JP2011211062A - Optical device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学装置、及びその製造方法に関する。より詳細には、面型光素子を搭載した光学装置、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an optical device and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to an optical device on which a surface optical element is mounted, and a manufacturing method thereof.
光素子の保護部材として透光性樹脂が知られている。図20Aに、特許文献1に開示された受光半導体装置100の切断部断面図を示す。受光半導体装置100は、リードフレーム101、プラスチックパッケージ102、チップ103、ボンディングワイヤ104、透光部材105、ダム115、樹脂逃げ部116、受光保護部として機能する透明樹脂(透光性樹脂)117等を具備する。透明樹脂117は、図20Aに示すように、チップ103上に配設されている。
A translucent resin is known as a protective member for an optical element. FIG. 20A is a cross-sectional view of a cut portion of the light receiving
ダム115を設けることにより、透明樹脂117の流出を防ぎ、かつ、チップ103上に表面張力により形成可能なポッティング高さを、ダム115を設けない場合よりも上げられることが記載されている。また、特許文献1には、図20Bに示すように、プラスチックパッケージ102の底面上にダム115aを設けた受光半導体装置100aも提案されている。
It is described that the provision of the
ところで、近年、光通信装置の分野においては、近距離大容量通信の要求に伴って安価で提供可能な多芯モジュール技術(例えば、特許文献2、3)が一般的になってきた。従来の光モジュールにおいては、ハーメチックシールドなどが用いられてきたが、多芯モジュール技術においては、光学系部分を透光性樹脂で封止する方法が一般的となってきた。
Incidentally, in recent years, in the field of optical communication devices, multicore module technology (for example,
図21に、特許文献2に開示された光電子装置200の断面図を示す。光電子装置200は、基板201、受光素子202、半導体レーザチップ203、光ファイバ204、透明樹脂(透光性樹脂)205等を具備している。符号211が出射面であり、212は受光面である。基板201には、窪み221、222が配設されている。
FIG. 21 is a cross-sectional view of the
透光性樹脂は、注入工程や、その後の加熱による熱硬化処理工程において気泡が発生しやすいという問題がある。特許文献2においては、窪み221、222を設けることにより、上記工程において気泡の発生を抑制できることが記載されている。
The light-transmitting resin has a problem that bubbles are easily generated in an injection process and a subsequent thermosetting process by heating. In
ヒートサイクル試験後、フォトダイオードの感度減少、受光ダイオードの反射戻り光増加、光出力減退など特性が低下することを防止する構造が特許文献3に提案されている。具体的には、光ファイバや光導波路と光学部品との結合部に、これらと屈折率の近い透光性樹脂を覆う構造が開示されている。そして、使用温度範囲で、常時、透光性樹脂に圧力をかける構成が提案されている。
透光性樹脂の材料は、光素子や半導体素子のワイヤボンディングに過剰な応力を与えないために、柔らかい樹脂ゲルを用いることが一般的である。しかしながら、樹脂ゲルは、硬化時の収縮や温度に対する膨張収縮が非常に大きいという特性を有する。このため、保護するべき光素子や光ファイバから樹脂ゲルが剥離したり、樹脂ゲルに気泡やクラックが発生したりしやすいという問題があった。 In general, a soft resin gel is used as the material of the translucent resin so as not to apply excessive stress to the wire bonding of the optical element or the semiconductor element. However, the resin gel has characteristics that the shrinkage at the time of curing and the expansion and contraction with respect to temperature are very large. For this reason, there existed a problem that resin gel peels from the optical element and optical fiber which should be protected, or a bubble and a crack are easy to generate | occur | produce in resin gel.
上記特許文献1においては、透明樹脂117が高温環境下において膨潤してダム115を乗り越えて流出した場合、初期形状に戻ることが困難であるという問題があった。このため、信頼性において問題があった。
In
特許文献2の構造は、基板201と受光素子202等の光軸とを離す構造を採用している。このため、近年、広く適用されている面型光素子に適用することは困難であった。また、通常、硬化前の透明樹脂は、粘度が高いため、小さな段差や狭い隙間に浸透しにくい。このため、上記特許文献2のような微小な窪み等を有する複雑な形状の基板201を用いると、空気を巻き込んで気泡が発生しやすいという問題があった。
The structure of
面型光素子においては、これを駆動するためのICや光ファイバを固定するためのレセプタクル構造を面型光素子の近傍に設ける必要がある。従って、上記特許文献3のような圧力構造を面型光素子に設けることは困難であった。また、部品が増えることによって全体の歩留まりや信頼性が低下するという問題もあった。
In the planar optical element, it is necessary to provide an IC for driving the optical element and a receptacle structure for fixing the optical fiber in the vicinity of the planar optical element. Therefore, it has been difficult to provide a pressure structure as in
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、面型光素子に適用可能であって、かつ、信頼性の高い光学装置及びその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a highly reliable optical device that can be applied to a planar optical element and a manufacturing method thereof. It is in.
本発明に係る光学装置は、支持基板と、前記支持基板上に配設される面型光素子と、前記面型光素子の上方に配設された透光性カバーと、少なくとも前記面型光素子を被覆し、かつ前記面型光素子と前記透光性カバーの間に充填された透光性封止材と、前記面型光素子及び前記透光性封止材が内部に配設され、その上面の一部において前記透光性カバーと当接し、かつ、前記透光性封止材の膨張、及び収縮を吸収する透光性封止材溜め空間を内部に具備する透光性封止材ダムとを備えるものである。 An optical device according to the present invention includes a support substrate, a planar optical element disposed on the support substrate, a translucent cover disposed above the planar optical element, and at least the planar light. A translucent sealing material covering the element and filled between the planar optical element and the translucent cover, and the planar optical element and the translucent sealing material are disposed inside. A translucent seal having a translucent sealing material reservoir space in contact with the translucent cover at a part of the upper surface thereof and absorbing expansion and contraction of the translucent sealing material. It is equipped with a stop dam.
本発明によれば、面型光素子に適用可能であって、かつ、信頼性の高い光学装置及びその製造方法を提供することができるという優れた効果を有する。 The present invention has an excellent effect that it can be applied to a surface optical element and can provide a highly reliable optical device and a method for manufacturing the same.
以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。また、以降の図における各部材のサイズや比率は、説明の便宜上のものであり、実際のものとは異なる。 Hereinafter, an example of an embodiment to which the present invention is applied will be described. It goes without saying that other embodiments may also belong to the category of the present invention as long as they match the gist of the present invention. Moreover, the size and ratio of each member in the following drawings are for convenience of explanation, and are different from actual ones.
[実施形態1]
図1は、本実施形態1に係る光学装置である光通信装置50の一部を示す模式的平面図であり、図2は、図1のII−II切断部断面図である。光通信装置50は、支持基板1、面型光素子2、半導体素子であるLSI(Large Scale Integration;大規模集積回路)チップ3、透光性カバー4、透光性封止材として機能する樹脂ゲル5、ダム用壁部10等を具備する。本実施形態1においては、ダム用壁部10が透光性封止材ダム20として機能する。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic plan view showing a part of an
支持基板1は、面型光素子2やLSIチップ3等を搭載する支持基板として機能する。支持基板1の材料は、特に限定されないが、高周波特性に優れ、熱に対しても安定なセラミックス材料が好ましい。支持基板1には、面型光素子2とLSIチップ3を接続するための電極パッド(不図示)や配線(不図示)等が形成されている。また、ダム用壁部10を搭載する位置を示すマーク(不図示)等が設けられている。
The
ダム用壁部10は、平面視上の形状が、口の字形状(額縁形状)となっている。ここで、ダム用壁部10に囲まれた空間を、包囲空間12と称する。ダム用壁部10は、支持基板1上に配設され、ダム用壁部10の包囲空間12内には、面型光素子2が実装されている。ダム用壁部10の側面視上の高さは、面型光素子2の高さよりも高くなるように構成されている。
The shape of the
ダム用壁部10の材質は、本発明の趣旨に反しない範囲において特に限定されないが、支持基板1と熱膨張率が同一、若しくは近い材料が好ましい。ダム用壁部10の好ましい材料としては、セラミックス、石英ガラス、セラミックスに熱膨張率が近いコバール(Kovar)にメッキを施したもの等を挙げることができる。支持基板1とダム用壁部10の好ましい組み合わせとしては、セラミックスの支持基板1と、コバールにメッキを施したダム用壁部10の組み合わせ等を挙げることができる。
The material of the
ダム用壁部10は、支持基板1に対して隙間ができないように半田等を用いて実装されている。これにより、空気を吸い込んで気泡が発生したり、剥離が発生したりするのを防止することができる。ダム用壁部10は、支持基板1に設けられたマーク(不図示)に基づいて、所定の位置に精度よく実装されている。
The
面型光素子2は、支持基板1上であって、ダム用壁部10の包囲空間12内に配設されている。面型光素子2は、例えば、垂直共振器型面発光レーザ(Vertical cavitysurface-emitting Laser)、フォトダイオード(Photo diode)等であり、単数又は複数の受発光面がその表面に形成されている。面型発光素子2と支持基板1に形成された電極パッドとの接続は、例えば、ワイヤボンディングやフリップチップ実装により行われる。
The planar
LSIチップ3は、支持基板1上のダム用壁部10と隣接する位置に配設されている。LSIチップ3と面型光素子2とは、支持基板1に設けられた電極パッド(不図示)及び配線(不図示)を介して電気的に接続される。
The
透光性カバー4は、ダム用壁部10の3方向の壁部の上面と当接するように配設されている。透光性カバー4により、ダム用壁部10の上面は、透光性カバー4が配設されている領域と配設されていない領域の2つの領域に分割される。換言すると、ダム用壁部10に設けられた包囲空間12には、支持基板2と透光性カバー4とに挟まれた空間と、支持基板2の上部が開放状態となっている空間の2つが存在する。前者の空間を、カバー配設空間13と称し、後者の空間を、樹脂溜め空間(透光性封止材溜め空間)14と称する。本実施形態1に係るダム用壁部10の包囲空間12は、このように、一箇所のみが大気開放されるように構成されている。
The
透光性カバー4とダム用壁部10との当接部は、接着材等によって隙間ができないように実装されている。これにより、透光性カバー4とダム用壁部10との当接部において、そこから空気を吸い込んで気泡や剥離が発生してしまうのを防止することができる。
The abutting portion between the
面型光素子2は、カバー配設空間13に配設されている。本実施形態1においては、面型光素子2の重心が、ダム用壁部10の包囲空間12の平面視上の略中心位置から、樹脂溜め空間14と離間する方向にシフトする位置に配設されている
The surface
透光性カバー4は、光信号が透過する材質とする。このため、光信号の波長に対して高い透明度を持つ材料とすることが好ましい。例えば、石英ガラスやPEI(ポリエーテルイミド)等の透明プラスチック等が好ましい材料として挙げられる。透光性カバー4の大きさは、ダム用壁部10の包囲空間12をカバー配設空間13と樹脂溜め空間14とに分割可能であって、かつ、面型光素子2が、カバー配設空間13内に配設可能な大きさとする。本実施形態1に係る透光性カバー4は、ダム用壁部10の壁部のうち、3方向の壁部の上面と当接する領域に配設されている。
The
樹脂ゲル5は、使用環境平均温度(本実施形態1においては、室温)において、少なくとも面型光素子2を被覆し、かつ、この面型光素子2と透光性カバー4の間に充填されている。本実施形態1に係る樹脂ゲルは、カバー配設空間13の全領域に実質的に充填されている。樹脂ゲル5は、前述したように、温度に対する膨張収縮が大きい。そこで、本実施形態1においては、使用環境温度に応じた樹脂ゲル5の膨張、収縮を吸収する領域として、樹脂溜め空間14を用意している。
The
室温環境下においては、図1及び図2に示すように、カバー配設空間13内の樹脂ゲル5は、応力が殆どかかっていない状態で設置されている。樹脂溜め空間14には、少量の余剰の樹脂ゲル5が存在している。樹脂ゲル5は、支持基板1、面型光素子2、ダム用壁部10、透光性カバー4に対して粘着状態にあり、樹脂溜め空間14には余剰の樹脂ゲル5が貯められている。
In a room temperature environment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
図3に、本実施形態1に係る光通信装置50の低温環境下における樹脂ゲル5の状態を説明するための模式的平面図を、図4に、図3のIV−IV切断部断面図を示す。低温環境下においては、樹脂ゲル5は収縮して体積が減少する。すなわち、カバー配設空間13及び樹脂溜め空間14内の樹脂ゲル5は、共に収縮して体積が減少する。ここで、カバー配設空間13内の樹脂ゲル5は、透光性カバー4、支持基板2、及びダム用壁部10によって囲まれているため、樹脂ゲル5の収縮は、開放部を有する樹脂溜め空間14からカバー配設空間13に向かう方向(矢印A方向)に収縮する。
3 is a schematic plan view for explaining the state of the
収縮した樹脂ゲル5は、カバー配設空間13内に充填された状態から、カバー配設空間13内に樹脂ゲル5が充填されていない領域が僅かに存在する状態になる。この収縮体積分は、樹脂溜め空間14に溜められた余剰の樹脂ゲル5をカバー配設空間13内に引き込むことにより吸収する。これにより、樹脂ゲル5に気泡やクラックが入ったり、粘着状態にある支持基板1、面型光素子2、ダム用壁部10から樹脂ゲル5が剥離したりするのを防止することができる。すなわち、低温環境下には、樹脂溜め空間14に貯められた余剰な樹脂ゲル5の働きによって、樹脂ゲル5に気泡やクラックが発生したり、樹脂ゲル5が粘着している支持基板1等の部材から剥離したりするのを阻止することができる。
The contracted
図5に、本実施形態1に係る光通信装置50の高温環境下の樹脂ゲル5の状態を説明するための模式的平面図を、図6に、図5のVI−VI切断部断面図を示す。高温環境下においては、樹脂ゲル5は膨張して体積が増加する。すなわち、カバー配設空間13及び樹脂溜め空間14内の樹脂ゲル5は、共に膨張して体積が増加する。ここで、カバー配設空間13内の樹脂ゲル5は、透光性カバー4、支持基板2、及びダム用壁部10によって囲まれているため、樹脂ゲル5の膨張する方向は、カバー配設空間13から開放部を有する樹脂溜め空間14に向かう方向(矢印B方向)となる。すなわち、高温環境下には、樹脂溜め空間14の存在により、膨張した透光性樹脂の応力を矢印B方向に逃すことができる。これにより、樹脂ゲル5中の気泡やクラックの発生、及び樹脂ゲル5の剥離の発生を阻止することができる。
FIG. 5 is a schematic plan view for explaining the state of the
次に、ダム用壁部10に対する面型光素子2の好ましい配置位置について図7及び図8を用いつつ説明する。図7は、ダム用壁部10近傍の模式的平面図であり、図8は、図7のVIII-VIII切断部断面図である。
Next, a preferable arrangement position of the surface
本実施形態1に係る樹脂ゲル5は、室温下、カバー配設空間13の全領域に実質的に充填されている(図1、図2参照)。従って、カバー配設空間13内の樹脂ゲル5の体積Vは、以下の式(1)〜(4)の和となる。
式(1) V1=a×(b1+b2+e)×H
式(2) V2=d×(b1+b2)×H
式(3) V3=d×e×h
式(4) V4=c×(b1+b2+e)×H
The
Formula (1) V1 = a × (b 1 + b 2 + e) × H
Formula (2) V2 = d × (b 1 + b 2 ) × H
Formula (3) V3 = d × e × h
Formula (4) V4 = c × (b 1 + b 2 + e) × H
但し、図7及び図8に示すように、式中のHはダム用壁部10の高さであり、hはダム用壁部10の高さから面型光素子2の高さを引いたものであり、dは面型光素子2の平面視上の縦方向の長さであり、eは面型光素子の平面視上の横方向の長さである。また、aは、樹脂溜め空間14と最も離間する面型光素子2の側面とダム用壁部10との最小距離であり、cは、樹脂溜め空間14と最も近接する面型光素子の側面から樹脂溜め空間14までの最小距離である。さらに、b1及びb2は、それぞれ面型光素子2の上記側面以外の側面と、ダム用壁部10までの最小距離である。
However, as shown in FIG.7 and FIG.8, H in a type | formula is the height of the
上記式(1)のV1は、樹脂溜め空間14から見て、面型光素子2の奥側に充填された樹脂ゲル5の体積であり、上記式(2)のV2は、面型光素子2の両脇に充填された樹脂ゲル5の体積である。また、上記式(3)のV3は、面型光素子2の上方に充填された樹脂ゲル5の体積であり、上記式(4)のV4は、樹脂溜め空間14から見て、面型光素子2の手前側に充填された樹脂ゲル5の体積である。
V1 in the above formula (1) is the volume of the
なお、カバー配設空間13の平面視上の面積は式(5)であり、樹脂溜め空間14の平面視上の面積は式(6)となる。Lは、樹脂溜め空間14の縦方向の長さである。
式(5) (b1+b2+e)×(a+c+d)
式(6) (b1+b2+e)×L
In addition, the area of the
Formula (5) (b1 + b2 + e) × (a + c + d)
Formula (6) (b1 + b2 + e) × L
ここで、最低温度と室温間の樹脂ゲル5の体積変化量V(Low)、最高温度と室温間の樹脂ゲル5の体積変化量V(High)は、以下の式により表すことができる。
式(7) V(Low)=V×3α×(T(Low)−R.T.)
式(8) V(High)=V×3α×(T(High)−R.T.)
式中のα[1/K]は、樹脂ゲル5の線膨脹係数であり、T(Low)は、使用温度範囲における最低温度、T(High)は、使用温度範囲における最高温度を表す。
Here, the volume change amount V (Low) of the
Expression (7) V (Low) = V × 3α × (T (Low) −RT)
Formula (8) V (High) = V × 3α × (T (High) −RT)
Α [1 / K] in the formula is the linear expansion coefficient of the
V(Low)及びV(High)は、上記式(7)、式(8)から明らかなように、体積Vに比例する。従って、上記式(1)〜(4)の体積に比例した体積の変化が発生することになる。このため、樹脂溜め空間14に近い式(4)の体積が一番大きく変化し、一番遠い位置にある式(1)の領域の変化が一番少ないように設計することが好ましい。すなわち、下記式(9)の条件を満たすように設計することが好ましい。
式(9)
a×(b1+b2+e)×H<d×(b1+b2)×H+d×e×h<<c×(b1+b2+e)×H
V (Low) and V (High) are proportional to the volume V, as is clear from the above formulas (7) and (8). Therefore, a change in volume proportional to the volume of the above formulas (1) to (4) occurs. For this reason, it is preferable to design so that the volume of the formula (4) close to the
Formula (9)
a × (b 1 + b 2 + e) × H <d × (b 1 + b 2 ) × H + d × e × h << c × (b 1 + b 2 + e) × H
上記式(9)中のd、e、(H−h)は、面型光素子2の大きさで決まる。従って、カバー配設空間13内の面型光素子2の配置は、下記式(10)を満たすようにすることが好ましい。
式(10) a<b1<c、a<b2<c
上記式(10)において、b1=b2も好ましい例として挙げることができる。
D, e, and (H−h) in the above formula (9) are determined by the size of the surface
Formula (10) a <b 1 <c, a <b 2 <c
In the above formula (10), b 1 = b 2 can also be mentioned as a preferred example.
上記式(10)を満たす具体例としては、例えば、面型光素子2の大きさを幅1mm、長さ0.3mm、厚さ0.2mmとした場合、a=0.2mm、b1=b2=0.15mm、c=0.5mm、h=0.3mmを挙げることができる。
As a specific example satisfying the above formula (10), for example, when the size of the surface
樹脂溜め空間14の体積は、V(Low)及びV(High)よりも十分に大きな体積とする必要がある。また、組立ての時には、樹脂溜め空間14の開放部から樹脂ゲル5を充填するため、作業性の観点からも大きな体積を持つことが好ましい。上記寸法例において、樹脂溜め空間14の長さLを、例えば、0.7mm程度とすることが好ましい。L=0.7mm程度とすることにより、樹脂溜め空間14として十分な体積が確保でき、ゲル充填時の作業性も確保することができる。
The volume of the
次に、本実施形態1に係る光通信装置50の製造方法について、図9A及び図9Bの製造工程断面図を用いつつ説明する。先ず、図9Aに示すように、支持基板1上の所定の位置に面型光素子2とLSIチップ3を実装し、これらの電気的な接続をとる。次いで、図9Bに示すように、ダム用壁部10を支持基板1上に半田により固定する。
Next, a method for manufacturing the
その後、ダム用壁部10上に透光性カバー4を接着剤で固定する。支持基板1とダム用壁部10の間に隙間ができない様に、これらの間に粘度の低い接着剤を流しこむことが有効である。このように製造することにより、気泡やクラックの発生を抑えることができる。次いで、樹脂溜め空間14の開口部から樹脂ゲル5を充填し、硬化する。上記工程等を経て、光通信装置50が製造される。
Thereafter, the
本実施形態1によれば、上述したように、樹脂溜め空間14を設けているので、温度変化があっても樹脂ゲル5内に気泡やクラックが発生したり、樹脂ゲル5と接触している部材との剥離が発生したりする問題を防止することができる。従って、面型光素子を搭載した信頼性の高い光学装置及びその製造方法を提供することができる。
According to the first embodiment, since the
[実施形態2]
次に、上記実施形態とは異なる構造の光通信装置の一例について説明する。なお、以降の説明において、上記実施形態と同一の要素部材は同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
[Embodiment 2]
Next, an example of an optical communication device having a structure different from that of the above embodiment will be described. In the following description, the same elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
本実施形態2に係る光通信装置は、以下の点を除く基本的な構造及び製造方法は、上記実施形態1と同様である。すなわち、上記実施形態1に係る光通信装置50は、ダム用壁部10の包囲空間12において、開放部が一箇所設けられていたが、本実施形態2に係る光通信装置は、ダム用壁部の包囲空間において、開放部が二箇所設けられている点において相違する。
The optical communication apparatus according to the second embodiment has the same basic structure and manufacturing method as those of the first embodiment except for the following points. That is, in the
図10に、本実施形態2に係る光学装置である光通信装置50aの一部を示す模式的平面図を、図11に、図10のXI−XI切断部断面図を示す。本実施形態2に係る面型光素子2は、上記実施形態1よりもダム用壁部10の中心よりに配設されている。透光性カバー4aは、面型光素子2の領域に配設されるように設けられており、透光性カバー4aが設けられていない解放部を有する樹脂溜め空間14が2つに分割されている。透光性カバー4aは、ダム用壁部10の対向する2方向の壁部の上面の一部と当接するように配設されている。
FIG. 10 is a schematic plan view showing a part of the
本実施形態2に係る光通信装置50aにおいては、ダム用壁部10内に樹脂溜め空間14を設けているので、温度変化があっても樹脂ゲル5に気泡やクラックが発生したり、粘着している部材から樹脂ゲル5が剥離したりするのを防止することができる。また、本実施形態2に係る光通信装置50aにおいては、面型光素子2を挟んで2箇所に樹脂溜め空間14を設けているので、面型光素子2の2つの側面のスペースを大きくとることができるというメリットを有する。これにより、例えば、ワイヤボンディング接続の際の作業性を向上させることができる。
In the
[実施形態3]
本実施形態3に係る光通信装置は、以下の点を除く基本的な構造及び製造方法は、上記実施形態1と同様である。すなわち、上記実施形態1に係る光通信装置50は、ダム用壁部10が口の字形状であったが、本実施形態3に係る光通信装置は、ダム用壁部が、コの字形状である点において相違する。
[Embodiment 3]
The optical communication apparatus according to the third embodiment has the same basic structure and manufacturing method as those of the first embodiment except for the following points. That is, in the
図12に、本実施形態3に係る光学装置である光通信装置50bの一部を示す模式的平面図を、図13に、図12のXIII−XIII切断部断面図を示す。図12及び図13に示すように、本実施形態3に係るダム用壁部10bは、コの字形状となっている。そして、LSIチップ3の側壁の一面を、ダム用壁部の壁部の機能も兼ね備えるように配置している。すなわち、コの字形状のダム用壁部10bが配設されていない領域の近傍に、LSIチップ3bの側壁を配置している。ダム用壁部10bとLSIチップ3bの側壁で囲まれた空間が包囲空間12bとして機能する。すなわち、ダム用壁部10bとLSIチップ3bが、透光性封止材ダム20bとして機能する。
FIG. 12 is a schematic plan view showing a part of an
LSIチップ3bの高さは、樹脂ゲル5がLSIチップ3b上面に乗り上げない高さであれば特に限定されないが、ダム用壁部10bと実質的に同一、若しくはダム用壁部10bの高さより高いことが好ましい。また、LSIチップ3bを背面側から冷却する観点からも、LSIチップ3bの高さがダム用壁部10bよりも高いことが好ましい。
The height of the
本実施形態3に係るLSIチップ3bの高さは、ダム用壁部10bの高さよりも高いものを用いている。そして、ダム用壁部10b先端面近傍とLSIチップ3bの対向領域に、樹脂ゲル5の樹脂溜め空間15を設けている。樹脂ゲル5は、LSIチップ3bの一側壁と実質的に密着している(図12、図13参照)。
The height of the
本実施形態3に係る光通信装置50bにおいては、ダム用壁部10b内に樹脂溜め空間14を設け、さらに、ダム用壁部10bの先端面近傍とLSIチップ3bとの間に樹脂溜め空間15を設けているので、温度変化があっても樹脂ゲル5に気泡やクラックが発生したり、粘着している部材から樹脂ゲル5が剥離したりするのを防止することができる。また、本実施形態3に係る光通信装置50bにおいては、LSIチップ3bの側壁を透光性封止材ダム20bの一部として利用することにより、LSIチップ3bと面型光素子2を近接位置に設けることができ、省スペース化を図ることができる。しかも、高周波特性に優れた特性を得られるという優れた効果が得られる。
In the
[実施形態4]
本実施形態4に係る光通信装置は、以下の点を除く基本的な構造及び製造方法は、上記実施形態3と同様である。すなわち、上記実施形態3においては、樹脂ゲル5が、室温環境下において、LSIチップ3bの一側壁に密着していたが、本実施形態4においては、室温環境下において、LSIチップ3bの一側壁に密着していない点において相違する。また、LSIチップの高さが、上記実施形態3よりも低い点、LSIチップが上記実施形態3よりもダム用壁部から離間している点において相違する。
[Embodiment 4]
The basic structure and manufacturing method of the optical communication apparatus according to the fourth embodiment are the same as those of the third embodiment except for the following points. That is, in the third embodiment, the
図14に、本実施形態4に係る光学装置である光通信装置50cの一部を示す模式的平面図を、図15に、図14のXV−XVの切断部断面図を示す。図14及び図15に示すように、本実施形態4に係るダム用壁部10cは、コの字形状となっている。そして、LSIチップ3cの側壁の一面を、透光性封止材ダム20cの機能も兼ね備えるように配置している。すなわち、ダム用壁部10cとLSIチップ3cが、透光性封止材ダム20cとして機能する。
FIG. 14 is a schematic plan view showing a part of an
本実施形態4に係るLSIチップ3cは、その高さがダム用壁部10cの高さよりも若干小さいものを用いている。そして、ダム用壁部10cとLSIチップ3cとの対向領域に、樹脂ゲル5の樹脂溜め空間15cを設けている(図14、図15参照)。
The
本実施形態4に係る光通信装置50cにおいては、ダム用壁部10c内に樹脂溜め空間14を設け、さらに、ダム用壁部10cとLSIチップ3cとの間に樹脂溜め空間15cを設けているので、温度変化があっても樹脂ゲル5に気泡やクラックが発生したり、粘着している部材から樹脂ゲル5が剥離したりするのを防止することができる。また、本実施形態4に係る光通信装置50cにおいては、LSIチップ3cと面型光素子2を近接位置に設けることができ、省スペース化を図ることができる。しかも、高周波特性に優れた特性を得られるという優れた効果が得られる。
In the
[実施形態5]
本実施形態5に係る光通信装置は、以下の点を除く基本的な構造及び製造方法は、上記実施形態1と同様である。すなわち、上記実施形態1においては、ダム用壁部10を支持基板1上に設ける構造を採用していたが、本実施形態5においては、支持基板に段差を設け、段差内に面型光素子を配設し、段差側壁をダム用壁部の壁部として利用している点において相違する。
[Embodiment 5]
The basic structure and manufacturing method of the optical communication apparatus according to the fifth embodiment are the same as those of the first embodiment except for the following points. That is, in the first embodiment, the structure in which the
図16に、本実施形態5に係る光学装置である光通信装置50dの一部を示す模式的断面図を示す。本実施形態5においては、支持基板1dに段差部を設け、これをダム用壁部10dとして利用する。すなわち、支持基板1dの段差側壁をダム用壁部10dとして利用する。そして、支持基板1dの段差部内の空間がダム用壁部10dの包囲空間12dとして機能する。
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a part of an
支持基板1dに設けられたダム用壁部10dの底面に、面型光素子2を搭載する。そして、支持基板1dの上面に透光性カバー4dを配設する。ダム用壁部10d内には、上記実施形態1と同様に、樹脂溜め空間14dとカバー配設空間13dを設ける。
The planar
本実施形態5に係る光通信装置50dにおいては、ダム用壁部10d内に樹脂溜め空間14dを設けているので、温度変化があっても樹脂ゲル5に気泡やクラックが発生したり、粘着している部材から樹脂ゲル5が剥離したりするのを防止することができる。また、本実施形態5に係る光通信装置50dにおいては、部品点数を削減することができるという優れたメリットがある。
In the
[実施形態6]
本実施形態6に係る光通信装置は、以下の点を除く基本的な構造及び製造方法は、上記実施形態3と同様である。すなわち、上記実施形態3においては、ダム用壁部10bが平面視上、コの字形状であったが、本実施形態6においては、ダム用壁部として、平面視上、板状の壁部を対向配置するように配設している点において相違する。換言すると、本実施形態6のダム用壁部は、上記実施形態3のコの字形状のダム用壁部の連結する壁部を除去している構成となっている点が相違する。
[Embodiment 6]
The basic structure and manufacturing method of the optical communication apparatus according to the sixth embodiment are the same as those of the third embodiment except for the following points. That is, in the third embodiment, the
図17に、本実施形態6に係る光学装置である光通信装置50eの一部を示す模式的断面図を、図18に、図17のXVIII-XVIII切断部断面図を示す。本実施形態6においては、ダム用壁部10eとして、平面視上、板状の壁部を対向配置するように配設している。すなわち、上記実施形態3のコの字形状のダム用壁部10bの連結する壁部を除去している。透光性封止材ダム20eは、互いに対向配置された壁部からなるダム用壁部10eと、これと端部側に亘って配置されたLSIチップ3eとにより構成されている。
17 is a schematic cross-sectional view showing a part of an
上記実施形態1〜5においては、面型光素子と樹脂ゲルが内部に配設される透光性封止材ダムとして、面型光素子と樹脂ゲルと透光性封止材溜め空間を取り囲むように、透光性封止材ダム(ダム用壁部、LSIチップ等)を枠体状に設けていた。樹脂溜め空間の体積を十分に確保できる場合には、上記構成に代えて、図17及び図18に示すように、透光性封止材ダムとして機能する壁部の平面視上の形状が枠体状でなくてもよい。すなわち、樹脂溜め空間のうちカバー配設空間13から延在されている壁部ではない壁部を撤去した構成としてもよい。但し、樹脂ゲル充填時の作業性を高める観点からは、上記実施形態3のように平面視上の形状が枠体状である構成が好ましい。
In the said Embodiment 1-5, a surface type optical element, resin gel, and a translucent sealing material reservoir space are enclosed as a translucent sealing material dam by which a surface type optical element and resin gel are arrange | positioned inside. As described above, the translucent sealing material dam (dam wall, LSI chip, etc.) is provided in a frame shape. When the volume of the resin reservoir space can be sufficiently secured, the shape of the wall portion functioning as a light-transmitting sealing material dam is not limited to the above configuration, as shown in FIGS. 17 and 18. It does not have to be a body. That is, it is good also as a structure which removed the wall part which is not the wall part extended from the cover arrangement | positioning
本実施形態6に係る光通信装置50eにおいては、ダム用壁部10eとLSIチップ3eとで囲まれた内部(包囲空間12e)に樹脂溜め空間14e、15eを設けているので、温度変化があっても樹脂ゲル5に気泡やクラックが発生したり、粘着している部材から樹脂ゲル5が剥離したりするのを防止することができる。また、本実施形態6に係る光通信装置50eにおいては、部品点数を削減することができるという優れたメリットがある。
In the
[実施形態7]
本実施形態7に係る光通信装置は、以下の点を除く基本的な構造及び製造方法は、上記実施形態6と同様である。すなわち、上記実施形態6においては、ダム用壁部として、平面視上、対向配置させた板状の壁部と、これらの端部と対向する位置に亘って設けられたLSIチップとにより、透光性封止材ダムを構成しているが、本実施形態7においては、1の壁部であるダム用壁部と、これに対向するLSIチップにより透光性封止材ダムを構成している点において相違する。
[Embodiment 7]
The basic structure and manufacturing method of the optical communication apparatus according to the seventh embodiment are the same as those of the sixth embodiment except for the following points. That is, in Embodiment 6 described above, the dam wall portion includes a plate-like wall portion disposed opposite to each other in plan view, and an LSI chip provided across a position facing these end portions. Although the optical sealing material dam is configured, in the seventh embodiment, the translucent sealing material dam is configured by a dam wall portion which is one wall portion and an LSI chip opposed thereto. Is different.
図19に、本実施形態7に係る光学装置である光通信装置50fの一部を示す模式的断面図を示す。本実施形態7においては、1の壁部からなるダム用壁部10fと、これに対向するLSIチップ3fとにより透光性封止材ダム20fを構成している。
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a part of an
本実施形態7に係る光通信装置50fにおいては、ダム用壁部10fとLSIチップ3fとで囲まれた内部(包囲空間12f)に樹脂溜め空間14f、15fを設けているので、温度変化があっても樹脂ゲル5に気泡やクラックが発生したり、粘着している部材から樹脂ゲル5が剥離したりするのを防止することができる。また、本実施形態7に係る光通信装置50fにおいては、部品点数を削減することができるという優れたメリットがある。
In the
なお、上記実施形態は、一例であって、本発明の趣旨に反しない範囲において、種々の変形が可能である。また、上記実施形態は、適宜、好適に組み合わせて適用することが可能である。 The above embodiment is an example, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Moreover, the said embodiment can be applied suitably combining suitably.
また、上記実施形態においては、光学装置の例として光通信装置の例を挙げたが、面型光素子を支持基板に搭載する光学装置全般に本発明を広く適用することができる。 In the above embodiment, an example of an optical communication device has been given as an example of an optical device. However, the present invention can be widely applied to all optical devices in which a surface optical element is mounted on a support substrate.
また、透光性カバーは、カバーとしての機能以外の機能を兼ね備えるようにすることもできる。例えば、透光性カバーに、レンズ機能を持たせたりしてもよい。透光性カバー4を凸レンズとすることにより、面型光素子2と光ファイバとの結合効率を高めることができる。
Moreover, the translucent cover can also have functions other than the function as a cover. For example, the translucent cover may have a lens function. By using the
また、透光性カバーの片面、あるいは両面に光減衰器として働くような光減衰膜や、フィルタ効果を得られる誘電体多層膜等を蒸着したり、貼着したりしてもよい。これにより、部品点数を減らすことができ、さらなるコスト低減を図ることが可能となる。 Further, a light attenuating film that works as an optical attenuator on one or both surfaces of the translucent cover, a dielectric multilayer film that can obtain a filter effect, or the like may be deposited or adhered. As a result, the number of parts can be reduced, and further cost reduction can be achieved.
また、本発明に係る透光性封止材ダムは、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、面型光素子及び透光性封止材が内部に配設され、その上面の一部において透光性カバーと当接し、かつ、透光性封止材の膨張、及び収縮を吸収する透光性封止材溜め空間を内部に具備するものであれば種々の変形が可能である。 In addition, the translucent sealing material dam according to the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and the surface optical element and the translucent sealing material are disposed inside, and the upper surface of the damaging material dam is disposed on the upper surface. Various modifications are possible as long as it has a translucent sealing material reservoir space that abuts the translucent cover at the portion and absorbs the expansion and contraction of the translucent sealing material. .
また、上記実施形態においては、透光性封止材として樹脂ゲルを適用する例を挙げたが、本発明は、樹脂ゲルに限定されるものではなく、透光性封止材全般に広く適用することができる。また、上記実施形態においては、室温環境下において、カバー配設空間の全領域に実質的に樹脂ゲルが充填されている例を挙げたが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、カバー配設空間内に樹脂ゲルが充填されていない領域が存在している態様であってもよい。すなわち、カバー配設空間内の一部を樹脂溜め空間の一部として利用するように設計することも可能である。 Moreover, in the said embodiment, although the example which applies resin gel as a translucent sealing material was given, this invention is not limited to resin gel, and is widely applied to translucent sealing material in general. can do. In the above embodiment, an example in which the resin gel is substantially filled in the entire area of the cover arrangement space in a room temperature environment has been described. However, the cover arrangement is within the scope of the present invention. The aspect in which the area | region where the resin gel is not filled in space exists may be sufficient. That is, it is possible to design so that a part of the cover arrangement space is used as a part of the resin reservoir space.
また、透光性カバーの配設位置は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成が可能である。また、ダム用壁部として、1個のLSIチップの一側壁を利用する例を挙げたが、複数のLSIチップの側壁をダム用壁部の壁部として利用することも可能である。さらに、LSIチップは、一例であって、他の電子部品も好適にダム用壁部の壁部として利用することができる。また、上記実施形態5の段差構造内にLSIチップも配設し、LSIチップの側壁をダム用壁部の壁部として利用したりすることもできる。また、支持基板とは別体のダム用壁部を構成する壁部と、支持基板の段差構造のダム用壁部を構成する壁部との組み合わせも好適に適用することができる。 Moreover, the arrangement | positioning position of a translucent cover can be variously comprised in the range which does not deviate from the meaning of this invention. In addition, although an example in which one side wall of one LSI chip is used as the dam wall portion, the side walls of a plurality of LSI chips can be used as the wall portion of the dam wall portion. Further, the LSI chip is an example, and other electronic components can be suitably used as the wall portion of the dam wall portion. Also, an LSI chip can be arranged in the step structure of the fifth embodiment, and the side wall of the LSI chip can be used as a wall portion of the dam wall. Moreover, the combination of the wall part which comprises the dam wall part separate from a support substrate, and the wall part which comprises the dam wall part of the level | step difference structure of a support substrate can also be applied suitably.
さらに、上記実施形態においては、使用環境平均温度が室温である場合について説明したが、用途に応じて、適宜設定することができることは言うまでもない。本発明によれば、使用環境温度範囲内で信頼性の高い光学装置を提供することができる。また、本発明によれば、使用環境温度領域の広い用途に好適に適用することができる。 Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the use environment average temperature is room temperature has been described, but it is needless to say that it can be appropriately set according to the application. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a reliable optical apparatus can be provided within a use environment temperature range. Moreover, according to this invention, it can apply suitably for the use with a wide use environment temperature range.
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
(付記1)支持基板と、前記支持基板上に配設される面型光素子と、前記面型光素子の上方に配設された透光性カバーと、少なくとも前記面型光素子を被覆し、かつ前記面型光素子と前記透光性カバーの間に充填された透光性封止材と、前記面型光素子及び前記透光性封止材が内部に配設され、その上面の一部において前記透光性カバーと当接し、かつ、前記透光性封止材の膨張、及び収縮を吸収する透光性封止材溜め空間を内部に具備する透光性封止材ダムとを備える光学装置。
Part or all of the above embodiment can be described as in the following supplementary notes, but is not limited thereto.
(Supplementary Note 1) A support substrate, a surface optical element disposed on the support substrate, a translucent cover disposed above the surface optical element, and covering at least the surface optical element. And the translucent sealing material filled between the planar optical element and the translucent cover, the planar optical element and the translucent sealing material are disposed inside, and A translucent encapsulant dam that is partially in contact with the translucent cover and includes a translucent encapsulant reservoir space that absorbs expansion and contraction of the translucent encapsulant; An optical device comprising:
(付記2) 前記透光性封止材は、樹脂ゲルであることを特徴とする付記1に記載の光学装置。
(Additional remark 2) The said translucent sealing material is resin gel, The optical apparatus of
(付記3) 前記透光性カバーは、前記透光性封止材ダムの少なくとも対向する壁部の上面間に亘って設けられていることを特徴とする付記1又は2に記載の光学装置。
(Additional remark 3) The said translucent cover is provided over the upper surface of the wall part which the said translucent sealing material dam opposes at least, The optical apparatus of
(付記4) 前記透光性封止材溜め空間は、前記透光性カバーが配設されていない領域に設けることを特徴とする付記1〜3の少なくとも1項に記載の光学装置。 (Additional remark 4) The said translucent sealing material reservoir space is provided in the area | region where the said translucent cover is not arrange | positioned, The optical apparatus of at least 1 of Additional remark 1-3 characterized by the above-mentioned.
(付記5) 前記透光性封止材は、使用環境平均温度近傍において、前記透光性カバーと前記支持基板との間隙の全領域に実質的に充填されていることを特徴とする付記1〜4の少なくとも1項に記載の光学装置。 (Additional remark 5) The said translucent sealing material is substantially filled with the whole area | region of the gap | interval of the said translucent cover and the said support substrate in the use environment average temperature vicinity. 5. The optical device according to at least one of.
(付記6) 前記透光性封止材ダムの少なくとも一部が、半導体素子の側壁、若しくは支持基板の段差側壁であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学装置。 (Additional remark 6) At least one part of the said translucent sealing material dam is a side wall of a semiconductor element, or the level | step difference side wall of a support substrate, The optical of any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. apparatus.
(付記7) 前記透光性カバーは、凸レンズであることを特徴とする付記1〜6のいずれか1項に記載の光学装置。 (Additional remark 7) The said translucent cover is a convex lens, The optical apparatus of any one of Additional remark 1-6 characterized by the above-mentioned.
(付記8) 前記透光性カバーは、減衰膜が蒸着された減衰器であることを特徴とする付記1〜7のいずれか1項に記載の光学装置。 (Additional remark 8) The said translucent cover is an attenuator by which the attenuation | damping film was vapor-deposited, The optical apparatus of any one of Additional remark 1-7 characterized by the above-mentioned.
(付記9)支持基板上に面型光素子、半導体素子を実装し、前記支持基板上に、透光性封止材ダムを設け、前記透光性封止材ダム上面の一部の領域に透光性カバーを設け、前記透光性カバーが設けられていない前記透光性封止材ダムの開放部から、透光性封止材を注入する光学装置の製造方法。 (Additional remark 9) A surface type optical element and a semiconductor element are mounted on a support substrate, a translucent sealing material dam is provided on the support substrate, and a part of the upper surface of the translucent sealing material dam is provided. A method for manufacturing an optical device, comprising: a translucent cover; and a translucent sealing material is injected from an open portion of the translucent sealing material dam where the translucent cover is not provided.
(付記10)支持基板上に段差構造部を設け、前記段差構造部内に面型光素子を配設し、
前記段差構造部上面の一部の領域に透光性カバーを設け、
前記透光性カバーが設けられていない前記段差構造部の開放部から、透光性封止材を注入する光学装置の製造方法。
(Supplementary Note 10) A step structure portion is provided on a support substrate, and a planar optical element is disposed in the step structure portion.
A translucent cover is provided in a part of the upper surface of the step structure portion,
The manufacturing method of the optical apparatus which inject | pours a translucent sealing material from the open part of the said level | step difference structure part in which the said translucent cover is not provided.
(付記11) 前記透光性カバーは、前記透光性封止材ダムのうちの対向する壁部と、これらの壁部の一端部間を連結する壁部の上面に亘って設けられていることを特徴とする付記1〜8のいずれか1項に記載の光学装置。
(Additional remark 11) The said translucent cover is provided over the upper surface of the wall part which connects between the opposing wall part of the said translucent sealing material dam, and one end part of these wall parts. The optical device according to any one of
(付記12) 前記面型光素子は、平面視上の形状が矩形形状であって、前記透光性カバーと前記支持基板とに挟持された領域において、前記透光性封止材ダム内の前記透光性カバーが配設されていない領域と最も離間する前記面型光素子の側面と前記透光性封止材ダムとの最少距離をa、前記透光性封止材ダム内の前記透光性カバーが配設されていない領域と、それと最も近接する前記面型光素子の側面との最少距離をc、前記面型光素子の上記以外の側面と前記透光性封止材ダムとの最少距離をb1、b2としたときに、以下の数式を満たすことを特徴とする付記11に記載の光学装置。
(式) a<b1<c、a<b2<c
(Supplementary Note 12) The planar optical element has a rectangular shape in plan view, and in the region sandwiched between the translucent cover and the support substrate, The minimum distance between the side surface of the planar optical element that is farthest from the region where the translucent cover is not disposed and the translucent sealing material dam is a, C is the minimum distance between the area where the translucent cover is not disposed and the side surface of the surface optical element closest thereto, and the other side surface of the surface optical element and the translucent sealing material dam. The optical apparatus according to
(Formula) a <b 1 <c, a <b 2 <c
1 支持基板
2 面型光素子
3 LSIチップ
4 透光性カバー
5 樹脂ゲル
10 ダム用壁部
12 包囲空間
13 カバー配設空間
14 樹脂溜め空間
15 樹脂溜め空間
20 透光性封止材ダム
50 光通信装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記支持基板上に配設される面型光素子と、
前記面型光素子の上方に配設された透光性カバーと、
少なくとも前記面型光素子を被覆し、かつ前記面型光素子と前記透光性カバーの間に充填された透光性封止材と、
前記面型光素子及び前記透光性封止材が内部に配設され、その上面の一部において前記透光性カバーと当接し、かつ、前記透光性封止材の膨張、及び収縮を吸収する透光性封止材溜め空間を内部に具備する透光性封止材ダムと、
を備える光学装置。 A support substrate;
A planar optical element disposed on the support substrate;
A translucent cover disposed above the planar optical element;
A translucent sealing material covering at least the planar optical element and filled between the planar optical element and the translucent cover;
The surface-type optical element and the translucent sealing material are disposed inside, a part of the upper surface is in contact with the translucent cover, and the translucent sealing material is expanded and contracted. A translucent encapsulant dam having a translucent encapsulant reservoir space to absorb; and
An optical device comprising:
前記支持基板上に、透光性封止材ダムを設け、
前記透光性封止材ダム上面の一部の領域に透光性カバーを設け、
前記透光性カバーが設けられていない前記透光性封止材ダムの開放部から、透光性封止材を注入する光学装置の製造方法。 A surface optical element and a semiconductor element are mounted on a support substrate,
On the support substrate, a translucent sealing material dam is provided,
A translucent cover is provided in a part of the upper surface of the translucent sealing material dam,
The manufacturing method of the optical apparatus which inject | pours a translucent sealing material from the open part of the said translucent sealing material dam in which the said translucent cover is not provided.
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