JP3566116B2

JP3566116B2 - Photodiode module

Info

Publication number: JP3566116B2
Application number: JP01440899A
Authority: JP
Inventors: 健斎藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-01-22
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2019-01-22
Also published as: JP2000216411A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトダイオードモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最初に図９を参照して、従来、光通信システムで用いられている同軸型フォトダイオードモジュール７０について説明する。フォトダイオードモジュール７０は、光ファイバ（図示せず）から伝送された光信号を、レセプタクル７２とレンズ７５とを介してフォトダイオード７６に入射させるものであり、レンズ７５を支持するレンズホルダー７４、フォトダイオード７６を支えるフォトダイオードホルダー７７及びストッパー７３がケース７１内に配置された構造である。フォトダイオードモジュール７０においては、光ファイバ−レンズ７５−フォトダイオード７６からなる光学系が最適な結合をなすように、フォトダイオード７６を駆動させた状態で、光ファイバ、レンズ７５及びフォトダイオード７６の最適な位置を探し、かかる最適な位置に光ファイバ、レンズ７１及びフォトダイオード７６を溶接等によって接着する方式（アクティブアライメント方式）が採用されていた。
【０００３】
さらに、従来用いられている表面実装型フォトダイオードモジュール８０を図８（ａ）に示す。フォトダイオードモジュール８０は、フォトダイオード（図示せず）を有するフォトダイオードキャリア８４、光ファイバ１５、Ｓｉ基板８５、フェルール８７及びファイバー押さえ８３をパッケージ８９に配置し、ふた８１をしたものであり、フェルール８７はブロック８２で固定されている。Ｓｉ基板８５は光ファイバ１５を固定するＶ溝を備えているので、光ファイバ１５とフォトダイオードとの光軸調整を簡略化することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したアクティブアライメント方式でフォトダイオードモジュールを製造すると、フォトダイオード等の光軸調整に長時間を要するので製造時間が長くなる。また、レンズ等を用いるので部品数が多くなり、製造コストが高くなるので、フォトダイオードモジュールの製造コストを安価にするには問題点があった。
【０００５】
また、図９（ｂ）に示すように、表面実装型フォトダイオードモジュール８０の光ファイバ１５のＶ溝に固定される部分は、フェルール８７から突出し、光ファイバ１５が露出している。光ファイバ１５の直径は約０．１２５ｍｍ、長さ約１ｃｍと非常に細くもろい為、フォトダイオードモジュールの製造工程において、光ファイバの取り扱いが困難であった。さらに、フォトダイオードモジュールが完成した後も、光ファイバ１５とＳｉ基板８５との熱膨張率の違い等から、使用中に光ファイバ１５が折れるという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を鑑みてなされたものであり、光軸調整にかかる時間を短縮することで、従来より短時間で製造することができ、さらに光ファイバの折れが発生しないフォトダイオードモジュールを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のフォトダイオードは、光信号を伝送する光ファイバと、光ファイバを支持するフェルールと、光ファイバから伝送された光信号を受光するフォトダイオードと、フォトダイオードを支持するキャリアとを備えたフォトダイオードモジュールであって、キャリアは位置決めマークを備え、位置決めマークを基準にしてフォトダイオードがキャリアの所定の位置に固定され、キャリアに形成された位置決めマークを基準にして、フェルールを所定の位置に固定することにより、キャリアに固定されたフォトダイオードの光軸とフェルールに支持された光ファイバの光軸とを一致させたことを特徴とするものである。即ち、本発明のフォトダイオードモジュールは、位置決めマークを基準にして、フォトダイオードと光ファイバとの光軸調整を行うので、光軸調整工程が簡略化され、製造時間が短縮される。
【０００８】
本発明のフォトダイオードモジュールは、フォトダイオードはダイオード用位置決めマークを有し、キャリアに形成された位置決めマークとフォトダイオードに形成されたダイオード用位置決めマークとを用いて、フォトダイオードをキャリアの所定の位置に固定するのが好ましい。このように、より正確にフォトダイオードをキャリアの所定の位置に固定することで、より高い位置精度でフォトダイオードと光ファイバとの光軸調整を行うことができる。
【０００９】
本発明のフォトダイオードモジュールは、フェルールのフォトダイオード側の端面から上記光ファイバが突出しないように、フェルールが光ファイバを支持するのが好ましい。こうすることで、光ファイバの折れを防止することができる。
【００１０】
本発明のフォトダイオードモジュールは、フェルールとフォトダイオードとを所定の間隔を隔てて固定するスペーサを有し、スペーサが、一方の端部に形成された第１の開口部、他方の端部に形成された第２の開口部、及び第１の開口部と第２の開口部とに挟まれる領域に位置する中空部を有するものであり、ファイバを備えているフェルールを第１の開口部から挿入してスペーサに固定し、キャリアに固定されているフォトダイオードを第２の開口部から挿入してスペーサに固定し、中空部において、フォトダイオードとフェルールとの間に透明樹脂接着剤を充填し、フォトダイオードとフェルールとを所定の間隔を隔てて固定することで、フォトダイオードの光軸とフェルールに固定された光ファイバの光軸とを一致させるものであってもよい。このようにして、光ファイバとフォトダイオードとの間に透明樹脂を配置して、光ファイバの端面から出力された光信号を透明樹脂でフォトダイオード方向に屈折させることで、光ファイバの端面における反射光を低減させることができる。
【００１１】
本発明のフォトダイオードモジュールは、フェルールのフォトダイオード側の端面に、フェルールに支持されている光ファイバーの光軸上に位置するように凹部を形成し、凹部に透明樹脂接着剤を充填してもよい。このようにして、光ファイバとフォトダイオードとの間に透明樹脂を配置して、光ファイバの端面から出力された光信号を透明樹脂でフォトダイオード方向に屈折させることで、光ファイバの端面における反射光を低減させることができる。
【００１２】
本発明のフォトダイオードモジュールは、パッケージ本体とパッケージ台とからなるパッケージに組み込まれたものであり、キャリアがパッケージ本体に一体成形されているのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１を参照して、本発明の実施の形態１にかかる同軸型フォトダイオードモジュール３０について説明する。フォトダイオードモジュール３０は、キャリア１０、フェルール１３及びスペーサ１２がケース１８に収納されたものである。キャリア１０とフェルール１３とは、スペーサ１２によって所定の間隔を隔てて接続され固定されていて、キャリア１０はフォトダイオード（図１では図示せず）を備えていて、フェルール１３が光ファイバを支持している（図１では図示せず）。また、スペーサ１２は中空部を備えていて、この中空部において、キャリア１０に固定されたフォトダイオードとフェルール１３とが一定の間隔を隔てて対向していて、フェルール１３に支持される光ファイバとフォトダイオードとは、光ファイバの光軸とフォトダイオードの光軸とが一致するように固定されている。さらに、光ファイバとフォトダイオードとの間には透明樹脂接着剤が充填されている。
【００１４】
また、フェルール１３は、フェルール１３のフォトダイオード側の端面から光ファイバを突出させないように、光ファイバの周囲を覆うように支持している。従って、フォトダイオードモジュール３０を使用中に、ストレス等によって光ファイバが折れることはない。
【００１５】
さらに、フォトダイオードモジュール３０は、端子１１とＦＣコネクター２０を備えている。
【００１６】
次に、フォトダイオードモジュール３０の製造方法について説明する。最初に、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、受光部１４ｂとを有するフォトダイオード１４を、電極１０ｂを有するキャリア１０にダイボンドして固定する。詳細には、赤外線を透過させ反射させることで、フォトダイオード１４に設けられたダイオード側マーカー１４ａとキャリア１０に設けられたキャリア側マーカー１０ａとを認識し、フォトダイオード１４の位置とキャリア１０の位置とを検出し、ダイオード側マーカー１４ａとキャリア側マーカー１０ａとを基準にして、キャリア１０のダイオード位置にフォトダイオード１４を固定する。キャリアの寸法は、一片が２ｍｍ以下であるのが好ましい。また、ダイオード側マーカー１４ａは、フォトダイオードの製造プロセス中にメタライズによって形成されたものである。
【００１７】
上記説明では、キャリア側マーカー１０ａとダイオード側マーカー１４ａとを基準にして、フォトダイオード１４をキャリア１０に固定したが、本願発明はこれに限定されるものではなく、キャリア側マーカー１０ａのみを基準にして、フォトダイオード１４をキャリア１０に固定してもよい。
【００１８】
図２（ｂ）に示すように、スぺーサ１２は、一端面に形成された第１の開口部１６と他端部に形成された第２の開口部１７、及び第１の開口部１６と第２の開口部とに挟まれる中空部を備えている。ここで、第１の開口部１６と第２の開口部１７は、それぞれの端部に形成された開口面を意味するものとする。第１の開口部１６の径はフェルール１３の外径に等しく、第２の開口部１７の径はフェルール１３の外径より小さい。中空部は２段構造であって、その径が第１の開口部１６の径に等しい第１の中空部分と第２の開口部１７の径に等しい第２の中空部分とを備えている。
【００１９】
次に、図２（ａ）に示すように、光ファイバ１５を備えているフェルール１３をスペーサ１２の第１の中空部に挿入して透明樹脂接着材で固定する。フェルール１３は、フェルール１３の端面と光ファイバ１５の端面を一致するように光ファイバ１５を支持しているので、フェルール１３の端面から光ファイバが突出することはない。第１の中空部はフェルール１３の外径に等しく、第２の中空部はフェルール１３より小さいので、フェルール１３は、第２の中空部にまで挿入されることなく、第１の中空部に留まって固定される。
【００２０】
次に、フェルール１３を備えたスペーサ１２とフォトダイオード１４を備えているキャリア１０とを接続させて、フォトダイオード１４と光ファイバ１３とをスペーサ１２の中空部で対向させる。詳細には、赤外線を透過させ反射させることで、キャリア１０に設けられたキャリア側マーカー１０ａと光ファイバ１５のクラッドとを認識し、光ファイバ１５の位置とキャリア１０の位置とを検出し、光ファイバ１５の光軸とフォトダイオード１４の光軸とが一致するように、スペーサ１２の中空部の光ファイバー１５とフォトダイオード１４との間に透明樹脂接着材を充填させて、キャリア１０とフェルール１３とをスペーサ１２を介して透明樹脂接着材で接続する。この透明樹脂接着材は、その屈折率が光ファイバのコア部の屈折率にほぼ等しいものを用いるのが好ましいが、本発明はこれに限定されるものではない。通常、透明樹脂接着剤の屈折率は、空気の屈折率よりも大きく、こういった透明樹脂接着剤を光ファイバー１５とフォトダイオード１４との間に充填することで、光ファイバの端面から出力された光信号を透明樹脂でフォトダイオード方向に屈折させ、光ファイバの端面における反射光を低減させる。
【００２１】
このようにして、スペーサ１２を介してフェルール１３とキャリア１０とを接続し固定することで、位置ずれ量１μｍ以内の範囲でフォトダイオード１４の光軸と光ファイバ１５の光軸とを一致させることができる。また、透明樹脂接着材の屈折率は光ファイバのコア部の屈折率にほぼ等しいので、光ファイバ１５の端面での反射が低減される。
【００２２】
尚、上述した説明では、スペーサ１２の第１の中空部分の径と第２の中空部分の径とは軸方向に変化しないものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の開口部１６ａと第２の開口部１７ａとに挟まれる中空部の径がテーパ状に変化しているスペーサ１２ａを用いて、フェルール１３とキャリア１０とを接続してもよい。
【００２３】
次に、スペーサ１２を介して固定されたフェルール１３とキャリア１０とをケース１８に収納する。具体的には、まず、ケース１８の土台（図示せず）にキャリア１０を固定する。詳細には、キャリア１０の電極１０ｂに対応するようにパターニングされた電極と入出力端子とを備えている土台に、土台の電極とキャリア１０の電極１０ｂとをダイボンドして、ケース１８の土台にキャリア１０を固定する。続いて、フェルール１３をＦＣコネクター２０に挿入し固定して、フォトダイオードモジュール３０を完成させる。
【００２４】
上述したように、光ファイバ１５の位置とフォトダイオード１４が固定されているキャリア１０のキャリア側マーカー１０ａとをマーク認識で検出し、キャリア側マーカー１０ａを基準にして、光ファイバ１５の光軸とフォトダイオード１４の光軸とを一致させることで、光ファイバ１５とフォトダイオード１４とからなる光学系の光軸合わせ工程を簡略化することができる。つまり、キャリア側マーカー１０ａを基準にして、光ファイバ１５の光軸とフォトダイオード１４の光軸とを一致させることで、フォトダイオードモジュール３０を容易かつ短時間で製造することができる。さらに、フォトダイオードモジュール３０は、光ファイバ１５の端面反射が低減されているので、光ファイバ１５から出力された光信号を直接フォトダイオード１４に導くことができる。従って、レンズ等の高価な部品は不要となるので、フォトダイオードモジュール３０を安価に製造することができる。また、光ファイバー１５はフェルール１３で覆われていて露出されないので、製造中に光ファイバ１５を容易に取り扱うことができる。
【００２５】
上述した実施の形態１のフォトダイオードモジュール３０は同軸型であったが、本発明はこれに限定されるものでなく、以下の実施の形態２で説明する表面実装型であってもよい。
【００２６】
実施の形態２．
以下、図５を参照して、実施の形態２にかかるセラミック中空タイプの表面実装型のフォトダイオードモジュール４０について説明する。フォトダイオードモジュール４０は、上記実施の形態１で説明した方法と同様の方法で製造したスペーサ１２を介して固定されたフェルール１３とキャリア１０とをパッケージ台４２に固定し、パッケージカバー４１とコネクター係止ブロック４３とを取り付けたものである。詳細には、パッケージ台４２は土台（図示せず）を有し、かかるパッケージ台４２の土台には、キャリア１０の電極１０ｂに対応するようにパターニングされた電極と入出力端子とを備えている。かかる土台の電極の位置とキャリア１０の電極の位置とをマーク認識で検出した後、両電極をダイボンドして、パッケージ台４２の土台にキャリア１０を固定する。
【００２７】
上記フォトダイオードモジュール４０は、セラミック中空タイプの表面実装型であるが、本願発明はこれに限定されるものではなく、実施の形態２の変形例として、図６に示すモールドタイプの表面実装型フォトダイオードモジュール５０であってもよい。
【００２８】
フォトダイオードモジュール５０は、上記実施の形態１で説明した方法と同様の方法で製造したスペーサ１２を介して固定されたフェルール１３とキャリア１０とをフレーム５１に固定し、さらに樹脂によって一体成形したものである。詳細には、フレーム５１は土台を備えていて、かかる土台には、キャリア１０の電極に対応するようにパターニングされた電極と入出力端子とが形成されている。土台の電極の位置とキャリア１０の電極の位置とををマーク認識で検出した後、両電極をダイボンドして、フレーム５１の土台にキャリア１０を固定する。
【００２９】
以上の実施の形態２のフォトダイオードモジュール４０、５０は、上記実施の形態１と同様の作用効果を有する。即ち、フォトダイオードモジュール４０、５０はいずれも、スペーサ１２を介してフェルール１３とキャリア１０とが接続し固定されているので、位置ずれ量１μｍ以内でフォトダイオード１４の光軸と光ファイバ１５の光軸とが一致している。また、スペーサ１２に充填された透明樹脂接着材の屈折率は、光ファイバのコア部の屈折率にほぼ等しいので、光ファイバ１５の端面での反射が低減される。
【００３０】
さらに、フォトダイオードモジュール４０、５０はいずれも、光ファイバ１５とフォトダイオード１４とからなる光学系の光軸合わせを、フォトダイオードが固定されているキャリア１０に形成されたキャリア側マーカー１０ａを基準にして行うものであるから、フォトダイオードモジュール４０、５０を容易かつ短時間で製造することができる。さらに、フォトダイオードモジュール４０、５０は、レンズ等の高価な部品は不要であるから、安価に製造することができる。また、光ファイバー１５はフェルール１３で覆われていて露出されないので、フォトダイオードモジュール４０、５０を製造中、光ファイバ１５の取り扱いを容易に行うことができる。
【００３１】
実施の形態３．
続いて、図７、図８を参照して、本発明の実施の形態３にかかるフォトダイオードモジュール６０について説明する。フォトダイオードモジュール６０は、スペーサを用いることなく光ファイバ１５の光軸とフォトダイオード１４の光軸を一致させたこと及びキャリアとパッケージ本体６１とを一体化したことを特徴とする。詳細には、図７に示すようにパッケージ本体６１に一体形成されているキャリア部６１ａにフォトダイオード１４を固定し、さらに、かかるパッケージ本体６１をパッケージ台６２に固定する。尚、パッケージ台６２には、電極６２ａが形成されている。
【００３２】
続いて、図８に示すように、フェルール６４に支持されている光ファイバ１５のクラッド部の位置とキャリアに形成されているマーカー６５の位置とを、上記実施の形態１で説明した方法と同様にマーク認識で検出し、光ファイバ１５の光軸とフォトダイオード１４の光軸とが一致するように、フェルール６４をパッケージ本体６１に固定し、パッケージ本体６１に形成された電極６１ａとパッケージ台６２に形成された電極６２ｂとを接続する。最後に、コネクタ係止ブロック６３を取り付けることで、フォトダイオードモジュール６０が完成する。
【００３３】
図８で示すように、フェルール６４のフォトダイオード側の端面は、凹部６４ａが形成されている。凹部６４ａは円錐形状であり、光ファイバ１５の光軸上に位置し、さらに透明樹脂接着材６７が充填されている。凹部６４ａの寸法は、フォトダイオード１４が収まる程度のものである。フォトダイオード１４の寸法は、約３００μｍ□、厚さ１００〜１５０μｍであるから、凹部６４ａの寸法は、このようなフォトダイオードの寸法よりも大きい。また、透明樹脂接着材６７の屈折率は、光ファイバのコア部の屈折率に近い約１．４５であるのが好ましいが、本発明はこれに限定されるものではない。通常、透明樹脂接着剤の屈折率は、空気の屈折率よりも大きく、このような透明樹脂接着剤を光ファイバー１５の光軸上に配置することで、光ファイバの端面から出力された光信号を透明樹脂でフォトダイオード方向に屈折させ、光ファイバの端面における反射光を低減させる。また、フェルール６４は、フェルール６４のフォトダイオード側の端面から光ファイバ１５を突出させないように、光ファイバ１５の周囲を覆うように支持している。
【００３４】
フェルール６４の凹部６４ａに充填された透明樹脂接着材６７の屈折率は、光ファイバのコア部の屈折率に近いものであるから、光ファイバ１５の端面での反射が低減される。また、フォトダイオードモジュール６０は、光ファイバ１５とフォトダイオード１４とからなる光学系の光軸合わせを、キャリアに設けられているマーカー６６を基準にして行うので、フォトダイオードモジュール６０を容易かつ短時間で製造することができる。さらに、フォトダイオードモジュール６０は、キャリアとパッケージ本体６２とを一体形成して部品数を低減しているので、安価に製造することができる。また、光ファイバー１５はフェルール１３で覆われていて、フェルール６４の端面から突出することがないので、フォトダイオードモジュール６０を製造中、光ファイバ１５を容易に取り扱うことが行うことができる。また、キャリアとパッケージ本体６２とを一体成形することで、フォトダイオードモジュール６０を構成する部品数を低減することができる。
【００３５】
上述したようなフェルール６４を用いて、スペーサを用いることなく光ファイバの光軸とフォトダイオードの光軸とを一致させる構成は、同軸型フォトダイオードモジュールに適用することもできる。
【００３６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のフォトダイオードモジュールは、キャリアに形成された位置決めマークを基準にして、フェルールを所定の位置に固定することにより、フォトダイオードの光軸と光ファイバの光軸とが一致するように作製されている。このようにすることで短時間で光軸調整を行うことができ、フォトダイオードモジュールの製造時間を短縮することができる。
【００３７】
本発明のフォトダイオードモジュールにおいて、キャリアに形成された位置決めマークとフォトダイオードに形成されたダイオード用位置決めマークとを用いて、フォトダイオードをキャリアの所定の位置に固定することにより、より高精度にフォトダイオードをキャリアに固定することができ、フォトダイオードと光ファイバとの光軸をより正確に一致させることができる。
【００３８】
本発明のフォトダイオードモジュールにおいて、フェルールのフォトダイオード側の端面から光ファイバが突出しないようにすることで、光ファイバの折れを防止することができる。
【００３９】
本発明のフォトダイオードモジュールにおいて、フェルールとフォトダイオードとをスペーサを用いて接続し、フォトダイオードとフェルールとの間に透明樹脂接着剤を充填することで、光ファイバの端面から出力された光信号を透明樹脂でフォトダイオード方向に屈折させ、ファイバ端面における反射光を低減させることで、光ファイバから伝送された光信号を高い効率でフォトダイオードに導くことができる。
【００４０】
本発明のフォトダイオードモジュールにおいて、光ファイバーの光軸に位置する凹部をフェルールのフォトダイオード側の端面に形成し、凹部に透明樹脂接着剤を充填することで、光ファイバの端面から出力された光信号を透明樹脂でフォトダイオード方向に屈折させ、ファイバ端面における反射光を低減させることで、光ファイバから伝送された光信号を高い効率でフォトダイオードに導くことができる。
【００４１】
本発明のフォトダイオードモジュールにおいて、キャリアとパッケージ本体とを一体成形することで、フォトダイオードを構成する部品数を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる同軸型フォトダイオードモジュールの部分断面図を示す。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる同軸型フォトダイオードモジュールに関するもので、（ａ）はスペーサを介してフェルールとキャリアを接続する工程を示し、（ｂ）はスペーサを示す。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる同軸型フォトダイオードモジュールに関するもので、（ａ）はフォトダイオードをキャリアに固定する工程を示し、（ｂ）はフォトダイオードを示す。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる同軸型フォトダイオードモジュールに関するもので、（ａ）はスペーサを介してフェルールとキャリアを接続する工程を示し、（ｂ）はスペーサを示す。
【図５】本発明の実施の形態２にかかるセラミック中空タイプの表面実装型フォトダイオードモジュールを示す。
【図６】本発明の実施の形態２の変形例にかかるモールドタイプの表面実装型フォトダイオードモジュールを示す。
【図７】本発明の実施の形態３にかかるフォトダイオードモジュールの組立斜視図を示す。
【図８】本発明の実施の形態３にかかるフォトダイオードモジュールのフォトダイオードと光ファイバとを固定する工程を示す。
【図９】従来の同軸型フォトダイオードモジュールを示す。
【図１０】従来のフォトダイオードモジュールを示すもので、（ａ）はフォトダイオードモジュールの組立斜視図を示し、（ｂ）はフォトダイオードモジュールに用いられるフェルールと光ファイバとを示す。
【符号の説明】
１０キャリア、１０ａキャリア側第１マーカー、１２スペーサ、１３フェルール、１４フォトダイオード、１４ａダイオード側マーカー、１５光ファイバー、６１パッケージ本体、６１ａキャリア部、
６４フェルール、６４ａ凹部、６７透明樹脂。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a photodiode module.
[0002]
[Prior art]
First, with reference to FIG. 9, a coaxial photodiode module 70 conventionally used in an optical communication system will be described. The photodiode module 70 causes an optical signal transmitted from an optical fiber (not shown) to be incident on a photodiode 76 via a receptacle 72 and a lens 75, and includes a lens holder 74 that supports the lens 75, This is a structure in which a photodiode holder 77 supporting a diode 76 and a stopper 73 are arranged in a case 71. In the photodiode module 70, while the photodiode 76 is driven, the optical fiber, the lens 75, and the photodiode 76 are optimized so that the optical system including the optical fiber, the lens 75, and the photodiode 76 forms the optimum coupling. A method (active alignment method) of searching for a suitable position and bonding the optical fiber, the lens 71 and the photodiode 76 to the optimum position by welding or the like has been adopted.
[0003]
FIG. 8A shows a surface mount type photodiode module 80 conventionally used. The photodiode module 80 includes a photodiode carrier 84 having a photodiode (not shown), an optical fiber 15, an Si substrate 85, a ferrule 87, and a fiber holder 83 arranged in a package 89 and a lid 81. 87 is fixed by a block 82. Since the Si substrate 85 has the V-groove for fixing the optical fiber 15, the adjustment of the optical axis between the optical fiber 15 and the photodiode can be simplified.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a photodiode module is manufactured by the above-described active alignment method, it takes a long time to adjust the optical axis of the photodiode or the like, and thus the manufacturing time becomes long. Further, since a lens or the like is used, the number of components increases, and the manufacturing cost increases. Therefore, there is a problem in reducing the manufacturing cost of the photodiode module.
[0005]
Further, as shown in FIG. 9B, the portion of the surface-mounted photodiode module 80 fixed to the V-groove of the optical fiber 15 projects from the ferrule 87, and the optical fiber 15 is exposed. Since the diameter of the optical fiber 15 is about 0.125 mm and the length is about 1 cm, which is extremely thin and brittle, it is difficult to handle the optical fiber in the manufacturing process of the photodiode module. Further, even after the completion of the photodiode module, there is a problem that the optical fiber 15 is broken during use due to a difference in the coefficient of thermal expansion between the optical fiber 15 and the Si substrate 85.
[0006]
The object of the present invention has been made in view of the above problems, and by shortening the time required for optical axis adjustment, it is possible to manufacture the photodiode in a shorter time than before, and furthermore, a photodiode that does not cause breakage of an optical fiber. To provide a module.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A photodiode according to the present invention includes a photo diode including an optical fiber that transmits an optical signal, a ferrule that supports the optical fiber, a photodiode that receives an optical signal transmitted from the optical fiber, and a carrier that supports the photodiode. A diode module, wherein the carrier has a positioning mark, the photodiode is fixed at a predetermined position of the carrier with reference to the positioning mark, and the ferrule is fixed at a predetermined position with reference to the positioning mark formed on the carrier. By doing so, the optical axis of the photodiode fixed to the carrier coincides with the optical axis of the optical fiber supported by the ferrule. That is, in the photodiode module of the present invention, the optical axis adjustment between the photodiode and the optical fiber is performed based on the positioning mark, so that the optical axis adjustment process is simplified and the manufacturing time is shortened.
[0008]
In the photodiode module of the present invention, the photodiode has a diode positioning mark, and the photodiode is moved to a predetermined position on the carrier by using the positioning mark formed on the carrier and the diode positioning mark formed on the photodiode. It is preferred to fix to. As described above, by fixing the photodiode at a predetermined position of the carrier more accurately, the optical axis of the photodiode and the optical fiber can be adjusted with higher positional accuracy.
[0009]
In the photodiode module of the present invention, it is preferable that the ferrule supports the optical fiber so that the optical fiber does not protrude from the end face on the photodiode side of the ferrule. This can prevent the optical fiber from being broken.
[0010]
The photodiode module of the present invention has a spacer for fixing the ferrule and the photodiode at a predetermined interval, the spacer being formed at a first opening formed at one end and at the other end. And a hollow portion located in a region sandwiched between the first opening and the second opening, and a ferrule including a fiber is inserted from the first opening. And fixed to the spacer, the photodiode fixed to the carrier is inserted from the second opening and fixed to the spacer, the hollow portion is filled with a transparent resin adhesive between the photodiode and the ferrule, By fixing the photodiode and the ferrule at a predetermined interval, the optical axis of the photodiode matches the optical axis of the optical fiber fixed to the ferrule. Good. In this way, the transparent resin is arranged between the optical fiber and the photodiode, and the optical signal output from the end face of the optical fiber is refracted in the photodiode direction by the transparent resin, so that the reflection at the end face of the optical fiber is achieved. Light can be reduced.
[0011]
In the photodiode module of the present invention, a concave portion may be formed on the end face of the ferrule on the photodiode side so as to be located on the optical axis of the optical fiber supported by the ferrule, and the concave portion may be filled with a transparent resin adhesive. . In this way, the transparent resin is arranged between the optical fiber and the photodiode, and the optical signal output from the end face of the optical fiber is refracted in the photodiode direction by the transparent resin, so that the reflection at the end face of the optical fiber is achieved. Light can be reduced.
[0012]
The photodiode module of the present invention is incorporated in a package including a package body and a package base, and the carrier is preferably formed integrally with the package body.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
A coaxial photodiode module 30 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The photodiode module 30 includes a carrier 18, a ferrule 13, and a spacer 12 housed in a case 18. The carrier 10 and the ferrule 13 are connected and fixed at a predetermined interval by a spacer 12, and the carrier 10 includes a photodiode (not shown in FIG. 1), and the ferrule 13 supports an optical fiber. (Not shown in FIG. 1). The spacer 12 has a hollow portion. In this hollow portion, the photodiode fixed to the carrier 10 and the ferrule 13 face each other at a predetermined interval, and the optical fiber supported by the ferrule 13 The photodiode is fixed so that the optical axis of the optical fiber coincides with the optical axis of the photodiode. Further, a transparent resin adhesive is filled between the optical fiber and the photodiode.
[0014]
Further, the ferrule 13 is supported so as to cover the periphery of the optical fiber so that the optical fiber does not protrude from the end face of the ferrule 13 on the photodiode side. Therefore, the optical fiber does not break due to stress or the like during use of the photodiode module 30.
[0015]
Further, the photodiode module 30 includes the terminal 11 and the FC connector 20.
[0016]
Next, a method for manufacturing the photodiode module 30 will be described. First, as shown in FIGS. 3A and 3B, the photodiode 14 having the light receiving portion 14b is fixed to the carrier 10 having the electrode 10b by die bonding. In detail, by transmitting and reflecting infrared rays, the diode-side marker 14a provided on the photodiode 14 and the carrier-side marker 10a provided on the carrier 10 are recognized, and the position of the photodiode 14 and the position of the carrier 10 are recognized. Is detected, and the photodiode 14 is fixed at the diode position of the carrier 10 with reference to the diode-side marker 14a and the carrier-side marker 10a. The size of the carrier is preferably 2 mm or less per piece. Further, the diode-side marker 14a is formed by metallizing during the manufacturing process of the photodiode.
[0017]
In the above description, the photodiode 14 is fixed to the carrier 10 based on the carrier-side marker 10a and the diode-side marker 14a. However, the present invention is not limited to this, and only the carrier-side marker 10a is used as a reference. Thus, the photodiode 14 may be fixed to the carrier 10.
[0018]
As shown in FIG. 2B, the spacer 12 has a first opening 16 formed on one end surface, a second opening 17 formed on the other end, and a first opening 16. And a hollow portion sandwiched between the first opening and the second opening. Here, the first opening 16 and the second opening 17 mean opening surfaces formed at respective ends. The diameter of the first opening 16 is equal to the outer diameter of the ferrule 13, and the diameter of the second opening 17 is smaller than the outer diameter of the ferrule 13. The hollow portion has a two-stage structure, and includes a first hollow portion having a diameter equal to the diameter of the first opening portion 16 and a second hollow portion having a diameter equal to the diameter of the second opening portion 17.
[0019]
Next, as shown in FIG. 2A, the ferrule 13 having the optical fiber 15 is inserted into the first hollow portion of the spacer 12, and fixed with a transparent resin adhesive. Since the ferrule 13 supports the optical fiber 15 so that the end face of the ferrule 13 and the end face of the optical fiber 15 coincide, the optical fiber does not project from the end face of the ferrule 13. Since the first hollow portion is equal to the outer diameter of the ferrule 13 and the second hollow portion is smaller than the ferrule 13, the ferrule 13 remains in the first hollow portion without being inserted into the second hollow portion. Fixed.
[0020]
Next, the spacer 12 provided with the ferrule 13 and the carrier 10 provided with the photodiode 14 are connected, and the photodiode 14 and the optical fiber 13 are opposed to each other in the hollow portion of the spacer 12. More specifically, by transmitting and reflecting infrared light, the carrier-side marker 10 a provided on the carrier 10 and the cladding of the optical fiber 15 are recognized, and the position of the optical fiber 15 and the position of the carrier 10 are detected. The space between the optical fiber 15 and the photodiode 14 in the hollow portion of the spacer 12 is filled with a transparent resin adhesive so that the optical axis of the fiber 15 and the optical axis of the photodiode 14 coincide with each other. Are connected via a spacer 12 with a transparent resin adhesive. The transparent resin adhesive preferably has a refractive index substantially equal to that of the core of the optical fiber, but the present invention is not limited to this. Normally, the refractive index of the transparent resin adhesive is larger than the refractive index of air. By filling such a transparent resin adhesive between the optical fiber 15 and the photodiode 14, the light is output from the end face of the optical fiber. The optical signal is refracted by the transparent resin in the direction of the photodiode to reduce the reflected light at the end face of the optical fiber.
[0021]
In this manner, by connecting and fixing the ferrule 13 and the carrier 10 via the spacer 12, the optical axis of the photodiode 14 and the optical axis of the optical fiber 15 can be matched within the range of the displacement of 1 μm or less. Can be. Since the refractive index of the transparent resin adhesive is substantially equal to the refractive index of the core of the optical fiber, the reflection at the end face of the optical fiber 15 is reduced.
[0022]
In the above description, the diameter of the first hollow portion and the diameter of the second hollow portion of the spacer 12 do not change in the axial direction, but the present invention is not limited to this. As shown in FIGS. 4A and 4B, a ferrule is formed by using a spacer 12a in which the diameter of a hollow portion sandwiched between a first opening 16a and a second opening 17a changes in a tapered shape. 13 and the carrier 10 may be connected.
[0023]
Next, the ferrule 13 and the carrier 10 fixed via the spacer 12 are housed in the case 18. Specifically, first, the carrier 10 is fixed to a base (not shown) of the case 18. More specifically, the base electrode and the electrode 10b of the carrier 10 are die-bonded to a base having an electrode patterned to correspond to the electrode 10b of the carrier 10 and an input / output terminal, and The carrier 10 is fixed. Subsequently, the ferrule 13 is inserted into the FC connector 20 and fixed, thereby completing the photodiode module 30.
[0024]
As described above, the position of the optical fiber 15 and the carrier-side marker 10a of the carrier 10 to which the photodiode 14 is fixed are detected by mark recognition, and the optical axis of the optical fiber 15 is determined with reference to the carrier-side marker 10a. By matching the optical axis of the photodiode 14, the optical axis alignment process of the optical system including the optical fiber 15 and the photodiode 14 can be simplified. That is, by making the optical axis of the optical fiber 15 coincide with the optical axis of the photodiode 14 with reference to the carrier-side marker 10a, the photodiode module 30 can be manufactured easily and in a short time. Furthermore, since the end face reflection of the optical fiber 15 is reduced, the photodiode module 30 can directly guide the optical signal output from the optical fiber 15 to the photodiode 14. Therefore, expensive components such as lenses are not required, and the photodiode module 30 can be manufactured at low cost. In addition, since the optical fiber 15 is covered with the ferrule 13 and is not exposed, the optical fiber 15 can be easily handled during manufacturing.
[0025]
Although the photodiode module 30 according to the first embodiment is a coaxial type, the present invention is not limited to this, and may be a surface mount type described in a second embodiment below.
[0026]
Embodiment 2 FIG.
Hereinafter, a hollow ceramic type surface mount type photodiode module 40 according to the second exemplary embodiment will be described with reference to FIG. In the photodiode module 40, the ferrule 13 and the carrier 10 fixed via the spacers 12 manufactured by the same method as described in the first embodiment are fixed to the package base 42, and the package cover 41 and the connector The stop block 43 is attached. Specifically, the package base 42 has a base (not shown), and the base of the package base 42 is provided with electrodes patterned to correspond to the electrodes 10 b of the carrier 10 and input / output terminals. . After detecting the positions of the electrodes on the base and the positions of the electrodes on the carrier 10 by mark recognition, both electrodes are die-bonded to fix the carrier 10 on the base of the package base 42.
[0027]
The photodiode module 40 is a ceramic hollow type surface mount type. However, the present invention is not limited to this. As a modification of the second embodiment, a mold type surface mount type photo shown in FIG. The diode module 50 may be used.
[0028]
The photodiode module 50 is obtained by fixing a ferrule 13 and a carrier 10 fixed via a spacer 12 manufactured by a method similar to the method described in the first embodiment to a frame 51 and further integrally molding the same with a resin. It is. In detail, the frame 51 includes a base, on which electrodes patterned to correspond to the electrodes of the carrier 10 and input / output terminals are formed. After detecting the position of the base electrode and the position of the electrode of the carrier 10 by mark recognition, both electrodes are die-bonded, and the carrier 10 is fixed to the base of the frame 51.
[0029]
The photodiode modules 40 and 50 according to the second embodiment have the same functions and effects as those of the first embodiment. That is, in each of the photodiode modules 40 and 50, since the ferrule 13 and the carrier 10 are connected and fixed via the spacer 12, the optical axis of the photodiode 14 and the light of the optical fiber 15 are within a displacement of 1 μm. The axis matches. Further, the refractive index of the transparent resin adhesive filled in the spacer 12 is substantially equal to the refractive index of the core of the optical fiber, so that the reflection at the end face of the optical fiber 15 is reduced.
[0030]
Further, in each of the photodiode modules 40 and 50, the optical axis of the optical system including the optical fiber 15 and the photodiode 14 is aligned with reference to the carrier-side marker 10a formed on the carrier 10 to which the photodiode is fixed. Therefore, the photodiode modules 40 and 50 can be manufactured easily and in a short time. Furthermore, since the photodiode modules 40 and 50 do not require expensive components such as lenses, they can be manufactured at low cost. Since the optical fiber 15 is covered with the ferrule 13 and is not exposed, the optical fiber 15 can be easily handled during the manufacture of the photodiode modules 40 and 50.
[0031]
Embodiment 3 FIG.
Next, a photodiode module 60 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The photodiode module 60 is characterized in that the optical axis of the optical fiber 15 matches the optical axis of the photodiode 14 without using a spacer, and that the carrier and the package body 61 are integrated. More specifically, as shown in FIG. 7, the photodiode 14 is fixed to a carrier portion 61a integrally formed with the package main body 61, and the package main body 61 is further fixed to a package base 62. The package table 62 is provided with electrodes 62a.
[0032]
Subsequently, as shown in FIG. 8, the position of the clad portion of the optical fiber 15 supported by the ferrule 64 and the position of the marker 65 formed on the carrier are set in the same manner as in the method described in the first embodiment. The ferrule 64 is fixed to the package body 61 so that the optical axis of the optical fiber 15 coincides with the optical axis of the photodiode 14, and the electrode 61a formed on the package body 61 and the package base 62 are detected. Is connected to the electrode 62b formed on the substrate. Finally, by attaching the connector locking block 63, the photodiode module 60 is completed.
[0033]
As shown in FIG. 8, a concave portion 64a is formed on the end face of the ferrule 64 on the photodiode side. The concave portion 64a has a conical shape, is located on the optical axis of the optical fiber 15, and is filled with a transparent resin adhesive 67. The size of the concave portion 64a is such that the photodiode 14 can be accommodated. Since the size of the photodiode 14 is about 300 μm square and the thickness is 100 to 150 μm, the size of the concave portion 64a is larger than the size of such a photodiode. The refractive index of the transparent resin adhesive 67 is preferably about 1.45, which is close to the refractive index of the core of the optical fiber, but the present invention is not limited to this. Usually, the refractive index of the transparent resin adhesive is larger than the refractive index of air, and by arranging such a transparent resin adhesive on the optical axis of the optical fiber 15, an optical signal output from the end face of the optical fiber can be obtained. The light is refracted in the direction of the photodiode by the transparent resin to reduce the reflected light at the end face of the optical fiber. Further, the ferrule 64 is supported so as to cover the periphery of the optical fiber 15 so that the optical fiber 15 does not protrude from the end face of the ferrule 64 on the photodiode side.
[0034]
Since the refractive index of the transparent resin adhesive 67 filled in the concave portion 64a of the ferrule 64 is close to the refractive index of the core of the optical fiber, the reflection at the end face of the optical fiber 15 is reduced. Further, the photodiode module 60 adjusts the optical axis of the optical system including the optical fiber 15 and the photodiode 14 with reference to the marker 66 provided on the carrier. Can be manufactured. Further, the photodiode module 60 can be manufactured at low cost because the number of components is reduced by integrally forming the carrier and the package body 62. In addition, since the optical fiber 15 is covered with the ferrule 13 and does not protrude from the end face of the ferrule 64, the optical fiber 15 can be easily handled during the manufacture of the photodiode module 60. In addition, by integrally molding the carrier and the package body 62, the number of components constituting the photodiode module 60 can be reduced.
[0035]
The configuration in which the optical axis of the optical fiber is made to coincide with the optical axis of the photodiode without using a spacer by using the ferrule 64 as described above can also be applied to a coaxial photodiode module.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, the photodiode module of the present invention fixes the ferrule at a predetermined position on the basis of the positioning mark formed on the carrier, so that the optical axis of the photodiode and the optical axis of the optical fiber are fixed. Are made to match. By doing so, the optical axis can be adjusted in a short time, and the manufacturing time of the photodiode module can be shortened.
[0037]
In the photodiode module according to the present invention, the photodiode is fixed at a predetermined position on the carrier by using the positioning mark formed on the carrier and the diode positioning mark formed on the photodiode, so that the photo diode can be more accurately formed. The diode can be fixed to the carrier, and the optical axes of the photodiode and the optical fiber can be more accurately aligned.
[0038]
In the photodiode module of the present invention, the optical fiber can be prevented from being broken by preventing the optical fiber from protruding from the end face of the ferrule on the photodiode side.
[0039]
In the photodiode module of the present invention, the ferrule and the photodiode are connected using a spacer, and a transparent resin adhesive is filled between the photodiode and the ferrule, so that an optical signal output from the end face of the optical fiber can be obtained. The optical signal transmitted from the optical fiber can be guided to the photodiode with high efficiency by refracting the light in the direction of the photodiode with the transparent resin and reducing the reflected light at the end face of the fiber.
[0040]
In the photodiode module of the present invention, a concave portion located on the optical axis of the optical fiber is formed on the photodiode-side end surface of the ferrule, and the concave portion is filled with a transparent resin adhesive, whereby the optical signal output from the optical fiber end surface is formed. Is refracted in the direction of the photodiode by the transparent resin to reduce the reflected light on the end face of the fiber, so that the optical signal transmitted from the optical fiber can be guided to the photodiode with high efficiency.
[0041]
In the photodiode module of the present invention, by integrally molding the carrier and the package main body, the number of components constituting the photodiode can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a coaxial photodiode module according to a first embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B relate to a coaxial photodiode module according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A shows a step of connecting a ferrule and a carrier via a spacer, and FIG. 2B shows a spacer.
FIG. 3 relates to a coaxial photodiode module according to the first embodiment of the present invention, wherein (a) shows a step of fixing the photodiode to a carrier, and (b) shows a photodiode.
4A and 4B relate to a coaxial photodiode module according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A shows a step of connecting a ferrule and a carrier via a spacer, and FIG. 4B shows a spacer.
FIG. 5 shows a hollow ceramic type surface mount photodiode module according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows a mold type surface mount photodiode module according to a modification of the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an assembled perspective view of a photodiode module according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 shows a step of fixing the photodiode and the optical fiber of the photodiode module according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows a conventional coaxial photodiode module.
10A and 10B show a conventional photodiode module, in which FIG. 10A is an assembled perspective view of the photodiode module, and FIG. 10B shows a ferrule and an optical fiber used in the photodiode module.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 carrier, 10a carrier-side first marker, 12 spacer, 13 ferrule, 14 photodiode, 14a diode-side marker, 15 optical fiber, 61 package body, 61a carrier part,
64 ferrule, 64a recess, 67 transparent resin.

Claims

An optical fiber that transmits an optical signal, a ferrule that supports the optical fiber, a photodiode that receives the optical signal transmitted from the optical fiber, and a carrier that supports the photodiode. So,
The carrier includes a positioning mark, and the photodiode is fixed at a predetermined position of the carrier based on the positioning mark,
By fixing the ferrule at a predetermined position with reference to the positioning mark formed on the carrier, the optical axis of the photodiode fixed to the carrier and the optical axis of the optical fiber supported by the ferrule And a photodiode module.

The photodiode has a diode positioning mark,
2. The photo diode according to claim 1, wherein said photodiode is fixed at a predetermined position of said carrier by using a positioning mark formed on said carrier and said diode positioning mark formed on said photodiode. Diode module.

3. The photodiode module according to claim 1, wherein the ferrule supports the optical fiber so that the optical fiber does not protrude from an end surface of the ferrule on the photodiode side.

The photodiode module has a spacer that fixes the ferrule and the photodiode at a predetermined interval,
The spacer has a first opening formed at one end, a second opening formed at the other end, and a region sandwiched between the first opening and the second opening. With a hollow part located at
The ferrule including the fiber is inserted from the first opening and fixed to the spacer,
The photodiode fixed to the carrier is inserted from the second opening and fixed to the spacer,
In the hollow portion, a transparent resin adhesive is filled between the photodiode and the ferrule, and the photodiode and the ferrule are fixed at a predetermined distance, so that the optical axis of the photodiode and the optical axis of the photodiode are fixed. 4. The photodiode module according to claim 3, wherein the optical axis of the optical fiber fixed to the ferrule coincides with the optical axis.

A concave portion is formed on an end surface of the ferrule on the photodiode side so as to be located on an optical axis of the optical fiber supported by the ferrule, and the concave portion is filled with a transparent resin adhesive. Item 4. A photodiode module according to item 3.

The photodiode module is incorporated in a package including a package body and a package base,
The photodiode module according to any one of claims 1 to 5, wherein the carrier is integrally formed with the package body.