JP2009271457A - Method for manufacturing optical element module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、素子・レンズ位置合わせ装置を用いての光素子モジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an optical element module using an element / lens alignment apparatus.
従来の光素子モジュールとしては、例えば下記特許文献1に開示されたものが知られている。図8において、光素子モジュール1は、発光デバイス2と、筐体3とを備えて構成されている。図8で示す光素子モジュール1は、光通信における発光側の機能を果たすように構成されている。発光デバイス2は、基板4と、この基板4の前面に実装される発光素子5及び電子部品6と、発光素子5及び電子部品6を封止する封止樹脂7とを備えて構成されている。筐体3は、本体部8と、この本体部8に一体化する光ファイバ挿入用の筒体部9とを有して図示のような形状に形成されている。
As a conventional optical element module, for example, one disclosed in
発光デバイス2の基板4の後部には、係止用の凹部10が複数形成されている。この凹部10には、筐体3の本体部8に形成された係止用のフック部11が引っ掛かるようになっている。発光デバイス2は、本体部8の内部の段部12に当接した状態で収納されるようになっている。この時、凹部10とフック部11との嵌合係止によって脱落が防止されるようになっている。
A plurality of
上記構成において、発光デバイス2が本体部8に対して嵌合係止された状態になると、筐体3の筒体部9の先端開口からは、発光素子5が封止樹脂7を透過した状態で臨むようになっている。筒体部9に光ファイバ端末を差し込むと、この差し込まれた光ファイバ端末は、発光素子5に対向するようになっている。尚、特に図示しないが、光ファイバ端末には、筒体部9の内径に合わせた外径を有するフェルールが取り付けられている。
上記従来技術にあっては、光ファイバ端末に取り付けられたフェルールが筒体部9内に差し込まれるような構造になっていることから、筒体部9の内径はフェルールの外径よりも若干大きくなるように寸法が設定されている。従って、フェルールは、筒体部9との寸法差に応じた分だけ図8中の矢線P方向に軸ズレすることがあり、この結果、フェルールの端面に露出する光ファイバに対しては、発光素子5からの光信号を十分に結合させることができないという問題点を有している(結合効率を低下させる要素を含んでいる)。この他、例えば筒体部9に対するフェルールの差し込み量が少ない(図8中の矢線Q方向の差し込みが浅い)場合や、発光デバイス2とフック部11等の嵌合係止状態が悪い場合(発光デバイス2が矢線P、Q方向にガタ付く)にも、発光素子5からの光信号を十分に結合させることができないという問題点を有している。
In the above prior art, since the ferrule attached to the optical fiber terminal is structured to be inserted into the cylindrical body portion 9, the inner diameter of the cylindrical body portion 9 is slightly larger than the outer diameter of the ferrule. The dimensions are set so that Therefore, the ferrule may be misaligned in the direction of the arrow P in FIG. 8 by an amount corresponding to the dimensional difference with the cylindrical body portion 9. As a result, for the optical fiber exposed on the end face of the ferrule, There is a problem that the optical signal from the light emitting element 5 cannot be sufficiently combined (including an element that reduces the coupling efficiency). In addition, for example, when the insertion amount of the ferrule with respect to the cylindrical body portion 9 is small (the insertion in the arrow Q direction in FIG. 8 is shallow), or when the fitting and locking state of the
近年では、情報伝達量の増大やリアルタイム処理のニーズの高まりなどがあり、光信号の伝送速度を高速化することが強く望まれている。高速化を図るためには、光ファイバの受光面積を小さくすることが挙げられるが、次のような問題点を有している。すなわち、光ファイバの受光面積を小さくすると、光学的な損失の大きな光素子モジュール1にあっては、高速化に対応することができない可能性があるという問題点を有している。
In recent years, there has been an increase in the amount of information transmission and the need for real-time processing, and it is strongly desired to increase the transmission speed of optical signals. In order to increase the speed, it is possible to reduce the light receiving area of the optical fiber, but it has the following problems. That is, when the light receiving area of the optical fiber is reduced, the
本願発明者は、光学的な結合効率を高めることが可能なレンズを光素子モジュールの構成に含めることで、上記の問題点を解消することができると考えている。上記レンズは単なるレンズではなく、発光素子又は受光素子と光ファイバ端末との間に所望の収差を持たせることが可能なレンズである。本願発明者は、レンズに収差を持たせることにより、発光素子又は受光素子と光ファイバ端末との位置が多少ズレても高い結合効率を確保することができることを突き止めている。また、本願発明者は、光ファイバ端末の位置をレンズに対して近づけたり離したりしても高い結合効率を確保することができることを突き止めている。 The inventor of the present application believes that the above problem can be solved by including a lens capable of increasing the optical coupling efficiency in the configuration of the optical element module. The lens is not a simple lens but a lens capable of giving a desired aberration between the light emitting element or the light receiving element and the optical fiber terminal. The inventor of the present application has found that by providing aberration to the lens, high coupling efficiency can be ensured even if the position of the light emitting element or light receiving element and the optical fiber terminal is slightly shifted. Further, the inventor of the present application has found that high coupling efficiency can be ensured even when the position of the optical fiber terminal is moved closer to or away from the lens.
ところで、収差を持たせたレンズを構成に含む光素子モジュールにあっては、収差を持たせたレンズによって焦点位置での焦点が1点とはならず、ある面積を持った円となることから、光素子モジュールの製造過程において、収差を持たせたレンズを通して発光素子又は受光素子を見ようとしてもぼけてしまうことになる。従って、収差を持たせたレンズの中心を発光素子又は受光素子の中心に高い精度で合わせるのは製造上困難になり、これが問題点となってしまうことになる。 By the way, in an optical element module including a lens having aberration, the focal point is not a single point by the lens having aberration, but a circle having a certain area. In the manufacturing process of the optical element module, even if it tries to see the light emitting element or the light receiving element through the lens having an aberration, it will be blurred. Therefore, it becomes difficult in manufacturing to align the center of the lens with aberration with the center of the light emitting element or the light receiving element with high accuracy, which becomes a problem.
収差を持たせたレンズの中心と発光素子又は受光素子の中心とを高い精度で合わせることは、光ファイバ端末と発光素子又は受光素子との光学的な結合効率の向上に重要である。 Matching the center of the lens with aberration and the center of the light emitting element or light receiving element with high accuracy is important for improving the optical coupling efficiency between the optical fiber terminal and the light emitting element or light receiving element.
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、光ファイバ端末と発光素子又は受光素子との光結合効率の向上に寄与する、光素子モジュールの製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical element module that contributes to an improvement in optical coupling efficiency between an optical fiber terminal and a light emitting element or a light receiving element.
上記課題を解決するためになされた請求項1記載の本発明の光素子モジュールの製造方法は、発光素子又は受光素子、及び、該発光素子又は該受光素子を収納する筐体、を備える光素子モジュールパッケージ部と、前記発光素子又は前記受光素子と光ファイバ端末との間に介在する収差を持たせたレンズを有し前記筐体の開口部に固定される光素子モジュールレンズ部とを準備するとともに、前記収差を持たせたレンズの収差を補正する収差補正用レンズを内蔵する収差補正用レンズ内蔵筒体部、該収差補正用レンズ内蔵筒体部が取り付く顕微鏡筒体部又は撮像デバイス、前記光素子モジュールパッケージ部を移動不能に保持する固定台部、及び、前記収差補正用レンズ内蔵筒体部と前記固定台部との間で保持した前記光素子モジュールレンズ部をこの保持状態で移動させる調心機構部、を備える素子・レンズ位置合わせ装置を準備し、第一工程では、前記固定台部に保持した前記光素子モジュールパッケージ部の前記発光素子又は前記受光素子の中心を前記光素子モジュールレンズ部及び前記収差補正用レンズ内蔵筒体部が存在しない状態において得られる視野の中心に配置し、第二工程では、前記収差補正用レンズ内蔵筒体部を前記顕微鏡筒体部又は前記撮像デバイスに取り付け、この後に、前記調心機構部を用いて前記光素子モジュールレンズ部を移動させつつ前記発光素子又は前記受光素子の中心と前記収差を持たせたレンズの中心若しくは該収差を持たせたレンズが一体化した筒部の中心との位置合わせを行い、第三工程では、前記位置合わせの状態を維持したままで前記光素子モジュールレンズ部を前記筐体に対し固定することを特徴としている。
The optical element module manufacturing method of the present invention according to
このような特徴を有する本発明によれば、収差を持たせたレンズを通して見た発光素子又は受光素子の像が収差補正用レンズによって補正され鮮明になる。本発明は、発光素子又は受光素子の鮮明な像に基づき直接的に位置合わせを行うことから、位置合わせ精度の高い光素子モジュールの製造が可能になる。 According to the present invention having such characteristics, the image of the light emitting element or the light receiving element viewed through the lens with aberration is corrected by the aberration correcting lens and becomes clear. In the present invention, since alignment is performed directly based on a clear image of the light emitting element or the light receiving element, an optical element module with high alignment accuracy can be manufactured.
本発明によれば、位置特定精度が向上し、アクティブアライメントによることなく高精度位置合わせが可能となる。 According to the present invention, the position specifying accuracy is improved, and high-precision positioning is possible without using active alignment.
請求項2記載の本発明の光素子モジュールの製造方法は、請求項1に記載の光素子モジュールの製造方法において、前記収差補正用レンズを一又は複数枚用いることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical element module manufacturing method according to the first aspect, wherein one or a plurality of the aberration correction lenses are used.
このような特徴を有する本発明によれば、例えば収差の大きなレンズであっても、収差補正用レンズの形状や枚数を調整することにより、鮮明な像が得られるようになる。 According to the present invention having such a feature, a clear image can be obtained by adjusting the shape and the number of aberration correction lenses, for example, even a lens having a large aberration.
請求項1に記載された本発明によれば、発光素子又は受光素子の鮮明な像に基づき直接的に素子とレンズの位置合わせを行うことから、位置合わせ精度の高い光素子モジュールを製造することができる。従って、本発明によれば、光ファイバ端末と発光素子又は受光素子との光結合効率の向上に寄与する、光素子モジュールの製造方法を提供することができるという効果を奏する。 According to the first aspect of the present invention, since the element and the lens are directly aligned based on a clear image of the light emitting element or the light receiving element, an optical element module with high alignment accuracy is manufactured. Can do. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an optical element module manufacturing method that contributes to an improvement in optical coupling efficiency between the optical fiber terminal and the light emitting element or the light receiving element.
請求項2に記載された本発明によれば、収差補正用レンズの枚数を調整することで、収差の大きなレンズにも対応することができるという効果を奏する。本発明は、様々な光素子モジュールの製造に採用することができるという効果を奏する。 According to the second aspect of the present invention, by adjusting the number of aberration correcting lenses, it is possible to cope with a lens having a large aberration. The present invention has an effect that it can be employed in the manufacture of various optical element modules.
以下、図面を参照しながら説明する。図1は本発明の光素子モジュールの製造方法の一実施の形態を示す図であり、(a)は素子・レンズ位置合わせ装置としての顕微鏡及び調心装置、及び光素子モジュールの模式的な構成図、(b)は光素子モジュールの製造工程のフローチャート、(c)は素子・レンズ位置合わせ装置の他の例を示す構成図である。 Hereinafter, description will be given with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a method of manufacturing an optical element module according to the present invention. FIG. 1A is a schematic configuration of a microscope and alignment device as an element / lens alignment apparatus, and an optical element module. FIG. 4B is a flowchart of the manufacturing process of the optical element module, and FIG. 4C is a configuration diagram showing another example of the element / lens alignment apparatus.
図1(a)において、引用符号21は本発明の素子・レンズ位置合わせ装置に相当する顕微鏡及び調心装置を示している。この顕微鏡及び調心装置21は、光素子モジュール22の製造過程において使用される装置であって、収差補正用レンズ内蔵筒体部23と顕微鏡筒体部24と固定台部25と調心機構部58(例えば調心ステージなど)とを備えて構成されている。顕微鏡及び調心装置21は、光素子モジュール22を構成する光素子モジュールパッケージ部26に対し光素子モジュールレンズ部27を固定する際の位置合わせに使用されるようになっている。光素子モジュールレンズ部27は、光素子モジュールパッケージ部26における受発光部(発光素子又は受光素子)28の対向位置に収差を持たせたレンズ29を有している。
In FIG. 1A,
収差補正用レンズ内蔵筒体部23は、一又は複数枚の収差補正用レンズ30を有している。収差補正用レンズ内蔵筒体部23は、顕微鏡筒体部24の端部に取り付くように形成されている。収差補正用レンズ内蔵筒体部23は、顕微鏡筒体部24に取り付いて光素子モジュールレンズ部27の収差を持たせたレンズ29に対し間隔をあけて対向するように配置されている。顕微鏡及び調心装置21は、収差を持たせたレンズ29に対し収差補正用レンズ内蔵筒体部23及び顕微鏡筒体部24を近づけたり遠ざけたりすることができるようになっている。収差補正用レンズ30は、収差を持たせたレンズ29の収差を補正することができるように形成されている。
The aberration correcting lens built-in
固定台部25は、光素子モジュールパッケージ部26を移動不能に保持することができるように形成されている。調心機構部58は、収差補正用レンズ内蔵筒体部23と固定台部25との間で保持した光素子モジュールレンズ部27をこの保持状態で移動(少なくとも図1の紙面左右方向に移動)させることができるように構成されている。
The fixed
受発光部28の像は、収差を持たせたレンズ29越しの焦点31に結像するようになっている。本形態における収差を持たせたレンズ29には、大きな収差を持たせており、焦点31に結像される受発光部28の像は、ぼけて形状が分からないような状態になっている。従って、この状態では、単に収差を持たせたレンズ29を通して受発光部28を見ようとしてもこれを正確に確認することができないようになっている。
The image of the light emitting / receiving
顕微鏡及び調心装置21は、収差補正用レンズ30を備えることによって、収差を持たせたレンズ29を有する光素子モジュールレンズ部27であっても、光素子モジュールパッケージ部26の受発光部28を正確に確認することができるようになっている。これは、光素子モジュールレンズ部27が収差を持たせたレンズ29を有していても、ぼけた像が収差補正用レンズ30によって補正され、収差補正用レンズ30越しの焦点となる顕微鏡筒体部24側の焦点32で鮮明に結像するようになっているからである。
The microscope and aligning
ぼけた像が顕微鏡筒体部24側の焦点32で鮮明に結像するようになれば、受発光部28の中心位置と収差を持たせたレンズ29の中心位置との位置合わせが高い精度で行えるようになり、光素子モジュール22の製造後、図示しない光ファイバ端末と受発光部28との光結合効率の向上に寄与することができるという効果を奏する。尚、収差を持たせたレンズ29の中心位置は、レンズ外周や顕微鏡の同軸落射照明の反射光が表す円の中心にて特定することができるようになっている。
If a blurred image is clearly formed at the
光素子モジュール22は、図1(b)に示す如くの工程を経ることによって製造されるようになっている。すなわち、光素子モジュール22の製造方法は、光素子モジュールパッケージ部26と光素子モジュールレンズ部27とを準備するとともに、上記構成の顕微鏡及び調心装置21を準備し、この上で第一工程では、固定台部25に保持した光素子モジュールパッケージ部26の受発光部28の中心を光素子モジュールレンズ部27及び収差補正用レンズ内蔵筒体部23が存在しない状態において得られる視野の中心に配置し、第二工程では、収差補正用レンズ内蔵筒体部23を顕微鏡筒体部24に取り付け、この後に調心機構部58を用いて光素子モジュールレンズ部27を移動させつつ受発光部28の中心と収差を持たせたレンズ29の中心(若しくは後述する筒部の中心)との位置合わせを行い、第三工程では、上記の位置合わせ状態を維持したままで光素子モジュールレンズ部27を光素子モジュールパッケージ部26に対し固定する、という製造方法になっている。
The
顕微鏡及び調心装置21の収差補正用レンズ内蔵筒体部23、顕微鏡筒体部24、及び固定台部25には、不必要な傾きや位置ズレ等が生じてないものとする。例えば、傾きの確認は水準器等が用いられるものとする。この他、調心機構部58を用いての光素子モジュールレンズ部27の移動は、微調整程度の移動になることが好ましいものとする(光素子モジュールパッケージ部26及び光素子モジュールレンズ部27の構造(例えば、後述する微調整構造部分がこれに相当する)によって、ある程度の位置決めができるようにしておくことが好ましいものとする)。
It is assumed that the aberration correcting lens built-in
尚、以上の説明は素子・レンズ位置合わせ装置を顕微鏡及び調心装置21としているが、これに限らず次のような構成にしても良いものとする。すなわち、顕微鏡筒体部24に替えて図1(c)に示す如く、収差補正用レンズ内蔵筒体部23が取り付く撮像デバイス59と、この撮像デバイス59からの信号が入力される画像処理装置60と、画像処理装置60において処理された結果を出力するための表示装置61とを備える構成にしても良いものとする。撮像デバイス59は例えばCCDカメラであり、画像処理装置60は演算処理機能や制御機能や記憶機能等が備えられている。また、表示装置61はディスプレイ等である。
In the above description, the element / lens aligning device is the microscope and aligning
収差補正効果を示す指標としてMTF(Modulated Transfer Function、光学伝達関数=空間周波数に対する像のコントラストを表す)があるほか、横収差図やストレール強度でも効果を確認することができる。ここで、実施結果を、図7を参照しながら説明すると、収差補正用レンズなしでのMTF(空間周波数−コントラストのプロット)が11%@50cycles/mm(視野径φ400μm)だったのに対して、収差補正用レンズありでは61%@50cycles/mm(視野径同じ)であった(30%@50cycles/mmが幅10μmの像を認識するための1つの指標と考える)。 In addition to MTF (Modulated Transfer Function, which represents the contrast of an image with respect to spatial frequency) as an index indicating the aberration correction effect, the effect can also be confirmed by a lateral aberration diagram and Strehl intensity. Here, the implementation results will be described with reference to FIG. 7. The MTF (spatial frequency-contrast plot) without the aberration correction lens was 11% @ 50 cycles / mm (field diameter φ400 μm). With the aberration correction lens, it was 61% @ 50cycles / mm (the same field diameter) (30% @ 50cycles / mm is considered as one index for recognizing an image having a width of 10 μm).
収差が改善されることにより、本顕微鏡及び調心装置の被写界深度(レンズの開口角NA)、拡大倍率(レンズのNA)、視野の大きさ(絞りの大きさ)の設定自由度が大きくなるという効果が得られる。 By improving the aberrations, the depth of field (lens aperture angle NA), magnification (lens NA), and field size (diaphragm size) can be set freely. The effect of increasing is obtained.
次に、図2ないし図6を参照しながら、もう少し具体的な例で上記の各構成及び製造方法について説明する。図2は顕微鏡及び調心装置と光素子モジュールの断面図、図3は光素子モジュールの斜視図、図4は光素子モジュールの分解斜視図、図5は光素子モジュールパッケージ部の正面図、図6は光素子モジュールの製造途中の断面図である。 Next, with reference to FIG. 2 to FIG. 6, each of the above-described configurations and manufacturing methods will be described using a more specific example. 2 is a cross-sectional view of the microscope and alignment device and the optical element module, FIG. 3 is a perspective view of the optical element module, FIG. 4 is an exploded perspective view of the optical element module, and FIG. 5 is a front view of the optical element module package part. 6 is a cross-sectional view of the optical element module during its manufacture.
図2において、顕微鏡及び調心装置21は、上記同様、収差補正用レンズ内蔵筒体部23と顕微鏡筒体部24と固定台部25と調心機構部58とを備えて構成されている。また、光素子モジュール22は、光素子モジュールパッケージ部26と光素子モジュールレンズ部27とを備えて構成されている。光素子モジュール22は、図中の微調整構造部分33を有することによって、予め光素子モジュールパッケージ部26に対する光素子モジュールレンズ部27の位置決めをある程度行うことができるようになっている。
In FIG. 2, the microscope and aligning
収差補正用レンズ内蔵筒体部23は、円形状の外周となる中空の外筒部34を有している。この外筒部34の内部には、所定の間隔で三枚の収差補正用レンズ30が設けられている。三枚の収差補正用レンズ30は、収差を持たせたレンズ29の収差を補正するためのものであって、外筒部34の内面に設けられるスペーサ35により所定の間隔が維持されるようになっている。
The aberration correcting lens built-in
収差補正用レンズ内蔵筒体部23は、外筒部34をねじ込みすることにより、又は、アタッチメントを使用することにより、顕微鏡筒体部24の端部に取り付くことができるようになっている。収差補正用レンズ内蔵筒体部23は、顕微鏡筒体部24に取り付いて光素子モジュールレンズ部27の収差を持たせたレンズ29に対し間隔をあけて対向するように配置されている。
The aberration correcting lens built-in
収差補正用レンズ30は、光透過性を有する透明な合成樹脂材料、又は、ガラスにて形成されている。収差補正用レンズ30は、光が透過する部分の材料屈折率、各部材の位置関係、光素子モジュールレンズ部27の収差を持たせたレンズ29の形状、使用波長、必要とする視野、顕微鏡筒体部24の顕微鏡対物レンズ36のNA等に基づいて設計されている。収差補正用レンズ30は、位置合わせ時に十分鮮明な像が得られるように設計されている。
The
顕微鏡筒体部24は、三枚の収差補正用レンズ30越しの焦点32(図1参照)の位置に合わせて配置されている。顕微鏡筒体部24は、この内部に顕微鏡対物レンズ36が設けられている。顕微鏡対物レンズ36は、収差補正用レンズ30に対向するように配置されている。
The
固定台部25は、光素子モジュールパッケージ部26を移動不能に保持することができるように形成されている。本形態においては、光素子モジュールパッケージ部26の形状に合わせて凹部37が形成されている。
The fixed
調心機構部58は、予め光素子モジュールパッケージ部26に対してある程度位置決めされた光素子モジュールレンズ部27を保持し、そして、この光素子モジュールレンズ部27の位置を微調整することができるように構成されている。
The
図2ないし図6において、光素子モジュール22の光素子モジュールパッケージ部26は、受発光部28(発光素子又は受光素子)と、導電性を有する金属性のリードフレーム38と、絶縁性を有する合成樹脂製の筐体39と、シリコーン樹脂封止部40と、IC41及び電子部品42とを備えて構成されている。また、光素子モジュール22の光素子モジュールレンズ部27は、図示しない光ファイバ端末が挿入される筒部43と、受発光部28及び光ファイバ端末の間に介在する収差を持たせたレンズ29と、筐体39の開口部44に固定される蓋部45とを備えて構成されている。光素子モジュールレンズ部27は、光透過性を有する透明な合成樹脂材料によって成形されている(本形態においては、各部分を一括して成形し一体化するようになっているが、これに限らず収差を持たせたレンズ29を別体にして例えばインサート成形するようにしても良いものとする)。
2 to 6, the optical element
受発光部28は、IC41及び電子部品42と共にリードフレーム38に実装されている。例えば受発光部28が発光素子の場合、この発光素子から出力される光信号は、電気信号を変換することによって生成されている。発光素子としては、LEDやVCSELが一般的に知られている。ここでは、伝送速度の高速化を図るためにVCSELが用いられている。一方、受光素子の場合には、PDが一般的に知られている。受発光部28は、リードフレーム38に設けられた小さな基板46上に実装されている。
The light emitting / receiving
リードフレーム38は、導電性を有する金属薄板を加工することにより、図示のような形状に形成されている。リードフレーム38は、後述するインサート成形や、受発光部28等の実装があるまで上記加工により形成されたキャリヤから切り離されないようになっている。
The
リードフレーム38には、例えばこの中心軸上に貫通孔47が形成されている。貫通孔47は、後述するエジェクタピンの直径よりも極僅かに大きな直径でリードフレーム38を貫通するように形成されている。貫通孔47の近傍には、受発光部28に対する素子実装部分48が設定されている。素子実装部分48は、基板46の大きさで設定されている。素子実装部分48の近傍には、IC41及び電子部品42が実装されている。
In the
筐体39は、リードフレーム38を所定の位置にインサートする樹脂成形をすることにより形成されている。筐体39は、前面が開口し矩形で浅底となる形状に形成されている。具体的には、底壁49と上壁50と下壁51と左側壁52と右側壁53と開口部44とを有するように形成されている。開口部44は、上壁50、下壁51、左側壁52、及び右側壁53の各端部によって開口する部分として形成されている。上壁50、下壁51、左側壁52、及び右側壁53の各端部は、平坦な面で連続するように形成されている。このような平坦な面には、凹部54が形成されている。
The
凹部54は、溝形状の部分であって、筐体39を図5に示す如く正面から見た場合、矩形状となるように形成されている。凹部54は、開口部44の外側に形成されている。凹部54は、筐体39側の非係止凹凸部分となる微調整構造部分33(図2参照)の一部として形成されている。尚、凹部54の断面形状は長方形や正方形に限らず、V字状やU字状等であっても良いものとする。凹部54の形状は、光素子モジュールレンズ部27側の後述する非係止凹凸部分(微調整構造部分33)が差し込まれた状態で、光素子モジュールレンズ部27を位置合わせのために微動させることができるような形状であれば特に限定されないものとする。凹部54には、光素子モジュール22の製造において、固定用の接着剤が塗布されるようになっている。
The
筐体39は、受発光部28の実装における位置決めの基準となるマーカ55を有している。このマーカ55は、リードフレーム38を所定の位置にインサート成形すると、底壁49に形成されるようになっている。具体的に説明すると、マーカ55は、筐体39を樹脂成形する際に形成されるようになっている。すなわち、マーカ55は、成形金型のエジェクタピンの跡を利用して形成されるようになっている。マーカ55は、リードフレーム38の貫通孔47から臨む位置に形成されている。マーカ55は、筐体39の樹脂成形の際に、成形金型のエジェクタピンをリードフレーム38の貫通孔47に貫通させることにより形成されている。
The
光素子モジュールレンズ部27における蓋部45は、筐体39の開口部44を覆うことができる矩形状に形成されている。このような蓋部45には、筐体39の上壁50、下壁51、左側壁52、及び右側壁53の各端部の平坦な面の位置で接着剤により固定されるために凸部56が形成されている。凸部56は、蓋部45側の非係止凹凸部分となる微調整構造部分33(図2参照)の一部として形成されている。凸部56は、筐体39の凹部54の形状及び配置に合わせて形成されている。
The
尚、凸部56を筐体39側に形成し、凹部54を蓋部45側に形成しても良いものとする。凸部56と凹部54は、差し込みが可能な形状で、且つ、互いの引っ掛かり合いがないような形状に形成されている(凸部56と凹部54とで光素子モジュールレンズ部27と筐体39とを固定する構造ではないものとする。固定は基本的に接着剤若しくはこれに準ずるものであるものとする)。凸部56と凹部54は、これらを差し込んだ状態で極微小なガタ(位置決めに必要な程度のガタ)が生じるように寸法が設定されている。
In addition, the
筒部43は、光素子モジュール22の使用時において、フェルールを介して光ファイバの端末が差し込まれる部分、又は直接光ファイバの端末が差し込まれる部分として形成されている。筒部43は、円筒形状に形成されている。このような筒部43の内部には、収差を持たせたレンズ29が一体に成形されている(別体であっても良いものとする)。収差を持たせたレンズ29は、筒部43と蓋部45との連続部分の近傍に配置形成されている。筒部43は、この中心と収差を持たせたレンズ29の中心とが一致するように形成されている。
The
収差を持たせたレンズ29は、光素子モジュール22の使用時において、光ファイバの端末と受発光部28との間に介在するように配置形成されている。収差を持たせたレンズ29は、光ファイバの端末と受発光部28との距離を考慮して配置されている。収差を持たせたレンズ29は、光ファイバの端末側と受発光部28側とにそれぞれ凸となるように形成されている。収差を持たせたレンズ29は、それぞれの凸が非球面となるように形成されている。このような収差を持たせたレンズ29に対しては、図2に示す如く、収差補正用レンズ30が対向するようになっている。
The
上記光ファイバとしては、POFやPCFが一般的に知られている。ここでは、伝送速度の高速化を図るためとしてPCFが用いられている。 As the optical fiber, POF and PCF are generally known. Here, PCF is used to increase the transmission speed.
収差を持たせたレンズ29に関してもう少し詳しく説明すると、収差を持たせたレンズ29は、受発光部28側に凸となり非球面に形成される第一非球面凸レンズ部29aと、光ファイバ端末側に凸となり非球面に形成される第二非球面凸レンズ部29bと、第一非球面凸レンズ部29a及び第二非球面凸レンズ部29bの間でこれらに連続する中実中間部29cとを有するように形成されている。また、収差を持たせたレンズ29は、第一非球面凸レンズ部29a及び第二非球面凸レンズ部29bの形状が非対称形状になるように形成されている。
The
非対称形状に関しては、レンズ径を同じにした場合、第二非球面凸レンズ部29bの方が第一非球面凸レンズ部29aよりも厚みのある形状に形成されている。また、非対称形状に関しては、中実中間部29cを伝搬する光が伝搬方向に広がる(受光素子の場合は狭める)ような形状に形成されている。
With respect to the asymmetric shape, when the lens diameter is the same, the second aspherical
収差を持たせたレンズ29は、上記のような形状に形成することによって、受発光部28と光ファイバ端末との間に所望の収差を生じさせることができるようなものになっている。収差を持たせたレンズ29は、上記のような形状に形成して収差を持たせることにより、受発光部28と光ファイバ端末との位置が多少ズレても高い結合効率が確保されるようになっている。すなわち、収差を持たせることにより、焦点位置での焦点31(図1参照)が1点にならず、ある面積を持った円にすることができ、これによって高い結合効率が確保されるようになっている。
The
また、収差を持たせたレンズ29は、上記のような形状に形成することによって、光ファイバ端末の位置を収差を持たせたレンズ29に対して近づけたり離したりしても、結合に対して十分なスポット径が得られるようになっている。すなわち、この場合も高い結合効率が確保されるようになっている。
In addition, the
図4ないし図6において、シリコーン樹脂封止部40は、筐体39に対して封止用のシリコーン樹脂をポッティングすることにより図示のような状態に形成されている。リードフレーム38に実装された受発光部28やIC41や電子部品42は、シリコーン樹脂封止部40によって保護されるようになっている。シリコーン樹脂封止部40は、この頂面が開口部44よりも若干下がった位置になるように形成されている。
4 to 6, the silicone
次に、上記構成に基づきながら光素子モジュール22の製造について説明する。
Next, the manufacture of the
先ず、キャリヤが付いたままのリードフレーム38(キャリヤを付けたままにしておかないとリードフレーム38がばらけてしまう)を成形金型内にセットする作業を行う。次に、この状態で筐体39の樹脂成形を開始すると、リードフレーム38の一部がインサート成形された状態で筐体39が形成される。この時、筐体39には、成形金型のエジェクタピンの跡を利用して位置決め用のマーカ55が形成される(図5参照)。エジェクタピンは、成形金型の寸法精度で金型本体に配置されるものであることから、このようなエジェクタピンによってマーカ55は高精度で配置形成される。
First, the
マーカ55の形成において、エジェクタピンはリードフレーム38の貫通孔47に対して貫通することから、リードフレーム38をインサートしつつ筐体39を樹脂成形する際には、リードフレーム38が樹脂の流れによって移動してしまうことが防止される。従って、筐体39の成形と同時にリードフレーム38の位置決めが高精度で完了する。
In forming the
筐体39を樹脂成形した後に開口部44を臨むと、リードフレーム38の一部が露出した状態になっている。続いて、この露出部分に受発光部28やIC41や電子部品42を実装及び配線する作業を行う。受発光部28等の実装には、マーカ55が位置決めの基準として用いられる。マーカー55を位置決め基準として用いることにより、受発光部28はリードフレーム38及び筐体39に対して高い精度で配置されるようになる。
When the
続いて、筐体39に対して封止用のシリコーン樹脂をポッティングする作業を行う。この作業により、シリコーン樹脂封止部40が筐体39内に形成される。リードフレーム38に実装された受発光部28やIC41や電子部品42は、シリコーン樹脂封止部40によって保護される。受発光部28やIC41や電子部品42がシリコーン樹脂封止部40により保護され、また、リードフレーム38がキャリヤから切り離されると、図5及び図6に示す如く光素子モジュールパッケージ部26が形成される。
Subsequently, a potting silicone resin is potted on the
続いて、予め成形しておいた光素子モジュールレンズ部27を光素子モジュールパッケージ部26の筐体39に接着剤を用いながら固定する作業を行う。この作業は、顕微鏡及び調心装置21(図1及び図2参照)を用いて行うようになる。光素子モジュールレンズ部27を筐体39に固定する作業においては、筐体39の凹部54に接着剤を塗布してから蓋部45の凸部56を差し込み、そして、受発光部28を位置決めの基準として用いながら光素子モジュールレンズ部27の固定位置を決める仮固定作業と、凹部54に塗布した接着剤を硬化させ光素子モジュールレンズ部27を筐体39に完全に固定する本固定作業とに分かれる。顕微鏡及び調心装置21は、前者の仮固定作業において主に用いられるようになっている。
Subsequently, the pre-molded optical element
顕微鏡及び調心装置21を用いての仮固定作業は、第一工程〜第三工程を順に経る作業であって、第一工程では、固定台部25に保持した光素子モジュールパッケージ部26の受発光部28の中心を光素子モジュールレンズ部27及び収差補正用レンズ内蔵筒体部23が存在しない状態において得られる視野の中心に配置する。第二工程では、収差補正用レンズ内蔵筒体部23を顕微鏡筒体部24に取り付け、この後に調心機構部58を用いて光素子モジュールレンズ部27を移動させつつ受発光部28の中心と収差を持たせたレンズ29の中心(若しくは筒部43の中心)との位置合わせを行う。第三工程では、上記の位置合わせ状態を維持したままで光素子モジュールレンズ部27を光素子モジュールパッケージ部26に対し仮固定する。尚、本形態における仮固定は、特に限定するものでないが、液状のUV硬化接着剤(例えばUV接着機能を併せ持つシアノアクリレート系の瞬間接着剤)を筐体39の凹部54と蓋部45の凸部56との嵌合部分に滴下して、この後にUV光照射をすることによって行われるようになっている。
The temporary fixing operation using the microscope and the aligning
筐体39の凹部54に塗布される接着剤は、本形態において、熱硬化型のエポキシ系接着剤が用いられている(一例であるものとする)。接着剤は、筐体39の例えば上壁50及び下壁51の位置の凹部54に塗布され(左側壁52及び右側壁53の位置は上記液状のUV硬化接着剤を滴下する部分となる)、そして、仮固定作業の後に熱処理(例えば100℃で1Hr)が施されて硬化すると、光素子モジュールレンズ部27が筐体39に対して完全に固定されるようになっている。光素子モジュールレンズ部27は、熱硬化型のエポキシ系接着剤が硬化すると、受発光部28の中心と収差を持たせたレンズ29の中心(若しくは筒部43の中心)とが高い精度で合った状態で固定される。熱硬化型のエポキシ系接着剤が硬化し光素子モジュールレンズ部27が筐体39に対して完全に固定されると、光素子モジュール22の製造が完了する。
In this embodiment, a thermosetting epoxy adhesive is used as the adhesive applied to the
顕微鏡及び調心装置21を用いての仮固定作業において、収差を持たせたレンズ29を通して見る受発光部28の像は、収差補正用レンズ30によって補正され鮮明な像になる。この鮮明な受発光部28の像に基づき直接的に光素子モジュールレンズ部27の位置合わせを行うことによって、位置合わせ精度の高い光素子モジュール22が製造されることになる。
In the temporary fixing operation using the microscope and aligning
本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。 It goes without saying that the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
21 顕微鏡及び調心装置(素子・レンズ位置合わせ装置)
22 光素子モジュール
23 収差補正用レンズ内蔵筒体部
24 顕微鏡筒体部
25 固定台部
26 光素子モジュールパッケージ部
27 光素子モジュールレンズ部
28 受発光部(発光素子又は受光素子)
29 収差を持たせたレンズ
29a 第一非球面凸レンズ部
29b 第二非球面凸レンズ部
29c 中実中間部
30 収差補正用レンズ
31、32 焦点
33 微調整構造部分
34 外筒部
35 スペーサ
36 顕微鏡対物レンズ
37 凹部
38 リードフレーム
39 筐体
40 シリコーン樹脂封止部
41 IC
42 電子部品
43 筒部
44 開口部
45 蓋部
46 基板
47 貫通孔
48 素子実装部分
49 底壁
50 上壁
51 下壁
52 左側壁
53 右側壁
54 凹部
55 マーカ
56 凸部
57 光
58 調心機構部
59 撮像デバイス
60 画像処理装置
61 表示装置
21 Microscope and alignment device (element / lens alignment device)
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
42
Claims (2)
前記収差を持たせたレンズの収差を補正する収差補正用レンズを内蔵する収差補正用レンズ内蔵筒体部、該収差補正用レンズ内蔵筒体部が取り付く顕微鏡筒体部又は撮像デバイス、前記光素子モジュールパッケージ部を移動不能に保持する固定台部、及び、前記収差補正用レンズ内蔵筒体部と前記固定台部との間で保持した前記光素子モジュールレンズ部をこの保持状態で移動させる調心機構部、を備える素子・レンズ位置合わせ装置を準備し、
第一工程では、前記固定台部に保持した前記光素子モジュールパッケージ部の前記発光素子又は前記受光素子の中心を前記光素子モジュールレンズ部及び前記収差補正用レンズ内蔵筒体部が存在しない状態において得られる視野の中心に配置し、
第二工程では、前記収差補正用レンズ内蔵筒体部を前記顕微鏡筒体部又は前記撮像デバイスに取り付け、この後に、前記調心機構部を用いて前記光素子モジュールレンズ部を移動させつつ前記発光素子又は前記受光素子の中心と前記収差を持たせたレンズの中心若しくは該収差を持たせたレンズが一体化した筒部の中心との位置合わせを行い、
第三工程では、前記位置合わせの状態を維持したままで前記光素子モジュールレンズ部を前記筐体に対し固定する
ことを特徴とする光素子モジュールの製造方法。 An optical element module package unit including a light emitting element or a light receiving element, and a housing for housing the light emitting element or the light receiving element, and an aberration interposed between the light emitting element or the light receiving element and the optical fiber terminal And having an optical element module lens unit fixed to the opening of the housing having a lens
An aberration-correcting lens built-in cylinder part that incorporates an aberration-correcting lens that corrects aberration of the lens having the aberration, a microscope cylinder part or an imaging device to which the aberration-correcting lens built-in cylinder part is attached, and the optical element A fixing base part that holds the module package part immovably, and an alignment that moves the optical element module lens part held between the aberration correcting lens-containing cylinder body part and the fixing base part in this holding state. Prepare an element / lens alignment device comprising a mechanism,
In the first step, the center of the light-emitting element or the light-receiving element of the optical element module package part held on the fixed base part is in a state where the optical element module lens part and the aberration correcting lens built-in cylindrical body part do not exist. Placed in the center of the resulting field of view,
In the second step, the aberration correcting lens built-in cylinder part is attached to the microscope cylinder part or the imaging device, and then the light emitting module is moved while moving the optical element module lens part using the alignment mechanism part. Perform alignment between the center of the element or the light receiving element and the center of the lens having the aberration or the center of the cylindrical portion in which the lens having the aberration is integrated,
In the third step, the optical element module lens unit is fixed to the casing while maintaining the alignment state. A method of manufacturing an optical element module, comprising:
前記収差補正用レンズを一又は複数枚用いる
ことを特徴とする光素子モジュールの製造方法。 In the manufacturing method of the optical element module of Claim 1,
One or a plurality of the aberration correction lenses are used. A method of manufacturing an optical element module.
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