JP2007127925A - 光モジュール及び光モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングと光半導体素子を備えたステムとを、十分な接着強度で組み立てた光モジュールを提供する。
【解決手段】光半導体素子（１４）により光信号および電気信号の一方から他方への変換を行う光モジュール（１）は、光半導体素子（１４）を支持するステム（２６）と、ステム（２６）に接合されると共に光半導体素子（１４）を封止するキャップ部材（１６）と、光半導体素子（１４）と対向するようにレンズ（１０）を保持するハウジング（１２）とを備え、キャップ部材（１６）とステム（２６）との間に段差部が形成されて、その段差部を覆うように、接着剤（５０）が塗布される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光信号を受信または送信可能な光モジュール及び光モジュールの製造方法に関する。

光モジュールの技術として、特許文献１によって開示されたものが知られている。この公報は、光ファイバを介して入力する光信号を電気信号に変換可能な受光モジュールを開示している。同公報に記載された受光モジュールは、集光用レンズと、フォトダイオード等の光半導体素子（光電変換素子）を有し、これらの構成部品は、円筒状のパッケージ内に収容されている。この場合、パッケージの一端には、光ファイバに取り付けられたフェルールが接続（挿入）される。また、パッケージの他端からは、電気信号を授受するためのリードピンが延出されている。このような光モジュールは、一般に、同軸型光モジュールと称される。

同軸型の光モジュールは、トランジスタを始めとするディスクリート半導体用のパッケージが利用される。このようなパッケージは、金属製ステム（基台）、金属製キャップ部材、および、樹脂製のハウジングを含む。上述の光電変換素子は、金属製ステム上に搭載され、複数のリードピンに電気的に接続される。これらリードピンは、ステムから外方に延出される。また、光電変換素子は、金属製ステムに接合されたキャップ部材により被われている（封止されている）。また、キャップ部材は、光電変換素子と対向するようにガラス又はレンズを保持する。そして、ステムは、樹脂等により形成されたハウジングと接着剤を使って接合される。ハウジングは、上述のフェルールを挿入するための孔部を有する。スリーブの孔部にフェルールが挿入されると、フェルール側の光ファイバと、キャップ部材内の光電変換素子とが、レンズを介して光結合可能となる。
特開２００２−０９０５８７号公報

通常、ハウジングは、かつては金属製のハウジングが多用されていたが、最近はレンズをインサートモールドで内蔵したり複数の爪状突起で抱持したりすることが可能なことなど、製作性が優れ且つコストを低減できるといった観点から樹脂製ハウジングが用いられることも多い。一方で、光半導体素子等は金属製の封止部材（キャップ部材）で封止され、さらに光半導体素子等を支持するためステムも金属製が用いられる。金属製ステムと樹脂製のハウジングとを接合する際に使用される接着剤は、紫外線硬化性、又は熱硬化性樹脂からなる接着剤である。これらの接着剤は、樹脂製のハウジングとは、熱膨張係数が近似しており、温度変化により接着剤とハウジングとが剥離してしまうことは少ないが、金属製ステムとは熱膨張係数が大きく異なり、温度変化により接着剤と金属製ステム又は封止部材とが剥離してしまうため、ハウジングとステム部との接合強度が劣化してしまっている。同軸型の光モジュールの金属製ステムには複数のリードピンが設けられ、これらリードピンが回路基板などにハンダ付け接合される際には、リードピンから金属製ステム、更に接着剤、ハウジングに熱が伝達し、金属製ステムと接着剤、ハウジングとの熱膨張係数の差により金属製ステムと接着剤とが剥離し、接着剤と金属製ステムとの接合強度が劣化してしまっている。特に、鉛フリーのハンダ付け接合では、ハンダ付け温度が約３８０°Ｃに至るものもあり、常温との温度差が大きいため接合強度の劣化が著しい。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ハウジングと金属製ステムとを十分な接着強度で組み立てた光モジュール及び当該光モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

第１発明の光モジュールは、光半導体素子を支持するステム部と、ステム部に接合されると共に、この光半導体素子を被うキャップ部材と、光半導体素子と対向するように光部品を保持するハウジングとを備えている。そして、光モジュールは、キャップ部材とステム部との間に段差部が形成されており、この段差部を覆うように、接着剤が塗布されている。よって、キャップ部材とステム部との間の段差部に、接着剤が流れ込みことにより、急な温度変化に対しても接合強度を維持することができる。

第２発明の光モジュールは、光半導体素子を支持するステム部と、ステム部に接合されると共に、この光半導体素子を被うキャップ部材と、光半導体素子と対向するように光部品を保持するハウジングとを備えている。そして、光モジュールは、キャップ部材自体及びステム部自体の少なくとも一方に段差部が形成されており、この段差部を覆うように、接着剤が塗布されている。よって、キャップ部材自体又はステム部自体の段差部に接着剤が流れ込みことにより、急な温度変化に対しても接合強度を維持することができる。

第３発明の光モジュールの製造方法は、キャップ部材とハウジングとの間に、紫外線硬化接着剤を塗布する工程と、ハウジングに沿って配置された接着剤の流れ防止用冶具を配置するとともに、前記流れ防止用冶具の先端を、ハウジングの端部とステム部の端部との間に配置する工程と、ハウジングとステム部との間に熱硬化接着剤を塗布する工程と、所定時間放置後に流れ防止用冶具を取り外す工程と備える。
この製造方法によれば、ハウジング又はステム部からはみ出すことが無いように熱硬化接着剤を塗布することができる。

第４発明の光モジュールは、光半導体素子を支持するステム部と、ステム部に接合され、前記光半導体素子に電気信号を入出力するための複数のリードピンと、前記ステム部に接合されると共に、光半導体素子を被うキャップ部材と、前記光半導体素子と対向するように光部品を保持するハウジングとを備え、前記複数のリードピンは絶縁材料を介して前記ステム部に接合されており、前記絶縁材料の熱伝導率がステム部の熱伝導率より小さいことを特徴とする。
例えば、リードピンは、熱伝導率の低い低融点ガラス（絶縁材料）を介してステンレス製のステム部に接合される。低融点ガラスの熱伝導率λ（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ・°Ｃ）は、０．０２〜０．０２５に対してステンレス製のステム部の熱伝導率λは、０．２前後である。このためリードピンが低融点ガラスで固定されていると、一本のリードピンがステム部の下面に電気溶接されている場合と比較して、ハンダ付けなどの際に短時間にリードピンからステム部に伝導する熱量が小さくなり、光モジュール１の温度上昇を抑え、熱によってステム部又はキャップ部材と接着剤とが剥離することを抑えることができる。
また、本構成を採用することにより、通常のハンダ付けより高温に至る鉛フリーのハンダ付け接合にも対応することができ、環境問題に対応することができる。

本発明による光モジュールの高温高湿試験又は温度サイクル試験を行い、接着強度を確認すると、接着剤とステム部又はキャップ部材における接着強度の低下を防止することができた。実際の光モジュールの使用環境においても、光モジュールの耐久性及び信頼性の向上を図ることができる。

図１に本発明の第１実施形態の光モジュールを示す。光モジュール１は、光電変換素子である光半導体素子１４（例えば面発光レーザ等の半導体発光素子あるいはフォトダイオード等の半導体受光素子）と光部品（例えばレンズ１０や光ファイバフェルール（不図示）など）とを調芯保持したデバイスである。光通信分野において使用されている光モジュールとしては、例えば、光半導体素子１４と、レンズ１０と、この光半導体素子１４やレンズ１０を保持すると共に接続相手の光プラグのフェルール（不図示）を嵌合保持するハウジング１２から構成され、光プラグ接続時に光半導体素子とフェルールの光ファイバとがレンズを介して光学的に結合する構造がある。

ハウジング１２は、全体がほぼ筒形状を呈する一体成型品であり、一方の端部が光半導体素子１４の取り付け部となり、他方の端部が接続相手の光プラグのフェルールが丁度嵌入するボア（空洞部）１８を有する部分である。ハウジング１２の内部中央にはレンズ１０を固定する部分である。レンズ１０を固定する部分は、中心軸の周囲に、先端部が光半導体素子１４の方に向かって突出し且つ内周側に出た爪状突起になっている。ここでは爪状突起は周方向で均等に３分割されるように形成してある。レンズ１０からボア１８にかけて、光軸を形成しており、それが光ビームの通路となる。ここでハウジング１２としては、黒色又は灰色の不透明液晶ポリマーを用いている。なお、近年、レンズ１０を一体成型したハウジングが用いられるようになってきた。

ステム部２６は、全体がほぼ円柱状を呈したステンレス又は真ちゅう等の金属からできたおり、光半導体素子１４が、ステム部２６の一方の表面に取り付けられる。光半導体素子１４を保護するために、光半導体素子１４は封止部材であるキャップ部材１６で封止される（被われる）。キャップ部材１６は、ステンレス又は真ちゅう等でできており、スポット溶接などの方法でステム部２６に固定され、光半導体素子１４の気密を確保するため封止する。キャップ部材１６は、フランジ付きの円筒形状で中央部には開口１７が形成されており、その開口１７を覆うようにガラス板１１が取り付けられている。光半導体素子１４とフェルールの光ファイバとの光軸を確保するためである。

ステム部２６の他方には光半導体素子１４に電気信号を入出力するためのリードピン２４が複数本設けられている（後述する図９では３本のリードピン２４が描かれている）。すべてのリードピン２４は、ステム部２６と電気的に絶縁性を保ち且つ封止を確保するために、熱伝導率の低い低融点ガラス２８で固定される。通常、複数本のリードピン２４のうち、一本のリードピンはコモン電極としてカソード電極に用いられている。このカソード電極はステム部２６の下面に電気溶接されている。他の複数のリードピンはステム部２６と電気的に絶縁されておりアノード電極に用いられている。

しかしながら、本発明では、すべてのリードピン２４が熱伝導率の低い低融点ガラス２８で固定される。低融点ガラス２８の熱伝導率λ（ｃａｌ／ｓ・ｃｍ・°Ｃ）は、０．０２〜０．０２５に対してステム部２６のステンレスの熱伝導率λは、０．２前後である。このためすべてのリードピン２４が熱伝導率の低い低融点ガラス２８で固定されていると、一本のリードピンがステム部２６の下面に電気溶接されている場合と比較して、ハンダ付けなどの際に短時間にリードピン２４からステム部に伝導する熱量が小さくなり、光モジュール１の温度上昇を抑え、熱によるステム部２６又はキャップ部材１６と接着剤５０とが剥離することを抑えることができる。

キャップ部材１６が接合された金属製のステム部２６は、紫外線硬化接着剤が塗布された樹脂製のハウジング１２に挿入される。図１に示す座標に従って説明すると、樹脂製のハウジング１２と金属製のステム部２６とは、実際に光半導体素子１４を発光させて信号強度を確認しながら、ＸＹ平面で光軸の位置合わせ、いわゆる調芯が行われ、焦点位置を合わせるためＺ方向に互いに移動させられる。その後、調芯と焦点位置合わせが終了した
樹脂製のハウジング１２と金属製のステム部２６とは、紫外線が照射されて紫外線硬化性樹脂により仮固定され、更に熱硬化性樹脂を用いた接着剤５０で接着固定が行われる。なお、他の図面では座標が描かれていないが、図１に示す座標方向は、他の図面でも同様に適用して説明する。

なお、樹脂製のハウジング１２に収容する光部品としては、レンズ１０や光ファイバのフェルールなどがあるが、樹脂製のハウジング１２は、レンズ１０を内蔵するだけの構造でもよいし、光プラグのフェルールを嵌合保持するだけの構造などでもよい。例えば、後者の場合、キャップ部材１６の開口１７に、ガラス板１１ではなくレンズ１０又は非球面レンズを取り付けたものを用いることも可能である。

図２は、図１で示した第１実施形態の光モジュール１の接着部分の拡大図である。金属製のステム部２６には段差が形成されており、光半導体素子１４が支持される第１表面２６ａと、その反対側の第２表面２６ｂと、キャップ部材１６の第１フランジ部１６ａが接合される第３表面２６ｃとがある。段差側面と第３表面２６ｃとにキャップ部材１６の内側及びその第１フランジ部１６ａが接触した状態で、スポット溶接されるため、強固な接合が可能となっている。

第１フランジ部１６ａはほぼ円形状でありその外径ｄ２は、ステム部２６の外径ｄ１よりも大きい。但し、ハウジング１２の外径を超えないことが好ましい。このため、キャップ部材１６とステム部２６との間に、段差（凸凹）が形成されることになる。硬化した接着剤５０が金属製の第１フランジ部１６ａを挟み込んでいるため、光モジュール１に熱が加えられた際に、第１フランジ部１６ａと接着剤５０とが剥離しても、接着剤５０が第１フランジ部１６ａを挟み込んでいるため、第１フランジ部１６ａと接着剤５０との接着強度が低下しない。なお、ステム部２６には段差が設けられている例で説明したが、ステム部２６自体に段差を設けることは必須ではない。つまり、第３表面２６ｃを設けないで、光半導体素子１４が支持される第１表面２６ａに、第１フランジ部１６ａにスポット溶接してもよい。

図３は、第２実施形態であり、図２で示した第１フランジ部１６ａに更なる工夫を施したものである。キャップ部材１６には、第１フランジ部１６ａに加えて第２フランジ部１６ｂが形成されている。第２フランジ部１６ｂは、キャップ部材１６に溶接又は機械加工によって作られる。ステム部２６の段差側面と第３表面２６ｃとに、キャップ部材１６の内側及びその第１フランジ部１６ａが接触した状態で、スポット溶接されている。

第１フランジ部１６ａ及び第２フランジ部１６ｂはともにほぼ円形状であり、それらの外径ｄ２は、ステム部２６の外径ｄ１よりも大きい。このため、キャップ部材１６とステム部２６との間に、複数の段差（凸凹）が形成されることになる。硬化した接着剤５０が金属製の第１フランジ部１６ａ及び第２フランジ部１６ｂを挟み込んでいるため、光モジュール１に熱が加えられた際にも、第１フランジ部１６ａ及び第２フランジ部１６ｂと接着剤５０とが剥離しても、接着剤５０が第１フランジ部１６ａ及び第２フランジ部１６ｂを挟み込んでいるため、接着強度が低下しない。

図２及び図３で説明した第１実施形態及び第２実施形態では、フランジ部の形状はほぼ円形状で説明したが、多角形でも星型であってもよい。すなわち、フランジ部の全周がステム部２６の外径ｄ１よりも大きい必要はない。また、図３で説明した第２実施形態では、第１フランジ部１６ａ及び第２フランジ部１６ｂがともに外径ｄ２であるような説明であったが、第１フランジ部１６ａ及び第２フランジ部１６ｂの少なくとも一方が、ステム部２６の外径ｄ１より大きければよい。

図４は、光モジュール１の接着部分の拡大図であり、第３実施形態を示したものである。図４で示す第３フランジ部１６ｃは、ほぼ円形状であり、第３フランジ部１６ｃの外径は、ステム部２６の外径とほぼ同じである。ステム部２６の第３表面２６ｃには、一部が切り欠かれて、第４表面（斜面）２６ｄが形成されている。そして、ステム部２６の段差側面と第３表面２６ｃとに、キャップ部材１６の内側及びその第３フランジ部１６ｃが接触した状態で、スポット溶接されている。このため、第３フランジ部１６ｃは、ステム部２６の第４表面２６ｄとの間に、段差（凸凹）が形成されることになる。硬化した接着剤５０が金属製の第３フランジ部１６ｃを挟み込んでいるため、光モジュール１に熱が加えられた際にも、第３フランジ部１６ｃと接着剤５０とが剥離しても接着剤５０が第３フランジ部１６ｃを挟み込んでいるため、接着強度が低下しない。

図５は、光モジュール１の接着部分の拡大図であり、第４実施形態を示したものである。図５で示す第３フランジ部１６ｃは、ほぼ円形状であり、第３フランジ部１６ｃの外径は、ステム部２６の外径とほぼ同じである。ステム部２６の第３表面２６ｃには、突起２６ｅが形成されている。突起２６ｅは第３表面２６ｃの全周に亘って形成してもよいし、キャップ部材１６を均等に支えるため最低三点形成されていればよい。ステム部２６の段差側面とキャップ部材１６の内側が接触した状態で、突起２６ｅと第３フランジ部１６ｃとがスポット溶接されている。

このため、第３フランジ部１６ｃは、ステム部２６の第３表面２６ｃとの間に、段差（凸凹）が形成されることになる。硬化した接着剤５０が金属製の第３フランジ部１６ｃを挟み込んでいるため、光モジュール１に熱が加えられた際にも、第３フランジ部１６ｃと接着剤５０とが剥離しても接着強度が低下しない。また、接着剤５０は、第３フランジ部１６ｃと第３表面２６ｃとの間に隙間なく入れると、接着力の低下を防止するばかりでなく、キャップ部材１６とステム部２６との気密封止を完全なものとする作用効果が期待できる。なお、第３実施形態及び第４実施形態でも、フランジ部の形状は多角形でも星型であってもよい。

第１実施形態又は第２実施形態のように、フランジ部の外径をステム部の外径よりも大きくした態様を、第３又は第４実施形態の態様に適用してもよいことは言うまでもない。これらの組み合わせで、光モジュール１に熱が加えられた際にも、ステム部２６又はキャップ部材１６と接着剤５０とが剥離しても接着力の低下を防止できる。

図６は、光モジュール１の接着部分の拡大図であり、第５実施形態を示したものである。金属製のステム部２６には、第１実施形態と同じように、光半導体素子１４が支持される第１表面２６ａと、その反対側の表面でリード２４が接合される第２表面２６ｂと、キャップ部材１６の第３フランジ部１６ｃが接合される第３表面２６ｃとが形成されている。段差側面と第３表面２６ｃとにキャップ部材１６の内側及びその第３フランジ部１６ｃが接触した状態で、スポット溶接されるため、強固な接合が可能となっている。

第３フランジ部１６ｃはほぼ円形状でありその外径は、ステム部２６の外径とほぼ等しい。ステム部２６の第２表面２６ｂと第３表面２６ｃの間の側面に、円周状の溝２６ｆが２本切られている。この２本の溝は切削又は型押し（エンボス加工）で形成される。構造上の支障が無い限りにおいて溝２６ｆを深くしたほうが好ましい。また、溝２６ｆはステム部２６の全周の一部の側面にだけ形成されていてもよい。このようにして、ステム部２６自体に段差（凸凹）が形成されることになる。硬化した接着剤５０が金属製のステム部２６の溝２６ｆを挟み込んでいるため、光モジュール１に熱が加えられた際にも金属製のステム部２６と接着剤５０とが剥離しても接着力の低下を防止できる。

なお、ステム部２６には段差が設けられている例で説明したが、ステム部２６自体に段差を設けることは必須ではない。つまり、第３表面２６ｃを設けないで、光半導体素子１４が支持される第１表面２６ａに、キャップ部材１６の第１フランジ部１６ａをスポット溶接してもよい。この場合には、ステム部２６の第１表面２６ａと第２表面２６ｂの間の側面に、円周状の溝２６ｆが切られることになる。

図７は、光モジュール１の接着部分の拡大図であり、第６実施形態を示したものである。金属製のステム部２６は、第１実施形態と同じである。段差側面と第３表面２６ｃとにキャップ部材１６の内側及びその第３フランジ部１６ｃが接触した状態で、スポット溶接されるため、強固な接合が可能となっている。

第３フランジ部１６ｃはほぼ円形状でありその外径は、ステム部２６の外径とほぼ等しい。キャップ部材１６のハウジング１２側Ｚ方向部分及び第３フランジ部１６ｃの接着剤側には、それぞれ円周状の切り欠き１６ｄが２本切られている。このため、キャップ部材１６自体に段差（凸凹）が形成されることになる。硬化した接着剤５０が金属製のキャップ部材１６の切り欠き１６ｄを挟み込んでいるため、光モジュール１に熱が加えられた際にも金属製のキャップ部材１６と接着剤５０とが剥離しても接着力の低下を防止できる。キャップ部材１６の厚さが薄くて切り欠き１６ｄを形成できない場合は、型押し（エンボス加工）などで凹部を設けてもよい。
また、切り欠き１６ｄを円周状に設ける場合、切り欠き１６ｄを円周状に連続して設けてもよいし、断続的に設けてもよい。
また、光モジュール１を回路基板等に取り付ける際に捩る力が発生する場合は、捩り方向と逆方向に回転するスパイラル状に切り欠き１６ｄを設けると、ねじ締めの作用により更に良好な接着力の低下を防止できる効果が期待できる。

図６又は図７で説明した第５実施形態又は第６実施形態は、金属製のステム部２６自体又は金属製のキャップ部材１６自体に段差（凸凹）を形成したものであるが 第１実施形態ないし第４実施形態の態様に適用してもよいことは言うまでもない。これらの組み合わせで、光モジュール１に熱が加えられた際に、ステム部２６又はキャップ部材１６と接着剤５０とが剥離しても接着力の低下を防止できる。

図８に示した第７実施形態は、図６で示した第５実施形態に、ハウジング１２に加工を加えたものである。そもそも、本発明は、金属製のステム部２６又は金属製のキャップ部材１６と接着剤５０との剥離による接着力の低下を問題として、その問題を解決するための手段を説明してきた。熱変形又は熱サイクルによっても、従来の例より、第１実施形態ないし第６実施形態によって金属製のステム部２６又はキャップ部材１６と接着剤５０とが強固に結合しており、接着力が低下しないことを確認した。

しかし、相対的に樹脂製のハウジング１２と接着剤５０との接合強度が弱く感じられる場合が生じたため、ハウジング１２に加工を加えたのである。ハウジング１２の内側又は接着剤側には、堀部１２ａが形成されている。ハウジング１２は樹脂製であるので成型時に堀部１２ａを製作すればよい。ハウジング１２自体に段差（凸凹）が形成され、硬化した接着剤５０がハウジング１２の堀部１２ａを挟み込んでいるため、光モジュール１に熱が加えられた際にもハウジング１２と接着剤５０とが剥離したとしても接着力の低下を防止できる。

なお、上記第３実施形態において、ステム部２６の切り欠け部である第４表面２６ｄは、ステム部２６の全周に亘って形成しても良いし、また、図９に示すように、ステム部２６の全周の一部に形成しても良い。図９は光モジュール１を下側（−Ｚ方向）、つまりステム部２６の第２表面２６ｂ側から見た図である。
図９（ａ）は円弧状の第４表面２６ｄを２つ形成した場合を示し、図９（ｂ）は円弧状の第４表面２６ｄを３つ形成した場合を示し、また、図９（ｃ）は円弧状の第４表面２６ｄを１つ形成した場合を示す。この図９（ａ）に示すように、第４表面２６ｄをステム部２６の全周において対称な箇所に形成しても良いし、図９（ｂ）に示すように第４表面２６ｄをステム部２６の全周において均等な３箇所に形成しても良い。また、図示はしないが、さらに複数の箇所に第４表面２６ｄを形成しても良い。
一方、図９（ｃ）に示すように、第４表面２６ｄをステム部２６の全周において１箇所に形成しても良い。ただし、この場合、図９（ａ）や図９（ｂ）と比べて接着力は低下するので、第４表面２６ｄは複数設けることが望ましい。また、ステム部２６の切り欠け部である第４表面２６ｄを第３表面２６ｃ上に設けたが、これに限定されず、ステム部２６の第２表面２６ｂ側の全周に沿って第４表面２６ｄを設けても良い。なお、第４表面２６ｄは円弧状に限らず、他の形状でも良い。

次に、図１０及び図１１を使って接着工程を説明する。
ハウジング１２の端部を清浄した後、円周状に数箇所において紫外線硬化性接着剤５２を塗布する（ステップ６１）。使用した紫外線硬化性接着剤５２は、加熱活性カチオン触媒及び紫外線活性カチオン触媒の双方を含むエポキシ樹脂であり、粘度４５±１０Ｐａ・ｓ程度のものである。塗布は、自動あるいは手動の回転塗布機で行っている。

次に、光半導体素子１４をキャップ部材１６で封止したステム部２６に、紫外線硬化性接着剤５２を塗布されたハウジング１２を被せる（ステップ６２）。図１０において、樹脂製のハウジング１２とキャップ部材１６との間に紫外線硬化性接着剤５２がある状態を参照すると理解し易い。

次に、ハウジング１２のフェルールと光半導体素子１４との光軸合わせ、いわゆる調芯を行う。具体的には、光半導体素子１４からレーザ光を出射し、ボア１８に装着したフェルールの光ファイバからの出力光をモニタして、最大光量が得られるように取付位置を調整する（ステップ６３）。そして、不図示の紫外線照射装置により紫外線硬化性接着剤５２に紫外線を所定時間照射する（ステップ６４）。これにより光半導体素子１４とハウジング１２が光軸を維持したまま仮固定され、後工程でのハンドリングに十分耐えられる接着力が得られる。

次に、図１０に示すように、樹脂製のハウジング１２に沿って流れ防止用冶具４８を添える。そして、熱硬化性接着剤５４が接着剤ノズル５８を使って注入される（ステップ６５）。このとき、流れ防止用冶具４８の先端部は、ハウジング１２の端部とステム部２６の第２表面２６ｂ（基台の端部）との間隙（ｈ）に配置される。流れ防止用冶具４８の先端部が、第２表面２６ｂを超えて−Ｚ方向に配置されると、熱硬化性接着剤５４が接着剤ノズル５８を使って注入される際、熱硬化性接着剤５４が第２表面２６ｂをまわりこんでリード２４に接する不具合が生じる。

一方、流れ防止用冶具４８の先端部が、ハウジング１２の端部よりもへこんだＺ方向に配置されると、熱硬化性接着剤５４が接着剤ノズル５８を使って注入される際、熱硬化性接着剤５４がキャップ部材１６とは反対側のハウジング１２の表面にまでまわりこんでしまう。特に第１実施例又は第２実施例のように、ステム部２６の外径よりもキャップ部材１６のフランジ部の外径が大きい場合には、熱硬化性接着剤５４の粘性のために不具合が生じ易い。そこで、流れ防止用冶具４８の先端部を、ハウジング１２の端部とステム部２６の第２表面２６ｂとの間隙（ｈ）に配置してから、接着剤ノズル５８で熱硬化性接着剤５４を塗布する。なお、流れ防止用冶具４８は金属製で表面はフッ素樹脂加工が施されている。

熱硬化性接着剤５４を塗布した後、室温下で所定時間放置する。そして、熱硬化性接着剤５４が室温下である程度固まったら、流れ防止用冶具４８を樹脂製のハウジング１２及び接着剤から取り外す（ステップ６６）。

次に、光モジュール１をオーブンに投入し、１００°Ｃ、２時間の加熱処理を行って、熱硬化性接着剤５４を完全に硬化させた（ステップ６７）。これで、光モジュール１が完成に至る。これ熱硬化製樹脂としては、例えば、１液性エポキシ樹脂（粘度３７Ｐａ・ｓ、Ｔｇ＝１１５℃）を用いた。

[実施例]
接着強度を確認するため、ステム部２６又はキャップ部材１６と接着剤５０との剥離状況を確認した。温度８５°Ｃで湿度８５パーセントの雰囲気中に光モジュール１を所定時間放置する高温高湿試験を、第１実施形態ないし第６実施形態について行った。また、温度−４０°Ｃの雰囲気中に所定時間放置した後、温度８５°Ｃの雰囲気へ短時間に温度上昇させ、次に温度８５°Ｃの雰囲気中に所定時間放置した後、温度−４０°Ｃの雰囲気へ短時間に冷却する温度サイクル試験を、第１実施形態ないし第６実施形態について行った。第１実施形態ないし第６実施形態のいずれの形態も、従前のものと比べて接着強度の劣化がなく、著しい信頼性向上の結果が得られた。

以上の実施形態では、光モジュール１は特に受信用光モジュールと送信用光モジュールとを区別して説明してこなかったが、本実施形態はいずれにも適用できる。したがって、本発明を適用した受信用光モジュールと送信用光モジュールとを利用して光信号の授受を行う光送受信器を構成することができる。
なお、本発明の技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく、本発明に対して様々な変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。

本発明の第１実施形態に係る光モジュールで、全体構成を示したものである。 本発明の第１実施形態に係る光モジュール１の接着部分の拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る光モジュール１の接着部分の拡大図である。 本発明の第３実施形態に係る光モジュール１の接着部分の拡大図である。 本発明の第４実施形態に係る光モジュール１の接着部分の拡大図である。 本発明の第５実施形態に係る光モジュール１の接着部分の拡大図である。 本発明の第６実施形態に係る光モジュール１の接着部分の拡大図である。 本発明の第７実施形態に係る光モジュール１の接着部分の拡大図である。 本発明の第１実施形態ないし第７実施形態におけるキャップ部材のフランジ部の変形例を示した図である。 本発明の一実施形態に係る光モジュールの製造方法において、熱硬化性接着剤を接着剤ノズルを使って塗布する製造方法を示した図である。 本発明の実施形態に係る光モジュールの製造方法において、接着工程の製造方法を示したフローチャートである。

符号の説明

１…光モジュール、１０…レンズ、１１…ガラス板、１２…ハウジング、１２ａ…堀部、１４…光半導体素子、１６…キャップ部材、１６ａ…第１フランジ部、１６ｂ…第２フランジ部、１６ｃ…第３フランジ部、１７…開口、１８…ボア、２４…リードピン、２６…ステム部、２６ａ…第１表面、２６ｂ…第２表面、２６ｃ…第３表面、２６ｄ…第４表面、２６ｅ…突起、２６ｆ…溝、４８…防止用冶具、５２…紫外線硬化性接着剤、５４…熱硬化性接着剤、５８…接着剤ノズル

Claims (9)

1. 光電変換素子により光信号および電気信号の一方から他方への変換を行う光モジュールにおいて、
   前記光電変換素子を支持する基台と、
   前記基台に接合されると共に、前記光電変換素子を被うキャップ部材と、
   前記光電変換素子と対向するように光部品を保持するハウジングと、
   前記キャップ部材及び前記基台の少なくとも一方に、又は前記キャップ部材と前記基台との間に形成された段差部と、
   前記段差部を覆うように形成された接着剤と、
   を備えていることを特徴とする光モジュール。
2. 前記キャップ部材はフランジ部を有し、前記フランジ部の外径が前記基台の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記キャップ部材はフランジ部を有し、前記フランジ部と該フランジ側の前記基台表面との間には隙間が形成されている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。
4. 前記キャップ部材及び前記基台の少なくとも一方に形成された段差部は、複数の凹凸部からなる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。
5. 前記ハウジングに段差部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の光モジュール。
6. 内部に光部品を収容しているハウジングに対して、光電変換素子を支持する基台及び該基台に接合し前記光電変換素子を被うキャップ部材を、前記光部品の光軸上に位置するように芯だしして取り付ける光モジュールの製造方法において、
   前記キャップ部材と前記ハウジングとの間に、紫外線硬化接着剤を塗布する工程と、
   前記ハウジングに沿って、接着剤の流れ防止用冶具を配置するとともに、前記流れ防止用冶具の先端を、前記ハウジングの端部と前記基台の端部との間に配置する工程と、
   前記ハウジングと前記基台との間に、前記熱硬化接着剤を塗布する工程と、
   所定時間放置後に、前記流れ防止用冶具を取り外す工程と
   を備えることを特徴とする光モジュールの製造方法。
7. 前記熱硬化接着剤を塗布する工程は、前記ハウジングと前記基台との間の全周に亘って、熱硬化接着剤を塗布することを特徴とする請求項６に記載の光モジュールの製造方法。
8. 光電変換素子により光信号および電気信号の一方から他方への変換を行う光モジュールにおいて、
   前記光電変換素子を支持する基台と、
   前記基台に接合され、前記光電変換素子に電気信号を入出力するための複数のリードピンと、
   前記基台に接合されると共に、前記光電変換素子を被うキャップ部材と、
   前記光電変換素子と対向するように光部品を保持するハウジングと
   を備え、
   前記複数のリードピンが絶縁材料を介して前記基台に接合されており、
   前記絶縁材料の熱伝導率が前記基台の熱伝導率より小さいことを特徴とする光モジュール。
9. 光電変換素子により光信号および電気信号の一方から他方への変換を行う光モジュールにおいて、
   前記光電変換素子を支持する基台と、
   前記基台に接合されると共に、前記光電変換素子を被い、前記基台の外縁よりも突出した突出部を有するキャップ部材と、
   前記キャップ部材及び前記基台の少なくとも一方に、又は前記キャップ部材と前記基台との間に形成された段差部と、
   を備えていることを特徴とする光モジュール。
   
   
   
   

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