JP2721047B2 - 半導体デバイス用サブマウントおよび半導体光デバイスモジュール - Google Patents

半導体デバイス用サブマウントおよび半導体光デバイスモジュール

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JP2721047B2 JP1717991A JP1717991A JP2721047B2 JP 2721047 B2 JP2721047 B2 JP 2721047B2 JP 1717991 A JP1717991 A JP 1717991A JP 1717991 A JP1717991 A JP 1717991A JP 2721047 B2 JP2721047 B2 JP 2721047B2
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L24/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
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    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体光デバイスに
関し、特に半導体光デバイス用サブマウントおよび半導
体光デバイスと光ファイバーとを結合した半導体光デバ
イスモジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は従来の半導体発光素子とヒートシ
ンクとレンズの組立方法およびモジュールの半導体発光
素子とファイバーとの結合方法の一例を示し、1は半導
体発光素子チップ(面発光LEDチップ)、2は球レン
ズ、3はサブマウント、4は発光素子1の光出射部分、
5は光ファイバー、6はマウントあるいはパッケージ、
7は出射光である。
【0003】次に組立方法および半導体発光素子とファ
イバーとの結合方法について説明する。従来の組立方法
では、半導体発光素子チップ1の光が出射する部分4の
上に、樹脂,ポリイミド等でレンズ2を形成した後に、
サブマウント3の上にハンダ付けしているか、またはチ
ップ1をサブマウント3の上にハンダ付けした後、光が
出射する部分4の上にレンズ2を形成したり、レンズ2
を取り付けたりしていた。また、従来のモジュールにお
いては、空間的に半導体発光素子チップ1とレンズ2と
光ファイバー5の光軸合せを行ってホルダーで固定して
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の組立方法によれ
ば、図4のようにレンズ2を後からチップ1の上に形成
するのは工程が増えるとともに、ウェハ上でマスクによ
りレンズを形成しないかぎり光軸合せが困難であった。
また、モジュールについても同様に光軸合せが困難で、
特にLD,LED,PD等のアレイとファイバーアレイ
との結合に適用するには光軸合せが極めて困難である。
【0005】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ヒートシンク,レンズ,配線等
を一体化させ、組立を容易にするとともに、ワイヤ長を
短くして、高速動作が可能なパッケージを得ることので
きる半導体デバイス用サブマウントを得ることを目的と
する。
【0006】さらに上記発明と同様、組立が容易で高速
動作が可能であるとともに、光軸合せが簡単な半導体光
デバイスモジュールあるいは半導体光デバイスアレイモ
ジュールを得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体光デ
バイス用サブマウントは、光透過率が高い材料を用いた
絶縁体ヒートシンク材の光透過部分の片面にレンズを形
成し、レンズの周囲にはパッケージ(またはマウント,
ステム)に接着するためのメタライズ部を、レンズと反
対側の面には光透過部分以外に半導体光デバイスのチッ
プと同じ外形を持つチップ接着部を、該チップ接着部の
外側にはワイヤー接着部及び配線を設けたものである。
【0008】また、本発明による半導体光デバイスモジ
ュールおよびアレイモジュールは、半導体光デバイスチ
ップの発光または受光面が上記サブマウントに形成され
たレンズと反対側の面と対向し、かつ光出射又は入射点
が上記レンズの中央にくるように、上記チップが上記サ
ブマウントのチップ接着部に接着された半導体光デバイ
ス用サブマウントと、上記サブマウントのレンズを形成
した面と接着する面に斜研磨ファイバーを挿入するため
の凹部を有するパッケージ(またはマウント,ステム)
とを用い、それらを接着し、上記チップから出射又は入
射する光が上記サブマウントに形成されたレンズを通し
て斜研磨ファイバーの斜研磨面に反射してファイバーに
入射されるように該斜研磨ファイバーを上記凹部に挿入
し、かつ該斜研磨ファイバーを回転しないよう樹脂等で
固定したものである。
【0009】
【作用】この発明における半導体光デバイス用サブマウ
ントは光透過率が高い材料を用いた絶縁体ヒートシンク
材上に、レンズおよびワイヤー接着部及び配線を一体化
し、さらに半導体光デバイスのチップと同じ外形形状の
導電性接着部を設けたので、組立時に半導体光デバイス
のチップを接着部の形と一致させることで顕微鏡で見な
がら容易に接着できる。
【0010】また、この発明における半導体光デバイス
モジュールおよび半導体光デバイスアレイモジュール
は、上記半導体光デバイス用サブマウントにチップを接
着したものと、上記サブマウントと接着する面に斜研磨
ファイバーと同程度の大きさの凹部を形成したパッケー
ジとを接着し、該凹部に、上記サブマウントに形成され
たレンズの中央の真下に上記斜研磨ファイバーの斜研磨
面の中央がくるように該斜研磨ファイバーを挿入して構
成したので、半導体光デバイスのチップ,レンズ,ファ
イバーの結合を行うのに、光軸合せをすることなく、該
モジュールを簡単に実現することができる。
【0011】
【実施例】図1は本発明の一実施例による半導体光デバ
イス用サブマウントを示す図であり、図において、11
は透明なヒートシンク材、12は光透過部分、13はレ
ンズ、14はチップ接着部、15はワイヤー接着部、1
6は配線、17は裏面メタライズ部、18は上面(チッ
プを接着する面)、19は裏面(レンズ13のある
面)、20はチップを示す。
【0012】また、上記透明なヒートシンク材11は例
えば単結晶サファイア,ダイヤモンド等からなり、その
一部分に光透過部分12が設けられ、該光透過部分12
の片側の上記ヒートシンク材の裏面19にレンズ13が
形成されている。また、該裏面19に図示しないパッケ
ージ(マウント,ステム)に接着するための裏面メタラ
イズ部17が上記光透過部分12とその周辺とを除いて
一面に形成されている。さらに、上記ヒートシンク材1
1の上面に上記レンズ13の中心線の延長が上記チップ
20の発光点に一致するように、該チップ20と同じ外
形形状で上記光透過部分12と同じ形の開口部を有する
導電性のチップ接着部14が形成されている。また、該
チップ接着部14から少し隙間をあけたその横に、上記
チップ20のもう一方の電極につけたワイヤーを接着す
る導電性のワイヤー接着部15が形成されており、該ワ
イヤー接着部15とチップ接着部14からは各々、図示
しないパッケージ等のリード端子まで信号を伝送するた
めの導電性の配線16が形成されている。
【0013】次に組立方法について説明する。上記半導
体光デバイス用サブマウント21と半導体光デバイスチ
ップ20とを用い、該チップ20の向きを、その発光ま
たは受光面が上記サブマウント21のチップ接着部14
に対向するように合せ、上記チップ20を、その外形が
上記チップ接着部14の外形と一致するように上記サブ
マウントに接触させる。そして、これらをはんだ付けす
ることにより固定する。さらに、上記チップ20の上面
の電極にワイヤーの片端を接着し、該ワイヤーの他端を
上記ワイヤー接着部15に接着する。
【0014】このように本実施例では、光軸合せをせず
簡単な組立を行うだけで高精度のサブマウントが完成
し、ワイヤー長も短くできるので高速動作を可能とでき
る効果がある。
【0015】図2は本発明の第2の実施例による面発光
LDアレイモジュールを示す図であり、図において、2
1は上記半導体デバイス用サブマウント、22は面発光
LDアレイチップ、23はチップの電極、24はワイヤ
ー、25は斜研磨ファイバーアレイ、26はパッケージ
(あるいはマウント,ファイバーアレイホルダー)、2
7は上記パッケージ26の上記半導体デバイス用サブマ
ウント21を接着する面、28はファイバーを挿入する
凹部、29は樹脂等である。
【0016】次に組立方法について説明する。図2(a)
,(b) に示すように、面発光LDアレイモジュール
は、上記面発光LDアレイチップ22を接着して、ワイ
ヤーボンディングした上記半導体デバイス用サブマウン
ト21を使用する。まず、上記パッケージ26の上記半
導体デバイス用サブマウント21と接着する面27に、
この面と平行に上記斜研磨ファイバーを挿入するための
凹部28を形成する。該斜研磨ファイバーを挿入する凹
部28は、上記斜研磨ファイバーアレイ25と同じ高さ
幅をもち、かつ上記半導体デバイス用サブマウント21
上に形成されたレンズ13の中心線の延長上に上記斜研
磨ファイバーアレイ25の斜研磨面の中心が一致する深
さをもつように形成する。そして、上記面発光LDアレ
イチップ22を接着した上記半導体デバイス用サブマウ
ント21と上記パッケージ26をボンディングし、これ
らの間に形成した上記凹部28に上記斜研磨ファイバー
アレイ25を挿入し、上記斜研磨ファイバーを回転しな
いよう樹脂等29で固定する。
【0017】このような本発明の第2の実施例では、予
め位置合せして形成した凹部28にファイバーを挿入す
るだけで、光軸合せをすることなく、LDアレイモジュ
ール、即ち半導体光デバイスアレイモジュールを実現で
きる効果がある。
【0018】なお、上記実施例では、レンズ付きの半導
体光デバイス用サブマウントを示したが、図3に示すよ
うにレンズの代わりにその中央を中心とした同心円筒状
の中央部分が高屈折率部分31であり、その外側が低屈
折率部分32である屈折率分布をもつように形成した光
ガイド領域をもつもの、あるいはレンズと光ガイド領域
両方を兼ね備えたものであってもよい。
【0019】また、上記実施例では、面発光LDアレイ
モジュールについて説明したが、面発光LD(単体)モ
ジュールであってもよく、また各々LED,PDの単体
およびアレイのモジュールであってもよく、上記実施例
と同様の効果を奏する。
【0020】さらにパッケージに形成する凹部は、直方
体の凹部について説明したが、ファイバー(アレイ)の
形状と同じ形でそれよりわずかに大きい凹部であっても
よい。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体光
デバイス用サブマウントに、光透過性の高いヒートシン
ク材を使用し、レンズ,チップ接着部,ワイヤー接着
部,配線等を一体としたので、半導体光デバイスのチッ
プの接着を容易にかつ高精度に行え、またワイヤー長も
短くでき、高速動作を可能とできる効果がある。
【0022】さらに本発明の半導体光デバイスモジュー
ルによれば、上記半導体光デバイス用サブマウントを使
用し、予め位置合せできるように設計した凹部を形成し
て、ファイバーを挿入するだけの構造としたので、組立
を容易に精度良くするとともに、ワイヤー長を短くして
高速動作の可能なパッケージを得ることができ、半導体
光デバイスチップと半導体光デバイス用サブマウント、
さらにはパッケージ及びフアイバーとの結合を、光軸合
せが不要な簡単な方法で行うことができ、半導体光素子
アレイモジュールを量産性良く得ることができる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による半導体光デバイス用サ
ブマウントを示す上面図と裏面図と断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例による面発光LDアレイ
モジュールの実装方法を示す斜視図と断面図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す半導体光デバイス用
サブマウントの断面図と光透過部分の屈折率分布を示す
図である。
【図4】従来の面発光LEDの実装方法を示す斜視図で
ある。
【符号の説明】
1 面発光LEDチップ 2 球レンズ 3 サブマウント 4 光出射部分 5 光ファイバー 6 マウント 7 出射光 11 透明なヒートシンク材 12 光透過部分 13 レンズ 14 チップ接着部 15 ワイヤー接着部 16 配線 17 裏面メタライズ部 18 上面 19 裏面 20 チップ 21 本発明によるサブマウント 22 面発光LDアレイチップ 23 チップの電極 24 ワイヤー 25 斜研磨ファイバーアレイ 26 パッケージ(或いはマウント) 27 サブマウントを接着する面 28 ファイバーを挿入する凹部 29 樹脂等

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光の透過率が高い、絶縁体ヒートシンク
    材からなる半導体光デバイス用サブマウントであって、
    光が透過する部分を有し、該光透過部分の片面にレンズ
    を形成し、該レンズのある面の該レンズの周囲に、本サ
    ブマウントを搭載すべきパッケージに接着するためのメ
    タライズ部を設け、該レンズと反対側の面には上記光透
    過部分以外に半導体光デバイスのチップと同じ外形形状
    のチップ接着部を設け、該チップ接着部の外側には配線
    およびワイヤー接着部を設けてなることを特徴とする半
    導体光デバイス用サブマウント。
  2. 【請求項2】 上記光透過部分の屈折率はレンズの中央
    部を中心とした同心円筒状に中央部よりも外側の方が低
    い屈折率分布を持つことを特徴とした請求項1記載の半
    導体デバイス用サブマウント。
  3. 【請求項3】 半導体光デバイスのチップを接着した上
    記請求項1記載の半導体光デバイス用サブマウントと、
    先端を斜研磨したファイバーを挿入したパッケージとか
    らなる半導体光デバイスモジュールであって、上記チッ
    プは、その光出射又は入射点が上記半導体光デバイス用
    サブマウントに形成されたレンズの中央にくるよう、か
    つその発光または受光面が上記半導体光デバイス用サブ
    マウントのチップ接着部に対向するよう接着され、上記
    半導体光デバイス用サブマウントのレンズのある面は上
    記パッケージの上記斜研磨ファイバーを挿入する凹部を
    有する面と対向して接着され、上記斜研磨ファイバーは
    上記半導体光デバイス用サブマウントのレンズを通して
    出射又は入射する光が、該斜研磨ファイバーの斜研磨面
    に反射して該ファイバーに入射されるように上記凹部に
    挿入され、かつ回転しないよう固定保持されていること
    を特徴とする半導体光デバイスモジュール。
  4. 【請求項4】 上記チップ、上記サブマウントの光透過
    部分、上記配線、及び上記光ファイバーからなるものが
    アレイ状に配置されていることを特徴とする請求項3記
    載の半導体光デバイスモジュール。
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