WO2019058634A1 - 光モジュール - Google Patents

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WO2019058634A1
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勉 浦川
川田　晋
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Definitions

  • the present invention relates to an optical module that converts an electrical signal into an optical signal and transmits the optical signal.
  • transmission (transmission) of the imaging signal acquired by the image sensor is preferably performed by transmission of an optical signal through a thin optical fiber, instead of transmission of the electrical signal through the metal wiring.
  • an optical module for performing such optical signal transmission mounts on a substrate a light emitting element such as a laser diode for converting an electrical signal into an optical signal and an electronic component for driving the light emitting element.
  • a light emitting element such as a laser diode for converting an electrical signal into an optical signal
  • an electronic component for driving the light emitting element.
  • the optical module a structure in which a substrate on which a light emitting element and an electronic component are mounted is sealed using a filler or the like for the purpose of waterproofing or the like is widely adopted.
  • an optical transmission module optical module
  • the resin mixture is poured into the mold and solidified to be completely sealed, and the outside is further sealed with a metal casing.
  • a technology for protecting each element and substrate from water and gas by covering is disclosed.
  • the optical module used for the endoscope is required to be miniaturized, and may be exposed to high temperature, high pressure, and high humidity environment when performing cleaning, sterilization and the like. Therefore, it may be difficult to apply the technique disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-299 648 as it is as an optical module for an endoscope.
  • a semiconductor laser such as a VCSEL (Vertical Surface Emitting Laser) is used as a light emitting element, and laser light emitted from the light emitting element is used as an optical A structure may be adopted in which light is directly incident on the optical fiber without using a member.
  • the filler for sealing the light emitting element needs to have a refractive index close to that of the optical fiber.
  • the filler having a refractive index close to that of the optical fiber generally has high water absorbency and hygroscopicity, it is difficult to sufficiently protect the light emitting element from a high humidity environment, which may cause deterioration of the light emitting element.
  • a filler having a refractive index close to that of the optical fiber may deform the substrate due to thermal expansion stress at high temperature, which may cause peeling of the light emitting element or the electronic component.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and can prevent peeling of the light emitting element and the electronic component from the substrate in a high temperature environment, and can prevent deterioration of the light emitting element in a high humidity environment.
  • the purpose is to provide an optical module that can
  • An optical module comprises a light emitting element, an electronic component for driving the light emitting element, a substrate for mounting the light emitting element and the electronic component on one surface, and fixing to the one surface of the substrate
  • a first case covering the light emitting element and the electronic component, a first filler filled in the first case and sealing the light emitting element and the electronic component, and one of the substrates A second case which is fixed to the surface of the second case and covers the first case in a non-adhesive state, a third case which accommodates the substrate and the second case inside, and the third case And a second filler that seals the substrate and the second case.
  • FIG. 1 Perspective view of the endoscope Functional block diagram showing transmission system of video signal in endoscope system Sectional view schematically showing an optical module
  • FIG. 1 Perspective view of the endoscope Functional block diagram showing transmission system of video signal in endoscope system
  • Sectional view schematically showing an optical module A perspective view schematically showing the relationship between a light emitting element and an optical fiber
  • FIG. 1 is a perspective view of an endoscope
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing a transmission system of video signals in an endoscope system
  • FIG. 3 schematically shows an optical module
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing the relationship between the light emitting element and the optical fiber.
  • the endoscope 2 shown in FIG. 1 includes an elongated insertion portion 5, an operation portion 6 disposed on the base end side of the insertion portion 5, a universal cord 7 extended from the operation portion 6, and a universal cord 7. And a connector 8 disposed on the proximal end side.
  • the endoscope 2 of the present embodiment is a surgical endoscope
  • the cleaning / sterilization process for the endoscope 2 is performed under high temperature, high pressure, and high humidity environments by autoclave sterilization or the like. To be done.
  • the insertion portion 5 includes a rigid distal end portion 11, a curved portion 12 for changing the direction of the distal end portion 11, and an elongated flexible flexible tube portion 13 connected in order from the distal end side.
  • an imaging optical unit 21, an image sensor 22 for imaging an optical image formed by the imaging optical unit 21, and an imaging signal (electric signal) from the image sensor 22 are provided in the distal end portion 11.
  • an optical module 23 which is an E / O module for converting the signal into an optical signal.
  • the image sensor 22 is configured by a solid-state imaging device such as a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) or a charge coupled device (CCD).
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • CCD charge coupled device
  • the optical module 23 controls the driving of the LD 25 based on an imaging signal from the image sensor 22 and a laser diode (LD) 25 as a light emitting element, and an LD driver 26 as an electronic component for emitting an optical signal from the LD 25.
  • An optical fiber 27 whose one end side is optically connected to the LD 25 and a mounting substrate 29 as a substrate on which the LD 25 and the LD driver 26 are mounted and which holds one end of the optical fiber 27 are configured.
  • the optical fiber 27 is made of, for example, a multimode fiber.
  • the other end of the optical fiber 27 is inserted into the universal cord 7 through the operation unit 6 and can be connected to the processor 3 through the plug 8 a of the optical connector provided in the connector 8.
  • the processor 3 is for configuring the endoscope system 1 together with the endoscope 2, and the connector 8 of the endoscope 2 is provided on the connector 31 which can be attached and detached freely, and the connector 31. And an optical fiber 32 optically connected to the optical fiber 27 (plug 8a) through the receptacle 31a of the optical connector.
  • the processor 3 further includes a lens 33 for condensing the optical signal transmitted from the optical fiber 27 to the optical fiber 32, and a photodiode (PD) 34 for photoelectrically converting the optical signal collected by the lens 33.
  • a transimpedance amplifier (TIA) 35 that impedance-transforms and amplifies the current signal photoelectrically converted by the PD 34, and a limiting amplifier (LA) increases and stabilizes the amplitude of the voltage signal output from the TIA 35 And 36).
  • TIA transimpedance amplifier
  • LA limiting amplifier
  • the processor 3 outputs a clock signal and a control signal to the image sensor 22 and the like through the signal line, and processes a voltage signal from the LA 36 to display an object image on the monitor 40 as a field control unit.
  • a programmable gate array (FPGA) 37 is included.
  • the processor 3 incorporates a power supply circuit 38.
  • the power supply circuit 38 can supply drive power and the like to the endoscope 2 and each part of the processor 3 through electrical wiring.
  • the LD 25 has a smaller drive current than an edge-emitting laser in consideration of being disposed at the distal end portion 11 of the endoscope 2.
  • a surface emitting semiconductor laser with a small amount of heat generation is employed.
  • the LD 25 is a so-called flip chip type vertical cavity surface emitting laser (VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting LASER) having, for example, anode and cathode bumps 25b on the same side as the light emitting surface 25a. It consists of).
  • VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting LASER
  • the LD driver 26 is constituted by, for example, a so-called flip chip type IC circuit provided with a plurality of bumps 26 a on the surface facing the mounting substrate 29.
  • the optical fiber 27 includes a core 27a located at the center, a cladding 27b covering the outer periphery of the core 27a, and an outer shell 27c covering the outer periphery of the cladding 27b.
  • the core 27a and the cladding 27b protrude from the outer skin 27c.
  • the mounting substrate 29 is formed of a flat substrate in which one surface is set as the mounting surface 29a.
  • the mounting substrate 29 is integrally formed, for example, on the other end side of the flexible substrate 43 whose one end side is electrically connected to the image sensor 22.
  • the mounting substrate 29 of the present embodiment is configured by laminating a reinforcing plate having a predetermined thickness at the other end of the flexible substrate 43.
  • the mounting substrate 29 and the flexible substrate 43 can be separately formed and electrically connected via the terminal portion.
  • the mounting surface 29 a of the mounting substrate 29 is provided with a plurality of terminal portions (not shown) corresponding to the bumps 25 b of the LD 25 and the bumps 26 a of the LD driver 26.
  • the LD 25 and the LD driver 26 are held (mounted) on the mounting substrate 29 by electrically connecting the bumps 25 b and 26 a to these terminal portions.
  • a holding groove 29 b facing the light emitting surface 25 a of the LD 25 is provided on the mounting surface 29 a side of the mounting substrate 29, a holding groove 29 b facing the light emitting surface 25 a of the LD 25 is provided.
  • the holding groove 29b holds one end portion of the core 27a and the clad 27b protruding from the sheath 27c of the optical fiber 27.
  • the mounting surface 29a of the mounting substrate 29 and the holding groove 29b are connected via an inclined surface.
  • This inclined surface is processed so as to be inclined at 45 degrees with respect to the optical axis O, and the mirror portion 29d is formed on the processed inclined surface by plating Au.
  • the light from the LD 25 can be reflected by the mirror portion 29 d and optically coupled to the core 27 a. That is, the LD 25 and the optical fiber 27 are optically connected by the end face of the held core 27 a facing the light emitting surface 25 a of the LD 25 at an angle of 90 degrees via the mirror part 29 d.
  • the LD 25 and the LD driver 26 are mounted in this way, and the LD 25, the LD driver 26 and the one end of the optical fiber 27 are separated by a predetermined distance on the mounting surface 29 a of the mounting substrate 29 holding one end of the optical fiber 27.
  • the first case 45 is fixed to cover the space.
  • the first case 45 of the present embodiment includes, for example, the LD 25, the LD driver 26, and a resin frame 45 a surrounding one end of the optical fiber 27, and an open end of the frame 45 a And a lid 45b made of resin which is fixed to the cover 45 and closes the frame 45a.
  • the lid 45b is made of a material whose thermal expansion stress is smaller than that of the first filler 46 described later.
  • the frame 45 a can be made of a material whose thermal expansion stress is smaller than that of the first filler 46.
  • the inside of the first case 45 is filled with a first filler 46.
  • the first filler 46 is filled in the frame 45a, for example, after the frame 45a is fixed to the mounting substrate 29, and before the lid 45b is bonded to the frame 45a. Then, by filling the first filler 46 in this way, one end of the LD 25, the LD driver 26, and the optical fiber 27 disposed in the first case 45 is sealed.
  • the first filler 46 is a silicone based material having a refractive index (about 1.4) equivalent to that of quartz glass.
  • Transparent adhesives are preferably used.
  • a second case 47 covering the outside of the first case 45 is fixed to the mounting surface 29 a of the mounting substrate 29.
  • the second case 47 is, for example, a shield case made of a material such as metal, and is in contact with the outer surface of the first case 45 in a non-adhesive state (that is, the second case Reference numeral 47 is fixed to the mounting surface 29 a in a state of being in close contact with the first case 45 via a slight air layer).
  • the mounting substrate 29 to which the second case 47 is fixed as described above is housed inside the third case 48.
  • the third case 48 is a shield case made of, for example, a material such as metal, and the mounting substrate 29 and the second case 47 correspond to the other of the mounting substrate 29 against the inner surface of the third case 48.
  • the non-mounting surface 29c, which is a surface, and the outer surface of the second case 47 are spaced apart by a predetermined distance.
  • the mounting substrate 29 and the second case 47 are arranged such that the LD 25 is positioned substantially at the center of the third case 48.
  • the inside of the third case 48 is filled with the second filler 49. That is, the second filler 49 is interposed between the non-mounting surface 29 c of the mounting substrate 29 and the third case 48, and between the outer surface of the second case 47 and the third case 48. ing. The mounting substrate 29 and the second case 47 are sealed by being thus filled with the second filler 49.
  • an adhesive or the like having a lower moisture absorption rate and a lower water absorption rate than the first filler 46 is employed as the second filler 49.
  • an epoxy-based adhesive is suitably used for the second filler 49.
  • the water absorption of the silicone-based transparent adhesive is about 5 to 10%, while the water absorption of the epoxy-based adhesive is about 0.1 to 0.2%.
  • the first case 45 which is fixed to the mounting surface 29 a of the mounting substrate 29 and covers the LD 25 and the LD driver 26, and the inside of the first case 45 is filled with the LD 25 and the LD driver 26.
  • a third case 48 for housing 47 and a second filler 49 filled in the third case 48 and sealing the mounting substrate 29 and the second case 47 By providing a third case 48 for housing 47 and a second filler 49 filled in the third case 48 and sealing the mounting substrate 29 and the second case 47, The peeling of the LD 25 and the LD driver 26 from the mounting substrate 29 in a high temperature environment can be prevented, and the deterioration of the LD 25 in a high humidity environment can be prevented.
  • the first case 45 covering the LD 25 and the LD driver 26 is fixed to the mounting surface 29 a of the mounting substrate 29, and the first case 46 is filled with the first filler 46 to seal the LD 25 and the LD driver 26. Even if it is necessary to select a material having a large thermal expansion stress for the first filler 46 by stopping, the thermal expansion of the first filler 46 in the thickness direction of the mounting substrate 29 is This can be suppressed by the case 45 of Therefore, the thermal expansion stress that the first filler 46 pulls the mounting surface 29 a in the thickness direction can be suppressed, and even when sealing is performed by the first filler 46, bending of the mounting substrate 29 or the like is caused.
  • a second case 47 is provided which is fixed to the mounting surface 29 a of the mounting substrate 29 to cover the first case 45 in a non-adhesive state, and the mounting substrate 29 and the second case 47
  • the moisture absorption and the water absorption of the first filler 46 can be obtained. Even when it is necessary to select a material having a high rate, it is possible to secure moisture resistance and waterproofness to the LD 25 by selecting a material having a low moisture absorption rate and a low water absorption rate as the second filler 49.
  • a second case 47 covering the first case 45 in a non-adhesive state is interposed between the first case 45 and the second filler 49 filled with the first filler 46.
  • a second case 47 covering the first case 45 in a non-adhesive state is interposed between the first case 45 and the second filler 49 filled with the first filler 46.
  • lid 45 b of first case 45 by forming lid 45 b of first case 45 by a hard material having a smaller thermal expansion stress than first filler 46, the first filler in the thickness direction of mounting substrate 29 The thermal expansion of 46 can be properly suppressed.
  • the second filler 49 is interposed not only between the outer surface of the second case 47 and the third case 48 but also between the non-mounting surface 29 c of the mounting substrate 29 and the third case 48.
  • the thermal expansion stress transmitted from the first filler 46 to the mounting surface 29a can be offset by the thermal expansion stress transmitted from the second filler 49 to the non-mounting surface 29c, which is more accurate.
  • the deformation of the mounting substrate 29 can be suppressed, and the peeling of the LD 25 and the LD driver 26 can be suppressed.
  • the moisture resistance and the waterproofness by the first and second fillers 46 and 49 can be further improved, and the deterioration of the LD 25 can be made more accurately. It can be prevented.
  • the first case 45 may be formed integrally with the frame 45a and the lid 45b.
  • the first filler 46 can be injected through the injection hole 45 c formed in the lid 45 b to seal the LD 25 or the like with the first filler 46.
  • the non-mounting surface 29c of the mounting substrate 29 is used. It is also possible to abut on the third case 48 and omit the interposition of the second filler 49 between the non-mounting surface 29 c and the third case 48.
  • the present invention is not limited to this, for example, endoscope 2 It is also possible to arrange in the operation unit 6 of Furthermore, it is needless to say that the optical module 23 can also be applied to devices other than an endoscope.

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Abstract

実装基板２９の実装面２９ａに固定されてＬＤ２５及びＬＤドライバ２６を覆う第１のケース４５と、第１のケース４５内に充填されてＬＤ２５及びＬＤドライバ２６を封止する第１の充填剤４６と、実装基板２９の実装面２９ａに固定されて第１のケース４５を非接着な状態にて覆う第２のケース４７と、実装基板２９と第２のケース４７を内部に収納する第３のケース４８と、第３のケース４８内に充填されて実装基板２９及び第２のケース４７を封止する第２の充填剤４９と、を備えて光モジュール２３を構成する。

Description

光モジュール
　本発明は、電気信号を光信号に変換して伝送する光モジュールに関する。
　従来、内視鏡においては、細長い挿入部の先端部に、ＣＭＯＳ等のイメージセンサを備えた電子内視鏡が広く普及している。近年、この種の内視鏡においては、イメージセンサの高画素化が進められている。
　一方、イメージセンサを高画素化した場合、イメージセンサから信号処理装置（プロセッサ）へ伝送する信号量が増加する。この場合、イメージセンサによって取得した撮像信号の伝送（送信）は、メタル配線を介した電気信号の伝送に代えて、細い光ファイバを介した光信号の伝送によって行われることが好ましい。
　このような光信号伝送を行うための光モジュールは、一般に、電気信号を光信号に変換するレーザダイオード等の発光素子と、発光素子を駆動する電子部品と、を基板上に実装し、基板上の発光素子に光ファイバの一端側を光学的に接続する構造が採用されている。
　さらに、光モジュールにおいては、防水等を目的として、発光素子及び電子部品を実装した基板を、充填剤等を用いて密封する構造が広く採用されている。例えば、日本国特開２００２－２９９６４８号公報には、光送信モジュール（光モジュール）を型に入れ、樹脂混合物を型に流し込んで固化させることで完全封止し、さらにその外側を金属筐体で覆うことにより、各素子や基板を水や気体から保護する技術が開示されている。
　しかしながら、内視鏡に用いられる光モジュールは、小型化が求められ、しかも、洗浄・滅菌等を行う際には高温、高圧、及び、高湿な環境下に晒される場合がある。従って、内視鏡用の光モジュールとして、上述の日本国特開２００２－２９９６４８号公報に開示された技術をそのまま適用することが困難な場合がある。
　例えば、内視鏡の先端部に設けられる小型な光モジュールにおいては、ＶＣＳＥＬ（Vertical Surface Emitting Laser）等の半導体レーザを発光素子として用い、当該発光素子から出射されるレーザ光を導光路等の光学部材を用いることなく直接的に光ファイバに入射させる構造が採用される場合がある。このような場合、発光素子を封止するための充填剤は光ファイバと近い屈折率のものを採用する必要がある。その一方で、光ファイバと屈折率の近い充填剤は、一般に、吸水性及び吸湿性が高いため、高湿な環境から発光素子を十分に保護することが困難となり、発光素子の劣化を招く虞がある。また、光ファイバと屈折率の近い充填剤は、高温時の熱膨張応力によって基板を変形させ、発光素子や電子部品の剥離を招く虞がある。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高温な環境下における発光素子及び電子部品の基板からの剥離を防止することができるとともに、高湿な環境下における発光素子の劣化を防止することができる光モジュールを提供することを目的とする。
　本発明の一態様による光モジュールは、発光素子と、前記発光素子を駆動する電子部品と、一方の面に前記発光素子と前記電子部品を実装する基板と、前記基板の前記一方の面に固定され、前記発光素子及び前記電子部品を覆う第１のケースと、前記第１のケース内に充填され、前記発光素子及び前記電子部品を封止する第１の充填剤と、前記基板の前記一方の面に固定され、前記第１のケースを非接着な状態にて覆う第２のケースと、前記基板と前記第２のケースを内部に収納する第３のケースと、前記第３のケース内に充填され、前記基板及び前記第２のケースを封止する第２の充填剤と、を備えたものである。
内視鏡の斜視図 内視鏡システムにおける映像信号の伝達系を示す機能ブロック図 光モジュールを模式的に示す断面図 発光素子と光ファイバの関係を模式的に示す斜視図 第１の変形例に係り、光モジュールを模式的に示す断面図 第２の変形例に係り、光モジュールを模式的に示す断面図
　以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係り、図１は内視鏡の斜視図、図２は内視鏡システムにおける映像信号の伝達系を示す機能ブロック図、図３は光モジュールを模式的に示す断面図、図４は発光素子と光ファイバの関係を模式的に示す斜視図である。
　図１に示す内視鏡２は、細長い挿入部５と、挿入部５の基端側に配設された操作部６と、操作部６から延出されたユニバーサルコード７と、ユニバーサルコード７の基端側に配設されたコネクタ８と、を有して構成されている。なお、本実施形態の内視鏡２が外科用の内視鏡の場合、この内視鏡２に対する洗浄・滅菌処理は、オートクレーブ滅菌等により、高温、高圧、及び、高湿な環境下にて行われる。
　挿入部５は、硬性な先端部１１と、先端部１１の方向を変化させるための湾曲部１２と、細長い軟性の可撓管部１３と、が先端側から順に連設されている。
　図２に示すように、先端部１１内には、撮像光学ユニット２１と、撮像光学ユニット２１によって結像された光学像を撮像するイメージセンサ２２と、イメージセンサ２２からの撮像信号（電気信号）を光信号に変換するＥ／Ｏモジュールである光モジュール２３と、が配設されている。
　イメージセンサ２２は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）、或いは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の固体撮像素子によって構成されている。
　光モジュール２３は、発光素子としてのレーザダイオード（ＬＤ）２５と、イメージセンサ２２からの撮像信号に基づいてＬＤ２５の駆動制御を行い、当該ＬＤ２５から光信号を出射させる電子部品としてのＬＤドライバ２６と、一端側がＬＤ２５と光学的に接続された光ファイバ２７と、ＬＤ２５及びＬＤドライバ２６を実装するとともに光ファイバ２７の一端部を保持する基板としての実装基板２９と、を備えて構成されている。
　ここで、光ファイバ２７は、例えば、マルチモードファイバによって構成されている。この光ファイバ２７の他端側は、操作部６を経てユニバーサルコード７内に挿通され、コネクタ８に設けられた光コネクタのプラグ８ａを介して、プロセッサ３に接続可能となっている。
　図２に示すように、プロセッサ３は、内視鏡２とともに内視鏡システム１を構成するためのものであり、内視鏡２のコネクタ８が着脱自在なコネクタ３１と、このコネクタ３１に設けられた光コネクタのレセプタクル３１ａを介して光ファイバ２７（プラグ８ａ）と光学的に接続される光ファイバ３２と、を有する。
　また、プロセッサ３は、光ファイバ２７から光ファイバ３２に伝送された光信号を集光するためのレンズ３３と、レンズ３３によって集光された光信号を光電変換するフォトダイオード（ＰＤ）３４と、ＰＤ３４によって光電変換された電流信号をインピーダンス変換して増幅し、電圧信号として出力するトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）３５と、ＴＩＡ３５から出力された電圧信号の振幅を増加及び一定にするリミッティングアンプ（ＬＡ）３６と、を有する。
　また、プロセッサ３は、信号線を介してイメージセンサ２２等にクロック信号や制御信号を出力するとともに、ＬＡ３６からの電圧信号を処理して被写体像をモニタ４０に表示する撮像制御部としてのフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）３７を有する。
　なお。プロセッサ３には電源回路３８が内蔵されており、電源回路３８は、電気配線を通じて、内視鏡２及びプロセッサ３の各部に駆動電力等を供給することが可能となっている。
　次に、図３，４を参照して光モジュール２３の詳細な構造について説明する。
　図３，４に示すように、本実施形態の光モジュール２３において、ＬＤ２５は、内視鏡２の先端部１１に配置されるものであることを考慮し、端面発光レーザよりも駆動電流が小さく且つ発熱量の小さい面発光型の半導体レーザが採用されている。
　より具体的には、ＬＤ２５は、例えば、発光面２５ａと同じ側の面にアノード及びカソードの各バンプ２５ｂを備えた、所謂フリップチップタイプの垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）によって構成されている。
　ＬＤドライバ２６は、例えば、実装基板２９と対向する面に複数のバンプ２６ａを備えた、所謂フリップチップタイプのＩＣ回路によって構成されている。
　光ファイバ２７は、中心部に位置するコア２７ａと、コア２７ａの外周を被覆するクラッド２７ｂと、クラッド２７ｂの外周を被覆する外皮２７ｃと、を備えて構成されている。
　この光ファイバ２７の一端部において、コア２７ａ及びクラッド２７ｂは、外皮２７ｃから突出されている。
　実装基板２９は、一方の面が実装面２９ａとして設定された平板状の基板によって構成されている。この実装基板２９は、例えば、一端側がイメージセンサ２２と電気的に接続するフレキシブル基板４３の他端側に一体形成されている。具体的には、本実施形態の実装基板２９は、フレキシブル基板４３の他端部に、所定の厚さを有する補強板を積層することによって構成されている。なお，実装基板２９とフレキシブル基板４３を別体で構成し、端子部を介して電気的に接続することも可能である。
　実装基板２９の実装面２９ａには、ＬＤ２５の各バンプ２５ｂ及びＬＤドライバ２６の各バンプ２６ａに対応する複数の端子部（図示せず）が設けられている。そして、これらの端子部に各バンプ２５ｂ，２６ａが電気的に接続されることにより、ＬＤ２５及びＬＤドライバ２６は実装基板２９に保持（実装）されている。
　また、実装基板２９の実装面２９ａ側には、ＬＤ２５の発光面２５ａに対向する保持溝２９ｂが設けられている。この保持溝２９ｂには、光ファイバ２７の外皮２７ｃから突出するコア２７ａ及びクラッド２７ｂの一端部が保持されている。また、実装基板２９の実装面２９ａと保持溝２９ｂの間は傾斜面を介して接続されている。この傾斜面は光軸Ｏに対して４５度で傾斜するように加工され、この加工された傾斜面にはＡｕをめっきすることによりミラー部２９ｄが形成されている。これにより、ＬＤ２５からの光を、ミラー部２９ｄで反射させ、コア２７ａに光結合させることが可能となっている。すなわち、保持されたコア２７ａの端面が、ミラー部２９ｄを介してＬＤ２５の発光面２５ａに９０度の角度で対向することにより、ＬＤ２５と光ファイバ２７とが光学的に接続されている。
　このようにＬＤ２５及びＬＤドライバ２６を実装するとともに、光ファイバ２７の一端部を保持した実装基板２９の実装面２９ａには、ＬＤ２５、ＬＤドライバ２６、及び、光ファイバ２７の一端部を所定の間隔を隔てて覆う第１のケース４５が固定されている。
　具体的には、本実施形態の第１のケース４５は、例えば、ＬＤ２５、ＬＤドライバ２６、及び、光ファイバ２７の一端部の周囲を囲む樹脂製の枠体４５ａと、枠体４５ａの開放端に固定されて当該枠体４５ａを閉塞する樹脂製の蓋体４５ｂと、を有して構成されている。ここで、第１のケース４５の構成部材のうち、少なくとも蓋体４５ｂは、後述する第１の充填剤４６よりも熱膨張応力が小さい材質によって構成されている。なお、枠体４５ａについても同様に、第１の充填剤４６よりも熱膨張応力が小さい材質によって構成することが可能である。
　第１のケース４５の内部には、第１の充填剤４６が充填されている。この第１の充填剤４６は、例えば、枠体４５ａが実装基板２９に固定された後であって、蓋体４５ｂが枠体４５ａに接着される前に、枠体４５ａ内に充填される。そして、このように第１の充填剤４６が充填されることにより、第１のケース４５内に配置されているＬＤ２５、ＬＤドライバ２６、及び、光ファイバ２７の一端部が封止されている。
　ここで、ＬＤ２５と光ファイバ２７との光学的な接続を維持するため、第１の充填剤４６には、光ファイバ２７と同等の屈折率を有する光学的に透明な材質の接着剤等が採用されている。具体的には、例えば、光ファイバ２７に石英ガラスが用いられている場合、第１の充填剤４６には、石英ガラスの屈折率と同等の屈折率（約１．４）を有するシリコーン系の透明接着剤が好適に用いられている。
　また、実装基板２９の実装面２９ａには、第１のケース４５の外部を覆う第２のケース４７が固定されている。この第２のケース４７は、例えば、金属等の材質によって構成されたシールドケースであり、第１のケース４５の外面に対して非接着な状態にて接触されている（すなわち、第２のケース４７は、第１のケース４５に対し、僅かな空気層を介して略密着された状態にて、実装面２９ａに固定されている）。
　また、このように第２のケース４７が固定された実装基板２９は、第３のケース４８の内部に収納されている。第３のケース４８は、例えば、金属等の材質によって構成されたシールドケースであり、この第３のケース４８の内面に対し、実装基板２９及び第２のケース４７は、実装基板２９の他方の面である非実装面２９ｃ及び第２のケース４７の外面が所定間隔離間するように配置されている。また、実装基板２９及び第２のケース４７は、ＬＤ２５が第３のケース４８の略中央に位置するように配置されている。
　さらに、第３のケース４８の内部には、第２の充填剤４９が充填されている。すなわち、第２の充填剤４９は、実装基板２９の非実装面２９ｃと第３のケース４８との間、及び、第２のケース４７の外面と第３のケース４８との間に介装されている。そして、このように第２の充填剤４９が充填されることにより、実装基板２９及び第２のケース４７は封止されている。
　ここで、第２の充填剤４９には、第１の充填剤４６よりも吸湿率及び吸水率が低い接着剤等が採用されている。具体的には、例えば、第２の充填剤４９には、エポキシ系の接着剤が好適に用いられている。なお、シリコーン系の透明接着剤の吸水率が５～１０％程度であるのに対し、エポキシ系の接着剤の吸水率は０．１～０．２％程度である。
　このような実施形態によれば、実装基板２９の実装面２９ａに固定されてＬＤ２５及びＬＤドライバ２６を覆う第１のケース４５と、第１のケース４５内に充填されてＬＤ２５及びＬＤドライバ２６を封止する第１の充填剤４６と、実装基板２９の実装面２９ａに固定されて第１のケース４５を非接着な状態にて覆う第２のケース４７と、実装基板２９と第２のケース４７を内部に収納する第３のケース４８と、第３のケース４８内に充填されて実装基板２９及び第２のケース４７を封止する第２の充填剤４９と、を備えたことにより、高温な環境下におけるＬＤ２５及びＬＤドライバ２６の実装基板２９からの剥離を防止することができるとともに、高湿な環境下におけるＬＤ２５の劣化を防止することができる。
　すなわち、ＬＤ２５及びＬＤドライバ２６を覆う第１のケース４５を実装基板２９の実装面２９ａに固定し、第１のケース４５内に第１の充填剤４６を充填してＬＤ２５及びＬＤドライバ２６を封止することにより、たとえ第１の充填剤４６に熱膨張応力の大きい材質を選択せざるを得ない場合にも、実装基板２９の厚さ方向に対する第１の充填剤４６の熱膨張を第１のケース４５によって抑制することができる。従って、第１の充填剤４６が実装面２９ａを厚さ方向に引っ張る熱膨張応力を抑制することができ、第１の充填剤４６による封止を行った場合にも実装基板２９の撓み等に起因するＬＤ２５及びＬＤドライバ２６の剥離を防止することができる。また、実装基板２９の実装面２９ａに固定されて第１のケース４５を非接着な状態にて覆う第２のケース４７を設け、実装基板２９及び第２のケース４７を第３のケース４８の内部に収納し、第３のケース４８内に第２の充填剤４９を充填して実装基板２９及び第２のケース４７を封止することにより、たとえ第１の充填剤４６に吸湿率及び吸水率が高い材料を選択せざるを得ない場合にも、第２の充填剤４９に吸湿率及び吸水率の低い材料を選択することにより、ＬＤ２５に対する防湿性及び防水性を確保することができる。加えて、第１の充填剤４６が充填された第１のケース４５と第２の充填剤４９との間に、第１のケース４５を非接着な状態にて覆う第２のケース４７を介在させることにより、第２の充填剤４９の熱膨張応力が、第１のケース４５及び第１の充填剤４６を介して実装基板２９の実装面２９ａに伝達されることを適切に防止することができる。従って、第２の充填剤４９による封止を行った場合にも（実装面２９ａ側に第１の充填剤４６と第２の充填剤４９を積層させた場合にも）実装基板２９の撓み等に起因するＬＤ２５及びＬＤドライバ２６の剥離を防止することができる。
　この場合にいて、第１のケース４５の蓋体４５ｂを第１の充填剤４６よりも熱膨張応力が小さい硬質な材料によって構成することにより、実装基板２９の厚さ方向に対する第１の充填剤４６の熱膨張を的確に抑制することができる。
　また、第２の充填剤４９を、第２のケース４７の外面と第３のケース４８との間のみならず、実装基板２９の非実装面２９ｃと第３のケース４８との間にも介在させることにより、第１の充填剤４６から実装面２９ａに伝達される熱膨張応力を、第２の充填剤４９から非実装面２９ｃに伝達される熱膨張応力によって相殺することができ、より的確に実装基板２９の撓みを抑制してＬＤ２５及びＬＤドライバ２６の剥離を抑制することができる。
　また、ＬＤ２５を第３のケース４８の略中央に位置させることにより、第１，第２の充填剤４６，４９による防湿性及び防水性をより向上させることができ、ＬＤ２５の劣化をより的確に防止することができる。
　ここで、例えば、図５に示すように、第１のケース４５は、枠体４５ａと蓋体４５ｂとが一体形成されたものであってもよい。この場合、例えば、蓋体４５ｂに形成した注入孔４５ｃを介して第１の充填剤４６を注入することにより、第１の充填剤４６によるＬＤ２５等の封止が可能である。
　また、例えば、図６に示すように、第１の充填剤４６及び第２の充填剤４９から実装面２９ａに伝達される熱膨張応力が小さい場合には、実装基板２９の非実装面２９ｃを第３のケース４８に当接させ、非実装面２９ｃと第３のケース４８との間に対する第２の充填剤４９の介在を省略することも可能である。
　なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。
　例えば、上述の実施形態においては、光モジュール２３を内視鏡２の先端部１１に配置した構成の一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、内視鏡２の操作部６に配置することも可能である。さらに、光モジュール２３を内視鏡以外の機器に対しても適用可能であることは勿論である。
　本出願は、２０１７年９月２５日に日本国に出願された特願２０１７－１８３３９７号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。

Claims (8)

  1. 　発光素子と、
    　前記発光素子を駆動する電子部品と、
    　一方の面に前記発光素子と前記電子部品を実装する基板と、
    　前記基板の前記一方の面に固定され、前記発光素子及び前記電子部品を覆う第１のケースと、
    　前記第１のケース内に充填され、前記発光素子及び前記電子部品を封止する第１の充填剤と、
    　前記基板の前記一方の面に固定され、前記第１のケースを非接着な状態にて覆う第２のケースと、
    　前記基板と前記第２のケースを内部に収納する第３のケースと、
    　前記第３のケース内に充填され、前記基板及び前記第２のケースを封止する第２の充填剤と、を備えたことを特徴とする光モジュール。
  2. 　前記基板は、前記発光素子と光学的に接続する光ファイバの一端側を前記一方の面に保持することを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
  3. 　前記第１の充填剤は、前記光ファイバと同等の屈折率を有する光学的に透明な材質によって構成され、
    　前記光ファイバは、前記発光素子から出射された光信号が前記第１の充填剤を介して入射されることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
  4. 　前記第１のケースは、前記基板の前記一方の面に固定され、前記発光素子及び前記電子部品の周囲を囲む枠体と、前記枠体の開放端を閉塞する蓋体と、を有することを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
  5. 　前記蓋体は、前記第１の充填剤よりも熱膨張応力が小さい材質によって構成されていることを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
  6. 　前記第２の充填剤は、前記第１の充填剤よりも吸湿率及び吸水率が低い材料によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
  7. 　前記第２の充填剤は、前記基板の他方の面と前記第３のケースとの間、及び、前記第２のケースの外面と前記第３のケースとの間に介在することを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
  8. 　前記発光素子は、前記第３のケースの略中央に位置することを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
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