JPH01314214A - 光半導体モジュール - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザダイオードやフォトダイオードあるい
はフォトトランジスタ等の光半導体素子を、直接あるい
はコネクタを介して、光ファイバと結合させる光半導体
モジュールに関するものである。

（従来の技術） 従来の光半導体モジュールは、例えば第４図のように、
金属製のレセプタクル５１の貫通孔の大径部分に光半導
体素子としてのレーザダイオード５２を挿入して接着剤
等により固着し、また前記貫通孔の小径部分にロッドレ
ンズ５３を挿入して接着剤等により固着していた。なお
ｍ４図において、５４は光ファイバ、５５は光ファイバ
５４の先端部を保持するフェルール、５６はフェルール
５５と一体化された締付はナツト、５７は金属製でかつ
環状の押え部材であり、押え部材５７はレセプタクル５
１にＹＡＧレーザ溶接により固着されている（特開昭５
８−２０５１１９参照）。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の構成では、レーザダイオード５２のガラス窓
とロッドレンズ５３とが直接固着されていないので、温
度変化に起因する熱膨張等により、レーザダイオード５
２の光軸とロッドレンズ５３の光軸とがずれることがあ
った。またレーザダイオード５２の光軸とロッドレンズ
５３の光軸との一致精度がレセプタクル５１の貫通孔の
加工精度によりほぼ決定されてしまい、レセプタクル５
１の加工に非常に高い精度を要求されるので、加工に多
くの時間を要し、生産性が悪いことからコストが高価で
あった。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明の光半導体モジュール
は、両端部が大径になった貫通孔を有しかつこの貫通孔
の一端側の大径部分に光ファイバ先端部のフェルールが
挿入されるホルダと、このホルダの貫通孔の他端側の大
径部分に挿入されかつ一端がこの大径部分の奥端に達し
た状態で他端が貫通孔の外部に突出する屈折率分布レン
ズと、パッケージのガラス窓の表面が紫外線硬化樹脂に
より前記屈折率分布レンズの他端面に接着された光半導
体素子とを設けたものである。

（作用） 互いに熱膨張率のほぼ等しい屈折率分布レンズと光半導
体素子のパッケージのガラス窓とを直接接着したので、
熱膨張時には屈折率分布レンズと光半導体素子のパッケ
ージのガラス窓とが光軸を一致させたままほぼ等しい膨
脂率で膨張する。また屈折率分布レンズと光半導体素子
のパッケージのガラス窓とを直接接着したので、製作時
に両者の光軸を正確に合わせた状態で接着すればよく、
ホルダの加工精度を要求されない。また屈折率分布レン
ズの他端面がホルダの貫通孔から外部に突出するので、
製作時に屈折率分布レンズの他端面と光半導体素子のパ
ッケージのガラス窓の表面との当接面に紫外線硬化樹脂
を塗布し、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することによ
り、紫外線硬化樹脂が瞬時に硬化して接着が完了する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図および第２図に基づい
て説明する。

第１図は本発明の一実施例における光半導体モジュール
の平面図、第２図は開平縦断正面図で、１はレセプタク
ル兼用の金属製のホルダであり、このホルダ１には軸芯
方向に沿って断面円形の貫通孔２が形成されている。こ
の貫通孔２は両端部が大径に形成されており、一端側の
大径部分３と他端側の大径部分４とは互いに軸芯が一致
している。ホルダ１の外周には、中間部にほぼ矩形の外
向きフランジ５が一体に突設されており、ホルダ１の一
端部は外筒６と内筒７とからなる二重筒状に構成され、
外筒６の外周には雄ねじ８が螺設されている。ホルダ１
の貫通孔２の他端側の大径部分４には、円柱状の屈折率
分布レンズ１０が挿入されており、この屈折率分布レン
ズ１０の軸芯方向の長さは、大径部分４の軸芯方向の長
さよりも長い。すなわち、屈折率分布レンズ１０の一端
面１０ａは大径部分４の奥端に達しており、この状態で
屈折率分布レンズ１０の他端面１０ｂは大径部分４から
外部に突出している。この屈折率分布レンズ１０の他端
面１０ｂは、例えばレーザダイオードやフォトダイオー
ドあるいはフォトトランジスタ等の半導体素子１１のパ
ッケージ１２のガラス窓１３の表面に、紫外線硬化樹脂
１４により接着されている。半導体素子１１と屈折率分
布レンズ１０とホルダ１とは、ホルダ１と半導体素子１
１との対向部付近の位置で、補強のためのエポキシ樹脂
１５により互いに接着されており、半導体索子１１のパ
ッケージ１２からは、ガラス窓１３の反対側に複数のピ
ン１６が突出している。

１８はほぼ円筒状の保護カバーであり、この保護カバー
１８の一端部外周には、はぼ矩形の外向きフランジ１９
が一体に突設されている。この外向きフランジ１９とホ
ルダ１の外向きフランジ５とは、外周縁の形状および寸
法が同一であり、複数のねじ２０により互いに連結され
ている。これら外向きフランジ１９と外向きフランジ５
とには、互いに軸芯を共通にして複数の取付孔２１が穿
設されている。保護カバー１８の他端部内周には、半導
体素子１１の保護カバー１８からの抜は出しを確実に阻
止するための金属製あるいは樹脂製でかつ環状の押え部
材２２が挿入固着されている。

上記光半導体モジュールの製作に際しては、まずホルダ
１に光ファイバ（図示せず）を接続する。

すなわち、標準の光ファイバのコネクタ（図示せず）の
雌ねじ（図示せず）をホルダ１の雄ねじ８に螺合させて
、コネクタと一体化された光フ、アイバのフェルール（
図示せず）をホルダ１の貫通孔２の一端側の大径部分３
に挿入する。そしてホルダ１の貫通孔２の他端側の大径
部分４に、外周にエポキシ樹脂等の接着剤を塗布した屈
折率分布レンズ１０を奥端まで挿入し、屈折率分布レン
ズ１０の他端面１０ｂあるいは半導体素子１１のパッケ
ージ１２のガラス窓１３の表面に紫外線硬化樹脂１４を
塗布して、屈折率分布レンズ１０の他端面１０ｂに半導
体素子１１のパッケージ１２のガラス窓１３の表面を当
接させる。次に半導体素子１１を作動させ、半導体素子
１１からの光が屈折率分布レンズ１０を通って光ファイ
バに正確に入射するように、あるいは光ファイバからの
光が屈折率分布レンズ１０を通って半導体素子１１に正
確に入射するように、屈折率分布レンズ１０と半導体索
子１１との光軸合わせを行う。なおこの先軸合わせは、
微動台を用いて精密に行う。光軸が正確に一致すれば、
紫外線硬化樹脂１４に紫外線を照射して、紫外線硬化樹
脂１４を硬化させる。

これにより、屈折率分布レンズ１０と半導体素子１１と
は光軸が正確に一致した状態で強固に固着される。かく
して上記光半導体モジュールが完成する。なお、ホルダ
１に嫁続した光ファイバは、屈折率分布レンズ１０と半
導体素子１１との光軸合わせが完了した後の任意の時期
に、コネクタと共に取外す。

かくして得られた上記光半導体モジュールは、互いに熱
膨張率のほぼ等しい屈折率分布レンズ１０と半導体素子
１１のパッケージ１２のガラス窓１３とを直接接着した
ので、熱膨張時には屈折牛分布レンズ１０と半導体素子
１１のパッケージ１２のガラス窓１３とが光軸を一致さ
せたままほぼ等しい膨張率で膨脂する。したがって、温
度変化に起因する熱膨張等による光軸ずれを良好に防止
できる。また屈折率分布レンズ１０と半導体素子１１の
パッケージ１２のガラス窓１３とを直接接着したので、
製作時に両者の光軸を正確に合わせた状態で接着すれば
よく、ホルダ１の加工精度を要求されない。したがって
、加工に多くの時間を要することがなく、生産性が大幅
に向上し、コストダウンを図ることができる。また屈折
率分布レンズ１０の他端面１０ｂがホルダ１の貫通孔２
から外部に突出するので、製作時に屈折率昼布レンズ１
０の他端面１０ｂと半導体素子１１のパッケージ１２の
ガラス窓１３の表面との当接面に紫外線硬化樹脂１４を
塗布し、紫外線硬化樹脂１４に紫外線を照射することに
より、紫外線硬化樹脂１４が瞬時に硬化して接着が完了
する。したがって、このことからも生産性が大幅に向上
し、コストダウンを図ることができる。また本実施例の
ように、保護カバー１８と押え部材２２とを接着剤によ
り接着すれば、製作に際して、従来常用されていたＹＡ
Ｇレーザ溶接装置のような高価な装置が不要になる。ま
た従来装置のように屈折率分布レンズ１０と半導体素子
１１との間に間隙がないので、全体をコンパクトにでき
る。

（別の実施例） 第３図は別の実施例における光半導体モジュールの半縦
断正面図であり、このように、金属製でかつ筒状のホル
ダ２５を金属製でかつほぼ筒状の保護カバー２６の内周
にエポキシ樹脂等の接着剤で接着するようにしてもよい
。この場合、光ファイバ２７先端のフェルール２８を、
ホルダ２５の内周にエポキシ樹脂等の接着剤で接着する
。なお、第１図および第２図の実施例における光半導体
モジュールは、コネクタを介して光ファイバと接続する
レセプタクル形であったが、この第３図の実施例におけ
る光半導体モジュールは、直接光ファイバと接続するピ
グテール形である。

なお上記各実施例においては、保護カバー１８゜２６を
設けたが、本発明はこのような構成に限定されるもので
はなく、例えば光半導体モジュールを電子機器のケーシ
ング内に実装するような場合、保護カバー１８．２６は
必ずしも設ける必要はない。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、両端部が大径にな
った貫通孔を有しかつこの貫通孔の一端側の大径部分に
光ファイバ先端部のフェルールが挿入されるホルダと、
このホルダの貫通孔の他端側の大径部分に挿入されかつ
一端がこの大径部分の奥端に達した状態で他端が貫通孔
の外部に突出する屈折率分布レンズと、パッケージのガ
ラス窓の表面が紫外線硬化樹脂により前記屈折率分布レ
ンズの他端面に接着された光半導体素子とを設けたので
、互いに熱膨張率のほぼ等しい屈折率分布レンズと半導
体素子のパッケージのガラス窓とを直接接着したことか
ら、熱膨張時には屈折率分布レンズと半導体素子のパッ
ケージのガラス窓とが光軸を一致させたままほぼ等しい
膨張率で膨張し、したがって温度変化に起因する熱膨張
等による光軸ずれを良好に防止できる。また屈折率分布
レンズと半導体素子のパッケージのガラス窓とを直接接
着したことから、製作時に両者の光軸を正確に合わせた
状態で接着すればよく、ホルダの加工精度を要求されな
い結果、加工に多くの時間を要することがなく、生産性
が大幅に向上し、コストダウンを図ることができる。ま
た屈折率分布レンズの他端面がホルダの貫通孔から外部
に突出することから、製作時に屈折率分布レンズの他端
面と半導体素子のパッケージのガラス窓の表面との当接
面に紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線硬化樹脂に紫外線
を照射することにより、紫外線硬化樹脂が瞬時に硬化し
て接着が完了するので、このことからも生産性が大幅に
向上し、コストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における光半導体モジュール
の平面図、第２図は開平縦断正面図、第３図は別の実施
例における光半導体モジュールの半縦断正面図、第４図
は従来の光半導体モジュールの縦断正面図である。 １．２５・・・ホルダ、２・・・貫通孔、３，４・・・
大径部分、１０・・・屈折率分布レンズ、１０ａ・・・
一端面、１０ｂ・・・他端面、１１・・・半導体素子、
１２・・・パッケージ、１３・・・ガラス窓、１４・・
・紫外線硬化樹脂、２７・・５光ファイバ、２８・・・
フェルール特許出願人　三菱電線工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、両端部が大径になった貫通孔を有しかつこの貫通孔
   の一端側の大径部分に光ファイバ先端部のフェルールが
   挿入されるホルダと、このホルダの貫通孔の他端側の大
   径部分に挿入されかつ一端がこの大径部分の奥端に達し
   た状態で他端が貫通孔の外部に突出する屈折率分布レン
   ズと、パッケージのガラス窓の表面が紫外線硬化樹脂に
   より前記屈折率分布レンズの他端面に接着された光半導
   体素子とを設けたことを特徴とする光半導体モジュール
   。