CN111837299A - 半导体模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

包含：载体，其具有表面、背面、及将表面与背面连接的侧面；半导体元件，其焊接于载体的表面之上；以及块体，其焊接于载体的背面之上，半导体元件从载体的第1侧面凸出至外侧，在载体的与第1侧面正交的第2侧面以及第3侧面，分别从载体的表面向背面方向形成凹部，凹部配置为在通过夹头对载体的表面进行了吸附的状态下夹头的凸部固定于凹部。

Description

半导体模块及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种半导体模块及其制造方法，特别是涉及光通信所使用的光半导体模块及其制造方法。
背景技术
内置有光半导体模块的收发器是在光通信系统中不可或缺的部件，随着需求的增加，强烈期望小型化、低成本化。
在光半导体模块的制造工序中，预先被焊接在陶瓷基板等载体处的光半导体元件例如被角锥夹头真空吸附，通过焊料固定于管座等支撑体。此时，为了使焊料可靠地在整个接合面浸润扩散并且使焊料膜厚均匀，相对于支撑体进行载体的滑擦(摩擦)。另外，通过角锥夹头进行光半导体元件与外部光学系统之间的光轴对准。
角锥夹头在前端部具有四边形的凹部，在载体的4个侧面与凹部的内壁接触的状态下，从凹部内进行排气，通过真空吸附对载体进行保持。在滑擦工序中，为了防止载体擦到角锥夹头的凹部而损伤载体的表面或者载体的周围受损，例如，还提出了沿着载体的周围设置台阶，使角锥夹头的凹部不与载体的表面接触的构造(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开平4-315486号公报
发明内容
但是，在设为随着光半导体模块的小型化而缩小载体、固定于载体之上的光半导体元件从载体的外周凸出的结构的情况下，就在内部具有凹部的角锥夹头而言，存在角锥夹头与光半导体元件接触而不能进行充分的吸附或者光半导体元件破损的问题。
另一方面，虽然也可以使用表面平坦的夹头对载体的表面进行吸附，但存在下述问题，即，在滑擦工序中吸附的位置偏移或者吸附自身松落。
因此，本发明的目的在于提供一种半导体模块，即使在固定于载体之上的光半导体元件从载体的外周凸出的结构等中，也能够通过夹头进行吸附、滑擦。
本发明的一个方式是一种半导体模块，其特征在于，包含：第1部件；以及第2部件，其具有表面、背面、及将所述表面与所述背面连接的侧面，所述第1部件与所述背面经由接合材料接合，所述侧面包含该1侧面、分别在该第1侧面的两侧配置的第2侧面以及第3侧面，在第1侧面设置半导体元件，在所述第2侧面以及所述第3侧面分别从所述第2部件的所述表面向所述背面的方向形成有凹部。
本发明的其他方式是一种半导体模块，其特征在于，包含：第1部件；以及第2部件，其具有表面、背面、及将所述表面与所述背面连接的侧面，所述第1部件与所述背面经由接合材料接合，所述侧面包含该1侧面、分别在该第1侧面的两侧配置的第2侧面以及第3侧面，在所述第2部件的表面所包含的连接区域设置半导体元件，在所述第2侧面以及所述第3侧面分别从所述第2部件的所述表面向所述背面的方向形成凹部，所述凹部在所述第2部件的所述表面具有开口部，所述开口部与所述连接区域分离设置，所述开口部的宽度小于所述第2侧面以及所述第3侧面的宽度。
本发明的其他方式是一种半导体模块的制造方法，其将搭载了半导体元件的第2部件与第1部件接合，该半导体模块的制造方法的特征在于，包含以下工序：通过夹头对所述第2部件的表面进行吸附，并且将所述夹头的凸部插入而固定于在所述第2部件形成的至少2个凹部；将所述第2部件经由接合材料搭载于第1部件；以及一边通过所述夹头将所述第1部件向所述第2部件的表面按压、一边进行滑擦。
本发明的其他方式是一种半导体模块，其特征在于，包含：载体，其具有表面、背面、及将表面与背面连接的侧面；半导体元件，其焊接于所述载体的表面之上；以及块体，其焊接于所述载体的背面之上，所述半导体元件从所述载体的第1侧面凸出至外侧，在所述载体的与第1侧面正交的第2侧面以及第3侧面分别从所述载体的表面向背面方向形成凹部，所述凹部配置为在通过夹头对所述载体的表面进行了吸附的状态下所述夹头的凸部固定于所述凹部。
本发明的其他方式是一种半导体模块，其特征在于，包含：载体，其具有表面、背面、及将表面与背面连接的侧面；半导体元件，其焊接于所述载体的第1侧面之上；以及块体，其焊接于所述载体的背面之上，在所述载体的与第1侧面正交的第2侧面以及第3侧面分别从所述载体的表面向背面方向形成凹部，所述凹部配置为在通过夹头对所述载体的表面进行了吸附的状态下所述夹头的凸部固定于所述凹部。
本发明的其他方式是一种半导体模块，其特征在于，包含：载体，其具有表面和背面；半导体元件，其焊接于所述载体的表面之上；以及块体，其具有表面、背面、及将表面与背面连接的侧面，所述载体焊接于所述块体的第1侧面之上，在所述块体的与第1侧面正交的第2侧面以及第3侧面分别从所述块体的表面向背面方向形成凹部，所述凹部配置为在通过夹头对所述块体的表面进行了吸附的状态下所述夹头的凸部固定于所述凹部。
本发明的其他方式是一种半导体模块，其特征在于，包含：载体，其具有表面和背面；半导体元件，其焊接于所述载体的表面之上；以及块体，其具有表面、背面、及将表面与背面连接的侧面，所述载体焊接于所述块体的表面之上，所述载体从所述块体的第1侧面凸出至外侧，在所述块体的与第1侧面正交的第2侧面以及第3侧面分别从所述块体的表面向背面方向形成凹部，所述凹部配置为在通过夹头对所述块体的表面进行了吸附的状态下所述夹头的凸部固定于所述凹部。
本发明的其他方式是一种半导体模块的制造方法，其用于制造上述那样的半导体模块，该半导体模块的制造方法的特征在于，包含以下工序：将所述半导体元件焊接于所述载体；通过所述夹头对所述载体的表面进行吸附，并且将所述夹头的凸部插入而固定于所述载体凹部；在所述块体的表面之上使焊料熔融，一边通过所述夹头将所述载体向所述块体的表面按压、一边进行滑擦；一边通过所述夹头将所述载体保持于规定位置、一边冷却所述焊料，将所述载体焊接于所述块体的表面之上；以及解除所述夹头的吸附，将所述夹头的凸部从所述载体的凹部拔出。
本发明的其他方式是一种半导体模块的制造方法，其用于制造上述那样的半导体模块，该半导体模块的制造方法的特征在于，包含以下工序：将所述半导体元件焊接于所述载体；将所述载体焊接于所述块体；通过所述夹头对所述块体的表面进行吸附，并且将所述夹头的凸部插入而固定于所述块体的凹部；在热模块的表面之上使焊料熔融，一边通过所述夹头将所述块体向所述热模块的表面按压、一边进行滑擦；一边通过所述夹头将所述块体保持于规定位置、一边冷却所述焊料，将所述块体焊接于所述热模块的表面之上；以及解除所述夹头的吸附，将所述夹头的凸部从所述凹部拔出。
发明的效果
就本发明所涉及的半导体模块而言，夹头不与半导体激光芯片等接触，就能够对载体、块体进行吸附。由此，通过滑擦，能够使焊料可靠地在整个接合面浸润扩散，并且使焊料膜厚均匀。另外，在滑擦结束后，使夹头移动至规定位置进行冷却，从而能够准确地进行接合位置的控制，特别是能够准确地进行半导体激光芯片的光轴调整。并且，由于在设置于载体、块体处的凹部的内壁也形成焊脚，因此能够得到耐热冲击性优异的焊接。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的光半导体模块的(a)俯视图以及(b)侧视图。
图2是通过夹头吸附了以往的载体的情况下的示意图。
图3是通过夹头吸附了本发明的实施方式1所涉及的载体的情况下的(a)俯视图以及(b)侧视图。
图4A是本发明的实施方式1所涉及的光半导体模块所使用的其他载体的俯视图。
图4B是本发明的实施方式1所涉及的光半导体模块所使用的其他载体的俯视图。
图4C是本发明的实施方式1所涉及的光半导体模块所使用的其他载体的俯视图。
图4D是本发明的实施方式1所涉及的光半导体模块所使用的其他载体的俯视图。
图4E是本发明的实施方式1所涉及的光半导体模块所使用的其他载体的俯视图。
图4F是本发明的实施方式1所涉及的光半导体模块所使用的其他载体的(a)俯视图以及(b)沿X轴方向观察的情况下的侧视图。
图5是本发明的实施方式1所涉及的其他光半导体模块的(a)俯视图以及(b)侧视图。
图6是本发明的实施方式1所涉及的其他光半导体模块的(a)俯视图以及(b)侧视图。
图7是本发明的实施方式2所涉及的光半导体模块的(a)俯视图以及(b)侧视图。
图8A是本发明的实施方式2所涉及的光半导体模块所使用的其他块体的俯视图。
图8B是本发明的实施方式2所涉及的光半导体模块所使用的其他块体的俯视图。
图8C是本发明的实施方式2所涉及的光半导体模块所使用的其他块体的俯视图。
图8D是本发明的实施方式2所涉及的光半导体模块所使用的其他块体的俯视图。
图8E是本发明的实施方式2所涉及的光半导体模块所使用的其他块体(a)的俯视图以及(b)沿X轴方向观察的情况下的侧视图。
图9是本发明的实施方式2所涉及的其他光半导体模块的(a)俯视图以及(b)侧视图。
图10是本发明的实施方式2所涉及的其他光半导体模块的(a)俯视图以及(b)侧视图。
图11是本发明的实施方式2所涉及的其他光半导体模块的(a)俯视图以及(b)侧视图。
具体实施方式
下面，一边参照附图一边对本发明的实施方式所涉及的光半导体模块进行说明。在各图中，对相同或者相当的部位标注相同的标号。另外，为了避免说明变得不必要的冗长，使理解变得容易，有时省略已经公知的事项的详细说明以及针对实质上相同的结构的重复说明。此外，下面的说明以及附图的内容并不是对在权利要求中记载的主题进行限定。
在各图之间，对应的各结构部分的尺寸或者比例尺彼此独立。例如，在对结构的一部分进行了变更的图和未变更的图中，有时同一结构部分的尺寸或者比例尺是不同的。另外，关于光半导体模块，在实际实施的情况下需要进一步具有若干个结构，但为了简化说明，仅记载说明所需的部分而省略对其他部分的说明。
此外，下面，以使用了半导体激光芯片的光半导体模块为例进行说明，但除了光以外，对于具有同样课题的功率用半导体模块、处理通常电流的半导体模块，也能够应用本发明。
实施方式1.
图1是整体通过100表示的本发明的实施方式1所涉及的光半导体模块的(a)俯视图以及(b)侧视图。光半导体模块100具有块体(block)30。块体30使用Cu、Fe、Al等金属、将金属包覆于陶瓷、树脂等绝缘体而成的部件等良好地传递热以及电的材料。块体30具有与Z轴正交的表面以及背面。块体30可以是长方体形状、板状等，形状没有特别限制。
在块体30的表面，通过焊料60接合有载体20。在载体20的表面，通过焊料70接合有半导体激光芯片10。
另一方面，在块体30的背面，通过焊料80接合有热模块40。
热模块40具有吸热部41和散热部42，吸热部41所接收到的热经由珀尔帖元件传递至散热部42，从散热部42释放至例如金属管座等(未图示)。这样，半导体激光芯片10的温度由热模块40控制，半导体激光芯片10能够稳定地工作。
载体20包含陶瓷基板21、在陶瓷基板21的表面设置的导体图案22、以及在陶瓷基板21的背面设置的导体图案23。陶瓷基板21是电绝缘体，并且为了有效地冷却半导体激光芯片10，优选是导热率大的材料。例如，使用厚度0.3mm的AlN、Al2O3等陶瓷基板。
优选导体图案22、23由相同的材料形成。在半导体激光芯片10的激光输出侧的一部分从载体20的外周凸出至外部的状态下，半导体激光芯片10通过焊料70与导体图案22接合。另外，导体图案22通过Au导线等与半导体激光芯片10等电连接。导体图案22也是用于将半导体激光芯片10与外部电路(未图示)电连接的配线部件，因此优选由电阻小的金属形成。导体图案22、23通常通过例如厚度小于或等于3.0μm的基于Au等的金属化部而形成。此外，由于导体图案22、23是薄膜，因此在图1(b)等中没有示出厚度。
在陶瓷基板21的4个侧面中，在与半导体激光芯片10的凸出方向正交的2个侧面(图1中与X轴正交的侧面)形成有凹部25。凹部25的XY剖面是半圆形的半圆柱形状，该剖面形状在Z轴方向是相同的。
在图1中，2个凹部25相对配置，但也能够如后述那样进行其他配置。
在包含凹部25的侧面在内的、载体20的与导体图案23相接的侧面，在导体图案23的整周，从与导体图案23相接的位置至0.1mm的高度为止在侧面上形成有导体图案24。由此，焊料60浸润攀爬至导体图案24之上而形成焊脚，从而强化与块体30的接合。
半导体激光芯片10通过焊料70固定于在陶瓷基板21的表面设置的导体图案22之上。例如如图1所示，在沿Z轴方向观察的情况下，半导体激光芯片10的一部分例如激光输出侧的一部分以从载体20的周围凸出至外侧的方式固定。半导体激光芯片10例如是LD(Laserdiode)、PD(Photo Diode)，将电信号转换为光信号或者进行相反的转换。
此外，就图1所示的光半导体模块100而言，省略了电容器、金属管座、恒温器、导线等其他结构。
焊料60将块体30接合于在载体20的背面形成的导体图案23。在通过焊料60将载体20接合于块体30的工序中，块体30已经通过焊料80接合于热模块40。因此，焊料60优选是熔点比焊料80的熔点低且导热率大的金属，以使得在焊料60的接合时焊料80不会重新熔融。通常，作为焊料材料，使用含有Sn、Pb、Au、Ag、Cu、Zn、Ni、Sb、Bi、In、Ge等且其熔点小于450℃的合金，但焊料60优选使用主要含有Sn、Ag、Cu等且其熔点小于250℃的合金。另外，为了得到良好的散热性，焊料60的厚度优选小于或等于0.1mm。为了使焊料60熔融而进行焊接，例如通过热板从热模块40的背面进行整体加热。
焊料70将半导体激光芯片10接合于在载体20的上表面形成的导体图案22。在通过焊料70将半导体激光芯片10接合于载体20的工序中，载体20还没有与块体30接合。因此，焊料70优选是熔点比焊料60的熔点高且导热率大的金属，以使得在焊料60的接合时焊料70不会重新熔融。焊料70优选使用主要含有Au、Sn、Ge等且其熔点大于或等于250℃的合金。另外，为了得到良好的散热性，焊料70的厚度与焊料60同样，优选小于或等于0.1mm。
焊料80将热模块40的吸热部41的表面与块体30的背面接合。在通过焊料80将块体30与吸热部41接合后，将通过焊料70接合了半导体激光芯片10的载体20通过焊料60与块体30的表面接合。因此，焊料80优选是熔点比焊料60的熔点高且导热率大的金属，以使得在焊料60的接合时焊料80不会重新熔融。焊料80优选使用主要含有Au、Sn、Ge等且其熔点大于或等于250℃的合金。此外，优选是小于热模块40的耐热温度、例如熔点小于350℃的合金。
在将载体20与块体30的表面焊接的工序中，为了使焊料可靠地在整个部件浸润扩散并且防止因焊料膜厚的偏差而导致载体20倾斜，在块体30的表面之上进行载体20的滑擦。此外，为了使在载体20预先固定的半导体激光芯片10与外部光学系统(未图示)之间的光轴对准，需要准确的对位。因此，以往是通过如图2的剖面图所示的在前端具有四角锥形的凹部501、连通于真空源的流路502与凹部501连接的夹头500，在以载体20的四边与凹部501的内壁接触的方式吸附了载体20的状态下，进行输送和焊接。
在通过该夹头500将载体20向块体30加压的状态下，通过使夹头500在图2的X-Y面内移动，从而进行载体20的滑擦。载体20在被夹头500加压的状态下，即使滑擦，在夹头500内也不会发生位置偏移，因此，在滑擦结束时，通过使夹头500移动至规定位置进行冷却，从而能够准确地进行载体20的位置调整。
但是，随着光半导体模块的小型化，载体20也变小，例如如图1所示，有时半导体激光芯片10的一部分在从载体20的周围凸出至外部的状态下固定于载体20的表面。在该情况下，如果使用现有的夹头500，则夹头500的凹部501与从载体20的周围凸出的半导体激光芯片10接触，产生半导体激光芯片10破损或者剥离的问题。
为了解决该问题，在本发明的实施方式1中，在载体20的4个侧面中，在与半导体激光芯片10的凸出方向正交的2个侧面，形成XY剖面为半圆形状的圆柱形的凹部25，通过夹头夹持该凹部25而对载体进行保持。
具体而言，如图3所示，夹头300具有2个凸部301和与真空源连通的流路302。2个凸部301分别是四棱柱形状。在夹头300的底面与载体20的表面相接的状态下，通过真空源从流路302进行排气，由此，使载体20被夹头300真空吸附。吸附是使夹头300与载体20的表面的未焊接有半导体激光芯片10的部分接触而进行的。另外，在该状态下，凸部301在与凹部25的侧面相接的状态下插入至凹部25中。由此，载体20被固定于夹头300，即使进行滑擦，载体20也不会从夹头300脱落，相对位置也不会偏离。
如图3所示，在通过夹头300吸附了载体20的状态下，优选四棱柱的凸部301的中心轴与载体20的凹部25的中心轴对齐(在图3中通过a表示中心轴)。
通过夹头300对载体20进行吸附，由此，夹头300不与半导体激光芯片10接触就能够对载体20进行吸附，能够防止半导体激光芯片10损坏或者剥离。
在通过夹头300对载体20进行吸附的情况下，如果半导体激光芯片10、焊料70与凹部25的开口部重叠，则在将夹头300的凸部301插入至凹部25时，凸部301与半导体激光芯片10接触，使半导体激光芯片10破损。因此，通过焊料70与半导体激光芯片10接合的导体图案22需要设计为，不配置于凹部25的开口部、夹头300与载体20接触的部分。例如，为了防止夹头300的凸部301与半导体激光芯片10接触，如图1所示，优选凹部25设置于半导体激光芯片10的与存在于激光输出方向上的侧面正交的侧面。
另外，在图3的以X-Y平面来观察的情况下(图3(a))，将凸部301的从中心至角部为止的长度设计成与凹部25的半径相等，由此，在通过夹头300吸附了载体20的情况下，凸部301的角部与凹部25的内壁接触，载体20被固定于夹头300。在通过该夹头300将载体20向块体30加压的状态下，如果使夹头300在图3的X-Y面内移动，则载体20在固定于插入至凹部25的凸部301的状态下，与夹头300一起移动，进行滑擦。由于不产生夹头300与载体20的位置偏移，因此，在滑擦结束时，通过使夹头300移动至规定位置而进行冷却，从而能够进行载体20的准确对位。
另外，在X-Y平面中，通过将载体20的凹部25设为半圆形，将夹头300的凸部301设为四棱柱，从而凸部301与凹部25接触的部分仅是凸部301的角部，共计4处，所以在将凸部301相对于凹部25进行插入/拔出时，不会施加大的摩擦，能够容易地进行插入/拔出。
并且，在X-Y平面中，通过将载体20的凹部25形成为如半圆形那样的特征性的形状，从而容易通过照相机识别载体20的位置。因此，在制造工序中，能够准确地进行夹头300的定位、在焊接于块体30的情况下能够准确地进行载体20的定位。
在进行焊接的情况下，多余的焊料60通过滑擦而被排出至载体20的外侧。排出至载体20外侧的焊料60在载体20周围的导体图案22之上浸润扩散，并且沿着导体图案22的周围而浸润攀爬至在与导体图案23相接的载体20的侧面形成的导体图案24之上。由于导体图案24也形成于凹部25中，所以连同凹部25的内壁也包含在内地形成焊脚。其结果，与以往的载体的焊接相比，能够得到耐热冲击性更优异的焊接，能够得到可靠性更高的光半导体模块100。
此外，由于焊料60沿着导体图案24浸润攀爬，因此即使在供给的焊料量少、焊料未因滑擦而排出至载体20的周围的情况下，焊料也会在凹部25内浸润攀爬，能够通过外观来检查是否与导体图案23的整个面焊接。
如以上说明的那样，就光半导体模块100而言，载体20的凹部25设置为半圆形的中心位于载体20的相对的两个侧面的相同的Y坐标之上(参照图3)。但是，凹部25的位置、形状只要是能够在通过夹头吸附的状态下对载体20进行固定即可，也可以是如下所示的其他配置。
图4A～图4F是本发明的实施方式1所涉及的其他载体20的俯视图，在图4A～图4F中，与图3相同的标号表示相同或者相当的部位。例如，如图4A所示，也可以将凹部25设置于相对的两个侧面的不同Y坐标的位置，如图4B所示，也可以设置于相对的角部。另外，如图4C所示，也可以将X-Y平面中的凹部25的形状设为在角部设有R面的四边形。
另外，如图4D所示，也可以使凹部25为在载体20内形成的通孔。在图4D中，为圆柱形状的通孔，但也可以是四棱柱、多棱柱形状。
并且，在图4A～图4D中，凹部25从载体20的表面贯通至背面，但如图4E所示，从载体20的表面形成的凹部25也可以不贯通至背面。也可以将图4A～图4D的凹部25设为这样并未贯通的构造。
另外，在图4A～图4E中，凹部25的X-Y平面上的剖面在Z轴方向上相同，但如图4F所示，凹部25的内壁也可以设为凹部25的X-Y平面上的剖面向下方逐渐变小的锥形状。通过设为这样的锥形状，从而在将夹头300的凸部301插入至载体20的凹部25时，即使凸部301与凹部25的位置稍微偏移，也能够通过沿着凹部25的内壁将凸部301引入而对位置偏移进行修正。在该情况下，优选在夹头300的底面与载体20的上表面接触的状态下，凹部25的下端与凹部25的内壁相接而被固定。
另外，在图1中，在半导体激光芯片10的激光输出侧的一部分从载体20的周围凸出至外侧的状态下，将半导体激光芯片10与载体20接合，但半导体激光芯片10的种类、接合位置不限于此。例如，如图5所示，即使在半导体激光芯片10不从载体20的周围凸出的情况下，在通过以往的夹头500吸附了载体20时夹头500的内壁与载体20接触的情况下也能够应用。图5是整体通过110表示的本发明的实施方式1所涉及的其他光半导体模块，(a)是俯视图，(b)是侧视图。在图5中，与图1相同的标号表示相同或者相当的部位。
就光半导体模块110而言，虽然不是半导体激光芯片10从载体20的周围凸出至外侧的结构，但例如由于半导体激光芯片10的厚度大等原因，角锥夹头的凹部501的内壁在吸附时与半导体激光芯片10接触。在该情况下，通过使用图3所示的夹头300，从而夹头300不与半导体激光芯片10接触就能够进行吸附。
就光半导体模块110而言，与上述光半导体模块100同样，在相对的两个侧面分别设置有半圆柱形状的凹部25。夹头300的底面与载体20的上表面(在图5中是半导体激光芯片10的左侧)接触，对载体20进行吸附。在该状态下，夹头300的凸部301插入至载体20的凹部25，将载体20固定于夹头300。
图6是整体通过120表示的本发明的实施方式1所涉及的其他光半导体模块，(a)是俯视图，(b)是侧视图。在图6中，与图1相同的标号表示相同或者相当的部位。
就光半导体模块120而言，在载体20的一个侧面，通过焊料70接合有半导体激光芯片10。其它结构与光半导体模块100相同，在与固定有半导体激光芯片10的侧面正交的相对的两个侧面，分别设置有半圆柱形状的凹部25。夹头300的底面与载体20的上表面接触，对载体20进行吸附。在该状态下，夹头300的凸部301插入至载体20的凹部25，将载体20固定于夹头300。
如上所述，就本发明的实施方式1所涉及的光半导体模块100、110、120而言，即使是如半导体激光芯片10的一部分从载体20的外周凸出的结构那样，在以往的角锥夹头的情况下半导体激光芯片10会与角锥夹头接触的结构，夹头300也不与半导体激光芯片10接触就能够对载体20进行吸附。另外，载体20在相对的侧面具有凹部25，通过与夹头300的凸部301接触而被保持，从而在载体20的焊接时，载体20的吸附不会偏移，吸附位置不会偏移，能够在块体30之上对载体20进行滑擦。由此，能够使焊料可靠地在整个接合面浸润扩散，并且能够使焊料膜厚均匀。另外，在滑擦结束后，通过使夹头移动至规定位置进行冷却，从而能够进行载体20的准确对位，能够准确地进行搭载于载体20的半导体激光芯片10的光轴调整。此外，由于连同凹部25的内壁也包含在内地形成焊脚，因此能够得到耐热冲击性优异的焊接。
在这种构造中，与半导体激光芯片10接合所需的载体20的表面面积变小，能够使载体20等小型化，能够削减材料。由此，能够实现光半导体模块的小型化以及低成本化。
实施方式2.
图7是整体通过200表示的本发明的实施方式2所涉及的光半导体模块，(a)表示俯视图，(b)表示侧视图。在图7中，与图1相同的标号表示相同或者相当的部位。
就光半导体模块200而言，固定有半导体激光芯片10的载体20通过焊料60与块体30的一个侧面接合。在载体20不设置凹部，取而代之，在块体30的侧面设置凹部35。其他结构与光半导体模块100相同。这里，以与光半导体模块100的不同点为中心进行说明，对于相同部分省略说明。
就本发明的实施方式2所涉及的光半导体模块200而言，半导体激光芯片10通过焊料70与载体20接合，该载体20通过焊料60固定于块体30的侧面。载体20的表面以与Y轴正交的方式配置。
并且，载体20不具有凹部，取而代之，在块体30的侧面形成有半圆柱形状的凹部35。凹部35在与固定有载体20的侧面正交的两个侧面相对配置。块体30通过焊料80固定于热模块40的吸热部41的表面。
在实施方式2中，使用上述夹头300，在夹头300与块体30的表面接触的状态下，通过真空源从流路302内进行排气，对块体30的表面进行真空吸附。此时，两个凸部301插入至在块体30的侧面形成的凹部35，对块体30进行固定。优选夹头300的四棱柱形的凸部301的中心轴与块体30的凹部35的中心轴对齐。夹头300的尺寸例如四棱柱形的凸部301的尺寸、间隔、配置等是以能够对块体30进行固定的方式适当设计的。
在通过夹头300对块体30进行了吸附的状态下，使用焊料80将块体30接合于热模块40的吸热部41之上。此时，在通过夹头300吸附了块体30的状态下，一边向热模块40的表面按压块体30、一边使其在X-Y平面移动而进行滑擦，由此，能够使焊料可靠地在热模块40的整个表面浸润扩散，并且能够使焊料膜厚恒定，防止块体30的倾斜。
通过以使Au、Ni、Cu、Sn等焊料会浸润扩散的方式在块体30的与热模块40焊接的表面和与该表面相接的侧面(也包含凹部35的内壁)实施镀敷、溅射、蒸镀等，从而能够连同凹部35的内壁也包含在内地在侧面也形成焊脚，得到耐热冲击性优异的焊接。此外，在使用焊料会浸润扩散的材料作为块体30的材料的情况下，即使不进行镀敷、溅射、蒸镀等也会形成焊脚。
这样，在通过夹头300对块体30进行吸附的工序中，夹头300不与在块体30的侧面固定的载体20以及半导体激光芯片10接触，能够防止半导体激光芯片10等的剥离、破损。
另外，与实施方式1同样，在X-Y平面中，通过将夹头300的凸部301的从中心至角部为止的长度设计成与半圆柱状的凹部35的半径相等，由此，在夹头300的凸部301的角部与凹部35的内壁接触的状态下对块体30进行固定。由此，不会产生夹头300的位置偏移，通过在滑擦结束时使夹头300移动至规定位置而进行冷却，从而能够准确地进行块体30的位置调整。
此外，通过将块体30的凹部35设为半圆柱形状、将夹头300的凸部301设为四棱柱形状，从而凹部35与凸部301接触的部分仅为凸部301的四角，因此在插入时、拔出时不会施加大的摩擦，能够将夹头300的凸部301相对于块体30顺畅地插入以及拔出。
在实施方式2中，凹部35的位置配置为圆柱形状的凹部35的中心轴位于块体30的相对的两个侧面的相同Y坐标(图7)，但两个凹部35的位置、形状与上述实施方式1同样，只要能够在通过夹头吸附的状态下对块体30进行固定即可，也可以是其他形状、配置。
图8A～图8E是本发明的实施方式2所涉及的其他块体30的俯视图，在图8A～图8E中，与图7相同的标号表示相同或者相当的部位。例如，如图8A所示，也可以将凹部35设置于相对的两个侧面的不同Y坐标的位置，如图8B所示，也可以将X-Y平面中的凹部25的形状设为在角部设有R面的四边形。
另外，如图8C所示，也可以使凹部35为在块体30内形成的通孔。在图8C中，设为圆柱形状的通孔，但也可以是四棱柱形状、多棱柱形状。
并且，在图8A～图8C中，凹部35从块体30的表面贯通至背面，但如图8D所示，从块体30的表面形成的凹部35也可以不贯通至背面。也可以将图8A～图8C的凹部35设为这样并未贯通的构造。
另外，如图8D所示，凹部25的内壁也可以设为凹部35的X-Y平面上的剖面向下方逐渐变小的锥形形状。通过设为这样的锥形形状，从而在将夹头300的凸部301插入至块体30的凹部35时，即使凸部301与凹部35的位置稍微偏移，也能够通过沿着凹部35的内壁将凸部301引入，从而对位置偏移进行修正。在该情况下，优选在夹头300的底面与块体30的上表面接触的状态下，凹部35的下端与凹部35的内壁相接而被固定。
图9～图11是本发明的实施方式2所涉及的其他光半导体模块210、220、230，各自的(a)表示俯视图，(b)表示侧视图。在图9～图11中，与图7相同的标号表示相同或者相当的部位。
就图7所示的光半导体模块200而言，将载体20与块体30接合的焊料60也绕入至块体30的表面，但也可以例如像图9所示的光半导体模块210那样，焊料60仅与块体30的侧面接合。
此外，也可以如图10所示的光半导体模块220那样，当在表面固定有半导体激光芯片10的载体20以从块体30的周围凸出至外侧的状态固定于块体30的表面的情况下，在与载体20凸出的侧面正交的块体30的两个侧面设置凹部35。
并且，就图11所示的光半导体模块230而言，上述光半导体模块200还在块体30的表面之上具有电容器91、放大器基板95等必要的其他部件。这样，通过将固定有半导体激光芯片10的载体20配置于块体30的侧面之上，从而能够将电容器91等其他部件配置于块体30的表面之上，能够使光半导体模块230小型化。即使是这样的光半导体模块230，也能够使用夹头300进行滑擦以及准确的对位。
如上所述，就本发明的实施方式2所涉及的光半导体模块200、210、220、230而言，即使是如搭载了半导体激光芯片10的载体20从块体30的外周凸出的结构那样，在以往的角锥夹头的情况下半导体激光芯片10、载体20会与角锥夹头接触的结构，同样地，夹头300不与半导体激光芯片10、载体20接触就能够对块体30进行吸附。另外，块体30在相对的侧面具有凹部35，与夹头300的凸部301接触而被保持，由此在块体30的焊接时，块体30的吸附不会偏离，吸附位置不会偏离，能够在热模块40之上对块体30进行滑擦。由此，能够使焊料可靠地在整个接合面浸润扩散，并且能够使焊料膜厚均匀。另外，在滑擦结束后，通过将夹头300移动至规定位置而进行冷却，从而能够准确地进行块体30的定位，并且能够准确地进行半导体激光芯片10的光轴调整。此外，由于连同凹部35的内壁也包含在内地形成焊脚，因此能够得到耐热冲击性优异的焊接。
在本发明的实施方式中，对接合材料使用焊料的情况进行了说明，但接合材料并不限定于此。例如，也可以将烧结金属膏用作接合材料，该烧结金属膏是将微米级的金属颗粒、纳米级的金属颗粒、或者微米级和纳米级的金属颗粒与溶剂混合而成的。
标号的说明
10半导体激光芯片，20载体，21陶瓷基板，22、23、24导体图案，25凹部，30块体，35凹部，40热模块，60、70、80焊料，100光半导体模块，300夹头。

Claims (13)

1.一种半导体模块，其特征在于，包含：
第1部件；以及
第2部件，其具有表面、背面、及将所述表面与所述背面连接的侧面，所述第1部件与所述背面经由接合材料接合，
所述侧面包含该1侧面、分别在该第1侧面的两侧配置的第2侧面以及第3侧面，
在第1侧面设置半导体元件，
在所述第2侧面以及所述第3侧面，分别从所述第2部件的所述表面向所述背面的方向形成有凹部。
2.一种半导体模块，其特征在于，包含：
第1部件；以及
第2部件，其具有表面、背面、及将所述表面与所述背面连接的侧面，所述第1部件与所述背面经由接合材料接合，
所述侧面包含该1侧面、分别在该第1侧面的两侧配置的第2侧面以及第3侧面，
在所述第2部件的表面所包含的连接区域设置半导体元件，
在所述第2侧面以及所述第3侧面，分别从所述第2部件的所述表面向所述背面的方向形成凹部，
所述凹部在所述第2部件的所述表面具有开口部，所述开口部与所述连接区域分离设置，所述开口部的宽度小于所述第2侧面以及所述第3侧面的宽度。
3.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其特征在于，
所述第2部件是载体，
所述凹部配置为在通过夹头对所述载体的表面进行了吸附的状态下所述夹头的凸部固定于所述凹部。
4.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其特征在于，
所述第2部件是载体，
所述凹部是将所述载体的表面与背面连接、与所述载体的所述表面平行的剖面为半圆形状的半圆柱的槽。
5.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其特征在于，
所述第2部件是载体，
所述凹部是与所述载体的表面平行的剖面为半圆形状的半圆柱的槽。
6.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其特征在于，
所述第1部件是块体，所述第2部件是载体。
7.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其特征在于，
所述第2部件是块体，所述第1部件是与所述块体接合的部件。
8.根据权利要求7所述的半导体模块，其特征在于，
在所述半导体元件与所述块体之间夹着第3部件。
9.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其特征在于，
所述凹部是在所述第2部件的所述侧面形成的槽或者在所述第2部件的所述表面形成的孔。
10.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其特征在于，
所述凹部从所述第2部件的所述表面到达所述背面。
11.根据权利要求9或10所述的半导体模块，其特征在于，
所述凹部的与所述第2部件的所述表面平行的剖面的面积从所述第2部件的所述表面向所述背面逐渐减小。
12.一种半导体模块的制造方法，其将搭载了半导体元件的第2部件与第1部件接合，
该半导体模块的制造方法的特征在于，包含以下工序：
通过夹头对所述第2部件的表面进行吸附，并且将所述夹头的凸部插入而固定于在所述第2部件形成的至少2个凹部；
将所述第2部件经由接合材料搭载于第1部件；以及
一边通过所述夹头将所述第1部件向所述第2部件的表面按压、一边进行滑擦。
13.根据权利要求12所述的半导体模块的制造方法，其特征在于，
所述接合材料是焊料，
该半导体模块的制造方法包还含以下工序：
在所述进行滑擦的工序之前，使所述焊料熔融；以及
在所述进行滑擦的工序之后，对所述焊料进行冷却，将所述第1部件焊接于所述第2部件的表面之上。
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