JPH04152682A - アレイ状光素子用サブ基板の作製方法 - Google Patents

アレイ状光素子用サブ基板の作製方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、光通信用並列伝送光モジュール等に用いられ
るアレイ状光素子を固定するサブ基板の作製方法に関す
る。
[従来の技術〕 光通信は光ファイバ、半導体レーザ(LD) 、発光ダ
イオード(LED) 、フォトダイオード(PD)を始
めとして、光スィッチ、光変調器、アイソレータ。
光導波路等の変動、能動素子の高性能、高機能化により
応用範囲が拡大されつつある。近年、より多くの情報を
伝達する要求が高まる中で、コンピュータ端末間、交換
器や大型コンピュータ間のデータ伝送を実時間で並列に
行う並列伝送が注目されつつある。この機能を満足する
ものとして、複数の発光あるいは受光素子と複数の光フ
ァイバとを一体化した並列伝送モジュールがある。通常
、発光(受光)素子は同一半導体基板上にモノリシック
に複数個配列したLEDあるいはLD、 PDアレイが
用いられている(以下、発受光素子はLEDアレイに代
表させる)。通常、LEDアレイの裏面には、電気コン
タクト、あるいは位置決めのために分離された電極が設
けられている。また、LEDアレイは、電極のパターン
が形成され、外部の電気回路とのインターフェイスとな
るサブ基板に実装される。第2図(a)は、−数的なL
EDアレイのサブ基板であり、第2図(b)はその断面
図である。図において、アルミナ(AI、O,)やAI
N等のベース(サブ基板)21上に薄膜プロセスにより
Cr/NiやCr/Auの電気配線パターン22が設け
られ、その先端部がLEDアレイとの接続部である。第
2図(C)は、LEDアレイ25の裏面であり、分割さ
れたAu電極26が設けられている。
LEDアレイ25はアレイ方向に細長いバー状態であり
、表面と裏面との膜構成の差異により反りが生じる。従
い、単体の素子のような2〜3pm厚み素子側のAu電
極と、2〜3IIIn厚みのサブ基板側AuSn電極と
のコンタクトを完全にするには、接合時に上から加圧す
る方法がある。しかし、LEDアレイはGaAsやIn
P等の脆い基板からできているので、これが損傷する危
険がある。そこで、サブ基板、あるいは素子に20〜3
0pmの高さのバンブ状の接合金属23(例えばPb5
nやAu5n)を設けて反りを吸収している。また、こ
の接合金属23は、表面張力によるセルファライン効果
もあり、高精度の位置あわせの機能をも果たしている。
接合金属23の周囲は接合金属が電極全体に広がらない
ように、ポリイミド等のダム24が設けられている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のごとく、サブ基板21上へのアレイ状光素子との
接合にはPb5nやAuSn等のバンブ23を介して行
われる。Pb5nバンブは、メツキプロセスにより容易
に形成できるが、LED側のAu@極との接合部が僅か
に経時変化(〜11cm)を生じ、高精度な位置合わせ
を長期的に必要とする高信頼の光デバイスの接合には、
不都合とされている。そこで、接合金属として通常Au
Snが用いられるが、AuとSnとの混合比を正確に管
理する必要があるため、メツキプロセスは使用が困難で
あり、蒸着で成膜が行われる。しかし、蒸着で数10p
mの厚みを設けることは、多大な工数を必要とし、生産
性が悪い。また、ボール状のAuSnをサブ基板のバン
ブの形成位置に配置する方法もあるが、約100p m
φの小さいものであり1個ずつ載せるのは実用的ではな
い。サブ基板全体に微小なAuSnボールをばらまいて
おき、不必要なAuSnボールをふるいにかけることも
考えられるが、取り残しによるパターン不良の発生の危
険性がある。
本発明の目的は、上記の問題点を解決し、容易なバンブ
形成が可能で生産性が高く、低コストのアレイ状光素子
用サブ基板の作製方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明によるアレイ状光素子
用サブ基板の作製方法においては、同一半導体基板にア
レイ状に複数個作り付けられ、かつ裏面に分割された電
極を有する発光あるいは受光素子を含む光素子を、バン
ブ状の接合金属を介して固定するアレイ状光素子用サブ
基板の作製方法であって、 転写工程と、溶融工程とを有し、 転写工程は、アレイ状光素子の裏面電極と同一のピッチ
のパターンでバンプ用接合金属をサブ基板上の各電極パ
ッドに転写する工程であり、溶融工程は、バンプ用接合
金属の溶融温度以上に加熱してバンプ用接合金属をサブ
基板に固定するものである。
また、接合金属は、他の基板上に設けられた凹部に仮固
定され、その後サブ基板に転写するものであり、接合金
属は、リボン状であり、微小ポンチとダイスとを用いて
打抜かれて直接又は間接にサブ基板上に転写されるもの
である。
〔作用〕
本発明のアレイ状光素子用サブ基板の作製方法によれば
、接合金属のバンブは、最初、同一のアレイピッチで表
面に型を設けた他の基板(転写基板)に仮に配列され、
その後サブ基板に転写される。従って、メツキや蒸着が
難しい接合金属、基板を使用する場合にも容易にバンプ
が形成できる。
他の基板への接合金属の仮固定は、通常ボール状の金属
をビンセット等でハンドリングして凹部に埋め込んだり
、多量の金属ボールを凹部にふりかけた後で基板を微小
に振動させ、凹部以外の金属ボールをふるい落す方法で
行われる。
この際、リボン状の薄い材料を微小なポンチとダイスで
打ち抜き、その余力で打ち抜いた金属部材を凹部に押圧
して仮固定することにより生産性を著しく向上できる。
また、上述の打ち抜き加工においてポンチあるいは基板
を予備加熱すれば、熱圧着の形態で基板に金属を仮固定
できる。従って、転写基板を使用せずにサブ基板に直接
接合バンプを転写することができ、製作工数の低減がで
きる。
[実施例] 以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
第1図は、本発明のサブ基板の作製方法の一例である。
(a)、 (d)は、転写基板へのバンプの仮固定、(
b)は、転写、(C)は、転写工程でバンプが形成され
たサブ基板、(e)は、サブ基板へ直接バンプを形成す
る要領を示している。
図において、転写基板11にはAuSnやPb5nの軟
ろう材が付着しない金属、例えばAIが用いられ、転写
基板11の表面には、バンプ受けの100μmφで、深
さ100p mの凹部12が設けられている。この凹部
12には、ボール状接合金属23、例えば約100p 
mφのAuSnがビンセット等によって設置される。接
合金属23が配置されたら、第1図(b)のように接合
金属23の上に電極パッド22が位置するようにサブ基
板21を転写基板11に重ね合わせる。電極バッド22
は、縦横約200pmで表面がAu簿膜で構成され、バ
ンプの流れ防止のために周囲にポリイミド製のダム24
が形成されている。続いてサブ基板2I又は転写基板1
1、あるいは全体の雰囲気を融点の280℃付近まで加
熱して接合金属23を溶融させる。接合金属23は、溶
融を始めるとサブ基板のAu電極と合金を形成するので
サブ基板21側に付着する。AI製の転写基板IIはA
uSnとはなじまないので、冷却すると接合金属23は
、サブ基板2Iに固着して転写が完了する。最後に溶融
温度の280℃以上に加熱して完全に溶融し、第1図(
c)のように高さが20〜30pmのバンプ23′の形
状に成形する。このように、メツキや蒸着が困難な金属
においても容易に接合バンプを形成することができる。
第1図(d)は、転写基板11への接合金属23の仮固
定の簡易な方法を示した図である。直径が約120II
mの微小ポンチ13と直径140ILmの微小ダイス1
4によって厚さ約50pmのリボン状のAu5n15を
打ち抜いて接合金属23を形成する。続いて、打ち抜き
の余力で接合金属23を転写基板II上に設けられた凹
部12に押しつける。このとき、接合金属23は直径が
凹部12の径より大きいので一部が上面にはみ出して凹
部I2に固定される。従って、簡易な打ち抜き加工によ
って転写基板11に接合基板を仮固定することができる
。ビンセット等によって微小バンプを一つ一つハンドリ
ングする通常の方法に対して、生産性を大幅に改善でき
る。
第1図(e)は、直径サブ基板21にバンプを転写形成
する方法を示す図である。サブ基板21上には、第1図
(c)と同様に表面がAuの電極バッド22、バンプの
流れ防止のダム24が形成されている。第1図(d)と
同一の要領で、ポンチ13とダイス14を用いてリボン
上のAu5n15を打ち抜いて接合金属23を形成する
。続いて、ポンチI3を打ち抜いた余力でサブ基板2I
に接合金属23を押し付ける。ここで、サブ基板2Iあ
るいはポンチ13を200℃程度に加熱すれば熱圧着に
よりサブ基板21のAuパッドと接合金属23のAu5
n15が反応して合金層を形成し、接合金属23をサブ
基板2IのAuパッドへ仮の固定が可能となる。最後に
接合金属23を溶融温度の280℃まで上昇させて第1
図(C)のようなバンプ23を形成する。従って、容易
にサブ基板21上への接合バンプの形成ができ、製作工
数を著しく低減できる。
本実施例では接合金属としてAuSnを示したが他の金
属でもかまわない。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、生産性が良く低コ
ストなアレイ状光素子用サブ基板の作製方法を実現でき
る効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す構成図であり、(a)は
、転写基板の構成図、(b)は、バンプの転写要領を示
す図、(c)は、バンプが形成された最終的サブ基板を
示す図、(d)は、微小ポンチとダイスを用いた転写基
板へのバンプの仮固定要領を示す0図、(e)は、サブ
基板へ直接バンプを形成する要領を示す図、第2図(a
)は、従来のアレイ状光素子用サブ基板の構成図、(b
)は、同断面図、(c)は、LEDアレイを示す図であ
る。 11・・・転写基板     12・・・バンプ受け1
3・・・ポンチ       14・・・ダイス15・
・・リボン状金属   21・・・サブ基板22・・・
電極       23・・・接合金属23′・・・バ
ンプ     24・・・ダム25・・・LEDアレイ
      26・・・分割電極節 図 第 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)同一半導体基板にアレイ状に複数個作り付けられ
    、かつ裏面に分割された電極を有する発光あるいは受光
    素子を含む光素子を、バンプ状の接合金属を介して固定
    するアレイ状光素子用サブ基板の作製方法であって、 転写工程と、溶融工程とを有し、 転写工程は、アレイ状光素子の裏面電極と同一のピッチ
    のパターンでバンプ用接合金属をサブ基板上の各電極パ
    ッドに転写する工程であり、溶融工程は、バンプ用接合
    金属の溶融温度以上に加熱してバンプ用接合金属をサブ
    基板に固定する工程であることを特徴とするアレイ状光
    素子用サブ基板の作製方法。
  2. (2)接合金属は、他の基板上に設けられた凹部に仮固
    定され、その後サブ基板に転写するものであることを特
    徴とする請求項(1)項に記載のアレイ状光素子用サブ
    基板の作製方法。
  3. (3)接合金属は、リボン状であり、微小ポンチとダイ
    スとを用いて打抜かれて直接又は間接にサブ基板上に転
    写されるものであることを特徴とする請求項(1)項に
    記載のアレイ状光素子用サブ基板の作製方法。
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