(57)【要約】【課題】レセプタクルスリーブと光素子パッケージとの固定時にアンカー効果が期待できる構造にして強度を十分に確保し、光軸ズレが無く高精度な位置に固定できる光モジュールを提供する。【解決手段】光素子パッケージを収容する第１の外径を有する収容部１１と、光ファイバが接続される第２の外径を有する整列スリーブ部１２と、を備える。収容部１１の内面には、円周方向に沿って複数の凸部１１ａを備える。第１の外径と第２の外径による段差部１３には、複数の凸部１１ａに対応する位置に収容部１１の内面に通じる複数の貫通孔１３ａを設ける。光素子パッケージの外面（円筒部２１の外面）には収容時に複数の凸部１１ａに対向するように凹部（溝部２１ａ）を備える。レセプタクルスリーブと光素子パッケージとは、凸部１１ａが溝部２１ａに対向する状態で、紫外線硬化型接着剤３０等の接着剤を用いて接着固定されている。【選択図】図１
2010210920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換を行う光素子を備えた光素子パッケージと、該光素子パッケージを収容するレセプタクルスリーブと、を具備した光モジュールであって、
前記レセプタクルスリーブは、光軸に沿った円筒形状をしており、前記光素子パッケージを収容する第１の外径を有する収容部と、光ファイバが接続される第２の外径を有する整列スリーブ部と、を備え、
前記収容部の内面には、円周方向に沿って複数の凸部を備え、
前記第１の外径と前記第２の外径による段差部には、前記複数の凸部に対応する位置に、前記収容部の内面に通じる複数の貫通孔が設けられており、
前記光素子パッケージの外面には、前記収容部に収容したときに前記複数の凸部に対向するように凹部を備え、
前記レセプタクルスリーブと前記光素子パッケージとは、前記複数の凸部が前記凹部に対向する状態で接着剤を用いて接着固定されていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記凹部は、前記光素子パッケージの外面に環状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記レセプタクルスリーブと前記光素子パッケージとは、前記収容部の凸部を含み光軸方向に沿った複数の内面領域において、前記光素子パッケージの外面と紫外線硬化型接着剤で接着し、その後、前記収容部の凸部を含まず光軸方向に沿った複数の内面領域において、前記光素子パッケージの外面と熱硬化型接着剤で接着することで、固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レセプタクルスリーブと光素子パッケージとを接着した構造をもつ光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光サブアセンブリのレセプタクルスリーブと光素子パッケージとを、高精度かつ高強度に接合する方法として、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザなどによる溶接固定がおこなわれている。そのため、接合される部品は互いに溶接が可能なステンレス鋼に限定され、光結合で必要とされる高い寸法精度も相まって低コスト化を阻む要因となる。
【０００３】
短距離の光伝送用のアプリケーション領域を対象とする光サブアセンブリでは、部品材料を樹脂化し、部品同士を接着剤で固定する方法が用いられる場合がある。しかし、光サブアセンブリには、およそ２μｍ以下の光素子パッケージ固定精度を求められる上に、レセプタクルスリーブに接続される光ファイバを保持するフェルールが光コネクタの取扱いの際に外部から力が加わり、特に光軸と交わる方向に加わる力に抗して光結合を確保しなければならない。従って、曲げ強度や、光通信分野に要求される耐候性、特に樹脂の場合は耐湿性への配慮という点で、さらに改善を要するというのが実情である。
【０００４】
充分な強度を得るためには、レセプタクルスリーブの光素子パッケージ収容部に光素子パッケージを挿入するときに、光軸方向に互いにオーバラップさせて（パッケージを覆うようにスリーブを配置して）、紫外線硬化型接着剤で固定し、さらに補強のためにエポキシ樹脂を追加する場合もある。
【０００５】
しかし、固定強度と生産性の点では優れているものの、光軸方向の紫外線硬化型接着剤の紫外線による仮硬化時の硬化度が不均一、不十分であると、その後の熱硬化時の不均一な熱収縮（高温で硬化が進むとその後常温に戻った時に変形が生じる）が原因となって、光素子パッケージが光軸に対して傾き、光素子と光ファイバとの光結合ロスが増大するという問題がある。
【０００６】
特許文献１には、紫外線硬化型接着剤を十分に硬化させるために、スリーブの光素子パッケージを囲う部分に溝や穴を設け、紫外光が接着剤によくあたるようにした光モジュールが開示されている。特許文献２には、スリーブの端面と光素子パッケージの端面とを突き当て、その突き当て部分を紫外線硬化型接着剤で固定した構造をもつ光モジュールが開示されている。特許文献３には、スリーブへパッケージを挿入（光軸方向にオーバラップ）する構造とし、紫外線硬化型接着剤で仮固定した後にエポキシ系接着剤にて本固定する光モジュールが開示されている。
【０００７】
また、特許文献４には、スリーブとパッケージを光軸方向にオーバラップさせる構造とし、スリーブ側かパッケージ側のどちらかに溝形状を施した光モジュールが開示されている。さらに、特許文献５には、スリーブとパッケージを光軸方向にオーバラップさせる構造とし、紫外線が反射によって奥部まで到達し易いようにスリーブの内面にメタライズ処理を施した光モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１１６８６１号公報
【特許文献２】特開２００２−４３６７５号公報
【特許文献３】特開平９−３３６７３号公報
【特許文献４】特開平８−１２９１１８号公報
【特許文献５】特開平８−２１１２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の光モジュールは、穴、溝による光軸方向の接着剤の付着状態に不均一が生じるため、硬化時樹脂収縮が不均一に発生し、スリーブとパッケージの相対的な位置ズレ及びそれによる光軸ズレが生じ易く、高精度な固定が困難である。さらに、この光モジュールは、パッケージ側にはアンカー効果は期待できず、かつ、接着面積が減少するため、強度が得難い。
【００１０】
特許文献２に記載の光モジュールは、光モジュール全体に曲げ方向に力が加わった場合、接着面には引き剥がし方向の力が加わるため、強度面での弱点となる。また、この光モジュールは、オーバラップ構造ではなく突き当て構造を採用しているため、光軸方向の調整の自由度が低く、調整ができないに等しい。
【００１１】
特許文献３に記載の光モジュールは、アンカー効果が期待できる構造でないため、接着剤の接着力のみに依存し、湿度、温度変化に対して強度を十分に確保できない。また、この光モジュールは、仮固定と本固定がそれぞれ接着面を占め、紫外線硬化性接着剤とエポキシ樹脂とで物性も異なり、かつ、硬化のタイミングが仮固定、本固定と異なることなどから、互いに均一かつ部分的に接着面を占めるように塗布しなければ硬化時収縮が不均一になるなど、接着塗布の管理が厳しい。
【００１２】
特許文献４に記載の光モジュールは、溝形状がアンカー効果を期待（示唆）する形状となっておらず、特許文献３に記載の光モジュールと同様に接着剤の接着力のみに強度が依存しているため、湿度、温度変化に対して強度を十分に確保できない。この光モジュールでは、接着面積が広がっているものの、同時に接着剤の厚みが増している部分が増えるため、接着強度が低下してしまう。
【００１３】
特許文献５に記載の光モジュールは、アンカー効果が期待できる構造でないため、接着剤の接着力のみに依存し、湿度、温度変化に対して強度を十分に確保できず、さらに樹脂へのメタライズ処理にコストが嵩むことになる。
【００１４】
このように、特許文献１〜５に記載の光モジュールは、いずれもアンカー効果が期待できる構造ではなく、接着剤の接着力のみに依存し、湿度、温度変化に対して強度を十分に確保できず、パッケージが光軸に対して傾いてしまい光結合ロスが増大してしまうことになる。
【００１５】
本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、レセプタクルスリーブと光素子パッケージとを固定するに際し、アンカー効果が期待できる構造にして強度を十分に確保することが可能で、かつ、光軸ズレが無く高精度な位置に固定することが可能な、光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明による光モジュールは、光電変換を行う光素子を備えた光素子パッケージと、光素子パッケージを収容するレセプタクルスリーブと、を具備した光モジュールである。レセプタクルスリーブは、光軸に沿った円筒形状をしており、光素子パッケージを収容する第１の外径を有する収容部と、光ファイバが接続される第２の外径を有する整列スリーブ部と、を備える。収容部の内面には、円周方向に沿って複数の凸部を備え、第１の外径と第２の外径による段差部には、複数の凸部に対応する位置に、収容部の内面に通じる複数の貫通孔が設けられている。光素子パッケージの外面には、収容部に収容したときに複数の凸部に対向するように凹部を備える。そして、レセプタクルスリーブと光素子パッケージとは、複数の凸部が凹部に対向する状態で接着剤を用いて接着固定されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光モジュールによれば、レセプタクルスリーブと光素子パッケージとを固定するに際し、アンカー効果が期待できる構造にして強度を十分に確保することが可能で、かつ、光軸ズレが無く高精度な位置に固定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る光モジュールの一例を示す断面図である。
【図２】図１の光モジュールにおけるレセプタクルスリーブの一例を示す斜視図である。
【図３】図１の光モジュールにおける光素子パッケージの一例を示す斜視図である。
【図４】図１の矢視Ａ方向から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る光モジュールは、光素子パッケージと光素子パッケージを収容するレセプタクルスリーブとを具備したモジュールであり、主に光サブアセンブリとして用いられる。
【００２０】
図１は、本発明に係る光モジュールの一例を示す断面図である。また、図２は、図１の光モジュールにおけるレセプタクルスリーブの一例を示す斜視図で、図２（Ａ）は収容部側から見た斜視図、図２（Ｂ）は整列スリーブ部側から見た斜視図である。また、図３は、図１の光モジュールにおける光素子パッケージの一例を示す斜視図である。
【００２１】
図２に示すように、レセプタクルスリーブ１は、光軸（基準軸）に沿った円筒形状をしており、収容部１１、整列スリーブ部１２、及び段差部１３を備える。一方、図３に示すように、光素子パッケージ２は、円筒部２１、円筒部２１の内部に収容された光電変換を行う光素子（図示せず）、その光素子と外部とを電気的に接続するための接続端子２３を含む接続部２２、及び、その光素子との間で光信号を伝達するためのレンズ２４を備える。
【００２２】
収容部１１は、光素子パッケージ２の外径より大きな内径を有すると共に、第１の外径を有し、光素子パッケージ２を収容する。整列スリーブ部１２は、第２の外径を有し、内面側にて図示しないフェルールに高精度に嵌合し、フェルールに収容した光ファイバの先端位置を決める。このように、整列スリーブ部１２は、光ファイバを接続するためのものである。また、収容部１１と整列スリーブ部１２との間には光路用の穴（光路穴）１４が設けられている。
【００２３】
収容部１１の内面には、円周方向に沿って複数の凸部（突起部）１１ａが配されている。図２では、凸部１１ａを３つ設けた例を挙げているが、複数であればよい。複数の凸部１１ａは、光素子パッケージ２側との接着時や接着力の低下の場所による違いによって歪みが生じ難いようにするために、円周方向に沿って均等に配しておくとよい。
【００２４】
光素子パッケージ２の外面（円筒部２１の外面）には、収容部１１に収容したときに複数の凸部１１ａに対向するように凹部が形成されている。この凹部は、光素子パッケージ２の外周に沿った環状の溝によって形成されていてもよく、以下、この凹部を溝部２１ａで例示する。また、凸部１１ａを設けた状態で収容部１１に光素子パッケージ２を挿入する必要があるため、光素子パッケージ２の円筒部２１の外径は凸部１１ａを考慮した長さとしておく。
【００２５】
段差部１３は、収容部１１と整列スリーブ部１２との境目に値する部分であり、光軸と交わる面に沿った第１の外径と第２の外径との段差面を有する。段差部１３には、複数の凸部１１ａに対応する位置に、整列スリーブ部１２側から収容部１１の内面に通じる複数の貫通孔１３ａが設けられている。図２では、凸部１１ａと同じく貫通孔１３ａを３つ設けた例を挙げている。これら貫通孔１３ａは、光路穴１４とは異なるものである。なお、収容部１１、整列スリーブ部１２、及び段差部１３は通常、一体に形成されるが、一部を後で取り付けるなどしてもよい。
【００２６】
ここで、溝部２１ａの光軸方向の長さ（幅）は、凸部１１ａの光軸方向の長さ（幅）よりも大きくするとよい。このような幅の関係を採用する理由は、光素子パッケージ２とレセプタクルスリーブ１とは、両者の３次元的な位置調整（光軸方向の位置調整及び光軸と直角平面方向の位置調整）により、両者の相対的な位置関係が理想中心（設計中心）からズレた状態で接着固定する必要が生じるためである。つまり、凸部１１ａと溝部２１ａとが互いに干渉しないような関係にしておき、光素子パッケージ２とレセプタクルスリーブ１との３次元的な位置調整の妨げにならないようにしている。例えば、溝部２１ａの幅は、凸部１１ａの幅より少なくとも１ｍｍ大きくするなどしておけばよい。
【００２７】
次に、光モジュールの組み立て及び組み立て後の構造について説明する。
レセプタクルスリーブ１と光素子パッケージ２とは、図１に示したように複数の凸部１１ａが溝部２１ａに対向する状態で、紫外線硬化型接着剤３０を用いて接着固定されている。ここで、レセプタクルスリーブ１と光素子パッケージ２は、光軸方向にオーバラップされる配置としている。なお、挿入時、並びに挿入後の硬化後までは、両者を別々の治具で固定しておけばよい。
【００２８】
レセプタクルスリーブ１と光素子パッケージ２とは、上述したような関係をもつ複数の凸部１１ａ及び円筒部２１の溝部２１ａを備えている。従って、凸部１１ａと溝部２１ａとを位置合わせしたうえで、紫外線硬化型接着剤３０で接着することで、位置合わせした部分が紫外線硬化型接着剤３０を介して嵌合することになってアンカー効果を発揮し、強固に固定する構造となる。特に、紫外線硬化型接着剤３０として、フィラーを含有する圧縮耐性の高い高精度接着用の接着剤を適用することで、よりアンカー効果が発揮できる。
【００２９】
また、収容部１１の内径より小さい外径をもつ円筒部２１とするだけでなく、段差部１３において複数の凸部１１ａと対応する位置に貫通孔１３ａを設けることにより、紫外線硬化型接着剤３０は、光素子パッケージ２側の光素子パッケージ２とレセプタクルスリーブ１との隙間側からと、整列スリーブ部１２側の貫通孔１３ａ側からとの両方から、紫外線照射が可能な構造になる。
【００３０】
上記のアンカー効果によって強度を確保しつつ、紫外線硬化型接着剤３０を整列スリーブ部１２側、光素子パッケージ２側の両方向から照射して光軸方向のオーバラップ部の両端を十分に硬化させることが可能となり、この両端の硬化によってその後の未硬化部分の硬化時の硬化収縮によるスリーブに対するパッケージの傾きを小さくすることによって、高精度な位置に高強度な位置固定が可能となる。また、この照射用の貫通孔１３ａは、レセプタクルスリーブ１の凸部１１ａを形成する際に金型構造上アンダーカットを避けるための逃げとすることが可能であり、スリーブとパッケージの接着面に穴などを設けて接着面形状を損なうことなく、金型による成形が可能な構造となっている。
【００３１】
また、紫外線硬化型接着剤３０のみを用いた例を示したが、次に図４も併せて参照して説明するように、紫外線硬化型接着剤３０で接着後、熱硬化型接着剤３１を用いて隙間を埋めて補強することが好ましい。図４は、図１において紫外線硬化型接着剤３０だけでなく熱硬化型接着剤を併用した場合の光モジュールを矢視Ａ方向から見た断面図である。
【００３２】
まず、収容部１１に光素子パッケージ２の円筒部２１を光軸方向をオーバラップさせて挿入した後、収容部１１の複数の凸部内面領域において光素子パッケージ２の外面と紫外線硬化型接着剤３０で接着する。ここで、凸部内面領域は、凸部１１ａを含み光軸方向に沿った収容部１１の内面の部分を指し、図４の例では紫外線硬化型接着剤３０が存在する３箇所の領域のそれぞれを指す。また、ここで言うところの光素子パッケージ２の外面とは、円筒部２１の外面であって溝部２１ａを含むことになる。
【００３３】
例えば、光素子パッケージ２の３方向に紫外線硬化型接着剤３０をディスペンサで塗布する。この３方向は、レセプタクルスリーブ１とアセンブリした時に貫通孔１３ａの位置と一致させておく。光素子パッケージ２の円筒部２１をレセプタクルスリーブ１の収容部１１に挿入し、整列スリーブ部１２に挿入した光ファイバと、光素子パッケージ２内の光素子との光軸を一致させて調心した状態で、貫通孔１３ａと光素子パッケージ２側の双方から紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤３０を硬化させる。
【００３４】
この状態の光軸方向の断面図は、図１において上側の紫外線硬化型接着剤３０の部分を空洞としたものであり、光軸に交わる面の断面図は、図４において符号３１の部分が空洞となっているものとなる。なお、図４では、紫外線硬化型接着剤３０の奥側に凸部１１ａが隠れている。
【００３５】
その後、収容部１１の凸部内面領域以外の領域のそれぞれにおいて光素子パッケージ２の外面と熱硬化型接着剤３１で接着する。凸部内面領域以外の領域とは、収容部１１の凸部１１ａを含まず光軸方向に沿った内面領域を指す。ここで言うところの光素子パッケージ２の外面とは、円筒部２１の外面であって、凸部１１ａに対応する部分を含まない溝部２１ａを含むことになる。例えば、紫外線硬化型接着剤３０の塗布場所とは丁度６０゜ずらした３カ所に、耐湿性の高いエポキシ系接着剤等の熱硬化型接着剤３１を注入（塗布すると毛細管現象によって自然に収容部１１と円筒部２１との間に浸透）し、熱硬化させる。このような２つの接着工程により、収容部１１と円筒部２１とが精度良くより強固に固定される。
【００３６】
以上、本発明によれば、レセプタクルスリーブ１側、光素子パッケージ２側の双方のアンカー効果によって、耐環境性において、接着力低下によるレセプタクルスリーブ１と光素子パッケージ２との固定強度の低下を補い、強度を十分に確保することができる。また、光軸方向の両側から紫外線照射が可能となるため、高精度な位置決め固定が可能となり、光軸ズレに起因する光結合ロスが増大するようなことも防止できる。
【符号の説明】
【００３７】
１…レセプタクルスリーブ、２…光素子パッケージ、１１…収容部、１１ａ…凸部、１２…整列スリーブ部、１３…段差部、１３ａ…貫通孔、１４…光路穴、２１…円筒部、２１ａ…溝部、２２…接続部、２３…接続端子、２４…レンズ、３０…紫外線硬化型接着剤、３１…熱硬化型接着剤。
【図１】
2010210920.tif 000003
【図２】
2010210920.tif 000004
【図３】
2010210920.tif 000005
【図４】
2010210920.tif 000006