JP2002334902A - 光素子の実装構造および実装方法 - Google Patents
光素子の実装構造および実装方法Info
- Publication number
- JP2002334902A JP2002334902A JP2001138541A JP2001138541A JP2002334902A JP 2002334902 A JP2002334902 A JP 2002334902A JP 2001138541 A JP2001138541 A JP 2001138541A JP 2001138541 A JP2001138541 A JP 2001138541A JP 2002334902 A JP2002334902 A JP 2002334902A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder
- optical element
- substrate
- electrode
- peripheral
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/831—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus
- H01L2224/83102—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector the layer connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus using surface energy, e.g. capillary forces
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
- H01L2224/92—Specific sequence of method steps
- H01L2224/921—Connecting a surface with connectors of different types
- H01L2224/9212—Sequential connecting processes
- H01L2224/92122—Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector
- H01L2224/92125—Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector the second connecting process involving a layer connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01078—Platinum [Pt]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01079—Gold [Au]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/013—Alloys
- H01L2924/0132—Binary Alloys
- H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶融はんだの表面張力のみにより水平方向、
垂直方向の高精度の位置決めを実現する光素子の実装構
造を提供することにある。 【解決手段】 はんだ溶融接続時に、表面張力により基
板４に対して光素子１を引張る方向に力が働くようにし
た第１の接続部を中央部に、その周辺に逆に光素子１を
押し上げるような力が働くようにした第２の接続部を配
置する。さらに、還元性雰囲気または還元性有機材料中
ではんだの溶融接続を行う。
垂直方向の高精度の位置決めを実現する光素子の実装構
造を提供することにある。 【解決手段】 はんだ溶融接続時に、表面張力により基
板４に対して光素子１を引張る方向に力が働くようにし
た第１の接続部を中央部に、その周辺に逆に光素子１を
押し上げるような力が働くようにした第２の接続部を配
置する。さらに、還元性雰囲気または還元性有機材料中
ではんだの溶融接続を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザーダイオー
ドやフォトダイオード等の光素子を、フラックスを用い
ないで基板上にはんだ接続し、三次元的に高精度に位置
決めする光素子の実装構造および実装方法に関する。
ドやフォトダイオード等の光素子を、フラックスを用い
ないで基板上にはんだ接続し、三次元的に高精度に位置
決めする光素子の実装構造および実装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光素子の基板上への実装においては、例
えば基板上に形成された光導波路との良好な結合を確保
するため、１ミクロン以下の位置精度で高精度に実装す
る必要がある。はんだの表面張力を利用したセルフアラ
イメントによる高精度な位置決め構造および方法が研
究、開発されている。また、一般にはんだ接続に用いら
れるフラックスは、はんだおよび電極表面の酸化膜を還
元除去するとともに接続部を覆い再酸化を防止すること
により良好なセルフアライメントを達成できる。しか
し、光素子の実装においてフラックスを用いた場合に
は、電子回路実装では電気的信頼性等の点では問題とな
らない残さによる汚染が光伝送の妨害になるという問題
があり、はんだ付け後の洗浄が必須である。このはんだ
接続後の洗浄は追加の工程および装置となるため、高コ
スト化の原因となる。そこで、洗浄が不要な工程に関し
て、フラックスレス接続が開発されている。
えば基板上に形成された光導波路との良好な結合を確保
するため、１ミクロン以下の位置精度で高精度に実装す
る必要がある。はんだの表面張力を利用したセルフアラ
イメントによる高精度な位置決め構造および方法が研
究、開発されている。また、一般にはんだ接続に用いら
れるフラックスは、はんだおよび電極表面の酸化膜を還
元除去するとともに接続部を覆い再酸化を防止すること
により良好なセルフアライメントを達成できる。しか
し、光素子の実装においてフラックスを用いた場合に
は、電子回路実装では電気的信頼性等の点では問題とな
らない残さによる汚染が光伝送の妨害になるという問題
があり、はんだ付け後の洗浄が必須である。このはんだ
接続後の洗浄は追加の工程および装置となるため、高コ
スト化の原因となる。そこで、洗浄が不要な工程に関し
て、フラックスレス接続が開発されている。
【０００３】まず、セルフアライメントを用いた光素子
の実装構造または方法に関連する技術としては、例えば
特開平５−６０９５２号公報および特開平７−２３５５
６６号公報が挙げられる。特開平５−６０９５２号公報
には、セルフアライメントにより水平方向の位置精度を
１ミクロン以下とするためにははんだ接続部の高さは概
ね３０ミクロン以上必要であり、一方、垂直方向の位置
精度を１ミクロン以下とするためにははんだ接続部高さ
を概ね１０ミクロン以下とする必要があり、両者を同時
に満たすことは難しいことが示されている。その解決手
段として、特開平５−６０９５２号公報には、非導電性
膜を用いて形成した凹溝内の基板側電極と、光素子の電
極とをはんだ接続を行い、水平方向の位置決めははんだ
の表面張力によるセルフアライメントによって達成し、
垂直方向の位置決めは、非導電性膜により支持すること
で達成することが示されている。また、特開平７−２３
５５６６号公報も同様に、基板上に形成した位置決め台
により、垂直方向の位置決めをすることが示されてい
る。
の実装構造または方法に関連する技術としては、例えば
特開平５−６０９５２号公報および特開平７−２３５５
６６号公報が挙げられる。特開平５−６０９５２号公報
には、セルフアライメントにより水平方向の位置精度を
１ミクロン以下とするためにははんだ接続部の高さは概
ね３０ミクロン以上必要であり、一方、垂直方向の位置
精度を１ミクロン以下とするためにははんだ接続部高さ
を概ね１０ミクロン以下とする必要があり、両者を同時
に満たすことは難しいことが示されている。その解決手
段として、特開平５−６０９５２号公報には、非導電性
膜を用いて形成した凹溝内の基板側電極と、光素子の電
極とをはんだ接続を行い、水平方向の位置決めははんだ
の表面張力によるセルフアライメントによって達成し、
垂直方向の位置決めは、非導電性膜により支持すること
で達成することが示されている。また、特開平７−２３
５５６６号公報も同様に、基板上に形成した位置決め台
により、垂直方向の位置決めをすることが示されてい
る。
【０００４】また、電極パターンに関する技術として
は、例えば特開平７−７２３５２号公報および特開平８
−１７９１５４号公報が挙げられる。特開平７−７２３
５２号公報には、光素子からの放熱性と位置精度を考慮
して、中央部に光素子の活性層に沿って設けた帯状の電
極と周辺部に設けた円形の位置決め用電極を用いて、光
素子を実装する構造が示されている。さらに、この構造
では、活性層に垂直な方向の位置決めは可能であるもの
の、活性層に沿って設けた帯状の電極が活性層に沿った
方向のセルフアライメントを妨げ、高精度な位置決めは
できない問題点があることも示されている。この問題を
解決する手段としては、特開平８−１７９１５４号公報
には、位置決め用の円形電極に代えて、放熱用の帯状電
極と垂直な帯上電極を形成することにより、活性層に沿
った方向の位置決め精度も高精度化が可能であることが
示されている。はんだ接続高さに関しては、依然として
帯状電極の巾の０．７倍以上で１８ミクロン程度と厚い
必要があることが示されている。一方、フラックスレス
化技術に関しては、上記従来技術においては窒素等の不
活性雰囲気中ではんだ溶融接続する例が示されている。
さらに、特開平１０−１７０７６９号公報には、水素を
還元性雰囲気として用いることが示されている。
は、例えば特開平７−７２３５２号公報および特開平８
−１７９１５４号公報が挙げられる。特開平７−７２３
５２号公報には、光素子からの放熱性と位置精度を考慮
して、中央部に光素子の活性層に沿って設けた帯状の電
極と周辺部に設けた円形の位置決め用電極を用いて、光
素子を実装する構造が示されている。さらに、この構造
では、活性層に垂直な方向の位置決めは可能であるもの
の、活性層に沿って設けた帯状の電極が活性層に沿った
方向のセルフアライメントを妨げ、高精度な位置決めは
できない問題点があることも示されている。この問題を
解決する手段としては、特開平８−１７９１５４号公報
には、位置決め用の円形電極に代えて、放熱用の帯状電
極と垂直な帯上電極を形成することにより、活性層に沿
った方向の位置決め精度も高精度化が可能であることが
示されている。はんだ接続高さに関しては、依然として
帯状電極の巾の０．７倍以上で１８ミクロン程度と厚い
必要があることが示されている。一方、フラックスレス
化技術に関しては、上記従来技術においては窒素等の不
活性雰囲気中ではんだ溶融接続する例が示されている。
さらに、特開平１０−１７０７６９号公報には、水素を
還元性雰囲気として用いることが示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、垂直方向の位置決め精度を確保するための非導電性
膜のパターニング工程および位置決め台の形成工程が必
要であり、基板製造工程が複雑、高価になるという問題
がある。また、水平方向の位置決め精度をセルフアライ
メントにより確保するためにははんだの厚さがもっとも
薄い従来技術においても電極径（巾）の０．７倍以上、
１８ミクロンと厚いため、垂直方向の位置決め精度を確
保するためには供給するためのはんだ体積を高精度にコ
ントロールしなければならない点が問題である。
は、垂直方向の位置決め精度を確保するための非導電性
膜のパターニング工程および位置決め台の形成工程が必
要であり、基板製造工程が複雑、高価になるという問題
がある。また、水平方向の位置決め精度をセルフアライ
メントにより確保するためにははんだの厚さがもっとも
薄い従来技術においても電極径（巾）の０．７倍以上、
１８ミクロンと厚いため、垂直方向の位置決め精度を確
保するためには供給するためのはんだ体積を高精度にコ
ントロールしなければならない点が問題である。
【０００６】また、上記従来技術にあるような帯状電極
と円形電極のような異なる形状のはんだ接続部から構成
される光素子の実装構造では垂直方向の傾きが生じやす
いという問題がある。さらに、不活性雰囲気および水素
雰囲気中のリフローではその再酸化防止作用および還元
作用は不十分であり、はんだ表面の酸化膜によりセルフ
アライメントが阻害され、光素子の実装に必要な１ミク
ロン以下という高精度な位置決め精度を達成できない問
題がある。
と円形電極のような異なる形状のはんだ接続部から構成
される光素子の実装構造では垂直方向の傾きが生じやす
いという問題がある。さらに、不活性雰囲気および水素
雰囲気中のリフローではその再酸化防止作用および還元
作用は不十分であり、はんだ表面の酸化膜によりセルフ
アライメントが阻害され、光素子の実装に必要な１ミク
ロン以下という高精度な位置決め精度を達成できない問
題がある。
【０００７】本発明の目的は、溶融はんだの表面張力の
みにより水平方向、垂直方向の高精度の位置決めを実現
する光素子の実装技術を提供することにある。本発明の
他の目的は、はんだ接続部の高さが電極径（巾）の１／
２以下、好ましくは１０ミクロン以下と薄く、かつフラ
ックスを用いないではんだ接続を行う光素子の実装技術
を提供することにある。
みにより水平方向、垂直方向の高精度の位置決めを実現
する光素子の実装技術を提供することにある。本発明の
他の目的は、はんだ接続部の高さが電極径（巾）の１／
２以下、好ましくは１０ミクロン以下と薄く、かつフラ
ックスを用いないではんだ接続を行う光素子の実装技術
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、第１の発明では、光素子の実装構造は、中央部
に配置された素子中央電極、及び該中央部の電極に対し
て周辺部に配置された素子周辺電極を有する光素子と、
該光素子の各電極に対応して配置された中央部の基板中
央電極、及び周辺部に配置された基板周辺電極とを有す
る基板とを備え、該素子中央電極と該基板中央電極の間
に載置されるはんだの量をこれら電極間で形成される体
積より少なくし、該素子周辺電極と該基板周辺電極の間
に載置されるはんだの量をこれらの電極間で形成される
体積以上として該光素子を該基板にはんだ付けする。
ために、第１の発明では、光素子の実装構造は、中央部
に配置された素子中央電極、及び該中央部の電極に対し
て周辺部に配置された素子周辺電極を有する光素子と、
該光素子の各電極に対応して配置された中央部の基板中
央電極、及び周辺部に配置された基板周辺電極とを有す
る基板とを備え、該素子中央電極と該基板中央電極の間
に載置されるはんだの量をこれら電極間で形成される体
積より少なくし、該素子周辺電極と該基板周辺電極の間
に載置されるはんだの量をこれらの電極間で形成される
体積以上として該光素子を該基板にはんだ付けする。
【０００９】第２の発明では、光素子上に形成された電
極と基板上に形成された電極とをはんだを用いて接続す
る光素子の実装構造において、該光素子と該基板の接続
面の中央部に設けられた第１のはんだ接続部と、該光素
子と該基板の接続面の周辺部に設けられた第２のはんだ
接続部とを設け、はんだ接続部に供給されるはんだ体積
を電極面積で割算した値を平均はんだ高さとし、第１の
はんだ接続部の平均はんだ高さＨ１、第２のはんだ接続
部の平均はんだ高さＨ２、該第１及び該第２のはんだ接
続部に供給されるはんだの体積ばらつきにより生じる平
均はんだ高さのばらつきＸ％とした場合、Ｈ１−Ｈ２＜
−２ＸＨ２／（１００＋Ｘ）の関係を満足させる。
極と基板上に形成された電極とをはんだを用いて接続す
る光素子の実装構造において、該光素子と該基板の接続
面の中央部に設けられた第１のはんだ接続部と、該光素
子と該基板の接続面の周辺部に設けられた第２のはんだ
接続部とを設け、はんだ接続部に供給されるはんだ体積
を電極面積で割算した値を平均はんだ高さとし、第１の
はんだ接続部の平均はんだ高さＨ１、第２のはんだ接続
部の平均はんだ高さＨ２、該第１及び該第２のはんだ接
続部に供給されるはんだの体積ばらつきにより生じる平
均はんだ高さのばらつきＸ％とした場合、Ｈ１−Ｈ２＜
−２ＸＨ２／（１００＋Ｘ）の関係を満足させる。
【００１０】第２の発明において、該光素子と該基板間
のはんだ接続部の高さを、該第１のはんだ接続部の電極
および該第２のはんだ接続部の電極の寸法のうち、最小
寸法の１／２以下とする。
のはんだ接続部の高さを、該第１のはんだ接続部の電極
および該第２のはんだ接続部の電極の寸法のうち、最小
寸法の１／２以下とする。
【００１１】第３の発明では、光素子の実装方法は、光
素子の中央部に配置された素子中央電極と基板の中央部
に配置された基板中央電極とで形成される体積より少な
い量のはんだを該基板中央電極上に供給し、該光素子の
周辺部に配置された素子周辺電極と該基板の周辺部に配
置された基板周辺電極とで形成される体積以上の量のは
んだを該基板周辺電極上に供給する工程と、該基板上に
該光素子を所定の位置に位置あわせし加圧もしくははん
だの融点以下の温度で加熱しながら加圧することにより
仮接続する工程と、はんだの融点以上に加熱して溶融し
たはんだの表面張力を利用して該基板上の電極に対して
該光素子上の電極を位置決めする工程とを備える。
素子の中央部に配置された素子中央電極と基板の中央部
に配置された基板中央電極とで形成される体積より少な
い量のはんだを該基板中央電極上に供給し、該光素子の
周辺部に配置された素子周辺電極と該基板の周辺部に配
置された基板周辺電極とで形成される体積以上の量のは
んだを該基板周辺電極上に供給する工程と、該基板上に
該光素子を所定の位置に位置あわせし加圧もしくははん
だの融点以下の温度で加熱しながら加圧することにより
仮接続する工程と、はんだの融点以上に加熱して溶融し
たはんだの表面張力を利用して該基板上の電極に対して
該光素子上の電極を位置決めする工程とを備える。
【００１２】第３の発明において、該はんだの融点以上
に加熱して溶融したはんだの表面張力を利用して該基板
上電極に対する該光素子上電極の位置決めを行う工程の
雰囲気を還元雰囲気とする。この場合、該還元性雰囲気
は水素ラジカルまたは水素ラジカルと水素との混合物で
ある。
に加熱して溶融したはんだの表面張力を利用して該基板
上電極に対する該光素子上電極の位置決めを行う工程の
雰囲気を還元雰囲気とする。この場合、該還元性雰囲気
は水素ラジカルまたは水素ラジカルと水素との混合物で
ある。
【００１３】第４の発明では、光素子の実装方法は、光
素子の中央部に配置された素子中央電極と基板の中央部
に配置された基板中央電極とで形成される体積より少な
い量のはんだを該基板中央電極上に供給し、該光素子の
周辺部に配置された素子周辺電極と該基板の周辺部に配
置された基板周辺電極とで形成される体積以上の量のは
んだを該基板周辺電極上に供給する工程と、該基板上に
該光素子を所定の位置に位置あわせし加圧もしくははん
だの融点以下の温度で加熱しながら加圧することにより
仮接続する工程と、該仮接続された該光素子と該基板間
のはんだ接続部にはんだの融点よりも高い沸点を有する
有機材料を供給する工程と、該はんだの融点以上に加熱
して溶融したはんだの表面張力を利用して該基板上電極
に対する該光素子上電極の位置決めを行う工程とを備え
る。
素子の中央部に配置された素子中央電極と基板の中央部
に配置された基板中央電極とで形成される体積より少な
い量のはんだを該基板中央電極上に供給し、該光素子の
周辺部に配置された素子周辺電極と該基板の周辺部に配
置された基板周辺電極とで形成される体積以上の量のは
んだを該基板周辺電極上に供給する工程と、該基板上に
該光素子を所定の位置に位置あわせし加圧もしくははん
だの融点以下の温度で加熱しながら加圧することにより
仮接続する工程と、該仮接続された該光素子と該基板間
のはんだ接続部にはんだの融点よりも高い沸点を有する
有機材料を供給する工程と、該はんだの融点以上に加熱
して溶融したはんだの表面張力を利用して該基板上電極
に対する該光素子上電極の位置決めを行う工程とを備え
る。
【００１４】第４の発明において、該有機材料は分子内
に少なくとも１個以上の水酸基を有する材料である。ま
た、該位置決め工程において、該有機材料を蒸発させ
て、該位置決め工程後に該有機材料の残さが残らないよ
うにする。
に少なくとも１個以上の水酸基を有する材料である。ま
た、該位置決め工程において、該有機材料を蒸発させ
て、該位置決め工程後に該有機材料の残さが残らないよ
うにする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、実施例を用い、図面を参照して説明する。光素子の
実装構造においては、電極材料としてはＴｉ、Ｐｔ、Ａ
ｕの順に基板上に形成され、はんだ材料としてはＡｕ−
Ｓｎの共晶組成（Ａｕ８０ｗｔ％，Ｓｎ２０ｗｔ％）が
一般的に用いられる。本発明の対象としては、これらを
含むのはもちろん、他の電極およびはんだ材料を用いた
場合にも適用可能である。
て、実施例を用い、図面を参照して説明する。光素子の
実装構造においては、電極材料としてはＴｉ、Ｐｔ、Ａ
ｕの順に基板上に形成され、はんだ材料としてはＡｕ−
Ｓｎの共晶組成（Ａｕ８０ｗｔ％，Ｓｎ２０ｗｔ％）が
一般的に用いられる。本発明の対象としては、これらを
含むのはもちろん、他の電極およびはんだ材料を用いた
場合にも適用可能である。
【００１６】図１は本発明による光素子のはんだ接続用
電極の一実施例を示す平面図および光素子を基板に接続
した光素子の実装構造の一実施例を示す断面図であり、
図１（ａ）は光素子の平面図であり、図１（ｂ）は光素
子を基板に接続した光素子の実装構造の断面図である。
電極の一実施例を示す平面図および光素子を基板に接続
した光素子の実装構造の一実施例を示す断面図であり、
図１（ａ）は光素子の平面図であり、図１（ｂ）は光素
子を基板に接続した光素子の実装構造の断面図である。
【００１７】図１（ａ）において、１はレーザーダイオ
ードやフォトダイオード等の光素子であり、第１のはん
だ接続部用光素子側電極（以下、第１の光素子側電極と
言う）２と第２のはんだ接続用光素子側電極（以下第２
の光素子側電極と言う）３ａ、３ｂが設けられている。
第１のはんだ接続部用光素子側電極２は放熱性を確保す
るために光素子１の活性層に沿って帯状に形成され、そ
の周辺部に円形の第２のはんだ接続部用光素子側電極３
ａ、３ｂが形成される。周辺の円形電極３ａ、３ｂは、
接続強度を確保するとともに帯状電極２と合わせて、基
板へのはんだ接続時に溶融はんだの表面張力によってセ
ルフアライメントをより効果的に起こすために設けたも
のである。
ードやフォトダイオード等の光素子であり、第１のはん
だ接続部用光素子側電極（以下、第１の光素子側電極と
言う）２と第２のはんだ接続用光素子側電極（以下第２
の光素子側電極と言う）３ａ、３ｂが設けられている。
第１のはんだ接続部用光素子側電極２は放熱性を確保す
るために光素子１の活性層に沿って帯状に形成され、そ
の周辺部に円形の第２のはんだ接続部用光素子側電極３
ａ、３ｂが形成される。周辺の円形電極３ａ、３ｂは、
接続強度を確保するとともに帯状電極２と合わせて、基
板へのはんだ接続時に溶融はんだの表面張力によってセ
ルフアライメントをより効果的に起こすために設けたも
のである。
【００１８】図１（ｂ）は第１の光素子側電極２、第２
の光素子側電極３ａ、３ｂに対応する位置に基板４の電
極５、６ａ、６ｂを形成し、光素子１をセルフアライメ
ントによって基板４上にはんだ接続し、これが完了した
状態を示す。図１（ｂ）に示すように、本発明によりは
んだ付けされた光素子１の実装構造においては、中央部
に設けられた第１の光素子側電極２と基板電極５間のは
んだ量はその周辺部に設けられた第２の光素子側電極３
ａと基板電極６ａ間、第２の光素子側電極３ｂと基板電
極６ｂ間のはんだ量より少ない。即ち、中央部に設けら
れた第１の光素子側電極２と基板電極５間のはんだ量は
第１の光素子側電極２と基板電極５間で形成される体積
より少なくしているため、電極２と電極５間のはんだは
凹部を構成するように形成される。これに対して、第２
の光素子側電極３ａと基板電極６ａ間、第２の光素子側
電極３ｂと基板電極６ｂ間のはんだ量は第２の光素子側
電極３ａと基板電極６ａ間、第２の光素子側電極３ｂと
基板電極６ｂ間で形成される体積よりはんだ量を多くし
ている。このため、第２の素子側電極３ａと電極６ａ
間、及び第２の素子側電極３ｂと電極６ｂ間のはんだは
凸部を構成するように形成される。このようにはんだの
量を規定することにより、溶融したはんだ７ａ、７ｂが
共同して、光素子１を中央部で引張り、周辺部では押し
上げる力を発生させることができるため、垂直方向、即
ち高さ方向の、ばらつきを抑えて光素子１の垂直方向の
位置精度を安定化できる。
の光素子側電極３ａ、３ｂに対応する位置に基板４の電
極５、６ａ、６ｂを形成し、光素子１をセルフアライメ
ントによって基板４上にはんだ接続し、これが完了した
状態を示す。図１（ｂ）に示すように、本発明によりは
んだ付けされた光素子１の実装構造においては、中央部
に設けられた第１の光素子側電極２と基板電極５間のは
んだ量はその周辺部に設けられた第２の光素子側電極３
ａと基板電極６ａ間、第２の光素子側電極３ｂと基板電
極６ｂ間のはんだ量より少ない。即ち、中央部に設けら
れた第１の光素子側電極２と基板電極５間のはんだ量は
第１の光素子側電極２と基板電極５間で形成される体積
より少なくしているため、電極２と電極５間のはんだは
凹部を構成するように形成される。これに対して、第２
の光素子側電極３ａと基板電極６ａ間、第２の光素子側
電極３ｂと基板電極６ｂ間のはんだ量は第２の光素子側
電極３ａと基板電極６ａ間、第２の光素子側電極３ｂと
基板電極６ｂ間で形成される体積よりはんだ量を多くし
ている。このため、第２の素子側電極３ａと電極６ａ
間、及び第２の素子側電極３ｂと電極６ｂ間のはんだは
凸部を構成するように形成される。このようにはんだの
量を規定することにより、溶融したはんだ７ａ、７ｂが
共同して、光素子１を中央部で引張り、周辺部では押し
上げる力を発生させることができるため、垂直方向、即
ち高さ方向の、ばらつきを抑えて光素子１の垂直方向の
位置精度を安定化できる。
【００１９】次に、供給するはんだの平均高さに着目し
て考えてみる。今、基板の電極５、６ａ、６ｂの全面積
に、電極５、６ａ、６ｂと平行になるようにはんだを供
給した場合のはんだの高さを平均の高さとすると、中央
部に形成された第１の光素子側電極２と基板４の電極５
の間の平均はんだ高さを周辺部に形成された第２の光素
子側電極３ａと基板４の電極６ｂの間、及びと第２の光
素子側電極３ｂと基板４の電極６ｂの間の平均はんだ高
さよりも低くなるようにする。以下、中央部に形成され
た第１の光素子側電極２と基板４の電極５をはんだ付け
した部分を第１のはんだ接続部と言い、周辺部に形成さ
れた第２の光素子側電極３ａ、３ｂとそれぞれ基板４の
電極６ａ、６ｂをはんだ付けした部分を第２のはんだ接
続部と言う。このように構成すると、垂直方向に関して
溶融したはんだ部７ａ、７ｂが共同して、光素子１を中
央部で引張り、周辺部では押し上げる力を発生させるこ
とができるため、図１（ｂ）、図２（ａ）に示すよう
に、垂直方向の位置精度を安定化させることができる光
素子の実装構造を得ることができる。
て考えてみる。今、基板の電極５、６ａ、６ｂの全面積
に、電極５、６ａ、６ｂと平行になるようにはんだを供
給した場合のはんだの高さを平均の高さとすると、中央
部に形成された第１の光素子側電極２と基板４の電極５
の間の平均はんだ高さを周辺部に形成された第２の光素
子側電極３ａと基板４の電極６ｂの間、及びと第２の光
素子側電極３ｂと基板４の電極６ｂの間の平均はんだ高
さよりも低くなるようにする。以下、中央部に形成され
た第１の光素子側電極２と基板４の電極５をはんだ付け
した部分を第１のはんだ接続部と言い、周辺部に形成さ
れた第２の光素子側電極３ａ、３ｂとそれぞれ基板４の
電極６ａ、６ｂをはんだ付けした部分を第２のはんだ接
続部と言う。このように構成すると、垂直方向に関して
溶融したはんだ部７ａ、７ｂが共同して、光素子１を中
央部で引張り、周辺部では押し上げる力を発生させるこ
とができるため、図１（ｂ）、図２（ａ）に示すよう
に、垂直方向の位置精度を安定化させることができる光
素子の実装構造を得ることができる。
【００２０】図２は光素子の実装構造を示す一部断面図
であり、図２（ａ）は本発明によって構成された光素子
の実装構造の一部断面図を、図２（ｂ）は従来の光素子
の実装構造の一部断面図を示す。中央部と周辺部の電極
間の平均はんだ高さが等しい場合、または中央部の第１
の光素子側電極２と電極５間のはんだの高さに比べて、
それぞれ第２の光素子側電極３ａ、３ｂと基板４の電極
６ａ、６ｂ間のはんだの高さが低い場合には、図２
（ｂ）に示したように、垂直方向の実装精度が得られな
い場合があることを実験により確認した。このように、
垂直方向で光素子が傾く原因は、はんだの量と、はんだ
の溶融時間の差により最初に溶融した方が低くなる傾向
にあるということの相乗作用により傾きが発生する。図
２（ｂ）でははんだ部７ａの高さが一番高く、順次はん
だ部７ｂ、はんだ部７ｃになるに従って、低くなる例を
示している。
であり、図２（ａ）は本発明によって構成された光素子
の実装構造の一部断面図を、図２（ｂ）は従来の光素子
の実装構造の一部断面図を示す。中央部と周辺部の電極
間の平均はんだ高さが等しい場合、または中央部の第１
の光素子側電極２と電極５間のはんだの高さに比べて、
それぞれ第２の光素子側電極３ａ、３ｂと基板４の電極
６ａ、６ｂ間のはんだの高さが低い場合には、図２
（ｂ）に示したように、垂直方向の実装精度が得られな
い場合があることを実験により確認した。このように、
垂直方向で光素子が傾く原因は、はんだの量と、はんだ
の溶融時間の差により最初に溶融した方が低くなる傾向
にあるということの相乗作用により傾きが発生する。図
２（ｂ）でははんだ部７ａの高さが一番高く、順次はん
だ部７ｂ、はんだ部７ｃになるに従って、低くなる例を
示している。
【００２１】次に、平均はんだ高さについて図３を用い
て説明する。図３は光素子の実装構造における平均はん
だ高さを説明するための一部断面図である。図３（ａ）
は第２のはんだ接続部の一部断面図、図３（ｂ）、第３
（ｃ）は第１のはんだ接続部の一部断面図を示す。本実
施例における第２のはんだ接続部は図３（ａ）に示す用
に、はんだ接続後の平均はんだ高さＨ２を持っているも
のとする。平均はんだ高さは、それぞれ第２の光素子側
電極３ａ、３ｂと基板側の電極６ａ、６ｂを上下面と
し、その外形を直線で結んでできる立体の体積が基板４
の電極６上に供給したはんだの体積と等しくなる立体の
高さである。図３（ｂ）に示すように、供給するはんだ
７ｂの体積を少なくした場合、また、図３（ｃ）に示す
ように、供給するはんだ７ｂの体積ははんだ７ａと同じ
量であっても第１の光素子側電極２を大きくした場合、
第１のはんだ接続部の平均はんだ高さＨ１を第２のはん
だ接続部の平均はんだ高さＨ２よりも低くすることがで
きる。第１のはんだ接続部の平均はんだ高さＨ１と第２
のはんだ接続部の平均はんだ高さＨ２との関係は、主と
して供給するはんだの体積ばらつきにより生じる平均は
んだ高さのばらつき割合Ｘ％を考慮して決定する必要が
ある。すなわち、（１）式に示すように、ばらつきを含
めたＨ１の最大値Ｈ１（１＋Ｘ／１００）がＨ２の最小
値Ｈ２（１−Ｘ／１００）よりも小さくなるようにすれ
ばよい。
て説明する。図３は光素子の実装構造における平均はん
だ高さを説明するための一部断面図である。図３（ａ）
は第２のはんだ接続部の一部断面図、図３（ｂ）、第３
（ｃ）は第１のはんだ接続部の一部断面図を示す。本実
施例における第２のはんだ接続部は図３（ａ）に示す用
に、はんだ接続後の平均はんだ高さＨ２を持っているも
のとする。平均はんだ高さは、それぞれ第２の光素子側
電極３ａ、３ｂと基板側の電極６ａ、６ｂを上下面と
し、その外形を直線で結んでできる立体の体積が基板４
の電極６上に供給したはんだの体積と等しくなる立体の
高さである。図３（ｂ）に示すように、供給するはんだ
７ｂの体積を少なくした場合、また、図３（ｃ）に示す
ように、供給するはんだ７ｂの体積ははんだ７ａと同じ
量であっても第１の光素子側電極２を大きくした場合、
第１のはんだ接続部の平均はんだ高さＨ１を第２のはん
だ接続部の平均はんだ高さＨ２よりも低くすることがで
きる。第１のはんだ接続部の平均はんだ高さＨ１と第２
のはんだ接続部の平均はんだ高さＨ２との関係は、主と
して供給するはんだの体積ばらつきにより生じる平均は
んだ高さのばらつき割合Ｘ％を考慮して決定する必要が
ある。すなわち、（１）式に示すように、ばらつきを含
めたＨ１の最大値Ｈ１（１＋Ｘ／１００）がＨ２の最小
値Ｈ２（１−Ｘ／１００）よりも小さくなるようにすれ
ばよい。
【００２２】 Ｈ１（１＋Ｘ／１００）＜Ｈ２（１−Ｘ／１００）……（数１） したがって、両者の差（Ｈ１−Ｈ２）は、（数２）式を
満足するようにすればよい。
満足するようにすればよい。
【００２３】 Ｈ１−Ｈ２＜−２ＸＨ２／（１００＋Ｘ）……（２） 図４は第１と第２のはんだ接続部の高さの差による垂直
方向の実装制度を示す特性図である。図４では、例とし
て、Ｈ２＝５ミクロン、Ｘ＝１０％のはんだを用いてＨ
１−Ｈ２と垂直方向の実装精度の関係を実験により求め
た結果を示している。この場合、実装精度を１μｍ以下
にするには、Ｈ１−Ｈ２が０．９μｍ未満であればよい
ことが分かる。よって、Ｈ２＝５ミクロン、Ｘ＝１０％
の場合、（数２）において、Ｈ１−Ｈ２を−０．９ミク
ロン未満として計算すればよいことが分かる。この計算
による予測値は、実験結果による垂直精度向上領域と良
く一致している。なお、光素子１と基板４間のはんだ接
続部の高さを、第１のはんだ接続部の電極および第２の
はんだ接続部の電極の寸法のうち、最小寸法の１／２以
下とすると更に好適である。
方向の実装制度を示す特性図である。図４では、例とし
て、Ｈ２＝５ミクロン、Ｘ＝１０％のはんだを用いてＨ
１−Ｈ２と垂直方向の実装精度の関係を実験により求め
た結果を示している。この場合、実装精度を１μｍ以下
にするには、Ｈ１−Ｈ２が０．９μｍ未満であればよい
ことが分かる。よって、Ｈ２＝５ミクロン、Ｘ＝１０％
の場合、（数２）において、Ｈ１−Ｈ２を−０．９ミク
ロン未満として計算すればよいことが分かる。この計算
による予測値は、実験結果による垂直精度向上領域と良
く一致している。なお、光素子１と基板４間のはんだ接
続部の高さを、第１のはんだ接続部の電極および第２の
はんだ接続部の電極の寸法のうち、最小寸法の１／２以
下とすると更に好適である。
【００２４】図５は本発明による光素子の電極の配置例
を示す平面図であり、図５（ａ）は活性層に沿った電極
を帯状にした例を示し、図５（ｂ）は活性層に沿って、
円形の電極を多数設けた例を示し、図５（ｃ）は活性層
の電極を円形として、光素子の重心近傍に設けた例を示
す。
を示す平面図であり、図５（ａ）は活性層に沿った電極
を帯状にした例を示し、図５（ｂ）は活性層に沿って、
円形の電極を多数設けた例を示し、図５（ｃ）は活性層
の電極を円形として、光素子の重心近傍に設けた例を示
す。
【００２５】図５には光素子１上の第１の光素子側電極
２と第２の光素子側電極３ａ、３ｂの配置例が示されて
いる。第１の光素子側電極２の形状としては、活性層か
らの放熱を考慮する必要がある素子に関しては図５
（ａ）に示したように活性層に沿った帯状とすることが
望ましい。一方、放熱性が問題とならない場合には、図
５（ｂ）（ｃ）に示したように第２の光素子側電極３
ａ、３ｂと同形状で問題はない。姿勢の安定化のために
は、両者の電極とも光素子１の中心（重心）を含むよう
に配置する、好ましくは、中心（重心）に対して点対称
に配置すれば良い。
２と第２の光素子側電極３ａ、３ｂの配置例が示されて
いる。第１の光素子側電極２の形状としては、活性層か
らの放熱を考慮する必要がある素子に関しては図５
（ａ）に示したように活性層に沿った帯状とすることが
望ましい。一方、放熱性が問題とならない場合には、図
５（ｂ）（ｃ）に示したように第２の光素子側電極３
ａ、３ｂと同形状で問題はない。姿勢の安定化のために
は、両者の電極とも光素子１の中心（重心）を含むよう
に配置する、好ましくは、中心（重心）に対して点対称
に配置すれば良い。
【００２６】以下、図６を用いて、本発明による光素子
の実装方法について説明する。図６は本発明の光素子の
実装方法を説明するための実装工程の一実施例を示す工
程図である。まず、図６（ａ）に示すように、基板４上
の電極５、６ａ、６ｂにそれぞれはんだ７ａ〜７ｃを供
給する。このはんだ供給方法に関しては、蒸着、めっ
き、プリフォーム等によるものがあり、本実施例ではい
ずれの方法ではんだを供給してもよい。次に、図６
（ｂ）に示すように、電極２、３ａ、３ｂをもつ光素子
１を基板４上の電極５、６ａ、６ｂに位置合わせし、供
給したはんだ７ａ〜７ｃの融点以下の温度で加圧するこ
とにより仮接続を行う。これにより、位置あわせから次
工程のはんだの加熱溶融による本接続工程までの位置ず
れを防止し、生産性に優れた実装工程を実現できる。次
に、はんだ溶融接続時の表面張力を利用したセルフアラ
イメントによる光素子１の高精度位置決めを実現するた
めには、溶融時にはんだ表面の酸化膜を除去またはセル
フアライメントを妨げない程度に薄く制御する必要があ
る。本実施例では、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、
仮接続された光素子1と基板４とを還元雰囲気８中で加
熱溶融することにより、セルフアライメントによる高精
度位置決めを実現できる。図６（ｃ）は還元雰囲気８中
で加熱溶融を始める時の状態を示す。はんだが溶融し始
めた時の状態を示す。はんだが溶融するに従って、セル
フアライメントが行われる。はんだの量を図１〜図３を
用いて説明したように、例えば、はんだ７ｂの量を第１
の光素子側電極２と基板４の電極５で形成される体積よ
りも少なくし、はんだ７ａ、７ｃの量をそれぞれ第２の
光素子側電極３ａと電極６ａ、または第２の光素子側電
極３ｂと電極６ｂで形成される体積以上としてセルフア
ライメントを行った場合、または、はんだの高さの差Ｈ
１−Ｈ２を（数２）を満足させるように供給することに
よって、図６（ｄ）に示すように水平方向及び垂直方向
の精度を満足した光素子の実装構造を得ることができ
る。還元雰囲気８としては、はんだの酸化膜と確実に反
応して還元させるためには、水素ラジカル、または水素
ラジカルと水素の混合物を含む雰囲気であることが望ま
しい。その後、冷却しはんだを凝固させることにより、
図６（ｅ）に示すように、フラックスを用いないため、
信頼性に影響を及ぼす残さがなく、後洗浄工程を必要と
しない清浄な実装構造を得ることができる。
の実装方法について説明する。図６は本発明の光素子の
実装方法を説明するための実装工程の一実施例を示す工
程図である。まず、図６（ａ）に示すように、基板４上
の電極５、６ａ、６ｂにそれぞれはんだ７ａ〜７ｃを供
給する。このはんだ供給方法に関しては、蒸着、めっ
き、プリフォーム等によるものがあり、本実施例ではい
ずれの方法ではんだを供給してもよい。次に、図６
（ｂ）に示すように、電極２、３ａ、３ｂをもつ光素子
１を基板４上の電極５、６ａ、６ｂに位置合わせし、供
給したはんだ７ａ〜７ｃの融点以下の温度で加圧するこ
とにより仮接続を行う。これにより、位置あわせから次
工程のはんだの加熱溶融による本接続工程までの位置ず
れを防止し、生産性に優れた実装工程を実現できる。次
に、はんだ溶融接続時の表面張力を利用したセルフアラ
イメントによる光素子１の高精度位置決めを実現するた
めには、溶融時にはんだ表面の酸化膜を除去またはセル
フアライメントを妨げない程度に薄く制御する必要があ
る。本実施例では、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、
仮接続された光素子1と基板４とを還元雰囲気８中で加
熱溶融することにより、セルフアライメントによる高精
度位置決めを実現できる。図６（ｃ）は還元雰囲気８中
で加熱溶融を始める時の状態を示す。はんだが溶融し始
めた時の状態を示す。はんだが溶融するに従って、セル
フアライメントが行われる。はんだの量を図１〜図３を
用いて説明したように、例えば、はんだ７ｂの量を第１
の光素子側電極２と基板４の電極５で形成される体積よ
りも少なくし、はんだ７ａ、７ｃの量をそれぞれ第２の
光素子側電極３ａと電極６ａ、または第２の光素子側電
極３ｂと電極６ｂで形成される体積以上としてセルフア
ライメントを行った場合、または、はんだの高さの差Ｈ
１−Ｈ２を（数２）を満足させるように供給することに
よって、図６（ｄ）に示すように水平方向及び垂直方向
の精度を満足した光素子の実装構造を得ることができ
る。還元雰囲気８としては、はんだの酸化膜と確実に反
応して還元させるためには、水素ラジカル、または水素
ラジカルと水素の混合物を含む雰囲気であることが望ま
しい。その後、冷却しはんだを凝固させることにより、
図６（ｅ）に示すように、フラックスを用いないため、
信頼性に影響を及ぼす残さがなく、後洗浄工程を必要と
しない清浄な実装構造を得ることができる。
【００２７】以下、はんだの溶融加熱時に酸化膜を還元
除去する方法の他の実施例を図７を用いて説明する。図
７は本発明の光素子の実装方法を説明するための実装工
程の他の実施例を示す工程図であり、本実施例では還元
性を有する有機材料を用いる。まず、図７（ａ）、
（ｂ）は、上記実施例と同様に基板４へのはんだ７ａ〜
７ｃの供給、光素子１の基板４上への仮接続を行う。次
に、図７（ｃ）に示すように、光素子１と基板７の間の
はんだ接続部を覆うように有機材料９を供給する。この
有機材料９としては、沸点がはんだの融点よりも高く、
はんだ溶融時にはんだ表面の酸化膜が還元除去され再酸
化が防止された状態に保つような材料を選ぶ。還元性を
もつ材料としては、分子内に少なくとも１個以上の水酸
基を有するアルコール系の材料が適している。例えば、
融点が２７８℃のＡｕ２０ｗｔ％Ｓｎはんだを用いる場
合には、有機材料９としては、トリエチレングリコール
（沸点２８５℃）、テトラエチレングリコール（沸点３
１４℃）、ペンタエチレングリコール（沸点３７０℃）
を用いることにより、セルフアライメントが妨げられず
基板上への光素子の高精度な位置決め実装が実現できる
ことを確認した。光素子１と基板４を加熱すると、図７
（ｄ）に示すように、はんだが溶融し始め、有機材料９
は図７（ｅ）に示すように蒸発し始め、有機材料９は図
７（ｆ）に示すように残さとして残ることはない。この
ため、図６の実施例と同様に後洗浄工程は不要となる。
このためには、加熱工程の温度プロファイルに応じた有
機材料を選択すればよい。すなわち、昇温速度が早く加
熱時間が短くなるほど、より低い沸点の材料を使用し確
実に蒸発するようにする必要がある。
除去する方法の他の実施例を図７を用いて説明する。図
７は本発明の光素子の実装方法を説明するための実装工
程の他の実施例を示す工程図であり、本実施例では還元
性を有する有機材料を用いる。まず、図７（ａ）、
（ｂ）は、上記実施例と同様に基板４へのはんだ７ａ〜
７ｃの供給、光素子１の基板４上への仮接続を行う。次
に、図７（ｃ）に示すように、光素子１と基板７の間の
はんだ接続部を覆うように有機材料９を供給する。この
有機材料９としては、沸点がはんだの融点よりも高く、
はんだ溶融時にはんだ表面の酸化膜が還元除去され再酸
化が防止された状態に保つような材料を選ぶ。還元性を
もつ材料としては、分子内に少なくとも１個以上の水酸
基を有するアルコール系の材料が適している。例えば、
融点が２７８℃のＡｕ２０ｗｔ％Ｓｎはんだを用いる場
合には、有機材料９としては、トリエチレングリコール
（沸点２８５℃）、テトラエチレングリコール（沸点３
１４℃）、ペンタエチレングリコール（沸点３７０℃）
を用いることにより、セルフアライメントが妨げられず
基板上への光素子の高精度な位置決め実装が実現できる
ことを確認した。光素子１と基板４を加熱すると、図７
（ｄ）に示すように、はんだが溶融し始め、有機材料９
は図７（ｅ）に示すように蒸発し始め、有機材料９は図
７（ｆ）に示すように残さとして残ることはない。この
ため、図６の実施例と同様に後洗浄工程は不要となる。
このためには、加熱工程の温度プロファイルに応じた有
機材料を選択すればよい。すなわち、昇温速度が早く加
熱時間が短くなるほど、より低い沸点の材料を使用し確
実に蒸発するようにする必要がある。
【００２８】図８は本発明による光素子の実装構造の他
の実施例を示す一部断面側面図及び上面図であり、図８
（ａ）は光導波路及び光素子の実装構造を示す一部断面
側面図であり、図８（ｂ）は光導波路及び光素子の実装
構造を示す上面図である。本実施例は光素子を光導波路
基板上に実装した例を示しており、図８に示すように、
光導波路基板１０にはコア層１２を有する光導波路１１
が設けられ、この光導波路１１に対向して光素子１が光
導波路基板１０にはんだ付けされている。光導波路基板
１０へのはんだ付けは図１〜図３を用いて説明した方法
で行われる。このため、光素子１を基板４上の所定の位
置に高精度に位置決めされた実装構造が実現できる。従
って、基板４上の光導波路１１のコア層１２と光素子１
の活性層１３とを高精度に位置決め可能である。よっ
て、活性層１３から出射された光は光導波路１２に効率
良く伝送することができる。
の実施例を示す一部断面側面図及び上面図であり、図８
（ａ）は光導波路及び光素子の実装構造を示す一部断面
側面図であり、図８（ｂ）は光導波路及び光素子の実装
構造を示す上面図である。本実施例は光素子を光導波路
基板上に実装した例を示しており、図８に示すように、
光導波路基板１０にはコア層１２を有する光導波路１１
が設けられ、この光導波路１１に対向して光素子１が光
導波路基板１０にはんだ付けされている。光導波路基板
１０へのはんだ付けは図１〜図３を用いて説明した方法
で行われる。このため、光素子１を基板４上の所定の位
置に高精度に位置決めされた実装構造が実現できる。従
って、基板４上の光導波路１１のコア層１２と光素子１
の活性層１３とを高精度に位置決め可能である。よっ
て、活性層１３から出射された光は光導波路１２に効率
良く伝送することができる。
【００２９】本実施例での光導波路１１のコア層１２の
高さは１０ミクロン程度であり、したがって、はんだ接
続部の高さは１０ミクロン以下ある必要がある。一方、
セルフアライメントを利用して高精度位置決めを実現す
る効果は、仮接続時の水平方向の搭載時所要精度を緩和
し、少なくとも１０ミクロン以上とすることにより搭載
の容易化による製造（装置、工程時間）コストの大幅な
低減をはかるものである。セルフアライメント効果を得
るためには、好ましくは、仮接続時において光素子の電
極と基板の電極の重なり巾がずれ量よりも大きい方がよ
く、１０ミクロンのずれ量を許容するためには、重なり
巾として１０ミクロン以上、電極の直径または巾として
は２０ミクロン以上である必要がある。したがって、は
んだの高さは電極直径または巾の１／２以下という非常
に薄いはんだとなり、従来技術では、フラックスを用い
ないでセルフアライメントにより高精度な位置決めを実
現することは不可能であった。本発明では、上記実施例
で示した還元雰囲気または還元性有機材料を用いること
により、本実施例のような薄いはんだを用いる必要があ
る場合においても、１ミクロン以下の精度で３次元位置
決めが可能なことを確認した。
高さは１０ミクロン程度であり、したがって、はんだ接
続部の高さは１０ミクロン以下ある必要がある。一方、
セルフアライメントを利用して高精度位置決めを実現す
る効果は、仮接続時の水平方向の搭載時所要精度を緩和
し、少なくとも１０ミクロン以上とすることにより搭載
の容易化による製造（装置、工程時間）コストの大幅な
低減をはかるものである。セルフアライメント効果を得
るためには、好ましくは、仮接続時において光素子の電
極と基板の電極の重なり巾がずれ量よりも大きい方がよ
く、１０ミクロンのずれ量を許容するためには、重なり
巾として１０ミクロン以上、電極の直径または巾として
は２０ミクロン以上である必要がある。したがって、は
んだの高さは電極直径または巾の１／２以下という非常
に薄いはんだとなり、従来技術では、フラックスを用い
ないでセルフアライメントにより高精度な位置決めを実
現することは不可能であった。本発明では、上記実施例
で示した還元雰囲気または還元性有機材料を用いること
により、本実施例のような薄いはんだを用いる必要があ
る場合においても、１ミクロン以下の精度で３次元位置
決めが可能なことを確認した。
【００３０】以上述べたように、本発明によれば、フラ
ックスを用いることなく、電極径（巾）の１／２以下も
しくは１０ミクロン以下の薄いはんだの溶融時の表面張
力によるセルフアライメント効果のみで、基板上の所定
の位置に光素子を高精度で位置決めすることが可能な光
素子の実装構造を実現することができる。
ックスを用いることなく、電極径（巾）の１／２以下も
しくは１０ミクロン以下の薄いはんだの溶融時の表面張
力によるセルフアライメント効果のみで、基板上の所定
の位置に光素子を高精度で位置決めすることが可能な光
素子の実装構造を実現することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、セ
ルフアライメント効果のみで、光素子を基板上の所定の
位置に高精度ではんだ付けして位置決めすることができ
る。また、フラックスを用いることなく、はんだ表面の
酸化膜が還元除去される。
ルフアライメント効果のみで、光素子を基板上の所定の
位置に高精度ではんだ付けして位置決めすることができ
る。また、フラックスを用いることなく、はんだ表面の
酸化膜が還元除去される。
【図１】本発明による光素子のはんだ接続用電極の一実
施例を示す平面図および光素子を基板に接続した光素子
の実装構造の一実施例を示す断面図である。
施例を示す平面図および光素子を基板に接続した光素子
の実装構造の一実施例を示す断面図である。
【図２】光素子の実装構造を示す一部断面図である。
【図３】光素子の実装構造における平均はんだ高さを説
明するためのの一部断面図である。
明するためのの一部断面図である。
【図４】第１と第２のはんだ接続部の高さの差による垂
直方向の実装制度を示す特性図である。
直方向の実装制度を示す特性図である。
【図５】本発明による光素子の電極の配置例を示す平面
図である。
図である。
【図６】本発明の光素子の実装方法を説明するための実
装工程の一実施例を示す工程図である。
装工程の一実施例を示す工程図である。
【図７】本発明の光素子の実装方法を説明するための実
装工程の他の実施例を示す工程図である。
装工程の他の実施例を示す工程図である。
【図８】本発明による光素子の実装構造の他の実施例を
示す一部断面側面図及び上面図である。
示す一部断面側面図及び上面図である。
１…光素子、２…第１のはんだ接続部用光素子側電極、
３ａ、３ｂ…第２のはんだ接続部用光素子側電極、４…
基板、５、６ａ、６ｂ…電極、７ａ、７ｂ、７ｃ…はん
だ、８…還元雰囲気、９…有機材料、１０…光導波路基
板、１１…光導波路、１２…光導波路のコア層、１３…
活性層。
３ａ、３ｂ…第２のはんだ接続部用光素子側電極、４…
基板、５、６ａ、６ｂ…電極、７ａ、７ｂ、７ｃ…はん
だ、８…還元雰囲気、９…有機材料、１０…光導波路基
板、１１…光導波路、１２…光導波路のコア層、１３…
活性層。
フロントページの続き (72)発明者 川本 和民 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 Ｆターム(参考） 5F044 KK12 KK17 LL01 LL04 QQ06 5F073 CB22 FA22 FA23 5F088 AA01 BA16 EA11 JA03
Claims (9)
- 【請求項１】中央部に配置された素子中央電極、及び該
中央部の電極に対して周辺部に配置された素子周辺電極
を有する光素子と、該光素子の各電極に対応して配置さ
れた中央部の基板中央電極、及び周辺部に配置された基
板周辺電極とを有する基板とを備え、該素子中央電極と
該基板中央電極の間に載置されるはんだの量をこれら電
極間で形成される体積より少なくし、該素子周辺電極と
該基板周辺電極の間に載置されるはんだの量をこれらの
電極間で形成される体積以上として該光素子を該基板に
はんだ付けすることを特徴とする光素子の実装構造。 - 【請求項２】光素子上に形成された電極と基板上に形成
された電極とをはんだを用いて接続する光素子の実装構
造において、該光素子と該基板の接続面の中央部に設け
られた第１のはんだ接続部と、該光素子と該基板の接続
面の周辺部に設けられた第２のはんだ接続部とを設け、
はんだ接続部に供給されるはんだ体積を電極面積で割算
した値を平均はんだ高さとし、第１のはんだ接続部の平
均はんだ高さＨ１、第２のはんだ接続部の平均はんだ高
さＨ２、該第１及び該第２のはんだ接続部に供給される
はんだの体積ばらつきにより生じる平均はんだ高さのば
らつきＸ％とした場合、Ｈ１−Ｈ２＜−２ＸＨ２／（１
００＋Ｘ）の関係を満足することを特徴とする光素子の
実装構造。 - 【請求項３】請求項２に記載の光素子の実装構造におい
て、該光素子と該基板間のはんだ接続部の高さを、該第
１のはんだ接続部の電極および該第２のはんだ接続部の
電極の寸法のうち、最小寸法の１／２以下とすることを
特徴とする光素子の実装構造。 - 【請求項４】光素子の中央部に配置された素子中央電極
と基板の中央部に配置された基板中央電極とで形成され
る体積より少ない量のはんだを該基板中央電極上に供給
し、該光素子の周辺部に配置された素子周辺電極と該基
板の周辺部に配置された基板周辺電極とで形成される体
積以上の量のはんだを該基板周辺電極上に供給する工程
と、該基板上に該光素子を所定の位置に位置あわせし加
圧もしくははんだの融点以下の温度で加熱しながら加圧
することにより仮接続する工程と、はんだの融点以上に
加熱して溶融したはんだの表面張力を利用して該基板上
の電極に対して該光素子上の電極を位置決めする工程と
を備えることを特徴とする光素子の実装方法。 - 【請求項５】請求項４記載の光素子の実装方法におい
て、該はんだの融点以上に加熱して溶融したはんだの表
面張力を利用して該基板上電極に対する該光素子上電極
の位置決めを行う工程の雰囲気を還元雰囲気とすること
を特徴とする光素子の実装方法。 - 【請求項６】請求項５記載の光素子の実装方法におい
て、該還元性雰囲気は水素ラジカルまたは水素ラジカル
と水素との混合物であることを特徴とする光素子の実装
方法。 - 【請求項７】光素子の中央部に配置された素子中央電極
と基板の中央部に配置された基板中央電極とで形成され
る体積より少ない量のはんだを該基板中央電極上に供給
し、該光素子の周辺部に配置された素子周辺電極と該基
板の周辺部に配置された基板周辺電極とで形成される体
積以上の量のはんだを該基板周辺電極上に供給する工程
と、該基板上に該光素子を所定の位置に位置あわせし加
圧もしくははんだの融点以下の温度で加熱しながら加圧
することにより仮接続する工程と、該仮接続された該光
素子と該基板間のはんだ接続部にはんだの融点よりも高
い沸点を有する有機材料を供給する工程と、該はんだの
融点以上に加熱して溶融したはんだの表面張力を利用し
て該基板上電極に対する該光素子上電極の位置決めを行
う工程とを備えることを特徴とする光素子の実装方法。 - 【請求項８】請求項７記載の光素子の実装方法におい
て、該有機材料は分子内に少なくとも１個以上の水酸基
を有する材料であることを特徴とする光素子の実装方
法。 - 【請求項９】請求項７記載の光素子の実装方法におい
て、該位置決め工程において、該有機材料を蒸発させ
て、該位置決め工程後に該有機材料の残さが残らないよ
うにすることを特徴とする光素子の実装方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001138541A JP2002334902A (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | 光素子の実装構造および実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001138541A JP2002334902A (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | 光素子の実装構造および実装方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002334902A true JP2002334902A (ja) | 2002-11-22 |
Family
ID=18985459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001138541A Pending JP2002334902A (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | 光素子の実装構造および実装方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002334902A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1427008A1 (fr) * | 2002-12-05 | 2004-06-09 | Alcatel | Procédé de fabrication d'un module électronique comportant un composant actif sur une embase |
| JP2006068813A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-03-16 | Denso Corp | 金属接続方法 |
| CN102738699A (zh) * | 2011-04-14 | 2012-10-17 | 日本电气株式会社 | 半导体激光器模块及其制造方法 |
-
2001
- 2001-05-09 JP JP2001138541A patent/JP2002334902A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1427008A1 (fr) * | 2002-12-05 | 2004-06-09 | Alcatel | Procédé de fabrication d'un module électronique comportant un composant actif sur une embase |
| FR2848338A1 (fr) * | 2002-12-05 | 2004-06-11 | Cit Alcatel | Procede de fabrication d'un module electronique comportant un composant actif sur une embase |
| US6991151B2 (en) | 2002-12-05 | 2006-01-31 | Alcatel | Method of fabricating an electronic module comprising an active component on a base |
| JP2006068813A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-03-16 | Denso Corp | 金属接続方法 |
| JP4506550B2 (ja) * | 2004-08-04 | 2010-07-21 | 株式会社デンソー | 金属接続方法 |
| CN102738699A (zh) * | 2011-04-14 | 2012-10-17 | 日本电气株式会社 | 半导体激光器模块及其制造方法 |
| JP2012222336A (ja) * | 2011-04-14 | 2012-11-12 | Nec Corp | 半導体レーザモジュール及びその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2813109B2 (ja) | はんだ自動整合結合方法 | |
| JP3063161B2 (ja) | ハンダ・メッキした回路トレースに対するハンダ・バンプ相互接続部を形成する方法 | |
| JP4274134B2 (ja) | 熱電モジュールおよびその製造方法 | |
| JPH0810716B2 (ja) | 電子パッケージ | |
| JPH0647531A (ja) | 集積回路の外部リード接合方法および装置 | |
| JPH1117326A (ja) | 電子部品のハンダ付け方法 | |
| JP4429564B2 (ja) | 光部品及び電気部品の実装構造及びその方法 | |
| JP2002334902A (ja) | 光素子の実装構造および実装方法 | |
| WO2007013344A1 (ja) | 半田付け実装構造およびその製造方法、並びにその利用 | |
| JPH05175275A (ja) | 半導体チップの実装方法および実装構造 | |
| JP4605850B2 (ja) | 光実装基板の製造方法 | |
| JP4052848B2 (ja) | 光素子の実装方法 | |
| JPH0831848A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP4424226B2 (ja) | 熱電変換モジュールおよび熱電変換モジュールにおけるポスト電極の固定方法 | |
| JPH07235763A (ja) | 電子回路の製造方法 | |
| WO2019176912A1 (ja) | 半導体モジュールおよびその製造方法 | |
| JP6877271B2 (ja) | 光モジュールの製造方法 | |
| JP2000022279A (ja) | 光素子の実装構造 | |
| JP2000323649A (ja) | ハイブリッド集積素子およびその製造方法 | |
| JP3586363B2 (ja) | 電子部品の製造方法 | |
| JP2001298237A (ja) | 半導体光素子搭載用キャリア、半導体光素子モジュール、およびその製造方法 | |
| JPH0766209A (ja) | バンプ材並びにその製造方法及びそれを用いた光部品実装方法 | |
| JPH06132647A (ja) | 表面実装形ｉｃのはんだ接続方法と装置およびそれにより作製した電子機器 | |
| CN108620736B (zh) | 焊料接合结构、焊料接合方法以及焊料接合用辅具 | |
| JPH09237941A (ja) | 半導体レーザ装置の製造方法 |