JPS63307410A - 光半導体モジュ−ル - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ファイバとの光結合に用いる光半導体モジュ
ールに係わり、特に光ファイバを固定した第１の保持部
材と、発、受光素子および光結合用レンズを固定した第
２の保持部材とをレーザ溶接して構成される光半導体モ
ジュールに関する。

〔従来の技術〕

光半導体モジュールにおいては、発、受光素子および光
結合用レンズ等の適用光学系部品と光ファイバとの最適
な光結合を得るために、これらの相対位贋を正確に保つ
必要があることはよく知られている。

従来、光ファイバの端部を挿入保持した筒状の第１の保
持部材と、半導体発、受、光素子およびレンズを挿入保
持した筒状の第２の保持部材とを互いに同軸上で対面接
合する構造のものでは、これらの両保持部材をエポキシ
系接着剤やハンダを用いて結合固定する場合が多かった
。しかし、これらの接合手段では接合強度、耐熱性、作
業性等の面で種々の問題があり、最近ではＹ、Ａ　Ｇレ
ーザ等を用いたレーザ溶接で接合することが検討されて
いる。

とこ烏で、このようなレーザ溶接により接合する保持部
材の材質として、これまではＳＯ５３０３あるいは５Ｕ
Ｓ３０３Ｓｅ等のステンレス鋼が使用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、ＳＵＳ　３０３あるいは５ＵＳ３０３Ｓｅ等の
ステンレス鋼で構成した保持部材をレーザスポット溶接
した場合には、第２図に示すように、溶接部に微小な亀
裂が生じることがある。

すなわち、第２図においてＡ部は加熱領域で塑性変形は
ないが、Ｂ部の溶融層では照射エネルギによって塑性変
形が生じている。また、０部は光強度をガウス分布とみ
なした場合、最も光強度の大きな部分で、レーデ光が材
料深度にまで達し、溶融部の気化によるキーホールが形
成されている。

そしてＤｌｌのような亀裂の痕跡が残る。

なお、照射エネルギ、光スポツト径、照射時間等の溶接
条件を最適化すれば、上記の亀裂発生は防止可能である
。しかし、そのためには、溶接部を焼鈍するか、予備加
熱を行いながら溶接する必要があり、設備、作業性の点
で困難が多い。また、照射エネルギ、光スポツト径、照
射時間等の各パラメータを制御することは、高出力レー
ザの出力可能範囲を大きくしなければならず、さらに光
スポツト径を小さくすることにより焦点深度が浅く、な
り製作物の正確な位置合わせが困難となり、さらにまた
、照射時間の短縮等の手段を追加しなければならない等
の難点がある。従って、このような手段を付加すること
は設備の高精度化、作業性の悪化等の問題が生じる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、レー
ザ溶接に対する亀裂発生等を容易な手段で防止でき、信
頼性向上および設備、作業の簡易化等が図れる光半導体
モジュールを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、光ファイバを挿入保持する第１の保持部材と
、半導体発、受光素子等を保持する第２の保持部材との
、少なくとも接合端面部をそれぞれ炭素含有量が０．０
８％以下のオーステナイト系のステンレス鋼で構成し、
レーザスポット溶接することを特徴とし、これにより、
比較的簡易な溶接条件で亀裂等の発生防止を図り、もっ
て前記目的を達成せんとしている。

すなわち、従来使用されているＳＵＳ　３０３．５ＵＳ
３０３Ｓｅ等の材料では炭素含有量が両者とも約０．１
５％、イオウの含有量がそれぞれ０．１５％、０．０６
％と比較的多い。

このため、レーザ溶接時に炭化物や低融点の偏析物が形
成され易く、脆化して延性が失われ、再結晶過程での熱
応力により脆化部分に局部的な応力集中が起こり、亀裂
発生に至るものと考えられる。この亀裂は溶接部の機械
的強度を低下させ、モジニール製品としての引張り強度
の低下、使用温度範囲と温度サイクル等の面での性能低
下をきたす。また、亀裂の組成が母材の組成から変化し
、さらに残留応力等のため空気中にさらされたり、水分
あるいは塩分等により、酸化し易く、長時間使用時の信
頼性を低下させることになる。

これに対し、本発明によれば、炭素含有量の低いオース
テナイト系ステンレスを使用することにより、炭化物の
生成あるいは低融点の偏析物の生成を防止し、亀裂の発
生が比較的容易に図れるようになる。

〔実施例〕

、以下、本発明の一実施例を第１図を参照して説明する
。

石英あるいは多成分系素材からなる光ファイバｌが筒状
の第１の保持部材２の中心孔３に挿入され、エポキシ系
接着剤４によって接着固定されている。この第１の保持
部材２の接合端部はフランジ５とされ、そのフランジ５
の端面５ａは十分平坦に形成されている。

また、第２の保持部材６も筒状で、接合端部がフランジ
７とされ、その端面７ａも十分平坦に形成されている。

そして、この保持部材６の中心孔８内には、発、受光素
子９と、光ファイバ１への光結合を最適化するためのレ
ンズＩＯとが設けられている。なお、発、受光素子９と
しては、半導体レーザ、発光ダイオード等の発光源、あ
るいはシリコシ系、ゲルマニウム系等の光検出器等が適
用される。

〈実施例１〉 下記の第１表に示すように、第１、第２の保持部材２．
６を、５ＵＳ３０４によって構成した。

ＳＯ３３０４では、炭素含有量が０．０８％以下、イオ
ウ含有量が０．０３％以下である。

第１表 なお、第１、第２の保持部材２．６のフランジ５．７の
うち、いずれか一方を、高出力レーザ光による溶融接合
を容易にするため２００μｍ〜５．００μｍ程度の肉厚
とし、直径３００〜８００μｍのＹＡＧレーザ光により
、第１図の斜線で示すスポット状の溶融接合部１１を得
た。

このような構成によると、レーデビームの照射を停止し
、急冷しても、第２図に示すような亀裂はほとんど発生
しないことが認められた。これは、含有炭素量が少ない
材料を用いたことから、炭素化合物の生成が緩和された
ためと考えられる。

また、亀裂を軽減するための溶接条件は特に厳しくする
必要もなく、例えば照射エネルギ、光スポツト径、照射
時間の各パラメータ制御が容易となり、設備の簡略化、
作業性向上も図られた。なお、前記材料は低価格である
うえ、良品率も向上し、経済的効果も得られる。

〈実施例２〉 先の第１表に示すように、第１、第２の保持部材２．６
を、５ＵＳ３０４Ｌによって構成した。

５ＵＳ３０４Ｌでは、炭素含有量が０．０３％以下、イ
オウ含有量が０．０３％以下である。

その他は実施例１と同一条件とし、モジュール製品を得
た。

この場合にも実施例１と同様の効果が得られた。

〈従来例１〉 下記の第２表に示すように、保持部材を５Ｏ５３０３に
よって構成した。Ｓ［ＪＳ３０３では、炭素含有量が約
０．１５％、イオウ含有量が約０．１５％である。

（以下余白） 第２表 実施例１と同一条件で溶接した結果、第２図に示すよう
な亀裂が生じた。

〈従来例２〉 先の第２表に示すように、保持部材を５ＵＳ３０３Ｓｅ
によって構成した。５ＬＪＳ３０３Ｓｅでは、炭素含有
量が約０．１５％、イオウ含有量が約０．０６％であり
、やはり第２図に示すような亀裂が発生した。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、低炭素含有量のオース
テナイト系ステンレス鋼でレーザ溶接すべき保持部材を
構成したことにより、比較的容易な溶接条件により、亀
裂等の発生のない接合が可能となり、高信頼性の光半導
体モジュールが効率よく得られるという効果が奏される
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は従来
例を説明するための図である。 １・・・・・・光ファイバ、２・・・・・・第１の保持
部材、６・・・・・・第２の保持部材、９・・・・・・
発、受光素子、ＩＯ・・・・・・レンズ、１１・・・・
・・溶接部。 出　　顆　　人 日本電気株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ファイバの端部を挿入保持した金属製の筒状の第１の
   保持部材と、半導体発、受光素子およびこれを前記光フ
   ァイバに光結合させるレンズを挿入保持した金属製の筒
   状の第２の保持部材とを備え、これら両保持部材の端面
   部を互いに同軸上で対面接合させ、高出力レーザ光を用
   いてスポット溶接してなる光半導体モジュールにおいて
   、前記第１、第２の保持部材の少なくとも接合端面部を
   それぞれ炭素含有量が０．０８％以下のオーステナイト
   系のステンレス鋼で構成したことを特徴とする光半導体
   モジュール。