JPS63208813A - レンズ付き半導体発光素子の製造方法 - 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、半導体発光素子（レーザダイオード・発光ダ
イオード）の出力光を光ファイバに入射させるための光
学系の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

発光素子の出力光を光ファイバに入射させるための光学
系の構造に関し、種々の方法が考案されている。代表例
としては、円柱状レンズを円柱状保持部材に付けた後、
発光素子および光ファイバに高周波加熱を利用して半田
で固定する方法や、光フアイバ先端部に直接半球状レン
ズを形成し、前もってファイバ外周にメタライズをほど
こした後、半田コテを利用して同じく半田で固定する方
法等がある。また光学系の固定に接着剤を利用する方法
は半田利用以前から広く行なわれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

光学系として、円柱レンズ系・球レンズ系・先球ファイ
バ系のいずれであっても、光学系の固定に接着剤を利用
する方法は固化に要する時間がか−り量産性に欠けると
ともに、長期信頼度の点で致命的欠陥を有する。また、
高周波加熱・半田コテによる接着法は量産性・信頼度の
点で優れているが、以下に説明するように、高温処理に
なることやフラックス使用に制限が生ずることなどで問
題点が生ずる。

半導体発光索子の組立時には、耐熱性のない部材、例え
ばペルチェ温調素子（耐熱温度１３０Ｃ）、光フアイバ
被覆（耐熱温度８０Ｃ）等に対する配慮の必要なことが
多い。そのため一番主賛な光学系の位置調整固定の工程
で、融点の低い低温半田を使って、一部半田固定部の信
頼度を犠牲にしたり、昇温固定部と耐熱性のない部材を
出来るだけ離す様な構造上の制約が生ずる。

又発光素子近傍での光学系組立では、半田の濡れ改善の
ためのフラックスの使用が出来ず作業雰囲気対策や予備
半田工程追加等の対策が必要となる。

本発明の目的は、球レンズ系を有する発光モジュールに
おいて、昇温・フラックスの使用の必要がないレーザ溶
接法による、レンズ付き半導体発光素子の製造方法を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の製造方法は、球レンズの取付けに際し、球レン
ズｆｊ！：あらかじめ固定した平板状部材を、半導体発
光素子を搭載する基板の平面部と接触させ、該平面内に
おいて位置調整後、前記基板平面部にレーザ光により溶
接固定するようにしたものである。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、本発明の実施例につき説明する
。第１図は、本発明によシ呉作した半導体発光素子を組
込んだ１枚レンズ型の光学系を備えた発光モジュールの
断面図（ａ）および平面図（ｂ）の主要部を示す。この
モジュールは、レンズ系が１５倍の像倍率系をなし、シ
ングルモードファイバの出力として定格５０〜２００μ
Ｗ程度で、使用され、主として比較的短距離の支線用光
通信に用いられる。

図において、まずモジュールケース側壁７に光ファイバ
５が金属フェルール６を介して取りつけられる。別に、
基板２に半導体発光索子１゜モニタ用受光索子８ｔ−半
田で固定し、この素子搭載源の基板２とペルチェ温調素
子９とが、ペルチェ温調素子の耐熱温度以下で、低温半
田により前記光ファイバ５を付けたモジュールケース内
に光ファイバ５に対向して固定される。

次に、球レンズ３の位置調整固定の手順を行なうが、こ
の球レンズ３は、前もって、材質がステンレスもしくは
コバールの厚さが３００〜５００μｍ程度の平板状部材
４に低融点ガラスや半田によって固定されている。上記
球レンズ３の位置ｖ８整は、第２図に示すように吸着／
押さえ両用のニードル１）１に操作して行なう。すなわ
ちニードル１）は真空にして吸着用とし、球レンズ３を
吸着し、平板状部材４を基板２の平面部に接触させて前
後左右に移動して位置調整をする。

この時、半導体発光索子１に通電して発光させ、光ファ
イバ５の出射端は出力検知器（図示していない）につな
ぎ、規定の出力が出る様に最適位置に調整する。位置調
整が終了したら、ニードル１）の真空を解除し、球レン
ズ３を上方から押さえ、ＹＡＧレーザによるパルス光１
２で基板２と平板状部材４間を溶接固定する。１０がレ
ーザスポット溶接部である。

次に、第３図により別の実施例につき説明する。この実
施例は、２枚レンズ型の光学系を備え、第ルンズで約１
５倍、第２レンズで約１７３倍の像倍率系をなし、シン
グルモードファイバの出力として定格１〜３　ｍＷ程度
で使用される発光モジュールである。主として幹線用に
使われる。第３図で（ａ）が平面図、（ｂ）が断面図で
ある。

この実施例では、光ファイバ５は円筒レンズ１３ヲ前方
に組込んだ型のもので、最初は光ファイバ５０代シにテ
レビ撮像管を使って、調整を行なう。素子を搭載した基
板２とペルチェ温調素子９をモジュールケース内に固定
してから、球レンズ３の調整−固定は前実施例と同様な
方法で行なう。次に円筒レンズホルダ１７に支持した円
筒レンズ１３の調整を光の方向を確認してなシ、モジニ
ールケース側壁７に固定する。最後にテレビ撮像管を除
き、光ファイバ５を挿入し１フアイバ出射端で出力検知
しながら、光ファイバ５の位置を調整し、スライドリン
グ１５　、金属フェルール６ｔ−介して、円筒レンズホ
ールダ１７、モジュール側壁７と固定する。１６は、固
定のためのレーザスポット溶接部を示す。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、半導体発光素子の出力
光を光ファイバに入射させる一番重要な工程である、光
学系の位置調整固定工程を、半田固定の場合の様に昇温
することなく、レーザスポット溶接によシ室温状態で発
光素子を光らせながら固定できる。

また、レーザ、スポット溶接時に、溶接しようとしてい
る二つの部材間にわずかの傾きによるすき間があった場
′合でも、第２図に示す様に、球レンズ３とニードル１
）との接触面は球面接触で完全に平面であるから、この
状態でニードル１）で加重をかけることにより、基板２
と平板状部材４間を傾きなく平面で接触させ、スポット
溶接による位置ズレを防ぐ。

安価な球レンズの使用と同時に、この量産性の高いレー
ザスポット溶接技術を使った本発明は、幹線から支線、
加入者系へと指数関数的に増加する光通信用発光累子を
、′安価に多量に供給することに効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例の１枚レンズ型の発光モ
ジュールの主要部の断面図および平面図、第２図は球レ
ンズの固定状況を示す図、第３図は別の実施例の２枚レ
ンズ型の発光モジュールの平面図・断面図である。 １・・・半導体発光素子、２・・・基板、３・・・球レ
ンズ、　　　　４・・・平板状部材、５・・・光ファイ
バ、　　　６・・・金属フェルール、７・・・モジュー
ルケース側壁、 ８・・・モニタ用受光素子、 ９・・・ベルチェ温調素子、 １０・・・レーザスポット溶接部、 １）・・・ニードル、 １２・・・（ＹＡＧ）レーザパルス光、１３・・・円筒
レンズ、 １４・・・反射防止ガラス板、 １５・・・スライドリング、 １６・・・レーザスポット溶接部、 １７・・・円筒レンズホルダ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体発光素子の出力光を集束し、光ファイバと
   の結合をなす球レンズを設けた半導体発光素子において
   、 前記球レンズをあらかじめ固定した平板状部材を、半導
   体発光素子を搭載する基板の平面部と接触させ、該平面
   内において位置調整後、前記基板平面部にレーザ光によ
   り溶接固定することを特徴とするレンズ付き半導体発光
   素子の製造方法。
2. （２）前記平板状部材の位置調整を、円筒状の吸着／押
   さえ両用ノズルで、先ず球レンズ上部を吸着して平板状
   部材を動かしてなし、位置調整後に上方から前記ノズル
   で押えた状態でレーザ光を照射させることにより、溶接
   固定をなすことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のレンズ付き半導体発光索子の製造方法。