JP2970221B2 - 光ファイバの気密封止方法 - Google Patents
光ファイバの気密封止方法Info
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- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光半導体をパッケージ
内に気密封止する光ファイバの気密封止方法に係り、特
に、取扱いや温度変化による光ファイバ素線の断線を防
止する光ファイバの気密封止方法に関するものである。
内に気密封止する光ファイバの気密封止方法に係り、特
に、取扱いや温度変化による光ファイバ素線の断線を防
止する光ファイバの気密封止方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバで伝送される光を送受信する
ための光モジュールは、レーザダイオード、フォトダイ
オード等の光半導体を用いて構成される。光モジュール
は、局内や加入装置間の伝送を光通信で行うのに重要な
部品であり、機能が高く且つ小型であることが要求され
る。光モジュールの機能を高め且つ小型化するために、
光モジュール内に内蔵されるレーザダイオードやフォト
ダイオード等の光半導体素子には、裸のチップが用いら
れる。しかし、光半導体素子は、空気に触れると酸化し
て劣化しやすいので、光モジュールのパッケージを気密
にし、且つ窒素ガス等の不活性ガスを充填して気密パッ
ケージ内にチップを収容する。
ための光モジュールは、レーザダイオード、フォトダイ
オード等の光半導体を用いて構成される。光モジュール
は、局内や加入装置間の伝送を光通信で行うのに重要な
部品であり、機能が高く且つ小型であることが要求され
る。光モジュールの機能を高め且つ小型化するために、
光モジュール内に内蔵されるレーザダイオードやフォト
ダイオード等の光半導体素子には、裸のチップが用いら
れる。しかし、光半導体素子は、空気に触れると酸化し
て劣化しやすいので、光モジュールのパッケージを気密
にし、且つ窒素ガス等の不活性ガスを充填して気密パッ
ケージ内にチップを収容する。
【０００３】また、パッケージやパッケージ内の他の部
品等から揮散物質が発生すると、この揮散物質も光半導
体素子を劣化させるので、光モジュールの構成部品には
揮散物質を発生する有機系の材料を用いることはできな
い。
品等から揮散物質が発生すると、この揮散物質も光半導
体素子を劣化させるので、光モジュールの構成部品には
揮散物質を発生する有機系の材料を用いることはできな
い。
【０００４】このように光モジュールは、パッケージ内
に光半導体素子のチップを収容しているため、チップと
外部の光伝送系とを光結合する必要がある。そこで光モ
ジュールにはパッケージ内外を貫通する光ファイバから
なるピックテールが設けられる。従って、光モジュール
のパッケージの気密性を確実にするためには、この光フ
ァイバ貫通部の気密が重要となる。
に光半導体素子のチップを収容しているため、チップと
外部の光伝送系とを光結合する必要がある。そこで光モ
ジュールにはパッケージ内外を貫通する光ファイバから
なるピックテールが設けられる。従って、光モジュール
のパッケージの気密性を確実にするためには、この光フ
ァイバ貫通部の気密が重要となる。
【０００５】従来、一般に、光ファイバ貫通部の気密方
法には、低融点ガラスによる封止が用いられる。低融点
ガラスは高沸点溶材をベースにしたもので、初めの状態
はペースト状になっている。このペースト状のものを４
００〜５００℃に加熱するとガラス化する。光ファイバ
貫通部を気密封止する際には、パッケージの開口部と光
ファイバとの間にペースト状の低融点ガラス材料を充填
した後、加熱してガラス化させることにより固定する。
このようにして、パッケージの開口部と光ファイバとの
間を低融点ガラス封止すれば、パッケージ内の気密が保
持され、しかも低融点ガラスは揮散物質を発生しない。
また、ピックテールのための光ファイバには、ナイロン
等の被覆材が揮散物質とならないように光ファイバ素線
が用いられる。
法には、低融点ガラスによる封止が用いられる。低融点
ガラスは高沸点溶材をベースにしたもので、初めの状態
はペースト状になっている。このペースト状のものを４
００〜５００℃に加熱するとガラス化する。光ファイバ
貫通部を気密封止する際には、パッケージの開口部と光
ファイバとの間にペースト状の低融点ガラス材料を充填
した後、加熱してガラス化させることにより固定する。
このようにして、パッケージの開口部と光ファイバとの
間を低融点ガラス封止すれば、パッケージ内の気密が保
持され、しかも低融点ガラスは揮散物質を発生しない。
また、ピックテールのための光ファイバには、ナイロン
等の被覆材が揮散物質とならないように光ファイバ素線
が用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記低融点ガ
ラス封止を行うと、ガラス化した低融点ガラスの表面に
は、凹凸が形成される。低融点ガラスに覆われた貫通部
の光ファイバ素線の表面は、この凹凸に接していること
になる。このため、光モジュールを実装等において取り
扱う際に、光ファイバを少しでも曲げたりすると、低融
点ガラスの凹凸が光ファイバ素線表面に傷をつけ、この
傷は光ファイバ素線の破断要因を形成する。また、前記
加熱時の熱のために光ファイバ素線に表面歪みが生じ強
度劣化した状態となる。
ラス封止を行うと、ガラス化した低融点ガラスの表面に
は、凹凸が形成される。低融点ガラスに覆われた貫通部
の光ファイバ素線の表面は、この凹凸に接していること
になる。このため、光モジュールを実装等において取り
扱う際に、光ファイバを少しでも曲げたりすると、低融
点ガラスの凹凸が光ファイバ素線表面に傷をつけ、この
傷は光ファイバ素線の破断要因を形成する。また、前記
加熱時の熱のために光ファイバ素線に表面歪みが生じ強
度劣化した状態となる。
【０００７】従って、従来の気密封止方法による光モジ
ュールにあっては、上記破断要因や強度劣化のために、
取り付け作業時に光ファイバ部を引っ張ると断線した
り、温度変化により光ファイバに歪みがかかって断線す
ることがある。
ュールにあっては、上記破断要因や強度劣化のために、
取り付け作業時に光ファイバ部を引っ張ると断線した
り、温度変化により光ファイバに歪みがかかって断線す
ることがある。
【０００８】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、取扱いや温度変化による光ファイバ素線の断線を防
止する光ファイバの気密封止方法を提供することにあ
る。
し、取扱いや温度変化による光ファイバ素線の断線を防
止する光ファイバの気密封止方法を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光ファイバ素線を耐熱性樹脂層を介して低
融点ガラスで気密封止するようにしたものである。
に本発明は、光ファイバ素線を耐熱性樹脂層を介して低
融点ガラスで気密封止するようにしたものである。
【００１０】また、この耐熱性樹脂層にはポリイミドを
用いるとよい。
用いるとよい。
【００１１】
【作用】上記構成により、光ファイバ素線と低融点ガラ
スとの間にポリイミド等の耐熱性樹脂層が介在している
ので、低融点ガラスが直接光ファイバ素線に触れておら
ず、光モジュールに外力が加えられたり、温度変化して
も低融点ガラスが光ファイバ素線を傷付けることがな
い。また、低融点ガラスを加熱する際に、耐熱性樹脂層
が光ファイバ素線の熱による劣化を防止する。
スとの間にポリイミド等の耐熱性樹脂層が介在している
ので、低融点ガラスが直接光ファイバ素線に触れておら
ず、光モジュールに外力が加えられたり、温度変化して
も低融点ガラスが光ファイバ素線を傷付けることがな
い。また、低融点ガラスを加熱する際に、耐熱性樹脂層
が光ファイバ素線の熱による劣化を防止する。
【００１２】
【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。
詳述する。
【００１３】図１に示されるように、光モジュール１
は、レーザダイオード或いはフォトダイオード等の光半
導体２と、ガラス導波路３と、光半導体２及びガラス導
波路３を収容したパッケージ４と、パッケージ４に連通
するスリーブ５と、スリーブ５内に挿通された光ファイ
バ素線６と、低融点ガラス７等を有し、光ファイバ素線
６と低融点ガラス７との間に耐熱性樹脂層１８を有して
いる。パッケージ４は上部が開口されたパッケージ本体
に蓋４ａを取り付けて箱状に形成したもので、その側部
には、両端が開口され所定の長さを有する管状のスリー
ブ５の一端が連結されている。スリーブ５の反対側の端
部は傾斜した切口状の開口部５ａとなっている。
は、レーザダイオード或いはフォトダイオード等の光半
導体２と、ガラス導波路３と、光半導体２及びガラス導
波路３を収容したパッケージ４と、パッケージ４に連通
するスリーブ５と、スリーブ５内に挿通された光ファイ
バ素線６と、低融点ガラス７等を有し、光ファイバ素線
６と低融点ガラス７との間に耐熱性樹脂層１８を有して
いる。パッケージ４は上部が開口されたパッケージ本体
に蓋４ａを取り付けて箱状に形成したもので、その側部
には、両端が開口され所定の長さを有する管状のスリー
ブ５の一端が連結されている。スリーブ５の反対側の端
部は傾斜した切口状の開口部５ａとなっている。
【００１４】図１の光モジュール１は発光用モジュール
であって、光半導体２にはレーザダイオードがチップの
まま用いられている。レーザダイオード２ａはＬＤステ
ム８に取り付けられ、ＬＤステム８はレンズ９と共にＬ
Ｄレンズブロック１０上に載置されている。ＬＤレンズ
ブロック１０は、パッケージ４内のスリーブ５に対向す
る端部に、レーザダイオード２ａの発光面がレンズ９を
介してスリーブ５の開口部に臨むように設置されてい
る。ガラス導波路３はガラス導波路ブロック１１に載置
されている。ガラス導波路ブロック１１は、ガラス導波
路３がレーザダイオード２ａ及びレンズ９とスリーブの
開口部との間に位置するように、ＬＤレンズブロック１
０に隣接させて配置されている。
であって、光半導体２にはレーザダイオードがチップの
まま用いられている。レーザダイオード２ａはＬＤステ
ム８に取り付けられ、ＬＤステム８はレンズ９と共にＬ
Ｄレンズブロック１０上に載置されている。ＬＤレンズ
ブロック１０は、パッケージ４内のスリーブ５に対向す
る端部に、レーザダイオード２ａの発光面がレンズ９を
介してスリーブ５の開口部に臨むように設置されてい
る。ガラス導波路３はガラス導波路ブロック１１に載置
されている。ガラス導波路ブロック１１は、ガラス導波
路３がレーザダイオード２ａ及びレンズ９とスリーブの
開口部との間に位置するように、ＬＤレンズブロック１
０に隣接させて配置されている。
【００１５】以下、この光モジュール１に光ファイバ素
線６を配置し、気密封止する方法を工程順に説明する。
線６を配置し、気密封止する方法を工程順に説明する。
【００１６】まず、光ファイバ素線６を、スリーブ５の
開口部５ａより挿入する。そして、光ファイバ素線６の
端部をガラス導波路３に融着接続する。この光ファイバ
素線６は、ナイロン、シリコン等の被覆を有する光ファ
イバ１２を、その先端部、即ち、ガラス導波路３からス
リーブ５の開口部５ａまで覆材材除去して光ファイバ素
線６とし、さらにスリーブ５の開口部５ａ付近の位置に
ポリイミド１３で被覆したものである。従って、光ファ
イバ１２の表面は、ガラス導波路３の側から順に、光フ
ァイバ素線６のみ、ポリイミド１３の被覆、シリコン層
１４またはＵＶ層の被覆、ナイロン層１５の被覆という
状態になっている。
開口部５ａより挿入する。そして、光ファイバ素線６の
端部をガラス導波路３に融着接続する。この光ファイバ
素線６は、ナイロン、シリコン等の被覆を有する光ファ
イバ１２を、その先端部、即ち、ガラス導波路３からス
リーブ５の開口部５ａまで覆材材除去して光ファイバ素
線６とし、さらにスリーブ５の開口部５ａ付近の位置に
ポリイミド１３で被覆したものである。従って、光ファ
イバ１２の表面は、ガラス導波路３の側から順に、光フ
ァイバ素線６のみ、ポリイミド１３の被覆、シリコン層
１４またはＵＶ層の被覆、ナイロン層１５の被覆という
状態になっている。
【００１７】光ファイバ素線６とガラス導波路３とが融
着接続された後に、パッケージ１の上部を蓋４ａで覆
い、パッケージ１内及びスリーブ５内に、窒素ガス等の
不活性ガスを充填する。そして、スリーブ５の開口部５
ａに、光ファイバ素線６の周囲を覆いスリーブ５の開口
部５ａを閉塞する低融点ガラス７を設ける。この低融点
ガラス７は、スリーブ５に融点約４５０℃のガラス材料
を詰め込み、高周波誘導加熱により約３秒間程度加熱し
てガラス化させて形成する。ガラス化することにより、
低融点ガラス７はパッケージ４及びスリーブ５を気密封
止すると共に光ファイバ素線６を固定している。光ファ
イバ素線６と低融点ガラス７とは、スリーブ５内のパッ
ケージ側では直接接しているが、反対側では前述のよう
にスリーブ５の開口部５ａ付近のポリイミド１３被覆を
設けたため、光ファイバ素線６と低融点ガラス７との間
にポリイミド１３からなる耐熱性樹脂層１８が介在して
いることになる。
着接続された後に、パッケージ１の上部を蓋４ａで覆
い、パッケージ１内及びスリーブ５内に、窒素ガス等の
不活性ガスを充填する。そして、スリーブ５の開口部５
ａに、光ファイバ素線６の周囲を覆いスリーブ５の開口
部５ａを閉塞する低融点ガラス７を設ける。この低融点
ガラス７は、スリーブ５に融点約４５０℃のガラス材料
を詰め込み、高周波誘導加熱により約３秒間程度加熱し
てガラス化させて形成する。ガラス化することにより、
低融点ガラス７はパッケージ４及びスリーブ５を気密封
止すると共に光ファイバ素線６を固定している。光ファ
イバ素線６と低融点ガラス７とは、スリーブ５内のパッ
ケージ側では直接接しているが、反対側では前述のよう
にスリーブ５の開口部５ａ付近のポリイミド１３被覆を
設けたため、光ファイバ素線６と低融点ガラス７との間
にポリイミド１３からなる耐熱性樹脂層１８が介在して
いることになる。
【００１８】本実施例では、この低融点ガラス封止後、
さらにスリーブ５の開口部外周に補助スリーブ１６を嵌
装し、補助スリーブ１６内に紫外線硬化樹脂またはシリ
コン等の充填材１７を充填する。補助スリーブ１６は、
スリーブ５に嵌装される端部の反対側の端部１６ａにお
いてナイロン層１５の外径に合わせるべく縮径されてい
る。この縮径された端部１６ａの開口部により光ファイ
バ１２を保持することができる。
さらにスリーブ５の開口部外周に補助スリーブ１６を嵌
装し、補助スリーブ１６内に紫外線硬化樹脂またはシリ
コン等の充填材１７を充填する。補助スリーブ１６は、
スリーブ５に嵌装される端部の反対側の端部１６ａにお
いてナイロン層１５の外径に合わせるべく縮径されてい
る。この縮径された端部１６ａの開口部により光ファイ
バ１２を保持することができる。
【００１９】本発明にあっては、気密封止されたパッケ
ージ４内において光ファイバ素線６が被覆材層１４、１
５を除去されているので、蒸発ガス等の発生がなく光半
導体２を劣化させることがない。そして、光ファイバ素
線６と低融点ガラス７との間にポリイミド１３が介在し
ているので、低融点ガラス７によって光ファイバ素線６
が傷付くことがない。
ージ４内において光ファイバ素線６が被覆材層１４、１
５を除去されているので、蒸発ガス等の発生がなく光半
導体２を劣化させることがない。そして、光ファイバ素
線６と低融点ガラス７との間にポリイミド１３が介在し
ているので、低融点ガラス７によって光ファイバ素線６
が傷付くことがない。
【００２０】次に、本発明の方法に従って実際に光モジ
ュール１を気密封止してその状態を観測すると共に信頼
性試験を施し、従来の光モジュールとの比較をした結果
を示す。
ュール１を気密封止してその状態を観測すると共に信頼
性試験を施し、従来の光モジュールとの比較をした結果
を示す。
【００２１】まず、低融点ガラス封止の際に、ポリイミ
ドは約４００℃に加熱されたが、高周波誘導加熱による
加熱時間が３秒と短いこともあって、剥離や燃焼が起き
ないことが確認された。
ドは約４００℃に加熱されたが、高周波誘導加熱による
加熱時間が３秒と短いこともあって、剥離や燃焼が起き
ないことが確認された。
【００２２】信頼性試験では、この光モジュールと光フ
ァイバとで引張り、引張り試験した。その結果、３．５
Ｋｇで破断した。一方、従来の光モジュールでは、０．
８Ｋｇで破断し、その破断点は、Ａ点であることが確認
された。従って、ポリイミド１３層を設けることが引張
り強度を強化していることが分かった。
ァイバとで引張り、引張り試験した。その結果、３．５
Ｋｇで破断した。一方、従来の光モジュールでは、０．
８Ｋｇで破断し、その破断点は、Ａ点であることが確認
された。従って、ポリイミド１３層を設けることが引張
り強度を強化していることが分かった。
【００２３】ヘリウムリークテスタによる気密試験で
は、２×１０-8ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃまで気密を維持で
きた。これにより、十分に気密性があることが分かっ
た。
は、２×１０-8ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃまで気密を維持で
きた。これにより、十分に気密性があることが分かっ
た。
【００２４】ヒートショック試験では、−４０〜７０℃
を交互に印加して行われ、本モジュールでは、５００サ
イクルまで破断がなかった。一方、従来のモジュールで
は、１００サイクルで破断が起こった。従って、温度変
化に対しても耐久性が向上していることが分かった。
を交互に印加して行われ、本モジュールでは、５００サ
イクルまで破断がなかった。一方、従来のモジュールで
は、１００サイクルで破断が起こった。従って、温度変
化に対しても耐久性が向上していることが分かった。
【００２５】次に、本発明の他の実施例を説明する。
【００２６】図２に示される例では、パッケージ４内は
図１と同様の構成であるが、気密封止の工程において、
光ファイバ素線６にポリイミドを装着しない状態でガラ
ス導波路３に融着接続している。この方法では、光ファ
イバ素線６をガラス導波路３に融着接続した後、低融点
ガラス７ａをスリーブ５内に充填、ガラス化し、その
後、低融点ガラス７ａの外側に光ファイバ素線６が出て
いるＢ点より、光ファイバ素線６にそって、溶剤に溶か
したポリイミドを塗り付ける。そして、その周囲に低融
点ガラス材料をポリイミドの塗り付けられた長さの半分
を覆う程度にスリーブ５の開口部５ａに充填し、これを
高周波誘導加熱し低融点ガラス７ｂを形成したものであ
る。
図１と同様の構成であるが、気密封止の工程において、
光ファイバ素線６にポリイミドを装着しない状態でガラ
ス導波路３に融着接続している。この方法では、光ファ
イバ素線６をガラス導波路３に融着接続した後、低融点
ガラス７ａをスリーブ５内に充填、ガラス化し、その
後、低融点ガラス７ａの外側に光ファイバ素線６が出て
いるＢ点より、光ファイバ素線６にそって、溶剤に溶か
したポリイミドを塗り付ける。そして、その周囲に低融
点ガラス材料をポリイミドの塗り付けられた長さの半分
を覆う程度にスリーブ５の開口部５ａに充填し、これを
高周波誘導加熱し低融点ガラス７ｂを形成したものであ
る。
【００２７】この方法を試験した結果、高周波誘導加熱
の熱で溶剤が揮散し、光ファイバ素線の周りにポリイミ
ド１３の被覆が形成されていることが確認された。前述
した実施例と同様の信頼性試験の結果は、引張り試験に
おいて３．３Ｋｇ、ヒートショックにおいて４００サイ
クル、気密試験において１×１０-8ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅ
ｃという好結果を得た。
の熱で溶剤が揮散し、光ファイバ素線の周りにポリイミ
ド１３の被覆が形成されていることが確認された。前述
した実施例と同様の信頼性試験の結果は、引張り試験に
おいて３．３Ｋｇ、ヒートショックにおいて４００サイ
クル、気密試験において１×１０-8ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅ
ｃという好結果を得た。
【００２８】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
る。
【００２９】（１）光ファイバの強度劣化がなく、しか
も高い気密性が得られるので、光モジュールの信頼性が
向上する。
も高い気密性が得られるので、光モジュールの信頼性が
向上する。
【００３０】（２）光モジュール製造時に起こる強度劣
化等の不良がなくなるので、歩留まりが向上する。
化等の不良がなくなるので、歩留まりが向上する。
【図１】本発明の一実施例を示す光モジュールの側断面
図である。
図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す光モジュールの側断
面図である。
面図である。
２ 光半導体 ４ パッケージ ５ スリーブ ６ 光ファイバ素線 ７ 低融点ガラス １８ 耐熱性樹脂層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−289303（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−156387（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−113110（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−6612（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−153013（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−40590（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭60−60043（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭63−27873（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭61−14678（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 6/00 G02B 6/42 H01L 33/00 H01S 3/18
Claims (2)
- 【請求項１】 光半導体を収容したパッケージのスリー
ブに、該光半導体からの光を導くための光ファイバ素線
を配置し、この光ファイバ素線とスリーブとの間を気密
封止する光ファイバの気密封止方法において、上記光フ
ァイバ素線を耐熱性樹脂層を介して低融点ガラスで気密
封止することを特徴とする光ファイバの気密封止方法。 - 【請求項２】 耐熱性樹脂層にポリイミドを用いること
を特徴とする請求項１記載の光ファイバの気密封止方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14557892A JP2970221B2 (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 光ファイバの気密封止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14557892A JP2970221B2 (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 光ファイバの気密封止方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05341138A JPH05341138A (ja) | 1993-12-24 |
| JP2970221B2 true JP2970221B2 (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=15388344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14557892A Expired - Fee Related JP2970221B2 (ja) | 1992-06-05 | 1992-06-05 | 光ファイバの気密封止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2970221B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2017099056A1 (ja) | 2015-12-07 | 2018-09-20 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバ引出部構造、光モジュール |
| CN111048974A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-21 | 江苏亮点光电科技有限公司 | 一种提高泵浦光功率转信号光功率效率的光纤激光器 |
-
1992
- 1992-06-05 JP JP14557892A patent/JP2970221B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05341138A (ja) | 1993-12-24 |
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