JP2002246680A - 光モジュールの製造方法、及び光モジュール - Google Patents
光モジュールの製造方法、及び光モジュールInfo
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Abstract
ると共に、部材間の導通を十分に確保して特性の向上を
図ることが可能な光モジュールの製造方法、及び光モジ
ュールを提供する。 【解決手段】 光素子アセンブリ、電子素子が搭載され
る回路基板、基準面上にそれぞれ設けられたリードピン
と基板搭載部と支持部とを有するリードフレーム、及び
光素子アセンブリを挟持して保持する保持部とリードフ
レームの支持部を挟持する挟持部とを有する保持部材を
準備する。次に、リードフレームの基板搭載部に回路基
板を搭載し、また保持部材の挟持部によりリードフレー
ムの支持部を挟持して保持部材を基準面に沿って変位可
能に支持する。そして、保持部材の保持部により光素子
アセンブリを挟持して保持し、光素子アセンブリと回路
基板との間にワイヤボンディングを施した後、これらを
樹脂封止する。
Description
リンク装置などに用いられる光モジュールの製造方法、
及び光モジュールに関する。
に送出したり、光ファイバからの光信号を電気信号に変
換したりする光モジュールは、光素子とこの光素子に電
気的に接続される電子素子とを備えており、光を情報伝
達媒体として用いるデータリンク、光LAN等の光通信
システムなどに広く用いられる。
ば特開平2−271308号公報に開示されているよう
に、電子素子が搭載された回路基板と光素子を含む光素
子アセンブリとがリードフレーム上の所定位置に設置さ
れ、ワイヤボンディングにより電気的接続が図られた
後、絶縁性の樹脂により一体的に樹脂モールドされて光
モジュールが形成される。かかる方法では、樹脂モール
ド金型にリードフレームを搬送する際にボンディングさ
れたワイヤが破断することを防ぐため、リードフレーム
と一体に設けられた保持部材上に光素子アセンブリを保
持していた。このとき、光素子アセンブリが有する光素
子の光軸は、リードフレーム面上にあった。
においてリードピンの位置や、光素子の光軸の位置など
は業界基準により定められいる。近年、かかる業界基準
の要請により光素子アセンブリが有する光素子の光軸を
リードフレーム面からずらす必要が生じた。
ルのように、リードフレームと一体に設けられた保持部
材では、光素子の光軸がリードフレーム面からずれた状
態で光素子アセンブリを所定の位置で確実に保持するこ
とは容易ではなく、設計変更に機動的に対応することは
難しかった。
を設け、この保持部材により光素子アセンブリを保持す
ることを考えた。これにより、光モジュールに設計変更
が生じたときは、必要に応じて保持部材を変更すること
で機動的に対応することが可能となる。しかし、リード
フレームとは別に保持部材を設けた場合、リードフレー
ムと保持部材との間、あるいは保持部材と光素子アセン
ブリとの間の導通が不十分であると、光素子アセンブ
リ、保持部材、及びリードフレームの電位が不安定にな
って光モジュールに特性の低下をきたすおそれがあるた
め、特に高速伝送用途において、これらの導通を十分に
確保しなければならないという問題があった。
することが可能であると共に、部材間の導通を十分に確
保して特性の向上を図ることが可能な光モジュールの製
造方法、及び光モジュールを提供することを目的とす
る。
ルの製造方法は、(1)光信号と電気信号との間でいず
れか一方の信号を他方の信号に変換する光素子を有する
光素子アセンブリ、光素子と電気的に接続される電子素
子が搭載される回路基板、基準面上にそれぞれ設けられ
たリードピンと回路基板を搭載するための基板搭載部と
支持部とを有するリードフレーム、及び光素子アセンブ
リを挟持して保持する保持部とリードフレームの支持部
を挟持する挟持部とを有する保持部材を準備する準備工
程と、(2)リードフレームの基板搭載部に回路基板を
搭載する基板搭載工程と、(3)保持部材の挟持部によ
りリードフレームの支持部を挟持し、保持部材を基準面
に沿って変位可能に支持する保持部材支持工程と、
(4)保持部材の保持部により光素子アセンブリを挟持
して保持する光素子アセンブリ保持工程と、(5)光素
子アセンブリと回路基板との間にワイヤボンディングを
施すワイヤボンディング工程と、(6)光素子アセンブ
リ、回路基板、リードフレーム、及び保持部材を樹脂封
止する樹脂封止工程と、を有することを特徴とする。
レームとは別体で設けられた保持部材を準備する工程を
有している。よって、必要に応じて保持部材を変更する
ことで光モジュールの設計変更に容易に対応することが
できる。またこの製造方法は、保持部材の挟持部により
リードフレームの支持部を挟持して保持部材を基準面に
沿って変位可能に支持する保持部材支持工程と、保持部
材の保持部により光素子アセンブリを挟持して保持する
光素子アセンブリ保持工程とを有している。よって、光
素子アセンブリと保持部材との間、保持部材と支持部と
の間の導通が十分に確保され、光モジュールの特性の向
上を図ることが可能となる。
は、樹脂封止工程の前に、保持部材を位置決めする位置
決め工程を更に有することを特徴としてもよい。この製
造方法では、保持部材を基準面に沿って変位させること
が可能であるため、樹脂封止前に位置決めを行うことで
位置精度が高くなり、生成される光モジュールの歩留ま
りの向上、特性の向上が図られる。
は、保持部材の挟持部は、基部と基部に向かってリード
フレームの支持部を付勢するための押さえ部とを有し、
保持部材支持工程は、基部と押さえ部との間に支持部の
縁部を係合させる工程と、支持部に向かって保持部材を
押し込む工程とを含むことを特徴としてもよい。このよ
うにすれば、基部と押さえ部との間に支持部の縁部を係
合させることで保持部材を支持する位置がおおよそ定め
られ、支持部に向かって保持部材を押し込むことで保持
部材が支持部に支持される。
号と電気信号との間でいずれか一方の信号を他方の信号
に変換する光素子を有する光素子アセンブリと、(2)
光素子と電気的に接続される電子素子が搭載される回路
基板と、(3)基準面上にそれぞれ設けられたリードピ
ン、回路基板を搭載する基板搭載部、及び支持部を有す
るリードフレームと、(4)光素子アセンブリを挟持し
て保持する保持部、及びリードフレームの支持部を挟持
する挟持部を有する保持部材と、(5)光素子アセンブ
リ、回路基板、保持部材、及びリードフレームを封止す
る樹脂部材と、を備えることを特徴とする。
別体で設けられた保持部材を有するため、必要に応じて
保持部材を変更することで光モジュールの設計変更に容
易に対応することができる。そして、この保持部材はリ
ードフレームの支持部を挟持する挟持部と、光素子アセ
ンブリを挟持して保持する保持部とを有している。よっ
て、光素子アセンブリと保持部材との間、保持部材と支
持部との間の導通が十分に確保され、光モジュールの特
性の向上を図ることが可能となる。
の挟持部は、基準面に沿って設けられた基部と、基部に
向かってリードフレームの支持部を付勢する押さえ部と
を有することを特徴としてもよい。このようにすれば、
リードフレームの支持部は基部に向かって押さえ部によ
り付勢されて、基部と押さえ部との間に挟持されること
で、保持部材と支持部との間の導通が十分に確保され
る。
は、基部と押さえ部との間の幅が最も狭くなる最狭部を
有し、支持部に導入される側の挟持部の端部における基
部と押さえ部との間の幅は、最狭部における基部と押さ
え部との間の幅よりも広いことを特徴としてもよい。ま
た本発明に係る光モジュールでは、支持部の挟持部が導
入される側の縁部の厚みは、他の部分よりも薄いことを
特徴としてもよい。このようにすれば、保持部材を支持
部に導入するときに、導入しやすい構造をこの光モジュ
ールは有している。
レームは、基準面上に設けられた保持部材の支持を補助
するための補助部を更に有することを特徴としてもよ
い。このようにすれば、補助部により保持部材がより安
定して支持される。
レームの補助部は保持部材を位置決めするための位置決
め孔を含み、保持部材は位置決め孔にはまり込む突起部
を含むことを特徴としてもよい。このようにすれば、保
持部材の位置決めが容易になると共に、位置決め精度が
向上される。
の保持部は、光素子アセンブリを挟持する一対のばね板
部材を含むことを特徴としてもよい。このようにすれ
ば、光素子アセンブリが一対のばね板部材間に挟持され
て両者間の導通が十分に確保される。
センブリが有する光素子の光軸は、基準面からずれてい
ることを特徴としてもよい。光モジュールにおいてリー
ドピンの位置や、光素子の光軸の位置などは業界基準に
より定められおり、かかる業界基準の要請により光素子
アセンブリが有する光素子の光軸は、リードフレーム面
からずらす必要がある。よってこの光モジュールによれ
ば、かかる業界基準の要請を満たすことが可能となる。
センブリと回路基板とはボンディングワイヤにより電気
的に接続されていることを特徴としてもよい。かかる光
モジュールでは、光素子アセンブリと回路基板とはボン
ディングワイヤにより接続されているが、光素子アセン
ブリは保持部材により保持されているため、ワイヤが破
断するおそれが低減される。
に係る光モジュールの好適な一実施形態について説明す
る。なお、図面において同一の要素には同一の符号を付
し、重複する説明を省略する。
ュール10の分解斜視図を示している。光モジュール1
0は、図1に示すように、光モジュール本体12と、光
モジュール本体12の電気特性を調整するための可変抵
抗器としてのボリューム44が搭載された外部基板14
とを備え、外部基板14は光モジュール本体12の側面
に固定されている。
に、外形が略四角柱形状をなし、底面より第1のリード
アレイ16が突出したSIP(シングルインラインパッ
ケージ)型の構造を有する。説明の便宜上、まず光モジ
ュール本体12の内部構成から説明する。
を示す斜視図である。図2に示すように、光モジュール
本体12は樹脂部材(図1の11)の内部に、電気信号
を光信号に変換する発光素子(光素子)18を含む発光
素子アセンブリ(光素子アセンブリ)28、発光素子1
8を駆動するための電子素子20、この電子素子20が
搭載される内部基板(回路基板)22、内部基板22を
搭載するためのアイランド(基板搭載部)24と第1の
リードアレイ16と第2のリードアレイ30と支持部2
6とを有するリードフレーム40、及び発光素子アセン
ブリ28を保持する保持部材50を備えている。
24、第1のリードアレイ16、第2のリードアレイ3
0、及び支持部26は、アイランド24を含む基準面上
に設けられている。第1のリードアレイ16は10本の
リードピンからなり、実装基板(図示しない)に接続さ
れて光モジュール本体12と外部との間で電気的な信号
の伝達を可能にする。一方、第2のリードアレイ30は
8本のリードピンからなり、外部基板14に接続されて
光モジュール本体12と外部基板14との間で電気的な
信号の伝達を可能にする。第1のリードアレイ16は、
アイランド24を含む基準面に沿って伸びており、また
第2のリードアレイ30は基準面に沿って伸びる基部
(第1の部分)30aと、基部30aに対して所定角度
で屈曲された屈曲部(第2の部分)30bとを有してい
る。
が含む支持部26付近を拡大して示す拡大図である。図
3に示すように、支持部26はアイランド24を含む基
準面上に設けられており、保持部材50が導入される側
の縁部26aの厚みは、他の部分よりも薄く形成されて
いる。
に示すように、保持部材50の支持を補助するための補
助部27を有している。この補助部27は、一端が支持
部26に連結されたフレーム状の部材から構成され、該
補助部27は保持部材50を位置決めするための位置決
め孔27aを含んでいる。この位置決め孔27aは、後
述する保持部材50の位置決め突起56aがはめ込まれ
たときに数百μm程度のクリアランスを有する大きさに
設定されている。なお、補助部27もリードフレーム4
0を構成する他の部材と同じく、アイランド24を含む
基準面上に設けられている。
の放熱性に優れる金属で形成すると好ましい。なお、耐
食性と半田付け性を高めるため、リードフレーム40に
はNi、Ni/Au、Ni/Pd、Ni/Pd/Au等
のメッキ処理を施すと好ましい。なお、本実施形態では
アイランド24の電位はVCCとしている。
うに、素子収容部28aとガイド部28bとを有する。
素子収容部28aには、例えば発光ダイオードおよび半
導体レーザといった発光素子18が密閉されている。素
子収容部28aは、コバールといった金属材料で形成さ
れたベース28cを有する。ベース28c上には、ステ
ンレスといった金属材料から成るレンズキャップ28d
が搭載されている。素子収容部28aは、レンズキャッ
プ28dに形成された窓部48を有している。窓部48
は、発光素子18に関連する光が透過でき、集光レンズ
を含むことができる。レンズキャップ28dは、ステン
レスといった金属材料から成るホルダ28jに差し込ま
れている。ベース28cは、また発光素子18の電気的
接続を行うための接続ピン60を有している。接続ピン
60は、リードフォーミングされて平坦部62が形成さ
れ、ワイヤボンディングに適した形状とされている。
属材料から成るガイド部材28eを有している。ガイド
部材28eは、ホルダ28j上に固定されている。ガイ
ド部材28eの外側には、ステンレスといった金属材料
から成るスリーブ28fが配置されている。ガイド部材
28e内には、ジルコニアといった材料で形成された割
スリーブ28gが収納されている。割スリーブ28g
は、光ファイバが収納されたスタブ28hを位置決めし
ている。
の処理を行い出力する信号処理デバイス、例えば発光素
子アセンブリ28に含まれる発光素子18を駆動する駆
動回路を内蔵するデバイスである。この電子素子20
は、図2に示すように、セラミック多層配線基板などか
らなる内部基板22上に搭載されており、この内部基板
22がリードフレーム40のアイランド24に搭載され
ている。
を保持するための保持部52と、上記したリードフレー
ム40の支持部26を挟持する挟持部54とを有してい
る。保持部52は、発光素子アセンブリ28のスリーブ
28fの側面に当接される基部52aと、基部52aの
両端に屈曲形成されておりスリーブ28fを挟み込む一
対のばね板片52bとを含んでいる。リードフレーム4
0の支持部26を挟み込む挟持部54は、基部54aと
該基部54aに向かって支持部26を付勢する押え部5
4bとを有している。この押え部54bは、くの字型に
屈曲形成されており、屈曲部54cが基部54a側に来
るように屈曲されることで、屈曲部54cにおいて基部
54aと押え部54bとの間の幅が最も狭くなってい
る。そして、支持部26に導入される側の端部における
基部54aと押え部54bとの間の幅は、屈曲部54c
における幅よりも広くなっており、支持部26に導入す
るときに導入しやすくなっている。これら保持部52と
挟持部54とは連結部56を介して連結されており、こ
の連結部56にはリードフレーム40の補助部27が有
する位置決め孔27aにはまり込む位置決め突起56a
が設けられている。
り高いと好ましい。保持部材50に光素子アセンブリ2
8を保持させたり、支持部26に保持部材50を取り付
ける際には、保持部材50には歪みが生じる。この歪み
に伴う応力が極限強度を超えた場合には、取り付け以降
におけるわずかな応力が加わった時点で保持部材50が
破断に至るおそれがある。また、仮に破断に至らないま
でも塑性変形により保持部材50が光素子アセンブリ2
8、或いは支持部26を挟持する力が低下し、導通の度
合いが低下するおそれがある。よって、保持部材50の
少なくとも挟持部54と保持部52とに働く力が極限強
度以下の応力となるように設計することが必要であり、
さらには降伏点以下となるように設計する(保持部材5
0の歪みが弾性歪みである)ことが望ましい。このこと
から、保持部材50の材料選定に際しては可能な限り極
限強度が高いと好ましい。
ードフレーム40とは別部品としたため、保持部材50
は極限強度を優先した材料選択が可能となり、一方リー
ドフレーム40は放熱性を優先した材料選択が可能とな
り、保持部材50の材料選択の自由度が拡大する。な
お、保持部材50の材料としては、りん青銅、洋白、S
US等の材料が適している。
保持部材50の挟持部54がリードフレーム40の支持
部26を挟持することで保持部材50が支持されてい
る。このとき、保持部材50の連結部56の位置決め突
起56aがリードフレーム40の補助部27の位置決め
孔27aにはめ込まれて位置決めされており、また保持
部材50が保持部52を介して補助部52により支持さ
れている。そして発光素子アセンブリ28は、保持部5
2を介して保持部材50上に保持された状態で、発光素
子アセンブリ28のベース28cから延びる接続ピン6
0と内部基板22上のボンディングパッド21との間で
ワイヤボンディングが施され、発光素子18と電子素子
20との間の電気的接続が図られている。
子アセンブリ28、電子素子20が搭載された内部基板
22、アイランド24と第1のリードアレイ16と第2
のリードアレイ30と支持部26とを含むリードフレー
ム40、及び保持部材50を樹脂部材11により樹脂封
止して構成されている。
イ16は一端のみ樹脂封止され、他端は樹脂部材11か
ら突出している。また、第2のリードアレイ30は基部
30aのみ樹脂封止され、基部30aに対して所定角度
で屈曲された屈曲部30bは樹脂部材11から突出して
いる。また発光素子アセンブリ28のスリーブ28f
は、その一端のみ樹脂封止され、他端は樹脂部材11か
ら突出している。
方向に沿って延び、樹脂封止された内部基板22と平行
な位置関係にある2つの側面と、内部基板22と垂直な
位置関係にあり、第1のリードアレイ16と第2のリー
ドアレイ30とがそれぞれ突出する2つの側面とを有す
る略四角柱形状をなす。
発光素子18の光軸Xは、リードフレーム40のアイラ
ンド24を含む基準面からずれている。光モジュール1
0においてリードアレイ16,30の位置や、発光素子
18の光軸Xの位置などは業界基準により定められお
り、かかる業界基準の要請により発光素子アセンブリ2
8が有する発光素子18の光軸Xは、基準面からずらす
必要がある。この光モジュール10は、保持部材50を
リードフレーム40とは別部材として構成しているた
め、かかる業界基準の要請を容易に満たすことができ
る。
22と平行な位置関係にある2つの側面のうち一方の側
面には、図1に示すように外部基板14の下辺(他の
辺)14bを支持するための支持突起41が形成されて
いる。そして、第2のリードアレイ30の屈曲部30b
は支持突起41側に屈曲されており、外部基板14の裏
面に設けられたボンディングパッドに半田付けされるよ
うになっている。従って、支持突起41に外部基板14
の下辺14bを乗せ、第2のリードアレイ30の屈曲部
30bを外部基板14の裏面のボンディングパッドに半
田付けすることで外部基板14を固定することが可能と
なる。
基板22と同程度の面積を有し、プリント配線が施され
た基板上に2つのボリューム44を搭載して構成されて
いる。これら2つのボリューム44のうち、一方は樹脂
封止された発光素子アセンブリ28の発光素子18から
出力される光出力を調整するためのものであり、他方は
発光素子アセンブリ28の発光素子18に供給するバイ
アス電流を調整するためのものである。また、外部基板
14の裏面には、第2のリードアレイ30の8つのリー
ドピンのそれぞれの位置に合わせて8つのボンディング
パッドが形成されており、光モジュール本体12と外部
基板14とを電気的に接続する端子として機能してい
る。
本体12側面において、下辺14bが支持突起41に支
持され、裏面のボンディングパッドが第2のリードアレ
イ30の屈曲部30bに半田付け等されることで、光モ
ジュール本体12に固定されている。
ュール10の製造方法について説明する。
搭載するためのアイランド24と、第1のリードアレイ
16と、屈曲される前の第2のリードアレイ30と、保
持部材50を支持するための支持部26と、補助部27
とを有するリードフレーム40を準備する。これらリー
ドフレーム40を構成する各部材は、外枠部72や吊り
ピン74により一体化されている。ただし、支持部26
は吊りピン74を介して外枠部72とつながっているの
みであり、アイランド24とは切り離されている。かか
るリードフレーム40は、金属製薄板をエッチング加工
するか、または、プレス機によって打ち抜き加工するな
どして一体的に形成することができる。なお、外枠部7
2の所定位置には、後述する樹脂成型用の金型を位置合
わせするための複数の孔76が設けられている。
部に収容する発光素子アセンブリ28、図2に示すよう
な電子素子20とこの電子素子20を搭載するための内
部基板22、図2に示すような保持部材50、及びプリ
ント配線が施されており、主面上にボリューム44が搭
載された外部基板14を準備する(以上、準備工程)。
40のアイランド24上に、電子素子20を搭載するた
めの内部基板22を搭載する(回路基板搭載工程)。こ
のとき、内部基板22の裏面に設けられた複数のパッド
に、第1及び第2のリードピン16,30の端部が位置
するように内部基板22を位置決めし、半田などにより
内部基板22と第1及び第2のリードピン16,30と
の間の電気的な接続を図る。
40の支持部26に、保持部材50を支持させる(保持
部材支持工程)。ここで、図7(a)はリードフレーム
40の支持部26に、保持部材50が支持された状態を
示す図であり、図7(b)は図7(a)において保持部
材50付近を拡大した図である。
うに、まず保持部材50の挟持部54の基部54aと押
え部54bとの間に、リードフレーム40の支持部26
の縁部26aを係合させる。そして、図9に示すよう
に、支持部26に向かって保持部材50を押し込む。こ
のとき、支持部26の挟持部54が導入される側の縁部
26aの厚みは、他の部分よりも薄いため保持部材50
を支持部26に導入しやすくなっている。そして、保持
部材50の位置決め突起56aをリードフレーム40の
補助部27の位置決め孔27aにはめ込むことで、おお
よその位置決めを行う(位置決め工程)。なお、位置決
め突起56aと位置決め孔27aとの間には数百μm程
度のクリアランスがあるため、位置決めされた状態でも
保持部材50はアイランド24を含む基準面に沿って変
位可能である。
構成する一対のばね板片52bによりスリーブ28fを
挟み込むようにして、保持部材50上に発光素子アセン
ブリ28を搭載して保持する(光素子アセンブリ保持工
程)。なお、保持部材50に発光素子モジュール28を
搭載した後でも、保持部材50の挟持部54での摺動と
保持部材50自体の弾性により、発光素子モジュール2
8はリードフレーム40に対してフレキシビリティを有
しているため、この段階で高度の位置決めを必要とせ
ず、組み立てが容易である。
載する。なお、この電子部品20は予め内部基板22上
に搭載しておいてもよい。
60と内部基板22のボンディングパッド21との間
に、Alワイヤなどを用いてワイヤボンディングを施す
(ワイヤボンディング工程)。
に、外枠部72に設けられた孔76に樹脂成型用金型8
0のパイロットピン82を挿通することで、リードフレ
ーム40を金型80に位置決めして装着する。このと
き、発光素子アセンブリ28は保持部材50により確実
に保持されているため、金型80までリードフレーム4
0を搬送する際にボンディングされたワイヤが破断する
おそれが低減されている。金型80とリードフレーム4
0との相対位置精度は、リードフレーム40の寸法精度
によって決まり、概ね±30μm程度である。一方、発
光素子モジュール28は、半円断面溝であるスリーブ整
列部86によって金型80との位置が決定される。トラ
ンスファモールド工程では、キャビティ88内に熱硬化
性樹脂を高圧で注入するため、スリーブ28fの外径と
スリーブ整列部86との間は10μm程度に管理してい
る。
素子モジュール28の精密な位置決めを行う(位置決め
工程)。この製造方法では、保持部材50を基準面に沿
って変位させることが可能であるため、このように樹脂
封止前に発光素子アセンブリ28の位置決めを行うこと
で位置精度が高くなり、生成される光モジュール10の
歩留まりの向上、特性の向上が図られる。
に樹脂を注入し、トランスファモールド工程によって発
光素子アセンブリ28、電子素子20が搭載された内部
基板22、アイランド24と第1のリードアレイ16と
第2のリードアレイ30と支持部26と補助部27を含
むリードフレーム40、及び保持部材50を樹脂封止す
る(樹脂封止工程)。このとき、金型80により光モジ
ュール本体12の側面に、外部基板14の下辺14bを
支持するための支持突起41を一体成形する。
0から外枠部72と一体化された樹脂封止部品53を取
り外し、不要な外枠部72や吊りピン74を切断して除
去する。このようにして、図13に示すような第2のリ
ードアレイ30が屈曲される前の中間部品である樹脂封
止部品53を作製する。この樹脂封止部品53では、リ
ードフレーム40の支持部26は保持部材50、発光素
子アセンブリ28、ボンディングワイヤ及び内部基板2
2を介してアイランド24と電気的に接続されている。
レイ30を、支持突起41側に所定角度をなすように屈
曲して光モジュール本体12とする。そして、外部基板
14の下辺14bを支持突起41上に載置すると共に、
屈曲された第2のリードアレイ30の屈曲部30bを外
部基板14裏面のボンディングパッドに当接させ、これ
を半田付け等により接合して光モジュール10の製造を
完了する。この光モジュール10では、発光素子アセン
ブリ28の電位はアイランド24の電位と同じVcc と
なる。よって、発光素子アセンブリ28の電位が安定化
され、光出力波形の向上を図る上で効果的である。
ュール10について説明したが、本発明によれば、ほぼ
同様に受信用の光モジュール110を構成することも可
能である。
ジュール110の斜視図を示している。光モジュール1
10は、図14に示すように、外形が略四角柱形状をな
し、底面よりリードアレイ116が突出したSIP(シ
ングルインラインパッケージ)型の構造を有する。この
受信用の光モジュール110は、送信用の光モジュール
(図1の10)と異なり、電気特性を調整するためのボ
リューム(図1の44)が搭載された外部基板(図1の
14)を備えていない。説明の便宜上、まず光モジュー
ル110の内部構成から説明する。
を示す斜視図である。図15に示すように、光モジュー
ル110は樹脂部材(図15の111)の内部に、光信
号を電気信号に変換する受光素子(光素子)118を含
む受光素子アセンブリ(光素子アセンブリ)128、受
光素子118を駆動するための電子素子120、この電
子素子120が搭載される内部基板(回路基板)12
2、内部基板122を搭載するためのアイランド(基板
搭載部)124とリードアレイ116と支持部126と
を有するリードフレーム140、及び受光素子アセンブ
リ128を保持する保持部材150を備えている。
ド124、リードアレイ116、及び支持部126は、
アイランド124を含む基準面上に設けられている。リ
ードアレイ116は10本のリードピンからなり、実装
基板(図示しない)に接続されて光モジュール110と
外部との間で電気的な信号の伝達を可能にする。
140が含む支持部126付近を拡大して示す拡大図で
ある。図16に示すように、支持部126はアイランド
124を含む基準面上に設けられており、保持部材15
0が導入される側の縁部126aの厚みは、他の部分よ
りも薄く形成されている。なお、受信用の光モジュール
110では、送信用の光モジュール(図1の10)とは
異なって、支持部126とアイランド124とは一体化
されている。
図16に示すように、保持部材150の支持を補助する
ための補助部127を有している。この補助部127
は、一端が支持部126に連結されたフレーム状の部材
から構成され、該補助部127は保持部材150を位置
決めするための位置決め孔127aを含んでいる。この
位置決め孔127aは、後述する保持部材150の位置
決め突起156aがはめ込まれたときに数百μm程度の
クリアランスを有する大きさに設定されている。なお、
補助部127もリードフレーム140を構成する他の部
材と同じく、アイランド124を含む基準面上に設けら
れている。
等の放熱性に優れる金属で形成すると好ましい。なお、
耐食性と半田付け性を高めるため、リードフレーム14
0にはNi、Ni/Au、Ni/Pd、Ni/Pd/A
u等のメッキ処理を施すと好ましい。
すように、素子収容部128aとガイド部128bとを
有している。素子収容部128aには、例えばフォトダ
イオード(pin型フォトダイオードやアバランシェフ
ォトダイオード)といった受光素子118が密閉されて
いる。素子収容部128aは、コバールといった金属材
料で形成されたベース128cを有する。ベース28c
上には、ステンレスといった金属材料から成るレンズキ
ャップ128dが搭載されている。素子収容部128a
は、レンズキャップ128dに形成された窓部148を
有している。窓部148は、受光素子118に関連する
光が透過でき、集光レンズを含むことができる。ベース
128cは、また受光素子118の電気的接続を行うた
めの接続ピン160を有している。接続ピン160は、
リードフォーミングされて平坦部162が形成され、ワ
イヤボンディングに適した形状とされている。
金属材料から成るスリーブ128fを有している。スリ
ーブ128fには、フェルールを受容し位置決めする精
密穴128kを有している。
定の処理を行い出力する信号処理デバイス、例えば受光
素子アセンブリ128に含まれる受光素子118から出
力される電気信号を増幅する増幅回路を内蔵するデバイ
スである。この電子素子120は、図15に示すよう
に、エポキシ多層配線基板などからなる内部基板122
上に搭載されており、この内部基板122が裏面に形成
された半田付け用のランドを介してリードフレーム14
0のアイランド124に搭載されている。この裏面のラ
ンドの電位はVeeであり、これによりアイランド124
の電位はVeeとなる。
28を保持するための保持部152と、上記したリード
フレーム140の支持部126を挟持する挟持部154
とを有している。保持部152は、受光素子アセンブリ
128のスリーブ128fの側面に当接される基部15
2aと、基部152aの両端に屈曲形成されておりスリ
ーブ128fを挟み込む一対のばね板片152bとを含
んでいる。リードフレーム140の支持部126を挟み
込む挟持部154は、基部154aと該基部154aに
向かって支持部126を付勢する押え部154bとを有
している。この押え部154bは、くの字型に屈曲形成
されており、屈曲部154cが基部154a側に来るよ
うに屈曲されることで、屈曲部154cにおいて基部1
54aと押え部154bとの間の幅が最も狭くなってい
る。そして、支持部126に導入される側の端部におけ
る基部154aと押え部154bとの間の幅は、屈曲部
154cにおける幅よりも広くなっており、支持部12
6に導入するときに導入しやすくなっている。これら保
持部152と挟持部154とは連結部156を介して連
結されており、この連結部156にはリードフレーム1
40の補助部127が有する位置決め孔127aにはま
り込む位置決め突起156aが設けられている。
限り高いと好ましい。保持部材150に光素子アセンブ
リ128を保持させたり、支持部126に保持部材15
0を取り付ける際には、保持部材150には歪みが生じ
る。この歪みに伴う応力が極限強度を超えた場合には、
取り付け以降におけるわずかな応力が加わった時点で保
持部材150が破断に至るおそれがある。また、仮に破
断に至らないまでも塑性変形により保持部材150が光
素子アセンブリ128、或いは支持部126を挟持する
力が低下し、導通の度合いが低下するおそれがある。よ
って、保持部材150の少なくとも挟持部154と保持
部152とに働く力が極限強度以下の応力となるように
設計することが必要であり、さらには降伏点以下となる
ように設計する(保持部材150の歪みが弾性歪みであ
る)ことが望ましい。このことから、保持部材150の
材料選定に際しては可能な限り極限強度が高いと好まし
い。
リードフレーム140とは別部品としたため、保持部材
150は極限強度を優先した材料選択が可能となり、一
方リードフレーム140は放熱性を優先した材料選択が
可能となり、保持部材150の材料選択の自由度が拡大
する。なお、保持部材150の材料としては、りん青
銅、洋白、SUS等の材料が適している。
は、保持部材150の挟持部154がリードフレーム1
40の支持部126を挟持することで保持部材150が
支持されている。このとき、保持部材150の連結部1
56の位置決め突起156aがリードフレーム140の
補助部127の位置決め孔127aにはめ込まれて位置
決めされており、また保持部材150が保持部152を
介して補助部152により支持されている。そして受光
素子アセンブリ128は、保持部152を介して保持部
材150上に保持された状態で、受光素子アセンブリ1
28のベース128cから延びる接続ピン160と内部
基板122上のボンディングパッド121との間でワイ
ヤボンディングが施され、受光素子118と電子素子1
20との間の電気的接続が図られている。
アセンブリ128、電子素子120が搭載された内部基
板122、アイランド124とリードアレイ116と支
持部126とを含むリードフレーム140、及び保持部
材150を樹脂部材111により樹脂封止して構成され
ている。
16は一端のみ樹脂封止され、他端は樹脂部材111か
ら突出している。また受光素子アセンブリ128のスリ
ーブ128fは、その一端のみ樹脂封止され、他端は樹
脂部材111から突出している。
向に沿って延び、樹脂封止された内部基板122と平行
な位置関係にある2つの側面と、内部基板122と垂直
な位置関係にあり、2つの側面とを有する略四角柱形状
をなす。
る受光素子118の光軸Xは、リードフレーム140の
アイランド124を含む基準面からずれている。光モジ
ュール110においてリードピン116の位置や、受光
素子118の光軸Xの位置などは業界基準により定めら
れおり、かかる業界基準の要請により受光素子アセンブ
リ128が有する受光素子118の光軸Xは、基準面か
らずらす必要がある。この光モジュール110は、保持
部材150をリードフレーム140とは別部材として構
成しているため、かかる業界基準の要請を容易に満たす
ことができる。
ュール110の製造方法について説明する。
2を搭載するためのアイランド124と、リードアレイ
116と、保持部材150を支持するための支持部12
6と、補助部127とを有するリードフレーム140を
準備する。これらリードフレーム140を構成する各部
材は、外枠部172や吊りピン174により一体化され
ている。ここで受信用の光モジュール110の製造にお
いては、支持部126はアイランド124と一体化され
ている。かかるリードフレーム140は、金属製薄板を
エッチング加工するか、または、プレス機によって打ち
抜き加工するなどして一体的に形成することができる。
なお、外枠部172の所定位置には、後述する樹脂成型
用の金型を位置合わせするための複数の孔176が設け
られている。
を内部に収容する受光素子アセンブリ128、図15に
示すような電子素子120とこの電子素子120を搭載
するための内部基板122、及び図15に示すような保
持部材150を準備する(以上、準備工程)。
ム140のアイランド124上に、電子素子120を搭
載するための内部基板122を搭載する(回路基板搭載
工程)。このとき、内部基板122の裏面に設けられた
複数のパッドに、リードピン116の端部が位置するよ
うに内部基板122を位置決めし、半田などにより内部
基板122とリードピン116との間の電気的な接続を
図る。
を搭載する。なお、この電子部品120は予め内部基板
122上に搭載しておいてもよい。
ム140の支持部126に、保持部材150を支持させ
る(保持部材支持工程)。ここで、図20(a)はリー
ドフレーム140の支持部126に保持部材150が支
持された状態を示す図であり、図20(b)は図20
(a)において保持部材150付近を拡大して示す拡大
図である。
ジュール10の製造工程で述べたのと同じように、まず
保持部材150の挟持部154の基部154aと押え部
154bとの間に、リードフレーム140の支持部12
6の縁部126aを係合させる。そして、支持部126
に向かって保持部材150を押し込む。このとき、支持
部126の挟持部154が導入される側の縁部126a
の厚みは、他の部分よりも薄いため保持部材150を支
持部126に導入しやすくなっている。そして、保持部
材150の位置決め突起156aをリードフレーム14
0の補助部127の位置決め孔127aにはめ込むこと
で、おおよその位置決めを行う(位置決め工程)。な
お、位置決め突起156aと位置決め孔127aとの間
には数百μm程度のクリアランスがあるため、位置決め
された状態でも保持部材150はアイランド124を含
む基準面に沿って変位可能である。
を構成する一対のばね板片152bによりスリーブ12
8fを挟み込むようにして、保持部材150上に受光素
子アセンブリ128を搭載して保持する(光素子アセン
ブリ保持工程)。なお、保持部材150に受光素子モジ
ュール128を搭載した後でも、保持部材150の挟持
部154での摺動と保持部材150自体の弾性により、
受光素子モジュール128はリードフレーム140に対
してフレキシビリティを有しているため、この段階で高
度の位置決めを必要とせず、組み立てが容易である。
ン160と内部基板122のボンディングパッド121
との間に、Alワイヤなどを用いてワイヤボンディング
を施す(ワイヤボンディング工程)。
に、外枠部172に設けられた孔176に樹脂成型用金
型180のパイロットピン182を挿通することで、リ
ードフレーム140を金型180に位置決めして装着す
る。このとき、受光素子アセンブリ128は保持部材1
50により確実に保持されているため、金型180まで
リードフレーム140を搬送する際にボンディングされ
たワイヤが破断するおそれが低減されている。金型18
0とリードフレーム140との相対位置精度は、リード
フレーム140の寸法精度によって決まり、概ね±30
μm程度である。一方、受光素子モジュール128は、
半円断面溝であるスリーブ整列部186によって金型1
80との位置が決定される。トランスファモールド工程
では、キャビティ188内に熱硬化性樹脂を高圧で注入
するため、スリーブ128fの外径とスリーブ整列部1
86との間は10μm程度に管理している。
光素子モジュール128の精密な位置決めを行う(位置
決め工程)。この製造方法では、保持部材150を基準
面に沿って変位させることが可能であるため、このよう
に樹脂封止前に受光素子アセンブリ128の位置決めを
行うことで位置精度が高くなり、生成される光モジュー
ル110の歩留まりの向上、特性の向上が図られる。
0内に樹脂を注入し、トランスファモールド工程によっ
て受光素子アセンブリ128、電子素子120が搭載さ
れた内部基板122、アイランド124とリードアレイ
116と支持部126と補助部127を含むリードフレ
ーム140、及び保持部材150を樹脂封止する(樹脂
封止工程)。
80から外枠部172と一体化された光モジュール11
0を取り外し、不要な外枠部172や吊りピン174を
切断して除去し、光モジュール110の製造を完了す
る。この光モジュール110では、リードフレーム14
0の支持部126と受光素子モジュール128とはアイ
ランド124と同じ電位のVeeとなる。よって、受光素
子モジュール128の電位が安定化され、電磁ノイズ耐
性を確保する上で効果的である。
ュール10および受信用の光モジュール110は、図2
5及び図26に示すように、ハウジング210に収納さ
れて一体として光リンク装置200を形成する。
絶縁性のプラスチック樹脂で形成されており、前部に送
信用および受信用の光コネクタが着脱自在に嵌合される
光レセプタクル部212を有し、後部に光モジュール収
納部214を有している。光モジュール収納部214
は、仕切り壁216により仕切られて送信用光モジュー
ル収納部と受信用光モジュール収納部とに区画されてい
る。この仕切り壁216の受信用光モジュール収納部側
には、金属製の薄板からなる金属シールド218が仕切
り壁216に沿って取り付けられており、送信用光モジ
ュール10と受信用光モジュール110との間をシール
ドしている。
信用の光モジュール10が、また受信用光モジュール収
納部には受信用の光モジュール110が、内部基板2
2,122が搭載されている側の面が対向するようにそ
れぞれ収納されている。そして、金属製のハウジングカ
バー220により光モジュール収納部214が被覆さ
れ、シールドが施されている。このようにして、図26
に示すような略直方体形状を有する光リンク装置200
が形成される。
信用の光モジュール10,110、およびその製造方法
の作用及び効果について説明する。
0は、リードフレーム40,140とは別体で設けられ
た保持部材50,150を有しているため、必要に応じ
て保持部材50,150を変更することで光モジュール
10,110の設計変更に容易に対応することができ
る。また、この保持部材50,150はリードフレーム
の支持部26,126を挟持する挟持部54,154
と、光素子アセンブリ28,128を挟持して保持する
保持部52,152とを有している。よって、光素子ア
センブリ28,128と保持部材50,150との間、
保持部材50,150と支持部26,126との間の導
通が十分に確保され、各部材の電位が安定化される。そ
の結果、送信用の光モジュール10については光出力波
形の向上が図られ、また受信用の光モジュール110に
ついては電磁ノイズ耐性の向上が図られ、電気特性の向
上を図ることが可能となる。
は、リードフレーム40,140とは別体で設けられた
保持部材50,150を準備する工程を有している。よ
って、必要に応じて保持部材50,150を変更するこ
とで光モジュール10,110の設計変更に容易に対応
することができる。またこの製造方法は、保持部材5
0,150の挟持部54,154によりリードフレーム
40,140の支持部26,126を挟持して保持部材
50,150を基準面に沿って変位可能に支持する保持
部材支持工程と、保持部材50,150の保持部52,
152により光素子アセンブリ28,128を挟持して
保持する光素子アセンブリ保持工程とを有している。よ
って、光素子アセンブリ28,128と保持部材50,
150との間、保持部材50,150と支持部26,1
26との間の導通が十分に確保され、各部材の電位が安
定化される。その結果、送信用の光モジュール10につ
いては光出力波形の向上が図られ、また受信用の光モジ
ュール110については電磁ノイズ耐性の向上が図ら
れ、電気特性の向上を図ることが可能となる。
応することが可能であると共に、部材間の導通を十分に
確保して特性の向上を図ることが可能な光モジュールの
製造方法、及び光モジュールが提供される。
図である。
す斜視図である。
す拡大図である。
図である。
備工程)を示す斜視図である。
板搭載工程)を示す斜視図である。
程(保持部材支持工程)を示す斜視図であり、図7
(b)は、図7(a)において保持部材付近を拡大して
示す拡大図である。
持部材支持工程)において、挟持部に支持部を係合する
様子を示す拡大図である。
持部材支持工程)において、支持部に向かって挟持部を
押し込む様子を示す拡大図である。
(光素子アセンブリ保持工程)を示す斜視図である。
(樹脂封止工程)を示す斜視図である。
レームと一体化された樹脂封止部品を示す斜視図であ
る。
を取り除いた後に得られた樹脂封止部品を示す斜視図で
ある。
図である。
を示す斜視図である。
して示す拡大図である。
断面図である。
(準備工程)を示す斜視図である。
(基板搭載工程)を示す斜視図である。
造工程(保持部材支持工程)を示す斜視図であり、図2
0(b)は、図20(a)において保持部材付近を拡大
して示す拡大図である。
(光素子アセンブリ保持工程)を示す斜視図である。
(樹脂封止工程)を示す斜視図である。
レームと一体化された受信用の光モジュールを示す斜視
図である。
を取り除いた後に得られた受信用の光モジュールを示す
斜視図である。
ある。
る。
12…光モジュール本体、14…外部基板、16…第1
のリードアレイ、18…発光素子、20,120…電子
素子、22,122…内部基板、24,124…アイラ
ンド、26,126…支持部、27,127…補助部、
27a,127a…位置決め孔、28…発光素子アセン
ブリ、128…受光素子アセンブリ、40,140…リ
ードフレーム、30…第2のリードアレイ、30a…基
部、30b…屈曲部、41…支持突起、44…ボリュー
ム、50…保持部材、52…保持部、53…樹脂封止部
品、54…挟持部、54a…基部、54b…押え部、5
6a,156a…位置決め突起、116…リードアレ
イ、118…受光素子。
Claims (12)
- 【請求項1】 光信号と電気信号との間でいずれか一方
の信号を他方の信号に変換する光素子を有する光素子ア
センブリ、前記光素子と電気的に接続される電子素子が
搭載される回路基板、基準面上にそれぞれ設けられたリ
ードピンと前記回路基板を搭載するための基板搭載部と
支持部とを有するリードフレーム、及び前記光素子アセ
ンブリを挟持して保持する保持部と前記リードフレーム
の前記支持部を挟持する挟持部とを有する保持部材を準
備する準備工程と、 前記リードフレームの前記基板搭載部に前記回路基板を
搭載する基板搭載工程と、 前記保持部材の前記挟持部により前記リードフレームの
前記支持部を挟持し、該保持部材を前記基準面に沿って
変位可能に支持する保持部材支持工程と、 前記保持部材の前記保持部により前記光素子アセンブリ
を挟持して保持する光素子アセンブリ保持工程と、 前記光素子アセンブリと前記回路基板との間にワイヤボ
ンディングを施すワイヤボンディング工程と、 前記光素子アセンブリ、前記回路基板、前記リードフレ
ーム、及び前記保持部材を樹脂封止する樹脂封止工程
と、を有する光モジュールの製造方法。 - 【請求項2】 前記樹脂封止工程の前に、前記保持部材
を位置決めする位置決め工程を更に有することを特徴と
する請求項1に記載の光モジュールの製造方法。 - 【請求項3】 前記保持部材の前記挟持部は、基部と該
基部に向かって前記リードフレームの前記支持部を付勢
するための押さえ部とを有し、 前記保持部材支持工程は、 前記基部と前記押さえ部との間に前記支持部の縁部を係
合させる工程と、 前記支持部に向かって前記保持部材を押し込む工程とを
含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光
モジュールの製造方法。 - 【請求項4】 光信号と電気信号との間でいずれか一方
の信号を他方の信号に変換する光素子を有する光素子ア
センブリと、 前記光素子と電気的に接続される電子素子が搭載される
回路基板と、 基準面上にそれぞれ設けられたリードピン、前記回路基
板を搭載する基板搭載部、及び支持部を有するリードフ
レームと、 前記光素子アセンブリを挟持して保持する保持部、及び
前記リードフレームの前記支持部を挟持する挟持部を有
する保持部材と、 前記光素子アセンブリ、前記回路基板、前記保持部材、
及び前記リードフレームを封止する樹脂部材と、を備え
ることを特徴とする光モジュール。 - 【請求項5】 前記保持部材の前記挟持部は、前記基準
面に沿って設けられた基部と、該基部に向かって前記リ
ードフレームの前記支持部を付勢する押さえ部とを有す
ることを特徴とする請求項4に記載の光モジュール。 - 【請求項6】 前記挟持部は、前記基部と前記押さえ部
との間の幅が最も狭くなる最狭部を有し、前記支持部に
導入される側の該挟持部の端部における該基部と該押さ
え部との間の幅は、前記最狭部における該基部と該押さ
え部との間の幅よりも広いことを特徴とする請求項5に
記載の光モジュール。 - 【請求項7】 前記支持部の前記挟持部が導入される側
の縁部の厚みは、他の部分よりも薄いことを特徴とする
請求項4〜6のいずれかに記載の光モジュール。 - 【請求項8】 前記リードフレームは、前記基準面上に
設けられた前記保持部材の支持を補助するための補助部
を更に有することを特徴とする請求項4〜7のいずれか
に記載の光モジュール。 - 【請求項9】 前記リードフレームの前記補助部は前記
保持部材を位置決めするための位置決め孔を含み、前記
保持部材は前記位置決め孔にはまり込む突起部を含むこ
とを特徴とする請求項8に記載の光モジュール。 - 【請求項10】 前記保持部材の前記保持部は、前記光
素子アセンブリを挟持する一対のばね板部材を含むこと
を特徴とする請求項4〜9のいずれかに記載の光モジュ
ール。 - 【請求項11】 前記光素子アセンブリが有する前記光
素子の光軸は、前記基準面からずれていることを特徴と
する請求項4〜10のいずれかに記載の光モジュール。 - 【請求項12】 前記光素子アセンブリと前記回路基板
とはボンディングワイヤにより電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項4〜11のいずれかに記載の光
モジュール。
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