CN110794524B

CN110794524B - 光学子组件和光学模块

Info

Publication number: CN110794524B
Application number: CN201910635565.XA
Authority: CN
Inventors: D.野口; H.山本
Original assignee: Langmeitong Japan Co ltd
Current assignee: Langmeitong Japan Co ltd
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2019-07-15
Publication date: 2022-10-21
Anticipated expiration: 2039-07-15
Also published as: US10852493B2; US20200041735A1; CN110794524A

Abstract

一种光学子组件可以包括：其上安装有光学装置的装置安装基板，包括将电信号传输到光学装置的第一导体图案的中继基板，包括放置有中继基板的第三表面和放置有装置安装基板的第四表面的台座，和插置在第三表面和中继基板之间以电连接中继基板和台座的间隔件。在光学子组件中，第一引线端子可以包括小直径部分和大直径部分，所述大直径部分设置在小直径部分端部且具有比小直径部分更大的直径，且大直径部分的至少一部分可以从第一表面侧和第一引线端子上的电介质露出，且第一导体图案可以通过硬钎焊和软钎焊连接。

Description

光学子组件和光学模块

技术领域

本申请涉及光学子组件和光学模块。

背景技术

目前，因特网和大多数电话网络通过光通信网络构成。用作路由器/交换机的接口的光学模块和作为光通信装置的传输装置具有将电信号转换为光信号的重要作用。光学模块通常配置为具有承装光学装置的光学子组件壳体、其上安装IC等(用于处理包括模制电信号在内的信号)的印刷电路板(下文称为PCB)、和在它们之间电连接的柔性印刷电路板(下文称为FPC)。

近年来，对于让光学模块提速以及降低价格有强烈需求，且对以低成本来传输和接收高速光信号的光学模块的需求增加。作为满足上述要求的光学模块，例如，已知的是，使用具有一形状的TO-CAN封装结构类型的光学子组件，其中插入到FPC等中的引线端子从包含在罐形封装结构等中的金属杆伸出。金属杆构造为包括大致盘形孔眼和台座，该台座设置为从孔眼伸出。

在JP2017-50357A(专利文献1)和JP2011-134740A(专利文献2)中，公开了向光学装置传输25Gbit/s等级模制电信号的技术。

难以将特征阻抗与具有引线端子作为电接口的TO-CAN类型光学子组件中的期望值匹配。在以上专利文献1和2中，介电基板正好在引线端子下方插入，用于防止引线端子部分处的电感增加，以由此通过介质基板的高介电常数增强针对作为接地导体的台座的电联接并通过电容减小电感，这会防止阻抗的不期望增加。

进而，端子和介电基板之间的连接不是通过导线连接执行的而是通过硬钎焊和软钎焊执行的，以由此抑制不必要的电感分量的产生。而且，采用引线端子和介电基板之间易于连接的构造。

然而，在上述现有技术的构造中，难以实现用于安装光学装置的空间的确保和特征阻抗的匹配。即，在通孔的直径增加以用于让由通孔(引线端子插入其中)、电介质和引线端子形成的同轴线路的特征阻抗匹配的情况下，形成为避开通孔的基座和引线端子之间的距离增加。因而，必要的是，增加介电基板的厚度，用于连接介电基板和引线端子。另一方面，在介电基板的厚度增加以匹配介电基板中的特征阻抗的情况下，必要的是，增加设置在介电基板上的导体图案的线宽度。在导体图案的线宽度增加时，用于安装光学装置的空间减小。因此，难以实现用于安装光学装置的确保和特征阻抗的匹配。

近年来对于提速的要求增加，且对例如具有40Gbit/s等级或更高的传输速率的光学模块的要求增加。必要的是，更严格地执行阻抗匹配，用于实现与进一步提速的要求相对应的设计，但是，问题是难以实现这一点。

必要的是，更严格地将设置在孔眼中的通孔的直径设定为期望值(通过通孔中填充的电介质的介电常数和引线端子的直径确定该期望值)以用于执行阻抗匹配，结果，存在的情况是在台座和引线端子之间产生大间隙。在接地导体中传播的返回电流绕过通孔并通过台座向介电基板传播，但是对应于台座和介电基板之间距离的电感分量是寄生的，其使得严格的阻抗匹配更困难。

发明内容

已经鉴于上述问题和其第一目标做出了本公开，以实现用于安装光学装置的空间的确保和特征阻抗的匹配。

本公开的第二目标是在光学模块中更严格地执行阻抗匹配，在该光学模块中引线端子和介电基板通过硬钎焊和软钎焊连接。

为了解决上述问题，根据本公开一个方面的光学子组件包括：孔眼，具有第一表面和布置为与第一表面相反的第二表面、从第一表面穿到第二表面的第一通孔；第一引线端子，插入到第一通孔并传输电信号；电介质，填充在第一通孔中；装置安装基板，安装有将光信号和电信号中的至少一个转换为另一个的光学装置；中继基板，包括将电信号传输到光学装置的第一导体图案；台座，从第一表面向第一通孔的延伸方向突出并包括放置有中继基板的第三表面和放置有装置安装基板的第四表面；和间隔件，插置在第三表面和中继基板之间，以电连接中继基板的后表面和台座。

根据本公开的另一方面的光学子组件，包括：孔眼，具有第一表面和布置为与第一表面相反的第二表面、从第一表面穿第二表面的第一通孔；第一引线端子，插入到第一通孔并传输电信号；电介质，填充第一通孔中；装置安装基板，其上设置有将光信号和电信号中的至少一个转换为另一个的光学装置；中继基板，包括将电信号传输到光学装置的第一导体图案；台座。从第一表面向第一通孔的延伸方向突出，中继基板和装置安装基板放置在该台座上，其中第一引线端子具有小直径部分和设置在小直径部分的端部处并具有比小直径部分更大直径的大直径部分，且大直径部分的至少一部分从第一表面侧的电介质露出，且第一引线端子和第一导体图案通过硬钎焊和软钎焊连接。

根据本公开的光学模块包括光学子组件、印刷电路板、和电连接到印刷电路板和光学子组件的柔性印刷电路板。

根据如本公开一个方面所述的光学子组件和包括所述光学子组件的光学模块，可实现用于安装光学装置的空间的确保和特征阻抗的匹配。

而且，根据如本公开的另一方面所述的光学子组件和包括所述光学子组件的光学模块，可实现进一步阻抗匹配。

附图说明

图1是根据第一实施例的光学模块的轮廓图；

图2是显示了根据第一实施例的光学子组件的内部结构的示意图；

图3是显示了根据第一实施例的光学子组件的截面结构的示意图；

图4是根据第一实施例的光学子组件的示意性平面图；

图5A是用于根据第一实施例的高频三维电磁场模拟器HFSS(高频率结构模拟器)的数据表；

图5B是通过由根据第一实施例的高频三维电磁场模拟器HFSS(高频率结构模拟器)计算引线端子的突出量和大直径部分的直径相对于的反射特性的关系而获得的图；

图6是通过将30GHz的行为和40GHz的行为针对大直径部分的直径和反射特性之间关系进行比较而获得的图；

图7是根据第一实施例的用图显示了根据第一引线端子从第一表面突出的量的、大直径部分的相应直径中在30GHz和40GHz的S11特性关系的图；

图8是根据第一实施例的光学模块的示意性俯视图；

图9是通过根据第一实施例的高频三维电磁场模拟器HFSS(高频率结构模拟器)计算装置安装基板和间隔件之间的相应连接状态下的传输特性而获得的图；

图10是根据第一实施例的另一例子的光学子组件的示意性平面图；

图11是根据第一实施例的另一例子的光学子组件的示意性平面图；和

图12是根据比较性例子的光学子组件的示意性平面图。

具体实施方式

将参考附图在下文解释本公开的第一实施例。

图1是根据一实施例的应用于光通信的光学模块1的轮廓图。模制电信号从安装在PCB 200上的驱动IC(未示出)通过FPC 300传输到光学子组件100，所述FPC 300经软钎焊等连接到PCB 200。光学子组件100承装光学装置，且具有传输和接收发射光或入射光的接口。光学子组件100包括孔眼120和光学接收部2。随后参考图3解释光学接收部2的具体结构。光学子组件100、PCB 200和FPC 300承装在未示出的由金属等制造的壳体中，以构成光学模块1。

这里，作为光学子组件100的例子，存在光发射模块(TOSA；发射器光学子组件)、光接收模块(ROSA；接收器光学子组件)、双向模块(BOSA；双向光学子组件)等，所述光发射模块在其内部包括发光装置(例如激光二极管)，所述光接收模块在其内部包括以光电二极管为典型的光接收装置并将接收的光信号转换为电信号，所述双向模块包括这两种功能。本申请的发明可应用于以上任何光学组件，且在本实施例中作为例子解释光发射模块。

图2是显示了根据本公开第一实施例的光学子组件100的内部结构的示意性透视图。光学子组件100例如包括导电孔眼120，其用金属制造且具有直径为5.6mm的盘片形状。孔眼120具有第一表面121、和布置为与第一表面121相反的第二表面122。孔眼120还具有从第一表面121穿透到第二表面122的第一通孔123和第二通孔126。

光学组件100还包括从孔眼120的第一表面121向第一通孔123的延伸方向突出的台座124。台座124包括第三表面125和第四表面127，中继基板150置于第三表面125上，装置安装基板140置于第四表面127上。在装置安装基板140上，安装有将光信号和电信号中的至少一个转换为另一个的光学装置160。中继基板150包括将电信号传输到光学装置160的第一导体图案152。孔眼120和台座124构成杆部。

在本实施例中，装置安装基板140用例如氮化铝这样的陶瓷制造，其具有接近光学装置160的热膨胀系数，且光学装置160芯片键合(die-bonded)到装置安装基板140上。装置安装基板140具有在其前表面和后表面上的金属化图案，且装置安装基板140的后表面连接到作为接地导体的杆部的台座124。在装置安装基板140的安装有光学装置160的前表面(安装表面)侧，形成要作为输电线路的第二导体图案141(见图8)。

传输电信号的第一引线端子110插入到孔眼120的第一通孔123，且电介质130填充在第一通孔123和第一引线端子110之间。孔眼120、电介质130和第一引线端子110形成同轴线路。下文中，同轴线路被称为“玻璃同轴部分(glass coaxial part)”。

在本实施例中，第三表面125在与第三表面125正交的方向(图2中的垂直方向)上布置在比第四表面127更远离孔眼120中心(图2中的靠下方向)的位置。如后所述，在玻璃同轴部分的特征阻抗匹配到50时，必要的是，例如与阻抗匹配到25Ω的情况相比，增加第一通孔123的直径。这里，期望的是，在制造过程中，当从第一引线端子110的延伸方向观察时，第一通孔123不与台座124重叠。即，在台座124和孔眼120整体形成的情况下，因为第一通孔123可被容易地形成，所以在从第一引线端子110的延伸方向观察时第一通孔123不与台座124重叠的结构是期望的。在采用第一通孔123不与台座124重叠的结构时，必要的是，在需要将台座124设置为避开具有大直径的第一通孔123时，让台座124的放置有中继基板150的区域相对于中央位置移位。另一方面，必要的是将光学装置160布置在孔眼120的中央位置。因而，布置了这样的结构，该结构中，第四表面127(在该第四表面上设置了安装有光学装置160的装置安装基板140)被布置在比放置有中继基板150的第三表面125更靠近孔眼120的中心(图2中的靠上方向)的位置处，由此增加第一通孔123的直径，而没有降低制造过程的效率，同时将光学装置160的位置保持在中央位置。结果，玻璃同轴部分的特征阻抗可匹配到50Ω。

还必要的是，增加第一通孔123的直径，如后文所述，用于将玻璃同轴部分的特征阻抗匹配到50Ω，因此，为避开第一通孔123而形成的、台座124和第一引线端子110之间的距离增加。另一方面，在氮化铝用作形成中继基板150的材料的情况下，其相对介电常数为8.7。例如，在中继基板150的厚度为0.5mm时，必要的是将第一导电图案152的线宽度设置为0.5mm的宽度，且中继基板150本身需要增加尺寸。在中继基板150尺寸增加时，装置安装基板140必须减小尺寸，这减小用于安装光学装置160的空间。

针对上述问题，在本实施例中，间隔件170被插置在中继基板150和台座124之间，且间隔件170将中继基板150的后表面电连接到台座124。即，该结构中台座124的接地电位被提升到间隔件170的上表面。因而，中继基板150的厚度例如可减小到0.2mm。结果，在介电基板连接到第一引线端子110时可以抑制形成在中继基板150上的第一导体图案152的线宽度的增加。在本实施例中，形成在中继基板150上的第一导电图案152的线宽度可设置为0.2mm。因而，可以抑制中继基板150的尺寸增加，并可实现用于安装光学装置160的空间的确保和特征阻抗的匹配。

如图4所示，在从第一引线端子110的延伸方向观察时，包括地导体的间隔件170与电介质130重叠。间隔件170可以用例如氮化铝这样的陶瓷制造，以及间隔件170的前部和后部通过所述陶瓷基板中的多个埋入的导经孔而电连接。还优选的是，通过具有0.3mm厚度的金属板形成间隔件170。结构并不限于上述，且自然地可以采用任何结构，只要间隔件170的上表面具有接地电位即可。

图4是根据图2所示的第一实施例的光学子组件100的示意性平面图。

本实施例具有这样的结构，如图4所示，其中第三表面125在与第三表面125正交的方向(图4中的垂直方向)上布置在比第四表面127更远离孔眼中心(图4的靠下方向)的位置处。应注意，在本实施例中，第三表面125大致平行于第四表面127。

第三表面125和第四表面127的高度差形成为大于间隔件170的沿与第三表面125正交方向(图4中的垂直方向)的厚度。根据该结构，装置安装基板140不被间隔件170向上推，且可将装置安装装置140放置为不朝向第四表面127倾斜。因而，间隔件170的前表面在与第三表面125正交的方向上布置在比装置安装基板140的后表面更远离孔眼120的中心(图4中的靠下方向)的位置处。

间隔件170的前表面的部分不与中继基板150重叠，且在从与第三表面125正交的方向观察时露出。而且，在从与第四表面127正交的方向观察时，装置安装基板140的后表面的一部分从第四表面127侧突出到第三表面125侧。可以采用一结构，在该结构中，装置安装基板140的从第四表面127侧突出到第三表面125侧的部分通过两个或更多连结线连接到中继基板150。

如上所述，采用了这样的结构，该结构中，在从与第四表面127正交的方向观察时装置安装基板140的部分从第四表面127侧突出到第三表面125，由此确保装置安装基板140的表面上的区域，并允许光学装置160(激光器)、调制装置186、第二导体图案141、接地图案146等等(在后文参考图8描述它们)被置于装置安装基板140上。特别地，在如图4所示第一通孔123的直径增加时，必要的是在台座124中设置第三表面125以便避开第一通孔123，因此，需要第三表面125的区域变大。结果，第四表面127的区域必须减小且难以放置光学装置160等。然而，在从与第四表面127正交的方向观察时装置安装基板140的一部分从第四表面127侧突出到第三表面125侧的结构的情况下，装置安装表面140中前表面(用于光学装置160的安装表面)的区域可被确保，且例如光学装置160这样的部分可被置于装置安装基板140上。

另一方面，在从与第四表面127正交的方向观察时装置安装基板140的一部分从第四表面127侧突出到第三表面125侧的结构的情况下，装置安装基板140的一部分不直接接触要成为接地电位的台座124，因此接地会不稳定，且会在高频率范围内影响传输特性。

针对上述问题，将装置安装基板140的后表面的一部分与间隔件170的前表面的一部分直接连接的接地导体80插置在装置安装基板140的后表面的一部分和间隔件170的前表面的一部分之间。在从与第三表面125正交的方向观察时，接地导体80布置为与间隔件170的前表面的一部分和装置安装基板140的后表面的一部分重叠。

图9显示了通过由高频三维电磁场模拟器HFSS(高频率结构模拟器)在装置安装基板140和间隔件170之间的相应连接状态下计算传输特性而获得的结果。

在图9中，水平轴线代表要被传输的电信号的频率，且垂直轴线代表信号水平，即当从图2所示的第一引线端子110跨过第二表面122的位置传输的电信号被传输到直接连接到光学装置160的第二导线184(见图8)时获得的传输特性。因而，期望的是，作为垂直轴线的值的S21[dB]是高值。

在图9中，“模型1”表示一结构的特性，在该结构中，焊剂作为接地导体80被插置在装置安装基板140的后表面的一部分和间隔件170的前表面的一部分(如图图4所示它们彼此面对)之间。如图10所示，“模型2”表示一结构的特性，在该结构中，接地导体80的形成区域从装置安装基板140的后表面和间隔件170之间的面对部分延伸到所述面对部分的外侧，使得接地导体80到达装置安装基板140的后表面的面对台座124的第三表面125的部分。如图11所示，“模型3”表示一结构的特性，在该结构中，接地导体80的形成区域从装置安装基板140的后表面和间隔件170的前表面之间的面对部分延伸到所述面对部分的外侧，使得接地导体80填充装置安装基板140的后表面的面对台座124的第三表面125的部分。如图12所示，“模型4”表示一结构的特性，在该结构中，接地导体80不设置在装置安装基板140的后表面和间隔件170的前表面之间的面对部分处。在所有模型中，装置安装基板140的后表面被金属化，且接触第四表面127的表面具有接地电位。即，装置安装基板140的后表面的突出第三表面125侧的区域具有接地电位。虽然在该情况下使用焊剂作为接地导体80的例子，但是接地导体80的结构例子并不限于以上，且可以使用导电粘接剂等。

根据图9所示的结果，所发现的是，与“模型4”的传输特性相比，“模型1”、“模型2”和“模型3”的传输特性保持约1dB的高值，尤其是在30GHz到40GHz的范围。

如上所述，在本公开中，其中将装置安装基板140的后表面的一部分和间隔件170的前表面的一部分直接连接的接地导体80被插置在装置安装基板140的后表面的一部分和间隔件170的前表面的一部分之间的结构被采用，由此，甚至在其中装置安装基板140的一部分不直接接触要成为接地电位的台座124的结构中，也能防止接地变得不稳定并抑制对高频范围内传输特性的影响的产生。

在本实施例中，可以采用一结构，在该结构中薄膜电阻器沉积在装置安装基板140上，以便通过光学装置160的串联电阻以25到75Ω端接。

在图2所示的例子中，显示了其中台座124具有高度差(如通过装置安装基板140所放置的区域(第四表面127)和中继基板150所放置的区域(第三表面125)所示)的结构，然而，可以采用两区域之间没有高度差的结构。可获得足够的特性，只要玻璃同轴部分的特征阻抗匹配到50Ω±10Ω。

在本实施例中，传输模制电信号的第一引线端子110包括小直径部分114、和设置在小部分114的端部处且具有比小直径部分114更大直径的大直径部分115，如图2所示。大直径部分115的至少一部分从第一表面121侧的第一表面121露出。随后，置于中继基板150上的大直径部分115和第一导电图案152通过硬钎焊和软钎焊连接。例如，第一引线端子110和中继基板150的大直径部分115通过金锡合金制造的焊剂70连接。

根据上述结构，可在光学模块1中实现进一步的阻抗匹配，在光学模块1中第一引线端子110和中继基板150通过硬钎焊和软钎焊连接。

即，当第一引线端子110和中继基板150通过硬钎焊和软钎焊连接时，线性地执行第一引线端子110和中继基板150之间的电信号的传输。另一方面，在接地导体中传播的返回电流绕过第一通孔123并经由台座124且进一步通过间隔件170被传输到中继基板150，其引起电感分量的增加且使得阻抗匹配的实现更困难。然而，如上所述采用其中第一引线端子110在从第一表面121突出的第一端111处具有大直径部分115的结构，其可增加第一通孔123的内周向表面和大直径部分115之间的电容分量。因而，电感分量可被电容分量减小，且可执行阻抗匹配。

特别地，必要的是，增加第一通孔123的直径以用于让玻璃同轴部分的特征阻抗匹配到50Ω附近，如后文所述，且台座124和第一引线端子110之间的距离增加，其通过返回电流路径的增加所引起电感分量的增加。因而，通过增加大直径部分115和第一通孔123之间的电容分量所实现的上述阻抗匹配变为必要且具有许多优点。

更优选地，期望的是采用一结构，其中置于中继基板150上的第一导电图案152在通过硬钎焊和软钎焊将第一引线端子110连接到大直径部分115的部分处具有宽部分154。根据该结构，宽部分154还被赋予了用作突头的功能，且可增加电容分量。结果，可实现进一步的阻抗匹配。

存在一种方法，用于通过在中继基板的表面层中提供返回路径而防止寄生电感，如JP2014-107733A等中公开的，但是在本公开中，如上所述，采用了其中通过增加大直径部分115和第一通孔123之间的电容分量而执行阻抗匹配的结构，由此可实现在中继基板150的表面上的安装部分。即，在要被作为接地导体的返回路径设置在中继基板150的表面层上时难以将部分安装在中继基板150的表面上，但是，通过采取上述结构，不必将这种接地导体设置在中继基板150的表面层上，且一些部分可安装在中继基板150的表面上。

光学装置160可以是直接调制激光器、整合了电吸收调制器的激光器、和激光器与马赫曾德尔(MZ)调制器组合中的任一种。在本实施例中，整合电吸收调制器的激光器(下文称为EML)用作光学装置160。因而，驱动阻抗为50Ω。模制电信号通过第一引线端子110传输到光学子组件100中。

在用于低速通信的光学模块中，不必让玻璃同轴部分的特征阻抗严格地匹配50Ω，而是可以例如匹配约30Ω。例如，在引线端子的直径为0.25mm、电介质130的直径为0.8mm且具有相对介电常数6.7的玻璃用作电介质130时，可实现玻璃同轴部分。这是因为在低速应用中，当信号可按该特征阻抗传输时，尺寸减小是优先的。然而，其中特征阻抗匹配50Ω的具有宽频带的TO-CAN类型封装结构在用于高速通信的光学模块中是必要的，其中传输速率为40Gbit/S或更大。

然而，作为保持第一引线端子110的电介质130的玻璃的相对介电常数为4到7，且需要物理空间以用于让玻璃同轴部分的特征阻抗匹配到50Ω。例如，为了通过具有相对介电常数6.7的玻璃来提供阻抗匹配到50Ω的同轴线路，需要直径为2mm或更大的第一通孔123。因而，光学模块1的尺寸自然地按约束条件来确定。通过让阻抗匹配到50±10Ω可获得足够的特性。

在本实施例中，采用这样的结构，该结构中，第一引线端子110的大直径部分115的直径是作为小直径部分114的第二端112的直径的1.6倍或更大到2.4倍或更小。作为具体例子，第二端112中的第一引线端子110的直径为0.25mm，而大直径部分115的直径为0.4mm。

图3是显示了根据该实施例的光学子组件100的截面结构的示意图。如图3所示，根据该实施例的光学子组件100包括光接收部2和光学封装结构3。光接收部2包括光接收部本体20、突柱22和套筒24。

根据该实施例的光接收本体20通过整体形成的树脂构件构造，包括具有圆柱外形的光学封装结构壳体20f和具有大致圆柱形状的光纤插入部分20d，该光纤插入部分具有的外直径比光学封装结构壳体部分20f的外直径更小。光学封装结构壳体部分20f和光纤插入部分20d的相应的一端表面彼此连接。

圆形凹面部分20a与具有圆柱形形状的光学封装结构壳体部分20f的外形同轴地形成。

与光纤插入部分20d的外形同轴地从光学插入部分20d的末端表面延伸到达形成在光学封装结构壳体部分20f中的凹面部分20a的底表面的通孔20b被形成在光接收本体20中。即，凹面部分20a和从凹面部分20a穿向外侧的通孔20b被形成在光接收本体20中。

形成在通孔20b的内壁表面的末端的锥形部分20c具有锥形形状，其直径朝向外侧增加。因而，具有光纤50的连接件被容易地插入。

凸缘20e沿光纤插入部分20d的外周形成。

突柱22形成为含有氧化诰。突柱22具有大致圆柱形状，具有与形成在光接收本体20的光纤插入部分20d中的通孔20b几乎相同的尺寸，且保持与突柱22同轴的光纤50。随后，突柱22通过挤压装配等插入到且固定在光接收本体20的光纤插入部分20d中。突柱22的右侧端表面被倾斜抛光。因而，防止从光纤50输入的光和其反射光之间的干涉。

光接收部2的突柱22的左侧表面邻接在包括光纤50的连接件(未示出)上，该光纤从外侧插入到通孔20b中，以由此连接被包括在连接件中的光纤50和被突柱22保持的光纤50。

套筒24配置为含有具有弹性的氧化诰。此外，套筒24具有圆柱形形状，具有与通孔20b的直径几乎相同的直径，所述通孔嵌入在设置于光接收本体20的内壁表面上的沟槽中。插入到通孔20b内的光纤插入部分20d中的光纤50的位置调整可通过套筒24执行。

光学封装结构3包括球形透镜30。光学封装结构3还包括透镜支撑部分32，该透镜支撑部分为金属制造的带底的圆柱形构件，该圆柱形构件中在底表面上形成开口，所述开口具有与透镜30大致相同的直径。透镜支撑部分32的开口与透镜支撑部分32的底表面的形状同轴地形成。随后，透镜30装配到透镜支撑部分32的开口。即，透镜支撑部分32支撑透镜30。

光学封装结构3具有杆部，该杆部包括上述孔眼120和台座124。

通过在光接收部2的凹面部分20a和孔眼120的第一表面121之间连结和固定结合表面，子组件100被组装。此时，焊接到孔眼120的透镜支撑部分32和装配到透镜支撑部分32的透镜30被形成为进入光接收部2的凹面部分20a的内侧。即，透镜30和透镜支撑部分32装在光接收本体20的凹面部分20a中。焊接光接收部2和光学封装结构3的方法并不限于此。

图4是根据图2所示的第一实施例的光学子组件100的示意性平面图。透镜支撑部分32焊接到孔眼120的第一表面121，如图3所示，且透镜支撑部分32的内周边32a的位置通过图4中的长虚线和短虚线所示。在该实施例中使用具有5.6mm直径的孔眼120，且将解释其中在要与孔眼120进行组合的透镜支撑部分32中内周边32a具有直径为3.2mm的圆形形状的例子。

在该实施例中，第一通孔123的直径设置为第二通孔126的直径的1.5倍或更大，用于传输直流信号的第二引线端子116被插入该第二通孔126中，用于让玻璃同轴部分的特征阻抗匹配到50Ω。另一方面，在第一通孔123的直径太大时，孔眼120中的设计自由度减小。因此，第一通孔123的直径设置为是第二通孔126的直径的三倍或更小。作为玻璃同轴部分的具体例子，具有约4到5的相对介电常数的低介玻璃用作电介质130，且第一通孔123的直径设置为1.5mm。也是在具有小于4的相对介电常数的低介材料制造的玻璃被用作电介质130的情况下，第一通孔123的直径需要为约1.2mm，用于让玻璃同轴部分的特征阻抗匹配50Ω。在这种情况下，在使用具有约3.2mm直径的内周边32a的上述透镜支撑部分32时，如图4所示从第一通孔123的延伸方向观察的布置在透镜支撑部分32的内周边32a侧的第一通孔123的区域为透镜支撑部分32的内周向侧的区域的14％或更大。在使用具有约7的相对介电常数的玻璃的情况下，第一通孔123的直径需要是2mm或更大，以用于让玻璃同轴部分的特征阻抗匹配到50Ω。在这种情况下，在使用具有约3.2mm直径的内周边32a的上述透镜支撑部分32时，从第一通孔123延伸方向观察的透镜支撑部分32的内周边32a侧布置的第一通孔123的区域占据透镜支撑部分32的内周向侧的区域的40％。

因而，在根据该实施例的孔眼120中，从第一通孔123的延伸方向观察的透镜支撑部分32的内周向侧布置的第一通孔123的区域被设置为要被组合的透镜支撑部分32的直径所限定的区域(即透镜支撑部分32的内周向侧的区域)的14％或更大到40％。

在采用第一引线端子110具有大直径部分115的结构时，不仅可获得上述特性方面的优点，而且还获得制造方面的优点。即，优选的是减小中继基板150的区域以降低成本。然而，在发生安装变化的情况下，在形成在中继基板150中的第一引线端子110和第一导体图案152分离时，金锡合金等制造的焊剂70不附接在第一引线端子110和第一导体图案152之间，这会造成产量下降。应对该问题，第一引线端子110的第一端111是大直径部分115的结构被采用，甚至在中继基板150的位置有一定程度移位时，第一引线端子110的第一端111和中继基板150的第一导体图案152也可通过焊剂70连接。结果，中继基板150的尺寸可减小，这可对降低成本有贡献。

接下来，图5A和图5B显示了结果，其中通过在使用高频三维电磁场模拟器HFSS(高频率结构模拟器)，在使用具有0.25mm直径的第一引线端子110的情况下，大直径部分115的直径和第一引线端子110从第一表面121的突出量改变时，通过计算反射特性获得所述结构。图5A是用于模拟器的数据表，且图5B是显示了通过与图5A的模拟数字(S1到S25)对应的高频三维电磁场模拟器HFSS得到的计算结果的图。第一引线端子110从第一表面121的突出量是指大直径部分115的端表面和第一表面121之间的沿第一通孔123延伸方向的距离。在图5B中，水平轴线代表要被传输的电信号的频率，且垂直轴线代表在从第一引线端子110的第二端112侧传输的电信号被传输到第一端111且返回到第二端112时获得的信号水平。因而，期望的是作为垂直轴线上的一个值的S11[dB]是小值。

如图5B所示，尤其是在大直径部分115的直径和第一引线端子110的突出量(末端高度)中的行为在30GHz频带和40GHz频带中是不同的。大直径部分114的直径更特别地在40GHz频带中优选为0.55mm或更多，而在30GHz频带中约0.35mm是最适宜的。

图6是通过将30GHz的行为和40GHz的行为针对大直径部分115的直径和反射特性之间关系进行比较而获得的图。在模拟中，第一引线端子110的突出量(末端高度)是0.1mm，且小直径部分114的直径是0.25mm。

优选的是，在宽频率范围内，S11是-15dB或更小，用于实现宽带宽传输路径。如图6所示，在使用小直径部分114的直径为0.25mm的第一引线端子110的情况下，在要被传输的电信号的频率为30GHz和40GHz两种情况下大直径部分115的直径是0.4mm到0.6mm时，S11可以是-15dB或更小。因而，期望的是根据该实施例的第一引线端子110的大直径部分115的直径设置为小直径部分114(例如第二端112)的直径的1.6倍到2.4倍。

图7是根据第一引线端子110从第一表面121的突出量(末端高度)在大直径部分的相应直径中在30GHz和40GHz中的S11的特性关系的图。在图7中，第一引线端子110的突出量(末端高度)显示为处于小于或等于0.2mm的范围。选择该范围的理由如下。第一，在第一引线端子110的突出量(末端高度)设置为大于0.2mm时大直径部分115的外周向表面和第一通孔123的内周向表面之间的距离是分离的，因此，大直径部分115的外周向表面和第一通孔123的内周向表面之间的电容分量减小。而且，并非电介质123的空气置于大直径部分115的外周向表面和第一通孔123的内周向表面之间。因此，大直径部分115的外周向表面和第一通孔123的内周向表面之间的相对介电常数减小。因而，减小上述电容分量。进而，围绕大直径部分115的相对介电常数减小，电感分量增加。因而，难以通过电容分量减小电感分量，这使得特征阻抗的匹配困难。因此，在本实施例中，第一引线端子110的突出量(末端高度)在小于或等于0.2mm的范围。

如图7所示，在第一引线端子110的突出量(末端高度)在0到0.2mm的范围内变化时，已发现，第一引线端子110的突出量(末端高度)越小，则S11变得越小。然而，甚至在第一引线端子110的突出量(末端高度)在0到0.2mm的范围内变化时，相应频率(30GHz，40GHz)中S11的变化也很小，且已经发现大直径部分115的理想直径在任何状态下为约0.5mm。因此，在根据该实施例的光学模块1中第一引线端子110的突出量(末端高度)优选为0到0.2mm。

图8是根据该实施例的光学模块1的示意性俯视图。在该实施例中，过孔142和要作为接地电位的立柱的雉堞部144被布置在高频线路的两侧。过孔142通过用导体填充通孔的内侧形成，其电连接装置安装基板140的前表面和后表面(安装有光学装置160的安装表面和其后表面)。雉堞部144具有从装置安装基板140的前表面设置到后表面的凹入形状的凹槽部分，且金属膜形成在凹入形状的内周向表面上。雉堞部144将装置安装基板140的前表面和后表面(安装有光学装置160的安装表面和其后表面)电连接。设置在装置安装基板140的表面(安装表面)侧的接地图案146通过该过孔142、雉堞部144等电连接到装置安装基板140的后表面上的接地层。过孔142的位置不被特别限制，仅仅是用于前表面和后表面之间的传导，但是，从高频率的角度看，过孔142的位置和数量变得重要。在该实施例的情况下，高频信号从中继基板150通过多个第一导线182传输到装置安装基板140。此后，信号经过装置安装基板140上的第二导体图案141并通过第二导线184传输到调制装置186。作为根据该实施例的调制装置186，例如，可使用电吸收调制器。在高频电信号的传输部分中，有利的是，存在围绕高频电信号的接地电位，用于约束高频信号的电磁场。装置安装基板140的前表面上的接地图案146和后表面上的接地层通过过孔142和雉堞部144在中继基板150和装置安装基板140之间的连接部分附近连接。因为存在将装置安装基板140的前表面(安装表面)上的接地图案146与装置安装基板140的后表面上的接地层连接的区域，所以可进一步减小高频特性的恶化。

也是在该实施例中，装置安装基板140和中继基板150通过多个第一导线182连接。根据该结构，可以抑制电感分量的增加并实现高频范围内的阻抗匹配。

另一方面，电信号从装置安装基板140向光学装置160的传输通过一个第二导线184连接。这是因为有必要减小光学装置160的电极尺寸，用于抑制光学装置160中寄生电容的增加。因而，为了抑制第二导线184中电感分量的产生，在装置安装基板140中的第二导线184的右部和左部上设置有强接地图案146，以构成接地的共面线路。随后，雉堞部144设置在光学装置160的光发射点侧，且过孔142设置在后侧，用于强化接地，使得作为强接地的台座124和接地图案146以最短距离连接。装置安装基板140的接地图案146通过第一连接部分(例如，过孔142)和第二连接部分(例如，雉堞部144)连接到台座124的接地电位，且从与其上安装有光学装置160的安装表面正交的方向观察连接在第一连接部分和第二连接部分之间的节段跨过连接在第二导体图案141和光学装置160之间的第二导线184。根据该结构，甚至在光学装置160和装置安装基板140之间的连接例如是通过一个第二导线184进行的连接时，也可以减少电感分量的增加且实现高频范围内的阻抗匹配。

在本说明书中，使用了指示金属盘片的用语“孔眼”，但是，孔眼120具有盘片形状不具有本质性意义，且可采用其他形状，例如多边棱镜。

光学子组件100也可以具有对作为光学装置160的激光二极管的偏压、对监测后部输出的偏压和用于监测激光器温度的热敏电阻端子。

尽管已经描述了某些实施例，但是应理解可以对其做出各种修改，且目的是所附权利要求覆盖落入本公开的真实精神和范围的所有这种修改。

Claims

1.一种光学子组件，包括：

孔眼，包括第一表面和布置为与第一表面相反的第二表面、从第一表面穿到第二表面的第一通孔；

第一引线端子，插入到第一通孔并传输电信号；

电介质，填充在第一通孔中；

装置安装基板，在该装置安装基板上安装有将光信号和电信号中的至少一者转换为另一者的光学装置；

中继基板，包括将电信号传输到光学装置的第一导体图案；

台座，从第一表面向第一通孔的延伸方向突出且包括第三表面和第四表面，中继基板被置于所述第三表面上，装置安装基板被置于所述第四表面上；和

间隔件，插置在第三表面和中继基板之间，以电连接中继基板的后表面和台座。

2.如权利要求1所述的光学子组件，

其中，在与第三表面正交的方向上，第三表面布置在与第四表面相比更远离孔眼中心的位置、且间隔件的前表面布置在与装置安装基板的后表面相比更远离孔眼中心的位置。

3.如权利要求2所述的光学子组件，

其中，在与第三表面正交的方向上，在第三表面和第四表面之间的高度差大于间隔件的厚度。

4.如权利要求2所述的光学子组件，

其中，间隔件的前表面的一部分不与中继基板重叠，且在从与第三表面正交的方向观察时被露出，

在从与第四表面正交的方向观察时，装置安装基板的后表面的一部分从第四表面侧突出到第三表面侧，以便面对间隔件的前表面的部分，且

将装置安装基板的后表面的部分和间隔件的前表面的部分直接连接的接地导体被插置在装置安装基板的后表面的部分和间隔件的前表面的部分之间。

5.如权利要求4所述的光学子组件，

其中，接地导体布置为，在从与第三表面正交的方向观察时，与间隔件的前表面的部分和装置安装基板的后表面的部分重叠。

6.如权利要求1所述的光学子组件，进一步包括：

透镜支撑部分，焊接到第一表面；和

透镜，固定到透镜支撑部分的开口，

其中，第一通孔的、从第一通孔的延伸方向观察时布置在透镜支撑部分的内周向侧的区域是透镜支撑部分的内周向侧的区域的14％到40％。

7.如权利要求1所述的光学子组件，

其中，装置安装基板包括50±25Ω的薄膜电阻器。

8.如权利要求1所述的光学子组件，进一步包括：

第二通孔，从第一表面穿到第二表面；和

第二引线端子，插入到第二通孔并传输直流信号，

其中，第一通孔的直径是第二通孔的直径的1.5倍至3倍。

9.如权利要求1所述的光学子组件，

其中，装置安装基板进一步包括：

第二导体图案，设置在光学装置的安装表面侧上并传输电信号到光学装置，

第一连接部分和第二连接部分，将安装表面电连接到装置安装基板的后表面，且被连接到台座的接地电位，且

接地图案，安装在安装表面侧且通过第一连接部分和第二连接部分连接到台座的接地电位，

所述第二导体图案和所述光学装置通过第二导线连接，且

所述第二导体图案、所述第一连接部分、所述第二连接部分和所述接地图案构成接地共面线路。

10.一种光学模块，包括：

如权利要求1所述的光学子组件；

印刷电路板；和

柔性印刷电路板，电连接到印刷电路板和光学子组件。

11.一种光学子组件，包括：

第一引线端子，插入到第一通孔并传输电信号；

电介质，填充在第一通孔中；

装置安装基板，该装置安装基板上安装有将光信号和电信号中的至少一者转换为另一者的光学装置；

中继基板，包括将电信号传输到光学装置的第一导体图案；

台座，从第一表面向第一通孔的延伸方向突出，中继基板和装置安装基板置于所述台座上，

其中，第一引线端子包括小直径部分和大直径部分，所述大直径部分设置在小直径部分的端部处并与小直径部分的直径相比具有更大直径，且

大直径部分的至少一部分从第一表面侧上的电介质露出，且

第一引线端子和第一导体图案通过硬钎焊和软钎焊连接。

12.如权利要求11所述的光学子组件，

其中，第一导体图案具有要通过硬钎焊和软钎焊连接到大直径部分的宽部分。

13.如权利要求11所述的光学子组件，

其中，大直径部分的直径是小直径部分的直径的1.6倍到2.4倍。

14.如权利要求11所述的光学子组件，

其中，在第一通孔的延伸方向上，第一表面和大直径部分的端表面之间的距离为0mm到0.2mm。

15.如权利要求11所述的光学子组件，进一步包括：

透镜支撑部分，焊接到第一表面；和

透镜，固定到透镜支撑部分的开口，

其中，第一通孔的、从第一通孔的延伸方向观察时布置在透镜支撑部分的内周向侧上的区域是透镜支撑部分的内周向侧的区域的14％到40％。

16.如权利要求11所述的光学子组件，

其中，通过孔眼、电介质和第一引线端子形成的同轴线路的特征阻抗为50±10Ω。

17.如权利要求11所述的光学子组件，进一步包括：

第二通孔，从第一表面穿到第二表面；和

第二引线端子，插入到第二通孔并传输直流信号，

其中，第一通孔的直径是第二通孔的直径的1.5倍到3倍。

18.如权利要求11所述的光学子组件，

其中，装置安装基板进一步包括：

所述第二导体图案和所述光学装置通过第二导线连接，且

19.如权利要求11所述的光学子组件，进一步包括：

接地导体，在从第一引线端子的延伸方向观察时与电介质重叠。

20.一种光学模块，包括：

如权利要求11所述的光学子组件；

印刷电路板；和

柔性印刷电路板，电连接到印刷电路板和光学子组件。