JP2000147328A

JP2000147328A - 光モジュールおよび該光モジュールの実装方法

Info

Publication number: JP2000147328A
Application number: JP10316695A
Authority: JP
Inventors: Koichi Maeno; 耕一前野; Masayuki Isawa; 正幸石和
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1998-11-06
Filing date: 1998-11-06
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】光ファイバの汚染を防止することができる安
価な光モジュールと、実装工程による接続損失の増大を
防ぐことができる前記光モジュールの実装方法を提供す
る。【解決手段】リード３が設けられたパッケージ２と、
前記パッケージ２に突出するように設けられたプラスチ
ック製フェルール１５と、前記フェルール１５に被せら
れる耐熱性および断熱性のある保護キャップ１６とから
なる光モジュール１を、前記フェルール１５に前記保護
キャップ１６を被せた状態で前記リード３を半田付けし
て実装する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信において光
と電気を変換する光／電気または電気／光変換モジュー
ル（以下、光モジュール）およびその実装方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光通信用光モジュールは、高信頼
性を得るために金属あるいはセラミックからなるハーメ
チックシール（気密封止）構造のパッケージを使用して
いる。このパッケージへの光ファイバの接続は、内蔵さ
れた発光素子を駆動して光を光ファイバに導き、光ファ
イバへの光結合が所望の値になった時に半田付けまたは
ＹＡＧレーザで溶接して固定する調芯方法によって行わ
れていた。

【０００３】これに対して、近年になり光加入者系を実
現するために光モジュールの低コスト化が要求され、新
しいタイプの光モジュールが開発されている。図７、８
に示すように、この新タイプの光モジュール１は、ＩＣ
パッケージのデュアル・インライン構造を採用した平面
実装型の金属製パッケージ２で構成されている。そうし
て、短尺の光ファイバ４は、内蔵された光ファイバ固定
用のＶ溝を有する基板（図示されず）を利用して、無調
芯に固定されている。なお、３はリードフレームのリー
ドである。上述のように無調芯に固定された光ファイバ
４は、図７に示すように、パッケージ２に直接固定され
た状態で引き出されている場合（ピグテイルタイプと称
す）と、図８に示すように、パッケージ２から突き出す
ように設けられたフェルール５を通して引き出されてい
る場合（レセプタクルタイプと称す）がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
光モジュール１には次のような問題があった。即ち、
１）図７のピグテイルタイプでは、リード３をハンダ付
けして実装する際のハンダリフロー工程において、光フ
ァイバ４を高温に耐えるようにするために、光ファイバ
４の被覆層を高価なフッ素系樹脂で形成しなければなら
ず、コストアップに繋がっていた。また、光ファイバ４
は外気に曝されるているために、汚染するという問題も
あった。

【０００５】２）図８のレセプタクルタイプでは、通信
速度の高速化の要求に伴い、多心の光ファイバ１を並列
に接続するためには、複数のセラミック製やガラス製の
丸形フェルール５を並列に並べることになる。そうする
と、これらのフェルール５を設置するために広いスペー
スを要し、光モジュール１が大型化する。そこで、狭い
スペースで多心の光ファイバを接続することができるよ
うにするために、光コネクタに用いられている安価なプ
ラスチック製の多心光フェルール（ＭＴフェルール）が
光モジュール用のフェルールとしても注目されている。
しかしながら、プラスチック製の多心光フェルールは、
プラスチックで形成されているがために、実装時のハン
ダリフロー工程の加熱によって寸法が変化し、特に厳し
い寸法精度が要求されるシングルモード用の光モジュー
ルでは、接続損失が増大する。また、光ファイバの先端
は外気に曝されるているために、汚染するという問題も
あった。

【０００６】本発明は、このような実状に鑑みてなされ
たものであり、安価な光ファイバとプラスチック製の光
フェルールとを用い、光ファイバの汚染を防止し、接続
損失の増大を防ぐことができる光モジュールおよび該光
モジュールの実装方法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決すべくなされたもので、請求項１記載の発明は、リー
ドが設けられたパッケージと、前記パッケージに突出す
るように設けられたプラスチック製フェルールと、前記
フェルールに被せられる耐熱性および断熱性のある保護
キャップとからなることを特徴とする光モジュールであ
る。また、請求項２記載の発明は、前記フェルールに前
記保護キャップを被せた状態で前記リードを半田付けし
て実装することを特徴とする請求項１記載の光モジュー
ルの実装方法である。

【０００８】請求項１記載の発明では、プラスチック製
フェルールを用いるため、金属やセラミック製のフェル
ールに比して安価になる。また、相手方のコネクタと接
続していないときは、このフェルールに保護キャップを
被せておくことにより、光ファイバの汚染を防ぐことが
できる。また、請求項２記載の発明では、プラスチック
製フェルールに耐熱性および断熱性のある保護キャップ
を被せた状態で、リードを半田付けして実装するため、
半田付け時の加熱によるプラスチック製フェルールの変
形を防ぐことができ、接続損失の増大を防ぐことができ
る。また、このようにして実装すると、フェルールに挿
入された光ファイバは高温に加熱されることがないの
で、光ファイバとしては高価な高温用のものを用いる必
要がなく、安価なものを用いることができ、コストが低
減する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は本発明にかかる光モ
ジュールの一実施形態の斜視図である。本実施形態にお
いて、光モジュール１のパッケージ２には、リードフレ
ームのリード３がデュアル・インラインに設けられ、ま
た、単心の丸形光コネクタと接続するプラスチック製の
フェルール５が突出するように設けられている。６は保
護キャップである。保護キャップ６は、フェルール５を
収容して覆う穴部６ａを有し、パッケージ２のフェルー
ル５が設けられた面２ａにフェルール５に被せるように
バンド（図示されず）などで固定される。

【００１０】図２は他の実施形態の斜視図である。本実
施形態において、光モジュール１のパッケージ２には、
多心光コネクタと接続できるプラスチック製の多心光フ
ェルール１５が設けられている。保護キャップ１６は、
フェルール１５を収容して覆う穴部１６ａを有し、パッ
ケージ２のフェルール１５が設けられた面２ａにバンド
（図示されず）などで固定される。なお、保護キャップ
１６の穴部１６ａには、図３に示すように、フェルール
１５の光ファイバ挿入孔１５ａに面する領域に凹み部１
６ｂを設けてもよい。そうすると、保護キャップ１６を
フェルール１５に被せた場合に、フェルール１５の接続
端面の光ファイバ挿入孔１５ａ領域と凹み部１６ｂの間
に空隙が生じる。この場合、実装時の加熱により保護キ
ャップ１６から添加剤が染み出しても、添加剤がフェル
ール１５の接続端面に触れることがなく、フェルール１
５の接続端面の汚染を防ぐことができる。さらに、保護
キャップ１６は、図４に示すように、穴部１６ｃを有
し、パッケージ２の上方から被せる形状であってもよ
い。

【００１１】上記実施形態において、光フェルール５、
１５およびパッケージ２は、耐熱性をもついわゆるエン
ジニアリングプラスチックから形成されている。このエ
ンジニアリングプラスチックの材質は、実装工程におけ
るハンダリフロー時の最高加熱温度よりも高い融点を有
すれば特に限定されない。

【００１２】例えば、全芳香族ポリエステル、全芳香族
ポリエステルアミド、芳香族−脂肪族ポリエステルアミ
ドなどのサーモトロピック液晶ポリマー（ＬＣＰ）や、
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテ
ルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、
ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフ
ォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰ
Ｓ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリベ
ンゾイミダゾール（ＰＢＩ）などが挙げられる。また、
エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用いてもよい。ま
た、充填材としては、特に限定されないが、例えば、ガ
ラス短繊維、ガラスビーズ、シリカ、炭酸カルシウム、
酸化チタン、クレイ、アルミナなどを配合することがで
きる。配合部数は特に限定されないが、樹脂１００部に
対して充填材を１５〜３００部、配合することが望まし
い。また、必要に応じて、難燃剤や添加剤を配合しても
よい。

【００１３】保護キャップ６、１６は、少なくとも実装
工程のハンダリフロー時には光フェルール５、１５に被
せるように装着され、光フェルール５、１５を熱から保
護する機能を有する。保護キャップ６、１６の材質は、
耐熱性に優れるシリコーンゴムが望ましい。シリコーン
ゴムとしては、ジメチルシリコーン生ゴム、メチルビニ
ルシリコーン生ゴム、メチルフェニレンビニルシリコー
ン生ゴムなどの生ゴムに、シリカ、炭酸カルシウム、酸
化チタン、クレイ等の補強性充填材を配合したものを用
いることができる。また、湿潤剤や架硫剤等を必要に応
じて添加してもよい。

【００１４】また、保護キャップ６、１６の形状として
は、光フェルール５、１５の外周を覆うことが望ましい
が、少なくとも光フェルール５、１５の接続端面を覆う
形状にする。また、保護キャップ６、１６の形状は、実
装時のハンダリフロー作業に支障が出ない程度にパッケ
ージ２全体を覆う形状でもかまわない。さらに、保護キ
ャップ６、１６の形状は、装着した際に、フェルール
５、１５の接続端面と保護キャップ６、１６との間に空
隙が生じ、実装時の加熱による保護キャップ６、１６か
らの添加剤の染みだしによって、フェルール５、１５の
接続端面が汚染されないような形状にすることが望まし
い。

【００１５】（実施例）次に、具体的な実施例を図２に
基づいて説明する。光モジュール１は、以下のようにし
て形成した。即ち、１）先ず、光ファイバ挿入孔１５ａおよびガイドピン孔
１５ｂを備えたフェルール１５を射出成形によって成形
した。フェルール１５の材質は、全芳香族ポリエステル
（日本石油化学製：商品名ザイダーＭＧ４５０）を使用
した。２）次に、半導体レーザを搭載したシリコン基板をリー
ドフレームに接着剤で固定し、配線を施した。そして、
上記フェルール１５と前記リードフレーム（図示され
ず）を金型にセットした後、エポキシ樹脂（住友ベーク
ライト製：商品名ＥＭＥ−７３３０）を用いてトランス
ファーモールドした。３）一方、保護キャップ１６はシリコーンゴム（東芝シ
リコーン製：商品名ＴＳＥ２２２−５Ｕ）を射出成形し
て形成した。

【００１６】上記光モジュール１を評価するために、保
護キャップ１６をフェルール１５に被せ、リフロー炉に
通して、図５に示すようなリフロー工程の加熱処理、即
ち、１５０度で９０秒間加熱した後に、２３５℃×３０
秒間（最高温度２４０度）加熱する加熱処理を施した。

【００１７】上記加熱処理を施した光モジュール１から
保護キャップ１６を外し、図６に示すように、ＭＴコネ
クタ７のガイドピン孔７ａに、フェルール１５のガイド
ピン孔１５ｂに嵌め込んだガイドピン８を嵌め込み、Ｍ
Ｔコネクタ７とフェルール１５を嵌合させた。なお、Ｍ
Ｔコネクタ７には、ゴムブーツ９を通った光ファイバテ
ープ１０が接続している。

【００１８】上記ＭＴコネクタ７とフェルール１５を嵌
合させたサンプルを、リフロー工程の加熱処理を施す際
に、保護キャップ１６を被せた場合と、保護キャップな
しの場合について作製した。そうして、加熱処理前後で
のガイドピン間隔、ガイドピン孔径の寸法変化を測定し
て評価した。これらの寸法変化は、内蔵された発光素子
とフェルール１５の光軸の相対位置、およびフェルール
１５とＭＴコネクタ７の嵌合に大きな影響を与える。な
お、ガイドピン孔径は、０．５μｍ間隔のピンゲージを
用いて測定した。また、ガイドピンピッチは、ガイドピ
ン孔１５ｂに裏側から光を透過させた時の円周上の５点
からガイドピン孔１５ｂの中心位置を算出し、ガイドピ
ン孔１５ｂ、１５ｂの中心間の距離を算出した。表１に
その結果を示す。

【００１９】

【００２０】また、フェルール１５の寸法変化による接
続損失量を調べるために、ＭＴコネクタ７と嵌合し、波
長１．３μｍにおける接続損失を調べた。その結果を表
２に示す。

【００２１】

【００２２】さらに、加熱処理時にフェルール１５に保
護キャップ１６を付けた場合と付けなかった場合の光フ
ェルールの温度を測定した。その結果を表３に示す。

【００２３】

【００２４】表１〜３に示す結果からわかるように、保
護キャップ１６を被せると、フェルール１５の温度は加
熱処理の際に２００度以下に抑えられ、加熱処理により
寸法変化は殆ど生ぜず、接続損失の増加も小さかった。
一方、保護キャップ１６を被せない場合、フェルール１
５の温度は加熱処理の際に２００℃を越え、加熱処理に
よりガイドピン孔径およびガイドピンピッチの変化が大
きく、接続損失が倍以上に増大している。

【００２５】このように、保護キャップ１６を被せてハ
ンダリフローによる実装組立を行うことにより、フェル
ール１５の熱変形を抑えることができ、接続損失の増加
を防ぐことができるので、シングルモードのように厳し
い寸法精度を要求される用途にも安価なプラスチック製
のフェルール１６を使用できる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、光ファイバの汚染を防止することができる安
価な光モジュールが得られ、また、請求項２記載の発明
によれば、実装工程による接続損失の増大を防ぐことが
できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光モジュールの一実施形態の斜視
図である。

【図２】他の実施形態の斜視図である。

【図３】さらなる他の実施形態の斜視図である。

【図４】さらなる他の実施形態の斜視図である。

【図５】加熱処理の温度と時間の関係を示す図である。

【図６】図３に示した実施形態において、保護キャップ
を外し、ＭＴコネクタ７を嵌合させる状態を説明する斜
視図である。

【図７】従来の光モジュールの斜視図である。

【図８】従来の他の光モジュールの斜視図である。

【符号の説明】

１光モジュール２パッケージ２ａ面３リード４光ファイバ５、１５フェルール６、１６保護キャップ６ａ、１６ａ穴部７ＭＴコネクタ７ａ、１５ｂガイドピン孔８ガイドピン９ゴムブーツ１０光ファイバテープ１５ａ光ファイバ挿入孔１６ｂ凹み部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リードが設けられたパッケージと、前記
パッケージに突出するように設けられたプラスチック製
フェルールと、前記フェルールに被せられる耐熱性およ
び断熱性のある保護キャップとからなることを特徴とす
る光モジュール。
【請求項２】前記フェルールに前記保護キャップを被
せた状態で前記リードを半田付けして実装することを特
徴とする請求項１記載の光モジュールの実装方法。