JP2010210775A

JP2010210775A - 光モジュール、光モジュールの製造方法

Info

Publication number: JP2010210775A
Application number: JP2009054965A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kihara; 利彰木原; Hiromi Nakanishi; 裕美中西; Michio Suzuki; 三千男鈴木
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2010-09-24

Abstract

【課題】ＣＡＮパッケージとジョイントスリーブの軸ズレの発生を容易に抑制して接着固定することができる光モジュール、光モジュールの製造方法を提供すること。
【解決手段】光半導体素子が搭載された同軸型のパッケージ２３と、光半導体素子に光ファイバを光結合させるスリーブ２１と、スリーブ２１とパッケージ２３とを接続するジョイントスリーブ２２を備えた光モジュール１であって、ジョイントスリーブ２２のパッケージ２３が収納される円形の空間部２２ｂには、空間部２２ｂの奥側に、パッケージ２３に嵌合可能な第１内径面２２ｄが形成され、空間部２２ｂの出口側に、第１内径面２２ｄより大きい径の第２内径面２２ｅが形成されている。なお、ジョイントスリーブ２２の第１内径面２２ｄと第２内径面２２ｅとは、傾斜面で連続している。
【選択図】図１

Description

本発明は、光信号を送受信する光モジュール、光モジュールの製造方法に関するものである。

ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）等の光ファイバによる家庭向けデータ通信サービスの普及に伴い、光通信において使用される光モジュールが種々提案されている。光モジュールは、発光半導体素子（Laser Diode：ＬＤ）又は受光半導体素子（Photo Diode：ＰＤ）を備え、光信号を送信又は受信する機能を備える（特許文献１参照）。図４は、従来の光モジュールの概略を説明する図を示し、光モジュール１０は、スリーブ１１、ジョイントスリーブ１２、ＣＡＮパッケージ１３から構成される。スリーブ１１は、ＣＡＮパッケージ１３と光結合する光ファイバを接続するためのものである。

ジョイントスリーブ１２は、スリーブ１１とＣＡＮパッケージ１３を接続する機能を担う筒状部材である。ＣＡＮパッケージ１３は、図示しない光半導体素子（ＬＤ又はＰＤ）が搭載された同軸型のパッケージで、回路基板（図示せず）と電気的に接続するための複数本のリードピン１３ａ、光半導体素子等を搭載するステム１３ｂ、光信号を集光するためのレンズ１３ｃ、このレンズ１３ｃ等を保持するキャップ１３ｄ等から構成される。

上述した、光モジュール１０の組立方法の一例を説明する。まず、スリーブ１１、ジョイントスリーブ１２、ＣＡＮパッケージ１３を調芯用治具（図示せず）で、把持し保持する（図４参照）。次に、スリーブ１１を径方向にスライドさせ矢印Ｘ，Ｙ方向の調芯を行い、さらに、スリーブ１１を軸方向にスライドさせ矢印Ｚ方向の調芯を行う。

調芯に際しては、光モジュール１０が光送信モジュールの場合には、スリーブ１１に挿入されたフェルールを介して光ファイバに出射する光の強度が最大になるように調芯する。また、光モジュール１０が光受信モジュールの場合には、光ファイバを介して受光した光によりＰＤで発生する受光電流が最大となるように調芯する。

上記の調芯作業が終了すると、スリーブ１１とジョイントスリーブ１２の接合面１２ａとの間に既に塗布されている接着剤を硬化させる。また、ジョイントスリーブ１２の内径面１２ｂとＣＡＮパッケージ１３のキャップ１３ｄの外周壁面との隙間（以下、クリアランスという）に接着剤を充填し、接着固定させる。なお、ジョイントスリーブ１２の内径面１２ｂとＣＡＮパッケージ１３のキャップ１３ｄの外周壁面とのクリアランス幅Ｃ_０は、接着剤を均一に充填し接着固定させるために必要な幅で、８０μｍ程度である。

特開２００８−１１６５５２号公報

上記の調芯作業においては、スリーブ１１（光ファイバ）とＣＡＮパッケージ１３（ＬＤ又はＰＤ）との位置関係を高精度に決定することが重要である。それ故、作業効率の観点から、ジョイントスリーブ１２とＣＡＮパッケージ１３とを高精度に位置決めする必要はない。このため、ジョイントスリーブ１２の内径面１２ｂと、ＣＡＮパッケージ１３のキャップ１３ｄの外周壁面とが接触しない程度に、ジョイントスリーブ１２の配置位置を定めていた。

しかし、スリーブ１１とＣＡＮパッケージ１３との位置関係が高精度に定まったとしても、ジョイントスリーブ１２の軸とＣＡＮパッケージ１３の軸とが一致せず光軸Ａに垂直な方向に偏心したままとなることがある。この場合、前述のように、ジョイントスリーブ１２の内径面１２ｂとキャップ１３ｄの外周壁面とのクリアランスに充填された接着剤を硬化させると、接着剤の収縮や膨張によって、キャップ１３ｄに対して不均等な応力が加わり、軸ズレ（光軸ズレ）が発生してしまう。

上記のような軸ズレを防ぐためには、ジョイントスリーブ１２の軸とＣＡＮパッケージ１３の軸とが一致するように、ジョイントスリーブ１２の位置関係を定めればよいが、そのためには、専用の治具が必要になり、製造工数が増え、製造コストが上昇する。

ジョイントスリーブ１２を金属製とし、接着剤ではなくＹＡＧ溶接などにより接続することが考えられる。この場合、ジョイントスリーブ１２とＣＡＮパッケージ１３のキャップ１３ｄとを溶接固定すると、ジョイントスリーブ１２の内径面１２ｂとキャップ１３ｄの外周壁面とのクリアランスを小さくできるので、偏心を最小限に抑えられる。また、接着剤を使用しないので、上記のようにキャップ１３ｄに対して不均等な応力が加わることがない。

しかし、金属製のジョイントスリーブ１２と同キャップ１３ｄとが電気的に接触する構成となる。ＣＡＮパッケージ１３は、ジョイントスリーブ１２等の部品から電気的に絶縁した上で安定な接地電位にしておくことが望ましく、そのためには、別途絶縁部材を設けた構造にする必要がある。しかし、このようにすると、部品点数が増え、製造コストが上昇する。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、ＣＡＮパッケージとジョイントスリーブの軸ズレの発生を容易に抑制して接着固定することができる光モジュール、光モジュールの製造方法の提供を目的とする。

本発明の光モジュールは、光半導体素子が搭載された同軸型のパッケージと、光半導体素子に光ファイバを光結合させるスリーブと、パッケージとスリーブとを接続するジョイントスリーブを備えている。ジョイントスリーブのパッケージが収納される円形の空間部には、空間部の奥側に、パッケージに嵌合可能な第１の内径面が形成され、空間部の出口側に、第１の内径面より大きい径の第２の内径面が形成されている。なお、ジョイントスリーブの第１の内径面と、第２の内径面は、傾斜面で連続していることが好ましい。

また、本発明の前記の光モジュールの製造方法は、スリーブとパッケージを調芯して相対位置関係を記憶させた後、パッケージにジョイントスリーブを第１の内径面に達するまで嵌合し、続いて、スリーブを調芯位置に戻し、ジョイントスリーブを移動させて、スリーブとジョイントスリーブとを接着固定すると共に、ジョイントスリーブの第２の内径面とパッケージとの隙間に接着剤を充填し、接着固定させるものである。

本発明により、専用治具を使用することなくジョイントスリーブの軸とＣＡＮパッケージの軸とが一致するように、ジョイントスリーブの位置関係を定めることができるので、ジョイントスリーブとＣＡＮパッケージを接着固定する際の軸ズレの発生を容易に抑制することができる。

本発明に係る光モジュールの概略説明図の一例である。本発明に係る光モジュールの組立方法を説明するための第１図である。本発明に係る光モジュールの組立方法を説明するための第２図である。従来の光モジュールの概略説明図の一例である。

図１（Ａ）は、本発明に係る光モジュールの概略を説明する図、図１（Ｂ）は、ジョイントスリーブの構成を説明する断面図である。光信号送信又は光信号受信機能を備えた光モジュール１は、スリーブ２１、ジョイントスリーブ２２、ＣＡＮパッケージ２３から構成される。スリーブ２１は、光ファイバに取り付けられた光コネクタのフェルール（図示せず）を嵌合保持する。ジョイントスリーブ２２は、光軸Ａに垂直なＸ，Ｙ方向及び平行なＺ方向及びの調芯機能、並びに、スリーブ２１とＣＡＮパッケージ２３とを接続する機能を担う。ＣＡＮパッケージ２３は、光半導体素子が搭載された同軸型のパッケージで、リードピン２３ａ、ステム２３ｂ、レンズ２３ｃ、キャップ２３ｄ等から構成される。

ジョイントスリーブ２２は、電気的に絶縁性のある樹脂の成型により形成され、図１（Ｂ）に示すように、一端側に、スリーブ２１と接合する接合面２２ａが形成されている。ジョイントスリーブ２２の他端側には、ＣＡＮパッケージ２３のキャップ２３ｄが収納される円形の空間部２２ｂが形成され、空間部２２ｂには、キャップ２３ｄの外周壁面と対向する内径面２２ｃが形成されている。

ジョイントスリーブ２２の内径面２２ｃには、空間部２２ｂの奥側（スリーブ２１側）にＣＡＮパッケージ２３に嵌合可能な第１の内径面（以下、第１内径面という）２２ｄと、空間部２２ｂの出口側（ＣＡＮパッケージ２３側）に第２の内径面（以下、第２内径面という）２２ｅが形成されている。

第１内径面２２ｄは、ジョイントスリーブ２２の空間部２２ｂにＣＡＮパッケージ２３のキャップ２３ｄを収納する際に、キャップ２３ｄと一時的に嵌合可能になり、ジョイントスリーブ２２の軸とＣＡＮパッケージ２３の軸とを一致させ、その一致状態（同軸度）が保持されるように形成されている。第２内径面２２ｅは、ジョイントスリーブ２２とＣＡＮパッケージ２３のキャップ２３ｄとを接着剤により接着・固定するために形成されている。

第１内径面２２ｄにおけるジョイントスリーブの内径Ｎ_１は、キャップ２３ｄの外径寸法よりも僅かに大きく形成され、第２内径面２２ｅにおけるジョイントスリーブの内径Ｎ_２は、第１内径面２２ｄにおけるジョイントスリーブの内径Ｎ_１よりも大きく形成されている。なお、前記の固定用接着剤については、後述するので、図示を省略している。

次に、光モジュール１の組立方法について説明する。図２、図３は、光モジュール１の組立方法を説明するための図である。まず、図２（Ａ）に示すように、スリーブ２１とＣＡＮパッケージ２３とを調芯用治具（図示せず）で把持し保持する。次に、前述したように、スリーブ２１を径方向に移動させ矢印Ｘ，Ｙ方向の調芯を行う。さらに、スリーブ２１を軸方向に移動させ矢印Ｚ方向の調芯を行う。

調芯に際しては、光モジュール１が光送信モジュールの場合には、スリーブ２１に挿入されたフェルールを介して光ファイバに出射する光の強度が最大になるように調芯する。また、光モジュール１が光受信モジュールの場合には、光ファイバを介して受光した光によりＰＤで発生する受光電流が最大となるように調芯する。

上記の調芯が終了した後、調芯用治具が把持しているスリーブ２１の位置を記憶し（スリーブ２１とＣＡＮパッケージ２３との相対位置関係を記憶）、スリーブ２１を後方へ一時退避させる（図示省略）。次いで、図２（Ｂ）に示すように、上記調芯の結果、所定位置に固定保持されているＣＡＮパッケージ２３のキャップ２３ｄに、ジョイントスリーブ２２を被せ、更に、ジョイントスリーブ２２の他端底面２２ｆがＣＡＮパッケージ２３のステム２３ｂに当たるまで、ジョイントスリーブ２２とＣＡＮパッケージ２３とを嵌合する。この時、ジョイントスリーブ２２の第１内径面２２ｄと、ＣＡＮパッケージ２３のキャップ２３ｄの外周壁面とが略接触して倣い（一時的に嵌合可能になる）、ジョイントスリーブ２２の軸とＣＡＮパッケージ２３の軸とが一致し、同軸度が保持される。

ジョイントスリーブ２２の第１内径面２２ｄとＣＡＮパッケージ２３のキャップ２３ｄの外周壁面とのクリアランス幅Ｃ_１は、２０μｍ程度、ジョイントスリーブ２２の第２内径面２２ｅとＣＡＮパッケージ２３のキャップ２３ｄの外周壁面とのクリアランス幅Ｃ_２は、前述のように固定用接着剤が均一に充填できるように８０μｍ程度とする。

次に、図３（Ａ）に示すように、上記の記憶してある調芯位置に、退避していたスリーブ２１を戻し、スリーブ２１と接合するジョイントスリーブ２２の接合面２２ａに接着剤Ｂ_１を塗布する。そして、図３（Ｂ）に示すように、スリーブ２１方向（矢印Ｕ方向）にジョイントスリーブ２２を移動し、スリーブ２１の底面２１ａとジョイントスリーブ２２の接合面２２ａとを接合する。

なお、ジョイントスリーブ２２を予めＣＡＮパッケージ２３に嵌合させた状態で、スリーブ２１とＣＡＮパッケージ２３とを調芯することもできる。この場合、前述のように、スリーブ２１を後方へ一時退避させる必要はなく、調芯終了後、スリーブ２１と接合するジョイントスリーブ２２の接合面２２ａに接着剤Ｂ_１を塗布する。そして、スリーブ２１方向（矢印Ｕ方向）にジョイントスリーブ２２を移動し、スリーブ２１の底面２１ａとジョイントスリーブ２２の接合面２２ａとを接合するようにしてもよい。

ＣＡＮパッケージ２３は、所定位置に把持されたままであるので、ＣＡＮパッケージ２３のキャップ２３ｄと対向するジョイントスリーブ２２の内径面２２ｃは、第１内径面２２ｄから第２内径面２２ｅになる。この時、ジョイントスリーブ２２の軸とＣＡＮパッケージ２３の軸の一致状態がそのまま維持される（同軸度が保持される）。

更に、ジョイントスリーブ２２の第２内径面２２ｅとＣＡＮパッケージ２３のキャップ２３ｄの外周壁面とのクリアランス部分に、フィラーを含む接着剤Ｂ_２を充填する。その後、接着剤Ｂ_１、接着剤Ｂ_２を硬化させて、スリーブ２１とジョイントスリーブ２２、ジョイントスリーブ２２とＣＡＮパッケージ２３とを接着固定する。

この時、ジョイントスリーブ２２とＣＡＮパッケージ２３の同軸度が保持されているので（ジョイントスリーブ２２が偏心していない）、接着剤の収縮や膨張によって、キャップ２３ｄに対して不均等な応力が加わることがなく、軸ズレが発生しない。

なお、接着剤Ｂ_１，接着剤Ｂ_２としては、紫外線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂などを用いることができる。この場合、調芯終了後、調芯用治具に光モジュール１をセットした状態で、仮止め用に紫外線硬化型樹脂をスポット的に塗布し、紫外線により硬化させる。その後、前述のように、熱硬化型樹脂を塗布して接着固定する。ジョイントスリーブ２２にＣＡＮパッケージ２３を嵌合する際に（図２（Ｂ）参照）、この嵌合作業がスムーズに行われるようにするために、第１内径面２２ｄと第２内径面２２ｅとが、段差でなく傾斜面２２ｇ（図３（Ｂ）参照）で連続していることが好ましい。

１，１０…光モジュール、１１，２１…スリーブ、２１ａ…スリーブの底面、１２，２２…ジョイントスリーブ、１２ａ，２２ａ…接合面、１３，２３…ＣＡＮパッケージ、１３ａ，２３ａ…リードピン、１３ｂ，２３ｂ…ステム、１３ｃ，２３ｃ…レンズ、１３ｄ，２３ｄ…キャップ、２２ｂ…空間部、１２ｂ，２２ｃ…内径面、２２ｄ…第１内径面、２２ｅ…第２内径面、２２ｆ…他端底面、２２ｇ…傾斜面。

Claims

光半導体素子が搭載された同軸型のパッケージと、前記光半導体素子に光ファイバを光結合させるスリーブと、前記パッケージと前記スリーブとを接続するジョイントスリーブを備えた光モジュールであって、
前記ジョイントスリーブの前記パッケージが収納される円形の空間部には、前記空間部の奥側に、前記パッケージに嵌合可能な第１の内径面が形成され、前記空間部の出口側に、前記第１の内径面より大きい径の第２の内径面が形成されていることを特徴とする光モジュール。
前記ジョイントスリーブの前記第１の内径面と前記第２の内径面とは、傾斜面で連続していることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
請求項１又は２に記載の光モジュールの製造方法であって、前記スリーブと前記パッケージを調芯して相対位置関係を記憶させた後、前記パッケージに前記ジョイントスリーブを前記第１の内径面に達するまで嵌合し、続いて、前記スリーブを調芯位置に戻し、前記ジョイントスリーブを移動させて、前記スリーブと前記ジョイントスリーブとを接着固定すると共に、前記ジョイントスリーブの第２の内径面と前記パッケージとの隙間に接着剤を充填し、接着固定させることを特徴とする光モジュールの製造方法。