JP2881806B2 - 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
ール及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

かかる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、従来の光モジュールの構造例を示す。図示
したように、従来の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が光軸調整の後、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に固定して光モジュールが
構成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の光モジュールにおいては、上述した如くに構成
されているので、部品点数が多く、個々の構成部品を一
品一品組み付けて光モジュールを完成させていた。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を使用
していた。これらの事情から、従来は光モジュールの低
価格化及び量産化が難しかった。

一方、光通信システム等における光モジュールの需要
は増大しており、光モジュールが低価格で大量に提供さ
れることが要望されている。

そこで、本発明は上述の事情に鑑み、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、信頼性が高く、耐久性に優れた光モジュール
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〕

上述の目的を達成するため、本発明による光モジュー
ルにおいては、光モジュールの構成要素たる光コネクタ
と、光作動素子と、電子回路部品と、基板と、リードピ
ンとを、光コネクタの光ファイバ端部を受容する一端側
及びリードピンのアウタリードを残して成形樹脂部材に
一体的に保持させると共に、成形樹脂部材内に固定さ
れ、一部分にて光コネクタの外側部を保持した保持部材
を設けたことを特徴としている。

また、本発明による光モジュールの製造方法において
は、基板、リードピン及び保持部材となる部分を有する
リードフレームを用意し、リードフレームの基板形成部
の上に電子回路部品を実装して電子回路部を形成し、保
持部材となる部分に光コネクタを保持させ、光コネクタ
に固定された光作動素子と電子回路部とを電気的に接続
させると共に、リードピンとなる部分と電子回路部とを
電気的に接続させ、光コネクタと、光作動素子と、電子
回路部品と、リードフレームとを、光コネクタの光ファ
イバ端部を受容する一端側、リードフレームのアウタリ
ードとなる部分及び保持部材の成形樹脂部材外に突出す
る突出部となる部分を残して成形樹脂部材に一体的に保
持させることとしている。

〔作用〕

この様な構成とすることによって、光モジュールの組
み立て工程が簡略化される。また、光コネクタをリード
フレームに保持させることとしているので、光コネクタ
に固定された光作動素子と基板上の電子回路部とをワイ
ヤによって接続した後のリードフレームの持ち運びの
際、光コネクタがリードフレームに対してぶらつくこと
が防止され、該ワイヤが破断するおそれが減少する。

更に、保持部材の成形樹脂部材外部に突出した突出部
を固定対象部材に固定することにより、光ファイバの端
部を光コネクタに挿脱するときにリードピンに作用する
応力や歪みが緩和される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について第１図〜第５図を参照
しつつ、説明する。

第１図は、本発明による光モジュールの一実施例を示
している。図示したように、本発明による光モジュール
においては、光コネクタ11、リードピン12及び保持部材
13等の光モジュールを構成する部品は、成形樹脂部材15
によって一体的に保持されている。保持部材13は、その
一端部が光コネクタ11の外側部を保持して成形樹脂部材
15内に保持され、その他端部が成形樹脂部材15の外側に
突出し、プリント基板等の固定対象物に固定されるよう
になっている。保持部材13の成形樹脂部材外部に突出し
た突出部は、図示したように、リードピン12のアウタリ
ードと同様の形状に形成されている。なお、第１図には
示していないが、光コネクタ11及びリードピン12以外の
光モジュールを構成する部品、すなわち、光コネクタ11
に固定される光作動素子と、この光作動素子及びリード
ピン12のそれぞれに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15の内部に保持さ
れている。

第２図〜第４図を参照しつつ、本発明による光モジュ
ールの構造及びその製造工程について説明する。

第２図は、光モジュールを構成する光コネクタ11等の
構成部品がトランスファ成形される前の状態を示してお
り、第３図は、光モジュールを構成する光コネクタ11等
の構成部品がトランスファ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11を保持する前のリ
ードフレーム17を示している。

本発明による光モジュールは、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11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16を光軸調整の後、溶接等によって固定しておく。

次に、リードフレーム17を用意する。リードフレーム
17は、第４図に示したように、最終的にはリードピン12
となる複数のリード部12aと、これを支えるフレーム部1
7aと、数本のリード部12aに支えられた基板形成部18
と、保持部材13となる保持部材形成部13aとから構成さ
れている。かかるリードフレーム17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18及び保持部材形成部13a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18を数本
のリード部12aの先端部に溶接するなどして支えさせ、
また、保持部材形成部13aをフレーム部17aに溶接するな
どして支えさせてリードフレーム17を形成することもで
きる。また、リードフレーム17には、後述するように、
光コネクタ11のフェルール挿入孔に内嵌して光コネクタ
11を保持する保持バー21が形成される。

基板形成部18の表面には、SiO₂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18には、ベアチップIC
22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18は、ベアチップIC22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18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21が折り曲げられる。
このとき、同時に、保持部材形成部13aの中央部は光コ
ネクタ11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。この成形を容易とするため、第４図に示し
たように、保持部材形成部13aの中央部を切断しておく
ことが好ましい。なお、保持部材形成部13aをフレーム
部17aと別個に形成した後、フレーム部17aにこれを固定
する場合には、予め保持部材形成部13aの中央部を光コ
ネクタの外形に対応した形状に形成しておいてもよい。
なお、この場合には、保持部材形成部13aの中央部を切
断しておく必要はない。

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21は、光作動素子16が予め固定された光コネクタ11
のフェルール挿入孔11a（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21の幅寸法は、フェ
ルール挿入孔11aの内径より小さくなっている。そし
て、保持バー21は、光コネクタ11のフェルール挿入孔11
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11は保持部材
形成部13aに保持される。

こうして、光コネクタ11を保持部材形成部13aに保持
させた後、基板形成部18上に形成された電子回路部を、
基板形成部18を支えたリード部12aを除いた他のリード
部12a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、電子回路部は光作動素
子16の端子とワイヤ23によって電気的に接続される。

このように構成した後、これらリードフレーム17等の
部品を、そのままトランスファ成形用の金型（図示せ
ず）に装着し、この金型内に可塑化させた樹脂を圧入し
て成形し、第３図に示した如くに、成形樹脂部材15に各
部品を一体的に保持させる。この様に、トランスファ成
形によって成形された成形樹脂部材15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
ストを従来のコストの10分の１以下にできる。

ところで、光コネクタ11は、上述したように、リード
フレーム17の保持部材形成部13a及び保持バー21によっ
て保持されているので、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11がリードフレーム17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11がぶらつくことに
よって、光コネクタ11に固定されている光作動素子16の
端子と基板形成部18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23が破断することがなくなり、歩
留まりが向上し、得られる光モジュールの信頼性が向上
する。

上述の樹脂成形の後、リードフレーム17の不要な部分
をプレス機によって切り落とし、残ったリード部及び保
持部材形成部をそれぞれ曲げ加工してリードピン12及び
保持部材13として、第１図に示した如くの光モジュール
を得る。このように、リードピン12は、樹脂成形後、リ
ードフレーム17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。よって、従来のように、セラ
ミックパッケージにリードピンを立設させるための複雑
な製造工程が不要となっている。

第５図に光コネクタ11を保持部材13が保持している部
分の断面を示す。図示したように、保持部材13は、少な
くとも一端部にて成形樹脂部材15内に保持されており、
この一端部にて光コネクタ11を保持している。そして、
保持部材13の成形樹脂部材15外部に突出した突出部は、
プリント基板25等の固定対象物にリードピン12と同様に
ハンダ等によって固定される。このように、保持部材13
の突出部を固定対象物に固定することによって、光ファ
イバの端部を光コネクタに挿脱するときに、リードピン
及び保持部材に作用する応力や歪みは、光コネクタ11に
最も近くに設けられた保持部材13に集中して作用するこ
ととなる。したがって、保持部材13を設けない場合に比
べ、リードピン12に作用する応力や歪みが緩和される。
特に、保持部材を設けていない場合には、光コネクタ11
に最も近く設けられたリードピンに、応力や歪みが集中
するので、この応力等の緩和作用は、光コネクタ11に最
も近く設けられたリードピンに対して、特に顕著であ
る。このように、リードピン12に作用する応力や歪みが
緩和されることによって、光ファイバの挿脱によりリー
ドピンが成形樹脂部材に対してぐらつくことがなくな
る。その結果、成形樹脂部材内でリードピンを電子回路
部に接続しているワイヤが、リードピンのぐらつきによ
って破断することがなくなり、耐久性に優れた光モジュ
ールが得られる。なお、この耐久性を向上させるために
は、保持部材13の成形樹脂部材内に保持される部分が成
形樹脂部材内に奥深く入り込んでいることが好ましく、
これを達成するため、保持部材を中央部で二分割する場
合には、第４図に示したように、保持部材の中央部をク
ランク形に分離することが好ましい。

なお、リードフレーム17の一部として形成される保持
部材形成部13aの形状としては、第６図に示したよう
に、その中央部をＶ字形に形成してもよい。

〔発明の効果〕 以上のように構成したので、本発明による光モジュー
ルにおいては、従来の光モジュールに比べ少ない部品点
数で構成でき、各部品の組み立て工程も簡略化できる。
従って、光モジュールを従来よりも低価格で提供できる
ようになる。また、本発明による光モジュールは、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、全構成部品を一体的に保持させた構成となっている
ので、一時に多数個の光モジュールを成形可能であり、
量産性に優れている。よって、低価格で大量の光モジュ
ールを提供できるようになる。

しかも、製造の過程において光コネクタをリードフレ
ームに形成される保持部材形成部に保持させることとし
ているので、光コネクタに固定されている光作動素子と
基板上に形成された電子回路部とを接続するワイヤが製
造工程中に破断することが防止され、高い歩留まりで、
かつ、信頼性の高い光モジュールを提供できる。

更に、成形樹脂部材外部に突出した保持部材の突出部
をプリント基板等の固定対象部材に固定することによっ
て、光ファイバを光コネクタに挿脱する際、リードピン
に作用する応力や歪みを緩和することができ、耐久性の
優れた光モジュールを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光モジュールの一実施例を示した
斜視図、第２図はトランスファ成形前の本発明による光
モジュールを示した斜視図、第３図はトランスファ成形
後の本発明による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図は本発明による光モジュールの保
持部材付近の断面図、第６図は光コネクタを保持したリ
ードフレームの保持部材形成部を示した部分斜視図、第
７図は従来の光モジュールの拡散分解図である。 11…光コネクタ、12…リードピン、13…保持部材、15…
成形樹脂部材、16…光作動素子、17…リードフレーム、
18…基板形成部、21…保持バー、22…ベアチップIC、23
…ワイヤ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 6/00 - 6/54

Claims (3)

(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光
   コネクタと、前記光コネクタに固定されて前記光ファイ
   バと光結合した光作動素子と、前記光作動素子に接続さ
   れる電子回路部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、インナリード及びアウタリー
   ドからなり前記インナリードにて前記電子回路部に接続
   されるリードピンを備えるリードフレームとを含む光モ
   ジュールであって、 前記光コネクタと、前記光作動素子と、前記電子回路部
   品と、前記基板と、前記リードピンとを、前記光コネク
   タの一端側及び前記リードピンのアウタリードを残して
   一体的に保持した成形樹脂部材を含み、 前記リードフレームは、前記成形樹脂部材内に固定され
   一部分にて前記光コネクタの外側部を保持した保持部材
   を備えている、 ことを特徴とする光モジュール。
2. 【請求項２】前記保持部材は前記成型樹脂部材の外側に
   突出し、前記形成樹脂部材の外部で固定される突出部を
   有していることを特徴とする請求項１記載の光モジュー
   ル。
3. 【請求項３】リードフレームの基板形成部に電子回路部
   品を実装して電子回路部を形成する工程と、 前記リードフレームが備える保持部材形成部に光コネク
   タを保持させる工程と、 前記光コネクタに固定された光作動素子及び前記リード
   フレームのインナリードとなる部分をそれぞれ前記電子
   回路部に電気的に接続する工程と、 前記光コネクタと、前記光作動素子と、前記電子回路部
   品と、前記リードフレームとを、前記光コネクタの一端
   側と、前記リードフレームの前記アウタリードとなる部
   分と、前記保持部材の突出部となる部分とを残して成形
   樹脂部材に一体的に保持させる工程とを備えたことを特
   徴とする光モジュールの製造方法。