JP2010135688A - Method for manufacturing optical module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ケーブルに接続するための光モジュールを製造する方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing an optical module for connection to an optical cable.
光ケーブルには光ファイバが内包されており、光ファイバを用いた光通信には光モジュールが用いられる。この光モジュールでは、発光素子から発せられた光信号を光ファイバへ伝達させ、又は光ファイバを伝達してきた光を受光素子に集光させている。発光素子(主に、Laser Diode:LD)からの光は、光ファイバの導波路であるコアに集光させて伝達される。また、受光素子(主に、Photo Diode:PD)は、光ファイバのコアを伝達してきた光をレンズ等により集光して、受光し電気信号に変換する。 The optical cable includes an optical fiber, and an optical module is used for optical communication using the optical fiber. In this optical module, the optical signal emitted from the light emitting element is transmitted to the optical fiber, or the light transmitted through the optical fiber is condensed on the light receiving element. Light from a light emitting element (mainly Laser Diode: LD) is condensed and transmitted to a core which is a waveguide of an optical fiber. In addition, a light receiving element (mainly Photo Diode: PD) collects light transmitted through the core of the optical fiber with a lens or the like, receives the light, and converts it into an electrical signal.
光モジュールは、このようなLD、PDなどの光デバイスや他の実装部品を搭載している。また、LDはその発振波長を安定させるためにその温度を制御することが望ましいため、LDを搭載する際には、ペルチェ素子を有する熱電子冷却モジュール(ThermoElectric Cooling module:TEC)も搭載されることが多い。LDは、このペルチェ素子上に搭載される。 The optical module is mounted with such optical devices such as LD and PD and other mounting components. Also, since it is desirable to control the temperature of the LD in order to stabilize its oscillation wavelength, a thermoelectric cooling module (TEC) having a Peltier element is also mounted when mounting the LD. There are many. The LD is mounted on this Peltier element.
このような光モジュールを製造する際に、LDを搭載した回路基板(LDキャリア)をステムに搭載する必要があるが、このとき、LDからの出射光の光軸がズレてしまうことがある。 When manufacturing such an optical module, it is necessary to mount a circuit board (LD carrier) on which an LD is mounted on a stem. At this time, the optical axis of light emitted from the LD may be shifted.
特許文献1には、光路に設けた屈折板の挿入角度により光軸を調整する技術が開示されている。また、特許文献2には、入出力端子の外方に位置する基体(ステム)の外周部に、全周にわたって基体の上側主面から突出するようにして厚肉部を設けることで、入出力端子に熱応力が加わり難くして、入出力端子にクラック等の破損を生じ難くする技術が開示されている。この技術では、基体に蓋体(キャップ)を接合した後に基体及び蓋体に熱収縮差が生じても、厚肉部が補強作用をなすため、基体に歪みが加わり難く、その基体上に設けられたLDの光軸のズレを抑えることが可能になっている。
しかしながら、特許文献1に記載の技術では屈折板を光路上に追加する必要があるうえに、端面発光LDを実装したLDキャリアを直接パッケージのステムに実装する際に、サイズの制約があり精度良く屈折板を実装し難い。また、特許文献2に記載の技術ではステム上に厚肉部を設ける必要があるうえに、実装後に外部から加わる外力や熱による歪みを低減する効果しかなく、実装精度そのものについての効果は無い。 However, in the technique described in Patent Document 1, it is necessary to add a refracting plate on the optical path, and there is a size restriction when mounting an LD carrier on which an end surface light emitting LD is directly mounted on a package stem. Difficult to mount a refracting plate. In addition, the technique described in Patent Document 2 needs to provide a thick portion on the stem, and has only an effect of reducing external force applied from the outside after mounting and distortion due to heat, and has no effect on the mounting accuracy itself.
また、熱電子冷却モジュール(TEC)を備える光モジュールでは、このような従来技術を採用したとしても、TEC自身が寸法ばらつきを持っているため、TEC上面にLDキャリアを実装するとさらにLDの光軸角度にばらつきが生じてしまう。 Further, in an optical module including a thermoelectric cooling module (TEC), even if such a conventional technique is adopted, the TEC itself has dimensional variations. Therefore, when an LD carrier is mounted on the TEC upper surface, the optical axis of the LD is further increased. The angle will vary.
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、ステム上に発光素子等の光素子をはじめとする実装部品を搭載して光モジュールを組み立てるに際し、光素子の光軸ズレを精度良く防止することが可能な光モジュール製造方法を提供することをその目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and when an optical module is assembled by mounting a mounting component such as a light emitting element on a stem, an optical axis shift of the optical element is accurately determined. It is an object of the present invention to provide an optical module manufacturing method that can be well prevented.
本発明による光モジュール製造方法は、ステムの主面と交わる搭載面をもつマウント部材と、ステムを貫通して複数のリード端子と、マウント部材の搭載面に搭載された、光素子を実装した基板と、光ケーブルに接続するためのスリーブとを有する光モジュールの製造方法であって、基板の搭載は、基板におけるステム側の端面と複数のリード端子の少なくとも2本の端部とで位置決めを行い、位置決めした基板を、光素子の光軸方向にスライドさせてからマウント部材に対して固定する。 An optical module manufacturing method according to the present invention includes a mount member having a mounting surface that intersects the main surface of the stem, a plurality of lead terminals that penetrate the stem, and a substrate on which the optical element is mounted mounted on the mounting surface of the mount member. And a method of manufacturing an optical module having a sleeve for connecting to an optical cable, wherein mounting of the substrate is performed by positioning the end surface on the stem side of the substrate and at least two ends of the plurality of lead terminals, The positioned substrate is slid in the optical axis direction of the optical element and then fixed to the mount member.
また、上記基板の搭載は、マウント部材の搭載面に熱電子冷却モジュールを搭載して固定し、次いで、熱電子冷却モジュールに基板を載置して位置決めを行うようにしてもよい。代わりに、上記基板の搭載は、熱電子冷却モジュール上に基板を固定し、次いで、マウント部材の搭載面に基板付きの前記熱電子冷却モジュールを載置して位置決めを行うようにしてもよい。 Further, the mounting of the substrate may be performed by mounting and fixing the thermoelectric cooling module on the mounting surface of the mount member, and then placing the substrate on the thermoelectric cooling module for positioning. Alternatively, the mounting of the substrate may be performed by fixing the substrate on the thermoelectric cooling module and then placing the thermoelectric cooling module with the substrate on the mounting surface of the mount member for positioning.
本発明によれば、ステム上に発光素子、受光素子等の光素子をはじめとする実装部品を搭載して光モジュールを組み立てるに際し、光素子の光軸ズレを精度良く防止することが可能になる。 According to the present invention, when an optical module is assembled by mounting mounting components including optical elements such as a light emitting element and a light receiving element on a stem, it is possible to prevent optical axis misalignment of the optical element with high accuracy. .
図により本発明の実施の形態を説明する。以下、本発明に係る光モジュール製造方法で製造される、光ケーブルに接続するための光モジュールとして、同軸型の光送信モジュールを例に挙げて説明するが、同軸型に限ったものではない。また、光受信機能を備えた光送受信モジュールにも同様に適用することができる。また、光モジュールには複数の実装部品が実装されるが、実装される実装部品についても以下に例示する実装部品に限ったものではなく、LDで例示する光素子を備えるものであればよい。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, a coaxial optical transmission module will be described as an example of an optical module for connecting to an optical cable manufactured by the optical module manufacturing method according to the present invention. However, the optical module is not limited to the coaxial type. Further, the present invention can be similarly applied to an optical transmission / reception module having an optical reception function. In addition, a plurality of mounting components are mounted on the optical module. However, the mounting components to be mounted are not limited to the mounting components exemplified below, and may be anything provided with an optical element exemplified by LD.
図1は、本発明に係る光モジュール製造方法で製造される光送信モジュールの構成例を示す一部断面図、図2は、図1の光送信モジュールをH方向から見た一部断面図、図3は、図1及び図2の光送信モジュールをZ方向から見た図、図4は、図1〜図3で示す光送信モジュールの回路図である。なお、図3では、キャップ内部のみを図示しており、図3(及び図2)においてV方向から見た図が図1に相当し、図3においてH方向から見た図が図2に相当する。 FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a configuration example of an optical transmission module manufactured by an optical module manufacturing method according to the present invention. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the optical transmission module of FIG. 3 is a diagram of the optical transmission module of FIGS. 1 and 2 viewed from the Z direction, and FIG. 4 is a circuit diagram of the optical transmission module shown in FIGS. 3 shows only the inside of the cap, the view seen from the V direction in FIG. 3 (and FIG. 2) corresponds to FIG. 1, and the view seen from the H direction in FIG. 3 corresponds to FIG. To do.
図1〜図3で例示する光送信モジュール1は、熱電子冷却モジュール(TEC)を有する同軸型の光モジュールである。図1〜図3において、10a〜10iはリード端子(リードピン)、11はTEC電極パッド、12はセラミック回路基板(LDキャリア)、13はLD、14はインダクタ、15は抵抗、16はサーミスタ、17は端面入射型モニタPD、18は基板12の電極、19は吸熱側セラミック基板、20は熱電変換素子(ペルチェ素子)、21は排熱(放熱)側セラミック基板、22はステム、23はマウント部材(ステム主面上の台座)、24はキャップ(CANケース)、25はレンズを示しており、光送信モジュール1はこれらの構成要素を備える。
The optical transmission module 1 illustrated in FIGS. 1 to 3 is a coaxial optical module having a thermoelectric cooling module (TEC). 1 to 3,
ステム22は、通常、熱伝導性を有し導電性のある金属で円盤状に形成されているが、他の形状であってもよい。ステム22には、ステム22を貫通してステム22の主面に垂直に複数のリード端子10a〜10iが配設されている。このうち信号伝送用又は給電用のリード端子10a〜10d,10f〜10iは、ガラスシールで電気的に絶縁された状態でステム22に固定される。一方、接地用のリード端子10eは、ステム22と絶縁せず、ステム22に直接固定される。
The
このように取り付けられたリード端子10a〜10iは、光送信モジュール1に搭載される複数の実装部品のうち、給電や信号の送信又は受信に必要な複数の部品(電子素子或いは電子部品)、つまり電気的な接続を必要とする複数の部品(以下、要接続部品と呼ぶ)と、V方向からワイヤでボンディングされる。
The
各要接続部品には、それぞれ少なくとも1つの導体接続面(ワイヤ接続面)が形成されているものとする。一方で、複数のリード端子10a〜10iのそれぞれには、要接続部品に形成された導体接続面のいずれかとワイヤボンディングで接続するための導体接続面(ワイヤ接続面)が形成されているものとする。そして、この例では、複数のリード端子10a〜10iに形成された全てのワイヤ接続面及び要接続部品に形成された全てのワイヤ接続面がいずれも平行になるように、要接続部品と複数のリード端子とが配設されている。これにより、ワイヤボンディングを必要とする部分は全て平行(一平面上とは限らない)になり、全ての箇所で一方向からのワイヤボンディングが可能となる。
It is assumed that at least one conductor connection surface (wire connection surface) is formed on each connection component. On the other hand, each of the plurality of
ここで、各リード端子10a〜10iは、少なくともその先端部分を平板状(平坦な形状)に形成しその平板状の部分をワイヤ接続面としてワイヤ接続側に向けてステム22に設置することが好ましい。このように構成することで、V方向からのワイヤボンディングが容易になる。但し、各リード端子10a〜10iは、その先端部分が球状に形成されていても円柱状に形成されていても、その先端部分をワイヤ接続面(この面は曲面となる)としてV方向からワイヤボンディングすることはできる。
Here, each of the
なお、全てワイヤによりリード端子と接続される必要はなく、直接、半田接続される要接続部品があってもよい。また、図示するように、通常、全ての要接続部品がリード端子10a〜10iに直接又はワイヤボンディングで接続される訳ではなく、後述するように要接続部品の中には、他の要接続部品と電気的に接続される部品もある。また、ここで用いるワイヤや後述のワイヤとしては、リボンワイヤなどの寄生インダクタンスの小さいものを用いることが望ましい。
In addition, it is not necessary to be connected to the lead terminal by all wires, and there may be a connecting component that is directly connected by soldering. Also, as shown in the drawing, not all of the required connection parts are normally connected directly or by wire bonding to the
ステム22の主面上には、マウント部材23が凸状に設けられている。マウント部材23は、ステム22の主面と交わる搭載面(実装部品の実装面)をもつ。つまり、搭載面がステム22の主面と(好ましくは垂直に)交わるようにマウント部材23がステム22上に設置される。勿論、マウント部材23はステム22と別部材である必要はなく、一体に構成してもよい。
On the main surface of the
マウント部材23の搭載面には、排熱側セラミック基板21、複数の熱電変換素子(ペルチェ素子)20、吸熱側セラミック基板19で構成されるTECが、要接続部品の一つとして搭載される。TECは、マウント部材23の搭載面上に排熱側セラミック基板21が接するように実装され、ペルチェ素子20を介して実装された吸熱側セラミック基板19の上に、セラミック回路基板12で例示した配線基板が実装される。V方向から搭載面に各部材21,20,19を順番に実装していくことが可能であり、或いは各部材19〜21によりTECを構成した後、そのTEC搭載面にV方向から実装することも可能である。
On the mounting surface of the
TECは、排熱側セラミック基板21と吸熱側セラミック基板19の対向面に、所定のパターンで電極を形成し、複数のペルチェ素子20を(P型とN型の素子を交互に)直列に接続して、両端の電極を給電導体に接続する構成とされる。この例では、排熱側セラミック基板21の長さ(ステム主面に垂直な方向の長さ)を吸熱側セラミック基板19より長くして、排熱側セラミック基板21の吸熱側セラミック基板19から突き出る部分にTEC電極パッド11を設けている。
In the TEC, electrodes are formed in a predetermined pattern on opposing surfaces of the exhaust heat
そして、このTEC電極パッド11と給電用のリード端子10a,10iとは、図1に実線で示すようにV方向からワイヤでボンディングされ、図4に示すように電気的に接続される。このようなワイヤボンディングを容易にするため、並びにワイヤ長を短くするために、ステム22を貫通してその主面から突き出したリード端子10a,10iの端部が、排熱側セラミック基板21上に設けられたTEC電極パッド11の電極付近に位置するように、実装後の突き出し量や配置を設計しておくとよい。
The
吸熱側セラミック基板19上に実装されるセラミック回路基板12は、その電極(配線電極)18にLD13が電気的に直接半田接続された状態で搭載されており、LDキャリアともいう。このLDキャリア12は、V方向から吸熱側セラミック基板19上に実装することができる。配線電極18におけるLD搭載位置には、LD13に駆動電流を供給するように差動ラインが形成されている。この差動ラインの一方にはリード端子10c,10bが、他方にはリード端子10g,10hが、図1に実線で示すようにワイヤでボンディングされ、図4に示すように電気的に接続される。
The
なお、図2及び図3では便宜上、ワイヤは図示していない。また、図4では配線電極18を図示していないが、LD13等の要接続部品に対する配線のそれぞれが配線電極18に対応する。このようなワイヤボンディングを容易にするため、並びにワイヤ長を短くするために、ステム22を貫通してその主面から突き出したリード端子10b,10c,10g,10hの端部が配線電極18における各接続位置付近に位置するように、実装後の突き出し量や配置を設計しておくとよい。なお、本発明に係る光モジュール製造方法では、この例でいうところのリード端子10c,10gを用いて位置決めを行うが、位置決めについては後述する。
2 and 3, the wire is not shown for convenience. In addition, although the
また、上記差動ラインには、一方のラインの途中及び他方のラインの途中に、薄膜の抵抗(抵抗素子)15やインダクタ14が設けられている。抵抗15やインダクタ14は、LD13がLDキャリア12上の他の要接続部品に比べて特に高速で駆動する部品であるため、LDキャリア12上の配線の中でもLD13に接続された配線においてインピーダンスが整合されるように設けられる。
The differential line is provided with a thin film resistor (resistive element) 15 and an
LDキャリア12は熱伝導性の良い素材で形成され、TEC上に搭載されており、TECによりLD13の温度制御が行われる。また、LD13のステム22の主面側とは反対方向の端面からは、主たるレーザ光が出射可能になっている。マウント部材23のステム22上での配設位置、TECやLDキャリア12の厚みなどは、LD13の出射光がステム22の略中心になる位置にLD13が実装できるように考慮して設計される。このような設計により、LD13の端面から出射される主たるレーザ光がステム22の主面側とは反対の方向へ進み、その出射光がパッケージ外部に位置決め保持された光ファイバに入射させることができる。
The
また、LDキャリア12には、LD13やインピーダンス整合用の素子であるインダクタ14や抵抗15以外の要接続部品として、サーミスタ16及び端面入射型モニタPD17が、配線電極18に電気的に直接半田接続された状態で搭載されている。この例では、上述したいずれの要接続部品の構造やその配設位置も、実装作業時に全てV方向から実装可能なように設計されている。
The
LD13は、ステム22の主面側の端面(すなわち光ファイバ側の端面とは反対側の端面)からもレーザ光を出射するように構成されている。PD17は、LD13のこのような後方出射光を検出して、LD13の光出力(出射光強度)をモニタするために設けられる。従って、PD17は、LD13の出射光を受光できる位置に配置される。PD17は端面入射タイプのものが望ましく、LD13やその他の電子素子が実装されている面と同じか、その面に沿った面へ実装される。また、PD17の2つのPD電極のうち一方の電極が接続された部分(配線電極18の一部分)は、モニタ用のリード端子10fにワイヤでV方向からボンディングされ、他方の電極が接続された部分は、接地用のリード端子10eにワイヤでV方向からボンディングされグランド接続され、図4に示すように電気的に接続される。
The
また、サーミスタ16は、LD13の動作温度を計測し、LD13の温度調節を行うために設けられる。この動作温度を精度よく検出して、適正な駆動制御を行うには、できるだけLD13の近くに配置する必要があり、このため、サーミスタ16は、LD13が実装されるLDキャリア12に実装される。サーミスタ16の一方の電極が接続された部分は、リード端子10dにワイヤでV方向からボンディングされ、他方の電極が接続された部分は、接地用のリード端子10eにワイヤでV方向からボンディングされグランド接続され、図4に示すように電気的に接続される。
The
このようなPD17及びサーミスタ16に関するワイヤボンディングを容易にするため、並びにワイヤ長を短くするために、ステム22を貫通してその主面から突き出したリード端子10d〜10fの端部が配線電極18における各接続位置付近に位置するように、実装後の突き出し量や配置を設計しておくとよい。
In order to facilitate wire bonding related to the
そして、上述した各要接続部品を収納するように、LD13からの出射光を光ファイバ(図示せず)に集光させるレンズ25が設けられた円筒状のCANケース24により、ステム22の主面側を封止する。なお、図1〜図3で示す部分、つまり要接続部品が搭載されたマウント部材23が配設又は取り付けされリード端子が取り付けられたステム22と、CANケース24とで構成される部分は、パッケージ(この例ではCAN型或いは同軸型パッケージ)と呼ばれる。
Then, the main surface of the
以上説明したように、例示した光送信モジュール1では、同軸型パッケージのステム22に対して垂直にTECを配置し、TEC上に各要接続部品をV方向から搭載しているため、同一方向からの実装及びワイヤリングが可能になる。この効果は、高周波回路を搭載した複雑な構造であったとしても同様である。そして、これら要接続部品の実装とワイヤボンディングの作業を全て同一方向から行うことができるため、パッケージのステム22を回転させたり、要接続部品を回転させたりする必要が無くなり、組み立て作業が簡易になる。
As described above, in the illustrated optical transmission module 1, the TEC is arranged perpendicular to the
また、以上の例では、要接続部品以外の実装部品については挙げていない。しかしながら、要接続部品を設置するためのキャリアなどを設ける場合には、そのキャリアが要接続部品以外の実装部品に該当することになる。要接続部品だけでなくこのような要接続部品以外の実装部品も含めた全ての実装部品を、マウント部材23の搭載面に一方向から直接又は間接的に搭載することで、実装部品の実装とワイヤボンディングの作業を全て同一方向から行うことができるため、パッケージのステム22を回転させたり、実装部品を回転させたりする必要が無くなり、組み立て作業が簡易になる。
Moreover, in the above example, mounting parts other than a connection required component are not mentioned. However, when providing a carrier or the like for installing a connection required component, the carrier corresponds to a mounting component other than the connection required component. By mounting all mounting parts, including not only the connection required parts but also mounting parts other than such required connection parts, directly or indirectly from one direction on the mounting surface of the
上述した光送信モジュール1における光ケーブルとの接続を可能にするための構造について、図5及び図6を参照しながら説明する。図5及び図6は、図1の光送信モジュールにスリーブ部を取り付けた例を示す一部断面図である。なお、各図において、10はリード端子10a〜10iを示しており、図面の簡略化のためマウント部材23やLD13以外の要接続部品には符号を付していない。
A structure for enabling connection with the optical cable in the optical transmission module 1 described above will be described with reference to FIGS. 5 and 6 are partial cross-sectional views showing an example in which a sleeve portion is attached to the optical transmission module of FIG. In addition, in each figure, 10 has shown the
図5で示す光送信モジュール5は、アイソレータ55付きの光レセプタクルである。光送信モジュール5は、図1で示したステム22、リード端子10、CANケース24、レンズ25、及び各要接続部品で構成された同軸型パッケージにおいて、CANケース24にジョイントスリーブ50が軸方向位置を調整して取り付けられている。ジョイントスリーブ50には、同軸型パッケージからスリーブ部へレーザ光を通過させるための孔が設けられている。アイソレータ55は、ジョイントスリーブ50の内側(レンズ25側)のこの孔の部分に設けられている。アイソレータ55は、ファラデー回転子、偏光子、永久磁石などで構成される。
The
スリーブ部の構造は、スリーブホルダ52の内壁に整列スリーブ53が取り付けられ、整列スリーブ53内にファイバスタブ54が設けられてなる。整列スリーブ53は、光コネクタのフェルールを光学的に結合させるためのガイドの役割を果たすものであり、フェルールが嵌合する形状の内側壁をもつ。ファイバスタブ54は、光コネクタのフェルールと基本的に同一構造であって、ジルコニアなどのセラミックス部品の中央部に設けられた微小孔にシングルモード光ファイバ(SMF)などの光ファイバを搭載した構造をもつ。このファイバスタブ54を光軸上に固定するために、スタブホルダ51が図示するようにジョイントスリーブ50の出射側の光学基準面に配設されている。
The sleeve portion has a structure in which an
光送信モジュール5は、このような構造により光コネクタ内の光ファイバと接続し、LD13から出射されるレーザ光をレンズ25で集光してこの光ファイバに結合させることが可能になっている。なお、上記アイソレータ55付きの光レセプタクルについて説明したが、光送信モジュール5からアイソレータ55を除いた構造のモジュールについても同様に適用できる。
With such a structure, the
図6で示す光送信モジュール6は、アイソレータ65付きのピグテール型の光レセプタクルである。光送信モジュール6は、図1で示したステム22、リード端子10、CANケース24、レンズ25、及び各要接続部品で構成された同軸型パッケージにおいて、CANケース24にジョイントスリーブ60が軸方向位置を調整して取り付けられている。ジョイントスリーブ60には、同軸型パッケージからスリーブ部へレーザ光を通過させるための孔が設けられている。アイソレータ65は、ジョイントスリーブ60の内側(レンズ25側)のこの孔の部分に設けられている。アイソレータ65は、ファラデー回転子、偏光子、永久磁石などで構成される。
The optical transmission module 6 shown in FIG. 6 is a pigtail type optical receptacle with an
スリーブ部の構造は、フェルール63を光軸上に固定するために、フェルールホルダ61が図示するようにジョイントスリーブ60の出射側の光学基準面に配設され、光ファイバ64とフェルール63とを光結合するためのガイド部分をもった保護カバー62が、フェルール63及びフェルールホルダ61の周りに設けられている。この保護カバー62はピグテール型の外形をもつ。
In order to fix the
光送信モジュール6は、このような構造により光ファイバ64と接続し、LD13から出射されるレーザ光をレンズ25で集光してこの光ファイバ64に結合させることが可能になっている。なお、上記アイソレータ65付きの光レセプタクルについて説明したが、光送信モジュール6からアイソレータ65を除いた構造のモジュールについても同様に適用できる。
The optical transmission module 6 is connected to the
以上、本発明に係る光モジュール製造方法で製造された後の光送信モジュール1について説明したが、光送信モジュール1の製造時に生じ得る光軸ズレについて、図7及び図8を参照して説明する。図7は、図1の光送信モジュールにおいて光軸ズレを起こした状態を示す一部断面図である。また、図8は、図7の光送信モジュールにそのままスリーブ部を取り付けた例を示す一部断面図であり、図5の光送信モジュールにおいて光軸ズレを起こした状態を示す図である。 The optical transmission module 1 after being manufactured by the optical module manufacturing method according to the present invention has been described above, but the optical axis misalignment that may occur when the optical transmission module 1 is manufactured will be described with reference to FIGS. 7 and 8. . FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a state in which an optical axis shift has occurred in the optical transmission module of FIG. FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing an example in which the sleeve portion is attached to the optical transmission module of FIG. 7 as it is, and is a diagram showing a state in which the optical axis is shifted in the optical transmission module of FIG.
光送信モジュール1を製造するに際し、LD13を搭載したLDキャリア12をマウント部材23に取り付ける必要があり、ここで例示したTEC付きの構造ではマウント部材23にTECを搭載してさらにその上にLDキャリア12を搭載する必要がある。従って、図7に角度θで示すようにパッケージの中心とLD13の光軸の中心とがズレてしまうことがある。すると、図8に示すように、ファイバスタブ54側にレーザ光が出射しない状態となってしまう。
When manufacturing the optical transmission module 1, it is necessary to attach the
このとき、パッケージ組立後に光ファイバとの位置関係をジョイントスリーブ50などの調整により調整してから固定することは可能であるが、光軸の傾きθが大きい場合には、このような調整によっても最適な結合が得られない。特に、レンズ25が高倍率である程、出射ビームのズレは顕著になる。そのため、本発明の製造方法では、このような角度ズレを抑制するために次のような実装方法を採用する。
At this time, it is possible to fix the positional relationship with the optical fiber after the assembly of the package by adjusting the
本発明に係る光モジュール製造方法は、次に説明する取付/形成工程、端子取付工程、基板搭載工程を含むものとする。取付/形成工程は、光モジュール1の構造で説明したように、ステム22に、ステム22の主面上に設けられその主面と交わる搭載面(好ましくは主面に垂直に交わる搭載面)をもつマウント部材23を取り付けるか、或いはそのようなマウント部材23をステム22と一体に形成する。次いで実行される端子取付工程は、ステム22を貫通して複数のリード端子10a〜10iを取り付ける。なお、取付/形成工程においてマウント部材23を取り付ける工程を採用する場合には、この端子取付工程の後に実行してもよい。
The optical module manufacturing method according to the present invention includes an attachment / formation step, a terminal attachment step, and a substrate mounting step described below. In the mounting / forming process, as described in the structure of the optical module 1, a mounting surface (preferably a mounting surface perpendicular to the main surface) that is provided on the main surface of the
基板搭載工程は、マウント部材23の搭載面に、発光素子(LD13で例示)を搭載した基板(LDキャリア12で例示)を搭載する工程である。より詳しくは、本発明で採用する基板搭載工程は、LDキャリア12におけるステム22側の端面と複数のリード端子の少なくとも2本(この例ではLDキャリア12とマウント部材23からの高さがほぼ同じリード端子10c,10g)の端部とで位置決めを行い、位置決めしたLDキャリア12を、LD13が出射する出射光の光軸方向にスライドさせてからマウント部材23に対して固定する。なお、リード端子10c,10gの端部(CANケース24が取り付けられる側の端部)は、ステム22の主面と平行な平面であることがより正確な位置決めができるため好ましいが、これに限らず、先端部分が球状である場合にも各端子の2点で位置決めが十分に可能である。
The substrate mounting step is a step of mounting a substrate (illustrated by LD carrier 12) on which a light emitting element (illustrated by LD 13) is mounted on the mounting surface of
このように、少なくとも2本のリード端子の端部とLDキャリア12の一端面とが、突き当てられて相対的な位置決めの基準とする基板搭載工程を経ることで、パッケージとLD13とが所定の位置関係となるような位置決めが可能となり、LD13の光軸ズレ(ビーム角度ズレ)を精度良く防止することができる。これにより、アイソレータ55やファイバスタブ54付きフェルールの組み立て調芯時などの後工程において、光軸ズレによる光結合効率が低くなる問題を低減して、歩留まりを向上させることができる。このような各工程は、TECの搭載/非搭載を問わず実現可能である。また、本発明に係る光モジュール製造方法で製造される光モジュールは、光送信モジュール1で例示した、実装部品の実装とワイヤボンディングの作業を全て同一方向から行うことが可能な構造や配置をもつものに限ったものではない。
As described above, the package and the
図9は、本発明の一実施形態に係る光モジュール製造方法の一例を説明するための図である。図9で説明する製造方法は、予めTECをマウント部材23に固定した後にLDキャリア12を適切な位置に実装する方法である。
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of an optical module manufacturing method according to an embodiment of the present invention. The manufacturing method illustrated in FIG. 9 is a method in which the
より具体的には、上記基板搭載工程は、マウント部材23の搭載面にTECを搭載して搭載面とTECの排熱側セラミック基板21とを固定する工程と、TEC(TECの吸熱側セラミック基板19)上にLDキャリア12を載置して、LDキャリア12におけるステム22側の端面と複数のリード端子の少なくとも2本(この例ではリード端子10c,10g)の端部とで位置決めを行う工程(図9の上側の図を参照)とを有する。
More specifically, the substrate mounting step includes a step of mounting the TEC on the mounting surface of the
このように、本実施形態では、ステム22に固定したTECの吸熱面側にLDキャリア12の下面が接した状態でLDキャリア12を搭載し、LDキャリア12の一端面が位置決め面となりその位置決め面がリード端子10c,10gの端部に突き当たって相対的な位置決めを行う。このような位置決めのため、リード端子10c,10gの端部は、ステム22の主面から所定の長さだけ突き出して設計しておく。この端部を含む面が、ステム22(パッケージ)とLD実装済み基板であるLDキャリア12との相対的な位置決めの基準となる。
As described above, in this embodiment, the
さらに上記基板搭載工程は、位置決めしたLDキャリア12を、LD13が出射する出射光の光軸方向にスライドさせてから(図9の下側の図を参照)、LDキャリア12とTEC(TECの吸熱側セラミック基板19)とを固定する工程を有する。このスライドは、リード端子10c,10gとLDキャリア12とが短絡しない位置で固定するために行われる。つまり、位置決め後のLDキャリア12を所定の方向へ移動させてリード端子10c,10gとの間に隙間(絶縁ギャップG)をつくり、LDキャリア12を短絡しない状態でTECの吸熱面側に固定する。なお、精確に光軸方向にスライドさせるためには、例えばステム22の主面と平行な方向から治具を光軸からずれないようにセットしてから、スライドさせるようにするなどすればよい。
Further, in the substrate mounting step, the positioned
このような固定を行った後、必要箇所のワイヤボンディングを行うことで、図1に示すような光送信モジュール1が完成する。なお、LD13をLDキャリア12の配線電極18にワイヤボンディリングするなど、LDキャリア12上同士でのワイヤボンディングはTECにLDキャリア12を載置する前に行ってもよい。
After performing such fixation, wire bonding is performed at a necessary portion, thereby completing the optical transmission module 1 as shown in FIG. Note that wire bonding between the
図10は、本発明の他の実施形態に係る光モジュール製造方法の一例を説明するための図である。図10で説明する製造方法は、予めLDキャリア12とTECとを組み立てたものをマウント部材23の適切な位置に実装する方法である。
FIG. 10 is a diagram for explaining an example of an optical module manufacturing method according to another embodiment of the present invention. The manufacturing method illustrated in FIG. 10 is a method of mounting an assembly of the
より具体的には、上記基板搭載工程は、TEC(TECの吸熱側セラミック基板19)上にLDキャリア12を固定する工程と、マウント部材23の搭載面に、LDキャリア12付きのTECを載置して、LDキャリア12におけるステム22側の端面と複数のリード端子の少なくとも2本(この例ではリード端子10c,10g)の端部とで位置決めを行う工程(図10の上側の図を参照)とを有する。
More specifically, in the substrate mounting step, the
このように、本実施形態では、LDキャリア12を固定したTECの排熱面側にマウント部材23の上面(搭載面)が接した状態でTECを搭載し、LDキャリア12の一端面が位置決め面となりその位置決め面がリード端子10c,10gの端部に突き当たって相対的な位置決めを行う。このような位置決めのため、リード端子10c,10gの端部は、ステム22の主面から所定の長さだけ突き出して設計しておく。本実施形態においても、この端部を含む面が、ステム22(パッケージ)とLD実装済み基板であるLDキャリア12との相対的な位置決めの基準となる。
Thus, in this embodiment, the TEC is mounted in a state where the upper surface (mounting surface) of the
さらに上記基板搭載工程は、位置決めしたLDキャリア12付きのTECを、LD13が出射する出射光の光軸方向にスライドさせてから(図10の下側の図を参照)、そのTEC(TECの排熱側セラミック基板21)とマウント部材23とを固定する工程を有する。このスライドも図9の実施形態と同様に、リード端子10c,10gとLDキャリア12とが短絡しない位置で固定するために行われる。つまり、位置決め後のLDキャリア12付きのTECを所定の方向へ移動させてリード端子10c,10gとの間に隙間(絶縁ギャップG)をつくり、LDキャリア12を短絡しない状態でマウント部材23の搭載面に固定する。なお、精確に光軸方向にスライドさせるためには、例えばステム22の主面と平行な方向から治具を光軸からずれないようにセットしてから、スライドさせるようにするなどすればよい。
Further, in the substrate mounting step, the TEC with the positioned
このような固定を行った後、図9の実施形態と同様に、必要箇所のワイヤボンディングを行うことで、図1に示すような光送信モジュール1が完成する。なお、図9の実施形態と同様に、LDキャリア12上同士でのワイヤボンディングはLDキャリア12付きTECをマウント部材23に載置する前に行ってもよい。
After performing such fixing, the optical transmission module 1 as shown in FIG. 1 is completed by performing wire bonding of a necessary part like the embodiment of FIG. As in the embodiment of FIG. 9, the wire bonding between the
1…光送信モジュール、10a〜10i…リード端子、11…TEC電極パッド、12…セラミック回路基板(LDキャリア)、13…LD、14…インダクタ、15…抵抗、16…サーミスタ、17…端面入射型モニタPD、18…配線電極、19…吸熱側セラミック基板、20…ペルチェ素子、21…排熱側セラミック基板、22…ステム、23…マウント部材、24…CANケース、25…レンズ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical transmission module, 10a-10i ... Lead terminal, 11 ... TEC electrode pad, 12 ... Ceramic circuit board (LD carrier), 13 ... LD, 14 ... Inductor, 15 ... Resistance, 16 ... Thermistor, 17 ... End face incident type Monitor PD, 18 ... Wiring electrode, 19 ... Heat absorption side ceramic substrate, 20 ... Peltier element, 21 ... Waste heat side ceramic substrate, 22 ... Stem, 23 ... Mount member, 24 ... CAN case, 25 ... Lens.
Claims (3)
前記基板の搭載は、前記基板における前記ステム側の端面と前記複数のリード端子の少なくとも2本の端部とで位置決めを行い、位置決めした前記基板を、前記光素子の光軸方向にスライドさせてから前記マウント部材に対して固定することを特徴とする光モジュール製造方法。 A mounting member having a mounting surface intersecting with the main surface of the stem, a plurality of lead terminals penetrating the stem, a substrate mounted with the optical element mounted on the mounting surface of the mounting member, and an optical cable An optical module having a sleeve of
The mounting of the substrate is performed by positioning the end surface on the stem side of the substrate and at least two end portions of the plurality of lead terminals, and sliding the positioned substrate in the optical axis direction of the optical element. The optical module manufacturing method characterized by fixing to the said mounting member.
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---|---|---|---|
JP2008312362A JP2010135688A (en) | 2008-12-08 | 2008-12-08 | Method for manufacturing optical module |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8743564B2 (en) | 2011-04-22 | 2014-06-03 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Optical device |
JP2015503842A (en) * | 2011-12-23 | 2015-02-02 | フィニサー コーポレイション | Optical subassembly with extended RF pins |
JPWO2020240738A1 (en) * | 2019-05-29 | 2021-11-18 | 三菱電機株式会社 | Optical module |
WO2022230053A1 (en) * | 2021-04-27 | 2022-11-03 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor laser light source device |
JP7419188B2 (en) | 2019-11-01 | 2024-01-22 | CIG Photonics Japan株式会社 | optical subassembly |
-
2008
- 2008-12-08 JP JP2008312362A patent/JP2010135688A/en active Pending
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