JPH05251454A - はんだ付けされた結合部を形成するための方法 - Google Patents

はんだ付けされた結合部を形成するための方法

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JPH05251454A
JPH05251454A JP4266872A JP26687292A JPH05251454A JP H05251454 A JPH05251454 A JP H05251454A JP 4266872 A JP4266872 A JP 4266872A JP 26687292 A JP26687292 A JP 26687292A JP H05251454 A JPH05251454 A JP H05251454A
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selectively metallized
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トマス・ダブリュー・フィツジェラルド
Jagannath Chirravuri
ジャガナス・チラブリ
Marvin Tabasky
マービン・タバスキー
Vincent J Barry
ビンセント・ジェイ・バリー
Victor J Cataldo
ビクター・ジェイ・カタルドー
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 集積型デバイス構造体の参照表面に部品をは
んだ付けするに際しての各部品の相対位置の変化をなく
すこと。 【構成】 金属パッドが基材面25上に配置され、次い
ではんだ配列模様27が各金属パッド上に付着される。
レーザーアレーチップ21の接触面26の予め決定され
た部分が選択的に金属化されそれにより、基材上の対応
する金属パッドと各々関連する金属パッドが形成され
る。レーザーアレーチップ21は、前述の台座構造部分
及びz軸方向に伸延する構造部分を使用して基材面25
と一体化される。付着された各はんだ配列模様の高さ
は、レーザーアレーチップ21の接触面26及び基材面
25の参照面間の間隔を画定するz軸方向に伸延する構
造部分24−1及び24−2の高さhz よりも小さい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気的結合部を形成する
方法に関し、詳しくは集積型デバイス構造体の参照表面
に部品をはんだ付けするための方法に関する。
【0002】
【従来技術】発光部品(レーザー)及び受光部品(検出
器)、そして伝送素子(ファイバー及び導波管)間で光
を効率的に転送させるためにはそれら部品を製造中に正
確な位置に配列及び固定する必要がある。そうした位置
上の一体性を維持するために従来、部品間に電気的結合
部を形成する軟質のはんだ合金が使用される。この軟質
のはんだ合金は加熱に先立ち所望の結合部領域に予め配
置され、はんだ作業中の各部品の相対位置はクリンプ或
はホールピンの如き機械的仮留めか或は特別に設計した
ジグ及びフィクスチャーによって維持される。不都合な
ことに、アセンブリーが加熱される間にはんだが溶けそ
の剛性が一時的に失われることから部品間にズレが生じ
る。これにより、はんだによって支持或は位置決めされ
るはずのその他部品の位置が若干変化する。位置的な変
化は小さくとも、部品の相対移動は、それら部品を不整
合状態に固定せしめそれにより、極めて正確な整合が重
要な電子−光アセンブリーの性能に悪影響を及ぼし得る
には十分なものである。M.J.Waleはその”Se
lf Aligned,Flip Chip Asse
mbly of Photonic Device w
ith Electrical and Optica
l Connections ”の中で、部品を相互に
結合するためのはんだリフロー現象の使用に関する従来
技術を代表する整合技法を論議している。Waleの光
学的アセンブリーでは、そこに位置決めしファイバーを
導波管と整合させるためのV字溝を具備する基材に導波
管チップがはんだ付けされる。導波管チップ及び基材の
表面上に湿潤性金属パッド列が先ず形成され、次いでこ
の湿潤性金属パッドに上被するはんだパッド列が形成さ
れる。はんだパッド及び湿潤性金属パッドが接触状況に
配置され、はんだがリフローされる。これにより基材及
び導波管チップを整合状態に移動させるための表面張力
が生ぜしめられる。アセンブリーを引き続き冷却するこ
とにより、部品はこの整合位置に固定される。Wale
のアセンブリーではその図7(e)に示されるように、
はんだの量並びに湿潤性金属パッドの表面の相対寸法形
状が、ファイバー及び導波管間の光学的整合に影響を与
える。結局、Waleのアセンブリーでは、仮にV字溝
に位置決めしたファイバーを結合アセンブリーの導波管
と光学的に整合させる場合、各パッド及びはんだの寸法
を正確に制御する必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】集積型デバイス構造体
の参照表面に部品をはんだ付けするに際しての各部品の
相対位置の変化をなくすことである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、選択的
金属化部分を有する部品を参照表面に結合するための方
法であって、前記参照表面にはんだ湿潤性金属パッドの
所望の配列模様を形成する段階と、各前記はんだ湿潤性
金属パッドにはんだを付着させる段階と、前記部品と前
記参照表面とを剛着状態で一体化させる段階と、前記は
んだをリフローさせるべく十分に加熱しそれにより、選
択的金属化部分の夫々を接触させ前記各パッドとの電気
的結合部を形成する段階とを含む前記方法が提供され
る。
【0005】
【実施例】本発明は光電子部品の接触表面をデバイスア
センブリーの参照表面にはんだ付けすることによる、そ
れら間における電気的結合部の形成に関する。本発明に
従えば、好適な湿潤性金属パッドが参照表面の予め決定
された部分に配置され、各前記湿潤性金属パッドにはん
だの配列模様が付着される。部品の接触表面は前記参照
表面上の対応する湿潤性金属パッドと各々関連する接触
パッドでもって選択的金属化が為される。
【0006】次いで部品が、参照表面に対しアセンブリ
ー内のその他の構造部と光学的に整列するようにしてア
センブリー内に組み込まれる。組込まれた状態に於て
も、付着されたはんだ配列模様及び接触パッドは物理的
に離間されている。先に述べた光学的整合は、例えば、
レーザーの如き発光部品或は検出器の如き受光部品、そ
して参照表面と一体化された光伝達素子との間で生じ得
る。この光伝達素子はファイバー或は導波管であり、一
方、参照表面は基材本体の上部表面であり得る。
【0007】引き続きはんだを加熱することにより、は
んだは表面張力によって十分にリフロー(”マウンドア
ップ”)しそれにより、各はんだ配列模様のメニスカス
が部品の接触表面上の関連するパッドと接触して隆起
し、それ自身をパッド表面を覆って分布させる。その結
果、参照表面及び部品間に、それらを初期に物理的に結
合させることなく結合部が形成される。本発明の特に有
益な点は、部品が参照表面と剛性状態で一体化されそれ
により、はんだによる結合部の形成中に部品のみならず
参照表面も移動しないということである。
【0008】図1には、リフロー現象を例示するため
の、表面積の異なる3つのはんだ湿潤性金属パッド(以
下単に金属パッドと称する)10、11及び12が示さ
れる。等量のはんだ13が各前記金属パッド上に付着さ
れる。図1ではハッチラインを付した断面がリフローす
るはんだ量を表している。図示されるように、寸法のよ
り小さな金属パッドが、リフローするはんだをより高く
マウンディング、即ち縦方向に隆起させる。例えばこの
高さは最も小さな金属パッド12に於てはaz で示され
ている。このマウンディング原理は部分的に非湿潤性の
表面上に付着したはんだを溶融に際しマウンド或は”ボ
ールアップ”させるための傾向として定義されるもので
あり、本発明では以下に議論されるように使用される。
【0009】図2には光学アセンブリーの断面が示され
る。図示されるように、この光学アセンブリーにはレー
ザーアレーチップ21が含まれる。このレーザーアレー
チップ21は基材22上で、レーザーアレーチップ21
を側方の台座23及び前方の2つの台座(図示せず)と
同時に衝接する状態に配置することにより、基材22上
でx及びy方向に於て位置決めされる。z軸方向に伸延
する構造部分24−1及び24−2がレーザーアレーチ
ップ21を支持し且つz方向での整合を容易化する。本
発明の方法はレーザーアレーチップ21を基材面25に
はんだ付けするために使用される。
【0010】本発明に従えば、金属パッドが基材面25
上に配置され、次いではんだ配列模様27が各金属パッ
ド上に付着される。レーザーアレーチップ21の接触面
26の予め決定された部分が選択的に金属化されそれに
より、基材上の対応する金属パッドと各々関連する金属
パッドが形成される。レーザーアレーチップ21は、前
述の台座構造部分及びz軸方向に伸延する構造部分を使
用して基材面25と一体化される。付着された各はんだ
配列模様の高さは、レーザーアレーチップ21の接触面
26及び基材面25の参照面間の間隔を画定するz軸方
向に伸延する構造部分24−1及び24−2の高さhz
よりも小さい。
【0011】予め位置決めされた各はんだ配列模様は加
熱に際して溶け、クロスハッチを付したはんだマウンド
28の如く隆起し、レーザーアレーチップ21の接触面
26上の対応する金属パッドと接触し、az z の状
況を呈する。先のWaleのアセンブリーとは異なり、
本発明のはんだ結合部は、レーザーアレーチップ或は基
材の何れをも移動させることなく形成される。詳しく
は、図2における側方及び前方の台座構造部分がレーザ
ーアレイチップ21を基材面25に対して剛性状態に位
置決めしそれにより、レーザーアレーチップ21及び基
材面25は共に、はんだ結合部の形成中は不動状況に維
持される。
【0012】はんだがレーザーアレーチップを湿潤化さ
せることから、その連結はアセンブリーを冷却しはんだ
を固化させるに際し妨害を受けない。基材面25に関し
その他部品を位置付け得それにより、それら部品を相互
に参照し得る。部品の金属化の寸法、金属パッド、そし
て付着されたはんだの寸法をかなり変化させ得ることは
当業者には明らかである。しかしながら、そうした寸法
ははんだ配列模様の各々が部品上の関連するパッドと接
触するべく十分にリフローするよう適宜選択されるべき
である。
【0013】図2に示すウエハーアセンブリーが作製さ
れた。例示されるように、溶融したはんだは表面張力に
よって隆起し、上方に位置決めされたレーザーアレーチ
ップに接触するが、シリコン基材面上に予め位置決めし
たはんだ配列模様とは接触しない。基材は、平均幅寸法
が140μの溝を有し、ファイバーコアが基材面上方
8.69μの位置に位置付けられ、z軸方向に離間する
構造部分の高さは5.24μであった。付着されたイン
ジウムはんだ配列模様の高さは、溶融に際し少なくとも
1.24μマウンドアップする必要上、各々4.00μ
とされた。レーザーを使用しての試験では電気的接触が
確立されたことが示された。
【0014】本発明の原理を図2のアセンブリーを参照
して説明したが、本発明はこれに限定されるものでは無
い。当業者には、固定参照マーク或は参照手段を使用し
て、はんだ付けによる電気的結合部を形成する以前に本
発明を参照面を有する電子−光部品と剛性的に一体化し
得るようなその他のアセンブリーに適用し得ることが明
らかである。好ましくは、各部品は、参照表面と剛性状
態で一体化された場合にその他のデバイスと光学的に連
絡される。更には、はんだはAun に限定されるもの
では無く、当業者に周知のその他好適なはんだが含まれ
るものとする。以上本発明を具体例を参照して説明した
が、本発明の内で多くの変更を成し得ることを理解され
たい。
【0015】
【発明の効果】参照表面及び部品間に、それらを初期に
物理的に結合させることなく結合部が形成される。また
部品が参照表面と剛性状態で一体化されそれにより、は
んだによる結合部の形成中に部品のみならず参照表面も
移動することがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で使用されるリフロー現象の例示図であ
る。
【図2】本発明の原理を例示するための光電子デバイス
の例示図である。
【符号の説明】
10:はんだ湿潤性金属パッド 11:はんだ湿潤性金属パッド 12:はんだ湿潤性金属パッド 21:レーザーアレーチップ 22:基材 23:側方の台座 24−1:z軸方向に伸延する構造部分 24−1:z軸方向に伸延する構造部分 25:基材面 26:接触面 28:はんだマウンド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マービン・タバスキー アメリカ合衆国マサチューセッツ州ピーボ ディ、クリントン・ロード11 (72)発明者 ビンセント・ジェイ・バリー アメリカ合衆国マサチューセッツ州フラミ ンガム、アンジェラ・ロード12 (72)発明者 ビクター・ジェイ・カタルドー アメリカ合衆国マサチューセッツ州ウィル ミントン、トマホーク・ドライブ12

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 選択的金属化部分を有する部品を参照表
    面に結合するための方法であって、 前記参照表面にはんだ湿潤性金属パッドの所望の配列模
    様を形成する段階と、 各前記はんだ湿潤性金属パッドにはんだを付着させる段
    階と、 前記部品と前記参照表面とを剛着状態で一体化させる段
    階と、 前記はんだをリフローさせるべく十分に加熱しそれによ
    り、選択的金属化部分の夫々を接触させ前記各パッドと
    の電気的結合部を形成する段階とを含む前記選択的金属
    化部分を有する部品を参照表面に結合するための方法。
  2. 【請求項2】 電気的結合部の形成は、部品或は参照表
    面の何れをも移動させることなく達成される請求項1の
    選択的金属化部分を有する部品を参照表面に結合するた
    めの方法。
  3. 【請求項3】 部品には複数の活性化部分が含まれ、参
    照表面は複数の受光素子を具備する光電子的デバイスと
    一体化される請求項2の選択的金属化部分を有する部品
    を参照表面に結合するための方法。
  4. 【請求項4】 剛着状態で一体化された部品の活性化部
    分は光電子的デバイスの受光素子と光学的に連絡される
    請求項3の選択的金属化部分を有する部品を参照表面に
    結合するための方法。
  5. 【請求項5】 部品と参照表面とを剛着状態で一体化す
    る段階には、 前記部品の前面を、前記参照表面の各位置に形成された
    2つの前方台座の接触面と衝接させる段階と、 前記部品の横方向に形成された合致する溝の側壁を、前
    記参照表面の各位置に形成された側方台座の接触表面に
    衝接させる段階とが含まれる請求項4の選択的金属化部
    分を有する部品を参照表面に結合するための方法。
  6. 【請求項6】 選択的金属化部分を具備する部品を、該
    選択的金属化部分と各々対応する関連する湿潤性金属パ
    ッドの配列模様を有する参照表面と結合させるための方
    法であって、 前記各湿潤性パッドにはんだを付着させる段階と、 該はんだを、対応する前記選択的金属化部分へとリフロ
    ーし且つ接触しそれにより前記湿潤性金属パッドとの電
    気的結合部を形成させるに十分に加熱する段階とを含ん
    でいる前記選択的金属化部分を具備する部品を、該選択
    的金属化部分と各々対応する関連する湿潤性金属パッド
    の配列模様を有する参照表面と結合させるための方法。
  7. 【請求項7】 電気的結合部の形成は、部品或は参照表
    面の何れもが移動することなく達成される請求項6の選
    択的金属化部分を具備する部品を、該選択的金属化部分
    と各々対応する関連する湿潤性金属パッドの配列模様を
    有する参照表面と結合させるための方法。
JP4266872A 1991-09-13 1992-09-10 はんだ付けされた結合部を形成するための方法 Withdrawn JPH05251454A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US75924691A 1991-09-13 1991-09-13
US759246 1991-09-13

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JPH05251454A true JPH05251454A (ja) 1993-09-28

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4266872A Withdrawn JPH05251454A (ja) 1991-09-13 1992-09-10 はんだ付けされた結合部を形成するための方法

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EP (1) EP0532015A3 (ja)
JP (1) JPH05251454A (ja)
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