專利名稱：光模塊的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光模塊的制造方法，尤其涉及具有封閉結(jié)構(gòu)的光模塊的罐狀部(Can)與筒狀部(Barrel)的接合方法。
背景技術(shù)：
目前如光發(fā)射模塊(TOSA；Transmitter Optical Sub assembly)或光接收模塊(ROSA；ReceiverOpticalSub-assembly)等光模塊，廣泛應用于通過光通信或光信號進行的信息處理中。其中，TOSA是指搭載有發(fā)光元件(激光二極管等)的發(fā)信用小型光設(shè)備，ROSA是指搭載有受光元件(光電二極管等)的收信用小型光設(shè)備。而這些光模塊則由發(fā)光元件或受光元件等光半導體元件被金屬等蓋體覆蓋而成的罐狀部及配設(shè)有透鏡的筒狀部相接合而成。
在現(xiàn)有技術(shù)中，罐狀部及筒狀部將對準配設(shè)在所述罐狀部上的光半導體元件與配設(shè)在所述筒狀部上的透鏡的光軸，并以環(huán)氧樹脂等熱固性樹脂為粘結(jié)劑相接合。然而，樹脂固化需要長時間的加熱，而工作性質(zhì)及工作效率的惡化或固化過程中發(fā)生的樹脂的變形都會引起光軸的偏移。根據(jù)于此，為解決所述問題提出了一種用紫外線固性粘結(jié)劑進行瞬間接合的方案，但是所述紫外線固性粘結(jié)劑其粘結(jié)強度低，容易出現(xiàn)未固化部分，并且耐氣候性較差。根據(jù)專利文獻1中記載的內(nèi)容，其中揭示了點狀分散涂布熱固性樹脂后通過高頻感應加熱對其進行加熱固性，之后在其上面涂布其他的熱固性樹脂，并通過空氣加熱進行加熱固性的方法。
而且，根據(jù)專利文獻2中記載的內(nèi)容，其中揭示了鑒于所述專利文獻1中揭示的通過高頻感應加熱的方法導致局部溫度的上升較高的問題，在罐狀部及筒狀部的接合面涂上紫外線照射與加熱兼用的固化性樹脂，并在對準中心部的狀態(tài)下，依次進行通過紫外線照射實現(xiàn)臨時固定的步驟，及對通過紫外線照射未接合的部分再進行加熱固性步驟的方法。
專利文獻1日本專利申請公開特開2000-91642號公報專利文獻2日本專利申請公開特開2002-90587號公報但是，如上述的現(xiàn)有技術(shù)存在著以下問題。首先，對于光模塊而言，為了提高配設(shè)在罐狀部上的光半導體元件的可靠性最好采用密封型結(jié)構(gòu)。以此防止光半導體元件與外氣，尤其是與水分接觸導致劣化的現(xiàn)象。然而，在維持密封的狀態(tài)下加熱樹脂，則會使筒狀部的氣體發(fā)生熱膨脹，而且這些氣體的熱膨脹率比筒狀部及罐狀部材料的熱膨脹率大的多，因此膨脹的氣體通過接合用樹脂漏出，在接合用樹脂中發(fā)生氣泡或縫隙，從而導致密封性下降的問題。并且，一般固化溫度越高的樹脂其粘結(jié)性或密封性越好，可以實現(xiàn)高品質(zhì)的接合，但是，高溫加熱樹脂則會使內(nèi)部液體逐漸膨脹，從而限制了高溫樹脂的使用，且對可靠的高品質(zhì)結(jié)合也有影響。根據(jù)上述專利文獻的內(nèi)容，所述筒狀部上形成有貫通孔，因此不容易發(fā)生膨脹的氣體漏出的現(xiàn)象，但是接合完成后需要用粘結(jié)劑封住所述貫通孔，從而增加了操作工序及制造成本。而且，如果不堵住所述貫通孔，則會使發(fā)光元件受到外部環(huán)境的影響，從而降低可靠性。
在通過紫外線照射固化樹脂的情況下，筒狀部內(nèi)部的氣體仍會達到高溫，從而同樣發(fā)生熱膨脹問題。為了抑制熱膨脹而降低紫外線照射強度，則會延長固化時間，這樣會影響批量生產(chǎn)。并且，由于紫外線固性粘結(jié)劑或紫外線照射及加熱兼用固化性樹脂的成本較高，且還需要紫外線照射裝置，因此大大提高了制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種光模塊的制造方法，其可在保持筒狀部及罐狀部的密封狀態(tài)的情況下，對所述筒狀部與罐狀部的接合部樹脂進行高溫固化，從而實現(xiàn)良好的操作性及高品質(zhì)的接合。
本發(fā)明涉及一種配設(shè)有光半導體元件的罐狀部與筒狀部相接合制造光模塊的方法。該制造方法包括通過熱固性粘結(jié)劑密合所述罐狀部的接合面及所述筒狀部的接合面，并形成由該罐狀部及該筒狀部封閉而成的內(nèi)部空間的密合步驟；將密合的所述罐狀部及所述筒狀部收容到密封容器中的收容步驟；對所述密封容器的內(nèi)部進行升溫，并固化涂布于所述接合面上的所述熱固性粘結(jié)劑的固化步驟；待所述熱固性粘結(jié)劑固化后，對所述密封容器進行降溫的步驟；以及從所述密封容器中取出所述罐狀部及所述筒狀部的步驟。
根據(jù)本發(fā)明，把密合的罐狀部及筒狀部收容到密封容器中，并提高密封容器內(nèi)部的溫度，由此可以對每個密封容器進行升溫。即，可以以基本相同的溫度對所述內(nèi)部空間及密封容器的內(nèi)部進行升溫。根據(jù)于此，雖然伴隨升溫使得所述內(nèi)部空間的內(nèi)壓上升，但由于密封容器的內(nèi)壓也隨著升溫而上升，因此內(nèi)部空間與密封容器內(nèi)部之間幾乎不會產(chǎn)生壓力差，對涂在所述罐狀部及筒狀部的接合面上的熱固性粘結(jié)劑也不會涉及壓差影響。從而，即使內(nèi)部空間的內(nèi)壓上升，也會減輕內(nèi)壓上升引起的內(nèi)部空間的氣體從熱固性粘結(jié)劑中漏出，并在該熱固性粘結(jié)劑中出現(xiàn)氣泡或縫隙，以及接合部的密封性下降的可能性。并且，由于上述接合方法，在密合步驟中罐狀部與筒狀部之間密封有內(nèi)部空間，并可以在此狀態(tài)下進行至最終的接合工序，因此沒有必要在所述筒狀部上形成如貫通孔等的抑制內(nèi)壓增加的手段，可以實現(xiàn)操作工程的合理化。
優(yōu)選的，所述收容步驟包括對所述密封容器的內(nèi)部進行加壓的工序，使得除所述內(nèi)部空間以外的所述密封容器的內(nèi)壓高于該內(nèi)部空間的內(nèi)壓。
而且，在所述收容步驟中，將密封容器的內(nèi)壓提高到比所述內(nèi)部空間的壓力約高出10％以下的范圍內(nèi)為佳。
并且，所述密合步驟在氮氣環(huán)境下進行也可。
優(yōu)選的，所述固化步驟包括將所述密封容器放入加熱爐內(nèi)的工序。
優(yōu)選的，所述熱固性粘結(jié)劑可以采用環(huán)氧樹脂。
如以上說明，根據(jù)本發(fā)明涉及的光模塊的制造方法，其在內(nèi)部空間的內(nèi)壓隨升溫而上升時，也可以使密封容器的內(nèi)壓也隨著升溫發(fā)生同樣程度的增加，因此對涂布在所述罐狀部與筒狀部的接合面上的熱固性粘結(jié)劑也不會涉及壓差的影響。而且，根據(jù)本發(fā)明也可以在維持所述罐狀部與筒狀部的密封的狀態(tài)下進行接合。并且，根據(jù)本發(fā)明可以在保持筒狀部及罐狀部的密封狀態(tài)的情況下，對所述筒狀部與罐狀部的接合部樹脂進行高溫固化，從而實現(xiàn)良好的操作性及高品質(zhì)的接合。


圖1是適用于本發(fā)明實施例的TOSA的截面圖。
圖2是表示本發(fā)明實施例提供的光模塊的制造方法的步驟流程圖。
圖3是表示罐狀部與筒狀部的密合步驟的截面圖。
圖4是密封容器的模式圖。
圖5是加熱爐內(nèi)部空間的各部分區(qū)分圖及溫度分布圖。
具體實施例方式
下面，結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例提供的光模塊的制造方法進行詳細說明。首先，說明本發(fā)明實施例涉及的光模塊的結(jié)構(gòu)概況。本發(fā)明提供的制造方法對于TOSA及ROSA都適用，在本實施例中以TOSA為例進行說明。圖1是本發(fā)明實施例涉及的TOSA的截面圖。
其中，圖1(a)表示配設(shè)有光半導體元件的罐狀部的截面圖。罐狀部2的基端21上(圖中的下側(cè))配置有發(fā)光元件22及受光元件23。其中，所述發(fā)光元件22以激光二極管為代表例，所述受光元件23以光電二極管為代表例。所述受光元件23是在使用發(fā)光元件22時為了控制發(fā)光量而配置的?？刂瓢l(fā)光元件22與受光元件23動作的多個端子24則延伸至所述基端21的相反側(cè)。而且，所述基端21上設(shè)有可以覆蓋所述發(fā)光元件22及受光元件23的金屬性的蓋體25。該蓋體25的中央附近設(shè)置有可確保光程的半透明的鏡子或透鏡(圖未示)。并且，基端21與蓋體25通過電阻焊接相接合。
圖1(b)表示筒狀部的截面圖。該筒狀部3包括作為本體部分的外殼31、以及支撐在該外殼31上的透鏡32。其中，該外殼31的前端部分設(shè)有開口部33，并嵌合有保持光纖的套圈(圖未示)。該套圈也可以與所述開口部33一體形成。所述開口部33內(nèi)側(cè)形成有光程孔34，其前端設(shè)有透鏡32。并且通過透鏡32及光程孔34進行所述發(fā)光元件22與被套圈夾緊(保持)的光纖的光耦合。為了更高精度地進行光耦合，對所述透鏡32的安裝要求有較高的調(diào)芯精度，也可以使用無方向性的球形透鏡。
圖1中(c)圖是光模塊的截面圖。所述光模塊1是罐狀部2與筒狀部3通過粘結(jié)劑4相接合而形成的。所述粘結(jié)劑4為熱固性粘結(jié)劑，可以使用環(huán)氧樹脂。所述罐狀部2及筒狀部3之間形成有內(nèi)部空間5。所述光模塊1是一種密封結(jié)構(gòu)型模塊，其內(nèi)部空間5形成為密封空間。即，所述罐狀部2及筒狀部3上沒有形成所述內(nèi)部空間5與外部相連通的開口或貫通孔。因此，可以防止設(shè)置在內(nèi)部空間5上的發(fā)光元件22或受光元件23與外氣，尤其是與水分接觸而發(fā)生的裂化現(xiàn)象。
其次，參照

上述光模塊的制造方法。圖2是表示本實施例提供的光模塊的制造方法的步驟流程圖。
(步驟S1)首先，分別制造出罐狀部2及筒狀部3；之后，如圖3(a)所示，將所述罐狀部2的接合面26及所述筒狀部3的接合面35相對而設(shè)，并相互靠近。其次，如圖3(b)所示，在接合面26及35之間的空間填充熱固性型樹脂粘結(jié)劑4。從而罐狀部2及筒狀部3之間形成了密封的內(nèi)部空間5。即，罐狀部2的接合面26與筒狀部3的接合面35通過熱固性型的粘結(jié)劑4密合，而在所述罐狀部2與筒狀部3之間被形成有密封的內(nèi)部空間5。所述操作在常溫、常壓下進行，密合后的內(nèi)部空間5的壓力則與外部空間的壓力相同。對于密合的方法，也可以將粘結(jié)劑4涂布在罐狀部2的接合面26及筒狀部3的接合面35的任意一面或兩面上后，密合所述接合面26與接合面35。
另外，本操作工程最好是在氮氣環(huán)境下進行。根據(jù)于此，涂布粘結(jié)劑4后密合罐狀部2及筒狀部3時，內(nèi)部空間5中填充有氮氣，從而可以抑制由空氣中的氧(氧氣或水分)所引起的發(fā)光元件22、受光元件23或粘結(jié)劑4的裂化現(xiàn)象。
(步驟S2)將密合的罐狀部及筒狀部收容在密封容器6中。圖4是密封容器的概略模式圖。如圖4(a)的截面圖所示，該密封容器6由收容部61及蓋子62形成，所述收容部61的內(nèi)部可收容被支撐板7所支撐的罐狀部2及筒狀部3的集合體。收容部61的外周凸緣部及蓋子62的外周部形成有螺栓孔，并通過該螺栓孔63及螺母64開閉所述蓋子62。所述外周凸緣部上形成有密封件65，并如圖4(b)所示，蓋上蓋子62時內(nèi)部則形成為密封空間66。
如圖4(c)的所示，所述支撐板7是形成有多個保持孔71的平板狀的部件，每個保持孔71支撐一個罐狀部2與筒狀部3的集合體，并可以同時進行多個光模塊的接合。
收容時，可以對密封容器6的內(nèi)部(密封空間66)進行加壓，使得除內(nèi)部空間5以外的密封容器6的內(nèi)壓升高至高于內(nèi)部空間5的壓力。由此，雖然可提高罐狀部2與筒狀部3的密封性，但是，過大的內(nèi)壓差會使粘結(jié)劑4變形，從而使光軸發(fā)生偏移。優(yōu)選的，所述密封容器6的內(nèi)壓，可以比所述內(nèi)部空間5的內(nèi)壓高出該內(nèi)部空間內(nèi)壓的10％以下范圍的壓力。(步驟S3)將所述密封容器6放進如烤爐(oven)等的加熱爐8中，并對加熱爐8的內(nèi)部進行加熱。圖5是加熱爐內(nèi)部空間的各部分區(qū)分圖及溫度分布圖。如圖5(a)所示，可以對每個收容有多個所述罐狀部2及所示筒狀部3的集合體的密封容器6進行加熱(圖中只示出一個集合體)。加熱爐8內(nèi)部的溫度T1，以如(b)圖所示的溫度分布趨勢上升。由于密封容器6或內(nèi)部氣體的熱容量等的原因，密封容器6內(nèi)部的溫度T2相較于溫度T1，其溫度上升趨勢較緩慢。由于存在同樣的原因，內(nèi)部空間5的溫度T3相較于溫度T2，其溫度上升趨勢還要緩慢，但最終可以達到固化溫度，并使涂在所述接合面26、35上的粘結(jié)劑4固化。然而，由于溫度T2及T3的溫度差非常小，所以密封容器6的內(nèi)壓P2及內(nèi)部空間5的內(nèi)壓P3幾乎不變。因此，對于粘結(jié)劑4幾乎不涉及內(nèi)壓P2及內(nèi)壓P3的壓差影響，從而不會發(fā)生內(nèi)部空間5的氣體(氮氣)從粘結(jié)劑4漏出并影響粘結(jié)劑4固化后的密封性能的現(xiàn)象。
(步驟S4)待粘結(jié)劑4固化后，按照圖5(b)所示的溫度趨勢，將密封容器6內(nèi)部的溫度降到常溫。并且在降溫過程中，也幾乎不會發(fā)生溫度T2及溫度T的溫差，對于粘結(jié)劑4也不會涉及內(nèi)壓P2及內(nèi)壓P3的壓差影響。根據(jù)以上說明的步驟可完成罐狀部2及筒狀部3的接合。
(步驟S5)最后，從加熱爐8中取出密封容器6，并從該密封容器6中取出相接合的罐狀部2與筒狀部3。
綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例提供的光模塊的制造方法，由于對涂布在罐狀部與筒狀部的接合面上的熱固性粘結(jié)劑幾乎不涉及壓差的影響，因此可以防止粘結(jié)劑中混入氣泡，或發(fā)生裂縫的現(xiàn)象，可提高接合部的可靠性。而且，即使加熱到較高的溫度也不會發(fā)生所述問題，從而可以使用在較高溫度下固化的粘結(jié)劑，進一步提高了接合部的穩(wěn)定性。并且，根據(jù)本發(fā)明可以在保持罐狀部與筒狀部的密封狀態(tài)的情況下進行接合，因此省略掉了在筒狀部等上面形成貫通孔并待操作結(jié)束后再封住所述貫通孔的工程，大大提高了生產(chǎn)效率及操作性能。另外，在本發(fā)明中，加熱爐可以使用現(xiàn)有技術(shù)中烤爐等產(chǎn)品，并只準備新型密封容器即可，從而減少了制造成本。
權(quán)利要求
1.一種光模塊的制造方法，是將設(shè)有光半導體元件的罐狀部及筒狀部相接合而制造光模塊的方法，其特征在于包括密合步驟通過熱固性粘結(jié)劑密合所述罐狀部的接合面及所述筒狀部的接合面，并形成由該罐狀部及該筒狀部封閉而成的內(nèi)部空間；收容步驟將密合的所述罐狀部及所述筒狀部收容到密封容器中；固化步驟對所述密封容器的內(nèi)部進行升溫，并固化涂布于所述接合面上的所述熱固性粘結(jié)劑；降溫步驟待所述熱固性粘結(jié)劑固化后，降低所述密封容器內(nèi)部溫度；及從所述密封容器中取出所述罐狀部及所述筒狀部的步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的光模塊的制造方法，其特征在于，所述收容步驟包括對所述密封容器的內(nèi)部進行加壓的步驟，使得除所述內(nèi)部空間以外的所述密封容器的內(nèi)壓高于該內(nèi)部空間的內(nèi)壓。
3.如權(quán)利要求2所述的光模塊的制造方法，其特征在于，在所述收容步驟中，將密封容器的內(nèi)壓提高到比所述內(nèi)部空間的壓力高出范圍為10％以下。
4.如權(quán)利要求1至3中任意一項所述的光模塊的制造方法，其特征在于，所述密合步驟是在氮氣的環(huán)境下進行。
5.如權(quán)利要求1至4中任意一項所述的光模塊的制造方法，其特征在于所述固化步驟包括將所述密封容器放入加熱爐內(nèi)的步驟。
6.如權(quán)利要求1至5中任意一項所述的光模塊的制造方法，其特征在于所述熱固性粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂。
全文摘要
本發(fā)明光模塊的制造方法是一種配設(shè)有光半導體元件的罐狀部與筒狀部相接合而制造光模塊的方法，其包括通過熱固性粘結(jié)劑密合所述罐狀部的接合面及所述筒狀部的接合面，并形成由該罐狀部及該筒狀部封閉而成的內(nèi)部空間的密合步驟(S1)；將密合的所述罐狀部及所述筒狀部收容到密封容器中的收容步驟(S2)；對所述密封容器的內(nèi)部進行升溫，并固化涂布于所述接合面上的所述熱固性粘結(jié)劑的固化步驟(S3)；待所述熱固性粘結(jié)劑固化后，對所述密封容器進行降溫的降溫步驟(S4)；以及從所述密封容器中取出所述罐狀部及所述筒狀部的步驟(S5)。該方法在保持筒狀部及罐狀部的密封狀態(tài)的情況下，對所述筒狀部與罐狀部接合部的樹脂進行高溫固化。
文檔編號G02B6/42GK1892272SQ20061010012
公開日2007年1月10日 申請日期2006年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月28日
發(fā)明者大西雅裕, 王亨 申請人:新科實業(yè)有限公司