(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェルールと光通信機能部が実装されたリードフレームを金型内に装填する工程と、
金型に対して移動可能で金型の一定位置に停止する可動部でフェルールの先端をフェルールの長手方向に押圧し、リードフレームの変位と反力を吸収する弾性部を介して金型に設ける当て止め部でリードフレームを受け止めて、フェルールの先端を金型内の適正個所に位置決めする工程と、
金型内に樹脂を充填し、コネクタとの係合部をフェルール先端から適正な位置に樹脂成型する工程とを含むことを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項２】
フェルールと光通信機能部が実装されたリードフレームが装填される金型と、
金型に対して移動可能で金型の一定位置に停止すると共に、フェルールの先端をフェルールの長手方向に押圧してフェルールの先端を金型内の適正個所に位置決めする可動部と、
可動部でフェルールの先端を押圧した際、リードフレームの変位と反力を吸収する弾性部と、
この弾性部に当接する当て止め部とを具えることを特徴とする光モジュール製造用金型。
【請求項３】
金型は、開閉自在の上金型と下金型とから構成され、
前記可動部は第1傾斜面を具え、
前記上金型は第1傾斜面に適合する第２傾斜面を具え、
上金型の閉じ動作に連動して、第２傾斜面が第１傾斜面を押圧することで可動部をフェルール側に前進するよう構成されたことを特徴とする請求項２に記載の光モジュール製造用金型。
【請求項４】
フェルールと光通信機能部が実装されたリードフレームであって、
前記フェルールの先端部とは反対側に弾性部を具え、この弾性部は、金型に当接し、金型内でリードフレームが適正個所に位置されるように、リードフレームがフェルールの長手方向へ移動した際の変位と反力を吸収するよう構成されることを特徴とするリードフレーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光モジュールの製造方法と、この製造方法での利用に最適な金型およびリードフレームに関するものである。特に、光モジュールにおけるコネクタとの係合部をフェルール先端に対して適正な位置に形成できる光モジュールの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６に示すように、光通信機能部を内蔵した平面実装型の光通信モジュールが知られている。これは、薄い直方体状の樹脂モールド200中に光通信機能部を収納し、一端に光ファイバフェルール142を、両側面に複数のリード111が突設された構造である。フェルール142の根元側には、コネクタ（図示せず）が容易に抜けないように接続するための係合部210が形成されている。この係合部210は、その両側に係合突起211を有し、コネクタは係合突起211に係合する爪を具えている。コネクタを係合部210に嵌合した際、コネクタの爪が前記突起211に係合することでコネクタの抜けを防止する。従って、光モジュールとコネクタとの接続を確実にするには、光モジュールを製造する際、光学的な基準位置となるフェルール142の先端に対して物理的な基準位置となる係合突起211を適正な位置に正確に形成することが極めて重要である。
【０００３】
このような光モジュールは、フェルール142と光通信機能部が実装されたリードフレーム110を金型内に装填し、樹脂成型により光通信機能部を封止すると共にコネクタと接続するための係合部210を成型することで製造されている。
【０００４】
この製造方法の概略を図７，図８に基づいて説明する。まず、フォトダイオード（PD）などの受光素子122およびレーザダイオード（LD）などの発光素子122の少なくとも一方をSiベンチ121上に実装する（図７）。一方、このSiベンチ121が実装されるサブパッケージ100を準備しておく。サブパッケージ100はリードフレーム110に絶縁材料で構成した実装面120と、各リード111を絶縁する枠部130とを具えている。この実装面120には、Siベンチ121や電子部品123を実装し、ワイヤボンディングにより各素子122、電子部品123、リード111間を接続する。実装面120と枠部130にかけては光ファイバキャピラリ140を実装する。ここでの電子部品123には、LDのドライバIC、LDの光強度を検知するモニタフォトダイオード（M-PD）、PDの信号を増幅するAMPなどが挙げられる。光ファイバキャピラリ140は短尺の光ファイバ141にフェルール142を装着したものである。Siベンチ121や電子部品123などをサブパッケージ100に実装後、サブパッケージ100を金型に装填して、金型内の適正個所に位置決めする。
【０００５】
その位置決め手順を図８に基づいて説明する。下金型320の内面にはピンやブロックの位置決め突起360が形成されている。一方、リードフレームの一部には、この位置決め突起360がはめ込まれる嵌合孔113が形成されている。発（受）光素子122や電子部品123などが実装されたサブパッケージ100は、位置決め突起360が嵌合孔113にはめ込まれるように金型内にセットされる。これにより、金型内でリードフレームの位置が決められ、リードフレームに対して実装されているフェルール142の先端位置も決められることになる。そして、金型（上金型は省略）を閉じて樹脂を充填し、光モジュールの樹脂モールドを形成すれば、フェルール先端に対してある程度正確な位置に係合部を成型することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来技術では、コネクタの係合部をフェルール先端に対して正確な位置に成型することが難しいと言う問題があった。
【０００７】
従来の成型では、金型の位置決め突起とリードフレームの嵌合孔を合わせることによりフェルール先端とコネクタの係合部との位置決めを行っている。ところが、部品公差やフェルールをサブパッケージに実装する際の実装精度によりバラツキが生じ、フェルール先端とコネクタの係合部との位置決めが正確に行えないことがある。もちろん、フェルールの実装は、位置決め溝を設けたり、位置決め用金具をつける等して、リードフレームに対し正確に実装する工夫が行なわれているが、それでも実装精度のバラツキをなくすことはできない。
【０００８】
従って、本発明の主目的は、コネクタとの係合部をフェルール先端に対して高精度に成型することができる光モジュールの製造方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、上記製造方法での適用に好適な光モジュール製造用金型またはリードフレームを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は金型に対してフェルールの先端を正確に位置決めできる可動部を用いてフェルールの先端を金型の適正個所に位置合わせすることで上記の目的を達成する。
【００１１】
すなわち、本発明光モジュールの製造方法は、フェルールと光通信機能部が実装されたリードフレームを金型内に装填する工程と、金型に対して移動可能で金型の一定位置に停止する可動部でフェルールの先端をフェルールの長手方向に押圧し、リードフレームの変位と反力を吸収する弾性部を介して金型に設ける当て止め部でリードフレームを受け止めて、フェルールの先端を金型内の適正個所に位置決めする工程と、金型内に樹脂を充填し、コネクタとの係合部をフェルール先端から適正な位置に樹脂成型する工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
従来の技術では、リードフレームや嵌合孔をいかに高精度に作製しても、フェルールをリードフレームに高精度に実装できなければ、コネクタとの係合部をフェルール先端に対して高精度に成型することが難しい。
【００１３】
本発明では、金型に対して移動可能で金型の一定位置に停止する可動部でフェルールの先端をフェルールの長手方向に押圧し、リードフレームの変位と反力を吸収する弾性部を介して金型に設ける当て止め部でリードフレームを受け止めるようにすることで、この一定位置に可動部を移動させれば必然的にフェルールの先端が金型の適正個所に位置決めできるように構成している。これにより、フェルールをリードフレームに実装する精度にバラツキがあっても、コネクタとの係合部をフェルール先端に対して高精度に成型することができる。可動部でフェルールの先端を押圧すると、リードフレームごと移動するが、リードフレームの移動は、弾性部を介して金型に設ける当て止め部で受け止めることにより、この弾性部によって、リードフレームの変位と反力を吸収することができる。
【００１４】
また、本発明光モジュール製造用金型は、フェルールと光通信機能部が実装されたリードフレームが装填される金型と、金型に対して移動可能で金型の一定位置に停止すると共に、フェルールの先端をフェルールの長手方向に押圧してフェルールの先端を金型内の適正個所に位置決めする可動部と、可動部でフェルールの先端を押圧した際、リードフレームの変位と反力を吸収する弾性部と、この弾性部に当接する当て止め部とを具えることを特徴とする。
【００１５】
金型に対して一定位置に停止する可動部でフェルールを押圧することで、確実に金型内の適正位置にフェルールの先端を位置させることができる。
【００１６】
金型は、通常、上金型と下金型から構成され、フェルールと光通信機能部が実装されたリードフレームは下金型上にセットされる。そのため、下金型に切欠を設け、この切欠に嵌合する可動部を用いれば良い。切欠は嵌めこまれた可動部を確実に一定位置に停止させるため、V溝状のものが好適である。可動部は、上金型の閉じ動作に連動してフェルール側に移動されるものが好ましい。
【００１７】
弾性部には、通常、バネが利用できる。金型に弾性部を設けても良いし、リードフレームの一部にバネを形成しても良い。弾性部に当接する当て止め部の具体例としては、金型に設けられた突起が挙げられる。この当て止め部とリードフレームの間に圧縮バネを配置したり、リードフレームの一部に形成したバネを当て止め部に当接することにより、弾性部で、可動部に押されるリードフレームの変位と反力を吸収する。
【００１８】
さらに、本発明リードフレームは、フェルールと光通信機能部が実装されたリードフレームであって、前記フェルールの先端部とは反対側に弾性部を具え、この弾性部は、金型に当接し、金型内でリードフレームが適正個所に位置されるように、リードフレームがフェルールの長手方向へ移動した際の変位と反力を吸収するよう構成されることを特徴とする。
【００１９】
リードフレーム自体に弾性部を形成しておけば、金型にリードフレームをセットして可動部で位置合わせする際に、リードフレームの変位と反力を容易に吸収することができる。また、独立して弾性部を用いる必要がないため、部品点数の低減にも寄与することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
（実施例）
【００２１】
図１は本発明リードフレームの概略斜視図である。図２は図１のリードフレームを金型にセットする際の説明図、図３は金型にセットしたリードフレームと一体のフェルールを可動部で位置決めする際の説明図、図４は上金型を閉じる直前の状態を示す説明図である。図５(A)は図３とは別の可動部と下金型を示す斜視図、同(B)はその正面図である。図６は本発明方法により得られた光モジュールの斜視図である。
【００２２】
＜製造方法の概要＞
本発明光モジュールの製造方法は、フェルール142と光通信機能部をリードフレーム110に実装し、このリードフレーム110を金型310、320にセットして適正位置に位置決めしてから金型内に樹脂を充填して樹脂モールドを形成する（図2〜4）。リードフレーム110の位置決めは、可動部340でフェルール142の先端をフェルールの長手方向に押圧することにより、フェルール先端の位置を確定する。そして、金型内への樹脂の充填に伴って、コネクタとの係合部をフェルール先端に対して高精度に成型する。
【００２３】
＜リードフレームへの素子などの実装＞
ここで用いられるリードフレーム110は、後述するバネ部112が設けられている点を除いて図７で説明したリードフレームと同様の構成である（図１）。すなわち、リードフレーム110に絶縁材料で構成した実装面120と、各リード111を絶縁する枠部130とを具えたサブパッケージ100を用いる。受光素子および発光素子の少なくとも一方をSiベンチ上に実装する。実装面120には、前記のSiベンチや電子部品を実装し、ワイヤボンディングにより各素子、電子部品、リード間を接続する。電子部品には、LDのドライバIC、LDの光強度を検知するM-PD、PDの信号を増幅するAMPなどが挙げられる。図１では個々の実装部品は省略している。実装面120と枠部130にかけては光ファイバキャピラリを実装する。光ファイバキャピラリは短尺の光ファイバにフェルール142を装着したものである。これら光素子、電子部品により光通信機能部が構成される。
【００２４】
バネ部112は、リードフレーム110の一部、つまりフェルール142の先端部と反対側に設けられている。ここでは、リードフレーム110の両側をエッチングにより細い波型に形成して、バネ部112を構成した。もちろん、他の方法としてプレス（打ちぬき）によりバネ部12を形成することも可能である。すなわち、図７のリードフレームにおける嵌合孔113の代わりにバネ部112と嵌合切欠114を形成している。このバネ部112は後述する可動部340でフェルールの先端をフェルールの長手方向に押圧してリードフレーム110を移動させた際、リードフレーム110の変位と押圧時の反力を吸収する機能を持つ。また、嵌合切欠114には当て止めとなる突起がはめ込まれる。
【００２５】
＜金型の構成＞
一方、上記リードフレーム110がセットされる金型は、可動部340を具えたものを用いる。図2〜図4に示すように、金型は上金型310および下金型320から構成される。各金型内面には光モジュールの樹脂モールドに適合した凹部321が形成され、後に閉じた両金型の凹部内に樹脂を充填することで樹脂モールドが成型される。
【００２６】
ここで、下金型320にはV溝状の切欠322が形成されている。この切欠322に丁度嵌合するように形成された先鋭形状のものが可動部340である。可動部340を切欠322の最も奥にまではめ込んだとき、可動部340の先端がフェルール142の先端の適正個所となる。すなわち、金型の凹部321には、コネクタとの係合部を形成する個所が設けられており、この金型凹部321における係合部に対応する個所と切欠322に嵌め込まれた可動部340の先端とが適正な位置関係となるように設計されている。
【００２７】
＜可動部の移動＞
可動部340は下金型の凹部321よりも上方に突出しており、切欠322にはめ込まれると、可動部340の先端が下金型320にセットされたフェルール142の先端をフェルールの長手方向に押圧する。可動部340の駆動は、上金型310を閉じることに連動して行われる。すなわち、可動部340におけるフェルール142と反対側には第１傾斜面341が形成され、上金型310にもこの第１傾斜面341に適合する第２傾斜面が形成されている。上金型310を閉じると、上金型の第２傾斜面が下金型の第１傾斜面341を押圧し、可動部340をフェルール側に前進させる。その他、可動部340の駆動は、モータなどのアクチュエータを用いて行うことや、単に手作業にて行うことも可能である。
【００２８】
別構成の可動部を図５に示す。この可動部340はV字型ではなく、ほぼL型のブロック状に形成されている。下金型320の一部には、可動部340がスライドするガイド溝323が形成され、さらにガイド溝323の終端には可動部340を適正位置に停止させるストッパ324が形成されている。また、この可動部340でも、上金型の第2傾斜面311に対応する第1傾斜面341が形成されており、上金型310の閉じ動作に連動して可動部340がフェルール側に前進される。可動部340とストッパ324との間には、圧縮ばね325が介在され、一旦閉じた上金型310を開くと、圧縮ばね325の反発力により、可動部340を後退させることができる。
【００２９】
可動部340にフェルール142が押圧されると、フェルール142と一体のリードフレーム110は可動部340の移動方向に変位される。この変位と反力を前記リードフレームに設けたバネ部112で吸収する。その際、バネ部112の当て止めとして、下金型の上面には、一対のブロック状の突起350が形成されている。この突起350は嵌合切欠114にはめ込まれてバネ部112に接触し、リードフレーム110が必要以上に金型内からずれることを防止する。
【００３０】
＜樹脂の充填＞
可動部340を切欠322の最も奥まで移動させたら、フェルール142の先端は金型ないの適正位置に配置されているため、その状態で上金型310を閉じ、樹脂の充填を行う（図4）。この樹脂としては、例えばエポキシ樹脂が用いられる。樹脂の充填を終えると、両金型310、320を開いて樹脂モールドの形成された光モジュールを取り出す。
【００３１】
＜光モジュール＞
得られた光モジュールは、図６に示すように、薄い直方体状の樹脂モールド200中に光通信機能部を収納し、一端に光ファイバフェルール142を、両側面に複数のリード111が突設された構造である。フェルール142の根元側には、コネクタが容易に抜けないように接続するための係合部210が形成されている。係合部210の両側には係合突起211が設けられ、コネクタを嵌め込んだ際、コネクタの爪が係合突起211に係合してコネクタの抜けを防止する。ここでは、モジュールの上方から見た場合に、フェルール先端側が頂点でその反対側が底辺となるほぼ三角形状の係合突起211を係合部210の両側に設けた。可動部を用いたフェルール先端の位置決めにより、この係合突起211の位置とフェルール先端位置が高精度に位置決めされる。
【００３２】
（試験例）
本発明製造方法で得られた光モジュールと、図７、図８に示した従来方法により得られた光モジュールについて、フェルール先端と係合突起との距離を測定し、製品間のバラツキを調べた。表１に測定値、平均値、標準偏差を示す。
【００３３】
【表１】
0003909670.tif 000002
【００３４】
この表から明らかなように、バラツキの指標である標準偏差は約23μmから10μmと大幅に改善できることがわかった。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明光モジュールの製造方法によれば、金型に対して移動可能で金型の一定位置に停止する可動部でフェルールの先端をフェルールの長手方向に押圧し、リードフレームの変位と反力を吸収する弾性部を介して金型に設ける当て止め部でリードフレームを受け止めて、この一定位置に可動部を移動させることで、必然的にフェルールの先端が適正個所に位置決めできる。
【００３６】
また、本発明金型およびリードフレームは上記の製造方法を実現する上で最適な構成である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明リードフレームの概略斜視図である。
【図２】図１のリードフレームを金型にセットする際の説明図である。
【図３】金型にセットしたリードフレームと一体のフェルールを可動部で位置決めする際の説明図である。
【図４】上金型を閉じる直前の状態を示す説明図である。
【図５】  (A)は図３とは別の可動部と下金型を示す斜視図、(B)はその正面図である。
【図６】平面実装型光モジュールの斜視図である。
【図７】従来のリードフレームの概略図である。
【図８】従来のリードフレームを金型にセットする際の説明図である。
【符号の説明】
100  サブパッケージ
110  リードフレーム
111  リード
112  バネ部
113  嵌合孔
114  嵌合切欠
120  実装面
121  Siベンチ
122  受（発）光素子
123  電子部品
130  枠部
140  光ファイバキャピラリ
141  光ファイバ
142  フェルール
200  樹脂モールド
210  係合部
211  係合突起
300  金型
310  上金型
311  第2傾斜面
320  下金型
321  凹部
322  切欠
323  ガイド溝
324  ストッパ
325  圧縮ばね
340  可動部
341  第1傾斜部
350  突起（当て止め部）
360  位置決め突起
【図１】
0003909670.tif 000003
【図２】
0003909670.tif 000004
【図３】
0003909670.tif 000005
【図４】
0003909670.tif 000006
【図５】
0003909670.tif 000007
【図６】
0003909670.tif 000008
【図７】
0003909670.tif 000009
【図８】
0003909670.tif 000010