(57)【要約】【課題】信頼性のある気密封止を有し、封止時の熱によってケース内に収容される機能部材を劣化させず、信号伝送特性に経時劣化のない信頼性の高い光デバイスおよびその製造方法の提供。【解決手段】ケース５と蓋部材８からなる筐体３と、筐体３に収容された機能部材２と、機能部材２と光学的に接続する光ファイバー１５を有し、ケース５の光ファイバー１５の導入部１３には、筒状の導入管材１０が一体形成される。第１の半田材６および第２の半田材７は低融点半田材であり、光ファイバー１５は第１の半田材６によって導入管材１０に気密固定され、また蓋部材８は第１の半田材６より融点の低い第２の半田材７を介してケース５に封着される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバーが予め調芯接続された機能部材と、前記機能部材を格納するケースと、前記ケースの開口部に封着する蓋部材と、前記ケースに形成された導入部に配置され、前記光ファイバーの外径より大きな内径の貫通穴を有する導入管材とからなり、前記光ファイバーが前記導入管材を通って外部へ導出されている光デバイスにおいて、
前記光ファイバーは前記導入管材に第１の半田材によって固定され、かつ前記蓋部材は前記ケースに第２の半田材で封着されていることを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記第１の半田材および前記第２の半田材はいずれも低融点半田材料であり、かつ前記第２の半田材は、前記第１の半田材より融点の低い合金材料であることを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
【請求項３】
前記第１の半田材はビスマスの含有量が４８ｗｔ％以上のスズ−ビスマス合金材料であり、前記第２の半田材はスズ−インジウム合金材料であることを特徴とする請求項１または２記載の光デバイス。
【請求項４】
前記第１の半田材および前記第２の半田材は同一の低融点半田材料であることを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
【請求項５】
前記導入管材は、前記ケースと一体に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記導入管材は、前記ケースに前記第１の半田材または前記第２の半田材のいずれか一方と同一材料からなる第３の半田材によって固定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記導入管材、前記ケース、前記蓋部材はそれぞれ金属材料またはセラミクス材料で形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記導入管材、前記ケース、前記蓋部材の、前記第１の半田材、前記第２の半田材、または前記第３の半田材との接触部分のうち少なくとも１箇所には、その接触面が金である少なくとも１層以上の金属膜からなる金属膜被覆が配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項９】
機能部材を導入管材が一体形成されたケース中に光ファイバーを導入管材に通して挿入する工程と、
前記光ファイバーを第１の半田材で前記導入管材に固定する工程と、
平板状の蓋部材を第２の半田部材で前記ケースに封着する工程とを含む光デバイスの製造方法。
【請求項１０】
導入管材をケースの導入部に第３の半田材で固定する工程と、
機能部材を前記ケース中に光ファイバーを前記導入管材に通して挿入する工程と、
前記光ファイバーを第１の半田材で前記導入管材に固定する工程と、
平板状の蓋部材を第２の半田部材で前記ケースに封着する工程とを含む光デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記導入管材を前記ケースの導入部に前記第３の半田材で固定する工程、前記光ファイバーを前記第１の半田材で前記導入管材に固定する工程、前記平板状の蓋部材を前記第２の半田部材で前記ケースに封着する工程の順に行われることを特徴とする請求項１０記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記導入管材を前記ケースの導入部に前記第３の半田材で固定する工程と、前記光ファイバーを前記第１の半田材で前記導入管材に固定する工程は同時に行われることを特徴とする請求項１０記載の光デバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記導入管材を前記ケースの導入部に前記第３の半田材で固定する工程と、前記平板状の蓋部材を前記第２の半田部材で前記ケースに封着する工程は同時に行われることを特徴とする請求項１０記載の光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光デバイスおよびその製造方法に関し、特に、光デバイスの筐体を気密封止する構造およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバーを用いた光通信において、時分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送や波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送を用いて大量の情報を伝達することが可能になってきている。それに伴って、光信号を解析し、伝達された大量の情報を処理するために、複雑な光デバイスが必要になっている。例えば、波長分割多重伝送を行う場合には、光源や可変減衰器や光スイッチなどの様々な光学部品が組み込まれた複合デバイスが用いられる。
【０００３】
光デバイスに対しては、光ファイバーを介して様々な光学部品が接続される。このような光デバイスにおいて高性能を維持するために、高温および高湿の環境下での信頼性を確保するように、通常、気密封止構造が採用される。
【０００４】
図４に示す従来の光デバイス１は、例えば半導体レーザー素子や受光素子といった光素子１９と、光素子１９が実装されるシリコン基板１１と、それらを収容するための筐体を構成する金属製のケース５およびフタ８と、半田付け性の向上を目的としてメッキまたはスパッタ等の方法によって素線の表面に金属膜が形成された光ファイバー１５とを備えている。この光デバイス１では、ケース５とフタ８との間に光ファイバー１５を挟み込み、半田９を使用して全周を接合することによって筐体の気密封止を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、上述の光デバイス１において半田９に代えて低融点ガラスを用いて気密封止することも提案されている。この場合、半田を用いていないため半田付け性を考慮する必要はなく、光ファイバーの表面に金属膜を形成しなくてもよい。低融点ガラスによる気密封止は、ケースとフタとの間に光ファイバーを挟み込んで、ケースとフタとの間の全周に低融点ガラスを配し加熱、溶融することで実施される（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、低融点ガラスに代えて、樹脂封止材を用いて気密封止する方法も提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２９３２３０号公報（第２−５頁、第５図）
【０００８】
【特許文献２】
特開平７−１９８９７３号公報（第３項、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一般に光デバイスでは、ケース内部に収容される光源、可変減衰器、または光スイッチなどの機能性部材のアセンブル、およびこれらの機能性部材への光ファイバーの調芯固定に紫外線硬化性樹脂接着剤や熱硬化性樹脂接着剤、または紫外線・熱併用の接着剤が多く用いられる。これら光学用接着剤のガラス転移点（Ｔｇ）は通常１００℃前後と比較的低温である。一方、パッケージやコネクター等の端子の高性能の気密封止には低融点ガラスが多く用いられている。しかし、低融点ガラスの融点は一般に４３０℃以上と高温であるため、封止時にその熱によって筐体内の機能部材の特性を劣化させたり、それらを位置決め固定するための樹脂接着剤が高温化し、軟化することによって、光素子と光ファイバーの位置関係がずれたりする恐れがある。また、低融点ガラスをケースへの光ファイバー導入部分の封止に用いた場合、光ファイバーと低融点ガラスの熱膨張係数の違いから光ファイバーが破損したり、温度特性が劣化したりする問題がある。
【００１０】
それに対し、樹脂封止材による封止は、硬化時の温度は比較的低温であり、ケース内部に収容される機能性部材の特性を劣化させない点で有用である。しかし、どのような樹脂材料もある程度の透湿性を持っており、長期的には筐体内部に湿気が入り込んでしまうことは避けられない。また、樹脂を硬化させるための加熱時にケース内の気体膨張により内圧が上昇し、樹脂の未硬化部分から空気が外部へ漏れて樹脂に穴があいてしまい気密封止に不良を引き起こす問題がある。
【００１１】
半田を用いた気密封止を行う場合、低融点半田材を用いれば比較的低温で封止を行うことが可能となる。しかし、低融点半田材の融点はおよそ１００℃から１５０℃程度であり、光学用接着剤のＴｇと比較して高温であるため、ケース内部に収容される機能部材に影響を与えないように半田付け工程やケース構造などを工夫する必要がある。また、図４の従来の光デバイスで説明した、ケース５とフタ８との間に光ファイバー１５を挟み込み、半田９を使用して全周を接合する構成では、光ファイバーを挟み込む部分に例えばＶ溝などの位置決め溝構造を形成するため、その凹凸部分に半田材を形成するための工程に工夫が必要であり、またその部分の半田材の厚みが均一とならず、気密封止に欠陥が生じやすい問題がある。
【００１２】
そこで本発明の目的は、信頼性のある気密封止を有し、封止時の熱によってケース内に収容される機能部材を劣化させず、光ファイバー導入部分の封止構造で光ファイバーが損傷するのを防止し、信号伝送特性に経時劣化のない信頼性の高い光デバイスおよびその製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の光デバイスは、少なくとも、光ファイバーが予め調芯接続された機能部材と、機能部材を格納するケースと、ケースの開口部に封着する蓋部材と、ケースに形成された導入部に配置され、光ファイバーの外径より大きな内径の貫通穴を有する導入管材とからなり、光ファイバーが導入管材を通って外部へ導出されている光デバイスにおいて、光ファイバーは導入管材に第１の半田材によって固定され、かつ蓋部材はケースに第２の半田材で封着されていることを特徴とする。
【００１４】
このとき、第１の半田材および第２の半田材はいずれも低融点半田材料であり、かつ第２の半田材は、第１の半田材より融点の低い合金材料を用いる。特に、第１の半田材はビスマスの含有量が４８ｗｔ％以上のスズ−ビスマス合金材料であり、第２の半田材はスズ−インジウム合金材料であることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、低融点半田材を用いるため、気密封止時の熱によってケース内に収容される機能部材を劣化させる可能性が小さい。また、ケースに対する蓋部材の封着と光ファイバー導入部の封止は別々に行うことができるため、それぞれに最適な構造とすることができ、より確実な封止を実現できる。さらに、蓋部材の封着を光ファイバーの固定よりもあとに行うため、蓋部材封着時の加熱は光ファイバーの固定状態に影響を与えない。また、スズ−ビスマス合金材料はビスマスが４８から５５ｗｔ％のとき、凝固にともなう体積変化がほとんど発生せず、凝固時のストレスにより光ファイバーが損傷するのを防止することができる。さらに、スズ−ビスマス合金材料はビスマスが５５％以上では凝固膨張を示すため、適当な組成とすることにより凝固時に光ファイバーを圧縮してより効果的に気密封止を行うことができる。
【００１６】
また、第１の半田材および第２の半田材は同一の低融点半田材料とすることもできる。この場合、蓋部材封着時の加熱が光ファイバー固定部分に影響を与えないように加熱条件に工夫が必要となるが、同一の材料を使用することにより材料コストを低減することができる。
【００１７】
さらに、本発明の光デバイスは、導入管材が、ケースと一体に形成されていることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、導入管材をケースに接続する工程はなく信頼性の高い確実な気密封止を行うことができる。
【００１９】
また、導入管材は、ケースに第１の半田材または第２の半田材のいずれか一方と同一材料からなる第３の半田材によって固定されていることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、導入管をケースと一体に製造した場合と比較してケースの形状が平易であり、ケースの部材コストを低減することができる。
【００２１】
これらの導入管材、ケース、蓋部材はそれぞれ金属材料またはセラミクス材料を用いることができる。
【００２２】
また、半田材料の濡れ性を向上させるために、導入管材、ケース、蓋部材の、半田材料との接触部分のうち少なくとも１箇所には、その接触面が金である少なくとも１層以上の金属膜からなる金属膜被覆を配置することもできる。
【００２３】
本発明の光デバイスの製造方法は、機能部材を導入管材が一体形成されたケース中に光ファイバーを導入管材に通して挿入する工程と、光ファイバーを第１の半田材で前記導入管材に固定する工程と、平板状の蓋部材を第２の半田部材で前記ケースに封着する工程とを含む。
【００２４】
この製造方法によると、機能部材に対する光ファイバーの接続はあらかじめ精密な調芯装置を用いて行い、低融点半田を用いる工程により封止時の熱によってケース内に収容される機能部材を劣化させず、ケースに対する蓋部材の封着と光ファイバー導入部の封止はそれぞれ最適条件で行うことができる。従って、より確実な気密封止を有する光デバイスを製造することができる。
【００２５】
また、本発明の光デバイスの製造方法は、導入管材をケースの導入部に第３の半田材で固定する工程と、機能部材をケース中に光ファイバーを前記導入管材に通して挿入する工程と、光ファイバーを第１の半田材で導入管材に固定する工程と、平板状の蓋部材を第２の半田部材でケースに封着する工程とを含む。このとき、導入管材をケースの導入部に第３の半田材で固定する工程、光ファイバーを第１の半田材で導入管材に固定する工程、平板状の蓋部材を第２の半田部材でケースに封着する工程の順に行うことができる。また、導入管材をケースの導入部に第３の半田材で固定する工程と、光ファイバーを第１の半田材で導入管材に固定する工程は同時に行うこともできる。さらに、導入管材をケースの導入部に第３の半田材で固定する工程と、前記平板状の蓋部材を前記第２の半田部材で前記ケースに封着する工程を同時に行うことも可能である。
【００２６】
この製造方法によれば、導入管材を有しない安価なケースを用いて、ケース内に収容される機能部材を劣化させず、より確実な気密封止を有する光デバイスを製造することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
図１に本発明の実施の形態１に係る光デバイスの断面図を示す。図１に示す本発明の光デバイス１は、電気信号を入出力するための電極ピン４が配置されたケース５と、ケース５とはその封着面が平面同志で対向する蓋部材８からなる筐体３と、筐体３に収容された機能部材２と、機能部材２と光学的に接続するとともに外部の光学部品等（図示せず）と光学的に接続する光ファイバー１５を有している。ケース５の光ファイバー１５の導入部１３には、筒状の導入管材１０が一体形成されている。導入管材１０には貫通穴が形成されている。電極ピン４はケース５にハーメチックシールされている。光ファイバー１５は第１の半田材６によって導入管材１０に気密固定されており、また蓋部材８は第２の半田材７を介してケース５に封着されている。
【００２９】
機能部材２は、例えばレンズやフィルタなどのガラスを主成分とする光学部品や、半導体レーザー素子や受光素子、可変減衰器や光スイッチなどの様々な光学部品、その光学部品を動かすアクチュエータなどが用いられる（図１では機能部材２は模式的に示す）。機能部材２の組立には光学用接着剤（図示せず）が用いられている。また、この機能部材２には光ファイバー１５が予め精密に調芯されたうえ、光学用接着剤（図示せず）で接着固定されている。これらの光学用接着剤は、強度および耐久性等に優れているエポキシ系の紫外線硬化性樹脂接着剤や熱硬化性樹脂接着剤、または紫外線・熱併用の接着剤が用いられる。図１では光ファイバー１５は一本のみ示されているが、機能部材２が可変減衰器や光スイッチなど光信号の入出力を同時に行う光学部品の場合は、光ファイバー１５は必要な本数が配置される。
【００３０】
ケース５、蓋部材８の材料は、ガラス部材と近い熱膨張係数を有するコバール材が多く用いられるが、鉄−ニッケル合金などの鉄系の合金材料、各種ステンレス、アルミニウム、真鍮などの金属材料や、セラミクス材料などの中からそれぞれ選択して用いられる。これらの材料には必要に応じて防錆および半田濡れ性を向上させる目的で金／ニッケルの２層メッキをはじめとするコーティングが施され用いられる。
【００３１】
第１の半田材６、および第２の半田材７は低融点半田材が用いられる。特に、環境保全の観点からは鉛フリーの低融点半田材が用いられるのが望ましい。第１の半田材６は、融点が第２の半田材７の融点よりも高いものが用いられる。例えば、第１の半田材６は融点が１３９℃のスズ−ビスマス合金材料、第２の半田材７は融点が１１９℃のスズ−インジウム合金材料が用いられる。
【００３２】
上述の機能部材２に光ファイバー１５を接着固定するための光学用接着剤のガラス転移点（Ｔｇ）は通常１００℃前後と比較的低温である。従って、第１の半田材６、および第２の半田材７の融点が高い場合は、光ファイバー１５や蓋部材８を封止する工程において、筐体３内の機能部材２の特性を劣化させたり、それらを位置決め固定するための光学用接着剤が高温化し、軟化することによって、機能部材２と光ファイバー１５の位置関係がずれたりする恐れがある。
【００３３】
それに対し、この光デバイス１の構成によれば、第１の半田材６、および第２の半田材７は低融点半田材料が用いられるため、気密封止時の熱によってケース内に収容される機能部材を劣化させる可能性が小さい。
【００３４】
また、ケース５に対する蓋部材８の封着と光ファイバー導入部１３の封止は別々に行うことができるため、それぞれに最適な構造とすることができ、より確実な封止を実現できる。即ち、ケース５と蓋部材８の封着面は光ファイバー１５を挟まない構造であり、互いに完全な平面同志とすることができ、従って第２の半田材７を介して隙間なく密着させることができる。また、導入管材１０は内径がファイバー１５の外径よりも数１０μｍから１ｍｍ程度大きい貫通穴を有する構造として、光ファイバー１５と導入管材１０の内面に第１の半田材６を充填することにより、効果的に気密封止を行うことが可能となる。
【００３５】
さらに、第１の半田材６の融点は第２の半田材７の融点よりも高いため、先に光ファイバー１５を封止固定したあとに、蓋部材８の封着を行うことにより、光ファイバー１５の封止状態に影響を与えずに、蓋部材８の封着時の加熱を行うことが可能となる。
【００３６】
また、スズ−ビスマス合金材料はビスマスが４８から５５ｗｔ％のとき、凝固にともなう体積変化がほとんど発生せず、凝固時のストレスにより光ファイバー１５が損傷する現象を防止することができる。さらに、スズ−ビスマス合金材料はビスマスが５５％以上では凝固膨張を示すため、適当な組成とすることにより凝固時に光ファイバーを圧縮してより効果的に気密封止を行うことができる。
【００３７】
従って、図１に示した本発明の実施の形態１による光デバイス１の構成によれば、信頼性のある気密封止を有し、封止時の熱によってケース内に収容される機能部材を劣化させず、光ファイバー導入部分の封止で光ファイバーが損傷するのを防止し、信号伝送特性に経時劣化のない信頼性の高い光デバイスを実現することが可能となる。
【００３８】
図２は本発明の実施の形態１に係わる半田封止部分の拡大断面図であり、半田封止部分の例としてケース５と蓋部材８の封着部分を示している。ケース５および蓋部材８の第２の半田材７との接触面にはニッケル２１と金２２のメッキ膜が被覆されている。通常、コバール材やセラミック材のケースは金／ニッケルメッキされて用いられる場合が多いが、金／ニッケルメッキされていない場合でも、少なくとも半田材と接触する面が金となるように被覆が形成されていれば、半田材の良好な濡れ性が実現できる。図２は例としてケース５と蓋部材８の封着部分を示しているが、ほかのどの半田封止部分に関しても金被覆を行うことにより同様の効果が得られる。
【００３９】
また、図１に示した実施の形態１の説明では、第１の半田材６は、融点が第２の半田材７の融点よりも高いものが用いられるとしたが、蓋部材８の封着条件を調整して、機能部材２や導入部１３に与える熱の影響を小さくできれば、第１の半田材６と第２の半田材７は同一の材料を用いることもできる。同一の材料を用いることにより、製造時にかかる消耗部材費のコストを抑えることができる。このとき、機能部材２や機能部材２への光ファイバー１５の接着固定に与える熱の影響を極力小さくしたい場合は、例えばスズ−インジウムなどの比較的融点の低い合金材料が用いられる。また、封止部分への、特に光ファイバー１５の封止部分へのストレスの影響を小さくしたい場合には、例えばスズ−ビスマス合金材料が用いられる。
【００４０】
この光デバイス１の製造方法について以下に説明する。
【００４１】
はじめに、電極ピン４がハーメチックシールされたケース５、および蓋部材８を用意する。これらの部材は、材質および加工コストに対応して、切削、プレス、射出成形などによって成型されたものを用いる。また半田付け性を考慮して、金／ニッケルメッキ被覆されたものが多く用いられる。導入管材１０はケース５と一体で成型される。または、導入管材１０はろう付けによって強固にケース５に対して固定されることによって、一体として扱うことも可能である。
【００４２】
機能部材に光ファイバー１５を光学的に接続するための調芯は、作業性を考慮してあらかじめ調芯固定し、ユニット化しておく。調芯方法は機能部材２を構成する光部品の種類によって最適な方法が選択されるが、例えば、光ファイバー１５の光信号出力をモニターしながら調芯する方法、顕微鏡観察しながら位置決めする方法、あらかじめシリコン基板上に異方性エッチングやＤｅｅｐ  ＲＩＥにより形成しておいた位置決め用の溝にならわせる方法などが用いられる。光ファイバー１５の機能部材２への接着は、上述の通り、様々な種類の光学用接着剤が用いられる。調芯ステージや調芯ジグで調芯した状態で紫外線照射によって仮留めし、さらに熱によって硬化させられる点で、紫外線・熱併用の接着剤が便利である。
【００４３】
このユニット化した機能部材２および光ファイバー１５を、光ファイバー１５が導入管材１０を通るようにしてケース５に配置する。そして、樹脂接着剤等によって機能部材２をケース５に固定し、必要に応じて電極ピン４との電気的な配線接続を行う。
【００４４】
次に、光ファイバー１５を導入管材１０に第１の半田材６を用いて固定する。光ファイバー１５の半田固定部分は予め樹脂被覆が取り除かれている必要がある。加熱は、半田ゴテを用いてできるだけ局所的に行う。局所的な加熱方法であれば、半田ゴテ以外の加熱方法を用いても良い。特に、第１の半田材６としてスズ−ビスマス合金材料を使用する場合、光学用接着剤のガラス転移点と比較して４０℃程度高温の加熱が必要であり、熱伝導によって光学用接着剤を軟化させないように、加熱温度と加熱時間に十分な条件出しと配慮が必要となる。半田付けは必要に応じてフラックスを使用することもできるが、予め使用部材にくもりや腐食を与えないことを確認しなければならない。また、半田材の濡れ性を向上させるためには、導入管材１０に予め予備半田しておくことが効果的である。
【００４５】
続いて、第２の半田材７を用いてケース５と蓋部材８の封着を行う。第２の半田材７はスズ−インジウム合金材料を用いると加熱温度が比較的低く、機能部材２、機能部材２と光ファイバー１５の接続、および前の工程で用いたスズ−ビスマス合金材料へ与える熱的影響がない。ケース５と蓋部材８の間にテープ状の半田材から切り出した枠状の半田材を配置し、加熱圧着機を用いて封着する方法が簡単である。加熱圧着機は、ケース５と蓋部材８の加熱温度を別々に調整可能な装置を用いる。ケース５には既に機能部材２が配置されているため、ケース５の加熱温度は１００℃以下のとするのが望ましい。蓋部材８の加熱温度は、スズ−インジウム合金材料の融点１１９℃より僅かに高く設定される。蓋部材８の加熱温度およびケース５へ圧力を加える時間は、熱伝導によって光学用接着剤を軟化させないように十分な条件出しと配慮が必要である。
【００４６】
この製造方法によれば、機能部材２に対する光ファイバー１５の接続はあらかじめ精密な調芯装置を用いて行うことができ、低融点半田材を用いる工程により封止時の熱によってケース５の内部に収容される機能部材２を劣化させず、光ファイバー１５の導入管材１０の封止と、ケース５に対する蓋部材８の封着とはそれぞれ別々の最適条件で行うことができる。従って、より確実な気密封止を有する光デバイスを製造することが可能となる。
【００４７】
第２の半田材７の配置方法としては、上述のテープ状の半田材を挟む方法のほか、半田印刷、半田ペーストを用いることもできる。また、予めケース５および蓋部材８の封着面に予備半田を配置し、両半田面を合わせて熱圧着する方法も可能である。また、必要に応じて半田材の濡れ性を向上させるための予備半田やフラックスの使用なども可能である。ただし、フラックスを使用する場合は、使用部材にくもりや腐食を与えないことを確認する必要がある。
【００４８】
図３に本発明の実施の形態２に係る光デバイスの断面図を示す。なお、実施の形態１と同様の部分については、同一の符号を付与し説明を省略する。
【００４９】
図３に示す本発明の光デバイス１は、図１に示した実施の形態１に係わる光デバイス１とは、導入管材１０がケース５と別体になっており、第３の半田材１２によって固定されている点が異なる。図３に示す本発明の光デバイス１は、電気信号を入出力するための電極ピン４が配置されたケース５と、ケース５とはその封着面が平面同志で対向する蓋部材８からなる筐体３と、筐体３に収容された機能部材２と、機能部材２と光学的に接続するとともに外部の光学部品等（図示せず）と光学的に接続する光ファイバー１５を有している。ケース５の光ファイバー１５の導入部１３には、ケース５とは別体の筒状の導入管材１０が固定されている。導入管材１０には貫通穴が形成されている。電極ピン４はケース５にハーメチックシールされている。光ファイバー１５は第１の半田材６によって導入管材１０に気密固定されており、また蓋部材８は第２の半田材７を介してケース５に封着されている。
【００５０】
第１の半田材６、第２の半田材７、および第３の半田材１２は低融点半田材が用いられる。第１の半田材６、第２の半田材７、および第３の半田材１２の材料は次の組み合わせが考えられる。
【００５１】
第３の半田材１２は、融点が第１の半田材６および第２の半田材７の融点よりも高い物を用いる場合、また、第１の半田材６および第３の半田材１２は、融点が第２の半田材６の融点よりも高いものを用いる場合、さらに第１の半田材６は、融点が第２の半田材７および第３の半田材１２の融点よりも高いものを用いる場合である。これらの組み合わせは、その製造方法によって決定される。
【００５２】
この光デバイス１の構成によれば、ケース５の形状は比較的平易な形状とすることができ、製造上の部材コストを抑えることが可能となる。そのほかの構成、作用および効果は実施の形態１で説明した光デバイス１と変わるところはない。
【００５３】
次に、この実施の形態２による光デバイス１の製造方法を説明する。この光デバイス１の製造方法は、基本的に実施の形態１による光デバイスの製造方法と同一である。ただし、導入管１０をケース５に第３の半田材１２を用いて固定する工程を含むところが異なるところである。
【００５４】
導入管１０は、第３の半田材１２としてスズ−ビスマス合金材料を用いてケース５に固定する。次に、ユニット化した機能部材２および光ファイバー１５を、光ファイバー１５が導入管材１０を通るようにしてケース５に配置する。光ファイバー１５の導入管材の固定は、第１の半田材として、第３の半田材より融点の低いスズ−インジウム系の合金材料が使用される。従って、光ファイバー１５を固定する際に、導入管１０の固定が外れることはない。続いて、第２の半田材７を用いてケース５と蓋部材８の封着を行う。第２の半田材７はスズ−インジウム合金材料を用いる。加熱圧着機は、ケース５と蓋部材８の加熱温度を別々に調整可能な装置を用いる。ケース５には既に機能部材２が配置されているため、ケース５の加熱温度は１００℃以下とするのが望ましい。蓋部材８の加熱温度は、スズ−インジウム合金材料の融点１１９℃より僅かに高く設定される。蓋部材８の加熱温度およびケース５へ圧力を加える時間は、熱伝導によって光学用接着剤を軟化させないよう、また光ファイバー１５の固定に影響を与えないように十分な条件出しと配慮が必要である。
【００５５】
また、導入管材１０をケース５に固定する工程は、光ファイバー１５を導入管材１０に固定する工程と同時に行うこともできる。この場合、第１の半田材６および第３の半田材１２は、両方ともスズ−ビスマス合金材料を用い、同時に加熱する工程とする。このとき、蓋部材８をケース５に固定する第２の半田材７にスズ−インジウム合金材料を用いれば、蓋部材８の加熱熱圧着時の熱が、第１の半田材６および第３の半田材１２に影響を与えない。
【００５６】
さらに、導入管材１０をケース５に固定する工程は、蓋部材８をケース５に固定する工程と同時に行うこともできる。この場合、光ファイバー１５を導入管材１０に固定する工程は、第１の半田材６としてスズ−ビスマス合金材料を用いて先行して行う。次に、第２の半田材７および第３の半田材１２をスズ−インジウム合金材料として、導入管材１０をケース５に固定する工程と、蓋部材８をケース５に固定する工程とを同時に行う。このとき、蓋部材８の加熱圧着条件は、熱伝導で第３の半田材１２も融ける条件とする必要がある。
【００５７】
以上説明した光デバイス１の製造方法によれば、導入管材１０を有しない安価なケース５を用いて、ケース５の内部に収容される機能部材２を劣化させず、より確実な気密封止を有する光デバイスを製造することができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、気密封止材料として低融点半田材料を用いるため、信頼性のある気密封止を有し、封止時の熱によってケース内に収容される機能部材を劣化させず、また、硬化時の体積変化の小さい半田材料を用いることにより光ファイバー導入部分の封止で光ファイバーが損傷するのを防止し、信号伝送特性に経時劣化のない信頼性の高い光デバイスを実現することが可能となる。
【００５９】
また、本発明の光デバイスの製造方法によれば、機能部材に対する光ファイバーの接続はあらかじめ精密な調芯装置を用いて行うことができ、低融点半田材を用いる工程により封止時の熱によってケースの内部に収容される機能部材を劣化させず、光ファイバーの導入管材の封止と、ケースに対する蓋部材の封着とはそれぞれ別々の最適条件で行うことができる。従って、より確実な気密封止を有する光デバイスを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光デバイスの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係わる半田封止部分の拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る光デバイスの断面図である。
【図４】従来技術の一例である光デバイスの気密封止方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１  光デバイス
２  機能部材
３  筐体
４  電極ピン
５  ケース
６  第１の半田材
７  第２の半田材
８  蓋部材
９  半田
１０  導入管材
１１  シリコン基板
１２  第３の半田材
１３  導入部
１５  光ファイバー
１９  光素子
２１  ニッケル膜
２２  金膜
【図１】
2004317840.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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