JP2001094191A - 光半導体モジュール及びその製造方法 - Google Patents
光半導体モジュール及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度が変化しても光学部品の離脱及び位置ず
れが生じにくく信頼性の高い光半導体モジュールを提供
する。 【解決手段】 支持基板の表面上に光半導体素子と光学
部品が配置されている。両者は、相互に光結合してい
る。光学部品は、樹脂で支持基板に接着される。この樹
脂のガラス転移温度は、光半導体素子の動作温度範囲の
最低温度よりも低い。
れが生じにくく信頼性の高い光半導体モジュールを提供
する。 【解決手段】 支持基板の表面上に光半導体素子と光学
部品が配置されている。両者は、相互に光結合してい
る。光学部品は、樹脂で支持基板に接着される。この樹
脂のガラス転移温度は、光半導体素子の動作温度範囲の
最低温度よりも低い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光半導体モジュー
ル及びその製造方法に関し、特に光学部品を基板上に接
着した光半導体モジュール及びその製造方法に関する。
ル及びその製造方法に関し、特に光学部品を基板上に接
着した光半導体モジュール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信網の拡大と普及に伴い、光半導体
モジュールの小型化、低価格化が要望されている。この
要望に応えるためには、光半導体モジュールの組み立て
を簡略化する必要がある。組み立ての簡略化を可能にす
る技術として、シリコン基板上にレーザダイオードやフ
ォトダイオード等の光半導体部品、及びレンズ等の光学
部品を搭載する技術が注目されている。
モジュールの小型化、低価格化が要望されている。この
要望に応えるためには、光半導体モジュールの組み立て
を簡略化する必要がある。組み立ての簡略化を可能にす
る技術として、シリコン基板上にレーザダイオードやフ
ォトダイオード等の光半導体部品、及びレンズ等の光学
部品を搭載する技術が注目されている。
【０００３】シリコン基板は低価格であり、また熱伝導
性が高いためヒートシンク材料としても適している。シ
リコン基板表面を酸化してＳｉＯ2膜を形成することに
より、このＳｉＯ2膜上に電極や半田バンプを容易に形
成することが可能になる。
性が高いためヒートシンク材料としても適している。シ
リコン基板表面を酸化してＳｉＯ2膜を形成することに
より、このＳｉＯ2膜上に電極や半田バンプを容易に形
成することが可能になる。
【０００４】光半導体素子は、ＡｕＳｎ半田等の高温半
田でシリコン基板上に固定される。シリコン基板の表面
上に位置決めマーカを形成し、光半導体素子を位置決め
マーカを利用して高精度に位置決めすることができる。
また、選択エッチングにより、基板表面に高精度にＶ溝
を形成することができる。このＶ溝を利用して、光学部
品を高精度に位置決めして固定することが可能になる。
田でシリコン基板上に固定される。シリコン基板の表面
上に位置決めマーカを形成し、光半導体素子を位置決め
マーカを利用して高精度に位置決めすることができる。
また、選択エッチングにより、基板表面に高精度にＶ溝
を形成することができる。このＶ溝を利用して、光学部
品を高精度に位置決めして固定することが可能になる。
【０００５】光学部品は、エポキシ樹脂等の紫外線硬化
型樹脂を用いて、基板上に瞬間固定される。固定用の樹
脂として、光半導体モジュールの動作温度範囲の最高温
度よりも高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有するものが用
いられる。ガラス転移温度の高い樹脂を使用して光学部
品を接着することにより、高い接着強度を得ることがで
きる。
型樹脂を用いて、基板上に瞬間固定される。固定用の樹
脂として、光半導体モジュールの動作温度範囲の最高温
度よりも高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有するものが用
いられる。ガラス転移温度の高い樹脂を使用して光学部
品を接着することにより、高い接着強度を得ることがで
きる。
【０００６】光半導体素子と光学部品が搭載されたシリ
コン基板は、ケースのキャビティ内に固定される。シリ
コン基板の固定には、光半導体素子の固定に用いられた
ＡｕＳｎ半田よりも融点の低いＳｎＰｂ半田等が用いら
れる。次に、抵抗溶接により、ケースに蓋を取り付け、
ケース内を気密封止する。ケースには、光が透過する窓
が設けられており、この窓を介して光半導体モジュール
と光ファイバとが光結合する。
コン基板は、ケースのキャビティ内に固定される。シリ
コン基板の固定には、光半導体素子の固定に用いられた
ＡｕＳｎ半田よりも融点の低いＳｎＰｂ半田等が用いら
れる。次に、抵抗溶接により、ケースに蓋を取り付け、
ケース内を気密封止する。ケースには、光が透過する窓
が設けられており、この窓を介して光半導体モジュール
と光ファイバとが光結合する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】光学部品、エポキシ樹
脂、及びシリコン基板は、相互に線膨張率が異なる。こ
のため、温度変化時にこれらの部品に応力が発生する。
光半導体モジュールの通常の動作温度は、−４０℃〜８
５℃と広範囲に亘る。また、シリコン基板をケースに固
定する時に、各部品の温度がＳｎＰｂ半田の融点（１８
３℃）近傍まで上昇する。
脂、及びシリコン基板は、相互に線膨張率が異なる。こ
のため、温度変化時にこれらの部品に応力が発生する。
光半導体モジュールの通常の動作温度は、−４０℃〜８
５℃と広範囲に亘る。また、シリコン基板をケースに固
定する時に、各部品の温度がＳｎＰｂ半田の融点（１８
３℃）近傍まで上昇する。
【０００８】この温度変化による応力の発生により、光
学部品の基板への接着強度が低下する。組み立て後の衝
撃試験や振動試験で光学部品の離脱が生じたり、微小な
位置ずれが生ずる場合がある。
学部品の基板への接着強度が低下する。組み立て後の衝
撃試験や振動試験で光学部品の離脱が生じたり、微小な
位置ずれが生ずる場合がある。
【０００９】本発明の目的は、温度が変化しても光学部
品の離脱及び位置ずれが生じにくく信頼性の高い光半導
体モジュール及びその製造方法を提供することである。
品の離脱及び位置ずれが生じにくく信頼性の高い光半導
体モジュール及びその製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、支持基板と、前記支持基板の表面上に配置された光
半導体素子と、前記支持基板の表面上に配置され、前記
光半導体素子と光結合した光学部品と、前記光半導体素
子の動作温度範囲の最低温度よりも低いガラス転移温度
を有し、前記光学部品を前記支持基板の表面上に接着す
る樹脂とを有する光半導体モジュールが提供される。
と、支持基板と、前記支持基板の表面上に配置された光
半導体素子と、前記支持基板の表面上に配置され、前記
光半導体素子と光結合した光学部品と、前記光半導体素
子の動作温度範囲の最低温度よりも低いガラス転移温度
を有し、前記光学部品を前記支持基板の表面上に接着す
る樹脂とを有する光半導体モジュールが提供される。
【００１１】本発明の他の観点によると、支持基板の表
面上に、少なくとも一方の端が該支持基板の表面内に位
置する溝を形成する工程と、前記溝の端部に光学部品を
配置する工程であって、該光学部品と前記支持基板との
間隙部に、ガラス転移温度が−４０℃以下の紫外線硬化
型樹脂の中間体が充填されるように前記光学部品を配置
する工程と、前記紫外線硬化型樹脂の中間体に紫外線を
照射して、それを硬化させ、硬化した紫外線硬化型樹脂
で前記光学部品を前記支持基板に接着する工程とを有す
る光半導体モジュールの製造方法が提供される。
面上に、少なくとも一方の端が該支持基板の表面内に位
置する溝を形成する工程と、前記溝の端部に光学部品を
配置する工程であって、該光学部品と前記支持基板との
間隙部に、ガラス転移温度が−４０℃以下の紫外線硬化
型樹脂の中間体が充填されるように前記光学部品を配置
する工程と、前記紫外線硬化型樹脂の中間体に紫外線を
照射して、それを硬化させ、硬化した紫外線硬化型樹脂
で前記光学部品を前記支持基板に接着する工程とを有す
る光半導体モジュールの製造方法が提供される。
【００１２】光半導体モジュールは、樹脂のガラス転移
温度以上の温度領域で使用される。このため、通常の使
用状態では、樹脂は柔軟性を保っている。従って、温度
変化による応力の影響が緩和され、光学部品を安定して
保持することができる。
温度以上の温度領域で使用される。このため、通常の使
用状態では、樹脂は柔軟性を保っている。従って、温度
変化による応力の影響が緩和され、光学部品を安定して
保持することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の第１の
実施例による光半導体モジュールの構成及びその製造方
法について説明する。
実施例による光半導体モジュールの構成及びその製造方
法について説明する。
【００１４】図１（Ａ）は、光半導体モジュールの製造
途中の斜視図を示す。シリコンからなる支持基板１の主
表面に溝２が形成されている。シリコン基板１の主表面
には、シリコン単結晶の（１００）結晶面が表出してい
る。溝２の一端は支持基板１の縁まで達する。溝２の他
端は支持基板１の主表面内に位置する。溝２は、例えば
ＫＯＨを用いた異方性エッチングにより形成される。溝
２の両側の側面及び端面に、シリコン単結晶の[１１１]
面が露出する。このため、溝２の側面及び端面は、支持
基板１の主表面と鈍角で交わることになる。
途中の斜視図を示す。シリコンからなる支持基板１の主
表面に溝２が形成されている。シリコン基板１の主表面
には、シリコン単結晶の（１００）結晶面が表出してい
る。溝２の一端は支持基板１の縁まで達する。溝２の他
端は支持基板１の主表面内に位置する。溝２は、例えば
ＫＯＨを用いた異方性エッチングにより形成される。溝
２の両側の側面及び端面に、シリコン単結晶の[１１１]
面が露出する。このため、溝２の側面及び端面は、支持
基板１の主表面と鈍角で交わることになる。
【００１５】溝２の端部に、球レンズ５が配置される。
球レンズ５の表面には、反射防止膜がコーティングされ
ている。球レンズ５は、溝２の端面と両側の側面とによ
って位置決めされ、紫外線硬化型樹脂の中間体６を硬化
させることによって支持基板１に接着される。
球レンズ５の表面には、反射防止膜がコーティングされ
ている。球レンズ５は、溝２の端面と両側の側面とによ
って位置決めされ、紫外線硬化型樹脂の中間体６を硬化
させることによって支持基板１に接着される。
【００１６】支持基板１の主表面のうち、溝２を延長し
た領域上に、レーザダイオード３及びフォトダイオード
４が配置されている。レーザダイオード３は、例えばＩ
ｎＧａＡｓＰ系の発振波長１．５５μｍのものであり、
フォトダイオード４は、例えばＩｎＰ系の端面入射ｐｉ
ｎ型ダイオードである。これらの光半導体素子は、例え
ばＡｕＳｎ半田で支持基板１に固着される。レーザダイ
オード３は、溝２の端部にほぼ接するか、その一部が溝
２の上に庇状に突き出るように配置される。フォトダイ
オード４は、レーザダイオード３の発振状態のモニタ用
である。
た領域上に、レーザダイオード３及びフォトダイオード
４が配置されている。レーザダイオード３は、例えばＩ
ｎＧａＡｓＰ系の発振波長１．５５μｍのものであり、
フォトダイオード４は、例えばＩｎＰ系の端面入射ｐｉ
ｎ型ダイオードである。これらの光半導体素子は、例え
ばＡｕＳｎ半田で支持基板１に固着される。レーザダイ
オード３は、溝２の端部にほぼ接するか、その一部が溝
２の上に庇状に突き出るように配置される。フォトダイ
オード４は、レーザダイオード３の発振状態のモニタ用
である。
【００１７】次に、第１の実施例による光半導体モジュ
ールの製造方法を説明する。図１（Ａ）では、シリコン
ウエハを切断してチップ化した後の状態を示している
が、溝２の形成は、ウエハの切断前に行われる。まず、
シリコンウエハの表面をＳｉＯ 2膜で覆い、このＳｉＯ2
膜に、溝２に対応した開口を形成する。さらに、ＳｉＯ
2膜上に、レーザダイオード３及びフォトダイオード４
の位置決め用のマーカ、及び配線を形成する。マーカ及
び配線は、例えばＡｕで形成される。ＫＯＨを用い、Ｓ
ｉＯ2膜の開口からシリコンウエハを異方性エッチング
する。これにより、溝２が形成される。
ールの製造方法を説明する。図１（Ａ）では、シリコン
ウエハを切断してチップ化した後の状態を示している
が、溝２の形成は、ウエハの切断前に行われる。まず、
シリコンウエハの表面をＳｉＯ 2膜で覆い、このＳｉＯ2
膜に、溝２に対応した開口を形成する。さらに、ＳｉＯ
2膜上に、レーザダイオード３及びフォトダイオード４
の位置決め用のマーカ、及び配線を形成する。マーカ及
び配線は、例えばＡｕで形成される。ＫＯＨを用い、Ｓ
ｉＯ2膜の開口からシリコンウエハを異方性エッチング
する。これにより、溝２が形成される。
【００１８】溝２の形成後、シリコンウエハを切断し、
支持基板１の単位に分離する。このとき、図１（Ａ）に
示すように、溝２の一端が支持基板１の縁まで達し、他
端が支持基板１の主表面内に位置するように切断する。
支持基板１の単位に分離する。このとき、図１（Ａ）に
示すように、溝２の一端が支持基板１の縁まで達し、他
端が支持基板１の主表面内に位置するように切断する。
【００１９】レーザダイオード３とフォトダイオード４
を、支持基板１の主表面上に、ＡｕＳｎ半田により固定
する。
を、支持基板１の主表面上に、ＡｕＳｎ半田により固定
する。
【００２０】溝２の端部に、紫外線硬化型樹脂の中間体
を塗布する。球レンズ５を、溝２の端部に配置する。こ
のとき、球レンズ５は、溝２の側面及び端面により位置
決めされる。紫外線硬化型樹脂の中間体６に紫外線を照
射し、それを硬化させる。用いられる紫外線硬化型樹脂
は、ガラス転移温度が、レーザダイオード３の動作温度
範囲の最低温度よりも低いものである。このため、硬化
後の紫外線硬化型樹脂は柔軟であり、ゲル状になってい
る。なお、レーザダイオード３の動作温度範囲は、例え
ば当該製品の説明書等により規定されている。
を塗布する。球レンズ５を、溝２の端部に配置する。こ
のとき、球レンズ５は、溝２の側面及び端面により位置
決めされる。紫外線硬化型樹脂の中間体６に紫外線を照
射し、それを硬化させる。用いられる紫外線硬化型樹脂
は、ガラス転移温度が、レーザダイオード３の動作温度
範囲の最低温度よりも低いものである。このため、硬化
後の紫外線硬化型樹脂は柔軟であり、ゲル状になってい
る。なお、レーザダイオード３の動作温度範囲は、例え
ば当該製品の説明書等により規定されている。
【００２１】光半導体モジュールの動作温度範囲は、通
常−４０℃〜８５℃に設定される。この場合、接着剤と
して機能する紫外線硬化型樹脂のガラス転移温度は、−
４０℃以下である。この条件を満たす樹脂として、例え
ば協立化学産業株式会社製のＵＶアクリル樹脂ＸＳＧ−
０１（ガラス転移温度−４７℃）や、ＵＶシリコーン樹
脂ＸＳＧ−０４（ガラス転移温度−４８℃）等が挙げら
れる。
常−４０℃〜８５℃に設定される。この場合、接着剤と
して機能する紫外線硬化型樹脂のガラス転移温度は、−
４０℃以下である。この条件を満たす樹脂として、例え
ば協立化学産業株式会社製のＵＶアクリル樹脂ＸＳＧ−
０１（ガラス転移温度−４７℃）や、ＵＶシリコーン樹
脂ＸＳＧ−０４（ガラス転移温度−４８℃）等が挙げら
れる。
【００２２】レーザダイオード３の出射端面から出射し
たレーザビームが、球レンズ５によって収束され、収束
されたレーザビームが溝２に沿って伝搬する。
たレーザビームが、球レンズ５によって収束され、収束
されたレーザビームが溝２に沿って伝搬する。
【００２３】図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す光半導体
モジュールをケースに収納した状態の断面図を示す。上
部が開口した鉄またはコバール製のケース１０の底面上
に、図１（Ａ）に示す光半導体モジュールが、ＳｎＰｂ
半田１２により固定されている。球レンズ５は、紫外線
硬化型樹脂６ａにより支持基板１に接着されている。紫
外線硬化型樹脂６ａは、ゲル状である。
モジュールをケースに収納した状態の断面図を示す。上
部が開口した鉄またはコバール製のケース１０の底面上
に、図１（Ａ）に示す光半導体モジュールが、ＳｎＰｂ
半田１２により固定されている。球レンズ５は、紫外線
硬化型樹脂６ａにより支持基板１に接着されている。紫
外線硬化型樹脂６ａは、ゲル状である。
【００２４】ケース１０の側壁の外周面上に、複数のリ
ード１１が取り付けられている。複数のリード１１は、
ケース１０の下方に伸びる。レーザダイオード３及びフ
ォトダイオード４の外部接続用電極が、対応するリード
１１のボンディングパッドにワイヤボンディングされて
いる。
ード１１が取り付けられている。複数のリード１１は、
ケース１０の下方に伸びる。レーザダイオード３及びフ
ォトダイオード４の外部接続用電極が、対応するリード
１１のボンディングパッドにワイヤボンディングされて
いる。
【００２５】ケース１０の上部の開口は、蓋１３により
気密封止されている。蓋１３は、シーム溶接によりケー
ス１０に固定される。
気密封止されている。蓋１３は、シーム溶接によりケー
ス１０に固定される。
【００２６】ケース１０の側壁のうち、球レンズ５によ
って収束されたレーザビームが照射される領域に、レー
ザビームの波長域の光に対して透明な窓１４が取り付け
られている。窓１４の外側に、光ファイバ１５の先端が
固定され、レーザダイオード３から出射したレーザビー
ムが光ファイバ１５に入射する。
って収束されたレーザビームが照射される領域に、レー
ザビームの波長域の光に対して透明な窓１４が取り付け
られている。窓１４の外側に、光ファイバ１５の先端が
固定され、レーザダイオード３から出射したレーザビー
ムが光ファイバ１５に入射する。
【００２７】次に、上記第１の実施例の効果について説
明する。図１（Ｂ）に示す紫外線硬化型樹脂６ａとして
協立化学産業株式会社のＵＶアクリル樹脂ＸＳＧ−０１
を使用した評価用試料を作製した。比較のために、紫外
線硬化型樹脂６ａとして協立化学産業株式会社製のＵＶ
エポキシ樹脂ＸＯＣ−０２Ｔを用いた比較用試料を作製
した。なお、ＵＶエポキシ樹脂ＸＯＣ−０２Ｔのガラス
転移温度は１５７℃である。すなわち、光半導体モジュ
ールの動作温度範囲内では、ＵＶエポキシ樹脂ＸＯＣ−
０２Ｔは固い固体状である。
明する。図１（Ｂ）に示す紫外線硬化型樹脂６ａとして
協立化学産業株式会社のＵＶアクリル樹脂ＸＳＧ−０１
を使用した評価用試料を作製した。比較のために、紫外
線硬化型樹脂６ａとして協立化学産業株式会社製のＵＶ
エポキシ樹脂ＸＯＣ−０２Ｔを用いた比較用試料を作製
した。なお、ＵＶエポキシ樹脂ＸＯＣ−０２Ｔのガラス
転移温度は１５７℃である。すなわち、光半導体モジュ
ールの動作温度範囲内では、ＵＶエポキシ樹脂ＸＯＣ−
０２Ｔは固い固体状である。
【００２８】評価用試料と比較用試料に対して、固定強
度試験、温度サイクル試験、振動試験、及び衝撃試験を
行った。以下、各試験の方法及び結果について説明す
る。
度試験、温度サイクル試験、振動試験、及び衝撃試験を
行った。以下、各試験の方法及び結果について説明す
る。
【００２９】固定強度試験においては、図１（Ｂ）に示
す球レンズ５に、支持基板１の主表面に平行な方向の５
０ｇｆの力を加え、球レンズ５が離脱するか否かを調査
した。１０個の評価用試料を試験したところ、球レンズ
５が離脱したものはなかった。これに対し、１０個の比
較用試料を試験したところ、１個の試料において球レン
ズ５の離脱が起こった。
す球レンズ５に、支持基板１の主表面に平行な方向の５
０ｇｆの力を加え、球レンズ５が離脱するか否かを調査
した。１０個の評価用試料を試験したところ、球レンズ
５が離脱したものはなかった。これに対し、１０個の比
較用試料を試験したところ、１個の試料において球レン
ズ５の離脱が起こった。
【００３０】温度サイクル試験においては、−４０℃ま
で冷却して３０分間放置し、＋９０℃まで加熱して３０
分間放置する工程を１サイクルとして、１０００サイク
ルの冷却と加熱を繰り返した後、上述の固定強度試験と
同様の試験を行った。１０個の評価用試料を試験したと
ころ、球レンズ５が離脱したものはなかった。これに対
し、１０個の比較用試料を試験したところ、２個の試料
において球レンズ５の離脱が起こった。
で冷却して３０分間放置し、＋９０℃まで加熱して３０
分間放置する工程を１サイクルとして、１０００サイク
ルの冷却と加熱を繰り返した後、上述の固定強度試験と
同様の試験を行った。１０個の評価用試料を試験したと
ころ、球レンズ５が離脱したものはなかった。これに対
し、１０個の比較用試料を試験したところ、２個の試料
において球レンズ５の離脱が起こった。
【００３１】振動試験においては、振動周波数２０〜２
０００Ｈｚ、最大加速度２０Ｇの条件で試料を振動さ
せ、球レンズ５の離脱の有無を調査した。１０個の評価
用試料については、球レンズ５の離脱は見られなかっ
た。これに対し、１０個の比較用試料については、２個
の試料において球レンズ５の離脱が見られた。
０００Ｈｚ、最大加速度２０Ｇの条件で試料を振動さ
せ、球レンズ５の離脱の有無を調査した。１０個の評価
用試料については、球レンズ５の離脱は見られなかっ
た。これに対し、１０個の比較用試料については、２個
の試料において球レンズ５の離脱が見られた。
【００３２】衝撃試験は、ＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３Ｃに
従い、加速度１５００Ｇの条件で行った。１０個の評価
用試料については、球レンズ５の離脱は見られなかっ
た。これに対し、１０個の比較用試料については、１個
の試料において球レンズ５の離脱が見られた。
従い、加速度１５００Ｇの条件で行った。１０個の評価
用試料については、球レンズ５の離脱は見られなかっ
た。これに対し、１０個の比較用試料については、１個
の試料において球レンズ５の離脱が見られた。
【００３３】比較用試料において球レンズ５の離脱が生
じたのは、支持基板１をＳｎＰｂ半田によりケース１０
へ固定するときの熱により、球レンズ５を固定している
樹脂に応力が生じ、接着力が弱まったためと考えられ
る。評価用試料の場合には、樹脂６ａがゲル状であるた
め、熱応力による歪が緩和され、当初の接着力が維持さ
れていると考えられる。
じたのは、支持基板１をＳｎＰｂ半田によりケース１０
へ固定するときの熱により、球レンズ５を固定している
樹脂に応力が生じ、接着力が弱まったためと考えられ
る。評価用試料の場合には、樹脂６ａがゲル状であるた
め、熱応力による歪が緩和され、当初の接着力が維持さ
れていると考えられる。
【００３４】上記の４つの試験では、球レンズ５の接着
部の機械的強度について評価した。次に、図２を参照し
て、光出力の安定性について説明する。図１（Ｂ）に示
す試料に光ファイバ１５を取り付け、上記温度サイクル
試験と同様の温度サイクルを繰り返しながら、光ファイ
バ１５の出力端から出力される光出力の変動を測定し
た。
部の機械的強度について評価した。次に、図２を参照し
て、光出力の安定性について説明する。図１（Ｂ）に示
す試料に光ファイバ１５を取り付け、上記温度サイクル
試験と同様の温度サイクルを繰り返しながら、光ファイ
バ１５の出力端から出力される光出力の変動を測定し
た。
【００３５】図２（Ａ）は、第１の実施例による評価用
試料の光出力変動率を示し、図２（Ｂ）は、比較用試料
の光出力変動率を示す。各図の横軸は温度サイクル数を
表し、縦軸は光出力変動率を、組み立て直後の光出力を
基準として単位「％」で表す。
試料の光出力変動率を示し、図２（Ｂ）は、比較用試料
の光出力変動率を示す。各図の横軸は温度サイクル数を
表し、縦軸は光出力変動率を、組み立て直後の光出力を
基準として単位「％」で表す。
【００３６】図２（Ａ）に示すように、評価用試料の光
出力の変動率は±５％以下である。図２（Ｂ）に示すよ
うに、いくつかの比較用試料の場合には、温度サイクル
を繰り返すに従って光出力が低下している。比較用試料
の光出力の低下の原因は、下記のように考えられる。
出力の変動率は±５％以下である。図２（Ｂ）に示すよ
うに、いくつかの比較用試料の場合には、温度サイクル
を繰り返すに従って光出力が低下している。比較用試料
の光出力の低下の原因は、下記のように考えられる。
【００３７】比較用試料の場合には、図１（Ｂ）に示す
球レンズ５を支持基板１に接着している樹脂が固い。こ
のため、温度サイクルの繰り返しによって発生する熱応
力によって歪が生じ、球レンズ５の位置がずれる。この
位置ずれにより光ファイバ１５とレーザダイオード３と
の光結合効率が低下し、光出力が低下したと考えられ
る。これに対し、評価用試料の場合には、図１（Ｂ）に
示す樹脂６ａが柔軟である。このため、熱応力による歪
が軽減され球レンズ５の位置ずれが生じにくい。
球レンズ５を支持基板１に接着している樹脂が固い。こ
のため、温度サイクルの繰り返しによって発生する熱応
力によって歪が生じ、球レンズ５の位置がずれる。この
位置ずれにより光ファイバ１５とレーザダイオード３と
の光結合効率が低下し、光出力が低下したと考えられ
る。これに対し、評価用試料の場合には、図１（Ｂ）に
示す樹脂６ａが柔軟である。このため、熱応力による歪
が軽減され球レンズ５の位置ずれが生じにくい。
【００３８】上述のように、第１の実施例では、球レン
ズ５を接着する樹脂６ａが、レーザダイオード３の動作
温度において柔軟性を有する。このため、球レンズ５の
離脱や位置ずれが防止される。このような柔軟性を有す
る樹脂は、従来、半導体素子の封止用樹脂として用いら
れてきたが、接着用樹脂としては注目されていなかっ
た。大きな接着力を得るためには、固い樹脂の方が適し
ているからである。
ズ５を接着する樹脂６ａが、レーザダイオード３の動作
温度において柔軟性を有する。このため、球レンズ５の
離脱や位置ずれが防止される。このような柔軟性を有す
る樹脂は、従来、半導体素子の封止用樹脂として用いら
れてきたが、接着用樹脂としては注目されていなかっ
た。大きな接着力を得るためには、固い樹脂の方が適し
ているからである。
【００３９】本願発明者らは、従来、封止用に用いられ
てきた樹脂を接着剤として利用できるのではないかと考
えた。実際に評価実験を行うと、上述のように、柔軟な
樹脂でも十分な接着力が得られることがわかった。ま
た、固い樹脂を用いる場合に比べて、球レンズをより安
定して保持できることがわかった。
てきた樹脂を接着剤として利用できるのではないかと考
えた。実際に評価実験を行うと、上述のように、柔軟な
樹脂でも十分な接着力が得られることがわかった。ま
た、固い樹脂を用いる場合に比べて、球レンズをより安
定して保持できることがわかった。
【００４０】上記実施例では、レーザビーム収束用の光
学部品として球レンズを用いた場合を説明したが、その
他の光学部品を使用してもよい。例えば、球レンズの代
わりに、屈折率分布型レンズを用いることも可能であ
る。
学部品として球レンズを用いた場合を説明したが、その
他の光学部品を使用してもよい。例えば、球レンズの代
わりに、屈折率分布型レンズを用いることも可能であ
る。
【００４１】次に、図３を参照して、第２の実施例によ
る光半導体モジュールの構成及び製造方法を説明する。
る光半導体モジュールの構成及び製造方法を説明する。
【００４２】図３は、第２の実施例による光半導体モジ
ュールの製造途中における斜視図を示す。第２の実施例
では、球レンズ５を透過したレーザビームの光路上に光
アイソレータ９が配置される。光アイソレータ９も、光
半導体素子や球レンズ５と同様に、支持基板１上に固定
される。支持基板１に、光アイソレータ９を固定するた
めのテラス８が形成されている。その他の構成は、図１
（Ａ）に示す第１の実施例の光半導体モジュールの構成
と同様である。
ュールの製造途中における斜視図を示す。第２の実施例
では、球レンズ５を透過したレーザビームの光路上に光
アイソレータ９が配置される。光アイソレータ９も、光
半導体素子や球レンズ５と同様に、支持基板１上に固定
される。支持基板１に、光アイソレータ９を固定するた
めのテラス８が形成されている。その他の構成は、図１
（Ａ）に示す第１の実施例の光半導体モジュールの構成
と同様である。
【００４３】テラス８は、溝２を、レーザダイオード３
が固定されている方の端部の反対側に延長した領域下に
配置される。その高さは、レーザダイオード３が固定さ
れている主表面よりもやや低い。テラス８は、シリコン
ウエハを支持基板１の単位に切断する前に、シリコンウ
エハ表面をダイシングすることにより形成される。
が固定されている方の端部の反対側に延長した領域下に
配置される。その高さは、レーザダイオード３が固定さ
れている主表面よりもやや低い。テラス８は、シリコン
ウエハを支持基板１の単位に切断する前に、シリコンウ
エハ表面をダイシングすることにより形成される。
【００４４】光アイソレータ９が、テラス８上に固定さ
れる。光アイソレータ９は、球レンズ５を固定する紫外
線硬化型樹脂の中間体６と同一の中間体７を用いてテラ
ス８上に接着される。光アイソレータ９は、球レンズ５
により収束されたレーザビームを通過させ、光ファイバ
端面等で反射された反射光をレーザダイオード３に戻さ
ないための部品である。テラス８は、光アイソレータ９
が球レンズ５により収束されたレーザビームをすべて受
けるような高さに設定されている。
れる。光アイソレータ９は、球レンズ５を固定する紫外
線硬化型樹脂の中間体６と同一の中間体７を用いてテラ
ス８上に接着される。光アイソレータ９は、球レンズ５
により収束されたレーザビームを通過させ、光ファイバ
端面等で反射された反射光をレーザダイオード３に戻さ
ないための部品である。テラス８は、光アイソレータ９
が球レンズ５により収束されたレーザビームをすべて受
けるような高さに設定されている。
【００４５】中間体７が硬化して形成された樹脂も、光
半導体モジュールの動作温度において柔軟である。この
ため、光アイソレータ９を安定して保持することができ
る。
半導体モジュールの動作温度において柔軟である。この
ため、光アイソレータ９を安定して保持することができ
る。
【００４６】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光半導体モジュールの動作温度において、光学部品を接
着する樹脂が柔軟性を有する。このため、熱応力による
歪を少なくすることができ、温度サイクルを繰り返して
も光学部品を安定して保持することができる。これによ
り、信頼性の高い光半導体モジュールを得ることが可能
になる。
光半導体モジュールの動作温度において、光学部品を接
着する樹脂が柔軟性を有する。このため、熱応力による
歪を少なくすることができ、温度サイクルを繰り返して
も光学部品を安定して保持することができる。これによ
り、信頼性の高い光半導体モジュールを得ることが可能
になる。
【図１】本発明の第１の実施例による光半導体モジュー
ルの製造途中の斜視図、及びその光半導体モジュールを
ケースに装填した状態の断面図である。
ルの製造途中の斜視図、及びその光半導体モジュールを
ケースに装填した状態の断面図である。
【図２】第１の実施例による光半導体モジュール、及び
比較例の光半導体モジュールの光出力変動率を示すグラ
フである。
比較例の光半導体モジュールの光出力変動率を示すグラ
フである。
【図３】本発明の第２の実施例による光半導体モジュー
ルの製造途中の斜視図である。
ルの製造途中の斜視図である。
１ 支持基板 ２ 溝 ３ レーザダイオード ４ フォトダイオード ５ 球レンズ ６、７ 紫外線硬化型樹脂の中間体 ６ａ 紫外線硬化型樹脂 ８ テラス ９ 光アイソレータ １０ ケース １１ リード １２ ＳｎＰｂ半田 １３ 蓋 １４ 窓
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H037 BA03 CA13 CA18 DA05 DA12 DA17 5F041 AA43 DA03 EE04 EE15 5F073 AB27 AB28 AB30 DA23 FA02 FA08 FA13 FA16 FA18 5F088 BA10 EA09 JA03
Claims (6)
- 【請求項１】 支持基板と、 前記支持基板の表面上に配置された光半導体素子と、 前記支持基板の表面上に配置され、前記光半導体素子と
光結合した光学部品と、 前記光半導体素子の動作温度範囲の最低温度よりも低い
ガラス転移温度を有し、前記光学部品を前記支持基板の
表面上に接着する樹脂とを有する光半導体モジュール。 - 【請求項２】 前記樹脂のガラス転移温度が−４０℃以
下である請求項１に記載の光半導体モジュール。 - 【請求項３】 前記樹脂が、紫外線硬化型樹脂である請
求項１または２に記載の光半導体モジュール。 - 【請求項４】 さらに、前記支持基板の表面上に形成さ
れ、第１の端が該支持基板の縁まで達し、第２の端が該
支持基板の表面内に位置する溝を有し、 前記光半導体素子が前記溝の延長線上に配置され、前記
光学部品が前記溝内に配置されている請求項１〜３のい
ずれかに記載の光半導体モジュール。 - 【請求項５】 前記溝が、前記支持基板の表面に対して
鈍角で交わる一対の側面と、第２の端の部分に、前記支
持基板の表面に対して鈍角で交わる端面とを有し、 前記光学部品が、前記溝の一対の側面と第２の端の部分
の端面とにより位置決めされている請求項４に記載の光
半導体モジュール。 - 【請求項６】 支持基板の表面上に、少なくとも一方の
端が該支持基板の表面内に位置する溝を形成する工程
と、 前記溝の端部に光学部品を配置する工程であって、該光
学部品と前記支持基板との間隙部に、ガラス転移温度が
−４０℃以下の紫外線硬化型樹脂の中間体が充填される
ように前記光学部品を配置する工程と、 前記紫外線硬化型樹脂の中間体に紫外線を照射して、そ
れを硬化させ、硬化した紫外線硬化型樹脂で前記光学部
品を前記支持基板に接着する工程とを有する光半導体モ
ジュールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27241999A JP2001094191A (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 光半導体モジュール及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27241999A JP2001094191A (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 光半導体モジュール及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001094191A true JP2001094191A (ja) | 2001-04-06 |
Family
ID=17513658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27241999A Withdrawn JP2001094191A (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 光半導体モジュール及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001094191A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003303975A (ja) * | 2002-04-08 | 2003-10-24 | Opnext Japan Inc | モニタ用フォトダイオード付光モジュール。 |
| JP2004354674A (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-16 | Hitachi Ltd | 光モジュール及びその製造方法 |
| US7376297B2 (en) | 2006-02-03 | 2008-05-20 | Ngk Insulators, Ltd. | Optical device |
| US7419311B2 (en) | 2006-04-21 | 2008-09-02 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Surface mount optical coupler, method of mounting the same, and method of producing the same |
| JP2012256770A (ja) * | 2011-06-10 | 2012-12-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | レーザモジュール |
| JP2013003549A (ja) * | 2011-06-22 | 2013-01-07 | Panasonic Corp | 光モジュール |
-
1999
- 1999-09-27 JP JP27241999A patent/JP2001094191A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003303975A (ja) * | 2002-04-08 | 2003-10-24 | Opnext Japan Inc | モニタ用フォトダイオード付光モジュール。 |
| JP2004354674A (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-16 | Hitachi Ltd | 光モジュール及びその製造方法 |
| US6937406B2 (en) | 2003-05-29 | 2005-08-30 | Opnext Japan, Inc. | Optical module and method for manufacturing optical module |
| US7376297B2 (en) | 2006-02-03 | 2008-05-20 | Ngk Insulators, Ltd. | Optical device |
| US7419311B2 (en) | 2006-04-21 | 2008-09-02 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Surface mount optical coupler, method of mounting the same, and method of producing the same |
| JP2012256770A (ja) * | 2011-06-10 | 2012-12-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | レーザモジュール |
| JP2013003549A (ja) * | 2011-06-22 | 2013-01-07 | Panasonic Corp | 光モジュール |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061205 |