JP6311642B2 - 波長多重光通信モジュールの製造方法 - Google Patents

波長多重光通信モジュールの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、波長多重光通信モジュールの製造方法に関する。
近年のトラフィック増加に対応すべく、大容量信号を送受信できる光通信モジュールが求められている。光通信モジュール内部で複数の波長を多重化して送信することで、大容量化を実現している。従来の波長多重光通信モジュールにおいては、光学結合用の光学部品である光学レンズを各発光素子の前方に配置し、樹脂により光学レンズを固定しており、光学レンズ間の樹脂の干渉を抑えるために、接着面の端に切り欠きを形成している（例えば、特許文献１参照）。また、光学レンズの半田実装において、位置精度を維持するため、接着面に溝を形成することが提案されている（例えば、特許文献２〜５参照）。
特開２０１４−８５６３９号公報 特開２０１３−０８０９００号公報 特開２００２−１０７５９４号公報 特開昭６３−５６９２２号公報 特開２００６−２５１２１２号公報
従来、光学レンズの接着面は平面であった。従って、樹脂の塗布位置からずれた位置に光学レンズを載せた場合、樹脂がレンズに対して非対称に付着することで樹脂硬化時に光軸方向又は光軸と直行する方向に非対称な応力が発生し、光学レンズの位置が所望の位置からずれるという問題があった。また、光学レンズの半田実装では、半田の塗布形状の制御性が低いため、接着面に溝を設けても光学レンズの位置ずれの抑制効果を十分に発揮することができない。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は樹脂の塗布位置が光学レンズの中心からずれている場合でも光学レンズの位置ずれを抑制することができる波長多重光通信モジュールの製造方法を得るものである。
本発明に係る波長多重光通信モジュールの製造方法は、複数の発光素子と、前記複数の発光素子の出射光の波面をそれぞれ調整する複数の光学レンズと、前記複数の光学レンズが調整した光を合波する合波器とを有する波長多重光通信モジュールの製造方法において、軸回転対称の曲率を有する形状となるように樹脂をキャリア上に塗布する工程と、前記光学レンズの下面を前記樹脂により前記キャリアに接着する工程とを備え、前記光学レンズの前記下面の中心には曲率を有する凹部が形成されていることを特徴とする。
本発明では、軸回転対称の曲率を有する形状となるように樹脂をキャリア上に塗布し、光学レンズの下面の中心には曲率を有する凹部が形成されている。このため、樹脂の塗布位置が光学レンズの中心からずれている場合でも光学レンズの位置ずれを抑制することができる。
本発明の実施の形態１に係る波長多重光通信モジュールを示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る光学レンズを示す側面図である。 本発明の実施の形態１に係る光学レンズを示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る光学レンズを示す下面図である。 本発明の実施の形態１に係る光学レンズをキャリアに実装した状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る波長多重光通信モジュールの製造方法を示す平面図である。 本発明の実施の形態１に係る波長多重光通信モジュールの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る波長多重光通信モジュールの製造方法を示す断面図である。 比較例に係る波長多重光通信モジュールの製造方法を示す断面図である。 比較例に係る波長多重光通信モジュールの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る光学レンズを示す側面図である。 本発明の実施の形態２に係る光学レンズを示す下面図である。 本発明の実施の形態３に係る光学レンズを示す断面図である。
本発明の実施の形態に係る波長多重光通信モジュールの製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る波長多重光通信モジュールを示す斜視図である。波長多重光通信モジュールのパッケージ１内部に、異なる光の波長を発振する複数の発光素子２が設けられている。複数の光学レンズ３が、複数の発光素子２の出射光の波面をそれぞれ調整してコリメート光に変換する。合波器４が、複数の光学レンズ３が調整した光を合波する。この合波した光を、パッケージ外部に取り付けられるレセプタクル５の導波路にレセプタクル５の前段に取り付けられる１枚のレンズで結像する。
発光素子２は高周波基板６上に実装され、高周波基板６はキャリア７上にボンディング実装される。温度調整用のペルチェ素子８が発光素子２の下面に配置される。高周波基板６やペルチェ素子８はパッケージ１のフィードスルー部に金ワイヤ等で電気的に接続される。
発光素子２の発光点と光学レンズ３の中心位置の相対ずれは、光学レンズ３から出射する光の出射角度のばらつきとなり、レセプタクル５への結像点の位置ばらつきにつながり、レセプタクル５への結合効率の低下を招く。このため、発光素子２の発光点と光学レンズ３の中心位置を一致させるようにアクティブに光学レンズ３の位置をｘ，ｙ，ｚ方向に調整し、光学レンズ３をキャリア７上に樹脂９により接着固定する。
図２、図３及び図４は、それぞれ本発明の実施の形態１に係る光学レンズを示す側面図、断面図及び下面図である。光学レンズ３の下面の中心に、曲率を有する凹部１０が形成されている。
図５は、本発明の実施の形態１に係る光学レンズをキャリアに実装した状態を示す断面図である。凹部１０が形成された光学レンズ３の下面と平坦なキャリア７は樹脂９により接着される。
続いて、本実施の形態に係る波長多重光通信モジュールの製造方法を説明する。図６は、本発明の実施の形態１に係る波長多重光通信モジュールの製造方法を示す平面図である。図７及び図８は、本発明の実施の形態１に係る波長多重光通信モジュールの製造方法を示す断面図である。
まず、図６に示すように、軸回転対称の曲率を有する形状となるように樹脂９をキャリア７上に塗布する。次に、図７に示すように、光学レンズ３を樹脂９に押し付ける。この際に、キャリア７上に塗布した樹脂９の中心位置が光学レンズ３の凹部１０の端部よりも内側に配置されるようにする。次に、樹脂９を硬化させることで、図８に示すように光学レンズ３の下面を樹脂９によりキャリア７に接着する。
続いて、本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図９及び図１０は、比較例に係る波長多重光通信モジュールの製造方法を示す断面図である。比較例では接着面である光学レンズ３の下面が平坦である。図９に示すように樹脂９の塗布位置が光学レンズ３の中心からずれている場合、両者を位置合わせするように光学レンズ３を樹脂９に押し付けると、図１０に示すように光学レンズ３から左右にはみ出した樹脂９のはみ出し部９ａ，９ｂは非対称となる。従って、樹脂９を硬化させた時に応力が発生して光学レンズ３が横方向に移動するため、光学レンズ３の中心位置が発光素子２の発光点に対してずれる。これにより、レセプタクル５への結像位置がずれ、結合効率が低下する。
これに対して本実施の形態では、光学レンズ３の下面に曲率を有する凹部１０を形成している。このため、図７に示すように樹脂９の塗布位置が光学レンズ３の中心からずれている場合でも、光学レンズ３を樹脂９に押し付けると光学レンズ３の凹部１０に沿って樹脂９が移動するため、図８に示すように樹脂９のはみ出し部９ａとはみ出し部９ｂの非対称性が緩和される。これにより、樹脂９の硬化時の光学レンズ３の位置ずれを抑制することができる。この結果、レセプタクル５への結合効率の低下を軽減することができる。また、樹脂９のはみ出し量も軽減されるため、隣り合う光学レンズ３との樹脂９の干渉を抑制することができる。また、接着表面積が大きくなるため、接着強度が向上する。
また、接着剤として半田ではなく樹脂９を用いることにより、半田に比べ低温での光軸アライメントが可能であり、熱線膨張による影響を受け難い。また、樹脂９は半田に比べて塗布形状の制御性が高いため、軸回転対称の曲率を有する形状となるように樹脂９をキャリア７上に塗布することができる。これにより、上記の光学レンズ３の位置ずれの抑制効果を十分に発揮することができる。
また、光学レンズ３を樹脂９に押し付ける際に、キャリア７上に塗布した樹脂９の中心位置が光学レンズ３の凹部１０の端部よりも内側に配置されるようにする。このように相対位置ずれ量を制御することで、樹脂はみ出し部の非対称性を効果的に緩和することができる。
また、凹部１０の形状はキャリア７上に塗布した樹脂９の形状に対応することが好ましい。これにより、更に効果的に光学レンズ３の位置ずれを抑制することができる。また、樹脂９のはみ出し量を軽減することもできる。
実施の形態２．
図１１及び図１２は、それぞれ本発明の実施の形態２に係る光学レンズを示す側面図及び下面図である。本実施の形態では、凹部１０の形状は光学レンズ３の互いに対向する側面の間を貫通する半円筒状である。このため、光学レンズ３を樹脂９に押し付けた時に空気が逃げ易いため、光学レンズ３と樹脂９との間に空気が閉じ込められ難くなる。従って、空気の閉じ込めによる接着強度劣化や温度変動時の樹脂剥離を低減することができる。また、接着表面積を増やすことで接着強度を向上させることもできる。
実施の形態３．
図１３は、本発明の実施の形態３に係る光学レンズを示す断面図である。本実施の形態では、光学レンズ３をキャリア７に接着する前に、光学レンズ３の材料よりも樹脂９に対する濡れ性が悪い材料からなる付着防止膜１１を光学レンズ３の側面に形成する。付着防止膜１１として例えば金メッキを蒸着させる。これにより、はみ出した樹脂９が光学レンズ３の側面に付着するのを抑制することができるため、樹脂９の硬化時の光学レンズ３の位置ずれを抑制することができる。
２ 発光素子、３ 光学レンズ、４ 合波器、７ キャリア、９ 樹脂、１０ 凹部、１１ 付着防止膜

Claims (5)

  1. 複数の発光素子と、前記複数の発光素子の出射光の波面をそれぞれ調整する複数の光学レンズと、前記複数の光学レンズが調整した光を合波する合波器とを有する波長多重光通信モジュールの製造方法において、
    軸回転対称の曲率を有する形状となるように樹脂をキャリア上に塗布する工程と、
    前記光学レンズの下面を前記樹脂により前記キャリアに接着する工程とを備え、
    前記光学レンズの前記下面の中心には曲率を有する凹部が形成されていることを特徴とする波長多重光通信モジュールの製造方法。
  2. 前記光学レンズを前記樹脂に押し付ける際に、前記キャリア上に塗布した前記樹脂の中心位置が前記光学レンズの前記凹部の端部よりも内側に配置されるようにすることを特徴とする請求項１に記載の波長多重光通信モジュールの製造方法。
  3. 前記凹部の形状は前記キャリア上に塗布した前記樹脂の形状に対応することを特徴とする請求項１又は２に記載の波長多重光通信モジュールの製造方法。
  4. 前記凹部の形状は前記光学レンズの互いに対向する側面の間を貫通する半円筒状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の波長多重光通信モジュールの製造方法。
  5. 前記光学レンズを前記キャリアに接着する前に、前記光学レンズの材料よりも前記樹脂に対する濡れ性が悪い材料からなる付着防止膜を前記光学レンズの側面に形成する工程を更に備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか1項に記載の波長多重光通信モジュールの製造方法。
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