JP2004138902A

JP2004138902A - Package for housing optical element and optical module

Info

Publication number: JP2004138902A
Application number: JP2002304723A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Mori; 森　隆二; Masaaki Miyahara; 宮原　将章
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2022-10-18
Also published as: JP4025617B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the coupling efficiency of the light signals of a plurality of optical fibers and an optical element and to operate the optical element normally and stably for a long period. <P>SOLUTION: The package for housing the optical element includes a base body 1 which has an installation part 1a for the optical element on the upper face and a frame body 2 which is attached on the upper face of the base body 1, has an optical fiber introduction parts 2a consisting of an approximately U-shaped groove to be brazed by passing the optical fibers on the upper face of the side and is brazed with a cover on the upper face, in which the frame body 2 has coating layers 10 consisting of a glass material or resin material in the portion of the optical fiber introduction parts 2a and on the areas along the inner peripheries of the frame body 2 on the upper face of the sides on both sides. The coupling efficiency of the optical fibers and the optical element can be improved and the optical element can be operated normally and stably for a long period. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は異なる波長の光信号を合波あるいは分波する波長合分波器、または光スイッチ等の光パッシブデバイス（以下、光素子という）を収容するための光素子収納用パッケージ、およびこれに光素子を収容した後に光ファイバに光結合させた光モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光素子収納用パッケージの例を図８に斜視図で示す。また、この光素子収納用パッケージに波長合分波器等の光素子を収容した後に光ファイバに光結合させた光モジュールの例を図９に斜視図で示す。
【０００３】
光素子収納用パッケージは、上面に光素子１１７が載置される載置部１１１ａを有するとともに、外部回路基板（図示せず）にネジ止めされるように外周部に設けられたフランジ部１１１ｂを有する基体１１１と、基体１１１の上面に載置部１１１ａを囲繞するように取着され、相対する一両側面の略中央部に光ファイバ１１８を導入するための貫通孔から成る光ファイバ導入部（以下、導入部という）１１２ａを有し、さらに導入部１１２ａの相対する外側側面にパイプ取着部（以下、取着部という）１１２ｂを有する枠体１１２と、取着部１１２ｂを囲繞するように接合されるとともに光ファイバ１１８を導入部１１２ａに導くためのパイプ１１３とから主に構成される。
【０００４】
また、光モジュールは、載置部１１１ａの上面に光素子１１７，光ファイバ整列器（以下、整列器という）１１６が保持台１１５を介して載置されるとともに、光ファイバ１１８が導入部１１２ａを介してパイプ１１３から光素子１１７にかけて導入され、光ファイバ１１８を整列器１１６上面の略Ｖ字状のＶ溝１１６ａに沿って前後させることにより光素子１１７に光結合される。さらに、光結合した後にホルダー１１３ａをパイプ１１３の先端面にＹＡＧ溶接等により溶接するとともに、蓋体１１９を枠体１１２上面にＹＡＧ溶接またはロウ付けすることにより、光素子収納用パッケージの内部が気密に封止された光モジュールが完成する。この光モジュールは、光素子１１７を内部に気密に収容し、高速光通信等に用いられる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−３５６６号公報
【特許文献２】
特開平７−１９８９７３号公報
【特許文献３】
特開２００１−２１８１８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この光モジュールは光素子１１７を内部に気密に収容し、高速光通信等に用いられているが、大容量の情報を光伝送するために複数の光ファイバ１１８を光素子収納用パッケージの内部に導入する場合に、複数の光ファイバ１１８を光素子収納用パッケージ内部に導入し、さらに光素子１１７に光結合させるのは作業上非常に煩雑である。具体的には、光ファイバ１１８を安定して載置固定する部位が整列器１１６のＶ溝１１６ａの部位のみであるため、光ファイバ１１８が複数ある場合には、たとえ１本目の光ファイバ１１８が光結合できたとしても他の光ファイバ１１８を光結合させる際に１本目の光ファイバ１１８の光結合が損なわれるため、すなわち光軸がずれることがあるため全ての光ファイバ１１８の光軸を合わせるのは非常に困難であるという問題点があった。また、作業が非常に煩雑であるため光ファイバ１１８を折ってしまう可能性も高いという問題点もあった。
【０００７】
また、たとえ複数の光ファイバ１１８と光素子１１７とを光結合できたとしても、その後にホルダー１１３ａをパイプ１１３の先端面にＹＡＧ溶接する工程と、蓋体１１９を枠体１１２の上面に接合する工程との２工程が必要であり、その際の熱履歴により、光ファイバ１１８を歪ませる程度の応力が発生し、光素子１１７と光ファイバ１１８との光結合がわずかながらも劣化するという問題点もあった。
【０００８】
そのため、光素子１１７の作動性を良好とできず大容量の情報を光伝送できないという問題点があった。
【０００９】
これに対し、以上の問題点に鑑み考案され、本出願人が特願２００２−２７９１２９号で出願した光素子収納用パッケージを図６に斜視図で示す。また、この光素子収納用パッケージに波長合分波器、または光スイッチ等を収容した後に光ファイバに光結合させた光モジュールを図７に斜視図で示す。
【００１０】
この光素子収納用パッケージは、上面に光素子１７が載置される載置部１１ａを有する基体１１と、この基体１１の上面に載置部１１ａを囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバ１８を通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部１２ａを有し、上面に蓋体１９がロウ付けされる枠体１２とを具備したことを特徴としている。
【００１１】
このような構成により、光ファイバ１８と光素子１７との光結合の作業性を非常に効率の高いものとできるとともに光ファイバ１８を安定して載置固定でき、さらには熱履歴工程が１回で済むために光ファイバ１８を歪ませる程度の応力が非常に小さくできる。そのため、複数の光ファイバ１８と光素子１７との光信号の結合効率を良好とでき光素子１７を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００１２】
また、この光素子収納用パッケージは、光ファイバ導入部１２ａ上の光ファイバ１８の外周面を略均一に覆うようにロウ付けでき、光ファイバ１８が折れるのを有効に防止することができる。そのため、光ファイバ導入部１２ａにおける気密封止を良好とでき、光素子１７を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００１３】
そして、この光素子収納用パッケージを用い、載置部１１ａに載置される光半導体素子１７と、光ファイバ導入部１２ａに載置される光ファイバ１８と、枠体１２の上面にロウ材１９ａを介して接合され光素子１７および光ファイバ導入部１２ａを気密に封止する蓋体１９とを具備した、大容量の情報を光伝送することの可能な光モジュールを完成することができる。
【００１４】
しかしながら、この基体１１の上面に載置部１１ａを囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバ１８を通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部１２ａを有する枠体１２と蓋体１９とを、蓋体１９にクラッドされたロウ材１９ａを溶融させ、溶融したロウ材１９ａを接合材として枠体１２と蓋体１９との間を封止する際に、枠体１２の上面における気密封止に必要なロウ材１９ａの量が、断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部１２ａ付近と、それ以外の略Ｕ字状の溝が形成されていない枠体１２の上面とでは異なるため、断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部１２ａを有する封止部には、断面形状が略Ｕ字状の溝と光ファイバ１８間を埋めるロウ材量分を多く確保する必要があるが、封止中に枠体１２の内側および外側、とりわけ内側に向けてロウ材１９ａが過剰に流れ出しやすいことから、封止後の枠体１２の上面と蓋体１９との間に必要なロウ材量が不足することがあり、気密封止が困難になることがあるという、改善が望まれる問題点があった。
【００１５】
本発明は、上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、光モジュールにおける蓋体を枠体にロウ付けにより接合する際に、枠体の上面と蓋体との間から枠体の内側へのロウ材の流出を抑制し、接合に必要なロウ材を確実に確保することで気密封止を良好なものとすることができ、光素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができる光素子収納用パッケージおよびそれを用いた光モジュールを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の光素子収納用パッケージは、上面に光素子が載置される載置部を有する基体と、この基体の上面に前記載置部を囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部を有し、上面に蓋体がロウ付けされる枠体とを具備して成り、前記枠体は、前記光ファイバ導入部およびその両側の前記側部の上面の前記枠体の内周に沿った部位にガラス材もしくは樹脂材から成るコーティング層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の光素子収納用パッケージによれば、上記構成により、光ファイバ導入部およびその近傍における枠体の上面から内側への過剰なロウ材の流出を防止することができ、光ファイバ導入部における気密封止に必要なロウ材量を安定して保持することが可能であるため、光ファイバ導入部上の光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けすることができる。その結果、光素子収納用パッケージを安定して気密封止することができ、光素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００１８】
また、本発明の光素子収納用パッケージは、上記各構成において、前記コーティング層は、前記枠体の前記側面の上面の前記枠体の内周からの幅が１０μｍ乃至３ｍｍであるときには、光ファイバ導入部およびその近傍における枠体の上面から内側への過剰なロウ材の流出を有効に防止することができ、光ファイバ導入部における気密封止に必要なロウ材量を安定して保持することが可能であるため、光ファイバ導入部上の光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けすることができ、ロウ材のボイドの発生を皆無とできるとともに光ファイバが折れるのを有効に防止することができる。そのため、光ファイバ導入部における気密封止を良好なものとすることができ、光素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００１９】
本発明の光モジュールは、上記各構成の本発明の光素子収納用パッケージと、前記載置部に載置された光素子と、前記光ファイバ導入部に通されてロウ付けされた光ファイバと、前記枠体の上面にロウ付けされた、前記光素子および前記光ファイバ導入部を気密に封止する蓋体とを具備したことを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の光モジュールによれば、上記構成により、従来のように複数の光ファイバと光素子とを光結合した後に、ホルダーをパイプの先端面にＹＡＧ溶接する工程と、蓋体を枠体の上面に接合する工程との２工程が不要となり、その際の熱履歴により、光ファイバを歪ませる程度の応力が発生し、光素子と光ファイバとの光結合が劣化するようなことがないため、光素子の作動性を良好とすることができ、大容量の情報を光伝送することの可能な光モジュールを提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の光素子収納用パッケージを以下に詳細に説明する。図１は本発明の光素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す斜視図であり、図２はその光ファイバ導入部の周辺部の部分拡大斜視図である。
【００２２】
図１および図２において、１は基体、２は枠体であり、これら基体１および枠体２で、光素子を収容する容器が基本的に構成される。
【００２３】
基体１は、光素子を支持するための支持部材ならびに光素子から発せられる熱を放散するための略四角形の放熱板として機能し、その上面の略中央部に光素子を載置するための載置部１ａを有している。また、基体１の外周部には、外部回路基板（図示せず）とネジ止めできるように、基体１を枠体２の外側に延出させてネジ穴を設けた、フランジ部１ｂを有していることが好ましい。
【００２４】
基体１は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属材料から成る板状体であり、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る場合は、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の金属加工法を施すことによって所定の形状に製作される。
【００２５】
なお、基体１の表面には、耐蝕性に優れかつロウ材との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ０．５μｍ乃至９μｍのＮｉ層と、厚さ０．５μｍ乃至５μｍのＡｕ層とを順次メッキ法により被着させておくのが良く、これにより、基体１が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、基体１の上面に光素子および枠体２をロウ材により強固に接着固定することができるものとなる。
【００２６】
また、基体１は、その上面に光素子が載置される載置部１ａを囲繞するように四角形等の枠形状の枠体２が接合されており、枠体２の内側に光素子を収容するための空所が形成される。
【００２７】
この枠体２は、基体１と同様に金属材料から成り、基体１と同様の加工法で、側部の上面の略中央部に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る少なくとも１つの光ファイバ導入部２ａを有するものに加工される。
【００２８】
枠体２は、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る場合は、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の金属加工法を施すことによって所定の枠形状に製作される。また、枠体２の基体１への取着は、基体１の上面と枠体２の下面とを、基体１の上面に敷設した、適度な体積を有するプリフォームとされた銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材を介してロウ付け接合することによって行なわれる。さらに、基体１と同様に、枠体２の表面、特に光ファイバ導入部２ａおよびその近傍の枠体２の側部の上面に、厚さ０．５μｍ乃至９μｍのＮｉ層と厚さ０．５μｍ乃至５μｍのＡｕ層とを順次メッキ法によりロウ付け用のメッキ層として被着させておくのが良い。
【００２９】
本発明の光素子収納用パッケージにおける光ファイバ導入部２ａは、少なくとも一本の光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る。この光ファイバ導入部２ａは、光ファイバを安定して固定し保持する機能を有するとともに、基体１をフランジ部１ｂにより外部回路基板にネジ止めする場合においても、ネジ止めによりフランジ部１ｂに発生して光ファイバに伝わる応力を非常に小さくし得る機能を有する。さらに、光ファイバ導入部２ａは、その内側に光ファイバを通してロウ付けすることによって固定した際に光ファイバの外周面を略均一にロウ材で覆うことが可能な形状であるため、ロウ材が溶融して光ファイバの外周面と光ファイバ導入部２ａとの間を封止する際に発生するロウ材中のボイドの原因となる光ファイバ導入部２ａに存在しているエアを外部へ抜けやすくする作用があるので、そのロウ材中のボイドの発生を皆無とし、光ファイバ導入部２ａにおける気密封止を良好とする機能も有するものである。
【００３０】
本発明の光素子収納用パッケージにおける光ファイバ導入部２ａは、少なくとも一本の光ファイバと光素子との光結合の作業性を非常に効率の高いものとできるとともに、少なくとも一本の光ファイバを安定して固定し保持することができる。また、蓋体９を枠体２の上面にロウ付けするのと同時に、同一の熱履歴によって光ファイバ導入部２ａと光ファイバとの間の気密封止が実現できることから、熱履歴工程が１回で済むために、熱履歴が加わる毎に発生する応力を光ファイバを歪ませる程度に至らない大きさにまで非常に小さくすることができる。
【００３１】
これらにより、複数の光ファイバと光素子との光信号の結合効率を良好なものとでき、光素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができるものとなる。
【００３２】
また、本発明の光素子収納用パッケージにおいては、枠体２は、光ファイバ導入部２ａおよびその両側の側部の上面の枠体２の内周に沿った部位にガラス材もしくは樹脂材から成るコーティング層１０が形成されていることが重要である。これにより、光ファイバ導入部２ａおよびその近傍における枠体２の上面から内側への過剰なロウ材の流出を防止することができ、光ファイバ導入部２ａにおける気密封止に必要なロウ材量を安定して保持することが可能であるため、光ファイバ導入部２ａ上の光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けすることができる。その結果、光素子収納用パッケージを安定して気密封止することができ、光素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００３３】
なお、コーティング層１０を形成するガラス材もしくは樹脂材には、ロウ付けに用いるロウ材に応じて種々のものが使用でき、一例として、ガラス材をコーティング材として使用する場合は酸化鉛系ガラス等を、樹脂材をコーティング材として使用する場合は紫外線硬化エポキシ樹脂や熱硬化性エポキシ樹脂等を使用すればよい。
【００３４】
また、これらガラス材もしくは樹脂材によりコーティング層１０を形成するには、ディスペンス法やスクリーン印刷法により塗布されたガラス材または樹脂材を硬化させる方法や、プリフォーム化された状態のガラス材または樹脂材を溶融させた後、硬化させる方法で形成すればよい。なお、ガラス材をコーティング層１０として使用する場合には、コーティング層１０として使用するガラス材とコーティングしたい箇所との密着性を良くするために、コーティングしたい箇所を非メッキ部としておくことが好ましい。
【００３５】
コーティング層１０は、光ファイバ導入部２ａおよびその両側の側部の上面の枠体２の内周に沿った部位に設けられていれば、図１および図２に示すように、そのコーティング層１０を延長するようにして枠体２の上面の内周に沿った全周にわたって設けても構わない。光ファイバ導入部２ａおよびその両側の側部の上面の枠体２の内周に沿った部位のみに設ける場合は、光ファイバ導入部２ａの両側には少なくとも光ファイバ導入部２ａおよびその両側の側部の上面の、枠体２の内周に沿った１０μｍ以上ずつの長さの範囲に所定の幅でコーティング層１０を設ければよい。
【００３６】
これにより、メッキ層へのロウ材の濡れ性に対し、コーティング層１０とのロウ材の濡れ性は非常に悪いものとなる。すなわち、コーティング部１０とロウ材間には、合金層もしくはアンカー効果等による結合ができないことから、ロウ材の流れ防止部として機能するものとなる。
【００３７】
本発明の光素子収納用パッケージにおけるコーティング部１０は、図２に部分拡大斜視図を示すように、その枠体２の側部の上面における枠体２の内周からの幅Ａが、１０μｍ乃至３ｍｍであることが好ましい。また、枠体２の内側面にも枠体２の内周縁に沿って同様のコーティング層を設ける場合は、その枠体２の内周面における枠体２の内周縁からの深さＢが１０μｍ以上であることが好ましい。
【００３８】
幅Ａが１０μｍ未満の場合は、封止後においてロウ材が枠体２の上面から内側に過剰に流れ出すことを有効に防止できないようになるため、光ファイバの外周面を略均一に覆うためのロウ材の絶対量が不足することとなり、光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けできなくなって、光ファイバ導入部２ａにおける気密封止を良好とできず光素子を気密封止できない傾向がある。一方、幅Ａが３ｍｍを超える場合は、光ファイバを光ファイバ導入部２ａの略中央部に載置固定した部分から枠体２の内周面までの固定されていない部分の距離が長くなり、光ファイバ導入部２ａの周辺部における光ファイバ断面の中心点と、光軸調整用として機能するＶ溝（後述する図３に示す）に載置固定された光ファイバ断面の中心点とが位置ずれを起こし易くなり、光ファイバに応力が発生して折れ易くなり、光モジュールとしての信頼性が非常に低くなるという問題点が発生する傾向がある。
【００３９】
また、深さＢが１０μｍ未満の場合は、枠体２の上面のコーティング層１０と相まって封止後においてロウ材が枠体２の上面から過剰に流れ出すことを有効に防止するには不十分となる傾向がある。一方、深さＢには特に上限値はないが、通常は、コーティング層１０の加工時間や加工コストの面から１５０μｍ程度までとしておくことが好ましい。
【００４０】
また、光ファイバ導入部２ａの奥行き、すなわち枠体２の厚さは０．７乃至１．８ｍｍ程度が好ましい。奥行きが０．７ｍｍ未満の場合は光ファイバを安定して固定し保持することが困難となり、一方、１．８ｍｍを超える場合は、光ファイバが固定され保持される部位のロウ付け面積が広くなるため、光ファイバと光ファイバ導入部２ａとの間にロウ付け後に発生する残留応力が非常に大きいものとなり、光ファイバに外力が加わると光ファイバ導入部２ａにおける光ファイバの周囲のロウ材にクラック等の機械的な破壊が発生し易くなって、光素子を気密に封止することが困難となる傾向がある。
【００４１】
このような本発明の光素子収納用パッケージを用いて、図３に本発明の光素子収納用パッケージによるその実施の形態の一例を斜視図で示すように、載置部１ａの上面に光素子７，整列器６が保持台５を介して載置されるとともに、光ファイバ８が、光ファイバ導入部２ａを通してロウ付けされることによって外部から光素子７にかけて導入され、その光ファイバ８の端部を整列器６の上面の略Ｖ字状のＶ溝６ａに載置しそれに沿って前後させることにより、光素子７に光結合される。さらに、その後に下面に金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）ロウ材等の低温ロウ材９ａがクラッドされている蓋体９を、光ファイバ導入部２ｃを含む枠体２の上面にロウ付けすることにより、光素子収納用パッケージの内部が気密に封止された本発明の光モジュールが完成する。
【００４２】
なお、この光モジュールにおいて、光ファイバ導入部２ａを介して導入される光ファイバ８の光ファイバ導入部２ａに位置する部位の保護膜（樹脂等）を剥がして石英ガラス（光ファイバ８の芯線）を露出させるとともに、露出させた光ファイバ８の芯線の外周の全面にＮｉ，Ａｕ等のメッキ膜を順次被着させておくことにより、光ファイバ８の外周面がメッキ膜およびロウ材を介して光ファイバ導入部２ａおよび蓋体９に良好にロウ付けされ、光ファイバ導入部２ａが気密封止されることになる。そして、この光モジュールは、従来のように、複数の光ファイバと光素子とを光結合した後、ホルダーをパイプの先端面にＹＡＧ溶接する工程と、蓋体を枠体の上面に接合する工程との２工程が不要となり、その際の熱履歴により、光ファイバを歪ませる程度の応力が発生して光素子と光ファイバとの光結合が劣化するようなことがないことから、光素子７の作動性を良好とすることができ、大容量の情報を光伝送することが可能なものとなる。
【００４３】
【実施例】
本発明の光素子収納用パッケージにおけるコーティング層１０の枠体２の側部の上面における枠体２の内周からの幅Ａおよび枠体２の内周面にも枠体２の内周縁に沿って同様のコーティング層を設ける場合の枠体２の内周面における枠体２の内周縁からの深さＢの寸法を決めるための実験を以下に示すように行なった。
【００４４】
図１に示すような光素子収納用パッケージを製作するにあたり、外周部の両端に縦×横を３７ｍｍ×１６ｍｍの大きさとし、ネジ穴の直径を２．５ｍｍとしたフランジ部１ｂが設けられ、縦×横×高さを４２ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍの大きさとしたＣｕ−Ｗ合金から成る基体１を準備した。次に、基体１の上面に、外寸法が縦３２ｍｍ，横２０ｍｍ，高さ３．５ｍｍで、厚さが１ｍｍのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る枠体２をＡｇロウ材で接合した。この枠体２には、相対する一対の側部の上面の略中央部に断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部２ａを一方の側部に８箇所ずつ、計１６箇所設けた。そして、この光ファイバ導入部２ａおよびその両側におけるコーティング層１０の枠体２の側部の上面における枠体２の内周からの幅Ａおよび枠体２の内周面にも枠体２の内周縁に沿って同様のコーティング層１０を設ける場合の枠体２の内周面における枠体２の内周縁からの深さＢをパラメータにとった。
【００４５】
そして、以上のようにして作製した光素子収納用パッケージの評価用試料について、図３に示すように、内部の基体１の上面の載置部１ａに保持台５，整列器６，光素子７を錫（Ｓｎ）−鉛（Ｐｂ）半田等の低温ロウ材で接合するとともに光ファイバ８を全ての光ファイバ導入部２ａ（一方の側部で８箇所ずつ、計１６箇所）に挿通し、光素子７との光結合を行なった。
【００４６】
次に、下面にＡｕ−Ｓｎロウ材から成る低温ロウ材９ａがクラッドされている蓋体９を、光ファイバ導入部２ｃを含む枠体２の上面にロウ付けすることによって、同時に各光ファイバ８をそれぞれ光ファイバ導入部２ａにロウ付けして、光モジュールの試料を作製した。なお、これら光モジュールの試料においては、光ファイバ導入部２ａに通してロウ付けされる部位の光ファイバ８の樹脂から成る保護膜を剥がして石英ガラスから成る光ファイバ８の芯線を露出させるとともに、その芯線の外周の全面に厚さ１μｍのＮｉメッキ膜および厚さ１μｍのＡｕメッキ膜を順次被着させ、光ファイバ８の外周面がこのメッキ膜を介して光ファイバ導入部２ａにロウ付けされるようにした。
【００４７】
このようにして作製した光モジュールの各試料について、光ファイバの折れおよび気密性の評価を行なった。
【００４８】
光ファイバの折れについては、作製した光モジュールの各試料を目視で確認し、光ファイバに折れやクラック等の欠陥の発生の有無を評価した。
【００４９】
気密性については、作製した光モジュールの各試料をフロリナート系の揮発性の高い液体中に浸漬してグロスリーク試験を行ない、液体中への気泡の発生の有無を評価して、気泡の生じない試料を良品とし、気泡の生じた試料を不良品とした。さらに、グロスリーク試験で良品であった試料について５０Ｎ／ｃｍ^２で２時間Ｈｅ加圧を行なった後にＨｅリーク試験を実施し、Ｈｅの検出量が５×１０^−９Ｐａ・ｍ^３／ｓｅｃ以下の試料を最終的に良品とし、検出量が５×１０^−９Ｐａ・ｍ^３／ｓｅｃを超える試料を不良品とした。
【００５０】
その結果、この光モジュールの信頼性は、表１および表２に示すように、光ファイバ導入部２ａおよびその両側におけるコーティング層１０の枠体２の側部の上面における枠体２の内周からの幅Ａによりほぼ決まり、枠体２の内周面にも枠体２の内周縁に沿って同様のコーティング層を設ける場合にはその深さＢとの関係にもある程度影響を受けることが分かった。
【００５１】
表１はコーティング層の深さＢを一定としてコーティング層１０の幅Ａを変化させた実験の結果を示すものであり、コーティング層１０の幅Ａが１０μｍ未満では５０個の光モジュールの試料のうち数個は、実用上で大きな問題はない程度ではあるが、気密性不良が見られた。この気密性不良の原因は、光ファイバ８の外周面を十分なレベルで均一に覆うようにロウ付けできていないことによるものであり、ロウ材中にボイドも見られた。これに対し、コーティング層１０の幅Ａを１０μｍとしたものでは、５０個中全てが気密性不良を起こさなかった。
【００５２】
一方、コーティング層１０の幅Ａが３ｍｍを超える場合には、光ファイバ８が折れる場合があった。この折れの原因は、光ファイバ導入部２ａに通してロウ付けした部位の光ファイバ８の断面の中心点とＶ溝６ａに載置固定した部位の光ファイバ８の断面の中心点とが位置ずれを起こしていたことによるものであることが分かった。すなわち、光ファイバ８を光ファイバ導入部２ａの略中央部に十分なレベルで精度良くロウ付けできなかったことによるものであった。これに対し、非形成部１０の幅Ａを１０μｍ乃至３ｍｍの範囲とした本発明の試料では、いずれも気密性不良の発生はなく、光ファイバの折れ等の不具合の発生もなかった。
【００５３】
【表１】

【００５４】
次に、表２はコーティング層１０の幅Ａを一定として、枠体２の内周面にも枠体２の内周縁に沿って同様のコーティング層を設けた場合のその深さＢを変化させた実験の結果を示すものであり、コーティング層１０の深さＢが１０μｍ未満では５０個の光モジュールの試料のうち数個は、実用上で大きな問題はない程度ではあるが、気密性不良が見られた。この気密性不良の原因は、光ファイバ８の外周面を十分なレベルで均一に覆うようにロウ付けできていないことによるものであり、ロウ材中にボイドも見られた。これに対し、コーティング層１０の深さＢを１０μｍ以上とした本発明の試料では、いずれも気密性不良の発生はなく、光ファイバの折れ等の不具合の発生もなかった。
【００５５】
【表２】

【００５６】
以上の結果より、本発明の試料の中でも、コーティング層１０の幅Ａが１０μｍ乃至３ｍｍであり、枠体２の内周面におけるコーティング層の深さＢが１０μｍ以上であることが良いことが確認できた。
【００５７】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更を行なうことは何等差し支えない。例えば、図４に斜視図で示すように、光素子収納用パッケージの枠体２の外側の光ファイバ導入部２ａの側面２ｂに光ファイバ支持部材３を接合しておいても良く、この場合は、図５にその実施の形態の例を斜視図で示すように光モジュールとした後に、外部回路基板にネジ止め等するために光ファイバ８を上下左右に動かすようなことがあっても、支持部材３の先端部が光ファイバ８の起点となるため、光ファイバ導入部２ａにおける光ファイバ８の周囲のロウ材や光ファイバ８に直接的に応力が伝わらないものとすることができる。なお、この場合、図５に示すように蓋体９には支持部材３の上面部に接合されるように鍔部９ｂを設けておいたほうが好ましく、例えば光ファイバ８を上方向に動かした場合に鍔部９ｂを光ファイバ８の起点とすることができる。その結果、本発明の光モジュールにおける光ファイバ８の支持についての信頼性が非常に良いものとなる。
【００５８】
また、以上の実施の形態の例では、枠体２の対向する２つの側部に光ファイバ導入部２ａを形成するとともに、基体１の外周部の光ファイバ導入部２ａが形成された側にフランジ部１ｂを設けていたが、フランジ部１ｂの配置はこのような関係に限定されるものではなく、光ファイバ導入部２ａが形成されていない側に配置してもよく、枠体２の四隅に張り出すように配置してもよい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の光素子収納用パッケージによれば、上面に光素子が載置される載置部を有する基体と、基体の上面に載置部を囲繞するように取着され、側部の上面に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る光ファイバ導入部を有し、上面に蓋体がロウ付けされる枠体とを具備して成り、枠体は、光ファイバ導入部およびその両側の前記側部の上面の前記枠体の内周に沿った部位にガラス材もしくは樹脂材から成るコーティング層が形成されていることから、光ファイバ導入部およびその近傍における枠体の上面から内側への過剰なロウ材の流出を防止することができ、光ファイバ導入部における気密封止に必要なロウ材量を安定して保持することが可能であるため、光ファイバ導入部上の光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けすることができる。その結果、光素子収納用パッケージを安定して気密封止することができ、光素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができるものとなる。
【００６０】
これにより、複数の光ファイバと光素子との光信号の結合効率を良好なものとでき、光素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができるものとなる。
【００６１】
また、本発明の光素子収納用パッケージによれば、上記各構成において、コーティング層は、枠体の側面の上面の枠体の内周からの幅が１０μｍ乃至３ｍｍであるときには、光ファイバ導入部およびその近傍における枠体の上面から内側への過剰なロウ材の流出を有効に防止することができ、光ファイバ導入部における気密封止に必要なロウ材量を安定して保持することが可能であるため、光ファイバ導入部上の光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けすることができ、ロウ材のボイドの発生を皆無とできるとともに光ファイバが折れるのを有効に防止することができる。そのため、光ファイバ導入部における気密封止を良好なものとすることができ、光素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させることができる。
【００６２】
また、本発明の光モジュールによれば、上記各構成の本発明の光素子収納用パッケージと、載置部に載置された光素子と、光ファイバ導入部に通されてロウ付けされた光ファイバと、枠体の上面にロウ付けされた、光素子および光ファイバ導入部を気密に封止する蓋体とを具備したことから、従来のように複数の光ファイバと光素子とを光結合した後に、ホルダーをパイプの先端面にＹＡＧ溶接する工程と、蓋体を枠体の上面に接合する工程との２工程が不要となり、その際の熱履歴により、光ファイバを歪ませる程度の応力が発生し、光素子と光ファイバとの光結合が劣化するようなことがないため、光素子の作動性を良好とすることができ、大容量の情報を光伝送することの可能な光モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す光素子収納用パッケージの光ファイバ導入部の周辺部の部分拡大斜視図である。
【図３】本発明の光装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の光素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す斜視図である。
【図５】本発明の光モジュールの実施の形態の他の例を示す斜視図である。
【図６】従来の光素子収納用パッケージの例を示す斜視図である。
【図７】従来の光モジュールの例を示す斜視図である。
【図８】従来の光素子収納用パッケージの例を示す斜視図である。
【図９】従来の光モジュールの例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１：基体
１ａ：載置部
１ｂ：フランジ部
２：枠体
２ａ：光ファイバ導入部
７：光素子
８：光ファイバ
９：蓋体
１０：コーティング層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wavelength multiplexer / demultiplexer for multiplexing or demultiplexing optical signals of different wavelengths, or an optical element housing package for housing an optical passive device (hereinafter referred to as an optical element) such as an optical switch, and an optical device housing package. The present invention relates to an optical module in which an optical element is housed and optically coupled to an optical fiber.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 is a perspective view showing an example of a conventional optical element storage package. FIG. 9 is a perspective view showing an example of an optical module in which an optical element such as a wavelength multiplexer / demultiplexer is housed in the optical element housing package and optically coupled to an optical fiber.
[0003]
The optical element housing package has a mounting portion 111a on which an optical element 117 is mounted on an upper surface, and a flange portion 111b provided on an outer peripheral portion so as to be screwed to an external circuit board (not shown). And an optical fiber introduction part (a fiber optic introduction part) which is attached to the upper surface of the substrate 111 so as to surround the mounting part 111a, and which has a through hole for introducing the optical fiber 118 into a substantially central part of one of the two opposing side surfaces. The frame 112 has a pipe attachment portion (hereinafter, referred to as an attachment portion) 112b on the outer side surface opposite to the introduction portion 112a, and the attachment portion 112b. It is mainly composed of a pipe 113 for joining and guiding the optical fiber 118 to the introduction portion 112a.
[0004]
In the optical module, an optical element 117 and an optical fiber aligner (hereinafter, referred to as an aligner) 116 are mounted on the upper surface of the mounting portion 111a via a holding table 115, and an optical fiber 118 is connected to the introduction portion 112a. The optical fiber 118 is introduced from the pipe 113 to the optical element 117 via the pipe 113, and is optically coupled to the optical element 117 by moving the optical fiber 118 back and forth along a substantially V-shaped V groove 116a on the upper surface of the aligner 116. Further, after the optical coupling, the holder 113a is welded to the end surface of the pipe 113 by YAG welding or the like, and the lid 119 is YAG-welded or brazed to the upper surface of the frame 112, so that the inside of the optical element housing package is airtight. The optical module sealed in is completed. This optical module houses an optical element 117 in an airtight manner and is used for high-speed optical communication or the like.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-6-3566 [Patent Document 2]
JP-A-7-198973 [Patent Document 3]
JP 2001-21818 A
[Problems to be solved by the invention]
However, this optical module has an optical element 117 hermetically housed therein and is used for high-speed optical communication and the like. However, in order to optically transmit a large amount of information, a plurality of optical fibers 118 are connected to the optical element housing package. When the optical fiber 118 is introduced inside, it is very complicated in operation to introduce the plurality of optical fibers 118 into the optical element housing package and further optically couple the optical fiber to the optical element 117. Specifically, since the portion where the optical fiber 118 is stably mounted and fixed is only the portion of the V-groove 116a of the aligner 116, if there are a plurality of optical fibers 118, even if the first optical fiber 118 is used, Even if the optical coupling can be performed, the optical coupling of the first optical fiber 118 is impaired when the other optical fibers 118 are optically coupled, that is, the optical axes may be shifted, so that the optical axes of all the optical fibers 118 are aligned. There was a problem that it was very difficult. Further, since the operation is very complicated, there is also a problem that the possibility of breaking the optical fiber 118 is high.
[0007]
Even if the plurality of optical fibers 118 and the optical element 117 can be optically coupled, a step of subsequently YAG-welding the holder 113a to the end surface of the pipe 113 and joining the lid 119 to the upper surface of the frame 112. In this case, stress is generated to the extent that the optical fiber 118 is distorted due to the heat history at that time, and the optical coupling between the optical element 117 and the optical fiber 118 is slightly deteriorated. There was also.
[0008]
Therefore, there was a problem that the operability of the optical element 117 could not be improved, and a large amount of information could not be optically transmitted.
[0009]
On the other hand, FIG. 6 is a perspective view showing an optical element housing package which has been devised in view of the above problems and filed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 2002-279129. FIG. 7 is a perspective view showing an optical module in which a wavelength multiplexer / demultiplexer, an optical switch, or the like is housed in the optical element housing package and optically coupled to an optical fiber.
[0010]
This optical element storage package is attached to a base 11 having a mounting portion 11a on which an optical element 17 is mounted on an upper surface, and is mounted on the upper surface of the base 11 so as to surround the mounting portion 11a. The upper surface has an optical fiber introduction portion 12a having a substantially U-shaped groove for brazing through an optical fiber 18, and the upper surface has a frame body 12 to which a lid 19 is brazed. Features.
[0011]
With such a configuration, the work efficiency of optical coupling between the optical fiber 18 and the optical element 17 can be extremely high, and the optical fiber 18 can be stably mounted and fixed. Therefore, the stress that causes the optical fiber 18 to be distorted can be made very small. Therefore, the coupling efficiency of the optical signals between the plurality of optical fibers 18 and the optical element 17 can be improved, and the optical element 17 can be operated normally and stably for a long period of time.
[0012]
In addition, this optical element storage package can be brazed so as to cover the outer peripheral surface of the optical fiber 18 on the optical fiber introduction portion 12a substantially uniformly, and the optical fiber 18 can be effectively prevented from being broken. Therefore, the hermetic sealing in the optical fiber introduction section 12a can be made good, and the optical element 17 can be normally and stably operated for a long time.
[0013]
Then, using this optical element storage package, the optical semiconductor element 17 mounted on the mounting section 11a, the optical fiber 18 mounted on the optical fiber introduction section 12a, and the brazing material 19a An optical module capable of optically transmitting a large amount of information, comprising an optical element 17 and a lid 19 hermetically sealing the optical fiber introduction portion 12a, can be completed.
[0014]
However, an optical fiber introduction portion which is attached to the upper surface of the base 11 so as to surround the mounting portion 11a and has a substantially U-shaped cross section for brazing through the optical fiber 18 to the upper surface of the side portion. The frame body 12 having 12a and the lid body 19 are melted with the brazing material 19a clad on the lid body 19, and the space between the frame body 12 and the lid body 19 is sealed using the melted brazing material 19a as a bonding material. At this time, the amount of the brazing material 19a necessary for hermetic sealing on the upper surface of the frame body 12 is changed between the vicinity of the optical fiber introduction portion 12a having a substantially U-shaped cross section and the other substantially U-shaped grooves. Is different from the upper surface of the frame body 12 in which the optical fiber is not formed. Therefore, the sealing portion having the optical fiber introduction portion 12a having a substantially U-shaped groove has a substantially U-shaped cross-section. It is necessary to secure a large amount of brazing material to fill the space between the fibers 18. However, since the brazing material 19a tends to excessively flow toward the inside and outside of the frame 12 during sealing, in particular, it is necessary to provide between the upper surface of the frame 12 and the lid 19 after sealing. There is a problem that improvement is desired in that the amount of the brazing material may be insufficient and hermetic sealing may be difficult.
[0015]
The present invention has been completed in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method of joining a lid in an optical module to a frame by brazing, from the upper surface of the frame to the lid. The flow of the brazing material to the inside of the device is suppressed, and the brazing material necessary for joining can be ensured, so that the hermetic sealing can be improved, and the optical element can operate normally and stably for a long time. It is an object of the present invention to provide a package for storing an optical element and an optical module using the same.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The optical element housing package of the present invention has a base having a mounting portion on which an optical element is mounted on an upper surface, and is attached to the upper surface of the base so as to surround the mounting portion described above, and is mounted on an upper surface of a side portion. A cross-sectional shape for brazing through an optical fiber has an optical fiber introduction portion formed of a substantially U-shaped groove, and a frame body on which a lid body is brazed on the upper surface, wherein the frame body is A coating layer made of a glass material or a resin material is formed on a portion of the upper surface of the optical fiber introduction portion and the side portions on both sides thereof along the inner periphery of the frame.
[0017]
According to the optical element housing package of the present invention, with the above configuration, it is possible to prevent excess brazing material from flowing out from the upper surface of the optical fiber introduction portion and the frame body in the vicinity thereof to the inside, and the optical fiber introduction portion Since the amount of brazing material necessary for hermetic sealing can be stably held, the brazing can be performed so as to cover the outer peripheral surface of the optical fiber on the optical fiber introduction portion substantially uniformly. As a result, the optical element storage package can be stably hermetically sealed, and the optical element can be operated normally and stably for a long time.
[0018]
Further, in the optical element housing package of the present invention, in the above-mentioned configuration, the coating layer is an optical fiber when the width of the upper surface of the side surface of the frame from the inner periphery of the frame is 10 μm to 3 mm. It is possible to effectively prevent excess brazing material from flowing out from the upper surface of the frame body to the inside of the introducing portion and the vicinity thereof, and to stably maintain an amount of brazing material necessary for hermetic sealing at the optical fiber introducing portion. Is possible, so that the outer peripheral surface of the optical fiber on the optical fiber introduction part can be brazed so as to cover the outer surface substantially uniformly, thereby eliminating voids in the brazing material and effectively preventing the optical fiber from breaking. Can be prevented. Therefore, the hermetic sealing at the optical fiber introduction portion can be made favorable, and the optical element can be normally and stably operated for a long time.
[0019]
The optical module of the present invention, the optical element storage package of the present invention of each of the above configurations, an optical element mounted on the mounting section, and an optical fiber that is passed through the optical fiber introduction section and brazed. A lid that is brazed to the upper surface of the frame body and hermetically seals the optical element and the optical fiber introduction portion.
[0020]
According to the optical module of the present invention, with the above-described configuration, after optically coupling a plurality of optical fibers and optical elements as in the related art, YAG welding the holder to the tip end surface of the pipe, and attaching the lid to the frame. The two steps of the step of bonding to the upper surface become unnecessary, and the heat history at that time does not generate stress enough to distort the optical fiber, so that the optical coupling between the optical element and the optical fiber does not deteriorate. In addition, it is possible to improve the operability of the optical element and to provide an optical module capable of optically transmitting a large amount of information.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The optical element storage package of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of an optical element housing package according to the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged perspective view of a peripheral portion of an optical fiber introduction section.
[0022]
1 and 2, reference numeral 1 denotes a base, and 2 denotes a frame. The base 1 and the frame 2 basically constitute a container for housing the optical element.
[0023]
The base 1 functions as a support member for supporting the optical element and a substantially rectangular heat dissipation plate for dissipating heat generated from the optical element, and a mounting part for mounting the optical element at a substantially central portion of the upper surface thereof. It has a mounting portion 1a. Further, the outer peripheral portion of the base 1 has a flange portion 1b provided with a screw hole by extending the base 1 to the outside of the frame body 2 so that it can be screwed to an external circuit board (not shown). Is preferred.
[0024]
The base 1 is a plate-shaped body made of a metal material such as an iron (Fe) -nickel (Ni) -cobalt (Co) alloy or a copper (Cu) -tungsten (W) alloy. When the ingot is formed, the ingot is manufactured into a predetermined shape by subjecting the ingot to a metal working method such as rolling or punching.
[0025]
On the surface of the substrate 1, a metal having excellent corrosion resistance and excellent wettability with the brazing material, specifically, a Ni layer having a thickness of 0.5 μm to 9 μm and an Au layer having a thickness of 0.5 μm to 5 μm are provided. Are preferably sequentially applied by a plating method, so that oxidation and corrosion of the base 1 can be effectively prevented, and the optical element and the frame 2 are firmly adhered to the upper surface of the base 1 with a brazing material. It can be fixed.
[0026]
Further, the base 1 is joined to a frame 2 having a rectangular shape or the like so as to surround the mounting portion 1a on which the optical element is mounted, and the optical element is accommodated inside the frame 2. Vacancies are formed.
[0027]
The frame 2 is made of a metal material similarly to the base 1, and has a substantially U-shaped cross-section for brazing through an optical fiber to a substantially central portion of the upper surface of the side by a processing method similar to that of the base 1. It is processed to have at least one optical fiber introduction part 2a formed of a groove.
[0028]
When the frame 2 is made of, for example, an Fe-Ni-Co alloy, the frame 2 is manufactured into a predetermined frame shape by subjecting the ingot to a metal working method such as rolling or punching. The attachment of the frame 2 to the base 1 is performed by arranging the upper surface of the base 1 and the lower surface of the frame 2 on the upper surface of the base 1 and forming a silver (Ag) solder having a moderate volume as a preform. And brazing through a brazing material such as Further, similarly to the base 1, the Ni layer having a thickness of 0.5 μm to 9 μm and the Ni layer having a thickness of 0.5 μm are formed on the surface of the frame 2, particularly, on the upper surface of the optical fiber introduction portion 2 a and the side portion of the frame 2 in the vicinity thereof. It is preferable that a Au layer having a thickness of 5 μm to 5 μm is sequentially applied as a plating layer for brazing by a plating method.
[0029]
The optical fiber introduction portion 2a in the optical element housing package of the present invention is formed by a groove having a substantially U-shaped cross section for brazing through at least one optical fiber. The optical fiber introduction portion 2a has a function of stably fixing and holding the optical fiber, and when the base 1 is screwed to the external circuit board by the flange portion 1b, the optical fiber introduction portion 2a is generated in the flange portion 1b by screwing. And has the function of greatly reducing the stress transmitted to the optical fiber. Furthermore, since the optical fiber introduction portion 2a has a shape capable of covering the outer peripheral surface of the optical fiber almost uniformly with the brazing material when the optical fiber introducing portion 2a is fixed by brazing through the optical fiber inside, the brazing material is melted. Then, the air existing in the optical fiber introduction portion 2a, which causes voids in the brazing material generated when the space between the outer peripheral surface of the optical fiber and the optical fiber introduction portion 2a is sealed, is easily discharged to the outside. Since it has an effect, it has a function of eliminating the occurrence of voids in the brazing material and improving the hermetic sealing in the optical fiber introduction portion 2a.
[0030]
The optical fiber introduction section 2a in the optical element housing package of the present invention can make the work efficiency of optical coupling between at least one optical fiber and the optical element extremely high, and at least one optical fiber can be used. It can be fixed and held stably. Also, since the lid 9 is brazed to the upper surface of the frame 2 and the hermetic sealing between the optical fiber introduction part 2a and the optical fiber can be realized by the same thermal history, the thermal history step is performed once. Therefore, the stress generated each time a heat history is applied can be extremely reduced to a level that does not cause the optical fiber to be distorted.
[0031]
As a result, the coupling efficiency of the optical signal between the plurality of optical fibers and the optical element can be improved, and the optical element can be normally and stably operated for a long period of time.
[0032]
In the package for housing an optical element of the present invention, the frame 2 is made of a glass material or a resin material at a position along the inner periphery of the frame 2 on the upper surface of the optical fiber introducing portion 2a and the side portions on both sides thereof. It is important that the coating layer 10 is formed. Thus, it is possible to prevent the excessive brazing material from flowing out from the upper surface of the frame 2 to the inside in the vicinity of the optical fiber introduction portion 2a and reduce the amount of brazing material necessary for hermetic sealing in the optical fiber introduction portion 2a. Since the optical fiber can be stably held, it can be brazed so as to cover the outer peripheral surface of the optical fiber on the optical fiber introducing portion 2a substantially uniformly. As a result, the optical element storage package can be stably hermetically sealed, and the optical element can be operated normally and stably for a long time.
[0033]
Various materials can be used for the glass material or the resin material forming the coating layer 10 depending on the brazing material used for brazing. For example, when a glass material is used as a coating material, a lead oxide glass or the like is used. When a resin material is used as the coating material, an ultraviolet curable epoxy resin, a thermosetting epoxy resin, or the like may be used.
[0034]
Further, in order to form the coating layer 10 with these glass materials or resin materials, a method of curing a glass material or resin material applied by a dispensing method or a screen printing method, a method of curing a glass material or resin in a preformed state, After the material is melted, it may be formed by a method of curing. When a glass material is used as the coating layer 10, it is preferable that the portion to be coated be a non-plated portion in order to improve the adhesion between the glass material used as the coating layer 10 and the portion to be coated.
[0035]
If the coating layer 10 is provided at a position along the inner periphery of the frame 2 on the upper surface of the optical fiber introduction portion 2a and the side portions on both sides thereof, as shown in FIGS. May be provided over the entire circumference along the inner circumference of the upper surface of the frame body 2 so as to be extended. When the optical fiber introduction portion 2a and the upper surface of the side portions on both sides thereof are provided only along the inner periphery of the frame 2, at least both sides of the optical fiber introduction portion 2a and the sides on both sides of the optical fiber introduction portion 2a are provided. The coating layer 10 may be provided with a predetermined width in a range of 10 μm or more along the inner circumference of the frame 2 on the upper surface of the portion.
[0036]
Thereby, the wettability of the brazing material with the coating layer 10 is very poor with respect to the wettability of the brazing material with the plating layer. That is, since the bonding between the coating portion 10 and the brazing material cannot be performed by the alloy layer or the anchor effect or the like, it functions as a flow preventing portion for the brazing material.
[0037]
As shown in the partially enlarged perspective view of FIG. 2, the coating portion 10 in the optical element housing package of the present invention has a width A from the inner periphery of the frame 2 on the upper surface of the side portion of the frame 2 of 10 μm to 10 μm. It is preferably 3 mm. When a similar coating layer is provided on the inner surface of the frame 2 along the inner periphery of the frame 2, the depth B from the inner periphery of the frame 2 on the inner surface of the frame 2 is 10 μm. It is preferable that it is above.
[0038]
When the width A is less than 10 μm, it becomes impossible to effectively prevent the brazing material from flowing excessively inward from the upper surface of the frame 2 after sealing, so that the outer peripheral surface of the optical fiber is covered almost uniformly. The absolute amount of the brazing material is insufficient, so that the brazing cannot be performed so as to cover the outer peripheral surface of the optical fiber substantially uniformly, and the hermetic sealing at the optical fiber introduction portion 2a cannot be improved, and the optical element cannot be hermetically sealed. Tend. On the other hand, when the width A exceeds 3 mm, the distance from the part where the optical fiber is placed and fixed substantially at the center of the optical fiber introducing part 2a to the inner peripheral surface of the frame 2 becomes longer, The center point of the cross section of the optical fiber in the peripheral portion of the optical fiber introduction portion 2a is displaced from the center point of the cross section of the optical fiber mounted and fixed on a V-groove (shown in FIG. 3 described later) functioning as an optical axis adjustment. This tends to cause a problem that stress is generated in the optical fiber and the optical fiber is easily broken, and the reliability of the optical module becomes extremely low.
[0039]
When the depth B is less than 10 μm, it is insufficient to effectively prevent the brazing material from excessively flowing out from the upper surface of the frame 2 after sealing in combination with the coating layer 10 on the upper surface of the frame 2. Tend to be. On the other hand, although there is no particular upper limit for the depth B, it is usually preferable to set the depth to about 150 μm from the viewpoint of processing time and processing cost of the coating layer 10.
[0040]
Further, the depth of the optical fiber introduction part 2a, that is, the thickness of the frame 2 is preferably about 0.7 to 1.8 mm. When the depth is less than 0.7 mm, it is difficult to stably fix and hold the optical fiber. On the other hand, when the depth exceeds 1.8 mm, the brazing area of the portion where the optical fiber is fixed and held becomes large. Therefore, the residual stress generated after brazing between the optical fiber and the optical fiber introduction part 2a becomes very large, and when an external force is applied to the optical fiber, the brazing material around the optical fiber in the optical fiber introduction part 2a cracks. And the like, mechanical destruction of the optical element tends to easily occur, and it becomes difficult to hermetically seal the optical element.
[0041]
FIG. 3 is a perspective view showing an example of an embodiment of the optical element housing package of the present invention using such an optical element housing package of the present invention. 7, the aligner 6 is mounted via the holding table 5, and the optical fiber 8 is introduced from the outside to the optical element 7 by being brazed through the optical fiber introducing portion 2a. The portion is placed in a substantially V-shaped V-groove 6a on the upper surface of the aligner 6 and is moved back and forth along the V-groove 6a, whereby the optical element 7 is optically coupled. Further, after that, the lid 9 whose lower surface is clad with a low-temperature brazing material 9a such as a gold (Au) -tin (Sn) brazing material is brazed to the upper surface of the frame 2 including the optical fiber introduction portion 2c. Thereby, the optical module of the present invention in which the inside of the optical element storage package is hermetically sealed is completed.
[0042]
In this optical module, the protective film (resin or the like) of the portion of the optical fiber 8 introduced through the optical fiber introduction portion 2a located at the optical fiber introduction portion 2a is peeled off and quartz glass (core wire of the optical fiber 8) is removed. Is exposed, and a plating film of Ni, Au, or the like is sequentially deposited on the entire outer periphery of the exposed core of the optical fiber 8, so that the outer peripheral surface of the optical fiber 8 is interposed via the plating film and the brazing material. The optical fiber introduction part 2a and the lid 9 are favorably brazed, and the optical fiber introduction part 2a is hermetically sealed. In this optical module, as in the prior art, after optically coupling a plurality of optical fibers and optical elements, a step of YAG welding the holder to the tip end surface of the pipe and a step of joining the lid to the upper surface of the frame are performed. The above two steps are not required, and the thermal history at that time does not cause stress such that the optical fiber is distorted, thereby deteriorating the optical coupling between the optical element and the optical fiber. Operability can be improved, and large-capacity information can be optically transmitted.
[0043]
【Example】
The width A from the inner periphery of the frame 2 on the upper surface of the side of the frame 2 of the coating layer 10 in the package for storing an optical element of the present invention and the inner peripheral surface of the frame 2 along the inner peripheral edge of the frame 2. An experiment for determining the size of the depth B from the inner peripheral edge of the frame body 2 on the inner peripheral surface of the frame body 2 when the same coating layer is provided as follows.
[0044]
In manufacturing the optical element storage package as shown in FIG. 1, a flange portion 1b having a size of 37 mm × 16 mm in length × width and a diameter of a screw hole of 2.5 mm is provided at both ends of the outer peripheral portion. A base 1 made of a Cu-W alloy having a size of width x height x 42 mm x 20 mm x 1 mm was prepared. Next, a frame 2 made of an Fe-Ni-Co alloy having an outer dimension of 32 mm, a width of 20 mm, a height of 3.5 mm and a thickness of 1 mm was joined to the upper surface of the base 1 with an Ag brazing material. The frame 2 is provided with optical fiber introduction portions 2a each having a substantially U-shaped cross-section at approximately the center of the upper surface of a pair of opposing side portions, eight locations on one side, a total of 16 locations. Was. The width A from the inner circumference of the frame 2 on the upper surface of the side of the frame 2 of the coating layer 10 on both sides of the optical fiber introduction portion 2a and the inner circumference of the frame 2 The depth B from the inner peripheral edge of the frame 2 on the inner peripheral surface of the frame 2 when the same coating layer 10 is provided along the peripheral edge was used as a parameter.
[0045]
Then, as shown in FIG. 3, the holder 5, the aligner 6, and the optical element 7 were placed on the mounting portion 1a on the upper surface of the internal substrate 1, as shown in FIG. Is bonded with a low-temperature brazing material such as tin (Sn) -lead (Pb) solder, and the optical fiber 8 is inserted into all the optical fiber introduction portions 2a (eight locations on one side, a total of 16 locations), and Optical coupling with the device 7 was performed.
[0046]
Next, a lower body 9 having a lower surface clad with a low-temperature brazing material 9a made of an Au-Sn brazing material is brazed to the upper surface of the frame body 2 including the optical fiber introduction portion 2c, so that each optical fiber 8 Were respectively brazed to the optical fiber introduction part 2a to prepare a sample of the optical module. In these optical module samples, the core of the optical fiber 8 made of quartz glass was exposed by peeling off the protective film made of the resin of the optical fiber 8 at the portion to be brazed through the optical fiber introducing portion 2a, A 1 μm-thick Ni plating film and a 1 μm-thick Au plating film are sequentially deposited on the entire outer periphery of the core wire, and the outer peripheral surface of the optical fiber 8 is brazed to the optical fiber introduction portion 2a via this plating film. It was to so.
[0047]
With respect to each sample of the optical module manufactured in this manner, the bending and the airtightness of the optical fiber were evaluated.
[0048]
Regarding the breakage of the optical fiber, each sample of the manufactured optical module was visually checked, and the presence or absence of a defect such as a break or a crack in the optical fiber was evaluated.
[0049]
For airtightness, gross leak test is performed by immersing each sample of the produced optical module in a florinate-based highly volatile liquid, and the presence or absence of bubbles in the liquid is evaluated, and no bubbles are generated. The sample was regarded as a non-defective product, and the sample in which bubbles were generated was regarded as a defective product. Further, the sample which was good in the gross leak test was subjected to He pressurization at 50 N / cm ² for 2 hours, and then the He leak test was performed. The detected amount of He was 5 × 10 ⁻⁹ Pa · m ³ / sec or less. Was finally determined to be a non-defective product, and a sample whose detected amount exceeded 5 × 10 ⁻⁹ Pa · m ³ / sec was determined to be a defective product.
[0050]
As a result, as shown in Tables 1 and 2, the reliability of this optical module is measured from the inner circumference of the frame 2 on the upper surface of the optical fiber introduction portion 2a and the side of the frame 2 of the coating layer 10 on both sides thereof. Is substantially determined by the width A, and it is understood that when a similar coating layer is provided on the inner peripheral surface of the frame 2 along the inner peripheral edge of the frame 2, the relationship with the depth B is also affected to some extent. Was.
[0051]
Table 1 shows the results of an experiment in which the width A of the coating layer 10 was changed while the depth B of the coating layer was kept constant. When the width A of the coating layer 10 was less than 10 μm, out of 50 optical module samples, Some of them had poor airtightness, although there was no practical problem. The cause of this poor airtightness is that brazing was not performed so as to uniformly cover the outer peripheral surface of the optical fiber 8 at a sufficient level, and voids were also found in the brazing material. On the other hand, in the case where the width A of the coating layer 10 was set to 10 μm, all of the 50 layers did not exhibit poor airtightness.
[0052]
On the other hand, when the width A of the coating layer 10 exceeds 3 mm, the optical fiber 8 may be broken. The cause of this breakage is that the center point of the cross section of the optical fiber 8 at the part brazed through the optical fiber introduction part 2a and the center point of the cross section of the optical fiber 8 at the part mounted and fixed in the V groove 6a are misaligned. Was found to have occurred. That is, the reason was that the optical fiber 8 could not be brazed at a sufficient level with high accuracy at substantially the center of the optical fiber introduction section 2a. On the other hand, in the samples of the present invention in which the width A of the non-formed portion 10 was in the range of 10 μm to 3 mm, there was no occurrence of poor airtightness, and no failure such as breakage of the optical fiber.
[0053]
[Table 1]

[0054]
Next, Table 2 shows that the width A of the coating layer 10 is kept constant, and the depth B of the same coating layer provided on the inner peripheral surface of the frame 2 along the inner peripheral edge of the frame 2 is changed. When the depth B of the coating layer 10 is less than 10 μm, some of the 50 optical module samples show no significant problem in practical use, but have poor airtightness. Was seen. The cause of this poor airtightness is that brazing was not performed so as to uniformly cover the outer peripheral surface of the optical fiber 8 at a sufficient level, and voids were also found in the brazing material. On the other hand, in the samples of the present invention in which the depth B of the coating layer 10 was 10 μm or more, there was no occurrence of poor airtightness and no occurrence of defects such as breakage of the optical fiber.
[0055]
[Table 2]

[0056]
From the above results, it was confirmed that, among the samples of the present invention, it is preferable that the width A of the coating layer 10 is 10 μm to 3 mm and the depth B of the coating layer on the inner peripheral surface of the frame 2 is 10 μm or more. did it.
[0057]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes may be made without departing from the scope of the present invention. For example, as shown in a perspective view in FIG. 4, the optical fiber supporting member 3 may be bonded to the side surface 2b of the optical fiber introducing portion 2a outside the frame 2 of the optical element housing package. After the optical module is made into an optical module as shown in a perspective view in FIG. 5, the optical fiber 8 may be moved up and down and left and right in order to screw it to an external circuit board. Since the distal end of the member 3 is the starting point of the optical fiber 8, it is possible to prevent stress from directly transmitting to the brazing material around the optical fiber 8 and the optical fiber 8 in the optical fiber introduction portion 2a. In this case, as shown in FIG. 5, it is preferable that the lid 9 be provided with a flange 9b so as to be joined to the upper surface of the support member 3. For example, when the optical fiber 8 is moved upward. The flange 9b can be used as the starting point of the optical fiber 8. As a result, the reliability of supporting the optical fiber 8 in the optical module of the present invention becomes very good.
[0058]
Further, in the example of the above-described embodiment, the optical fiber introduction portion 2a is formed on two opposite sides of the frame 2, and the flange is formed on the outer peripheral portion of the base 1 on the side where the optical fiber introduction portion 2a is formed. Although the portion 1b is provided, the arrangement of the flange portion 1b is not limited to such a relationship, and the flange portion 1b may be disposed on the side where the optical fiber introduction portion 2a is not formed. You may arrange so that it may overhang.
[0059]
【The invention's effect】
According to the optical element storage package of the present invention, the base having the mounting portion on which the optical element is mounted on the upper surface, the mounting portion is attached to the upper surface of the base so as to surround the mounting portion, and the upper surface of the side portion is mounted. An optical fiber introduction section having a substantially U-shaped groove for brazing through the optical fiber, and a frame body to which a lid body is brazed on the upper surface; Since a coating layer made of a glass material or a resin material is formed on a portion along the inner periphery of the frame on the upper surface of the fiber introduction portion and the side portions on both sides thereof, the optical fiber introduction portion and the frame in the vicinity thereof are formed. It is possible to prevent excess brazing material from flowing out from the upper surface of the body to the inside, and it is possible to stably maintain the amount of brazing material necessary for hermetic sealing at the optical fiber introduction part, so that the optical fiber introduction The outer circumference of the optical fiber It can be brazed to cover the. As a result, the optical element storage package can be stably hermetically sealed, and the optical element can be normally and stably operated for a long time.
[0060]
Thereby, the coupling efficiency of the optical signal between the plurality of optical fibers and the optical element can be improved, and the optical element can be normally and stably operated for a long time.
[0061]
According to the optical element housing package of the present invention, in each of the above-described configurations, when the width of the side surface of the frame from the inner periphery of the frame on the upper surface of the frame is 10 μm to 3 mm, the optical fiber introduction section is provided. In addition, it is possible to effectively prevent excess brazing material from flowing out from the upper surface of the frame body to the inside in the vicinity thereof, and it is possible to stably maintain the amount of brazing material necessary for hermetic sealing at the optical fiber introduction part. Therefore, it is possible to braze the outer peripheral surface of the optical fiber on the optical fiber introduction portion so as to cover the outer peripheral surface substantially uniformly, it is possible to eliminate the occurrence of voids in the brazing material and to effectively prevent the optical fiber from being broken. be able to. Therefore, the hermetic sealing at the optical fiber introduction portion can be made favorable, and the optical element can be normally and stably operated for a long time.
[0062]
Further, according to the optical module of the present invention, the optical element housing package of the present invention having the above-described configurations, the optical element mounted on the mounting section, and the light brazed through the optical fiber introduction section are provided. Since the fiber and the lid which is brazed to the upper surface of the frame body and hermetically seal the optical element and the optical fiber introduction portion are provided, the optical coupling between the plurality of optical fibers and the optical element is performed as in the related art. After that, two steps of a step of YAG welding the holder to the tip end surface of the pipe and a step of joining the lid to the upper surface of the frame become unnecessary, and the heat history at that time causes a stress sufficient to distort the optical fiber. Does not occur, and the optical coupling between the optical element and the optical fiber does not deteriorate, so that the operability of the optical element can be improved and the optical module capable of optically transmitting a large amount of information. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of an optical element housing package of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged perspective view of a portion around an optical fiber introduction portion of the optical element housing package shown in FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing an example of an embodiment of the optical device of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view showing another example of the embodiment of the optical element housing package of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view showing another example of the embodiment of the optical module of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing an example of a conventional optical element storage package.
FIG. 7 is a perspective view showing an example of a conventional optical module.
FIG. 8 is a perspective view showing an example of a conventional optical element storage package.
FIG. 9 is a perspective view showing an example of a conventional optical module.
[Explanation of symbols]
1: base 1a: mounting portion 1b: flange portion 2: frame 2a: optical fiber introduction portion 7: optical element 8: optical fiber 9, lid 10: coating layer

Claims

A base having a mounting portion on which an optical element is mounted on an upper surface, and a cross-sectional shape attached to the upper surface of the base so as to surround the mounting portion and brazed through an optical fiber to an upper surface of a side portion; Has an optical fiber introduction part consisting of a substantially U-shaped groove, and a frame body to which a lid is brazed on the upper surface, the frame body is the optical fiber introduction part and the frame on both sides thereof. An optical element storage package, wherein a coating layer made of a glass material or a resin material is formed on a portion of an upper surface of a side portion along an inner periphery of the frame.

2. The optical element storage package according to claim 1, wherein the coating layer has a width of 10 μm to 3 mm from the inner periphery of the frame on the upper surface of the side portion of the frame. 3.

The optical element storage package according to claim 1 or 2, an optical element mounted on the mounting section, an optical fiber that is passed through the optical fiber introduction section and brazed, and the frame body. An optical module comprising: a lid that is brazed to an upper surface and hermetically seals the optical element and the optical fiber introduction unit.