JP2007096093A - 光モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】気密性が高く、かつ、製造工程を簡略化することのできる光モジュールを提供する。
【解決手段】筐体52に固定された光素子を含み、光素子と結合する光を透過する蓋53と筐体52とにより光素子を封止した光モジュールにおいて、筐体52には、蓋53と接する周縁上部に金属薄膜62が形成され、蓋53には、筐体52と接する外周部および側面に金属薄膜63が形成されている。蓋53の外形寸法は、筐体52の周縁の外形寸法よりも小さい。
【選択図】図3
【解決手段】筐体52に固定された光素子を含み、光素子と結合する光を透過する蓋53と筐体52とにより光素子を封止した光モジュールにおいて、筐体52には、蓋53と接する周縁上部に金属薄膜62が形成され、蓋53には、筐体52と接する外周部および側面に金属薄膜63が形成されている。蓋53の外形寸法は、筐体52の周縁の外形寸法よりも小さい。
【選択図】図3
Description
本発明は、複数の光素子を封止した光モジュールに関する。
近年、光ファイバ伝送の普及に伴い、多数の光機能素子を高密度に集積する技術が求められている。その中にあって、波長分割多重伝送技術を適用した光送受信器においては、複数の発光素子または受光素子(以下、光素子という)を内蔵する光モジュールが用いられている。
図1に、従来の光モジュールの構成を示す。光モジュール11は、一例として、発光面または受光面(以下、受発光面という)14を有する4つの発光素子または受光素子(以下、光素子という)15を備えている。光モジュール11は、箱型の筐体12とサファイアガラスからなる蓋13とにより封止された光素子15を有する(例えば、非特許文献1参照)。光素子15は、ボンディングワイヤ16により、筐体12の底面の金属配線17に接続されている。金属配線17は、筐体12を貫通して、筐体12の裏面および側面にまで延長されている。
筐体12が蓋13と接する周縁上部18と、蓋13が筐体12と接する外周部19とに、金属薄膜が蒸着またはメッキされている。筐体12と蓋13とを接合するための接合剤は、金属半田が用いられている。
A. Kaneko, et al, "Ultra small and low power consumption 8ch variable optical attenuator multiplexer (V-AWG) using multi-chip PLC integration technology", Proc. OFC’2005, OTuD3
図2に、筐体と蓋との接合部の詳細を示す。筐体12の周縁の外形寸法と、蓋13の外形寸法とは等しく、筐体12に形成されている金属薄膜22と蓋13に形成されている金属薄膜23とが対向し、金属半田21により接合されている。金属半田21は、筐体12と蓋13との間の間隙にしか形成されないために、光モジュールの側方からの衝撃、例えば、図2の左方からの衝撃に対する強度が弱い。これは、接合面が破壊されたり、金属薄膜が剥離する可能性があるためである。
また、半田溶融時においては、筐体12と蓋13と横方向の相対位置がずれやすく、位置合わせが困難であるという問題もあった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、気密性が高く、長期的な信頼性が高く、かつ、製造工程を簡略化することのできる光モジュールを提供することにある。
本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、筐体に固定された光素子を含み、該光素子と結合する光を透過する蓋と前記筐体とにより前記光素子を封止した光モジュールにおいて、前記筐体は、前記蓋と接する周縁上部に金属薄膜が形成され、前記蓋は、前記筐体と接する外周部および側面に金属薄膜が形成され、前記蓋の外形寸法は、前記筐体の周縁の外形寸法よりも小さいことを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、筐体に固定された光素子を含み、該光素子と結合する光を透過する蓋と前記筐体とにより前記光素子を封止した光モジュールにおいて、前記筐体は、前記蓋と接する周縁上部および側面に金属薄膜が形成され、前記蓋は、前記筐体と接する外周部に金属薄膜が形成され、前記蓋の外形寸法は、前記筐体の周縁の外形寸法よりも大きいことを特徴とする。
以上説明したように、本発明によれば、筐体と蓋の外形寸法が異なるので、金属薄膜上に金属半田がフィレットを形成するので、光モジュールの気密性が高くなり、長期的な信頼性が高くなるとともに、位置合わせが容易となり、製造工程を簡略化することが可能となる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
図3に、本発明の第1の実施形態にかかる光モジュールの筐体と蓋との接合部を示し、図4に、光モジュールの上面図を示す。光モジュール51は、箱型の筐体52とサファイアガラスからなる蓋53とにより封止された光素子55を有する。筐体52の材質として、例えば、アルミナ系セラミックスが使用される。筐体52が蓋53と接する周縁上部には、金属薄膜62が蒸着またはメッキされている。蓋53が筐体52と接する外周部にも、金属薄膜63が蒸着またはメッキされている。さらに、金属薄膜63は、蓋53の側面にも蒸着またはメッキされている。筐体52と蓋53とを接合するための接合剤は、金属半田61が用いられている。光素子55は、筐体52と蓋53とにより高い気密性で気密封止され、外部環境から保護されるので、光素子55の信頼性を向上することができる。
筐体52の周縁の外形寸法は、6000μm×2000μmである。第1の実施形態においては、蓋53の外形寸法は、筐体52の周縁の外形寸法と比較して、縦横それぞれ200μm小さい。従って、蓋53の外縁は、筐体52の外縁から100μm内側にある。筐体52の周縁の厚さは600μmであるから、蓋53の外周部と対向する部分の寸法は、500μmとなる。このような形状とすることにより、金属半田61は、筐体52に形成されている金属薄膜62の外縁から、蓋13の側面に形成されている金属薄膜63に向って、フィレットを形成する。
金属半田61のフィレットは、蓋53の四辺に形成されるので、光モジュールの側方からの衝撃に対しても、十分な強度を有する。また、四辺に形成されるフィレットにより、リフロー時に蓋53の側方にかかる応力が均等になるので、セルフアライメント効果により、筐体52と蓋53と横方向の相対位置がずれにくくなる。これにより、筐体52と蓋53との位置合わせが容易になる。また、蓋53の周囲にフィレットが形成されることにより、筐体52と蓋53とによる四辺の封止状態を目視で確認することができ、気密性試験工程を簡略化することができる。
なお、金属半田61のフィレットの傾きをおよそ45度とすると、金属半田61の厚さは、およそ50μm程度であるので、蓋53の外縁は、筐体52の外縁から50μm以上内側にあればよい。蓋53の側面に金属半田61が付着するためには、100μm以上内側にあればなお好ましい。また、蓋53の厚さが200μm程度ならば、蓋53の外縁は、筐体52の外縁から200μm以上内側にする必要はない。
筐体の材質は、アルミナ系セラミックスに限らず、例えば、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミ、ジルコニア等の他のセラミックスを用いてもよい。また、石英、サファイア等のガラスを用いてもよい。また、接合剤は、金錫や金ゲルマニウム、錫鉛といった金属半田に限らず、例えば、低融点ガラスやロウ剤などを用いることができる。蓋の材質は、上述したサファイアに限らず、例えば、石英ガラス、ホウ酸塩ガラスなどを用いることができる。
図5に、本発明の第2の実施形態にかかる光モジュールの筐体と蓋との接合部を示す。第1の実施形態にかかる光モジュールとの相違は、蓋53に蒸着またはメッキされている金属薄膜64にある。金属薄膜64は、筐体52と接する外周部のみならず、蓋53の側面および筐体52の周縁からさらに内側にも蒸着またはメッキされている。筐体52および蓋53の外形寸法は第1の実施形態と同じであり、このような形状とすることにより、金属半田61は、筐体52に形成されている金属薄膜62の外縁から、蓋13の側面に形成されている金属薄膜63に向って、フィレットを形成する。さらに、筐体52に形成されている金属薄膜62の内縁から、金属薄膜64の内側に向ってフィレットが形成されるので、接合強度ならびに気密性を高めることができる。
図6に、本発明の第3の実施形態にかかる光モジュールの筐体と蓋との接合部を示す。光モジュールは、箱型の筐体72と蓋73とにより光素子を封止する。筐体72が蓋73と接する周縁上部には、金属薄膜82が蒸着またはメッキされている。さらに、金属薄膜82は、筐体52の側面にも蒸着またはメッキされている。蓋73が筐体72と接する外周部にも、金属薄膜83が蒸着またはメッキされている。筐体72と蓋73とを接合するための接合剤は、金属半田81が用いられている。
筐体72の周縁の外形寸法は、6000μm×2000μmである。第2の実施形態においては、蓋73の外形寸法は、筐体72の周縁の外形寸法と比較して、縦横それぞれ200μm大きい。従って、蓋73の外縁は、筐体72の外縁から100μm外側にある。筐体72の周縁の厚さは600μmであるから、蓋73の外周部と対向する部分の寸法は、600μmとなる。このような形状とすることにより、金属半田81は、蓋73に形成されている金属薄膜83の外縁から、筐体72の側面に形成されている金属薄膜82に向って、フィレットを形成する。
金属半田81のフィレットは、蓋73の四辺に形成されるので、光モジュールの側方からの衝撃に対しても、十分な強度を有する。また、四辺に形成されるフィレットにより、リフロー時に蓋73の側方にかかる応力が均等になるので、セルフアライメント効果により、筐体72と蓋73と横方向の相対位置がずれにくくなる。これにより、筐体72と蓋73との位置あわせが容易になる。また、蓋73の周囲にフィレットが形成されることにより、筐体72と蓋73とによる四辺の封止状態を目視で確認することができ、気密性試験工程を簡略化することができる。
なお、金属半田81のフィレットの傾きをおよそ45度とすると、金属半田81の厚さは、およそ50μm程度であるので、蓋73の外縁は、筐体72の外縁から50μm以上外側にあればよい。筐体72の側面に金属半田81が付着するためには、100μm以上内側にあればなお好ましい。また、蓋73の厚さが200μm程度ならば、蓋73の外縁は、筐体72の外縁から200μm以上外側にする必要はない。
図7に、本発明の第4の実施形態にかかる光モジュールの筐体と蓋との接合部を示す。第3の実施形態にかかる光モジュールとの相違は、蓋73に蒸着またはメッキされている金属薄膜84にある。金属薄膜84は、筐体72と接する外周部のみならず、筐体72の周縁からさらに内側にも蒸着またはメッキされている。筐体72および蓋73の外形寸法は第3の実施形態と同じであり、このような形状とすることにより、金属半田81は、蓋73に形成されている金属薄膜83の外縁から、筐体72の側面に形成されている金属薄膜82に向って、フィレットを形成する。さらに、筐体72に形成されている金属薄膜82の内縁から、金属薄膜84の内側に向ってフィレットが形成されるので、接合強度ならびに気密性を高めることができる。
11,51 光モジュール
12,52,72 筐体
13,53,73 蓋
14,54 受発光面
15,55 光素子
16 ボンディングワイヤ
17 金属配線
18 周縁上部
19 外周部
21,61,81 金属半田
22,23,62,63,64,82,83,84 金属薄膜
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Claims (2)
- 筐体に固定された光素子を含み、該光素子と結合する光を透過する蓋と前記筐体とにより前記光素子を封止した光モジュールにおいて、
前記筐体は、前記蓋と接する周縁上部に金属薄膜が形成され、
前記蓋は、前記筐体と接する外周部および側面に金属薄膜が形成され、前記蓋の外形寸法は、前記筐体の周縁の外形寸法よりも小さいことを特徴とする光モジュール。 - 筐体に固定された光素子を含み、該光素子と結合する光を透過する蓋と前記筐体とにより前記光素子を封止した光モジュールにおいて、
前記筐体は、前記蓋と接する周縁上部および側面に金属薄膜が形成され、
前記蓋は、前記筐体と接する外周部に金属薄膜が形成され、前記蓋の外形寸法は、前記筐体の周縁の外形寸法よりも大きいことを特徴とする光モジュール。
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