JP2014027096A - Optical module and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光モジュールおよび光モジュールの製造方法に関するものである。 The present invention relates to an optical module and an optical module manufacturing method.
特許文献1には、樹脂封止型光モジュールが記載されている。この樹脂封止型光モジュールは、光半導体素子、レンズ、及び光ファイバを備えている。光半導体素子と光ファイバとは、レンズによって互いに光結合される。光半導体素子とレンズとの間は透明樹脂によって満たされている。 Patent Document 1 describes a resin-sealed optical module. This resin-encapsulated optical module includes an optical semiconductor element, a lens, and an optical fiber. The optical semiconductor element and the optical fiber are optically coupled to each other by a lens. The space between the optical semiconductor element and the lens is filled with a transparent resin.
また、特許文献2には、光デバイスとスリーブとの接着を確実かつ強固にするための光モジュールの製造方法が記載されている。この製造方法は、光デバイスとスリーブとを紫外線硬化型樹脂を用いて仮固定を行う第1の接着工程と、光デバイスとスリーブとを熱硬化型樹脂を用いて本固定を行う第2の接着工程とを有する。 Patent Document 2 describes a method of manufacturing an optical module for reliably and strengthening the adhesion between the optical device and the sleeve. This manufacturing method includes a first bonding step in which the optical device and the sleeve are temporarily fixed using an ultraviolet curable resin, and a second bonding in which the optical device and the sleeve are permanently fixed using a thermosetting resin. Process.
また、特許文献3には、樹脂モールドによって発光素子及びレンズを固定する光モジュールの製造方法が記載されている。この製造方法では、発光素子が搭載されたリードフレームとガラスレンズ部材とを成形金型のキャビティに配置し、キャビティに溶融樹脂を注入することにより樹脂モールドを形成する。 Patent Document 3 describes a method for manufacturing an optical module in which a light emitting element and a lens are fixed by a resin mold. In this manufacturing method, a lead frame on which a light emitting element is mounted and a glass lens member are disposed in a cavity of a molding die, and a resin mold is formed by injecting molten resin into the cavity.
半導体光素子と光ファイバとを光結合するために用いられる光モジュールには、半導体光素子及びレンズを含むパッケージをスリーブの一端に接着固定し、スリーブの他端から光ファイバを挿入する構造のものがある。このような光モジュールを製造する際、パッケージの光軸とスリーブの光軸とを精度良く一致させることが望まれるが、パッケージをスリーブに固定するための接着剤の塗布状態によっては、パッケージの光軸とスリーブの光軸とがずれてしまうという問題がある。このような光軸のずれは、接着剤の塗布量の過多のほか、接着剤の硬化前若しくは硬化時における接着剤の流動によっても引き起こされる。 An optical module used for optically coupling a semiconductor optical device and an optical fiber has a structure in which a package including the semiconductor optical device and a lens is bonded and fixed to one end of a sleeve, and the optical fiber is inserted from the other end of the sleeve. There is. When manufacturing such an optical module, it is desired that the optical axis of the package and the optical axis of the sleeve be accurately aligned. However, depending on the application state of the adhesive for fixing the package to the sleeve, the optical axis of the package There is a problem that the shaft and the optical axis of the sleeve shift. Such deviation of the optical axis is caused not only by an excessive amount of adhesive applied but also by flow of the adhesive before or during curing of the adhesive.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、半導体光素子及びレンズを含むパッケージの光軸とスリーブの光軸とのずれを低減することができる光モジュールおよび光モジュールの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an optical module and an optical module that can reduce the deviation between the optical axis of the package including the semiconductor optical element and the lens and the optical axis of the sleeve. It aims to provide a method.
上述した課題を解決するために、本発明による光モジュールは、半導体光素子と光ファイバとを光結合する光モジュールであって、半導体光素子、及び半導体光素子と光結合されたレンズを含み、円柱状部分を有するパッケージと、所定方向に延びる円筒状を呈しており、光ファイバの端部を受け入れる光ファイバ挿入孔が所定方向の一端側に形成され、光ファイバの端部と半導体光素子とがレンズを介して互いに光結合されるようにパッケージの円柱状部分を受け入れるパッケージ挿入孔が所定方向の他端側に形成されたスリーブとを備え、パッケージ挿入孔は、円柱状部分と対向しており第1の内径を有する第1の部分と、第1の部分に対して所定方向の他端側に位置し、円柱状部分と対向しており第1の内径よりも小さい第2の内径を有する第2の部分とを含んでおり、スリーブは、パッケージ挿入孔の周方向に並んで形成された複数のスリットを有しており、第2の部分と円柱状部分との隙間に配置されてスリーブとパッケージとを互いに接着する紫外線硬化型樹脂と、複数のスリットの周縁部と円柱状部分との隙間に配置されてスリーブとパッケージとを互いに接着する熱硬化型樹脂とを更に備え、熱硬化型樹脂のチクソ値が1.6以上3.0以下であることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an optical module according to the present invention is an optical module that optically couples a semiconductor optical element and an optical fiber, and includes a semiconductor optical element and a lens optically coupled to the semiconductor optical element, A package having a columnar portion, a cylindrical shape extending in a predetermined direction, an optical fiber insertion hole for receiving an end of the optical fiber is formed on one end side in the predetermined direction, and the end of the optical fiber, the semiconductor optical element, And a sleeve having a package insertion hole formed on the other end side in a predetermined direction for receiving the cylindrical portion of the package so that the cylindrical insertion portions are optically coupled to each other through the lens, and the package insertion hole faces the cylindrical portion. A first portion having a first inner diameter, and a second inner diameter located on the other end side in a predetermined direction with respect to the first portion and facing the cylindrical portion and being smaller than the first inner diameter. The sleeve has a plurality of slits formed side by side in the circumferential direction of the package insertion hole, and is disposed in a gap between the second portion and the cylindrical portion. The thermosetting resin further includes an ultraviolet curable resin that adheres the sleeve and the package to each other, and a thermosetting resin that is disposed in a gap between the peripheral portion of the plurality of slits and the cylindrical portion and adheres the sleeve and the package to each other. The thixo value of the mold resin is 1.6 or more and 3.0 or less.
また、本発明による光モジュールの製造方法は、半導体光素子と光ファイバとを光結合する光モジュールの製造方法であって、半導体光素子、及び半導体光素子と光結合されたレンズを含んでおり円柱状部分を有するパッケージの円柱状部分を、所定方向に延びる円筒状を呈しており、光ファイバの端部を受け入れる光ファイバ挿入孔が所定方向の一端側に形成され、光ファイバの端部と半導体光素子とがレンズを介して互いに光結合されるようにパッケージの円柱状部分を受け入れるパッケージ挿入孔が所定方向の他端側に形成されたスリーブのパッケージ挿入孔に挿入し、パッケージとスリーブとを接着する接着工程を備え、パッケージ挿入孔は、円柱状部分と対向しており第1の内径を有する第1の部分と、第1の部分に対して所定方向の他端側に位置し、円柱状部分と対向しており第1の内径よりも小さい第2の内径を有する第2の部分とを含んでおり、スリーブは、パッケージ挿入孔の周方向に並んで形成された複数のスリットを有しており、接着工程は、第2の部分と円柱状部分との隙間に紫外線硬化型樹脂を配置してスリーブとパッケージとを互いに接着する第1工程と、第1工程の後に、熱硬化型樹脂を複数のスリットの周縁部と円柱状部分との隙間に配置してスリーブとパッケージとを互いに接着する第2工程とを含んでおり、熱硬化型樹脂のチクソ値が1.6以上3.0以下であることを特徴とする。 An optical module manufacturing method according to the present invention is an optical module manufacturing method for optically coupling a semiconductor optical device and an optical fiber, and includes a semiconductor optical device and a lens optically coupled to the semiconductor optical device. The cylindrical portion of the package having a cylindrical portion has a cylindrical shape extending in a predetermined direction, and an optical fiber insertion hole for receiving an end portion of the optical fiber is formed on one end side in the predetermined direction. A package insertion hole for receiving a cylindrical portion of the package is inserted into a package insertion hole formed on the other end side in a predetermined direction so that the semiconductor optical element is optically coupled to each other via a lens, and the package and the sleeve The package insertion hole is opposed to the columnar portion and has a first inner diameter and a predetermined direction with respect to the first portion. And a second portion having a second inner diameter that is smaller than the first inner diameter and is opposed to the cylindrical portion, and the sleeves are arranged in the circumferential direction of the package insertion hole. A first step of adhering the sleeve and the package to each other by disposing an ultraviolet curable resin in the gap between the second portion and the columnar portion; After the first step, there is a second step in which the thermosetting resin is disposed in the gaps between the peripheral edge portions of the plurality of slits and the cylindrical portion, and the sleeve and the package are bonded to each other. The thixo value is 1.6 or more and 3.0 or less.
光モジュールを製造する際、まずパッケージとスリーブとの間に紫外線硬化型樹脂を配置して硬化させ(仮固定)、その後、スリット内に熱硬化型樹脂を配置して硬化させる(本固定)ことにより、パッケージとスリーブとが強固に固定される。しかしながら、従来の光モジュールでは、パッケージとスリーブとの隙間を、これらの樹脂が毛細管現象によって吸い上がるため、所望の接着箇所以外にこれらの樹脂が溢れてしまうことがある。このような現象が生じると、樹脂の配置が不均一となり、パッケージとスリーブとの光軸のずれを引き起こしてしまう。 When manufacturing an optical module, first, an ultraviolet curable resin is placed between the package and the sleeve and cured (temporary fixing), and then a thermosetting resin is placed in the slit and cured (main fixing). Thus, the package and the sleeve are firmly fixed. However, in the conventional optical module, since these resins are sucked up by the capillary phenomenon in the gap between the package and the sleeve, these resins may overflow other than the desired bonding location. When such a phenomenon occurs, the arrangement of the resin becomes non-uniform and the optical axis between the package and the sleeve shifts.
これに対し、上記の光モジュールおよび光モジュールの製造方法では、パッケージ挿入孔が、第1の部分と、第1の部分に対して所定方向の他端側(パッケージの挿入口がある側)に位置する第2の部分とを含んでいる。第1及び第2の部分は、パッケージの円柱状部分と対向しており、それぞれ第1及び第2の内径を有する。そして、第2の内径は、第1の内径よりも小さい。このような形状のパッケージ挿入孔では、上述した毛細管現象による吸い上がりは第2の部分で止まり、パッケージ挿入孔の他の部分には及び難い。したがって、紫外線硬化型樹脂及び熱硬化型樹脂の配置を均一化することができ、パッケージとスリーブとの光軸のずれを効果的に低減することができる。 On the other hand, in the optical module and the method for manufacturing the optical module, the package insertion hole is formed on the first portion and the other end side in the predetermined direction with respect to the first portion (the side where the package insertion port is provided). A second portion located. The first and second portions oppose the cylindrical portion of the package and have first and second inner diameters, respectively. The second inner diameter is smaller than the first inner diameter. In the package insertion hole having such a shape, the suction due to the capillary action described above stops at the second portion, and hardly reaches the other portion of the package insertion hole. Therefore, the arrangement of the ultraviolet curable resin and the thermosetting resin can be made uniform, and the shift of the optical axis between the package and the sleeve can be effectively reduced.
また、従来の光モジュールでは、本固定の際、熱硬化型樹脂の硬化前に接着剤の配置が偏ることがある。このような熱硬化型樹脂の配置の偏りもまた、パッケージとスリーブとの光軸のずれを引き起こす要因となる。これに対し、上記の光モジュールおよび光モジュールの製造方法では、熱硬化型樹脂のチクソ値が1.6以上3.0以下となっている。本発明者は、熱硬化型樹脂のチクソ値がこのような範囲内である場合に、熱硬化型樹脂の配置の偏りを低減でき、パッケージとスリーブとの光軸のずれに起因する半導体光素子と光ファイバとの間の光損失が低減することを見出した。すなわち、上記の光モジュールおよび光モジュールの製造方法によれば、パッケージの光軸とスリーブの光軸とのずれを更に効果的に低減することができる。 Further, in the conventional optical module, the placement of the adhesive may be biased before the thermosetting resin is cured during the main fixing. Such an uneven arrangement of the thermosetting resin also causes a deviation of the optical axis between the package and the sleeve. In contrast, in the optical module and the optical module manufacturing method described above, the thixo value of the thermosetting resin is 1.6 or more and 3.0 or less. The inventor of the present invention can reduce the deviation of the arrangement of the thermosetting resin when the thixo value of the thermosetting resin is within such a range, and the semiconductor optical element caused by the optical axis deviation between the package and the sleeve And found that the optical loss between the optical fiber and the optical fiber is reduced. That is, according to the optical module and the method for manufacturing the optical module, the deviation between the optical axis of the package and the optical axis of the sleeve can be further effectively reduced.
また、光モジュールは、パッケージが、透光性樹脂を用いたモールド成形により形成されていることを特徴としてもよい。同様に、光モジュールの製造方法は、準備工程が、透光性樹脂を用いたモールド成形によりパッケージを形成する工程を含むことを特徴としてもよい。 The optical module may be characterized in that the package is formed by molding using a light-transmitting resin. Similarly, in the method for manufacturing an optical module, the preparation step may include a step of forming a package by molding using a translucent resin.
本発明による光モジュールおよび光モジュールの製造方法によれば、半導体光素子及びレンズを含むパッケージの光軸とスリーブの光軸とのずれを低減することができる。 According to the optical module and the optical module manufacturing method of the present invention, it is possible to reduce the deviation between the optical axis of the package including the semiconductor optical element and the lens and the optical axis of the sleeve.
以下、添付図面を参照しながら本発明による光モジュールおよび光モジュールの製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Embodiments of an optical module and an optical module manufacturing method according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明の一実施形態に係る光モジュール1Aの外観を示す斜視図である。図2は、図1に示された光モジュール1AのII−II線に沿った断面図であって、光軸方向に沿った側断面を示している。図3は、図1に示された光モジュール1AのIII−III線に沿った断面図であって、光軸方向に対して垂直な断面を示している。
FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of an
本実施形態の光モジュール1Aは、半導体光素子40と光ファイバ50とを光結合するための部品である。半導体光素子40は、光モジュール1Aが光送信モジュールである場合にはレーザダイオードや発光ダイオード等の発光素子であり、光モジュール1Aが光受信モジュールである場合にはフォトダイオード等の受光素子である。また、光ファイバ50は、例えば光通信用のシングルモード光ファイバである。光モジュール1Aが光送受信モジュールである場合には、半導体光素子40として、発光素子及び受光素子といった二つの素子がある。光ファイバ50の端部には、略円柱状のフェルール51が光ファイバ50と同軸に装着されている。
The optical module 1 </ b> A of the present embodiment is a component for optically coupling the semiconductor
図1〜図3に示されるように、光モジュール1Aは、光ファイバ50の光軸を中心軸線とする略円筒形状の外観を有しており、パッケージ10及びスリーブ20を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the optical module 1 </ b> A has a substantially cylindrical appearance with the optical axis of the
パッケージ10は、半導体光素子40と、半導体光素子40を搭載したリードフレーム11と、半導体光素子40と光結合されたボールレンズ12とを含む部材である。パッケージ10は、光モジュール1Aの中心軸線と共通の中心軸線を有する円柱状部分を含む外観を有しており、本実施形態ではその殆どの部分が略円柱状に形成されている。パッケージ10の該円柱状部分の外径は例えば4.3mmであり、中心軸方向の長さは例えば6.0mmである。
The
パッケージ10は、後述するように、透光性樹脂を用いたモールド成形により形成されたものであることが好ましい。透光性樹脂としては、例えば日東電工製NTシリーズ(主成分:変性エポキシ及び酸無水物)が好適である。加えて、パッケージ10の光軸上には、樹脂レンズ13が形成されていることが好ましい。樹脂レンズ13の屈折率は、例えば1.51である。半導体光素子40は、例えばリードフレーム11上に設けられたサブマウント41上に実装される。
As will be described later, the
リードフレーム11は、例えばKFC(登録商標)といった銅合金から成る。ボールレンズ12は例えばTAF3といったガラスから成る球状のレンズであって、上記の透光性樹脂よりも屈折率が高い。ボールレンズ12がTAF3から成る場合、その屈折率は約1.78である。ボールレンズ12の直径は例えば0.8mmである。また、半導体光素子40とボールレンズ12との間の距離は例えば0.325mmであり、ボールレンズ12と樹脂レンズ13との間の距離は例えば0.545mmであり、樹脂レンズ13と光ファイバ50との間の距離は例えば2.38mmである。
The
スリーブ20は、光ファイバ50の光軸に沿った所定方向Aに延びる円筒状の部材である。スリーブ20は、例えばSUS等の金属により構成されてもよく、或いは、ポリエーテルイミドやLCP(Liquid Crystal Polymer)等の樹脂により構成されてもよい。
The
ここで、図4は、本実施形態のスリーブ20の外観を示す斜視図であり、図5は、スリーブ20を中心軸方向に沿って切り欠いた切欠斜視図である。図4及び図5に示されるように、スリーブ20は、光ファイバ50を固定する光ファイバ固定部21と、パッケージ10を固定するパッケージ固定部22とが、上記所定方向Aに並んで一体化された構成を備えている。所定方向Aにおける光ファイバ固定部21の長さは例えば4.0mmであり、同方向におけるパッケージ固定部22の長さは例えば5.4mmであり、パッケージ固定部22の外径は例えば6.8mmである。図2に示されるように、スリーブ20の光ファイバ固定部21には光ファイバ挿入孔23が形成されており、スリーブ20のパッケージ固定部22にはパッケージ挿入孔24が形成されている。
Here, FIG. 4 is a perspective view showing an appearance of the
光ファイバ挿入孔23は、スリーブ20において所定方向Aの一端側に形成されており、光ファイバ50の一端部をフェルール51と共に受け入れる(図2を参照)。光ファイバ挿入孔23は、光ファイバ50の光軸を中心軸線とする円形断面の有底孔である。
The optical
パッケージ挿入孔24は、スリーブ20において所定方向Aの他端側に形成されており、パッケージ10の円柱状部分を受け入れる(図2を参照)。パッケージ挿入孔24は、パッケージ10の光軸を中心軸線とする円形断面の有底孔である。なお、本実施形態ではパッケージ10の光軸と光ファイバ50の光軸とは互いに一致する。パッケージ挿入孔24は、図2に示されるように、光ファイバ50の端部と半導体光素子40とがボールレンズ12を介して互いに光結合されるようにパッケージ10を受け入れる。なお、パッケージ挿入孔24と光ファイバ挿入孔23とは、光を通過させるための貫通孔25を介して互いに連通している。
The
本実施形態では、パッケージ挿入孔24が第1の部分24a及び第2の部分24bを有する。第1の部分24aは、パッケージ10の円柱状部分と対向しており、内径D1を有する。また、第2の部分24bは、パッケージ10の円柱状部分と対向しており、内径D2を有する。第2の部分24bは第1の部分24aに対して所定方向Aの他端側に位置している。換言すれば、第1の部分24aは、第2の部分24bと光ファイバ挿入孔23との間に位置している。
In the present embodiment, the
第2の部分24bの内径D2は、第1の部分24aの内径D1よりも小さい。したがって、本実施形態のように第1の部分24aと第2の部分24bとが連続する場合、第1の部分24aと第2の部分24bとの境界部分には段差が生じる。そして、この段差を境にして、パッケージ10の円柱状部分とパッケージ挿入孔24との隙間の幅が変化する。
The inner diameter D2 of the
また、本実施形態のスリーブ20は、複数(図では3つ)のスリット26を有する。複数のスリット26は、パッケージ挿入孔24の周方向(すなわち、パッケージ10の光軸周りの方向)に等間隔に並んで形成されている。詳細には、スリット26は、所定方向Aすなわちパッケージ挿入孔24の中心軸方向におけるパッケージ固定部22の他端面から所定方向Aに有限な長さを有する切り欠きとして形成されており、その平面形状は例えばU字状である。なお、このスリット26の平面形状はU字状に限定されず、例えばV字状や長方形、楕円形等であってもよい。光ファイバ固定部21とパッケージ固定部22とは別部材で構成されてもよい。
Further, the
再び図2及び図3を参照する。これらの図に示されるように、光モジュール1Aは、仮固定用の紫外線硬化型樹脂31と、本固定用の熱硬化型樹脂(補強樹脂)32とを更に備えている。紫外線硬化型樹脂31及び熱硬化型樹脂32は、パッケージ10とスリーブ20とを互いに接着固定するために、パッケージ10とスリーブ20との隙間に配置される接着剤である。紫外線硬化型樹脂31は、スリーブ20の第2の部分24bと、パッケージ10の円柱状部分との隙間に配置される。また、熱硬化型樹脂32は、スリーブ20における複数のスリット26の周縁部と、パッケージ10の円柱状部分との隙間に配置される。後述するように、紫外線硬化型樹脂31及び熱硬化型樹脂32の硬化前のチクソ値は、1.6以上3.0以下であるとよい。このようなチクソ値は、例えば紫外線硬化型樹脂31及び熱硬化型樹脂32に添加されるシリカフィラーの量を増減することによって好適に調整される。硬化前における紫外線硬化型樹脂31の粘度は例えば10000cps〜30000cpsであり、硬化前における熱硬化型樹脂32の粘度は例えば10000cps以上である。なお、紫外線硬化型樹脂31の例としては、カチオン重合開始剤が配合された光/熱硬化併用型のエポキシ系樹脂(例えばEMI社製光学接着剤3400シリーズ等)が挙げられる。
Refer to FIGS. 2 and 3 again. As shown in these drawings, the
以上の構成を備える光モジュール1Aの製造方法について説明する。図6は、光モジュール1Aの製造方法の詳細を示すフローチャートである。
A method of manufacturing the
まず、前述した構成を備えるパッケージ10及びスリーブ20を準備する(図6のS11)。ここで、パッケージ10は、例えば以下の方法によって好適に作製される。図7は、本実施形態のパッケージ10を製造する際に使用される成形金型60の構造を示す図であって、図7(a)は半導体光素子40の光軸の方向に沿った成形金型60の断面を示しており、図7(b)は光軸に対して垂直な成形金型60の断面(図7(a)のVII−VII断面)を示している。なお、図7には、リードフレーム11、ボールレンズ12、半導体光素子40、及びサブマウント41が併せて示されている。
First, the
本実施形態のパッケージ10は、透光性樹脂を用い、例えば、トランスファモールド成形によって好適に形成される。使用されるトランスファモールド成形機としては、住友重機製のトランスファモールド成形機(MY−20)を例示できる。
The
図7に示されるように、成形金型60は、下金型62及び上金型63を有する。下金型62には、凹部62aと、リードフレーム保持部62bと、位置決めピン64とが形成されている。凹部62aは、パッケージ10の樹脂レンズ13を形成するための形状である。リードフレーム保持部62bは、リードフレーム11を保持するための形状である。位置決めピン64は、キャビティ66においてボールレンズ12を下側から位置決めするものであり、全体が略円錐台形状となっており、下金型62の底から突出するように形成されている。そして、位置決めピン64の先端部分は、ボールレンズ12の形状に合わせた球面状の凹部形状となっている。これにより、位置決めピン64は、ボールレンズ12をその先端に載置させることができる。
As shown in FIG. 7, the molding die 60 has a
上金型63には、凹部63aと位置決めピン65が形成されている。凹部63aは、パッケージ10の樹脂レンズ13を形成するための形状である。そして、位置決めピン65は、ボールレンズ12を上側からキャビティ66の所定の位置に位置決めするためのものであり、位置決めピン64と同様の形状を有し、対応する位置に突出形成されている。
The
パッケージ10を製造する際には、まず、リードフレーム11を下金型62のリードフレーム保持部62bに配置するとともに、ボールレンズ12を下金型62から突出する位置決めピン64の先端に載置する。そして、上金型63を閉じることによって、上金型63の位置決めピン65によりボールレンズ12を上方側からも位置決めして保持する。
When manufacturing the
そして、図示しないトランスファモールドプレス機内部に成形金型60を装着し、透明樹脂のプレス成形を行う。なお、プレス成形では、空孔発生を抑制する為にキャビティ66を真空状態にし、加熱され流動状態になった溶融樹脂を加圧してキャビティ66に注入する。そして、成形されたパッケージ10を、所定の硬化条件が終了した後に取り出す。その後、必要であれば、パッケージ10の透光性樹脂の硬化状態をより完全なものとする為に、例えば150〜165℃で2〜3時間、熱養生(ポストキュア)を行う。以上の工程により、本実施形態のパッケージ10が好適に作製される。
Then, a
こうしてパッケージ10を作製したのち、パッケージ10とスリーブ20との調芯を行う(調芯工程、S12)。具体的には、スリーブ20のパッケージ挿入孔24にパッケージ10を挿入すると同時に、光ファイバ挿入孔23に光ファイバ50を挿入する。次に、半導体光素子40が発光素子である場合には、半導体光素子40から光を出力しつつ光ファイバ50の他端部から出射される光の強度を測定する。また、半導体光素子40が受光素子である場合には、光ファイバ50の他端部から光を入力しつつ、半導体光素子40に入射する光の強度を半導体光素子40において測定する。そして、光の強度が最も大きくなるときのパッケージ10とスリーブ20との相対位置を見出し、その相対位置を記録する。
After the
続いて、パッケージ10の円柱状部分をスリーブ20のパッケージ挿入孔24に挿入するとともに、図2及び図3に示された紫外線硬化型樹脂31及び熱硬化型樹脂32によって、パッケージ10とスリーブ20とを接着する(接着工程、図6のS13)。
Subsequently, the cylindrical portion of the
ここで、接着工程S13は、第1工程S131と第2工程S132とを含んでいる。第1工程S131は、パッケージ挿入孔24の第2の部分24bと、パッケージ10の円柱状部分との隙間に紫外線硬化型樹脂31を配置して硬化させることにより、パッケージ10とスリーブ20との仮固定を行う工程である。また、第2工程S132は、パッケージ挿入孔24のスリット26の周縁部と、パッケージ10の円柱状部分との隙間に熱硬化型樹脂32を配置して硬化させることにより、パッケージ10とスリーブ20との本固定を行う工程である。
Here, the bonding step S13 includes a first step S131 and a second step S132. In the first step S131, the ultraviolet
以下、接着工程S13の詳細について説明する。スリーブ20とパッケージ10とを調芯して接着する際、まず、紫外線硬化型樹脂31を使用して、これらスリーブ20とパッケージ10との仮固定を行う(第1工程、S131)。ここでは、パッケージ挿入孔24の第2の部分24bと対向するパッケージ10の側面に紫外線硬化型樹脂31を塗布し、パッケージ10をパッケージ挿入孔24に挿入する。このとき、紫外線硬化型樹脂31をパッケージ10の側面全体に塗布するのではなく、複数箇所(例えば3カ所)にスポット的に塗布するとよい。紫外線硬化型樹脂31の塗布量は、例えば1カ所当たり1.0mg〜4.0mg程度であるとよい。
Hereinafter, the details of the bonding step S13 will be described. When the
次に、パッケージ10とスリーブ20との相対位置を、前述した調芯工程S12において記録した相対位置に合わせる。そして、パッケージ10及びスリーブ20に対して紫外線を照射することにより、紫外線硬化型樹脂31を硬化させる。このとき、スリット26を通じて、スリーブ20の側面及び背面から紫外線を照射することができる。紫外線の強さは、例えば5000mJ〜60000mJである。
Next, the relative position between the
紫外線硬化型樹脂31による第1工程S131を行った後、スリット26の周縁部におけるパッケージ10とパッケージ挿入孔24との隙間に熱硬化型樹脂32を塗布する。その後、所定条件の恒温槽にスリーブ20及びパッケージ10を収容し、熱養生を行うことにより熱硬化型樹脂32を硬化させる。こうして、スリーブ20とパッケージ10との本固定を行う(第2工程、S132)。なお、この第2工程S132では、紫外線硬化型樹脂31においても硬化反応が更に進むので、紫外線硬化型樹脂31の接着強度を更に増すことができる。この第2工程S132における加熱条件は、例えば60〜155℃で15分〜120分間である。接着剤の樹脂組成の調整、及び所望する機械特性の観点から、硬化温度と硬化時間とを適宜設定する。加熱条件の一例としては、155℃で15分間である。
After performing the first step S <b> 131 with the ultraviolet
なお、上述した接着工程S13では、調芯工程S12と同様の方法で半導体光素子40と光ファイバ50との光結合効率をモニタするとよい。光結合効率は、接着工程S13の後において接着工程前の光結合損失と比べて±0.5dB以内に収まっていることが好ましい。
In the bonding step S13 described above, the optical coupling efficiency between the semiconductor
以上に説明した本実施形態による光モジュール1A及びその製造方法によって得られる効果について説明する。前述したように、パッケージとスリーブとの隙間を接着剤が毛細管現象によって吸い上がると、所望の接着箇所以外に接着剤が溢れてしまう。このような現象が生じると、接着剤の配置が不均一となり、パッケージとスリーブとの光軸のずれを引き起こしてしまう。
The effects obtained by the
このような従来の問題点に対し、本実施形態の光モジュール1Aおよびその製造方法では、パッケージ挿入孔24が、第1の部分24aと、第1の部分24aに対して所定方向Aの他端側に位置する第2の部分24bとを含んでいる。第1及び第2の部分24a,24bは、パッケージ10の円柱状部分と対向しており、第2の部分24bの内径D2は、第1の部分24aの内径D1よりも小さい。このような形状のパッケージ挿入孔24において、毛細管現象による吸い上がりは、パッケージ10とパッケージ挿入孔24との隙間が比較的狭い第2の部分24bで主に生じるが、隙間が拡がる第1の部分24a以降では生じにくい。このため、毛細管現象による吸い上がりは第2の部分24bで止まり、パッケージ挿入孔24の他の部分には及び難い。したがって、パッケージ10とパッケージ挿入孔24との隙間において紫外線硬化型樹脂31及び熱硬化型樹脂32の配置が均一化されるので、上述したようなパッケージ10とスリーブ20との光軸のずれを効果的に低減することができる。
With respect to such conventional problems, in the
また、従来の光モジュールでは、本固定の際、熱硬化型樹脂32の硬化前に接着剤の配置が偏ることがある。このような熱硬化型樹脂32の配置の偏りもまた、パッケージ10とスリーブ20との光軸のずれを引き起こす要因となる。これに対し、本実施形態の光モジュール1Aおよびその製造方法では、熱硬化型樹脂32のチクソ値が1.6以上3.0以下となっている。本発明者は、以下に詳述するように、熱硬化型樹脂32のチクソ値がこのような範囲内である場合に、熱硬化型樹脂32の配置の偏りを低減でき、パッケージ10とスリーブ20との光軸のずれに起因する半導体光素子40と光ファイバ50との間の光損失が低減することを見出した。すなわち、本実施形態の光モジュール1Aおよびその製造方法によれば、パッケージ10の光軸とスリーブ20の光軸とのずれを更に効果的に低減することができる。
Moreover, in the conventional optical module, the placement of the adhesive may be biased before the
下の表1は、熱硬化型樹脂32のチクソ値と、塗布容易性(樹脂がパッケージ10とパッケージ挿入孔24との隙間に行き渡る時間が短いほど良い)、パッケージ挿入孔24における第1及び第2の部分24a,24bの有無、並びに、半導体光素子40と光ファイバ50との間の光損失を調べた結果を示す表である。
なお、チクソ値は、回転粘度計により測定された粘度から求めた。具体的には、25℃・2.5回転における粘度を、25℃・20回転における粘度で除算した値である。
Table 1 below shows the thixo value of the
The thixo value was determined from the viscosity measured with a rotational viscometer. Specifically, it is a value obtained by dividing the viscosity at 25 ° C./2.5 revolutions by the viscosity at 25 ° C./20 revolutions.
表1から明らかなように、熱硬化型樹脂32のチクソ値が1.6未満であると(比較例1)、熱硬化型樹脂32の塗布後における形状安定性が損なわれる為、熱硬化型樹脂32の表面張力(毛細管現象)によって、パッケージ挿入孔24の奥へと過度に侵入してしまう。一方、パッケージ挿入孔24の内部には複雑な凹み等が形成されている場合があり、そのような内部形状は軸対称とは限らない。したがって、熱硬化型樹脂32がパッケージ挿入孔24の奥へと過度に侵入すると、熱硬化型樹脂32の配置が偏り、その結果、半導体光素子40と光ファイバ50との間の光結合効率が低下する。これに対し、熱硬化型樹脂32のチクソ値が1.6以上であれば(実施例1〜3)、パッケージ挿入孔24への過度の侵入が抑制され、そのような配置の偏りが低減される。したがって、半導体光素子40と光ファイバ50との間の光損失を効果的に抑えることができる。
As apparent from Table 1, when the thixo value of the
また、熱硬化型樹脂32のチクソ値が3.0より大きいと(比較例2)、熱硬化型樹脂32の流動性が低いためパッケージ10とパッケージ挿入孔24との隙間に行き渡りにくくなり、塗布容易性が低下してしまう。これに対し、熱硬化型樹脂32のチクソ値が3.0以下であれば(実施例1〜3)、熱硬化型樹脂32がパッケージ10とパッケージ挿入孔24との隙間に効率良く行き渡り、塗布容易性を高めることができる。
Further, when the thixo value of the
なお、表1を参照すると、パッケージ挿入孔24に第1及び第2の部分24a,24bが形成されていない場合(比較例3)、すなわちパッケージ挿入孔24の内部に段差が無い場合には、熱硬化型樹脂32のチクソ値が3.0であっても、半導体光素子40と光ファイバ50との間の光損失が比較的高くなっている。これに対し、同じチクソ値であっても、パッケージ挿入孔24に第1及び第2の部分24a,24bが形成されている場合には(実施例2)、半導体光素子40と光ファイバ50との間の光損失が低減されている。このことから、本実施例においても、上述した第1及び第2の部分24a,24bによる効果が得られていることがわかる。
Referring to Table 1, when the first and
(変形例)
図8は、上記実施形態の一変形例に係るスリーブ27の外観を示す斜視図である。上記実施形態と本変形例とで異なる点は、スリーブにおける窓部の有無である。図8に示されるように、本実施例のスリーブ27は、パッケージ固定部22の側面に複数の窓部28を有する。複数の窓部28は、パッケージ挿入孔24の側壁に形成された開口であり、その平面形状は例えば四角形である。複数の窓部28は、パッケージ挿入孔24の周方向(すなわち、パッケージ10の光軸周りの方向)に等間隔に並んで形成されている。なお、スリーブ27の他の形状は、上記実施形態のスリーブ20と同じである。
(Modification)
FIG. 8 is a perspective view showing an appearance of a
これらの窓部28は、紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂31を硬化させる際に用いられる。すなわち、紫外線硬化型樹脂31を硬化させる際、窓部28からも紫外線が侵入し、パッケージ挿入孔24の内部に塗布されている紫外線硬化型樹脂31を更に効率良く硬化させることができる。上記実施形態に係る光モジュール1Aは、スリーブ20に代えて、このような形状のスリーブ27を備えても良い。
These
以上、本発明に係る光モジュールおよび光モジュールの製造方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上記実施形態に限られず、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。 The preferred embodiments of the optical module and the method for manufacturing the optical module according to the present invention have been described above. However, the present invention is not necessarily limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1A…光モジュール、10…パッケージ、11…リードフレーム、12…ボールレンズ、13…樹脂レンズ、20…スリーブ、21…光ファイバ固定部、22…パッケージ固定部、23…光ファイバ挿入孔、24…パッケージ挿入孔、24a…第1の部分、24b…第2の部分、25…貫通孔、26…スリット、27…スリーブ、28…窓部、31…紫外線硬化型樹脂、32…熱硬化型樹脂、40…半導体光素子、41…サブマウント、50…光ファイバ、51…フェルール、60…成形金型、62…下金型、63…上金型、A…所定方向。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記半導体光素子、及び前記半導体光素子と光結合されたレンズを含み、円柱状部分を有するパッケージと、
所定方向に延びる円筒状を呈しており、前記光ファイバの端部を受け入れる光ファイバ挿入孔が前記所定方向の一端側に形成され、前記光ファイバの前記端部と前記半導体光素子とが前記レンズを介して互いに光結合されるように前記パッケージの前記円柱状部分を受け入れるパッケージ挿入孔が前記所定方向の他端側に形成されたスリーブと
を備え、
前記パッケージ挿入孔は、前記円柱状部分と対向しており第1の内径を有する第1の部分と、前記第1の部分に対して前記所定方向の他端側に位置し、前記円柱状部分と対向しており前記第1の内径よりも小さい第2の内径を有する第2の部分とを含んでおり、
前記スリーブは、前記パッケージ挿入孔の周方向に並んで形成された複数のスリットを有しており、
前記第2の部分と前記円柱状部分との隙間に配置されて前記スリーブと前記パッケージとを互いに接着する紫外線硬化型樹脂と、前記複数のスリットの周縁部と前記円柱状部分との隙間に配置されて前記スリーブと前記パッケージとを互いに接着する熱硬化型樹脂とを更に備え、
前記熱硬化型樹脂のチクソ値が1.6以上3.0以下であることを特徴とする、光モジュール。 An optical module for optically coupling a semiconductor optical device and an optical fiber,
A package including a columnar portion including the semiconductor optical element and a lens optically coupled to the semiconductor optical element;
It has a cylindrical shape extending in a predetermined direction, an optical fiber insertion hole for receiving the end of the optical fiber is formed on one end side in the predetermined direction, and the end of the optical fiber and the semiconductor optical element are the lens A package insertion hole for receiving the cylindrical portion of the package so as to be optically coupled to each other via a sleeve formed on the other end side in the predetermined direction,
The package insertion hole is located on the other end side in the predetermined direction with respect to the first portion, a first portion facing the columnar portion and having a first inner diameter, and the columnar portion And a second portion having a second inner diameter that is smaller than the first inner diameter,
The sleeve has a plurality of slits formed side by side in the circumferential direction of the package insertion hole,
An ultraviolet curable resin disposed in a gap between the second portion and the columnar portion to bond the sleeve and the package to each other, and a gap between the peripheral edge portions of the plurality of slits and the columnar portion. A thermosetting resin that adheres the sleeve and the package to each other;
An optical module, wherein the thermosetting resin has a thixo value of 1.6 or more and 3.0 or less.
前記半導体光素子、及び前記半導体光素子と光結合されたレンズを含んでおり円柱状部分を有するパッケージの前記円柱状部分を、所定方向に延びる円筒状を呈しており、前記光ファイバの端部を受け入れる光ファイバ挿入孔が前記所定方向の一端側に形成され、前記光ファイバの前記端部と前記半導体光素子とが前記レンズを介して互いに光結合されるように前記パッケージの前記円柱状部分を受け入れるパッケージ挿入孔が前記所定方向の他端側に形成されたスリーブの前記パッケージ挿入孔に挿入し、前記パッケージと前記スリーブとを接着する接着工程を備え、
前記パッケージ挿入孔は、前記円柱状部分と対向しており第1の内径を有する第1の部分と、前記第1の部分に対して前記所定方向の他端側に位置し、前記円柱状部分と対向しており前記第1の内径よりも小さい第2の内径を有する第2の部分とを含んでおり、
前記スリーブは、前記パッケージ挿入孔の周方向に並んで形成された複数のスリットを有しており、
前記接着工程は、前記第2の部分と前記円柱状部分との隙間に紫外線硬化型樹脂を配置して前記スリーブと前記パッケージとを互いに接着する第1工程と、前記第1工程の後に、熱硬化型樹脂を前記複数のスリットの周縁部と前記円柱状部分との隙間に配置して前記スリーブと前記パッケージとを互いに接着する第2工程とを含んでおり、
前記熱硬化型樹脂のチクソ値が1.6以上3.0以下であることを特徴とする、光モジュールの製造方法。 An optical module manufacturing method for optically coupling a semiconductor optical device and an optical fiber,
The columnar portion of the package including the semiconductor optical element and a lens optically coupled to the semiconductor optical element and having a columnar portion has a cylindrical shape extending in a predetermined direction, and an end of the optical fiber The cylindrical portion of the package is formed so that an optical fiber insertion hole is formed on one end side in the predetermined direction, and the end portion of the optical fiber and the semiconductor optical element are optically coupled to each other through the lens. A package insertion hole for receiving the tape is inserted into the package insertion hole of the sleeve formed on the other end side in the predetermined direction, and the bonding step of bonding the package and the sleeve,
The package insertion hole is located on the other end side in the predetermined direction with respect to the first portion, a first portion facing the columnar portion and having a first inner diameter, and the columnar portion And a second portion having a second inner diameter that is smaller than the first inner diameter,
The sleeve has a plurality of slits formed side by side in the circumferential direction of the package insertion hole,
The bonding step includes a first step in which an ultraviolet curable resin is disposed in a gap between the second portion and the columnar portion to bond the sleeve and the package to each other, and a heat treatment after the first step. A second step of disposing a curable resin in a gap between a peripheral portion of the plurality of slits and the cylindrical portion and bonding the sleeve and the package to each other;
The method for producing an optical module, wherein the thermosetting resin has a thixo value of 1.6 or more and 3.0 or less.
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JP7381905B2 (en) | 2021-06-15 | 2023-11-16 | 日亜化学工業株式会社 | Light-emitting device and method for manufacturing the light-emitting device |
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