CN104459927A - 光模块用透镜盖、光模块、以及光模块用透镜盖的制造方法 - Google Patents

光模块用透镜盖、光模块、以及光模块用透镜盖的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明得到一种能够防止光输出变动，且能够确保气密性的光模块用透镜盖、光模块、以及光模块用透镜盖的制造方法。镜筒(2)由金属材料构成。压制透镜(3)由玻璃构成，且保持在镜筒(2)上。玻璃的线膨胀系数为6～8ppm/K。金属材料的线膨胀系数在150～800℃下大于或等于10ppm/K，在小于或等于100℃时小于或等于8ppm/K。

Description

光模块用透镜盖、光模块、以及光模块用透镜盖的制造方法
技术领域
本发明涉及一种光模块用透镜盖、光模块、以及光模块用透镜
盖的制造方法。
背景技术
在现有的使用了压制透镜的光模块用透镜盖中，金属的镜筒使用SUS430、SF-20T等线膨胀系数大于或等于10ppm/K的材质(例如，参照专利文献1的0014段)。即，将线膨胀系数比玻璃的线膨胀系数6～8ppm/K大的材料使用在镜筒中。由此，在600～800℃下进行了透镜成型后的冷却过程中，利用透镜玻璃和金属镜筒之间的线膨胀系数差，由金属镜筒将透镜箍紧。因此，能够提高透镜和金属镜筒之间的气密性。
专利文献1：日本特开2009-37055号公报
对于现有的使用了压制透镜的光模块用透镜盖，镜筒材质的线膨胀系数大于或等于10ppm/K，所以由于透镜盖的温度变化(ΔT＝70K)，从镜筒底面到透镜为止的距离会发生2～5μm左右的变动。因此，透镜和光半导体元件的发光点之间的距离发生变化，透镜的聚光位置发生变动，所以产生了光输出变动。
为了抑制该变动，使用有下述方法，即，在安装光半导体元件的部分中使用线膨胀系数为10ppm/K左右的材料，以使光半导体元件的发光点的位置追随于透镜的位置变动的方法，将透镜安装在光半导体元件的安装面上的方法等。但是，在前者的方法中，存在不能在将安装EML芯片等芯片的部分保持为恒定温度的制品中使用这样的问题，在后者中存在部件数量增加这样的问题。
为了降低热变形量，具有将镜筒材质变更为线膨胀系数较小的材质(例如，线膨胀系数小于或等于8ppm/K的Kovar(可伐合金)、Fe-42Ni)的方法。但是，由于线膨胀系数与透镜相同或小于或等于透镜的线膨胀系数，所以会存在金属镜筒和透镜之间的热箍紧力减小，产生He泄漏(大于或等于1×10-5Pa·m3/s)而损害气密性这样的问题。另外，也有将预先成型的压制透镜嵌入至开设有孔的金属镜筒中，并使用低熔点玻璃进行固定的方法，但透镜和镜筒之间的位置精度较差。
发明内容
本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到一种能够防止光输出变动，且能够确保气密性的光模块用透镜盖、光模块、以及光模块用透镜盖的制造方法。
本发明涉及的光模块用透镜盖的特征在于，具有：镜筒，其由金属材料构成；以及压制透镜，其由玻璃构成，保持在所述镜筒上，所述玻璃的线膨胀系数为6～8ppm/K，所述金属材料的线膨胀系数在150～800℃下大于或等于10ppm/K，在小于或等于100℃时小于或等于8ppm/K。
发明的效果
在本发明中，由于镜筒的金属材料的线膨胀系数在小于或等于100℃时较小，所以能够减小由镜筒的热变形引起的透镜位置变动，能够防止光输出变动。此外，由于在150～800℃下金属材料的线膨胀系数大于玻璃，所以，能够充分发挥镜筒和透镜之间的热箍紧力，而确保气密性。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式涉及的光模块用透镜盖的剖视图。
图2是表示压制透镜用玻璃和镜筒的金属材料的线膨胀系数的图。
图3是表示本发明的实施方式涉及的光模块的正视图。
图4是沿图3的Ⅰ-Ⅱ线的剖视图。
图5是表示将本发明的实施方式涉及的光模块安装在插座上的状态的剖视图。
图6是表示本发明的实施方式涉及的光模块的变形例的剖视图。
标号的说明
1光模块用透镜盖、2镜筒、3压制透镜、7光半导体元件。
具体实施方式
图1是表示本发明的实施方式涉及的光模块用透镜盖的剖视图。光模块用透镜盖1具有镜筒2、在镜筒2上保持的压制透镜3。镜筒2由金属材料构成，压制透镜3由玻璃构成。具体而言，金属材料为因伐(INVAR)合金、超因伐合金、不锈因伐合金的任意一者(INVAR是Aperam Alloys Imphy的注册商标)。
图2是表示压制透镜用玻璃和镜筒的金属材料的线膨胀系数的图。玻璃的线膨胀系数是6～8ppm/K，根据温度的不同变化比较小。金属材料的线膨胀系数在150～800℃下大于或等于10ppm/K(例如在300℃下为10～15ppm/K)，在小于或等于100℃时小于或等于8ppm/K。
对上述光模块用透镜盖1的制造方法进行说明。首先，形成由金属材料构成的镜筒2。接着，相对于镜筒2利用加压压制对玻璃进行成型，从而形成在镜筒2上保持的压制透镜3。
此处，加压压制时的温度为600～800℃。由于在该温度下，镜筒2的线膨胀系数较高，所以在加压压制后的冷却过程中，从镜筒2向压制透镜3进行热箍紧。在150～250℃下，压制透镜3和镜筒2的线膨胀系数的大小发生逆转，但已累积有此前的由热箍紧产生的压力。因此，在光模块的使用温度范围(140～100℃)中，残留有充分的箍紧力，能够确保气密性。
另一方面，Kovar的线膨胀系数在整个温度范围内始终小于玻璃，没有由热收缩而产生的玻璃箍紧。因此，在使用由Kovar构成的镜筒的现有技术中，存在损害光模块用透镜盖内的气密性这样的问题。
图3是表示本发明的实施方式涉及的光模块的正视图。图4是沿图3的Ⅰ-Ⅱ线的剖视图。在元件座4上隔着帕尔贴模块5设有金属块6。在该金属块6上设有半导体激光器等光半导体元件7。帕尔贴模块5进行光半导体元件7的冷却。
以覆盖光半导体元件7的方式盖上光模块用透镜盖1，并将该光模块用透镜盖1与元件座4焊接粘接。光半导体元件7在光模块用透镜盖1的镜筒2内，配置于压制透镜3的聚光位置。在镜筒2内填充有He。
图5是表示将本发明的实施方式涉及的光模块安装在插座上的状态的剖视图。经由插座用托架9将光模块安装在插座8上，以经由压制透镜3使光半导体元件7和插座8的光纤相对。
如上所述，在本实施方式中，由于镜筒2的金属材料的线膨胀系数在小于或等于100℃时小于或等于8ppm/K，较小，所以由70K的温度变化而引起的透镜位置变动也能够降低为1～3μm。其结果，能够防止光输出变动。
此外，由于在150～800℃下金属材料的线膨胀系数大于玻璃，所以，能够充分发挥镜筒2和压制透镜3之间的热箍紧力，而确保光模块用透镜盖1内部的气密性。因此，He从镜筒2的泄漏率小于或等于1×10-9Pa·m3/s。
另外，如果玻璃的线膨胀系数过大，则在从玻璃成型温度冷却到常温时，玻璃的收缩量较大，由热箍紧产生的压力不足，气密耐性下降。因此，期望玻璃的线膨胀系数不要过大。
图6是表示本发明的实施方式涉及的光模块的变形例的剖视图。直接将金属块6设置在元件座4上。即使在如上这样没有帕尔贴模块5的情况下，也能够得到与上述的实施方式同样的效果。

Claims (6)

1.一种光模块用透镜盖，其特征在于，具有：
镜筒，其由金属材料构成；以及
压制透镜，其由玻璃构成，保持在所述镜筒上，
所述玻璃的线膨胀系数为6～8ppm/K，
所述金属材料的线膨胀系数在150～800℃下大于或等于10ppm/K，在小于或等于100℃时小于或等于8ppm/K。
2.根据权利要求1所述的光模块用透镜盖，其特征在于，
所述金属材料为因伐合金、超因伐合金、不锈因伐合金的任意一者。
3.一种光模块，其特征在于，具有：
权利要求1或2所述的光模块用透镜盖；以及
光半导体元件，其在所述镜筒内，配置于所述压制透镜的聚光位置。
4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，
还具有在所述镜筒内填充的He，
所述He从所述镜筒的泄漏率小于或等于1×10-9Pa·m3/s。
5.一种光模块用透镜盖的制造方法，其特征在于，具有：
形成由金属材料构成的镜筒的工序；以及
通过相对于所述镜筒利用加压压制对玻璃进行成型，从而形成在所述镜筒上保持的压制透镜的工序，
所述玻璃的线膨胀系数为6～8ppm/K，
所述金属材料的线膨胀系数在150～800℃下大于或等于10ppm/K，在小于或等于100℃时小于或等于8ppm/K。
6.根据权利要求5所述的光模块用透镜盖的制造方法，其特征在于，所述加压压制时的温度为600～800℃。
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