特許 7601962 光モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】光モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/02 20060101AFI20241210BHJP

   H01L 31/02 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

H01L23/02 F

H01L31/02 B

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023124799

(22)【出願日】2023-07-31

【審査請求日】2023-07-31

(73)【特許権者】

【識別番号】591230295

【氏名又は名称】ＮＴＴイノベーティブデバイス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川尻 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】中西 智浩

(72)【発明者】

【氏名】冨田 大司

(72)【発明者】

【氏名】菊池 清史

【審査官】栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０４９３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１１８２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２３０２７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／０２

Ｈ０１Ｌ ３１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パッケージと、
前記パッケージに実装された光回路と、
前記パッケージに実装された１つ以上の電子回路と、
前記光回路および前記１つ以上の電子回路を覆うリッドと
を備え、
前記１つ以上の電子回路の内の１つのチップは、厚さ方向に、第１の接着層、スペーサ、第２の接着層の順に、前記リッドの接着面に固定されており、
前記スペーサは、前記リッド側に前記チップの幅よりも広い幅を有する第１の面と、前記第１の面よりも狭い幅を有する第２の面を有し、
前記リッドは、前記第１の面の幅方向に伸長した前記スペーサの縁部を含む領域に、前記接着面から連続して前記第２の接着層の接着剤を収納する凹部を有すること
を特徴とする光モジュール。

【請求項2】

前記スペーサは、垂直断面において略Ｔ字形状を有し、前記第１の面を含み、前記チップの幅方向に延びた前記縁部を有する伸長部分と、前記チップの前記幅よりも狭い前記第２の面を含むベース部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。

【請求項3】

前記スペーサは、垂直断面において、厚さ方向に、前記チップの前記幅よりも狭い前記第２の面から、前記第１の面に向かって、幅が徐々に広まる略台形状を有することを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。

【請求項4】

前記縁部から前記凹部の内部に向かって、突起を有することを特徴とする請求項２または３に記載の光モジュール。

【請求項5】

前記光回路はシリコンフォトニクスチップであり、前記１つ以上の電子回路の内の前記１つのチップは、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）であることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。

【請求項6】

前記第２の接着層の接着剤は、８～３５０ｐａ・ｓ（２３℃）の粘度を有する高熱伝導の導電性接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。

【請求項7】

前記光回路は、前記リッドの最表面より下がって形成された第１の深さの接着面に接着剤によって固定され、
前記チップが固定される前記接着面は、前記第１の深さの接着面からさらに下がって形成された第２の深さの接着面であることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

本発明は、光モジュールに関する。より詳細には、光モジュール内の接着剤を制御する構造に関する。

【0002】

光通信ネットワークを経由したサービスの増大が進み、多数の光機能素子を高密度に集積したデバイスの開発が進められている。光伝送用装置では、複数のチャンネルの光信号処理が可能で、着脱が可能なデジタルコヒーレントトランシーバ（以下、簡単のためトランシーバ）の仕様が規定されている。トランシーバの消費電力やサイズは、標準化団体のＯＩＦ（The Optical Internetworking Forum）等によって規格が決定されている。トランシーバ動作の高速化、大容量化、および、小型化、低消費電力化のさらなる要求に応えるため、シリコンフォトニクス技術を利用した、新たな構成の光送受信モジュールの開発が進められている。

【0003】

図１は、シリコンチップを含む光送受信モジュールの構成を示す図である。図１の（ａ）は、光送受信モジュール２０のリッド（蓋）を取り外した状態で、チップ搭載面を見た上面図（ｘ－ｙ面）である。光送受信モジュール２０は、所定の変調を受けた光信号を受信して、電気信号のベースバンド信号を出力するとともに、電気信号のベースバンド信号で変調光を生成し出力する。光送受信モジュールは、上述のＯＩＦによるトランシーバ上に搭載され、図示していない１本以上の光ファイバと電気信号のインタフェースを持っている。以下の説明では、光送受信モジュールを光モジュールと簡略化して呼ぶ。

【0004】

光モジュール２０は、パッケージ（基板）１の上に、シリコンフォトニクス（Silicon Phonics：ＳｉＰ）チップ２と、光－電気間の変換および外部インタフェースを行う電子部品が集積されている。ＳｉＰチップ２は、Ｓｉ基板上に、偏波分離器、コヒーレントミキサ、複数の光検出器（ＰＤ）、偏波回転器、偏波合成器、光変調器など、光受信器および光変調器の光機能が、１つのチップに集積化されている。電子部品は、変調信号を駆動するためのドライバＩＣ３およびＰＤからの電流出力を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプ（TransImpedance Amplifier：ＴＩＡ）４ａ、４ｂを含む。他にチップコンデンサ５－１ａ～５－２ｂ等の電子部品も搭載されている。一例を挙げれば、ＴＩＡチップ内に含まれる４系統の信号ラインに対応して、ＴＩＡ４ａでは、ＤＣラインのそれぞれに、コンデンサ群５－１ａ、５－２ａとしてバイパス用のチップコンデンサが配置され得る。

【0005】

図１の（ｂ）は、光モジュール２０の全体を覆うリッド（蓋）８を示している。図１の（ａ）に示したように、光モジュール２０内においてＳｉＰチップ２が、面積および高さとも、最大サイズを持っている。ドライバＩＣ３はＳｉＰチップ２よりも小さく、ＴＩＡ４ａ、４ｂは最小サイズを持っている。光モジュール２０では、内部に実装された部品を保護し、部品から生じる熱を外部へ放出するため、リッド８がパッケージ全体を覆うように実装されている。図１（ｂ）に示したように、リッド８の外形はパッケージ１の外形に対応する。点線の領域８ａは、後述するように、リッドの内側に彫り込んで形成され、ドライバＩＣ３、ＴＩＡ４を収納する浅い接着面を示している。また、点線の領域８ｂは、浅い接着面よりさら彫り込んで形成され、ＳｉＰチップ２を収納する深い接着面を示している。図１に示した部品配置や接着面領域は、例示的なものである。

【0006】

図２は、ＴＩＡを含み、基板面に垂直に切った光モジュール断面構造を示す図である。リッド８が搭載された状態で、図１でドライバＩＣ３およびＴＩＡ４ａを通るＩＩ―ＩＩ線を含み、基板面に垂直に切った断面（ｙ－ｚ面）を示している。光モジュール２０は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）９によって、トランシーバ上に搭載される。リッド８は、例えばアルミなどの材料で構成された板状の１つの面に、異なる２種類の深さの接着面を持つ。最も高いＳｉＰチップ２に対応する領域の深い接着面と、図２に示した、より低いドライバＩＣ３、ＴＩＡ４を収納する浅い接着面２２によって空間２１が形成されている。異なる高さの２つの接着面は、パッケージ１の面上に搭載されるチップ、ＩＣ、電子部品を収納する空間を区画する。内部部品の保護と放熱が実現される限り、接着面で形成される空間２１の形状は、パッケージ１上の部品配置に応じて任意で良い。

【0007】

高さの異なる３種類のチップのそれぞれに対して、対応する深さの３つの接着面をリッドに形成することも可能だが、接着面の加工精度や組立精度の制限もあり、２つの異なる深さの接着面が形成されている。図２の断面図を参照すれば、ドライバＩＣ３は、リッド８の接着面２２に接着剤によって直接固定されているのに対して、より薄いＴＩＡ４は、スペーサ７を介して接着面２２に接着剤で固定される。

【0008】

図３は、ＴＩＡの周辺を拡大した基板面に垂直な光モジュール断面構造を示す図である。図２のIIIの領域を拡大し、リッド８およびパッケージ１の一部を切り取って示している。ＴＩＡ４は、他の２つのチップに比べて非常に薄いため、スペーサ７を介在させて高さを調整し、スペーサ７とリッドの接着面２２を接着している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開2001-230274号公報

【文献】特開2012-146363号公報

【文献】特開2015-204356号公報

【非特許文献】

【0010】

【文献】ＯＩＦ, Implementation Agreement for the High Bandwidth Coherent Driver Modulator (HB-CDM), ［online］, July 15,2021, ［令和５年３月２０日検索］，インターネット＜URL: https://www.oiforum.com/wp-content/uploads/OIF-HB-CDM-02.0.pdf＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかしながら、スペーサを介してＴＩＡおよびリッドを固定する場合、スペーサと接着面の間の接着剤の制御が難しく、接着剤がスペーサ周囲にはみ出す問題があった。スペーサ７は、例えば窒化アルミ等の高熱伝導材料によって構成され、高熱伝導性の導電性接着剤を介して接着面２２に放熱し、リッド８と共にヒートシンクの役割を有している。光モジュールで発熱量が最も大きい要素はドライバＩＣ３であり、ドライバＩＣ３を接着面２２に密着させて、効率良くリッド８に放熱する必要がある。したがって、リッド８を光モジュールに搭載する際は、ドライバＩＣ３と接着面２２の間を、最適量の接着剤で固定する。組立工程では、パッケージ１に対するリッド８の高さ位置は、ドライバＩＣ３と接着面２２によって規定されることになる。

【0012】

ドライバＩＣよりは発熱量が少ないものの、ＴＩＡ４についても十分な放熱が必要である。まずスペーサ７とＴＩＡ４を接着剤１２によって接着した後、リッド８がドライバＩＣ３に搭載されるのと同時に、スペーサ７の上面と接着面２２が、接着剤１１で固定される。光モジュール２０の組立では、ＢＧＡ１０の高さ、上下２つの接着剤層の厚さ、ＴＩＡ、スペーサの厚さの、高さ方向（ｚ方向）の累積誤差を考慮しなければならない。累積誤差のばらつきを考慮して、リッド８の接着面２２との間隔は、ドライバＩＣ３と接着面２２との間隔よりも、広く設定される。

【0013】

光モジュール内では、高熱伝導性を持つ導電性接着剤として、かなり粘度の高いものが利用されている。具体的には、利用される接着剤の粘度は、８～３５０ｐａ・ｓ（２３℃）のものが利用されている。接着剤の粘度が高い分、接着面の上に塗布する量を制御することは難しく、接着剤の塗布量には、ばらつきが生じ得る。接着剤は、確実な放熱のために、接着領域の所定の割合（例えば８０％）以上に広がることが必要である。リッド８を搭載する工程で、スペーサ７とリッド接着面２２の間隔が広いほうに偏った場合でも、接着剤が接着面からはみ出る（１００％以上）ように、十分な量の接着剤が塗布される。スペーサ７とリッド８の接着面２２との間を接着剤で確実に充たす必要があり、接着剤の量は多めに設定せざるを得ない。

【0014】

スペーサ７はＴＩＡの外形の領域（ｘ－ｙ面）よりも一回り小さいサイズを持っているので、スペーサ７の下面の接着剤１２の余剰分は、ＴＩＡ上面でスペーサの周囲に留まる。一方、スペーサ７の上面の接着剤１１の余剰分は、接着面２２に沿ってスペーサ７の周囲にはみ出ることになる。上述の組立時の累積誤差によって、スペーサ７と接着面２２との間隔が狭くなり、かつ、接着剤量が多い方に偏った場合、はみ出す接着剤１２の量が多くなる。このような状態では、ＴＩＡ４の周囲に配置されたチップコンデンサ５ａの電極と接着剤１２の接触箇所１３を生じる可能性があった。チップコンデンサ５ａの電極と接着剤１２が接触すると、接着剤は導電性を有しているためチップコンデンサ５ａのショートを誘発する可能性がある。

【0015】

図１および図３に示したように、ＴＩＡ４は、ＳｉＰチップ上のＰＤからの差動形式の電流信号（Ｉ信号、Ｑ信号）の電流電圧変換を実施し、バイパスコンデンサとしてチップコンデンサが配置される。スペーサ７の上面からはみ出してくる接着剤１２と隣接する部品との接触を検出するため、Ｘ線による検査工程が必須となる。従来技術の光モジュールでは、スペーサを介して実装されるＴＩＡの周囲にはみ出した接着剤と電子部品との接触のために、製品歩留まりの低下や、検査工程の高コスト化が問題となっていた。

【0016】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、光モジュール内で使用される接着剤を制御して、光モジュールの歩留まりを向上させ、製造コストを下げることにある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明の１つの実施態様は、パッケージと、前記パッケージに実装された光回路と、前記パッケージに実装された１つ以上の電子回路と、前記光回路および前記１つ以上の電子回路を覆うリッドとを備え、前記１つ以上の電子回路の内の１つのチップは、厚さ方向に、第１の接着層、スペーサ、第２の接着層の順に、前記リッドの接着面に固定されており、前記スペーサは、前記リッド側に前記チップの幅よりも広い幅を有する第１の面と、前記第１の面よりも狭い幅を有する第２の面を有し、前記リッドは、前記第１の面の幅方向に伸長した前記スペーサの縁部を含む領域に、前記接着面から連続して前記第２の接着層の接着剤を収納する凹部を有することを特徴とする光モジュールである。

【発明の効果】

【0018】

本発明により、歩留まりを向上し、低コストの光モジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】シリコンチップを含む光送受信モジュールの構成を示した図である。

【図2】ＴＩＡを含み基板面に垂直に切った光モジュール断面を示した図である。

【図3】ＴＩＡ周辺を拡大した基板面に垂直な光モジュール断面を示した図である。

【図4】本開示の光モジュールのＴＩＡ周辺の断面構造を拡大して示した図である。

【図5】本開示の光モジュールにおけるスペーサをＴＩＡ側から見た斜視図である。

【図6】ＴＩＡおよびリッド接着面に形成される凹部の位置関係を示した図である。

【図7】本開示の光モジュールのスペーサの作製工程を説明する図である。

【図8】本開示の光モジュールのスペーサ形状と凹部の関係を説明する図である。

【図9】実施形態２の光モジュールのＴＩＡ周辺の断面構造を示した図である。

【図10】実施形態３の光モジュールのＴＩＡ周辺の断面構造を示した図である。

【図11】実施形態４の光モジュールのＴＩＡ周辺の断面構造を示した図である。

【図12】実施形態５の光モジュールのＴＩＡ周辺の断面構造を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本開示の光モジュールは、光回路と１つ以上電子回路チップを備えており、１つの電子回路チップは、スペーサを介して、接着剤によって光モジュールのリッドに接着される。スペーサは、厚さ方向でリッド側に、隣接部品に向かって延びた縁部を有し、その電子回路チップのサイズを越えた幅の広い面を有する。さらにリッドは、スペーサとの接着面の延びた縁部に概ね一致する位置に、余剰接着剤を収納する凹部を有する。スペーサとリッドの接着面の間の余剰接着剤は、リッドの凹部内に導かれ、接着剤と隣接する部品との接触を防止する。以下、本開示の光モジュールの構造と製造工程を改善する効果、様々な実施形態を説明する。

【0021】

[実施形態１]
図４は、本開示の光モジュールのＴＩＡ周辺を拡大した基板面に垂直な断面構造を示した図である。典型的な構成の実施形態１の光モジュール１００は、スペーサ１０１を介してＴＩＡ４とリッド８を固定する構造に特徴があり、光モジュールの全体構成、内部の部品構成や配置は、図１～図３で説明した従来技術の光モジュールと変わりは無い。

【0022】

一例として光モジュール１００も、図１に示した部品配置で、ＳｉＰチップ２、ドライバＩＣ３、ＴＩＡ４ａ、４ｂがパッケージ１上に搭載されているものとして、詳細は省略する。ＴＩＡの周辺には、チップコンデンサなどの隣接する電子部品も配置されている。光モジュール１００は、パッケージおよび内部部品の全体を覆うようにリッド８が実装されている。また図２に示したようにドライバＩＣ３とＴＩＡ４を通る断面（ｙ－ｚ面）を見れば、ドライバＩＣ３は、リッド８の接着面２２に直接に接着される。ＴＩＡ４は、第１の接着層１２、第２の接着層１１の上下２つの接着層に挟まれたスペーサ１０１を介して、リッド８の接着面２２に固定されているのも図３の構成と同様である。一方、スペーサ１０１は、従来技術におけるスペーサ７とは異なる形状を持っている。以下、従来技術の光モジュールとは異なるＴＩＡ周辺の構造に焦点を当て説明する。

【0023】

ＴＩＡ４は、上下の２つの接着層に挟まれたスペーサ１０１を介して、リッド８の接着面２２に固定されているのも図３の構成と同様である。

【0024】

再び図４を参照すれば、光モジュール１００において、ＴＩＡ４上で接着剤１２によって固定されるスペーサ１０１は、隣接する部品を含む断面（ｙ－ｚ面）を見たとき、ＴＩＡに隣接するチップコンデンサ５ａ、５ｂのある側に向かって延びた縁部を持ち、Ｔ字状の断面を持っている。図３に示した従来技術のスペーサ７は、断面形状は単純な矩形であったのに対して、本開示の光モジュール１００では、スペーサ１０１は、厚さ方向（ｚ軸）におけるリッド８側の部分がＴＩＡ４の領域を越えて、隣接する部品５ａ、５ｂの側（ｙ軸方向）に延びている。スペーサ１０１の厚さ方向（ｚ軸）でＴＩＡ４側の部分は、従来技術の構成と同様に、ＴＩＡ４の外形の領域よりも内側に納まっている。

【0025】

したがって、スペーサ１０１は、隣接する部品を含む断面を見たとき、高さ方向でリッド側に、隣接部品に向かって延びた縁部を持っていると見ることができる。この延びた縁部があることによって、スペーサはＴＩＡ４の幅を越えた幅を持つ。また、スペーサ１０１は、隣接する電子部品を含む断面で見たときに、リッド側にＴＩＡよりも広い幅の「第１の面」を持ち、ＴＩＡ側に第１の面よりも狭い幅の「第２の面」を持つと見ることもできる。スペーサの作製法、より詳細な構成、変形例は、図７および図８とともに後述する。隣接する部品を含む断面で見たときに、スペーサ１０１のリッド側の幅の広い部分を伸長部分、スペーサ１０１のＴＩＡ側の幅の狭い部分をベース部分と呼ぶ。伸長部分とベース部分は一体のものであってもよいし、別個の部分であっても良い。

【0026】

光モジュール１００は、上述の延びた縁部を持つスペーサ１０１に加えて、リッド８の接着面２２に、スペーサの延びた縁部を内包する位置に、溝状の凹部１０２－１、１０２－２を持っている。スペーサ１０１の延びた縁部は、接着面２２とスペーサ１０１の間の接着剤の余剰分１１をスペーサ１０１の上面に沿って凹部１０２－１、１０２－２内に導く。このため、はみ出した接着剤１１は、隣接するチップコンデンサ５ａ、５ｂと接触することが無い。接着剤量のばらつきや、光モジュール組立時の累積誤差の影響を受けることなく、スペーサのリッド側から隣接する部品へ向かう、接着剤のはみ出しを防ぐことができる。

【0027】

図４は、図１に示した例示的な部品配置の光モジュールにおいて、ＩＩ-ＩＩ線を通る断面について、ＴＩＡ４ａの周辺を拡大したものである。図１のもう１つのＴＩＡ４ｂを通り、ＩＩ-ＩＩ線に垂直な線で切った断面も、図４と同様となる。したがって、本開示の光モジュール１００では、スペーサを介して接続される電子部品チップ（例えばＴＩＡ）に対する隣接する部品の位置関係にしたがって、スペーサの形状を柔軟に修正できることに留意されたい。

【0028】

図５は、本開示の光モジュールにおけるスペーサをＴＩＡ側から見た斜視図である。図５の（ａ）は、図４に示した断面がＴ字型のスペーサ１０１－１を、隣接するチップコンデンサ群５－１、５－２とともに示している。スペーサ１０１－１は、隣接するチップコンデンサが配置されている２辺の側において、リッドと接着されることになる図面で上側に、隣接部品に向かって延びた縁部を持っている。すなわち、スペーサ１０１－１は、隣接するチップコンデンサ群を含む断面（ｙ－ｚ面）で見たとき、幅の広い第１の面１０３－１と、第１の面よりも幅の狭い第２の面１０３－２を持っていることがわかる。

【0029】

図４で説明したように、スペーサ１０１の隣接する部品に向かって延びた縁部は、リッド側の接着剤の余剰分のはみ出しを防ぐよう機能する。スペーサの構成は、図１に例示したようなＴＩＡ４の２つの辺に隣接する部品５－１ａ、５－２ａが配置される場合だけに限られない。例えば、ＴＩＡの周囲の４辺に隣接する部品が配置される場合には、図５の（ｂ）に示したスペーサ１０１－２のように、チップコンデンサ群５－１～５－４のある４辺において、隣接部品に向かって延びた縁部を持つこともできる。すなわち、スペーサ１０１－２は、全周に渡って、隣接する部品に向かって延びた縁部を持っている。

【0030】

図６は、ＴＩＡと、リッドの接着面に形成される凹部の位置関係を示した図である。図６は、リッドが搭載された状態で光モジュールの上面（ｘ－ｙ面）を見た透視図であって、点線４はＴＩＡの外形の領域を、２点鎖線の５－１～５－４は、ＴＩＡに隣接するチップコンデンサ群の位置を示している。さらにハッチング部分１０２－１、１０２－２は、リッドに形成された凹部を示している。図６の（ａ）は、隣接する部品がＴＩＡ４の２辺に沿って配置されている図５の（ａ）のスペーサ１０１－１の場合に対応する。凹部は、リッド８の接着面２２に形成された２本の溝１０２－１、１０２－２として形成される。また図６の（ｂ）は、隣接する部品がＴＩＡ４の全周の４辺に沿って配置されている図５の（ｂ）のスペーサ１０１－２の場合に対応する。この場合、凹部はリッド８の接着面２２に形成され、ＴＩＡ４の外周と一致する矩形状の１周の溝１０２である。

【0031】

再び図４を参照すれば、スペーサ１０１は、高さ方向におけるリッド８側に、ＴＩＡを越えて外側へ、すなわち隣接する部品側へ延びた縁部を有することで、はみ出した接着剤１１を、凹部１０２－１、１０２－２内に導くことができる。はみ出した接着剤が、隣接する部品であるチップコンデンサ等とショートを起こす可能性は無くなるため、従来必要であった煩雑なＸ線検査が不要となる。光モジュールの歩留まりの向上も可能となる。図３に示した従来技術の光モジュールに対して、スペーサ形状をわずかに変更し、リッドの接着面に凹部を形成するだけで、接着剤の制御性を各段に向上させることができる。

【0032】

したがって本開示の光モジュールは、パッケージ１と、前記パッケージに実装された光回路２と、前記パッケージに実装された１つ以上の電子回路３、４と前記光回路および前記１つ以上の電子回路を覆うリッド８とを備え、前記１つ以上の電子回路の内の１つのチップ４は、厚さ方向に、第１の接着層１２、スペーサ１０１、第２の接着層１１の順に、前記リッドの接着面２２に固定されており、前記スペーサは、前記リッド側に前記チップの幅よりも広い幅を有する第１の面１０３－１と、前記第１の面よりも狭い幅を有する第２の面１０３－２を有し、前記リッドは、前記第１の面の幅方向に伸長した前記スペーサの縁部を含む領域に、前記接着面から連続して前記第２の接着層の接着剤を収納する凹部１０２－１、１０２－２を有するものとして実施できる。

【0033】

図４の光モジュールでは、リッド８の接着面２２は、リッド８の一方の面を彫り込んで（座繰り加工で）形成される、異なる深さの２つの接着面の内で、浅い方の接着面である。しかしながら、光モジュールにおける電子回路チップの数、構成、サイズが異なれば、接着面２２は、図４の構成だけに限られない。リッドの一方の面に、彫り込んで形成される接着面を１つのみとし、リッドの最表面を、放熱が必要な電子部品チップのもう１つの接着面として、スペーサ１０１を介してＴＩＡを接着することもできる。ＴＩＡ４およびスペーサ１０１と、リッドの接着面２２との関係は、リッド８の内側面における接着面の位置に依らない。

【0034】

図７は、本開示の光モジュールにおけるＴＩＡのスペーサの作製工程を説明する図である。各図には、完成時のスペーサの上面と側面に相当する２つの面を見た構成を示している。（ａ）に示した工程１では、ＡｌＮなどの高熱伝導材料を短冊状の板１１０に加工する。次に（ｂ）に示した工程２では、短冊状の板１１０の一方の面の破線の一部１１１を、切削加工によって除去して、等間隔の溝１１２を形成する。次に（ｃ）に示した工程３では、形成された溝１１２の中央位置の破線１１３で、ダイシング等でスペーサへ切断する。最後に（ｄ）に示した工程４のように、図５の（ａ）に示したのと同じ形状の、切断されたスペーサ１０１が得られる。

【0035】

上述の作製手順を修正することで、図５の（ｂ）に示したように、４辺において、隣接部品に向かって延びた縁部を持つスペーサとすることもできる。上述の作製工程では、ベース材料となる板材を切削することでスペーサを得ていたが、２枚の板材を張りつけて作製することも可能である。したがって、図７の切削加工に基づくスペーサの作製方法は、一例に過ぎないことに留意されたい。

【0036】

図８は、本開示の光モジュールにおけるスペーサ形状とリッドに形成される凹部の関係を説明する図である。図８の（ａ）は、図４の実施形態１の光モジュール１００の構成に対応している。既に説明をしたように、スペーサ１０１は、厚さ方向におけるリッド８側の伸長部分１０１ａと、ＴＩＡ側のベース部分１０１ｂとから構成されていると見ることもできる。図４で説明したように、隣接する部品を含む断面を見たときの、ＴＩＡよりも広いスペーサの第１の面（上面）の幅をＬ１とする。第１の面よりも狭い第２の面（下面）の幅をＬ２とする。

【0037】

スペーサのリッド側の伸長部分１０１ａの縁部は、リッド８に形成された２つの凹部１０２－１、１０２－２の中に納まるように位置しているのが好ましい。具体的には、スペーサの延びた縁部の両端間の幅Ｌ１が、２つの凹部間の最短距離ｄ２と最大距離ｄ１の間にあれば良い。スペーサの幅Ｌ１が、凹部間の最小距離ｄ２よりも狭ければ、接着剤が、リッド８の接着面からＴＩＡおよび隣接する部品側に向かってはみ出す。また、スペーサの幅Ｌ１が、凹部間の最大距離ｄ１よりも広ければ、縁部と隣接する部品とが著しく近くなってしまう。放熱効果も考慮して、図８の（ａ）のように、スペーサの端が、凹部の概ね中央となるような位置関係となるように、スペーサおよび凹部を構成すれば良い。

【0038】

凹部間の最短距離ｄ２は、スペーサ１０１との間で十分な接触面積を確保するために、図示していないＴＩＡの幅からやや狭い程度とするのが好ましい。図４に示したように、スペーサのＴＩＡ側の部分（図８でベース部分１０１ｂ）の幅Ｌ２を、ＴＩＡの周囲を接着剤の溜まりとするために、ＴＩＡの幅よりわずかに狭くしている。ＴＩＡ４からのスムーズな放熱経路を形成する観点からも、スペーサのベース部分１０１ｂの幅Ｌ２と、凹部間の最小距離ｄ２を、同程度の長さとするのが好ましい。

【0039】

図８の（ｂ）は、接着剤のはみ出しを防止するためのスペーサの別の構成例を示している。図８の（ｂ）のスペーサ１０１－３は、スペーサの伸長部分の延びた縁部から、さらに厚さ方向に凹部の内側に向かって突起部１０１ｃを持っている。この突起部１０１ｃによって、スペーサと接着面２２の間からはみ出してくる接着剤を、凹部の奥に向かって導くことができる。スペーサ１０１－３の突起部１０１ｃは、図７に示したスペーサの作製工程を追加・修正すれば、作製可能である。

【0040】

以上の説明では、実装上で考慮すべき隣接する部品は、断面を見たときＴＩＡの両側に在って、スペーサの断面形状およびリッドの凹部の構成も、ＴＩＡの中心線に対して対称である。しかしながら、ＴＩＡチップ内の異なる回路配置や、ＴＩＡではない電子部品チップの場合は、チップの一方の側のみに隣接する部品がある場合もある。このような場合は、一方の側のみに伸長部分を持つ、非対称なスペーサ構成も可能である。接着剤の挙動の予測性や、非対称性に起因する組立上の問題、スペーサの作製工程も考慮すれば、上述のような対称な構成がより好ましい。

【0041】

以下では、図４に示した実施形態１の光モジュールを修正した別の実施形態について説明する。

【0042】

[実施形態２]
図９は、実施形態２の光モジュールのＴＩＡ周辺を拡大した基板面に垂直な断面構造を示した図である。光モジュール２００の基本的な構造は、図１～図３の従来技術の光モジュール２０、図４の実施形態１のＴＩＡ周辺の断面構成と同様あって、スペーサ２０１の構成のみが実施形態１の光モジュール１００と相違する。

【0043】

スペーサ２０１は、先の図８の（ｂ）で示した突起部を持つスペーサ１０１－３に対応する。すなわち、スペーサ２０１は、厚さ方向（ｚ軸）についてリッド８側の幅の広い伸長部分とＴＩＡ４側のベース部分を備え、概略Ｔ字状の断面形状（ｙ－ｚ面）を有する。伸長部分において、隣接する部品であるチップコンデンサ５ａ、５ｂのある側に向かって延びた縁部を持つ。スペーサ２０１は、さらに伸長部分の縁部からリッドに形成された凹部１０２－１、１０２－２の内部側に向かって形成された突起部２０２を持っている。突起部２０２があることで、スペーサ２０１のリッド側の接着面からはみ出した接着剤１１は、凹部の奥に導かれる。実施形態１のＴ字形状のスペーサ１０１よりも接着剤の制御性がさらに良くなる。

【0044】

[実施形態３]
図１０は、実施形態３の光モジュールのＴＩＡ周辺を拡大した基板面に垂直な断面構造を示した図である。光モジュール３００でも、スペーサ３０１のみが、実施形態１におけるスペーサ１０１、実施形態２におけるスペーサ２０１と相違する。前述のスペーサ１０１、２０１は、厚さ方向（ｚ軸）について、リッド側の幅の広い伸長部分とＴＩＡ４側の幅の狭いベース部分を２つの部分を含んでいた。すなわち、ＴＩＡよりも幅の広い第１の面と、第１の面よりも幅の狭い第２の面を有していた。ＴＩＡよりも幅の広い面を含む、幅の広い伸長部分が、リッド側の接着面から、隣接する部品に向かって接着剤がはみ出すのを阻止することができた。

【0045】

光モジュール３００のスペーサ３０１は、隣接する部品を含む断面（ｙ－ｚ面）において、逆台形状を有しており、リッド側のＴＩＡよりも幅の広い第１の面と、ＴＩＡ側の第１の面よりも幅の狭い第２の面を持っている。厚さ方向（ｚ軸）に、ＴＩＡ４からリッド８に向かって幅が広くなる形状でも、ＴＩＡよりも幅の広いリッド側の第１の面が、リッド側の接着面から、隣接する部品に向かって接着剤がはみ出すのを阻止する。図１０では、スペーサ３０１の断面形状は、ＴＩＡ４からリッド８に向かって直線的に幅が増加しているが、幅の変化率は任意であって曲線的な変化でも良い。

【0046】

[実施形態４]
図１１は、実施形態４の光モジュールのＴＩＡ周辺を拡大した基板面に垂直な断面構造を示した図である。光モジュール４００におけるスペーサ４０１は、実施形態１の断面がＴ字型のスペーサ１０１と同じである。

【0047】

実施形態４の光モジュール４００は、リッド８において、スペーサの延びた縁部の位置に対応した凹部４０２－１、４０２－５に加え、スペーサ４０１の上方に、追加の凹部４０２－２～４０２－４を形成している。凹部を追加することで、接着剤の余剰分が、追加した凹部内にも収納され、隣接する部品側へのはみ出しが軽減される。ただし放熱面の面積が小さくなるため、この点の配慮は必要である。

【0048】

[実施形態５]
図１２は、実施形態５の光モジュールのＴＩＡ周辺を拡大した基板面に垂直な断面構造を示した図である。光モジュール５００では、他の実施形態におけるリッド８の凹部を省略している。その代わりに、スペーサ５０１の延びた縁部の手前側に、凹部を持っており、この凹部に余剰分の接着剤を収容できる。リッドの凹部のための加工が不要となる分、より低コストとなり、接着剤の制御性も向上させることができる。

【0049】

上述の各実施形態の説明では、光モジュール内にドライバＩＣおよびＴＩＡの２種類の電子回路チップが含まれている構成において、最も高さの低いＴＩＡがスペーサを介して放熱する場合を例に示した。しかしながら、電子回路チップの集積の態様が変われば、ＴＩＡおよびドライバＩＣが１つのチップに集積化されたり、他の電気信号処理の機能とＴＩＡまたはドライバＩＣが集積化されたりする場合もある。そのような場合でも、スペーサを介した放熱が必要な電子回路チップ周辺で、接着剤の制御性を向上させる効果に変わりない。

【0050】

以上詳細に述べたように、本開示の光モジュールは、光モジュール内で使用される接着剤の制御性を良くして、接着剤のはみ出しによって生じるショート不良を防止する。光モジュールの製造歩留まりを上げて、検査工程を簡略し、低コスト化を実現する。

【産業上の利用可能性】

【0051】

本発明は、一般的に光通信に利用することができる。

【符号の説明】

【0052】

２ ＳｉＰチップ
３ ドライバＩＣ
４、４ａ、４ｂ ＴＩＡ
５ａ、５ｂ チップコンデンサ
７、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ スペーサ
８ リッド
９、１０ ＢＧＡ
１１、１２ 接着剤
２０、１００、２００、３００、４００、５００ 光モジュール
２２ 接着面
１０２、１０２－１、１０２－２、４０２－１～４０２－５ 凹部
１１２ 溝

【要約】

【課題】従来技術の光モジュールでは、スペーサを介して実装されるＴＩＡ周囲にはみ出した接着剤のため、製品歩留まりの低下、検査工程の高コスト化が問題となっていた。
【解決手段】本開示の光モジュールは、光回路と１つ以上電子回路チップを備えており、１つの電子回路チップは、スペーサを介して、接着剤によって光モジュールのリッドに接着される。スペーサは、厚さ方向でリッド側に、隣接部品に向かって延びた縁部を有し、その電子回路チップのサイズを越えた幅の広い面を有する。さらにリッドは、スペーサとの接着面の延びた縁部に概ね一致する位置に、余剰接着剤を収納する凹部を有する。スペーサとリッドの接着面の間の余剰接着剤は凹部内に導かれ、接着剤と隣接する部品との接触を防止する。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】