特開 2024-41271 光モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024041271

(43)【公開日】2024-03-27

(54)【発明の名称】光モジュール

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/12 20060101AFI20240319BHJP

   H01S 5/024 20060101ALI20240319BHJP

   H01S 5/0235 20210101ALI20240319BHJP

   G02F 1/015 20060101ALI20240319BHJP

   H01L 31/02 20060101ALI20240319BHJP

【ＦＩ】

G02B6/12 361

H01S5/024

H01S5/0235

G02F1/015 505

H01L31/02 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022145985

(22)【出願日】2022-09-14

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100174399

【弁理士】

【氏名又は名称】寺澤 正太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100182006

【弁理士】

【氏名又は名称】湯本 譲司

(72)【発明者】

【氏名】上村 浩

【テーマコード（参考）】

2H147

2K102

5F149

5F173

5F849

【Ｆターム（参考）】

2H147AB02

2H147AB04

2H147AB05

2H147AC01

2H147AC02

2H147BE11

2H147BG04

2H147CA01

2H147CA08

2H147CA27

2H147CB01

2H147CC12

2H147CC14

2H147DA05

2H147DA07

2H147DA09

2H147EA14C

2H147GA12

2K102BA02

2K102DD03

2K102EB25

2K102EB30

5F149BA21

5F149JA03

5F149JA05

5F149XB07

5F173MC05

5F173MC12

5F173MC13

5F173MD04

5F173MD07

5F173MD09

5F173MD16

5F173MD18

5F173ME12

5F173ME33

5F173ME55

5F849BA21

5F849JA03

5F849JA05

5F849XB07

(57)【要約】

【課題】光素子をより確実に保護して光素子の信頼性を高めることができる光モジュールを提供する。
【解決手段】一実施形態に係る光モジュールは、第１面と、第１面と反対の第２面と、第１面と第２面との間を貫通するビアと、を有するガラス製の基板と、第１面に実装され、光信号の入出力を行う光素子と、第２面に実装され、光素子の温度を調整するための温調素子と、第１面に接続され、光素子を気密封止する第１リッドと、を備える。ビアは、光素子および温調素子に熱的に接続されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面と、前記第１面と反対の第２面と、前記第１面と前記第２面との間を貫通するビアと、を有するガラス製の基板と、
前記第１面に実装され、光信号の入出力を行う光素子と、
前記第２面に実装され、前記光素子の温度を調整するための温調素子と、
前記第１面に接続され、前記光素子を気密封止する第１リッドと、
を備え、
前記ビアは、前記光素子および前記温調素子に熱的に接続されている、
光モジュール。

【請求項2】

前記ビアは、前記基板の熱伝導率より大きい熱伝導率を有する、
請求項１に記載の光モジュール。

【請求項3】

前記第１面は、表面実装用の端子を備える、
請求項１または請求項２に記載の光モジュール。

【請求項4】

前記第２面に接続され、前記第２面と反対に放熱部材を有する第２リッドをさらに備え、
前記第２リッドは、前記温調素子を気密封止し、
前記温調素子は、前記放熱部材に熱的に接続されている、
請求項１または請求項２に記載の光モジュール。

【請求項5】

前記第１リッドの内部の容積は、前記第２リッドの内部の容積よりも小さい、
請求項４に記載の光モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、光モジュールが記載されている。光モジュールは、内部空間を有する筐体と、筐体の内部空間に収容される光部品と、筐体の内部空間を封止する蓋とを備える。筐体は、その開口が蓋で閉塞されることによって気密封止される。光部品は、光源と、光送信回路と、光受信回路と、高速ＬＳＩ（Large-Scale Integration）と、ヒートシンクブロックと、ペルチェ素子とを含む。ヒートシンクブロックは、高速ＬＳＩを冷却する冷却部品である。ペルチェ素子は、光源、光送信回路、および光受信回路を冷却する冷却部品である。ペルチェ素子は、光送信回路および光受信回路と共に筐体の内部において気密封止されている。

【0003】

特許文献２には、光部品が記載されている。光部品は、筐体と、筐体に形成された配線と、筐体の内部に配置された光回路素子と、光回路素子を搭載するマウントと、配線基板と、蓋とを有する。光部品は、外部の配線基板にフリップチップ実装されている。光回路素子は、光導波路で形成された光回路を有する。光回路のうち、光電気変換と電気光変換を担う部分は、ボンディングワイヤ等の接続手段によって配線に接続されている。筐体は、蓋によって密封されるので、筐体の内部への水分等の侵入が防止される。マウントに代えて温度制御素子が配置される場合があり、この場合、温度制御素子は光回路と共に密封される。

【0004】

非特許文献１には、ＢＧＡ（Ball Grid Array）基板と、ＢＧＡ基板に搭載されたチップと、チップに搭載されたＴＥＣ（Thermo Electric Cooler）と、チップおよびＴＥＣを収容する筐体とを備える。チップの上面（回路面）は、ＢＧＡ基板上にフリップチップ実装されている。チップの下面（基板面）は、ＴＥＣを介してＩＨＳ（Integrated Heat Spreader）に接続されている。チップは、ＢＧＡ基板およびＴＥＣによって上下から押さえられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－１７３８７５号公報

【特許文献2】特開２０２０－０８６３８９号公報

【特許文献3】米国特許出願公開第２０２１／０３８９５３２号明細書

【特許文献4】米国特許第６３２０２５７号明細書

【特許文献5】米国特許第６５０２９９９号明細書

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】“A thermoelectric cooler integrated with IHS on a FC-PBGA package”,Chih-Kuang Yu, Chun-Kai Liu, Ming-Ji Dai, Sheng-Liang Kuo, and Chung-Yen Hsu,2007 26th International Conference on Thermoelectrics.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、光素子は、その信頼性を向上させるために、より確実に保護することが求められうる。例えば、光素子は、気密封止されている状態において、温度変化による応力の影響を受ける場合がある。よって、気密封止される光素子を応力の影響等からより確実に保護できることが求められうる。

【0008】

本開示は、光素子をより確実に保護して光素子の信頼性を高めることができる光モジュール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】

【0009】

本開示に係る光モジュールは、第１面と、第１面と反対の第２面と、第１面と第２面との間を貫通するビアと、を有するガラス製の基板と、第１面に実装され、光信号の入出力を行う光素子と、第２面に実装され、光素子の温度を調整するための温調素子と、第１面に接続され、光素子を気密封止する第１リッドと、を備える。ビアは、光素子および温調素子に熱的に接続されている。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、光素子をより確実に保護して光素子の信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施形態に係る光モジュールを模式的に示す平面図である。

【図2】図２は、図１のII－II線断面図である。

【図3】図３は、図１のIII－III線断面図である。

【図4】図４は、実施形態に係る光モジュールにおける光学系の例を示す断面図である。

【図5】図５は、第１変形例に係る光モジュールを示す断面図である。

【図6】図６は、第２変形例に係る光モジュールを示す断面図である。

【図7】図７は、第３変形例に係る光モジュールを示す断面図である。

【図8】図８は、第４変形例に係る光モジュールを示す断面図である。

【図9】図９は、第５変形例に係る光モジュールを模式的に示す平面図である。

【図10】図１０は、第６変形例に係る光モジュールを模式的に示す平面図である。

【図11】図１１は、第６変形例に係る光モジュールの基板および光素子を部分的に拡大した断面図である。

【図12】図１２は、第７変形例に係る光モジュールを示す断面図である。

【図13】図１３は、第８変形例に係る光モジュールを示す断面図である。

【図14】図１４は、第９変形例に係る光モジュールを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示に係る光モジュールの実施形態を列記して説明する。一実施形態に係る光モジュールは、（１）第１面と、第１面と反対の第２面と、第１面と第２面との間を貫通するビアと、を有するガラス製の基板と、第１面に実装され、光信号の入出力を行う光素子と、第２面に実装され、光素子の温度を調整するための温調素子と、第１面に接続され、光素子を気密封止する第１リッドと、を備える。ビアは、光素子および温調素子に熱的に接続されている。

【0013】

この光モジュールは、第１面、第２面およびビアを有するガラス製の基板と、光素子と、温調素子とを備える。光素子は、基板の第１面に実装される。温調素子は、第１面と反対の第２面に実装される。さらに、光モジュールは、第１面に接続され、光素子を気密封止する第１リッドを備える。したがって、基板の第１面に実装された光素子が第１リッドによって気密封止されるので、気密封止される光素子を保護することができる。基板は、第１面と第２面との間を貫通するビアを有する。よって、ビアを介して光素子および温調素子を互いに熱的に強固に接続することができる。この光モジュールでは、光素子は、ガラス製の基板から見て温調素子とは反対側に実装される。よって、断熱性が良好なガラス製の基板によって、温度変化による応力の影響から光素子を保護することができる。したがって、光素子をより確実に保護して光素子の信頼性を高めることができる。

【0014】

（２）上記（１）において、ビアは、基板の熱伝導率より大きい熱伝導率を有してもよい。この場合、ビアを介して温調素子および光素子の間の熱伝達を一層効率よく行うことができる。

【0015】

（３）上記（１）または（２）において、第１面は、表面実装用の端子を備えてもよい。

【0016】

（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、光モジュールは、第２面に接続され、第２面と反対に放熱部材を有する第２リッドをさらに備えてもよい。第２リッドは、温調素子を気密封止してもよい。温調素子は、放熱部材に熱的に接続されていてもよい。この場合、第２リッドによって温調素子が気密封止されるので、温調素子を保護することができる。第２リッドは、放熱部材を有する。したがって、第２リッドの放熱部材を介して温調素子の熱を放熱させることができる。

【0017】

（５）上記（４）において、第１リッドの内部の容積は、第２リッドの内部の容積よりも小さくてもよい。この場合、光素子が収容される第１リッドの内部の空間の容積が第２リッドの内部の空間の容積よりも小さい。したがって、光素子の気密封止部分の容積が第２リッドの内部の空間の容積よりも小さいので、温度変化による応力の影響等から光素子をより確実に保護することができる。

【0018】

［本開示の実施形態の詳細］
実施形態に係る光モジュールの具体例を以下で図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示され、特許請求の範囲と均等の範囲における全ての変更が含まれることが意図される。図面の説明において、同一または相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。図面は、理解の容易化のため、一部を簡略化または誇張して描いている場合があり、寸法比率等は図面に記載のものに限定されない。

【0019】

図１は、本実施形態に係る光モジュール１を模式的に示す平面図である。図２は、図１のII－II線断面図である。図３は、図１のIII－III線断面図である。図１～図３に示されるように、光モジュール１は、基板２と、第１リッド３と、第２リッド４と、光素子５と、温調素子６とを備える。基板２は、ガラス製である。例えば、基板２はガラスインターポーザーである。基板２は、第１方向Ｄ１、および第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２に延在している。基板２は、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２の双方に交差する第３方向Ｄ３に厚みを有する。

【0020】

一例として、基板２の第１方向Ｄ１の長さＬ１は５ｍｍであり、基板２の第２方向Ｄ２の長さＷ１は５ｍｍである。基板２の第３方向Ｄ３の長さ（基板２の厚さ）Ｔ１は、例えば、０．５ｍｍである。基板２は、例えば、ソーダ石灰ガラス（ソーダライムガラス）、ホウケイ酸ガラス、結晶化ガラス、および、石英ガラスのいずれかによって構成されている。例えば、基板２を構成するガラスの主成分は二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）である。基板２は、ナトリウム（Ｎａ）およびカルシウム（Ｃａ）の少なくともいずれかを含む組成物であってもよい。基板２の線膨張係数は、例えば３～５［ｐｐｍ／Ｋ］である。しかしながら、基板２の線膨張係数は、ガラスを構成する材料の組成を調整することにより、１［ｐｐｍ／Ｋ］以下、または１０［ｐｐｍ／Ｋ］程度にすることができる。基板２の線膨張係数は、後述する光素子５の線膨張係数、および温調素子６の第２基板６ｄの線膨張係数との差が小さいことが望ましい。この線膨張係数の差が小さいことにより、温度変化に起因する応力を低減し、光素子５の信頼性を向上することができる。

【0021】

基板２は、第１面２ｂと、第１面２ｂと反対の第２面２ｃと、第１面２ｂおよび第２面２ｃの間を貫通するビア２ｄとを有する。基板２は、例えば、微細孔（ＴＧＶ：Through Glass Vias）であるビア２ｄを有するガラス基板である。ビア２ｄは、スルービアとも称される。ビア２ｄは、例えば、サーマルビアとして機能する。ビア２ｄは、例えば第３方向Ｄ３に沿って延在する円柱状の形状を有する。第３方向Ｄ３に沿って見たとき（基板２の平面視）におけるビア２ｄの直径は、例えば、１００μｍである。ビア２ｄの第３方向Ｄ３に沿った断面において、ビア２ｄとビア２ｄの周囲のガラスとの境界線の角度は第１面２ｂに対して垂直とは限らず、第１面２ｂに対して傾斜していてもよい。したがって、ビア２ｄは、第１面２ｂに対して第１方向Ｄ１または第２方向Ｄ２に傾斜して延在していてもよい。

【0022】

また、ビア２ｄの第１面２ｂに垂直な断面での形状は、第１面２ｂから第２面２ｃに向かって細くなっていてもよいし、太くなっていてもよい。あるいは、第１面２ｂから基板２の第３方向Ｄ３の中心に向かって細くなり、その後、その中心から第２面２ｃに向かって太くなっていてもよい。ビア２ｄの直径は、ビア２ｄの断面形状が円形となる断面における直径の最大値を表すものとする。基板２は、複数のビア２ｄを有する。複数のビア２ｄは、例えば、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２のそれぞれに沿って並んでいる。例えば、基板２の平面視において、ビア２ｄは、一定のピッチで２次元に配列されている（図９および図１０を参照）。ビア２ｄのピッチ（１つのビア２ｄの中心軸から当該ビア２ｄに隣接するビア２ｄの中心軸までの距離）は、例えば、２５０μｍである。

【0023】

第１面２ｂは光素子５が実装される面であり、第２面２ｃは温調素子６が実装される面である。第１面２ｂは、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２の双方に延在している。第２面２ｃは、第１面２ｂとは反対側を向いており、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２の双方に延在している。ビア２ｄは、第１面２ｂから第２面２ｃまで第３方向Ｄ３に沿って延在している。ビア２ｄには、例えば、金属が充填されている（フィルドビアとも称される）。具体例として、ビア２ｄには銅（Ｃｕ）が充填されている。ビア２ｄに充填された銅が周囲のガラスに密着することにより、第１面２ｂと第２面２ｃとの間で基板２の気密性が確保される。例えば、ビア２ｄが形成された基板２のファインリーク試験によるリーク量は１．０×１０^－９［Ｐａ・ｍ^３／ｓ］未満である。銅は熱伝導性が良好であるため、ビア２ｄに銅が充填されている場合、ビア２ｄをサーマルビアとして機能させることができる。ビア２ｄは、少なくとも電気伝導および熱伝導のいずれか一つを目的として使用される。ビア２ｄは、特に熱伝導を目的として使用される場合にサーマルビアと称される。

【0024】

銅（Ｃｕ）の熱伝導率は約４００［Ｗ／ｍ・Ｋ］である。よって、ビア２ｄの面内密度（第３方向Ｄ３に沿って見たときにおける基板２のガラス部分に対する複数のビア２ｄの銅の割合）が１０％となるようにビア２ｄの個々の面積および密度が調整される場合、ガラス部分の熱伝導率をほぼゼロと小さく見積もっても、ビア２ｄの部分（後述するサーマルパッドに相当する）の熱伝導率は平均で約４０［Ｗ／ｍ・Ｋ］となる。以上、ビア２ｄが銅によって構成されている例について説明した。しかしながら、ビア２ｄには、半導体が充填されていてもよい。具体例として、ビア２ｄにシリコン（Ｓｉ）が充填されていてもよい。

【0025】

Ｓｉの線膨張係数は約４［ｐｐｍ／Ｋ］、Ｃｕの線膨張係数は約１８［ｐｐｍ／Ｋ］、ガラスの線膨張係数は例えば約３～５［ｐｐｍ／Ｋ］であるため、ビア２ｄをＳｉで充填した場合、ビア２ｄをＣｕで充填した場合に比べてビア２ｄの周囲のガラスとの線膨張係数差が小さい。このため、例えば温度変化によって生じる応力を低減することができる。応力を低減することにより、ビア２ｄの直径をより大きくすることが可能となる。例えば、図９および図１０では、一例として直径１００μｍのビア６２ｄ，７２ｄが第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２のそれぞれに沿って並んでいる。ただし、ビア２ｄは、後述のサーマルパッド２ｇ，２ｆと同様の形状と同程度の面積を有する単一のビアとして形成されてもよい。当該単一のビアの内部は、Ｓｉで充填されていてもよい。

【0026】

基板２の平面視において当該単一のビアの形状は長方形状であってもよい。Ｓｉの熱伝導率は約１６０［Ｗ／ｍ・Ｋ］であり、Ｃｕの熱伝導率よりも小さいが、ビアの面積を大きくすることでガラス部の面積に対するビアの総面積の割合を大きくし、ビア２ｄの部分の熱伝導率を向上することができる。例えば、ビア２ｄは、基板２の熱伝導率（基板２のビア２ｄ以外の部分の熱伝導率）より大きい熱伝導率を有する。ビア２ｄは、光素子５および温調素子６に熱的に接続されている。ビア２ｄは、基板２を構成するガラス材料よりも光素子５に生じる熱を温調素子６に効率よく伝導する。

【0027】

第１リッド３は、後述する凹部３ｂを有し、凹部３ｂの中に、基板２の第１面２ｂに実装された光素子５を収容する。第１リッド３は、例えば、ガラス製である。この場合、第１リッド３の材料が基板２の材料と同一であるため、熱膨張または熱収縮による光素子５への応力を低減させることができる。しかしながら、第１リッド３は、ガラス以外の材料によって構成されていてもよい。但し、第１リッド３の材料は、気密性および断熱性を有する材料であることが好ましい。第１リッド３は、例えば、光素子５に入出力する光信号Ｌの波長において透過性を有する。光信号Ｌの波長帯域は、一例として、１．２μｍ以上且つ１．７μｍ以下である。

【0028】

光素子５は、例えば、電気信号Ｓの送受信、および光信号Ｌの送受信を行う。図４は、光モジュール１における光信号Ｌを送受信するための光学系の例を示している。図４に示されるように、光モジュール１は、第３方向Ｄ３から見た場合における第１リッド３の外側（光素子５と反対側）に位置する光ファイバ９を有していてもよい。前述したように光素子５に入出力する光信号Ｌの波長において第１リッド３が透過性を有する場合、第１リッド３を介した光素子５および光ファイバ９の光結合が実現される。光モジュール１は、光素子５と第１リッド３の光信号Ｌが透過する内側の面（内面）３ｇとの間に配置された第１レンズ１１と、第１リッド３の光信号Ｌが透過する外側の面（外面）３ｈと光ファイバ９との間に配置された第２レンズ１２とを有していてもよい。さらに、光モジュール１は、第１リッド３の内面３ｇにおける第１レンズ１１との対向位置に設けられた第１反射防止膜１３、および第１リッド３の外面３ｈにおける第２レンズ１２との対向位置に設けられた第２反射防止膜１４の少なくともいずれかを有していてもよい。この場合、光素子５と光ファイバ９との高効率な光結合が可能となる。第１レンズ１１、第２レンズ１２、および、光ファイバ９は、調芯によって位置決めされて例えば接着剤を用いて基板２に固定される。

【0029】

図２および図３に示されるように、例えば、第１リッド３は、第３方向Ｄ３に窪む凹部３ｂを有する。第１リッド３は、凹部３ｂとしてガラス板にザグリが形成されたものであってもよい。基板２の平面視において凹部３ｂを取り囲む接続面３ｃが基板２の第１面２ｂに接続されることによって、第１リッド３の凹部３ｂと基板２の第１面２ｂとによって画成される第１気密空間Ｋ１が形成される。第１気密空間Ｋ１には、第１面２ｂに実装された光素子５が収容されている。第１リッド３の線膨張係数は、基板２の線膨張係数との差が小さいことが望ましい。この線膨張係数の差が小さいことにより、光モジュール１の温度変化に伴い発生する応力を低減することが可能となる。第１リッド３の第１方向Ｄ１の長さＬ２は、基板２の第１方向Ｄ１の長さＬ１よりも小さい。第１リッド３の第２方向Ｄ２の長さＷ２は、基板２の第２方向Ｄ２の長さＷ１よりも小さい。

【0030】

例えば、第１リッド３は、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２の双方に延在する底部３ｄと、底部３ｄから第３方向Ｄ３に延びる側壁部３ｆとを有する。一例として、第１リッド３の第１方向Ｄ１の長さＬ２は４ｍｍであり、第１リッド３の第２方向Ｄ２の長さＷ２は４ｍｍである。第１リッド３の高さ（第３方向Ｄ３の長さ）Ｈ２は、例えば、０．３ｍｍである。例えば、底部３ｄおよび側壁部３ｆは一体とされている。しかしながら、底部３ｄおよび側壁部３ｆは別体であってもよく、底部３ｄに側壁部３ｆが接合されて第１リッド３が構成されてもよい。基板２の平面視において、側壁部３ｆは、凹部３ｂの周囲を取り囲む形状を有する。すなわち、凹部３ｂは、側壁部３ｆの内側に形成される。側壁部３ｆに表面が光学研磨されたガラスを使用することにより、上述した第１リッド３を介した光結合が容易に実現可能となる。この場合、底部３ｄは不透明であってもよい。

【0031】

第１リッド３は、例えば、接着剤（封止剤ともいう）を介して基板２に接合（シール）されている。この接着剤は、例えば、金属によって構成されている。具体例として、当該接着剤は金錫（ＡｕＳｎ）によって構成されている。この場合、第１リッド３は、接続面３ｃに塗布された金錫が加熱溶融されて基板２に接合される。金属接合により、高気密な第１気密空間Ｋ１が形成される。例えば、第１気密空間Ｋ１のファインリーク試験によるリーク量は、１．０×１０^－９［Ｐａ・ｍ^３／ｓ］未満である。これにより、光素子５の信頼性をより高めることが可能である。加熱溶融は、例えばレーザ照射またはヒータ加熱によって行われる。第１リッド３が加熱用のレーザ光の波長において透過性を有している場合、電気配線が形成された基板２側からではなく、第１リッド３側から第１リッド３を透過するようにレーザ光を照射して接着剤を加熱することができる。これにより高気密な第１気密空間Ｋ１を形成することができる。第１リッド３と基板２の接合には、接着剤として半田、ガラスフリット、または、エポキシ樹脂を使用してもよい。また、接着剤を使用せず、例えば、第１リッド３の表面酸化膜（ＳｉＯ_２）と基板２の表面酸化膜とを直接接合してもよい。また、酸化膜および金属が形成された表面同士を直接接合してもよい（ハイブリッドボンディングとも称される）。接着剤として絶縁体を使用した場合、および、ハイブリッドボンディングで接合を行う場合、第１気密空間Ｋ１の気密封止を行うとともに、第１気密空間Ｋ１の内部と第１リッド３の外部とを接続する電気配線（フィードスルー）を形成することができる。

【0032】

第２リッド４は基板２の第２面２ｃに接続される。第２リッド４は、基板２の第２面２ｃに実装された温調素子６を収容する。第２リッド４は、温調素子６を気密封止する。第２リッド４は、例えば、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２の双方に延在する放熱部材４ｂと、放熱部材４ｂから第３方向Ｄ３に延びる側壁部４ｃとを有する。放熱部材４ｂは、基板２の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有する。放熱部材４ｂは板状を呈する。放熱部材４ｂは、例えば、シリコン（Ｓｉ）によって構成されている。側壁部４ｃは、例えば、ガラスによって構成されている。しかしながら、放熱部材４ｂの材料、および側壁部４ｃの材料は、上記の例に限られない。例えば、放熱部材４ｂは金属製であってもよい。また、側壁部４ｃはセラミック製であってもよい。放熱部材４ｂは、温調素子６と光モジュール１の外部との間に位置する熱伝達経路として機能する。例えば、放熱部材４ｂは、接着剤を介して側壁部４ｃに接合されている。例えば、第２リッド４では、シリコン（Ｓｉ）製の放熱部材４ｂとガラス製の側壁部４ｃとが接着剤を介して一体化されている。放熱部材４ｂの線膨張係数は、基板２の線膨張係数との差が小さいことが望ましい。この線膨張係数の差が小さいことにより、光モジュール１の温度変化に伴う応力を低減することができる。

【0033】

例えば、第２リッド４の第１方向Ｄ１の長さＬ３は、基板２の第１方向Ｄ１の長さＬ１よりも小さい。第２リッド４の第２方向Ｄ２の長さＷ３は、基板２の第２方向Ｄ２の長さＷ１よりも小さい。一例として、第２リッド４の第１方向Ｄ１の長さＬ３は４ｍｍであり、第２リッド４の第２方向Ｄ２の長さＷ３は４ｍｍである。例えば、第２リッド４の高さ（第３方向Ｄ３の長さ）Ｈ３は、第１リッド３の高さＨ２よりも大きい。一例として、第２リッド４の高さＨ３は１．５ｍｍである。

【0034】

基板２と基板２に接続された第２リッド４とで第２気密空間Ｋ２が形成される。基板２の第２面２ｃと、第２リッド４の側壁部４ｃおよび放熱部材４ｂとは、第２気密空間Ｋ２を画成する。例えば、第１リッド３の第１気密空間Ｋ１の容積は、第２リッド４の第２気密空間Ｋ２の容積よりも小さい。例えば、第１気密空間Ｋ１は第２気密空間Ｋ２よりも高気密である。すなわち、例えば、第１リッド３による気密封止のリーク量は、第２リッド４による気密封止のリーク量より小さい。第２リッド４は、例えば、接着剤を介して基板２に接合されている。一例として、第１リッド３は金錫（ＡｕＳｎ）を介して基板２に接合され、第２リッド４は樹脂を介して基板２に接合される。例えば、第２リッド４は紫外線硬化樹脂を介して基板２に接合される。この場合、第２気密空間Ｋ２は、第１気密空間Ｋ１よりも低気密になりうる。しかしながら、第２気密空間Ｋ２の気密度は第１気密空間Ｋ１の気密度より低くてもよい。一例として、第２気密空間Ｋ２のファインリーク試験によるリーク量は、１．０×１０^－９［Ｐａ・ｍ^３／ｓ］未満であってもよい。この場合、第２気密空間Ｋ２に収容される温調素子６での結露の発生を抑制でき、温調素子６の信頼性を向上できる。

【0035】

第２リッド４と基板２の接合には、接着剤として半田、ガラスフリット、またはエポキシ樹脂を使用してもよい。また、接着剤を使用せず、例えば側壁部４ｃの接合面の表面酸化膜（ＳｉＯ_２）と基板２の第２面２ｃの表面酸化膜とを直接接合してもよいし、酸化膜および金属が形成された表面同士をハイブリッドボンディングで接合してもよい。接着剤として絶縁体を使用した場合、および、ハイブリッドボンディングで接合した場合、第２気密空間Ｋ２を気密封止をするとともに、第２気密空間Ｋ２の内部と第２リッド４の外側とを接続する電気配線を形成できる。なお、第２気密空間Ｋ２の中に水分を吸着する吸湿材、または水分を分解する分解剤が配置されてもよい。第２気密空間Ｋ２の中において基板２、第２リッド４、および温調素子６の表面は、結露してもそれぞれの内部に水分が浸透しないように、樹脂等の絶縁膜で保護（被覆）されていてもよい。

【0036】

一例として、光素子５は光変調器である。光素子５は、例えば、リン化インジウム（ＩｎＰ）によって構成されている。この場合、光素子５の線膨張係数は約４．６［ｐｐｍ／Ｋ］である。一例として、光素子５の第１方向Ｄ１の長さＬ４は３ｍｍであり、光素子５の第２方向Ｄ２の長さＷ４は３ｍｍである。光素子５の高さ（第３方向Ｄ３の長さ）Ｈ４は、例えば、０．１ｍｍである。光素子５は、第１気密空間Ｋ１において基板２に対して回路面（第１面）５ｂが基板２を向くようにフリップチップ実装（あるいはフェイスダウン実装ともいう）される。このフリップチップ実装では、例えば、熱圧着、または超音波接合が用いられる。

【0037】

なお、光素子５は、光変調器以外の光学素子であってもよい。例えば、光素子５は、半導体レーザ、またはフォトダイオードであってもよい。例えば、光素子５は、基板２に対向する第１面５ｂ（回路面）、および第１面５ｂとは反対側を向く第２面５ｃ（基板面）を有する。回路面は、基板上に光導波路、光スプリッタ、および光カプラ等の光回路の構成要素が形成されている面である。回路面にはエピタキシャル層が形成され、アクティブ素子が形成されていてもよい。基板面は、通常は光回路の構成要素は形成されていない。ただし、基板面には電極またはレンズ等のパッシブ素子が形成されていてもよい。例えば、光素子５は第１面５ｂに形成された電極（パッド）を有し、当該電極はバンプ７を介して基板２の第１面２ｂに形成された電極２ｆおよびビア２ｄに電気的および熱的に接続される。例えば、第１面５ｂに形成された電極は、金（Ａｕ）によって構成されたパッドであってもよい。一例として、バンプ７は、Ａｕスタッドバンプである。基板２と光素子５との間にアンダーフィル樹脂が充填されていてもよい。

【0038】

例えば、光素子５の基板２とは反対側（第２面５ｃ側）は気体に囲まれているため熱的にフローティングになっている。一方で、光素子５は基板２のビア２ｄを介して温調素子６に熱的に強固に接続されている。したがって、光素子５は、第１リッド３からの熱の影響を受けにくく、かつ温調素子６によって効率的に温度制御される。例えば、光素子５と温調素子６との間の熱抵抗は、光素子５と第１リッド３との間の熱抵抗よりも１桁以上低い。基板２に第２リッド４が接合された状態において、放熱部材４ｂは温調素子６から見て第２面２ｃとは反対側に位置する。したがって、温調素子６は、放熱部材４ｂと基板２との間に挟まれて配置されている。放熱部材４ｂには温調素子６が熱的に強固に接続されている。温調素子６は、例えば、熱電クーラーである。例えば、温調素子６は、複数のペルチェ素子６ｂと、複数のペルチェ素子６ｂを第３方向Ｄ３に挟む第１基板６ｃおよび第２基板６ｄとを有する。第１基板６ｃおよび第２基板６ｄは、例えば、セラミック基板である。第１基板６ｃは放熱部材４ｂに接触する。第２基板６ｄは、基板２の第２面２ｃに形成された電極２ｇを介してビア２ｄに接続される。

【0039】

なお、基板２の第２面２ｃに電極２ｇとは別の電極を形成し、例えばワイヤボンディングで温調素子６の電気端子と電気接続することにより、温調素子６に電力を供給することが可能である。また、基板２の第２面２ｃに例えばサーミスタを配置し、このサーミスタを温度測定用のモニタとして使用することも可能である。光素子５の回路面は基板２に固定され温調素子６に物理的に接続されている。これに対し、光素子５の基板面は他の構成要素に接触していない。よって、回路面および基板面の両方が固定された構成と比較して、温度変化による光素子５に対する応力の影響等を抑えることができる。より具体的には、仮に、光素子５が第２気密空間Ｋ２の中で温調素子６と基板２の間に挟まれて配置される場合（回路面が基板２の第２面２ｃを向くように光素子５が基板２に搭載され、光素子５の基板面に温調素子６が搭載される場合）、温度変化に伴って、第２リッド４、温調素子６、光素子５、および基板２がそれぞれの線膨張係数に従って膨張または収縮するため、光素子５に大きな応力が加わる可能性がある。しかしながら、本実施形態では、光素子５の回路面と基板面の一方のみが固定されるため、光素子５に加わる熱応力を低減することができる。これにより光素子５の信頼性が向上する。

【0040】

基板２の電極２ｆ，２ｇは、例えば、銅（Ｃｕ）の表面が金（Ａｕ）によってメッキされて形成されている。電極２ｆ，２ｇは金メッキと銅の間に例えばニッケル（Ｎｉ）またはパラジウム（Ｐｄ）がメッキされて形成されていてもよい。電極２ｆ，２ｇは、複数のビア２ｄを覆うパッド（サーマルパッド）であってもよい。すなわち、電極２ｆ，２ｇは、基板２の平面視においてビア２ｄを含むサーマルパッドであってもよい。このサーマルパッドは、例えば、銅によって構成された薄膜である。第１基板６ｃと放熱部材４ｂの間、または第２基板６ｄと電極２ｇの間に熱伝導材（ＴＩＭ：Thermal Interface Material）が介在していてもよい。この熱伝導材は、例えば、金属ペースト、半田、または樹脂によって構成されている。一例として、温調素子６の第１方向Ｄ１の長さＬ５は３ｍｍであり、温調素子６の第２方向Ｄ２の長さＷ５は３ｍｍである。例えば、温調素子６の高さ（第３方向Ｄ３の長さ）は１ｍｍである。

【0041】

例えば、光モジュール１は、外部接続用の端子８を有する。端子８は、基板２の第１面２ｂに設けられた表面実装用の端子である。表面実装用の端子８が設けられる基板２の面を実装面ともいう。第１面２ｂに対する端子８の高さ（第３方向Ｄ３の長さ）Ｈ６は、第１面２ｂに対する第１リッド３の高さＨ２よりも大きい。一例として、端子８は、球状を呈する半田ボールである。端子８の直径は、一例として、４００μｍである。端子８は、例えば、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ合金系の半田である。端子８は、基板２の第１面２ｂに形成された電気配線２ｈに接続されている。電気配線２ｈの表面はパッシベーション膜により保護されていてもよい。その場合、電気配線２ｈの端子８と接続される部分には、金属が露出した電極（パッド）が形成されている。電極は表面がアンダーバンプメタルでメッキ処理されてもよい。電気配線２ｈは、バンプ７を介して光素子５の第１面５ｂに形成された電極に電気的に接続されている。光モジュール１は複数の端子８を有し、複数の端子８は、例えば、第２方向Ｄ２に沿って並ぶように配置されている。なお、端子８は、アレイ状に配列されていてもよい。例えば、複数の端子８はＢＧＡ（Ball Grid Array）を構成する。

【0042】

次に、本実施形態に係る光モジュール１から得られる作用効果について説明する。光モジュール１は、第１面２ｂ、第２面２ｃおよびビア２ｄを有するガラス製の基板２と、光素子５と、温調素子６とを備える。光素子５は、基板２の第１面２ｂに実装される。温調素子６は、第１面２ｂと反対の第２面２ｃに実装される。さらに、光モジュール１は、第１面２ｂに接続され、光素子５を気密封止する第１リッド３を備える。したがって、基板２の第１面２ｂに実装された光素子５が第１リッド３によって気密封止されるので、気密封止によって光素子５を保護することができる。基板２は、第１面２ｂと第２面２ｃとの間を貫通するビア２ｄを有する。よって、ビア２ｄを介して光素子５および温調素子６を互いに熱的に強固に接続することができる。光素子５のビア２ｄと接続されている面と反対の面は、熱伝導性が低い状態となっている。光モジュール１では、光素子５は、ガラス製の基板２から見て温調素子６とは反対側に実装される。よって、断熱性が良好なガラス製の基板２によって、温度変化による応力の影響から光素子５を保護することができる。したがって、光素子５をより確実に保護して光素子５の信頼性を高めることができる。

【0043】

本実施形態において、ビア２ｄは、基板２のガラス部分の熱伝導率より大きい熱伝導率を有する。よって、ビア２ｄを介して温調素子６および光素子５の間の熱伝達を一層効率よく行うことができる。したがって、温調素子６は、効率よく光素子５の温度調節を行うことができる。

【0044】

本実施形態において、第１面２ｂは、表面実装用の端子８を備える。さらに、本実施形態において、光モジュール１は、第２面２ｃに接続され、第２面２ｃと反対に放熱部材４ｂを有する第２リッド４をさらに備える。第２リッド４は、温調素子６を気密封止する。温調素子６は、放熱部材４ｂに熱的に接続されている。したがって、第２リッド４によって温調素子６が気密封止されるので、温調素子６を結露等から保護することができる。第２リッド４は、放熱部材４ｂを有する。したがって、第２リッド４の放熱部材４ｂを介して温調素子６の熱を放熱させることができる。

【0045】

本実施形態において、第１リッド３の内部の容積は、第２リッド４の内部の容積よりも小さい。すなわち、光素子５が収容される第１リッド３の内部の空間の容積が第２リッド４の内部の空間の容積よりも小さい。したがって、光素子５の気密封止部分の容積が第２リッド４の内部の空間の容積よりも小さいので、温度変化による応力の影響等から光素子５をより確実に保護することができる。さらに、本実施形態に係る光モジュール１は、第１気密空間Ｋ１に温調素子６を含まない。すなわち、光モジュール１は、第１気密空間Ｋ１において光素子５を温調素子６とは別に気密封止している。よって、第１気密空間Ｋ１からの気体の流出をより確実に抑制できるので、光素子５の信頼性がさらに向上する。より具体的には、仮に、光素子が温調素子または他の部品と同じ空間に収容される場合、光素子は温調素子または当該他の部品からのアウトガスの影響を受ける可能性がある。しかしながら、本実施形態では、光素子５が単独で気密封止される。よって、光素子５の信頼性がさらに向上する。

【0046】

なお、本実施形態では、第１気密空間Ｋ１に光素子５のみが収容される。しかしながら、第１気密空間Ｋ１には、例えば、光素子５を駆動するＩＣ等の回路チップが収容されてもよい。光素子５と回路チップがともに第１気密空間Ｋ１に収容される場合、第１リッド３の長さＬ２、Ｗ２と高さＨ２は適宜変更され得る。回路チップは、例えば光素子５の長さおよび厚みと同程度の長さおよび厚みを有し、温調素子６よりも体積が小さい。例えば、この回路チップの厚みは、０．２～０．３ｍｍであり、温調素子６の厚み（一例として１ｍｍ）より小さい。このため、第１リッド３の内部における気密封止部分である第１気密空間Ｋ１の容積を第２気密空間Ｋ２の容積より小さくでき、温度変化による光素子５に対する応力の影響等を抑えることができる。

【0047】

続いて、種々の変形例に係る光モジュールについて説明する。後述する変形例に係る光モジュールの一部の構成は、前述した光モジュール１の一部の構成と同一である。よって、以下の説明では、光モジュール１の説明と重複する説明を適宜省略する。図５は、第１変形例に係る光モジュール２１を示す断面図である。前述の実施形態では、光素子５が第１面５ｂに形成された電極を有し、当該電極が基板２のビア２ｄに熱的に接続されるフェイスダウン実装（フリップチップ実装）について説明した。これに対し、光モジュール２１では、第１面５ｂが基板２のビア２ｄとは反対側を向くように光素子５が基板２に実装されるフェイスアップ実装とされている。

【0048】

光素子５の第１面５ｂは、電極および回路が形成された回路面であり、光素子５の当該回路面とは反対側の第２面５ｃは基板面である。当該フェイスアップ実装では、光素子５の第２面５ｃが基板２の第１面２ｂに接続される。例えば、基板２の第１面２ｂに複数のビア２ｄを覆うようにサーマルパッド５ｄが形成されており、サーマルパッド５ｄに光素子５の第２面５ｃが接着剤（例えば銀ペースト）を介して接続される。光素子５の第１面５ｂには、光素子５の外部の回路と接続するための電極（パッド）が形成されており、第１面５ｂに形成された電極は基板２の第１面２ｂに形成された電気配線２ｊとボンディングワイヤ２２を介して電気的に接続されている。ボンディングワイヤ２２は、第１面５ｂの電極から電気配線２ｊまで延在している。以上、光モジュール２１におけるフェイスアップ実装では、例えば、光素子５の第２面５ｃ全体が第１面２ｂに接続するため、フリップチップ実装の場合と比較して同じ光素子５のチップサイズに対してサーマルパッド５ｄと接続する部分の面積を広く確保できる。また、光素子５と基板２の間にバンプ７を使用する必要がない。その結果、光素子５と温調素子６との間の熱抵抗をより小さくすることができる。

【0049】

次に、第２変形例に係る光モジュール３１について図６を参照しながら説明する。図６に示されるように、光モジュール３１は外部の配線基板３２上に表面実装されている。光モジュール３１は、基板２と配線基板３２との間に介在する端子３３を有する。配線基板３２は、基板２の第１面２ｂおよび第１リッド３に対向する凹部３２ｂを有する。凹部３２ｂは、配線基板３２の電気配線３２ｃが形成された表面３２ｄから第３方向Ｄ３に窪んでいる。基板２は、第１面２ｂに形成されるとともに第３方向Ｄ３から見てバンプ７から第１リッド３の外部まで延びる電気配線２ｋを有する。端子３３は、電気配線２ｋと配線基板３２の電気配線３２ｃとを互いに電気的に接続する。電気配線３２ｃの表面はパッシベーション膜により保護されていてもよい。その場合、電気配線３２ｃの端子３３が搭載される部分には、金属がパッシベーション膜から露出して電極が形成されている。この電極の表面は、例えば、Ａｕによりメッキ処理されていてもよい。

【0050】

例えば、第１リッド３の高さＨ２（第３方向Ｄ３の長さ）が端子３３の高さＨ６よりも高い場合、第１リッド３の一部が凹部３２ｂに入り込んだ状態となる。なお、このときの端子３３の高さＨ６は、基板２と配線基板３２とが端子３３によって接続されている状態での基板２と配線基板３２との間の距離に相当する。これにより、光モジュール３１を配線基板３２上に表面実装するときに、光モジュール３１と配線基板３２の干渉を防止してより確実に実装し、信頼性を向上することが可能となる。なお、光モジュール３１は、第２リッド４の放熱部材４ｂ上に放熱フィンを有していてもよい。また、光モジュール３１は、当該放熱フィンからの放熱を効率的に行うための空冷ファンをさらに有していてもよい。

【0051】

第３変形例に係る光モジュール４１について図７を参照しながら説明する。図７に示されるように、光モジュール４１は、前述した光モジュール３１と同様、配線基板４３上に表面実装されている。但し、配線基板４３は前述した凹部３２ｂを有しておらず、基板４２の第１面４２ｂに凹部４２ｃが形成されている。凹部４２ｃの底面と光素子５の回路面は対向している。これにより、第１リッド３の第１面４２ｂに対する高さを低く抑えることができる。光モジュール４１は、基板４２と配線基板４３との間に介在する端子４４を有する。

【0052】

端子４４の高さＨ６（第３方向Ｄ３の長さ）は第１リッド３の高さＨ２よりも大きい。よって、第１リッド３を配線基板４３に接触させないようにすることが可能である。すなわち、第３方向Ｄ３において第１リッド３と配線基板４３との間に適度にスペースを設けることができる。第３変形例は第２変形例に比べて第１リッド３の高さＨ２を低く抑えることが可能なため、配線基板４３に凹部を設けることなく光モジュール４１を容易に実装することができる。凹部４２ｃは、例えば、切削加工またはエッチングによって第１面４２ｂに形成されている。凹部４２ｃは、第１面４２ｂにおいて第３方向Ｄ３に窪んでいる。基板４２は、第１面４２ｂに形成されるとともに、バンプ７から第１リッド３の外部まで延びる電気配線４２ｄを有する。電気配線４２ｄにより、高さが異なる凹部４２ｃの底面から端子４４が形成されている第１面４２ｂまで電気接続することができる。電気配線４２ｄの形成を容易にするため、凹部４２ｃの側壁は第１面４２ｂに対して傾斜を有することが望ましい。この傾斜の角度は、例えば、凹部４２ｃの底面に対して４５°である。端子４４は、電気配線４２ｄと配線基板４３の電気配線４３ｂとを互いに電気的に接続する。

【0053】

第４変形例に係る光モジュール５１について図８を参照しながら説明する。図８に示されるように、光モジュール５１は、第１基板５２および第２基板５３を有する。第１基板５２は、光素子５が実装される第１面５２ｂ、温調素子６が実装される第２面５２ｃ、および第１面５２ｂから第２面５２ｃまで延在するビア５２ｄを有する。第２基板５３は、後述する貫通孔５３ｂを有し、第１基板５２に積層されて多層基板を形成する。第１リッド３は、例えば、貫通孔５３ｂの中に配置されて第１基板５２に接合されている。この場合、第２基板５３を配線層として機能させることができる。例えば、光素子５は、第２基板５３を介して配線基板４３の電気配線４３ｂに電気的に接続される。

【0054】

例えば、第１基板５２および第２基板５３は共にガラス製である。第２基板５３は、第１基板５２の第１面５２ｂに接合されている。第２基板５３は、第２基板５３を第３方向Ｄ３に貫通する貫通孔５３ｂを有する。第１基板５２の第１面５２ｂと、第１リッド３とによって第１気密空間Ｋ１が画成されている。

【0055】

第１基板５２は、第１面５２ｂに形成されるとともにバンプ７に接合される第１サーマルパッド５２ｆと、第２面５２ｃに形成された第２サーマルパッド５２ｇと、第１面５２ｂに形成されており、かつバンプ７から第１リッド３の外側にまで延在する電気配線５２ｈとを有する。第２基板５３は、第１基板５２の第１面５２ｂに対向する第３面５３ｃと、第３面５３ｃとは反対側を向く第４面５３ｄと、第２基板５３を第３方向Ｄ３に貫通するビア５３ｆとを有する。第４面５３ｄには電気配線５３ｈが形成されている。電気配線５２ｈはビア５３ｆを介して電気配線５３ｈに電気的に接続されている。第１基板５２と第２基板５３は、例えば、接着剤によって互いに接着された状態で積層されている。ただし、ビア５３ｆと電気配線５２ｈとの間には電気接続を取るため接着剤が無いことが望ましい。光モジュール５１は、第２基板５３と配線基板４３との間に介在する端子５４を有する。端子５４は、第４面５３ｄに形成されている。端子５４は、第２基板５３の電気配線５３ｈと、配線基板４３の電気配線４３ｂとを互いに電気的に接続する。第４変形例も第２変形例に比べて第１リッド３の高さＨ２ａを端子５４の高さＨ６より低く抑えることが可能なため、配線基板４３に図６に示されるような凹部を設けることなく光モジュール５１を容易に実装することができる。なお、端子５４の高さＨ６は、第３方向Ｄ３における第２基板５３の第４面５３ｄと配線基板４３との間の距離に相当する。また、第１リッド３の高さＨ２ａは、第１リッド３が接続されている第１面５２ｂから第１リッド３の配線基板４３に対向する面までの距離（第１リッド３の第３方向Ｄ３の高さＨ２）ではなく、端子５４が形成されている第４面５３ｄから第１リッド３の配線基板４３に対向する面までの距離に相当する。第４面５３ｄは、第１基板５２および第２基板５３によって構成される基板２の実装面に相当する。したがって、第１リッド３の高さＨ２および端子５４の高さＨ６は、実装面を基準に決められる。第４変形例によると、第１リッド３の第３方向Ｄ３の高さＨ２が端子５４の高さＨ６より大きい場合でも、第１リッド３の高さＨ２ａを端子５４の高さＨ６より低く抑えることができる。

【0056】

続いて、第５変形例として、フェイスアップ実装される光モジュール６１における基板６２、光素子６５および温調素子６６の例について図９を参照しながら説明する。図９は、第３方向Ｄ３（第２リッド４側）から見た場合における基板６２、光素子６５、および温調素子６６の平面透視図を示している。基板６２は、第１方向Ｄ１に沿って並ぶと共に第２方向Ｄ２に沿って並ぶ複数のビア６２ｄと、サーマルパッド６２ｆ，６２ｇとを有する。サーマルパッド６２ｆは、基板６２の第２面６２ｃ上に形成されており、サーマルパッド６２ｇは、基板６２の第１面６２ｂ上に形成されている。ビア６２ｄは格子状に配列されている。サーマルパッド６２ｇとサーマルパッド６２ｆとはビア６２ｄを介して熱的に強固に接続されている。フェイスアップ実装される光モジュール６１では、例えば、光素子６５の裏面全体が銀ペースト等を介してサーマルパッド６２ｇに接続されている。光素子６５は、例えば、サーマルパッド６２ｇの内側に配置されている。温調素子６６は、サーマルパッド６２ｆの内側に配置されている。図９において、サーマルパッド６２ｆは、サーマルパッド６２ｇよりも大きく図示されているが、サーマルパッド６２ｆは、サーマルパッド６２ｇよりも小さく形成されていてもよい。なお、サーマルパッド６２ｆおよびサーマルパッド６２ｇは、ビア６２ｄを内包するように形成されることが好ましい。

【0057】

図１０は、第６変形例に係る光モジュール７１の基板７２、光素子７５および温調素子７６を示す平面透視図であり、光モジュール７１を第３方向Ｄ３（第２リッド４側）から見た図である。図１１は、光モジュール７１の基板７２、光素子７５および温調素子７６を部分的に拡大した断面図である。図１０および図１１に示されるように、基板７２は、格子状に配列された複数のビア７２ｄと、サーマルパッド７２ｇと、サーマルパッド７２ｆと、を有する。サーマルパッド７２ｇは、基板７２の第１面７２ｂ上に形成されており、サーマルパッド７２ｆは、基板７２の第２面７２ｃ上に形成されている。サーマルパッド７２ｇとサーマルパッド７２ｆとはビア７２ｄを介して熱的に強固に接続されている。光素子７５は、第３方向Ｄ３から見た場合におけるサーマルパッド７２ｇの外側に位置する複数の電極パッド７５ｂと、第３方向Ｄ３から見た場合における電極パッド７５ｂの内側に位置する放熱パッド７５ｃとを有する。サーマルパッド７２ｇは、光素子７５のサイズよりも小さく形成される。なお、サーマルパッド７２ｆは、光素子７５よりも大きく形成されてもよい。温調素子７６は、サーマルパッド７２ｆの内側に実装される。サーマルパッド７２ｇは、端子７４を介して放熱パッド７５ｃに接続される。

【0058】

次に、第７変形例に係る光モジュール８１について図１２を参照しながら説明する。図１２は、光モジュール８１の基板８２における電気配線を示す断面図である。基板８２は、光素子５が実装される第１面８２ｂと、第１面８２ｂの反対側を向いており温調素子６が実装される第２面８２ｃとを有する。基板８２は、第１面８２ｂに形成されておりバンプ７から第１リッド３に向かって延びる第１配線８２ｄと、第２面８２ｃに形成された第２配線８２ｆと、第１面８２ｂにおける第１リッド３の外側に形成された第３配線８２ｇとを有する。第３方向Ｄ３から見た場合において、第２配線８２ｆは、第１配線８２ｄよりも光モジュール８１の外側に延びている。第２配線８２ｆは、例えば、第２リッド４に接触しており第２リッド４の内側から第２リッド４の外側に延在している。第３方向Ｄ３から見た場合において、第３配線８２ｇは、第２配線８２ｆよりも光モジュール８１の外側に延びている。第２配線８２ｆは、例えば、第３配線８２ｇと第１配線８２ｄとの間に配置されている。

【0059】

基板８２は、第１リッド３の内側において基板８２を第３方向Ｄ３に貫通する第１ビア８２ｈと、第１リッド３の外側において基板８２を第３方向Ｄ３に貫通する第２ビア８２ｊとを有する。第１ビア８２ｈは第１配線８２ｄから第２配線８２ｆまで延びており、第２ビア８２ｊは第２配線８２ｆから第３配線８２ｇまで延びている。光素子５は、バンプ７、第１配線８２ｄ、第１ビア８２ｈ、第２配線８２ｆ、第２ビア８２ｊ、および第３配線８２ｇを介して端子８に電気的に接続されている。第７変形例では、第２配線８２ｆは、第２気密空間Ｋ２の内側から第２リッド４の外側に延在するフィードスルー配線として形成されている。このため、第２リッド４と基板２の気密封止に使用される接着剤は絶縁性を有することが望ましい。一方、基板８２と第１リッド３との接続部に電気配線がないため、第１リッド３と基板８２の気密封止に用いる接着剤に金属材料を使用することができる。これにより、第１気密空間Ｋ１の気密性を高めて光素子５の信頼性を向上することができる。

【0060】

さらに、第７変形例の変形例について図１３を参照しながら説明する。図１３の変形例は、図１２の第７変形例に対して、第１リッド３の大きさが第２リッド４の大きさよりも大きく構成されている点で異なっている。図１３に示されるように、第１リッド３の第１方向Ｄ１の長さＬ２は第２リッド４の第１方向Ｄ１の長さＬ３よりも大きく設定されている。また、第１方向Ｄ１において、第２リッド４は、第１リッド３の内側に配置されている。例えば、第１リッド３の長さＬ２、Ｗ２が第２リッド４の長さＬ３、Ｗ３より大きく設定されていても、第１リッドの高さＨ２を第２リッドの高さＨ３よ小さくすることにより、第１気密空間Ｋ１の容積は、第２気密空間Ｋ２の容積より小さくすることができる。

【0061】

以下では、説明の都合上、端子８は、図１３において、左側に配置されているものを端子８ａ、右側に配置されているものを端子８ｂと称することにする。第１リッド３の側壁部３ｆは、第１方向Ｄ１において第１側壁３ｉおよび第２側壁３ｊを有する。第１側壁３ｉは、第２側壁３ｊよりも端子８ａの近くに位置する。また、第２リッド４の側壁部４ｃは、第１方向において第３側壁４ｄおよび第４側壁４ｅを有する。第３側壁４ｄは、第４側壁４ｅよりも端子８ａの近くに位置する。第１リッド３の第１側壁３ｉは、第２リッド４の第３側壁４ｄよりも端子８ａの近くに配置されている。この構成において、第１ビア８２ｈを、第１リッド３の内側に配置するとともに第２リッド４の外側に配置することにより、第１配線８２ｄは第１気密空間Ｋ１の中に形成され、第２配線８２ｆは第２気密空間Ｋ２の外に形成されるため、いずれの配線においても第１側壁３ｉまたは第３側壁４ｄを通過するフィードスルー配線を不要とすることができる。

【0062】

なお、光素子５のバンプ７から基板２の端子８ａまでの電気配線についてのみ考える場合には、第１リッド３の第２側壁３ｊおよび第２リッドの第４側壁４ｅは当該電気配線には関係しないので、第１リッド３の第２側壁３ｊは、第２リッド４の第４側壁４ｅよりも端子８ａの近くも位置していてもよい。したがって、そのような場合には、第１リッド３の長さＬ２は、第２リッドの長さＬ３よりも大きく設定されていなくてもよい。フィードスルー配線を省くことにより、第１気密空間Ｋ１と第２気密空間Ｋ２の両方の気密性をより高めることができ、光素子５および温調素子６の信頼性をさらに向上することができる。

【0063】

さらに、第７変形例の別の変形例について図１４を参照しながら説明する。図１４の変形例は、図１２の第７変形例に対して、第２リッド４の大きさが第１リッド３の大きさよりも大きく構成されている点で異なっている。図１４に示されるように、第２リッド４の第１方向Ｄ１の長さＬ３は第１リッド３の第１方向Ｄ１の長さＬ２よりも大きく設定されている。また、第１方向Ｄ１において、第１リッド３は、第２リッド４の内側に配置されている。例えば、第１リッド３の長さＬ２、Ｗ２が第２リッド４の長さＬ３、Ｗ３よりも小さく設定されているとき、第１気密空間Ｋ１の容積は、第２気密空間Ｋ２の容積より小さくすることができる。

【0064】

以下では、説明の都合上、端子８は、図１４において、左側に配置されているものを端子８ａ、右側に配置されているものを端子８ｂと称することにする。第１リッド３の側壁部３ｆは、第１方向において第１側壁３ｉおよび第２側壁３ｊを有する。第１側壁３ｉは、第２側壁３ｊよりも端子８ａの近くに位置する。また、第２リッド４の側壁部４ｃは、第１方向において第３側壁４ｄおよび第４側壁４ｅを有する。第３側壁４ｄは、第４側壁４ｅよりも端子８ａの近くに位置する。第２リッド４の第３側壁４ｄは、第１リッド３の第１側壁３ｉよりも端子８ａの近くに配置されている。この構成において、第２ビア８２ｊを、第２リッド４の内側に配置するとともに第１リッド３の外側に配置することにより、第１配線８２ｄは第１気密空間Ｋ１の中に形成され、第２配線８２ｆは第２気密空間Ｋ２の中に形成され、さらに、第３配線８２ｇは第１気密空間Ｋ１の外に形成されるため、いずれの配線においても第１側壁３ｉまたは第３側壁４ｄを通過するフィードスルー配線を不要とすることができる。

【0065】

なお、光素子５のバンプ７から基板２の端子８ａまでの電気配線についてのみ考える場合には、第１リッド３の第２側壁３ｊおよび第２リッドの第４側壁４ｅは当該電気配線には関係しないので、第２リッド４の第４側壁４ｅは、第１リッド３の第２側壁３ｊよりも端子８ａの近くに位置していてもよい。したがって、そのような場合には、第２リッド４の長さＬ３は、第１リッド３の長さＬ２よりも大きく設定されていなくてもよい。フィードスルー配線を省くことにより、第１気密空間Ｋ１と第２気密空間Ｋ２の両方の気密性をより高めることができ、光素子５および温調素子６の信頼性をさらに向上することができる。

【0066】

以上、本開示に係る実施形態および種々の変形例について説明した。しかしながら、本発明は、前述の実施形態または種々の変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨の範囲内において適宜変更可能である。また、本開示に係る光モジュールは、前述の実施形態、および第１～第７変形例のうちの複数の例が組み合わされたものであってもよい。例えば、本開示に係る光モジュールの各部の構成、形状、大きさ、材料、数および配置態様は、前述した実施形態または変形例に限られず適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0067】

１…光モジュール
２…基板
２ｂ…第１面（実装面）
２ｃ…第２面
２ｄ…ビア
２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｊ，２ｋ…電気配線
３…第１リッド
３ｂ…凹部
３ｃ…接続面
３ｄ…底部
３ｆ…側壁部
３ｇ…内面
３ｈ…外面
４…第２リッド
４ｂ…放熱部材
４ｃ…側壁部
５…光素子
５ｂ…第１面
５ｃ…第２面
５ｄ…サーマルパッド
６…温調素子
６ｂ…ペルチェ素子
６ｃ…第１基板
６ｄ…第２基板
７…バンプ
８…端子
９…光ファイバ
１１…第１レンズ
１２…第２レンズ
１３…第１反射防止膜
１４…第２反射防止膜
２１…光モジュール
２２…ボンディングワイヤ
３１…光モジュール
３２…配線基板
３２ｂ…凹部
３２ｃ…電気配線
３２ｄ…表面
３３…端子
４１…光モジュール
４２…基板
４２ｂ…第１面（実装面）
４２ｃ…凹部
４２ｄ…電気配線
４３…配線基板
４３ｂ…電気配線
４４…端子
５１…光モジュール
５２…第１基板
５２ｂ…第１面
５２ｃ…第２面
５２ｄ…ビア
５２ｆ…第１サーマルパッド
５２ｇ…第２サーマルパッド
５２ｈ…電気配線
５３…第２基板
５３ｂ…貫通孔
５３ｃ…第３面
５３ｄ…第４面（実装面）
５３ｆ…ビア
５３ｈ…電気配線
５４…端子
６１…光モジュール
６２…基板
６２ｄ…ビア
６２ｆ…サーマルパッド
６５…光素子
６６…温調素子
７１…光モジュール
７２…基板
７２ｄ…ビア
７２ｆ…サーマルパッド
７４…端子
７５…光素子
７５ｂ…電極パッド
７５ｃ…放熱パッド
７６…温調素子
８１…光モジュール
８２…基板
８２ｂ…第１面（実装面）
８２ｃ…第２面
８２ｄ…第１配線
８２ｆ…第２配線
８２ｇ…第３配線
８２ｈ…第１ビア
８２ｊ…第２ビア
Ｄ１…第１方向
Ｄ２…第２方向
Ｄ３…第３方向
Ｋ１…第１気密空間
Ｋ２…第２気密空間
Ｌ…光信号
Ｓ…電気信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】