JP2000019360A - 光モジュール - Google Patents

光モジュール

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JP2000019360A
JP2000019360A JP18850898A JP18850898A JP2000019360A JP 2000019360 A JP2000019360 A JP 2000019360A JP 18850898 A JP18850898 A JP 18850898A JP 18850898 A JP18850898 A JP 18850898A JP 2000019360 A JP2000019360 A JP 2000019360A
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optical
resin
fiber
optical fiber
module
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Toshimasa Miura
敏雅 三浦
Hideo Togawa
英男 外川
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】低コスト且つ寿命信頼性が保証された加入者系
通信システム用光モジュールを提供すること。 【解決手段】電気的な接点及び光結合系が光透過性の樹
脂によって被覆保護されており尚且つ光ファイルが弾性
率1×10~5〜1×105kgf/cm2の樹脂によって固定され
ていることを特徴とする光モジュールによって解決され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
関し、特に光通信用モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】従来光ファイバまたは光導波路及び受発
光素子からなる光モジュールは、ハーメチックシールに
よって封止されたパッケージ内部に納められている。す
なわち、ファイバがパッケージの外部に突き出していく
部分はパッケージとファイバがYAG溶接などで溶融固
定され気密がとられており、パッケージと蓋は半田付け
などにより気密がとられている。パッケージそのものも
金属または蓋やファイバとの接着部分に金属を積層した
セラミックスで作られている。
【0003】ここでハーメチックシールによって気密を
とるのは、光素子が湿度に対して敏感なので、内部に水
分が侵入しない構造にすることでモジュールの動作寿命
信頼性を確保するためである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の光モジュール
は、特に加入者系の通信システムへの適用を目指したも
のである。したがって、各家庭へ設置するため低コスト
且つ大量生産に向かなければならない。なおかつ通信機
器として寿命信頼性が保証される必要がある。
【0005】しかしながら、従来の光モジュールには次
のような課題がある。
【0006】モジュールを気密封止するために、内部の
部品と電気的な接合をとるための端子部分でもパッケー
ジとの気密を確保しなければならない。同様に光ファイ
バもパッケージとの気密をとるために金属メッキを施し
た高価なものを用いている。
【0007】また、モジュールパッケージ内部を気密封
止する作業が繁雑で時間がかかり、気密を確認するため
の作業も繁雑で時間がかかる。
【0008】特に、ファイバがパッケージの外部に突き
出していく部分はYAG溶接などで溶融固定されている
ので、モジュールの運搬作業などの際にファイバ突き出
し部分で折れることがある。そして、このファイバ折れ
を防ぐためには保護材が別途必要となる。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題は、電気的な接
点及び光結合系が光透過性の樹脂によって被覆保護され
ており尚且つ光ファイバが弾性率1×10~5〜1×105Kgf/
cm2の樹脂によって固定されていることを特徴とする光
モジュールによって解決される。
【0010】すなわち、本発明は特に湿度に対して敏感
な光素子を光透過性の樹脂によって、被覆することによ
って、素子界面に電触反応を進めるようなイオン性不純
物が侵入したり、界面に水分が停滞するのを防ぐもので
ある。さらに、電気的な接点を樹脂によって被覆するこ
とにより、電触を防ぎまた部品の機械的な衝撃を緩和す
ることができる。
【0011】これにより、光通信モジュールのパッケー
ジをハーメッチックシールで気密封止するかわりに、樹
脂で簡易封止しても、通信機器としての寿命信頼性保証
が可能になる。また、パッケージの部材として金属やセ
ラミックスに限らず、たとえばエポキシ樹脂や液晶ポリ
マなどのプラスチックを用いることが可能となる。
【0012】また、特にモジュールから外へ突き出して
いく部分で光ファイバを弾性率1×10~5〜1×105Kgf/cm
2の樹脂により固定することで、従来のYAG溶接など
で、溶融固定されたモジュールで問題となっているファ
イバ折れを防止することができる。また上記弾性率の樹
脂での固定はモジュール作製工程中に簡便に操作でき、
ファイバ折れを防ぐための保護材を別途用意する必要も
なくなる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。
【0014】図1は発光素子であるレーザーダイオード
(LD)の信頼性検討に用いたサンプル図である。ま
た、図2は受光素子であるフォトダイオード(PD)の
信頼性検討に用いたサンプル図である。そして図3はフ
ァイバ突き出し部分の強度検討サンプル図と検討結果で
ある。
【0015】そして、図4及び図5は、図1から図3ま
での検討結果を元に作製した光通信用モジュールの図で
ある。
【0016】「実施例1」 レーザーダイオード(LD)の信頼性検討。
【0017】図1の1は、光通信用レーザーダイオード
(LD)素子である。2はLD保護用の光透過性の樹脂
である。3は1から出力した光を受けて電気的な信号に
変換する受光モジュール(PDモジュール)であり、湿
度の影響が及ばないようにハーメチックシールが施され
た市販のPDモジュールを試験に使用した。4と5はそ
れぞれLDとPDモジュールに対して、電気的な接合を
とるための基板であり、外部の電源から電力を供給する
ための基板6の上に温度や湿度の影響で1と3の距離が
変わらないように半田付けで固定した。
【0018】LDの信頼性試験は、図1のサンプルを85
℃相対湿度85%の環境試験槽に投入し、3で受ける出力
が一定の値になるように1に通電する電流を外部からコ
ントロールして行った。同様に−40℃から85℃の熱サイ
クル条件で試験槽に投入し、3で受ける出力が一定の値
になるように1に通電する電流を外部からコントロール
して行った。信頼度の判定基準は1に通電する電流の変
動10%以内、5000時間または5000サイクルとした。
【0019】2の光透過性樹脂としてアクリル樹脂,エ
ポキシ樹脂,シリコーン樹脂,ウレタン樹脂をそれぞれ
用い、2を用いないサンプルとともに試験を行った。サ
ンプルの個数は、それぞれの樹脂について10個づつとし
た。熱サイクル試験で特に問題は起こらなかったが、85
℃相対湿度85%の環境試験では、樹脂によって程度の差
はあるが何れの樹脂を用いても数十時間から数百時間の
試験で判定基準を越えた。分析の結果樹脂充填を施した
LDに劣化は認められなかった。劣化部位は3そのもの
と3と5を電気的に接合している部分や4と6を接合し
ている部分に見られた。
【0020】上記透明樹脂により被覆される部分を図1
のようなLDの周辺部分に限定せず、基板6に搭載した
部品全てが被覆されるようにサンプルを作り替えて、前
述の85℃相対湿度85%の信頼性試験を行った。その結
果、全てのサンプルについて判定基準内に出力変動を押
さえ込むことができた。
【0021】「実施例2」 フォトダイオード(PD)の信頼性検討。
【0022】図2の2は実施例1同様光透過性樹脂であ
る。7は受光素子であるフォントダイオード(PD)で
ある。8はPD搭載用の基板であり、ステム9に接着剤
で固定した。PDのp電極とn電極はそれぞれステム9
のピンに金ワイヤでボンディングした。
【0023】PDの信頼性試験は、図1のサンプルを85
℃相対湿度85%の環境試験槽に投入しPDに対して10ボ
ルトの逆バイアスを掛けて行った。同様に−40℃から85
℃の熱サイクル条件で試験槽に投入しPDに対して10ボ
ルトの逆バイアスを掛けて行った。100時間または100サ
イクル毎に室温に試験サンプルを戻して、PD暗電流を
測定した。信頼度の判定基準は−5Vでの暗電流測定値
が初期の5倍未満、5000時間または5000サイクルとし
た。
【0024】2の光透過性樹脂としてアクリル樹脂,エ
ポキシ樹脂,シリコーン樹脂,ウレタン樹脂をそれぞれ
用い、2を用いないサンプルとともに試験を行った。サ
ンプルの個数は、それぞれの樹脂について10個づつとし
た。熱サイクル試験で特に問題は起こらなかった。85℃
相対湿度85%の環境試験では、2を用いないサンプルは
全てが10時間から数百時間までで暗電流が基準値以上と
なった。透明樹脂を用いたサンプルは全て基準を満たし
た。
【0025】「実施例3」 ファイバ突き出し部分の強度検討。
【0026】図3はファイバ突き出し部の強度検討用サ
ンプル図である。図3の左下段(同図(b))は上段の図
(図3(a))をbの方向から見た図である。10はアルミ
基板,11は光ファイバ固定・保護用の樹脂,12は光
ファイバである。11の樹脂としてアクリル樹脂,エポキ
シ樹脂,シリコーン樹脂,ウレタン樹脂,ポリアミド,
ポリイミド,液晶ポリマ,熱可塑性のポリオレフィン,
ABS樹脂,ゴムをそれぞれ用いた。アルミ基板10はフ
ァイバを搭載する位置で両側から切れ込みが入ってい
て、深さhと幅wを様々に変えて樹脂がたまる形状を変
えて、a方向の引き剥がし強度、b方向の引き抜き強度
をそれぞれ測定した。樹脂により絶対的な強度の差はあ
るが、ファイバ引き剥がし強度、及び引き抜き強度とア
ルミ基板のhの間には図3右(同図(c))に示したよう
な相関関係が見られた。なお前述のどの樹脂を用いて
も、初期の引き剥がし強度及び引き抜き強度とも基準を
満たす。
【0027】引き剥がし強度、引き抜き強度は基準を満
たすものの、樹脂11の弾性率が1×10~5未満の場合ファ
イバを引き剥がす際にファイバ折れが容易に起き、また
樹脂11の弾性率が1×105kgf/cm2を越えた場合は、フ
ァイバを引き抜く際の樹脂の伸びが大きく直接力が基板
内部でのファイバを固定する部分にかかるといった問題
がある。
【0028】「実施例4」 光モジュールの作製 実施例3までの検討結果を元に作製したモジュールの外
観図が図4である。図5及び図6は図4に外観を示した
モジュールのA−A’部分の断面図である。図5は光フ
ァイバとLDが直接光結合するタイプであり、図6は光
導波路を用いたタイプのモジュールである。
【0029】図4の12は実施例3と同様に光ファイバで
あり、13はケース、14は蓋、15はリードピン、16はコネ
クタである。
【0030】以下に図5の光モジュールについて説明す
る。
【0031】1は前述の実施例と同じLDであり、7も
前述実施例記載のPDである。16はファイバ12−1の直
径とLDの活性層PDの受光部分の高さから、V溝にフ
ァイバを押さえつけたときに光結合が最大になるような
位置にファイバがくるようにV溝の深さ、LD・PDの
半田厚さが調整されたシリコン基板である。ケース13
は、外部と光素子との電気的な信号をやりとりするリー
ドピン・アースをとるためのリードフレーム15が樹脂モ
ールドされており、シリコン基板17をケースに搭載した
際に光ファイバ12が水平にケースから突き出す深さより
若干深くU字型の溝が形成されている。
【0032】モジュール作製はまず、LD1,PD7を
搭載したシリコン基板16をケース13に配線が短絡しない
ように注意して、導電性の接着剤で接着・固定した。次
に光ファイバ12-1をシリコン基板のV溝に押さえつけて
接着剤で固定し、ケースのU字型の溝には光ファイバ固
定・保護用の樹脂11を注入して固定した。そして、ケー
スの内部に光透過性樹脂2を注入してから蓋14をケース
13に接着固定した。
【0033】以下に図6の光モジュールについて説明す
る。
【0034】1は前述の実施例と同じLDであり、7も
前述実施例記載のPDである。18はLDの活性層PDの
受光部分の高さから光結合が最大になるような位置に光
導波路19を形成した導波路基板である。さらに18には光
導波路と光結合が最大になるような位置にファイバがく
るようにV溝が形成されている。ケース13は、外部と光
素子との電気的な信号をやりとりするリードピン・アー
スをとるためのリードフレーム15が樹脂モールドされて
おり、導波路基板18をケースに搭載した際に光ファイバ
12が水平にケースから突き出す深さより若干深く、U字
型の溝が形成されている。
【0035】モジュール作製はまず、LD1,PD7を
搭載した導波路基板17をケース13に配線が短絡しない
ように注意して、導電性の接着剤で接着・固定した。次
に光ファイバ12−1を導波路基板のV溝にはめ込み、フ
ァイバ押さえ板20でおさえて導波路基板と光ファイバ押
さえ板を接着剤で固定した。このときファイバの先端部
分に接着剤が回り込まないように工夫した。次にケース
のU字型の溝には光ファイバ固定・保護用の樹脂11を注
入して固定した。そして、ケースの内部に光透過性樹脂
2を注入してから、蓋14をケース13に接着固定した。反
射戻り光を低減するためファイバと導波路の間にも光透
過性樹脂が充填されるようにした。
【0036】「実施例5」 光モジュールの信頼性検討 モジュールの動作信頼性試験は、図5,図6のモジュー
ルに対して85℃相対湿度85%の環境下での動作信頼性試
験、−40℃から85℃の熱サイクル条件下で動作信頼性試
験、−40℃における連続動作試験、85℃での連続動作試
験を行った。これらの環境下にモジュールをさらし、フ
ァイバからの光出力が一定の値になるようにLD1に通
電する電流を外部からコントロールした。またPD2に
対しても常に受光状態になるようにバイアスを掛けた。
信頼度の判定基準はLD1に通電する電流の変動10%以
内、LD1の閾値電流の変動10%以内、PD2では−5
Vでの暗電流測定値が初期の5倍未満、5000時間または
5000サイクルとした。
【0037】信頼性試験の結果光ファイバがモジュール
の外へ突き出す部分を保護している樹脂11の弾性率が1
×10~5〜1×105kgf/cm2の範囲にない場合には、モジ
ュールの信頼性試験の何れにおいても、LD1に通電す
る電流の変動、およびファイバ出力の変動が数百時間で
10%を越えることが判明した。樹脂11の弾性率が1×10
~5〜1×105kgf/cm2の範囲にあるものを使用して作製
したモジュールは何れも信頼性試験を満足した。
【0038】
【発明の効果】本発明の光受信モジュールは、パッケー
ジをハーメッチックシールで気密封止するかわりに接着
剤で簡易封止することで、低コストで大量に通信システ
ムを供給することができる。特に光透過性樹脂によって
受発光素子を被覆することにより、通信機器としての寿
命信頼性が保証される。さらに、モジュールから外へ突
き出していく部分で光ファイバを樹脂により固定するこ
とで、ファイバ折れを防止することができモジュール作
製工程を簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例となるLD信頼性サンプルを示
す斜視図である。
【図2】本発明の実施例となるPD信頼性サンプルを示
す図である。
【図3】(a),(b)及び(c)は本発明の実施例となる光
フアイバ接着強度試験サンプルを示す断面図及び引き抜
き強度とアルミ基板との関係を示す特性図である。
【図4】本発明の実施例となる光モジュールの外観図で
ある。
【図5】図4のA−A’断面図である。
【図6】図4の拡大断面図である。
【符号の説明】
1…レーザーダイオード、(LD)、 2…光透過性
樹脂、3…受光モジュール、 4…L
D配線用基板、5…PD配線用ソケット、
6…基板、7…フォトダイオード(PD)、
8…PD配線用基板、9…ステム、
10…アルミ基板、11…光ファイバ固定・保護用
樹脂、 12…光ファイバ、12-1…光ファイバ(芯線
部分)、 13…ケース、14…蓋、
15…リードピン・リードフレーム、16…コ
ネクタ、 17…V溝基板、 18…導波路基
板、19…光導波路、 20…ファイバ押さえ板。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】受発光素子と該受発光素子と光結合する光
    導波路及び該光導波路と光結合する光ファイバからなる
    光モジュールにおいて、電気的な接点及び光結合系が光
    透過性の樹脂によって被覆保護されており、尚且つ光フ
    ァイバが弾性率1×10~5〜1×105Kgf/cm2の樹脂によっ
    て固定されていることを特徴とする光モジュール。
  2. 【請求項2】受発光素子と該受発光素子と光結合する光
    ファイバからなる光モジュールにおいて、電気的な接点
    及び光結合系が光透過性の樹脂によって被覆保護されて
    おり、尚且つ光ファイバが弾性率1×10~5〜1×105Kgf/
    cm2の樹脂によって固定されていることを特徴とする光
    モジュール。
  3. 【請求項3】受発光素子と該受発光素子と光結合する光
    導波路及び該光導波路と光結合する光ファイバからなる
    光モジュールにおいて、光ファイバが弾性率1×10~5〜1
    ×105Kgf/cm2の樹脂によって固定されていることを特
    徴とする光モジュール。
  4. 【請求項4】受発光素子と該受発光素子と光結合する光
    ファイバからなる光モジュールにおいて、光ファイバが
    弾性率1×10~5〜1×105Kgf/cm2の樹脂によって固定さ
    れていることを特徴とする光モジュール。
  5. 【請求項5】請求項1から4のいずれか1項記載の光モ
    ジュールにおいて、受発光素子及び光導波路または光フ
    ァイバを搭載する基板または容器から光ファイバが外部
    に突き出す部分でファイバの周囲に弾性率1×10~5〜1×
    105Kgf/cm2の樹脂がたまる様な形状に容器が形作られ
    ていることを特徴とする光モジュール。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009020165A1 (ja) * 2007-08-07 2009-02-12 Omron Corporation フィルム光導波路パッケージ、フィルム光導波路モジュールおよび電子機器
JP2014525609A (ja) * 2011-09-07 2014-09-29 ザ・ボーイング・カンパニー プラスチック光ファイバネットワークのための密閉したスモールフォームファクタ光デバイスのパッケージング

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009020165A1 (ja) * 2007-08-07 2009-02-12 Omron Corporation フィルム光導波路パッケージ、フィルム光導波路モジュールおよび電子機器
JP2009042400A (ja) * 2007-08-07 2009-02-26 Omron Corp フィルム光導波路パッケージ、フィルム光導波路モジュールおよび電子機器
KR101161940B1 (ko) 2007-08-07 2012-07-04 오무론 가부시키가이샤 필름 광도파로 패키지, 필름 광도파로 모듈 및 전자 기기
US8313252B2 (en) 2007-08-07 2012-11-20 Omron Corporation Film light guide package, film light guide module, and electronic device
JP2014525609A (ja) * 2011-09-07 2014-09-29 ザ・ボーイング・カンパニー プラスチック光ファイバネットワークのための密閉したスモールフォームファクタ光デバイスのパッケージング

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