JP2002048951A - 光学装置 - Google Patents
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Abstract
において、光ファイバ、光導波路に近い屈折率の透光性
樹脂によって覆う構造が取られる。これはヒートサイク
ル試験後、PDでは感度減少、LDでは反射戻り光増
加、光出力減退など特性が低下することがある。これを
解決すること。 【解決手段】 透光性樹脂を抑える押圧機構を圧力を掛
けた状態で容器内に封入して使用温度範囲で常時透光性
樹脂に圧力をかけることができるようにする。
Description
送信器、受信器、送受信器、これらを構成するための光
学部品、或いはこれらを組み合わせた光学装置に関す
る。特に光学性能の温度依存性を著しく低減できる構造
の光学装置に関する。
ールの例を図1に示す。立体的な構造を持ち金属パッケ
ージに収容されている。底面にピン1を有する金属製円
盤状のステム2の上にサブマウント3を介してPDチッ
プ4が取り付けられる。レンズ5を有する円筒形のキャ
ップ6がステム2の上に固定される。キャップ6の上方
に位置する円筒形のスリーブ7がステム2に溶接され
る。フェルール8がスリーブ7の軸方向穴に挿入され
る。フェルール8は光ファイバ9の先端を把持するもの
で斜め研磨される。
タ10が装着される。光ファイバから出た光は空間を進
みPDチップ4へ直角に入射する。スリーブ7は二次元
的に動かして最適の位置を求めて(調芯して)からステ
ムに溶接する。フェルール8も前後に動かして(調芯し
て)最適の位置を決めてから固定する。図1の装置は信
頼性も高く現在の光通信系において主流をなしている受
信モジュール(PDモジュール)である。LDモジュー
ルも同様の構造のものが使われている。既に実績のある
装置である。しかし調芯が必要で、大型、高価格という
ような欠点がある。
器、光受信器などの小型化、低コスト化が進展しつつあ
る。最近では表面実装型という非常に小型の光学系が研
究検討されている。例えば、
昭、松井康「Si基板を用いた表面実装型LDモジュー
ル」1997年電子情報通信学会総合大会C−3−6
3、p248
昌幸「パッシブアライン高効率光結合スポットサイズ変
換LD Siベンチ」1997年電子情報通信学会総合
大会C−3−65、p250
清、原田正「光モジュール用シリコンV溝基板」199
7年電子情報通信学会総合大会C−3−66、p251
がいくつか提案されている。いずれも提案であって生産
規模で使用された実績はない。
図2(平面図)、図3(断面図)に示す。
Siベンチ12の上段13に光ファイバを、下段14に
受光素子であるPD15を設けている。このPD15は
導波路型であって、受光部が横に伸びる導波路型受光部
22になっている。光ファイバ19の前端面20から出
た光21を導波路型受光面23によって感受する。Si
ベンチ12にはV溝16、17が異方性エッチングによ
って軸方向に形成される。
6、17に固定される。フェルール18は光ファイバ1
9を包囲している。フェルール18は他端において外部
の光学素子と着脱できるようになっている。光ファイバ
19の端面20は光軸に直角である。端面20から出た
出射光21は空間を通りPD15の導波路型受光部22
に入り検知される。光ファイバ19もPD15も同一の
基板表面に取り付けられるので小型になる。調芯箇所が
ないので製造容易である。レンズがないのでコストを下
げる事ができる。だから小型安価の受光モジュールとな
りうる。これはPDモジュールについて述べたが、PD
をLDに置き換えることによってLDモジュールも製造
できる。
の上に光学部品(PD15、フェルール18、光ファイ
バ19)を配置する。レンズは使わずに、直接光ファイ
バと受光素子(以下PDと言う)を突き合わせている。
これによって部品点数を減らすと共に、小型化してい
る。
イバ19を記載している。が、代わりに光導波路を媒体
として用いることもできる。受光素子として導波路型P
Dを記載しているが、光学系によって、上面入射型、裏
面入射型PDが用いられることもある。もちろんLDで
も同じことである。この場合、光はLDから光ファイバ
側へと進む。
を形成し、またマスク合わせでPDチップを固定する位
置合わせマークを形成する。V溝やマークにより光ファ
イバもPDも位置精度良く固定される。このように調芯
しないで予め定められた位置に部品を配置することをパ
ッシブアライメントと言う。つまり図2、図3の表面実
装型モジュールは、パッシブアライメントが可能とな
り、実装コストも下がる。部品コスト、実装コストを下
げて安価に製造できるという長所がある。
ままでは、光ファイバ、PDが空気に接触し屈折率差が
大きく界面での反射が大きい。反射は屈折率差の二乗に
比例するからである。光ファイバ端面の反射損、或いは
PD端面の反射損が問題になる。また反射光が光源の方
に戻ると、相手方のLDの発光が不安定になる。
ァイバ端面26とLDやPDとの間の空間は、透光性の
樹脂24で充填するという改良がなされる。光ファイバ
からPDへ、LDから光ファイバへと伝搬する光は樹脂
24の内部を通る。この樹脂24は、比較的光ファイバ
と屈折率の近い(n=1.4〜1.5前後)シリコーン
系樹脂やアクリル系樹脂がよく用いられる。端面反射を
減らすために屈折率が近似した樹脂を利用するのであ
る。反射光量は屈折率差の2乗に比例するから、光ファ
イバと屈折率が殆ど同一の接着剤を光ファイバ・PD間
に満たすと反射は殆ど0になろう。樹脂充填について幾
つもの提案がなされている。
部品およびその製造方法」は導波路型PDの入射面を斜
めに研磨し光ファイバ端も斜め研磨して接着剤で接着す
る。ここで光ファイバとほぼ同一の屈折率を持つような
接着剤が用いられる。
光学接続回路」は、斜め切断した二本の光ファイバをガ
ラス筒に挿入して突き合わせ、間に屈折率の似た透明の
接着剤を充填している。反射損を減らすためである。
衰器」は、二本の光ファイバを円筒形の中子に挿入し中
間部に屈折率の近似した接着剤を充填している。光ファ
イバの間隔を増減することによって光の減衰量を調節す
ることができる。
置」はLDと光ファイバの結合部を屈折率の近似した接
着剤によって覆う構造を提案している。
光ファイバと光ファイバの結合においては結合部に屈折
率の近似した接着剤を補充して反射損失を防ぐという構
造が数多く提案されている。いずれも図4、図5のもの
と基本的には同様であるから図4、図5により代表させ
て説明する。
環境で使われるなら問題はない。しかし、寒冷地・温暖
地など地域によって温度が異なる。同一地でも、朝晩と
昼間では大きく温度が変わることもある。それで−40
℃〜+80℃の広い温度範囲で使用可能だということが
要求される。
できるというだけでなくて、頻繁な温度変化によっても
劣化しないということが要求される。それで所望の温度
範囲で繰り返し加熱冷却するヒートサイクルを繰り返し
て、それでも性能が低下しないということも必要であ
る。
どの試験後に、低温側で(例えば−40℃〜0℃で)、
PDの感度低下、LDの発振不安定といった現象が現れ
る、ということに本発明者は気付いた。このようなこと
は前記の従来技術〜にはまったく述べられていな
い。本発明者が温度試験を繰り返して初めて気付いた未
知の現象である。図6はヒートサイクル試験後の、In
GaAs−PDの温度・感度特性の測定結果を示すグラ
フである。横軸は温度(℃)、縦軸は感度(A/W)で
ある。○で示す試料Aは−40℃〜+80℃において、
感度は余り変わらず1.0A/W以上ある。▲で示す試
料Bは0℃以上では充分な感度特性を示すが、−40℃
では0.6A/Wに低下する。
に良好な試料Aのようなものもあるが、試料Bのように
低温側で感度が著しく低下するものもある。そういうこ
とに本発明者は気付いた。低温での感度低下現象は何に
よるものであろうか?この感度曲線は可逆的である。試
料Bでも温度を上げると感度は1.0A/W以上に増え
る。だから0℃以上で使用する限り差し支えないはずで
ある。しかし−40℃の低温まで充分に使用できるとい
うことが条件なのであるから試料Bは不合格と言わねば
ならない。低温低感度現象は何に由来するのか?どうし
て可逆的な低温低感度現象が起こるのか?原因は何か?
これまでこの様な現象を指摘した文献はないようであ
る。以上はPDの場合の低温での故障である。
に気付いた。図7のようにLD27と光ファイバ28の
間を透光性樹脂24によって覆ったLDモジュールを作
製した。このLDモジュールについても冷却、加熱を繰
り返すヒートサイクルを繰り返した。LDの場合は様々
な障害が生起する。
る。また図7に示すように、ファイバ端面での反射戻り
光29が大きくなることがある。さらに図8に示すよう
に駆動電流と発光出力との間に折れ曲がり(kink)がで
きたりする。発光スペクトルを示す図9に現れるように
発光波長がダブルピーク30、31になったりする。光
出力減退、反射戻り光増加、キンク発生、ダブルピーク
ということはLDにとって甚だ不都合な現象である。ど
うしてこのような異常が起こるのか?このような故障の
原因は何か?これが問題である。先述の従来技術にはこ
の問題を扱ったものは皆無であった。問題の所在にすら
気付いていないのである。
大変使いにくいものとなる。折角、表面実装によって低
コスト化、ボードへの実装容易性を実現しても実際には
使えず、役に立たないということになる。表面実装には
まだまだ克服すべき問題があるということである。
面実装というすばらしい技術を工業的に実用化させるた
めには、上記の問題を解決することが不可欠だと認識し
た。そして、このような問題の起こる原因について詳細
な調査を行った。加熱冷却のヒートサイクルののち樹脂
を顕微鏡観察した。すると意外なことが分かった。
脂剥離、PD端面での樹脂剥離、LD端面での樹脂剥
離、 B.光路中に発生した気泡、 C.亀裂、 が樹脂内部に発生しており、これらが不良の原因である
ことを発見した。驚くべきことであった。
こす。亀裂Cというのは樹脂の中間部分での面状の空隙
を言う。気泡というのは樹脂の中間部での球状の空隙を
指す。剥離というのは樹脂と光学部品面との間の空隙を
言う。剥離した結果としての空隙を指すため、原因であ
る「剥離」という言葉を用いている。いずれも樹脂内に
生じた空隙である。形状や部位によって剥離A、気泡
B、亀裂Cに区別している。
損が増えるという不利を招く。或いは反射戻り光が大き
くなるといった不良を引き起こす。
のみならず、樹脂よりも屈折率の低い空間が凹レンズの
ような作用をする。本来樹脂中で光が直進することを前
提として光学系を設計しているにもかかわらず、亀裂、
気泡の存在が光を発散、拡散、屈折、散乱してしまう。
力直線の折れ曲がりなどの欠陥の原因は温度変化によっ
て生じた樹脂被覆内部の欠陥A、B、Cにある。
は深く考察した。その結果次の結論を得た。通常ポッテ
ィング樹脂というのは、(室温での)紫外線硬化、(室
温、100℃、150℃での)熱硬化によって硬化させ
る。
空間を安定して満たす硬化状態になっている筈である。
だから環境温度が常に室温以上であれば空間を隙間無く
満たしているであろう。
℃の低温での動作が要求される。室温と−40℃もの温
度差が深刻な問題を引き起こす。それはどうしてか?
ッティング樹脂も温度が下がると収縮する。柔軟な樹脂
であれば余裕のある部位が収縮することによって応力を
緩和する。しかし冷却、加熱を繰り返し、膨張、収縮を
度重ねると次第に柔軟性を失ってくる。接着部にたびた
び圧縮応力と引っ張り応力がかかる。圧縮応力に適合す
るように樹脂が歪む。経年変化によって次第に樹脂は弾
力性を喪失する。すると収縮の時の引っ張り応力が次第
に増えてゆく。ファイバ端面、PD端面、LD端面と樹
脂の接着力が弱いと、何度目かの収縮時には、図10、
図11に示したように、樹脂に剥離(A)が生じる。
合は、剥離はしないが樹脂の内部に亀裂を生じる
(C)。
上がると周りの樹脂が膨張するから一時的に消失する。
しかし冷却すると再び現れる。
(B)が膨張肥大する。気泡Bは初めから樹脂に含まれ
ていたか、光学部品の凹部が覆われず気泡になったか、
成因は幾つかありうる。これは加熱時(高温)には樹脂
によって押されるから小さくなっているが冷却時には膨
大する。
離、気泡、亀裂が前記の種々の問題を惹起していたとい
うことが本発明者の研究によって明らかになった。図1
0に示すように、PDと樹脂の間に剥離(A)がある
と、樹脂から空間へ、空間からPDへと光が媒質を変え
るたびに反射が起こる。反射損失が増加するのである。
光ファイバと樹脂の間に剥離(A)が生じても同じ事で
ある。反射が増えるし散乱も増える。PDに入射できる
光量が減るから感度が低下する。温度が上昇すると亀裂
C、剥離A、気泡Bが消えるから反射損失もなくなり感
度は上がる。図6の試料Bの可逆性はそのようなことに
よって説明する事ができる。
Cによって反射損失が増えるし、反射戻り光も増える。
反射戻り光が増えると図8のようなキンクが発生すると
いうのはうなずけることである。また図9のように発光
ピークが***するというのも反射戻り光の増加によって
引き起こされる異常だと考えれば釈然とする。
やアクリレート系樹脂は柔らかくて、まさか亀裂や剥離
を起こすとは予想もされなかった。しかし、事実は温度
変化に伴う応力変化サイクルによって、樹脂が亀裂、剥
離、気泡を生じていたのである。
に圧力を掛ければ良いということに気付いた。常時樹脂
に圧縮力を掛けておくことができれば剥離、亀裂、気泡
が発生する筈がない。これらは応力が正(引っ張り)に
なるから生ずるのである。常に応力を負(圧縮応力)に
しておけばよい。特に低温時に樹脂に圧力を印加できる
ようにすればよいのである。
矢印D、E、Fのような押圧を前もって掛けておく。樹
脂に掛ける圧力をD、E、Fによって抽象的に示してい
る。その押圧が−40℃でもポッティング樹脂に隙間や
剥離ができない程度の圧力を維持できれば良い。そうす
れば−40℃に冷却したときでも剥離、亀裂、気泡は発
生しないから、低温低感度現象はなくなる筈である。L
Dの場合は、反射戻り光増加ということはなく、スペク
トルの分離や、出力曲線のキンクなども出現しないはず
である。
えば樹脂に圧力を加えることができるのか?どのような
ものでも温度が下がると圧力も下がるので、それは簡単
ではない。難しい問題である。それはしかし、全く不可
能ではない。本発明者は低温でも樹脂に対する押圧力を
維持できるような機構はどのようなものであるかを考え
た。そして解を見出した。これが本発明のポイントであ
る。
ティング樹脂への押圧方法を本発明者は想起することが
できた。低温低感度現象の原因を知ったこと、それを解
決できる手段を発見したこと、本発明はそのような二重
の新規性からなっているのである。
は、できるだけ部品に応力を掛けないようにというふう
に考えられてきた。応力によって部品が破壊されたり歪
曲したりしないという配慮である。樹脂の部品に及ぼす
圧縮応力が強いとリードが切れたり、チップが歪んだり
割れたりする。それは故障を引き起こす。例えばSi−
ICなどの電子部品で、Si−ICチップをシリコーン
系樹脂によってポッティングすることがある。これは比
較的柔らかい樹脂によってチップに応力を掛けないよう
に保護するというのが目的である。柔らかい樹脂の上
に、比較的硬いエポキシ系の樹脂でモールドし、機械的
強度を上げる、ということが頻繁に行われている。外殻
部は硬質であるが、Siデバイスは柔らかい樹脂にくる
まれ保護された状態にある。このような内柔外剛の二重
構造は、半導体素子の樹脂封止に好適であった。
る。部品間で光をやり取りしないから光に対する考慮が
不要だったのである。電子部品のポッティングというの
は既に実績もあった。
のような樹脂モールドを適用しようとした。実際に樹脂
モールドを始めたとたんに問題が生じた。PDの低温低
感度、LDの反射戻り光増大、電流・出力曲線のキンク
発生、発光ピークの多重化などの問題である。それに対
してなすすべもなく、誰もが途方に暮れていた。これに
は二つの意味がある。一つはどうしてそのような故障が
生起するのか分からないという事である。もう一つは解
決策の検討がつかないということである。これが現状で
ある。
ポッティング樹脂に押圧を掛けておくという全く新しい
技術思想を提案する。圧力を掛けるのであるから密封さ
れた容器が必要である。樹脂封止型の半導体素子はエポ
キシ樹脂など硬質の樹脂で外殻部を構成する。空洞を有
するエポキシ樹脂のパッケージ本体が密封容器として機
能することができる。
に常時圧力を掛けており低温でのポッティング樹脂の収
縮を防ぐにはどうすれば良いのか?これは難しい問題で
ある。外殻をなすエポキシ樹脂は熱硬化型だから加熱し
た状態で固まる。エポキシ樹脂とポッティング樹脂の間
に働く圧力はトランスファーモールドしたときの金型内
圧力に等しい。その後冷却するのであるから、常温にな
るとポッティング樹脂内部はずっと圧力が低くなってい
る。それでも圧力は正であり、ポッティング樹脂には負
の応力(圧縮応力)が維持されている。ところが低温に
なるとポッティング樹脂はさらに収縮して圧力が負にな
り、樹脂内の応力は引っ張り応力に変わる。そのために
樹脂の剥離、亀裂、気泡が発生したのである。
押圧機構を加圧状態でポッティング樹脂とパッケージ樹
脂又はパッケージの間に介在させ低温でも正の圧力がポ
ッティング樹脂にかかるようにする。押圧機構をここで
は押圧ブロックまたは押圧樹脂と呼ぶことにする。
ロック、押圧樹脂をポッティング樹脂に接触させ加圧し
た状態でパッケージ内部に封止し温度が下がってもポッ
ティング樹脂に対する加圧を保持するようにしたことに
特徴がある。
る。だから本発明は、圧力感受性の高い押圧ブロック、
押圧樹脂をポッティング樹脂に接触させ、加圧した状態
でパッケージ内部に封止し全温度範囲において、押圧ブ
ロック、押圧樹脂によってポッティング樹脂に対する加
圧状態が維持されるようにすると表現することもでき
る。押圧ブロックというのは風船のように圧力によって
体積を柔軟に変化させるような物体を言う。
は風船のように圧力温度によって自在に容積を変更する
押圧ブロックと、圧力、温度によって膨張収縮する押圧
樹脂である。外郭部をなすものは、金属パッケージ、プ
ラスチックパッケージあるいはプラスチックモールドパ
ッケージ(エポキシ樹脂)である。外郭容器の体積は温
度圧力によって僅かに変わるのであるが、ここでは簡単
のため外郭容器の容積は温度圧力に関わらず不変である
と仮定する。
ず押圧機構が透光性樹脂に圧力を掛けることができるの
か?という事を説明する。
とする。これを囲む外郭容器の容積は不変であるからこ
れを1とする。容器の内部には透光性樹脂と押圧ブロッ
クのみがあるのであるから、
ボイルシャールの法則が成り立つはずで、圧力をP、絶
対温度をTとすると、
部に含まれる窒素、空気、アルゴンなどの気体のモル数
と気体定数Rの積である。一方透光性樹脂は、弾性率を
Kとし体積膨張率をαとすると、自由状態での容積変化
は、ΔU=U2α(T−T2)である。U2はT2での
容積である。圧力が掛かった状態では、−U2(P−P
2)/Kとなる。だから温度T、圧力Pでは、
して封止したときの状態を示す。トランスファーモール
ドによってエポキシ樹脂を硬化させるときの温度は例え
ば180℃である。加圧しているからP2は1気圧より
高い。一方使用温度の下限をT 1とする。T1は例えば
−40℃である。透光性樹脂の容積の変化は式(3)の
温度をT1として圧力をP1としたものである。
1P1は−40℃の下限での低温低圧を表現する。T1
−T2は負である。P1−P2も負である。もしも透光
性樹脂だけであって押圧ブロックがないとすると、温度
圧力の変化があっても透光性樹脂の容積は不変だからΔ
U=0となって、圧力低下は
Pcとする。低温でのP1が
のである。ところが本発明は押圧ブロックを共存させて
いるから低温時の圧力降下を緩和することができる。
は、封入時に
は
ら、
る。ここが重要なところである。押圧ブロックがない
と、ΔUが単独で0になるから式(5)のように著しい
圧力降下が起こる。しかし本発明ではΔU+ΔVが0で
あればよい。
は、式(5)であったが、押圧ブロックがあるから左辺
の第2項が増える。P1が未知数であるから2次方程式
になり正確に解くことができる。その解は、次のようで
ある。
れば、その値を代入して、温度降下後の圧力P1を計算
することができる。厳密な計算はそれによるべきである
が、この厳密式は見通しが悪くて定性的なことが直観的
にわかりにくい。そこで近似解を考えることにする。体
積弾性率Kはかなり大きい値であって、圧力Pを(気
圧;atm)にすると、αKが10−2程度にはなる。
それで式(11)の左辺の第2項が右辺と大体つり合う
ということになり、近似解として、
違うように見えるが、1/Kが無限小の極限でこのよう
な近似ができる。分母の第2項(α/β)(T2−
T1)がボイルシャールの法則からのズレを与える。”
1”が低温の極限(−40℃)で”2”が封止時の条件
を表している。P2はトランスファーモールドの時に加
える圧力である。普通圧力は1気圧から数えるゲージ圧
を使うが、ここではボイルシャールの法則が成り立つよ
うに絶対0atmから数える。つまりゲージ圧に1気圧
加えたものである。βはV2/U2であって、トランス
ファーモールド時における、透光性樹脂体積U2で押圧
ブロック体積V2を割ったものである。これは自在に調
整できる制御可能な値である。押圧ブロック体積を増や
すとα/βを小さくできる。
T1)による圧力降下(P2−P1)も大きくなり、低
温時(T1=−40℃)での圧力がより低くなる。それ
でもαは10−4〜10−5/℃の程度だから、T2−
T1=180℃−(−40℃)=220℃としても(α
/β)(T2−T1)の値は充分に小さい。だからボイ
ルシャールの法則からのズレは小さい。α/βが小さい
と余計にボイルシャールの法則に接近する。
あるから、T2=453K、T1=233Kとして計算
できる。例えばα=3×10−4、β=0.3とする
(αは体積膨張率だから線膨張率の3倍)と、低温時
(−40℃)での圧力P1は、トランスファーモールド
時の圧力P2の大体半分程度(0.422)になる。こ
れはゲージ圧でないから注意すべきである。たとえばト
ランスファーモールドの圧力が4気圧(ゲージ)とする
と、低温時では1.1気圧(ゲージ)ということにな
る。これは正圧であるから透光性樹脂には圧縮応力がは
たらく。だから、透光性樹脂に剥離、亀裂、気泡を生じ
ない。これに対して、押圧ブロックがない場合は、式
(5)から
2−T1=220℃のようにかなり大きいしKが大き
い。例えばα=3×10−4、K=3×102と仮定す
ると、αK(T2−T1)=20となる。P2=6at
m(ゲージ圧だと5kg/cm2)だとすると、P1=
−14atm(ゲージ圧だと−15kg/cm2;実際
に負圧はありえないが)と計算される。これは概算であ
るが、αKがかなり大きい(樹脂によるがいずれにして
も10−2より大きい)ので、(T2−T1)が220
というように大きい値を取れば、多くの場合、αK(T
2−T1)がP2を越えてしまう。だからP1は負圧に
ならざるをえない(負圧というのはゲージ圧でのことで
1気圧以下ということ)。だから透光性樹脂に引っ張り
応力が発生して剥離、亀裂、気泡などが生ずるというこ
とである。上に述べたものは簡単な近似式による考察で
ある。先程も述べたように実際の定数がわかれば(1
2)の厳密式で計算すれば良いのである。近似式(1
3)は少し厳しい評価を与えており、もう少し近似を進
めると、圧力降下はもう少し緩和される、(11)式に
おいて、左辺の第1項のP1を定数とみなし、第2項の
P 1だけを変数とみなすと、一次方程式になり、簡単な
表現を得る。
1)/αKが追加された形になっている。これは負の値
であるから、P1は式(13)で計算したものよりも、
大きくなる。つまり低温での圧力降下は式(13)より
少ない。式(13)に基づく先程の概算では低温(−4
0℃)でも正の圧力が存在するということが分かった
が、実際にはその値よりもP1は大きいのである。厳密
式(12)によって計算すると、さらに正確な値が求め
られる。
える場合 透光性樹脂の容積をUとする。押圧樹脂の容積をWとす
る。これを囲む外郭容器の容積は不変であるからこれを
1とする。容器の内部には透光性樹脂と押圧樹脂のみが
あるのであるから、
をαとすると、自由状態での容積変化は、ΔU=U2α
(T−T2)である。U2はT2での容積である。圧力
が掛かった状態では、−U2(P−P2)/Kとなる。
だから温度T、圧力Pでは、
して封止したときの状態を示す。押圧樹脂は、弾性率を
Hとして、体積膨張率をγとすると、自由状態での容積
変化は、ΔW=W2γ(T−T2)である。W2はT2
での容積である。圧力が掛かった状態では、−W2(P
−P2)/Hとなる。だから温度T、圧力Pでは、
ら、温度変化、圧力変化があっても ΔU+ΔW=0 (18) である。
である。 −40℃に冷却したときの圧力P1の降下を
求めると
ド時の圧力P2は初めに与えられる。T2はトランスフ
ァーモールドでの温度であるからこれも決まる。例えば
180℃(453K)である。T1は使用温度の下限で
あり、ここでは−40℃である。未知数は使用温度下限
−40℃での圧力P1である。これが下がりすぎるから
透光性樹脂に剥離、亀裂が発生するのである。これを上
げれば良い、というのが本発明の基本思想である。つま
りP2−P1を下げれば良い。
0)の右辺は、αKと、γHの中間の値をとるというこ
とがわかる。右辺はこれらの重み付き平均に過ぎないか
らである。もしも本発明のような押圧樹脂を設けないと
すると、式(16)だけで0とならなくてはならないか
ら、式(20)の右辺をαKによって置き換えたものに
なる。すると、γHをαKよりも小さい値に設定すれ
ば、式(20)の圧力降下分を、αKよりも小さくでき
る。
P1)を減少させることができる。透光性樹脂の体積弾
性率がK、透光性樹脂の体積膨張率がαである。押圧樹
脂の体積弾性率がH、押圧樹脂の体積膨張率がγであ
る。このような条件を満たすような透光性樹脂と押圧樹
脂の組み合わせを選ぶことによって、低温T1での圧力
低下を防ぐことができる。圧力降下分を減少させる効果
は、αK−γHが大きければ大きい程顕著である。しか
しそれだけでない。α、K、γ、Hはものによって決ま
ってしまう物性定数であり調整が効かない。それでは圧
力降下減少効果も限定されるか?とも思うがそうでな
い。製造者は自由に設定できるパラメータU2、W2を
持っているのである。ただしU2+W2=1だから、実
は一つの自由度しかない。これによっても圧力降下減少
効果をある程度制御することができる。それはαKを式
(20)の右辺で差し引いてみればわかることである。
きくするということの他に、W2を大きくするという手
段がある、という事が分かる。このようにして、T
1(使用温度下限)での樹脂の圧力低下を抑制して、あ
る程度の圧力を保持することができるようになる。
PD;図14〜図18)]端面入射型のPDを用いたP
Dモジュールに本発明を適用した実施例を述べる。端面
入射型のPDというのはPDとしては最もありふれたと
いうものでない。しかし構成が単純で本発明の骨子の理
解を容易にするから端面入射型PDに適用した例をまず
説明する。より現実的な裏面入射型PD、上面入射型P
Dのモジュールへの適用も後に述べる。
りの外形を述べておく。図14が素子の外形を示す。エ
ポキシ樹脂34でモールドされた外形があり、光学的な
接続のための光ファイバ、あるいは光ファイバを芯部に
有するフェルール18があり、電気的接続をとるための
リードピン33が存在する。つまり、これはエポキシ樹
脂モールドした素子である。エポキシは強固であって水
密性があり形状を維持する作用があるから安価なパッケ
ージとして多用される。
ある。説明が容易であるからこのような箱型の素子とす
るが、外形は実はどのようなものであっても良いのであ
る。以下の説明では、本発明の本質でないリードフレー
ムやリードピンに関する部分の説明は省略する。
る途上の状態の平面図と断面図を示す。Siベンチ12
は、上段13と下段14を有し、上段13には大V溝1
6、小V溝17が穿ってある。これは図2〜図5のもの
と同様である。Siベンチ12の下段14の上に端面入
射型PD15(叉はLD)チップをAuSnなどで半田
付けする(金錫半田)。次にファイバ付きフェルール1
8をV溝16、17に挿入し樹脂によって固定する。図
示しないがSiベンチには幾つかのメタライズパターン
が印刷されている。PD電極とメタライズはワイヤボン
ディングによって結合される。
ンチ12を乗せ、リードとSiベンチのパターン間をワ
イヤボンディングする。その後、押圧ブロック40、4
1、例えばゴム製の風船を窒素ガスなどによって膨らま
せて作った押圧ブロックを光軸の左右に対称に配置す
る。押圧ブロック40、41は樹脂によってSi基板に
対して軽く固定する。風船であれば拡張した状態にあ
る。
透明樹脂24によって、ファイバ端からPD(LD)チ
ップ15までの空間を覆うようにポッティングする。光
ファイバと屈折率が近似した透明の樹脂を用いる。材質
に応じて、室温硬化や、昇温硬化を行う。室温硬化の場
合は紫外線などを照射することによって行う。熱によっ
て硬化する樹脂の場合は加熱して硬化させる。硬化とい
っても、充分な弾力性を残している。充分な弾力がない
と圧力をかけても都合良く歪まないからである。この状
態のものを横から見ると図16のようになっている。
ンスファーモールドする。このとき加熱加圧される。風
船である押圧ブロック40、41は加熱圧縮された状態
で容器内に固定される。エポキシは硬化すると自己形状
を保持できる硬質の樹脂である。だからこの素子はパッ
ケージがエポキシ樹脂である。図14のような素子にな
る。すると完成時には、室温では図17のように、トラ
ンスファーモールド時の圧力で、押圧ブロック40、4
1は、内側に歪んだ形になる。押圧ブロックの内側には
柔軟なポッティング樹脂24がある。外側は剛性の高い
エポキシ樹脂34が存在する。エポキシ樹脂は近似的に
剛体と考えてよい。しかし内側の接触面は固定面でな
い。ポッティング樹脂と風船40、41の境界(内側接
触面)が圧力温度によって内外に移動しうる。
は少し縮み始めるが、それを補うように気体を押し込ま
れた押圧ブロック40、41の方が広がろうとする。
々の事では変形しない。従って図18のように、押圧ブ
ロック40、41は内側へと膨らむ。すなわち収縮と、
接着力の関係で、隙間や剥離が生じようとしているとこ
ろへ、周囲の押圧ブロック40、41からの押圧力がポ
ッティング樹脂にかかる。光路を満たしているポッティ
ング樹脂内は、常にプラス圧になり、亀裂Cや剥離Aを
生じない。気泡Bも生じない。低温時には押圧ブロック
によってポッティング樹脂が押さえられるから正圧力が
維持され、剥離、亀裂、気泡の発生を防止することがで
きる。
ち温度を変えて感度を測定した。全ての試料において図
6の試料Aのような良好な特性を得た。つまり実施例1
のPDモジュールは低温でも感度が低下しないというこ
とである。
型PD;図19、図20)]押圧ブロックは、両側から
樹脂を抑えると限った訳ではない。光学部品と光ファイ
バとの配置にあわせて、任意に押圧ブロックの配置を選
択することができる。図19、図20にこれを示す。S
iベンチ12の上にV溝16、17を切り、端面入射型
のPD15を標識に合わせて実装してある。フェルール
18、光ファイバ19をV溝16、17に挿入して固定
してある。Siベンチ12のメタライズパターンとPD
の電極はワイヤボンディングで接続してある。リードフ
レーム(図示しない)にSiベンチを固定し、リードと
メタライズパターンがワイヤボンディングで接続され
る。さらに光ファイバ端19、PD15の全体を透光性
樹脂(シリコーン系、アクリレート系)で被覆した。そ
の上に押圧ブロック42を載せている。左右でなくて上
に一つ載せているのである。
て、全体をエポキシ樹脂34によって覆う。トランスフ
ァーモールドには圧力が必要なので、硬化したときは押
圧ブロック42にはかなりの圧力が掛かっている。硬化
した状態で、最外殻がエポキシ樹脂34となり、最内部
が透光性ポッティング樹脂24で、中間に押圧ブロック
42が存在する。押圧ブロック42の機能は圧力源であ
る。
するが、押圧ブロック42は正圧を保持し、これがポッ
ティング樹脂を押すから負圧にならない。負圧にならな
いから樹脂が剥離したり、亀裂が入ったり、気泡が生じ
たりしない。効果は実施例1と同様である。
グ樹脂の全体を覆う;端面入射型PD;図21、図2
2)]ポッティング樹脂に押圧を掛けるのは風船のよう
な押圧ブロックに限定されるものではない。押圧を掛け
る第2の方法をここで述べる。これは樹脂の弾性を利用
して押圧を印加しようとするものである。風船を埋め込
むと経年変化で風船が破裂劣化するということもありう
る。樹脂どうしの組み合わせであれば経年変化も少ない
という利点がある。
ルを例にして述べる。PD、光ファイバは透明なポッテ
ィング樹脂24で覆われている。屈折率が光ファイバに
近いシリコーン系、アクリレート系の柔軟な樹脂24で
ある。ポッティング樹脂24の周りにポッティング樹脂
24よりも低温で縮みの穏やかな、つまり線膨張率のよ
り小さい樹脂よりなる押圧用樹脂43の層を設ける。よ
り厳密な条件は先述のように、αK>γHである。線膨
張率と弾性率の積が、透光性樹脂の線膨張率と弾性率の
積より小さい樹脂を押圧樹脂として選択する。
はSi基板12に接触し、透光性樹脂の全体を覆うよう
になっている。さらにその外側をエポキシ樹脂34によ
って覆う。硬質のエポキシ樹脂34の内部に柔軟な押圧
用樹脂43、透光性樹脂24が存在するようになってい
るのである。樹脂の三層構造となっている。
4は、線膨張率が10−5/℃の程度で殆ど伸び縮みし
ないとみてよい。比較的温度によって伸び縮みしやす
い、シリコーン系樹脂(線膨張率が2〜3×10−4/
℃の程度)を透光性(ポッティング)樹脂に利用してい
る。押圧樹脂は例えばアクリレート樹脂で線膨張率が5
×10−5/℃の程度である。だから低温では押圧樹脂
43が補償的に肥大して、内部にあるポッティング樹脂
24に圧力を掛けることができる。巧みな押圧方法であ
る。低温でも透光性樹脂には正の圧力がかかるから収縮
しても剥離、亀裂、気泡が発生することはない。
む;PDモジュール;図23、図24)]ポッティング
樹脂に押圧を掛ける機構を、より広範囲に拡大してSi
基板やチップの全体を覆うように設けることもできる。
のではない。定型のパッケージを用いる。金属製のパッ
ケージでもプラスチックのパッケージでもよい。内部に
空洞を持つ既成のパッケージを用いるものである。
5(或いはLD)、光ファイバ付きフェルール18を固
定する。予め作製した、プラスチック製のパッケージ3
5の内部に、Siベンチ12を挿入する。パッケージに
はワイヤパターンが設けてある。PD電極とワイヤパタ
ーンをワイヤボンディングする。
なポッティング樹脂24をPD、光ファイバの辺りに供
給して硬化させる。透光性樹脂24には柔らかい樹脂を
用いる。ポッティング樹脂よりも低温で縮みの小さい
(線膨張率の小さい)樹脂を押圧樹脂44としてパッケ
ージ35の内容積一杯になるよう圧力を掛けた状態で充
填する。
35、蓋36によってパッケージが構成される。圧力を
掛けて押圧樹脂44を硬化させているから、常に透光性
樹脂24に圧力が掛かる。この例は、押圧樹脂44のボ
リュームが大きいので、ポッティング樹脂24に押圧力
が掛かり易くなる。パッケージはメタル製でもよい。定
型の容器であればよい。効果は実施例1と同様である。
低温になると押圧樹脂が広がって透光性樹脂に圧力を及
ぼし剥離、亀裂、気泡を防ぐ。
以上の実施例は端面入射型PD光学系を例にとってい
る。それは構造が単純で本発明の原理を説明するに便利
だからである。しかし、その他の光学装置、光学部品に
も本発明を適用することができる。
ュールに本考案を適用した実施例を示す。Si基板上1
2に異方性エッチングでV溝47を形成する。その終端
にはミラー面ができる。V溝47に光ファイバ19を固
定する。ミラー面の上方に裏面入射型のPD45を受光
部46が上になるように取り付ける。光ファイバ端やP
Dを透光性柔軟で屈折率が光ファイバに近い樹脂24に
よって覆う。さらにポッティング樹脂24を押圧ブロッ
ク又は押圧樹脂44によって覆う。ここでは押圧樹脂4
4によるものを図示している。先ほどの風船のような押
圧ブロックによって押さえても良い。
4によって全体をトランスファーモールドする。硬化し
た状態では内部に圧力が残留している。押圧樹脂44は
ポッティング24に強い圧力を及ぼしている。エポキシ
樹脂34は外殻をなし温度によって殆ど変形しない。低
温になるとポッティング樹脂24は収縮するが押圧樹脂
44によってさらに強く押されるから正の圧力を維持で
き剥離、亀裂、気泡が発生しない。
反射させ、裏面入射型PD45の裏面から入射させるも
のである。光学系が幾分複雑である。だから本発明の押
圧の効果はより顕著に現れる。
図26は、上面入射型のPDに本発明を適用した場合を
示す。Siベンチ12にV溝と凹部48を穿つ。凹部4
8の一方の壁面は内向きの傾斜面50となっている。凹
部48の内部に上面入射型PD49を取り付ける。凹部
48には透光性樹脂24を充填する。透光性樹脂24の
上には押圧樹脂44の層を形成する。圧力を掛けてエポ
キシ樹脂34によってモールドする。これも内部に圧力
を残留させた状態で硬化する。光ファイバ19から出た
光は傾斜面50に反射されPD49の上方から入射す
る。低温時にポッティング樹脂24の内部に剥離、亀
裂、気泡が発生しない。
ュール;図27)] 図27は裏面入射型PDにAMP
を組み合わせた受信器に本発明を適用した例を示す。S
iベンチ12にV溝16、17を穿ち、フェルール1
8、光ファイバ19を固定する。光ファイバの先端近傍
に溝を切り、その上方に裏面入射型PD45を設ける。
PD45の光電流を増幅するAMP52をSiベンチ1
2の上に取り付ける。AMP52、PD45の電極とS
iベンチ12のパターンをワイヤボンディングで接続す
る。
たりに透光性樹脂24を塗布する。透光性樹脂24の上
を押圧ブロックまたは押圧樹脂44によって覆う。リー
ドフレームに付けて電極間を接続する。圧力を掛けた状
態でエポキシ樹脂によってトランスファーモールドす
る。図14のような外形の素子ができる。これも押圧樹
脂44が常時、透光性樹脂24に圧力を印加するように
なっている。だから低温でも透光性樹脂24に亀裂、剥
離、気泡が生じない。
波路;図28)]図28は、導波路と光ファイバ、及び
LD・PDを組み合わせた場合に本発明を適用した場合
を示す。Si基板12の上に、分岐導波路53、54、
55、56を形成する。SiO2層をスパッタリングに
よって形成し、一部に屈折率を高める不純物(Geな
ど)をドープして導波路とする。分岐導波路54の終端
にLD57と、分岐導波路56の終端にPD58を設け
ている。分岐部55に波長選択素子(WDM)があり波
長によって光路を分けるようになっている。光ファイバ
19と導波路53の始端部との間には透光性樹脂24が
介在する。光導波路の終端54とLD57の間、56と
PD58の間には透光性樹脂24がポッティングしてあ
る。ポッティング樹脂24の上にはさらに押圧ブロック
または押圧樹脂44が設けられる。これらの全体をこれ
まで述べたように、トランスファーモールドによりエポ
キシ樹脂によって加圧状態のまま囲むようにする。これ
も押圧樹脂44が、透光性樹脂24に常時圧力を掛けて
いるから、低温でも透光性樹脂に剥離、気泡、亀裂の発
生はない。
9)]図29は波長分離ビームスプリッタに本発明を適
用した例を示している。ガラスよりなる透明三角柱体6
0、61を誘電体多層膜62を介して張り合わせてい
る。3方に光ファイバ63、64、65を設けている。
光ファイバ63から出た光λ1、λ2は誘電体多層膜6
2の作用によって直進する波長λ2のものと反射する波
長λ1のものに分けられる。
率が光ファイバに近くて柔軟で透明の透光性樹脂24が
介在するようになっている。さらに透光性樹脂24を押
圧ブロックあるいは押圧樹脂44で取り囲む。ここでは
押圧樹脂44を示す。押圧樹脂44の外側をさらにエポ
キシ樹脂のような硬い樹脂で囲みパッケージとしてい
る。これも圧力を内部に閉じ込めた構造であるから、低
温でも透光性樹脂が剥離、亀裂などを生じない。
ニタPD;図30、図31)]図30、31は、LDと
そのモニタPDに本発明を適用した例である。Siベン
チ12にV溝16、17を形成するのはこれまでの例と
同じである。さらにV溝17の延長上に他の溝70も同
時に形成する。V溝には光ファイバ19、フェルール1
8を固定する。光ファイバの先にはLD71をエピダウ
ンで取り付ける。LD71は送信信号を発生し、それは
光ファイバ19を通じて相手方へ送られる。溝70の終
端部あたりにモニタPD72を固定する。
用のPD72に導くためのものである。光ファイバ19
の先、LD71、溝70、PD72には透光性樹脂24
がポッティングされており反射光が生じないようにして
いる。透光性樹脂24を押圧ブロックまたは押圧樹脂4
4によって覆っている。加圧状態で押圧ブロックまたは
押圧樹脂を含んでエポキシ樹脂で固定する。あるいは一
定形状のパッケージに収容し押圧樹脂44を加圧して蓋
を閉じるようにする。いずれも外形を構成するモールド
部、或いはパッケージは図示を略している。
つは透光性樹脂によって光伝搬光路を覆った光学装置に
おいて低温時におこる故障が光学部品に生ずる亀裂、剥
離、気泡であることを発見したということである。もう
一つは低温時にそのような空隙を生じないようにする機
構を光学部品に設けたことである。つまり新規の発見と
新規の工夫からなる。
透光性樹脂を押して常時正の圧力を発生させているから
透光性樹脂に亀裂、剥離、気泡などが発生しない。これ
らが発生すると反射が増えて性能が低下する。しかし本
発明はそのような故障がないので、−40℃という低温
まで、特性の良好な光学装置が得られる。
ィング樹脂と光学部品界面との密着性や、圧縮されてい
た気泡の広がり、或いは亀裂の発生ということに気付い
て、低温でも常にポッティング樹脂を光路側に押し付け
る押圧機構を設けたからである。本発明は、実施例の構
成に限定されない。その他の機構であってもポッティン
グ樹脂に常時押圧力をかけているものであれば本発明の
技術思想の範囲に含まれる。
構造の現在数多く使用されているPDモジュールの断面
斜視図。
一例を示す平面図。
一例を示す断面図。
ング樹脂)を介在させて光ファイバ端面反射を減少させ
た従来例にかかる表面実装型のPDモジュールの一例を
示す平面図。
ング樹脂)を介在させて光ファイバ端面反射を減少させ
た従来例にかかる表面実装型のPDモジュールの一例を
示す断面図。
モジュールを作製し加熱冷却を繰り返すヒートサイクル
の後のPDの、感度・温度特性を示すグラフ。○は試料
Aを、▲は試料Bのデータを示す。
覆したLDモジュールにおいて加熱冷却のヒートサイク
ルの後、劣化のために反射戻り光が増えることを説明す
る図。
覆したLDモジュールにおいて加熱冷却のヒートサイク
ルのあと劣化のために駆動電流・発光出力の関係に折れ
曲がり部(キンク)が発生するということを説明するた
めの、駆動電流・発光出力のグラフ。
覆したLDモジュールにおいて加熱冷却のヒートサイク
ルのあと劣化のために発光スペクトルにピークが複数個
現れることがあることを説明するためのLD発光スペク
トル図。
ィング樹脂)を与えて光路の屈折率を光ファイバと同じ
にしたPDモジュールに加熱冷却を繰り返すヒートサイ
クル試験をしたあと、顕微鏡によって樹脂を観察する
と、樹脂に剥離A、亀裂C、気泡Bが発生しているとい
うことを示すPDモジュールの平面図。
ィング樹脂)を与えて光路の屈折率を光ファイバと同じ
にしたPDモジュールに加熱冷却を繰り返すヒートサイ
クル試験をしたあと、顕微鏡によって樹脂を観察する
と、樹脂に剥離A、亀裂C、気泡Bが発生しているとい
うことを示すPDモジュールの縦断面図。
ィング樹脂)を塗布したモジュールにおいて、低温でポ
ッティング樹脂が収縮して剥離、亀裂、気泡を生じない
ようにするためにポッティング樹脂に常時圧力を加える
という本発明の技術思想を示すためのPDモジュールの
平面図。
ィング樹脂)を塗布したモジュールにおいて、低温でポ
ッティング樹脂が収縮して剥離、亀裂、気泡を生じない
ようにするためにポッティング樹脂に常時圧力を加える
という本発明の技術思想を示すためのPDモジュールの
断面図。
を示すための斜視図。
ィング樹脂)を塗布したモジュールにおいてポッティン
グ樹脂の両側に風船のような押圧ブロックを設けポッテ
ィング樹脂に常時圧力を加え、低温でポッティング樹脂
が収縮して剥離、亀裂、気泡を生じないようにした本発
明の第1の実施例に係るPDモジュールの風船が拡張し
た状態の平面図。
ィング樹脂)を塗布したモジュールにおいてポッティン
グ樹脂の両側に風船のような押圧ブロックを設けポッテ
ィング樹脂に常時圧力を加え、低温でポッティング樹脂
が収縮して剥離、亀裂、気泡を生じないようにした本発
明の第1の実施例に係るPDモジュールの風船が拡張し
た状態の断面図。
ィング樹脂)を塗布したモジュールにおいてポッティン
グ樹脂の両側に風船のような押圧ブロックを設けポッテ
ィング樹脂に常時圧力を加え、低温でポッティング樹脂
が収縮して剥離、亀裂、気泡を生じないようにした本発
明の第1の実施例に係るPDモジュールの風船が周囲の
硬質樹脂あるいはパッケージによって押されて収縮して
いる常温状態の横断平面図。
ィング樹脂)を塗布したモジュールにおいてポッティン
グ樹脂の両側に風船のような押圧ブロックを設けポッテ
ィング樹脂に常時圧力を加え、低温でポッティング樹脂
が収縮して剥離、亀裂、気泡を生じないようにした本発
明の第1の実施例に係るPDモジュールの風船が膨張し
てポッティング樹脂に圧力を掛けている低温(−40
℃)状態の横断平面図。
ィング樹脂)を塗布したモジュールにおいてポッティン
グ樹脂の上面に風船のような押圧ブロックを設けポッテ
ィング樹脂に常時圧力を加え、低温でポッティング樹脂
が収縮して剥離、亀裂、気泡を生じないようにした本発
明の第2の実施例に係るPDモジュールの横断平面図。
ィング樹脂)を塗布したモジュールにおいてポッティン
グ樹脂の上面に風船のような押圧ブロックを設けポッテ
ィング樹脂に常時圧力を加え、低温でポッティング樹脂
が収縮して剥離、亀裂、気泡を生じないようにした本発
明の第2の実施例に係るPDモジュールの縦断面図。
ィング樹脂)を塗布したモジュールにおいてポッティン
グ樹脂をスッポリと覆うような押圧ブロック(押圧樹脂
の層)を設けポッティング樹脂に常時圧力を加え、低温
でポッティング樹脂が収縮して剥離、亀裂、気泡を生じ
ないようにした本発明の第3の実施例に係るPDモジュ
ールの横断平面図。
ィング樹脂)を塗布したモジュールにおいてポッティン
グ樹脂をスッポリと覆うような押圧ブロック(押圧樹脂
の層)を設けポッティング樹脂に常時圧力を加え、低温
でポッティング樹脂が収縮して剥離、亀裂、気泡を生じ
ないようにした本発明の第3の実施例に係るPDモジュ
ールの縦断面図。
ィング樹脂)を塗布したモジュールにおいてポッティン
グ樹脂を覆うような押圧樹脂の層を設け定型のパッケー
ジによって包囲し、押圧樹脂によってポッティング樹脂
に常時圧力を加え、低温でポッティング樹脂が収縮して
剥離、亀裂、気泡を生じないようにした本発明の第4の
実施例に係るPDモジュールの横断平面図。
ィング樹脂)を塗布したモジュールにおいてポッティン
グ樹脂を覆うような押圧樹脂の層を設け定型のパッケー
ジによって包囲し、押圧樹脂によってポッティング樹脂
に常時圧力を加え、低温でポッティング樹脂が収縮して
剥離、亀裂、気泡を生じないようにした本発明の第4の
実施例に係るPDモジュールの縦断面図。
脂(ポッティング樹脂)を塗布したモジュールにおいて
ポッティング樹脂を覆うような押圧樹脂の層を設け硬質
の樹脂によってパッケージを形成し、押圧樹脂によって
ポッティング樹脂に常時圧力を加え、低温でポッティン
グ樹脂が収縮して剥離、亀裂、気泡を生じないようにし
た本発明の第5の実施例に係るPDモジュールの縦断面
図。
脂(ポッティング樹脂)を塗布したモジュールにおいて
ポッティング樹脂を覆うような押圧樹脂の層を設け硬質
の樹脂によってパッケージを形成し、押圧樹脂によって
ポッティング樹脂に常時圧力を加え、低温でポッティン
グ樹脂が収縮して剥離、亀裂、気泡を生じないようにし
た本発明の第6の実施例に係るPDモジュールの一部縦
断面図。
脂(ポッティング樹脂)を塗布したPDとAMPを含む
モジュールにおいてポッティング樹脂を覆うような押圧
樹脂の層を設け、押圧樹脂によってポッティング樹脂に
常時圧力を加え、低温でポッティング樹脂が収縮して剥
離、亀裂、気泡を生じないようにした本発明の第7の実
施例に係るPDモジュールの斜視図。
PD、LDと光導波路の始端に取り付けた光ファイバを
含み、光ファイバ・光導波路間、光導波路・LD間、光
導波路・PD間の空間を透光性樹脂(ポッティング樹
脂)によって覆い、透光性樹脂を押圧ブロック又は押圧
樹脂によって覆い、押圧ブロックまたは押圧樹脂によっ
てポッティング樹脂に常時圧力を加え、低温でポッティ
ング樹脂が収縮して剥離、亀裂、気泡を生じないように
した本発明の第8の実施例に係るPD・LDモジュール
の平面図。
るWDMフィルタであって、3方のガラス面と光ファイ
バの接合部が透光性樹脂(ポッティング樹脂;接着剤)
で覆われ、透光性接着剤を押圧樹脂または押圧ブロック
によって囲み、押圧ブロックまたは押圧樹脂によってポ
ッティング樹脂に常時圧力を加え、低温でポッティング
樹脂が収縮して剥離、亀裂、気泡を生じないようにした
本発明の第9の実施例に係るWDMフィルタの断面図。
イバの終端に設けたエピダウンに取り付けられたLDチ
ップと、LDチップの背後に設けられLDの出力をモニ
タするPDを含み、光ファイバとLDの間、LDとPD
の間の空間に透光性樹脂を充填し、透光性樹脂の全体を
押圧ブロックまたは押圧樹脂によって囲み、押圧ブロッ
クまたは押圧樹脂によってポッティング樹脂に常時圧力
を加え、低温でポッティング樹脂が収縮して剥離、亀
裂、気泡を生じないようにした本発明の第10の実施例
に係るLDモジュールの一部横断平面図。
イバの終端に設けたエピダウンに取り付けられたLDチ
ップと、LDチップの背後に設けられLDの出力をモニ
タするPDを含み、光ファイバとLDの間、LDとPD
の間の空間に透光性樹脂を充填し、透光性樹脂の全体を
押圧ブロックまたは押圧樹脂によって囲み、押圧ブロッ
クまたは押圧樹脂によってポッティング樹脂に常時圧力
を加え、低温でポッティング樹脂が収縮して剥離、亀
裂、気泡を生じないようにした本発明の第10の実施例
に係るLDモジュールの縦断面図。
Claims (10)
- 【請求項1】 2つ以上の光学部品の間の空間を光学部
品の屈折率に近似した屈折率を持つ透光性樹脂で充填
し、透光性樹脂に接触するよう押圧機構を設け、圧力を
掛けた状態で押圧機構を容器内部に封入し、使用すべき
全温度範囲において、押圧機構によって透光性樹脂へ常
に正の圧力が掛かるようにした事を特徴とする光学装
置。 - 【請求項2】 押圧機構が気体を封じ込めた外形形状の
可変な押圧ブロックであり、押圧ブロックを透光性樹脂
に接触するよう配置し、全体を加圧状態で樹脂モールド
したことを特徴とする請求項1に記載の光学装置。 - 【請求項3】 押圧ブロックが弾力性のある閉じられた
膜よりなり、内部に空気、窒素、アルゴンなどの気体が
充填されていることを特徴とする請求項2に記載の光学
装置。 - 【請求項4】 押圧ブロックが2個あって光軸の左右か
ら透光性樹脂を押圧する事を特徴とする請求項3に記載
の光学装置。 - 【請求項5】 押圧ブロックが1個あり光軸の上方から
透光性樹脂を押圧することを特徴とする請求項3に記載
の光学装置。 - 【請求項6】 押圧機構が透光性樹脂よりも熱膨張率と
体積弾性率の積が小さい押圧樹脂であって、透光性樹脂
を押圧樹脂で覆い、さらに、より硬質の樹脂によって圧
力を掛けた状態で封じ込めることによって、押圧樹脂が
透光性樹脂に常時圧力を加える様にした事を特徴とする
請求項1に記載の光学装置。 - 【請求項7】 押圧機構が透光性樹脂よりも熱膨張率と
体積弾性率の積が小さい押圧樹脂であって、透光性樹脂
を押圧樹脂で覆い、圧力を加えた状態で定型のパッケー
ジに封入した事を特徴とする請求項1に記載の光学装
置。 - 【請求項8】 光学部品の一つが、光ファイバもしくは
光導波路であり、もう一つが発光素子、受光素子、フィ
ルタ、プリズム、ミラー、あるいはこれらの組み合わせ
であることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の
光学装置。 - 【請求項9】 透光性樹脂がシリコーン系の樹脂である
ことを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載の光学装
置。 - 【請求項10】 透光性樹脂がシリコーン系の樹脂で、
押圧樹脂がアクリレート系の樹脂である事を特徴とする
請求項6〜請求項8の何れかに記載の光学装置。
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