JPH0715032A - 光半導体モジュールの実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光半導体素子と光ファイバとが光結合されて
なる半導体モジュールの実装構造に関し、光装置の小型
化が推進され、また取着作業及びシールド作業が容易で
低コストのことを目的とする。 【構成】 左右一対の側板42及び天井板41を有し下方及
び前面が開口した金属板よりなる箱形で、光半導体素子
と光ファイバ８とが光結合されてなる光半導体モジュー
ル30のステム４に一体に固着された取着部40と、駆動回
路又は増幅回路を設けたプリント配線板と、プリント配
線板20を収容するケースと、プリント配線板の孔に挿入
固着すべく取着部40の側板42の下端面に突設した複数の
ピン45とを、具備した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光半導体素子と光ファ
イバとが光結合されてなる光半導体モジュールの実装構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の光半導体モジュールの断面
図、図６は従来例の実装構造を示す図で、(A) は一部破
断平面図、(B) は一部破断側面図である。

【０００３】図において、1 は半導体レーザー或いは受
光素子等の光半導体素子、８は光半導体素子１と光結合
する光ファイバである。10は、光半導体素子１と光ファ
イバ８とが光結合されてなる光半導体モジュールであ
る。

【０００４】詳述すると、光半導体モジュール10は、光
半導体アセンブリとレンズアセンブリ及び光ファイバア
センブリとが光結合する如くに組立られ、一体に固着さ
れ構成されている。

【０００５】光半導体アセンブリは、Fe-Ni-Co合金（商
品名コバール) 等の金属材よりなるほぼ円板状のステム
４の外周部に、ほぼ矩形板状のフランジ部５を設けたス
テム部材を備え、ステム４の端面に、キャリア２を固着
し、このキャリア２上に光半導体素子１を半田付けして
搭載している。

【０００６】そして、リード３をハーメチックシールし
てステム４を貫通させて、光ファイバ８とは反対側の端
面から光半導体素子１のリード３を導出している。レン
ズアセンブリは、有底円筒形のレンズホルダ７と、レン
ズホルダ７の底端面の軸心孔に挿着されたレンズ６とで
構成されている。

【０００７】９は、円柱形のフェルールであって、その
軸心の細孔に光ファイバ８の端末を挿入し、光ファイバ
８の外周を接着剤で細孔の内壁に固着している。9Aは、
レンズホルダ７の外径寸法に等しい外径のフランジを有
する円筒形のフェルールホルダ9Aである。フェルールホ
ルダ9Aの中空孔にフェルール９を挿着して光ファイバア
センブリが構成されている。

【０００８】なお光ファイバアセンブリは、フェルール
ホルダ9Aのフランジとは反対側にゴムブッシュを被せる
ことで、光ファイバ８の導出部分を保護している。上述
の光半導体モジュール10は、レンズアセンブリを光半導
体アセンブリに固着し、次に光ファイバアセンブリをレ
ンズアセンブリに固着して一体化される。

【０００９】詳述すると、レンズホルダ７の開口側をス
テム４の円形突出板部の外周に挿入してレンズホルダ７
の端面をステム４に半田付けすることで、光半導体素子
１の光軸とレンズ６の光軸とを一致させている。

【００１０】そして、レンズ６をレンズホルダ７の軸心
孔内で光軸方向に移動調整して、光半導体素子１とレン
ズ６との光結号を最高になるようにしている。また、フ
ェルールホルダ9Aの端面とレンズホルダ７のレンズ６側
の端面とを半田付けして固着している。

【００１１】図６において、20は、所望の部品を実装し
て駆動回路（光半導体素子１が半導体レーザの場合）、
又は増幅回路（光半導体素子１が受光素子の場合）を設
けたプリント配線板である。

【００１２】21は、金属材よりなる上部が開口した浅い
箱形で、その側壁21A に光半導体モジュール10を搭載
し、内部にプリント配線板20を水平に収容し保持するケ
ースである。

【００１３】このケース21の底板を貫通（絶縁貫通) す
る入出力端子24を設け、その上端部をプリント配線板20
のスルーホールに挿入し半田付けしている。一方、光半
導体モジュール10は、フランジ部５をケースの側壁21A
の外側面に当接させ、ねじを用いてケース21に固着して
いる。

【００１４】光半導体モジュール10のそれぞれのリード
３は、プリント配線板20の表面に設けた対応するパッド
に半田付けして接続されている。なお、ケース21は光半
導体モジュール10及びプリント配線板20を組み込んだ後
に、その開口は蓋で塞がれる。

【００１５】このように光半導体モジュール10とプリン
ト配線板20とを組み込んだケース21は、マザーボード25
に載置されそれぞれの入出力端子24の下先端を、マザー
ボード25の対応するスルーホールに挿入半田付けするこ
とで、マザーボード25に搭載されている。

【００１６】なお、光半導体素子が受光素子の場合は、
光半導体モジュールのリード３部分からプリント配線板
20に実装したプリアンプ部までを、ケース21の内側にシ
ールドカバー29を取付けることで、そのリード等を流れ
る微小電流をシールドしている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に左右方向に長いフランジ部と円板状のステムとを一体
化させたステム部材を備えた従来の光半導体モジュール
は、フランジ部とケース側壁とを、ねじ止めすることで
光半導体モジュールをケースに固着するものである。

【００１８】このステム部材の取着のために、プリント
配線板よりもはるかに大きいケースが必要となり、光装
置の小型化の障害になるという問題点があった。また、
光半導体モジュールをケースに取付けた後に、ケースに
収容固定したプリント配線板の上面側にリードを引回し
て、プリント配線板の上面のパッドに半田付けしてい
る。したがって、ケース側壁とプリント配線板の前縁間
の距離Ｂを大きくとる必要があり、このことも光装置の
小型化の障害となっている。

【００１９】また、シールドカバーの取付作業が困難で
あるという問題点があった。本発明はこのような点に鑑
みて創作されたもので、光装置の小型化が推進され、ま
た取着作業及びシールド作業が容易で低コストの光半導
体モジュールの実装構造を提供することを目的としてい
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、図１に例示したように、左右一対の側板
42及び天井板41を有し下方及び前面が開口した金属板よ
りなる箱形で、光半導体素子と光ファイバ８とが光結合
されてなる光半導体モジュール30のステム４に一体に固
着された取着部40と、駆動回路又は増幅回路を設けたプ
リント配線板と、プリント配線板20を収容するケース
と、プリント配線板の孔に挿入固着すべく取着部40の側
板42の下端面に突設した複数のピン45とを、具備した構
成とする。

【００２１】また、図３に例示したように、発光素子と
光ファイバ８とが光結合され、端面にステム4Aを有する
光半導体モジュール30-1と、受光素子と他の光ファイバ
８とが光結合されてなり端面にステム4Bを有し、光半導
体モジュール30-1に並列して実装する他の光半導体モジ
ュール30-2と、左右一対の側板42A,仕切り板42B 及び天
井板41A を有し下方及び前面が開口した金属板よりなる
箱形で、それぞれのステム４A,4Bを連結して一体に固着
された取着部40A と、駆動回路及び増幅回路を設けたプ
リント配線板と、プリント配線板を収容するケースと、
プリント配線板の孔に挿入固着すべく取着部40A の側板
42A の下端面に突設した複数のピン45A とを、具備した
構成とする。

【００２２】或いはまた、図４に例示したように、左右
一対の側板52及び天井板51を有し下方及び前面が開口し
た金属板よりなる箱形で、光半導体素子と光ファイバ８
とが光結合されてなる光半導体モジュール30のステム４
に一体に固着された取着部50と、所望の回路が形成され
天井板51の下面に密着されてなり、光半導体モジュール
30のリード３に接続されてなる小形プリント配線板60
と、先端部をプリント配線板20のスルーホールに挿入接
続すべく小形プリント配線板60に取着した入出力端子61
と、プリント配線板20の孔に挿入固着すべく取着部50の
側板52の下端面に突設した複数のピン56とを、具備した
構成とする。

【００２３】

【作用】本発明に係わる取着部はステムの外形寸法より
僅かに大きい箱形にすることは容易である。したがっ
て、ステムとステムの左右に突出したフランジ部とから
なるステム部材を備えた従来のものに較べて、ケースの
幅を小さくすることができる。即ち光装置が小型にな
る。

【００２４】また、光半導体モジュールのリードをプリ
ント配線板のパッドに接続し、取着部のピンをプリント
配線板の孔に挿入半田付けして、光半導体モジュールと
プリント配線板とを固着した後に、プリント配線板をケ
ースに収容することができるので、プリント配線板の前
縁とステムとの間隔を小さくすることが容易で、この点
においても光装置を小型にすることができる。

【００２５】また、光半導体素子が受光素子の場合は、
取着部の前面の開口部に平板状のシールドカバーを取着
することで、光半導体モジュールのリード部分からプリ
ント配線板に実装したプリアンプ部までを、シールドす
ることができて、簡単な構造でシールドすることができ
低コストとなる。

【００２６】一方、請求項２の発明によれば、それぞれ
のステムを連結して一体に固着する取着部で、発光側の
光半導体モジュールと受光側の光半導体モジュールとを
近接して固着している。

【００２７】したがって、送受信用の光装置に適用して
ケースの小型化が推進される。請求項３の発明によれ
ば、プリアンプ部等が形成され小形プリント配線板を、
取着部の天井板の下面に密着し、その入出力端子を直接
プリント配線板のスルーホールに接続している。

【００２８】したがって、プリアンプ部等のシールドが
強化される。

【００２９】

【実施例】以下図を参照しながら、本発明を具体的に説
明する。なお、全図を通じて同一符号は同一対象物を示
す。

【００３０】図１は本発明の実施例の斜視図、図２は本
発明の実装構造を示す側面図、図３は本発明の他の実施
例の図で、(A) は平面図,(B)は側面図、図４は本発明の
さらに他の実施例の図で、(A) は斜視図,(B)は実装構造
を示す側面図である。

【００３１】図１，２において、30は、光半導体素子
（発光素子又は受光素子）と光ファイバ８とを、レンズ
を介して光結合させた光半導体モジュールである。光半
導体モジュール30はパッケージされた一方の先細の端面
より光ファイバ８が引き出され、他方の端面にほぼ円板
状のステム４を取着し、このステム４の内側にキャリア
を取着し、このキャリアに光半導体素子を半田付けする
等して光半導体素子を実装している。

【００３２】また、リード３をハーメチックシール等し
てステム４を貫通させ、光半導体素子のリード３を光半
導体モジュール30の外側に導出している。40は、左右一
対の側板42及び天井板41を有する、下方及び前面が開口
した金属板よりなる箱形の取着部である。

【００３３】取着部40の後面板43側の孔に、光半導体モ
ジュール30のステム４を嵌入させ、レーザー溶接等する
ことで、光半導体モジュール30と取着部40とを一体に固
着している。

【００３４】45は、それぞれの側板42の下端面から下方
に垂直に、複数（図ではそれぞれの側板にそれぞれ２
個）突出させて設けたピンである。このピン45は、その
先端部を駆動回路又は増幅回路等を設けたプリント配線
板20の孔に挿入し半田付けするようになっている。

【００３５】46は、取着部40の後面板43の下端面から下
方に垂直に、複数突出させて設けたマザーボード用ピン
である。このマザーボード用ピン46はマザーボード25の
孔に挿入し半田付けされるものである。

【００３６】70は、底板71と底板71に冠着する下方が開
口した浅い箱形のカバー72とからなるケースである。カ
バー72の側壁73にステム４の外径よりもわずかに大きい
下方が開口した欠切を設けている。

【００３７】上述のような光半導体モジュール30をマザ
ーボード25に実装するには、先ずそれぞれのリード３と
プリント配線板20の裏面及び実装面に設けたパッドに半
田付け接続し、その後取着部40の側板42の下端面をプリ
ント配線板20の実装面に当接し、ピン45をプリント配線
板20の対応する孔に挿入し、半田付けすることで光半導
体モジュール30とプリント配線板20とを固着する。

【００３８】次に、プリント配線板20をケース70の底板
71に固着する。この際底板71を絶縁貫通した入出力端子
24の上先端部は、プリント配線板20のスルーホールに挿
入半田付けされるものとする。

【００３９】その後、カバー72の側壁73の内側面を取着
部40の後面板43の外側面に密接させて、カバー72を底板
71に冠着し底板71とカバー72とを固着する。このこと
で、取着部40はケース70内に収容され、光半導体モジュ
ール30は側壁73の孔から外に引きだされた状態でケース
70に固着される。

【００４０】次にケース70をマザーボード25上に載置
し、それぞれの入出力端子24の下先端部をマザーボード
25の対応するスルーホールに挿入し半田付けするととも
に、取着部40のマザーボード用ピン46をマザーボード25
の孔に挿入半田付けする。

【００４１】なお、プリアンプ部をシールドする場合に
は、光半導体モジュール30とプリント配線板20とを固着
した後に、平板状のシールド板29A を取着部40の前面側
にあてがい半田付け等して、シールド板29A と天井板41
とを固着するものである。

【００４２】上述のように取着部40は、ステム４の外形
寸法より僅かに大きい箱形であるのでケース70の幅が小
さくすることができる。また、ケース70に固着する前
に、光半導体モジュール30のリード３をプリント配線板
20に接続することができるので、その接続作業が容易で
あり、且つプリント配線板20の前縁とステム４との間隔
を小さくすることできる。

【００４３】一方、マザーボード用ピン46をマザーボー
ド25に挿入固着したことにより、ケース70の揺れが防止
され入出力端子24が損傷する恐れがないとという効果を
有する。

【００４４】図３において、30-1は、発光素子と光ファ
イバ８とが光結合してなる光半導体モジュールであっ
て、光半導体モジュール30-1の光ファイバ８とは反対側
の端面に円板状のステム4Aを有する。

【００４５】リード3Aは、ハーメチックシール等されて
ステム4Aを貫通して、光半導体モジュール30-1の外側に
導出されている。30-2は、受光素子と光ファイバ８とが
光結合してなる光半導体モジュールであって、光半導体
モジュール30-2の光ファイバ８とは反対側の端面に円板
状のステム4Bを有する。

【００４６】リード3Bは、ハーメチックシール等されて
ステム4Bを貫通して光半導体モジュール30-2の外側に導
出されている。40A は、左右一対の側板42A と、一対の
側板42A のなす空間をほぼ２等分するように区画する仕
切り板42B と、天井板41A 及び後面板とを有する、下方
及び前面が開口した金属板よりなる箱形の取着部であ
る。

【００４７】この取着部40A の後面板側に、ステム4Aと
ステム4Bとをそれぞれ嵌入する孔を設けてある。45A
は、それぞれの側板42A の下端面から下方に垂直に、複
数（図ではそれぞれの側板にそれぞれ２個）突出させて
設けたピンである。このピン45A は、その先端部を後述
するプリント配線板の孔に挿入し半田付けするようにな
っている。

【００４８】46A は、取着部40A の後面板の下端面から
下方に垂直に、複数突出させて設けたマザーボード用ピ
ンである。このマザーボード用ピン46A はマザーボード
の孔に挿入し半田付けされるものである光半導体モジュ
ール30-1のステム４A を、取着部40A の一方の孔に挿入
しレーザー溶接等することで、光半導体モジュール30-1
と取着部40A とを一体に固着している。

【００４９】また、他の光半導体モジュール30-2のステ
ム4Bを、この他方の孔に挿入しレーザー溶接等すること
で、光半導体モジュール30-2を光半導体モジュール30-1
に近接して平行に、取着部40A に一体に固着している。

【００５０】駆動回路及び増幅回路を設けた図２のプリ
ント配線板20に類似した、図示省略したプリント配線板
を有する。また、図示省略したが、底板と底板に冠着す
る下方が開口した浅い箱形のカバーとからなる、図２の
ケース70に類似したケースを有する。

【００５１】上述のような光半導体モジュール30-1,30-
2 をプリント配線板に接続し、さらにプリント配線板を
ケースに収容固着して、マザーボードに搭載すること
は、図２で説明したことと殆ど変わりがない。

【００５２】上述の光半導体モジュールの実装構造は、
送受信用の光装置に適用してケースの小型化が推進され
るという効果を有する。図４において、50は、左右一対
の側板52と天井板51と後面板とを有し、下方及び前面が
開口した金属板よりなる箱形の取着部である。

【００５３】この取着部50の後面板側に、ステム４をそ
れぞれ嵌入する孔を設けて、光半導体モジュール30と取
着部50とを一体に固着するようになっている。取着部50
の側板52の下端面はプリント配線板20の実装面に当接さ
れるものである。

【００５４】また、取着部50の側板52の下端面に垂直に
下方に突出した、プリント配線板の孔に挿入し半田付け
するピン56を設けている。また取着部50の後面板の下端
面には、垂直に下方に突出した、マザーボード25の孔に
挿入し半田付けするマザーボード用ピン46を設けてあ
る。

【００５５】60は、所望の回路（例えばプリアンプ部等
の回路）が形成された小形プリント配線板である。小形
プリント配線板60は、取着部50の天井板51の下面に密着
して取着部50に固着され、半導体モジュール30のリード
３はこの小形プリント配線板60に接続されている。

【００５６】また、小形プリント配線板60には、先端部
をプリント配線板20のスルーホールに挿入接続する入出
力端子61が植立されている。取着部50をプリント配線板
20の実装面に載置し、それぞれの入出力端子61をプリン
ト配線板20の対応するスルーホールに挿入し半田付け
し、また、それぞれのピン56をプリント配線板20の対応
する孔に挿入し半田付けしている。

【００５７】そして取着部50の前面開口に平板状のシー
ルド板59を固着して小形プリント配線板60等をシールド
している。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、プリント
配線板を収容するケースを、プリアンプ部, 増幅回路或
いは駆動回路を有するプリント配線板の平面視形状にほ
ぼ等しい小さい形状に小さくすることができて、光装置
の小型化が推進されるという効果を有する。

【００５９】また、光半導体モジュールとプリント配線
板との接続作業が容易となる。さらにまた、光半導体素
子が受光素子の場合に適用して、そのプリアンプ部等を
容易に且つ低コストにシールドし得るという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例の斜視図

【図２】 本発明の実装構造を示す側面図

【図３】 本発明の他の実施例の図で (A) は平面図 (B) は側面図

【図４】 本発明のさらに他の実施例の図で (A) は斜視図 (B) は実装構造を示す側面図

【図５】 従来の光半導体モジュールの断面図

【図６】 従来例の実装構造を示す図で (A) は一部破断平面図 (B) は一部破断側面図

【符号の説明】

１ 光半導体素子 ２ キャリア ３ リード ４ ステム ５ フランジ部 ６ レンズ ７ レンズホルダ ８ 光ファイ
バ 20 プリント配線板 21 ケース 24 入出力端子 25 マザーボ
ード 29 シールドカバー 40,40A,50
取着部 41,41A,51 天井板 42,42A,52
側板 42B 仕切り板 43 後面板 45,45A ピン 46,46A マザ
ーボード用ピン 29A,59 シールド板 56 ピン 60 小形プリント配線板 61 入出力端
子 70 ケース 71 底板 72 カバー 73 側壁 10,30,30-1,30-2 光半導体モジュール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左右一対の側板(42)及び天井板(41)を有
   し下方及び前面が開口した金属板よりなる箱形で、光半
   導体素子と光ファイバ(8) とが光結合されてなる光半導
   体モジュール(30)のステム(4) に一体に固着された取着
   部(40)と、 駆動回路又は増幅回路を設けたプリント配線板と、 該プリント配線板を収容するケースと、 該プリント配線板の孔に挿入固着すべく、該取着部(40)
   の側板(42)の下端面に突設した複数のピン(45)とを、具
   備したことを特徴とする光半導体モジュールの実装構
   造。
2. 【請求項２】 発光素子と光ファイバ(8) とが光結合さ
   れ、端面にステム(4A)を有する光半導体モジュール(30-
   1)と、 受光素子と他の光ファイバ(8) とが光結合されてなり端
   面にステム(4B)を有し、該光半導体モジュール(30-1)に
   並列して実装する他の光半導体モジュール(30-2)と、 左右一対の側板(42A),仕切り板(42B) 及び天井板(41A)
   を有し下方及び前面が開口した金属板よりなる箱形で、
   それぞれの該ステム(4A,4B) を連結して一体に固着され
   た取着部(40A) と、 駆動回路及び増幅回路を設けたプリント配線板と、 該プリント配線板を収容するケースと、 該プリント配線板の孔に挿入固着すべく、該取着部(40
   A) の側板(42A) の下端面に突設した複数のピン(45A)
   とを、具備したことを特徴とする光半導体モジュールの
   実装構造。
3. 【請求項３】 左右一対の側板(52)及び天井板(51)を有
   し下方及び前面が開口した金属板よりなる箱形で、光半
   導体素子と光ファイバ(8) とが光結合されてなる光半導
   体モジュール(30)のステム(4) に一体に固着された取着
   部(50)と、 所望の回路が形成され該天井板(51)の下面に密着されて
   なり、該光半導体モジュール(30)のリード(3) に接続さ
   れてなる小形プリント配線板(60)と、 先端部をプリント配線板(20)のスルーホールに挿入接続
   すべく、該小形プリント配線板(60)に設けた入出力端子
   (61)と、 該プリント配線板(20)の孔に挿入固着すべく、該取着部
   (50)の側板(52)の下端面に突設した複数のピン(56)と
   を、具備したことを特徴とする光半導体モジュールの実
   装構造。