JP2005164909A

JP2005164909A - 光ファイバーモジュール

Info

Publication number: JP2005164909A
Application number: JP2003402899A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Miura; 剛三浦
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】光素子とスリーブ内径中心の高精度位置出しが困難。
【解決手段】発光素子または受光素子よりなる光素子３を、外部実装基板１０に電気的接続する電極端子２（スルーホール端子）を有するベース基板１上に実装し、光素子３の上面を透光性樹脂４で封止し、半球状レンズ５を備えた光学デバイス６と、外部実装基板１０に固着するスリーブ固着用端子８を有するスリーブ７と、スリーブ７内に光学デバイス６を収納・固着する光ファイバーモジュールで、光学デバイス６にスリーブ７を固着するのに、光学デバイス６の光素子３の中心と、スリーブ７の内径中心とを位置出し調整しながら接着剤９で固着する。ベース基板１に形成した電極端子２とスリーブ７に形成された固着用端子８との間の隙間ｄ＝100μｍ以内であれば、半田実装に支障がなく、高特性の製品が実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、送受信光ファイバーモジュールに関し、特にＳＭＤタイプ高精度光ファイバーモジュールに関するものである。

近年、光ファイバーモジュールの構造は、光ファイバーをハウジングした光ファイバーケーブルと、その先端に着脱可能に取り付けられ、発光素子として、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザー（ＬＤ）と、その素子を制御するためのドライブＩＣがベース基板上に実装され、発光素子の上面を透光性樹脂で封止し、外部実装基板に電気的接続する電極端子を有する発光側光学デバイスと、または、受光素子として、フォトダイオード（ＰＤｉ）と、ＩＣが一体化になっていて光信号を電気信号に変換する機能を有するＯＥＩＣがベース基板上に実装され、受光素子の上面を透光性樹脂で封止し、外部実装基板に電気的接続する電極端子を有する受光側光学デバイスと、前記発光側光学デバイスまたは、受光側光学デバイスを、それぞれ、スリーブ内に収納して、送信または受信光ファイバーモジュールを構成する。前記光ファイバーモジュールに光ファイバーケーブルを接続して、光信号の授受を行い光通信を可能にするものである。

しかし、従来知られている光ファイバーモジュールの例として、発光素子または受光素子よりなる光素子を、外部実装基板に電気的接続する電極端子を有するベース基板上に実装し、前記光素子の上面を透光性樹脂で封止し、集光レンズ部を備えた光学デバイスと、外部実装基板に固着するスリーブ固着用端子を有するスリーブと、該スリーブ内に前記光学デバイスを収納・固着するＳＭＤタイプ光ファイバーモジュールの構造のものがある。（例えば、特許文献１参照）
特開２００３−４９８７号公報（第３〜４頁、図１、２）上記した特許文献１に開示されている光ファイバーモジュールは、図３に示すように、プラスチックモジュール２０（スリーブ）の収納部に発光モジュール２１（光学デバイス）が内臓されている。発光モジュール２１は、ベース基板２２に電極端子２３（スルーホール電極）を形成し、上面に発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）２４またはレーザー（ＬＤ）と、これを制御するドライブＩＣを実装し、ワイヤボンディングされている。前記スルーホール電極２３を図示しない、外部実装基板に半田などで電気的に接続する。前記ＬＥＤ２４の上面を透光性材料２５で封止し、前記ＬＥＤ２４の正面側に半球状レンズ２６を一体的に成形する。

図４に示すように、前記スリーブ２０と光学デバイス２１の位置合わせは、スリーブ２０の収納部内壁に半円形状の突起部２０ａが形成され、前記ベース基板２２の外壁側面に半円形状の切欠部２２ａを形成する。

上記構成により、図４に示すように、矢印Ｄ方向に、前記光学デバイス２１を前記スリーブ２０の収納部に挿入する。前記スリーブ２０の突起部２０ａが拡がり、ベース基板２２の切欠部２２ａに接合して位置決めされる。以上、発光側の光ファイバーモジュールについて説明したが、受光側の光ファイバーモジュールについても同様である。

解決しようとする問題点は、光学デバイスとスリーブの固着方法は、光学デバイスのベース基板の外形とスリーブの係合内径との嵌め合いである。光学デバイスのダイボンドやダイシングのズレが大きく、光学デバイスおよびスリーブの加工精度により、光素子（発光素子、受光素子）の中心、レンズ中心およびスリーブ内径中心（光ファイバー中心）の位置精度を正確に出すことが困難である。高速通信で要求される許容範囲は±50μｍ以下であり、従来の光ファイバーモジュールの構造では、この要求を満足させることが困難である。高特性の製品の実現ができない。など大きな問題があった。

上記課題を解決するために、本発明における光ファイバーモジュールは、発光素子または受光素子よりなる光素子を、外部実装基板に電気的接続する電極端子を有するベース基板上に実装し、前記光素子の上面を透光性樹脂で封止し、集光レンズ部を備えた光学デバイスと、外部実装基板に固着するスリーブ固着用端子を有するスリーブと、該スリーブ内に前記光学デバイスを収納・固着する光ファイバーモジュールにおいて、前記光学デバイスに前記スリーブを固着するのに、前記光学デバイスの光素子の中心と、前記スリーブ内径中心とを位置出し調整しながら接着剤で固着したことを特徴とするものである。

また、前記集光レンズ部は、光素子の上面を透光性樹脂で封止する際に、封止樹脂と一体的に成形した半球状レンズであり、前記光素子の中心と、前記半球状レンズの中心が一致する如く形成したことを特徴とするものである。

また、前記集光レンズ部は、前記スリーブ内に装着した集光レンズであり、光素子中心と前記スリーブ内径中心と、前記集光レンズの中心が一致する如く配設したことを特徴とするものである。

また、前記ベース基板と前記スリーブとを固着する接着剤は、耐熱性を有し、リフローによる表面実装を可能にしたことを特徴とするものである。

また、前記接着剤は、耐熱エポキシ、ＵＶ、銀ロウのいずれか一つであることを特徴とするものである。

また、前記ベース基板は、ガラエポ、ＢＴレジン、またはアルミナ、前記スリーブは、ポリフェニレンサルファイド（以下「ＰＰＳ」という。）、ポリブチレンテレフタレート（以下「ＰＢＴ」という。）、金属のいずれか一つであることを特徴とするものである。

本発明の光ファイバーモジュールは、前記光学デバイスに前記スリーブを固着するのに、前記光学デバイスの光素子の中心と、前記スリーブ内径中心とを一致させるように位置出し調整しながら、接着剤で固着する。そのため、光素子（発光素子、受光素子）の中心、レンズ中心およびスリーブ内径中心（光ファイバー中心）の位置精度を正確に出すことができる。従って、上記位置出し調整が行え、高速通信で要求される許容範囲は±50μｍ以下の要求を満足させることができる。
以上述べたように、容易にＳＭＤタイプ高精度光ファイバーモジュールの製品を提供することが可能である。

図１は、本発明の第１の実施例に係わり、図１（ａ）は、位置出し調整隙間がスリーブ側にある場合の光ファイバーモジュールの断面図である。図１（ｂ）は、位置出し調整隙間がベース基板側にある場合の光ファイバーモジュールの断面図である。図１（ａ）において、１はガラスエポキシ樹脂などよりなる絶縁性を有するベース基板で、その側面には、外部実装基板１０に電気的接続する電極端子２（スルーホール電極）が形成され、上面に図示しない所定の導電パターンが形成されている。該ベース基板１の上面側の所定位置に、光素子３（発光素子、または受光素子）が実装され、前記光素子３を保護するのに光素子３の上面を透光性樹脂４で封止する。前記透光性樹脂４の表面には、光素子３の中心に一致するように半球状レンズ５が一体的に成形されて、ＳＭＤタイプの光学デバイス６を構成する。

前記光学デバイス６を収納・固着するスリーブ７は、ＰＰＳ、ＰＢＴ材などよりなり、外形側面に外部実装基板に固着するスリーブ固着用端子８を有し、前記光学デバイス６に前記スリーブ７を固着するのに、前記光学デバイス６の光素子３の中心と、前記スリーブ７の内径中心とを一致させるように位置出し調整し、光学特性を確認しながら最適な位置にＵＶ接着剤９などにより固着する。

前記光学デバイス６とスリーブ７とを固着した際に、前記外部実装基板１０に半田１１で半田付けする光学デバイス６の電極端子２と、前記スリーブ７の固着用端子８との間に生じる隙間ｄが１００μｍ以内であれば半田実装が可能である。光素子３（発光素子、受光素子）の中心、半球状レンズ５中心およびスリーブ７内径中心（光ファイバー１２中心）の位置精度が、高速通信で要求される許容範囲の±50μｍ以下であるので、上記した構成により、高精度の光ファイバーモジュールが実現できる。

上述した光ファイバーモジュールを外部実装基板１０に固着するのに、ベース基板１の電極端子２（スルーホール電極）と、スリーブ７の固着用端子８を半田１１で固着する。

前記ベース基板１にスリーブ７を固着するのに使用する接着剤９は、光ファイバーモジュールを外部実装基板１０に固着する半田１１に耐えることができる、耐熱性のある接着剤（例えば、ＵＶ接着剤）であることが必要である。

また、前記スリーブ７は勿論耐熱性があり、プラスチックを用い、リフロー対応を実現する。

図１（ｂ）において、位置出し調整隙間ｄがベース基板１側にある場合、前記光学デバイス６とスリーブ７とを固着した際に、ベース基板１とスリーブ７の固着用端子８との間に生じる隙間ｄが１００μｍ以内であれば半田実装が可能である。光素子３（発光素子、受光素子）の中心、半球状レンズ５中心およびスリーブ７内径中心（光ファイバー１２中心）の位置精度が、高速通信で要求される許容範囲の±50μｍ以下であるので、上記した構成により、高精度の光ファイバーモジュールが実現できる。

図２は、本発明の第２の実施例に係わり、図２は、光ファイバーモジュールの断面図である。図２において、上述した第１の実施例と異なるところは、透光性樹脂４の表面に半球状レンズ５を形成する代わりに、前記スリーブ７Ａの内径に集光レンズ５Ａを装着するものである。その際、スリーブ７Ａの内径中心と、集光レンズ５Ａの中心が一致する如く装着する。ベース基板１はアルミナ基板にすると放熱性が良い。また、スリーブ７Ａは、Ａｌ、Ｃｕ、Ｂｓなどの金属を使用することにより、放熱性をさらに向上させることが可能である。

前記光学デバイス６Ａに集光レンズ５Ａが装着されたスリーブ７Ａを接着剤９（例えば、銀ロウ）を使って固着する時に、光素子３（発光素子、または受光素子）の中心とスリーブ７Ａの中心を合わせながら行う。その他の構成は、上述した第１の実施例と同様であり、上記した中心合わせの際に生じるベース基板１の電極端子２とスリーブ７Ａの固定端子８との隙間ｄ＝100μｍ以内であれば、外部実装基板１０と半田実装が可能である。従って、高速通信で要求される位置精度の許容範囲の±50μｍ以下を満足することができた、高精度の光ファイバーモジュールが実現できる。

以上、第１および第２の実施例で述べた本発明の光ファイバーモジュールは、光素子と光ファイバーの中心を高精度に位置出し調整・固着することができ、高特性の製品の実現が可能である。

本発明の第１の実施例に係わる光ファイバーモジュールを外部実装基板に半田付けされた状態を示す断面図である。本発明の第２の実施例に係わる光ファイバーモジュールを外部実装基板に半田付けされた状態を示す断面図である。従来技術の光ファイバーモジュールの断面図である。図３のＡ方向からの説明図である。

符号の説明

１ベース基板
２電極端子（スルーホール電極）
３光素子（発光素子、受光素子）
４透光性樹脂
５半球状レンズ
５Ａ集光レンズ
６、６Ａ光学デバイス
７、７Ａスリーブ
８固着用端子
９接着剤
１０外部実装基板
１１半田
１２光ファイバー
ｄ隙間

Claims

発光素子または受光素子よりなる光素子を、外部実装基板に電気的接続する電極端子を有するベース基板上に実装し、前記光素子の上面を透光性樹脂で封止し、集光レンズ部を備えた光学デバイスと、外部実装基板に固着するスリーブ固着用端子を有するスリーブと、該スリーブ内に前記光学デバイスを収納・固着する光ファイバーモジュールにおいて、前記光学デバイスに前記スリーブを固着するのに、前記光学デバイスの光素子の中心と、前記スリーブ内径中心とを位置出し調整しながら接着剤で固着したことを特徴とする光ファイバーモジュール。
前記集光レンズ部は、光素子の上面を透光性樹脂で封止する際に、封止樹脂と一体的に成形した半球状レンズであり、前記光素子の中心と、前記半球状レンズの中心が一致する如く形成したことを特徴とする請求項１記載の光ファイバーモジュール。
前記集光レンズ部は、前記スリーブ内に装着した集光レンズであり、光素子中心と前記スリーブ内径中心と、前記集光レンズの中心が一致する如く配設したことを特徴とする請求項１記載の光ファイバーモジュール。
前記ベース基板と前記スリーブとを固着する接着剤は、耐熱性を有し、リフローによる表面実装を可能にしたことを特徴とする請求項１記載の光ファイバーモジュール。
前記接着剤は、耐熱エポキシ、ＵＶ、銀ロウのいずれか一つであることを特徴とする請求項４記載の光ファイバーモジュール。
前記ベース基板は、ガラエポ、ＢＴレジン、またはアルミナ、前記スリーブは、ＰＰＳ、ＰＢＴ，ポリアミド、金属のいずれか一つであることを特徴とする請求項１記載の光ファイバーモジュール。