JPH07168064A - 光半導体モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光半導体、レンズ、そしてレセプタクルとを
具備するモジュールにおける光結合系の特性を考慮した
上で、低価格の部品を使用し、短時間で且つ容易に高精
度での組み立てを可能とし、信頼性の高い構造とする。 【構成】 光半導体１０と、光半導体ホルダ１２と、レ
ンズ１４と、レンズを保持するレセプタクル１６とを具
備しており、レセプタクルはレンズ装着側の端面に薄肉
フランジ部１６ａを有し、薄肉フランジ部外面と光半導
体ホルダ端面とを衝合して重ね合わせ方式でレーザ溶接
する。レセプタクル内に円筒状レンズホルダ１８を圧入
固定し、それにレンズを挿入して半田付けするのが好ま
しい。レセプタクルと光半導体ホルダの外側に、レセプ
タクルに嵌合する外周スリーブ２２を装着し、隙間にモ
ールド材２６を充填して一体化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種の光半導体デバイ
スと光伝送用光ファイバの間にレンズを配置して結合効
率を高める構造の光半導体モジュールに関し、更に詳し
く述べると、光半導体を保持する光半導体ホルダと、レ
ンズを保持するレセプタクルとの組み合わせとすること
で、高精度の光軸合わせを可能とした光半導体モジュー
ルに関するものである。この光半導体モジュールは、例
えば光通信等に有用である。

【０００２】

【従来の技術】光通信等の分野では、半導体レーザや発
光ダイオード、あるいはフォトダイオードなどの光半導
体デバイスと、光伝送用の光ファイバとを効率よく光結
合する必要がある。そのため、中間にレンズを配置し、
各デバイスの光軸を合わせて組み立てた光半導体モジュ
ールが用いられている。従来の光半導体モジュールは、
光半導体とレンズを固定したホルダを光コネクタ部に接
合する構成が採られていた。

【０００３】その一例としては、ホルダを光半導体ホル
ダとレンズホルダとに分割して嵌め合い構造とするとと
もに、光コネクタ部をジョイントとレセプタクルとの二
体構造にして圧入嵌合し、レンズホルダ端面のフランジ
部とジョイント端面のフランジ部とを衝合して、重ね合
わせ方式でレンズホルダ側からレーザ溶接する構成があ
る（特開平３−２２３７０６号公報参照）。また他の例
としては、一体のホルダを使用して光半導体とレンズと
を該ホルダに半田付けし、そのホルダを第１のジョイン
トに圧入嵌合すると共に、光コネクタ部を第２のジョイ
ントとレセプタクルとの二体構造にして圧入嵌合し、前
記第１及び第２のジョイント端面のフランジ部同士を衝
合して、重ね合わせ方式で第１のジョイント側からレー
ザ溶接する構成がある（特開平３−２７１７０５号公報
参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の構成では、光軸
に垂直な方向の軸合わせ（ＸＹ軸調芯）と接合が、光結
合系の設計によっては軸ずれ精度の比較的厳しい「レン
ズ〜光コネクタ間」で行われるため、調芯とレーザ溶接
に高い精度が要求され、作業性が悪い。また、通常、ホ
ルダとレセプタクルの外側に外周スリーブを装着する
が、レセプタクルと外周スリーブとの嵌合長さを大きく
し難く、それに対してホルダを覆う長さが長くなるの
で、外周スリーブに対してレセプタクルが倒れ易い。そ
の上、外周スリーブにレセプタクル固定用の凹部を形成
しようとしても、その肉厚が薄くなるため加工が難し
く、高価格となる。更に光半導体は、ホルダに高周波誘
導加熱を使い半田付けするが、特に後者の従来例の場
合、ホルダの形状が大きく熱容量が大きいため、ホルダ
が加熱され難く、半田が付き難い。

【０００５】本発明の目的は、上記のような従来技術の
欠点を解消し、光半導体、レンズ、そしてレセプタクル
とを具備するモジュールにおける光結合系の特性を考慮
した上で、低価格の部品を使用し、短時間で且つ容易に
高精度での組み立てを可能とし、信頼性の高い構造とな
る光半導体モジュールを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、光半導体と、
それを保持する光半導体ホルダと、光半導体と光伝送用
光ファイバとの間で伝送光を結合するレンズと、該レン
ズを保持するレセプタクルとを具備しており、該レセプ
タクルはレンズ装着側の端面に薄肉フランジ部を有する
構造で、該薄肉フランジ部外面と光半導体ホルダ端面と
を衝合して重ね合わせ方式でレーザ溶接した光半導体モ
ジュールである。ここで、レセプタクル内に円筒状のレ
ンズホルダを圧入固定し、そのレンズホルダ内にレンズ
を挿入して半田付けにより固定する構成が好ましい。通
常、レセプタクルと光半導体ホルダの外側に、該レセプ
タクルに嵌合する外周スリーブを装着し、該外周スリー
ブと光半導体ホルダとの隙間にモールド材を充填して一
体化する。

【０００７】

【作用】レンズをレセプタクル側に固定することによ
り、光軸に垂直な方向の軸合わせが光半導体〜レンズ間
で行われることになる。この位置での調芯は、光結合系
の設計によっては要求精度が比較的緩くて済むため、調
芯組立作業は容易となる。レセプタクル側がレンズを保
持することで、レセプタクルと外周スリーブとの嵌合長
さを大きくでき、組立精度が向上すると共に外周スリー
ブに対するレセプタクルの倒れが生じ難くなり、また外
周スリーブに厚肉部分を形成できるためレセプタクルの
固定用溝などを形成し易くなる。また光半導体ホルダは
光半導体のみを保持することになるため小形化し、光半
導体の高周波誘導加熱による半田付けがし易くなる。

【０００８】

【実施例】図１は本発明に係る光半導体モジュールの一
実施例を示す断面図である。この光半導体モジュール
は、光半導体（例えばパッケージに収められた受光素子
であるフォトダイオード）１０と、それを保持する光半
導体ホルダ１２と、光伝送用光ファイバ（図示せず）か
らの入射光を光半導体１０に結合する屈折率分布型ロッ
ドレンズ１４と、該レンズ１４を保持し光コネクタの一
方となるレセプタクル１６とを具備している。ここでレ
セプタクル１６は、レンズ装着側の端面に薄肉フランジ
部１６ａを有し、該薄肉フランジ部１６ａの外面と光半
導体ホルダ１２の端面とを衝合して重ね合わせ方式でＹ
ＡＧレーザ溶接した構造である。なお円周状の溶接痕を
符号Ｗで示す。

【０００９】この実施例では、レンズ１４を、レンズホ
ルダ１８を介してレセプタクル１６に固定している。即
ち、レセプタクル１６内の円形穴内に、全面金メッキを
施した円筒状のレンズホルダ１８を圧入固定する。そし
て、レンズ１４の外周面に金を蒸着し、それを上記のレ
ンズホルダ１８内に挿入して半田付けにより固定してい
る。レセプタクル１６は中央に光路となる貫通孔を有
し、レンズ装着側の反対側は光ファイバ・フェルールの
挿入部であって、その内周面にはスリーブ２０が嵌着さ
れている。なお、光半導体１０は光半導体ホルダ１２に
対して半田付けにより固定されている。

【００１０】また、レセプタクル１６と光半導体ホルダ
１２の外側に、該レセプタクル１６に嵌合する外周スリ
ーブ２２を装着して、導電性接着剤２４で固定し、更に
光半導体ホルダ１２との隙間にモールド材２６を充填す
る。ここで導電性接着剤を用いると、それによって光半
導体１０のパッケージと外周スリーブ２２との電気的導
通がより一層確実となり、光半導体の動作が更に安定化
する。本発明ではレンズ１４がレセプタクル１６に内蔵
されているため、その分、レセプタクル１６が長くな
り、外周スリーブ２２との嵌合長さを大きくできる。

【００１１】実際の製作手順は例えば次の如くである。
まず光半導体１０を光半導体ホルダ１２に高周波誘導加
熱により半田付けし、またレンズホルダ１８をレセプタ
クル１６に圧入して、そのレンズホルダ１８にレンズ１
４を半田付けしてサブアセンブリとする。この２種のサ
ブアセンブリを、レセプタクル１６に光ファイバを接続
した状態で、光半導体ホルダ１２の端面とレセプタクル
１６のフランジ部１６ａの外面とを衝合し、実際に光を
結合させながら光軸に垂直な方向での軸合わせを行う
（ＸＹ軸調芯）。ＸＹ軸調芯が完了した後、レセプタク
ル１６側からＹＡＧレーザを照射し、レセプタクル１６
に形成したフランジ部１６ａを利用して、レセプタクル
１８側からレーザ溶接固定を行う。その後、外周スリー
ブ２２の接着と、モールド材２６の充填を行う。

【００１２】なおレンズ１４とレンズホルダ１８との固
定は、上記実施例では半田付けであるが、接着でもよ
い。外周スリーブ２２には、必要に応じて、レセプタク
ル固定用溝２８を形成する。

【００１３】図２は本発明に係る光半導体モジュールの
他の実施例を示す断面図である。基本的な構成は、上記
の実施例と同様であるので、対応する部分には同一符号
を付し、それらについての詳細な説明は省略する。この
実施例では、レンズホルダを使用せずに、レンズ１４を
直接レセプタクル３６に半田付け又は接着している。但
し半田付けの場合、レセプタクル３６のレンズ装着箇所
に部分的に金メッキを施す必要がある。光半導体１０を
保持する光半導体ホルダ１２と、レンズ１４を保持する
レセプタクル３６とを、そのフランジ部３６ａを利用し
て衝合し、重ね合わせ方式でレセプタクル３６側からＹ
ＡＧレーザ溶接する点は同様である。この実施例は、レ
セプタクル３６にレンズ１４を半田付けするために、部
分金メッキを施さねばならず、そのコストが高くなるた
め、実際には前記図１に示す構造の方が部品点数は増え
るものの、製作し易く、コストも低くでき好ましい。

【００１４】上記の実施例ではレンズとして屈折率分布
型ロッドレンズを使用しているが、球レンズなどを用い
てもよい。

【００１５】

【発明の効果】本発明は上記のように、光軸に対して垂
直方向の軸合わせ（ＸＹ軸調芯）を光半導体とレンズと
の間という、比較的精度が緩い位置で行うように構成し
たことにより、調芯及びレーザ溶接の精度が比較的緩く
て済み、製作し易くなる。また接合箇所を光半導体とレ
ンズとの間に変えたことで、外周スリーブとレセプタク
ルとの嵌合長さがとれるようになり、外周スリーブに対
するレセプタクルの倒れが少なくなる。また外周スリー
ブに肉厚の厚い箇所ができ、レセプタクル固定用の溝な
どが形成し易くなるし、外周スリーブと光半導体ホルダ
との隙間を狭くできるため、モールド材の注入が短時間
で行える。更に光半導体ホルダは光半導体のみを保持す
ればよいので小形化し、熱容量も小さくなるため、高周
波誘導加熱による光半導体と光半導体ホルダとの半田固
定が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光半導体モジュールの一実施例を
示す断面図。

【図２】本発明に係る光半導体モジュールの他の実施例
を示す断面図。

【符号の説明】

１０ 光半導体 １２ 光半導体ホルダ １４ レンズ １６，３６ レセプタクル １６ａ，３６ａ フランジ部 １８ レンズホルダ ２２ 外周スリーブ ２６ モールド材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光半導体と、それを保持する光半導体ホ
   ルダと、光半導体と光伝送用光ファイバとの間で伝送光
   を結合するレンズと、該レンズを保持するレセプタクル
   とを具備し、該レセプタクルはレンズ装着側の端面に薄
   肉フランジ部を有し、該薄肉フランジ部外面と光半導体
   ホルダ端面とを衝合して重ね合わせ方式でレーザ溶接し
   た光半導体モジュール。
2. 【請求項２】 レセプタクル内に円筒状のレンズホルダ
   を圧入固定し、そのレンズホルダ内にレンズを挿入して
   半田付けで固定した請求項１記載の光半導体モジュー
   ル。
3. 【請求項３】 レセプタクルと光半導体ホルダの外側
   に、該レセプタクルに嵌合する外周スリーブを装着し、
   該外周スリーブと光半導体ホルダとの隙間にモールド材
   を充填した請求項１又は２記載の光半導体モジュール。