特開 2024-7508 光モジュールの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024007508

(43)【公開日】2024-01-18

(54)【発明の名称】光モジュールの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/02 20060101AFI20240110BHJP

   H01S 5/024 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

H01L23/02 Z

H01S5/024

H01L23/02 F

H01L23/02 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023108381

(22)【出願日】2023-06-30

(31)【優先権主張番号】P 2022107892

(32)【優先日】2022-07-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100174399

【弁理士】

【氏名又は名称】寺澤 正太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100182006

【弁理士】

【氏名又は名称】湯本 譲司

(72)【発明者】

【氏名】水野 泰孝

(72)【発明者】

【氏名】黒川 宗高

【テーマコード（参考）】

5F173

【Ｆターム（参考）】

5F173MA01

5F173MB02

5F173MC13

5F173ME03

5F173ME12

5F173ME25

(57)【要約】

【課題】金属製のリッドがシーム溶接されるパッケージの反りを抑制することができる光モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】一実施形態に係る光モジュールの製造方法は、パッケージの開口部に金属製のリッドが接合される光モジュールの製造方法である。光モジュールの製造方法は、開口部にリッドを載せる工程と、リッドの上に金属ブロックを載せる工程と、金属ブロックが載せられたリッドを開口部のシールリングにシーム溶接する工程と、金属ブロックをリッドの上から除去する工程と、を備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

パッケージの開口部に金属製のリッドが接合される光モジュールの製造方法であって、
前記開口部に前記リッドを載せる工程と、
前記リッドの上に金属ブロックを載せる工程と、
前記金属ブロックが載せられた前記リッドを前記開口部のシールリングにシーム溶接する工程と、
前記金属ブロックを前記リッドの上から除去する工程と、
を備える、
光モジュールの製造方法。

【請求項2】

前記シーム溶接する工程では、
前記シーム溶接によって前記リッドと前記シールリングとの接合部を生成し、
前記金属ブロックを載せる工程では、
前記リッドの厚さ方向から見た場合における前記金属ブロックから前記接合部までの距離が０．８ｍｍ以上且つ３ｍｍ以下となるように前記金属ブロックが載せられる、
請求項１に記載の光モジュールの製造方法。

【請求項3】

前記金属ブロックは銅によって構成されている、
請求項１又は請求項２に記載の光モジュールの製造方法。

【請求項4】

前記金属ブロックは２ｍｍ以上の厚さを有し、
前記金属ブロックを載せる工程では、
前記金属ブロックの厚さ方向が前記リッドの厚さ方向に一致するように前記金属ブロックが載せられる、
請求項１又は請求項２に記載の光モジュールの製造方法。

【請求項5】

前記金属ブロックを載せる工程では、可撓性を有する放熱部材を介して前記金属ブロックが載せられる、
請求項１又は請求項２に記載の光モジュールの製造方法。

【請求項6】

前記リッドの厚さ方向からみたときに前記リッドは矩形状を呈し、
前記シーム溶接する工程では、前記厚さ方向から見た場合における前記リッドの辺の中央から端部に向かって前記シーム溶接が行われる、
請求項１又は請求項２に記載の光モジュールの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光モジュールの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、セラミックパッケージ、金属製のリッド、及びスリーブを備えた光モジュールが記載されている。セラミックパッケージには光素子が搭載されている。リッドはセラミックパッケージの開口を覆う。スリーブは、ジョイントスリーブを介してリッドに連結されている。リッドは、セラミックパッケージに接合される平坦部と、ジョイントスリーブが嵌合される円筒部とを有する。平坦部と円筒部との間に応力緩和部が形成されている。

【0003】

リッドのセラミックパッケージへの接合は、シーム溶接によって行われる。シーム溶接では、溶接用のローラ電極が金属製のリッドの平坦部の周縁に押し当てられる。ローラ電極の押し当てにより、平坦部の周縁部分と金属製のシールリングとの間には電圧が印加されて電流が流れ、その接触界面の接触抵抗によってジュール熱が発生し加熱される。このシーム溶接によって、リッドの平坦部とシールリングとの接合部分は１０００℃程度の高温となり、その後常温の２５℃まで冷却される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－２１２２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、パッケージの開口部にリッドを接合するために、リッドを当該開口部のシールリングにシーム溶接する場合には、リッドの全体が高温になることがある。リッドが加熱されて高温になると、リッドの熱収縮によってパッケージに接合されたリッドに残留応力が発生し、この残留応力によってパッケージに反りが生じる可能性がある。パッケージに反りが生じると、光モジュールにおける光の結合効率が低下することが懸念される。

【0006】

本開示は、金属製のリッドがシーム溶接されるパッケージの反りを抑制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】

【0007】

本開示に係る光モジュールの製造方法は、パッケージの開口部に金属製のリッドが接合される光モジュールの製造方法である。光モジュールの製造方法は、開口部にリッドを載せる工程と、リッドの上に金属ブロックを載せる工程と、金属ブロックが載せられたリッドを開口部のシールリングにシーム溶接する工程と、金属ブロックをリッドの上から除去する工程と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、金属製のリッドがシーム溶接されるパッケージの反りを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係る光モジュールを示す斜視図である。

【図2】図２は、図１の光モジュールの内部構造を模式的に示す平面図である。

【図3】図３は、実施形態に係る光モジュールの製造方法に用いられるローラ電極、及び金属ブロックを示す斜視図である。

【図4】図４は、パッケージの底面の変形と光信号の結合損失との関係の例を示すグラフである。

【図5】図５は、ローラ電極、金属ブロック及び光モジュールを示す斜視図である。

【図6】図６は、金属ブロックから接合部までの距離と、シーム溶接時の接合部の温度との関係の例を示すグラフである。

【図7】図７は、金属ブロックから接合部までの距離と、シーム溶接前後のパッケージの変形量との関係の例を示すグラフである。

【図8】図８は、金属ブロックの厚さとシーム溶接時の接合部の温度との関係の例を示すグラフである。

【図9】図９は、金属ブロックの厚さとシーム溶接前後のパッケージの変形量との関係の例を示すグラフである。

【図10】図１０は、実施形態に係る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11】図１１は、実施形態に係る光モジュールの製造方法のシーム溶接の工程の例を示す図である。

【図12】図１２は、実施形態に係る光モジュールのリッド、パッケージ及びベースの金属ブロックの使用有無におけるシーム溶接時の温度上昇の実測値を示すグラフである。

【図13】図１３は、実施形態に係る光モジュールのリッド、パッケージ及びベースの金属ブロックの使用有無におけるシーム溶接時の温度上昇の解析値を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示に係る光モジュールの製造方法の実施形態を列記して説明する。一実施形態に係る光モジュールの製造方法は、（１）パッケージの開口部に金属製のリッドが接合される光モジュールの製造方法である。光モジュールの製造方法は、開口部にリッドを載せる工程と、リッドの上に金属ブロックを載せる工程と、金属ブロックが載せられたリッドを開口部のシールリングにシーム溶接する工程と、金属ブロックをリッドの上から除去する工程と、を備える。

【0011】

この製造方法では、パッケージの開口部にリッドが載せられ、リッドの上に金属ブロックが載せられる。金属ブロックが載せられたリッドがパッケージの開口部にシーム溶接される。よって、シーム溶接のときに生じる熱をリッドから金属ブロックに逃がすことができる。従って、リッドの全体が高温になりすぎることを抑制できるので、リッドの残留応力によってパッケージに反りが生じることを抑制することができる。パッケージに反りを生じにくくすることができるので、光モジュールにおける光信号の結合効率の低下を抑制することができる。

【0012】

（２）上記（１）において、シーム溶接する工程では、シーム溶接によってリッドとシールリングとの接合部を生成してもよく、金属ブロックを載せる工程では、リッドの厚さ方向から見た場合における金属ブロックから接合部までの距離が０．８ｍｍ以上且つ３ｍｍ以下となるように金属ブロックが載せられてもよい。金属ブロックから接合部までの距離が０．８ｍｍ以上である場合、接合部から金属ブロックにジュール熱が逃げすぎて接合部の温度が十分に上がらないという事象をより確実に回避できる。金属ブロックから接合部までの距離が３ｍｍ以下である場合、接合部から金属ブロックに十分にジュール熱を逃がすことができるので、接合に必要な加熱を行いながらパッケージの反りをより確実に抑制できる。

【0013】

（３）上記（１）又は（２）において、金属ブロックは銅によって構成されていてもよい。この場合、金属ブロックがより熱伝導性が高い銅によって構成されているので、リッドから余剰なジュール熱が金属ブロックを加熱するのに消費され、接合部以外のリッドの温度上昇をより確実に低減することができる。

【0014】

（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、金属ブロックは２ｍｍ以上の厚さを有してもよく、金属ブロックを載せる工程では、金属ブロックの厚さ方向がリッドの厚さ方向に一致するように金属ブロックが載せられてもよい。この場合、金属ブロックの厚さが２ｍｍ以上であることによって金属ブロックの熱容量を大きくできるので、リッドからの余剰なジュール熱による金属ブロックの温度上昇をより小さくできる。その結果、パッケージの反りをより確実に抑制できる。

【0015】

（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、金属ブロックを載せる工程では、可撓性を有する放熱部材を介して金属ブロックが載せられてもよい。この場合、リッドに直接金属ブロックが載せられる場合と比較して、リッドから金属ブロックへの放熱のばらつきを抑えることができる。従って、リッドから金属ブロックへの熱をより伝わりやすくできるので、更なる放熱性の向上に寄与する。

【0016】

（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、リッドの厚さ方向から見たときにリッドは矩形状を呈し、シーム溶接する工程では、厚さ方向から見た場合におけるリッドの辺の中央から端部に向かってシーム溶接が行われてもよい。この場合、リッドの辺の中央から端部に向かってシーム溶接が行われることにより、シーム溶接による接合部の歪みの差をリッドの辺の端部において吸収できる。従って、パッケージとリッドとの間に隙間が生じる可能性をより確実に低減できる。

【0017】

［本開示の実施形態の詳細］
実施形態に係る光モジュールの製造方法の具体例を以下で図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示され、特許請求の範囲と均等の範囲内に含まれる全ての変更が含まれることが意図される。図面の説明において同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。図面は、理解の容易化のため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率等は図面に記載のものに限定されない。

【0018】

図１は、本実施形態に係る製造方法が適用される具体例としての光モジュール１を示す斜視図である。図２は、光モジュール１の内部構造を模式的に示す平面図である。図１及び図２に示されるように、光モジュール１は、直方体状のパッケージ２、第１光レセプタクル３、第２光レセプタクル４、及びリッド５を備える。図２は、光モジュール１からリッド５が外された状態を模式的に示す平面図である。

【0019】

パッケージ２は、例えば、気密性を有するセラミック、ガラス、及び金属等の材料のうち少なくとも一つが用いられる。本実施形態では、パッケージ２はセラミック製である。パッケージ２は、パッケージ２の長手方向である方向Ｄ１、パッケージ２の幅方向である方向Ｄ２、及びパッケージ２の高さ方向である方向Ｄ３に延在している。例えば、方向Ｄ１、方向Ｄ２及び方向Ｄ３は互いに直交している。例えば、パッケージ２の方向Ｄ３への長さ（高さ）は、パッケージ２の方向Ｄ１への長さの１／３以下である。パッケージ２の方向Ｄ２への長さ（幅）は、パッケージ２の方向Ｄ１への長さより短い。方向Ｄ３からのパッケージ２の平面視において、長辺に沿った方向が長手方向に相当し、短辺に沿った方向が横方向に相当する。

【0020】

パッケージ２は、方向Ｄ１の端部に位置する一対の第１側壁２ｂと、方向Ｄ２の端部に位置する一対の第２側壁２ｃと、方向Ｄ３の端部に位置しており光モジュール１の複数の部品１０が搭載される底壁２ｄとを有する。一対の第１側壁２ｂ、一対の第２側壁２ｃ及び底壁２ｄに囲まれた空間にはパッケージ２の内部空間２Ａが画成される。内部空間２Ａには光モジュール１の複数の部品１０が収容される。

【0021】

第１光レセプタクル３及び第２光レセプタクル４は、例えば、方向Ｄ２に沿って並んでいる。第１光レセプタクル３及び第２光レセプタクル４は、一対の第１側壁２ｂのうちの一方を方向Ｄ１に貫通している。複数の部品１０は、例えば、波長可変レーザ１１、内部光学系１２、光受信部１３、光送信部１４、ＴＩＡ（Trans Impedance Amplifier）１５、及びドライバ１６を含む。内部光学系１２は、複数の光学部品を含む。例えば、内部光学系１２は、レンズ、ミラー、ビームスプリッタ、及び光学フィルタの少なくともいずれかを含む。

【0022】

例えば、第１光レセプタクル３には、光モジュール１の外部から光信号Ｌ１が入力される。光信号Ｌ１は、第１光レセプタクル３を介して光モジュール１の内部空間２Ａに入力される。波長可変レーザ１１はＣＷ光（Continuous Wave Laser）Ｌ３を内部光学系１２に出力する。内部光学系１２では、波長可変レーザ１１、光受信部１３及び光送信部１４の位置に合わせて内部光学系１２の複数の部品間の光路について所定の結合効率を得られるように、各光学部品の位置及び角度が調整される。例えば、内部光学系１２は、光信号Ｌ１を光受信部１３に出力し、ＣＷ光Ｌ３を２つに分けて光受信部１３及び光送信部１４のそれぞれに出力する。光受信部１３は、例えば、光９０度ハイブリッド及びＰＤ（Photo Diode）を含む。光信号Ｌ１、及び２つに分割されたＣＷ光Ｌ３のうちの一方は、光９０度ハイブリッドに入力される。光９０度ハイブリッドは、光信号Ｌ１及びＣＷ光Ｌ３から生成した光信号をＰＤに出力する。ＰＤは、光９０度ハイブリッドから出力された光信号に応じて受信信号を生成する。ＰＤによって生成された受信信号（例えば、光電流）はＴＩＡ１５に伝送される。ドライバ１６は、例えば、光送信部１４に電気信号（駆動信号）を供給する。光送信部１４は、ドライバ１６から受けた電気信号を光信号Ｌ２に変換し、光信号Ｌ２を内部光学系１２に出力する。光送信部１４は、例えば、光変調器を備える。光変調器は、２つに分割されたＣＷ光Ｌ３のうちの他方を電気信号に応じて変調して光信号Ｌ２を生成する。内部光学系１２は、光送信部１４からの光信号Ｌ２を第２光レセプタクル４を介して光モジュール１の外部に出力する。

【0023】

パッケージ２は、方向Ｄ３における底壁２ｄとは反対側を向く開口部２Ｃを有する。内部空間２Ａは開口部２Ｃの内側に形成されており、開口部２Ｃの中に前述した複数の部品１０が収容される。例えば、複数の部品１０は、開口部２Ｃを介して内部空間２Ａの中に配置される。例えば，内部光学系１２は、内部空間２Ａにおいて底壁２ｄの上に実装される。リッド５は、例えば、金属製である。一例として、リッド５は、コバールによって構成されている。また、リッド５は、ニッケルと金の合金によって構成されていてもよい。リッド５は、矩形状を呈する。リッド５は、例えば、平板状の形状を有する。一例として、リッド５の厚さ（方向Ｄ３への長さ）は０．１ｍｍである。リッド５は、例えば、方向Ｄ１及び方向Ｄ２の双方に延在する上面５ｂと、上面５ｂに交差する側面５ｃとを有する。例えば、側面５ｃは、方向Ｄ１に延在する第１側面５ｄと、方向Ｄ２に延在する第２側面５ｆとを含む。

【0024】

リッド５は開口部２Ｃを塞ぐようにパッケージ２に接合されて内部空間２Ａを気密封止する。パッケージ２では、第１側壁２ｂおよび第２側壁２ｃの上部に開口部２Ｃを取り囲んで金属製のシールリング２ｅが接合されており、当該シールリング２ｅを介してリッド５がパッケージ２に接合される。リッド５のパッケージ２への接合はシーム溶接によって行われる。図３は、リッド５及びパッケージ２にシーム溶接を行う状態を示す斜視図である。シーム溶接では、溶接用のローラ電極２１がリッド５を方向Ｄ３に沿ってシールリング２ｅに押し当てた状態でローラ電極２１が方向Ｄ１又は方向Ｄ２に沿って移動して行われる。具体的には、一対のローラ電極２１のうちの一方がリッド５の方向Ｄ２の一端に接触し、一対のローラ電極２１のうちの他方がリッド５の方向Ｄ２の他端に接触した状態でローラ電極２１に電圧が印加されてそれぞれ回転しながら方向Ｄ１に沿って移動する。このとき、ローラ電極２１に押さえられたリッド５とシールリング２ｅとの間に電圧が印加されて電流が流れ、リッド５及びシールリング２ｅの接触界面の接触抵抗によりジュール熱が発生する。このジュール熱は、リッド５及びシールリング２ｅに施されたニッケル（Ｎｉ）メッキ又はニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）メッキを加熱して溶融させ、Ａｕロウ材が形成されてパッケージ２にリッド５が接合される。接合部は、一対のローラ電極２１の移動とともにリッド５の方向Ｄ１の一端から他端まで延びていき、それによりリッド５の方向Ｄ２に沿った２つの辺が接合される。同様に、リッド５の方向Ｄ１に沿った２つの辺も一対のローラ電極２１を電流を流しながら移動させることにより接合される。

【0025】

上記のシーム溶接において、リッド５とシールリング２ｅとの接合部は、加熱により１０００℃程度の高温となる。具体的には、ニッケルと金の合金によって構成されるリッド５の場合、接合部は融点である９６０℃以上に加熱され、シーム溶接後、常温（例えば２５℃）まで冷却される。このとき、例えばジュール熱が周囲に伝わってリッド５の全体の温度上昇が生じ、リッド５が熱膨張した状態でシールリング２ｅに接合される。その後、常温に冷却されるとリッド５の熱収縮によってリッド５に残留応力が発生することがある。残留応力は、パッケージ２を変形してパッケージ２に反りを生じさせることがある。例えば、内部空間２Ａにおいて内部光学系１２を構成する部品が底壁２ｄに固定されている場合に、底壁２ｄが反ることによって各部品間の相対的な位置やそれぞれの部品の向きが変化しうる。従って、パッケージ２の変形（歪み）の影響によって、前述した内部光学系１２において光信号の結合効率の低下が生じうる。また、本実施形態では、パッケージ２が気密封止された後には内部空間２Ａ内に構成された内部光学系１２の結合効率の調整ができないという問題が生じうる。上記の光信号の結合効率の低下が生じると、例えば、光信号Ｌ２の出力パワーが低下する可能性がある。

【0026】

図４は、パッケージ２の底面（底壁２ｄ）の変形量と光信号の結合効率の損失との関係を示すグラフである。変形量は、底面が方向Ｄ３に反った場合の方向Ｄ３における最高部と最低部との間の距離（高低差）に相当する。結合効率は、変形量がゼロの場合の光信号Ｌ２の出力パワーの値を基準値０ｄＢとしている。図４に示されるように、パッケージ２の底壁２ｄの変形量が４μｍを超えると、光信号の結合効率の損失が生じうる。従って、光信号の結合損失を生じさせないためには、パッケージ２の底壁２ｄの変形量が４μｍ以下であることが望ましい。なお、シーム溶接におけるリッド５の接合部の温度を低くすれば、リッド５の熱膨張が低減されてパッケージ２の変形量を抑えることは可能である。しかしながら、リッド５の接合部の温度を低くする方法では、リッド５とシールリング２ｅとの溶接が不十分となってリークが発生し、前述した気密封止が不完全となる可能性がある。本実施形態では、リークの発生を抑制すると共に後述するようにパッケージ２の変形量を抑えることが可能である。

【0027】

図３に示されるように、本実施形態に係る光モジュール１の製造方法では、シーム溶接を行う前にリッド５の上に金属ブロック３０を載せる。接合部の加熱時にリッド５の上面５ｂに接触して金属ブロック３０が載せられていることにより、リッド５の上面５ｂから金属ブロック３０にジュール熱を逃がすことができ、リッド５の接合部以外の部分が加熱されることを抑制できる。すなわち、リッド５の接合部を融点以上に加熱して溶接を行うと共に、リッド５の接合部以外の温度上昇を抑制できるので、前述したリッド５の残留応力を低減できる。よって、リッド５の熱収縮に伴ってパッケージ２が変形することを回避でき、パッケージ２に反りを生じにくくすることができるので、シーム溶接による光信号の結合効率の低下を低減できる。なお、図３では、第１光レセプタクル３及び第２光レセプタクル４が図示されているが、リッド５をパッケージ２にシーム溶接する際には、第１光レセプタクル３及び第２光レセプタクル４はパッケージ２に接続されていなくてもよく、図３で示される位置に配置されていなくてもよい。例えば、リッド５がパッケージ２に接合されて気密封止された後に第１光レセプタクル３及び第２光レセプタクル４は調芯しながらパッケージ２に取り付けられてもよい。

【0028】

本実施形態において、金属ブロック３０は、例えば、銅によって構成された銅ブロックである。一例として、金属ブロック３０は無酸素銅によって構成されている。金属ブロック３０は、リッド５の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有する金属材料によって構成されていることが好ましい。リッド５よりも銅によって構成された金属ブロック３０に熱が伝わりやすいことにより、リッド５の接合部以外の温度上昇を効果的に抑制することができる。金属ブロック３０は、例えば、直方体状を呈する。金属ブロック３０は、リッド５側に向けられる第１面３１と、第１面３１とは反対側を向く第２面３２と、一対のローラ電極２１のそれぞれに対向する一対の第３面３３と、方向Ｄ１を向く一対の第４面３４とを有する。第１面３１は金属ブロック３０の下面に相当し、第２面３２は金属ブロック３０の上面に相当する。第３面３３は金属ブロック３０の方向Ｄ２を向く側面に相当し、第４面３４は金属ブロック３０の方向Ｄ１を向く側面に相当する。例えば、金属ブロック３０は、放熱部材４０を介してリッド５の上面５ｂに載せられる。このとき、第１面３１が放熱部材４０に接触する。放熱部材４０は、例えば、方向Ｄ１及び方向Ｄ２の双方に延びるシート状を呈する放熱シートである。放熱シートは、リッド５から金属ブロック３０への熱を伝えるために、可撓性を有して金属ブロック３０の第１面３１およびリッド５の上面５ｂに密着し、厚さが薄いものであることが好ましい。なお、放熱部材４０は放熱ゲルであってもよい。金属ブロック３０は、例えば、方向Ｄ３に沿ってリッド５の上面５ｂに載せられる。後述するように、金属ブロック３０は、シーム溶接の前にリッド５の上面５ｂに載せられ、シーム溶接の後にリッド５の上面５ｂから方向Ｄ３に沿って除去される。第２面３２には、突起（取っ手）が設けられていてもよい。取っ手があることによって、作業者が取っ手を持って金属ブロック３０を扱うことで容易に作業を行うことができる。また、治具によってパッケージ２が固定され、固定されたパッケージ２に対して金属ブロック３０がシーム溶接中に方向Ｄ１あるいは方向Ｄ２に動かないように治具によって固定されてもよい。

【0029】

前述したように、シーム溶接では、溶接用のローラ電極２１がリッド５の両端をシールリング２ｅに押し当てた状態で行われる。図５は、シーム溶接の状態を示す斜視図である。図３及び図５に示されるように、シーム溶接ではリッド５とシールリング２ｅとの接合部５ｇが生成される。リッド５の厚さ方向である方向Ｄ３から見た場合（方向Ｄ３からの平面視）における金属ブロック３０から接合部５ｇまでの距離Ｋは、例えば、０．８ｍｍ以上且つ３ｍｍ以下である。図３に示されるように、距離Ｋは、例えば、溶接時における金属ブロック３０の第３面３３とローラ電極２１との距離に相当すると考えてもよい。シールリング２ｅが溶融してリッド５との接合部５ｇが形成されるので、方向Ｄ３からの平面視において、シーム溶接によって形成された接合部５ｇの形状はシールリング２ｅの形状と同じと考えてもよい。

【0030】

図６は、金属ブロック３０から接合部５ｇまでの距離Ｋと接合部５ｇの接合時の温度との関係を示すグラフである。図７は、距離Ｋとパッケージ２の変形量との関係を示すグラフである。図７及び図９において、「長手方向」とは、パッケージ２の長手方向（方向Ｄ１）における方向Ｄ３への変形（反り）を示しており、「横方向」とは、パッケージ２の横方向（方向Ｄ２）における変形を示している。図６に示されるように、距離Ｋが０．６ｍｍを下回ると、ローラ電極２１がリッド５に接触している部分から金属ブロック３０にジュール熱が逃げすぎて接合部５ｇの温度が融点（例えば９６０℃）まで上がらずに溶接が不完全となる可能性、及びローラ電極２１が金属ブロック３０に接触する可能性がある。距離Ｋが０．８ｍｍ以上である場合には、金属ブロック３０へのローラ電極２１の接触を抑制できると共に、接合部５ｇの温度が融点以上となるので溶接を確実に行うことができる。また、距離Ｋが３ｍｍを超える場合、金属ブロック３０へのジュール熱の熱伝導が相対的に少なくなり、リッド５の全体の温度が上昇しパッケージ２の残留応力が大きくなってパッケージ２が変形する可能性が生じる。これに対し、距離Ｋが３ｍｍ以下である場合、金属ブロック３０へのジュール熱の熱伝導を速く相対的に多くすることができ、パッケージ２の変形量を４μｍ以下に抑えることができる。

【0031】

金属ブロック３０の熱容量はリッド５の熱容量より大きい。溶接時におけるリッド５全体の過剰な温度上昇を抑制するためには、金属ブロック３０の熱容量が一定値以上であることが望ましい。例えば、シーム溶接の際に発生するジュール熱が金属ブロック３０に伝導して金属ブロック３０の温度上昇のために消費されるのでリッド５単独の場合（金属ブロック３０を載せない場合）と比較してリッド５の温度上昇が抑えられる。なお、金属ブロック３０の熱伝導率はリッド５の熱伝導率より大きいことが好ましい。金属ブロック３０の熱伝導率が大きいほどリッド５から金属ブロック３０に熱が伝わりやすくなる。また、金属ブロック３０の熱容量は大きい方が好ましい。金属ブロック３０の熱容量が大きいと、金属ブロック３０に伝わった熱が金属ブロック３０の加熱に消費されることでリッド５の金属ブロック３０に接触した部分の温度が上昇し難くなる。金属ブロック３０の熱容量は金属ブロック３０の体積に比例する。金属ブロック３０の第１面３１の面積は、前述した距離Ｋの制約がある。よって、金属ブロック３０の熱容量を一定値以上とするためには、金属ブロック３０の厚さＴ（方向Ｄ３への長さ、図５参照）を所定の値以上とすることが望ましい。例えば、金属ブロック３０の厚さＴは２ｍｍ以上且つ１０ｍｍ以下である。一例として、金属ブロック３０の方向Ｄ１への長さ（金属ブロック３０の長辺の長さ）は２０ｍｍであり、金属ブロック３０の方向Ｄ２への長さ（金属ブロック３０の短辺の長さ）は１０ｍｍである。この場合、金属ブロック３０の体積は０．４ｃｍ^３～２ｃｍ^３である。一例として、金属ブロック３０の密度は約９ｇ／ｃｍ^３であり、金属ブロック３０の重量は約１８ｇである。また、金属ブロック３０の比熱は３８５Ｊ／ｋｇ℃であり、金属ブロック３０の熱容量は約７Ｊ／℃である。

【0032】

図８は、金属ブロック３０の厚さＴと接合部５ｇの温度との関係を示すグラフである。図９は、厚さＴとパッケージ２の変形量との関係を示すグラフである。図８及び図９に示されるように、厚さＴが小さい場合（例えば０．５ｍｍ）、接合部５ｇ以外の温度が高くなりすぎてパッケージ２の変形量が４μｍを超える。これに対し、厚さＴが２ｍｍ以上である場合、金属ブロック３０によってリッド５の接合部より内側の部分の温度上昇を十分に抑えることができるので、室温に冷却後の残留応力の低減によりパッケージ２の変形量を４μｍ以下に抑えることができる。

【0033】

但し、金属ブロック３０によるリッド５の温度上昇の抑制に効果がある厚さＴの値は、リッド５の大きさ（容積）、及び溶接条件（例えば、ローラ電極２１の移動速度又は加熱時間等）に依存する。リッド５の厚さ（方向Ｄ３への長さ）は、例えば、０．１ｍｍ以上（一例として０．３ｍｍ）である。また、リッド５の方向Ｄ１への長さ（リッド５の長辺の長さ）は１０ｍｍ以上（一例として２４．１ｍｍ）であり、リッド５の方向Ｄ２への長さ（リッド５の短辺の長さ）は２０ｍｍ以上（一例として１４．１ｍｍ）である。例えば、リッド５の体積は約０．１ｃｍ^３である。一例として、リッド５の密度は８ｇ／ｃｍ^３であり、リッド５の重量は約０．８ｇである。また、リッド５の比熱は４６０Ｊ／ｋｇ℃であり、リッド５の熱容量は約０．４Ｊ／℃である。

【0034】

金属ブロック３０の熱容量は、例えば、リッド５の熱容量の１０倍以上（一例として１８倍）である。例えば、金属ブロック３０の厚さＴは、リッド５の周囲長の２％以上である。リッド５の周囲長とは、リッド５の方向Ｄ１への長さの２倍と、リッド５の方向Ｄ２への長さの２倍との和である。上記の例では、リッド５の周囲長は７６．４ｍｍであり、リッド５の周囲長の２％は約１．５ｍｍであるため、厚さＴは１．５ｍｍ以上であってもよい。

【0035】

次に、本実施形態に係る光モジュール１の製造方法の工程の例について図１０を参照しながら説明する。図１０は、光モジュール１の製造方法の工程を示すフローチャートである。まず、パッケージ２を所定の治具にセットする。この治具は、パッケージ２の位置決めを行う治具であって、例えば、アルミニウムによって構成されている。前述した溶接は、この治具に載せられたリッド５及びパッケージ２に対して行われるので、この治具を介してリッド５及びパッケージ２から外部に熱を逃がすことができる。その結果、リッド５及びパッケージ２の過度な温度上昇を抑制できる。

【0036】

次に、パッケージ２の開口部２Ｃにリッド５を載せる（リッドを載せる工程、ステップＳ１）。このとき、上面５ｂが上を向けられた状態でパッケージ２の開口部２Ｃを塞ぐようにリッド５がパッケージ２に載せられる。そして、リッド５の上に金属ブロック３０を載せる（金属ブロックを載せる工程、ステップＳ２）。金属ブロック３０は、金属ブロック３０の厚さ方向がリッド５の厚さ方向に一致するようにリッド５の上面５ｂに載せられる。このとき、方向Ｄ３から見た場合における金属ブロック３０から接合部５ｇまでの距離Ｋが０．８ｍｍ以上且つ３ｍｍ以下となるように金属ブロック３０が載せられる。また、可撓性の放熱部材４０を介してリッド５に金属ブロック３０が載せられてもよい。この場合、例えば、金属ブロック３０の第１面３１に放熱部材４０が貼り付けられており、第１面３１に貼り付けられた放熱部材４０をリッド５の上面５ｂに接触させることによって金属ブロック３０がリッド５に載せられる。

【0037】

続いて、金属ブロック３０が載せられたリッド５を開口部２Ｃの周囲のシールリング２ｅにシーム溶接する（シーム溶接する工程、ステップＳ３）。具体的には、金属ブロック３０が載せられたリッド５及びパッケージ２を溶接装置のステージにセットしてシーム溶接を開始する。このとき、一対のローラ電極２１によってリッド５の一対の側面５ｃのそれぞれをシールリング２ｅに押し付けながら一対のローラ電極２１に電流を流すことによってリッド５及びシールリング２ｅを加熱して溶融させ、リッド５とシールリング２ｅとの接合部５ｇを生成する。

【0038】

図１１は、シーム溶接の工程を説明するためのリッド５の平面図である。図１１に示されるように、例えば、方向Ｄ３から見た場合におけるリッド５の辺５ｈの中央Ｐ１から端部に向かってシーム溶接が行われる。辺５ｈは、例えば、リッド５の長辺である。シーム溶接の具体例としては、まず、辺５ｈの中央Ｐ１を仮溶接（位置決め）する。そして、方向Ｄ２に並ぶ一対のローラ電極２１を中央Ｐ１から方向Ｄ１の一方側に辺５ｈの長さの１／４だけ移動させて中央Ｐ１から箇所Ｐ２まで溶接する。

【0039】

その後、一対のローラ電極２１を箇所Ｐ２から一定時間（一例として５秒）方向Ｄ３に離隔（上昇）させて保持し、リッド５を冷却させる。この冷却の後、一対のローラ電極２１を方向Ｄ３に沿って下降させて箇所Ｐ２に接触させ、箇所Ｐ２から更にローラ電極２１を方向Ｄ１の一方側に移動させ箇所Ｐ２から辺５ｈの一端Ｐ３まで溶接を行う。そして、上記同様一対のローラ電極２１を一定時間一端Ｐ３から方向Ｄ３に離隔させる。

【0040】

次に、一対のローラ電極２１の位置を箇所Ｐ１まで戻してリッド５に接触させ、辺５ｈの中央Ｐ１から方向Ｄ１の他方側に辺５ｈの長さの１／４だけ移動させて中央Ｐ１から箇所Ｐ４まで溶接する。上記同様、一対のローラ電極２１を一定時間箇所Ｐ４から方向Ｄ３に離隔（上昇）させた後、一対のローラ電極２１を方向Ｄ３に沿って下降させて箇所Ｐ４に接触させ、箇所Ｐ４から更にローラ電極２１を方向Ｄ１の他方側に移動させ箇所Ｐ４から辺５ｈの他端Ｐ５まで溶接を行う。そして、上記同様、一対のローラ電極２１を一定時間他端Ｐ５から離隔させる。

【0041】

続いて、例えば、一対のローラ電極２１に対して上面５ｂに平行な面内で装置ステージを９０度回転させてリッド５の短辺５ｊの溶接を行う。このとき、方向Ｄ１に沿って並ぶリッド５の隅部のそれぞれにローラ電極２１を当ててリッド５の短辺５ｊに沿ってローラ電極２１を移動することによってリッド５の短辺５ｊの溶接を行う。具体的には、例えば、短辺５ｊの一端から短辺の中央Ｐ６まで溶接を行い、一対のローラ電極２１を中央Ｐ６から一定時間方向Ｄ３に離隔（上昇）させた後、中央Ｐ６から短辺の他端まで溶接を行う。以上のようにシーム溶接を行った後に、金属ブロック３０をリッド５の上から除去する（除去する工程、ステップＳ４）。そして、リッド５及びパッケージ２を常温まで冷却させた後に治具からリッド５及びパッケージ２を外すことによって一連の工程が完了する。なお、パッケージ２をセットした治具は、方向Ｄ３に可動する可動部材を備えており、その可動部材の先端に金属ブロック３０が取り付けられていてもよい。可動部材を上下させることによって金属ブロック３０のリッド５の上面５ｂへの載せ外しを上述の距離Ｋを確保しつつ効率よく行うことができる。

【0042】

次に、本実施形態に係る光モジュール１の製造方法から得られる作用効果について説明する。この製造方法では、パッケージ２に開口部２Ｃを塞ぐようにリッド５が載せられ、リッド５の上に金属ブロック３０が載せられる。金属ブロック３０が載せられたリッド５がパッケージ２の開口部２Ｃの周囲のシールリング２ｅにシーム溶接される。よって、シーム溶接のときに生じるジュール熱をリッド５から金属ブロック３０に逃がすことができる。従って、ジュール熱が金属ブロック３０を加熱するのに消費され、リッド５全体の温度上昇を抑制できるので、リッド５の方向Ｄ１および方向Ｄ２への熱膨張を抑えてリッド５の残留応力によってパッケージ２に反りが生じることを抑制することができる。パッケージ２に反りを生じにくくすることができるので、光モジュール１における光信号の結合効率の低下を抑制することができる。

【0043】

前述したように、シーム溶接する工程では、シーム溶接によってリッド５とシールリング２ｅとの接合部５ｇを生成してもよく、金属ブロック３０を載せる工程では、方向Ｄ３から見た場合における金属ブロック３０から接合部５ｇまでの距離Ｋが０．８ｍｍ以上且つ３ｍｍ以下となるように金属ブロック３０が載せられてもよい。金属ブロック３０から接合部５ｇまでの距離Ｋが０．８ｍｍ以上である場合、接合部５ｇから金属ブロック３０にジュール熱が逃げすぎて接合部５ｇの温度が融点まで十分に上がらないという事象をより確実に回避できる。金属ブロック３０から接合部５ｇまでの距離Ｋが３ｍｍ以下である場合、リッド５の熱容量よりも大きい熱容量を有する金属ブロック３０にジュール熱を逃がすことができるので、接合部５ｇの温度を融点以上に加熱して確実に溶接を行うとともにパッケージ２の反りを低減できる。

【0044】

前述したように、金属ブロック３０は銅によって構成されていてもよい。この場合、金属ブロック３０がリッド５より熱伝導性が高い銅によって構成されているので、ジュール熱がリッド５よりも金属ブロック３０へ伝導しやすくなり、リッド５の温度上昇を低減することができる。

【0045】

前述したように、金属ブロック３０は２ｍｍ以上の厚さＴを有してもよく、金属ブロック３０を載せる工程では、金属ブロック３０の厚さ方向がリッド５の厚さ方向に一致するように金属ブロック３０が載せられてもよい。この場合、金属ブロック３０の厚さＴが２ｍｍ以上であることによって金属ブロック３０の熱容量を大きくできるので、リッド５から金属ブロック３０に伝導したジュール熱が金属ブロック３０の加熱に消費され、リッド５の温度上昇を低減することができる。その結果、パッケージ２の反りをより確実に抑制できる。

【0046】

図１２は、光モジュール１のリッド５、パッケージ２、及び内部光学系１２を搭載するベース（底壁）２ｄにおける溶接時の温度上昇の実測値を示すグラフである。図１３は、リッド５、パッケージ２及びベースにおける溶接時の温度上昇の解析値を示すグラフである。図１２及び図１３に示されるように、厚さＴが５ｍｍである金属ブロック３０を用いた場合、及び厚さＴが１０ｍｍである金属ブロック３０を用いた場合、のいずれであっても、金属ブロック３０が無い場合よりも大幅にリッド５の温度上昇を抑えられることが分かった。また、パッケージ２及びベースについても、金属ブロック３０を用いた場合には、溶接時の温度上昇を抑えられることが分かった。これは、シーム溶接時のジュール熱が、パッケージ２及びベースに伝導するが、金属ブロック３０にジュール熱が伝導することによってパッケージ２及びベースに伝導するジュール熱が相対的に減ったためと考えられる。すなわち、金属ブロック３０を加熱するのに余剰なジュール熱が消費されることにより、リッド５だけでなくパッケージ２およびベースの温度上昇も低減されたと考えられる。

【0047】

前述したように、金属ブロック３０を載せる工程では、可撓性の放熱部材４０を介して金属ブロック３０が載せられてもよい。この場合、リッド５に直接金属ブロック３０が載せられる場合と比較して、リッド５から金属ブロック３０への放熱のばらつきを抑えることができる。放熱部材４０は、金属ブロック３０の第１面３１、及びリッド５の上面５ｂに密着性の良い材料であることが好ましい。例えば、放熱部材４０は、可撓性を有することによって金属面への密着性が向上する。また、放熱部材４０の表面は、凹凸が少なく、滑らかであることが好ましい。例えば、放熱部材４０は、放熱シートや放熱ゲルである。それにより、金属面同士を接触された場合と比較して、リッド５から金属ブロック３０への熱をより伝わりやすくできるので、リッド５の温度上昇の更なる低減に寄与する。金属ブロック３０に熱を伝えるために、放熱部材４０の熱伝導率は大きいことが好ましく、放熱部材４０の方向Ｄ３の厚さは小さいことが好ましい。また、放熱部材４０が金属ブロック３０に接触する面積は、図５に示すように、リッド５に対向する金属ブロック３０の下面（第１面）の面積と等しいことが好ましい。放熱部材４０は、金属ブロック３０の下面の形状と同じ形状を有していてもよい。それにより、放熱部材４０が例えば放熱シートである場合、放熱部材４０を金属ブロック３０の下面（第１面）に貼り付けて使用することができる。金属ブロック３０の下に放熱部材が貼り付けられていることにより、リッド５の上面５ｂへの放熱部材４０と金属ブロック３０の付け外しを一度に行うことができ、作業性が向上する。

【0048】

前述したように、リッド５の厚さ方向（方向Ｄ３）から見たときに（すなわち、方向Ｄ３からの平面視において）リッド５は矩形状を呈し、シーム溶接する工程では、方向Ｄ３から見た場合におけるリッド５の辺５ｈの中央Ｐ１から端部（一端Ｐ３又は他端Ｐ５）に向かってシーム溶接が行われてもよい。この場合、リッド５の辺５ｈの中央Ｐ１から端部に向かってシーム溶接が行われることにより、シーム溶接による接合部５ｇの歪みの差をリッド５の辺５ｈの端部において吸収できる。従って、パッケージ２のシールリング２ｅとリッド５との溶接にリークが生じる可能性をさらに低減できる。

【0049】

以上、本開示に係る光モジュールの製造方法の実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、前述した実施形態に限定されない。すなわち、本発明が特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において種々の変形及び変更が可能であることは当業者によって容易に認識される。

【0050】

例えば、前述の実施形態では、辺５ｈの中央Ｐ１から方向Ｄ１の一方側に１／４ずつローラ電極２１を移動させて溶接及び冷却を行い、その後、辺５ｈの中央Ｐ１から方向Ｄ１の他方側に１／４ずつローラ電極２１を移動させて溶接及び冷却を行う例について説明した。しかしながら、リッド５及びシールリング２ｅにおける溶接の順序は上記の例に限定されない。例えば、辺５ｈの一端から他端までローラ電極２１を移動させて溶接を行ってもよい。また、前述の実施形態では、リッド５の長辺の溶接の後にリッド５の短辺の溶接を行う例について説明した。この場合、リッド５のずれに厳しいリッド５の長辺を先に溶接することができる。しかしながら、リッド５の短辺の溶接の後にリッド５の長辺の溶接を行ってもよく、溶接の順序は特に限定されない。

【0051】

例えば、前述の実施形態では、銅ブロックである金属ブロック３０について説明した。しかしながら、金属ブロックの材料は、銅以外のものであってもよい。例えば、金属ブロックは、アルミニウム、又はアルミニウム合金によって構成されていてもよい。

【符号の説明】

【0052】

１…光モジュール
２…パッケージ
２Ａ…内部空間
２ｂ…第１側壁
２ｃ…第２側壁
２Ｃ…開口部
２ｄ…底壁
２ｅ…シールリング
３…第１光レセプタクル
４…第２光レセプタクル
５…リッド
５ｂ…上面
５ｃ…側面
５ｄ…第１側面
５ｆ…第２側面
５ｇ…接合部
５ｈ…辺
１０…部品
１１…波長可変レーザ
１２…内部光学系
１３…光受信部
１４…光送信部
１５…ＴＩＡ
１６…ドライバ
２１…ローラ電極
３０…金属ブロック
３１…第１面
３２…第２面
３３…第３面
３４…第４面
４０…放熱部材
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…方向
Ｋ…距離
Ｌ１，Ｌ２…光信号
Ｌ３…ＣＷ光
Ｐ１…中央
Ｐ２，Ｐ４…箇所
Ｐ３…一端
Ｐ５…他端

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】