WO2015072131A1 - 光通信モジュールの封止構造およびその封止方法 - Google Patents

光通信モジュールの封止構造およびその封止方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a sealing structure of an optical communication module and a sealing method thereof, and more particularly to a sealing structure of an optical communication module using solder sealing and a sealing method thereof.
  • Optical communication modules are required to increase speed and size as the system speed and capacity increase.
  • a light receiving module for optical communication is composed of the following parts.
  • Optical fiber for transmitting optical signals PD (Photo Diode) for opto-electrical conversion of optical signals sent from the transmission line, TIA (Trans Impedance) that converts the current signal into impedance, amplifies it, and outputs it as a voltage signal Amplifier) and the like.
  • PD Photo Diode
  • TIA Trans Impedance
  • the inner peripheral surface of the cylindrical member (introducing pipe) provided in the optical communication package is partially plated. More specifically, the exposed portion of the inner peripheral surface of the introduction pipe is plated in a state where the plating unnecessary portion of the inner peripheral surface of the introduction pipe is masked. According to this method, when the molten fiber is used to fix the optical fiber to the introduction pipe portion, the molten solder does not flow into the package. As a result, the amount of solder in the sealed portion of the introduction pipe is reduced, so that it is possible to prevent the sealing performance from being lowered and the reliability from being lowered by the solder flowing into the package.
  • the optical fiber assembly and the sleeve used therein described in Patent Document 2 are an optical fiber assembly for connecting an optical fiber to an optical communication module, and a sleeve attached to an optical fiber core wire.
  • An insertion hole is provided in a housing corresponding to an optical communication package, an optical fiber assembly is inserted, and the housing and the sleeve are fixed with solder.
  • Patent Document 3 proposes joining an insulating substrate and a base substrate with solder.
  • the plating method for the inner peripheral surface of the cylindrical member described in Patent Document 1 has the following problems. Since this method provides a structure for preventing inflow at the inner peripheral portion of the cylindrical portion, manufacturing and processing of the package including the cylindrical portion becomes complicated. And it is set as the structure which fixes the cap which penetrated the optical fiber to a cylindrical part with solder. For this reason, the optical fiber is also directly fixed with solder, and stress is applied to the optical fiber, which may cause deterioration of the polarization characteristics of the optical fiber. In particular, in the polarization maintaining optical fiber, the influence of the polarization characteristics is remarkable.
  • the optical fiber assembly described in Patent Document 2 and the sleeve used therein have a structure in which the optical fiber is buried in the sleeve and is not directly fixed by solder.
  • this structure has the following problems.
  • the place where the sleeve attached to the optical fiber is fixed to the insertion hole provided in a part of the housing with solder is limited to a part of the housing surface provided with the insertion hole. That is, the length of solder adhesion (corresponding to a leak path) was short. Therefore, it has been difficult to ensure long-term airtightness.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 do not affect the characteristics of the optical fiber and ensure airtightness. It was difficult to secure a long leak path. In general, there was a problem that it was difficult to ensure reliability.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problem that it is difficult to ensure reliability without affecting the characteristics of an optical fiber in a sealing structure of an optical communication module using a sealing material.
  • An object of the present invention is to provide a sealing structure and a sealing method for an optical communication module.
  • the sealing structure of the optical communication module of the present invention includes a cylindrical lens barrel portion fixed to a package, a columnar flange that is disposed inside the lens barrel portion and through which an optical fiber passes, and the lens barrel. And a sealing material disposed between the flange and the flange.
  • the flange includes a plurality of regions having different surface states on the surface, and the sealing material is disposed only at one location of the region.
  • the method for sealing an optical communication module includes providing a cylindrical barrel portion in a package, inserting a columnar flange through which an optical fiber penetrates, into the barrel portion, and connecting the barrel portion and the flange.
  • the molten sealing material is filled in between, and the molten sealing material is disposed only in one of a plurality of regions having different surface states on the outer peripheral surface of the flange, and is cured in that state.
  • the reliability can be improved without affecting the characteristics of the optical fiber.
  • (A) is a top view of the optical communication module according to the first embodiment of the present invention
  • (b) is a side view of the optical communication module according to the first embodiment of the present invention.
  • (A) is sectional drawing which shows the structure of the sealing structure of the optical communication module concerning the 1st Embodiment of this invention, (b) and (c) are for demonstrating the optical fiber array used for this It is a side view.
  • (A) is sectional drawing which shows the structure of the sealing structure of the optical communication module concerning the 2nd Embodiment of this invention
  • (b) is a side view of the optical fiber array used for this.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a sealing structure of an optical communication module using a related flange.
  • FIG. 1A and 1B are diagrams showing an overall configuration of an optical communication module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a top view and
  • FIG. 1B is a side view. It consists of the following parts group.
  • the optical communication module of the present embodiment includes an optical fiber array 1 for allowing signal light and local light to enter the package, and a lens 2-1 for collimating the incident light. Furthermore, the optical communication module of the present embodiment includes a PBS (polarization beam splitter) 3 for branching the TE (Transverse / Electric / Wave) polarization component and TM (Transverse / Magnetic / Wave) polarization component of the signal light. Furthermore, the optical communication module of the present embodiment includes a PLC (Planar Lightwave Circuit) 4 having a coherent mixer function, a lens 2-2 for condensing collimated light onto the PLC 4, and a metal carrier 11.
  • PBS polarization beam splitter
  • TM Transverse / Magnetic / Wave
  • the optical communication module of the present embodiment includes a PD (photodiode: Photo Diode) 5 that performs optical-electrical conversion of an interference signal, a TIA 6 that impedance-converts, amplifies, and outputs a current signal of the PD 5 as a voltage signal including.
  • the optical communication module of the present embodiment includes a wiring board 7, a substrate carrier 8, a lens 2-3 for collimating the interference light emitted from the PLC 4, and a prism with a lens for changing the optical path and coupling the interference light to the PD 5. 9 and so on.
  • the optical communication module of this embodiment includes a ceramic package 10 that houses these elements. These components constitute an optical communication module 100 that functions as a digital coherent receiver module.
  • the optical communication module 100 is a light receiving module and performs the following operation.
  • the TE component and TM component of the received signal light are branched at the front stage of the optical interferometer in the coherent mixer. Then, delay interference with the local oscillation light is performed to obtain outputs of 8 ports of 2 pairs ⁇ 4, and signal demodulation is performed.
  • the optical input unit uses an optical fiber array 1 in which optical fibers are aligned in order to perform optical input for two ports of signal light and local light while reducing the size of the package.
  • the cylindrical lens barrel 20 (see FIG. 2A) fixed to the ceramic package 10 has no sealing window.
  • a sealing environment in which the solder 23 (see FIG. 2A) is uniformly filled without relying on visual confirmation by the sealing window and the sealing flange 21 and the mirror over the optical fiber array 1 are used.
  • This is realized in the inner peripheral portion of the cylindrical portion 20.
  • metal is used for the sealing flange 21, for example.
  • a part of the optical fiber array 1 is provided with a metal coating (gold plating).
  • the sealing flange 21 and the inner surface of the lens barrel 20 are gold-plated so that the molten solder 23 flows on the gold-plated surface with wettability. Then, the solder 23 is uniformly filled in the entire gap between the sealing flange 21 and the lens barrel 20 by optimizing the melting time such as the amount of solder, the temperature of local heating, and the time.
  • a predetermined structure for stopping the flow of solder is provided on the surface of the flange 21. This has the effect of preventing the solder from flowing to the core portion of the optical fiber. In addition, the solder 23 stays in the gap between the sealing flange 21 and the lens barrel portion 20, and there is an effect that the solder 23 can be surely sealed. Next, a specific structure for stopping the flow of solder will be specifically described.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of the lens barrel portion 20 as a sealing structure of the optical communication module according to the present embodiment.
  • FIGS. 2B and 2C show an optical fiber array used for this. It is a side view for demonstrating.
  • the surface of the sealing flange 21 that covers the optical fiber array 1 is provided with a solder flow blocking structure 22a of partial groove processing as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (c).
  • the optical fiber array 1 including the solder flow stop structure 22a shown in FIG. 2C can be prepared as follows, for example. First, an optical fiber array 1 with a sealing flange 21 as shown in FIG. 2B is prepared. Here, the entire surface of the sealing flange 21 in FIG. 2B is gold-plated. Next, partial groove processing is performed in the middle of the sealing flange 21 to form the optical fiber array 1 including the solder flow preventing structure 22a as shown in FIG.
  • the gold plating layer does not exist on the surface portion of the sealing flange 21 subjected to the partial groove processing. Therefore, discontinuity occurs in the wettability of the solder on the surface of the sealing flange 21.
  • the melted and uncured solder 23 does not flow into the solder flow preventing structure 22 a for partial groove processing of the sealing flange 21.
  • the solder 23 since the solder 23 stays in front of the groove portion without gold plating, the solder 23 can be efficiently filled in the gap between the sealing flange 21 and the lens barrel portion 20. This has the effect of preventing the solder from reaching the core portion of the optical fiber. In addition, the solder 23 stays in the gap between the sealing flange 21 and the lens barrel portion 20, and there is an effect that the solder 23 can be surely sealed.
  • FIG. 6 shows a related optical communication module sealing structure in which an optical fiber is provided with a cylindrical flange whose entire surface is gold-plated, and the surface of the sealing flange and the inner peripheral surface of the package barrel are joined by solder. .
  • the window structure is not provided in the lens barrel (when the optical fiber array is mounted inside the package, etc.), the inside of the package barrel cannot be visually confirmed. In this case, it cannot be determined whether the inside of the lens barrel is uniformly filled with the sealing material or whether the sealing material is securely sealed. If so, if the amount of solder is large, the solder may flow into the metal fiber surface 1a, leading to deterioration of characteristics. On the other hand, if the amount of solder is small, the solder may not sufficiently flow between the sealing flange and the package, and a gap may be generated to cause a defect (leak generation).
  • the sealing structure of the optical communication module according to the present embodiment as described above, even if the window structure is not provided in the lens barrel portion, an appropriate amount is provided between the sealing flange and the ceramic package lens barrel. Solder can be uniformly filled. Thus, reliability can be improved without affecting the characteristics of the optical fiber.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view showing a configuration of a sealing structure of an optical communication module according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 3B is a side view of an optical fiber array used for this.
  • the difference between the configuration shown in FIG. 3A and the configuration shown in FIG. 2A is the difference in the region to be grooved. Other configurations are the same.
  • solder flow prevention structure 22b of one-side groove processing as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) on the surface of the sealing flange 21 that covers the optical fiber array 1.
  • FIG. 3B The optical fiber array 1 having the solder flow stop structure 22b shown in FIG. 3B has a partial groove on the entire surface of one side of the sealing flange 21 that covers the optical fiber array 1 as shown in FIG. Formed by processing.
  • the optical fiber array 1 including the solder flow stop structure 22b shown in FIG. 3B can be prepared as follows, for example. First, an optical fiber array 1 covered with a sealing flange 21 as shown in FIG. 2B of the first embodiment is prepared. Here, the entire surface of the sealing flange 21 in FIG. 2B is gold-plated. Next, groove processing is performed on the entire surface of one side of the sealing flange 21 to form the optical fiber array 1 including the solder flow preventing structure 22b as shown in FIG.
  • the one side of the sealing flange 21 of the present embodiment refers to the side of the distal end portion of the sealing flange 21 that is inserted into the lens barrel portion 20.
  • the gold plating layer does not exist on the surface portion of the sealing flange 21 in which the entire surface on one side is grooved. Therefore, discontinuity occurs in the wettability of the solder on the surface of the sealing flange 21.
  • the melted and uncured solder 23 does not flow into the solder flow preventing structure 22b of the one-side groove processing of the sealing flange 21.
  • the solder 23 stays in front of the entire groove on one side without gold plating, so that the solder 23 can be efficiently filled in the gap between the sealing flange 21 and the lens barrel portion 20. This has the effect of preventing the solder from flowing to the core portion of the optical fiber. In addition, the solder 23 stays in the gap between the sealing flange 21 and the lens barrel portion 20, and there is an effect that the solder 23 can be surely sealed. Thus, reliability can be improved without affecting the characteristics of the optical fiber.
  • FIG. 4A and FIG. 5A are diagrams showing the configuration of the sealing structure of the optical communication module according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 4B and FIG. It is a side view of the optical fiber array used for this.
  • the difference between the configuration shown in FIGS. 4A and 5A and the configuration shown in FIG. 2A is whether or not only the surface plating layer is removed. Other configurations are the same.
  • a surface plating layer is partially formed on the surface of the sealing flange 21 that covers the optical fiber array 1.
  • the solder flow preventing structure 22c is provided.
  • the entire surface of one side is surface plated on the surface of the sealing flange 21 that covers the optical fiber array 1.
  • a solder flow prevention structure 22d having no layer is provided.
  • the optical fiber array 1 including the solder flow stop structure 22c shown in FIG. 4B can be prepared as follows, for example. First, an optical fiber array 1 covered with a sealing flange 21 as shown in FIG. 2B of the first embodiment is prepared. Here, the entire surface of the sealing flange 21 in FIG. 2B is gold-plated. Next, the gold plating layer in the middle of the sealing flange 21 is removed, and the optical fiber array 1 including the solder flow preventing structure 22c as shown in FIG. 4B is formed.
  • the optical fiber array 1 including the solder flow stop structure 22d shown in FIG. 5B can be prepared as follows, for example. First, an optical fiber array 1 covered with a sealing flange 21 as shown in FIG. 2B of the first embodiment is prepared. Here, the entire surface of the sealing flange 21 in FIG. 2B is gold-plated. Next, the gold plating layer on one surface of the sealing flange 21 is removed, and the optical fiber array 1 including the solder flow prevention structure 22d as shown in FIG. 5B is formed.
  • the sealing structure of the optical communication module according to the present embodiment includes the solder flow prevention structure 22c in which the surface plating layer does not partially exist and the solder flow prevention structure 22d in which the surface plating layer does not exist on the entire surface of one side. That is, the gold plating layer does not exist on the surface portions of the solder flow prevention structure 22c without partial surface plating and the solder flow prevention structure 22d without single-side surface plating. Therefore, discontinuity occurs in the wettability of the solder on the surface of the sealing flange 21.
  • the melted and uncured solder 23 has a solder flow prevention structure 22c without partial surface plating and a solder flow prevention structure 22d without one surface plating on the sealing flange 21. Does not flow.
  • the solder 23 stays in front of a portion where there is no gold plating on the entire surface of one side, so that the solder 23 can be efficiently filled in the gap between the sealing flange 21 and the lens barrel portion 20. This has the effect of preventing the solder from reaching the core portion of the optical fiber. In addition, the solder 23 stays in the gap between the sealing flange 21 and the lens barrel portion 20, and there is an effect that the solder 23 can be surely sealed. Thus, reliability can be improved without affecting the characteristics of the optical fiber.
  • the member to be sealed is not limited to solder. A resin or the like may be used. Moreover, the gold plating process of the fiber core part is not essential. This is because solder does not flow into this portion in the structure of the present invention. Moreover, the optical fiber can be applied to a multi-core optical fiber array in addition to a two-core optical fiber array.
  • the wettability of the flange surface is different is a relative one and does not indicate an absolute one.
  • a cylindrical barrel is provided in the package, Insert a cylindrical flange through which the optical fiber penetrates into the lens barrel, Filled with a molten sealing material between the lens barrel and the flange, The molten sealing material is disposed only in one of a plurality of regions having different surface states on the outer peripheral surface of the flange, A method of sealing an optical communication module, wherein the optical communication module is cured in that state.
  • the said flange by which the groove part was formed in the outer peripheral surface was prepared, the said flange was inserted in the said lens-barrel part, The method of sealing an optical communication module according to appendix 15, wherein the sealing material is cured.
  • (Supplementary Note 17) Prepare the flange having the groove portion formed on the outer peripheral surface of the intermediate portion excluding both ends, and insert the flange into the lens barrel portion. The method of sealing an optical communication module according to appendix 16, wherein the sealing material is cured. (Supplementary Note 18) Prepare the flange in which the groove portion is formed on the outer peripheral surface of one side of the flange, and insert the flange into the lens barrel portion. The method of sealing an optical communication module according to appendix 16, wherein the sealing material is cured. (Supplementary Note 19) Prepare the flange with the outer peripheral surface plated except for an intermediate portion, and insert the flange into the lens barrel.
  • Optical fiber array 1a Metal fiber surface 2-1 2-2 2-3 Lens 3 PBS 4 PLC 5 PD 6 TIA 7 Wiring board 8 Substrate carrier 9 Prism 10 Ceramic package 11 Metal carrier 20 Lens barrel part 21 Sealing flange 22a Partial groove processing solder flow prevention structure 22b Single side groove processing solder flow prevention structure 22c Solder flow prevention structure without partial surface plating 22d Solder flow preventing structure without surface plating on one side 23 Solder 100 Optical communication module

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Abstract

　封止材を用いた光通信モジュールの封止構造においては、光ファイバの特性に影響を及ぼすことなく信頼性を確保することが困難である。本発明の光通信モジュールの封止構造は、パッケージに固設された円筒形の鏡筒部と、鏡筒部の内部に配置し、光ファイバが貫通する円柱状のフランジと、鏡筒部とフランジとの間に配置した封止材とを含み、フランジはその表面に表面状態が異なる複数の領域を備え、封止材は領域の一箇所にのみ配置している。

Description

光通信モジュールの封止構造およびその封止方法
　本発明は、光通信モジュールの封止構造およびその封止方法に関し、特に半田封止を用いた光通信モジュールの封止構造およびその封止方法に関する。
　近年の通信トラフィックの増加に伴って、通信における伝送容量の拡大の必要性が増している。とりわけ、光を用いた光通信ネットワークシステムによる伝送容量の拡大が期待されている。その光通信ネットワークシステムにおいては、光信号の送信や受信を行うモジュールがキーデバイスとなる。光通信用のモジュールには、システムの高速・大容量化に伴って、高速化や小型化などが求められる。
　一般的に、光通信用の受光モジュールは、次のような部品から構成される。光信号を伝送する光ファイバ、伝送路から送られてきた光信号を光-電気変換するＰＤ（Photo Diode）、その電流信号をインピーダンス変換し、増幅し、そして電圧信号として出力するＴＩＡ（Trans Impedance Amplifier）等である。これらの部品が、セラミック製のパッケージ等に搭載され、モジュール化される。モジュール化の際、これらの部品をパッケージ内に気密を保って封止することが、光通信モジュールの信頼性を確保するうえで重要となる。
　光ファイバをパッケージ内に導入する部分にも、光通信モジュールの信頼性を確保するため、種々の気密封止の工夫がなされている。このような光通信用パッケージに光ファイバを搭載してモジュール化する例が、例えば、特許文献１に記載されている。
　特許文献１に記載の筒状部材内周面のめっき方法は、光通信用パッケージに設けられた筒状部材（導入パイプ）の内周面を部分的にめっきするとしている。より具体的には、導入パイプの内周面のめっき不要部分をマスキングした状態で、導入パイプの内周面の露出部分をめっきするとしている。この方法によれば、溶融した半田を使って、光ファイバを導入パイプ部分に固着する際、溶融した半田がパッケージ内に流れ込まない作用があるとしている。その結果、導入パイプのシール部分における半田の量が少なくなってシール性が低下したり、パッケージ内に流入した半田によって信頼性を低下したりすることを回避できるとしている。
　また、特許文献２に記載の光ファイバアセンブリおよびそれに用いられるスリーブは、光ファイバを光通信モジュールに接続するための光ファイバアセンブリ、および光ファイバ芯線に取り付けたスリーブである。光通信用パッケージに相当するハウジングに、挿入孔を設け、光ファイバアセンブリを挿入し、ハウジングとスリーブとを半田で固定するとしている。特許文献３では、絶縁基板とベース基板とを半田により接合することが提案されている。
　さらに、光通信の高速・大容量化のため、通信用チャネルを多数設ける多チャンネル化が進んでいる。例えば、４０Ｇｂｐｓの容量を実現するために、１０Ｇｂｐｓの容量を４チャネル分設けた構成などが開発されている。そのような多チャンネル化の技術潮流に伴い、光通信モジュールの内部も多チャンネル化する研究開発が行われている。例えば、光信号を伝搬する光ファイバを多チャンネル化し、光ファイバを整列させた光ファイバアレイを用いた構成、また、パッケージ内部に光ファイバアレイを搭載した構成、などが挙げられる。
特開平１０－２５１８８９号公報 特開２０１０－９１９２３号公報 特開２００１－１６８４９２号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の筒状部材内周面のめっき方法には次のような問題があった。この方法は、筒状部の内周部に流れ込みを防止する構造を設けるため、筒状部を含むパッケージの製造や加工が複雑となる。そして、光ファイバを貫通させたキャップを筒状部に半田で固定する構造としている。そのため、光ファイバも半田で直接固定され、光ファイバに応力が付与されて光ファイバの偏光特性の劣化が発生する恐れがあった。特に、偏波保持光ファイバにおいては偏波特性の影響が顕著であった。
　一方、特許文献２に記載の光ファイバアセンブリおよびそれに用いられるスリーブでは、光ファイバがスリーブ内に埋没しており、半田で直接固定されない構造である。しかしながら、この構造には次のような問題があった。ハウジングの一部に設けた挿入孔に、光ファイバに取り付けたスリーブを半田で固着する場所は、挿入孔が設けられたハウジング表面の一部に限られていた。つまり、半田固着する長さ（リークパスに相当）が、短かった。そのため、長期的な気密性を確保することが困難であった。
　以上のように、特許文献１および特許文献２に記載の関連する光通信モジュールの封止構造およびその封止方法では、光ファイバの特性に影響を及ぼすことなく、かつ、気密性を確保するためのリークパスを長く確保することが困難であった。総じて、信頼性の確保が困難という問題があった。
　本発明の目的は、封止材を用いた光通信モジュールの封止構造においては、光ファイバの特性に影響を及ぼすことなく信頼性を確保することが困難である、という上述した課題を解決する光通信モジュールの封止構造および封止方法を提供することにある。
　本発明の光通信モジュールの封止構造は、パッケージに固設された円筒形の鏡筒部と、上記鏡筒部の内部に配置し、光ファイバが貫通する円柱状のフランジと、上記鏡筒部と上記フランジとの間に配置した封止材とを含み、上記フランジはその表面に表面状態が異なる複数の領域を備え、上記封止材は上記領域の一箇所にのみ配置している。
　本発明の光通信モジュールの封止方法は、パッケージに円筒形の鏡筒部を設け、光ファイバが貫通する円柱状のフランジを上記鏡筒部に挿入し、上記鏡筒部と上記フランジとの間に溶融した封止材を充填し、上記フランジの外周面のうち表面状態が異なる複数の領域の一にのみ溶融した上記封止材を配置し、その状態で硬化させる。
　本発明の光通信モジュールの封止構造および封止方法によれば、光ファイバの特性に影響を及ぼすことなく信頼性を向上させることができる。
（ａ）は本発明の第１の実施形態にかかる光通信モジュールの上面図であり、（ｂ）は本発明の第１の実施形態にかかる光通信モジュールの側面図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態にかかる光通信モジュールの封止構造の構成を示す断面図であり、（ｂ）および（ｃ）はこれに用いられる光ファイバアレイを説明するための側面図である。 （ａ）は本発明の第２の実施形態にかかる光通信モジュールの封止構造の構成を示す断面図であり、（ｂ）はこれに用いられる光ファイバアレイの側面図である。 （ａ）は本発明の第３の実施形態にかかる光通信モジュールの封止構造の構成を示す断面図であり、（ｂ）はこれに用いられる光ファイバアレイの側面図である。 （ａ）は本発明の第４の実施形態にかかる光通信モジュールの封止構造の構成を示す断面図であり、（ｂ）はこれに用いられる光ファイバアレイの側面図である。 図６は、関連するフランジを用いた光通信モジュールの封止構造の構成を示す断面図である。
　次に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号をつけ、その説明を省略する場合がある。
　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態にかかる光通信モジュールの全体の構成を示す図であり、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は側面図である。次に挙げるような部品群から構成される。
　すなわち、本実施形態の光通信モジュールは、信号光と局発光をパッケージ内に入射するための光ファイバアレイ１と、入射光をコリメートするためのレンズ２－１と、を含む。さらに本実施形態の光通信モジュールは、信号光のＴＥ（Transverse Electric Wave）偏光成分およびＴＭ（Transverse Magnetic Wave）偏光成分を分岐するためのＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ：Polarization Beam Splitter）３を含む。さらに本実施形態の光通信モジュールは、コヒーレントミキサー機能を持つＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit）４と、コリメート光をＰＬＣ４へ集光するレンズ２－２と、金属キャリア１１と、を含む。さらに本実施形態の光通信モジュールは、干渉信号を光-電気変換するＰＤ（光ダイオード：Photo Diode）５と、ＰＤ５の電流信号をインピーダンス変換し、増幅し、そして電圧信号として出力するＴＩＡ６と、を含む。さらに本実施形態の光通信モジュールは、配線基板７と、基板キャリア８と、ＰＬＣ４から出射された干渉光をコリメートするレンズ２－３と、光路変更して干渉光をＰＤ５へ結合するレンズつきプリズム９と、を含む。さらに本実施形態の光通信モジュールは、これら要素を収納するセラミックパッケージ１０を含む。これらの部品によって、デジタルコヒーレントレシーバモジュールとして機能する光通信モジュール１００が構成される。
　この光通信モジュール１００は、受光モジュールであり、次のような動作を行う。コヒーレントミキサー内部にある光学干渉計の前段において、受信した信号光のＴＥ成分とＴＭ成分を分岐する。そして、局部発振光と遅延干渉させて、２対×４の８ポート分の出力を得て、信号復調を行う。光入力部は、パッケージを小型にしつつ信号光と局発光の２ポート分の光入力を行うため、光ファイバを整列させた光ファイバアレイ１を用いる。そして、光ファイバアレイ１をセラミックパッケージ１０の内部へ実装するため、セラミックパッケージ１０に固設された円筒形の鏡筒部２０（図２（ａ）参照）には封止用窓はない。
　そのため、封止用窓による目視確認に頼らず、半田２３（図２（ａ）参照）が均一に充填されるような封止環境を、光ファイバアレイ１に被せた封止用フランジ２１と鏡筒部２０の内周部に実現する。封止用フランジ２１には、例えば、金属を用いる。また、光ファイバアレイ１の一部には、金属被覆（金メッキ）が施されている。封止用フランジ２１と鏡筒部２０の内面を金メッキし、溶融した半田２３が濡れ性をもって金メッキ表面上を流れるようにする。そして、半田の量、局所加熱の温度、時間などの溶融時間の最適化によって、半田２３が封止用フランジ２１と鏡筒部２０の間隙内全体に均一に充填される。さらに、フランジ２１の表面に、半田の流れを止める所定の構造を設ける。これによって、光ファイバの芯線部分まで、半田が流れ着くことを防止する効果を奏する。加えて、半田２３が封止用フランジ２１と鏡筒部２０の間隙内にとどまり、半田で確実に封止できる効果を奏する。続いて、半田の流れを止める所定の構造について、具体的に説明していく。
　図２（ａ）は本実施形態にかかる光通信モジュールの封止構造としての鏡筒部２０の断面図であり、図２（ｂ）および図２（ｃ）はこれに用いられる光ファイバアレイを説明するための側面図である。本実施形態では、光ファイバアレイ１に被せた封止用フランジ２１の表面に、図２（ａ）および図２（ｃ）に示すような、部分溝加工の半田流れ止め構造２２ａを備える。
　図２（ｃ）に示される半田流れ止め構造２２ａを備える光ファイバアレイ１は、例えば、次のようにして用意することができる。まず、図２（ｂ）に示されるような、封止用フランジ２１を被せた光ファイバアレイ１を用意する。ここで、図２（ｂ）の封止用フランジ２１の全面は金メッキされている。次に、封止用フランジ２１の途中に部分溝加工を施して、図２（ｃ）に示されるような、半田流れ止め構造２２ａを備える光ファイバアレイ１が形成される。
　部分溝加工を施された封止用フランジ２１の表面部分は、金メッキ層が存在しない。そのため、封止用フランジ２１の表面上において、半田の濡れ性に不連続点が生じる。このような構造を採用することにより、溶融して未硬化状態の半田２３は、封止用フランジ２１の部分溝加工の半田流れ止め構造２２ａには流入しない。
　以上のように、金メッキがない溝部の手前で半田２３がとどまることで封止用フランジ２１と鏡筒部２０との間隙に半田２３を効率的に充填することができる。これによって、光ファイバの芯線部分まで、半田が到達することを防止する効果を奏する。加えて、半田２３が封止用フランジ２１と鏡筒部２０の間隙内にとどまり、半田で確実に封止できる効果を奏する。
　ここで、関連する光通信モジュールの封止構造に対する、本実施形態の効果を検証する。図６は、光ファイバに全面を金メッキした円筒状のフランジを設けて、この封止用フランジ表面とパッケージ鏡筒の内周面とを半田で接合する関連する光通信モジュールの封止構造を示す。このような単純な円筒状のフランジ構造では、光通信モジュール内部が確実に封止環境になっていない場合、信頼性を確保することが困難である。その理由の詳細は、次のとおりである。
　鏡筒部に窓構造を設けていない場合（光ファイバアレイをパッケージ内部に搭載する場合など）、パッケージ鏡筒内を目視確認することができない。この場合、鏡筒内部に封止材が均一に充填されているか、確実に封止されているか、などが判断できない。そうすると、仮に半田量が多いと、メタルファイバ表面１ａまで半田が流れ込み特性悪化を招く場合がある。その一方で、仮に半田量が少ないと、封止用フランジとパッケージ間に半田が十分に回りこまずに、空隙が生じて不良（リーク発生）となる場合がある。一方、本実施形態にかかる光通信モジュールの封止構造では、上述したように、鏡筒部に窓構造を設けていない場合であっても、封止用フランジとセラミックパッケージ鏡筒間に適量の半田を均一に充填させることができる。このように、光ファイバの特性に影響を及ぼすことなく信頼性を向上させることができる。
　（第２の実施形態）
　図３（ａ）は本発明の第２の実施形態にかかる光通信モジュールの封止構造の構成を示す断面図であり、図３（ｂ）はこれに用いられる光ファイバアレイの側面図である。図３（ａ）に示す構成と図２（ａ）に示す構成との差異は、溝加工する領域の相違にある。その他の構成は同一である。
　本実施形態では、光ファイバアレイ１に被せた封止用フランジ２１の表面に、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すような、片側溝加工の半田流れ止め構造２２ｂがある。図３（ｂ）に示される半田流れ止め構造２２ｂを備える光ファイバアレイ１は、図２（ｂ）に示されるような、光ファイバアレイ１に被せた封止用フランジ２１の片側全面に部分溝加工を施して形成される。
　図３（ｂ）に示される半田流れ止め構造２２ｂを備える光ファイバアレイ１は、例えば、次のようにして用意することができる。まず、第１の実施形態の図２（ｂ）に示されるような、封止用フランジ２１を被せた光ファイバアレイ１を用意する。ここで、図２（ｂ）の封止用フランジ２１の全面は金メッキされている。次に、封止用フランジ２１の片側の全面に溝加工を施して、図３（ｂ）に示されるような、半田流れ止め構造２２ｂを備える光ファイバアレイ１が形成される。本実施形態の封止用フランジ２１の片側とは、鏡筒部２０に挿入される封止用フランジ２１の先端部分の側を指す。
　片側の全面に溝加工をした封止用フランジ２１の表面部分には、金メッキ層が存在しない。そのため、封止用フランジ２１の表面上において、半田の濡れ性に不連続点が生じる。このような構造を採用することにより、溶融して未硬化状態の半田２３は、封止用フランジ２１の片側溝加工の半田流れ止め構造２２ｂには流入しない。
　以上のように、金メッキがない片側全面溝の手前で半田２３がとどまることで封止用フランジ２１と鏡筒部２０との間隙に半田２３を効率的に充填することができる。これによって、光ファイバの芯線部分まで、半田が流れ着くことを防止する効果を奏する。加えて、半田２３が封止用フランジ２１と鏡筒部２０の間隙内にとどまり、半田で確実に封止できる効果を奏する。このように、光ファイバの特性に影響を及ぼすことなく信頼性を向上させることができる。
　（第３の実施形態）
　図４（ａ）および図５（ａ）は、本発明の第３の実施形態にかかる光通信モジュールの封止構造の構成を示す図であり、図４（ｂ）および図５（ｂ）はこれに用いられる光ファイバアレイの側面図である。図４（ａ）および図５（ａ）に示す構成と図２（ａ）に示す構成との差異は、表面メッキ層のみを除去するか否かにある。その他の構成は同一である。
　図４（ａ）および図４（ｂ）に示される、本実施形態による光通信モジュールの封止構造では、光ファイバアレイ１に被せた封止用フランジ２１の表面に、部分的に表面メッキ層が存在しない半田流れ止め構造２２ｃを備える。図５（ａ）および図５（ｂ）に示される、本実施形態による光通信モジュールの封止構造では、光ファイバアレイ１に被せた封止用フランジ２１の表面に、片側の全面に表面メッキ層が存在しない半田流れ止め構造２２ｄを備える。
　図４（ｂ）に示される半田流れ止め構造２２ｃを備える光ファイバアレイ１は、例えば、次のようにして用意することができる。まず、第１の実施形態の図２（ｂ）に示されるような、封止用フランジ２１を被せた光ファイバアレイ１を用意する。ここで、図２（ｂ）の封止用フランジ２１の全面は金メッキされている。次に、封止用フランジ２１の途中の金メッキ層を除去して、図４（ｂ）に示されるような、半田流れ止め構造２２ｃを備える光ファイバアレイ１が形成される。
　図５（ｂ）に示される半田流れ止め構造２２ｄを備える光ファイバアレイ１は、例えば、次のようにして用意することができる。まず、第１の実施形態の図２（ｂ）に示されるような、封止用フランジ２１を被せた光ファイバアレイ１を用意する。ここで、図２（ｂ）の封止用フランジ２１の全面は金メッキされている。次に、封止用フランジ２１の片側の表面の金メッキ層を除去して、図５（ｂ）に示されるような、半田流れ止め構造２２ｄを備える光ファイバアレイ１が形成される。
　本実施形態による光通信モジュールの封止構造は、部分的に表面メッキ層が存在しない半田流れ止め構造２２ｃおよび片側の全面に表面メッキ層が存在しない半田流れ止め構造２２ｄを備える。すなわち、部分表面メッキ無しの半田流れ止め構造２２ｃおよび片側表面メッキ無しの半田流れ止め構造２２ｄの表面部分では、金メッキ層が存在しない。そのため、封止用フランジ２１の表面上において、半田の濡れ性に不連続点が生じる。このような構造を採用することにより、溶融して未硬化状態の半田２３は、封止用フランジ２１の部分表面メッキ無しの半田流れ止め構造２２ｃおよび片側表面メッキ無しの半田流れ止め構造２２ｄには流入しない。
　以上のように、部分的および片側全面に金メッキがない箇所の手前で半田２３がとどまることで封止用フランジ２１と鏡筒部２０との間隙に半田２３を効率的に充填することができる。これによって、光ファイバの芯線部分まで、半田が到達することを防止する効果を奏する。加えて、半田２３が封止用フランジ２１と鏡筒部２０の間隙内にとどまり、半田で確実に封止できる効果を奏する。このように、光ファイバの特性に影響を及ぼすことなく信頼性を向上させることができる。
　なお、封止する部材は半田に限らない。樹脂などを用いてもよい。また、ファイバ芯線部の金メッキ処理は必須ではない。本願発明の構造においては、この部分にまで半田が流入しないからである。また、光ファイバは、二芯の光ファイバアレイの他、多芯の光ファイバアレイにも適用可能である。
　本発明は上記実施形態に限定されることなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能である。そして、これらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。
　例えば、本明細書で「フランジ表面の濡れ性が異なる」とは、相対的なものであり絶対的なものを示すものではない。
　上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）パッケージに固設された円筒形の鏡筒部と、
前記鏡筒部の内部に配置し、光ファイバが貫通する円柱状のフランジと、
前記鏡筒部と前記フランジとの間に配置した封止材と、
を含み、
前記フランジは、前記フランジの表面に表面状態が異なる複数の領域を備え、前記封止材は前記領域の一箇所にのみ配置している
ことを特徴とする光通信モジュールの封止構造。
（付記２）前記表面状態は、未硬化状態の前記封止材に対して濡れ性が異なる
ことを特徴とする付記１に記載の光通信モジュールの封止構造。
（付記３）前記濡れ性が異なる領域は、前記フランジの半径が異なる外周面にそれぞれ配置し、
前記半径が小さい溝部の濡れ性は悪く、該溝部以外のフランジ表面の濡れ性は良好である
ことを特徴とする付記２に記載の光通信モジュールの封止構造。
（付記４）前記濡れ性が異なる領域は、前記フランジの一の片側全部に設けた段差であり、
該段差部の濡れ性は悪く、該段差部以外のフランジ表面の濡れ性は良好である
ことを特徴とする付記２に記載の光通信モジュールの封止構造。
（付記５）前記濡れ性が異なる領域の一方は、メッキ処理された表面を有し、他方はメッキ処理されていない表面を有し、
該メッキ処理されていない表面の濡れ性は悪く、該メッキ処理された表面の濡れ性は良好である
ことを特徴とする付記２に記載の光通信モジュールの封止構造。
（付記６）前記濡れ性が異なる領域は、メッキ処理された前記フランジの一の片側全部に設けた非メッキ部分であり、
該非メッキ部の濡れ性は悪く、該メッキ処理された表面の濡れ性は良好である
ことを特徴とする付記２に記載の光通信モジュールの封止構造。
（付記７）前記フランジの外周面に溝部が形成されており、
前記溝部の濡れ性は、前記溝部以外のフランジ表面の濡れ性より低い
ことを特徴とする付記２に記載の光通信モジュールの封止構造。
（付記８）前記フランジの前記溝部は、フランジの両端部を除く中間部分に設けられている
ことを特徴とする付記７に記載の光通信モジュールの封止構造。
（付記９）前記フランジの前記溝部は、フランジの一の片側全部に設けられている
ことを特徴とする付記７に記載の光通信モジュールの封止構造。
（付記１０）前記濡れ性が異なる領域の一方は、メッキ処理された表面を有し、他方はメッキ処理されていない表面を有し、
該メッキ処理されていない表面の濡れ性は、該メッキ処理された表面の濡れ性より低い
ことを特徴とする付記２に記載の光通信モジュールの封止構造。
（付記１１）前記濡れ性が異なる領域の一方は、メッキ処理された表面を有し、他方は前記フランジの一の片側全部に設けられた非メッキ部であり、
該非メッキ部の濡れ性は該メッキ処理された表面の濡れ性より低い
ことを特徴とする付記２に記載の光通信モジュールの封止構造。
（付記１２）前記封止材は半田である
ことを特徴とする付記１乃至１１のいずれか一つに記載の光通信モジュールの封止構造。
（付記１３）前記光ファイバは金属被覆が施されている
ことを特徴とする付記１乃至１２のいずれか一つに記載の光通信モジュールの封止構造。
（付記１４）前記光ファイバはアレイ状である
ことを特徴とする付記１乃至１３のいずれか一つに記載の光通信モジュールの封止構造。
（付記１５）パッケージに円筒形の鏡筒部を設け、
光ファイバが貫通する円柱状のフランジを前記鏡筒部に挿入し、
前記鏡筒部と前記フランジとの間に溶融した封止材を充填し、
前記フランジの外周面のうち表面状態が異なる複数の領域の一にのみ、前記溶融した封止材を配置し、
その状態で硬化させる
ことを特徴とする光通信モジュールの封止方法。
（付記１６）外周面に溝部が形成された前記フランジを用意して、前記フランジを前記鏡筒部に挿入し、
前記封止材を硬化させる
ことを特徴とする付記１５に記載の光通信モジュールの封止方法。
（付記１７）両端部を除く中間部分の、前記外周面に前記溝部が形成された前記フランジを用意して、前記フランジを前記鏡筒部に挿入し、
前記封止材を硬化させる
ことを特徴とする付記１６に記載の光通信モジュールの封止方法。
（付記１８）前記フランジの一の片側全部の、前記外周面に前記溝部が形成された前記フランジを用意して、前記フランジを前記鏡筒部に挿入し、
前記封止材を硬化させる
ことを特徴とする付記１６に記載の光通信モジュールの封止方法。
（付記１９）中間部分を除いて前記外周面がメッキ処理された前記フランジを用意して、前記フランジを前記鏡筒部に挿入し、
前記封止材を硬化させる
ことを特徴とする付記１５に記載の光通信モジュールの封止方法。
（付記２０）一の片側全部を除いて前記外周面がメッキ処理された前記フランジを用意して、前記フランジを前記鏡筒部に挿入し、
前記封止材を硬化させる
ことを特徴とする付記１５に記載の光通信モジュールの封止方法。
　この出願は、２０１３年１１月１５日に出願された日本出願特願２０１３－２３６６４２号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１　　光ファイバアレイ
　１ａ　　メタルファイバ表面
　２－１、２－２、２－３　　レンズ
　３　　ＰＢＳ
　４　　ＰＬＣ
　５　　ＰＤ
　６　　ＴＩＡ
　７　　配線基板
　８　　基板キャリア
　９　　プリズム
　１０　　セラミックパッケージ
　１１　　金属キャリア
　２０　　鏡筒部
　２１　　封止用フランジ
　２２ａ　　部分溝加工の半田流れ止め構造
　２２ｂ　　片側溝加工半田流れ止め構造
　２２ｃ　　部分表面メッキ無しの半田流れ止め構造
　２２ｄ　　片側表面メッキ無しの半田流れ止め構造
　２３　　半田
　１００　　光通信モジュール

Claims (10)

  1. 　パッケージに固設された円筒形の鏡筒部と、
    　前記鏡筒部の内部に配置し、光ファイバが貫通する円柱状のフランジと、
    　前記鏡筒部と前記フランジとの間に配置した封止材と、
    を含み、
    　前記フランジは、前記フランジの表面に表面状態が異なる複数の領域を備え、前記封止材は前記領域の一箇所にのみ配置している
    ことを特徴とする光通信モジュールの封止構造。
  2. 　前記表面状態は、未硬化状態の前記封止材に対して濡れ性が異なる
    ことを特徴とする請求項１に記載の光通信モジュールの封止構造。
  3. 　前記濡れ性が異なる領域は、前記フランジの半径が異なる外周面にそれぞれ配置し、
    　前記半径が小さい溝部の濡れ性は悪く、該溝部以外のフランジ表面の濡れ性は良好である
    ことを特徴とする請求項２に記載の光通信モジュールの封止構造。
  4. 　前記濡れ性が異なる領域は、前記フランジの一の片側全部に設けた段差であり、
    　該段差部の濡れ性は悪く、該段差部以外のフランジ表面の濡れ性は良好である
    ことを特徴とする請求項２に記載の光通信モジュールの封止構造。
  5. 　前記濡れ性が異なる領域の一方は、メッキ処理された表面を有し、他方はメッキ処理されていない表面を有し、
    　該メッキ処理されていない表面の濡れ性は悪く、該メッキ処理された表面の濡れ性は良好である
    ことを特徴とする請求項２に記載の光通信モジュールの封止構造。
  6. 　前記濡れ性が異なる領域は、メッキ処理された前記フランジの一の片側全部に設けた非メッキ部分であり、
    　該非メッキ部の濡れ性は悪く、該メッキ処理された表面の濡れ性は良好である
    ことを特徴とする請求項２に記載の光通信モジュールの封止構造。
  7. 　前記封止材は半田である
    ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光通信モジュールの封止構造。
  8. 　前記光ファイバは金属被覆が施されている
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光通信モジュールの封止構造。
  9. 　前記光ファイバはアレイ状である
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光通信モジュールの封止構造。
  10. 　パッケージに円筒形の鏡筒部を設け、
    　光ファイバが貫通する円柱状のフランジを前記鏡筒部に挿入し、
    　前記鏡筒部と前記フランジとの間に溶融した封止材を充填し、
    　前記フランジの外周面のうち表面状態が異なる複数の領域の一にのみ、前記溶融した封止材を配置し、
    　その状態で硬化させる
    ことを特徴とする光通信モジュールの封止方法。
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