JPH10213724A - 光モジュールとその製造方法、並びに、光学的反射部材とその位置決め方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバと半導体素子間の高い光学的結合
効率を維持しながら従来よりもはるかに調芯調整が容易
な構造を備え、部品点数の低減化等が実現可能な光モジ
ュール及びその製造方法等を提供する。 【解決手段】 光ファイバ（２４）と半導体素子（６）
間を光学的に結合する部品として、凹面形状の反射面を
有する光学的反射部材（１２）を備えている。特に、光
学的反射部材（１２）の反射面（１４）は、仮想的に定
義される回転楕円体の側面の一部形状に一致する凹面形
状であり、高精度の位置決めを可能にする係合溝（１２
０ａ、１２０ｂ）を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光通信において
使用される、受光素子、発光素子等の半導体素子が内蔵
された光モジュールに関し、特に、光ファイバと該半導
体素子間を光学的にかつ高精度に結合させる構造を備え
た光モジュール及びその製造方法等に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】信号光の伝送媒体である光ファイバと、
受光素子、発光素子等の半導体素子とが光学的に結合さ
れた従来の光モジュールでは、係る半導体素子ととも
に、該光ファイバ端面と半導体素子間の光路中に配置さ
れた集光レンズや平面反射面をも透明樹脂で一体的に封
止することにより、該光ファイバと半導体素子との光学
的な結合状態を維持する構造が一般的に採用されてい
る。なお、従来の光モジュールとしては、例えば特開昭
６３−０９０８６６号公報に、信号光の伝送媒体である
光ファイバ端面から出射され集光レンズを介して到達し
た光を平面反射面で反射させて受光素子の受光面に入射
させる構造の光受信モジュールが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の光モジュールで
は、受光素子等の半導体素子とともに集光レンズ及び平
面反射鏡を透明樹脂で一体的に封止した構造が採用され
ているが、このような構造では集光レンズと平面反射鏡
及び半導体素子の光軸合わせを実現する必要があり、封
止樹脂の外形に対して十分に高い精度で半導体素子の位
置を設定した上で樹脂封止しなければならない。しかし
ながら、このような半導体素子の位置決め精度の向上を
図ることは極めて困難であり、光通信分野に適用される
光モジュールの製造には適さないという課題があった。

【０００４】加えて、従来の光モジュールでは、比較的
高精度が要求されない分野、例えば受光素子に入射する
光束が比較的広くかつ受光素子の受光面積が大きくとも
許容される分野では適用可能であったが、光通信分野で
の適用に際しては、光ファイバのコア径が僅か数μｍ程
度しかなく、かつ受光素子の受光面積も数百μｍ平方程
度しか確保できないため、極めて高い調芯精度が要求さ
れる。したがって、従来の技術を適用して光通信用の光
モジュールを製造した場合、十分な調芯精度が得られな
いために光ファイバと半導体素子間の光結合効率が低下
したり、仕様不適合となって生産性の向上を阻害する等
の弊害を引き起こす可能性があった。

【０００５】また近年、光ファイバ通信の通信速度は、
ギガヘルツ帯の通信速度に及ぶに至り、より高い調芯精
度が得られる光モジュールの開発が要請されている。

【０００６】この発明は、以上のような課題を解決する
ためになされたものであり、光ファイバと半導体素子間
の高い光学的結合効率を維持しながら従来よりもはるか
に調芯調整が容易な構造を備え、部品点数の低減化等が
実現可能な光モジュール及びその製造方法を提供すると
ともに、該光モジュールに適用される特殊形状の構成部
品、該構成部品の位置決め方法及び位置決め装置をそれ
ぞれ提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光モジュ
ールは、半導体素子を収納し、該半導体素子を搭載する
搭載面を有するハウジングと、ハウジングの側壁から所
定方向に伸び、光ファイバの先端に取り付けられたフェ
ルールを収納した状態で支持するスリーブと、ハウジン
グに収納され、光ファイバと半導体素子とを光学的に結
合する部材であって、曲面形状の反射面を有する光学的
反射部材とを備える。ここで、上記半導体素子には、少
なくとも発光素子と受光素子が含まれる。よって、当該
光モジュールには、発光素子が搭載され、該発光素子の
発光面と光ファイバの光入射端面とが光学的に結合され
た光送信モジュールと、受光素子が搭載され、該受光素
子の受光面と光ファイバの光出射端面とが光学的に結合
された光受信モジュールとが含まれる。

【０００８】特に、上記光学的反射部材の反射面は、仮
想的に定義される回転楕円体の一部形状に一致する凹面
形状であることが好ましい。また、このような特殊形状
の反射面を有する光学的反射部材は、高い調芯精度を得
るため、該回転楕円体の第１焦点に光ファイバのコア出
射端面が一致するとともに、該回転楕円体の第２焦点に
上記半導体素子の主面（発光素子における発光面あるい
は受光素子における受光面）とが一致するよう、ハウジ
ング内の所定位置に設置される。

【０００９】この構成により、当該光モジュールが光受
信モジュールである場合、光ファイバの光出射端面から
信号光束が所定の広がり角で出射されても、該光出射端
面が上記第１の焦点に一致している限り、上記反射面の
何れかの部分で反射されて常に受光素子の受光面に到達
して受光される。逆に、当該光モジュールが光送信モジ
ュールである場合、発光素子の発光面から所定の広がり
角で出射された光も上記反射面の作用により光ファイバ
の光入射端面に到達する。なお、上記コア端面を含む光
ファイバの端面は、該光ファイバの光軸に対して所定角
度傾いている。

【００１０】また、上記光学的反射部材は、樹脂成型部
材、ガラス成型部材、金属材を切削加工することにより
形成された金属部材のいずれであってもよいが、何れの
場合も、その反射面は金属材料によりコートされる。

【００１１】さらに、この発明に係る光モジュールは、
光通信分野にも適用可能な光学部品であるため、当該光
モジュールに適用される光学的反射部材には、高精度の
位置決めを可能にする種々の構造を備えている。

【００１２】すなわち、この発明に係る光学的反射部材
は、上記ハウジングの搭載面と向かい合うべき下面と、
この下面と対向する上面と、上面から下面に向かって伸
びた１又は２以上の凹み（係合溝）を備える。特に、こ
の凹みは当該光学的反射部材を高精度に位置決めするた
めに重要な機能を有し、この凹みが２つ設けられた場合
にはピンセットで挟むことができ、当該光学的反射部材
の取扱いを容易するという効果が得られる。

【００１３】また、上記凹みの形状は、該凹みの開口部
の面積よりも該凹みの底面の面積が小さくなるようテー
パー状の側面によって定義される。さらに、当該光学的
反射部材は、下面がハウジングの搭載面から所定距離離
間するよう、該下面から該搭載面に向って伸びた複数の
突起を備えるのが好ましい。この構成によりハウジング
の搭載面と下面との接着面積を減少させることができ、
当該光学的反射部材とハウジングとの相対的な位置関係
を容易に調整することができる（当該光学的反射部材の
位置決め工程）。

【００１４】当該光学的反射部材の具体的な位置決め
は、以下のステップを順次実行することにより行われ
る。すなわち、ハウジング（搭載面にはすでに半導体素
子が搭載されている）のスリーブ内に、光ファイバの先
端に取り付けられたフェルールを挿入し、光学的反射部
材を、凹面形状の反射面で半導体素子を覆った状態で、
接着機能を有する樹脂が付着された該光学的反射部材の
所定部位が、該樹脂を介してハウジングの搭載面と当接
するよう、該ハウジング内に設置し、光ファイバから出
力される信号光強度をモニタリングしながら（光送信モ
ジュールの場合）、あるいは半導体素子から出力される
電気信号をモニタリングしながら（光受信モジュールの
場合）、ハウジングと光学的反射部材との相対的な位置
関係を調整する。

【００１５】なお、このように位置決めされた光学的反
射部材とハウジングとは、該部材とハウジングの搭載面
との間にある樹脂を硬化させることにより接着される。
また、この光学的反射部材の位置決め工程では、フェル
ールの位置決めは行われないため、該フェルールは、そ
の先端に所定の補助部材が装着された状態で、スリーブ
内の所定位置に設置される。

【００１６】以上のような光学的反射部材の位置決めを
行う位置決め装置は、ハウジングを所定位置に設置する
支持台と、光ファイバの先端に取り付けられたフェルー
ルを支持する支持機構と、当該光学的反射部材をハウジ
ングの搭載面に圧し当て、該光学的反射部材との相対的
な位置関係を固定する構造を有する固定部材（カンチレ
バー）と、ハウジングと光学的反射部材との相対的な位
置関係を調整する駆動機構と、を備える。

【００１７】ここで、光学的反射部材は、反射面で半導
体素子を覆った状態で、接着機能を有する樹脂が付着さ
れた該光学的反射部材の所定部位が、該樹脂を介して前
記ハウジングの搭載面と当接するよう、該ハウジング内
に設置されている。また、上記駆動機構は、ハウジング
が設置された支持台を、第１の基準軸（Ｘ軸）に沿って
移動させるＸステージと、該支持台を第１の基準軸と直
交する第２の基準軸（Ｙ軸）に沿って移動させるＹステ
ージと、そして、該支持台を第１及び第２の基準軸と直
交する第３の基準軸（Ｚ軸）を中心に回転させるθステ
ージとを備える。

【００１８】さらに、上記カンチレバーの先端には、光
学的反射部材の上面に設けられた凹みに挿入されるべき
テーパー形状の突起が設けられており、この突起が光学
的反射部材の凹みに係合させることにより該光学的反射
部材を固定している。

【００１９】次に、この発明に係る光モジュールの製造
方法において、フェルールのスリーブへの取付けは、該
光学的反射部材の位置決め及び接着固定作業が完了した
後に、以下のように行われる。まず、側面の所定部位に
紫外線硬化樹脂が塗布されたフェルールは、複数の貫通
孔が設けられたスリーブ内に挿入された状態で調芯作業
が行われる。その後、該フェルールの側面と該スリーブ
の内壁との隙間に紫外線を照射することにより、該スリ
ーブの内壁と該フェルールの側面とが接着される（仮止
工程）。続いて、スリーブの貫通孔のうち一部の貫通孔
に二液混合型エポキシ樹脂を注入し残りの貫通孔に一液
型エポキシ樹脂を注入し、常温にて該二液混合型エポキ
シ樹脂を硬化させることにより、該一部の貫通孔から露
出している該フェルールの側面と該スリーブとが接着さ
れる。最後に、残りの貫通孔に注入された一液型エポキ
シ樹脂を加熱し、該一液型エポキシ樹脂を硬化させるこ
とにより、該残りの貫通孔から露出している該フェルー
ルの側面と該スリーブとが接着される。

【００２０】以上の工程を経たフェルールとスリーブと
は、少なくとも硬化課程の異なる３種類の接着剤によっ
て固定されており、接着工程中の位置ずれを効果的に抑
える効果がある。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る光モジュー
ル及びその製造方法等の各実施形態を図１〜図１２を参
照しながら説明する。なお、各図において、同一部分に
は同一の番号を付して重複する説明は省略する。また、
当該光モジュールは、半導体受光素子が適用された光受
信モジュールと半導体発光素子が適用された光送信モジ
ュールとを含むが、これら各モジュールは適用される半
導体素子の種類を除いて基本的な構成は同じでるため、
以下この明細書では光受信モジュールについてのみ説明
する。

【００２２】図１は、この発明に係る光受信モジュール
の概略構造を説明するための組み立て工程図であり、図
２は、図１の組み立て工程を経て得られた、この発明に
係る光受信モジュールの外観を示す斜視図である。

【００２３】この発明に係る光受信モジュールは、図１
に示されたように、半導体素子として受光素子を収納
し、該半導体素子を搭載する搭載面を有するハウジング
２を備えている。このハウジング２の側壁にはフェルー
ル２６を収納した状態で支持するスリーブ２２が設けら
れている。また、該ハウジング２の底部には絶縁部材３
１によって複数のリード端子を備えている。

【００２４】さらに、上記光学的反射部材１２とハウジ
ング２の底部（受光素子の搭載面）とは所定の接着剤に
より接着され、ハウジング２の開口部分と蓋２０も所定
の接着剤により接着される。また、フェルール２６もス
リーブ２２内に挿入された状態で接着固定されている。
なお、スリーブ２２には、図１に示されたように、フェ
ルール接着用の複数の貫通孔２２０が該スリーブ２２の
伸びる方向に沿って複数列設けられている。

【００２５】次に、この発明に係る光受信モジュールの
内部構造について説明する。図３は、図２の光モジュー
ルの内部構造を示す断面図であって、（ａ）は図２中の
I−I線に沿って示された断面図、（ｂ）は図２中のII−
II線に沿って示された断面図、（ｃ）は図２中のIII−I
II線に沿って示された断面図である。また、図４は、こ
の発明に係る光学的反射部材の構造を示す斜視図であ
る。

【００２６】これら図３（ａ）〜（ｃ）に示された各断
面図において、樹脂成型された矩形状のハウジング２の
内側底面４ａには、ＰＩＮフォトダイオード等の受光素
子６とその受光素子６から出力される電気信号を増幅す
るための前置増幅回路８が、共に半導体チップ（ベアチ
ップ）の状態で固着されている。ハウジング２の底面に
は、受光素子６及び前置増幅回路８へ電源を供給するた
めの電源供給用リード端子１０ａ、１０ｂ、前置増幅回
路８の出力信号を外部へ出力するための信号出力用リー
ド端子、グランド用リード端子１０ｃ、１０ｄ等の複数
のリード端子が設けられ、これらのリード端子と受光素
子６及び前置増幅回路８間がワイヤーボンディングにて
配線されている。複数のリード端子のうち、特に電源供
給用リード端子１０ａ、１０ｂやグランド用リード端子
１０ｃ、１０ｄやは幅広に形成されており、インピーダ
ンス及びインダクタンスの低減等を図ることにより、高
周波特性の劣化や高周波発振等の不安定動作の発生を未
然に防止している。

【００２７】ハウジング２の側壁にはフランジ２３１に
よって定義される所定内径の光入射窓１６が形成され、
ハウジング２の内側端面に固着された透明の部材１８
（例えばサファイヤ窓）にて光入射窓１６が覆われてい
る。また、ハウジング２の外側端面には、光入射窓１６
に対応した筒状のスリーブ２２が取り付けられ、このス
リーブ２２内に、光ファイバ２４の先端に取り付けられ
たフェルール２６が挿入されている。

【００２８】受光素子６及び前置増幅回路８の上方に
は、図４に示されたように、樹脂成型された略矩形状の
光学的反射部材１２が設置され、その四隅に設けられた
下端部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄがハウジング２
の他の内側底面４ｂ（搭載面に含まれる）に接着剤等で
固着されている。なお、この光学的反射部材１２の上面
には、ピンセット等による取扱いを可能にし、該光学的
反射部材１２自身の位置決めに寄与する２つの係合溝１
２０ａ、１２０ｂが設けられている。

【００２９】光学的反射部材１２の受光素子６に対向す
る面には、回転楕円体の一部形状に一致した凹面形状の
反射面１４が形成されている。そして、この光学的反射
部材１２は、回転楕円体の一方の焦点Ａに受光素子６の
受光面が一致し、他の焦点Ｂにフェルール２６に受容さ
れた光ファイバ２４の光出射端面（コア端面を含む）が
一致するよう配置される（図５（ｂ）参照）。

【００３０】そして、ハウジング２の上端開口は、蓋２
０により塞がれ、これにより、該ハウジング２の内部は
上記光学的反射部材１２が所定位置に固定された状態で
機密封止される。

【００３１】ここで、光学的反射部材１２の反射面１４
と受光素子６及び光ファイバ２４の光出射端面との位置
決めは、例えば、次のようにして行われている。ハウジ
ング２とは別個に形成された光学的反射部材１２を該ハ
ウジング２の内部に挿入し、回転楕円体の一方の焦点Ａ
に受光素子６の受光面を一致させ、他の焦点Ｂに光ファ
イバ２４におけるコアの光出射端面を一致させるように
して、相互の位置を調整した上で光学的反射部材１２を
ハウジング２の内側底端面４ｂに接着剤等で固着するこ
とにより、位置決めが行われている。なお、この位置決
め工程では、光学的反射部材１２をハウジング２内に搭
載した後であっても、フェルール２６に受納された光フ
ァイバ２４の光出射端面の位置を光軸Ｐの方向に微調整
することにより、光ファイバ２４の光出射端面を焦点Ｂ
と一致せることが可能となっている。

【００３２】係る構造を有する光受信モジュールにおい
て、焦点Ｂに一致した光ファイバ２４の光出射端面より
所定の広がり角で出射される信号光束ｈνは、光入射孔
１６及び窓部材１８を通過して反射面１４に到達する。
そして、反射面１４で反射されてた信号光束ｈνは集光
され受光素子６の受光面に到達する。ここで、受光素子
６の受光面が焦点Ａに、光ファイバ２４の出射端面が焦
点Ｂに一致しているので、光出射端面から出射される信
号光束ｈνの出射方向が様々に異なって反射面１４での
反射位置が異なったとしても、常に受光素子６の受光面
に到達する。したがって、本質的に精度の高い調芯機構
が実現され、また光ファイバ２４の光出射端面の向きの
調整が容易な調芯機構が実現されている。

【００３３】また、光ファイバ２４の光出射端面は、そ
の端面での反射光が同一光軸上に戻らないようにするた
めに、図５（ａ）に示されたように、光軸Ｐに対して所
定角度ψ₁（例えば、ψ₁＝８°）だけ斜め研磨されてい
る。この斜カットされた光出射端面から出射される信号
光束ｈνは光ファイバ２４の光軸Ｐに対して研磨角度ψ
₁の１／２ の角度ψ₂（例えば、ψ₂＝４°）で曲げられ
る。このため、光ファイバ２４の光出射端面が光軸Ｐに
対して回転した場合、回転依存性のために、信号光束ｈ
νは回転方向θにおける何れの方向へ出射するかが不確
定となる。かかる場合には、従来の平面反射鏡にて光束
を反射させる構造を有する光受信モジュールでは、出射
光束が受光素子の受光面からずれて光結合効率の低下を
招来したり、また極めて高精度の微調整が必要になる等
の問題を招来するが、この実施形態に係る光受信モジュ
ールは、図５（ｂ）に示されたように、光ファイバ２４
の光出射端面が焦点Ｂに一致している限り、出射光束ｈ
νの出射方向が様々に異なったとしても、反射面１４の
何れかの位置で反射されて常に焦点Ａに位置する受光素
子６の受光面に到達するので、上述の回転依存性の影響
を無視することができ、光ファイバ２４の回転方向θの
調整が不要となる。

【００３４】また、光学的反射部材１２は、ハウジング
２とは別個に形成されているため、該ハウジング２内の
所定位置に設置された後であっても、接着固定されない
限り取り付け位置の微調整を容易に行うことができる。
さらに、この様な構成では、複数の光学素子を組み合わ
せて精度のよい調芯機構を実現する必要が無く、単一の
光学的反射部材１２により本質的に優れた調芯機構を実
現することができるため、部品点数を削減することがで
きるとともに、調整箇所の低減化、実装面積の縮小化、
実装コストの低減化、調芯コストの低減化等を実現する
ことができる。

【００３５】なお、図４に示された光学的反射部材１２
は、受光素子６と反射面１４との間に一定の隙間を設け
るために、四隅に下端部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２
ｄが設けられているが、かかる構造に限定されるもので
はない。要は、光学的反射部材１２の下端が受光素子６
及び前置増幅回路８に衝突しない程度の隙間が得られる
構造であればよい。例えば、受光素子６と前置増幅回路
８を固着するための内側底面４ａよりも光学的反射部材
１２を固着するための内側底面４ｂを高い位置にする段
差構造にして、この高い位置の内側底面４ｂ上に光学的
反射部材１２を搭載する構造にすれば、下端部１２ａ、
１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを削除することができる。

【００３６】また、この実施形態では、樹脂成型による
光学的反射部材１２について述べたが、ガラスを溶融成
型して成るガラス成型部材にて実現したり、金属材を切
削加工して形成してもよい。そして、ガラス成型部材や
金属材を切削加工して形成される光学的反射部材１２
は、金属によるロウ付け等によりハウジング２の内側底
端に固着される。

【００３７】加えて、上記の樹脂成型された光学的反射
部材１２の反射面１４、ガラス材を溶融成型して成る光
学的反射部材の反射面、金属材を切削加工して得られる
光学的反射部材の反射面の何れも、金（Ａｕ）、銀（Ａ
ｇ）、アルミニウム（Ａｌ）等の光を反射する金属を蒸
着又はスパッタリング等にてコーティングされる。ただ
し、現在光通信で利用されている信号光波長帯（１．３
μｍないし１．５μｍ）に対する反射効率を考慮する
と、アルミニウム（反射率約８０％）よりも金（反射率
約９８％）又は銀（反射率約９９％）を用いることが好
ましい。また、上記反射面の腐食等を考慮して長期安定
性を図る場合には、銀よりも金又はアルミニウムを適用
することが好ましい。また、コーティングによる付着性
を考慮すれば、アルミニウムを適用することが好まし
い。

【００３８】次に、上述された光学的反射部材１２の位
置決め動作を具体的に実現する位置決め装置について説
明する。

【００３９】図６は、上記光学的反射部材１２をハウジ
ング２内の所定位置に設置するための位置決め装置の構
造を示す平面図及び側面図である。この位置決め装置
は、１つの基台５００を備え、この基台５００上に、光
学的反射部材１２を該基台５００に対して静止した状態
に維持するための第１の機構と、該静止している光学的
反射部材１２に対して相対的にハウジング２（光ファイ
バ２４の先端に取り付けられたフェルール２６がスリー
ブ２２内に仮固定されている）を移動させるための第２
の機構が設置されている。

【００４０】第１の機構は、ベース５１０、ベース５１
０上に設置されたステージ５１１、ステージ５１１上に
設置された支持部５１２、及び支持部５１２により支持
された移動可能なカンチレバー５１４を備えている。支
持部５１２にはリニアガイド５１３が図中のＺ軸に沿っ
て取り付けられており、カンチレバー５１４は該リニア
ガイド５１３に移動可能な状態で取り付けられている。
また、カンチレバー５１４の先端部分には、光学的反射
部材１２を基台５００に対して相対的に静止させるた
め、光学的反射部材１２の係合溝１２０ａ、１２０ｂに
それぞれはまる突起５１６ａ、５１６ｂを備えている。
なお、図中の５１３は、カンチレバー５１４を図中の矢
印Ｓ２で示された方向に沿って（リニアガイド５１３に
沿って）移動させるための制御用ハンドルである。

【００４１】一方、第２の機構は、ハウジング２を光学
的反射部材１２に対して相対的に移動させるための駆動
機構５０、該駆動機構５０により駆動されフェルール２
６を支持する上部ステージ５５７を備えている。この上
部ステージ５５７上には、固定ボルト５５６により支持
台５５２が固定されている。支持台５５２は、ハウジン
グ２を所定部位に設置するための位置決め構造を備えて
おり、該ハウジング２は固定部材５５３によって支持台
５５２に押し当てられる。また、このハウジング２の設
置位置は、位置調節ボルト５５５によって図中のＹ軸方
向に調節される。一方、フェルール２６は把持部５５４
に固定されている。この把持部５５４は該フェルール２
６を把持した状態で、位置調節機構５５０によって支持
されており、該位置調節機構５５０は位置調節ボルト５
５１の制御により図中のＹ軸方向に沿って把持部５５４
を移動させる。なお、この実施例では、上記把持部５５
４と位置調節機構５５０によりフェルール支持機構が構
成されている。

【００４２】駆動機構５０は、さらに図中のＸ軸方向に
沿って（リニアガイド５２２に沿って）移動可能なＸス
テージ５２０、Ｘステージ５２０上に搭載され図中のＹ
軸方向に沿って移動可能なＹステージ５３０、及びＹス
テージ５３０上に搭載され図中のＺ軸を中心に回転可能
なθステージ５４０から構成されている。なお、このＺ
ステージ５４０上には上部ステージ５５７が設置されて
おり、Ｘステージ５２０、Ｙステージ５３０、θステー
ジ５４０は、それぞれハンドル５２１、５３１、５４１
により制御される。

【００４３】図７は、図６に示された位置決め装置の支
持台５５２へのハウジング２の設置状態を説明するため
の図である。支持台５５２は支持板５５２ｂと支持板５
５２ｂ上に設けられた、切欠部及びハウジング２から伸
びる各リード端子と電気的に接触するための配線パター
ン５６３を有するプリント基板５５２ａから構成されて
いる。そして、支持板５５２ｂの主平面と該プリント基
板５５２ａの切欠部で定義される段差部５６１に該ハウ
ジング２の底部に取り付けられているベース部分（絶縁
部材３１及び電極板３２）がはめ込まれる。さらに、ハ
ウジング２は、リード端子１０ｃ、１０ｄで基準柱５６
２を挟んだ状態で、位置調節ボルト５５５によりベース
部分が基準柱５６１に押し当てられることにより、位置
決めされる。なお、図７には示されていないが、電気的
な接触状態を維持するため、ハウジング２から伸びる各
リード端子は固定部材５５３により、プリント基板５５
２ａ上の対応する配線パターン５６３に押しつけられ
る。

【００４４】一方、図８（ａ）に示されたように、把持
部５５４に把持されたフェルール２６には、光ファイバ
２４の光出射端面がスリーブ２２内の所定位置に設置さ
れるよう、補助部材２６０が取り付けられている。位置
調節機構５５０が該把持部５５４を図中の矢印Ｓ４で示
された方向に移動させることにより、補助部材２６０が
取り付けられたフェルール２６は開口２３０からスリー
ブ２２内に挿入される（図８（ｂ）参照）。なお、この
補助部材２６０は所定強度を得るべく円筒形状の金属管
で構成されている。

【００４５】実際にフェルール２６は、図８（ｂ）に示
されたように、光入射窓１６を定義するフランジ２３１
と補助部材２６０の端面２６２とが当接するまでスリー
ブ２２内に挿入される。この補助部材２６０の先端（端
面２６２を含む）はフェルール２６の先端よりも前方に
伸びており、この補助部材２６０の端面２６２がフラン
ジ２３１と当接した状態で、該フェルール２６に支持さ
れた光ファイバ２４の光出射端面と光入射孔１６との間
に、設計上最適な距離が定義される。

【００４６】さらに、光学的反射部材１２は、図９
（ａ）に示されたように、下端部１２ａ、１２ｂ、１２
ｃ、１２ｄに例えば紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等の接
着機能を有する樹脂が塗布された状態で、ハウジング２
内に設置される。このとき、光学的反射部材１２には係
合溝１２０ａ、１２０ｂが設けられているため、ピンセ
ットにより取扱うことができ、容易にハウジング２内に
設置することができる。

【００４７】続いて、ハウジング２は位置調節ボルト５
５５の先端が図中の矢印Ｓ５で示された方向に移動する
ことにより支持台５５２の所定位置に設置され、把持部
５５４によって把持されたフェルール２６は補助部材２
６０とともに、位置調節機構５５０が図中の矢印Ｓ４で
示された方向に該把持部５５４を移動させることによ
り、スリーブ２２内に挿入される。また、カンチレバー
５１４が図中の矢印Ｓ３で示された方向に移動すること
により、先端部分の突起５１６ａ、５１６ｂは、光学的
反射部材１２の係合溝１２０ａ、１２０ｂにそれぞれは
まり込む。

【００４８】以上のような設置工程を経て、当該位置決
め装置が図９（ｂ）に示されたような状態になることに
より、光学的反射部材１２は基台５００に対して静止し
た状態となる。また、ハウジング２は駆動機構５０によ
り該光学的反射部材１２に対して相対的に移動可能とな
る。図９（ｂ）に示された状態において、光学的反射部
材１２の位置決めは、光ファイバ２４から該光学的反射
部材１２の反射面１４を介して受光素子６（ＰＤ）の受
光面に信号光を出射させ、該受光素子６の出力をモニタ
リングしながら行われる。すなわち、駆動機構５０によ
りハウジング２の位置を変えながら（光学的反射部材１
２とハウジング２との相対的な位置を変えながら）、受
光素子６からの出力が最大となる光学的反射部材１２と
ハウジング２との相対的な位置関係を決定するのであ
る。

【００４９】そして、該受光素子６からの出力信号が最
大となる位置で光学的反射部材１２の下端部１２ａ、１
２ｂ、１２ｃ、１２ｄのそれぞれに塗布されていた樹脂
を硬化させることにより、該光学的反射部材１２の位置
決めが完了する。

【００５０】ここで、光学的反射部材１２とカンチレバ
ー５１４の先端部分の構造について、より詳細に説明す
る。図１０は、光学的反射部材１２の構造を示す図であ
り、図１０は、カンチレバー５１４の先端部分の構造を
示す図である。

【００５１】図１１からも分かるように、当該光学的反
射部材１２にはハウジング２の受光素子６の搭載面（面
４ａ、４ｂを含む）に向い合った底面から該搭載面に向
って伸びた下端部１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが設
けられている。また、該底面と対向しカンチレバー５１
４の先端部分と向い合った上面には、該上面から底面に
向って伸びる係合溝１２０ａ、１２０ｂが設けられてい
る。これら各係合溝１２０１ａ、２０ｂは、上面から底
面に向って徐々にその開口面積が小さくなった形状であ
る。

【００５２】一方、図１１からも分かるように、カンチ
レバー５１４の先端部分には光学的反射部材１２に向い
た面５１４ａから垂直方向に伸びたテーパー形状の突起
５１６ａ、５１６ｂが設けられている。

【００５３】光学的反射部材１２に設けられた係合溝１
２０ａ、１２０ｂと、カンチレバー５１４の先端部分に
設けられた突起５１６ａ、５１６ｂを、以上のような形
状にすることにより、該各突起５１６ａ、５１６ｂのそ
れぞれが対応する係合溝１２０ａ、１２０ｂにはまり易
くなる。

【００５４】なお、この光学的反射部材１２の位置決め
が完了した時点では、フェルール２６とスリーブ２２は
接着固定されていない。したがって、次にフェルール２
６とスリーブ２２との接着方法を、図１２（ａ）〜
（ｃ）を用いて説明する。図１２（ａ）〜（ｃ）は、フ
ェルールを複数の貫通孔が設けられたスリーブへ取り付
けるための各接着工程を説明するための図である。

【００５５】まず、図１２（ａ）に示されたように、フ
ェルール２６の側面に紫外線硬化樹脂２６１が塗布され
た状態で、該フェルール２６が複数の樹脂注入用貫通孔
２２０が設けられたスリーブ２２内に挿入される。な
お、紫外線硬化樹脂２６１はフェルール２６の長手方向
に沿って塗布されており、該樹脂塗布部分と該複数の貫
通孔２２０がずれるように、該フェルール２６がスリー
ブ２２内に挿入される。また、スリーブ２２に設けられ
た複数の貫通孔２２０は、該スリーブ２２の長手方向に
沿ってそれぞれ並べられた貫通孔２２０ａ、２２１ａ、
２２２ａの組と、貫通孔２２０ｂ、２２１ｂ、２２２ｂ
の組と、貫通孔２２０ｃ、２２１ｃ、２２２ｃの組から
構成されている。

【００５６】続いて、光ファイバ２４の調芯作業が行わ
れるが、この調芯作業は所定の装置を利用してフェルー
ル２６をそれぞれ直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿って微
調整することにより行われる。なお、この作業ではフェ
ルール２６の回転調整（光ファイバ２４の光軸を中心に
フェルールを回転させる）を行ってもよい。これは、こ
の発明に係る光受信モジュール１００が回転楕円体形状
の一部に一致した反射面を有する光学的反射部材１２を
備えているので、光ファイバ２４の端面の角度変化は、
該光ファイバ２４と受光素子６との光結合効率への影響
しにくいからである。

【００５７】以上のように調芯作業が完了すると、挿入
されたフェルール２６とスリーブ２２との隙間に紫外線
を照射して、フェルール２６の側面とスリーブ２２の内
壁に存在する紫外線硬化樹脂２６１を硬化させることに
より、該フェルール２６とスリーブ２２とを仮止めす
る。

【００５８】次に、図１２（ｂ）に示されたように、ス
リーブ２２に設けられた複数の貫通孔のうち貫通孔２２
１ａ、２２１ｂ、２２１ｃのそれぞれに二液混合型（樹
脂＋硬化材）のエポキシ樹脂２２５を注入し、常温で該
二液混合型エポキシ樹脂２２５を硬化させる。

【００５９】さらに、図１２（ｃ）に示されたように、
スリーブ２２に設けられた複数の貫通孔のうち貫通孔２
２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃと、貫通孔２２２ａ、２２
２ｂ、２２２ｃのそれぞれに一液型のエポキシ樹脂２２
６を注入し、約９０゜程度まで加熱することにより該一
液型エポキシ樹脂２２６を硬化させる。

【００６０】この実施形態では３種類の接着材料を利用
してフェルール２６とスリーブ２２との接着を行ってい
るが、一般に、一液型エポキシ樹脂の方が接着信頼性は
高い。また、紫外線硬化樹脂と一液型エポキシ樹脂だけ
では、該一液型エポキシ樹脂の熱硬化時に、仮止めのた
めに先に硬化された紫外線硬化樹脂の一部が軟化してし
まい、すでに調芯作業が終了しているフェルール２６の
位置ずれが発生する可能性がある。そこで、この実施形
態では、まず二液混合型エポキシ樹脂を常温硬化させる
ことによりフェルール２６の固定位置を決定した後に、
信頼性のある一液型エポキシ樹脂を熱硬化させる。これ
により、仮止め用の紫外線硬化樹脂がたとえ軟化したと
しても、二液混合型エポキシ樹脂の作用によりフェルー
ル２６の位置ずれは防止できる。

【００６１】

【発明の効果】以上のようにこの発明の光モジュールに
よれば、回転楕円体の形状に合わせた反射面を有する光
学的反射部材を有し、一方の焦点に光ファイバーの光出
射端面を一致させ、他方の焦点に受光素子の受光面を一
致させるよう該光学的反射部材を設置するするので、光
ファイバの光出射端面から出射する信号光束の方向が異
なっても、常に受光素子の受光面に到達させることがで
きる。この結果、本質的に調芯精度が優れており、調芯
調整が容易であり、光ファイバーの回転角の調整が不要
であり、かつ部品点数を低減することができ、実装コス
ト及び調整コストの削減を図ることができる等の優れた
効果を発揮する光モジュールを提供することができる。

【００６２】また、上記光学的反射部材には、１又は２
以上の係合溝が設けられているので、該光学的反射部材
の取扱いが容易になりかつ該光学的反射部材の位置決め
も高精度に行うことができる。

【００６３】さらに、光ファイバの先端に取り付けられ
たフェルールとスリーブとは、互いに異なる３種類の接
着剤を利用して接着固定されるので、接着仕業中のフェ
ルールの位置ずれを効果的に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る光モジュールの概略構造を説明
するための組み立て工程図である。

【図２】図１の組み立て工程を経て得られた、この発明
に係る光モジュールの外観を示す斜視図である。

【図３】図２の光モジュールの内部構造を示す断面図で
あり、（ａ）は図２中のI−I線に沿って示された断面
図、（ｂ）は図２中のII−II線に沿って示された断面
図、及び（ｃ）は図２中のIII−III線に沿って示された
断面図である。

【図４】この発明に係る光学的反射部材の構造を示す斜
視図である。

【図５】この発明に係る光モジュールの機能を説明する
ための図であり、（ａ）は光ファイバ端面の形状を説明
するための図、（ｂ）は光ファイバと半導体素子間の調
芯機能を説明するための図である。

【図６】この発明に係る光モジュールに適用される特殊
形状の光学的反射部材を所定位置に設置するための位置
決め装置の構造を示す平面図及び側面図である。

【図７】図６に示された位置決め装置の支持台への当該
光モジュールの設置状態を説明するための図である。

【図８】図６に示された位置決め装置における、スリー
ブへのフェルールの装着動作を説明するための図であ
る。

【図９】図６に示された位置決め装置における、光学的
反射部材の固定動作を説明するための図である。

【図１０】この発明に係る光学的反射部材の構造を示す
図である。

【図１１】カンチレバーの先端部分の構造を示す図であ
る。

【図１２】フェルールを複数の貫通孔が設けられたスリ
ーブへ取り付けるための各接着工程を説明するための図
である。

【符号の説明】

２…ハウジング、６…半導体素子（受光素子）、１２…
光学的反射部材、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ…下
端部、１４…反射面、２２…スリーブ、２４…光ファイ
バ、２６…フェルール、５０…駆動機構、１２０ａ、１
２０ｂ…凹み（係合溝）、２２０…貫通孔、２２５…二
液混合型エポキシ樹脂、２２６…一液エポキシ樹脂、２
６１…紫外線硬化樹脂、５１４…カンチレバー、５１ａ
６、５１６ｂ…突起。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子を収納し、該半導体素子を搭
   載する搭載面を有するハウジングと、 前記ハウジングの側壁から所定方向に伸び、かつ光ファ
   イバの先端に取り付けられたフェルールを収納した状態
   で支持するスリーブと、 前記ハウジングに収納され、前記光ファイバと前記半導
   体素子とを光学的に結合する光学部品であって、曲面形
   状の反射面を有する光学的反射部材と、を備えた光モジ
   ュール。
2. 【請求項２】 前記光学的反射部材は、前記ハウジング
   の搭載面と向かい合うべき下面と、前記下面と対向する
   上面と、前記上面から前記下面に向かって伸びた凹みを
   備えたことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
3. 【請求項３】 前記凹みは、開口部の面積よりも当該凹
   みの底面の面積が小さくなるようテーパー形状であるこ
   とを特徴とする請求項２記載の光モジュール。
4. 【請求項４】 前記光学的反射部材は、前記下面から前
   記搭載面に向って伸びた複数の突起を備えたことを特徴
   とする請求項２又は３記載の光モジュール。
5. 【請求項５】 前記光学的反射部材の反射面は、仮想的
   に定義される回転楕円体の側面の一部形状に一致する凹
   面形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
   一項記載の光モジュール。
6. 【請求項６】 前記光学的反射部材が、前記回転楕円体
   の第１焦点に該反射面と向かい合った前記光ファイバの
   コア端面が一致し、該回転楕円体の第２焦点に前記半導
   体素子の該反射面と向かい合った主面とが一致するよ
   う、前記ハウジング内の所定位置に設置されたことを特
   徴とする請求項５記載の光モジュール。
7. 【請求項７】 前記光学的反射部材は、樹脂成型部材で
   あることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載
   の光モジュール。
8. 【請求項８】 前記光学的反射部材は、ガラス成型部材
   であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記
   載の光モジュール。
9. 【請求項９】 前記光学的反射部材は、金属材を切削加
   工することにより形成された金属部材であることを特徴
   とする請求項１〜６のいずれか一項記載の光モジュー
   ル。
10. 【請求項１０】 前記光学的反射部材の反射面は、金属
    材料によりコーティングされていることを特徴とする請
    求項７〜９のいずれか一項記載の光モジュール。
11. 【請求項１１】 前記ハウジングのスリーブは円筒状で
    あって、該円筒の軸方向に沿って複数の貫通孔が設けら
    れており、前記貫通孔が設けられていない該スリーブの
    内壁と該フェルールの側面とが紫外線硬化樹脂により接
    着され、該貫通孔のうち一部の貫通孔から露出している
    該フェルールの側面と該スリーブとが二液混合型エポキ
    シ樹脂により接着され、そして、該貫通孔のうち残りの
    貫通孔から露出している該フェルールの側面と該スリー
    ブとが一液型エポキシ樹脂により接着されていることを
    特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項記載の光モジ
    ュール。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれか一項記載の
    光モジュールの光学的反射部材を前記ハウジング内の所
    定位置に設置するための位置決め方法であって、 前記ハウジングのスリーブ内に、前記光ファイバの先端
    に取り付けられたフェルールを挿入し；前記光学的反射
    部材を、前記反射面で前記半導体素子を覆った状態で、
    接着機能を有する樹脂が付着された該光学的反射部材の
    所定部位が、該樹脂を介して前記ハウジングの搭載面と
    当接するよう、該ハウジング内に設置し；そして、 前記光ファイバから出力される信号光強度をモニタリン
    グしながら、あるいは前記半導体素子から出力される電
    気信号をモニタリングしながら、前記ハウジングと前記
    光学的反射部材との相対的な位置関係を調整する、こと
    を特徴とする位置決め方法。
13. 【請求項１３】 前記フェルールの先端に、該フェルー
    ルを前記スリーブ内の所定位置に設置するための補助部
    材を装着し、該フェルールを該スリーブ内に挿入するこ
    とを特徴とする請求項１３記載の位置決め方法。
14. 【請求項１４】 請求項１記載の光モジュールの光学的
    反射部材を前記ハウジング内の所定位置に設置するため
    の位置決め装置であって、 前記ハウジングを所定位置に設置する支持台と、 前記光ファイバの先端に取り付けられたフェルールを支
    持する支持機構と、 前記反射面で前記半導体素子を覆った状態で、接着機能
    を有する樹脂が付着された前記光学的反射部材の所定部
    位が、該樹脂を介して前記ハウジングの搭載面と当接す
    るよう、該光学的反射部材を前記ハウジングの搭載面に
    圧し当て、該光学的反射部材との相対的な位置関係を固
    定する構造を有する固定部材と、 前記ハウジングと前記光学的反射部材との相対的な位置
    関係を調節する駆動機構と、を備えたことを特徴とする
    位置決め装置。
15. 【請求項１５】 前記駆動機構は、前記支持台を第１の
    基準軸に沿って移動させるＸステージと、該支持台を前
    記第１の基準軸と直交する第２の基準軸に沿って移動さ
    せるＹステージと、該支持台を前記第１及び第２の基準
    軸と直交する第３の基準軸を中心に回転させるθステー
    ジと、を備えることを特徴とする請求項１５記載の位置
    決め装置。
16. 【請求項１６】 請求項１〜１１のいずれか一項記載の
    光モジュールの製造方法であって、 側面の所定部位に紫外線硬化樹脂が塗布された前記フェ
    ルールを、複数の貫通孔が設けられた前記ハウジングの
    スリーブ内に挿入し、該フェルールの側面と該スリーブ
    の内壁との隙間に紫外線を照射することにより、該貫通
    孔が設けられていない該スリーブの内壁と該フェルール
    の側面とを接着する第１工程と、 前記スリーブの貫通孔のうち一部の貫通孔に二液混合型
    エポキシ樹脂を注入し該スリーブの貫通孔のうち残りの
    貫通孔に一液型エポキシ樹脂を注入し、常温にて該二液
    混合型エポキシ樹脂を硬化させることにより、該一部の
    貫通孔から露出している該フェルールの側面と該スリー
    ブとを接着する第２工程と、 前記残りの貫通孔に注入された一液型エポキシ樹脂を加
    熱し、該一液型エポキシ樹脂を硬化させることにより、
    該残りの貫通孔から露出している該フェルールの側面と
    該スリーブとを接着する第３工程と、を備えた光モジュ
    ールの製造方法。