(57)【要約】【課題】セラミックパッケージの外形寸法にばらつきがある場合でも、発光素子からレンズまでの光路長を適切に調整することが容易な光モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】光モジュールの製造方法は、反射体２１を吸着具３０を用いて吸着し、吸着具３０が反射体２１を吸着している吸着位置を、セラミックパッケージ１０の外形寸法に基づいて調整し、吸着位置を調整した状態を維持して、セラミックパッケージ１０に反射体２１を実装する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子から出射される光の光路方向を９０度変換する反射体を実装するセラミックパッケージを備える光モジュールの製造方法であって、
前記反射体を吸着具を用いて吸着し、該吸着具が前記反射体を吸着している吸着位置を前記セラミックパッケージの外形寸法に基づいて調整し、前記吸着位置を調整した状態を維持して前記セラミックパッケージに前記反射体を実装することを特徴とする光モジュール製造方法。
【請求項２】
前記吸着位置の調整は、前記セラミックパッケージの開口部に前記セラミックパッケージの主面と４５度の角度をもつ斜面を有する当接部材を設置し、前記斜面に当該反射体を当接させることにより行うことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール製造方法。
【請求項３】
前記吸着具に前記反射体を吸着させて該吸着具を前記主面と平行に所定の距離だけ所定の高さで移動し、前記当接部材の前記斜面に前記反射体を当接させることにより前記吸着位置を調整した後、前記吸着具と前記反射体との間の吸着状態を維持しつつ前記吸着具を予め定めた位置に移動させることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール製造方法。
【請求項４】
前記当接部材は前記セラミックパッケージを密閉するシール部材に設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の光モジュール製造方法。
【請求項５】
前記当接部材は前記セラミックパッケージのリッドの装着面に押し当てられた治具であることを特徴とする請求項２または３に記載の光モジュール製造方法。
【請求項６】
前記吸着位置の調整は、前記発光素子から出射された光が前記反射体を経由して光を集光させるレンズに到達するまでの光路長が一定となるよう行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光モジュール製造方法。
【請求項７】
前記セラミックパッケージに前記反射体を実装した後、前記レンズと前記反射体との間で光学的調芯を行うことを特徴とする請求項６に記載の光モジュール製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ケーブルに接続される光モジュールを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パッケージの底板に垂直な面を提供するサブマウントを設け、その面に端面発光型のレーザーダイオードを設置して、パッケージの底板に垂直な方向に光を出射する光モジュールが開発されている。この光モジュールは、パッケージの高さがサブマウントの高さに依存してしまい、パッケージの寸法を小さくすることが難しいという問題がある。
このため、パッケージの底板に端面発光型のレーザーダイオードを実装し、底板に平行に出射された光を反射させて、光路方向を底板と垂直な方向に変換する構成とすることにより、パッケージの高さを低くすることを可能にした技術がある（例えば、特許文献１、２を参照）。
【０００３】
さらに、近年では、上記技術と同様に光路方向を変換する技術として、電子デバイスの分野で一般に用いられている平板型のセラミックパッケージの底板に端面発光型のレーザーダイオードを実装し、光路方向を変換してセラミックパッケージの天井部から光を取り出す構造を有する光モジュールが開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５３０８６号公報
【特許文献２】特開２００９−２９５７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図５は、セラミックパッケージ３を用いて構成された光モジュール１の概念図である。図５に示すように、この光モジュール１は、シールリング２を有するセラミックパッケージ３、レーザーダイオードなどの発光素子４、発光素子を搭載するマウント部５、反射ミラーなどの反射体６、光を集光させるレンズ７、レンズ７を装着するリッド８を備える。ここで、リッド８の上部にはスリーブ等の光結合部品が接続される。このような構成のセラミックパッケージを利用することにより、光モジュールの製造コストを低減させることが可能となる。
【０００６】
しかしながら、この種のセラミックパッケージは、光学的なレベルでみると個体のばらつきが大きいという問題がある。例えば、市場で一般に入手可能な厚み１．３ｍｍのセラミックパッケージでは、その厚みのばらつきが±０．１５ｍｍ程度ある。このため、セラミックパッケージにレンズを実装した場合、レーザーダイオードとレンズとの間の距離が一定な光モジュールを製造することが難しいという問題があった。
【０００７】
図６は、本発明の課題を説明する図である。図６（Ａ）には高さがａであるセラミックパッケージ、図６（Ｂ）には高さがｂであるセラミックパッケージが示されている。このようにパッケージの高さが異なると、たとえレーザーダイオード４と反射体６との間の距離ｄが等しい場合でも、反射体６とレンズ７との距離ｃと距離ｅが異なることとなる。
【０００８】
例えば、レーザーダイオード４とレンズ７との間の距離が０．４５ｍｍとなるよう設計したとしても、セラミックパッケージ１の高さａと高さｂのばらつきは±０．１５ｍｍ程度あるため、レーザーダイオード４とレンズ７との間の距離ｃと距離ｅにも±０．１５ｍｍ程度のばらつきが生じることになる。このばらつきは、設計したレーザーダイオード４とレンズ７との間の距離の約３３％に相当し、光モジュール１の光学設計を支配する要因となってしまう。
【０００９】
本発明は上述した実情に鑑みてなされたもので、セラミックパッケージの外形寸法にばらつきがある場合でも、発光素子からレンズまでの光路長を適切に調整することが容易な光モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による光モジュール製造方法は、発光素子から出射される光の光路方向を９０度変換する反射体を実装するセラミックパッケージを備える光モジュールの製造方法であって、反射体を吸着具を用いて吸着し、吸着具が反射体を吸着している吸着位置をセラミックパッケージの外形寸法に基づいて調整し、吸着位置を調整した状態を維持してセラミックパッケージに反射体を実装する。なお、上記吸着位置の調整は、セラミックパッケージの開口部にセラミックパッケージの主面と４５度の角度をもつ斜面を有する当接部材を設置し、斜面に反射体を当接させることにより行う。
【００１１】
また、吸着具に反射体を吸着させて吸着具を主面と平行に所定の距離だけ所定の高さで移動し、当接部材の斜面に反射体を当接させることにより吸着位置を調整した後、吸着具と反射体との間の吸着状態を維持しつつ吸着具を予め定めた位置に移動させる。
【００１２】
なお、上記当接部材は、セラミックパッケージを密閉するシール部材に設けられていてもよく、セラミックパッケージのリッドの装着面に押し当てられた治具であってもよい。また、上記吸着位置の調整は、発光素子から出射された光が反射体を経由して光を集光させるレンズに到達するまでの光路長が一定となるよう行われることが好ましい。また、セラミックパッケージに反射体を実装した後、レンズと反射体との間で光学的調芯を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光モジュール製造方法によれば、セラミックパッケージを用いることを可能とするとともに、セラミックパッケージの外形寸法にばらつきがある場合でも、発光素子からレンズまでの光路長を適切に調整することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るセラミックパッケージの一例を示す模式図である。
【図２】図２は、吸着具の吸着位置調整について説明する図である。
【図３】図３は、反射体の実装について説明する図である。
【図４】図４は、治具を用いた反射体の実装位置の調整について説明する図である。
【図５】図５は、セラミックパッケージを用いて構成された光モジュールの概念図である。
【図６】図６は、本発明の課題を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、このセラミックパッケージ１０は、端面発光型のレーザーダイオードからなる発光素子１１、発光素子１１を搭載するマウント部１２、発光素子１１やマウント部１２を搭載するベース部１３、後述するリッド２３とベース部１３との間を密閉するシール部材（以下、シールリングという）１４を備える。
【００１６】
ここで、シールリング１４は、発光素子１１やマウント部１２、反射体２１を実装する面であるベース部１３の底壁面１３ａ（以下、セラミックパッケージ１０の主面という）に対して略４５度の角度となる斜面１４ａを有する。また、発光素子１１は、光を主面１３ａに対して平行に出射する。
【００１７】
さらに、図１には、発光素子１１から出射される光の光路方向を略９０度変換する反射体２１、光を集光させるレンズ２２、および、レンズ２２を装着するリッド２３をセラミックパッケージ１０上に実装することにより形成される光モジュール２０についても示されている。この光モジュール２０には、スリーブ部２４を介して光ファイバフェルール２５が挿着される。反射体２１は、例えば、光を反射する反射ミラーなどにより構成され、その反射面の角度は、発光素子１１から出射される光の光路方向を略９０度変換するように、セラミックパッケージ１０の主面１３ａに対して略４５度の角度に設定される。
【００１８】
本実施形態では、シールリング１４の斜面１４ａを利用して、発光素子１１と反射体２１までの距離を調整することにより、発光素子１１からレンズ２２までの光路長が一定となるよう調整する。なお、図１には、シールリング１４の斜面１４ａの部分はそのまま残していてもよいが、反射体２１の実装後はそれを除去してもよい。なお、ここでは、セラミックパッケージ１０の大きさが例えば６ｍｍ四方以下、高さが１．３ｍｍ、シールリング１４の厚みが０．２５ｍｍ、反射ミラーの寸法が０．５ｍｍ、発光素子１１からレンズ２２までの光路長が０．４５ｍｍ程度のものを想定している。しかし、本発明はこれらの数値に限定されるものではない。
【００１９】
次に、反射体２１を主面１３ａ上に実装する方法について説明する。図２は、吸着具３０の吸着位置調整について説明する図である。また、図３は、反射体２１の実装について説明する図である。図２および図３には、高さがＨａおよびＨｂであるセラミックパッケージ１０がそれぞれ示されている。
まず、吸着具（コレット）３０は、例えば、反射体２１の上面２１ａの中央部分の位置を真空吸着により吸着する。ここで、この吸着位置の厳密性は要求されない。そして、吸着具３０は、反射体２１を吸着したまま、反射体２１を主面１３ａに垂直な方向（ｚ軸方向）に所定の高さまで持ち上げる。
この高さは、反射体２１の底面２１ｂが各セラミックパッケージ１０のシールリング１４の斜面１４ａの幅に収まる高さとし、その高さは各反射体２１および各セラミックパッケージ１０間で不変（一定）とする。
【００２０】
図２に示すように、その後吸着具３０は、主面１３ａと平行に左方向（−ｘ軸方向）に、予め設定された水平可動範囲の左端の位置まで移動する。ここで、この水平可動範囲は、各反射体２１および各セラミックパッケージ１０間で不変（一定）とする。ここで、図２（Ａ）に示すように、セラミックパッケージ１０の高Ｈａさが低い場合で吸着具３０が設定位置まで移動して停止した時に、反射体２１の底面２１ｂの左端がシールリング１４の斜面１４ａの下側でちょうど当接したとする。この場合は、反射体２１はその吸着位置を維持した状態で後述する実装位置に移動される。
【００２１】
一方、図２（Ｂ）に示すように、セラミックパッケージ１０の高さＨｂが高い場合には、吸着具３０が上記水平可動範囲の左端の設定位置の付近まで移動したときに（一点鎖線の位置）、反射体２１の底面２１ｂの左端がシールリング１４の斜面１４ａに当接する。
【００２２】
しかし、この位置では、吸着具３０は、その水平可動範囲の左端の位置まで至っていないので、吸着具３０自身はさらに左方向（−ｘ軸方向）に移動するが、反射体２１はすでにシールリング１４の斜面１４ａに当接しているので左方向（−ｘ軸方向）には移動しない。
【００２３】
その結果、吸着具３０の吸着面と反射体２１の上面２１ａとの間でスリップが生じ、吸着具３０の吸着位置は、反射体２１の上面２１ａの中央部分から上面の２１ａの左端の位置に変化する。この吸着位置の変化量が調整量であり、反射体２１の実装位置のオフセット量となる。なお、吸着具３０の吸着位置が左端にあっても、吸着具３０は依然として反射体２１を吸着しているので、反射体２１が吸着具３０から離れることはない。図２（Ｂ）には、吸着具３０をそのまま水平可動範囲の左端の位置まで移動させた結果、吸着面が反射体２１の上面２１ａの左端の位置までスリップした場合が示されている。
【００２４】
上述のように、シールリング１４の斜面１４ａの角度がセラミックパッケージ１０の主面１３ａに対して略４５度の角度となっているので、上記のようにして反射体２１をシールリング１４の斜面１４ａに当接させた場合には、セラミックパッケージ１０間の高さの差が、高さ方向に直交する反射体２１の水平方向の位置の差となって現れることになる。
【００２５】
次に、吸着具３０は、図２で調整された吸着位置を維持した状態で、反射体２１を発光素子１１の光の出射方向に移動させ、セラミックパッケージ１０の主面１３ａ上に実装する。その際、反射体２１は、発光素子１１からレンズ２２に至るまでの光路の長さが一定になるよう実装される。
【００２６】
具体的には、図３に示すように、吸着具３０は、吸着面の位置の調整後、ベース部１３の所定の水平位置（所定のｘ座標）まで移動し、その水平位置を維持したまま、吸着面の位置の調整がなされた反射体２１をセラミックパッケージ１０の主面１３ａ上に実装する。ここで、上記所定の水平位置は各反射体２１および各セラミックパッケージ１０間で不変（一定）とする。
【００２７】
これにより、高さが高いセラミックパッケージ１０（高さＨｂのセラミックパッケージ１０）に実装される反射体２１は、高さが低いセラミックパッケージ１０（高さＨａのセラミックパッケージ１０）に実装される反射体２１よりも高さの差（Ｈｂ−Ｈａ）の分だけ右方向（ｘ軸方向）にオフセットされて実装される。
【００２８】
すなわち、高さが高いセラミックパッケージ１０（高さＨｂのセラミックパッケージ１０）については、発光素子１１から反射体２１までの距離が（Ｈｂ−Ｈａ）だけ短く設定される。逆に言えば、高さが低いセラミックパッケージ１０（高さＨａのセラミックパッケージ１０）については、発光素子１１から反射体２１までの距離が（Ｈｂ−Ｈａ）だけ長く設定される。これを数式で表せば、ｈ＝ｆ＋（Ｈｂ−Ｈａ）が成り立つ。
【００２９】
ここで、主面１３ａから発光素子１１までの高さをｊとすれば、Ｈｂ−Ｈａ＝（ｇ＋ｊ）−（ｉ＋ｊ）が成り立つ。よって、上記ｈ＝ｆ＋（Ｈｂ−Ｈａ）にこれを代入すれば、
ｈ＝ｆ＋｛（ｇ＋ｊ）−（ｉ＋ｊ）｝＝ｆ＋ｇ−ｉ
となる。これより、
ｆ＋ｇ＝ｈ＋ｉ
が得られる。このことは、発光素子１１からレンズ２２までの光路長がセラミックパッケージ１０の高さによらず一定となることを示す。
【００３０】
以上のように、主面１３ａに対して略４５度の角度を有する斜面１４ａに反射体２１を当接させ、吸着具３０が反射体２１を吸着する吸着面の位置を調整し、その後主面１３ａの所定の位置に反射体２１を実装するので、発光素子１１と反射体２１との間の光路長が自動的に調整され、発光素子１１からレンズ２２までの光路長を一定にすることができる。
【００３１】
また、吸着面の位置を調整した後、吸着具３０を主面１３ａの所定の水平位置まで移動させ、その水平位置を維持したまま、吸着面の位置の調整がなされた反射体２１を主面１３ａ上に実装するので、吸着具３０の位置を基準にすることにより、セラミックパッケージ１０の高さの違いを発光素子１１から反射体２１までの距離の違いに適切に反映させることができる。
【００３２】
また、シールリング１４に設けた斜面１４ａを用いて反射体２１の実装位置を決定するので、反射体２１の実装位置を決定するために必要な部品を安価に設けることができ、光モジュール２０の製造コストを低減させることができる。
【００３３】
なお、上記実施形態においては、シールリング１４に設けられた斜面１４ａを利用して反射体２１の実装位置を調整することとしたが、シールリング１４に代えて、セラミックパッケージ１０の上面（シールリング１４の上面であり、セラミックパッケージ１０にリッド２３を装着する際の装着面）に搭載され、主面１３ａと略４５度の角度を有する斜面を有する治具を用いて反射体２１の実装位置を調整することとしてもよい。
【００３４】
図４は、治具４０を用いた反射体２１の実装位置の調整について説明する図である。図４に示すように、この治具４０は、スプリング４０ｂの力でセラミックパッケージ１０の上面（シールリング１４の上面であり、セラミックパッケージ１０にリッドを装着する際の装着面）に底部４０ｃを押し当てる。これにより、治具４０の斜面４０ａは、セラミックパッケージ１０の主面１３ａに対して略４５度の角度に固定される。
【００３５】
なお、図４では、治具４０がセラミックパッケージ１０の上面上を跨ぐように押し当てられ、治具４０の片側のみ斜面４０ａを有する形状としているが、治具４０の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、斜面４０ａを有する治具４０がリング状に形成され、その治具４０がセラミックパッケージ１０の側面上に押し当てられることとしてもよい。
【００３６】
そして、図２で説明した場合と同様に、吸着具３０は、反射体２１の上面２１ａの中央部分を真空吸着により吸着し、反射体２１を吸着したまま、反射体２１を主面１３ａに垂直な方向（ｚ軸方向）に所定の高さまで持ち上げる。
ここで、この高さは、反射体２１の底面２１ｂが治具４０の斜面４０ａの幅に収まる高さとし、その高さは各反射体２１および各セラミックパッケージ１０間で不変（一定）とする。
【００３７】
その後、吸着具３０は、主面１３ａと平行に左方向（−ｘ軸方向）に、予め設定された水平可動範囲の左端の位置まで移動する。ここで、この水平可動範囲は、各反射体２１および各セラミックパッケージ１０間で不変（一定）とする。もし、セラミックパッケージ１０の高さが高ければ、吸着具３０が設定位置に至る前に反射体２１の底面２１ｂの左端が治具４０の斜面４０ａの下側で当接する。
【００３８】
この位置では、吸着具３０は、その水平可動範囲の左端の設定位置まで至っていないので、吸着具３０自身はさらに左方向（−ｘ軸方向）に移動するが、反射体２１はすでに治具４０の斜面４０ａに当接しているので左方向（−ｘ軸方向）には移動しない。
その結果、吸着具３０の吸着面と反射体２１の上面２１ａとの間でスリップが生じるが、吸着具３０は依然として反射体２１を吸着し、反射体２１が吸着具３０から離れることはない。
一方、セラミックパッケージ１０の高さが低ければ、吸着具３０が上記水平可動範囲の左端の設定位置に移動して、反射体２１の底面２１ｂの左端が治具４０の斜面４０ａに当接する。
【００３９】
上述のように、治具４０の斜面４０ａの角度がセラミックパッケージ１０の主面１３ａに対して略４５度の角度となっているので、反射体２１を治具４０の斜面４０ａに当接させた場合には、セラミックパッケージ１０間の高さの差が、高さ方向に直交する反射体２１の水平方向の位置の差となって現れることになる。
【００４０】
次に、発光素子１１から出射された光が略９０度の角度で反射して、レンズ２２方向に光路が変換されるよう、吸着具３０は反射体２１を発光素子１１の光の出射方向に移動させ、セラミックパッケージ１０の主面１３ａ上に実装する。その際、反射体２１は、発光素子１１からレンズ２２に至るまでの光路の長さが一定になるよう実装される。
【００４１】
具体的には、図３を用いて説明した場合と同様に、吸着具３０は、吸着面の位置の調整後、ベース部１３の所定の水平位置（所定のｘ座標）まで移動し、その水平位置を維持したまま、吸着面の位置の調整がなされた反射体２１をセラミックパッケージ１０の主面１３ａ上に実装する。ここで、上記所定の水平位置は各反射体２１および各セラミックパッケージ１０間で不変（一定）とする。
【００４２】
このように、治具４０の斜面４０ａに反射体２１を当接させ、吸着具３０が反射体２１を吸着する吸着面の位置を調整した上で、主面１３ａの所定の位置に反射体２１を実装するので、発光素子１１と反射体２１との間の光路長が自動的に調整され、発光素子１１からレンズ２２までの光路長を一定にすることができる。
【００４３】
また、例えば光モジュール２０をシールする前のシールリング１４の厚みが０．２５ｍｍ程度に制限されているような場合には、そのシールリング１４に斜面１４ａを形成するとその長さは最大でも０．３５ｍｍ程度であるが、治具４０を用いれば斜面１４ａの長さをより柔軟に変更することができ、各セラミックパッケージ１０の高さが大きく違っても発光素子１１からレンズ２２までの光路長の調整を容易にすることができる。
【００４４】
シールリング１４の斜面１４ａを利用して、あるいは、治具４０の斜面４０ａを利用して反射体２１を主面１３ａ上に実装した後は、レンズ２２の光軸と反射体２１の光軸との間で光学的調芯を行う。これは、反射体２１をセラミックパッケージ１０の主面１３ａ上に実装する場合の実装位置が、高さの異なる各セラミックパッケージ１０間で水平方向（ｘ軸方向）に変化するためである。具体的には、例えば、レンズ２２を通して出射される光信号の光強度が最大となるようレンズ２２の位置を水平方向に移動させ、レンズ２２と反射体２１との間で光軸を一致させる。これにより、光信号をより効率的に伝搬することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１…光モジュール、２，１４…シールリング、３，１０…セラミックパッケージ、４，１１…発光素子、５，１２…マウント部、６，２１…反射体、７，２２…レンズ、８，２３…リッド、１３…ベース部、１３ａ…主面、１４ａ，４０ａ…斜面、２１ａ…上面、２１ｂ…底面、２４…スリーブ部、２５…光ファイバフェルール、３０…吸着具、４０…治具、４０ｂ…スプリング
【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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