JPH0321908A

JPH0321908A - 光半導体モジュール

Info

Publication number: JPH0321908A
Application number: JP1154660A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Masuko; 益子　隆行; Akira Okamoto; 明岡本; Kaoru Moriya; 守谷　薫
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1989-06-19
Publication date: 1991-01-30

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】概要光半導体モジュールに関し、確実な気密を得ることができるとともに、組立の作業性
を向上することができる光半導体モジュールを提供する
ことを目的とし、気密封止されたケース内に光半導体素子を収容し、該光
半導体素子に光学的に結合された光ファイバを該ケース
外部に設けてなる光半導体モジュールにおいて、ケース
側面に窓部を形成し、該窓部を透明部材により気密封止
し、光ファイバをその端面が該ケースの窓部近傍に位置
するように固定し、前記ケースの内側で前記窓部に対向
して半球レンズを設け、該光ファイバと光半導体素子と
が該半球レンズを介して光学的に結合されるように構戒
する。

産業上の利用分野本発明は光半導体モジュールに関する。

半導体レーザ（ＬＤ）、フォトダイオード（ＰＤ）等の
光半導体素子と光ファイバを光学的に結合して構威され
る光半導体モジュールを実用しようとした場合に、光半
導体素子やその他の部品が周囲の湿度等の影響により劣
化してしまうことがあるため、光半導体素子等を気密封
止されたケース内に収容する構或が一般に採られている
。そして、この構或においては、光半導体素子とケース
外部に通じる光ファイバを気密状態を損なわないように
光学的に結合する必要があり、気密が確実で、容易に製
造可能な光半導体モジュールが要望されている。

従来の技術第６図は従来の光半導体モジュールの構成を示す断面図
である。

１０はケースであり、ケース１０の内側底部には、その
一部に台部１１ａを有するセラミック基板ｌ１が半田１
２により固定されている。セラミック基板１１の上面に
は、その受光面を上に向けてＦＤ（フォトダイオード）
チップ１３、及び■Ｃ１チップコンデンサ等の部品１４
等が半田１２により固定されている。■５は部品１４に
電源を供給するための、あるいはＰＤチップｌ３で光一
電気変換された信号の取り出しのための端子であり、ケ
ース１０の側面にその一端がケース内部に、他端がケー
ス外部に位置するように固定されている。ｌ６はセラミ
ック基板１１上のＰＤチップｌ３や部品１４等と端子ｌ
５を接続するボンディングワイヤである。

ケース１０の側部には貫通した筒状の部材１７が設けら
れており、この筒状部材ｌ７には光ファイバ芯線１８Ｈ
の周囲がナイロン１８ｂで被覆された光ファイバ１８が
挿入されている。光ファイバ１８の端部はナイロン被覆
１８ｂが除去されており、露出した光ファイバ芯線１８
ａの表面には金１９が蒸着されている。光ファイバ芯線
１８の先端部１８ｃは図示の如く、斜めに研磨されてお
り、この先端部１８ＣがＦＤチップｌ３上に位置するよ
うに、その側部（金蒸着された部分）がセラミック基板
１１の台部１１ａに半田２０により固定され、さらに、
筒状部材１７の内側部分に半田２１により固定されてい
る。この半田２１により、筒状部材ｌ７の内側部分が気
密封止されている。２２はケース１０上部を気密封止す
る蓋である。このような構戒により、ＰＤチップｌ３等
の劣化を防止しようとしている。

発明が解決しようとする課題しかし、従来構或によると、光ファイバを筒状部材に挿
入し、所定の位置を半田付け固定する際に、光ファイバ
芯線の先端部をＰＤチップ等に接触させてしまい、その
先端を破損したり、ＰＤチップを破損したりすることが
あり、光ファイバ芯線の側部には金が蒸着され、その先
端部は斜めに研磨されている必要があるから、この場合
に再度、蒸着や研磨を施す必要があり、作業工数が多い
という問題があった。

また、光ファイバと半導体素子との結合のための作業と
、気密封止のための作業を同時に行わなくてはならず、
両者とも精密な作業であるため、気密を確実に得ること
ができない場合があるという問題もあった本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、確実な気密を得ることができる
とともに、組立の作業性を向上することができる光半導
体モジュールを提供することである。

課題を解決するための手段内部に光半導体素子を収容したケース側面に、ケース内
外に通じる窓部を形戒し、この窓部を透明部材により気
密封止する。そして、光ファイバをその端面がケースの
窓部近傍に位置するように固定し、ケースの内側で前記
窓部に対向して半球レンズを設け、光ファイバと光半導
体素子とが該半球レンズを介して光学的に結合されるよ
うに構或する。以下これを第１の解決手段という。

または、内部に光半導体素子を収容したケース側面にケ
ース内外に通じる孔部を形戊し、この孔部にその先端部
が斜めに研磨されたガラスロッドを気密状態を保つよう
に挿入固定する。そして、その端部に集光用のレンズを
具備した光ファイバを該端部がケースの孔部近傍に位置
するように固定し、光ファイバと光半導体素子とがガラ
スロッドを介して光学的に結合されるように構或する。

以下これを第２の解決手段という。

作　　　用本発明第ｌの解決手段によれば、光ファイバから出射し
た光はケースの窓部に設けられた透明部材を透過し、半
球レ゛′ズにより、その光路が曲げられて、受光素子上
に集光されるようになっている。また、第２の解決手段
によれば、光ファイバから出射された光は、該光ファイ
バ端部に設けられたレンズにより集束され、ケースの孔
部に挿入固定されたガラスロッドに入射される。ガラス
ロッドの先端部は斜めに研磨されており、この入射光は
この研磨面で反射して受光素子に入射される。

このように本発明は、ケース内に所定の部品等を収写し
、このケースを完全に気密封止した状態で、光ファイバ
をケースの側部に固定することにより、ケース内部に収
容された光半導体素子と光ファイバとを光学的に結合し
たものである。

この構成により、光ファイバをケースに取り付ける作業
（光半導体素子と光学的な結合をなすための作業〉と、
気密封止のための作業は完全に分離することができるか
ら、気密封止の確実性を向上することができる。そして
、光ファイバの端部はホルダ等によりケースの所定の位
置に固定すればよいので、作業中に光ファイバ先端部を
破損したり、光半導体素子を破損したりするということ
を無くすことができ、その作業性が大幅に向上する。

尚、上記説明において、その一部にケース内に収容され
ている光半導体素子を受光素子であるとして、受光系の
光半導体モジュールについての説明としたが、本発明は
勿論これに限定されるものではなく、受光系の光半導体
モジュールと可逆的に作用する発光系の光半導体モジュ
ールについても適用可能であることはいうまでもない。

実　　施　　例以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明するこ
とにする。

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は一実
施例に用いた半球レンズの作用を説明するための図であ
る。

第１図を参照すると、３０はケースであり、ケース３０
の内側底部には、セラミック基板３１が半田３２により
固定されている。セラミック基板３１の上面には、その
受光面を上に向けてＰＤ（フォトダイオード）チップ３
３、及びＩＣ、チップコンデンサ等の部品３４等が半田
３２により固定されている。

セラミック基板３ｌ上にはさらに、支持アーム３５が半
田３２により固定されており、支持アーム３５には半球
レンズ３６が図示の如く固定されている。この半球レン
ズ３６は、第２図にその作用を示すように、球レンズを
その球心まで研磨して形成されたものであり、Ｆ，から
の出射光は半球レンズ３６の研磨面３６ａで全反射し、
図中Ａ及びＢ点を通過してＦ２　に集光するものである
。

尚、球レンズの場合（図中二点鎖線）は、Ｆ，　からの
出射光は図中Ａ′及びＢ゜点を通過してＦ２に集光する
ものであり、球心ＣからＦ２′　までの距離と球心Ｃか
らＦ２までの距離は等しい。

第１図に戻って、３７は部品３４に電源を供給するため
の、あるいはＰＤチップ３３で光一電気変換された信号
の取り出しのための端子であり、ケース３０の側面にそ
の一端がケース内部に、他端がケース外部に位置するよ
うに固定されている。

３８はセラミック基板上のＰＤチフプ３３や部品３４等
と端子３７を接続するボンデイングワイヤである。

ケース３０の側部には内外に貫通した窓部３９が形戊さ
れ、この窓部３９の内側には透明なガラス４０が蝋付け
されており、このガラス４０により窓部３９が気密封止
されている。４１はフエルール４２に形成された細孔に
挿入固定された光ファイバであり、フェルール４２はホ
ルダ４３に固定され、このホルダ４３がケース３０の窓
部３９近傍に固定されている。４４はケース３０上部を
気密封止する蓋である。

然して、光ファイバ４ｌからの出射光は窓部３９に固定
されたガラス４０を透過し、半球レンズ３６に入射され
、この光は半球レンズ３６の研磨面３６ａで全反射して
ＰＤチップ３３上に集光されるようになっている。

上述したー実施例によれば、ケース３０内に所定の部品
等を収容し、このケース３０を完全に気密封止した状態
で、光ファイバ４１をケース３０の側部に固定すること
により、ケース３０内部に収容されたＰＤチップ３３と
光ファイバ４１とが光学的に結合されるものであり、こ
の構或により、光ファイバ４ｌをケース３０に取り付け
る作業と、気密封止のための作業は完全に分離されるか
ら、気密封止の確実性を向上することができる。そして
、光ファイバ４１の端部はホルダ４３等によりケース３
０の所定の位置に固定すればよいので、作業中に光ファ
イバ４１先端部を破損したり、ＰＤチップ５３等を破損
したりするというトラブルを無くすことができ、その作
業性を大幅に向上することができる。

第３図は本発明の他の実施例を示す断面図、第４図は第
３図の斜視図、第５図は他の実施例に用いたガラスロッ
ドの形状を示す図である。

第３図及び第４図を参照すると、５０はケースであり、
ケース５０の内側底部には、セラミック基板５１が半田
５２により固定されている。セラミック基板５１の上面
には、その受光面を上に向けてＰＤ（フォトダイオード
）チップ５３、及びＩＣ、チップコンデンサ等の部品５
４等が半田５２により固定されている。

５５は部品５４に電源を供給するための、あるいはＰＤ
チップ５３で光一電気変換された信号の取り出しのため
の端子であり、ケース５０の側面にその一端がケース内
部に、他端がケース外部に位置するように固定されてい
る。５６はセラミック基板５１上のＰＤチップ５３や部
品５４等と端子５５を接続するボンディングフイヤであ
る。

ケース５０の側部には内外に貫通した孔部５７が形戊さ
れており、この孔部５７にはガラスロツド５８が挿入さ
れている。ガラスロツド５８は第５図に示すように、円
柱状のガラスの一端面がその中心軸に対して４５′″と
なるように研磨されて形威されているとともに、その側
面には金６０が高温で蒸着されている。そしてこのガラ
スロツド５８は蝋材５９により孔部５７に高温で蝋付け
・固定されており、これにより孔部５７は気密封止され
ている。

６２はフェルール６３に形威された細孔に挿入固定され
た光ファイバであり、フェルール６３は、集光用のレン
ズ６４とともに、パイプ部材６５に固定され、さらにこ
のパイプ部材６５はホルダ６６に固定され、このホルダ
６６がケース５０の孔部５７近傍に固定されている。６
７はケース５０の上部を気密封止する蓋である。

然して、光ファイバ６２からの出射光はレンズ６４によ
り集束され、孔ｉ１ｓ５７に固定されたガラスロッド５
８内に入射される。この光はガラスロッド５８の研磨面
５８ａで全反射してＰＤチップ５３上に集光されるよう
になっている。

上述した他の実施例によれば、ガラスロッド５８のＰＤ
チップ５３に対する離間距離Ｌを比較的に大きくするこ
とができるから、組立作業中にＰＤチップ５３にガラス
ロッド５８を接触して、ガラスロッド５８あるいはＰＤ
チップ５３を破損してしまったりすることは少なく、ま
た、その構或上ガラスロッド５８に高温で金を蒸着でき
るとともに、高温でケース５０に蝋付けできるから、気
密不良を少なくすることができる。

第４図は同じく斜視図、第５図は本発明他の実施例に用いたガラスロドの形状を
示す図、第６図は従来技術を示す断面図である。

発明の効果以上詳述したように本発明によれば、光半導体素子を収
容したケースの気密封止作業と、光ファイバと光半導体
素子との光学的結合のための作業を完全に分離すること
ができ、気密の確実性を向上することができるとともに
、組立作業中に光ファイバ先端を光半導体素子等に接触
して破損する等の障害を無くすことができ、作業性を大
幅に向上することができるという効果を奏する。

０・・・ケース、６・・・半球レンズ、０・・・ガラス、０・・・ケース、７・・・孔部、２・・・光ファイバ。

３・・・ＰＤチップ、９・・・窓部、１・・・光ファイバ、３・・・ＰＤチップ、８・・・ガラスロッド、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明一実施例に用いた半球レンズの説明図、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）気密封止されたケース（３０）内に光半導体素子
（３３）を収容し、該光半導体素子（３３）に光学的に
結合された光ファイバ（４１）を該ケース（３０）外部
に設けてなる光半導体モジュールにおいて、ケース（３
０）側面に窓部（３９）を形成し、該窓部（３９）を透
明部材（４０）により気密封止し、光ファイバ（４１）
をその端面が該ケース（３０）の窓部（３９）近傍に位
置するように固定し、前記ケース（３０）の内側で前記窓部（３９）に対向し
て半球レンズ（３６）を設け、該光ファイバ（４１）と光半導体素子（３３）とが半球
レンズ（３６）を介して光学的に結合されるように構成
したことを特徴とする光半導体モジュール。
（２）気密封止されたケース（５０）内に光半導体素子
（５３）を収容し、該光半導体素子（５３）に光学的に
結合された光ファイバ（６２）を該ケース（３０）外部
に設けてなる光半導体モジュールにおいて、ケース（５
０）側面に孔部（５７）を形成し、該孔部（５７）にそ
の先端部が斜めに研磨されたガラスロッド（５８）を、
ケース（５０）の気密状態を保つように挿入固定し、その端部に集光用のレンズ（６４）を設けた光ファイバ
（６２）を、該端部がケース（５０）の孔部（５７）近
傍に位置するように設け、該光ファイバ（６２）と光半導体素子（５３）とがガラ
スロッド（５８）を介して光学的に結合されるように構
成したことを特徴とする光半導体モジュール。