特許 6576665 光素子用パッケージ及び光素子装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6576665

(24)【登録日】2019年8月30日

(45)【発行日】2019年9月18日

(54)【発明の名称】光素子用パッケージ及び光素子装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/022 20060101AFI20190909BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/022

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-75271(P2015-75271)

(22)【出願日】2015年4月1日

(65)【公開番号】特開2016-195217(P2016-195217A)

(43)【公開日】2016年11月17日

【審査請求日】2017年11月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000190688

【氏名又は名称】新光電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】木村 康之

【審査官】 村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１０９７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１９７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１２０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５５０９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−３０２４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３４９３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４９５３００６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００−５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属基体と、
前記金属基体の外周側面から中央部に向けて形成された切り込み部と、
前記金属基体の切り込み部の側面に接続された、フレキシブル性を有する配線基板と、
前記金属基体の切り込み部内の前記配線基板に設けられた光素子搭載領域と、
前記配線基板の光素子搭載領域の外側に配置されたパッドと、
前記配線基板の接続端子が並んで配置された一端領域よりも上側の両端部に形成された補強パッドと、
を有することを特徴とする光素子用パッケージ。

【請求項2】

前記配線基板の光素子搭載領域に、前記パッドと同一層から形成される光素子搭載パッドが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光素子用パッケージ。

【請求項3】

前記配線基板の裏面側にグランド層が形成されており、前記グランド層が前記金属基体の切り込み部の側面に導電性接合材によって接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光素子用パッケージ。

【請求項4】

前記配線基板のパッドは、配線層を介して表面側の第１接続端子に接続され、前記第１接続端子に対応する前記配線基板の裏面側の領域に第２接続端子が配置されており、
前記第１接続端子から前記第２接続端子まで貫通する貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光素子用パッケージ。

【請求項5】

前記配線基板は、第１グランド用接続端子と、前記第１グランド用接続端子に対応する裏面側の領域に配置された第２グランド用接続端子を備え、
前記第１グランド用接続端子と前記第２グランド用接続端子とは前記配線基板を貫通する貫通導体によって接続され、前記第２グランド用接続端子が前記グランド層に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の光素子用パッケージ。

【請求項6】

前記配線基板の基板はポリイミドフィルムから形成され、前記パッドは銅箔から形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光素子用パッケージ。

【請求項7】

金属基体と、
前記金属基体の外周側面から中央部に向けて形成された切り込み部と、
前記金属基体の切り込み部の側面に接続された、フレキシブル性を有する配線基板と、
前記金属基体の切り込み部内の前記配線基板に設けられた光素子搭載領域と、
前記配線基板の光素子搭載領域の外側に配置されたパッドと、
前記配線基板の接続端子が並んで配置された一端領域よりも上側の両端部に形成された補強パッドと、
を備えた光素子用パッケージと、
前記光素子用パッケージの前記配線基板の光素子搭載領域に搭載された光素子と、
前記光素子と前記パッドとを接続するワイヤと
を有することを特徴とする光素子装置。

【請求項8】

前記配線基板の光素子搭載領域に、前記パッドと同一層から形成される光素子搭載パッドが配置されており、前記光素子は光素子搭載パッドの上に搭載されていることを特徴とする請求項７に記載の光素子装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光素子用パッケージ及び光素子装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、発光素子や受光素子などが実装される光素子用ステムがある。従来の光素子用ステムでは、円板状の金属製のアイレットにガラスで封着されたリードが設けられている。

【0003】

アイレットの素子搭載部に発光素子及びその光をモニタする受光素子が搭載され、中央部に透明のガラス窓が設けられたキャップがアイレットの上に取り付けられて、発光素子及び受光素子が気密封止される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平８−１８１６５号公報

【特許文献2】特開２００５−１９１０８８号公報

【特許文献3】特開２００９−１３０２６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

後述する予備的事項の欄で説明するように、アイレットにリードがガラスで封着された光素子用ステムでは、半導体レーザ素子とリードとを接続する金ワイヤの長さが長くなるため、伝送経路の伝送損失が大きくなる。このため、伝送経路全体の特性インピーダンスの整合がとれない課題がある。

【0006】

伝送経路全体の特性インピーダンスの整合がとれる構造の光素子用パッケージ及び光素子装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以下の開示の一観点によれば、金属基体と、前記金属基体の外周側面から中央部に向けて形成された切り込み部と、前記金属基体の切り込み部の側面に接続された、フレキシブル性を有する配線基板と、前記金属基体の切り込み部内の前記配線基板に設けられた光素子搭載領域と、前記配線基板の光素子搭載領域の外側に配置されたパッドと、前記配線基板の接続端子が並んで配置された一端領域よりも上側の両端部に形成された補強パッドと、を有する光素子用パッケージが提供される。

【発明の効果】

【0009】

以下の開示によれば、光素子用パッケージでは、金属基体の外周側面から中央部に向けて切り込み部が形成されており、切り込み部の側面に配線基板が接続されている。

【0010】

金属基体の切り込み部内の配線基板に光素子搭載領域が設けられており、配線基板の光素子搭載領域の外側にパッドが配置されている。

【0011】

光素子搭載領域に搭載される光素子はワイヤによってパッドに接続される。パッドは銅箔などをフォトリソグラフィに基づいてパターン化して形成できるため、光素子搭載領域とパッドとを十分に近づけて配置することができる。

【0012】

これにより、光素子とパッドとを接続するワイヤの長さを短くすることができるので、伝送経路の伝送損失を小さくすることができ、伝送経路全体の特性インピーダンスの整合をとることができる。

【0013】

また、アイレットの貫通孔にリードをガラスで封着する煩雑な工程がなくなるため、部品点数が減少すると共に、組み立て工程が簡易になり、製造コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は予備的事項に係る光素子用ステムの課題を説明するための斜視図である。

【図2】図２は実施形態の光素子用パッケージに使用される金属基体を示す斜視図である。

【図3】図３は実施形態の光素子用パッケージに使用される変形例の金属基体を示す斜視図である。

【図4】図４（ａ）は実施形態の光素子用パッケージに使用される配線基板を表面側からみた平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の平面図のＩ−Ｉに沿った拡大断面図である。

【図5】図５は実施形態の光素子用パッケージに使用される配線基板を裏面側からみた平面図である。

【図6】図６は実施形態の光素子用パッケージを示す斜視図である。

【図7】図７は実施形態の光素子装置を示す斜視図である。

【図8】図８は図７の光素子装置にレンズキャップ及びファイバーホルダが取り付けられる様子を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

【0016】

本実施形態の説明の前に、基礎となる予備的事項について説明する。図１に示すように、予備的事項に係る光素子用ステムは、アイレット１００とその上に立設する放熱部１２０とを備えている。アイレット１００には４つの第１〜第４リード１６０ａ，１６０ｂ，１６０ｃ，１６０ｄが設けられている。

【0017】

アイレット１００の上に配置された放熱部１２０は半導体レーザ素子が実装される実装側面Ｍを有する。アイレット１００にはその厚み方向に貫通する３つの第１〜第３貫通孔１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃが設けられている。そして、第１〜第３リード１６０ａ〜１６０ｃがガラス１８０によって第１〜第３貫通孔１１０ａ〜１１０ｃにそれぞれ封着されて固定されている。

【0018】

放熱部１２０の実装側面Ｍには、サブマウント２００を介して半導体レーザ素子３００が実装されている。半導体レーザ素子３００は金ワイヤ３００ａによって第１リード１６０ａ及び第２リード１６０ｂにそれぞれ接続されている。

【0019】

また、放熱部１２０の実装側面Ｍの前方のアイレット１００の部分に傾斜部１２０ａが突出して形成されている。傾斜部１２０ａにサブマウント（不図示）を介してフォトダイオード４００が実装されている。フォトダイオード４００は金ワイヤ４００ａによって第１リード１６０ａ及び第３リード１６０ｃに接続されている。

【0020】

フォトダイオード４００は、半導体レーザ素子３００の下部からの出射されるモニタ光を受光して半導体レーザ素子３００の出力を制御する。

【0021】

また、第４リード１６０ｄはアイレット１００の下面に電気的に接続されて共通グランドリードとなる。そして、半導体レーザ素子３００及びフォトダイオード４００は、ワイヤなどによって放熱部１２０及びアイレット１００を介して第４リード１６０ｄに電気的に接続される。

【0022】

光素子用ステムでは、高速信号を伝達させるためには、伝送経路の特性インピーダンスを整合させる必要があり、一般的に伝送経路の特性インピーダンスは５０Ωに設定される。

【0023】

そのような特性インピーダンスに設定するためには、半導体レーザ素子３００と第１、第２リード１６０ａ、１６０ｂとを接続する各金ワイヤ３００ａの長さを０．５ｍｍ程度に短くする必要がある。

【0024】

しかし、図１の光素子用ステムでは、第１〜第３リード１６０ａ〜１６０ｃの配置ピッチは２ｍｍ程度が限界であり、その以上近づけて配置することは困難である。

【0025】

また、放熱部１４０及び第１〜第３リード１６０ａ〜１６０ｃのレイアウトのマージンを考慮すると、放熱部１４０の実装側面Ｍと第１、第２リード１６０ａ，１６０ｂとの距離をこれ以上近づけることは困難である。

【0026】

このため、図１の半導体レーザ素子３００と第１、第２リード１６０ａ，１６０ｂとを接続する各金ワイヤ３００ａの長さは１ｍｍ以上と長くなり、抵抗成分が大きくなる。

【0027】

また同様に、フォトダイオード４００と第１、第３リード１６０ａ，１６０ｃとを接続する各金ワイヤ５００ｂの長さも１ｍｍ以上になる。

【0028】

このように、予備的事項に係る光素子用ステムでは、構造上、半導体レーザ素子３００と第１、第２リード１６０ａ，１６０ｂを接続する各金ワイヤ３００ａが長くなり、伝送経路の伝送損失が大きくなってしまう。

【0029】

また、光素子用ステム内に長さの長い第１〜第３リードピン１６０ａ〜１６０ｃが存在し、その部分の特性インピーダンスが３００Ω以上と大きくなる。

【0030】

以上のように、予備的事項の光素子用ステムでは、伝送経路全体の特性インピーダンスの整合がとれない課題がある。

【0031】

後述する実施形態の光素子用パッケージでは、前述した課題を解消することができる。

【0032】

（実施形態）
最初に、実施形態の光素子用パッケージに使用される金属基体について説明する。図２は実施形態の光素子用パッケージに使用される金属基体を示す斜視図である。

【0033】

図２に示すように、金属基体１０は、アイレット２０とその中央部の上面から上側に突出する突出部３０とによって形成される。

【0034】

アイレット２０は、円板状の金属板の外周側面から中央部に向けて形成された切り込み部２０ａを有する。切り込み部２０ａは、例えば平面視して四角形状に形成される。また、切り込み部２０ａは、アイレット２０の切り込み部２０ａは、上面から下面まで貫通して形成される。

【0035】

そして、アイレット２０の切り込み部２０ａの終端側に突出部３０が立設している。アイレット２０の切り込み部２０ａは、奥側の終端に接続側面Ｓを備えている。接続側面Ｓは、アイレット２０の表面と直交する垂直面となって形成される。後述するように、アイレット２０の切り込み部２０ａの接続側面Ｓに配線基板が接続される。

【0036】

アイレット２０の外周には、位置決め用の一対の三角形状の切り欠き部２０ｘと、方向表示用の四角形状の切り欠き部２０ｙとが設けられている。

【0037】

金属基体１０は、金型を使用するプレス加工よって金属部材が一体的に成型されて製造される。金属基体１０の材料としては、好適には、鉄又は銅などが使用される
さらに、金属基体１０の外面の全体に、下から順に、ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）めっき層（不図示）が形成されている。ニッケル／金めっき層は電解めっきによって形成される。

【0038】

図３には、実施形態の変形例の金属基体１０ａが示されている。図３の変形例のように、図２の突出部３０が省略され、円板状のアイレット２０から金属基体１０ａを形成してもよい。この場合も、アイレット２０の切り込み部２０ａの奥側の終端に接続側面Ｓが配置される。

【0039】

図３のように突出部３０を省略する場合は、放熱性を考慮して図３のアイレット２０の厚みは図２のアイレット２０の厚みよりも厚く設定される。

【0040】

このように、アイレット２０の外周側面から中央部に向けて切り込み部２０ａが形成され、切り込み部２０ａの終端の側壁に接続側面Ｓが配置されていればよい。

【0041】

以上のように、外周側面から中央部に向けて切り込み部２０ａが形成され、切り込み部２０ａの側壁が接続側面Ｓとなった金属基体１０を用意する。

【0042】

次に、実施形態の光素子用パッケージに使用される配線基板について説明する。図４（ａ）は光素子用パッケージに使用される配線基板を表面側からみた平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の平面図のＩ−Ｉに沿った拡大断面図である。

【0043】

まず、配線基板の表面側の構造について説明する。図４（ａ）に示すように、配線基板３は基板４０を備えている。基板４０は、厚みが５０μｍ程度のポリイミドフィルムから形成され、フレキシブル性を有する。あるいは、用途によっては、基板４０として、ガラスエポキシ樹脂などから形成される剛性を有するリジット基板を採用してもよい。

【0044】

基板４０は、平面視して、長方形状の一端側に幅が細くなった細幅部Ａが繋がった形状を有する。配線基板３の表面側では、基板４０の一端側の細幅部Ａの中央部が光素子を搭載するための光素子搭載領域Ｂとなっている。そして、光素子搭載領域Ｂに長方形状の光素子搭載パッドＰＸが形成されている。

【0045】

光素子としては、発光素子として半導体レーザ素子が使用され、受光素子としてフォトダイオードが使用される。以下のパッド及び接続端子などの説明において、半導体レーザ素子を「ＬＤ」と記載し、フォトダイオードを「ＰＤ」として記載して説明する。また、図４（ａ）では各要素が透視的に描かれている。

【0046】

光素子搭載パッドＰＸの左側領域の基板４０の上に第１ＬＤ用パッドＰ１と第１ＰＤ用パッドＰ１Ｘとが形成されている。

【0047】

第１ＬＤ用パッドＰ１には基板４０の下端まで延在する第１配線層５０ａが繋がっており、第１配線層５０ａの終端にＬＤ用接続端子ＬＴが繋がって形成されている。

【0048】

さらに、第１ＰＤ用パッドＰ１Ｘには基板４０の下端まで延在する第２配線層５０ｂが繋がっており、第２配線層５０ｂの終端にＰＤ用接続端子ＰＴが繋がって形成されている。

【0049】

また、光素子搭載パッドＰＸの右側領域の基板４０の上に第２ＬＤ用パッドＰ２と第２ＰＤ用パッドＰ２Ｘとが形成されている。

【0050】

第２ＬＤ用パッドＰ２と第２ＰＤ用パッドＰ２Ｘとは基板４０の下端まで延在する第３配線層５０ｃに繋がっており、第３配線層５０ｃの終端にＬＤ／ＰＤ用共通接続端子ＣＴが形成されている。

【0051】

ＰＤ用接続端子ＰＴとＬＤ用接続端子ＬＴとの間の領域に第１グランド用接続端子ＧＴ１が形成されている。また、ＬＤ／ＰＤ用共通接続端子ＣＴの右側の領域に第２グランド用接続端子ＧＴ２が形成されている。

【0052】

前述した光素子搭載パッドＰＸ、第１〜第３配線層５０ａ〜５０ｃ、各パッド及び各接続端子は、基板４０の表面に接着剤で接着された電解銅箔がフォトリソグラフィ及びウェットエッチングによってパターン化されて形成される。このように、光素子搭載パッドＰＸ、第１〜第３配線層５０ａ〜５０ｃ、各パッド及び各接続端子は、同一層から形成される。

【0053】

電解銅箔の厚みは、例えば１８μｍ程度であり、特性インピーダンスの整合がとれる配線幅になるように、電解銅箔を微細加工することができる。

【0054】

これにより、光素子搭載パッドＰＸと、第１、第２ＬＤ用パッドＰ１，Ｐ１Ｘ及び第１、第２ＰＤ用パッドＰ２，Ｐ２Ｘとの間の各距離をフォトリソグラフィ技術の限界まで近づけることができる。

【0055】

さらに、基板４０の上には、光素子搭載パッドＰＸ、各パッド、及び各接続端子の上に開口部５２ａが設けられたソルダレジスト層５２が形成されている。また、ソルダレジスト層５２の開口部５２ａから露出する光素子搭載パッドＰＸ、各パッド、及び各接続端子の表面に、下から順に、ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）めっき層（不図示）が形成されている。ニッケル／金めっき層は電解めっきによって形成される。

【0056】

次に、配線基板３の裏面の構造について説明する。図５に示すように、配線基板３の表面側の光素子搭載領域Ｂに対応する裏面領域が接続領域Ｃとなっている。配線基板３の裏面側では、基板４０の上にグランド層６０が形成されている。グランド層６０は、プレーン層として基板４０の裏面の主要部に一体的に形成される。

【0057】

そして、基板４０の裏面には、表面側のＰＤ用接続端子ＰＴに対応する領域にＰＤ用接続端子ＰＴｘが配置されている。また、基板４０の裏面には、表面側の第１、第２グランド端子ＧＴ１，ＧＴ２に対応する領域に第１、第２グランド端子ＧＴ１ｘ，ＧＴ２ｘがそれぞれ配置されている。

【0058】

また、基板４０の裏面には、表面側のＬＤ用接続端子ＬＴに対応する領域にＬＤ用接続端子ＬＴｘが配置されている。

【0059】

さらに、基板４０の裏面には、表面側のＬＤ／ＰＤ用共通接続端子ＣＴに対応する領域にＬＤ／ＰＤ用共通接続端子ＣＴｘが配置されている。

【0060】

グランド層６０は、基板４０の裏面に形成された第１グランド用接続端子ＧＴ１ｘ及び第２グランド用接続端子ＧＴ２ｘに接続されている。

【0061】

基板４０の裏面側のグランド層６０及び各接続端子は、表面側と同様に、基板４０の裏面に接着された電解銅箔がフォトリソグラフィ及びウェットエッチングによってパターン化されて形成される。

【0062】

また、基板４０の裏面には、接続領域Ｃのグランド層６０及び上記した各接続端子の上に開口部５３ａが設けられたソルダレジスト層５３が形成されている。接続領域Ｃでは、ソルダレジスト層５３の開口部５３ａにグランド層６０の接続部６０ａが露出した状態となっている。

【0063】

図４（ｂ）の拡大断面図を加えて参照すると、基板４０の表面側の第１グランド用接続端子ＧＴ１と裏面側の第１グランド用接続端子ＧＴ１ｘとは、基板４０を貫通する貫通導体５４を介して相互接続されている。

【0064】

また同様に、基板４０の表面側の第２グランド用接続端子ＧＴ２と裏面側の第２グランド用接続端子ＧＴ２ｘとは、基板４０を貫通する貫通導体５４を介して相互接続されている。貫通導体５４は電解銅めっき層などから形成される。

【0065】

また、表面側のＰＤ用接続端子ＰＴの上面から基板４０を貫通して裏面側のＰＤ用接続端子ＰＴｘの下面まで貫通穴ＰＨが形成されて空洞になっている。

【0066】

また同様に、表面側のＬＤ用接続端子ＬＴの上面から基板４０を貫通して裏面側のＬＤ用接続端子ＬＴｘの下面まで貫通穴ＰＨが形成されて空洞になっている。また同様に、表面側のＬＤ／ＰＤ共通接続端子ＣＴの上面から基板４０を貫通して裏面側のＬＤ／ＰＤ共通接続端子ＣＴｘの下面まで貫通穴ＰＨが形成されて空洞になっている。

【0067】

上記した基板４０の裏面側の各接続端子がはんだによって実装基板の接続電極に接続される。このとき、ＰＤ用接続端子ＰＴ、ＬＤ用接続端子ＬＴ及びＬＤ／ＰＤ共通接続端子ＣＴでは、貫通穴ＰＨから表面側の各接続端子にはんだが供給されてはんだ接続が行われる。貫通穴ＰＨから表面側の各接続端子上にはんだが流れてくるため、はんだによる接続を容易に確認することができる。

【0068】

表面側のＰＤ用接続端子ＰＴ、ＬＤ用接続端子ＬＴ及びＬＤ／ＰＤ共通接続端子ＣＴが表面側の第１接続端子の一例である。また、裏面側のＰＤ用接続端子ＰＴｘ、ＬＤ用接続端子ＬＴｘ及びＬＤ／ＰＤ共通接続端子ＣＴｘが裏面側の第２接続端子の一例である。

【0069】

一方、グランドラインでは、裏面側の第１、第２グランド用接続端子ＧＴ１ｘ，ＧＴ２ｘがはんだによって実装基板の接続電極に接続され、貫通導体５４を介して表面側の第１、第２グランド用接続端子ＧＴ１，ＧＴ２に接続される。

【0070】

また、図４（ａ）の配線基板３の表面側の平面図を参照すると、基板４０の各接続端子が並んで配置された一端領域よりも上側の両端部に半円状の補強パッドＲＰがそれぞれ形成されている。表面側の補強パッドＲＰは、第１〜第３配線層５０ａ〜５０ｃなどと同一層から形成され、第１〜第３配線層５０ａ〜５０ｃと分離されて配置される。

【0071】

また、図５に示すように、基板４０の表面側の補強パッドＲＰに対応する基板４０の裏面の領域に補強パッドＲＰｘが配置されている。裏面側の補強パッドＲＰｘは、グランド層６０と同一層から形成され、グランド層６０に繋がっている。あるいは、基板４０の裏面側の補強パッドＲＰｘはグランド層６０と分離されていてもよい。

【0072】

そして、前述した図４（ｂ）のＬＤ用接続端子ＬＴなど同様に、表面側の補強パッドＲＰの上面から基板４０を貫通して裏面側の補強パッドＲＰｘの下面まで貫通穴ＰＨが形成されている。

【0073】

基板４０の表面側及び裏面側のソルダレジスト層５２，５３は、補強パッドＲＰ，ＲＰｘ上にも開口部５２ａ，５３ａが配置されてそれぞれ形成される。

【0074】

基板４０の裏面側の前述した各接続端子は、その近傍の基板４０が折り曲げられた状態で実装基板にはんだで接続される、このとき、配線基板３の裏面側の補強パッドＲＰを実装基板の周囲の部材などにはんだで同時に固定することにより、配線基板３の各接続端子と実装基板との接続の信頼性を向上させることができる。

【0075】

次に、前述した図２の金属基体と図４（ａ）の配線基板３とを使用して光素子用パッケージ及び光素子装置を構築する方法について説明する。

【0076】

図６に示すように、図４（ａ）及び図５の配線基板３の裏面側のグランド層６０の接続部６０ａを図２の金属基体１０の接続側面Ｓに導電性接合材７０によって接続する。導電性接合材７０としては、はんだ、金属ろう材、又は銀ペーストなどの導電性ペーストなどを使用することができる。

【0077】

これにより、金属基体１０と配線基板３の裏面のグランド層６０とが電気的に接続されて、金属基体１０がグランド機能を併せもつようになる。

【0078】

以上により、実施形態の光素子用パッケージ１が得られる。図６に示すように、実施形態の光素子用パッケージ１は、前述した図２の金属基体１０の接続側面Ｓに図４（ａ）及び図５の配線基板３の裏面側のグランド層６０の接続部６０ａが導電性接合材７０によって接続されている。

【0079】

前述した図４（ａ）を加えて参照すると、金属基体１０の切り込み部２０ａ内の配線基板の表面側に光素子搭載領域Ｂが設けられている。金属基体１０の接続側面Ｓに対応する配線基板３の表面側の領域の中央部が光素子搭載領域Ｂとなっている。そして、配線基板３の表面側の光素子搭載領域Ｂに光搭載パッドＰＸが配置されている。

【0080】

また、配線基板３は、光素子搭載領域Ｂの外側に配置された第１ＬＤ用パッドＰ１、第１ＰＤ用パッドＰ１Ｘ、第２ＬＤ用パッドＰ２、及び第２ＰＤ用パッドＰ２Ｘを備えている。

【0081】

さらに、図７の正面図に示すように、配線基板３の光素子搭載パッドＰＸ内の上部に半導体レーザ素子ＬＤをダイアタッチ材で固定して搭載し、下部にフォトダイオードＰＤを同様に搭載する。

【0082】

また、半導体レーザ素子ＬＤと第１ＬＤ用パッドＰ１とをワイヤボンディング法で形成される金ワイヤ５ａによって接続する。また、半導体レーザ素子ＬＤと第２ＬＤ用パッドＰ２とを金ワイヤ５ｂによって接続する。

【0083】

また、フォトダイオードＰＤと第１ＰＤ用パッドＰ１Ｘとを金ワイヤ５ｃによって接続する。さらに、フォトダイオードＰＤと第２ＰＤ用パッドＰ２Ｘとを金ワイヤ５ｄによって接続する。

【0084】

前述したように、光素子搭載パッドＰＸと、半導体レーザ素子ＬＤ及びフォトダイオードＰＤ用の各パッドはフォトリソグラフィに基づいて形成される。このため、光素子搭載パッドＰＸと、半導体レーザ素子ＬＤ及びフォトダイオードＰＤ用の各パッドとを十分に近づけて配置することができる。

【0085】

これにより、半導体レーザ素子ＬＤ及びフォトダイオードＰＤと各パッドとを接続する金ワイヤ５ａ〜５ｄの長さを０．５ｍｍ程度以下に短くすることができるので、伝送経路の伝送損失を小さくすることができる。

【0086】

また、前述した予備的事項の光素子用ステムと違って、金属基体の中に長さの長いリードピンが存在しないため、特性インピーダンスが高くなる部分が存在せず、特性インピーダンスの整合をとりやすくなる。

【0087】

本願発明者は、前述した図４（ａ）及び図５の配線基板３において、周波数が１０ＧＨｚの場合、各要素を以下のスペックに設定することにより、特性インピーダンスが５０Ωになることをシミュレーションによって確認した。

【0088】

基板４０（ポリイミド）の上面に配線層５０ａ〜５０ｃが形成され、基板４０の下面にグランド層６０が形成されたマイクロストリップ線路となる。
配線層（銅）５０ａ〜５０ｃの配線幅：０．１０５ｍ、
配線層（銅）５０ａ〜５０ｃの厚み：０．０１８ｍｍ、
基板４０（ポリイミド（誘電率：３．５））の厚み：０．０５０ｍｍ、
グランド層（銅）６０の厚み：０．０１８ｍｍ
これにより、伝送経路全体の特性インピーダンスの整合をとることができる。よって、より高速な電気信号の伝送に対応することが可能になり、１０Ｇｂｐｓ以上の大容量光通信のアプリケーションに対応することができる。

【0089】

上記した形態では、基板４０の光素子搭載領域Ｂに形成した光素子搭載パッドＰＸの上に、半導体レーザ素子ＬＤ及びフォトダイオードＰＤを搭載している。基板４０の上に半導体レーザ素子ＬＤ及びフォトダイオードＰＤを直接搭載できる場合は、光素子搭載パッドＰＸを省略してもよい。

【0090】

図８に示すように、図７の半導体レーザ素子ＬＤ及びフォトダイオードＰＤが搭載された光素子用パッケージ１の金属基体１０にレンズキャップ８０が取り付けられる。レンズキャップ８０の先端の中央部に透明ボールレンズ８２が搭載されている。

【0091】

さらに、同じく図８に示すように、レンズキャップ８０の上に、ファイバーホルダ９０が取り付けられる。ファイバーホルダ９０の先端の中央部に開口部９０ａが設けられて空洞になっている。

【0092】

以上により、実施形態の光素子装置２が製造される。

【0093】

光素子装置２では、前述した図７を加えて参照すると、配線基板３のＬＤ用接続端子ＬＴから第１配線層５０ａ、第１ＬＴ用パッドＰ１及び金ワイヤ５ａを介して半導体レーザ素子ＬＤに電気信号が供給される。

【0094】

これにより、半導体レーザ素子ＬＤの上端の発光部から上側に光が出射される。半導体レーザ素子ＬＤから出射される光は、レンズキャップ８０の透明ボールレンズ８２で集光され、ファイバーホルダ９０の開口部９０ａから外部の光ファイバに伝達される。

【0095】

このとき、半導体レーザ素子ＬＤの下端から出射されるモニタ光がフォトダイオードＰＤの受光部に入射する。このようにして、半導体レーザ素子ＬＤから出射される光がフォトダイオードＰＤによってモニタされ、半導体レーザ素子ＬＤの出力が制御される。

【0096】

実施形態の光素子装置２では、前述した予備的事項の光素子用ステムと比較して、金属基体の貫通孔にリードをガラスで封着する煩雑な工程がなくなり、簡易な構造の金属基体１０の接続側面Ｓに配線基板３を接続すればよい。

【0097】

また、半導体レーザ素子ＬＤ及びフォトダイオードＰＤを搭載する際に、サブマウントを省略することも可能である。

【0098】

このため、部品点数が減少すると共に、組み立て工程が簡易になり、製造コストの低減を図ることができる。

【符号の説明】

【0099】

１…光素子用パッケージ、２…光素子装置、３…配線基板、５ａ〜５ｄ…金ワイヤ、１０，１０ａ…金属基体、２０…アイレット、２０ａ…切り込み部、２０ｘ，２０ｙ…切り欠き部、３０…突出部、４０…基板、５０ａ…第１配線層、５０ｂ…第２配線層、５０ｃ…第３配線層、５２，５３…ソルダレジスト層、５２ａ，５３ａ，９０ａ…開口部、５４…貫通導体、６０…グランド層、６０ａ…接続部、７０…導電性接合材、８０…レンズキャップ、８２…透明ボールレンズ、９０…ファイバーホルダ、Ａ…細幅部、Ｂ…光素子搭載領域、Ｃ…接続領域、ＣＴ，ＣＴｘ…ＬＤ／ＰＤ用共通接続端子、ＧＴ１，ＧＴ１ｘ…第１グランド用接続端子、ＧＴ２，ＧＴ２ｘ…第２グランド用接続端子、ＬＤ…半導体レーザ素子、ＬＴ，ＬＴｘ…ＬＤ用接続端子、Ｐ１…第１ＬＤ用パッド、Ｐ１Ｘ…第１ＰＤ用パッド、Ｐ２…第２ＬＤ用パッド、Ｐ２Ｘ…第２ＰＤ用パッド、ＰＤ…フォトダイオード、ＰＴ，ＰＴｘ…ＰＤ用接続端子、ＲＰ…補強パッド、ＰＨ…貫通穴、Ｓ…接続側面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】