JP2000049414A - Optical function element device and optical transmitter- receiver, optical interconnection device and optical recorder using the same - Google Patents

Optical function element device and optical transmitter- receiver, optical interconnection device and optical recorder using the same

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JP2000049414A
JP2000049414A JP10226509A JP22650998A JP2000049414A JP 2000049414 A JP2000049414 A JP 2000049414A JP 10226509 A JP10226509 A JP 10226509A JP 22650998 A JP22650998 A JP 22650998A JP 2000049414 A JP2000049414 A JP 2000049414A
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optical
optical functional
light
functional
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Toshihiko Onouchi
敏彦 尾内
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical function element device provided with constitution capable of improving an yield and productivity in the case of mounting an optical function element, by using a different substrate other than the substrate of the element. SOLUTION: This optical function element device is provided with the optical function element. For a part of an electrode for injecting a current or applying a voltage to the optical function element, an electrode pad 6 pulled out to a part other than the function part of the optical function element and provided on a first substrate 21, and the electrode pad 12 on a wiring pattern formed on a second substrate 30 different from the first substrate 21 where the optical function element is formed, are joined so as to obtain electric conductivity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、作製が容易で歩留
まりが高く、2次元アレイ型などの構成にするのに適し
た面型半導体発光/受光デバイスなどの光機能素子装
置、およびそれを用いた光送受信装置、光インターコネ
クション装置、光記録装置等に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical functional device such as a planar semiconductor light emitting / receiving device suitable for making a two-dimensional array or the like, which is easy to manufacture, has a high yield, and uses the same. The present invention relates to an optical transmission / reception device, an optical interconnection device, an optical recording device, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】大容量並列光情報処理、高速光接続、高
速記録技術、薄型表示素子などへの応用のため、2次元
アレイ型の面型固体発光素子の開発が望まれている。こ
れらの応用のためには、低コスト、低消費電力、高生産
性、高信頼性などがこうした発光素子に対して必要条件
となる。発光素子の材料としては様々なものが研究開発
されているが、信頼性を確保するためには半導体単結晶
は非常に適しており、特に化合物半導体を用いた面型発
光素子の開発が盛んに行われている。
2. Description of the Related Art Development of a two-dimensional array type surface-type solid-state light-emitting device is desired for application to large-capacity parallel optical information processing, high-speed optical connection, high-speed recording technology, a thin display device, and the like. For these applications, low cost, low power consumption, high productivity, high reliability, and the like are requirements for such light emitting devices. Various materials have been researched and developed as materials for light-emitting devices.Semiconductor single crystals are very suitable for ensuring reliability, and in particular, the development of surface-type light-emitting devices using compound semiconductors has been active. Is being done.

【0003】また、発光素子のなかでも両端面に反射ミ
ラーを備えたレーザダイオード(LD)では、自然発光
に比べて非常に発光効率が高く、2次元アレイ化した場
合にも消費電力を小さくすることができる。この様な観
点から面型の半導体レーザ(Vertical Cavity Surface
Emitting Laser:VCSEL)の開発が近年活発に行なわれて
いる。
[0003] Among the light-emitting elements, a laser diode (LD) having reflection mirrors on both end surfaces has extremely high luminous efficiency as compared with natural light emission, and reduces power consumption even in a two-dimensional array. be able to. From this point of view, a vertical semiconductor laser (Vertical Cavity Surface)
Emitting Laser (VCSEL) has been actively developed in recent years.

【0004】現在、VCSELも波長400nm程度の
青色から通信波長帯である1.55μmまで開発されつ
つあり、サファイア基板上のAlGaN/InGaN
系、GaAs基板上のInGaAlP/InAlP系、
InGaAs/AlGaAs系、InP基板上のInG
aAs/InGaAsP系などの材料系で研究されてい
る。VCSELの基本的な構造を図18に示す。これ
は、基板から垂直にレーザ光を出射し、数μm厚程度の
エピタキシャル成長層1003の両面に99%以上の高
反射膜1002、1004を備える構造となっている。
反射膜としては、屈折率の異なるλ/4厚の膜を多層に
したものが主に用いられ、材料としては、誘電体ガラ
ス、あるいはエピ成長した半導体(例えばAlAs/G
aAs多層膜:ELECTRONICS LETTERS, 31, p.560(1995)
参照)などが一般的である。尚、図18において、10
01はレーザ用基板、1005は絶縁膜、1006は電
極、1007はレーザ機能部、1008はレーザ基板側
電極、1009は埋め込み層、1010は電極1006
の窓領域である。
At present, VCSELs are also being developed from a wavelength of about 400 nm blue to a communication wavelength band of 1.55 μm, and AlGaN / InGaN on a sapphire substrate is being developed.
System, InGaAlP / InAlP system on GaAs substrate,
InGaAs / AlGaAs, InG on InP substrate
Research has been conducted on material systems such as the aAs / InGaAsP system. FIG. 18 shows the basic structure of a VCSEL. This has a structure in which a laser beam is emitted vertically from a substrate, and 99% or more of highly reflective films 1002 and 1004 are provided on both surfaces of an epitaxial growth layer 1003 having a thickness of about several μm.
As the reflection film, a multi-layered film having a thickness of λ / 4 having a different refractive index is mainly used, and the material is dielectric glass or an epitaxially grown semiconductor (for example, AlAs / G).
aAs multilayer: ELECTRONICS LETTERS, 31, p.560 (1995)
And the like) are common. In FIG. 18, 10
01 is a laser substrate, 1005 is an insulating film, 1006 is an electrode, 1007 is a laser function part, 1008 is a laser substrate side electrode, 1009 is a buried layer, 1010 is an electrode 1006
Window area.

【0005】このVCSELの実装方法も幾つか提案さ
れている。例えば、特開平8−186326号公報で
は、図19の様に、レーザ出力に対して透明なパッケー
ジ兼ヒートシンクに熱的接合および電気的接合を得る様
に実装する方法が開示されている。この場合、各VCS
ELに対応してヒートシンク側に配線が形成され、電気
的接合は、該VCSELの部分でハンダ加熱あるいはA
u同士の超音波接合によって電気的接触が得られてい
る。尚、図19において、1110は樹脂モールド体、
1111はレーザ電極、1112はレーザ基板、111
3、1117は反射膜、1114、1116はクラッド
層、1118は電流ブロック層、1119はキャップ
層、1120はパッケージ窓、1121はパッケージ窓
側電極である。
Several mounting methods of the VCSEL have been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-186326 discloses a method of mounting a package and a heat sink transparent to a laser output so as to obtain a thermal connection and an electric connection, as shown in FIG. In this case, each VCS
Wiring is formed on the heat sink side corresponding to the EL, and electrical connection is performed by soldering or A
Electrical contact is obtained by ultrasonic bonding between u. In FIG. 19, 1110 is a resin mold body,
1111 is a laser electrode, 1112 is a laser substrate, 111
Reference numerals 3 and 1117 denote reflective films, 1114 and 1116 are cladding layers, 1118 is a current blocking layer, 1119 is a cap layer, 1120 is a package window, and 1211 is a package window side electrode.

【0006】また、特開平6−237016号公報で
は、図20の様に、電子回路が形成された基板1201
に電気配線を設けて、やはり、これと各VCSEL12
03とが電気的接点を得る様に固定されており、さらに
VCSEL基板1202に穴を開けて光ファイバ121
0をも実装する方法が開示されている。この際、VCS
EL1203の下にはトランジスタ1204が実装され
ており、該VCSELのカソードと該トランジスタのコ
レクタが接統する様に実装されている。尚、図20にお
いて、1205はエミッタ電極、1206はベース電
極、1207はアノード電極、1208は絶縁膜、12
09はガイド穴、1211は接着剤である。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-237016, a substrate 1201 on which an electronic circuit is formed as shown in FIG.
Electrical wiring is provided on each VCSEL 12
03 is fixed so as to obtain an electrical contact. Further, a hole is formed in the VCSEL substrate 1202, and an optical fiber 121 is formed.
A method for implementing zero is also disclosed. At this time, VCS
A transistor 1204 is mounted under the EL 1203, and is mounted so that a cathode of the VCSEL and a collector of the transistor are connected to each other. In FIG. 20, reference numeral 1205 denotes an emitter electrode; 1206, a base electrode; 1207, an anode electrode; 1208, an insulating film;
Reference numeral 09 denotes a guide hole, and 1211 denotes an adhesive.

【0007】また、VCSELをアレイ化した場合に
は、特開平9−15459号公報にある様に、支持基板
1305側に配線1304を設けて各VCSEL130
2との接続を得る様に実装している(図21参照)。
尚、図21において、1301は半導体基板、1303
は光ファイバのガイド穴、1306は光ファイバテー
プ、1307は光ファイバのコア、1308は光ファイ
バのクラッド、1309は光ファイバ心線、1310は
被覆材、1311は光ビーム、1312は光ファイバ心
線の露出長である。
In the case where VCSELs are arrayed, wirings 1304 are provided on the support substrate 1305 side as described in Japanese Patent Application Laid-Open No.
2 (see FIG. 21).
In FIG. 21, reference numeral 1301 denotes a semiconductor substrate;
Is an optical fiber guide hole, 1306 is an optical fiber tape, 1307 is an optical fiber core, 1308 is an optical fiber clad, 1309 is an optical fiber core, 1310 is a coating material, 1311 is a light beam, and 1312 is an optical fiber core. Is the exposure length.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】この様な従来の実装例
では、個々のVCSELの上面(エピタキシャル層面)
に形成された電極パッドと該VCSELに対応する様な
位置に電極パッドを持つ配線基板とを、パッド同士の電
気的接続を取りながら接合するものであった。しかしな
がら、この様な実装方法では、2次元アレイ化したVC
SELの密度が高くなった場合、あるいは高速応答を重
視するために電極パッドの大きさを小さくした場合など
に、VCSELのパッドと配線基板のパッドを貼り合わ
せるときのアライメント精度が要求される。これは、パ
ッド同士の位置合わせはもちろんであるが、配線基板上
の他の配線とショートしない様にアライメントおよび接
合しなければならないからである。密度が高くなるとパ
ッドの間に多くの配線を通す様になるためショートする
確率が増加する。このため、貼り合わせる面を直接モニ
タできないこの方法ではアライメントが困難であり、歩
留まりや、生産性の低下につながっていた。
In such a conventional mounting example, the upper surface (epitaxial layer surface) of each VCSEL is used.
And the wiring board having the electrode pads at positions corresponding to the VCSELs, while electrically connecting the pads to each other. However, in such a mounting method, a two-dimensional array VC
When the density of the SEL increases or when the size of the electrode pad is reduced in order to emphasize high-speed response, the alignment accuracy when bonding the pad of the VCSEL and the pad of the wiring board is required. This is because, of course, the pads must be aligned and joined together so as not to short-circuit with other wiring on the wiring board. As the density increases, a large number of wires pass between the pads, and the probability of short-circuiting increases. For this reason, alignment is difficult by this method in which the surface to be bonded cannot be directly monitored, leading to a decrease in yield and productivity.

【0009】また、ハンダで接合を得る場合には、溶融
したハンダがレーザ光を取り出すべき窓に流れ出して光
を遮ったり、ハンダがAu電極を溶かすためにVCSE
Lとのオーミック接触抵抗を上昇させる問題点があっ
た。また、Au電極同士を直接超音波などで接合する場
合も、接合点がVCSELに近い場合には、VCSEL
にダメージを与えて特性劣化を招くことがあった。
[0009] In addition, when joining is performed with solder, the molten solder flows out of a window from which laser light is to be taken out to block the light, or the solder melts the Au electrode so that a VCSE is formed.
There is a problem that ohmic contact resistance with L increases. Also, when the Au electrodes are directly joined by ultrasonic waves or the like, and the joining point is close to the VCSEL, the VCSEL is used.
In some cases, causing deterioration of characteristics.

【0010】また、VCSELからの光を取り出す場合
に、図19(特開平8−186326号公報)の例では
ヒートシンク窓1120から出射光を空間伝送させる或
は光ファイバに結合させる場合に、レンズが必須である
ため光学系が複雑になりコストが上昇するという問題点
があった。
In the case of extracting light from a VCSEL, in the example of FIG. 19 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-186326), when light emitted from the heat sink window 1120 is transmitted spatially or coupled to an optical fiber, a lens is used. Since it is indispensable, there has been a problem that the optical system becomes complicated and the cost increases.

【0011】一方、図20(特開平6−237016号
公報)の例ではレーザ光に対して透明なレーザ基板12
02を用いなければならないので(図20では基板12
02が完全に除かれてガイド穴1209が形成されてい
る様に見えるが、実際には基板1202部分がVCSE
L1203とガイド穴1209の間に残らない様に作製
するのは難しく、歩留まり低下につながる)、使用でき
る波長帯が限られている。さらに、レーザ光をファイバ
1210に結合する方法としてレーザ基板1202にガ
イド穴1209を設ける方法が開示されているが、穴の
位置のアライメントが難しく、さらにレーザ光をレンズ
なしでファイバ1210に結合させるために結合ロスが
小さくできない、ファイバ差込時にレーザにダメージを
与えることがあるなどの問題点があった。
On the other hand, in the example of FIG. 20 (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6-237016), a laser substrate 12 transparent to laser light is used.
02 must be used (in FIG. 20, the substrate 12
02 is completely removed to form a guide hole 1209, but actually, the substrate 1202 is
It is difficult to manufacture such that it does not remain between the L1203 and the guide hole 1209, which leads to a decrease in yield), and the usable wavelength band is limited. Further, as a method of coupling the laser light to the fiber 1210, a method of providing a guide hole 1209 in the laser substrate 1202 is disclosed. However, alignment of the hole position is difficult, and the laser light is coupled to the fiber 1210 without a lens. However, there are problems that the coupling loss cannot be reduced, and that the laser may be damaged when the fiber is inserted.

【0012】この様な課題に鑑み、本発明の目的は、光
機能素子を該素子の基板以外の別基板を用いて実装する
場合の歩留まり、生産性を上げて低コスト化を図ること
を可能にした構成を持つ光機能素子装置、およびそれを
用いた光送受信装置、光インターコネクション装置、光
記録装置等を提供することにある。
In view of such problems, an object of the present invention is to reduce the cost by increasing the yield and productivity when mounting an optical functional device using a substrate other than the substrate of the device. It is an object of the present invention to provide an optical function device having a configuration described above, and an optical transmitting / receiving device, an optical interconnection device, an optical recording device, and the like using the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光機能素子装置は、少なくとも1つの光機能素子を
有し、それへ電流を注入する或は電圧を印加するための
電極の一部は、該光機能素子の機能部以外の部分に引き
出して第1の基板に設けられた電極パッドと、該光機能
素子が形成された第1の基板とは異なる第2の基板に形
成された配線パターン上の電極パッドとを電気的導通が
得られる様に接合して成り、該第2の基板から該光機能
素子の機能部に電流注入或は電圧印加可能であることを
特徴とする。光機能素子の機能部から離れた位置に設け
られた電極パッドまで引き出す配線を第1の基板上に設
けて、他の配線基板の電極パッドと電気的導通が得られ
る様に接合することで、光機能素子のピッチ(光機能素
子を複数設ける場合)、大きさに関係なく接合するとき
のアライメント精度、光機能素子へのダメージ等を軽減
することができるため、歩留まり、生産性が向上する。
An optical functional device according to the present invention for achieving the above object has at least one optical functional device, and has an electrode for injecting a current or applying a voltage thereto. The portion is formed on an electrode pad provided on the first substrate by being drawn out to a portion other than the functional portion of the optical functional element, and formed on a second substrate different from the first substrate on which the optical functional element is formed. And an electrode pad on the wiring pattern formed so as to obtain electrical continuity, and a current can be injected or a voltage can be applied from the second substrate to a functional portion of the optical functional element. . By providing wiring on the first substrate to be drawn out to an electrode pad provided at a position distant from the functional part of the optical function element, and joining it so as to obtain electrical conduction with the electrode pad of another wiring board, The alignment accuracy at the time of bonding and the damage to the optical functional element can be reduced irrespective of the pitch (when a plurality of optical functional elements are provided) and the size of the optical functional element, so that the yield and productivity are improved.

【0014】上記基本構成に基づいて、以下の様なより
具体的な形態が可能である。前記光機能素子への光の入
出力が第1の基板側から行なうことができる様に構成さ
れている。この様にする為に、例えば、第1の基板のう
ち、光機能素子の機能部が形成された領域において、機
能層のみ残して基板を除去して窓領域が形成されてい
る。これにより、上記基本構成の様に実装した場合の光
の入出力方法および実装された光機能素子の他素子との
結合方法を提供でき、波長帯に関係なく光機能素子の第
1の基板側から光の入出力を行なえる。この様にする為
には、第1の基板が、光機能素子の扱う光に対して透明
な材料で形成されている様にしてもよい。
Based on the above basic configuration, the following more specific forms are possible. The input / output of light to / from the optical functional element is configured to be performed from the first substrate side. In order to do so, for example, in the region of the first substrate where the functional part of the optical functional element is formed, the window region is formed by removing the substrate except for the functional layer. Thus, it is possible to provide a light input / output method and a method of coupling the mounted optical functional element to another element when the optical functional element is mounted as in the above-described basic configuration, regardless of the wavelength band. Can input and output light from To achieve this, the first substrate may be formed of a material that is transparent to light handled by the optical functional element.

【0015】前記光機能素子への光の入出力が第2の基
板側から行なうことができる様に構成されている。この
様にする為に、例えば、第2の基板が、光機能素子の扱
う光に対して透明な材料で形成されている。
The input / output of light to / from the optical function element can be performed from the second substrate side. To do so, for example, the second substrate is formed of a material transparent to light handled by the optical functional element.

【0016】第2の基板側から光の入出力を行なう場合
において、第2の基板には、光機能素子に対応する位置
に、光機能素子への光の入出力をガイドする手段が設け
られている。これにより、上記基本構成の様に実装した
場合の光の入出力の光機能素子への光結合の効率を高め
ることである。このガイド手段としては、前記第2の基
板に、光機能素子に対応する位置にマイクロレンズ、フ
レネルレンズなどを形成してもよい。配線基板の光機能
素子に対応する位置にマイクロレンズ、フレネルレンズ
などを形成することで、光のコリメート集光等が可能に
なり、光入出力の結合効率を上げることができる。ま
た、第2の基板に、光機能素子に対応する位置に光ファ
イバが第2の基板に密接して固定されており(例えば、
第2の基板に、光ファイバを固定するための穴を形成す
る)、光機能素子への光入出力が該光ファイバを介して
可能である様にしてもよい。これにより、光機能素子と
その光の入出力を行なう光ファイバとが一体化された装
置を提供できる。
When light is input / output from the second substrate side, the second substrate is provided with means for guiding light input / output to / from the optical function element at a position corresponding to the optical function element. ing. Accordingly, the efficiency of optical coupling of light input / output to the optical functional element when mounted as in the above basic configuration is to be improved. As the guide means, a micro lens, a Fresnel lens, or the like may be formed on the second substrate at a position corresponding to the optical function element. By forming a micro lens, a Fresnel lens, or the like at a position corresponding to the optical functional element on the wiring substrate, it becomes possible to collimate and condense light and to increase the coupling efficiency of light input and output. Further, an optical fiber is fixed to the second substrate at a position corresponding to the optical functional element in close contact with the second substrate (for example,
A hole for fixing an optical fiber is formed in the second substrate), and light input / output to / from the optical functional element may be made possible via the optical fiber. Thus, it is possible to provide a device in which the optical function element and the optical fiber for inputting and outputting the light are integrated.

【0017】第2の基板の上に、前記光ファイバを固定
するための穴が形成された第3の基板が接着される様に
してもよい。
[0017] A third substrate having a hole for fixing the optical fiber may be bonded to the second substrate.

【0018】前記光機能素子は、該素子が形成された第
1の基板面から垂直に光を出射する面型発光素子(典型
的には、半導体結晶で構成され、活性層の両側に反射ミ
ラーを備えた面型半導体レーザ)であったり、該素子に
照射された光を電気に変換する光検出器であったりす
る。
The optical function element is a surface light emitting element (typically made of a semiconductor crystal) which emits light vertically from the first substrate surface on which the element is formed, and reflection mirrors are provided on both sides of the active layer. Or a photodetector that converts light irradiated on the element into electricity.

【0019】前記電極パッドの電気的導通を得ながら接
合する手段は、電極パッド上にハンダをメッキ等で形成
して加熱することであったり(光機能素子側あるいは配
線基板側の電極パッドにハンダをメッキしておくことに
より、互いに対応する電極パッドとのアライメントを行
なって加熱すれば、簡単に電気的および機械的結合が得
られる)、電極パッド上に異方導電性接着剤或は導電性
接着剤を塗布して(加圧しながら)加熱することであっ
たり(光機能素子側あるいは配線基板側の電極パッドに
異方導電性接着剤或は導電性接着剤を塗布しておくこと
により、互いに対応する電極パッドとのアライメントを
行なって(加圧および)加熱すれば、簡単に電気的およ
び機械的結合が得られる)、表面電極同士を圧着するこ
とであったりする(光機能素子側および配線基板側の互
いに対応する電極パッドのアライメントを行なって加圧
すれば、圧着により電気的および機械的結合が得られ
る。このとき超音波を加えるか、電極パッドに凹凸を形
成するかしておくことにより、より簡単に圧着でき
る)。
The means for bonding while obtaining electrical continuity of the electrode pads is to form solder on the electrode pads by plating or the like and to heat (solder to the electrode pads on the optical function element side or the wiring board side). If the electrodes are plated, if they are aligned with the corresponding electrode pads and heated, electrical and mechanical coupling can be easily obtained.) Anisotropic conductive adhesive or conductive By applying an adhesive and heating (while applying pressure), or by applying an anisotropic conductive adhesive or conductive adhesive to the electrode pads on the optical function element side or the wiring board side, Alignment with corresponding electrode pads (pressing and heating can easily provide electrical and mechanical coupling) and crimp surface electrodes together If the electrode pads corresponding to each other on the optical function element side and the wiring board side are aligned and pressurized, electrical and mechanical coupling can be obtained by pressure bonding, by applying ultrasonic waves or forming irregularities on the electrode pads. Doing so will make it easier to crimp.)

【0020】前記電極パッドの電気的導通を得ながら接
合されていると共に、光機能素子の機能部と第2の基板
との間に、周囲と電気的に絶縁された金属バンプを配置
して該機能部で発生する熱を第2の基板に有効に放熱で
きる構造を持つ。光機能素子と配線基板との間に電気的
に独立した金属バンプを形成して、電極同士の接合と同
時にバンプと光機能素子の圧着を行なえば、機能素子の
放熱効果が得られる。
The electrode pads are joined while obtaining electrical continuity, and a metal bump electrically insulated from the surroundings is arranged between the functional part of the optical function element and the second substrate. It has a structure that can effectively radiate heat generated in the functional unit to the second substrate. If an electrically independent metal bump is formed between the optical function element and the wiring board, and the bump and the optical function element are pressed at the same time when the electrodes are joined, a heat radiation effect of the function element can be obtained.

【0021】前記電極パッドの電気的導通を得ながら接
合されていると共に、光機能素子の機能部と第2の基板
との間にできた空隙に樹脂が充填された構造を持つ。こ
れにより、上記の様に実装する場合の光機能素子の密着
強度を増せ、実装の機械的強度を増すことができる。
The electrode pads are joined while obtaining electrical continuity, and the space between the functional part of the optical function element and the second substrate is filled with resin. Thereby, the adhesion strength of the optical functional element when mounted as described above can be increased, and the mechanical strength of mounting can be increased.

【0022】第2の基板に形成した前記配線パターン上
の電極パッドは、光機能素子が形成された領域の外側に
設けられている。これによって、上記基本構成の目的を
有効に達成できる。
The electrode pads on the wiring pattern formed on the second substrate are provided outside the region where the optical function element is formed. Thereby, the purpose of the basic configuration can be effectively achieved.

【0023】第2の基板に形成された電極配線は、直接
あるいは第3の配線基板を介してパッケージ、他の電子
機能素子あるいは電気回路が形成されたプリント基板に
実装される。これにより、上記の様に実装した場合の光
の入出力方法および実装された光機能素子の他素子との
結合方法を提供できる。例えば、配線基板をさらに他の
配線基板を接合して、ICパッケージあるいはプリント
基板等に実装することで、駆動回路もまとめて容易に小
型に一体化できる。また、配線基板に光に対して透明な
材料を用いることで、配線基板側からの光の入出力が可
能で、ICパッケージあるいはプリント基板等に実装す
ることで、駆動回路もまとめて容易に小型に一体化でき
る。
The electrode wiring formed on the second substrate is mounted on a printed circuit board on which a package, another electronic functional element or an electric circuit is formed, directly or via a third wiring substrate. Accordingly, it is possible to provide a method of inputting / outputting light when mounted as described above and a method of coupling the mounted optical functional element with another element. For example, by bonding a wiring board to another wiring board and mounting it on an IC package or a printed board, the driving circuits can be easily integrated into a small size. In addition, by using a material that is transparent to light for the wiring board, light can be input and output from the wiring board side, and by mounting on an IC package or a printed circuit board, the driving circuit can be collectively and easily reduced in size. Can be integrated into

【0024】第1の基板が全面的にヒートシンクとして
も働くパッケージ内面に接合されている。これによって
も、光機能素子の有効な放熱手段を提供できる。
The first substrate is entirely bonded to the inner surface of the package which also functions as a heat sink. This can also provide an effective heat radiation means for the optical function element.

【0025】第2の基板は半導体単結晶であり、第2の
基板に電子機能素子が集積化されて、光機能素子の駆動
や制御の回路を同一基板上に備えている。配線基板に半
導体単結晶基板を用いて、光機能素子の駆動素子を該基
板上に作製できて、小型の光送受信器などが提供でき
る。
The second substrate is a semiconductor single crystal, and electronic functional elements are integrated on the second substrate, and circuits for driving and controlling the optical functional elements are provided on the same substrate. By using a semiconductor single crystal substrate as a wiring substrate, a driving element for an optical function element can be manufactured over the substrate, and a small-sized optical transceiver can be provided.

【0026】前記電極パッドの電気的導通を得ながら接
合する時に生じる恐れのある第1の基板端面の短絡の影
響を避けるために、光機能素子の光機能部の領域の外周
部に第1の基板から光機能層までエッチングして溝が形
成されている。これにより、上記の様に実装する場合の
光機能素子を形成した基板の端面の影響を除去でき、接
合時の基板のショートの影響を回避できる。
In order to avoid the influence of a short circuit on the end face of the first substrate, which may occur when bonding is performed while obtaining electrical continuity of the electrode pads, the first peripheral portion of the optical function portion region of the optical function element is provided at the outer periphery. A groove is formed by etching from the substrate to the optical functional layer. This makes it possible to eliminate the influence of the end face of the substrate on which the optical functional element is formed when mounting as described above, and to avoid the influence of the short circuit of the substrate at the time of bonding.

【0027】光機能素子は第1の基板上に複数集積化し
てあり、第1の基板上に、該集積された光機能素子の機
能部の周囲に前記電極パッドが配置される様に各光機能
素子に電流注入或は電圧印加するための配線パターンが
形成されている。本発明の構成は、特に集積化した場合
に効果を発揮するものであり、各光機能素子のピッチ、
大きさに関係なく接合するときのアライメント精度、光
機能素子へのダメージ等を軽減することができる。この
場合、光機能素子は、該素子が形成された第1の基板面
から垂直に光を出射する面型発光素子と該素子に照射さ
れた光を電気に変換する光検出器の機能部が同一領域に
集積化された構造を有するものであってもよい。また、
前記光機能素子の機能部間の光、電気および熱の相互干
渉を避けるために、各機能部間の第1の基板および機能
層をエッチングして溝が形成されるようにしてもよい。
A plurality of optical functional elements are integrated on the first substrate, and each optical functional element is arranged on the first substrate such that the electrode pads are arranged around the functional part of the integrated optical functional elements. A wiring pattern for current injection or voltage application to the functional element is formed. The configuration of the present invention is particularly effective when integrated, and the pitch of each optical functional element,
Regardless of the size, alignment accuracy at the time of joining and damage to the optical functional element can be reduced. In this case, the optical functional element includes a surface-type light emitting element that emits light vertically from the first substrate surface on which the element is formed, and a functional part of a photodetector that converts light emitted to the element into electricity. It may have a structure integrated in the same region. Also,
In order to avoid mutual interference of light, electricity and heat between the functional parts of the optical functional element, the first substrate and the functional layer between the functional parts may be etched to form grooves.

【0028】前記光機能素子に電流注入或は電圧印加す
るための配線パターンは独立駆動型で形成されている。
マトリックス駆動となる様に配線もできるが、独立駆動
型の配線パターンも容易に実現できる。
The wiring pattern for injecting a current or applying a voltage to the optical function element is formed as an independent drive type.
Although wiring can be performed so as to be driven in a matrix, an independent drive type wiring pattern can be easily realized.

【0029】また、上記目的を達成する本発明の光機能
素子装置の光ファイバを固定するための穴の作製方法
は、面型発光素子である前記光機能素子に電流を注入し
て発光させる工程と、該発光した光を目印としてホトマ
スクのアライメントを行なう工程と、該ホトマスクを用
いてパターニングを行なって第2の基板或は第3の基板
にエッチングにより穴を形成する工程を含むことを特徴
とする。これにより、光ファイバとが一体化された光機
能素子装置を製造するに際し、セルフアライン的に精
度、歩留まり良く光ファイバガイド穴を作製できる。
Further, a method of manufacturing a hole for fixing an optical fiber of an optical functional device according to the present invention, which achieves the above object, comprises a step of injecting a current into the optical functional element, which is a planar light emitting element, to emit light. A step of aligning a photomask using the emitted light as a mark, and a step of patterning using the photomask to form a hole in the second or third substrate by etching. I do. Thereby, when manufacturing an optical functional device in which an optical fiber is integrated, an optical fiber guide hole can be manufactured with high accuracy and high yield in a self-aligned manner.

【0030】また、上記目的を達成する本発明の光記録
装置は、光機能素子装置を光源として用いて、信号を載
せた該光源からの光を記録媒体にあてることを特徴とす
る。これにより、上記光機能素子装置を用いてプリン
タ、CD−ROM等の光記録を行なえ、安価な光記録装
置を提供できる。
The optical recording apparatus of the present invention that achieves the above object is characterized in that an optical functional element device is used as a light source, and light from the light source carrying a signal is applied to a recording medium. Thus, an optical recording device such as a printer or a CD-ROM can be optically recorded by using the above-mentioned optical functional element device, and an inexpensive optical recording device can be provided.

【0031】また、上記目的を達成する本発明の光送受
信装置は、上記光機能素子装置を送信機として備えたこ
とを特徴とする。これにより、上記光機能素子装置を用
いて光情報伝送を行なえ、安価な光情報伝送装置を提供
できる。また、本発明の光インターコネクション装置
は、上記の光送受信装置を用いてボード間の並列伝送、
処理を行なうことを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided an optical transmitting / receiving apparatus including the above-mentioned optical functional device as a transmitter. Accordingly, optical information transmission can be performed using the optical functional element device, and an inexpensive optical information transmission device can be provided. In addition, the optical interconnection device of the present invention uses the above-described optical transmission / reception device for parallel transmission between boards,
Processing is performed.

【0032】具体例を用いて、本発明の原理、特徴を以
下に説明する。例えば、8×8の2次元アレイVCSE
Lの実装を考える。個々のVCSELの位置で電気的接
合を得ることは課題のところで述べた様に困難であるた
め、図2に示す様に、VCSELの上面(エピタキシャ
ル層面)に、VCSELアレイ領域の外側に電極パッド
が配置される様に配線パターンを引き出し線として形成
する。このとき該配線は各対応するVCSELの部分の
みにオーミンク接触を得ており、それ以外の領域では絶
縁膜(SiO2、SiNx等)でアイソレーションされて
いる。各VCSELの構成は、例えば図18の従来例の
様に、GaAs/AlGaAs多重量子井戸活性層を1
波長共振器長になる様にスペーサ層を介してAlAs/
GaAsエピミラーで挟んだ構造になっている。光の取
り出し方は波長によって異なるが、基板側から取り出せ
る場合は基板側に電極の窓を開け、図18の様にエピタ
キシャル層側から取り出す場合はエピタキシャル層上面
の電極に窓を設ける。
The principle and features of the present invention will be described below using specific examples. For example, an 8 × 8 two-dimensional array VCSE
Consider the implementation of L. Since it is difficult to obtain an electrical junction at the position of each VCSEL as described in the section above, as shown in FIG. 2, electrode pads are provided on the upper surface (epitaxial layer surface) of the VCSEL and outside the VCSEL array region. The wiring pattern is formed as a lead line so as to be arranged. At this time, the wiring has ohmic contact only with each corresponding VCSEL portion, and the other region is isolated by an insulating film (SiO 2 , SiN x, etc.). The configuration of each VCSEL is such that, for example, as shown in FIG.
The AlAs / AlAs /
The structure is sandwiched between GaAs epimirrors. The method of extracting light differs depending on the wavelength. When the light can be extracted from the substrate side, a window of the electrode is opened on the substrate side. When the light is extracted from the epitaxial layer side as shown in FIG. 18, a window is provided on the electrode on the upper surface of the epitaxial layer.

【0033】この様にVCSEL基板上に引き出し電極
を形成することは公知であるが、VCSEL基板上の電
極パッドからワイヤボンディングでパッケージや他のデ
バイスとの電気的接続を行なう場合、ボンディング時の
ダメージなどで歩留まりが低下する問題がある。
It is known to form a lead electrode on a VCSEL substrate in this manner. However, when an electrical connection with a package or another device is made by wire bonding from an electrode pad on the VCSEL substrate, damage during bonding is caused. For example, there is a problem that the yield decreases.

【0034】一方、配線基板側は、簡単な例として図3
の様なVCSELのサブマウントを形成する。材料は、
SiやGaAsなどの半導体、AlNやAl23などの
セラミック、サファイアやダイヤモンドなどの単結晶な
ど、熱伝導性のよいものを使用したが、用途によっては
プリント基板等でもよい。もちろん、Si基板等を使用
する場合には、同一表面あるいは裏面に電子回路、光検
出器等が集積されていてもよい。VCSELアレイの外
側に配置された各パッドと対応する様にパッドが形成さ
れ、該パッドから更に電極が引き出せる様にパターンを
形成している。
On the other hand, the wiring board side is a simple example shown in FIG.
A VCSEL submount is formed. the material is,
Semiconductors such as Si or GaAs, ceramic such as AlN or Al 2 O 3, such as a single crystal such as sapphire or diamond, although using a good thermal conductivity, may be a printed circuit board in some applications. Of course, when a Si substrate or the like is used, an electronic circuit, a photodetector, and the like may be integrated on the same front surface or the back surface. Pads are formed so as to correspond to the pads arranged outside the VCSEL array, and patterns are formed so that electrodes can be further drawn out from the pads.

【0035】この様に、VCSELアレイ領域の外側に
引き出された電極パッド同士で接合する場合には、電極
形状、サイズ、間隔は自由に設計できアライメント精度
を軽減することができるために、歩留まり、生産性の向
上につながる。また、接合点がVCSELから離れてい
るために、接合時にVCSELにダメージを与えること
はない。
As described above, in the case where the electrode pads drawn out of the VCSEL array region are joined to each other, the shape, size, and interval of the electrodes can be freely designed and the alignment accuracy can be reduced. It leads to improvement of productivity. Further, since the junction is away from the VCSEL, there is no damage to the VCSEL during the junction.

【0036】パッド同士の接合は、一般的にはパッドに
ハンダをメッキ等で形成しておき加圧しながら加熱すれ
ばよい。断面形状のイメージとしては図1の様になる。
この接合には、Auパッド同士を合わせて超音波をかけ
る方法、あるいは表面に凹凸を形成して加圧して直接接
合する方法もある。また、導電粒子を含んだ接着剤いわ
ゆる異方導電性接着剤を塗布して、加圧、加熱接着して
もよい。この場合、配線パターンをメッキ等で10μm
以上の厚膜にしておけばバンプとして作用するため、隣
接するパターンとの接触を防げられる。
In general, the bonding between the pads is performed by forming solder on the pads by plating or the like, and then heating the pads while applying pressure. FIG. 1 shows an image of the cross-sectional shape.
For this bonding, there is a method of applying ultrasonic waves by joining Au pads together, or a method of forming unevenness on the surface and directly bonding by pressing. Alternatively, an adhesive containing conductive particles, so-called anisotropic conductive adhesive, may be applied and bonded by applying pressure and heat. In this case, the wiring pattern is 10 μm
With such a thick film, it acts as a bump, so that contact with an adjacent pattern can be prevented.

【0037】光の取り出し方にはいろいろあり、GaA
s基板上で0.98μm帯で発振するVCSELでは、
図1の様に直接VCSELを形成した基板側から取り出
せばよい。この場合は、エピタキシャル層面の電極は窓
開けをする必要がなくなる。また、このとき図4の様
に、放熱性を上げるために、各VCSELの下に配線と
は関係なく電気的には独立したAuバンプ等を設けて、
電極パッド同士の接合時に同時に対応したVCSELと
接合される様にしてもよい。
There are various ways of extracting light.
In a VCSEL oscillating in the 0.98 μm band on the s substrate,
What is necessary is just to take out directly from the board | substrate side in which VCSEL was formed like FIG. In this case, it is not necessary to open a window on the electrode on the epitaxial layer surface. At this time, as shown in FIG. 4, in order to enhance heat dissipation, electrically independent Au bumps or the like are provided under each VCSEL independently of wiring.
The electrode pads may be simultaneously joined to the corresponding VCSELs at the time of joining.

【0038】0.85μm帯、0.77μm帯の様にV
CSEL基板が吸収体になる場合には、図5の様にVC
SELアレイ領域のみ基板を除去して、エピミラー面が
現れる様にエッチングすればよい。一方、配線基板とし
てサファイア、ダイヤモンド等の透明基板を用いるとき
は、図6の様に配線基板側から光を取り出すことができ
る。
As in the 0.85 μm band and the 0.77 μm band, V
When the CSEL substrate is used as the absorber, as shown in FIG.
The substrate may be removed only in the SEL array region and etched so that an epimirror surface appears. On the other hand, when a transparent substrate such as sapphire or diamond is used as the wiring substrate, light can be extracted from the wiring substrate side as shown in FIG.

【0039】更に、図11の様に、サブマウウント(ガ
ラス基板)の各VCSELに対応した位置に形成したマ
イクロレンズを介してコリメートした光として取り出す
場合には、どの様な波長帯でも対応できる。このときレ
ーザ基板とサブマウントとの位置のアライメントは、レ
ーザを光らせながらマイクロレンズを通して出力光をモ
ニタすることで簡単に行う事ができる。さらに、光ファ
イバを実装する場合に、図13の様に第3の基板を貼り
付けてここにガイド穴を形成してガイド穴に光ファイバ
を差し込むことで簡単に実装できる。このガイド穴の形
成に際し、レーザ光に対して透明な基板を用いた場合に
は、図14の様にレジストを塗布してレーザを光らせて
該レジスト露光する時のアライメントマークとして利用
する事により、セルフアラインでガイド穴の位置合わせ
ができる。このために生産性が向上し、低コスト化でき
る。実際にファイバを差し込む場合も、レーザにダメー
ジを与えることがないために歩留まりが向上する。もち
ろん、図15の様に1枚の基板でマイクロレンズとファ
イバガイド穴の両方の機能を備えてもよい。また、上記
のセルフアライン工程はマイクロレンズの作製にも応用
できる。
Further, as shown in FIG. 11, when the light is extracted as collimated light through a micro lens formed at a position corresponding to each VCSEL on the submount (glass substrate), any wavelength band can be handled. At this time, alignment of the positions of the laser substrate and the submount can be easily performed by monitoring the output light through the microlens while emitting the laser. Further, when an optical fiber is mounted, it can be easily mounted by attaching a third substrate as shown in FIG. 13, forming a guide hole there, and inserting the optical fiber into the guide hole. When a substrate transparent to laser light is used for forming the guide holes, a resist is applied as shown in FIG. 14 and the laser is radiated to use the resist as an alignment mark when the resist is exposed, as shown in FIG. Guide holes can be aligned by self-alignment. For this reason, productivity is improved and cost can be reduced. Even when the fiber is actually inserted, the yield is improved because the laser is not damaged. Of course, as shown in FIG. 15, one substrate may have both functions of the microlens and the fiber guide hole. Further, the above-described self-alignment process can be applied to the production of a microlens.

【0040】一方、配線基板としてマイクロレンズアレ
イつきガラスではなくSi基板を用いた場合には、図1
6の様にVCSELアレイの領域のみホールエッチング
を行えば、Si基板が吸収体となる波長でも対応でき
る。この穴領域にファイバテープあるいは平板マイクロ
レンズアレイ、ボールレンズを嵌め込む様な形でもよ
い。また、平板マイクロレンズ以外にも図17の様なフ
レネルレンズアレイをサブマントにする方法でもよい。
On the other hand, when a Si substrate is used as a wiring substrate instead of glass with a microlens array, FIG.
If hole etching is performed only in the VCSEL array region as in 6, it is possible to cope with a wavelength at which the Si substrate becomes an absorber. A fiber tape or a flat microlens array or a ball lens may be fitted into the hole area. In addition to the flat microlens, a method using a Fresnel lens array as a submount as shown in FIG. 17 may be used.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0042】(第1実施例)本発明による第1の実施例
は、0.98μm帯の8×8の2次元VCSELアレー
に本発明の考え方を適用したものである。図1におい
て、VCSELウェハ21は、InGaAs/GaAs
歪み2重量子井戸活性層とAlGaAsスペーサ層から
なる1波長共振器3を、AlAs/AlGaAsの1/
4波長厚の多層膜(20〜30組程度)から成るDBR
(分布反射)ミラー2および4で挟む様にMOVPE
(有機金属気相成長)法などによってGaAs基板1上
にエピタキシャル成長した構造となっている。DBRミ
ラー4の最上層は電極コンタクトを取り易い様にハイド
ープのGaAs層となっている。
(First Embodiment) The first embodiment of the present invention is an application of the concept of the present invention to an 8 × 8 two-dimensional VCSEL array in the 0.98 μm band. In FIG. 1, a VCSEL wafer 21 is made of InGaAs / GaAs.
The one-wavelength resonator 3 composed of the strained double quantum well active layer and the AlGaAs spacer layer is divided by 1 / AlAs / AlGaAs.
DBR composed of multilayer films (about 20 to 30 sets) having a thickness of 4 wavelengths
(Distributed reflection) MOVPE sandwiched between mirrors 2 and 4
The structure is obtained by epitaxial growth on the GaAs substrate 1 by a (organic metal vapor phase epitaxy) method or the like. The uppermost layer of the DBR mirror 4 is a high-doped GaAs layer so that an electrode contact can be easily made.

【0043】発光領域8に電流狭窄を行なうため、円環
状に活性層3近傍までエッチングした後、ポリイミド9
で凹部を埋め込んで平坦化し、そこにSiNx等の絶縁
膜6を形成して窓開けしてから電極6を形成している。
この際、円環状にエッチングして現れたDBRミラー4
の側面のAlAs層のみ選択酸化して、更に電流狭窄化
してもよい。
To perform current confinement in the light emitting region 8, the substrate is etched in an annular shape to the vicinity of the active layer 3, and then the polyimide 9 is etched.
Then, the concave portion is buried and flattened, an insulating film 6 such as SiN x is formed there, and a window is opened, and then the electrode 6 is formed.
At this time, the DBR mirror 4 that appears after being etched in an annular shape
Alternatively, only the AlAs layer on the side surface may be selectively oxidized to further narrow the current.

【0044】電極6は、図2の様にVCSELアレイ領
域20から外に電極パッド6を引き出す様に配線パター
ンが形成されている。本実施例では、蒸着によるCr/
Auを電極として用いたが、配線の長さによっては抵抗
低減のためにAuメッキによる厚膜にしてもよい。ま
た、ハンダ接合するときの密着を増すためおよび半導体
とのコンタクト抵抗の低減のために、Ti/Pt/Au
等から成る密着/バリア/配線層で形成してもよい(T
iは半導体との密着が良く、Ptはハンダに溶けないの
でバリアとなり、Auはハンダに溶けて合金を作る)。
また、本実施例でのサイズは、VCSELの発光領域8
が10μmφ、その間隔が125μmであり、従ってV
CSELアレイ領域20は875μm□、全体のチップ
21は3mm□としたが、もちろんサイズは自由に設計
できる。VCSELのGaAs基板1側の電極7はAu
Ge/Auで形成し、アレイ領域20の部分だけ除去し
て基板1側から光を取り出せる構造としている(GaA
s基板1は0.98μm帯の光に対して透明である)。
As shown in FIG. 2, a wiring pattern is formed on the electrode 6 so that the electrode pad 6 is drawn out of the VCSEL array region 20. In the present embodiment, Cr /
Although Au was used as the electrode, a thick film by Au plating may be used to reduce resistance depending on the length of the wiring. Further, in order to increase the adhesion at the time of solder bonding and to reduce the contact resistance with the semiconductor, Ti / Pt / Au is used.
(T.sub.T).
i has good adhesion to the semiconductor, and Pt does not dissolve in solder, so it acts as a barrier, and Au dissolves in solder to form an alloy).
In this embodiment, the size is the light emitting region 8 of the VCSEL.
Is 10 μmφ and the interval is 125 μm.
Although the CSEL array area 20 is 875 μm □ and the entire chip 21 is 3 mm □, the size can be freely designed. The electrode 7 on the GaAs substrate 1 side of the VCSEL is Au
It is formed of Ge / Au and has a structure in which light can be extracted from the substrate 1 side by removing only the array region 20 (GaAs).
The s substrate 1 is transparent to light in the 0.98 μm band).

【0045】一方、VCSEL基板21を実装するサブ
マウント30には、図3に示す様なパターンを形成し
た。すなわち、VCSELの各発光領域8に対応する電
極パッド6に合う様に電極パッドが形成してあり、その
外側に電極12を引き出す様なパターンとしている。サ
ブマウント30は、図1に示す様に、Si基板10上に
熱酸化により形成したSiO2膜11の上に配線12が
Cu/Ni/Auのメッキ等により形成してある。さら
に、この電極パッド部にはハンダ13がやはりメッキ等
により形成してある。こうして、VCSEL基板21と
配線基板30をアライメントして加熱することで簡単に
電気的接合及び機械的結合が得られる。
On the other hand, a pattern as shown in FIG. 3 was formed on the submount 30 on which the VCSEL substrate 21 was mounted. That is, an electrode pad is formed so as to match the electrode pad 6 corresponding to each light emitting region 8 of the VCSEL, and the pattern is such that the electrode 12 is drawn out of the electrode pad. As shown in FIG. 1, in the submount 30, a wiring 12 is formed on a SiO 2 film 11 formed on a Si substrate 10 by thermal oxidation, by plating of Cu / Ni / Au or the like. Further, solder 13 is also formed on the electrode pad portion by plating or the like. Thus, the electrical connection and the mechanical connection can be easily obtained by aligning and heating the VCSEL substrate 21 and the wiring substrate 30.

【0046】この電気的接合はハンダを使う手段以外
に、Au電極同士を圧着あるいは超音波をかけて接合す
る方法もある。また、導電粒子(4〜10μm程度の大
きさである)の入った異方導電性接着剤を塗布して加
圧、加熱してもよい。この場合、Au配線をメッキで形
成して10μm以上の厚さにしておけば、導電粒子の大
きさとの関係から接着剤の異方性(垂直方向には導電性
を持つが横方向は絶縁する)を引き出すことができ、歩
留まり良く隣り合う配線の絶縁を取りながら対応する電
極間の接合ができる。
In addition to the method of using solder, there is a method of bonding Au electrodes by pressing or applying ultrasonic waves. Further, an anisotropic conductive adhesive containing conductive particles (having a size of about 4 to 10 μm) may be applied, followed by pressing and heating. In this case, if the Au wiring is formed by plating to have a thickness of 10 μm or more, the anisotropy of the adhesive (has conductivity in the vertical direction but insulates in the horizontal direction) due to the size of the conductive particles. ) Can be drawn out, and the corresponding electrodes can be joined while insulating the adjacent wirings with good yield.

【0047】なお、電極の接合によって形成された空隙
15はそのままでもよいし、樹脂などを充填してもよ
い。また、本実施例では、配線のパターンは各デバイス
独立駆動型としているが、マトリックス駆動となる様に
配線してもよい。この場合は、例えば、VECSELの
エピタキシャル層側の電極6を、2次元アレイの一方の
方向の行について、接続して配線してVECSEL領域
20外の電極パッドアレイに引き出し、基板1側は、電
極分離をエピタキシャル層側と同様に行い(例えば、上
から見てます目状に基板1から活性層3の下辺りまでエ
ッチングしてそこに絶縁材料を埋め込んで平坦化す
る)、こうして分離されたVECSELの基板側の電極
7を、2次元アレイの他の一方の方向の列について、接
続して配線してVECSEL領域外の電極パッドアレイ
に引き出す必要がある(後述する図10を参照)。
The space 15 formed by joining the electrodes may be left as it is, or may be filled with a resin or the like. In the present embodiment, the wiring pattern is of a device independent drive type, but wiring may be performed in a matrix drive. In this case, for example, the electrodes 6 on the epitaxial layer side of the VECSEL are connected and wired for the row in one direction of the two-dimensional array and drawn out to the electrode pad array outside the VECSEL region 20. Separation is performed in the same manner as the epitaxial layer side (for example, as viewed from above, the substrate 1 is etched from the substrate 1 to the lower portion of the active layer 3 and an insulating material is buried therein and planarized). It is necessary to connect and wire the electrodes 7 on the substrate side of the two-dimensional array in the other direction, and to lead them to the electrode pad array outside the VECSEL region (see FIG. 10 described later).

【0048】浅いボックス形状のパッケージに上記の構
造を収めるときには、配線基板30をパッケージの内部
底面上にダイボンディングし、各電極ないし電極パッド
をワイヤボンディング14によりパッケージの側壁に設
けられたピンと接続すればよい。このパッケージはプリ
ント基板などに装着されて使用される。
When the above structure is housed in a shallow box-shaped package, the wiring board 30 is die-bonded on the inner bottom surface of the package, and each electrode or electrode pad is connected to a pin provided on the side wall of the package by wire bonding 14. I just need. This package is used by being mounted on a printed circuit board or the like.

【0049】本実施例では、VCSEL基板21と配線
基板30を貼り合わせるときのアライメントに精度が要
求されないため、歩留まり、生産性が向上する。また、
VCSEL近傍での接合等の作業がないために、VCS
ELへの特性劣化などのダメージがない。
In this embodiment, since the alignment at the time of bonding the VCSEL substrate 21 and the wiring substrate 30 is not required to be accurate, the yield and the productivity are improved. Also,
Since there is no work such as joining near the VCSEL, VCS
There is no damage such as characteristic deterioration to EL.

【0050】(第2実施例)本発明による第2の実施例
は、VCSELの放熱性を改善するために図4の様に各
発光領域8の下に放熱構造を設けるものである。その他
の構造、すなわち、VCSEL構造、配線構造等は第1
実施例と同様である。
(Second Embodiment) In a second embodiment of the present invention, a heat dissipation structure is provided below each light emitting region 8 as shown in FIG. 4 in order to improve the heat dissipation of the VCSEL. Other structures, that is, VCSEL structure, wiring structure, etc.
This is the same as the embodiment.

【0051】配線基板30の各VCSELに対応する場
所に、大きさが100μmφ程度で高さが配線基板30
の配線12とハンダ13を合わせた程度の厚さになる様
に、Auなどの金属でドット40をメッキなどで形成し
ておく。このAuドット40は電気的には互いに独立
で、配線には全く関係ないものである。VCSEL基板
21を貼り合わせるときに加圧することで、このAuド
ット40とVCESLの電極6が圧着され、熱的な導通
が得られる様になる。これにより、VCSELの発振特
性の向上につながる。すなわち、しきい値電流の低減、
最大パワーの向上、隣接するVCSEL間の熱的クロス
トークの低減が可能になる。
In a place corresponding to each VCSEL on the wiring board 30, the size is about 100 μmφ and the height is
The dots 40 are formed by plating or the like with a metal such as Au so that the thickness of the wiring 12 and the solder 13 is about the combined thickness. The Au dots 40 are electrically independent of each other and have nothing to do with wiring. By applying pressure when bonding the VCSEL substrate 21, the Au dots 40 and the electrodes 6 of the VCESL are pressed, and thermal conduction can be obtained. This leads to an improvement in the oscillation characteristics of the VCSEL. That is, reduction of the threshold current,
It is possible to increase the maximum power and reduce the thermal crosstalk between adjacent VCSELs.

【0052】このAuの圧着には、Auドット40の表
面に10μmピッチ程度の凹凸を形成しておくと、圧着
しやすく、また強度を増すことができる。また、電極パ
ッド同士の接合の様に、超音波やハンダを用いてもよ
い。VCSELへのダメージが問題になる場合は、発光
領域8の大きさだけ中心をくり貫いた円環状のAuドッ
ト40を形成すればよい。
In this Au pressure bonding, if irregularities of about 10 μm pitch are formed on the surface of the Au dots 40, the pressure bonding can be easily performed and the strength can be increased. In addition, as in the case of joining electrode pads, ultrasonic waves or solder may be used. When the damage to the VCSEL becomes a problem, the annular Au dot 40 penetrating the center by the size of the light emitting region 8 may be formed.

【0053】第1、第2の実施例では、GaAs基板上
のAlGaAs/GaAs系の例を示してきたが、もち
ろん他の材料、すなわち青色発光のGaN系、GaAs
基板上の長波材料であるGaInNAsなどでも同様の
ことが実現できる。
In the first and second embodiments, the example of the AlGaAs / GaAs system on the GaAs substrate has been described. Of course, other materials, that is, the blue light emitting GaN system and the GaAs system are used.
The same can be realized with GaInNAs or the like, which is a long-wave material on the substrate.

【0054】(第3実施例)本発明による第3の実施例
は、図5に示す構造の様にVCSELアレイの領域だけ
VCSEL側の基板51をエッチングにより除去して光
を取り出すものである。
(Third Embodiment) In a third embodiment of the present invention, light is extracted by removing the substrate 51 on the VCSEL side only by etching in the VCSEL array region as in the structure shown in FIG.

【0055】GaAs系のVCSELでも波長が0.9
μm以下の場合は、GaAs基板が吸収体になってしま
うため、VCSEL基板側から光を取り出す場合には基
板を除去する必要がある。本実施例では、DBRミラー
2、4は第1、第2の実施例と同様にAlAs/AlG
aAs多層膜になっているが、活性層53がGaAs/
AlGaAs系の多重量子井戸になっているところが若
干異なる。
Even a GaAs VCSEL has a wavelength of 0.9.
In the case of μm or less, the GaAs substrate becomes an absorber, so that it is necessary to remove the substrate when extracting light from the VCSEL substrate side. In this embodiment, the DBR mirrors 2 and 4 are made of AlAs / AlG as in the first and second embodiments.
The active layer 53 is made of GaAs / GaAs.
It is slightly different in that it is an AlGaAs-based multiple quantum well.

【0056】第2実施例の様に、Auドット40で放熱
性を良くする構造にしてあるが、このAuドット40は
基板51を除去した後の補強台としても機能する。ま
た、空隙には樹脂15を充填している。基板51のVC
SELアレイ領域部分の除去(基板51を除去した領域
を50で示す)は、過酸化水素水とアンモニアの混合液
で行う。この混合液でGaAsとAlAsの選択エッチ
が可能であるため、DBRミラー2面でエッチングを簡
単に止めることができる。
As in the second embodiment, the structure is such that the heat dissipation is improved by the Au dots 40. However, the Au dots 40 also function as a reinforcing base after the substrate 51 is removed. The void is filled with the resin 15. VC of substrate 51
The removal of the SEL array region (the region from which the substrate 51 has been removed is indicated by 50) is performed with a mixed solution of aqueous hydrogen peroxide and ammonia. Since GaAs and AlAs can be selectively etched with this mixture, the etching can be easily stopped on the DBR mirror 2 surface.

【0057】本実施例の基板除去はGaAs系のもので
述べたが、InP系の様に誘電体ミラーを形成する必要
がある場合にも本構造が適用できる。すなわち、HCl
などでInGaAsP(InGaAsPエッチストップ
層がInP基板上に形成されている)との選択エッチン
グによりInP基板を除去して、その除去部に誘電体ミ
ラーをスパッタ等で形成することができる。
Although the removal of the substrate in this embodiment has been described with reference to a GaAs substrate, the present structure can be applied to a case where a dielectric mirror needs to be formed as in the case of an InP substrate. That is, HCl
For example, the InP substrate can be removed by selective etching with InGaAsP (an InGaAsP etch stop layer is formed on the InP substrate), and a dielectric mirror can be formed on the removed portion by sputtering or the like.

【0058】本実施例によりVCSELの材料、発振波
長に依らない構造を提供することができる。
According to the present embodiment, it is possible to provide a structure that does not depend on the VCSEL material and oscillation wavelength.

【0059】(第4実施例)本発明による第4の実施例
は、図6に示す様に配線基板60としてVCSELの発
振波長に対して透明な材料を使用した場合の実装形態に
関わるものである。第1実施例で示した材料系では、S
i基板を配線基板とした場合でも光を透過させることが
できるが吸収もあるため、配線基板としてはガラス等の
透明体の方が望ましい。ヒートシンク効果を上げるため
には、ダイヤモンドやサファイアが適している。このと
きのVCSEL構造は、図18の様に、エピタキシャル
面から光を取り出すために電極6に窓を設ける必要があ
る。
(Fourth Embodiment) A fourth embodiment according to the present invention relates to a mounting mode when a material transparent to the oscillation wavelength of the VCSEL is used as the wiring board 60 as shown in FIG. is there. In the material system shown in the first embodiment, S
Even when the i-substrate is used as a wiring substrate, it can transmit light but absorbs light. Therefore, a transparent body such as glass is preferable as the wiring substrate. In order to enhance the heat sink effect, diamond or sapphire is suitable. At this time, in the VCSEL structure, it is necessary to provide a window in the electrode 6 to extract light from the epitaxial surface as shown in FIG.

【0060】本実施例のVCSELアレイは、図6に示
す様に、VCSEL基板1側はたとえば箱型のパッケー
ジ61にボンディングして、コンパクトなパッケージン
グが可能である。パッケージ61はセラミック等で形成
され、VCSEL基板1側の電極67はパッケージ61
の内側に配された配線(破線65で示す))を介して、
配線基板60の適当な配線68と接続される様に実装す
ればよい。VCSELアレイからの配線は、配線基板6
0を介して他の基板62、たとえば、Siからなる電子
デバイス基板や電気回路が形成されているプリント基板
と直接電気的接合が取れる様に実装される。
In the VCSEL array of this embodiment, as shown in FIG. 6, the VCSEL substrate 1 side is bonded to, for example, a box-shaped package 61 to enable compact packaging. The package 61 is formed of ceramic or the like, and the electrode 67 on the VCSEL substrate 1 side is
Through the wiring (indicated by a broken line 65) arranged inside the
What is necessary is just to mount so that it may be connected to the appropriate wiring 68 of the wiring board 60. The wiring from the VCSEL array is
The substrate is mounted so as to be directly electrically connected to another substrate 62, for example, an electronic device substrate made of Si or a printed circuit board on which an electric circuit is formed, through 0.

【0061】この様な実装方法により、VCSELアレ
イと該VCSEL用のドライバをコンパクトに一体化し
て実装することができる。また、プロセッサなどを含む
高機能電子回路を実装したプリント基板同士の接続を光
で行う、いわゆるボード間光インターコネクション用の
実装形態として応用できる。
According to such a mounting method, the VCSEL array and the driver for the VCSEL can be compactly integrated and mounted. Further, the present invention can be applied as a mounting form for so-called board-to-board optical interconnection in which printed circuit boards on which high-performance electronic circuits including a processor and the like are mounted are connected by light.

【0062】(第5実施例)本実施例では、第1から第
3の実施例のタイプで、配線基板30から他の部分への
配線をワイヤボンディングではなく第4実施例の様にさ
らに他の基板71との電気的接合で行うものである。V
CSELアレイをICパッケージ等に収める場合、図7
の様にVCSEL基板21の部分だけくり貫いた表面熱
酸化Si基板71(73が表面熱酸化層)に、配線基板
30の電極パッド12と対応する様な電極パッド72お
よびパッケージのピンまでの配線を形成し、今までの実
施例と同様にハンダ等で電極パッド12、72同士及び
配線基板30のパッケージのピンまでの配線とパッケー
ジのピンの電気的接合を得る。このとき、配線基板30
は箱形のパッケージの底面にボンディングし、これに上
記表面熱酸化Si基板71を蓋をする様に被せるのであ
る。これによりワイヤボンディングの手間を大幅に省く
ことができ、生産性向上、低コスト化につながる。この
例ではパッケージに収める例を述べたが、第4実施例の
様に実装する他の配線基板71として、電気回路を形成
したプリント基板等でもよい。
(Fifth Embodiment) In the present embodiment, the wiring from the wiring board 30 to the other parts is not the wire bonding but another type as in the fourth embodiment, which is a type of the first to third embodiments. Is electrically connected to the substrate 71. V
When the CSEL array is housed in an IC package or the like, FIG.
The wiring to the electrode pads 72 corresponding to the electrode pads 12 of the wiring substrate 30 and the pins of the package is formed on the surface thermally oxidized Si substrate 71 (73 is a surface thermal oxidation layer) which is hollowed out only in the VCSEL substrate 21 portion. Is formed, and the electrical connection between the electrode pads 12 and 72 and the wiring up to the package pins of the wiring board 30 and the package pins is obtained by soldering or the like as in the previous embodiments. At this time, the wiring board 30
Is bonded to the bottom surface of a box-shaped package, and the above-mentioned surface thermally oxidized Si substrate 71 is covered so as to cover it. As a result, the time and effort of wire bonding can be greatly reduced, leading to an improvement in productivity and a reduction in cost. In this example, an example in which the semiconductor device is housed in a package has been described. However, as another wiring substrate 71 mounted as in the fourth embodiment, a printed circuit board on which an electric circuit is formed may be used.

【0063】(第6実施例)本実施例では、図8の様に
配線基板80そのものに電子デバイスを形成したもので
ある。第1実施例と同様の配線基板80には、配線電極
81(図1の12で示されるものに相当する)がそのま
まVCSEL駆動用のトランジスタ82のコレクタ電極
あるいは配線を細くして形成した抵抗を介してエミッタ
電極につながっており、その他の電極も配線基板80上
でさらに他の電子デバイスや電源等と接続するために配
線が形成されている。VCSEL駆動用のトランジスタ
82の電極の接続の仕方は、VCSELがアノードコモ
ンかカソードコモンかによって決まる。
(Sixth Embodiment) In this embodiment, an electronic device is formed on the wiring substrate 80 itself as shown in FIG. On a wiring board 80 similar to that of the first embodiment, a wiring electrode 81 (corresponding to 12 in FIG. 1) has a collector electrode of a VCSEL driving transistor 82 or a resistor formed by thinning a wiring as it is. The other electrodes are also formed on the wiring board 80 so as to be connected to other electronic devices and a power supply. The manner of connecting the electrodes of the VCSEL driving transistor 82 depends on whether the VCSEL is an anode common or a cathode common.

【0064】この様に配線基板上にVCSEL駆動用デ
バイス等を形成すればコンパクトな光インタコネクショ
ン等に最適な光源装置が提供できる。
If a VCSEL driving device or the like is formed on a wiring board in this manner, a compact light source device optimal for optical interconnection and the like can be provided.

【0065】(第7実施例)本実施例では、図9の様に
電極パッド同士の接着時にハンダや接着剤(90で示
す)が回り込んで起こるVCSEL基板21の端面のシ
ョートがVCSELの特性を劣化させることがあるの
で、これを回避するためにVCSEL基板21と配線基
板30の接合後に、基板1からエピタキシャル面まで溝
91をエッチングしたものである(溝91は、ここを境
に極性が変わるノンドープの活性層3を越えていればよ
い)。VCSEL基板21の端面の影響は、図18の様
に活性層およびその近傍層が全基板に亙ってつながって
いる構造のときに、この層を介して漏れ電流が生じるた
めに特に起きやすい。
(Seventh Embodiment) In this embodiment, as shown in FIG. 9, a short circuit at the end face of the VCSEL substrate 21 caused by solder or an adhesive (indicated by 90) when the electrode pads are bonded to each other is a characteristic of the VCSEL. In order to avoid this, the groove 91 is etched from the substrate 1 to the epitaxial surface after the bonding of the VCSEL substrate 21 and the wiring substrate 30 (the groove 91 has a polarity at this point. It is only necessary to exceed the changing non-doped active layer 3). The effect of the end face of the VCSEL substrate 21 is particularly likely to occur in a structure in which the active layer and its neighboring layers are connected over the entire substrate as shown in FIG. 18, because a leakage current occurs through this layer.

【0066】また、図10に平面図を示すが、隣り合う
VCSEL間の電流や熱、光のクロストークも無視でき
ない場合があるため、各VCSELの間も格子状に同様
の溝92、91のエッチング形成を行なってもよい。こ
の場合、基板1側の電極は、エッチング後に溝92をポ
リイミド等で埋め込んで段差を緩和した後に配線93を
形成する。この配線93はVCSELからの出射光の窓
94を開けて形成している。図10の様な構造では、マ
トリックス配線としてVCSELを駆動することが可能
であり、アレイ数が多くなった場合に特に有効になる。
この場合、エピタキシャル層側の電極配線6も図2の様
な完全な独立駆動型のものでなく、配線93の行方向に
直交する列方向に並ぶVCSELを結んだものとなる。
それに合わせて、配線基板30上の配線12も図10に
示す様に列方向の両側にのみ設けられる。
FIG. 10 is a plan view. Since the crosstalk of current, heat, and light between adjacent VCSELs cannot be ignored in some cases, similar grooves 92 and 91 are formed between the VCSELs in a lattice pattern. Etching may be performed. In this case, for the electrode on the substrate 1 side, the trench 93 is buried with polyimide or the like after etching to reduce the step, and then the wiring 93 is formed. The wiring 93 is formed by opening a window 94 for light emitted from the VCSEL. In the structure as shown in FIG. 10, the VCSEL can be driven as a matrix wiring, which is particularly effective when the number of arrays is large.
In this case, the electrode wiring 6 on the epitaxial layer side is not a completely independent driving type as shown in FIG. 2, but is formed by connecting VCSELs arranged in a column direction orthogonal to the row direction of the wiring 93.
Accordingly, the wirings 12 on the wiring board 30 are also provided only on both sides in the column direction as shown in FIG.

【0067】もちろん第6実施例までの様な配線の仕方
でもよい。この場合は、エピタキシャル層側の電極配線
6は図2の様な完全な独立駆動型のものになっているの
で、発光部のみ窓を開ける様に基板1全面に基板側電極
を形成すればよい。
Of course, the wiring method up to the sixth embodiment may be used. In this case, since the electrode wiring 6 on the epitaxial layer side is of a completely independent drive type as shown in FIG. 2, the substrate-side electrode may be formed on the entire surface of the substrate 1 so that only the light-emitting portion opens a window. .

【0068】ここまで挙げた実施例では、8×8の2次
元VCSELアレイであったが、もちろんアレイ数には
制限はなく、また1つのVCSELでもよい。また、面
発光レーザアレイであったが、端面発光型のレーザアレ
イにも適用できる。この場合、端面発光型レーザは端面
から基板面に平行的に光を出すので、典型的には端面発
光型レーザが1次元的に並んで基板側電極は基板裏面全
面に施されて共通電極となりエピタキシャル層側の電極
は光出射方向にストライプ状に伸びて並んでおり、そし
て、これらストライプ状電極から電極パッドが夫々引き
出されている。配線基板側は、該電極パッドに対応した
電極パッドが形成されてこれらが更に配線基板の縁部の
電極パッドに夫々引き出されている。
In the above-described embodiments, the 8 × 8 two-dimensional VCSEL array is used. However, the number of arrays is not limited, and one VCSEL may be used. Further, although the surface emitting laser array is used, the present invention can be applied to an edge emitting type laser array. In this case, since the edge-emitting laser emits light in parallel from the end face to the substrate surface, the edge-emitting laser is typically arranged one-dimensionally and the substrate-side electrode is applied to the entire back surface of the substrate to become a common electrode. The electrodes on the epitaxial layer side extend in a stripe shape in the light emission direction, and electrode pads are drawn out from these stripe electrodes. On the wiring board side, electrode pads corresponding to the electrode pads are formed, and these are further drawn out to the electrode pads at the edge of the wiring board.

【0069】さらに、面型受光素子も同様の方法で作
製、実装することができ、同一基板上にレーザアレイと
光検出器アレイを備えた光送受信ユニットも提供でき
る。
Further, the surface-type light receiving element can be manufactured and mounted in the same manner, and an optical transmitting and receiving unit having a laser array and a photodetector array on the same substrate can be provided.

【0070】(第8実施例)以下の実施例に、配線基板
側で光の入出力が行なわれる例を説明する。図11は第
8実施例を示し、図1の符号と同じ符号は同一機能部を
示しその部分の説明は省略する。
(Eighth Embodiment) In the following embodiment, an example in which light is input / output on the wiring board side will be described. FIG. 11 shows an eighth embodiment, in which the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same functional parts, and a description of those parts will be omitted.

【0071】本実施例では、VCSEL部分の電極10
6は中心に5μmφの窓を設けて、エピヤキシャル層側
からも光を取り出せる構造としている。一方、VCSE
L基板を実装するサブマウントないし配線基板130と
しては、図12の様なパターンとした。すなわち、VC
SELの各発光領域に対応する電極パッド106(これ
は図2と同様な配線になっている)に合う様に配線11
2が形成してある(本質的は図3の配線と同じであ
る)。該サブマウント130は、図11に示す様に、ガ
ラス基板110に拡散により屈折率分布を形成した平板
マイクロレンズ111がアレイ化され、その裏面には配
線112がCu/Ni/Auのメッキ等により形成して
ある。
In this embodiment, the electrode 10 of the VCSEL portion
Reference numeral 6 has a structure in which a window of 5 μmφ is provided at the center so that light can be extracted from the epitaxial layer side. On the other hand, VCSE
The submount or wiring board 130 for mounting the L board had a pattern as shown in FIG. That is, VC
Wiring 11 is formed so as to match electrode pad 106 corresponding to each light emitting region of SEL (this is wiring similar to FIG. 2).
2 (essentially the same as the wiring of FIG. 3). As shown in FIG. 11, the submount 130 is formed by arraying flat microlenses 111 having a refractive index distribution formed by diffusion on a glass substrate 110, and wirings 112 are formed on the back surface thereof by plating of Cu / Ni / Au. It is formed.

【0072】電極106、112の接合によって形成さ
れた空隙115はそのままでもよいし、レーザ光に対し
て吸収、散乱の少ない樹脂などを充填してもよい。ま
た、ガラス基板110の両面にはVCSELへの反射の
影響を低減するために無反射コーティングを施してもよ
い。
The gap 115 formed by joining the electrodes 106 and 112 may be left as it is, or may be filled with a resin that absorbs and scatters little with respect to the laser beam. Further, both surfaces of the glass substrate 110 may be provided with an anti-reflection coating in order to reduce the influence of reflection on the VCSEL.

【0073】本実施例では、VCSEL基板21と配線
基板130のアライメントは、レーザを光らせながらマ
イクロレンズ111を通して出力光をモニタすることで
精度良く行うことができる。このとき、レンズなしの配
線基板でももちろんよいし、また、実装してからレーザ
を光らせて位置決めを行い、マイクロレンズ111を作
製してもよい。さらに、上記の様に位置決めを行い、エ
ッチングにより溝を形成してから、その溝にボールレン
ズ等をはめ込んで接着剤等で固定する方法でもよい。
In this embodiment, the alignment between the VCSEL substrate 21 and the wiring substrate 130 can be accurately performed by monitoring the output light through the microlens 111 while emitting the laser. At this time, a wiring substrate without a lens may be used, of course, or the microlens 111 may be manufactured by mounting and positioning a laser beam. Furthermore, a method may be used in which positioning is performed as described above, a groove is formed by etching, and a ball lens or the like is fitted into the groove and fixed with an adhesive or the like.

【0074】VCSELアレイからの配線は、配線基板
130を介して、他の基板117、たとえば、Siから
なる電子デバイス基板や電気回路が形成されているプリ
ント基板の配線116と直接電気的接合が取れる様に実
装される。
The wiring from the VCSEL array can be directly electrically connected to another substrate 117, for example, the wiring 116 of an electronic device substrate made of Si or a printed substrate on which an electric circuit is formed, via the wiring substrate 130. Implemented as follows.

【0075】この様な実装方法により、VCSELアレ
イとそのレーザ光のコリメートレンズ、該VCSEL用
のドライバをコンパクトに一体化して実装することがで
きる。また、プロセッサなどを含む高機能電子回路を実
装したプリント基板同士の接続を光で行う、いわゆるボ
ード間光インターコネクション用の実装形態としても応
用できる。
According to such a mounting method, the VCSEL array, its collimating lens for laser light, and the driver for the VCSEL can be compactly integrated and mounted. Further, the present invention can also be applied as a mounting mode for so-called board-to-board optical interconnection in which printed circuit boards on which high-performance electronic circuits including a processor and the like are mounted are connected by light.

【0076】一方、VCSELアレイをICパッケージ
等に収める場合、配線基板130のサイズをパッケージ
のキャビティーサイズに合わせ、配線基板の配線112
をパッケージのピンまで接続できる様に形成してハンダ
等で電気的接合を得れば、配線112からのワイヤボン
ディングの手間が省ける。レーザ基板21をICパッケ
ージの底面にダイボンディングする場合は、レーザ光は
配線基板130側からのみ取り出せる(図6の説明も参
照)。
On the other hand, when the VCSEL array is housed in an IC package or the like, the size of the wiring board 130 is adjusted to the size of the cavity of the package, and the wiring 112 of the wiring board is adjusted.
Is formed so that it can be connected to the pins of the package, and electrical connection is obtained by soldering or the like, so that the time required for wire bonding from the wiring 112 can be omitted. When the laser substrate 21 is die-bonded to the bottom surface of the IC package, laser light can be extracted only from the wiring substrate 130 side (see also the description of FIG. 6).

【0077】本実施例でも、VCSEL基板21と配線
基板130を貼り合わせるときのアライメントが容易な
ため、歩留まり、生産性が向上する。また、VCSEL
近傍での接合等の作業がないためにVCSELへの特性
劣化などのダメージがない。本実施例では、GaAs基
板上のInGaAs/GaAs系の例を示したが、もち
ろん、他の材料、波長、すなわち青色発光のGaN系、
GaAs基板上の長波材料であるGaInNAsなどで
も同様のことが実現できる。
Also in this embodiment, since the alignment at the time of bonding the VCSEL substrate 21 and the wiring substrate 130 is easy, the yield and the productivity are improved. Also, VCSEL
Since there is no work such as joining in the vicinity, there is no damage such as characteristic deterioration to the VCSEL. In this embodiment, the example of the InGaAs / GaAs system on the GaAs substrate is shown.
The same can be realized with GaInNAs, which is a long-wave material on a GaAs substrate.

【0078】(第9実施例)本発明による第9の実施例
は、図13の様にVCSELからのレーザ光を結合させ
る光ファイバ143も集積化させたものである。その他
の構造、すなわち、VCSEL構造、配線構造等は第8
実施例と同様であるが、放熱のためのヒートシンク14
0をレーザ基板21側に設けた構造となっている。ヒー
トシンク140はAl23、AlNなどのセラミックが
一般的で、図13の様に箱型にレーザ基板21を覆い、
基板側の電極7はこのヒートシンク140の内縁伝いに
配線基板130の対応する電極112と電気的接合が取
れる様に構成してある(図6の説明を参照)。
(Ninth Embodiment) In a ninth embodiment according to the present invention, an optical fiber 143 for coupling a laser beam from a VCSEL is integrated as shown in FIG. Other structures, that is, VCSEL structure, wiring structure, etc.
Same as the embodiment, except that the heat sink 14
0 is provided on the laser substrate 21 side. The heat sink 140 is generally made of a ceramic such as Al 2 O 3 or AlN, and covers the laser substrate 21 in a box shape as shown in FIG.
The electrode 7 on the substrate side is configured so that it can be electrically connected to the corresponding electrode 112 of the wiring substrate 130 along the inner edge of the heat sink 140 (see the description of FIG. 6).

【0079】光ファイバ143を実装する場合には、図
13の様に第3の基板141を配線基板130に貼り付
けてガイド穴を形成して、ここに光ファイバ143を差
し込むことで簡単に実装できる。このガイド穴の形成プ
ロセスを図14を用いて説明する。
When the optical fiber 143 is mounted, the third substrate 141 is attached to the wiring substrate 130 to form a guide hole as shown in FIG. 13, and the optical fiber 143 is easily inserted by inserting the optical fiber 143 into the guide hole. it can. The process of forming the guide holes will be described with reference to FIG.

【0080】例えば、ファイバ支持基板141として5
00μm厚のSiウェハを用いる。図14(a)におい
て、第8実施例の様な方法でVCSELアレイとマイク
ロレンズ付き配線基板130の実装を行い、さらにSi
基板141を陽極接合法などで配線基板130に接合し
てレジスト150を塗布する。陽極接合は、配線基板1
30となるガラスに陰極、Si基板141に陽極を当て
て電圧をかけることで接合する手段である。この接合に
はポリイミド系やエポキシ系の接着剤を用いてもよい。
For example, as the fiber support substrate 141, 5
A Si wafer having a thickness of 00 μm is used. In FIG. 14A, the VCSEL array and the wiring substrate with microlenses 130 are mounted by the method as in the eighth embodiment, and
The substrate 141 is bonded to the wiring substrate 130 by an anodic bonding method or the like, and a resist 150 is applied. The anodic bonding is performed on the wiring board 1
This is a means for applying a voltage by applying a cathode to the glass 30 and applying an anode to the Si substrate 141. For this bonding, a polyimide-based or epoxy-based adhesive may be used.

【0081】次に、図14(b)において、ホトマスク
154を用いて各VCSELの位置に合う様なファイバ
ガイド溝を形成するためのパターニングを行う。このと
き、プローブ151およびプローブ152を用いてVC
SELに電流を流して発光させ、マイクロレンズ111
を通してレジスト面150に到達した光153とホトマ
スクの開口部155(大きさは光153のスポット径の
方が小さい)の位置関係を、CCDでモニタしながらア
ライメントすれば簡単に精度良いパターニングができ
る。
Next, in FIG. 14B, patterning is performed using a photomask 154 to form a fiber guide groove that matches the position of each VCSEL. At this time, using the probe 151 and the probe 152,
The current flows through the SEL to emit light, and the micro lens 111
When the alignment is performed while monitoring the positional relationship between the light 153 that has reached the resist surface 150 through the aperture 155 and the opening 155 of the photomask (the size of the light 153 is smaller than the spot diameter of the light 153) with a CCD, accurate patterning can be easily performed.

【0082】最後に図14(c)において、RIBE
(Reactive Ion Beam Etching)法で400μmほどエ
ッチングを行い、さらにKOHによるSi(141)と
ガラス(130)の選択ウエットエッチングでガイド溝
142を形成する。
Finally, in FIG. 14C, RIBE
(Reactive Ion Beam Etching) is performed to etch about 400 μm, and guide grooves 142 are formed by selective wet etching of Si (141) and glass (130) using KOH.

【0083】この様に形成したガイド溝142に光ファ
イバ143(端面に無反射のための処理をしてあること
が望ましい)を差し込んで、エポキシ系接着剤等で固定
すれば簡単に高効率な光結合が得られ、生産性が向上
し、低コスト化できる。本実施例では、ファイバ143
を差し込む場合にレーザにダメージを与えることがない
ために、歩留まりが向上する。
An optical fiber 143 (preferably having a non-reflection treatment applied to the end face) is inserted into the guide groove 142 thus formed, and is fixed with an epoxy-based adhesive or the like. Optical coupling is obtained, productivity is improved, and cost can be reduced. In this embodiment, the fiber 143
Since the laser is not damaged when the laser beam is inserted, the yield is improved.

【0084】本実施例では、マイクロレンズ111を備
える構成になっているが、光ファイバ143がマルチモ
ードファイバの場合は、VCSEL出射面から100μ
m程度離れていても充分結合できるため、配線基板とし
てのガラス基板130の厚さを100μm程度にすれば
レンズ111は無しでもよい。
In this embodiment, the micro lens 111 is provided. However, when the optical fiber 143 is a multi-mode fiber, 100 μm from the VCSEL emission surface.
The lens 111 can be omitted if the thickness of the glass substrate 130 as a wiring substrate is set to about 100 μm, since the connection can be sufficiently performed even if the distance is about m.

【0085】(第10実施例)本発明による第10の実
施例は、図15に示す構造の様に配線ガラス基板160
にマイクロレンズ161および光ファイバ用ガイド溝1
62の両方を備える場合である。作製方法等は第8、第
9の実施例と同様である。異なる点は、マイクロレンズ
161が配線ガラス基板160のVCSELアレイに面
した表面に形成されているので、マイクロレンズ161
とVCSELの距離が近くなるため、焦点距離の短いレ
ンズ161になっていることである。また、ファイバガ
イド溝162のエッチングにはウエットエッチング液と
してふっ酸を用いるため、エッチングストップには注意
を要する。しかし、ガラス基板160と他の基板との接
合がないことでコストの低減が図れる。
(Tenth Embodiment) A tenth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.
161 and guide groove 1 for optical fiber
62. The manufacturing method and the like are the same as in the eighth and ninth embodiments. The difference is that the microlens 161 is formed on the surface of the wiring glass substrate 160 facing the VCSEL array.
Since the distance between the VCSEL and the VCSEL is short, the lens 161 has a short focal length. In addition, since the hydrofluoric acid is used as a wet etchant for etching the fiber guide groove 162, attention must be paid to the etching stop. However, since there is no bonding between the glass substrate 160 and another substrate, cost can be reduced.

【0086】(第11実施例)第8、第9、第10の実
施例では、配線基板130、160にマイクロレンズ1
11、161があるために、基板材料として主にガラス
を用いる例であった。一方、配線基板170として、図
16の様にVCSELアレイ領域のみ(第8実施例のタ
イプのVCSELの場合、約lmm□)のホールエッチ
ングを行ってレーザ光の取り出し口171を形成すれ
ば、材料による限定はなくなる。例えば、配線基板17
0としてSi基板を用いて、KOHで基板のホールエッ
チングを行えば、レーザ波長がSiの吸収領域にあって
も光を取り出せる。しかも、マイクロレンズアレイ17
2や光ファイバテープ173を外形が配線基板170の
ホール部分171に一致する様に形成しておけば、これ
をホール部分171に嵌め込んで接着剤等で固定すれば
簡単に実装できる。ボールレンズを嵌め込んでもよい。
その他の点は第9実施例などと同じである。
(Eleventh Embodiment) In the eighth, ninth, and tenth embodiments, the micro lenses 1
11 and 161, glass was mainly used as the substrate material. On the other hand, as shown in FIG. 16, when the wiring board 170 is subjected to hole etching only in the VCSEL array area (about 1 mm square in the case of the VCSEL of the eighth embodiment) to form the laser light extraction port 171, the material is Is no longer limited. For example, the wiring board 17
If the substrate is subjected to hole etching with KOH using a Si substrate as 0, light can be extracted even when the laser wavelength is in the Si absorption region. Moreover, the micro lens array 17
If the outer shape 2 and the optical fiber tape 173 are formed so as to correspond to the hole portion 171 of the wiring board 170, they can be easily mounted by being fitted into the hole portion 171 and fixed with an adhesive or the like. A ball lens may be fitted.
The other points are the same as those of the ninth embodiment.

【0087】(第12実施例)本実施例では、拡散によ
り形成した平板マイクロレンズではなく、図17の様に
配線基板180にフレネルレンズ181を用いたもので
ある。その他の構成等は第8実施例などと同様である。
(Twelfth Embodiment) In this embodiment, a Fresnel lens 181 is used for a wiring board 180 as shown in FIG. 17 instead of a flat microlens formed by diffusion. Other configurations are the same as those of the eighth embodiment.

【0088】フレネルレンズの作製方法も、ファイバガ
イド溝の形成の様にVCSELを発光させてセルフアラ
イン法でパターニングすることで行うことができる。平
板マイクロレンズに比べると、フレネルレンズ181は
効率的には低下するが、作製が容易であり、Si基板を
用いることもできるため、低コスト化が図れる。例え
ば、配線基板180の厚さが350μm、すなわちレン
ズ181からVCSELまでの距離が約360μmの場
合、波長によって設計する必要があるが、直径100μ
m、深さ0.5μm程度のリング状溝で形成される3ゾ
ーンのフレネルレンズで集光可能である。
The method of manufacturing a Fresnel lens can also be performed by emitting light from a VCSEL and patterning it by a self-alignment method as in the case of forming a fiber guide groove. Compared with a flat microlens, the Fresnel lens 181 is efficiently reduced, but is easy to manufacture and can use a Si substrate, so that the cost can be reduced. For example, when the thickness of the wiring board 180 is 350 μm, that is, when the distance from the lens 181 to the VCSEL is about 360 μm, it is necessary to design according to the wavelength.
The light can be collected by a three-zone Fresnel lens formed by a ring-shaped groove having a depth of about 0.5 μm.

【0089】第8乃至第12の実施例で説明してきた実
施例でも、8×8の2次元VCSELアレイであった
が、もちろんアレイ数には制限はなく1つのVCSEL
でもよい。また、端面発光型のレーザアレイにも適用で
きる(この場合、レーザからの光を基板垂直方向に向け
るミラーなどをレーザ端面近くに設ける必要がある)。
さらに、面型受光素子も同様の方法で作製、実装するこ
とができ、同一基板上にレーザアレイと光検出器アレイ
を備えた光送受信ユニットも提供できる。
In the embodiments described in the eighth to twelfth embodiments, the 8 × 8 two-dimensional VCSEL array is used. However, the number of arrays is not limited, and one VCSEL may be used.
May be. Further, the present invention can be applied to an edge-emitting laser array (in this case, a mirror or the like for directing light from the laser in a direction perpendicular to the substrate needs to be provided near the laser edge).
Furthermore, a surface-type light receiving element can be manufactured and mounted by the same method, and an optical transmission / reception unit including a laser array and a photodetector array on the same substrate can be provided.

【0090】ところで、今まで説明してきた実施例にお
いて、レーザなどの光機能素子のカソード、アノードに
対応する電極は、光機能素子基板の表と裏で構成する例
を述べてきたが、エッチングにより段差を形成すること
で(この段差は、エッチングする側から活性層より深い
層に達するまで形成され、ここにエッチングにより現れ
た側壁に絶縁膜を形成してから電極配線を施して活性層
より深い層の極性の電極を取り出す)、どちらか一方に
両極を備えることもできる。
By the way, in the embodiments described so far, an example has been described in which the electrodes corresponding to the cathode and anode of the optical functional device such as a laser are formed on the front and back of the optical functional device substrate. By forming a step (this step is formed from the side to be etched until it reaches a layer deeper than the active layer, an insulating film is formed on the side wall that appears by etching, and then electrode wiring is applied to form a step deeper than the active layer. The electrode having the polarity of the layer is taken out).

【0091】また、今まで説明してきたVCSELアレ
イは、空間伝送で使用する場合には、ボード間光インタ
ーコネクション、光書き込みによる記録すなわちレーザ
ビームプリンタ、CD−ROM、光磁気ディスク等の光
源として用いることができる。また、光ファイバに結合
して大容量光並列伝送の光源装置として用いることもで
きる。
When the VCSEL array described so far is used for spatial transmission, it is used as a light source for optical interconnection between boards and recording by optical writing, that is, a laser beam printer, a CD-ROM, a magneto-optical disk, or the like. be able to. Further, it can be connected to an optical fiber and used as a light source device for large capacity optical parallel transmission.

【0092】[0092]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によって、光
機能素子を該素子の基板以外の別基板を用いて実装する
場合の歩留まり、生産性を上げることができる。
As described above, according to the present invention, the yield and the productivity when the optical functional element is mounted on another substrate other than the substrate of the element can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は本発明による第1実施例のVCSELア
レイの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a VCSEL array of a first embodiment according to the present invention.

【図2】図2は本発明によるVCSELアレイ基板の平
面図である。
FIG. 2 is a plan view of a VCSEL array substrate according to the present invention.

【図3】図3は本発明によるVCSELアレイを接合す
る配線基板の平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a wiring board for joining a VCSEL array according to the present invention.

【図4】図4は本発明による第2実施例のVCSELア
レイの断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a VCSEL array according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図5は本発明による第3実施例のVCSELア
レイの断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a VCSEL array according to a third embodiment of the present invention.

【図6】図6は本発明による第4実施例のVCSELア
レイモジュールの断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a VCSEL array module according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】図7は本発明による第5実施例のVCSELア
レイの断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a VCSEL array according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】図8は本発明による第6実施例の電子デバイス
集積化VCSELアレイの断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of an electronic device integrated VCSEL array according to a sixth embodiment of the present invention.

【図9】図9は本発明による第7実施例のVCSELア
レイの断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a VCSEL array according to a seventh embodiment of the present invention.

【図10】図10は本発明による第7実施例のVCSE
Lアレイの平面図である。
FIG. 10 is a VCSE of a seventh embodiment according to the present invention.
It is a top view of an L array.

【図11】図11は本発明による第8実施例のVCSE
Lアレイの断面図である。
FIG. 11 is a VCSE of an eighth embodiment according to the present invention.
It is sectional drawing of an L array.

【図12】図12は本発明によるVCSELアレイを接
合する配線基板の平面図である。
FIG. 12 is a plan view of a wiring board for joining a VCSEL array according to the present invention.

【図13】図13は本発明による第9実施例のVCSE
Lアレイモジュールの断面図である。
FIG. 13 is a ninth embodiment of a VCSE according to the present invention.
It is sectional drawing of an L array module.

【図14】図14は本発明による第9実施例のVCSE
Lアレイモジュールの作製方法を示す図である。
FIG. 14 is a ninth embodiment of a VCSE according to the present invention.
It is a figure showing the manufacturing method of L array module.

【図15】図15は本発明による第10実施例のVCS
ELアレイモジュールの断面図である。
FIG. 15 is a diagram showing a VCS according to a tenth embodiment of the present invention;
It is sectional drawing of an EL array module.

【図16】図16は本発明による第11実施例のVCS
ELアレイモジュールの断面図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating a VCS according to an eleventh embodiment of the present invention;
It is sectional drawing of an EL array module.

【図17】図17は本発明による第12実施例のVCS
ELアレイモジュールの断面図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating a VCS according to a twelfth embodiment of the present invention;
It is sectional drawing of an EL array module.

【図18】図18は従来のVCSELの断面構造図であ
る。
FIG. 18 is a sectional structural view of a conventional VCSEL.

【図19】図19は配線基板兼ヒートシンク基板付きV
CSELの従来例を示す図である。
FIG. 19 is a diagram of a V with a wiring board and a heat sink board.
FIG. 11 is a diagram illustrating a conventional example of a CSEL.

【図20】図20は電子回路基板付きVCSELの従来
例を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a conventional example of a VCSEL with an electronic circuit board.

【図21】図21はVCSELアレイの配線基板への実
装形態の従来例を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a conventional example of a mounting mode of a VCSEL array on a wiring board.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、51、1001、1112 レーザ用基板 2、4、1002、1004 半導体多層膜ミラー 3、53、1003、1115 活性層 5、11、73、1005、1208 絶縁膜 6、106 レーザ側電極兼配線 7、67、1008 レーザ基板側電極 8、1007 レーザ機能部 9、1009 埋め込み領域 10、71、110、160、170、180 配線
用基板 12、68、72、81、112 配線基板側電極兼
配線 13 接合用金属 14 ボンディングワイヤ 15、115 樹脂 20 VCSELアレイ領域 21 レーザ基板 30、130 配線基板 40 放熱用金属 50 基板を除去した領域 60 透明な配線基板 61、140 パッケージ 62、117、201 電子回路基板 65 パッケージ内壁配線 80 電子デバイス基板 82、1204 レーザ駆動用トランジスタ 90 ハンダのはい上がり 91、92 分離溝 93 マトリックス電極 94、1010 電極の窓領域 111、161 平板マイクロレンズ 116 電子回路基板用電極 141 ファイバ固定用基板 142、162、1209、1303 ファイバ用ガ
イド穴 143、1210 光ファイバ 150 ホトレジスト 151、152 電流プローブ 153、1311 光ビーム 154 ホトマスク 155 ホトマスク開口部 171 配線基板開口部 172 マイクロレンズアレイ 173、1306 光ファイバテープ 181 フレネルレンズ 1006、1111 レーザ電極 1011 レーザ共振器 1110 樹脂モールド体 1113、1117 反射膜 1114、1116 クラッド層 1118 電流ブロック層 1119 キャップ層 1120 パッケージ窓 1121 パッケージ窓側電極 1202 発光チップ 1203、1302 面発光レーザ 1205 エミッタ電極 1206 ベース電極 1207 アノード電極 1211 接着剤 1301 半導体基板 1304 配線パターン 1305 支持基板 1307 コア 1308 クラッド 1309 光ファイバ心線 1310 被覆材 1312 露出長
1, 51, 1001, 1112 Laser substrate 2, 4, 1002, 1004 Semiconductor multilayer mirror 3, 53, 1003, 1115 Active layer 5, 11, 73, 1005, 1208 Insulating film 6, 106 Laser-side electrode / wiring 7 , 67, 1008 Laser board side electrode 8, 1007 Laser function part 9, 1009 Embedding area 10, 71, 110, 160, 170, 180 Wiring board 12, 68, 72, 81, 112 Wiring board side electrode / wiring 13 Bonding Metal for bonding 14 Bonding wires 15 and 115 Resin 20 VCSEL array area 21 Laser board 30 and 130 Wiring board 40 Metal for heat dissipation 50 Area where the board is removed 60 Transparent wiring board 61 and 140 Package 62, 117 and 201 Electronic circuit board 65 Package Inner wall wiring 80 electronic device substrate 82, 1204 Laser driving transistor 90 Solder bump 91, 92 Separation groove 93 Matrix electrode 94, 1010 Window area of electrode 111, 161 Flat microlens 116 Electronic circuit board electrode 141 Fiber fixing board 142, 162, 1209, 1303 Fiber Guide holes 143, 1210 Optical fiber 150 Photo resist 151, 152 Current probe 153, 1311 Light beam 154 Photo mask 155 Photo mask opening 171 Wiring board opening 172 Micro lens array 173, 1306 Optical fiber tape 181 Fresnel lens 1006, 1111 Laser electrode 1011 Laser resonator 1110 Resin molded body 1113, 1117 Reflection film 1114, 1116 Cladding layer 1118 Current block layer 1119 Top layer 1120 Package window 1121 Package window side electrode 1202 Light emitting chip 1203, 1302 Surface emitting laser 1205 Emitter electrode 1206 Base electrode 1207 Anode electrode 1211 Adhesive 1301 Semiconductor substrate 1304 Wiring pattern 1305 Support substrate 1307 Core 1308 Clad 1309 Optical fiber core 1310 Covering material 1312 Exposure length

Claims (33)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光機能素子を有し、それへ電流を注入する
或は電圧を印加するための電極の一部が、該光機能素子
の機能部以外の部分に引き出して第1の基板に設けられ
た電極パッドと、該光機能素子が形成された第1の基板
とは異なる第2の基板に形成された配線パターン上の電
極パッドとを電気的導通が得られる様に接合して成り、
該第2の基板から該光機能素子の機能部に電流注入或は
電圧印加可能である様に構成されたことを特徴とする光
機能素子装置。
An optical function element is provided, and a part of an electrode for injecting a current or applying a voltage to the optical function element is led out to a part other than a functional part of the optical function element, and is provided on a first substrate. The provided electrode pad is bonded to an electrode pad on a wiring pattern formed on a second substrate different from the first substrate on which the optical functional element is formed so that electrical continuity can be obtained. ,
An optical functional device, wherein current injection or voltage can be applied from the second substrate to a functional portion of the optical functional device.
【請求項2】前記光機能素子への光の入出力が第1の基
板側から行なうことができる様に構成されていることを
特徴とする請求項1記載の光機能素子装置。
2. An optical functional device according to claim 1, wherein input and output of light to and from said optical functional device can be performed from the first substrate side.
【請求項3】前記光機能素子において、光の入出力は光
機能素子が形成された第1の基板側から行なうことがで
きる様に、第1の基板のうち、光機能素子の機能部が形
成された領域において、機能層のみ残して基板を除去し
て窓領域が形成されていることを特徴とする請求項2記
載の光機能素子装置。
3. The optical functional element of claim 1, wherein the optical functional element of the first substrate has a functional portion of the optical functional element such that input and output of light can be performed from the first substrate side on which the optical functional element is formed. 3. The optical functional device according to claim 2, wherein the window region is formed by removing the substrate while leaving only the functional layer in the formed region.
【請求項4】前記第1の基板が、光機能素子の扱う光に
対して透明な材料で形成されていることを特徴とする請
求項2記載の光機能素子装置。
4. The optical functional device according to claim 2, wherein the first substrate is formed of a material transparent to light handled by the optical functional device.
【請求項5】前記光機能素子への光の入出力が第2の基
板側から行なうことができる様に構成されていることを
特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の光機能素子
装置。
5. The optical function according to claim 1, wherein input / output of light to / from the optical function element can be performed from the second substrate side. Element device.
【請求項6】前記第2の基板が、光機能素子の扱う光に
対して透明な材料で形成されていることを特徴とする請
求項5記載の光機能素子装置。
6. The optical functional device according to claim 5, wherein the second substrate is formed of a material transparent to light handled by the optical functional device.
【請求項7】前記第2の基板には、光機能素子に対応す
る位置に、光機能素子への光の入出力をガイドする手段
が設けられていることを特徴とする請求項5または6記
載の光機能素子装置。
7. The second substrate is provided with means for guiding light input / output to / from the optical functional element at a position corresponding to the optical functional element. The optical function element device according to the above.
【請求項8】前記第2の基板には、光機能素子に対応す
る位置にマイクロレンズが形成されていることを特徴と
する請求項7記載の光機能素子装置。
8. The optical functional device according to claim 7, wherein a microlens is formed on the second substrate at a position corresponding to the optical functional device.
【請求項9】前記第2の基板には、光機能素子に対応す
る位置にフレネルレンズが形成されていることを特徴と
する請求項7記載の光機能素子装置。
9. The optical functional device according to claim 7, wherein a Fresnel lens is formed on the second substrate at a position corresponding to the optical functional device.
【請求項10】前記第2の基板には、光機能素子に対応
する位置に光ファイバが第2の基板に密接して固定され
ており、光機能素子への光入出力が該光ファイバを介し
て可能であることを特徴とする請求項7、8または9記
載の光機能素子装置。
10. An optical fiber is fixed to the second substrate at a position corresponding to the optical function element so as to be in close contact with the second substrate. 10. The optical functional device according to claim 7, 8 or 9, wherein the optical functional device is capable of being operated via an external device.
【請求項11】前記第2の基板には、前記光ファイバを
固定するための穴が形成されていることを特徴とする請
求項10記載の光機能素子装置。
11. The optical function device according to claim 10, wherein a hole for fixing the optical fiber is formed in the second substrate.
【請求項12】前記第2の基板の上に、前記光ファイバ
を固定するための穴が形成された第3の基板が接着され
ていることを特徴とする請求項7、8または9記載の光
機能素子装置。
12. The apparatus according to claim 7, wherein a third substrate having a hole for fixing the optical fiber is adhered on the second substrate. Optical function device.
【請求項13】前記光機能素子は、該素子が形成された
第1の基板面から垂直に光を出射する面型発光素子であ
ることを特徴とする請求項1乃至12の何れかに記載の
光機能素子装置。
13. The device according to claim 1, wherein the optical function device is a surface light emitting device that emits light vertically from a surface of the first substrate on which the device is formed. Optical function device.
【請求項14】前記面型発光素子は半導体結晶で構成さ
れ、活性層の両側に反射ミラーを備えた面型半導体レー
ザであることを特徴とする請求項13記載の光機能素子
装置。
14. An optical functional device according to claim 13, wherein said surface light emitting device is a surface semiconductor laser comprising a semiconductor crystal and having reflection mirrors on both sides of an active layer.
【請求項15】前記光機能素子は、該素子に照射された
光を電気に変換する光検出器であることを特徴とする請
求項1乃至12の何れかに記載の光機能素子装置。
15. The optical functional element device according to claim 1, wherein the optical functional element is a photodetector that converts light applied to the element into electricity.
【請求項16】前記電極パッドの電気的導通を得ながら
接合する手段が、電極パッド上にハンダをメッキ等で形
成して加熱することであることを特徴とする請求項1乃
至15の何れかに記載の光機能素子装置。
16. A method according to claim 1, wherein said means for bonding while obtaining electrical continuity of said electrode pads comprises forming solder on said electrode pads by plating or the like and heating. 3. The optical function device according to claim 1.
【請求項17】前記電極パッドの電気的導通を得ながら
接合する手段が、電極パッド上に異方導電性接着剤或は
導電性接着剤を塗布して加熱する工程を含むことである
ことを特徴とする請求項1乃至15の何れかに記載の光
機能素子装置。
17. The method according to claim 17, wherein the means for bonding while obtaining electrical continuity of the electrode pad includes a step of applying an anisotropic conductive adhesive or a conductive adhesive on the electrode pad and heating. The optical functional device according to any one of claims 1 to 15, wherein:
【請求項18】前記電極パッドの電気的導通を得ながら
接合する手段が、表面電極同士を圧着することであるこ
とを特徴とする請求項1乃至15の何れかに記載の光機
能素子装置。
18. The optical functional device according to claim 1, wherein the means for joining while obtaining electrical continuity of the electrode pads is to press-bond surface electrodes.
【請求項19】前記電極パッドの電気的導通を得ながら
接合されていると共に、光機能素子の機能部と第2の基
板との間に、周囲と電気的に絶縁された金属バンプを配
置して該機能部で発生する熱を第2の基板に有効に放熱
できる構造を持つことを特徴とする請求項1乃至18の
何れかに記載の光機能素子装置。
19. A metal bump which is joined while obtaining electrical continuity of the electrode pads and is electrically insulated from the surroundings between a functional portion of the optical function element and the second substrate. 19. The optical functional device according to claim 1, wherein the optical functional device has a structure capable of effectively dissipating heat generated in the functional portion to the second substrate.
【請求項20】前記電極パッドの電気的導通を得ながら
接合されていると共に、光機能素子の機能部と第2の基
板との間にできた空隙に樹脂が充填された構造を持つこ
とを特徴とする請求項1乃至19の何れかに記載の光機
能素子装置。
20. A structure in which the electrode pads are joined while obtaining electrical continuity, and a resin is filled in a gap formed between a functional portion of the optical function element and the second substrate. 20. The optical function device according to claim 1, wherein
【請求項21】前記第2の基板に形成した前記配線パタ
ーン上の電極パッドは、光機能素子が形成された領域の
外側に設けられていることを特徴とする請求項1乃至2
0の何れかに記載の面型発光素子装置。
21. An electrode pad on the wiring pattern formed on the second substrate is provided outside a region where an optical functional element is formed.
0. The surface light-emitting device according to any one of 0 to 1 above.
【請求項22】前記第2の基板に形成された電極配線
は、直接あるいは第3の配線基板を介してパッケージ、
他の電子機能素子あるいは電気回路が形成されたプリン
ト基板に実装されることを特徴とする請求項1乃至21
の何れかに記載の光機能素子装置。
22. An electrode wiring formed on the second substrate may be packaged directly or via a third wiring substrate.
22. A printed circuit board on which another electronic functional element or an electric circuit is formed.
The optical function device according to any one of the above.
【請求項23】前記第1の基板がヒートシンクとしても
働くパッケージ内面に全面的に接合されていることを特
徴とする請求項1乃至22の何れかに記載の光機能素子
装置。
23. The optical functional device according to claim 1, wherein the first substrate is entirely bonded to an inner surface of the package which also functions as a heat sink.
【請求項24】前記第2の基板は半導体単結晶であり、
第2の基板に電子機能素子が集積化されて、前記光機能
素子の駆動や制御の回路を同一基板上に備えていること
を特徴とする請求項1乃至23の何れかに記載の光機能
素子装置。
24. The second substrate is a semiconductor single crystal,
24. The optical function according to claim 1, wherein an electronic functional element is integrated on the second substrate, and a circuit for driving and controlling the optical functional element is provided on the same substrate. Element device.
【請求項25】前記電極パッドの電気的導通を得ながら
接合する時に生じる恐れのある第1の基板端面の短絡の
影響を避けるために、前記光機能素子の光機能部の領域
の外周部に第1の基板から光機能層までエッチングして
溝が形成されていることを特徴とする請求項1乃至24
の何れかに記載の光機能素子装置。
25. An outer peripheral portion of a region of an optical function portion of the optical function element, in order to avoid an influence of a short circuit of an end face of the first substrate which may occur when bonding while obtaining electrical conduction of the electrode pad. 25. A groove is formed by etching from the first substrate to the optical functional layer.
The optical function device according to any one of the above.
【請求項26】前記光機能素子は第1の基板上に複数集
積化してあり、第1の基板上において、該集積された光
機能素子の機能部の周囲に前記電極パッドが配置される
様に各光機能素子に電流注入或は電圧印加するための配
線パターンが形成されていることを特徴とする請求項1
乃至25の何れかに記載の光機能素子装置。
26. A plurality of optical function elements are integrated on a first substrate, and the electrode pads are arranged on the first substrate around a functional part of the integrated optical function elements. 2. A wiring pattern for injecting a current or applying a voltage to each optical function element is formed.
26. The optical function element device according to any one of items 25 to 25.
【請求項27】前記光機能素子は、該素子が形成された
第1の基板面から垂直に光を出射する面型発光素子と該
素子に照射された光を電気に変換する光検出器の機能部
が同一領域に集積化された構造を有することを特徴とす
る請求項26記載の光機能素子装置。
27. A light emitting device comprising: a surface light emitting device for vertically emitting light from a first substrate surface on which the device is formed; and a photodetector for converting light applied to the device to electricity. 27. The optical functional device according to claim 26, wherein the functional units have a structure integrated in the same region.
【請求項28】前記光機能素子の機能部間の光、電気お
よび熱の相互干渉を避けるために、各機能部間の第1の
基板および機能層をエッチングして溝が形成されている
ことを特徴とする請求項26または27記載の光機能素
子装置。
28. A groove is formed by etching a first substrate and a functional layer between each functional part in order to avoid mutual interference of light, electricity and heat between the functional parts of the optical functional element. The optical functional device according to claim 26 or 27, wherein:
【請求項29】前記光機能素子に電流注入或は電圧印加
するための配線パターンは独立駆動型で形成されている
ことを特徴とする請求項26、27または28記載の光
機能素子装置。
29. The optical functional device according to claim 26, wherein the wiring pattern for injecting a current or applying a voltage to the optical functional device is formed as an independent drive type.
【請求項30】請求項11または12記載の光機能素子
装置の光ファイバを固定するための穴の作製方法が、面
型発光素子である前記光機能素子に電流を注入して発光
させる工程と、該発光した光を目印としてホトマスクの
アライメントを行なう工程と、該ホトマスクを用いてパ
ターニングを行なって第2の基板或は第3の基板にエッ
チングにより穴を形成する工程を含むことを特徴とする
光機能素子装置の製造方法。
30. A method for producing a hole for fixing an optical fiber of an optical functional device according to claim 11 or 12, wherein a step of injecting a current into said optical functional device, which is a surface light emitting device, to emit light. A step of aligning a photomask using the emitted light as a mark, and a step of patterning using the photomask to form a hole in the second or third substrate by etching. A method for manufacturing an optical functional device.
【請求項31】請求項1乃至29の何れかに記載の光機
能素子装置を光源として用いて、信号を載せた該光源か
らの光を記録媒体にあてることを特徴とする光記録装
置。
31. An optical recording apparatus using the optical functional element device according to claim 1 as a light source, and applying light from the light source on which a signal is mounted to a recording medium.
【請求項32】請求項1乃至29の何れかに記載の光機
能素子装置を送信機として備えたことを特徴とする光送
受信装置。
32. An optical transmitting / receiving apparatus comprising the optical functional element device according to claim 1 as a transmitter.
【請求項33】請求項32記載の光送受信装置を用いて
ボード間の並列伝送、処理を行なうことを特徴とする光
インターコネクション装置。
33. An optical interconnection apparatus for performing parallel transmission and processing between boards using the optical transmission / reception apparatus according to claim 32.
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