JP2016018969A - Optical module, optical transceiver module, and flexible substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光モジュール、光送受信モジュール、及びフレキシブル基板に関する。 The present invention relates to an optical module, an optical transceiver module, and a flexible substrate.
例えば光通信に、光半導体素子を備える光モジュールが用いられている。かかる光モジュールは、筐体をさらに備え、光半導体素子は、筐体の中に収容されている。かかる光モジュールは、電気信号を伝送するために、リード端子をさらに備える。リード端子は、筐体を貫通するとともに、筐体本体とは電気的には接続されていない(すなわち、絶縁されている)。筐体を貫通するリード端子の筐体内側の端部は、ワイヤ等により、筐体の中に収容される光半導体素子に接続される。かかる光モジュールは、リード端子の筐体外側の端部と接続される配線基板を備える。リード端子の該端部は、配線基板上に形成される信号線路と接続される。 For example, an optical module including an optical semiconductor element is used for optical communication. Such an optical module further includes a housing, and the optical semiconductor element is accommodated in the housing. Such an optical module further includes a lead terminal for transmitting an electrical signal. The lead terminal penetrates the casing and is not electrically connected to the casing body (that is, insulated). An end portion inside the housing of the lead terminal that penetrates the housing is connected to an optical semiconductor element accommodated in the housing by a wire or the like. Such an optical module includes a wiring substrate connected to an end portion of the lead terminal outside the housing. The end of the lead terminal is connected to a signal line formed on the wiring board.
一般に、伝送線路における特性インピーダンスの不整合箇所で、電気信号の反射が生じやすくなり、伝搬する電気信号に歪みが生じ、光モジュールの高周波特性に影響を及ぼす。特性インピーダンスの不整合は、上述の光モジュールにおいては、例えば、リード端子のうち筐体を貫通している部分と配線基板との間や、リード端子のうち筐体を貫通している部分と筐体内部へ突出している部分との間、などで生じ得る。 In general, reflection of an electric signal is likely to occur at a mismatched portion of the characteristic impedance in the transmission line, and the electric signal that propagates is distorted, affecting the high-frequency characteristics of the optical module. In the optical module described above, mismatching of characteristic impedance is, for example, between the portion of the lead terminal that penetrates the housing and the wiring board, or the portion of the lead terminal that penetrates the housing and the housing. It can occur between the part projecting into the body and the like.
特性インピーダンスの不整合を補償してかかる不整合を抑制する技術が、例えば、特許文献1や特許文献2に開示されている。特許文献1に開示のキャンパッケージ型光半導体装置は、ステム底面と接着されるフレキシブル回路基板の面との密着性を向上させるために、リードピンの溶接部に掘り込みを設けたステムを備えている(図2参照)。密着性が向上したことにより、リードピンにおいてインダクタンスが大きくなることが抑制される。また、特許文献2に開示のフレキシブルプリント基板では、フレキシブルプリント基板とリードピンとの接合部でのインピーダンスの変化が緩和されるように、フレキシブルプリント基板上に形成される配線パターンに加工が施されて、光波形の特性の確保が図られている。
For example,
近年、光モジュールには、高周波特性の向上とともに、さらなる低コスト化が望まれている。それゆえ、光半導体素子のみならず、これを収容する筐体や周辺部材について安価な構成が望まれている。しかしながら、特許文献1に開示されるステムのように、インピーダンス不整合を緩和させるために特別な加工をパッケージに施すと、その加工工程の追加や少量化によるコスト増を招くこととなる。また、特許文献2に開示されるフレキシブルプリント基板の配線パターンでは、高周波特性の向上に限界がある。
In recent years, optical modules have been desired to further reduce costs as well as improve high-frequency characteristics. Therefore, an inexpensive configuration is desired not only for the optical semiconductor element but also for the housing and the peripheral member that accommodates the optical semiconductor element. However, if the package is specially processed to relieve the impedance mismatch, as in the stem disclosed in
本発明は、かかる課題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高周波特性の向上を低コストで実現出来る光モジュール、光送受信モジュール、及びフレキシブル基板を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an optical module, an optical transceiver module, and a flexible substrate that can realize improvement of high-frequency characteristics at low cost.
(1)上記課題を解決するために、本発明にかかる光モジュールは、光半導体素子と、前記光半導体素子を収容する、筐体と、前記筐体を貫通するとともに前記筐体とは電気的に絶縁され、前記光半導体素子と電気的に接続される、リード端子と、前記リード端子に電気的に接続される信号線路が形成される、配線基板と、を備える、光モジュールであって、前記信号線路は、第1の幅で延伸する第1の信号線路部と、前記第1の幅より狭い第2の幅で延伸する第2の信号線路部と、オープンスタブ部と、前記リード端子が貫通する貫通孔端部と、を含み、前記第2の信号線路部及び前記オープンスタブ部とは、前記第1の信号線路部と前記貫通孔端部との間に、直列に接続して配置される。 (1) In order to solve the above-described problems, an optical module according to the present invention includes an optical semiconductor element, a casing that houses the optical semiconductor element, and the casing is electrically connected to the casing. An optical module comprising: a lead terminal electrically insulated from the optical semiconductor element; and a wiring board on which a signal line electrically connected to the lead terminal is formed. The signal line includes a first signal line portion extending with a first width, a second signal line portion extending with a second width narrower than the first width, an open stub portion, and the lead terminal. And the second signal line portion and the open stub portion are connected in series between the first signal line portion and the through hole end portion. Be placed.
(2)上記(1)に記載の光モジュールであって、前記第2の信号線路部と、前記オープンスタブ部とが、前記第1の信号線路部から前記貫通孔端部へこの順で配置されてもよい。 (2) In the optical module according to (1), the second signal line portion and the open stub portion are arranged in this order from the first signal line portion to the end of the through hole. May be.
(3)上記(1)又は(2)に記載の光モジュールであって、前記第2の信号線路部と、前記オープンスタブ部は、前記配線基板のうち前記筐体に接続される領域に形成されてもよい。 (3) In the optical module according to (1) or (2), the second signal line portion and the open stub portion are formed in a region of the wiring board connected to the housing. May be.
(4)上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の光モジュールであって、前記筐体は前記リード端子を貫通させるための貫通孔を有し、前記貫通孔の径は1mm以下であってもよい。 (4) In the optical module according to any one of (1) to (3), the housing has a through hole for penetrating the lead terminal, and the diameter of the through hole is 1 mm or less. There may be.
(5)上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の光モジュールであって、前記リード端子が、前記筐体の内側に1mm以上突出していてもよい。 (5) In the optical module according to any one of (1) to (4), the lead terminal may protrude 1 mm or more inside the casing.
(6)上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の光モジュールであって、前記筐体が前記配線基板に接続される部分はステムであり、前記ステムの外径は5.6mm以下であってもよい。 (6) In the optical module according to any one of (1) to (5), a portion where the casing is connected to the wiring board is a stem, and an outer diameter of the stem is 5.6 mm or less. It may be.
(7)本発明に係る光送受信モジュールは、上記(1)乃至(6)のいずれかに記載の光モジュールと、他の光モジュールと、を備える光送受信モジュールであって、前記光モジュールと前記他の光モジュールのいずれか一方が光送信器であり、他方が光受信器であってもよい。 (7) An optical transceiver module according to the present invention is an optical transceiver module comprising the optical module according to any one of (1) to (6) above and another optical module, and the optical module and the optical module One of the other optical modules may be an optical transmitter, and the other may be an optical receiver.
(8)本発明に係るフレキシブル基板は、第1の幅で延伸する第1の信号線路部と、光モジュールの筐体に貫通するとともに前記筐体とは電気的に絶縁して配置されるリード端子を貫通させて接続させるための貫通孔端部と、前記第1の幅より狭い第2の幅で延伸する第2の信号線路部と、オープンスタブ部と、を含む信号線路、が形成されるフレキシブル基板であって、前記第2の信号線路部と、前記オープンスタブ部とは、前記第1の信号線路部と前記貫通孔端部との間に、直列に接続して配置されてもよい。 (8) A flexible substrate according to the present invention includes a first signal line portion extending at a first width, and a lead that penetrates the housing of the optical module and is electrically insulated from the housing. A signal line including a through-hole end for penetrating and connecting the terminal, a second signal line portion extending at a second width narrower than the first width, and an open stub portion is formed. The second signal line portion and the open stub portion may be connected in series between the first signal line portion and the end portion of the through hole. Good.
本発明により、高周波特性の向上を低コストで実現出来る光モジュール、光送受信モジュール、及びフレキシブル基板が提供される。 According to the present invention, there are provided an optical module, an optical transceiver module, and a flexible substrate that can realize improvement in high-frequency characteristics at low cost.
以下に、図面に基づき、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、以下に示す図は、あくまで、実施形態の実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described specifically and in detail based on the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. In addition, the figure shown below demonstrates the Example of embodiment to the last, Comprising: The magnitude | size of a figure and the reduced scale as described in a present Example do not necessarily correspond.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光モジュール20の構造を示す断面図である。当該実施形態に係る光モジュール20は、CAN型光送信モジュール(例えば、TOSA)である。光モジュール20は、半導体レーザ素子4と筐体10とを備える。筐体10は、ステム1とキャップ9とで構成され、電気的に接地されている。筐体10の内部には、半導体レーザ素子4が収容される。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an
光モジュール20は、4本のリード端子2を備えており、4本のリード端子2は、1対(2本)のリード端子2aと、1本のリード端子2bと、1本のリード端子2cである。リード端子2は、リード又はリードピンとも呼ばれている。リード端子2a,2bは、ステム1を貫通するとともに、ステム1とは電気的には接続されず(すなわち、絶縁されて)配置される。リード端子2a,2bを貫通させるために、ステム1は、厚さ方向(ステム1の底面に対して垂直に延びる方向)に貫通する貫通孔を有している。この貫通孔の内側にリード端子2a,2bが配置され、貫通孔の側面とリード端子2a,2bの間の空間に充填された絶縁体3によって、リード端子2a,2bは貫通孔の内側で保持されるとともに、ステム1と電気的に絶縁される。また、リード端子2cはステム1に溶接され、ステム1と電気的に接続される。ここで、絶縁体3はたとえばガラス材である。1対のリード端子2aは、半導体レーザ素子4に電気的に接続され、変調電気信号を半導体レーザ素子4へ伝送するための端子である。なお、光モジュール20は差動方式で駆動される。リード端子2bは、半導体レーザ素子4以外の部材に電力を供給するための端子である。リード端子2bは、例えば、半導体レーザ素子4の出力をモニタするフォトダイオード(図示せず)に接続される。なお、光モジュール20は、フォトダイオードが必要ない場合など、必ずしもリード端子2bを備えていなくてもよい。
The
光モジュール20は、信号線路が形成される配線基板を備えている。ここで、配線基板は、フレキシブル基板7(フレキシブルプリント基板:FPC)であり、フレキシブル基板7はステム1(筐体10)に接して配置される。4本のリード端子2は、ステム1(筐体10)の外側へ突出する部分をそれぞれ有している。フレキシブル基板7には、リード端子2の配置に対応して、4個のスルーホール(貫通孔)が形成されている。フレキシブル基板7の4個のスルーホールに、4本のリード端子2をそれぞれ貫通させ、半田8によって、リード端子2とフレキシブル基板7とが接合される。当該実施形態に係る光モジュールの主な特徴はフレキシブル基板7の構成にあり、特に、リード端子2aに電気的に接続される信号線路の形状にある。この詳細については後述する。
The
ステム1の表面(筐体10内部の面)に台座1aが固定され、台座1aはステム1と電気的に接続されている。台座1aには、半田材や導電性接着剤などを用いて、放熱用基板5が取り付けられ、放熱用基板5の上側に半導体レーザ素子4が固定される。放熱用基板5は、高い熱伝導率を有するとともに、半導体レーザ素子4に近い熱膨張係数を有する絶縁性の材料(例えば、窒化アルミニウム)によって形成される。放熱用基板5の表面にメタライズ配線が形成されている。
A
リード端子2aは、図1に示すように、ステム1から筐体10の内側に突出している。リード端子2aの筐体10内側の端部は、ワイヤ6を介して、放熱用基板5の表面に形成されるメタライズ配線に電気的に接続されている。また、半導体レーザ素子4とメタライズ配線も他のワイヤ6を介して電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
キャップ9には開口が形成され、この開口にレンズ11が配置されており、筐体10は気密性が確保されている。レンズ11は半導体レーザ素子4が出射する光を集めて、筐体10の外側へ出射し、出射される光は光ファイバを伝搬していく。
An opening is formed in the cap 9, and a
図2Aは、当該実施形態に係るステム1の正面図であり、図2Bは、当該実施形態に係るステム1の断面図である。ステム1の外観は円盤形状をしており、ステム1の底面は外径が5.6mmの円形である。図2A及び図2Bには、リード端子2aがステム1を貫通して固定されている状態が示されている。図2Bに示す断面は、図2AのIIB−IIB線による断面である。リード端子2aのうち、ステム1の内部を貫通する部分が同軸部であり、同軸部とステム1と絶縁体3とで同軸線路を構成している。
FIG. 2A is a front view of the
図3は、当該実施形態に係るフレキシブル基板7の上面図である。フレキシブル基板7の表面には、図3に示す信号線路パターンが形成されており、裏面には導体層が形成されている。信号線路パターンと導体層とで、マイクロストリップ線路を構成している。ここでは、図3には、1対のリード端子2aに接続される1対のマイクロストリップ線路が示されており、1対のマイクロストリップ線路により、フレキシブル基板7に差動伝送線路が形成されている。フレキシブル基板7に形成される1対の信号線路それぞれは、図3の下側に配置される端子から図3の上側へ第1の幅で延伸する第1の信号線路部12と、リード端子2aが貫通するランドパターン13(貫通孔端部)と、第1の信号線路部12とランドパターン13との間に、直列に接続して配置される、第2の信号線路部14a及びオープンスタブ部15aと、を含んでいる。各第1の信号線路部12の図の下端は端子となっており、1対の端子は駆動デバイス(図示せず)に接続され、駆動デバイスが出力する差動電気信号が、フレキシブル基板7に形成される差動伝送線路及び1対のリード端子2aなどを介して、半導体レーザ素子4へ伝送される。ランドパターン13にはリード端子2aが貫通してリード端子2aと接続され、フレキシブル基板7に形成される信号線路の端部(貫通孔端部)である。第2の信号線路部14aは第2の幅で図3の縦方向に延伸しており、第2の幅は第1の幅より狭い。当該実施形態では、1対の第1の信号線路部12は、所定の間隔で図の下側から上側に延伸し、リード端子2cに接続されるランドパターンを避けるよう、該所定の幅より広がって上側にさらに延伸する。第2の信号線路部14aは、第1の信号線路部12の図の上端と、中心線を重ねるように接続される。オープンスタブ部15aは扇形形状をしており、ランドパターン13に接して配置される。
FIG. 3 is a top view of the
1対の第1の信号線路部12は、接続される駆動デバイスの出力インピーダンスに整合するように設計されており、第1の信号線路部12の幅は第1の幅となっている。ここでは、第1の信号線路部12それぞれは25Ωにインピーダンス整合されている。第2の信号線路部14aそれぞれの幅は(第1の幅より狭い)第2の幅となっており、第1の信号線路部12と比較して、高いインピーダンスとなっているので、インダクティブ(誘電性)に作用する。オープンスタブ部15aは、第1の信号線路部12と比較して、低いインピーダンスとなっているので、キャパシティブ(容量性)に作用する。よって、第2の信号線路部14aとオープンスタブ部15aとで、インピーダンス整合回路を形成している。すなわち、第1信号線路部12とランドパターン13との間に、インピーダンス整合回路が配置されており、インピーダンス整合回路は、第2の信号線路部14aとオープンスタブ部15aとが直列に接続している。なお、当該実施形態に係るインピーダンス整合回路は、第1の信号線路部12からランドパターン13へ、第2の信号線路部14aとオープンスタブ部15aとがこの順で配置されている。
The pair of first
上述の通り、インピーダンス不整合は、リード端子2aにおいて生じ得る。リード端子2aとランドパターン13との接合部分でもインピーダンス不整合は生じるが、支配的なインピーダンス不整合は、リード端子2aのうち、ステム1の内部を貫通する部分(同軸部)と、筐体10内部へ突出する部分(内側突出部)と、の間で生じていると考えられる。同軸部に対して内側突出部は大きなインダクタンス成分を持っているからである。かかるインダクタンス成分が、フレキシブル基板7に形成されるインピーダンス整合回路によって打ち消されるので、インピーダンス不整合が抑制され、反射特性が改善される。よって、光モジュール20の高周波特性が向上される。特に、伝送速度が2.5Gbit/s以下の低速通信用の廉価なパッケージでは、加工のし易さからリード端子2aの内側突出部が1mm以上筐体10から突出している場合があり、反射特性に影響をする。それゆえ、本発明の効果は、内側突出部が1mm以上ある場合に特に顕著となる。
As described above, impedance mismatch can occur in the
当該実施形態に係る光モジュールは、特許文献1と異なり、筐体10(ステム1)に特別な加工を必要としていない。また、本発明の主な特徴は、フレキシブル基板7に形成される信号線路パターンの形状にあり、かかる信号線路パターンの形成は製造工程の工程数を増加させるものではない。すなわち、当該実施形態に係る光モジュールによって、大量生産が可能な低速光通信用の廉価なパッケージを用いて、例えば、10Gbit/s級の高速光通信用の光モジュールを実現することが出来る。当該実施形態により、低速通信用のステム1を用いて、10Gbit/s級の高速光信号を出力可能な光送信モジュールが実現する。
Unlike the
なお、図3に示すオープンスタブ部15aは扇型形状をしており、かかる扇形の中心が、ランドパターン13の内側の貫通孔の中心と、一致するようにオープンスタブ部15aは配置されている。第1の信号線路部12からランドパターン13を通ってリード端子2aへ伝搬する電気信号は、第2の信号線路部14aからインダクティブな作用を、オープンスタブ部15aからキャパシティブな作用を受けている。それゆえ、第1信号線路部12とランドパターン13との間に配置されるインピーダンス整合回路は、第2の信号線路部14aとオープンスタブ部15aとが直列に接続していると言える。
The
フレキシブル基板7に形成される信号線路のうち、インピーダンス整合回路となる部分は、インピーダンス不整合が生じ得る箇所(ランドパターン13とリード端子2aとの接合部分や、リード端子2aの同軸部と内側突出部の境界)に出来る限り近くに配置されるのが望ましい。よって、図3に示すフレキシブル基板7のうち、一点鎖線で示される円形の領域は、フレキシブル基板7と筐体10とが接して配置(接続される)領域であり、インピーダンス整合回路は、かかるこの領域に形成されるのが望ましい。特に、配線基板がフレキシブル基板である場合、かかる領域は筐体10に接して安定的に平面に維持されているので、安定的なインピーダンス整合が実現出来る。
Of the signal line formed on the
当該実施形態に係る光モジュールの筐体10はCAN型であり、筐体10がフレキシブル基板7と接続される部分はステム1である。本発明の効果は、ステム1に貫通して配置されるリード端子と接続する場合により顕著となる。さらに、ステム1の外径が5.6mm以下であるときに、その効果はさらに高まる。また、支配的なインピーダンス不整合の箇所は、リード端子2aの同軸部と内側突出部の境界であると考えられるが、かかるインピーダンス不整合は、同軸部の貫通孔の径(内径)が1mm以下であるときにより顕著となる。よって、本発明は、貫通孔の径が1mm以下であるときに最適である。
The
[第2の実施形態]
図4は、本発明の第2の実施形態に係るフレキシブル基板7の上面図である。当該実施形態に係るフレキシブル基板7は、表面に形成される信号線路パターンが図3に示す第1の実施形態に係るフレキシブル基板7と異なっているが、それ以外の構成については第1の実施形態と同じである。フレキシブル基板7以外の構成も、当該実施形態と第1の実施形態とは同じである。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a top view of the
当該実施形態に係る1対の信号線路それぞれは、第1の信号線路部12と、第2の信号線路部14bと、オープンスタブ部15bと、ランドパターン13とを含んでいる。1対の第1の信号線路部12は、第1の実施形態と同様に、リード端子2cに接続されるランドパターンを避けるよう、広がって上側に延伸する。第2の信号線路部14bは、第1の信号線路部12の図の上端と、内縁を重ねるように接続される。オープンスタブ部15bは矩形状をしており、オープンスタブ部15bは、第2の信号線路部14bと内縁を重ねるように接続され、第2の信号線路部14bランドパターン13との間を図の横方向外側へ広がる横長の矩形状である。第1の実施形態と同様に、第2の信号線路部14bとオープンスタブ部15bとで、インピーダンス整合回路を形成している。ここで、伝送速度が10Gbit/sの光送信モジュールにおける信号線路の次元を一例として記す。オープンスタブ部15bの幅W1(図の横方向の長さ)は、0.716mmで、長さL1(図の縦方向の長さ)は、0.356mmである。第2の信号線路部14bの第2の幅(図の横方向の長さ)は、0.1mmであり、長さL2(図の縦方向の長さ)は、0.435mmである。そして、第1の信号線路部12の第1の幅(図の横方向の長さ)は0.255mmである。
Each of the pair of signal lines according to the embodiment includes a first
第1の実施形態及び第2の実施形態に係る光モジュールは同様の効果を奏するが、以下に、詳細を説明する。図5は光モジュールの反射特性を示す図である。図5に示す破線は、従来技術に係る信号線路パターンを有する光モジュールの反射特性S(1,1)を示しており、実線は、第1の(又は、第2の)実施形態に係る光モジュール20の反射特性S(1,1)を示している。図の縦軸は、反射特性S(1,1)が単位dBで、横軸は周波数freqで単位はGHzである。ここで、従来技術に係る信号線路パターンとは、本発明と異なり、インピーダンス整合回路を設けない信号線路パターンであり、当該実施形態に係るフレキシブル基板7の信号線路パターンから、第2の信号線路部14a(14b)及びオープンスタブ部15a(15b)を取り除き、第1の信号線路部12が延伸してランドパターン13に接続するものと同等である。
The optical modules according to the first and second embodiments have the same effect, but the details will be described below. FIG. 5 is a diagram showing the reflection characteristics of the optical module. The broken line shown in FIG. 5 shows the reflection characteristic S (1,1) of the optical module having the signal line pattern according to the prior art, and the solid line shows the light according to the first (or second) embodiment. The reflection characteristic S (1, 1) of the
従来技術に係る光モジュール(破線)の反射特性が−10dB以下となる帯域は10.2GHz以下であり、かかる光モジュールでは、10GHz帯の光送信モジュールとして用いることは出来ない。もしくは、用いた場合は、光波形がゆがみ、例えばマスク仕様規定に対して、歩留まりが生じることとなり、コストアップの原因となる。しかしながら、当該実施形態に係る光モジュール(実線)の反射特性が−10dB以下となる帯域は、13.4GHz以下と、3.2GHzも高周波側に広がっている。よって、光モジュールの高周波特性は向上しており、当該実施形態に係る光モジュールは格別の効果を奏している。 The bandwidth in which the reflection characteristic of the optical module (broken line) according to the related art is −10 dB or less is 10.2 GHz or less, and such an optical module cannot be used as an optical transmission module in the 10 GHz band. Alternatively, when used, the optical waveform is distorted, and for example, a yield is generated with respect to the mask specification, resulting in an increase in cost. However, the band in which the reflection characteristic of the optical module (solid line) according to the embodiment is −10 dB or less extends to 13.4 GHz or less and 3.2 GHz to the high frequency side. Therefore, the high frequency characteristics of the optical module are improved, and the optical module according to this embodiment has a special effect.
図6は、光モジュールのインピーダンス変化を示すスミスチャートである。図5と同様に、図6に示す破線は、従来技術に係る光モジュールのインピーダンス変化を、実線は、当該実施形態に係る光モジュールのインピーダンス変化を、それぞれ示しており、反射特性の変化を25Ωで規格化したものである。図6に示す曲線(実線及び破線)は、周波数を0GHzから20GHzまで変化させたときのインピーダンス変化である。また、点m1は、周波数10GHzのときのインピーダンスを示している。図6に示す通り、破線上にある点m1は、第2の信号線路部によって変化T1(インダクティブ)をし、さらに、オープンスタブ部によって変化T2(キャパシティブ)をすることにより、実線上にある点m1は、従来技術(破線)と比べてスミスチャートの中心(25Ω)により近づくことが出来ており、インピーダンスの整合性が向上し、特に、10GHz〜13GHzの帯域における反射特性が向上される。 FIG. 6 is a Smith chart showing a change in impedance of the optical module. Similarly to FIG. 5, the broken line shown in FIG. 6 indicates the change in impedance of the optical module according to the related art, and the solid line indicates the change in impedance of the optical module according to the embodiment. It is standardized by. The curves (solid line and broken line) shown in FIG. 6 are impedance changes when the frequency is changed from 0 GHz to 20 GHz. A point m1 indicates the impedance at a frequency of 10 GHz. As shown in FIG. 6, a point m1 on the broken line is a point on the solid line by changing T1 (inductive) by the second signal line part and further changing T2 (capacitive) by the open stub part. m1 can be closer to the center (25Ω) of the Smith chart than the prior art (broken line), and impedance matching is improved, and in particular, reflection characteristics in a band of 10 GHz to 13 GHz are improved.
以上、本発明の実施形態に係る光モジュールについて説明した。上述の実施形態に係る光モジュールはCAN型光送信モジュール(例えば、TOSA)であり、光半導体素子は半導体レーザ素子であったが、これに限定されることはない。CAN型光受信モジュール(例えば、ROSA)であってもよく、この場合、光半導体素子は半導体受光素子である。また、本発明に係る光送受信モジュール(光送受信機)は、本発明に係る光モジュールと、他の光モジュールを備えている。本発明に係る光モジュールが光送信モジュール(又は光受信モジュール)である場合、当該他の光モジュールは光受信モジュール(又は光送信モジュール)であり、当該他の光モジュールは、本発明に係る光モジュールであっても、公知の光モジュールであってもよい。 The optical module according to the embodiment of the present invention has been described above. The optical module according to the above-described embodiment is a CAN-type optical transmission module (for example, TOSA), and the optical semiconductor element is a semiconductor laser element. However, the present invention is not limited to this. It may be a CAN type optical receiver module (for example, ROSA). In this case, the optical semiconductor element is a semiconductor light receiving element. An optical transceiver module (optical transceiver) according to the present invention includes the optical module according to the present invention and another optical module. When the optical module according to the present invention is an optical transmission module (or optical reception module), the other optical module is an optical reception module (or optical transmission module), and the other optical module is an optical module according to the present invention. It may be a module or a known optical module.
また、上述の実施形態において、支配的なインピーダンス整合の箇所は、リード端子2aの同軸部と内側突出部の境界であり、同軸部に対して内側突出部は大きなインダクタンス成分を持っているから、インピーダンス整合回路は、第1の信号線路部からランドパターンへ、第2の信号線路とオープンスタブ部がこの順で配置されている。しかし、インピーダンス整合がキャパシタンス成分に起因する場合は、インピーダンス整合回路は、上記順番と反対に、第1の信号線路部からランドパターンへ、オープンスタブ部と第2の信号線路とがこの順で配置されていてもよい。さらに、上述の実施形態に係る光モジュールが差動伝送線路を形成する配線基板を備える場合について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、信号線路が1本である場合、すなわち、伝送線路が所謂シングルエンドである場合であってもよい。本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、広く適用することができる。
Further, in the above-described embodiment, the dominant impedance matching point is the boundary between the coaxial portion and the inner protruding portion of the
1 ステム、1a 台座、2,2a,2b,2c リード端子、3 絶縁体、4 半導体レーザ素子、5 放熱用基板、6 ワイヤ、7 フレキシブル基板、8 半田、9 キャップ、10 筐体、11 レンズ、12 第1の信号線路部、13 ランドパターン、14a,14b 第2の信号線路部、15a,15b オープンスタブ部、20 光モジュール。 1 stem, 1a pedestal, 2, 2a, 2b, 2c lead terminal, 3 insulator, 4 semiconductor laser element, 5 heat dissipation substrate, 6 wire, 7 flexible substrate, 8 solder, 9 cap, 10 housing, 11 lens, 12 1st signal track | line part, 13 Land pattern, 14a, 14b 2nd signal track | line part, 15a, 15b Open stub part, 20 Optical module.
Claims (8)
前記光半導体素子を収容する、筐体と、
前記筐体を貫通するとともに前記筐体とは電気的に絶縁され、前記光半導体素子と電気的に接続される、リード端子と、
前記リード端子に電気的に接続される信号線路が形成される、配線基板と、
を備える、光モジュールであって、
前記信号線路は、第1の幅で延伸する第1の信号線路部と、前記第1の幅より狭い第2の幅で延伸する第2の信号線路部と、オープンスタブ部と、前記リード端子が貫通する貫通孔端部と、を含み、
前記第2の信号線路部及び前記オープンスタブ部とは、前記第1の信号線路部と前記貫通孔端部との間に、直列に接続して配置される、
ことを特徴とする、光モジュール。 An optical semiconductor element;
A housing for housing the optical semiconductor element;
A lead terminal that penetrates the housing and is electrically insulated from the housing and electrically connected to the optical semiconductor element;
A wiring board on which a signal line electrically connected to the lead terminal is formed; and
An optical module comprising:
The signal line includes a first signal line portion extending with a first width, a second signal line portion extending with a second width narrower than the first width, an open stub portion, and the lead terminal. Through-hole end through which
The second signal line portion and the open stub portion are arranged in series between the first signal line portion and the through hole end,
An optical module characterized by that.
前記第2の信号線路部と、前記オープンスタブ部とが、前記第1の信号線路部から前記貫通孔端部へこの順で配置される、
ことを特徴とする、光モジュール。 The optical module according to claim 1,
The second signal line part and the open stub part are arranged in this order from the first signal line part to the end of the through hole.
An optical module characterized by that.
前記第2の信号線路部と、前記オープンスタブ部は、前記配線基板のうち前記筐体に接続される領域に形成される、
ことを特徴とする、光モジュール。 The optical module according to claim 1 or 2,
The second signal line portion and the open stub portion are formed in a region of the wiring board connected to the housing.
An optical module characterized by that.
前記筐体は前記リード端子を貫通させるための貫通孔を有し、前記貫通孔の径は1mm以下である、
ことを特徴とする、光モジュール。 The optical module according to any one of claims 1 to 3,
The housing has a through hole for penetrating the lead terminal, and the diameter of the through hole is 1 mm or less.
An optical module characterized by that.
前記リード端子が、前記筐体の内側に1mm以上突出している、
ことを特徴とする、光モジュール。 The optical module according to any one of claims 1 to 4,
The lead terminal protrudes 1 mm or more inside the housing;
An optical module characterized by that.
前記筐体が前記配線基板に接続される部分はステムであり、前記ステムの外径は5.6mm以下である、
ことを特徴とする、光モジュール。 An optical module according to any one of claims 1 to 5,
The portion where the casing is connected to the wiring board is a stem, and the outer diameter of the stem is 5.6 mm or less.
An optical module characterized by that.
前記光モジュールと前記他の光モジュールのいずれか一方が光送信器であり、他方が光受信器である、
ことを特徴とする、光送受信モジュール。 An optical transceiver module comprising the optical module according to any one of claims 1 to 6 and another optical module,
Either one of the optical module and the other optical module is an optical transmitter, and the other is an optical receiver.
An optical transceiver module characterized by the above.
光モジュールの筐体に貫通するとともに前記筐体とは電気的に絶縁して配置されるリード端子を貫通させて接続させるための貫通孔端部と、
前記第1の幅より狭い第2の幅で延伸する第2の信号線路部と、
オープンスタブ部と、を含む信号線路、が形成されるフレキシブル基板であって、
前記第2の信号線路部と、前記オープンスタブ部とは、前記第1の信号線路部と前記貫通孔端部との間に、直列に接続して配置される、
ことを特徴とする、フレキシブル基板。 A first signal line portion extending at a first width;
A through-hole end for penetrating and connecting to a lead terminal that penetrates the housing of the optical module and is electrically insulated from the housing;
A second signal line portion extending with a second width narrower than the first width;
A flexible substrate on which a signal line including an open stub portion is formed,
The second signal line portion and the open stub portion are connected in series between the first signal line portion and the through hole end,
A flexible substrate characterized by the above.
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