JP2013228691A - Optical module and manufacturing method of optical module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光素子を基板に搭載する光モジュール及び光モジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to an optical module in which an optical element is mounted on a substrate and an optical module manufacturing method.
青色、緑色などの短波長レーザ光源は、レーザ・プロジェクタや高密度光記憶装置などの分野で幅広く開発が進められている。この短波長レーザ光源は、SHG(Second
Harmonic Generation:第二高調波発生)と呼ばれる方式があり、半導体レーザが発振する基本波の赤外光を二次高調波に変換する波長変換素子によって、青色または緑色などのレーザ光を出力するものである。
Blue, green, and other short wavelength laser light sources are being widely developed in fields such as laser projectors and high-density optical storage devices. This short wavelength laser light source is an SHG (Second
There is a method called Harmonic Generation (second harmonic generation), which outputs laser light such as blue or green by a wavelength conversion element that converts fundamental infrared light oscillated by a semiconductor laser into second harmonic It is.
このSHG方式の短波長レーザ光源として、シリコン基板上にレーザ素子と波長変換素子をマイクロバンプによる表面活性化接合技術で接合する光デバイスの提案がある(例えば、特許文献1参照)。 As this SHG type short wavelength laser light source, there has been proposed an optical device in which a laser element and a wavelength conversion element are bonded on a silicon substrate by a surface activated bonding technique using micro bumps (see, for example, Patent Document 1).
[従来のSHG方式による短波長レーザ光源の構成と動作の説明:図1]
以下、特許文献1による従来のSHG方式による短波長レーザ光源の構成の一例を図1を用いて説明する。図1は特許文献1の短波長レーザ光源である光モジュールを模式的に示した外観斜視図であり、図1において、光モジュール1は、板状のシリコン基板10と、このシリコン基板10上に搭載された光素子としてのレーザ素子3と、このレーザ素子3と光学的に結合するシリコン基板10上に搭載された光素子としての波長変換素子20によって構成される。
[Description of Configuration and Operation of Short Wavelength Laser Light Source Using Conventional SHG Method: FIG. 1]
Hereinafter, an example of the configuration of a conventional short wavelength laser light source based on the SHG method according to
レーザ素子3は、赤外光などを出射するチップタイプの半導体レーザであり、波長変換素子20は、薄い長板形状であり、内部に光導波路30(破線で示す)を有している。この光導波路30は、一例として強誘電体単結晶材料であるLN(ニオブ酸リチウム:LiNbO3)を主成分としてMgOを添加しており、波長変換素子20の略中心の長手方向に沿って形成される。
The
次に従来のSHG方式による短波長レーザ光源の動作の概要を説明する。図1において、レーザ素子3はシリコン基板10から図示しない手段によって駆動電流の供給を受けると、基本波である赤外光L1を出射する。波長変換素子20は、レーザ素子3からの赤外光L1を光導波路30に入射し、光導波路30で高調波に変換して緑色光、または青色光のレーザ光L2を光導波路30の反対側の出射口から出射する。光導光路30から出射されたレーザ光L2は、図示しない光ファイバ等によって外部の光学系に伝達される。
Next, an outline of the operation of the conventional short wavelength laser light source by the SHG method will be described. In FIG. 1, when the
ここで、レーザ素子3と波長変換素子20の位置関係が高精度に調整されていないと、光学的結合が不十分となって、レーザ素子3からの赤外光L1を波長変換素子20の光導波路30に効率よく入射できなくなるので、レーザ素子3と波長変換素子20の位置合わせが極めて重要である。また、波長変換素子20は薄い長板形状であるので、シリコン基板10に搭載する際に不要な応力がかかると湾曲しやすい特性がある。波長変換素子20が湾曲すると、内部の光導波路30も湾曲し、入射した赤外光L1の伝送損失が増えて波長変換素子20が十分に機能できない問題が生じるので、注意が必要である。
Here, if the positional relationship between the
[従来のSHG方式による短波長レーザ光源の光素子搭載方法の説明:図2]
次に、従来の短波長レーザ光源における光素子の搭載方法の概要を図2の分解斜視図を用いて説明する。図2において、シリコン基板10の表面には、レーザ素子3と波長変換
素子20を搭載するための接合部40、41が形成されている。この接合部40、41は、Auから成るマイクロバンプ構造である。
[Description of Optical Device Mounting Method of Short Wavelength Laser Light Source Using Conventional SHG Method: FIG. 2]
Next, the outline of the mounting method of the optical element in the conventional short wavelength laser light source will be described with reference to the exploded perspective view of FIG. In FIG. 2,
ここで、レーザ素子3の下面にはAu膜(図示せず)が形成されており、レーザ素子3を接合部40上の所定の位置に載せて加圧することで、レーザ素子3は表面活性化接合技術でシリコン基板10に接合される。同様に、波長変換素子20の下面にもAu膜(図示せず)が形成されており、接合部41上の所定の位置に載せて加圧することで、波長変換素子20はシリコン基板10に表面活性化接合技術で接合される。なお、接合部41は光導波路30の部分を避けて、2本の平行な細長いパターンとして形成される。
Here, an Au film (not shown) is formed on the lower surface of the
ここで、図1及び図2で示す短波長レーザ光源である光モジュール1は、従来例として提示しているが、この光モジュール1の外観的な基本構成は、本発明の光モジュールと同様であるので、後述する本発明の実施形態も、図1及び図2の光モジュール1を参照して説明する。これは本発明が、光素子を接合する接合部のマイクロバンプ構造に関することであり、光モジュールとしての基本構成は、従来例と同様であるからである。
Here, although the
[従来の短波長レーザ光源の表面活性化接合の説明:図3(a)]
次に、従来の短波長レーザ光源における表面活性化接合の概要を図3(a)を用いて説明する。図3(a)は、前述した図1の光モジュール1を切断線A−A´によって切断したシリコン基板10と波長変換素子20の断面図である。図3(a)において、シリコン基板10の表面には、接合部41が形成され、接合部41の表面には、所定の径のマイクロバンプ45が所定のピッチで多数形成されている。また、波長変換素子20の下面には、Au膜21が形成されている。
[Description of Surface Activated Bonding of Conventional Short Wavelength Laser Light Source: FIG. 3 (a)]
Next, an outline of surface activated bonding in a conventional short wavelength laser light source will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a cross-sectional view of the
ここで接合の前に、シリコン基板10の接合部41と波長変換素子20の接合面のAu膜21は、アルゴンプラズマにより洗浄され、それぞれの表面を活性化させる。そして、波長変換素子20を図示しない加圧ツールで吸着し、シリコン基板10の接合部41上に載せて、加熱せずに常温で荷重Kを加えると、接合部41のマイクロバンプ45と波長変換素子20の下面のAu膜21が接触し、マイクロバンプ45がわずかにつぶれて、波長変換素子20は表面活性化接合によって接合される。
Here, before bonding, the
[従来の表面活性化接合による湾曲問題:図3(b)]
しかし、図3(a)によって説明した従来の表面活性化接合では、図3(b)に示すように、波長変換素子20を接合のために均一に荷重しても、波長変換素子20の中央部付近よりも両端部付近の方が強い荷重が加わり、中央部付近のマイクロバンプ45のつぶれ量は少なく、両端部付近のマイクロバンプのつぶれ量が多くなる。
[Bending problem caused by conventional surface activated bonding: FIG. 3B]
However, in the conventional surface activated bonding described with reference to FIG. 3A, as shown in FIG. 3B, even if the
これは、中央部のバンプは周囲にもバンプが存在するが、両端部のバンプはそれより外側にはバンプが存在せず、単位面積あたりのバンプの数が中央部に比べて両端部のほうが少ないので、バンプ1個あたりに加わる荷重が両端部になるほど大きくなるからと考えられる。これにより、波長変換素子20はシリコン基板10に対して、中央部付近が盛り上がって湾曲した状態で接合される。
This is because the bumps in the center part also have bumps around, but the bumps at both ends have no bumps outside them, and the number of bumps per unit area is more at the both ends than at the center part. This is probably because the load applied to each bump increases as it reaches both ends. Thereby, the
このように、波長変換素子20が湾曲した状態で接合すると、レーザ素子3に対する波
長変換素子20の位置(特に高さ)にばらつきが生じて、レーザ素子3と波長変換素子20との光学的結合が正常になされず、光損失が増大する問題がある。また、波長変換素子20が湾曲すると、内部の光導波路30も湾曲し、レーザ素子3からの赤外光L1(図1参照)が入射しても、光導波路30内部での伝送損失が増えて波長変換素子20が十分に機能できない問題が生じる。このような接合時による光素子の湾曲は、特に波長変換素子20のように、細く長い部品を接合する場合に顕著に現れるので大きな問題であった。
Thus, when the
[従来の表面活性化接合による剥離問題:図4]
また、図4(a)に示すように、波長変換素子20がシリコン基板10に対して、中央部付近が盛り上がって湾曲した状態で接合されると、波長変換素子20は荷重が解放されたのち、波長変換素子20の湾曲した両端部付近で元に戻ろうとする力k1が発生する。この元に戻ろうとする力k1によって、波長変換素子20の両端部付近の接合強度が低下する。
[Peeling problem due to conventional surface activated bonding: FIG. 4]
As shown in FIG. 4A, when the
また、図4(b)に示すように、接合強度が低下した波長変換素子20の両端部付近は、最悪の場合、剥離状態になることが想定される(破線の楕円で示す)。このように、波長変換素子20の両端部付近の接合強度が低下し、また、剥離した場合は、レーザ素子3と波長変換素子20との光学的結合に問題が生じるだけでなく、光モジュールとしての信頼性が大きく損なわれることになる。
Moreover, as shown in FIG.4 (b), it is assumed that the vicinity of the both ends of the
本発明の目的は上記課題を解決し、光素子の基板への表面活性化接合において、光素子の湾曲を防止して高性能な光モジュール及び光モジュールの製造方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a high-performance optical module and a method for manufacturing the optical module by preventing the bending of the optical element in surface activated bonding of the optical element to the substrate.
上記課題を解決するために、本発明の光モジュール及び光モジュールの製造方法は、下記記載の構成と方法を採用する。 In order to solve the above-described problems, the optical module and the method for manufacturing the optical module of the present invention employ the following configurations and methods.
本発明の光モジュールは、光素子が基板に搭載された光モジュールにおいて、基板は金属材料からなるマイクロバンプ構造の接合部を有し、光素子は接合部に表面活性化接合技術で接合され、接合部のマイクロバンプは、光素子の両端部付近に位置するマイクロバンプと、光素子の中央部付近に位置するマイクロバンプとは、単位面積あたりのバンプ面積が異なることを特徴とする。 The optical module of the present invention is an optical module in which an optical element is mounted on a substrate, the substrate has a joint part of a microbump structure made of a metal material, and the optical element is joined to the joint part by a surface activation joining technique, The micro bumps at the junction are characterized in that the micro bumps located near both ends of the optical element and the micro bumps located near the central part of the optical element have different bump areas per unit area.
また、光素子の両端部付近に位置するマイクロバンプのバンプピッチが狭く、光素子の中央部付近に位置するマイクロバンプのバンプピッチが広くてもよい。 Further, the bump pitch of the micro bumps located near both ends of the optical element may be narrow, and the bump pitch of the micro bumps located near the center part of the optical element may be wide.
また、光素子の両端部付近に位置するマイクロバンプのバンプ径が大きく、光素子の中央部付近に位置するマイクロバンプのバンプ径が小さくてもよい。 Moreover, the bump diameter of the micro bump located near the both ends of the optical element may be large, and the bump diameter of the micro bump located near the center of the optical element may be small.
本発明の光モジュールの製造方法は、光素子が基板に搭載された光モジュールの製造方法において、基板に金属材料からなるマイクロバンプ構造の接合部を形成する接合部形成工程と、光素子を接合部に表面活性化接合技術によって接合する光素子接合工程と、を備え、接合部形成工程は、光素子の両端部付近に位置するマイクロバンプと、光素子の中央部付近に位置するマイクロバンプとは、単位面積あたりのバンプ面積が異なるように接合部を形成することを特徴とする。 The optical module manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing an optical module in which an optical element is mounted on a substrate, a bonding portion forming step for forming a bonding portion of a microbump structure made of a metal material on the substrate, and bonding the optical element. An optical element bonding step for bonding to the portion by surface activated bonding technology, and the bonding portion forming step includes a micro bump located near both ends of the optical element, and a micro bump located near the center of the optical element. Is characterized in that the joints are formed so that the bump areas per unit area are different.
また、接合部形成工程は、光素子の両端部付近に位置するマイクロバンプのバンプピッチが狭く、光素子の中央部付近に位置するマイクロバンプのバンプピッチが広い接合部を形成してもよい。 Further, the bonding portion forming step may form a bonding portion in which the bump pitch of the micro bumps located near both ends of the optical element is narrow and the bump pitch of the micro bumps located near the central portion of the optical element is wide.
また、接合部形成工程は、光素子の両端部付近に位置するマイクロバンプのバンプ径が大きく、光素子の中央部付近に位置するマイクロバンプのバンプ径が小さい接合部を形成してもよい。 Further, the bonding portion forming step may form a bonding portion where the bump diameter of the micro bump located near both ends of the optical element is large and the bump diameter of the micro bump located near the center portion of the optical element is small.
本発明により、光素子の両端部付近に位置する基板の接合部と、光素子の中央部付近に位置する基板の接合部とでは、表面活性化接合のためのマイクロバンプの単位面積あたりのバンプ面積が異なることによって、マイクロバンプのつぶれ量を均一にして、接合時における光素子の湾曲を減少させることが出来る。 According to the present invention, the bump per unit area of the micro-bump for surface activated bonding between the junction of the substrate located near both ends of the optical element and the junction of the substrate located near the center of the optical element. Due to the difference in area, the amount of crushing of the micro bumps can be made uniform, and the bending of the optical element during bonding can be reduced.
また、光素子の両端部付近に位置する基板の接合部と、光素子の中央部付近に位置する基板の接合部とでは、表面活性化接合のためのマイクロバンプの単位面積あたりのバンプ面積が異なるように接合部を形成することによって、マイクロバンプのつぶれ量を均一にして、接合時における光素子の湾曲を減少させることが可能な製造方法を提供出来る。 In addition, the bump area per unit area of the micro-bump for surface activated bonding between the bonding portion of the substrate positioned near both ends of the optical element and the bonding portion of the substrate positioned near the central portion of the optical element is By forming the joint portions differently, it is possible to provide a manufacturing method capable of making the crushing amount of the micro bumps uniform and reducing the curvature of the optical element at the time of joining.
また、加熱を必要としない表面活性化接合技術を用いて、光素子を基板に接合するので、熱ストレスによる部品の機能劣化が発生せず、また、マイクロバンプ構造によって熱膨張係数差による歪みの発生の防止など、多くの利点を有している。 In addition, since the optical element is bonded to the substrate using surface activation bonding technology that does not require heating, the functional deterioration of the component due to thermal stress does not occur, and distortion due to the difference in thermal expansion coefficient is caused by the microbump structure. It has many advantages such as prevention of occurrence.
[表面活性化接合技術について]
次に、本発明の実施形態を説明する前に、公知ではあるが本発明を理解する助けになるので、表面活性化接合技術の概略を説明する。表面活性化接合技術は、物質表面を覆っている酸化膜、塵(コンタミ)などの不活性層をプラズマ処理などで取り除いて活性化し、表面エネルギーの高い原子同士を接触させることで原子間の凝着力を利用して接合する技術である。但し、この技術でもフラットな接合面同士での接合では、加熱をある程度(100〜150℃)かけないと接合ができない。本発明では、接合温度をより低くすべく、接合面の片側、すなわちシリコン基板の接合部に塑性変形しやすいAuの材質からなるマイクロバンプを形成することにより、常温での接合を可能としている。
[Surface activated bonding technology]
Next, before explaining the embodiments of the present invention, the outline of the surface activated bonding technique will be described as it is known but helps to understand the present invention. Surface activated bonding technology is activated by removing inactive layers such as oxide film and dust (contamination) covering the material surface by plasma treatment, etc., and bringing atoms with high surface energy into contact with each other. This is a technique for joining using force. However, even in this technique, in joining between flat joining surfaces, joining cannot be performed unless heating is applied to some extent (100 to 150 ° C.). In the present invention, in order to lower the bonding temperature, bonding at normal temperature is possible by forming micro bumps made of a material of Au that is easily plastically deformed on one side of the bonding surface, that is, the bonding portion of the silicon substrate.
ここで、表面活性化接合の原理を説明する。実在表面(接合部など)上には、酸化膜、コンタミが存在している。このため、プラズマ洗浄やイオンビームによるスパッタエッチングをおこない、接合部の表面を活性化させ、接合部が結合手を持った原子が露出している活性状態にする。これにより、接合の対象である、レーザ素子や波長変換素子の下面のAu膜を接合部に接触させるだけで原子間接合させることができる。 Here, the principle of surface activated bonding will be described. An oxide film and contamination are present on the actual surface (such as a junction). For this reason, plasma cleaning or sputter etching using an ion beam is performed to activate the surface of the junction, and the junction is brought into an active state in which atoms having bonds are exposed. Thereby, it is possible to perform interatomic bonding simply by bringing the Au film on the lower surface of the laser element or wavelength conversion element to be bonded into contact with the bonding portion.
この表面活性化接合によれば、無加熱接合であるため、下記の各利点を有する。
1.熱膨張係数差の残留応力による部品破壊が発生しない。
2.部品に対する熱ストレスがなく部品の機能劣化が生じない。
3.無加熱および固相接合であるため、実装時の位置ずれが生じない。
4.他部品への熱影響が生じない。
5.原子の直接接合であるため、接合層の経時劣化が生じない。
According to this surface activated bonding, since it is a non-heated bonding, it has the following advantages.
1. No component breakage due to residual stress due to difference in thermal expansion coefficient.
2. There is no thermal stress on the parts, and functional deterioration of the parts does not occur.
3. Since there is no heating and solid phase bonding, there is no positional deviation during mounting.
4). There is no thermal effect on other parts.
5. Due to the direct bonding of atoms, the bonding layer does not deteriorate with time.
以下図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
[各実施形態の特徴]
第1の実施形態の特徴は、光素子の両端部付近に位置する接合部と、光素子の中央部付近に位置する接合部とは、バンプピッチが異なるマイクロバンプ構造を有することである。また、第2の実施形態の特徴は、光素子の両端部付近に位置する接合部と、光素子の中央部付近に位置する接合部とは、バンプ径が異なるマイクロバンプ構造を有することである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Features of each embodiment]
The feature of the first embodiment is that the joint located near both ends of the optical element and the joint located near the center of the optical element have a micro-bump structure with different bump pitches. The feature of the second embodiment is that the joint located near both ends of the optical element and the joint located near the center of the optical element have a micro-bump structure with different bump diameters. .
[第1の実施形態の光モジュールの接合部の説明:図5]
第1の実施形態の光モジュールの接合部の構成を図5を用いて説明する。なお、第1の実施形態の光モジュールは、図1及び図2で前述した従来の光モジュール1と基本構成は同様であるので、第1の実施形態の光モジュールの全体構成は図1及び図2を参照とし、同一要素には同一番号を付して重複する説明は省略する。
[Description of Joint Part of Optical Module of First Embodiment: FIG. 5]
The configuration of the joint portion of the optical module of the first embodiment will be described with reference to FIG. Since the basic configuration of the optical module of the first embodiment is the same as that of the conventional
図5は、図1の光モジュール1を切断線A−A´によって切断したシリコン基板10と波長変換素子20の断面図である。図5において、シリコン基板10の表面には、接合部41が形成され、接合部41の表面には、所定の径のマイクロバンプ46が多数形成されている。また、光素子としての波長変換素子20の下面には、Au膜21が形成されている。この波長変換素子20が、シリコン基板10の接合部41上に置かれて所定の荷重で加圧されることで、波長変換素子20の下面のAu膜21が接触し、マイクロバンプ46がわずかにつぶれて、波長変換素子20は表面活性化接合によって接合される。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
ここで接合部41のマイクロバンプ46は、波長変換素子20の両端部付近A1に位置するマイクロバンプ46と、波長変換素子20の中央部付近A2に位置するマイクロバンプ46では、バンプピッチが異なるように形成される。具体的には、波長変換素子20の両端部付近A1に位置するマイクロバンプ46は、バンプピッチP1を狭く形成し、中央部付近A2に位置するマイクロバンプ46は、バンプピッチP2を広く形成する。すなわち、細長いパターンである接合部41の長手方向の両端部付近A1のバンプピッチを狭くして、中央部付近A2のバンプピッチを広くするのである。なお、接合部41の短手方向の両端のバンプピッチを狭くすることは、必ずしも必要ない。
Here, the microbumps 46 of the
このようにマイクロバンプ46を形成することによって、表面活性化接合での荷重の印加において、波長変換素子20の中央部付近A2よりも両端部付近A1の方が強い荷重が加わったとしても、両端部付近A1のマイクロバンプ46はピッチが狭くて数が多いので、単位面積当たりのバンプの面積が大きくなり、マイクロバンプ46は荷重に耐えてつぶ
れ過ぎることが無く、適切なつぶれ量となる。また、波長変換素子20の中央部付近A2の荷重は、両端部付近A1の荷重よりも小さいが、中央部付近A2のマイクロバンプ46はピッチが広くて数が少ないので、単位面積当たりのバンプの面積が小さくなり、荷重に対して適切なつぶれ量となる。
By forming the micro bumps 46 in this way, even when a load is applied in the vicinity of both ends A1 to the vicinity of the center A2 of the
この結果、マイクロバンプ46のつぶれ量を両端部付近A1と中央部付近A2で均一にできるので、表面活性化接合における波長変換素子20の湾曲を防止出来る。これにより、レーザ素子3に対する位置合わせを高精度に実施できるので、レーザ素子3と波長変換素子20との光学的結合を確実に行うことが出来る。また、波長変換素子20の湾曲を防止できるので、光導波路30内部での伝送損失を最小限に抑えて高性能な光モジュールを提供できる。また、波長変換素子20の湾曲を防止できるので、両端部付近A1での接合強度の低下や接合面の剥離を防止して信頼性の高い光モジュールを提供できる。なお、具体的な両端部付近A1と中央部付近A2のピッチ幅は、所定の荷重が印加されたときに、バンプが均一なつぶれ量になるように調整するとよい。
As a result, the amount of crushing of the microbumps 46 can be made uniform in the vicinity of both ends A1 and in the vicinity of the center A2, so that the bending of the
[第1の実施形態の光モジュールの接合部形成工程の説明:図6]
次に、第1の実施形態の光モジュールの接合部形成工程の一例を図6の工程図を用いて説明する。なお、図6は、前述の図2で示したシリコン基板10を長手方向に切断した断面図であり、シリコン基板10には、レーザ素子3が搭載されるレーザ素子搭載領域11と、波長変換素子20が搭載される波長変換素子搭載領域12が設けられている。
[Explanation of Joining Step of Optical Module of First Embodiment: FIG. 6]
Next, an example of a process for forming a joint portion of the optical module according to the first embodiment will be described with reference to the process diagram of FIG. 6 is a cross-sectional view of the
図6(a)の工程において、CMOS−LSIの形成工程を経て平坦化されたシリコン基板10の表面に、金属材料である金のAu膜13を形成する。
In the process of FIG. 6A, a
次に図6(b)の工程において、前述のレーザ素子搭載領域11と波長変換素子搭載領域12の部分に、Au膜13を電極として残すためのレジスト膜14を形成する。すなわち、この領域がシリコン基板10上の接合部40、41となる。
Next, in the step of FIG. 6B, a resist
次に図6(c)の工程において、エッチングをおこない、レジスト膜14で覆われていない領域のAu膜13を除去し、電極を形成する。これにより、レーザ素子搭載領域11と波長変換素子搭載領域12にAu膜13が電極として形成される。
Next, in the step of FIG. 6C, etching is performed to remove the
次に図6(d)の工程において、レジスト膜14を除去した後に、レーザ素子搭載領域11と波長変換素子搭載領域12に形成されたAu膜13の電極の表面に、マイクロバンプ用のレジスト膜15を形成する。このレジスト膜15は、たとえば、平面で見て小さな略円形のドットが多数並んだパターンとして形成される。ここで、前述した波長変換素子20の両端部付近A1のマイクロバンプ46のバンプピッチと、中央部付近A2のマイクロバンプ46のバンプピッチの違いは、このレジスト膜15のパターンによって形成される。
Next, in the step of FIG. 6D, after the resist
次に図6(e)の工程において、ハーフエッチングをおこない、レジスト膜15のドット状の隙間のAu膜13に、所定の深さの溝13aを形成する。
Next, in the step of FIG. 6E, half etching is performed to form a groove 13 a having a predetermined depth in the
次に図6(f)の工程において、レジスト膜15を除去する。これにより、レーザ素子搭載領域11と波長変換素子搭載領域12のAu膜13の表面に、溝13aによるドット状に多数並んだマイクロバンプ46が形成される。なお、各マイクロバンプ46の隙間、すなわち、溝13a(図6(e)参照)の底にはAu膜13が残っており、これによって、各マイクロバンプ46の下部がAu膜13でつながっているので、レーザ素子搭載領域11と波長変換素子搭載領域12の全体が電極として導通可能な状態である。このようにマイクロバンプ46が多数形成されたレーザ素子搭載領域11と波長変換素子搭載領域1
2の二つの領域が、接合部40、41となる。
Next, in the step of FIG. 6F, the resist film 15 is removed. As a result, a large number of micro bumps 46 are formed on the surface of the
The two two regions are the
なお、第1のシリコン基板10の表面に、マイクロバンプ以外の配線パターン等を形成する場合は、図6(b)の工程で形成したレジスト膜14を、形成する配線パターンに合わせてパターン化し、図6(c)の工程でエッチングすることで、配線パターンなどを形成することが出来る。また、レーザ素子3を搭載する接合部40のマイクロバンプ46も、必要に応じて両端部と中央部でバンプピッチを変えてよい。
When forming a wiring pattern other than micro bumps on the surface of the
以上説明した接合部形成工程によれば、シリコン基板10の表面に、Auから成るマイクロバンプ構造を有する接合部、及び、配線パターン等を一括して効率的に製造することが出来る。なお、接合部41のマイクロバンプ46のピッチは、前述したように両端部と中央部で異なっているが、図6ではピッチの違いの記載は省略している。
According to the joint formation process described above, joints having a microbump structure made of Au, a wiring pattern, and the like can be efficiently manufactured collectively on the surface of the
[接合部のマイクロバンプ構造の説明:図7]
次に、接合部形成工程で形成された接合部40、41のマイクロバンプの構造を図7を用いて説明する。図7は接合部41の一部を拡大した斜視図である。図7において、マイクロバンプ46はAuで成る略円柱形状で、一例として直径8μm、高さ2μm程度で形成される。そして、各マイクロバンプ46の隙間、すなわち、溝13aの底面は、前述したようにAu膜13が存在するので、各マイクロバンプ46は、このAu膜13によって機械的電気的につながっており、一体化した電極として構成される。
[Description of Micro Bump Structure at Joint: FIG. 7]
Next, the structure of the micro bumps of the
また、各マイクロバンプ46のバンプピッチは、図面上において、X軸方向をピッチPxとし、Y軸方向をピッチPyとする。ここで、前述したように、波長変換素子20の両端部付近A1に位置する接合部41のマイクロバンプ46のピッチPx、Pyを所定の幅だけ狭くし、波長変換素子20の中央部付近A2に位置する接合部41のマイクロバンプ46のピッチPx、Pyを所定の幅だけ広く形成することで、マイクロバンプ46のつぶれ量を両端部付近A1と中央部付近A2で均一にできる。
In addition, the bump pitch of each micro bump 46 is defined as a pitch Px in the X-axis direction and a pitch Py in the Y-axis direction in the drawing. Here, as described above, the pitches Px and Py of the microbumps 46 of the
なお、両端部付近A1と中央部付近A2のピッチPx、Pyは、X軸方向とY軸方向の両方のピッチを変えても良いし、一方の軸だけのピッチを変えても良い。たとえば、波長変換素子20の長手方向をX軸方向とするならば、X軸方向のピッチPxのみを両端部付近A1と中央部付近A2で変えても良い。
Note that the pitches Px and Py near both ends A1 and near the center A2 may be changed in both the X-axis direction and the Y-axis direction, or may be changed only in one axis. For example, if the longitudinal direction of the
[光モジュールの光素子接合工程の説明:図8]
次に、第1の実施形態の光素子であるレーザ素子と波長変換素子とを、前述の表面活性化接合技術により搭載する接合工程を図8を用いて説明する。図8は、シリコン基板にレーザ素子と波長変換素子とを搭載する接合工程を説明する光モジュール1の側面図である。
[Description of optical element joining process of optical module: FIG. 8]
Next, a bonding process for mounting the laser element, which is the optical element of the first embodiment, and the wavelength conversion element by the surface activated bonding technique described above will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a side view of the
図8(a)において、シリコン基板10上には、接合部40、41が形成され、これらの接合部40、41には、前述した接合部形成工程によってマイクロバンプ46が多数形成されている。この状態で前述した表面活性化接合により、レーザ素子3と波長変換素子20を接合させるが、接合の前にシリコン基板10の接合部40、41、および光素子のレーザ素子3、波長変換素子20の接合面の電極は、アルゴンプラズマにより洗浄し、それぞれの表面を活性化させる。なお、レーザ素子3の下面の接合面には、電極としてAu膜3aが形成されており、また、波長変換素子20の下面の接合面には、同じくAu膜21が形成されている。
In FIG. 8A,
次に、図8(b)において、シリコン基板10の接合部40にはレーザ素子3のAu膜3aを位置させ、接合部41には波長変換素子20の下面のAu膜21を位置させ、互い
に接触して所定の荷重Kを加圧することによって常温状態での表面活性化接合を実施する。このとき、レーザ素子3と波長変換素子20が確実に光学的結合するように、図示しない手段によってレーザ素子3を発光させ、波長変換素子20の光導波路30の出射口30bからレーザ光L2をセンサー(図示せず)で検出しながら、荷重Kを調整して精密な位置合わせを行いつつ表面活性化接合を実施して光モジュール1を完成する。
Next, in FIG. 8B, the Au film 3a of the
ここで、波長変換素子20を接合する接合部41は、前述したように、波長変換素子20の両端部付近に位置するマイクロバンプ46はバンプピッチが狭く、中央部付近に位置するマイクロバンプ46はバンプピッチが広く形成されているので、マイクロバンプ46のつぶれ量が均一になって、接合時の波長変換素子20の平坦度を保つことが出来る。これにより、レーザ素子3と波長変換素子20間の調芯を精密に合わせることができるので、レーザ素子3と波長変換素子20との光学的結合を確実に合わせ込むことが出来る。また、波長変換素子20の湾曲を防止できるので、光導波路30内部での伝送損失を最小限に抑えると共に、接合面の剥離を防ぎ、高性能で信頼性に優れた光モジュールを提供できる。
Here, as described above, the joint 41 that joins the
[第2の実施形態の光モジュールの接合部の説明:図9]
次に、第2の実施形態の光モジュールの接合部の構成を図9を用いて説明する。なお、第2の実施形態の光モジュールは、図1及び図2で前述した従来の光モジュール1と基本構成は同様であるので、第2の実施形態の光モジュールの構成は図1及び図2を参照とし、同一要素には同一番号を付し重複する説明は省略する。
[Description of Joint Part of Optical Module of Second Embodiment: FIG. 9]
Next, the structure of the joint part of the optical module of the second embodiment will be described with reference to FIG. The basic configuration of the optical module of the second embodiment is the same as that of the conventional
図9は、前述の図1の光モジュール1を切断線A−A´によって切断したシリコン基板10と波長変換素子20の断面図である。図9において、シリコン基板10の表面には、接合部41が形成され、接合部41の表面には、マイクロバンプ47が多数形成されている。また、波長変換素子20の下面には、Au膜21が形成されている。この波長変換素子20が、シリコン基板10の接合部41上に置かれて所定の荷重で加圧されることで、波長変換素子20の下面のAu膜21が接触し、マイクロバンプ47がわずかにつぶれて、波長変換素子20は表面活性化接合によって接合される。
FIG. 9 is a cross-sectional view of the
ここで接合部41のマイクロバンプ47は、波長変換素子20の両端部の両端部付近A1に位置するマイクロバンプ47と、波長変換素子20の中央部付近A2に位置するマイクロバンプ47では、バンプ径が異なるように形成される。具体的には、波長変換素子20の両端部付近A1に位置するマイクロバンプ47は、バンプ径D1を大きく形成し、中央部付近A2に位置するマイクロバンプ47は、バンプ径D2を小さく形成する。
Here, the
このようにマイクロバンプ47を形成することによって、表面活性化接合での荷重の印加において、波長変換素子20の中央部付近A2よりも両端部付近A1の方が強い荷重が加わったとしても、両端部付近A1のマイクロバンプ47はバンプ径が大きいので、単位面積当たりのバンプの面積が大きくなり、マイクロバンプ47は荷重に耐えて適切なつぶれ量となる。また、波長変換素子20の中央部付近A2の荷重は、両端部付近A1の荷重よりも小さいが、中央部付近A2のマイクロバンプ47はバンプ径が小さいので、単位面積当たりのバンプの面積が小さくなり、荷重に対して適切なつぶれ量となる。
By forming the
この結果、マイクロバンプ47のつぶれ量を両端部付近A1と中央部付近A2で均一にできるので、接合時における波長変換素子20の湾曲を減少させることが出来る。これにより、第1の実施形態と同様な効果が得られて、高性能な光モジュールを提供できる。
As a result, the amount of crushing of the
また、第1の実施形態ではバンプピッチを変え、第2の実施形態ではバンプ径を変えて
いるが、バンプピッチとバンプ径の両方を変えてもよい。すなわち、波長変換素子20の両端部付近A1に位置するマイクロバンプ47は、バンプピッチを狭くすると共にバンプ径を大きく形成し、波長変換素子20の中央部付近A2に位置するマイクロバンプ47は、バンプピッチを広げると共にバンプ径を小さく形成してもよい。これにより、両端部付近A1と中央部付近A2のマイクロバンプのつぶれ量を更にきめ細かく調整して、波長変換素子20の平坦度を向上できる。
Further, the bump pitch is changed in the first embodiment and the bump diameter is changed in the second embodiment, but both the bump pitch and the bump diameter may be changed. That is, the
また、第1及び第2の実施形態において、バンプピッチは狭く又は広くの2段階、バンプ径は大きく又は小さくの2段階を例として示したが、バンプ構造の違いは2段階以上でもよい。たとえば、両端部付近A1と中央部付近A2の間の領域に、第1の実施形態であれば中程度のバンプピッチを形成し、第2の実施形態であれば、中程度のバンプ径を形成しても良い。このように、多段階にバンプ構造を変えることでマイクロバンプのつぶれ量をきめ細かく調整して、波長変換素子20の平坦度を向上できる。
In the first and second embodiments, the bump pitch is narrow or wide in two steps and the bump diameter is large or small in two steps. However, the bump structure may be different in two or more steps. For example, a medium bump pitch is formed in the region between both end vicinity A1 and center vicinity A2 in the first embodiment, and a medium bump diameter is formed in the second embodiment. You may do it. Thus, the flatness of the
以上のように、本発明は、光素子を表面活性化接合するための接合部のマイクロバンプのバンプピッチまたはバンプ径を、接合する光素子の両端部付近と中央部付近で異ならせることにより、バンプのつぶれ量を均一にして光素子が湾曲することを防ぎ、光学的結合が確実で、伝送損失を最小限に抑えた高性能な光モジュールを提供することが出来る。とくに、波長変換素子のように、光素子が薄く細長い形状である場合、本発明は極めて大きな効果を発揮することが出来る。 As described above, according to the present invention, the bump pitch or the bump diameter of the microbump of the bonding portion for surface activation bonding of the optical element is made different between the vicinity of both ends and the central portion of the optical element to be bonded, It is possible to provide a high-performance optical module in which the crushing amount of the bumps is made uniform to prevent the optical element from being bent, optical coupling is ensured, and transmission loss is minimized. In particular, when the optical element is thin and elongated like a wavelength conversion element, the present invention can exert an extremely large effect.
[第3の実施形態の光モジュールの接合部の説明:図10]
次に、第3の実施形態の光モジュールの接合部の構成を図10を用いて説明する。なお、第3の実施形態の光モジュールは、図1及び図2で前述した従来の光モジュール1と基本構成は同様であるので、第3の実施形態の光モジュールの構成は図1及び図2を参照とし、同一要素には同一番号を付し重複する説明は省略する。
[Description of Joint Part of Optical Module of Third Embodiment: FIG. 10]
Next, the configuration of the joint portion of the optical module of the third embodiment will be described with reference to FIG. The basic configuration of the optical module of the third embodiment is the same as that of the conventional
図10は、前述の図2の光モジュール1のシリコン基板10を上面からみた図であり、特に波長変換素子20とレーザ素子3が実装される付近を表わしている。シリコン基板10の表面には、接合部41が形成され、接合部41の表面には、マイクロバンプ48(以下、単にバンプと表記する場合もある)が多数形成されており、波長変換素子20と表面活性化接合により接合される。同様にして、接合部40にはレーザ素子3が接合される。
FIG. 10 is a view of the
ここで接合部41のバンプ48は、接合する波長変換素子20の短手方向に対し、中央の導波路30付近と外側端部とでは、バンプ径が異なるように形成して配置されている。具体的には、波長変換素子20の導波路30に沿って配置するものはバンプ径を小さくし、導波路30から離れるにしたがってバンプ径を大きくしていき、短手方向端部に沿って並んだバンプ48はバンプ径が最も大きくなっている。
Here, the
いま、レーザ素子3から、バンプ48を介して波長変換素子20に伝わる熱伝導を考えてみる。レーザ素子3を熱源とし、これにより波長変換素子20の導波路30にどのような温度変化をもたらすかを考察する。
簡易モデルとして、熱源はレーザ素子3の中央付近とし、導波路30のどこか1点に対してバンプ48を通る熱伝導経路を決め、その熱抵抗を算出して従来の構成との比較を行う。
比較較のための従来のモデルとしては、バンプ48の面積はいずれも同じであり、接合部41内にほぼ均等に配置されているものとする。これに対し、本実施例では、バンプ48の面積が導波路30からの距離に応じて異なっており、導波路30までの垂線方向の距離が長くなるほどバンプ48の面積が大きくなるようにしている。
なお、波長変換素子20のシリコン基板10への接合強度および接合バランスが変わらないようにするため、バンプ48の各面積の合計および配置している中心位置は、従来のモデルと同じとした。
Now, let us consider the heat conduction that is transmitted from the
As a simple model, the heat source is in the vicinity of the center of the
As a conventional model for comparison, it is assumed that the areas of the
In addition, in order not to change the bonding strength and bonding balance of the
ここで、本実施例のバンプ48は、波長変換素子20と接合した際に、導波路30に近い位置にあるものをバンプ48a、遠い位置にあるものをバンプ48c、バンプ48aとバンプ48cの間の距離に位置するバンプを48bとした。
また、波長変換素子20の長手方向に沿って並ぶバンプ同士はいずれも同径であるとして、ここでは、バンプ48a、48b、48cの中から、導波路30の所定の1点から導波路30に垂直な線上にある各バンプ径の1つずつに対して演算を行なった。
また、上記バンプの面積S、およびレーザ素子3から各バンプを介して導波路30までの熱伝導経路長Lとして、バンプ48aについてはそれぞれSaおよびLa、バンプ48bについてはそれぞれSbおよびLb、バンプ48cについてはそれぞれScおよびLc、とした。
Here, when the
Further, it is assumed that the bumps arranged along the longitudinal direction of the
The bump area S and the heat conduction path length L from the
図11は、本実施例の構成により演算する簡易モデルについて、上述の条件をまとめて図示したものである。
シリコン基板10において、レーザ素子3の接合領域の中央付近Aを熱源とし、導波路30の所定の1点Bまで、Bから導波路30に垂直方向に並んだ48a、48b、48cの各径のバンプそれぞれ1つずつを経由する熱伝導経路La、Lb、Lcを定める。
ここで、バンプ48a、48b、48cのそれぞれのバンプ径をDa、Db、Dcとすると、Da<Db<Dcの関係が成り立ち、各熱伝導経路長Lの長短関係は、La<Lb<Lcとなっている。
ちなみに、従来の構成では、各バンプ径はいずれも同じ(Da=Db=Dc)であるが、各熱伝導経路長La、Lb、Lcは、本実施例と同様に、上記長短関係が成り立っている。
FIG. 11 collectively shows the above-described conditions for a simple model calculated by the configuration of the present embodiment.
In the
Here, assuming that the bump diameters of the bumps 48a, 48b, and 48c are Da, Db, and Dc, the relationship of Da <Db <Dc is established, and the length relationship of the heat conduction path lengths L is La <Lb <Lc. It has become.
Incidentally, in the conventional configuration, the diameters of the bumps are the same (Da = Db = Dc), but the heat conduction path lengths La, Lb, and Lc have the above-described short-and-long relationship as in the present embodiment. Yes.
これらの条件で熱抵抗を算出するとともに、従来構成の場合と比較してみる。
まず、バンプ48aを介するレーザ素子3から導波路30までの熱抵抗Raは、次式で与えられる。
The thermal resistance is calculated under these conditions, and compared with the conventional configuration.
First, the thermal resistance Ra from the
Ra=(1/λ)・(La/Sa) …(1) Ra = (1 / λ) · (La / Sa) (1)
ここで、λは熱伝導率、Saは熱伝導経路の断面積である。
同様にして、バンプ48b、48cを介する経路の熱抵抗Rb、Rcは、それぞれ次式で与えられる。
Here, λ is the thermal conductivity, and Sa is the cross-sectional area of the heat conduction path.
Similarly, the thermal resistances Rb and Rc of the path through the bumps 48b and 48c are given by the following equations, respectively.
Rb=(1/λ)・(Lb/Sb) …(2)
Rc=(1/λ)・(Lc/Sc) …(3)
Rb = (1 / λ) · (Lb / Sb) (2)
Rc = (1 / λ) · (Lc / Sc) (3)
一方、従来に構成における熱抵抗は、各バンプ径Dが同じであるため熱伝導経路の断面積をSとすると、次のように与えられる。 On the other hand, the thermal resistance in the conventional configuration is given as follows when the cross-sectional area of the heat conduction path is S because each bump diameter D is the same.
ra=(1/λ)・(La/S) …(4)
rb=(1/λ)・(Lb/S) …(5)
rc=(1/λ)・(Lc/S) …(6)
ra = (1 / λ) · (La / S) (4)
rb = (1 / λ) · (Lb / S) (5)
rc = (1 / λ) · (Lc / S) (6)
次に、本実施例の構成と、従来の構成とで、熱抵抗にどのような差があるかを見るために式を変形する。
ここで、単純化のために、以下のような置き換えを行なう。
Next, the equation is modified in order to see the difference in thermal resistance between the configuration of the present embodiment and the conventional configuration.
Here, for simplification, the following replacement is performed.
Sb=S …(7)
Sa=S−α …(8)
Sc=S+α …(9)
Sb = S (7)
Sa = S−α (8)
Sc = S + α (9)
上記式(7)は、バンプ径Dbが、従来の構成のバンプ径Dと同サイズであると仮定して、バンプ48bを通る熱伝導経路の断面積Sbを従来の構成における熱伝導経路の断面積Sに置き換えたものである。
また、上記式(8)は、バンプ径Daが、バンプ径Dbよりαだけ小さいものとし、式(9)は、バンプ径Dcが、バンプ径Dbよりαだけ大きいと仮定して表したものである。
なお、バンプ形状が略円形であることから、バンプ面積はバンプ径の2乗に比例している。また、熱伝導経路の断面積はほぼバンプ径に比例するものとして、従来の構成に対する熱抵抗の大小関係を得ることを主目的に、バンプ径の大小関係がそのまま熱伝導経路の断面積の大小関係にあてはまるものと仮定した。
Equation (7) above assumes that the bump diameter Db is the same size as the bump diameter D of the conventional configuration, and the cross-sectional area Sb of the heat transfer path passing through the bump 48b is calculated by dividing the heat transfer path of the conventional configuration. The area S is replaced.
Further, the above formula (8) is expressed assuming that the bump diameter Da is smaller than the bump diameter Db by α, and the formula (9) is assumed assuming that the bump diameter Dc is larger than the bump diameter Db by α. is there.
Since the bump shape is substantially circular, the bump area is proportional to the square of the bump diameter. In addition, assuming that the cross-sectional area of the heat conduction path is almost proportional to the bump diameter, the size relationship of the bump diameter remains the same as the cross-sectional area of the heat conduction path, with the main purpose of obtaining a thermal resistance magnitude relationship with the conventional configuration. It was assumed that this was the case.
さて、上記式(1)〜(3)で与えられたバンプ48a、48b、48cを介した熱抵抗の合計Rは以下の式より求まる。 Now, the total R of thermal resistance through the bumps 48a, 48b and 48c given by the above formulas (1) to (3) can be obtained from the following formula.
R=1/(1/Ra+1/Rb+1/Rc) …(10)
R = 1 / (1 / Ra + 1 /
上記式(10)に式(1)〜(3)を代入し、式(7)〜(9)で置き換えを行なうことにより、次の式が得られる。
R=A(1/(B+C)) …(11)
By substituting the equations (1) to (3) into the equation (10) and replacing them with the equations (7) to (9), the following equation is obtained.
R = A (1 / (B + C)) (11)
ここで、A、BおよびCは以下のように置いた。 Here, A, B, and C were placed as follows.
A=LaLbLc/λ …(12)
B=SLbLc+SLaLc+SLaLb …(13)
C=αLb(−Lc+La) …(14)
A = LaLbLc / λ (12)
B = SLbLc + SLaLc + SLaLb (13)
C = αLb (−Lc + La) (14)
同様にして、従来の構成の熱抵抗の合計rは、以下のようになる。 Similarly, the total thermal resistance r of the conventional configuration is as follows.
r=1/(1/ra+1/rb+1/rc) …(15) r = 1 / (1 / ra + 1 / rb + 1 / rc) (15)
上記式(15)に式(4)〜(6)を代入し、AおよびBを上記式(12)および(13)のようにおくと、次の式となる。
r=A(1/B) …(16)
Substituting the equations (4) to (6) into the equation (15) and placing A and B as in the equations (12) and (13), the following equation is obtained.
r = A (1 / B) (16)
いま、各熱伝導経路長Lの長短関係が、La<Lb<Lcとなっていることから、上記式(14)から、C=αLb(−Lc+La)<0となり、Cは負数であることがわかる。
よって、以下の関係が成り立つ。
Now, since the length relationship of each heat conduction path length L is La <Lb <Lc, from the above equation (14), C = αLb (−Lc + La) <0, and C may be a negative number. Recognize.
Therefore, the following relationship is established.
A(1/(B+C))>A(1/B) …(17) A (1 / (B + C))> A (1 / B) (17)
上記式(17)の左辺はR、右辺はrであるので、R>rとなり、本実施例の構成による熱抵抗Rは、従来の構成の熱抵抗rよりも大きくなることがわかる。
つまり、従来の構成に比べて熱が流れにくくなっており、レーザ素子3の発熱による影響が、波長変換素子20の導波路30に届きにくくなっている。
このことは、導波路30に近い中央付近のバンプ径が小さくなったことで、熱源であるレーザ素子3から導波路30までの距離が短い熱伝導経路ほど細くなり、熱が伝わりにくくなっていることが定性的に理解できよう。
Since the left side of the formula (17) is R and the right side is r, R> r, and it can be seen that the thermal resistance R according to the configuration of this example is larger than the thermal resistance r of the conventional configuration.
That is, heat is less likely to flow than in the conventional configuration, and the influence of heat generated by the
This is because the bump diameter near the center near the
このように、波長変換素子20の中央付近のバンプ径を小さく、外側端部付近のバンプ径を大きくすることで、全体としてのバンプの面積は変えずに接合強度を保ちつつ、従来に比べて熱抵抗が大きくなることから熱が伝わりにくくなり、レーザ素子3の発熱が、導波路30に与える温度上昇の影響は小さくなるため、波長変換素子20の温度特性が改善され波長変換効率が上がることから、長時間の連続動作でも高効率で安定した出力が得られる光源が実現する。
このことは、前述の実施例2で示した、加重印加時の湾曲を減少することと合わせ、波長変換素子20の性能に影響を及ぼす外的要因を排除できるという優れた効果を生む構成であることを表わしている。
In this way, by reducing the bump diameter near the center of the
This is a configuration that produces the excellent effect of eliminating the external factors affecting the performance of the
実施例3では、波長変換素子20の外側端部付近でバンプ径を大きくしたが、単位面積あたりのバンプ面積が大きければ同様な効果を生じるので、波長変換素子20の外側両端部でバンプピッチを狭くする構成でも構わない。
In Example 3, the bump diameter is increased in the vicinity of the outer end portion of the
また、実施例3では、波長変換素子20の長手方向に沿って並んだバンプ同士は、いずれも同じ径としたが、先の実施例のように、長手方向の両端部付近のバンプ径を大きくするか、またはバンプピッチを狭くするようにマイクロバンプを配置しても構わない。その場合は、本実施例の温度特性の改善という効果と、さらに先の実施例で記述したように、光素子の湾曲を減少させる効果を併せて得られることになる。
Further, in Example 3, the bumps arranged along the longitudinal direction of the
なお、本発明の実施形態で示した構成図や工程図等は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、任意に変更してよい。また、実施形態において、シリコン基板に搭載する光素子をレーザ素子と波長変換素子として説明したが、これに限定されず、搭載する光素子はどのような部品でも適応される。 Note that the configuration diagrams, process diagrams, and the like shown in the embodiments of the present invention are not limited thereto, and may be arbitrarily changed as long as they satisfy the gist of the present invention. In the embodiments, the optical element mounted on the silicon substrate has been described as a laser element and a wavelength conversion element. However, the present invention is not limited to this, and any optical element to be mounted is applicable.
本発明の光モジュールは、青色、緑色などの短波長レーザ光源として、レーザ・プロジェクタやレーザ光による照明装置、光ピンセットなどの様々な分野で幅広く利用することが出来る。 The optical module of the present invention can be widely used in various fields such as a laser projector, an illumination device using laser light, and optical tweezers as a short wavelength laser light source of blue, green and the like.
1 光モジュール
3 レーザ素子
10 シリコン基板
20 波長変換素子
21 Au膜
30 光導波路
40、41 接合部
46、47 マイクロバンプ
L1 赤外光
L2 レーザ光
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記基板は金属材料からなるマイクロバンプ構造の接合部を有し、
前記光素子は前記接合部に表面活性化接合技術で接合され、
前記接合部のマイクロバンプは、前記光素子の両端部付近に位置する前記マイクロバンプと、前記光素子の中央部付近に位置する前記マイクロバンプとは、
単位面積あたりのバンプ面積が異なることを特徴とする光モジュール。 In an optical module in which an optical element is mounted on a substrate,
The substrate has a joint portion of a micro bump structure made of a metal material,
The optical element is bonded to the bonding portion by surface activated bonding technology,
The micro-bumps of the joint are the micro-bumps located near both ends of the optical element and the micro-bumps located near the central part of the optical element.
An optical module having different bump areas per unit area.
前記基板に金属材料からなるマイクロバンプ構造の接合部を形成する接合部形成工程と、
前記光素子を前記接合部に表面活性化接合技術によって接合する光素子接合工程と、
を備え、
前記接合部形成工程は、前記光素子の両端部付近に位置する前記マイクロバンプと、前記光素子の中央部付近に位置する前記マイクロバンプとは、単位面積あたりのバンプ面積が異なるように前記接合部を形成することを特徴とする光モジュールの製造方法。 In the manufacturing method of the optical module in which the optical element is mounted on the substrate,
A bonding portion forming step of forming a bonding portion of a microbump structure made of a metal material on the substrate;
An optical element bonding step of bonding the optical element to the bonding portion by a surface activated bonding technique;
With
In the bonding part forming step, the bonding is performed so that the micro bumps located near both ends of the optical element and the micro bumps located near the center part of the optical element have different bump areas per unit area. Forming an optical module.
The bonding portion forming step forms the bonding portion where the bump diameter of the micro bump located near both ends of the optical element is large and the bump diameter of the micro bump located near the central portion of the optical element is small. The method of manufacturing an optical module according to claim 4.
Priority Applications (1)
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