光模块的制造方法

专利名称：光模块的制造方法
技术领域：
本发明涉及光模块的制造方法，尤其涉及具有封闭结构的光模块的罐状部(Can)与筒状部(Barrel)的接合方法。
背景技术：
目前如光发射模块(TOSA；Transmitter Optical Sub assembly)或光接收模块(ROSA；ReceiverOpticalSub-assembly)等光模块，广泛应用于通过光通信或光信号进行的信息处理中。其中，TOSA是指搭载有发光元件(激光二极管等)的发信用小型光设备，ROSA是指搭载有受光元件(光电二极管等)的收信用小型光设备。而这些光模块则由发光元件或受光元件等光半导体元件被金属等盖体覆盖而成的罐状部及配设有透镜的筒状部相接合而成。
在现有技术中，罐状部及筒状部将对准配设在所述罐状部上的光半导体元件与配设在所述筒状部上的透镜的光轴，并以环氧树脂等热固性树脂为粘结剂相接合。然而，树脂固化需要长时间的加热，而工作性质及工作效率的恶化或固化过程中发生的树脂的变形都会引起光轴的偏移。根据于此，为解决所述问题提出了一种用紫外线固性粘结剂进行瞬间接合的方案，但是所述紫外线固性粘结剂其粘结强度低，容易出现未固化部分，并且耐气候性较差。根据专利文献1中记载的内容，其中揭示了点状分散涂布热固性树脂后通过高频感应加热对其进行加热固性，之后在其上面涂布其他的热固性树脂，并通过空气加热进行加热固性的方法。
而且，根据专利文献2中记载的内容，其中揭示了鉴于所述专利文献1中揭示的通过高频感应加热的方法导致局部温度的上升较高的问题，在罐状部及筒状部的接合面涂上紫外线照射与加热兼用的固化性树脂，并在对准中心部的状态下，依次进行通过紫外线照射实现临时固定的步骤，及对通过紫外线照射未接合的部分再进行加热固性步骤的方法。
专利文献1日本专利申请公开特开2000-91642号公报专利文献2日本专利申请公开特开2002-90587号公报但是，如上述的现有技术存在着以下问题。首先，对于光模块而言，为了提高配设在罐状部上的光半导体元件的可靠性最好采用密封型结构。以此防止光半导体元件与外气，尤其是与水分接触导致劣化的现象。然而，在维持密封的状态下加热树脂，则会使筒状部的气体发生热膨胀，而且这些气体的热膨胀率比筒状部及罐状部材料的热膨胀率大的多，因此膨胀的气体通过接合用树脂漏出，在接合用树脂中发生气泡或缝隙，从而导致密封性下降的问题。并且，一般固化温度越高的树脂其粘结性或密封性越好，可以实现高品质的接合，但是，高温加热树脂则会使内部液体逐渐膨胀，从而限制了高温树脂的使用，且对可靠的高品质结合也有影响。根据上述专利文献的内容，所述筒状部上形成有贯通孔，因此不容易发生膨胀的气体漏出的现象，但是接合完成后需要用粘结剂封住所述贯通孔，从而增加了操作工序及制造成本。而且，如果不堵住所述贯通孔，则会使发光元件受到外部环境的影响，从而降低可靠性。
在通过紫外线照射固化树脂的情况下，筒状部内部的气体仍会达到高温，从而同样发生热膨胀问题。为了抑制热膨胀而降低紫外线照射强度，则会延长固化时间，这样会影响批量生产。并且，由于紫外线固性粘结剂或紫外线照射及加热兼用固化性树脂的成本较高，且还需要紫外线照射装置，因此大大提高了制造成本。

发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光模块的制造方法，其可在保持筒状部及罐状部的密封状态的情况下，对所述筒状部与罐状部的接合部树脂进行高温固化，从而实现良好的操作性及高品质的接合。
本发明涉及一种配设有光半导体元件的罐状部与筒状部相接合制造光模块的方法。该制造方法包括通过热固性粘结剂密合所述罐状部的接合面及所述筒状部的接合面，并形成由该罐状部及该筒状部封闭而成的内部空间的密合步骤；将密合的所述罐状部及所述筒状部收容到密封容器中的收容步骤；对所述密封容器的内部进行升温，并固化涂布于所述接合面上的所述热固性粘结剂的固化步骤；待所述热固性粘结剂固化后，对所述密封容器进行降温的步骤；以及从所述密封容器中取出所述罐状部及所述筒状部的步骤。
根据本发明，把密合的罐状部及筒状部收容到密封容器中，并提高密封容器内部的温度，由此可以对每个密封容器进行升温。即，可以以基本相同的温度对所述内部空间及密封容器的内部进行升温。根据于此，虽然伴随升温使得所述内部空间的内压上升，但由于密封容器的内压也随着升温而上升，因此内部空间与密封容器内部之间几乎不会产生压力差，对涂在所述罐状部及筒状部的接合面上的热固性粘结剂也不会涉及压差影响。从而，即使内部空间的内压上升，也会减轻内压上升引起的内部空间的气体从热固性粘结剂中漏出，并在该热固性粘结剂中出现气泡或缝隙，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，在密合步骤中罐状部与筒状部之间密封有内部空间，并可以在此状态下进行至最终的接合工序，因此没有必要在所述筒状部上形成如贯通孔等的抑制内压增加的手段，可以实现操作工程的合理化。
优选的，所述收容步骤包括对所述密封容器的内部进行加压的工序，使得除所述内部空间以外的所述密封容器的内压高于该内部空间的内压。
而且，在所述收容步骤中，将密封容器的内压提高到比所述内部空间的压力约高出10％以下的范围内为佳。
并且，所述密合步骤在氮气环境下进行也可。
优选的，所述固化步骤包括将所述密封容器放入加热炉内的工序。
优选的，所述热固性粘结剂可以采用环氧树脂。
如以上说明，根据本发明涉及的光模块的制造方法，其在内部空间的内压随升温而上升时，也可以使密封容器的内压也随着升温发生同样程度的增加，因此对涂布在所述罐状部与筒状部的接合面上的热固性粘结剂也不会涉及压差的影响。而且，根据本发明也可以在维持所述罐状部与筒状部的密封的状态下进行接合。并且，根据本发明可以在保持筒状部及罐状部的密封状态的情况下，对所述筒状部与罐状部的接合部树脂进行高温固化，从而实现良好的操作性及高品质的接合。


图1是适用于本发明实施例的TOSA的截面图。
图2是表示本发明实施例提供的光模块的制造方法的步骤流程图。
图3是表示罐状部与筒状部的密合步骤的截面图。
图4是密封容器的模式图。
图5是加热炉内部空间的各部分区分图及温度分布图。
具体实施例方式
下面，结合附图对本发明的具体实施例提供的光模块的制造方法进行详细说明。首先，说明本发明实施例涉及的光模块的结构概况。本发明提供的制造方法对于TOSA及ROSA都适用，在本实施例中以TOSA为例进行说明。图1是本发明实施例涉及的TOSA的截面图。
其中，图1(a)表示配设有光半导体元件的罐状部的截面图。罐状部2的基端21上(图中的下侧)配置有发光元件22及受光元件23。其中，所述发光元件22以激光二极管为代表例，所述受光元件23以光电二极管为代表例。所述受光元件23是在使用发光元件22时为了控制发光量而配置的。控制发光元件22与受光元件23动作的多个端子24则延伸至所述基端21的相反侧。而且，所述基端21上设有可以覆盖所述发光元件22及受光元件23的金属性的盖体25。该盖体25的中央附近设置有可确保光程的半透明的镜子或透镜(图未示)。并且，基端21与盖体25通过电阻焊接相接合。
图1(b)表示筒状部的截面图。该筒状部3包括作为本体部分的外壳31、以及支撑在该外壳31上的透镜32。其中，该外壳31的前端部分设有开口部33，并嵌合有保持光纤的套圈(图未示)。该套圈也可以与所述开口部33一体形成。所述开口部33内侧形成有光程孔34，其前端设有透镜32。并且通过透镜32及光程孔34进行所述发光元件22与被套圈夹紧(保持)的光纤的光耦合。为了更高精度地进行光耦合，对所述透镜32的安装要求有较高的调芯精度，也可以使用无方向性的球形透镜。
图1中(c)图是光模块的截面图。所述光模块1是罐状部2与筒状部3通过粘结剂4相接合而形成的。所述粘结剂4为热固性粘结剂，可以使用环氧树脂。所述罐状部2及筒状部3之间形成有内部空间5。所述光模块1是一种密封结构型模块，其内部空间5形成为密封空间。即，所述罐状部2及筒状部3上没有形成所述内部空间5与外部相连通的开口或贯通孔。因此，可以防止设置在内部空间5上的发光元件22或受光元件23与外气，尤其是与水分接触而发生的裂化现象。
其次，参照

上述光模块的制造方法。图2是表示本实施例提供的光模块的制造方法的步骤流程图。
(步骤S1)首先，分别制造出罐状部2及筒状部3；之后，如图3(a)所示，将所述罐状部2的接合面26及所述筒状部3的接合面35相对而设，并相互靠近。其次，如图3(b)所示，在接合面26及35之间的空间填充热固性型树脂粘结剂4。从而罐状部2及筒状部3之间形成了密封的内部空间5。即，罐状部2的接合面26与筒状部3的接合面35通过热固性型的粘结剂4密合，而在所述罐状部2与筒状部3之间被形成有密封的内部空间5。所述操作在常温、常压下进行，密合后的内部空间5的压力则与外部空间的压力相同。对于密合的方法，也可以将粘结剂4涂布在罐状部2的接合面26及筒状部3的接合面35的任意一面或两面上后，密合所述接合面26与接合面35。
另外，本操作工程最好是在氮气环境下进行。根据于此，涂布粘结剂4后密合罐状部2及筒状部3时，内部空间5中填充有氮气，从而可以抑制由空气中的氧(氧气或水分)所引起的发光元件22、受光元件23或粘结剂4的裂化现象。
(步骤S2)将密合的罐状部及筒状部收容在密封容器6中。图4是密封容器的概略模式图。如图4(a)的截面图所示，该密封容器6由收容部61及盖子62形成，所述收容部61的内部可收容被支撑板7所支撑的罐状部2及筒状部3的集合体。收容部61的外周凸缘部及盖子62的外周部形成有螺栓孔，并通过该螺栓孔63及螺母64开闭所述盖子62。所述外周凸缘部上形成有密封件65，并如图4(b)所示，盖上盖子62时内部则形成为密封空间66。
如图4(c)的所示，所述支撑板7是形成有多个保持孔71的平板状的部件，每个保持孔71支撑一个罐状部2与筒状部3的集合体，并可以同时进行多个光模块的接合。
收容时，可以对密封容器6的内部(密封空间66)进行加压，使得除内部空间5以外的密封容器6的内压升高至高于内部空间5的压力。由此，虽然可提高罐状部2与筒状部3的密封性，但是，过大的内压差会使粘结剂4变形，从而使光轴发生偏移。优选的，所述密封容器6的内压，可以比所述内部空间5的内压高出该内部空间内压的10％以下范围的压力。(步骤S3)将所述密封容器6放进如烤炉(oven)等的加热炉8中，并对加热炉8的内部进行加热。图5是加热炉内部空间的各部分区分图及温度分布图。如图5(a)所示，可以对每个收容有多个所述罐状部2及所示筒状部3的集合体的密封容器6进行加热(图中只示出一个集合体)。加热炉8内部的温度T1，以如(b)图所示的温度分布趋势上升。由于密封容器6或内部气体的热容量等的原因，密封容器6内部的温度T2相较于温度T1，其温度上升趋势较缓慢。由于存在同样的原因，内部空间5的温度T3相较于温度T2，其温度上升趋势还要缓慢，但最终可以达到固化温度，并使涂在所述接合面26、35上的粘结剂4固化。然而，由于温度T2及T3的温度差非常小，所以密封容器6的内压P2及内部空间5的内压P3几乎不变。因此，对于粘结剂4几乎不涉及内压P2及内压P3的压差影响，从而不会发生内部空间5的气体(氮气)从粘结剂4漏出并影响粘结剂4固化后的密封性能的现象。
(步骤S4)待粘结剂4固化后，按照图5(b)所示的温度趋势，将密封容器6内部的温度降到常温。并且在降温过程中，也几乎不会发生温度T2及温度T的温差，对于粘结剂4也不会涉及内压P2及内压P3的压差影响。根据以上说明的步骤可完成罐状部2及筒状部3的接合。
(步骤S5)最后，从加热炉8中取出密封容器6，并从该密封容器6中取出相接合的罐状部2与筒状部3。
综上所述，根据本发明实施例提供的光模块的制造方法，由于对涂布在罐状部与筒状部的接合面上的热固性粘结剂几乎不涉及压差的影响，因此可以防止粘结剂中混入气泡，或发生裂缝的现象，可提高接合部的可靠性。而且，即使加热到较高的温度也不会发生所述问题，从而可以使用在较高温度下固化的粘结剂，进一步提高了接合部的稳定性。并且，根据本发明可以在保持罐状部与筒状部的密封状态的情况下进行接合，因此省略掉了在筒状部等上面形成贯通孔并待操作结束后再封住所述贯通孔的工程，大大提高了生产效率及操作性能。另外，在本发明中，加热炉可以使用现有技术中烤炉等产品，并只准备新型密封容器即可，从而减少了制造成本。
权利要求
1.一种光模块的制造方法，是将设有光半导体元件的罐状部及筒状部相接合而制造光模块的方法，其特征在于包括密合步骤通过热固性粘结剂密合所述罐状部的接合面及所述筒状部的接合面，并形成由该罐状部及该筒状部封闭而成的内部空间；收容步骤将密合的所述罐状部及所述筒状部收容到密封容器中；固化步骤对所述密封容器的内部进行升温，并固化涂布于所述接合面上的所述热固性粘结剂；降温步骤待所述热固性粘结剂固化后，降低所述密封容器内部温度；及从所述密封容器中取出所述罐状部及所述筒状部的步骤。
2.如权利要求1所述的光模块的制造方法，其特征在于，所述收容步骤包括对所述密封容器的内部进行加压的步骤，使得除所述内部空间以外的所述密封容器的内压高于该内部空间的内压。
3.如权利要求2所述的光模块的制造方法，其特征在于，在所述收容步骤中，将密封容器的内压提高到比所述内部空间的压力高出范围为10％以下。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的光模块的制造方法，其特征在于，所述密合步骤是在氮气的环境下进行。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的光模块的制造方法，其特征在于所述固化步骤包括将所述密封容器放入加热炉内的步骤。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的光模块的制造方法，其特征在于所述热固性粘结剂为环氧树脂。
全文摘要
本发明光模块的制造方法是一种配设有光半导体元件的罐状部与筒状部相接合而制造光模块的方法，其包括通过热固性粘结剂密合所述罐状部的接合面及所述筒状部的接合面，并形成由该罐状部及该筒状部封闭而成的内部空间的密合步骤(S1)；将密合的所述罐状部及所述筒状部收容到密封容器中的收容步骤(S2)；对所述密封容器的内部进行升温，并固化涂布于所述接合面上的所述热固性粘结剂的固化步骤(S3)；待所述热固性粘结剂固化后，对所述密封容器进行降温的降温步骤(S4)；以及从所述密封容器中取出所述罐状部及所述筒状部的步骤(S5)。该方法在保持筒状部及罐状部的密封状态的情况下，对所述筒状部与罐状部接合部的树脂进行高温固化。
文档编号G02B6/42GK1892272SQ20061010012
公开日2007年1月10日 申请日期2006年6月27日 优先权日2005年6月28日
发明者大西雅裕, 王亨 申请人:新科实业有限公司