JP2005233995A

JP2005233995A - 光電変換プラグの製造方法

Info

Publication number: JP2005233995A
Application number: JP2004039402A
Authority: JP
Inventors: Shinji Harada; 真二原田; Junichi Kimura; 潤一木村; Koji Nomura; 幸治野村; Akira Ishikawa; 章石川; Kazunari Kawabe; 一成川邊
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】光伝送システムに使用される光電装置に関し、光軸合わせが必要なために作業が複雑化し、精度と信頼性の確保が困難であるという課題を解決し、簡単な方法で光軸合わせを行うことにより精度と信頼性を確保し、かつ安価に製造することが可能な光電変換プラグの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】フープ状の基材に光電変換素子４を接合し、これを射出成形金型を用いて光電変換素子４の光軸上に光学レンズ３とファイバー保持部７と鏡筒８を一体でインサート成形して光電変換プラグ１を製造する方法により、光電変換素子４と光学レンズ３ならびに光ファイバー９が結合されるファイバー保持部７を一体化して成形することが可能になって光軸合わせ作業が不要になり、部品点数の削減と組み立て工程の簡素化を図り、精度と信頼性に優れた光電変換プラグ１を安価に製造することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は光伝送システムに使用される光電変換プラグの製造方法に関するものである。

光伝送システムは低雑音、広帯域等優れた特徴を有することから、通信、ＣＡＴＶは勿論、自動車、オーディオその他の民生機器の配線に広く使用されるようになってきている。

図５はこの種の従来の光伝送システムに使用される光電装置の構成を示した断面図であり、図５において、３０は発光または受光を行う光電変換素子、３１はこの光電変換素子３０が取り付けられたリードフレーム、３２は上記光電変換素子３０が取り付けられたリードフレーム３１の一部をエポキシ樹脂等でモールドした第１の外囲器である。３３は光コネクタであり、この光コネクタ３３はフランジ３４と、このフランジ３４に結合された光ファイバコード３５により構成され、３６はこの光ファイバコード３５に被覆されたファイバ、３６ａはこのファイバ３６の光学研摩された端面である。３７は上記第１の外囲器３２ならびにフランジ３４が結合され、光電変換素子３０とファイバ３６の端面３６ａを光結合するための第２の外囲器である。３８は上記第１の外囲器３２から表出したリードフレーム３１を実装した回路基板、３９は上記第２の外囲器３７を回路基板３８に安定して実装させるために第２の外囲器３７に植設されたピンである。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特公昭６２−４４８３２号公報

しかしながら上記従来の光電装置では、光電変換素子３０が取り付けられたリードフレーム３１の一部をモールドした第１の外囲器３２と、この第１の外囲器３２を結合するための第２の外囲器３７と、この第２の外囲器３７にスナップインされる光コネクタ３３が夫々独立した構成であるために部品点数が多くなり、結果的にコストアップになるものであった。

また、光電変換素子３０とファイバ３６の端面３６ａを光結合するためには、第２の外囲器３７に光コネクタ３３をスナップインした状態で第１の外囲器３２を第２の外囲器３７に組み込み、ファイバ３６の端面３６ａから発光または集光される光と光電変換素子３０が光結合するように光電変換素子３０の位置を調整する。すなわち、光電変換素子３０をモールドした第１の外囲器３２を微調整して光結合する「光軸合わせ作業」が必ず必要になり、この「光軸合わせ作業」の後で第２の外囲器３７に対して第１の外囲器３２を固定する作業を行わなければならないため、作業が複雑化してコストアップになり、かつ精度と信頼性を確保するのが極めて難しいという課題を有したものであった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、簡単な方法で光軸合わせを行うことにより精度と信頼性を確保し、かつ安価に製造することが可能な光電変換プラグの製造方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、光電変換素子が接合される素子接合用フレーム及び上記光電変換素子が電気的に接続される電気接続用リードフレームを１組とし、これをフープ状の基材に所定の間隔で連続して設けるフープ基材形成工程と、上記フープ状の基材に設けられた素子接合用フレームの所定の位置に光電変換素子を接合し、この光電変換素子の陽極と陰極を電気接続用リードフレームに夫々接続する素子接合工程と、上記フープ状の基材の各フレームに接合ならびに接続された光電変換素子を射出成形金型の所定の位置に載置し、光電変換素子の光軸上に光電変換素子の受／発光のための光学レンズ部と、この光学レンズ部の受／発光のための光ファイバーが結合されるファイバー保持部と、上記光学レンズ部とファイバー保持部間に形成される鏡筒部を有する光電変換プラグを上記光電変換素子と各フレームの一部がモールドされるようにしてインサート成形する光電変換プラグ成形工程と、成形された光電変換プラグをフープ状の基材から分断して個片とする加工工程からなる光電変換プラグの製造方法というものであり、この方法により、光電変換素子と光学レンズ部ならびに光ファイバーが結合されるファイバー保持部を一体化して成形することが可能になるために従来の課題であった光軸合わせ作業が不要になり、部品点数の削減と組み立て工程の簡素化を図ることができるばかりでなく、精度と信頼性に優れた光電変換プラグを安価に製造することができるという作用効果を有する。

以上のように本発明による光電変換プラグの製造方法は、光電変換素子と光学レンズ部ならびに光ファイバーが結合されるファイバー保持部を一体化して成形することが可能になるために従来の課題であった光軸合わせ作業が不要になり、部品点数の削減と組み立て工程の簡素化を図ることができるばかりでなく、精度と信頼性に優れた光電変換プラグを安価に製造することができるという効果が得られるものである。

（実施の形態）
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に請求項１〜５に記載の発明について説明する。

図１（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施の形態による光電変換プラグの製造方法により得られた光電変換プラグの構成を示した断面図とこの光電変換プラグと組み合わされて使用されるソケットの断面図、図２は同光電変換プラグをソケットに結合した状態を示した断面図であり、図１と図２において、１は光電変換プラグ、１３はソケットを示し、以下の説明ではこの光電変換プラグ１とソケット１３を組み合わせたものを便宜上、光電変換ユニットと呼んで説明する。

２は光学樹脂により構成された光電変換プラグ１の本体部、３はこの本体部２と一体で成形された発光または集光のための面発光型の光学レンズ、４は光電変換素子、５はこの光電変換素子４が接合されたリードフレーム、６はこのリードフレーム５に上記光電変換素子４を接続したワイヤーであり、光電変換素子４はワイヤー６ならびにリードフレーム５の一部と共に上記光学樹脂からなる本体部２にインサート成形されているものである。

７は後述する光ファイバーを上記光電変換プラグ１の本体部２に結合するためのファイバー保持部、８はこのファイバー保持部７と上記光学レンズ３との間に形成される鏡筒であり、本実施の形態による光電変換プラグ１の構成としては以上である。

９は上記光電変換プラグ１の本体部２に設けられたファイバー保持部７に挿入されて結合される光ファイバーであり、１０と１１は光ファイバー９を構成するコアとクラッド、１２は上記光ファイバー９を本体部２に固定した接着剤である。

１３はソケット、１４はこのソケット１３を構成する樹脂製のハウジングであり、このハウジング１４は上記光電変換プラグ１の本体部２が嵌まり込む空洞部と、この空洞部に嵌まり込んだ本体部２を係止する係止用突起１４ａが設けられ、さらに上記光電変換プラグ１のリードフレーム５が当接する端子１５がインサート成形されており、かつ、この端子１５は上記リードフレーム５に付勢状態で当接するようにバネ性を有した材料を湾曲させて構成されているものである。１６は上記ソケット１３が実装された配線基板、１７と１８はこの配線基板１６に実装されて光電変換ユニットを構成するためのＩＣと電子部品である。

次に、このように構成された本実施の形態による光電変換プラグ１の製造方法について図面を用いて説明する。

図３は本実施の形態による光電変換プラグ１の製造方法を示した製造工程図であり、まず、フープ状の基材１９に光電変換素子４が接合される素子接合用フレーム１９ａ、光電変換素子４の陽極が接続される陽極リードフレーム１９ｂ、同陰極が接続される陰極リードフレーム１９ｃを１組とし、これを所定の間隔で連続して設けるフープ基材形成工程を行う。なお、このフープ基材形成工程はエッチング加工または金型を用いた打ち抜き加工のいずれで行っても良く、寸法精度、コスト等を考慮して適宜採択すればよい。また、図中記号１９ｄは後述するパイロットピンが嵌まり込む貫通孔である。

次に、上記フープ状の基材１９に設けられた素子接合用フレーム１９ａの所定の位置に導電性接着剤を用いて光電変換素子４を接合すると共に、この光電変換素子４の陽極を陽極リードフレーム１９ｂに、同陰極を陰極リードフレーム１９ｃにワイヤー６を介してワイヤーボンディングにより接続する素子接合工程を行う。

次に、上記フープ状の基材１９に接合された光電変換素子４を射出成形用の金型２０内に配置し、基材１９の各フレームの一部がモールドされるようにしてワイヤー６を含む光電変換素子４をインサートした本体部２を成形する光電変換プラグ成形工程を行う。なお、この光電変換プラグ成形工程では、後述する光電変換素子４の受／発光のための光学レンズ３と、この光学レンズ３の受／発光のための光ファイバーが結合されるファイバー保持部７と、このファイバー保持部７と上記光学レンズ３との間に形成される鏡筒８も同時に一体で本体部２に成形されるものである。なお、図中記号２１は金型２０に設けられたパイロットピンであり、このパイロットピン２１に基材１９に設けられた貫通孔１９ｄが嵌まり込んで位置決めされると共に、素子接合用フレーム１９ａの所定の位置に光電変換素子４を接合する際の基準となるものである。

次に、上記成形を終えた本体部２をフープ状の基材１９から分断して個片にする分断工程を行い、続いてこの本体部２から表出した各フレームを折り曲げ加工する加工工程を行うことにより光電変換プラグ１を得るようにしたものである。

図４（ａ）〜（ｃ）は上記光電変換プラグ成形工程に使用される射出成形用の金型２０の構成を示した平面図、側面図と図４（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図４において２２は光電変換プラグ１の本体部２を形成するための空洞部、２３は図中の右側方向にスライドするスライドピンを示し、このスライドピン２３の先端には上記光学レンズ３を形成するためのＲ加工が施された半円状の円弧部２４が設けられ、この円弧部２４を除く部分に鏡筒８を形成するための鏡筒形成部２５とファイバー保持部７を形成するためのファイバー保持部形成部２６が連続して設けられている。２７は素子接合用フレーム１９ａに接合された光電変換素子４が射出される樹脂により移動しないように裏面から保持するバックアップピンである。

また、図中記号Ｇはトンネルゲートを示し、このトンネルゲートＧは図示しないパーティングラインから光電変換プラグ１の本体部２の周面に向かって傾斜して設けられ、かつ射出口がスライドピン２３の鏡筒形成部２５に向かうように形成されたものである。

このように構成された射出成形用の金型２０を用いて光電変換プラグ１を成形する場合には、光電変換素子４が接合ならびに接続された素子接合用フレーム１９ａ、陽極／陰極リードフレーム１９ｂ，１９ｃを金型２０内の所定の位置に載置してバックアップピン２７により光電変換素子４を裏面から保持した後、トンネルゲートＧを介して溶融状態の樹脂を射出することにより光電変換プラグ１の本体部２を成形するものであるが、この溶融状態の樹脂を射出する際に、ファイバー保持部形成部２６から鏡筒形成部２５へと樹脂が充填されるまでの射出速度に対して、これ以降の光学レンズ３を形成するための半円状の円弧部２４に樹脂が充填される射出速度を遅くするようにすれば、光学レンズ３に泡が溜まって気泡ができたり、ひけが発生したりすることがなくなり、精度、品質に優れた光学レンズ３を成形することができるようになるものである。

なお、上記実施の形態においては、フープ基材形成工程において、素子接合用フレーム１９ａと陽極リードフレーム１９ｂと陰極リードフレーム１９ｃを１組とする構成で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、素子接合用フレーム１９ａが陽極リードフレーム１９ｂまたは陰極リードフレーム１９ｃのいずれかを兼ねるような構成にしてもよい。

また、素子接合用フレーム１９ａと光電変換素子４との接合は、導電性接着剤を用いて行うようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、光電変換素子４の陽極／陰極と陽極リードフレーム１９ｂ、陰極リードフレーム１９ｃとの接続は、ワイヤーボンディングで行うようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。

以上のように、本発明による光電変換プラグの製造方法は、光電変換素子と光学レンズ部ならびに光ファイバーが結合されるファイバー保持部を一体化して成形することが可能になるために従来の課題であった光軸合わせ作業が不要になり、部品点数の削減と組み立て工程の簡素化を図ることができるばかりでなく、精度と信頼性に優れた光電変換プラグを安価に製造することができるという格別の作用効果を奏するものである。

本発明による光電変換プラグの製造方法は、光軸合わせ作業が不要で、かつ精度と信頼性に優れるという格別の効果を有し、通信、ＣＡＴＶ、自動車、オーディオその他の民生機器の配線用等として有用である。

（ａ）本発明の一実施の形態による光電変換プラグの製造方法により得られた光電変換プラグの構成を示した断面図、（ｂ）同光電変換プラグと組み合わされて使用されるソケットの断面図同光電変換プラグをソケットに結合した状態を示した断面図本実施の形態による光電変換プラグの製造方法を示した製造工程図（ａ）同光電変換プラグ成形工程に使用される射出成形金型の構成を示した平面図、（ｂ）同側面図、（ｃ）図４（ａ）のＡ−Ａ断面図従来の光伝送システムに使用される光電装置の構成を示した断面図

符号の説明

１光電変換プラグ
２本体部
３光学レンズ
４光電変換素子
５リードフレーム
６ワイヤー
７ファイバー保持部
８鏡筒
９光ファイバー
１０コア
１１クラッド
１２接着剤
１３ソケット
１４ハウジング
１４ａ係止用突起
１５端子
１６配線基板
１７ＩＣ
１８電子部品
１９フープ状の基材
１９ａ素子接合用フレーム
１９ｂ陽極リードフレーム
１９ｃ陰極リードフレーム
１９ｄ貫通孔
２０金型
２１パイロットピン
２２空洞部
２３スライドピン
２４円弧部
２５鏡筒形成部
２６ファイバー保持部形成部
２７バックアップピン

Claims

光電変換素子が接合される素子接合用フレーム及び上記光電変換素子が電気的に接続される電気接続用リードフレームを１組とし、これをフープ状の基材に所定の間隔で連続して設けるフープ基材形成工程と、上記フープ状の基材に設けられた素子接合用フレームの所定の位置に光電変換素子を接合し、この光電変換素子の陽極と陰極を電気接続用リードフレームに夫々接続する素子接合工程と、上記フープ状の基材の各フレームに接合ならびに接続された光電変換素子を射出成形金型の所定の位置に載置し、光電変換素子の光軸上に光電変換素子の受／発光のための光学レンズ部と、この光学レンズ部の受／発光のための光ファイバーが結合されるファイバー保持部と、上記光学レンズ部とファイバー保持部間に形成される鏡筒部を有する光電変換プラグを上記光電変換素子と各フレームの一部がモールドされるようにしてインサート成形する光電変換プラグ成形工程と、成形された光電変換プラグをフープ状の基材から分断して個片とする加工工程からなる光電変換プラグの製造方法。
光電変換プラグ成形工程における射出成形金型は、光電変換素子が接合された素子接合用フレームの裏面がパーティングラインとなるようにし、このパーティングラインから光電変換プラグの周面にトンネルゲートを介して樹脂を射出し、かつこのトンネルゲートの射出口が鏡筒部を形成する金型に向かって射出されるように傾斜して設けられたものである請求項１に記載の光電変換プラグの製造方法。
光電変換プラグ成形工程における射出成形において、トンネルゲートを介して樹脂を射出する速度を、ファイバー保持部から鏡筒部へと樹脂が充填されるまでの速度に対して、光学レンズ部へ樹脂が充填される際の速度を遅くするようにした請求項２に記載の光電変換プラグの製造方法。
素子接合工程における光電変換素子と電気接続用リードフレームの接続をワイヤーボンディングで行うようにした請求項１に記載の光電変換プラグの製造方法。
フープ状の基材の長さ方向と直交する幅方向の両端に所定の間隔で連続して貫通孔を設け、この貫通孔に嵌まり込むパイロットピンを基準にして素子接合用フレームの所定の位置に光電変換素子を位置決めして接合するようにした請求項１に記載の光電変換プラグの製造方法。