JPH0336404B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、第１光学素子は光フアイバで形成さ
れ、第２光学素子は、半導体に形成された少なく
とも１つの接合部を有しまた接触端子が半導体の
異なる半導電領域の表面上に設けられた金属層と
して形成された光電子素子より成り、前記の光フ
アイバの一端の作用面を、この光フアイバで伝送
される光線の伝送効率が最適となるように第２光
学素子に対向して位置させ、この集合体を、外部
光線を通さない外被を形成する不透明プラスチツ
ク材料で封止する迄その位置に保持するようにし
た、第１光学素子を第２光学素子に対して心出し
する操作を含む、光データ伝送デバイスを形成す
る２つの光学素子の結合方法に関するものであ
る。

電気通信の分野において、電気装置間の既存の
同軸ケーブルの電気的リンクの代りに、適当な外
被内に配され且つ光源と受光素子とを結ぶ光フア
イバによる光学的リンクを用いることは公知であ
る。

高周波範囲に使用されるこの光フアイバは、外
部のの寄生妨害の影響を受けず、従来の同軸ケー
ブルの減衰率よりも小さい減衰率をもつという利
点を有する。

重量および容積上の理由、そして云う迄もなく
経済上の理由から、光フアイバの作用面の直径は
現在では略々50μmに落ち付いている。このよう
なタイプのフアイバは、接合部がそれと略々同じ
直径をもつ半導体上に形成された電子素子特に光
源と結合されるのが普通である。このような状況
下で、そしてまた光フアイバの受光角が10゜より
も大きくてはならないということを知れば、光源
の方向が適当でないかまたはフアイバの作用面即
ち半導体接合部に対向する面が正確に位置されな
ければ、伝送または結合効率が著しく低下される
ことは明らかであろう。

したがつて、フアイバで最適のデータ伝送を得
るには、一方では最大の光量をフアイバ内に導入
することまた他方においては光源と作用面との間
の心出しおよび間隔の調節を高い精度で行うこと
が望ましい。

この結果として、なれない目には余りよく見え
ないフアイバを、このフアイバの直径と同じ直径
の光源に対して位置決めをするために大きな技術
的な困難が生じることになる。

光フアイバーと受光素子の結合に関して云え
ば、一方の素子を他方の素子に対して心出しする
のに課せられる問題はそれ程厳密なものでない。

その理由は、公知の装置の受光素子は、フアイ
バの作用面断面の直径よりも大きな接合部直径を
もつ半導体ダイオードによつて形成されるのが普
通であり、したがつて素子の位置決めおよび心出
しに所定の誤差範囲が許されるからである。けれ
ども、受光素子のダイオードの表面がフアイバの
断面の表面と同じになる迄小さくなれば、前述し
たようにフアイバを光源に対して心出しする難か
しさが生じる。

フアイバ伝送デバイスの組立てを容易にするた
めに、光電子素子または終端素子に恒久的に接続
されたピグテールフアイバと呼ばれる短かいフア
イバを介して、データ伝送フアイバと呼ばれるフ
アイバに接続されることが多い。

最近のフアイバ伝送デバイスのタイプには、そ
の両端に、金属支持体で支持され不透明なプラス
チツク外被で封止された光電子素子が設けられて
いる。

この外被中に光電子素子に対向してダクトが設
けられ、このダクトの中に伝送フアイバまたはピ
グテールフアイバの一端が挿入されて固定され
る。

ベースならびに放熱器としての役をする比較的
広い支持体の平らな表面上に取り付けられた光電
子素子を、ダクトによつて案内された光フアイバ
に対して心出しすること、および光電子素子とフ
アイバ端の作用面との間隔を保持することが比較
的難かしいことは明らかであろう。その理由は、
光フアイバの直径寸法の公差と、フアイバの挿入
を容易にするのに必要なダクトの直径寸法の公差
のためにこれ等の素子の間にかなりの余裕ができ
るからである。

フアイバと光電子素子が一線にそろえられた時
とこのフアイバをダクト内で、固定される時との
間には割合長い経過時間があり、この間中両素子
をはじめの位置に保つておかねばならない。

現在知られている解決法は極く僅かであり、そ
の多くは数多くの操作と高度の機械度を必要とす
るので、これ等の方法はいづれも高価につく。

現在用いられている方法は所謂“バースダイオ
ード（Burrus diode）”を使用し、その空洞内に
光フアイバの端を入れ、光フアイバの作用面がこ
の空洞の底に位置するようにされる。

けれども、素子の位置決めに注意を払つても組
立体の精度は未だ十分ではない。この精度の不足
は、空洞と光フアイバの寸法の公差の集積による
だけでなく、重合の間の樹脂の収縮やずれによる
ものでもあり、この結果伝送効率はさほど良いも
のにはならない。

本発明の目的はこのような欠点を除去すること
にある。この目的を達成するために、本発明は、
光フアイバと光電子素子との間の高い光の伝送を
得る最良の方法はフアイバの端の作用面を光電子
素子の接合部にできるだけ近く配することである
という事実を利用したものである。更に本発明
は、トランジスタまたは集積回路の半導体工業に
慣用されている局部金属沈着技術の進歩に基いた
ものである。

本発明は、発明の詳細な説明の冒頭に記載した
伝送デバイスを形成する２つの光学素子の結合方
法において、接続線を熱圧着によつて金属接触パ
ツドに接続する時に、光フアイバの直径と等しい
直径の円形領域を取り囲むように前記の接続線の
断面よりも大きな断面の部分的に球状のビードを
前記のパツド上に形成し、光フアイバの一端を前
記のビードの間に滑らせてその作用面を光電子素
子の金属接触パツドに押し付け、保護外被を形成
する不透明プラスチツク材料内に封止する前に前
記の光フアイバ端をその位置に不動に拘止するよ
うにすることを特徴とするものである。

この方法を使用することによつて数多くの利点
がある。特別な予防策を構じなくても光電素子に
対する光フアイバの位置決は極めて良好な伝送効
率を生じることがわかつた。

更にこの方法は、補足的な操作や特別な設備を
必要としないで行うことができる。。例えば接続
線を、当業者には“ネイル ヘツド ボンデイン
グ（nail head bonding）”として知られている
熱圧着法によつて金属接触パツドに結合するのが
有利である。

この方法の原理は、金属接触パツドの上に、前
もつて球状に形成された線の端を下げて押し付
け、この端を、押圧後に、太い部分として形成す
ることにある。この場合、同時に接続線の結合が
行われ、部分的に球状のビードが本発明により形
成される。４つのビードは略々球状なので、フア
イバの案内は、漏斗を形成する円い外形によつて
助成される。特にこの結合方法に適した設備を用
いれば、その本来の利点を余すところなくとり出
すことができる。即ちビードの位置決めの精度
（4μm台の精度）、速度（１秒当り４ビードの沈
着）および手動で得られる正確な段どりに基く沈
着の自動化である。

前記の沈着操作の段どりを容易にし、光フアイ
バの端の少なくとも３点での側方支持を確実にす
るために、少なくとも４つの金属接触パツドとこ
れ等のパツドを覆うビードがあるのが好ましい。

本発明の方法はすべてのタイプの光フアイバ伝
送デバイスに用いることができるが、所謂“側方
フアイバ出口（lateral fiber exit）”を有するデ
バイスに特に好適である。そほ理由は、公知のよ
うに光フアイバ伝送デバイスは並列接続のプラグ
タイプ基板に設けられた印刷回路に取り付けられ
るのが普通であり、この基板間のスペースは限ら
れているからである。したがつて、各デバイスよ
り出る光フアイバは基板の面に直角な方向でなく
て平行な方向に向けられるのが好ましい。

本発明は、以下の図面を参照した実施例の説明
より更に明らかになるであろう。

なお図面の寸法は、図面を見易くするために著
しく誇張されておりまた寸法比も無視されてい
る。

第１図および第２図よりわかるように、本発明
の方法では半導体結晶１を使用するが、この半導
体結晶は、絶縁支持体８上の金属層７に半田づけ
され且つ接合部Ｊの周囲に適当に位置された金属
化パツド２および３を有し、このパツド上には、
同時に接続線５の固着に用いられる熱圧着機械に
よつて金属ビード４が形成される。このビード
は、実際には接続線の端に前以て形成された球を
押しつぶすことによつて得られる。

この場合前記の金属ビード４は、光フアイバ６
が同じ軸に沿い且つ接合部Ｊの極く近くに単に立
つている領域を取り囲む役をし、この時その作用
面積６ａはパツド２および３と接し、フアイバは
前記のビード４によつて案内される。

前記のビードの第２の作用は、パツド２と３お
よび絶縁支持体８上に沈着された層９のような金
属層を介して半導体結晶１の領域１ａおよび１ｂ
の外部との接触を確立することである。

ビードの数は少なくとも４つであることが好ま
しく、このようにすれば、仮りにビードが意図し
た領域に対して僅かにずれたとしても、フアイバ
６は未だ３点以上で案内される。

半導体結晶１、金属パツド２，３、ビード４、
接続線５およびフアイバ６の端で形成された組立
体は次いで図示しない不透明材料の保護外被内に
封止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法によつて得られた光データ
伝送デバイスの正面図、第２図はその平面図であ
る。 １……半導体、１ａ，１ｂ……半導電領域、
２，３……パツド、４……ビード、５……接続
線、６……光フアイバ、６ａ……作用面、Ｊ……
接合部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１光学素子は光フアイバで形成され、第２
   光学素子は、半導体に形成された少なくとも１つ
   の接合部を有しまたその接触端子が半導体の異な
   る半導電領域の表面上に設けられた金属層として
   形成された光電子素子より成り、前記の光フアイ
   バの一端の作用面を、この光フアイバで伝送され
   る光線の伝送効率が最適となるように第２光学素
   子に対向して位置させ、この組立体を、外部光線
   を通さない外被を形成する不透明プラスチツク材
   料で封止する迄その位置に保持するようにした、
   第１光学素子を第２光学素子に対して心出しする
   操作を含む、光データ伝送デバイスを形成する２
   つの光学素子の結合方法において、接続線を熱圧
   着によつて金属接触パツドに接続する時に、光フ
   アイバの直径と等しい直径の円形領域を取り囲む
   ように、前記の接続線の断面よりも大きな断面の
   部分的に球状のビードを前記のパツド上に形成
   し、光フアイバの一端を前記のビードの間に滑ら
   せてその作用面を光電子素子の金属接触パツドに
   押し付け、保護外被を形成する不透明プラスチツ
   ク材料内に封止する前に前記の光フアイバ端をそ
   の位置に不動に拘止することを特徴とする光デー
   タ伝送デバイスを形成する２つの光学素子の結合
   方法。 ２ 半導体の表面に少なくとも４つの金属接触パ
   ツドと少なくとも４つのビードを形成する特許請
   求の範囲第１項記載の方法。