JP3972677B2

JP3972677B2 - 光モジュール

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Publication number: JP3972677B2
Application number: JP2002039166A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　　誠; 敬荒川
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: JP2003241031A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光モジュールに関し、特に、光信号を受信または送信可能な光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、この種の分野の技術として、特開平７−３１２４３０号公報によって開示されたものが知られている。この公報は、光ファイバを介して入力する光信号を電気信号に変換可能な受光モジュールを開示している。同公報に記載された受光モジュールは、集光用レンズと、フォトダイオード等の受光素子、前置増幅器およびコンデンサを含む電子回路を有し、これらの構成部品は、円筒状のパッケージ（ＰＫＧ）内に収容されている。この場合、パッケージの一端には、光ファイバに取り付けられたフェルールが接続（挿入）される。また、パッケージの他端からは、電気信号を授受するためのリードピンが延出されている。すなわち、この光モジュールでは、光ファイバの延在方向と、リードピンの延在方向とが概ね平行をなす。このため、このような光モジュールは、一般に、同軸型光モジュールと称される。
【０００３】
上述のような同軸型の光モジュールでは、パッケージとして、トランジスタを始めとするディスクリート半導体用のパッケージ（いわゆるＴＯ型ＰＫＧ）が利用される。このようなパッケージは、ステム（基板）、キャップ部材、および、スリーブを含む。上述の電子回路は、ステム上に搭載され、複数のリードピンに電気的に接続される。これらリードピンは、ステムから外方に延出される。ステム上の光電変換素子を含む電子回路は、ステムに接合されたキャップ部材により封止される。また、キャップ部材は、光電変換素子と対向するようにレンズを保持する。そして、キャップ部材には、樹脂等により形成されたスリーブが接合される。スリーブは、上述のフェルールを挿入するための孔部を有する。スリーブの孔部にフェルールが挿入されると、フェルール側の光ファイバと、キャップ部材内の光電変換素子とが、レンズを介して光結合可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年では、上述のような光モジュールを用いた光通信が急速に普及している。光通信の普及に伴い、光モジュールの適用範囲は、例えば、これまで電気通信が利用されていたコンピュータのバックパネル間における通信や、電話交換機間の通信等にも及ぶようになってきている。このような用途においては、多数の光モジュールや、光モジュールを有する光送受信器を一体の回路基板に配設することが必要となる。この場合、光モジュールや光送受信器の配設数の増加に伴い、いかに光モジュールの実装密度を向上させるか、あるいは、光モジュールを備えた光送受信器のコンパクト化を図るか、ということが課題となる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、コンパクトなパッケージを有し、回路基板上における実装密度を高めることができる光モジュールの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一形態は、レンズと、光電変換素子を含む電子回路とを有する光モジュールに係る。この光モジュールは、光電変換素子により、光信号および電気信号の一方から他方への変換を実行可能なものであり、ステム、キャップ部材、および、スリーブを含むパッケージを備える。すなわち、光電変換素子を含む電子回路は、ステムにより支持される。ステムには、筒状のキャップ部材が接合され、このキャップ部材は、レンズをステム上の光電変換素子と対向するように保持する。キャップ部材には、レンズと対向するように光ファイバ（フェルール）を保持し得るスリーブが接合される。
【０００７】
ここで、この種の光モジュールについては、回路基板上における実装密度を高めることが求められているが、この種の光モジュールの実装密度は、主に、フェルールの外径に依存する。現状では、フェルールの外径は、１．２５ｍｍ程度にまで小径化されており、このフェルールの外径に合わせて、パッケージを構成するステムも小径化が図られている。例えば、このような小径フェルールに合わせて、例えば外径３．８ｍｍのステムも利用されるようになっている。
【０００８】
しかしながら、ステム径に対してキャップの外径を適正に保つと共に、スリーブ自体の強度およびスリーブとキャップとの接着箇所の強度を保った上で、スリーブの肉厚をできる限り薄くしたとしても、パッケージの最大外径を定めるスリーブの外径を小径化することは容易なことではない。例えば、ステムの外径を３．８ｍｍ程度にまで小径化したとしても、スリーブの外径を４．５ｍｍ以下に小径化することは困難であった。このように、従来は、スリーブの小径化の困難性により、回路基板上に光モジュールをより一層高密度に配設することが妨げられていた。
【０００９】
この場合、ステムの外径の更なる小径化は、実質的に困難である。すなわち、ステム上には、光電変換素子等を含む電子回路を実装しなければならない。これに加えて、ステムには、電子回路との間で電気信号を授受するために、複数のリードピンを配設する必要がある。例えば、送信用光モジュールについては３本、受信用光モジュールにあっては５本（ＧＮＤ，ＶＰＤ，ＶＣＣ，Ｏ∪Ｔ，／ＯＵＴ）のリードピンが必要となる。一方、ステムの小径化を図る上では、電子回路を構成する前置増幅器やコンデンサ等をパッケージ外に配置することも考えられる。しかしながら、これは、光電変換素子からの信号が微弱になったり、耐雑音特性の確保が困難になったりするといった理由から現実的ではない。従って、これらの条件を満たすべく、少なくともステムの外径を現状の最小値である３．８ｍｍ程度に保ちつつ、パッケージの更なるコンパクト化を図る必要がある。
【００１０】
このような背景を踏まえて、本発明者らは、光モジュールの実装密度を高めるべく鋭意研究を重ねた結果、ステムとスリーブとの間に配置されるキャップ部材に着目するに至り、本発明の光モジュールにおいては、キャップ部材の形状に改良を施すこととした。すなわち、本発明による光モジュールのキャップ部材は、その一端側がステムに接合されて電子回路を収容する第１の外径を有する大径部と、この大径部の第１の外径よりも小さな第２の外径を有する小径部とを含んでいる。つまり、小径部の断面積は、大径部の断面積よりも小さい。また、スリーブは、キャップ部材の小径部よりも大きな内径を有すると共にこの小径部が挿入される円筒状の接続部と、光ファイバを保持し得るフェルール保持部とを含む。そして、キャップ部材の小径部とスリーブの接続部とが接着剤を介して互いに接合され、キャップ部材の大径部およびスリーブの接続部の外径がステムの外径以下にされる。
【００１１】
キャップ部材の大径部の外径（第１の外径）は、ステムの外径に適合させると共に、光電変換素子を含む電子回路の収容容積が必要十分に確保されるように設定される。その一方で、キャップ部材の小径部の外径（第２の外径）は、レンズの固定に支障のない範囲でできるだけ小さく定められる。このように、キャップ部材のレンズ側（光ファイバ側）の径を小径化することにより、スリーブ自体の強度およびキャップ部材とスリーブとの接着強度を確保するために、接着箇所のスリーブの肉厚をある程度確保したとしても、スリーブの最大外径をステムの外径とほぼ同程度、あるいは、それ以下にまで小さくすることが可能となる。この結果、本発明によれば、光モジュールのパッケージをコンパクト化し、回路基板上における光モジュールの実装密度を容易に高めることが可能となる。
【００１２】
更に、キャップ部材の大径部とスリーブとが互いに接合されてもよい。この場合、スリーブの接続部は、キャップ部材の大径部よりも大きな内径を有すると共にこの大径部が挿入される延出部をその先端部分に形成され、この延出部と大径部とが接着剤を介して互いに接合されることが好ましい。これにより、スリーブの最大外径の増加を抑制しつつ、キャップ部材とスリーブとの接合強度を高めることが可能となる。
【００１３】
これらの構成を採用することにより、より具体的にはスリーブの最大外径を、４ｍｍ以下にすることが可能となる。この結果、本発明によれば、回路基板上における光モジュールの実装密度をより一層高めることができる。
【００１４】
更に、光電変換素子は、光ファイバを介して入力する光信号を電気信号に変換する受光素子であると好ましい。この場合、電子回路には、受光素子からの電気信号を増幅する前置増幅器と、受光素子および前置増幅器への電源信号を平滑化するコンデンサとが更に含まれると好ましい。
【００１５】
また、光電変換素子は、電子回路に入力する電気信号を光信号に変換する発光素子であってもよい。
【００１７】
また、光送受信器の受信用光モジュールとして、本発明の光モジュールを適用することにより、光送受信器全体のコンパクト化を容易に実現することが可能となる。もちろん、かかる光送受信器において、送信用光モジュールとして、本発明の光モジュールを適用可能であることはいうまでもない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明による光モジュールの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の対象となる光送受信器を示す斜視図であり、図２は、図１に示される光送受信器の分解斜視図である。これらの図面に示される光送受信器１は、ＳＦＦ（ＳｍａｌｌＦｏｒｍＦａｃｔｏｒ）型と称される光データリンクモジュールとして構成されたものである。この光送受信器１は、ＬＣ型と称される２心光コネクタと結合可能なものであり、当該光コネクタを受容するレセプタクル２を有している。２心ＬＣ型光コネクタは、直径１．２５ｍｍのフェルールを送信コネクタ用および受信コネクタ用として各１体ずつ備える。これに対応するように、レセプタクル２は、送信コネクタ用の孔部２ｔおよび受信コネクタ用の孔部２ｒを有しており、孔部２ｔ，２ｒを合わせたレセプタクル２の開口幅は、およそ１２ｍｍ程度とされている。
【００２０】
図１および図２に示されるように、レセプタクル２は、ハウジング３に接続されている。ハウジング３は、ハウジング本体４およびカバー部材５を含む。ハウジング本体４上には、本発明による光モジュールである受信用光モジュール２０および送信用光モジュール２０Ａが、それぞれ対応する孔部２ｔ、２ｒの後方に位置するように支持されている。ハウジング本体４は、その長手方向に延びる仕切壁４ａを有している。この仕切壁４ａによって、受信用光モジュール２０を収容するための領域と、送信用光モジュール２０Ａを収容するための領域とが仕切られる。
【００２１】
また、仕切壁４ａの受信用光モジュール２０側の壁面は、金属製のシールド部材６により覆われている。カバー部材５は、底部およびレセプタクル２側の端部が開放された略直方体状を呈しており、ハウジング本体４を上方から覆う。カバー部材５の底縁部からは、光送受信器１を所定の回路基板に実装（固定）する際に利用される複数のスタッドピン５ａが延出されている。スタッドピン５ａは、ハウジング本体４に設けられているシールド部材６の接地端子としての役割をも果たす。
【００２２】
受信用光モジュール２０は、レセプタクル２に受容された光コネクタに含まれる送信用光ファイバからの光信号を電気信号に変換し、該電気信号を出力可能なものである。一方、送信用光モジュール２０Ａは、入力する電気信号を光信号に変換し、該光信号をレセプタクル２に受容された光コネクタに含まれる受信用光ファイバに送出可能なものである。図２に示されるように、受信用光モジュール２０は、受信回路基板７に接続されており、送信用光モジュール２０Ａは、送信回路基板８に接続されている。受信回路基板７には、受信用光モジュール２０からの電気信号を増幅する主増幅器や、信号からクロック成分を抽出するための回路、クロック成分に同期して信号を取り出すデータ再生回路等が実装されている。また、送信回路基板８には、光信号出力の自動安定化回路（ＡＰＣ：ＡｕｔｏＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）等が実装されている。
【００２３】
また、ハウジング本体４には、端子ピン群９が配置されている。受信回路基板７および送信回路基板８は、端子ピン群９を介して光送受信器１が実装される回路基板に電気的に接続される。また、ハウジング本体４の底部からは、スタッドピン４ｂが延出されている。スタッドピン４ｂも、光送受信器１を所定の回路基板に実装（固定）する際に利用されると共に、ハウジング本体４に設けられているシールド部材６の接地端子としての役割をも果たす。
【００２４】
図３〜図６は、上述の光送受信器１に備えられている光モジュールを示すものである。以下、これらの図面を参照しながら、受信用光モジュールを例にとって、本発明による光モジュールについて説明する。
【００２５】
図３に示されるように、受信用光モジュール２０は、いわゆる同軸型の光モジュールである。受信用光モジュール２０は、球状の集光用レンズ２１、フォトダイオード（受光素子、すなわち、光電変換素子）２２を含む電子回路２３、および、これらの構成部品を収容するパッケージ２８を備えている。受信用光モジュール２０においては、光コネクタに含まれる光ファイバからの光信号がフォトダイオード２２によって電気信号に変換される。フォトダイオード２２から出力される電気信号は、電子回路２３で処理された上で外部に出力される。電子回路２３は、図４および図５に示されるように、フォトダイオード２２に加えて、前置増幅器２４、２体のコンデンサ（デカップリングコンデンサ、Ｄｉｅ−Ｃａｐ）２５および２６から構成されている。
【００２６】
また、パッケージ２８は、ステム２９、キャップ部材３０、および、スリーブ３５から構成されている。上述のフォトダイオード２２、前置増幅器２４、コンデンサ２５および２６は、ステム２９により支持されている。ステム２９には、筒状のキャップ部材３０が接合され、このキャップ部材３０により、フォトダイオード２２等が封止される。キャップ部材３０は、集光用レンズ２１をステム２９上のフォトダイオード２２と対向するように保持する。キャップ部材３０には、集光用レンズ２１と対向するように光コネクタのフェルール（光ファイバ）を保持し得るスリーブ３５が接合される。
【００２７】
受信用光モジュール２０の構成および各構成部品について詳細に説明する。まず、ステム２９は、半導体用パッケージの構成材料として一般的なＦｅ（鉄）または表面にＮｉメッキを施したＦｅにより円盤状に形成されている。ステムの直径は、現状、最小値であると考えられる約３．８ｍｍである。電子回路２３の前置増幅器２４やコンデンサ２５および２６をパッケージ２８の外部に設けることにより、ステム２９の更なる小径化も不可能ではないと考えられるが、本発明では、フォトダイオード２２の出力信号に対する耐雑音特性を考慮し、電子回路２３（フォトダイオード２２、前置増幅器２４、コンデンサ２５および２６）の全体が、パッケージ２８の内部に収容される。ステム２９の厚さは、およそ１ｍｍであり、その部品搭載面は平坦に形成されている。
【００２８】
また、ステム２９には、図３および図４に示されるように、合計５本のリードピン４０ａ〜４０ｅが固定されている。受信用光モジュール２０の５本のリードピン４０ａ〜４０ｅは、それぞれ、ＧＮＤ（接地）、ＶＰＤ（受光素子電源）、ＶＣＣ（増幅器電源）、Ｏｕｔ（信号出力）、／Ｏｕｔ（反転信号出力）に対応している。各リードピン４０ａ〜４０ｅは、Ｆｅまたは表面にＮｉメッキを施したＦｅまたはＫｏｖｅｒにより形成されている。各リードピン４０ａ〜４０ｅの直径は、およそ０．３ｍｍである。
【００２９】
接地用のリードピン４０ａは、ステム２９に溶接等により直接固定されている。一方、残り４本のリードピン４０ｂ〜４０ｅは，ステム２９に形成された直径およそ０．６〜０．７５ｍｍの孔に押通される。そして、各リードピン４０ｂ〜４０ｅとステム２９との隙間には、低融点ガラスが充填され、これにより、両者が互いに固定される。これらの４本のリードピン４０ｂ〜４０ｅは、ステムの部品搭載面から、およそ０．３５ｍｍ程度突出している。
【００３０】
上述のように、接地用のリードピン４０ａは、ステム２９に溶接等により直接固定されている。また、前置増幅器２４、各コンデンサ２５および２６は、ステム２９の部品搭載面に直接搭載（固定）されている。そして、これらの各部品２４，２５，２６の離面（ステム２９の部品搭載面と接する面）は、電極として機能するように構成されている。従って、ステム２９の部品搭載面に固定された前置増幅器２４、各コンデンサ２５および２６は、リードピン４０ａと接続され、これにより、前置増幅器２４、コンデンサ２５および２６が接地されることになる。
【００３１】
２体のコンデンサ２５および２６のうち、一方のコンデンサ２５の上面には、フォトダイオード２２がステム２９の中央部に位置するように搭載（固定）される。すなわち、コンデンサ２５の上面には、電極としての金属配線パターンが形成されており、フォトダイオード２２のカソード電極Ｃは、この配線パターンに接続される。そして、コンデンサ２５の上面の配線パターンは、受光素子電源用のリードピン４０ｂにボンディングワイヤ（例えば、φ３０〜５０μｍの金線）を介して接続されている。これにより、フォトダイオード２２のカソード電極Ｃと受光素子電源用のリードピン４０ｂとが、コンデンサ２５を介して接続されることになる。フォトダイオード２２には、コンデンサ２５によって平滑化された電源信号が与えられる。
【００３２】
一方、フォトダイオード２２のアノード電極Ａは、ボンディングワイヤを介して前置増幅器２４の表面の配線パターンに接続されている。前置増幅器２４の表面配線パターンに含まれる２つの出力端子は、ボンディングワイヤを介してリードピン４０ｄおよび４０ｅにそれぞれ接続されている。また、コンデンサ２６の表面にも金属配線パターンが形成されている。コンデンサ２６の配線パターンの一端は、ボンディングワイヤを介してリードピン４０ｃに接続されており、コンデンサ２６の配線パターンの他端は、ボンディングワイヤを介して前置増幅器２４の表面の配線パターンに接続されている。これにより、前置増幅器２４には、コンデンサ２６によって平滑化された電源信号が与えられる。
【００３３】
このような構成のもとでは、光コネクタ（光ファイバ）からの光信号は、フォトダイオード２２によって光−電気変換され、電流信号として前置増幅器２４に送出される。図５からわかるように、前置増幅器２４は、いわゆるトランスインピーダンスアンプＴＩＡおよびトランスインピーダンスＴＩを含むようにモノリシックに構成されている。また、トランスインピーダンスＴＩの抵抗値は、数ｋΩ〜５０ｋΩ程度である。従って、フォトダイオード２２が発生する電流信号の大部分は、前置増幅器２４の入力インピーダンスが非常に高いことに起因して、トランスインピーダンスＴＩに流入する。そして、トランスインピーダンスＴＩに電流が流れ込むと、トランスインピーダンスＴＩの両端に電圧が発生する。これにより、フォトダイオード２２からの電流信号は、電圧信号に変換される。これと同時に、前置増幅器２４は、入力電流信号と位相が１８０°異なるように相補信号を生成する。この結果、リードピン４０ｄからＯｕｔ信号が、リードピン４０ｅから／Ｏｕｔ信号が送出されることになる。
【００３４】
なお、本実施形態では、前置増幅器２４は、一辺の長さが０．３〜０．５ｍｍ程度の長方形状の平面形状を有し、その厚さは、０．３〜０．４ｍｍ程度とされている。前置増幅器２４としては、光信号周波数が数百ＭＨｚ程度である場合、ＳｉバイポーラＩＣが用いられてもよく、光信号周波数が１ＧＨｚを越える場合には、ＧａＡｓデバイスが、１０ＧＨｚを越える場合には、ＳｉＧｅＩｎＰを素材とするＩＣが用いられる。
【００３５】
また、本実施形態では、コンデンサ２５および２６として、容量が１００〜２２００ｐＦ程度の平行平板型コンデンサが採用されている。受光素子電源用のリードピン４０ｂと接地用のリードピン４０ａとの間に配置されるコンデンサ２５は、長方形状の平面形状を有する一方、増幅器電源用のリードピン４０ｃと接地用のリードピン４０ａとの間に配置されるコンデンサ２６は、一辺の長さが０．５ｍｍ程度の正方形状の平面形状を有する。各コンデンサ２５および２６の厚さは、０．２〜０．４ｍｍ程度である。
【００３６】
更に、本実施形態では、フォトダイオード２２として、ＩｎＰを基板材料とするＩｎＧａＡｓ系の面受光ＰＩＮ−フォトダイオードが採用されている。ＩｎＧａＡｓ系材料は、ＩｎおよびＧａの構成比率を変化させることにより、光通信の主要な波長帯である１．３μｍおよび１．５５μｍの双方に対応可能なものである。フォトダイオード２２は、一辺の長さが０．３〜０．５ｍｍの正方形状の平面形状を有し、その厚さは、０．１〜０．３ｍｍ程度である。光に感度を有する受光面は、直径３０〜５０μｍの円形とされている。
【００３７】
さて、ステム２９上のフォトダイオード２２や電子回路２３を覆うキャップ部材３０は、厚さ０．１５ｍｍ程度のＦｅ（鉄）または表面にＮｉメッキを施したＦｅにより筒状に形成されている。本実施形態では、キャップ部材３０の全高Ｈは、およそ２．７ｍｍである。また、キャップ部材３０は、図６に示されるように、その頂部に、集光用レンズ２１を保持するための開口３０ａを有する。本実施形態では、集光用レンズ２１は、直径およそ１．５ｍｍの球形に形成されていることから、開口３０ａの内径もそれに適合させるべく、およそ１．５ｍｍ＋αに設定されている。集光用レンズ２１が固定されたキャップ部材３０は、集光用レンズ２１によって、光コネクタ（光ファイバ）からの光信号がステム２９上のフォトダイオード２２の受光面に精度よく集光されるように、ステム２９に接合される。
【００３８】
ここで、本発明の光モジュール２０においては、このキャップ部材３０の形状に改良が施されている。すなわち、図３および図６に示されるように、キャップ部材３０は、ステム２９側に位置する直径φ１の円筒状の大径部３１と、集光用レンズ２１側に位置する直径φ２の円筒状の小径部３２とを含む。本実施形態では、大径部３１の直径φ１が、ステム２９の直径に適合するように、およそ３．５ｍｍとされている。また、大径部３１の内部の高さＨ１は、フォトダイオード２２を含む電子回路２３を収容するのに必要十分となるように、およそ０．７ｍｍとされている。これに対して、小径部３２の直径φ２は、大径部３１の直径φ１よりも小さく定められている。本実施形態では、小径部３２の直径φ２は、直径およそ１．５ｍｍの球形レンズ２１を開口３０ａ内に固定することを考慮して、およそ２．６ｍｍまで小径化されている。なお、集光用レンズ２１の直径を更に小径化すれば、小径部３２の更なる小径化を図ることも可能ではある。
【００３９】
そして、本発明による光モジュール２０では、図３に示されるように、キャップ部材３０の小径部３２とスリーブ３５とが紫外線硬化樹脂等により互いに接合される。スリーブ３５は、樹脂または金属により概ね円筒状に形成され、円筒状の接続部３６と、接続部３６よりも小径の円筒状のフェルール保持部３７とを有する。接続部３６は、内部に空洞部３６ａを有し、この空洞部３６ａ内に、上述のキャップ部材３０の小径部３２が挿入・固定される。本実施形態では、空洞部３６ａの内径は、光コネクタの光ファイバとフォトダイオード２２とをＸ−Ｙ平面（光軸に垂直な平面）において調芯する際の調整代が確保されるように、およそ３．１ｍｍとされ、その深さは、およそ１．５ｍｍとされている。
【００４０】
このように、キャップ部材３０の小径部３２とスリーブ３５の接続部３６とを接合させる構成を採用することにより、ステム２９の最大外径を定める接続部３６の外径をステム２９の外径（３．８ｍｍ）よりも多少大きい程度のおよそ４．０ｍｍとすることが可能となる。もちろん、接続部３６ａの側壁を更に薄肉化することにより、接続部３６の更なる小径化（４．０ｍｍ以下）も可能である。
【００４１】
スリーブ３５のフェルール保持部３７は、接続部３６から延出されている。フェルール保持部３７は、接続部３６の空洞部３６ａとは反対側に開放されたフェルール挿入孔３７ａを有する。フェルール保持部３７（フェルール挿入孔３７ａ）の寸法は、接続対象となる光コネクタの規格に基づいて定められる。すなわち、本実施形態では、外径１．２５ｍｍのフェルールを備えたＬＣ型光コネクタに適合するように、フェルール保持部３７の外径は、およそ２．８ｍｍとされ、その全長は、およそ４．５ｍｍとされる。また、フェルール挿入孔３７ａの内径は、１．２５ｍｍ＋２μｍとされている。これにより、フェルール挿入孔３７ａに光コネクタのフェルールを挿入するだけで、光軸の調心が可能となる。
【００４２】
図３に示されるように、スリーブ３５の接続部３６の内部には、集光用レンズ２１を収納するために、円錐面状を呈する凹部３６ｂが形成されている。そして、この凹部３６ｂは、接続部３６に形成された連通孔３６ｃを介してフェルール挿入孔３７ａと連通している。連通孔３６ｃの内径は、およそ０．４ｍｍ、その長さは、およそ１．０ｍｍである。光コネクタのフェルールがフェルール挿入孔３７ａに挿入されると、フェルールの先端面は、接続部３６の端面３６ｄに突き当たる。
【００４３】
次に、上述された光モジュール２０の製造方法について簡単に説明する。まず、ステム２９には、リードピン４０ａ〜４０ｅが上述の手法により、所定位置に固定される。また、ステム２９の部品搭載面には、フォトダイオード２２等を含む電子回路２３が搭載される。この場合、前置増幅器２４、コンデンサ２５および２６の裏面（接地面）に導電性接着剤を塗布し、ステム２９上の所定位置に載置する。更に、フォトダイオード２２の裏面にも導電性接着剤を塗布し、コンデンサ２５の表面の所定位置に載置する。そして、導電性接着剤の溶剤を揮発させるべく、各部品に熱処理を施す。電子回路２３の構成部品がステム２９上に接着されたならば、フォトダイオード２２、前置増幅器２４、各コンデンサ２５および２６を対応するリードピン４０ｂ〜４０ｅにボンディングワイヤにより結線する。
【００４４】
次に、ステム２９に、キャップ部材３０が抵抗溶接により接合される。すなわち、キャップ部材３０のステム２９側の端部には、図６に示されるように、断面三角形状の突起３１ａが全周にわたって形成されている。キャップ部材３０をステム２９に接合するに際しては、この突起３１ａをステム２９に突き当てた状態で、両者の接触部に大電流を供給する。これにより、突起３１ａの頂部における電流密度が高まり、突起３１ａが局所的に溶融し、キャップ部材３０がステム２９に溶着する。この溶接作業は、不活性ガス（窒素）雰囲気中で行われる。なお、ここまでの作業においては、個別の調芯作業は行われず、調心は、各部品の寸法精度のみに依存する。また、ステム２９への接合前に、キャップ部材３０の開口３０ａには、集光用レンズ２１が低融点ガラス等からなるペレット等を用いて予め固定されている。
【００４５】
ステム２９にキャップ部材３０が固定されたならば、キャップ部材３０の小径部３２にスリーブ３５を接合する。この場合、まず、キャップ部材３０の小径部３２の外周面と、接続部３６内の空洞部３６ａとに遅効性接着剤を塗布した上で、小径部３２を空洞部３６ａに挿入する。次に、実際に光ファイバ中に光信号を通過させた状態で、光コネクタのフェルールをスリーブ３５のフェルール挿入孔３７ａに挿入する。更に、光信号を光ファイバから出射させ、集光用レンズ２１を介してフォトダイオード２２に受光させる。そして、フォトダイオード２２における受光状態をモニタリングしながら、キャップ部材３０とスリーブ３５との係合状態を調節する。この調節作業により最適位置が決定されたならば、そのまま状態で各部品を固定し、接着剤を硬化させる。これにより、光モジュール２０が完成する。
【００４６】
上述されたように、本発明による光モジュール２０では、キャップ部材３０が、ステム２９側に、外径φ１を有する大径部３１を含む一方、集光用レンズ２１側に、大径部３１の外径φよりも小さい外径φ２を有する小径部３２を含んでいる。そして、キャップ部材３０の小径部３２とスリーブ３５とが互いに接合される。これにより、キャップ部材３０の大径部３１の外径φ１を、ステム２９の外径に適合させると共にフォトダイオード２２を含む電子回路２３の収容容積が必要十分に確保されるように設定することができる。そして、キャップ部材３０の小径部３２の外径φ２を、集光用レンズ２１の固定に支障のない範囲でできるだけ小さく定めることができる。
【００４７】
このように、キャップ部材３０の集光用レンズ２１側（光ファイバ側）の径を小径化することにより、スリーブ３５自体の強度およびキャップ部材３０とスリーブ３５との接着強度を確保するために、スリーブの肉厚（接続部３６の側壁の厚さ）をある程度確保したとしても、スリーブ３５の最大外径（接続部３６の外径）をステム２９の外径とほぼ同程度、あるいは、それ以下にまで小さくすることが可能となる。すなわち、本発明の構成を採用することにより、スリーブ３５の最大外径を、４ｍｍ以下にすることが可能となる。この結果、本発明によれば、回路基板上における光モジュール２０の実装密度をより一層高めることが可能となるとと共に、このような光モジュール２０を備えた光送受信器１全体のコンパクト化、すなわち、光送受信器１の実装密度の向上を容易に実現することができる。
【００４８】
なお、詳細な説明は省略するが、本実施形態における光送受信器１では、電子回路に入力する電気信号を光信号に変換する発光素子を備える送信用光モジュール２０Ａも、受信用光モジュール２０と同様に、大径部と小径部とを含むキャップ部材を有している。これにより、送信用光モジュール２０Ａもコンパクト化されることから、本発明による光送受信器１では、全体のパッケージを容易にコンパクト化することができる。
【００４９】
図７は、本発明による他の実施形態を示す部分断面図である。なお、上述の実施形態に関連して説明された要素と同一の要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５０】
図７に示される受信用光モジュール２０Ｂでは、キャップ部材３０の小径部３２に加えて、キャップ部材３０の大径部３１も、スリーブ３５と互いに接合されている。すなわち、本実施形態では、スリーブ３５の接続部３６のステム２９側に位置する端部には、薄肉の延出部３６ｅが形成されている。そして、この延出部３６ｅとキャップ部材３０の大径部３１とが互いに接合されている。本実施形態では、延出部３６ｅの内径は、およそ３．８ｍｍとされ、その深さは、およそ１．３ｍｍとされている。また、延出部３６ｅの外径は、およそ４．０ｍｍとされる。すなわち、延出部３６ｅは、接続部３６から面一に延出されている。このような構成を採用することにより、スリーブ３５の最大外径の増加を抑制しつつ、キャップ部材３０とスリーブ３５との接合強度をより一層高めることが可能となる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明されたように、本発明によれば、コンパクトなパッケージを有し、回路基板上における実装密度を高めることができる光モジュールの実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される光送受信器を示す斜視図である。
【図２】図１に示される光送受信器の分解斜視図である。
【図３】図１の光送受信器に含まれる本発明の光モジュールを示す部分断面図である。
【図４】図４の光モジュールに含まれるステム周辺の構成を示す斜視図である。
【図５】図４の光モジュールの回路構成を示す回路図である。
【図６】図４の光モジュールを構成するキャップ部材を示す断面図である。
【図７】本発明による光モジュールの他の実施形態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１光送受信器
２レセプタクル
３ハウジング
４ハウジング本体
５カバー部材
２０，２０Ｂ受信用光モジュール
２０Ａ送信用光モジュール
２１集光用レンズ
２２フォトダイオード
２３電子回路
２４前置増幅器
２５，２６コンデンサ
２８パッケージ
２９ステム
３０キャップ部材
３１大径部
３２小径部
３５スリーブ
３６接続部
３６ａ空洞部
３６ｅ延出部
３７フェルール保持部
３７ａフェルール挿入孔
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅリードピン

Claims

レンズと、光電変換素子を含む電子回路とを有し、前記光電変換素子により光信号および電気信号の一方から他方への変換を行う光モジュールにおいて、
前記光電変換素子を含む前記電子回路を支持するステムと、
前記レンズを前記光電変換素子と対向するように保持する筒状のキャップ部材と、
前記レンズと対向するように光ファイバを保持し得るスリーブとを備え、
前記キャップ部材は、その一端側が前記ステムに接合されて前記電子回路を収容する第１の外径を有する大径部と、この大径部の第１の外径よりも小さな第２の外径を有する小径部とを含み、
前記スリーブは、前記キャップ部材の小径部よりも大きな内径を有すると共にこの小径部が挿入される円筒状の接続部と、前記光ファイバを保持し得るフェルール保持部とを含み、
前記キャップ部材の小径部と前記スリーブの接続部とが接着剤を介して互いに接合され、
前記キャップ部材の大径部および前記スリーブの接続部の外径は、前記ステムの外径以下であることを特徴とする光モジュール。
前記スリーブの接続部は、前記キャップ部材の大径部よりも大きな内径を有すると共にこの大径部が挿入される延出部をその先端部分に含み、この延出部と前記大径部とが接着剤を介して互いに接合されていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。