JP3856475B2 - チップ組立ての方法とデバイス - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、光小型カプセルの上にチップを取り付けるといったような、少なくとも１個の光活性表面を有するチップをユニット装置の上に取り付ける方法と、少なくとも１個の光表面を有するチップをユニット装置の上に取り付ける構造体とに関する。他の電子素子と共に集積化することができる光検出器（ＰＤ、photo-detectors）、発光ダイオード（ＬＥＤ、light-emitting diodes）またはレーザ・ダイオード（ＬＤ、laser diodes）のような表面に取り付けられたおよび／または表面に封止された光電気素子を、容易に取り扱うことができるように、小型カプセルの上に取り付けることが多い。
先行技術の説明
高速通信に対して光ファイバを用いる時、光送信機または光受信機のような光部品の活性表面と光ファイバとの間を永久的に接続することがよく行われる。この接続には、光ファイバの端部と光部品の上の明確に定められた領域とを極めて正確に整合させることが必要である。したがって通常は、永久的に取り付けられたいわゆるピッグテイルと呼ばれる一定の長さの光ファイバと部品とが一緒に封止され、永久的に取り付けられた小さなファイバがカプセルからいつでも引き出される。金属材料またはプラスチック材料を用いて、この封止を気密に行うことができる。部品を封止するこの方法は時間がかかり、そして費用が高く、また大きな容積を要し、そして封止された部品を光ファイバに接続することおよび接続を解除することができない。
米国特許第5,168,537号、5,199,093号、第5,230,030号、第5,249,245号、第5,309,537号、5,337,391号および第5,420,954号は、光ファイバを光送信機または光受信機に一定の形式の相互接続装置を用いて接続する、従来から知られている方法と構造体とを開示している。ここでは、異なる形式の案内装置を用いて、別々の光ファイバの端部が光電気素子の活性表面に直接に接続される。
発明の概要
光学的に活性な表面と光ファイバとの間で光透過が最良であるように、少なくとも１個の光活性表面を有するチップの構成を簡単にしそしてチップを光小型カプセルに対して正しい位置に配置することを目指して、少なくとも１個の導電体を有するフォイルの上にチップが取り付けられる。このフォイルは整合マークおよび／または案内装置を備えており、それによりフォイルの上にチップが正しく配置されるための位置決めと、カプセルの上にフォイルおよび取り付けられたチップが正しく配置されるための位置決めとが得られる。フォイルの上にチップが取り付けられた後、フォイルおよびチップの組立体をカプセルに取り付けるのは容易にできる。例えばカプセルの上の接触素子案内ピンのような案内装置を用いることにより、接触素子の中の光ファイバの端部がチップの光学的に活性な表面に対向しそして接触して配置され、それにより最良の光透過が得られるように、フォイルおよびチップの組立体がカプセルに対して正しく配置されるように位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、従来の技術による光小型カプセル構造体の図。
図２は、１個のチップのための小室と複数個の案内ピンとを有する、本発明による光小型カプセル構造体の図。
図３ａは、本発明による光学的に活性な表面を有する下側に配置されたチップと導電体とを備えたフォイル基板の図。
図３ｂは、図３ａに示されたチップと上側に配置された導電体とを有するフォイル基板を示した図。
図３ｃは、下側に配置された導電体を有する図３ａに示されたチップとフォイル・ストリップとを示した図。
図４ａは、上側に配置された導電体を有し本発明に従ってフォイルに取り付けられたチップを備えた光小型カプセルの図。
図４ｂは、下側に配置された導電体を有し本発明に従ってフォイルに取り付けられたチップを備えた光小型カプセルの図。
図５ａおよび図５ｂは、本発明に従ってフォイルに取り付けられたチップと案内装置とを備えた光小型カプセルの図であって、図５ａおよび図５ｂはそれぞれ上から見た小型カプセルの図および側面から見た小型カプセルの図。
好ましい実施例の説明
図１は、一定の光電気部品１５を備えた従来のモジュールすなわちいわゆる光小型カプセル構造体の図である。図１はまた、回路ボードまたはそれと同等のデバイスのような、基板の上のモジュールとして考えられる構造体を示している。案内ピンを有するカプセル・コネクタと一緒に、複数個の相互に隣接した光ファイバを有する光多重ファイバ・ケーブルすなわち光リボン・ファイバが備えられる。コネクタがカプセルに接続される時、カプセルの正面側に備えられた整合用案内ホール１１にコネクタの案内ピンが正確に挿入されることにより、これらの案内ピンはコネクタをカプセルに対して正確に配置するための位置決めの機能を果たす。参照番号１７は、光電気部品１５からカプセルの下側にまで真っ直ぐに延長されている導電体路を示す。カプセルの正面側に浅い凹部１９が配置される。カプセルまたはモジュールの正面側の残りの部分に対して窪んだ位置に、部品１５を取り付けることができる。光コネクタの案内ピンをカプセルの案内ホールの中に挿入する時、この構造体により光部品の外側表面と光コネクタの対応する表面、通常は光ケーブルの中の光ファイバの端部表面、との間に制御された距離を得ることができる。このことにより、光コネクタを取り付ける時に圧力が作用し、そしてそのことにより接続表面に損傷が生ずることを避けることができる。カプセルの正面側には、整合用十字線またはそれと同等の形式のマーキング２１を備えることができる。このマーキングの役割は、カプセルの正面側において、案内ピンが挿入されるホール１１の位置に対して光部品を正確に配置することを可能にすることである。
図２は、本発明により構成されたモジュール／光小型カプセル１０の図である。このモジュール／光小型カプセル１０は、チップを取り付ける凹部１４と光ファイバ・コネクタに対する案内ピン１７とを有する。
図３ａ〜図３ｃは、モジュール／小型カプセルの電気接続図である。このモジュール／小型カプセルは、例えばポリイミドのようなポリマ材料で構成された柔軟なフォイル基板９を有する。このいわゆるフレックス・フォイルの１つの側面または両側面に金属フォイル４が備えられる。この金属フォイル４は、銅のフォイルであることが好ましい。この銅フォイルは、チップ１と回路ボード１１との間の電気接続のためのプリント回路である。チップの活性表面７がフォイル基板９に向って対面するようにこのチップを、いわゆるフリップ・チップ技術により、フォイル基板９の上に取り付けることができる。このフォイル基板は、チップの活性表面と反対側に配置された開口部５を有する。フリップ・チップのフォイル基板に対する接合は、接着剤３によりさらに増強される。例示された実施例では、接着剤３は透明な接着剤であることができる。接着剤は、フォイル開口部を部分的にまたは完全に充填するように用いることができる。けれども、フォイル基板にわたって十分に良好な実質的透過が得られる場合には、開口部は必要ではない。薄くて透明でかつ弾力のある膜６を、活性表面の位置と対応するフォイル基板の裏側の位置に用いることができる。フォイル基板に備えられたホール８にカプセル１０の案内ピン１７が挿入される。このフォイル基板は、モジュール／カプセルの凹部１４の中に収納されるチップと共に、これらのピンの上に配置される。チップとフォイル基板とを接着剤でカプセルに接合することができる。図４を見よ。コネクタを接続する時、薄くて透明でかつ弾力のある膜６は、コネクタと部品との間に空隙ができるのを防止するであろう。例えば、フリップ・チップ・バンプ２が５０〜７５μｍの高さを有し、銅フォイル基板４が１０μｍの厚さを有し、ポリマ・フォイル９が２５μｍの厚さを有し、および膜６が２０μｍの厚さを有する時、コネクタ・ファイバとチップ表面との間の距離の合計は１００〜１３０μｍであるであろう。この距離は十分に短い距離であると考えられる。
フレックス・フォイルの上の回路ボードとチップとの間の電気接続を達成するには、概略的に言って２つの方法がある。これらの２つの方法の間の違いは、フレックス・フォイルのどちら側に導電体４が配置されるかにより支配される。図３ｂに示されているように、もし導電体がチップと同じ側に配置されるならば、フォイル基板は図４ａに示されているように「前方に」曲げられ、そして回路ボード１１の上に取り付けられる時にはカプセルの下に配置されなく、そしてハンダまたは導電性接着剤１３のいずれかで回路ボード１８の上の導電体と接続される。もしその代わりに図３ｃに示されているように、チップが取り付けられている側とは反対側に導電体が配置されるならば、導電体は図４ｂに示されているようにモジュールの下に曲げられ、そしてハンダまたは導電性接着剤１３により回路ボードに取り付けられた導電体と接続される。この後者の場合、フォイル基板の１つの側面の上のチップは、ホール１６の媒体を通して、フォイル基板の他の側の導電体に接続される。
チップがフォイル基板の上に配置される時またはフォイル基板がモジュールの上に取り付けられる時のいずれの場合にも、モジュールの案内ピンに対してチップの活性表面を配置することがまたできる。前者の場合、取付け機械を用いて約５μｍの程度の十分な精度で、ホール８に対してチップを配置することができる。
チップの外側端部またはチップに備えられた整合マークを基準とすることができそしてこれらの端部またはマークをフォイル基板のホールに対して正しく配置することができる、「可視」システムを用いることができる。これらのホールが案内ピン１７と同じ直径を有する時、フォイル基板／チップ組立体がピンの上に適合する場合には、チップが案内ピンに対して正しく配置されるように位置が定められるであろう。図５に示された後者の場合、凹部１４の２つの端部１９、２０が、案内ピン１７に対して十分な精度で与えられる。その後、フォイル基板／チップ組立体を接着する前に、フォイル基板／チップ組立体が案内ピンの上に適合され、そしてチップの外側端部が明確に定められた端部１９、２０に対して押し付けられる。この後者の場合には、フォイル基板の中のホール８が案内ピンの直径よりもわずかに大きいことが必要である。モジュールの凹部の端部を用いる代わりに、フォイルをチップと適合させる前に、明確に定められた横断面を有する金属フォイルまたはプラスチック・フォイルを適合させることができる。このフォイルはまた、モジュールの凹部の前記の端部と同じように、前記ホールに対して明確に定められている端部を有することができ、そしてそれによりフォイル基板／チップ組立体の明確に定められた位置決めを得ることができる。

Claims (2)

1. 少なくとも１個の光学的に活性な表面を有するチップを光小型カプセル装置の上に該光小型カプセル装置に対して正しい位置に取り付ける方法であって、
   前記チップの前記少なくとも１個の光学的に活性な表面をフォイル基板に向けてまたはフォイル基板の反対側に向けて、前記チップと電気的に接触するための少なくとも１個の導電体を有するフォイル基板の上に前記チップを固定する段階と、
   前記フォイル基板の上に前記チップを正しい位置に配置するために前記フォイル基板に整合マークおよび／または案内を供給する段階と、
   前記光小型カプセル装置上に前記フォイル基板を正しく配置するために前記光小型カプセル装置上の複数の案内ピンと整合する複数のホールを前記フォイル基板に供給する段階と、
   前記チップを前記光小型カプセル装置に取り付ける時に、前記チップの位置を定めるために明確に画定されたチップ取り付け用の凹部を前記光小型カプセル装置に供給する段階とを備え、
   更に、前記フォイル基板／チップ組立体を前記光小型カプセル装置に固定し、電気接続を達成するために前記光小型カプセル装置の前方または後方に前記フォイル基板を曲げる段階を備えることを特徴とする前記方法。
2. 少なくとも１個の光学的に活性な表面を有するチップが、該チップを固定するフォイル基板を用いて、光小型カプセル装置に対して正しい位置に配置された構造体であって、
   前記チップの活性表面をフォイル基板に向けてまたはフォイル基板の反対側に向けて、前記チップと電気的に接触するための少なくとも１個の導電体を有するフォイル基板に前記チップが固定され、前記フォイル基板の上に前記チップ（１）を正しく配置するために前記フォイル基板（９）が整合マークおよび／または案内を備え、
   前記光小型カプセル装置の上に前記フォイル基板を正しく配置するために前記光小型カプセル装置の上の複数の案内ピンと整合する複数のホール（８）を備え、
   前記チップを前記光小型カプセル装置に取り付ける時に、前記チップ（１）の位置を定めるために明確に画定されたチップ取り付け用の凹部（１４）を前記光小型カプセル装置が備え、
   前記光小型カプセル装置の前方または後方に前記フォイル基板を曲げることにより電気接続を達成することを特徴とする、前記構造体。

Images