(57)【要約】【課題】簡単な構成により、安定した光結合効率を得ることができる光半導体パッケージ及びこれを用いた光伝送モジュールを提供する。【解決手段】光半導体パッケージ１０は、発光素子または受光素子による光素子１２を備え、この光素子１２を封止するモールド樹脂１４は、光素子１２の前部に設けられた凸レンズ１４ｂと、凸レンズ１４ｂの前部に設けられたテーパー状の凹部１４ａとが一体成形されている。光ファイバ３の芯線３ａの先端は、凹部１４ａによってガイドされ、芯線３ａの直径と凹部１４ａの内面径とが等しい位置で芯線３ａが保持されることにより位置決めされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光素子と、
前記光素子を封止すると共に、前記光素子に光結合される光伝送媒体をガイドするテーパー状の凹部が一体成形されたモールド樹脂と、
を備えることを特徴とする光半導体パッケージ。
【請求項２】
光素子と、
前記光素子を封止すると共に、前記光素子に光結合される光伝送媒体をガイドする複数の半円弧状の突起及び前記光伝送媒体の端面位置を規制するストッパーが一体成形されたモールド樹脂と、
を備えることを特徴とする光半導体パッケージ。
【請求項３】
前記モールド樹脂は、前記光素子の光軸上に形成されたレンズを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光半導体パッケージ。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の光半導体パッケージと、
前記光半導体パッケージが実装された基板と、
前記光半導体パッケージを内部に収容すると共に収容した前記光半導体パッケージと光結合するように光伝送媒体を挿通させる貫通孔を有し、前記基板に設けられたケースと、
を備えることを特徴とする光伝送モジュール。
【請求項５】
前記ケースは、樹脂材料で形成されて前記基板のグランドに接続される導電性のシールド部を有することを特徴とする請求項４に記載の光伝送モジュール。
【請求項６】
前記ケースは、前記光素子に光結合された前記光伝送媒体を固定する固定機構を備えることを特徴とする請求項４に記載の光伝送モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、及び光伝送モジュール及びこれを用いた光半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを伝送媒体とする光ファイバ通信においては、結合損失の低下を防ぐために光半導体素子と光ファイバの光軸とを高い精度で位置決めすることが要求される。
【０００３】
光半導体素子と光ファイバとを結合する光半導体装置として、光半導体素子に凹部を形成すると共に、光ファイバのコア領域に凸部を形成して、凹部と凸部とを嵌め合わせる光半導体装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【０００４】
特許文献1に記載の光半導体装置においては、光半導体素子と光ファイバの光軸とを、凹部と凸部との嵌め合わせにより直接結合させるので、光半導体素子と光ファイバの光軸とを高精度に合わせることができる。
【特許文献１】特開平１０−３９１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、簡単な構成により、安定した光結合効率を得ることができる光半導体パッケージ及びこれを用いた光伝送モジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下の光半導体パッケージ及びこれを用いた光伝送モジュールを提供する。
【０００７】
［１］光素子と、前記光素子を封止すると共に、前記光素子に光結合される光伝送媒体をガイドするテーパー状の凹部が一体成形されたモールド樹脂と、を備えることを特徴とする光半導体パッケージ。
【０００８】
［２］光素子と、前記光素子を封止すると共に、前記光素子に光結合される光伝送媒体をガイドする複数の半円弧状の突起及び前記光伝送媒体の端面位置を規制するストッパーが一体成形されたモールド樹脂と、を備えることを特徴とする光半導体パッケージ。
【０００９】
［３］前記モールド樹脂は、前記光素子の光軸上に形成されたレンズを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光半導体パッケージ。
【００１０】
［４］請求項１〜３に記載の光半導体パッケージと、前記光半導体パッケージが実装された基板と、前記光半導体パッケージを内部に収容すると共に収容した前記光半導体パッケージと光結合するように光伝送媒体を挿通させる貫通孔を有し、前記基板に設けられたケースと、を備えることを特徴とする光伝送モジュール。
【００１１】
［５］前記ケースは、樹脂材料で形成されて前記基板のグランドに接続される導電性のシールド部を有することを特徴とする請求項５に記載の光伝送モジュール。
【００１２】
［６］前記ケースは、前記光素子に光結合された前記光伝送媒体を固定する固定機構を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光伝送モジュール。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の光半導体パッケージによれば、簡単な構成により、安定した光結合効率を得ることができる。
【００１４】
請求項２の光半導体パッケージによれば、請求項１の効果に加え、光ファイバの芯線と凹部の接触による傷の発生を低減することができる。
【００１５】
請求項３の光半導体パッケージによれば、光素子から光伝送媒体への集光及び光伝送媒体から光素子への集光を図ることができる。
【００１６】
請求項４の光伝送モジュールによれば、簡単な構成により、安定した光結合効率を得ることができる。
【００１７】
請求項５の光伝送モジュールによれば、光半導体パッケージのシールドを図ることができる。
【００１８】
請求項６の光伝送モジュールによれば、光伝送媒体を簡単に固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光伝送モジュールを示す断面図である。
【００２０】
（光伝送モジュールの構成）
光伝送モジュール１００は、ピン状の複数の電極１ａが一方の面（下面）に設けられた基板１と、基板１の他方の面（上面）に実装された集積回路２と、基板１に実装された光半導体パッケージ１０と、光半導体パッケージ１０の光路上に設けられた光ファイバ３と、光ファイバ３を保持すると共に光半導体パッケージ１０を覆うようにして基板１に設けられた樹脂製のカバー４とを備えて構成されている。
【００２１】
基板１は、エポキシ樹脂等からなり、上記複数の電極１ａと、集積回路２及び光半導体パッケージ１０に接続された配線パターン（図示せず）と、複数の貫通孔１ｂを有している。
【００２２】
集積回路２は、光半導体パッケージ１０が光送信用の場合にはドライバＩＣが用いられ、また、光半導体パッケージ１０が光受信用の場合には増幅用ＩＣが用いられる。
【００２３】
光ファイバ３は、例えば、コア３００と、このコア３００を被覆するクラッド３０１とからなる芯線３ａと、この芯線３ａを被覆する樹脂材料からなる被覆材により構成されており、例えば、直径２００〜５００μｍのマルチモードの仕様となっている。
【００２４】
カバー４は、全体が箱型を成し、下端には基板１の貫通孔１ｂに嵌入される複数の爪４ａを有している。更に、カバー４は、壁面に光ファイバ３を保持する雄ねじ部４１を有し、この貫通孔１ｂに光ファイバ３が挿通された状態で雄ねじ部４１に雌ねじ部４２がねじ付けられることにより、光ファイバ３をカバー４に固定する固定機構４Ａが設けられている。
【００２５】
雄ねじ部４１は、貫通孔４ｂを有し、先端にはテーパー４１ａ及び図示しないスリットが設けられている。また、雌ねじ部４２は、先端内面にテーパー４１ａに合致するテーパー４２ａが設けられている。雌ねじ部４２を光半導体パッケージ１０の方向へねじ込むことにより、テーパー４２ａがテーパー４１ａの外周を圧迫し、光ファイバ３が雄ねじ部４１の先端によって締め付けられ、光ファイバ３が固定されるようになっている。
【００２６】
（光半導体パッケージの構成）
図２は、光半導体パッケージの側面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線の断面図である。なお、図２においては、光ファイバ３を図示していない。
【００２７】
光半導体パッケージ１０は、一対のリードフレーム１１Ａ，１１Ｂと、リードフレーム１１Ａに搭載された光素子１２と、光素子１２の電極（図示せず）とリードフレーム１１Ｂとを接続するボンディングワイヤ１３と、リードフレーム１１Ａ，１１Ｂの光素子１２の搭載部及びボンディングワイヤ１３を覆うようにして設けられた透光性のモールド樹脂１４とを備えて構成されている。
【００２８】
光素子１２は、発光素子または受光素子であり、発光素子として、面型発光ダイオードや面型レーザー等の面型光素子を用いることができる。第１の実施の形態においては、一例として、発光素子にＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：垂直共振型面発光レーザー）を用いている。このＶＣＳＥＬは、例えば、裏面にｎ側電極を有するｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型下部反射鏡層、活性層、電流狭窄層、ｐ型上部反射鏡層、ｐ型コンタクト層、ｐ側電極（ｎ側電極は反対側の面に設けられている）を積層した層構造の発光部を備えている。また、受光素子としてフォトダイオード（ＰＤ）がある。
【００２９】
モールド樹脂１４は、例えば、透光性の樹脂からなり、光ファイバ３の芯線３ａの先端の周縁が内接可能な傾斜面を有したテーパー状の凹部１４ａと、凹部１４ａの底部に設けられた凸レンズ１４ｂとを有し、全体が角形を成している。
【００３０】
（光伝送モジュールの組み立て）
次に、光伝送モジュール１００の組み立てについて説明する。
【００３１】
まず、作業者は、光半導体パッケージ１０の組み立てを実施する。図２及び図３に示すように、リードフレーム１１Ａに光素子１２を実装した後、光素子１２とリードフレーム１１Ｂとをボンディングワイヤ１３で接続する。次いで、凹部１４ａ及び凸レンズ１４ｂに対応する形状を有したモールド型を用いて、リードフレーム１１Ａ，１１Ｂの一端及び光素子１２を囲むようにモールド樹脂１４を設け、光半導体パッケージ１０を完成させる。
【００３２】
次に、作業者は、図１に示すように、集積回路２が実装済の基板１に対して光半導体パッケージ１０を位置決めし、リードフレーム１１Ａ，１１Ｂの他端を基板１の所定位置にはんだ付けする。
【００３３】
次に、作業者は、図１に示すように、カバー４を基板１に取り付ける。カバー４の爪４ａは、基板１の貫通孔１ｂに挿入される際に先端が変形し、貫通孔１ｂを貫通後に先端が原型に復帰する。このことにより、カバー４が基板１から抜けないように固定される。
【００３４】
次に、作業者は、光ファイバ３の端部の被覆材の所定長を除去し、芯線３ａを露出させる。次に、固定機構４Ａの雌ねじ部４２を緩め、貫通孔４ｂに光ファイバ３を挿入する。このとき、芯線３ａの先端が凹部１４ａの傾斜面（内面）に当接した後、さらに光ファイバ３を挿入すると、芯線３ａは凹部１４ａの傾斜面に沿って凹部１４ａの底部に向かって進入し、芯線３ａの直径と凹部１４ａの内面径とが等しい位置に当接して保持される。芯線３ａが凹部１４ａ内を移動する過程では、芯線３ａの先端の外周面はテーパー状の凹部１４ａの内面に面接触する。
【００３５】
光ファイバ３の挿入の完了後、固定機構４Ａの雌ねじ部４２を回転させて雄ねじ部４１のテーパー４１ａを圧迫し、光ファイバ３をテーパー４１ａの部分で締め付けて固定する。以上により、光伝送モジュール１００が完成する。
【００３６】
［第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る光半導体パッケージを示す断面図である。
【００３７】
本実施の形態は、第１の実施の形態において、モールド樹脂１４が凸レンズ１４ｂを有しない構成にしたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。また、図４においては、モールド樹脂１４の底部１４ｃに光ファイバ３の芯線３ａが当接しているが、芯線３ａの端面周縁が凹部１４ａのテーパー状の面に線接触することにより、光結合性を低下させない範囲で底部１４ｃとの間に隙間を有していてもよい。
【００３８】
［第３の実施の形態］
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る光伝送モジュールを示す断面図である。
【００３９】
本実施の形態は、第１の実施の形態において、導電性のシールド部５をカバー４の内面に設けたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００４０】
シールド部５は、貼着した金属箔、塗布した導電塗料等からなり、基板１のグランドパターン（図示せず）に電気的に接続されている。
【００４１】
［第４の実施の形態］
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る光半導体パッケージを示す断面図である。また、図７は、図６のＢ−Ｂ線の断面図である。
【００４２】
本実施の形態は、第１の実施の形態において、凹部１４ａに代えて複数の突起１６Ａ〜１６Ｄを設けたものであり、その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００４３】
突起１６Ａ〜１６Ｄは、開口部１７の内壁面に半円弧状に膨出した形状を有し、図６に示すように十字形に配設され、光ファイバ３の挿入方向に開口部１７の開口径が小になるにつれて突起１６Ａ〜１６Ｄの間隔が小になっている。更に、凸レンズ１４ｂの近傍には、光ファイバ３の芯線３ａの先端面の周縁部に当接して芯線３ａを位置決めするストッパー１８が設けられている。ストッパー１８は、図７に示すように、凸レンズ１４ｂの外周から所定の高さの円筒状を成し、突起１６Ａ〜１６Ｄの根元に平坦面１８ａが設けられている。
【００４４】
本実施の形態においては、光ファイバ３の芯線３ａが開口部１７に挿入され、突起１６Ａ〜１６Ｄの表面に当接すると、それ以後の芯線３ａの進入は突起１６Ａ〜１６Ｄによってガイドされ、ストッパー１８の平坦面１８ａに当接して位置決めされる。
【００４５】
芯線３ａがストッパー１８の平坦面１８ａに当接した状態では、芯線３ａの外周面及び端面は突起１６Ａ〜１６Ｄに線状に接触する。
【００４６】
次に、図１に示す固定機構４Ａの雌ねじ部４２を回転して雄ねじ部４１のテーパー４１ａを圧迫し、光ファイバ３を雄ねじ部４１のテーパー４１ａ部分によって締め付けて固定する。以上により、光伝送モジュール１００が完成する。
【００４７】
上記した開口部１７において、光ファイバ３を支持する４つの突起１６Ａ〜１６Ｄを設けた構成を説明したが、光素子１２に対し光ファイバ３の光軸ずれが生じないものであれば、４点以外の支持構造で光ファイバ３を支持するようにしてもよい。
【００４８】
［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、各実施の形態間の構成要素の組合せは任意に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光伝送モジュールを示す断面図である。
【図２】図２は、光半導体パッケージの側面図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ線の断面図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態に係る光半導体パッケージを示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の第３の実施の形態に係る光伝送モジュールを示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第４の実施の形態に係る光半導体パッケージを示す断面図である。
【図７】図７は、図６のＢ−Ｂ線の断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  基板
１ａ  電極
１ｂ  貫通孔
２  集積回路
３  光ファイバ
３ａ  芯線
４  カバー
４Ａ  固定機構
４ａ  爪
４ｂ  貫通孔
５  シールド部
１０  光半導体パッケージ
１１Ａ，１１Ｂ  リードフレーム
１２  光素子
１３  ボンディングワイヤ
１４  モールド樹脂
１４ａ  凹部
１４ｂ  凸レンズ
１４ｃ  底部
１６Ａ〜１６Ｄ  突起
１７  貫通孔
１８  ストッパー
１８ａ  平坦面
４１  雄ねじ部
４１ａ  テーパー
４２  雌ねじ部
４２ａ  テーパー
３００  コア
３０１  クラッド
【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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【図７】
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