光模塊及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光模塊及其制造方法，在平行光出射或入射的光模塊中使光元件和透光構(gòu)件的定位變得容易。該光模塊包括：光元件(10)；以及透光構(gòu)件(20)，是由透光性材料構(gòu)成的構(gòu)件，具有與對方側(cè)光學(xué)構(gòu)件嵌合的嵌合部(21)、以及透鏡部(22)，該透鏡部使從光元件出射的第一波長的光成為平行光，或使從對方側(cè)光學(xué)構(gòu)件出射的第一波長的平行光成為入射到光元件(10)的會聚光，透光構(gòu)件(20)形成為如下形狀：在照射比第一波長的波長低的第二波長的可見光的情況下，透過透鏡部(21)的該第二波長的光使光元件(10)進(jìn)行成像的成像面、和嵌合部(21)的前端面(211)在光軸X方向上的位置一致。
【專利說明】光模塊及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具備光元件以及由使光透射的材料構(gòu)成的透光構(gòu)件的光模塊及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在制造這種光模塊的情況下，高精度地進(jìn)行光元件和透光構(gòu)件的定位是重要的。在下述專利文獻(xiàn)I的記載中，通過利用顯微鏡對透過透鏡的光進(jìn)行觀察，進(jìn)行光元件和透光構(gòu)件的定位。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-271457號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]公知有作為這種光模塊的一種的結(jié)構(gòu)，其利用透鏡使出射的光(用于通信的波長的光)為平行光、或使從對方側(cè)光學(xué)構(gòu)件出射的平行光為會聚光。在該光模塊中，由于在空間傳播的光是平行光，因此在產(chǎn)生與對方側(cè)光學(xué)構(gòu)件的軸向的位置錯位時的耦合損失較小。即，是對軸向的位置錯位有抵抗力的光模塊。
[0007]然而，在該光模塊中，如果使用了用于通信的波長的光，則在空間中傳播的光成為平行光而來自光元件的反射光不成像，因此不能夠?qū)庠屯腹鈽?gòu)件進(jìn)行定位。
[0008]本發(fā)明使得在平行光出射或入射的光模塊中，能夠容易地進(jìn)行光元件和透光構(gòu)件的定位。
[0009]為了解決上述課題，本發(fā)明所涉及的光模塊的特征在于，光元件；以及透光構(gòu)件，所述透光構(gòu)件是由透光性材料構(gòu)成的構(gòu)件，具有與對方側(cè)光學(xué)構(gòu)件嵌合的嵌合部以及透鏡部，所述透鏡部使從所述光元件出射的第一波長的光成為平行光，或使從所述對方側(cè)光學(xué)構(gòu)件出射的第一波長的平行光成為入射到所述光元件的會聚光，所述透光構(gòu)件形成為如下形狀:在照射比所述第一波長的波長低的第二波長的可見光的情況下，使透過所述透鏡部的該第二波長的光被所述光元件反射后的反射光進(jìn)行成像的成像面、和所述嵌合部的前端面在光軸方向上的位置一致。
[0010]另外，所述嵌合部的前端是以光軸為中心的環(huán)狀。
[0011]本發(fā)明所涉及的光模塊的制造方法的特征在于，包括由如下步驟構(gòu)成的定位工序:對所述光元件以及所述透光構(gòu)件照射所述第二波長的光；以及利用攝像裝置對所述成像面和所述嵌合部的前端面的相對位置進(jìn)行觀察，并且使所述光元件以及所述透光構(gòu)件中的至少任一個移動，在所述成像面和所述嵌合部的前端面的相對位置成為預(yù)定的位置關(guān)系的位置將所述光元件相對于所述透光構(gòu)件定位。
[0012]另外，其他本發(fā)明所涉及的光模塊的制造方法的特征在于，包括由如下步驟構(gòu)成的定位工序:對所述光元件以及所述透光構(gòu)件照射所述第二波長的光；以及利用攝像裝置對所述成像面和所述嵌合部的前端面的相對位置進(jìn)行觀察，并且使所述光元件以及所述透光構(gòu)件中的至少任一個移動，以環(huán)狀的所述嵌合部的前端面的中心和所述成像面的中心一致的方式將所述光元件相對于所述透光構(gòu)件定位。
[0013]本發(fā)明所涉及的光模塊在照射比第一波長的波長低的第二波長的可見光的情況下，使該第二波長的光被所述光元件反射后的反射光進(jìn)行成像的成像面、和嵌合部的前端面在光軸方向上的位置一致。即，通過照射第二波長的光，來自光元件的反射光的成像面和嵌合部的前端面位于同一平面上，因此通過進(jìn)行兩面的相對定位，從而能夠進(jìn)行光元件和透光構(gòu)件的定位。
[0014]如果上述嵌合部的前端面是環(huán)狀，則使該環(huán)狀的前端面的中心和成像面的中心一致，從而結(jié)束光元件和透光構(gòu)件的定位。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的光模塊的剖視圖。
[0016]圖2是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的光模塊的制造方法所包含的對準(zhǔn)工序所使用的對準(zhǔn)裝置的一例的圖。
[0017]圖3是表示在對準(zhǔn)工序中、在光元件和透光構(gòu)件的定位前在顯示器顯示的圖像的示意圖。
[0018]圖4是表示相機(jī)和套筒構(gòu)件相對地定位的狀態(tài)的示意圖。
[0019]圖5是表示相機(jī)和光元件(光元件活性層)相對地定位的狀態(tài)的示意圖。
[0020]圖6是表示第一實(shí)施例所涉及的光模塊的各種尺寸的剖視圖。
[0021]圖7是表示第二實(shí)施例所涉及的光模塊的各種尺寸的剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]以下，參照附圖針對本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說明。圖1所示的本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的光模塊I具備光元件10以及透光構(gòu)件20。光元件10是具有將電信號轉(zhuǎn)換為光信號的功能以及將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的功能中的至少任一個的光電轉(zhuǎn)換元件。即，是發(fā)光元件以及感光元件中的至少任一個(也可以是將發(fā)光元件和感光元件組合后的感發(fā)光元件)。光元件10安裝在電路基板40上。在光元件10的上表面形成有光元件活性層。在該光元件活性層中，將電信號轉(zhuǎn)換為光信號，或者將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。在本實(shí)施方式中，第一波長的非可見光被設(shè)定為用于光通信的光(光信號)。
[0023]透光構(gòu)件20是由具有透光性的合成樹脂構(gòu)成的構(gòu)件。透光構(gòu)件20具有嵌合部21以及透鏡部22。嵌合部21是能夠與對方側(cè)光學(xué)構(gòu)件嵌合的部分。本實(shí)施方式中的嵌合部21是能夠使在中央固定有光纖91的大致圓柱形狀的套管90插入的筒狀的部分。在套管90的前端形成有用于使平行光成為會聚光、或使平行光出射的透鏡部92。插入有這種大致圓柱形狀的套管90的嵌合部21的前端面211是環(huán)狀，該‘環(huán)’的中心軸與光軸X —致。在嵌合部21的內(nèi)側(cè)，形成有成為插入到內(nèi)側(cè)的套管90的止動結(jié)構(gòu)的臺階。套管90的透鏡部92的周圍與臺階接觸。嵌合部21的內(nèi)底面是光出射的出射面或入射的入射面24。
[0024]在光元件10是發(fā)光元件的情況下，透鏡部22使從該發(fā)光元件出射的第一波長的光成為平行光。另一方面，在光元件10是感光元件的情況下，使從對方側(cè)光學(xué)構(gòu)件出射的第一波長的平行光成為入射到該感光元件中的會聚光。即，透鏡部22用于將光元件10和固定于對方側(cè)光學(xué)構(gòu)件的光纖91等的通信要素光學(xué)地連接，并被設(shè)計為使得在透光構(gòu)件20和對方側(cè)光學(xué)構(gòu)件之間的空間傳播的第一波長的光成為平行光。
[0025]光通過透鏡部22從而折射。光的折射率根據(jù)波長而不同。因此，在對光模塊I照射波長比上述第一波長小的可見光的情況下，使通過透鏡后的光被光元件活性層反射后的反射光成像。在本實(shí)施方式中，各構(gòu)件被設(shè)計為，在照射波長比第一波長小的第二波長的可見光(上限波長760nm?830nm,下限波長360nm?400nm)的情況下形成的光元件活性層的成像面11的光軸X方向中的位置與嵌合部21的前端面211的光軸X方向中的位置一致。SP，被設(shè)計成在圖1所示的面Y上成像。第一波長被設(shè)定為約850nm左右，第二波長被設(shè)定為約450nm左右。第二波長被設(shè)定為能夠?qū)嵤┖笫龅墓庠?0和透光構(gòu)件20的定位工序的(能夠通過顯示器88目視確認(rèn)的)波長。
[0026]在透光構(gòu)件20中的形成有嵌合部21 —側(cè)的相反側(cè)形成有筒狀部23。該筒狀部23的前端固定于基板40，從而將透光構(gòu)件20和安裝在基板40的光元件10以預(yù)定的位置關(guān)系定位。該筒狀部23相對于基板40的連接方法不限定于特定的方法，但是優(yōu)選為采用容易進(jìn)行后述的定位的方法。在本實(shí)施方式中，在透光構(gòu)件20的筒狀部23的內(nèi)側(cè)固定金屬制的屏蔽構(gòu)件30 (例如通過嵌入成型而固定)，在設(shè)置于該屏蔽構(gòu)件30的基板連接部31插入到形成于基板40的通孔41的狀態(tài)下進(jìn)行錫焊，從而將透光構(gòu)件20相對于基板40定位。即，對安裝于基板40的光元件10與透光構(gòu)件20的相對位置進(jìn)行確定。通孔41形成為比基板連接部31的外形大。由此，基板連接部31在錫焊于通孔41前的狀態(tài)下能夠在通孔41內(nèi)沿與基板40表面平行的方向移動。
[0027]另外，除了至少成為光路的部分(形成于與光軸X交叉的部分的開口 32)之外，屏蔽構(gòu)件30覆蓋光元件10、基板40的一部分，因此經(jīng)由基板40接地，從而實(shí)現(xiàn)對光元件10的屏蔽效果。
[0028]以下，對在本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的光模塊I的制造方法中使用的對準(zhǔn)裝置80進(jìn)行說明。如圖2所示，對準(zhǔn)裝置80具備底座81。在底座81上設(shè)置有使保持于基板保持機(jī)構(gòu)83的基板40沿其平面方向移動的基板移動機(jī)構(gòu)82?；?0以其板面成為水平且光元件10朝向下方的姿勢被保持在基板保持機(jī)構(gòu)83。
[0029]另外，在底座81上設(shè)置有對透光構(gòu)件20進(jìn)行保持的透光構(gòu)件保持機(jī)構(gòu)84。透光構(gòu)件20以嵌合部21位于下側(cè)且其中心軸(光軸X)與豎直方向一致的姿勢被保持在透光構(gòu)件保持機(jī)構(gòu)84。
[0030]進(jìn)而，在底座81上設(shè)置有能夠使由相機(jī)保持機(jī)構(gòu)86保持的相機(jī)87沿豎直方向移動的相機(jī)移動機(jī)構(gòu)85。相機(jī)移動機(jī)構(gòu)85也能夠使相機(jī)87沿水平方向移動。在本實(shí)施方式中，作為相機(jī)87可以使用CXD相機(jī)。
[0031]相機(jī)87經(jīng)由線纜與顯示器88連接。在顯示器88上顯示由相機(jī)87拍攝的影像。在顯示器88上，顯示用于使相機(jī)87和透光構(gòu)件20的相對位置對準(zhǔn)的第一對準(zhǔn)區(qū)域881、以及用于使相機(jī)87和光元件活性層(成像面11)的相對位置對準(zhǔn)的第二對準(zhǔn)區(qū)域882。在顯示器88顯示該第一對準(zhǔn)區(qū)域881以及第二對準(zhǔn)區(qū)域882。另外，也可以是，將打印有第一對準(zhǔn)區(qū)域881以及第二對準(zhǔn)區(qū)域882的透明的片材貼附在顯示器88上，從而成為好像在顯示器88上顯現(xiàn)出兩個對準(zhǔn)區(qū)域的狀態(tài)。
[0032]第一對準(zhǔn)區(qū)域881形成為，在通過相機(jī)87對透光構(gòu)件20的嵌合部21的前端面211進(jìn)行拍攝時，與在顯示器88上顯示的該前端面211的外邊緣的形狀以及大小相等的形狀以及大小。即，第一對準(zhǔn)區(qū)域881是圓形。第二對準(zhǔn)區(qū)域882是比第一對準(zhǔn)區(qū)域881小的圓形。該第二對準(zhǔn)區(qū)域882的中心與第一對準(zhǔn)區(qū)域881的中心一致。
[0033]對本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的光模塊I的制造方法進(jìn)行說明。本制造方法包含使用上述對準(zhǔn)裝置80的、光元件10和透光構(gòu)件20的對準(zhǔn)工序(定位工序)。對準(zhǔn)工序的詳細(xì)內(nèi)容如下所述。
[0034]首先，在利用未圖示的光源照射第二波長的可見光的狀態(tài)下，利用相機(jī)移動機(jī)構(gòu)85使相機(jī)87沿上下方向移動，使得相機(jī)87的焦點(diǎn)和與嵌合部21的前端面211是同一平面的平面L對準(zhǔn)。由此，在顯示器88上顯示第一對準(zhǔn)區(qū)域881、第二對準(zhǔn)區(qū)域882、嵌合部21的前端面211、以及通過透鏡后的第二波長的光通過來自光元件活性層的反射光而在平面L上成像的光元件活性層的成像面11 (參照圖3)。即，在相同畫面上清楚地顯示成為定位基準(zhǔn)的第一對準(zhǔn)區(qū)域881和第二對準(zhǔn)區(qū)域882、以及作為定位對象的光元件活性層的成像面11和嵌合部21的前端面211。
[0035]接下來，利用相機(jī)移動機(jī)構(gòu)85使相機(jī)87沿水平方向移動，使第一對準(zhǔn)區(qū)域881和嵌合部21的前端面211的外邊緣一致(參照圖4)。由此，進(jìn)行相機(jī)87和透光構(gòu)件20的相對定位。
[0036]在相機(jī)87和透光構(gòu)件20的相對定位后，利用基板移動機(jī)構(gòu)82使基板40沿水平方向移動，使得光元件活性層的成像面11位于由第二對準(zhǔn)區(qū)域882包圍的區(qū)域內(nèi)(參照圖5)。由此，進(jìn)行相機(jī)87和光元件活性層的相對定位。在本實(shí)施方式中，嵌合部21的前端面211是環(huán)狀，因此利用該操作，前端面211的中心和光元件活性層的成像面11的中心大致一致。由于相機(jī)87和透光構(gòu)件20的相對定位已經(jīng)結(jié)束，意味著在該階段中透光構(gòu)件20和光元件活性層(光元件10)的相對定位結(jié)束。
[0037]最后，在對各構(gòu)件的位置進(jìn)行保持的狀態(tài)下，將固定于透光構(gòu)件20的屏蔽構(gòu)件30的基板連接部31和基板40 (通孔41)進(jìn)行錫焊。由此，得到以透光構(gòu)件20和光元件10成為預(yù)定的位置關(guān)系(正確的位置關(guān)系)的方式定位的光模塊I。
[0038]以下，利用具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。第一實(shí)施例是使用“々HA” (UltemlOlO Ar 是沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料有限公司(SABIC Innovative PlasticsIP BV)的注冊商標(biāo))作為透光構(gòu)件20的例子。該材料在通信波長(第一波長λ I)為850nm時的透光構(gòu)件20的折射率是約1.64，在定位時照射的可見光的波長(第二波長λ 2)為450nm時的透光構(gòu)件20的折射率為約1.70 (均為20°C時的折射率)。
[0039]在該情況下，如果將透光構(gòu)件20設(shè)計為如下形狀:通過透鏡部22的第一波長的光成為平行光，且使透過透鏡部22后的第二波長的光被光元件10反射后的反射光進(jìn)行成像的成像面和嵌合部21的前端面211在光軸X方向上的位置一致，則各構(gòu)件的尺寸成為如圖6所示的狀態(tài)(將從透鏡部22到出射面或入射面(嵌合部21的基端)的距離作為基準(zhǔn)(Imm)的情況下)。另外,透鏡參數(shù)為曲率半徑0.467mm、圓錐系數(shù)(conic)-0.485、四階系數(shù)-2.323。
[0040]第二實(shí)施例是使用9 V >々”(住友電工超效能高分子股份有限公司的注冊商標(biāo))作為透光構(gòu)件20的例子。該材料在通信波長(第一波長)為850nm時的透光構(gòu)件20的折射率為約1.51，在定位時照射的可見光的波長(第二波長)為450nm時的透光構(gòu)件20的折射率為約1.57 (均為20°C時的折射率)
[0041]在該情況下，如果將透光構(gòu)件20設(shè)計為如下形狀:通過透鏡部22的第一波長的光成為平行光，且使透過透鏡部22后的第二波長的光被光元件10反射后的反射光進(jìn)行成像的成像面和嵌合部21的前端面211在光軸X方向上的位置一致，則各構(gòu)件的尺寸成為如圖7所示的狀態(tài)(將從透鏡部22到出射面或入射面(嵌合部21的基端)的距離作為基準(zhǔn)(Imm)的情況下)。另外，透鏡參數(shù)為曲率半徑0.369mm、圓錐系數(shù)-0.752、四階系數(shù)-3.083。
[0042]由此，通過將透光構(gòu)件20設(shè)計為如下形狀:通過透鏡部22的第一波長的光成為平行光，且使透過透鏡部22后的第二波長的光被光元件10反射后的反射光進(jìn)行成像的成像面和嵌合部21的前端面211在光軸X方向上的位置一致，從而即使在通過透鏡部22后的第一波長(通信波長)的光成為平行光這樣的情況下，也能夠通過使用第二波長的可見光而精度良好地進(jìn)行光元件10和透光構(gòu)件20的定位。
[0043]另外，在上述實(shí)施例中，以在外部氣溫是20°C (常溫)的條件下進(jìn)行光元件10和透光構(gòu)件20的定位為前提，但是也能夠以在此溫度以下的溫度進(jìn)行定位為前提而設(shè)計透光構(gòu)件20。具體如下所述。
[0044]透光性材料的折射率在溫度越低的情況下變得越高。例如，形成上述第一實(shí)施例中的透光構(gòu)件20的“f Λ ”在20°C時的折射率為約1.64，在(TC時為1.643。如果利用該特性，以降低進(jìn)行光元件10和透光構(gòu)件20的定位時的外部氣溫為前提而設(shè)計透光構(gòu)件20，則能夠減小從透鏡部22到嵌合部21的前端面211的距離。但是，如果過度降低外部氣溫，則會在透光構(gòu)件20發(fā)生結(jié)露，因此需要注意(如果將濕度控制為不發(fā)生結(jié)露，則能夠大幅度地降低外部空氣溫度(折射率增大))。
[0045]以上，針對本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明不限于上述任何實(shí)施方式，而可以在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種改變。
【權(quán)利要求】
1.一種光模塊，其特征在于，包括: 光元件；以及 透光構(gòu)件，所述透光構(gòu)件是由透光性材料構(gòu)成的構(gòu)件，具有與對方側(cè)光學(xué)構(gòu)件嵌合的嵌合部以及透鏡部，所述透鏡部使從所述光元件出射的第一波長的光成為平行光，或使從所述對方側(cè)光學(xué)構(gòu)件出射的第一波長的平行光成為入射到所述光元件的會聚光， 所述透光構(gòu)件形成為如下形狀:在照射比所述第一波長的波長低的第二波長的可見光的情況下，使透過所述透鏡部的該第二波長的光被所述光元件反射后的反射光進(jìn)行成像的成像面、和所述嵌合部的前端面在光軸方向上的位置一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光模塊，其特征在于， 所述嵌合部的前端是以光軸為中心的環(huán)狀。
3.一種光模塊的制造方法，是權(quán)利要求1所述的光模塊的制造方法，其特征在于， 包括由如下步驟構(gòu)成的定位工序: 對所述光元件以及所述透光構(gòu)件照射所述第二波長的光；以及利用攝像裝置對所述成像面和所述嵌合部的前端面的相對位置進(jìn)行觀察，并且使所述光元件以及所述透光構(gòu)件中的至少任一個移動，在所述成像面和所述嵌合部的前端面的相對位置成為預(yù)定的位置關(guān)系的位置將所述光元件相對于所述透光構(gòu)件定位。
4.一種光模塊的制造方法，是權(quán)利要求2所述的光模塊的制造方法，其特征在于， 包括由如下步驟構(gòu)成的定位工序: 對所述光元件以及所述透光構(gòu)件照射所述第二波長的光；以及利用攝像裝置對所述成像面和所述嵌合部的前端面的相對位置進(jìn)行觀察，并且使所述光元件以及所述透光構(gòu)件中的至少任一個移動，以環(huán)狀的所述嵌合部的前端面的中心和所述成像面的中心一致的方式將所述光元件相對于所述透光構(gòu)件定位。
【文檔編號】G02B6/42GK104238043SQ201410265852
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月18日
【發(fā)明者】立石博志 申請人:株式會社自動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所, 住友電裝株式會社, 住友電氣工業(yè)株式會社