(57)【要約】【課題】  作製容易で高信頼性の封止パッケージを提供する。【解決手段】  光素子によるパッケージにおいて、パッケージの光ファイバの導入出部の開口部分に中子を挿入して樹脂により封止する。中子が、複数の光ファイバと干渉しないようにファイバ側から見て形状がＴ型、Ｈ型若しくはＥ型であることを特徴とする。中子は光ファイバと前記開口部の隙間に相当する形状に、例えばＴ型もしくはＨ型の形状に作製しておく。光素子としては、半導体レーザや受光素子を光ファイバに結合したものや光スイッチ、光フィルタなどである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを用いた光素子のパッケージであって、前記パッケージの光ファイバの導入出部の開口部分に中子を挿入して樹脂により封止することを特徴とする光素子パッケージ。
【請求項２】
前記中子は、光ファイバの軸方向から見て形状がＴ型、Ｈ型若しくはＥ型のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の光素子パッケージ。
【請求項３】
前記中子は、光ファイバを通すための凹部、凸部若しくは孔部の少なくとも１種を備えることを特徴とする請求項１に記載の光素子パッケージ。
【請求項４】
パッケージと、前記パッケージ内に設けた光素子と、前記光素子から前記パッケージの外に導かれた光ファイバと、前記光ファイバと前記パッケージの間に設けられた中子及び封止用樹脂を備え、
前記光ファイバの軸方向に垂直な断面でみると、前記中子の断面積が前記封止用樹脂の断面積より大きいことを特徴とする光素子パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信等の素子を気密封止するパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
容器に関する構成として、複数の光ファイバがケースの内から外に出されている光スイッチが検討されている。ただし、モータに接続されたネジ棒とケースの間にはオイルシールを設ける技術である（特許文献１）。光ファイバとケース間の固定については開示されていない。
【０００３】
他の容器に関する構成として、接着剤を介して光ファイバ心線を貫通させたパイプ状の貫通部材と、密閉室の側壁との間を、高粘度の接着剤またはオーリングでシールする光スイッチが検討されている。ただし、前記高粘度の接着剤は解体可能な接着剤であり、貫通部材は密閉室から取り外し可能である（特許文献２）。光ファイバを確実に固定する技術ではない。
【特許文献１】特開平９−２７４１５０号公報（図１）
【特許文献２】特開平１０−３０７２６６号公報（第３〜４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
比較例として発明者らが検討したパッケージを説明する。パッケージは底板、側板２、上蓋３により構成した。この光素子用のパッケージでは、光ファイバをパッケージから取り出すために、側板の一部を光ファイバの導入出部として開口部６を設けている。図３を用いて比較例の光素子を封止するパッケージを説明する。パッケージの底板（図示せず）と側板２はあらかじめ接合または加工により一体化されており、底板の部分に光素子を固定する。光素子は光の導入出をする光ファイバがあらかじめ光素子に組み込まれた状態まで組立が完了しており、光素子の光ファイバ１をパッケージから取り出すために、側板２の開口部６を光ファイバの導入出部とし、引き出しておく。次に、上蓋３を接着剤などにより接合固定し、側板２の開口部６の光ファイバ１を接着剤などのシール樹脂４ｂにより封止することで、光素子を気密化したパッケージを構成した。
【０００５】
図３のパッケージでは光ファイバの導入出部として開口部６を接着剤などのシール樹脂４ｂにより封止しているが、シール樹脂４ｂの量によっては樹脂を透過した湿度（水分）などがパッケージ内部に透過して、光素子が水分により劣化する問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、このような課題を解決し、作製容易で高信頼性の光素子パッケージを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[１]  本発明の光素子パッケージは、光ファイバを用いた光素子によるパッケージであって、前記パッケージの光ファイバの導入出部の開口部分に中子を挿入して樹脂により封止することを特徴とする。この中子を挿入することにより、樹脂封止の樹脂がパッケージにおける表面積および体積が減少することで、水分などがパッケージ内部に透過する時間を長くすることができ、光素子の劣化を防ぐことができる。封止された開口部分では、樹脂はしっかり硬化しており、光ファイバが確実に固定されている。導入出部は、パッケージの外側と内側の間で光ファイバを通す部位に相当する。光素子は、いわゆる受動素子や能動素子に限らず、光の光路を切替える手段、光の波長変換を行う手段、光のフィルタリングを行う手段、光の強度や伝播方向を検知する手段などを含む文言として用いる。パッケージは前記光素子の全体を覆う部材もしくは光素子の筐体に相当する。
【０００８】
[２]  本発明の光素子パッケージは、上記[１]の光素子パッケージであって、前記中子が、光ファイバの軸方向から見て形状がＴ型、Ｈ型若しくはＥ型のいずれかであることを特徴とする。好ましくは、前記中子が、複数の光ファイバと干渉しないように、光ファイバの軸方向から見て形状がＴ型、Ｈ型若しくはＥ型で空間を有していることを特徴とする。
【０００９】
前記中子は、光ファイバを通す部分に空間を有する（例えば、凹部を具備する）。Ｔ型、Ｈ型もしくはＥ型のいずれかの断面形状の中子にすると、アウトラインが矩形状に近いのでパッケージに設けた溝への装填性が良く、光ファイバやパッケージとの隙間が僅かであり、その隙間を埋める為の封止用の樹脂が塗布し易く、得に高い密封性を得ることができる。なお、Ｉ型は類型としてＨ型に包含される。
【００１０】
これら中子の製造方法としては、素材の性質に応じて、例えば、金型を介して成形した素材を焼結し、加工により最終形状を得る製造方法、最終形状に対応した金型により板状の素材を打ち抜いて形状を得る製造方法、若しくは最終形状に対応したダイスで金属線を引き抜いて所定の長さに切断する製造方法などを用いることができる。
【００１１】
［３］  本発明の光素子パッケージは、上記[１]の光素子パッケージであって、前記中子は、光ファイバを通すための凹部、凸部若しくは孔部の少なくとも１種を備えることを特徴とする。
【００１２】
凹部は、例えば、溝や凹み、切り欠きであって、光ファイバを通すための空間を確保すべく中子に付けられた形状である。Ｕ型（コの字型）、Ｋ型、Ｌ型、Ｎ型、Ｍ型、Ｗ型、Ｘ型若しくはＹ型は、凹部に包含される。また、櫛歯状の断面形状（Ｅ型の枝を増やしたような形状）も包含される。凸部は、光ファイバとパッケージ間の隙間を埋めるべく中子に付けられた形状、若しくは、光ファイバを通すための空間を確保すべく中子に付けられた形状である。複数の凸部によって凹部を構成してもよい。
【００１３】
孔部は、例えば、光ファイバを通すための貫通孔、或いは孔に切り込みをいれた形状などである。貫通孔のタイプとしては、例えば、Ｄ型やＯ型（ロの字型）、Ｂ型（日の字型）等が挙げられる。孔に切り込みをいれたタイプは、例えば、Ｃ型やＳ型はこの範疇に包含される。中子本体に貫通孔を形成し、ついで貫通孔に添って中子を切開して得ることもできる。弾力性素材で中子を構成する場合、切り込みが閉じるため、貫通孔に似た形状となる。切り込みから光ファイバを嵌めることができるので、貫通孔を備える中子に比べて光素子パッケージの組立が容易になる。
【００１４】
なお、上述の中子は、複数個の中子（断面が同形状若しくは異形状）を組合わせたものであっても良い。例えば、断面が矩形状もしくは棒状である中子を複数個用意して組合わせて、Ｈ型等と同様の外観の中子を構成する。ただし、Ｈ型に成形された中子に比べて組立に時間を要するという点では劣っている。中子同士は予め接着剤で結合されていても良いし、光ファイバをパッケージに固定する際に１個づつ組み入れていくものであってもよい。本発明の中子は、パッケージと光ファイバ間に充填する封止用樹脂の量を低減し、光ファイバを確実に固着し、且つ封止の効果を損なわない形状であればよい。したがって、本発明の中子は必ずしも上述した形状に限られるものではない。
【００１５】
［４］  本発明の他の光素子パッケージは、パッケージと、前記パッケージ内に設けた光素子と、前記光素子から前記パッケージの外に導かれた光ファイバと、前記光ファイバと前記パッケージの間に設けられた中子及び封止用樹脂を備え、前記光ファイバの軸方向に垂直な断面でみると、前記中子の断面積が前記封止用樹脂の断面積より大きいことを特徴とする。望ましくは、前記中子の断面積と前記封止用樹脂の断面積の和を１００とした場合、信頼性向上のための本発明に係る実験評価の経験的な比率として前記封止用樹脂の断面積が３０％以下である構成とし、更に望ましくは１５％以下とする。光ファイバとパッケージの間で中子及び封止用樹脂が隙間を埋めてパッケージを封止する。樹脂における水分の透過を抑制すべく、断面積の比率について、封止用樹脂の断面積の割合を小さくする。なお、パッケージの側面に並んで中子および封止用樹脂がほぼ平坦に露出している場合、ファイバの軸方向に垂直な面で見て、前記中子の表面積が前記封止用樹脂の表面積より大きいことが望ましい。また、中子の材質としては、金属材料またはセラミックであり、パッケージの材質と同じでアルミやコバール、ステンレス、アルミナ等を用いる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の構成により、シール樹脂における水分透過を抑制し、作製容易で高信頼性の得られる光素子パッケージを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を用いて実施例を説明するが、本発明の構成が必ずしもこれらにより限定されるものではない。同様の部材は同じ符号で説明する。
【実施例】
【００１８】
（実施例１）
図１は本発明に適用する光素子パッケージの一実施例に係る斜視図である。パッケージの底板（図示せず）と側板２はあらかじめ接合または加工により一体化されており、底板部分に光素子を固定した。光素子は光の導入出をする光ファイバ１があらかじめ光素子に組み込まれた状態まで組立が完了しており、光素子の光ファイバ１をパッケージから取り出すために、側板２の光ファイバの導入出部である開口部から引き出しておいた。
【００１９】
次に、上蓋３を接着剤などにより側板２に接合固定し、側板２の開口部６の２本の光ファイバ１と干渉しないようにするために、Ｔ型とした中子５ａを開口部６に挿入して接着剤などのシール樹脂４により封止した。側板における開口部６の表面積Ｓoに比べて、中子５ａの形がＴ型であることから開口部のシール樹脂４の表面積Ｓは約１／４に減少できた。取り付ける前の中子は、Ｔ字型の板であり、側板２と同程度の寸法の厚さを有するものとした。
【００２０】
図４のグラフに開口部の表面積Ｓoとシール樹脂４の表面積Ｓの比率に対する透過湿度の測定結果を示す。透過量は面積比で２乗比の関係で小さくなる。中子の形状をＴ型とすることで約１／４の面積比となり約１／１０以下に透過湿度を低減でき、光素子の劣化を１０倍に延ばすことができた。光素子としては、半導体レーザや受光素子を光ファイバに結合したものや光スイッチ、光フィルタなどである。
【００２１】
（実施例２）
図２は本発明に適用する光素子パッケージの一実施例に係る斜視図である。パッケージの底板（図示せず）と側板２はあらかじめ接合または加工により一体化されており、底板部分に光素子を固定した。光素子は光の導入出をする光ファイバがあらかじめ光素子に組み込まれた状態まで組立が完了しており、光素子の光ファイバ１をパッケージから取り出すために、側板２に光ファイバの導入出部である開口部から引き出しておいた。
【００２２】
次に、上蓋３を接着剤などにより側板２に接合固定し、側板２の開口部６の光ファイバ１と干渉しないようなＨ型の中子５ｂを開口部に挿入して接着剤などのシール樹脂４により封止した。側板における開口部６の表面積Ｓoに比べて、中子５ｂの形がＨ型であることから、Ｔ型の図１よりも、さらに開口部のシール樹脂４の表面積Ｓを約半分に減少できた。図４に開口部の表面積Ｓoとシール樹脂４の表面積Ｓの比率に対する透過湿度より、約１／７の面積比となり約１／５０に透過湿度を低減でき、光素子の劣化を５０倍に延ばすことができた。
【００２３】
本発明の光素子パッケージは、図３の比較例と比べて光素子の劣化を１０倍以上に延ばすことができた。
【００２４】
（実施例３）
図５は本発明に適用する光素子パッケージの一実施例に係る斜視図である。パッケージの底板（図示せず）と側板２はあらかじめ接合または加工により一体化されており、底板部分に光素子を固定した。光素子は光の導入出をする光ファイバがあらかじめ光素子に組み込まれた状態まで組立が完了しており、光素子の光ファイバ１をパッケージから取り出すために、側板２に光ファイバの導入出部である開口部から引き出しておいた。
【００２５】
次に、上蓋３を接着剤などにより側板２に接合固定し、側板２の開口部６の光ファイバ１と干渉しないようなＨ型の中子５ｃを開口部に挿入して接着剤などのシール樹脂４により封止した。側板における開口部６の表面積Ｓoに比べて、中子５ｃの形がＥ型であることから、Ｔ型の図１よりも、さらに開口部のシール樹脂４の表面積Ｓを約１／４に減少できた。図４に開口部の表面積Ｓoとシール樹脂４の表面積Ｓの比率に対する透過湿度より、約１／１０の面積比となり約１／１００に透過湿度を低減でき、光素子の劣化を１００倍に延ばすことができた。本実施例の光素子は２本の光ファイバであるために中子の形状はＥ型となったが、３本以上になるとＥ型とはならないが、光ファイバの部分が除かれた凹型の組み合わせとなる。
【００２６】
本発明の光素子パッケージは、図３の比較例と比べて光素子の劣化を１００倍以上に延ばすことができた。
【００２７】
（実施例４）
図６は本発明に適用する光素子パッケージの一実施例に係る斜視図である。パッケージの底板（図示せず）と側板２はあらかじめ接合または加工により一体化されており、底板部分に光素子として１x２光スイッチを固定した。光スイッチは光の導入する光ファイバ１と切替出力をする２本の光ファイバ１ａ、１ｂがあらかじめ光スイッチとして動作するように組み込まれた状態まで組立が完了している。光スイッチの光ファイバ１および１ａ、１ｂをパッケージから取り出すために、側板２に光ファイバの導入出部である開口部から引き出しておいた。
【００２８】
次に、上蓋３を接着剤などにより側板２に接合固定し、側板２の開口部６の光ファイバ１と干渉しないようなＨ型の中子５ｂを開口部に挿入して接着剤などのシール樹脂４により封止した。光ファイバが複数存在してもＨ型の中子の寸法を調整することで光ファイバ部分の開口部の封止断面積を小さくでき、透過湿度を低減でき光スイッチの劣化を防ぎ高い信頼性を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は光通信等の素子を気密封止するパッケージとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例の光素子パッケージを説明するための斜視図である。
【図２】本発明の一実施例の光素子パッケージを説明するための斜視図である。
【図３】比較例である光スイッチを説明するための斜視図である。
【図４】本発明の一実施例の光素子パッケージの透過湿度を説明するためのグラフである。
【図５】本発明の一実施例の光素子パッケージを説明するための斜視図である。
【図６】本発明の一実施例の光素子パッケージを説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  光ファイバ、
１ａ  光ファイバ、
１ｂ  光ファイバ、
２  側板、
３  上蓋、
４  シール樹脂、
４ｂ  シール樹脂、
５ａ  中子、
５ｂ  中子、
５ｃ  中子、
６  開口部
【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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