專利名稱：光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光半導(dǎo)體元件與貫通金屬管座的引線引腳(lead pin)連接的同軸型的光模塊。
背景技術(shù)：
在經(jīng)由光纖傳送光信號(hào)的光通信系統(tǒng)中使用光模塊。在光模塊中，在使用需要進(jìn)行溫度控制的光半導(dǎo)體元件的情況下，需要在金屬管座上設(shè)置溫度控制元件并且在其上設(shè)置光半導(dǎo)體元件。利用該溫度控制元件使光半導(dǎo)體元件的溫度保持為恒定，由此，能夠使光半導(dǎo)體元件的特性保持為恒定。但是，需要使引線引腳延長(zhǎng)溫度控制元件的厚度的量或者使連接引線引腳和光半導(dǎo)體元件的導(dǎo)線延長(zhǎng)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2006-128545號(hào)公報(bào)。光半導(dǎo)體元件附近的阻抗在低頻接近匹配阻抗50 Ω，但是，隨著變?yōu)楦哳l，由于光半導(dǎo)體元件的寄生電容或寄生電阻、導(dǎo)線的阻抗等而從50Ω偏離。此外，在引線引腳貫通金屬管座的貫通部，引線引腳的阻抗小于50 Ω。因此，在光半導(dǎo)體元件和貫通部之間產(chǎn)生多次反射(multiple reflection)。雖然也有在貫通部的附近對(duì)貫通部的阻抗進(jìn)行補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)，但是，完全與50Ω匹配是困難的，貫通部的結(jié)構(gòu)變得特殊。此外，若如上述那樣設(shè)置溫度控制元件，則光半導(dǎo)體元件和引線引腳之間的電氣長(zhǎng)度變長(zhǎng)，所以，被反射的信號(hào)的相位發(fā)生移動(dòng)。若相位移動(dòng)了 180度，則反射的信號(hào)和原信號(hào)抵消，增益下降。由于波長(zhǎng)根據(jù)頻率而發(fā)生改變，所以，增益相對(duì)于頻率具有周期性，頻率響應(yīng)特性惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述課題而提出的，其目的在于實(shí)現(xiàn)能夠得到良好的頻率響應(yīng)特性的光模塊。本發(fā)明提供一種光模塊，其特征在于，具備金屬管座；引線引腳，貫通所述金屬管座并且與所述金屬管座絕緣；光半導(dǎo)體元件，設(shè)置在所述金屬管座上并且連接到所述引線引腳的一端；柔性基板，具有第一以及第二信號(hào)線路，所述第一信號(hào)線路的一端與所述引線引腳的另一端連接，所述第一信號(hào)線路的另一端與所述第二信號(hào)線路的一端連接，所述引線引腳的貫通所述金屬管座的貫通部與所述第二信號(hào)線路分別具有比所述第一信號(hào)線路小的阻抗。根據(jù)本發(fā)明，能夠得到良好的頻率響應(yīng)特性。


圖I是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的光模塊的圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的光模塊的第一以及第二多次反射的反射波和它們的合成波的振幅的頻率依賴性的圖。圖3是表示實(shí)施方式I和比較例的光模塊的響應(yīng)特性的頻率依賴性的圖。圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的光模塊的圖。圖5是表不本發(fā)明的實(shí)施方式2的光模塊的第一以及第二多次反射的反射波和它們的合成波的振幅的頻率依賴性的圖。圖6是表示實(shí)施方式2和比較例的光模塊的響應(yīng)特性的頻率依賴性的圖。圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的光模塊的圖。圖8是表示實(shí)施方式3和比較例的光模塊的S (2,1)的頻率依賴性的圖。 圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的光模塊的圖。圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的光模塊的響應(yīng)特性的頻率依賴性的圖。圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的光模塊的圖。圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的光模塊的響應(yīng)特性的頻率依賴性的圖。圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的光模塊的Sll的頻率依賴性的圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的光模塊進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，并且，有時(shí)省略重復(fù)的說(shuō)明。實(shí)施方式I
圖I是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的光模塊的圖。引線引腳I貫通金屬管座2并且利用玻璃3而與金屬管座2絕緣。在金屬管座2上設(shè)置有溫度控制用的珀?duì)柼?。在珀?duì)柼?上設(shè)置有電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件5和溫度測(cè)定用的熱敏電阻6。電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件5利用導(dǎo)線7連接到引線引腳I的一端。匹配電阻8與電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件5并聯(lián)連接。這些結(jié)構(gòu)被帶透鏡的蓋9密封。在金屬管座2的背面設(shè)置有柔性基板10 (Flexible Printed Circuit :柔性印刷電路)。柔性基板10具有電介質(zhì)(dielectric)的帶基薄膜(base film) 11 ;在帶基薄膜11上設(shè)置的信號(hào)線路12、13、14。信號(hào)線路12的一端利用焊料與引線引腳I的另一端連接。信號(hào)線路12的另一端與信號(hào)線路13的一端連接。信號(hào)線路14與信號(hào)線路13的另一端連接。驅(qū)動(dòng)電路15與信號(hào)線路14連接。從驅(qū)動(dòng)電路15經(jīng)由信號(hào)線路12、13、14、引線引腳I以及導(dǎo)線7向電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件5傳遞電調(diào)制信號(hào)。在使用電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件5的情況下，匹配電阻8的電阻值設(shè)定為匹配阻抗50 Ω附近。此處，利用驅(qū)動(dòng)電路15的終端電阻的值定義匹配阻抗。信號(hào)線路12、14的阻抗也與50 Ω匹配。玻璃3的直徑為Φ0. 8 I. 0mm、引線引腳I的直徑為Φ0. 25 O. 35mm、玻璃3的相對(duì)介電常數(shù)為6. O 7. O左右。因此，引線引腳I的貫通金屬管座2的貫通部Ia的阻抗為20 Ω左右。電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件5附近的阻抗在低頻接近匹配阻抗50 Ω，但是，隨著變?yōu)楦哳l，由于電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件5的寄生電容或寄生電阻、導(dǎo)線7的阻抗等而從50 Ω偏離。因此，在電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件5和貫通部Ia之間發(fā)生多次反射(第一多次反射)。此外，在使用需要進(jìn)行溫度控制的電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件5的情況下，在金屬管座2上安裝珀?duì)柼?，并且在其上設(shè)置電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件5。因此，與將以非冷卻進(jìn)行動(dòng)作的光半導(dǎo)體元件直接設(shè)置在金屬管座2上的情況相比較，從引線引腳I到電場(chǎng)吸收型光調(diào)制兀件5的電氣長(zhǎng)度變長(zhǎng)。因此,反射的信號(hào)的相位發(fā)生移動(dòng)。若相位移動(dòng)了 180度，則反射的信號(hào)和原信號(hào)抵消，增益降低。波長(zhǎng)根據(jù)頻率而發(fā)生改變，所以，增益相對(duì)于頻率具有周期性，頻率響應(yīng)特性惡化。因此，在本實(shí)施方式中，使信號(hào)線路13的阻抗比匹配阻抗50Ω小。因此，貫通部Ia和信號(hào)線路13的阻抗比信號(hào)線路12的阻抗或驅(qū)動(dòng)電路15的終端電阻小。由此，在電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件5和信號(hào)線路13之間也發(fā)生多次反射(第二多次反射)。電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件5和信號(hào)線路13之間的電氣長(zhǎng)度L2比電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件5和貫通部Ia之間的電氣長(zhǎng)度LI長(zhǎng)。因此，由第二多次反射引起的相對(duì)于頻率的增益變動(dòng)的周期比由第一多次反射引起的增益變動(dòng)的周期短。這兩個(gè)多次反射的合成波以如下方式示出，
A Cf) Xsin 《2TcfXLl) + B ( f) Xs In (2 f X L 2) > 此處，f為頻率，A (f)、B (f)為各個(gè)多次反射的反射量。貫通部Ia和信號(hào)線路13的反射量相對(duì)于頻率為大致恒定，但是，電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件5的周邊的反射量具有頻率依賴性，隨著變?yōu)楦哳l而變大。因此，反射量A(f)、B(f)也具有頻率依賴性，隨著變?yōu)楦哳l而變大。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的光模塊的第一以及第二多次反射的反射波和它們的合成波的振幅的頻率依賴性的圖。圖3是表示實(shí)施方式I和比較例的光模塊的響應(yīng)特性的頻率依賴性的圖。在比較例中省略了信號(hào)線路12、13。可知在比較例中產(chǎn)生頻率響應(yīng)特性的起伏，但是，在實(shí)施方式I中這被消除。因此，利用實(shí)施方式I能夠得到良好的頻率響應(yīng)特性。實(shí)施方式2
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的光模塊的圖。使用直接調(diào)制型光調(diào)制元件16代替實(shí)施方式I的電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件5。直接調(diào)制型光調(diào)制元件16通常不需要進(jìn)行溫度控制，所以，直接設(shè)置在金屬管座2上。直接調(diào)制型光調(diào)制元件16的阻抗為7 Ω左右。在使用了利用電流進(jìn)行直接調(diào)制的直接調(diào)制型光調(diào)制元件16的情況下對(duì)效率或發(fā)熱進(jìn)行抑制，所以，以利用盡量小的阻抗取得匹配的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的情況較多，通常匹配阻抗為25Ω左右。因此，在貫通部Ia的阻抗不匹配不變大。但是，在使用了直接調(diào)制型光調(diào)制元件16的情況下，通常在直接調(diào)制型光調(diào)制元件16的附近不配置匹配電阻，所以，從低頻到高頻得不到匹配。此外，產(chǎn)生了由緩和振動(dòng)頻率的影響所導(dǎo)致的頻率響應(yīng)特性的劇烈增加(peaking)或從低頻到數(shù)GHz產(chǎn)生的增益的下降，光輸出波形容易惡化。因此，實(shí)施方式2中，使信號(hào)線路12的阻抗大于匹配阻抗25 Ω、使信號(hào)線路13的阻抗小于25 Ω。信號(hào)線路14的阻抗、驅(qū)動(dòng)電路15的終端電阻為25 Ω。因此，在直接調(diào)制型光調(diào)制元件16和信號(hào)線路12之間產(chǎn)生多次反射(第一多次反射)，并且在直接調(diào)制型光調(diào)制元件16和信號(hào)線路13之間也產(chǎn)生多次反射(第二多次反射)。由于這兩者的電氣長(zhǎng)度不同，所以，第一多次反射和第二多次反射的頻率周期不同。此外，在小的阻抗不匹配的情況和在高阻抗不匹配的情況之下，反射的相位變化180度。因此，在低頻第一多次反射和第二多次反射相互抵消。但是，由于電氣長(zhǎng)度不同，所以，若變?yōu)楦哳l，則第一多次反射和第二多次反射的相位開(kāi)始互相重疊。使接近金屬管座2的信號(hào)線路12為高阻抗、使距金屬管座2遠(yuǎn)的信號(hào)線路13為低阻抗，由此，最初相位互相重疊時(shí)使增益增強(qiáng)，所以，能夠改善在高頻的增益。圖5是表不本發(fā)明的實(shí)施方式2的光模塊的第一以及第二多次反射的反射波和它們的合成波的振幅的頻率依賴性的圖。圖6是表示實(shí)施方式2和比較例的光模塊的響應(yīng)特性的頻率依賴性的圖。在比較例中省略了信號(hào)線路12、13。在實(shí)施方式2中，與比較例相t匕，能夠提高在高頻的增益，所以，能夠得到良好的頻率響應(yīng)特性。
實(shí)施方式3
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的光模塊的圖。使用光接收元件17和前置放大器18代替實(shí)施方式I的電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件5。光接收元件17和前置放大器18通常不需要進(jìn)行溫度控制，所以，直接設(shè)置在金屬管座2上。因此，引線引腳I和前置放大器18的輸出之間的電氣長(zhǎng)度短。但是，通常前置放大器18的輸出接近50 Ω，所以，引線引腳I的貫通部Ia成為阻抗不匹配位置。因此，在實(shí)施方式3中，使信號(hào)線路12的阻抗大于匹配阻抗50 Ω、使信號(hào)線路13的阻抗小于50 Ω。信號(hào)線路14的阻抗、驅(qū)動(dòng)電路15的終端電阻為50 Ω。圖8是表示實(shí)施方式3和比較例的光模塊的S (2，I)的頻率依賴性的圖。在比較例中省略了信號(hào)線路12、13。直到前置放大器18的輸出的電氣長(zhǎng)度短，所以，在IOGHz左右的頻率范圍不產(chǎn)生周期性的起伏。但是，由于成為變?nèi)醯南辔?，所以，在比較例中，在IOGHz增益下降。與此相對(duì)，在實(shí)施方式3中，能夠提高在高頻的增益。因此，能夠得到良好的頻率響應(yīng)特性。實(shí)施方式4
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的光模塊的圖。該光模塊是在實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)中追加了偏置T電路19、電容器20、電阻21的結(jié)構(gòu)。偏置T電路19具有連接在信號(hào)線路14的另一端和驅(qū)動(dòng)電路15之間的電容器22 ;連接在信號(hào)線路14的另一端和偏置端子之間的電阻23。電容器20與偏置T電路19的電容器22串聯(lián)連接。電阻21與偏置T電路19的電容器22串聯(lián)連接并且與電容器20并聯(lián)連接。在實(shí)施方式2中，使兩個(gè)多次反射重疊，從而能夠提高高頻的增益，但是，對(duì)于低頻，效果較小。與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，在低頻下由于電阻21的影響，增益下降，當(dāng)變?yōu)楦哳l時(shí)，電容器20的阻抗下降，所以增益提高。因此，能夠?qū)牡皖l到5GHz的增益的下降進(jìn)行補(bǔ)償。此外，電阻21與偏置T電路19的電容器22串聯(lián)連接，所以，DC電流不通過(guò)電阻21，所以，能夠抑制發(fā)熱量。圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4的光模塊的響應(yīng)特性的頻率依賴性的圖。這樣，能夠得到直到IOGHz沒(méi)有增益下降的理想的頻率響應(yīng)特性。實(shí)施方式5
圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的光模塊的圖。柔性基板10的信號(hào)線路是微帶線路結(jié)構(gòu)。因此，在帶基薄膜11的表面設(shè)置有信號(hào)線路12、13、14，接地導(dǎo)體24 (AC-GND)設(shè)置在帶基薄膜11的背面，并且從信號(hào)線路12、13、14離開(kāi)配置。
信號(hào)線路12的一端利用焊料與引線引腳I的另一端連接。接地導(dǎo)體24經(jīng)由貫通帶基薄膜11的通孔25而與在帶基薄膜11的表面?zhèn)扰渲玫慕饘俟茏?連接。從接地導(dǎo)體24的離信號(hào)線路12最近的位置到連接于金屬管座2的長(zhǎng)度是L3。即，L3是從接地導(dǎo)體24的離信號(hào)線路12最近的位置到通孔25的長(zhǎng)度和通孔25的長(zhǎng)度的合計(jì)。從接地導(dǎo)體24和金屬管座2的連接部到金屬管座2的貫通部Ia的外周的長(zhǎng)度是L4。從信號(hào)線路12到引線引腳I的長(zhǎng)度是L5。此處，在信號(hào)線路12、13中傳播的電調(diào)制信號(hào)的電場(chǎng)與接地導(dǎo)體24耦合。并且，在信號(hào)線路12與引線引腳I的接合部，電調(diào)制信號(hào)的電場(chǎng)與玻璃3的外周的金屬管座2耦合。但是，若與信號(hào)的電氣長(zhǎng)度相比GND的電氣長(zhǎng)度變長(zhǎng)了，則頻率響應(yīng)特性惡化。理想地是優(yōu)選兩者為相同的電氣長(zhǎng)度，但是，若兩者的差為500 μ m以下的差，則直到IOGHz左右不出現(xiàn)特性惡化。因此，在本實(shí)施方式中，使L3和L4的合計(jì)與L5的差(L3 + L4 — L5)為500 μ m以下。 圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的光模塊的響應(yīng)特性的頻率依賴性的圖。圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5的光模塊的Sll的頻率依賴性的圖?？芍剐盘?hào)與GND的電氣長(zhǎng)度的差變短，由此，抑制頻率響應(yīng)特性的惡化。附圖標(biāo)記說(shuō)明
I引線引腳
Ia貫通部 2金屬管座
4珀?duì)柼?溫度控制元件)
5電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件(光半導(dǎo)體元件)
10柔性基板
12信號(hào)線路(第一信號(hào)線路)
13信號(hào)線路(第二信號(hào)線路)
15驅(qū)動(dòng)電路
16直接調(diào)制型光調(diào)制元件(光半導(dǎo)體元件)
17光接收元件(光半導(dǎo)體元件)
19偏置T電路 20電容器 21電阻 24接地導(dǎo)體。
權(quán)利要求
1.一種光模塊，其特征在于，具備 金屬管座； 引線引腳，貫通所述金屬管座并且與所述金屬管座絕緣； 光半導(dǎo)體元件，設(shè)置在所述金屬管座上并且與所述引線引腳的一端連接；以及 柔性基板，具有第一以及第二信號(hào)線路， 所述第一信號(hào)線路的一端與所述引線引腳的另一端連接， 所述第一信號(hào)線路的另一端與所述第二信號(hào)線路的一端連接， 所述引線引腳的貫通所述金屬管座的貫通部與所述第二信號(hào)線路分別具有比所述第一信號(hào)線路小的阻抗。
2.如權(quán)利要求I所述的光模塊，其特征在于， 還具備與所述第二信號(hào)線路的另一端連接的驅(qū)動(dòng)電路， 所述貫通部和所述第二信號(hào)線路的阻抗分別比所述驅(qū)動(dòng)電路的終端電阻小， 所述第一信號(hào)線路的阻抗與所述驅(qū)動(dòng)電路的終端電阻匹配。
3.如權(quán)利要求2所述的光模塊，其特征在于， 還具備在所述金屬管座上設(shè)置的溫度控制元件， 所述光半導(dǎo)體元件設(shè)置在所述溫度控制元件上。
4.如權(quán)利要求I所述的光模塊，其特征在于， 還具備與所述第二信號(hào)線路的另一端連接的驅(qū)動(dòng)電路， 所述第一信號(hào)線路的阻抗比所述驅(qū)動(dòng)電路的終端電阻大， 所述第二信號(hào)線路的阻抗比所述驅(qū)動(dòng)電路的終端電阻小。
5.如權(quán)利要求4所述的光模塊，其特征在于，還具備 偏置T電路，與所述第二信號(hào)線路的另一端連接； 電容器，與所述偏置T電路串聯(lián)連接；以及 電阻，與所述偏置T電路串聯(lián)連接并且與所述電容器并聯(lián)連接。
6.如權(quán)利要求I 5的任意一項(xiàng)所述的光模塊,其特征在于， 所述柔性基板還具有從所述第一以及第二信號(hào)線路離開(kāi)配置并且與所述金屬管座連接的接地導(dǎo)體， 從所述接地導(dǎo)體的離所述第一信號(hào)線路最近的位置到連接于所述金屬管座的長(zhǎng)度和從所述接地導(dǎo)體與所述金屬管座的連接部到所述金屬管座的所述貫通部的外周的長(zhǎng)度的合計(jì)與從所述第一信號(hào)線路到所述引線引腳的長(zhǎng)度的差為500 μ m以下。
全文摘要
本發(fā)明目的在于實(shí)現(xiàn)能夠得到良好的頻率響應(yīng)特性的光模塊。引線引腳(1)貫通金屬管座(2)并且與金屬管座(2)絕緣。電場(chǎng)吸收型光調(diào)制元件(5)設(shè)置在金屬管座(2)上并且與引線引腳(1)的一端連接。柔性基板(10)具有信號(hào)線路(12、13)。信號(hào)線路(12)的一端與引線引腳(1)的另一端連接。信號(hào)線路(12)的另一端與信號(hào)線路(13)的一端連接。引線引腳(1)的貫通金屬管座(2)的貫通部(1a)與信號(hào)線路(13)分別具有比信號(hào)線路(12)小的阻抗。
文檔編號(hào)G02F1/01GK102759811SQ201210121329
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者岡田規(guī)男 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社