JP2786325B2 - 光半導体モジュール - Google Patents
光半導体モジュールInfo
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- JP2786325B2 JP2786325B2 JP2276252A JP27625290A JP2786325B2 JP 2786325 B2 JP2786325 B2 JP 2786325B2 JP 2276252 A JP2276252 A JP 2276252A JP 27625290 A JP27625290 A JP 27625290A JP 2786325 B2 JP2786325 B2 JP 2786325B2
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- optical semiconductor
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光通信や光伝送の分野で使用される光半導
体素子モジュールに係り、特に光半導体素子モジュール
を製造する際のハンダ付け固定に伴う結合損失の劣化が
大幅に低減化された光半導体モジュールに関するもので
ある。
体素子モジュールに係り、特に光半導体素子モジュール
を製造する際のハンダ付け固定に伴う結合損失の劣化が
大幅に低減化された光半導体モジュールに関するもので
ある。
［従来の技術］ 従来、この種の光学半導体素子モジュールを製造する
には、特開平１−310319号公報や特開平１−12054号公
報に記載されているように、結合光学系構成部品は光学
的結合位置に位置調整された後に、レーザ溶接によって
その光学的結合位置関係が固定されるようになってい
る。また、特開平２−43510号公報による場合には、固
定方法として、溶接部分に非晶質合金が用いられるよう
になっている。
には、特開平１−310319号公報や特開平１−12054号公
報に記載されているように、結合光学系構成部品は光学
的結合位置に位置調整された後に、レーザ溶接によって
その光学的結合位置関係が固定されるようになってい
る。また、特開平２−43510号公報による場合には、固
定方法として、溶接部分に非晶質合金が用いられるよう
になっている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前者の２つの公報による場合は、金属
材料の溶接によっていることから、溶融凝固時および室
温までの冷却期間に起こる金属の収縮により接合部に収
縮応力が発生し、収縮応力による結果としての溶接変形
を、光結合系で問題とされる数μｍオーダ以下に抑える
ことは困難となっているのが実情である。
材料の溶接によっていることから、溶融凝固時および室
温までの冷却期間に起こる金属の収縮により接合部に収
縮応力が発生し、収縮応力による結果としての溶接変形
を、光結合系で問題とされる数μｍオーダ以下に抑える
ことは困難となっているのが実情である。
また、後者の公報による場合には、溶接変形に起因す
る結合損失の増大は低減可能とされるも、溶接部分に非
晶質合金が用いられていることから、構成部品の材質が
限定されるばかりか、溶接条件を狭い範囲内で厳密に管
理する必要があり、光半導体素子モジュールが安価に、
しかも大量に製造されないものとなっている。
る結合損失の増大は低減可能とされるも、溶接部分に非
晶質合金が用いられていることから、構成部品の材質が
限定されるばかりか、溶接条件を狭い範囲内で厳密に管
理する必要があり、光半導体素子モジュールが安価に、
しかも大量に製造されないものとなっている。
本発明の目的は、溶接や、溶接部分に非晶質合金を用
いることなく、ハンダ付けによって、調整容易で結合損
失の劣化を低減化した光半導体モジュールを提供するこ
とにある。
いることなく、ハンダ付けによって、調整容易で結合損
失の劣化を低減化した光半導体モジュールを提供するこ
とにある。
［課題を解決するための手段］ 前記目的は、光半導体素子を収容固定する素子パッケ
ージと、素子パッケージに装着するスリーブと、光半導
体素子と光学的に結合した状態で、スリーブの一端内部
に取り付け固定するレンズと、スリーブの他端に固定す
るホルダと、ホルダーに装着するセラミックフェルール
と、セラミックフェルールに固定する光ファイバとを備
え、スリーブの他端面は、ホルダの一端面より大きく形
成されており、スリーブの他端面とホルダの一端の全周
とを高周波誘導加熱によってハンダ付け固定し、ホルダ
の他端面とセラミックフェルールにおけるホルダからの
延出部の全周とを高周波誘導加熱によってハンダ付け固
定したことを特徴とする光半導体素子モジュールにより
達成される。
ージと、素子パッケージに装着するスリーブと、光半導
体素子と光学的に結合した状態で、スリーブの一端内部
に取り付け固定するレンズと、スリーブの他端に固定す
るホルダと、ホルダーに装着するセラミックフェルール
と、セラミックフェルールに固定する光ファイバとを備
え、スリーブの他端面は、ホルダの一端面より大きく形
成されており、スリーブの他端面とホルダの一端の全周
とを高周波誘導加熱によってハンダ付け固定し、ホルダ
の他端面とセラミックフェルールにおけるホルダからの
延出部の全周とを高周波誘導加熱によってハンダ付け固
定したことを特徴とする光半導体素子モジュールにより
達成される。
また、スリーブ他端面上にはホルダが、該ホルダには
セラミックフェルールがそれぞれ高周波誘導加熱によっ
て加熱されたAu基ハンダを以て、ハンダ付け固定される
ことを特徴とする光半導体素子モジュールにより達成さ
れる。
セラミックフェルールがそれぞれ高周波誘導加熱によっ
て加熱されたAu基ハンダを以て、ハンダ付け固定される
ことを特徴とする光半導体素子モジュールにより達成さ
れる。
［作用］ 高周波誘導加熱では、高周波による電磁誘導で生じる
渦電流によって、非接触状態にてスリーブやホルダ自体
が発熱し、この熱によってハンダが溶融されるようにな
っている。したがって、ハンダ付け固定部分が全周に亘
って均一に加熱・冷却されることから、ハンダの溶融凝
固時および室温までの冷却期間内に起こるハンダ材の収
縮が均一とされることから、光軸ずれの発生は小さく抑
えられるものである。しかも、その際、光ファイバはセ
ラミックからなるフェルール内に固定されていることか
ら、高周波誘導加熱によるセラミックフェルールでの発
熱は、セラミックでの誘導損失による僅かな温度上昇に
抑えられることから、光ファイバを固定する際での光フ
ァイバへの熱影響は殆ど無視し得るものである。ところ
で、ハンダ材としてAu基ハンダが用いられているのは、
これは、Au基ハンダは一般に用いられる鉛・錫合金ハン
ダに比し、クリープ量が小さいことから、ハンダ付け状
態が安定化され得るものである。
渦電流によって、非接触状態にてスリーブやホルダ自体
が発熱し、この熱によってハンダが溶融されるようにな
っている。したがって、ハンダ付け固定部分が全周に亘
って均一に加熱・冷却されることから、ハンダの溶融凝
固時および室温までの冷却期間内に起こるハンダ材の収
縮が均一とされることから、光軸ずれの発生は小さく抑
えられるものである。しかも、その際、光ファイバはセ
ラミックからなるフェルール内に固定されていることか
ら、高周波誘導加熱によるセラミックフェルールでの発
熱は、セラミックでの誘導損失による僅かな温度上昇に
抑えられることから、光ファイバを固定する際での光フ
ァイバへの熱影響は殆ど無視し得るものである。ところ
で、ハンダ材としてAu基ハンダが用いられているのは、
これは、Au基ハンダは一般に用いられる鉛・錫合金ハン
ダに比し、クリープ量が小さいことから、ハンダ付け状
態が安定化され得るものである。
［実施例］ 以下、本発明を第１図，第２図により説明する。
先ず第１の例での本発明に係る光学半導体素子モジュ
ールについて説明すれば、第１図はその構成を断面とし
て示したものである。これによる場合、素子パッケージ
１にはスリーブ２がAgロウ付けされ、そのスリーブ２一
端内部には側面がメタライズ処理された集束形ロッドレ
ンズ３がハンダ付けによって気密に固定されるようにな
っている。素子パッケージ１内にはまた、光半導体素子
（一般に半導体発光素子、半導体受光素子の何れか）と
しての半導体レーザ４が後方出力モニタ用フォトダイオ
ード５とともにステム６に搭載されており、ステム６は
本導体レーザ４の光軸と集束形ロッドレンズ３のそれと
が一致すべく位置調整された状態で、素子パッケージ１
内壁面にハンダ付け固定されるようになっている。単一
モード光ファイバ７はまた、予めセラミックフェルール
８に気密固定され、そのセラミックフェルール８はまた
その側面に金属被膜が予め形成された上、ホルダ９に遊
嵌装着されたものとなっている。
ールについて説明すれば、第１図はその構成を断面とし
て示したものである。これによる場合、素子パッケージ
１にはスリーブ２がAgロウ付けされ、そのスリーブ２一
端内部には側面がメタライズ処理された集束形ロッドレ
ンズ３がハンダ付けによって気密に固定されるようにな
っている。素子パッケージ１内にはまた、光半導体素子
（一般に半導体発光素子、半導体受光素子の何れか）と
しての半導体レーザ４が後方出力モニタ用フォトダイオ
ード５とともにステム６に搭載されており、ステム６は
本導体レーザ４の光軸と集束形ロッドレンズ３のそれと
が一致すべく位置調整された状態で、素子パッケージ１
内壁面にハンダ付け固定されるようになっている。単一
モード光ファイバ７はまた、予めセラミックフェルール
８に気密固定され、そのセラミックフェルール８はまた
その側面に金属被膜が予め形成された上、ホルダ９に遊
嵌装着されたものとなっている。
さて、光ファイバ７のスリーブ２他端内部への取り付
け固定について説明すれば、この取り付けに際しては、
ホルダ９はスリーブ２他端面上を光軸方向とは直交する
方向に摺動されることで、光軸方向とは直交する方向で
の光学的結合位置が調整されるものとなっている。ま
た、セラミックフェルール８はホルダ９内を光軸方向に
摺動されることで、光軸方向での光学的結合位置が調整
されるようになっている。このようにして最適結合位置
に光ファイバ７が調整された状態で、スリーブ２・ホル
ダ９間、ホルダ９・セラミックフェルール８間各々に金
と錫の共晶ハンダ（融点は280℃）10,11を用い、高周波
誘導加熱によりハンダ付けが行われるようにしたもので
ある。このハンダ付けの結果として、所期の目的が達成
されるものである。
け固定について説明すれば、この取り付けに際しては、
ホルダ９はスリーブ２他端面上を光軸方向とは直交する
方向に摺動されることで、光軸方向とは直交する方向で
の光学的結合位置が調整されるものとなっている。ま
た、セラミックフェルール８はホルダ９内を光軸方向に
摺動されることで、光軸方向での光学的結合位置が調整
されるようになっている。このようにして最適結合位置
に光ファイバ７が調整された状態で、スリーブ２・ホル
ダ９間、ホルダ９・セラミックフェルール８間各々に金
と錫の共晶ハンダ（融点は280℃）10,11を用い、高周波
誘導加熱によりハンダ付けが行われるようにしたもので
ある。このハンダ付けの結果として、所期の目的が達成
されるものである。
ここで、以上で高周波誘導加熱によるハンダ付けでの
効果の程について具体的に考察すれば、上記の共晶ハン
ダを2M Hz、600Wの高周波による電磁誘導加熱により溶
融させてハンダ付け固定を行ったところ、その際でセラ
ミックフェルール８中心部での温度は120℃であり、光
ファイバ７の被覆材には損傷が発生せず、また、ハンダ
付け固定前後での結合損失の劣化は0.2dB以下に抑えら
れた。また、以上のようにして製造された光半導体素子
モジュールを１サイクルでの時間、温度変化をそれぞれ
１時間、−40〜＋85℃であるとして、500サイクル印加
したところ、500サイクル経過後での結合損失の劣化変
動量は初期値に対し±0.2dB以下であり、安定なハンダ
付け固定状態が得られることが判った。
効果の程について具体的に考察すれば、上記の共晶ハン
ダを2M Hz、600Wの高周波による電磁誘導加熱により溶
融させてハンダ付け固定を行ったところ、その際でセラ
ミックフェルール８中心部での温度は120℃であり、光
ファイバ７の被覆材には損傷が発生せず、また、ハンダ
付け固定前後での結合損失の劣化は0.2dB以下に抑えら
れた。また、以上のようにして製造された光半導体素子
モジュールを１サイクルでの時間、温度変化をそれぞれ
１時間、−40〜＋85℃であるとして、500サイクル印加
したところ、500サイクル経過後での結合損失の劣化変
動量は初期値に対し±0.2dB以下であり、安定なハンダ
付け固定状態が得られることが判った。
第２図はまた他の例での本発明による光半導体素子モ
ジュールのその構成を断面として示したものである。本
例での光半導体素子、ロッドレンズ、光ファイバに係る
光学的結合関係は第１図に示すものに同様となっている
が、異なる点は光半導体素子が半導体受光素子としての
InGaAs−pinフォトダイオード（受光径80μｍ）12とさ
れていることである。単一モード光ファイバ７からの光
は集束形ロッドレンズ３により集光された上、そのフォ
トダイオード12に光結合されるようになっているもので
ある。マンウント13は素子パッケージ１にハンダ付け固
定されているが、フォトダイオード12はそのマウント13
にロッドレンズ３と光結合関係にあるべく搭載されたも
のとなっている。因に、本例での光半導体素子モジュー
ルにおいては、ハンダ付け固定前後での結合損失の劣化
は0.05dB以下に抑えられ、また、先の場合と同一条件下
で温度サイクル試験を行ったところ、500サイクル経過
後での結合損失の劣化変動量は初期値に対し±0.1dB以
下であり、安定なハンダ付け固定状態が得られることが
判った。
ジュールのその構成を断面として示したものである。本
例での光半導体素子、ロッドレンズ、光ファイバに係る
光学的結合関係は第１図に示すものに同様となっている
が、異なる点は光半導体素子が半導体受光素子としての
InGaAs−pinフォトダイオード（受光径80μｍ）12とさ
れていることである。単一モード光ファイバ７からの光
は集束形ロッドレンズ３により集光された上、そのフォ
トダイオード12に光結合されるようになっているもので
ある。マンウント13は素子パッケージ１にハンダ付け固
定されているが、フォトダイオード12はそのマウント13
にロッドレンズ３と光結合関係にあるべく搭載されたも
のとなっている。因に、本例での光半導体素子モジュー
ルにおいては、ハンダ付け固定前後での結合損失の劣化
は0.05dB以下に抑えられ、また、先の場合と同一条件下
で温度サイクル試験を行ったところ、500サイクル経過
後での結合損失の劣化変動量は初期値に対し±0.1dB以
下であり、安定なハンダ付け固定状態が得られることが
判った。
［発明の効果］ 本発明によれば、結合光学系構成部品を光学的結合位
置に容易に位置調整でき、ハンダ付け固定時の光軸ずれ
の発生を小さく抑え、かつ結合光学系構成部品への熱影
響を少なくし結合損失の劣化を抑えた光半導体素子モジ
ュールを提供できる。
置に容易に位置調整でき、ハンダ付け固定時の光軸ずれ
の発生を小さく抑え、かつ結合光学系構成部品への熱影
響を少なくし結合損失の劣化を抑えた光半導体素子モジ
ュールを提供できる。
第１図，第２図は、本発明による光半導体素子モジュー
ルの一例での全体的構成をそれぞれ示す図である。 １……素子パッケージ、２……スリーブ、３……ロッド
レンズ、４……半導体レーザ、5,12……フォトダイオー
ド、６……ステム、７……光ファイバ、８……セラミッ
クフェルール、９……ホルダ、10,11……共晶ハンダ、1
3……マウント。
ルの一例での全体的構成をそれぞれ示す図である。 １……素子パッケージ、２……スリーブ、３……ロッド
レンズ、４……半導体レーザ、5,12……フォトダイオー
ド、６……ステム、７……光ファイバ、８……セラミッ
クフェルール、９……ホルダ、10,11……共晶ハンダ、1
3……マウント。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 6/42
Claims (2)
- 【請求項１】光半導体素子を収容固定する素子パッケー
ジと、当該素子パッケージに装着するスリーブと、前記
光半導体素子と光学的に結合した状態で、前記スリーブ
の一端内部に取り付け固定するレンズと、前記スリーブ
の他端に固定するホルダと、当該ホルダーに装着するセ
ラミックフェルールと、当該セラミックフェルールに固
定する光ファイバとを備え、前記スリーブの他端面は、
前記ホルダの一端面より大きく形成されており、前記ス
リーブの他端面と前記ホルダの一端の全周とを高周波誘
導加熱によってハンダ付け固定し、前記ホルダの他端面
と前記セラミックフェルールにおける前記ホルダからの
延出部の全周とを高周波誘導加熱によってハンダ付け固
定したことを特徴とする光半導体素子モジュール。 - 【請求項２】スリーブ他端面上にはホルダが、該ホルダ
にはセラミックフェルールがそれぞれ高周波誘導加熱に
よって加熱されたAu基ハンダを以て、ハンダ付け固定さ
れることを特徴とする請求項１記載の光半導体素子モジ
ュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2276252A JP2786325B2 (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 光半導体モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2276252A JP2786325B2 (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 光半導体モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04152307A JPH04152307A (ja) | 1992-05-26 |
| JP2786325B2 true JP2786325B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=17566834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2276252A Expired - Lifetime JP2786325B2 (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 光半導体モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2786325B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5912245B2 (ja) * | 2010-11-30 | 2016-04-27 | 日本電産サンキョー株式会社 | 光学装置の製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61208283A (ja) * | 1985-03-13 | 1986-09-16 | Hitachi Ltd | 光フアイバを発光素子に結合させる方法 |
| JPS6312187A (ja) * | 1986-07-03 | 1988-01-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPH0264609A (ja) * | 1988-08-31 | 1990-03-05 | Mitsubishi Electric Corp | フアイバ端末の固定方法 |
| JPH0267304U (ja) * | 1988-11-11 | 1990-05-22 |
-
1990
- 1990-10-17 JP JP2276252A patent/JP2786325B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04152307A (ja) | 1992-05-26 |
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