光モジュールの製造方法
【課題】 信頼性の高い光モジュールを製造することができる光モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 光モジュール１の製造方法は、一方の端部のクラッド１２が露出された光ファイバ１０を準備する準備工程と、光素子２０を収容すべき箱部３１に一端が連結されその箱部３１の外側に延在するするパイプ部３５を介して、クラッド１２の露出部分の少なくとも先端が箱部内に位置するよう光ファイバ１０を配置する配置工程と、光素子２０が収容された箱部３１の壁の一部が熱引きされた状態において、その熱引き部分とパイプ部３５とに介在する壁領域ＢＡＲの少なくとも一部を加熱して、パイプ部３５の内壁と光ファイバ１０とをはんだ付けするはんだ付け工程とを有する。
【解決手段】 光モジュール１の製造方法は、一方の端部のクラッド１２が露出された光ファイバ１０を準備する準備工程と、光素子２０を収容すべき箱部３１に一端が連結されその箱部３１の外側に延在するするパイプ部３５を介して、クラッド１２の露出部分の少なくとも先端が箱部内に位置するよう光ファイバ１０を配置する配置工程と、光素子２０が収容された箱部３１の壁の一部が熱引きされた状態において、その熱引き部分とパイプ部３５とに介在する壁領域ＢＡＲの少なくとも一部を加熱して、パイプ部３５の内壁と光ファイバ１０とをはんだ付けするはんだ付け工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信頼性の高い光モジュールを製造することができる光モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子から出力されたレーザ光を光ファイバのコアに入力する光モジュールが知られている。この光モジュールでは、一般に、筐体内の基台上にレーザサブマウント及びファイバサブマウントが配置されている。そして、半導体レーザ素子と光ファイバの端部の相対的位置が正確に合わされた状態で、レーザサブマウント上に半導体レーザ素子が固定され、ファイバサブマウント上に光ファイバの一端側が固定されている。
【０００３】
光ファイバの他端側は、筺体の外周側へ突出するパイプに通され、筐体の外部に導出されており、そのパイプの内周面と光ファイバの外周面との空間は隙間なく封止されている。なお、このパイプは、スリーブなどと呼ばれる場合もある。
【０００４】
パイプの内周面と光ファイバの外周面とを封止する手法として、下記特許文献１のように、抵抗加熱、誘導加熱、レーザ加熱等によりはんだを溶融してパイプ内に充填した後に固化する手法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３５０６８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、はんだの加熱等に起因する筺体内の温度上昇などを抑えるため、光モジュールの製造過程において筺体の一部を冷却する場合がある。この場合、筺体におけるパイプでは温度勾配が生じ易くなる。
【０００７】
この温度勾配が生じると、パイプにおいて比較的に温度が低くなる場所では、はんだの濡れ性が悪くなる。この結果、光ファイバのファイバサブマウント上での位置精度が落ちる、あるいは、パイプと光ファイバとの封止が不十分となる等といったように、光モジュールの信頼性が低下するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、信頼性の高い光モジュールを製造することができる光モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明の光モジュールの製造方法は、一方の端部のクラッドが露出された光ファイバを準備する準備工程と、光素子を収容すべき箱部に一端が連結されその箱部の外側に延在するパイプ部を介して、前記クラッドの露出部分の少なくとも先端が箱部内に位置するよう前記光ファイバを配置する配置工程と、前記光素子が収容された箱部の一部が熱引きされた状態において、その熱引き部分と前記パイプ部とに介在する箱部の壁領域の少なくとも一部を加熱して、前記パイプ部の内壁と前記光ファイバとをはんだ付けするはんだ付け工程とを有する。
【００１０】
このような光モジュールの製造方法によれば、箱部の一部が熱引きされた状態ではんだ付けされているため、そのはんだ付けで生じる加熱に起因する光素子の温度上昇が大幅に低減され、光素子の特質の劣化が未然に防止される。また、熱引き部分とパイプ部とに介在する壁領域を加熱の対象としているため、パイプ部自体を加熱の対象とする場合に比べて、箱部の熱引き部分以外の壁を介して、パイプ部から熱引き部分へ熱が伝導することを抑制することができる。したがって、パイプ部自体を加熱の対象とする場合に比べて、パイプ部における先端部分と、箱部に連結されている部分とのピーク温度の差が小さくすることができるとともに、当該連結部分及び先端部分がはんだの融点に達するまでの時間の差は大幅に小さくすることができる。この結果、筺体の一部が熱引きされていても、はんだの濡れ性を良好なものとして、パイプ部の先端から箱部との連結部分に至るまではんだを短時間で行き渡らせることが可能となる。こうして、温度勾配に起因するはんだの濡れ性の低下が抑止され、信頼性の高い光モジュールの製造が可能となる。
【００１１】
また、前記はんだ付け工程において、前記壁領域のうち、前記パイプ部が連結される壁の幅方向に有する１対の端の間をわたって加熱することが好ましい。或いは、前記はんだ付け工程において、前記壁領域のうち、前記パイプ部が連結される壁と前記パイプ部との境界に沿って加熱することが好ましい。
【００１２】
このような光モジュールの製造方法によれば、壁領域の一部を加熱する場合に比べて、その壁領域において加熱部分を回り込むようにしてパイプ部から熱引き部分へ熱が伝導することを未然に回避することができる。したがって、筺体の一部が熱引きされても、パイプ部と箱部との境界付近に至るまでパイプ部内空での温度勾配をより一段と抑制することができる。
【００１３】
また、前記はんだ付け工程において、コイルが巻回された磁性コアに生じる磁力線により誘導加熱することが好ましい。
【００１４】
このような光モジュールの製造方法によれば、レーザによる加熱やはんだこてによる加熱に比べて、壁領域の内側と外側との双方を加熱対象とすることが可能となり、筺体の一部が熱引きされても、パイプ部と箱部との境界付近に至るまでパイプ部内空での温度勾配をより一段と抑制することができる。
【００１５】
また、前記パイプ部が連結される壁は、前記パイプ部よりも透磁率が高いものとされることが好ましい。
【００１６】
このような光モジュールの製造方法によれば、壁の単位空間当たりの誘導加熱量がパイプ部に比べて大きくなるため、筺体の一部が熱引きされても、パイプ部と箱部との境界付近に至るまでパイプ部内空での温度勾配をより一段と抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、光素子の特質を劣化させることなく、パイプ部と箱部との境界付近に至るまでパイプ部内空でのはんだの濡れ性を向上させることができ、信頼性の高い光モジュールの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る光モジュールを真横から見た概略図である。
【図２】光ファイバの長手方向に垂直となる断面を示す図である。
【図３】光ファイバの一方の端部側の様子を示す図である。
【図４】光モジュールの製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図５】製造中途段階にある光モジュールの様子を示す図である。
【図６】レーザ加熱によるパイプ部のはんだ付けの様子を、真横及び光ファイバの長手方向から見た図である。
【図７】加熱部位が異なる場合のパイプ部での温度推移の説明に供する図である。
【図８】抵抗加熱によるパイプ部のはんだ付けの様子を、真横及び光ファイバの長手方向から見た図である。
【図９】誘導加熱用具を示す図である。
【図１０】誘導加熱によるパイプ部のはんだ付けの様子を、真横及び光ファイバの長手方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る光モジュールの製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る光モジュールを真横から見た概略図である。図１に示すように光モジュール１は、筺体３０、レーザサブマウント４１、ファイバサブマウント４２、半導体レーザ素子２０及び光ファイバ１０を主な構成要素として備える。なお、理解の容易のため、筐体３０だけはその断面を示すとともに、レーザサブマウント４１、ファイバサブマウント４２及び半導体レーザ素子２０の形状は直方体として簡略している。
【００２１】
筺体３０は、箱部３１と、パイプ部３５とで成り、これらが一体に成型されている。箱部３１は、天壁３１Ａ及び底壁３１Ｂと、その天壁３１Ａと底壁３１Ｂとに挟まれる側壁３１Ｃとを有し、これら壁によって閉じられた空間を形成している。この実施形態では、箱部３１の形状は、中空の略直方体とされる。箱部３１の側壁３１Ｃには貫通孔Ｈが形成されている。
【００２２】
パイプ部３５は、箱部３１の外側へ真っ直ぐ伸展する管であり、貫通孔Ｈを介して、箱部内の空間と箱部外の空間とを連通している。このパイプ部３５の厚みは、中間位置を境として箱部３１に近い部分と、中間位置を境として箱部３１から遠ざかる部分とで相違しており、その近い部分は肉厚部３６として、遠ざかる部分は肉薄部３７として形成されている。したがって、このパイプ部３５では、中間位置を境として箱部３１に近い肉厚部３６の鉛直断面の面積が、その中間位置から遠ざかる肉薄部３７の鉛直断面の面積に比べて小さい状態となっている。
【００２３】
肉厚部３６には、パイプ部３５の外周面から内周面まで貫通する開口Ｈｖが、パイプ部３５の長手方向に対して垂直に形成されている。
【００２４】
なお、筺体３０は、箱部３１とパイプ部３５とを別体として成型した後、そのパイプ部３５の一端を箱部３１の側壁３１Ｃに連結するようにしても良い。また、箱部３１とパイプ部３５とは、互いに異なる材料を用いて成型されていても良い。
【００２５】
レーザサブマウント４１は、半導体レーザ素子２０の高さを調整するための台であり、箱部３１の内壁における所定位置に例えばはんだ付け等により固定されている。このレーザサブマウント４１を構成する材料としては、特に制限されないが、例えば、ＡｌＮやＡｌ２Ｏ３等のセラミックを挙げることができ、中でも、熱伝導性に優れる観点からＡｌＮが好ましい。なお、レーザサブマウント４１は、箱部３１と一体に成型されても良い。
【００２６】
ファイバサブマウント４２は、光ファイバ１０の高さを調整するための台であり、箱部３１の内壁における所定位置に例えばはんだ付け等により固定されている。このファイバサブマウント４２を構成する材料としては、特に制限されないが、例えば、レーザサブマウント４１を構成する材料と同様の材料を挙げることができ、中でも、熱伝導性に優れる観点からＡｌＮが好ましい。なお、ファイバサブマウント４２は、箱部３１と一体に成型されても良い。
【００２７】
図２は、光ファイバ１０の長手方向に垂直となる断面の構造を示す図である。図２に示すように、光ファイバ１０は、コア１１と、コア１１の外周面を囲むクラッド１２とクラッド１２の外周面を被覆する被覆層１３とから構成されている。コア１１は、例えば、ゲルマニウム等の屈折率を上げるドーパントが添加された石英から形成される。クラッド１２は、例えば、何らドーパントが添加されない純粋な石英から形成され、コア１１の屈折率よりも低い屈折率とされる。被覆層１３は、例えば、紫外線硬化樹脂等から形成される１層又は２層以上の樹脂層とされる。
【００２８】
図３は、光ファイバ１０の一方の端部側の様子を示す図である。図３に示すように、光ファイバ１０は、一方の端部側の被覆層１３が剥離されて、クラッド１２が露出している。クラッド１２が露出している部分の外周面は、先端から所定の間隔をあけて、メタライズ層１６により覆われている。
【００２９】
メタライズ層１６は、それぞれ金属の層であり、はんだ５１が固定可能な材料とされる。後述するようにはんだ付けは、フラックス無しで行うため、メタライズ層１６の表面は、はんだ濡れ性を高めるためＡｕであることが好ましい。さらに光ファイバ１０のクラッドと、Ａｕの密着性を高めるために下地層としてＮｉ層を設けることが好ましい。本実施形態では、メタライズ層１６は、Ｎｉ層とＡｕ層の積層体から成り、Ｎｉ層がクラッド１２の外周面を被覆しており、Ａｕ層がＮｉ層の外周面を被覆している。また、Ｎｉ層、Ａｕ層の厚さは、特に限定されないが、例えば、Ｎｉ層が２μｍ〜３μｍであり、Ａｕ層が０．１μｍ〜０．２μｍとされる。このＮｉ層が漏れ光の一部を吸収する。
【００３０】
図１に示すように、このメタライズ層１６は、肉厚部３６の内空に位置し、はんだ５１により肉厚部３６に固定されている。
【００３１】
はんだ５１は、パイプ部３５における肉厚部３６の内空全体に充填されると共に、開口Ｈｖ全体にまで充填されることで、隙間なく封止しており、この結果、箱部３１が気密となっている。このはんだ５１の材料は、例えば、金錫系の共晶はんだを挙げることができ、Ａｕと錫（Ｓｎ）の比としては、Ａｕ８０％−Ｓｎ２０％や、Ａｕ１０％−Ｓｎ９０％を挙げることができる。本実施形態では、はんだ５１がＡｕ８０％−Ｓｎ２０％である場合について説明する。この場合、はんだの融点は約２８０度である。
【００３２】
また、図１に示すように、パイプ部３５における肉薄部３７の内空には、光ファイバ１０においてクラッド１２が露出されるほうの被覆層１３の端部が位置しており、その端部は、固定樹脂５３により肉薄部３７に固定されている。
【００３３】
固定樹脂５３は、肉薄部３７の内空全体に充填されることで、光ファイバ１０のクラッド１２が被覆層１３により覆われる部分と、その被覆層１３から露出する部分との境界を含む外周面を覆っており、この結果、当該境界部分が保護されている。固定樹脂５３の材料としては、特に限定されないが、例えば、紫外線硬化樹脂を挙げることができる。
【００３４】
なお、光ファイバ１０のうち、クラッド１２が露出されるほうの端部は、半導体レーザ素子２０の出射面に向けられており、半導体レーザ素子２０から出力されるレーザ光が光ファイバ１０のコア１１に入力するよう、光ファイバ１０と半導体レーザ素子２０とが光学的に結合されている。
【００３５】
このような光モジュール１では、図示しない電力源から供給される電力により半導体レーザ素子２０が励起され、レーザ光が出射される。このレーザ光は、光ファイバ１０のコア１１に入力して、コア１１を伝播して、光モジュール１の外部に出射される。
【００３６】
なお、レーザ光が光ファイバ１０に入射するとき、光ファイバ１０の端面における屈折や、光ファイバ１０と半導体レーザ素子２０との光軸のずれ等により、レーザ光の一部がクラッド１２に漏れ光として入射する場合がある。この場合、漏れ光は、主にクラッド１２を伝播して、光ファイバ１０がメタライズ層１６で被覆されている部分に到達して、漏れ光の少なくとも一部がメタライズ層１６に吸収され、熱に変換される。このときメタライズ層で生じる熱は、はんだ５１を介して筐体３０のパイプ３５に伝導し、外部に放出される。
【００３７】
次に、光モジュール１の製造方法に関し、第１〜第３の製造方法を個々に説明する。
【００３８】
（第１の製造方法）
図４は、第１の製造方法の工程を示すフローチャートである。図４に示すように、光モジュール１の製造方法は、主として、準備工程Ｐ１、配置工程Ｐ２、ファイバ結合工程Ｐ３、はんだ付け工程Ｐ４及び充填工程Ｐ５を有する。
【００３９】
以下、これら工程Ｐ１〜Ｐ５を、図５及び図６を適宜用いて詳細に説明する。図５は、製造中途段階にある光モジュールの様子を示す図である。図６は、レーザ加熱によるパイプ部のはんだ付けの様子を示す図である。なお、図６の（Ａ）は、真横から見た様子を示すものであり、図６の（Ｂ）は、光ファイバ１０の長手方向から見た様子を示すものである。
【００４０】
＜準備工程Ｐ１＞
この準備工程Ｐ１では、図５に示すように、クラッド１２の外周面の一部にメタライズ層１６を設けた光ファイバ１０が準備される。すなわち、光ファイバ１０の一方の端部側において被覆層１３が剥離され、クラッド１２が露出される。そして、クラッド１２の外周面のうち、はんだ付けが予定される領域にメタライズ層１６が設けられる。
【００４１】
なお、はんだ付けが予定される領域は、具体的には、光ファイバ１０の端部がパイプ部３５に挿入され、貫通孔Ｈを介して箱部３１に収容された場合に、肉厚部３６に位置する光ファイバ１０のクラッド外周面である。
【００４２】
メタライズ層１６は、上述のように、例えば、Ｎｉ層とＡｕ層との積層体であるため、めっき法により設けられることが好ましい。めっき法によれば、外形が円柱の側面状であるクラッド１２の外周面に対して、より均一な厚さでメタライズ層１６を設けることができるためである。
【００４３】
こうして、クラッド１２の外周面の一部にメタライズ層１６を設けた光ファイバ１０が準備される。
【００４４】
また、この準備工程Ｐ１では、図５に示すように、メタライズ層１６が設けられた光ファイバ１０を取り付けるべき筺体３０が準備される。すなわち、まず、箱部３１の内部空間が露出している筺体３０が用意される。具体的に本工程では、箱部３１の天壁３１Ａが省略された筺体３０が用意される
【００４５】
続いて、箱部３１の所定位置に、レーザサブマウント４１、ファイバサブマウント４２及び半導体レーザ素子２０がそれぞれ配置され、例えばはんだ付け等により固定される。
【００４６】
こうして、メタライズ層１６が設けられた光ファイバ１０を取り付けるべき筺体３０が準備される。
【００４７】
＜配置工程Ｐ２＞
この配置工程Ｐ２では、図５に示すように、レーザサブマウント４１及びファイバサブマウント４２が固定されている箱部３１の底壁３１Ｂがヒートシンク６０に対向する状態で、準備工程Ｐ１で準備された筺体３０がヒートシンク６０に配置される。
【００４８】
また、この配置工程Ｐ２では、準備工程Ｐ１で準備された光ファイバ１０が、準備工程Ｐ１で準備された筺体３０に配置される。具体的には、光ファイバ１０が、被覆層１３の剥離側からパイプ部３５に挿入され、メタライズ層１６が肉厚部３６に位置するまで、押し入れられる。
【００４９】
また、この配置工程Ｐ２では、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の光軸に光ファイバ１０の中心軸が合うよう、図示しない治具を用いて、光ファイバ１０の配置位置が微調整される。この結果、半導体レーザ素子２０と光ファイバ１０とが光学的に結合される。
【００５０】
＜ファイバ結合工程Ｐ３＞
このファイバ結合工程Ｐ３では、ファイバサブマウント４２上にある光ファイバ１０の一部が、例えば樹脂等の結合部材５２を用いて、ファイバサブマウント４２に結合され固定される。
【００５１】
＜はんだ付け工程Ｐ４＞
このはんだ付け工程Ｐ４では、箱部３１の底壁３１Ｂがヒートシンク６０により熱引きされている状態で、メタライズ層１６を含む光ファイバ１０の一部がはんだ付けされる。すなわち、まず、はんだ５１がパイプ部３５の開口Ｈｖに配置される。なお、はんだ５１の配置は、上述の配置工程Ｐ２において行っても良い。また、はんだ５１の組成としてフラックスが非含有であることが、光ファイバ１０の端面又は半導体レーザ素子２０の出射面に対するフラックスの付着を回避する観点や、はんだの腐食（酸化や硫化）を防止する観点では好ましい。
【００５２】
なお、半導体レーザ素子２０への熱影響を抑制するため、はんだ５１の加熱時における底壁３１Ｂの温度として例えば１５０度以下であると良い。したがって、筐体３０の温度が１５０度よりも低い温度となるよう熱引きされると良い。
【００５３】
続いて、図６に示すように、箱部３１の側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲの内壁に対して、加熱手段である図示しないレーザ装置から照射されるレーザ光Ｌが照射される。この下側領域ＢＡＲは、具体的には、箱部３１の側壁３１Ｃのうち、パイプ部３５と箱部３１の底壁３１Ｂとに介在する領域である。
【００５４】
このように下側領域ＢＡＲの内壁にレーザ光Ｌが照射された場合、その照射位置での加熱により生じる熱が、パイプ部３５の肉厚部３６を介してはんだ５１に伝導することにより、はんだ５１が溶融する。この結果、はんだ５１は、肉厚部３６に広がる。
【００５５】
続いて、レーザ光Ｌを照射し始めてから所定の照射期間が経過した場合、レーザ光Ｌの照射が停止される。これによりはんだ５１が直ちに固化し、図１に示すように、パイプ部３５における肉厚部３６に光ファイバ１０が固定されるともに、肉厚部３６の内空が隙間なく封止される。
【００５６】
ここで、下側領域ＢＡＲを加熱対象とした場合と、パイプ部３５の肉厚部３６自体を加熱対象とした場合における肉厚部３６の温度推移を図７に示す。図７（Ａ）は、図７（Ｂ）及び（Ｃ）のグラフに示されるＡ〜Ｃの位置を概略的に示す図である。また、図７（Ｂ）は、加熱対象を下部領域ＢＡＲとした場合における肉厚部３６での温度推移を示すグラフであり、図７（Ｃ）は、加熱対象を肉厚部３６とした場合における肉厚部３６での温度推移を示すグラフである。
【００５７】
肉厚部３６自体が加熱対象とされた場合、図７（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、肉厚部３６における箱部３１との連結部分（Ｂ位置）がはんだ５１の融点に達する時期は、肉厚部３６における先端部分（Ｃ位置）に比べて大幅に遅くなる。このため、肉厚部３６の貫通孔Ｈｖに配置されるはんだ５１は、連結部分（Ｂ位置）よりも優先して先端部分（Ｃ位置）に流れ出す。したがって、はんだ５１が連結部分（Ｂ位置）に至ることなく、ある一定の加熱期間を経過する傾向が高くなってしまう。また、箱部３１を介してヒートシンク６０に熱的に接続された連結部分（Ｂ位置）のピーク温度は、先端部分（Ｃ位置）のピーク温度に比べて大幅に下回る。このため、長い加熱期間を設けた場合には、連結部分（Ｂ位置）と先端部分（Ｃ位置）とでの温度勾配が大きくなる。したがって、たとえ、はんだ５１が連結部分（Ｂ位置）に至ったとしても濡れ性が悪くなってしまう。
【００５８】
これに対し、下部領域ＢＡＲが加熱対象とされた場合、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、連結部分（Ｂ位置）の温度は、先端部分（Ｃ位置）より高くなり、はんだ５１の融点に達する時期は、先端部分（Ｃ位置）に比べて大幅に速くなる。このため、肉厚部３６の貫通孔Ｈｖに配置されるはんだ５１は、先端部分（Ｃ位置）よりも優先して連結部分（Ｂ位置）に流れ出す。したがって、はんだ５１が連結部分（Ｂ位置）に至ることなく、ある一定の加熱期間を経過する傾向が大幅に低くなる。一方、図７（Ｂ）と（Ｃ）との比較から分かるように、下部領域ＢＡＲが加熱対象とされた場合、肉厚部３６自体が加熱対象とされた場合に比べて、連結部分（Ｂ位置）と先端部分（Ｃ位置）との温度の差が小さくなる。このため、加熱時に発生する連結部分（Ｂ位置）と先端部分（Ｃ位置）との温度勾配が、肉厚部３６自体が加熱対象とされた場合に比べて大幅に低減される。また、連結部分（Ｂ位置）がはんだ５１の融点に達するまでの時間と、先端部分（Ｃ位置）がはんだ５１の融点に達するまでの時間との差は大幅に小さくなる。このため、長い加熱期間を設けなくても、肉厚部３６の先端から箱部３１との連結部分に至るまではんだ５１を行き渡らせることが可能となる。
【００５９】
このように、本工程では、箱部３１の側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲがレーザ加熱の対象とされているため、はんだ５１の濡れ性を良好なものとして、肉厚部３６の先端から箱部３１との連結部分に至るまではんだ５１を短時間で行き渡らせることが可能となる。
【００６０】
また、本工程では、ヒートシンク６０により箱部３１の底壁３１Ｂが熱引きされている状態にあるため、側壁３１Ｃの下側領域ＢＡＲの加熱に起因する半導体レーザ素子２０自体の温度上昇が大幅に低減される。この結果、箱部３１の側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲの加熱に起因する、半導体レーザ素子２０の特質の劣化が抑制される。
【００６１】
更に、本工程では、図７（Ｂ）と（Ｃ）との比較から分かるように、肉厚部３６における連結部分（Ｂ位置）と先端部分（Ｃ位置）との双方がはんだ５１の融点を超える時点から、熱引きされる底壁３１Ｂ（Ａ位置）が半導体レーザ素子２０の許容温度を超える時点までの期間が、肉厚部３６自体が加熱対象とされた場合に比べて長くなる。このため、はんだ付け工程での制御が容易にもなる。
【００６２】
なお、加熱と熱引きとの温度勾配に起因するはんだ５１の濡れ性の悪質化を防止する観点では、レーザ光Ｌの照射対象が、箱部３１の側壁３１Ｃとパイプ部３５の内周面との境界部分のうち、最も箱部３１の底壁３１Ｂ寄りとなる位置の近傍とすることが好ましい。
【００６３】
＜充填工程Ｐ５＞
この充填工程Ｐ５では、パイプ部３５における肉薄部３７の内空に固定樹脂５３が充填される。例えば固定樹脂５３が紫外線硬化樹脂である場合、貫通孔Ｈの箱部３１側と反対側から、紫外線硬化樹脂の前駆体である未硬化状態の紫外線硬化性樹脂が充填され、その未硬化状態の紫外線硬化性樹脂に対して紫外線が照射される。これにより光ファイバ１０のクラッド１２が被覆層１３により覆われる部分と、その被覆層１３から露出する部分との境界を含む外周面が、固定樹脂５３に覆われた状態で、肉薄部３７に固定される。
【００６４】
最後に、筐体３０における箱部３１の天壁３１Ａが取り付けられ、図１に示す光モジュール１が得られる。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態における光モジュール１の第１の製造方法によれば、ヒートシンク６０により箱部３１の底壁３１Ｂが熱引きされている状態で、はんだ５１に対して、レーザ加熱により生じる熱が筐体側壁３１Ｃと内厚部３６を通して与えられる。このため、レーザ加熱に起因する半導体レーザ素子２０自体の温度上昇が大幅に低減される。
【００６６】
また、レーザ加熱の対象は、箱部３１の側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲとされている。この場合、パイプ部３５における連結部分及び先端部分は、ともに、熱源となるレーザ照射位置を境界としてヒートシンク６０がある側とは逆側に存在することになる。このため、パイプ部３５における肉厚部３６自体をレーザ加熱の対象とする場合に比べて、肉厚部３６の先端部分及び箱部３１との連結部分のピーク温度の差が小さくなるとともに、当該連結部分及び先端部分がはんだ５１の融点に達するまでの時間の差は大幅に小さくなる。したがって、はんだ５１の濡れ性を良好なものとして、肉厚部３６の先端から箱部３１との連結部分に至るまではんだ５１を短時間で行き渡らせることが可能となる。こうして、加熱と熱引きとの温度勾配に起因するはんだ５１の濡れ性の悪質化が未然に防止される。
【００６７】
（第２の製造方法）
第２の製造方法では、上述の第１の製造方法の各工程Ｐ１〜Ｐ５のうち、はんだ付け工程Ｐ４のみが第１の製造方法と異なっているため、そのはんだ付け工程Ｐ４についてのみ図８を用いて説明する。図８は、抵抗加熱によるパイプ部のはんだ付けの様子を、真横及び光ファイバの長手方向から見た図である。
【００６８】
第２の製造方法におけるはんだ付け工程Ｐ４は、抵抗加熱によりはんだ付けされる点で、レーザ加熱によりはんだ付けされた第１の製造方法におけるはんだ付け工程Ｐ４と異なっている。
【００６９】
図８に示すように、第２の製造方法におけるはんだ付け工程Ｐ４では、加熱手段として、側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲの少なくとも一部に当接可能なこて先を有するはんだこて７０が用いられる。具体的に本工程では、はんだこて７０のこて先が、下側領域ＢＡＲのうち、その幅方向に有する１対の端の間をわたって当接される。
【００７０】
このように下側領域ＢＡＲにこて先が当接された場合、そのこて先の抵抗加熱により生じる熱が、パイプ部３５の肉厚部３６を介してはんだ５１に伝導することにより、はんだ５１が溶融する。この結果、はんだ５１は、肉厚部３６に広がる。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態における光モジュール１の第２の製造方法によれば、ヒートシンク６０により箱部３１の底壁３１Ｂが熱引きされている状態で、はんだ５１に対して、はんだこて７０の抵抗加熱により生じる熱が筐体側壁３１Ｃと内厚部３６を通して与えられる。このため、第１の製造方法と同様に、はんだこて７０の抵抗加熱に起因する半導体レーザ素子２０自体の温度上昇が大幅に低減される。この結果、はんだこて７０の抵抗加熱に起因する半導体レーザ素子２０の特質の劣化が抑制される。
【００７２】
また、本製造方法によれば、抵抗加熱の対象が、箱部３１の側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲとされている。この場合、第１の製造方法と同様に、肉厚部３６における連結部分及び箱部３１との先端部分は、ともに、熱源となる抵抗加熱位置を境界としてヒートシンク６０がある側とは逆側に存在することになる。このため、第１の製造方法と同様に、肉厚部３６自体を抵抗加熱の対象とする場合に比べて、肉厚部３６の先端部分と連結部分とのピーク温度の差が小さくなるとともに、連結部分と先端部分がはんだ５１の融点に達するまでの時間の差は大幅に小さくなる。したがって、はんだ５１の濡れ性を良好なものとして、肉厚部３６の先端から箱部３１との連結部分に至るまではんだ５１を短時間で行き渡らせることが可能となる。こうして、加熱と熱引きとの温度勾配に起因するはんだ５１の濡れ性の悪質化が未然に防止される。
【００７３】
さらに、本製造方法によれば、下側領域ＢＡＲのうち、その幅方向に有する１対の端の間をわたる部分が抵抗加熱の対象とされている。このため、第１の製造方法におけるレーザ加熱に比べて、下側領域ＢＡＲの一部を抵抗加熱の対象とする場合に比べて、こて先を介してパイプ部から熱引き部分へ回り込むように熱が伝導することを未然に回避することができる。したがって、肉厚部３６における先端部分と連結部分との温度勾配がより一段と抑制される。
【００７４】
（第３の製造方法）
第３の製造方法では、上述の第１の製造方法の各工程Ｐ１〜Ｐ５のうち、はんだ付け工程Ｐ４のみが第１の製造方法と異なっているため、そのはんだ付け工程Ｐ４についてのみ図９及び図１０を用いて説明する。図９は、誘導加熱用具を示す斜視図であり、図１０は、誘導加熱によるパイプ部のはんだ付けの様子を、真横及び真上から見た図である。
【００７５】
第３の製造方法におけるはんだ付け工程Ｐ４は、誘導加熱によりはんだ付けされる点で、レーザ加熱によりはんだ付けされた第１の製造方法におけるはんだ付け工程Ｐ４と異なっている。
【００７６】
第３の製造方法におけるはんだ付け工程Ｐ４では、加熱手段として、図９に示すように、誘導加熱用具８０が用いられる。この誘導加熱用具８０は、磁性コアＣＲと、コイルＣＬとを主な構成として備えている。磁性コアＣＲは、棒ブロックＣＲ１と、棒ブロックＣＲ１の一端に連結されその棒ブロックＣＲ１の長手方向に垂直となる方向に延在する棒ブロックＣＲ２と、棒ブロックＣＲ１の他端に連結され棒ブロックＣＲ２と平行に延在する棒ブロックＣＲ３とから成り、全体としてコ字状に形成されている。
【００７７】
これら棒ブロックＣＲ１〜ＣＲ３は、それぞれ、フェライトやダストコアなどの透磁率の高い磁性材料で成り、例えば断面が矩形とされる。棒ブロックＣＲ１の外周上には、コイルＣＬが巻回される。なお、コイルＣＬの巻回対象として、棒ブロックＣＲ１に代えて、あるいは、棒ブロックＣＲ１に加えて、棒ブロックＣＲ２又はＣＲ３が適用されても良い。要するに、棒ブロックＣＲ１〜ＣＲ３の少なくとも一部の外周上にコイルＣＬが巻回されていれば良い。
【００７８】
棒ブロックＣＲ２と、棒ブロックＣＲ３との幅は、パイプ部３５の外周幅（外径）よりも大きい幅とされる。また、棒ブロックＣＲ２と、棒ブロックＣＲ３の開放端には、棒ブロックＣＲ１が連結される端部側から開放端側に向かって斜めとなる平らな傾斜面ＩＦが形成されている。具体的には、棒ブロックＣＲ１が連結される端部側から開放端側に向かって、一方の側面から他方の側面に斜めに通る平面を切断面として、磁性コアＣＲが切断され、その平面が傾斜面ＩＦとされている。
【００７９】
この傾斜面ＩＦは、図１０に示すように、箱部３１の側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲに当接される面とされ、具体的には磁性コアＣＲの内空に光ファイバを挿入させた状態で、下側領域ＢＡＲの外壁に当接される。
【００８０】
このように下側領域ＢＡＲの外壁に傾斜面ＩＦが当接された状態で、誘導加熱用具８０のコイルＣＬに交流信号が印加された場合、そのコイルＣＬの磁力線が磁性コアＣＲに収束される。そして、磁性コアＣＲの間隙ＧＰに生じる磁力線によって箱部３１の側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲに熱が誘導される。この熱は、箱部３１の側壁３１Ｃを介してはんだ５１に伝導することにより、はんだ５１が溶融する。この結果、はんだ５１は、肉厚部３６に広がる。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態における光モジュール１の第３の製造方法によれば、ヒートシンク６０により箱部３１の底壁３１Ｂが熱引きされている状態で、はんだ５１に対して、誘導加熱用具８０の誘導加熱により生じた熱が側壁３１Ｃから肉厚部３６に与えられる。このため、第１の製造方法と同様に、誘導加熱用具８０の誘導加熱に起因する半導体レーザ素子２０自体の温度上昇が大幅に低減される。この結果、誘導加熱用具８０の誘導加熱に起因する半導体レーザ素子２０の特質の劣化が抑制される。
【００８２】
誘導加熱の対象が、箱部３１の側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲとされている。この場合、第１の製造方法と同様に、肉厚部３６における連結部分及び箱部３１との先端部分は、ともに、熱源となる誘導加熱位置を境界としてヒートシンク６０がある側とは逆側に存在することになる。このため、第１の製造方法と同様に、肉厚部３６自体を誘導加熱の対象とする場合に比べて、肉厚部３６の先端部分と連結部分とのピーク温度の差が小さくなるとともに、連結部分と先端部分がはんだ５１の融点に達するまでの時間の差は大幅に小さくなる。したがって、はんだ５１の濡れ性を良好なものとして、肉厚部３６の先端から箱部３１との連結部分に至るまではんだ５１を短時間で行き渡らせることが可能となる。こうして、加熱と熱引きとの温度勾配に起因するはんだ５１の濡れ性の悪質化が未然に防止される。
【００８３】
本実施形態では、誘導加熱するものとして、コ字状の磁性コアＣＲと、その磁性コアＣＲの外周上に巻回されるコイルＣＬとを備える誘導加熱用具８０が用いられている。この誘導加熱用具８０の磁性コアＣＲがコ字状に形成されていることにより、その磁性コアＣＲの開放端から生じる磁力線は、例えば磁性コアＣＲがＵ字状に形成されている場合に比べて、より遠方に広がる。したがって、磁性コアＣＲの開放端が側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲに当接された場合には、下側領域ＢＡＲの内壁と外壁との双方を加熱対象とすることが可能となるとともに、パイプ部３５を加熱しつつも側壁３１Ｃを優先して加熱することが可能となる。このため、第１の製造方法におけるレーザ加熱や第２の製造方法における抵抗加熱よりも、肉厚部３６の先端部分と連結部分との温度勾配をより一段と抑制することが可能となる。
【００８４】
また、本実施形態の磁性コアＣＲの開放端は、その開放端の逆側から開放端側に向かって斜めとなる平らな傾斜面ＩＦとして形成されているため、磁性コアＣＲの内空に光ファイバを挿入させた状態で、下側領域ＢＡＲの外壁に当接することが可能となる。
【００８５】
なお、パイプ部３５の透磁率に比べて、少なくともそのパイプ部３５が連結されている側壁３１Ｃの透磁率が高い関係にあることが好ましい。具体的には、例えば、パイプ部３５の材料をコバール（登録商標）（比透磁率８００）とし、側壁３１Ｃの材料を軟鉄（比透磁率２０００）とする等といったように、パイプ部３５と側壁３１Ｃとの材料を相違させることで実現可能である。このようにすれば、パイプ部３５よりも側壁３１Ｃに磁束がより一段と集中するため、パイプ部３５の肉厚部３６に比べて、箱部３１の側壁３１Ｃの単位空間当たりの誘導加熱量が大きくなる。したがって、肉厚部３６の先端部分と連結部分との温度勾配をより一段と抑制することが可能となる。
【００８６】
以上、本発明について上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれに限らない。
【００８７】
上記第１の製造方法における第２はんだ付け工程では、レーザ光Ｌの照射位置が１箇所とされたが、複数箇所とされても良い。なお、下側領域ＢＡＲのうち、パイプ部３５が連結される側壁３１Ｃとパイプ部３５との境界に沿って、所定間隔ごとに、照射位置が設けられた場合、当該境界の下側を囲むように側壁３１Ｃが加熱されることになる。このため、パイプ部３５から熱引き部分となるヒートシンク６０へ回り込むように熱が伝導することが回避され、パイプ部３５と側壁３１Ｃとの境界付近での温度勾配が確実に抑制される。同様に、下側領域ＢＡＲのうち、パイプ部３５が連結される側壁３１Ｃの幅方向に沿って、その幅方向に有する１対の端の間を所定間隔ごとに、照射位置が設けられた場合も、パイプ部３５からヒートシンク６０へ回り込むように熱が伝導することを抑制できる。
【００８８】
上記第２の製造方法における第２はんだ付け工程では、下側領域ＢＡＲのうち、その幅方向に有する１対の端の間をわたる部分が抵抗加熱の対象とされたが、下側領域ＢＡＲのうち、パイプ部３５が連結される側壁３１Ｃとパイプ部３５との境界の下側を囲む部分が抵抗加熱の対象とされても良い。このようにすれば、上述したように、パイプ部３５からヒートシンク６０へ回り込むように熱が伝導することが回避され、パイプ部３５と側壁３１Ｃとの境界付近での温度勾配が確実に抑制される。
【００８９】
上記第３の製造方法で用いられる誘導加熱用具８０の磁性コアＣＲが、コ字状に形成されたが、Ｕ字状に形成されても良く、それ以外の形状が適用されても良い。また、磁性コアＣＲの断面も、矩形に限らず、円又は楕円等、様々な形状を適用することができる。
【００９０】
上記実施形態では、箱部３１の形状として、中空の直方体状が適用されたが、中空の円柱状であっても良く、これら以外の様々な形状が適用されてもよい。
【００９１】
上記実施形態では、パイプ部３５として、断面が円となるものが適用されたが、断面が矩形となるものであっても良く、これら以外の断面形状のものが適用されも良い。また、パイプ部３５の厚みは部位ごとに相違されたが、同じとされていても良い。
【００９２】
上記実施形態では、光素子として、半導体レーザ素子２０を用いた光モジュール１が例にされたが、これに限らず、例えば、誘電体結晶を用いた光通信用ＬｉＮｂＯ３変調器などのように、他の光素子を用いた光モジュールが適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
以上説明したように、本発明によれば信頼性の高い光モジュールを製造することができる光モジュールの製造方法を提供され、励起光源の製造や、光通信用ＬｉＮｂＯ３変調器の製造等に活用可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１・・・光モジュール
１０・・・光ファイバ
１１・・・コア
１２・・・クラッド
１３・・・被覆層
１６・・・メタライズ層
２０・・・半導体レーザ素子
３０・・・筐体
３１・・・箱部
３５・・・パイプ
３６・・・肉厚部
３７・・・肉薄部
４１・・・レーザサブマウント
４２・・・ファイバサブマウント
５１・・・はんだ
５２・・・結合部材
６０・・・ヒートシンク
７０・・・はんだこて
８０・・・誘導加熱用具
ＢＡＲ・・・下側領域
ＣＲ・・・磁性コア
ＣＬ・・・コイル
Ｈ・・・貫通孔
Ｈｖ・・・開口
ＩＦ・・・傾斜面
Ｌ・・・レーザ光
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ２・・・配置工程
Ｐ３・・・ファイバ結合工程
Ｐ４・・・はんだ付け工程
Ｐ５・・・充填工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信頼性の高い光モジュールを製造することができる光モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子から出力されたレーザ光を光ファイバのコアに入力する光モジュールが知られている。この光モジュールでは、一般に、筐体内の基台上にレーザサブマウント及びファイバサブマウントが配置されている。そして、半導体レーザ素子と光ファイバの端部の相対的位置が正確に合わされた状態で、レーザサブマウント上に半導体レーザ素子が固定され、ファイバサブマウント上に光ファイバの一端側が固定されている。
【０００３】
光ファイバの他端側は、筺体の外周側へ突出するパイプに通され、筐体の外部に導出されており、そのパイプの内周面と光ファイバの外周面との空間は隙間なく封止されている。なお、このパイプは、スリーブなどと呼ばれる場合もある。
【０００４】
パイプの内周面と光ファイバの外周面とを封止する手法として、下記特許文献１のように、抵抗加熱、誘導加熱、レーザ加熱等によりはんだを溶融してパイプ内に充填した後に固化する手法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３５０６８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、はんだの加熱等に起因する筺体内の温度上昇などを抑えるため、光モジュールの製造過程において筺体の一部を冷却する場合がある。この場合、筺体におけるパイプでは温度勾配が生じ易くなる。
【０００７】
この温度勾配が生じると、パイプにおいて比較的に温度が低くなる場所では、はんだの濡れ性が悪くなる。この結果、光ファイバのファイバサブマウント上での位置精度が落ちる、あるいは、パイプと光ファイバとの封止が不十分となる等といったように、光モジュールの信頼性が低下するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、信頼性の高い光モジュールを製造することができる光モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明の光モジュールの製造方法は、一方の端部のクラッドが露出された光ファイバを準備する準備工程と、光素子を収容すべき箱部に一端が連結されその箱部の外側に延在するパイプ部を介して、前記クラッドの露出部分の少なくとも先端が箱部内に位置するよう前記光ファイバを配置する配置工程と、前記光素子が収容された箱部の一部が熱引きされた状態において、その熱引き部分と前記パイプ部とに介在する箱部の壁領域の少なくとも一部を加熱して、前記パイプ部の内壁と前記光ファイバとをはんだ付けするはんだ付け工程とを有する。
【００１０】
このような光モジュールの製造方法によれば、箱部の一部が熱引きされた状態ではんだ付けされているため、そのはんだ付けで生じる加熱に起因する光素子の温度上昇が大幅に低減され、光素子の特質の劣化が未然に防止される。また、熱引き部分とパイプ部とに介在する壁領域を加熱の対象としているため、パイプ部自体を加熱の対象とする場合に比べて、箱部の熱引き部分以外の壁を介して、パイプ部から熱引き部分へ熱が伝導することを抑制することができる。したがって、パイプ部自体を加熱の対象とする場合に比べて、パイプ部における先端部分と、箱部に連結されている部分とのピーク温度の差が小さくすることができるとともに、当該連結部分及び先端部分がはんだの融点に達するまでの時間の差は大幅に小さくすることができる。この結果、筺体の一部が熱引きされていても、はんだの濡れ性を良好なものとして、パイプ部の先端から箱部との連結部分に至るまではんだを短時間で行き渡らせることが可能となる。こうして、温度勾配に起因するはんだの濡れ性の低下が抑止され、信頼性の高い光モジュールの製造が可能となる。
【００１１】
また、前記はんだ付け工程において、前記壁領域のうち、前記パイプ部が連結される壁の幅方向に有する１対の端の間をわたって加熱することが好ましい。或いは、前記はんだ付け工程において、前記壁領域のうち、前記パイプ部が連結される壁と前記パイプ部との境界に沿って加熱することが好ましい。
【００１２】
このような光モジュールの製造方法によれば、壁領域の一部を加熱する場合に比べて、その壁領域において加熱部分を回り込むようにしてパイプ部から熱引き部分へ熱が伝導することを未然に回避することができる。したがって、筺体の一部が熱引きされても、パイプ部と箱部との境界付近に至るまでパイプ部内空での温度勾配をより一段と抑制することができる。
【００１３】
また、前記はんだ付け工程において、コイルが巻回された磁性コアに生じる磁力線により誘導加熱することが好ましい。
【００１４】
このような光モジュールの製造方法によれば、レーザによる加熱やはんだこてによる加熱に比べて、壁領域の内側と外側との双方を加熱対象とすることが可能となり、筺体の一部が熱引きされても、パイプ部と箱部との境界付近に至るまでパイプ部内空での温度勾配をより一段と抑制することができる。
【００１５】
また、前記パイプ部が連結される壁は、前記パイプ部よりも透磁率が高いものとされることが好ましい。
【００１６】
このような光モジュールの製造方法によれば、壁の単位空間当たりの誘導加熱量がパイプ部に比べて大きくなるため、筺体の一部が熱引きされても、パイプ部と箱部との境界付近に至るまでパイプ部内空での温度勾配をより一段と抑制することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、光素子の特質を劣化させることなく、パイプ部と箱部との境界付近に至るまでパイプ部内空でのはんだの濡れ性を向上させることができ、信頼性の高い光モジュールの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る光モジュールを真横から見た概略図である。
【図２】光ファイバの長手方向に垂直となる断面を示す図である。
【図３】光ファイバの一方の端部側の様子を示す図である。
【図４】光モジュールの製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図５】製造中途段階にある光モジュールの様子を示す図である。
【図６】レーザ加熱によるパイプ部のはんだ付けの様子を、真横及び光ファイバの長手方向から見た図である。
【図７】加熱部位が異なる場合のパイプ部での温度推移の説明に供する図である。
【図８】抵抗加熱によるパイプ部のはんだ付けの様子を、真横及び光ファイバの長手方向から見た図である。
【図９】誘導加熱用具を示す図である。
【図１０】誘導加熱によるパイプ部のはんだ付けの様子を、真横及び光ファイバの長手方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る光モジュールの製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る光モジュールを真横から見た概略図である。図１に示すように光モジュール１は、筺体３０、レーザサブマウント４１、ファイバサブマウント４２、半導体レーザ素子２０及び光ファイバ１０を主な構成要素として備える。なお、理解の容易のため、筐体３０だけはその断面を示すとともに、レーザサブマウント４１、ファイバサブマウント４２及び半導体レーザ素子２０の形状は直方体として簡略している。
【００２１】
筺体３０は、箱部３１と、パイプ部３５とで成り、これらが一体に成型されている。箱部３１は、天壁３１Ａ及び底壁３１Ｂと、その天壁３１Ａと底壁３１Ｂとに挟まれる側壁３１Ｃとを有し、これら壁によって閉じられた空間を形成している。この実施形態では、箱部３１の形状は、中空の略直方体とされる。箱部３１の側壁３１Ｃには貫通孔Ｈが形成されている。
【００２２】
パイプ部３５は、箱部３１の外側へ真っ直ぐ伸展する管であり、貫通孔Ｈを介して、箱部内の空間と箱部外の空間とを連通している。このパイプ部３５の厚みは、中間位置を境として箱部３１に近い部分と、中間位置を境として箱部３１から遠ざかる部分とで相違しており、その近い部分は肉厚部３６として、遠ざかる部分は肉薄部３７として形成されている。したがって、このパイプ部３５では、中間位置を境として箱部３１に近い肉厚部３６の鉛直断面の面積が、その中間位置から遠ざかる肉薄部３７の鉛直断面の面積に比べて小さい状態となっている。
【００２３】
肉厚部３６には、パイプ部３５の外周面から内周面まで貫通する開口Ｈｖが、パイプ部３５の長手方向に対して垂直に形成されている。
【００２４】
なお、筺体３０は、箱部３１とパイプ部３５とを別体として成型した後、そのパイプ部３５の一端を箱部３１の側壁３１Ｃに連結するようにしても良い。また、箱部３１とパイプ部３５とは、互いに異なる材料を用いて成型されていても良い。
【００２５】
レーザサブマウント４１は、半導体レーザ素子２０の高さを調整するための台であり、箱部３１の内壁における所定位置に例えばはんだ付け等により固定されている。このレーザサブマウント４１を構成する材料としては、特に制限されないが、例えば、ＡｌＮやＡｌ２Ｏ３等のセラミックを挙げることができ、中でも、熱伝導性に優れる観点からＡｌＮが好ましい。なお、レーザサブマウント４１は、箱部３１と一体に成型されても良い。
【００２６】
ファイバサブマウント４２は、光ファイバ１０の高さを調整するための台であり、箱部３１の内壁における所定位置に例えばはんだ付け等により固定されている。このファイバサブマウント４２を構成する材料としては、特に制限されないが、例えば、レーザサブマウント４１を構成する材料と同様の材料を挙げることができ、中でも、熱伝導性に優れる観点からＡｌＮが好ましい。なお、ファイバサブマウント４２は、箱部３１と一体に成型されても良い。
【００２７】
図２は、光ファイバ１０の長手方向に垂直となる断面の構造を示す図である。図２に示すように、光ファイバ１０は、コア１１と、コア１１の外周面を囲むクラッド１２とクラッド１２の外周面を被覆する被覆層１３とから構成されている。コア１１は、例えば、ゲルマニウム等の屈折率を上げるドーパントが添加された石英から形成される。クラッド１２は、例えば、何らドーパントが添加されない純粋な石英から形成され、コア１１の屈折率よりも低い屈折率とされる。被覆層１３は、例えば、紫外線硬化樹脂等から形成される１層又は２層以上の樹脂層とされる。
【００２８】
図３は、光ファイバ１０の一方の端部側の様子を示す図である。図３に示すように、光ファイバ１０は、一方の端部側の被覆層１３が剥離されて、クラッド１２が露出している。クラッド１２が露出している部分の外周面は、先端から所定の間隔をあけて、メタライズ層１６により覆われている。
【００２９】
メタライズ層１６は、それぞれ金属の層であり、はんだ５１が固定可能な材料とされる。後述するようにはんだ付けは、フラックス無しで行うため、メタライズ層１６の表面は、はんだ濡れ性を高めるためＡｕであることが好ましい。さらに光ファイバ１０のクラッドと、Ａｕの密着性を高めるために下地層としてＮｉ層を設けることが好ましい。本実施形態では、メタライズ層１６は、Ｎｉ層とＡｕ層の積層体から成り、Ｎｉ層がクラッド１２の外周面を被覆しており、Ａｕ層がＮｉ層の外周面を被覆している。また、Ｎｉ層、Ａｕ層の厚さは、特に限定されないが、例えば、Ｎｉ層が２μｍ〜３μｍであり、Ａｕ層が０．１μｍ〜０．２μｍとされる。このＮｉ層が漏れ光の一部を吸収する。
【００３０】
図１に示すように、このメタライズ層１６は、肉厚部３６の内空に位置し、はんだ５１により肉厚部３６に固定されている。
【００３１】
はんだ５１は、パイプ部３５における肉厚部３６の内空全体に充填されると共に、開口Ｈｖ全体にまで充填されることで、隙間なく封止しており、この結果、箱部３１が気密となっている。このはんだ５１の材料は、例えば、金錫系の共晶はんだを挙げることができ、Ａｕと錫（Ｓｎ）の比としては、Ａｕ８０％−Ｓｎ２０％や、Ａｕ１０％−Ｓｎ９０％を挙げることができる。本実施形態では、はんだ５１がＡｕ８０％−Ｓｎ２０％である場合について説明する。この場合、はんだの融点は約２８０度である。
【００３２】
また、図１に示すように、パイプ部３５における肉薄部３７の内空には、光ファイバ１０においてクラッド１２が露出されるほうの被覆層１３の端部が位置しており、その端部は、固定樹脂５３により肉薄部３７に固定されている。
【００３３】
固定樹脂５３は、肉薄部３７の内空全体に充填されることで、光ファイバ１０のクラッド１２が被覆層１３により覆われる部分と、その被覆層１３から露出する部分との境界を含む外周面を覆っており、この結果、当該境界部分が保護されている。固定樹脂５３の材料としては、特に限定されないが、例えば、紫外線硬化樹脂を挙げることができる。
【００３４】
なお、光ファイバ１０のうち、クラッド１２が露出されるほうの端部は、半導体レーザ素子２０の出射面に向けられており、半導体レーザ素子２０から出力されるレーザ光が光ファイバ１０のコア１１に入力するよう、光ファイバ１０と半導体レーザ素子２０とが光学的に結合されている。
【００３５】
このような光モジュール１では、図示しない電力源から供給される電力により半導体レーザ素子２０が励起され、レーザ光が出射される。このレーザ光は、光ファイバ１０のコア１１に入力して、コア１１を伝播して、光モジュール１の外部に出射される。
【００３６】
なお、レーザ光が光ファイバ１０に入射するとき、光ファイバ１０の端面における屈折や、光ファイバ１０と半導体レーザ素子２０との光軸のずれ等により、レーザ光の一部がクラッド１２に漏れ光として入射する場合がある。この場合、漏れ光は、主にクラッド１２を伝播して、光ファイバ１０がメタライズ層１６で被覆されている部分に到達して、漏れ光の少なくとも一部がメタライズ層１６に吸収され、熱に変換される。このときメタライズ層で生じる熱は、はんだ５１を介して筐体３０のパイプ３５に伝導し、外部に放出される。
【００３７】
次に、光モジュール１の製造方法に関し、第１〜第３の製造方法を個々に説明する。
【００３８】
（第１の製造方法）
図４は、第１の製造方法の工程を示すフローチャートである。図４に示すように、光モジュール１の製造方法は、主として、準備工程Ｐ１、配置工程Ｐ２、ファイバ結合工程Ｐ３、はんだ付け工程Ｐ４及び充填工程Ｐ５を有する。
【００３９】
以下、これら工程Ｐ１〜Ｐ５を、図５及び図６を適宜用いて詳細に説明する。図５は、製造中途段階にある光モジュールの様子を示す図である。図６は、レーザ加熱によるパイプ部のはんだ付けの様子を示す図である。なお、図６の（Ａ）は、真横から見た様子を示すものであり、図６の（Ｂ）は、光ファイバ１０の長手方向から見た様子を示すものである。
【００４０】
＜準備工程Ｐ１＞
この準備工程Ｐ１では、図５に示すように、クラッド１２の外周面の一部にメタライズ層１６を設けた光ファイバ１０が準備される。すなわち、光ファイバ１０の一方の端部側において被覆層１３が剥離され、クラッド１２が露出される。そして、クラッド１２の外周面のうち、はんだ付けが予定される領域にメタライズ層１６が設けられる。
【００４１】
なお、はんだ付けが予定される領域は、具体的には、光ファイバ１０の端部がパイプ部３５に挿入され、貫通孔Ｈを介して箱部３１に収容された場合に、肉厚部３６に位置する光ファイバ１０のクラッド外周面である。
【００４２】
メタライズ層１６は、上述のように、例えば、Ｎｉ層とＡｕ層との積層体であるため、めっき法により設けられることが好ましい。めっき法によれば、外形が円柱の側面状であるクラッド１２の外周面に対して、より均一な厚さでメタライズ層１６を設けることができるためである。
【００４３】
こうして、クラッド１２の外周面の一部にメタライズ層１６を設けた光ファイバ１０が準備される。
【００４４】
また、この準備工程Ｐ１では、図５に示すように、メタライズ層１６が設けられた光ファイバ１０を取り付けるべき筺体３０が準備される。すなわち、まず、箱部３１の内部空間が露出している筺体３０が用意される。具体的に本工程では、箱部３１の天壁３１Ａが省略された筺体３０が用意される
【００４５】
続いて、箱部３１の所定位置に、レーザサブマウント４１、ファイバサブマウント４２及び半導体レーザ素子２０がそれぞれ配置され、例えばはんだ付け等により固定される。
【００４６】
こうして、メタライズ層１６が設けられた光ファイバ１０を取り付けるべき筺体３０が準備される。
【００４７】
＜配置工程Ｐ２＞
この配置工程Ｐ２では、図５に示すように、レーザサブマウント４１及びファイバサブマウント４２が固定されている箱部３１の底壁３１Ｂがヒートシンク６０に対向する状態で、準備工程Ｐ１で準備された筺体３０がヒートシンク６０に配置される。
【００４８】
また、この配置工程Ｐ２では、準備工程Ｐ１で準備された光ファイバ１０が、準備工程Ｐ１で準備された筺体３０に配置される。具体的には、光ファイバ１０が、被覆層１３の剥離側からパイプ部３５に挿入され、メタライズ層１６が肉厚部３６に位置するまで、押し入れられる。
【００４９】
また、この配置工程Ｐ２では、半導体レーザ素子２０から出射されるレーザ光の光軸に光ファイバ１０の中心軸が合うよう、図示しない治具を用いて、光ファイバ１０の配置位置が微調整される。この結果、半導体レーザ素子２０と光ファイバ１０とが光学的に結合される。
【００５０】
＜ファイバ結合工程Ｐ３＞
このファイバ結合工程Ｐ３では、ファイバサブマウント４２上にある光ファイバ１０の一部が、例えば樹脂等の結合部材５２を用いて、ファイバサブマウント４２に結合され固定される。
【００５１】
＜はんだ付け工程Ｐ４＞
このはんだ付け工程Ｐ４では、箱部３１の底壁３１Ｂがヒートシンク６０により熱引きされている状態で、メタライズ層１６を含む光ファイバ１０の一部がはんだ付けされる。すなわち、まず、はんだ５１がパイプ部３５の開口Ｈｖに配置される。なお、はんだ５１の配置は、上述の配置工程Ｐ２において行っても良い。また、はんだ５１の組成としてフラックスが非含有であることが、光ファイバ１０の端面又は半導体レーザ素子２０の出射面に対するフラックスの付着を回避する観点や、はんだの腐食（酸化や硫化）を防止する観点では好ましい。
【００５２】
なお、半導体レーザ素子２０への熱影響を抑制するため、はんだ５１の加熱時における底壁３１Ｂの温度として例えば１５０度以下であると良い。したがって、筐体３０の温度が１５０度よりも低い温度となるよう熱引きされると良い。
【００５３】
続いて、図６に示すように、箱部３１の側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲの内壁に対して、加熱手段である図示しないレーザ装置から照射されるレーザ光Ｌが照射される。この下側領域ＢＡＲは、具体的には、箱部３１の側壁３１Ｃのうち、パイプ部３５と箱部３１の底壁３１Ｂとに介在する領域である。
【００５４】
このように下側領域ＢＡＲの内壁にレーザ光Ｌが照射された場合、その照射位置での加熱により生じる熱が、パイプ部３５の肉厚部３６を介してはんだ５１に伝導することにより、はんだ５１が溶融する。この結果、はんだ５１は、肉厚部３６に広がる。
【００５５】
続いて、レーザ光Ｌを照射し始めてから所定の照射期間が経過した場合、レーザ光Ｌの照射が停止される。これによりはんだ５１が直ちに固化し、図１に示すように、パイプ部３５における肉厚部３６に光ファイバ１０が固定されるともに、肉厚部３６の内空が隙間なく封止される。
【００５６】
ここで、下側領域ＢＡＲを加熱対象とした場合と、パイプ部３５の肉厚部３６自体を加熱対象とした場合における肉厚部３６の温度推移を図７に示す。図７（Ａ）は、図７（Ｂ）及び（Ｃ）のグラフに示されるＡ〜Ｃの位置を概略的に示す図である。また、図７（Ｂ）は、加熱対象を下部領域ＢＡＲとした場合における肉厚部３６での温度推移を示すグラフであり、図７（Ｃ）は、加熱対象を肉厚部３６とした場合における肉厚部３６での温度推移を示すグラフである。
【００５７】
肉厚部３６自体が加熱対象とされた場合、図７（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、肉厚部３６における箱部３１との連結部分（Ｂ位置）がはんだ５１の融点に達する時期は、肉厚部３６における先端部分（Ｃ位置）に比べて大幅に遅くなる。このため、肉厚部３６の貫通孔Ｈｖに配置されるはんだ５１は、連結部分（Ｂ位置）よりも優先して先端部分（Ｃ位置）に流れ出す。したがって、はんだ５１が連結部分（Ｂ位置）に至ることなく、ある一定の加熱期間を経過する傾向が高くなってしまう。また、箱部３１を介してヒートシンク６０に熱的に接続された連結部分（Ｂ位置）のピーク温度は、先端部分（Ｃ位置）のピーク温度に比べて大幅に下回る。このため、長い加熱期間を設けた場合には、連結部分（Ｂ位置）と先端部分（Ｃ位置）とでの温度勾配が大きくなる。したがって、たとえ、はんだ５１が連結部分（Ｂ位置）に至ったとしても濡れ性が悪くなってしまう。
【００５８】
これに対し、下部領域ＢＡＲが加熱対象とされた場合、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、連結部分（Ｂ位置）の温度は、先端部分（Ｃ位置）より高くなり、はんだ５１の融点に達する時期は、先端部分（Ｃ位置）に比べて大幅に速くなる。このため、肉厚部３６の貫通孔Ｈｖに配置されるはんだ５１は、先端部分（Ｃ位置）よりも優先して連結部分（Ｂ位置）に流れ出す。したがって、はんだ５１が連結部分（Ｂ位置）に至ることなく、ある一定の加熱期間を経過する傾向が大幅に低くなる。一方、図７（Ｂ）と（Ｃ）との比較から分かるように、下部領域ＢＡＲが加熱対象とされた場合、肉厚部３６自体が加熱対象とされた場合に比べて、連結部分（Ｂ位置）と先端部分（Ｃ位置）との温度の差が小さくなる。このため、加熱時に発生する連結部分（Ｂ位置）と先端部分（Ｃ位置）との温度勾配が、肉厚部３６自体が加熱対象とされた場合に比べて大幅に低減される。また、連結部分（Ｂ位置）がはんだ５１の融点に達するまでの時間と、先端部分（Ｃ位置）がはんだ５１の融点に達するまでの時間との差は大幅に小さくなる。このため、長い加熱期間を設けなくても、肉厚部３６の先端から箱部３１との連結部分に至るまではんだ５１を行き渡らせることが可能となる。
【００５９】
このように、本工程では、箱部３１の側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲがレーザ加熱の対象とされているため、はんだ５１の濡れ性を良好なものとして、肉厚部３６の先端から箱部３１との連結部分に至るまではんだ５１を短時間で行き渡らせることが可能となる。
【００６０】
また、本工程では、ヒートシンク６０により箱部３１の底壁３１Ｂが熱引きされている状態にあるため、側壁３１Ｃの下側領域ＢＡＲの加熱に起因する半導体レーザ素子２０自体の温度上昇が大幅に低減される。この結果、箱部３１の側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲの加熱に起因する、半導体レーザ素子２０の特質の劣化が抑制される。
【００６１】
更に、本工程では、図７（Ｂ）と（Ｃ）との比較から分かるように、肉厚部３６における連結部分（Ｂ位置）と先端部分（Ｃ位置）との双方がはんだ５１の融点を超える時点から、熱引きされる底壁３１Ｂ（Ａ位置）が半導体レーザ素子２０の許容温度を超える時点までの期間が、肉厚部３６自体が加熱対象とされた場合に比べて長くなる。このため、はんだ付け工程での制御が容易にもなる。
【００６２】
なお、加熱と熱引きとの温度勾配に起因するはんだ５１の濡れ性の悪質化を防止する観点では、レーザ光Ｌの照射対象が、箱部３１の側壁３１Ｃとパイプ部３５の内周面との境界部分のうち、最も箱部３１の底壁３１Ｂ寄りとなる位置の近傍とすることが好ましい。
【００６３】
＜充填工程Ｐ５＞
この充填工程Ｐ５では、パイプ部３５における肉薄部３７の内空に固定樹脂５３が充填される。例えば固定樹脂５３が紫外線硬化樹脂である場合、貫通孔Ｈの箱部３１側と反対側から、紫外線硬化樹脂の前駆体である未硬化状態の紫外線硬化性樹脂が充填され、その未硬化状態の紫外線硬化性樹脂に対して紫外線が照射される。これにより光ファイバ１０のクラッド１２が被覆層１３により覆われる部分と、その被覆層１３から露出する部分との境界を含む外周面が、固定樹脂５３に覆われた状態で、肉薄部３７に固定される。
【００６４】
最後に、筐体３０における箱部３１の天壁３１Ａが取り付けられ、図１に示す光モジュール１が得られる。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態における光モジュール１の第１の製造方法によれば、ヒートシンク６０により箱部３１の底壁３１Ｂが熱引きされている状態で、はんだ５１に対して、レーザ加熱により生じる熱が筐体側壁３１Ｃと内厚部３６を通して与えられる。このため、レーザ加熱に起因する半導体レーザ素子２０自体の温度上昇が大幅に低減される。
【００６６】
また、レーザ加熱の対象は、箱部３１の側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲとされている。この場合、パイプ部３５における連結部分及び先端部分は、ともに、熱源となるレーザ照射位置を境界としてヒートシンク６０がある側とは逆側に存在することになる。このため、パイプ部３５における肉厚部３６自体をレーザ加熱の対象とする場合に比べて、肉厚部３６の先端部分及び箱部３１との連結部分のピーク温度の差が小さくなるとともに、当該連結部分及び先端部分がはんだ５１の融点に達するまでの時間の差は大幅に小さくなる。したがって、はんだ５１の濡れ性を良好なものとして、肉厚部３６の先端から箱部３１との連結部分に至るまではんだ５１を短時間で行き渡らせることが可能となる。こうして、加熱と熱引きとの温度勾配に起因するはんだ５１の濡れ性の悪質化が未然に防止される。
【００６７】
（第２の製造方法）
第２の製造方法では、上述の第１の製造方法の各工程Ｐ１〜Ｐ５のうち、はんだ付け工程Ｐ４のみが第１の製造方法と異なっているため、そのはんだ付け工程Ｐ４についてのみ図８を用いて説明する。図８は、抵抗加熱によるパイプ部のはんだ付けの様子を、真横及び光ファイバの長手方向から見た図である。
【００６８】
第２の製造方法におけるはんだ付け工程Ｐ４は、抵抗加熱によりはんだ付けされる点で、レーザ加熱によりはんだ付けされた第１の製造方法におけるはんだ付け工程Ｐ４と異なっている。
【００６９】
図８に示すように、第２の製造方法におけるはんだ付け工程Ｐ４では、加熱手段として、側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲの少なくとも一部に当接可能なこて先を有するはんだこて７０が用いられる。具体的に本工程では、はんだこて７０のこて先が、下側領域ＢＡＲのうち、その幅方向に有する１対の端の間をわたって当接される。
【００７０】
このように下側領域ＢＡＲにこて先が当接された場合、そのこて先の抵抗加熱により生じる熱が、パイプ部３５の肉厚部３６を介してはんだ５１に伝導することにより、はんだ５１が溶融する。この結果、はんだ５１は、肉厚部３６に広がる。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態における光モジュール１の第２の製造方法によれば、ヒートシンク６０により箱部３１の底壁３１Ｂが熱引きされている状態で、はんだ５１に対して、はんだこて７０の抵抗加熱により生じる熱が筐体側壁３１Ｃと内厚部３６を通して与えられる。このため、第１の製造方法と同様に、はんだこて７０の抵抗加熱に起因する半導体レーザ素子２０自体の温度上昇が大幅に低減される。この結果、はんだこて７０の抵抗加熱に起因する半導体レーザ素子２０の特質の劣化が抑制される。
【００７２】
また、本製造方法によれば、抵抗加熱の対象が、箱部３１の側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲとされている。この場合、第１の製造方法と同様に、肉厚部３６における連結部分及び箱部３１との先端部分は、ともに、熱源となる抵抗加熱位置を境界としてヒートシンク６０がある側とは逆側に存在することになる。このため、第１の製造方法と同様に、肉厚部３６自体を抵抗加熱の対象とする場合に比べて、肉厚部３６の先端部分と連結部分とのピーク温度の差が小さくなるとともに、連結部分と先端部分がはんだ５１の融点に達するまでの時間の差は大幅に小さくなる。したがって、はんだ５１の濡れ性を良好なものとして、肉厚部３６の先端から箱部３１との連結部分に至るまではんだ５１を短時間で行き渡らせることが可能となる。こうして、加熱と熱引きとの温度勾配に起因するはんだ５１の濡れ性の悪質化が未然に防止される。
【００７３】
さらに、本製造方法によれば、下側領域ＢＡＲのうち、その幅方向に有する１対の端の間をわたる部分が抵抗加熱の対象とされている。このため、第１の製造方法におけるレーザ加熱に比べて、下側領域ＢＡＲの一部を抵抗加熱の対象とする場合に比べて、こて先を介してパイプ部から熱引き部分へ回り込むように熱が伝導することを未然に回避することができる。したがって、肉厚部３６における先端部分と連結部分との温度勾配がより一段と抑制される。
【００７４】
（第３の製造方法）
第３の製造方法では、上述の第１の製造方法の各工程Ｐ１〜Ｐ５のうち、はんだ付け工程Ｐ４のみが第１の製造方法と異なっているため、そのはんだ付け工程Ｐ４についてのみ図９及び図１０を用いて説明する。図９は、誘導加熱用具を示す斜視図であり、図１０は、誘導加熱によるパイプ部のはんだ付けの様子を、真横及び真上から見た図である。
【００７５】
第３の製造方法におけるはんだ付け工程Ｐ４は、誘導加熱によりはんだ付けされる点で、レーザ加熱によりはんだ付けされた第１の製造方法におけるはんだ付け工程Ｐ４と異なっている。
【００７６】
第３の製造方法におけるはんだ付け工程Ｐ４では、加熱手段として、図９に示すように、誘導加熱用具８０が用いられる。この誘導加熱用具８０は、磁性コアＣＲと、コイルＣＬとを主な構成として備えている。磁性コアＣＲは、棒ブロックＣＲ１と、棒ブロックＣＲ１の一端に連結されその棒ブロックＣＲ１の長手方向に垂直となる方向に延在する棒ブロックＣＲ２と、棒ブロックＣＲ１の他端に連結され棒ブロックＣＲ２と平行に延在する棒ブロックＣＲ３とから成り、全体としてコ字状に形成されている。
【００７７】
これら棒ブロックＣＲ１〜ＣＲ３は、それぞれ、フェライトやダストコアなどの透磁率の高い磁性材料で成り、例えば断面が矩形とされる。棒ブロックＣＲ１の外周上には、コイルＣＬが巻回される。なお、コイルＣＬの巻回対象として、棒ブロックＣＲ１に代えて、あるいは、棒ブロックＣＲ１に加えて、棒ブロックＣＲ２又はＣＲ３が適用されても良い。要するに、棒ブロックＣＲ１〜ＣＲ３の少なくとも一部の外周上にコイルＣＬが巻回されていれば良い。
【００７８】
棒ブロックＣＲ２と、棒ブロックＣＲ３との幅は、パイプ部３５の外周幅（外径）よりも大きい幅とされる。また、棒ブロックＣＲ２と、棒ブロックＣＲ３の開放端には、棒ブロックＣＲ１が連結される端部側から開放端側に向かって斜めとなる平らな傾斜面ＩＦが形成されている。具体的には、棒ブロックＣＲ１が連結される端部側から開放端側に向かって、一方の側面から他方の側面に斜めに通る平面を切断面として、磁性コアＣＲが切断され、その平面が傾斜面ＩＦとされている。
【００７９】
この傾斜面ＩＦは、図１０に示すように、箱部３１の側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲに当接される面とされ、具体的には磁性コアＣＲの内空に光ファイバを挿入させた状態で、下側領域ＢＡＲの外壁に当接される。
【００８０】
このように下側領域ＢＡＲの外壁に傾斜面ＩＦが当接された状態で、誘導加熱用具８０のコイルＣＬに交流信号が印加された場合、そのコイルＣＬの磁力線が磁性コアＣＲに収束される。そして、磁性コアＣＲの間隙ＧＰに生じる磁力線によって箱部３１の側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲに熱が誘導される。この熱は、箱部３１の側壁３１Ｃを介してはんだ５１に伝導することにより、はんだ５１が溶融する。この結果、はんだ５１は、肉厚部３６に広がる。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態における光モジュール１の第３の製造方法によれば、ヒートシンク６０により箱部３１の底壁３１Ｂが熱引きされている状態で、はんだ５１に対して、誘導加熱用具８０の誘導加熱により生じた熱が側壁３１Ｃから肉厚部３６に与えられる。このため、第１の製造方法と同様に、誘導加熱用具８０の誘導加熱に起因する半導体レーザ素子２０自体の温度上昇が大幅に低減される。この結果、誘導加熱用具８０の誘導加熱に起因する半導体レーザ素子２０の特質の劣化が抑制される。
【００８２】
誘導加熱の対象が、箱部３１の側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲとされている。この場合、第１の製造方法と同様に、肉厚部３６における連結部分及び箱部３１との先端部分は、ともに、熱源となる誘導加熱位置を境界としてヒートシンク６０がある側とは逆側に存在することになる。このため、第１の製造方法と同様に、肉厚部３６自体を誘導加熱の対象とする場合に比べて、肉厚部３６の先端部分と連結部分とのピーク温度の差が小さくなるとともに、連結部分と先端部分がはんだ５１の融点に達するまでの時間の差は大幅に小さくなる。したがって、はんだ５１の濡れ性を良好なものとして、肉厚部３６の先端から箱部３１との連結部分に至るまではんだ５１を短時間で行き渡らせることが可能となる。こうして、加熱と熱引きとの温度勾配に起因するはんだ５１の濡れ性の悪質化が未然に防止される。
【００８３】
本実施形態では、誘導加熱するものとして、コ字状の磁性コアＣＲと、その磁性コアＣＲの外周上に巻回されるコイルＣＬとを備える誘導加熱用具８０が用いられている。この誘導加熱用具８０の磁性コアＣＲがコ字状に形成されていることにより、その磁性コアＣＲの開放端から生じる磁力線は、例えば磁性コアＣＲがＵ字状に形成されている場合に比べて、より遠方に広がる。したがって、磁性コアＣＲの開放端が側壁３１Ｃにおける下側領域ＢＡＲに当接された場合には、下側領域ＢＡＲの内壁と外壁との双方を加熱対象とすることが可能となるとともに、パイプ部３５を加熱しつつも側壁３１Ｃを優先して加熱することが可能となる。このため、第１の製造方法におけるレーザ加熱や第２の製造方法における抵抗加熱よりも、肉厚部３６の先端部分と連結部分との温度勾配をより一段と抑制することが可能となる。
【００８４】
また、本実施形態の磁性コアＣＲの開放端は、その開放端の逆側から開放端側に向かって斜めとなる平らな傾斜面ＩＦとして形成されているため、磁性コアＣＲの内空に光ファイバを挿入させた状態で、下側領域ＢＡＲの外壁に当接することが可能となる。
【００８５】
なお、パイプ部３５の透磁率に比べて、少なくともそのパイプ部３５が連結されている側壁３１Ｃの透磁率が高い関係にあることが好ましい。具体的には、例えば、パイプ部３５の材料をコバール（登録商標）（比透磁率８００）とし、側壁３１Ｃの材料を軟鉄（比透磁率２０００）とする等といったように、パイプ部３５と側壁３１Ｃとの材料を相違させることで実現可能である。このようにすれば、パイプ部３５よりも側壁３１Ｃに磁束がより一段と集中するため、パイプ部３５の肉厚部３６に比べて、箱部３１の側壁３１Ｃの単位空間当たりの誘導加熱量が大きくなる。したがって、肉厚部３６の先端部分と連結部分との温度勾配をより一段と抑制することが可能となる。
【００８６】
以上、本発明について上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれに限らない。
【００８７】
上記第１の製造方法における第２はんだ付け工程では、レーザ光Ｌの照射位置が１箇所とされたが、複数箇所とされても良い。なお、下側領域ＢＡＲのうち、パイプ部３５が連結される側壁３１Ｃとパイプ部３５との境界に沿って、所定間隔ごとに、照射位置が設けられた場合、当該境界の下側を囲むように側壁３１Ｃが加熱されることになる。このため、パイプ部３５から熱引き部分となるヒートシンク６０へ回り込むように熱が伝導することが回避され、パイプ部３５と側壁３１Ｃとの境界付近での温度勾配が確実に抑制される。同様に、下側領域ＢＡＲのうち、パイプ部３５が連結される側壁３１Ｃの幅方向に沿って、その幅方向に有する１対の端の間を所定間隔ごとに、照射位置が設けられた場合も、パイプ部３５からヒートシンク６０へ回り込むように熱が伝導することを抑制できる。
【００８８】
上記第２の製造方法における第２はんだ付け工程では、下側領域ＢＡＲのうち、その幅方向に有する１対の端の間をわたる部分が抵抗加熱の対象とされたが、下側領域ＢＡＲのうち、パイプ部３５が連結される側壁３１Ｃとパイプ部３５との境界の下側を囲む部分が抵抗加熱の対象とされても良い。このようにすれば、上述したように、パイプ部３５からヒートシンク６０へ回り込むように熱が伝導することが回避され、パイプ部３５と側壁３１Ｃとの境界付近での温度勾配が確実に抑制される。
【００８９】
上記第３の製造方法で用いられる誘導加熱用具８０の磁性コアＣＲが、コ字状に形成されたが、Ｕ字状に形成されても良く、それ以外の形状が適用されても良い。また、磁性コアＣＲの断面も、矩形に限らず、円又は楕円等、様々な形状を適用することができる。
【００９０】
上記実施形態では、箱部３１の形状として、中空の直方体状が適用されたが、中空の円柱状であっても良く、これら以外の様々な形状が適用されてもよい。
【００９１】
上記実施形態では、パイプ部３５として、断面が円となるものが適用されたが、断面が矩形となるものであっても良く、これら以外の断面形状のものが適用されも良い。また、パイプ部３５の厚みは部位ごとに相違されたが、同じとされていても良い。
【００９２】
上記実施形態では、光素子として、半導体レーザ素子２０を用いた光モジュール１が例にされたが、これに限らず、例えば、誘電体結晶を用いた光通信用ＬｉＮｂＯ３変調器などのように、他の光素子を用いた光モジュールが適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
以上説明したように、本発明によれば信頼性の高い光モジュールを製造することができる光モジュールの製造方法を提供され、励起光源の製造や、光通信用ＬｉＮｂＯ３変調器の製造等に活用可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１・・・光モジュール
１０・・・光ファイバ
１１・・・コア
１２・・・クラッド
１３・・・被覆層
１６・・・メタライズ層
２０・・・半導体レーザ素子
３０・・・筐体
３１・・・箱部
３５・・・パイプ
３６・・・肉厚部
３７・・・肉薄部
４１・・・レーザサブマウント
４２・・・ファイバサブマウント
５１・・・はんだ
５２・・・結合部材
６０・・・ヒートシンク
７０・・・はんだこて
８０・・・誘導加熱用具
ＢＡＲ・・・下側領域
ＣＲ・・・磁性コア
ＣＬ・・・コイル
Ｈ・・・貫通孔
Ｈｖ・・・開口
ＩＦ・・・傾斜面
Ｌ・・・レーザ光
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ２・・・配置工程
Ｐ３・・・ファイバ結合工程
Ｐ４・・・はんだ付け工程
Ｐ５・・・充填工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部のクラッドが露出された光ファイバを準備する準備工程と、
光素子を収容すべき箱部に一端が連結されその箱部の外側に延在するパイプ部を介して、前記クラッドの露出部分の少なくとも先端が箱部内に位置するよう前記光ファイバを配置する配置工程と、
前記光素子が収容された箱部の一部が熱引きされた状態において、その熱引き部分と前記パイプ部とに介在する箱部の壁領域の少なくとも一部を加熱して、前記パイプ部の内壁と前記光ファイバとをはんだ付けするはんだ付け工程と、
を有することを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記はんだ付け工程において、前記壁領域のうち、前記パイプ部が連結される壁の幅方向に有する１対の端の間をわたって加熱する
ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記はんだ付け工程において、前記壁領域のうち、前記パイプ部が連結される壁と前記パイプとの境界に沿って加熱する
ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記はんだ付け工程において、コイルが巻回された磁性コアに生じる磁力線により誘導加熱する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記パイプ部が連結される壁は、前記パイプ部よりも透磁率が高いものとされる
ことを特徴とする請求項４に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項１】
一方の端部のクラッドが露出された光ファイバを準備する準備工程と、
光素子を収容すべき箱部に一端が連結されその箱部の外側に延在するパイプ部を介して、前記クラッドの露出部分の少なくとも先端が箱部内に位置するよう前記光ファイバを配置する配置工程と、
前記光素子が収容された箱部の一部が熱引きされた状態において、その熱引き部分と前記パイプ部とに介在する箱部の壁領域の少なくとも一部を加熱して、前記パイプ部の内壁と前記光ファイバとをはんだ付けするはんだ付け工程と、
を有することを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記はんだ付け工程において、前記壁領域のうち、前記パイプ部が連結される壁の幅方向に有する１対の端の間をわたって加熱する
ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記はんだ付け工程において、前記壁領域のうち、前記パイプ部が連結される壁と前記パイプとの境界に沿って加熱する
ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記はんだ付け工程において、コイルが巻回された磁性コアに生じる磁力線により誘導加熱する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記パイプ部が連結される壁は、前記パイプ部よりも透磁率が高いものとされる
ことを特徴とする請求項４に記載の光モジュールの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−８８６３０（Ｐ２０１３−８８６３０Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９１９７（Ｐ２０１１−２２９１９７）
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【特許番号】特許第５１５９９３９号（Ｐ５１５９９３９）
【特許公報発行日】平成２５年３月１３日（２０１３．３．１３）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【特許番号】特許第５１５９９３９号（Ｐ５１５９９３９）
【特許公報発行日】平成２５年３月１３日（２０１３．３．１３）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]