JP2013183074A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 実装に起因する光軸ずれを簡素に低減し得る光モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明に係る光モジュール１は、金属でなる箱体１０の底板１１と、当該底板１１とは異なる金属でなり、底板１１における底面とは逆の面上に接合部材１３により接合される箱体１０の枠部材１２と、底板１１及び枠部材１２で囲まれる空間内に配置されるレーザ素子３０と、枠部材１２に設けられ、レーザ素子３０との間で光軸合わせされる光ファイバ５０とを備えている。このような光モジュール１の底板１１における枠部材１２に囲まれる領域１１Ａは底面とは逆の面側に反っている。
【選択図】 図１

Description

本発明は光モジュール及びその製造方法に関し、レーザ素子等の発光素子から出力された光を光ファイバのコアに入力する光モジュール、特に複数の発光素子を空間的に結合する高出力の光モジュールに好適なものである。

このような光モジュールは、一般に、レーザ素子等を収納するパッケージを有しているが、当該パッケージにおける底板の反りを抑えることが重要事項の１つとなっている。この底板の反りを抑える先行技術として、例えば下記特許文献１に開示されたものがある。

この特許文献１の光モジュールのパッケージは金属底板と金属枠体とを有し、平板の金属底板と金属枠体との接合部分の内側に補強部が設けられている。金属底板の材料は銅−タングステンの合金とされ、金属枠体の材料は鉄−ニッケル−コバルトの合金とされ、これら金属底板と金属枠体との接合部材の材質は銀ロウとされる。なお、補強部の材質は開示されていない。

このような光モジュールのパッケージによれば、金属底板を薄くしても補強部によって枠体内部分の底板が反ることがなくなる。このため、金属底板の周辺を外部部材にねじ止めしても、パッケージに収納されるレーザ素子と金属枠体に設けられる光ファイバとの光軸ずれが低下すると記載されている。

特開平９−２９８２４８号

ところが特許文献１の光モジュールのパッケージには、金属底板及び金属枠体以外に補強部という新たな構成要素が加わることになる。このため、光モジュールの構成もその光モジュールの製法も複雑化するといった問題が生じる。

また複数のレーザを実装しているモジュールの場合、複数の光学部品を使用する必要がある。このため、一般に光モジュール内の光の伝搬距離が長くなり、光学部品の配置ずれによる光学特性への影響が大きい。さらには、筐体のパッケージが大型になるので、底板の反りが大きくなり、光モジュールをヒートシンクに実装する際に光学結合がずれてしまうという問題が生じていた。又、光モジュール自体の反りを抑えた場合においても、ヒートシンク側の状態においては光学結合がずれてしまうといった問題が生じ、これらの問題を解決するためにはヒートシンク側にも精度のよい加工が必要であった。

そこで、本発明は、実装に起因する光軸ずれを簡素に低減し得る光モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明に係る光モジュールは、金属でなる箱体の底板と、前記底板とは異なる金属でなり、前記底板における底面とは逆の面上に接合部材により接合される前記箱体の枠部材と、前記底板及び前記枠部材で囲まれる空間内に配置される発光素子と、前記枠部材に設けられ、前記発光素子との間で光軸合わせされる光ファイバとを備え、前記底板における前記枠部材に囲まれる領域は前記底面とは逆の面側に反っていることを特徴とするものである。

従来から、底板の反りが課題とされているが、当該反りが底板の底面側に反るか底面とは逆の面に反るかについて問題視されていないのが現状である。この点、本発明に係る光モジュールは、一般的に反りを抑える課題解決を試みる従来からの慣行を転換し、あえて、枠部材に囲まれる底板の領域が底面とは逆の面側に反るようにしたものである。このような光モジュールによれば、底板の底面と略同一面となるよう底板の外側に金具等を連結し実装面に押さえ付けて固定すれば、その押さえ付けに起因して枠部材に囲まれる領域における反りの変化を抑止させることができる。したがって、反りを抑えるための部材を要することなく、底板と枠部材とで囲まれる空間内に配置される発光素子と、枠部材に設けられる光ファイバとの光軸ずれを抑えることができる。こうして、実装に起因する光モジュールにおける光軸ずれを簡素に低減することができる。

また、前記底板は前記枠部材の外壁から突出する突出領域を有し、前記突出領域の反り量は前記領域の反り量よりも小さいことが好ましい。

このようにした場合、突出領域を実装面に固定して光モジュールを実装することが可能となり、別の金具等の連結具を底板の外側に連結するといった作業の強要を回避することができる。

また、前記突出領域には、底板が実装される面に対して平坦となる部分が形成されることが好ましい。

このようにした場合、底板の底面と略同一面となるよう底板の外側に金具等を連結し実装面に押さえ付けて固定する際に、その押さえ付けに起因して発生する応力の影響を小さくすることができるので、枠部材に囲まれる領域における反りの変化を更に抑止することができる。

また、本発明に係る光モジュールの製造方法は、常温から接合部材の融点までの範囲における底板の線膨張が前記範囲における枠部材の線膨張以上となる関係を有する前記底板、前記枠部材及び前記接合部材を準備する準備工程と、前記底板における底面とは逆の面に載置される前記枠部材を押し付けながら、前記底板と前記枠部材との接合部分に配置される前記接合部材を溶融させた後に硬化させる接合工程と、前記底板と前記枠部材とで囲まれる空間内に配置される発光素子と、前記枠部材に設けられる光ファイバとの光軸を合わせる光軸調整工程とを備えることを特徴とする。

本製造方法の接合工程では、底板は枠部材を介して押し付けられながら加熱される。このため、準備工程で準備した段階で底板が底面側へ反った状態にあったとしても、その底面側への反りは、枠部材からの押し付けによって大幅に緩和される。一方、溶融状態にある接合部材を冷却して硬化させる場合、その接合部材の融点以上の温度から常温に戻っていく際に底板及び枠部材は収縮するものである。これら底板と枠部材とでは線膨張度が異なるため収縮量も異なる。したがって底板は枠部材を介して押し付けられていたとしても、当該枠部材に囲まれる領域については反る傾向にある。しかも、底板が反った場合、その反る方向は、底板の材質あるいは枠部材の材質との関係などによって、底面側又は底面とは逆の面側に変化する。この点、本製造方法における準備工程では、常温から接合部材の融点までの範囲における底板の線膨張が当該範囲における枠部材の線膨張以上となる関係を有する底板、枠部材及び接合部材が準備される。このため、枠部材に囲まれる領域が反ったとしても、その反りを底面とは逆の面側に規制することができる。したがって、底板の底面と略同一面となるよう底板の外側に金具等を連結し実装面に押さえ付けて固定すれば、その押さえ付けに起因して枠部材に囲まれる領域における反りの変化を抑止させることができる。これに対し、枠部材に囲まれる領域が底面側に反っていた場合、底板を実装面に固定すると、当該固定に起因する応力が枠部材に囲まれる領域に作用し、光軸調整工程で合わせられた光軸のずれを生じる傾向が高くなる。このように本製造方法は、一般的に反りを抑える課題解決を試みる従来からの慣行を転換し、あえて、枠部材に囲まれる底板の領域が底面とは逆の面側に反るよう光モジュールを製造することで、反りを抑えるための部材を要することなく簡易に、実装に起因する光モジュールにおける光軸ずれを低減することができる。

また、前記底板の材料はモリブデンとされ、前記枠部材の材料は鉄−ニッケル−コバルトの合金とされ、前記接合部材の材料は金２０％−錫８０％の共晶はんだとされることが好ましい。

このような材料とした場合、常温から接合部材の融点までの範囲における底板の線膨張と枠部材の線膨張との差が大幅に小さくなる。したがって、枠部材に囲まれる領域における底面とは逆の面側への反り量を大幅に低減することができる。

また、前記底板における底面とは逆の面の面積は前記枠部材における下端の外壁により囲まれる領域の面積よりも大きいことが好ましい。

このように底板における底面とは逆の面の面積を枠部材における下端の外壁により囲まれる領域の面積よりも大きくした場合、底板には、その底板に載置される枠部材の外壁から突出する突出領域が設けられることになる。この突出領域が枠部材に囲まれる領域に比べて反り量が小さくなるよう厚みや大きさ等を調整すれば、当該突出領域については、接合部材の融点以上の温度から常温に戻っていく際に収縮してもおおむね平らな状態とすることができるしたがって、この突出領域を用いて光モジュールを実装することが可能となり、別の金具等の連結具を底板の外側に連結する等といった作業の強要を回避することができる。

以上本発明によれば、実装に起因する光軸ずれを簡素に低減し得る光モジュール及びその製造方法が提供される。

本発明の実施形態に係る光モジュールを真横から見た概略図である。 箱体を示す斜視図である。 光モジュールの製造方法の主工程を示すフローチャートである。 室温からの平均線膨張係数と温度との関係を示すグラフである。 接合工程の様子を示す図である。 底板の反りの説明に供する概略図である。 製造中途段階にある光モジュールの様子を示す図である。 突出領域の底面の一部が平坦とされる箱体を真横から見た図である。

以下、本発明に係る光モジュールの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（１）光モジュールの構成
図１に示すように、本実施形態の光モジュール１は、箱体１０、パイプ部材２０、レーザ素子３０、レンズ４０及び光ファイバ５０を主な構成要素として備える。

箱体１０は、レーザ素子３０及びレンズ４０等を収納するための内部空間を有するパッケージであり、底板１１と、枠部材１２とを含む構成とされる。

底板１１は、金属でなる一枚板とされる。枠部材１２は、底板１１とは異なる金属でなり、当該底板１１における底面とは逆の面上に接合部材１３により接合される。この枠部材１２で囲まれる底板１１の領域１１Ａは、当該底板１１における底面とは逆の面側に反っている。

本実施形態の場合、底板１１の材料はモリブデンとされ、枠部材１２の材料は鉄−ニッケル−コバルトの合金とされ、接合部材１３の材料は金２０％−錫８０％の共晶はんだとされる。

また本実施形態の場合、図２に示すように、底板１１は矩形状に形成され、枠部材１２は底板１１の長手方向に平行となる一対の壁と、底板１１の短手方向に平行となる一対の壁とを一体とする矩形管状に形成される。この底板１１の短手方向に平行となる一対の壁の一方の壁には、壁面に直交する貫通孔ＰＨが形成される。

さらに本実施形態の場合、底板１１の厚みＴ１は枠部材１２の厚みＴ２と同程度とされる。また、底板の１１における広面の面積Ａ１は、枠部材１２の底面（枠部材１２における外壁で囲まれる領域）の面積Ａ２よりも大きく、当該底板１１の周縁では、枠部材１２の外壁から突出する突出領域１１Ｂが設けられる。

この突出領域１１Ｂは、底板１１をねじ止めする等の固定用の領域とされ、当該突出領域１１Ｂの反り量は枠部材１２で囲まれる底板１１の領域１１Ａの反り量よりも小さい状態とされる。

パイプ部材２０は、図１に示すように、当該パイプ部材２０の内空ＩＳと枠部材１２に設けられる貫通孔ＰＨとが連絡する状態で、枠部材１２の外壁に取り付けられる。なお、図１では、パイプ部材２０が接合部材（図示せず）により枠部材１２に接合された状態にあるが、枠部材１２と一体に成型されていてもよい。また、パイプ部材２０を枠部材１２に接合する場合、当該パイプ部材２０の材料は、枠部材１２と同じであってもよく異なっていてもよい。

レーザ素子３０は、レーザ光を出射する発光素子であり、図１に示すように、底板１１と枠部材１２とで囲まれる空間内に配置される。本実施形態の場合、底板１１の底面とは逆側の面の所定位置にレーザマウント部３１が設置され、そのレーザマウント部３１の上面にレーザ素子３０が載置される。なお、理解の容易のため、レーザ素子３０及びレーザマウント部３１の形状は図１では直方体として簡略した状態で示している。

このレーザ素子３０には、貫通孔ＰＨと正対する枠部材１２の一部を貫通するリードピン３２が、ワイヤ３３を介して電気的に接続される。なお、リードピン３２には電源が接続されており、この電源からリードピン３２及びワイヤ３３を順次介してレーザ素子３０に駆動電圧が供給される。

レンズ４０は、図１に示すように、レーザ素子３０から出射されるレーザ光をコリメートするコリメートレンズ４０Ａと、コリメートレンズ４０Ａによりコリメートされたレーザ光を集光する集光レンズ４０Ｂとからなる。なお、理解の容易のため、これらレンズ４０Ａ及び４０Ｂについては断面で示していない。

コリメートレンズ４０Ａはレーザ素子３０と枠部材１２の壁部位１２Ａとの間の所定位置に配置され、集光レンズ４０Ｂはコリメートレンズ４０Ａよりも後方に配置される。本実施形態の場合、光軸ＯＡに沿って、底板１１の底面とは逆側の面にレンズマウント部４１及び４２が設置され、レンズマウント部４１の上面にコリメートレンズ４０Ａが載置され、レンズマウント部４２の上面に集光レンズ４０Ｂが載置される。なお、レンズマウント部４１及び４２の形状は直方体として簡略している。

光ファイバ５０は、図１に示すように、コア５１と、コア５１の外周面を囲むクラッド５２とクラッド５２の外周面を被覆する被覆層５３とから構成される。この光ファイバ５０における一方の端部では被覆層５３が剥離され、クラッド５２の一部が露出される。

このクラッド５２の露出部分は、パイプ部材２０の内空ＩＳに挿通され、当該露出部分と被覆層５３との境界部分は、貫通孔ＰＨが設けられる枠壁の外方に配置される。また、この境界部分を含む光ファイバの一部はブーツ５４によって覆われて保護される。

この実施形態の場合、パイプ部材２０の内空ＩＳには、当該貫通孔ＰＨの内径と同程度の外径を有する管状のフェルール５５が挿通され、当該フェルール５５の内空にはクラッド５２の露出部分の一部が挿通される。フェルール５５の一端と、露出状態にあるクラッド５２の一端とは、枠部材１２とパイプ部材２０との境界に位置される。

フェルール５５の内表面とそのフェルール５５の内空に挿通されるクラッド部分の外表面とは接着剤により接着される。また、パイプ部材２０の内空ＩＳ及びブーツ５４の内空には紫外線硬化樹脂等の封止部材ＳＬが充填されており、この封止部材ＳＬによってパイプ部材２０の内空ＩＳ及びブーツ５４の内空に光ファイバ５０が固定される。

なお、クラッド５２が露出されるほうの端部は、レーザ素子３０の出射部位に向けられており、当該レーザ素子３０から出力されるレーザ光がコア５１に入力するよう、光ファイバ５０とレーザ素子３０とが光学的に結合した状態（光軸合わせした状態）にある。

このような光モジュール１のレーザ素子３０からレーザ光を出射させる場合、枠部材１２の上端に天板が取り付けられて底板１１と枠部材１２とで囲まれる空間が覆われる。また、底板１１の突出領域１１Ｂが例えばヒートシンクの載置面等にねじ止めされ、当該光モジュールが実装される。

以上説明したように、本実施形態の光モジュール１では、箱体１０の底板１１における枠部材１２に囲まれる領域１１Ａは底面とは逆の面側に反っている。

従来から、底板１１が反ってしまうことが課題とされているが、当該反りが底板１１の底面側に反るか底面とは逆の面に反るかについて問題視されていないのが現状である。仮に反りを抑えたとしてもヒートシンクに精度のよい加工を行わない場合においては光学結合がずれてしまう場合があった。この点、本実施形態の光モジュール１は、一般的に反りを抑える課題解決を試みる従来からの慣行を転換し、あえて、枠部材１２に囲まれる底板１１の領域１１Ａが底面とは逆の面側に反った状態にある。

このような光モジュール１によれば、底板１１の底面と略同一面となるよう底板１１の外側に金具等を連結し実装面に押さえ付けて固定すれば、その押さえ付けに起因した枠部材１２に囲まれる領域１１Ａにおける反りの変化を抑止することができる。したがって、反りを抑えるための部材を要することなく、底板１１と枠部材１２とで囲まれる空間内に配置されるレーザ素子３０と、枠部材１２に設けられる光ファイバ５０との光軸ずれを抑えることができる。こうして、実装に起因する光モジュール１における光軸ずれを簡素に低減することができる。又、ヒートシンク側に要求される面精度を下げることが可能となり、総合的に廉価なモジュールを提供する事が可能である。

本実施の形態の場合、底板１１は枠部材１２の外壁から突出する突出領域１１Ｂを有し、当該突出領域１１Ｂは枠部材１２に囲まれる領域１１Ａの反り量よりも小さいものとされる。

このため、突出領域１１Ｂを実装面に固定して光モジュール１を実装することが可能となり、わざわざ金具等の連結具を底板１１の外側に連結する等といった作業の強要を回避することができる。

（２）光モジュールの製造方法
次に、光モジュール１の製造方法について説明する。図３に示すように、光モジュール１の製造方法は、主として、準備工程Ｐ１、接合工程Ｐ２、光学系取付工程Ｐ３、光軸調整工程Ｐ４を備える。

＜準備工程Ｐ１＞
準備工程Ｐ１は、底板１１、枠部材１２及び接合部材１３を準備する工程である。これら底板１１、枠部材１２及び接合部材１３は、常温から接合部材１３の融点までの範囲における底板１１の線膨張が当該範囲における枠部材１２の線膨張以上となる関係を有するものとされる。

なお、パイプ部材２０と枠部材１２とを一体成形しない場合、この準備工程Ｐ１では、パイプ部材２０が接合されていない枠部材１２を準備し、光学系取付工程Ｐ３でパイプ部材２０を接合することを要する。ただし、枠部材１２に設けるべき貫通孔ＰＨは、この準備工程Ｐ１で施すようにしてもよく、光学系取付工程Ｐ３で施すようにしてもよい。

本実施形態の場合、底板１１の材料がモリブデンとされ、枠部材１２の材料が鉄−ニッケル−コバルトとされ、接合部材１３の材料が金２０％錫８０％の共晶はんだとされる。この共晶はんだの融点はおおむね２７０℃である。図４に示すように、常温から２７０℃までの温度範囲におけるモリブデンの線膨張は、当該温度範囲における鉄−ニッケル−コバルトの線膨張よりも大きいことが分かる。したがって、上述の条件を満たす。

なお、常温とは、人間が感覚的に標準であると捉える温度であり、具体的には摂氏２０℃〜２５℃程度の温度範囲から基準として選定された温度とされる。

＜接合工程Ｐ２＞
接合工程Ｐ２は、底板１１における底面とは逆の面に載置される枠部材１２を押圧した状態で、当該底板１１と枠部材１２との接合部分に配置される接合部材１３を溶融させた後に硬化させる工程である。

具体的には、第１段階として、図５（Ａ）に示すように、底板１１における底面とは逆の面に枠部材１２を載置する。その後、図５（Ｂ）に示すように、枠部材１２の外壁下端と底板１１との境界部分に接合部材１３を配置するとともに、当該枠部材１２の内壁下端と底板１１との境界部分に接合部材（図示せず）を配置する。この接合部材１３の形状は例えばリボン状とされる。なお、図５は、パイプ部材２０が接合されていない枠部材１２が準備工程Ｐ１で準備された場合を示している。

第２段階として、底板１１に載置される枠部材１２を押し付けながら、例えばリフロー炉等を用いて接合部材１３の融点温度よりも３０℃以上高い温度となる還元雰囲気中で１分以上加熱し、当該接合部材１３を溶融させる。すなわち、底板１１は枠部材１２を介して押し付けられながら加熱される。このため、準備工程Ｐ１で準備した段階で底板１１が底面側へ反った状態にあったとしても、その底面側への反りは、枠部材１２からの押し付けによって大幅に緩和される。

なお、枠部材１２は、一般に底板１１の高さよりも大きいため、底板１１に対して接合時に十分に押し付けられていれば、当該底板１１の反りに起因する接合時の曲げモーメントの影響を小さくすることができる。また、底板１１がＣｕＷのような含侵によって形成される複合体である場合、特に、底板１１の反りに起因する枠部材１２の曲げモーメントの影響を小さくすることができる。

第３段階として、底板１１に載置される枠部材１２を押し付けながら、接合部材１３を例えば自然冷却し、当該接合部材１３を硬化させる。この接合部材１３が融点以上の温度から常温に戻っていく場合、底板１１及び枠部材１２は収縮するが、当該底板１１と枠部材１２とでは線膨張度が異なるため収縮量も異なる。したがって、底板１１は、枠部材１２を介して押し付けられていたとしても、当該枠部材１２に囲まれる領域１１Ａについては反る傾向にある。しかも、底板１１が反った場合、その反る方向は、図６に示すように、底板１１の線膨張度あるいは枠部材１２の線膨張度との関係などによって、底面側の方向ＣＤ１又は底面とは逆の面側の方向ＣＤ２に変化する。

この点、本製造方法における準備工程Ｐ１では、常温から接合部材１３の融点までの範囲における底板１１の線膨張が範囲における枠部材１２の線膨張以上となる関係を有する底板１１、枠部材１２及び接合部材１３が準備される。このため、枠部材１２に囲まれる領域１１Ａが反ったとしても、その反りを底面とは逆の面側の方向ＣＤ２に規制することができる。

また、本実施形態の場合、底板１１の材料がモリブデンとされ、枠部材１２の材料が鉄−ニッケル−コバルトとされ、接合部材１３の材料が金２０％錫８０％の共晶はんだとされる。このため、図３に示したように、常温から接合部材１３の融点までの範囲における底板１１の線膨張と枠部材１２の線膨張との差は小さい。したがって、枠部材１２に囲まれる領域１１Ａにおける底面とは逆の面側への反り量を大幅に低減することができる。

一方、本実施形態の場合、底板１１における底面とは逆の面の面積Ａ１（図２）が枠部材１２における下端の外壁により囲まれる領域の面積Ａ２（図２）よりも大きく、底板１１には、その底板１１に載置される枠部材１２の外壁から突出する突出領域１１Ｂが設けられる。

この突出領域１１Ｂについては、枠部材１２に囲まれる領域１１Ａに比べて反り量が小さくなるよう厚みや大きさ等を調整することが可能であり、このように調整すれば、接合部材１３の融点以上の温度から常温に戻っていく際に収縮してもおおむね平らな状態となる。したがって、枠部材１２に囲まれる領域１１Ａにおける底面とは逆の面側の方向ＣＤ２の反りの状態を可変させることなく、例えば、ヒートシンクの載置面等に突出領域１１Ｂをねじ止めさせることが可能となる。また、この突出領域１１Ｂがない場合、底板１１の外側に金具等を連結する等といった作業が必須となるが、このような作業の強要を回避することもできる。

＜光学系取付工程Ｐ３＞
光学系取付工程Ｐ３は、底板１１と枠部材１２とで囲まれる空間内にレーザ素子３０を配置し、当該枠部材１２に光ファイバ５０を設ける工程である。

具体的には、第１段階として、図７の（Ａ）に示すように、枠部材１２に囲まれる底板１１の領域１１Ａにおける底面とは逆の面の所定位置にレーザマウント部３１を固定した後、当該レーザマウント部３１上にレーザ素子３０を固定する。そして、枠部材１２の所定位置にリードピン３２を取り付け、そのリードピン３２とレーザ素子３０とをワイヤ３３により電気的に接続する。

また、底板１１の領域１１Ａにおける底面とは逆の面の所定位置にレンズマウント部４１及び４２を固定した後、当該レンズマウント部４１上にコリメートレンズ４０Ａを配置するとともに、レンズマウント部４２上に集光レンズ４０Ｂを配置する。

なお、この図７（Ａ）は、パイプ部材２０が接合されていない枠部材１２が準備工程Ｐ１で準備された場合を示している。

第２段階として、図７の（Ｂ）に示すように、パイプ部材２０に固定すべき光ファイバを準備する。具体的には、光ファイバ５０にブーツ５４を挿入する。また、光ファイバ５０の一端側の被覆層５３からクラッド５２を露出する。さらに、クラッド５２の先端とフェルール５５の一端とが一致する状態で、当該クラッド５２の先端部分をフェルール５５の内空に固定する。この固定には、例えば接着剤が用いられる。なお、この第２段階は、準備工程Ｐ１で行われてもよい。

第３段階として、図７の（Ｃ）に示すように、まず、パイプ部材２０を接合部材により枠部材１２に接合する。ただし、この接合は、パイプ部材２０と一体成形した枠部材１２が準備工程Ｐ１で準備された場合には省略される。

次に、クラッド５２の先端部分が固定されたフェルール５５を、当該フェルール５５の一端がパイプ部材２０と枠部材１２との境界に位置するまで、パイプ部材２０の内空ＩＳに挿入する。

＜光軸調整工程Ｐ４＞
光軸調整工程Ｐ４は、底板１１と枠部材１２とで囲まれる空間内に配置されるレーザ素子３０と、当該枠部材１２に設けられる光ファイバ５０との光軸を合わせる工程である。

具体的には、第１段階として、コリメートレンズ４０Ａ、集光レンズ４０Ｂ及び光ファイバ５０の配置位置を微調整し、当該コリメートレンズ４０Ａ、集光レンズ４０Ｂ及び光ファイバ５０の光軸と、レーザ素子３０から出射されるレーザ光の光軸ＯＡ（図１）とを合わせる。

第２段階として、コリメートレンズ４０Ａ及び集光レンズ４０Ｂを対応するレンズマウント部４１及び４１Ｂにはんだ等により固定する。また、図１に示したように、パイプ部材２０の内空ＩＳ及びブーツ５４の内空に封止部材ＳＬにより光ファイバ５０を固定する。

光ファイバ５０を固定する具体的手法としては、例えば、ブーツ５４に孔を穿設し、その孔から未硬化状態の紫外線硬化性樹脂を充填した後に紫外線を照射するといった手法を挙げることができる。

なお、光学系取付工程Ｐ３及び光学系取付工程Ｐ３として上述した各段階の順序はあくまで一例であり、当該順序と異なる順序が適用されてもよい。

このような各工程Ｐ１〜Ｐ４を経ることによって、図１に示したような光モジュール１が製造される。なお、この光モジュール１は、実際には、枠部材１２の上端に天板を取り付け、枠部材１２から突出する突出領域１１Ｂを例えばヒートシンク等の実装面にねじ止めした状態で使用される。

以上のように本実施形態の製造方法は、一般的に反りを抑える課題解決を試みる従来からの慣行を転換し、あえて、枠部材１２に囲まれる底板１１の領域１１Ａが底面とは逆の面側に反るよう光モジュール１を製造する。

このような光モジュールによれば、枠部材１２から突出する突出領域１１Ｂを実装面に押さえ付けて固定すれば、その押さえ付けに起因して枠部材１２に囲まれる領域１１Ａにおける反りの変化を抑止させることができる。したがって、底板１１と枠部材１２とで囲まれる空間内に配置されるレーザ素子３０と、枠部材１２に設けられる光ファイバ５０との光軸ずれ等を抑えることができる。

このように本実施形態の製造方法によれば、反りを抑えるための部材を要することなく簡易に、実装に起因する光モジュール１における光軸ずれを低減することができる。

（３）他の実施形態
上記実施形態が一例として説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、底板１１の材料がモリブデンとされ、枠部材１２の材料が鉄−ニッケル−コバルトの合金され、接合部材１３の材料が金２０％錫８０％の共晶はんだとされた。しかしながら、底板１１、枠部材１２及び接合部材１３の材料は、常温から接合部材１３の融点までの範囲における底板１１の線膨張が当該範囲における枠部材１２の線膨張以上となる関係を有していれば、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、融点がおおむね５００℃である金−銀−ゲルマニウム共晶はんだを接合部材１３として適用する場合、銅タングステンを底板１１とし、鉄−ニッケル−コバルトを枠部材１２として適用することができる。

なお、上記実施形態における底板１１は単一の金属元素（モリブデン）とされたが、当該底板１１の放熱性を向上させる観点では、銅などの金属元素又はセラミックスなどの非金属元素とモリブデンとの合金とされていてもよい。

また、上記実施形態では、底板１１の周縁に突出領域１１Ｂが設けられたが、当該周縁の一部だけに突出領域が設けられてもよい。このような突出領域は、上記準備工程Ｐ１で予め準備するようにしてもよく、上記接合工程Ｐ２を経て得られた底板１１の突出領域１１Ｂの一部を切断するようにしてもよい。

また、例えば図８に示すように、突出領域１１Ｂの一部ＰＡに、底板１１が実装される面ＭＦに対して平坦となる部分が形成されていてもよい。なお、この平坦部分の形成手法としては機械研磨や研削等を挙げることができる。この機械研磨や研削等により取り除かれた部分は、図８では、破線として示している。

さらに、突出領域１１Ｂが省略されてもよい。この突出領域１１Ｂを省略する場合、上述したように、上記光軸調整工程Ｐ４を得て得られる光モジュール１における底板１１の外側に、当該底板の底面と略同一面となるよう平らな金属等の連結具を連結すればよい。この連結具にねじ穴を穿設してもよく、当該連結具の厚みを底板１１の厚みＴ１（図２）よりも大きくてもよい。なお、突出領域１１Ｂにねじ穴を穿設するようにしてもよい。また、突出領域１１Ｂの厚みが、その突出領域１１Ｂ以外の底板１１の厚みよりも大きくされていてもよい。このようにする手法として、例えば、突出領域１１Ｂの上面に補強部材を接合する等を挙げることができる。

また、上記実施形態では、枠部材１２の外壁下端と底板１１との境界部分、及び、当該枠部材１２の内壁下端と底板１１との境界部分が接合部材１３により接合された。しかしながら、枠部材１２の下端面と、底板１１における底面とは逆の面とが接合部材１３により接合されてもよい。なお、このように接合する場合、上述の接合工程Ｐ２においては、底板１１における底面とは逆の面のうち、枠部材１２の下端が対向されるべき位置に接合部材１３を配置した後、当該接合部材１３上に枠部材１２を載置すればよい。

また、上記実施形態では、パイプ部材２０の内空ＩＳにフェルール５５が挿入されたが、このフェルール５５は省略されていてもよい。このフェルール５５が省略される場合、露出状態にあるクラッド５２の外周面と、パイプ部材２０の内空ＩＳの内周面とが封止部材ＳＬによって固定される。

また、上記実施形態では、箱体１０の内部空間にコリメートレンズ４０Ａ及び集光レンズ４０Ｂが配置されたが、これらレンズ４０Ａ及び４０Ｂが省略されていてもよい。なお、レンズ４０Ａ及び４０Ｂを設けた場合、箱体１０の内部空間におけるレンズ４０Ａの前方に複数のレーザ素子３０を設け、それらレーザ素子３０から出射されるレーザ光を光ファイバ５０に入射させることが可能である。したがって、複数のレーザ素子３０から出射されるレーザ光を光ファイバ５０に入射させる観点では、レンズ４０Ａ及び４０Ｂが省略されていないほうが好ましい。一方、これらレンズ４０Ａ及び４０Ｂが省略される場合、箱体１０の内部空間にファイバマウント部を設け、そのマウント部上に露出状態にある一端を配置する形態が採用可能である。したがって、箱体１０の小型化の観点では、これらレンズ４０Ａ及び４０Ｂが省略されるほうが好ましい。

また、上記実施形態では、箱体１０の形状として、中空の直方体状が適用されたが、中空の円柱状であってもよく、これら以外の様々な形状を適用することができる。

また、上記実施形態では、パイプ部材２０として、断面が矩形となるものが適用されたが、断面が円となるものであってもよく、これら以外の断面形状のものを適用することができる。

本発明は、光素子、特にレーザ素子からの出力光を取り扱う分野において利用可能性がある。

１・・・光モジュール
１０・・・箱体
１１・・・底板
１１Ｂ・・・突出領域
１２・・・枠部材
１３・・・接合部材
２０・・・パイプ部材
３０・・・レーザ素子（発光素子）
３１・・・レーザマウント部
３２・・・リードピン
３３・・・ワイヤ
４０Ａ・・・コリメートレンズ
４０Ｂ・・・集光レンズ
４１，４２・・・レンズマウント部
５０・・・光ファイバ
５１・・・コア
５２・・・クラッド
５３・・・被覆層
５４・・・ブーツ
５５・・・フェルール
ＩＳ・・・内空
ＰＨ・・・貫通孔
ＳＬ・・・封止部材
ＯＡ・・・光軸
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ２・・・接合工程
Ｐ３・・・光学系取付工程
Ｐ４・・・光軸調整工程

Claims (6)

1. 金属でなる箱体の底板と、
   前記底板とは異なる金属でなり、前記底板における底面とは逆の面上に接合部材により接合される前記箱体の枠部材と、
   前記底板及び前記枠部材で囲まれる空間内に配置される発光素子と、
   前記枠部材に設けられ、前記発光素子との間で光軸合わせされる光ファイバと
   を備え、
   前記底板における前記枠部材に囲まれる領域は前記底面とは逆の面側に反っている
   ことを特徴とする光モジュール。
2. 前記底板は前記枠部材の外壁から突出する突出領域を有し、前記突出領域の反り量は前記領域の反り量よりも小さい
   ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記突出領域には、前記底板が実装される面に対して平坦となる部分が形成される
   ことを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
4. 常温から接合部材の融点までの範囲における底板の線膨張が前記範囲における枠部材の線膨張以上となる関係を有する前記底板、前記枠部材及び前記接合部材を準備する準備工程と、
   前記底板における底面とは逆の面に載置される前記枠部材を押し付けながら、前記底板と前記枠部材との接合部分に配置される前記接合部材を溶融させた後に硬化させる接合工程と、
   前記底板と前記枠部材とで囲まれる空間内に配置される発光素子と、前記枠部材に設けられる光ファイバとの光軸を合わせる光軸調整工程と
   を備えることを特徴とする光モジュールの製造方法。
5. 前記底板の材料はモリブデンとされ、前記枠部材の材料は鉄−ニッケル−コバルトの合金とされ、前記接合部材の材料は金２０％−錫８０％の共晶はんだとされる
   ことを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
6. 前記底板における底面とは逆の面の面積は前記枠部材における下端の外壁により囲まれる領域の面積よりも大きい
   ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の光モジュールの製造方法。

Images