JPS62144369A - 光電変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光フアイバ通信に用いられる発光ダイオード
やフォトトランジスタのような光電変換装置に係り、詳
しくは、前記光電変換装置の光送受部分の構造に関する
。

（従来の技術） 第３図および第４図は従来の光電変換装置の構成例を示
している。

第３図に示した光電変換装置は、ステム電極１の上に、
光電変換素子としての例えば、発光ダイオード素子２が
固着されている。この発光ダイオード素子２は、透過性
のエポキシ樹脂によって形成されたレンズ３に埋設され
ている。

第４図に示した光電変換装置は、ステム電極ｌに固着さ
れた発光ダイオード素子２の表面に、球状レンズ４を配
置したものである。

このようにして構成された光電変換装置において、発光
ダイオード素子２から照射された光りは前記各レンズ３
．４で集光されて、レンズ上方に設置さた図示しない光
ファイバに入射する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、」二連した従来の光電変Ｉ′ａ装置は、
発光ダイオード素子２の側面から照射された光をを効に
集光することができないので、光ファイハとの結合損失
が大きく、そのため発光出力を充分大きくすることがで
きないという問題がある。

また、第４図に示した光電変換装置にあっては、発光ダ
イオード素子２の表面に球状レンズ４を設置する作業に
手間がかかり、作業性が悪く、しかも、球状レンズ自体
が高価であるため、ｇＴｌの製造コストがかさむという
問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、光結合損失の小さい光電変換装置を提供することを
目的としている。

本発明の他の目的は、光電変換装置の製造コストの低減
を図ることにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な構成をとる。

即ち、本発明は、光電変換素子の周囲に光の送受方向に
向かって広がった反射面を形成するとともに、この反射
面上に該反射面と境界面を共通する樹脂製レンズを形成
し、該レンズの内部に前記光電変換素子を埋設した光電
変換装置であって、前記反射面の開口径Ｗを Ｗ≦３ｍｍ に設定するとともに、前記光電変換素子の表面からの前
記樹脂製レンズの高さＨに対して、１／３Ｈ≦Ｗ≦２Ｈ の範囲に設定したことを特徴としている。

（実施例） 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例の構成の概略を示した断面図
である。同図において、１０は金属製のステム電極であ
る。ステム電極１０の上面には、開口部が円形の凹部が
形成されている。この凹部の側面は、上方に向けて広が
るように傾斜して反射面１１を形成している。凹部底面
には、発光ダイオード素子１２がダイボンディングされ
ている。

この発光ダイオード素子１２の表面電極と、図示しない
リード端子との間は、極細の金線でワイヤボンディング
される。このようにしてステム電極１０に組み込まれた
発光ダイオード素子１２は、透過性で屈折率が１．２〜
１．７のエポキシ樹脂で形成されたレンズ］３に埋設さ
れている。このような光電変換装置は、レンズ１３が光
ファイバ２０の端面と対向するように配置される。

そうして、発光ダイオード素子Ｉ２から照射された光を
効率よく光ファイバ２０に入射さゼるために、光ファイ
バ２０の径との関係で、開口径Ｗは３ｍｍ以下に設定さ
れるのが好ましく、さらに好ましくは、１ｍｍ以下に設
定される。さらに反射面の開口径Ｗは、素子表面からの
レンズ１３の高さＩ］に対して、Ｉ　／　３　ＨＳ　Ｗ
≦２Ｈに、より好ましくは、２１５Ｈ≦Ｗ≦１／２Ｈに
、設定される。

次に、前記開口径Ｗおよびレンズ高さＨを可変したとき
に得られる発光出力の測定結果を表に示す。

（以下、余白） なお、上述の測定は、反射面の開き角度が７００で、０
．８μｍ厚のＡｕメッキが施されたステム電極ｌＯに、
０．３５ｍｍ角の発光ダイオード素子１２を祖み込んだ
試料を用いている。また、この発光ダイオード素子１２
は、ｎ−ＧａＡｓ基板にＰ型およびＮ型のＡＡＧａＡｓ
エピタキシャル成長層を形成した構造となっている。そ
して、前記発光ダイオード素子１２に２０ｍＡの直／Ｊ
ｔ駆動電流を流している。発光出力は、２ｍのプラスチ
ック光ファイバの一端を、試料の樹脂レンズに付き合わ
せ、前記光ファイバの他端の光出力を計測している。

第２図は本発明のその他の実施例の説明図である。同図
において、第１図と同一部分は同一符号で示している。

本実施例において、ステム電極１０に形成される凹部の
深さＤはＱ、５ｍｍ、凹部底面の径Ｗ１は０．６ｒｎｍ
、開口径Ｗ２は１ｍｍに設定されている。

前記凹部には、底面からの垂直高さｈが０．０５〜０゜
１ｍｍの垂直面が形成され、これより上方に向かって傾
斜角度θ１が５０〜６０″の傾斜面が、さらに傾斜面の
中程から傾斜角度θ２が８５〜９０°の傾斜面が形成さ
れている。前記二つの傾斜面が反射面１１を構成してい
る。このようなステム電極１０には、例えば金メッキ処
理が施される。

ステム電極１０の凹部底面には０．３５ｍｍ角の発光ダ
イオード素子１２がグイポンディングにされている。発
光ダイオード１２の表面電極は、ガラス材などでステム
電極１０とは絶縁分離されたリード端子１４ａの上端面
に、極細の金線１５によってワイヤボンディングされて
いる。また、ステム電極１０の下面には、もう一つのリ
ード端子１４ｂが接５続されている。

発光ダイオード素子１２がステム電極１０に組み込まれ
た後、液状のエポキシ樹脂をステム電極の凹部に滴下し
て、樹脂表面をドーム状に形成する。その後、滴下した
エポキシ樹脂を室温硬化させることによってレンズ１３
を形成する。

なお、ステム電極１０に形成されるレンズ１３は、上述
の方法によって形成されるものに限られず、例えば、金
型成形によって形成することもできる。この場合、ステ
ム電極の凹部底面にガス抜き用の小孔を設けておくこと
が望ましい。

また、発光ダイオード素子を取り囲む反射面は、実施例
の説明のように、ステム電極を形成した凹部側面を利用
するものに限られず、例えば、金属薄板をプレスして形
成してもよい。

さらに、実施例では光電変換装置として発光ダイオード
素子を組み込んだ場合について説明したが、フォトダイ
オードのような受光素子を組み込むこともできる。受光
素子の場合、樹脂製のレンズと反射面とは光ファイバか
らの入射光を素子側に集光するものであり、素子が光信
号を光／電気変換するものであるが、構造的には、該受
光素子の受光部分は、上記発光ダイオードの発光部分と
同一である。受光素子の場合、所定の方向から入射する
光は、レンズと反射面とにより集光されて素子に集中し
、外部に放射される光の量が減少し、債合によるｔ置去
が少なくなる。

（発明の効果） 以上のように、本発明に係る光電変換装置は、光電変換
素子が反射面に囲まれ、かつ該素子が反射面と境界面を
共通する樹脂製レンズの内部に埋め込まれており、また
、前記反射面の開口径とレンズ高さを最適に設定してい
る。したがって、本発明によれば、発光素子から照射さ
れた光のほとんどが樹脂レンズによって集光され光フア
イバ側に送出され、あるいは光ファイバから入射する光
のほとんどがレンズと反射面とで集光されて受光素子に
集中するから、光電変換装置と光ファイバ、との光粘合
損失を著しく残少することができる。

また、本発明によれば集光用のレンズの製造を容易に行
うことができるから、球状レンズを素子表面に取りつけ
ていた従来の装置に比較して組立てが容易であり、それ
だけ装置の製造コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図はその他の
実施例の説明図、第３図および第４図は従来の光電変換
装置の説明図である。 １０・・・ステム電極、１１・・・反射面、１２・・・
発光ダイオード素子、１３・・・樹脂レンズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光電変換素子の周囲に光の送受方向に向かって広
   がった反射面を形成するとともに、この反射面上に該反
   射面と境界面を共通する樹脂製レンズを形成し、該レン
   ズの内部に前記光電変換素子を埋設した光電変換装置で
   あって、 前記反射面の開口径Ｗを Ｗ≦３ｍｍ に設定するとともに、前記光電変換素子の表面からの前
   記樹脂製レンズの高さＨに対して、 １／３Ｈ≦Ｗ≦２Ｈ の範囲に設定したことを特徴とする光電変換装置。