專利名稱：光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)送或者接收光信號(hào)的光模塊。
背景技術(shù)：
以往，提出有發(fā)送或者接收光信號(hào)的光模塊(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。專利文獻(xiàn)I的光模塊收容有光元件、搭載光元件的基底(以下，記載為載體)、透鏡、以及透鏡固定模具。透鏡和透鏡固定模具通過光學(xué)調(diào)芯后YAG激光器進(jìn)行點(diǎn)焊，固定到載體上，并將該載體搭載到模塊殼體內(nèi)而進(jìn)行模塊安裝。專利文獻(xiàn)I日本特開2000- 277843號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在專利文獻(xiàn)I的光模塊中，由于在模塊殼體外安裝載體并將其搭載到模塊殼體內(nèi)，所以存在安裝上花費(fèi)時(shí)間這樣的課題。進(jìn)而，在模塊殼體內(nèi)搭載了在模塊殼體外光學(xué)調(diào)芯了的組件的情況下，依賴于組件的高低公差，而光軸位置發(fā)生位移，所以向光纖那樣的波導(dǎo)的光耦合比較困難。作為解決該課題的方法，考慮在封裝內(nèi)進(jìn)行光學(xué)調(diào)芯，通過YAG激光器對透鏡和透鏡固定模具進(jìn)行點(diǎn)焊。但是，由于如圖4所示，存在框架118，所以無法使激光的照射角度接近水平，而從上照射激光。由此，光學(xué)透鏡114有時(shí)沉入到透鏡保持架117內(nèi)。由此，發(fā)生光軸偏移，成品率降低。特別，在光學(xué)透鏡114輸入輸出多個(gè)端口的光的情況下，成品率顯著降低。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有在YAG激光焊接時(shí)不會(huì)發(fā)生光軸偏移的構(gòu)造的光模塊。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本申請發(fā)明的光模塊中，在具有為了確保封裝的剛性而所需的規(guī)定的厚度的平板型基底上，搭載了氣密密封了發(fā)光元件或者受光元件這樣的有源型光元件的光半導(dǎo)體封裝、光學(xué)透鏡以及波導(dǎo)型光學(xué)元件。具體而言，本發(fā)明提供一種光模塊，其特征在于包括平板型基底，具有規(guī)定的厚度；光半導(dǎo)體封裝，搭載于所述平板型基底的平面上，對有源型光元件進(jìn)行氣密密封；波導(dǎo)型光學(xué)元件，搭載于所述平板型基底的所述平面上，對來自光纖的或者向光纖的光進(jìn)行波導(dǎo)；光學(xué)透鏡，搭載于所述平板型基底的所述平面上，連接所述有源型光元件和所述波導(dǎo)型光學(xué)元件；以及帶框架的蓋，固定于所述平板型基底的所述平面上，覆蓋所述光半導(dǎo)體封裝、所述波導(dǎo)型光學(xué)元件以及所述光學(xué)透鏡。本申請發(fā)明的光模塊具備平板型基底、光半導(dǎo)體封裝、波導(dǎo)型光學(xué)元件、光學(xué)透鏡、以及帶框架的蓋，所以能夠構(gòu)成發(fā)送或者接收光信號(hào)的光模塊。此處，在本申請發(fā)明的光模塊中，在搭載光半導(dǎo)體封裝、波導(dǎo)型光學(xué)元件以及光學(xué)透鏡的基底中采用了具有規(guī)定的厚度的平板型基底，所以即使沒有框架也確保封裝的剛性，而能夠使將光半導(dǎo)體封裝、波導(dǎo)型光學(xué)元件以及光學(xué)透鏡固定到基底時(shí)的激光的照射角度接近水平。由于能夠使將光半導(dǎo)體封裝、波導(dǎo)型光學(xué)元件以及光學(xué)透鏡固定到基底時(shí)的激光的照射角度接近水平，所以能夠防止在將光半導(dǎo)體封裝、波導(dǎo)型光學(xué)元件以及光學(xué)透鏡固定到基底時(shí)發(fā)生光軸偏移。因此，本申請發(fā)明的光模塊能夠提供具有在YAG激光焊接時(shí)不會(huì)發(fā)生光軸偏移的構(gòu)造的光模塊。在本申請發(fā)明的光模塊中，其特征在于所述平板型基底由科瓦鐵鎳鈷合金(Kovar)構(gòu)成,所述光半導(dǎo)體封裝的框體由陶瓷構(gòu)成?？仆哞F鎳鈷合金和陶瓷的線膨脹系數(shù)接近，所以即使在光半導(dǎo)體封裝或者波導(dǎo)型光學(xué)元件的溫度變化了的情況下，變形也少，而能夠防止由于溫度變化所致的光軸偏移。在本申請發(fā)明的光模塊中，其特征在于所述平板型基底的所述規(guī)定的厚度是2. 25mm以上5_以下。由于平板型基底的厚度是2. 25mm以上，所以能夠防止平板型基底變形。另外，由于平板型基底的厚度是5mm以下，所以能夠使光模塊的厚度成為9mm以下。 在本申請發(fā)明的光模塊中，其特征在于所述平板型基底在外緣設(shè)置有凸緣，所述凸緣的厚度是O. 5mm以上5mm以下。由于凸緣的厚度是O. 5mm以上，所以能夠防止平板型基底變形，并且能夠以充分的強(qiáng)度固定光模塊。另外，由于凸緣的厚度是5_以下，所以能夠使光模塊的厚度成為9_以下。在本申請發(fā)明的光模塊中，其特征在于對所述平板型基底的所述平面以及所述帶框架的蓋的外壁面，實(shí)施了 Ni鍍敷。由于對平板型基底實(shí)施了 Ni鍍敷，所以能夠防止氧化。進(jìn)而，由于Ni鍍敷的反射率低，所以能夠進(jìn)行激光焊接，能夠?qū)⒐獍雽?dǎo)體封裝、波導(dǎo)型光學(xué)元件以及光學(xué)透鏡固定到平板型基底。進(jìn)而，由于對帶框架的蓋的外壁面實(shí)施了 Ni鍍敷，所以能夠通過激光焊接，將帶框架的蓋固定到平板型基底。在本申請發(fā)明的光模塊中，其特征在于所述平板型基底的面積大于所述光半導(dǎo)體封裝。通過本發(fā)明，能夠?qū)鈱W(xué)透鏡以及波導(dǎo)型光學(xué)元件的設(shè)置空間形成余量，所以易于光學(xué)透鏡以及波導(dǎo)型光學(xué)元件的光軸調(diào)整并且易于激光焊接。另外，由于能夠配置多個(gè)光學(xué)透鏡、配置多個(gè)波導(dǎo)型光學(xué)元件，所以能夠增加光模塊中搭載的光學(xué)設(shè)計(jì)的變化。另外，上述各發(fā)明能夠盡可能地組合。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供具有在YAG激光焊接時(shí)不會(huì)發(fā)生光軸偏移的構(gòu)造的光模塊。


圖I示出本實(shí)施方式的光模塊的俯視圖。圖2示出本實(shí)施方式的光模塊的A — A’剖面圖。圖3示出本實(shí)施方式的光模塊中的激光的照射角度的一個(gè)例子。圖4示出以往的光模塊中的激光的照射角度的一個(gè)例子。(符號(hào)說明)11 :平板型基底；12 :光半導(dǎo)體封裝；13 :波導(dǎo)型光學(xué)元件；14、114 :光學(xué)透鏡；15 帶框架的蓋；16 :光纖；17、117 :透鏡保持架；18 :凸緣；21 :透射窗；118 :框架。
具體實(shí)施例方式參照附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。以下說明的實(shí)施方式是本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明不限于以下的實(shí)施方式。另外，在本說明書以及附圖中符號(hào)相同的構(gòu)成要素表示相互相同的部分。圖I以及圖2示出本實(shí)施方式的光模塊的一個(gè)例子。圖I是本實(shí)施方式的光模塊的俯視圖，圖2是A — A’剖面圖。本實(shí)施方式的光模塊具備平板型基底11、光半導(dǎo)體封裝
12、波導(dǎo)型光學(xué)元件13、光學(xué)透鏡14、帶框架的蓋15、透鏡保持架17、以及凸緣18。本實(shí)施方式的光模塊能夠構(gòu)成與通信業(yè)務(wù)量增大相伴的光相位調(diào)制、即與QPSK (Quadrature Phase Shift Keying,正交相移鍵控)傳送方式、DP — QPSK (Dual —Polarization Quadrature Phase Shift Keying,雙偏振正交相移鍵控)傳送方式對應(yīng)的 集成型接收FE (Front End，前端)模塊。這些傳送方式中使用的PLC接收光電路被稱為延遲干涉計(jì)(DLI)、DPOH (Dual Polarization Optical Hybrid,雙偏振光混合),將光信號(hào)的相位狀態(tài)的差異變換為光強(qiáng)度的差異。波導(dǎo)型光學(xué)元件13作為該P(yáng)LC接收光電路(PlanarLightwave Circuit)而發(fā)揮功能。另外,僅能夠檢測光半導(dǎo)體封裝12內(nèi)的強(qiáng)度差異的F1D(Photo Diode，光電二極管)接收PLC接收光電路變換為光強(qiáng)度的差異的光信號(hào)。光半導(dǎo)體封裝12內(nèi)的TIA (Transimpedance Amplifier,跨阻抗放大器)對由F1D解調(diào)的電信號(hào)進(jìn)行電流/電壓變換并進(jìn)行放大而作為高頻電信號(hào)輸出。這樣，在光半導(dǎo)體封裝12中，不僅收容LD (Laser Diode，激光二極管)、Η)等有源型光元件，而且也可以收容TIA等電路。以下，詳細(xì)說明本實(shí)施方式的光模塊。平板型基底11相比于光半導(dǎo)體封裝12面積充分大,搭載光學(xué)透鏡14等光學(xué)部件、波導(dǎo)型光學(xué)元件13。在平板型基底11中，為了能夠?qū)鈱W(xué)透鏡14等光學(xué)部件進(jìn)行YAG激光等的點(diǎn)焊，成為Ni鍍敷而并非Au鍍敷。另外，平板型基底11在側(cè)面沒有框架，而為了確保封裝的剛性，平板型基底11具有規(guī)定的厚度。通過確保封裝的剛性，即使在將光模塊安裝到光發(fā)送接收裝置時(shí)一同固定到印刷基板，平板型基底11也不會(huì)變形，而能夠確保良好的光學(xué)特性。此處，平板型基底11優(yōu)選由科瓦鐵鎳鈷合金(Kovar)構(gòu)成。在該情況下，規(guī)定的厚度HB優(yōu)選為2. 25mm以上5mm以下。通過使平板型基底11的厚度HB是2. 25mm以上，即使一同固定到印刷基板，平板型基底11也不會(huì)變形。另外，通過使平板型基底11的厚度HB是5mm以下，能夠使光模塊的厚度成為9mm以下。由此，能夠遵循由OIF (The OpticalInternetworking Forum,光互聯(lián)論壇)決定的規(guī)格。進(jìn)而，在平板型基底11由科瓦鐵鎳鈷合金構(gòu)成的情況下，優(yōu)選光半導(dǎo)體封裝12的框體由陶瓷構(gòu)成。其原因?yàn)?，科瓦鐵鎳鈷合金和陶瓷的線膨脹系數(shù)的差異少。在光半導(dǎo)體封裝12中，氣密密封了發(fā)光元件或者受光元件等有源型光元件，并在框體中具備使光信號(hào)透射的透射窗21。有源型光元件通過焊錫、樹脂等被固定到光半導(dǎo)體封裝12的有源型光元件收納部。對于有源型光元件，為了對應(yīng)于光相位調(diào)制方式，而對多個(gè)元件進(jìn)行了陣列化。陣列數(shù)根據(jù)傳送方式而不同，既可以是2陣列，也可以是4陣列，也可以是8陣列。另外，也可以排列多個(gè)沒有陣列化的元件。陣列的間隔既可以是等間隔，也可以不均勻。在有源型光元件收納部的上部具備密封用的金屬，利用金屬制的蓋，通過縫焊、電阻焊接、激光焊接等，能夠?qū)τ性葱凸庠M(jìn)行氣密密封。在置換氣體中例如使用N2氣體。透射窗21為了防止光信號(hào)的反射而實(shí)施了 AR (Anti Reflection,抗反射)涂層，進(jìn)而，相對光信號(hào)帶有角度地搭載。透射窗21的材料優(yōu)選為與框體中使用的陶瓷的線膨脹系數(shù)相比差異少的藍(lán)寶石或者硼硅酸玻璃。光學(xué)透鏡14連接光半導(dǎo)體封裝12和波導(dǎo)型光學(xué)元件13。光半導(dǎo)體封裝12內(nèi)的有源型光元件和波導(dǎo)型光學(xué)元件13的光信號(hào)通過光學(xué)透鏡14而光耦合。光學(xué)透鏡14既可以是I個(gè)有限系，也可以是2個(gè)共焦點(diǎn)系。光學(xué)透鏡14既可以是具有規(guī)定的有效徑的I個(gè)透鏡，也可以是透鏡陣列。波導(dǎo)型光學(xué)元件13對向光纖16的光或者來自光纖16的光進(jìn)行波導(dǎo)。波導(dǎo)型光學(xué)元件13既可以由PLC (Planar Lightwave Circuit,平面光波電路)構(gòu)成,也可以由光纖陣列構(gòu)成。如果在有源型光元件中使用發(fā)光元件，在波導(dǎo)型光學(xué)元件13中使用光調(diào)制器，則能夠作為光模塊構(gòu)成集成型發(fā)送模塊。如果在有源型光元件中使用受光元件，在波導(dǎo)型光學(xué)元件13中使用光解調(diào)器，則能夠作為光模塊構(gòu)成集成型接收模塊。波導(dǎo)型光學(xué)元件13具備I個(gè)或者多個(gè)輸入波導(dǎo)。另外，波導(dǎo)型光學(xué)元件13也可以具備I個(gè)或者多個(gè)輸出波導(dǎo)。陣列數(shù)等于光半導(dǎo)體封裝12的陣列數(shù)。陣列間隔也可以等于光半導(dǎo)體封裝12的陣列間隔，也可以不同。在波導(dǎo)型光學(xué)元件13是PLC或者光纖陣列的情況下，由于使用了各種樹脂，所以來自樹脂的釋氣有可能對有源型光元件造成影響。但是，在本實(shí)施方式的光模塊中，由于僅光半導(dǎo)體封裝12獨(dú)立密封，所以來自樹脂的釋氣不會(huì)對有源型光元件造成影響。因此，有源型光元件能夠始終進(jìn)行穩(wěn)定的動(dòng)作。帶框架的蓋15具有覆蓋光半導(dǎo)體封裝12、波導(dǎo)型光學(xué)元件13以及光學(xué)透鏡14的浴缸形狀。帶框架的蓋15既可以由金屬形成，也可以由樹脂系原材料形成。為了能夠與平板型基底11通過YAG激光器等進(jìn)行點(diǎn)焊，而對帶框架的蓋15的外壁面實(shí)施了 Ni鍍敷。也可以在平板型基底11的外緣，設(shè)置用于一同固定到印刷基板的凸緣18。在凸緣18由科瓦鐵鎳鈷合金構(gòu)成的情況下，凸緣18的厚度HF優(yōu)選為O. 5mm以上5mm以下。由于凸緣18的厚度HF是O. 5mm以上，所以即使一同固定到印刷基板，平板型基底11也不會(huì)變形，而能夠以充分的強(qiáng)度固定光模塊。另外，由于凸緣18的厚度HF是5mm以下，所以能夠使光模塊的厚度成為9mm以下。由此，能夠遵循在OIF中確定的規(guī)格。在平板型基底11上，通過焊錫、樹脂或者激光等，在規(guī)定的位置，固定光半導(dǎo)體封裝12以及波導(dǎo)型光學(xué)元件13。光學(xué)透鏡14通過透鏡保持架17保持，通過YAG激光等的點(diǎn)焊固定到平板型基底11。對于固定順序，首先，固定透鏡保持架17和平板型基底11，固定光信號(hào)和正交方向。接下來，通過YAG激光等的點(diǎn)焊，固定光學(xué)透鏡14和透鏡保持架17。以往，依賴于該激光的照射角度而有時(shí)在光稱合中發(fā)生偏移。圖3示出本實(shí)施方式的光模塊中的激光的照射角度的一個(gè)例子。本實(shí)施方式的光模塊具備無框架的平板型基底11，所以能夠如圖3所示，使照射激光的角度接近水平。其結(jié)果，在固定光學(xué)透鏡14和透鏡保持架17時(shí)，光學(xué)透鏡14不會(huì)沉入，不會(huì)發(fā)生光軸偏移。進(jìn)而，通過陣列化光耦合，不會(huì)發(fā)生光軸偏移，成品率提高的效果大。
如果光學(xué)安裝完成，則將帶框架的蓋15固定到平板型基底11的平面上。這樣，本實(shí)施方式的光模塊具有進(jìn)而用帶框架的蓋15覆蓋光半導(dǎo)體封裝12的兩重罩構(gòu)造。帶框架的蓋15通過YAG焊接等點(diǎn)焊、樹脂固定、焊錫固定等固定到平板型基底11。通過固定帶框架的蓋15，能夠確保封裝的剛性。如上所述，本實(shí)施方式的光模塊能夠穩(wěn)定地進(jìn)行比較困難的陣列化光耦合，并且能夠使光耦合特性變得良好。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠應(yīng)用于信息通信產(chǎn)業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種光模塊，其特征在于包括 平板型基底，具有規(guī)定的厚度； 光半導(dǎo)體封裝，搭載于所述平板型基底的平面上，對有源型光元件進(jìn)行氣密密封； 波導(dǎo)型光學(xué)元件，搭載于所述平板型基底的所述平面上，對來自光纖的或者向光纖的光進(jìn)行波導(dǎo)； 光學(xué)透鏡，搭載于所述平板型基底的所述平面上，連接所述有源型光元件和所述波導(dǎo)型光學(xué)元件；以及 帶框架的蓋，固定于所述平板型基底的所述平面上，覆蓋所述光半導(dǎo)體封裝、所述波導(dǎo)型光學(xué)元件以及所述光學(xué)透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光模塊，其特征在于 所述平板型基底由科瓦鐵鎳鈷合金構(gòu)成， 所述光半導(dǎo)體封裝的框體由陶瓷構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光模塊，其特征在于所述平板型基底的所述規(guī)定的厚度是2. 25mm以上5_以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光模塊，其特征在于 所述平板型基底在外緣設(shè)置有凸緣， 所述凸緣的厚度是O. 5mm以上5mm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光模塊,其特征在于 所述平板型基底在外緣設(shè)置有凸緣， 所述凸緣的厚度是O. 5mm以上5mm以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光模塊,其特征在于 所述平板型基底在外緣設(shè)置有凸緣， 所述凸緣的厚度是O. 5mm以上5mm以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光模塊，其特征在于對所述平板型基底的所述平面以及所述帶框架的蓋的外壁面，實(shí)施了 Ni鍍敷。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光模塊，其特征在于對所述平板型基底的所述平面以及所述帶框架的蓋的外壁面，實(shí)施了 Ni鍍敷。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光模塊，其特征在于對所述平板型基底的所述平面以及所述帶框架的蓋的外壁面，實(shí)施了 Ni鍍敷。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光模塊，其特征在于對所述平板型基底的所述平面以及所述帶框架的蓋的外壁面，實(shí)施了 Ni鍍敷。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光模塊，其特征在于所述平板型基底的面積大于所述光半導(dǎo)體封裝。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光模塊，其特征在于所述平板型基底的面積大于所述光半導(dǎo)體封裝。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光模塊，其特征在于所述平板型基底的面積大于所述光半導(dǎo)體封裝。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光模塊，其特征在于所述平板型基底的面積大于所述光半導(dǎo)體封裝。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光模塊，其特征在于所述平板型基底的面積大于所述光半導(dǎo)體封裝。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種具有在YAG激光焊接時(shí)不會(huì)發(fā)生光軸偏移的構(gòu)造的光模塊。其特征在于包括平板型基底(11)，具有規(guī)定的厚度；光半導(dǎo)體封裝(12)，搭載于平板型基底(11)的平面上，對有源型光元件進(jìn)行氣密密封；波導(dǎo)型光學(xué)元件(13)，搭載于平板型基底(11)的平面上，對來自光纖(16)的或者向光纖(16)的光進(jìn)行波導(dǎo)；光學(xué)透鏡(14)，搭載于平板型基底(11)的平面上，連接光半導(dǎo)體封裝(12)和波導(dǎo)型光學(xué)元件(13)；以及帶框架的蓋(15)，固定于平板型基底(11)的平面上，覆蓋光半導(dǎo)體封裝(12)、波導(dǎo)型光學(xué)元件(13)以及光學(xué)透鏡(14)。
文檔編號(hào)G02B6/42GK102778733SQ201210145388
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者三橋祐司, 小川育生, 笠原亮一, 西澤壽樹 申請人:Ntt電子股份有限公司, 日本電信電話株式會(huì)社