JP4867781B2 - 光サブアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、パッシブアライメントを用いた光サブアセンブリに関する。

光サブアセンブリの光電変換モジュール内の光電変換素子と光ファイバとを光結合させる調芯方法として、アクティブアライメント方式、パッシブアライメント方式が知られている。
前者のアクティブアライメント方式は、光電変換素子と光ファイバ間の最適な位置関係を割り出すために、光電変換素子からの光出力をモニタしながら調芯するもので、半導体レーザ、フォトダイオード等の光電変換素子と、コア径が９μｍ程度の光ファイバと、を精度良く光結合させるのに適している。

アクティブアライメント方式を用いた従来の光サブアセンブリの例として、特許文献１には、図８に示すように、ベース基板１０８上に光電変換素子２を実装し、光電変換素子２の上面を透明樹脂１０３で封止し、当該樹脂１０３上にレンズ１３１を形成した光電変換モジュール１０１を備えるものが記載されている。この光電変換モジュール１０１は、外部基板１０９に固着する固着用端子１６１ａが形成されたスリーブ１６１内に収納・固着されるものであって、スリーブ１６１を固定するのに、光電変換素子２の中心とスリーブ１６１の内径中心とを位置出し調整しながら、ベース基板１０８に接着剤１１０で固定するようにしている。

しかし、アクティブアライメント方式では、調芯工数がかかり、調芯装置も精度の高い高価なものが必要とされる。また、調芯後に各部材を固定するために接着や溶接を行うが、その際の機械的強度の確保と固定精度を同時に満足させる必要があり、このための材料、設備上の制約からコスト高なものとなっていた。

一方、後者のパッシブアライメント方式は、光電変換素子からの光出力をモニタせずに、各部材の機械的な寸法精度だけで調芯を行うもので、自動化に適している。このパッシブアライメント方式によれば、アクティブアライメント方式に比べ、短時間での光部品の実装が可能となる。
光電変換素子と光ファイバを光結合させることが必要な光サブアセンブリにおいては、製造コスト及び製造装置コストの削減を図り、効率よく組み立てを行うことが常に求められる。このため、調芯方法はアクティブアライメント方式に代わってパッシブアライメント方式が主流になると考えられる。

パッシブアライメント方式を用いた従来の光サブアセンブリの例として、例えば、特許文献２に記載のものがある。特許文献２に記載の光サブアセンブリは、図９に示すように、発光または受光面にマイクロレンズ２０２ａが形成された光電変換素子２０２を搭載したベース基板２０８と、光電変換素子２０２と光ファイバとを光接続するためのスリーブ部２６１が形成された接続モジュール２１１とを備えている。

接続モジュール２１１は、光信号を集光するレンズ部２１１ａと、レンズ部２１１ａの一方側においてレンズ部２１１ａの光軸２１２上で光ファイバの端部を挿抜可能に保持するスリーブ部２６１と、レンズ部２１１ａの他方側において光電変換素子２０２のマイクロレンズ２０２ａが光軸２１２上に位置するようにベース基板２０８を保持するホルダ部２１１ｂとを、透明な樹脂または光学ガラスにより一体に成形して形成されている。すなわち、光サブアセンブリ２０１は、光電変換素子２０２を搭載したベース基板２０８を、ホルダ部２１１ｂに装着し接着固定することだけで、スリーブ部２６１に挿入された光ファイバと、ベース基板２０８上に搭載された光電変換素子２０２との間の光結合を実現している。

また、従来のパッシブアライメント方式を用いた光サブアセンブリの他の例として、特許文献３に開示の、絶縁性や耐湿性等の電気・環境特性を低コストで実現するための手段として、樹脂封止技術を用いるものがある。この特許文献３に開示された技術は、図１０に示すように、一端側が外部基板に電気的に接続する電極端子を成すリード３１３、当該リード３１３の他端側に搭載された光電変換素子３０２、それらリード３１３及び光電変換素子３０２を透明樹脂で内部に封止した透明樹脂体３０３を有する光電変換モジュール３０１と、図示しないスリーブ部材とを備えている。

透明樹脂体３０３は、スリーブ部材に挿入される突部３０３ａを有し、その突部３０３ａ内に光電変換素子３０２が搭載され、また、突部３０３ａの先端面にレンズ３１が一体成形されている。そして、その突部３０３ａとスリーブとの嵌め合いにより、スリーブ部材に保持された光ファイバと光電変換素子３０２との間のパッシブアライメントを実現可能としている。
特開２００５−１６４９０９号公報 特開２００４−２７２０６１号公報 特開２００４−３３３５３５号公報

しかし、特許文献２には、光電変換素子を搭載したベース基板２０８と、ホルダ部２１１ｂとを接着固定する方法について、開示も示唆もされておらず、特許文献２の光サブアセンブリ及び光電変換モジュールにおいて、パッシブアライメントによる光電変換素子とスリーブとの調芯が充分な精度で行われるか不明である。

また、特許文献３の光サブアセンブリにおいては、上記突部３０３ａとスリーブとの嵌め合いの方式についての説明はないが、中間バメ、隙間バメ及び圧入の何れかの嵌め合いになる。仮に中間バメ又は圧入で嵌め合いが行われたとする。その場合、透明樹脂製の突部に数ミクロン単位の外径精度が必要であるが、透明樹脂はその性質上（透明である点を必須の要件とするため）、固化時の体積変化率を抑制するためのフィラーを多く入れることができないために、樹脂の成形収縮が大きく、高精度な形状を作るのが困難であり、透明樹脂製の突部３０３ａでは上記ミクロン単位の精度を実現するのは困難である。また、隙間バメで嵌め合いが行われたとすると、隙間自体が１００％そのまま光電変換素子２０２とスリーブとの位置ズレとなり、調芯精度が低下してしまう。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、個々の部品の精度を抑えつつも高精度なパッシブアライメントを実現する光サブアセンブリを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の光サブアセンブリは、光電変換モジュールとスリーブ部材を有するものであって、スリーブ部材は、このスリーブ部材に挿入される光ファイバの光軸と一致する光軸を有し、光電変換モジュールは、光電変換素子と、その光電変換素子を搭載するリードフレームと、少なくともそのリードフレームの光電変換素子を搭載した領域を封止する封止樹脂を備える。また、リードフレームは、嵌合係合部を封止樹脂により封止されていない領域に有し、封止樹脂は、嵌合係合補助部をスリーブ部材の光軸を挟んで嵌合係合部に対応する領域に有し、スリーブ部材は、嵌合係合部及び嵌合係合補助部にそれぞれ対応する被係合部と被係合補助部を有する。そして、本光サブアセンブリでは、嵌合係合部と被係合部、及び嵌合係合補助部と被係合補助部がそれぞれ嵌合することにより、光電変換モジュールとスリーブ部材が光学的に調芯されることを特徴とする。

また、嵌合係合部が、リードフレームに形成された開口であり、嵌合係合補助部が、封止樹脂の開口内面に形成された凹面であり、被係合部及び被係合補助部が、それぞれリードフレームの開口の内周面と封止樹脂の凹面に当接する柱状部であることが好ましい。このとき、光電変換モジュールとスリーブ部材とが独立の状況において、嵌合係合部と嵌合係合補助部の最大間隔が、被係合部と被係合補助部の最大間隔よりも狭いことが好適である。

また、嵌合係合部が、リードフレームに備わる凹面を有する切り欠きであり、嵌合係合補助部が、封止樹脂表面に備わる凹面を有する切り欠きであり、被係合部及び被係合補助部が、それぞれリードフレームの凹面と封止樹脂の凹面に当接する内凸面を有する柱状部であってもよい。このとき、光電変換モジュールとスリーブ部材とが独立の状況において、嵌合係合部と嵌合係合補助部の最小間隔は、被係合部と被係合補助部の最小間隔よりも広いことが好ましい。

本発明によれば、高精度で加工が可能な金属製のリードと、スリーブ部材とを嵌合させて光電変換モジュールを固定しており、また、追加部品を必要としないので、光サブアセンブリにおいて、高精度なパッシブアライメントを低コストで実現することができる。

まず、図１及び図２を参照して、本発明の光サブアセンブリを構成する光電変換モジュールの概略を説明する。
図１は、本発明による光サブアセンブリの光電変換モジュールの一例を説明する図であり、光電変換モジュールを構成する透明樹脂体の内部の様子を示すために、当該透明樹脂体を透視している。図２は、本発明による光サブアセンブリの光電変換モジュールの一例の外観図である。
図１に示すように、光電変換モジュール（以下、光モジュールという）１は、光電変換素子２と、透明樹脂体３と、リードフレーム４と、を備える。

光電変換素子２は、後述のスリーブ部材に挿入される光コネクタが保持する光ファイバへ光信号を送信し、または当該光ファイバから光信号を受信するものであって、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）などの発光素子、あるいはフォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）などの受光素子で構成される。図１は、光電変換素子２を端面発光型のＬＤで構成した例を示しており、図において、光電変換素子（ＬＤ）２は、レンズ３１の方向に光を出射し、レンズ３１を介して光信号の送信を行う。また、ＬＤ２は、サブマウント２１を介して、リードフレーム４の後述の光電変換素子搭載部４３に搭載される。

なお、本明細書では、ＬＤ２の光軸方向をＺ方向及び前後方向とし、ＬＤ２が搭載されている側を前側とする。また、リードフレーム４の平面と平行で光軸方向と垂直な方向をＸ方向及び左右方向、Ｘ方向及び光軸方向と垂直な方向をＹ方向及び上下方向とする。

サブマウント２１は、絶縁性が高く熱伝導率の高い材料で構成され、そのレンズ３１に近い部分にＬＤ２がダイボンドにより搭載される。サブマウント２１自体は、リードフレーム４の光電変換素子搭載部（以下、素子搭載部という）４３にダイボンドにより搭載される。これによりＬＤ２の熱を熱伝導率の高い金属で構成されるリードフレーム４に伝えることができる。また、サブマウント２１のＬＤ２を搭載する面には導電部２１ａが形成される。この導電部２１ａは、ワイヤ５によりＬＤ２と電気的に接続されている。また、導電部２１ａは、ＬＤ２と外部電極とを電気的に接続するリードである（リードフレーム４の）信号リード４１とも、ワイヤ５などにより電気的に接続されている。この導電部２１ａにより、信号リード４１からの電気信号をＬＤ２に伝える。

透明樹脂体３は、ＬＤ２並びにリードフレーム４の素子搭載部４３及び信号リード４１を封止している。透明樹脂体（以下、樹脂体という）３における、ＬＤ２の発光面に対向する位置には、レンズ３１が備えられる。レンズ３１の周囲には、後述のスリーブ部に挿入される光コネクタ（不図示）が突き当てられる光学基準面３２が形成されている。

また、図２（Ａ）に示すように、樹脂体３からは、信号リード４１の端部４１ａ及び接地リード４２が露出している。さらに、樹脂体３には、後述するスリーブ部材に形成されたＹ方向位置決め部が挿入される開口部３３と、Ｘ方向に延び出す延出部３４が形成されている。延出部３４には、矩形状の開口（矩形状開口部）３４ａが形成されている。また、上記矩形の側方の長辺部分には、少なくとも後述のスリーブ部材のＸ方向位置決め補助部と当接することにより光モジュール１のＸ方向の位置決めをより確実なものとするＸ方向位置決め補助部となる弧状部（嵌合係合補助部）３４ｂが形成されている。樹脂体３は、例えば、リードフレーム４、ＬＤ２等をインサートモールドすることにより形成され、また、レンズ３１と光学基準面３２も一体成形される。

リードフレーム４は、信号リード４１と接地リード４２と素子搭載部４３とを含む。
信号リード４１は、光電変換素子への電気信号または光電変換素子からの電気信号を伝播させ、その一端がサブマウント２１の導電部２１ａと接続される（図１参照）。また、その他端は、ＬＤ２を駆動するＬＤドライバ素子（不図示）と接続される。

接地リード４２は、樹脂体３の下面に密着し、且つ信号リード４１と対向するようにリードフレーム４を曲げて形成される。また、接地リード４２の信号リード４１と対向する部分の面積は、信号リード４１の面積より広い。すなわち、信号リード４１は、樹脂体３を介して面積の広い接地リード４２に対向する一種のマイクロストリップ線路を構成している。

素子搭載部４３は、図１（Ａ）に示すように、ＬＤ２を搭載する。また、図２（Ａ）に示すように、樹脂体３の開口部３３は、素子搭載部４３のうち、リードフレーム４のＬＤ２に隣接する面であり光軸と平行な平面４３ａを露出させている。素子搭載部４３の下面４３ｂ（図２（Ｂ）参照）には、後述のように、ＬＤ２等を冷却するためにヒートシンクが直接接触する。ヒートシンクが素子搭載部４３に直接接触できるように、樹脂体３及び接地リード４２はそれぞれ切り込み部３５，４２ａを有する。
なお、樹脂体３の下部に切り込み部３５、すなわち封止樹脂が存在しない領域が形成されているが、ＬＤ２が搭載されている位置の真裏領域は透明樹脂で封止されている。このため、樹脂体３の成形時におけるリードフレーム４の変形を防ぐことができる。

さらに、リードフレーム４は、図２（Ｂ）に示すように、樹脂体３からＸ方向に突き出るように露出されている側方露出部４４を有する。側方露出部４４には、孔（嵌合係合部）４４ａが形成されている。この孔４４ａは、スリーブ部材のＹ方向に突出する後述のＸ方向位置決め部６２ａと係合することにより、光モジュール１のＸ方向の位置を規定するＸ方向位置決め部として機能する。また、側方露出部４４の上面４４ｂは、リードフレーム４の平面４３ａと平行な面であり、後述のスリーブ部材のＹ方向位置決め補助部と当接し、光モジュール１のＹ方向の位置決めをより確実なものとするＹ方向位置決め補助部として機能する。
リードフレーム４では、素子搭載部４３、信号リード４１及び孔４４ａが同一の面上にあり、接地リード４２が上記の面とは異なり上記の面と平行な面上にあり、これら面の間には、封止樹脂が充填されている。

なお、樹脂体３の弧状部３４ｂは、リードフレーム４の孔４４ａに対してＬＤ２の搭載位置を挟んでＸ方向に対向している。
以上のような光モジュールは、スリーブ部材と共に光サブアセンブリを構成するものであるが、光サブアセンブリ内での位置決めは、光モジュールのリードフレームとスリーブ部材とを直接／安定的に嵌合させて組み付けることによって行われる。

続いて、本発明の光サブアセンブリについて、図３〜図６を用いて説明する。図３は、本発明の光サブアセンブリを構成する図１及び図２の光モジュールと、スリーブ部材の斜視図であり、図４は、組み立て後の光サブアセンブリの外観を示す図であり、図４（Ａ）は斜視図、図４（Ｂ）は側面図である。また、図５は、図４（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。図６は、図４（Ｂ）のＢ−Ｂ断面図であり、光モジュールにヒートシンクが取付けられている。

光サブアセンブリ１０は、上述の光モジュール１と、光モジュール１の光電変換素子と光信号の授受を行う光ファイバを受納するスリーブ部材６とを備える。
図３に示すように、スリーブ部材６は、スリーブ部６１と位置決め構造体６２とを有する。スリーブ部６１は、光ファイバ、または、光ファイバを保持するフェルールを特定の位置に位置決めするもの（ファイバのコアとスリーブの光軸を一致させるもの）であって、円筒形状を有する。また、位置決め構造体６２は、光モジュール１（すなわちＬＤ２）に対するスリーブ部６１の位置を決めるためのもの（光ファイバのコアとＬＤ２の光軸を一致させるためのもの）である。

位置決め構造体６２は、Ｘ方向の位置決めをする柱状のＸ方向位置決め部６２ａと、Ｘ方向の位置決めをより確実なものとする柱状のＸ方向位置決め補助部６２ｄとを有する。Ｘ方向位置決め部６２ａは、嵌合係合部であるリードフレーム４の孔４４ａに対応する被係合部であって、孔（開口）４４ａに挿入され、その内周面と当接する。また、Ｘ方向位置決め補助部６２ｄは、嵌合係合補助部である樹脂体３の弧状部３４ｂに対応する被係合補助部であって、矩形状開口部３４ａに挿入され、その内面に形成された弧状部３４ｂの凹面と当接する。

位置決め構造体６２は、さらに、Ｙ方向の位置決めをする柱状のＹ方向位置決め部（突出部）６２ｃと、Ｙ方向の位置決めをより確実なものとする円板状のＹ方向位置決め補助部（当接部）６２ｂと、を有する。Ｙ方向位置決め部６２ｃは、樹脂体３の開口３３に挿入され、その端面がリードフレーム４の平面４３ａ（図２（Ａ）参照）と当接し、また、Ｙ方向位置決め補助部６２ｂは、リードフレーム４の側方露出部４４の上面４４ｂと当接する。
なお、スリーブ部材６は、位置決め構造体６２とスリーブ部６１とを、例えば、熱伝導特性の比較的良い樹脂を用いて一体成形した部品である。

光モジュール１とスリーブ部材６を組み付けると、Ｘ方向に関しては、図４（Ａ）及び図５に示すように、リードフレーム４の孔４４ａ及び樹脂体３の弧状部３４ｂに対して、スリーブ部材６のＸ方向位置決め部６２ａ及びＸ方向位置決め補助部６２ｄが、それぞれ光モジュール１の内側から係合し、リードフレーム４とスリーブ部材６とが嵌合する。

スリーブ部材６において、Ｘ方向位置決め部６２ａの最外周側面と、Ｘ方向位置決め補助部６２ｄの最外周面の間隔をＷ１とする（図３参照）。また、スリーブ部材６と組みつけられていない状態におけるリードフレーム４の孔４４ａの最外内周面と、樹脂体３の弧状部３４ｂの最外内周面の間隔をＷ２とする（図３参照）。

光サブアセンブリ１０においては、後者の間隔Ｗ２が前者の間隔Ｗ１よりもわずかに小さくなっている。このため、光モジュール１とスリーブ部材６のそれぞれのＸ方向位置決め部４４ａ，６２ａ及びＸ方向位置決め補助部３４ｂ，６２ｄは、図５のように、互いに遊びなく接触する。

リードフレーム（ヤング率：１．２５×１０^５Ｎ／ｍｍ^２）４は樹脂体（ヤング率：３×１０^３Ｎ／ｍｍ^２）３のヤング率の４０倍ほどあり、上記の寸法差（Ｗ１＞Ｗ２）による歪みはその殆どが樹脂体３で吸収され、リードフレーム４に生ずる機械的歪は小さい。この結果、リードフレーム４の孔４４ａ（光モジュール１側のＸ方向位置決め部）を基準にＬＤ２を実装すれば、光モジュール１とスリーブ部材６との間の高精度なパッシブアライメントが実現される。また、レンズ３１を一体成形している樹脂体３（これはリードフレーム４の一部も封止している）の成形金型も、リードフレーム４の孔４４ａを基準に機械的寸法を決定するのが好ましい。

以上のように、Ｘ方向に関しては、スリーブ部材の位置決め部と位置決め補助部に対応する光モジュール側の位置決め部と位置決め補助部とを、それぞれリードフレーム４と樹脂体３に作ることによって、光モジュール１のスリーブ部材６に対する高精度な位置決めを容易に行うことができる。
また、Ｚ方向の調芯については一般にＸＹ方向よりはその尤度が大きく、厳密な位置精度は要求されないが、図５からも分かるように、本実施の形態では、リードフレーム４の位置決め部４４ａ及び樹脂体３の位置決め補助部３４ｂがいずれも弧状であり、スリーブ部材６の位置決め部６２ａ、６２ｄがこれら弧状に対応する凸面を有しており、Ｗ１＞Ｗ２の関係から上記Ｘ方向の位置決めが為されると同時にＺ方向についても、安定点（嵌合点）が一義的に決定される。

光モジュール１とスリーブ部材６を組み付けたとき、Ｙ方向に関しては、リードフレーム４の光電変換素子２を搭載する面と、スリーブ部材６の位置決め部（及び位置決め補助部材）と、が接触している。具体的には、図４（Ｂ）及び図６に示すように、リードフレーム４の孔４４ａの周囲の上面４４ｂにスリーブ部材６のＹ方向位置決め補助部６２ｂが面接触し、また、樹脂体３の開口部３３を介して露出するリードフレーム４の平面４３ａにスリーブ部材６のＹ方向位置決め部６２ｃが面接触する。

本光サブアセンブリ１０を搭載する光伝送機器においては、Ｙ方向位置決め部６２ｃがリードフレーム４（の平面４３ａ）に接触するように、リードフレーム４がスリーブ部材６とは反対の側から別の部品によって押さえられている。図６には、その部品の代表例として、ヒートシンク７が示されている。このように、リードフレーム４が、Ｙ方向に関して、スリーブ部材６及びヒートシンク７に挟まれており、Ｙ方向位置決め部６２ｃがＬＤ２近傍のリードフレーム４（のリードフレーム４の平面４３ａ）に接触保持される為、その周囲の部品（樹脂体３）の寸法精度によらず、安定して高精度に光モジュール１すなわちＬＤ２の位置決めを行うことができる。

また、このようにヒートシンク７が素子搭載部４３に直接接触しているので、良好な放熱パスを形成することができる。
なお、樹脂体３をモールドする場合に、素子搭載部４３の近傍のリードフレーム４を両面から金型で押さえてモールドすることが好ましい。このようにモールドすることにより、Ｙ方向に関して、素子搭載部４３及びＬＤ２のレンズ３１に対する位置も精度良く再現することができる。

上記の光サブアセンブリ１０によれば、パッシブアライメントによるＬＤ２とスリーブ部６１との位置ズレは、Ｘ方向に関しては、ＬＤ２の実装精度±１０μｍ、スリーブ部６１とＸ方向位置決め部６２ａとの寸法ばらつきを±２０μｍとすれば、√（１０^２＋２０^２）＝２２μｍ程度である。また、Ｙ方向に関する位置ズレは、リードフレーム４の厚みばらつきは無視できるため、ＬＤ２が載るサブマウント２１の厚みばらつきとダイボンドのための接着剤の厚みばらつきを総合して±１５μｍ、スリーブ部６１とＹ方向位置決め部６２ｃとの寸法ばらつきを±１０μｍとすれば、√（１５^２＋１０^２）＝１８μｍ程度に抑えられる。これはコア径５０μｍのマルチモードファイバへの光結合において充分な精度である。

なお、線膨張の違いによって環境温度、動作温度の変化に従って光結合特性が変化する所謂トラッキングエラーは、位置ズレの幅をΔＥ、温度幅をΔＴ、各種材料の線膨張係数をα_ｎ、光軸から位置決め部までの距離をＬとすると、単純にΔＥ= ΔＴ・Ｌ・(α_１-α_２)で表される。本発明に係る光サブアセンブリでは、線膨張が大きい透明樹脂がこのトラッキングエラーに関与しないところに特長がある。

上記の光モジュールで位置ずれに関与するリードフレーム（銅系合金）、スリーブ部（良熱導導性樹脂）の線膨張係数は、それぞれ、１７．６×１０^−６／Ｋ、１３×１０^−６／Ｋ程度である（なお、透明樹脂の線膨張係数は、６０〜１７０×１０^−６／Ｋ程度である）。Ｌ＝３ｍｍとすると、ΔＴ=１６５Ｋにおいても、透明樹脂が関与しないので、位置ズレ量は２μｍ程度に抑えられる。

次いで、図７を用いて、本発明による光サブアセンブリの他の例について説明する。図７は、本発明により光サブアセンブリの他の例の斜視図で、図７（Ａ）は、光サブアセンブリを構成する光電変換モジュール（光モジュール）及びスリーブ部材が組み立て前の状態を示し、図７（Ｂ）は、組み立て後の光サブアセンブリの様子を示している。本例において、図１〜図６に示した例と同様の構成部分については、同じ符号を用いることにより、説明を省略する。

光サブアセンブリ１０’は、光モジュール１’と、スリーブ部材６’とを備える。図７（Ａ）に示すように、光モジュール１’の樹脂体３’には、Ｘ方向に延び出す延出部３４’が形成されている。延出部３４’は、Ｘ方向位置決め補助部６２ｄ’と当接するように光モジュール１の中心に向かって凹む切り欠き部（嵌合係合補助部）３４ｂ’を有する。なお、図２の光モジュール１と同様に、樹脂体３’には、図７では見えない位置に、スリーブ部材６’のＹ方向位置決め部（突出部）６２ｃが挿入される上記開口部が形成されている。

さらに、光モジュール１’のリードフレーム４’は、素子搭載部４３と、樹脂体３’からＸ方向に突き出るように露出されている側方露出部４４’を有する。素子搭載部４３は、図２の光モジュールと同様に、リードフレーム４のＬＤ２に隣接する面であり光軸と平行に形成される平面を有し、この平面が樹脂体３’の開口部から露出している。また、素子搭載部４３の下面とヒートシンクとが直接接触するように、樹脂体３’及び接地リード４２はそれぞれ切り込み部３５，４２ａを有する。

リードフレーム４’の側方露出部４４’は、切り欠き部（嵌合係合部）４４ａ’を有する。この切り欠き部４４ａ’は、スリーブ部材６’のＸ方向位置決め部６２ａ’と係合し、光モジュール１のＸ方向の位置を規定するＸ方向位置決め部として機能する。また、側方露出部４４’の上面（図では下側に示されている）４４ｂ’は、リードフレーム４’の平面と平行な面であり、スリーブ部材６’のＹ方向位置決め補助部６２ｂ’と当接し、Ｙ方向位置決め補助部として機能する。なお、樹脂体３の切り欠き部３４ｂ’は、リードフレーム４’の切り欠き部４４ａ’に対してＬＤ搭載位置を挟んで対向する位置にあり、Ｘ方向位置決め補助部として機能する。

一方、スリーブ部材６’は、スリーブ部６１と位置決め構造体６２’とを有する。
位置決め構造体６２’は、Ｘ方向の位置決めをする半円板状のＸ方向位置決め部６２ａ’と、Ｘ方向の位置決めをより確実なものとする半円筒状のＸ方向位置決め補助部６２ｄ’とを有する。Ｘ方向位置決め部６２ａ’は、嵌合係合部であるリードフレーム４の切り欠き部４４ａ’に対応する被係合部であって、内側に突出する内凸面を有し、この内凸面が切り欠き部４４ａ’の凹面とが当接する。また、Ｘ方向位置決め補助部６２ｄ’は、嵌合係合補助部である樹脂体３’の切り欠き部３４ｂ’に対応する被係合補助部であって、内側に突出する内凸面を有し、この内凸面が切り欠き部３４ｂ’の凹面とが当接する。

さらに位置決め構造体６２’は、リードフレーム４’の側方露出部４４’の上面４４ｂ’と当接し、光モジュール１のＹ方向の位置決めをより確実なものとする平板状のＹ方向位置決め補助部６２ｂ’と、Ｙ方向位置決め部６２ｃとを有する。

光モジュール１’とスリーブ部材６’を組み付けると、Ｘ方向に関しては、図７（Ｂ）に示すように、リードフレーム４’の切り欠き部４４ａ’及び樹脂体３’の切り欠き部３４ｂ’に対して、スリーブ部材６’のＸ方向位置決め部６２ａ’及びＸ方向位置決め補助部６２ｄ’が、それぞれ光モジュール１’の外側から係合し、リードフレーム４’とスリーブ部材６’とが嵌合する。

Ｘ方向位置決め部６２ａ’の最内側位置と、Ｘ方向位置決め補助部６２ｄ’の最内側位置の間隔をＷ１’とする。また、スリーブ部材６’に取付けられていない状態における、リードフレーム４’の切り欠き部４４ａ’の最内周位置と、樹脂体３’の切り欠き部３４ｂ’ の最内周位置の間隔をＷ２’とする。このとき、後者の間隔Ｗ２’が前者の間隔Ｗ１’よりもわずかに大きくなっている。このため、光モジュール１’とスリーブ部材６’のそれぞれのＸ方向位置決め部４４ａ’，６２ａ’及びＸ方向位置決め補助部３４ｂ’，６２ｄ’は、先の実施の形態と同様に、互いに遊びなく接触する。したがって、光モジュール１’は、Ｘ方向に関してパッシブアライメントによりスリーブ部材６’に対して固定される。

光モジュール１’とスリーブ部材６’を組み付けたとき、Ｙ方向に関しては、リードフレーム４’の切り欠き部４４ａ’周囲の上面４４ｂ’にＹ方向位置決め補助部６２ｂ’が面接触し、また、樹脂体３’の開口部を介して露出するリードフレームの平面にＹ方向位置決め部６２ｃが面接触する。

本光サブアセンブリを搭載する光伝送機器では、スリーブ部材６’のＹ方向位置決め部６２ｃがリードフレーム４’（の平面）に接触するように、リードフレーム４’がスリーブ部材６’とは反対の側から別の部品によって押さえられている。したがって、光モジュール１’は、Ｙ方向に関してパッシブアライメントによりスリーブ部材６’に対して固定される。
スリーブ部材６’に取付けたときのＺ方向に関する光モジュール１’の様子は、図４等の光モジュール１と同様なのでその説明を省略する。

以上の二つの例で示したように、光サブアセンブリ１０（１０’）は、光モジュール１（１’）とスリーブ部材６（６’）とを備える。この光モジュール１（１’）は、樹脂３（３’）から露出したリードフレーム４（４’）の一部領域、すなわち側方露出部４４（４４’）に、リードフレーム４（４’）の平面４３ａと平行でスリーブ部材６（６’）の光軸と垂直な方向（Ｘ方向）の位置決めをする孔４４ａ（切り欠き部４４ａ’）を有する。また、樹脂３（３’）には、スリーブ部材６（６’）の光軸を挟んでＸ方向の対向する位置に、孔４４ａ（切り欠き部４４ａ’）と対になってＸ方向の位置決めをする弧状部３４ｂ（切り欠き部３４ｂ’）を有する。

一方、スリーブ部材６（６’）は、孔４４ａ（切り欠き部４４ａ’）及び弧状部３４ｂ（切り欠き部３４ｂ’）にそれぞれ係合するＸ方向位置決め部６２ａ（６２ａ’）及びＸ方向位置決め補助部６２ｄ（６２ｄ’）を有する。また、リードフレーム４（４’）の平面４３ａに当接するＹ方向位置決め部６２ｃを有する。

そして、光モジュール１（１’）とスリーブ部材６（６’）とを組み付けたとき、Ｘ方向に関して、光モジュール１の孔４４ａと弧状部３４ｂとの間に、スリーブ部材６の突部が嵌まり、または、スリーブ部材６’の両突部の間に、光モジュール１’の切り欠き部４４ａ’と切り欠き部３４ｂ’が嵌まる。すなわち、嵌合係合部と被係合部とが係合し、嵌合係合補助部と被係合補助部とが嵌合または係合し、光モジュールとスリーブ部材とが嵌合する。これにより、光モジュール１（１’）はスリーブ部材６（６’）に対して固定される。

また、Ｘ方向及び光軸方向と垂直な方向すなわちＹ方向に関しては、樹脂から露出したリードフレーム４（４’）の部位、すなわちリードフレーム４（４’）の下面４ｂに、ヒートシンクが取付けられているため、リードフレーム４（４’）がヒートシンク７とスリーブ部材６（６’）の突出部で狭持され、光モジュール１（１’）はスリーブ部材６（６’）に対して固定される。
以上のようにして、本光サブアセンブリでは、光モジュールとスリーブ部材とを光学的に調芯する。

本発明に係る光サブアセンブリにおいては、このように、各部材の相対位置のばらつきに影響する物理的寸法のゆらぎ要素を少なくできる結果、各部材相互の高精度なパッシブアライメントが可能となる。この結果、各部材間に従来と同程度の位置ばらつきが許容される場合は、個々の部材の寸法ばらつき幅を緩和することができる。その一方、従来と同程度の寸法ばらつきを伴う部品（材料）を用いた場合には、より高精度な位置決めが可能となる。

なお、光電変換モジュールの樹脂体やリードフレームに形成される、スリーブ部材と当接して光電変換モジュールの位置決めを行う位置決め部及び位置決め補助部は、上記の形状に限定されるものではなく、スリーブ部材の位置決め部及び位置決め補助部と対応した形状（例えば、アリ溝状等）であれば同じ効果が得られる。

また、本発明に係る光サブアセンブリによれば、光電変換素子が搭載されるリードフレームを透明樹脂体から大きく露出させておき、リードフレームのその露出部分に直接ヒートシンクを接触させているので、光電変換素子で発生した熱の良好な放熱経路が確保できる。

本発明による光サブアセンブリを構成する光電変換モジュールの一例を説明する図である。 本発明による光サブアセンブリを構成する光電変換モジュールの一例の外観図である。 本発明による光サブアセンブリを構成する、光モジュール及びスリーブ部材の斜視図である。 本発明による光サブアセンブリの外観を示す図である。 図４（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。 図４（Ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の光サブアセンブリの他の例を説明する斜視図である。 従来の光サブアセンブリの一例を示す図である。 従来の光サブアセンブリの他の例を示す図である。 従来の光サブアセンブリの他の例を示す図である。

符号の説明

１，１’…光電変換モジュール（光モジュール）、２…光電変換素子（ＬＤ）、３，３’…透明樹脂体（樹脂体）、４，４’…リードフレーム、５…ワイヤ、６，６’…スリーブ部材、７…ヒートシンク、１０，１０’…光サブアセンブリ、２１…サブマウント、２１ａ…導電部、３１…レンズ、３２…光学基準面、３３…開口部、３４，３４’…延出部、３４ａ…矩形状開口部、３４ｂ…弧状部、３４ｂ’…切り欠き部、３５…切り込み部、４１…信号リード、４１ａ…端部、４２…接地リード、４２ａ…切り込み部、４３…素子搭載部、４３ａ…平面、４３ｂ…下面、４４，４４’…側方露出部、４４ａ…孔、４４ａ’…切り欠き部、４４ｂ，４４ｂ’…上面、６１…スリーブ部、６２，６２’…位置決め構造体、６２ａ，６２ａ’…Ｘ方向位置決め部、６２ｂ，６２ｂ’…Ｙ方向位置決め補助部、６２ｃ…Ｙ方向位置決め部、６２ｄ，６２ｄ’…Ｘ方向位置決め補助部。

Claims (5)

1. 光電変換モジュールとスリーブ部材を有する光サブアセンブリであって、
   前記スリーブ部材は、該スリーブ部材に挿入される光ファイバの光軸と一致する光軸を有し、
   前記光電変換モジュールは、光電変換素子と、該光電変換素子を搭載するリードフレームと、少なくとも該リードフレームの前記光電変換素子を搭載した領域を封止する封止樹脂を備えており、
   前記リードフレームは、嵌合係合部を前記封止樹脂により封止されていない領域に有し、
   前記封止樹脂は、嵌合係合補助部を前記スリーブ部材の光軸を挟んで前記嵌合係合部に対応する領域に有し、
   前記スリーブ部材は、前記嵌合係合部及び前記嵌合係合補助部にそれぞれ対応する被係合部と被係合補助部を有しており、
   前記嵌合係合部と前記被係合部、及び前記嵌合係合補助部と前記被係合補助部がそれぞれ嵌合することにより、前記光電変換モジュールと前記スリーブ部材が光学的に調芯されることを特徴とする光サブアセンブリ。
2. 前記嵌合係合部は、前記リードフレームに形成された開口であり、前記嵌合係合補助部は、前記封止樹脂の開口内面に形成された凹面であり、
   前記被係合部及び前記被係合補助部は、それぞれ前記リードフレームの開口の内周面と前記封止樹脂の前記凹面に当接する柱状部であることを特徴とする請求項１に記載の光サブアセンブリ。
3. 前記光電変換モジュールと前記スリーブ部材とが独立の状況において、前記嵌合係合部と前記嵌合係合補助部の最大間隔は、前記被係合部と前記被係合補助部の最大間隔よりも狭いことを特徴とする請求項１または２に記載の光サブアセンブリ。
4. 前記嵌合係合部は、前記リードフレームに備わる凹面を有する切り欠きであり、前記嵌合係合補助部は、前記封止樹脂表面に備わる凹面を有する切り欠きであり、
   前記被係合部及び前記被係合補助部は、それぞれ前記リードフレームの凹面と前記封止樹脂の凹面に当接する内凸面を有する柱状部であることを特徴とする請求項１に記載の光サブアセンブリ。
5. 前記光電変換モジュールと前記スリーブ部材とが独立の状況において、前記嵌合係合部と前記嵌合係合補助部の最小間隔は、前記被係合部と前記被係合補助部の最小間隔よりも広いことを特徴とする請求項１または４に記載の光サブアセンブリ。

Images