(57)【要約】【課題】  光素子とコア径の小さな光ファイバとの光結合効率が安定して高い光伝送装置を提供する。【解決手段】  リードフレーム１１と、リードフレーム１１の表面上に搭載された光素子１５と、光素子１５及びリードフレーム１１の一部を封止する透光性樹脂２１と、光素子１５と対向する透光性樹脂２１部分に一端部が固定され、光ファイバ４２を着脱可能に内設するためのスリーブ３１とを具備する。【選択図】  図１
2006154084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に搭載された光素子と、
前記光素子及び前記基板の一部を封止する透光性樹脂と、
前記光素子と対向する前記透光性樹脂部分に一端部が埋設されて固着され、光ファイバを着脱可能に内設するためのスリーブと
を具備したことを特徴とする光伝送装置。
【請求項２】
前記スリーブの一端内部にレンズを有することを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
【請求項３】
前記光素子と対向する前記透光性樹脂部分に、前記透光性樹脂と一体形成されたレンズを有することを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
【請求項４】
前記光素子と対向する前記透光性樹脂部分に凹部が設けられ、前記凹部に前記スリーブの一端部が嵌合されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光伝送装置。
【請求項５】
前記スリーブの前記一端部に、前記基板に接触する突起を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ等を介して光伝送を行う樹脂成型の光伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信の中で、中短距離、中低速の光ファイバ伝送を担う光伝送装置は、通信情報の増大に伴い用途が拡大している。この用途の拡大に相俟って、光伝送装置には、低電力化や伝送の長距離化が求められている。低電力化や長距離化のためには、光伝送装置は、発光素子からの光を効率よく光ファイバに導入、または光ファイバから送られて来た光を効率よく受光する必要がある。
【０００３】
従来、光伝送装置は、例えば、発光素子または受光素子(以下、木の発光素子及び受光素子を総称して光素子という)がリードフレームに搭載されて、透明樹脂により封止されている。この光伝送装置は、光信号を伝送する光ファイバの端部を挿入する挿入口（スリーブ）を有するレセプタクル（外囲器）に収納されて光伝送デバイス（光伝送モジュール）を構成している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
光伝送モジュールにおいては、光ファイバの端部に光信号を効率よく入射させるために、光素子と光ファイバの端部を内設するスリーブとの位置合わせが重要となる。光ファイバの端部の中心、すなわち、スリーブの中心軸と光素子の中心が一致する程、光信号の結合効率が高くなる。逆に、これらの軸がずれると、発光素子で発光した送信光は光ファイバに十分導入できない状態、あるいは、受光素子の場合は光ファイバから十分受光できない状態となる。
【０００５】
しかしながら、上記した従来技術では、光素子を収納する光伝送装置とスリーブが固定された外囲器が別部品として作製され、これらを組み合わせて光伝送モジュールとしているために、光伝送装置を外囲器に挿入して、固定する場合、光素子の中心とスリーブの中心軸とのずれが大きくなる原因となる。すなわち、光伝送装置を外囲器の収納部に収納するには、スムーズに挿入できるようにクリアランスが必要となり、このクリアランスによって、例えば、接着剤で固定する時に、光伝送装置が外囲器に対して傾きや位置ずれを生ずる。
【０００６】
また、光伝送装置の透光性樹脂の周囲に残されたバリ等のために、外形寸法が大きくなり、外囲器の収納部の接触面に押し付けて位置合わせをしても、光伝送装置は設計位置からずれる場合がある。この結果、光素子の中心とスリーブの中心軸とにずれが生じ、特に、光伝送装置をコア径の小さな光ファイバに光結合しようとすると、光結合効率がばらつき、不良率が増加するという問題があった。
【０００７】
近年、高速伝送の要求に対して、例えば、光ファイバのコア径がより小さな５０μｍ径の石英ガラスファイバが使用される場合があり、光結合効率の確保がますます重要になっている。
【特許文献１】特開２００２−３４４０２４号公報（第５頁、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、光素子とコア径の小さな光ファイバとの光結合効率が安定して高い光伝送装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様の光伝送装置は、基板と、前記基板の表面に搭載された光素子と、前記光素子及び前記基板の一部を封止する透光性樹脂と、前記光素子と対向する前記透光性樹脂部分に一端部が埋設されて固定され、光ファイバを着脱可能に内設するためのスリーブとを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光素子とコア径の小さな光ファイバとの光結合効率が安定して高い光伝送装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。以下に示す図では、同一の構成要素には同一の符号を付す。
【実施例１】
【００１２】
本発明の実施例１に係る光伝送装置について、図１を参照しながら説明する。図１は光伝送装置の構造を模式的に示すもので、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１３】
図１に示すように、光伝送装置１は、基板であるリードフレーム１１、このリードフレーム１１の表面に搭載された発光素子である光素子１５、光素子１５を駆動する光伝送ＩＣ１６、リードフレーム１１の一部及び光素子１５を封止する透光性樹脂２１、光素子１５と対向する透光性樹脂２１の部分に一端部が固定され、光ファイバを着脱可能に内設するためのスリーブ３１を備えている。
【００１４】
リードフレーム１１は、ダイパッド部１２、透光性樹脂２１内に配設されるインナリード部１３及び透光性樹脂２１外に導出される外部端子１４を有し、ＣｕあるいはＦｅＮｉ合金等の材料からなり、必要に応じてメッキが施されている。
【００１５】
光素子１５は、所望の波長の送信光を発する発光ダイオードあるいは面発光型レーザダイオード（ＬＤ）等からなり、リードフレーム１１の基準点（図示略）に対して、一定の距離だけ離れたリードフレーム１１のダイパッド部１２上の所定位置に導電性材料で固着されている。
【００１６】
また、光素子１５を駆動する光伝送ＩＣ１６は、光素子１５に隣接してリードフレーム１１のダイパッド部１２上に固着されている。
【００１７】
そして、光素子１５及び光伝送ＩＣ１６は、例えば、Ａｕのワイヤ１８でリードフレーム１１のインナリード部１３にそれぞれ電気的に接続され、ワイヤ１８及びリードフレーム１１を介して互いに電気的に接続されている。また、光素子１５及び光伝送ＩＣ１６は、透光性樹脂２１外に導出されたリードフレーム１１の外部端子１４を介して外部回路と電気的に接続されるようになっている。
【００１８】
透光性樹脂２１は、例えば、エポキシ系の透光性の樹脂からなり、リードフレーム１１の外部端子１４を除いて、光素子１５、光伝送ＩＣ１６、リードフレーム１１のダイパッド部１２、及びインナリード部１３を封止している。また、透光性樹脂２１の光素子１５と対向する部分には、スリーブ３１の一端部、すなわち底部形状に合わせた形状を有する凹部２２が形成されている。この凹部２２はその中心軸が光素子１５の発光中心と一致するように形成されている。
【００１９】
スリーブ３１は、例えば、アクリル系あるいはポリカーボネート系等の透光性樹脂からなり、破線で示すような、フェルール４１で保護され、中心にコアを有する光ファイバ４２が挿入できるようになっている。本実施例では、スリーブ３１は、頂部が切り落とされた截頭円錐形で、且つ底を有する有底筒状構造に形成されている。また、スリーブ３１の底面の中央部には、頂面方向に突出する凸形レンズ３２がスリーブ３１と一体に形成されており、レンズ３２の光軸とスリーブ３１の中心軸及び光ファイバ４２の中心軸とは一致している。つまり、光素子１５の発光中心と光ファイバ４２の中心軸とが一致する。そして、スリーブ３１は、その底部が透光性樹脂２１の凹部２２に嵌合されて固定されている。すなわち、スリーブ３１は、透光性樹脂２１にその一端部が埋設されて固定されている。
【００２０】
なお、透光性樹脂２１の凹部２２からスリーブ３１を抜け難くするために、凹部２２とスリーブ３１の底部側面の一方に凸部を設け、他方に凹部を設けて、その凹凸を係合させるようにしても差し支えない。
【００２１】
上記構造の光伝送装置は、次のように作製される。まず、リードフレーム１１のダイパッド部１２の所定位置に導電性材料により光素子１５及び光伝送ＩＣ１６を固着し、且つ光素子１５及び光伝送ＩＣ１６とリードフレーム１１のインナリード部１３とをＡｕワイヤ１８でそれぞれ電気的に接続する。
【００２２】
次に、上型及び下型に分割された金型を用いて透光性樹脂２１でリードフレーム１１の外部端子１４を除いて、光素子１５、光伝送ＩＣ１６、リードフレーム１１のダイパッド部１２、及びインナリード部１３を封止すると共に、透光性樹脂２１にスリーブ３１をその一端部を埋設することにより固定する。例えば、下型の基準位置にリードフレーム１１の基準位置を合わせて、下型にリードフレーム１１を固定し、同様に、スリーブ３１を上型の差込穴に固定し、上型及び下型を合わせた後、金型内に未硬化状態のエポキシ系の透光性樹脂を注入する。その後、透光性樹脂の半硬化状態で金型から取出して、加熱処理して透光性樹脂を固化させることにより、図１に示すように、スリーブ３１が透光性樹脂２１に埋設されて固定された光伝送装置１が完成される。
【００２３】
図２は、本実施例の光伝送装置を用いた光伝送モジュール及び光コネクタの断面図である。
【００２４】
図２に示すように、光伝送モジュール１００は、図１に示す光伝送装置１と、光伝送装置１を収納する外囲器１０１とで構成され、光伝送装置１に対して光信号を送受信する光コネクタ４０が取着される。
【００２５】
外囲器１０１は、例えば、送信光に対して、遮光性を有する樹脂で形成され、収納部１０２ａを有する第１のレセプタクル１０２と、収納部１０２ａの蓋となる第２のレセプタクル１０３とからなる。この第１のレセプタクル１０２の収納部１０２ａ内に光伝送装置１が、スリーブ３１の頂部及び外部端子１４を外部に突出させた状態で収納される。そして、第２のレセプタクル１０３で蓋をして、光伝送装置１、第１のレセプタクル１０２、及び第２のレセプタクル１０３のそれぞれの隙間が遮光性の接着剤１０４で固着される。
【００２６】
光コネクタ４０は、中心部に石英ガラス製の５０μｍ径のコアと、その周りを覆うように配置されたクラッド層からなる光ファイバ４２と、光ファイバ４２を保護ずる金属製のフェルール４１と、光ファイバ４２等の保護及びスリーブ３１への着脱を容易にするための遮光性樹脂製のプラグケース４３とを有する。そして、この光コネクタ４０の光ファイバ４２をスリーブ３１に差し込むと、プラグケース４３はスリーブ３１の外側面に接触して、光ファイバ４２をスリーブ３１に強固に固定する。光ファイバ４２をスリーブ３１に差し込むことにより、光ファイバ４２の中心軸と伝送装置１の光素子１５の発光中心とが一致する。
【００２７】
なお、スリーブ３１またはプラグケース４３に留め具（図示略）等を設けて、互いの結合をより強固にするようにしても良い。また、フェルール４１は、金属製以外のセラミックあるいはプラスチック製であっても差し支えない。
【００２８】
そして、光伝送モジュール１００は、光伝送装置１の外部端子１４から電源及び送信信号を供給することにより、光伝送ＩＣ１６に制御された光素子１５の光信号を光ファイバ４２により送信することができる。
【００２９】
なお、光伝送モジュール１００において、光伝送装置１は、遮光性の外囲器１０１で覆われ、また、透光性のスリーブ３１の外囲器１０１から突出している部分は、遮光性のプラグケース４３で覆われるので、光素子１５の光信号は外部光により影響を受けることはない。
【００３０】
以上のように構成された本実施例の光伝送装置によれば、透光性樹脂２１の光素子１５と対向する部分に、中心軸が光素子１５の発光中心と一致するように凹部２２を設けて、この凹部２２にスリーブ３１を嵌合することにより、スリーブ３１の中心軸と光素子１５の発光中心とが一致され、スリーブ３１は透光性樹脂２１に固定されている。従って、外囲器１０１と光伝送装置１とのクリアランス、光伝送装置１の透光性樹脂２１のバリ等に関係なく、スリーブ３１の中心軸と光素子１５の発光中心とを一致させることができる。そのため、光素子１５からの光信号が光ファイバ４２に導入される割合を示す光結合効率を測定した結果、不良率１％以下で、光素子とコア径の小さな光ファイバとの光結合効率が安定する。
【００３１】
また、凹部２２に光ファイバ４２を挿入することで、光素子１５と光ファイバ４２との距離を接近させることができ、光結合効率の向上を図れる。
【００３２】
更に、スリーブ２２の底面の中央部に凸形レンズ３２を設け、光素子１５からの光信号を光ファイバ４２に効率よく伝送するようにしているので、光結合効率の向上を図れる。
【実施例２】
【００３３】
本発明の実施例２に係る光伝送装置について、図３を参照しながら説明する。図３は光伝送装置の構造を模式的に示す断面図である。本実施例は、上記実施例１の光素子を受光素子に、また光伝送ＩＣを受信信号処理用の光伝送ＩＣに置き換えた点で異なる。以下、上記実施例１と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略し、異なる構成部分について説明する。
【００３４】
図３に示すように、光伝送装置２では、リードフレーム１１のダイパッド部１２に光素子として受光素子５５が設けられ、この受光素子５５に近接して受信信号処理用の光伝送ＩＣ５６が設けられている。そして、上記実施例１とは逆に、信号光は、光ファイバ４２から出射され、且つ凸形レンズ３２で屈折されて、透光性樹脂２１を介して受光素子５５に導かれる。
【００３５】
上記構造の本実施例の光伝送装置によれば、上記実施例１と同様に、光結合効率の測定結果は、不良率０．４％以下で、受光素子と光ファイバとの光結合効率は、安定しており、また光結合効率の向上が図れる。
【実施例３】
【００３６】
本発明の実施例３に係る光伝送装置について、図４を参照しながら説明する。図４は光伝送装置の構造を模式的に示す断面図である。本実施例は、上記実施例１とは、スリーブが、一端から他端まで貫通した構造を有し、またレンズが透光性樹脂の部分に形成されている点で異なる。以下、上記実施例１と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略し、異なる構成部分について説明する。
【００３７】
図４に示すように、本実施例の光伝送装置３では、スリーブ６１は、一端から他端まで貫通した構造を有している。また、スリーブ６１の一端の貫通孔内における透光性樹脂７１の部分には、スリーブ６１の他端側に透光性樹脂を突出させて形成した凸形レンズ６２が形成されている。この凸形レンズ６２の中心軸はスリーブ６１及び光素子１５の発光中心と一致している。
【００３８】
なお、本実施例では、レンズ６２を透光性樹脂７１に設けているので、スリーブ６１は、必ずしも透光性材料で形成する必要はなく、透光性でない、金属、セラミクス、カーボン、樹脂、ガラスあるいはこれらの複合材料等で形成しても良い。
【００３９】
上記構造の本実施例の光伝送装置によれば、上記実施例１と同様な効果が得られる他に、スリーブ６１の形成材料の選択幅が広がるので、コスト低減が可能となる。また、スリーブ６１を透光性以外の材料で形成した場合には、光素子の光信号が外部光の影響を受けることが少なく、伝送特性の向上が図れる。
【００４０】
また、上記実施例２と同様に、光素子１５を受光素子に、また光伝送ＩＣ１６を受信信号処理用の光伝送ＩＣに置き換えても良いことは勿論である。
【実施例４】
【００４１】
本発明の実施例４に係る光伝送装置について、図５を参照しながら説明する。図５は光伝送装置の構造を模式的に示す断面図である。本実施例は、上記実施例１とは、レンズを更に追加し、２群からなるレンズ系を構成している点で異なる。以下、上記実施例１と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略し、異なる構成部分について説明する。
【００４２】
図５に示すように、本実施例の光伝送装置４は、スリーブ８１内にレンズ３２に近接して凸形レンズ８３を設けている。このレンズ８３は、両面凸形状を有し、光ファイバ４２の挿入に影響しないように、レンズ３２に近接させて設け、且つスリーブ８１内壁に設けた突起８７に、例えば、接着剤（図示略）で固定されている。また、レンズ８３の光軸はスリーブ８１の中心軸及び光素子１５の発光中心に一致している。
【００４３】
この光伝送装置４では、光伝送ＩＣ１６に制御された光素子１５の光信号は、透光性樹脂２１を通過し、レンズ３２及びレンズ８３で屈折して、光ファイバ４２に導入され、伝送される。
【００４４】
上記構造の本実施例の光伝送装置によれば、上記実施例１と同様な効果が得られる他に、２群のレンズ３２、８３により屈折されるので、光素子１５からの光信号を的確に光ファイバ４２の端面に集光することが可能となり、光素子１５と光ファイバ４２との光結合効率をより向上させることが可能となる。
【００４５】
なお、上記実施例２と同様に、光素子１５を受光素子に、また光伝送ＩＣ１６を受信信号処理用の光伝送ＩＣに置き換えても良いことは勿論である。
【実施例５】
【００４６】
本発明の実施例５に係る光伝送装置について、図６を参照しながら説明する。図６は光伝送装置の構造を模式的に示す断面図である。上記実施例１とは、リードフレームに位置合わせのための合わせ孔及びスリーブ部品に突起が追加されている点が異なる。以下、上記実施例１と同一構成部分には同一の符号を付して、その説明は省略し、異なる構成部分について説明する。
【００４７】
図６に示すように、本実施例の光伝送装置５では、リードフレーム１１のダイパッド部１２に位置合わせ孔１９が形成されている。また、スリーブ９１の一端部の底面には、先端部が細くなった突起９７が形成され、その突起９７の先端部がリードフレーム１１の位置合せ孔１９に挿入されている。
【００４８】
リードフレーム１１の位置合わせ孔１９とスリーブ９１の突起９７は、光素子１５の発光中心とスリーブ９１の中心軸とが一致するような関係に設けられ、位置合わせ孔１９に突起９７の先端部を挿入し、且つ透光性樹脂２１で固定することにより、リードフレーム１１とスリーブ９１の互いの位置が動かないように、突起９７の先端を位置合わせ孔１９に挿入して透光性樹脂２１で固定されている。
【００４９】
上記構造の光伝送装置５は、次のように作製される。まず、上記実施例１と同様に、リードフレーム１１のダイパッド部１２の所定位置に導電性材料により光素子１５及び光伝送ＩＣ１６を固着し、且つ光素子１５及び光伝送ＩＣ１６とリードフレーム１１のインナリード部１３とをＡｕワイヤ１８でそれぞれ電気的に接続する。
【００５０】
次に、下型の基準位置にリードフレーム１１の基準位置を合わせて、下型にリードフレーム１１を固定し、スリーブ９１の突起９７の先端部をリードフレーム１１の位置合わせ孔１９に差し込み、上型と下型とを組み合わせる。その後、上記実施例１と同様に、金型内に未硬化状態のエポキシ系の透光性樹脂を注入し、透光性樹脂の半硬化状態で金型から取出して、加熱処理して透光性樹脂を固化させることにより、図６に示すような光伝送装置５が完成する。
【００５１】
上記構造の本実施例の光伝送装置によれば、上記実施例１による効果の他に、スリーブ９１の突起９７をリードフレーム１１の位置合わせ孔１９に差し込むことにより、スリーブ９１をリードフレーム１１に固定している。従って、スリーブ９１を透光性樹脂２１に固定する際、透光性樹脂の流れによる応力あるいは固化時の応力等による光素子１５とスリーブ９１との相対的な位置ずれを低減することが可能となる。そのため、光素子１５の発光中心とスリーブ９１の中心軸との位置合せをより正確に行え、光結合効率のばらつきをより小さくすることができる。
【００５２】
なお、スリーブ９１の突起９７は、その先端部の細い部分がリードフレーム１１の位置合わせ孔１９を貫通し、透光性樹脂２１の外側面まで延びるようにしても差し支えない。また、スリーブ９１とリードフレーム１１の間隔を一定にする目的であれば、例えば、スリーブ９１の突起９７は、先端部を細くする必要はなく、リードフレーム１１に当接させる構成としても差し支えない。
【００５３】
また、上記実施例２と同様に、光素子１５を受光素子に、また光伝送ＩＣ１６を受信信号処理用の光伝送ＩＣに置き換えても良いことは勿論である。
【００５４】
本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々、変形して実施することができる。
【００５５】
例えば、上記実施例５の突起は、上記実施例２乃至実施例４の光伝送装置に適用しても良い。
【００５６】
また、上記実施例３において、スリーブの一端部内に外付レンズを配設することは差し支えない。その場合、透光性樹脂部分にレンズを必ずしも設ける必要ない。上記実施例４において、外付レンズを高性能なレンズとした場合には、スリーブの一端部内に設けたレンズは、凸部のない平板としても差し支えない。
【００５７】
また、スリーブは截頭円錐形の外形構造の例を示したが、透光性樹脂から突出している部分が円柱形構造であっても差し支えない。その場合、光コネクタのプラグケースの形状はスリーブの外形に合わせて変更されることは言うまでもない。
【００５８】
また、透光性樹脂を遮光性の外囲器に収納する例を示したが、送信光あるいは受信光の伝送に係らないスリーブの一部及び透光性樹脂の周囲を、遮光性の材料で覆うことは差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例１に係る光伝送装置の構造を模式的に示すもので、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る光伝送装置を用いた光伝送モジュール及び光コネクタの模式的な断面図。
【図３】本発明の実施例２係る光伝送装置の構造を模式的に示す断面図。
【図４】本発明の実施例３係る光伝送装置の構造を模式的に示す断面図。
【図５】本発明の実施例４係る光伝送装置の構造を模式的に示す断面図。
【図６】本発明の実施例５係る光伝送装置の構造を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００６０】
１、２、３、４、５  光伝送装置
１１  リードフレーム
１２  ダイパッド部
１３  インナリード部
１４  外部端子
１５、５５  光素子
１６、５６  光伝送ＩＣ
１８  ワイヤ
１９  位置合わせ孔
２１、７１  透光性樹脂
２２  凹部
３１、６１、８１、９１  スリーブ
３２、６２、８３  レンズ
４０  光コネクタ
４１  フェルール
４２  光ファイバ
４３  プラグケース
８７、９７  突起
１００  光伝送モジュール
１０１  外囲器
１０２  第１のレセプタクル
１０２ａ  収納部
１０３  第２のレセプタクル
１０４  接着剤
【図１】
2006154084.tif 000003
【図２】
2006154084.tif 000004
【図３】
2006154084.tif 000005
【図４】
2006154084.tif 000006
【図５】
2006154084.tif 000007
【図６】
2006154084.tif 000008