JPS6352491A

JPS6352491A - パツケ−ジ部品およびこれを用いた光電子装置

Info

Publication number: JPS6352491A
Application number: JP61195329A
Authority: JP
Inventors: Jun Sato; 潤佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-08-22
Filing date: 1986-08-22
Publication date: 1988-03-05

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〕本発明は光電子装置製造技術に関する。

〔従来の技術〕

光通信システムにおける発光源の−一つとして、温度依
存性が小さく、安定動作性が借れている発光ダイオード
（ＬＥＤ）が使用されている。

パッケージに内蔵された発光素子から発光された光を、
外部の光ファイバに案内するために、キャップにレンズ
をｌニドｊた、レンズ付キャップが知られている。レン
ズ付キャップとしては、第４図に示されるように、発光
ダイオード１を被うキャツブ２の天井部分全体に大形レ
ンズ３を有するもの、あるいは第５図に示されるように
、キャップ２の天井の中央部分に１ｍｍ以下の直径のマ
イクロレンズ４を組み込んだものが知られている。後者
については、たとえば、昭和６１年度電子通信学会総合
全国大会、会誌４−１５３頁に記載されている。これら
の構造では、発光ダイオード１から発光された矢印で示
す光５を、大形レンズ３またはマイクロレンズ４を介し
てキャンプ２の上部に先端を臣ｎませる光ファイハロに
案内する。

〔発明が解決しようとする問題点３発光ダイオードを光ファイバと光学的に結合して光通信
用として使用する場合、前述のようなレンズ付キャンプ
は、以下のような点において好ましくないことが本発明
者によってあきらかにされた。すなわち、第４図に示さ
れる大形レンズ２を有するキャンプｌは、集光性が低く
、光ファイハロと大形レンズ３間の距ＭＬが長くなり、
結合がとりに（く光通信用には適さない。また、第５図
に示されるマイクロレンズ４付キヤツプ２は、マイクロ
レンズ４の径が小さいことから集光性があり、光ファイ
バ６の先端を直接発光ダイオードチップ１に対面させて
、光ファイバ６に光５を取り込むようにした場合と略同
等の出力を得ることができる。しかし、キャップ内側か
ら見た場合、マイクロレンズ４はその間口径が小さいこ
とから、光取込率が低く出力が無駄になっている。

本発明の目的は光結合効率の高い光電子装置を提供する
ことにある。

本発明の他の目的は光結合効率を高くできるパッケージ
部品を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を節単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の光電子装置は、ステム主面に発光ダ
イオードを搭載しているとともに、マイクロレンズを取
り付けたキャンプで封止した構造となっているが、前記
マイクロレンズは貫通状態でかつキャップの取付孔を埋
めるように取り付けられている。また、前記取付孔は発
光ダイオードから発光された光を取り込む取込側が直径
が大きくなるテーパ孔となっているとともに、マイクロ
レンズの光取込側のレンズ面の曲率は大きく、テーパ孔
の直径の小さい側のレンズ面、すなわち、光放出側のレ
ンズ面の曲率は小さくなっている。

〔作用〕

上記した手段によれば、キャップに取り付けられたマイ
クロレンズは、発光ダイオードに対面するレンズ面の開
口径が大きいことから、光の取込率が高くなり、外部に
放出される光の出力は太き（なる。また、マイクロレン
ズは光取込側は曲率が大きく、光放出側は小さいことか
ら、光はマイクロレンズによって近距離に焦点を結ぶた
め、光ファイバとの光結合作業がし易いとともに、マイ
クロレンズと光ファイバとの光結合効率も向上する。

第１図は本発明の一実施例による発光ダイオードを組み
込んだ光電子装置を示す断面図である。

この実施例の光電子装置は発光ダイオード、たとえば、
近赤外発光ダイオードを内蔵する構造となっている。光
電子装置は第１図に示されるような構造となっている。

この装置は、中央に円板状の台座８を有する金、蒸製の
ステム９を有している。

この発光ダイオード１０台座８の主面中央には発光面が
ドーム状となった発光ダイオード（発光ダイオードチッ
プ）１が、サブマウント１０を介して固定されている。

このサブマウント１０は、前記ステム９の台座８に半田
１１を介して固定されている。また、ステム９の台座８
部分にはガラス１２を介して２本のり−ド１３が絶縁的
に貫通固定されている。２木のリード１３は前記サブマ
ウント１０の主面に設けられた図示しない配線層と電気
的に接続されている。また、前記、発光ダイオード１は
図示しない平坦な主面にアノード電極およびカソード電
極を有している。発光ダイオード１はサブマウント１０
にアノード電極およびカソード電極を介してサブマウン
ト１０の配＆’Ｘ、ｌにそれぞれ電気的に固定されてい
る。また、リード１３の上端とサブマウント１０の配線
層はワイヤ１４で接続されている。したがって、一対の
り−ド１３に所定の電圧を印加すると、発光ダイオード
１のドーム面から光５を発光する。

一方、前記ステム９の主面には金属製のキャップ２が取
付けられている。このキャンプ２はフランジ１５を有す
る帽子形構造となっていて、フランジ１５を介して、ス
テム９に気密的に固定されている。また、キャンプ２の
中央上部には、マイクロレンズ４が取り付けられている
。このマイクロレンズ４は、キャップ２の天井に設けら
れた取付孔１６内にレンズ材料を入れた後、このレンズ
材料を一時的に溶融させることによって形成される。す
なわち、レンズ材料の溶融によってレンズを構成するガ
ラスの表面張力およびガラス材料ならびに温度コントロ
ールによって取付孔１６端部は所望の曲面となり、マイ
クロレンズ４を構成する。

前記取付孔１６は、第１図に示されるように、キャンプ
２の内側が直径が大きく、外側が小さいテーパ孔となっ
ている。たとえば、取付孔１６のキャップ２の外側の取
付孔部分の直径０．８ｍｍ程度とした場合、キャップ２
の内側の取付孔部分の直径は、この数倍と大きな直径と
なっている。

また、取付孔１６の内側の孔、すなわち発光ダイオード
１に対面する孔部分のマイクロレンズ４の直径は小さく
、外側の直径は大きくなるように形成され、マイクロレ
ンズ４の光取送側では発光ダイオード１から発光された
光５の光取込率が大きくなるように構成されている。ま
た、マイクロレンズ４の光放出側では、７１クロレンズ
４の光放出側レンズ面の曲率が小さいことから、極めて
短かい距離で焦点を結ぶようになり、光ファイバ６の先
端とマイクロレンズ４との距怨旦は短かくなる。この結
果、マイクロレンズ４に対して光ファイバ６を近接して
配置できるため、光ファイバ６の取付作業が容易となる
とともに、光結合効率も従来品に比較して大幅に増大す
る。

このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。

（１）本発明の光電子装置にあっては、キャップに取り
付けられたマイクロレンズは、キャップの内側の光取込
側レンズ部分の光透過領域直径が大きいことから、光取
速効率が向上するとともに、マイクロレンズはテーパと
なっていることから有効に光をレンズの光放出面側に伝
達できるため、光ファイバに取り込まれる光の量は増大
するという効果が得られる。

（２）上記（１）により、本発明の光電子装置は、マイ
クロレンズの光放出側で光が短い距離で集光するため、
光ファイバをマイクロレンズに近接した位置で光軸合わ
せできることから、光軸合わせ作業が容易となるという
効果が得られる。

（３）上記（１）により、本発明によれば、光結合量、
すなわち、結合出力の増大によって、光軸合わせ余裕度
が向上し、光軸合わせ作業が容易となるという効果が得
られる。

（４）上記（１）〜（３）により、本発明によれば、光
結合効率が高くかつ光軸合わせ作業が高精度で容易な光
電子装置を提供することができるという相乗効果が得ら
れる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない、たとえば、第２図に示さ
れるように、キャップ２の取付孔１６を段付構造とし、
発光ダイオード１に対面する取付孔１６側のマイクロレ
ンズ４部分では、光５の取込量を多（する構造としても
前記実施例同様な効果が得られる。この例では、取付孔
１６はプレスによって形成できるため、キャンプ２の製
造コストが安価となる効果がある。

また、第３図に示されるように、ステム９の台座８上に
受光素子１７を搭載し、キャンプ２の外側のマイクロレ
ンズ４部分の光透過領域直径を内側部分の光透過領域直
径よりも大きくする構造として、効率的に光５を受光す
るようにしてもよい。

以上の説明では主として本発明者二こよってなされた発
明をその背景となった利用分野である光通信技術に適用
した場合について説明したが、それに限定されるもので
はなく、たとえば、医療用。

計測機用等の光電子装置製造技術あるいは光ＩＣ等に適
用できる。

本発明は少な（とも光の授受をマイクロレンズを介して
行う技術には適用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

本発明の光電子装置は、ステム主面に発光ダイオードを
搭載しているとともに、マイクロレンズを取り付けたキ
ャンプで封止した構造となっているが、前記・マイクロ
レンズは貫通状態でかつキャンプの取付孔を埋めるよう
に取り付けられている。

また、前記取付孔は発光ダイオードから発光された光を
取り込む取込側が直径が太き（なるテーパ孔となってい
るとともに、マイクロレンズの光取込側のレンズ面の曲
率は大きく、テーパ孔の直径の小さい側のレンズ面、す
なわち、光放出側のレンズ面の曲率は小さくなっている
。したがって、キャップに取り付けられたマイクロレン
ズは、発光ダイオードに対面するレンズ面の開口径が大
きいことから、光の取込率が高くなり、外部に放出され
る光の出力は大きくなる。また、マイクロレンズは光取
込側は曲率が大きく、光放出側は小さいことから、光は
マイクロレンズによって近距離に焦点を結ぶため、光フ
プイバとの光結合作業がし易いとともに、マイクロレン
ズと光ファイバとの光結合効率も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による発光ダイオードを組み
込んだ光電子装置を示す断面図、第２図は本発明の他の
実施例によるキャップを示す断面図、第３図は本発明の他の実施例による光電子装置を示す断
面図、第４図は従来の発光ダイオード装置を示す断面図、第５図は従来の発光ダイオード装置を示す断面図である
。１・・・発光ダイオード（発光ダイオ−トチ・２プ）、
２・・・キャップ、３・・・大形レンズ、４・・・マイ
クロレンズ、５・・・光、Ｇ・・・光ファイバ、８・・
・台座、９・・・ステム、１０・・・サブマウント、１
１・・・半田、工２・・・ガラス、１３・・・リード、
１４・・・ワイヤ、１５・・・フランジ、１６・・・取
付孔、１７・・・受光素子、代理人　弁理士　小川勝男、′、（・＼こ−・第　　４　　図第　　５　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、一部にマイクロレンズを貫通状態に取り付けてなる
パッケージ部品であって、前記マイクロレンズは光取込
側の光透過領域直径が光放出側の光透過領域直径よりも
大きくなっていることを特徴とするパッケージ部品。２、前記マイクロレンズの光取込側のレンズ面の曲率は
光放出側のレンズ面の曲率よりも大きくなっていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパッケージ部
品。３、前記マイクロレンズはテーパ状となっていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパッケージ部品
。４、パッケージ部品の一部にマイクロレンズを貫通状態
に取り付けてなる光電子装置であって、前記マイクロレ
ンズは光取込側の光透過領域直径が光放出側の光透過領
域直径よりも大きくなっていることを特徴とする光電子
装置。５、前記マイクロレンズの光取込側のレンズ面の曲率は
光放出側のレンズ面の曲率よりも大きくなっていること
を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の光電子装置。６、前記マイクロレンズはテーパ状となっていることを
特徴とする特許請求の範囲第４項記載の光電子装置。