JP2019186328A - Semiconductor module and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

To prevent pop-out and adhesion of solder, when solder joining a component including a solder joint surface, larger than a solder joined surface, to the solder joined surface.SOLUTION: A semiconductor module, where a second component is joined onto a first component, includes the first component having a first metallization on the surface, the second component having a second metallization provided continuously on the reverse face and the lateral face, and a solder for joining the first and second metallizations. In a projection region projecting the reverse face of the second component perpendicularly to the surface of the first component, the first metallization is included, and the solder wet spreads on the second metallization provided on the lateral face of the second component.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体モジュールおよびその製造方法に関し、特に、光通信に用いられる光半導体モジュールおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor module and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an optical semiconductor module used for optical communication and a manufacturing method thereof.

マルチメディア社会の進展に伴い、1本の光ファイバケーブルに複数の異なる波長の光信号を同時に乗せる波長分割多重通信方式が採用されている。波長分割多重通信には、例えば、複数の集積型光変調素子の出射光を、対応するレンズで光合分波器に光結合して合波し、その合波光を出力する光半導体モジュールが用いられる(特許文献1参照)。   Along with the development of the multimedia society, a wavelength division multiplex communication system in which a plurality of optical signals having different wavelengths are simultaneously placed on a single optical fiber cable has been adopted. For wavelength division multiplexing communication, for example, an optical semiconductor module that optically couples the light emitted from a plurality of integrated light modulation elements to an optical multiplexer / demultiplexer with a corresponding lens and outputs the combined light is used. (See Patent Document 1).

この光半導体モジュールでは、複数の集積型光変調素子それぞれの出射光を合波器に光結合するためのレンズが、集積型光変調素子と光合分波器の間に配置され、このレンズは、例えば絶縁基板の電極パターン上にはんだで固定される。このとき、レンズベースのはんだ接合面の面積より、絶縁基板の電極パターンの面積を小さくすることで、絶縁基板自体も小さくでき、光半導体モジュールをさらに小型化できる。   In this optical semiconductor module, a lens for optically coupling the emitted light of each of the plurality of integrated light modulators to the multiplexer is disposed between the integrated light modulator and the optical multiplexer / demultiplexer. For example, it is fixed with solder on the electrode pattern of the insulating substrate. At this time, by making the area of the electrode pattern of the insulating substrate smaller than the area of the solder joint surface of the lens base, the insulating substrate itself can be made smaller, and the optical semiconductor module can be further miniaturized.

しかし、レンズベースと電極パターンとの間に過剰にはんだが供給された場合、はんだ接合時にはんだが電極パターンの外側に飛び出したり飛散することで、例えば光合分波器の載置エリアに付着し、光合分波器の組立てができなくなったり、位置ズレを生じさせる。これを防止するために、はんだ接合時にはんだ接合の境界部にノズルを近づけて移動させ、過剰なはんだを吸い取ることが提案されている(特許文献2参照)。   However, when excessive solder is supplied between the lens base and the electrode pattern, the solder jumps out of the electrode pattern or scatters at the time of soldering, for example, adheres to the mounting area of the optical multiplexer / demultiplexer, As a result, the optical multiplexer / demultiplexer cannot be assembled or misaligned. In order to prevent this, it has been proposed to move the nozzle closer to the boundary of the solder joint during solder joining and suck out excess solder (see Patent Document 2).

特開2017−059628公報JP 2017-059628 A 特開2007−324414公報JP 2007-324414 A

しかしながら、複数の集積型光変調素子を備えた光半導体モジュールでは、従来の光半導体モジュールと比較して搭載しなければならない部品が多く、部品の耐熱温度も異なるため、一度に全ての部品を搭載することができず、融点の異なる複数のはんだや、樹脂接着剤等の複数の接合材を用いて、複数の工程で部品が組立てられる。また、光半導体モジュールを小型化するためには、部品間の距離を小さくする必要がある。このため、レンズベースのはんだ接合時には、その近傍には既に別の部品が設置されており、ノズルを近づけて過剰はんだを吸引することができず、はんだの飛び出しや付着が依然問題となっていた。   However, optical semiconductor modules with multiple integrated optical modulation elements have many components that must be mounted compared to conventional optical semiconductor modules, and the components have different heat-resistant temperatures, so all components are mounted at once. The parts are assembled in a plurality of processes using a plurality of solders having different melting points and a plurality of bonding materials such as a resin adhesive. In order to reduce the size of the optical semiconductor module, it is necessary to reduce the distance between the components. For this reason, when soldering the lens base, another component is already installed in the vicinity of the lens base, and it is impossible to suck the excess solder by bringing the nozzle close to it. .

そこで、本発明は、光半導体モジュールにおいて、被はんだ接合面に、これより面積の大きなはんだ接合面を備えた部品をはんだ接合する際の、はんだの飛び出しや飛散による付着を防止することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to prevent adhesion due to solder jumping or scattering when a component having a solder joint surface having a larger area is soldered to a solder joint surface in an optical semiconductor module. To do.

本発明は、
第1部品の上に第2部品が接合された半導体モジュールであって、
表面に第1メタライズを備えた第1部品と、
裏面および側面に連続して設けられた第2メタライズを備えた第2部品と、
第1メタライズと、第2メタライズと、を接合するはんだと、を含み、
第2部品の裏面を、第1部品の表面に垂直投影した投影領域に、第1メタライズが含まれ、
第2部品の側面に設けられた第2メタライズの上に、はんだが濡れ広がったことを特徴とする半導体モジュールである。
The present invention
A semiconductor module in which a second component is bonded onto a first component,
A first part with a first metallization on the surface;
A second component comprising a second metallization provided continuously on the back and side surfaces;
A solder for joining the first metallization and the second metallization;
The first metallization is included in the projection area obtained by vertically projecting the back surface of the second component onto the surface of the first component,
The semiconductor module is characterized in that the solder spreads on the second metallization provided on the side surface of the second component.

また、本発明は、
表面に第1メタライズを備えた絶縁基板またはサーモモジュールを準備する工程と、
光半導体素子がはんだ接合されたサブマウントが表面または側面に接合され、裏面および側面に第2メタライズが連続して設けられた半導体キャリアを準備する工程と、
第1メタライズの上にはんだを供給する工程と、
はんだを溶融する工程と、
半導体キャリアの裏面をはんだに接触させて第1メタライズ方向に加圧することで、半導体キャリアの側面に設けられた第2メタライズの上まではんだを濡れ広がらせる工程と、
絶縁基板またはサーモモジュールの表面に半導体キャリアの裏面を垂直投影した投影領域に、第1メタライズが含まれる位置ではんだを凝固させる工程と、を含むことを特徴とする半導体モジュールの製造方法、でもある。
The present invention also provides:
Preparing an insulating substrate or thermo module having a first metallization on the surface;
A step of preparing a semiconductor carrier in which a submount to which an optical semiconductor element is soldered is bonded to a front surface or a side surface, and a second metallization is continuously provided on the back surface and the side surface;
Supplying solder on the first metallization;
Melting the solder; and
Spreading the solder over the second metallization provided on the side surface of the semiconductor carrier by bringing the back surface of the semiconductor carrier into contact with the solder and pressing in the first metallization direction;
And a step of solidifying the solder at a position where the first metallization is included in a projection region obtained by vertically projecting the back surface of the semiconductor carrier onto the surface of the insulating substrate or the thermo module. .

本発明の一態様によれば、被はんだ接合面に、これより面積の大きなはんだ接合面を備えた部品をはんだ接合する場合に、接合される部品の側面までメタライズを設けて、はんだを濡れ広がらせることにより、過剰に供給されたはんだが飛び出したり、はんだボールとなって周囲に飛散するのを防止できる。   According to one aspect of the present invention, when soldering a part having a solder joint surface having a larger area to the solder joint surface, the metallization is provided up to the side surface of the part to be joined, so that the solder is spread. By doing so, it is possible to prevent the excessively supplied solder from jumping out or being scattered as a solder ball.

また、接合される部品より、被はんだ接合面の面積を小さくでき、この結果、被接合部品を小型化して、光半導体モジュールの小型化、低コスト化が可能となる。   Further, the area of the solder joint surface can be made smaller than the parts to be joined. As a result, the parts to be joined can be miniaturized and the optical semiconductor module can be miniaturized and the cost can be reduced.

加えて、接合部品の側面に漏れ広がったはんだを観察することで、はんだの接合状態の外観検査が可能となる。   In addition, by observing the solder that has leaked to the side surfaces of the joining component, it is possible to inspect the appearance of the joining state of the solder.

本発明の実施の形態1にかかる光半導体モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the optical semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention. 図1の半導体モジュールをII−II方向に見た場合の断面図である。It is sectional drawing at the time of seeing the semiconductor module of FIG. 1 in the II-II direction. 本発明の実施の形態1かかる光半導体モジュールに用いられるレンズベースの斜視図である。It is a perspective view of the lens base used for the optical semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1かかる光半導体モジュールに用いられる他のレンズベースの斜視図である。It is a perspective view of the other lens base used for the optical semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1かかる光半導体モジュールに用いられる他のレンズベースの斜視図である。It is a perspective view of the other lens base used for the optical semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかる他の光半導体モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the other optical semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1かかる光半導体モジュールに用いられるレンズベースの平面図である。It is a top view of the lens base used for the optical semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1かかる光半導体モジュールに用いられるレンズベースの側面図である。It is a side view of the lens base used for the optical semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1かかる光半導体モジュールの製造工程の断面図である。It is sectional drawing of the manufacturing process of the optical semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1かかる光半導体モジュールの製造工程の断面図である。It is sectional drawing of the manufacturing process of the optical semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1かかる光半導体モジュールの製造工程の断面図である。It is sectional drawing of the manufacturing process of the optical semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1かかる光半導体モジュールの製造工程の断面図である。It is sectional drawing of the manufacturing process of the optical semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1かかる光半導体モジュールの製造工程の断面図である。It is sectional drawing of the manufacturing process of the optical semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention. 従来の光半導体モジュールの製造工程の断面図である。It is sectional drawing of the manufacturing process of the conventional optical semiconductor module. 従来の光半導体モジュールの製造工程の断面図である。It is sectional drawing of the manufacturing process of the conventional optical semiconductor module. 本発明の実施の形態2にかかる光半導体モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the optical semiconductor module concerning Embodiment 2 of this invention.

本発明の実施の形態にかかる光半導体モジュールについて、図を参照しながら以下に説明する。各図において、同一または相当箇所には同じ符号を付している。また、説明が不必要に冗長になるのを避けて理解を容易にするために、既によく知られた事項の詳細な説明および実質的に同一の構成に対する重複した説明は省略する場合がある。なお、以下の説明および図面の内容は、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。   An optical semiconductor module according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals. In addition, in order to avoid the description from becoming unnecessarily redundant and facilitate understanding, a detailed description of already well-known matters and a redundant description of substantially the same configuration may be omitted. The contents of the following description and drawings are not intended to limit the subject matter described in the claims.

各図の間では、対応する各構成部分のサイズあるいは縮尺はそれぞれ独立している。例えば、構成の一部を変更した図と変更していない図において、同一構成部分のサイズあるいは縮尺が異なっている場合もある。また、光半導体モジュールについて、実際に実施する場合は、さらにいくつかの構成を備える必要があるが、説明を簡単にするために、説明に必要な部分のみを記載しその他の部分については説明を省略している。   Between the drawings, the size or scale of each corresponding component is independent. For example, the size or scale of the same component may be different in a diagram in which a part of the configuration is changed and a diagram in which the configuration is not changed. In addition, when actually implementing the optical semiconductor module, it is necessary to provide some configurations. However, for the sake of simplicity, only the portions necessary for the description are described, and the other portions are described. Omitted.

なお、以下においては、光半導体モジュールを例に説明するが、光以外にも、同様の課題を有する電力用の半導体モジュールや通常電流を扱う半導体モジュールに対しても、本発明を適用することは可能である。   In the following, an optical semiconductor module will be described as an example. However, in addition to light, the present invention can be applied to a power semiconductor module having a similar problem and a semiconductor module handling a normal current. Is possible.

実施の形態1.
図1は、全体が100で表される、本発明の実施の形態1にかかる光半導体モジュールの断面図であり、図2は、図1をII−II方向に見た場合の断面図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical semiconductor module according to a first embodiment of the present invention, the whole being represented by 100, and FIG. 2 is a cross-sectional view when FIG. 1 is viewed in the II-II direction. .

図1、2に示すように、光半導体モジュール100は、半導体キャリアとして、金属ブロック30を含む。金属ブロック30の上には、サブマウント21、22、23、24が、はんだ61で一定間隔に接合されている。サブマウント21、22、23、24の上には、はんだ62により、半導体レーザチップ(LD)11、12、13、14がそれぞれ接合されている。金属ブロック30は、サーモモジュール40の上に、はんだ63で接合されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the optical semiconductor module 100 includes a metal block 30 as a semiconductor carrier. On the metal block 30, submounts 21, 22, 23, and 24 are joined with solder 61 at regular intervals. On the submounts 21, 22, 23, and 24, semiconductor laser chips (LD) 11, 12, 13, and 14 are joined by solder 62. The metal block 30 is joined to the thermo module 40 with solder 63.

また、図1に示すように、サーモモジュール40の上には、はんだ63によりレンズベース50が接合されている。レンズベース50の上には、樹脂接着剤71によりレンズ51が接合されている。図1では、1つのレンズ51のみが示されているが、半導体レーザチップ11、12、13、14のそれぞれに対応して4つのレンズが一定間隔で接合されている。   Further, as shown in FIG. 1, the lens base 50 is bonded onto the thermo module 40 by solder 63. A lens 51 is bonded on the lens base 50 by a resin adhesive 71. In FIG. 1, only one lens 51 is shown, but four lenses are bonded at regular intervals corresponding to each of the semiconductor laser chips 11, 12, 13, and 14.

サーモモジュール40は、ケース80の底面にはんだ64により接合されて、ケース80に収納される。また、ケース80の底面には、樹脂接着剤72により合波器90が接合されている。なお、図1、2では、光半導体モジュール100の基本的な構成のみを図示し、コンデンサ、ケース、ワイヤ等、その他の構成については省略している。   The thermo module 40 is joined to the bottom surface of the case 80 by the solder 64 and accommodated in the case 80. Further, a multiplexer 90 is joined to the bottom surface of the case 80 by a resin adhesive 72. 1 and 2, only the basic configuration of the optical semiconductor module 100 is illustrated, and other configurations such as a capacitor, a case, and a wire are omitted.

次に、光半導体モジュール100の各構成部品について説明する。   Next, each component of the optical semiconductor module 100 will be described.

(1)半導体レーザチップ11〜14
半導体レーザチップ11〜14は、電気信号を光信号に変換し、またはその逆の変換を行う。半導体レーザチップ11〜14には、例えばLD(Laser Diode)やPD(Photo Diode)が用いられる。実施の形態1では、LDを使用している。また、実施の形態1において、各半導体レーザチップ11〜14には、それぞれ1つのレーザ光発生部が形成されているが、複数のレーザ光発生部が形成されてもよい。実施の形態1において、半導体レーザチップ11〜14の個数は4個であるが、半導体レーザチップ11〜14の個数はこれに限定されない。
(1) Semiconductor laser chips 11-14
The semiconductor laser chips 11 to 14 convert electrical signals into optical signals or vice versa. For example, an LD (Laser Diode) or a PD (Photo Diode) is used for the semiconductor laser chips 11 to 14. In the first embodiment, an LD is used. In the first embodiment, each of the semiconductor laser chips 11 to 14 has one laser light generator, but a plurality of laser light generators may be formed. In the first embodiment, the number of the semiconductor laser chips 11 to 14 is four, but the number of the semiconductor laser chips 11 to 14 is not limited to this.

(2)サブマウント21〜24
サブマウント21〜24は、セラミック基材と、このセラミック基材の表面に形成された電極と、裏面に形成された電極パターンとを有する(図示せず)。セラミック基材は電気的絶縁物であり、半導体レーザチップ11〜14を効果的に冷却するため、熱伝導率の大きい材料が好ましく、例えば厚さ0.3mmのAlN、Al等のセラミック板が用いられる。実施の形態1では、各サブマウント21〜24には、半導体レーザチップ11〜14が1つずつ接合されているが、1つのサブマウントに複数の半導体レーザチップを接合してもよい。実施の形態1において、サブマウント21〜24の個数は4個であるが、これに限定されるものではない。
(2) Submounts 21-24
The submounts 21 to 24 include a ceramic base material, electrodes formed on the surface of the ceramic base material, and electrode patterns formed on the back surface (not shown). The ceramic base material is an electrical insulator, and in order to effectively cool the semiconductor laser chips 11 to 14, a material having a high thermal conductivity is preferable. For example, a ceramic such as AlN or Al 2 O 3 having a thickness of 0.3 mm is preferable. A plate is used. In the first embodiment, the semiconductor laser chips 11 to 14 are bonded to the submounts 21 to 24 one by one, but a plurality of semiconductor laser chips may be bonded to one submount. In the first embodiment, the number of submounts 21 to 24 is four, but is not limited thereto.

サブマウント21〜24の表面側および裏面側の電極パターンには、一般に同じ材料が用いられる。回路側に相当する表面側の電極パターンには、半導体レーザチップ11〜14がはんだ62によってはんだ接合される。さらに、電極パターンにAuワイヤ等で接合部を形成することで、周囲の部材や半導体レーザチップ11〜14の表面と電気的に接続される。このように、表面側の電極パターンは、半導体レーザチップ11〜14と、外部の回路とを電気接続するための配線部材でもあるため、電気抵抗の小さい金属が好ましく、一般的には例えば厚さ3.0μm以下のAu等によるメタライズが用いられる。   In general, the same material is used for the electrode patterns on the front and back surfaces of the submounts 21 to 24. The semiconductor laser chips 11 to 14 are soldered by solder 62 to the electrode pattern on the surface side corresponding to the circuit side. Furthermore, by forming a bonding portion on the electrode pattern with an Au wire or the like, it is electrically connected to surrounding members and the surfaces of the semiconductor laser chips 11 to 14. Thus, since the electrode pattern on the front surface side is also a wiring member for electrically connecting the semiconductor laser chips 11 to 14 and an external circuit, a metal having a small electric resistance is preferable. Metallization with Au or the like of 3.0 μm or less is used.

一方、放熱面側に相当する裏面側の電極パターンには、金属ブロック30が、はんだ61によって接合される、この場合、表面に等間隔で接合された半導体レーザチップ11〜14のレーザ出力方向が合波器90を向き、かつ合波器90から半導体レーザチップ11〜14までの距離が等しくなるように接合される。   On the other hand, the metal block 30 is joined to the electrode pattern on the back side corresponding to the heat radiating side by the solder 61. In this case, the laser output directions of the semiconductor laser chips 11 to 14 joined to the surface at equal intervals. They are bonded so that the multiplexer 90 faces and the distances from the multiplexer 90 to the semiconductor laser chips 11 to 14 are equal.

(3)金属ブロック30
半導体キャリアである金属ブロック30は、Cu、Fe、Al等の金属、セラミック、樹脂等の絶縁体に金属が被覆されたもの等、熱および電気をよく伝達する材料が用いられる。金属ブロック30は、サブマウント21〜24がはんだ接合される面を表面(主面)として、表面が図1のZ軸正方向を向くように、サーモモジュール40にはんだ63によって接合される。ここでは、金属ブロック30の全ての面にメタライズ30aが形成されているが、これに限られるものではない。
(3) Metal block 30
The metal block 30 that is a semiconductor carrier is made of a material that transfers heat and electricity well, such as a metal such as Cu, Fe, or Al, or an insulator such as ceramic or resin coated with a metal. The metal block 30 is joined to the thermo module 40 with the solder 63 so that the surface (main surface) on which the submounts 21 to 24 are soldered is the surface (main surface) and the surface is oriented in the positive direction of the Z axis in FIG. Here, the metallization 30a is formed on all the surfaces of the metal block 30, but the present invention is not limited to this.

メタライズ30aには、はんだを効果的に濡れ広がらせるために、例えば厚さ3.0μm以下のAu等が用いられる。実施の形態1では、金属ブロック30の側面をメタライズ30aで覆うことにより、金属ブロック30をサーモモジュール40にはんだ接合する際に、金属ブロック30の底面から、底面に接する側面に、過剰なはんだ63が濡れ上がる。   In order to effectively wet and spread the solder, for example, Au having a thickness of 3.0 μm or less is used for the metallization 30a. In the first embodiment, when the metal block 30 is soldered to the thermo module 40 by covering the side surface of the metal block 30 with the metallization 30a, an excessive amount of solder 63 is applied from the bottom surface of the metal block 30 to the side surface in contact with the bottom surface. Gets wet.

(4)サーモモジュール40
サーモモジュール40は、上部の吸熱部が受けた熱を、ペルチェ素子を介して下部の放熱部へ伝達し、放熱部から放出する。吸熱板および放熱板は、例えば表面にメタライズを備えたセラミックからなる。実施の形態1では、サーモモジュール40は、金属ブロック30およびレンズベース50が接合される面を表面として、表面が図1のZ軸正方向を向くように、ケース80にはんだ64によって接合される。これにより、半導体レーザチップ11〜14は、サーモモジュール40によって温度が制御され、継続した安定動作が可能になる。
(4) Thermo module 40
The thermo module 40 transmits the heat received by the upper heat absorbing portion to the lower heat radiating portion via the Peltier element and releases the heat from the heat radiating portion. The heat absorbing plate and the heat radiating plate are made of a ceramic having a metallized surface, for example. In the first embodiment, the thermo module 40 is joined to the case 80 with the solder 64 so that the surface on which the metal block 30 and the lens base 50 are joined is the front surface and faces the positive direction of the Z axis in FIG. . Thereby, the temperature of the semiconductor laser chips 11 to 14 is controlled by the thermo module 40, and continuous stable operation becomes possible.

また、サーモモジュール40の、金属ブロック30とのはんだ接合面(第1領域)には、メタライズ40aが、レンズベース50とのはんだ接合面(第2領域)にはメタライズ40bが、それぞれ形成され、さらにケース80とのはんだ接合面にはメタライズ40cが形成されている。メタライズ40a、40b、40cには、同じ材料が用いられるのが好ましい。メタライズ40a、40b、40cは、はんだを効果的に濡れ広がらせるため、例えば厚さ3.0μm以下のAu等が用いられる。   Further, the metallization 40a is formed on the solder joint surface (first region) with the metal block 30 of the thermo module 40, and the metallization 40b is formed on the solder joint surface (second region) with the lens base 50, respectively. Further, a metallized 40 c is formed on the solder joint surface with the case 80. The same material is preferably used for the metallizations 40a, 40b, 40c. For the metallizations 40a, 40b, 40c, for example, Au having a thickness of 3.0 μm or less is used in order to effectively wet and spread the solder.

実施の形態1では、メタライズ40a、40b、40cは、それぞれがはんだ接合される金属ブロック30、レンズベース50、およびケース80のはんだ接合面の、XY平面への投影面積より小さい面積で形成される。はんだ63は、メタライズ40a、メタライズ40bの全面に濡れ広がり、過剰なはんだはそれぞれ金属ブロック30とレンズベース50の側面に濡れ広がる。一方、はんだ64は、メタライズ40cの全面に濡れ広がり、過剰なはんだはケース80の底面に濡れ広がる。   In the first embodiment, the metallizations 40a, 40b, and 40c are formed with an area smaller than the projected area on the XY plane of the solder joint surfaces of the metal block 30, the lens base 50, and the case 80 to be soldered. . The solder 63 wets and spreads over the entire surfaces of the metallized 40a and metallized 40b, and excess solder wets and spreads on the side surfaces of the metal block 30 and the lens base 50, respectively. On the other hand, the solder 64 wets and spreads on the entire surface of the metallized 40 c, and excess solder spreads on the bottom surface of the case 80.

(5)レンズベース50
レンズベース50には、Cu、Fe、Al等の金属、セラミック、樹脂等の絶縁体が用いられる。金属ブロック30と異なり、電気や熱の伝導経路ではないため、熱および電気をよく伝達する材料でなくても問題ない。しかし、レンズベース50は、レンズ51〜54が接着される面を表面として、この表面が図1のZ軸正方向を向き、かつ半導体レーザチップ11〜14のレーザ出力方向に、はんだ63によって接合される。
(5) Lens base 50
The lens base 50 is made of an insulator such as a metal such as Cu, Fe, or Al, ceramic, or resin. Unlike the metal block 30, since it is not a conduction path for electricity and heat, there is no problem even if it is not a material that conducts heat and electricity well. However, the lens base 50 is joined by the solder 63 with the surface to which the lenses 51 to 54 are bonded as the surface, and the surface faces in the positive Z-axis direction of FIG. 1 and in the laser output direction of the semiconductor laser chips 11 to 14. Is done.

レンズベース50のはんだ接合面にはメタライズ50aが形成され、さらにメタライズ50aと接する側面にもメタライズ50aと接するようメタライズ50bが形成される。メタライズ50aおよびメタライズ50bは、同じ材料から形成されることが好ましい。メタライズ50aおよびメタライズ50bには、はんだを効果的に濡れ広がらせるために、例えば厚さ3.0μm以下のAu等が用いられる。実施の形態1においては、レンズベース50のメタライズ50aと接する側面には、メタライズ50aの全周に渡って、メタライズ50aと接する位置から0.5mmの高さまでメタライズ50bが形成され、はんだ63が濡れ上がって、サーモモジュール40と接合される。   The metallized 50a is formed on the solder joint surface of the lens base 50, and the metallized 50b is also formed on the side surface in contact with the metallized 50a so as to be in contact with the metalized 50a. The metallized 50a and the metallized 50b are preferably formed from the same material. For the metallization 50a and the metallization 50b, in order to effectively wet and spread the solder, for example, Au having a thickness of 3.0 μm or less is used. In the first embodiment, the metallized 50b is formed on the side surface of the lens base 50 in contact with the metallized 50a over the entire circumference of the metalized 50a from the position in contact with the metallized 50a to a height of 0.5 mm. It goes up and is joined with the thermo module 40.

(6)レンズ51〜54
レンズ51〜54(レンズ52〜24は図示せず)は、ガラスまたは透明な樹脂により形成され、各半導体レーザチップ11〜14から出射したレーザ光を、それぞれ集光する。実施の形態1において、レンズ51〜54の個数は、4個であるが、これに限定されるものではない。
(6) Lenses 51-54
Lenses 51 to 54 (lenses 52 to 24 are not shown) are formed of glass or transparent resin, and condense the laser beams emitted from the semiconductor laser chips 11 to 14, respectively. In the first embodiment, the number of lenses 51 to 54 is four, but is not limited to this.

(7)はんだ61、62、63、64
はんだ61は、サブマウント21〜24の裏面に形成された電極パターン(図示せず)と、金属ブロック30の表面とをそれぞれ接合する。光半導体モジュール100の製造工程において、はんだ61によってサブマウント21〜24が金属ブロック30に接合される時点で、金属ブロック30はサーモモジュール40にまだ接合されていない。よって、はんだ63の接合時にはんだ61が再溶融しないように、はんだ61の材料は、融点がはんだ63より高く、熱伝導率の大きい金属が好ましい。一般のはんだには、Sn、Pb、Au、Ag、Cu、Zn、Ni、Sb、Bi、In、Ge等を含有し、その融点が450℃未満の合金が用いられるが、はんだ61には、主にAuにSnやGe等を含有し、その融点が250℃以上の合金を用いるのが好ましい。また、はんだ61の厚さは、良好な放熱性を得るために、0.1mm以下とするのが好ましい。
(7) Solder 61, 62, 63, 64
The solder 61 joins an electrode pattern (not shown) formed on the back surfaces of the submounts 21 to 24 to the surface of the metal block 30. In the manufacturing process of the optical semiconductor module 100, the metal block 30 is not yet joined to the thermo module 40 when the submounts 21 to 24 are joined to the metal block 30 by the solder 61. Therefore, the material of the solder 61 is preferably a metal having a melting point higher than that of the solder 63 and high thermal conductivity so that the solder 61 does not remelt when the solder 63 is joined. General solder contains Sn, Pb, Au, Ag, Cu, Zn, Ni, Sb, Bi, In, Ge, etc., and an alloy having a melting point of less than 450 ° C. is used. It is preferable to use an alloy mainly containing Sn or Ge in Au and having a melting point of 250 ° C. or higher. The thickness of the solder 61 is preferably 0.1 mm or less in order to obtain good heat dissipation.

はんだ62は、サブマウント21〜24の表面に形成された電極パターン21b〜24bと、半導体レーザチップ11〜14とを接合する。はんだ62によって半導体レーザチップ11〜14がサブマウント21〜24に接合される時点では、サブマウント21〜24は金属ブロック30にまだ接合されていないか、金属ブロック30に接合された直後である。よって、はんだ62の材料は、はんだ63の接合時にはんだ62が再溶融しないように、融点がはんだ63より高く、熱伝導率の大きい金属が好ましい。はんだ材料切換えの手間を省くため、はんだ61と同じ材料を用いるのが好ましい。   The solder 62 joins the electrode patterns 21b to 24b formed on the surfaces of the submounts 21 to 24 to the semiconductor laser chips 11 to 14. When the semiconductor laser chips 11 to 14 are joined to the submounts 21 to 24 by the solder 62, the submounts 21 to 24 are not yet joined to the metal block 30 or just after being joined to the metal block 30. Therefore, the material of the solder 62 is preferably a metal having a melting point higher than that of the solder 63 and high thermal conductivity so that the solder 62 does not remelt when the solder 63 is joined. In order to save the trouble of switching the solder material, it is preferable to use the same material as the solder 61.

なお、サブマウント21〜24が金属ブロック30に接合される前に、半導体レーザチップ11〜14をサブマウント21〜24にそれぞれ接合する場合は、はんだ62の融点ははんだ61より高いことが好ましい。このため、はんだ62には、Auに、SnやGe等を含有し、その融点が250℃以上の合金を用いるのが好ましい。また、はんだ62の厚さは、良好な放熱性を得るために、はんだ61と同様、0.1mm以下とするのが好ましい。   When the semiconductor laser chips 11 to 14 are bonded to the submounts 21 to 24 before the submounts 21 to 24 are bonded to the metal block 30, the melting point of the solder 62 is preferably higher than that of the solder 61. For this reason, it is preferable to use an alloy containing Sn, Ge, or the like in Au and having a melting point of 250 ° C. or higher. Also, the thickness of the solder 62 is preferably 0.1 mm or less, like the solder 61, in order to obtain good heat dissipation.

はんだ63は、金属ブロック30およびレンズベース50を、サーモモジュール40の表面に形成されたメタライズ40a、40bにそれぞれ接合する。はんだ63によって金属ブロック30が接合される時点では、半導体レーザチップ11〜14はサブマウント21〜24にはんだ62によって既に接続され、またサブマウント21〜24も金属ブロック30の表面にはんだ61によって既に接合されている。よって、はんだ63の接合時にはんだ61およびはんだ62が再溶融しないように、はんだ63の材料は、融点がはんだ61、62より低く、熱伝導率の大きい金属が好ましい。このため、はんだ63には、Snに、AgやCu等を含有し、その融点が250℃未満の合金を用いるのが好ましい。   The solder 63 joins the metal block 30 and the lens base 50 to metallizations 40a and 40b formed on the surface of the thermo module 40, respectively. When the metal block 30 is joined by the solder 63, the semiconductor laser chips 11 to 14 are already connected to the submounts 21 to 24 by the solder 62, and the submounts 21 to 24 are already attached to the surface of the metal block 30 by the solder 61. It is joined. Therefore, the material of the solder 63 is preferably a metal having a melting point lower than that of the solders 61 and 62 and high thermal conductivity so that the solder 61 and the solder 62 do not remelt when the solder 63 is joined. For this reason, it is preferable to use an alloy containing Ag, Cu or the like in Sn and having a melting point of less than 250 ° C. for the solder 63.

はんだ64は、ケース80の底面に、サーモモジュール40の裏面に形成されたメタライズ40cを接合する。はんだ64によってサーモモジュール40がケース80に接合される時点では、金属ブロック30とレンズベース50は、まだサーモモジュール40に接合されていない。よって、はんだ63の接合時にはんだ64が再溶融しないように、はんだ64の材料は、融点がはんだ63より高く、熱伝導率の大きい金属が好ましい。このため、はんだ64には、Auに、SnやGe等を含有し、その融点が250℃以上の合金を用いるのが好ましい。はんだ64の厚さは良好な放熱性を得るために、はんだ61やはんだ62と同様に、0.1mm以下とするのが好ましい。なお、はんだ材料切換えの手間を省くために、はんだ61や62と同じ材料を用いるのが好ましい。   The solder 64 joins the metallized 40 c formed on the back surface of the thermo module 40 to the bottom surface of the case 80. At the time when the thermo module 40 is joined to the case 80 by the solder 64, the metal block 30 and the lens base 50 are not yet joined to the thermo module 40. Therefore, the material of the solder 64 is preferably a metal having a melting point higher than that of the solder 63 and a high thermal conductivity so that the solder 64 does not remelt when the solder 63 is joined. For this reason, it is preferable to use an alloy containing Sn, Ge, or the like in Au and having a melting point of 250 ° C. or higher. The thickness of the solder 64 is preferably 0.1 mm or less, like the solder 61 and the solder 62, in order to obtain good heat dissipation. In order to save the trouble of switching the solder material, it is preferable to use the same material as the solder 61 and 62.

(8)樹脂接着剤71、72
樹脂接着剤71は、レンズベース50とレンズ51〜54とを接着し、また樹脂接着剤72は、ケース80と合波器90とを接着する。樹脂接着剤71、72によってそれぞれの部材が接着される時点では、はんだ61〜64によって既にサブマウント等の他の部品が接合されている。よって、樹脂接着剤71、72の材料は、接着時にはんだ61〜64が再溶融したり、接合されている部品が破壊しないように、接着に必要な加熱温度が、はんだ61〜64の融点やはんだ61〜64によって接合されている部品の耐熱温度より低い樹脂であることが好ましい。紫外線の照射等の加熱以外の方法で硬化、接着できる樹脂であればより好ましい。また、実施の形態1において樹脂接着剤71、72によって接着されるレンズベース50とレンズ51〜54との間、およびケース80と合波器90との間は、導通経路ではないため、樹脂接着剤71、72が導電性である必要はない。
(8) Resin adhesive 71, 72
The resin adhesive 71 bonds the lens base 50 and the lenses 51 to 54, and the resin adhesive 72 bonds the case 80 and the multiplexer 90. At the time when the respective members are bonded by the resin adhesives 71 and 72, other components such as the submount are already joined by the solders 61 to 64. Therefore, the material of the resin adhesives 71 and 72 is such that the heating temperature necessary for bonding is such that the melting points of the solders 61 to 64 do not remelt the solders 61 to 64 at the time of bonding or the components to be bonded are destroyed. It is preferable that the resin be lower than the heat resistance temperature of the parts joined by the solders 61 to 64. It is more preferable if it is a resin that can be cured and adhered by a method other than heating such as irradiation with ultraviolet rays. Further, since the lens base 50 and the lenses 51 to 54 bonded by the resin adhesives 71 and 72 in the first embodiment and between the case 80 and the multiplexer 90 are not conductive paths, resin bonding The agents 71 and 72 do not need to be conductive.

(9)ケース80
ケース80は、はんだ64によってサーモモジュール40が接合される平板状の底部と、底部の外縁に設けられた複数の側部とを備える。また、図1に示すように、ケース80の1つの側部には、合波器90によって合波され、波長多重化されたレーザ光を、光ファイバ(図示しない)に導くための出射部が設けられ、出射部は、レンズ81により封止されている。
(9) Case 80
The case 80 includes a flat bottom portion to which the thermo module 40 is joined by the solder 64, and a plurality of side portions provided on the outer edge of the bottom portion. Further, as shown in FIG. 1, on one side portion of the case 80, there is an emitting portion for guiding the laser light multiplexed by the multiplexer 90 and wavelength-multiplexed to an optical fiber (not shown). The emission portion is provided and sealed by a lens 81.

(10)合波器90
合波器90は、半導体レーザチップ11〜14からの出射光を合波し、その合波光を出力する。合波器90から出力された合波光は、波長多重信号としてケース80に備えられたレンズ81を通して、光ファイバ等の光導波路を通って伝送される。合波器に替えて分波器を用いる場合もある。
(10) Multiplexer 90
The multiplexer 90 multiplexes the emitted light from the semiconductor laser chips 11 to 14 and outputs the combined light. The multiplexed light output from the multiplexer 90 is transmitted as a wavelength multiplexed signal through a lens 81 provided in the case 80 through an optical waveguide such as an optical fiber. In some cases, a duplexer is used instead of the multiplexer.

続いて、以上のように構成された実施の形態1にかかる光半導体モジュール100で得られる特有の効果について、図面を参照しながら説明する。   Next, a specific effect obtained by the optical semiconductor module 100 according to the first embodiment configured as described above will be described with reference to the drawings.

図1、2に示すような、複数の半導体レーザチップ11〜14を備えた光半導体モジュール100では、上述のように、従来の光半導体モジュールと比較して、レンズベース50やレンズ51〜54、合波器90等、搭載しなければならない部品が多い。加えて、ケース80、サーモモジュール40、金属ブロック30、サブマウント21〜24、半導体レーザチップ11〜14のように、積み重ねて接合しなければならない部品も多い。   As shown in FIGS. 1 and 2, in the optical semiconductor module 100 including the plurality of semiconductor laser chips 11 to 14, the lens base 50 and the lenses 51 to 54, as compared with the conventional optical semiconductor module, as described above. There are many parts that must be mounted, such as the multiplexer 90. In addition, there are many parts that must be stacked and joined, such as the case 80, the thermo module 40, the metal block 30, the submounts 21 to 24, and the semiconductor laser chips 11 to 14.

特に、光半導体モジュール100では、複数の半導体レーザチップ11〜14の出射光を合波して、その合波光を出力する必要があるため、半導体レーザチップ11〜14とレンズ51〜54と合波器90との相対的な距離が常に一定となるように組立てることが非常に重要であり、特に高い精度が要求される。このため、複数の半導体レーザチップ11〜14を備えた光半導体モジュール100は、接合するために必要な加熱温度の異なる複数の種類の接合材であるはんだ61〜64、樹脂接着剤71、72等を使用することで、複数の工程で順番に部品を組立てるのが一般的である。   In particular, in the optical semiconductor module 100, it is necessary to multiplex the light emitted from the plurality of semiconductor laser chips 11 to 14 and output the combined light, so that the semiconductor laser chips 11 to 14 and the lenses 51 to 54 are multiplexed. It is very important to assemble so that the relative distance from the device 90 is always constant, and particularly high accuracy is required. For this reason, the optical semiconductor module 100 including the plurality of semiconductor laser chips 11 to 14 includes a plurality of types of bonding materials having different heating temperatures necessary for bonding, such as solders 61 to 64, resin adhesives 71 and 72, and the like. In general, the parts are assembled in order in a plurality of processes.

また、従来の光半導体モジュールでは、はんだ接合時に搭載する部品は、搭載される部品つまりはんだ接合時に下部になる部品より小さいのが一般的である。しかし、実施の形態1にかかる光半導体モジュール100では、可能な限り光半導体モジュール100を小型化するために、サーモモジュール40を小さくするため、サーモモジュール40のはんだ接合面であるメタライズ40a、40bより、これに搭載される金属ブロック30およびレンズベース50のはんだ接合面の面積の方が大きい。つまり、サブマウント21〜24の接合およびレンズ51〜54を搭載するのに必要な金属ブロック30およびレンズベース50の最低限の大きさよりも、サーモモジュール40を小型化し、光半導体モジュール100全体の小型化を図っている。   Further, in the conventional optical semiconductor module, the component to be mounted at the time of soldering is generally smaller than the component to be mounted, that is, the component that becomes the lower part at the time of soldering. However, in the optical semiconductor module 100 according to the first embodiment, in order to make the optical semiconductor module 100 as small as possible, the thermomodule 40 is made smaller than the metallized parts 40a and 40b which are solder joint surfaces of the thermomodule 40. The area of the solder joint surface of the metal block 30 and the lens base 50 mounted thereon is larger. That is, the thermo module 40 is made smaller than the minimum size of the metal block 30 and the lens base 50 necessary for joining the submounts 21 to 24 and mounting the lenses 51 to 54, and the entire optical semiconductor module 100 is made smaller. We are trying to make it.

しかしながら、一方で、金属ブロック30およびレンズベース50のはんだ接合面の面積を、メタライズ40a、40bより大きくすることで、メタライズ40a、40bと金属ブロック30およびレンズベース50との間に、過剰なはんだ63が濡れ広がるスペースがなくなる。このため、過剰に供給されたはんだ63が、サーモモジュール40の上にはみ出したり、はんだボールとなり、周囲に飛散する可能性がある。   However, on the other hand, by setting the area of the solder joint surface of the metal block 30 and the lens base 50 to be larger than that of the metallizations 40a and 40b, excess solder is provided between the metallizations 40a and 40b and the metal block 30 and the lens base 50. There is no space for 63 to spread out. For this reason, there is a possibility that the excessively supplied solder 63 protrudes on the thermo module 40 or becomes a solder ball and is scattered around.

メタライズ40a、40bと、金属ブロック30およびレンズベース50との間からはみ出したり周囲に飛散したはんだボールは、ケース80の側壁に付着してメタライズ40aと導通したり、ケース80の底面の、後の工程で合波器90を接着する予定の空きスペースに付着して、合波器90が接着できなくなったりするため、問題である。   Solder balls that protrude from between the metallized layers 40a and 40b and between the metal block 30 and the lens base 50 or scatter around the metallized layers adhere to the side walls of the case 80 and are electrically connected to the metallized 40a. This is a problem because the multiplexer 90 adheres to an empty space where the multiplexer 90 is to be bonded in the process and cannot be bonded.

しかも、光半導体モジュール100を小型化するために、金属ブロック30、レンズベース50、ケース80の側壁の間は、最低限必要な距離しか離れておらず、部品間の距離が従来に比較して狭いため、メタライズ40a、40bと金属ブロック30およびレンズベース50の間にはみ出た過剰なはんだ63を吸引するためのノズル等を挿入できない。   In addition, in order to reduce the size of the optical semiconductor module 100, the metal block 30, the lens base 50, and the side walls of the case 80 are separated from each other by a minimum necessary distance. Since it is narrow, a nozzle or the like for sucking excess solder 63 protruding between the metallizations 40a and 40b, the metal block 30 and the lens base 50 cannot be inserted.

加えて、過剰に供給されたはんだ63がはんだボールとして周囲にはみ出したり飛散したりしないように、はんだ63の供給量を少なくすると、はんだ接合部の接合状態を確認するためには、はんだ接合部の真横か下側から接合部を観察する必要があるが、はんだ63の真横や下側にはケース80の底面や側壁が存在するため、はんだ接合部を目視で観察できない。このため、メタライズ40a、40bと金属ブロック30およびレンズベース50との間にはんだ63が十分に濡れ広がり、はんだ濡れ不良が生じていないかを外観検査できなくなり、はんだ濡れ不良品を発見できない。   In addition, if the supply amount of the solder 63 is reduced so that the excessively supplied solder 63 does not protrude or scatter as solder balls, in order to confirm the joining state of the solder joint, the solder joint However, since the bottom surface and side wall of the case 80 exist on the side and the bottom of the solder 63, the solder joint cannot be visually observed. Therefore, the solder 63 is sufficiently wet and spread between the metallizations 40a and 40b and the metal block 30 and the lens base 50, and it becomes impossible to inspect whether or not the solder wetting defect has occurred, and the solder wetting defect cannot be found.

これに対して、実施の形態1にかかる光半導体モジュール100では、金属ブロック30の全面にメタライズ30aを、レンズベース50のはんだ接合面に接する側面にメタライズ50bを、それぞれ形成することで、過剰に供給されたはんだ63が、金属ブロック30およびレンズベース50の側面まで濡れ広がる。このため、過剰に供給されたはんだ63がはんだボールとなって周囲にはみ出したり飛散したりするのを防ぐことができる。   On the other hand, in the optical semiconductor module 100 according to the first embodiment, the metallization 30a is formed on the entire surface of the metal block 30, and the metallization 50b is formed on the side surface in contact with the solder joint surface of the lens base 50. The supplied solder 63 wets and spreads to the side surfaces of the metal block 30 and the lens base 50. For this reason, it is possible to prevent the excessively supplied solder 63 from becoming a solder ball and protruding or scattered.

特に、実施の形態1に示すように、はんだ接合工程の後に樹脂接着剤72で接着する合波器90のような部品が、はんだ接合部の近傍に存在する場合は、過剰に供給されたはんだ63がはんだボールとなって飛散し、ケース80の底面の、合波器90の接着予定領域に付着し、合波器90が接着できなくなる。このため、金属ブロック30等の部品の側面にはんだが濡れ広がるメタライズを設けて、側面にはんだを濡れ広がらせることで、過剰なはんだがはんだボールとなって周囲に飛散し、合波器90の接着予定領域に付着するのを防止できる。   In particular, as shown in the first embodiment, when a component such as a multiplexer 90 that is bonded with the resin adhesive 72 after the solder bonding step is present in the vicinity of the solder bonded portion, the excessively supplied solder 63 scatters as solder balls, adheres to the bonding planned area of the multiplexer 90 on the bottom surface of the case 80, and the multiplexer 90 cannot be bonded. For this reason, by providing a metallization that spreads the solder on the side surfaces of the parts such as the metal block 30 and spreading the solder on the side surfaces, the excess solder becomes solder balls and scatters around. It is possible to prevent adhesion to the adhesion planned area.

さらに、金属ブロック30およびレンズベース50の側面に濡れ広がったはんだ63は、ケース80の上方の開口部から目視で観察可能になる。このため、金属ブロック30およびレンズベース50の側面へのはんだ63の濡れ広がりの有無を目視で検査することで、メタライズ40a、40bと金属ブロック30およびレンズベース50との間のはんだ接合部に、十分なはんだ濡れが得られているかを確認することができる。   Furthermore, the solder 63 that spreads wet on the side surfaces of the metal block 30 and the lens base 50 can be visually observed from the opening above the case 80. For this reason, by visually inspecting whether the solder 63 spreads on the side surfaces of the metal block 30 and the lens base 50, the solder joint between the metallization 40a, 40b and the metal block 30 and the lens base 50 is It can be confirmed whether sufficient solder wetting is obtained.

なお、実施の形態1では、金属ブロック30の全面にメタライズ30aを形成し、レンズベース50でははんだ接合面に接する側面にメタライズ50bをそれぞれ形成した。しかしながら、メタライズの形成領域はこれに限るものではなく、過剰に供給されたはんだ63が全てメタライズに濡れ広がれば、別の形状でもかまわない。   In the first embodiment, the metallization 30a is formed on the entire surface of the metal block 30, and in the lens base 50, the metallization 50b is formed on the side surface in contact with the solder joint surface. However, the formation region of the metallization is not limited to this, and another shape may be used as long as the excessively supplied solder 63 spreads all over the metallization.

図3Aは、図1に示す光半導体モジュール100に用いられる、他のレンズベース50の斜視図である。図3Aでは、レンズベース50の底面と4つの側面にそれぞれメタライズ50a、50bが設けられているが、過剰はんだが漏れ広がる構成であればこれに限られるものではない。   FIG. 3A is a perspective view of another lens base 50 used in the optical semiconductor module 100 shown in FIG. In FIG. 3A, metallizations 50 a and 50 b are provided on the bottom surface and four side surfaces of the lens base 50, respectively, but the configuration is not limited to this as long as excessive solder leaks.

例えば、図3Bに示すように、レンズベース50の底面と、はんだ接合面に接する側面の対向する2面のみにメタライズ50bを形成しても良い。   For example, as shown in FIG. 3B, the metallization 50b may be formed only on two opposite surfaces of the bottom surface of the lens base 50 and the side surface in contact with the solder joint surface.

また、図3Cに示すように、レンズベース50のはんだ接合面に接する側面全面ではなく、はんだ接合面に接する部分から数mm(図3Cでは1mm)の高さまで、メタライズ50bを形成しても良い。特に、レンズベース50の接合面に接する側面の、図1のY方向に対向する両面のみに、はんだ接合面に接する側から半分程度の高さまでメタライズ50bを形成すると、メタライズ50bに濡れ広がったはんだ63がケース80の側部に付着するのを防止できると共に、レンズ51〜54を透過するレーザ光の経路が、濡れ広がったはんだによって妨げられるのを防止できる。   Further, as shown in FIG. 3C, the metallized 50b may be formed not to the entire side surface in contact with the solder joint surface of the lens base 50 but to a height of several mm (1 mm in FIG. 3C) from the portion in contact with the solder joint surface. . In particular, when the metallized layer 50b is formed only on the side surface in contact with the bonding surface of the lens base 50 that faces the Y direction in FIG. 1 up to about half the height from the side in contact with the soldered surface, the solder spreads wet on the metalized layer 50b. 63 can be prevented from adhering to the side portion of the case 80, and the path of the laser light passing through the lenses 51 to 54 can be prevented from being obstructed by wet solder.

このようなレンズベース50の側面のメタライズの構成は、金属ブロック30の側面のメタライズの構成に適用しても良い。   Such a metallization configuration on the side surface of the lens base 50 may be applied to a metallization configuration on the side surface of the metal block 30.

また、実施の形態1では、金属ブロック30とレンズベース50のはんだ接合面の面積をメタライズ40a、40bの面積より大きくしたが、光半導体モジュールを小型化するためには、他の構成であっても良い。図4は、全体が150で表される、本発明の実施の形態1にかかる、他の光半導体モジュールの、図1のII−II方向に見た場合の断面図であり、図4中、図1と同一符合は、同一または相当箇所を示す。光半導体モジュール150では、一部のサブマウント21、24を金属ブロック30から飛び出してはんだ接合することで、金属ブロック30を小型化し、光半導体モジュール150の小型化を図っている。   Further, in the first embodiment, the area of the solder joint surface between the metal block 30 and the lens base 50 is larger than the area of the metallizations 40a and 40b. Also good. FIG. 4 is a cross-sectional view of another optical semiconductor module according to the first embodiment of the present invention, the whole of which is represented by 150, as viewed in the II-II direction of FIG. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding portions. In the optical semiconductor module 150, some of the submounts 21 and 24 protrude from the metal block 30 and are joined by soldering, thereby reducing the size of the metal block 30 and reducing the size of the optical semiconductor module 150.

なお、搭載する部品の大きさを、下部の部品より大きくすることによって、はんだ接合面積が搭載する部品より小さくなるため、搭載する部品の熱を下部の部品に伝えにくくなる。このため、実施の形態1のレンズベース50のように、レンズベース50に搭載されるレンズ51〜54が発熱せず、接合部が放熱経路になっていない部品や、金属ブロック30のように、金属ブロック30内で熱が広がることで、これに搭載されたサーモモジュール40でのはんだ接合面積の減少が、全体の熱抵抗に大きな影響を与えない部品に、この構成を適用することが好ましい。   In addition, by making the size of the component to be mounted larger than that of the lower component, the solder joint area becomes smaller than that of the component to be mounted, so that it becomes difficult to transfer the heat of the mounted component to the lower component. For this reason, like the lens base 50 of the first embodiment, the lenses 51 to 54 mounted on the lens base 50 do not generate heat, and the joint portion is not a heat dissipation path, or the metal block 30 It is preferable to apply this configuration to a part in which the reduction of the solder joint area in the thermo module 40 mounted on the metal block 30 does not greatly affect the overall thermal resistance due to heat spreading in the metal block 30.

また、実施の形態1にかかる光半導体モジュール100、150では、金属ブロック30、レンズベース50の双方を直方体形状としたが、金属ブロック30やレンズベース50の形状はこれに限るものではない。   In the optical semiconductor modules 100 and 150 according to the first embodiment, both the metal block 30 and the lens base 50 have a rectangular parallelepiped shape, but the shapes of the metal block 30 and the lens base 50 are not limited thereto.

図5A、5Bは、サーモモジュール40に搭載されたレンズベース50を上から見た平面図である。図5Aに示すように、はんだ接合面と接する側面に、メタライズ40bの一部が見えるように、表面から裏面まで貫通した凹部55を形成しても良い。ここでは、凹部55は、中心軸がZ軸方向に延びた半円柱形状であるが、角柱形状等、これに限定されるものではない。   5A and 5B are plan views of the lens base 50 mounted on the thermo module 40 as viewed from above. As shown in FIG. 5A, a recess 55 penetrating from the front surface to the back surface may be formed on the side surface in contact with the solder joint surface so that a part of the metallized 40b can be seen. Here, the recess 55 has a semi-cylindrical shape whose central axis extends in the Z-axis direction, but is not limited thereto, such as a prismatic shape.

また、図5Bに示すように、レンズベース50の下方に凹部57を設け、レンズベース50のYZ断面形状を、下に凸の形状にして、レンズベース50の裏面の一方向の幅が、表面の同一方向の幅より狭くなるように、レンズベース50の対向する2つの側面にそれぞれ凹部57を設けることで、レンズベース50の、はんだ接合面方向(図1のZ軸方向)の投影面積がメタライズ40bより大きくなるようにしつつ、実際のはんだ接合面であるメタライズ50aの面積はメタライズ40bより小さくなるようにしてもよい。   Further, as shown in FIG. 5B, a concave portion 57 is provided below the lens base 50, the YZ cross-sectional shape of the lens base 50 is convex downward, and the width in one direction of the rear surface of the lens base 50 is the surface. By providing the concave portions 57 on the two opposing side surfaces of the lens base 50 so as to be narrower than the width in the same direction, the projected area of the lens base 50 in the solder joint surface direction (Z-axis direction in FIG. 1) While making it larger than the metallized 40b, the area of the metallized 50a, which is the actual solder joint surface, may be smaller than the metallized 40b.

図5Aの構造のように、Z軸方向に見た場合に、メタライズ40bの一部が露出するように凹部55を形成した場合、過剰はんだ63は優先的に凹部55内に濡れ広がるため、凹部55の内部とメタライズ40bとで、はんだ63によるはんだフィレットが形成される。これによって、レンズベース50とサーモモジュール40との間のはんだ接合部の強度が増し、耐熱衝撃性が向上し、光半導体モジュール100の長寿命化が可能となる。   When the concave portion 55 is formed so that a part of the metallization 40b is exposed when viewed in the Z-axis direction as in the structure of FIG. 5A, the excess solder 63 preferentially spreads in the concave portion 55. A solder fillet of the solder 63 is formed by the inside of 55 and the metallized 40b. Thereby, the strength of the solder joint between the lens base 50 and the thermo module 40 is increased, the thermal shock resistance is improved, and the life of the optical semiconductor module 100 can be extended.

また、図5Bの構造のように、レンズベース50のYZ断面の形状を、下に凸の形状にすることで、メタライズ40bとレンズベース50との間のはんだ接合面積は、レンズベース50が直方体の場合と比べて小さくなるが、レンズベース50のように放熱経路にならない部品では問題とならない。反対に、レンズベース50の凹部57の側面にはんだが濡れ広がり、レンズベース50の凹部57とメタライズ40bとではんだ63によるはんだフィレットが形成され、レンズベース50とサーモモジュール40との間のはんだ接合部の耐熱衝撃性が大きくなり、光半導体モジュール100の長寿命化が可能となる。さらに、レンズベース50とサーモモジュール40との間のはんだ接合部をケース80の開口部から目視で観察できるように凹部57の寸法を設計することで、メタライズ40bとレンズベース50間のはんだ接合部の良否を目視で確認することができる。   Further, by making the shape of the YZ cross section of the lens base 50 convex downward as in the structure of FIG. 5B, the solder joint area between the metallized 40 b and the lens base 50 is a rectangular parallelepiped. However, there is no problem with a component that does not become a heat dissipation path, such as the lens base 50. On the contrary, the solder spreads on the side surface of the concave portion 57 of the lens base 50, and a solder fillet of the solder 63 is formed by the concave portion 57 of the lens base 50 and the metallized 40 b, and the solder joint between the lens base 50 and the thermo module 40 is formed. The thermal shock resistance of the part is increased, and the lifetime of the optical semiconductor module 100 can be extended. Further, by designing the dimensions of the recess 57 so that the solder joint between the lens base 50 and the thermo module 40 can be visually observed from the opening of the case 80, the solder joint between the metallized 40b and the lens base 50 is designed. It is possible to visually confirm the quality.

以上で説明したように、実施の形態1にかかる光半導体モジュール100、150では、金属ブロック30およびレンズベース50のはんだ接合面のXY平面における投影面積より、サーモモジュール40上に形成されたメタライズ40a、40bの面積を小さくすると共に、金属ブロック30の側面にメタライズ30aを形成し、レンズベース50の側面にメタライズ50bをそれぞれ形成する。これにより、過剰に供給されたはんだ63がメタライズ30aやメタライズ50bに濡れ広がることで、メタライズ40a、40bと、金属ブロック30、レンズベース50との間からはみ出したり、飛散したはんだボールが、周囲に付着することで、部品間が導通したり、後の部品の接合領域に付着して接合の不具合が発生するのを防止できる。   As described above, in the optical semiconductor modules 100 and 150 according to the first embodiment, the metallized 40a formed on the thermo module 40 from the projected area in the XY plane of the solder joint surfaces of the metal block 30 and the lens base 50. , 40b, the metallization 30a is formed on the side surface of the metal block 30, and the metallization 50b is formed on the side surface of the lens base 50, respectively. As a result, the excessively supplied solder 63 wets and spreads on the metallized 30a and the metallized 50b, so that solder balls that protrude or scatter from between the metallized 40a, 40b, the metal block 30, and the lens base 50 are surrounded by the surroundings. By adhering to each other, it is possible to prevent electrical conduction between components, or adhesion to a bonding region of a subsequent component and occurrence of a bonding defect.

また、メタライズ30aやメタライズ50bに濡れ広がったはんだ63をケース80の開口部から外観検査できるため、目視により、メタライズ40a、40bと金属ブロック30、レンズベース50と間のはんだ接合部の濡れ性の良否を判定できる。   In addition, since the appearance of the solder 63 wetted and spread on the metallized 30a and the metallized 50b can be inspected from the opening of the case 80, the wettability of the solder joint between the metallized 40a and 40b and the metal block 30 and the lens base 50 is visually checked. Pass / fail can be determined.

さらに、金属ブロック30およびレンズベース50より、メタライズ40a、40bを小さくすることで、従来の光半導体モジュールと比較して、サーモモジュール40を小型化できる。これにより、ケース80にサーモモジュール40をはんだ接合するために必要な面積を小さくでき、光半導体モジュール100全体を小型化できると共に、低コスト化、高品質化が可能となる。   Furthermore, by making the metallizations 40a and 40b smaller than the metal block 30 and the lens base 50, the thermo module 40 can be downsized as compared with the conventional optical semiconductor module. As a result, the area necessary for soldering the thermo module 40 to the case 80 can be reduced, the entire optical semiconductor module 100 can be reduced in size, and the cost and quality can be reduced.

続いて、図6A〜図6Eを用いて、本発明の実施の形態1にかかる光半導体モジュール100の製造方法について説明する。この製造方法は以下の工程(a)〜(e)を含む。   Then, the manufacturing method of the optical semiconductor module 100 concerning Embodiment 1 of this invention is demonstrated using FIG. 6A-FIG. 6E. This manufacturing method includes the following steps (a) to (e).

工程(a)
ケース80と、サーモモジュール40を準備する。サーモモジュール40の表面にはメタライズ40a、40bが設けられ、一方、裏面にはメタライズ40cが設けられている。そして、N雰囲気下で、ケース80の底面の上に、はんだ64を用いてサーモモジュール40を接合する。
Step (a)
A case 80 and a thermo module 40 are prepared. Metallizations 40a and 40b are provided on the front surface of the thermo module 40, while metallization 40c is provided on the back surface. Then, the thermo module 40 is joined to the bottom surface of the case 80 using the solder 64 under an N 2 atmosphere.

次に、サーモモジュール40のメタライズ40a、40bに、はんだ63を載置または供給する。はんだ63はサーモモジュール40のメタライズ40a、40b上に予め蒸着やめっき等で形成してもかまわない。続いて、図6Aに示すように、ホットプレート1の上にケース80を載置する。   Next, the solder 63 is placed on or supplied to the metallizations 40 a and 40 b of the thermo module 40. The solder 63 may be formed in advance on the metallizations 40a and 40b of the thermo module 40 by vapor deposition or plating. Subsequently, as shown in FIG. 6A, the case 80 is placed on the hot plate 1.

工程(b)
図6Bに示すように、光半導体モジュール100の全体を、ケース80の底部から、ホットプレート1で、はんだ63の融点以上、はんだ64の融点未満の温度まで加熱して、はんだ63を溶融させる。例えば、はんだ64に融点280℃のAuSnはんだ、はんだ63に融点230℃のSnAgCuはんだを使用した場合、ホットプレート1の加熱温度は270℃とする。
Step (b)
As shown in FIG. 6B, the entire optical semiconductor module 100 is heated from the bottom of the case 80 to a temperature not lower than the melting point of the solder 63 and lower than the melting point of the solder 64 by the hot plate 1 to melt the solder 63. For example, when AuSn solder having a melting point of 280 ° C. is used for the solder 64 and SnAgCu solder having a melting point of 230 ° C. is used for the solder 63, the heating temperature of the hot plate 1 is 270 ° C.

工程(c)
図6Cに示すように、溶融したはんだ63の上にコレット301、302でそれぞれ保持された金属ブロック30とレンズベース50を載置し、サーモモジュール40の方向に加圧する。これにより、メタライズ40aとメタライズ30a、メタライズ40bとメタライズ50aにはんだ63が濡れ広がり、はんだ接合される。
Step (c)
As shown in FIG. 6C, the metal block 30 and the lens base 50 respectively held by the collets 301 and 302 are placed on the melted solder 63 and pressed in the direction of the thermo module 40. As a result, the solder 63 wets and spreads on the metallized 40a and the metallized 30a, and the metallized 40b and the metallized 50a.

さらに、金属ブロック30のメタライズ30a、レンズベース50のメタライズ50aの面積より、サーモモジュール40上に形成されたメタライズ40a、40bの面積の方が小さいため、過剰に供給されたはんだ63はメタライズ30a、メタライズ50aの、それぞれメタライズ40a、40bの存在しない領域まで濡れ広がる。このとき、光半導体モジュール100では、金属ブロック30の全面にメタライズ30aが、レンズベース50のメタライズ50aと接する側面にはメタライズ50bが、それぞれ形成されているため、過剰なはんだ63は、金属ブロック30の側面のメタライズ30a、レンズベース50の側面のメタライズ50bの上にそれぞれ濡れ広がる。これによって、過剰なはんだ63が金属ブロック30やレンズベース50、サーモモジュール40の外側に飛び出して、ケース80の側面や底面に付着することはない。   Furthermore, since the areas of the metallizations 40a and 40b formed on the thermo module 40 are smaller than the areas of the metallization 30a of the metal block 30 and the metallization 50a of the lens base 50, the excessively supplied solder 63 is used as the metallization 30a, The metallization 50a wets and spreads to areas where the metallizations 40a and 40b do not exist. At this time, in the optical semiconductor module 100, since the metallized 30 a is formed on the entire surface of the metal block 30 and the metallized 50 b is formed on the side surface of the lens base 50 in contact with the metallized 50 a, the excessive solder 63 is added to the metal block 30. And the metallization 30a on the side surface and the metallization 50b on the side surface of the lens base 50, respectively. As a result, excessive solder 63 does not jump out of the metal block 30, the lens base 50, and the thermo module 40 and adhere to the side surface or bottom surface of the case 80.

工程(d)
図6Dに示すように、ホットプレート1の上からケース80を取り外し、周囲の温度まで冷却した後、サーモモジュール40とレンズ81の間のケース80の底面上に樹脂接着剤72を供給する。この製造方法では、過剰に供給されたはんだ63がケース80の底面に付着することはないので、問題なく樹脂接着剤72を供給できる。
Step (d)
As shown in FIG. 6D, the case 80 is removed from the hot plate 1 and cooled to the ambient temperature, and then the resin adhesive 72 is supplied onto the bottom surface of the case 80 between the thermo module 40 and the lens 81. In this manufacturing method, since the excessively supplied solder 63 does not adhere to the bottom surface of the case 80, the resin adhesive 72 can be supplied without any problem.

工程(e)
図6Eに示すように、樹脂接着剤72上に合波器90を載置する。合波器90が載置されたケース80は、恒温槽等に入れてはんだ63の融点未満まで加熱して樹脂接着剤72を硬化させる。恒温槽等の温度は、例えば130℃である。ケース80の底面にはんだ63が付着していないため、図7Bに示すように、合波器90が傾くことなく接着することができる。
Step (e)
As shown in FIG. 6E, the multiplexer 90 is placed on the resin adhesive 72. The case 80 on which the multiplexer 90 is placed is placed in a thermostatic bath or the like and heated to below the melting point of the solder 63 to cure the resin adhesive 72. The temperature of the thermostat or the like is 130 ° C., for example. Since the solder 63 does not adhere to the bottom surface of the case 80, as shown in FIG. 7B, the multiplexer 90 can be bonded without being inclined.

ここで、図7A、図7Bは、従来の光半導体モジュールの製造工程を示す断面図であり、それぞれ、本発明の図6D、図6Eに対応する。図7Aに示すように、金属ブロック30、レンズベース50の側面にはメタライズが設けられていないため、過剰なはんだ63は、サーモモジュール40の上からはみ出して、ケース80の側壁に付着する。また、過剰なはんだ63は、はんだボールとなり、ケース80の底面の、合波器90の設置予定領域に付着する。このため、樹脂接着剤72は、はんだ63の上に乗ってしまう。この結果、図7Bに示すように、合波器90を樹脂接着剤72で接着した場合、はんだ63の影響で合波器90が傾斜したり、接着できなかったりする。   Here, FIG. 7A and FIG. 7B are cross-sectional views showing the manufacturing process of the conventional optical semiconductor module, and correspond to FIG. 6D and FIG. 6E of the present invention, respectively. As shown in FIG. 7A, since the metal block 30 and the side surface of the lens base 50 are not provided with metallization, excessive solder 63 protrudes from the thermo module 40 and adheres to the side wall of the case 80. Further, the excessive solder 63 becomes a solder ball and adheres to a planned installation area of the multiplexer 90 on the bottom surface of the case 80. For this reason, the resin adhesive 72 gets on the solder 63. As a result, as shown in FIG. 7B, when the multiplexer 90 is bonded with the resin adhesive 72, the multiplexer 90 is inclined or cannot be bonded due to the influence of the solder 63.

このように、本発明の製造方法では、過剰なはんだ63は、金属ブロック30の側面のメタライズ30a、レンズベース50の側面のメタライズ50bの上にそれぞれ濡れ広がるため、過剰なはんだ63が金属ブロック30やレンズベース50、サーモモジュール40の外側に飛び出して、ケース80の側面や底面に付着することはなく、金属ブロック30とケース80との導通や、ケース80の底面に付着したはんだ63のために、合波器90を樹脂接着剤72によって接着したときに、合波器90が傾く等の不具合を防止できる。   As described above, in the manufacturing method of the present invention, the excessive solder 63 spreads on the metallization 30a on the side surface of the metal block 30 and the metallization 50b on the side surface of the lens base 50. And the lens base 50 and the thermo module 40 do not jump to the outside and adhere to the side surface or bottom surface of the case 80, because of the conduction between the metal block 30 and the case 80 and the solder 63 attached to the bottom surface of the case 80. When the multiplexer 90 is bonded by the resin adhesive 72, it is possible to prevent problems such as tilting of the multiplexer 90.

また、金属ブロック30およびレンズベース50の側面に濡れ広がったはんだ63は、ケース80の上方の開口部から目視で観察することができる。図6Eに示したように、金属ブロック30およびレンズベース50の側面に濡れ広がるはんだ63は、はんだ63がメタライズ40aとメタライズ30a、メタライズ40bとメタライズ50aの全面に濡れ広がった後に、メタライズ40a、40bの存在しない領域まで濡れ広がった、過剰なはんだ63である。このため、逆にはんだ63が過少に供給され、はんだ63が全て溶融して濡れ広がっても、メタライズ40aとメタライズ30a、メタライズ40bとメタライズ50aの全面に濡れ広がらなかった場合は、金属ブロック30およびレンズベース50の側面まではんだ63が濡れ広がることはない。このため、メタライズ40aとメタライズ30a、メタライズ40bとメタライズ50aの全面にはんだ63が濡れ広がるために必要なはんだ量よりも過剰な量のはんだ63を供給して、金属ブロック30およびレンズベース50の側面へはんだ63が濡れ広がらせることで、接合面に十分にはんだが広がっているかを外観で検査することで、はんだ接合の良否を判定できる。   In addition, the solder 63 that has spread on the side surfaces of the metal block 30 and the lens base 50 can be visually observed from the opening above the case 80. As shown in FIG. 6E, the solder 63 that spreads wet on the side surfaces of the metal block 30 and the lens base 50 is obtained after the solder 63 wets and spreads on the entire surfaces of the metallized 40a and the metallized 30a, and the metallized 40b and the metallized 50a. This is the excessive solder 63 that has spread to the area where no solder exists. Therefore, conversely, even if the solder 63 is supplied in an excessively small amount and the solder 63 is completely melted and spreads, the metal block 30 and the metallized 40a and the metallized 30a, the metallized 40b and the metallized 50a are not wetted and spread all over. The solder 63 does not spread to the side surface of the lens base 50. For this reason, an excessive amount of solder 63 is supplied to the entire surfaces of the metallized 40a and the metallized 30a, and the metallized 40b and the metallized 50a so that the solder 63 gets wet, and the side surfaces of the metal block 30 and the lens base 50 are supplied. By making the solder 63 wet and spread, it is possible to determine whether the solder joint is good or not by inspecting whether the solder is sufficiently spread on the joint surface.

実施の形態2.
図8は、全体が200で表される、本発明の実施の形態2にかかる光半導体モジュールの断面図であり、図1と同一符合は、同一または相当箇所を示す。実施の形態2にかかる光半導体モジュール200は、基本的には実施の形態1にかかる光半導体モジュール100と同じ構成を有するが、以下の点において相違する。ここでは、相違点について説明を行い、同じ構成部分についてはその説明を省略する。なお、図8では、光半導体モジュール200の基本的な構成部分のみを図示し、その他の構成部分については図示を省略している。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the optical semiconductor module according to the second embodiment of the present invention, indicated as a whole by 200, and the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. The optical semiconductor module 200 according to the second embodiment basically has the same configuration as the optical semiconductor module 100 according to the first embodiment, but differs in the following points. Here, differences will be described, and description of the same components will be omitted. In FIG. 8, only the basic components of the optical semiconductor module 200 are shown, and the other components are not shown.

本実施の形態2では、図8に示すように、半導体ダイオードチップ15〜18(半導体ダイオードチップ16〜18は図示せず)をはんだ62によってはんだ接合したサブマウント21〜24(サブマウント22〜24は図示せず)が、金属ブロック30の側面に、はんだ61によってはんだ接合されている点で、実施の形態1にかかる光半導体モジュール100と構成が相違する。また、図8では、サーモモジュール40に替えて、絶縁基板41が用いられている。   In the second embodiment, as shown in FIG. 8, the submounts 21 to 24 (submounts 22 to 24) in which the semiconductor diode chips 15 to 18 (the semiconductor diode chips 16 to 18 are not shown) are joined by solder 62. Is different from the optical semiconductor module 100 according to the first embodiment in that it is soldered to the side surface of the metal block 30 by solder 61. Further, in FIG. 8, an insulating substrate 41 is used in place of the thermo module 40.

本実施の形態2の光半導体モジュール200では、半導体レーザチップ11〜14をLD(Laser Diode)ではなく、PD(Photo Diode)から構成される半導体ダイオードチップ15〜18とすることで、LDに比較して動作中に温度が上昇しなくなる。このため、半導体レダイオードチップ15〜18の温度をサーモモジュール40によって制御する必要がなくなり、メタライズ41aと金属ブロック30との間のはんだ接合面積を小さくても問題はない。また、サーモモジュール40を、サーモモジュール40から絶縁基板41に替えても良い。   In the optical semiconductor module 200 according to the second embodiment, the semiconductor laser chips 11 to 14 are not LDs (Laser Diodes) but semiconductor diode chips 15 to 18 composed of PDs (Photo Diodes), so that they are compared with LDs. As a result, the temperature does not rise during operation. For this reason, it is not necessary to control the temperature of the semiconductor diode chips 15 to 18 by the thermo module 40, and there is no problem even if the solder joint area between the metallized 41a and the metal block 30 is small. Further, the thermo module 40 may be changed from the thermo module 40 to the insulating substrate 41.

加えて、サブマウント21〜24を金属ブロック30の側面に接合したことで、金属ブロック30の上面(図5のZ軸方向の面)にコンデンサやアンプのような、光半導体モジュール200に必要な他の部品28を接合できる。このように、金属ブロック30の上に部品28を配置することにより、光半導体モジュール200全体をより小型化することができる。   In addition, by joining the submounts 21 to 24 to the side surface of the metal block 30, it is necessary for the optical semiconductor module 200 such as a capacitor or an amplifier on the upper surface of the metal block 30 (the surface in the Z-axis direction in FIG. 5). Other components 28 can be joined. Thus, by arranging the component 28 on the metal block 30, the entire optical semiconductor module 200 can be further downsized.

11、12、13、14 半導体レーザチップ、15、16、17、18 半導体ダイオードチップ、21、22、23、24 サブマウント、30 金属ブロック、30a メタライズ、40 サーモモジュール、40a、40b、40c メタライズ、41 絶縁基板、41a メタライズ、50 レンズベース、50a、50b メタライズ、51、52、53、54 レンズ、61、62、63、64 はんだ、71、72 樹脂接着剤、80 ケース、81 レンズ、90 合波器、100、150、200 光半導体モジュール。   11, 12, 13, 14 Semiconductor laser chip, 15, 16, 17, 18 Semiconductor diode chip, 21, 22, 23, 24 Submount, 30 Metal block, 30a Metallization, 40 Thermo module, 40a, 40b, 40c Metallization, 41 Insulating substrate, 41a Metallized, 50 Lens base, 50a, 50b Metallized, 51, 52, 53, 54 Lens, 61, 62, 63, 64 Solder, 71, 72 Resin adhesive, 80 Case, 81 Lens, 90 Combined 100, 150, 200 Optical semiconductor module.

Claims (15)

第1部品の上に第2部品が接合された半導体モジュールであって、
表面に第1メタライズを備えた第1部品と、
裏面および側面に連続して設けられた第2メタライズを備えた第2部品と、
前記第1メタライズと、前記第2メタライズと、を接合するはんだと、を含み、
前記第2部品の裏面を、前記第1部品の表面に垂直投影した投影領域に、前記第1メタライズが含まれ、
前記第2部品の側面に設けられた前記第2メタライズの上に、前記はんだが濡れ広がったことを特徴とする半導体モジュール。
A semiconductor module in which a second component is bonded onto a first component,
A first part with a first metallization on the surface;
A second component comprising a second metallization provided continuously on the back and side surfaces;
Solder for joining the first metallization and the second metallization;
The first metallization is included in a projection region obtained by vertically projecting the back surface of the second component onto the surface of the first component;
A semiconductor module, wherein the solder spreads on the second metallization provided on a side surface of the second component.
前記第1部品は、サーモモジュールまたは絶縁基板であり、
前記第2部品は、サブマウントにはんだ接合された光半導体素子が、表面または側面にはんだ接合された半導体キャリアであることを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。
The first component is a thermo module or an insulating substrate,
The semiconductor module according to claim 1, wherein the second component is a semiconductor carrier in which an optical semiconductor element solder-bonded to a submount is solder-bonded to a front surface or a side surface.
前記第1部品の第1メタライズが第1領域および第2領域に形成され、
前記第2部品が接合された前記第1領域とは異なる前記第2領域に、裏面および側面に連続して設けられた第3メタライズを備えた第3部品が、はんだで接合され、
前記第3部品の裏面を、前記第1部品の表面に垂直投影した投影領域に、前記第1メタライズの前記第2領域が含まれ、
前記第3部品の側面に設けられた前記第3メタライズの上に、前記はんだが濡れ広がったことを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール。
A first metallization of the first part is formed in the first region and the second region;
A third part having a third metallization continuously provided on the back surface and the side surface is joined to the second region different from the first region to which the second component is joined by soldering;
The projection region obtained by vertically projecting the back surface of the third component onto the front surface of the first component includes the second region of the first metallization,
2. The semiconductor module according to claim 1, wherein the solder wets and spreads on the third metallization provided on a side surface of the third component.
前記第1部品は、サーモモジュールまたは絶縁基板であり、
前記第2部品は、サブマウントに固定された光半導体素子が表面または側面にはんだ接合された半導体キャリアであり、
前記第3部品は、表面にレンズが固定されたベースブロックであることを特徴とする請求項3に記載の半導体モジュール。
The first component is a thermo module or an insulating substrate,
The second component is a semiconductor carrier in which an optical semiconductor element fixed to a submount is soldered to the surface or side surface,
The semiconductor module according to claim 3, wherein the third component is a base block having a lens fixed on a surface thereof.
前記第2部品の側面の第2メタライズは、前記第2部品の側面の少なくとも一部に設けられたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体モジュール。   The semiconductor module according to claim 1, wherein the second metallization on the side surface of the second component is provided on at least a part of the side surface of the second component. 前記第3部品の側面の第3メタライズは、前記第3部品の側面の少なくとも一部に設けられたことを特徴とする請求項3または4に記載の半導体モジュール。   5. The semiconductor module according to claim 3, wherein the third metallization of the side surface of the third component is provided on at least a part of the side surface of the third component. 前記第2部品の側面に、表面から裏面まで貫通した凹部を備え、その内部にも前記第2メタライズが設けられたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体モジュール。   The semiconductor module according to any one of claims 1 to 4, wherein a concave portion penetrating from the front surface to the back surface is provided on a side surface of the second component, and the second metallization is provided inside the concave portion. 前記第2部品の側面に、表面から裏面まで貫通した凹部を備え、その内部にも前記第2メタライズが設けられ、および/または、
前記第3部品の側面に、表面から裏面まで貫通した凹部を備え、その内部にも前記第3メタライズが設けられたことを特徴とする請求項3または4に記載の半導体モジュール。
A side surface of the second component is provided with a recess penetrating from the front surface to the back surface, and the second metallization is also provided in the inside thereof, and / or
5. The semiconductor module according to claim 3, wherein a concave portion penetrating from the front surface to the back surface is provided on a side surface of the third component, and the third metallization is provided therein.
前記第2部品の裏面の一方向の幅が、表面の同一方向の幅より狭くなるように、前記第2部品の対向する2つの側面にそれぞれ凹部が設けられ、その内部にも前記第2メタライズが設けられたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の半導体モジュール。   Recesses are provided in two opposing side surfaces of the second component so that the width in one direction on the back surface of the second component is smaller than the width in the same direction on the front surface, and the second metallization is also provided in the inside thereof. The semiconductor module according to claim 1, wherein the semiconductor module is provided. 前記第2部品の裏面の一方向の幅が、表面の同一方向の幅より狭くなるように、前記第2部品の対向する側面にそれぞれ凹部が設けられ、その内部にも前記第2メタライズが設けられ、および/または、
前記第3部品の裏面の一方向の幅が、表面の同一方向の幅より狭くなるように、前記第3部品の対向する側面にそれぞれ凹部が設けられ、その内部にも前記第3メタライズが設けられたことを特徴とする請求項3または4に記載の半導体モジュール。
Recesses are provided on opposite side surfaces of the second component so that the width in one direction of the back surface of the second component is smaller than the width in the same direction on the front surface, and the second metallization is also provided in the inside thereof. And / or
Recesses are provided on opposite side surfaces of the third component so that the width in one direction of the back surface of the third component is narrower than the width in the same direction on the front surface, and the third metallization is also provided in the inside thereof. The semiconductor module according to claim 3 or 4, wherein the semiconductor module is formed.
前記第1メタライズと前記第2メタライズとのを接合するはんだの融点は、前記半導体キャリアと前記サブマウントとを接合するはんだ、および前記サブマウントと前記光半導体素子とを接合するはんだ、の融点より低いことを特徴とする請求項2または4に記載の半導体モジュール。   The melting point of the solder that joins the first metallization and the second metallization is higher than the melting point of the solder that joins the semiconductor carrier and the submount and the solder that joins the submount and the optical semiconductor element. The semiconductor module according to claim 2, wherein the semiconductor module is low. ケースと、
前記ケースの底面に設けられた分波器と、をさらに含み、
前記光半導体素子から出射された光が、前記レンズを通って前記分波器に入射することを特徴とする請求項4に記載の半導体モジュール。
Case and
A duplexer provided on the bottom of the case, and
The semiconductor module according to claim 4, wherein light emitted from the optical semiconductor element passes through the lens and enters the duplexer.
表面に第1メタライズを備えた絶縁基板またはサーモモジュールを準備する工程と、
光半導体素子がはんだ接合されたサブマウントが表面または側面に接合され、裏面および側面に第2メタライズが連続して設けられた半導体キャリアを準備する工程と、
前記第1メタライズの上にはんだを供給する工程と、
前記はんだを溶融する工程と、
前記半導体キャリアの裏面を前記はんだに接触させて前記第1メタライズの方向に加圧することで、前記半導体キャリアの側面に設けられた前記第2メタライズの上まで前記はんだを濡れ広がらせる工程と、
前記絶縁基板またはサーモモジュールの表面に前記半導体キャリアの裏面を垂直投影した投影領域に、前記第1メタライズが含まれる位置で前記はんだを凝固させる工程と、を含むことを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
Preparing an insulating substrate or thermo module having a first metallization on the surface;
A step of preparing a semiconductor carrier in which a submount to which an optical semiconductor element is soldered is bonded to a front surface or a side surface, and a second metallization is continuously provided on the back surface and the side surface;
Supplying solder onto the first metallization;
Melting the solder;
The surface of the semiconductor carrier is brought into contact with the solder and pressed in the direction of the first metallization to wet the solder over the second metallization provided on the side surface of the semiconductor carrier; and
Solidifying the solder at a position where the first metallization is included in a projection region obtained by vertically projecting the back surface of the semiconductor carrier onto the surface of the insulating substrate or thermo module. Method.
前記絶縁基板またはサーモモジュールの前記前記第1メタライズが、第1領域と第2領域に設けられ、前記第1領域に前記半導体キャリアが接合され、さらに、
レンズが表面に固定され、裏面および側面に第3メタライズが連続して設けられたベースブロックを準備する工程と、
前記第2領域の前記第1メタライズの上にはんだを供給する工程と、
前記はんだを溶融する工程と、
前記ベースブロックの裏面を前記はんだに接触させて前記第1メタライズの方向に加圧することで、前記ベースブロックの側面に設けられた前記第3メタライズの上まで前記はんだを濡れ広がらせる工程と、
前記絶縁基板またはサーモモジュールの表面に前記半導体キャリアの裏面を垂直投影した投影領域に、前記第1メタライズの前記第2領域が含まれる位置で前記はんだを凝固させる工程と、を含むことを特徴とする請求項13に記載の半導体モジュールの製造方法。
The first metallization of the insulating substrate or thermo module is provided in a first region and a second region, and the semiconductor carrier is bonded to the first region;
Preparing a base block in which a lens is fixed to the front surface and the third metallization is continuously provided on the back surface and the side surface;
Supplying solder onto the first metallization of the second region;
Melting the solder;
The surface of the base block is brought into contact with the solder and pressed in the direction of the first metallization to wet the solder over the third metallization provided on the side surface of the base block; and
Solidifying the solder at a position where the second region of the first metallization is included in a projection region obtained by vertically projecting the back surface of the semiconductor carrier onto the surface of the insulating substrate or thermo module. A method for manufacturing a semiconductor module according to claim 13.
前記第1メタライズの上に供給されるはんだの融点は、他のはんだの融点より低いことを特徴とする請求項13または14に記載の半導体モジュールの製造方法。   15. The method of manufacturing a semiconductor module according to claim 13, wherein the melting point of the solder supplied on the first metallization is lower than the melting point of other solders.
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