專利名稱：光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光模塊，特別是涉及一種適合向基板安裝的光模塊。
背景技術(shù)：
下述專利文獻(xiàn)4中公開的光模塊具有用于向半導(dǎo)體元件通電的 引腳?？紤]通過利用焊接將上述的引腳固定在基板上來安裝光收發(fā)模 塊。在這樣的情況下，為了防止短路，引腳必須與搭栽半導(dǎo)體元件的 金屬構(gòu)件、即管座(stem)電絕緣。專利文獻(xiàn)1特開2006-41083號爿>報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開2003-282631號7>報(bào)[專利文獻(xiàn)3]特開平11-110774號7>才艮[專利文獻(xiàn)4特開2004-264659號爿^報(bào)發(fā)明內(nèi)容為了將上述現(xiàn)有的模塊安裝在基板上，常常利用焊接將用于向元件供電的引腳安裝在基板上。但是，通過焊接，用于搭栽元件的金屬 構(gòu)件與引腳有時(shí)會經(jīng)由焊料短路。由于該短路，會引起無法傳送引腳應(yīng)傳送的電信號的問題。本發(fā)明為了解決上述問題而作出，其目的在于提供一種可以防止 引腳經(jīng)由焊料短路的光模塊。本發(fā)明的光模塊的特征在于，具有 半導(dǎo)體元件；搭載上述半導(dǎo)體元件的接地金屬構(gòu)件； 用于安裝上述接地金屬構(gòu)件的基板；以及引腳，與上述接地金屬構(gòu)件絕緣地固定并且焊接在上述基板上， 用于向上述半導(dǎo)體元件通電，其中，上述接地金屬構(gòu)件在與上述基板相對的面上具有凸部，并 且上述凸部與上述基板相接。利用本發(fā)明，可以防止引腳的短路。


圖1 (A) 、 (B)是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式1的光模塊的結(jié) 構(gòu)的圖。圖2 (A) 、 (B)是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式2的光模塊的結(jié) 構(gòu)的圖。圖3是表示GND引腳的粗細(xì)與光模塊的溫度的關(guān)系的圖。圖4 (A) 、 (B)是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式3的光模塊的結(jié) 構(gòu)的圖。符號說明10:管座40:管座50:管座16:基板38:基板18:引腳52:發(fā)送側(cè)引腳34:接收側(cè)引腳32:放大元件48:發(fā)光元件31:受光元件具體實(shí)施方式
(實(shí)施方式l)圖1 (A) 、 (B)是用于說明本實(shí)施方式的安裝在基板16上的 光模塊的圖。圖1 (A)為正面圖，圖1 (B)為管座10的底面圖。管 座10為金屬構(gòu)件。管座10在圓形平板狀的一部分上具有凸部。上述 凸部如圖1 (A)所示，存在于與基板16相對的面上。另外，上述凸 部如圖1(B)所示，沿管座的外周呈環(huán)狀存在。而且，管座10在兩 處有孔。 一個(gè)是用于通過引腳18的孔。另 一個(gè)孔是用于通過GND引 腳20的孔。在這種形狀的管座10上搭載有發(fā)光元件14。發(fā)光元件 14利用金線12與引腳18連接。發(fā)光元件14由來自引腳18的電信號 驅(qū)動。引腳18通過密封玻璃22絕緣固定在上述管座10所具有的孔 部分中。上述的管座10所具有的孔中的另一個(gè)孔中焊接有GND引腳 20。因此，GND引腳20與管座10為相同電位。另外，管座10上焊 接有帽24,該帽24搭栽用于校準(zhǔn)從發(fā)光元件14射出的光的透鏡26。 發(fā)光元件14通過由帽24、透鏡26和管座10覆蓋而氣密封。上述結(jié)構(gòu)是本實(shí)施方式的光模塊。該光模塊安裝在基板16上。 基板16具有與上述光模塊的引腳18和GND引腳20的位置相對應(yīng)的 孔。分別將引腳18和GND引腳20插入這些孔中，利用焊料28焊接 基板16與引腳18之間，并且利用焊料30來焊接基板16與GND引 腳20之間，從而將光模塊安裝在基板16上。此時(shí)，GND引腳20與 基板的具有接地電位的圖案(以下稱為接地圖案)焊接。從而，如上 所述，基板10與GND引腳20為相同電位，因此管座10成為接地金 屬。另外，如圖1(A)所示，安裝后的管座10形成自己所具有的凸 部與基板16相接的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，在上述基板16的與管座 IO相接的部分上配置有接地圖案。因此，在本實(shí)施方式中，除了上述 的GND引腳20外，管座10的凸部也形成與基板16的接地圖案相接 的結(jié)構(gòu).為了將光模塊安裝在基板上， 一般將向元件通電的引腳焊接在基 板上。為了防止引腳應(yīng)供給的電信號受到不必要的影響，必須在引腳 不短路的情況下進(jìn)行上述焊接。但是，在進(jìn)行焊接時(shí)，熔化的焊料有 時(shí)會沿著引腳向上芟延，與管座接觸。該接觸的結(jié)果是導(dǎo)致引腳短路、對引腳所進(jìn)行的電信號的傳送產(chǎn)生障礙的問題。為了防止這樣的短 路,在向基板焊接光模塊時(shí)，考慮焊料沿著引腳向上蔓延的距離(以 下稱為焊料向上蔓延長度)，使管座與基板之間間隔開足夠的距離。 但是，在實(shí)際安裝時(shí)， 一般難以控制上述管座與基板間的距離。在本實(shí)施方式中，管座10在與基板16相對的面上具有凸部。光 模塊被安裝成管座10的凸部與基板16接觸。因此，管座與基板間的 距離由上述凸部的長度決定。本實(shí)施方式的管座10所具有的凸部的 長度與焊料向上蔓延長度相比足夠長。因此可以防止引腳的短路。而且，通過象本實(shí)施方式這樣在管座10上設(shè)置凸部，還有以下 效果，即，"管座的接地"、"外部串?dāng)_的抑制，，和"熱阻降低"。首先說 明"管座的接地"。管座10是金屬構(gòu)件。并且，為了防止管座10所搭 栽的發(fā)光元件14的高頻特性的劣化，管座10必須接地。因此，從防 止損害光模塊的功能的觀點(diǎn)出發(fā)，管座10接地具有重要的意義。作 為管座10接地的方法， 一般是在通過將GND引腳與管座焊接來使其 導(dǎo)通后，通過焊接將GND引腳與基板的接地圖案連接。這里，如果 由于模塊的實(shí)際安裝空間狹小化等要求而使GND引腳細(xì)線化，則 GND引腳有時(shí)會成為高電阻。由于該GND引腳成為高電阻，在基板 的接地圖案與管座之間產(chǎn)生電位差，從而管座的電位會變得不穩(wěn)定。 由于管座沒有接地、其電位變得不穩(wěn)定，出現(xiàn)光模塊的高頻特性劣化 的問題。本實(shí)施方式的管座10的凸部與基板16的接地圖案接觸。利用這 樣的結(jié)構(gòu)，管座10不但通過GND引腳20，而且在管座10的凸部上 也與基板的接地圖案相接。由此，基板16的接地圖案與管座10之間 的電阻值降低，從而管座可靠地接地。通過確保管座的接地，可以防 止光模塊的高頻特性的劣化。以下說明"外部串?dāng)_的抑制"。這里，外部串?dāng)_是指光模塊由于來 自其它光模塊的電磁波的影響，光模塊應(yīng)該傳送的電信號被擾亂的問 題。該外部串?dāng)_的一個(gè)原因是，引腳傳送的電信號受到從其它光模塊 發(fā)射的電磁波的影響。本實(shí)施方式的管座的形狀覆蓋引腳18的從基板16向管座10延伸的部分(以下稱為引腳部分)。由此，上述的引 腳部分不容易受到來自其它光模塊的電磁波的影響。從而，根據(jù)本實(shí) 施方式，光模塊可以抑制外部串?dāng)_。另外，由于管座10的凸部覆蓋 引腳部分，可以抑制從本實(shí)施方式的光模塊向其它光模塊的不必要的 電磁場放射。以下說明"熱阻降低"。光模塊內(nèi)部的放熱特性主要由管座10的 放熱能力決定。作為管座10的放熱，可以舉出經(jīng)由與基板的接地圖 案連接的GND引腳的放熱、以及從管座10的表面的放熱。本實(shí)施方 式的管座IO具有凸部，因此可以高效地進(jìn)行上述從管座IO表面的放 熱。而且，根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，管座10所具有的凸部與基板16 的接地圖案相接。因此，與僅有GND引腳20與基板的接地圖案連接 的情況相比，管座10的熱阻降低。這樣的管座10所具有的凸部的放^。如上所i，本實(shí)施方式的光模塊具有良好的k熱特性。在本實(shí)施方式中，將管座10所具有的凸部的位置和形狀定義成 "在與基板16相對的面上，沿管座的外周呈環(huán)狀存在"，但本發(fā)明不 限于此。即，管座的形狀只要是在與基板16相對的面上具有凸部， 就可以得到作為本發(fā)明效果的"抑制由于焊料引起的短路"的效果。通 過在基板與管座相接的面上配置基板的接地圖案，這樣的管座也可以 得到上述的"管座的接地"和上述的"放熱特性提高，，的效果。在本實(shí)施方式中，使用發(fā)光元件14作為搭栽在管座10上的半導(dǎo) 體元件，但本發(fā)明不限于此。即，只要是由引腳供電的半導(dǎo)體元件， 就可以得到本發(fā)明的效果。 (實(shí)施方式2)本實(shí)施方式涉及改善了放熱特性的光模塊。圖2(A)、 (B)是用于說明本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的圖。圖2 (A) 為正面圖，圖2 (B)為管座40的底面圖。在實(shí)施方式l中使用的光 模塊僅搭載發(fā)光元件，但在本實(shí)施方式中，除了發(fā)光元件14外，還 搭載受光元件31和用于放大受光元件31的信號的放大元件32。管座40與實(shí)施方式1的管座10相比，除了具有3個(gè)孔這一點(diǎn)外，形狀相 同。上述的3個(gè)孔分別用于固定發(fā)送側(cè)引腳52、 GND引腳20和接收 側(cè)引腳34。如圖2(B)所示，發(fā)送側(cè)引腳52通過密封玻璃22與管 座40絕緣地固定，接收側(cè)引腳34通過密封玻璃42與管座40絕緣地 固定。GND引腳20通過焊接固定在管座40上。另外，如圖2(A) 所示，發(fā)送側(cè)引腳52通過金線12與發(fā)光元件48連接。受光元件31 通過金線46與放大元件32連接。放大元件32通過金線44與受光側(cè) 引腳34連接。帽24和透鏡26與實(shí)施方式1同樣地搭栽在管座40上。將具有上述結(jié)構(gòu)的光模塊安裝在基板38上?；?8具有與上述 光模塊的發(fā)送側(cè)引腳52、 GND引腳20和接收側(cè)引腳34的位置相對 應(yīng)的孔。在這些孔中分別插入發(fā)送側(cè)引腳52、 GND引腳20和接收側(cè) 引腳34，通過利用焊料28、 30、 36進(jìn)行焊接，分別安裝到基板38上。 在將光模塊安裝到基板38上的狀態(tài)下，形成管座40的凸部與基板38 相接的結(jié)構(gòu)。而且，在本實(shí)施方式中，與實(shí)施方式l同樣，上述管座 40的凸部與基板的接地圖案相接。受光元件一般接收微弱的信號，因此常與用于放大接收信號的放 大元件相鄰地安裝。這里，放大元件形成與受光元件相比耗電大的發(fā) 熱源。因此，在具有放大元件的光模塊中，光模塊的放熱特性成為問 題。光模塊的放熱被認(rèn)為是從管座40經(jīng)由GND引腳進(jìn)行。圖3中示 出GND引腳的直徑對元件的放熱特性產(chǎn)生的影響。該關(guān)系是利用有 限要素法算出的結(jié)果。圖3的縱軸是內(nèi)部元件的溫度與光模塊外部的 溫度差。如圖3所示，可知在GND引腳直徑為0.45mm的情況下， 光模塊內(nèi)部元件的溫度比光模塊周圍的溫度高io°C以上。因此，在具有成為發(fā)熱源的元件的光模塊中，光模塊的放熱特性被認(rèn)為成為問 題。本實(shí)施方式的光模塊除了 GND引腳20外，管座40的凸部也與 基板38的接地圖案相接。因此，由于與接地圖案相接的面積增加， 熱阻下降。而且，由于具有凸部，還可得到由于管座的表面積增大所 產(chǎn)生的放熱效果。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，在光模塊具有放大元件的情況下，也可實(shí)現(xiàn)良好的放熱特性。(實(shí)施方式3)本實(shí)施方式涉及抑制了光模塊在混合搭載發(fā)光元件和受光元件 的情況下所產(chǎn)生的串?dāng)_的光模塊。圖4 (A) 、 (B)是用于說明本實(shí)施方式的安裝在基板上的光 模塊的圖。圖4 (A)為正面圖，圖4 (B)為底面圖。本實(shí)施方式的 結(jié)構(gòu)除了以下2點(diǎn)外與實(shí)施方式2相同。即， 一點(diǎn)是不具備GND引 腳，另一點(diǎn)是管座的形狀不同。在本實(shí)施方式中，由于不具備GND 引腳，管座50和基板38所具有的孔數(shù)分別為2。另外，本實(shí)施方式 的管座50除了如圖2(B)所示的環(huán)狀的凸部外，還具有用于分離發(fā) 光側(cè)引腳52和受光側(cè)引腳34的凸部(以下稱為分離用凸部)。分離 用凸部和上述環(huán)狀凸部如圖4(B)所示，連接并構(gòu)成一體的凸部。 因此，管座50形成個(gè)別地覆蓋發(fā)光側(cè)引腳52和受光側(cè)引腳34的形 狀。另外，基板38在與管座50相接的部分上具有接地圖案。從而， 管座50為接地金屬。在光模塊中，在發(fā)送側(cè)引腳中流動的電信號的強(qiáng)度比在接收側(cè)引 腳中流動的電信號的強(qiáng)度高。其功率比為30dB以上。因此，在混合 搭栽了發(fā)光元件和受光元件的光模塊中，發(fā)送側(cè)的信號有時(shí)對接收側(cè) 產(chǎn)生干擾，表現(xiàn)為接收側(cè)信號的噪聲。以下將該問題稱為"內(nèi)部串?dāng)_"。 內(nèi)部串?dāng)_的一個(gè)原因是，接收側(cè)引腳受到從發(fā)送側(cè)引腳放射的無用電 磁場的影響。本實(shí)施方式的管座50形成個(gè)別地包圍發(fā)送側(cè)引腳52在基板38 與管座50之間的部分(以下稱為發(fā)送側(cè)引腳部分)和接收側(cè)引腳34 在基板38與管座50之間的部分(以下稱為接收側(cè)引腳部分)的結(jié)構(gòu)。 如上所述，管座50成為接地金屬，因此，發(fā)送引腳部分和接收引腳 部分分別個(gè)別地被接地金屬包圍。從而，根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，接從而可以抑制內(nèi)、部串?dāng)_。而且，由于接收引腳部分由接地金屬覆蓋， 因此也可以抑制上述的外部串?dāng)_。在本實(shí)施方式中，使管座的凸部"由環(huán)狀凸部和分離用凸部的結(jié) 合構(gòu)成"，但本發(fā)明不限于此。即，管座的凸部的形狀只要是個(gè)別地 包圍發(fā)送側(cè)引腳部分和接收側(cè)引腳部分的形狀，就可得到本發(fā)明的效 果。
權(quán)利要求
1.一種光模塊，其特征在于，具有半導(dǎo)體元件；搭載上述半導(dǎo)體元件的接地金屬構(gòu)件；用于安裝上述接地金屬構(gòu)件的基板；以及引腳，與上述接地金屬構(gòu)件絕緣地固定并且焊接在上述基板上，用于向上述半導(dǎo)體元件通電，其中，上述接地金屬構(gòu)件在與上述基板相對的面上具有凸部，上述凸部與上述基板相接。
2. 如權(quán)利要求1所述的光模塊，其特征在于， 上述接地金屬構(gòu)件所具有的上述凸部具有包圍上述引腳的形狀。
3. 如權(quán)利要求1所述的光模塊，其特征在于， 作為上述半導(dǎo)體元件，具有受光元件和放大元件。
4. 如權(quán)利要求1所述的光模塊，其特征在于， 作為上述半導(dǎo)體元件，具有發(fā)光元件和受光元件； 作為上述引腳，具有將電信號通往上述發(fā)光元件的發(fā)送側(cè)引腳和將電信號通往上述受光元件的接收側(cè)引腳；上述接地金屬所具有的上述凸部個(gè)別地包圍上述發(fā)送側(cè)引腳和 上述接收側(cè)引腳。
5. 如權(quán)利要求l所述的光模塊，其特征在于， 上述基板在與上述接地金屬構(gòu)件所具有的凸部相接的部分上具有接地圖案。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可防止引腳經(jīng)由焊料短路的光模塊，其目的在于提供一種適合向基板安裝的光模塊。該光模塊具有半導(dǎo)體元件(14)；搭載半導(dǎo)體元件(14)的接地金屬構(gòu)件(10)；用于安裝接地金屬構(gòu)件(10)的基板(16)；以及引腳(18)，與接地金屬構(gòu)件(10)絕緣地固定并且焊接在基板(16)上，用于向半導(dǎo)體元件(14)通電。接地金屬構(gòu)件(10)在與基板(16)相對的面上具有凸部，該凸部與基板(16)相接。
文檔編號H01S5/022GK101257073SQ20071015362
公開日2008年9月3日 申請日期2007年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月27日
發(fā)明者河村敦志 申請人:三菱電機(jī)株式會社