JP2864460B2 - 多心式光モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光を情報伝達媒体として使用するデータリ
ンク、光LAN等の光通信システムに用いられる光モジュ
ールであって、複数の光作動素子（発光素子若しくは受
光素子）と複数の光ファイバとを相互に光結合する多心
式光モジュール及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

かかる多心式光モジュールは、従来、１つの光作動素
子と１本の光ファイバとを相互に結合する単心式光モジ
ュールを作製した後、この単心式光モジュールを複数個
組み合わせて作製されていた。

かかる単心式光モジュールとしては、半導体レーザ等
の発光素子を光作動素子として用いた送信用モジュール
と、ピンフォトダイオード等の受光素子を光作動素子と
して用いた受信用モジュールとがある。

第７図に、従来の単心式光モジュールの構造例を示
す。図示したように、従来の単心式光モジュールにおい
ては、光ファイバ（図示せず）の端部に固定されたフェ
ルール（図示せず）に嵌合する光コネクタ１に、光作動
素子（発光素子若しくは受光素子）２が光軸調製の後、
接着剤等によって固定されている。このように光作動素
子２が固定された光コネクタ１は、セラミックパッケー
ジ３に接着剤等によって固定されている。セラミックパ
ッケージ３には、光コネクタ１の他に、ベアチップIC5
等の電子回路部品からなる電子回路部を担持した基板６
が固定されている。基板６上のベアチップIC5等は、こ
れらを基板６上の配線パターンと接続したワイヤと共
に、リッド７によって封止されている。また、セラミッ
クパッケージ３には、パッケージの内側に立設されたイ
ンナリード8aとパッケージの外側に立設されたアウタリ
ード8bとからなるリードピン８が設けられている。そし
て、インナリード8aと基板６上の電子回路部との相互間
及びこの電子回路部と光作動素子２の端子との相互間を
それぞれワイヤボンディング等によって、電気的に接続
した後、カバー10をセラミックパッケージ３に固定して
単心式光モジュールが構成される。

そして、このように構成された複数の単心式光モジュ
ール11を、第８図及び第９図に示したように、レセプタ
クル12に組み付けることによって、多心式光モジュール
が構成される。

このように構成された多心式光モジュールにおいて
は、それぞれの光コネクタ１に同時に光ファイバを挿入
することによって、一時に複数のデータリングを形成す
ることができるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述したように従来の多心式光モジュール
は、上述の単心式光モジュール11を複数個組み合わせて
構成される。そして、この単心式光モジュール11は、上
述したように、これを構成する部品点数が多く、個々の
構成部品が一品一品組み付けられて完成される。このた
め、組み立て工程が複雑で、これに要する工数も多くか
かっていた。また、セラミック等の高価な材料が使用さ
れていたことから、その低価格化及び量産化が難しかっ
た。かかる事情から、この単心式光モジュールを複数個
組み合わせて構成される多心式光モジュールの低価格化
及び量産化も困難なものとなっていた。

また、多心式光モジュールは、実使用時には、複数本
のフェルール13を有する多心プラグとレセプタクル12内
で着脱されるため、単心式光モジュール11をレセプタク
ル12に組付ける際に高い位置決め精度が要求される。

すなわち、位置決め精度が不十分であると、スムーズ
な着脱が不可能となり、最悪の場合には、フェルール13
や光コネクタ１の偏摩耗あるいは破損が生ずる原因とな
る。この位置決め精度は、多心式光モジュールが備える
光コネクタの数が増加するに従い、高くなり、三心以上
の多心式光モジュールにおいては、非常に高い位置決め
精度が要求される。このため、従来は単心式光モジュー
ル11とレセプタクル12相互の組み付け部を高い寸法精度
で形成すると共に、これら相互の組み付けの際には、第
８図及び第９図に示したように、製造される多心式光モ
ジュールが備えるべき光コネクタと同数のフェルール13
を備えた整列治具15を用いて正確な位置合せをしなけれ
ばならなかった。従って、低価格化及び量産化が難しい
単心式光モジュールを組み合わせて構成されていること
と相俟って、多心式光モジュールの低価格化及び量産化
は非常に難しかった。

更に、第10図に示したように、上述のようにして正確
に位置合せされ、形成された多心式光モジュールを、プ
リント基板16上にネジ止め若しくはハンダリフロー等に
よって実装する際、多心式光モジュールを構成する単心
式光モジュール11の相互間若しくはこれらとレセプタク
ル12の相対的位置関係が狂うことがある。これを防止す
るため、多心式光モジュールの実装が完了するまでの
間、整列治具15を多心式光モジュールに装着しておかな
ければならず、実装の作業性が悪かった。

そこで、本発明は上述の事情に鑑み、多心式光モジュ
ールを低価格で大量に提供することを可能とすることを
目的とし、更に、実装の作業性が良い多心式光モジュー
ルを提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による多心式光モジュールは、光ファイバの端
部を一端側にて受容する複数の光コネクタと、複数の光
コネクタにそれぞれ固定されて光ファイバと光結合させ
る複数の光作動素子と、光作動素子に接続される電子回
路部品を構成する電子回路部品と、電子回路部品を担持
する基板と、基端側にて電子回路部に接続されるリード
ピンとを含む多心式光モジュールであって、光コネクタ
の他端側に固定された前記光作動素子と、相互間の位置
合わせがなされた複数の光コネクタの他端側と、電子回
路部品と、基板と、リードピンの基端側とを、内部に封
入保持した成形樹脂部材を備え、光作動素子は光コネク
タに対して光軸を調整した後一体に形成された構成であ
る。

本発明による多心式光モジュールの製造方法は、
（ａ）基板となる基板形成部及びリードピンとなるリー
ドピン形成部を有したリードフレームが用意され、基板
形成部に電子回路部品が実装されて電子回路部を形成す
る工程と、（ｂ）複数の光コネクタに対して光軸調整さ
れて光コネクタの端部に一体に固定された光作動素子
と、リードピン形成部の基端側の部分とをそれぞれ電子
回路部に電気的に接続する工程と、（ｃ）少なくとも複
数の光コネクタを、それぞれ樹脂成形用の金型で位置決
めし且つ保持する工程と、 （ｂ）金型内に成形樹脂を流し込んで、光コネクタに対
して光軸調整されて光コネクタの他端側に一体に固定さ
れた光作動素子と、相互間の位置決めがなされた複数の
光コネクタの他端側と、電子回路部品と、基板と、リー
ドピンの基端側とを、成形樹脂部材で封入保持する工程
とを備え、光軸調整は別工程で行なわれる方法である。

［作用］ 本発明による多心式光モジュールにおいては、成形樹
脂部材の内部に、光作動素子と、光コネクタの他端側
と、電子回路部品と、基板と、リードピンの基端側とを
封入保持しており、光作動素子は、光コネクタに対して
光軸調整されて光コネクタの他端側に一体に固定され、
光コネクタ相互間は、位置合わせがなされている。

本発明による多心式光モジュールの製造方法において
は、基板となる基板形成部及びリードピンとなるリード
ピン形成部を有したリードフレームが用意され、基板形
成部に電子回路部品が実装されて電子回路部を形成す
る。その後、複数の光コネクタに対して光軸調整されて
光コネクタの端部に一体に固定された光作動素子と、リ
ードピン形成部の基端側の部分とをそれぞれ電子回路部
に電気的に接続する。その後、少なくとも複数の光コネ
クタを、それぞれ樹脂成形用の金型で位置決めし且つ保
持する。その後、金型内に成形樹脂を流し込んで、光コ
ネクタに対して光軸調整されて光コネクタの他端側に一
体に固定された光作動素子と、相互間の位置決めがなさ
れた複数の光コネクタの他端側と、電子回路部品と、基
板と、リードピンの基端側とを、成形樹脂部材で封入保
持する。従って、金型を利用して多心式光モジュールを
形成した場合でも、光コネクタに対する光作動素子の光
軸ずれ、及び光コネクタ相互間の位置ずれが起きること
がない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について第１図〜第６図を参照
しつつ、説明する。

第１図は、本発明による多心式光モジュールの一実施
例を示している。図示したように、本発明による多心式
光モジュールにおいては、光コネクタ21、リードピン22
等の多心式光モジュールを構成する部品は、絶縁性の成
形樹脂部材25によって一体的に保持されている。

なお、第１図には示していないが、光コネクタ21及び
リードピン22以外の多心式光モジュールを構成する部
品、すなわち、光コネクタ21に固定される光作動素子
と、この光作動素子とリードピン22の基端側の部分とに
それぞれ電気的に接続される電子回路部と、この電子回
路部を構成する電子回路部品と、該電子回路部を担持す
る基板とは、成形樹脂部材25の内部に封入保持されてい
る。

第２図〜第５図を参照しつつ、第１図に示した本発明
による多心式光モジュールの構成及びその製造工程につ
いて説明する。

第２図は、多心式光モジュールを構成する光コネクタ
21等の構成部品が樹脂成形される前の状態を示してお
り、第３図は、多心式光モジュールを構成する光コネク
タ21等の構成部品が樹脂成形された後の状態を示してい
る。また、第４図は、光コネクタ21を保持する前のリー
ドフレーム27を示している。

本発明による多心式光モジュールは、例えば、次のよ
うにして製造される。

まず、第２図に示したように、光コネクタ21に対し
て、レーザダイオード若しくはフォトダイオード等の光
作動素子26を光軸調整後、光作動素子26を光コネクタ21
の端部に溶接等によって一体に固定しておく。

次に、リードフレーム27を用意する。リードフレーム
27は、第４図に示したように、最終的にはリードピン22
となる複数のリードピン形成部22aと、これを支えるフ
レーム部27aと、フレーム部27a若しくはリードピン形成
部22aに支えられた基板形成部28と、光コネクタ21を外
側部にて保持するコネクタ保持部23aとから構成されて
いる。かかるリードフレーム27は、42アロイ又は銅等か
らなる板厚0.25mm程度の薄板をエッチング加工するか、
あるいは、プレス機によって打ち抜き加工するなどし
て、その全体を一時に形成することもできるし、また、
基板形成部28及びコネクタ保持部23aと、これらを除い
た部分とを別々に形成した後、基板形成部28を数本のリ
ードピン形成部22aの先端若しくはフレーム部27に溶接
するなどして固定し、また、コネクタ保持部23aをフレ
ーム部27aに溶接するなどして固定して、リードフレー
ム27を形成することもできる。また、リードフレーム27
には、後述するように、光コネクタ21のフェルール挿入
孔に内嵌して光コネクタ21を保持する保持バー31が形成
される。

基板形成部28の表面には、アルミナ（Al₂O₃）等の絶
縁膜が形成され、その上にアルミ等によってボンディン
グパッドを含む導電性の配線パターンが形成される。こ
のように配線パターンが形成された基板形成部28には、
ベアチップIC32等の電子回路部品がダイボンディング等
により実装され、配線パターンとワイヤボンディングさ
れるなどして電子回路部が構成される。このことから理
解されるように、基板形成部28は、ベアチップIC32等か
らなる電子回路部を担持する基板として機能する。

基板形成部28への電子回路部品の実装後、第４図に二
点鎖線で示したように、保持バー31が上方へ折り曲げら
れる。このとき、同時に、コネクタ保持部23aは、２か
所が光コネクタ21の外形にほぼ対応した形にプレス機等
によって成形される。なお、コネクタ保持部23aをフレ
ーム部27aと別個に形成した後、フレーム部27aにこれを
固定する場合には、予めコネクタ保持部23aの２か所を
光コネクタの外形に対応した形状に形成しておいてもよ
い。

第４図に二点鎖線で示したように折り曲げられた保持
バー31は、光作動素子26が予め固定された光コネクタ21
のフェルール挿入孔21a（第２図及び第３図に示す）に
挿入される。したがって、保持バー31の幅寸法は、フェ
ルール挿入孔21aの内径より小さくなっている。そし
て、保持バー31は、孔コネクタ21のフェルール挿入孔21
aに挿入されたまま、もとの位置に戻される。これによ
って、第２図に示したように、光コネクタ21はコネクタ
保持部23aに保持される。

こうして、光コネクタ21をコネクタ保持部23aに保持
した後、基板形成部28上に形成された電子回路部を、リ
ードピン形成部22aの基端側の部分とワイヤボンディン
グによって接続する。

更に、第２図に示したように、電子回路部と光作動素
子26の端子とをワイヤ33によって電気的に接続する。

このように構成した後、これらリードフレーム27等の
部品を、そのまま後述するトランスファ成形用の金型に
装着し、この金型内に例えば可塑化させた熱硬化性樹脂
を注入して成形し、第３図に示した如くに、光コネクタ
21の光ファイバ端部が挿入される一端側とアウタリード
となる部分とを残して成形樹脂部材25に各部品を一体的
に保持させる。すなわち、成形樹脂部材25の内部には、
光コネクタ21に対して光軸調整されて光コネクタ21の端
部に一体に固定された光作動素子26と、相互間の位置合
わせがなされた複数の光コネクタ21の端部（即ち、光作
動素子26が固定された端部）と、前述した構成の電子回
路部品と、前述した構成の基板と、リードピン22の基端
側とが一体に封入保持される。

第５図に、一度に２つの多心式光モジュールを成形可
能なトランスファ成形用の金型の一例を示す。図示した
ように、金型は上型35と下型36とからなっている。上型
35及び下型36の互いに対向する面には、それぞれ２つの
キャビティ35a、36aが形成されると共に、それぞれのキ
ャビティ35a、36aに連通して一対の半円筒状の凹部35
b、36bが形成されている。そして、リードフレーム27等
の部品を上型35と下型36の間に挟み込むようにして金型
に装着した際、凹部35b、36bには、光コネクタ21の光フ
ァイバ端部を受容する一端側が密接に嵌まり込むように
なっている。すなわち、一対の光コネクタ21は、この凹
部35b及び36bに嵌まり込むことによって、これら相互間
の位置決め及び保持が正確に行われるようになってい
る。なお、金型の製作の技術的レベルは、上型と下型の
間に隙間が生ずると、その隙間から成形樹脂のはみだし
が起こるなどの不都合があることから、非常に高い寸法
精度を達成できる程度にまで達しており、多心式光モジ
ュールが備える一対の光コネクタ21相互間に要求される
寸法精度等を十分に満足し得るものとなっている。

従って、凹部35b及び36bを、多心式光モジュールが備
える一対の光コネクタ21相互の相対的位置関係等に要求
される寸法精度で形成しておけば、金型にリードフレー
ム27等の部品を装着して、金型内のキャビティに成形樹
脂を流し込むことにより、金型内で形成された成形樹脂
部材25によって、光コネクタ21に対して光軸調整されて
光コネクタ21の端部に一体に固定された光作動素子26
と、相互間の位置合わせがなされた複数の光コネクタ21
の端部（即ち、光作動素子26が固定された端部）と、前
述した構成の電子回路部品と、前述した構成の基板と、
リードピン22の基端側とを内部に封入保持させることが
できる。

このようにして多心式光モジュールを作製すること
で、従来のように単心式光モジュールを一旦作製し、作
製した単心式光モジュールを組み合わせて多心式光モジ
ュールを作製する工程を省くことができる。

しかも、トランスファ成形によって成形された成形樹
脂部材25は、一般的なIC等の封止の場合と同様に、高圧
力の下で成形されるため、封止性に富んでいる。この
為、従来、単心式光モジュールを作製する際に、ベアチ
ップIC等を封止するために用いていたリッドやカバーが
不要となる。また、従来のセラミックパッケージ等に比
べ廉価な樹脂によってパッケージングできるので、パッ
ケージングコストを大幅に軽減できる。

ところで、多心式光モジュールの製造方法において
は、光コネクタ21は、上述したように、リードフレーム
27のコネクタ保持部23aや保持バー31によって保持され
ている。これにより、ワイヤボンディング後、これらの
部品を金型に装着するまでの搬送等の取扱中に、光コネ
クタ21がリードフレーム27に対してぶらつくことが防止
される。したがって、光コネクタ21がぶらつくことによ
って、光コネクタ21に固定されている光作動素子26の端
子と基板形成部28上のボンディングパッドとの相互間を
接続しているワイヤ33が破断することがなくなり、歩留
まりが向上し、得られる多心式光モジュールの信頼性が
向上する。

上述のように樹脂成形した後、リードフレーム27の不
要な部分をプレス機によって切り落とし、残ったリード
ピン形成部をアウタリードとして、第１図に示した如く
の多心式光モジュールを得る。このように、アウタリー
ドは、樹脂成形後、リードフレーム27の不要部分を切り
落とし、曲げ加工することによって形成される。

なお、上述の実施例においては、コネクタ保持部23a
の成形樹脂部材25外部に突出した部分は、切り落とされ
ることとなっているが、この部分をアウタリードと同様
に残し、これをプリント基板等の固定対象物にリードピ
ン22と同様にハンダ付け等によって固定すれば、多心式
光モジュールをプリント基板等の固定対象物に強固に固
定することができる。

なお、上述した実施例においては、２つの光コネクタ
を備えた２心式光モジュールに本発明を適用した場合に
ついて説明しているが、光コネクタを３個以上備える多
心式光モジュールにも適用可能である。

また、金型に手を加えることによって、第６図に示し
たように、レセプタクル部38を成形樹脂部材25によって
一体に成形することもできる。

〔発明の効果〕

以上のように構成したので、本発明による多心式光モ
ジュールにおいては、従来の多心式光モジュールのよう
に、高価で量産性が悪い単心式光モジュールを組み合わ
せて構成する必要がなくなると共に、各構成部品の組み
立て工程が簡略化されている。また、例えばトランスフ
ァ成形等によって成形される安価な成形樹脂部材に、各
構成部品を一体的に保持させた構成となっているので、
一時に多数個の多心式光モジュールを成形可能であり、
量産性に優れている。従って、従来よりも低価格で大量
の多心式光モジュールを提供できる。

更に、複数の光コネクタが成形樹脂部材によって強固
に固定されているので、プリント基板等の固定対象物に
多心式光モジュールを実装する際に、従来のように整列
治具を用いなくとも、光コネクタ相互の相対的位置関係
に狂いが生じることがなく、実装の作業性が向上する。

また、上述のように構成しているので、本発明による
多心式光モジュールの製造方法においては、高い寸法精
度で作製された成形樹脂用の金型が従来の整列治具の代
わりとなり、金型に実現された高い寸法精度をもって、
安価に多心式光モジュールを量産できる。

更に、成形樹脂部材に光コネクタが一体形成された場
合でも、ミクロンオーダーで光軸調整された一体成形型
の多心式光モジュールが可能であり、更に、光軸ずれの
無い高信頼性の製品を、歩留まりよく大量に生産するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による多心式光モジュールの一実施例を
示した斜視図、第２図は樹脂成形前の本発明による多心
式光モジュールを示した斜視図、第３図は樹脂成形後の
本発明による多心式光モジュールを示した斜視図、第４
図は基板形成部に電子回路部を担持したリードフレーム
を示した斜視図、第５図は本発明による多心式光モジュ
ールの製造に用いるトランスファ成形用の金型を示した
斜視図、第６図はレセプタクル部を備えた多心式光モジ
ュールを示した斜視図、第７図は従来の単心式光モジュ
ールの拡散分解図、第８図及び第９図は従来の多心式光
モジュールと整列治具を示した図、第10図は従来の多心
式光モジュールをプリント基板に実装する工程を示した
図である。 21……光コネクタ、22……リードピン、 23a……コネクタ保持部、25……成形樹脂部材、26……
光作動素子、27……リードフレーム、 28……基板形成部、31……保持バー、31……ベアチップ
IC、33……ワイヤ、35……上型、 35a……キャビティ、35b……凹部、36……下型、36a…
…キャビティ、36b……凹部、38……レセプタクル部。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバの端部を一端側にて受容する複
   数の光コネクタと、前記複数の光コネクタにそれぞれ固
   定されて前記光ファイバと光結合させる複数の光作動素
   子と、前記光作動素子に接続される電子回路部品を構成
   する電子回路部品と、前記電子回路部品を担持する基板
   と、基端側にて前記電子回路部に接続されるリードピン
   とを含む多心式光モジュールであって、 前記光コネクタの他端側に固定された前記光作動素子
   と、相互間の位置合わせがなされた複数の前記光コネク
   タの前記他端側と、前記電子回路部品と、前記基板と、
   前記リードピンの前記基端側とを、内部に封入保持した
   成形樹脂部材を備え、前記光作動素子は前記光コネクタ
   に対して光軸を調整した後一体に形成されたことを特徴
   とする多心式光モジュール。
2. 【請求項２】基板となる基板形成部及びリードピンとな
   るリードピン形成部を有したリードフレームが用意さ
   れ、前記基板形成部に電子回路部品が実装されて電子回
   路部を形成する工程と、 複数の光コネクタに対して光軸調整されて前記光コネク
   タの端部に一体に固定された光作動素子と、前記リード
   ピン形成部の基端側の部分とをそれぞれ前記電子回路部
   に電気的に接続する工程と、 少なくとも前記複数の光コネクタを、それぞれ樹脂成形
   用の金型で位置決めし且つ保持する工程と、 前記金型内に成形樹脂を流し込んで、前記光コネクタに
   対して光軸調整されて前記光コネクタの他端側に一体に
   固定された前記光作動素子と、相互間の位置決めがなさ
   れた複数の前記光コネクタの前記他端側と、前記電子回
   路部品と、前記基板と、前記リードピンの前記基端側と
   を、成形樹脂部材で封入保持する工程とを備え、 前記光軸調整は別工程で行なわれることを特徴とする多
   心式光モジュールの製造方法。