专利名称：光收发器的制作方法
技术领域：
本发明与使用光学组件的光收发器有关，涉及在提高组装时的作业效率的同时，减少不便且散热性良好的光收发器。
背景技术：
用于光通信的光收发器把光发送模块和光接收模块收放在一个框体内。光发送模块和光接收模块做成除电功能为发送接收相反的以外在机械上具有类似的结构。即，这些光发送接收模块是在收放有发光元件或光接收元件(以下称为光学元件)的封装中将透镜筒等光学系统组合起来的模块。还有在上述封装中收放冷却光学元件用的珀尔帖元件的光发送接收模块。由于光学元件和制冷元件是以半导体芯片的形式使用的，所以以下统称为芯片。在框体上形成用于插入成为通信路径的光纤的一端的窗口，在该窗口内设有用于使光纤位于正确光路的接收孔。接收孔是简单的筒，但它是在该内部空间构成朝向光学元件的光路的重要部件。通过使该接收孔预先与光发送接收模块一体化，就能够简化光收发器的组装工程。以下，将这种一体化部件称为光学组件。
如图4所示，原有的光学组件41是把内装有光发送接收用的芯片并呈圆筒形的芯片内装部41a和构成从该芯片内装部41a的一端延伸出的光路的接收孔41b一体形成的组件。为了把该光学组件41定位于框体43(仅图示出局部)之中并固定，使用了组件按压部件44。组件按压部件44由具有插入接收孔41b的孔的前限制部44b和放置芯片内装部41a的底座(未图示)一体形成。由于在接收孔41b在中途具有粗径的凸缘41c，在前限制部44b的孔上具有嵌入凸缘部41c的槽，所以光学组件41被定位于组件按压部件44上同时并被保持。再有，底座的更详细的形状在专利文献1中给出。在底座上，为了稳定地接受呈圆筒状的芯片内装部41a，而形成有圆凹下的接受部。此外，还有没有底座而仅以前限制部44b构成的组件按压部件44(图5、图6即是这种类型)。
在图4的结构中，组件按压部件44的下面处于比光学组件41的下面更低的位置。这是考虑到使光学组件41保持在组件按压部件44上，把组件按压部件44固定在框体43上。光学组件41不直接与框体43接触。
另一方面，在光学组件41上，在芯片内装部41a的端部，与芯片的各电极导通的导线(未图示)被露出，这些导线被焊锡焊在基板(未图示)上以进行导通。
作为安装光收发器的顺序，如图5所示那样，预先把基板2连接到光学组件51上，把组件按压部件54嵌入该光学组件51中，把他们一起组装进框体53中。还有，组件按压部件54成为上下两半，能够夹住接收孔保持光学组件51。
专利文献1特开2004-103743号公报从上述组装的顺序可知，把光学组件51与基板2一起组装进框体53。但是，对于光学组件51与基板2两者，以电连接为主要目的导线和基板上的电极仅被焊锡焊接起来，不能说一定是刚性一体化的连接。此外，因光学组件51具有接收孔的关系而在远离导线的方向伸长，基板2也还向反方向伸长。因此，一起移送光学组件51和基板2并放到框体53上时，两者的不稳定状态持续。可知，因在此间的振动或重量平衡而导致的变形的力集中于焊接部分。
这样的变形的力会损坏导线，当然成为问题，光收发器的成品率差。此外，即使不导致这样所见的问题，在导线或焊锡产生裂纹，或芯片内装部内的芯片受到没有必要的变形的话，通信性能或耐久性上会产生问题，从而可靠性变差。
此外，对于高速大容量通信来说，由于芯片的消费电力增大，所以发热增加，需要有把热量有效地从光学组件向框体排出的散热部件。作为散热部件简单地使用散热片。即，如图6所示，组件按压部件44不直接与框内底部63e接触，在与框体内底部63e之间夹有散热片8。光学组件41与组件按压部件44在下面的高度的不同而不与散热片8紧密接触。但是，由于散热片8是有限的厚度，并且还具有一定程度的弹性，所以，未图示的框体上盖或面对底座的上部底座从上向下按压组件按压部件44以及光学组件41的时，组件按压部件44下的散热片8被挤坏，光学组件41与散热片8强力接触。这样一来，因按压力的平衡，框体整体或组件按压部件44或光学组件41等产生变形。该变形传递到导线46和基板2的连接部而使力集中到焊接部分上。此外，力还被传递到光学组件41内部的光学元件、光学系统上，因光轴偏离而导致光输出减少，从而使得可靠性降低。
发明内容
对此，本发明的目的是解决上述问题而提供一种提高组装时的作业效率的同时减少不便且散热性良好的光收发器。
为了达到上述目的，本发明的构成为一体形成内装有光收发用芯片的芯片内装部和构成从该芯片内装部的一端延伸出来的光路的接收部的光学组件，该光学组件和与该光学组件的另一端电连接的基板一起收放在框体内，设置有一体形成具有嵌入上述接收部的槽的前加强肋和固定上述基板的后加强肋以及连接这些前后加强肋的侧加强肋的上述光学组件的固定用部件。
也可以在上述框体上形成从光轴方向前方限制上述前加强肋的移动的前限制部和从光轴方向后方限制上述后加强肋的移动的后限制部。
也可以在上述框体内的规定的面上敷设散热片，使上述光学组件的规定的面在与上述固定用部件的外侧表面相同的位置或从上述固定用部件的外侧表面突出，使上述光学组件的规定的面与上述散热片接触。
也可以在上述框体内设置限制上述光学组件变位到规定距离以上的止动块。
也可以在上述框体内的前限制部和上述前固定用部件的前加强肋之间夹有具有弹性的屏蔽部件。
也可以是用导线连接上述光学组件和上述基板，将使上述散热片从自然厚度的状态在压缩的方向上仅变位规定的距离地安装上述光学组件的位置作为上述光学组件的基准位置，在于上述框体上安装上述光学组件和上述基板以及上述固定用部件的安装状态下，在上述光学组件处于基准位置时，从上述导线应在的位置到安装状态下的上述导线的位置，上述导线在上述散热片的厚度方向上的变位量为±0.1mm或以下。
本发明发挥了以下优良的效果。
(1)由于基板被固定在保持光学组件的固定用部件上，从而能够减少在组装时的不便。
(2)由于光学组件等不产生变形，所以可靠性高。
图1是表示本发明的一个实施方式的光收发器的图，(a)是省略框体的俯视图；(b)是还包括框体的侧剖视图。
图2表示本发明的一个实施方式的光收发器的分解组装的立体图。
图3表示本发明的一个实施方式的光收发器的侧剖视图。
图4是背景技术的光收发器的侧剖视图。
图5背景技术的光收发器的分解组装立体图。
图6背景技术的光收发器的侧剖视图。
图7(a)是表示在本发明的光收发器中在框体内光学组件所占的上下位置的图；(b)是从上所见的框体内的散热片的图。
图中1-光学组件；1a-芯片内装部；1b-接收孔；2-基板；3-框体；4-固定用部件；4a-槽；4b-前加强肋；4c-后加强肋；4d-侧加强肋具体实施方式
以下，参照附图详细叙述本发明的一个实施方式。
如图1(a)以及图1(b)所示，本发明的光收发器是在把内装有光收发用芯片的芯片内装部1a和构成从该芯片内装部的一端延伸出来的光路的接收孔1b一体形成光学组件1，把该光学组件1和与该光学组件1的另一端电连接的基板2一起收放在框体3内的光收发器，其中，设置有固定用部件4，该固定用部件4是一体形成具有嵌入上述孔1b的槽4a的前加强肋4b和固定上述基板2的后加强肋4c以及连接这些前后加强肋4b、4c的侧加强肋4d。
固定用部件4用2个侧加强肋4d连接前加强肋4b的两端和后加强肋4c的两端，这4个加强肋成为框状的结构，被框围住的内侧成为放入芯片内装部1a的空间。或者，以3个加强肋做成臂状结构、或框的一方敞开的形状也可以。在接收孔1b的中间有凸缘1c。还有，在该图中，前加强肋4b的高度为不到接收孔1b的下表面左右的高度。这是因为是在后面覆盖从前加强肋4b的上方成为一半的前加强肋的一个(未图示)的方式(参照图5的组件按压部件54)。
后加强肋4c的上表面为平坦的，基板2放置在该上表面，用螺钉5固定基板2。
框体3具有成为框体3的外壳的底板3a以及未图示的侧板，上部被未图示的上盖封闭。在该框体3上形成有从光轴方向前方限制前加强肋4b的移动的壁状的前限制部3b、要从光轴方向后方限制后加强肋4c的移动而从底板3a竖起的凸起状的后限制部3c。后限制部3c的个数和配置只要是后加强肋4c不在光轴方向向后方偏离的话，配置在哪里都可以。
在框体3的底部3e上形成有向上拱起的止动块3f。该止动块3f位于固定用部件4的前加强肋4b之下。
光学组件1与基板2的电连接是如上述背景技术中所述那样把导线6焊接在基板2上。还有，在该图中导线6进行了导线成型，但并不限定于此，只要导线6从光学组件1出来的高度和基板2的高度一致的话，不进行导线成型也可以焊接。
其次，对本发明的光收发器的组装的状态进行说明。
图2的光收发器为相对于无底板而由上板23a和侧板23b组成的框体23，从底部开口把光学组件1等的部件组装进筐体23，以未图示的底盖关闭。虽然与图1的光收发器上下反了过来，但与本发明相关的部分是相同的。
以组装的顺序进行说明的话就是，把接收孔1b嵌入前加强肋4b上，覆盖前加强肋的一个(未图示)并把光学组件1固定在固定用部件4上。其次，把基板2放置在后加强肋4c上，用螺钉(未图示)来固定。通过以上那样，光学组件1和基板2就一起被固定在固定部件4上。于是，把从光学组件1引出的导线(未图示)焊接在基板2上。将其称为中间组件27。
移送该中间组件27至框体23上。由于在框体23上形成从光轴方向前方限制前加强肋4b的前限制部和从光轴方向后方限制后加强肋4c的后限制部(在本图的方式中，后限制部在框体23的内部从上板23a向下方突出)，所以中间组件27夹在前限制部和后限制部之间。然后，以未图示的底盖封闭框体23。
从该组装顺序可知，通过刚性一体化光学组件1和基板2而形成中间组件27然后组装到框体23中。因此，在移送中间组件27至框体23期间，因振动或重量平衡而导致的变形的力不在焊接部分集中，当然导线不会损坏并且成品率得到提高，由于消除了导线或焊锡上产生裂纹以及芯片内装部内的芯片受到无用的变形，从而能够维持高的通信性能和耐久性并提高可靠性。
其次，对设置散热片的方式进行说明。如图1(b)所示，在框体内的底部3e敷设散热片8。此时，如图3所示，使光学组件1的下表面1e突出于比固定用部件4的下表面4e更低的位置。为此，只要决定保持接收孔1b的凸缘部1c定位的前加强肋4b的槽4a(参照图1)的深度的话就可以。这样，通过接收孔1b的高度到达固定用部件4的规定位置，就能够保持作为光学组件1的规定的面的下表面1e在与作为固定用部件4的外侧表面的下表面4e相同的位置、或更低的位置。结果，光学组件1的下表面1e与散热片8接触。由于散热片8的下面是框体3内的底部，所以，固定用部件4的下表面4e和框体3内的底部的间隙与光学组件1的下表面1e和框体3内的底部的间隙相同或更大。
把此状况与图6进行比较的话，图3是用未图示的框体上盖从上面把固定用部件4或光学组件1向下按压，光学组件1的下表面1e比固定用部件4的下表面4e更稍向下侧突出的结构。另一方面，在框体内的底部3e上有止动块3f(参照图5)。图7详细地表示了该位置关系。
如图7(a)所示，在框体3的上盖3g的下表面3h到底部3e之间，上部散热片10、光学组件1的芯片内装部1a、散热片8分别紧贴并重叠。到此为此还未对上部散热片10进行过说明，它与散热片8同样是把热量有效地从光学组件1排向框体3的散热部件。固定用部件4不与底部3e接触。此外，基板2通过导线6与芯片内装部1a连接。
如图7(b)所示，止动块3f沿框体3的侧壁内表面3k而设。散热片8为了不碰到止动块3f而在止动块周边部8a切有缺口。
在此，设止动块高度(从底部3e到止动块3f的上表面的距离)为t1，止动块间隔(从止动块3f的上表面到光学组件1的下表面1e的距离)为t2，下部间隔(从底部3e到光学组件1的下表面1e的距离)为t3，上部间隔(从光学组件1的上表面到上盖3g的下表面3h的距离)为t4。
作为具体的数值，考虑给与以下数值。
止动块高度t1 ＝0.3mm散热片8的厚度(自然厚度) ＝0.5mm下部间隔t3的目标值＝0.4mm上部间隔t4的目标值＝0.35mm上部散热片10的厚度(自然厚度) ＝0.5mm把散热片8和光学组件1以及上部散热片10收放在框体3中，在不放置上盖3g的状态下，散热片8为自然厚度，在其上放置光学组件1，再在其上显然是自然厚度的上部散热片10放置的状态(所谓自然厚度状态)。由于散热片8为自然厚度，所以下部间隔t3是比目标值0.4mm宽0.1mm的0.5mm。从该自然厚度状态(即散热片8为自然厚度0.5mm)把光学组件1按压到散热片8上，以光学组件1的高度位置(下部间隔t3)为目标值0.4mm的位置作为光学组件1的基准位置。在实际的安装状态中，光学组件1从基准位置变位的话，该变位的大小称为变位量。
然后，放置上盖3g，用未图示的螺钉等把上盖3g固定到框体3上时，光学组件1通过上部散热片10从上面被按压而向下方变位。散热片8也当然被光学组件1从上被按压而被压缩。光学组件1正好变位0.1mm时，下部间隔t3为目标值0.4mm，光学组件1到达基准位置。
但是，实际上，因各部件的尺寸误差，并不限于光学组件1正好到达基准位置，有时也会比基准位置更向上方(取为+方向)或下方(取为-方向)进行变位。
此时，由于有止动块3f，所以光学组件1的变位量受到限制。具体地说就是t2＝下部间隔t3的目标值-止动块高度t1＝0.4mm-0.3mm＝0.1mm止动块间隔t2这样为0.1mm时，光学组件1的变位量的最大值也为0.1mm。即，光学组件1不会变位到0.1mm以上。因此，光学组件1的变位量被限制在0.1mm或以下。
另一方面，因各部件的尺寸误差等，也有仅上部散热片10被压缩，散热片8不被压缩的场合。该场合，光学组件1比基准位置更向上方变位0.1mm。详细地说明时，理想的是散热片8从自然厚度0.5mm被压缩到下部间隔t3的目标值0.4mm，亦即被压缩0.1mm，上部散热片10从自然厚度0.5mm被压缩到上部间隔t4的目标值0.35mm，亦即被压缩0.15mm。这样，上部散热片10被压缩0.15mm，散热片8也不被压缩0.1mm以上的理由是因为散热片的材质不同。即，散热片8是由比上部散热片10更硬的材料组成。此外，散热片8比上部散热片10的热传导率更高。例如，将上部散热片10压缩0.1mm需要0.3kgf/cm2，相对于此，将散热片8压缩0.1mm则需要1.1kgf/cm2。这样，因散热片8和上部散热片10的硬度不同，将上盖3g按下的力主要压缩上部散热片10。此时，即使散热片8完全没被压缩，由于光学组件1位于比上部散热片10为自然厚度状态时更下的位置，所以，防止了光学组件1变位到比基准位置大+0.1mm以上。
如图7(b)所示，由于为了散热片8不碰到止动块3f，止动块周边部8a进行切口，所以止动块3f不会碰到散热片8。
止动块3f的目的是限制光学组件1的变位量。但是，如图7(a)所示，止动块3f配置在固定用部件4的前加强肋4b之下。这是因为，在光学组件1中，由于在对芯片内装部1a和接收孔1b进行调心之际产生高度方向的偏差，把接收孔1b的位置作为光学组件1的位置的基准进行确定。因此，止动块3f不是配置在光学组件1之下，而是配置在前加强肋4b之下。
光学组件1的接收孔1b被固定在固定用部件4上，把基板2焊接在从光学组件1的芯片内装部1a引出的导线6上，该基板2用螺钉5固定在固定用部件4上。亦即，由于光学组件1和基板2为一体的，伴随着光学组件1向下方的变位，基板2也向下方变位，光学组件1的变位量(向下方变位的大小)在0.1mm或以下，这就是说基板2的变位量也在0.1mm或以下，当然作为光学组件1的一部分的导线6的变位量也在0.1mm或以下。通过这种安装结构，能够使施加在导线6上的应力减小。
就本发明而言，做成光学组件1位于基准位置时，最好是导线6从该在的位置到实际安装状态的导线6的位置，导线6的变位量在0.1mm以下。这是因为，各部件1a、1c、2、4、6分别都有误差，在组装光学组件1或中间组件27(图2)时，光学组件1或中间组件27的尺寸各不相同。因此，把中间组件27安装到框体3上时，各部件1a、1c、2、4、6分别产生不同的变位量。但是，导线6的变位量是向上方向或下方向为0.1mm以下的话，就能够提高光收发器的电学性能的可靠性。
其次，对设置屏蔽部件的方式进行说明。如图2所示，屏蔽部件9是由金属或导电性树脂等具有导电性的材料组成，并且以具有弹性的材料(橡胶等)或结构(弹簧等)形成。屏蔽部件9设在固定用部件4的前加强肋4b的前面。由于在屏蔽部件9上形成有用于通过从前加强肋4b突出的接收孔1b的2个孔，所以，接收孔1b通过该孔，屏蔽部件9接触到前加强肋4b，由此前加强肋4b的前面直到角部都被屏蔽部件9覆盖。如图2所示，由于在框体23上形成用于插入光纤侧的连接器(未图示)的截面呈方形的通路23f，该通路23f成为无用辐射的通道，通过前加强肋4b的前面直到角部都被屏蔽部件9覆盖，可以使电磁屏蔽达到尽可能的极限(接收孔1b的内侧为不可能的)。因此，在高速大容量通信等中，能够来自通电部的无用辐射不会漏到外部。
在图1中虽未图示出屏蔽部件，但屏蔽部件是被夹在框体3内的前限制部3b和固定用部件4的前加强肋4b之间。此时，因屏蔽部件具有弹性，屏蔽部件和框体3内的前限制部3b紧密接触，屏蔽效果更加提高。
此外，通过使用固定用部件4，屏蔽部件容易地并且来自前方的力不集中到导线上地被安装。
再有，通过使用具有弹性力的屏蔽部件，能够使产生的应力变小。
还有，在实施方式中，在框体3的底面3e上固定光学组件1，但也可以在框体3的上面或侧面固定光学组件1，即使在该场合，若在框体3的上面或侧面敷设散热片，且光学组件1的上面或侧面与该散热片接触的话，就能够实施本发明。
权利要求
1.一种光收发器，一体形成内装有光收发用芯片的芯片内装部和构成从该芯片内装部的一端延伸出来的光路的接收部的光学组件，该光学组件和与该光学组件的另一端电连接的基板一起收放在框体内，其特征在于，设置有一体形成具有嵌入上述接收部的槽的前加强肋和固定上述基板的后加强肋以及连接这些前后加强肋的侧加强肋的上述光学组件的固定用部件。
2.根据权利要求1所述的光收发器，其特征在于，在上述框体上形成从光轴方向前方限制上述前加强肋的移动的前限制部和从光轴方向后方限制上述后加强肋的移动的后限制部。
3.根据权利要求1或2所述的光收发器，其特征在于，在上述框体内的规定的面上敷设散热片，使上述光学组件的规定的面在与上述固定用部件的外侧表面相同的位置或从上述固定用部件的外侧表面突出，使上述光学组件的规定的面与上述散热片接触。
4.根据权利要求3所述的光收发器，其特征在于，在上述框体内设置限制上述光学组件变位到规定距离以上的止动块。
5.根据权利要求1～3任何一项所述的光收发器，其特征在于，在上述框体内的前限制部和上述固定用部件的前加强肋之间夹有具有弹性的屏蔽部件。
6.根据权利要求3所述的光收发器，其特征在于，用导线连接上述光学组件和上述基板，将使上述散热片从自然厚度的状态在压缩的方向上仅变位规定的距离地安装上述光学组件的位置作为上述光学组件的基准位置，在于上述框体上安装上述光学组件和上述基板以及上述固定用部件的安装状态下，在上述光学组件处于基准位置时，从上述导线应在的位置到安装状态下的上述导线的位置，上述导线在上述散热片的厚度方向上的变位量为±0.1mm或以下。
全文摘要
本发明提供一种提高组装时的作业效率的同时，减少不便，并且散热性良好的光收发器。该光收发器的构成为一体形成内装有光收发用芯片的芯片内装部(1a)和构成从该芯片内装部(1a)的一端延伸出来的光路的接收孔(1b)的光学组件(1)，该光学组件(1)和与该光学组件(1)的另一端点连接的基板(2)一起收放在框体(3)内，设置有一体形成具有嵌入上述接收孔(1b)的槽(4a)的前加强肋(4b)和固定上述基板(2)的后加强肋(4c)以及连接这些前后加强肋(4b、4c)的侧加强肋(4d)的上述光学组件(1)的固定用部件(4)。基板(2)被固定在保持光学组件(1)的固定用部件(4)上。
文档编号G02B6/42GK1797052SQ20051009019
公开日2006年7月5日 申请日期2005年8月11日 优先权日2004年12月28日
发明者柳主铉, 山崎欣哉, 川内秀贵, 井上天平, 片山弘树 申请人:日立电线株式会社