(57)【要約】【課題】  製造性とアイセーフティとに配慮がなされた光通信モジュールを提供する。【解決手段】  光通信モジュール１は、リードフレーム２と、このリードフレーム２に設けられるレーザーダイオード３と、レーザーダイオード３の光出力分布拡大及び出力調整を行う調整手段としての透明樹脂部４とを備えて構成されている。透明樹脂部４は、レーザーダイオード３を封止する透明樹脂６と、この透明樹脂６に添加されて透明樹脂６の全部に略均一に分布するガラスフィラー７とを含んで構成されている。ガラスフィラー７は、光の透過及び拡散機能を有している。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームと、該リードフレームに設けられるレーザーダイオードと、該レーザーダイオードの光出力分布拡大及び出力調整を行う調整手段とを備え、
該調整手段を、前記レーザーダイオードを封止する透明樹脂と、該透明樹脂の全部又は一部に存在するガラスフィラーとを含んで構成、或いは、前記レーザーダイオードを封止する透明樹脂と、ガラスフィラーを添加して前記透明樹脂に対し一体化する透明なガラスフィラー添加部材とを含んで構成し、
前記ガラスフィラーに光の透過及び拡散機能を持たせる
ことを特徴とする光通信モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光通信モジュールにおいて、
前記ガラスフィラーを球状に形成する
ことを特徴とする光通信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構成にレーザーダイオードを含む光通信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信を行うための部品の一つとして、光通信モジュールが知られている。光通信モジュールは、下記特許文献１においてＦＯＴ（Fiber Optic Transceiver ）と呼ばれており、リードフレームと、このリードフレームに設けられる発光源と、発光源及び発光源周辺を封止する透明樹脂部（透明な樹脂からなる部分）とを備えて構成されている。透明樹脂部は、発光源が機械的衝撃や雰囲気変化の影響を受けないようにするために備えられている。
【０００３】
透明樹脂部に対して適用することができる技術としては、例えば下記特許文献２が挙げられる。下記特許文献２には、次のような技術が開示されている。すなわち、下記特許文献２には、透明樹脂に耐候性を持たせるためにガラスフィラーを添加する技術が開示されている。また、下記特許文献２には、アッベ数等を規制する技術が開示されており、ガラスフィラーを添加しても発光源からの光に対する透過率の低下がないように配慮がなされている。下記特許文献２は、耐候性を有し且つ透過率に優れた樹脂組成物を作るために有用な技術となっている。
【特許文献１】特開２００１−１６８３８０号公報
【特許文献２】特開２００１−２６１３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術のＦＯＴにあっては、発光源がＬＥＤとなっている。これに対して本願発明者は、リードフレームにレーザーダイオードを設けて光通信モジュールを製造しようと考えている。レーザーダイオードは、この光出力分布がＬＥＤに比べて格段に狭くなることが知られている。従って、位置決めに関しては、アクティブアライメント法を採用する必要性があるものとなっている。尚、アクティブアライメント法を採用すると、製造上のタクトに大きな影響を来してしまうことになる。アクティブアライメント法の他には、レーザーダイオード用のハウジングの組み付け公差を、通常の厳しい公差よりも更に厳しく管理する方法が考えられる。
【０００５】
レーザーダイオードは、この出力量が大きいことでも知られている。本願発明者が考える光通信モジュールは、レーザーダイオードを備えることから、出力量が大きくなることによる人体への影響を十分に配慮しなければならないことになる。すなわち、アイセーフティに十分に配慮しなければならないことになる。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、製造性とアイセーフティとに配慮がなされた光通信モジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の本発明の光通信モジュールは、リードフレームと、該リードフレームに設けられるレーザーダイオードと、該レーザーダイオードの光出力分布拡大及び出力調整を行う調整手段とを備え、該調整手段を、前記レーザーダイオードを封止する透明樹脂と、該透明樹脂の全部又は一部に存在するガラスフィラーとを含んで構成、或いは、前記レーザーダイオードを封止する透明樹脂と、ガラスフィラーを添加して前記透明樹脂に対し一体化する透明なガラスフィラー添加部材とを含んで構成し、前記ガラスフィラーに光の透過及び拡散機能を持たせることを特徴としている。
【０００８】
このような特徴を有する本発明によれば、レーザーダイオードからの光が透明樹脂中に含まれるガラスフィラー、又はガラスフィラー添加部材に含まれるガラスフィラーによって屈折を繰り返し、大部分が透明樹脂又はガラスフィラー添加部材を通過する。一部の光は、例えば進行方向の反対方向へ屈折して光通信モジュールの発光面まで到達しないようになる。これにより、光通信モジュールの光出力量は低下して、尚且つ光出力分布は拡大する。
【０００９】
光通信モジュールの光出力量が低下し、尚且つ光出力分布が拡大するような、これら二つの作用は互いに反比例の関係であり、光通信モジュールの使用環境、並びに光通信モジュールの取付対象のハウジング性能を考慮して、本発明ではガラスフィラーの添加量を最適化する。ガラスフィラーの添加量が多いほど光出力分布が拡大し、光出力量は減衰する。本発明によれば、光通信モジュールの光出力量が低下することから、人体への影響に配慮がなされるようになる。
【００１０】
通常、８５０ｎｍ波長のレーザーダイオード（ＶＣＳＥＬ）の出射パターンは、中心部に凹みが存在し、この周辺にドーナツ型の最大発光部が存在する。本発明によれば、ガラスフィラーによる屈折の繰り返しによって、頂部がドーナツ型となる山型の出射パターンでなく純粋な山型（略三角形状）の出射パターンとなる。また、出射パターンの低下もなだらかになる。本発明によれば、光ファイバ等の通信媒体とのアライメントが容易になされるようになる（アクティブアライメントが不要になる）。
【００１１】
請求項２記載の本発明の光通信モジュールは、請求項１に記載の光通信モジュールにおいて、前記ガラスフィラーを球状に形成することを特徴としている。
【００１２】
このような特徴を有する本発明によれば、レーザーダイオードからの光が球状のガラスフィラーの存在により屈折を繰り返す。ガラスフィラーの形状が球状であると、他の形状と比べて屈折の繰り返しや透過が安定する。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載された本発明によれば、製造性とアイセーフティとに配慮することができるという効果を奏する。
【００１４】
請求項２に記載された本発明によれば、屈折の繰り返しや透過を安定させることができるという効果を奏する。これにより、より一層、製造性とアイセーフティとに配慮することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の光通信モジュールの一実施の形態を示す図であり、（ａ）は光通信モジュールの構成図、（ｂ）は調整手段としての透明樹脂部の模式図である。
【００１６】
図１において、引用符号１は本発明の光通信モジュールを示している。光通信モジュール１は、光通信を行うための部品の一つであって、リードフレーム２と、このリードフレーム２に設けられるレーザーダイオード３と、レーザーダイオード３の光出力分布拡大及び出力調整を行う調整手段としての透明樹脂部４とを備えて構成されている。
【００１７】
リードフレーム２は、導電性を有しており、この上部にレーザーダイオード３が実装されている。また、リードフレーム２は、この下部が図示しない基板に対して電気的に接続されている。本形態において、特に限定するものではないが、８５０ｎｍ帯面発光型レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ；ヴィクセル）がレーザーダイオード３として用いられている。レーザーダイオード３は、リードフレーム２において光通信モジュール１の発光面５側に実装されている。
【００１８】
透明樹脂部４は、レーザーダイオード３を保護する機能と、上述の如く調整手段としての機能とを有している。透明樹脂部４は、レーザーダイオード３を封止する透明樹脂６と、この透明樹脂６に添加されて透明樹脂６の全部に略均一に分布するガラスフィラー７とを含んで構成されている。透明樹脂部４は、例えばトランスファモールドにより成形されている（一例であるものとする）。
【００１９】
本形態の透明樹脂部４は、厚み方向の寸法が２．７８ｍｍ、厚み方向でリードフレーム２と発光面５との間の寸法が１．５０ｍｍ、高さ方向の寸法が５．９０ｍｍとなるように形成されている（一例であるものとする）。尚、図１（ａ）中の引用符号ＦＦＰは、光出力分布（Ｆａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｐａｔｔｅｒｎ）を示している。レーザーダイオード３からの光は、透明樹脂部４によってＦＦＰのようになっている。
【００２０】
透明樹脂６は、光を透過する透明な樹脂材料であって、本形態では透明エポキシ樹脂が採用されている。透明エポキシ樹脂の他には、アクリル樹脂等の公知の熱可塑性樹脂や、公知の熱硬化性樹脂を採用することも可能であるものとする。
【００２１】
ガラスフィラー７は、光の透過及び拡散機能を有している。図１（ｂ）中の太矢印は光の透過状態を示しており、細矢印は拡散状態（屈折状態）を示している。ガラスフィラー７は、透明樹脂６にむらなく略均一に分散するようにこの平均粒径が設定されている（平均粒径等に関しては後述する）。ガラスフィラー７は、特に形状を限定するものではないが、球状に形成されることが好ましいものとする。
【００２２】
次に上記構成に基づいて、本発明の光通信モジュール１と、ガラスフィラー添加のない比較用光通信モジュール１１との違いについて、図２及び図３を参照しながら説明する。
【００２３】
図２（ａ）は光通信モジュール１の構成図、（ｂ）は透明樹脂部４の模式図、（ｃ）は光の出射角度の表、（ｄ）は発光パターンを示す図、（ｅ）は光波形のグラフである。また、図３（ａ）はガラスフィラー添加のない比較用光通信モジュール１１の構成図、（ｂ）は光の出射角度の表、（ｃ）は発光パターンを示す図、（ｄ）は光波形のグラフである。
【００２４】
光通信モジュール１の構成は上述した通りである。先ず、図３のガラスフィラー添加のない比較用光通信モジュール１１の構成について説明する。
【００２５】
図３（ａ）において、比較用光通信モジュール１１は、リードフレーム２と、このリードフレーム２に設けられるレーザーダイオード３と、レーザーダイオード３を保護する透明樹脂６とを備えて構成されている。比較用光通信モジュール１１は、上述の光通信モジュール１に対してガラスフィラー７（図１及び図２参照）の添加がなく透明樹脂部４（図１及び図２参照）を構成しない点が異なっている。比較用光通信モジュール１１の透明樹脂６は、透明樹脂部４（図１及び図２参照）のサイズと同じに形成されている。比較用光通信モジュール１１は、上記調整手段としての機能を有してないことから、レーザーダイオード３からの光によるＦＦＰが広がらないようになっている。
【００２６】
尚、比較用光通信モジュール１１をリードフレーム２とレーザーダイオード３とで構成（レーザーダイオード３がオープンな状態）する場合も同じであるものとする。
【００２７】
ここで、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｄｏｗｎ  ｒａｔｅの５０％に相当する、光波形の半値をＦＷＨＭ、６５％に相当する値を１／ｅ、８５％に相当する値を１／ｅ２、９５％に相当する値を５％とすると、比較用光通信モジュール１１は、図３（ｄ）の光波形の半値時における光の出射角度が１２．１７度、１／ｅ時における光の出射角度が１４．６７度、１／ｅ２時における光の出射角度が１４．６７度、５％時における光の出射角度が３６．９１度となることが測定結果から得られている（図３（ｂ）参照）。光波形は、この中央が低出力で周囲が最高値となるドーナツ型になっている（図３（ｃ）参照）。比較用光通信モジュール１１は、光波形の頂部がドーナツ型になることから、例えば光ファイバとの光学的な嵌合の際に軸ズレを起こし易く、この軸ズレが特性に大きく影響してしまうようになっている。
【００２８】
次に、本発明の光通信モジュール１について説明する。
【００２９】
図２において、光通信モジュール１は、図２（ｅ）の光波形の半値時における光の出射角度が２６．４９度、１／ｅ時における光の出射角度が３３．４８度、１／ｅ２時における光の出射角度が５２．２６度、５％時における光の出射角度が６４．１４度となることが測定結果から得られている（図２（ｃ）参照）。光波形は、この中央が最高値となる純粋な山型（略三角形状）になっている（図２（ｄ）参照）。また、光波形の低下もなだらかになっている。従って、通常の嵌合誤差許容値に比べて大きくなっている。光通信モジュール１は、ハウジング設計上優位なものとなっている。光通信モジュール１は、光ファイバ等の通信媒体とのアライメントが容易なものとなっている。
【００３０】
光通信モジュール１は、レーザーダイオード３からの光がガラスフィラー７の存在によって屈折を繰り返し、大部分が透明樹脂６を通過するようになっている。また、一部の光は、例えば進行方向の反対方向へ屈折して光通信モジュール１の発光面５まで到達しないようになっている。本発明では、光通信モジュール１の光出力量が低下して、尚且つ光出力分布が拡大するようになっている。
【００３１】
光通信モジュール１の光出力量が低下し、尚且つ光出力分布が拡大するような、これら二つの作用は互いに反比例の関係であり、光通信モジュール１の使用環境、並びに光通信モジュール１の取付対象のハウジング性能を考慮して、本発明ではガラスフィラー７の添加量を最適化するものとなっている。ガラスフィラー７の添加量が多いほど光出力分布が拡大し、光出力量は減衰するようになっている。
【００３２】
続いて、ガラスフィラー７の含有率等について説明する。図４（ａ）はガラスフィラー含有率に関するグラフ、図４（ｂ）はガラスフィラー含有率に関する表である。また、図５（ａ）はガラスフィラー粒径に関するグラフ、図５（ｂ）はガラスフィラー粒径に関する表である。
【００３３】
図４において、ガラスフィラー７の含有率を０％〜７５％まで６段階に分けて５０％（半値時）、６５％（１／ｅ時）、８５％（１／ｅ２時）、９５％（５％時）の光広がり角度を比較した結果、ガラスフィラー７の含有率と広がり角度とには比例関係があるという結果が得られた。従って、ガラスフィラー７の含有率を調整することで、ターゲットとする広がり角度を出力することができる。
【００３４】
図５において、ガラスフィラー７の平均粒径を５μｍ〜１００μｍまで５段階に分けて５０％（半値時）、６５％（１／ｅ時）、８５％（１／ｅ２時）、９５％（５％時）の光広がり角度を比較した結果、ガラスフィラー７の平均粒径と広がり角度とには半比例関係があるという結果が得られた。従って、ガラスフィラー７の平均粒径を調整することで、ターゲットとする広がり角度を出力することができる。
【００３５】
図４及び図５において、結果を一つ挙げると、９５％（５％時）の光広がり角度は、ガラスフィラー７を含まない比較用光通信モジュール１１の場合、３６．９１度（図３参照）であるのに対し、透明樹脂６に平均粒径３０μｍのガラスフィラー７を体積比率５０％で配合した場合には、６４．１４度であった。
【００３６】
続いて、他の例について説明する。ガラスフィラー７に関して、上記説明では透明樹脂６の全部に略均一に分布するようになっているが、これに限らず必要箇所のみにガラスフィラー７を分布させてもよいものとする。また、図６のような構成にしてもよいものとする。
【００３７】
図６（ａ）において、光通信モジュール２１は、リードフレーム２と、このリードフレーム２に設けられるレーザーダイオード３と、レーザーダイオード３の光出力分布拡大及び出力調整を行う調整手段２２とを備えて構成されている。調整手段２２は、レーザーダイオード３を封止する透明樹脂６と、ガラスフィラー７を添加して透明樹脂６に対し一体化する透明なガラスフィラー添加部材２３とを含んで構成されている。ガラスフィラー添加部材２３は、板状であって、透明樹脂６の前面に対し一体化するように配置形成されている（ガラスフィラー添加部材２３を一体化すれば組み付け時の部品点数増大にならない。ガラスフィラー７の含有率や平均粒径を調整したガラスフィラー添加部材２３を幾つか用意するとバリエーションの向上になる）。
【００３８】
図６（ｂ）において、光通信モジュール３１は、図６（ａ）の光通信モジュール２１に対してガラスフィラー添加部材の配置及び形状のみが異なっている。調整手段３２は、レーザーダイオード３を封止する透明樹脂６と、ガラスフィラー７を添加して透明樹脂６に対し一体化する透明なガラスフィラー添加部材３３とを含んで構成されている。ガラスフィラー添加部材３３は、円柱状であって、レーザーダイオード３の前方において透明樹脂６と一体化するように配置形成されている（ガラスフィラー添加部材３３を一体化すれば組み付け時の部品点数増大にならない。ガラスフィラー７の含有率や平均粒径を調整したガラスフィラー添加部材３３を幾つか用意するとバリエーションの向上になる）。
【００３９】
以上、図１ないし図６までを参照しながら説明してきたように、本発明によれば、製造性とアイセーフティとに配慮がなされた光通信モジュールを提供することができるという効果を奏する。
【００４０】
本発明の他の効果として、次のような効果も挙げられる。すなわち、通常厳しい組み付け交差が必要であったレーザーダイオード用ハウジングの設計上の規制を緩和することができる。また、出力波形の制御にレンズ等の負荷部品を用いなくとも制御可能になり、コスト削減に大きな効果を発揮することができる。
【００４１】
尚、ガラスフィラー７の添加は、耐熱性、耐候性の向上に大きな効果をもたらし、信頼性向上にも大きな効果を発揮するため、相乗効果が得られることになる。
【００４２】
その他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の光通信モジュールの一実施の形態を示す図であり、（ａ）は光通信モジュールの構成図、（ｂ）は調整手段としての透明樹脂部の模式図である。
【図２】（ａ）は光通信モジュールの構成図、（ｂ）は透明樹脂部の模式図、（ｃ）は光の出射角度の表、（ｄ）は発光パターンを示す図、（ｅ）は光波形のグラフである。
【図３】（ａ）はガラスフィラー添加のない比較用光通信モジュールの構成図、（ｂ）は光の出射角度の表、（ｃ）は発光パターンを示す図、（ｄ）は光波形のグラフである。
【図４】（ａ）はガラスフィラー含有率に関するグラフ、（ｂ）はガラスフィラー含有率に関する表である。
【図５】（ａ）はガラスフィラー粒径に関するグラフ、（ｂ）はガラスフィラー粒径に関する表である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の光通信モジュールの他の一実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  光通信モジュール
２  リードフレーム
３  レーザーダイオード
４  透明樹脂部（調整手段）
５  発光面
６  透明樹脂
７  ガラスフィラー
２１  光通信モジュール
２２  調整手段
２３  ガラスフィラー添加部材
３１  光通信モジュール
３２  調整手段
３３  ガラスフィラー添加部材
【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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