JPH0921929A - 光モジュール - Google Patents

光モジュール

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JPH0921929A
JPH0921929A JP17061995A JP17061995A JPH0921929A JP H0921929 A JPH0921929 A JP H0921929A JP 17061995 A JP17061995 A JP 17061995A JP 17061995 A JP17061995 A JP 17061995A JP H0921929 A JPH0921929 A JP H0921929A
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JP
Japan
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terminal
housing
electronic cooler
optical module
ceramic
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Pending
Application number
JP17061995A
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English (en)
Inventor
Hideyuki Tanaka
秀幸 田中
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 発光素子1及び電子冷却器10を収納した筐
体16内のセラミック端子部18の高さにほぼ達する寸
法の導電性金属による端子24を形成して、この端子2
4にメタライズを施し、この端子24の下面を電子冷却
器10のセラミック基板12の設けられたメタライズパ
ターン上に導電性接着剤によって固定すると共に端子2
4の上面をメタライズパターンを有する前記セラミック
端子部18ワイヤボンディングで接続した。 【効果】 長期間の使用において、半田付け接続した場
合のようなメタライズパターンの腐食による剥離等を生
じることがなく、信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光電変換素子と光フ
ァイバとを光学的に結合させる光モジュールに関するも
ので、特に光電変換素子から発生する熱を冷却する電子
冷却器を備えた光モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】光通信装置あるいは光データ処理装置に
おいては、発光素子あるいは受光素子等の光電変換素子
と光ファイバとを光学的に結合させる構造を要し、その
ための光結合器として種々の光モジュールが提案され、
実用化が図られているが、その1つとして光電変換素子
から発生する熱を冷却するための電子冷却器を備えたも
のがある。
【0003】図6は従来のこの種の光モジュールの一例
を示す側断面図、図7は図6における電子冷却器の構造
を示す平面図、図8は同電子冷却器の側面図である。図
において1は発光素子であるレーザーダイオード(以下
LD)、2はLD1の発熱を放熱するヒートシンク、3
はLD1とヒートシンク2とをボンディングにより搭載
したLD用ヘッダである。
【0004】4はモニター用としてLD1の光検出を行
う受光素子であるモニターフォトダイオード(以下モニ
タPD)、5はモニタPD4をボンディングにより搭載
したPD用ヘッダ、6は温度検出手段としてのサーミス
タ抵抗(以下サーミスタ)である。7は金属板で、この
金属板7の表面に前記LD用ヘッダ3,PDヘッダ5,
及びサーミスタ6が取り付けられており、その取り付け
方法としては、これらの放熱性を良くするため、半田づ
け等が用いられている。
【0005】8はLD1からの光を集束するレンズ、9
は金属により形成されたレンズホルダで、レンズ8は半
田付けまたは圧入等によってレンズホルダ9に固定され
ており、このレンズホルダ9は、レンズ8とLD1の光
軸位置を調整した後、YAGレーザ等で金属板8に溶接
固定されている。10はLD1から発生する熱を冷却す
るための電子冷却器で、この電子冷却器10は、図7及
び図8に示したように互いの対向面にメタライズパター
ン11を施したセラミック基板12,13と、この両セ
ラミック基板12,13間に挟み込まれた冷却用の半導
体ペルチェ素子14とで構成されている。
【0006】ここで、セラミック基板12,13と半導
体ペルチェ素子14は、放熱性を良くするために半田付
けで接続固定されいて、その片側のセラミック基板12
のメタライズパターン11には例えば軟銅により形成さ
れた配線用のリード15の一端が半田付けされており、
そして別の片側のセラミック基板13は金属板8の裏面
に半田付け等で固定されている。
【0007】尚、前記セラミック基板12,13は例え
ばAl23 またはAlNによって形成され、そのメタ
ライズパターン11には例えばAuが用いられている。
16は一端に透孔とこの透孔を塞いだガラス板等からな
る窓部17を有する筐体で、この筐体16内にLD用ヘ
ッダ3,PD用ヘッダ5,サーミスタ6,及びレンズホ
ルダ10を取り付けた金属板8が電子冷却器10と一体
に収納固定されており、これらの各部品はこの筐体16
により保護されている。
【0008】また、筐体16内面の所定高さの位置には
セラミック端子部18が突出形成されていて、このセラ
ミック端子部18に設けられた例えばAu のメタライズ
パターンにLD用ヘッダ3,PD用ヘッダ5,及びサー
ミスタ6がワイヤボンディング等で結線されており、更
にセラミック端子部18にメタライズパターンには前記
電子冷却器10のリード15の他端が半田付けにより接
続されている。
【0009】19は筐体16の内部を気蜜封止するカバ
ーで、窒素ガスや窒素+酸素混合ガス等を筐体16内に
充填した後、筐体16の開放面を塞ぐように筐体16に
シーム溶接により固定されている。20は光アイソレー
タであり、この光アイソレータ14はレンズ9で変換さ
れたビームが通過した後、その光が戻り光とならないよ
うに遮断するために用いられるもので、開口部17の位
置でLD1及びレンズ9に対して光軸調整した後、筐体
16に接着等で固定されている。
【0010】21はフェルール、22は光ファイバ、2
3はスリーブで、光ファイバ22の端部はフェルール2
1の中心部に固定保持されており、このフェルール21
はスリーブ23内に挿入固定されていて、更に、このス
リーブ23は光ファイバ22をLD1及びレンズ9に対
して光軸調整した後、筐体16に溶接により固定されて
いる。
【0011】このような構成による光モジュールは、L
D1からの光をレンズ9で集束してビームに変換し、そ
の変換された光ビームが光アイソレータ14を通過す
る。その際、光アイソレータ20が戻り光を遮断し、そ
して光アイソレータ20を通過した光ビームは集光され
光ファイバ22の端面に照射される。また、LD1はそ
の駆動時にレンズ9と反対の方向にも光を出力するの
で、その光をモニタPD4で受光することによりLD1
が正常か否かをモニタすることができる。
【0012】このようにして光結合が行われるが、この
光結合時にLD1から発生した熱がヒートシンク2及び
LD用ヘッダ3を介して金属板8に伝達され、この金属
板8が一定の温度に達したことがサーミスタ6により検
出されると、その検出信号に基づいて電子冷却装置10
が駆動され、半導体ペルチェ素子14による冷却が行わ
れる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、以下の問題がある。すなわち、筐体
のセラミック端子部はLD用ヘッダ,PD用ヘッダ,及
びサーミスタとワイヤボンディング等により接続するこ
とから、これらLD用ヘッダ,PD用ヘッダ,及びサー
ミスタと近い高さに形成されているが、そのためこのセ
ラミック端子部は前記電子冷却器のセラミック基板上に
設けられたメタライズパターンとは必然的に距離が離れ
ている。
【0014】従って、従来においては電子冷却器のセラ
ミック基板と筐体のセラミック端子部はとの接続にリー
ドが用いられ、このリードの両端をセラミック基板とセ
ラミック端子部に半田付けで接続しているが、半田付け
による接続を行うと長期的にはメタライズパターンが腐
食して行き、剥がれ等の原因になるため、信頼性に欠け
るという問題がある。
【0015】また、筐体のセラミック端子部とリードの
半田付けはLDやレンズに近い高さで行われるため、半
田に含有されているフラックスから発生するガスが、L
Dやレンズに付着して光出力が劣化するという問題もあ
った。
【0016】
【課題を解決するための手段】これらの問題を解決する
ため、本発明は、筐体内に、少なくとも光電変換器,レ
ンズ,及び前記光電変換素子が発生する熱を冷却する電
子冷却器を固定すると共に、この光電変換素子及び前記
電子冷却器を前記筐体内に設けられた端子部に電気的に
接続し、前記筐体の外部に前記光電変換素子と前記レン
ズを介して光学的に結合される光ファイバを固定した光
モジュールにおいて、前記電子冷却器に前記筐体の端子
部の高さにほぼ達する寸法の端子を設けて、この端子を
前記筐体の端子部にワイヤボンディングにより接続した
ことを特徴とする。
【0017】
【作用】このような構成を有する本発明は、電子冷却器
に筐体の端子部の高さにほぼ達する寸法の端子を設け
て、この端子を前記筐体の端子部にワイヤボンディング
により接続しているため、長期間の使用において、半田
付け接続した場合のようなメタライズパターンの腐食に
よる剥離等を生じることがなく、信頼性の向上を図るこ
とができる。
【0018】また、電子冷却器の端子は筐体のセラミッ
ク端子部にワイヤボンディングにより接続しているた
め、この接続部に近い高さにあるLDやレンズに汚れが
付着するようなこともないので、光出力が劣化を生じな
いものとなる。
【0019】
【実施例】以下に図面を参照して実施例を説明する。図
1は本発明による光モジュールの第1の実施例を示す側
断面図、図2は図1における電子冷却器の構造を示す平
面図、図3は同電子冷却器の側面図である。図において
1は光電変換素子としてのLD、2はヒートシンク、3
はLD用ヘッダ、4はモニタPD、5はPD用ヘッダ、
6はサーミスタ、7は金属板、8はレンズ、9はレンズ
ホルダ、10は電子冷却器、11はメタライズパター
ン、12と13はセラミック基板、14は半導体ペルチ
ェ素子、16は筐体、17は開口部、18はセラミック
端子部、19はカバー、20は光アイソレータ、21は
フェルール、22は光ファイバ、23はスリーブであ
り、これらは従来のものと同一の部品であるので、同一
の符号で示している。
【0020】24はFe−Ni−CoまたはCu等の導
電性の金属により棒状に形成した端子で、その長さは筐
体16内に固定されている電子冷却器10のセラミック
基板13上から筐体16のセラミック端子部18までの
高さに相当する寸法に形成され、表面がAuでメタライ
ズされている。本実施例は、この端子24の下面をセラ
ミック基板12のメタライズパターン11上に例えばA
gぺースト等による導電性接着剤で固定すると共に、端
子24の上面を筐体16のセラミック端子部18にワイ
ヤボンディングで接続したものであり、図中の25はそ
のワイヤである。
【0021】このような構成による本実施例の光モジュ
ールの光結合作用は従来のものと同様であるので、その
説明は省略するが、本実施例では電子冷却器10のセラ
ミック基板13のメタライズパターン11に金属製の端
子24の下面を導電性接着剤で固定すると共に、この端
子24の上面を筐体16のセラミック端子部18にワイ
ヤボンディングで接続しているため、長期間の使用にお
いて、半田付け接続した場合のようなメタライズパター
ンの腐食による剥離等を生じることがなく、信頼性の向
上を図ることができる。
【0022】また、本実施例における金属製の端子24
の上面は筐体16のセラミック端子部18にワイヤボン
ディングで接続されるため、その接続部に近い高さにあ
るLD1やレンズ9に汚れが付着するようなこともない
ので、光出力が劣化を生じないものとなる。図4は本発
明による光モジュールの第2の実施例の電子冷却器の構
造を示す平面図、図5は同電子冷却器の側面図である。
【0023】この実施例は、電子冷却器10のセラミッ
ク基板12にその一端から立ち上げた端子26を形成す
ると共に、この端子26にセラミック基板12上に設け
られるメタライズパターン11に接続するようにメタラ
イズ27を施したもので、端子26の長さは前記第2の
実施例の端子24と同様に設定され、筐体16のセラミ
ック端子部18との接続も同様にワイヤボンディングに
より行われている。
【0024】このようにした第2の実施例も第1の実施
例と同様に信頼性の向上を図ることができる、光出力の
劣化を防止することができる。尚、上述した実施例で
は、光電変換素子としてLD1つまり発行ダイオードを
用いたが、光電変換素子としてフォトダイオードをLD
1の位置に実装して光ファイバ22と光結合させる光モ
ジュールに適用することも可能であり、その場合はモニ
タPD4及びPD用ヘッダ5は不要となる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、筐体内
に、少なくとも光電変換器,レンズ,及び前記光電変換
素子が発生する熱を冷却する電子冷却器を固定すると共
に、この光電変換素子及び前記電子冷却器を前記筐体内
に設けられた端子部に電気的に接続し、前記筐体の外部
に前記光電変換素子と前記レンズを介して光学的に結合
される光ファイバを固定した光モジュールにおいて、前
記電子冷却器に前記筐体の端子部の高さにほぼ達する寸
法の端子を設けて、この端子を前記筐体の端子部にワイ
ヤボンディングにより接続しているため、長期間の使用
において、半田付け接続した場合のようなメタライズパ
ターンの腐食による剥離等を生じることがなく、信頼性
の向上を図ることができるという効果が得られる。
【0026】また、電子冷却器の端子は筐体のセラミッ
ク端子部にワイヤボンディングにより接続しているた
め、この接続部に近い高さにあるLDやレンズに汚れが
付着するようなこともないので、光出力が劣化を生じな
いという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光モジュールの第1の実施例を示
す側断面図である。
【図2】第1の実施例における電子冷却器の構造を示す
平面図である。
【図3】同第1の実施例における電子冷却器の側面図で
ある。
【図4】本発明による光モジュールの第2の実施例の電
子冷却器の構造を示す平面図である。
【図5】同第2の実施例の電子冷却器の側面図である。
【図6】従来例を示す側断面図である。
【図7】図6における電子冷却器の構造を示す平面図で
ある。
【図8】図6における同電子冷却器の側面図である。
【符号の説明】
1 LD 2 ヒートシンク 3 LD用ヘッダ 6 サーミスタ 7 金属板 8 レンズ 9 レンズホルダ 10 電子冷却器 11 メタライズパターン 12,13 セラミック基板 14 半導体ペルチェ素子 16 筐体 18 セラミック端子部 20 光アイソレータ 22 光ファイバ 24 端子 25 ボンディングワイヤ 26 端子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筐体内に、少なくとも光電変換器,レン
    ズ,及び前記光電変換素子が発生する熱を冷却する電子
    冷却器を固定すると共に、この光電変換素子及び前記電
    子冷却器を前記筐体内に設けられた端子部に電気的に接
    続し、前記筐体の外部に前記光電変換素子と前記レンズ
    を介して光学的に結合される光ファイバを固定した光モ
    ジュールにおいて、 前記電子冷却器に前記筐体の端子部の高さにほぼ達する
    寸法の端子を設けて、この端子を前記筐体の端子部にワ
    イヤボンディングにより接続したことを特徴とする光モ
    ジュール。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の光モジュールにおいて、 電子冷却器は2枚のメタライズパターンを有する一対の
    セラミック基板と、この両セラミック基板間に挟まれた
    半導体ペルチェ素子からなり、その一方のセラミック基
    板のメタライズパターン上に、表面にメタライズを施し
    た導電性金属からなる端子を導電性接着剤により固定し
    たことを特徴とする光モジュール。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の光モジュールにおいて、 電子冷却器は2枚のメタライズパターンを有する一対の
    セラミック基板と、この両セラミック基板間に挟まれた
    半導体ペルチェ素子からなり、その一方のセラミック基
    板の一端を起立させて端子を形成し、その表面にメタラ
    イズを施したことを特徴とする光モジュール。
JP17061995A 1995-07-06 1995-07-06 光モジュール Pending JPH0921929A (ja)

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JP17061995A JPH0921929A (ja) 1995-07-06 1995-07-06 光モジュール

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JP (1) JPH0921929A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100387035B1 (ko) * 2001-01-30 2003-06-12 삼성전자주식회사 일체형 열전달모듈을 이용한 광소자 모듈
US6813102B2 (en) 2002-04-08 2004-11-02 Opnext Japan, Inc. Optical module with a monitor photo diode

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KR100387035B1 (ko) * 2001-01-30 2003-06-12 삼성전자주식회사 일체형 열전달모듈을 이용한 광소자 모듈
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