JP2001201672A - 光半導体を有する変換モジュールと、このような変換モジュールを製造する方法 - Google Patents

光半導体を有する変換モジュールと、このような変換モジュールを製造する方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モジュール１は接触部に電気的に接続されて
いて、該接触部がベースプレート３の下面側２に形成さ
れていて、少なくとも１つの光半導体９が、光を送信方
向Ｂでベースプレート３の上面側１０から離れる方向に
送信することができるように、かつ／または光を受信方
向Ｂでベースプレート３の上面側で受信することができ
るように配置されている形式の、光を少なくとも１つの
光半導体９によって送信かつ／または受信するための変
換モジュール１を改良して、構成素子の改良された集積
密度が達成されるような変換モジュールを提供すること
である。 【解決手段】 接触部が導体路５を用いて形成されてお
り、該導体路５がベースプレート３から電気的に絶縁さ
れていて、プリント配線板基板に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光を少なくとも１
つの光半導体によって送信かつ／または受信するための
変換モジュールであって、該モジュールは接触部に電気
的に接続されていて、該接触部がベースプレートの下面
側に形成されていて、少なくとも１つの光半導体が、光
を送信方向でベースプレートの上面側から離れる方向に
送信することができるように、かつ／または光を受信方
向でベースプレートの上面側で受信することができるよ
うに配置されている形式のものに関する。
【０００２】さらに本発明は少なくとも１つの光半導体
によって光を送信かつ／または受信するための変換モジ
ュールを製造するための方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】このような形式の変換モジュールは、光
信号もしくは光学的な信号のエレクトロオプティック的
な変換および／またはオプトエレクトロニック的な変換
のための光導波路技術分野において使用される。変換モ
ジュールのこのような使用用途では変換モジュールの高
い集積密度が要求される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載した形式の変換モジュールを改良して、構成素子
の集積密度が改良された変換モジュールと、このような
変換モジュールを製造するのに適した方法とを提供する
ことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の課題を解決する
ために本発明の構成では、接触部が導体路を用いて形成
されており、該導体路がベースプレートから電気的に絶
縁されていて、プリント配線板基板に形成されているよ
うにした。
【０００６】さらに本発明の課題を解決するために本発
明の方法ではプリント配線板基板上に形成された接触層
をベースプレートの下側面に施し、該接触層が導体路を
有しており、該導体路をベースプレートから電気的に絶
縁し、前記接触層に少なくとも１つの切欠を形成し、少
なくとも１つの切欠内に少なくとも１つの光半導体を配
置し、それにより、光を送信方向でベースプレートの上
面側から送信し、かつ光を受信方向でベースプレートの
上面側で受信することができるようにし、少なくとも１
つの光半導体と導体路との間にボンディング接続部を形
成し、少なくとも１つの光半導体とボンディング接続部
とを封止コンパウンドで埋設するようにした。
【０００７】
【発明の効果】従来技術に対して得られる本発明の主た
る利点は、光半導体の接続のために必要な接触部が安価
に製造可能なプリント配線板基板上に形成されているこ
とにある。さらに導体路をプリント配線板基板上に配置
することによって、特に複数の導体路層を形成できかつ
互いに重なり合って配置できることにより変換モジュー
ルの高いデータ密度および集積密度が達成される。
【０００８】さらに接触部の、ベースプレートとは切り
離された構成によって、変換モジュールのフレキシブル
な構造が達成される。なぜならば種々異なる使用用途に
合わせられた種々異なる接触装置をベースプレート上に
配置することができるからである。さらに、接触形成す
るためのリードフレーム技術が使用された従来の変換モ
ジュールと比べて、規格通りのＥＭＣ保護がわずかな手
間で形成できるという利点が得られる。
【０００９】本発明の有利な改良形態に基づき、導体路
は絶縁性接着材を用いてベースプレートから電気的に絶
縁されており、これにより一方では簡単な形式で導体路
の電気的な絶縁部が形成され、他方では導体路はこの接
着材によってベースプレートの下面側に固定される。
【００１０】有利には導体路は本発明の１実施形態にお
いてプリント配線板基板を用いてベースプレートから電
気的に絶縁されており、これによりプリント配線板基板
に依存しない、別個の絶縁層なしにすますことができ
る。
【００１１】本発明の１実施形態ではプリント配線板基
板はポリイミドから形成されており、このプリント配線
板基板は安価でありかつ手間をかけずに加工可能であ
る。
【００１２】本発明の改良形態に基づき少なくとも１つ
の光半導体がボンディング部材、特にワイヤーボンディ
ング部材またはテープボンディング部材によって導体路
に接続されており、これにより少なくとも１つの光半導
体の電気的な接続部を、公知であるような技術を用いて
構成することができる。
【００１３】有利には少なくとも１つの光半導体とボン
ディング部材とが、少なくとも部分的に封止コンパウン
ドによって取り囲まれていて、これにより構成部材の絶
縁部および外部からの影響に対する保護部が形成されて
いる。
【００１４】本発明の有利な実施形態はベースプレート
がヒートシンクとして形成されており、これにより変換
モジュールの集積密度が高い場合に必要な熱導出が保証
されている。
【００１５】有利にはベースプレートが金属から形成さ
れており、これにより電気的な妨害領域に対して良好な
防護が保証されている。
【００１６】本発明の有利な改良形態として、ベースプ
レートには貫通路が形成されており、少なくとも部分的
にこの貫通路を通って、光の送信および／または受信時
における光路が延在している。
【００１７】少なくとも１つの光半導体の送信面もしく
は受信面がベースプレートの表面から所定の間隔をおい
て配置されており、その結果、ベースプレートの領域は
貫通路を中心に少なくとも１つの光半導体の送信面もし
くは受信面のための保護部を形成する。
【００１８】有利には貫通路内の光路にレンズが配置さ
れていて、これにより送信されたかつ／または受信され
た光の光線経過に影響を与えることができる。
【００１９】有利にはレンズは球状レンズとして形成さ
れており、これによりレンズの組付けは簡易化されてい
る。
【００２０】貫通路内にレンズを十分に固定できるよう
に、レンズは貫通路内にプレス嵌めされているかまたは
貫通路内に接着材、有利には屈折率整合された、透明な
接着材を用いて接着することができる。
【００２１】本発明の有利な１実施形態では光半導体が
組付け表面に配置されている場合、レンズは、少なくと
も１つの光半導体の、組付け表面に面した表面に形成さ
れたエッチングホールによって、光半導体の自動調節が
実施可能であるように組付け表面を超えてベースプレー
トの下面側に突出している。これにより光半導体の調整
は変換モジュールの製造時に簡易化される。
【００２２】有利にはレンズをシリコンレンズとして形
成することができ、これにより送信されたもしくは受信
された光の放射の必要な出力は少なくとも１つの光半導
体区分によって達成される。
【００２３】本発明の改良形態として、少なくとも１つ
の光半導体がベースプレートの下面側の凹部内に配置さ
れている。これによって少なくとも１つの光半導体は凹
部の壁部に取り囲まれていることにより保護される。壁
部と光半導体との間の間隔は十分でなければならないの
で、壁部と光半導体との間には接触部は形成されていな
い。さらに少なくとも１つの光半導体を凹部に配置する
ことによって、光半導体の表面と組付け平面とが当接す
る接触面の拡大が達成され、したがって熱導出が改良さ
れる。
【００２４】本発明の有利な実施形態では下面側に半導
体が配置されており、この半導体は別のボンディング部
材を用いて導体路に接続されており、これにより少なく
とも１つの光半導体に電気的に接続されている。別の半
導体が変換モジュールの機能のために必要な場合、この
別の半導体を少なくとも１つの光半導体のすぐ近くに配
置することができるので、集積密度は拡大されている。
【００２５】本発明の有利な改良形態では下面側に半導
体を収容するための別の凹部が形成されている。これに
より変換モジュール組付け時における半導体の位置決め
が簡易化されている。
【００２６】本発明の有利な実施形態において、導体路
は変換モジュールをろう材ボールを用いて回路担体上に
ろう接できるようにろう材ボールに電気的に接続されて
いる。これにより、公知のろう接技術によって、変換モ
ジュールの別の構造群への接続が達成される。
【００２７】有利には少なくとも１つの光半導体の上方
でベースプレートの上面側にガイド構成部材はグラスフ
ァイバーケーブルまたは光導波路プラグを収容するため
に配置されている。これにより少なくとも１つの光半導
体と、ガラスファイバーケーブルまたは光導波路プラグ
との間の直接的な光連結が達成されている。
【００２８】本発明の有利な改良形態において、ガイド
構成部材は、少なくとも１つの光半導体から送信された
または受信された光に関してこのガイド構成部材を自動
調節するための突出部を有している。これにより機械的
に簡単な形式でガイド構成部材の調整が保証されてい
る。
【００２９】有利には突出部が少なくとも部分的に貫通
路内に配置されている。これにより、突出部を収容する
ために、すでに存在する貫通路を使用することができ、
したがって突出部に対する付加的な対応部材を形成する
必要はなくなる。
【００３０】本発明による方法の利点は、所属する前記
装置の請求項に記載した利点から得られる。
【００３１】
【発明の実施の形態】次に図面に記載した実施例に基づ
き本発明による実施形態を詳説する。
【００３２】図１に基づき、変換モジュール１ではベー
スプレート３の下面に、導体路５を有するポリイミドシ
ート４が配置されている。このポリイミドシート４は公
知のプリント配線板基板である。
【００３３】ベースプレート３は打抜き成形されたまた
はエッチングされたプレートから形成されている。導体
路５は接着層６によってベースプレート３と電気的に絶
縁されている。ベースプレート３はその下面側２に凹部
７と別の凹部８とを有している。凹部７には光半導体９
が、光を送信方向でベースプレート３の上面側１０から
送信できるように配置されている。この光は図１におい
て例示的に矢印Ａで示した。光半導体９は光を受信方向
でベースプレート３の上面側１０で受信することができ
る。この光は図１において例示的に矢印Ｂで示した。
【００３４】送信されたまたは受信された光の経路は少
なくとも部分的に貫通路１１を介して延びている。この
貫通路１１はベースプレート３に形成されている。光半
導体９によって発信されたまたは受信された光に干渉す
るように、貫通路１１には球状レンズとして構成された
レンズ１２が配置されている。このレンズ１２をガラス
またはプラスチックから形成することができる。
【００３５】図１に基づき、このレンズ１２は光半導体
９上に形成されたエッチングホール１３に配置されてい
る。これにより光半導体９をレンズ１２に関して調節す
ることが可能である。このレンズ１２は有利には貫通路
１１内に、プレス嵌めされているか、かつ／または屈折
率整合された透明な接着材を用いて接着されている。
【００３６】レンズ１２は、上述したような組付け設計
に関係なく、光半導体９が例えばリードフレーム技術に
よって組付けられている変換モジュールにおいても使用
可能である。
【００３７】ベースプレート３の上面側１０では貫通路
１１の領域にガイド構成部材１４が配置されている。光
半導体９から送信された光を継送するために、もしくは
光半導体９によって受信される光を光半導体９に向かっ
て伝送するために、このガイド構成部材１４はグラスフ
ァイバケーブルまたは光導波路プラグ（図示せず）を収
容することができる。
【００３８】光半導体９と組付け表面１５との間でベー
スプレート３の下面側２に接触面１６が形成されてい
る。これにより光半導体９に生ぜしめられた熱の、ベー
スプレート３への良好な伝達が可能となり、したがって
有利にはヒートシンクとして構成されたベースプレート
３は、伝達された熱を分配し導出することができる。光
半導体９を妨害電磁波から保護する機能を付加的に達成
するために、ベースプレート３は有利には金属例えば銅
から形成されている。
【００３９】このベースプレート３は別の半導体１７の
ためにもヒートシンクおよび／または妨害電磁波からの
保護としての機能を達成する。
【００４０】光半導体９は、ワイヤーボンディングまた
はテープボンディングとして構成され得るボンディング
部材１８を用いて、導体路５と電気的に接続されてい
る。別の半導体１７も別のボンディング部材１９を用い
て導体路５と接続されているので、この別の半導体１７
によって光半導体９の機能を助成することができるかま
たは新しい機能を増補することができる。ボンディング
部材１８を備えた光半導体９もボンディング部材１９を
備えた別の半導体１７も封止コンパウンド２０，２１に
よって取り囲まれている。各封止コンパウンド２０，２
１によって光半導体９もしくは別の半導体１７はベース
プレート３に対して固定されており、かつ不都合な外部
の影響から保護されている。
【００４１】ポリイミドシート４は有利には円錐状に形
成された複数の切欠２２を有している。これらの切欠２
２にはろう材ボール２３が、導体路５と電気的に接続さ
れているように配置されている。ろう材ボール２３を用
いて変換モジュール１を回路担体（Ｓｃｈａｌｔｕｎｇ
ｓｔｒａｅｇｅｒ）上にろう接することができる（図示
せず）。この回路担体は変換モジュール１とは反対側
に、この変換モジュール１を機能させるのに必要な構成
素子、例えば受動的な構成素子を有している。
【００４２】図２ａに基づき、光半導体９にレンズ１２
の代わりにシリコンレンズ２４を形成することができ
る。有利にはこのシリコンレンズ２４は、光半導体９
の、貫通路１１に関した自動調整が可能であるように光
半導体９上にまたは光半導体９のサブマウント上に配置
されている。
【００４３】図２ｂには変換モジュールの断面図が示さ
れている。この変換モジュールでは光半導体９がシリコ
ンレンズサブマウント３３の下面３２に組み付けられて
いる。光半導体９はろう材接触部および／またはワイヤ
ーボンディング部を介して接触される。ガイド構成部材
１４はベースプレート３に面した側２５に突出部２６を
有しており、この突出部２６は貫通路１１にプレス嵌め
されているので、ガイド構成部材１４の、光半導体９に
関した自動調整が可能である。
【００４４】変換モジュール１の製造時にまず導体路５
を有するポリイミドシート４がベースプレート３の下面
側２に接着される。これらの導体路５はポリイミドシー
ト４の、ベースプレート３に面した側に配置されてい
る。このあと光半導体９と別の半導体１７とが凹部７，
８内に挿入される。次いで行われる方法段階では光半導
体９と別の半導体１７とが、ワイヤーボンディング部材
１８，１９によって導体路５のボンディング面に接続さ
れる。これらのボンディング面はポリイミドをエッチン
グすることによって解放されている。光半導体９の、ベ
ースプレート３とは反対側の表面２７と、導体路５の配
置されている平面との高さの間隔がわずかであるによっ
て、ボンディング部材１８を非常に短く構成することが
できる。このことは同様に別の半導体１７の別のボンデ
ィング部材１９にも有効である。
【００４５】次いで光半導体９とボンディング部材１８
並びに別の半導体１７と別のボンディング部材１９はそ
れぞれ注型成形部材２０，２１によって埋設される。
【００４６】次いで変換モジュール１をろう材ボール２
３を用いて回路担体上にろう接することができる。
【００４７】レンズ１２またはシリコンレンズ２４が設
けられているかどうかに関連して、レンズ１２を貫通路
１１に挿入するための方法段階が規定され得る。
【００４８】図３には変換モジュール１の別の実施例が
示されている。ここではベースプレート３の下面側２に
プリント配線板基板２８が配置されている。プリント配
線板基板２８の、ベースプレート３とは反対の側２９
に、導体路３０、有利には銅導体路が形成されている。
この銅導体路はボンディング部材１８と別のボンディン
グ部材１９を用いて光半導体９もしくは別の半導体１７
に電気的に接続されている。
【００４９】プリント配線板基板２８を使用すると特
に、各層に導体路が延在する複数の重なり合った層（図
示せず）を形成することができ、したがって変換モジュ
ールのデータ密度および集積密度を高めることができる
という利点を有している。
【００５０】光半導体９はプリント配線板基板２８の切
欠３１内に組み付けられている。プリント配線板基板２
８は例えばエポキシ樹脂およびガラスから形成されてい
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】レンズを有する変換モジュールの図である。
【図２ａ】シリコンレンズを有する変換モジュールの図
である。
【図２ｂ】シリコンレンズを有する変換モジュールの図
である。
【図３】変換モジュールの別の実施例を示した図であ
る。
【符号の説明】
１ 変換モジュール、 ２ 下面側、 ３ ベースプレ
ート、 ４ ポリイミドシート、 ５ 導体路、 ６
接着層、 ７，８ 凹部、 ９ 光半導体、１０ 上面
側、 １１ 貫通路、 １２ レンズ、 １３ エッチ
ングホール、１４ ガイド構成部材、 １５ 組付け表
面、 １６ 接触面、 １７ 半導体、 １８，１９
ボンディング部材、 ２０，２１ 封止コンパウンド、
２２ 切欠、 ２３ ろう材ボール、 ２４ シリコ
ンレンズ、 ２５ 側、 ２６ 突出部、 ２７ 表
面、 ２８ プリント配線板基板、 ２９ 側、 ３０
導体路、 ３１ 切欠、 ３２ 下面側、 ３３ シリ
コンレンズサブマウント
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｄ

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光を少なくとも１つの光半導体（９）に
    よって送信かつ／または受信するための変換モジュール
    （１）であって、該モジュール（１）は接触部に電気的
    に接続されていて、該接触部がベースプレート（３）の
    下面側（２）に形成されていて、少なくとも１つの光半
    導体（９）が、光を送信方向（Ｂ）でベースプレート
    （３）の上面側（１０）から離れる方向に送信すること
    ができるように、かつ／または光を受信方向（Ｂ）でベ
    ースプレート（３）の上面側で受信することができるよ
    うに配置されている形式のものにおいて、 前記接触部が導体路（５）を用いて形成されており、該
    導体路（５）がベースプレート（３）から電気的に絶縁
    されていて、プリント配線板基板に形成されていること
    を特徴する、光半導体を有する変換モジュール。
  2. 【請求項２】 前記導体路（５）が、絶縁性接着材を用
    いてベースプレート（３）から電気的に絶縁されてい
    る、請求項１記載の変換モジュール。
  3. 【請求項３】 前記導体路（５）が、プリント配線板基
    板を用いてベースプレートから電気的に絶縁されてい
    る、請求項１記載の変換モジュール。
  4. 【請求項４】 前記プリント配線板基板がポリイミド
    （４）から形成されている、請求項１から３までのいず
    れか１項記載の変換モジュール。
  5. 【請求項５】 少なくとも１つの光半導体（９）が、ボ
    ンディング部材（１８）、特にワイヤーボンディング部
    材またはテープボンディング部材を用いて導体路（５）
    に接続されている、請求項１から４までのいずれか１項
    記載の変換モジュール。
  6. 【請求項６】 前記少なくとも１つの光半導体（９）
    と、前記ボンディング部材（１８）とが少なくとも部分
    的に封止コンパウンド（２０）によって取り囲まれてい
    る、請求項５記載の変換モジュール。
  7. 【請求項７】 前記ベースプレート（３）がヒートシン
    クとして構成されている、請求項１から６までのいずれ
    か１項記載の変換モジュール。
  8. 【請求項８】 前記ベースプレート（３）が金属、特に
    銅から形成されている、請求項１から７までのいずれか
    １項記載の変換モジュール。
  9. 【請求項９】 前記ベースプレート（３）に貫通路（１
    １）が形成されており、光の送信時および／または受信
    時における光路が少なくとも部分的に貫通路（１１）を
    通って延びるように構成された、請求項１から８までの
    いずれか１項記載の変換モジュール。
  10. 【請求項１０】 貫通路（１１）内の前記光路にレンズ
    （１２）が配置されている、請求項９記載の変換モジュ
    ール。
  11. 【請求項１１】 前記レンズ（１２）が球状レンズとし
    て形成されている、請求項１０記載の変換モジュール。
  12. 【請求項１２】 前記レンズ（１２）が前記貫通路（１
    １）内にプレス嵌めされている、請求項１０または１１
    記載の変換モジュール。
  13. 【請求項１３】 前記レンズ（１２）が前記貫通路内
    （１１）において接着材、有利には屈折率整合された、
    透明な接着材を用いて接着されている、請求項１０から
    １２までのいずれか１項記載の変換モジュール。
  14. 【請求項１４】 光半導体（９）が組付け表面（１５）
    に配置されている場合、前記レンズ（１２）が、少なく
    とも１つの光半導体（９）の、組付け表面（１５）に面
    した表面に形成されたエッチングホール（１３）によっ
    て、光半導体（９）の自動調節が実施可能であるように
    ベースプレート（３）の下面側（２）で組付け表面（１
    ５）を超えて突出している、請求項１０から１３までの
    いずれか１項記載の変換モジュール。
  15. 【請求項１５】 前記レンズがシリコンレンズ（２４）
    として形成されている、請求項１０記載の変換モジュー
    ル。
  16. 【請求項１６】 少なくとも１つの光半導体（９）が、
    ベースプレートの下面側（２）で凹部（７）内に配置さ
    れている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の
    変換モジュール。
  17. 【請求項１７】 下面側（２）に半導体（１７）が配置
    されており、該半導体が別のボンディング部材（１９）
    を用いて前記導体路（５）に接続されていて、これによ
    り前記半導体（１７）が少なくとも１つの光半導体
    （９）に電気的に接続されている、請求項１から１６ま
    でのいずれか１項記載の変換モジュール。
  18. 【請求項１８】 下面側（２）に、前記半導体（１７）
    を収容するための別の凹部（８）が形成されている、請
    求項１７記載の変換モジュール。
  19. 【請求項１９】 前記導体路（５）が、変換モジュール
    （１）をろう材ボール（２３）を用いて回路担体上にろ
    う接できるように前記ろう材ボール（２３）にを用いて
    電気的に接続されている、請求項１から１８までのいず
    れか１項記載の変換モジュール。
  20. 【請求項２０】 前記少なくとも１つの光半導体（９）
    の上方に、ガラスファイバーケーブルまたは光導波路プ
    ラグを収容するためのガイド構成部材（１４）が配置さ
    れている、請求項１から１９までのいずれか１項記載の
    変換モジュール。
  21. 【請求項２１】 前記ガイド構成部材（１４）が、少な
    くとも１つの光半導体（９）から送信されたかつ／また
    は受信された光に関して前記ガイド構成部材（１４）を
    自動調整するための突出部（２６）を有している、請求
    項２０記載の変換モジュール。
  22. 【請求項２２】 前記突出部（２６）が少なくとも部分
    的に貫通路（１１）内に配置されている、請求項９また
    は２１記載の変換モジュール。
  23. 【請求項２３】 少なくとも１つの光半導体（９）によ
    って光を送信かつ／または受信するための変換モジュー
    ル（１）を製造するための方法において、 プリント配線板基板上に形成された接触層をベースプレ
    ート（３）の下側面（２）に施し、該接触層が導体路
    （５）を有しており、該導体路（５）をベースプレート
    （３）から電気的に絶縁し、 前記接触層に少なくとも１つの切欠を形成し、 少なくとも１つの切欠内に少なくとも１つの光半導体
    （９）を配置し、それによって、光を送信方向（Ａ）で
    ベースプレート（３）の上面側（１０）から送信し、か
    つ光を受信方向（Ｂ）でベースプレート（３）の上面側
    （１０）で受信することができるようにし、 少なくとも１つの光半導体（９）と導体路（５）との間
    にボンディング接続部（１８）を形成し、 少なくとも１つの光半導体（９）とボンディング接続部
    （１８）とを封止コンパウンドで埋設することを特徴と
    する、光半導体を有する変換モジュールを製造するため
    の方法。
  24. 【請求項２４】 光を少なくとも部分的に貫通路（１
    １）を通って送信かつ／または受信することができるよ
    うに、光半導体の配置前または配置後に貫通路（１１）
    をベースプレート（３）に形成し、 レンズを貫通路（１１）内に挿入する、請求項２３記載
    の方法。
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