JP2001343561A - 光モジュール - Google Patents
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
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- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
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- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡便な構成で、光ファイバと光素子との接続
を正確に行うことができる上に、小型化が図れ、しかも
温度特性に優れ、高速性にも優れた光モジュールを低コ
ストに提供すること。 【解決手段】 絶縁性の基体6の主面上に、光半導体素
子1及び光半導体素子1に光接続させる光ファイバ4を
備えた実装基板3と、光半導体素子1に電気的に接続さ
れるリード導体7とを接合配置するとともに、リード導
体7の一部が露出するように実装基板3を樹脂で封止し
て成る光モジュールM1とする。
を正確に行うことができる上に、小型化が図れ、しかも
温度特性に優れ、高速性にも優れた光モジュールを低コ
ストに提供すること。 【解決手段】 絶縁性の基体6の主面上に、光半導体素
子1及び光半導体素子1に光接続させる光ファイバ4を
備えた実装基板3と、光半導体素子1に電気的に接続さ
れるリード導体7とを接合配置するとともに、リード導
体7の一部が露出するように実装基板3を樹脂で封止し
て成る光モジュールM1とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光ファイバ
通信や光インターコネクションといった光伝送の送受信
に使用される光モジュールに関するものである。
通信や光インターコネクションといった光伝送の送受信
に使用される光モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、光信号の送受信に使用される光モ
ジュールにおいて、部品構成を簡素化してコストを低減
したり、組み立て性を向上させるために、光半導体素子
の給電用金属電極や光ファイバの固定用V溝が各々精密
に形成された実装基板が使用されている。
ジュールにおいて、部品構成を簡素化してコストを低減
したり、組み立て性を向上させるために、光半導体素子
の給電用金属電極や光ファイバの固定用V溝が各々精密
に形成された実装基板が使用されている。
【0003】光半導体素子と光ファイバの接続には、所
望の結合効率を得るために集光レンズが用いられてきた
が、精密に加工された実装基板に両者を固定すること
で、光半導体素子と光ファイバとを極めて近接させて配
置でき、集光レンズを用いなくとも所望の結合効率が得
られるようにしている。
望の結合効率を得るために集光レンズが用いられてきた
が、精密に加工された実装基板に両者を固定すること
で、光半導体素子と光ファイバとを極めて近接させて配
置でき、集光レンズを用いなくとも所望の結合効率が得
られるようにしている。
【0004】また、光半導体素子と光ファイバを備えた
光モジュールをパッケージングする技術は、金属やセラ
ミック材料を用いた気密封止法が主流とされてきた。こ
のようなパッケージングは、気密封止であるため長期信
頼性に優れている。しかし、金属部品やセラミック部品
を高精度で加工しなければならず、また、パッケージ自
体も大型になってしまう。また、組み立て作業も煩雑と
なっていた。このため、結果的に光モジュールの低価格
化にも限界があった。
光モジュールをパッケージングする技術は、金属やセラ
ミック材料を用いた気密封止法が主流とされてきた。こ
のようなパッケージングは、気密封止であるため長期信
頼性に優れている。しかし、金属部品やセラミック部品
を高精度で加工しなければならず、また、パッケージ自
体も大型になってしまう。また、組み立て作業も煩雑と
なっていた。このため、結果的に光モジュールの低価格
化にも限界があった。
【0005】このような課題に鑑みて、基板上に光素子
及び光ファイバを集積実装し、樹脂封止による簡易封止
技術を用いたものが提案されている(実用新案登録第2
526137号公報、特開2000−98188号公報
等を参照)。
及び光ファイバを集積実装し、樹脂封止による簡易封止
技術を用いたものが提案されている(実用新案登録第2
526137号公報、特開2000−98188号公報
等を参照)。
【0006】また、パッケージ材料に樹脂材料を用いた
樹脂モールド型光モジュールの中に、ICやLSI等の
電子部品で頻繁に用いられているトランスファーモール
ド成型を施したものがある。この成型法は、リードフレ
ーム等のキャリア部材に予め光半導体素子や光ファイバ
が搭載されたシリコン基板を載置して、リードフレーム
をとともに金型のキャビティ内に投入し、このキャビテ
ィ内に樹脂を流し込むことにより封止しパッケージを形
成するものである。上記樹脂は、通常クラック防止のた
めに熱硬化樹脂であるエポキシ樹脂を用いて形成されて
いる。
樹脂モールド型光モジュールの中に、ICやLSI等の
電子部品で頻繁に用いられているトランスファーモール
ド成型を施したものがある。この成型法は、リードフレ
ーム等のキャリア部材に予め光半導体素子や光ファイバ
が搭載されたシリコン基板を載置して、リードフレーム
をとともに金型のキャビティ内に投入し、このキャビテ
ィ内に樹脂を流し込むことにより封止しパッケージを形
成するものである。上記樹脂は、通常クラック防止のた
めに熱硬化樹脂であるエポキシ樹脂を用いて形成されて
いる。
【0007】図8に従来の樹脂モールド型光モジュール
J1を示す。また、図9は図8の分解斜視図である。
J1を示す。また、図9は図8の分解斜視図である。
【0008】LD(レーザーダイオード)301、PD
(フォトダイオード)302はシリコン基板303に実
装され、リードフレーム304に載置されており、周囲
を樹脂でモールドされている。通常、樹脂モールド型光
モジュールでは、外観を単純な形状にするため、パッケ
ージの部位によってモールド樹脂の厚さが異なってい
る。なお、図中305を光ファイバ、306は光ファイ
バ305の周囲を支持・保護するフェルール、307は
フェルール306の上面を覆う押さえ板である。
(フォトダイオード)302はシリコン基板303に実
装され、リードフレーム304に載置されており、周囲
を樹脂でモールドされている。通常、樹脂モールド型光
モジュールでは、外観を単純な形状にするため、パッケ
ージの部位によってモールド樹脂の厚さが異なってい
る。なお、図中305を光ファイバ、306は光ファイ
バ305の周囲を支持・保護するフェルール、307は
フェルール306の上面を覆う押さえ板である。
【0009】即ち、光実装基板が埋設された部位では、
薄く、リードフレームしか埋設されない部位では厚くな
っている。パッケージに使用されるモールド樹脂は、実
装基板やリードフレーム、光ファイバ等に比べてその線
膨張係数が一般に1桁以上大きい。さらに、樹脂モール
ドパッケージの成型工程では、成型時に180℃程度ま
で加熱し、硬化させるため、冷却時に発生する熱応力に
よりモールド樹脂パッケージにクラックや割れが生じや
すくなるといった問題がある。
薄く、リードフレームしか埋設されない部位では厚くな
っている。パッケージに使用されるモールド樹脂は、実
装基板やリードフレーム、光ファイバ等に比べてその線
膨張係数が一般に1桁以上大きい。さらに、樹脂モール
ドパッケージの成型工程では、成型時に180℃程度ま
で加熱し、硬化させるため、冷却時に発生する熱応力に
よりモールド樹脂パッケージにクラックや割れが生じや
すくなるといった問題がある。
【0010】この問題を解決するために、樹脂の厚みを
均一にした光モジュールや、応力が集中しないような構
造の光モジュール等が考えられている(例えば、特開平
6−181269号公報を参照)。
均一にした光モジュールや、応力が集中しないような構
造の光モジュール等が考えられている(例えば、特開平
6−181269号公報を参照)。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】光通信等に用いられる
光モジュールに要求される性能として、光モジュールを
異なった環境温度で動作させたときでも光出力が一定と
なることが要求されている。
光モジュールに要求される性能として、光モジュールを
異なった環境温度で動作させたときでも光出力が一定と
なることが要求されている。
【0012】通常、この性能はトラッキングエラーと呼
ばれ、光通信用の光モジュールでは、−40℃から+8
5℃の環境変化で±1dB以下の光出力変動が要求され
ている。
ばれ、光通信用の光モジュールでは、−40℃から+8
5℃の環境変化で±1dB以下の光出力変動が要求され
ている。
【0013】しかしながら、従来の樹脂モールド型光モ
ジュールにおいて、樹脂の厚みを均一にしたり、応力が
集中しないような構造にしても、環境温度が−40℃か
ら+85℃の範囲では、前述した線膨張係数差から、安
定した光特性が得られないといった問題がある。
ジュールにおいて、樹脂の厚みを均一にしたり、応力が
集中しないような構造にしても、環境温度が−40℃か
ら+85℃の範囲では、前述した線膨張係数差から、安
定した光特性が得られないといった問題がある。
【0014】即ち、光モジュールを低温域で動作させた
場合と高温域で動作させた場合では、樹脂と実装基板、
リードフレーム、光ファイバ等の線膨張係数の違いによ
り光モジュールに反りが発生し、光実装基板上の光半導
体素子と光ファイバとの光結合状態が変化し特性が得ら
れないといった問題がある。
場合と高温域で動作させた場合では、樹脂と実装基板、
リードフレーム、光ファイバ等の線膨張係数の違いによ
り光モジュールに反りが発生し、光実装基板上の光半導
体素子と光ファイバとの光結合状態が変化し特性が得ら
れないといった問題がある。
【0015】この問題を解決するために、実装基板や、
リードフレームを厚くする手法が考えられるが現実的で
なく、厚くしても、通常リードフレームに使用される
銅、鉄、アルミ等の金属材料や金属合金と、実装基板と
して用いられるシリコンとのヤング率の違いにより、反
りの問題を根本的に解決することは困難である。
リードフレームを厚くする手法が考えられるが現実的で
なく、厚くしても、通常リードフレームに使用される
銅、鉄、アルミ等の金属材料や金属合金と、実装基板と
して用いられるシリコンとのヤング率の違いにより、反
りの問題を根本的に解決することは困難である。
【0016】そこで、本発明は、簡便な構成で、光ファ
イバと光素子との接続を正確に行うことができる上に、
小型化が図れ、しかも温度特性に優れ、高速性にも優れ
た光モジュールを低コストに提供することを目的とす
る。
イバと光素子との接続を正確に行うことができる上に、
小型化が図れ、しかも温度特性に優れ、高速性にも優れ
た光モジュールを低コストに提供することを目的とす
る。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光モジュールは、絶縁性の基体の主面上
に、光半導体素子及び該光半導体素子に光接続させる光
ファイバを備えた実装基板と、前記光半導体素子に電気
的に接続されるリード導体とを接合配置するとともに、
前記リード導体の一部が露出するように前記実装基板を
樹脂で封止して成る。ここで、樹脂は特に熱硬化型樹脂
とし、また基体はセラミック多層積層基板とするとよ
い。
に、本発明の光モジュールは、絶縁性の基体の主面上
に、光半導体素子及び該光半導体素子に光接続させる光
ファイバを備えた実装基板と、前記光半導体素子に電気
的に接続されるリード導体とを接合配置するとともに、
前記リード導体の一部が露出するように前記実装基板を
樹脂で封止して成る。ここで、樹脂は特に熱硬化型樹脂
とし、また基体はセラミック多層積層基板とするとよ
い。
【0018】具体的には、少なくとも光半導体素子と光
半導体素子に光接続される光ファイバが搭載され、光半
導体素子に電気的に接続された電極が具備された基体
と、光半導体素子及び前記基体に電気接続されるリード
フレームと、光半導体素子と基体及びリードフレームを
熱硬化型樹脂によりトランスファーモールドされている
光モジュールにおいて、リードフレームは、主面には基
体に具備された電極と通電するための電極が形成された
セラミック基板及びセラミック基板の主面もしくは下面
には外部と接続するためのリード導体とからなることを
特徴としたリードフレーム及びそれを用いた光モジュー
ルとする。
半導体素子に光接続される光ファイバが搭載され、光半
導体素子に電気的に接続された電極が具備された基体
と、光半導体素子及び前記基体に電気接続されるリード
フレームと、光半導体素子と基体及びリードフレームを
熱硬化型樹脂によりトランスファーモールドされている
光モジュールにおいて、リードフレームは、主面には基
体に具備された電極と通電するための電極が形成された
セラミック基板及びセラミック基板の主面もしくは下面
には外部と接続するためのリード導体とからなることを
特徴としたリードフレーム及びそれを用いた光モジュー
ルとする。
【0019】特に、前記基体はシリコン単結晶基板で、
かつセラミック基板が少なくともアルミナ、もしくは窒
化アルミを主原料とした多層レイヤーセラミック基板と
し、主面には、少なくとも光ファイバが保持されたフェ
ルールを搭載するための凹部を形成したことを特徴とす
る。
かつセラミック基板が少なくともアルミナ、もしくは窒
化アルミを主原料とした多層レイヤーセラミック基板と
し、主面には、少なくとも光ファイバが保持されたフェ
ルールを搭載するための凹部を形成したことを特徴とす
る。
【0020】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて模式的に図示した図面に基づいて詳細に説明する。
いて模式的に図示した図面に基づいて詳細に説明する。
【0021】図1に本発明に係わるリードフレームL1
の斜視図を、図2には説明を容易にするため樹脂封止の
様子を省略して図示した光モジュールM1の斜視図を示
す。
の斜視図を、図2には説明を容易にするため樹脂封止の
様子を省略して図示した光モジュールM1の斜視図を示
す。
【0022】リードフレームL1は、絶縁性のセラミッ
クからなる基体6の主面に対称的に配置した複数本から
なる外部導体であるリード導体7が接合配設されて成
る。
クからなる基体6の主面に対称的に配置した複数本から
なる外部導体であるリード導体7が接合配設されて成
る。
【0023】光モジュールM1は、基体6上に異方性エ
ッチングが可能なシリコン単結晶等からなる実装基板3
と、リードフレームL1とを接着材にて接合し、図示し
ない樹脂によりリード導体7の一部を露出させた状態で
封止して成るものである。実装基板3には少なくとも光
半導体素子である半導体レーザ等の発光素子1と、この
発光素子1に光接続される光導波体である光ファイバ4
を設けている。また、リード導体の特定のものが基体3
の電気配線に接続されている。
ッチングが可能なシリコン単結晶等からなる実装基板3
と、リードフレームL1とを接着材にて接合し、図示し
ない樹脂によりリード導体7の一部を露出させた状態で
封止して成るものである。実装基板3には少なくとも光
半導体素子である半導体レーザ等の発光素子1と、この
発光素子1に光接続される光導波体である光ファイバ4
を設けている。また、リード導体の特定のものが基体3
の電気配線に接続されている。
【0024】また、基体3には、フォトダイオード等の
モニター用の受光素子2が発光素子1の近傍に配設され
ており、発光素子1の後方側からの出射光をモニターし
て発光素子1の発光強度を制御することができる。そし
て、発光素子1の前方側には、異方性エッチング等によ
りV溝3aが形成されており、このV溝3aに光ファイ
バ2を搭載するようにしている。
モニター用の受光素子2が発光素子1の近傍に配設され
ており、発光素子1の後方側からの出射光をモニターし
て発光素子1の発光強度を制御することができる。そし
て、発光素子1の前方側には、異方性エッチング等によ
りV溝3aが形成されており、このV溝3aに光ファイ
バ2を搭載するようにしている。
【0025】また、基体3には、発光素子1の通電用パ
ターン(電極パッド)9A、9Bと、受光素子2の通電
用の導体パターン(電極パッド)10A、10Bが形成
されており、これら導体パターン9A、9B、10A、
10Bは電気信号の送受を行うために、薄膜作製プロセ
ス等によりAu(金)メタライズが施され形成されてい
る。
ターン(電極パッド)9A、9Bと、受光素子2の通電
用の導体パターン(電極パッド)10A、10Bが形成
されており、これら導体パターン9A、9B、10A、
10Bは電気信号の送受を行うために、薄膜作製プロセ
ス等によりAu(金)メタライズが施され形成されてい
る。
【0026】発光素子1は、導体パターン9A上でV溝
に対し正確な位置にパッシブアライメントされ、導体パ
ターン9A上に予め形成されたAu−Sn合金からなる
はんだを溶融することで実装固定される。また、同様に
して受光素子2も導体パターン10A上に実装固定され
る。さらに、各光素子は、例えばφ25μm程度のAu
ワイヤ等のボンディングワイヤにより、各光素子のチッ
プ上面電極と導体パターン9B、10Bとがそれぞれ接
続される。
に対し正確な位置にパッシブアライメントされ、導体パ
ターン9A上に予め形成されたAu−Sn合金からなる
はんだを溶融することで実装固定される。また、同様に
して受光素子2も導体パターン10A上に実装固定され
る。さらに、各光素子は、例えばφ25μm程度のAu
ワイヤ等のボンディングワイヤにより、各光素子のチッ
プ上面電極と導体パターン9B、10Bとがそれぞれ接
続される。
【0027】発光素子1と光接続される光ファイバ2
は、例えばφ125μm程度の石英系のシングルモード
光ファイバ等が適用され、その一部外周には、不図示の
外部光コネクタと光接続を行うためのジルコニア等で精
密成形された、φ1.25mm、長さ6mm程度のセラ
ミック製のフェルール5が装着され、これにより支持固
定される光ファイバスタブとなっており、フェルール5
は、リードフレームL1の基体6に形成された凹部8に
支持固定される構造となっている。
は、例えばφ125μm程度の石英系のシングルモード
光ファイバ等が適用され、その一部外周には、不図示の
外部光コネクタと光接続を行うためのジルコニア等で精
密成形された、φ1.25mm、長さ6mm程度のセラ
ミック製のフェルール5が装着され、これにより支持固
定される光ファイバスタブとなっており、フェルール5
は、リードフレームL1の基体6に形成された凹部8に
支持固定される構造となっている。
【0028】光モジュールM1は、発光素子1と、これ
に光接合される光ファイバ4の端面との間隙及び周辺、
さらに受光素子2周辺と各光素子のワイヤリング周囲部
を吸湿率が1%以下の湿度を通しにくく、屈折率が光フ
ァイバと同じか光ファイバより高く発光素子の光導波層
より低い熱硬化型のシリコン樹脂等で覆って固化させて
いる。さらに、上記シリコン樹脂、基体5上に搭載され
たフェルール5の一部を覆うようにリードフレームL1
をエポキシ樹脂でトランスファーモールドすることによ
り固化され封止されている。
に光接合される光ファイバ4の端面との間隙及び周辺、
さらに受光素子2周辺と各光素子のワイヤリング周囲部
を吸湿率が1%以下の湿度を通しにくく、屈折率が光フ
ァイバと同じか光ファイバより高く発光素子の光導波層
より低い熱硬化型のシリコン樹脂等で覆って固化させて
いる。さらに、上記シリコン樹脂、基体5上に搭載され
たフェルール5の一部を覆うようにリードフレームL1
をエポキシ樹脂でトランスファーモールドすることによ
り固化され封止されている。
【0029】なお、セラミック基板の表側の主面にリー
ドを配置した構造について説明を行ったが、裏側の主面
にリードを配設することでも実施可能である。この場合
には、セラミック基板の表側主面にAuメタライズを施
し、ビアホールでセラミック基板を貫通させ、裏側主面
のリードと電気接続するとよい。
ドを配置した構造について説明を行ったが、裏側の主面
にリードを配設することでも実施可能である。この場合
には、セラミック基板の表側主面にAuメタライズを施
し、ビアホールでセラミック基板を貫通させ、裏側主面
のリードと電気接続するとよい。
【0030】
【実施例】次に、本発明のリードフレーム及びそれを用
いた光モジュールについて具体的な実施例を図面に基づ
いて詳細に説明する。
いた光モジュールについて具体的な実施例を図面に基づ
いて詳細に説明する。
【0031】図3に、リードフレームL2の斜視図を、
図4に、光モジュールサブアセンブリの斜視図をそれぞ
れ示し、図5にリード導体部分の分離前における光モジ
ュールN1の斜視図を、図6にエポキシ樹脂111で光
モジュールサブアセンブリを封止して完成した光モジュ
ールM2を示す。
図4に、光モジュールサブアセンブリの斜視図をそれぞ
れ示し、図5にリード導体部分の分離前における光モジ
ュールN1の斜視図を、図6にエポキシ樹脂111で光
モジュールサブアセンブリを封止して完成した光モジュ
ールM2を示す。
【0032】リードフレームL1は、アルミナを主原料
としたセラミックシートを多数枚積層し焼成作製された
アルミナ多層積層基板16に、鉄・コバール合金のリー
ド導体17をろうづけして作製した。尚、アルミナ多層
積層基板16のリード導体17が接合される部位には予
め厚さ3ミクロンの金メッキを施した。作製したアルミ
ナ多層積層基板16のヤング率は280GPa(280
kN/mm2)である。
としたセラミックシートを多数枚積層し焼成作製された
アルミナ多層積層基板16に、鉄・コバール合金のリー
ド導体17をろうづけして作製した。尚、アルミナ多層
積層基板16のリード導体17が接合される部位には予
め厚さ3ミクロンの金メッキを施した。作製したアルミ
ナ多層積層基板16のヤング率は280GPa(280
kN/mm2)である。
【0033】リード17は、モールド金型に嵌合させる
ため、φ1.0mmの貫通孔11A、11B、11C、
11Dを設けた。また、トランスファーモールドした際
に、金型嵌め合わせ部から樹脂の流出を防ぐためダムバ
ー構造とした。
ため、φ1.0mmの貫通孔11A、11B、11C、
11Dを設けた。また、トランスファーモールドした際
に、金型嵌め合わせ部から樹脂の流出を防ぐためダムバ
ー構造とした。
【0034】又、光実装基体を収容し接合させるための
凹部19、フェルールを搭載するための凹部18をアル
ミナ多層積層基板16に予め形成している。
凹部19、フェルールを搭載するための凹部18をアル
ミナ多層積層基板16に予め形成している。
【0035】以下に、光モジュールの組み立て手順につ
いて説明する。
いて説明する。
【0036】波長1.3ミクロンで発振する0.3mm
角で厚み0.15mmのファブリーペローレーザ11
を、異方性エッチングにより高精度にV溝が形成され、
フォトリソグラフィ技術を用いて、シリコン上面に熱酸
化処理により絶縁膜を被覆した。そして、その上面にチ
タン、白金、金の順序にて電極が形成された長さ6mm
幅3mm厚さ0.5mmのシリコン基板13に、同じく
フォトリソグラフィ技術を用いてシリコン基板13に形
成されたV溝マーク(未図示)を基準にパッシブアライ
メントにて実装固定した。この時の実装精度は、±1ミ
クロン以下で実装が行われたことを電子顕微鏡等の評価
にて確認した。尚、ファブリーペローレーザ11の後方
には、出力光の監視を行うためのPIN型フォトダイオ
ード12を配設した。
角で厚み0.15mmのファブリーペローレーザ11
を、異方性エッチングにより高精度にV溝が形成され、
フォトリソグラフィ技術を用いて、シリコン上面に熱酸
化処理により絶縁膜を被覆した。そして、その上面にチ
タン、白金、金の順序にて電極が形成された長さ6mm
幅3mm厚さ0.5mmのシリコン基板13に、同じく
フォトリソグラフィ技術を用いてシリコン基板13に形
成されたV溝マーク(未図示)を基準にパッシブアライ
メントにて実装固定した。この時の実装精度は、±1ミ
クロン以下で実装が行われたことを電子顕微鏡等の評価
にて確認した。尚、ファブリーペローレーザ11の後方
には、出力光の監視を行うためのPIN型フォトダイオ
ード12を配設した。
【0037】φ125ミクロンのシングルモールド光フ
ァイバ14の片端には、φ1.25mm長さ6mmのジ
ルコニアフェルール15に予め、エポキシ系接着剤エポ
テック353NDを用いて、接着固定されており片端面
は球面研磨加工が施されている。他方端は、光ファイバ
14が長さ6mmにわたり突き出した光ファイバスタブ
構造となっている。突き出した端面は、クリーブエンド
により端面処理されている。
ァイバ14の片端には、φ1.25mm長さ6mmのジ
ルコニアフェルール15に予め、エポキシ系接着剤エポ
テック353NDを用いて、接着固定されており片端面
は球面研磨加工が施されている。他方端は、光ファイバ
14が長さ6mmにわたり突き出した光ファイバスタブ
構造となっている。突き出した端面は、クリーブエンド
により端面処理されている。
【0038】この光ファイバスタブは、シリコン基板上
に形成されている光ファイバ搭載V溝上にパッシブアラ
イメントされ、上部から石英ガラス板(未図示)で固定
したのち紫外線硬化性の接着剤にて固定実装した。
に形成されている光ファイバ搭載V溝上にパッシブアラ
イメントされ、上部から石英ガラス板(未図示)で固定
したのち紫外線硬化性の接着剤にて固定実装した。
【0039】レーザ11、及びPINフォトダイオード
12のチップ上面電極と、シリコン基板上に形成された
電極間をφ25ミクロンの金ワイヤを用いてワイヤボン
ディングを行い電気接続を行った。
12のチップ上面電極と、シリコン基板上に形成された
電極間をφ25ミクロンの金ワイヤを用いてワイヤボン
ディングを行い電気接続を行った。
【0040】さらに、上記実装されたシリコン基板13
は、リードフレームL2に形成されている長さ6.4m
m幅3.4mm深さ0.3mmの凹部19内にエポキシ
系接着剤エポテック353NDで固定収容した。このと
き、ジルコニアフェルール15も同様に形成された凹部
18にこれも同様のエポキシ系接着剤エポテック353
NDで固定収容した。
は、リードフレームL2に形成されている長さ6.4m
m幅3.4mm深さ0.3mmの凹部19内にエポキシ
系接着剤エポテック353NDで固定収容した。このと
き、ジルコニアフェルール15も同様に形成された凹部
18にこれも同様のエポキシ系接着剤エポテック353
NDで固定収容した。
【0041】リードフレームL2のリードとシリコン基
板13の電極間をφ25ミクロンの金ワイヤを用いてワ
イヤボンディングを行った。尚、リボンワイヤを用いた
ワイヤボンディングを施すと、高周波特性の優れた光モ
ジュールとすることが可能となる。
板13の電極間をφ25ミクロンの金ワイヤを用いてワ
イヤボンディングを行った。尚、リボンワイヤを用いた
ワイヤボンディングを施すと、高周波特性の優れた光モ
ジュールとすることが可能となる。
【0042】光ファイバ14とレーザ11の光結合部周
辺及び、フォトダイオード12周辺の光軸を保護するた
めに、又、シリコン基板上面のワイヤボンディング部を
保護するためにシリコン基板13の上面は、ヤング率が
100MPa(100N/mm2)で吸湿率が1%以下
の低吸湿の熱硬化型透明シリコン樹脂でポッティングモ
ールド(不図示)した。
辺及び、フォトダイオード12周辺の光軸を保護するた
めに、又、シリコン基板上面のワイヤボンディング部を
保護するためにシリコン基板13の上面は、ヤング率が
100MPa(100N/mm2)で吸湿率が1%以下
の低吸湿の熱硬化型透明シリコン樹脂でポッティングモ
ールド(不図示)した。
【0043】上記のようにして作製された光モジュール
サブアセンブリを、トランスファーモールド成型機に取
り付けた金型のキャビティ内(未図示)にリードフレー
ムL1に形成された嵌合穴11A、11B、11C、1
1Dを用いて取り付ける。金型には、一度に多数個の光
モジュールが成型可能なように、キャビティ各々形成さ
れている。モールドに用いた樹脂は、ヤング率が10G
Pa(10000N/mm2)で透湿を防止するため、
ガラスフィラーを含有させたエポキシ系の樹脂を用い
た。
サブアセンブリを、トランスファーモールド成型機に取
り付けた金型のキャビティ内(未図示)にリードフレー
ムL1に形成された嵌合穴11A、11B、11C、1
1Dを用いて取り付ける。金型には、一度に多数個の光
モジュールが成型可能なように、キャビティ各々形成さ
れている。モールドに用いた樹脂は、ヤング率が10G
Pa(10000N/mm2)で透湿を防止するため、
ガラスフィラーを含有させたエポキシ系の樹脂を用い
た。
【0044】トランスファーモールドの条件は、180
℃で2分の加熱及び加圧を行った。その後ポストキュア
として180℃で3時間の処理を施し光モジュールK1
を作製した。
℃で2分の加熱及び加圧を行った。その後ポストキュア
として180℃で3時間の処理を施し光モジュールK1
を作製した。
【0045】光モジュールN1は光接続を行うためのフ
ェルール15が突き出した構造となっており、コネクタ
レセプタクルを嵌合させる構造となっている。
ェルール15が突き出した構造となっており、コネクタ
レセプタクルを嵌合させる構造となっている。
【0046】リードフレームL2のリード部をダムバー
カット工程により、各々切断し、光モジュールM2が完
成した。この光モジュールをAPC制御しトラッキング
エラ−を評価した結果を図7に示した。−40℃から+
85℃の温度変化においても光出力変動±1dB以下を
十分満足する結果が得られた。
カット工程により、各々切断し、光モジュールM2が完
成した。この光モジュールをAPC制御しトラッキング
エラ−を評価した結果を図7に示した。−40℃から+
85℃の温度変化においても光出力変動±1dB以下を
十分満足する結果が得られた。
【0047】また、種々の試作を重ねたところ、セラミ
ック基板のヤング率を250GPa以上から350GP
a以下とすることにより、光サブアセンブリでの光出力
特性と、それをトランスファーモールドした光モジュー
ルN1での光出力特性の変動差を±0.1dB以下とする
ことができ、尚、トラッキングエラ−評価においても、
−40℃から+85℃の温度範囲でも光出力変動±1d
Bが十分得られることが確認されている。
ック基板のヤング率を250GPa以上から350GP
a以下とすることにより、光サブアセンブリでの光出力
特性と、それをトランスファーモールドした光モジュー
ルN1での光出力特性の変動差を±0.1dB以下とする
ことができ、尚、トラッキングエラ−評価においても、
−40℃から+85℃の温度範囲でも光出力変動±1d
Bが十分得られることが確認されている。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光モジュ
ールによれば、絶縁性の基体にリード導体及び実装基板
を接合した構造とし、さらに光半導体素子と光半導体素
子に光接続される光ファイバが搭載された実装基板を、
リード導体の一部を露出させるように熱硬化性樹脂で封
止したので、樹脂による熱変形や反りが光結合部に影響
を与えず、光特性を劣化させることなく高周波特性にす
ぐれた小型な光モジュールを低コストで提供できる。
ールによれば、絶縁性の基体にリード導体及び実装基板
を接合した構造とし、さらに光半導体素子と光半導体素
子に光接続される光ファイバが搭載された実装基板を、
リード導体の一部を露出させるように熱硬化性樹脂で封
止したので、樹脂による熱変形や反りが光結合部に影響
を与えず、光特性を劣化させることなく高周波特性にす
ぐれた小型な光モジュールを低コストで提供できる。
【図1】本発明に係るリードフレームの実施形態を説明
するための斜視図である。
するための斜視図である。
【図2】本発明に係る光モジュールの実施形態を説明す
るための斜視図である。
るための斜視図である。
【図3】本発明に係るリードフレームの斜視図である。
【図4】本発明に係る光モジュールアセンブリを説明す
るための斜視図である。
るための斜視図である。
【図5】本発明に係る光モジュールアセンブリを説明す
るため斜視図である。
るため斜視図である。
【図6】本発明に係る光モジュールの具体的実施例を説
明するため斜視図である。
明するため斜視図である。
【図7】本発明に係る光モジュールのトラッキングエラ
−を示すグラフである。
−を示すグラフである。
【図8】従来の光モジュールを説明するための斜視図で
ある。
ある。
【図9】従来の光モジュールを分解斜視図である。
1:発光素子(光半導体素子) 2:受光素子(光半導体素子) 3:基体 4:光ファイバ 5:フェルール 6:セラミック基板 7、17:リード導体 8:凹部 9A、9B:電極 10A、10B:電極 11:ファブリーペロレーザ 12:PIフォトダイオード 13:シリコン樹脂 14:シングルモード光ファイバ 15:ジルコニアフェルール 16:アルミナ多層基板 17:リード 18:フェルール搭載用凹部 19:シリコン基板搭載用凹部 11A、11B、11C、11D:嵌合孔 111:エポキシ樹脂
Claims (3)
- 【請求項1】 絶縁性の基体の主面上に、光半導体素子
及び該光半導体素子に光接続させる光ファイバを備えた
実装基板と、前記光半導体素子に電気的に接続されるリ
ード導体とを接合配置するとともに、前記リード導体の
一部が露出するようにして前記実装基板を樹脂で封止し
たことを特徴とする光モジュール。 - 【請求項2】 前記樹脂は熱硬化型樹脂であることを特
徴とする請求項1に記載の光モジュール。 - 【請求項3】 前記基体はセラミック多層積層基板であ
ることを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000161610A JP2001343561A (ja) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | 光モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000161610A JP2001343561A (ja) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | 光モジュール |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001343561A true JP2001343561A (ja) | 2001-12-14 |
Family
ID=18665612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000161610A Pending JP2001343561A (ja) | 2000-05-31 | 2000-05-31 | 光モジュール |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001343561A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003066290A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光通信モジュール |
JP2003069054A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光通信モジュール |
JP2011507280A (ja) * | 2007-12-17 | 2011-03-03 | オクラロ フォトニクス,インク. | レーザエミッタモジュール及び構築方法 |
US8644357B2 (en) | 2011-01-11 | 2014-02-04 | Ii-Vi Incorporated | High reliability laser emitter modules |
US8804246B2 (en) | 2008-05-08 | 2014-08-12 | Ii-Vi Laser Enterprise Gmbh | High brightness diode output methods and devices |
US9166365B2 (en) | 2010-01-22 | 2015-10-20 | Ii-Vi Laser Enterprise Gmbh | Homogenization of far field fiber coupled radiation |
CN105182548A (zh) * | 2015-10-30 | 2015-12-23 | 山东华光光电子有限公司 | 一种便于光纤整形的高性能半导体激光器及其封装方法 |
CN112821187A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-18 | 西安立芯光电科技有限公司 | 一种半导体激光器单巴封装方法 |
-
2000
- 2000-05-31 JP JP2000161610A patent/JP2001343561A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2003069054A (ja) * | 2001-08-29 | 2003-03-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光通信モジュール |
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US8553737B2 (en) | 2007-12-17 | 2013-10-08 | Oclaro Photonics, Inc. | Laser emitter modules and methods of assembly |
US8804246B2 (en) | 2008-05-08 | 2014-08-12 | Ii-Vi Laser Enterprise Gmbh | High brightness diode output methods and devices |
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