JPS62276515A - 光電子装置およびサブキヤリア - Google Patents

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】 ３、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、たとえば、パッケージに内蔵され
たチップから発光されるレーザ光をパッケージ外に導（
光ファイバおよびレーザ光をモニターする受光素子を内
蔵した光電子装置およびこの光電子装置の組立に用いて
便利なサブキャリアに関する。

〔従来の技術〕

光通信用光源の一つとして、半導体レーザ装置が使用さ
れている。この光通信用レーザモジエール（半導体レー
ザ装Ｗ）については、たとえば、日立評論社発行［日立
評論Ｊ　１９８３年第１０号、昭和５８年１０月２５日
発行、Ｐ３９〜Ｐ４４に記載されている。

この半導体レーザ装置は半導体レーザ素子の共振器端面
に光ファイバの先端が対向する、いわゆる直接対向方式
として組み立てられ、パッケージが箱型となる偏平形モ
ジエールとして提供されている。この半導体レーザ装置
は金属製ステムの主面中央部を金属板からなるキャップ
で封止した構造となっていて、内部に半導体レーザ素子
（レーザダイオードチップ）およびこのレーザダイオー
ドチップの共振器端面から発光されるレーザ光の光出力
を検出する受光素子が内蔵されている。また、この半導
体レーザ装置においては、１．３μｍ帯のレーザ光を発
生するレーザダイオードチップを内蔵させ、かつ光ファ
イバとしてシングルモードファイバを使用していること
によって、長距離大容量の通信も可能となっている。

また、光通信用発光モジュールについては、「ＮＥＣ技
報ｊＶｏ１，３Ｂ、Ｎｏ、２／１９８５、Ｐ８４〜Ｐ８
９に記載されている。

この文献には、レーザ光を発光するレーザ素子、このレ
ーザ素子から発光される後方放射光をモニターするＱｅ
−ＰＤ（受光素子）、前記レーザ素子の温度をモニター
するサーミスタ、温度調整用のターラ（ベルチェ素子）
がそれぞれパッケージに内蔵されているとともに、レー
ザ光をパッケージ外に案内する光ファイバが配設されて
いる。また、外部端子となるリードはデュアルインライ
ン型となっている。なお、前記レーザ素子およびサーミ
スタは前記ベルチェ素子上に固定されたブロックに搭載
されている。また、光ファイバは前記ブロックに固定さ
れている。さらに、前記受光素子はブロックに固定され
た状態でベルチェ素子上に固定されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記文献にも記載されているように、半導体レーザ装置
を光通信用機器として充分な機能を安定して発揮させる
ためには、レーザダイオードチップと光ファイバとの光
軸合わせを高精度に行う技術が必要であるとともに、高
精度に位置決めされた各部の位置関係を長期に亘って損
なうことな（維持させる技術が必要である。また、レー
ザ光をモニターする受光素子の位置、温度調整するベル
チェ素子の配設位置、温度検出を行うサーミスタの位置
等も各部品の機能を最大限に発揮させる点で重要である
。また、このような高精度な組立技術が必要とされる各
部はそれぞれ極めて小さいことから、各部品を一体化す
るモジュール化技術も、信頼性向上、生産性向上２組立
歩留り向上、！！！！造コストコスト低減から重要であ
る。

本発明の目的は高精度な光軸合わせ技術を提供すること
にある。

本発明の他の目的は信頼性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生産性の高い光電子装置製造技術を
提供することにある。

本発明の他の目的は製造コスト低減が達成できる光電子
装置製造技術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
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の光通信用光電子装置にあっては、そ
の組立において、デュアルインライン型のリード配列を
有する箱型構造のパッケージ、ベルチェ素子、光ファイ
バ、サブキャリア等が用意される。前記サブキャリアは
搭載部および支持部を主面に有するヒートシンクを主部
材とし、前記搭載部にはレーザダイオードチップがサブ
マウントを介して固定されるとともに、支持部には内端
にリング状に半田が被着された光ファイバを案内する塑
性変形可能な筒状の位置決め固定体が貫通状態で取り付
けられている。また、前記ヒートシンクの主面にはレー
ザ光をモニターする受光素子が取り付けられたチップキ
ャリアが固定されているとともに、支持部には温度検出
を行うサーミスタが固定されている。また、前記レーザ
ダイオードチップはヒートシンクの中心線から外れて偏
った位置に配設されているとともに、前記位置決め固定
体はヒートシンクの中心線に対して傾斜する方向に延在
している。さらに、前記ヒートシンクには前記位置決め
固定体を塑性変形する際利用する凹部が設けられている
。

光電子装置の組立にあっては、前記パッケージ本体の底
上にベルチェ素子が固定され、その後このベルチェ素子
上にサブキャリアが固定される。

つぎに、前記パッケージ本体のファイバガイドに光ファ
イバが挿入される。光ファイバの内端は前記ファイバガ
イドの中心線延長上から傾斜して外れたサブキャリアの
位置決め固定体に挿入され、その先端はレーザダイオー
ドチップの出射面に対面させられる。つぎに、光ファイ
バのジャケットを被った部分はカシメられてファイバガ
イドに固定されるとともに、ファイバガイドの内端部分
の光ファイバ部分および位置決め固定体の内端部分は半
田によって固定される。この際、位置決め固定体の光フ
ァイバ固定部分とファイバガイド内端の光ファイバ固定
部分間の光ファイバは曲線を描くようにして固定され、
非直線的に延在する。つぎに、パッケージ本体内に位置
するリードの内端と所望の素子の電極等を導電性のワイ
ヤで電気的に接続する。つぎに、レーザダイオードを駆
動し、光ファイバの他端におけるレーザ光をモニタしな
がら位置修正レバーの先端をサブキャリアの凹部に引っ
掛けて支点とし、光ファイバを保持する位置決め固定体
を光ファイバの軸に垂直となる面に沿って塑性変形させ
、レーザダイオ−Ｖチップと光ファイバとの光軸合わせ
を行う。つぎに、パッケージ本体にパッケージ蓋を気密
的に取り付けて所望の光電子装置を組み立てる。

〔作用〕

上記した手段によれば、光電子装置の組立にあって、レ
ーザダイオードチップ、受光素子、サーミスタを高精度
に一体的に組み立てたサブキャリアを使用するばかりで
なく、高精度な組立作業を必要とする部分は、サブキャ
リアの位置決め固定体に固定された光ファイバの先端部
分の位置調整だけとなることから、生産性が高い。また
、前記位置決め固定体は光ファイバの軸に垂直な面に沿
って移動調整されるため、高精度な位置決めが行えると
ともに、位置決め固定体は塑性変形するため、位置決め
後位置決め固定体が動くことがなく、常に高効率の光結
合状態を維持でき信頼性が高い。

また、位置決め固定体の延在方向はファイバガイドの中
心線の延長上から傾斜して外れているため、ファイバガ
イドおよび位置決め固定体における光ファイバ固定間の
光ファイバは直線的とはならず、緩やかに曲線を描いて
延在するため、各部を構成する部材の熱膨張係数の違い
による位置決め固定体およびファイバガイドの光ファイ
バ固定部の間隔が変化しても、光ファイバは曲線を描い
て延在する曲線の曲率を変えるだけであり、光ファイバ
に無理な力が加わらなくなり、常時高い光結合効率を維
持できる。また、光電子装置は、レーザダイオードチッ
プが一方に偏っていることから、リードとの間に亘って
設けられるワイヤの長さが短くなり、寄生インダクタン
スの低減から高周波域での使用も可能となる。また、光
電子装置は、パッケージ内の各接合部分はフラフクス等
を含む樹脂を使用していないことから、有害物質に基づ
く劣化が起きず、信頼性が安定する。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。

ここで、図面について簡単に説明する。第１図は本発明
の一実施例によるサブキャリアを示す斜視図、第２図は
同じく光電子装置の要部を示す斜視図、第３図は同じく
パッケージ蓋を取り除いた状態の平面図、第４図は同じ
く断面図、第５図は同じく側面断面図、第６図は同じく
サブキャリアにおけるヒートシンクの平面図、第７図は
同じくサブキャリアにおける位置決め固定体の断面図、
第８図は同じくサブキャリアにおけるレーザダイオード
チップの搭載状態を示す斜視図、第９図は同じくパッケ
ージ本体を示す斜視図、第１０図は同じくリードとリー
ドを補強する補強体とを示す拡大斜視図、第１１図は同
じくパッケージ本体にペルチェ素子およびサブキャリア
を取り付けた状態を示す断面図、第１２図は同じく光フ
ァイバをサブキャリアに固定した状態を示す断面図、第
１３図は同じく光ファイバの固定状態を示す模式図、第
１４図は同じく光ファイバとレーザダイオードチップと
の光軸合わせ状態を示す斜視図、第１５図は同じく光フ
ァイバを保持する位置決め固定体の移動可能方向を示す
模式図である。

この実施例では、波長が１８３μｍあるいは１゜５μｍ
となるレーザ光を発光するレーザダイオードチップを内
蔵した光通信における発信装置としての光電子装置につ
いて説明する。

本発明の光電子装置は、第２図〜第５図に示されるよう
に、パッケージ１は箱型となるとともに、このパッケー
ジ１の一端にパッケージ１を取り付けるための取付孔２
を設けたフランジ３を有し、かつ他端にファイバガイド
４を有して光ファイバケーブル５を案内する構造となっ
ている。この光電子装置は、前記パッケージ１の底から
２列に亘ってリード６を突出させ、デュアルインライン
構造を構成している。前記パッケージｌは、一端にフラ
ンジ３を有しかつ上部が開口した箱型のパッケージ本体
７と、このパッケージ本体７の開口部を気密的に被うパ
ッケージＮ８とからなっている。

また、前記パッケージ本体７の底上には台座９が固定さ
れているとともに、この台座９上にはペルチェ素子１０
が固定され、このペルチェ素子１０上にはサブキャリア
１１が固定されている。このサブキャリア１１は搭載部
１２および支持部１３なる突部を主面に有するヒートシ
ンク１４を台座部材とし、このヒートシンク１４上に、
レーザダイオードチップ１５．このレーザダイオードチ
ップ１５から発光されるレーザ光を先端（内端）から取
り込む光ファイバ１６を案内する筒状の位置決め固定体
１７．前記レーザ光をモニターする受光素子１８．前記
ヒートシンク１３の温度をモニターするサーミスタ１９
が、それぞれ固定されている。そして、前記光ファイバ
ケーブル５のパッケージ１内における部分は、ジャケッ
トが除去され、クラッド表面にＡｕをメタライズした光
ファイバ１６となり、かつ前記位置決め固定体１７に案
内されてその先端を前記レーザダイオードチップ１５の
一方の出射面に対面させている。また、各素子の電極と
所定のリード６間は導電性のワイヤ２０によって電気的
に接続されている。なお、この光電子装置はそのパッケ
ージ内に樹脂や半田付は用のフラフクスを内在させない
ものとし、これら樹脂等に起因する特性劣化を生じさせ
ないように配慮されている。

このような光電子装置は、前記レーザダイオードチップ
１５からレーザ光を発光させ、この発光させたレーザ光
を光ファイバケーブル５によって所望個所に伝送するこ
とによって光通信を行う。

この際、この光電子装置は、受光素子１８でレーザ光を
モニターし、この情報に基づいてレーザダイオードチッ
プ１５の出力を制御し、安定した光通信を行う。また、
この光電子装置は、前記サーミスタ１９でヒートシンク
１４の温度をモニターし、この情報に基づいてベルチェ
素子１０を制御して常時レーザダイオードチップ１５が
一定の温度域で駆動するようにし、光通信の安定を図る
ようになっている。

つぎに、このような光電子装置の各部について説明する
。光電子装置の最終的なＭ立に先立って、いくつかのサ
ブアセンブリ部品が用意される。たとえば、サブアセン
ブリ部品としては、パッケージ本体７．サブキャリア１
１等がある。ここで、これらのサブアセンブリ部品につ
いて説明した後、光電子装置の組立について説明するこ
とによって光電子装置の構造全般について説明すること
にする。

パッケージ１は前述のように箱構造のパッケージ本体７
および平板のパッケージＭ８からなるが、これらパッケ
ージ本体７およびパッケージ蓋８は、いずれも鉄−ニッ
ケルーコバルト合金からなるコバールによって形成され
ている。

パッケージ本体７を主要構成部品とするパッケージ本体
サブアセンブリ部品は、第９図に示されるように、パッ
ケージ本体７．フランジ３．ファイバガイド４．リード
６、台座９からなっている。

バフケージ本体７は、第９図に示されるように、その一
端に取付孔２を有するフランジ３を張り付けた構造とな
っている。また、第１０図にも示されるように、パッケ
ージ本体７の底には２列に亘ってそれぞれ７本のリード
６が配設されている。

各リード６はパッケージ本体７の底板を貫通するととも
に、底板を構成するコバールと熱膨張係数が略等しいコ
バールガラスからなる絶縁性接合体２１によってパッケ
ージ本体７に絶縁的に固定されている。これらのリード
６は、たとえば、第２図および第３図に示されるように
、手前および後側のリード列の左端のり−ド６がそれぞ
れ受光素子１８の外部端子となるとともに、手前側のリ
ード列の左から２木目および３木目のり−ド６はし一ザ
ダイオードチップ１５の外部端子となり、かつ、手前側
のリード列の左から４木目および５本口のり一ド６はサ
ーミスタ１９の外部端子となる。

また、手前および後側のリード列の右端のり−ド６は、
それぞれベルチェ素子１０の外部端子となる。そして、
他のり−ド６はこの実施例では使用しない空きリードと
なる。

前記ベルチェ素子１０に繋がるワイヤ２０は溶接等によ
ってリード６に接続されるが、それ以外のワイヤ２０は
、リード６に超音波ワイヤボンディングによって接続さ
れる。超音波ワイヤボンディングは超音波振動を利用し
てワイヤボンディングを行うため、図のように長いリー
ド６の上端にワイヤ２０を接続する場合、リード６が振
動してボンディングが確実に行えなくなる。そこで、こ
の実施例では、超音波ワイヤボンディングによってワイ
ヤ２０が接続されるリード６は、補強板２２によって連
結され、超音波ワイヤボンディング時、リード６が振動
しないようになっている。

また、前記補強板２２は、以下の構造を採用することに
よって、光電子装置の高周波域での使用を安定させる役
割をも果たす。すなわち、前記補強板２２は絶縁性のセ
ラミック板からなるとともに、リード６との接続面は、
それぞれ部分的にメタライズが施されている。メタライ
ズ層は、たとえば、Ｎｉメッキ膜２３からなっている。

そして、リード６は前記各Ｎｉメッキ膜２３に銀鑞２４
によって強固に固定され金メツキ仕上げされている。

この強固な固定によって、隣り合うリード６は一体的と
なり、前述のように超音波ワイヤボンディングが確実に
行われることとなるが、前記Ｎｉメッキ膜２３はリード
６に沿って一定の幅を有するように設けられていること
から、リード６における電流の流れる面積が増大し、寄
生インダクタンスが低くなり、５６５Ｍｂ　ｉ　ｔ／ｓ
　ｅ　ｃニも及ぶ高周波域での光通信も安定して行える
ようになる。

たとえば、リード６の直径がφ０．４５ｍｍ、長さが７
ｍｍとした場合、寄生インダクタンスが６ｎＨ程度とな
るものが、所望幅のＮｉメッキ膜２３を有する構造とす
ることによって３ｎＨと軽減させることができる。

また、パッケージ本体サブアセンブリ部品は、パッケー
ジ本体７のフランジ３とは逆となる端面にファイバガイ
ド４が取り付けられている。このファイバガイド４は、
それぞれ筒体からなるアウターガイド２５と、このアウ
ターガイド２５の内端に嵌合されるインナーガイド２６
とからなっている。アウターガイド２５はその内端をパ
ッケージ本体７の端に貫通状態でかつ気密的に鑞接され
ている。また、このアウターガイド２５の外端部は薄肉
管構造となり、カシメによって容易に潰れるようになっ
ている。また、前記インナーガイド２６は外端を前記ア
ウターガイド２５の内端に嵌合させる構造となるととも
に、内端は細く延在しかつ先端は傾斜面となっている。

このようなファイバガイド４にあって、光ファイバケー
ブル５は、ファイバガイド４に挿入されるに先立って、
その先端側は一定の長さに亘ってジャケットが除去され
るが、そのジャケットが除去された光ファイバ１６部分
が前記インナーガイド２６全域およびアウターガイド２
５の一部に亘って延在し、ジャケットが付いた部分がア
ウターガイド２５の外端部分に延在するようになる。

また、パッケージ本体サブアセンブリ部品は、その底上
に台座９が固定されている。この台座９はパッケージ本
体７のフランジ３側底面に鑞材によって固定されている
。この台座９上にはフランクスレスの半田を介してベル
チェ素子１０が固定されるため、放熱のために熱伝導度
の良好なものが望まれるが、このベルチェ素子１０の上
下の電極板２７は、熱膨張係数が６．７Ｘ１０−”／’
ｃ程度となるアルミナセラミックによって構成されてい
る。前記台座９として熱膨張係数が１７．ＯＸ　１０−
’／”　Ｃとなる熱伝導度の良好な銅等を用いると、台
座９と電極板２７とを接合する半田が疲労破壊すること
から、これを避けるため、前記台座９は、熱膨張係数が
たとえば、６．０〜７゜０ＸＩＯ−’／”Ｃ１熱伝導度
が０．５〜０．６７ｃａｌ／ｃｍ−ｓｅｃ−’ｃとなる
銅タングステン（ＣｕＷ）によって構成されている。ま
た、前記台座９の一端はフランジ３側のパッケージ本体
７の周壁に接触し、台座９から周壁を介してフランジ３
に熱が伝わるようになっている。なお、パッケージ本体
７の底を構成するコバールの熱膨張係数は５．３Ｘ１０
−”／’Ｃである。また、前記台座９として使用できる
ものとしては、ＳｉＣ等がある。

サブアセンブリ部品としてのサブキャリア１１は、第１
図に示されるような構造となっている。

このサブキャリア１１は、第１図および第６図に示され
るように、矩形板からなるヒートシンク１４を主構成部
品としている。このヒートシンク１４はその主面に搭載
部１２および支持部１３を有している。これら搭載部１
２および支持部１３は突状となっている。搭載部１２は
ヒートシンク１４の主面の中央領域を横切るように配設
されるとともに、支持部１３は一端側にかつ前記搭載部
１２に平行に延在している。また、これら搭載部１２お
よび支持部１３はヒートシンク１４の中心線に対してθ
はど傾斜した傾斜軸に直交する方向に延在している。ま
た、前記支持部１３には筒状の位置決め固定体１７が貫
通固定されている。この位置決め固定体１７は、光ファ
イバ１６を案内するガイド軸となるとともに、光ファイ
バ１６の先端位置を調整できる調整可能な軸となってい
る。

このため、位置決め固定体１７は塑性変形し易い材料、
たとえば、キュプロニッケルで形成されるとともに、第
４図に示されるように、支持部１３に挿嵌される細い変
形可能な調整軸２８と、支持部１３の外側壁に段付面が
当接する大径のガイド軸２９とからなっている。また、
ガイド軸２９の外端の孔部分はテーパ状となり、光ファ
イバ１６が挿入し易いようになっている。また、位置決
め固定体１７の内径は光ファイバ１６の直径のφ１２５
μｍよりも僅かに太い径となっている。

また、前記調整軸２８の先端は、後述するように、光フ
ァイバ１６を調整軸２８に固定するための半田接合面積
を増大するために、はすに切られて傾斜面を有するよう
になっている。また、このはすに切られた部分には、第
７図に示されるように、フラツクスの付着していない半
田３０があらかじめ取り付けられている。前記半田３０
は、最初にφ１２５μｍの光ファイバ１６よりも僅かに
太いダミー３１、たとえば、φ１５０μｍのピアノ線を
位置決め固定体１７に挿入させ、この状態で、位置決め
固定体１７の調整軸２８の先端に半田を付着させ、その
後、第７図に示されるように、前記ダミー３１であるピ
アノ線を抜き取り、゛かつ超音波洗浄等によって付着し
ているフラックス等を除去することによって形成する。

また、前記位置決め固定体１７の先端、すなわち、調整
軸２８の先端延長線上の搭載部１２上には、サブマウン
ト３２がフランクスレスの低融点半田、たとえば、Ｐｂ
−３ｎ−Ｉｎからなる半田で固定される。前記サブマウ
ント３２は、熱伝導度が高くかつ熱膨張係数αがＳｉや
化合物半導体に近似した絶縁性の５ｉＣ（α：３．７Ｘ
１０−＆／”ｃ）で構成されている。また、第８図に示
されるように、前記サブマウント３２の主面には、導電
性のメタライズ層３３が設けられている。そして、この
メタライズ層３３上には、それぞれＰｂ−３ｎ層３４．
３５を介してそれぞれ独立してレーザダイオードチップ
１５およびＡｕからなるペデスタル３６が固定されてい
る。したがって、前記レーザダイオードチップ１５の下
部電極はメタライズＩＷ３３を介して前記ペデスタル３
６と電気的に接続されている。前記レーザダイオードチ
ップ１５は、第８図に示されるように、レーザ光３７を
出射する共振器３８がサブマウント３２から遠く離れる
、いわゆるｐ−ｕｐの状態でサブマウント３２に固定さ
れている。また、前記レーザダイオードチップ１５の上
面の電極は２本のワイヤ２０によって搭載部１２に電気
的に接続されるとともに、前記ペデスタル３６とリード
６とは、第２図および第３図に示されるように、２本の
ワイヤ２０で電気的に接続される。これは、前記レーザ
ダイオードチップ１５の上部電極の搭載部１２との接続
、ペデスタル３６とリード６とのワイヤ２０による接続
は、この光電子装置にあっては、レーザダイオードチッ
プ１５をドライブする側を高速トランジスタの関係から
マイナスとして使用するための極性変更のためである。

なお、前記レーザダイオードチップ１５はサブマウント
３２に搭載された状態で搭載部１２上に固定される。

また、この実施例の光電子装置では、レーザダイオード
チップ１５をヒートシンク１４の中心線から外して一方
に偏らせている。これは、前記ペデスタル３６とり−ド
６との間に張られるワイヤ２０の長さを短くするためで
あり、ワイヤ２０の長さを短くすることによって寄生イ
ンダクタンスの軽減を図り、光電子装置を高周波域でも
安定して駆動させるためである。

また、前記レーザダイオードチップ１５がヒートシンク
１４の中心線から外れ、かつ光ファイバ１６を案内する
位置決め固定体１７が中心線から外れていることから、
パッケージ本体サブアセンブリ部品のファイバガイド４
の延長線上には位置決め固定体１７は位置しなくなる。

この結果、ファイバガイド４から位置決め固定体１７に
亘って延在する光ファイバ１６を無理な力が加わらない
ように配設すると、第２図および第１３図に示されるよ
うに、光ファイバ１６は曲線を描いて延在することにな
る。このように、光ファイバ１６が固定される２点間で
曲線を描いて延在することは、温度変動に伴って固定２
点間距離が変化しても、光ファイバ１６に無理な力が加
わらな（なり、通信に支障を来さなくなる。すなわち、
固定２点間において光ファイバ１６が直線的にピンと張
った状態となっていると、熱膨張・熱収縮によって、前
記光ファイバ１６の２個所の相対的位置関係が変化した
場合、光ファイバ１６に力が加わり、あるいは光ファイ
バ１６が破断したりするが、第１３図に示されるように
、光ファイバ１６が曲線を描いて延在していることから
、光ファイバ１６の２点間の間隔が常温状態のＡ点から
高温状態のＢ点に延びたりあるいはＡ点から低温状態の
０点に縮んだりした場合、光ファイバ１６は一点鎖線あ
るいは二点鎖線で示すように屈曲して変化対応するため
、光ファイバ１゛６に無理な応力が加わらなくなり、光
ファイバ１６の損傷は防止できるようになる。なお、前
記位置決め固定体１７の最小の傾斜角度θは、ファイバ
ガイド４と位置決め固定体１７との間に延在する光ファ
イバ１６が、温度変動による２点間距離の変化に対して
、無理なく曲がりかつ歪等光通信に支障がないようにす
ること等を勘案して決定される。また、θを大きくしす
ぎると、前記２点間における光ファイバ１６の長さが長
くなり過ぎ組立作業がし難くなる。そこで、この実施例
の場合は、θを１０″とした。

また、前記ヒートシンク１４の主面には受光素子１８を
取り付けたチップキャリア３９がＡｕ−３ｎ共品層を介
して固定されている。前記チップキャリア３９はセラミ
ックのブロックからなるとともに、その−側面（主面）
および上面に亘って素子固定用メタライズ層４０および
ワイヤ固定用メタライズＪｉ４１がそれぞれ設けられて
いる。受光素子１８は前記素子固定用メタライズ層４０
上にＡ　ｕ　−Ｓ　ｎ共晶層を介して固定されている。

また、この受光素子１日の上面の電極と、前記ワイヤ固
定用メタライズ層４１とはワイヤ４２で電気的に接続さ
れている。なお、前記チップキャリア３９はチップキャ
リア３９の矩形の一辺がヒートシンク１４の一辺と一致
するようにヒートシンク１４に固定されるため、受光素
子１８の受光面は、レーザ光３７に対して垂直とはなら
ず傾斜する。このため、受光素子１８の受光面での反射
光がレーザダイオードチップ１５の出射面に戻らないこ
とから、戻り光による雑音の発生は防げる。

また、前記ヒートシンク１４の支持部１３の上面には、
ヒートシンク１４の温度をモニターするサーミスタ１９
がサーミスタ支持チップ４３を介して固定されている。

前記サーミスタ支持チップ４３はセラミックブロックか
らなるとともに、その表裏面に図示しないメタライズ層
を有している。

そして、サーミスタ１９はＡｕ−３ｎ共晶層によってサ
ーミスタ支持チップ４３の上面に固定される。この結果
、サーミスタ支持チップ４３の露出するメタライズ層部
分はサーミスタ１９の下部電極に導通状態となる。そこ
で、サーミスタ１９の電極とリード６との導通を図る場
合は、第２図および第３図に示されるように、所定のリ
ード６とサーミスタ１９の上部電極とが２本のワイヤ２
０で接続され、所定のリード６とサーミスタ支持チップ
４３のメタライズ層とが２本のワイヤ２０で接続される
ことになる。

また、前記ヒートシンク１４には、第１図に示されるよ
うに、前記位置決め固定体１７の調整軸２８の先端位置
を動かして調整する際利用する凹凸部が設けられている
。この凹部は、たとえば、前記１決め固定体１７の先端
部分に対応するヒートシンク１４の主面部分に窪み４４
として設けられているとともに、支持部１３の側面に孔
４５として設けられている。これらの窪み４４および孔
４５は、第１４図に示されるように、位置調整用レバー
４６等の先端が入れられ、窪み４４や孔４５の周壁の一
部が前記位置調整用レバー４６の支点となることによっ
て、レバーの他端側で位置決め固定体１７の調整軸２８
を上下左右に塑性変形させて調整軸２８を動かしく第１
５図参照）、光ファイバ１６の先端位置を調整し、レー
ザダイオ−トチツブ１５と光ファイバ１６の光軸合わせ
を行う。このような位置調整用レバー４６を用いて光軸
合わせを行わないと、１μｍ以下の精度を要する微妙な
光軸合わせ作業は効率的に行えない。

このような構造のサブキャリア１１のサブアセンブリは
、次の手順で行われる。最初にサーミスタ１９が搭載さ
れたサーミスタ支持チップ４３が、Ａｕ−３ｎ共晶層に
よってヒートシンク１４の支持部１３上に固定される。

つぎに、受光素子１８を搭載したチップキャリア３９が
Ａｕ−３ｎ共晶層によってヒートシンク１４に固定され
る。そして、最後にレーザダイオードチップ１５を搭載
したサブマウント３２がヒートシンク１４の搭載部１２
に固定され、第１図に示されるようなサブキャリア１１
が製造される。

つぎに、光電子装置の組立について説明する。

最初に、前述のようなサブアセンブリ部品およびベルチ
ェ素子１０．光ファイバケーブル５．パッケージ本体等
の個別部品が用意される。

その後、第１１図に示されるように、パッケージ本体サ
ブアセンブリ部品のパッケージ本体７の底に固定された
台座９上に、ベルチェ素子１０がフラックスレスの半田
で固定される。つぎに、ベルチェ素子１０のリード２０
を本体リード６に接読する。続いてこのペルチェ素子１
０上にサブキャリア１１がフラックスレスの半田で固定
される。

つぎに、第１２図に示されるように、先端から所定長さ
に亘ってジャケットを剥離した光ファイバケーブル５が
用意され、先端からファイバガイド４に光ファイバケー
ブル５が挿入される。この光ファイバケーブル５の挿入
動作によってパッケージ本体７内に進入した光ファイバ
１６の先端は、治具あるいはマニュアルで調整されて位
置決め固定体１７のガイド軸２９内に入れられる。その
後、光ファイバケーブル５はマニュピレータ等によって
保持され、徐々に押し込められる。そして、光ファイバ
１６の先端が位置決め固定体１７の内端から突出してレ
ーザダイオードチップ１５の出射面の手前およそ２０μ
ｍの位置に到達した時点で静止させられる。この状態で
は、光ファイバ１６は第１３図に示されるように、光フ
ァイバ１６の弾性によって緩やかな曲線を描いて延在す
ることになる。つぎに、この静止状態で、ファイバガイ
ド４の外端の薄肉部分がカシメられる。この結果、光フ
ァイバケーブル５は、このカシメによってジャケット部
分が押し潰されるため仮固定される。

つぎに、光ファイバ１６は位置決め固定体１７の調整軸
２８の内端に、予備半田３０の再溶融によって固定され
る。つぎに、ファイバガイド４の内端の光ファイバ１６
部分がフラックスレスの半田で固定される。この半田は
、前述のサブキャリア１１における調整軸２８の先端の
予備半田３０と同様な方法によってあらかじめ設けてお
いてもよい。

つぎに、レーザダイオードチップ１５．受光素子１８．
サーミスタ１９の電極と、リード６とを電気的にワイヤ
２０を用いて接続する。この際、前記ワイヤ２０の接続
は超音波ワイヤボンディングによって行われるが、ワイ
ヤ２０のリード６の上端への接続時、リード６は補強板
２２で補強されていることから、リード６が超音波ワイ
ヤボンディング時の振動につられて振動することがなく
、確実なワイヤボンディングが行えることになる。

つぎに、レーザダイオードチップ１５を駆動させてレー
ザ光３７を発光させ、このレーザ光３７を光ファイバ１
６の他の先端から取り込んでレーザ光３７の光強度を検
出しなからレーザダイオードチップ１５と光ファイバ１
６の光軸合わせを行う。この先軸合わせ時、第１４図に
示されるように、位置調整用レバー４６によって位置決
め固定体１７の調整軸２８を２次元的に塑性変形させて
光軸合わせを行う。光軸合わせ後、調整軸２８は塑性変
形であることから、戻り等がなく、末永く設定時の高い
光結合状態を維持するようになる。

つぎに、パッケージ蓋８をパッケージ本体７の開口部に
鑞接等によって気密的に取り付けることによって、第４
図に示されるような光電子装置が組み立てられる。

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は、その組立において、手間
暇の掛かる高精度の組立を必要とする部分は、サブアセ
ンブリ部品となっていることから、組立が容易となると
いう効果が得られる。

（２）上記（１）により、本発明によれば、レーザダイ
オードチップ、受光素子、サーミスタ、光ファイバを案
内する位置決め固定体はヒートシンクに一体的に組み込
まれてサブキャリアとなっている。したがって、光電子
装置の組立にあっては、このサブキャリアをパッケージ
本体サブアセンブリ部品に固定されたペルチェ素子上に
固定すること、前記サブキャリアの位置決め固定体に固
定された光ファイバとレーザダイオードチップとの光軸
合わせを行うことによって、重要部分の組立が・　　終
了するため、高精度の組立が可能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、２つのサブ
アセンブリ部品と数個の個別部品による組立によるため
、生産性が高くなるという効果が得られる。

（４）本発明の光電子装置は、その組立において、レー
ザダイオードチップと光ファイバとの光軸合わせは、サ
ブキャリアの位置決め固定体の首振り状の位置調整で行
われるため高精度の光軸合わせが行えるため、品質が高
いという効果が得られる。

（５）本発明の光電子装置は、レーザダイオードチップ
と光ファイバとの光軸合わせ時、位置決め固定体を位置
変動させるが、この位置変動は位置決め固定体の塑性変
形によって行われるため、塑性変形させた後は、元に戻
ったりすることもないので、常に設定時の光結合状態を
維持できることになり信頼性が安定するという効果が得
られる。

（６）本発明の光電子装置はそのパッケージ内において
樹脂やフラックスを使用しないため、部品の劣化も起き
難くなり信顛性が高くなるという効果が得られる。

（７）本発明の光電子装置は、パッケージ内において、
光ファイバは固定２点間では曲線を描Ｘように延在して
いることから、温度変動があっても、光ファイバはその
曲率を変えて延在するだけであることから光ファイバに
損傷が一切発生せず特性が安定する。

（８）本発明の光電子装置にあっては、レーザダイオー
ドチップが一方に偏って配設されているため、レーザダ
イオードチップとリードとの間に亘って張られるワイヤ
の長さが短くなり、高周波域での使用も安定する。

（９）本発明のサブキャリアは光ファイバを案内する位
置決め固定体を塑性変形させる際使用する位置調整用レ
バーの支えとなるような凹部が設けられていることから
、位置決め固定体の塑性変形がし易いという効果が得ら
れる。

（１０）上記（１）〜（９）により、本発明によれば、
レーザダイオードチップと光ファイバとの光結合状態が
高くかつ高周波域での使用が可能な光電子装置を安価に
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１６図に示
されるように、本発明の光電子装置は、フランジ３をパ
ッケージ本体７の底側に設けるとともに、リード６をパ
ッケージ本体７の両側から突出させる構造としてしても
、前記実施例同様な効果が得られる。

また、本発明の光電子装置は、第１７図に示されるよう
に、ペルチェ素子を内蔵しない偏平形パッケージ構造と
しても前記実施例同様な効果が得られる。この構造の光
電子装置は、簡単に説明すれば、以下のようになってい
る。すなわち、パッケージｌは、各部品をその主面側窪
みに組み込んだ箱型金属製のパッケージ本体７　（ステ
ム）と、このパッケージ本体７の窪み部分を塞ぐ金属製
のパッケージｌＩ８　（キャップ）とによって形成され
ている。このパッケージｌからは、一本の光ファイバケ
ーブル５と、一対３組合計６本のり−ド６が突出した構
造となっている。なお、パッケージ本体７の二隅には取
付孔２が設けられている。このパッケージ本体７の中央
の窪み部分には、前記実施例に用いたサブキャリア１１
が固定され、パッケージ本体７の一端に貫通状態で取り
付けられたファイバガイド４に支持される光ファイバケ
ーブル５の先端の光ファイバ１６が、サブキャリア１１
の位置決め固定体１７に固定され、かつ光ファイバ１６
の先端がサブキャリア１１の搭載部１２に搭載されたレ
ーザダイオードチップ１５の出射面に対面している。ま
た、サブキャリア１１に取り付けられたレーザダイオー
ドチップ１５．受光素子１８．サーミスタ１９の各電極
は、それぞれ２本のワイヤ２０を介して所定のり−ド６
の内端に固定されている。この実施例の光電子装置は、
ベルチェ素子を用いなくても使用できる。また、この構
造の光電子装置は、パッケージ本体７の裏側にベルチェ
素子を配設すれば、サーミスタ１９のモニター情報に基
づくベルチェ素子の駆動制御によってパッケージ本体７
を所望温度域にコントロールしながら光通信を行うこと
ができる。

以上の説明では主として本発明者に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用光電子装置
の製造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い。

本発明は少なくとも光ファイバと発光源との光軸合わせ
を必要とする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、その組立において、個別部品以
外にパッケージ本体サブアセンブリ部品やサブキャリア
のようなサブアセンブリ部品を用いて組み立てを行う。

特に、サブキャリアは、ヒートシンクの主面上に受光素
子を、ヒートシンクの搭載部上にレーザダイオードチッ
プを、ヒートシンクの支持部上にサーミスタをそれぞれ
有しかつ支持部に光ファイバを案内する位置決め固定体
を有する構造となっていて、極めて狭い領域に前述のよ
うな多くの部品を組み込んでいる。また、パッケージ本
体サブアセンブリ部品はパッケージ本体の底にデュアル
インライン型にリードを有するとともに、その一端壁に
はファイバガイドを有する構造となっている。これらサ
ブアセンブリ部品はあらかじめ組み立てられている。し
たがって、高精度の組み立てが必要でかつ時間が掛かる
部品の組立は、サブアセンブリとして光電子装置の最終
的な組立に先立って行われる。したがうて、光電子装置
の最終的な組立、すなわち、パッケージ本体サブアセン
ブリ部品の台座上へのペルチェ素子固定、ベルチェ素子
上へのサブキャリアの固定。

光ファイバの取り付けおよび光軸合わせ、ワイヤポンデ
ィング、パッケージ蓋封止と続く組立は、面倒で熟練を
要する作業は、光軸合わせ程度となり、生産性よくかつ
高精度な組み立てが行える。

また、良品となるサブアセンブリ部品の組み込みが可能
となることから、光電子装置の信頬度向上。

歩留り向上が達成できる。また、前記位置決め固定体は
塑性変形し易い材料で構成されているため、光ファイバ
の光軸合わせがし易いとともに、塑性変形させた後は、
位置決め固定体が元の形状に戻ったりすることもないの
で、常に設定時の光結合状態を維持できることになり信
頼性が高（なる。

また、光電子装置はそのパッケージ内に樹脂やフラック
スを使用していないため、部品の劣化も起き難（なり信
頼性が高い。また、前記光ファイバは固定２点間では、
曲線を描くように延在していることから、温度変動があ
っても、光ファイバはその曲率を変えて延在するため特
性が安定する。

また、この光電子装置にあっては、レーザダイオードチ
ップが一方に偏って配設されているため、レーザダイオ
ードチップとリードとの間に亘って張られるワイヤの長
さが短くなり、高周波域での使用も安定する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるサブキャリアを示す斜
視図、 第２図は同じく光電子装置の要部を示す斜視図、第３図
は同じくパッケージ蓋を取り除いた状態の平面図、 第４図は同じく断面図、 第５図は同じく側面断面図、 第６図は同じくサブキャリアにおけるヒートシンクの平
面図、 第７図は同じくサブキャリアにおける位置決め固定体の
断面図、 第８図は同じくサブキャリアにおけるレーザダイオード
チップの搭載状態を示す斜視図、第９図は同じくパッケ
ージ本体を示す斜視図、第１０図は同じくリードとリー
ドを補強する補強体とを示す拡大斜視図、 第１１図は同じくパッケージ本体にペルチェ素子および
サブキャリアを取り付けた状態を示す断面図、 第１２図は同じく光ファイバをサブキャリアに固定した
状態を示す断面図、 第１３図は同じく光ファイバの固定状態を示す模式図、 第１４図は同じく光ファイバとレーザダイオードチップ
との光軸合わせ状態を示す斜視図、第１５図は同じく光
ファイバを保持する位置決め固定体の移動可能方向を示
す模式図、第１６図は本発明の他の実施例による光電子
装置の要部を示す斜視図、 第１７図は本発明の他の実施例による光電子装置の要部
を示す斜視図である。 １・・・パッケージ、２・・・取付孔、３・・・フラン
ジ、４・・・ファイバガイド、５・・・光ファイバケー
ブル、６・・・リード、７・・・パッケージ本体、８・
・・パッケージ蓋、９・・・台座、１０・・・ペルチェ
素子、１１・・・サブキャリア、１２・・・搭載部、１
３・・・支持部、１４・・・ヒートシンク、１５・・・
レーザダイオードチップ、１６・・・光ファイバ、１７
・・・位置決め固定体、１８・・・受光素子、１９・・
・サーミスタ、２０・・・ワイヤ、２１・・・絶縁性接
合体、２２・・・補強板、２３・・・Ｎｉメッキ膜、２
４・・・霊艮鑞、２５・・・アウターガイド、２６・・
・インナーガイド、２７・・・電極板、２８・・・調整
軸、２９・・・ガイド軸、３０・・・半田、３１・・・
ダミー、３２・・・サブマウント、３３・・・メタライ
ズ層、３４．３５　・・・Ａｕ−３ｉ共晶層、３６−・
−ペデスタル、３７・・・レーザ光、３８・・・共振器
、３９・・・チップキャリア、４０・・・素子固定用メ
タライズ層、４１・・・ワイヤ固定用メタライズ層、４
２・・・ワイヤ、４３・・・サーミスタ支持チップ、４
４・・・窪み、４５・・・孔、４６・・・位置調整用レ
バー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パッケージと、このパッケージ内に配設されたレー
   ザ光を出射するチップと、前記チップから発光されるレ
   ーザ光を内端に取り込みかつ外端はパッケージ外に延在
   する光ファイバと、前記チップから発光されたレーザ光
   を受光する受光素子とを有する光電子装置であって、前
   記チップおよび受光素子ならびにチップに対峙する光フ
   ァイバ内端部分は前記パッケージの底上に固定されたヒ
   ートシンクの各部に固定されていることを特徴とする光
   電子装置。 ２、前記光ファイバはヒートシンクの支持部に貫通状態
   に固定された塑性変形可能な筒体からなる位置決め固定
   体に挿入固定されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の光電子装置。 ３、前記ヒートシンクにはヒートシンクの温度を検出す
   るサーミスタが固定されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の光電子装置。 ４、前記ヒートシンクの下面にはヒートシンクを冷却す
   るペルチェ素子が配設されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の光電子装置。 ５、前記位置決め固定体における光ファイバ固定部とパ
   ッケージにおける光ファイバ固定部間の光ファイバは非
   直線的に延在していることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の光電子装置。 ６、前記チップはチップの電極に電気的に接続されるワ
   イヤの長さが短くなるように一方に偏って配設されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光電子
   装置。 ７、主面に搭載部および支持部を有するヒートシンクと
   、前記搭載部に搭載されたレーザ光を出射するチップと
   、前記レーザ光を内端から取り込む光ファイバを固定で
   きる前記支持部に固定された筒状の位置決め固定体と、
   前記ヒートシンクの主面に固定されかつその一面に前記
   チップから出射されるレーザ光を受光する受光素子が搭
   載されたチップキャリアと、からなることを特徴とする
   サブキャリア。 ８、前記ヒートシンクにはヒートシンクの温度を検出す
   るサーミスタが固定されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第７項記載のサブキャリア。 ９、前記位置決め固定体は光ファイバの軸に垂直となる
   面に沿って塑性変形可能となっていることを特徴とする
   特許請求の範囲第７項または第８項記載のサブキャリア
   。 １０、前記チップはヒートシンクの中心線から一方に偏
   った位置に配設されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第７項または第８項記載のサブキャリア。 １１、前記位置決め固定体はヒートシンクの中心線から
   一方に偏りかつ中心線に対して所定の角度を有する方向
   に延在していることを特徴とする特許請求の範囲第７項
   または第８項記載のサブキャリア。 １２、前記位置決め固定体の先端には、リング状に半田
   が被着されていることを特徴とする特許請求の範囲第７
   項または第８項記載のサブキャリア。 １３、前記ヒートシンクには、位置決め固定体を変形さ
   せるとき支点として利用する凹部が設けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第７項または第８項記載の
   サブキャリア。 １４、前記受光素子の受光面はレーザ光の光軸に対して
   傾斜していることを特徴とする特許請求の範囲第７項ま
   たは第８項記載のサブキャリア。