JPH11195842A - 基板への光学部品の半田付け - Google Patents

基板への光学部品の半田付け

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JPH11195842A
JPH11195842A JP10287711A JP28771198A JPH11195842A JP H11195842 A JPH11195842 A JP H11195842A JP 10287711 A JP10287711 A JP 10287711A JP 28771198 A JP28771198 A JP 28771198A JP H11195842 A JPH11195842 A JP H11195842A
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optical
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JP10287711A
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William Baxter Joyce
バックスター ジョイス ウィリアム
Daniel Paul Wilt
ポール ウィルト ダニエル
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Nokia of America Corp
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Lucent Technologies Inc
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4236Fixing or mounting methods of the aligned elements
    • G02B6/4238Soldering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/0235Method for mounting laser chips
    • H01S5/02375Positioning of the laser chips
    • HELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、オプトエレクトロニクスにおける
基板への部品の半田付けに関し、特に、基板に半田付け
される部品の正確な位置決めを与える方法及び構造を提
供することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、ベース部材(13)と、該ベ
ース部材に半田付けされる材料のブロック(12)とか
らなり、該ブロックは第1及び第2の表面間に伸びる中
心線を含んでおり、さらに、該ブロックの第3の表面
(11)上に取り付けられた光学部品(10)とからな
り、一対のストップ部材(21、22)が該ベース部材
に備えられ、該第3の表面以外の表面で該ブロックと接
触していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の分野】本発明は、オプトエレクトロニクスに関
し、特に、基板への部品の半田付けに関する。
【0002】
【発明の背景】オプトエレクトロニクスの分野では、レ
ーザ等の発光デバイスをベース部材に取り付る際に、レ
ーザの位置を予め制御して、光ファイバへの光結合が最
大になるのを確実にすることが益々重要になって来てい
る。したがって、このような位置決めは、送信機とそれ
が部品となっているシステムとの性能を決定する際の重
要な要因になっている。しばしば、デバイスがその公称
位置から1ミクロンだけ変化したときに、アセンブリが
役に立たなくなることがある。
【0003】典型的に、レーザ等のデバイスは、銀等の
材料からなるブロックに取り付けられ、このブロックは
ベース部材に半田付けされる。ベース部材は、典型的に
は、コバル(Kovar)等の鋼合金からなるヘッダーであ
る。半田は漸動する傾向があり、また、通常ブロックは
ベースと異なる熱膨張率を有するので、レーザの位置
が、結合している点から著しい範囲、例えば約1ミクロ
ンにわたって変化することがある。時おり、ブロックを
一方のエッジの適所に保持するために、ストップが使用
される。また、ブロックがストップに半田付けされてい
る場合、レーザ位置が半田の漸動によって変化する。ブ
ロックがストップに半田付けされていない場合は、最終
位置は、ブロックのベースにおける半田厚のわずかな変
化のため予測できない。
【0004】したがって、基板に半田付けされる部品の
正確な位置決めを与える方法及び構造を提供するのが望
ましい。
【0005】
【発明の概要】一態様によれば、本発明は、ベース部材
と、ベース部材に半田付けされる材料からなるブロック
であって、第1及び第2の表面間に伸びる中心線を含む
ブロックと、ブロックの第3の表面に取り付けられた光
学部品とを含む光学アセンブリである。一対のストップ
部材がベース部材上に備えられ、第3の表面以外の表面
で、好適にはほぼブロックの中心線のところで、ブロッ
クと接触している。
【0006】他の態様によれば、本発明は、光学部品を
ベース部材に接合する方法であって、第1及び第2の対
向する表面間に中心線を有する材料からなるブロックの
表面に上記部品を取り付ける段階と、その主表面上に一
対のストップ部材を備えたベース部材を用意する段階
と、ストップが、部品が取り付けられる表面以外の表面
で、好適にはほぼブロックの中心線で、ブロックと物理
的に接触しながら、ブロックをベース部材の表面に半田
付けするステップとを含む方法である。
【0007】本発明のこれら及び他の特徴は、以下の説
明に詳細に示される。なお、例示のため、図面は必ずし
も縮尺されていない。
【0008】
【発明の詳細な記述】図面を参照すると、同じ参照数字
は同じまたは同等の構成要素を表し、図1は、従来の半
田接合方法と、その結果生じる半田付けされたアセンブ
リの変形の一例を示す。レーザ等の発光デバイス10
は、銀等の材料からなるブロック12の一表面11に取
り付けられる。ブロックは、典型的に、立方体または長
方形の形状になっている。レーザは、典型的に、銀すず
共晶半田(銀80%、すず20%)で半田付けされて取
り付けられる。ブロック12は、典型的に異なる金すず
共晶(金10%、すず90%)の半田の層14を用いて
ベース部材13の主表面に半田付けされる。また、ベー
ス部材13の表面にはストップ部材15が備えられ、表
面11と物理的に接触することによりブロックを適所に
保持している。典型的には、ベース部材13とストップ
部材15はコバルから作られており、ストップ部材はベ
ース部材と一体になっている。ブロック11とレーザ1
0はキャップ40で囲われている。キャップ40は典型
的には同様にコバルから作られており、上部に透明窓4
2を含む。続いて、光ファイバ41がレーザ19と整列
状態で備えられ、以下に説明するように、レーザがその
最終位置にあるとき、レーザから光を受け取る。
【0009】ブロック12の実線は、半田付け作業の直
前のブロックの形状を示している。この作業は、典型的
に、標準的な金すず(10%/90%)半田14を使用
する場合、1秒乃至60秒の範囲内の期間の間180度
C乃至220度Cの範囲内の温度までアセンブリを加熱
することを含む。点線17及び18は、アセンブリを室
温まで冷却した後のブロックの、それぞれ、表面11及
び16の近似形状を示す。(非常に誇張された)表面1
1及び16の湾曲は、冷却に起因するブロックの収縮で
生じる。この湾曲により、レーザ10は点線の箱19で
示される位置を占めることが注目される。したがって、
レーザ10の位置は量Δyだけ変わる。そして、ファイ
バ41はレーザ19と整列される。ブロックの底面は、
ストップ15で適所に保持されているので収縮しない。
しかしながら、半田がゆるんでいるような時間では底面
も収縮する。表面11はストップ15で保持されている
ので、右側の表面16が移動し、結局、点線20で示さ
れる位置を占める。この収縮により、上部も、表面11
がその初期位置10に復帰しがちになるように左側に移
動する。これは、レーザがある期間(典型的には数か月
の期間)にわたってファイバ41と整列しなくなること
を意味する。
【0010】図2及び3に示されるように、本発明は、
ブロックを適所に保持するために異なるメカニズムを使
用する。一対のストップ部材21及び22が、ベース部
材13の表面に備えられる。ストップ部材は、ブロック
12の少なくとも一部分23をその間に挿入できるよう
に十分に離れて配置される。ブロック自身は、比較的幅
の狭い部分23と比較的幅の広い部分24に形作られ、
2つの部分の境界に棚25及び26が形成され、各スト
ップ部材21及び22と接触する。好適な実施例では、
2つの部分23及び24の境界はほぼブロックの中心線
のところに生じる。すなわち、部分23の長さy1 は部
分24の長さy2 にほぼ等しく、そのため、ストップ部
材21及び22はブロック12の中心線に結ばれる。実
際には、ストップ部材が中心線から側面(例えば27)
までの距離(例えばy1 )のわずか10%オフセットさ
れている場合に最良の結果が達成できると予想される。
しかしながら、x2 よりかなり小さいx1 を有するかま
たはy1 +y2 より多少小さいZを有するデザインが選
択された場合は、10%以上のオフセットがもっと魅力
的になり得る。
【0011】前述のように、ブロック12は、ブロック
とベース部材間の半田14の層を用いて、ベース部材に
半田付けされる。また、ストップ部材21及び22も棚
25及び26でブロックに半田付けされる。さらに、実
線は、アセンブリの加熱前の表面27及び28を含むブ
ロック12の形状を示す。点線30及び31は、半田加
熱ステップに続く冷却直後のブロックの両側面を示す。
さらに、レーザ10の位置は、レーザが窓42と正しい
整列状態になるように取り付けられる表面27の湾曲の
結果として、箱19で示される位置まで量Δyだけ移動
したことが注目される。点線32及び33は、半田ゆる
み後の表面27及び28の形状と位置を示す。ブロック
12の中心線はストップ部材21及び22で結び付けら
れているので、ブロックの底部近くの左側表面及び右側
表面は共に、収縮を経験する。これにより、表面27の
上部は適所にとどまることができ、その結果、レーザ
は、半田ゆるみ後箱19で示される位置にとどまる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術にしたがって基板に接合された光学部
品を含むアセンブリの部分概略側面図である。
【図2】本発明の一実施例にしたがって基板に接合され
た光学部品を含むアセンブリの側面図である。
【図3】本発明の一実施例にしたがって基板に接合され
た光学部品を含むアセンブリの平面図である。
【符号の説明】
10 光学部品 11 第3の表面 12 材料のブロック 13 ベース部材 14 半田の層 15 ストップ部材 16 表面 17 点線 18 点線 19 レーザ 20 点線 21 ストップ部材 22 ストップ部材 25 棚 26 棚 41 ファイバ 42 透明窓

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベース部材(13)と、 該ベース部材に半田付けされる材料のブロック(12)
    とからなり、該ブロックは第1及び第2の表面間に伸び
    る中心線を含んでおり、さらに、 該ブロックの第3の表面(11)上に取り付けられた光
    学部品(10)とからなる光学アセンブリにおいて、 一対のストップ部材(21、22)が該ベース部材に備
    えられ、該第3の表面以外の表面で該ブロックと接触し
    ていることを特徴とする光学アセンブリ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の光学アセンブリにおい
    て、該ストップ部材は、ほぼ該ブロックの中心線で該ブ
    ロックと接触していることを特徴とする光学アセンブ
    リ。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のアセンブリにおいて、
    該ブロックは、比較的幅の狭い部分(23)と比較的幅
    の広い部分(24)からなり、該中心線は該2つの部分
    間の境界を定義することを特徴とする光学アセンブリ。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載のアセンブリにおいて、
    一対の棚(25,26)が該2つの部分間の境界に形成
    され、該ストップ部材は該棚で該ブロックに接触するこ
    とを特徴とする光学アセンブリ。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載のアセンブリにおいて、
    該光学部品は、本質的に該中心線と平行な表面に取り付
    けられることを特徴とする光学アセンブリ。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載のアセンブリにおいて、
    該ブロックは銀からなることを特徴とする光学アセンブ
    リ。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載のアセンブリにおいて、
    該ベース部材は鋼合金からなることを特徴とする光学ア
    センブリ。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載のアセンブリにおいて、
    該光学部品は半導体レーザからなることを特徴とする光
    学アセンブリ。
  9. 【請求項9】 光学部品(10)をベース部材(13)
    に接合する方法であって、該方法は、 第1及び第2の対向する表面間に伸びる中心線を有する
    材料からなるブロック(12)の表面(11)に光学部
    品を取り付ける段階と、 その主表面に一対のストップ部材(21、22)を有す
    るベース部材を提供する段階と、 該ブロックを該ベース部材の表面に半田付けして、該ス
    トップ部材は該部品が取り付けられる該表面以外の表面
    で該ブロックと物理的に接触する段階とからなることを
    特徴とする方法。
  10. 【請求項10】 請求項1に記載の方法において、該ス
    トップ部材は、ほぼ該ブロックの中心線で物理的に接触
    することを特徴とする方法。
  11. 【請求項11】 請求項9に記載の方法において、該ブ
    ロックは、該部分間の境界を定義する該中心線に対して
    比較的幅の狭い部分(23)と比較的幅の広い部分(2
    4)を含み、該中心線は該幅の狭い部分は、半田付けす
    る前に該ストップ部材間に挿入されていることを特徴と
    する方法。
  12. 【請求項12】 請求項11に記載の方法において、一
    対の棚(25,26)が同様に該幅の狭い部分と該幅の
    広い部分間に形成され、該ストップ部材が該棚と接触す
    るように該ブロックが位置決めされていることを特徴と
    する方法。
  13. 【請求項13】 請求項9に記載の方法において、該ブ
    ロックの底面と該ベース部材との間に半田を提供するこ
    とにより、該ブロックが該ベース部材に半田付けされ、
    その結果生じるアセンブリは、180乃至220°Cの
    範囲内のピーク温度まで加熱され、続いて室温まで冷却
    されることを特徴とする方法。
  14. 【請求項14】 請求項9に記載の方法において、該光
    学部品は、本質的に該中心線と平行な該ブロックの表面
    に接合されることを特徴とする方法。
  15. 【請求項15】 請求項9に記載の方法において、該ス
    トップ部材が、該中心線から、該中心線と該光学部品が
    接合される該表面との間の距離のわずか10パーセント
    の距離に、該ストップ部材が位置決めされていることを
    特徴とする方法。
JP10287711A 1997-10-10 1998-10-09 基板への光学部品の半田付け Pending JPH11195842A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/948695 1997-10-10
US08/948,695 US5960017A (en) 1997-10-10 1997-10-10 Soldering an optical component to a substrate

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JPH11195842A true JPH11195842A (ja) 1999-07-21

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