FIG. 3, when the gap increases to about 0.35 mm or more, the reflection characteristics increase at a frequency of about 5 GHz. In FIG. 4, when the gap is increased to 0.35 mm or more, the relationship between the frequency and the passing amplitude greatly varies depending on the frequency. As described above, an optical module in which characteristics at a specific frequency are greatly different from characteristics at other frequencies is naturally not preferable.

特に、ギャップ１７４が約０．０５ｍｍ以下である場合、ステム１１６の底面１４６とフレキシブル回路基板１１４のグラウンドプレーン１７０との接着に非導電性接着剤を用いても、光モジュール１１０は、導電性接着剤を用いた場合と同様に、良好な高周波特性を有することが可能である。   In particular, when the gap 174 is about 0.05 mm or less, the optical module 110 can be conductively bonded even if a nonconductive adhesive is used for bonding the bottom surface 146 of the stem 116 and the ground plane 170 of the flexible circuit board 114. As in the case of using an agent, it is possible to have good high frequency characteristics.

加えて、ガラスフィレット１５２のステム１１６の底面１４６からの突出を防止することにより、本発明の光モジュール１１０は、フレキシブル基板１１４とステム１１６のギャップ１７４をガラスフィレットがステムの底面から突出した従来の光モジュールに比べて小さくすることが可能となるため、光モジュール自体の大きさも従来の光モジュールに比べて小さくなる。   In addition, by preventing the glass fillet 152 from protruding from the bottom surface 146 of the stem 116, the optical module 110 according to the present invention has a gap 174 between the flexible substrate 114 and the stem 116 and the conventional glass fillet protruding from the bottom surface of the stem. Since it can be made smaller than the optical module, the size of the optical module itself is also smaller than that of the conventional optical module.

ステム貫通孔１４０（第１の孔部１４２、第２の孔部１４４）は、ザグリ穴のような形態（孔径が異なる２つの円筒形状孔部からなる孔）であるが、本発明はこれに限定するわけでない。例えば、図５（ａ）に示すように、第２の孔部１４４’が、第１の孔部１４２’との接続部からステム１１６’の底面１４６’に向かって直線的に拡大する孔径を有してもかまわない。または、図５（ｂ）に示すように、第２の孔部１４４”が、第１の孔部１４２”との接続部からステム１１６”の底面１４６”に向かって曲線的に拡大する孔径を有してもかまわない。これら第２の孔部の形状は、第２の孔部を形成する際に使用される工具（例えば、トリマーなど）や加工方法によって変わる。   The stem through-hole 140 (the first hole 142 and the second hole 144) has a form like a counterbore (a hole formed by two cylindrical holes having different hole diameters). It is not limited. For example, as shown in FIG. 5 (a), the second hole portion 144 ′ has a hole diameter that linearly expands from the connection portion with the first hole portion 142 ′ toward the bottom surface 146 ′ of the stem 116 ′. You may have it. Alternatively, as shown in FIG. 5B, the second hole portion 144 ″ has a hole diameter that expands in a curve from the connection portion with the first hole portion 142 ″ toward the bottom surface 146 ″ of the stem 116 ″. You may have it. The shape of these second holes varies depending on a tool (for example, a trimmer or the like) used when forming the second holes and a processing method.

また、ステム貫通孔１４０の断面形状（中心軸に対して直交する面）としては、様々な形状が可能であるが、略円形状が好ましい。特に、優れた高周波特性を得るには、ステム貫通孔１４０の断面を含む平面で見た場合、貫通リードピン１１８とステム貫通孔１４０の孔内面との距離が略等距離であるのが好ましい。   Further, the cross-sectional shape of the stem through-hole 140 (surface orthogonal to the central axis) can be various shapes, but a substantially circular shape is preferable. In particular, in order to obtain excellent high frequency characteristics, it is preferable that the distance between the through lead pin 118 and the inner surface of the stem through hole 140 is substantially equal when viewed in a plane including the cross section of the stem through hole 140.

また、図６に示すように、ステム１１６の底面１４６と光半導体素子１２２側の面の両方に第２の孔部１４４（１４４ａ、１４４ｂ）を設けてもかまわない。この場合、光半導体素子１２２側の面側のガラスフィレット１５２ｂが第２の孔部１４４ｂに略収容されて光半導体素子１２２側の面が平面となるため、光半導体素子１２２や他の部品を貫通リードピン１１８に接近して配置することが可能になる。   Further, as shown in FIG. 6, second holes 144 (144a, 144b) may be provided on both the bottom surface 146 of the stem 116 and the surface on the optical semiconductor element 122 side. In this case, since the glass fillet 152b on the surface side on the optical semiconductor element 122 side is substantially accommodated in the second hole 144b and the surface on the optical semiconductor element 122 side becomes a flat surface, it penetrates the optical semiconductor element 122 and other components. The lead pins 118 can be disposed close to each other.

実施の形態２．
本実施の形態は、実施の形態１と異なる方法で、ガラスフィレットのステムの底面からの突出を防いでいる。実施の形態１と構造的に異なる点は、ステムの形状、特に、貫通孔であるため、そこを中心に説明する。他の光モジュールの構成要素は実施の形態１と同じであり、実施の形態１の符号の数字に１００を加えて示している。 Embodiment 2. FIG.
In the present embodiment, protrusion of the glass fillet from the bottom surface of the stem is prevented by a method different from that of the first embodiment. A structural difference from the first embodiment is the shape of the stem, particularly the through-hole, and therefore will be described mainly. The other components of the optical module are the same as those in the first embodiment, and are shown by adding 100 to the reference numerals in the first embodiment.

図７は、本実施の形態の光モジュールのステムの貫通孔周りの構成を示している。ステム２１６は、貫通リードピン２１８が通過する略円筒形状のステム貫通孔２４０を有する。ステム貫通孔２４０の底面２４６から規定の深さまでの第２の孔部の孔内面には、低融点ガラス２５０に対して非接着性または低接着性の材料、例えば、白金、白金ロジウム、ジルコニア、黒鉛、アルミナなどの膜２７４がメッキや塗布によって施されている。これにより、ガラスフィレット２５２は、ステム２１６の底面２４６から規定の深さまでの膜２７４を有する第２の孔部の孔内面に形成されず、膜２７４が存在しない部分（第１の孔部の孔内面）２７６と膜２７４との境界近傍から貫通リードピン２１８にかけて形成される。この膜２７４が施される第２の孔部の孔内面の底面２４６からの深さを適切に規定することで、ガラスフィレット２５２がステム２１６の底面２４６から突出することを防止する。   FIG. 7 shows a configuration around the through hole of the stem of the optical module of the present embodiment. The stem 216 has a substantially cylindrical stem through hole 240 through which the through lead pin 218 passes. In the hole inner surface of the second hole portion from the bottom surface 246 of the stem through hole 240 to a specified depth, a material that is non-adhesive or low-adhesive to the low-melting glass 250 such as platinum, platinum rhodium, zirconia, A film 274 such as graphite or alumina is applied by plating or coating. Thereby, the glass fillet 252 is not formed on the hole inner surface of the second hole portion having the film 274 from the bottom surface 246 of the stem 216 to the specified depth, and the portion where the film 274 does not exist (the hole of the first hole portion). Inner surface) 276 and the film 274 are formed from the vicinity of the boundary to the penetrating lead pin 218. The glass fillet 252 is prevented from protruding from the bottom surface 246 of the stem 216 by appropriately defining the depth from the bottom surface 246 of the hole inner surface of the second hole portion to which the film 274 is applied.

また、膜２７４を形成する以外に、第１の孔部の孔内面２７６と第２の孔部の孔内面の表面形状（表面粗さ）を変えることにより、第１の孔部の孔内面２７６と第２の孔部の孔内面との低融点ガラス２５０に対する接着性に違いを持たせることができる。第２の孔部の孔内面の表面を、第１の孔部の孔内面より小さい表面粗さを有する、すなわち、鏡面または鏡面に近い状態にすることにより、膜２７４と同様に、低融点ガラス２５０のステム２１６の底面２４６からの突出を防止することができる。   In addition to forming the film 274, the inner surface 276 of the first hole is changed by changing the surface shape (surface roughness) of the inner surface 276 of the first hole and the inner surface of the second hole. It is possible to make a difference in the adhesiveness to the low melting point glass 250 between the inner surface of the second hole and the inner surface of the second hole. The surface of the inner surface of the hole of the second hole has a surface roughness smaller than that of the inner surface of the first hole, that is, a mirror surface or a state close to the mirror surface. Protrusion from the bottom surface 246 of the stem 216 of 250 can be prevented.

実施の形態３．
本実施の形態は、上記の２つの実施の形態の光モジュールにおいて、ステムの窪み部の形成が困難な場合に実施される。例えば、貫通リードピンが多い（ステム貫通孔が多い）場合、窪み部を設けるスペースが確保できないことがある。また、接合リードピンとステムの接合の強度を高めるために、接合部が大きく形成される場合がある。 Embodiment 3 FIG.
This embodiment is implemented when it is difficult to form the recess of the stem in the optical modules of the above two embodiments. For example, when there are many penetrating lead pins (many stem through holes), there may be a case where it is not possible to secure a space for providing the depression. Further, in order to increase the bonding strength between the bonding lead pin and the stem, the bonding portion may be formed large.

図８は、本実施の形態に係る光モジュールのステムを拡大して示している。上記の実施形態１と同じ構成要素は、実施の形態１の符号の数字に２００を加えて示している。   FIG. 8 shows an enlarged stem of the optical module according to the present embodiment. The same components as those in the first embodiment are indicated by adding 200 to the reference numerals in the first embodiment.

図に示すように、接合リードピン３２０は、ステム３１６の底面３４６に接合されている。ステム３１６と接合リードピン３２０との接合部３５８は、フレキシブル回路基板３１４の接合リードピン用基板貫通孔３６６内部に配置されている。なお、このとき、接合部３５８は、接合リードピン用基板貫通孔３６６内に略収容される必要はなく、ステム３１６の底面３４６から離れている接合部３５８の一部分が、接合リードピン用基板孔３６６の表面３６８と反対の面の開口端から突出していても構わない。また、接合ピン３２０とフレキシブル回路基板３１４とが、接合部３８０によって接合されている。貫通リードピン３１８とフレキシブル回路基板３１４との接合部３７２と、接合リードピン３２０とフレキシブル回路基板３１４との接合部３８０とによって、ステム３１６の底面３４６とフレキシブル回路基板３１４の表面３６８とが密着される。   As shown in the figure, the joining lead pin 320 is joined to the bottom surface 346 of the stem 316. A joint portion 358 between the stem 316 and the joint lead pin 320 is disposed inside the joint lead pin substrate through hole 366 of the flexible circuit board 314. At this time, the joining portion 358 does not need to be substantially accommodated in the joining lead pin substrate through-hole 366, and a part of the joining portion 358 away from the bottom surface 346 of the stem 316 is part of the joining lead pin substrate hole 366. You may protrude from the opening end of the surface on the opposite side to the surface 368. Further, the joining pin 320 and the flexible circuit board 314 are joined by the joining portion 380. The bottom surface 346 of the stem 316 and the surface 368 of the flexible circuit board 314 are brought into close contact with each other by the joint portion 372 between the penetration lead pin 318 and the flexible circuit board 314 and the joint portion 380 between the joint lead pin 320 and the flexible circuit board 314.

図において、ステム３１６の底面３４６とフレキシブル回路基板３１４の表面３６８との間に導電性接着剤が塗布されていないが、塗布されてもよい。その場合、接合部３８０はなくてもよい。表面３６８と反対の面にグラウンド線路（図示せず）がある場合、接合部３８０をはんだで形成することにより、接合リードピン３２０とグラウンド線路とを電気的に接続してもよい。   In the figure, the conductive adhesive is not applied between the bottom surface 346 of the stem 316 and the surface 368 of the flexible circuit board 314, but may be applied. In that case, the joint portion 380 may be omitted. When there is a ground line (not shown) on the surface opposite to the surface 368, the joint lead pin 320 and the ground line may be electrically connected by forming the joint 380 with solder.

本発明は、キャンパッケージ型の光半導体装置に関するものであるが、キャンパッケージ型の電子部品にも実施可能であるのは明らかである。   Although the present invention relates to a can-package type optical semiconductor device, it is obvious that the present invention can be applied to a can-package type electronic component.

本発明の実施の形態１に係る光モジュールの概略図である。It is the schematic of the optical module which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１のステムの拡大図である。It is an enlarged view of the stem of FIG. 本発明の光モジュールの高周波特性、特に、周波数と反射特性との関係を示した図である。It is the figure which showed the high frequency characteristic of the optical module of this invention, especially the relationship between a frequency and a reflective characteristic. 本発明の光モジュールの高周波特性、特に、周波数と通過振幅との関係を示した図である。It is the figure which showed the high frequency characteristic of the optical module of this invention, especially the relationship between a frequency and a passage amplitude. 本発明の実施の形態１に係る光モジュールの変形例である。It is a modification of the optical module which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る光モジュールの別の変形例である。It is another modification of the optical module which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る光モジュールのステムの部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the stem of the optical module which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３に係る光モジュールのステムの部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the stem of the optical module which concerns on Embodiment 3 of this invention. 従来の光半導体装置のステムの部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the stem of the conventional optical semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

１０ ステム、 １２ 貫通リードピン、 １４ ガラス、 １６ 底面、 １８ 表面、 ２０ ガラスフィレット、
１１０ 光モジュール、 １１２ 光半導体装置、 １１４ フレキシブル回路基板、 １１５ プリント回路基板、 １１６ ステム、 １１８ 貫通リードピン、 １２０ 接合リードピン、 １２２ 光半導体素子、 １２４ キャップ、 １２６ レンズ、 １２８ レンズホルダ、 １３０ レセプタクル、 １４０ ステム貫通孔、 １４２ 第１の孔部、 １４４ 第２の孔部、 １４６ 底面、 １４８ ボンディングワイヤ、 １５０ 低融点ガラス、 １５２ ガラスフィレット、 １５４ 深さ、 １５６ 窪み部、 １５８ 接合部、 １６０ 深さ、 １６２ 導電性接着剤、 １６４ 貫通リードピン用基板貫通孔、 １６６ 接合リードピン用基板貫通孔、 １６８ 表面、 １７０ グラウンドプレーン、 １７２ はんだ接合部、 １７３ ドライバ、 １７４ ギャップ、
１１６’ ステム、 １４２’ 第１の孔部、 １４４’ 第２の孔部、 １４６’ 底面、 １１６” ステム、 １４２” 第１の孔部、 １４４” 第２の孔部、 １４６” 底面、
１４４ａ 第２の孔部、 １４４ｂ 第２の孔部、 １５２ａ ガラスフィレット、 １５２ｂ ガラスフィレット、
２１６ ステム、 ２１８ 貫通リードピン、 ２４０ ステム貫通孔、 ２４６ 底面、 ２５０ 低融点ガラス、 ２５２ ガラスフィレット、 ２７４ 膜、 ２７６ 第１の孔部の孔内面
３１４ フレキシブル回路基板、 ３１６ ステム、 ３２０ 接合リードピン、 ３４６ 底面、 ３５８ 接合部、 ３６６ 接合リードピン用基板貫通孔、 ３６８ 表面、 ３８０ 接合部
10 stem, 12 through lead pin, 14 glass, 16 bottom surface, 18 surface, 20 glass fillet,
110 optical module, 112 optical semiconductor device, 114 flexible circuit board, 115 printed circuit board, 116 stem, 118 through lead pin, 120 bonding lead pin, 122 optical semiconductor element, 124 cap, 126 lens, 128 lens holder, 130 receptacle, 140 stem Through hole, 142 First hole, 144 Second hole, 146 Bottom surface, 148 Bonding wire, 150 Low melting point glass, 152 Glass fillet, 154 Depth, 156 Recessed part, 158 Joined part, 160 Depth, 162 Conductive adhesive, 164 Through-holes for through-lead pins, 166 Through-holes for joining lead pins, 168 Surface, 170 Ground plane, 172 Solder joint, 173 Driver, 174 Gap,
116 'stem, 142' first hole, 144 'second hole, 146' bottom surface, 116 "stem, 142" first hole, 144 "second hole, 146" bottom surface,
144a second hole, 144b second hole, 152a glass fillet, 152b glass fillet,
216 stem, 218 penetrating lead pin, 240 stem penetrating hole, 246 bottom surface, 250 low melting glass, 252 glass fillet, 274 film, 276 hole inner surface of first hole portion 314 flexible circuit board, 316 stem, 320 bonding lead pin, 346 bottom surface , 358 bonding portion, 366 bonding lead pin substrate through hole, 368 surface, 380 bonding portion

Claims (14)

貫通リードピンと、上記貫通リードピンが貫通するステム貫通孔を有するステムと、上記貫通リードピンを上記ステム貫通孔内に固定するガラスとを有するキャンパッケージ型光半導体装置と、上記ステムの底面が接着されるフレキシブル回路基板とを含む光モジュールであって、
上記ステム貫通孔が、
第１の孔部と、
上記第１の孔部と同一の中心軸を有し上記ステムの底面に上記貫通リードピンのみを囲むような開口端を有する第２の孔部とを有し、
ビーズ形状のガラスが上記貫通リードピンと上記第１の孔部との間に配置されて加熱溶融されることにより、上記第１の孔部に充填され、上記第１の孔部からはみ出して形成された上記ガラスのフィレットが、上記第２の孔部の上記開口端より内方の、上記第２の孔部内に配置されていることを特徴とする光モジュール。 And through lead pin, a stem having a stem through hole which the penetrating lead pin passes, and the can package type optical semiconductor device having a glass for fixing the upper SL through the lead pins to the stem through hole, the bottom of the stem is bonded An optical module including a flexible circuit board,
The stem through hole is
A first hole;
A second hole having the same central axis as the first hole and having an open end on the bottom surface of the stem so as to surround only the through lead pin ;
The bead-shaped glass is disposed between the through-lead pin and the first hole, and is heated and melted to fill the first hole and protrude from the first hole. An optical module, wherein the glass fillet is disposed in the second hole portion inward of the opening end of the second hole portion. 上記第２の孔部は、上記第１の孔部より径が大きいことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。   The optical module according to claim 1, wherein the second hole has a larger diameter than the first hole. 上記第２の孔部の孔内面に、上記ガラスに対して非接着性または低接着性の材料からなる膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。   2. The optical module according to claim 1, wherein a film made of a material that is non-adhesive or low-adhesive to the glass is formed on the inner surface of the hole of the second hole. 上記ステムが、上記ステムの上記底面に接合部を介して接合された接合リードピンを有し、
上記フレキシブル回路基板が、上記接合部が配置される接合リードピン用基板孔を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の光モジュール。 The stem has a joint lead pin joined to the bottom surface of the stem via a joint portion,
The optical module according to any one of claims 1 to 3, wherein the flexible circuit board has a board hole for a joint lead pin in which the joint is disposed. 貫通リードピンと、接合リードピンと、上記貫通リードピンが貫通するステム貫通孔を有して且つ接合ピンが接合されるステムと、上記貫通リードピンを上記ステム貫通孔内に固定するガラスとを有するキャンパッケージ型光半導体装置と、上記ステムの底面が接着されるフレキシブル回路基板とを含む光モジュールであって、
上記ステム貫通孔が、
第１の孔部と、
上記第１の孔部と同一の中心軸を有し上記ステムの底面に上記貫通リードピンのみを囲むような開口端を有する第２の孔部とを有し、
ビーズ形状のガラスが上記貫通リードピンと上記第１の孔部との間に配置されて加熱溶融されることにより、上記第１の孔部に充填され、上記第１の孔部からはみ出して形成された上記ガラスのフィレットが、上記第２の孔部の上記開口端より内方の、上記第２の孔部内に配置され、
上記ステムが、
底面に上記接合リードピンのみを囲むような開口端を有する窪み部を有し、
上記接合リードピンが、
上記窪み部内で接合部を介して接合され、
上記接合部が、上記窪み部の上記開口端より内方の、上記窪み部内に配置されていることを特徴とする光モジュール。 A can package type having a through lead pin, a joining lead pin, a stem having a stem through hole through which the through lead pin passes, and a glass for fixing the through lead pin in the stem through hole. An optical module including an optical semiconductor device and a flexible circuit board to which the bottom of the stem is bonded ,
The stem through hole is
A first hole;
A second hole having the same central axis as the first hole and having an open end on the bottom surface of the stem so as to surround only the through lead pin;
The bead-shaped glass is disposed between the through-lead pin and the first hole, and is heated and melted to fill the first hole and protrude from the first hole. The glass fillet is disposed in the second hole, inward of the opening end of the second hole,
The stem is
Has a recessed portion having an open end that surrounds only the joining lead pins to the bottom surface,
The joining lead pin is
It is joined via a joint part in the hollow part,
The optical module according to claim 1, wherein the joining portion is disposed in the indented portion inward of the opening end of the indented portion. 上記ステムの上記底面と上記フレキシブル回路基板の間の距離が、０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一に記載の光モジュール。   The optical module according to claim 1, wherein a distance between the bottom surface of the stem and the flexible circuit board is 0.05 mm or less. 上記ステムの上記底面と上記フレキシブル回路基板の間に導電性接着剤が充填されている請求項６に記載の光モジュール。   The optical module according to claim 6, wherein a conductive adhesive is filled between the bottom surface of the stem and the flexible circuit board. 上記ステムの上記底面と上記フレキシブル回路基板の間に非導電性接着剤が充填されている請求項６に記載の光モジュール。   The optical module according to claim 6, wherein a non-conductive adhesive is filled between the bottom surface of the stem and the flexible circuit board. 上記ステムが導電性を有し、
上記ステムの上記底面と密着される上記フレキシブル回路基板の面に基準電位が印加された導電層を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一に記載の光モジュール。 The stem has conductivity,
The optical module according to claim 1, further comprising a conductive layer having a reference potential applied to a surface of the flexible circuit board that is in close contact with the bottom surface of the stem. 請求項１〜９のいずれか一に記載の光モジュールと、
上記請求項１〜９のいずれか一に記載の光モジュールの上記フレキシブル回路基板が接続されるプリント回路基板とを有することを特徴とする光モジュール。 An optical module according to any one of claims 1 to 9,
An optical module comprising: a printed circuit board to which the flexible circuit board of the optical module according to claim 1 is connected. 貫通リードピンと、上記貫通リードピンが貫通するステム貫通孔とフレキシブル回路基板に接着される底面とを有するステムと、上記貫通リードピンを上記ステム貫通孔内に固定するガラスとを有するキャンパッケージ型光半導体装置であって、
上記ステム貫通孔が、
第１の孔部と、
上記第１の孔部と同一の中心軸を有し上記ステムの底面に上記貫通リードピンのみを囲むような開口端を有する第２の孔部とを有し、
ビーズ形状のガラスが上記貫通リードピンと上記第１の孔部との間に配置されて加熱溶融されることにより、上記第１の孔部に充填され、上記第１の孔部からはみ出して形成された上記ガラスのフィレットが、上記第２の孔部の上記開口端より内方の、上記第２の孔部内に配置されていることを特徴とする光半導体装置。 A through lead pin, stem and, can package type optical semiconductor on SL through the lead pins and a glass to be fixed to the stem through hole having a bottom surface the through lead pins are bonded to the stem through-hole and the flexible circuit board that penetrates A device,
The stem through hole is
A first hole;
A second hole having the same central axis as the first hole and having an open end on the bottom surface of the stem so as to surround only the through lead pin ;
The bead-shaped glass is disposed between the through-lead pin and the first hole, and is heated and melted to fill the first hole and protrude from the first hole. An optical semiconductor device, wherein the glass fillet is disposed in the second hole portion, which is inward of the opening end of the second hole portion. 上記第２の孔部は、上記第１の孔部より径が大きいことを特徴とする請求項１１に記載の光半導体装置。   The optical semiconductor device according to claim 11, wherein the second hole has a diameter larger than that of the first hole. 上記第２の孔部の孔内面に、上記ガラスに対して非接着性または低接着性の材料からなる膜が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の光半導体装置。   The optical semiconductor device according to claim 11, wherein a film made of a material that is non-adhesive or low-adhesive to the glass is formed on the inner surface of the second hole. 貫通リードピンと、接合リードピンと、上記貫通リードピンが貫通するステム貫通孔とフレキシブル回路基板に接着される底面とを有して且つ接合ピンが接合されるステムと、上記貫通リードピンを上記ステム貫通孔内に固定するガラスとを有するキャンパッケージ型光半導体装置であって、
上記ステム貫通孔が、
第１の孔部と、
上記第１の孔部と同一の中心軸を有し上記ステムの底面に上記貫通リードピンのみを囲むような開口端を有する第２の孔部とを有し、
ビーズ形状のガラスが上記貫通リードピンと上記第１の孔部との間に配置されて加熱溶融されることにより、上記第１の孔部に充填され、上記第１の孔部からはみ出して形成された上記ガラスのフィレットが、上記第２の孔部の上記開口端より内方の、上記第２の孔部内に配置され、
上記ステムが、
底面に上記接合リードピンのみを囲むような開口端を有する窪み部を有し、
上記接合リードピンが、
上記窪み部内で接合部を介して接合され、
上記接合部が、上記窪み部の上記開口端より内方の、上記窪み部内に配置されていることを特徴とする光半導体装置。 A through-lead pin, a joining lead pin, a stem through-hole through which the through-lead pin penetrates, and a bottom surface bonded to the flexible circuit board and the joining pin is joined, and the through-lead pin is inserted into the stem through-hole. A can package type optical semiconductor device having glass fixed to
The stem through hole is
A first hole;
A second hole having the same central axis as the first hole and having an open end on the bottom surface of the stem so as to surround only the through lead pin;
The bead-shaped glass is disposed between the through-lead pin and the first hole, and is heated and melted to fill the first hole and protrude from the first hole. The glass fillet is disposed in the second hole, inward of the opening end of the second hole,
The stem is
Has a recessed portion having an open end that surrounds only the joining lead pins to the bottom surface,
The joining lead pin is
It is joined via a joint part in the hollow part,
The optical semiconductor device, wherein the joining portion is disposed in the indented portion, which is inward from the opening end of the indented portion.
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