WO1989007779A1 - Procede de fixation d'elements optiques cylindriques et d'elements electriques - Google Patents

Description

m 細 書 円简状光部品及び電気部品の固定方法 技 術 分

本発明は円筒状光部品及び電気部品の固定方法 に関 し、 特に レ ン Hnズ と こ の レ ン ズの概略 点位置 にその発光部又は受光部が位置する光半導体素子 と端子と を有する 円筒状光部品を IS板上に固定す る方法に関する。 背 景 技 術

光通信 シ ス テ ムを構築する場合に は 、 光送信機 光受信機を初め と して、 光ス ィ ツ チ、 光力 ブ ラ 及 び光合分波器等の種々 の光デバィ ス が必要と さ れ る。 光デバイ ス の基本的形態の 1 つ と して、 平坦 面を有する基板上に各種光学部品を載置固定 して な るノ ルク 型の も のがあ る。 双方向光通信に用い る こ と のでき るノ ルク 型の光送受信機は、 例えば 光フ ア イ バの端部と コ リ メ ー ト · 粱光 レ ン ズを保 持固定 してな る フ ァ イ バコ リ メ ー タ 、 フ ィ ルタ 膜 を る ガ ラ ス ブ ロ ッ ク 、 P D ( フ 才 ト ダィ ォ 一 ド） チ ッ プと ^光 レ ン ズを .保持固定 してな る P D コ リ メ ー タ 、 L E D (発光ダィ オ ー ド ) チ ッ プ又 は L D (半導体 レ ーザ） チ ッ プと コ リ メ ー ト レ ン ズを保持固^ してな る L E D コ リ メ ータ 又は L D コ リ メ ータ 、 電気回路等の部品を ¾板上に取り 付 けて構成さ れる。 このよ う な光デバィ ス において は、 基板上に載置固定さ れた各光 部品の相対的 位置閥係が直接的に光結合効率に影響を及ぼすか ら、 各光学部品は精度良 く 位匿決め固定さ れてい る必要があ り 、 又、 製造技術 ΪΠίか ら は、 P D コ リ メ ータ 及び L E D コ リ メ ータ 等の光半導体コ リ メ 一 夕 については、 機械的に固定精度が高いだけで はな く 、 電気回路との接続が容易であ る こ と が要 求さ れる。 又、 この種の光デバイ ス にあ っ ては、 装置の小形化及び s ζ Ν比 1 上の要 か ら、 光学 的に光経路を形成するための光部品 と ίδ気回路を 形成するための電気部品と を i司一 板上に搭載す る よ う に してお り 、 これ らの光部品及び電気部品 を高い信顿性で雄板上に固定するための方法が要 望さ れてい る。

P D コ リ メ ー タ 及び L E D コ リ メ ー タ 等の光部 口

は、 一般的に【リ筒形状を してお り 、 従来、 この よ う な円筒状光部品及び 気部品を基板上に固定 する方法と して、 S板上に LU層を介 して光部品 及び ¾気部品を戰 iS し、 この ¾板の ¾ ifiiに例えば 銅等の物 ^か ら形成された加熱ブ ッ ク を当接 さ せて半山賵を溶融 してか ら凝 1 さ せる こ と によ り 光部品及び fG気部品を基板上に一括半 IU付け固定 する方法が知 られてい る。 こ の場合、 光部品の高 精度な位置決めを達成する ために、 例えば、 V溝 を有する位置決め治具を基板と反対の側か ら円筒 形状の光部品に当接 して光部品の位置決めをする 方法が取 られてい る。 又、 加熱ブロ ッ ク は 2 4 0 〜 2 5 0 に加熱さ れた ホ ッ ト プ レ ー ト 上に載置 さ れ、 加熱ブ ロ ッ ク を介 して熱伝導によ り 熱を基 板及び半田層に伝達 し、 光部品及び電気部品を一 括半田付け固定する よ う に してい る。

しか し、 従来の半田付け固定方法によ る と 、 光 部品の端子は光部品の基板上への機械的固定と 同 時に固定する こ と はできず、 光部品を基板上に半 田付け固 ¾ した後に、 光部品の端子を折 り 曲げて その先端を ®板上に形成さ れた配線パタ ー ン に当 接 さ せてお き、 ホ ッ ト プ レ ー ト によ り 機械的な半 田付け部分が溶融 しない程度の例えば 1 ϋ 0 ま で加熱 しておき、 半山 ごてで端子を配線パタ ー ン に接続する よ う に していた。

こ のよ う な従来の固定方法であ る と 、 円筒状光 部品の機械的な固定及び電気的な接続をそれぞれ 別途に行 う 必要があ る ので、 製造作業ェ ¾が複雑 化する 题があ っ た。 又、 作業を簡略化する ため に、 ¾気的な接続に際 してホ ッ ト プ レ ー ト に よ る 加熱を省略す る と 、 セ ラ ミ ッ ク 21板を採川 した場 合に、 半田 ごてによ る局部的な加熱か ら遝板に割 れが生じたり、 電気的な接続が不確実になる場合 がある とい う 題があった。

又、 ホ ッ ト プ レ ー ト 及び加熱ブロ ッ ク を使用す る上述したよ う な従来の光部品及び電気部品の一 括半田付け固定方法にあ っては、 一般に光部品の 熱容量は電気部品の熱容量に比べて著し く 大きい から、 同一材質の加熱ブロ ッ ク を使用 してホ ッ ト プ レー ト の熱を基板に伝達し、 光部品を ¾板に十 分強固に固 しよ う とする と、 電気部品に過剰な 熱量が投入されて しま う という不具合があ った。 即ち、 電気部品は半 EU溶融温度状態での熱复荷時 P4Jが長いため、 電気部品に過剰の熱量が投入され 電気部品の信頼性上好ま し く ないとい う不具合が あ った o

従って本発叨の目的は、 上述した従来技術の欠 点を克服し、 円筒状光部品の基板上への機械的な 固定及び電気的な接続を容易にかつ確実に行う こ との出来る、 端子を有する円筒状光部品の固定方 法を提供する こ と である。

本発叨の他の目的は、 電気部品への熱負荷を低 減する こ と の出来る光部品及び電気部品の一括半 田付け 111定方法を提供する こ とである。 発 叨 の 開 示

本発明の 1 つの側而による と、 レ ン ズ と該レ ン ズの概略焦点位置にその発光部又は受光部が位置 する光半導体素子と 、 該光半導体素子に接続 さ れ た端子と を有する 円筒状光部品を基板上に機械的 に固定する の と 同時にその端子を 気的に接続す る固定方法が提供 さ れる。 こ の方法は、 板上に 配線パタ ー ンを有する端子係止部を形成 し、 該端 子係止部にその先端部が係止さ れる よ う に端子を 折 り 曲げ、 前記端子係止部近傍及び前記円筒状光 部品搭載位置の越板上に平山を設け、 V 溝を有す る位置決め治具によ り 前記円筒状光部品を前記基 板上に半山を介 して位置決め保持 し、 前記円筒状 光部品及び前記 板を一休的に加熱 して βίΐ記半田 を溶融 し、 該溶融 した半 [Uを凝固 させる こ と に よ り 、 円筒状光部品を ^板上に固定する の と 同時に 端子を端子係止部に接続する 固定方法であ る。

上述 した基板上に端子係止部を設ける代わ り に - 位置決め治具 と一体的に端子押圧部分を形成 し、 位置決め治具によ り 円筒状光部品を前記基板上に 半田を介 して位置決め保持する の と 同時に、 前記 端子押圧部分によ り 円筒状光部品か ら突出する端 子を折 り 曲げて、 その先端部近傍を前記越板上の 配線ノ タ ー ン に半田を介 して押 し付け る よ う に 成 して も ^い。 こ の端子 ίψ圧部分に は固定 しょ う とする 円筒状光部品の端子の数に等 しい が設け られてい る のが望ま しい。 端子押圧部分を位置決め治具と一体的に形成す るのではな く 、 端子押圧部材を別に使用 して、 こ の端子押圧部材を V溝を冇する位置決め治具の V 溝壁面に当接させながら、 m筒状光部品の機械的 固定と同時に端子の電気的接続を達成するよ う に しても良い。 こ の端子押圧部材は、 半円柱状上面 と固定すべき円筒状光部品の端子の数に等しい溝 の形成された下面を有するのが望ま しい。

本発明の他の側面による と、 円简状レ ン ズ ホ ル ダと、 該レ ン ズ ホ ル ダ に保持されたレ ン ズ と 、 該 レ ン ズの概略焦点位置にその発光部又は受光部を 有する光半導体素子と、 該光半導休素子の光軸に 対 して垂直な方向に fiii記レ ン ズホルダの円筒壁を 貫通して突出する前記光半導体素子の端子とから 構成される円简状光部品が提供される。

こ の円筒状光部品を基板上に半田付けによ り固 定する には、 円筒状光部品の端子が当接する基板 上に凹部を設けておき、 円筒状光部品の機械的固 定と端子の電気的接続とを半田付けによ り 同時に 達成する こ とができ る。

本発明の更に他の側面による と、 甚板上の円筒 状光部品搭載位置及び 気部品搭載位置に半 IUを 設け、 V mを存する位 ί ?決め治具によ り β¾記円筒 状部品を ¾板上に半 を介して位置決め保持し、 前記 ¾気部品を S板上に半山を介して搭載し、 熱 伝導率の良い物質部分と熱伝導率の悪い物質部分 とか ら構成さ れた加熱ブ ロ ッ ク を、 該熱伝導率の 良い物資部分が前記円筒状光部品を搭載 した越板 の裏面に当接する よ う に、 又熱伝導率の悪い物質 部分が前 気部 ώ¾を搭載 した越板の ¾面に当接 する よ う に、 前記 ¾板の裏面に当接 させ、 加熱手 段によ り ί¾'記加熱プロ ッ ク 及び前記越板を介 して 前記半田を加熱する こ と によ り 溶融 し、 該溶融 し た半 111を固化 させる こ と によ り 前記円筒状光部品 及び電気部品を前記越板上に一括华田付け固定す る方法が提供 さ れる。

こ の加熱ブ口 ッ ク は熱伝導率の良い物贊部分と 熱伝導率の悪い物燹部分と を蠟付け又は溶接によ り 接合 して描成する か、 或い は一方の物贺部分中 に他方の物赏部分を圧入 して構成する こ と ができ る ο 図面の簡 な説明

第 1 図はバルク 型の送受信機の平面図、 第 2 図は本発明実施例の部分断面図、

第 3 図は第 2 図の III— 111線に沿 つ た断面図、 % 4 図は 板上への金厲暦及び配線パタ ー ンの 形成を示す説叨図、

第 5 Λ 図は本発明の係止部の他の構成を示す断 面図、 第 5 B図は本発明の係止部の更に他の構成を示 す断面図、

第 6 A図は本発明の実施に使用する こ と のでき る端子押圧部材の側而図、

第 6 B図はその背面図、

第 6 C図はその底而図、

第 7 A図は本発叨の実施に使川する こ とのでき る円筒状光部品の断面図、

第 7 B図はその背面図、

第 8 図は端子押圧部材及び円筒状光部品を V溝 を有する位置决め治具に搭載した状態を示す平面 図、

第 9 A図は端子押圧部材を使用 して円筒状光部 品を基板上に固定する状態を示す側面図、

第 9 B図はその背面図、

第 9 C図は背面図の一部拡大図、

第 1 0 図は端子押圧部分を一体的に形成した位 置決め治具の斜視図、

第 1 1 図は円筒状光部品を Ιί 1 0 図に示した位 置決め治具上に載置した状態を示す平面図、

第 1 2 Α図は第 1 0 図に示した位置決め治具を 使用 して円简状光部品を基板上に固定している状 態を示す側而図、

m 1 2 B図はその背而図、

筇 1 3 図は 1 図に示 した 3 個の PJ 状光部品 を越板上に位置決めする のに適 した位匿決め治具 の斜視図、

第 1 4 Λ図は本発明実施例の光半導休コ リ メ 一 タ 断面図、

第 1 4 B図はその背 '図、

第 1 5 図は上述 した光半導体コ リ メ ー タ を IS板 上に固定する方法を示す説明図、

第 1 6 図は本発明実施例によ り 光部品及び電気 部品を ®板上に一括半田付け固定する状態を說叨 する説明図、

第 1 7 図は本発明実施例によ る光部品及び電気 部品の加熱 I1U線を示すグ ラ フ、

第 1 8 図は加熱ブロ ッ ク の実施例平而図、 第 1 9 図は加熱プ ロ ッ ク の他の実施例平面図で め る。 発明を実施する ための最良の態様

以下本発明を図而に示す実施例に Sづいて詳細 に説明する。

まず第 1 図を参照する と、 木発明が適川可能な 双方向光通信に川い る こ と のでき るバ ル ク 型の光 送受 Γί機の平而図が示 さ れてい る。 図にお いて、 2 は光フ ア イ パ 3 の端部と コ リ メ ー ト · ¾光 レ ン ズを保持固定 してな る フ ァ イ ノ コ リ メ ー タ 、 4 は フ ィ ル タ 胶 5 を有する ガ ラ ス ブ ロ ッ ク 、 G は P D ( フ ォ ト ダイ オ ー ド） チ ッ プと集光レ ン ズを保持 固定 してな る P D コ リ メ ータ 、 7 は L E D (発光 ダイ オ ー ド） チ ッ プ又は L D (半導体 レーザ） チ ッ プと コ リ メ 一 ト レ ン ズを保持固定 してな る L E D コ リ メ ータ 又は L D コ リ メ ー タ 、 8 は ¾気部 ύύ であ り 、 それぞれセ ラ ミ ッ ク 基板 1 上に取り 付け られてい る。

フ ァ イ バ'コ リ メ ー タ 2 か ら出射さ れフ ィ ル タ 膜 5 を透過 した光は、 P D コ リ メ ータ 6 によ り 光一 電気変換さ れる。 又、 送信信号に基づいて電気一 光変換さ れた L E D コ リ メ ー タ 7 か らの出射光は フ ィ ルタ 膜 5 で反射 してフ ァ イ バコ リ メ ー タ 2 に 入射する。 こ のよ う な光デバイ ス においては、 セ ラ ミ ッ ク ¾板 1 上に載置固定さ れた各光部品の相 対的位置 1係が直接的に光結合効率に影響を及ぼ すか ら、 各光部品は精度良 く 位置決め固定さ れる 必要がある。 又、 製造技術面か ら は、 P D コ リ メ ー タ 及び L E D コ リ メ ー タ 等の光半導体コ リ メ 一 タ については、 機械的な固定精度が高いだけでは な く 、 電気回路との接続が容易であ る こ とが要求 さ れる。

まず光部品を ¾板上に半 IIJ付け囚定する ための 本発明方法を第 2 図乃至笫 1 5 図を参照 して説明 する。 第 2 図は - UI付けに先立つ各部材の ¾置を 示す部分断面図、 笫 3 図は 2 図にお ける 111 一 111 線に沿 っ た断面図であ る。 こ の実施例では第 4 図 に示すよ う に、 各部材の配置に先立ち、 窪み と し て形成 さ れた係止部 1 1 を有す る 基板 1 ϋ 上の円 筒状の光半導体コ リ メ ー タ が位置すべき 部分に半 田付けのための金厲層 1 2 を形成 し、 係止部 1 1 に は端子の電気的な接続のための配線パタ ー ン 1 3 を形成 してい る。 基板 1 0 の材質と してはア ル ミ ナ等のセ ラ ミ ッ ク を fflい る こ と ができ 、 金厲層 1 2 及び配線パタ ー ン 1 3 は金 （ A u ) 等の半田 付け可能な金厲を蒸着等の薄 形成技術によ り 形 成 して得る こ と ができ る。

第 2 図及び第 3 図において、 金厲層 1 2 上には ペース ト 半田 1 4 を介 して光半導体コ リ メ ー タ 1 5 が載置 さ れてお り 、 光 - 導体コ リ メ ー タ の端子 1 6 は、 その端部近傍が係止部 1 1 内で配線パタ ー ン 1 3 に当接する よ う に折 り llliげ られてい る。 1 7 は端子 1 6 が係止 した係止部 1 1 を充塡 して い る ペース ト 半田であ る そ して こ の状態で V 溝 1 8 を有する位置決め治具 1 9 によ り 、 光半導体 コ リ メ ー タ 1 5 の位置決めを行 う と 、 端子 1 6 に ついて も その係止状態が安定な も の と な る か ら、 板 1 ϋ 、 光半導体コ リ メ ー タ 1 5 及び位 iS決め 治具 1 9 を一休的に加熱 してペ ー ス ト 半山 1 4 、 1 7 を溶融 さ せ る こ と に よ り 、 光半導体コ リ メ 一 タ i 5 の機械的な ΰί]定及び端子 1 (5 の TG気的な接 続を同時に行う こ とが可能となる。

第 5 A図は上述した実施例の変形例を示す係止 部の断而図であ り 、 窪みからなる上述した実施例 の係止部 1 1 に代えて、 突起からなる係止部 1 1 a を採川 している。 第 5 B図も上述した実施例の 変形例であり 、 端子 1 6 の先端が上下方向に支持 されて容 ¾に外れる こ とのないよ う な係止部 1 1 b と したものである。 係止部の形状と しては、 光 半導体コ リ メ ータを基板上の所定位置に位 Eさせ たときに、 端子が被接続部から外れる ことのない よ う なものであればどのよ う な形状をも採用可能 でめ な。

次に第 6 A図乃至第 9 C図を参照して、 端子押 圧部材を使川 した本発明の他の実施例について説 明する。 第 6 A図は本発明の実施に使用する こ と のでき る端子押圧部材の側面図、 第 6 B図はその 背面図、 第 6 C図はその底面図である。 こ の端子 W圧部材 2 ϋ は、 後述する位置決め治具の V溝に 当接する半 柱状の上面 2 1 を有してお り、 その 下面には固定すべき光半導体コ リ メ ータ の端子数 に応 じた数 （ こ の実施例では 4 ) の溝 2 2 を有し ている。 端子押圧部材 2 ϋ の材質と しては、 半 IU 付け温度で変形する こ とがな く 、 かつ、 溶融半田 の れ性が良 でない S U S 3 () 3 (日本工業規 格） 等のス テ ン レス 鋼、 テ フ ロ ン （商品名） 等を 用い る こ と ができ る。

第 7 A 図は本発明の実施に使用する こ と のでき る光半導休コ リ メ 一 夕 の断面図、 第 7 B 図はその 背面図であ る。 この光半導体コ リ メ ー タ 1 5 は、 L D チ ッ プ等の光 -、 μ ^休尜子 2 3 と こ の光半 休 素子 2 3 に電気的に接続 さ れる端子 1 6 と が固定 保持さ れる保持部 2 4 を、 レ ン ズ 2 5 が圧入固定 さ れる レ ン ズホ ルダ 2 6 に HP'入 し、 所定の光学的 条件を満足する位置にて一体化固定 して構成 さ れ てい る。 レ ン ズホ ルダ 2 6 は、 半田付け可能な金 厲か ら形成さ れるか、 そ う でない場合に は、 その 表面に半田付け可能な金属層が設け らてれい る。

第 8 図は上記端子 ί'Ρ圧部材 2 0 及び光半導体コ リ メ ー タ 1 5 を、 V 溝 1 8 を有する位匿決め治具 1 9 に載置 した状態を示す平面図であ る。 光半導 体コ リ メ ー タ 1 5 をその円柱状側而にて V Μ 1 8 の両壁面に当接させ、 端子押圧部材 2 ϋ をその半 円柱状上面にて前記両壁面に当接さ せ、 光半導体 コ リ メ ー タ 1 5 の光軸方向に突出 してい る端子 1 6 を湾曲 さ せて端子押圧部材 2 ϋ の溝部 2 2 に係 止さ せた も のであ る。 こ の実施例では端子数に応 じて溝 2 2 を形成 してい る ので、 各端子をそれぞ れ所定位匿に配置す る こ と ができ る。

9 Λ図は、 端子押圧部材を使川 して円筒状の 光半導体コ リ メ ー タ を越板に機械的に固 ^す る と 同時に端子を配線パタ ー ン に接続する様子を示す 側面図であ り 、 第 9 B図はその背而図、 第 9 C 図 は背面図の一部拡大図であ る。 光半導体コ リ メ 一 タ 1 5 を固定すべき基板 1 0 を、 第 8 図のよ う に 配置さ れた光半^体コ リ メ ータ 1 5 及び端子 ίφ圧 部材 2 0 に押 し付けた状態で、 位置決め治具 1 9 と平行に支持 し、 ¾板 1 0 を下側に してホ ッ ト プ レー ト 2 7 で全休加熱を行う よ う に した ものであ る。 1 2 は基板 1 0 上の光半導体コ リ メ ー タ 1 5 を固定すべき部分に形成さ れた金厲層、 1 4 は金 厲層 1 2 と光半導体コ リ メ ータ 1 5 に介在させ たペー ス ト 半田であ る。 又、 それぞれの端子 1 6 については、 電気的に接続さ れるべき配線パタ 一 ン 2 8 が金厲層 1 2 と同様な手段によ り 基板 1 0 上に形成さ れてお り 、 こ の配線パタ ー ン 2 8 と端 子 1 6 Rijに はペー ス ト 半山 2 9 が介在 してい る。

このよ う な位置閲係で各部材を配置 して半田付 けを行 う 場合には、 光半導体コ リ メ 一タ 1 5 を基 板 1 0 上の所定位置に精度良 く 位置させる ために 位置決め治具 1 9 をあ る程度の力で基-板 1 0 側に 押 し付ける こ と が要求さ れる。 この と き の押圧力 は、 端子 ίΨ圧部材 2 0 を介 して、 端子 1 6' を配線 パタ ー ン 2 8 に密着さ せる方向に作川する か ら、 端子 1 6 及び配線パタ ー ン 2 8 について も良好な 半田付けを行う こ と ができ る。 次に第 1 ϋ 図を参照する と 、 本発明の実施に使 用す る こ と のでき る位匿決め治具の斜視図が示 さ れてい る。 本実施例は上述 した実施例の端子 ίΨ圧 部材 2 ϋ を位匿決め治具と 一休的に形成 した も の であ る。 位匿決め治具 3 ϋ の平板状部分に は V溝 3 1 が形成さ れてお り 、 こ の V 溝 3 1 の端部に は 端子押 )£部分 3 2 が位 iS!決め治具 3 0 と一休的に 形成さ れてい る。 端子押圧部分 3 2 の平坦面に は 固定すべき光半導体コ リ メ ー タ の端子数に応 じた ( こ の実施例では 4 ) の溝 3 3 が形成 さ れてい る， 端子押圧部分 3 2 は、 上述 した実施例 と 同様 S U S. 3 0 3 等のス テ ン レ ス 鋼、 テ フ ロ ン （商品名） 等か ら形成する こ と ができ る。

第 1 1 図は光半導体コ リ メ 一 タ 1 5 を 、 位置決 め治具 3 ϋ の V溝 3 1 に載置 した状態を示す平面 図であ る。 光半導体コ リ メ ー タ 1 5 をその円简状 側面にて V溝 3 1 の両壁面に当接 させ、 光半導体 コ リ メ ータ 1 5 の光軸方向に突出 してい る端子 1 6 を湾曲 さ せて、 端子押圧部分 3 2 の溝 3 3 に係 止 さ せた ものであ る。 こ の実施例では、 端子数に 応 じて溝 3 3 を形成 してい る ので、 各端子をそれ ぞれ所 ^の位匿に位 IS付け さ せ る こ と ができ る。

第 1 2 Λ 図は本实施例の位匿決め治與を使川 し て光半 ^休コ リ メ 一タ を 板上に す る様子を 示す側 Hii図であ り 、 i 1 2 13 図はその ? ifu図であ る。 本実施例の固定方法は、 第 9 Λ図乃至第 9 C 図に示 した固定方法の配置と類似 してお り 、 実質 的に同一 成部分については同一符号が付 してあ り 、 詳細な説明は省略する こ と にする。

このよ う な位置闘係で各部材を配置 して半田付 けを行 う 場合には、 光半導体コ リ メ 一 タ 1 5 を基 板 1 0 上の所定位置に精度良 く 位置させるために 第 9 A図乃至第 9 C 図に示 した実施例と 同様に、 位置決め治具 3 0 をある程度の力で基板 1 ϋ 側に 押 し付ける こ と が要求さ れる。 このと きの押圧力 は、 端子押圧部分 3 2 を介 して、 端子 1 6 を配線 パタ ー ン 2 8 に密着させる方向に作用するか ら、 端子 1 6 及び配線パタ ー ン 2 8 について も良好な 半田付けを達成する こ と ができ る。

上述 した各実施例は光半導体コ リ メ ータ が単一 であ る と して図示 してい るが、 実際には複数の円 筒状光部品に対応 して位置決め治具に V溝を形成 し、 各円筒状光部品を同時に越板に半田付け固定 する よ う に してい る。 第 1 図に示 した光デバイ ス の各光部品の位置決め には、 例えば第 1 3 図に示 すよ う な位蘆決め治具を使用する。 位置決め治具 3 5 に は基板 1 を収容可能な段差 3 6 が設け られ てお り 、 底而 3 7 に はガ ラ ス ブロ ッ ク 4 を位置決 めする 111J部 3 8 と、 フ ァ イ ノ コ リ メ ー タ 2 、 P D コ リ メ ー タ 6 、 L E D コ リ メ ー タ 7 をそれぞれ位 置決めする V 溝 3 9 、 4 0 、 4 1 が設け られてい る。 各々 の V溝中に は位置決め ビ ンが挿入 さ れる ピ ン孔 3 9 a 、 4 0 a 、 4 1 a がそれぞれ設け ら れてい る。 各々 の ピ ン孔 3 9 a 、 4 0 a . 4 1 a 中に ピ ンを立て、 フ ァ イ ノ コ リ メ ー タ 2 、 P D コ リ メ ー タ 6 、 L E D コ リ メ ー タ 7 を V 溝 3 9 、 4 0 . 4 1 中で外側か ら ピ ン に 当接 さ せる こ と によ り 、 各コ リ メ ー タ を容易に位置決めす る こ と がで き る。 凹部 3 8 中にガ ラ ス ブロ ッ ク 4 を揷入 して 位置決めする。

こ のよ う に各光部品を位置決め した後、 その上 か ら所定箇所に半田 ペース ト の塗布 さ れた ¾5扳を 半田ペース ト 塗布面が襄側にな る よ う に して被せ る。 こ の状態で基板は位置決め治具 3 5 の段差部 3 6 中に収容さ れる こ と にな る。 更に こ の上か ら 加熱プロ ッ ク を被せてネ ジ によ り 固定 してか ら、 全体を反転 して加熱ブロ ッ ク をホ ッ 卜 プ レ ー ト 上 に載置 して各光部品の半 LD付けを行 う 。 尚、 上述 した各実施例では、 越板をホ ッ ト プ レ ー ト 上に直 接載置 してい るが、 実際の作業に当た っ ては加熱 ブロ ッ ク を介 して越板をホ ッ ト プ レ ー ト 上に載置 する よ う にする のが望ま しい。

次に； ¾ i 4 Λ図及び i A B 図を -参照 して、 本 発明の固 51!力法に適 した光 導休 コ リ メ ー タ の 1 実施例について説叨す る。 第 1 Λ 図は光 体 コ リ メ ー タ 4 2 の断面図であ .り 、 第 1 4 B図はそ の背面図であ る。 こ の光半導体コ リ メ ー タ 4 2 は， 球レ ン ズ 4 3 が圧入固定さ れる レ ン ズホ ルダ 4 4 と、 レ ン ズ 4 3 の焦点位置に光半導体素子 4 5 を 固定保持する ス テ ム 4 6 とを、 高融点半田 4 8 に よ り 一体的に固定して構成さ れてい る。 4 7 はス テ ム 4 6 内部に埋め込ま れ、 その側方部か ら外部 に突出する端子であ り 、 電気的には光半導体素子 4 5 に接続さ れてい る 。 4 4 a は レ ンズホ ルダ 4 4 の端子 4 7 に対応した位置に設け られたス リ ツ ト であ り 、 端子 4 7 は このス リ ツ ト 4 4 a を介 し て外部に突出 してい る。

このよ う な光半導体コ リ メ ータ 4 2 の製造方法 は次の如 く であ る。 まず、 光半導体素子 4 5 が固 定さ れたス テ ム 4 6 を、 球 レ ン ズ 4 3 が圧入固定 さ れた レ ンズホ ルダ 4 4 に遊嵌 し、 これ らの { 1隙 部分に概略円 状に成形さ れた帯状の高融点半田 を介在させてお く 。 次に、 ス テム 4 6 の背面部分 に形成さ れた突出部 4 6 a を微動台等に固定する こ と に よ っ て、 ス テ ム 4 6 と レ ン ズホ ル ダ 4 4 の 相射的位置 P 係を調整し、 こ の コ リ メ ータ のフ ォ 一カ ス及びァ ラ イ メ ン ト 調整を行 う 。 そ して、 調 整を終了 した ら、 高融点半 LL1を高周波加熱によ り 溶融させ半田付け固定を行 う 。 このよ う な製造ェ 程によれば、 レ ン ズ 4 3 と光半導休素子 4 5 の最 適な位置関係を容易に得る こ と ができ るか ら、 髙 い光結合効率の光デバイ ス を提供する こ と ができ る 。 尚、 ス テ ム 4 6 の材質 と して は、 半 U1付け部 分に金厲層が形成 さ れたセ ラ ミ ッ ク 製の も のが適 してい る。 セ ラ ミ ッ ク 製とする こ と によ り 、 半田 付け時の放熱が良好 と な る。

第 1 5 図は上述 した光半導体コ リ メ ー タ 4 2 を 基板 1 ϋ に固定する状態の説叨図であ る。 基板 1 ϋ に は第 2 図に示 したの と 同様な端子係止部と し て作用する 凹部 1 1 が形成さ れてい る。 こ の凹部 1 1 中に は配線パタ ー ンが形成さ れてお り 、 光半 導体コ リ メ ー タ 4 2 を位置決め治具 1 9 で位置決 め して基板 1 0 上に载置する と、 端子 4 7 が凹部 1 1 中に係止 さ れ、 光 ^導体コ リ メ 一 タ 4 2 の固 定と端子 4 7 の電気的接続と を同時に達成する こ と ができ る。

上述 した各実施例は円筒状光部品の ¾板への固 定方法に関する が、 次に第 1 6 図を参照 して、 本 発明の他の側面であ る光部品及び電気部品の越板 への一括半田付け固定方法について説叨する。 第

1 6 図は第 1 図に示 した光送受信機の固 ¾方法 叨図であ り 、 セ ラ ミ ッ ク -基板 1 上の光部品 2 、 4 、

6 、 7 及び tii気部品 8 が ¾ す る 部分及び配線パ タ ー ン と な る べき部分に、 例えばメ タ ラ イ ズ処理 によ り 金厲層を形成 し、 こ の金厲暦部分にペ ー ス ト 半田を塗布する。 フ ァ イ バコ ！； メ ータ 2 、 P D コ リ メ 一 タ 6 及び L E D コ リ メ ータ 7 はセ ラ ミ ツ ク基板 1 上に高精度に位置決めする必要があるが これらの光部品は円筒形状を しているため、 複数 の V溝を有する第 1 3 図に示 した位置決め治具 3 5 を使用 して、 これらの光部品を位置決め治具 3 5 上に載匮してから固：^する 1 所にペー ス ト半田 を塗布 したセ ラ ミ ッ ク S板を光部品の上にのせる と、 各光部品が高精度に位匮決めされる と共にべ ー ス ト半田の粘着力によ って光部品が所定位匱に 仮固定される。 基板 1 上にさ らに加熱ブロ ッ ク 5 0 を搭載してから、 図示しないネ ジによ って全体 を固定し、 次いで第 1 6 図に示す状態となるよ う に全体を反^する。 こ の状態で霜気部品 8 をべ一 ス ト 半田の粘着力によ って所定位置に仮固定する このよ う にセ ラ ミ ッ ク 基板 1 を加熱ブロ ッ ク 5 0 上に搭載してから、 こ の加熱ブロ ッ ク 5 ϋ を更 にホ ッ ト プ レー ト 5 2 上に搭載し、 光部品 2 、 4 6 、 7 及び電気部品 8 をセ ラ ミ ッ ク基板 1 の背面 から加熱してペース ト 半 ωを溶融し、 放冷する こ とによ り これらの部品をセ ラ ミ ッ ク S板 1 上に半 田付け固定する。 加熱ブロ ッ ク 5 0 は、 例えば了 ル ミ ニ ゥ ム等の熱伝導率の良い金厲 5 0 a と、 例 えばス テ ン レ ス鐧等の熱伝導率の比蛟的悪ぃ金厲 5 0 b とを、 蠟付け、 ネ ジ止め或いは溶接等によ り 接合 して構成 さ れてい る。 5 1 はセ ラ ミ ッ ク 基 板 1 に設けた端子が ίΦ'入 さ れる孔であ る。 ホ ッ ト プ レ ー ト 5 2 は、 例えば 2 4 ϋ 〜 2 5 ϋ °C の温度 に加熱さ れる。

こ のよ う に本実施例においては、 加熱ブ ロ ッ ク

5 0 を熱伝導率の良い金属 5 0 a と熱伝導率の比 較的悪い金属 5 0 b と を接合 して構成 し、 熱伝導 率の良い金厲 5 0 a を光部品を搭載 した越板 1 の 裏面に当接 さ せ、 熱伝導率の比較的悪ぃ金厲 5 0 b を電気部品 8 を搭載 した基板 1 の ¾面に 当接 さ せる よ う に したので、 ホ ッ ト プ レー ト 5 2 によ り 加熱する場合に、 加熱ブロ ッ ク 部分 5 ϋ a と 5 ϋ b の熱伝導率の違いか ら光部品と電気部品の加熱 曲線を ^ 1 7 図に示すよ う に ほぼ同一の も の と す る こ と ができ、 これによ り 光部品と電気部品が半 田付けに必要な温度に到達する 時 RiJがほぼ同一と な り 、 熱負荷によ る電気部品の劣化が防止 さ れる 第 1 8 図は加熱ブロ ッ ク の実施例平面図であ り ， 熱伝導率の良いア ル ミ ニ ウ ム板 5 3 に熱伝導率の 悪いス テ ン レ ス鋼板 5 4 及び熱伝導率の特に良い 銅板 5 5 を接合又は圧入する こ と に よ り 構成 さ れ てい る。 |β 1 9 図は加熱ブロ ッ ク の他の実施例平 面図であ り 、 熱伝導率の良いセ ラ ミ ッ ク 板 5 6 に 熱伝導率の悪いス テ ン レ ス鋼板 5 4 及び熱伝導率 の特に良い銅板 5 5 を接合又は圧入する こ と に よ り構成されている。

第 1 8 図及び第 1 9 図の実施例において、 熱伝 導率の悪いス テ ン レ ス綱板 5 4 は電気部品 8 を加 熱するために用い られ、 銅板 5 5 は光部品の内熱 容量が特に人きい例えばフ ァ イ バコ リ メ ータ 2 を 加熱するために川い られ、 熱伝導率の良いアル ミ 二ゥ ム板 5 3 又はセ ラ ミ ッ ク板 5 6 はその他の光 部品を加熱するために川い られる。 第 1 8 図及び m 1 9 図の実施例中で使川 された材料の熱伝導率 Kは以下の通りである。

ス テ ン レ ス鐧… 2 4 . 5 、

ア ル ミ ナ 。 セ ラ ミ ッ ク … 2 1 0 、

ア ル ミ ニ ウ ム ··· 2 3 6 、

銅… 4 0 3 。 産業上の利 II可能性

以上説明 したよ う に、 本発明の円筒状光部品の 固定方法によれば、 光半導体コ リ メ ー タ の機械的 な固定及びその端子の電気的な接続を単一の工程 によ り行う こ とができ るので、 光デバイ スの製造 作業が 略化される。 又、 本発明の光部品及び電 気部品の一 ½半山付け Ι..'ϋ 方法によれば、 光部品 及び電気部品を同時に概略同—速度で加熱する こ とができ るので、 生産性が向上する と共に、 電気 部品への熱負荷の悪影罾を徘除 "Τる こ とができ る

Claims

求 の 園

1 . レ ン ズ （25)と 、 該 レ ン ズ （25)の概略焦点 位置にその発光部又は受光部が位置する光半導体 素子 （23)と 、 該光半 ^休尜子 （23)に接続 さ れた端

0 ^

子 （16)と を有する 円筒状光部品 （15)を基板 （10)上 に固定する方法であ っ て、

前記基板 （10)上に配線パタ ー ン （13)を有する端 子係止部 （11, 11a, lib)を形成 し ；

該端子係止部にその先端部が係止 さ れる よ う に 前記端子 （16)を折 り 曲げ ；

前記端子係止部 （11, 11a, lib)近傍及び前記円 筒状光部品 （15)搭載位置の前記基板上に半田 （17， 14)を設け ；

V溝を有する位置決め治具 （19)によ り 前記円筒 状光部品 （15)を前記 ®板 （10)上に半山 U4)を介 し て位置決め保持 し、

前記円筒状光部品 （15)及び前記 ®板 （10)を一体 的に加熱 して前記半田 （17, 14)を溶融 し ；

該溶融 した半田 （17, 14)を凝固 さ せ る こ と によ り 、 前記円筒状光部品 （ 15)を前記基板 （ 1 ϋ)上に固 定する と 同 I に 記端子 （i(J)を前記端子係止部 (11, 11a, lib)に接続す る 円筒状光部品の固定方 法。

2. 前記端子係止部が越板 （ 1 ϋ)上に形成 さ れ た凹部（11， lib) である ^求の範囲第 1 項記載の 固定方法。

3 . 前記端子係止部が基板（10)上に形成され た凸部（lla> である請求の範園第 1 ¾記載の固定 方^ c o

4. レ ン ズ （25)と、 該レ ン ズ （25)の概略焦点 位置にその発光部又は受光部が位置する光半導体 素子（23)と、 該光半導体素子（23)に接続された端 子（16)とを有する円筒状光部品（15)を基板（10)上 に固定する方法であって、

前記基板（10)上の端子固定部近傍及び前記円筒 状光部品（15)搭載位置に半 ΙΠ (29, 14)を設け ； 端子押圧部材（20)を V溝を有する位置決め治具 (19)の V溝壁面に当接させながら、 前記位置決め 治具（19)により前記円筒状光部品（15)を前記基板 (10)上に半山 （14)を介 して位置決め保持する と同 時に、 前記端子押圧部材（20)によ り 前記円筒状光 部品（15)から突出する前記端子（16)を折り 曲げて その先端部近傍を前記基板（10)上の配線バタ 一ン (28)に半田 (29)を介して押 し付け ；

前記円简状光部品（15)及び前記 ¾板（10)を一体 的に加熱して前記 山 （29, 14)を溶融 し ；

該溶融した半は！ (29, 14)を凝固させる こ とによ り、 前記円筒状光部品 （15)を前記 板（10)上に固 定する と同時に前記端子（16)を前記 K線パタ ー ン (28)に接続する 円筒状光部品の固定方法。

5 . 前記端子押圧部材 （20)は半円柱状上 ifii (2 1)と 固定すべき 前記円筒状光部品 （ 15)の端子 （ 16) の数に等 しい溝 (22)の形成さ れた下面を有する 請 5 求の範囲第 4 項記載の固： ^方法。

6 . レ ン ズ （25)と 、 該 レ ン ズ （25)の概略焦点 位置にその発光部又は受光部が位置する光半導体 素子 （23)と、 該光半導体素子 （23)に接続さ れた端 子 （16)とを有する 円简状光部品 （15)を甚板 （10)上Q に固定する方法であ っ て、

前記円简状光部品 （15)を基板 （10)上に位置決め する V溝を有する位置決め治具 （30)と 一体的に端 子押圧部分 （32)を形成 し ；

前記 ^板 （10)上の端子固定部近傍及び前記円筒5 状光部品 （15)搭載位置に半田 （29, 14)を設け ； 前記位置決め治具 （30)によ り 前記円筒状光部品 (15)を前記基板 （10)上に半田 （14)を介 して位匿決 め保持する と 同時に、 前記端子押圧部分 （32)によ り 前記円简状光部品 （15)か ら突出する前記端子

(16)を折 り llllげて、 その先端部近傍を前記 板

(10)上の配線パタ ー ン （28)に半 (29)を介 して押 し付け ；

m記円筒状光部品 （15)及び前記越板 （10)を一体 的に加熱 して前記半田 (29, 14)を溶融 し ；

該溶融 した半田 （29， 14)を凝 HI さ せ る こ と によ り 、 前記円筒状光部品 （15)を前記基板 （10)上に固 定する と同時に前記端子 （16)を前記配線パタ ー ン (28)に接続する 円筒状光部品の固定方法。

7 . 前記端子 ίΨ圧部分 （32)に固定 しょ う とす る前記円筒状光部品 （15)の前記端子 （16)の数に等 しい溝（33)を形成 した請求の範囲第 6 項記載の固 定方法。

8. 円筒状 レ ン ズ ホ ルダ （44)と ；

該 レ ン ズホ ルダ （44)に保持さ れた レ ン ズ （43) と ；

該 レ ンズ （43)の概略 点位置にその発光部又は 受光部を有する光半導体素子（45)と ；

該光半導体素子 （45)の光軸に対 して垂直な方向 に前記レ ン ズ ホ ルダ （44)の円筒壁を貫通 して突出 する前記光半導体素子 5)の端子 （47)と か ら構成 さ れる 円简状光部品。

9 . 基板（1) 上に円简状光部品 （2， 6, 7) 及 び電気部品 （8) を一 ffi半田付固定する方法であ つ て、

前記基板 （1) 上の前記円筒状光部品 （2， 6， 7) 搭載位置及び前記電気部品 （8) 搭載位置に半田を 設け ；

V溝を ^する feiS決め治 ¾ (35)によ り 前記円筒 状光部品 （2， 6， 7) を前記基板 （1) 上に半田を介 して位置決め保持 し ； 前記電気部品 （8) を前記基板 （1) 上に半田を介 して搭載 し ；

熱伝導率の良い物 i 部分 （50a) と熱伝導率の悪 い物質部分 （50b) と か ら構成さ れた加熱ブ ロ ッ ク (50)を、 該熱伝導率の ^い物 ¾部分 （50a) が i記 円筒状光部品 （2, 6， 7)を搭載 した基板 （1) の裏面 に当接する よ う に、 又熟 Vi導率の悪い物 部分 (50b) が前記電気部品 （8) を搭載 した S板 （1) の 裏面に当接する よ う に、 前記基板 （1) の裏面に当 接 さ せ ；

加熱手段 (52)によ り 前 M加熱ブロ ッ ク （50)及び 前記筵板 （1) を介 して前 !id半田を加熱する こ と に よ り 溶融 し ；

該溶融 した 田を 化 させる こ と によ り 、 前記 円筒状光部品 （2, 6, 7) 及び電気部品 （8) を前記 S板 （1) 上に一括半田付固定する方法。

1 0 . 前記加熱プロ ッ ク （50)が熱伝導率の良 い物質部分 （50a) と熱伝導率の悪い物貿部分 （50b) を接合 して構成さ れる請求の範囲第 9 项記載の一 括半田付固定方法。

1 1 . ijij記加 .ブロ ッ ク （50)が熱伝導率の Jii い物 fi部分 （50a) 中に熱伝導率が悪い物 ft部分 (50b) を圧入 して描成 さ れる 求の筛 ffl 9 项記 載の一括 山付 定方法。

1 2 . mi記加熱ブ ロ ッ ク （50)が熱伝導率の悪 い物質部分（50b) 中に熱伝導率の良い物質部分 (50a) を圧入して構成される請求の範囲第 9 項記 載の一括 UJ付 fid ^r 方法。