JP2010243732A - Optical module and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信や光伝送技術及び光情報記録技術に用いられる光モジュールに係り、詳しくは、光モジュールを低コスト化せしめるパッケージ構造とその製造方法に関する。 The present invention relates to an optical module used in optical communication, optical transmission technology, and optical information recording technology, and more particularly, to a package structure that reduces the cost of an optical module and a manufacturing method thereof.
光モジュールは、これまで主にメトロ系や基幹系と呼ばれる中長距離の光通信用途に用いられてきた。ところが、近年はFTTH(Fiber To The Home) などの普及により、基地局と一般家庭間においても光通信が行われるようになっている。さらに、機器内におけるデータ伝送の大容量化が進んでおり、将来はスーパーコンピュータにおける高速ルータのボード間やラック間配線、パーソナルコンピュータ(PC)等の機器内配線、ノートPCや携帯電話機等の内部配線として、光配線が用いられることが予想されている。 Until now, optical modules have been mainly used for medium and long-distance optical communication applications called metro and backbone systems. However, in recent years, with the spread of FTTH (Fiber To The Home) and the like, optical communication has been carried out between a base station and a general household. In addition, the capacity of data transmission in devices is increasing, and in the future, wiring between boards and racks of high-speed routers in supercomputers, wiring in devices such as personal computers (PCs), internals of notebook PCs and mobile phones, etc. Optical wiring is expected to be used as the wiring.
これに伴い、利用者の金銭的負担を減らす目的で、低価格な光モジュールが開発されるようになった。たとえば、表面をメタライズした光導波路をパッケージの筒状の光導波路固定部に挿入してはんだ固定するタイプの光モジュールが開発されている。このような光モジュールでは、光導波路固定部にフェルールやレセプタルクを用いないことで低コスト化を図っている。 Along with this, low-cost optical modules have been developed for the purpose of reducing the financial burden on users. For example, an optical module has been developed in which an optical waveguide whose surface is metallized is inserted into a cylindrical optical waveguide fixing portion of a package and fixed by soldering. In such an optical module, the cost is reduced by not using a ferrule or a receptacle for the optical waveguide fixing portion.
具体的には、図9に示すように、ケース101と、筒状の光導波路固定部104とからパッケージを構成した光モジュールが提案されている(特許文献1参照)。この光モジュールでは、光導波路103の表面は一部メタライズされており、はんだ注入口104aから注入されたはんだにより、光導波路103のメタライズ部103aが筒状の光導波路固定部104に固定されている。
Specifically, as shown in FIG. 9, an optical module having a package composed of a
また、図10に示すように、複数の板材からなるケース部112,113,114と、筒状の光導波路固定部115とからパッケージを構成した光モジュールが提案されている(特許文献2参照)。この光モジュールでは、光導波路121の表面の一部がメタライズされており、メタライズ面125と筒状の光導波路固定部115の内面とがはんだ124により固定されている。
Further, as shown in FIG. 10, an optical module is proposed in which a package is composed of
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載されたような従来の光モジュールでは、以下に挙げる二つの問題があった。
第一は、パッケージが複数の部材から構成されているため、パッケージの製造コストが高いという問題があった。
また、第二に、光導波路をパッケージにはんだ固定する際に、はんだを光導波路上に塗布する必要があるため、光導波路が調心位置からずれ易く、製造歩留まりが悪いという問題があった。
However, the conventional optical modules described in
The first problem is that the manufacturing cost of the package is high because the package is composed of a plurality of members.
Secondly, when soldering the optical waveguide to the package, it is necessary to apply the solder onto the optical waveguide. Therefore, there is a problem that the optical waveguide is easily displaced from the alignment position and the manufacturing yield is poor.
特に、特許文献1に記載された光モジュールでは、パッケージを構成するケース101と筒状の光導波路固定部104は、それぞれ個別に作製された後で溶接により一体化されるため、パッケージの製造コストが高いという問題があった。また、光導波路103を筒状の光導波路固定部104に固定する際には、はんだを筒状の光導波路固定部104のはんだ注入口104aより供給して光導波路103の表面へ塗布する必要があり、塗布したはんだの重量により光導波路103が調心位置からずれ易く、製造歩留まりが悪いという問題があった。
In particular, in the optical module described in
また、特許文献2に記載された光モジュールでは、パッケージが複数の板材112,113,114と筒状の光導波路固定部115とを溶接により一体化することで構成されているため、パッケージの製造コストが高いという問題があった。また、光導波路121をパッケージの光導波路挿通穴に固定する際には、光導波路121のメタライズ部125をはんだコテで加熱しながらはんだ124を供給する必要があり、はんだコテや溶融前のはんだが光導波路121と接触して光導波路121が調心位置からずれてしまい、製造歩留まりが悪いという問題があった。
Moreover, in the optical module described in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、複数の部材からパッケージを組立てる必要がなく、製造コストが低減したパッケージを用いた光モジュールを提供することを目的とする。
また、本発明は、光導波路が調心位置からずれることなく、光モジュールを歩留まり良く製造する方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical module using a package that does not require assembly of a package from a plurality of members and that has a reduced manufacturing cost.
It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical module with a high yield without causing the optical waveguide to deviate from the alignment position.
本発明の請求項1に係る光モジュールは、半導体素子を内包するパッケージと、前記パッケージの一面に一体化されて配され、該一面を貫通する方向に孔部を有し、該孔部内に光導波路を挿設して該光導波路を固定するための部位と、を少なくとも備え、前記部位の内面をなす特定の2面が、前記孔部を構成すると共に、互いに対向して配されており、該2面間において前記光導波路が接合材により固定されていることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical module including a package containing a semiconductor element, a single piece of the package, a hole portion extending in a direction penetrating the one surface, and a light guide in the hole portion. A portion for inserting the waveguide and fixing the optical waveguide, and at least two specific surfaces forming the inner surface of the portion constitute the hole portion and are arranged opposite to each other, The optical waveguide is fixed between the two surfaces by a bonding material.
本発明の請求項2に係る光モジュールは、請求項1の光モジュールにおいて、前記部位は、前記2面が前記パッケージの外部方向及び/又は内部方向に突出して配されていることを特徴とする。 An optical module according to a second aspect of the present invention is the optical module according to the first aspect, wherein the two surfaces are arranged so that the two surfaces protrude in an external direction and / or an internal direction of the package. .
本発明の請求項3に係る光モジュールは、請求項1又は2の光モジュールにおいて、前記2面は、前記接合材に対して毛細管現象を生じさせる隙間を備えていることを特徴とする。 An optical module according to a third aspect of the present invention is characterized in that, in the optical module according to the first or second aspect, the two surfaces are provided with a gap that causes capillary action on the bonding material.
本発明の請求項4に係る光モジュールの製造方法は、半導体素子を内包するパッケージと、前記パッケージの一面に一体化されて配され、該一面を貫通する方向に孔部を有し、該孔部内に光導波路を挿設して該光導波路を固定するための部位と、を少なくとも備え、前記部位の内面をなす特定の2面が、前記孔部を構成すると共に、互いに対向して配されており、該2面間において前記光導波路が接合材により固定されている光モジュールの製造方法であって、前記孔部内に光導波路を挿入する工程Aと、前記2面間に毛細管現象により前記接合材を充填する工程Bと、前記孔部と前記光導波路との間に前記接合材が浸透した後に、前記接合材を硬化させる工程Cとを少なくとも備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical module, comprising: a package including a semiconductor element; and a single piece of the package, the hole being provided in a direction penetrating the one surface. At least a portion for inserting the optical waveguide into the portion and fixing the optical waveguide, and two specific surfaces forming the inner surface of the portion constitute the hole portion and are arranged opposite to each other A method of manufacturing an optical module in which the optical waveguide is fixed between the two surfaces by a bonding material, the step A of inserting the optical waveguide into the hole, and the capillary phenomenon between the two surfaces. It is characterized by comprising at least a step B of filling a bonding material and a step C of curing the bonding material after the bonding material has permeated between the hole and the optical waveguide.
本発明の光モジュールによれば、光導波路を固定するための部位が、半導体素子を内包するパッケージの一面に一体化されて配され、その内面をなす特定の2面間において光導波路が接合材により固定されている。ゆえに、光導波路を固定するための部位をパッケージとは別個に作製し、その後この部位をパッケージに一体化する必要がなく、パッケージの一面に一体化されて配された部位の内面をなす特定の2面において、光導波路を接合材により固定することができる。
したがって、複数の部材からパッケージを組立てる必要がなく、製造コストを低減するパッケージを用いた光モジュールを提供することができる。
According to the optical module of the present invention, the part for fixing the optical waveguide is integrated and arranged on one surface of the package containing the semiconductor element, and the optical waveguide is bonded between the two specific surfaces forming the inner surface. It is fixed by. Therefore, a part for fixing the optical waveguide is manufactured separately from the package, and after that, there is no need to integrate this part into the package, and a specific part forming the inner surface of the part arranged integrally on one side of the package. On the two sides, the optical waveguide can be fixed by a bonding material.
Therefore, it is not necessary to assemble a package from a plurality of members, and an optical module using a package that reduces manufacturing costs can be provided.
本発明の光モジュールの製造方法によれば、半導体素子を内包するパッケージの一面を貫通する方向に有する孔部内に光導波路を挿入し、この光導波路を固定するための部位の内面をなす特定の2面間に毛細管現象により接合材を充填し、孔部と光導波路との間に接合材が浸透した後に接合材を硬化させる。ゆえに、接合材を光導波路上に直接塗布する必要がなく、接合材塗布時に光導波路を調心位置からずらしてしまう危険をなくすことができる。
したがって、光導波路が調心位置からずれることなく、光モジュールを歩留まり良く製造する方法を提供することができる。
According to the method of manufacturing an optical module of the present invention, the optical waveguide is inserted into a hole having a direction penetrating one surface of the package containing the semiconductor element, and the inner surface of the portion for fixing the optical waveguide is formed. The bonding material is filled between the two surfaces by capillary action, and the bonding material is cured after the bonding material penetrates between the hole and the optical waveguide. Therefore, it is not necessary to apply the bonding material directly onto the optical waveguide, and the risk of shifting the optical waveguide from the alignment position when applying the bonding material can be eliminated.
Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing an optical module with a high yield without causing the optical waveguide to deviate from the alignment position.
以下、本発明を実施した光モジュールとその製造方法について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る光モジュールの一実施形態を示す図であり、図1(a)は光モジュールの正面図を、図1(b)は図1(a)に示すA−A線に沿う縦断面図を、図1(c)は図1(a)に示すB−B線に沿う横断面図を、それぞれ表している。
図1に示すように、本発明に係る光モジュール10は、パッケージ1と、このパッケージ1の一面1aに一体化されて配された、光導波路3を固定するための部位2とを少なくとも備える。
Hereinafter, an optical module embodying the present invention and a manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings.
1A and 1B are diagrams showing an embodiment of an optical module according to the present invention. FIG. 1A is a front view of the optical module, and FIG. 1B is an AA line shown in FIG. FIG. 1C shows a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 1A.
As shown in FIG. 1, the
パッケージ1は、基板4上に取り付けられ、この基板4に搭載されている半導体素子6や電子部品7等を内包する。
また、パッケージ1の材料としては、たとえば各種樹脂や金属、アルミナセラミクス、窒化アルミ等を挙げることができる。
The
Examples of the material of the
基板4には、たとえばセラミック基板や樹脂基板等を用いることができる。
半導体素子6は、電気信号を光信号に変換して発信し、又は光信号を受信して電気信号に変換する光素子であり、たとえば光導波路3への光入射側端部ではレーザダイオード等の発光素子、光導波路3からの光出射側端部ではフォトダイオード等の受光素子が用いられる。
また、電子部品7は、たとえば発光素子の駆動用および/または受光素子の増幅用の集積回路(IC)とすることができる。
As the
The
The
部位2は、一面1aを貫通する方向に孔部20を有し、この孔部20内に光導波路3を挿設して光導波路3を固定する。また、この部位2は、その内面をなす特定の2面21a,22aが、孔部20を構成すると共に、互いに対向して配されており、この2面21a,22a間に挟まれた光導波路3が、2面21a,22a間を満たす接合材5により固定されている。
図1において、部位2は、一面1aに対して垂直で、互いに対向する第1部位片21と第2部位片22を有し、それぞれの内面が2面21a,22aを構成するものとして示されている。
The site |
In FIG. 1, the
また、部位2は、接合材5を毛細管現象により2面21a,22a間に吸い込み保持する機能を有する。この2面21a,22a間に接合材5を吸い上げて充填する場合、吸い上げられる接合材5の上昇高さh[m]は、使用する接合材5の表面張力σ[N/m]とその密度ρ[kg/m3 ]、接合材5と内面の接触角θ[rad]、2面21a,22aの間隔d[m]を用いて、h=2σ・cosθ/ρgdから求めることができる。ここで、gは重力加速度[m/s2 ]を表す。
Further, the
表面に金めっきを施した金属パッケージと、はんだペーストと、外径φ0.12mmのメタルコートファイバを用いて、はんだ上昇高さを確認する実験を行った。その際、部位2の形状は図1に示すフラットな面として、その間隔はd=0.5[mm]とした。実験サンプル5個のはんだの上昇高さは、平均でh=17.5[mm]であり、理論値h=18[mm]に近い値が得られた。なお、理論値の算出には、σ=0.15[N/m]、θ=45[rad]、ρ=7370[kg/m3 ]、d=0.5[mm]、g=9.8[m/s2 ]を用いた。
An experiment was conducted to confirm the height of solder rise using a metal package with a gold plating on the surface, a solder paste, and a metal-coated fiber having an outer diameter of φ0.12 mm. At that time, the shape of the
したがって、接合材の選定と2面の間隔dの設定により、所望の接合材上昇高さhを得ることができることが確認された。ただし、実際の接合材の上昇高さhは、様々な阻害要因により一般的には理論値以下になる。理論値に近い接合材の上昇高さを得るには、部位の内面の2面と密着性・濡れ性の良い接合材を選んだり、表面改質により2面を接合材の濡れが良い状態にすることが有効である。 Therefore, it was confirmed that a desired bonding material rising height h can be obtained by selecting the bonding material and setting the distance d between the two surfaces. However, the actual height h of the bonding material is generally less than the theoretical value due to various obstruction factors. To obtain an ascending height of the bonding material that is close to the theoretical value, select a bonding material that has good adhesion and wettability with the two inner surfaces of the region, or make the two surfaces wet with bonding by surface modification. It is effective to do.
また、部位2を構成する2面21a,22aの高さlと、その間隔dは、挿入する光導波路3の大きさや、光導波路3を挿入する高さに合わせて設計する。光導波路3の固定強度を高くするには、光導波路3の周囲全体を接合材5で覆うことが望ましい。これを実現するには、接合材5の上昇高さhが光導波路3の上面よりも高くなるように2面21a,22aの間隔dを設定する必要がある。
Further, the height l of the two
また、2面21a,22aの高さlも、接合材5の上昇高さhより高く設定する必要がある。このように、2面21a,22a間の接合材5の上昇高さhは、2面21a,22a間の間隔dに依存し、2面21a,22aの高さlにより制限される。したがって、接合材5の上昇高さhは、2面21a,22aのその他の形状要素にはよらない。
また、接合材5の上昇高さhは、2面21a,22aの突出長さにはよらないが、光導波路3の固定強度は2面21a,22aの突出長さに依存するので、必要な引張強度が得られるように設計するのが良い。
Also, the height l of the two
Further, the rising height h of the
この部位2は、図2(a)に示すように、2面21a,22aがパッケージ1の外部方向に突出して形成されたものとすることができる。
図2(a)は、部位の形状例を示す第1の形態の横断面図である。
図2(a)には、第1部位片21Aの内面21aと、第2部位片22Aの内面22aが2面を構成すると共に、孔部20を構成し、パッケージ1の外部方向に突出して第1の形態の部位2Aを形成するものとして示されている。
これにより、光導波路を固定するための部位2Aが一体化したパッケージ1とすることができる。
As shown in FIG. 2A, the
Fig.2 (a) is a cross-sectional view of the 1st form which shows the example of a shape of a site | part.
In FIG. 2A, the
Thereby, it can be set as the
また、部位2は、図2(b)に示すように、2面21b,22bがパッケージ1の内部方向に突出して形成されたものとしても良い。
図2(b)は、部位の形状例を示す第2の形態の横断面図である。
図2(b)には、第1部位片21Bの内面21bと、第2部位片22Bの内面22bが2面を構成すると共に、孔部20を構成し、パッケージ1の内部方向に突出して第2の形態の部位2Bを形成するものとして示されている。
これにより、光導波路を固定するための部位2Bを一体化して有し、この部位2が外部に突出しないコンパクト化したパッケージ1とすることができる。
Further, as shown in FIG. 2B, the
FIG. 2B is a cross-sectional view of the second embodiment showing an example of the shape of the part.
In FIG. 2B, the
Thereby, it can be set as the
また、部位2は、図2(c)に示すように、2面21c,22cがパッケージ1の外部方向及び内部方向に突出して形成されたものとしても良い。
図2(c)は、部位の形状例を示す第3の形態の横断面図である。
図2(c)には、第1部位片21Cの内面21cと、第2部位片22Cの内面22cが2面を構成すると共に、孔部20を構成し、パッケージ1の外部方向及び内部方向に突出して第3の形態の部位2Cを形成するものとして示されている。
これにより、光導波路を強固に固定する引張強度の大きい部位2Cを一体化して有するパッケージ1とすることができる。
Further, as shown in FIG. 2C, the
FIG. 2C is a cross-sectional view of a third embodiment showing an example of the shape of the part.
In FIG. 2 (c), the
Thereby, it can be set as the
また、部位2は、図2(d)に示すように、パッケージの一面中央ではなく、端に寄って形成されたものとしても良い。
図2(d)は、部位の形状例を示す第4の形態の横断面図である。
図2(d)には、パッケージ1の一面1aに隣接した他の一面1bにおける隣接部の一部を第2部位片22Dとみなし、パッケージ1の一面1aに設けられた第1部位片21Dの内面21dと、この第2部位片22Dの内面22dが2面を構成すると共に、孔部20を構成し、パッケージ1の一面端部において第1部位片21Dの内面21dが内部方向に突出して第4の形態の部位2Dを形成するものとして示されている。
これにより、部位2に用いる原材料の使用量を軽減して低コスト化すると共に、設計を簡略化した部位2Dを一体化して有するパッケージ1とすることができる。
Further, as shown in FIG. 2 (d), the
FIG.2 (d) is a cross-sectional view of the 4th form which shows the example of a shape of a site | part.
In FIG. 2D, a part of the adjacent portion on the
Thereby, while reducing the usage-amount of the raw material used for the site |
また、2面は、接合材5に対して毛細管現象を生じさせる隙間を形成するものであれば、その形状は特に限定されない。
したがって、上述のように、パッケージ1に設けられた第1部位片21の内面21aと、第2部位片22の内面22aが、その間隔を維持したまま垂直に構成された2面を示す第1の形態の他に、図3(a)乃至(c)に示すように、様々な形状をした2面を構成する他の態様とすることもできる。
Further, the shape of the two surfaces is not particularly limited as long as it forms a gap that causes a capillary phenomenon to the
Therefore, as described above, the
まず、図3(a)は、2面の形状例を示す第2の形態の横断面図である。
図3(a)には、パッケージ1に設けられた第1部位片23の内面23aと、第2部位片24の内面24aが2面を構成し、その間隔が徐々に拡がる又は徐々に狭まるように構成された2面が示されている。
図3(a)の構成例とした場合には、接合材5を充填する側の2面の間隔を極力狭まったものとし、接合材5の吸い込み充填を行い易いものとすることができる。
First, FIG. 3A is a cross-sectional view of a second embodiment showing an example of the shape of two surfaces.
In FIG. 3 (a), the
In the case of the configuration example of FIG. 3A, the interval between the two surfaces on the side where the
また、図3(b)は、2面の形状例を示す第3の形態の横断面図である。
図3(b)には、パッケージ1に設けられた第1部位片25の内面25aと、第2部位片26の内面26aが2面を構成し、その間隔が、光導波路3に近づくに連れて徐々に拡がり、光導波路3から離れるに連れて徐々に狭まるように構成された2面が示されている。
図3(b)の構成例とした場合にも、図3(a)の構成例と同様に、光導波路3を挟み込む部分以外の2面の間隔を極力狭くし、2面間へ接合材5を効率良くかつ迅速に充填することができる。また、図3(b)の構成例とした場合には、図1の構成例における部位2の形状に比較して、接合材5をより高い位置まで吸い上げることができる。
Moreover, FIG.3 (b) is a cross-sectional view of the 3rd form which shows the shape example of 2 surfaces.
In FIG. 3B, the
Also in the configuration example of FIG. 3B, as in the configuration example of FIG. 3A, the interval between the two surfaces other than the portion sandwiching the
また、図3(c)は、2面の形状例を示す第4の形態の横断面図である。
図3(c)には、パッケージ1に設けられた第1部位片27の内面27aと、第2部位片28の内面28aが2面を構成し、その間隔を維持したまま傾斜して構成された2面が示されている。
図3(c)の構成例とした場合には、光導波路3の真下(図中の下方を指す)以外の任意の位置においても接合材5を塗布し吸い上げることができる。
Moreover, FIG.3 (c) is a cross-sectional view of the 4th form which shows the shape example of 2 surfaces.
In FIG. 3C, the
In the case of the configuration example of FIG. 3C, the
また、孔部20は、図4(a)に示すように、周囲が閉じられた丸穴状の孔部20Aでも良いし、図4(b)のように、周囲に開放部を有する溝形状の孔部20Bでも良い。丸穴状の孔部20Aの場合は、光導波路3を保持しながら容易に固定することができる。また、溝形状の孔部20Bの場合は、孔部の形成が容易であると共に、孔部内への光導波路の挿設も容易に行うものとすることができる。
Further, the
光導波路3は、屈折率の大きいコアと、このコアの周囲に接して設けられる屈折率の小さいクラッドとにより形成され、コアに入射した光信号を、コアとクラッドとの境界で全反射を繰り返しながら伝搬する。この光導波路3には、光ファイバやプラスチック光ファイバ、石英光導波路、高分子光導波路等を用いることができる。また、表面の一部または全体を金属でメタライズした光導波路を使用しても良い。光導波路のメタライズは、スパッタ蒸着や無電解めっき、電解めっきなどの手法を用いることで実現できる。この光導波路3は、半導体素子6と位置合わせをして光結合する。
図1(b)および図1(c)において、光導波路3は、光ファイバ素線31と、メタルコート部32と、被覆材33と、から構成する光ファイバとして示されている。
The
In FIG. 1B and FIG. 1C, the
接合材5は、光半導体素子6等をパッケージ1内に封止することによって、埃や湿気から光半導体素子6等を守り、光モジュール10の信頼性を高める役割を有する。
この接合材5には、UV硬化型や熱硬化型の接着剤(樹脂)、銀ペースト、はんだ、などを用いることができる。はんだとしては、ソフトソルダーと呼ばれるPb、Sn、In系合金はんだ、ハードソルダーと呼ばれるAu−Ge等のAu系合金はんだのどちらを用いても良い。また、固形はんだだけではなく、クリームはんだやソルダーペーストと呼ばれるはんだペーストを用いても良い。
The
For the
次に、本発明を実施した光モジュールの製造方法の一例を説明する。
図5は、本発明に係る光モジュールの製造方法を順次示す正面図である。
はじめに、図5(a)に示すように、第1部位片21と第2部位片22との間に有する孔部20内に光導波路3を設置する。
次いで、図5(b)に示すように、第1部位片21の内面21aと第2部位片22の内面22aとで構成された2面間における基板4上に接合材5aを供給する。
引き続き、図5(c)に示すように、この2面21a,22a間に毛細管現象により接合材5aを充填する。この際、接合材5aが、固形はんだやはんだペースト状の場合、接合材5aを溶融する。
そして、孔部20と光導波路3との間に接合材5aが浸透した後に、この接合材5aを硬化(又は固化)させることで、光導波路3を接合材5で固定し、図1乃至図3に示す光モジュール10を製造することができる。
Next, an example of the manufacturing method of the optical module which implemented this invention is demonstrated.
FIG. 5 is a front view sequentially illustrating a method for manufacturing an optical module according to the present invention.
First, as shown in FIG. 5A, the
Next, as illustrated in FIG. 5B, the
Subsequently, as shown in FIG. 5C, the
Then, after the
本実施の形態による製造方法によれば、光モジュールの製造中に光導波路が調心位置からずれることがないので、高性能な光モジュールを作製することができ、歩留まりを向上させることができる。 According to the manufacturing method according to the present embodiment, since the optical waveguide is not shifted from the alignment position during the manufacturing of the optical module, a high-performance optical module can be manufactured and the yield can be improved.
次に、本発明の実施例について説明する。
<実施例1>
図6は、本発明に係る実施例1の光モジュールを示す図であり、図6(a)は光モジュールの正面図を、図6(b)は図6(a)に示すC−C線に沿う縦断面図を、図6(c)は図6(a)に示すD−D線に沿う横断面図を、それぞれ表している。
実施例1に係る光モジュール10Aは、外力による破損を防ぐために、強度の高い銅合金パッケージ1Aを用いると共に、はんだ接合材5Aを用いた。
また、パッケージ1Aは、このはんだ接合材5Aの濡れ性を良くするため、及び金属の酸化を防ぐために、表面全体を金でめっきした。図中符号8は、金でめっきしたメタルコート部を示す。
さらに、はんだ接合材5Aの濡れ性をより良くするため、パッケージ1Aの表面をプラズマ洗浄により改質した。
Next, examples of the present invention will be described.
<Example 1>
6A and 6B are diagrams illustrating the optical module according to the first embodiment of the present invention, in which FIG. 6A is a front view of the optical module, and FIG. 6B is a CC line illustrated in FIG. FIG. 6C shows a cross-sectional view taken along the line DD shown in FIG. 6A.
The
The
Furthermore, in order to improve the wettability of the
基板4Aには、放熱性の良いセラミックス基板を使用し、光半導体素子6の発熱を抑えるようにした。
また、光導波路3には、メタルコートファイバを使用した。
そして、孔部20を構成する第1部位片21の内面21aと第2部位片22の内面22aとの2面間にメタルコートファイバ3を設置し、上述した光モジュールの製造方法に基づいてはんだ接合材5Aでパッケージ1Aにメタルコートファイバ3を固定して、メタルコートファイバ3の引張に対する耐久性を高めた。
As the
Further, a metal coated fiber was used for the
And the
また、本実施例の光モジュール10Aでは、パッケージ1A内を乾燥窒素又は乾燥ヘリウムで満たした状態で、金属パッケージ1Aとセラミックス基板4Aとメタルコートファイバ3とをはんだ接合することで、パッケージ1Aを機密封止し、光モジュール10A内の光半導体素子6や電子部品7、電気回路を湿気から保護した。
Further, in the
以上のように実施例1によれば、第一に、光導波路を固定するための部位がパッケージの一部として一体に作製されていることにより、従来の光モジュールのように複数の部材からパッケージを組立てる必要がなく、パッケージの製造コストを安くすることができるという利点がある。 As described above, according to the first embodiment, first, the portion for fixing the optical waveguide is integrally manufactured as a part of the package, so that the package is formed from a plurality of members as in the conventional optical module. There is an advantage that the manufacturing cost of the package can be reduced.
第二に、部位に接合材の吸い上げ機能があることにより、接合材を光導波路上に直接塗布する必要がないので、従来の光モジュールのように接合材塗布時に光導波路を調心位置からずらしてしまう危険がなく、光ジュールの製造歩留まりが良いものとすることができる。 Secondly, since the bonding material sucking function is provided at the site, it is not necessary to apply the bonding material directly onto the optical waveguide. Therefore, unlike the conventional optical module, the optical waveguide is shifted from the alignment position when the bonding material is applied. The production yield of optical joules can be improved.
第三に、部位の表面を、はんだ濡れ性の良い金属で覆っていることにより、はんだ付け不良や封止ミスを起しにくく、光モジュールの製造歩留まりが良いものとすることができる。また、パッケージ材料にはんだ濡れ性を求める必要がないので、価格の安い材料を選ぶことができ、光モジュールの価格を安くすることができる。 Third, by covering the surface of the part with a metal having good solder wettability, poor soldering and sealing errors are unlikely to occur, and the production yield of the optical module can be improved. In addition, since it is not necessary to obtain solder wettability for the package material, a material with a low price can be selected, and the price of the optical module can be reduced.
第四に、メタルコートファイバを用いることで光導波路の表面に金属がメタライズされていることにより、光導波路が部位にはんだを介して金属結合されているので、光導波路の引張りに対して強い耐久性が得られる。 Fourth, the metal is metalized on the surface of the optical waveguide by using a metal-coated fiber, so that the optical waveguide is metal-bonded to the site via solder, so it is highly resistant to tensile of the optical waveguide. Sex is obtained.
<実施例2>
図7は、本発明に係る実施例1の光モジュールを示す図であり、図7(a)は光モジュールの正面図を、図7(b)は図7(a)に示すE−E線に沿う縦断面図を、図7(c)は図7(a)に示すF−F線に沿う横断面図を、それぞれ表している。
実施例2に係る光モジュール10Bは、実施例1に係る光モジュール10Aと概ね同じ構造だが、パッケージと、基板と、接合材の材料に樹脂を用いた点が異なる。すなわち、樹脂パッケージ1Bと、樹脂基板4Bと、樹脂接合材5Bを用いた。
<Example 2>
FIG. 7 is a diagram illustrating the optical module according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7A is a front view of the optical module, and FIG. 7B is an EE line illustrated in FIG. FIG. 7C shows a cross-sectional view taken along the line FF shown in FIG. 7A.
The
また、光導波路3には、メタルコートファイバを使用した。
そして、孔部20を構成する第1部位片21の内面21aと第2部位片22の内面22aとの2面間にメタルコートファイバ3を設置し、上述した光モジュールの製造方法に基づいて樹脂接合材5Bでパッケージ1Bにメタルコートファイバ3を固定すると共に、パッケージ1Bを樹脂基板4Bと樹脂接合することで封止し、光モジュール10B内の光半導体素子6や電子部品7、電気回路を湿気から保護した。
Further, a metal coated fiber was used for the
And the
以上のように実施例2によれば、実施例1で述べた光モジュールの気密封止パッケージと比較すると信頼性の面で劣るが、材料に樹脂を用いているので部材費が安く、光モジュールのコストを安くすることができる。 As described above, according to the second embodiment, the reliability is inferior to the hermetic sealing package of the optical module described in the first embodiment. However, since the resin is used as the material, the member cost is low, and the optical module is used. The cost can be reduced.
<実施例3>
図8は、本発明に係る実施例1の光モジュールを示す図であり、図8(a)は光モジュールの正面図を、図8(b)は図8(a)に示すG−G線に沿う縦断面図を、図8(c)は図8(a)に示すH−H線に沿う横断面図を、それぞれ表している。
実施例3に係る光モジュール10Cは、実施例2に係る光モジュール10Bと概ね同じ構造だが、はんだ接合材5Aが用いられており、対向する2面21a,22aの表面にメタライズがなされている点が異なる。すなわち、樹脂パッケージ1Bと、樹脂基板4Bと、はんだ接合材5Aを用いた。
<Example 3>
FIG. 8 is a diagram illustrating the optical module according to the first embodiment of the present invention. FIG. 8A is a front view of the optical module, and FIG. 8B is a GG line illustrated in FIG. FIG. 8C shows a cross-sectional view taken along the line HH shown in FIG. 8A.
The
また、図中符号9は、メタライズがなされたメタルコート部を示す。メタライズする範囲は、2面21a,22aの表面に限らず、パッケージ1Bの全体をメタライズしても良い。メタライズの方法としては、スパッタ蒸着や無電解めっき、MIDなどの手法がある。メタライズする金属は、はんだ濡れ性の良い金や錫、ニッケルなどが好ましい。
さらに、はんだ濡れ性をよりよくするため、2面21a,22aのメタルコート部9をプラズマ洗浄しておくと良い。
Moreover, the code |
Furthermore, in order to improve solder wettability, it is preferable to plasma-clean the
以上のように実施例3によれば、2面21a,22a表面にはんだ濡れ性の良い金属がメタライズされているので、直接はんだが濡れない樹脂パッケージ1Bでも光導波路3を良好にはんだ固定することができる。なお、樹脂パッケージ1Bの代わりに、セラミックスパッケージを用いた場合にも、同様の利点がある。
As described above, according to the third embodiment, since the metal with good solder wettability is metalized on the
以上説明したように、本発明によれば、従来の光モジュールに比べて、パッケージを構成する部材数が少ないので、パッケージの製造コストを安くすることができる。
また、光導波路に直接触れずに接合材を供給することができるので、光モジュールの製造歩留まりが良く、光モジュールの製造コストを安くすることができる。
As described above, according to the present invention, since the number of members constituting the package is smaller than that of the conventional optical module, the manufacturing cost of the package can be reduced.
Further, since the bonding material can be supplied without directly touching the optical waveguide, the manufacturing yield of the optical module is good, and the manufacturing cost of the optical module can be reduced.
1 パッケージ、1a 一面、2 部位、3 光導波路、4 基板、5 接合材、6 光半導体素子、7 電子部品、8,9 メタルコート(メタライズ)部、10 光モジュール、20 孔部、21 第1部位片、21a (第1部位片の)内面、22 第2部位片、22a (第2部位片の)内面、31 素線、32 メタルコート(メタライズ)部、33 被覆材。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記パッケージの一面に一体化されて配され、該一面を貫通する方向に孔部を有し、該孔部内に光導波路を挿設して該光導波路を固定するための部位と、を少なくとも備え、
前記部位の内面をなす特定の2面が、前記孔部を構成すると共に、互いに対向して配されており、該2面間において前記光導波路が接合材により固定されていることを特徴とする光モジュール。 A package containing a semiconductor element;
At least a portion that is arranged integrally with one surface of the package, has a hole in a direction penetrating the one surface, and inserts the optical waveguide into the hole to fix the optical waveguide. ,
Two specific surfaces forming the inner surface of the part constitute the hole portion and are arranged to face each other, and the optical waveguide is fixed between the two surfaces by a bonding material. Optical module.
前記孔部内に光導波路を挿入する工程Aと、
前記2面間に毛細管現象により前記接合材を充填する工程Bと、
前記孔部と前記光導波路との間に前記接合材が浸透した後に、前記接合材を硬化させる工程Cとを少なくとも備えることを特徴とする光モジュールの製造方法。 A package containing a semiconductor element; and a package integrated with one surface of the package, having a hole in a direction penetrating the one surface, and inserting the optical waveguide into the hole to fix the optical waveguide. And two specific surfaces forming the inner surface of the portion constitute the hole portion and are arranged to face each other, and the optical waveguide is formed by a bonding material between the two surfaces. A method of manufacturing a fixed optical module, comprising:
Inserting the optical waveguide into the hole, step A;
Step B of filling the bonding material by capillary action between the two surfaces;
An optical module manufacturing method comprising: at least a step C of curing the bonding material after the bonding material has permeated between the hole and the optical waveguide.
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