JP2518078B2 - 光半導体素子モジュ―ルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は光ファイバを伝送路として用いる通信装置
に使用される光半導体素子を内蔵する光半導体素子モジ
ュールの製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 第９図は例えば特開昭57−118212号公報に示された従
来の光半導体素子モジュールの製造方法を示す図であ
り，図において（１）はフォトダイオードのチップをガ
ラス窓付の気密パッケージの内に納めた光半導体素子，
（２）はレンズ，（31）はレセプタクル，（32）は円筒
状の金属製のホルダ，（33）は光半導体素子（１）を中
央に固定している光半導体素子ホルダである。なお，レ
ンズ（２）はレセプタクル（31）に接着剤や半田等で固
定されている。（41）はフェルール，（42）は光ファイ
バ，（43）はフェルール（41）をレセプタクル（31）に
固定するための接続ナツト，（101）はレセプタクル（3
1）が固定されているレセプタクル固定治具，（104）は
光半導体素子ホルダが固定されているホルダ固定治具，
（121）は光源（122）は電流計である。なお，光ファイ
バ（42）の片端はフェルール（41）に固定されている。
また，レセプタクル（31）にはフェルール（41）を挿入
できるフェルール（41）の外径よりも１μｍから10μｍ
大きな内径のスリーブが形成されている。

次に，製造方法について説明する。レセプタクル（3
1）のスリーブにフェルール（41）を挿入し，接続ナッ
ト（43）でレセプタクル（31）にフェルール（41）を固
定する。光ファイバ（42）の一方から光源（121）で光
を光ファイバに入射する。フェルール（41）に固定され
た光ファイバ（42）から出射された光がレンズ（２）を
介して光半導体素子（１）に全て結合した時，電流計
（122）の指示値が最も大きくなるので，電流計（122）
の指示値が大きくなるように，ホルダ固定治具（104）
を微動ステージで図中のＸ（Ｘ軸は紙面に垂直）Y,Z軸
方向に動かす。この時，動かす順序は，まず,Z軸のある
位置で,X軸方向にホルダ固定治具（104）を動かして電
流計（122）の指示値がピークとなる位置を探し，次に,
X軸方向のピークの位置でＹ軸方向にホルダ固定治具（1
04）を動かして電流計（122）の指示値がピークとなる
位置を探す。これを順次繰り返し,XY平面内で電流計（1
22）の指示値がピークとなる位置を探す。さらに,Z軸を
少しづつ動かしながら上述のXY平面で電流計（122）の
指示値がピークとなる位置を順次探していき,X,Y,Z軸方
向で電流計（122）の指示値がピークとなる位置を探
す。

すなわち、X,Yのいずれかの１軸を順次走査すること
により，光ファイバ（42）と半導体素子（１）とのXY平
面内の最良の結合位置を探し,Z軸方向に何回もXY平面内
の最良の結合位置を探すことにより，図中のX,Y,Z軸で
構成される三次元空間における光ファイバ（42）と光半
導体素子（１）との最良の結合位置を探している。

最後に，光ファイバ（42）と光半導体素子（１）とが
最良の結合位置，すなわち，電流計（122）の指示値が
最大となる位置で，レセプタクル（31）とホルダ（32）
を溶接等で固定し，次に，ホルダ（32）と光半導体素子
ホルダ（33）を溶接等により固定する。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の光半導体素子モジュールの製造方法は以上のよ
うになされているので，光ファイバと光半導体素子との
最良の結合位置を探すために何度もXYZ軸方向，特にX,Y
軸方向に光半導体素子を走査する必要があった。また，
電流計の指示値のピークを検出するためは指示値が減少
することを確認する必要があり，指示値が減少する位置
から，再度，ピークとなる位置に光ファイバを動かすと
いう，むだな動きがあった。これらのため最良の結合位
置を探すのに時間がかかるという課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので，光ファイバと光半導体素子との最良の結合位
置を短時間のうちに探し，光半導体素子モジュールの組
立を短時間で行えることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る光半導体素子モジュールの製造方法
は，光半導体素子の受光部，発光部，もしくは，光半導
体素子モジュール内のレンズで作られる受光部，発光部
の像を光半導体素子モジュールの外部に設置された光学
系を用いて拡大し，受光部，発光部，もしくは，光半導
体素子モジュール内のレンズで作られる受光部，発光部
の像の中心が光半導体素子モジュールのスリーブの中心
軸上に位置するように，スリーブ，光半導体素子または
光半導体素子モジュール内のレンズの位置を調整し，そ
の後，スリーブと光半導体素子を固定するようにしたも
のである。

また，この発明に係る別の光半導体素子モジュールの
製造方法は，円筒状のパイプの先端または内部に，パイ
プの中心軸を示すマークが片面に付いているガラス板を
備えたガラス板付パイプを光半導体素子モジュールのス
リーブに挿入するとともに光半導体素子の受光部，発光
部，もしくは，光半導体素子モジュール内のレンズで作
られる受光部，発光部の像を光半導体素子モジュールの
外部に設置された光学系で拡大し，受光部，発光部，も
しくは，光半導体素子モジュール内のレンズで作られる
受光部，発光部の像の中心軸がガラス板付パイプのマー
クと一致するように，スリーブまたは光半導体素子また
は光半導体素子モジュール内のレンズの位置を調整し，
その後，スリーブと光半導体素子を固定するようにした
ものである。

さらに，この発明に係る別の光半導体素子モジュール
の製造方法は，片端に中心軸を示すマークが付いている
透明な円柱状のマーク付ロッドを光半導体素子モジュー
ルのスリーブに挿入するとともに，光半導体素子の受光
部，発光部，もしくは，光半導体素子モジュール内のレ
ンズで作られる受光部，発光部の像を光半導体素子モジ
ュールの外部に設置された光学系で拡大し，受光部，発
光部，もしくは，光半導体素子モジュール内のレンズで
作られる受光部，発光部の像の中心軸がマーク付ロッド
のマークと一致するように，スリーブまたは光半導体素
子または光半導体素子モジュール内のレンズの位置を調
整し，その後，スリーブと光半導体素子を固定するよう
にしたものである。

［作用］ この発明においては光半導体素子の受光部，発光部，
もしくは，光半導体素子モジュール内のレンズで作られ
る光半導体素子の受光部，発光部の像を光半導体素子モ
ジュールの外部に設置された光学系で拡大して観察する
ことにより，二次元画像として光半導体素子の位置を検
出することができるので，スリーブと光半導体素子の位
置，及び光半導体素子モジュール内にレンズがある場合
にはこのレンズの位置を短時間で調整することができ
る。

また，この発明における別の発明においては，上記の
二次元画像として光半導体素子の位置を検出することに
より短時間で調整できる作用に加え，中心軸を示すマー
クを備えたガラス板付パイプまたはマーク付ロッドをス
リーブに挿入することにより，スリーブの中心軸を容易
に検出できるのでスリーブと光半導体素子の位置，及
び，光半導体素子モジュール内にレンズがある場合には
このレンズの位置を短時間で調整することができる。

［実施例］ 以下，この発明の一実施例を図について説明する。第
１図は，本発明の光半導体素子モジュールの製造方法を
説明するための図であり，図において，（３）はフェル
ールを挿入接続するフェルール外径よりも１μｍから10
μｍ大きな内径の円筒状のスリーブ，（４）はフェルー
ルを固定するための接続ナツトが接続するネジとスリー
ブ（３）とが形成されており，他方が円筒状となってい
る金属製のレセプタクル，（11）はテレビカメラ，（1
2）は内部に落射式の照明装置を持つ顕微鏡等の光学
系，（13）はモニタテレビ，（14）はテレビカメラ（1
1）の信号をモニタテレビ（13）に伝えるための同軸ケ
ーブル，（102）は光半導体（１）が固定されている光
半導体素子固定治具，（103）は高周波加熱のためのコ
イル，（110）はリング状の半田である。（51）は光半
導体素子（１）に内蔵されているフォトダイオードのチ
ツプの受光部である。レンズ（２）はレセプタクル
（３）に固定されている。

また，第２図は，光半導体素子内のレンズにより作ら
れる光半導体素子の受光部または発光部のの像を示す図
であり，（52）はレンズ（２）により作られた受光部の
像，（53）の受光部（51）と受光部の像（52）の光学的
な位置を示すために示した光路を表す線であり，（54）
はスリーブ内において挿入されたフェルールの先端が当
たるフェルール当たり面,Cは光軸である。

以下，この発明の半導体素子モジュールの製造方法に
ついて説明する。レセプタクル（４）をレセプタクル固
定治具（101）に固定し，リング状の半田（110）を光半
導体素子（１）に装着した後に，光半導体素子（１）を
光半導体素子固定治具（102）に固定する。スリーブ
（３）の内壁，または，スリーブ（３）の内壁とフェル
ール当たり面（54）とで形成されるコーナーを光学系
（12）を介してテレビカメラ（11）で見ること等のより
スリーブ（３）の中心軸のモニタテレビ（13）上の位置
を出す。光学系（12）に内蔵されている落射式の照明装
置または他の照明装置により光半導体素子（１）の受光
部（51）を照明し，レンズ（２）により作られる光半導
体素子（１）の受光部の像（52）を光学系（12）で拡大
しながらテレビカメラ（11）を用いてモニタテレビ（1
3）に写し出す。この時，光学系（12）のピントフェル
ール当り面（54）と同じ平面内としておき，光半導体素
子固定治具（102）を介して受光部（51）をＺ軸方向に
動かし，受光部の像（52）が光学系（12）のピントに合
うように半導体素子（１）のＺ軸方向の位置を調整す
る。

次に，受光部の像（52）の中心をモニタテレビ上でス
リーブ（３）の中心軸に合うように，光半導体素子固定
治具（102）を介して光半導体素子（１）をXY平面内で
移動する。

受光部の像（52）とスリーブ（３）の中心軸が一致し
た後，コイル（103）に通電して高周波加熱でリング状
の半田（110）を溶かし，レセプタクス（４）と光半導
体素子（１）を固定する。

受光部の像（52）の中心とスリーブ（３）の中心軸と
の位置合わせ精度は，光学系（12）を用いて受光部の像
（52）を拡大することにより向上し，位置合わせの誤差
は５μｍ以下が可能である。また，受光部の像（52）を
二次元画像として捉えるため，受光部の像（52）の中心
とスリーブ（３）の中心軸との位置のずれの距離及び方
向を検出できるので調整する時間が短くなる。

次に，この発明の他の一実施例を図について説明す
る。第３図は，この発明の光半導体素子モジュールの製
造方法を説明するための図であり，（４）はフェルール
を固定するための接続ナットが接続するネジとスリーブ
（３）とが形成されており，他方が円筒状となっている
金属製のレセプタクル，（15）は光学系（12）をＺ軸方
向に動かすことができるステージである。

以下，上記モジュールの製造方法について説明する。
レゼプタクル（４）をレセプタクル固定治具（101）に
固定し，リング状の半田（110）を光半導体素子（１）
に装着した後に，光半導体素子（１）を光半導体素子固
定治具（102）に固定する，レセプタクル（５）と光半
導体素子（１）との間隔を所定の値とした後，スリーブ
（３）の内壁，または，スリーブ（３）の内壁とフェル
ール当たり面（54）とで形成されるコーナーを光学系
（12）を介してテレビカメラ（11）で見ること等により
スリーブ（３）の中心軸のモニタテレビ（13）上の位置
を出す。次に，光学系（12）に内蔵されている落射式の
照明装置または他の照明装置により光半導体素子（１）
の受光部（51）を照明するとともに，ステージ（15）で
光学系（12）をＺ軸方向に移動させて光学系（12）のピ
ントを光半導体素子（１）の受光部（51）に合わせる。
光半導体素子（１）の受光部（51）の中心がモニタテレ
ビ（13）上のスリーブ（３）の中心軸の位置となるよう
に，光半導体素子固定治具（102）を介して光半導体素
子（１）をXY平面内で移動する。

光半導体素子（１）の受光部（51）の中心とスリーブ
（３）の中心軸とがモニタテレビ上で一致した後高周波
加熱のためのコイル（103）に通電してリング状の半田
（110）を溶かし，レセプタクル（５）と光半導体素子
（１）を固定する。

受光部（51）の中心とスリーブ（３）の中心軸との位
置合せ精度は，光学系（12）を用いて受光部（51）を拡
大することにより向上し，光学系（12）をＺ軸方向に移
動させることによる誤差も含めて位置合わせの誤差は10
μｍ以下が可能である。また，受光部（51）を二次元画
像として捉えるため，受光部（51）の中心とスリーブ
（３）の中心軸との位置のずれの距離及び方向を検出で
きるので調整する時間が短くなる。

次に，この発明の他の一実施例を図について説明す
る。第４図は，この発明の光半導体素子モジュールの製
造方法を説明するための図であり，（61）はスリーブ
（３）の内径よりも０μｍから10μｍ小さい径の円筒状
のパイプの先端にこのパイプの中心軸を示すマークが付
いているガラス板付パイプである。第５図はガラス板付
パイプ（61）を示す図であり，（71）はガラス板付パイ
プのパイプ，（72）はパイプ（71）の中心軸を示すマー
クであり，（73）はマーク（72）を片面に付けたガラス
板である。ガラス板（73）は接着剤によりパイプ（71）
の先端に固定されており，マーク（72）はガラス板（7
3）にエッチングにより十字の線が付けられているもの
であるなお，ガラス板付パイプ（71）にはスリーブ
（３）に挿入しやすくなるためにフランジが付いてい
る。

以下，製造方法について説明する。レセプタクル
（４）をレセプタクル固定治具（101）に固定し，リン
グ状の半田（110）を光半導体素子（１）に装着した後
に，光半導体素子（１）を光半導体素子固定治具（10
2）に固定する。ガラス板付パイプ（61）をスリーブ
（３）に挿入し，ガラス板付パイプ（61）のマーク（7
2）を光学系（12）を介してテレビカメラ（11）でモニ
タテレビ（13）に写し出す。レンズ（２）で作られる光
半導体素子（１）の受光部（51）の像を同じに光学系
（12）を介してモニタテレビ（13）に写し出す。この
時，受光部（51）は光学系（12）に内蔵されている落射
式の照明装置または他の照明装置により照明されてい
る。光半導体素子固定治具（102）を動かすことにより
受光部（51）をＺ軸方向に動かし，モニタテレビ（13）
に受光部（51）の像が鮮明に写し出されるように調整す
る。

次に，モニタテレビ（13）上で受光部（51）の像の中
心がマーク（72）に合うように，光半導体素子固定治具
（102）を介して光半導体素子（１）をXY平面に移動す
る。受光部（51）の像とマーク（72）がモニタテレビ
（13）上で一致した後、コイル（103）に通電して高周
波加熱でリング状の半田（110）を溶かし，レセプタク
ル（４）と光半導体素子（１）を固定する。レンズ
（２）により作られる受光部（51）の像とスリーブ
（３）の中心軸との位置合わせ精度は，前述の実施例と
ほぼ同じである。また，調整時間も前述の実施例と同じ
く，レンズ（２）により作られる受光部（51）の像を二
次元画像として捉えているために，短くなる。さらに，
マーク（72）でスリーブ（３）の中心軸を写し代えるこ
とにより，マーク（72）に合わせることでスリーブ
（３）の中心軸に合わせたことになり，スリーブ（３）
の中心軸を個々のスリーブ（３）について求めなくとも
良く，作業時間が短くなる。

なお上記の実施例では，パイプ（71）の先端にマーク
（72）が付いているガラス板（73）を固定したガラス板
付パイプ（61）を用いているが，第６図，第７図に示す
ものをこのガラス板付パイプ（61）の代わりに用いても
良い。第６図は，他のガラス板付パイプを示す図であ
り，（74）は片面にマーク（72）が付いているガラス板
であり，（62）はガラス板（74）がパイプ（71）の内部
に固定されているガラス板付パイプである。ガラス板付
パイプ（62）を用いた実施例については，上記の一実施
例と同じである。第７図は，ガラス板付パイプ（61）と
同等の機能を有し，ガラス板付パイプ（61）の代わりに
用いることができるマーク付ロッドを示す図であり，図
において，（75）はスリーブの内径よりも０μｍ〜10μ
ｍ小さい外径の透明物質からなるロッド，（76）ロッド
（75）の外径の中心軸を示すマークであり，（63）はロ
ッド（75）の片端にマーク（76）を付けたマーク付ロッ
ドである。マーク（76）は十字の線をエツチング等によ
り形成したものである。このマーク付ロッド（63）をガ
ラス板付パイプ（61）と代えることにより，第４図に示
した一実施例と同じ方法で光半導体素子モジュールを製
造することができる。

次に，この発明の他の一実施例を図について説明す
る。第８図は，この発明の光半導体素子モジュールの製
造方法を説明するための図である。

以下，製造方法について説明する。レセプタクル
（５）をレセプタクル固定治具（101）に固定し，リン
グ状の半田（110）を光半導体素子（１）に装着した後
に，光半導体素子（１）を光半導体素子固定治具（10
2）に固定する。レセプタクル（５）と光半導体素子
（１）との間隔を所定の値とした後，マーク付ロッド
（63）をスリーブ（３）に挿入し，マーク付ロッド（6
3）のマーク（76）を光学系（12）を介してテレビカメ
ラ（11）でモニタテレビ（13）に写し出し，モニタテレ
ビ（13）上のマークの位置を記録する。光学系（12）に
内蔵されている落射式の照明装置または他の照明装置で
受光部（51）を照明する。受光部（51）を光学系（12）
を介してモニタテレビ（13）に鮮明に写し出されるよう
に，ステージ（15）を用いて光学系（12）をＺ軸方向に
移動させて調整する。記録したマーク（76）の位置にモ
ニタテレビ（13）に写し出された受光部（51）の像の中
心が合うように光半導体素子固定治具（102）を介して
光半導体素子（１）を移動する。モニタテレビ（13）上
で記録したマークの位置と受光部（51）の像の中心が一
致した後，コイル（103）に通電して高周波加熱でリン
グ状の半田（110）を溶かし，レセプタクル（５）と光
半導体素子（１）を固定する。

前述の実施例と同様に，受光部（51）の位置を二次元
画像として捉えているために，調整時間も短くなり，ま
た，マーク（76）でスリーブ（３）の中心軸を写し代え
るのでマーク（76）に受光部（51）の中心を合わせるだ
けで良く，作業時間が短くなる。

また，上記実施例では，マーク付ロッドを用いた場合
について述べたが，第５図，第６図に示すガラス板付パ
イプを用いてもよく，上記実施例と同様の効果を奏す
る。

また，上記実施例では，光半導体素子として受光素子
であるフォトダイオードの場合について述べたが，発光
素子である発光ダイオード，半導体レーザ等でもよく，
この場合，上記実施例における受光部を発光部に置きか
えるだけであり，上記実施例と同様の効果を奏する。

［発明の効果］ 以上のように，この発明によれば光半導体素子モジュ
ールの外部に設置された光学系を介して，光半導体素子
の受光部，受光部の中心，もしくは光半導体素子モジュ
ール内のレンズで作られる受光部，発光部の像の中心と
スリーブ，もしくは，スリーブの中心軸を示すマークと
を合わせるようにしたので，受光部，発光部等を二次元
画像として検出できるので，調整時間が短くなる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光半導体素子モジュ
ールの製造方法を示す構成図，第２図は光半導体素子内
のレンズにより作られる光半導体素子の受光部または発
光部の像を示す図，第３図第４図はこの発明の他の一実
施例による光半導体素子モジュールの製造方法を示す構
成図，第５図はガラス板付パイプを示す図，第６図は他
のガラス板付パイプを示す図，第７図はマーク付ロッド
を示す図，第８図はこの発明のさらに他の一実施例を示
す構成図，第９図は従来の光半導体素子モジュールの製
造方法を示す構成図である。 図中，（１）は光半導体素子，（２）はレンズ，（３）
はスリーブ，（12）は光学系，（51）は受光部，（52）
はレンズ（２）で作られた受光部（51）の像（61），
（62）はガラス板付パイプ，（63）はマーク付ロッド，
（72），（76）はマークである。 なお，図中，同一符号は同一，又は相当部分を示す。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバコネクタのフェルールを挿入接
   続できる円筒状のスリーブと光半導体素子を備え、上記
   フェルールに取付けられている光ファイバと光半導体素
   子とが光学的に結合する構造のレセプタクル形の光半導
   体素子モジュールの製造方法において、外径が上記スリ
   ーブの内径と同等以下の円筒状のパイプの先端または上
   記パイプの内部に透明板を備え、上記透明板の片面に上
   記パイプの中心軸を示すマークが付いている透明板付パ
   イプを、上記マークが光半導体素子の受光部または受光
   部の像が位置するフェルールの当たり面の近傍に位置す
   るように上記スリーブに挿入し、上記光半導体素子の受
   光部または発光部、もしくは、光半導体素子モジュール
   にレンズが内蔵されている場合には内蔵されているレン
   ズにより作られる光半導体素子の受光部または発光部の
   像を、光半導体素子モジュールの外部に設置された光学
   系により拡大し、上記の受光部または発光部の中心軸、
   または、受光部または発光部の上記像の中心軸が上記透
   明板付パイプのマークと一致するように、スリーブ、光
   半導体素子、または、光半導体素子モジュールに内蔵さ
   れているレンズの位置を調整した後、スリーブと光半導
   体素子を固定することを特徴とする光半導体素子モジュ
   ールの製造方法。
2. 【請求項２】光ファイバコネクタのフェルールを挿入接
   続できる円筒状のスリーブと光半導体素子を備え、上記
   フェルールに取付けられている光ファイバと光半導体素
   子とが光学的に結合する構造のレセプタクル形の光半導
   体素子モジュールの製造方法において、外径が上記スリ
   ーブの内径と同等以下の透明材料からなる円柱状のロッ
   ドの片端に上記ロッドの中心軸を示すマークが付いてい
   るマーク付ロッドを、上記マークが光半導体素子の受光
   部または発光部の像が位置するフェルールの当たり面の
   近傍に位置するように上記スリーブに挿入し、光半導体
   素子の受光部または発光部、もしくは、光半導体素子モ
   ジュールにレンズが内蔵されている場合には内蔵されて
   いるレンズにより作られる光半導体素子の受光部または
   発光部の像を、光半導体素子モジュールの外部に設置さ
   れた光学系により拡大し、上記の受光部または発光部の
   中心軸、もしくは、受光部または発光部の上記像の中心
   軸が上記のマーク付ロッドのマークと一致するように、
   スリーブ、光半導体素子、または、光半導体素子モジュ
   ールに内蔵されているレンズの位置を調整した後、上記
   スリーブと光半導体素子を固定することを特徴とする光
   半導体素子モジュールの製造方法。
3. 【請求項３】透明板付パイプとしてガラス板付パイプを
   用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
   半導体素子モジュールの製造方法。