JPH11295561A - Optical semiconductor device and manufacture therefor - Google Patents

Optical semiconductor device and manufacture therefor

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JPH11295561A
JPH11295561A JP10099164A JP9916498A JPH11295561A JP H11295561 A JPH11295561 A JP H11295561A JP 10099164 A JP10099164 A JP 10099164A JP 9916498 A JP9916498 A JP 9916498A JP H11295561 A JPH11295561 A JP H11295561A
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lens
semiconductor device
groove
optical
optical fiber
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和之 福田
Makoto Shimaoka
誠 嶋岡
Shoichi Takahashi
正一 高橋
Koji Yoshida
幸司 吉田
Satoru Kikuchi
悟 菊池
Tadaaki Ishikawa
忠明 石川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To adjust the position of an aspherical lens by easy work in a short time without using a special equipment and to optically couple a semiconductor element and an optical fiber with high efficiency. SOLUTION: In this optical semiconductor device provided with a laser diode 1, a photodiode 2, a silicon substrate 4 for loading the semiconductor elements 1 and 2, the optical fiber optically coupled with the semiconductor elements 1 and 2 for internally transmitting laser beams and the aspherical lens 3 loaded on the silicon substrate 4 for optically coupling the semiconductor elements 1 and 2 and the optical fiber, the silicon substrate 4 is provided with a V groove 5 whose axis is in almost the same direction as the optical axis direction of the laser beam between the semiconductor elements 1 and 2 and the optical fiber and the aspherical lens 3 is directly fixed to the V groove 5 so as to bring the outer peripheral surface 15 into surface contact at least on two surfaces or line contact at least at two parts with the V groove 5.

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、例えば光通信の光
源に用いられ、レンズを介して半導体素子と光ファイバ
とを光学的に結合させる光半導体装置及びその製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor device which is used, for example, as a light source for optical communication and optically couples a semiconductor element and an optical fiber via a lens, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の光半導体装置の構造に係
わる公知技術として、例えば、特開平5−37024号
公報、特開平4−261076号公報、特開平9−90
174号公報、及び特開平6−289256号公報があ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a known technique relating to the structure of this type of optical semiconductor device, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-37024, 4-261076, and 9-90
174 and JP-A-6-289256.

【0003】特開平5−37024号公報に記載の光半
導体装置は、半導体発光素子と光ファイバとの光結合を
球レンズを介して行うものである。すなわち、半導体発
光素子を固定するための位置合せパターンを付けた台形
溝、球レンズを固定するための十字状のV溝、及び光フ
ァイバを固定するためのV溝が、2枚の半導体ウェハか
らなる光結合用基板にそれぞれ形成されている。そし
て、それら台形溝及びV溝の深さは、半導体発光素子の
レーザ出射部と、球レンズの中心部、及び光ファイバの
コアの中心部が一致するように、個々の光デバイスの大
きさや形状に応じて設定されている。なお、球レンズの
位置調整は、傾き(水平断面内におけるレンズ光軸線と
のずれ、以下本明細書中において同様)・倒れ(鉛直断
面内におけるレンズ光軸線とのずれ、以下本明細書中に
おいて同様)が生じても無視でき光結合効率に影響はな
いため、半導体発光素子との距離及び高さを合わせるだ
けで足りる。なお、特開平4−261076号公報に
も、ほぼ同様の構成の光半導体装置が開示されている。
The optical semiconductor device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-37024 performs optical coupling between a semiconductor light emitting element and an optical fiber via a spherical lens. That is, a trapezoidal groove provided with an alignment pattern for fixing a semiconductor light emitting element, a cross-shaped V groove for fixing a spherical lens, and a V groove for fixing an optical fiber are formed from two semiconductor wafers. Are formed on the respective optical coupling substrates. The depths of the trapezoidal groove and the V-groove are determined by the size and shape of each optical device so that the laser emitting portion of the semiconductor light emitting device, the central portion of the spherical lens, and the central portion of the core of the optical fiber coincide. It is set according to. Note that the position adjustment of the spherical lens is performed by tilting (displacement from the lens optical axis in a horizontal cross section, hereinafter the same in this specification) and falling (displacement from the lens optical axis in a vertical cross section, hereinafter, in this specification) ) Can be ignored and has no effect on the optical coupling efficiency. Therefore, it is sufficient to adjust the distance and height to the semiconductor light emitting element. It should be noted that Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-261076 also discloses an optical semiconductor device having substantially the same configuration.

【0004】特開平9−90174号公報に記載の光半
導体装置は、半導体レーザと光ファイバとの光結合を第
1及び第2のレンズを備えた2レンズ系によって行うも
のである。第1のレンズは半導体レーザから出射したレ
ーザ光を平行光にする非球面レンズであり、第2のレン
ズは第1のレンズで平行光にされたレーザ光を集光し光
ファイバへ入射させる上下部分を削り出した球レンズで
ある。それらのうち、第1のレンズは、半導体レーザを
設置した金属材料からなるベースに溶接固定されたレン
ズホルダに保持されている。なお、非球面レンズである
第1のレンズは、上述した球面レンズと異なり、半導体
レーザとの距離や高さに加え、レンズの傾き・倒れを最
小限にしなければ、半導体レーザとの光軸がずれて高い
結合効率を得ることができなくなる。したがって、半導
体レーザを駆動させた状態で、第1のレンズを通ってき
たレーザ光が平行光となるように半導体レーザと第1の
レンズ間の距離・高さ及び第1レンズの傾き・倒れを調
整した後、ベースに溶接固定する。なお、特開平6−2
89256号公報にも、ほぼ同様の構成の光半導体装置
が開示されている。
In the optical semiconductor device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-90174, optical coupling between a semiconductor laser and an optical fiber is performed by a two-lens system having first and second lenses. The first lens is an aspherical lens that converts the laser light emitted from the semiconductor laser into parallel light, and the second lens is an upper and lower lens that collects the laser light converted into parallel light by the first lens and makes the laser light incident on an optical fiber. It is a spherical lens whose part has been cut out. Among them, the first lens is held by a lens holder welded and fixed to a base made of a metal material on which a semiconductor laser is installed. The first lens, which is an aspheric lens, is different from the above-described spherical lens in that the optical axis with the semiconductor laser must be minimized unless the lens is tilted or tilted in addition to the distance and height to the semiconductor laser. As a result, high coupling efficiency cannot be obtained. Therefore, the distance and height between the semiconductor laser and the first lens, and the inclination and tilt of the first lens are adjusted so that the laser light passing through the first lens becomes parallel light while the semiconductor laser is driven. After adjustment, fix it to the base by welding. It should be noted that JP-A-6-2
No. 89256 discloses an optical semiconductor device having a substantially similar configuration.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には以下の課題が存在する。
However, the above prior art has the following problems.

【0006】すなわち、特開平5−37024号公報及
び特開平4−261076号公報に記載の光半導体装置
は、収差が大きい球レンズを使った光結合系となるた
め、レーザ光の集光性が悪くなる。その結果、半導体発
光素子と光ファイバの結合効率が低くなり、光ファイバ
からの出力光のレベルが低くなる。そのため、ファイバ
出力光のレベルを向上するためには、半導体発光素子か
ら出射するレーザ出力を高くするか、あるいは組立て精
度を高めて半導体発光素子と光ファイバの結合損失を最
小とする等の方法を取らざるを得ない。しかしながら、
前者は半導体発光素子の駆動電流を高くしなければなら
ず、消費電力・発熱量の増大及び半導体発光素子の寿命
低下という不都合が生じ、後者は部品コストや組立てコ
ストの低減が困難となる。
That is, the optical semiconductor device described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-37024 and 4-261076 is an optical coupling system using a spherical lens having large aberration. become worse. As a result, the coupling efficiency between the semiconductor light emitting element and the optical fiber decreases, and the level of output light from the optical fiber decreases. Therefore, in order to improve the level of the fiber output light, a method such as increasing the laser output emitted from the semiconductor light emitting element or increasing the assembly precision to minimize the coupling loss between the semiconductor light emitting element and the optical fiber is used. I have to take it. However,
In the former case, the drive current of the semiconductor light emitting element must be increased, which causes disadvantages such as an increase in power consumption and heat generation and a reduction in the life of the semiconductor light emitting element. In the latter case, it is difficult to reduce the cost of parts and assembly.

【0007】また、特開平9−90174号公報及び特
開平6−289256号公報に記載の光半導体装置は、
2つのレンズのうちの第1のレンズとして、球レンズよ
りも収差が少ない非球面レンズを使った光結合系であ
る。そのため、上記公知例と異なりレーザ光の集光性が
良好となるので、半導体レーザと光ファイバの結合効率
を高くすることができる。しかしながら、非球面レンズ
である第1のレンズの組立時には、上記したように半導
体レーザを駆動させて非球面レンズを位置調整した後に
第1のレンズを溶接固定する方法であるため、第1のレ
ンズを通ってきたレーザ光をモニタしながら平行光とな
るようにレンズを調整するための特殊な設備が別途必要
となる。またこのとき、半導体レーザとレンズとの間の
距離・高さ及びレンズの傾き・倒れを調整するために多
大な時間が必要となる。さらに、半導体レーザを設置し
たベースに溶接固定した金属材料製のレンズホルダに第
1のレンズを保持する構造であるため、組立て作業が煩
雑となる。また、レンズホルダの分だけ部品コストが増
大し、さらに装置が大型化するという不都合もある。本
発明の目的は、特殊な設備を用いることなく、短時間か
つ容易な作業で非球面レンズの位置調整を行い、高い効
率で半導体素子と光ファイバとを光結合させることがで
きる光半導体装置及びその製造方法を提供することにあ
る。
Further, the optical semiconductor device described in JP-A-9-90174 and JP-A-6-289256 is
This is an optical coupling system using an aspheric lens having less aberration than a spherical lens as a first lens of the two lenses. Therefore, unlike the above known example, the laser light condensing property is improved, so that the coupling efficiency between the semiconductor laser and the optical fiber can be increased. However, at the time of assembling the first lens, which is an aspherical lens, the first lens is fixed by welding after the semiconductor laser is driven and the position of the aspherical lens is adjusted as described above. Special equipment for adjusting the lens so as to be parallel light while monitoring the laser light passing through it is required separately. At this time, a great deal of time is required to adjust the distance and height between the semiconductor laser and the lens, and the inclination and tilt of the lens. Further, since the first lens is held by a lens holder made of a metal material which is welded and fixed to a base on which a semiconductor laser is installed, an assembling operation is complicated. Further, there is also a disadvantage that the cost of parts is increased by the amount of the lens holder and the size of the apparatus is further increased. An object of the present invention is to provide an optical semiconductor device capable of adjusting the position of an aspheric lens in a short and easy operation without using special equipment and capable of optically coupling a semiconductor element and an optical fiber with high efficiency. It is to provide a manufacturing method thereof.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】(1)上記目的を達成す
るために、本発明は、半導体発光素子及び半導体受光素
子のうち少なくとも一方からなる半導体素子と、この半
導体素子を搭載する基板部材と、前記半導体素子と光学
的に結合されレーザ光を内部伝送する光ファイバと、前
記基板部材に搭載され、前記半導体素子と前記光ファイ
バとを光学的に結合させるレンズとを有する光半導体装
置において、前記基板部材は、軸線が半導体素子と前記
光ファイバとの間のレーザ光の光軸方向と略同じ方向で
ある溝部を備えており、前記レンズは、その外周面が前
記溝部に少なくとも2面で面接触するか又は少なくとも
2箇所で線接触するように、前記溝部に直接固定されて
いる。レンズが基板部材に形成した溝部に直接固定され
ていることにより、溝を例えば異方性エッチング等によ
って所定の深さで精度良く形成することで半導体素子と
レンズの高さ合わせを無調整で行うことができる。ま
た、溝部の軸線をレーザ光の光軸方向と略平行な方向と
しておき、この溝部に対し、レンズの外周面を少なくと
も2面で面接触させるか又は少なくとも2箇所で線接触
させる。これにより、その面接触の2面(又はその延長
面)のなす角を2等分する面や、線接触の2線(又はそ
の延長線)のなす角の2等分線が、溝部の軸線方向と平
行になるように予め設定することで、レンズを溝部に設
置するだけでレンズの傾きがゼロとなるようにすること
ができる。さらに、例えばレーザ光の光軸方向に平行な
2線で線接触させる等、面接触の2面や線接触の2線の
鉛直断面内でみた角度を適宜設定することで、レンズを
溝部に設置するだけでレンズの倒れがゼロとなるように
することができる。以上により、レンズの位置調整にお
いては、レンズと半導体素子との距離のみを合わせれば
よいので、例えば簡単なモニター装置によってその距離
をモニターしつつ調整すれば足りる。したがって、半導
体素子と光ファイバとの光結合の高効率化を図るために
非球面レンズを用いる場合も、従来構造のように半導体
素子を駆動させた状態で特殊な設備を用いることなく、
短時間かつ容易な作業でレンズの位置調整を行うことが
できる。
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor device comprising at least one of a semiconductor light emitting device and a semiconductor light receiving device, and a substrate member on which the semiconductor device is mounted. An optical fiber optically coupled to the semiconductor element and internally transmitting laser light, and an optical semiconductor device having a lens mounted on the substrate member and optically coupling the semiconductor element and the optical fiber, The substrate member includes a groove having an axis substantially in the same direction as the optical axis direction of the laser light between the semiconductor element and the optical fiber, and the lens has an outer peripheral surface having at least two surfaces in the groove. It is directly fixed to the groove so as to make surface contact or line contact at at least two places. Since the lens is directly fixed to the groove formed in the substrate member, the groove is accurately formed at a predetermined depth by, for example, anisotropic etching, so that the height of the semiconductor element and the lens can be adjusted without any adjustment. be able to. Also, the axis of the groove is set in a direction substantially parallel to the optical axis direction of the laser beam, and the outer peripheral surface of the lens is brought into surface contact with at least two surfaces or in line contact with at least two places. As a result, the surface bisecting the angle formed by the two surfaces (or the extended surface) of the surface contact and the bisector of the angle formed by the two lines (or the extended line) of the line contact are formed by the axis of the groove. By setting in advance so as to be parallel to the direction, it is possible to make the inclination of the lens zero by simply installing the lens in the groove. Furthermore, the lens is installed in the groove by appropriately setting the angle as viewed in the vertical cross section of the two surfaces of the surface contact and the two lines of the line contact, such as making two lines parallel to the optical axis direction of the laser light. By simply doing so, the tilt of the lens can be reduced to zero. As described above, in adjusting the position of the lens, only the distance between the lens and the semiconductor element needs to be adjusted. Therefore, it is sufficient to adjust the position while monitoring the distance with a simple monitor. Therefore, even when using an aspherical lens to improve the efficiency of optical coupling between the semiconductor element and the optical fiber, without using special equipment while driving the semiconductor element as in the conventional structure,
The position of the lens can be adjusted in a short and easy operation.

【0009】(2)上記(1)において、好ましくは、
前記溝部は、その横断面形状が、略V字形状、略台形形
状、及び略矩形形状のうちいずれか1つである。
(2) In the above (1), preferably,
The cross section of the groove is any one of a substantially V shape, a substantially trapezoidal shape, and a substantially rectangular shape.

【0010】(3)上記(2)において、さらに好まし
くは、前記溝部は、異方性エッチングによって形成され
ている。
(3) In the above (2), more preferably, the groove is formed by anisotropic etching.

【0011】(4)上記(1)において、また好ましく
は、前記レンズは、筒状部分を備えており、この筒状部
分が、前記溝部に面接触するか又は少なくとも2箇所で
線接触するように前記溝部に直接固定されている。
(4) In the above (1), preferably, the lens has a cylindrical portion, and the cylindrical portion comes into surface contact with the groove portion or linearly contacts at least two places. Is directly fixed to the groove.

【0012】(5)上記(4)において、さらに好まし
くは、前記レンズは、前記筒状部分のレンズ中心軸方向
長さをt、該レンズの外径をDとしたとき、(1/1
5)≦(t/D)<1となるように構成されている。
(t/D)≧(1/15)とすることにより、レンズ外
径に対する筒状部分の長さを十分大きくとり、レンズの
倒れを確実に防止することができる。また、(t/D)
<1とすることにより、球面レンズのように収差が大き
くなるのを防止してレーザ光の集光性を確保し、結合効
率を確実に高くすることができる。
(5) In the above (4), more preferably, when the length of the cylindrical portion in the lens central axis direction is t and the outer diameter of the lens is D, the lens is (1/1).
5) It is configured such that ≦ (t / D) <1.
By setting (t / D) ≧ (1/15), the length of the cylindrical portion with respect to the lens outer diameter can be made sufficiently large, and the lens can be reliably prevented from falling. Also, (t / D)
By setting it to <1, it is possible to prevent the aberration from increasing as in the case of a spherical lens, to secure the laser light focusing property, and to surely increase the coupling efficiency.

【0013】(6)上記(5)において、さらに好まし
くは、前記半導体素子から前記筒状部分までの距離を
L、前記レンズの焦点距離をfとしたとき、0.7×
(1/2)×D≦L≦fとなるように配置されている。
0.7×(1/2)×D≦Lとすることにより、半導体
素子から筒状部分までの距離が過小となり溝部の端部に
筒状部分が干渉するのを確実に防止することができる。
また例えば、レンズを2つ用いて半導体素子と光ファイ
バとを結合させる場合に、半導体素子側のレンズの反半
導体素子側はレーザ光を少なくとも平行方向に入出射し
なければならないが、L≦fとすることにより、半導体
素子から筒状部分までの距離が過大となりレーザ光が平
行方向よりも広がってしまうのを確実に防止することが
できる。
(6) In the above (5), more preferably, when the distance from the semiconductor element to the cylindrical portion is L and the focal length of the lens is f, 0.7 ×
They are arranged so that (1/2) × D ≦ L ≦ f.
By setting 0.7 × (1/2) × D ≦ L, it is possible to reliably prevent the distance from the semiconductor element to the cylindrical portion from becoming too small and causing the cylindrical portion to interfere with the end of the groove. .
Also, for example, when a semiconductor element and an optical fiber are coupled by using two lenses, the anti-semiconductor element side of the lens on the semiconductor element side must emit and emit laser light in at least a parallel direction. By doing so, it is possible to reliably prevent the distance from the semiconductor element to the cylindrical portion from becoming excessively large and causing the laser beam to spread more than the parallel direction.

【0014】(7)上記(4)において、また好ましく
は、前記レンズは、前記筒状部分の両側に位置し、レー
ザ入射側端部又は出射側端部となる2つの曲率部分を備
えており、一方の曲率部分の前端から他方の曲率部分の
後端までのレンズ厚さをTとしたとき、T<Dとなるよ
うに構成されている。組立時に、光結合損失の発生を低
減し光結合効率を向上するため筒状部分を半導体素子に
近づけようとしても、基板部材の溝部の端部に干渉して
ある程度以上は近づけられない場合があるが、レーザ入
射側端部に曲率部分を備えていることにより、そのよう
な場合もその曲率部分は干渉することなく筒状部分より
もさらに半導体素子側に近づけることができる。したが
って、組立時における光結合損失の発生を最小限にする
ことができる。
(7) In the above (4), preferably, the lens has two curvature portions located on both sides of the cylindrical portion and serving as a laser incident side end or an emission side end. When the thickness of the lens from the front end of one curvature portion to the rear end of the other curvature portion is T, T <D. At the time of assembly, even if an attempt is made to bring the cylindrical portion close to the semiconductor element in order to reduce the occurrence of optical coupling loss and improve the optical coupling efficiency, there is a case where the cylindrical portion interferes with the end of the groove of the substrate member and cannot be approached more than a certain degree However, by providing the laser incident side end with a curvature portion, even in such a case, the curvature portion can be closer to the semiconductor element side than the cylindrical portion without interference. Therefore, the occurrence of optical coupling loss during assembly can be minimized.

【0015】(8)上記目的を達成するために、また本
発明は、半導体発光素子及び半導体受光素子のうち少な
くとも一方からなる半導体素子と、この半導体素子を駆
動制御する電子部品素子と、前記半導体素子及び前記電
子部品素子を搭載する基板部材と、前記半導体素子と光
学的に結合されレーザ光を内部伝送する光ファイバと、
前記基板部材に搭載され、前記半導体素子と前記光ファ
イバとを光学的に結合させるレンズと、前記半導体素子
を装置外部に電気的に接続するためのメタライズ配線及
びリード端子と、前記基板部材を収納するケースと、前
記光ファイバを内設し、前記ケースの一端に設けたパイ
プ端に取り付けられたフェルールとを有する光半導体装
置において、前記基板部材は、軸線が半導体素子と前記
光ファイバとの間のレーザ光の光軸方向と略同じ方向で
ある溝部を備えており、前記レンズは、その外周面が前
記溝部に少なくとも2面で面接触するか又は少なくとも
2箇所で線接触するように、前記溝部に直接固定されて
いる。
(8) In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor device comprising at least one of a semiconductor light emitting device and a semiconductor light receiving device, an electronic component device for driving and controlling the semiconductor device, and the semiconductor device. An element and a substrate member on which the electronic component element is mounted, and an optical fiber that is optically coupled to the semiconductor element and internally transmits laser light;
A lens mounted on the substrate member for optically coupling the semiconductor element and the optical fiber, metallized wiring and lead terminals for electrically connecting the semiconductor element to the outside of the device, and housing the substrate member And a ferrule attached to a pipe end provided at one end of the case, the substrate member having an axis line between the semiconductor element and the optical fiber. The lens is provided with a groove that is substantially the same direction as the optical axis direction of the laser light, and the lens is configured such that an outer peripheral surface thereof comes into surface contact with the groove at least two surfaces or at least two lines. It is directly fixed in the groove.

【0016】(9)また上記目的を達成するために、上
記(1)又は(8)の製造方法において、前記レンズを
吸着部材で吸着し搬送して前記基板部材の溝部に載置
し、前記吸着部材の吸着状態のまま前記半導体素子との
距離が所定値となるように前記溝部上で前記レンズの位
置を調整した後、弾性を備えた保持部材で前記レンズを
その調整された位置に保持し、この保持状態のまま前記
レンズを前記溝部に固定した後、前記吸着部材及び前記
保持部材を前記レンズから取り外す。弾性を備えた保持
部材でレンズを溝部に保持して固定することにより、レ
ンズ外周面と溝部の接触部分に余分な外力が加わらず、
レンズ外周面が溝部に自然に倣うように搭載できる。し
たがって、レンズを安定的に位置決めし固定することが
できるので、さらに確実にレンズの傾き・倒れを防止
し、高い光結合効率を確保できる。特に、レンズが小径
で肉厚が薄い場合に有効である。
(9) In order to achieve the above-mentioned object, in the above-mentioned method (1) or (8), the lens is adsorbed by an adsorbing member, conveyed, and placed in a groove of the substrate member. After adjusting the position of the lens on the groove so that the distance from the semiconductor element becomes a predetermined value while the suction member is in the suction state, the lens is held at the adjusted position by an elastic holding member. Then, after fixing the lens in the groove portion in the holding state, the suction member and the holding member are removed from the lens. By holding and fixing the lens in the groove with an elastic holding member, no extra external force is applied to the contact portion between the lens outer peripheral surface and the groove,
The lens can be mounted so that the outer peripheral surface of the lens naturally follows the groove. Accordingly, the lens can be stably positioned and fixed, so that the lens can be more reliably prevented from tilting or falling, and high optical coupling efficiency can be secured. This is particularly effective when the lens has a small diameter and a small thickness.

【0017】(10)上記(9)において、前記保持部
材として、ワイヤ部材、テープ部材、バネ部材、衝撃吸
収部材、及びこれらの部材を備えた構成部材のうち少な
くとも1つを用いる。
(10) In the above (9), as the holding member, at least one of a wire member, a tape member, a spring member, a shock absorbing member, and a constituent member provided with these members is used.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。なお、各図においては、煩雑を避
けるために一部のメタライズ配線やワイヤボンディン
グ、接着剤及びレーザ溶接等の図示を適宜省略してい
る。本発明の第1の実施形態を図1〜図4により説明す
る。本実施形態による光半導体装置の全体構造を表す水
平断面図を図2に示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each of the drawings, some of the metallized wiring, wire bonding, adhesive, laser welding, and the like are omitted as appropriate to avoid complication. A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a horizontal sectional view illustrating the entire structure of the optical semiconductor device according to the present embodiment.

【0019】この図2において、光半導体装置は、半導
体発光素子としてのレーザダイオード1及び半導体受光
素子としてのフォトダイオード2と、これらレーザダイ
オード1及びフォトダイオード2を駆動制御する電子部
品素子(図示せず)と、レーザダイオード1及びフォト
ダイオード2及び電子部品素子を搭載するシリコン基板
4と、レーザダイオード1及びフォトダイオード2と光
学的に結合されレーザ光を内部伝送する光ファイバ(図
示せず、後述するフェルール9に内設)と、シリコン基
板4に搭載され、レーザダイオード1及びフォトダイオ
ード2と光ファイバとを光学的に結合させる非球面レン
ズ3と、レーザダイオード1及びフォトダイオード2を
装置外部に電気的に接続するためのメタライズ配線12
及びリード端子7と、シリコン基板4を収納するケース
6と、光ファイバを内設し、ケース6の一端に設けたパ
イプ8端に取り付けられたフェルール9とを有してお
り、レーザダイオード1及びフォトダイオード2と光フ
ァイバとの光結合を非球面レンズ3の単体で行うもので
ある。
In FIG. 2, the optical semiconductor device includes a laser diode 1 as a semiconductor light emitting element and a photodiode 2 as a semiconductor light receiving element, and electronic component elements (not shown) for driving and controlling the laser diode 1 and the photodiode 2. ), A silicon substrate 4 on which the laser diode 1, the photodiode 2, and the electronic component element are mounted, and an optical fiber optically coupled to the laser diode 1 and the photodiode 2 and internally transmitting laser light (not shown, described later). An aspherical lens 3 mounted on a silicon substrate 4 and optically coupling the laser diode 1 and the photodiode 2 to the optical fiber, and the laser diode 1 and the photodiode 2 outside the device. Metallized wiring 12 for electrical connection
And a lead terminal 7, a case 6 for accommodating the silicon substrate 4, and a ferrule 9 having an optical fiber therein and attached to an end of a pipe 8 provided at one end of the case 6. The optical coupling between the photodiode 2 and the optical fiber is performed by the aspherical lens 3 alone.

【0020】ケース6は、箱型形状を備えた例えばセラ
ミックス材で構成されており、リード端子7を両側に4
本づつ計8本備えている。このケース6の上面には、ケ
ース6内部を外部と遮断するためのキャップ(図示せ
ず)が接合されている。またこの箱型ケース6の寸法
は、例えば、高さ(図2中紙面に垂直方向)が4.6m
m、横幅(図2中上下方向)が7.4mm、長さ(図2
中横方向)が10.0mmとなっており、リード端子7
が例えば2.54mm間隔で設けられている。
The case 6 is made of, for example, a ceramic material having a box shape and has lead terminals 7 on both sides.
A total of eight are provided. A cap (not shown) for shielding the inside of the case 6 from the outside is joined to the upper surface of the case 6. The dimensions of the box-shaped case 6 are, for example, 4.6 m in height (perpendicular to the paper surface in FIG. 2).
m, the width (vertical direction in FIG. 2) is 7.4 mm, and the length (FIG.
(Middle and lateral direction) is 10.0 mm, and the lead terminals 7
Are provided at intervals of, for example, 2.54 mm.

【0021】パイプ8は、金属部材であり、フェルール
9を取り付ける(後述)前に、あらかじめケース6に銀
ろう付け(図示せず)で固定されている。
The pipe 8 is a metal member and is fixed to the case 6 in advance by silver brazing (not shown) before the ferrule 9 is attached (described later).

【0022】フェルール9は、光ファイバの素線を内設
し固定しているジルコニア部材10と、光ファイバの被
覆を固定している金属部材11とから構成されている。
このフェルール9の取り付けの際は、非球面レンズ3か
ら通ってきたレーザ光を光ファイバに入射させ、そのと
きの光ファイバ出力が最大となるように位置を調整した
後、金属部材11をパイプ8端面にレーザ溶接(図示せ
ず)で固定している。ジルコニア部材10の先端に露出
した光ファイバの先端14は、レーザダイオード1から
発振したレーザ光が光ファイバ先端14で反射戻り光と
してレーザダイオード1に戻るのを防ぐために、図2に
示すように斜めに加工されている。そしてこのとき、こ
の斜め加工された光ファイバに対し効率良くレーザ光を
入射させるため、レーザダイオード1と非球面レンズ3
の光軸を相対的に数十μmずらしてレーザ光を斜めに出
射させるとともに、レーザダイオード1や非球面レンズ
3を搭載したシリコン基板4をケース6の中心からやや
図2中下側にずらして設置することにより、非球面レン
ズ3から通ってきたレーザ光が図2中右上がり方向に出
射させるようにしている。
The ferrule 9 is composed of a zirconia member 10 in which an optical fiber strand is provided and fixed, and a metal member 11 in which the coating of the optical fiber is fixed.
When the ferrule 9 is attached, the laser beam passed from the aspherical lens 3 is incident on the optical fiber, and the position is adjusted so that the optical fiber output at that time is maximized. It is fixed to the end face by laser welding (not shown). The tip 14 of the optical fiber exposed at the tip of the zirconia member 10 is oblique as shown in FIG. 2 to prevent the laser light oscillated from the laser diode 1 from returning to the laser diode 1 as reflected return light at the optical fiber tip 14. Has been processed. At this time, the laser diode 1 and the aspherical lens 3 are used to efficiently enter the laser beam into the obliquely processed optical fiber.
The laser beam is emitted obliquely with the optical axis shifted relatively by several tens of μm, and the silicon substrate 4 on which the laser diode 1 and the aspherical lens 3 are mounted is slightly shifted downward from the center of the case 6 in FIG. The laser light transmitted from the aspherical lens 3 is emitted upward in FIG. 2 by installation.

【0023】本実施形態の光半導体装置の特徴の1つで
あるレンズ搭載構造を表す斜視図を図1に、その縦断面
図及び側面図をそれぞれ図3(a)及び図3(b)に示
す。これら図1、図3(a)、及び図3(b)におい
て、レ−ザダイオ−ド1とフォトダイオ−ド2は、シリ
コン基板4の上面に形成したメタライズ配線12上のマ
ーカ(図示せず)を目印にそれぞれ所定位置に位置決め
して搭載されている。またこれらレ−ザダイオ−ド1及
びフォトダイオ−ド2は、ワイヤ−ボンディング13を
介し、シリコン基板4上面のメタライズ配線12にそれ
ぞれ電気的に接続されている。
FIG. 1 is a perspective view showing a lens mounting structure which is one of the features of the optical semiconductor device of the present embodiment, and FIGS. 3A and 3B are a longitudinal sectional view and a side view thereof. Show. In FIGS. 1, 3 (a) and 3 (b), the laser diode 1 and the photodiode 2 are markers (not shown) on the metallized wiring 12 formed on the upper surface of the silicon substrate 4. ) Are positioned at predetermined positions with the marks as marks. The laser diode 1 and the photodiode 2 are electrically connected to the metallized wiring 12 on the upper surface of the silicon substrate 4 via a wire bonding 13.

【0024】シリコン基板4には、横断面形状が有底の
略V字形状であるV溝5が異方性エッチングによって形
成され、このV溝5は、両側の斜面5a,5bと底面5
cとから構成されている(図3(b)参照)。また、V
溝5は、その軸線がレーザダイオード1及びフォトダイ
オード2と光ファイバとの間のレーザ光の光軸方向と略
平行な方向となっている。さらに、V溝5は、図3
(b)に示されるように側面形状及び横断面形状が逆等
脚台形となっており、しかもこのとき、底面5cの鉛直
方向高さは軸方向に一定(すなわち底面5cは水平面)
となっている。なお、このシリコン基板4は、例えば厚
さ(図3(a)中上下方向)が1.0mm、V溝5の深
さが0.78mmとなっている。
In the silicon substrate 4, a V-shaped groove 5 having a substantially V-shaped cross section with a bottom is formed by anisotropic etching, and the V-shaped groove 5 is formed by slopes 5a and 5b on both sides and a bottom surface 5a.
c (see FIG. 3B). Also, V
The groove 5 has an axis that is substantially parallel to the optical axis direction of the laser light between the laser diode 1 and the photodiode 2 and the optical fiber. Further, the V-groove 5 is formed as shown in FIG.
As shown in (b), the side shape and the cross-sectional shape are inverted trapezoidal shapes, and at this time, the vertical height of the bottom surface 5c is constant in the axial direction (that is, the bottom surface 5c is a horizontal plane).
It has become. The silicon substrate 4 has, for example, a thickness of 1.0 mm (vertical direction in FIG. 3A) and a depth of the V groove 5 of 0.78 mm.

【0025】非球面レンズ3は、レーザダイオード1か
ら出射するレーザ光に対して入射端面と出射端面に曲率
を設けた略円柱状形状となっており、主にガラスモール
ドあるいはプレス成形によって形成されている。詳細に
は、非球面レンズ3は、略円筒形状である筒状部分3a
と、この筒状部分3aの両側に位置しレーザ入射側端部
又は出射側端部となる2つの曲率部分3b,3cとから
構成されており、筒状部分3aの外周面15がV溝5の
両斜面5a,5bに対し2箇所で線接触する(図3
(b)中の線接触部位16参照)ように、接着剤(図示
せず)で直接接合固定されている(後に詳述)。また、
レンズ3及びその周辺に関する各部寸法は、筒状部分3
aのレンズ中心軸方向長さt(図3(a)参照)、レン
ズ3の外径D(同)、一方の曲率部分3bの前端から他
方の曲率部分3cの後端までのレンズ厚さT、及びレー
ザダイオード1から筒状部分3bまでの距離Lが、 (1/15)≦(t/D)<1 0.7×(D/2)≦L≦1.0×(D/2) T<D となるように構成・配置されている。具体的には、例え
ば、D=1.5mm、t=0.2〜0.3mm、T=
0.8mm、L=0.53mmとなっている。また、非
球面レンズ3の開口数は0.55、焦点距離f=0.7
8mmとなっている。
The aspherical lens 3 has a substantially columnar shape with a curvature on an incident end face and an exit end face with respect to laser light emitted from the laser diode 1, and is formed mainly by glass molding or press molding. I have. Specifically, the aspherical lens 3 has a cylindrical portion 3a having a substantially cylindrical shape.
And two curvature portions 3b and 3c located on both sides of the cylindrical portion 3a and serving as a laser incident side end or an emission side end. The outer peripheral surface 15 of the cylindrical portion 3a is The two slopes 5a and 5b are in line contact with each other at two places (FIG. 3).
As shown in the line contact portion 16 in (b), it is directly bonded and fixed with an adhesive (not shown) (detailed later). Also,
The dimensions of the lens 3 and its surroundings are as follows:
a of the lens 3 in the central axis direction (see FIG. 3A), the outer diameter D of the lens 3 (the same), and the lens thickness T from the front end of one curvature portion 3b to the rear end of the other curvature portion 3c. And the distance L from the laser diode 1 to the cylindrical portion 3b is (1/15) ≦ (t / D) <10.7 × (D / 2) ≦ L ≦ 1.0 × (D / 2) It is configured and arranged so that T <D. Specifically, for example, D = 1.5 mm, t = 0.2 to 0.3 mm, T =
0.8 mm and L = 0.53 mm. The numerical aperture of the aspheric lens 3 is 0.55, and the focal length f = 0.7.
It is 8 mm.

【0026】次に、本実施形態のもう1つの特徴であ
る、シリコン基板4のV溝5へのレンズ固定方法を図4
を用いて説明する。
Next, another method of fixing the lens to the V groove 5 of the silicon substrate 4, which is another feature of the present embodiment, is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0027】レンズ3を固定する際には、まず、非球面
レンズ3をレンズ保持パイプ21で真空吸着して搬送
し、レーザダイオード1とフォトダイオード2を搭載し
たシリコン基板4のV溝5に載置する。次に、レンズ3
を吸着させた状態のままレンズ保持パイプ21をV溝5
の軸方向に微小移動させ、シリコン基板4上のレーザダ
イオード1及びフォトダイオード2との距離が所定値に
なるように、V溝5内において非球面レンズ3の位置を
調整する。
When the lens 3 is fixed, first, the aspherical lens 3 is vacuum-adsorbed and conveyed by the lens holding pipe 21 and mounted on the V groove 5 of the silicon substrate 4 on which the laser diode 1 and the photodiode 2 are mounted. Place. Next, lens 3
While holding the lens, the lens holding pipe 21 is
And the position of the aspherical lens 3 in the V-groove 5 is adjusted so that the distance between the laser diode 1 and the photodiode 2 on the silicon substrate 4 becomes a predetermined value.

【0028】調整によって距離が所定値となったら、そ
の状態で、ワイヤ保持具19に取り付けたワイヤ部材2
0を非球面レンズ3の外周面15に接触させ、さらにワ
イヤ保持具19を図4中矢印の方向に移動させ、非球面
レンズ3の外周面15にワイヤ部材20を沿わせた状態
で非球面レンズ3をV溝5に押し付け、非球面レンズ3
をその調整された位置に保持する。なお、非球面レンズ
3をワイヤ部材20で押し付けたときに、非球面レンズ
3が微妙に位置ずれする可能性も全くないとは言えない
が、その時の位置ずれ量は10μm以下、角度ずれ量は
2度以下であることを本願発明者等は確認した。この程
度の位置ずれ量及び角度ずれ量であれば、レーザダイオ
ード1と光ファイバの光結合効率が大きく低下すること
はなく、問題はないことがわかった。
When the distance is adjusted to a predetermined value by the adjustment, the wire member 2 attached to the wire holder 19 in this state.
0 is brought into contact with the outer peripheral surface 15 of the aspherical lens 3 and the wire holder 19 is further moved in the direction of the arrow in FIG. The lens 3 is pressed into the V-shaped groove 5 and the aspherical lens 3
In its adjusted position. When the aspherical lens 3 is pressed by the wire member 20, it can be said that there is no possibility that the aspherical lens 3 may be slightly displaced. The present inventors have confirmed that the temperature is twice or less. It has been found that with such a positional deviation amount and an angular deviation amount, the optical coupling efficiency between the laser diode 1 and the optical fiber does not greatly decrease, and there is no problem.

【0029】その後、非球面レンズ3をV溝5の所定位
置に保持した状態で、接着剤(図示せず)を非球面レン
ズ3とV溝5が接触している部分(すなわち図3(b)
の線接触部位16に相当)へ塗布して硬化させ、非球面
レンズ3をV溝5に固定する。なお、このときの接着材
としては、非球面レンズ3を保持した状態で短時間で硬
化できる紫外線硬化接着剤が好ましい。
Thereafter, while the aspherical lens 3 is held at a predetermined position in the V-groove 5, an adhesive (not shown) is applied to the portion where the aspherical lens 3 and the V-groove 5 are in contact (ie, FIG. )
(Corresponding to the line contact portion 16) and cured, and the aspheric lens 3 is fixed to the V groove 5. Note that as the adhesive at this time, an ultraviolet curable adhesive that can be cured in a short time while holding the aspherical lens 3 is preferable.

【0030】このようにして非球面レンズ3を固定した
後、レンズ保持パイプ21及びワイヤ部材20をそれぞ
れ非球面レンズ3から取り外す。
After fixing the aspherical lens 3 in this way, the lens holding pipe 21 and the wire member 20 are removed from the aspherical lens 3 respectively.

【0031】以上のように構成した本実施形態の作用効
果を以下に順次説明する。
The operation and effect of this embodiment configured as described above will be sequentially described below.

【0032】(1)レンズ搭載構造による作用効果 非球面レンズ3が異方性エッチングでシリコン基板4に
形成したV溝5に直接固定されていることにより、予め
V溝5を所定の深さで精度良く形成しておくことでレー
ザダイオード1のレーザ出射部及びフォトダイオード2
のレーザ入射部と非球面レンズ3の光軸の高さ合わせを
無調整で行うことができる。また、V溝5の軸線がレー
ザ光の光軸方向と略平行な方向であり、そしてこのV溝
5に対し非球面レンズ3の筒状部分3aの外周面15が
2箇所の線接触部位16で線接触していることにより、
非球面レンズ3をV溝5に設置するだけで非球面レンズ
3の傾きがゼロとなる(すなわち非球面レンズ3の中心
軸方向がレーザ光の光軸方向に一致する)。さらに、V
溝5は、側面形状及び横断面形状が逆等脚台形で、かつ
底面5cの鉛直方向高さが軸方向に一定となっているこ
とにより、非球面レンズ3の筒状部分3aをV溝5に設
置するだけで、非球面レンズ3の倒れがゼロとなる。こ
れらの結果、非球面レンズ3の位置調整においては、図
4を用いて上述したように、非球面レンズ3の前面とレ
ーザダイオード1のレーザ出射部又はフォトダイオード
2のレーザ入射部との間の距離合わせのみを行えばよい
ので、例えば簡単なモニター装置によってその距離を計
測しつつ調整すれば足りる。したがって、従来構造のよ
うに半導体素子を駆動させた状態で特殊な設備を用いる
ことなく、非球面レンズ3の位置調整を短時間かつ容易
な作業で行うことができる。また、従来構造のようにレ
ンズホルダを用いることなく非球面レンズ3をV溝5に
直接固定するので、部品点数減少及び作業工程低減によ
ってコストダウンを図ることができ、また装置の小型化
を図ることもできるのでプリント基板への両面実装を容
易に実現できるという効果もある。
(1) Function and Effect of Lens Mounting Structure Since the aspherical lens 3 is directly fixed to the V-groove 5 formed in the silicon substrate 4 by anisotropic etching, the V-groove 5 is previously formed at a predetermined depth. The laser emitting portion of the laser diode 1 and the photodiode 2 can be formed with high precision.
The height adjustment of the optical axis of the laser incidence part and the optical axis of the aspherical lens 3 can be performed without adjustment. The axis of the V-groove 5 is in a direction substantially parallel to the optical axis direction of the laser beam, and the outer peripheral surface 15 of the cylindrical portion 3a of the aspherical lens 3 is Is in line contact with
Simply placing the aspheric lens 3 in the V-groove 5 makes the inclination of the aspheric lens 3 zero (that is, the center axis direction of the aspheric lens 3 matches the optical axis direction of the laser beam). Furthermore, V
The groove 5 has an inverted isosceles trapezoidal side shape and a transverse cross-sectional shape, and the vertical height of the bottom surface 5c is constant in the axial direction. , The inclination of the aspherical lens 3 becomes zero. As a result, as described above with reference to FIG. 4, in adjusting the position of the aspherical lens 3, the position between the front surface of the aspherical lens 3 and the laser emission part of the laser diode 1 or the laser incidence part of the photodiode 2 is increased. Since it is only necessary to adjust the distance, it is sufficient to adjust the distance while measuring the distance with a simple monitor device, for example. Therefore, the position of the aspherical lens 3 can be adjusted in a short time and with a simple operation without using special equipment while driving the semiconductor element as in the conventional structure. Further, since the aspherical lens 3 is directly fixed to the V-groove 5 without using a lens holder as in the conventional structure, cost reduction can be achieved by reducing the number of parts and the number of working steps, and the size of the apparatus can be reduced. Therefore, there is also an effect that double-sided mounting on a printed circuit board can be easily realized.

【0033】(2)レンズ固定方法による作用効果 シリコン基板4のV溝5へ非球面レンズ3を固定すると
き、弾性を備えたワイヤ部材20で非球面レンズ3をV
溝5に保持して固定することにより、レンズ外周面15
とV溝5の接触部分(線接触部位16)に余分な外力が
加わらず、レンズ外周面15がV溝5に自然に倣うよう
に搭載できる。したがって、非球面レンズ3を安定的に
位置決めし固定することができるので、上記(1)によ
る効果に加え、さらに確実に非球面レンズ3の傾き・倒
れを防止し、高い光結合効率を確保できる。特に、非球
面レンズ3が小径で肉厚が薄い場合に有効である。
(2) Function and Effect of Lens Fixing Method When the aspherical lens 3 is fixed to the V groove 5 of the silicon substrate 4, the aspherical lens 3 is fixed by the elastic wire member 20.
By holding and fixing in the groove 5, the lens outer peripheral surface 15
The lens outer peripheral surface 15 can be mounted so as to naturally follow the V-groove 5 without an extra external force being applied to a contact portion (line contact portion 16) between the V-groove 5 and the contact portion. Therefore, the aspherical lens 3 can be stably positioned and fixed, so that in addition to the effect of the above (1), the inclination and tilting of the aspherical lens 3 can be more reliably prevented, and high optical coupling efficiency can be secured. . This is particularly effective when the aspheric lens 3 has a small diameter and a small thickness.

【0034】(3)t/Dの設定による作用効果 t/Dがあまり小さすぎると、レンズ外径に対する筒状
部分の長さが十分でなく、レンズの倒れを防止するのが
困難となる可能性がある(図3(a)参照)。本願発明
者等は、t/Dの値を種々変えて検討した結果、レンズ
の倒れを確実に防止できるt/Dの下限値としてt/D
=1/15が適当であると判断した。一方、t/D=1
となると実質的に球面レンズに近くなるため、収差が大
きくなってレーザ光の集光性が低下し、結合効率の向上
が困難となる。本実施形態においては、前述したよう
に、筒状部分3aのレンズ中心軸方向長さt及び非球面
レンズ3の外径Dが(1/15)≦(t/D)<1とな
っている。これにより、非球面レンズ3の倒れをさらに
確実に防止することができるとともに、結合効率を確実
に高く維持することができる。
(3) Effect of Setting t / D If t / D is too small, the length of the cylindrical portion with respect to the outer diameter of the lens is not sufficient, and it is difficult to prevent the lens from falling down. (See FIG. 3A). The inventors of the present invention have studied variously changing the value of t / D. As a result, the lower limit value of t / D that can reliably prevent the lens from falling is t / D.
= 1/15 was determined to be appropriate. On the other hand, t / D = 1
In this case, the lens becomes substantially close to a spherical lens, so that the aberration increases, the laser light condensing property decreases, and it becomes difficult to improve the coupling efficiency. In the present embodiment, as described above, the length t of the cylindrical portion 3a in the lens central axis direction and the outer diameter D of the aspherical lens 3 are (1/15) ≦ (t / D) <1. . This makes it possible to more reliably prevent the aspherical lens 3 from falling down, and to maintain a high coupling efficiency.

【0035】(4)Lの設定による作用効果 Lがあまり小さすぎると、レーザダイオード1から筒状
部分3aまでの距離が過小となりV溝5の端部に筒状部
分3aが干渉する可能性がある(図3(a)参照)。本
願発明者等は、特に異方性エッチングによるV溝5の端
部斜面形状を考慮しつつLやDの値を種々変えて検討し
た結果、上記干渉を確実に防止できるLの下限値として
0.7×(D/2)が適当であると判断した。一方、レ
ーザダイオード1から出射するレーザ光は通常30度前
後に広がり角を持っているが、Lがあまりに大きくなる
とその広がったレーザ光が十分に非球面レンズ3に入射
しなくなる可能性がある。本願発明者等は、LやDの値
を種々変えて検討した結果、レーザ光が十分に非球面レ
ンズ3に入射できるLの上限値として1.0×(D/
2)が適当であると判断した。なお、このLの範囲を実
現するための典型的な例としては、非球面レンズ3の開
口数を0.5〜0.6とし、また非球面レンズ3の焦点
距離を0.7〜0.9mmとすればよい。本実施形態に
おいては、前述したように、非球面レンズ3の開口数を
0.55、焦点距離を0.78mmとし、レーザダイオ
ード1から筒状部分3aまでの距離Lを0.7×(D/
2)≦L≦1.0×(D/2)を満足するように設定し
ている。これにより、V溝5の端部に筒状部分3aが干
渉するのを確実に防止できるとともに、レーザダイオー
ド1からのレーザ光を非球面レンズ3に確実に効率良く
入射させることができる。
(4) Function and Effect of Setting L If L is too small, the distance from the laser diode 1 to the cylindrical portion 3a becomes too small, and the cylindrical portion 3a may interfere with the end of the V groove 5. (See FIG. 3A). The inventors of the present invention have studied variously the values of L and D in consideration of the end slope shape of the V-groove 5 by anisotropic etching, and as a result, the lower limit value of L that can reliably prevent the interference is 0. 0.7 × (D / 2) was determined to be appropriate. On the other hand, the laser light emitted from the laser diode 1 usually has a divergence angle of about 30 degrees, but if L becomes too large, the spread laser light may not sufficiently enter the aspheric lens 3. The inventors of the present application have studied variously changing the values of L and D. As a result, the upper limit of L at which laser light can sufficiently enter the aspherical lens 3 is 1.0 × (D / D / D).
2) was determined to be appropriate. As a typical example for realizing the range of L, the numerical aperture of the aspherical lens 3 is set to 0.5 to 0.6, and the focal length of the aspherical lens 3 is set to 0.7 to 0. It may be 9 mm. In this embodiment, as described above, the numerical aperture of the aspherical lens 3 is 0.55, the focal length is 0.78 mm, and the distance L from the laser diode 1 to the cylindrical portion 3a is 0.7 × (D /
2) It is set so as to satisfy ≦ L ≦ 1.0 × (D / 2). Accordingly, it is possible to reliably prevent the cylindrical portion 3a from interfering with the end of the V-groove 5, and to reliably and efficiently make the laser light from the laser diode 1 incident on the aspherical lens 3.

【0036】(5)その他 非球面レンズ3を組み立てる際、光結合損失の発生を低
減し光結合効率を向上するため筒状部分3aをレーザダ
イオード1に近づけようとしても、シリコン基板4のV
溝5の端部に干渉してある程度以上は近づけられない場
合があるが、本実施形態においては、非球面レンズ3の
レーザ入射側端部に曲率部分3bを備えていることによ
り、そのような場合もその曲率部分3bは干渉すること
なく筒状部分3aよりもさらにレーザダイオード1側に
近づけることができる。したがって、組立時における光
結合損失の発生を最小限にすることができる。
(5) Others When assembling the aspherical lens 3, even if the cylindrical portion 3a is brought closer to the laser diode 1 in order to reduce the occurrence of optical coupling loss and improve the optical coupling efficiency, the V
In some cases, the end of the groove 5 cannot be approached more than a certain degree due to interference with the end. Also in this case, the curvature portion 3b can be made closer to the laser diode 1 side than the cylindrical portion 3a without interference. Therefore, the occurrence of optical coupling loss during assembly can be minimized.

【0037】なお、上記第1の実施形態においては、半
導体素子として、レーザダイオード1とフォトダイオー
ド2との両方を備えている光半導体装置を例にとって説
明したが、これに限られず、いずれか一方のみを備えて
いる光半導体装置にも適用でき、同様の効果を得る。
In the first embodiment, an optical semiconductor device having both a laser diode 1 and a photodiode 2 has been described as an example of a semiconductor element. However, the present invention is not limited to this. It can be applied to an optical semiconductor device having only the same, and the same effect is obtained.

【0038】また、上記第1の実施形態においては、非
球面レンズ3とレーザダイオード1との距離方向の調整
は、モニター装置によってその距離を計測しつつ行った
が、これに限られず、あらかじめシリコン基板4に非球
面レンズ3を位置合せするための目印(図示せず)を設
けておき、これを目標に非球面レンズを搭載することで
所定距離とするようにしても良い。この場合も同様の効
果を得る。
In the first embodiment, the adjustment of the distance direction between the aspherical lens 3 and the laser diode 1 is performed while measuring the distance with a monitor device. However, the present invention is not limited to this. A mark (not shown) for aligning the aspherical lens 3 may be provided on the substrate 4, and a predetermined distance may be set by mounting the aspherical lens on the mark. In this case, a similar effect is obtained.

【0039】さらに、上記第1の実施の形態において
は、非球面レンズ3を固定するためにシリコン基板4に
V溝5を形成したが、これに限られるものではなく、例
えば横断面形状が略台形形状(等脚台形でないもの)や
略矩形形状の溝であってもよい。これらの場合も、同様
の効果を得る。
Further, in the first embodiment, the V-groove 5 is formed in the silicon substrate 4 for fixing the aspheric lens 3, but the present invention is not limited to this. It may be a trapezoidal shape (those other than an equal leg trapezoidal shape) or a substantially rectangular groove. In these cases, a similar effect is obtained.

【0040】また、上記第1の実施形態においては、非
球面レンズ3をV溝5に設置し押し付けた状態で線接触
部位16に接着材を塗布したが、これに限られず、V溝
5のうち非球面レンズ3が設置される部分にあらかじめ
接着剤を塗布しておいても良い。この場合も同様の効果
を得る。
In the first embodiment, the adhesive is applied to the line contact portion 16 in a state where the aspherical lens 3 is set in the V-groove 5 and pressed against the V-groove 5. However, the present invention is not limited to this. An adhesive may be applied in advance to the portion where the aspherical lens 3 is installed. In this case, a similar effect is obtained.

【0041】さらに、上記第1の実施形態においては、
非球面レンズ3を押し付ける部材としてワイヤ部材20
を使用したが、これに限られない。すなわち非球面レン
ズ3の外周面15がV溝5の面と線接触する際に余分な
外力が加わらないような弾性を備えた部材であれば足
り、テープ部材、バネ部材、衝撃吸収部材、及びこれら
の部材を備えた他の構成部材等を用いても良い。またこ
のとき、例えば先端形状がピン形状、フラット形状、及
びV字型形状等であっても良い。これらの場合も同様の
効果を得る。
Further, in the first embodiment,
A wire member 20 is used as a member for pressing the aspherical lens 3.
, But is not limited to this. That is, a member having elasticity so that an extra external force is not applied when the outer peripheral surface 15 of the aspherical lens 3 comes into line contact with the surface of the V groove 5 is sufficient, and a tape member, a spring member, a shock absorbing member, and Other constituent members provided with these members may be used. At this time, for example, the tip shape may be a pin shape, a flat shape, a V-shaped shape, or the like. In these cases, a similar effect is obtained.

【0042】また、上記第1の実施形態においては、箱
型ケース6の寸法を、高さ4.6mm、横幅7.4m
m、長さ10.0mmとしているが、これらに限定され
るものではない。すなわち、プリント基板への両面実装
を可能にするには、ケース6の高さは少なくとも4.7
mm以下とすれば足りる。そして、ケース6の高さを
4.7mm以下とするためには、ケース6内に取り付け
る非球面レンズ3の外径D=2.0mm以下とすれば足
り、本実施形態のようにD=1.5mmに限られるもの
ではない。
In the first embodiment, the size of the box-shaped case 6 is 4.6 mm in height and 7.4 m in width.
m and a length of 10.0 mm, but are not limited thereto. That is, in order to enable double-sided mounting on a printed circuit board, the height of the case 6 is at least 4.7.
mm or less is sufficient. In order to make the height of the case 6 not more than 4.7 mm, it is sufficient that the outer diameter D of the aspherical lens 3 attached in the case 6 is not more than 2.0 mm, and D = 1 as in the present embodiment. It is not limited to 0.5 mm.

【0043】さらに、上記第1の実施形態においては、
図3(b)に示されるように、レンズ外周面15とV溝
5とは2つの線接触部位16,16で線接触したが、こ
れに限られず、3つ以上の箇所で線接触してもよい。例
えば底面5cの高さをもっと上に上げて、底面5cもレ
ンズ外周面15の最下部と線接触させる等が考えられ
る。これらの場合も、同様の効果を得る。さらに、線接
触にも限られず、V溝5と2面で面接触するようにして
もよい。この場合の変形例を図5により説明する。図5
は、この変形例におけるレンズ搭載構造を表す側面図で
あり、第1の実施形態の図3(b)にほぼ相当する図で
ある。この図5に示すように、この変形例では、非球面
レンズ3の筒状部分3aが略多角筒形状(正確には略十
二角筒形状)となっており、その外周部15のうち2つ
の面15a,15bが、V溝5の両斜面5a,5bとの
間に面接触部位22を形成している。すなわち、異方性
エッチングで形成されるV溝5の斜面5a,5bの角度
(例えば54.7°)に合わせて筒状部分3aの略多角
筒形状が予め形成されており、これによって2つの面1
5a,15bでの面接触を可能としている。略多角筒形
状の筒状部分3aを備えた非球面レンズ3は、第1の実
施形態同様、主にガラスモールドあるいはプレス成形に
よって、後加工の必要なく容易に形成することができ
る。なお、筒状部分3aの外周面15の多角形形状は正
多角形に限られるものではない。また、筒状部分3aは
略多角筒形状にも限られず、外周面15に曲面と平面と
が混在している筒形状でも良い。本変形例においては、
面接触であることから、第1の実施形態よりも、非球面
レンズ3をV溝5にさらに安定した状態で搭載できると
いう効果がある。
Further, in the first embodiment,
As shown in FIG. 3B, the lens outer peripheral surface 15 and the V-groove 5 are in line contact with each other at the two line contact portions 16, 16, but are not limited to this, and are in line contact at three or more places. Is also good. For example, it is conceivable that the height of the bottom surface 5c is further raised, and the bottom surface 5c is also in line contact with the lowermost portion of the lens outer peripheral surface 15. In these cases, a similar effect is obtained. Further, the present invention is not limited to the line contact, and may be in surface contact with the V groove 5 on two surfaces. A modification in this case will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 6 is a side view illustrating a lens mounting structure in this modification, and is a view substantially corresponding to FIG. 3B of the first embodiment. As shown in FIG. 5, in this modification, the cylindrical portion 3a of the aspherical lens 3 has a substantially polygonal cylindrical shape (accurately, a substantially dodecagonal cylindrical shape). The two surfaces 15a and 15b form a surface contact portion 22 between the two slopes 5a and 5b of the V-shaped groove 5. That is, a substantially polygonal cylindrical shape of the cylindrical portion 3a is formed in advance in accordance with the angle (for example, 54.7 °) of the slopes 5a and 5b of the V-groove 5 formed by anisotropic etching. Face 1
Surface contact at 5a and 15b is enabled. As in the first embodiment, the aspherical lens 3 having the substantially polygonal cylindrical portion 3a can be easily formed mainly by glass molding or press molding without the need for post-processing. In addition, the polygonal shape of the outer peripheral surface 15 of the cylindrical portion 3a is not limited to a regular polygon. Further, the cylindrical portion 3a is not limited to a substantially polygonal cylindrical shape, and may be a cylindrical shape in which a curved surface and a flat surface are mixed on the outer peripheral surface 15. In this modification,
Because of the surface contact, there is an effect that the aspherical lens 3 can be mounted in the V groove 5 in a more stable state than in the first embodiment.

【0044】なお、2面による面接触に限られず、3面
以上で面接触させてもよいことは言うまでもない。
It is needless to say that the surface contact is not limited to two surfaces but may be three or more surfaces.

【0045】本発明の第2の実施形態を図6により説明
する。本実施形態による光半導体装置の全体構造を表す
水平断面図を図6に示す。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a horizontal sectional view illustrating the entire structure of the optical semiconductor device according to the present embodiment.

【0046】この図6において、本実施形態による光半
導体装置は、第1の実施形態の光半導体装置に、反射防
止用の光アイソレータ17と、ケース6内の気密封止を
行うためのガラス板18をそれぞれ追加固定した構造で
ある。
In FIG. 6, the optical semiconductor device according to the present embodiment is different from the optical semiconductor device according to the first embodiment in that an optical isolator 17 for preventing reflection and a glass plate for hermetically sealing the inside of the case 6 are provided. 18 are additionally fixed.

【0047】光アイソレータ17は、例えば外径2.0
mm、長さ2.6mmであり、ジルコニア部材10の光
ファイバ先端14に位置するように、あらかじめ光アイ
ソレータ付きフェルール9の一部として組み込まれてい
る。このとき、光ファイバ先端14への光アイソレータ
17の固定は、レーザ光の透過率の高い接着剤(図示せ
ず)で空間が残らないように密着させて接合されてい
る。その接着剤としては、紫外線硬化接着剤や熱硬化性
接着剤がよく、紫外線硬化接着剤においても熱硬化併用
型の接着剤が望ましい。また光アイソレータ17は、こ
のような構造により、光アイソレータ17を単独で保持
固定するようなホルダ部材等を使用せず、位置調整もフ
ェルール9と一緒に行うことができる。すなわち、光ア
イソレータ17付きフェルール9をパイプ8端面に設置
し、非球面レンズ3を通ってきたレーザ光を光ファイバ
に入射させ、光ファイバ出力が最大になるようにフェル
ール9を位置調整した後、フェルール9の金属部材11
をパイプ8端面にレーザ溶接(図示せず)で固定する。
このように、第1の実施の形態で示した光ファイバの位
置調整方法とほぼ同様にして調整を行うことができる。
The optical isolator 17 has an outer diameter of 2.0, for example.
mm and a length of 2.6 mm, and is incorporated in advance as a part of the ferrule 9 with an optical isolator so as to be located at the optical fiber tip 14 of the zirconia member 10. At this time, the optical isolator 17 is fixed to the optical fiber tip 14 by bonding with an adhesive (not shown) having a high laser beam transmittance so that no space remains. As the adhesive, an ultraviolet-curable adhesive or a thermosetting adhesive is preferable, and a thermosetting adhesive is also preferable as the ultraviolet-curable adhesive. Further, with such a structure, the optical isolator 17 can perform position adjustment together with the ferrule 9 without using a holder member for holding and fixing the optical isolator 17 alone. That is, the ferrule 9 with the optical isolator 17 is installed on the end face of the pipe 8, the laser light that has passed through the aspherical lens 3 is incident on the optical fiber, and the position of the ferrule 9 is adjusted so that the optical fiber output is maximized. Metal member 11 of ferrule 9
Is fixed to the end face of the pipe 8 by laser welding (not shown).
As described above, the adjustment can be performed in substantially the same manner as the optical fiber position adjustment method described in the first embodiment.

【0048】ガラス板18は、非球面レンズ3と光アイ
ソレータ17間のケース6側壁部に設置されている。こ
のガラス板18は、ケース6の側壁に低融点ガラスある
いはAu80−Sn20共晶はんだで接合(図示せず)
されており、このとき、非球面レンズ3を通ってきたレ
ーザ光が反射戻り光としてレーザダイオード1に戻るの
を防ぐため図示のように斜めに取り付けられている。こ
のガラス板18の材質は例えばサファイアであり、レー
ザ光の入射面と出射面には反射防止用膜が多層膜形成さ
れている。
The glass plate 18 is provided on the side wall of the case 6 between the aspherical lens 3 and the optical isolator 17. The glass plate 18 is joined to the side wall of the case 6 with low melting point glass or Au80-Sn20 eutectic solder (not shown).
At this time, in order to prevent the laser light passing through the aspherical lens 3 from returning to the laser diode 1 as reflected return light, the laser light is obliquely attached as shown in the figure. The glass plate 18 is made of, for example, sapphire, and an antireflection film is formed on the laser light incident surface and the laser light incident surface at a multilayer film.

【0049】その他の構造は、第1の実施形態とほぼ同
様である。
The other structure is almost the same as that of the first embodiment.

【0050】本実施の形態によれば、第1の実施形態と
同様の効果に加え、以下の効果がある。すなわち、光ア
イソレータ17を非球面レンズ3と光ファイバとの間に
設置することにより、光ファイバ先端14での反射やシ
ステム側からの反射でレーザダイオード1に返ってくる
戻り光をほとんど取り除き、低減することができる。し
たがって、第1の実施形態の光半導体装置よりも、さら
にレーザダイオード1を安定かつ高速動作させることが
可能で、伝送容量を高めた光半導体装置を実現すること
ができる。また、ケース6の側壁にガラス板18を取り
付け、かつケース6の上面にキャップ(図示せず)を取
り付けることで、ケース6内部を完全気密封止すること
ができるので、湿気の浸入によるレーザダイオード1の
不安定動作、寿命低下を防ぐことができ、信頼性を向上
することができる。
According to the present embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects similar to those of the first embodiment. That is, by installing the optical isolator 17 between the aspherical lens 3 and the optical fiber, almost all the return light returning to the laser diode 1 due to the reflection at the optical fiber tip 14 and the reflection from the system side is removed and reduced. can do. Therefore, the laser diode 1 can be operated more stably and at a higher speed than the optical semiconductor device of the first embodiment, and an optical semiconductor device with an increased transmission capacity can be realized. Further, by attaching the glass plate 18 to the side wall of the case 6 and attaching a cap (not shown) to the upper surface of the case 6, the inside of the case 6 can be completely airtightly sealed. 1 can prevent unstable operation and shorten the life, and can improve reliability.

【0051】なお、上記第1及び第2の実施形態におい
ては、レーザダイオード1及びフォトダイオード2と光
ファイバの光結合を1つの非球面レンズ3単体で行う光
半導体装置を例にとって説明したが、これに限られな
い。すなわち、少なくとも1つの非球面レンズを用いる
結合光学系であれば、そのうち非球面レンズ3の搭載構
造及び搭載方法について上記第1及び第2の実施形態と
同様の構成及び方法を適用することができるので、これ
らの場合も同様の効果を得ることができる。また、この
ように少なくとも1つの非球面レンズ3を含む複数のレ
ンズを用いて結合光学系を形成する場合は、上記第1の
実施形態における(4)で説明したLの設定の上限値は
もっと大きくても良い。すなわち、例えばレンズを2つ
用いてレーザダイオード1と光ファイバとを結合させる
場合で、レーザダイオード1側のレンズに非球面レンズ
3を用いるときは、その非球面レンズ3の後面側(反フ
ォトダイオード1側)はレーザ光を少なくとも平行方向
に出射すれば足りる。この場合、Lの値を焦点距離f以
下とすれば、レーザ光が平行方向よりも広がってしまう
のを確実に防止できるので、Lの上限値はfとすれば足
りる。すなわち、この場合のLの設定は、0.7×(D
/2)≦L≦fとなる。
In the first and second embodiments, the optical semiconductor device in which the optical fiber of the laser diode 1 and the photodiode 2 and the optical fiber are coupled by one single aspherical lens 3 has been described as an example. Not limited to this. That is, as long as the coupling optical system uses at least one aspheric lens, the same structure and method as those of the first and second embodiments can be applied to the mounting structure and mounting method of the aspheric lens 3 among them. Therefore, a similar effect can be obtained in these cases. When the coupling optical system is formed using a plurality of lenses including at least one aspherical lens 3 in this manner, the upper limit of the setting of L described in (4) in the first embodiment is more It may be large. That is, for example, when the laser diode 1 and the optical fiber are coupled using two lenses, and the aspheric lens 3 is used as the lens on the laser diode 1 side, the rear surface side of the aspheric lens 3 (the anti-photodiode) It is sufficient for the first side) to emit a laser beam in at least a parallel direction. In this case, if the value of L is set to be equal to or less than the focal length f, it is possible to reliably prevent the laser light from spreading in the parallel direction, so it is sufficient if the upper limit value of L is set to f. That is, the setting of L in this case is 0.7 × (D
/ 2) ≦ L ≦ f.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明によれば、特殊な設備を用いるこ
となく、短時間かつ容易な作業で非球面レンズの位置調
整を行い、高い効率で半導体素子と光ファイバとを光結
合させることができる。
According to the present invention, the position of the aspherical lens can be adjusted in a short and easy operation without using any special equipment, and the semiconductor element and the optical fiber can be optically coupled with high efficiency. it can.

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

【図1】本発明の第1の実施形態による光半導体装置の
要部であるレンズ搭載構造を表す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating a lens mounting structure as a main part of an optical semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した光半導体装置の全体構造を表す水
平断面図である。
FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view illustrating the entire structure of the optical semiconductor device illustrated in FIG.

【図3】図1に示した構造の縦断面図及び側面図であ
る。
3 is a longitudinal sectional view and a side view of the structure shown in FIG.

【図4】シリコン基板V溝へのレンズ固定方法を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of fixing a lens to a V groove of a silicon substrate.

【図5】第1の実施形態の変形例におけるレンズ搭載構
造を表す側面図である。
FIG. 5 is a side view illustrating a lens mounting structure according to a modification of the first embodiment.

【図6】本発明の第2の実施形態による光半導体装置の
全体構造を表す水平断面図である。
FIG. 6 is a horizontal sectional view illustrating an entire structure of an optical semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザダイオード(半導体発光素子) 2 フォトダイオード(半導体受光素子) 3 非球面レンズ(レンズ) 4 シリコン基板(基板部材) 5 V溝(溝部) 6 ケース 7 リード端子 8 パイプ 9 フェルール 12 メタライズ配線 13 ワイヤボンディング 15 レンズ外周面 16 線接触部位 19 ワイヤ保持具 20 ワイヤ部材(保持部材) 21 レンズ保持パイプ(吸着部材) 22 面接触部位 Reference Signs List 1 laser diode (semiconductor light emitting element) 2 photodiode (semiconductor light receiving element) 3 aspheric lens (lens) 4 silicon substrate (substrate member) 5 V groove (groove) 6 case 7 lead terminal 8 pipe 9 ferrule 12 metallized wiring 13 wire Bonding 15 Lens outer peripheral surface 16 Line contact portion 19 Wire holder 20 Wire member (holding member) 21 Lens holding pipe (adsorption member) 22 Surface contact portion

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 幸司 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 菊池 悟 埼玉県入間郡毛呂山町旭台15番地 日立東 部セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 石川 忠明 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing from the front page (72) Koji Yoshida, Inventor 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Tadaaki Ishikawa 502 Kandate-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体発光素子及び半導体受光素子のうち
少なくとも一方からなる半導体素子と、この半導体素子
を搭載する基板部材と、前記半導体素子と光学的に結合
されレーザ光を内部伝送する光ファイバと、前記基板部
材に搭載され、前記半導体素子と前記光ファイバとを光
学的に結合させるレンズとを有する光半導体装置におい
て、 前記基板部材は、軸線が半導体素子と前記光ファイバと
の間のレーザ光の光軸方向と略同じ方向である溝部を備
えており、 前記レンズは、その外周面が前記溝部に少なくとも2面
で面接触するか又は少なくとも2箇所で線接触するよう
に、前記溝部に直接固定されていることを特徴とする光
半導体装置。
1. A semiconductor device comprising at least one of a semiconductor light emitting device and a semiconductor light receiving device, a substrate member on which the semiconductor device is mounted, and an optical fiber optically coupled to the semiconductor device for internally transmitting laser light. An optical semiconductor device having a lens mounted on the substrate member and optically coupling the semiconductor element and the optical fiber, wherein the substrate member has a laser beam whose axis is between the semiconductor element and the optical fiber. The lens has a groove that is substantially the same direction as the optical axis direction of the lens. The lens directly contacts the groove so that the outer peripheral surface makes surface contact with the groove at least two surfaces or at least two lines. An optical semiconductor device, being fixed.
【請求項2】請求項1記載の光半導体装置において、前
記溝部は、その横断面形状が、略V字形状、略台形形
状、及び略矩形形状のうちいずれか1つであることを特
徴とする光半導体装置。
2. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein said groove has one of a substantially V-shaped cross section, a substantially trapezoidal shape, and a substantially rectangular shape. Optical semiconductor device.
【請求項3】請求項2記載の光半導体装置において、前
記溝部は、異方性エッチングによって形成されているこ
とを特徴とする光半導体装置。
3. The optical semiconductor device according to claim 2, wherein said groove is formed by anisotropic etching.
【請求項4】請求項1記載の光半導体装置において、前
記レンズは、筒状部分を備えており、この筒状部分が、
前記溝部に面接触するか又は少なくとも2箇所で線接触
するように前記溝部に直接固定されていることを特徴と
する光半導体装置。
4. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein said lens has a cylindrical portion, and said cylindrical portion is
The optical semiconductor device is directly fixed to the groove so as to make surface contact with the groove or at least two lines.
【請求項5】請求項4記載の光半導体装置において、前
記レンズは、前記筒状部分のレンズ中心軸方向長さを
t、該レンズの外径をDとしたとき、 (1/15)≦(t/D)<1 となるように構成されていることを特徴とする光半導体
装置。
5. The optical semiconductor device according to claim 4, wherein, when the length of the cylindrical portion in the direction of the central axis of the lens is t and the outer diameter of the lens is D, (1/15) ≦ An optical semiconductor device, wherein (t / D) <1.
【請求項6】請求項5記載の光半導体装置において、前
記半導体素子から前記筒状部分までの距離をL、前記レ
ンズの焦点距離をfとしたとき、 0.7×(D/2)≦L≦f となるように配置されていることを特徴とする光半導体
装置。
6. The optical semiconductor device according to claim 5, wherein when a distance from said semiconductor element to said cylindrical portion is L and a focal length of said lens is f, 0.7 × (D / 2) ≦. An optical semiconductor device, wherein the optical semiconductor device is arranged so that L ≦ f.
【請求項7】請求項4記載の光半導体装置において、前
記レンズは、前記筒状部分の両側に位置し、レーザ入射
側端部又は出射側端部となる2つの曲率部分を備えてお
り、一方の曲率部分の前端から他方の曲率部分の後端ま
でのレンズ厚さをTとしたとき、 T<D となるように構成されていることを特徴とする光半導体
装置。
7. The optical semiconductor device according to claim 4, wherein the lens has two curvature portions located on both sides of the cylindrical portion and serving as a laser incident side end or an emission side end. An optical semiconductor device characterized in that T <D when a lens thickness from the front end of one curvature portion to the rear end of the other curvature portion is T.
【請求項8】半導体発光素子及び半導体受光素子のうち
少なくとも一方からなる半導体素子と、この半導体素子
を駆動制御する電子部品素子と、前記半導体素子及び前
記電子部品素子を搭載する基板部材と、前記半導体素子
と光学的に結合されレーザ光を内部伝送する光ファイバ
と、前記基板部材に搭載され、前記半導体素子と前記光
ファイバとを光学的に結合させるレンズと、前記半導体
素子を装置外部に電気的に接続するためのメタライズ配
線及びリード端子と、前記基板部材を収納するケース
と、前記光ファイバを内設し、前記ケースの一端に設け
たパイプ端に取り付けられたフェルールとを有する光半
導体装置において、 前記基板部材は、軸線が半導体素子と前記光ファイバと
の間のレーザ光の光軸方向と略同じ方向である溝部を備
えており、 前記レンズは、その外周面が前記溝部に少なくとも2面
で面接触するか又は少なくとも2箇所で線接触するよう
に、前記溝部に直接固定されていることを特徴とする光
半導体装置。
8. A semiconductor element comprising at least one of a semiconductor light emitting element and a semiconductor light receiving element, an electronic component element for driving and controlling the semiconductor element, a substrate member on which the semiconductor element and the electronic component element are mounted, and An optical fiber that is optically coupled to the semiconductor element and internally transmits a laser beam; a lens mounted on the substrate member and optically coupling the semiconductor element and the optical fiber; Semiconductor device having a metallized wiring and lead terminals for electrical connection, a case for accommodating the substrate member, and a ferrule having the optical fiber provided therein and attached to a pipe end provided at one end of the case. In the above, the substrate member has a groove portion whose axis is substantially the same as the optical axis direction of the laser light between the semiconductor element and the optical fiber. The optical semiconductor device, wherein the lens is directly fixed to the groove so that an outer peripheral surface of the lens comes into surface contact with the groove at least at two surfaces or a line contact at at least two places.
【請求項9】請求項1又は8記載の光半導体装置の製造
方法において、 前記レンズを吸着部材で吸着し搬送して前記基板部材の
溝部に載置し、 前記吸着部材の吸着状態のまま前記半導体素子との距離
が所定値となるように前記溝部上で前記レンズの位置を
調整した後、弾性を備えた保持部材で前記レンズをその
調整された位置に保持し、 この保持状態のまま前記レンズを前記溝部に固定した
後、前記吸着部材及び前記保持部材を前記レンズから取
り外すことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
9. The method for manufacturing an optical semiconductor device according to claim 1, wherein the lens is sucked by an attraction member, conveyed, and placed in the groove of the substrate member, and the lens is held in the attraction state of the attraction member. After adjusting the position of the lens on the groove so that the distance from the semiconductor element becomes a predetermined value, the lens is held at the adjusted position by an elastic holding member. A method for manufacturing an optical semiconductor device, comprising: after fixing a lens in the groove, removing the suction member and the holding member from the lens.
【請求項10】請求項9記載の光半導体装置の製造方法
において、前記保持部材として、ワイヤ部材、テープ部
材、バネ部材、衝撃吸収部材、及びこれらの部材を備え
た構成部材のうち少なくとも1つを用いることを特徴と
する光半導体装置の製造方法。
10. The method of manufacturing an optical semiconductor device according to claim 9, wherein said holding member is at least one of a wire member, a tape member, a spring member, a shock absorbing member, and a constituent member including these members. A method for manufacturing an optical semiconductor device, characterized by using:
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6625188B2 (en) 2000-02-28 2003-09-23 Alps Electric Co., Ltd. Optical semiconductor device provided with high-NA lens
US6683733B2 (en) 2001-05-02 2004-01-27 Oki Electric Industry Co., Ltd. Optical member with handling portion and method for manufacturing optical member and method for mounting optical member and optical module
US6870990B2 (en) 2002-06-11 2005-03-22 Oki Electric Industry Co., Ltd. Optical device, optical device mounting method, and optical module
US7275877B2 (en) 2003-04-30 2007-10-02 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical module having individual housing for an optical processing unit and an optical sub-assembly
US8141607B2 (en) * 2006-02-02 2012-03-27 Fujitsu Limited Optical component lens assembling apparatus
JP2012098756A (en) * 2012-02-07 2012-05-24 Kyocera Corp Optical path converting body and packaging structure thereof, and optical module with the same
JP2014197055A (en) * 2013-03-29 2014-10-16 住友大阪セメント株式会社 Optical module

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6625188B2 (en) 2000-02-28 2003-09-23 Alps Electric Co., Ltd. Optical semiconductor device provided with high-NA lens
US6813294B2 (en) 2000-02-28 2004-11-02 Alps Electric Co., Ltd. Optical semiconductor device provided with high-NA lens
US6683733B2 (en) 2001-05-02 2004-01-27 Oki Electric Industry Co., Ltd. Optical member with handling portion and method for manufacturing optical member and method for mounting optical member and optical module
US6798589B2 (en) 2001-05-02 2004-09-28 Oki Electric Industry Co., Ltd. Optical member with handling portion and method for manufacturing optical member and method for mounting optical member and optical module
US7016127B2 (en) 2001-05-02 2006-03-21 Oki Electric Industry Co., Ltd. Optical member with handling portion and method for manufacturing optical member and method for mounting optical member and optical module
US7102835B2 (en) 2001-05-02 2006-09-05 Oki Electric Industry Co., Ltd. Optical member with handling portion and method for manufacturing optical member and method for mounting optical member and optical module
US6870990B2 (en) 2002-06-11 2005-03-22 Oki Electric Industry Co., Ltd. Optical device, optical device mounting method, and optical module
CN100365452C (en) * 2002-06-11 2008-01-30 冲电气工业株式会社 Optecal component, optical component mounting method, and optical module
US7275877B2 (en) 2003-04-30 2007-10-02 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Optical module having individual housing for an optical processing unit and an optical sub-assembly
US8141607B2 (en) * 2006-02-02 2012-03-27 Fujitsu Limited Optical component lens assembling apparatus
JP2012098756A (en) * 2012-02-07 2012-05-24 Kyocera Corp Optical path converting body and packaging structure thereof, and optical module with the same
JP2014197055A (en) * 2013-03-29 2014-10-16 住友大阪セメント株式会社 Optical module

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