(57)【要約】      （修正有）【課題】部品の搭載位置と光軸調整の自由度を向上させる球レンズの支持構造、それを用いた球レンズの高さ調整方法および光通信モジュールの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】ＬＤから出射されるレーザ光の光軸に対して傾斜する傾斜面１ａと光軸を含む面とが直交する位置にＶ溝１ｂが設けられたキャリア１を用い、レーザ光が通る球レンズ２の中心が光軸に一致した位置で、球レンズをＶ溝に固定した後、光軸方向で球レンズの焦点距離が合う位置にキャリアの位置を調整し、キャリアの位置が球レンズの焦点距離に合った位置で製品パッケージ側にキャリアを固定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードから出射されるレーザ光の光軸に対して傾斜する傾斜面と前記光軸を含む面とが直交する位置に溝が設けられ、前記レーザ光が通る球レンズの中心が前記光軸に一致した位置で、前記球レンズを前記溝に固定するキャリアを備えたことを特徴とする球レンズの支持構造。
【請求項２】
レーザダイオードから出射されるレーザ光の光軸に対して並行する平面と前記光軸を含む面とが直交する位置にテーパー状の幅を有する溝が設けられ、前記レーザ光が通る球レンズの中心が前記光軸に一致した位置で、前記球レンズを前記溝に固定するキャリアを備え、前記溝の幅が前記レーザ光の出射方向にテーパー状に広がっていることを特徴とする球レンズの支持構造。
【請求項３】
前記平面は、前記レーザ光の光軸に対して傾斜する傾斜面であることを特徴とする請求項２に記載の球レンズの支持構造。
【請求項４】
製品パッケージ内において、配置された前記レーザダイオードから出射されるレーザ光の光軸に対して並行する平面の所定の位置に、請求項１または請求項３に記載の球レンズの支持構造のキャリアと前記球レンズを保持する工程と、
前記レーザダイオードから出射されるレーザ光の光軸をモニタしながら、前記球レンズを前記溝に沿って移動させ、前記球レンズの高さを前記レーザ光の光軸の高さに位置を調整する工程と、
前記球レンズの中心が前記レーザ光の光軸に一致した位置で、前記キャリアと前記球レンズを保持したまま、前記溝に前記球レンズを接着剤により固定する工程と
を含むことを特徴とする球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整方法。
【請求項５】
前記所定の位置は、前記溝の中央部が前記レーザ光の光軸に対して傾斜する傾斜面と前記光軸を含む面とが直交する位置に一致し、前記キャリアの高さ方向が接着剤の厚み分、オフセットさせた位置であることを特徴とする請求項４に記載の球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整方法。
【請求項６】
製品パッケージ内において、配置された前記レーザダイオードから出射されるレーザ光の光軸に対して並行する平面の所定の位置に、請求項２に記載の球レンズの支持構造のキャリアと前記球レンズを保持する工程と、
前記レーザダイオードから出射されるレーザ光の光軸をモニタしながら、前記球レンズを前記溝に沿って移動させ、前記球レンズの高さを前記レーザ光の光軸の高さに位置を調整する工程と、
前記球レンズの中心が前記レーザ光の光軸に一致した位置で、前記キャリアと前記球レンズを保持したまま、前記溝に前記球レンズを接着剤により固定する工程と
を含むことを特徴とする球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整方法。
【請求項７】
前記所定の位置は、前記溝の中央部が前記レーザ光の光軸に対して並行する平面と前記光軸を含む面とが直交する位置に一致し、前記キャリアの高さ方向が接着剤の厚み分、オフセットさせた位置であることを特徴とする請求項６に記載の球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整方法。
【請求項８】
前記製品パッケージ内において、配置された前記レーザダイオードから出射されるレーザ光の光軸に対して並行する平面の所定の位置に、請求項４または請求項５に記載の球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整方法により前記球レンズを固定した前記球レンズの支持構造であるキャリアを保持する工程と、
前記レーザダイオードから出射されるレーザ光をモニタしながら、前記光軸方向で前記球レンズの焦点距離が合う位置に前記キャリアの位置を調整する工程と、
前記キャリアの位置が前記球レンズの焦点距離に合った位置で、前記キャリアを保持したまま、前記製品パッケージ側に前記キャリアを接着剤により固定する工程と
を含むことを特徴とする球レンズの支持構造を用いた光通信モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記所定の位置は、前記溝の中央部が前記レーザ光の光軸に対して傾斜する傾斜面と前記光軸を含む面とが直交する位置に一致し、前記キャリアの高さ方向が接着剤の厚み分、オフセットさせた位置であることを特徴とする請求項８に記載の球レンズの支持構造を用いた光通信モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記製品パッケージ内において、配置された前記レーザダイオードから出射されるレーザ光の光軸に対して並行する平面の所定の位置に、請求項６または請求項７に記載の球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整方法により前記球レンズを固定した前記球レンズの支持構造であるキャリアを保持する工程と、
前記レーザダイオードから出射されるレーザ光をモニタしながら、前記光軸方向で前記球レンズの焦点距離が合う位置に前記キャリアの位置を調整する工程と、
前記キャリアの位置が前記球レンズの焦点距離に合った位置で、前記キャリアを保持したまま、前記製品パッケージ側に前記キャリアを接着剤により固定する工程と
を含むことを特徴とする球レンズの支持構造を用いた光通信モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記所定の位置は、前記溝の中央部が前記レーザ光の光軸に対して並行する平面と前記光軸を含む面とが直交する位置に一致し、前記キャリアの高さ方向が接着剤の厚み分、オフセットさせた位置であることを特徴とする請求項１０に記載の球レンズの支持構造を用いた光通信モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、球レンズの支持構造、球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整方法、および球レンズの支持構造を用いた光通信モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の球レンズを用いた光通信モジュールの光学系は、光半導体素子、複数の球レンズ、非相反素子などの、複数部品を１つのＶ溝加工されたキャリア上に搭載し、さらにＶ溝は所定の光学系が得られるよう、高い精度で加工制御されている。また、搭載部品も高い位置精度で設置されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５-３７７３０号公報（段落００１７〜００２５、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の球レンズを用いた光通信モジュールの光学系は、加工されたキャリア上に多くの部品を搭載するため、光学設計によって光学部品位置は全て一意的に決定され、自由度が低く、部品の実装および加工に高い精度が求められ、部品搭載後の部品位置の調整も自由度が低いという問題点があった。
【０００５】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、部品の搭載位置と光軸調整の自由度を向上させる球レンズの支持構造、それを用いた球レンズの高さ調整方法および光通信モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に開示される球レンズの支持構造は、レーザダイオードから出射されるレーザ光の光軸に対して傾斜する傾斜面と前記光軸を含む面とが直交する位置に溝が設けられ、前記レーザ光が通る球レンズの中心が前記光軸に一致した位置で、前記球レンズを前記溝に固定するキャリアを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本願に開示される球レンズの支持構造は、レーザダイオードから出射されるレーザ光の光軸に対して並行する平面と前記光軸を含む面とが直交する位置にテーパー状の幅を有する溝が設けられ、前記レーザ光が通る球レンズの中心が前記光軸に一致した位置で、前記球レンズを前記溝に固定するキャリアを備え、前記溝の幅が前記レーザ光の出射方向にテーパー状に広がっていることを特徴とする。
【０００８】
本願に開示される球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整方法は、前記製品パッケージ内において、配置された前記レーザダイオードから出射されるレーザ光の光軸に対して並行する平面の所定の位置に、上記のいずれかの球レンズの支持構造であるキャリアと前記球レンズを保持する工程と、前記レーザダイオードから出射されるレーザ光の光軸をモニタしながら、前記球レンズを前記溝に沿って移動させ、前記球レンズの高さを前記レーザ光の光軸の高さに位置を調整する工程と、前記球レンズの中心が前記レーザ光の光軸に一致した位置で、前記球レンズの支持構造と前記球レンズを保持したまま、前記溝に前記球レンズを接着剤により固定する工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本願に開示される球レンズの支持構造を用いた光通信モジュールの製造方法は、前記製品パッケージ内において、配置された前記レーザダイオードから出射されるレーザ光の光軸に対して並行する平面の所定の位置に、上記の球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整方法により前記球レンズを固定した前記球レンズの支持構造であるキャリアを保持する工程と、前記レーザダイオードから出射されるレーザ光をモニタしながら、前記光軸方向で前記球レンズの焦点距離が合う位置に前記キャリアの位置を調整する工程と、前記キャリアの位置が前記球レンズの焦点距離に合った位置で、前記キャリアを保持したまま、前記製品パッケージ側に前記キャリアを接着剤により固定する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願によれば、傾斜面に一定幅の溝が設けられたキャリア、または、平面もしくは傾斜面にテーパー状の幅を有する溝が設けられたキャリアを用いることにより、球レンズをキャリアの溝に沿って移動させることで、球レンズの高さを容易に変更することができ、これを光通信モジュールに用いることで、３軸調整が可能となり、使用用途の多様化、製造コストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１による球レンズの支持構造の構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１による球レンズの支持構造を用いた光通信モジュールの構成を示す上面図である。
【図３】実施の形態１による球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整方法の手順を示すフローチャート図である。
【図４】実施の形態１による球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整方法を説明するための斜視図である。
【図５】実施の形態１による球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整方法を説明するための斜視図である。
【図６】実施の形態１による球レンズの支持構造を用いた光通信モジュールの製造方法の手順を示すフローチャート図である。
【図７】実施の形態２による球レンズの支持構造の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における球レンズの支持構造１０１の構成を示す斜視図である。図１に示すように、球レンズの支持構造１０１は、傾斜面１ａの中央部に球レンズ２を調整された位置で接着剤により固定するＶ溝１ｂが設けられたキャリア１からなる。キャリア１のＶ溝１ｂは、断面がＶ字型の溝形状に加工して設けられる。キャリア１は、このＶ溝１ｂにより任意のサイズの球レンズ２を任意の一定幅のＶ溝１ｂに沿って移動でき、球レンズの中心をレーザ光の光軸の位置に調整できる。なお、キャリア１に設ける溝は、断面がＶ字型の形状に限るものではなく、例えば断面がＵ字型の形状であってもよい。
【００１３】
図２は、球レンズの支持構造１０１を用いた光通信モジュール２０１の構成を示す上面図である。図２に示すように、光通信モジュール２０１は、製品パッケージ７、製品パッケージ７に搭載された温度調節用のサーモモジュール８、サーモモジュール８上に設置された温度検出用のサーミスタチップ９、サーモモジュール８上に設置されたＬＤへの導通パターン加工を施したレーザダイオードサブマウント１０、レーザダイオードサブマウント１０上に搭載されるレーザダイオード（Laser Diode、以下ＬＤと略す）１１、ＬＤ１１から出射されるレーザ光の光軸の位置に調整された球レンズ２、球レンズ２を調整した位置で保持し、サーモモジュール８上に設置されたキャリア１からなる。
【００１４】
次に、実施の形態１における球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整方法について、図３に基づき説明する。図３は、実施の形態１における球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整方法の手順を示すフローチャート図である。
【００１５】
まず最初に、製品パッケージ７内にサーモモジュール８、サーミスタチップ９、ＬＤ１１を搭載したＬＤサブマウント１０を配置し、製品パッケージ７と各部をワイヤリングする（ステップＳ３０１）。
【００１６】
続いて、図４に示すように、コレット３を用いて球レンズ２を吸着し、把持治具１２を用いてキャリア１を把持し、ＬＤ１１を発光させた状態で、キャリア１と球レンズ２を製品パッケージ７内まで運搬し、所定の位置でそれぞれ保持した状態を保つ（ステップＳ３０２）。
【００１７】
上記所定の位置は、Ｘ軸方向についてはＶ溝１ｂの中央部をＬＤ１１により出射されるレーザ光の光軸に対して傾斜する傾斜面１ａと光軸を含む面とが直交する位置と一致させ、Ｙ軸方向（高さ方向）については後で接着剤で固定することを考慮し、接着剤の厚み分、キャリア１をオフセット（浮かせた状態に）させた位置とする。オフセット量は、キャリアのサイズおよび材質から必要となる接着剤量を算出し、その接着剤量・塗布面積での接着剤の硬化収縮量および沈み込み量などから求めた、あらかじめ設定した一定の値とする。
【００１８】
次いで、キャリア１をオフセットさせた状態で、ＬＤ１１により出射されるレーザ光の光軸をモニタしながら、球レンズ２をＶ溝１ｂに沿って移動させ、球レンズ２の高さ位置（Ｙ軸方向の位置）を調整する（ステップＳ３０３）。球レンズ２の中心がレーザ光の光軸に一致する位置は、光出力等で判断する。
【００１９】
続いて、球レンズ２の中心がレーザ光の光軸に一致した位置で、キャリア１と球レンズ２を保持したまま、キャリア１のＶ溝１ｂと球レンズ２の接触部および周辺に接着剤４、５を塗布した後（図５参照）、ＵＶを照射して接着剤４、５を硬化させる（ステップＳ３０４）。
【００２０】
最後に、球レンズ２のコレット３による吸着を開放し、一体となったキャリア１と球レンズ２を製品パッケージ７から取り出し、接着剤４、５を完全に硬化させるために熱処理を行うことで（ステップＳ３０５）、球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整を終了する。
【００２１】
このように、球レンズ２をキャリア１のＶ溝加工に沿って移動させることで、球レンズ２の高さを自由に変更することが可能になる。またキャリア１を傾斜面にＶ溝加工した構造とすることで球レンズ２を移動させた際に、キャリア１と球レンズ２の間隔を一定に保つことが可能になる。
【００２２】
また、使用する光学系に最適な高さへ簡便に制御することが可能になり、球レンズ２の高さを任意に変更できるため、光学系に搭載されるその他の部品の加工および実装のばらつきを吸収することが可能であり、部品に求められる加工精度、および実装に求められる精度の緩和が見込まれ、製造コストの削減にも効果が大きい。
【００２３】
また、キャリア１と球レンズ２の間隔を一定に保てることにより、球レンズ２の位置に関わらず、接着条件を常に一定にすることが出来、実装難易度の緩和が見込める。
【００２４】
次に、実施の形態１における球レンズの支持構造を用いた光通信モジュールの製造方法について、図６に基づき説明する。図６は、実施の形態１における球レンズの支持構造を用いた光通信モジュール２０１の製造方法の手順を示すフローチャート図である。
【００２５】
まず最初に、ステップＳ３０５で熱処理したキャリア１を図４で用いた把持治具１２で把持して再び製品パッケージ７内に運搬し、上記所定の位置でオフセットした状態で保持する（ステップＳ６０１）。
【００２６】
続いて、キャリア１をオフセットさせた状態で、ＬＤ１１により出射されるレーザ光をモニタしながら、球レンズ２の焦点距離の設計値に合わせて、球レンズ２の焦点距離が合う位置にキャリア１の位置（Ｚ方向の位置）を調整する（ステップＳ６０２）。球レンズ２の焦点距離が設計値に一致する位置は、光出力等で判断する。
【００２７】
次いで、ステップＳ６０２での調整後の位置で、キャリア１を固定するサーモモジュール８とキャリア１との間に接着剤を塗布し、キャリア１を把持治具１２で把持したまま、ＵＶを照射して接着剤を硬化させる（ステップＳ６０３）。
【００２８】
最後に、キャリア１の把持を開放し、キャリア１を固定する接着剤を完全に硬化させるために製品パッケージ７とともに熱処理を行うことで（ステップＳ６０４）、球レンズの支持構造１０１を用いた光通信モジュール２０１の製造を終了する。
【００２９】
このように、ＬＤ１１のキャリア（ＬＤサブマウント１０）と球レンズ２のキャリア１を別体とし、３軸調整が可能な製造工程とすることで、使用用途の多様化、および製造コストの削減を図ることができる。また、キャリア１の接着以外で生じるばらつきを全て吸収することができ、調心精度と組立難易度緩和に効果がある。
【００３０】
以上のように、実施の形態１における球レンズの支持構造によれば、ＬＤ１１から出射されるレーザ光の光軸に対して傾斜する傾斜面と光軸を含む面とが直交する位置にＶ溝１ｂが設けられ、レーザ光が通る球レンズ２の中心が光軸に一致した位置で、球レンズ２をＶ溝１ｂに固定するキャリア１を備えるようにし、球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整方法によれば、製品パッケージ７内において、配置されたＬＤ１１から出射されるレーザ光の光軸に対して並行する平面の所定の位置に、キャリア１と球レンズ２を保持する工程と、ＬＤ１１から出射されるレーザ光の光軸をモニタしながら、球レンズ２をＶ溝１ｂに沿って移動させ、球レンズ２の高さをレーザ光の光軸の高さに位置を調整する工程と、球レンズ２の中心がレーザ光の光軸に一致した位置で、キャリア１と球レンズ２を保持したまま、Ｖ溝１ｂに球レンズ２を接着剤４、５により固定する工程とを含むようにしたので、球レンズをキャリアのＶ溝加工に沿って移動させることで、球レンズの高さを自由に変更することが可能になる。またキャリアを傾斜面にＶ溝加工した構造とすることで球レンズを移動させた際に、キャリアと球レンズの間隔を一定に保つことが可能になる。
【００３１】
また、使用する光学系に最適な高さへ簡便に制御することが可能になり、球レンズの高さを任意に変更できるため、光学系に搭載されるその他の部品の加工および実装のばらつきを吸収することが可能であり、部品に求められる加工精度、および実装に求められる精度の緩和が見込まれ、製造コストの削減にも効果が大きい。
【００３２】
また、キャリアと球レンズの間隔を一定に保てることにより、球レンズの位置に関わらず、接着条件を常に一定にすることが出来、実装難易度の緩和が見込める。
【００３３】
また、実施の形態１における球レンズの支持構造を用いた光通信モジュールの製造方法によれば、製品パッケージ７内において、配置されたＬＤ１１から出射されるレーザ光の光軸に対して並行する平面の所定の位置に、上記の球レンズの高さ調整方法により球レンズ２を固定したキャリア１を保持する工程と、ＬＤ１１から出射されるレーザ光をモニタしながら、光軸方向で球レンズ２の焦点距離が合う位置にキャリア１の位置を調整する工程と、キャリア１の位置が球レンズ２の焦点距離に合った位置で、キャリア１を保持したまま、製品パッケージ７側にキャリア１を接着剤により固定する工程とを含むようにしたので、ＬＤのキャリアと球レンズのキャリアを別体とし、３軸調整が可能な製造工程とすることで、使用用途の多様化、および製造コストの削減を図ることができる。また、キャリアの接着以外で生じるばらつきを全て吸収することができ、調心精度と組立難易度緩和に効果がある。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態１では、一定幅のＶ溝１ｂが設けられたキャリア１を用いた場合について説明したが、実施の形態２では、テーパー状の溝幅のＶ溝が設けられたキャリアを用いた場合について説明する。
【００３５】
図７は、実施の形態２における球レンズの支持構造１０２の構成を示す斜視図である。図７に示すように、球レンズの支持構造１０２は、溝幅が一定ではなく、テーパー状に設けられたＶ溝６ｂを有するキャリア６からなる。球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整方法および球レンズの支持構造を用いた光通信モジュールの製造方法については、ＬＤ１１から出射されるレーザ光の光軸方向に、Ｖ溝６ｂの幅が広がる方向でキャリア６を保持する。実施の形態２による球レンズの支持構造１０２のその他の構成、球レンズの支持構造を用いた球レンズの高さ調整方法および光通信モジュールの製造方法については、実施の形態１の球レンズの支持構造１０１の場合と同様であり、対応する部分には同符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
このように、テーパー状に設けられたＶ溝６ｂを有するキャリア６を用いることにより、球レンズを所望の高さに移動させるために必要なＶ溝方向移動量が削減することが可能になる。また、光通信モジュールの短尺化に効果があると考えられる。
【００３７】
以上のように、実施の形態２における球レンズの支持構造によれば、レーザダイオードから出射されるレーザ光の光軸に対して傾斜する傾斜面と前記光軸を含む面とが直交する位置にテーパー状の幅を有する溝を設けたので、実施の形態１の効果だけでなく、球レンズを所望の高さに移動させるために必要なＶ溝方向移動量が削減することが可能になり、キャリア自体の小型化、光通信モジュールの短尺化に効果がある。
【００３８】
なお、本実施の形態２では、傾斜面６ａにテーパー状の溝幅のＶ溝６ｂを設けたが、これに限るものではない。傾斜面６ａではなく、水平面にテーパー状の溝幅のＶ溝６ｂを設けてもよい。この場合、テーパーの角度を選択することで球レンズの高さの調整を制御できる。これにより、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４０】
１、６  キャリア、１ａ、６ａ  傾斜面、１ｂ、６ｂ  Ｖ溝、２  球レンズ、４、５  接着剤、７  製品パッケージ、１１  ＬＤ（レーザダイオード）、１０１、１０２  球レンズの支持構造、２０１  光通信モジュール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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