(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出力する半導体レーザ素子又はレーザ光を受光するフォトダイオードが取り付けられたキャリアを基台上に半田付けによって固定する半田付け工程を含む光モジュールの製造方法において、
前記半田付け工程よりも前に、前記基台の所定位置にキャリアを半田付けするための半田シートが予め固定され、前記半田シートは、スポット溶接により前記基台に固定して取り付けられていることを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記半田シートは、前記スポット溶接と熱圧着の両方により前記基台に固定して取り付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の製造方法。
【請求項３】
前記半田シートは、半導体レーザ素子が取り付けられたキャリアと前記半導体レーザ素子の後面から出力されるモニタ用のレーザ光を受光するフォトダイオードが取り付けられたキャリアの双方を固定するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つの項に記載の方法により製造された光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信等の分野に用いられる半導体レーザモジュール等の光モジュールの製造方法及び光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体レーザ素子は、光通信において信号用光源や光ファイバ増幅器の励起用光源として大量に用いられるようになってきた。半導体レーザ素子が光通信において信号用光源や励起用光源として用いられる場合には、半導体レーザ素子から出力されるレーザ光を光ファイバに光学的に結合させたデバイスである半導体レーザモジュールとして使用される場合が多い。
【０００３】
図３は半導体レーザモジュールの内部構造の一例を示す側面断面図であり、図４は、基台上に第１のキャリア、第２のキャリア、平行レンズ及び光アイソレータを搭載した状態を示す斜視図である。
【０００４】
図３及び図４に示すように、半導体レーザモジュールは、内部を気密封止するパッケージ１と、そのパッケージ１内に設けられ、レーザ光を出力する半導体レーザ素子２と、その半導体レーザ素子２を固定して取り付けた第１のキャリア３と、その半導体レーザ素子２から出力されたレーザ光が入射される光ファイバ４と、半導体レーザ素子２の後方側（図３では左側）から出力されるモニタ用のレーザ光を受光するフォトダイオード５と、そのフォトダイオード５を固定して取り付けた第２のキャリア６と、第１のキャリア３及び第２のキャリア６を半田付けによって固定して取り付けた基台７とを有する。基台７は、ＣｕーＷ合金等で作られ、断面略Ｌ字状に形成されている。
【０００５】
基台７上の半導体レーザ素子２の前方側（図３では右側）には半導体レーザ素子２から出力されたレーザ光を平行にする平行レンズ８が設置されている。平行レンズ８は、ステンレス等の金属で作られたレンズホルダ９に形成された嵌合孔９ａに嵌められており、レンズホルダ９は基台７上に設けられた第１の保持部材１０によって保持されている。第１の保持部材１０は、所定間隔を隔てて光軸と平行に形成された一対の第１の保持部１０ａを有し、一対の第１の保持部１０ａの間にレンズホルダ９を挟み込むことにより保持している。
【０００６】
設置の際には、第１の保持部材１０及びレンズホルダ９を移動させて、平行レンズ８によって所望の平行光が得られる位置に位置決めした後、レンズホルダ９を第１の保持部材１０にＹＡＧレーザ溶接で固定して取り付けるとともに、第１の保持部材１０を基台７上にＹＡＧレーザ溶接で固定して取り付ける。
【０００７】
平行レンズ８の前方側には光の通過方向を規定するための光アイソレータ１１が設置されている。光アイソレータ１１は、基台７上に設けられた第２の保持部材１２によって保持されている。第２の保持部材１２は、所定間隔を隔てて光軸と平行に形成された一対の第２の保持部１２ａを有し、一対の第２の保持部１２ａの間に光アイソレータ１１を挟み込み、調芯した後にＹＡＧレーザ溶接で固定して取り付けることにより、光アイソレータ１１を保持している。
【０００８】
パッケージ１の側部に形成されたフランジ部１ａの内部には、光アイソレータ１１を通過した光が入射する窓部１３と、レーザ光を集光する集光レンズ１４が設けられている。集光レンズ１４を第３の保持部材１５によって保持され、第３の保持部材１５の端部には金属製のスライドリング１６がＹＡＧレーザ溶接により固定される。
【０００９】
光ファイバ４は金属製のフェルール１７によって保持され、そのフェルール１７は、スライドリング１６の内部にＹＡＧレーザ溶接により固定されている。
【００１０】
基台７はパッケージ１の底部に固定された冷却装置１８上に固定して取り付けられている。冷却装置１８は、半導体レーザ素子２から発生した熱を冷却するものであり、ペルチェ素子が用いられる。半導体レーザ素子２からの発熱による温度上昇は第１のキャリア３上に設けられたサーミスタ１９（図４参照）によって検出され、サーミスタ１９により検出された温度が一定温度になるように、冷却装置１８が制御される。これによって、半導体レーザ素子２のレーザ出力を安定化させることができる。
【００１１】
半導体レーザ素子２の前方側から出力されたレーザ光は、平行レンズ８によって平行になり、光アイソレータ１１、窓部１３を介して集光レンズ１４によって集光され、フェルール１７によって保持された光ファイバ４に入射され外部に送出される。
【００１２】
一方、半導体レーザ素子２の後方側から出力されたモニタ用のレーザ光は、フォトダイオード５によって受光され、フォトダイオード５の受光量等を算出することにより半導体レーザ素子２の発光波長を調整する。
【００１３】
図５は、半導体レーザモジュールの製造工程において、基台７上に第１のキャリア３及び第２のキャリア６を固定して取り付ける工程の従来の方法を説明するための説明図である。
【００１４】
まず、第１のキャリア３に半導体レーザ素子２を固定して取り付けるとともに、第２のキャリア６にフォトダイオード５を固定して取り付ける。
【００１５】
次いで、第１のキャリア３及び第２のキャリア６の基台７との接合面（底面）にＡｕメッキを施すとともに、基台７の上面にもＡｕメッキを施す。
【００１６】
次いで、基台７上の接合部分にＡｕ／Ｓｎ等の半田材２０を供給する。
【００１７】
次いで、第１のキャリア３及び第２のキャリア６を基台７上に接合した後、加熱して半田付けにより固定する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
従来においては、基台７の接合部分に半田材２０を供給する場合、適当な量の半田材２０を所定の位置に精度良く供給する必要があるので、製造タクトがかかるという課題があった。
【００１９】
本発明は、上記課題を解決するために製造タクトを大幅に短縮することができる光モジュールの製造方法及び光モジュールを提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の光モジュールの製造方法は、レーザ光を出力する半導体レーザ素子又はレーザ光を受光するフォトダイオードが取り付けられたキャリアを基台上に半田付けによって固定する半田付け工程を含む光モジュールの製造方法において、
前記半田付け工程よりも前に、前記基台の所定位置にキャリアを半田付けするための半田シートが予め固定され、前記半田シートは、スポット溶接により前記基台に固定して取り付けられていることを特徴とするものである。
【００２１】
前記半田シートは、前記スポット溶接と熱圧着の両方により前記基台に固定して取り付けられていてもよい。
【００２２】
前記半田シートは、半導体レーザ素子が取り付けられたキャリアと前記半導体レーザ素子の後面から出力されるモニタ用のレーザ光を受光するフォトダイオードが取り付けられたキャリアの双方を固定するものでもよい。
【００２３】
本発明の光モジュールは、前記記載の方法により製造されたことを特徴とするものである。
【００２４】
本発明によれば、半導体レーザ素子又はフォトダイオードを固定して取り付けたキャリアを半田付けするための半田シートが基台の所定位置に予め固定して取り付けられているので、半田付けの際に半田材の供給と位置決めを同時に行う必要がなくなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一の構成部材は同一の符号を付して説明を省略する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態例を説明するための斜視図である。図１に示すように、本発明の第１の実施形態例では、基台７の所定位置に第１のキャリア３及び第２のキャリア６を半田付けするための半田シート２１が予め固定して取り付けられている。
【００２７】
基台７にあらかじめ半田材を固定するには、半田材を蒸着やスパッタによって付ける方法が考えられる。しかし、半導体レーザモジュールに使用される部品は形状が複雑であるため、半田材をつけてから所定形状に加工することは非常に困難である。そこで、第１の実施形態例では部品加工後、接合部分に半田材を固定する方法として、所定形状の半田シート２１を接合部分に熱圧着させる方法を用いている。
【００２８】
以下に、基台７上に第１のキャリア３及び第２のキャリア６を固定して取り付ける具体的手順を示す。まず、第１のキャリア３に半導体レーザ素子２を固定して取り付けるとともに、第２のキャリア６にフォトダイオード５を固定して取り付ける。
【００２９】
次いで、第１のキャリア３及び第２のキャリア６の基台７との接合面（底面）にＡｕメッキを施すとともに、基台７の上面にもＡｕメッキを施す。
【００３０】
次いで、基台７の所定位置に設置された半田シート２１を熱圧着ツールにより押圧するとともに、半田シート２１を加熱して半田シート２１を基台７に接合固定する。この工程を半田シート固定工程と称する。
【００３１】
熱圧着させる温度は半田シート２１に用いられる半田材の融点より８０〜１００℃程度低い温度とし、下地であるＡｕメッキと反応を起こさない温度にするのが好ましい。例えば、半田材がＡｕ−Ｓｎの場合、Ａｕ−Ｓｎの融点が２８０℃であるので、熱圧着させる温度は２００℃程度に設定する。
【００３２】
次いで、第１のキャリア３及び第２のキャリア６を基台７上に予め固定して取り付けられている半田シート２１上に接合した後、加熱して半田付けにより固定する。この工程を半田付け工程と称する。
【００３３】
第１の実施形態例によれば、半田付け工程の前に、基台７の所定位置に第１のキャリア３及び第２のキャリア６を半田付けするための半田シート２１を予め固定して取り付ける半田シート固定工程を行うので、半田付けの際に半田材の供給と位置決めを同時に行う必要がなくなり、製造タクトを従来と比ペて大幅に短縮することができる。
【００３４】
図２は、本発明の第２の実施形態例を説明するための斜視図である。図２に示すように、第２の実施形態例では、半田シート２１をスポット溶接して、固定して取り付けている点を特徴としている。このスポット溶接の方法では、半田シート２１の数個所（図２では４箇所の溶接点２２）に電極を当てて、電流を流して局所的に加熱するとともに電極で加圧する。
【００３５】
第２の実施形態例によれば、半田シート２１を予め固定する箇所が局所的なので、第１の実施形態例に比べ、より製造タクトを短縮できるとともに製造コストを低減することができる。
【００３６】
本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。例えば、第１の実施形態例及び第２の実施形態例では、第１のキャリア３及び第２のキャリア６を基台７上に半田付けするために、１つの半田シート２１を用いることにより、さらに製造タクトを削減しているが、各キャリア用にそれぞれ独立別個の半田シート２１を用いてもよい。
【００３７】
また、熱圧着とスポット溶接の両方の方法を用いて、半田シート２１を基台７上に固定して取り付けてもよい。
【００３８】
さらに、熱圧着、スポット溶接以外の方法で、半田シート２１を基台７上に固定して取り付けてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体レーザ素子又はフォトダイオードを固定して取り付けたキャリアを半田付けするための半田シートが基台の所定位置に予め固定して取り付けられているので、半田付けの際に半田材の供給と位置決めを同時に行う必要がなくなり、製造タクトを従来と比ペて大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態例を説明するための斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施形態例を説明するための斜視図である。
【図３】半導体レーザモジュールの内部構造の一例を示す側面断面図である。
【図４】基台上に第１のキャリア、第２のキャリア、平行レンズ及び光アイソレータを搭載した状態を示す斜視図である。
【図５】半導体レーザモジュールの製造工程において、基台上に第１のキャリア及び第２のキャリアを固定して取り付ける工程の従来の方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１：パッケージ
２：半導体レーザ素子
３：第１のキャリア
４：光ファイバ
５：フォトダイオード
６：第２のキャリア
７：基台
８：平行レンズ
９：レンズホルダ
１０：第１の保持部材
１１：光アイソレータ
１２：第２の保持部材
１３：窓部
１４：集光レンズ
１５：第３の保持部材
１６：スライドリング
１７：フェルール
１８：冷却装置
１９：サーミスタ
２０：半田材
２１：半田シート
２２：溶接点
【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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