JPH10247741A

JPH10247741A - 光通信用発光モジュールおよびその組立方法

Info

Publication number: JPH10247741A
Application number: JP9048798A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Ichino; 晴彦市野; Masaki Hirose; 正樹広瀬; Sadahisa Warashina; 禎久藁科; Mikio Kyomasu; 幹雄京増
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK; NTT Inc
Priority date: 1997-03-04
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】モジュール内にＬＤ、ＬＤドライバＩＣ等を
含む送光ユニット、光学系ユニット、放熱用部材等を内
蔵し、かつ調芯工程を含めて逐次組立を行うことができ
る構造を実現する。【解決手段】光学系ユニットは、レンズ、レンズホル
ダ、スリーブ、フェルールストッパから構成される。送
光ユニットは、ＬＤ、サブマウント、放熱用部材、ＬＤ
ドライバＩＣ、ＬＤの出力光をモニタするＰＤ、サブキ
ャリア、外部配線および受動部品を有する基板、ヒート
シンクおよび放熱フィンとして用いられる金属パッケー
ジから構成される。金属パッケージと光学系ユニット、
金属パッケージとレセプタクルユニット、金属パッケー
ジと外形ケースは、それぞれ樹脂または半田により機械
的および熱的に接続し、送光ユニット内の各部はワイヤ
ボンディングにより電気的に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超高速光伝送シス
テム用の光送信器として用いられ、小型低電力なドライ
バ内蔵型の光通信用発光モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来の光通信用発光モジュール
の構成を示す。図において、４１はバタフライ型のパッ
ケージ、４２は金メッキ付きの先球光ファイバ、４３は
光ファイバ固定用基板、１は半導体レーザ（以下「Ｌ
Ｄ」という）、２はＬＤ１を実装するサブマウント、３
はペルチェ素子モジュール、５はＬＤ１の出力光をモニ
タするフォトダイオード（以下「ＰＤ」という）、６は
ＰＤ５を実装するサブキャリアである。この組立方法
は、ＬＤ１を発光させ、その光を先球光ファイバ４２で
受け、調芯しながら先球光ファイバ４２を光ファイバ固
定用基板４３に半田で固定し、さらに先球光ファイバ４
２を半田でパッケージ４１に密封する手順で行われてい
た。

【０００３】また、このユニットに光アイソレータを取
り付けるには、図９に示すように、光ファイバ５１とレ
ンズ５２を組み合わせた２対の光学系の間に、偏光子５
３およびファラデー素子５４で構成される光アイソレー
タ２２を挿入し、２対の光学系の光軸調整を行う必要が
あった。このように、従来の光通信用発光モジュールで
は、先球光ファイバ４２の調芯と光アイソレータ２２の
調芯の２度の調芯が必要であった（問題点１）。また、
先球光ファイバ４２の調芯は、小さなパッケージ４１内
で行わなければならず、調芯作業が面倒であった（問題
点２）。また、光ファイバ固定用基板４３、サブマウン
ト２、サブキャリア６を同一のペルチェ素子モジュール
３に搭載する構成であるので、ペルチェ素子モジュール
３の寸法を小さくすることができず、小型化と消費電力
の低減が困難であった（問題点３）。さらに、調芯作業
を要することや、気密封じのために先球光ファイバ４２
の半田固定を要することは、光通信用発光モジュールを
量産化する上で大きな支障になっていた。

【０００４】これらを解決するために、逐次組立方式に
よる表面実装モジュールが考案されている。図１０は、
従来の表面実装モジュールの構成を示す（信学全大95、
Ｃ−184 ）。図において、６１はパッケージ、６２は光
ファイバ固定用基板、６３はサブキャリア、６４は光フ
ァイバ端末、６５は光ファイバ押さえ、６６は固定ブロ
ック、６７は外形ふたである。その組立方法は、Ｌ
Ｄを光ファイバ固定用基板６２に実装し、これをパッケ
ージ６１に搭載し、ＰＤをサブキャリア６３に実装
し、これをパッケージ６１に搭載し、光ファイバ端
末６４を光ファイバ固定用基板６２に取り付け、光ファ
イバ押さえ６５で固定し、外形ふた６７を取り付
け、固定ブロック６６を取り付ける手順で行われて
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の表面実
装モジュールの構成では、調芯を行わずに取り付ててい
るので、光結合損失が大きい（問題点４）。また、搭載
部品がＬＤ等の単体部品であり、ＬＤドライバＩＣ等を
含む構成になっていないので、モジュールの高機能化お
よび高速化に不向きであった（問題点５）。

【０００６】また、光通信用発光モジュールにおいて、
ＬＤの温度安定化のためにペルチェ素子を内蔵する場合
には、次のような問題が発生する。従来、サブマウント
タイプとして販売されているＬＤモジュールは、図１１
に示すように、金属のサブマウント７１の上にＳiＣ７
２を介してＬＤ１が実装される構造になっていた。ま
た、ペルチェ素子モジュールは、図１２に示すように、
セラミック基板８１とペルチェ素子８２との間にメタラ
イズ８３を挟み、セラミック基板８１の他面が半田８４
になっていた。

【０００７】これらを用いて光通信用発光モジュールを
構成する場合に、ペルチェ素子モジュールの吸熱効果を
高めるためには、できる限り熱伝導を良くすることが要
求され、その一方で、ＬＤへの機械的ストレスを小さく
して信頼性を向上させるためには、各部材とＬＤの熱膨
張係数ができる限り近いことが望ましい。また、ペルチ
ェ素子モジュール自体の信頼性も熱による機械的ストレ
スに依存する要素が高かった。

【０００８】ところが、従来の構造では、ＬＤ１とＳi
Ｃ７２の熱膨張係数はほぼ同じであるが、金属のサブ
マウント７１の熱膨張係数は大きなものとなっていた。
また、従来のペルチェ素子モジュールに用いられている
セラミック基板８１のアルミナ（Ａl₂Ｏ₃)の熱膨張係数
は、ＬＤ１の熱膨張係数に比べて大きいだけでなく、熱
伝導率も20〜30Ｗ／ｍ・Ｋとなっており、ＳiＣ７２や
金属のサブマウント７１と比較して１桁小さいものであ
った。また、従来のヒートシンクに用いられている金属
等もこのような観点から材質を選定したものではなかっ
た。

【０００９】そのため、従来の部品では、ペルチェ素子
モジュールの吸熱効果を有効に引き出すことができなか
った（問題点６）。また、ＬＤおよびペルチェ素子モジ
ュールに対して熱膨張係数の面からの信頼度設計ができ
なかった。本発明は、モジュール内にＬＤ、ＬＤドライ
バＩＣ等を含む送光ユニット、光学系ユニット、放熱用
部材等を内蔵し、かつ調芯工程を含めて逐次組立を行う
ことができる小型で低消費電力なドライバ内蔵型の光通
信用発光モジュールおよびその組立方法を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光通信用発光モ
ジュールは、レセプタクルユニットと、光学系ユニット
と、送光ユニットから構成される。レセプタクルユニッ
トは、樹脂製のスリーブ挿入ケースと樹脂製のアダプタ
部から構成される。光学系ユニットは、レンズ、レンズ
ホルダ、スリーブ、フェルールストッパから構成され
る。送光ユニットは、送光素子ユニットおよび送光回路
系ユニットから構成される。送光素子ユニットは、Ｌ
Ｄ、ＬＤを実装するサブマウント、ＬＤの位置調整と放
熱とを兼ねた放熱用部材から構成される。送光回路系ユ
ニットは、ＬＤを駆動するＬＤドライバＩＣ、ＬＤの出
力光をモニタするＰＤ、ＰＤを実装するサブキャリア、
外部配線および受動部品を有する基板、ヒートシンクお
よび放熱フィンとして用いられる金属パッケージから構
成される。金属パッケージと光学系ユニット、金属パッ
ケージとレセプタクルユニット、金属パッケージと外形
ケースは、それぞれ樹脂または半田により機械的および
熱的に接続され、送光ユニット内の各部はワイヤボンデ
ィングにより電気的に接続される。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明の光通
信用発光モジュールの実施形態を示す。図１は、モジュ
ール全体を横から見た断面構成を示し、図２は、送光ユ
ニットおよび光学系ユニット部分を上から見た平面構成
を示す。図１，図２において、送光ユニットは、ＬＤ
１、ＬＤ１を実装するサブマウント２、ペルチェ素子モ
ジュール３（以上、送光素子ユニット）、ＬＤドライバ
ＩＣ４、ＰＤ５、ＰＤ５を実装するサブキャリア６、メ
タライズ配線７およびサーミスタ８その他を有する基板
９、ヒートシンクおよび放熱フィンとして用いられる金
属パッケージ１０（以上、送光回路系ユニット）により
構成される。送光ユニット部分には外形ケース１１が取
り付けられる。光学系ユニットは、レンズ２１、光アイ
ソレータ２２、レンズホルダ２３、スリーブ２４から構
成される。レセプタクルユニットは、樹脂製のスリーブ
挿入ケース３１と樹脂製のアダプタ部３２から構成され
る。

【００１２】ＬＤ１は、凹型のサブマウント２とともに
ペルチェ素子モジュール３の後方端部上に搭載される。
サブマウント２の凹部には、光学系ユニットのレンズ２
１がＬＤ１の前面にくるように配置される。ＰＤ５はサ
ブキャリア６に実装され、ＬＤドライバＩＣ４ととも
に、ＬＤ１の後方にあって金属パッケージ１０上に直接
設置される。ＬＤ１とＬＤドライバＩＣ４、ＬＤドライ
バＩＣ４と基板９上のメタライズ配線７は、ボンディン
グワイヤ１２を介して直接接続される。

【００１３】本発明の光通信用発光モジュールでは、金
属パッケージ１０として低コストで高い寸法精度が得ら
れる粉体成形部品を用いる。この粉体成形は形状を自由
に設定できるので、放熱フィンの形成が容易であり、Ｌ
ＤドライバＩＣ４等で発生する熱を効率的に放熱できる
ともに、ペルチェ素子モジュール３で吸熱した熱の放熱
にも適している（問題点６の解決）。また、ＬＤドライ
バＩＣ４等の発熱部とＬＤ１とを熱的に分離することが
でき、ペルチェ素子モジュール３はＬＤ１の温度のみを
制御すればよいので、その寸法を小さくすることがで
き、かつ消費電力を低減することができる（問題点３の
解決）。また、材料にＣu／Ｗ(銅−タングステンを用い
ることにより、熱抵抗の低減および熱膨張係数の調整が
可能になる（詳細は後述する）。

【００１４】また、本発明の光通信用発光モジュールで
は、ＰＤ５を実装するサブキャリア６として粉体成形部
品を用いる。ＰＤ５はＬＤ１に対して所定の角度を設定
する必要があり、粉体成形によりサブキャリア６の実装
面に容易に傾斜を付けることができる。ペルチェ素子モ
ジュール３は、ＬＤ１の温度制御を行うために必要なも
のであるが、その要求がない場合にはペルチェ素子モジ
ュール３と同じ厚さのＣu／Ｗ基板と差し替えてもよ
い。

【００１５】光学系ユニットは、レンズ２１、光アイソ
レータ２２、レンズ２１を固定する部品とフェルールの
ストッパとなる部品から構成されるレンズホルダ２３、
スリーブ２４が一体化されている。そのため、調芯は、
スリーブ２４に光ファイバフェルールを挿入した状態で
行うことができるので、調芯作業は極めて容易になる
（問題点１，２，４の解決）。なお、システム全体で光
反射が低く抑えられることが保証されている短距離シス
テム等では、光アイソレータ２２は必要なくなるので、
その場合にはそれを省いた構造をとってもよい。

【００１６】ＬＤドライバＩＣ４は、金属パッケージ１
０または基板９に取り付ければよいが、ここでは金属パ
ッケージ１０に直接取り付けることにより放熱効果を高
めている。また、ＬＤドライバＩＣ４の基板電位として
接地電位をとりたくない場合には金属パッケージ１０に
直接取り付けず、例えばＡlＮ(窒化アルミニウム）基板
を介して取り付ければよい。このＬＤドライバＩＣ４と
ＬＤ１は、ボンディングワイヤ１２を介して直接接続さ
れるので、その間のインダクタンスの低減が可能とな
り、高速動作が可能となる（問題点５の解決）。

【００１７】図３は、本発明の光通信用発光モジュール
の組立手順を示す。ＬＤ１とサーミスタ８をサブマウント２に乗せ、こ
れをペルチェ素子モジュール３に乗せて送光素子ユニッ
トを組み立てる。ＰＤ５をサブキャリア６にダイボンドし、サブキャ
リア６のメタライズ配線部にワイヤボンディングで電気
的に接続する。

【００１８】基板９に容量（図示せず）等の受動素
子を搭載する。ＬＤドライバＩＣ４、サブキャリア６、基板９を金
属パッケージ１０に取り付け、送光回路系ユニットを組
み立てる。金属パッケージ１０にペルチェ素子モジュール３を
半田で取り付け後、ワイヤリングを行い、外形ケース１
１で蓋をして送光ユニットを組み立てる。

【００１９】送光ユニットと、光学系ユニット（２
１，２２，２３，２４）の２つのユニットを調芯し、樹
脂固定する。調芯固定されたユニットのスリーブ部分にレセプタ
クルユニット（３１，３２）をかぶせ、金属パッケージ
１０に取り付けて光通信用発光モジュールを完成させ
る。

【００２０】ここで、本発明の光通信用発光モジュール
が有している特徴について説明する。（第１の特徴）第１の特徴は、金属パッケージとペルチ
ェ素子モジュールの熱膨張係数の違いによる光軸ずれに
対処できるところである。

【００２１】従来のモジュールでは、先球光ファイバと
ＬＤが同一のペルチェ素子モジュール上にあり、ペルチ
ェ素子モジュールの熱膨張に伴う機械的変形は両者に対
して同一方向に発生し、光軸ずれの問題はなかった。し
かし、本発明ではＬＤ１はペルチェ素子モジュール３上
に、光学系ユニットは金属パッケージ１０上にあるの
で、熱膨張係数の違いによる光軸ずれが問題となる。

【００２２】本実施形態では、ペルチェ素子モジュール
３の吸熱効率をよくするために、その熱膨張係数をＬＤ
１およびサブマウント２の熱膨張係数に合わせ、信頼性
向上のためにペルチェ素子モジュール３のセラミック基
板８１としてＡlＮ基板を用いる。さらに、図４に示す
ように、セラミック基板８１とペルチェ素子８２との間
のメタライズ８３として、メタライズＮi ８３−１とメ
タライズＣu ８３−２を用いる。セラミック基板８１に
サブマウント２を取り付ける半田１を８４−１とし、他
方のセラミック基板８１の半田２を８４−２とする。

【００２３】本構成における各部の熱膨張係数を表１に
示す。なお、（×２）は２枚あることを示すが、一方は
温度制御されているために熱膨張がない。

【００２４】

【表１】

【００２５】この表からわかるように、従来の熱膨張係
数１×10^-5／Ｋの典型的なＣu／Ｗを材料として金属パ
ッケージを作成すると、ペルチェ素子モジュール部分の
平均熱膨張係数との差が 5.2×10^-6／Ｋとなる。これ
は、サブマウントに取り付けたＬＤの位置と、金属パッ
ケージ上に取り付けた光学系ユニットの位置ずれが、温
度に対して 5.2×10^-6／Ｋの割合で発生することを意味
する。本実施形態では、ペルチェ素子モジュールの放熱
側の面からＬＤの発光部までの長さが約３ｍｍであるの
で、温度に対する位置ずれの割合は 1.5×10^-2μｍ／Ｋ
となり、30℃の温度変化に対して約0.45μｍの位置ずれ
が発生することになる。これは、単一モード光ファイバ
とＬＤの調芯の許容誤差に対して大きな値であり（通
常、光結合効率の変化を±１dB以内に抑えるために±
0.5μｍ以下の位置固定が必要）、熱膨張係数の違いに
よる位置ずれをさらに小さくする必要がある。

【００２６】そこで、本実施形態では、Ｃu／Ｗの混合
比を変えて表１に示す平均熱膨張係数 4.8×10^-6／Ｋに
合わせる方法をとり、放熱効率を維持しつつ、ＬＤ、サ
ブマウント、ペルチェ素子モジュールの熱膨張係数と一
致させ、温度変化による光軸ずれの発生を防ぐ。また、
ＬＤ、サブマウント、ペルチェ素子モジュールおよび金
属パッケージの熱膨張係数がすべて等しい値に設定する
ことにより、信頼性を向上させることができる。なお、
ここで示した熱膨張係数は、表１の例に合わせたもので
あり、表１と異なる設定をした場合には合わせるべき熱
膨張係数も違ってくる。また、粉体成形材料としてＣu
／Ｗを用いる例を示したが、熱膨張係数が合わせられ
るものであれば、他の材料を用いてもよい。

【００２７】（第２の特徴）第２の特徴は、調芯工程を
簡単にし、かつＬＤとＬＤドライバＩＣとの間のワイヤ
ボンディングを可能にするところにある。レンズ系を用
いて、ＬＤと光ファイバの光学的結合を効率よく得るに
は、ＬＤをレンズの近くに置かなければならない（通常
１ｍｍ以下）。そのためには、ＬＤをペルチェ素子モジ
ュールの光学系ユニット側の端部に配置する方法が簡単
であり、かつ調芯工程にマージンをもたす上でも最良で
ある。しかし、このようにすると、ペルチェ素子モジュ
ールの光学系ユニット側と反対側の金属パッケージ上に
取り付けられたＬＤドライバＩＣとＬＤとの間の距離が
長くなり、ワイヤの直接接続が不可能になり、良好な電
気的特性が得られにくくなる。

【００２８】この問題を解決した構造が図５に示す光学
系ユニットである。光学系ユニットは、図１にも示した
ように、レンズ２１、光アイソレータ２２、レンズホル
ダ２３、スリーブ２４から構成される。レンズホルダ２
３は、２つの部品から構成され、一方の部品はスリーブ
２４内に圧入され、フェルールストッパとしても働くよ
うになっている。また、圧入量を少なくし、フェルール
が機械変形しない程度に抑えている。この部品に光アイ
ソレータ２２を収め、他方のレンズ２１を固定した部品
と一体化して光学系ユニットが構成される。従来のモジ
ュールはピグテイル型であるが、本発明ではレセプタク
ル型となる。このユニットをレセプタクルユニットに挿
入すると光通信用発光モジュールが完成する。

【００２９】この光学系ユニットの特徴は、スリーブ２
４が一体化しているので、光ファイバの位置はフェルー
ルとスリーブの嵌合で一義的に定まり、光アイソレータ
２２の位置は、その有効領域内に光束が収まるようにレ
ンズ設計をしておけば、光アイソレータ２２の位置調整
が不要となる。このように、光学系がユニット化されて
いるので、調芯作業が容易になるだけでなく、このユニ
ットとＬＤとの間で位置調整を行うことにより、一度で
調芯作業を終えることができる。

【００３０】また、レンズホルダ２３のレンズ支持部の
肉厚を薄くし、かつ突出させることにより、図１および
図２に示すように、ＬＤ１をペルチェ素子モジュール３
のＬＤドライバＩＣ４側の端部に配置させることができ
る。なお、サブマウント２の形状は凹型になっているの
で、図２に示すようにその凹部にレンズホルダ２３の突
出部が挿入される。これにより、ＬＤ１とＬＤドライバ
ＩＣ４を最短距離でワイヤボンディングすることがで
き、かつレンズ２１とＬＤ１とを近接させることができ
る。

【００３１】なお、レンズ２１はペルチェ素子モジュー
ル３の上部に配置され、調芯マージンが小さくなること
が問題となる。ただし、光学系ユニットの機械的公差、
光学部品組み付け精度およびレンズ特性のバラツキを考
慮しても、ＬＤ１側の焦点位置のバラツキを 100〜200
μｍ以内に抑えることが可能であり、調芯マージンとし
て 200μｍ程度を考慮すればよい。ここで、サブマウン
ト２の厚さは、（調芯マージン）＋（レンズホルダ２３
の肉厚）＋（レンズ２１の半径）−（ＬＤ１の発光部ま
での厚さ）となるように設定すればよい。

【００３２】（第３の特徴）第３の特徴は、熱膨張によ
る金属パッケージと樹脂レセプタクルの変形に伴う光軸
ずれに対処できるところにある。本発明の光通信用発光
モジュールは、図１に示すようにレセプタクル構造をと
っている。光ファイバコネクタのフェルール部分は、こ
のレセプタクルユニット（３１，３２）をガイドとして
光学系ユニットのスリーブ２４に挿入される。したがっ
て、レセプタクルユニットと光学系ユニットとの位置決
めが必要である。一方、光学系ユニットは、調芯後に金
属パッケージ１０に固定される。したがって、レセプタ
クルユニットと光学系ユニットを機械的に直接接続する
と、レセプタクルユニットの材質である樹脂と金属パッ
ケージの熱膨張係数の違いにより熱変形が発生し、ＬＤ
１との光軸ずれが生じることになる。特に、樹脂の熱膨
張係数は、金属パッケージの熱膨張係数に比べて高く、
また金属パッケージとレセプタクルユニットが固定され
ていることからバイメタル現象が起こり、その熱変形は
無視できない。

【００３３】この問題を解決した構造が図６に示すレセ
プタクルユニットである。図１にも示したように、レセ
プタクルユニットは樹脂製のスリーブ挿入ケース３１と
樹脂製のアダプタ部３２から構成される。スリーブ挿入
ケース３１とスリーブ２４との間に、２〜45μｍの隙間
が開くように設計する。この最小値は熱膨張による変形
を吸収できる値であり、最大値はフェルールがスリーブ
２４にスムーズに挿入できるための許容値として決めら
れる。

【００３４】熱膨張による変形は高々１μｍ程度を考え
られる。ただし、ＬＤの光結合においては、この半分程
度でも−１dBの損失を発生させることになり無視できな
い。したがって、少なくとも２μｍ程度の隙間を設けて
おけば、十分にその効果を期待できる。一方、この隙間
を大きく広げすぎると、逆にレセプタクルユニットと光
学系ユニットの位置決め効果がなくなり、最悪の場合に
はフェルールが挿入できなくなる。フェルールは、スリ
ーブ挿入ケース３１のフェルール挿入側テーパ部３３を
ガイドとして挿入されるが、このガイド部分の内径のフ
ェルール径に対する余裕度が最悪値で±45μｍである。
したがって、スリーブ挿入ケース３１とスリーブ２４の
隙間の最大値を45μｍ以下に設定しておけば、フェルー
ル挿入側テーパ部３３と挿入されたスリーブ２４との中
心位置ずれが45μｍ以内となり、テーパによってフェル
ールをスムーズにスリーブ２４内に挿入させることがで
きる。

【００３５】（第４の特徴）第４の特徴は、光学系ユニ
ットを取り付けるときに発生する光学系ユニットのずれ
を解消できるところにある。光学系ユニットを取り付け
るときには、光軸に垂直な２方向（ｘ，ｙ方向）および
光軸方向（ｚ方向）の３軸の調芯を行うが、光学系ユニ
ットと金属パッケージとの固定位置は、調芯マージン分
だけ不確定となる。ｘ，ｙ方向については、光学系ユニ
ットに合わせた位置でレセプタクルユニットをずらして
金属パッケージに取り付ければよい。しかし、レセプタ
クルユニットと金属パッケージは、ｚ軸に垂直な面での
接着となりｚ方向の許容度はない。

【００３６】この問題を解決した構造が図７に示すレセ
プタクルユニットである。光学系ユニットのスリーブ２
４が挿入されるスリーブ挿入ケース３１を長めに作成
し、ｚ方向にも隙間を作ることにより、光学系ユニット
のｚ方向の位置ずれを吸収する。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光通信用
発光モジュールは、光軸調整が容易な構造で一度の光軸
調整ですみ、さらに熱膨張に伴う光軸ずれに対処できる
構造を有している。また、ＬＤとＬＤドライバＩＣの直
接接続が可能である。また、光学系ユニットの光学的焦
点バラツキを吸収する調芯工程のために発生する固定位
置のずれを吸収することができる。したがって、小型、
高速、低消費電力、低価格な光通信用発光モジュールを
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光通信用発光モジュールの実施形態を
示す断面図。

【図２】本発明の光通信用発光モジュールの実施形態を
示す平面図。

【図３】本発明の光通信用発光モジュールの組立手順を
示す図。

【図４】ペルチェ素子モジュール３の構成を示す図。

【図５】光学系ユニットの構成を示す図。

【図６】レセプタクルユニットの構成を示す図。

【図７】レセプタクルユニットの構成を示す図。

【図８】従来の光通信用発光モジュールの構成を示す
図。

【図９】光アイソレータの取り付け方法を説明する図。

【図１０】従来の表面実装モジュールの構成を示す図。

【図１１】従来のＬＤモジュールの構成を示す図。

【図１２】従来のペルチェ素子モジュールの構成を示す
図。

【符号の説明】

１半導体レーザ（ＬＤ）２サブマウント３ペルチェ素子モジュール４ＬＤドライバＩＣ５フォトダイオード（ＰＤ）６サブキャリア７メタライズ配線８サーミスタ９基板１０金属パッケージ１１外形ケース１２ボンディングワイヤ２１レンズ２２光アイソレータ２３レンズホルダ２４スリーブ３１スリーブ挿入ケース３２アダプタ部３３フェルール挿入側テーパ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藁科禎久静岡県浜松市市野町1126番地の１浜松ホトニクス株式会社内 (72)発明者京増幹雄静岡県浜松市市野町1126番地の１浜松ホトニクス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂製のスリーブ挿入ケース、樹脂製の
アダプタ部から構成されるレセプタクルユニットと、レンズ、レンズホルダ、スリーブ、フェルールストッパ
から構成される光学系ユニットと、半導体レーザ、半導体レーザを実装するサブマウント、
半導体レーザの位置調整と放熱とを兼ねた放熱用部材、
半導体レーザを駆動する半導体レーザドライバＩＣ、半
導体レーザの出力光をモニタするフォトダイオード、フ
ォトダイオードを実装するサブキャリア、外部配線およ
び受動部品を有する基板、ヒートシンクおよび放熱フィ
ンとして用いられる金属パッケージから構成される送光
ユニットとを備え、前記金属パッケージと前記光学系ユニット、前記金属パ
ッケージと前記レセプタクルユニット、前記金属パッケ
ージと外形ケースは、それぞれ樹脂または半田により機
械的および熱的に接続され、前記送光ユニット内の各部
はワイヤボンディングにより電気的に接続されたことを
特徴とする光通信用発光モジュール。
【請求項２】請求項１に記載の光通信用発光モジュー
ルにおいて、レセプタクルユニットと光学系ユニットは、互いに分離
してそれぞれ金属パッケージに接続され、かつ前記レセ
プタクルユニットと前記光学系ユニットのスリーブとの
間に２μｍ以上45μｍ以下の隙間を設けたことを特徴と
する光通信用発光モジュール。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の光通信
用発光モジュールにおいて、送光ユニットを構成する半導体レーザを実装するサブマ
ウント、放熱用部材および金属パッケージの材料とし
て、ＡlＮまたは熱膨張係数が半導体レーザの熱膨張係
数に対してその差が１×10^-6／Ｋ以下となるように混合
比を調整したＣu／Ｗを用いたことを特徴とする光通信
用発光モジュール。
【請求項４】請求項３に記載の光通信用発光モジュー
ルにおいて、送光ユニットを構成するフォトダイオードを実装するサ
ブキャリアの材料として、ＡlＮまたはＣu／Ｗを用いた
ことを特徴とする光通信用発光モジュール。
【請求項５】請求項１または請求項２に記載の光通信
用発光モジュールにおいて、放熱用部材として、ＡlＮ基板、メタライズＣu 、メタ
ライズＮi 、ペルチェ素子から構成されたペルチェ素子
モジュールを用いたことを特徴とする光通信用発光モジ
ュール。
【請求項６】請求項５に記載の光通信用発光モジュー
ルにおいて、送光ユニットを構成する金属パッケージの材料として、
熱膨張係数がペルチェ素子モジュールの平均熱膨張係数
と等しくなるように混合比を調整したＣu／Ｗを用いた
ことを特徴とする光通信用発光モジュール。
【請求項７】請求項１から請求項６のいずれかに記載
の光通信用発光モジュールにおいて、光学系ユニット内に光アイソレータを内蔵したことを特
徴とする光通信用発光モジュール。
【請求項８】請求項７に記載の光通信用発光モジュー
ルにおいて、光学系ユニットは、レンズ、光アイソレータ、レンズホ
ルダ、スリーブが一体化され、かつレセプタクル型であ
ることを特徴とする光通信用発光モジュール。
【請求項９】請求項１から請求項８のいずれかに記載
の光通信用発光モジュールにおいて、半導体レーザを実装するサブマウントは凹型の形状を有
し、光学系ユニットのレンズホルダはレンズ支持部の肉
厚が薄く突出型の形状を有し、前記サブマウントの凹部
に前記レンズホルダの突出部が入る構成であることを特
徴とする光通信用発光モジュール。
【請求項１０】請求項１から請求項９のいずれかに記
載の光通信用発光モジュールにおいて、半導体レーザを実装するサブマウントの厚さは、（レン
ズホルダの肉厚）＋（レンズの半径）−（半導体レーザ
の発光部までの厚さ）に、 200μｍ程度の調芯マージン
を加えた値に設定されたことを特徴とする光通信用発光
モジュール。
【請求項１１】請求項１または請求項２に記載の光通
信用発光モジュールの組立方法において、スリーブ挿入ケースとアダプタ部をはめ込んでレセプタ
クルユニットを組み立てるステップと、レンズホルダにレンズ、フェルールストッパ、スリーブ
を挿入し、圧入または樹脂で固定して光学系ユニットを
組み立てるステップと、サブマウントに半導体レーザを取り付け、そのサブマウ
ントを放熱用部材に取り付けて送光素子ユニットを組み
立てるステップと、金属パッケージに基板、サブキャリア、半導体レーザド
ライバＩＣを取り付けて送光回路系ユニットを組み立て
るステップと、前記送光素子ユニットと前記送光回路系ユニットとを半
田または樹脂にて固定し、半導体レーザと半導体レーザ
ドライバＩＣその他をワイヤボンディングで電気的に接
続して送光ユニットを組み立てるステップと、前記送光ユニットと前記光学系ユニットとを光軸調芯し
て樹脂固定するステップと、前記送光ユニットと前記レセプタクルユニットを樹脂固
定するステップとを有することを特徴とする光通信用発
光モジュールの組立方法。