JPH09166727A - 光電子パッケージ - Google Patents
光電子パッケージInfo
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- JPH09166727A JPH09166727A JP8282222A JP28222296A JPH09166727A JP H09166727 A JPH09166727 A JP H09166727A JP 8282222 A JP8282222 A JP 8282222A JP 28222296 A JP28222296 A JP 28222296A JP H09166727 A JPH09166727 A JP H09166727A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- solder
- package
- optoelectronic package
- nose tube
- Prior art date
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- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4236—Fixing or mounting methods of the aligned elements
- G02B6/4238—Soldering
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4248—Feed-through connections for the hermetical passage of fibres through a package wall
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 性能および信頼性の高い光ファイバ整列、ロ
ッキングおよび封止をもたらす光ファイバケーブルアセ
ンブリおよびフィードスルーアセンブリを含む光電子パ
ッケージを提供する。 【解決手段】 光ファイバ(18)はノーズチューブ
(19)を介してパッケージ(10)に与えられる。フ
ァイバはその端部で選択的に金属化される。パッケージ
フロア(16)上の基板のはんだロック接合は好ましく
はSnAgベースまたはSnSbベースのはんだから形
成される。これは、はんだを所望の位置に、パッケージ
の光電子装置(11)と整列して保持するようにファイ
バの金属化された部分の少なくとも一部を取囲む。ファ
イバのSnの金属化で、これは信頼性の高いはんだロッ
ク接合を生じる。はんだ封止接合はノーズチューブとA
u金属化ファイバとの間に気密封止を形成する。
ッキングおよび封止をもたらす光ファイバケーブルアセ
ンブリおよびフィードスルーアセンブリを含む光電子パ
ッケージを提供する。 【解決手段】 光ファイバ(18)はノーズチューブ
(19)を介してパッケージ(10)に与えられる。フ
ァイバはその端部で選択的に金属化される。パッケージ
フロア(16)上の基板のはんだロック接合は好ましく
はSnAgベースまたはSnSbベースのはんだから形
成される。これは、はんだを所望の位置に、パッケージ
の光電子装置(11)と整列して保持するようにファイ
バの金属化された部分の少なくとも一部を取囲む。ファ
イバのSnの金属化で、これは信頼性の高いはんだロッ
ク接合を生じる。はんだ封止接合はノーズチューブとA
u金属化ファイバとの間に気密封止を形成する。
Description
【0001】
【発明の分野】この発明は、光電子装置のための実装な
らびに光ファイバロッキングおよび整列の分野に関す
る。
らびに光ファイバロッキングおよび整列の分野に関す
る。
【0002】
【発明の背景】商業用航空機に搭載される光電子送信機
および光電子受信機は、潜在的に埃っぽく、湿気があ
り、腐食性であり、機械的に混乱した環境において、か
つ−40℃から+125℃の温度範囲において、20年
間動作しなければならない。このような不利な動作条件
での長期的な信頼性には金属ハイブリッドパッケージ内
に光電子装置の気密封止が必要とされる。典型的な配列
では、光信号が光ファイバによってパッケージの内部の
光電子装置へと送信され、かつそこから送信される。フ
ァイバは、パッケージの側壁にろう付けされたノーズチ
ューブの内部に密閉されたはんだである。この型のハイ
ブリッド電気・光学的パッケージ配列は通常よく「ファ
イバ・ピグテール化」ハイブリッドパッケージと称され
る。パッケージにファイバをインタフェースさせるため
のプロセスは「ピグテーリング」と呼ばれる。
および光電子受信機は、潜在的に埃っぽく、湿気があ
り、腐食性であり、機械的に混乱した環境において、か
つ−40℃から+125℃の温度範囲において、20年
間動作しなければならない。このような不利な動作条件
での長期的な信頼性には金属ハイブリッドパッケージ内
に光電子装置の気密封止が必要とされる。典型的な配列
では、光信号が光ファイバによってパッケージの内部の
光電子装置へと送信され、かつそこから送信される。フ
ァイバは、パッケージの側壁にろう付けされたノーズチ
ューブの内部に密閉されたはんだである。この型のハイ
ブリッド電気・光学的パッケージ配列は通常よく「ファ
イバ・ピグテール化」ハイブリッドパッケージと称され
る。パッケージにファイバをインタフェースさせるため
のプロセスは「ピグテーリング」と呼ばれる。
【0003】エビオニクスアプリケーションのためのピ
グテーリング光電子パッケージは難題である。なぜな
ら、成功する動作および商業上の成功に決定的な問題に
対する強固な実装技術の解決法がないためである。光電
子パッケージの内部で光ファイバをロックするのに用い
られる方法は再現可能でなければならず、材料は信頼で
きなければならない。パッケージ側壁を通して光ファイ
バを密閉するために用いられる材料は信頼できなければ
ならない。光ファイバロッキングおよび密閉製造方法
は、歩留りが高く、労力面で効率的でなければならな
い。工業上の性能基準を満たすために、気密性が−40
℃から+125℃の間の1,000回の温度サイクルま
で持続されなければならない。同様に、光ファイバから
装置への結合が−40℃から+125℃の間の1,00
0回の温度サイクルの後に効率的で安定したままでなけ
ればならない。
グテーリング光電子パッケージは難題である。なぜな
ら、成功する動作および商業上の成功に決定的な問題に
対する強固な実装技術の解決法がないためである。光電
子パッケージの内部で光ファイバをロックするのに用い
られる方法は再現可能でなければならず、材料は信頼で
きなければならない。パッケージ側壁を通して光ファイ
バを密閉するために用いられる材料は信頼できなければ
ならない。光ファイバロッキングおよび密閉製造方法
は、歩留りが高く、労力面で効率的でなければならな
い。工業上の性能基準を満たすために、気密性が−40
℃から+125℃の間の1,000回の温度サイクルま
で持続されなければならない。同様に、光ファイバから
装置への結合が−40℃から+125℃の間の1,00
0回の温度サイクルの後に効率的で安定したままでなけ
ればならない。
【0004】成功した実装技術は信頼できる気密封止と
正確な光ファイバロッキングとの両方を達成しなければ
ならない。現行の技術は、エビオニクスアプリケーショ
ンの性能上の要求を満たすようには両方のこういった実
装問題を扱っていない。
正確な光ファイバロッキングとの両方を達成しなければ
ならない。現行の技術は、エビオニクスアプリケーショ
ンの性能上の要求を満たすようには両方のこういった実
装問題を扱っていない。
【0005】典型的な光電子パッケージの1つの形態で
は、光ファイバは、はんだプリフォームから形成された
ファイバロック接合によって適切に整列して保持され
る。ファイバがプリフォームを通して挿入され、かつ適
切に整列された後、プリフォームはファイバの周囲に流
れ、かつロック接合を形成するように加熱される。この
動作の後、ファイバがパッケージに入るフィードスルー
接合が加熱されて気密封止を形成する。パッケージ寸法
が小さいので、フィードスルー接合を加熱するとファイ
バロック接合区域が加熱される。したがって、気密封止
およびファイバロック接合のための材料を選択する際
に、はんだ付け階層が検討されなければならない。
は、光ファイバは、はんだプリフォームから形成された
ファイバロック接合によって適切に整列して保持され
る。ファイバがプリフォームを通して挿入され、かつ適
切に整列された後、プリフォームはファイバの周囲に流
れ、かつロック接合を形成するように加熱される。この
動作の後、ファイバがパッケージに入るフィードスルー
接合が加熱されて気密封止を形成する。パッケージ寸法
が小さいので、フィードスルー接合を加熱するとファイ
バロック接合区域が加熱される。したがって、気密封止
およびファイバロック接合のための材料を選択する際
に、はんだ付け階層が検討されなければならない。
【0006】SnPbをベースとする、柔らかい低融点
はんだがあまり要求の厳しくないアプリケーションにお
いて気密封止を形成するために時々必要とされる。しか
しながら、これらの柔らかいはんだ材料を用いる気密フ
ィードスルー接合は、温度が−40℃から+125℃の
間を1,000回循環した後に気密性を維持しない。気
密性のあるファイバフィードスルーの良好な信頼性は、
金属(すなわちNiFe)チューブの内部の金属化され
ていないファイバをはんだガラスで密閉することによっ
て得られ得る。しかしながら、はんだガラスの液相線温
度が、ファイバロッキングはんだを含むパッケージにお
いてその場でのはんだガラス密閉プロセスを実行するに
は高すぎる(>350℃)。パッケージの内部のファイ
バロッキングはんだ接合は、はんだガラスが封止ノーズ
チューブで再び流れるときに溶融する。このように、は
んだガラスで密閉されたノーズチューブははんだプリフ
ォーム光ファイバロッキング技術を用いる光電子パッケ
ージには適していない。
はんだがあまり要求の厳しくないアプリケーションにお
いて気密封止を形成するために時々必要とされる。しか
しながら、これらの柔らかいはんだ材料を用いる気密フ
ィードスルー接合は、温度が−40℃から+125℃の
間を1,000回循環した後に気密性を維持しない。気
密性のあるファイバフィードスルーの良好な信頼性は、
金属(すなわちNiFe)チューブの内部の金属化され
ていないファイバをはんだガラスで密閉することによっ
て得られ得る。しかしながら、はんだガラスの液相線温
度が、ファイバロッキングはんだを含むパッケージにお
いてその場でのはんだガラス密閉プロセスを実行するに
は高すぎる(>350℃)。パッケージの内部のファイ
バロッキングはんだ接合は、はんだガラスが封止ノーズ
チューブで再び流れるときに溶融する。このように、は
んだガラスで密閉されたノーズチューブははんだプリフ
ォーム光ファイバロッキング技術を用いる光電子パッケ
ージには適していない。
【0007】
【発明の概要】この発明の好ましい実施例に従う光電子
装置パッケージは、性能および信頼性の高い光ファイバ
整列、ロッキングおよび密閉をもたらす光ファイバケー
ブルアセンブリおよびフィードスルーアセンブリを含
む。好ましい実施例では、パッケージは、それを通る開
口を備える側壁とその上に基板を備えるフロアとを有す
るハウジングを含む。ファイバはハウジング内にある端
部で選択的に金属化される。基板上のはんだロック接合
は再び流れたはんだプリフォーム、好ましくはSnAg
ベースまたはSnSbベースのはんだから形成される。
それは、ファイバをその所望の位置に、かつパッケージ
の光電子装置と整列して保持するように、ファイバの金
属化された部分の少なくとも一部を取囲む。ファイバの
Sn金属化で、これは信頼性の高いはんだロック接合を
生じる。はんだ封止接合は開口とファイバとの間に気密
封止を形成する。このはんだは好ましくは、280℃の
融点を有する、80Au20SnのようなAuおよびS
nを含むものである。
装置パッケージは、性能および信頼性の高い光ファイバ
整列、ロッキングおよび密閉をもたらす光ファイバケー
ブルアセンブリおよびフィードスルーアセンブリを含
む。好ましい実施例では、パッケージは、それを通る開
口を備える側壁とその上に基板を備えるフロアとを有す
るハウジングを含む。ファイバはハウジング内にある端
部で選択的に金属化される。基板上のはんだロック接合
は再び流れたはんだプリフォーム、好ましくはSnAg
ベースまたはSnSbベースのはんだから形成される。
それは、ファイバをその所望の位置に、かつパッケージ
の光電子装置と整列して保持するように、ファイバの金
属化された部分の少なくとも一部を取囲む。ファイバの
Sn金属化で、これは信頼性の高いはんだロック接合を
生じる。はんだ封止接合は開口とファイバとの間に気密
封止を形成する。このはんだは好ましくは、280℃の
融点を有する、80Au20SnのようなAuおよびS
nを含むものである。
【0008】好ましい実施例では、その内部表面に金め
っきされたノーズチューブがハウジングの外部に装着さ
れる。ファイバは、好ましい実施例ではそのスリービン
グが一方端で終結し、かつ円筒封止チューブスリーブイ
ンサートが熱収縮チュービングでファイバに取付けられ
た商業上入手可能なスリーブ付ファイバである。このイ
ンサートは金属、プラスチック、セラミックなどから作
られ得る硬いスリーブである。光ファイバは、ファイバ
と短い長さのポリマ被覆されたファイバとの全体の金属
化された部分が硬いスリーブインサートから突出するよ
うにインサートから突出する。ファイバは、はんだフラ
ックスおよびはんだフラックスフィードスルー洗浄溶剤
に対して化学的に耐性のあるエポキシ樹脂のような高温
接着剤でインサートに密閉される。インサートはファイ
バを曲げるかまたは損傷させずにノーズチューブへと導
くように設計される。
っきされたノーズチューブがハウジングの外部に装着さ
れる。ファイバは、好ましい実施例ではそのスリービン
グが一方端で終結し、かつ円筒封止チューブスリーブイ
ンサートが熱収縮チュービングでファイバに取付けられ
た商業上入手可能なスリーブ付ファイバである。このイ
ンサートは金属、プラスチック、セラミックなどから作
られ得る硬いスリーブである。光ファイバは、ファイバ
と短い長さのポリマ被覆されたファイバとの全体の金属
化された部分が硬いスリーブインサートから突出するよ
うにインサートから突出する。ファイバは、はんだフラ
ックスおよびはんだフラックスフィードスルー洗浄溶剤
に対して化学的に耐性のあるエポキシ樹脂のような高温
接着剤でインサートに密閉される。インサートはファイ
バを曲げるかまたは損傷させずにノーズチューブへと導
くように設計される。
【0009】
【好ましい実施例の詳細な説明】図1に示される好まし
い実施例では、光電子パッケージ10が、パッケージフ
ロア16上の基板14から上向きに延びる壁12に装着
された光電子装置11を含む。基板14は好ましくは、
抵抗加熱法を生じさせるために、電流をそこに流すこと
によってパッケージの組立の間に加熱できるセラミック
基板である。光ファイバ18はノーズチューブ19を介
して、光電子装置11の向こう側にあるパッケージ壁2
1の開口20へと延びる。これはファイバフィードスル
ー接合22を形成する。ノーズチューブ19は好ましく
はパッケージの側壁21にろう付けされた、金めっきさ
れた内部を備えるコバーチューブである。フィードスル
ー接合22は、以下に説明される態様で、はんだで気密
的に密閉される。ファイバ18は以下に説明されるファ
イバロック接合23によって光電子装置11と整列して
保持される。
い実施例では、光電子パッケージ10が、パッケージフ
ロア16上の基板14から上向きに延びる壁12に装着
された光電子装置11を含む。基板14は好ましくは、
抵抗加熱法を生じさせるために、電流をそこに流すこと
によってパッケージの組立の間に加熱できるセラミック
基板である。光ファイバ18はノーズチューブ19を介
して、光電子装置11の向こう側にあるパッケージ壁2
1の開口20へと延びる。これはファイバフィードスル
ー接合22を形成する。ノーズチューブ19は好ましく
はパッケージの側壁21にろう付けされた、金めっきさ
れた内部を備えるコバーチューブである。フィードスル
ー接合22は、以下に説明される態様で、はんだで気密
的に密閉される。ファイバ18は以下に説明されるファ
イバロック接合23によって光電子装置11と整列して
保持される。
【0010】好ましい実施例では、ファイバ18は商業
上入手可能なスリーブ付きの、金で金属化された光ファ
イバである。スリービング17は好ましくは広い温度範
囲にわたって物理的および化学的に安定した高温プラス
チックである。容易に商業上入手可能な適切なスリービ
ング材料の例はテフロン(Teflon)、テフゼル(Tefze
l)、ハイトレル(Hytrel)、ポリシリコーン(Polysil
icone)およびポリフルオロシリコーン(Polyfluorosil
icone)である。
上入手可能なスリーブ付きの、金で金属化された光ファ
イバである。スリービング17は好ましくは広い温度範
囲にわたって物理的および化学的に安定した高温プラス
チックである。容易に商業上入手可能な適切なスリービ
ング材料の例はテフロン(Teflon)、テフゼル(Tefze
l)、ハイトレル(Hytrel)、ポリシリコーン(Polysil
icone)およびポリフルオロシリコーン(Polyfluorosil
icone)である。
【0011】図5を参照すると、スリービング17から
突出するファイバ18の端部が、熱収縮チュービング2
5によってファイバ端部で適所に保持された円筒封止チ
ューブスリーブインサート24に保持される。これは、
1つのユニットとしてパッケージ10に挿入される一体
的な封止チューブスリーブインサート24および光ファ
イバケーブル18でピグテールアセンブリを形成する。
突出するファイバ18の端部が、熱収縮チュービング2
5によってファイバ端部で適所に保持された円筒封止チ
ューブスリーブインサート24に保持される。これは、
1つのユニットとしてパッケージ10に挿入される一体
的な封止チューブスリーブインサート24および光ファ
イバケーブル18でピグテールアセンブリを形成する。
【0012】ピグテールアセンブリにおける円筒封止チ
ューブスリーブインサート24は、ノーズチューブ19
を通してパッケージ10へとファイバ18を位置決めす
るガイドとして作用し、パッケージの組立中にファイバ
を損傷する可能性をなくす。図2(A)−(C)はこの
発明のスリーブインサート24なしではファイバがいか
に損傷され得るかを示す。典型的な先行技術のアセンブ
リでは、ファイバ18はテフロンなどの可撓性のあるス
リービング26から延びる。ファイバ18は時には18
0°未満の角度でスリービング26から突出する。これ
が起こり、かつファイバ18がノーズチューブ19に挿
入されると、ときにはファイバ端面が図2(C)に示さ
れるようにノーズチューブの内部をかする。次に、ファ
イバ端面が擦られるかまたは削られるかもしれず、また
はファイバが壊れるかもしれない。損傷が起こらない場
合であっても、ファイバ18がノーズチューブ19の中
心を見つけるまでスリービング26を回転させることに
よって操作者が介入しなければならないので、組立プロ
セスは高価で時間を浪費するようになり得る。
ューブスリーブインサート24は、ノーズチューブ19
を通してパッケージ10へとファイバ18を位置決めす
るガイドとして作用し、パッケージの組立中にファイバ
を損傷する可能性をなくす。図2(A)−(C)はこの
発明のスリーブインサート24なしではファイバがいか
に損傷され得るかを示す。典型的な先行技術のアセンブ
リでは、ファイバ18はテフロンなどの可撓性のあるス
リービング26から延びる。ファイバ18は時には18
0°未満の角度でスリービング26から突出する。これ
が起こり、かつファイバ18がノーズチューブ19に挿
入されると、ときにはファイバ端面が図2(C)に示さ
れるようにノーズチューブの内部をかする。次に、ファ
イバ端面が擦られるかまたは削られるかもしれず、また
はファイバが壊れるかもしれない。損傷が起こらない場
合であっても、ファイバ18がノーズチューブ19の中
心を見つけるまでスリービング26を回転させることに
よって操作者が介入しなければならないので、組立プロ
セスは高価で時間を浪費するようになり得る。
【0013】図3(A)−(C)は、ファイバ18がノ
ーズチューブ19内に集中するようにこの発明の封止チ
ューブスリーブインサート24がノーズチューブ19を
通してファイバ18をいかに導くかを示す。図4および
図5に詳細に示されるスリーブインサート24は好まし
くはセラミック、プラスチック、または銅または真鍮の
ような金属のような剛性材料から作製される。先行技術
の可撓性のあるスリービングとは対照的に、封止チュー
ブスリーブインサート24が硬いためにファイバ18が
封止チューブスリーブインサート24から180°に非
常に近い角度で再現可能に突出する。このように、これ
はファイバ端面とノーズチューブ壁との間の接触なしに
ノーズチューブ19を通して容易に導かれる。ノーズチ
ューブ19の内部への余分なファイバの曲げは、パッケ
ージにファイバをロックし、かつ密閉した後にファイバ
の破損を引き起こし得る。円筒インサートはまた、ファ
イバがパッケージに挿入された後、および/またはファ
イバがパッケージノーズチューブの内部でエポキシ樹脂
接着された後、ファイバからはんだへの気密封止インタ
フェースでの曲げの量を制限する。
ーズチューブ19内に集中するようにこの発明の封止チ
ューブスリーブインサート24がノーズチューブ19を
通してファイバ18をいかに導くかを示す。図4および
図5に詳細に示されるスリーブインサート24は好まし
くはセラミック、プラスチック、または銅または真鍮の
ような金属のような剛性材料から作製される。先行技術
の可撓性のあるスリービングとは対照的に、封止チュー
ブスリーブインサート24が硬いためにファイバ18が
封止チューブスリーブインサート24から180°に非
常に近い角度で再現可能に突出する。このように、これ
はファイバ端面とノーズチューブ壁との間の接触なしに
ノーズチューブ19を通して容易に導かれる。ノーズチ
ューブ19の内部への余分なファイバの曲げは、パッケ
ージにファイバをロックし、かつ密閉した後にファイバ
の破損を引き起こし得る。円筒インサートはまた、ファ
イバがパッケージに挿入された後、および/またはファ
イバがパッケージノーズチューブの内部でエポキシ樹脂
接着された後、ファイバからはんだへの気密封止インタ
フェースでの曲げの量を制限する。
【0014】スリーブインサート24とファイバ18と
の間の封止は、ノーズチューブ密閉プロセス(以下に説
明される)において用いられるはんだフラックスおよび
洗浄溶剤がインサート24またはスリービング17の内
部を移動しないように設けられる。封止材料は、はんだ
フラックスおよびはんだフラックス洗浄溶剤に対して化
学的に耐性のある高温接着剤であるべきである。適切な
エポキシ樹脂がこの目的のために選択され得る。再現可
能に、ファイバでの封止材料(すなわちエポキシ樹脂)
の流れをスリーブインサートインタフェースに分配し、
エポキシビードの直径を制御することは一般に困難であ
る。これらの難点を克服するために、ピグテールアセン
ブリの製作がカップ形の円筒インサート端面を設けるこ
とによって簡略化される。図5は、インサートの端面に
カップ28の中のエポキシビード27を備えた封止チュ
ーブスリーブインサート24の断面図を示す。カップ2
8はエポキシビード27がスリービングのものよりも小
さい直径であり、かつテフロンスリーブへエポキシ樹脂
が逃れることを抑制することを確実にする。より少ない
再加工、より小さいスクラップ率、およびより高い製造
の歩留りを生じる、より再現可能な、ファイバから被覆
への封止接合直径が得られる。
の間の封止は、ノーズチューブ密閉プロセス(以下に説
明される)において用いられるはんだフラックスおよび
洗浄溶剤がインサート24またはスリービング17の内
部を移動しないように設けられる。封止材料は、はんだ
フラックスおよびはんだフラックス洗浄溶剤に対して化
学的に耐性のある高温接着剤であるべきである。適切な
エポキシ樹脂がこの目的のために選択され得る。再現可
能に、ファイバでの封止材料(すなわちエポキシ樹脂)
の流れをスリーブインサートインタフェースに分配し、
エポキシビードの直径を制御することは一般に困難であ
る。これらの難点を克服するために、ピグテールアセン
ブリの製作がカップ形の円筒インサート端面を設けるこ
とによって簡略化される。図5は、インサートの端面に
カップ28の中のエポキシビード27を備えた封止チュ
ーブスリーブインサート24の断面図を示す。カップ2
8はエポキシビード27がスリービングのものよりも小
さい直径であり、かつテフロンスリーブへエポキシ樹脂
が逃れることを抑制することを確実にする。より少ない
再加工、より小さいスクラップ率、およびより高い製造
の歩留りを生じる、より再現可能な、ファイバから被覆
への封止接合直径が得られる。
【0015】次に図1、図6(A)および図6(B)を
参照すると、光ファイバ18がハンダプリフォーム29
から形成されたファイバロック接合23によって適切に
整列して保持される。ファイバ18がプリフォーム29
を通して挿入され、かつ適切に整列された後、プリフォ
ーム29はファイバ18の周囲に流れ、かつロック接合
23を形成するように加熱される。加熱は好ましくはセ
ラミック基板14の抵抗加熱によって達成される。この
動作の後、ファイバ18がパッケージ10に入るフィー
ドスルー接合22が気密封止を形成するように加熱され
る。パッケージの寸法が小さいので、フィードスルー接
合を加熱するとファイバロック接合区域が加熱される。
このように、はんだ階層は、気密封止およびファイバロ
ック接合のためのはんだ材料を選択する際に検討される
べき重要な要因である。
参照すると、光ファイバ18がハンダプリフォーム29
から形成されたファイバロック接合23によって適切に
整列して保持される。ファイバ18がプリフォーム29
を通して挿入され、かつ適切に整列された後、プリフォ
ーム29はファイバ18の周囲に流れ、かつロック接合
23を形成するように加熱される。加熱は好ましくはセ
ラミック基板14の抵抗加熱によって達成される。この
動作の後、ファイバ18がパッケージ10に入るフィー
ドスルー接合22が気密封止を形成するように加熱され
る。パッケージの寸法が小さいので、フィードスルー接
合を加熱するとファイバロック接合区域が加熱される。
このように、はんだ階層は、気密封止およびファイバロ
ック接合のためのはんだ材料を選択する際に検討される
べき重要な要因である。
【0016】別の重要な要因は、ファイバを所望の位置
に信頼可能に保持するようにロック接合に対して選択さ
れるはんだ材料の能力である。SnPbおよびPbIn
のような、最も一般的に用いられる柔らかいはんだはこ
のアプリケーションには適していない。なぜなら、これ
らは硬さが十分ではなく、これらがエビオニクス環境に
おいて遭遇する温度範囲で亀裂および変形する傾向を有
するためである。
に信頼可能に保持するようにロック接合に対して選択さ
れるはんだ材料の能力である。SnPbおよびPbIn
のような、最も一般的に用いられる柔らかいはんだはこ
のアプリケーションには適していない。なぜなら、これ
らは硬さが十分ではなく、これらがエビオニクス環境に
おいて遭遇する温度範囲で亀裂および変形する傾向を有
するためである。
【0017】それらの機械的な属性のために、96.5
Sn3.5Agはんだおよび95Sn5Sbのような硬
いSnAgベースおよびSnSbベースのはんだがファ
イバロッキングに好ましい選択である。これらは相対的
に高いヤング率を有し、低いクリープ特性を示す。すな
わち、これらは温度変化で明らかな変形を発展させず、
したがって、大きな温度変化で循環されるときに適切に
整列してファイバ18を信頼可能に保持する。はんだ階
層を検討するときに、これらのはんだの液相線温度は実
行可能な範囲内である。96.5Sn3.5Agに対す
るTliquidusは221℃であり、95Sn5Sbに対す
るTliquidusは240℃であり、一方好ましいはんだ封
止接合、すなわち(以下にさらに説明される)80Au
20Snに対するTliquidusは280℃である。その共
融属性とより低い液相線温度とのために、96.5Sn
3.5Agが最も好ましい選択である。金属化されたセ
ラミック基板・はんだインタフェースでの脆いAuSn
4 合金の形成に対する抵抗が、96.5Sn3.5Ag
をファイバロック接合に対する好ましい選択にする別の
要因である。
Sn3.5Agはんだおよび95Sn5Sbのような硬
いSnAgベースおよびSnSbベースのはんだがファ
イバロッキングに好ましい選択である。これらは相対的
に高いヤング率を有し、低いクリープ特性を示す。すな
わち、これらは温度変化で明らかな変形を発展させず、
したがって、大きな温度変化で循環されるときに適切に
整列してファイバ18を信頼可能に保持する。はんだ階
層を検討するときに、これらのはんだの液相線温度は実
行可能な範囲内である。96.5Sn3.5Agに対す
るTliquidusは221℃であり、95Sn5Sbに対す
るTliquidusは240℃であり、一方好ましいはんだ封
止接合、すなわち(以下にさらに説明される)80Au
20Snに対するTliquidusは280℃である。その共
融属性とより低い液相線温度とのために、96.5Sn
3.5Agが最も好ましい選択である。金属化されたセ
ラミック基板・はんだインタフェースでの脆いAuSn
4 合金の形成に対する抵抗が、96.5Sn3.5Ag
をファイバロック接合に対する好ましい選択にする別の
要因である。
【0018】フィードスルー接合22においてファイバ
18を密閉するためにパッケージ側壁21を加熱する
と、セラミック基板14に何らかの加熱が引き起こされ
る。このように、パッケージ10を設計するとき、セラ
ミック基板の厚さと、ファイバロッキングはんだ融点
と、ファイバロック接合およびパッケージ側壁間の距離
と、金属ベース熱伝導性および厚さとの間でトレードオ
フが行なわれなければならない。セラミック基板14が
側壁から約0.060インチに位置決めされた実用的な
寸法のパッケージでは、パッケージ側壁が密閉プロセス
の間約300℃に加熱されるときに96.5Sn3.5
Agのファイバロッキングはんだが再び流れない。なぜ
なら、セラミック基板14がファイバロック接合とパッ
ケージのフロア16との間で熱絶縁体として作用するか
らである。
18を密閉するためにパッケージ側壁21を加熱する
と、セラミック基板14に何らかの加熱が引き起こされ
る。このように、パッケージ10を設計するとき、セラ
ミック基板の厚さと、ファイバロッキングはんだ融点
と、ファイバロック接合およびパッケージ側壁間の距離
と、金属ベース熱伝導性および厚さとの間でトレードオ
フが行なわれなければならない。セラミック基板14が
側壁から約0.060インチに位置決めされた実用的な
寸法のパッケージでは、パッケージ側壁が密閉プロセス
の間約300℃に加熱されるときに96.5Sn3.5
Agのファイバロッキングはんだが再び流れない。なぜ
なら、セラミック基板14がファイバロック接合とパッ
ケージのフロア16との間で熱絶縁体として作用するか
らである。
【0019】ファイバ・はんだインタフェースの冶金は
性能問題の原因となり得る。脆いAuSn合金が、Sn
Agベース、SnSbベース、およびSnPbベースの
はんだを含むはんだロック接合におけるファイバからは
んだへのインタフェースで形成され得る。ファイバから
はんだへのインタフェースでのこの脆い合金がファイバ
をはんだから薄片に裂けさせ得る。薄片に裂けること
で、電気ショート、ファイバシフト、または光信号の減
衰に寄与し得る金属薄片粒子が形成される。
性能問題の原因となり得る。脆いAuSn合金が、Sn
Agベース、SnSbベース、およびSnPbベースの
はんだを含むはんだロック接合におけるファイバからは
んだへのインタフェースで形成され得る。ファイバから
はんだへのインタフェースでのこの脆い合金がファイバ
をはんだから薄片に裂けさせ得る。薄片に裂けること
で、電気ショート、ファイバシフト、または光信号の減
衰に寄与し得る金属薄片粒子が形成される。
【0020】はんだからファイバへのインタフェースで
形成する脆いAuSn4 の能力は、たとえば96.5S
n3.5Ag、95Sn5Sbなどのようなはんだで、
金めっきされたファイバの端部を選択的に予め錫めっき
することによって大いに低下される。当業者には既知の
固定技術が選択的な錫めっきプロセスを製造環境におい
て簡単かつ再現可能に行なわさせる。結果として生じる
はんだロック接合は極めて信頼できる。
形成する脆いAuSn4 の能力は、たとえば96.5S
n3.5Ag、95Sn5Sbなどのようなはんだで、
金めっきされたファイバの端部を選択的に予め錫めっき
することによって大いに低下される。当業者には既知の
固定技術が選択的な錫めっきプロセスを製造環境におい
て簡単かつ再現可能に行なわさせる。結果として生じる
はんだロック接合は極めて信頼できる。
【0021】好ましい実施例では、ファイバの端部での
約0.100″が予め錫めっきされ、したがってファイ
バロック接合に接触するファイバの一部のみが予め錫め
っきされる。錫めっきされない、ファイバの金めっき区
域は80Au20Snはんだでノーズチューブに密閉さ
れる。ファイバおよびノーズチューブ内部の金めっきと
80Au20Snはんだとの間に脆い合金が形成されな
い。
約0.100″が予め錫めっきされ、したがってファイ
バロック接合に接触するファイバの一部のみが予め錫め
っきされる。錫めっきされない、ファイバの金めっき区
域は80Au20Snはんだでノーズチューブに密閉さ
れる。ファイバおよびノーズチューブ内部の金めっきと
80Au20Snはんだとの間に脆い合金が形成されな
い。
【0022】この発明がある特定の実施例に関して上述
されたが、この発明の範疇は説明された特定の実施例に
制限されない。この発明の趣旨および範疇内の他の設計
が、上の教示を得た後に当業者には明白であろう。した
がって、この発明の範疇は前掲の特許請求の範囲を参照
して規定される。
されたが、この発明の範疇は説明された特定の実施例に
制限されない。この発明の趣旨および範疇内の他の設計
が、上の教示を得た後に当業者には明白であろう。した
がって、この発明の範疇は前掲の特許請求の範囲を参照
して規定される。
【図1】この発明の好ましい実施例に従う光電子パッケ
ージの断面図である。
ージの断面図である。
【図2】(A)、(B)、および(C)は典型的な先行
技術の装置のノーズチューブにファイバを挿入するプロ
セスを順次示す図である。
技術の装置のノーズチューブにファイバを挿入するプロ
セスを順次示す図である。
【図3】(A)、(B)、および(C)はこの発明の好
ましい実施例に従う光電子パッケージのノーズチューブ
にファイバを挿入するプロセスを順次示す図である。
ましい実施例に従う光電子パッケージのノーズチューブ
にファイバを挿入するプロセスを順次示す図である。
【図4】好ましい実施例の封止チューブスリーブインサ
ートの詳細図である。
ートの詳細図である。
【図5】この発明の好ましい実施例に従ってそこに装着
された封止チューブスリーブインサートを備える光ファ
イバの断面図である。
された封止チューブスリーブインサートを備える光ファ
イバの断面図である。
【図6】(A)および(B)はこの発明の好ましい実施
例に従うはんだプリフォームにファイバを挿入し、プリ
フォームを再び流させることを順次示す図である。
例に従うはんだプリフォームにファイバを挿入し、プリ
フォームを再び流させることを順次示す図である。
10 光電子パッケージ 11 光電子装置 14 基板 16 パッケージフロア 18 光ファイバ 19 ノーズチューブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック・ワイ・チャン アメリカ合衆国、98040 ワシントン州、 マーサー・アイランド、エイティース・プ レイス・エス・イー、7555 (72)発明者 デイビッド・ガステラム アメリカ合衆国、98042 ワシントン州、 ケント、エス・イー・トゥーハンドレッド アンドエイティース・ストリート、21237 (72)発明者 モスタファ・ラサイアン アメリカ合衆国、98008 ワシントン州、 ベレビュー、エヌ・イー・セブンティーン ス・プレイス、17345 (72)発明者 マーク・ボイテック アメリカ合衆国、07821 ニュー・ジャー ジー州、アンドーバー、ラボガ・トレイ ル、7
Claims (11)
- 【請求項1】 光電子パッケージであって、 開口を設けた側壁と基板を設置したフロアとを有するハ
ウジングと、 前記開口を介して前記ハウジングへと延びる端部を有す
る光ファイバとを含み、前記ハウジング内にある前記フ
ァイバの端部の一部は金属化され、さらに、 前記ファイバの金属化された部分の少なくともいくらか
を取囲んでそれを前記ハウジングで所望の位置に維持す
る第1のはんだから形成された、前記基板上のはんだロ
ック接合と、 前記開口と前記ファイバとの間に気密封止を形成するは
んだ封止接合とを含み、前記はんだ封止接合は第2のは
んだから形成され、前記第2のはんだはAuおよびSn
を含む、光電子パッケージ。 - 【請求項2】 前記ファイバの前記金属化された部分は
Snを含む、請求項1に記載の光電子パッケージ。 - 【請求項3】 前記第1のはんだはSnおよびAgを含
む、請求項2に記載の光電子パッケージ。 - 【請求項4】 前記第1のはんだは96.5Sn3.5
Agである、請求項3に記載の光電子パッケージ。 - 【請求項5】 前記第1のはんだはSnおよびSbを含
む、請求項2に記載の光電子パッケージ。 - 【請求項6】 前記第1のはんだは95Sn5Sbであ
る、請求項5に記載の光電子パッケージ。 - 【請求項7】 前記第2のはんだは80Au20Snで
ある、請求項1に記載の光電子パッケージ。 - 【請求項8】 前記ハウジングの外部に装着されたノー
ズチューブをさらに含み、前記チューブの1つの端部は
前記開口を取囲み、それによって前記ファイバは前記ノ
ーズチューブおよび前記開口を介して延び、前記ノーズ
チューブはその内部表面にAuのめっきを有する、請求
項1ないし7のいずれかに記載の光電子パッケージ。 - 【請求項9】 前記ノーズチューブ内にある前記ファイ
バの部分の周囲に配置された剛性スリーブをさらに含
む、請求項8に記載の光電子パッケージ。 - 【請求項10】 前記ファイバと前記開口により近い前
記スリーブの端部との間に封止を形成するエポキシ樹脂
のビードをさらに含む、請求項9に記載の光電子パッケ
ージ。 - 【請求項11】 前記スリーブはエポキシ樹脂の前記ビ
ードを受けるように構成されたカップを前記端部に含
む、請求項10に記載の光電子パッケージ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/548179 | 1995-10-25 | ||
US08/548,179 US5692086A (en) | 1995-10-25 | 1995-10-25 | Optical fiber locking submount and hermetic feedthrough assembly |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09166727A true JPH09166727A (ja) | 1997-06-24 |
Family
ID=24187745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8282222A Pending JPH09166727A (ja) | 1995-10-25 | 1996-10-24 | 光電子パッケージ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5692086A (ja) |
EP (1) | EP0770893B1 (ja) |
JP (1) | JPH09166727A (ja) |
DE (1) | DE69618316T2 (ja) |
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WO2013058011A1 (ja) * | 2011-10-18 | 2013-04-25 | 株式会社フジクラ | 光モジュールの製造方法 |
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