JPH10232330A - Semiconductor optical coupling device and assembling method therefor - Google Patents

Semiconductor optical coupling device and assembling method therefor

Info

Publication number
JPH10232330A
JPH10232330A JP3782497A JP3782497A JPH10232330A JP H10232330 A JPH10232330 A JP H10232330A JP 3782497 A JP3782497 A JP 3782497A JP 3782497 A JP3782497 A JP 3782497A JP H10232330 A JPH10232330 A JP H10232330A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
optical fiber
case
ferrule
optical element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3782497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Shimaoka
誠 嶋岡
Tadaaki Ishikawa
忠明 石川
Kazuyuki Fukuda
和之 福田
Shoichi Takahashi
正一 高橋
Takeshi Kato
猛 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP3782497A priority Critical patent/JPH10232330A/en
Publication of JPH10232330A publication Critical patent/JPH10232330A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the number of fixed parts at the end parts of fibers, to form a structure in which assembly at a low cost is possible to achieve, and simultaneously, to improve life reliability in a semiconductor optical coupling device. SOLUTION: The semiconductor optical coupling device is constituted by including a Si substrate 21, an optical integrated circuit 27 disposed on the Si substrate 21, the optical fibers which are disposed within a V groove formed on the surface of the Si substrate 21 toward the outer side from the position of the optical integrated circuit 27 and in which a ferrule 23 is formed at the outer periphery, a Si presser 31 for holding and fixing the ferrule 23 within the V groove of the Si substrate 21 from above the drawing, a case 30 incorporating these Si substrate 21, optical integrated circuit 27, optical fibers with the ferrule 23 and Si presser 31, and a lid 22 of the case 30. At this point, the optical fibers are disposed so as to be optically coupled with the optical integrated circuit 27, and simultaneously, to continuously form the ferrule 23 from the end part of the optical integrated circuit 27 side up to a section which is the outside of the case 30.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光集積回路、光導
波路、光合分波器、光スイッチなどの光学素子を内蔵
し、光ファイバを介して光の入出力を行う半導体光結合
装置に係わり、特に光集積回路、光導波路、光合分波
器、光スイッチに、光ファイバを固定するに好適なもの
とすることにより、装置が容易で安価な組立を行える構
造、あるいは、レセプタクル構造でファイバ着脱を容易
にするに好適な半導体光結合装置及びその組立方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor optical coupling device which incorporates optical elements such as an optical integrated circuit, an optical waveguide, an optical multiplexer / demultiplexer, and an optical switch and performs input / output of light via an optical fiber. In particular, by making it suitable for fixing an optical fiber to an optical integrated circuit, an optical waveguide, an optical multiplexer / demultiplexer, or an optical switch, the structure can be easily and inexpensively assembled, or the fiber can be attached and detached by a receptacle structure. And a method for assembling the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体光結合装置の構成として
は、例えば、1995年電子情報通信学会総合大会、C
ー184、”自動組立に適した表面実装型光モジュー
ル”に記載の例がある。この文献では、図13に示すよ
うに、光ファイバ26は、Si基板21、セラミックケ
ース30、フェルール23の3カ所で固定されている。
すなわち、半導体素子20とこの半導体素子20に一端
が結合された光ファイバ26とは、両者が安定して光結
合できるように同一Si基板21上に実装されており、
両者が実装されたSi基板21はこの光結合の安定を保
持するためあるいは半導体素子の保護を目的として、セ
ラミックケース30にフタ22を使って気密封止されて
いる。一方、セラミックケース30内で半導体素子20
から光ファイバ26の一端に導かれた光を外部に取り出
して光結合させるため、前記光ファイバ26の他端は前
記フタ22の外でフェルール23内に挿入固定され、外
部の光コネクタ25と割スリーブ24内で突き合わせ結
合される。このように、モジュールに光ファイバを取り
付けることにより、外部への光ファイバ伝送を行ってい
た。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a configuration of a semiconductor optical coupling device, for example, the IEICE General Conference 1995, C
184, "Surface-mounted optical module suitable for automatic assembly". In this document, as shown in FIG. 13, the optical fiber 26 is fixed at three places: a Si substrate 21, a ceramic case 30, and a ferrule 23.
That is, the semiconductor element 20 and the optical fiber 26 having one end coupled to the semiconductor element 20 are mounted on the same Si substrate 21 so that the two can be stably optically coupled.
The Si substrate 21 on which both are mounted is hermetically sealed using a lid 22 in a ceramic case 30 in order to maintain the stability of the optical coupling or to protect the semiconductor element. On the other hand, the semiconductor element 20
The other end of the optical fiber 26 is inserted and fixed in the ferrule 23 outside the lid 22 so as to take out the light guided to one end of the optical fiber 26 from the outside and optically couple the light. Butts are joined in the sleeve 24. As described above, the optical fiber is transmitted to the outside by attaching the optical fiber to the module.

【0003】また、ほかの例としては、特開平5ー27
142号公報に記載のように、光モジュールに使用する
ファイバは、金属管さらにはキャピラリ内にファイバ挿
入固定した後にモジュール内に組み込み、LD素子から
の光をファイバ内に入射させる構成となっていた。
Another example is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-27.
As described in Japanese Patent Publication No. 142, the fiber used for the optical module is configured such that the fiber is inserted and fixed in a metal tube and further in a capillary, then incorporated in the module, and light from the LD element is incident on the fiber. .

【0004】また、ほかの例としては、特開平8ー13
6763号公報に記載のように、光コネクター用フェル
ールは、溶融熱可塑性樹脂を使って射出成形により、生
産性よく形成する製造方法となっていた。
Another example is disclosed in JP-A-8-13.
As described in Japanese Patent No. 6763, a ferrule for an optical connector has been manufactured by injection molding using a molten thermoplastic resin with good productivity.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記の従来技術は、図
13に示すように、半導体素子20から出射した光ビー
ムを加熱先球レンズにより集光して光ファイバ26の一
端に取り込むようになっており、Si基板21に設けた
V溝で固定された光ファイバ26の他端は、フタ22の
外側まで延長されフェルール23内に固定されている。
フェルール23は、セラミックケース30に固定されて
いる。セラミックケース30に固定されたフェルール2
3は、前記半導体素子20から遠い側の端部が割スリー
ブ24に挿入されており、割スリーブ24内で外部のコ
ネクタ25と接続する構造である。
In the above prior art, as shown in FIG. 13, a light beam emitted from a semiconductor device 20 is condensed by a heated spherical lens and taken into one end of an optical fiber 26. The other end of the optical fiber 26 fixed by the V-groove provided on the Si substrate 21 extends to the outside of the lid 22 and is fixed in the ferrule 23.
The ferrule 23 is fixed to the ceramic case 30. Ferrule 2 fixed to ceramic case 30
Reference numeral 3 denotes a structure in which an end remote from the semiconductor element 20 is inserted into the split sleeve 24 and connected to an external connector 25 inside the split sleeve 24.

【0006】組立は、まず、フェルール23内に所定の
長さの光ファイバ26を、その一方の端面がフェルール
23の端面に一致するように挿入固定し、次いでフェル
ール端面を曲率研磨する。光ファイバ26のもう一方の
端部をSi基板21に設けたV溝に沿わせて接合固定す
る。一方にフェルール23、他方にSi基板21のつい
た光ファイバ26をセラミックケース30に取り付け、
固定する。このように、外径125μmのファイバにフ
ェルールあるいはSi基板を接合した後にケースに搬送
して固定する作業は、慎重なハンドリングを伴うものと
なる。
In the assembly, first, an optical fiber 26 having a predetermined length is inserted and fixed in the ferrule 23 so that one end face thereof coincides with the end face of the ferrule 23, and then the end face of the ferrule 23 is polished with a curvature. The other end of the optical fiber 26 is joined and fixed along a V groove provided in the Si substrate 21. An optical fiber 26 having a ferrule 23 on one side and an Si substrate 21 on the other side is attached to a ceramic case 30,
Fix it. As described above, the operation of joining the ferrule or the Si substrate to the fiber having an outer diameter of 125 μm and then transporting and fixing it to the case involves careful handling.

【0007】また、特開平5ー27142号公報に記載
の技術では、モジュールに取り付ける光ファイバはその
端部がキャピラリに予め固定されるが、端部固定に使用
する金属管あるいはキャピラリは高精度の寸法加工が必
要で部品コストが高くつく、あるいはこれら部品にファ
イバを固定する組立作業の自動化は困難である、などの
問題があった。
In the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-27142, the end of an optical fiber to be mounted on a module is fixed to a capillary in advance, but the metal tube or capillary used for fixing the end is of high precision. There have been problems such as the need for dimensional processing and high component costs, and the difficulty in automating the assembly work for fixing the fiber to these components.

【0008】本発明の目的は、光ファイバを介して光の
入出力を行う光集積回路、光導波路、光合分波器、光ス
イッチなどの光学素子を内蔵してなる半導体光結合装置
において、光ファイバ端部の固定のための部品点数を少
なくし、しかも容易に低コストで組み立てられる構造あ
るいはレセプタクル構造でファイバの着脱を容易にで
き、ファイバ固定後の寿命信頼性を高くすることにあ
る。
An object of the present invention is to provide a semiconductor optical coupling device incorporating optical elements such as an optical integrated circuit for inputting and outputting light through an optical fiber, an optical waveguide, an optical multiplexer / demultiplexer, and an optical switch. An object of the present invention is to reduce the number of parts for fixing the end of the fiber, and to easily attach and detach the fiber by a structure or a receptacle structure that can be easily assembled at low cost, and to increase the life reliability after fixing the fiber.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】以下の説明では、光学素
子は、通常、光源となる光半導体素子(LDなど)や、
光の伝送媒体である光導波路、光合分波器、光スイッ
チ、それらが集積された光集積回路を意味し、光導波
路、光合分波器、光スイッチ、光集積回路が基板に実装
される場合、その基板をも含むものである。
In the following description, an optical element is usually an optical semiconductor element (such as an LD) serving as a light source,
Optical waveguide, optical multiplexer / demultiplexer, optical switch, which is an optical transmission medium, means an optical integrated circuit in which they are integrated, and when the optical waveguide, optical multiplexer / demultiplexer, optical switch, and optical integrated circuit are mounted on a substrate , And its substrate.

【0010】前記目的は、光学素子から出射されて光フ
ァイバに集光される結合系、あるいは、光ファイバから
出射されて光学素子に集光される結合系の光ファイバ先
端部を予めプラスチック樹脂などでフェルールに固形成
形しておき、このフェルール部分を光学素子の一部及び
またはケースに固定することにより、達成される。光学
素子の一部及びケースの前記フェルール部分が固定され
る個所には、あらかじめ溝を形成しておいて、位置決め
を容易にするのが望ましい。また、光ファイバ先端部の
フェルールを形成する範囲としては、当該光ファイバの
両端が同一ケース内にある場合、光ファイバの全長とす
るのが望ましい。全長に亘ってフェルールを形成するこ
とにより、ケース内部に光ファイバを実装する作業、つ
まり、光ファイバをケースに内装された部品に固定した
り、ケースに固定したりする作業が容易になる。また、
当該光ファイバの一端がケース内部に、他端がケース外
部にある場合、少なくとも、ケース内部側端部から光フ
ァイバがケース外部に出た位置まで、フェルールを形成
することが望ましい。ケース貫通部にまでフェルール形
成しておくことで、ケース内部に光ファイバを実装する
作業が容易になるとともに、ケース貫通部の光ファイバ
の処理が容易になる。
[0010] The object of the present invention is to provide a coupling system which is emitted from an optical element and condensed on an optical fiber, or a coupling system which is emitted from an optical fiber and condensed on an optical element. This is achieved by solid-forming the ferrule in advance and fixing the ferrule part to a part of the optical element and / or the case. It is preferable that a groove is formed in advance at a portion where a part of the optical element and the ferrule portion of the case are fixed to facilitate positioning. In addition, it is desirable that the range in which the ferrule at the tip of the optical fiber is formed be the entire length of the optical fiber when both ends of the optical fiber are in the same case. By forming the ferrule over the entire length, the work of mounting the optical fiber inside the case, that is, the work of fixing the optical fiber to the components housed in the case or fixing it to the case becomes easy. Also,
When one end of the optical fiber is inside the case and the other end is outside the case, it is preferable to form a ferrule at least from the inside end of the case to a position where the optical fiber comes out of the case. By forming the ferrule up to the case penetrating portion, the work of mounting the optical fiber inside the case becomes easy, and the processing of the optical fiber in the case penetrating portion becomes easy.

【0011】すなわち、前記目的を達成する本発明の第
1の手段は、基板を含んでなる光学素子と、該光学素子
の光入出力端に光結合するように設けられた光ファイバ
と、前記光学素子及び前記光ファイバを収納するケース
と、を含んでなる半導体光結合装置において、予め前記
光ファイバの外周にプラスチック樹脂、金属粉体、セラ
ミック粉体あるいはその固形材でフェルール成形してお
き、該フェルールを前記基板に位置決め後、前記光学素
子の一部あるいは前記ケースに前記ファイバ付き固形材
を固定することを特徴とする。
That is, a first means of the present invention for achieving the above object comprises an optical element comprising a substrate, an optical fiber provided for optically coupling to an optical input / output end of the optical element, In a semiconductor optical coupling device comprising an optical element and a case accommodating the optical fiber, a plastic resin, a metal powder, a ceramic powder or a solid material thereof is preliminarily molded on the outer periphery of the optical fiber, After positioning the ferrule on the substrate, the solid material with the fiber is fixed to a part of the optical element or the case.

【0012】前記目的を達成する本発明の第2の手段
は、基板を含んでなる光学素子と、該光学素子の光入出
力端に光結合するように設けられた光ファイバと、該光
学素子及び光ファイバを収納するケースと、を含んでな
り、前記光ファイバは前記ケースの外部にまで延在して
いる半導体光結合装置において、前記光ファイバ端部近
傍の外周は、プラスチック樹脂、金属粉体、セラミック
粉体あるいはその固形材で円筒状あるいは四角形状にフ
ェルール成形されており、前記光学素子、光ファイバを
互いに光結合するように配置した後、前記光学素子の一
部あるいは前記ケースに前記ファイバ付き固形材が固定
されていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical element comprising a substrate, an optical fiber provided for optically coupling to an optical input / output end of the optical element, and an optical element. And a case accommodating the optical fiber, wherein the optical fiber extends to the outside of the case. Body, ceramic powder or its solid material is ferrule-molded into a cylindrical or square shape, and after arranging the optical element and the optical fiber so as to optically couple with each other, a part of the optical element or the case The solid material with the fiber is fixed.

【0013】前記目的を達成する本発明の第3の手段
は、基板を含んでなる光学素子と、該光学素子の光入出
力端に光結合するように設けられた光ファイバと、該光
学素子及び光ファイバを収納するケースと、を含んでな
り、前記光ファイバは前記ケースの外部にまで延在して
いる半導体光結合装置において、前記光ファイバ端部近
傍の外周は、プラスチック樹脂、金属粉体、セラミック
粉体あるいはその固形材で円筒状あるいは四角形状にフ
ェルール成形されており、前記光学素子、光ファイバを
互いに光結合するように配置した後、前記光学素子の一
部あるいは前記ケースに前記ファイバ付き固形材が接着
剤を使って固定されていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical element including a substrate, an optical fiber provided for optically coupling to a light input / output end of the optical element, and an optical element. And a case accommodating the optical fiber, wherein the optical fiber extends to the outside of the case. Body, ceramic powder or its solid material is ferrule-molded into a cylindrical or square shape, and after arranging the optical element and the optical fiber so as to optically couple with each other, a part of the optical element or the case The solid material with fibers is fixed using an adhesive.

【0014】前記目的を達成する本発明の第4の手段
は、基板を含んでなる光学素子と、該光学素子の光入出
力端に光結合するように設けられた光ファイバと、該光
学素子及び光ファイバを収納するケースと、を含んでな
る半導体光結合装置において、前記ケースはレセプタク
ルを結合して構成され、前記光ファイバは前記ケース内
部から前記レセプタクルに延在して配置され、前記光フ
ァイバの外周は、前記ケース内部から前記レセプタクル
にかけて連続してプラスチック樹脂、金属粉体、セラミ
ック粉体あるいはその固形材で円筒状あるいは四角形状
にフェルール成形され、光学素子、光ファイバを互いに
光結合するように配置固定したことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an optical element comprising a substrate, an optical fiber provided for optically coupling to a light input / output end of the optical element, and an optical element comprising: And a case accommodating an optical fiber, wherein the case is configured by coupling a receptacle, the optical fiber is arranged to extend from the inside of the case to the receptacle, and the optical fiber The outer periphery of the fiber is continuously formed from a plastic resin, a metal powder, a ceramic powder or a solid material thereof into a cylindrical or square ferrule from the inside of the case to the receptacle, and optically couples the optical element and the optical fiber to each other. It is characterized by being arranged and fixed as described above.

【0015】前記目的を達成する本発明の第5の手段
は、基板を含んでなる光学素子と、該光学素子の光入出
力端に光結合するように設けられた光ファイバと、該光
学素子及び光ファイバを収納するケースと、を含んでな
り、前記光ファイバは前記ケースの外部にまで延在して
いる半導体光結合装置において、前記光ファイバの外周
には、ケース内側端部からケース外側に達する範囲に連
続して、プラスチック樹脂、金属粉体、セラミック粉体
あるいはその固形材でフェルールが形成されており、該
フェルールが前記光学素子の一部及びまたは前記ケース
に固定されていることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an optical element comprising a substrate, an optical fiber provided for optical coupling to a light input / output end of the optical element, and an optical element comprising: And a case for housing the optical fiber, wherein the optical fiber extends to the outside of the case. That the ferrule is formed of plastic resin, metal powder, ceramic powder or a solid material thereof, and that the ferrule is fixed to a part of the optical element and / or the case. Features.

【0016】前記目的を達成する本発明の第6の手段
は、前記第5の手段において、前記フェルールが光ファ
イバを中心とする円筒状をなしており、前記光学素子の
前記フェルールが固定される部分にはフェルール位置決
めのための溝が形成されていることを特徴とする。
A sixth means of the present invention for achieving the above object is the fifth means, wherein the ferrule has a cylindrical shape centered on an optical fiber, and the ferrule of the optical element is fixed. A groove for positioning the ferrule is formed in the portion.

【0017】前記目的を達成する本発明の第7の手段
は、前記第1〜6のいずれかの手段において、ケースの
材質が、セラミック,プラスチック,金属のうちのいず
れかであることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention to achieve the above object, in any one of the first to sixth aspects, the material of the case is any one of ceramic, plastic, and metal. I do.

【0018】前記目的を達成する本発明の第8の手段
は、前記第7の手段において、ケースの材質が、Al2
3、SiC,AlN,トランスファモールドのエポキシ,シ
リコン,インジェクションモールドのポリカーボネー
ト,液晶ポリマー,ポリフェニレンサルファイド、フェ
ノールあるいはフィラー入りプラスチック,Fe,Fe−
29Ni−17Co,軟鋼材のいずれかであることを特徴とす
る。
According to an eighth aspect of the present invention to achieve the above object, in the above seventh aspect, the material of the case is Al 2 O.
3. SiC, AlN, transfer mold epoxy, silicon, injection mold polycarbonate, liquid crystal polymer, polyphenylene sulfide, phenol or plastic with filler, Fe, Fe-
29Ni-17Co, mild steel.

【0019】前記目的を達成する本発明の第9の手段
は、前記第1〜6のいずれかの手段において、光ファイ
バ端部のプラスチック樹脂固形材は、エポキシ、UVエ
ポキシ、シリコーン、フェノール、アクリル、UVアク
リルあるいはこれら樹脂とフィラーとの混合物のいずれ
かであることを特徴とする。
A ninth aspect of the present invention for achieving the above object is the above-mentioned one of the first to sixth aspects, wherein the plastic resin solid material at the end of the optical fiber is epoxy, UV epoxy, silicone, phenol, acrylic. , UV acrylic, or a mixture of these resins and fillers.

【0020】前記目的を達成する本発明の第10の手段
は、前記第1〜6のいずれかの手段において、光ファイ
バ端部の金属粉体固形材は、Cu,Fe,W,Moの粉体
あるいはこれらと有機のバインダーとを混ぜた物を固形
処理したもの、または、Al23,SiC,AlNの粉体
あるいはこれらと有機のバインダーとの混合物を固形処
理したもののいずれかであることを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention to achieve the above object, in any one of the first to sixth aspects, the metal powder solid material at the end of the optical fiber is a powder of Cu, Fe, W, Mo. Either a solid body or a mixture of these and an organic binder, or a solid body of Al 2 O 3 , SiC, AlN powder or a mixture of these and an organic binder It is characterized by.

【0021】前記目的を達成する本発明の第11の手段
は、基板を含んでなる光学素子と、該光学素子の光入出
力端に光結合するように設けられた光ファイバと、該光
学素子と光ファイバを収納するケースとを含んでなる半
導体光結合装置を組立てる方法において、予め前記光フ
ァイバ端部近傍の外周にプラスチック樹脂、金属粉体、
セラミック粉体あるいはその固形材のうちのいずれかで
円筒状あるいは四角形状にフェルール成形しておき、前
記光学素子を前記ケース上の所定位置に接合後、前記光
ファイバが前記光学素子に光結合するように、前記光学
素子の一部およびまたは前記ケースに前記光ファイバの
フェルールを固定することを特徴とする。
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided an optical element comprising a substrate, an optical fiber provided for optically coupling to an optical input / output end of the optical element, A method for assembling a semiconductor optical coupling device comprising: a case for accommodating an optical fiber; and a plastic resin, metal powder,
A ferrule is formed into a cylindrical shape or a quadrangular shape with either ceramic powder or its solid material, and after joining the optical element to a predetermined position on the case, the optical fiber is optically coupled to the optical element. As described above, a ferrule of the optical fiber is fixed to a part of the optical element and / or the case.

【0022】前記目的を達成する本発明の第12の手段
は、基板を含んでなる光学素子と、該光学素子の光入出
力端に光結合するように設けられた光ファイバと、該光
学素子と光ファイバを収納するケースとを含んでなる半
導体光結合装置の組立方法において、予め前記光ファイ
バ端部近傍の外周にプラスチック樹脂、金属粉体、セラ
ミック粉体あるいはその固形材のうちのいずれかで円筒
状あるいは四角形状にフェルールを成形しておき、前記
光学素子に形成された溝に前記フェルール付き光ファイ
バを前記光学素子に光結合するように固定し、光ファイ
バが固定された光学素子を前記ケース上の所定位置に接
合、固定することを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an optical element comprising a substrate, an optical fiber provided for optical coupling to a light input / output end of the optical element, and an optical element comprising: A method for assembling a semiconductor optical coupling device, comprising: a resin resin, a metal powder, a ceramic powder or a solid material thereof on an outer periphery near an end of the optical fiber in advance. A ferrule is formed in a cylindrical or square shape with a ferrule, and the optical fiber with the ferrule is fixed in a groove formed in the optical element so as to optically couple to the optical element. It is characterized in that it is joined and fixed at a predetermined position on the case.

【0023】前記目的を達成する本発明の第13の手段
は、基板を含んでなる光学素子と、該光学素子の光入出
力端に光結合するように設けられた光ファイバと、該光
学素子及び光ファイバを収納するように設けられたケー
スとを含んでなり、前記ケースにはレセプタクルが結合
されて構成されている半導体光結合装置を組立てる方法
において、予め前記光ファイバの外周にプラスチック樹
脂、金属粉体、セラミック粉体あるいはその固形材のう
ちのいずれかで円筒状あるいは四角形状にフェルール成
形しておき、前記光学素子を前記ケース上の所定位置に
接合後、前記レセプタクルに前記フェルールをコネクタ
結合し、前記光学素子に光結合するように前記光ファイ
バを前記光学素子上に配置固定することを特徴とする。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided an optical element comprising a substrate, an optical fiber provided for optically coupling to an optical input / output end of the optical element, And a case provided so as to house the optical fiber.In a method of assembling a semiconductor optical coupling device configured by coupling a receptacle to the case, a plastic resin is previously provided on an outer periphery of the optical fiber, Metal powder, ceramic powder or a solid material thereof is ferrule-molded into a cylindrical or square shape, and after joining the optical element to a predetermined position on the case, the ferrule is connected to the receptacle by a connector. The optical fiber is arranged and fixed on the optical element so as to be coupled and optically coupled to the optical element.

【0024】前記目的を達成する本発明の第14の手段
は、基板を含んでなる光学素子と、該光学素子の光入出
力端に光結合するように設けられた光ファイバと、該光
学素子及び光ファイバを収納するケースとを含んでな
り、前記ケースにはレセプタクルが結合されて構成され
ている半導体光結合装置を組立てる方法において、予め
前記光ファイバの外周にプラスチック樹脂、金属粉体、
セラミック粉体あるいはその固形材のうちのいずれかで
円筒状あるいは四角形状にフェルール成形しておき、前
記光学素子に形成された溝に前記フェルール付き光ファ
イバを前記光学素子に光結合するように固定し、次いで
光ファイバが固定された光学素子を前記ケース上の所定
位置に接合、固定するとともに前記レセプタクルに前記
フェルール付光ファイバを結合することを特徴とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided an optical element comprising a substrate, an optical fiber provided for optically coupling to an optical input / output end of the optical element, And a case for accommodating an optical fiber, wherein in the method of assembling a semiconductor optical coupling device configured by coupling a receptacle to the case, a plastic resin, metal powder,
A ferrule is formed into a cylindrical shape or a quadrangular shape with either ceramic powder or its solid material, and the optical fiber with the ferrule is fixed to a groove formed in the optical element so as to optically couple to the optical element. Then, the optical element to which the optical fiber is fixed is joined and fixed at a predetermined position on the case, and the optical fiber with a ferrule is connected to the receptacle.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体光結合装置
の第1の実施例を図1,図2により説明する。図示の実
施例は、Si基板21と、Si基板21上に配置された光
集積回路27と、光集積回路27の位置から外辺に向か
ってSi基板21の表面に形成されたV溝21Aと、該
V溝21A内に配置され外周にフェルール23が形成さ
れた光ファイバ26と、フェルール23を図上上方から
Si基板21のV溝21A内に挾み込んで固定するSi押
さえ31と、これらSi基板21,光集積回路27,フ
ェルール23付光ファイバ26,Si押さえ31を内装
する図示されていないセラミックケース30と、を含ん
で構成され、フェルール23には、ナイロン被覆28で
周囲を覆われた光ファイバ26がその中心線に内蔵され
ている。ナイロン被覆28は、フェルール23の光集積
回路27に近い部分には設けられていない。Si基板2
1とその上に配置された光集積回路27とを併せて光学
素子とよぶ。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of a semiconductor optical coupling device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. The illustrated embodiment includes a Si substrate 21, an optical integrated circuit 27 disposed on the Si substrate 21, and a V-groove 21A formed on the surface of the Si substrate 21 from the position of the optical integrated circuit 27 toward the outer side. An optical fiber 26 which is disposed in the V-groove 21A and has a ferrule 23 formed on the outer periphery thereof; and a Si retainer 31 which clamps the ferrule 23 in the V-groove 21A of the Si substrate 21 from above in FIG. The ferrule 23 includes a Si substrate 21, an optical integrated circuit 27, an optical fiber 26 with a ferrule 23, and a ceramic case 30 (not shown) in which a Si holder 31 is provided. The optical fiber 26 is built in the center line. The nylon coating 28 is not provided on a portion of the ferrule 23 near the optical integrated circuit 27. Si substrate 2
1 and the optical integrated circuit 27 arranged thereon are collectively called an optical element.

【0026】Si基板21には、予め光集積回路27が
位置決め固定される部分が設定され、その位置からSi
基板21の外周に延びて光ファイバ26が固定されるV
溝21Aが基板面に形成される。V溝は、Siの異方性
エッチングを使って形成される。すなわち、(100)
面のSi単結晶板上に、フォトレジスト膜の露光焼き付
けを行った後、温度管理されたKOHエッチング槽に浸
漬させてエッチングし、V溝21Aを形成する。
On the Si substrate 21, a portion where the optical integrated circuit 27 is positioned and fixed is set in advance.
V extending to the outer periphery of the substrate 21 and fixing the optical fiber 26
A groove 21A is formed on the substrate surface. The V-groove is formed by using anisotropic etching of Si. That is, (100)
After performing exposure baking of a photoresist film on the surface of the Si single crystal plate, it is immersed in a KOH etching bath controlled in temperature and etched to form a V groove 21A.

【0027】Si基板21への光集積回路27の組立
は、次の手順で行われる。まず、光集積回路27及びS
i基板21の上面にマーカを形成しておき、このマーカ
同士が一致するように光集積回路27のSi基板21へ
の位置あわせし、接合固定する。マーカ同士の合わせ
は、画像認識装置を使ってそれぞれのマーカ形状を認識
させ、両者のマーカが重なるように自動位置合わせする
ことが適している。マーカの形成はフォトレジスト膜を
使って行い、基板あるいは回路上に形成するマーカ数
は、それぞれ少なくとも2個あるいはそれ以上が適して
いる。V溝21Aの中心線位置は、V溝21Aにフェル
ール付きの光ファイバ26が配置されたとき、光ファイ
バ26の中心線が、Si基板21上に固定された光集積
回路27から射出される光信号(もしくは光集積回路2
7の光信号取り入れ部)の中心線に一致するような位置
に設定される。このように調整固定すると、光集積回路
27は、通電動作で光発振させることなく、ファイバ光
入射部との所定の位置決め、固定ができる。V溝21A
を形成するためのレジスト膜及びマーカ形成用レジスト
膜は、同一のマスクを使って形成したものであり、光集
積回路27と予め形成されているSi基板21のV溝
(以下、SiV溝という)21AとのX方向及びZ方向
の配置がずれることはない。
The assembly of the optical integrated circuit 27 on the Si substrate 21 is performed in the following procedure. First, the optical integrated circuit 27 and S
A marker is formed on the upper surface of the i-substrate 21, and the optical integrated circuit 27 is aligned with the Si substrate 21 so that the markers coincide with each other, and bonded and fixed. It is suitable to match the markers by using an image recognition device to recognize the shape of each marker and automatically aligning the markers so that both markers overlap. Markers are formed using a photoresist film, and the number of markers formed on a substrate or a circuit is preferably at least two or more. The center line position of the V-groove 21A is such that when the optical fiber 26 with the ferrule is arranged in the V-groove 21A, the center line of the optical fiber 26 is emitted from the optical integrated circuit 27 fixed on the Si substrate 21. Signal (or optical integrated circuit 2
7 is set to a position that coincides with the center line of the optical signal intake section 7). When the optical integrated circuit 27 is adjusted and fixed as described above, the optical integrated circuit 27 can perform predetermined positioning and fixing with respect to the fiber light incident portion without causing light oscillation by an energizing operation. V groove 21A
Are formed using the same mask, and the optical integrated circuit 27 and a V-groove (hereinafter referred to as a SiV groove) of the Si substrate 21 formed in advance are formed. The arrangement in the X direction and the Z direction with 21A does not shift.

【0028】SiV溝21A上への光ファイバ26の固
定のやりかたを、図2を使って説明する。図2は、図1
のX方向の中心をZ方向に延びる平面(Y−Z平面)で
切断した断面図を示す。光ファイバ26は、その先端部
(光学素子に近い側の端部)から図示されていないセラ
ミックケース30の外側になる部分まで、ナイロン被覆
28とフェルール20で覆われている(ナイロン被覆2
8は先端部分には設けられていない)。光集積回路27
から発振される光は、素子の下端部から横方向に出射さ
れる。発振波長は1.3μm帯、発振光の広がりは、半
値全角で10〜15°である。光ファイバ26は単一モ
ードファイバが適している。光ファイバ26は、コア部
(外径8μm)と、コア部の周囲を覆うクラッド部(外
径125μm)の2層構造で、コア部分に光を閉じこめ
て伝送する。
How to fix the optical fiber 26 on the SiV groove 21A will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows FIG.
2 is a cross-sectional view in which the center in the X direction is cut along a plane (YZ plane) extending in the Z direction. The optical fiber 26 is covered with the nylon coating 28 and the ferrule 20 from the tip (the end near the optical element) to the portion outside the ceramic case 30 (not shown) (the nylon coating 2).
8 is not provided at the tip portion). Optical integrated circuit 27
Is emitted from the lower end of the element in the lateral direction. The oscillation wavelength is in the 1.3 μm band, and the spread of the oscillation light is 10 to 15 ° in full width at half maximum. The optical fiber 26 is preferably a single mode fiber. The optical fiber 26 has a two-layer structure of a core part (outside diameter of 8 μm) and a clad part (outside diameter of 125 μm) covering the periphery of the core part, and transmits light by confining light in the core part.

【0029】光集積回路27と光ファイバ26の位置ず
れ許容量は、1dBの位置ずれ(通常の表現では、20
%のロス)に対して、X、Y方向で2〜3μm、Z方向
で約60μmである。光集積回路27は下端部から横方
向に光を出射する。したがって、この位置にファイバの
コア部が正確に位置決めできる構造とするため、SiV
溝の深さは、フェルール付き光ファイバ26をV溝21
Aに固定したとき、フェルール23の中心、つまり光フ
ァイバ26の中心が、Si基板21の表面(光集積回路
27の取付け面)すなわち、光集積回路27の光出射位
置に一致するような値とする。特に光ファイバ26の光
集積回路27側端面32の位置が光結合の良否を決定す
る。フェルール23がSiV溝21Aに設置された後、
フェルール23の固定安定をはかるため、Si押さえ3
1をSi基板21との間にフェルール23を挾むように
置き、Si押さえ31をSi基板21に接着固定する。こ
の接着固定の際、前記ファイバ端面32の位置を所定位
置に保持するため、Si押さえ31をSi基板21に向か
って加圧しながら接着固定する。
The allowable displacement between the optical integrated circuit 27 and the optical fiber 26 is 1 dB.
% Loss), 2-3 μm in the X and Y directions and about 60 μm in the Z direction. The optical integrated circuit 27 emits light horizontally from the lower end. Therefore, in order to provide a structure in which the core of the fiber can be accurately positioned at this position, the SiV
The depth of the groove is determined by adjusting the optical fiber 26 with the ferrule to the V-groove 21.
When fixed to A, the center of the ferrule 23, that is, the center of the optical fiber 26, is set to a value that matches the surface of the Si substrate 21 (the mounting surface of the optical integrated circuit 27), that is, the light emission position of the optical integrated circuit 27. I do. In particular, the position of the end face 32 of the optical fiber 26 on the optical integrated circuit 27 side determines the quality of optical coupling. After the ferrule 23 is installed in the SiV groove 21A,
To keep the ferrule 23 fixed and stable, hold down the Si 3
1 is placed so as to sandwich the ferrule 23 between the Si substrate 21 and the Si retainer 31 is bonded and fixed to the Si substrate 21. At the time of this bonding and fixing, in order to hold the position of the fiber end face 32 at a predetermined position, the Si holder 31 is bonded and fixed while pressing it toward the Si substrate 21.

【0030】次にフェルール23の構成につき、説明す
る。図3は、従来の光ファイバ端部の固定構造の例とし
て、光ファイバ26の先端部をキャピラリ29を使って
固定するフェルール構造を示す。金属パイプ35の先端
部分にキャピラリ29を圧入固定しておき、この中に光
ファイバ26を挿入する。光ファイバ26の外径は12
5±1μmであり、キャピラリ29の内径はこれに合わ
せて127±1μmで作られている。光ファイバ先端部
に接着剤を塗布後、キャピラリ29の先端まで光ファイ
バ26を挿入して接着固定する。光ファイバ26の後ろ
側(キャピラリ29に挿入されない部分)には、光ファ
イバを保護するように、金属パイプ35の内径よりやや
小さい外径のナイロン被覆28が施されてあり、この部
分にも接着剤が流入して金属パイプ25内に接合され
る。このように、光ファイバ端部を接着固定した構造で
は、ファイバ先端の寸法は外径及び内径の加工精度管理
で精度よく、さらにキャピラリ、金属パイプ内固定で信
頼性(たとえば−45〜80℃の温度サイクル試験)寿
命が高い。ファイバ端部固定で寿命の低い場合、たとえ
ば、光ファイバ先端部がキャピラリ29の端部から飛び
出したり、金属パイプ35からナイロン被覆28が外側
にでることがある。
Next, the configuration of the ferrule 23 will be described. FIG. 3 shows a ferrule structure for fixing the distal end of an optical fiber 26 using a capillary 29 as an example of a conventional optical fiber end fixing structure. The capillary 29 is press-fitted and fixed to the tip of the metal pipe 35, and the optical fiber 26 is inserted therein. The outer diameter of the optical fiber 26 is 12
5 ± 1 μm, and the inner diameter of the capillary 29 is set to 127 ± 1 μm to match this. After the adhesive is applied to the tip of the optical fiber, the optical fiber 26 is inserted to the tip of the capillary 29 and fixed by bonding. A nylon coating 28 having an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the metal pipe 35 is provided on the rear side of the optical fiber 26 (portion not inserted into the capillary 29) so as to protect the optical fiber. The agent flows in and is joined into the metal pipe 25. As described above, in the structure in which the end of the optical fiber is bonded and fixed, the size of the fiber end is accurately controlled by controlling the processing accuracy of the outer diameter and the inner diameter, and furthermore, the reliability is fixed by fixing the inside of the capillary or metal pipe (for example, at -45 to 80 ° C.). Temperature cycle test) Life is long. If the end of the fiber is fixed and the life is short, for example, the tip of the optical fiber may protrude from the end of the capillary 29, or the nylon coating 28 may come out of the metal pipe 35.

【0031】図4,図5は、ファイバ端部を図3とは異
なった構造に構成した参考例を示し、図6は本発明の実
施例に用いた構成である。図4は、図3の構造からキャ
ピラリ29を削除し、キャピラリ29の代わりに接着剤
36を注入したものである。図5は、図3の構造から金
属パイプ35を取り除き、キャピラリ29に光ファイバ
26を挿入し、接着固定したものである。図6は、キャ
ピラリ29に代わる薄板キャピラリ29Aと薄板金属パ
イプ35Aをそれぞれ端部に設け、その間に接着剤36
を注型してフェルール23の形状を形成したものであ
る。キャピラリ29Aの厚さ(軸方向長さ)は、従来の
1/3から1/5程度が適している。この具体的な形成
法は、たとえば、図7に示すように、合わせ板37の間
に、たとえば4個の円筒状貫通穴291を設けておき、
片端に薄板キャピラリ29Aを挿入後、ナイロン被覆付
き光ファイバ26を入れ、次に円筒状貫通穴291に接
着剤36を注入し、さらに薄板金属パイプ35Aを取り
付け、接着剤の硬化反応を起こさせて形成を完了する。
FIGS. 4 and 5 show a reference example in which the end of the fiber has a structure different from that of FIG. 3, and FIG. 6 shows a structure used in an embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a structure in which the capillary 29 is removed from the structure of FIG. 3 and an adhesive 36 is injected instead of the capillary 29. FIG. 5 shows a structure in which the metal pipe 35 is removed from the structure of FIG. 3, the optical fiber 26 is inserted into the capillary 29, and the capillary 29 is adhered and fixed. FIG. 6 shows that a thin plate capillary 29A and a thin plate metal pipe 35A are provided at the ends instead of the capillary 29, and an adhesive 36 is provided therebetween.
Is cast to form the shape of the ferrule 23. The thickness (length in the axial direction) of the capillary 29A is suitably about 1/3 to 1/5 of the conventional one. In this specific forming method, for example, as shown in FIG. 7, for example, four cylindrical through holes 291 are provided between the mating plates 37,
After inserting the thin plate capillary 29A at one end, the optical fiber 26 with nylon coating is inserted, then the adhesive 36 is injected into the cylindrical through-hole 291 and the thin metal pipe 35A is further attached to cause a curing reaction of the adhesive. Complete the formation.

【0032】薄板キャピラリ29Aの製作法は、薄板サ
イズをそのままアルミナ焼成する方法、従来のセラミッ
クキャピラリをスライス切断する方法、薄板金属に直接
機械加工して作る方法など、どれでもよい。特に、光フ
ァイバを挿入する内径127μmの穴加工は、薄板とす
ることにより、精度よい加工が可能である。材質は、A
l23,ZrO2,Fe−29Ni−17Co,Fe−42Ni
などが適している。接着剤36の材質としては、エポキ
シ、UVエポキシ、シリコーン、フェノール、アクリ
ル、UVアクリルあるいはこれら樹脂とフィラーとの混
合物が適している。樹脂の線膨張係数は100〜300
/106(/℃)程度であるのに対し、光ファイバ26
の線膨張係数は0.5/106(/℃)であるため、樹
脂をそのまま光ファイバの周りに固化させると、樹脂の
硬化収縮あるいは環境温度変化などで光ファイバに膨張
係数差に基づく熱応力が発生する。この現象を回避する
ために樹脂にフィラーを混入させる。フィラーの材料と
しては、SiO2Al23,AlNなどが適している。
The method of manufacturing the thin plate capillary 29A may be any of a method of firing alumina with the thin plate size as it is, a method of slicing and cutting a conventional ceramic capillary, and a method of making a thin plate metal by direct machining. In particular, a hole with an inner diameter of 127 μm into which an optical fiber is inserted can be processed with high precision by making it a thin plate. The material is A
l 2 O 3 , ZrO 2 , Fe-29Ni-17Co, Fe-42Ni
Etc. are suitable. As a material of the adhesive 36, epoxy, UV epoxy, silicone, phenol, acrylic, UV acrylic, or a mixture of these resins and a filler is suitable. The coefficient of linear expansion of the resin is 100 to 300
/ 10 6 (/ ° C.) while the optical fiber 26
Has a linear expansion coefficient of 0.5 / 10 6 (/ ° C.). Therefore, when the resin is solidified around the optical fiber as it is, the thermal expansion and contraction of the resin or a change in the environmental temperature causes the thermal expansion of the optical fiber based on the difference in the expansion coefficient. Stress occurs. To avoid this phenomenon, a filler is mixed into the resin. Suitable materials for the filler include SiO 2 Al 2 O 3 and AlN.

【0033】このほかにフェルールを形成する固形材と
しては、金属粉体固形材として、Cu,Fe,W,Moの
粉体あるいはこれらと有機のバインダーとを混ぜた物を
固形処理したもの、また、セラミック粉体として、Al2
3,SiC,AlNの粉体あるいはこれらと有機のバイ
ンダーとの混合物を固形処理したものが適している。金
属粉体あるいはセラミック粉体と有機バインダーとの混
合比率は10:5〜0.5程度が適しており、さらに好
ましくは10:4〜2の範囲である。
In addition to the above, the solid material forming the ferrule may be a metal powder solid material obtained by subjecting Cu, Fe, W, Mo powder or a mixture thereof to an organic binder to a solid treatment. Al 2 as ceramic powder
O 3, SiC, are suitable those solid processing a mixture of AlN powder or these organic binders. The mixing ratio between the metal powder or ceramic powder and the organic binder is suitably about 10: 5 to 0.5, more preferably in the range of 10: 4 to 2.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】図4〜6の構造部品を、信頼性試験のなか
の温度サイクル試験(−45〜80℃、1hr/サイク
ル)にかけ、表1の結果を得た。たとえば、図4の構造
では300サイクル経過後、接着剤36の部分が金属パ
イプ35の外側へ飛び出す場合がある。接着剤36の飛
び出しにつれてファイバ先端も引き出されることにな
り、光結合の劣化となる。また、図5の構造では300
サイクル経過後、キャピラリ29の先端からファイバ端
が突き出すことはないが、キャピラリ29の後ろ側24
1の部分、すなわち、キャピラリ29とナイロン被覆2
8との間に隙間が生じ、光ファイバ26が破断する場合
がある。図4、5に比べて、図6の構造では、温度サイ
クルを加えても光ファイバ26の突き出し、破断、ナイ
ロン被覆28の金属パイプ35からの飛び出し等を生じ
ることはなく安定して固定されている。
The structural components shown in FIGS. 4 to 6 were subjected to a temperature cycle test (−45 to 80 ° C., 1 hour / cycle) in a reliability test, and the results shown in Table 1 were obtained. For example, in the structure of FIG. 4, after 300 cycles, the adhesive 36 may jump out of the metal pipe 35 in some cases. As the adhesive 36 jumps out, the fiber tip is also pulled out, resulting in deterioration of optical coupling. In the structure of FIG.
After the cycle, the fiber end does not protrude from the tip of the capillary 29, but the rear side 24 of the capillary 29
1 part, namely, the capillary 29 and the nylon coating 2
8, there is a case where the optical fiber 26 is broken. Compared to FIGS. 4 and 5, in the structure of FIG. 6, even if a temperature cycle is applied, the optical fiber 26 does not protrude or break, and the nylon coating 28 does not protrude from the metal pipe 35 and is stably fixed. I have.

【0036】このように、図6での構造によると、図3
の従来の構造と同様の信頼性が得られ、かつ作業性がよ
くなる。しかも、キャピラリ29Aを端部に設けること
により、Y方向(Si基板の光集積回路据付け面に垂直
の方向)のファイバ位置を精度よく保持することがで
き、光集積回路27との光結合を安定できる。
As described above, according to the structure shown in FIG.
And the workability is improved. Moreover, by providing the end of the capillary 29A, the fiber position in the Y direction (the direction perpendicular to the optical integrated circuit mounting surface of the Si substrate) can be accurately maintained, and the optical coupling with the optical integrated circuit 27 can be stabilized. it can.

【0037】図3の金属パイプ35外径は、従来1.2
5mmあるいは2.5mmが多く採用されているが、この外
径形状のフェルールを保持するためのSiV溝をエッチ
ング加工するためには、長時間エッチングする必要があ
る。形状を細くすることで、加工時間の短縮が図れる。
フェルール外径は、例えば、0.3〜0.5mm程度の外
径寸法とするのが望ましい。
The outer diameter of the metal pipe 35 shown in FIG.
Although 5 mm or 2.5 mm is often used, it is necessary to perform etching for a long time in order to etch the SiV groove for holding the ferrule having the outer diameter. The processing time can be reduced by making the shape thin.
The outer diameter of the ferrule is desirably, for example, about 0.3 to 0.5 mm.

【0038】望ましいフェルール構造の他の例を図8〜
図10に示す。図8に示す構造は、予めプラスチックな
どの材料で外側のフェルール261を形成しておき、こ
のなかに、プラスチック被覆28付光ファイバ26を挿
入し、固定するものである。また、外側のフェルール2
61の形成を図6と同様注型する方法でもよい。あるい
は、材料をファイバの周方向に回転させながら吹き付け
て堆積させていき、固形材としてフェルール261を成
形する方法もある。
Another example of a desirable ferrule structure is shown in FIGS.
As shown in FIG. In the structure shown in FIG. 8, the outer ferrule 261 is formed in advance with a material such as plastic, and the optical fiber 26 with the plastic coating 28 is inserted and fixed therein. Also, the outer ferrule 2
The formation of 61 may be performed by casting as in FIG. Alternatively, there is a method in which the material is sprayed and deposited while rotating in the circumferential direction of the fiber, and the ferrule 261 is formed as a solid material.

【0039】図9に示す構造は、まず小型のキャピラリ
29と光ファイバ26とを接着固定し、その後に薄板金
属パイプ35Aを光ファイバ26のプラスチック被覆2
8の部分に装着して注型によってフェルール262外形
を得るものである。キャピラリ29の長さは従来の長さ
(4〜5mm)の1/2〜1/4とするのが望ましい。
In the structure shown in FIG. 9, a small capillary 29 and an optical fiber 26 are first adhered and fixed, and then a thin metal pipe 35A is covered with a plastic coating 2 of the optical fiber 26.
8 to obtain the outer shape of the ferrule 262 by casting. It is desirable that the length of the capillary 29 is 1/2 to 1/4 of the conventional length (4 to 5 mm).

【0040】図10に示す構造は、フェルール263を
図8と同様に形成した後、端面部にスパッタリング膜2
90をつけるものである。膜の材質としては、Cr,N
i,Mo,あるいはSiO2,Al23,AlNなどが適して
いる。
In the structure shown in FIG. 10, after the ferrule 263 is formed in the same manner as in FIG.
90 is attached. The material of the film is Cr, N
i, Mo, or SiO 2 , Al 2 O 3 , AlN, etc. are suitable.

【0041】図7〜10の構造は、それぞれ単独でファ
イバ固定に適したフェルールであるが、全体構造2個あ
るいは部分を組み合わせて一体構造としてもよい。
The structures shown in FIGS. 7 to 10 are ferrules which are individually suitable for fixing the fiber, but may be formed as an integral structure by combining two whole structures or parts.

【0042】図1,2に示す実施例の組立方法を図11
で説明する。先に述べたように、Si基板21に光集積
回路27をマーカを使って位置合わせ固定する。接合材
料としはAu−Sn、Au−Geはんだが適している。基板
温度を320℃とし、窒素ガスを吹き付けるか、窒素ガ
ス雰囲気として接合する。次にSi基板21のSiV溝2
1Aにフェルール付き光ファイバを配置し、Si押さえ
31で挟み込んで接着固定する。フェルール23は、図
示のように、光ファイバ26の先端部からセラミックケ
ース30の外側になる部分まで連続して円筒状に設けら
れている。次に、光ファイバ26のついたSi基板21
をセラミックケース30に実装する。セラミックケース
30は、たとえば、予め金属リードフレーム51をモー
ルドして樹脂のなかに埋め込んだセラミックケース30
を使用する。セラミックケース30、フタ22の材質と
しては、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリカーボネー
ト、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイド、フェ
ノール、あるいはこれらの樹脂とフィラーとを混練した
物が適している。外部に接続するリードピンはDIL
(dual in−line)8ピンでピン間隔は2.5mmであ
る。セラミックケース30のSi基板21を実装する部
分には、光集積回路27で発生する熱をすみやかに外部
に放熱できるように、リードのパッド50がある。パッ
ド50に熱伝導性のよいAgフィラー入り接着剤でSi基
板21を接合する。この後に、リードと光集積回路27
とを電気的に接続するようにワイヤボンディングを行
う。セラミックケース30の上側にフタ22を接合して
外部との遮断を行う。
The assembly method of the embodiment shown in FIGS.
Will be described. As described above, the optical integrated circuit 27 is positioned and fixed on the Si substrate 21 using the marker. Au-Sn and Au-Ge solders are suitable as joining materials. The substrate temperature is set to 320 ° C., and nitrogen gas is blown or bonded in a nitrogen gas atmosphere. Next, the SiV groove 2 of the Si substrate 21
An optical fiber with a ferrule is arranged on 1A, and is sandwiched and fixed with an Si retainer 31. The ferrule 23 is provided in a cylindrical shape continuously from the tip of the optical fiber 26 to a portion outside the ceramic case 30 as shown in the figure. Next, the Si substrate 21 with the optical fiber 26
Is mounted on the ceramic case 30. The ceramic case 30 is, for example, a ceramic case 30 in which a metal lead frame 51 is molded in advance and embedded in a resin.
Use Suitable materials for the ceramic case 30 and the lid 22 include epoxy resin, silicone resin, polycarbonate, liquid crystal polymer, polyphenylene sulfide, phenol, or a mixture of these resins and fillers. The external lead pin is DIL
(Dual in-line) The distance between the pins is 2.5 mm with 8 pins. A lead pad 50 is provided in a portion of the ceramic case 30 where the Si substrate 21 is mounted so that heat generated in the optical integrated circuit 27 can be quickly radiated to the outside. The Si substrate 21 is bonded to the pad 50 with an adhesive containing Ag filler having good thermal conductivity. Thereafter, the lead and the optical integrated circuit 27
Is wire-bonded so as to be electrically connected. The lid 22 is joined to the upper side of the ceramic case 30 to shut off the outside.

【0043】また、光集積回路27を固定したSi基板
21をセラミックケース30の所定位置に実装固定し、
その後、Si基板21のSiV溝21Aにフェルール付き
光ファイバを配置し、Si押さえ31で挟み込んで接着
固定するようにしてもよい。
Further, the Si substrate 21 to which the optical integrated circuit 27 is fixed is mounted and fixed at a predetermined position of the ceramic case 30.
After that, an optical fiber with a ferrule may be arranged in the SiV groove 21A of the Si substrate 21 and sandwiched by the Si retainer 31 to be bonded and fixed.

【0044】これまでの説明では、フェルール23は円
筒状としたが、必ずしも円筒状に限る必要はなく、断面
多角形、例えば四角形の角柱状としてもよい。但し、そ
の場合は、Si基板21に形成する溝を、フェルール断
面形状に適した断面形状のものにすることが望ましい。
なお、図11に示す実施例のように、光ファイバ26が
セラミックケース30の内外に亘って延びている場合
や、光ファイバ26がセラミックケース30の壁面に沿
って延びている場合は、光ファイバ26がセラミックケ
ース30の壁面を通過する部分や、光ファイバ26が延
びている壁面にも溝を形成しておき、位置決めを容易に
するのが望ましい。
In the above description, the ferrule 23 has a cylindrical shape. However, the ferrule 23 is not necessarily limited to a cylindrical shape, and may have a polygonal cross section, for example, a rectangular prism. However, in that case, it is desirable that the groove formed in the Si substrate 21 has a cross-sectional shape suitable for the ferrule cross-sectional shape.
When the optical fiber 26 extends inside and outside the ceramic case 30 as in the embodiment shown in FIG. 11, or when the optical fiber 26 extends along the wall surface of the ceramic case 30, It is desirable that grooves are formed in the portion where the 26 passes through the wall surface of the ceramic case 30 and in the wall surface where the optical fiber 26 extends, to facilitate positioning.

【0045】次に図12を参照して、本発明の第2の実
施例として、半導体光結合装置に直接フェルール付き光
ファイバを接合固定する代わりに、レセプタクル型とし
て、コネクタで半導体光結合装置への光ファイバ26A
の着脱を行う構造を説明する。図12は、半導体光結合
装置から光信号を取り出す光ファイバ26Aが着脱可能
になっている構造を示す。本実施例の半導体光結合装置
は、図11に示す半導体光結合装置におけるセラミック
ケース30(及びフタ22)がフェルール23に沿って
フェルール23の軸線方向に延長されてレセプタクル
(以下、変換アダプタ部という)が形成され、フェルー
ル23の端部が変換アダプタ部に内装された割スリーブ
43に挿入固定されているとともに、前記割スリーブ4
3に挿入されるフェルール23Aを備えたコネクタ50
を備えたものである。光ファイバ26Aの外周に形成さ
れたフェルール23Aはフェルール23と同径で、コネ
クタ50が前記変換アダプタ部に結合されてフェルール
23Aが割スリーブ43に挿入されたとき、フェルール
23中心の光ファイバ26とフェルール23A中心の光
ファイバ26Aが互いに軸線を一致させた状態で当接す
るようにしてある。光集積回路27を内装した部分を光
学素子部ケースと呼び、光学素子部ケースと変換アダプ
タ部を含む全体をアダプタ付きケース42と呼ぶ。
Next, referring to FIG. 12, as a second embodiment of the present invention, instead of bonding and fixing an optical fiber with a ferrule directly to a semiconductor optical coupling device, a receptacle type connector to the semiconductor optical coupling device is used. Optical fiber 26A
The structure for attaching and detaching is explained. FIG. 12 shows a structure in which an optical fiber 26A for extracting an optical signal from a semiconductor optical coupling device is detachable. In the semiconductor optical coupling device of the present embodiment, the ceramic case 30 (and the lid 22) in the semiconductor optical coupling device shown in FIG. 11 is extended along the ferrule 23 in the axial direction of the ferrule 23, and the receptacle (hereinafter, referred to as a conversion adapter portion). ) Is formed, and an end of the ferrule 23 is inserted and fixed in a split sleeve 43 provided in the conversion adapter portion, and the split sleeve 4 is fixed.
Connector 50 with ferrule 23A inserted in
It is provided with. The ferrule 23A formed on the outer periphery of the optical fiber 26A has the same diameter as the ferrule 23, and when the connector 50 is connected to the conversion adapter and the ferrule 23A is inserted into the split sleeve 43, the ferrule 23A The optical fibers 26A at the center of the ferrule 23A abut on each other with their axes aligned. The part containing the optical integrated circuit 27 is called an optical element part case, and the entirety including the optical element part case and the conversion adapter part is called a case 42 with an adapter.

【0046】変換アダプタ部内で、光学素子部ケースか
らでたフェルール23の先端とコネクタ50のフェルー
ル23Aの先端とがPC接触(physical contact)し
て光ファイバ26と光ファイバ26Aの光結合が行われ
る。光結合の安定性を増すように両フェルールは、前記
割スリーブ43で保持され、さらに、両フェルールの外
径を1.25±0.002mmとしている。アダプタ付
きケース42内にその両端がある光ファイバ26は、そ
の全長に亘ってフェルール成形され、Si基板21への
固定、割スリーブ43への装着、さらには、光ファイバ
26が固定されたSi基板21のケース42への取付け
が容易になっている。
In the conversion adapter, the tip of the ferrule 23 coming out of the optical element case and the tip of the ferrule 23A of the connector 50 make PC contact (physical contact), and optical coupling between the optical fiber 26 and the optical fiber 26A is performed. . Both ferrules are held by the split sleeve 43 so as to increase the stability of optical coupling, and the outer diameter of both ferrules is 1.25 ± 0.002 mm. The optical fiber 26 having both ends in the case 42 with the adapter is ferrule-molded over its entire length, fixed to the Si substrate 21, mounted on the split sleeve 43, and further fixed to the Si substrate. The attachment of the case 21 to the case 42 is facilitated.

【0047】またコネクタ50のフェルール23Aは、
内装されたコイルバネ33で常時コネクタ50から突出
する方向に付勢されており、コネクタ50を変換アダプ
タに結合すると、フェルール23A先端はフェルール2
3先端に当たってコイルバネ33を圧縮しつつ後退し、
コイルバネ33でフェルール23先端に押しつけられる
構造である。コネクタ50には、一旦結合されるとコイ
ルバネ33の反発力だけでは外れない構成が設けてあ
る。コネクタ50は通常使われるコネクタのなかでもM
Uコネクタが適している。
The ferrule 23A of the connector 50
When the connector 50 is coupled to the conversion adapter, the tip of the ferrule 23A is fixed to the ferrule 2 by the coil spring 33 installed therein.
3 Retreat while compressing the coil spring 33 against the tip,
The structure is such that the coil spring 33 is pressed against the tip of the ferrule 23. The connector 50 is provided with a structure which cannot be released only by the repulsive force of the coil spring 33 once it is connected. The connector 50 is the most commonly used connector.
U connectors are suitable.

【0048】本実施例によれば、ケースあるいは光学素
子の一部にプラスチック樹脂、金属粉体、セラミック粉
体などで成形固化したフェルール付き光ファイバを固定
する。このように光ファイバ先端のフェルール23構造
を簡便に形成することにより、フェルール外径を従来よ
りも小さくでき、従ってSiV溝も小さな溝とすること
ができる。また、フェルール23内には、フェルール外
径の寸法精度を確保するように、薄板キャピラリ29A
を挿入する。SiV溝に固定したフェルール23は、光
集積回路27との位置精度を確保することができ、安定
した光出力が得られる。
According to this embodiment, an optical fiber with a ferrule molded and solidified with a plastic resin, metal powder, ceramic powder or the like is fixed to a case or a part of an optical element. By simply forming the ferrule 23 structure at the tip of the optical fiber in this manner, the outer diameter of the ferrule can be made smaller than before, and the SiV groove can also be made smaller. Further, the thin plate capillary 29A is provided in the ferrule 23 so as to secure the dimensional accuracy of the ferrule outer diameter.
Insert The ferrule 23 fixed to the SiV groove can secure the positional accuracy with the optical integrated circuit 27, and can obtain a stable optical output.

【0049】本実施例では、光集積回路を使った半導体
光結合装置を中心に説明したが、このほかに光導波路、
光合分波器、光スイッチなどの光学素子を使った半導体
光結合装置に適用しても同様の効果がある。あるいはフ
ェルール付き光ファイバをコネクタ部品とすることも可
能である。
In this embodiment, the semiconductor optical coupling device using the optical integrated circuit has been mainly described.
The same effect can be obtained by applying the present invention to a semiconductor optical coupling device using an optical element such as an optical multiplexer / demultiplexer or an optical switch. Alternatively, an optical fiber with a ferrule can be used as the connector component.

【0050】上記実施例によれば、ファイバ先端部は、
プラスチック樹脂、金属粉体、セラミック粉体などでフ
ェルールを形成し、ケースあるいは光集積回路の一部に
固定するため、ファイバ先端を容易にしかも低コストで
形成できる効果がある。また、フェルールに薄板キャピ
ラリを入れることにより、フェルール先端の寸法精度を
確保でき、光集積回路との光結合を精度よく行える効果
がある。さらにはフェルール外径を小さいものとするこ
とができ、SiV溝の加工時間が短縮できる効果があ
る。ファイバ先端固定を応用して、半導体光結合装置に
レセプタクルを取り付けることにより、コネクタによる
ファイバ着脱構造とでき、半導体光結合装置を自動組立
するとき、搬送、ハンドリングが容易になる効果があ
る。また、フェルールの材質を金属粉体、セラミック粉
体と有機バインダとの混合物で構成することにより、光
ファイバとフェルールの膨張係数差を小さくでき、温度
変化に対する熱応力を低減でき、長期間の使用に対して
安定した構造を得る効果がある。また、半導体光結合装
置に温度変化が生じても光結合の劣化を起こさない効果
がある。
According to the above embodiment, the fiber tip is
Since the ferrule is formed of plastic resin, metal powder, ceramic powder, or the like and is fixed to the case or a part of the optical integrated circuit, there is an effect that the fiber tip can be easily formed at low cost. Further, by inserting a thin plate capillary into the ferrule, the dimensional accuracy of the tip of the ferrule can be secured, and there is an effect that optical coupling with the optical integrated circuit can be performed with high accuracy. Further, the outer diameter of the ferrule can be reduced, and the processing time of the SiV groove can be shortened. By attaching the receptacle to the semiconductor optical coupling device by applying the fiber tip fixing, a fiber attaching / detaching structure using a connector can be provided, and when the semiconductor optical coupling device is automatically assembled, conveyance and handling are facilitated. In addition, since the ferrule is made of a mixture of metal powder, ceramic powder and organic binder, the difference in the expansion coefficient between the optical fiber and the ferrule can be reduced, the thermal stress against temperature change can be reduced, and the ferrule can be used for a long time. Has the effect of obtaining a stable structure. In addition, even if a temperature change occurs in the semiconductor optical coupling device, there is an effect that optical coupling does not deteriorate.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、半導体光結合装置を従
来より容易に低コストで組立てることが可能になり、ま
た、光ファイバの着脱が容易になるとともに光ファイバ
固定後の寿命信頼性が向上する。
According to the present invention, it is possible to easily assemble a semiconductor optical coupling device at a lower cost than before, and it is easy to attach / detach an optical fiber and to improve the life reliability after fixing the optical fiber. improves.

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

【図1】本発明の第1の実施例の要部を示す斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view showing a main part of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す実施例の光ファイバ軸線を含む平面
での断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a plane including an optical fiber axis of the embodiment shown in FIG. 1;

【図3】従来のファイバ付きフェルールの構成を示す断
面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional ferrule with a fiber.

【図4】ファイバ付きフェルールの構成の参考例を示す
断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a reference example of the configuration of a ferrule with a fiber.

【図5】ファイバ付きフェルールの構成の参考例を示す
断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a reference example of the configuration of a ferrule with a fiber.

【図6】図1に示す実施例のフェルールの構成の例を示
す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing an example of the configuration of the ferrule of the embodiment shown in FIG. 1;

【図7】図6に記載したフェルール作成の要領を示す斜
視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a procedure for creating the ferrule shown in FIG. 6;

【図8】図1に示す実施例のフェルールの他の例を示す
断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing another example of the ferrule of the embodiment shown in FIG.

【図9】図1に示す実施例のフェルールの他の例を示す
断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing another example of the ferrule of the embodiment shown in FIG. 1;

【図10】図1に示す実施例のフェルールの他の例を示
す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing another example of the ferrule of the embodiment shown in FIG. 1;

【図11】本発明の第1の実施例の組立断面図である。FIG. 11 is an assembled sectional view of the first embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第2の実施例の組立断面図である。FIG. 12 is an assembled sectional view of a second embodiment of the present invention.

【図13】従来技術の例を示す組立断面図である。FIG. 13 is an assembled sectional view showing an example of a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 半導体素子 21 Si基板 21A SiV溝 22 フタ 23,23A フェルール 24 割スリー
ブ 25 光コネクタ 26 光ファイ
バ 26A 光ファイバ 27 光集積回
路 28 ナイロン被覆 29 キャピラ
リ 29A 薄板キャピラリ 30 セラミッ
クケース 31 Si押さえ 32 光ファイ
バの光集積回路側端面 33 コイルバネ 35 金属パイ
プ 35A 薄板金属パイプ 36 接着剤 37 合わせ板 42 アダプタ
付きケース 43 割スリーブ 241 キャピ
ラリの後端面 261,262,263 フェルール 291 円筒状
貫通穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Semiconductor element 21 Si board 21A SiV groove 22 Lid 23, 23A Ferrule 24 Split sleeve 25 Optical connector 26 Optical fiber 26A Optical fiber 27 Optical integrated circuit 28 Nylon coating 29 Capillary 29A Thin plate capillary 30 Ceramic case 31 Si press 32 Optical fiber light Integrated circuit side end surface 33 Coil spring 35 Metal pipe 35A Thin metal pipe 36 Adhesive 37 Laminating plate 42 Adapter case 43 Split sleeve 241 Rear end surface of capillary 261 262 263 Ferrule 291 Cylindrical through hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 正一 長野県小諸市大字柏木190番地 株式会社 日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 加藤 猛 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shoichi Takahashi 190, Kashiwagi, Komoro-shi, Nagano Prefecture Semiconductor Division, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Takeshi Takeshi 1-280, Higashi-Koigabo, Kokubunji-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板を含んでなる光学素子と、該光学素
子の光入出力端に光結合するように設けられた光ファイ
バと、前記光学素子及び前記光ファイバを収納するケー
スと、を含んでなる半導体光結合装置において、予め前
記光ファイバの外周にプラスチック樹脂、金属粉体、セ
ラミック粉体あるいはその固形材でフェルール成形して
おき、該フェルールを前記基板に位置決め後、前記光学
素子の一部あるいは前記ケースに前記ファイバ付き固形
材を固定することを特徴とする半導体光結合装置。
1. An optical element comprising a substrate, an optical fiber provided for optical coupling to an optical input / output end of the optical element, and a case for accommodating the optical element and the optical fiber. In the semiconductor optical coupling device, a ferrule is formed in advance on the outer periphery of the optical fiber with a plastic resin, metal powder, ceramic powder or a solid material thereof, and after positioning the ferrule on the substrate, one of the optical elements is formed. A semiconductor optical coupling device, wherein the solid material with a fiber is fixed to a part or the case.
【請求項2】 基板を含んでなる光学素子と、該光学素
子の光入出力端に光結合するように設けられた光ファイ
バと、該光学素子及び光ファイバを収納するケースと、
を含んでなり、前記光ファイバは前記ケースの外部にま
で延在している半導体光結合装置において、前記光ファ
イバ端部近傍の外周は、プラスチック樹脂、金属粉体、
セラミック粉体あるいはその固形材で円筒状あるいは四
角形状にフェルール成形されており、前記光学素子、光
ファイバを互いに光結合するように配置した後、前記光
学素子の一部あるいは前記ケースに前記ファイバ付き固
形材が固定されていることを特徴とする半導体光結合装
置。
2. An optical element including a substrate, an optical fiber provided to optically couple to an optical input / output end of the optical element, a case accommodating the optical element and the optical fiber,
In the semiconductor optical coupling device, wherein the optical fiber extends to the outside of the case, the outer periphery near the optical fiber end is a plastic resin, metal powder,
The ferrule is formed into a cylindrical or square shape with ceramic powder or its solid material, and after arranging the optical element and the optical fiber so as to optically couple with each other, a part of the optical element or the case is provided with the fiber. A semiconductor optical coupling device, wherein a solid material is fixed.
【請求項3】 基板を含んでなる光学素子と、該光学素
子の光入出力端に光結合するように設けられた光ファイ
バと、該光学素子及び光ファイバを収納するケースと、
を含んでなり、前記光ファイバは前記ケースの外部にま
で延在している半導体光結合装置において、前記光ファ
イバ端部近傍の外周は、プラスチック樹脂、金属粉体、
セラミック粉体あるいはその固形材で円筒状あるいは四
角形状にフェルール成形されており、前記光学素子、光
ファイバを互いに光結合するように配置した後、前記光
学素子の一部あるいは前記ケースに前記ファイバ付き固
形材が接着剤を使って固定されていることを特徴とする
半導体光結合装置。
3. An optical element including a substrate, an optical fiber provided to optically couple to an optical input / output end of the optical element, a case accommodating the optical element and the optical fiber,
In the semiconductor optical coupling device, wherein the optical fiber extends to the outside of the case, the outer periphery near the optical fiber end is a plastic resin, metal powder,
The ferrule is formed into a cylindrical or square shape with ceramic powder or its solid material, and after arranging the optical element and the optical fiber so as to optically couple with each other, a part of the optical element or the case is provided with the fiber. A semiconductor optical coupling device, wherein a solid material is fixed using an adhesive.
【請求項4】 基板を含んでなる光学素子と、該光学素
子の光入出力端に光結合するように設けられた光ファイ
バと、該光学素子及び光ファイバを収納するケースと、
を含んでなる半導体光結合装置において、前記ケースは
レセプタクルを結合して構成され、前記光ファイバは前
記ケース内部から前記レセプタクルに延在して配置さ
れ、前記光ファイバの外周は、前記ケース内部から前記
レセプタクルにかけて連続してプラスチック樹脂、金属
粉体、セラミック粉体あるいはその固形材で円筒状ある
いは四角形状にフェルール成形され、光学素子、光ファ
イバを互いに光結合するように配置固定したことを特徴
とする半導体光結合装置。
4. An optical element including a substrate, an optical fiber provided for optical coupling to an optical input / output end of the optical element, a case for housing the optical element and the optical fiber,
In the semiconductor optical coupling device, the case is configured by coupling a receptacle, the optical fiber is arranged to extend from the inside of the case to the receptacle, and the outer periphery of the optical fiber is arranged from the inside of the case. Plastic resin, metal powder, ceramic powder or a solid material thereof is ferrule-formed into a cylindrical or square shape continuously over the receptacle, and the optical element and the optical fiber are arranged and fixed so as to optically couple with each other. Semiconductor optical coupling device.
【請求項5】 基板を含んでなる光学素子と、該光学素
子の光入出力端に光結合するように設けられた光ファイ
バと、該光学素子及び光ファイバを収納するケースと、
を含んでなり、前記光ファイバは前記ケースの外部にま
で延在している半導体光結合装置において、前記光ファ
イバの外周には、ケース内側端部からケース外側に達す
る範囲に連続して、プラスチック樹脂、金属粉体、セラ
ミック粉体あるいはその固形材でフェルールが形成され
ており、該フェルールが前記光学素子の一部及びまたは
前記ケースに固定されていることを特徴とする半導体光
結合装置。
5. An optical element including a substrate, an optical fiber provided for optical coupling to an optical input / output end of the optical element, a case for housing the optical element and the optical fiber,
In the semiconductor optical coupling device, wherein the optical fiber extends to the outside of the case, the outer periphery of the optical fiber is continuously extended from the inside end of the case to the outside of the case, and A semiconductor optical coupling device, wherein a ferrule is formed of resin, metal powder, ceramic powder or a solid material thereof, and the ferrule is fixed to a part of the optical element and / or the case.
【請求項6】 請求項5記載の半導体光結合装置におい
て、前記フェルールが光ファイバを中心とする円筒状を
なしており、前記光学素子の前記フェルールが固定され
る部分にはフェルール位置決めのための溝が形成されて
いることを特徴とする半導体光結合装置。
6. A semiconductor optical coupling device according to claim 5, wherein said ferrule has a cylindrical shape centered on an optical fiber, and a portion of said optical element to which said ferrule is fixed is provided for positioning a ferrule. A semiconductor optical coupling device, wherein a groove is formed.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載の半導体
光結合装置において、ケースの材質が、セラミック,プ
ラスチック,金属のうちのいずれかであることを特徴と
する半導体光結合装置。
7. The semiconductor optical coupling device according to claim 1, wherein a material of the case is any one of ceramic, plastic, and metal.
【請求項8】 請求項7に記載の半導体光結合装置にお
いて、ケースの材質が、Al23、SiC,AlN,トラン
スファモールドのエポキシ,シリコン,インジェクショ
ンモールドのポリカーボネート,液晶ポリマー,ポリフ
ェニレンサルファイド、フェノールあるいはフィラー入
りプラスチック,Fe,Fe−29Ni−17Co,軟鋼材のい
ずれかであることを特徴とする半導体光結合装置。
8. The semiconductor optical coupling device according to claim 7, wherein the material of the case is Al 2 O 3 , SiC, AlN, epoxy of transfer mold, silicon, polycarbonate of injection mold, liquid crystal polymer, polyphenylene sulfide, phenol. Alternatively, the semiconductor optical coupling device is any one of a plastic containing a filler, Fe, Fe-29Ni-17Co, and a mild steel material.
【請求項9】 請求項1〜6のいずれかに記載の半導体
光結合装置において、光ファイバ端部のプラスチック樹
脂固形材は、エポキシ、UVエポキシ、シリコーン、フ
ェノール、アクリル、UVアクリルあるいはこれら樹脂
とフィラーとの混合物のいずれかであることを特徴とす
る半導体光結合装置。
9. The semiconductor optical coupling device according to claim 1, wherein the plastic resin solid material at the end of the optical fiber is made of epoxy, UV epoxy, silicone, phenol, acrylic, UV acrylic, or these resins. A semiconductor optical coupling device, which is one of a mixture with a filler.
【請求項10】 請求項1〜6のいずれかに記載の半導
体光結合装置において、光ファイバ端部の金属粉体固形
材は、Cu,Fe,W,Moの粉体あるいはこれらと有機
のバインダーとを混ぜた物を固形処理したもの、また
は、Al23,SiC,AlNの粉体あるいはこれらと有
機のバインダーとの混合物を固形処理したもののいずれ
かであることを特徴とする半導体光結合装置。
10. The semiconductor optical coupling device according to claim 1, wherein the metal powder solid material at the end of the optical fiber is made of Cu, Fe, W, or Mo powder or an organic binder. Semiconductor optical coupling characterized in that it is a solid-processed product obtained by mixing a mixture of Al 2 O 3 , SiC and AlN, or a solid-processed product of a mixture of these and an organic binder. apparatus.
【請求項11】 基板を含んでなる光学素子と、該光学
素子の光入出力端に光結合するように設けられた光ファ
イバと、該光学素子と光ファイバを収納するケースとを
含んでなる半導体光結合装置を組立てる方法において、
予め前記光ファイバ端部近傍の外周にプラスチック樹
脂、金属粉体、セラミック粉体あるいはそれらの固形材
のうちのいずれかで円筒状あるいは四角形状にフェルー
ル成形しておき、前記光学素子を前記ケース上の所定位
置に接合後、前記光ファイバが前記光学素子に光結合す
るように、前記光学素子の一部およびまたは前記ケース
に前記光ファイバのフェルールを固定することを特徴と
する半導体光結合装置の組立方法。
11. An optical element including a substrate, an optical fiber provided for optically coupling to an optical input / output end of the optical element, and a case for housing the optical element and the optical fiber. In a method of assembling a semiconductor optical coupling device,
A ferrule is formed in a cylindrical or square shape with a plastic resin, a metal powder, a ceramic powder or any of these solid materials in advance on the outer periphery near the end of the optical fiber, and the optical element is mounted on the case. After bonding at a predetermined position, a ferrule of the optical fiber is fixed to a part of the optical element and / or the case so that the optical fiber is optically coupled to the optical element. Assembly method.
【請求項12】 基板を含んでなる光学素子と、該光学
素子の光入出力端に光結合するように設けられた光ファ
イバと、該光学素子と光ファイバを収納するケースとを
含んでなる半導体光結合装置を組立てる方法において、
予め前記光ファイバ端部近傍の外周にプラスチック樹
脂、金属粉体、セラミック粉体あるいはそれらの固形材
のうちのいずれかで円筒状あるいは四角形状にフェルー
ル成形しておき、前記光学素子に形成された溝に前記フ
ェルール付き光ファイバを前記光学素子に光結合するよ
うに固定し、次いで光ファイバが固定された光学素子を
前記ケース上の所定位置に接合、固定することを特徴と
する半導体光結合装置の組立方法。
12. An optical element comprising a substrate, an optical fiber provided for optically coupling to an optical input / output end of the optical element, and a case for housing the optical element and the optical fiber. In a method of assembling a semiconductor optical coupling device,
A plastic or metal powder, a ceramic powder or a solid material thereof was formed into a cylindrical or square ferrule in advance on the outer periphery near the optical fiber end, and formed on the optical element. A semiconductor optical coupling device, wherein the optical fiber with the ferrule is fixed to the groove so as to optically couple to the optical element, and then the optical element to which the optical fiber is fixed is joined and fixed at a predetermined position on the case. Assembly method.
【請求項13】 基板を含んでなる光学素子と、該光学
素子の光入出力端に光結合するように設けられた光ファ
イバと、該光学素子及び光ファイバを収納するケースと
を含んでなり、前記ケースにはレセプタクルが結合され
て構成されている半導体光結合装置を組立てる方法にお
いて、予め前記光ファイバの外周にプラスチック樹脂、
金属粉体、セラミック粉体あるいはそれらの固形材のう
ちのいずれかで円筒状あるいは四角形状にフェルール成
形しておき、前記光学素子を前記ケース上の所定位置に
接合後、前記レセプタクルに前記フェルールを結合し、
前記光学素子に光結合するように前記光ファイバを前記
光学素子上に配置固定することを特徴とする半導体光結
合装置の組立方法。
13. An optical element comprising a substrate, an optical fiber provided for optically coupling to an optical input / output end of the optical element, and a case for housing the optical element and the optical fiber. In the method for assembling a semiconductor optical coupling device in which a receptacle is coupled to the case, a plastic resin is previously provided on an outer periphery of the optical fiber,
Metal powder, ceramic powder or a ferrule molded into a cylindrical or square shape with one of solid materials thereof, and after joining the optical element to a predetermined position on the case, the ferrule is attached to the receptacle. Combine
A method for assembling a semiconductor optical coupling device, wherein the optical fiber is arranged and fixed on the optical element so as to optically couple to the optical element.
【請求項14】 基板を含んでなる光学素子と、該光学
素子の光入出力端に光結合するように設けられた光ファ
イバと、該光学素子及び光ファイバを収納するケースと
を含んでなり、前記ケースにはレセプタクルが結合され
て構成されている半導体光結合装置を組立てる方法にお
いて、予め前記光ファイバの外周にプラスチック樹脂、
金属粉体、セラミック粉体あるいはその固形材のうちの
いずれかで円筒状あるいは四角形状にフェルール成形し
ておき、前記光学素子に形成された溝に前記フェルール
付き光ファイバを前記光学素子に光結合するように固定
し、次いで光ファイバが固定された光学素子を前記ケー
ス上の所定位置に接合、固定するとともに前記レセプタ
クルに前記フェルール付光ファイバを結合することを特
徴とする半導体光結合装置の組立方法。
14. An optical element comprising a substrate, an optical fiber provided for optically coupling to an optical input / output end of the optical element, and a case for housing the optical element and the optical fiber. In the method for assembling a semiconductor optical coupling device in which a receptacle is coupled to the case, a plastic resin is previously provided on an outer periphery of the optical fiber,
A ferrule is formed into a cylindrical shape or a square shape with one of a metal powder, a ceramic powder or a solid material thereof, and the optical fiber with the ferrule is optically coupled to the optical element in a groove formed in the optical element. Wherein the optical element to which the optical fiber is fixed is bonded and fixed to a predetermined position on the case, and the optical fiber with a ferrule is connected to the receptacle. Method.
JP3782497A 1997-02-21 1997-02-21 Semiconductor optical coupling device and assembling method therefor Pending JPH10232330A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3782497A JPH10232330A (en) 1997-02-21 1997-02-21 Semiconductor optical coupling device and assembling method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3782497A JPH10232330A (en) 1997-02-21 1997-02-21 Semiconductor optical coupling device and assembling method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10232330A true JPH10232330A (en) 1998-09-02

Family

ID=12508281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3782497A Pending JPH10232330A (en) 1997-02-21 1997-02-21 Semiconductor optical coupling device and assembling method therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10232330A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6550981B1 (en) 1999-09-08 2003-04-22 Nec Corporation Optical module having an optical coupling between an optical fiber and a laser diode

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6550981B1 (en) 1999-09-08 2003-04-22 Nec Corporation Optical module having an optical coupling between an optical fiber and a laser diode

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5737467A (en) Resin molded optical assembly
US7050678B1 (en) Optical module, optical element attachment method, and receptacle-fitted optical module
US6270263B1 (en) Optical module
JP2000121889A (en) Optical module and manufacture of optical module
JP2001215358A (en) Optical fiber ferrule and its manufacturing method
EP0148012A2 (en) Optical-fiber coupling device
US20010041033A1 (en) Arrangement consisting of a photodiode and an optical fiber
WO1998044369A1 (en) Sealed fiber array and method for manufacturing a sealed fiber array
JP2005122084A (en) Optical element module
JPH10232330A (en) Semiconductor optical coupling device and assembling method therefor
JPH09243867A (en) Multi-fiber optical module and its production
JPH0990175A (en) Optical communication module
JP2001127373A (en) Optical module
JP2007333912A (en) Optical module
US6796724B2 (en) Sleeve for pig-tailing optical fiber
JPH08313758A (en) Optical coupling method for optical waveguide and optical coupler of waveguide element
US20040247250A1 (en) Integrated sleeve pluggable package
TWI231108B (en) Optical transceiver module and manufacturing method thereof
JP2001108873A (en) Optical transmission module
JP2006184339A (en) Optical module
JPH087300B2 (en) Optical connector
JP2005070467A (en) Optical receptacle having optical isolator and optical module using optical receptacle
JP3309541B2 (en) Optical fiber array
JP4720713B2 (en) Optical module
JP4070153B2 (en) Optical element assembly