DE69430116T2

DE69430116T2 - Optisches Halbleitermodul und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE69430116T2
Application number: DE69430116T
Authority: DE
Inventors: Yuji Sakazaki; Hideki Watanabe
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1994-12-23
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2014-12-24
Also published as: EP0661565A1; EP0661565B1; JP3087561B2; JPH07234344A; US5661834A; DE69430116D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Halbleitermodul oder ein Fotodiodenmodul zur Verwendung bei optischen Kommunikationen oder dergleichen sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Fig. 11 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel eines herkömmlichen optischen Halbleitermoduls zeigt. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, bezeichnet die Bezugszahl 1 ein optisches Halbleitermodul, an welchem eine Anschlussklemme 2 für eine optische Faser befestigt ist. Das optische Halbleitermodul 1 weist ein Gehäuse 6 und ein optisches Halbleiterelement 11 auf, wobei das Gehäuse 6 eine Presshülsenbohrung 5 hat, die als eine Ausrichtbohrung zum Ausrichten einer Presshülse 4, die eine optische Faser 3 der Anschlussklemme 2 für die optische Faser hält, wirkt, und das optische Halbleiterelement 11 in einer Lage gegenüber der Presshülsenbohrung 5 an dem Gehäuse 6 befestigt ist und durch eine Kappe 10 mit einer Linse 9 abgedichtet ist, wobei ein Laserchip 7 an einem Stamm 8 befestigt ist. Das optische Halbleiterelement 11 ist mit einem Klebstoff 12 an dem Gehäuse 6 befestigt, nachdem die optische Achse so justiert wurde, dass optische Ausgangssignale in der in der Presshülsenbohrung 5 befestigten optischen Faser 3 gesammelt werden.
Die von dem Laserchip 7 emittierten Ausgangssignale werden durch die Linse 9 auf dem mittleren Bereich der unteren Oberfläche der Presshülsenbohrung 5 gesammelt und als gegebene Signale zu der Anschlussklemme 2 der optischer Faser gesandt.
Herkömmliche optische Halbleitermodule haben allgemein die vorstehend beschriebene Struktur. Die kritischen Punkte, welche einen Einfluss auf das Leistungsvermögen der optischen Halbleitermodule ausüben, bestehen darin, wie ein Verlust in Verbindung mit der Anschlussklemme 2 der optischen Faser verringert werden kann durch Verbessern des Grades der Genauigkeit bei der Herstellung der Presshülsenbohrung 5, die als die Ausrichtungsbohrung zum Ausrichten der Presshülse 4 wirkt, und durch Minimieren eines Spaltes zwischen der Presshülse 4 und der Presshülsenbohrung 5 zu der Zeit, zu der die Presshülse 4 in die Presshülsenbohrung 5 des Gehäuses 6 eingeführt wird, und auch, wie genau das optische Halbleiterelement 11 so an dem Gehäuse 6 befestigt werden kann, dass die von dem Laserchip 7 emittierten Ausgangssignale auf den mittleren Bereich der unteren Oberfläche der Presshülsenbohrung 5 fokussiert werden. Insbesondere erfordern die Strukturen der herkömmlichen optischen Halbleitermodule, dass die Presshülsenbohrung 5 des Gehäuses 6 mit hoher Genauigkeit in einer zylindrischen oder kreisförmigen Gestalt hergestellt oder verarbeitet wird, wobei kein Spalt oder ein minimaler Spalt zwischen der Presshülse 4 und der Presshülsenbohrung 5 besteht. Wenn eine Monomode-Faser als die optische Faser 3 verwendet wird, sollte der Durchmesser des optischen Pfades nur etwa 10 Mikron betragen, und die Genauigkeit der Presshülsenbohrung 5 sollte in der Größenordnung von weniger als einigen Mikron hinsichtlich der Toleranz jeweils des Durchmessers und der Kreisförmigkeit sein. Eine große Anzahl von Herstellungsschritten ist erforderlich, um einen derartig hohen Grad an Genauigkeit zu erreichen. Insbesondere ist, da das für das Gehäuse 6 zu verwendende Material im Allgemeinen ein Metall ist, eine mechanische Bearbeitung erforderlich, um das Gehäuse 6 herzustellen. Da weiterhin der Durchmesser der Presshülse 4 nur etwa 2,5 mm beträgt und die Oberflächenrauhigkeit winzig sein muss, da der Widerstand gegen die Reibung bei der Befestigung oder Lösung der Presshülse 4 in Betracht gezogen werden muss, ist die Produktivität stark eingeschränkt.
EP 0 490 541 A offenbart ein optisches Halbleitermodul von einem Gefäßtyp mit einem optischen Halbleiterelement, einem Gehäuse zum Halten des optischen Halbleiterelements, und einer in diesem Gehäuse ausgebildeten Presshülsenbohrung, die in Eingriff mit einer Presshülse eines Verbinders für eine optische Faser ist. Eine Manschette ist getrennt von dem Gehäuse als ein zylindrisches Teil mit einer inneren Bohrung gebildet, die an der Innenseite des Gehäuses so befestigt ist, dass die innere Bohrung als die Presshülsenbohrung verwendet werden kann. Das Gehäuse besteht aus rostfreiem Stahl und die Manschette besteht vorzugsweise aus einem Polymer.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dieses bekannte optische Halbleitermodul in einer solchen Weise zu verbessern, dass interne Beanspruchungen in dem Modul während seines Betriebs verhindert oder zumindest verringert werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein optisches Halbleitermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsbeispiele des optischen Halbleitermoduls und ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Halbleitermoduls gemäß der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Gemäß der Erfindung wird ein anorganisches Material zu dem Harzmaterial hinzugefügt, damit die Manschette mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten versehen wird, der im Wesentlichen gleich dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Gehäuses ist.
Die Erfindung wird im Verlauf der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen augenscheinlich.
Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die ein optisches Halbleitermodul gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die eine Form zeigt, um das Verfahren zum Formen einer Manschette des optischen Halbleitermoduls nach Fig. 1 zu beschreiben.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die einen wesentlichen Teil eines optischen Halbleitermoduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt, wenn es in der Richtung senkrecht zu den Längsachsen des Gehäuses und der Manschette betrachtet wird, um den Zustand der Verbindung des Gehäuses mit der Manschette anzuzeigen.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die ein drittes Ausführungsbeispiel zeigt.
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht, die das Gehäuse der Form und das Gehäuse zeigt, um das Verfahren zur Bildung der Manschette in dem optischen Halbleitermodul nach Fig. 4 zu beschreiben.
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht, die ein viertes Ausführungsbeispiel zeigt.
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht, die ein Vergleichsbeispiel zeigt.
Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht, die ein fünftes Ausführungsbeispiel zeigt.
Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht, die ein sechstes Ausführungsbeispiel zeigt.
Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht, die den wesentlichen Teil des optischen Halbleitermoduls nach Fig. 9 zeigt, wenn es in der Richtung senkrecht zu den Längsachsen des Gehäuses und der Manschette betrachtet wir, um den Zustand der Verbindung des Gehäuses mit der Manschette anzuzeigen.
Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel des herkömmlichen optischen Halbleitermoduls zeigt.
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter beschrieben mittels Beispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.

Erstes Ausführungsbeispiel:

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, bezeichnet die Bezugszahl 13 eine zylindrische Manschette mit einer Presshülsenbohrung 5 mit einer vorbestimmten Abmessungsgenauigkeit, und die Bezugszahl 6 bezeichnet ein Gehäuse aus einem metallischen Material, das ein optisches Halbleiterelement 11 schweißbar ist. Die Manschette wird getrennt hergestellt, indem ein Harz einem Spritzgussvorgang unterzogen wird, welcher das Gießen des Harzes in einem geschmolzenen Zustand durch ein Tor 15 in eine Form umfasst, die aus einer Kombination eines unteren Formabschnitts 14a und eines oberen Formabschnitts 14b mit einem Kernstift 14c besteht, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wobei das Harz so modifiziert wird, dass das sich ergebende Harz im Wesentlichen denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten erhält wie das metallische Material, das für das Gehäuse 6 verwendet wird, indem dem Harz eine vorbestimmte Menge eines anorganischen Materials hinzugefügt wird, wie fein verteiltes Pulver aus Kaliumtitanat oder Glasperlen oder Wolframkarbid-Whisker. Dann wird die Manschette 13 in eine Manschettenbohrung 16 des Gehäuses 6 mit einer in der Zeichnung gezeigten Form eingeführt und in dieser befestigt, und das optische Halbleiterelement 11 wird so angeordnet und justiert, dass die optische Achse auf dem mittleren Bereich einer unteren Oberfläche 5a der Presshülsenbohrung 5 konvergiert, gefolgt durch Befestigen des optischen Halbleiterelements 11 an dem Gehäuse 6 durch Schweißen.
Obgleich der Kernstift 14c mit einem hohen Grad an Genauigkeit zum Bilden einer inneren Bohrung 13a in der Manschette 13 erforderlich ist, können die Genauigkeit der Größe und Form der Presshülsenbohrung 5 und die Oberflächenrauhigkeit durch Verwendung des Kernstiftes 14c gesteuert werden, und es ist keine besondere Operation zur Ausrichtung einer Abweichung der Lage der Manschette 13 mit Bezug auf das Gehäuse 6 aufgrund der Oberflächenrauhigkeit auf der äußeren Umfangsfläche der Manschette 13 erforderlich. Dies folgt daraus, dass das optische Halbleiterelement 11 justiert und mit dem Gehäuse 6 ausgerichtet werden kann, nachdem die Manschette 13 in dem Gehäuse 6 befestigt wurde. Daher kann der Kernstift 14c weiterhin für die Herstellung der Manschetten 13 verwendet werden, bis der Kernstift 14c abgenutzt ist. Im Allgemeinen kann ein Kernstift für die Herstellung von mehreren hunderttausend Einheiten von Manschetten 13 verwendet werden, bis die Form abgenutzt ist, so dass sie für die Herstellung einer großen Anzahl von Manschetten nutzbar ist. Weiterhin hat die Manschette 13 eine einfache zylindrische Form und kann leicht in dem Gehäuse 6 befestigt werden, so dass sie auch für eine automatische Montage, die einen Roboter und dergleichen verwendet, verwendbar ist.
Das optische Halbleitermodul nach dem ersten Ausführungsbeispiel ist sehr wirtschaftlich, da es für eine Massenherstellung und für eine automatische Montage geeignet ist.

Zweites Ausführungsbeispiel:

Das optische Halbleitermodul nach dem zweiten Ausführungsbeispiel wird hauptsächlich mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben. Die Struktur dieses optischen Halbleitermoduls ist im Wesentlichen dieselbe wie die des optischen Halbleitermoduls nach dem ersten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, dass die Manschette 13 eine wie in Fig. 3 gezeigte Gestalt hat. Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die das Gehäuse 6 mit der in dieses eingeführten und an dieser befestigten Manschette 13 zeigt, wenn es von der Seite senkrecht zu den Achsen des Gehäuses und der Manschette betrachtet wird. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, hat die zylindrische Manschette 13 Vorsprungbereiche 17, die in gleichmäßiger räumlicher Anordnung auf ihrem äußeren Umfangsbereich gebildet sind, wobei jede der Manschetten 13 in gewissem Ausmaß größer mit Bezug auf die Manschettenbohrung 16 ist, und die Presshülsenbohrung 5 eine vorbestimmte Dimensionsgenauigkeit hat. Die Manschette 13 kann getrennt hergestellt werden durch einen Spritzgussvorgang mit einem Harz, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der ähnlich dem des Materials ist, das für das Gehäuse 6 verwendet wird. Zu dem Harz wird ein anorganisches Material so hinzugefügt, dass das Harz einen solchen thermischen Ausdehnungskoeffizienten erhält. Die Manschette 13 kann durch eine Form hergestellt werden, die Nuten entsprechend den Vorsprungbereichen 17 aufweist, die in dem oberen Formabschnitt 14b gebildet sind, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Jeder der Vorsprungbereiche 17 kann von einer solchen Sägezahnform sein, wie in Fig. 3 gezeigt ist, dass das Entfernen der Manschette 13 aus der Manschettenbohrung 16 des Gehäuses 6 verhindert wird, indem der Manschette 13 ermöglicht wird, seinen zusammengedrückten und hineingedrückten Zustand aufrechtzuerhalten aufgrund ihres elastisch verformten Zustands, und dass zur gleichen Zeit die Beanspruchung beim Hineindrücken so herabgesetzt wird, dass keine Verformung der Presshülsenbohrung 5 bewirkt wird, wenn die Manschette 13 zusammengedrückt und in die Manschettenbohrung 16 des Gehäuses 6 hineingedrückt wird.
Die Manschette 13 wird dann an den Gehäuse 6 befestigt, nachdem sie in dessen Manschettenbohrung 16 hineingedrückt wurde, und das optische Halbleiterelement 11 wird so mit der Manschette 13 ausgerichtet, dass bewirkt, dass die optische Achse auf dem mittleren Bereich der unteren Oberfläche der Presshülsenbohrung 5 konvergiert, gefolgt durch Anschweißen des optischen Halbleiterelements 11 an das Gehäuse 6.
Es kann festgestellt werden, dass, obgleich die Herstellung der Manschetten 13 eine hochgenaue Form für das Spritzgießen erfordert, die Manschetten 13 hergestellt werden können durch Steuern der Genauigkeit der Form ihrer Presshülsenbohrungen 5. Zusätzlich ist keine besondere Operation mit Ausnahme derjenigen für die genaue Formung der Presshülsenbohrung 5 für die Herstellung der Manschetten 13 erforderlich, da eine Abweichung der Lage der Manschette 13 mit Bezug auf das Gehäuse 6 justiert werden kann durch Ausrichtung des optischen Halbleiterelements 11 mit dem Gehäuse 6, nachdem die Manschette 13 am Gehäuse 6 befestigt wurde. Weiterhin ist die Form des Vorsprungbereichs 17 nicht auf die Sägezahnform beschränkt, und eine Verschiedenheit von formbaren Gestaltungen wie eine Halbkugelform oder eine schraubenartige Form sind möglich. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Manschette 13 eine einfache zylindrische Form, sie kann leicht in dem Gehäuse 6 befestigt werden, ohne ein Kleben oder Schweißen zu erfordern, einfach durch Pressen der Manschette 13 in die Manschettenbohrung 16 des Gehäuses 6 und Halten der Manschette 13 in einem eingepressten Zustand darin, so dass der Montagevorgang sehr einfach ist und eine automatische Montage einfach bewirkt werden kann durch Verwendung eines einfachen Roboters oder dergleichen.

Drittes Ausführungsbeispiel:

Die Fig. 4 und 5 sind auf das dritte Ausführungsbeispiel des optischen Halbleitermoduls gerichtet. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, bezeichnet die Bezugszahl 13 eine Manschette als ein zylindrisches Teil mit einer Presshülsenbohrung 5 mit einer vorbestimmten Dimensionsgenauigkeit. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist das Gehäuse 6 in den unteren Formabschnitt 14a sowie den oberen Formabschnitt 14b eingesetzt und der Kernstift 14c ist an dem unteren Formabschnitt 14a befestigt. In die Manschettenbohrung 16 des Gehäuses 6 ist die Manschette 13 eingesetzt und ein Harz wird von einem Tor 15 durch einen Einlass 18 in die Manschettenbohrung 16 eingeführt, d.h. einen Spalt zwischen der inneren Umfangswandfläche der Manschettenbohrung 16 und der äußeren Umfangsstabfläche der Manschette 13, wodurch das Harz einer inneren Formung unterzogen wird und die Manschette 13 integral mit dem Gehäuse 6 ausgebildet wird. Dann wird das optische Halbleiterelement 11 an dem Gehäuse 6 befestigt und die Lage des optischen Halbleiterelements 11 wird justiert und mit dem Gehäuse 6 ausgerichtet, d.h. die Manschette 13 so in dem Gehäuse 6 befestigt, dass die optische Achse auf dem mittleren Bereich der unteren Oberfläche des Presshülsenbohrung 5 konvergiert. Nachdem die Ausrichtung beendet ist, wird das optische Halbleiterelement 11 an dem Gehäuse 6 durch Schweißen des erstgenannten an das letztgenannte befestigt.
Bei dem vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel ist kein besonderer Schritt erforderlich, da die Manschette 13 zum Zeitpunkt der Formung mit dem Gehäuse 6 verbunden wird. Es kann hier festgestellt werden, dass, obgleich das Formen der Manschetten 13 eine hochgenaue Form für das Spritzgießen erfordert, die Manschetten 13 hergestellt werden können, indem die Genauigkeit der Form ihrer Presshülsenbohrungen 5 in einem hohen Ausmaß kontrolliert wird. Zusätzlich ist keine besondere Operation mit Ausnahme derjenigen für eine genaue Formung der Presshülsenbohrung 5 für die Herstellung der Manschetten 13 erforderlich, da eine Abweichung der Lage der mittleren Achse der inneren Bohrung 13a der Manschette 13 justiert werden kann durch Ausrichten des optischen Halbleiterelements 11 gegenüber dem Gehäuse 6. Das für die Herstellung der Manschette 13 zu verwendende Harz wird modifiziert, indem ein anorganisches Material so zu diesem hinzugefügt wird, dass ein thermischer Ausdehnungskoeffizient, der im Wesentlichen gleich dem des für die Herstellung des Gehäuses 6 zu verwendenden Materials ist, erhalten wird, und als eine Folge übt eine thermische Verformung des Gehäuses 6, die durch eine Veränderung der Temperatur des Gehäuses 6 bewirkt wird, keinen Einfluss auf die Presshülsenbohrung 5 aus.

Viertes Ausführungsbeispiel:

Fig. 6 ist auf das vierte Ausführungsbeispiel des optischen Halbleitermoduls gerichtet. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist das aus dem metallischen Material bestehende Gehäuse 6 zum Befestigen und Halten des optischen Halbleiterelements 11 mit der Manschettenbohrung 16 versehen, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der Presshülsenbohrung 5 ist. Die dünne und zylindrische Manschette 13, die keine Starrheit besitzt, wird durch Spritzgießen des Harzes in im Wesentlichen dergleichen Weise wie bei dem vorbeschrieben ersten Ausführungsbeispiel hergestellt, und die Presshülsenbohrung 5 wird in der Manschette 13 als eine Bohrung mit einer vorbestimmten Dimensionsgenauigkeit ausgebildet, mit einem Umfang ihrer inneren Bohrung 13a entsprechend einem äußeren Umfang der Presshülse 4 des Verbinders 7 für die optische Faser, mit einer konstanten Manschettendicke und ohne eine Kreisform zu erfordern. Die Manschette 13 wird an dem Gehäuse 6 angebracht durch Befestigen der Manschette 13 in der Manschettenbohrung 16 des Gehäuses 6 mit einem elastischen Klebstoff 19 vom Silikongummityp, und das optische Halbleiterelement 11 wird so mit dem Gehäuse 6 ausgerichtet und an diesem befestigt, dass es möglich ist, die optische Achse auf den mittleren Bereich der unteren Oberfläche der Presshülsenbohrung 5 zu konvergieren, gefolgt durch Schweißen des optischen Halbleiterelements 11 an das Gehäuse 6.
Da die Manschette 13 durch Spritzgießen des Harzes hergestellt wird, um sie weniger starr als die in sie einzusetzende Presshülse zu machen, kann die Manschette 13 zusammen mit dem elastischen Klebstoff 19 entlang der äußeren Umfangsfläche der Presshülse verformt werden, wodurch die Presshülse in eine vorbestimmte Position der Presshülsenbohrung 5 der Manschette 13 geführt wird. Obgleich für die Presshülsenbohrung 5 gefordert wird, dass sie so ausgebildet ist, dass sie mit einem hohen Grad der Reproduzierbarkeit wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehrt und hierdurch in der Lage ist, die Presshülse in ihre vorbestimmte Position zu führen, selbst wenn die Einführung und die Herausnahme der Manschette 13 von der Presshülse wiederholt werden, ist keine Operation erforderlich, um die Kreisförmigkeit und die Zylinderförmigkeit sicherzustellen, anders als bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel des optischen Halbleitermoduls. Weiterhin ist keine besondere Operation erforderlich, da jegliche Abweichung in der Position der Manschette 13 mit Bezug auf den äußeren Durchmesser der Presshülse justiert werden kann durch Ausrichtung des optischen Halbleiterelements 11 gegenüber dem Gehäuse 6. Als eine Folge ist der Teil, der eine hohe Dimensionsgenauigkeit erfordert, nur auf die Manschettenbohrung 16 beschränkt, so dass eine Massenherstellung der Manschetten 13 durchgeführt werden kann, da die gewünschte Dimensionsgenauigkeit der Manschettenbohrung 16 bei der Herstellung der Form erzielt werden kann.

Vergleichsbeispiel

Fig. 7 bezieht sich auf ein Vergleichsbeispiel des optischen Halbleitermoduls. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, besteht das Gehäuse 6 zum Befestigen und Halten des optischen Halbleiterelements 11 aus einem metallischen Material und ist in seinem Bereich entsprechend der Presshülsenbohrung 5 der Manschette 13 mit einer Manschettenbohrung 16 versehen, deren Durchmesser größer als der der Presshülsenbohrung 5 ist, und die einen Genauigkeitsgrad hat, der so hoch wie die von der Presshülsenbohrung 5 geforderte Dimensionsgenauigkeit ist. Andererseits ist die Presshülsenbohrung 5 in einer geschlitzten Manschette 20 ausgebildet, die durch Rollenverarbeitung eines Plattenmaterials mit einer konstanten Plattendicke so hergestellt ist, dass der äußere Umfangsteils mit der Manschettenbohrung 16 in Eingriff tritt und der innere Umfangsteil mit der Presshülse in einer vorbestimmten Dimension in Eingriff tritt. Weiterhin wird die geschlitzte Manschette 20 vorher an dem Gehäuse 6 befestigt.
Die geschlitzte Manschette 20 ist an einer Innenumfangs-Mündungskante der Manschettenbohrung 16 mit einem Stopperteil 21 versehen und steht von diesem ab, um eine Lösung der geschlitzten Manschette 20 von dem Gehäuse 6 zu verhindern. Weiterhin wird die geschlitzte Manschette 20 zum Zeitpunkt der Rollenverarbeitung zwischen ihren einander gegenüberliegenden Kanten mit einem Spalt 22 versehen, und die geschlitzte Manschette 20 wird in die Manschettenbohrung 16 des Gehäuses 6 eingeführt, indem der Spalt 22 verengt wird. Dann wird das optische Halbleiterelement 11 mit dem Gehäuse 6 so ausgerichtet, dass die optische Achse auf dem mittleren Bereich der unteren Oberfläche der Presshülsenbohrung 5 konvergiert, und es wird an dem Gehäuse 6 befestigt, indem das optische Halbleiterelement 11 an das Gehäuse 6 angeschweißt wird.
Im Allgemeinen ist die Presshülsenbohrung 5 erforderlich, um die Presshülse mit hoher Reproduzierbarkeit in die vorbestimmte Position zu führen, selbst wenn die Einbringung und die Herausnahme der Presshülse in die und aus der Manschette 13 viele Male wiederholt werden. Zu diesem Zweck ist eine Bohrung mit hochgenauen Abmessungen erforderlich. Weiterhin ist eine Kontrolle der Oberflächenrauhigkeit erforderlich, um das Auftreten von abgenutzten Teilchen zu unterdrücken, so dass ein Blockieren bei der Einbringung und Herausnahme der Presshülse verhindert wird. Gewöhnlich sind viele Schritt zusätzlich zur Herstellung einer hochgenauen Dimension und Form erforderlich, um eine glatte Oberfläche herzustellen, und eine große Anzahl von Oberflächenbearbeitungsschritten kann zu einer geringen Produktausbeute führen. Andererseits kann bei dem Ausführungsbeispiel die Genauigkeit der Dimension und der Form mit Bezug auf die Manschettenbohrung 16 kontrolliert werden und die Oberflächengenauigkeit kann mit Bezug auf die geschlitzte Manschette 20 kontrolliert werden.

Fünftes Ausführungsbeispiel:

Fig. 8 ist auf das fünfte Ausführungsbeispiel des optischen Halbleitermoduls gerichtet. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist das aus dem metallischen Material bestehende Gehäuse 6 zum Befestigen und Halten des optischen Halbleiterelements 11 mit der Manschettenbohrung 16 versehen, deren Durchmesser in einem gewissen Ausmaß größer als der Durchmesser der Manschette 13 ist. Die zylindrische Manschette 13 wird separat durch Spritzgießen des elastischen Harzes in im Wesentlichen derselben Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel des optischen Halbleitermoduls hergestellt. Andererseits wird die Presshülsenbohrung 5 in der Manschette 13 als eine Bohrung gebildet, deren äußere Größe in einem gewissen Ausmaß kleiner als der Innendurchmesser der Manschettenbohrung 16 ist und bei der der Außenumfang ihrer inneren Bohrung 13a eine Dimensionsgenauigkeit hat, die so hoch ist wie die Länge der Presshülse 4, und die eine konstante Plattendicke hat und keine Kreisförmigkeit erfordert. Dann wird die Manschette 13 zusammengedrückt und die Manschettenbohrung 16 des Gehäuses 6 gepresst, und danach wird das optische Halbleiterelement 11 gegenüber dem Gehäuse 6 so ausgerichtet, dass die optische Achse auf dem mittleren Bereich der unteren Oberfläche der Presshülsenbohrung 5 konvergiert, gefolgt durch Schweißen des optischen Halbleiterelements 11 an das Gehäuse 6.
Im Allgemeinen ist die Presshülsenbohrung 5 erforderlich für die Funktion des Führens der Presshülse in die vorbestimmte Position mit einer hohen Reproduzierbarkeit, selbst wenn die Einbringung und die Herausnahme der Presshülse in die und aus der Manschette 13 viele Male wiederholt werden. Weiterhin ist es erforderlich, jeglichen Spalt zwischen der Presshülsenbohrung der Manschette 13 und der Presshülse zu verhindern. Der Durchmesser der Presshülsenbohrung 5 ist aus elastischem Harz so gebildet, dass er kleiner als der der Presshülse ist, so dass bei der Presseinpassung der Presshülse in Bohrung unter leichtem Druck sich die Bohrung leicht erweitert, womit die Presshülse ohne einen zwischen ihnen existierenden Spalt aufgenommen wird. Die Presshülse besteht üblicherweise aus einem rostfreien Stahl oder einem keramischen Material und ist in hohem Maße starr. Weiterhin ist die Oberfläche der Presshülse so bearbeitet, dass sie glatt ist. Andererseits ist die Manschette 13 so elastisch, dass die Presshülse in engen Eingriff mit der Presshülsenbohrung 5 gelangt, ohne dass ein Spalt hierzwischen gebildet wird.
Wenn die Einpresskraft der Manschette 13 größer ist als die Kraft zum Einbringen oder Herausziehen der Presshülse, kann die Einpresskraft kleiner gemacht werden indem ein Abnutzungskoeffizient in dem Einpressbereich größer gemacht wird. Daher ist es erwünscht, dass die Größe der Verformung der Presshülsenbohrung 5 minimiert wird. Die Anbringung der Manschette 13 an dem Gehäuse 6 kann leicht bewirkt werden, indem einfach die Manschette 13 in das Gehäuse 6 gepresst wird, ohne dass Klebstoff oder ein Schweißvorgang benötigt werden, da die Manschette 13 eine einfache zylindrische Gestalt hat. Somit ist das Verfahren zum Befestigen der Manschette 13 an dem Gehäuse 6 so einfach, dass der Vorgang automatisch unter Verwendung eines Roboters oder dergleichen durchgeführt werden kann.

Sechstes Ausführungsbeispiel:

Fig. 9 ist auf das sechste Ausführungsbeispiel des optischen Halbleitermoduls gerichtet. Wie in Fig. 9 gezeigt, bezeichnet die Bezugszahl 13 eine Manschette, die ein zylindrisches Teil mit einer Presshülsenbohrung 5 in einer Dreiecksform ist, wie in Fig. 10 gezeigt ist, in welcher der eingeschriebene Kreis der dreieckförmigen Presshülsenbohrung 5 um eine vorbestimmte Größe kleiner ist als der äußere Durchmesser der Presshülse, und deren Umfang länger ist als der äußere Umfang der Presshülse. Die Manschette 13 kann separat von dem Gehäuse 6 durch Spritzgießen eines Harzes hergestellt sein, indem das Harz durch das Tor 15 in eine Kombination aus einem unteren Formabschnitt 14a und einem oberen Formabschnitt 14b mit einem Kernstift 14c injiziert wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Das Harz ist hergestellt durch Mischung mit einem anorganischen Material wie fein verteilten Pulvern aus Kaliumtitanat oder Glasperlen oder Wolframkarbid-Whisker, so dass es einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der im Wesentlichen gleich oder ähnlich dem des metallischen Materials ist, das für das Gehäuse 6 verwendet wird. Dann wird die Manschette 13 in die Manschettenbohrung 16 des Gehäuses 6 mit der in der Zeichnung gezeigten Form eingeführt und in dieser mittels eines Klebstoffs befestigt, gefolgt durch Ausrichten des optischen Halbleiterelements 11 gegenüber dem Gehäuse 6 in der Weise, dass die optische Achse auf dem mittleren Bereich der unteren Oberfläche der Presshülsenbohrung 5 konvergiert, und nachfolgendes Befestigen des optischen Halbleiterelements 11 an dem Gehäuse 6 durch Schweißen.
Es ist festzustellen, dass die Manschette 13 in einer solchen Weise angeordnet ist, dass die Intensität der Manschette niedriger ist als die der Presshülse, da der eingeschriebene Kreis der Presshülsenbohrung 5 so eingestellt ist, dass er um eine vorbestimmte Größe kleiner als der äußere Durchmesser der Presshülse ist, ihr Umfang ist so eingestellt, dass er länger als der äußere Umfang der Presshülse ist, und ihre Intensität ist niedriger als die der Presshülse, und sie ist aus dem Harz hergestellt. Mit der Anordnung der Manschette 13 ist sie elastisch verformt und sie kann die Presshülse an drei Punkten halten, wenn die Presshülse in die Manschette 13 eingeführt ist. Daher unterliegt sie, da die Presshülse durch die innere Bohrung 13a der Manschette 13 gestützt ist, d.h., da sie an drei Punkten durch die Presshülsenbohrung 5 gestützt ist, einer Zentripetalkraft und sie wird in der mittleren Position der Presshülsenbohrung 5 angeordnet.
Es kann hier festgestellt werden, dass das optische Halbleitermodul in einer wirtschaftlichen Weise hergestellt werden kann, da jedes der Teile, die das optische Halbleitermodul bilden, für eine Massenfertigung die in der vorstehend beschriebenen Weise geeignet ist, und sie können automatisch miteinander zusammengesetzt werden. In jedem Fall kann jeglicher Spalt, der zwischen der Manschette und der Presshülse auftritt, zu der Zeit, zu der die Presshülse in die Manschette eingeführt wird, minimiert werden, wodurch Verbesserungen hinsichtlich des Leistungsvermögens des optischen Halbleitermoduls in einem bemerkenswert hohen Ausmaß erzielt werden können.
Weiterhin kann das Verfahren die Presshülsenbohrung in der Manschette bilden, welche einen inneren Umfangsbereich mit hochgenauen Abmessungen hat, indem die zylindrische Manschette aus einem durch Spritzgießen geformten Harz hergestellt wird, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der ähnlich dem des Gehäuses ist, indem wie vorbeschrieben, ein anorganisches Material zu diesem hinzugefügt wird.
Da die zylindrische Manschette an ihrem äußeren Umfangsbereich mit den elastisch verformbaren Vorsprungsbereichen versehen ist und die Manschette in das Gehäuse gepresst und an diesem befestigt werden kann, kann die Montagearbeit zum Zusammensetzen der Manschette mit dem Gehäuse wirksam durchgeführt werden, da die Manschette an dem Gehäuse ohne Klebstoff oder Schweißen befestigbar ist.
Weiterhin erfordert das Verfahren keinen zusätzlichen Schritt zum Zusammensetzen der Manschette mit dem Gehäuse, da die Manschette zum Zeitpunkt ihrer Formung mit dem Gehäuse zusammengesetzt wird.
Da die Manschette so gebildet ist, dass sie weniger starr als die in die Manschette einzuführende Presshülse ist, kann die Manschette verformt werden, um sich der Gestalt der Presshülse anzupassen, zusammen mit dem elastischen Kunststoff, wenn die Presshülse mit der Manschette in Eingriff tritt, und die Presshülse wird zu der vorbestimmten Position in der Presshülsenbohrung geführt.
Weiterhin ist eine einfache automatische Montage möglich, da das Gehäuse vorher in dem Bereich entsprechend der Presshülsenbohrung mit der genauen Presshülsenbohrung versehen wird, deren Durchmesser größer ist als der der Presshülsenbohrung und deren Dimensionsgenauigkeit so groß wie die der Presshülse ist, mit der durch die Presshülsenbohrung geforderten Dimensionsgenauigkeit; die Presshülsenbohrung ist in der geschlitzten Manschette gebildet, die durch Rollverarbeitung des Plattenmaterials mit einer konstanten Plattendicke so hergestellt ist, dass ihre äußere Größe mit der Manschettenbohrung in Eingriff tritt und ihre innere Größe mit der Presshülsenbohrung in einer vorbestimmten Position in Eingriff tritt; die geschlitzte Manschette wird vorher an dem Gehäuse zum Befestigen und Halten des optischen Halbleiterelements, das aus dem metallischen Material besteht, befestigt; und das optische Halbleiterelement wird an dem Gehäuse befestigt, indem das optische Halbleiterelement gegenüber dem Gehäuse so ausgerichtet wird, dass die optische Achse des optischen Halbleiterelements mit der mittleren optischen Achse der Presshülsenbohrung zusammenfällt.
Zusätzlich ist eine wirksame automatische Operation möglich, da das Gehäuse vorher in dem Bereich entsprechend der Presshülsenbohrung mit einer Manschettenbohrung versehen wird, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der Presshülsenbohrung ist; die zylindrische Manschette wird getrennt hergestellt durch Spritzgießen des elastischen Harzes und mit der Presshülsenbohrung als einer Bohrung versehen, deren äußere Größe kleiner als die Manschettenbohrung ist und bei der der Umfang ihres inneren Umfangsbereichs so genau durch die vorbestimmte Dimension wie die Länge der Presshülse ist, mit der konstanten Manschettendicke und ohne Erfordernis einer Kreisförmigkeit; die Manschette wird vorher zusammengedrückt und in das Gehäuse gepresst, um das optische Halbleiterelement zu befestigen und zu halten, wobei das Gehäuse aus einem metallischen Material besteht; und die Manschette wird an dem Gehäuse befestigt, indem einfach die Manschette in das Gehäuse ohne Klebstoff oder Schweißen gedrückt wird.
Zusätzlich wird die Presshülse einfach in die Manschette eingeführt und von dieser gehalten, da die Manschette mit einer dreieckförmigen Presshülsenbohrung versehen ist.

Claims

1. Optisches Halbleitermodul, welches aufweist:

ein optisches Halbleiterelement (11);

ein Gehäuse (6) zum Halten des optischen Halbleiterelements (11), wobei das Gehäuse (6) eine Preßhülsenbohrung (5) für den Eingriff mit einer Preßhülse (4) eines optischen Faserverbinders enthält; und

eine Manschette (13), welche in der Preßhülsenbohrung (5) des Gehäuses (6) vorgesehen ist und eine innere Bohrung (13a) enthält, in welche die Preßhülse einzuführen ist, worin

das Gehäuse (6) aus einem metallischen Material besteht,

die Manschette (13) aus einem Harzmaterial besteht,

dadurch gekennzeichnet, daß

ein anorganisches Material zu dem Harzmaterial derart hinzugefügt ist, daß die Manschette (13) einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der im wesentlichen gleich dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Gehäuses (6) ist.

2. Optisches Halbleitermodul nach Anspruch 1, worin das anorganische Material fein verteiltes Pulver aus Kaliumtitanat oder Glasperlen oder Wolframcarbid-Whisker aufweist.

3. Optisches Halbleitermodul nach Anspruch 1 oder 2, worin das optische Halbleiterelement (ii) an dem Gehäuse (6) mittels Schweißen befestigt ist.

4. Optisches Halbleitermodul nach Anspruch 1 oder 2, worin die Manschette (13) an dem Gehäuse (6) mittels eines Klebstoffes befestigt ist.

5. Optisches Halbleitermodul nach Anspruch 1, worin die Manschette (13) durch Spritzgießen hergestellt ist.

6. Optisches Halbleitermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Manschettenbohrung mit einem Durchmesser, der größer als der Durchmesser der Preßhülsenbohrung (5) ist, in einem Bereich des Gehäuses (6) entsprechend der Preßhülsenbohrung (5) gebildet ist, mehrere elastisch verformbare Vorsprungbereiche (17) an einem äußeren Umfangsbereich der Manschette (13) vorgesehen sind, und die Manschette (13) zusammengedrückt und so in die Manschettenbohrung (5) des Gehäuses (6) gepreßt ist, daß die Vorsprungbereiche (17) in einem eingepreßten Zustand verformt sind.

7. Optisches Halbleitermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Manschettenbohrung mit einem Durchmesser, der größer als der Durchmesser der Preßhülsenbohrung (5) ist, in einem Bereich des Gehäuses (6) entsprechend der Preßhülsenbohrung (5) gebildet ist, die Manschette (13) in ihrer Wandstärke konstant ist und in einem dünnen Zustand ohne Starrheit ist, und die Manschette (13) an der Manschettenbohrung des Gehäuses (6) mit einem Klebstoff (19), der nach dem Aushärten elastisch ist, befestigt ist.

8. Optisches Halbleitermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Manschettenbohrung mit einem Durchmesser, der größer als der Durchmesser der Preßhülsenbohrung (5) ist, in einem Bereich des Gehäuses (6) entsprechend der Preßhülsenbohrung (5) gebildet ist, die Manschette (13) in ihrer Wanddicke konstant und elastisch ist, ein äußerer Durchmesser der Manschette (13) kleiner als der Durchmesser der Preßhülsenbohrung ist, der Umfang der inneren Bohrung (13a) der Manschette (13) eine Länge entsprechend einer äußeren Umfangslänge der Preßhülse (4) hat, und die Manschette (13) in die Manschettenbohrung des Gehäuses (6) gepreßt und in dieser fixiert ist.

9. Optisches Halbleitermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Manschettenbohrung in einem Bereich des Gehäuses (6) entsprechend der Preßhülsenbohrung (5) gebildet ist, das Harzmaterial der Manschette (13) Elastizität besitzt und die innere Bohrung von dieser eine im Querschnitt allgemein dreieckige Form hat, ein eingeschriebener Kreis der im allgemeinen dreieckigen inneren Bohrung einen Durchmesser hat, der kleiner als ein äußerer Durchmesser der Preßhülse (4) ist, und eine Umfangslänge der im allgemeinen dreieckförmigen inneren Bohrung länger ist als eine äußere Umfangslänge der Preßhülse (4).

10. Verfahren zum Herstellen eines optischen Halbleitermoduls nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch

einen ersten Schritt des Bildens des Gehäuses (6) aus einem metallischen Material und des Bildens einer Manschettenbohrung in einem Bereich des Gehäuses (6) entsprechend der Preßhülsenbohrung (5), wobei die Manschettenbohrung einen Durchmesser besitzt, der größer als ein Durchmesser der Preßhülsenbohrung ist;

einen zweiten Schritt des Durchführens einer Innenformung der Manschette (13) enthaltend eine Preßhülsenbohrung mit einer vorbestimmten Abmessungsgenauigkeit nach dem ersten Schritt, indem ein Harzmaterial enthaltend ein anorganisches Material in die Manschettenbohrung injiziert wird, um hierdurch die Manschette (13) integral mit dem Gehäuse (6) auszubilden, worin der Einschluß des anorganischen Materials der Manschette mit einem thermischen Ausdehungskoeffizienten, der im wesentlichen gleich dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Gehäuses ist, vorgesehen ist; und

einen dritten Schritt des Ausführens einer Ausrichtung des optischen Halbleiterelements (11) mit dem Gehäuse (6) nach dem zweiten Schritt in der Weise, daß bewirkt wird, daß eine optische Achse des optischen Halbleiterelements mit einer mittleren Achse des Preßhülsenbohrung (5) zusammenfällt, und der Fixierung des optischen Halbleiterelements (11) an dem Gehäuse (6), nachdem die Ausrichtung beendet ist.