JP3593185B2 - 光電子部品 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、素子同士を２段半田付けにより接続して、実装するための半田材料を用いた光電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光電子部品素子同士を２段半田付けする場合、第２段目の半田付けに使用する半田材料の融点を、第１段目の半田付けに使用する半田材料の融点より低くし、第２段目の半田付け工程での設定温度を第１段目より低くすることにより、第１段目の半田が溶融しないようにする必要がある。
【０００３】
したがって、２段半田付けを行う場合、半田付け炉を２台用意するか、或いは半田付け設定温度を２段にする必要があり、同一温度で半田付けを行う場合に比べて製造工程が複雑になり、工数が掛かるか、或いはコストがアップする等の不都合を生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記従来の状況を考慮し、１種類のみで、同一温度で２段半田付け工程を行うことを可能にする半田材料を提供し、それを用いることにより、従来の２段半田付け工程を簡略化でき、作業工数の低減、コストダウンができる光電子部品を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、接着する部品素子双方の半田付け側に、金めっき、金蒸着或いは金スパッタリングにより金（Ａｕ）を付着させ、半田材料として金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）合金で、錫含有量として１５〜２０ｗｔ％のものを使用することにより、上記課題を解決するものである。
【０００７】
即ち、本発明は、金属膜をめっき、蒸着或いはスパッタリングした部品素子の接着面の半田付け側に、金（Ａｕ）をめっき、蒸着或いはスパッタリングにより付着させた後、前記部品素子同士を接続するために使用する半田材料であって、その材質が金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）合金で、錫含有量が１５〜２０ｗｔ％である半田材料を用いて、同一温度で２段半田付けを行うことによって前記部品素子を接続することを特徴とする光電子部品である。
【０００８】
（作用）
図６に本発明で使用した金−錫半田材料に関し、金−錫合金の平衡状態図を示す。２０ｗｔ％錫近傍の合金組成の融点は、２８０℃である。そして金過剰側の液相線と、温度３５０℃から求められる合金組成は、金−１８ｗｔ％錫程度である。
【０００９】
接着面に金めっき等で金を付着させた部分に金−２０ｗｔ％錫半田を融解させることにより、接合部は金−２０ｗｔ％錫の組成よりもより金過剰の組成となり、当初の半田よりも融点を上昇させることができる。従って、３５０℃では融解しない合金組成になっているため、２段半田付けにより第２段目の半田付けを同一半田材料、同一設定温度で行っても、１段目の半田材料が融解しない。
【００１０】
合金組成として金−１５ｗｔ％錫を使用し、４９８℃で７分間加熱し、さらに同じ条件で第２段目の半田付けを行っても、上記のような効果が得られる。しかし、金−１５ｗｔ％錫より錫が少なく、例えば、１３ｗｔ％錫の組成の場合においては、過冷却によって発生した金過剰の組成では、加熱時間約７分間の場合、加熱温度として４９８℃以上の温度が必要となり、実際の作業においては効果を発揮することはできない。さらに、金−２０ｗｔ％錫より錫過剰の合金組成では、効果を発揮しない。
【００１１】
よって、金（Ａｕ）−錫（Ｓｕ）合金の半田材料では、錫含有量が１５〜２０ｗｔ％の範囲以内であることが好ましい。錫含有量が１３〜１５ｗｔ％の範囲でも金過剰になる点があるが、４９８℃以上で加熱する場合が生ずるので削除される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１３】
（実施例１）
実施例１は、光アイソレータ部品の組み立てに適用した例である。
【００１４】
図１は、偏光子１１と回転子１２と検光子１３と磁石１４の、光アイソレータ部品の構成素子４個が、組み立てられる前の状態について示したものである。まず、偏光子１１と回転子１２との接着面１６すなわち第１段目の半田付け箇所と、検光子１３と回転子１２との接着面１７すなわち第１段目の半田付け箇所で、偏光子１１と回転子１２と検光子１３とが接着される。
【００１５】
上記の接着される前の工程を詳述すると、偏光子１１、回転子１２、及び検光子１３の接着面１６，１７において、図２に示すように、偏光子１１及び検光子１３にＮｉめっきを行い、膜厚５μｍのＮｉめっき膜３１を形成し、その上にＡｕめっきを行い、膜厚５μｍのＡｕめっき膜３２を形成し、回転子１２にＣｒ，Ｎｉ，Ａｕのスパッタリングを行い、膜厚５μｍのＣｒ，Ｎｉ，Ａｕスパッタ膜３６，３５，３４を形成し、膜厚５μｍのＡｕめっき膜３２及び膜厚５μのＡｕスパッタ膜３４の間に、金（Ａｕ）−２０ｗｔ％錫（Ｓｎ）半田材料を用いて、３５０℃で７分間電気炉で加熱して第１段目の半田付けを行い、膜厚５μｍのＡｕ−２０ｗｔ％Ｓｎ半田膜３３を形成し、３個の構成部品素子を接着して、偏光子１１、回転子１２及び検光子１３からなる、図３に示すような光アイソレータ素子１９が製造される。
【００１６】
次に、図１に示すように、第１段目で組み立てた光アイソレータ素子１９と磁石１４の接着面１８に、図２に示したと同様のめっき処理、スパッタリングを行った後、図３に示すように、光アイソレータ素子１９を磁石１４の中空部分に挿入して、光アイソレータ素子１９と磁石１４の接着面１８で、金−２０ｗｔ％錫半田を用いて、第１段目と同じ条件である３５０℃で７分間加熱して第２段目の半田付けを行い、光アイソレータ部品が組み立てられる。
【００１７】
組み立てられた光アイソレータ部品のファラデー回転角を測定した結果、第２段目半田付け前の測定結果と変化なく、第２段目の半田付け操作で、第１段目の半田材料が融解して、偏光子１１、回転子１２、検光子１３の位置ずれが生じることがない。
【００１８】
また、本発明による２段半田付けを行った場合、光アイソレータのホルダと光学素子の間の回転ずれがおきない。
【００１９】
（実施例２）
本実施例２は、光アイソレータ内蔵・半導体レーザモジュールに適用した例である。
【００２０】
図４は、光アイソレータ内蔵・半導体レーザモジュールの５個の構成素子が、組み立てられる前の状態について示す。
【００２１】
まず、半導体レーザ部品２１、凸レンズ２２，２４、光アイソレータ２３及び光ファイバー端子２５の、光アイソレータ内蔵・半導体レーザモジュールの５個の素子を、それぞれモジュール用筐体１，２，３，４，５に、金−２０ｗｔ％錫半田を用いて、３５０℃で７分間電気炉で加熱して第１段目の半田付けを行い、半導体素子６、凸レンズ素子７，９、光アイソレータ素子８、光ファイバー端子素子１０を製造する。
【００２２】
次に、図５に示すように、上記により製造した光アイソレータ内蔵・半導体レーザモジュールの構成部品５個の素子、半導体素子６、凸レンズ素子７，９、光アイソレータ素子８、光ファイバー端子素子１０を、それぞれ、第２段目の半田付け箇所、即ち、半導体素子６と凸レンズ素子７との接着面２６、凸レンズ素子７と光アイソレータ素子８との接着面２７、光アイソレータ素子８と凸レンズ素子９との接着面２８、凸レンズ素子９と光ファイバー端子素子１０との接着面２９で、金−２０ｗｔ％錫半田を用いて、第１段目と同じ条件である３５０℃で７分間加熱して、第２段目の半田付けを行い、光アイソレータ内蔵・半導体レーザモジュールを組み立てる。
【００２３】
組み立てられた光アイソレータ内蔵・半導体レーザモジュールの挿入損失を測定した結果、２段半田付け後の特性は変化せず、また、２段半田付け後、第１段目の半田付け箇所が移動しておらず、本発明が有効であることがわかった。
【００２４】
本実施例では、光部品について示したが、部品素子同士を接合する点で、電子部品についても同様に有効である。
更に、本発明の２段半田付けでは、単純に２度半田付けを行うだけでなく、数度にわたって半田付けを行っても、半田付け箇所の移動がほとんどなく、有効である。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、１種類のみで、同一温度で２段半田付け工程を行うことを可能にする半田材料を提供し、それを用いることにより、従来の２段半田付け工程を簡略化でき、作業工数の低減、コストダウンができる光電子部品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光アイソレータ部品の組み立て前の状態を示す説明図。
【図２】光アイソレータ部品素子の接着面の下地処理を示す説明図。
【図３】光アイソレータ部品の組み立て後の状態を示す説明図。
【図４】光アイソレータ内蔵・半導体レーザモジュールの組み立て前の状態を示す説明図。
【図５】光アイソレータ内蔵・半導体レーザモジュールの組み立て後の状態を示す説明図。
【図６】金−錫合金の平衡状態図。
【符号の説明】
１，２，３，４，５ モジュール用筐体
６ 半導体素子
７，９ 凸レンズ素子
８，１９ 光アイソレータ素子
１０ 光ファイバー端子素子
１１ 偏光子
１２ 回転子
１３ 検光子
１４ 磁石
１６ （偏光子と回転子との）接着面
１７ （検光子と回転子との）接着面
１８ （光アイソレータ素子と磁石との）接着面
２０ レーザ光
２１ 半導体レーザ部品
２２，２４ 凸レンズ
２３ 光アイソレータ
２５ 光ファイバー端子
２６ 半導体素子と凸レンズ素子との接着面
２７ 凸レンズ素子と光アイソレータ素子との接着面
２８ 光アイソレータ素子と凸レンズとの接着面
２９ 凸レンズ素子と光ファイバー端子素子との接着面
３１ 膜厚５μｍのＮｉめっき膜
３２ 膜厚５μｍのＡｕめっき膜
３３ 膜厚５μｍのＡｕ−２０ｗｔ％Ｓｎ半田膜
３４ 膜厚５μｍのＡｕスパッタ膜
３５ 膜厚５μｍのＮｉスパッタ膜
３６ 膜厚５μｍのＣｒスパッタ膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、素子同士を２段半田付けにより接続して、実装するための半田材料を用いた光電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、光電子部品素子同士を２段半田付けする場合、第２段目の半田付けに使用する半田材料の融点を、第１段目の半田付けに使用する半田材料の融点より低くし、第２段目の半田付け工程での設定温度を第１段目より低くすることにより、第１段目の半田が溶融しないようにする必要がある。
【０００３】
したがって、２段半田付けを行う場合、半田付け炉を２台用意するか、或いは半田付け設定温度を２段にする必要があり、同一温度で半田付けを行う場合に比べて製造工程が複雑になり、工数が掛かるか、或いはコストがアップする等の不都合を生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記従来の状況を考慮し、１種類のみで、同一温度で２段半田付け工程を行うことを可能にする半田材料を提供し、それを用いることにより、従来の２段半田付け工程を簡略化でき、作業工数の低減、コストダウンができる光電子部品を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、接着する部品素子双方の半田付け側に、金めっき、金蒸着或いは金スパッタリングにより金（Ａｕ）を付着させ、半田材料として金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）合金で、錫含有量として１５〜２０ｗｔ％のものを使用することにより、上記課題を解決するものである。
【０００７】
即ち、本発明は、金属膜をめっき、蒸着或いはスパッタリングした部品素子の接着面の半田付け側に、金（Ａｕ）をめっき、蒸着或いはスパッタリングにより付着させた後、前記部品素子同士を接続するために使用する半田材料であって、その材質が金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）合金で、錫含有量が１５〜２０ｗｔ％である半田材料を用いて、同一温度で２段半田付けを行うことによって前記部品素子を接続することを特徴とする光電子部品である。
【０００８】
（作用）
図６に本発明で使用した金−錫半田材料に関し、金−錫合金の平衡状態図を示す。２０ｗｔ％錫近傍の合金組成の融点は、２８０℃である。そして金過剰側の液相線と、温度３５０℃から求められる合金組成は、金−１８ｗｔ％錫程度である。
【０００９】
接着面に金めっき等で金を付着させた部分に金−２０ｗｔ％錫半田を融解させることにより、接合部は金−２０ｗｔ％錫の組成よりもより金過剰の組成となり、当初の半田よりも融点を上昇させることができる。従って、３５０℃では融解しない合金組成になっているため、２段半田付けにより第２段目の半田付けを同一半田材料、同一設定温度で行っても、１段目の半田材料が融解しない。
【００１０】
合金組成として金−１５ｗｔ％錫を使用し、４９８℃で７分間加熱し、さらに同じ条件で第２段目の半田付けを行っても、上記のような効果が得られる。しかし、金−１５ｗｔ％錫より錫が少なく、例えば、１３ｗｔ％錫の組成の場合においては、過冷却によって発生した金過剰の組成では、加熱時間約７分間の場合、加熱温度として４９８℃以上の温度が必要となり、実際の作業においては効果を発揮することはできない。さらに、金−２０ｗｔ％錫より錫過剰の合金組成では、効果を発揮しない。
【００１１】
よって、金（Ａｕ）−錫（Ｓｕ）合金の半田材料では、錫含有量が１５〜２０ｗｔ％の範囲以内であることが好ましい。錫含有量が１３〜１５ｗｔ％の範囲でも金過剰になる点があるが、４９８℃以上で加熱する場合が生ずるので削除される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１３】
（実施例１）
実施例１は、光アイソレータ部品の組み立てに適用した例である。
【００１４】
図１は、偏光子１１と回転子１２と検光子１３と磁石１４の、光アイソレータ部品の構成素子４個が、組み立てられる前の状態について示したものである。まず、偏光子１１と回転子１２との接着面１６すなわち第１段目の半田付け箇所と、検光子１３と回転子１２との接着面１７すなわち第１段目の半田付け箇所で、偏光子１１と回転子１２と検光子１３とが接着される。
【００１５】
上記の接着される前の工程を詳述すると、偏光子１１、回転子１２、及び検光子１３の接着面１６，１７において、図２に示すように、偏光子１１及び検光子１３にＮｉめっきを行い、膜厚５μｍのＮｉめっき膜３１を形成し、その上にＡｕめっきを行い、膜厚５μｍのＡｕめっき膜３２を形成し、回転子１２にＣｒ，Ｎｉ，Ａｕのスパッタリングを行い、膜厚５μｍのＣｒ，Ｎｉ，Ａｕスパッタ膜３６，３５，３４を形成し、膜厚５μｍのＡｕめっき膜３２及び膜厚５μのＡｕスパッタ膜３４の間に、金（Ａｕ）−２０ｗｔ％錫（Ｓｎ）半田材料を用いて、３５０℃で７分間電気炉で加熱して第１段目の半田付けを行い、膜厚５μｍのＡｕ−２０ｗｔ％Ｓｎ半田膜３３を形成し、３個の構成部品素子を接着して、偏光子１１、回転子１２及び検光子１３からなる、図３に示すような光アイソレータ素子１９が製造される。
【００１６】
次に、図１に示すように、第１段目で組み立てた光アイソレータ素子１９と磁石１４の接着面１８に、図２に示したと同様のめっき処理、スパッタリングを行った後、図３に示すように、光アイソレータ素子１９を磁石１４の中空部分に挿入して、光アイソレータ素子１９と磁石１４の接着面１８で、金−２０ｗｔ％錫半田を用いて、第１段目と同じ条件である３５０℃で７分間加熱して第２段目の半田付けを行い、光アイソレータ部品が組み立てられる。
【００１７】
組み立てられた光アイソレータ部品のファラデー回転角を測定した結果、第２段目半田付け前の測定結果と変化なく、第２段目の半田付け操作で、第１段目の半田材料が融解して、偏光子１１、回転子１２、検光子１３の位置ずれが生じることがない。
【００１８】
また、本発明による２段半田付けを行った場合、光アイソレータのホルダと光学素子の間の回転ずれがおきない。
【００１９】
（実施例２）
本実施例２は、光アイソレータ内蔵・半導体レーザモジュールに適用した例である。
【００２０】
図４は、光アイソレータ内蔵・半導体レーザモジュールの５個の構成素子が、組み立てられる前の状態について示す。
【００２１】
まず、半導体レーザ部品２１、凸レンズ２２，２４、光アイソレータ２３及び光ファイバー端子２５の、光アイソレータ内蔵・半導体レーザモジュールの５個の素子を、それぞれモジュール用筐体１，２，３，４，５に、金−２０ｗｔ％錫半田を用いて、３５０℃で７分間電気炉で加熱して第１段目の半田付けを行い、半導体素子６、凸レンズ素子７，９、光アイソレータ素子８、光ファイバー端子素子１０を製造する。
【００２２】
次に、図５に示すように、上記により製造した光アイソレータ内蔵・半導体レーザモジュールの構成部品５個の素子、半導体素子６、凸レンズ素子７，９、光アイソレータ素子８、光ファイバー端子素子１０を、それぞれ、第２段目の半田付け箇所、即ち、半導体素子６と凸レンズ素子７との接着面２６、凸レンズ素子７と光アイソレータ素子８との接着面２７、光アイソレータ素子８と凸レンズ素子９との接着面２８、凸レンズ素子９と光ファイバー端子素子１０との接着面２９で、金−２０ｗｔ％錫半田を用いて、第１段目と同じ条件である３５０℃で７分間加熱して、第２段目の半田付けを行い、光アイソレータ内蔵・半導体レーザモジュールを組み立てる。
【００２３】
組み立てられた光アイソレータ内蔵・半導体レーザモジュールの挿入損失を測定した結果、２段半田付け後の特性は変化せず、また、２段半田付け後、第１段目の半田付け箇所が移動しておらず、本発明が有効であることがわかった。
【００２４】
本実施例では、光部品について示したが、部品素子同士を接合する点で、電子部品についても同様に有効である。
更に、本発明の２段半田付けでは、単純に２度半田付けを行うだけでなく、数度にわたって半田付けを行っても、半田付け箇所の移動がほとんどなく、有効である。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、１種類のみで、同一温度で２段半田付け工程を行うことを可能にする半田材料を提供し、それを用いることにより、従来の２段半田付け工程を簡略化でき、作業工数の低減、コストダウンができる光電子部品を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光アイソレータ部品の組み立て前の状態を示す説明図。
【図２】光アイソレータ部品素子の接着面の下地処理を示す説明図。
【図３】光アイソレータ部品の組み立て後の状態を示す説明図。
【図４】光アイソレータ内蔵・半導体レーザモジュールの組み立て前の状態を示す説明図。
【図５】光アイソレータ内蔵・半導体レーザモジュールの組み立て後の状態を示す説明図。
【図６】金−錫合金の平衡状態図。
【符号の説明】
１，２，３，４，５ モジュール用筐体
６ 半導体素子
７，９ 凸レンズ素子
８，１９ 光アイソレータ素子
１０ 光ファイバー端子素子
１１ 偏光子
１２ 回転子
１３ 検光子
１４ 磁石
１６ （偏光子と回転子との）接着面
１７ （検光子と回転子との）接着面
１８ （光アイソレータ素子と磁石との）接着面
２０ レーザ光
２１ 半導体レーザ部品
２２，２４ 凸レンズ
２３ 光アイソレータ
２５ 光ファイバー端子
２６ 半導体素子と凸レンズ素子との接着面
２７ 凸レンズ素子と光アイソレータ素子との接着面
２８ 光アイソレータ素子と凸レンズとの接着面
２９ 凸レンズ素子と光ファイバー端子素子との接着面
３１ 膜厚５μｍのＮｉめっき膜
３２ 膜厚５μｍのＡｕめっき膜
３３ 膜厚５μｍのＡｕ−２０ｗｔ％Ｓｎ半田膜
３４ 膜厚５μｍのＡｕスパッタ膜
３５ 膜厚５μｍのＮｉスパッタ膜
３６ 膜厚５μｍのＣｒスパッタ膜
Claims (1)
- 金属膜をめっき、蒸着或いはスパッタリングした部品素子の接着面の半田付け側に、金（Ａｕ）をめっき、蒸着或いはスパッタリングにより付着させた後、前記部品素子同士を接続するために使用する半田材料であって、その材質が金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）合金で、錫含有量が１５〜２０ｗｔ％である半田材料を用いて、同一温度で２段半田付けを行うことによって前記部品素子を接続することを特徴とする光電子部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20767595A JP3593185B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 光電子部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20767595A JP3593185B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 光電子部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0929484A JPH0929484A (ja) | 1997-02-04 |
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ID=16543712
Family Applications (1)
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| JP20767595A Expired - Fee Related JP3593185B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 光電子部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3593185B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2001176999A (ja) * | 2000-11-27 | 2001-06-29 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 電子部品の気密封止方法 |
| CN1310735C (zh) * | 2004-10-27 | 2007-04-18 | 杨代强 | 导体接合方法及应用其中的锡金焊料结构 |
-
1995
- 1995-07-21 JP JP20767595A patent/JP3593185B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0929484A (ja) | 1997-02-04 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040512 |
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Effective date: 20040525 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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