光模块的制作方法

本发明涉及例如为了将发光元件及受光元件等光元件和光纤光连接而使用的光模块。

背景技术：

作为这种光模块的现有例，图1表示专利文献1中记载的构成，在该例中，安装于光纤11的前端部的光连接器12安装在电路基板13上。电路基板13将光元件14、和由搭载有光元件14的支架15构成的光电转换模块16安装在基板17上。

在光连接器12的连接器主体12a上设有两根定位销18，在支架15上形成有定位销用孔19。光连接器12和光电转换模块16的定位通过将光连接器12的定位销18插入支架15的定位销用孔19中并嵌合而进行，由此将连接器主体12a和支架15高精度地定位而将光元件14和光纤11光连接。在图1中，12b表示光轴变更用反射面。

专利文献1：(日本)特开2006－184680号公报

在光元件和光纤的光连接中，为了得到高的光耦合效率，需要将其光轴高精度地位置对齐。因此，在使用上述那样的定位销18和定位销用孔19的定位中，需要使定位销18和定位销用孔19的间隙极小。

而且，若使定位销18和定位销用孔19的间隙极小，则定位销18向定位销用孔19的嵌合不容易，并且在嵌合时不能够识别这些定位销18及定位销用孔19，故而具有嵌合操作耗费工序，不能够简单地进行嵌合操作的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种光模块，包含需要高精度的嵌合的两个光学块，可容易地进行嵌合操作。

本发明的光模块包含第一光学块和第二光学块，该第一光学块和第二光学块为了光轴对齐而分别具有透镜并且相互定位固定，其中，所述定位通过第一阶段、第二阶段及第三阶段的定位结构阶段性地进行，第一阶段的定位结构形成为在使第二光学块位于第一光学块上的状态下可目视的形状，第二阶段的定位结构包含在前端形成有具有碰抵斜面的突起的弹簧片、和碰抵斜面碰抵的棱，以使碰抵斜面位于第二光学块的四个角部的方式在第二光学块形成四个弹簧片，位于第二光学块的长度方向一端侧的两个碰抵斜面相互构成镜像，并且向第一光学块突出的突起朝向前端变细地形成，位于长度方向的另一端侧的碰抵斜面与位于长度方向的延长上的碰抵斜面位于同一平面上，各碰抵斜面与第一光学块的棱碰抵而被压入，由此进行第二阶段的定位，第三阶段的定位结构包含凸部、凸部嵌合的凹部、将凸部引入凹部的引导斜面，在两光学块的一方形成有凹部及引导斜面，在另一方形成有凸部，将长度方向设为X轴方向，将相对面内的与X轴方向正交的方向设为Y轴方向时，碰抵斜面与X轴平行，引导斜面与Y轴平行。

根据本发明，在需要将第一光学块和第二光学块高精度地嵌合的光模块中，仅通过由目视的大致定位将第二光学块相对于第一光学块压靠即可阶段性地进行定位，即，阶段性地向高精度的定位状态过渡。因此，即使不能够识别需要高精度的嵌合的部位，也能够容易地进行嵌合操作，在该方面可得到组装性优良的光模块。

附图说明

图1是表示光模块的现有例的局部剖面图；

图2是表示在基板上搭载有本发明的光模块的一实施例的状态的立体图；

图3A是图2所示的状态的光模块的平面图，图3B是图2所示的状态的光模块的正面图，图3C是图2所示的状态的光模块的右侧面图，图3D是图2所示的状态的光模块的剖面图，图3E是图3C的局部放大图；

图4是图3D的局部放大图；

图5A是图2中的第一光学块的平面图，图5B是图5A所示的第一光学块的正面图，图5C是图5A所示的第一光学块的右侧面图，图5D是图5A所示的第一光学块的剖面图；

图6A是图2中的第二光学块的正面图，图6B是图6A所示的第二光学块的底面图，图6C是图6A所示的第二光学块的右侧面图，图6D是图6A所示的第二光学块的剖面图；

图7A是用于说明第一光学块和第二光学块的嵌合过程的图，图7B是用于说明第一光学块和第二光学块的嵌合过程的图；

图8A是用于说明第一光学块和第二光学块的嵌合过程的图，图8B是用于说明第一光学块和第二光学块的嵌合过程的图；

图9A是表示在第一光学块和第二光学块的嵌合过程中，第二光学块倾斜的状态的正面图，图9B是图9A所示的状态的左侧面图，图9C是图9A所示的状态的右侧面图；

图10A是表示在第一光学块和第二光学块的嵌合过程中，第二光学块的方向偏移的状态的平面图，图10B是图10A所示的状态的正面图，图10C是图10A所示的状态的左侧面图，图10D是图10A所示的状态的右侧面图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施例进行说明。

图2及图3A～3E表示在基板上搭载有本发明的光模块的一实施例的状态，图4表示通过光模块将光元件和光纤光连接的情形。光模块100包含第一光学块20和第二光学块40。图5A～5D及图6A～6D表示这些光学块20及40的详细构造，首先，对各光学块20、40的构造进行说明。

光学块20如图5A～5D所示地具有如下的平面形状，即，将长方形的四个角部稍切掉，在四个角部具有带小长方形的切口21，在上面22突出形成有两个长条突出部23，进而突出形成有构成大的梯形的梯形部24。

两个长条突出部23从光学块20的长度方向的一端、即从一方的短边沿长度方向(长边方向)延伸而形成，其内端位于光学块20的大致中央。两个长条突出部23的外端位于光学块20的短边的两端，切口21位于相互的外侧。在该切口21所处的部分，在两个长条突出部23的相互的外侧面形成有低一级的台阶部25。台阶部25从比长条突出部23的上面稍下方的位置形成到光学块20的底面26。

梯形部24形成在光学块20的长度方向的另一端侧，光学块20的另一短边具有梯形部24。切口21位于短边方向上的梯形部24的外侧，在该切口21所处的部分，在梯形部24的侧面与长条突出部23侧的台阶部25同样地也形成有低一级的台阶部25。

在梯形部24的上面形成有方形的凹部27，在凹部27的中央形成有孔28。孔28形成为带台阶孔，与在光学块20的底面26形成的元件收纳用的空间29连通。

在光学块20的上面22，在梯形部24的内侧与梯形部24的一边邻接而形成有方形的凹部31，在凹部31的底面形成有透镜32。透镜32在该例中在光学块20的短边方向上排列而形成有四个。形成有凹部31的一侧的梯形部24的侧面形成为斜面，如后述地构成有将光学块40的凸部与凹部31嵌合时的引导斜面33。

在光学块20的一对长边的各中央形成有长圆切口34。两个长圆切口34在相互相对的位置形成。

具有上述构造的光学块20为透光的树脂制造，通过树脂成型而形成。

光学块40为图6A～6D所示那样的构造，搭载光纤200。图6A～6D表示搭载有四根光纤200的状态。

光学块40具有将长方形的一短边部分较大切口的平面形状。在光学块40上，在该例中形成有四个弹簧片41，两个弹簧片41分别位于各长边。弹簧片41的基端为长边的中央侧，前端位于长边的端部、即光学块40的角部。在各弹簧片41的前端侧，以向光学块40的底面42侧突出的方式形成有突起43，在突起43形成有碰抵斜面44。碰抵斜面44从突起43的突出端延长到弹簧片41的厚度方向的大致中央、即延长到光学块40的厚度的大致中央而形成。与该碰抵斜面44的上端相连而在各弹簧片41形成有爪部45。

位于光学块40的长度方向一端侧的两个碰抵斜面44相互相对，并且朝向突起43的前端相互分开而形成。这两个碰抵斜面44相互构成镜像，通过碰抵斜面44的形成，突起43朝向前端变细。位于长度方向另一端侧的两个碰抵斜面44也同样地形成。另外，位于长度方向两端、即位于各长边的两个碰抵斜面44以位于同一平面上的方式形成。这四个碰抵斜面44以较高的位置精度及较高的倾斜角精度而形成。

在位于光学块40的长度方向一半部侧的两个弹簧片41的各内侧分别形成有长条切口46，由于该长条切口46的存在而形成有弹簧片41。另一方面，位于光学块40的长度方向另一半部侧的两个弹簧片41之间如前所述地被较大切口，由于该较大的切口47的存在而形成有弹簧片41。

在光学块40的底面42突出形成有方形的凸部48，进而突出形成有两个导向销49。两个导向销49在光学块40的各长边的中央比各长边稍靠内侧而形成。凸部48与切口47邻接而形成，在凸部48的顶面形成有透镜51。透镜51在该例中形成于在凸部48的顶面低一级地设置的透镜形成面52，在光学块40的短边方向上排列而形成有四个。

在与形成有凸部48的部分对应的光学块40的上面53形成有凹部54，在该凹部54的内面的位于透镜51上的部分形成有反射面55。

两个长条切口46之间成为保持光纤的部分，在光学块40的底面42形成有用于收纳保持光纤的凹部56。在凹部56的透镜51附近，与四个透镜51的位置对应而形成有四个V形槽57。光纤200被搭载在这些V形槽57上而被定位固定。光纤200的固定通过粘接而进行。

光学块40与光学块20同样地，为透光的树脂制造，通过树脂成型而形成。

在基板上搭载具有上述构造的光学块20和40构成的光模块100。在搭载时，首先在基板上搭载光学块20并粘接固定，接着将保持有光纤200的光学块40与光学块20嵌合并搭载在光学块20上。由此，如图2及图3A～3E所示地，成为在基板300上搭载有光模块100的状态。

在基板300上如图3D所示地安装有光元件400，光学块20以透镜32位于光元件400上的方式、即光元件400的光轴与透镜32的光轴一致的方式搭载固定在基板300上。光元件400被收纳定位在形成于光学块20的底面26的空间29。光学块40以使透镜51的光轴(透镜51的几何学中心)与光学块20的透镜32的光轴(透镜32的几何学中心)一致的方式，如后述地高精度地嵌合固定在光学块20上。另外，在光学块20向基板300粘接固定时，通过空间29内的气体膨胀而产生光学块20的位置偏移，但在该例中，能够由孔28释放气体，故而能够防止这样的位置偏移的发生。在光学块20向基板300粘接完成后，利用密封剂将孔28密封。

通过如上述地在基板300上搭载光模块100，将安装于基板300上的光元件400和被光模块100保持的光纤200光连接。光元件400为VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)等发光元件及PD(Photo Diode)等受光元件，在该例中将最大的四个光元件400和光纤200光连接。

图4详细地表示光元件400和光纤200的光连接，在图4中，光元件400构成为VCSEL。

从光元件400射出的射出光71通过透镜32而成为平行光72，平行光72通过空间到达透镜51。平行光72在透镜51聚光，在反射面55将行进方向转换90°而到达光纤200的端面，射入光纤200的端面而在光纤200内传播。这样，在该例中，经由在光学块20、40的相互的相对面形成的透镜32、51、在光学块40形成的反射面55将光元件400和光纤200光连接。

接着，参照图7A、7B、8A、8B详细地说明光学块20和光学块40的嵌合过程。

(1)如图7A所示地使光学块40位于在基板300上定位并粘接固定的光学块20上，将光学块20和大致的位置对齐。该光学块20和40的大致定位使用可目视的形状进行。用于定位的可目视的形状例如构成为两光学块20、40的外形形状。另外，在该例中，除了(a)两光学块20、40的外形形状之外，

(b)光学块40的长条切口46、插入长条切口46中的光学块20的长条突出部23、

(c)光学块40的导向销49、插入导向销49的光学块20的长圆切口34的构成也可目视，其也能够用于大致的定位。

(2)随着光学块40靠近光学块20，导向销49如图7B所示地开始插入长圆切口34中。

(3)另外，使光学块40接近光学块20时，如图8A所示地将导向销49一定程度地插入长圆切口34中，开始将长条突出部23插入长条切口46。而且，在光学块40的四个弹簧片41的各前端侧设置的四个碰抵斜面44中的至少一个与光学块20的棱碰抵，具体地，与长条突出部23的切口21所处侧的棱35(参照图5A)、梯形部24的切口21所处侧的棱36(参照图5A)中的任一个碰抵。

(4)由于碰抵斜面44形成在弹簧片41上，故而通过从上方按压光学块40，弹簧片41挠曲而向外侧打开，由此，能够将光学块40按下，能够形成为四个碰抵斜面44全部与光学块20的棱35、36碰抵的状态。由此，光学块20和40平行且方向一致，并且通过相互相对的碰抵斜面44将光学块20夹入，从而将夹入方向上的光学块20和40定位。另外，光学块20的每两个部位以高的位置精度形成有一定的棱35、36。

在此，将光学块20、40的长度方向(长边方向)设为X轴方向，将光学块20、40的相对面内的与X轴方向正交的方向(短边方向)设为Y轴方向，将光学块20和40嵌合的方向(与X轴、Y轴正交的方向)设为Z轴方向。

图9A～9C表示相对于光学块20使光学块40绕Y轴旋转倾斜，仅位于X轴方向的一方的两个碰抵斜面44与光学块20的棱36碰抵的状态，图10A～10D表示光学块40相对于光学块20绕Z轴旋转，方向偏移，仅位于一对角线上的两个碰抵斜面44与光学块20的棱35、36碰抵的状态。即使这样地相对于光学块20使光学块40绕Y轴、绕Z轴、进而绕X轴旋转，通过将光学块40压下，形成为四个碰抵斜面44全部与光学块20的棱35、36碰抵的状态，从而对光学块40相对于光学块20绕X、Y、Z各轴的旋转进行矫正，由此，光学块20和40能够平行且方向一致。

(5)另外，若将光学块40压下，则光学块40的凸部48与光学块20的引导斜面33碰抵，随着光学块40的压下，光学块40的凸部48被引导斜面33向光学块20的凹部31引入而与凹部31嵌合。这样，通过将光学块40的凸部48与光学块20的凹部31嵌合，实现光学块20和40的高精度的定位。

另外，光学块40的碰抵斜面44与X轴平行，而光学块20的引导斜面33与Y轴平行。如前所述，通过相互相对的碰抵斜面44将光学块20夹入，由此可得到光学块20和40在Y轴方向上的高精度的定位状态，但在X轴方向上，定位精度不足，光学块40的凸部48相对于光学块20的凹部31可能在X轴方向上偏移。光学块20的引导斜面33具有矫正该偏移而将凸部48向凹部31引导的功能。

(6)若将光学块40压下到规定的位置，则如图8B所示地，与碰抵斜面44相连而设于弹簧片41的爪部45到达光学块20的台阶部25，由此向外侧打开的弹簧片41回归原始位置，爪部45勾挂在台阶部25的上端，从而将光学块20和40相互固定，并且完成光学块40的凸部48和光学块20的凹部31的嵌合。

这样，在该例中，光学块20和40的第一阶段的定位结构形成为在使光学块40位于光学块20上的状态下可目视的形状，第二阶段的定位结构包含在前端形成有具有碰抵斜面44的突起43的光学块40的弹簧片41、碰抵斜面44碰抵的光学块20的棱35、36，第三阶段的定位结构包含光学块40的凸部48、光学块20的凹部31及将凸部48引入凹部31的引导斜面33而阶段性地进行定位。

为了使在光学块20和40的相互的相对面形成的透镜32、51的光轴高精度地一致，在第三阶段的定位的光学块40的凸部48和光学块20的凹部31的嵌合上要求高精度，但若最初目视光学块20和40定位，则之后仅通过相对于光学块20压靠光学块40即可阶段性地进行定位、即阶段性地向高精度的定位状态过渡。

因此，即使不能够识别需要高精度嵌合的光学块40的凸部48和光学块20的凹部31，也能够容易地进行其嵌合作业。

另外，作为第一阶段的定位使用的可目视的形状，在该例中如前所述地，具有：

(a)两光学块20、40的外形形状

(b)光学块40的长条切口46、插入长条切口46的光学块20的长条突出部23

(c)光学块40的导向销49、插入导向销49的光学块20的长圆切口34，

可使用任一构成，在识别性方面，优选使用(b)构成。

另一方面，通过将导向销49插入长圆切口34，另外，通过将长条突出部23插入长条切口46，对光学块20和40进行大致定位，但基于此的定位不得不允许第二阶段、第三阶段的定位。因此，例如导向销49和长圆切口34的间隙、长条突出部23和长条切口46的间隙均比凸部48与凹部31的间隙大。

另外，需要在进行了第二阶段的定位之后，进行最终的第三阶段的定位，在该方面，在使光学块20和光学块40的X轴方向、Y轴方向的位置完全对齐，在光学块20上使光学块40平行相对的状态下，光学块40的凸部48的顶面与光学块20的凹部31的开口面、即光学块20的上面22的Z轴方向的距离比光学块20的棱35、36和位于光学块40的碰抵斜面44的棱35、36的正上方的部分的Z轴方向的距离大。

另外，在光学块20的透镜32和光学块40的透镜51可得到良好的光耦合效率的基础上，需要使光轴高精度地一致，但由于透镜32与透镜51之间成为基于平行光72的空间传输的光耦合，故而光学块20和40的Z轴方向的定位精度无需特别的高精度。

以上，对本发明的实施例进行了说明，但为了将光轴对齐，透镜32、51可以不形成在光学块20、40的相互的相对面。例如，即使透镜32形成在光学块20的与光元件400相对的面上，或透镜51形成在光学块40的反射面55上，这些透镜的光轴(透镜的几何学中心)也能够高精度对位。

另外，在基于第一阶段的目视的定位使用光学块20、40的外形形状的情况下，导向销49和长圆切口34及长条切口46和长条突出部23的构成也可以不特别限定。

导向销49和导向销49插入的长圆切口34也可以与该例相反，将导向销49设于光学块20，将长圆切口34设于光学块40。同样地，凸部48、凸部48嵌合的凹部31及引导斜面33也可以与该例相反，将凸部48设于光学块20，将凹部31及引导斜面33设于光学块40。

另外，在该例中，碰抵斜面44碰抵的光学块20的棱35、36形成为稍进行了倒角的形状，但也可以不进行倒角，或者相反地积极地在棱35、36上形成斜面及曲面。

另外，在该例中，光学块40的弹簧片41向外侧位移，通过相互相对的碰抵斜面44将光学块20夹入，最终将爪部45从外侧勾挂在光学块20的台阶部25的构造，但例如也可以使碰抵斜面44和台阶部25的方向相反。即，也可以在碰抵斜面44朝外形成，弹簧片41向内侧位移之后，恢复而使爪部45从内侧勾挂在台阶部25上。即使如此，分别位于光学块40的长度方向一端侧及另一端侧的两个碰抵斜面44相互构成镜像，并且朝向光学块20突出的突起43朝向前端变细而形成的话，也能够得到同样的作用、效果。

另外，光学块20和40通过将光学块40的爪部45勾挂在光学块40上而相互固定，但固定不限于此，也可以粘接固定。