JPH04152307A - 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、光通信や光伝送の分野で使用される光半導体
素子モジュールのその製造方法に係り。

特に光半導体素子モジュールを製造するに際し。

ハンダ付け固定に伴う結合損失の劣化が大幅に低減化さ
れた状態で製造されるようにした光半導体素子モジュー
ル素子の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の光半導体素子モジュールを製造するには
、特開平１−３１０３１９号公報や特開平１−１２０５
１４号公報に記載されているように、結合光学系構成部
品は光学的結合位置に位置調整された後に、レーザ溶接
によってその光学的結合位置関係が固定されるようにな
っている。また、特開平２−４３５０９号公報による場
合には。

一定力法として、溶接部分に非晶質合金が用いられるよ
うになっている。

【発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前者の２つの公報による場合は。

金属材料の溶接によっていることから、溶融凝固時およ
び室温までの冷却期間に起こる金属の収縮により接合部
に収縮応力が発生し、収縮応力による結果としての溶接
変形を、光結合系で問題とされる数μｍオーダ以下に抑
えることは困離となっているのが実情である。

また、後者の公報による場合には、溶接変形に起因する
結合損失の増大は低減可能とされるも、溶接部分に非晶
質合金が用いられていることから、構成部品の材質が限
定されるばかりか、溶接条件を狭い範囲内で厳密に管理
する必要があり、光半導体素子モジュールが安価に、し
かも大量に製造され得ないものとなっている。

本発明の目的は、溶接や、溶接部分に非晶質合金を用い
ることなく、しかも結合損失を損うことなくハンダ付け
によって、結合光学系構成部品が光学的結合位置に位置
調整された状態で固定され得る光半導体素子モジュール
の製造方法を供するにある。

［ｌｌ１ｌを解決するための手段］ 上記目的は、光半導体素子モジュールを製造するに際し
ては、セラミックフェルールが遊嵌装着されてなるホル
ダを光軸方向とは直交する方向にスリーブ他端面上で摺
動させるとともに、光ファイバが固定されているセラミ
ックフェルールを光軸方向とは平行な方向にホルダ内部
で摺動せしめることで、光ファイバを光学的結合位置に
位置調整した状態で、スリーブ他端面上にはホルダを。

該ホルダにはセラミックフェルールをそれぞれ高周波誘
導加熱によって加熱されたハンダを以て、ハンダ付け固
定することで達成される。

［作用］ 高周波誘導加熱では、高周波による電磁誘導で生じる渦
電流によって５非接触状態にてスリーブやホルダ自体が
発熱し、この熱によってハンダが溶融されるようになっ
ている。したがって、ハンダ付け固定部分が全周に亘っ
て均一に加熱・冷却されることから、ハンダの溶融凝固
時および室温までの冷却期間内に起こるハンダ材の収縮
が均一とされることから、光軸ずれの発生は小さく抑え
られるものである。しかも、その際、光ファイバはセラ
ミックからなるフェルール内に固定されていることから
、高周波誘導加熱によるセラミック７エルールでの発熱
は、セラミックでの誘導損失による僅かな温度上昇に抑
えられることから、光ファイバを固定する際での光ファ
イバへの熱影響は殆ど無視し得るものである。ところで
、ハンダ材としてＡｕ基ハンダが用いられているのは、
これは、Ａｕ基ハンダは一般に用いられる鉛・錫合金ハ
ンダに比し、クリープ量が小さいことから。

ハンダ付け状態が安定化され得るものである。

［実施例］ 以下、本発明を第１図、第２図により説明する。

先ず第１の例での本発明に係る光半導体素子モジュール
について説明すれば、第１図はその構成を断面として示
したものである。これによる場合。

素子パッケージ１にはスリーブ２がＡｇロウ付けされ、
そのスリーブ２一端内部には側面がメタライズ処理され
た集束形ロッドレンズ３がハンダ付けによって気密に固
定されるようになっている。

素子パッケージ１内にはまた、光半導体素子（−般に半
導体発光素子、半導体受光素子の何れか）としての半導
体レーザ４が後方出力モニタ用フォトダイオード５とと
もにステム６に搭載されており、ステム６は半導体レー
ザ４の光軸と集束形口ラドレンズ３のそれとが一致すべ
く位置調整された状態で、素子パッケージ１内壁面にハ
ンダ付け固定されるようになっている。単一モード光フ
ァイバ７はまた。予めセラミックフェルール８に気密固
定され、そのセラミックフェルール８はまたその側面に
金属被膜が予め形成された上、ホルダ９に遊嵌装着され
たものとなっている。

さて、光ファイバ７のスリーブ２他端内部への取り付け
固定について説明すれば、この取り付けに際しては、ホ
ルダ９はスリーブ２他端面上を光軸方向とは直交する方
向に摺動されることで、光軸方向とは直交する方向での
光学的結合位置が調整されるものとなっている。また、
セラミックフェルール８はホルダ９内を光軸方向に摺動
されることで、光軸方向での光学的結合位置が調整され
るようになっている。このようにして最適結合位置に光
ファイバ７が調整された状態で、スリーブ２・ホルダ９
間、ホルダ９・セラミックフェルール８間各々に金と錫
の共晶ハンダ（融点は２８０’Ｃ）１０．１１を用い、
高周波誘導加熱によりハンダ付けが行われるようにした
ものである。このハンダ付けの結果として、所期の目的
が達成されるものである。

ここで、以上での高周波誘導加熱によるハンダ付けでの
効果の程について具体的に考察すれば、上記の共晶ハン
ダを２Ｍ＆、６００Ｗの高周波による電磁誘導加熱によ
り溶融させハンダ付け固定を行ったところ、その際での
セラミツクフェルール８中心部での温度は１２０℃であ
り、光ファイバ７の被覆材には損傷が発生せず、また、
ハンダ付け固定前後での結合損失の劣化量は０．２ｄＢ
以下に抑えられた。＊た１以上のようにして製造された
光半導体素子モジュールを１サイクルでの時間、温度変
化をそれぞれ１時間、−４０〜＋８５℃であるとして、
５００サイクル印加したところ、５００サイクル経過後
での結合損失の劣化変動量は初期値に対し±０．２ｄＢ
以下であり、安定なハンダ付け固定状態が得られること
が判った。

第２図はまた他の例での本発明による光半導体素子モジ
ュールのその構成を断面として示したものである０本例
での光半導体素子、ロッドレンズ、光ファイバに係る光
学的結合関係は第１図に示すものに同様となっているが
、異なる点は光半導体素子が半導体受光素子としてのＩ
ｎＧａＡｓ−ｐｉｎフォトダイオード（受光径８０μｍ
）１２とされていることである。単一モード光ファイバ
７からの光は集束形ロッドレンズ３により集光された上
、そのフォトダイオード１２に光結合されるようになっ
ているものである。マウント１３は素子パッケージ１に
ハンダ付け固定されているが、フォトダイオード１２は
そのマウント１３にロッドレンズ３と光結合関係にある
べく搭載されたものとなっている。因みに１本例での光
半導体素子モジュールにおいては、ハンダ付け固定前後
での結合損失の劣化量は０．０５ｄＢ以下に抑えられ、
また、先の場合と同一な条件下で温度サイクル試験を行
ったところ、５００サイクル経過後での結合損失の劣化
変動量は初期値に対し±０．１ｄＢ以下であり、安定な
ハンダ付け固定状態が得られることが判った。

［発明の効果］ 以上説明したように１本発明によれば、溶接や、溶接部
分に非晶質合金を用いることなく、シかも結合損失を損
うことなくハンダ付けによって、結合光学系構成部品が
光学的結合位置に位置調整された状態で固定され得るよ
うにして、光半導体素子モジュールが製造され得ること
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、本発明による光半導体素子モジュー
ルの一例での全体的構成をそれぞれ示す図である。 １・・・素子パッケージ、２・・・スリーブ、・３・・
・ロッドレンズ、４・・・半導体レーザ、５．１２・・
・フォトダイオード、６・・・ステム、７・・・光ファ
イバ、８・・・セラミックフェルール、９・・・ホルダ
、１０，１１・・・共晶ハンダ、１３・・・マウント。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、素子パッケージ内に収容固定されている光半導体素
   子と、スリーブにおける一端内部に、上記光半導体素子
   と光学的に結合された状態で取り付け固定されてなるレ
   ンズと、上記スリーブにおける他端内部に、ホルダ、側
   面に金属被膜が形成されたセラミックフェルールを介し
   収容固定されてなる光ファイバとからなる光半導体素子
   モジュールの製造方法であって、セラミックフェルール
   が遊嵌装着されてなるホルダを光軸方向とは直交する方
   向にスリーブ他端面上で摺動させるとともに、光ファイ
   バが固定されているセラミックフェルールを光軸方向と
   は平行な方向にホルダ内部で摺動せしめることで、光フ
   ァイバを光学的結合位置に位置調整した状態で、スリー
   ブ他端面上にはホルダを、該ホルダにはセラミックフェ
   ルールをそれぞれ高周波誘導加熱によって加熱されたハ
   ンダを以て、ハンダ付け固定するようにした光半導体素
   子モジュールの製造方法。 ２、光半導体素子としての半導体発光素子、半導体受光
   素子の何れかが請求項１記載の方法によって、レンズを
   介し光ファイバに光学的に結合せしめられる、光半導体
   素子モジュールの製造方法。 ３、スリーブ他端面上にはホルダが、該ホルダにはセラ
   ミックフェルールがそれぞれ高周波誘導加熱によって加
   熱されたＡｕ基ハンダを以て、ハンダ付け固定されるよ
   うにした、請求項１、２の何れかに記載の光半導体素子
   モジュールの製造方法。