JP3586574B2 - 光通信モジュール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信用の発光部である小型光モジュールに関し、特に無調整アッセンブリング可能な光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光モジュールは、例えば実開平２−１２６１０７に記載された技術が知られている。この従来の光モジュールは、光作動素子と電子回路部品と基板とリードピンとを成形樹脂部材によって一体的に保持する構造の光モジュールである。また、実開昭６１−１０２０４７に記載された光通信モジュールの実装構造は、外部配線接続リード端子を有する基板付きリードフレームが上下部デュアルインラインパッケージに密封挟着された構造となっている。さらに、特開平９−１４８５９２の光通信用モジュールは、光素子を基板上に光硬化性と熱硬化性を有する樹脂で直接または間接的に保護または固定することを特徴とするモジュールである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの従来技術は、次のような問題点があった。すなわち、実開平１−３５３７５の光モジュールは、肝心の光作動素子とファイバとの光結合についてはレンズを介した光軸調整が必要であり、組立の簡略化、低価格化は困難である。
【０００４】
実開昭６１−１０２０４７の光通信モジュール実装構造についても、発光素子とファイバとの間の光結合については光軸調整が必要となり、やはり組立の簡略化、低価格化は困難である。
【０００５】
特開平９−１４８５９２の 光通信用モジュールは、基板に直接電気端子を接続して発光素子を樹脂で保護する構造となっているが、基板を外部保護材でさらに覆う構造であるため、モジュールの小型化が困難であると同時に、外部保護材の材質が熱伝導率の小さい樹脂であるため、放熱性が悪くなり温度特性が劣化する可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は上記各問題点を解決し、無調整で、かつ熱伝導率がよく、小型化が図られ組み立ての簡略化された小型光通信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】
本発明の小型光通信モジュールは、発光素子と光伝送ファイバとの光結合部である光通信モジュールであって、Ｖ溝（８）と、該Ｖ溝（８）に直角に設けられたスリット（９）を有する絶縁性の基板（１）と、該基板（１）上に該スリット（９）を挟んで前記Ｖ溝（８）と反対側に、出射方向をＶ溝（８）方向に向けて固定された発光素子（２）と、該発光素子（２）に対峙して前記Ｖ字溝（８）上に固定されたフェルール付光ファイバ３と、前記発光素子（２）に給電接続する相対応する２つのリード（５）と、前記フェルール付ファイバ（３）のフェルールに同心的に光ファイバを接続する光ファイバ接続部とを有している。
【０００８】
また、前記発光素子（２）が半田層（６）で基板（１）に固定され、前記リード（５）は、一方の端部が基板（１）上に半田で固定され、導線（７）が発光素子との間に接続され、前記フェルール付光ファイバ（３）が、基板（１）表面に接着固定されるファイバ固定基板４によって被覆されて固定され、前記光ファイバ接続部が割スリーブ１３であるのが望ましい実施態様である。
【０００９】
さらに、発光素子（２）と、リード（５）とその間を接続する導線（１１）と、フェレール付光ファイバ３の一部に樹脂を塗布した態様も本発明に含まれる。
【００１０】
また、前記光ファイバ接続部が、ファイバ固定基板（４）の内側あるいは外側に一方の端部が固定され、他方の端部が割スリーブ（１３）の光ファイバ側を固定的に把持する留め金（１５）を有するものも本発明の望ましい実施態様である。
【００１１】
また、前記ファイバ固定基板（４）が、発光素子（２）、およびリード（５）を含む基板（１）全面を被覆して固定する構造を有するもの、あるいは、リード（５）の他方の端部が、発光素子の裏面と同一面上のレベルに面接触可能に外向きに張り出した形状を有するものも本発明の実施態様である。
【００１２】
さらに、リード（５）の他方の端部が基板（１）の表面上側で、ファイバ固定基板（４）を超える高さの平面に面接触可能な外向きに張り出した形状を有する構造も、本発明に属する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の簡易小型光通信モジュールの一実施の形態の斜視図である。
【００１４】
図１は本発明の簡易小型光通信モジュールの構成図であり、図２はモジュールの分解図である。この簡易小型光通信モジュールは基板１、発光素子２、フェルール付きファイバ３、ファイバ固定基板４、リード５から構成される。
【００１５】
シリコンＳｉ等で製作される基板１の上面には、発光素子２を実装、固定するための半田層６および配線７、フェルール付きファイバ３を位置決めするためのＶ溝８とスリット９、リード５を半田付けするためのメタライズ部１０が形成される。基板１の裏面には簡易小型光通信モジュールを電気回路基板や他のパッケージに半田固定するためのメタライズ部が形成されている。
【００１６】
基板１上のメタライズ部１０にリード５が半田で固定され、リード５の先が基板１の裏面と同じ高さになる構造を有する。
【００１７】
発光素子２はＶ溝８に正対する所定の位置に無調整で位置決め実装され、半田層６によって固定される。発光素子２および配線７とリード５の間は金属ワイヤ１１で接続される。
【００１８】
フェルール付きファイバ３は基板１に形成されたＶ溝８およびスリット９に突き当てることで光軸調整無しで無調整で実装され、ファイバ固定基板４を被覆し、上から押さえつけることで、接着剤または半田によって固定される。
【００１９】
発光素子２、および金属ワイヤ１１の周辺には光学的に透明な樹脂１２が塗布され、発光素子２、および金属ワイヤ１１が保護される。
【００２０】
次に、本実施の形態の動作について説明する。本発明の簡易小型光通信モジュールは、電気回路基板、または他のパッケージに基板１の裏面のメタライズ部、およびリード５の先端が半田付けされる。フェルール付きファイバ３のフェルール側には、光コネクタ、または割スリーブ１３を介してファイバ１４が接続される。
【００２１】
リード５に電流を流すことにより発光素子２から光が出射され、フェルール付きファイバ３に入射される。ファイバ３内を導波してフェルール端から出射された光は、フェルール端で接続されたファイバ１４に入り、伝送路に送られる。
【００２２】
【実施例】
次に、本発明の他の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図３、図４は、フェルール端に接続されるファイバを固定するための爪１６を有する簡易小型光通信モジュールの一例である。
【００２４】
図３に示す簡易小型光通信モジュールの第１の実施例はファイバ固定基板４が光ファイバ１４側に端部が延長されて、その内側に爪１６が設けられ、其の内方に留め金１５の一方の端部が挿入され、爪１６に外向きに引っかけて固定する構造を有する。それにより、フェルール付きファイバ３とファイバ１４を割スリーブ１３を介して接続する際に、留め金１５の光ファイバ側の端で割りスリーブ１３の光ファイバ側の端を抱き込み、留め金１５の一方の端を爪１６に外向きに引っかけることにより、光ファイバ１４がモジュールから抜けるのを防ぐことが可能である。
【００２５】
図４に示す簡易小型光通信モジュールの第２の実施例は留め金１５ｂがファイバ固定基板４の外側に設けられた爪１６ｂに外側から内向きに係止される形態であって、他は実施例１と同様である。図４は実施例２の爪部１６ｂと留め金１５ｂの分解図である。
【００２６】
図５は、簡易小型光通信モジュールの参考例の斜視図である。この簡易小型光通信モジュールは、ファイバ固定基板４を発光素子２をも覆うカバーとして一体化したものである。この簡易小型光通信モジュールは寸法の大きい中空のファイバ固定基板４ｄを使用することにより、フェルール付ファイバ３の固定と発光素子２を覆うカバーの両方の役割を、部品点数を増やすことなく実現するものである。
【００２７】
図６は、基板１の裏面を上にして電気回路基板、または他のパケージに実装する構造を有する簡易小型光通信モジュールの第３の実施例の斜視図である。図１においてリード５を下側ではなく上側に曲げることにより、図６のように基板１の裏面を上にして回路基板などの下部に実装することが可能となる。この実装構造では、例えば図７に示すような放熱板１７を基板１の裏面に接合して放熱性を向上させて、温度特性の改善を図ることが可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は下記の効果を有する。
【００２９】
第１の効果は、部品点数の削減、実装工程の削減が可能であり、低価格化が実現できることである。従来のように光結合系を実装した基板をパッケージに実装するのではなく、基板に直接リードを半田付けして、基板自身をパッケージ代わりに使用するためパッケージが不用となる。また、発光素子やファイバを光軸合わせ無しに無調整に実装することができるため、実装工程の自動化や量産化にも適している。
【００３０】
第２の効果は、モジュールの小型化が図れることである。従来は光結合系を実装した基板をパッケージに実装して蓋をかぶせる構成であったために、モジュールの大きさとして、面積では基板の５〜１０倍、体積では１５〜５０倍のスペースが必要であった。これに対し、本発明の簡易小型光通信モジュールでは、光結合系を実装した基板をそのままパッケージ代わりに使用するため、モジュールの大きさとして、面積で基板の２倍、体積で４倍程度のスペースがあれば十分である。また、このようにモジュールの実装面積が小さくなるため、モジュールを実装する電気回路基板の小型化も可能となり、光通信装置の小型化、低価格化も可能となる。
【００３１】
第３の効果は、モジュールの放熱性が良くなるため、発光素子の温度特性が改善されることである。本発明の簡易小型光通信モジュールでは、リードだけでなく、光結合系を実装した基板の裏面を電気回路基板に直接半田付けしている。そのため、熱伝導率の高いＳｉの基板を介して直接電気回路基板に熱が伝わるため、発光素子で発せられた熱が逃げやすく、高い温度環境においても発光素子の特性の劣化が小さくなり、様々な環境での使用が可能となる。
【００３２】
第４の効果は、本簡易小型光通信モジュールと電気回路とを切り分けて製造を行うことが可能なため、取り扱いが容易で、製造歩留まりの向上も期待できることである。本簡易小型光通信モジュールと電気回路を一つのモジュール内に実装する場合には、最終的な歩留まりは本簡易小型光通信モジュールの歩留まりと電気回路の歩留まりのかけ算になるが、本簡易小型光通信モジュールと電気回路とを切り分けて別々に製造した場合には、最終的な歩留まりはかけ算にはならず、不良率を下げることが可能である。また、光結合系を実装した基板にリードを接続した形でモジュール化しているため、電気回路基板への実装を行う作業者が金属ワイヤ接続を行う必要はなく、通常の電気部品と同様の実装が可能であり、取り扱いが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の簡易小型光通信モジュールの一実施の形態の斜視図である。
【図２】図１に示す簡易小型光通信モジュールの分解図である。
【図３】本発明の簡易小型光通信モジュールの第１の実施例の斜視図である。
【図４】本発明の簡易小型光通信モジュールの第２の実施例の部分分解図である。
【図５】本発明の簡易小型光通信モジュールの参考例の斜視図である。
【図６】本発明の簡易小型光通信モジュールの第３の実施例の斜視図である。
【図７】基板１に接着可能な放熱板の一実施例の斜視図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 発光素子
３ フェルール付光ファイバ
４、４_ｄ ファイバ固定基板
５ リード
６ 半田層
７ 配線
８ Ｖ溝
９ スリット
１０ メタライズ部
１１ 導線透明樹脂
１２ 透明樹脂
１３ 割スリーブ
１４ 光ファイバ
１５、１５_ｂ 留め金
１６、１６_ｂ 爪
１７ 放熱版

Claims (5)

1. 発光素子と光ファイバとを光学的に結合した光通信モジュールであって、
   上面にＶ溝および、該Ｖ溝の一端を遮る形で直交して設けられたスリットが形成され、裏面にメタライズ部を有する絶縁性の基板と、
   該基板上に前記スリットを挟んで出射方向を前記Ｖ溝方向に向けて固定された発光素子と、
   該発光素子に光軸を一致させ、光ファイバ端部が前記スリットの対向壁に突き当たった位置に停止して発光素子と対峙するように前記Ｖ溝上に押し付けられて固定されるフェルール付光ファイバと、
   前記フェルール付光ファイバをＶ溝上に押し付けて固定する固定基板と、
   前記発光素子の両側に相対応して一方の端部を前記基板上に固定され、金属ワイヤを介して前記発光素子に給電接続する一対のリードと、
   前記フェルール付光ファイバのフェルールに同心円的に光ファイバを接続可能とする光学的結合手段を含む光ファイバ接続部とを有し、
   前記発光素子と、前記リードの基板接続部と、その間を接続する前記金属ワイヤと、光ファイバの発光素子側の端部周辺とは、光学的に透明な樹脂が塗布されている光通信モジュール。
2. 前記光ファイバ接続部のフェルール付光ファイバと接続される光ファイバの光学結合手段が、割スリーブであり、該割りスリーブの保持部品として一方の端部が、外向きと内向きのいずれか一方の方向に突起する突起部を有する前記固定基板に該突起部を介して固定される留め金を含む、請求項１に記載の光通信モジュール。
3. 前記リードの他方の自由端部が前記基板の裏面と同一の面上のレベルに面接触可能に外向きに張り出した形状を有する請求項１または２に記載の光通信モジュール。
4. 前記リードの他方の自由端部が前記基板の表面上方で、前記固定基板を超える高さの平面に面接触可能に外向きに張り出した形状を有する請求項１乃至２のいずれか一項に記載の光通信モジュール。
5. 前記基板が電気回路基板または配線基板の上に前記メタライズ部を面接触して半田で固定され、前記リードの他方の自由端部が前記電気回路または配線に面接触して半田で固定されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光通信モジュール。

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