JP2013003421A - 光電気複合モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱応力による不具合を低減して信頼性を高めることができ、しかも、長寿命化を図ることが可能な光電気複合モジュール及びその製造方法を提供する。
【解決手段】光電気複合モジュール１１は、ガラスファイバ１５の端部が配置された一端側の固定面１２ａに電極１３が設けられたフェルール１２と、電極１３に導通接続されるアノード電極１８Ａと、受光部または発光部を有する素子部１７と、アノード電極１８Ａと素子部１７とを導通させるアノード配線電極１９とを有し、固定面１２ａに取り付けられた受発光素子１６と、を備え、固定面１２ａと受発光素子１６との間で、アノード配線電極１９及び素子部１７がシリコーン樹脂２７により覆われている。
【選択図】図３

Description

本発明は、光伝送等に用いられる光電気複合モジュール及びその製造方法に関する。

ＬＳＩ間信号の高速化に伴い、電気による伝送ではノイズ、消費電力増加を解消することが困難となってきている。そこで、近年、ＬＳＩ間を、電磁障害や周波数依存性損失が殆どなく、高速及びパラレル（大容量）での伝送が可能な光通信で伝送する試みがなされている。

この光伝送に用いられる光配線部品として、光ファイバ等の光導波体と、該光導波体の光入出力端が素子搭載面から少なくとも一部突出するように該光導波体を保持し位置決めするフェルールと、このフェルールの少なくとも素子搭載面に設けられた電気配線と、前記フェルールの素子搭載面に搭載され且つ前記電気配線に電気接続された面型光素子とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−５９８６７号公報

上記のようなフェルールを用いた光配線部品の作製においては、光ファイバの固定及び受発光素子の固定強度向上、ならびに光ファイバと受発光素子との光学的な結合効率向上のために、受発光素子とフェルールとの間にアンダーフィル材と呼ばれるエポキシ系樹脂からなる接着剤を埋め込んでいる。また、受発光素子への電力供給のためにフェルールの電気配線である電極からドライバＩＣ等の電気デバイスにワイヤボンディングを行うが、そのワイヤの保護としてポッティング材と呼ばれるポッティング樹脂を塗布している。

ところで、光配線部品は、アンダーフィル材やポッティング材などの樹脂を硬化させるための熱処理によって１５０℃程度まで昇温されるが、受発光素子と樹脂の熱膨張係数は１〜２桁程度も異なるため、降温時に受発光素子、電極、アンダーフィル材あるいはポッティング材に熱応力が生じ、受発光素子の信頼性低下、電極の断線や高抵抗化が起きるおそれがある。

また、製品の信頼性評価のために、例えば、−４０℃から＋８５℃で５００サイクルのヒートサイクル試験が行われるが、その際には、樹脂硬化時以上の熱応力が加わり、受発光素子や電極に損傷を与えるおそれがある。
特に、受発光素子として発光素子をフェルールに搭載した場合では、上記のような熱応力が生じている状態で通電されると、その際の熱エネルギーが熱応力に加わるため、アノード側の電極の断線や発光素子の素子部の劣化が生じやすくなる。

本発明の目的は、熱応力による不具合を低減して信頼性を高めることができるとともに、長寿命化を図ることが可能な光電気複合モジュール及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決することのできる本発明の光電気複合モジュールは、光導波路の端部が配置された一端側の固定面に電極が設けられた光配線部品と、
前記電極に導通接続されるアノード電極と、受光部または発光部を有する素子部と、前記アノード電極と前記素子部とを導通させるアノード配線電極とを有し、前記固定面に取り付けられた光デバイスと、を備えた光電気複合モジュールであって、
前記固定面と前記光デバイスとの間で、前記アノード配線電極及び前記素子部がシリコーン樹脂により覆われていることを特徴とする。

本発明の光電気複合モジュールにおいて、前記シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするシリコーン樹脂であることが好ましい。

本発明の光電気複合モジュールにおいて、前記シリコーン樹脂は、ゲル状シリコーン樹脂であることが好ましい。

本発明の光電気複合モジュールにおいて、前記シリコーン樹脂は、硬度５０（ＪＩＳ Ｋ６２５３ ＴｙｐｅＡ）以下であることが好ましい。

本発明の光電気複合モジュールにおいて、前記固定面と前記光デバイスとの間には、前記アノード配線電極及び前記素子部がシリコーン樹脂により覆われている部分と、前記光導波路の端部がエポキシ系樹脂により覆われている部分とを有することが好ましい。

本発明の光電気複合モジュールは、光導波路の端部が配置された一端側の固定面に電極が設けられた光配線部品と、
前記電極に導通接続されるアノード電極と、受光部または発光部を有する素子部と、前記アノード電極と前記素子部とを導通させるアノード配線電極とを有し、前記固定面に取り付けられた光デバイスと、を備えた光電気複合モジュールであって、
前記固定面と前記光デバイスとの間で、前記アノード配線電極及び前記素子部が、内側に空間部が設けられた透光ドーム部材により覆われていることを特徴とする。

本発明の光電気複合モジュールにおいて、前記透光ドーム部材の厚さが３０μｍ以下であることが好ましい。

本発明の光電気複合モジュールの製造方法は、光導波路の端部が配置される一端側の固定面に電極が設けられた光配線部品に対して、
前記電極に導通接続されるアノード電極と、受光部または発光部を有する素子部と、前記アノード電極と前記素子部とを導通させるアノード配線電極とを有する光デバイスを、前記固定面に取り付ける光電気複合モジュールの製造方法であって、
前記アノード配線電極及び前記素子部をシリコーン樹脂により覆う被覆工程を含むことを特徴とする。

本発明の光電気複合モジュールの製造方法において、前記被覆工程は、前記光配線部品に前記光デバイスを取り付ける前に行われる工程であって、前記アノード配線電極及び前記素子部を覆うように前記シリコーン樹脂をポッティングした後、前記シリコーン樹脂を加熱硬化させる工程であることが好ましい。

本発明の光電気複合モジュールの製造方法は、光導波路の端部が配置される一端側の固定面に電極が設けられた光配線部品に対して、
前記電極に導通接続されるアノード電極と、受光部または発光部を有する素子部と、前記アノード電極と前記素子部とを導通させるアノード配線電極とを有する光デバイスを、前記固定面に取り付ける光電気複合モジュールの製造方法であって、
前記光配線部品に前記光デバイスを取り付ける前に、前記アノード配線電極及び前記素子部を、内側に空間部が設けられた透光ドーム部材により覆い、その状態で前記透光ドーム部材を前記光デバイスに固定することを特徴とする。

本発明の光電気複合モジュール及び光電気複合モジュールの製造方法によれば、光デバイスの信頼性向上及びアノード配線電極の断線抑制を図ることができ、製品の信頼性が格段に向上され、長寿命の光電気複合モジュールとすることができる。

本発明の実施形態に係る光電気複合モジュールの断面図である。 図１の光電気複合モジュールを構成する複数の受発光素子の装着面側から見た平面図である。 図１の光電気複合モジュールの詳細を示す図であって、（ａ）はフェルールと受発光素子との接合箇所の拡大断面図、（ｂ）は受発光素子の装着面側から見た平面図である。 本発明の他の実施形態に係る光電気複合モジュールの詳細を示す図であって、（ａ）はフェルールと受発光素子との接合箇所の拡大断面図、（ｂ）は受発光素子の装着面側から見た平面図である。 光電気複合モジュールの製造工程を示す図であって、（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ断面図である。 光電気複合モジュールの通電試験結果を示すグラフである。

以下、本発明に係る光電気複合モジュール及びその製造方法の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る光電気複合モジュール１１は、フェルール（光配線部品）１２を備えている。このフェルール１２は、一方の端面が固定面１２ａとして形成されており、この固定面１２ａには、複数の電極１３が設けられている。このフェルール１２は、例えば、熱可塑性樹脂から形成されたものであり、複数の電極（リードフレーム）１３とともに一体成形されたＬＦＩ（Lead Frame Inserted）フェルールである。

このフェルール１２には、光ファイバ挿通孔１４が形成されており、この光ファイバ挿通孔１４には、光ファイバ心線の端部から露出されたガラスファイバ（光導波路）１５が後端側から挿入されている。このガラスファイバ１５は、コア１５ａの外周をクラッド１５ｂによって覆った構造とされている。光ファイバとしては、ガラスファイバの他、クラッドが樹脂のものなども使用できる。

図２に示すように、受発光素子（光デバイス）１６は、フェルール１２の固定面１２ａに複数配列されて設けられている。これらの受発光素子１６は、ガリウム基板等の基材２０に素子部１７と端子部１８とを備えており、端子部１８には、金スタッドバンプからなるバンプ２１が設けられている。受発光素子１６は、例えば、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）などの発光素子やフォトダイオード（Photo Diode）などの受光素子である。受発光素子１６の素子部１７は、受発光素子１６が発光素子である場合は発光部であり、受発光素子１６が受光素子である場合は受光部である。

また、受発光素子１６の端子部１８は、一つがアノード電極（陽極）１８Ａとされ、他の一つがカソード電極（陰極）１８Ｂとされている。アノード電極１８Ａは、アノード配線電極１９で素子部１７に導通されている。

この受発光素子１６は、フェルール１２の固定面１２ａに重ね合わせた状態で実装される。このとき、受発光素子１６の各素子部１７がフェルール１２の光ファイバ挿通孔１４の対向位置に配置され、また、端子部１８が電極１３に配置されてバンプ２１を介して導通接続される。バンプ２１による接続は、超音波振動あるいは熱によるフリップチップ接続で行われる。

フェルール１２には、後端１２ｂ側における一側面に、切欠き部２３が形成されている。これにより、光ファイバ挿通孔１４が切り欠かれて露出される。この切欠き部２３には、接着剤として機能するエポキシ系樹脂からなるアンダーフィル材２５が充填されている。このアンダーフィル材２５は、切欠き部２３からガラスファイバ１５と光ファイバ挿通孔１４との間にも入り込んでおり、このアンダーフィル材２５によって、光ファイバ挿通孔１４に挿入されたガラスファイバ１５が接着されて固定されている。

このアンダーフィル材２５は、フェルール１２の固定面１２ａと受発光素子１６との間にも充填されており、このアンダーフィル材２５によって受発光素子１６とフェルール１２とが強固に接合されている。このアンダーフィル材２５は、フェルール１２に対して熱処理を施すことにより硬化されている。

なお、アンダーフィル材２５を受発光素子１６の表面近傍だけに充填し、ガラスファイバ１５は、エポキシ系樹脂からなる接着剤で接着固定しても良い。このようにすると、ガラスファイバ１５の固定強度の向上等、製品の品質や信頼性を向上させることができる。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、フェルール１２の固定面１２ａと受発光素子１６との間では、受発光素子１６におけるアノード配線電極１９及び素子部１７が、シリコーン樹脂２７で覆われている。これにより、フェルール１２の固定面１２ａと受発光素子１６との間には、アノード配線電極１９及び素子部１７がシリコーン樹脂２７により覆われている部分と、ガラスファイバ１５の端部がエポキシ系樹脂からなるアンダーフィル材２５により覆われている部分とが設けられている。

そして、アンダーフィル材２５は、シリコーン樹脂２７で覆われたアノード配線電極１９及び素子部１７を除く部分でフェルール１２の固定面１２ａと受発光素子１６とに付着して硬化されている。

受発光素子１６におけるアノード配線電極１９及び素子部１７を覆うシリコーン樹脂２７としては、オルガノポリシロキサンを主成分とするシリコーンゴム、シリコーン樹脂またはシリコーンゲルが用いられる。また、シリコーン樹脂２７の一例として、硬度３０（ＪＩＳ Ｋ６２５３ ＴｙｐｅＡ）以下、波長８５０ｎｍの光の透過率が９０％を超えるものが用いられ、透過率は９７％であるのがより好ましい。

また、図１に示すように、フェルール１２は、回路基板３２に対して、例えばエポキシ樹脂等からなるダイボンド材３５によって固定されてモジュール化されている。

回路基板３２には電極パッド３０が設けられ、この電極パッド３０は、例えば、金（Ａｕ）からなるボンディングワイヤ３６によってフェルール１２の電極１３に導通接続されている。また、回路基板３２には、例えば、ドライバ、トランスインピーダンスアンプなどの光素子駆動ＩＣである電子デバイス（図示省略）が実装されている。

光電気複合モジュール１１は、ボンディングワイヤ３６が完全に埋まるようにポッティング材３８が塗布されており、このポッティング材３８によって、ボンディングワイヤ３６及びその周囲が封止されて保護されている。

上記の光電気複合モジュール１１では、受発光素子１６とガラスファイバ１５との間で光伝送が行われる。発光素子からなる受発光素子１６からガラスファイバ１５へ光伝送が行われる場合では、受発光素子１６の素子部１７から発光された光がガラスファイバ１５のコア１５ａへ入射することとなる。また、ガラスファイバ１５から受光素子からなる受発光素子１６へ光伝送が行われる場合では、ガラスファイバ１５のコア１５ａから出射した光が受発光素子１６の素子部１７へ入射することとなる。

上記の実施形態に係る光電気複合モジュール１１では、フェルール１２の固定面１２ａと受発光素子１６との間で、アノード配線電極１９及び素子部１７がシリコーン樹脂２７により覆われ、これらのアノード配線電極１９及び素子部１７にアンダーフィル材２５及びポッティング材３８が直接触れていない。そのため、アンダーフィル材２５及びポッティング材３８を熱処理して硬化した後の降温時においても、アノード配線電極１９及び素子部１７での熱膨張係数差による熱応力の発生を防止することができる。これにより、受発光素子１６の信頼性向上及びアノード配線電極１９の断線抑制を図ることができ、製品の信頼性が格段に向上する。そして、光電気複合モジュール１１を長寿命のものとすることができる。

特に、受発光素子１６が、作動時における熱エネルギーの発生が大きい発光素子である場合であっても、アノード配線電極１９の断線や素子部１７の劣化を防止することができる。

また、製品の信頼性評価のためのヒートサイクル試験においても、熱応力による受発光素子１６の素子部１７やアノード配線電極１９へのダメージを極力抑えることができる。

そして、上記の光電気複合モジュール１１は、例えば、長距離機器配線用の光ＤＶＩケーブル、光ＵＳＢケーブル、携帯電話用光配線、家庭用電化製品のネットワーク用の光ＨＤＭＩ、データサーバ間通信用の光ＩｎｆｉｎｉＢａｎｄケーブルあるいは車載情報機器通信用の車載用光ハーネスなどの様々なアクティブオプティカルケーブルや光配線部品として用いることができる。

また、シリコーン樹脂２７として、ゲル状シリコーン樹脂を用いれば、受発光素子１６の素子部１７及びアノード配線電極１９への熱応力をさらに良好に低減させることができる。

しかも、シリコーン樹脂１７の硬度が３０〜５０（ＪＩＳ Ｋ６２５３ ＴｙｐｅＡ）であれば、受発光素子１６の素子部１７及びアノード配線電極１９の熱応力を低減できるとともに、受発光素子１６とフェルール１２の固定面１２ａとの間での機械的強度も十分に確保することができる。

次に、光電気複合モジュール１１の他の実施形態例について説明する。
図４（ａ），（ｂ）に示す実施形態では、フェルール１２の固定面１２ａと受発光素子１６との間で、アノード配線電極１９及び素子部１７が、内側に空間部Ｓが設けられた透光ドーム部材４１により覆われている。この透光ドーム部材４１は、低応力なシリコーン樹脂からなる接着剤によって接着されて受発光素子１６に固定されている。なお、受発光素子１６に対する透光ドーム部材４１の接触面積が小さい場合は、受発光素子１６へ透光ドーム部材４１を接着固定する接着剤としてエポキシ樹脂系を用いても良い。

この透光ドーム部材４１は、厚さが３０μｍ以下の半球状の透明ガラスまたは透明樹脂からなるものであり、波長８５０ｎｍの光の透過率が９０％を超えるものが用いられる。なお、透光ドーム部材４１の厚さは、受発光素子１６の素子部１７、受発光素子１６の端子部１８とフェルール１２の電極１３との距離及び受発光素子１６とフェルール１２との距離などで制限される。本例では、この透光ドーム部材４１は、厚さ２０μｍで直径１５０μｍの半球状の透明ガラスで波長８５０ｎｍの光の透過率が９２％のものが用いられている。

図４の光電気複合モジュール１１の場合は、フェルール１２の固定面１２ａと受発光素子１６との間で、アノード配線電極１９及び素子部１７が、内側に空間部Ｓが設けられた透光ドーム部材４１により覆われている。この形態でも、図３に示した形態と同様に、アノード配線電極１９及び素子部１７にアンダーフィル材２５及びポッティング材３８が直接触れていない。そのため、アンダーフィル材２５及びポッティング材３８を熱処理して硬化した後の降温時においても、アノード配線電極１９及び素子部１７での熱膨張係数差による熱応力の発生を防止することができる。また、受発光素子１６が発光素子である場合や、ヒートサイクル試験においても、熱応力による受発光素子１６の素子部１７やアノード配線電極１９へのダメージを極力抑えることができる。このように、図４の形態でも光電気複合モジュール１１の信頼性向上及び長寿命化を図ることができる。

次に、光電気複合モジュール１１の製造方法について説明する。
光電気複合モジュール１１を製造するには、まず、フェルール１２の固定面１２ａと、金のバンプ２１を有する面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）またはフォトダイオードからなる受発光素子１６とを用意する。

そして、この受発光素子１６におけるアノード配線電極１９及び素子部１７を覆うようにシリコーン樹脂２７をポッティングする（被覆工程）。その後、１５０℃で１時間の熱処理を行うことでシリコーン樹脂２７を加熱硬化させる。

なお、透光ドーム部材４１を備えた光電気複合モジュール１１を製造する場合は、受発光素子１６におけるアノード配線電極１９及び素子部１７を覆うように透光ドーム部材４１をシリコーン樹脂からなる接着剤で貼り付け、その後、１５０℃で１時間の熱処理を行うことでシリコーン樹脂を加熱硬化させて透光ドーム部材４１を固定する。なお、接着剤としてエポキシ樹脂を用いても良い。

そして、図５（ａ）に示すように、温度２００℃で超音波フリップチップにより受発光素子１６をフェルール１２に実装する。

次に、図５（ｂ）に示すように、フェルール１２の光ファイバ挿通孔１４に、切欠き部２３からアンダーフィル材２５を充填し、この光ファイバ挿通孔１４へ機械的に位置決めするパッシブアライメントで位置決めしながらガラスファイバ１５を挿し込み、接着剤２６でガラスファイバ１５を仮固定する。このとき、光ファイバ挿通孔１４から染み出したアンダーフィル材２５によって受発光素子１６の表面が覆われるようにする。なお、光ファイバ挿通孔１４から染み出したアンダーフィル材２５は、シリコーン樹脂２７または透光ドーム部材４１で覆われたアノード配線電極１９及び素子部１７には付着することはない。

次いで、図５（ｃ）に示すように、例えば、エポキシ系樹脂からなるダイボンド材３５によってフェルール１２を、ガラスエポキシ基板からなる回路基板３２上にダイボンドして実装し、アンダーフィル材２５及びダイボンド材３５を硬化させるために、温度１２０℃で３０分間の熱処理を行う。

その後、図５（ｄ）に示すように、ボンディングワイヤ３６によって電極パッド３０とフェルール１２の電極１３とを導通接続させる。なお、ボンディングワイヤ３６によるワイヤボンディングでは、回路基板３２が約１７５℃で約１５分加熱される。

最後に、ボンディングワイヤ３６が完全に埋まるようにポッティング材３８を塗布し、ポッティング材３８によってボンディングワイヤ３６及びその周囲を封止し（図１参照）、アンダーフィル材２５及びポッティング材３８を硬化させるために、１５０℃で３０分間の熱処理を行う。

上記の製造方法によれば、受発光素子１６が複数回にわたり加熱されることとなるが、アノード配線電極１９及び素子部１７をシリコーン樹脂２７により覆うか、または透光ドーム部材４１により空間部Ｓを設けて覆うので、受発光素子１６の信頼性向上及びアノード配線電極１９の断線が抑制される。したがって、信頼性が良好であり、長寿命の光電気複合モジュール１１を製造することができる。

（１）試料の作製
（実施例１）
装着面にアノード配線電極及びカソード配線電極を有する面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）からなる発光素子の各々の電極上にフリップチップ実装用の金スタッドバンプを形成した。ＶＣＳＥＬチップとしては１チャンネルで波長８５０ｎｍ帯、伝送速度５Ｇｂｐｓのものを用いた。発光素子におけるアノード配線電極及び素子部を覆うように、硬度３０（ＪＩＳ Ｋ６２５３ ＴｙｐｅＡ）、波長８５０ｎｍの光の透過率９７％のシリコーン樹脂をポッティングした。その後、１５０℃で１時間の熱処理を行うことでシリコーン樹脂を加熱硬化させた。フェルールの固定面に発光素子を温度２００℃で超音波フリップチップにより実装した。

フェルールをヒーター付き治具に載せ、フェルールの光ファイバ挿通孔に、硬度８５（ＪＩＳ Ｚ２２４６ ＳｈｏｒｅＤ）のエポキシ樹脂からなるアンダーフィル材と一緒にガラスファイバを挿入した。その際、アンダーフィル材を光ファイバ挿通孔からはみ出させ、発光素子とフェルールの固定面との間を完全に覆うようにした。その後、アンダーフィル材を硬化させるために、温度１５０℃で３０分間の熱処理を行った。

次に、ガラスエポキシ基板からなる通電用の回路基板上に、エポキシ系ダイボンド材でフェルールをボンディングした。その後、ダイボンド材を硬化させるために、温度１２０℃で３０分間の熱処理を行った。
さらに、ワイヤボンディングを行い、発光素子に電力供給できるように、電流印加用の金のボンディングワイヤによって、フェルールの電極と回路基板に形成されている回路パターンからなるパッド電極とを導通接続させた。

さらに、ボンディングワイヤを保護するため、フェルールの電極から回路基板のパッド電極までのボンディングワイヤが完全に埋もれるように、ポッティング材を塗布した。なお、このポッティング材を塗布することにより、発光素子も完全にポッティング材で覆われることとなる。その後、ポッティング材を硬化させるために、温度１５０℃で３０分間の熱処理を行った。

（実施例２）
実施例１と同様に、発光素子に金スタッドバンプを形成した。発光素子におけるアノード配線電極及び素子部を覆うように、厚さ２０μｍ、直径１５０μｍの半球状の透明ガラスで波長８５０ｎｍの光の透過率が９２％の透光ドームをシリコーン樹脂からなる接着剤で貼り付けた。その後、１５０℃で１時間の熱処理を行うことでシリコーン樹脂を加熱硬化させて透光ドーム部材を固定させた。フェルールの固定面に発光素子を温度２００℃で超音波フリップチップにより実装した。

実施例１と同様に、フェルールの光ファイバ挿通孔にガラスファイバを挿入し、エポキシ樹脂からなるアンダーフィル材を硬化させた。さらに実施例１と同様に、回路基板上にフェルールを固定し、ボンディングワイヤによってフェルールの電極と回路基板のパッド電極とを導通接続し、ポッティングを行った。

（比較例１）
実施例１，２と同様に、発光素子に金スタッドバンプを形成した。シリコーン樹脂や透光ドームによりアノード配線電極及び素子部を覆うことなく、フェルールの固定面に発光素子を温度２００℃で超音波フリップチップにより実装した。

実施例１，２と同様に、フェルールの光ファイバ挿通孔にガラスファイバを挿入し、エポキシ樹脂からなるアンダーフィル材を硬化させた。さらに実施例１，２と同様に、回路基板上にフェルールを固定し、ボンディングワイヤによってフェルールの電極と回路基板のパッド電極とを導通接続し、ポッティングを行った。

（２）信頼性試験
（ヒートサイクル試験）
作製した各種（実施例１，２、比較例１）の光電気複合モジュールに対して、−４０℃から＋８５℃で５００サイクルのヒートサイクル試験を実施し、その後、導通チェックを行い、アノード配線電極の断線状況を調査した。

（通電試験）
作製した各種（実施例１，２、比較例１）の光電気複合モジュールの発光素子であるＶＣＳＥＬチップに対して高温通電試験を実施し、発光素子の信頼性の比較を行った。通電条件は温度１２５℃、電流１０ｍＡとした。

（３）試験結果について
（ヒートサイクル試験）
発光素子のアノード配線電極及び素子部にエポキシ樹脂からなるアンダーフィル材を直接付着させた比較例１では、１０個の試料中において７個に導通不良が発生し、分析の結果、この導通不良はアノード配線電極の断線であることが確認された。
これに対して、発光素子のアノード配線電極及び素子部をシリコーン樹脂で被覆した実施例１及び発光素子のアノード配線電極及び素子部を透光ドーム部材で覆った実施例２では、導通不良はそれぞれ０個であり、エポキシ樹脂からなるアンダーフィル材を発光素子のアノード配線電極及び素子部に直接触れないようにシリコーン樹脂または透光ドーム部材でカバーすることで、アノード配線電極の断線を完全に防ぐことができた。

（通電試験）
図６に示すように、発光素子のアノード配線電極及び素子部にエポキシ樹脂からなるアンダーフィル材を直接付着させた比較例１では、寿命は１５００時間程度であった。
これに対して、発光素子のアノード配線電極及び素子部をシリコーン樹脂で被覆した実施例１及び発光素子のアノード配線電極及び素子部を透光ドーム部材で覆った実施例２では、４０００時間程度の寿命が得られた。このような高温における通電試験条件での４０００時間という寿命は、モジュール化しない単体ＶＣＳＥＬチップの寿命とほぼ同等であり、ＶＣＳＥＬの素子部にエポキシ樹脂からなるアンダーフィル材が直接触れないようにシリコーン樹脂または透光ドーム部材でカバーすることで、発光素子の信頼性の劣化を防ぐことができた。

上記の試験結果から、光電気複合モジュールにおいて、エポキシ樹脂からなるアンダーフィル材を発光素子のアノード配線電極及び素子部に直接触れないようにシリコーン樹脂または透光ドーム部材でカバーすることで、発光素子の素子部やアノード配線電極に加わる熱応力を大幅に低減し、発光素子のアノード配線電極及び素子部が応力フリーとなって発光素子及び電極の信頼性を維持することが可能となった。この技術を用いることにより、高品質で高信頼性のアクティブオプティカルケーブルならびに光配線部品の作製が可能になる。

１１：光電気複合モジュール、１２：フェルール（光配線部品）、１２ａ：固定面、１３：電極、１５：ガラスファイバ（光導波路）、１６：受発光素子（光デバイス）、１７：素子部、１８Ａ：アノード電極、１９：アノード配線電極、２５：アンダーフィル材（エポキシ系樹脂）、２７：シリコーン樹脂、４１：透光ドーム部材、Ｓ：空間部

Claims (10)

1. 光導波路の端部が配置された一端側の固定面に電極が設けられた光配線部品と、
   前記電極に導通接続されるアノード電極と、受光部または発光部を有する素子部と、前記アノード電極と前記素子部とを導通させるアノード配線電極とを有し、前記固定面に取り付けられた光デバイスと、を備えた光電気複合モジュールであって、
   前記固定面と前記光デバイスとの間で、前記アノード配線電極及び前記素子部がシリコーン樹脂により覆われていることを特徴とする光電気複合モジュール。
2. 請求項１に記載の光電気複合モジュールであって、
   前記シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするシリコーン樹脂であることを特徴とする光電気複合モジュール。
3. 請求項１または２に記載の光電気複合モジュールであって、
   前記シリコーン樹脂は、ゲル状シリコーン樹脂であることを特徴とする光電気複合モジュール。
4. 請求項１から３の何れか一項に記載の光電気複合モジュールであって、
   前記シリコーン樹脂は、硬度が５０（ＪＩＳ Ｋ６２５３ ＴｙｐｅＡ）以下であることを特徴とする光電気複合モジュール。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載の光電気複合モジュールであって、
   前記固定面と前記光デバイスとの間には、前記アノード配線電極及び前記素子部がシリコーン樹脂により覆われている部分と、前記光導波路の端部がエポキシ系樹脂により覆われている部分とを有することを特徴とする光電気複合モジュール。
6. 光導波路の端部が配置された一端側の固定面に電極が設けられた光配線部品と、
   前記電極に導通接続されるアノード電極と、受光部または発光部を有する素子部と、前記アノード電極と前記素子部とを導通させるアノード配線電極とを有し、前記固定面に取り付けられた光デバイスと、を備えた光電気複合モジュールであって、
   前記固定面と前記光デバイスとの間で、前記アノード配線電極及び前記素子部が、内側に空間部が設けられた透光ドーム部材により覆われていることを特徴とする光電気複合モジュール。
7. 請求項６に記載の光電気複合モジュールであって、
   前記透光ドーム部材の厚さが３０μｍ以下であることを特徴とする光電気複合モジュール。
8. 光導波路の端部が配置される一端側の固定面に電極が設けられた光配線部品に対して、
   前記電極に導通接続されるアノード電極と、受光部または発光部を有する素子部と、前記アノード電極と前記素子部とを導通させるアノード配線電極とを有する光デバイスを、前記固定面に取り付ける光電気複合モジュールの製造方法であって、
   前記アノード配線電極及び前記素子部をシリコーン樹脂により覆う被覆工程を含むことを特徴とする光電気複合モジュールの製造方法。
9. 請求項８に記載の光電気複合モジュールの製造方法であって、
   前記被覆工程は、前記光配線部品に前記光デバイスを取り付ける前に行われる工程であって、前記アノード配線電極及び前記素子部を覆うように前記シリコーン樹脂をポッティングした後、前記シリコーン樹脂を加熱硬化させる工程であることを特徴とする光電気複合モジュールの製造方法。
10. 光導波路の端部が配置される一端側の固定面に電極が設けられた光配線部品に対して、
    前記電極に導通接続されるアノード電極と、受光部または発光部を有する素子部と、前記アノード電極と前記素子部とを導通させるアノード配線電極とを有する光デバイスを、前記固定面に取り付ける光電気複合モジュールの製造方法であって、
    前記光配線部品に前記光デバイスを取り付ける前に、前記アノード配線電極及び前記素子部を、内側に空間部が設けられた透光ドーム部材により覆い、その状態で前記透光ドーム部材を前記光デバイスに固定することを特徴とする光電気複合モジュールの製造方法。

Images