JP2947317B2 - 光結合器 - Google Patents

光結合器

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JP2947317B2
JP2947317B2 JP5827993A JP5827993A JP2947317B2 JP 2947317 B2 JP2947317 B2 JP 2947317B2 JP 5827993 A JP5827993 A JP 5827993A JP 5827993 A JP5827993 A JP 5827993A JP 2947317 B2 JP2947317 B2 JP 2947317B2
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勝好 内藤
清孝 鈴木
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4236Fixing or mounting methods of the aligned elements
    • G02B6/4237Welding

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  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信に用いられる光
結合器に関し、発光素子あるいは受光素子となる半導体
素子を気密封止して収納する光結合器のパッケージの固
定構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光通信における発光素子及び受光素子を
光半導体素子を用いて構成している光結合器の構造に
は、従来より種々のものが提案されており、たとえば実
開平1−142908号等にも開示されている。図2は
このような従来の光結合器の一構成例を示す概略側断面
図である。一般に光結合器は、図に示すように、光ファ
イバと、レンズと、光半導体素子を一体に構成されて成
っている。
【0003】図において、1はSiあるいはInGaA
s等から成り、光情報を電気情報に変換する光半導体素
子である。なお、ここではこの光半導体素子1は発光素
子として用いられる光半導体素子、あるいは受光素子と
して用いられる光半導体素子とする。2はセラミック等
から成り、一側面に前記光半導体素子1をAuメタライ
ズパターンにより電気的に接続して搭載しているヘッ
ダ、3はこのヘッダ2を支持しているスペーサである。
【0004】4はこのスペーサ3を介して光半導体素子
1およびヘッダ2とを気密封止して収納するためのパッ
ケージであり、上面を開口した略箱型に形成されてい
て、その周面全体を後述するロッドレンズを半田固定す
るため等によりAuメッキを施した構成としていて、半
田等により底面に固定した前記スペーサ3により前記光
半導体素子1を所定位置に支持している。
【0005】5は外周面にAuメタライズを施したレン
ズで、前記光半導体素子1と対向する配置で前記パッケ
ージ4の一側面に形成された取り付け穴4aにその一部
を挿入嵌合させ、この取り付け穴4aとレンズ5との接
合部(図中A部)を半田付けにより固定しており、この
半田固定によりこの取り付け穴4aを塞いでパッケージ
4内の気密封止できるようにしている。
【0006】6は前記パッケージ4の開口面を塞ぐよう
にして設けられたカバーであり、シーム溶接により固定
することで、パッケージ4内を気密封止している。すな
わち、このカバー6と前記レンズ5によって、前記光半
導体素子1,ヘッダ2,スペーサ3をそれぞれ所定の配
置でパッケージ4内に気密封止する。これらを気密封止
するのは、光半導体素子1が酸化及び結露に弱いためで
あり、よって光結合器をモジュール化する際には光半導
体素子1は必ずパッケージ4内に気密封止する構造が必
要となる。
【0007】7は光情報を伝達するための光ファイバ、
8はこの光ファイバ7を中心に接着して一体に保持して
いるフェルールであり、以下これら光ファイバ7とフェ
ルール8とをフェルール部9という。10はこのフェル
ール部9を前記パッケージ4に固定するためのスリーブ
であり、このスリーブ10は一端にフランジ部を有する
筒体状を成し、その筒体内に前記フェルール部9を挿入
し、該フェルール部9の光ファイバ7をパッケージ4内
に気密封止した光半導体素子1にレンズ5を介して光軸
調整した状態で、スリーブ10の一端のフランジ部とパ
ッケージ4外周面との接合部(図中B部)を、そしてフ
ェルール部9の他端とスリーブ10との接合部(図中C
部)とを、YAGレーザ等により溶接固定することによ
り、スリーブ10を介してフェルール部9をパッケージ
4に一体化させている。
【0008】このような構成によって従来の光結合器は
形成されており、光半導体素子1が発光素子として用い
られる場合は、光半導体素子1からの光をレンズ5を介
して光ファイバ7に集光させ、また光半導体素子1が受
光素子として用いられる場合は光ファイバ7からの光を
光半導体素子1に集光させて光結合させるようになって
いた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の技術においては、レンズ5をパッケージ4の一側
面に設けた取り付け穴4a内に挿入して半田を用いて固
定することにより、シーム溶接したカバー6と共にこの
レンズ5によりパッケージ4を気密封止する構造として
いることから、このレンズ5を取り付け穴4aに半田固
定するために、従来はパッケージ4の周面全体にAuメ
ッキを施していた。
【0010】このため、フェルール部9をパッケージ4
に固定する場合も、このフェルール部9を支持している
スリーブ10とパッケージ4との当接部分にもAuメッ
キが施されていることになる。ところで、このスリーブ
10とパッケージ4との当接部分はYAGレーザ等によ
る溶接により固定するようにしているため、この溶接箇
所にレーザ光を照射すると、レーザ光はAuメッキによ
り反射されてしまい、効率良くAuメッキを溶融させる
ことができないという問題があった。
【0011】また前記YAGレーザによるスポット溶接
は、溶融時及び固化時にメッキに含まれている不純物を
一か所に集中させてしまうという特性を有しているため
に、Auメッキのような熱伝導性の良い材料はスポット
溶接部の外周から中心に固化するスピードが速くなり、
中心から外周への張力が大きく残留する。このため、不
純物が集中する中心ではもろくなってしまうことから、
クラックが発生してしまい、良好な固定結果を得ること
ができないという問題が生じていた。
【0012】このようなことから、従来は、パッケージ
4の周囲に施されているAuメッキを、スリーブ10と
当接して溶接箇所となるパッケージ4の外側面のAuメ
ッキを、研磨等によって除去するという面倒な作業を行
っていた。また、パッケージの周面をAuメッキ以外の
メッキ部材によりメッキ処理すれば、前記スリーブとパ
ッケージとの溶接部分でレーザ光を反射したりクラック
を発生させるのを防止することはできるが、従来のレン
ズの固定には半田を用いており、この半田固定にはAu
メッキが必要であり、従って、やはりスリーブとパッケ
ージの溶接箇所におけるメッキ除去作業が必要となって
いた。
【0013】本発明は上述した問題点を解決するために
なされたものであり、スリーブとパッケージを溶接固定
する際、該スリーブが当接するパッケージ外側面のスリ
ーブ溶接位置のAuメッキを取り除かなくともYAGレ
ーザ等による溶接固定を可能とし、該溶接箇所でのクラ
ックの無い確実で信頼性のある固定構造を備えた優れた
光結合器を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため本発明は、内周面及び外周面全体にNiメッキを施
したパッケージ内に光半導体素子を設け、この光半導体
素子と対向するように前記パッケージに設けた取り付け
穴の一端に耐熱性を有するレンズをAgCuロウ付けに
より固定し、光ファイバを保持したフェルール部を取り
付けた筒状のスリーブの端面を、前記取り付け穴の他端
側で前記パッケージの外周面に当接させて、該フェルー
ル部を前記パッケージにレーザ溶接により固定したこと
を特徴とする。
【0015】
【作用】上述した構成により、パッケージの周面はN
メッキによりメッキ処理を施しているので、スリーブと
パッケージとの当接面にはAuメッキは介在しないこと
になり、よって、この両者の当接面、すなわち溶接部を
YAGレーザにより溶接した場合、この溶接部ではAu
メッキのようにレーザ光を反射することが少なく効率よ
く吸収される。このため、Niメッキ及びパッケージと
スリーブの溶接箇所は効率良く溶融し、また、この固化
する際も、Auメッキ部材以外のメッキ部材、たとえば
Niメッキには、前記Auメッキに対し約1/3の熱伝
導率であるため、固化スピードも遅くなり、固化後にク
ラックを発生させることもなく、信頼性ある溶接構造
なる
【0016】そして、レンズを高熱処理に対応できる材
質、たとえばサファイア等により形成し、これをAuメ
ッキ部材を必要としない接着部材としてAgCuロウに
よりロウ付けすることによって、従来のようなAuメッ
キの除去作業を行うことなくレンズをパッケージに固定
すことが可能となり、同時に取り付け穴を気密封止する
ことができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。図1は本実施例の光結合器の構造を示す概略側面
図であり、この図において、レンズとパッケージを除い
た他の構成部品は従来とほぼ同様のものであり、かつ同
様に構成されているので、ここでの説明は省略すると共
に従来と同一の符号で示す。
【0018】図1において、11はスペーサ3を介して
光半導体素子1およびヘッダ2とを気密封止して収納す
るためのパッケージであり、上面を開口した略箱型に形
成されており、スリーブ10との溶接の信頼性を確保す
るために、その周面全体をNiメッキを施した構成とし
ている。すなわち、従来のパッケージ4にAuメッキを
施していたことで、このAuメッキの特性によりスリー
ブ10との溶接に信頼性を確保することが困難であった
ことから、このAuメッキは用いず、スリーブ10との
溶接を確実に行うことができるNiメッキを施すことと
しているものである。そして、このパッケージ11に
は、従来と同様に前記スペーサ3により前記光半導体素
子1を所定位置に支持している。また、11aはパッケ
ージ11の一側面に貫通して設けた取り付け穴であり、
後述するレンズを支持して、パッケージ4内を、シーム
溶接したカバー6と共にパッケージ11を気密封止す
る。
【0019】12はこのパッケージ11の取り付け穴1
1aに固定したレンズであり、サファイヤ等の耐熱性の
ある材質による球状レンズから成っていて、たとえばA
gCuロウ材のようにAuメッキを用いない接着部材1
3によって溶接固定されている。上述した構成により、
フェルール部9をスリーブ10を介してパッケージ11
に溶接固定する場合は、まずレンズ12をパッケージ1
1の取り付け穴11aに固定する。レンズ12の固定
は、前記したようにAuメッキを用いない接着部材13
としてのAgCuロウ等により行うようにしていること
から、始めに前記球状のレンズ12の周囲に、Mo,M
n,Niメッキを施す。次に、このレンズ12を、パッ
ケージ11の取り付け穴11a内にその一部を挿入嵌合
するようにして配設した後、レンズ12と取り付け穴1
1aとの接合部分、すなわち図中A部をパッケージ11
の内側から約800℃でAgCuロウ付けを行い、レン
ズ12とパッケージ11を固定する。
【0020】この後、パッケージ11の外面側に、前記
レンズ12を介してフェルール部9の光ファイバ7の光
軸が前記光半導体素子1の光軸と一致するように調整し
た状態で、フェルール部9をスリーブ10を介してYA
Gレーザ等の溶接により図中B部とC部を固定する。こ
のとき、スリーブ10はその一端側に設けられたフラン
ジ部が、パッケージ11のスリーブ固定位置、すなわち
取り付け穴11aの周囲のパッケージ外周面と当接し、
そしてこの当接した部分がYAGレーザ等によりスポッ
ト溶接されるが、パッケージ11の外周面にはNiメッ
キが施されているので、この溶接箇所においては、レー
ザ光は反射されることが少なく確実に所定の位置を照射
することができる。そのため、効率よく各溶接部材を溶
融することができ、またこの溶融箇所が固化する際にお
いても、Niメッキが施されていることで、このNiメ
ッキが従来で示したAuメッキのようにクラックを発生
欠点を有していないことから、溶接箇所は一様に固
化されることになり、両者を確実に固定することができ
【0021】そして、図中C部で示したスリーブ10の
他端とフェルール部9の外周面とを従来と同様YAGレ
ーザにより溶接固定すると、本実施例における光結合器
は構成されることになる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明内周面及
び外周面全体にNiメッキを施したパッケージ内に光半
導体素子を設けると共に、この光半導体素子と対向する
パッケージの部分に取り付け穴を設けて、この取り付け
穴の一端に耐熱性を有するレンズをAgCuロウ付けに
より固定し、光ファイバを保持したフェルール部を取り
付けた筒状のスリーブの端面を、前記取り付け穴の他端
側で前記パッケージの外周面に当接させて、該フェルー
ル部を前記パッケージにレーザ溶接により固定するもの
としている。
【0023】従ってこれによれば、パッケージの内周面
及び外周面全体にNiメッキを施して、このパッケージ
に設けた取り付け穴の一端に耐熱性を有するレンズをA
gCuロウ付けにより固定しているため、レンズ固定部
の気密を保持しつつ確実なレンズの固定が可能となり、
しかもNiメッキはレーザ光の反射が少ないので、パッ
ケージへのスリーブの溶接を効率良よく行うことが可能
であり、その固化時においても、クラックを発生させる
ことがないので信頼性ある構造を実現できるという効果
が得られる。
【0024】そして、従来はAuメッキはレンズの固定
に必要となっていたが、耐熱性のあるレンズを用い、こ
れをAuメッキを用いない接着部材により固定できるよ
うにしたので、Auメッキは不要となり、よって、スリ
ーブをパッケージに溶接固定する場合に、パッケージに
おける溶接箇所に施されていたAuメッキを除去すると
いう作業が不要となり、これにより光結合器を構成する
作業が容易となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の光結合器の構造を示す概略側断面図
である。
【図2】従来例の光結合器の一構成例を示す概略側断面
図である。
【符号の説明】
1 光半導体素子 4 パッケージ 4a 取り付け穴 7 光ファイバ 9 フェルール部 11 パッケージ 12 レンズ 13 接着部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 6/26 - 6/43 H01L 31/0232 H01L 33/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内周面及び外周面全体にNiメッキを
    施したパッケージ内に光半導体素子を設け、この 光半導体素子と対向するように前記パッケージに設
    けた取り付け穴の一端に耐熱性を有するレンズをAgC
    uロウ付けにより固定し、 光ファイバを保持したフェルール部を取り付けた筒状の
    スリーブの端面を、前記取り付け穴の他端側で前記パッ
    ケージの外周面に当接させて、該フェルール部を前記パ
    ッケージにレーザ溶接により固定したことを特徴とする
    光結合器。
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