JPH1062659A - Optical element module - Google Patents
Optical element moduleInfo
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- JPH1062659A JPH1062659A JP8290443A JP29044396A JPH1062659A JP H1062659 A JPH1062659 A JP H1062659A JP 8290443 A JP8290443 A JP 8290443A JP 29044396 A JP29044396 A JP 29044396A JP H1062659 A JPH1062659 A JP H1062659A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用半導体レ
ーザモジュール、半導体増幅器モジュール、外部変調器
モジュール、受信モジュール等の光素子モジュールに関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical element module such as a semiconductor laser module for optical communication, a semiconductor amplifier module, an external modulator module and a receiving module.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種の半導体レーザモジュール等の設
置環境、即ちレーザモジュールのケースの外部雰囲気
は、各種電子部品のジュール熱等の発生により６０〜７
０℃の温度に達する。高速光ファイバ通信の光源として
このレーザモジュールに広く用いられているレーザダイ
オードはその雰囲気温度が変化すると波長が変化するな
どの光特性が変わるため、レーザダイオードを搭載する
チップキャリアとモジュールケースとは熱的に遮断され
ている。この熱的な遮断とレーザダイオードの温度を一
定にするために従来より温度制御用サーモモジュールが
用いられている。2. Description of the Related Art The installation environment of this type of semiconductor laser module or the like, that is, the external atmosphere of the case of the laser module is 60 to 7 due to the generation of Joule heat of various electronic components.
A temperature of 0 ° C. is reached. The laser diode, which is widely used as a light source for high-speed optical fiber communication in this laser module, changes its optical characteristics such as its wavelength when the ambient temperature changes.Therefore, the chip carrier on which the laser diode is mounted and the module case heat up. Is shut off. Conventionally, a thermocontrol module for temperature control has been used in order to keep the thermal cutoff and the temperature of the laser diode constant.
【０００３】即ち、従来の半導体レーザモジュールは、
図７に示すように、箱型のケース１とケース１を覆うカ
バー２からなる気密パッケージ３を有し、パッケージ３
の内部には乾燥窒素ガスが充填される。ケース１の底壁
１ａの内面にはペルチェ素子からなる温度制御用サーモ
モジュール４の絶縁性基板４ａがＡｌ層又はＣｕ層５ｂ
を介してはんだ５ａにより固着される。サーモモジュー
ル４はＡｌ2Ｏ3又はＡｌＮからなる相対向する一対の絶
縁性基板４ａ，４ｂのそれぞれの対向面に複数の電極４
ｃ，４ｄが形成され、これらの電極４ｃ，４ｄにより複
数のＮ型半導体化合物素子４ｅと複数のＰ型半導体化合
物素子４ｆとがＮ，Ｐ，Ｎ，Ｐの順に電気的に直列に接
続され、更に端部のＮ型半導体化合物及びＰ型半導体化
合物素子を接合した電極４ｃ又は４ｄにそれぞれ図示し
ないリード線を接続して構成される。このサーモモジュ
ール４の上面にはチップキャリア６がＡｌ層又はＣｕ層
６ａを介してはんだ６ｂにより固着される。このチップ
キャリア６の上面にはレーザダイオード７が設けられ、
レーザダイオード７の近傍にはボールレンズホルダ８で
保持されたボールレンズ９が設けられる。ケース１の一
方の側壁１ｂにはガラス板１０、ロッドレンズ１１及び
光ファイバ１２が設けられる、ロッドレンズ１１はロッ
ドレンズホルダ１３に保持され、光ファイバ１２は光フ
ァイバホルダ１４に保持される。ケース１の外底面には
放熱用フィン１５がシリコーングリースのような熱伝導
性グリース１６で接着される。That is, the conventional semiconductor laser module is
As shown in FIG. 7, an airtight package 3 including a box-shaped case 1 and a cover 2 covering the case 1 is provided.
Is filled with dry nitrogen gas. On the inner surface of the bottom wall 1a of the case 1, an insulating substrate 4a of the temperature control thermomodule 4 composed of a Peltier element is formed of an Al layer or a Cu layer 5b.
And is fixed by the solder 5a. The thermo module 4 includes a plurality of electrodes 4 on each of opposing surfaces of a pair of opposing insulating substrates 4a and 4b made of Al 2 O 3 or AlN.
c, 4d are formed, and the plurality of N-type semiconductor compound elements 4e and the plurality of P-type semiconductor compound elements 4f are electrically connected in series in the order of N, P, N, P by these electrodes 4c, 4d. Further, a lead wire (not shown) is connected to the electrode 4c or 4d to which the N-type semiconductor compound and the P-type semiconductor compound element at the end are joined. A chip carrier 6 is fixed to the upper surface of the thermo module 4 with a solder 6b via an Al layer or a Cu layer 6a. A laser diode 7 is provided on the upper surface of the chip carrier 6,
A ball lens 9 held by a ball lens holder 8 is provided near the laser diode 7. A glass plate 10, a rod lens 11, and an optical fiber 12 are provided on one side wall 1b of the case 1. The rod lens 11 is held by a rod lens holder 13, and the optical fiber 12 is held by an optical fiber holder 14. A heat dissipating fin 15 is bonded to the outer bottom surface of the case 1 with a heat conductive grease 16 such as silicone grease.
【０００４】また従来の別の半導体レーザモジュール
は、図８に示すように、ケース１のガラス板１０を設け
た側壁１ｂに対向する別の側壁１ｃの内面に温度制御用
サーモモジュール４がＡｌ層又はＣｕ層５ｂを介しては
んだ５ａにより固着される。図８において、図７と同一
符号は同一構成部品を示す。図７及び図８に示した半導
体レーザモジュールでは、ケース１はガラス板１０やサ
ーモモジュール４の絶縁性セラミック基板の熱膨張率と
大差のない熱膨張率を有する、フェルニコ系のFe54%,Ni
29%,Co17%の合金（商品名：コバール(Kovar)）又はFe58
%,Ni42%の合金（商品名：42アロイ）などで構成され、
サーモモジュール４はこのケース１内面にはんだ付けさ
れる。As another conventional semiconductor laser module, as shown in FIG. 8, a thermocontrol module 4 for temperature control is provided on the inner surface of another side wall 1c opposite to the side wall 1b on which the glass plate 10 of the case 1 is provided. Alternatively, it is fixed by the solder 5a via the Cu layer 5b. 8, the same reference numerals as those in FIG. 7 denote the same components. In the semiconductor laser module shown in FIGS. 7 and 8, the case 1 has a thermal expansion coefficient that is not much different from the thermal expansion coefficients of the glass plate 10 and the insulating ceramic substrate of the thermomodule 4.
29%, Co17% alloy (trade name: Kovar) or Fe58
%, Ni42% alloy (trade name: 42 alloy), etc.
The thermo module 4 is soldered to the inner surface of the case 1.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記半導体レ
ーザモジュールに代表される光素子モジュールでは、図
７及び図８に示すようにサーモモジュール４とフィン１
５との間にＡｌ層又はＣｕ層５ｂとはんだ層５ａとケー
ス１の底壁１ａ又は側壁１ｃと熱伝導性グリース１６と
が介在するため、第一に熱抵抗が比較的高くサーモモジ
ュールによる光素子モジュールの冷却効率が十分に高く
なく、サーモモジュールを構成する半導体化合物素子の
数を多くしなければならなかった。また第二に光素子モ
ジュールの設置時と使用時の外部雰囲気温度の変化に起
因してサーモモジュール４とフィン１５との間の各種部
材の熱膨張又は熱収縮を無視できず、図７又は図８の符
号ｘ方向にサーモモジュール４、チップキャリア６及び
レーザダイオード７が変位し易い。図７に示す光素子モ
ジュールの場合には、レーザダイオード７の高さが変位
し、その光線ｚがｙ方向にずれて、ロッドレンズ１１の
光軸と精度良く一致しない恐れを生じる。また図８に示
す光素子モジュールの場合には、レーザダイオード７と
ロッドレンズ１１との距離が変化し、レーザ光の焦点や
位相がずれる恐れを生じる。However, in an optical element module typified by the above-mentioned semiconductor laser module, as shown in FIGS.
Since the Al layer or Cu layer 5b, the solder layer 5a, the bottom wall 1a or the side wall 1c of the case 1, and the thermal conductive grease 16 are interposed between them, first, the heat resistance is relatively high, and the light from the thermo module is high. The cooling efficiency of the element module was not sufficiently high, and the number of semiconductor compound elements constituting the thermo module had to be increased. Second, thermal expansion or thermal contraction of various members between the thermo module 4 and the fins 15 cannot be neglected due to a change in the external atmosphere temperature when the optical element module is installed and when it is used. The thermo module 4, the chip carrier 6, and the laser diode 7 are easily displaced in the direction x of the reference numeral 8. In the case of the optical element module shown in FIG. 7, the height of the laser diode 7 is displaced, and the light beam z is displaced in the y direction, so that the optical axis of the rod lens 11 may not be accurately aligned. In the case of the optical element module shown in FIG. 8, the distance between the laser diode 7 and the rod lens 11 changes, and the focus and phase of the laser light may be shifted.
【０００６】本発明の目的は、サーモモジュールによる
冷却効率が高く、サーモモジュールを構成する半導体化
合物素子の数を減少してコンパクト化し得る光素子モジ
ュールを提供することにある。本発明の別の目的は、光
素子モジュールの設置時と使用時の外部雰囲気温度の変
化に起因したレーザダイオードからのレーザ光のレンズ
に対するずれを低減し得る光素子モジュールを提供する
ことにある。本発明の更に別の目的は、ケースの加工及
びサーモモジュールの組込みが簡単になり加工コストを
低減し得る光素子モジュールを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical element module which has a high cooling efficiency by a thermo module and can be made compact by reducing the number of semiconductor compound elements constituting the thermo module. Another object of the present invention is to provide an optical element module capable of reducing a shift of laser light from a laser diode to a lens due to a change in an external atmosphere temperature when the optical element module is installed and used. Still another object of the present invention is to provide an optical element module in which processing of a case and incorporation of a thermo module can be simplified and processing cost can be reduced.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１〜３及び図５に示すように、相対向する第１及び第
２絶縁性基板２４ａ，２４ｂのそれぞれの対向面に複数
の電極２４ｃ，２４ｄが形成され、これらの電極２４
ｃ，２４ｄにより複数のＮ型半導体化合物素子２４ｅと
複数のＰ型半導体化合物素子２４ｆとがＮ，Ｐ，Ｎ，Ｐ
の順に電気的に直列に接続され複数の電極２４ｃ，２４
ｄのうち一端の電極２４ｃ1及び他端の電極２４ｃ2にそ
れぞれリード線２４ｉ，２４ｊを有するサーモモジュー
ル２４にチップキャリア２６を介してレーザダイオード
２７が搭載され、このサーモモジュール２４とチップキ
ャリア２６とレーザダイオード２７がケース２１に収容
された光素子モジュールの改良である。その特徴ある構
成は、第１又は第２絶縁性基板のいずれかの基板２４ａ
をケース２１の一部とし、かつケース２１の一部とした
絶縁性基板２４ａがその内面周囲に形成されたＡｌ層又
はＣｕ層２４ｇを介してケース２１の残部と接着された
ところにある。The invention according to claim 1 is
As shown in FIGS. 1 to 3 and FIG. 5, a plurality of electrodes 24c and 24d are formed on opposing surfaces of first and second insulating substrates 24a and 24b facing each other.
The plurality of N-type semiconductor compound elements 24e and the plurality of P-type semiconductor compound elements 24f are N, P, N, P
And a plurality of electrodes 24c, 24
A laser diode 27 is mounted via a chip carrier 26 on a thermo module 24 having lead wires 24i and 24j on one electrode 24c 1 and one electrode 24c 2 on the other end of the thermo module 24 and the chip carrier 26, respectively. This is an improvement of the optical element module in which the laser diode 27 is housed in the case 21. Its characteristic configuration is that the substrate 24a of either the first or second insulating substrate
Is a part of the case 21, and an insulating substrate 24a that is a part of the case 21 is bonded to the rest of the case 21 via an Al layer or a Cu layer 24g formed around the inner surface thereof.
【０００８】請求項１に係る光素子モジュールでは、サ
ーモモジュールの絶縁性基板をケースの一部とするの
で、サーモモジュールによる冷却効率が高く、サーモモ
ジュールを構成する半導体化合物素子の数を減少して消
費電力を減少できるとともに、光素子モジュールをコン
パクトにすることにより、光ファイバの伝送する高周波
に起因した共振を低減することができる。また、絶縁性
基板２４ａをＡｌ層又はＣｕ層２４ｇを介してケース２
１の残部と接着するので、光素子モジュールの設置時と
使用時の外部雰囲気温度が変化しても、Ａｌ層又はＣｕ
層が介在し、この層の熱膨張又は熱収縮によって、ケー
スに固着したレンズも同一方向に同程度変位するため、
このレンズに対するレーザダイオードからのレーザ光の
ずれを低減することができる。In the optical element module according to the first aspect, since the insulating substrate of the thermo module is part of the case, the cooling efficiency of the thermo module is high, and the number of semiconductor compound elements constituting the thermo module is reduced. The power consumption can be reduced, and the compactness of the optical element module can reduce the resonance caused by the high frequency transmitted by the optical fiber. Further, the insulating substrate 24a is connected to the case 2 via an Al layer or a Cu layer 24g.
1, the Al layer or the Cu layer even when the external ambient temperature changes during installation and use of the optical element module.
Since the layer is interposed and the lens fixed to the case is displaced by the same degree in the same direction due to the thermal expansion or contraction of this layer,
The displacement of the laser light from the laser diode with respect to this lens can be reduced.
【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、サーモモジュール２４の一端の電極２４ｃ
1に接続する第１端子電極２４ｈと他端の電極２４ｃ2に
接続する第２端子電極２４ｋがケース２１の一部とした
絶縁性基板２４ａの内面のサーモモジュール２４の複数
の電極２４ｃが形成されていない部分に形成され、第１
及び第２端子電極２４ｈ，２４ｋにそれぞれリード線２
４ｉ，２４ｊが接続された光素子モジュールである。請
求項２に係る光素子モジュールでは、第１及び第２端子
電極２４ｈ，２４ｋを絶縁性基板２４ａの内面の複数の
電極２４ｃが形成されていない部分に形成することによ
り、従来リード線を接続するために使用されていた端部
の半導体化合物を接合した電極部分にも新たに半導体化
合物素子を接合することができる。これにより冷却性能
の高いサーモモジュール２４が得られる。また、第１及
び第２端子電極２４ｈ，２４ｋの面積を拡大して形成す
ることによりリード線２４ｉ，２４ｊを接続する作業の
作業性が向上する。The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the electrode 24c at one end of the thermo module 24 is provided.
A plurality of electrodes 24c of the thermo module 24 are formed on an inner surface of an insulating substrate 24a in which a first terminal electrode 24h connected to 1 and a second terminal electrode 24k connected to the other end electrode 24c 2 are part of the case 21. Not formed in the part, the first
Lead wires 2 to the second terminal electrodes 24h and 24k, respectively.
4i and 24j are connected optical element modules. In the optical element module according to the second aspect, the first and second terminal electrodes 24h and 24k are formed on a portion of the inner surface of the insulating substrate 24a where the plurality of electrodes 24c are not formed, thereby connecting a conventional lead wire. The semiconductor compound element can be newly joined also to the electrode portion where the semiconductor compound at the end used for this purpose is joined. Thereby, a thermo module 24 having high cooling performance is obtained. Further, by forming the first and second terminal electrodes 24h and 24k with an enlarged area, the workability of the work of connecting the lead wires 24i and 24j is improved.
【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１又は２に
係る発明であって、サーモモジュール２４の複数の電極
２４ｃ，２４ｄ及び第１及び第２端子電極２４ｈ，２４
ｋがＡｌ又はＣｕ２４ｇからなる光素子モジュールであ
る。請求項３に係る光素子モジュールでは、複数の電極
２４ｃ，２４ｄ及び第１及び第２端子電極２４ｈ，２４
ｋをＡｌ又はＣｕ２４ｇから構成することにより、絶縁
性基板２４ａの内面周囲に形成されるＡｌ層又はＣｕ層
２４ｇとともにこれらの複数の電極２４ｃ，２４ｄ及び
第１及び第２端子電極２４ｈ，２４ｋを同時に形成する
ことができ、サーモモジュール２４の製作が容易にな
る。The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the plurality of electrodes 24c, 24d of the thermo module 24 and the first and second terminal electrodes 24h, 24h.
k is an optical element module made of Al or Cu 24 g. In the optical element module according to claim 3, the plurality of electrodes 24c and 24d and the first and second terminal electrodes 24h and 24d are provided.
By forming k from Al or Cu 24g, the plurality of electrodes 24c and 24d and the first and second terminal electrodes 24h and 24k are simultaneously formed with the Al layer or Cu layer 24g formed around the inner surface of the insulating substrate 24a. And the fabrication of the thermomodule 24 is facilitated.
【００１１】請求項４に係る発明は、請求項１ないし３
のいずれかに係る発明であって、ケース２１の一部とし
た絶縁性基板２４ａの面積に対する絶縁性基板２４ａの
内面に形成された複数の電極２４ｃと第１及び第２端子
電極２４ｈ，２４ｋのそれぞれの面積の総和が６０％以
上である光素子モジュールである。請求項４に係る光素
子モジュールでは、複数の電極２４ｃと第１及び第２端
子電極２４ｈ，２４ｋのそれぞれの面積の総和を絶縁性
基板２４ａの面積に対し６０％以上にすることにより絶
縁性基板２４ａの裏面に放熱用フィンを接合する場合の
そり防止になる。この場合複数の電極２４ｃと第１及び
第２端子電極２４ｈ，２４ｋのそれぞれの面積の総和が
７０％以上であることが更に好ましい。この面積の総和
が６０％未満であると、第一に絶縁性基板２４ａの裏面
に放熱用フィンを接合する場合にそりに起因してその接
合性を低下させるおそれがあり、第二にロッドレンズに
対するレーザダイオードの位置精度が低下する恐れがあ
る。The invention according to claim 4 is the invention according to claims 1 to 3
And the plurality of electrodes 24c formed on the inner surface of the insulating substrate 24a and the first and second terminal electrodes 24h and 24k with respect to the area of the insulating substrate 24a as a part of the case 21. An optical element module in which the sum of the respective areas is 60% or more. In the optical element module according to the fourth aspect, the sum of the areas of the plurality of electrodes 24c and the first and second terminal electrodes 24h and 24k is 60% or more of the area of the insulating substrate 24a. This prevents warpage when a heat radiating fin is joined to the back surface of 24a. In this case, it is more preferable that the sum of the areas of the plurality of electrodes 24c and the first and second terminal electrodes 24h and 24k is 70% or more. If the total area is less than 60%, firstly, when joining the heat dissipation fins to the back surface of the insulating substrate 24a, the joining properties may be reduced due to the warp, and secondly, the rod lens The position accuracy of the laser diode with respect to
【００１２】請求項５に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、図４に示すように、ケース２１の一部とな
らない絶縁性基板２４ｂの外面にサーモモジュール２４
の一端の電極２４ｄ1及び他端の電極にそれぞれ対応す
るように第１及び第２リード電極２４ｍが形成され、一
端の電極２４ｄ1と第１リード電極２４ｍとを接続する
第１スルーホール４ｎと他端の電極と第２リード電極と
を接続する第２スルーホールが絶縁性基板２４ｂにそれ
ぞれ形成され、第１及び第２リード電極２４ｍにそれぞ
れリード線が接続された光素子モジュールである。請求
項５に係る光素子モジュールでは、サーモモジュール２
４のリード線をその外部から接続することが可能にな
り、サーモモジュール２４を製作する上での作業性を向
上することができる。The invention according to claim 5 is the invention according to claim 1, wherein, as shown in FIG. 4, a thermo module 24 is provided on an outer surface of an insulating substrate 24b which is not a part of the case 21.
The first and second lead electrodes 24m are formed so as to correspond to the electrode 24d1 at one end and the electrode at the other end, respectively, and a first through hole 4n connecting the electrode 24d1 at one end and the first lead electrode 24m is formed. This is an optical element module in which second through holes for connecting the electrode at the other end and the second lead electrode are formed in the insulating substrate 24b, and lead wires are respectively connected to the first and second lead electrodes 24m. In the optical element module according to claim 5, the thermo module 2
4 can be connected from the outside, and workability in manufacturing the thermomodule 24 can be improved.
【００１３】請求項６に係る発明は、請求項５に係る発
明であって、ダミー電極２４ｐがケース２１の一部とし
た絶縁性基板２４ａの内面のサーモモジュール２４の複
数の電極２４ｃが形成されていない部分に形成された光
素子モジュールである。請求項６に係る光素子モジュー
ルでは、ダミー電極２４ｐを絶縁性基板２４ａの内面の
複数の電極２４ｃが形成されていない部分に形成するこ
とにより、絶縁性基板２４ａの裏面に放熱用フィンを接
合する場合のそり防止になる。この場合複数の電極２４
ｃとダミー電極２４ｐのそれぞれの面積の総和は７０％
以上であることが好ましい。The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein the plurality of electrodes 24c of the thermo module 24 are formed on the inner surface of the insulating substrate 24a in which the dummy electrode 24p is a part of the case 21. This is an optical element module formed in a portion that is not provided. In the optical element module according to the sixth aspect, the radiating fins are joined to the back surface of the insulating substrate 24a by forming the dummy electrodes 24p on the inner surface of the insulating substrate 24a where the plurality of electrodes 24c are not formed. In case of warpage prevention. In this case, a plurality of electrodes 24
The sum of the respective areas of c and the dummy electrode 24p is 70%
It is preferable that it is above.
【００１４】請求項７に係る発明は、請求項１ないし６
のいずれかに係る発明であって、第１及び第２絶縁性基
板２４ａ，２４ｂがＡｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4又はＳ
ｉＣを主成分とする基板である光素子モジュールであ
る。請求項７に係る光素子モジュールでは、ケースの一
部となるサーモモジュールの絶縁性基板に機械的強度の
高いＡｌ2Ｏ3又は機械的強度及び熱伝導率の高いＡｌ
Ｎ、Ｓｉ3Ｎ4又はＳｉＣを用いることにより、機械的強
度を損なわずに、サーモモジュールの冷却性能を高める
ことができる。請求項８に係る発明は、請求項１ないし
７のいずれかに係る発明であって、ケース２１の一部と
した絶縁性基板２４ａの外面に放熱用フィン３５が直接
接合された光素子モジュールである。請求項８に係る光
素子モジュールでは、サーモモジュールの絶縁性基板に
直接放熱用フィンを接合するため、更に冷却性能を向上
することができる。The invention according to claim 7 is the invention according to claims 1 to 6
The first and second insulating substrates 24a and 24b are made of Al 2 O 3 , AlN, Si 3 N 4 or S
This is an optical element module which is a substrate mainly composed of iC. In the optical element module according to the seventh aspect, Al 2 O 3 having high mechanical strength or Al having high mechanical strength and thermal conductivity is provided on the insulating substrate of the thermo module which is a part of the case.
By using N, Si 3 N 4, or SiC, the cooling performance of the thermomodule can be improved without impairing the mechanical strength. The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the heat radiation fin 35 is directly joined to the outer surface of the insulating substrate 24a as a part of the case 21. is there. In the optical element module according to the eighth aspect, since the radiation fins are directly joined to the insulating substrate of the thermo module, the cooling performance can be further improved.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳しく説明する。図１〜図３に第１の実施の形
態を示す。図１に示される部品の中で図７に対応する部
品に対しては、図７に示した符号に２０を加えている。
この実施の形態では、従来の図７に示した光素子モジュ
ールに対応して、ケース２１の底壁にサーモモジュール
２４が設けられる。このケース２１の底壁はＡｌ2Ｏ3、
ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4又はＳｉＣを主成分とする絶縁性基板
２４ａにより構成され、ケース２１の側壁２１ｂ，２１
ｃはフェルニコ系のFe54%,Ni29%,Co17%の合金（商品
名：コバール(Kovar)）又はFe58%,Ni42%の合金（商品
名：42アロイ）などで構成される。即ち、ペルチェ素子
からなるサーモモジュール２４は下部にケース２１の底
壁を兼ねる絶縁性基板２４ａを有し、上部に絶縁性基板
２４ｂを有する。この絶縁性基板２４ｂは基板２４ａと
同じＡｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4又はＳｉＣを主成分と
する基板である。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. 1 to 3 show a first embodiment. For components corresponding to FIG. 7 among the components shown in FIG. 1, 20 is added to the reference numerals shown in FIG.
In this embodiment, a thermo module 24 is provided on the bottom wall of the case 21 corresponding to the conventional optical element module shown in FIG. The bottom wall of this case 21 is Al 2 O 3 ,
It is composed of an insulating substrate 24a mainly composed of AlN, Si 3 N 4 or SiC.
c is a fernico-based alloy of 54% Fe, 29% Ni, 17% Co (trade name: Kovar) or an alloy of 58% Fe, 42% Ni (trade name: 42 alloy). That is, the thermo module 24 composed of a Peltier element has an insulating substrate 24a also serving as a bottom wall of the case 21 in a lower portion, and an insulating substrate 24b in an upper portion. This insulating substrate 24b is a substrate mainly composed of Al 2 O 3 , AlN, Si 3 N 4 or SiC as the substrate 24a.
【００１６】図３に詳しく示すように、絶縁性基板２４
ａ及び２４ｂはそれぞれ四角形の板材である。絶縁性基
板２４ａの上面の全周囲にはＮｉめっきされたＡｌ層又
はＣｕ層２４ｇが設けられ、このＡｌ層又はＣｕ層に囲
まれた上面にはサーモモジュール２４のＮｉめっきされ
た複数の下部電極２４ｃが設けられる。また、Ａｌ層又
はＣｕ層に囲まれた絶縁性基板２４ａの上面であって複
数の下部電極２４ｃが形成されていない部分にはサーモ
モジュール２４の一端の電極２４ｃ1に接続する第１端
子電極２４ｈと他端の電極２４ｃ2に接続する第２端子
電極２４ｋが互いに対向して複数下部電極２４ｃを包囲
するように形成され、複数の下部電極２４ｃと第１及び
第２端子電極２４ｈ，２４ｋのそれぞれの面積の総和が
絶縁性基板２４ａの面積に対して６０％以上を占めるよ
うに形成される。一方、絶縁性基板２４ｂの下面にはサ
ーモモジュール２４のＮｉめっきされた複数の上部電極
２４ｄが設けられる。As shown in detail in FIG.
a and 24b are square plate materials, respectively. An Ni-plated Al layer or Cu layer 24g is provided all around the upper surface of the insulating substrate 24a. A plurality of Ni-plated lower electrodes of the thermomodule 24 are provided on the upper surface surrounded by the Al layer or Cu layer. 24c are provided. The first terminal electrode 24h connected to the electrode 24c1 at one end of the thermo module 24 is provided on the upper surface of the insulating substrate 24a surrounded by the Al layer or the Cu layer where the plurality of lower electrodes 24c are not formed. and with the second opposing terminal electrodes 24k each other to be connected to the electrode 24c 2 of the other end is formed so as to surround the plurality lower electrodes 24c, a plurality of lower electrodes 24c and the first and second terminal electrodes 24h, each 24k Is formed so that the total area thereof occupies 60% or more of the area of the insulating substrate 24a. On the other hand, a plurality of Ni-plated upper electrodes 24d of the thermo module 24 are provided on the lower surface of the insulating substrate 24b.
【００１７】Ａｌ層又はＣｕ層２４ｇ、下部電極２４
ｃ、第１及び第２端子電極２４ｈ，２４ｋは、絶縁性基
板２４ａの上面全体にＡｌ薄膜又はＣｕ薄膜をＡｌ−Ｓ
ｉ，Ｃｕ−Ｓｉ又はＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉなどのろう材（図
示せず）を介して熱圧着し、Ａｌ層又はＣｕ層及び下部
電極に相当する部分をマスキングし、エッチング処理し
た後、Ｎｉめっき処理を行ってそれぞれ形成される。光
素子モジュールがＡｌ製の放熱用フィン３５を装備する
場合には、この基板２４ａの上面全体にＡｌ薄膜を接着
するとき又は接着後に、基板２４ａの下面にＡｌ−Ｓｉ
のろう材を（図示せず）介してフィン３５を配置し、こ
のフィン３５をＡｌ薄膜と同時に熱圧着するか、或いは
Ａｌ薄膜を熱圧着してＡｌ層２４ｇ及び下部電極２４ｃ
を形成した後にフィン３５を熱圧着してフィン３５を基
板２４ａに直接接合する。Ｃｕ薄膜を基板２４ａの上面
全体に熱圧着してＣｕ層２４ｇ、下部電極２４ｃ、第１
及び第２端子電極２４ｈ，２４ｋを形成するときには、
Ｃｕ薄膜をＡｌ−Ｓｉ、Ｃｕ−Ｓｉ又はＡｇ−Ｃｕ−Ｔ
ｉを介してろう付けした後、放熱用フィンを同様に熱圧
着する。この熱圧着の前又は後でエッチング処理とＮｉ
めっき処理を行う。また上部電極２４ｄは、絶縁性基板
２４ｂの下面全体にＡｌ薄膜又はＣｕ薄膜をＡｌ−Ｓ
ｉ，又はＣｕ−Ｓｉ又はＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉなどのろう材
を介して熱圧着し、上部電極に相当する部分をマスキン
グし、エッチング処理した後、Ｎｉめっき処理を行って
形成される。Al layer or Cu layer 24g, lower electrode 24
c, the first and second terminal electrodes 24h and 24k are formed by forming an Al thin film or Cu thin film on the entire upper surface of the insulating substrate 24a by Al-S
thermocompression bonding via a brazing material (not shown) such as i, Cu-Si or Ag-Cu-Ti, masking the portion corresponding to the Al layer or Cu layer and the lower electrode, etching, and then Ni plating Each is formed by performing processing. In the case where the optical element module is provided with the heat dissipating fins 35 made of Al, when the Al thin film is bonded to the entire upper surface of the substrate 24a or after the bonding, the Al-Si
Fins 35 are arranged via a brazing material (not shown), and the fins 35 are thermocompression-bonded simultaneously with the Al thin film, or the Al thin film is thermocompression-bonded to the Al layer 24g and the lower electrode 24c.
Is formed, the fins 35 are thermocompressed, and the fins 35 are directly joined to the substrate 24a. A Cu thin film is thermocompression-bonded to the entire upper surface of the substrate 24a, and the Cu layer 24g, the lower electrode 24c, the first
And when forming the second terminal electrodes 24h and 24k,
Cu thin film is made of Al-Si, Cu-Si or Ag-Cu-T
After brazing through i, the heat dissipating fins are similarly thermocompression bonded. Before or after this thermocompression bonding, etching treatment and Ni
Perform plating. The upper electrode 24d is formed by forming an Al thin film or a Cu thin film on the entire lower surface of the insulating substrate 24b by Al-S
It is formed by performing thermocompression bonding via a brazing material such as i or Cu-Si or Ag-Cu-Ti, masking a portion corresponding to the upper electrode, etching, and then performing Ni plating.
【００１８】図２に示すように、サーモモジュール２４
は複数のＮ型半導体化合物素子２４ｅとＰ型半導体化合
物素子２４ｆとをＮ，Ｐ，Ｎ，Ｐの順に電気的に直列に
接続するように図３に示した下部電極２４ｃと上部電極
２４ｄにはんだ付けし、第１及び第２端子電極２４ｈ，
２４ｋにそれぞれリード線２４ｉ及び２４ｊを接続して
構成される。このＮ側端子であるＮ型半導体化合物素子
２４ｅに直流電源のプラス、Ｐ側端子であるＰ型半導体
化合物素子にマイナスの電圧ＶMを印加すると、電流Ｉ
が各素子のＮ型からＰ型に流れ、上部の各電極２４ｄで
吸収された熱量は各素子を通って下方に並列に輸送され
る。その結果、モジュール２４の上面で総熱量Ｑcが吸
収され、この熱が下部の電極面で総供給電力ＰMに相当
する熱量と合算され、総発熱量Ｑhとなってモジュール
２４の下面に放出されるようになっている。As shown in FIG.
Are soldered to the lower electrode 24c and the upper electrode 24d shown in FIG. 3 so that a plurality of N-type semiconductor compound elements 24e and P-type semiconductor compound elements 24f are electrically connected in series in the order of N, P, N, and P. And the first and second terminal electrodes 24h,
24k are connected to lead wires 24i and 24j, respectively. Positive DC power supply to the N-type semiconductor compound element 24e is this N side terminal, when a negative voltage is applied to V M to the P-type semiconductor compound element which is a P-side terminal, current I
Flows from the N-type to the P-type of each element, and the amount of heat absorbed by each upper electrode 24d is transported downward in parallel through each element. As a result, the total amount of heat Q c on the upper surface of the module 24 is absorbed, the heat is summed with the amount of heat corresponding to the total supply power P M at the electrode surface of the lower, the lower surface of the module 24 becomes gross calorific value Q h It is to be released.
【００１９】サーモモジュール２４の上部の絶縁性基板
２４ｂの上面には、レーザダイオード２７の温度を一定
にするためのＡｌＮ，Ｃｕ，Ｃｕ／Ｗ等からなるチップ
キャリア２６がＡｌ層又はＣｕ層２６ａを介してはんだ
２６ｂにより固着される。このチップキャリア２６の上
面にはレーザダイオード２７が設けられ、レーザダイオ
ード２７の近傍にはボールレンズホルダ２８で保持され
たボールレンズ２９が設けられる。サーモモジュール２
４の下部の絶縁性基板２４ａの周囲のＮｉめっきされた
Ａｌ層又はＣｕ層２４ｇ上には側壁のみからなる四角筒
状のケース２１の下端がはんだ付けにより固着される。
ケース２１の一方の側壁２１ｂにはガラス板３０、ロッ
ドレンズ３１及び光ファイバ３２が設けられる、ロッド
レンズ３１はロッドレンズホルダ３３に保持され、光フ
ァイバ３２は光ファイバホルダ３４に保持される。ケー
ス２１の上端はカバー２２で覆われ、気密パッケージ２
３を構成する。このパッケージ２３の内部には乾燥窒素
ガスが充填される。A chip carrier 26 made of AlN, Cu, Cu / W or the like for keeping the temperature of the laser diode 27 constant is formed on the upper surface of the insulating substrate 24b on the upper part of the thermo module 24 by forming an Al layer or a Cu layer 26a. And is fixed by solder 26b. A laser diode 27 is provided on the upper surface of the chip carrier 26, and a ball lens 29 held by a ball lens holder 28 is provided near the laser diode 27. Thermo module 2
On the Ni-plated Al layer or Cu layer 24g around the insulating substrate 24a below the lower part 4, the lower end of the rectangular cylindrical case 21 consisting of only the side wall is fixed by soldering.
A glass plate 30, a rod lens 31, and an optical fiber 32 are provided on one side wall 21b of the case 21. The rod lens 31 is held by a rod lens holder 33, and the optical fiber 32 is held by an optical fiber holder. The upper end of the case 21 is covered with a cover 22 to form an airtight package 2.
Constituting No. 3. The inside of the package 23 is filled with dry nitrogen gas.
【００２０】なお、上述した実施の形態ではケース２１
の一部を構成する絶縁性基板２４ａに形成された第１及
び第２端子電極２４ｈ，２４ｋにそれぞれリード線２４
ｉ及び２４ｊを接続したが、ケース２１の一部を構成し
ない絶縁性基板２４ｂに形成された上部電極２４ｄにリ
ード線を接続してもよい。この場合におけるリード線の
接続は、端部のＮ型半導体化合物素子２４ｅ及びＰ型半
導体化合物素子２４ｆを接合した絶縁性基板２４ｂの内
面の上部電極２４ｄにそれぞれ接続することもできるけ
れども、絶縁性基板２４ｂの外面にリード線を接続する
ことが好ましい。この接続は図４に示すように、絶縁性
基板２４ｂの外面にサーモモジュール２４の一端の電極
２４ｄ1及び他端の電極にそれぞれ対応するように第１
及び第２リード電極２４ｍ（図に片側のみ示す）を形成
し、一端の電極２４ｄ1と第１リード電極２４ｍとを接
続する第１スルーホール２４ｎと図示しない他端の電極
と第２リード電極とを接続する第２スルーホール（図示
せず）を絶縁性基板２４ｂにそれぞれ形成し、第１及び
第２リード電極２４ｍにそれぞれ図示しないリード線を
接続する。このように、サーモモジュール２４の外部か
らリード線の接続作業を行うことによりその作業性を向
上させることができる。この場合、ケース２１の一部と
した絶縁性基板２４ａの内面の複数の電極２４ｃが形成
されていない部分にダミー電極２４ｐを形成しておくこ
とが更に好ましい。このようにダミー電極２４ｐを絶縁
性基板２４ａの内面の複数の電極２４ｃが形成されてい
ない部分に形成することにより、絶縁性基板２４ａの裏
面に放熱用フィン３５を接合する場合のそり防止にな
る。In the above-described embodiment, the case 21
Lead wires 24h and 24k formed on an insulating substrate 24a constituting a part of
Although i and 24j are connected, a lead wire may be connected to the upper electrode 24d formed on the insulating substrate 24b which does not constitute a part of the case 21. In this case, the lead wire can be connected to the upper electrode 24d on the inner surface of the insulating substrate 24b to which the N-type semiconductor compound element 24e and the P-type semiconductor compound element 24f at the ends are joined. It is preferable to connect a lead wire to the outer surface of 24b. As shown in FIG. 4, this connection is made on the outer surface of the insulating substrate 24b by a first electrode corresponding to the electrode 24d1 at one end of the thermo module 24 and the electrode at the other end.
And a second lead electrode 24m (only one side is shown in the figure), a first through hole 24n connecting the electrode 24d1 at one end and the first lead electrode 24m, an electrode at the other end (not shown), and a second lead electrode. Are formed in the insulating substrate 24b, and lead wires (not shown) are respectively connected to the first and second lead electrodes 24m. As described above, the workability of connecting the lead wires from outside the thermomodule 24 can be improved. In this case, it is more preferable to form the dummy electrode 24p on a portion of the inner surface of the insulating substrate 24a, which is a part of the case 21, where the plurality of electrodes 24c are not formed. By forming the dummy electrode 24p on a portion of the inner surface of the insulating substrate 24a where the plurality of electrodes 24c are not formed, it becomes possible to prevent warpage when the heat dissipation fin 35 is bonded to the back surface of the insulating substrate 24a. .
【００２１】図５及び図６に第２の実施の形態を示す。
図５において、図１と同一符号は同一構成部品を示す。
この実施の形態では、従来の図８に示した光素子モジュ
ールに対応して、ケース２１のガラス板３０を設けた側
壁２１ｂに対向する別の側壁２１ｃにサーモモジュール
２４が設けられる。具体的には、側壁２１ｃには四角形
の窓孔２１ｄがあけられ、この窓孔２１ｄを封止するよ
うに絶縁性基板２４ａが固着される。基板２４ａの片面
には第１の実施の形態と同様にサーモモジュール２４の
複数の下部電極２４ｃと側壁２１ｃに接着するためのＡ
ｌ層又はＣｕ層２４ｇと図示しないリード線を接続する
第１及び第２端子電極（図示せず）が形成される。この
Ａｌ層又はＣｕ層２４ｇにはＮｉめっき処理が行われ
る。コバール又は42アロイからなるケース２１の側壁２
１ｃにはＡｌ層又はＣｕ層２４ｇを図示しないＮｉめっ
き層を介してはんだ付けすることにより基板２４ａが固
着される。サーモモジュール２４及び光素子モジュール
の他の構成は第１の実施の形態と同様であるので繰返し
の説明を省略する。FIGS. 5 and 6 show a second embodiment.
5, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components.
In this embodiment, a thermo module 24 is provided on another side wall 21c opposite to the side wall 21b on which the glass plate 30 of the case 21 is provided, corresponding to the conventional optical element module shown in FIG. Specifically, a square window hole 21d is formed in the side wall 21c, and the insulating substrate 24a is fixed so as to seal the window hole 21d. On one surface of the substrate 24a, as in the first embodiment, a plurality of lower electrodes 24c of the thermo module 24 and A
First and second terminal electrodes (not shown) for connecting the l layer or the Cu layer 24g and a lead wire (not shown) are formed. Ni plating is performed on the Al layer or the Cu layer 24g. Side wall 2 of case 21 made of Kovar or 42 alloy
A substrate 24a is fixed to 1c by soldering an Al layer or a Cu layer 24g via a Ni plating layer (not shown). Other configurations of the thermo module 24 and the optical element module are the same as those of the first embodiment, and therefore, the description thereof will not be repeated.
【００２２】[0022]
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 ＜実施例１＞図１に示す第１の実施の形態の光素子モジ
ュールを実施例１とした。この実施例１のケース２１は
厚さ１０００μｍのコバールからなり、そのサーモモジ
ュール２４の絶縁性基板２４ａ及び２４ｂはそれぞれ厚
さ３００μｍのＡｌ2Ｏ3を主成分とする基板を用いた。
基板２４ａの上面にはそれぞれ厚さ１５０μｍのＮｉめ
っきされたＣｕ層２４ｇ、複数のＣｕ製の電極２４ｃ及
びＣｕ製の第１及び第２端子電極２４ｈを設け、複数の
電極２４ｃと第１及び第２端子電極２４ｈのそれぞれの
面積の総和が基板２４ａの面積に対して７０％に形成し
た。絶縁性基板２４ｂの下面の電極２４ｄも電極２４ｃ
と同様に設けた。このサーモモジュール２４のＮ型及び
Ｐ型半導体化合物素子２４ｅ，２４ｆの総数は４６個で
あった。基板２４ａの下面にはＡｌ製の放熱用フィン３
５を直接接合した。Next, embodiments of the present invention will be described. <Example 1> An optical element module according to the first embodiment shown in FIG. The case 21 of the first embodiment is made of Kovar having a thickness of 1000 μm, and the insulating substrates 24a and 24b of the thermo module 24 are each a substrate having a thickness of 300 μm and containing Al 2 O 3 as a main component.
A 150 μm-thick Ni-plated Cu layer 24g, a plurality of Cu-made electrodes 24c and first and second terminal electrodes 24h made of Cu are provided on the upper surface of the substrate 24a, respectively. The sum of the areas of the two terminal electrodes 24h was formed to be 70% of the area of the substrate 24a. The electrode 24d on the lower surface of the insulating substrate 24b is also the electrode 24c.
Provided in the same manner as above. The total number of the N-type and P-type semiconductor compound elements 24e and 24f of the thermo module 24 was 46. A heat radiation fin 3 made of Al is provided on the lower surface of the substrate 24a.
5 were directly joined.
【００２３】＜実施例２＞絶縁性基板２４ａ及び２４ｂ
の材質をＡｌＮを主成分とする基板にした以外は、実施
例１と同様に光素子モジュールを作製した。 ＜実施例３＞Ｎ型及びＰ型半導体化合物素子２４ｅ，２
４ｆの総数を４０個にした以外は、実施例２と同様に光
素子モジュールを作製した。 ＜実施例４＞Ｎ型及びＰ型半導体化合物素子２４ｅ，２
４ｆの総数を３６個にした以外は、実施例２と同様に光
素子モジュールを作製した。 ＜実施例５＞Ｎ型及びＰ型半導体化合物素子２４ｅ，２
４ｆの総数を３０個にした以外は、実施例２と同様に光
素子モジュールを作製した。 ＜実施例６＞Ｎ型及びＰ型半導体化合物素子２４ｅ，２
４ｆの総数を２６個にした以外は、実施例２と同様に光
素子モジュールを作製した。<Embodiment 2> Insulating substrates 24a and 24b
An optical element module was produced in the same manner as in Example 1, except that the material of was a substrate mainly composed of AlN. <Embodiment 3> N-type and P-type semiconductor compound elements 24e, 2
An optical element module was manufactured in the same manner as in Example 2, except that the total number of 4f was 40. <Embodiment 4> N-type and P-type semiconductor compound elements 24e, 2
An optical element module was produced in the same manner as in Example 2, except that the total number of 4f was 36. <Embodiment 5> N-type and P-type semiconductor compound elements 24e, 2
An optical element module was produced in the same manner as in Example 2, except that the total number of 4f was 30. <Embodiment 6> N-type and P-type semiconductor compound elements 24e, 2
An optical element module was manufactured in the same manner as in Example 2, except that the total number of 4f was 26.
【００２４】＜比較例１＞図７に示す光素子モジュール
を比較例１とした。この比較例１のケース１は実施例１
と同一材質の厚さ１０００μｍのコバールからなり、ケ
ース１の底壁１ａの内面にはサーモモジュール４の絶縁
性基板４ａをＣｕ層５ｂを介してはんだ５ａにより固着
した。サーモモジュール４の絶縁性基板４ａ及び４ｂは
それぞれ厚さ３００μｍのＡｌ2Ｏ3を主成分とする基板
を用いた。基板４ａの上面にはそれぞれ厚さ１５０μｍ
の複数Ｃｕ製の電極４ｃを形成し、リード線は端部の電
極４ｃにそれぞれ接続した。基板４ｂの下面の電極４ｄ
も電極４ｃと同様に形成した。このサーモモジュール４
のＮ型及びＰ型半導体化合物素子４ｅ，４ｆの総数は４
６個であった。ケース１の底壁１ａの外面には実施例１
と同一材質の放熱用フィン５をシリコーングリースによ
り接着した。 ＜比較例２＞サーモモジュール４の絶縁性基板４ａ及び
４ｂにそれぞれ厚さ３００μｍのＡｌＮを主成分とする
基板を用いた以外は、比較例１と同様に光素子モジュー
ルを作製した。 ＜比較試験と評価＞実施例１〜６及び比較例１，２の光
素子モジュールに通電して、各部の温度測定をすること
により、それぞれの熱抵抗を求めた。その結果を表１に
示す。Comparative Example 1 The optical element module shown in FIG. Case 1 of Comparative Example 1 is the same as Example 1
The insulating substrate 4a of the thermo module 4 was fixed to the inner surface of the bottom wall 1a of the case 1 by solder 5a via a Cu layer 5b. As the insulating substrates 4a and 4b of the thermo module 4, substrates each having a thickness of 300 μm and containing Al 2 O 3 as a main component were used. On the upper surface of the substrate 4a, each has a thickness of 150 μm.
Were formed, and the lead wires were connected to the electrodes 4c at the ends. Electrode 4d on lower surface of substrate 4b
Was formed in the same manner as the electrode 4c. This thermo module 4
The total number of N-type and P-type semiconductor compound elements 4e and 4f is 4
There were six. Example 1 is provided on the outer surface of the bottom wall 1a of the case 1.
The heat radiation fins 5 made of the same material as the above were adhered with silicone grease. <Comparative Example 2> An optical element module was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1, except that a substrate mainly containing AlN having a thickness of 300 µm was used for the insulating substrates 4a and 4b of the thermomodule 4. <Comparative Test and Evaluation> The thermal resistance of each of the optical element modules of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 was determined by measuring the temperature of each part. Table 1 shows the results.
【００２５】[0025]
【表１】 [Table 1]
【００２６】表１から明らかなように、放熱用フィンを
サーモモジュールの絶縁性基板に直接接合した実施例１
〜６の熱抵抗は、ケースの底壁を介して放熱フィンを接
合した比較例１及び２と比較して、熱抵抗はいずれも小
さかった。特に絶縁性基板にＡｌＮを用いた実施例２〜
６は、素子数を減らしても、比較例１及び２は勿論のこ
と、Ａｌ2Ｏ3を主成分とする基板を用いた実施例１より
も熱抵抗は小さく優れていた。As is clear from Table 1, Example 1 in which the radiating fins were directly joined to the insulating substrate of the thermo module.
The thermal resistances of Nos. To 6 were all smaller than those of Comparative Examples 1 and 2 in which the radiation fins were joined via the bottom wall of the case. In particular, Example 2 using AlN for the insulating substrate
Sample No. 6 was smaller in thermal resistance than Example 1 using a substrate mainly composed of Al 2 O 3, as well as Comparative Examples 1 and 2, even when the number of elements was reduced.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１に
係る光素子モジュールでは、サーモモジュールの絶縁性
基板をケースの一部とするので、サーモモジュールによ
る冷却効率が高く、サーモモジュールを構成する半導体
化合物素子の数を減少して消費電力を減少できるととも
に、光素子モジュールをコンパクトにすることにより、
光ファイバの伝送する高周波に起因した共振を低減する
ことができる。またケースの加工及びサーモモジュール
の組込みが簡単になり加工コストを低減することができ
るとともに、光素子モジュールの設置時と使用時の外部
雰囲気温度が変化しても、Ａｌ層又はＣｕ層が介在し、
この層の熱膨張又は熱収縮によって、ケースに固着した
レンズに対するレーザダイオードからのレーザ光のずれ
を低減することができる。As described above, in the optical element module according to the first aspect of the present invention, since the insulating substrate of the thermo module is part of the case, the cooling efficiency by the thermo module is high and the thermo module can be used. Power consumption can be reduced by reducing the number of constituent semiconductor compound elements, and by making the optical element module compact,
The resonance caused by the high frequency transmitted by the optical fiber can be reduced. In addition, the processing of the case and the incorporation of the thermo module are simplified, and the processing cost can be reduced. In addition, even if the external atmosphere temperature changes when the optical element module is installed and used, the Al layer or the Cu layer is ,
Due to the thermal expansion or thermal contraction of this layer, deviation of laser light from the laser diode with respect to the lens fixed to the case can be reduced.
【００２８】請求項２に係る光素子モジュールでは、第
１及び第２端子電極を絶縁性基板の内面の複数の電極が
形成されていない部分に形成することにより、従来リー
ド線を接続するために使用されていた端部の半導体化合
物を接合した電極部分にも新たに半導体化合物素子を接
合することができる。これにより冷却性能の高いサーモ
モジュール２４が得られ、第１及び第２端子電極の面積
を拡大して形成することによりリード線を接続する作業
の作業性が向上する。請求項３に係る光素子モジュール
では、複数の電極及び第１及び第２端子電極をＡｌ又は
Ｃｕから構成することにより、絶縁性基板の内面周囲に
形成されるＡｌ層又はＣｕ層とともにこれらの複数の電
極及び第１及び第２端子電極を同時に形成することがで
き、サーモモジュールの製作が容易になる。請求項４に
係る光素子モジュールでは、複数の電極と第１及び第２
端子電極のそれぞれの面積の総和を絶縁性基板の面積に
対し６０％以上にすることにより絶縁性基板の裏面に放
熱用フィンを接合する場合のそり防止になる。In the optical device module according to the second aspect, the first and second terminal electrodes are formed on a portion of the inner surface of the insulating substrate where the plurality of electrodes are not formed. A semiconductor compound element can be newly joined also to the electrode portion where the used end semiconductor compound is joined. As a result, the thermo module 24 having high cooling performance is obtained, and the workability of the work of connecting lead wires is improved by forming the first and second terminal electrodes with an enlarged area. In the optical element module according to the third aspect, by forming the plurality of electrodes and the first and second terminal electrodes from Al or Cu, the plurality of electrodes and the Al layer or the Cu layer formed around the inner surface of the insulating substrate are formed. And the first and second terminal electrodes can be formed at the same time, which facilitates the manufacture of the thermo module. In the optical element module according to claim 4, the plurality of electrodes and the first and second electrodes are provided.
By setting the sum of the respective areas of the terminal electrodes to be 60% or more of the area of the insulating substrate, it becomes possible to prevent warpage when a heat radiation fin is bonded to the back surface of the insulating substrate.
【００２９】請求項５に係る光素子モジュールでは、サ
ーモモジュールのリード線をその外部から接続すること
が可能になり、サーモモジュールを製作する上での作業
性を向上することができる。請求項６に係る光素子モジ
ュールでは、ダミー電極を絶縁性基板の内面の複数の電
極が形成されていない部分に形成することにより、絶縁
性基板の裏面に放熱用フィンを接合する場合のそり防止
になる。請求項７に係る光素子モジュールでは、ケース
の一部となるサーモモジュールの絶縁性基板に機械的強
度の高いＡｌ2Ｏ3又は機械的強度及び熱伝導率の高いＡ
ｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4又はＳｉＣを用いることにより、機械的
強度を損なわずに、サーモモジュールの冷却性能を高め
ることができる。請求項８に係る光素子モジュールで
は、サーモモジュールの絶縁性基板に直接放熱用フィン
を接合するため、更に冷却性能を向上することができ
る。In the optical element module according to the fifth aspect, the lead wire of the thermo module can be connected from the outside, and the workability in manufacturing the thermo module can be improved. In the optical element module according to the sixth aspect, the dummy electrode is formed on a portion of the inner surface of the insulating substrate where the plurality of electrodes are not formed, thereby preventing warpage when a heat radiation fin is bonded to the back surface of the insulating substrate. become. In the optical element module according to the seventh aspect, Al 2 O 3 having high mechanical strength or A having high mechanical strength and thermal conductivity is provided on the insulating substrate of the thermo module which is a part of the case.
By using 1N, Si 3 N 4, or SiC, the cooling performance of the thermomodule can be improved without impairing the mechanical strength. In the optical element module according to the eighth aspect, since the radiation fins are directly joined to the insulating substrate of the thermo module, the cooling performance can be further improved.
【図１】本発明の第１の実施の形態の光素子モジュール
の断面図。FIG. 1 is a sectional view of an optical element module according to a first embodiment of the present invention.
【図２】そのサーモモジュールの斜視図。FIG. 2 is a perspective view of the thermo module.
【図３】そのサーモモジュールの一対の絶縁性基板の斜
視図。FIG. 3 is a perspective view of a pair of insulating substrates of the thermo module.
【図４】本発明の別の例を示す光素子モジュールの図１
に対応する断面図。FIG. 4 is an optical element module showing another example of the present invention.
Sectional drawing corresponding to FIG.
【図５】本発明の第２の実施の形態の光素子モジュール
の断面図。FIG. 5 is a sectional view of an optical element module according to a second embodiment of the present invention.
【図６】そのケースの斜視図。FIG. 6 is a perspective view of the case.
【図７】図１に対応する従来の光素子モジュールの断面
図。FIG. 7 is a sectional view of the conventional optical element module corresponding to FIG.
【図８】図５に対応する従来の光素子モジュールの断面
図。8 is a sectional view of a conventional optical element module corresponding to FIG.
２１ ケース ２４ サーモモジュール ２４ａ，２４ｂ 絶縁性基板 ２４ｃ，２４ｄ 電極 ２４ｅ Ｎ型半導体化合物素子 ２４ｆ Ｐ型半導体化合物素子 ２４ｇ Ａｌ層又はＣｕ層 ２４ｈ，２４ｋ 端子電極 ２４ｉ，２４ｊ リード線 ２４ｍ リード電極 ２４ｎ スルーホール ２４ｐ ダミー電極 ２６ チップキャリア ２７ レーザダイオード ３５ 放熱用フィン Reference Signs List 21 case 24 thermo module 24a, 24b insulating substrate 24c, 24d electrode 24e N-type semiconductor compound element 24f P-type semiconductor compound element 24g Al layer or Cu layer 24h, 24k Terminal electrode 24i, 24j Lead wire 24m Lead electrode 24n Through hole 24p Dummy electrode 26 Chip carrier 27 Laser diode 35 Heat dissipation fin
Claims (8)
a,24b)のそれぞれの対向面にＡｌ又はＣｕ(24g)からな
る複数の電極(24c,24d)が形成され、前記複数の電極(24
c,24d)により複数のＮ型半導体化合物素子(24e)と複数
のＰ型半導体化合物素子(24f)とがＮ，Ｐ，Ｎ，Ｐの順
に電気的に直列に接続され前記複数の電極(24c,24d)の
うち一端の電極(24c1)及び他端の電極(24c2)にそれぞれ
リード線(24i,24j)を有するサーモモジュール(24)にチ
ップキャリア(26)を介してレーザダイオード(27)が搭載
され、前記サーモモジュール(24)と前記チップキャリア
(26)と前記レーザダイオード(27)がケース(21)に収容さ
れた光素子モジュールにおいて、 前記第１又は第２絶縁性基板(24a,24b)のいずれかの基
板(24a)を前記ケース(21)の一部とし、かつ前記ケース
(21)の一部とした絶縁性基板(24a)がその内面周囲に形
成されたＡｌ層又はＣｕ層(24g)を介して前記ケース(2
1)の残部と接着されたことを特徴とする光素子モジュー
ル。A first and a second insulating substrate facing each other.
a, 24b), a plurality of electrodes (24c, 24d) made of Al or Cu (24g) are formed on each facing surface, and the plurality of electrodes (24
c, 24d), a plurality of N-type semiconductor compound elements (24e) and a plurality of P-type semiconductor compound elements (24f) are electrically connected in series in the order of N, P, N, and P, and the plurality of electrodes (24c , 24d) to a thermo module (24) having a lead wire (24i, 24j) at one end electrode (24c 1 ) and the other end electrode (24c 2 ) via a chip carrier (26) and a laser diode (27d). ) Is mounted, the thermo module (24) and the chip carrier
(26) and an optical element module in which the laser diode (27) is housed in a case (21), wherein one of the first and second insulating substrates (24a, 24b) is attached to the case (24a). 21), and said case
An insulating substrate (24a), which is a part of (21), has an Al layer or Cu layer (24g) formed around the inner surface of the case (2a).
An optical element module, which is bonded to the remainder of 1).
1)に接続する第１端子電極(24h)と他端の電極(24c2)に
接続する第２端子電極(24k)がケース(21)の一部とした
絶縁性基板(24a)の内面の前記サーモモジュール(24)の
複数の電極(24c)が形成されていない部分に形成され、
前記第１及び第２端子電極(24h,24k)にそれぞれリード
線(24i,24j)が接続された請求項１記載の光素子モジュ
ール。2. An electrode (24c) at one end of a thermo module (24).
The first terminal electrode (24h) part and the insulating substrate at the other end of the electrode (second terminal electrode (24k) cases of connecting to 24c 2) (21) to be connected to 1) of the inner surface of (24a) A plurality of electrodes (24c) of the thermo module (24) are formed at a portion where no electrode is formed,
2. The optical element module according to claim 1, wherein lead wires (24i, 24j) are respectively connected to said first and second terminal electrodes (24h, 24k).
c,24d)及び第１及び第２端子電極(24h,24k)がＡｌ又は
Ｃｕからなる請求項１又は２記載の光素子モジュール。3. A plurality of electrodes (24) of a thermo module (24).
3. The optical element module according to claim 1, wherein the first and second terminal electrodes (c, 24d) and the first and second terminal electrodes (24h, 24k) are made of Al or Cu.
a)の面積に対する前記絶縁性基板(24a)の内面に形成さ
れた複数の電極(24c)と第１及び第２端子電極(24h,24k)
のそれぞれの面積の総和が６０％以上である請求項１な
いし３いずれか記載の光素子モジュール。4. An insulating substrate (24) formed as a part of a case (21).
a) a plurality of electrodes (24c) formed on the inner surface of the insulating substrate (24a) and first and second terminal electrodes (24h, 24k) with respect to the area of (a).
4. The optical element module according to claim 1, wherein the sum of the respective areas is 60% or more.
(24b)の外面にサーモモジュール(24)の一端の電極(24
d1)及び他端の電極にそれぞれ対応するように第１及び
第２リード電極(24m)が形成され、前記一端の電極(24
d1)と前記第１リード電極(24m)とを接続する第１スルー
ホール(24n)と前記他端の電極と前記第２リード電極と
を接続する第２スルーホールが前記絶縁性基板(24b)に
それぞれ形成され、前記第１及び第２リード電極(24m)
にそれぞれリード線が接続された請求項１記載の光素子
モジュール。5. An insulating substrate which does not become a part of the case (21)
The electrode (24b) on one end of the thermo module (24) is
d 1 ) and a first lead electrode (24m) are formed to correspond to the other end electrode, respectively.
d 1 ) and the first lead electrode (24m) are connected to the insulating substrate (24b) by a first through hole (24n) connecting the other end electrode and the second lead electrode. ), The first and second lead electrodes (24m)
2. The optical element module according to claim 1, wherein a lead wire is connected to each of the optical element modules.
した絶縁性基板(24a)の内面の前記サーモモジュール(2
4)の複数の電極(24c)が形成されていない部分に形成さ
れた請求項５記載の光素子モジュール。6. The thermo module (2) on the inner surface of an insulating substrate (24a) having a dummy electrode (24p) as a part of a case (21).
The optical element module according to claim 5, wherein the optical element module is formed in a portion where the plurality of electrodes (24c) are not formed.
ｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4又はＳｉＣを主成分とする基
板である請求項１ないし６いずれか記載の光素子モジュ
ール。7. The first and second insulating substrates (24a, 24b) are A
l 2 O 3, AlN, Si 3 N 4 claims 1 to 6 optical device module according to any one of a substrate mainly composed of or SiC.
a)の外面に放熱用フィン(35)が直接接合された請求項１
ないし７いずれか記載の光素子モジュール。8. An insulating substrate (24) formed as a part of a case (21).
A heat radiation fin (35) is directly joined to the outer surface of (a).
8. The optical element module according to any one of items 7 to 7.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8290443A JPH1062659A (en) | 1996-06-14 | 1996-10-31 | Optical element module |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-153879 | 1996-06-14 | ||
| JP15387996 | 1996-06-14 | ||
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Publications (1)
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|---|---|
| JPH1062659A true JPH1062659A (en) | 1998-03-06 |
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|---|---|---|---|
| JP8290443A Withdrawn JPH1062659A (en) | 1996-06-14 | 1996-10-31 | Optical element module |
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| JP (1) | JPH1062659A (en) |
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-
1996
- 1996-10-31 JP JP8290443A patent/JPH1062659A/en not_active Withdrawn
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