JPH0456911A - Optical semiconductor module and production thereof - Google Patents

Optical semiconductor module and production thereof

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JPH0456911A
JPH0456911A JP16658290A JP16658290A JPH0456911A JP H0456911 A JPH0456911 A JP H0456911A JP 16658290 A JP16658290 A JP 16658290A JP 16658290 A JP16658290 A JP 16658290A JP H0456911 A JPH0456911 A JP H0456911A
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JP
Japan
Prior art keywords
lens holder
fixed
semiconductor package
attached
optical
Prior art date
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Pending
Application number
JP16658290A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Kaneko
聡 金子
Susumu Himi
氷見 進
Masahiro Usami
宇佐美 政弘
Tsutomu Kono
勉 河野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain stable coupling efficiency between optical fibers and light emitting and receiving elements by mounting and fixing a semiconductor package into the aperture of a lens holder while this package is held inserted via the step part of a guide into the aperture, thereby decreasing the number of parts and joined parts. CONSTITUTION:The step part 16 of the guide is provided on the inside surface on the aperture side at one end of the lens holder 15. The semiconductor package 13 is mounted and fixed by soldering or welding to the lens holder 15 while the semiconductor package 13 is held inserted into the aperture. Since the step part 16 of the guide is formed within the range of the permissible design tolerance, the semiconductor package 13 is mounted and fixed to the lens holder 15 only with the parts accuracy without requiring an axial adjustment. The number of parts and joined parts is decreased in this way and the stable coupling efficiency is obtd. over a long period of time between the optical fibers and the light emitting and receiving elements.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、光通信や光応用計測などの分野で光送信用、
あるいは光受信用として用いられる光半導体モジュール
とその製造方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is applicable to optical transmission,
Alternatively, the present invention relates to an optical semiconductor module used for optical reception and a manufacturing method thereof.

[従来の技術] この種の技術に係る光送信用、あるいは光受信用のモジ
ュールとしては、例えば特開平1−289904号公報
に記載されたものが知られている。
[Prior Art] As a module for optical transmission or optical reception according to this type of technology, one described in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-289904 is known.

これによる場合、第4図に示すように、内部にしンズ4
6が固定されている素子ホルダ(ステンレス製円筒体と
して構成)44の一端開口部に対しては、発・受光素子
43がその開口部内面に予め施されている半田メツキ部
分47を介し取付・固定されるようになっている。また
、光ファイバ41はその一端がファイバホルダ42に固
定された状態で、調整リング45を介し素子ホルダ44
に取付・固定されるが、その取付・固定は発・受光素子
43と光ファイバ41との間での軸調整後に行われるよ
うになっている。軸調整された状態で、素子ホルダ44
と調整リング45間、調整リング45とファイバホルダ
42間がそれぞれYAGレーザによって溶接されるよう
になっているものである。
In this case, as shown in FIG.
The light emitting/receiving element 43 is attached to the opening at one end of the element holder (constructed as a stainless steel cylindrical body) 44 to which the element holder 6 is fixed via the solder plating part 47 that has been previously applied to the inner surface of the opening. It is set to be fixed. Further, the optical fiber 41 is connected to the element holder 44 via the adjustment ring 45 with one end thereof fixed to the fiber holder 42.
However, the mounting and fixing is performed after axial adjustment between the light emitting/receiving element 43 and the optical fiber 41. With the axis adjusted, the element holder 44
and the adjustment ring 45 and between the adjustment ring 45 and the fiber holder 42 are welded using a YAG laser.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、以上のようにして得られるモジュールに
は、各種の不具合があるものとなっている。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the module obtained as described above has various defects.

即ち、その1は、発・受光素子と素子ホルダとを固定す
るための半田材が発・受光素子のガラス窓キャップ付近
まで流れ込み、半田フラックスがそのガラス窓キャップ
に付着してしまうというものである。その2は、半田メ
ツキ部分のそのメツキ範囲のバラツキにより半田材が素
子ホルダの内部に固定されているレンズ付近まで侵入し
、そのレンズ端面(有効レンズ径内)にフラックスが付
着してしまうというものである。その3は1発・受光素
子は素子ホルダに対し直接接触することなく、半田材を
介し取付・固定されることから、発・受光素子が素子ホ
ルダに傾いて取付・固定される虞れがあり、レンズと発
・受光素子の光軸がずれてしまうというものである。そ
の4は、素子ホルダの一端開口部に対しては、その内面
に所定範囲に亘って半田(金あるいはそ錫でも可)がメ
ツキされるに際し、その所定範囲以外の内面に対しては
マスキング処理が要されるというものである。
Specifically, the first problem is that the solder material for fixing the light emitting/light receiving element and the element holder flows into the vicinity of the glass window cap of the light emitting/light receiving element, and the solder flux adheres to the glass window cap. . The second problem is that due to variations in the plating range of the solder plating part, the solder material penetrates into the vicinity of the lens fixed inside the element holder, and flux adheres to the lens end face (within the effective lens diameter). It is. Part 3 is that the single-shot/light-receiving element is attached and fixed via solder material without making direct contact with the element holder, so there is a risk that the emitting/light-receiving element may be attached/fixed at an angle to the element holder. , the optical axes of the lens and the light emitting/receiving element become misaligned. Part 4 is that when solder (gold or tin is also acceptable) is plated on the inner surface of the opening at one end of the element holder over a predetermined range, the inner surface other than the predetermined range is masked. is required.

その5は、モジュールの構成部品(ファイバホルダ(光
ファイバを含む)、発・受光素子、素子ホルダおよび調
整リング)の点数が多いばかりか、接合部分(発・受光
素子と素子ホルダとの間、素子ホルダと調整リングの間
、調整リングとファイバホルダとの閏)が多いというも
のである。熱衝撃、あるいは温度サイクルなどによって
、これら接合部分には位置ずれが生じ易く、この結果と
して光ファイバと発・受光素子との間の結合効率が劣化
され易いものとなっている。
Part 5 is that not only does the module have a large number of component parts (fiber holder (including optical fiber), light emitting/light receiving element, element holder, and adjustment ring), but also the number of joints (between the light emitting/light receiving element and the element holder) is large. There are many jumps between the element holder and the adjustment ring, and between the adjustment ring and the fiber holder. Due to thermal shock, temperature cycles, etc., these joints are likely to be misaligned, and as a result, the coupling efficiency between the optical fiber and the light emitting/receiving element is likely to deteriorate.

本発明の目的は、構成部品点数、接合部9少なくして、
しかも光ファイバ、発・受光素子間で安定な結合効率が
得られる光半導体モジュールを供するにある。
The object of the present invention is to reduce the number of component parts and joints by 9,
Moreover, it is an object of the present invention to provide an optical semiconductor module in which stable coupling efficiency can be obtained between an optical fiber and a light emitting/receiving element.

また、本発明の他の目的は、そのような光半導体モジュ
ールを容易に、しかも光ファイバ、発・受光素子間での
結合効率を安定化させた状態で製造し得る光半導体モジ
ュールの製造方法を供するにある。
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical semiconductor module that can easily manufacture such an optical semiconductor module while stabilizing the coupling efficiency between the optical fiber and the light emitting/receiving element. It is to serve.

[課題を解決するための手段] 上記目的は、レンズホルダにおける2つの開口部各々に
は半導体パッケージ(発光素子、あるいは受光素子を含
む)、光ファイバが取付・固定されるが、半導体パッケ
ージはレンズホルダ開口部に対し、その開口部内面に所
定長さに亘って設けられたガイド段差部の挿入された状
態で、取付・固定されることで達成される。
[Means for Solving the Problems] The above object is that a semiconductor package (including a light emitting element or a light receiving element) and an optical fiber are attached and fixed to each of the two openings in the lens holder, but the semiconductor package is not attached to the lens. This is achieved by attaching and fixing a guide step provided over a predetermined length to the inner surface of the holder opening while being inserted thereinto.

また、他の目的は、半導体パッケージをレンズホルダに
対し無調整で取付・固定した後、レンズホルダに対し光
ファイバが軸調整された状態で取付・固定されるか、あ
るいは半導体パッケージレンズホルダに対し軸調整され
た状態で取付・固定された後、レンズホルダに対し光フ
ァイバを無調整で取付・固定することで達成される。
Another purpose is to attach and fix the semiconductor package to the lens holder without adjustment, and then attach and fix the optical fiber to the lens holder with its axis adjusted. This is achieved by attaching and fixing the optical fiber to the lens holder without any adjustment after the optical fiber is attached and fixed with its axis adjusted.

[作用] 光半導体モジュールはレンズホルダに対し半導体パッケ
ージ、光ファイバを取付・固定するようにして構成され
るが、その際、半導体パッケージはレンズホルダ開口部
に対し、ガイド段差部によって位置決め挿入された状態
で溶接、あるいは半田で取付・固定されるようにしたも
のである。これにより半導体パッケージはレンズホルダ
に対し傾いて取付・固定されることはなく、また、半田
によって取付・固定される場合は、半田材のレンズホル
ダ開口部内への侵入はガイド段差部で阻止されるもので
ある。更にレンズホルダ自体は素子ホルダと調整リング
とが一体化されたものとして構成されていることから1
位置ずれ発生箇所がその分掛なくて済まされ、結果とし
て全体での結合効率の安定化が長期間に亘って図れるも
のである。
[Function] The optical semiconductor module is configured such that a semiconductor package and an optical fiber are attached and fixed to a lens holder. At this time, the semiconductor package is positioned and inserted into the lens holder opening by a guide step. It is designed to be attached and fixed by welding or soldering. This prevents the semiconductor package from being installed or fixed at an angle with respect to the lens holder, and if it is installed or fixed by soldering, the guide steps prevent the solder material from entering the lens holder opening. It is something. Furthermore, since the lens holder itself is configured as an integrated element holder and adjustment ring, 1
This eliminates the need for locations where positional deviation occurs, and as a result, the overall coupling efficiency can be stabilized over a long period of time.

[実施例] 以下、本発明を第1図から第3図により説明する。[Example] The present invention will be explained below with reference to FIGS. 1 to 3.

先ず第1図は本発明による一例での光半導体モジュール
の断面を、また、第2図はその一部拡大断面を示したも
のである1図示のように、内部にレンズ14が固定され
ているレンズホルダ15の一方の開口部には半導体パッ
ケージ13が、また、その他方の開口部には光ファイバ
11がファイバホルダ12を介しそれぞれ取付・固定さ
れたものとなっている。コバールや電磁軟鉄等の円筒体
として構成されているレンズホルダ15の内部には、レ
ンズ14が半田、あるいは圧入によりレンズホルダ15
の両端より予め設計された距離位置に固定されているわ
けであるが、このレンズホルダ15での特徴的部分は一
端開口部側のその内面にガイド段差部16が設けられて
いることである。ガイド段差部16を介し半導体パッケ
ージ13が開口部内に挿入された状態で、半導体パッケ
ージ13が半田、あるいは溶接によりレンズホルダ15
に取付・固定されるものである。ガイド段差部16は設
計許容誤差範囲内のものとして形成されていることから
、半導体パッケージ13は軸調整不要にして部品精度だ
けでレンズホルダ15に取付・固定されるものである。
First, FIG. 1 shows a cross section of an example of an optical semiconductor module according to the present invention, and FIG. 2 shows a partially enlarged cross section. As shown in FIG. 1, a lens 14 is fixed inside. A semiconductor package 13 is attached and fixed to one opening of the lens holder 15, and an optical fiber 11 is attached and fixed to the other opening via a fiber holder 12, respectively. The lens 14 is soldered or press-fitted into the lens holder 15, which is configured as a cylindrical body made of Kovar or electromagnetic soft iron.
The lens holder 15 is fixed at a predetermined distance from both ends of the lens holder 15, and a characteristic feature of this lens holder 15 is that a guide stepped portion 16 is provided on the inner surface of the lens holder 15 on the opening side of one end. With the semiconductor package 13 inserted into the opening through the guide step 16, the semiconductor package 13 is attached to the lens holder 15 by soldering or welding.
It is attached and fixed to. Since the guide step portion 16 is formed within a design tolerance range, the semiconductor package 13 can be attached and fixed to the lens holder 15 with only component accuracy without the need for axis adjustment.

半導体パッケージ13が半田によって取付・固定される
場合は、半田材はガイド段差部16によって開口部内へ
の侵入が阻止され得るものである。
When the semiconductor package 13 is attached and fixed by solder, the solder material can be prevented from entering into the opening by the guide stepped portion 16.

以上のようにして、半導体パッケージ13がレンズホル
ダ15に対し取付・固定された後は、ファイバホルダ(
アルミ、コバール、電磁軟鉄などよりなる円筒体として
構成)12がレンズホルダ15との間で軸調整された状
態で、半田、あるいは溶接によってレンズホルダ15に
取付・固定されるようになっているものである。レンズ
ホルダ15は従来技術に係る素子ホルダと調整リングが
一体化されたものとして構成されていることから、温度
サイクルや熱衝撃などによる位置ずれが生じる余地はな
く、長期間に亘って安定な結合効率が得られるものとな
っている。
After the semiconductor package 13 is attached and fixed to the lens holder 15 as described above, the fiber holder (
12 (configured as a cylindrical body made of aluminum, Kovar, electromagnetic soft iron, etc.) is attached and fixed to the lens holder 15 by soldering or welding with the axis adjusted between the lens holder 15 and the lens holder 15. It is. Since the lens holder 15 is constructed by integrating the element holder and adjustment ring according to the prior art, there is no room for positional displacement due to temperature cycles or thermal shock, and the connection is stable over a long period of time. This results in efficiency.

第3図はまた、本発明による光半導体モジュールの他の
例での断面を示したものである。先の場合でのものと実
質的に異なるところは、ファイバホルダ12が軸調整不
要にして部品精度だけでレンズホルダ15に取付・固定
されるようになっていることである。即ち1本例ではレ
ンズホルダ15の他方の開口部での穴径と、ファイバホ
ルダ12の外径とは設計許容誤差範囲内のものとされ、
したがって、ファイバホルダ12は軸調整不要としてレ
ンズホルダ15に取付・固定され得るものである。この
ようにして、ファイバホルダ12が取付・固定された後
は、半導体パッケージ13が光の場合と同様にして取付
・固定されるが、その取付・固定に際しては軸調整が行
なわれるものとなっている。
FIG. 3 also shows a cross section of another example of the optical semiconductor module according to the present invention. What is substantially different from the previous case is that the fiber holder 12 is attached and fixed to the lens holder 15 using only component precision without requiring axis adjustment. That is, in this example, the hole diameter at the other opening of the lens holder 15 and the outer diameter of the fiber holder 12 are within the design tolerance range,
Therefore, the fiber holder 12 can be attached and fixed to the lens holder 15 without the need for axis adjustment. After the fiber holder 12 is attached and fixed in this way, the semiconductor package 13 is attached and fixed in the same way as in the case of optical fibers, but the axis is adjusted when it is attached and fixed. There is.

[発明の効果] 以上説明したように、請求項1による場合は、部品点数
、接合部分掛なくして、しかも光ファイバ、発・受光素
子間で安定な結合効率が長期間に亘って得られ、また、
請求項2,3.4による場合には、そのような光半導体
モジュールが容易に製造されるという効果がある。
[Effects of the Invention] As explained above, according to claim 1, stable coupling efficiency can be obtained between the optical fiber and the light emitting/receiving element over a long period of time without requiring a large number of parts or joints. Also,
According to claims 2 and 3.4, such an optical semiconductor module can be easily manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は1本発明による一例での光半導体モジュールの
断面を示す図、第2図は、その一部拡大状態を示す図、
第3図は、本発明による他の例での光半導体モジュール
の断面を示す図、第4図は、従来技術に係る光送受信用
モジュールの構成を示す図である。 11・・・光ファイバ、12・・・ファイバホルダ。 13・・・半導体パッケージ、14・・・レンズ、15
・・・レンズホルダ、16・・・ガイド段差部。 系 ■ 口 第20 ノ3 蔦4図
FIG. 1 is a diagram showing a cross section of an example of an optical semiconductor module according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a partially enlarged state thereof.
FIG. 3 is a diagram showing a cross section of another example of an optical semiconductor module according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing the configuration of an optical transmitting/receiving module according to the prior art. 11... Optical fiber, 12... Fiber holder. 13... Semiconductor package, 14... Lens, 15
...Lens holder, 16...Guide stepped portion. System ■ Mouth No. 20 No. 3 Tsuta 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、内部にレンズが固定されているレンズホルダにおけ
る一方の開口部には、発光素子、あるいは受光素子を含
む半導体パッケージが、他方の開口部には上記半導体パ
ッケージと光伝達関係に配置された状態で、先端がフェ
ルールにて加工され、他端にコネクタが接続されている
光ファイバがそれぞれ取付・固定されてなる光半導体モ
ジュールであって、半導体パッケージのレンズホルダへ
の取付・固定に際しては、半導体パッケージはレンズホ
ルダ開口部内面に所定長さに亘って設けられたガイド段
差部を介しレンズホルダ開口部に挿入された状態で、該
開口部に取付・固定される構成の光半導体モジュール。 2、半導体パッケージをレンズホルダに対し無調整にて
溶接、あるいは半田にて取付・固定した後、レンズホル
ダに対し光ファイバが軸調整された状態で溶接、あるい
は半田にて取付・固定されるようにした、請求項1記載
の光半導体モジュールの製造方法。 3、半導体パッケージがレンズホルダに対し軸調整され
た状態(光軸方向は無調整)で溶接、あるいは半田にて
取付・固定された後、レンズホルダに対し光ファイバを
無調整にて溶接、あるいは半田にて取付・固定するよう
にした、請求項1記載の光半導体モジュールの製造方法
[Claims] 1. In a lens holder in which a lens is fixed, one opening has a semiconductor package containing a light emitting element or a light receiving element, and the other opening has a semiconductor package for optical communication with the semiconductor package. An optical semiconductor module in which optical fibers each having a tip processed with a ferrule and a connector connected to the other end are attached and fixed while being arranged in a relationship, and the semiconductor package is attached to a lens holder. - When fixing, the semiconductor package is inserted into the lens holder opening via a guide step provided over a predetermined length on the inner surface of the lens holder opening, and is then attached and fixed to the opening. Optical semiconductor module. 2. After the semiconductor package is attached and fixed to the lens holder by welding or soldering without adjustment, the optical fiber is attached and fixed by welding or soldering with the axis adjusted to the lens holder. 2. The method for manufacturing an optical semiconductor module according to claim 1. 3. After the semiconductor package is attached and fixed by welding or soldering with the axis adjusted to the lens holder (without adjusting the optical axis direction), the optical fiber is welded to the lens holder without adjustment, or 2. The method for manufacturing an optical semiconductor module according to claim 1, wherein the optical semiconductor module is attached and fixed using solder.
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