JP3802788B2

JP3802788B2 - 光機能部品用給電装置を備えた光機能モジュール

Info

Publication number: JP3802788B2
Application number: JP2001317347A
Authority: JP
Inventors: 政仁森本; 功紀佐藤; 雅人椎野
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2021-10-15
Also published as: JP2003121706A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光に対して所定の作用を及ぼす光機能部品用の給電装置を備えた光機能モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来の光機能モジュール８００を示す斜視図である。従来の光機能モジュール８００は、光ケーブル８０１と接続されたコリメータ８０２と、光機能部品８０３と、コリメータ８０２及び光機能部品８０３を保持する筐体８０４とを備える。なお、本実施の形態は光機能部品８０３としてコリメータ８０２から照射された光を電気信号に変換するフォト・ダイオードを備える場合を示している。
【０００３】
光機能部品８０３に給電を行うにあたっては、光機能部品８０３の上面に設けられた受電用電極８０５と、筐体８０４に設けられた給電用電極８０６とを金等を用いた微細な配線８０７でボンディングし、給電用電極８０６と外部電源（図示せず）を接続するという方法が一般的に用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術においては、以下の問題が存在した。まず、光機能部品の受電用電極と筐体の給電用電極とはボンディングによって接続されているため、その光機能部品を別の機能をもった光機能部品に交換する必要が生じた際、筐体を開封し、ボンディングされた配線を除去し、新しい光機能部品を配置し、再度ボンディングを行う必要があるため当業者に多大な負担を強いていた。
【０００５】
また、受電用電極は、光機能部品の基盤表面に設けられているため、この光機能部品に対してボンディングを行うにためには、この表面がボンディング用のキャピラリと対向していなければならなかった。さらに、一般的なボンディング用キャピラリは上下方向に動作するように作られており、結果的に光機能部品の受電用電極は上向きに設けられることになり、横向きの光機能部品を作製することが困難であった。
【０００６】
この問題点を解決するには、光機能部品の基盤側面に受電用電極を設けることが考えられる。しかし、光機能部品は半導体ウェーハ上に数十から数千という単位で一括して作製され、ダイシングにより個々の部品とするため、ダイシングが行われる前は、各部品に側面は存在しない。即ち、ダイシングして初めて側面が形成されるため、各部品の面に受電用電極を設けるのであれば、ダイシングの後に各部品の側面の電極を設けるための装置及び工程が必要であった。
【０００７】
しかしながら、半導体製造工程での電極形成は通常、蒸着やスパッタによって行われており、この蒸着やスパッタによって各部品の側面に受電用電極を形成させるには多数の部品をその側面が蒸着やスパッタのターゲットとなるように配置しなおさなければならず、これは、コスト、装置及び工程の面で当業者に多大な負担を強いるものであり、事実上実現不可能である。
【０００８】
また、ボンディングによって配線を取り付ける際には、配線を電極へ確実に固定する必要があり、電極の加熱及び／又は超音波の照射が行われている。しかし、部品が熱や振動に対して弱い場合、熱条件及び／又は超音波条件に制約がかかり、電極を確実に固定できない場合があった。
【０００９】
さらに、ボンディングに用いられる配線は、一般に数十μｍ程度の微細な金属線であるため、微小な塵や埃、風によって断線する可能性があった。このため、光機能部品を筐体内に真空封止する必要があった。
【００１０】
このような事情に鑑み、本発明は、光機能部品に確実且つ長期的に給電を行い、光機能部品を容易に交換可能な光機能部品用給電装置及び光機能モジュールを提供することをその目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様は、下記の部材を備えることを特徴とする光機能モジュールである。
（ａ）光ケーブルを保持する１以上のケーブル保持部材と、
（ｂ）光に対して所定の作用を及ぼす機能を有し、その表面に受電用電極を備えた光機能部品と、
と、
（ｃ）前記光機能部品の受電用電極を側面から挟持することにより前記光機能部品を着脱可能な状態で保持し、前記受電用電極へ給電を行う給電用電極とを備える光機能部品用給電装置と、
（ｄ）前記ケーブル保持部材及び前記給電用電極を保持する筐体。
【００１２】
本発明の第２の態様は、前記ケーブル保持部材は、さらにコリメート・レンズを備えることを特徴とする光機能モジュールである。
【００１３】
本発明の第３の態様は、前記光機能部品用給電装置は、さらに前記給電用電極を包周する漏電防止用の絶縁体製の保護部材を備えることを特徴とする光機能モジュールである。
【００１４】
本発明の第４の態様は、前記給電用電極は、弾性により前記受電用電極と密着する２個の湾曲した金属製部材を備えることを特徴とする光機能モジュールである。
【００１５】
本発明の第５の態様は、前記給電用電極は、弾性により前記受電用電極と密着する１個の湾曲した金属製部材を備えることを特徴とする光機能モジュールである。
【００１６】
本発明の第６の態様は、前記給電用電極が２個の金属部材と、該金属部材を前記受電用電極と密着させる密着化手段を備えることを特徴とする光機能モジュールである。
【００１７】
本発明の第７の態様は、前記密着化手段は、バネであることを特徴とする光機能モジュールである。
【００１８】
本発明の第８の態様は、前記光機能部品は、ＭＥＭＳ部品であることを特徴とする光機能モジュールである。
【００１９】
本発明の第９の態様は、前記光機能部品は、フォト・ダイオード、面発光型ダイオード、又は光減衰器装置のいずれかであることを特徴とする光機能モジュールである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いつつ、本発明の光機能部品用給電装置を備えた光機能モジュールについての説明を行う。なお、以下の実施の形態は、あくまでも本発明の説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素又は全要素を含んだ各種の実施の形態を採用することが可能であるが、これらの実施の形態も本発明の範囲に含まれる。
【００２１】
図１は、本発明にかかる光機能部品用給電装置を備えた光機能モジュール１００−１の斜視図である。光機能モジュール１００−１は、筐体１０６−１に固持され、光ケーブル１０１を保持するケーブル保持部材１０２−１と、表面に受電用電極を備え、光に対して所定の作用を及ぼす光機能部品１０５−１と、筐体１０６−１に固持され、受電用電極を側面から挟持することにより光機能部品１０５−１を保持し、前記受電用電極へ給電を行う給電用電極と、必要により給電用電極を包周する保護部材１０８とを備え、受電用電極は、図示しない外部電源と接続されている。
【００２２】
本発明における光機能部品用給電装置は、上記の部材の内、受電用電極、給電用電極、及び保護部材１０８から構成される。なお、図１においては、受電用電極及び給電側電極は保護部材１０８の内面に位置するため図示しておらず、これらの詳細についての説明は図２及び図３を用いて行う。
【００２３】
また、ケーブル保持部材１０２−１は、コリメート・レンズ１０３を備え、これによりコリメータとして機能する。また、本実施の形態においては、光機能部品１０５−１は、ケーブル保持部材１０２−１から出射された光を電気信号へ変換するフォト・ダイオードである場合を示している（以下、フォト・ダイオード１０５−１とする）。
【００２４】
図２（ａ）は、給電用電極１０７−１及び保護部材１０８の拡大斜視図であり、図２（ｂ）は、給電用電極１０７−１及び保護部材１０８の拡大断面図である。給電用電極１０７−１は、２個の湾曲した金属製部材１０７−１ａ及び１０７−１ｂから成り、これらの金属製部材１０７−１ａ及び１０７−１ｂでフォト・ダイオード１０５−１の表面に設けられた受電用電極１０４を挟み込むことによりフォト・ダイオード１０５−１を保持する。図３は、給電用電極１０７−１がフォト・ダイオード１０５−１を保持している状態を示している。
【００２５】
金属製部材１０７−１ａ及び１０７−１ｂは、湾曲した構造と金属の弾性によって受電用電極１０４と確実に密着するため、フォト・ダイオード１０５−１を確実に保持すると共に給電を損失なく確実に行うことが可能である。さらに、フォト・ダイオード１０５−１の取り外し及び他の光機能部品への交換も湾曲した構造と金属の弾性によって容易に行うことができる。
【００２６】
保護部材１０８は、受電用電極１０４及び給電用電極１０７−１を防護すると共に、受電用電極１０４からの漏電により他の部材に損傷を与えることを防止するためのものであり、高分子材料をはじめとする絶縁体によって作製されている。また、本実施の形態においては、保護部材１０８として箱状の部材を用いる場合を示したが、この他に絶縁体の皮膜を用いる構成とすることもできる。
【００２７】
このように給電用電極と受電用電極とを接続する配線を廃し、給電用電極で光機能部品を挟持する構成としたことにより、光機能部品を自由に着脱でき、本実施の形態で示したようなフォト・ダイオード１０５−１を、光減衰装置のような異なる機能を有する光機能部品へ容易に交換することが可能となった。
【００２８】
また、配線の断線及びボンディング時に発生する熱や振動によって光機能部品が損傷する危険性も解消された。さらに、筐体の一部分を開閉可能にすることにより光機能部品の交換作業時における筐体の開封作業を省略することができ、交換作業をより迅速に行うことが可能である。
【００２９】
また、前述の従来例を含む全ての光モジュールにおいて、光機能部品とケーブル保持部材（コリメータ）の位置合わせが不適切であると、光の損失等により光機能部品が所定の性能を発揮できない場合がある。このため、本発明の光機能モジュールでは、フォト・ダイオード１０５−１がケーブル保持部材１０２−１から出射される光に対して正確に作用を及ぼす位置に配置されるように給電用電極１０７−１とケーブル保持部材１０２−１との位置決めを厳密に行い、それと共に、フォト・ダイオード１０５−１及びその他の光機能部品についても、その種類に関わらずその寸法等の調整が厳密に行われている。
【００３０】
図４は、本発明の光機能モジュール１００−２の斜視図である。光機能モジュール１００−２は、光機能部品１０５−２として面発光型半導体レーザ基盤を用い（以下、半導体レーザ基盤１０５−２とする）、レーザ集光用のケーブル保持部材１０２−２をコネクタレセプタクル１０９を介して筐体１０６−２に取り付ける構成としたものであり、その他の部材の機能、構成等は図１の光機能モジュール１００−１と同様である。
【００３１】
半導体レーザ基盤１０５−２を用いた際、レーザを受光するケーブル保持部材の種類によっては、ケーブル保持部材が備えるコリメート・レンズのビーム形状とレーザのビーム形状の相違等により望ましい結合効率が得られない場合がある。
【００３２】
このため、レーザのビーム形状に適したコリメート・レンズを備え、その焦点距離に合わせて光ケーブル先端とコリメート・レンズとの距離を調整することにより光の損失を最低限度に抑制したレーザ集光用のケーブル保持部材１０２−２に交換する必要がある。
【００３３】
この作業は、光機能部品を異なった種類のものへ交換する度に行う必要があり、作業の容易さが要求される。そこで、ケーブル保持部材１０２−２をコネクタレセプタクル１０９を介して筐体１０６に取り付ける構成とした。コネクタレセプタクル１０９にはＦＣコネクタ用レセプタクルを使用し、ケーブル保持部材１０２−２にはそれに対応したＦＣコネクタ１１０がその先端に装着されている。
【００３４】
図５は、本発明における光機能モジュール１００−３の斜視図である。光機能モジュール１００−３は、図１の光機能モジュール１００−１に変更を加え、筐体１０６−３内にケーブル保持部材１０２−１及びフォト・ダイオード１０５−１をアレイ状に並べたものである。
【００３５】
本実施の形態においては、ケーブル保持部材１０２−１及びフォト・ダイオード１０５−１は、それぞれ４個であり、設置間隔は１ｃｍである場合を示したが、これに限定されない。また、図４に示したケーブル保持部材１０２−２及び半導体レーザ基盤１０５−２のような異なる機能をもつ光機能部品をアレイ状に並べる構成とすることも可能である。
【００３６】
図６（ａ）は、本発明にかかる光機能モジュール１００−４の斜視図である。光機能モジュール１００−４は、図１の光機能モジュールに１００−１に変更を加えたものであり、筐体１０６−４と、対向する位置で固定された２個のケーブル保持部材１０２−１と、光機能部品として光減衰装置１０５−３（以下、光減衰装置１０５−３とする）を備える。
【００３７】
図６（ｂ）は、光減衰装置１０５−３の正面図である。光減衰装置１０５−３は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて作製されたものであり、遮光版１１６を移動させ、光の遮断面積１１９を変化させることにより光の減衰を行う。
【００３８】
光減衰装置１０５−３は、遮光板１１６と、櫛歯型アクチュエータ１１７と、駆動用バネ１１８とを備え、これらの部材は互いに接合されている。櫛歯型アクチュエータ１１７は、静電力で駆動し、駆動用バネとの反発力を利用して遮光板１１６を移動させ、光１１９の減衰を行う。
【００３９】
図７は、本発明にかかる光機能モジュール１００−５の斜視図である。光機能モジュール１００−５は、光機能部品１０５−４、図１から図６で示したものと同様の受電用電極１０４と給電用電極１０７−１と保護部材１０８とから成る光機能部品用給電装置、２個のケーブル保持部材１０２−３、及びクリップ１１５から構成される。
【００４０】
図８は、図７の光機能モジュール１００−５の主な構成部材を示す斜視図である。本実施の形態においては、光機能部品１０５−４は、２個のケーブル保持部材１０２−３間で送受信される光を遮断する遮光板を備える光減衰装置（以下、光減衰装置１０５−４とする）である場合を示している。
【００４１】
ケーブル保持部材１０２−３は、光ケーブルを複数本備えた光ケーブルテープ心線１１１を保持し、コリメート・レンズを備える。一方のケーブル保持
部材１０２−３はガイドピン１１２を備え、もう一方のケーブル保持部材１０２−３はガイドピン１１２と対応する挿入孔１１３を備える。
【００４２】
なお、ケーブル保持部材は、既存のコネクタを基に作製することも可能であり、本実施の形態におけるケーブル保持部材１０２−３は、ＭＴ（Mechanically Transferable）コネクタを基にして作製したものである。
【００４３】
また、本実施の形態においては、光機能部品１０５−４は、２個のケーブル保持部材１０２−３間で送受される光を遮断する遮光板を備える光減衰装置（以下、光減衰装置１０５−４とする）である場合を示している。この光減衰装置１０５−４は、図６の光減衰装置１０５−３と同じくＭＥＭＳ技術を用いて作製されており、ガイドピン１１２が貫通する貫通孔１１４を備える。これにより、遮光板は２個のケーブル保持部材１０２−３間で送受信される光に対して正確に作用を及ぼすように厳密に位置決めされる。
【００４４】
図９に示すとおり、２個のケーブル保持部材１０２−３で光減衰装置１０５−４を挟み込み、さらに、ガイドピン１１２、貫通孔１１４、及び挿入孔１１３が係合することによってケーブル保持部材１０２−３と光機能部品１０５−４は、光の送受信及び遮断が正確に行われる状態で保持され、さらにクリップ１１５の作用により、この状態保持はより強固となる。
【００４５】
この際、光機能部品１０５−４の表面に設けられた受電用電極１０４は、ケーブル保持部材１０２−３から外部に突出する状態となっており、図１から図６の給電用電極１０７−１に接続され、組み立て後は図７に示す状態となる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、光機能部品が光減衰装置である場合を示したが、貫通孔を設け、受電用電極が外部に突出する構成とすれば、光減衰装置に限定せずに、あらゆる種類の光機能部品を用いることが可能である。
【００４７】
また、ケーブル保持部材を既存のコネクタを基に作製することに関しては、ＭＴコネクタに限定されず、固定用クリップが内蔵されているＭＰＯコネクタやＭＴ−ＲＪコネクタを用いる構成とすることもできる。
【００４８】
図１０は、本発明にかかる他の給電用電極１０７−２の斜視図である。図１から図５において示した給電用電極１０７−１は、２個の湾曲した金属製部材から構成されていたが、これに限定されず、本実施形態の給電用電極１０７−２のように１個の金属部材から構成される場合においても給電用電極１０７−１と同様に光機能部品への確実な給電及び光機能部品の容易な交換が可能である。
【００４９】
図１１は、本発明にかかる他の給電用電極１０７−３の斜視図である。図１から図５で示した給電用電極１０７−１及び図１０で示した１０７−２は、湾曲した構造及び金属の弾性により光機能部品への確実な給電及び容易な着脱が可能である点は前述したが、給電用電極１０７−３は、２個の金属部材１０７−３ａ及び１０７−３ｂと、これらの金属部材を受電用電極と密着させる密着化手段を備えることにより、給電用電極１０７−１及び１０７−２と同様の効果を発揮することが可能である。
【００５０】
本実施の形態においては、密着化手段としてバネ１２０を用いる構成とした。これにより、金属部材１０７−３ａ及び１０７−３ｂは、矢印Ａの方向に開閉する。この給電用電極１０７−３は、図示しない接合部材により筐体又は保護部材と接合される。
【００５１】
また、密着化手段として弾性に富んだ高分子材料等を用いることによってもバネ１２０と同様の効果を得ることが可能である。また、ユーザが光機能部品の交換作業を行う際の安全性確保のため、ユーザの手が触れる部分を絶縁部材で被覆することも可能である。
【００５２】
なお、本発明の全ての態様において、ケーブル保持部材はコリメート・レンズを備える構成としたが、光機能部品の種類によってはコリメート・レンズを介さずに、光ケーブルから出射された光に作用を及ぼすことが可能であり、したがって、ケーブル保持部材は、コリメート・レンズを廃した構成とすることも可能である。
【００５３】
また、受電用電極においては、構成部材は金属製である場合を示したが、これに限定されず、構成部材を絶縁材料製とし、その表面に電極端子を備える構成とすることも可能である。この構成ならば、１個の部材を複数個の電極として用いることができ、より複雑な機構をもつ装置に対する給電も可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上のとおり本発明においては、光機能部品表面に設けられた受電用電極と、受電用電極を側面から挟持することにより光機能部品を光に対して正確に機能する位置に着脱可能な状態で保持し、受電用電極へ給電を行う給電用電極と、給電用電極を包周する保護部材とを備える光機能部品用給電装置を設けた。これによりボンディングの必要性及び断線の危険性が解消された。上記の点から、光機能部品に確実且つ長期的に給電を行い、光機能部品を容易に交換可能な光機能部品用給電装置を備えた光機能モジュールを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第１の実施形態にかかる光機能モジュールの斜視図である。
【図２】（ａ）図１の保護部材及び給電用電極の拡大斜視図である。
（ｂ）図１の保護部材及び給電用電極の拡大断面図である。
【図３】図１のフォト・ダイオード、保護部材、及び給電用電極の拡大斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかる光機能モジュールの斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施形態にかかる光機能モジュールの斜視図である。
【図６】（ａ）は、本発明の第４の実施形態にかかる光機能モジュールの斜視図である。（ｂ）は、図６（ａ）の光減衰装置の正面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態にかかる光機能モジュールの斜視図である。
【図８】図７の光機能モジュールの主な構成部材を示す斜視図である。
【図９】図８のケーブル保持部材によって光機能部品を挟み込んだ状態を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態にかかる給電用電極の斜視図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態にかかる給電用電極の斜視図である。
【図１２】従来の光機能モジュールを示す斜視図である。
【符号の説明】
１００−１、１００−２、１００−３、１００−４、１００−５光機能モジュール
１０１光ケーブル
１０２−１、１０２−２、１０２−３ケーブル保持部材
１０３コリメート・レンズ
１０４受電用電極
１０５−１フォト・ダイオード
１０５−２半導体レーザ基盤
１０５−３、１０５−４光減衰装置
１０６−１、１０６−２、１０６−３、１０６−４筐体
１０７−１、１０７−２、１０７−３給電用電極
１０８保護部材
１０９コネクタレセプタクル
１１０ＦＣコネクタ
１１１光ケーブルテープ心線
１１２ガイドピン
１１３挿入孔
１１４貫通孔
１１５クリップ
１１６遮光板
１１７櫛歯型アクチュエータ
１１８駆動用バネ
１１９光
１２０バネ
８００従来例における光機能モジュール
８０１従来例における光ケーブル
８０２従来例におけるコリメー

Claims

下記の部材を備えることを特徴とする光機能モジュール。
（ａ）光ケーブルを保持する１以上のケーブル保持部材と、
（ｂ）光に対して所定の作用を及ぼす機能を有し、その表面に受電用電極を備えた光機能部品と、
（ｃ）前記光機能部品の受電用電極を側面から挟持することにより前記光機能部品を着脱可能な状態で保持し、前記受電用電極へ給電を行う給電用電極とを備える光機能部品用給電装置と、
（ｄ）前記ケーブル保持部材及び前記給電用電極とを保持する筐体。
前記ケーブル保持部材は、さらにコリメート・レンズを備えることを特徴とする請求項１に記載の光機能モジュール。
前記光機能部品用給電装置は、さらに前記給電用電極を包周する漏電防止用の絶縁体製の保護部材を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光機能モジュール。
前記給電用電極は、弾性により前記受電用電極と密着する２個の湾曲した金属製部材を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光機能モジュール。
前記給電用電極は、弾性により前記受電用電極と密着する１個の湾曲した金属製部材を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光機能モジュール。
前記給電用電極は、２個の金属部材と、該金属部材を前記受電用電極と密着させる密着化手段を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光機能モジュール。
前記密着化手段は、バネであることを特徴とする請求項５に記載の光機能モジュール。
前記光機能部品は、ＭＥＭＳ部品であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光機能モジュール。
前記光機能部品は、フォト・ダイオード、面発光型ダイオード、又は光減衰器装置のいずれかであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光機能モジュール。