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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum hermetischen Verschließen einer
optischen Vorrichtung und insbesondere ein Verfahren zum hermetischen
Verschließen
und eine hermetisch verschlossene Struktur in einem optischen Fasereinführungsabschnitt
eines optischen Moduls, das eine solche Struktur aufweist, daß ein optischer
Faserstrang in einen Einführungsanschluß verwendet
wird.
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Ein
optisches Modul ist eine Struktur zur optischen Kopplung eines optischen
Elements, wie einem Halbleiterlaserelement oder einem Photodetektor,
mit einer optischen Faser. Das optische Element sollte vom Standpunkt
der Stabilisierung der Eigenschaften und einer hohen Zuverlässigkeit
gegen Feuchtigkeit geschützt
werden. Im allgemeinen sind diese optischen Elemente in einem Gehäuse untergebracht,
und das Gehäuse
ist hermetisch verschlossen, um das optische Element gegen Feuchtigkeit außerhalb
des Gehäuses
zu schützen.
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Verfahren
zum hermetischen Verschließen des
Gehäuses
werden gemäß der Struktur
des optischen Moduls grob in zwei Verfahren unterteilt, das heißt, ein
Verfahren, wobei ein Fenster, das für Licht durchlässig ist,
im Gehäuse
vorgesehen ist, und ein optisches Element, das im Gehäuse vorgesehen
ist, durch das Fenster optisch mit einer optischen Faser außerhalb
des Gehäuses
gekoppelt ist, und ein Verfahren, wobei ein optisches Element und
eine optische Faser im Gehäuse
miteinander gekoppelt sind. In den letzten Jahren wird vom Standpunkt
der Reduzierung der Größe der optischen
Vorrichtung hauptsächlich
das letztgenannte Verfahren gewählt.
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In
einer Struktur, die durch das letztgenannte Verfahren bereitgestellt
wird, das heißt
einer Struktur, wobei ein optisches Element und eine optische Faser im
Gehäuse
miteinander gekoppelt sind, sollte ein hermetisches Verschließen zwischen
der optischen Faser und dem Gehäuse
ausgeführt
werden.
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Eine
herkömmliche
hermetisch verschlossene Struktur in einem optischen Fasereinführungsabschnitt
wird zum Beispiel in JP-A-92334/1995 vorgeschlagen. Die hermetisch
verschlossene Struktur in einem optischen Fasereinführungsabschnitt,
die in dieser Veröffentlichung
beschrieben wird, weist auf: ein Gehäuse; ein Siliziumsubstrat mit
einem daran angebrachten optischen Element, das im Gehäuse fixiert
ist; und eine optische Faser, die an einer Position angeordnet ist,
wo die optische Faser optisch mit dem optischen Element gekoppelt
ist und am Siliziumsubstrat fixiert ist.
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Die
in diesem Fall verwendete optische Faser ist eine metallüberzogene
Faser, die durch Auftrag einer Metallschicht auf die Oberfläche eines
optischen Faserstrangs, wobei ein Harzüberzug davon entfernt ist,
durch Metallisieren, Sputtern oder ein anderes Verfahren gebildet
wird. Das Überzugsmetall ist
ein Material mit einer guten Lötbarkeit,
wie Nickel oder Gold. Die metallüberzogene
Faser wird zwischen dem Gehäuse
und der Abdeckung eingeführt, dem
sich eine Lötung
anschließt.
Als Ergebnis verbindet das Lötmittel
das Gehäuse
mit der Abdeckung und verbindet gleichzeitig die Metallschicht auf
der Oberfläche
der metallüberzogenen
Faser, wodurch folglich das Innere des Gehäuses hermetisch verschlossen
wird. Eine andere herkömmliche
hermetisch verschlossene Struktur in einem optischen Fasereinführungsabschnitt
wird zum Beispiel in JP-A-198973/1995 beschrieben, wobei ein niedrigschmelzendes
Glas verwendet wird.
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In
dieser hermetisch verschlossenen Struktur wird eine optische Silikafaser
ohne einen Überzug einer
Metallschicht bereitgestellt, und ein optisches Element und die
optische Faser werden optisch miteinander gekoppelt, dem sich eine
Fixierung der optischen Faser auf einem Siliziumsubstrat anschließt.
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Die
optische Faser wird dann zwischen einem Gehäuse und einer Abdeckung eingeführt, ein niedrigschmelzendes
Glas wird in einem Abschnitt zwischen dem Gehäuse und der Abdeckung in seinem
gesamten Umfang bereitgestellt, und das niedrigschmelzende Glas
wird dann wärmegeschmolzen,
um das Innere des Gehäuses
hermetisch zu verschließen.
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Noch
eine andere herkömmliche
hermetisch verschlossene Struktur in einem optischen Fasereinführungsabschnitt
ist so gestaltet, daß der
Umfang einer optischen Faser mit einem Harz verschlossen wird, das
eine hermetische Abdichtungseigenschaft aufweist. In dieser hermetisch
verschlossenen Struktur wird in einem optischen Fasereinführungsabschnitt
eine optische Faser ohne einen Überzug
aus einer Metallschicht bereitgestellt, ein optisches Element und
die optische Faser werden optisch miteinander gekoppelt, dem sich
eine Fixierung der optischen Faser auf einem Siliziumsubstrat anschließt.
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Die
optische Faser wird dann zwischen einem Gehäuse und einer Abdeckung eingeführt, das Harz
wird in einen Abschnitt zwischen dem Gehäuse und der Abdeckung in seinen
gesamten Umfang gefüllt,
und das Harz wird dann ausgehärtet,
um das Innere des Gehäuses
hermetisch zu verschließen.
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Die
herkömmlichen
hermetisch verschlossenen Strukturen in einem optischen Fasereinführungsabschnitt
weisen die folgenden jeweiligen Probleme auf.
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Die hermetisch verschlossene Struktur in einem optischen Fasereinführungsabschnitt,
die eine metallüberzogene
Faser verwendet, leidet unter einem Problem, daß die Kosten des Auftrags der
Metallschicht auf die optischen Faser hoch sind.
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Ein
zusätzliches
Problem, das mit dieser Struktur verbunden ist, ist daß der selektive Überzug auf
der Metallschicht auf dem optischen Fasereinführungsabschnitt alleine die
Massenproduktivität
senkt.
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Wenn
ferner die optische Faser an einer V-Nut angeordnet wird, um die
Positionierung des optischen Elements und der optischen Faser in
Bezug zueinander durchzuführen,
führt eine
Variation der Dicke der Metallschicht zu einem variierenden Außendurchmesser
der optischen Faser, was die Positionierungsgenauigkeit nachteilig
verschlechtert.
- (2) Für die hermetisch verschlossene
Struktur in einem optischen Fasereinführungsabschnitt, die ein niedrigschmelzendes
Glas verwendet, ist es wahrscheinlich, da der Schmelzpunkt des niedrigschmelzenden
Glases im allgemeinen hoch ist und 430°C oder darüber beträgt, daß zur Zeit des Verschließens das
niedrigschmelzende Glas eine Beschädigung am fixierten Abschnitt
des optischen Elements im Gehäuse
und der optischen Faser verursacht, die mit einem Schutzüberzug versehen
ist.
- (3) Die hermetisch verschlossene Struktur in einem optischen
Fasereinführungsabschnitt,
die ein Harz verwendet, weist Probleme auf, einschließlich dessen,
daß die
Luftdichtheit durch die Harzauftragungsverfahren, Dichtungsstreckenlängen, Aushärtungsbedingungen
und dergleichen beträchtlich
beeinflußt
wird, was es unmöglich macht,
die Abdichtungsarbeit stabil durchzuführen, daß das hermetische Abdichtungsniveau
des Harzes als solchem etwa 10–5 atm·cc/sec
beträgt und
zur Verwendung in optischen Modulen ungenügend ist, daß die Zuverlässigkeit
unter harten Umgebungsbedingungen, wie hoher Temperatur und hoher
Luftfeuchtigkeit niedrig ist, und daß die verschlossene Struktur
nicht wärmebeständig ist.
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EP-A-0645
651 offenbart eine optische Faseranordnung mit einer unteren Platte
und einer oberen Platte, die aus Siliziumwafern bestehen, und es sind
mehrere optische Fasern zwischen der unteren Platte und der oberen
Platte angeordnet. Die optischen Fasern erstrecken sich von einem
Bandteil (überzogener
Bereich) eines optischen Mehrfaserbandes. Die untere Platte weist
mehrere V-förmige Nuten
zum Halten der optischen Fasern in ihrer Position auf. Eine Metallhülse, die
einen Fensterabschnitt als Entlüftung
aufweist, ist um die untere Platte und die obere Platte angeordnet,
zwischen denen die mehreren optischen Fasern angeordnet sind.
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Das
optische Mehrfaserband wird an den unteren und oberen Platten fixiert,
um ein wärmebeständiges Klebemittel
bis in die Umgebung des Begrenzungsabschnitts zwischen dem überzogenen Bandteil
und den optischen Fasern zu stopfen. Die restlichen Teile der optischen
Fasern vom Begrenzungsabschnitt zum Ende werden an den unteren und
oberen Platten durch ein Lötmittel
fixiert. Wenn das Lötmittel
mit dem Bandteil in Kontakt kommt, der ein überzogener Teil ist, schmilzt
der Überzug
des Bandteils und es wird eine große Menge Gas erzeugt. Daher
wird die Umgebung des Begrenzungsabschnitts zwischen dem Bandteil
und den optischen Fasern durch das Klebemittel geschützt, und
danach wird der Glasteil der optischen Faser mit dem Lötmittel
fixiert. Da die optischen Faser die Wärme mit hoher Temperatur aufnimmt,
wenn sie mit einem Lötmittel
fixiert wird, entwickeln sich schnell Risse an einer Oberfläche der
optischen Faser, und die optische Faser wird leicht gebrochen. Daher
wird es bevorzugt, daß ein
Metallüberzug
oder Kohlenstoffüberzug
auf den optischen Fasern abgeschieden wird, um den Riß zu verhindern
und die Adhäsion
des Lötmittels
an den optischen Fasern zu verbessern. Das Lötmittel fließt in einen
dünnen
Spalt zwischen den unteren und oberen Platten, so daß die perfekte
hermetische Abdichtung verwirklicht werden kann. Ferner wird der Umfang
der Hülse
am LD-Modul mit dem Lötmittel
in einem Luftdichtheitszustand fixiert. Insbesondere sind beide Öffnungen
um die optischen Fasern und dem Fensterteil, die als Entlüftung dienen,
nicht vollständig
Lötmittel
gefüllt,
und daher hängt
die hermetische Abdichtung nur von der Abdichtungseigenschaft des
Harzes ab.
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Folglich
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hermetisches
Abdichtungsverfahren und eine hermetisch verschlossene Struktur
in einem optischen Fasereinführungsabschnitt
bereitzustellen, das die Notwendigkeit einer kostspieligen metallüberzogenen
Faser beseitigen kann, ein Lötmittelmaterial
mit einem Schmelzpunkt unter jenem eines niedrigschmelzenden Glases
verwenden kann, und eine Luftdichtheit ermöglicht, die hoch genug ist,
um sicherzustellen, daß eine
Langzeitzuverlässigkeit
eines optischen Moduls selbst unter harten Umgebungsbedingungen
aufrechterhalten wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
das Verfahren und die Struktur der beigefügten Ansprüche 1 und 2 gelöst.
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Die
Erfindung wird in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen detaillierter
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Querschnittansicht, die eine herkömmliche hermetisch verschlossene
Struktur in einem optischen Fasereinführungsabschnitt zeigt;
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2 eine
Querschnittansicht, die eine andere herkömmliche hermetisch verschlossene
Struktur in einem optischen Fasereinführungsabschnitt zeigt;
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3 eine
Querschnittansicht, die noch eine andere herkömmliche hermetisch verschlossene Struktur
in einem optischen Fasereinführungsabschnitt
zeigt;
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4 eine
perspektivische Ansicht, die eine erste bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine
erläuternde
Querschnittansicht, die eine hermetisch verschlossene Struktur gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine
perspektivische Ansicht, die eine zweite bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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7 eine
perspektivische Ansicht, die eine dritte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Bevor
die hermetisch verschlossene Struktur in einem optischen Fasereinführungsabschnitt
in einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform beschrieben wird,
werden die obenerwähnten herkömmlichen
hermetisch verschlossenen Strukturen in einem optischen Fasereinführungsabschnitt
in Verbindung mit den 1 bis 3 erläutert.
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Ein
erstes herkömmliches
Verfahren zum hermetischen Verschließen eines optischen Fasereinführungsabschnitts
wird zum Beispiel in JP-A-92334/1995 vorgeschlagen. Dieses Verfahren wird
in 1 gezeigt. Insbesondere ist 1 eine Längsschnittansicht,
die das Verfahren zum hermetischen Verschließen eines optischen Fasereinführungsabschnitts
veranschaulicht, das in JP-A-92334/1995 beschrieben wird. Das erste
herkömmliche
Verfahren wird nun unter Bezugnahme auf 1 erläutert.
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In 1 wird
ein Siliziumsubstrat 1 mit einem daran angebrachten optischen
Element 19 in einem Gehäuse 5 fixiert.
Es wird dann eine optische Faser 15 an einer Position angeordnet,
wobei die optischen Faser 15 mit dem optischen Element 19 optisch
gekoppelt werden soll, und am Siliziumsubstrat 1 fixiert
wird.
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Die
in diesem Fall verwendete optische Faser ist eine metallüberzogene
Faser 15, die durch Auftrag einer Metallschicht 16 auf
die Oberfläche
eines optischen Faserstrangs, wobei ein Harzüberzug davon entfernt ist,
durch Metallisieren, Sputtern oder ein anderes Verfahren gebildet
wird. Das Überzugsmetall
ist ein Material mit einer guten Lötbarkeit, wie Nickel oder Gold.
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Die
metallüberzogene
Faser 15 wird zwischen dem Gehäuse 5 und der Abdeckung 8 eingeführt, dem
sich eine Lötung
anschließt.
Als Ergebnis verbindet das Lötmittel 9 das
Gehäuse 5 mit
der Abdeckung 8 und verbindet gleichzeitig die Metallschicht 16 auf
der Oberfläche
der metallüberzogenen Faser 15,
wodurch folglich das Innere des Gehäuses hermetisch verschlossen
wird.
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Eine
zweite herkömmliche
Technik wird zum Beispiel in JP-A-198973/1995
beschrieben. Diese Veröffentlichung
offenbart eine hermetisch verschlossene Struktur in einem optischen
Fasereinführungsabschnitt,
wobei ein niedrigschmelzendes Glas verwendet wird. 2 ist
eine Längsschnittansicht,
welche die hermetisch verschlossene Struktur in einem optischen
Fasereinführungsabschnitt
gemäß der zweiten
herkömmlichen
Technik zeigt. Die zweite herkömmliche
Technik wird unter Bezugnahme auf 2 erläutert.
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In 2 wird
eine optische Silikafaser ohne einen Überzug aus einer Metallschicht
bereitgestellt, und wie bei der ersten herkömmlichen Technik werden ein
optisches Element 19 und die optische Faser 7 optisch
miteinander gekoppelt, mit anschließender Fixierung der optischen
Faser 7 auf einem Siliziumsubstrat 1.
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Die
optische Faser 7 wird dann zwischen einem Gehäuse 5 und
einer Abdeckung 8 eingeführt, ein niedrigschmelzendes
Glas 17 wird in einem Abschnitt zwischen dem Gehäuse 5 und
der Abdeckung 8 in seinem gesamten Umfang bereitgestellt,
und das niedrigschmelzende Glas wird dann wärmegeschmolzen, um das Innere
des Gehäuses
hermetisch zu verschließen.
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Eine
dritte Technik des Stands der Technik ist eine hermetisch verschlossene
Struktur in einem optischen Fasereinfüh rungsabschnitt. Diese Struktur
ist so gestaltet, daß der
Umfang einer optischen Faser mit einem Harz verschlossen wird, das
eine hermetische Abdichtungseigenschaft aufweist. 3 zeigt eine
Längsschnittansicht
der hermetisch verschlossenen Struktur in einem optischen Fasereinführungsabschnitt
gemäß der dritten
herkömmlichen
Technik. Die dritte herkömmliche
Technik wird unter Bezugnahme auf 3 erläutert.
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In 3 wird
eine optische Faser ohne einen Überzug
aus einer Metallschicht bereitgestellt, und wie bei der ersten herkömmlichen
Technik werden ein optisches Element 19 und die optische
Faser 7 optisch miteinander gekoppelt, mit anschließender Fixierung
der optischen Faser 7 auf einem Siliziumsubstrat 1.
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Die
optische Faser 7 wird dann zwischen einem Gehäuse 5 und
einer Abdeckung 8 eingeführt, ein Harz 12 wird
in einen Abschnitt zwischen dem Gehäuse 5 und der Abdeckung 8 in
seinem gesamten Umfang gefüllt,
und dann wird das Harz 12 ausgehärtet, um das Innere des Gehäuses hermetisch zu
verschließen.
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Als
nächstes
werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren
zum hermetischen Verschließen
eines optischen Fasereinführungsabschnitts
ist in seiner bevorzugten Ausführungsform
dadurch gekennzeichnet, daß eine
herkömmliche
optische Silikafaser ohne einen Überzug aus
einer Metallschicht bereitgestellt wird, ein optisches Element und
die optische Faser in einem Gehäuse
optisch miteinander gekoppelt werden, ein Lötmittel zwischen dem Gehäuse eines
optischen Moduls und einer Abdeckung gefüllt wird, die der Form des
Gehäuses
entspricht, wodurch einfach ein hermetisches Verschließen durchgeführt wird,
und ein Harz, wie ein Klebemittel, in den optischen Fasereinführungsabschnitt
gefüllt
und dann ausgehärtet wird.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung werden das Gehäuse und die Abdeckung mit einem
Lötmittel
hermetisch verschlossen, und im optischen Fasereinführungsabschnitt
wird der Umfang der optischen Faser im wesentlichen mit dem Lötmittel
gefüllt.
Da die optische Faser als solche aus Silikaglas besteht, ist sie
keiner legierten Verbindung durch das Lötmittel unterworfen, was zur
Schaffung von winzigen Spalten an Grenzen zwischen dem Lötmittel,
das nach dem Aufschmelzen verfestigt ist, und der optischen Faser führt. Das
Füllen
des Harzes zwischen der optischen Faser und dem Lötmittel
mit anschließenden
Aushärten
des Harzes kann ein hohes Maß an
Luftdichtheit der optischen Vorrichtung verwirklichen.
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Folglich
verwirklicht gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer herkömmlichen
optischen Faser ohne einen Überzug
einer Metallschicht beim hermetischen Verschließen ein hermetisches Verschließen eines
optischen Fasereinführungsabschnitts
bei niedrigen Kosten.
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Ferner
ist die Variation des Außendurchmessers
der optischen Faser so klein, daß es die Bereitstellung einer
V-Nut im Gehäuse
ermöglicht,
daß die Positionierung
der optischen Faser mit einer hohen Genauigkeit durchgeführt wird.
Zusätzlich
ist die erreichbare Luftdichtheit hoch genug, um eine Langzeitzuverlässigkeit
eines optischen Moduls sicherzustellen, vorzugsweise nicht mehr
als 10–7 atm·cc/sec.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau einer ersten bevorzugten
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum hermetischen Verschließen
zeigt. In 4 ist ein Siliziumsubstrat 1 eines,
das durch Bilden eines benötigten
Elektrodenmusters auf beiden Seiten eines Siliziumwafers durch Photolithographie
und Durchführung einer
Chip-Bildung durch Dicing hergestellt wird.
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Im
Siliziumsubstrat 1 wird gleichzeitig mit der Bildung eines
Elektrodenmusters eine V-Nut 2 gebildet. Die Nut 2 wird
durch anisotropes Ätzen
gebildet. Da die Form der Nut 2 konstant gemacht werden kann,
kann die Positionierung der optischen Faser mit einer Submikron-Genauigkeit
durchgeführt
werden.
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Ein
Halbleiterlaser 4 wird mit einem Hochtemperatur-Lötmittel,
wie AuSn, an der Elektrode 3 fixiert, die durch Musterung
auf der Oberseite des Siliziumsubstrat 1 gebildet wird.
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Das
Siliziumsubstrat 1 wird mit Hochtemperatur-Lötmittel,
wie AuSn, am Hohlraumabschnitt des Gehäuses 5 fixiert. Zu
dieser Zeit werden die Positionierung und Fixierung ausgeführt, so daß die Mitte der
V-Nut 2 an einer gegebenen Position relativ zu einem Fasereinführungsabschnitt 6 angeordnet
ist, der im Gehäuse 5 vorgesehen
ist.
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Das
Gehäuse 5 ist
vorzugsweise ein Metallgehäuse,
das aus Kovar oder dergleichen besteht, ein Keramikgehäuse oder
dergleichen vom Standpunkt der Luftdichtheit, Lötbarkeit und der Kosten.
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Die
optische Faser 7 wird durch die V-Nut 2 bezüglich des
Halbleiterlasers 4 sehr genau angeordnet und mit ihm optisch
gekoppelt, und an der V-Nut 2 mit einem Hochtemperatur-Lötmittel,
wie AuSn, oder einem wärmebeständigen Klebemittel, wie
einem Epoxidklebemittel fixiert.
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Es
wird unter Berücksichtigung
der Lötbarkeit
eine dünne
Metallschicht aus Nickel oder Gold durch Metallisieren auf der Abdeckung 8,
einer hermetischen Dichtungsfläche 10 und
dem Fasereinführungsabschnitt 6 bereitgestellt.
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Es
wird ein Lötmittelmaterial
mit einem Schmelzpunkt, der keinen thermischen Einfluß auf den
Aufbauabschnitt innerhalb des Gehäuses aufweist, für das Lötmittel 9 verwendet.
Lötmittelmaterialien,
die hierin verwendbar sind, schließen ein Sn-Pb-Lötmittel,
Sn-Sb-Lötmittel,
Sn-In-Lötmittel
und Au-Sn-Lötmittel
ein. Das Lötmittelmaterial
wird unter Berücksichtigung
des thermischen Einflusses auf das Innere des Gehäuses, der
Temperaturbedingungen, denen die Struktur nach dem hermetischen
Verschließen
standhalten kann, und dergleichen ausgewählt.
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Insbesondere
wenn ein Au-Sn-Lötmittel
zur Verbindung von Komponenten im Gehäuse verwendet wird, wobei ein
eutektisches SnPb-Lötmittel
zur Fixierung des Gehäuses
an einer Leiterplatte verwendet wird, wird ein Sn-Sb Lötmittel
oder ein Sn-In Lötmittel
als das Lötmittel
zum hermetischen Verschließen
ausgewählt,
so daß der
Schmelzpunkt des Lötmittels
zum hermetischen Verschließen
Au-Sn > Lötmittel
zum hermetischen Verschließen > Sn-Pb ist.
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Die
Abdeckung 8 und das Lötmittel 9 werden so
angeordnet, daß sie
sich der Form des Gehäuses 5 in
seiner hermetischen Dichtungsfläche 10 anpassen.
Das Lötmittel 9 wird
vorhergehend in der Form einer quadratischen Unterlegscheibe oder
derglei chen geformt, so daß es
leicht in das Gehäuse 5 eingeführt werden
kann.
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Danach
wird der Aufbau auf den Schmelzpunkt des Lötmittels 9 erwärmt, wodurch
die Abdeckung 8, das Gehäuse 5 und die optische
Faser 7 mit Hilfe des Lötmittels 9 fixiert
wird.
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Zu
dieser Zeit wird der Umfang der optischen Faser 7 mit einer
Lötmittelschicht 11 gefüllt (siehe 5).
Da jedoch die Lötmittelschicht 11 keiner
legierten Verbindung mit der optischen Faser 7 durch das
Lötmittel
unterworfen ist, kann keine zuverlässige Luftdichtheit in diesem
Stadium sichergestellt werden.
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Es
wird dann ein Harz 12 auf die Oberfläche der optischen Faser 7 und
der Lötmittelschicht 11 gefüllt (siehe 5)
und dann ausgehärtet,
wodurch ein hermetisches Verschließen durchgeführt wird. 5 ist
ein Längsschnittansicht
einer hermetisch verschlossenen Struktur, die durch die obigen Schritte gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
vollendet wird.
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In
diesem Fall wird ein Harz mit einer Viskosität von nicht mehr als 70 Pa·s als
das Harz 12 verwendet, so daß das Harz leicht in winzige
Spalten gefüllt
werden kann.
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Wenn
insbesondere ein kaltvulkanisierendes Silikongummi als das Harz 12 angewendet
wird, kann eine gute Luftdichtheit über einen weiten Temperaturbereich
sichergestellt werden, da das Silikongummi eine Kälte-/Wärmebeständigkeit
von 40°C
bis 200°C aufweist.
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Wenn
eine Luftdichtheit bei einer üblichen Umgebungstemperatur
erwartet wird, kann auch ein Epoxidharz oder ein UV- (Ultraviolett)-Harz
als das Harz 12 verwendet werden.
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Das
Einfüllen
des Harzes mit anschließendem
Aushärten
des Harzes läßt es zu,
daß winzige Spalte
an Grenzen zwischen der Lötmittelschicht 11 und
der optischen Faser 7 mit dem Harz gefüllt werden, was eine Luftdichtheit
bereitstellen kann, die hoch genug ist, um die Zuverlässigkeit
der optischen Vorrichtung, das heißt eine Luftdichtheit von nicht mehr
als 10–7 atm·cc/sec
sicherzustellen.
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Im
allgemeinen ist es im Fall eines hermetischen Verschließens mit
nur einem Harz infolge des hermetisches Abdichtungs niveaus des Harzes
als solchem, einem ungleichmäßigen Überzug,
eines nicht zufriedenstellenden Abdichtungsbereiches und dergleichen
schwierig, eine zufriedenstellende Luftdichtheit bereitzustellen.
Jedoch kann die Verwendung des Harzes zum Einfüllen in winzige Spalten zwischen
der optischen Faser und der Lötmittelschicht
gemäß der vorliegenden
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Luftdichtheit des gesamten Gehäuses beträchtlich
verbessern.
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Die
zweite bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 6 im
Detail erläutert. 6 ist
eine perspektivische Ansicht, die den Zusammenbau einer hermetisch
verschlossenen Struktur gemäß der zweiten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. In 6 wird in
der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform wie bei der ersten
bevorzugten Ausführungsform,
nachdem ein Siliziumsubstrat 1 mit einem daran angebrachten
Halbleiterlaser 4 im Gehäuse 5 fixiert ist,
eine optische Faser 7 angebracht. Vorher wird eine Lötmittelmetallisierung 13 auf
einer Abdeckung 8 und einem Gehäuse 5 bereitgestellt.
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Nachdem
die Abdeckung 8 und das Gehäuse 5 an den jeweiligen
vorbestimmten Positionen angeordnet sind, wird die Temperatur auf
die Aufschmelztemperatur der Lötmittelmetallisierung 13 erhöht, wodurch
die Abdeckung 8, das Gehäuse 5 und die Faser 7 mit
dem Lötmittel
fixiert werden. Danach wird das hermetische Verschließen mit
einem Harz 12 ausgeführt.
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Als
nächstes
wird die dritte bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf 7 erläutert. 7 ist
eine perspektivische Ansicht, die den Zusammenbau einer hermetisch
verschlossenen Struktur gemäß der dritten
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. In 7 wird in
der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform, wie bei der ersten
bevorzugten Ausführungsform,
ein Siliziumsubstrat 1 mit einem daran angebrachten Halbleiterlaser 4 im Gehäuse 5 fixiert.
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Im
Gehäuse 5 ist
als der Fasereinführungsabschnitt
vielmehr ein Hohlloch 20, das durch das Gehäuse geht,
als die rechteckige Nut vorgesehen.
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Zur
Zeit der Befestigung einer optischen Faser 7 wird die optische
Faser 7 aus der Querrichtung eingeführt und an einem Siliziumsubstrat 1 angebracht
und fixiert.
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Die
Fixierung der Abdeckung 8 und des Gehäuses 5 mit einem Lötmittel
kann in derselben Weise ausgeführt
werde, wie oben in Verbindung mit der ersten bevorzugten Ausführungsform
beschrieben. In diesem Fall wird das Lötmittel auch in das Hohlloch 20 gefüllt. Danach
wird das hermetische Verschließen
mit einem Harz 12 ausgeführt.
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Die
Verbindung zwischen der Abdeckung 8 und dem Gehäuse 5 kann
vielmehr durch luftdichtes Schweißen, wie Nahtschweißen, als
durch eine Lötung
ausgeführt
werden. In diesem Fall wird das Füllen des Lötmittels in das Hohlloch 20 als
ein getrennter Schritt ausgeführt,
dem sich das hermetische Verschließen mit dem Harz 12 anschließt.
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Wie
oben beschrieben, wird gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens
zum hermetischen Verschließen
eines optischen Fasereinführungsabschnitts
eine herkömmliche
optische Silikafaser ohne einen Überzug
einer Metallschicht auf der optischen Faser verwendet, was es vorteilhafterweise
ermöglicht,
daß eine
hermetisch verschlossene Struktur mit niedrigen Kosten bereitgestellt
wird.
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Da
ferner erfindungsgemäß das hermetische Verschließen unter
Verwendung eines Lötmittels ausgeführt wird,
das einen Schmelzpunkt unter jenem eines niedrigschmelzenden Glases
aufweist, kann ein thermischer Einfluß auf den Fixierungsabschnitt
des optischen Elements im Gehäuse
und den Schutzüberzug
der optischen Faser vermieden werden.
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Außerdem kann
das Füllen
eines Lötmittels um
die optische Faser und das Füllen
eines Harzes in winzige Spalten an Grenzen zwischen der optischen
Faser und dem Lötmittel,
dem sich das Aushärten
des Harzes anschließt,
einfach eine hermetisch verschlossene Struktur mit einer höheren Luftdichtheit
und Zuverlässigkeit
als das hermetische Verschließen
mit dem Lötmittel
alleine oder dem Harz alleine verwirklichen.