JPH06204566A - 光ファイバ・光素子結合用パッケージ及び光ファイバ・光素子モジュール - Google Patents

光ファイバ・光素子結合用パッケージ及び光ファイバ・光素子モジュール

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JPH06204566A
JPH06204566A JP5247757A JP24775793A JPH06204566A JP H06204566 A JPH06204566 A JP H06204566A JP 5247757 A JP5247757 A JP 5247757A JP 24775793 A JP24775793 A JP 24775793A JP H06204566 A JPH06204566 A JP H06204566A
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optical element
frame
optical
lid
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Masao Makiuchi
正男 牧内
Koji Nakagawa
剛二 中川
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】光ファイバと光素子との結合用パッケージに関
し、光フィアバと光素子の結合に要するスペースを縮小
化し、かつ、熱膨張によるそれらの位置ズレを抑制する
こと。 【構成】光ファイバと光素子を結合するために用いるパ
ッケージは、電子部品を収納する上下面開放形の枠体
と、枠体の側壁に形成されて光ファイバと光素子を結合
する開口部と、枠体の一方の開放部を閉塞するヒートシ
ンクと、枠体の他方の開放部を閉塞する蓋を含み構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバと光素子と
の結合用パッケージ及び光ファイバ・光素子モジュール
に関し、より詳しくは、光ファイバと発光素子、或いは
光ファイバと受光素子を結合するためのパッケージと、
このパッケージに収容されて一体化された光ファイバ・
光素子モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ・光素子モジュールは、電気
信号の伝達を光信号に置き換えたり、光信号を電気信号
に置き換えるものである。これにより、各種の電子機器
間の並列信号、又は電子機器内のボード間の並列信号の
伝達を光で行えるようになるので、電子機器におけるノ
イズ、クロストーク、伝送速度などの特性が改善され
る。
【０００３】複数の電子計算機同士の信号伝送や、１台
の電子計算機内のボード間で信号伝達をする場合には、
光信号を電気信号に変換したり、電気信号を光信号に変
換することにより、電子計算機において信号処理を高速
化することが可能になる。光ファイバと光素子を結合す
るためには、その結合が容易な小型のパッケージの開発
が必要となる。この場合、半導体レーザ、発光ダイオー
ドのような発光素子と光ファイバとを結合したり、フォ
トダイオード等の受光素子と光ファイバを結合するため
に光電結合モジュール用のパッケージが使用される。な
お、発光素子、受光素子、光変調素子などを含めて光素
子という。
【０００４】このパッケージとして、例えば図１３(a),
(b) に示すような構造のものが提案されている。このパ
ッケージは、 1 T. Kato et al., IEEE Proc. 42nd El
ectronic Components and Technology Conferendce, p
p. 853-860, 1992 において提案されている。これらの
図において、上面開放形のパッケージ本体100 の底部に
は発光素子としてフォトダイオード101 が搭載され、そ
の受光部には、パッケージ100 の側壁を貫通する光ファ
イバ102 の先端が接近されている。また、パッケージ本
体100の上部は、蓋体103 により閉塞されている。ま
た、フォトダイオード101 と光ファイバ102 は、支持台
104 の上に固定され、そこで対向されている。それらの
位置合わせは、フォトダイオード101 と光ファイバ102
のいずれか一方を固定した状態で、治具を用いて他方を
位置合わせしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような構造のパッ
ケージによれば、フォトダイオード101 や光ファイバ10
2 を取付けるためのスペースの他に、その治具を入れる
スペースＳも確保しなけれならず、パッケージの小型化
の支障となる。しかも、フォトダイオード101 や光ファ
イバ102 は下側から支持されているだけなので、これら
を並列に複数配列すると、パッケージの底面や支持第10
4 の熱膨張による歪みによってフォトダイオード101 と
光ファイバ102 との間にねじれが生じ、それらの光軸の
位置ズレが生じやすい。この位置ズレは、マルチチャネ
ルの光素子と光ファイバの結合の際に顕著である。
【０００６】このような位置ずれを回避するために、光
ファイバアレイの先端に光素子を取り付けることが次の
公報及び文献において提案されているが、これらを機密
状態で収納するパッケージの構造については記載されて
いない。 2 ＵＳＰ4,730198公報 3 Yusuke Ota, Robert G. Swartz. IEEE The Magazine
of Lightwave Telecommunication Systems, Vol.2 No.
2, pp. 24-32, May 1992 また、図１３(c) に示すように、光ファイバと光素子を
結合することに併せてパッケージ105 内にＬＳＩ等の電
子部品106 を搭載する構造のものがある。このパッケー
ジは有底上面開放形の構造であり、しかも、光ファイバ
107 及び光素子108 を装着するためのスペースが電子部
品106 と光素子108 の周囲に確保されている。このよう
なモジュールは、例えば 4 特開昭63-18308号公報にお
いて提案されている。
【０００７】本発明の目的は、光フィアバと光素子の結
合に要するスペースを縮小化し、かつ、熱膨張によるそ
れらの位置ズレを抑制する光ファイバ・光素子結合用パ
ッケージ及び光ファイバ・光素子モジュールを提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１〜
３に例示するように、電子部品９を収納する上下開放形
の枠体１と、前記枠体１の側壁のうち光ファイバ６と光
素子４を結合する部分に形成された開口部３と、前記枠
体１の上と下をそれぞれ閉塞する第一の蓋８と第二の蓋
10を有することを特徴とする光ファイバ・光素子結合用
パッケージによって達成する。
【０００９】または、前記第一の蓋８には、放熱用のフ
ィン７が形成されていることを特徴とする光ファイバ・
光素子結合用パッケージによって達成する。または、前
記第一の蓋８と前記枠体１の間には、断熱材が介在され
ていることを特徴とする光ファイバ・光素子結合用パッ
ケージによって達成する。または、前記枠体１の前記側
壁又は前記第二の蓋10には、リード端子11、11ａが貫通
していることを特徴とする光ファイバ・光素子結合用パ
ッケージによって達成する。
【００１０】または、図１〜図４に例示するように、電
子部品９を収納する上下開放形の枠体１、35、55と、前
記枠体１の側壁に形成された開口部３と、前記開口部３
のうち前記枠体３の内側に配置される光素子４と、前記
開口部３のうち前記枠体１の外側に配置され、かつ前記
開口部３内で前記光素子４と光結合する光ファイバ６
と、前記枠体１の上と下をそれぞれ閉塞する第一の蓋
８、53及び第二の蓋10を有することを特徴とする光ファ
イバ・光素子モジュールによって達成する。
【００１１】または、前記光ファイバ６と前記光素子４
は、それぞれ多数配置されていることを特徴とする光フ
ァイバ・光素子モジュールによって達成する。または、
図１１、図１２に例示するように、前記光ファイバ６
は、前記開口部３にはめ込まれるフェルール62に取付け
られ、かつ、該フェルール62の前記開口部３側の端面に
は前記光素子64が固定されていることを特徴とする光フ
ァイバ・光素子モジュールにより達成する。 または、
前記枠体１の側壁又は前記第二の蓋10には、リード11、
11ａが貫通していることを特徴とする光ファイバ・光素
子モジュールによって達成する。
【００１２】または、図８に例示するように、前記リー
ド11は、前記枠体１内では前記電子部品９の電極９ａと
直に又は導電材31を介して接続され、前記電子部品９の
電極９ａは、前記光素子４に導通する電極15に接続され
ていることを特徴とする光ファイバ・光素子モジュール
によって達成する。または、図２に例示するように、前
記第一の蓋８のうち前記枠体１側の面には、前記電子部
品９が搭載され、反対側の面には放熱用のフィン７が形
成されていることを特徴とする光ファイバ・光素子モジ
ュールによって達成する。
【００１３】または、図８に例示するように、前記第二
の蓋10のうち前記枠体１側の面には前記電子部品９が搭
載され、その反対側の面にはリード11が接続され、か
つ、前記第一の蓋８のうち前記枠体１側の面は前記電子
部品９に熱的に接続され、その反対側の面には放熱用の
フィン７が形成されていることを特徴とする光ファイバ
・光素子モジュールによって達成する。
【００１４】または、図４に例示するように、前記光素
子４は、前記枠体１に固定される支持基板13に取付けら
れ、該支持基板13表面に形成される配線リード15はマイ
クロストリップラインとなっていることを特徴とする光
ファイバ・光素子モジュールによって達成する。また
は、図９に例示するように、前記枠体55内に複数収納さ
れる前記電子部品46、45のうち少なくとも１つは、導電
性キャップ50により覆われていることを特徴とする光フ
ァイバ・光素子モジュールによって達成する。
【００１５】または、図９に例示するように、前記枠体
32は仕切35によって分割され、分割された空間にはぞれ
ぞれ前記電子部品46，47が収納されることを特徴とする
光ファイバ・光素子モジュールによって達成する。また
は、図１０に例示するように、前記第一の蓋53には放熱
用のフィン54が多数形成され、該フィン54、61の分布密
度は不均一であるか、該フィン54のそれぞれの表面積は
均一でないことを特徴とする光ファイバ・光素子モジュ
ールによって達成する。
【００１６】
【作 用】本発明にしたがえば、電子部品を収納するた
めの枠状の本体を有し、その枠体の側壁に光ファイバと
光素子を結合させる開口部が形成され、かつ、その枠体
の上又は下を第１又は第２の蓋により閉塞される構造の
光ファイバ・光素子結合用パッケージ及び光ファイバ・
光素子モジュールが提供される。その第１又は第２の蓋
はヒートシンクとして使用される。
【００１７】このパッケージにおいて、光ファイバと光
素子を結合ける際に使用する治具を入り込ませるスペー
スとして、電子部品収納室の枠体内の空間が適用され、
しかも、その空間は上下が開放されているので、光素子
取付け用の治具を両方向から差し込めることになり、そ
の結合の際の作業性が向上する。また、光ファイバの結
合端をコネクタやフェルールで支持することによって、
光ファイバの取付けは枠体の外側から行えることになる
ので、作業が容易になる。
【００１８】また、光ファイバと光素子を結合するため
のスペースは、側壁の開口部だけでよく、光結合に必要
なスペースが大幅に縮小される。光素子を光ファイバフ
ェルール端面に取り付けて光ファイバと光素子とを結合
したものを枠体側部の開口部に挿入すると、光素子と光
ファイバとの結合の作業がさらに軽減され、しかも、そ
れらはパッケージ内に機密封止される。
【００１９】さらに、光ファイバと光素子はそれぞれ枠
体の側部に固定されるので、枠体内の電子部品が作動し
て熱膨張により枠体に歪が生じても、開口部の周囲の側
壁の歪みは全体の歪みに比べて極めて僅かであり、光フ
ァイバと光素子との光軸のズレに影響しない。また、そ
の熱膨張により枠体の厚みが僅かに増え、光ファイバの
先端と光素子との間隔が広がったとしても、その広がり
は光信号の伝送の支障にならない。
【００２０】枠体の上又は下をヒートシンク（又は蓋）
により閉塞し、その中に収納される電子部品とヒートシ
ンクを接触させると、電子部品が冷却されて枠体の熱膨
張が抑制される。枠体とヒートシンクの間に熱伝導率の
低い材料を介在させると、枠体の熱膨張はさらに低下
し、また、光素子と光ファイバの結合部に生じる熱は、
ヒートシンクではなく枠体を介して冷却されることにな
る。
【００２１】他の発明に従って複数の電子部品を収納す
る枠体内に仕切を設けると、電子部品間のシールドがと
りやすくなる。また、さらに別の発明によれば、電子部
品の端子を電気的に外部に引き出すために、電子部品の
端子を接続するリードを枠体内壁に沿って形成し、この
リードを枠体の外部に突出させているので、電子部品の
接続のために治具を入れるスペースを設ける必要はな
く、光ファイバ・光素子結合用パッケージ及び光ファイ
バ・光素子モジュールは極めて小型になる。
【００２２】さらに、光素子に接続される電極リード
は、マイクロストリップライン構造となっているので、
各光素子チャンネル間のクロストークはなくなる。ま
た、ボンディングワイヤーの使用を最小限におさえ、パ
ターン化された配線を使用するので、スキュー（skew）
も抑制される。
【００２３】
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。 （第１実施例）本発明の第１実施例を図１〜図４に基づ
いて説明する。本発明の光ファイバ・光素子モジュール
は、枠体１、ヒートシンク８、裏蓋１０からなるパッケ
ージ内に電子部品９を収納し、その枠体２に形成された
開口部３内で光ファイバ６と受光素子４を結合して構成
される。
【００２４】上下が開放されたその枠体１の内部は電子
部品収納室２となっている。この枠体１の側壁の厚さは
１．５〜２．５mm程度であり、その側壁には、角部に逃
げ穴３ａを有する開口部３がほぼ垂直方向に貫通して形
成されている。その開口部３のうち電子部品収納室２側
には、図４(a) に示すような複数の受光素子４が支持基
板１３に隣接して取付けられる一方、その反対側には図
４(b) に示すようなビニール製のマルチチャネルリボン
５に被覆された光ファイバ６が例えば２５０μｍピッチ
で複数本取付けられている。そして、光素子４の受光面
と光ファイバ６の先端は、開口部３内で対向して配置さ
れている。
【００２５】また、枠体１の一方の開口部側には、図１
に示すように外側に凹凸のフィン７を有するヒートシン
ク８が嵌め込まれ、また、ヒートシンク８の枠体１側の
面には電子部品９が取付けられ、ヒートシンク８を枠体
１に装着した状態で、その電子部品９は電子部品収納室
２内に収納された状態となる。電子部品９として、例え
ば半導体集積回路装置（ＬＳＩ）がある。なお、枠体１
のヒートシンクと反対側の枠体１の開口部は、裏蓋１０
により閉塞される。
【００２６】図に示す電極リード１１は、アルミナ等の
セラミックよりなる支持板１２に挟まれて並列に複数本
配置されており、その支持板１２は、枠体１の開口部３
以外の側壁を貫通して取付けられている。電極リード１
１は略階段状に折り曲げられており、その一端は裏蓋１
０側の下面から外方に突出している。また、その他端
は、電子部品収納室２の内側に張り出した支持板１２の
上から露出され、その露出部分は、例えばワイヤボンデ
ィングにより電子部品９の導電性パッド９ａに接続され
る。
【００２７】ところで、図４(a) に示した受光素子４
は、半導体基板上に例えば２５０μｍ間隔で８個並列に
一体的に形成されたもので、その受光面にはマイクロレ
ンズ４ａが取付けられ、それらの受光素子４は支持基板
１３に取り付けられている。その支持基板１３の上面に
は、受光素子４をフリップ・チップ接続するための配線
パターン１４が形成され、この配線パターン１４は、支
持基板１３の側部の凹部に埋め込まれた電極リード１５
に繋げられている。
【００２８】また、支持基板１３を固定する支持枠１７
は、受光素子４のマイクロレンズ４ａを露出し、電極リ
ード１５側を切り欠いた凹状の窓１６を有する板から構
成される。その支持枠１７は、受光素子４の受光面を枠
体１の開口部３内に向けるとともに、支持基板１３の電
極リード１５を裏蓋１０側に向けるような状態で枠体１
に固定けられる。
【００２９】その支持枠１７の枠体１への取付けは、枠
体１の材料に応じてＹＡＧレーザや接着剤等によって固
定され、また、支持基板１３の電極リード１５は図３
(a) に示すように配置された電子部品９のパッド９ａに
ワイヤボンディングにより接続される。上記した光ファ
イバ６は、図４(b) に示すように、リボン５から露出し
た端部をコネクタ１８に取付け、その先端を受光素子４
のマイクロレンズ４ａに向けるように取付けられる。そ
のコネクタ１８は、光ファイバ６を挟むジルコニア製の
プロック１９をキャップ２０で支持する構造を有し、コ
ネクタ１８を枠体１に固定する場合には枠体１の材料に
応じてＹＡＧレーザ、接着剤等を用いることになる。
【００３０】なお、枠体１内に受光素子４、光ファイバ
６、電子部品９を装着し、ワイヤボンディングした後
に、メタル溶接、接着剤、ゴムパッキン等を使用してヒ
ートシンク７を枠体１の上に被せるとともに、例えばシ
ーム溶接により裏蓋１０を枠体１の下に固定して気密を
とれば、光伝送結合装置が完成する。なお、枠体１や光
素子の支持枠１７等の材料は、光素子、光ファイバ用コ
ネクタ１８等の材料や固定方法などを考慮して、セラミ
ック、金属等から形成される。
【００３１】以上のような構造のパッケージによれば、
光ファイバ６と受光素子４との結合を枠体１の側壁の開
口部３内で行っているので、それらの接続のために必要
なスペースは、受光素子４を取り付ける支持基板１３の
突出部分だけであり、光結合に必要なスペースが大幅に
低減される。しかも、受光素子４を取付ける際に使用す
る治具を入り込ませるスペースは、枠体１内の電子部品
収納室２の空間を利用すれば済み、しかも、その枠体１
は上下が開放されているので、受光素子取付け用の治具
を上下方向から差し込めることになり、作業性が向上す
る。一方、光ファイバ６の取付けは、枠体１の外部から
行えるので、作業が容易になる。
【００３２】受光素子４と光ファイバ６を接続をするた
めの位置合わせは、光ファイバ６から光を放出させ、そ
の光を受光素子４により受光しながら行う。さらに、光
ファイバ６と光素子４はそれぞれ枠体１の側部に固定さ
れるので、枠体１内の電子部品が作動して熱膨張により
枠体１に歪が生じても、開口部３の周囲の側壁の歪みは
全体の歪みに比べて極めて僅かであり、光ファイバ６と
受光素子４との光軸のズレに影響しない程度である。ま
た、熱膨張により枠体１の厚みが僅かに増え、光ファイ
バ６の先端と光素子４との間隔が広がったとしても、そ
の広がりは光信号の伝送の支障にならない程度である。
さらに、このような光結合部で生じる熱は、枠体１から
の放熱により冷却効率が良い。
【００３３】しかも、光ファイバ６と受光素子４を枠体
１の開口部３で支持しているので、機械的強度が強い。
また、上記した複数の電極リード１１、１５の裏面に導
電膜を形成すれば、マイクロストリップライン構造とな
るので、各光素子チャンネル間のクロストークやスキュ
ーは生じにくくなる。なお、上記した例では受光素子を
使用しているが、半導体レーザ、発光ダイオード等の発
光素子を適用してもよいし、半導体光変調素子であって
もよく、光素子であればよい。発光素子を用いる場合に
は、例えば発光素子を開口部３内に浅く入れ、これを枠
体１の側壁に固定した後に、発光素子を駆動した状態で
光ファイバを位置調整することになる。
【００３４】また、上記した例ではヒートシンク８を枠
体１に直に接触させているが、これらの間に図１に示す
ような断熱材１ａを挟めば、電子部品９からの発熱が大
きい場合に、電子部品９の放熱をヒートシンク８によっ
て、また、光ファイバ６と光素子４との結合部の放熱を
枠体１によって別々に行わせることができ、開口部３内
の光結合部分の熱膨張をより低く抑制できる。 （第２実施例）上記した実施例では、図４(b) に示すよ
うに、光素子の受光側を浅く開口部３に入れることにな
るが、図５に示すように、光素子用の支持基板１３を光
軸方向に長くして光素子４を開口部３内に深く入れても
よい。
【００３５】この場合、図５(b) に示すように、受光素
子４を取り付ける面を僅かに斜めにしてもよく、このよ
うな構造であっても、光ファイバ６の先端をマイクロレ
ンズ４ａに接近させれば受光異常が生じることはない。 （第３実施例）上記した実施例では、受光素子４を開口
部３内で光ファイバ６の先端に対向させるためにその先
端は垂直に切断することになるが、図６に示すように、
光ファイバ６の先端を斜めに切断してもよい。
【００３６】この場合、開口部３の貫通方向と垂直な方
向に受光面４ａが向くように受光素子４を支持基板１３
の電極リード１５の上に接続する。その電極リード１５
は、図１、図２に示した裏蓋１０側に面するような位置
に配置され、また、支持基板１３を枠体１に固定するた
めの支持枠１７は、電極リード１５の側部とその裏側の
支持基板１３に固定される。
【００３７】そして、光ファイバ６の切断面を反射ミラ
ーとして使用し、受光素子４にその反射光を照射するよ
うに配置してもよい。 （第４実施例）上記した実施例では、複数のリード１１
を支持板１２で挟んで枠体１の側部に貫通させるように
したが、図７(a),(b) に示すように、枠体１の下にリー
ド支持層２１，２２を重ね、それらの層間から階段状に
折り曲げられたリード１１を内外に突出させてもよい。
この場合、裏蓋１０側に配置されるリード支持層２１を
枠体１の内部に突出させず、他方のリード支持層２２上
のリード１１の端部を裏蓋１０側に露出させる。
【００３８】また、図７(c) に示すように、リード１１
を枠体１の内部に折り曲げ、これを裏蓋１０を貫通させ
るとともに、その外側の端部を裏蓋から外側に突出させ
るような構造を採用してもよい。 （第５実施例）上記した実施例では電子部品９をヒート
シンク８に取り付けるようにしたが、図８(a) に示すよ
うに、裏蓋２２の枠体１側の面に形成された配線パター
ン（不図示）に複数の電子部品２３、２４をフリップチ
ップボンディングしてもよい。
【００３９】この場合、裏蓋２２の下面からリードピン
２５を突出させて外部との電気的接続をとる。また、ヒ
ートシンク８の枠体１側の面には、電子部品２３，２４
の熱を伝達させるための高熱伝導性のパッド２６、２７
が設けられ、これらを電子部品２３、２４に接触させて
冷却するようにしている。 （第６実施例）上記した第１の実施例では、ヒートシン
ク８に搭載した電子部品９のボンディングパッド９ａと
リード１１内端とをワイヤボンディングで接続したが、
それ以外の接続構造であってもよい。
【００４０】例えば図８(b) に示すように、裏蓋２８の
枠体１側の面に配線パターン２９を形成し、その配線パ
ターン２９に電子部品３０をフリップチップボンディン
グするとともに、リード１１の内端の露出面を裏蓋１０
側に配置する。そして、配線パターン２９とリード１１
とを直接又はパッド３１を介して接触させるようにすれ
ば、ワイヤボンディングの手間が省ける。
【００４１】その電子部品３０が大きい場合には、電子
部品９のパッド９ａとリード１１の内端とを直接対向さ
せて接触してもよい。これによれば、故障時にはヒート
シンク８や裏蓋１０を開けて修理したり、電子部品３０
を交換することもできる。 （第７実施例）第１実施例では、電子部品収納室２を１
つ設けているが、図９に示すように、枠体内を仕切って
２部屋設けてもよい。
【００４２】即ち、上下開放形の導電性の枠体３２を仕
切り３５により二分し、２つの電子部品収納室３３、３
４を設けるとともに、それらの側部には、リード３６を
挟む絶縁性の支持層３７が形成されている。また、その
仕切３５にも、リード３８を挟むセラミックよりなる絶
縁性支持層３７が貫通され、２つの電子部品収納室３
３，３４に収納された電子部品４６，４７同士を電気的
に接続するようにしている。
【００４３】また、ヒートシンク３９の枠体３２側の面
には、２つの電子部品収納室３３、３４に嵌め込まれる
２つの突出部４０、４１が形成され、その突出部４０、
４１には、配線パターン４２、４３が形成された電子部
品搭載基板４４、４５が接着されている。さらに、電子
部品搭載基板４４、４５にはＬＳＩ等の電子部品４６、
４７が取り付けられ、それらの端子は配線パターン４
２、４３にワイヤボンディングされている。そして、電
子部品４６、４７が搭載されたヒートシンク３９を枠体
３２の上部に装着した状態で、電子部品搭載基板４４、
４５の配線パターン４２、４３をリード３６、３７に接
触させ、さらに、枠体３２側部の開口部４８に取付けら
れた光素子用の支持基板１３のストライプパターン１５
にその配線パターン４２を接触させるようにしている。
【００４４】なお、枠体３２のヒートシンク３９と反対
側の部分は、裏蓋４９により閉塞される。このような構
造によれば、枠体３２と仕切３５を導電材により形成
し、また、仕切３５により枠体３２を区分して２つの電
子部品収納室３３、３４を設けているので、電子部品と
してマイクロ波用のＬＳＩを枠体１内に収納しても、そ
のＬＳＩはシールドされた状態になり、他の電子部品に
信号的な悪影響を及ぼすことがなくなる。 （第８実施例）上記した第７実施例では、枠体３２に２
つの電子部品収納室３３、３４を設けたが、例えば光フ
ァイバに結合する光素子がフォトダイオードの場合に
は、図１０(a) に示すように、ＬＳＩ５１、５２のうち
シールドしたいものを導電性のキャップ５０で覆うよう
にしてもよい。
【００４５】ところで、図１０(a) に示すヒートシンク
５３は、発熱量の大きいＬＳＩ５２に対応する領域のフ
ィン５４の数を増やしたりその溝を深く形成して熱拡散
効果を大きくしたもので、これによれば光伝送結合装置
の温度分布を均一にして、不均一な熱膨張分布による枠
体５５の歪みを減らすことができる。図中符号５６は、
枠体５５側部に絶縁状態で取り付けるリード、５７は、
枠体５５の下に取付ける裏蓋、５８は、枠体５５側壁に
形成した開口部、５９は受光素子を取り付けた支持基
板、６０は、光ファイバを示している。
【００４６】ところで、開口部５８内に装着する光素子
が半導体レーザの場合には、これに接続するＬＳＩをシ
ールドしたり、放熱効果を考慮する必要は殆どないの
で、図１０(b) に示すようにＬＳＩ５１をキャップで覆
わず、しかもヒートシンク６０のフィン６１の分布を均
一にする。この場合、ヒートシンクの構造を交換するだ
けでよい。 （第９実施例）上記した実施例では、パッケージの枠体
の側壁に形成した開口部の電子部品収納室側から光素子
を取付け、その反対の外側から光ファイバを取付けるよ
うにしているが、図１１に示すように、光ファイバと光
素子との結合を枠体の外部で行ってもよい。
【００４７】メタルコートされた光ファイバ６の端部
は、マルチチャネルリボン５から露出してシリコン製の
ブロック１９内に機密状態で固定され、このブロック１
９は、光ファイバ用のフェルール６２に取付けられてい
る。ブロック１９は、フェルール６２の孔６３に機密状
態で挿入されている。光ファイバ６の端面とブロック１
９の端面とフェルール６２の端面は、互いに平坦になる
ように配置されている。
【００４８】また、光素子キャリア６５の上には複数の
半導体レーザ６４が搭載され、それらの半導体レーザ６
４の光出力端は、光素子キャリア６５の一端の縁部に沿
って配置されている。また、それぞれの半導体レーザ６
４の電極は、光素子キャリア６５の素子載置面に形成さ
れた電極パターン６６に直接又はワイヤを介して接続さ
れている。
【００４９】光素子キャリア６５は金属ステム６７の上
に固定され、その金属ステム６７の一端の縁部は、複数
の半導体レーザ６４の光出力端に沿って位置合わせされ
ている。また、半導体レーザ６４の両側方にある金属ス
テム６７の側部には、光素子キャリア６５の搭載面に対
して垂直方向に立ち上がるアーム６８が形成され、この
アーム６８の光出力端側の端面は、金属ステム６７の端
面と一致するように形成されている。
【００５０】そのアーム６８は、図１１(b) に示すよう
に、半導体レーザ６４の光出力端と光ファイバ６の端面
とを対向させた状態で、フェルール６２の端面にＹＡＧ
レーザにより瞬時に溶接固定される。半導体レーザ６４
の光出力端と光ファイバ６の端面との位置調整は、半導
体レーザ６４から出力される光を光ファイバ６に照射し
ながら行うとともに、フェルール６２の端面上のｘ方向
及びｙ方向への金属ステム６７の移動と、ｘｙ方向に直
交するｚ軸を中心にする金属ステム６７の角度調整によ
りなされる。
【００５１】光ファイバ用のフェルール６２を図１に示
す枠体１に取付けるときには、そのスリーブ６２ａを枠
体１の開口部３内に収納し、そのフランジ６２ｂ枠体１
の側壁に当て、この状態で金属ステム６７のアーム６８
とフェルール６２の端面をＹＡＧレーザ溶接により固定
するといった手順を踏む。なお、光素子キャリア６５の
上に搭載する光素子は、半導体レーザに限るものではな
く、第１実施例のような受光素子であってもよい。
【００５２】このように、パッケージの外部で光ファイ
バと光素子とを結合すると、図１、図２に示すパッケー
の枠体１内では半導体レーザ６４と電子部品９とリード
１１とを電気的に接続し、その後に、枠体１の上下にヒ
ートシンク８、裏蓋１０を被せるだけなので、組み立て
の歩留りが向上する。この実施例でも、第１実施例と同
様に、パッケージ内に取付けられた電子部品９から発す
る熱はヒートシンク８により外部に放熱され、また、半
導体レーザ６４光素子から発生した熱は光ファイバ用の
フェルール６２を介して枠体１から十分放熱される。
【００５３】ところで、図１１に示した光ファイバ用の
フェルール６２では、フェルール６２内に孔６３を形成
してその中にブロック１９を挿入する構造にしている
が、図１２に示すように、フェルール６２のスリーブ６
２ｃを断面Ｕ字上に形成し、その凹部にブロック１９を
搭載するようにしてもよい。また、金属ステム６７のア
ーム６８の両側面の距離は、図１１(b) に示すように、
フェルール６２のスリーブ６２ａの幅より狭くしてもよ
いし、図１２に示すようにスリーブ６２ｃの幅と一致さ
せてもよい。その距離がスリープ６２ａの幅よりも狭い
場合には、金属ステム６７を固定するための溶接位置は
フェルール６２の端面になり、また、一致する場合には
その溶接位置はスリーブ６２ｃの側部となる。
【００５４】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、電子
部品を収納するための枠状の本体を有し、その枠体の側
壁に光ファイバと光素子を結合させる開口部が形成さ
れ、かつ、その枠体の上又は下をヒートシンクにより閉
塞するパッケージを使用して光ファイバと光素子を結合
用するようにしているので、光ファイバと光素子を結合
するために治具を入り込ませるスペースとして、電子部
品収納室の枠体内の空間を適用し、その上下の両方向か
ら差し込めることになり、その結合の際の作業性を向上
することができる。しかも、光ファイバの取付けは、枠
体の外部から行えるので、作業が容易になる。
【００５５】また、光ファイバと光素子を結合するため
のスペースは、側壁の開口部だけでよく、光結合に必要
なスペースを大幅に縮小できる。光素子を光ファイバフ
ェルール端面に取り付けて光ファイバと光素子とを結合
したものを枠体側部の開口部に挿入すると、光素子と光
ファイバとの結合の作業をさらに軽減でき、しかも、そ
れらはパッケージ内に機密封止される。
【００５６】さらに、光ファイバと光素子はそれぞれ枠
体の側部に固定されるので、枠体内の電子部品が作動し
てその熱膨張により枠体に歪が生じても、開口部の周囲
の側壁の歪みは全体の歪みに比べて極めて僅かであり、
光ファイバと光素子との光軸のズレを殆ど無くすことが
できる。枠体の上又は下をヒートシンクにより閉塞する
と、その中に収納される電子部品が冷却されて、枠体の
熱膨張が抑制される。枠体とヒートシンクの間に熱伝導
率の低い材料を介在させると、枠体の熱膨張をさらに低
下でき、また、光素子と光ファイバの結合部に生じる熱
は、ヒートシンクではなく枠体を介して冷却することが
できる。
【００５７】他の発明に従って複数の電子部品を収納す
る枠体内に仕切を設けると、電子部品間のシールドをと
ることができる。また、さらに別の発明によれば、電子
部品の端子を電気的に外部に引き出すために、電子部品
の端子を接続するリードを枠体内壁に沿って形成し、こ
のリードを枠体の外部に突出させているので、電子部品
の接続のために治具を入れるスペースを設ける必要はな
く、光ファイバ・光素子結合用パッケージ及び光ファイ
バ・光素子モジュールを極めて小型にできる。
【００５８】さらに、光素子に接続される電極リード
は、マイクロストリップライン構造となっているので、
各光素子チャンネル間のクロストークをなくすことがで
きる。また、ボンディングワイヤーの使用を最小限にお
さえ、パターン化された配線を使用するので、スキュー
も抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施例の光ファイバ・光
素子モジュールのヒートシンク側から見た分解斜視図で
ある。
【図２】図２は、本発明の第１実施例の光ファイバ・光
素子モジュールの裏蓋側から見た分解斜視図である。
【図３】図３(a) は、本発明の第１実施例の光ファイバ
・光素子モジュールのヒートシンクを外した状態を示す
平面図、図３(b) は、その光ファイバ・光素子モジュー
ルを示す側面図である。
【図４】図４(a) は、本発明の第１実施例に使用する光
素子を示す斜視図、図４(b) は、第１実施例における光
ファイバと光素子の結合状態を示す平面図である。
【図５】図５(a) は、本発明の第２実施例の光ファイバ
と光素子の結合状態を示す平面図、図５(b) は、その側
面図である。
【図６】図６(a) は、本発明の第３実施例の光ファイバ
と光素子の結合状態を示す平面図、図６(b) は、その側
面図である。
【図７】図７(a) は、本発明の第４実施例の光ファイバ
・光素子パッケージを示す斜視図、図７(b) はその側面
図、図７(c) は、本発明の第４実施例の別な形態のパッ
ケージを示す側面図である。
【図８】図８(a) は、本発明の第５実施例の光ファイバ
・光素子モジュールを分解した状態を示す断面図であ
り、図８(b) は、本発明の第６実施例の光ファイバ・光
素子モジュールを分解した状態を示す断面図である。
【図９】図９(a) は、本発明の第７実施例の光ファイバ
・光素子モジュールを分解した状態を示す断面図、図９
(b) は、そのモジュールのパッケージのヒートシンクを
外した状態を示す平面図である。
【図１０】図１０(a) は、本発明の第８実施例の光ファ
イバ・光素子モジュールを分解した状態を示す断面図で
あり、図１０(b) は、第８実施例の光ファイバ・光素子
モジュールの別な形態を示す断面図である。
【図１１】図１１(a) は、本発明の第９実施例の光素子
と光ファイバの構成を示す斜視図で、図１１(b) は、そ
の光素子と光ファイバの接続状態を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の第９実施例の別な構成の
光素子と光ファイバの接続状態を示す斜視図である。
【図１３】図１３(a) ，(b) は、光ファイバ・光素子モ
ジュールの第１の従来例を示す平面図、側断面図であ
り、図１３(c) は、電子部品が収納された光ファイバ・
光素子モジュールの第２の従来例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 枠体 ２ 電子部品収納室 ３ 開口部 ４ 受光素子（光素子） ５ リボン ６ 光ファイバ ７ フィン ８ ヒートシンク ９ 電子部品 １０ 裏蓋 １１ 電極リード １２ 支持板 １３ 支持基板 １４ 配線パターン １５ 電極リード １６ 窓 １７ 支持枠 １８ コネクタ １９ ブロック ２０ キャップ ６２ フェルール ６４ 半導体レーザ ６５ 光素子キャリア ６７ 金属ステム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/18

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電子部品（９）を収納する上下開放形の枠
    体（１）と、 前記枠体（１）の側壁のうち光ファイバ（６）と光素子
    （４）を結合する部分に形成された開口部（３）と、 前記枠体（１）の上と下をそれぞれ閉塞する第一の蓋
    （８）と第二の蓋（10）を有することを特徴とする光フ
    ァイバ・光素子結合用パッケージ。
  2. 【請求項２】前記第一の蓋（８）には、放熱用のフィン
    （７）が形成されていることを特徴とする請求項１記載
    の光ファイバ・光素子結合用パッケージ。
  3. 【請求項３】前記第一の蓋（８）と前記枠体（１）の間
    には、断熱材（１ａ）が介在されていることを特徴とす
    る請求項２記載の光ファイバ・光素子結合用パッケー
    ジ。
  4. 【請求項４】前記枠体（１）の前記側壁又は前記第二の
    蓋（10）には、リード端子（11、11ａ）が貫通している
    ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ・光素子結
    合用パッケージ。
  5. 【請求項５】電子部品(9) を収納する上下開放形の枠体
    （１、35、55）と、 前記枠体（１）の側壁に形成された開口部（３）と、 前記開口部（３）のうち前記枠体（３）の内側に配置さ
    れる光素子（４）と、 前記開口部（３）のうち前記枠体（１）の外側に配置さ
    れ、かつ前記開口部（３）内で前記光素子（４）と光結
    合する光ファイバ（６）と、 前記枠体（１）の上と下をそれぞれ閉塞する第一の蓋
    （８、53）及び第二の蓋（10）を有することを特徴とす
    る光ファイバ・光素子モジュール。
  6. 【請求項６】前記光ファイバ（６）と前記光素子（４）
    は、それぞれ多数配置されていることを特徴とする請求
    項５記載の光ファイバ・光素子モジュール。
  7. 【請求項７】前記光ファイバ（６）は、前記開口部
    （３）にはめ込まれるフェルール（62）に取付けられ、
    かつ、該フェルール（62）の前記開口部（３）側の端面
    には前記光素子（64）が固定されていることを特徴とす
    る請求項５記載の光ファイバ・光素子モジュール。
  8. 【請求項８】前記枠体（１）の側壁又は前記第二の蓋
    （10）には、リード（11、11ａ）が貫通していることを
    特徴とする請求項５記載の光ファイバ・光素子モジュー
    ル。
  9. 【請求項９】前記リード（11）は、前記枠体（１）内で
    は前記電子部品（９）の電極（９ａ）と直に又は導電材
    （31）を介して接続され、前記電子部品（９）の電極
    （９ａ）は、前記光素子（４）に導通する電極（15）に
    接続されていることを特徴とする請求項５記載の光ファ
    イバ・光素子モジュール。
  10. 【請求項１０】前記第一の蓋（８）のうち前記枠体
    （１）側の面には、前記電子部品（９）が搭載され、反
    対側の面には放熱用のフィン（７）が形成されているこ
    とを特徴とする請求項７記載の光ファイバ・光素子モジ
    ュール。
  11. 【請求項１１】前記第二の蓋（10）のうち前記枠体
    （１）側の面には前記電子部品（９）が搭載され、その
    反対側の面にはリード（11）が接続され、かつ、前記第
    一の蓋（８）のうち前記枠体（１）側の面は前記電子部
    品（９）に熱的に接続され、その反対側の面には放熱用
    のフィン（７）が形成されていることを特徴とする請求
    項５記載の光ファイバ・光素子モジュール。
  12. 【請求項１２】前記光素子（４）は、前記枠体（１）に
    固定される支持基板（13）に取付けられ、該支持基板
    （13）表面に形成される配線リード（15）はマイクロス
    トリップラインとなっていることを特徴とする請求項７
    記載の光ファイバ・光素子モジュール。
  13. 【請求項１３】前記枠体（55）内に複数収納される前記
    電子部品（46、45）のうち少なくとも１つは、導電性キ
    ャップ（50）により覆われていることを特徴とする請求
    項５記載の光ファイバ・光素子モジュール。
  14. 【請求項１４】前記枠体（32）の内部は仕切（35）によ
    って分割され、分割された空間にはぞれぞれ前記電子部
    品（46，47）が収納されることを特徴とする請求項５記
    載の光ファイバ・光素子モジュール。
  15. 【請求項１５】前記第一の蓋（53）には放熱用のフィン
    （54）が多数形成され、該フィン（54、61）の分布密度
    は不均一であるか、該フィン（54）のそれぞれの表面積
    は均一でないことを特徴とする請求項５記載の光ファイ
    バ・光素子モジュール。
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