JPH01209792A - 光部品及び電気部品の一括半田付固定に使用する加熱ブロック構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 概　　　要 光デバイスにおける光部品及び電気部品の一括半田付固
定に使用する加熱ブロック構造に関し、電気部品への熱
負荷を低減することのできる光部品及び電気部品の一括
半田付固定に使用する加熱ブロック構造を提供すること
を目的とし、基板上に半田層を介して光部品及び電気部
品を載置し、該基板の裏面に加熱ブロックを当接させて
半田層を溶融してから凝固させることにより、光部品及
び電気部品を一括半田付固定する方法において、前記加
熱ブロックを熱伝導率の良い物質と熱伝導率の悪い物質
とを接合するか又は一方の物質中に他方の物質を圧入し
て構成し、熱伝導率の良い物質を光部品を搭載した基板
の裏面に当接させ、熱伝導率の悪い物質を電気部品を搭
載した基板の裏面に当接させるように構成する。

星ｍΔ！を畳 本発明は光デバイスにおける光部品及び電気部品の一括
半田付固定に使用する加熱ブロック構造に関する。

近年、光通信の分野においては、電気信号を光信号に変
換するための発光モジュール、光信号を電気信号に変換
するための受光モジュール、波長多重通信用の合分波器
、光経路を切換えるための光スィッチ、その他の光デバ
イスが多用されている。この種の光デバイスにあっては
、装置の小型化及びＳ／Ｎ比向上向上請から、光学的な
光経路を形成するための光部品と電気回路を形成するた
めの電気部品とを同一基板上に搭載するようにしており
、これら光部品及び電気部品を高い信頼性で基板上に固
定するための方法が要望されている。

えｌ立且Ｉ 従来、光部品及び電気部品を基板上に固定する方法とし
て、基板上に半田層を介して光部品及び電気部品を載置
し、この基板の裏面に例えば銅等の物質から形成された
加熱ブロックを当接せて半田層を溶融してから凝固させ
ることにより、光部品及び電気部品を基板上に一括半田
付固定する方法が知られている。この場合、光部品の高
精度な位置決めを達成するために、例えばＶ字溝を有す
る位置決め治具を基板と反対の側から円筒形状の光部品
に当接して光部品の位置決めをする方法がとられている
。また、加熱ブロックは２４０〜２５０℃に加熱された
ホットプレート上に載置され、加熱プロツクを介して熱
伝導により熱を基板及び半田層に伝達し、光部品及び電
気部品を一括半田付固定するようにしている。

発明が解決しようとする課題 このように従来の一括半田付固定方法においては、光部
品及び電気部品と基板との半田付を行なう場合に、光部
品の高ｍ度な位置決めを可能にするため及び生産性を向
上するために、予め半田付部分にペースト半田（粉末状
の半田とフラックスとを混合したもの）を介在させてお
り、基板を加熱ブロック上に載置することによって半田
を溶融させ、各部品の固定をするようにしていた。しか
し、一般に光部品の熱容量は電気部品の熱容量に比べて
著しく大きいから、同一材質の加熱ブロックを使用して
熱を基板に伝達し、光部品を基板に十分強固に固定しよ
うとすると、電気部品に過剰な熱量が投入されてしまう
という不具合があった。

すなわち第８図に示されるように、熱容量の違いによっ
て電気部品の加熱曲線Ｃと光部品の加熱曲線りとに差が
生じ、熱負荷範囲Ｅで示される期間、電気部品が半田溶
融温度以上の温度にさらされることになる。したがって
、電気部品は半田溶融温度状態での熱負荷時間が長いた
め、電気部品に過剰の熱量が投入され、電気部品の信頼
性上好ましくないという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みなされたものであり、その
目的とするところは、電気部品への熱負荷を低減するこ
とのできる光部品及び電気部品の一括半田付固定に使用
する加熱ブロック構造を提供することである。

課題を　　するための　段 第１図は本発明の原理図である。

基板１上に半田ｍ４を介して光部品５及び電気部品６を
載置する。この基板１の裏面に加熱ブロック７を当接さ
せて半田ＷＪ４を溶融させるにあたり、加熱ブロック７
を熱伝導率の良い物質７ａと熱伝導率の悪い物質７ｂと
を接合するか又は一方の物質中に他方の物質を圧入して
構成し、熱伝導率の良い物質７ａを光部品５を搭載した
基板１の裏面に当接させ、熱伝導率の悪い物質７ｂを電
気部品６を搭載した基板１の裏面に当接させるように構
成する。

第２図に本発明に使用する加熱ブロックの平面図を示す
。熱伝導率の特に良い物質は、光部品中での熱容量の特
に大きい部品に対応する位置に設ける。

作　　　用 第３図は本発明の作用説明図であって、光部品及び電気
部品の加熱曲線を表わしている。同図において、縦軸は
光部品又は電気部品の半田付部分の温度、横軸は加熱時
間である。光部品及び電気部品は加熱ブロックによる加
熱を受けて加熱ブロックの温度近くまで昇温されるが、
この際に光部品の載置された基板の裏面に当接する加熱
ブロックは、電気部品が載置された基板の裏面に当接す
る加熱ブロックよりも熱伝導率が高い（良い）ので、熱
容量の比較的大きな光部品と熱容量の比較的小さな電気
部品とを第３図に示すように概略等速度で加熱すること
ができる。このため、光部品及び電気部品を固定するた
めの必要にして充分な熱ｍを両部品に供給することがで
き、電気部品に対する過剰な熱負荷の影響を排除するこ
とが可能となる。

実　　施　　例 第４図は、本発明が適用可能な双方向光通信に用いるこ
とのできるバルク型の光送受信機の平面図である。１２
は光ファイバ１４の端部とコリメート・集光レンズを保
持固定してなるファイバコリメータ、１６はフィルタ膜
１８を有するガラスブロック、２０はＰＤ（フォトダイ
オード）チップと集光レンズを保持固定してなるＰＤコ
リメータ、２２はＬＥＤ　（発光ダイオード）チップと
コリメートレンズを保持固定してなるＬＥＤコリメータ
、２４は電気部品であり、それぞれセラミック基板１０
上に取付けられている。

ファイバコリメータ１２から出射されフィルタ膜１８を
透過した光は、ＰＤコリメータ２０により光−電気変換
される。また、送信信号に基づいて電気・光変換された
しＦＤコリメータ２２の出射光は、フィルタ膜１８で反
射してファイバコリメータ１２に入射される。このよう
な光デバイスにおいては、セラミック基板１０上に載置
固定された各光部品の相対的位置関係が直接的に光結合
効率に影響を及ぼすから、各光部品は精度良く位置決め
固定される必要があり、また、製造技術面からは、ＰＤ
コリメータ及びＬＥＤコリメータ等の光半導体コリメー
タについては、機械的な固定精度が高いだけではなく、
電気回路との接続が容易であることが要求される。

第５図は第４図に示した光デバイスの本発明実施例によ
る固定方法説明図であり、セラミック基板１０上の光部
品１２，１６，２０．２２及び電気部品２４が着座する
部分及び配線パターンとなるべき部分に例えばメタライ
ズ処理により金属層を形成し、この金属層部分にペース
ト半田を塗布する。ファイバコリメータ１２、ＰＤコリ
メータ２０及びＬＥＤ−］コリメータ２はセラミック基
板１０上に高精度に位置決めする必要があるが、これら
の光部品は円筒形状をしているため、Ｖ字溝を有する位
置決め治具３０を使用してこれらの光部品を固定箇所に
ペースト半田を塗布したセラミック基板上に載置すると
、光部品が高精度に位置決めされるとともにペースト半
田の粘着力によって光部品が所定位置に仮固定される。

電気部品２４も同様にして、ペースト半田の粘着力によ
って所定位置に仮固定される。

この状態でセラミック基板１０を加熱ブロック２７上に
搭載し、この加熱ブロック２７をさらにホットプレート
２８上に搭載し、光学部品１２゜１６．２０．２２及び
電気部品２４をセラミック基板１０の背面から加熱して
ペースト半田を溶融し、放冷することによりこれらの部
品をセラミック基板１０上に半田付固定する。加熱ブロ
ック２７は、例えばアルミニウム等の熱伝導率の良い金
、１２７ａと、例えばステンレス鋼等の熱伝導率の比較
的悪い金属２７ｂとをろう付けあるいは溶接等により接
合して構成されている。２９は各部品の電極端子が挿入
される穴である。ホットプレート２８は、例えば２４０
〜２５０℃の温度に加熱される。

このように本実施例においては、加熱ブロック２７を熱
伝導率の良い金属２７ａと熱伝導率の比較的悪い金属２
７ｂとを接合して構成し、熱伝導率の良い金属２７ａを
光部品を搭載した基板１０の裏面に当接させ、熱伝導率
の比較的悪い金属２７ｂを電気部品２４を搭載した基板
１０の裏面に当接させるようにしたので、ホットプレー
ト２８により加熱する場合に、熱伝導率の違いから光部
品と電気部品の加熱曲線をほぼ同一のものとすることが
でき、これにより光部品と電気部品が半田付に必要な温
度に到達する時間がほぼ同一となり、熱負荷による電気
部品の劣化が防止される。

第６図は加熱ブロックの実施例平面図であり、熱伝導率
の良いアルミニウム板３１に熱伝導率の悪いステンレス
鋼板３２及び伝導率の特に良い銅板３３を接合又は圧入
することにより構成されている。第７図は加熱ブロック
の他の実施例平面図であり、熱伝導率の良いセラミック
板３４に熱伝導率の悪いステンレス鋼板３２及び熱伝導
率の特に良い銅板３３を接合又は圧入することにより構
成されている。第６図及び第７図の実施例にＪ′３いて
、熱伝導率の悪いステンレス鋼板３２は電気部品２４を
加熱するために用いられ、銅板３３は光部品のうち熱容
量が特に大きい例えばファイバコリメータ１２を加熱す
るために用いられ、熱伝導率の良いアルミニウム板３１
又はセラミック板３４はその他の光部品を加熱するため
に用いられる。

第６図及び第７図の実施例中で使用された材料の熱伝導
率には以下の通りである。

ステンレス鋼・・・２４．５、 アルミナ・・・２１０、 アルミニウム・・・２３６、 銅・・・４０３゜ 発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、光部品及び電気
部品を固定すべき基板を載置して下方から熱伝導により
加熱する加熱ブロックを、熱伝導率の良い部分と熱伝導
率の悪い部分とから構成したので、各部品をホットプレ
ートによって同時に加熱したとしても光部品及び電気部
品の加熱曲線をほぼ同一のものとすることができ、特に
電気部品への熱負荷の影響を排除することができるとい
う効果を奏する。

また、光部品及び電気部品を同時に加熱することができ
るので、生産性が向上するという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明に使用される加熱ブロック平面図、 第３図は本発明の作用説明図、 第４図は光デバイスの実施例平面図、 第５図は第４図に示した光デバイスの本発明実施例によ
る固定方法説明図、 第６図は加熱ブロックの実施例平面図、第７図は加熱ブ
ロックの他の実施例平面図、第８図は問題点説明図であ
る。 １．１０・・・基板、　　４・・・半田層、５・・・光
部品、　　　　６・・・電気部品、７．２７・・・加熱
ブロック、 ７ａ、２７ａ・・・熱伝導率の良い物質、７ｂ、２７ｂ
・・・熱伝導率の悪い物質、２８・・・ホットプレート
。 代理人：　弁理士　井　桁　自　″・−ツー１゛Ａ、電
入音下ら 日　光ｉ：′Ｐｖ′Ｏ 本倚朗ρ作用言尤明図 第３図 １０°萎桟 １２　；　ファイ】＼°コリメータ １６゛　カ゛ラヌフーロフク ２ｏ：　ＰＤコリメータ ２２：ＬＥＤコリメ〜り ２４゛電気−ｔ７．％ 光デ゛バイスのズ宏ヒイ刈￥−面聞 第４図 カロナきプロ・グの莢干芭イ列千面図 第６図 ス４ カロ鉄ブロブクのイ、也の＊宏乙イ列千囮図第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板（１）上に半田層（４）を介して光部品（５）及び
   電気部品（６）を載置し、該基板（１）の裏面に加熱ブ
   ロック（７）を当接させて半田層（４）を溶融してから
   凝固させることにより、光部品（５）及び電気部品（６
   ）を一括半田付固定する方法において、前記加熱ブロッ
   ク（７）を熱伝導率の良い物質（７ａ）と熱伝導率の悪
   い物質（７ｂ）とを接合するか又は一方の物質中に他方
   の物質を圧入して構成し、熱伝導率の良い物質（７ａ）
   を光部品（５）を搭載した基板（１）の裏面に当接させ
   、熱伝導率の悪い物質（７ｂ）を電気部品（６）を搭載
   した基板（１）の裏面に当接させるようにしたことを特
   徴とする光部品及び電気部品の一括半田付固定に使用す
   る加熱ブロック構造。