JP3080794B2 - 光半導体モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光半導体モジュールの製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光半導体チップは、光ファイバ通信に用
いられる場合、通常、光ファイバと光学的に結合されて
使用されるが、こうした光学的結合の簡便さをはかるた
めに、光半導体チップとレンズと光ファイバとを光学的
結合が最適となる位置に固定して一体化した光半導体モ
ジュールとして用いられるのが通例である。

【０００３】図３は従来の光半導体モジュールの一例の
断面図である。

【０００４】図３に示すように、従来の光半導体モジュ
ールは、光半導体チップ４と、ホルダ１と、ロッドレン
ズ６と、光半導体チップ４を搭載したステム２と、光半
導体チップ４を気密封止するようステム２に取り付けら
れたキャップ５と、光ファイバ心線３ｂに取り付けられ
たフェルール３ａと、スライドリング７とから構成され
ていた。

【０００５】ホルダ１は、光半導体チップ４が取り付け
られたステム２と、ロッドレンズ６とを固定するととも
に、光ファイバ心線３ｂに取り付けられたフェルール３
ａをスライドリング７を介して固定する役割をする。光
半導体モージュールにおいては、光ファイバ３ｂとロッ
ドレンズ６と光半導体チップ４とが最適な光学結合効率
が得られるように位置調整をしたのち固定される必要が
あり、スライドリング７はこれらフェルール３ａとホル
ダ１との固定を自由な位置関係にて行なうためのもので
あり、スライドリング７に対してフェルール３ａは光軸
方向に可動で、また、ホルダ１に対してスライドリング
７は光軸と垂直面方向に可動となっている。フェルール
３ａは、光学的結合が最適となる位置に調整された後、
フェルール３ａ−スライドリング７間と、スライドリン
グ７−ホルダ１間でそれぞれ例えばＹＡＧレーザ溶接等
により、スライドリング７を介してホルダ１に固定され
る。

【０００６】ロッドレンズ６は、あらかじめホルダ１に
半田あるいは樹脂あるいは圧入によって固定され、ステ
ム２のホルダ１への固定方法としては半田固定、樹脂固
定、溶接固定等があるが、最近では８５℃といった高い
温度環境下での信頼性が要求されており、こうした背景
から、より安定した光学結合を得るためにＹＡＧレーザ
溶接、あるいは抵抗溶接といった溶接工法による固定が
主流となってきている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光半導
体モジュールでは、ステム２とホルダ１の固定におい
て、光ファイバ心線３ｂとロッドレンズ６と光半導体チ
ップ４とが同一光軸上に並ぶように位置調整をする必要
があるために、ロッドレンズ６が取り付けられたホルダ
１に高い位置精度でステム２を固定していた。このため
通常数十ミクロン程度というごくわずかな間隙を介して
ステム２の外径に嵌合する段付き穴をホルダ１に設け、
位置調整を部材の加工寸法精度で行っている。こうした
光半導体モージュールにおいて、高い信頼度を得ようと
した場合、ステム２とホルダ１の固定方法には上述の通
りＹＡＧレーザ溶接工法と抵抗溶接工法とが挙げられ
る。

【０００８】ＹＡＧレーザ溶接方向の場合はステム２と
ホルダ１の間隙が大きすぎる（５０ミクロン以上）と溶
接が困難となることからホルダ１に設ける嵌合のための
段付き穴とステム２の外径の寸法精度を数十ミクロン程
度と高くする必要があり、また抵抗溶接工法に比べて必
要となる設備，作業工数ともに割高となる欠点がある。

【０００９】これに対して抵抗溶接工法は溶接される２
つの部品を接触させて電流を流し、接触部の抵抗による
発熱を利用し、加圧させ溶接を行うものであり、従来の
構造では図４に示すように、本来溶接されるべき接触部
９ａの他に、ステム側面９ｂにてホルダ１との接触が起
こり、この部分を介しても電流が流れることになる。こ
のように接触面積が全体として大きくなることにより溶
接に必要とされる電流量も大きくなるので、溶接時に生
じる発熱量も大きくなり、結果としてステム２に対して
最適溶接条件に比べて過剰な熱ストレスを与えることに
なり、ステム２の気密が破れる可能性があるという欠点
を有する。また、こうした問題を解決するために、図５
に示すように、ホルダ１にプロジェクションリング１１
を設け接触面積を小さくする工夫がなされることもある
が、この場合にも、やはりステム側面９ｂにて電流が流
れるため、その効果は半減される。また、ホルダ１の加
工時においてせまい領域での凸状のプロジェクションリ
ング１１を施すことは、精度的に難しく、また加工コス
トモ高くなる。

【００１０】本発明の目的は、過剰な熱ストレスによる
気密破壊がなく安価に光半導体モジュールが得られる光
半導体モジュールの製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願発明の光半導体モジ
ュールの製造方法は、光半導体チップと、該光半導体チ
ップを搭載するステムと、該ステムに封止され前記光半
導体チップを気密封止するキャップと、前記ステムに固
定されるホルダと、該ホルダに固定される光ファイバと
を備え、前記ステムに前記ホルダが抵抗溶接にて固定さ
れる工程を有する光半導体モジュールの製造方法におい
て、前記ホルダには前記ステムを挿入する段付き穴の底
面と側面にそれぞれプロジェクションリングならびに位
置決めリングを固定する溝がほどこされており、前記段
付き穴の側面と前記ステムの外周側面とを前記溝内部の
前記位置決めリングを介して嵌合させ、かつ、前記段付
き穴の底面と前記ステム上面外周部とを前記溝内部のプ
ロジェクションリングを介して接触させ、抵抗溶接にて
前記プロジェクションリングを溶解して前記ホルダを前
記ステムに固定する工程を含むことを特徴とする

【００１２】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。

【００１３】図１（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施
例の断面図及び溶接前の溶接部の部分拡大断面図であ
る。

【００１４】第１の実施例は、図１（ａ），（ｂ）に示
すように、光半導体チップ４と、ホルダ１と、ホルダ１
の中心部に支持されたロッドレンズ６と、光半導体チッ
プ４を搭載したステム２と、光半導体チップ４を気密封
止するようステム２に取り付けられたキャップ５と、光
ファイバ心線３ｂに取り付けられたフェルール３ａと、
フェルール３ａを支持するスライドリング７と、ステム
２の側面とホルダ１の段付き穴の側面間に配置された位
置決めリング８と、ステム２の上面とホルダ１の段付き
穴の底面間に配置されたプロジェクションリング（導伝
性）１１から構成されている。

【００１５】ここで、ホルダ１にはステム２を挿入する
段付き穴の底面と側面にプロジェクションリング１１な
らびに位置決めリング８を固定する溝がそれぞれ施され
ており、この溝にプロジェクションリング１１，位置決
めリング８を挿入した後、ステム２をリング状の位置決
めリング８を介して、ホルダ１の穴に嵌合させると同時
にステム１の上面外周部をプロジェクションリング１１
を介してホルダ１の段付き穴の底面に接触させ、加圧し
て抵抗溶接によりプロジェクションリング１１を溶解し
てホルダ１をステム２に固定する。プロジェクションリ
ング１１は、導伝性で通常は直径が１００〜３００μｍ
程度であり、本実施例においてＳＵＳ３０４のステンレ
スワイヤをホルダ１の溝に入れて行った。位置決めリン
グ８は、ステム２の外径及びホルダ１の有する嵌合の為
の段付き穴の内径に対して十数ミクロン程度以下の間隙
を持つような寸法になるように設定し、ホルダ１に対す
るステム２の固定位置を機械的に決定し、かつ、ホルダ
１とステム２の固定位置の抵抗溶接時にステム２側面と
ホルダ１との接触電流を少なくする役割を果たす。な
お、本実施例においては、嵌合の精度からプロジェクシ
ョンリング１１と同様に線径精度の高いＳＵＳ３０４の
ステンレスワイヤを溝に挿入した。

【００１６】図２（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施
例の断面図及び溶接前の溶接部の部分拡大断面図であ
る。

【００１７】第２の実施例の第１の実施例との違いは、
図２（ａ），（ｂ）に示すように、ロッドレンズがホル
ダに取り付けられるかわりに球面レンズ１２がキャップ
５に取り付けられており、また、位置決めリング８が絶
縁体であるという点である。このようにレンズ１２がホ
ルダ１に固定されているのではなく、光学結合の最適位
置調整が光ファイバ心線３ｂとステム２との間で行われ
る場合には、ホルダ１に対するステム２の取り付け位置
精度が数百ミクロンのオーダで制御されればよく、第１
の実施例の場合のように位置決めリングに寸法精度が要
求されないので、位置決めリング８はナイロンなどの可
塑性の物質でも良い。

【００１８】したがって、第１の実施例に比べ、第２の
実施例ではホルダ１が有する嵌合用の穴の内径とステム
２の外径の寸法精度がゆるくでき、また位置決めリング
８も安価なものが適用できることから、より安価で光モ
ジュールを構成することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光半導体モ
ジュールは、ホルダとステムの外径とが位置決めリング
を介して嵌合し、かつ、ホルダの段付き穴底面とステム
上面との間にプロジュクションリングで接触させている
ことにより、ホルダとステムの抵抗溶接固定での溶接さ
れる接触部の面積を小さくでき、溶接時の電流量が大き
くなることを防ぎ、過剰な発熱を抑えることで溶接時の
ステムへのストレスによる気密破壊を抑えることがで
き、かつ、安価な光半導体モジュールが得られるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の断面図及び溶接前の溶
接部の部分拡大断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例の断面図及び溶接前の溶
接部の部分拡大断面図である。

【図３】従来の光半導体モジュールの一例の断面図であ
る。

【図４】従来の光半導体モジュールの溶接方法の一例を
説明する溶接部の部分拡大断面図である。

【図５】従来の光半導体モジュールの溶接方法の他の例
を説明する溶接部の部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１ ホルダ ２ ステム ３ａ フェルール ３ｂ 光ファイバ心線 ４ 光半導体チップ ５ キャップ ６ ロッドレンズ ７ スライドリング ８ 位置決めリング ９ａ 本来溶接されるべき接触部 ９ｂ ステム側面 １１ プロジェクションリング １２ 球面レンズ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光半導体チップと、該光半導体チップを搭
   載するステムと、該ステムに封止され前記光半導体チッ
   プを気密封止するキャップと、前記ステムに固定される
   ホルダと、該ホルダに固定される光ファイバとを備え、
   前記ステムに前記ホルダが抵抗溶接にて固定される工程
   を有する光半導体モジュールの製造方法において、前記
   ホルダには前記ステムを挿入する段付き穴の底面と側面
   にそれぞれプロジェクションリングならびに位置決めリ
   ングを固定する溝がほどこされており、前記段付き穴の
   側面と前記ステムの外周側面とを前記溝内部の前記位置
   決めリングを介して嵌合させ、かつ、前記段付き穴の底
   面と前記ステム上面外周部とを前記溝内部のプロジェク
   ションリングを介して接触させ、抵抗溶接にて前記プロ
   ジェクションリングを溶解して前記ホルダを前記ステム
   に固定する工程を含むことを特徴とする光半導体モジュ
   ールの製造方法。
2. 【請求項２】前記位置決めリングが円形断面を有するワ
   イヤ状であることを特徴とする請求項１記載の光半導体
   モジュールの製造方法。
3. 【請求項３】前記位置決めリングが絶縁体であることを
   特徴とする請求項１及び２記載の光半導体モジュールの
   製造方法。