JPH0786579B2 - 光結合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として光ファイバ通信用装置に関し、特に
光学部品と光半導体素子を光学的に結合固定する装置に
おいて、光半導体素子の固定に充分なる熱接触と機械的
に安定な接合強度を持たせる構造に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の光ファイバー通信用装置では、光半導体
素子の固定は、半田固定が一般的であった。

光半導体素子は、半導体チップをまずサブキャリアに半
田固定した状態で、特性選別、スクリーニングを行なう
のが一般的である為、装置への当素子の固定には、チッ
プをサブキャリアに固定した半田よりも、低融点の半田
が使用されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の半田固定技術には、半田には融点より充
分低い温度でも一定の負荷条件下で、半田が塑性変形を
起こす、いわゆる半田クリープ現象が存在する為、高精
度を要する光学装置の固定技術としては、信頼度に欠け
るという欠点がある。

例えば、半導体レーザ（LD）とシングルモードファイバ
ーの結合系では、サブミクロンの結合精度が要求される
が、LDチップのマウントにAuSn（80/20）半田、融点283
゜、を使用した場合、サブキャリアの固定には、PhSn
（63−37）半田、融点183℃を使用するのが半田固定で
は一般的である。この時、この装置の保存温度して85℃
を要求された場合、この光学系の安定度を、この半田固
定構造で確保する事は、上記半田クリープ現象の為に不
可能である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、光学部品搭載の機構体の一面に、くぼみをう
がち、高温に上げた上でその容積より少し多めの溶融半
田でそのくぼみを満たした後、光半導体素子を搭載した
金属容器の前記くぼみ表面より広い面積を有する面を、
前記機構体に面接触させながら、そのくぼみの上まで移
動させ溶融半田がくぼみ外にあまり広がらない状態で温
度を下げ、両部材を半田固定し、半田が広がっていない
両部材の接合部をレーザースポット溶接にて溶融接合す
る事を特徴としている。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図（ａ），（ｂ）は、本発明の実施例を示す光結合
装置の平面図と断面図である。

この実施例は、単レンズ結合のファイバーピグティル付
レーザーダイオードモジュールー、温調機構付を示して
いる。図中の１が主要機構体であり、８のロッドレンズ
を前もって、ロー付した後、４のレーザーチップキャリ
ア、10のモニター用PD12のチップサーミスタを搭載す
る。４のレーザーチップキャリアの搭載部が本発明の独
創部にあたるが、これは、第２図を使って後でのべる。

各チップを搭載の後、レーザーダイオードを発光させな
がら、９のファイバーフェルールを最適の光結合位置に
調整し、16のスライドリングを介して６のYAGレーザス
ポット溶接により固定する。

その後、その光結合系を、外装ケース13の中に電子温調
器11とともに組み込んで、本光結合装置が完成する。

次に第２図を使ってレーザーチップキャリアの搭載方法
をもう少し詳しく説明する。

まず、１は、第１図で説明した光学部品搭載の機構体の
一部であり、半田ダメの為のくぼみ２が、もうけてあ
る。機構体１の温度を130℃ぐらい迄上げ、上記半田ダ
メ２に低温ハンダ３、例えばInSn（48/52）を溶融させ
る。次に、その上にレーザーダイオード搭載のチップキ
ャリア４を矢印５の方向からマウントし、温度を下げて
機構体１とチップキャリア４を接合させる。

レーザーダイオードは、チップキャリアに高温ハンダ、
例えばAuSn（80/20）等でマウントされている。次に、
機構体１とチップキャリア４の接合部で半田で濡れてい
ない部分をYAGスポット溶接６により融着する。

第３図は、実施例の２を示したもので、レーザーチップ
キャリアにYAGレーザスポット溶接６を確実ならしめる
為のフランジ部14が付いている。

YAGレーザスポット溶接は、被溶接部材の表面状態、光
の入射角度により、光の吸収されかたに変化が生じ再現
の良い良質な溶接がむつかしくなる。

溶接を確実ならしめる為、図の様なフランジ部14をもう
け、溶接面に出来るだけ垂直に光を入射させ、又光の吸
収を良くする為、例えばAuメッキ処理をはがし、下地の
Niメッキ面15を出すと、良質な溶接部を確保出来る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、低温ソルダーで、熱的接
触を確保した上で、YAGスポット溶接により、機械的に
安定な接合強度を持たせる事により、電気特性的にも、
長期の光学系の信頼性的にも、すぐれた光結合装置を提
出出来る効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ）は、本発明の光結合装置の平面図
とＡ−Ａ′面の断面図である。 第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）は、上記本発明の光結合
装置の発明に関する部分を抜枠した平面図，側面図，正
面図である。 第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の実施例２と
してYAG溶接部にフランジを付けた平面図，側面図，正
面図である。 １……光学部品搭載の機構体、２……半田ダメ、３……
半田、４……光半導体素子搭載の金属容器（レーザーダ
イオード，チップキャリア）、５……チップオンキャリ
アの半田マウント方向、６……YAGレーザスポエー溶接
部、７……レーザーダイオードチップ、８……グリンロ
ッドレンズ、９……光ファイバーフェルール、10……モ
ニター用PDチップ、11……サーモエレクトリッククーラ
ー、12……チップサーミスタ、13……外装ケース、14…
…フランジ部、15……レーザー光吸収用表面処理部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学部品を搭載する第一の部材の上面にく
   ぼみを設け、光半導体素子を搭載する第二の部材の下面
   の少なくとも一辺が前記くぼみをまたぐように前記第一
   の部材の上面と前記第二の部材の下面とを接合させ、機
   械的な接合強度は、該接合部をレーザー溶接する事によ
   り確保し、熱的な接触は、前記くぼみに半田を満たし、
   両部材間に半田で濡れ接触させる事により確保する事を
   特徴とする光結合装置。
2. 【請求項２】前記第二の部材にレーザー溶接用の平板状
   ツバ部をもうけ、その溶接部の表面処理として、部分金
   メッキ除去によりレーザー光の吸収を良くする処理をほ
   どこした事を特徴とする請求項（１）記載の光結合装
   置。