CN105093435B - 光传输模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光传输模块。提供一种光纤与照明元件和/或光接收元件的结合效率高并且便宜且小型的光传输模块。该光传输模块具备：基台，具有形成有电布线图案的引线框架和对所述引线框架进行嵌件成型而形成的树脂制的外壳；以及电子部件，安装于所述引线框架，包括光电变换用的照明元件。在引线框架形成有进行所连接的光纤的定位的缝隙和使来自照明元件的光反射而向光纤聚光的反射镜。

Description

光传输模块

技术领域

本发明涉及光传输模块。

背景技术

在光通信中使用的光纤线缆的末端部中使用用于与照明元件、光接收元件连接来进行光电变换的光传输模块。近年来，能够传输高速且大容量的数据的光通信的利用不断发展，期望更便宜且小型的光传输模块的制造。

历来，作为装载光纤的V槽、安装照明元件或光接收元件等电子部件的基台，使用硅光平台（Silicon Optical Bench，以下称为SiOB）。SiOB由于放热性优秀而一般用作基台，但是昂贵的，此外，为了在SiOB安装上述的电子部件而需要在安装前使SiOB的表面氧化而形成金属膜之后进行蚀刻来形成布线图案，因此，需要大的工作量。由于这些理由，使用SiOB的光传输模块是昂贵的。

于是，代替SiOB而提出了在树脂基板上形成金属的布线图案来安装电子部件的光传输模块（参照日本特开2013-152427号）、对金属的引线框架（lead frame）进行嵌件成型（insert molding）来形成树脂构造体并在露出的引线框架安装电子部件的光传输模块（参照日本特开2013-225011号）。这些光传输模块未使用SiOB，因此，能够比使用SiOB的光传输模块便宜地制造。

发明内容

在日本特开2013-152427号的光传输模块中，未使用SiOB，但是，为了形成布线图案、使光反射的反射面而需要在树脂基板上形成了多个金属层之后通过蚀刻来除去不需要的金属层等工序。因此，有工作量增加而导致光传输模块的成本上升的担忧。此外，由于作为安装光纤的收容部、反射面的倾斜面通过激光的照射来形成，所以需要更多的工作量，根据该方面，也难以便宜地提供光传输模块。

在日本特开2013-225011号的光传输模块中，虽然使用了金属的引线框架，但是这仅是安装面发光元件和面光接收元件之处，面发光元件和面光接收元件以外的电子部件（例如，驱动器IC）被安装在其他基板。然后，通过粘接等方法接合该基板和树脂构造体来构成光传输模块。因而，有需要接合用的工作量而导致成本上升并且光传输模块整体大型化的担忧。

此外，在日本特开2013-225011号的光传输模块中，安装光纤的V槽和使光反射的反射面在树脂构造体通过成型来形成，因此，有它们的位置精度变低、光纤与面发光元件和面光接收元件的结合效率降低的担忧。

像这样，在光传输模块的构造中，有进一步的改善的余地。

在本发明的实施方式中，公开了光纤与照明元件和/或光接收元件的结合效率高并且便宜且小型的光传输模块。

在本发明的光传输模块的实施方式的一个中，具备：引线框架，形成有电布线图案；树脂制的外壳，对所述引线框架进行嵌件成型而形成；以及电子部件，安装于所述引线框架的一个面，包括光电变换用的照明元件和/或光接收元件，在所述引线框架形成有进行与所述照明元件和/或所述光接收元件结合的光纤的定位的缝隙、以及使从所述照明元件向所述光纤的光和/或从所述光纤向所述光接收元件的光反射的反射镜。

根据这样的实施方式，代替以往使用的SiOB而使用引线框架，因此，能够便宜地制造光传输模块。此外，由于在引线框架形成了对光纤进行定位的缝隙和使光信号反射的反射镜，所以与形成于树脂的情况相比较，缝隙和反射镜的位置精度变高，此外，不需要为了光纤的定位、反射镜的形成而使用另外的部件。进而，由于将电子部件直接安装在引线框架上，所以不需要进行另外的布线。由此，能够制造光纤与照明元件和/或光接收元件的结合效率高并且便宜且小型的光传输模块。

此外，在本发明的光传输模块的实施方式的一个中，在所述引线框架的另一个面设置有电信号的输入输出用的触点（contact）。

根据这样的实施方式，由于不需要用其他构件形成触点或者进行另外的布线，所以能够便宜且小型地制造光传输模块。

此外，在本发明的光传输模块的实施方式的一个中，所述引线框架通过冲压加工而形成，所述反射镜在所述冲压加工时通过倒角加工而形成。

根据这样的实施方式，由于通过冲压加工来形成引线框架，所以能够便宜地制造引线框架，此外，由于此时同时通过倒角加工来形成反射镜，所以能够高精度地形成反射镜，并且不需要用于形成反射镜的激光照射、切割等其他工序，因此，能够便宜地制造光传输模块。

此外，在本发明的光传输模块的实施方式的一个中，所述引线框架通过冲压加工而形成，所述反射镜在所述冲压加工时通过弯曲加工而形成。

根据这样的实施方式，由于通过冲压加工来形成引线框架，所以能够便宜地制造引线框架，此外，由于此时同时通过弯曲加工来形成反射镜，所以即使在引线框架的板厚很薄时也能够形成反射镜，并且不需要用于形成反射镜的激光照射、切割等其他工序，因此，能够便宜地制造光传输模块。

此外，在本发明的光传输模块的实施方式的一个中，所述电子部件包括作为所述照明元件的面发光激光器、作为所述光接收元件的光电二极管、驱动所述面发光激光器的驱动器、以及将所述光电二极管的电流变换为电压并输出的跨阻放大器。

根据这样的实施方式，能够便宜地构成光电变换的电路。

附图说明

图1是表示在本实施方式的发送用光传输模块装配有光纤的状态的从表面看到的立体图。

图2是表示在发送用光传输模块装配有光纤的状态的从背面看到的立体图。

图3是表示在发送用光传输模块装配有光纤的状态的平面图。

图4是图3的IV-IV线截面图。

图5是图3的V-V线截面图。

图6是图3的VI-VI线截面图。

图7是表示在附有载体（carrier）的状态下冲压加工结束后的引线框架主体的构造的从表面看到的立体图。

图8是图7的部分扩大图。

图9是表示针对引线框架主体嵌件成型结束的状态的（a）从表面看到的立体图、（b）平面图。

图10是表示基台的（a）从表面看到的立体图、（b）平面图。

图11是表示针对基台安装了电子部件的状态的从表面看到的立体图。

图12是表示对电子部件焊接了电线的状态的从表面看到的立体图。

图13是表示发送用光传输模块的从表面看到的立体图。

图14是表示在本实施方式的接收用光传输模块装配有光纤的状态的从表面看到的立体图。

具体实施方式

1. 发送用光传输模块的构造

以下，使用附图来详细地说明本发明的实施方式。如图1~图3所示，本实施方式的发送用光传输模块10具备：基台100、安装于基台100的电子部件200、以及盖套300。在实际使用时，对发送用光传输模块10进一步插入并固定光纤400。在电子部件200中，包括：作为照明元件的面发光激光器（以下，称为VCSEL）210、驱动VCSEL210的驱动器230、以及2个去耦合用电容器（以下，称为电容器）240、240。在图1~图3中表示了装配有光纤400的状态。在以后的说明中，上下左右前后仿效图1的表示。即，将装配有光纤400的侧作为前侧，将安装有电子部件200的侧作为上侧或表面侧。

基台100具有由铜合金那样的导电率高的金属薄板构成的引线框架110、以及通过对引线框架110进行嵌件成型而形成的树脂制的外壳150。如图1、图2所示，关于引线框架110，与发送用光传输模块10的长边方向（前后方向）平行的两端分别垂直地折弯，与长边方向垂直的截面成为大致U字状。关于引线框架110，像这样将两端折弯为大致U字状，进而用外壳150覆盖其周围，由此，确保了机械强度。

外壳150被形成为覆盖引线框架110整体，其树脂也进入到引线框架110的间隙。外壳150的一部分凹陷而形成第一凹部151。在第一凹部151，引线框架110露出。在引线框架110的露出于第一凹部151的部分，通过倒装芯片焊接安装有电子部件200。此外，被安装的驱动器230和电容器240的电极的一部分通过由电线250的焊接而彼此与对方的电极或引线框架110连接。这样，引线框架110作为用于形成光电变换的电路的电布线图案而发挥作用。

如图3、图4所示，在外壳150在比第一凹部151后方形成有从表面朝向背面贯通的第一孔161和第二孔162，此外，在第一凹部151引线框架110露出的部分中，也形成有从引线框架110表面朝向外壳150背面贯通的第三孔163、第四孔164、第五孔165、第六孔166。后面叙述了它们的细节。

如图2所示，在基台100的背面侧也存在未填充有树脂而凹陷并且引线框架110的一部分露出的第二凹部152和第三凹部153。在第二凹部152中，分别地，构成引线框架110的第一引线（lead）121的一部分作为第一触点171发挥作用，第二引线122的一部分作为第二触点172发挥作用。在第三凹部153中，分别地，构成引线框架110的第三引线123的一部分作为第三触点173和第六触点176发挥作用，第四引线124的一部分作为第四触点174发挥作用，第五引线125的一部分作为第五触点175发挥作用。这些第一触点171~第六触点176与构成发送用光传输模块10被嵌合的未图示的连接器的弹簧触点电连接。再有，第一触点171~第六触点176是触点的一个例子。

如图3~图5所示，在第一凹部151的引线框架110形成有缝隙112，被外壳150埋入一面而成为槽状。外壳150具有从缝隙112的端部进一步向外方延伸出的半圆柱状的引导部分154。引导部分154的中心以与引线框架110的表面成为同一平面的方式形成，在内侧具有从缝隙112的端部朝向外方扩展的半圆锥状的锥部。

在第一凹部151的内侧，由丙烯醛等透明的树脂构成的盖套300包括缝隙112和VCSEL210而在覆盖第一凹部151的左右的宽度方向整体的状态下通过UV固化性粘接剂等而被固定。如图4所示，盖套300之中的覆盖VCSEL210被安装处的部分从引线框架110分离而不与VCSEL210接触，该部分被从外壳150朝向第一凹部151突出的2处的凸部155所支承。此外，在从上方看时的盖套300的中央近旁，形成有贯通到引线框架110的贯通孔302。进而，盖套300具有从外壳150的端面进一步向外方延伸出的半圆柱状的引导部分304。引导部分304的中心以与引线框架110的表面成为同一平面的方式形成，在引导部分304的内侧具有从缝隙112的端面朝向外方扩展的半圆锥状的锥部。引导部分304与外壳150的引导部分154抵接而使每一个的锥部成为一体，由此，形成引导光纤400的圆锥状的引导开口306。

从引导开口306连续地由盖套300、缝隙112和外壳150形成光纤400被插入而定位的引导孔114。引导开口306的最外直径比引导孔114的内尺寸大很多，因此，光纤400从引导开口306可靠地插入到引导孔114。插入的光纤400通过UV固化性粘接剂而相对于引导孔114胶着。

如图4所示，光纤400的端部在发送用光传输模块10内与形成在引线框架110的反射镜116对置。在反射镜116的铅直上方配置有VCSEL210。如图6所示，反射镜116相对于光纤400的插入方向而45度倾斜。由此，能够使从VCSEL210出射的光在反射镜116反射而入射到光纤400的芯402。

在本实施方式中，反射镜116具有呈45度倾斜的平坦的面，但是并不仅限于此。反射镜116也可以具有通过使其中央部凹陷来形成凹面而使光反射同时聚光的功能。

接着，说明发送用光传输模块10的工作。从发送用光传输模块10的外部送来的电信号经由第一触点171~第六触点176的至少任一个而输入到发送用光传输模块10。输入的该电信号由VCSEL210变换为光信号并出射，在被反射镜116反射之后，在光纤400的芯402的内部进行传播而发送到外部。

2. 发送用光传输模块的构造方法

接着，使用附图来详细地说明发送用光传输模块10的构造方法。如图7所示，引线框架110通过级进冲压模具在长尺状的金属薄板的两端形成带导孔182的载体180的状态下被加工。在图7中，表示了引线框架110由从两侧的载体180朝向内侧形成的4个腕部184所保持并且为了外壳150的嵌件成型而以2个为单位被切断的状态。

如图8所示，引线框架110通过对引线框架主体120利用未图示的级进冲压模具进行冲压加工而形成。通过对引线框架主体120进行冲裁加工来形成第一引线121~第五引线125、VCSEL210被安装的第六引线126、以及缝隙112。

第一引线121、第二引线122、第四引线124~第六引线126最终成为与引线框架主体120电绝缘的状态，但是在作为嵌件成型之前的该时间点，第一引线121、第二引线122、第四引线124~第六引线126处于部分地与引线框架主体120连结的状态。具体而言，关于第一引线121和第二引线122，分别地，一个端部通过第一保持部131、第二保持部132在与引线框架主体120的其他部分连结的状态下被保持，另一个端部通过第三保持部133在与第四引线124、第五引线125的中央部分连结的状态下被保持。第四引线124、第五引线125的两端部分别通过第四保持部134、第五保持部135在与引线框架110的其他部分连结的状态下被保持。关于第六引线126，一个端部通过第六保持部136在与引线框架主体120连结的状态下被保持。

在与第六引线126的第六保持部136相反侧的端部，通过利用未图示的冲头的倒角来形成反射镜116。反射镜116与缝隙112对置。在本实施方式中，反射镜116通过倒角来形成，但是也可以通过弯曲加工来形成。

如图8所示，沿着引线框架主体120的长边方向的两端除了构成第一引线121、第二引线122之处以外分别垂直地折弯，与引线框架主体120的长边方向垂直的截面为大致U字状。

接着，在与如图7的载体180连结的状态下，引线框架主体120载置在射出成型模具内，通过嵌件成型而形成外壳150。如图9（a）、（b）所示，通过该嵌件成型来形成第一凹部151、第二凹部152、第三凹部153、第一孔161、第二孔162，但是还未形成第三孔163~第六孔166。此外，第一引线121、第二引线122、第四引线124~第六引线126均保持与引线框架主体120的其他部分连结的状态。

接着，被外壳150覆盖的引线框架110如图9（a）、（b）所示那样在与载体180连结的状态下载置于未图示的单工序冲压模具。然后，通过模具的冲头对第一保持部131~第六保持部136进行落料。由此，形成第三孔163~第六孔166，并且第一引线121、第二引线122、第四引线124~第六引线126变为与引线框架主体120电绝缘的状态。由此，完成了引线框架110。此时，同时，引线框架主体120与腕部184之间被切断，基台100从载体180断开。由此，如图10（a）、（b）所示，完成了基台100。第一引线121、第二引线122、第四引线124~第六引线126即使没有第一保持部131~第六保持部136，其他处也被外壳150固定，因此，不会移动或脱落。

接着，如图11所示，通过倒装芯片焊接而将VCSEL210、驱动器230、电容器240、240安装于引线框架110。接着，如图12所示，将驱动器230和电容器240、240的表面侧的电极的一部分通过由电线250的焊接彼此与对方的电极或引线框架110连接。接着，如图13所示，以覆盖第一凹部151内的缝隙112的方式通过UV固化性粘接剂等固定盖套300。由此，完成了发送用光传输模块10。在实际使用时，如图1所示，进一步将光纤400插入到引导孔114并通过UV固化性粘接剂等进行固定。

像这样，在本实施方式的发送用光传输模块10中，代替SiOB而使用引线框架110，因此，能够便宜地制造发送用光传输模块10。此外，通过冲压加工来形成包括对光纤400进行定位的缝隙112和使光信号反射的反射镜116的引线框架110，因此，与形成于树脂的情况相比较，缝隙112和反射镜116的位置精度变高。此外，不需要为了光纤400的定位、反射镜116的形成而使用另外的部件。进而，由于将电子部件200直接安装在引线框架110上，所以不需要进行另外的布线。据此，能够制造光纤400和VCSEL210的结合效率高并且便宜且小型的发送用光传输模块10。此外，在引线框架110形成了与外部进行电信号的输入输出的第一触点171~第六触点176，因此，不需要用其他构件来形成第一触点171~第六触点176或者进行另外的布线，从而能够更便宜地制造发送用光传输模块10。此外，通过使反射镜116的角度为45度，从而能够实现利用向引线框架110的倒角或弯曲加工的形成，因此，不需要用于形成反射镜116的激光照射、切割等其他工序，进而能够便宜地制造发送用光传输模块10。

在本实施方式的发送用光传输模块10中，对引线框架110的两端在折弯为大致U字状的状态下进行嵌件成型来形成外壳150，由此，构成基台100，因此，能够确保作为产品充分需要的机械强度。

3. 接收用光传输模块的构造

接着，使用附图来说明本发明的接收用光传输模块20的构造。如图14所示，接收用光传输模块20的构造与发送用光传输模块10的构造几乎相同。在接收用光传输模块20中，代替VCSEL210而安装有作为光接收元件的光电二极管（以下，称为PD）220，代替驱动器230而安装有将PD220的电流变换为电压并输出的跨阻放大器260。这以外的构造与发送用光传输模块10的构造相同。关于接收用光传输模块20的构造方法，也与上述的发送用光传输模块10的构造方法相同。

在接收用光传输模块20中，使在光纤400的芯402传播而出射的来自外部的光信号在反射镜116反射而入射到PD220的光接收面。入射的光信号由PD220变换为电信号。经变换的该电信号由跨阻放大器260放大，经由第一触点171~第六触点176的至少任一个而输出到接收用光传输模块20的外部。

在上述的实施方式的说明中，对如发送用光传输模块10和接收用光传输模块20那样的在单方向通信中使用的光电元件模块进行了说明，但是并不限于此。当然也能够使用将VCSEL210和PD220封入到一个封装并且将驱动器230和跨阻放大器260封入到一个封装的部件来构成双方向通信用的光传输模块。

Claims (5)

1.一种光传输模块，其中，具备：

引线框架，形成有电布线图案；

树脂制的外壳，对所述引线框架进行嵌件成型而形成；以及

电子部件，安装于所述引线框架的一个面，包括光电变换用的照明元件和/或光接收元件，

在所述引线框架形成有进行与所述照明元件和/或所述光接收元件结合的光纤的定位的缝隙、以及使从所述照明元件向所述光纤的光和/或从所述光纤向所述光接收元件的光反射的反射镜，

所述引线框架通过冲压加工而形成，并且所述缝隙通过所述冲压加工而形成。

2.根据权利要求1所述的光传输模块，其中，在所述引线框架的另一个面设置有电信号的输入输出用的触点。

3.根据权利要求1或2所述的光传输模块，其中，所述反射镜在所述冲压加工时通过倒角加工而形成。

4.根据权利要求1或2所述的光传输模块，其中，所述反射镜在所述冲压加工时通过弯曲加工而形成。

5.根据权利要求1或2所述的光传输模块，其中，所述电子部件包括作为所述照明元件的面发光激光器、作为所述光接收元件的光电二极管、驱动所述面发光激光器的驱动器、以及将所述光电二极管的电流变换为电压并输出的跨阻放大器。