JPH11186609A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 封止部とスリーブとを固着する際、熱硬化樹
脂の無用な拡がりを防止する。 【解決手段】 スリーブＳＬに設けられた嵌合孔４０中
に、光素子を樹脂封止して成る封止部２４の台部２４ａ
を嵌合し、接着用の熱硬化樹脂ＲＳを注入して固着す
る。スリーブＳＬの嵌合孔４０には、その内周壁に沿っ
て溝状の凹部４６が形成されている。熱硬化樹脂ＲＳを
固化させるために加熱処理すると、粘度が一旦低下し毛
細管現象の働きで拡がるが、凹部４６に溜まるため、無
用な拡がりを防止する。これにより、集光用の非球面レ
ンズ２４ｂやフェルール挿入用の挿入孔３８に熱硬化樹
脂が付着する等の問題を未然に防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂封止にて成型
された光通信用の光モジュールに関し、特に、光ファイ
バーフェルールが一体に取付けられた構造を有する光モ
ジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】旧来の光モジュールでは、集光レンズを
取付けたカン形状のＴＯ（Total Outline）型標準パッ
ケージ内に発光素子や受光素子を内蔵し、光ファイバー
フェルールを受容するためのスリーブとＴＯ型標準パッ
ケージとを熱硬化樹脂（熱硬化接着剤）で固着すること
により、一体化構造にしたものがあった。

【０００３】しかし、ＴＯ型標準パッケージが金属製で
あるため、光モジュールの高コスト化や大型化を招き、
また、所望の形状に加工し難く設計の自由度が低いとい
う問題があった。

【０００４】そこで、旧来技術の課題を解決するため
に、発光素子や受光素子、電子素子をリードフレーム上
に直接搭載し、必要な配線を施してこれらをプラスチッ
ク樹脂でモールド封止することにより、一体化構造にし
た光モジュールが提案された。

【０００５】この従来の光モジュールは、図７（ａ）に
示すように、リードフレームの所定領域に搭載された発
光素子や受光素子を透明樹脂にてモールド封止して成る
第１の封止部２と、封止部２の先端部２ａの頂上部分に
一体成型された集光レンズ２ｂと、リードフレームの他
の領域に搭載された電子素子を不透明樹脂にてモールド
封止して成る第２の封止部４と、これらの封止部２，４
間を電気的且つ機械的に接続する複数本の内部リードピ
ン６とを備えて構成されている。

【０００６】更に、封止部２の先端部２ａに、光ファイ
バーフェルールを受容するための不透明な円筒状スリー
ブ８を固着することにより、円筒状スリーブ８の先端部
から光ファイバーフェルールを挿入するだけで、光ファ
イバーと封止部２中の発光素子や受光素子とを光結合さ
せることができる構造となっている。

【０００７】この封止部２と円筒状スリーブ８とを固着
するためには、図７（ｂ）に示すように、円筒状スーリ
ブ８の後端部に形成されている嵌合穴８ａ中に封止部２
の先端部２ａを嵌合させ、嵌合穴８ａの内壁と先端部２
ａの外壁との間に熱硬化樹脂ＲＳを充填して加熱固化さ
せることにより行っていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の光モジュールにあっては、次のような問題があった。
図７（ｂ）に示したように、封止部２の先端部２ａと円
筒状スリーブ８を固着するために、熱硬化樹脂ＲＳを加
熱処理すると、熱硬化樹脂ＲＳは粘性が一旦低下し、嵌
合穴８ａと先端部２ａとの隙間内に拡がってから固化す
る。しかし、この粘性が低下する際に、余剰な熱硬化樹
脂が嵌合穴８ａの底壁を超えてフェルール挿入用の挿入
孔８ｂまで流入したり、先端部２ａに設けられている集
光レンズ２ｂに付着して固化する場合があった。

【０００９】挿入孔８ｂ中に熱硬化樹脂が付着して固化
すると、フェルールを挿入したときに、それに受容され
ている光ファイバーと集光レンズ２ｂとの光軸ズレが発
生する。また、集光レンズ２ｂの表面に紫外線硬化樹脂
が付着すると、集光レンズ２ｂの機能が失われ、光モジ
ュールが持っている本来の光学特性が得られなくなる等
の問題を招来する。

【００１０】特に、光モジュールの小型化の要請に伴っ
て、封止部２ａとスリーブ８の嵌合穴８ａを小さくする
と、封止部２ａの側壁と嵌合穴８ａの内壁との隙間がよ
り狭くなる。このため、前記の加熱処理の際に粘性の低
下した熱硬化樹脂が、毛細管現象の働きで拡がり易くな
り、挿入孔８ｂの深部まで流入したり、集光レンズ２ｂ
の表面に多量に被着する問題があった。

【００１１】尚、熱硬化樹脂の塗布量を減らすことで、
比較的このような問題を改善することができるものの、
封止部２とスリーブ８との固着強度を十分に確保するた
めには、少なくとも規定以上の塗布量が必要であり、徒
に熱硬化樹脂の量を削減することはできない。

【００１２】本発明は、上記従来技術の課題を克服する
ためになされたものであり、封止部とスリーブとを固着
する際、熱硬化樹脂の無用な拡がりを防止するための手
段を備えた光モジュールを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、発光素子または受光素子を樹脂封止
して成る封止部を、スリーブに設けられた嵌合部中に嵌
合させて接着剤で固着することにより、前記封止部と前
記スリーブとを一体化した構造を有する光モジュールで
あって、少なくとも前記嵌合部または前記封止部のいず
れか一方に、前記接着剤の流れを規制する規制手段を設
ける構造とした。

【００１４】

【作用】封止部を嵌合部内に嵌合し、両者間に接着剤を
注入して固着する際に、余剰な背着剤の流れが規制手段
によって阻止される。これにより、接着剤の無用な拡が
りを防止する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の光モジュールの実施の形
態を図１〜図６を参照して説明する。

【００１６】（第１の実施の形態）図１〜図４に基づい
て、第１の実施の形態の光モジュールの構造を製造工程
と共に説明する。

【００１７】まず、光モジュールＭＤを製造するための
金属製リードフレームを用意する。図１（ａ）に示すよ
うに、このリードフレーム１０には、光素子を搭載する
ための光素子搭載部１２と、電子素子を搭載するための
電子素子搭載部１４と、これらの搭載部１２，１４間を
電気的且つ機械的に連結する複数本の内部リードピン１
６と、電子素子搭載部１４の後方に位置する複数本の外
部リードピン１８が形成されている。

【００１８】リードフレーム１０の光素子搭載部１２上
にサブマウント部材２０を固着し、更にサブマウント部
材２０上に半導体チップ（ベアチップ）の形態の光素子
２２を固着する。尚、受信用の光モジュールＭＤを製造
する場合には、光素子２２として、１．３μｍ波長帯の
光信号に対して感度を有するＩｎＧａＡｓ ＰＩＮフォ
トダイオード等の受光素子が用いられ、サブマウント部
材２０として、平行型のコンデンサ（ダイキャップ）等
が用いられ、電子素子搭載部１４には、光素子２２間で
信号の授受を行うための電子素子を実装する。送信用の
光モジュールＭＤを製造する場合には、光素子２２とし
て、１．３μｍ波長帯の光信号を出射する面発光型のＩ
ｎＧａＡｓＰ発光ダイオードや、面発光型のＩｎＧａＡ
ｓレーザーダイオード等の発光素子を用い、サブマウン
ト部材２０には、ダイヤモンドや窒化アルミニウム（Ａ
ｌＮ）材を用いることによりヒートシンクの効果を発揮
させ、電子素子搭載部１４には、光素子２２間で信号の
授受を行うための電子素子を実装する。

【００１９】そして、ボンディングワイヤーで必要個所
を配線した後、所定形状の樹脂成型用金型中に収容し、
光信号に対して透明な樹脂で光素子搭載部１２と電子素
子搭載部１４を個々にトランスファモールドする。これ
により、図１（ｂ）に示すような、光素子搭載部１２と
サブマウント部材２０及び光素子２２を一体封止する第
１の封止部２４と、電子素子搭載部１４と電子素子を一
体封止する第２の封止部２６を成型する。次に、リード
フレーム１０の不要な部分を裁断して除去することによ
り、図１（ｃ）に示すような中間部品を形成する。

【００２０】前記のトランスファモールドで成型される
第１の封止部２４は、サブマウント部材２０と光素子２
２を封止する円錐台形状の台部２４ａと、台部２４ａの
頂上部分に成型された非球面レンズ２４ｂと、光素子搭
載部１２の裏面側に突出する基部２４ｃとが一体化され
た構造を有している。

【００２１】更に、非球面レンズ２４ｂと光素子２２の
受光面との光軸が一致しており、台部２４ａは、非球面
レンズ２４ｂと光素子２２の受光面に対して同心円状
で、頂上部分に行くにしたがって次第に細くなるよう
に、所定の傾斜角を持った側壁と所定の高さを有する円
錐台となっている。基部２４ｃは、台部２４ａに連なる
部分を最大直径として次第に細くなる円錐台形状や、台
部２４ａに連なる部分と同じ直径の円柱形状となってい
る。

【００２２】次に、前記中間部品の内部リードピン１６
を鈎形状に曲げることにより、台部２４ａに形成されて
いる集光用の非球面レンズ２４ｂを第２の封止部２６に
対して反対側に向け、更に、外部リードピン１８を曲げ
ることにより、同図（ｄ）に示すような、ＳＩＰ（シン
グルインラインパッケージ）型の光モジュールＭＤを形
成する。

【００２３】次に、光ファイバーフェルールを受容する
ための円筒状スリーブＳＬを第１の封止部２４の台部２
４ａに固着することにより、スリーブＳＬが一体化され
た光モジュールＭＤを完成する。

【００２４】ここで、次に述べる固着工程により、前記
の円筒状スリーブＳＬと台部２４ａとを固着させてい
る。

【００２５】円筒状スリーブＳＬは不透明樹脂で成型さ
れており、図２（ａ）の断面図に示すように、先端側か
らフェルールを嵌挿させるための挿入孔３８と、後端部
から光モジュールＭＤの台部２４ａを嵌合させるための
嵌合孔４０と、これらの挿入孔３８と嵌合孔４０間を連
通する連通孔４２を有している。嵌合孔４０は、台部２
４ａの側壁形状に合わせられた円錐台形状の内周壁４４
を有し、その内周壁４４の深部側に、環状の凸条部４６
と環状の凹部４８が形成されている。

【００２６】図２（ｂ）に示すように、このスリーブ３
０と未だスリーブ３０の固着されていない光モジュール
ＭＤを調整治具（図示せず）に支承し、マルチモード光
ファイバーＦＬを受容した調整用フェルール５０を挿入
孔３８中に嵌挿し、光モジュールＭＤを実際に作動させ
る。そして、図２（ｃ）に示すように、台部２４ａの側
壁の３箇所に紫外線硬化樹脂ＵＶを等間隔で塗布し、台
部２４ａを嵌合孔４０中に挿入する。

【００２７】受信用の光モジュールＭＤの場合には、光
ファイバーＦＬに光信号を導入し、その光モジュールＭ
Ｄから出力される電気信号が規定値以上となるように光
軸調芯する。送信用の光モジュールＭＤの場合には、そ
の光モジュールＭＤから光ファイバーＦＬに光信号を送
出し、光ファイバーＦＬより取り出される光信号の強度
が規定値以上となるように光軸調芯する。

【００２８】この光軸調芯の後、紫外線を第１の封止部
２４の斜め後方より紫外線硬化樹脂ＵＶに照射して固化
させる。

【００２９】次に、図２（ｄ）に示すように、嵌合孔４
０の内周壁４４と台部２４ａの側壁との隙間内に一液型
接着剤などの熱硬化樹脂ＲＳを注入し、加熱処理を施す
ことでスリーブ３０と第１の封止部２６をより強固に固
着する。ここで、加熱処理の際に、熱硬化樹脂ＲＳは粘
性が一旦低下し、毛細管現象の働きで嵌合孔４０の深部
へ流入する場合があるが、凸条部４６と嵌合孔４０の内
周壁４４で画成された凹部４８中に溜まるため、非球面
レンズ２４ｂや連通孔４２、挿入孔３８への熱硬化樹脂
ＲＳの付着を確実に阻止することができる。

【００３０】このように、スリーブＳＬの嵌合孔４０の
底部（深部）に、熱硬化樹脂ＲＳを溜めるための凹部４
８を形成したので、凹部４８が規制手段となって熱硬化
樹脂の無用な拡がりを防止することができ、光モジュー
ル本来の光学特性を発揮させることができる。

【００３１】尚、図３の断面図に示すように、円筒状ス
リーブＳＬの嵌合孔４０の底部（深部）側に、内周壁４
４に沿って環状の凹部５２を形成してもよい。この構造
によれば、図２（ｄ）に示したのと同様に、第１の封止
部２４の台部２４ａと嵌合孔４０の隙間内に注入した熱
硬化樹脂ＲＳの粘度が熱処理によって低下しても、熱硬
化樹脂ＲＳは凹部５２内に溜まるため、非球面レンズ２
４ｂや連通孔４２、挿入孔３８への付着を防止すること
ができる。

【００３２】また、第１の封止部４とスリーブＳＬとの
接着強度を高めるために、室温で硬化するエポキシ系の
二液混合型接着剤と、加熱処理で硬化するエポキシ系の
一液型接着剤を使用して固着させる手段を講じてもよ
い。以下、その手段を図４に基づいて説明する。

【００３３】図４（ａ）において、スリーブＳＬの嵌合
孔４０が形成されている部分に、予め、周方向に沿って
複数個の貫通孔ｈ１〜ｈ３を等間隔で穿設しておく。例
えば３個の貫通孔ｈ２，ｈ２，ｈ２が形成されている中
央部分の縦断面を示す図（ｂ）のように、３個の貫通孔
ｈ２，ｈ２，ｈ２を、スリーブＳＬの長手方向に対して
直交し且つ周方向に沿って等間隔に穿設する。更に、嵌
合孔４０の深部側と開口側の部分にも、貫通孔ｈ２，ｈ
２，ｈ２と同様に、３個ずつの貫通孔ｈ１，ｈ１，ｈ１
とｈ３，ｈ３，ｈ３を夫々スリーブＳＬの長手方向に対
して直交し且つ周方向に沿って等間隔に穿設する。

【００３４】図２（ｂ）に示したのと同様に、第１の封
止部２４の台部２４ａを嵌合孔４０中に挿入して紫外線
硬化樹脂で一旦固着する。次に、中央部に設けられた貫
通孔ｈ２，ｈ２，ｈ２を通じて二液混合型接着剤を注入
し、嵌合孔４０の深部側と開口側に設けられた貫通孔ｈ
１，ｈ１，ｈ１とｈ３，ｈ３，ｈ３を通じて一液型接着
剤を注入する。尚、これらの二液混合型接着剤と一液型
接着剤を、台部２４ａの側壁に到達するように注入する
ことはいうまでもない。

【００３５】そして、室温中で二液混合型接着剤を硬化
させた後、加熱処理して一液型接着剤を硬化させる。

【００３６】この固着手段によると、一液型接着剤によ
り極めて高い接着強度が得られる。但し、仮に一液型接
着剤のみの使用した場合には、加熱処理の際に既に固化
している紫外線硬化樹脂が軟化する可能性がある。その
場合には調整した光軸がずれる恐れがある。そこで、室
温で硬化する二液混合型接着剤で紫外線硬化樹脂の接着
強度を補強しておき、次いで熱硬化型の二液混合型接着
剤で最終的な強度を確保するという過程を踏むことによ
り、スリーブＳＬと第１の封止部２４間の光軸調芯の精
度向上と、接着強度の向上とを同時に達成可能にしてい
る。

【００３７】また、各貫通孔ｈ１〜ｈ３を通して注入す
ることで、台部２４ａの側壁には、二液混合型接着剤と
一液型接着剤が各貫通孔ｈ１〜ｈ３に対応してほぼ等間
隔で塗着することとなる。このため、各樹脂が硬化する
際に均一に収縮し、調整した光軸がずれることがない。

【００３８】また、この手段を講じる場合にも、図２
（ａ）や図３に示した樹脂溜め用の凹部４４や５２を嵌
合孔４０に設けておくことで、二液混合型接着剤や一液
型接着剤が無用に拡がるのを防止することができる。

【００３９】尚、本実施の形態では、図２、図３に示し
たように、凹部４８，５２を嵌合孔４０の内周に沿って
連続する環状の溝にした場合を述べたが、本発明はこれ
に限定されるものではない。即ち、１又は２以上の溝を
嵌合孔４０の内周に沿って部分的に、即ち不連続に形成
し、これらの溝を凹部４８，５２としても、樹脂溜め用
の効果を得ることができる。

【００４０】（第２の実施の形態）図５、図６に基づい
て、第２の実施の形態の光モジュールの構造を製造工程
と共に説明する。尚、図５、図６において、図１〜図４
と同一又は相当する部分を同一符号で示している。

【００４１】図５（ａ）において、この光モジュールＭ
Ｄの台部２４ａには、非球面レンズ２４ｂを囲む中空円
筒状の壁部２４ｄが一体成型されている。この壁部２４
ｄは、第１の封止部２４を樹脂成型用金型でトランスフ
ァーモールドする際に同時に成型され、スリーブＳＬの
嵌合孔４０に嵌合する形状となっている。

【００４２】スリーブＳＬと光モジュールＭＤを固着す
るには、まず、第１の実施の形態と同様に、紫外線硬化
樹脂を塗布した台部２４ａをスリーブＳＬの嵌合孔４０
内に嵌合し、光軸調心した後、紫外線照射により紫外線
硬化樹脂を硬化させる。

【００４３】次に、図５（ｂ）に示すように、嵌合孔４
０の内周壁４４と台部２４ａの側壁との隙間内に一液型
接着剤などの熱硬化樹脂ＲＳを注入し、加熱処理を施す
ことでスリーブ３０と第１の封止部２６をより強固に固
着する。

【００４４】ここで、加熱処理の際に、熱硬化樹脂ＲＳ
は粘性が一旦低下し、毛細管現象の働きで嵌合孔４０の
深部へ流入する場合があるが、非球面レンズ２４ｂを囲
む中空円筒状の壁部２４ｄでこの流入を規制して遮断す
るため、熱硬化樹脂ＲＳの非球面レンズ２４ｂへの付着
や、連通孔４２や挿入孔３８への付着を確実に阻止する
ことができる構造となっている。

【００４５】この光モジュールＭＤでは、非球面レンズ
２４ｂを連続的に囲む壁部２４ｄを設けることで熱硬化
樹脂ＲＳの無用の拡がりを阻止する構造にしているが、
図６（ａ）に示すように、台部２４ａに複数個の舌片状
の壁部２４ｅを一体成型し、これらの壁部２４ｅで非球
面レンズ２４ｂを囲む構造にしてもよい。

【００４６】この構造によると、図６（ｂ）に示すよう
に、スリーブＳＬの嵌合孔４０と台部２４ａとの隙間内
に熱硬化樹脂ＲＳを注入して加熱処理を施した場合に、
一旦粘度の低下した熱硬化樹脂ＲＳが、嵌合孔４０の深
部へ流入する場合があるが、壁部２４ｅ間の隙間内に毛
細管現象の働きで溜まるため、非球面レンズ２４ｂへの
付着や、連通孔４２や挿入孔３８への付着を確実に阻止
することができる。

【００４７】尚、本実施の形態では、第１の封止部２４
の台部２４ａに壁部２４ｄ，２４ｅを設けるだけで、熱
硬化樹脂の無用の拡がりを阻止する構造としたが、図２
及び図３に示した凹部４８，５２を有するスリーブＳＬ
を併用してもよい。

【００４８】また、図４に示したのと同様に、スリーブ
ＳＬの嵌合孔４０側の部分に、複数個の貫通孔を形成
し、二液混合型接着剤と一液型接着剤をこれらの貫通孔
を介して注入するようにしてもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光モジュー
ルによれば、少なくともスリーブの嵌合部または封止部
のいずれか一方に接着剤の流れを規制する規制手段を設
けたので、封止部を嵌合部内に嵌合し両者間に接着剤を
注入して固着する際に、余剰な背着剤の流れを規制手段
によって阻止することができる。したがって、スリーブ
と封止部とを接着させるべき箇所以外の箇所に接着剤が
付着するという問題を未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の光モジュールの構造を製造
工程と共に示す説明図である。

【図２】スリーブと第１の封止部とを固着させるための
構造を説明するための説明図である。

【図３】スリーブの変形例の構造を示す縦断面図であ
る。

【図４】スリーブと第１の封止部とを固着させるための
他の構造を説明するための説明図である。

【図５】第２の実施の形態のスリーブと第１の封止部と
を固着させるための構造を説明するための説明図であ
る。

【図６】第２の実施の形態におけるスリーブと第１の封
止部とを固着させるための変形例の構造示す説明図であ
る。

【図７】従来の光モジュールの構造を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

２４…第１の封止部、２４ａ…台部、２４ｂ…非球面レ
ンズ、２４ｄ，２４ｅ…壁部、４０…嵌合孔、４４…内
周壁、４８，５２…凹部、ｈ１〜ｈ３…貫通孔、ＭＤ…
光モジュール、ＳＬ…スリーブ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光素子または受光素子を樹脂封止して成
   る封止部を、スリーブに設けられた嵌合部中に嵌合させ
   て接着剤で固着することにより、前記封止部と前記スリ
   ーブとを一体化した構造を有する光モジュールであっ
   て、 少なくとも前記嵌合部または前記封止部のいずれか一方
   に、前記接着剤の流れを規制する規制手段を設けたこと
   を特徴とする光モジュール。
2. 【請求項２】前記規制手段は、前記嵌合部の内壁または
   底壁に形成された凹部であることを特徴とする請求項１
   に記載の光モジュール。
3. 【請求項３】前記凹部は、連続的または不連続に形成さ
   れていることを特徴とする請求項２に記載の光モジュー
   ル。
4. 【請求項４】前記封止部には、前記嵌合部内に収容され
   る集光用レンズ手段が一体成型されていることを特徴と
   する請求項１に記載の光モジュール。
5. 【請求項５】前記封止部には、前記嵌合部内に収容され
   る集光用レンズ手段が一体成型され、前記規制手段は、
   前記集光用レンズ手段を連続的または不連続で囲む壁部
   であることを特徴とする請求項１に記載の光モジュー
   ル。
6. 【請求項６】前記スリーブには、外側壁と前記嵌合部の
   内壁に通じる複数個の貫通孔が穿設され、前記複数個の
   貫通孔を通して注入される二液混合型接着剤と一液型接
   着剤で前記スリーブと封止部が固着されることを特徴と
   する請求項１に記載の光モジュール。
7. 【請求項７】前記二液混合型接着剤を室温で硬化させた
   後、前記一液型接着剤を熱処理して固化させることによ
   り、前記スリーブと封止部が固着されることを特徴とす
   る請求項６に記載の光モジュール。