JPH06201954A - Optical bench - Google Patents

Optical bench

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JPH06201954A
JPH06201954A JP39093A JP39093A JPH06201954A JP H06201954 A JPH06201954 A JP H06201954A JP 39093 A JP39093 A JP 39093A JP 39093 A JP39093 A JP 39093A JP H06201954 A JPH06201954 A JP H06201954A
Authority
JP
Japan
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optical
layer
optical bench
solder
fixed
Prior art date
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Application number
JP39093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Murakami
和也 村上
Tatsuo Teraoka
達夫 寺岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
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Publication of JPH06201954A publication Critical patent/JPH06201954A/en
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Abstract

PURPOSE:To eliminate thermal effect exerted on other optical parts at the time of soldering, and to solder plural optical parts with high accuracy and with high reliability by one kind of solder. CONSTITUTION:On an optical bench 11 for soldering and fixing optical parts such as an LD 52 and a monitor 53, etc., a fixed pad 12 is provided at every optical parts. The fixed pad 12 has a solder layer 13 for brazing the optical parts on the surface, and consists of a laminated structure in which a heater 14 which is heated by electric conduction and melts the solder layer 13 is embedded inside. The heater 14 embedded in the fixed pad 12 is isolated electrically, and can be heated separately, respectively. In such a way, partial heating of a fixed pad unit is executed, and thermal effect exerted on other optical parts is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザなどの光
部品を実装するためのオプティカルベンチに係り、特に
部分加熱を導入することにより実装技術を改善したもの
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical bench for mounting an optical component such as a semiconductor laser, and more particularly to an optical bench improved by introducing partial heating.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信の適用が幹線から加入者系へと広
がるにつれて、安価で高信頼性の光送受信モジュールの
開発が要請されている。この光送受信モジュールは、送
信用半導体レーザ(送信用LD)や、受信用半導体受光
素子(受信用PD)、レンズ、合分波用の光導波路等を
一体化して組み込んだものである。これらLD、PDや
レンズ等の光部品を一体化して組込むには、特に高精
度、低損失で生産性が良く、しかも信頼性の高い調芯固
定方法が必要とされる。
2. Description of the Related Art As the application of optical communication spreads from trunk lines to subscriber systems, development of inexpensive and highly reliable optical transceiver modules is required. This optical transmission / reception module is one in which a semiconductor laser for transmission (LD for transmission), a semiconductor light receiving element for reception (PD for reception), a lens, an optical waveguide for multiplexing / demultiplexing, etc. are integrally incorporated. In order to integrally assemble these optical components such as LD, PD, and lens, a method of aligning and fixing with high accuracy, low loss, high productivity, and high reliability is required.

【0003】従来、この種の調芯固定方法として多数の
方法が提案されているが、はんだを用いて固定する方法
が最も信頼性が高く一般的である。これは、図5に示す
ごとき、光導波路51、LD52、LD出力モニタ用P
D53、レンズ54、PD55、光ファイバ56などか
らなる光送受信モジュールの実装においては、はじめに
基板となるオプティカルベンチ57にLD52をはんだ
付固定する。次に、このLD52を発光させて、モニタ
用PD53を調芯し、モニタ用PD53の出力が最大と
なる位置ではんだにより固定する。
Many methods have been conventionally proposed as this type of centering and fixing method, but the method of fixing using solder is the most reliable and general method. This is the optical waveguide 51, the LD 52, and the LD output monitor P as shown in FIG.
In mounting the optical transceiver module including the D53, the lens 54, the PD 55, the optical fiber 56, etc., the LD 52 is first soldered and fixed to the optical bench 57 serving as a substrate. Next, the LD 52 is caused to emit light to align the monitor PD 53, and is fixed by soldering at a position where the output of the monitor PD 53 is maximized.

【0004】このとき、光部品を把持してその位置を変
更、調整するには図6に示すような把持調整装置が用い
られる。こらは数軸の微動機構により動く2本のアーム
61、61が基台62に取り付けられ、このアーム6
1、61間にモニタ用PD53などの光部品を把持し
て、位置決め調整する。
At this time, a grip adjusting device as shown in FIG. 6 is used to grip the optical component and change or adjust its position. These two arms 61, 61 that are moved by a fine movement mechanism of several axes are attached to a base 62.
An optical component such as the monitor PD 53 is gripped between the first and the first 61 to adjust the positioning.

【0005】LD52が固定されているオプティカルベ
ンチ57は加熱器63の上に載置されており、モニタ用
PD53調芯終了後に加熱を行ない、はんだを溶融して
モニタ用PD53を固定する。このとき、加熱によって
先に固定されているLD52のはんだが溶融することに
よって動いてしまってはならない。このため、モニタ用
PD53の固定に用いるはんだはLD52の固定に用い
たはんだより融点が低く、かつはんだ付温度はLD固定
用はんだの融点に比べ低い温度とすることが必要であ
る。
The optical bench 57 to which the LD 52 is fixed is placed on the heater 63, and heating is performed after the alignment of the monitor PD 53 is completed, and the solder is melted to fix the monitor PD 53. At this time, the solder of the LD 52 previously fixed by heating should not move by being melted. Therefore, the solder used for fixing the monitor PD 53 has a lower melting point than the solder used for fixing the LD 52, and the soldering temperature needs to be lower than the melting point of the LD fixing solder.

【0006】以下、同様の操作を繰り返して、レンズ5
4、PD55を順次固定していき、最後に光ファイバ5
6の固定された光導波路51を固定ベース59上で調芯
し固定する。なお、59は光導波路固定用基板、60は
ファイバブロックである。
Thereafter, the same operation is repeated until the lens 5
4, PD55 is fixed in order, and finally the optical fiber 5
The fixed optical waveguide 51 of 6 is aligned and fixed on the fixed base 59. Incidentally, 59 is an optical waveguide fixing substrate, and 60 is a fiber block.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術では、次のような欠点があった。
However, the above-mentioned prior art has the following drawbacks.

【0008】(1)加熱器63によりオプティカルベン
チ57全体を加熱するため、光部品を固定する部分以外
も加熱されてしまうため、固定する光部品の数だけ種類
の異なる、換言すれば溶融温度の異なるはんだを必要と
する。
(1) Since the whole of the optical bench 57 is heated by the heater 63, the parts other than the part where the optical parts are fixed are also heated. Therefore, the number of kinds of optical parts to be fixed is different. Requires different solder.

【0009】(2)固定するLDやPDなどの光部品の
耐熱性および実装後の耐熱性などを考慮すると、はんだ
の融点は100〜350℃程度の範囲内に設定する必要
がある。しかし、この範囲内で固定の段階ごとに温度差
をつける必要があるため4〜6段階ぐらいのはんだ付し
かできず、したがって固定できる部品の数も制限され
る。
(2) Considering the heat resistance of the optical components such as LD and PD to be fixed and the heat resistance after mounting, the melting point of the solder must be set within the range of about 100 to 350 ° C. However, since it is necessary to provide a temperature difference in each fixing step within this range, only 4 to 6 steps of soldering can be performed, and thus the number of parts that can be fixed is also limited.

【0010】(3)融点によってはんだを選ぶ必要があ
るため、クリープしやすいはんだやぬれ性の悪いはんだ
なども使用せざるを得ず、信頼性を劣化させる要因とな
る。
(3) Since it is necessary to select a solder based on the melting point, solder that easily creeps or solder that has poor wettability must be used, which causes a deterioration in reliability.

【0011】(4)オプティカルベンチ全体を加熱する
必要があるので加熱領域が大きく、このためヒータ容量
を大きくしなければならない。その結果、光部品を把持
するアーム等の把持手段にも熱が伝わり膨張するため、
冷却後の光部品の位置が所望の位置からずれる。
(4) Since it is necessary to heat the entire optical bench, the heating area is large, and therefore the heater capacity must be increased. As a result, heat is transmitted to the gripping means such as the arm that grips the optical component and expands.
The position of the optical component after cooling deviates from the desired position.

【0012】(5)また、オプティカルベンチ全体の昇
温、冷却に長時間要し、生産性が悪くなり、光学系モジ
ュールなどの製品を高価なものにする。
(5) Further, it takes a long time to heat up and cool the entire optical bench, which deteriorates the productivity and makes the products such as the optical system module expensive.

【0013】本発明の目的は、上述した従来技術の欠点
を解消し、一種類のろう材で多数の光部品を高精度、高
信頼度で、生産性よく固定できる新規なオプティカルベ
ンチを提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art and to provide a new optical bench capable of fixing a large number of optical components with one type of brazing material with high accuracy, high reliability and high productivity. Especially.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明のオプティカルベ
ンチは、LDやPD、レンズなどの光部品を位置決めし
てろう付け固定するためのオプティカルベンチにおい
て、オプティカルベンチ上に、光部品をろう付けするた
めのろう材と、通電によって発熱してろう材を溶融させ
るヒータとを有する固定パッドを光学部品毎に独立して
設け、ヒータを固定パッド毎に独立して発熱させるよう
にしたものである。
The optical bench of the present invention is an optical bench for positioning and brazing fixing optical components such as LDs, PDs and lenses, and brazing optical components on the optical bench. A fixed pad having a brazing material for heating and a heater that melts the brazing material by generating heat when energized is provided independently for each optical component, and the heater is independently made to generate heat.

【0015】この場合において、オプティカルベンチ上
に設けられる固定パッドが、基板から表面に向って順
に、絶縁層間に金属発熱体を密着して挟んで構成したヒ
ータ層、ヒータ層とはんだ層とを密着する緩衝層、光部
品をはんだ付するはんだ層からなる積層構造をしている
ことが好ましい。
In this case, the fixed pad provided on the optical bench is a heater layer formed by closely sandwiching a metal heating element between insulating layers in order from the substrate toward the surface, and a heater layer and a solder layer are closely attached. It is preferable to have a laminated structure including a buffer layer for soldering and a solder layer for soldering the optical component.

【0016】より具体的には、オプティカルベンチをS
i基板で構成し、このSi基板上に設けられる固定パッ
ドを、基板から表面に向って順にSiO2 絶縁層、Ti
バッファ層、Pt発熱体層、SiO2 絶縁層、Tiバッ
ファ層、Pt酸化防止層、Auはんだ付層、Pb−Sn
はんだ層とする積層構造にすることが好ましい。
More specifically, the optical bench is S
The fixed pad provided on the Si substrate is composed of an SiO 2 insulating layer, a Ti
Buffer layer, Pt heating element layer, SiO 2 insulating layer, Ti buffer layer, Pt oxidation preventing layer, Au soldering layer, Pb-Sn
It is preferable to have a laminated structure having a solder layer.

【0017】光部品の固定は、オプティカルベンチの一
方の面に限定されるものではなく、したがって、固定パ
ッドは両面に設けられていてもよい。LDやPD、レン
ズなどの光部品を位置決めしてろう付け固定するための
オプティカルベンチは、これら光部品を一体的に組み込
んだ光源モジュールや光送受信モジュールなどに適用さ
れる。
The fixing of the optical component is not limited to one surface of the optical bench, and therefore, the fixing pad may be provided on both surfaces. An optical bench for positioning and brazing and fixing optical components such as LDs, PDs, and lenses is applied to a light source module, an optical transmission / reception module, etc. in which these optical components are integrally incorporated.

【0018】ろう材の代表的なものとして、はんだを挙
げることができるが、それ以外の従来から用いられた各
種のろう材を用いてもよい。ヒータは金属膜をエッチン
グして形成した発熱回路を絶縁膜間に挟んだ積層構造と
することができる。固定パッドの大きさは、光部品を固
定するために必要な適正な大きさとする。大き過ぎると
他のパッドへの熱影響が無視できないばかりかオプティ
カルベンチの小型化が図れず、小さ過ぎると光部品の固
定が難しくなるからである。いずれにしても、1個当り
の固定パッドの大きさは、オプティカルベンチの光部品
固定面に比して非常に小さな領域となる。
Although solder can be given as a typical brazing material, various other brazing materials conventionally used may be used. The heater may have a laminated structure in which a heating circuit formed by etching a metal film is sandwiched between insulating films. The size of the fixing pad is an appropriate size necessary for fixing the optical component. This is because if it is too large, the thermal effect on other pads cannot be ignored, and the optical bench cannot be downsized, and if it is too small, it becomes difficult to fix optical components. In any case, the size of each fixing pad is a very small area compared to the optical component fixing surface of the optical bench.

【0019】また、固定パッドは、必ずしも、ろう付け
の必要な全ての光部品に用意されなければならないとい
うものではない。例えば、位置決めの基準となる最初に
ろう付けされる光部品では、他の光部品が未だ固定され
ていないのだから、他の光部品に影響を与えることはな
く、従来行なわれてきたろう付け方法を用いれば足り、
固定パッドは必要ではない。また、ヒータを固定パッド
毎に独立して発熱させるために、各ヒータへの通電用の
配線は別回路とする。
Further, the fixing pad does not necessarily have to be prepared for all the optical components that require brazing. For example, in the first optical component to be brazed, which serves as a positioning reference, the other optical components are not yet fixed, so that the other optical components are not affected and the conventional brazing method is used. Just use it,
No fixed pad is required. Further, in order to heat the heater independently for each fixed pad, the wiring for energizing each heater is a separate circuit.

【0020】[0020]

【作用】一の光部品を、該当する固定パッド上に位置決
めする。位置決め後、その固定パッドの一部を構成する
ヒータに通電してヒータを発熱させる。すると、当該光
部品を固定するパッド部分のみ加熱されることになり、
その加熱により同じく固定パッドの表面を構成するろう
材が溶融して一の光部品を固定パッドに融着させる。通
電を止めてろう材を冷却させると、一の光部品は固定パ
ッド上にろう付け固定される。
[Operation] One optical component is positioned on the corresponding fixed pad. After positioning, the heater forming a part of the fixed pad is energized to generate heat. Then, only the pad portion that fixes the optical component is heated,
The heating also melts the brazing material forming the surface of the fixed pad to fuse one optical component to the fixed pad. When the energization is stopped and the brazing material is cooled, the one optical component is brazed and fixed on the fixing pad.

【0021】同じように、ヒータを固定パッド毎に独立
して発熱させることにより、他の光部品を固定パッド上
にろう付け固定していく。このとき、ヒータは固定パッ
ド毎に独立して発熱するので、その熱が他の固定パッド
に伝わるのが防止される。したがって、既に固定パッド
上に固定されている光部品のろう材が溶融して、位置決
めしたその位置がずれるようなことがなくなる。また、
ろう付けのための加熱は全体加熱ではなく部分加熱とな
り、他の部分への熱影響が低減されるので、オプティカ
ルベンチにろう付固定する光部品の数にかかわらずろう
材は1種類で済む。
Similarly, the heaters are caused to generate heat independently for each fixed pad to braze and fix other optical components on the fixed pad. At this time, since the heater independently generates heat for each fixed pad, the heat is prevented from being transmitted to other fixed pads. Therefore, the brazing material of the optical component already fixed on the fixing pad will not be melted and the positioned position will not be displaced. Also,
Since the heating for brazing is partial heating instead of total heating, and the thermal influence on other parts is reduced, only one brazing material is required regardless of the number of optical components brazed to the optical bench.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明のオプティカルベンチの実施例
を図面を用いて説明する。ここでは、光送受信モジュー
ルへの本発明の適用例について述べるが、光送受信モジ
ュールの基本構成は、従来例で説明した図5と同じであ
る。
Embodiments of the optical bench of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, an application example of the present invention to an optical transmission / reception module will be described, but the basic configuration of the optical transmission / reception module is the same as FIG. 5 described in the conventional example.

【0023】本実施例によるオプティカルベンチ11は
図2に示すような構造になっている。LDやPD、レン
ズなどの光部品を位置決めしてろう付け固定するためオ
プティカルベンチ11は、光部品と熱膨張係数の近いシ
リコン単結晶基板で構成される。このオプティカルベン
チ11上のLDなどの光部品が搭載、固定される位置
に、光部品をろう付け固定するための固定パッド12が
光部品毎に独立して設けてある。
The optical bench 11 according to this embodiment has a structure as shown in FIG. In order to position and braze and fix optical components such as LDs, PDs, and lenses, the optical bench 11 is composed of a silicon single crystal substrate having a thermal expansion coefficient close to that of the optical components. A fixing pad 12 for brazing and fixing an optical component such as an LD on the optical bench 11 is separately provided at a position where the optical component is mounted and fixed.

【0024】この固定パッド12は、LDなどの光部品
をろう付けするために表面に設けられたはんだ層13
と、通電によって発熱させてはんだを溶融させるために
はんだ層13の下に埋設したヒータ14とを有する。各
固定パッド12のヒータ14は、それぞれ固定パッドか
ら延出した2本の通電用配線15をもち、これらはオプ
ティカルベンチ11の端部に設けた電気的に電極パッド
16に接続されて、各ヒータ14を固定パッド12毎に
独立して発熱させるようになっている。なお、各固定パ
ッド12の通電用配線15の1本を共通にしてもよい。
特に、オプティカルベンチ11の裏面を共通電極とすれ
ば、通電配線15、電極パッド16の数を半減すること
ができる。
The fixing pad 12 is a solder layer 13 provided on the surface for brazing an optical component such as an LD.
And a heater 14 embedded under the solder layer 13 in order to generate heat by energization to melt the solder. The heater 14 of each fixed pad 12 has two current-carrying wires 15 extending from each fixed pad, and these are electrically connected to the electrode pads 16 provided at the end of the optical bench 11, and the heaters 14 are electrically connected. Each of the fixed pads 12 is made to generate heat independently. It should be noted that one of the conducting wires 15 of each fixed pad 12 may be common.
In particular, if the back surface of the optical bench 11 is used as a common electrode, the number of conductive wirings 15 and electrode pads 16 can be reduced by half.

【0025】本実施例では、オプティカルベンチ11を
構成する基板は厚み1mm、幅15mm、長さ15mm
のSi基板を使用し、その上に光部品数に合わせ固定パ
ッド12を4箇所に設けた。なお既述した通り、それぞ
れの固定パッド12に埋設されたヒータ14は電気的に
独立しており、各々単独で加熱可能となっている。
In the present embodiment, the substrate forming the optical bench 11 has a thickness of 1 mm, a width of 15 mm and a length of 15 mm.
The Si substrate was used, and the fixing pads 12 were provided at four places on the Si substrate according to the number of optical components. As described above, the heaters 14 embedded in the respective fixed pads 12 are electrically independent and can be heated independently.

【0026】本実施例における固定パッドの断面構造は
図3に示す通りである。Si基板31上に、絶縁膜とし
てSiO2 絶縁層32が設けられ、その上にTiバッフ
ァ層33、発熱体となるPt発熱体層34、絶縁のため
のSiO2 絶縁層35、Tiバッファ層36、Pt酸化
防止層37、はんだ付のためのAu層はんだ付層38、
そしてPb−Sn共晶はんだ層39が表面に向って順に
積層されている。
The sectional structure of the fixing pad in this embodiment is as shown in FIG. An SiO 2 insulating layer 32 is provided as an insulating film on a Si substrate 31, and a Ti buffer layer 33, a Pt heating element layer 34 serving as a heating element, a SiO 2 insulating layer 35 for insulation, and a Ti buffer layer 36 are provided on the SiO 2 insulating layer 32. , Pt oxidation preventive layer 37, Au layer for soldering, soldering layer 38,
And the Pb-Sn eutectic solder layer 39 is laminated in order toward the surface.

【0027】ヒータ層41は、絶縁層となるSiO2
32、35間にPt発熱体層34を積層した基本構造を
もち、実施例ではTiバッファ層33が介在した構造と
なっている。上下のTi層33、36は、SiO2 と密
着性がよく、Ptとも強固なつながりが得られることか
ら、SiO2 層とPt層の間に設けてある。また、上の
Pt層37ははんだ付の際の高温状態でTi層36が酸
化するのを防止する役割を果す。
The heater layer 41 has a basic structure in which a Pt heating element layer 34 is laminated between the SiO 2 layers 32 and 35 serving as insulating layers, and in the embodiment, a Ti buffer layer 33 is interposed. The upper and lower Ti layers 33, 36 are provided between the SiO 2 layer and the Pt layer because they have good adhesion to SiO 2 and can form a strong connection with Pt. Further, the upper Pt layer 37 plays a role of preventing the Ti layer 36 from being oxidized in a high temperature state during soldering.

【0028】なお、ヒータ14は、ヒータ層41に通電
用配線15、電極パッド16を加えたもので、また、緩
衝層42はヒータ層41と表面のはんだ層39とを密着
するTiバッファ層36、Pt酸化防止層37、Auは
んだ付層38から構成される。
The heater 14 is the heater layer 41 to which the current-carrying wiring 15 and the electrode pad 16 are added, and the buffer layer 42 is a Ti buffer layer 36 that adheres the heater layer 41 and the solder layer 39 on the surface. , Pt oxidation preventive layer 37 and Au soldering layer 38.

【0029】本実施例では、下のSiO2 層32はSi
単結晶の熱酸化によって得、その他の金属層は真空蒸着
によって得ている。また、上のSiO2 層35は半導体
製造プロセスで用いられるCVD法で製作した。
In this embodiment, the lower SiO 2 layer 32 is Si
It is obtained by thermal oxidation of a single crystal, and other metal layers are obtained by vacuum evaporation. The upper SiO 2 layer 35 is manufactured by the CVD method used in the semiconductor manufacturing process.

【0030】また、発熱体となるPt層43は、本実施
例においては幅数μmの微細パターンを固定パッド12
の全域にわたって描画し、不要部をエッチング除去して
発熱回路を構成し、その抵抗値を調整して所望の発熱量
が得られるようにした。このパターニングおよび、その
他の金属層の不要部の除去は、半導体プロセスを用いて
行なった。なお、パッド全域にわたって描画したのは、
固定パッド前面を一様な発熱分布とするためである。
In the present embodiment, the Pt layer 43 serving as a heating element has a fine pattern having a width of several μm and is used as the fixed pad 12.
Was drawn over the entire area, the unnecessary portion was removed by etching to form a heat generating circuit, and the resistance value thereof was adjusted to obtain a desired heat generation amount. This patterning and removal of unnecessary portions of the other metal layers were performed using a semiconductor process. In addition, the drawing over the entire pad is
This is because the front surface of the fixed pad has a uniform heat generation distribution.

【0031】本実施例において製作したオプティカルベ
ンチの通電温度特性を図4に示す。固定パッド中央部
は、2.6Vの通電で300℃まで上昇した。固定パッ
ド端から3mm離れた所では150℃以下であった。こ
のことから、固定パッド以外の部分の温度を上昇させる
ことがなく、固定パッド毎に加熱でき固定パッド単位で
はんだ付できることが明らかである。
FIG. 4 shows the energization temperature characteristics of the optical bench manufactured in this example. The central portion of the fixed pad was heated to 300 ° C. by applying a voltage of 2.6V. The temperature was 150 ° C or lower at a position 3 mm away from the end of the fixed pad. From this, it is clear that each fixed pad can be heated and soldered in fixed pad units without raising the temperature of the portion other than the fixed pad.

【0032】この様にして製作したオプティカルベンチ
に、図1に示すように把持調整装置で光部品を実装す
る。予めLD52がはんだ付固定されている。なお、こ
のはんだ付固定は、これから述べるモニタ用PD53の
場合と同様に行なったものである。本実施例によるオプ
ティカルベンチ11を断熱プレート18の上に載せ、L
D52を発光させて、モニタ用PD53の出力が最大と
なる位置にモニタ用PD53を調芯する。この調芯は、
基台62に取り付けられた2本のアーム61、61間に
把持することによって行われれる。モニタ用PD53を
調芯後、選択した電極パッド16に接触させた電極棒1
7から電極パッド16に通電し、所望の固定パッドのみ
を加熱して、固定パッド表面のはんだ層を溶融し、モニ
タ用PD53をはんだ付け固定した。
On the optical bench manufactured as described above, optical components are mounted by a grip adjusting device as shown in FIG. The LD 52 is fixed by soldering in advance. The soldering and fixing are performed in the same manner as in the monitor PD 53 described below. The optical bench 11 according to the present embodiment is placed on the heat insulating plate 18, and L
D52 is caused to emit light, and the monitor PD 53 is aligned at a position where the output of the monitor PD 53 is maximum. This alignment is
It is performed by gripping between the two arms 61, 61 attached to the base 62. After aligning the monitor PD 53, the electrode rod 1 brought into contact with the selected electrode pad 16
The electrode pad 16 was energized from 7 to heat only the desired fixed pad to melt the solder layer on the surface of the fixed pad, and the monitor PD 53 was fixed by soldering.

【0033】本実施例では、はんだをPb−Sn共晶
(融点183℃)とし、はんだ付温度を230℃として
実装した。通電開始から2分程度で230℃に達し、1
分間放置した後、通電を終了したところ、1分後にはん
だが固化した。このとき、モニタ用PD53を把持する
把持手段の熱膨張は無視できるほど小さいため、冷却後
のモニタ用PD53の位置精度は極めて良好であった。
In this example, the solder was Pb-Sn eutectic (melting point 183 ° C.) and the soldering temperature was 230 ° C. 230 ° C was reached in about 2 minutes from the start of energization, and 1
After leaving for 1 minute and ending the energization, the solder solidified after 1 minute. At this time, since the thermal expansion of the gripping means for gripping the monitor PD 53 is so small that it can be ignored, the positional accuracy of the monitor PD 53 after cooling was extremely good.

【0034】モニタ用PD以外の他の光部品についても
同じようにして実装する。また、その他の工程は従来技
術と同様である。
Optical components other than the monitor PD are also mounted in the same manner. The other steps are the same as those in the conventional technique.

【0035】本実施例で実装した光送受信モジュールを
−20℃〜70℃1サイクル/30分で2000サイク
ルのヒートサイクル試験を行なったところ、サンプル1
0個で光出力の低下は平均0.2dB、最大0.5dB
であり、高い信頼性を有することが実証された。
The optical transceiver module mounted in this example was subjected to a heat cycle test of 2,000 ° C. to 70 ° C. 1 cycle / 30 minutes for 2000 cycles.
The average optical output drop is 0.2 dB and maximum is 0.5 dB with 0
It was proved to have high reliability.

【0036】本実施例によれば、加熱によって溶融する
はんだは、当該固定パッドのはんだのみであるので、先
に固定されているLD52等のはんだが溶融することは
なく、したがって、はんだ溶融によってLD52等が動
いてしまうことがない。また、モニタ用PD53の固定
に用いるはんだは、LD52等の固定に用いたはんだと
同じ融点でよく、はんだ付温度もLD固定用はんだ等の
融点より低い温度とする必要はない。
According to the present embodiment, since the solder that is melted by heating is only the solder of the fixed pad, the solder such as the LD52 that has been previously fixed does not melt, and therefore the LD52 is melted by the solder. Etc. will not move. The solder used for fixing the monitor PD 53 may have the same melting point as the solder used for fixing the LD 52 and the like, and the soldering temperature need not be lower than the melting point of the LD fixing solder and the like.

【0037】このように、所望の固定パッドのみが加熱
され、他の部品は加熱されないので、固定する光部品の
数にかかわらずはんだは1種類でよく、また、固定部品
毎に温度差をつける必要がないためた固定できる光部品
の数に制限がなくなる。
As described above, only the desired fixing pad is heated and the other parts are not heated. Therefore, only one type of solder is required regardless of the number of optical parts to be fixed, and a temperature difference is given to each fixed part. There is no need to limit the number of optical components that can be fixed.

【0038】また、融点によってはんだを選ぶ必要がな
くなるため、クリープしやすいはんだやぬれ性の悪いは
んだなどを使用しないで済み、信頼性に優れる そして、オプティカルベンチ全体を加熱する必要がなく
なって加熱領域が小さくなるので、ヒータ容量が小さく
て済む。その結果、光部品を把持するアーム等の把持手
段の膨張が回避できるため、冷却後の光部品の位置が所
望の位置からずれることがない。また、小さな加熱領域
のみ昇温、冷却するだけでよいので、昇温、冷却が短時
間ですみ、生産性が良好となる。
Further, since it is not necessary to select a solder depending on the melting point, it is not necessary to use a solder that easily creeps or a solder that has poor wettability, and it is excellent in reliability. Moreover, it is not necessary to heat the entire optical bench, and the heating area is reduced. Is small, the heater capacity can be small. As a result, expansion of the gripping means such as an arm that grips the optical component can be avoided, and the position of the optical component after cooling does not deviate from the desired position. Further, since it is only necessary to raise and cool only a small heating area, it is possible to raise and cool the heating time in a short time and to improve the productivity.

【0039】特に、光送受信モジュールのような導波路
型光部品の実装技術に適用することにより、工程数低
減、部品低減による低コスト化、小型化が可能となり、
加入者系へと広がる光通信の要請に十分応えることがで
きる。
In particular, by applying it to a mounting technique of a waveguide type optical component such as an optical transceiver module, it is possible to reduce the number of processes, reduce the cost due to the reduction of components, and reduce the size.
It is possible to fully meet the demand for optical communication that spreads to subscriber systems.

【0040】なお、本実施例で述べた固定パッド断面の
組成、部品形状、材料などに本発明は限定されない。例
えば、オプティカルベンチにシリコン基板を用いたが、
ガラスなど他の材料を使用してもよい。また、図1にお
いては、オプティカルベンチ11を断熱プレート18に
載せ、加熱を固定パッド部のヒータのみによって行なう
ようにしたが、例えば、断熱プレート18を加熱器に置
き換え、はんだの溶融温度以下に余熱して実装するよう
にしてもよい。
The present invention is not limited to the composition, the shape of parts, the material, etc. of the cross section of the fixed pad described in this embodiment. For example, I used a silicon substrate for the optical bench,
Other materials such as glass may be used. Further, in FIG. 1, the optical bench 11 is placed on the heat insulating plate 18 and heating is performed only by the heater of the fixed pad portion. However, for example, the heat insulating plate 18 is replaced with a heater, and residual heat below the melting temperature of the solder is used. You may make it implement.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、次の効果がある。The present invention has the following effects.

【0042】(1)光部品を固定する固定パッドのみを
有効加熱することができるため、1種類のはんだで多数
の光部品のろう付ができる。
(1) Since only the fixing pad for fixing the optical components can be effectively heated, a large number of optical components can be brazed with one type of solder.

【0043】(2)ろう材が1種類でよいため、ろう付
け性、クリープ特性など信頼性の高いろう材を選んで使
うことができ、高い信頼性を得ることができる。
(2) Since only one type of brazing material is required, a brazing material having high reliability such as brazing property and creep property can be selected and used, and high reliability can be obtained.

【0044】(3)加熱領域が固定パッドになり、オプ
ティカルベンチに比して微小であるため、光部品を把持
してその位置を変更、調整するアーム等の把持手段の熱
膨張が無視でき、したがって冷却後の光部品の位置精度
が極めて良好となる。
(3) Since the heating area is the fixed pad and is smaller than the optical bench, the thermal expansion of the gripping means such as the arm for gripping the optical component to change and adjust its position can be ignored, Therefore, the positional accuracy of the optical component after cooling becomes extremely good.

【0045】(4)加熱領域が微小であるため、昇温、
冷却が短時間で行なえ、生産性の向上が可能であり、低
価格化を実現できる。
(4) Since the heating area is very small,
Cooling can be done in a short time, productivity can be improved, and cost reduction can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のオプティカルベンチを使用した光部品
の実装方法の一実施例を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a method of mounting an optical component using an optical bench of the present invention.

【図2】本発明のオプティカルベンチの一実施例を示す
斜視図。
FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of an optical bench of the present invention.

【図3】本発明のオプティカルベンチの固定パッド構造
の一実施例を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of a fixed pad structure of an optical bench according to the present invention.

【図4】本実施例のオプティカルベンチのヒータの通電
電圧に対する温度特性図。
FIG. 4 is a temperature characteristic diagram with respect to a conduction voltage of a heater of the optical bench of the present embodiment.

【図5】従来の光送受信モジュールの内部構造の一例を
示す斜視図。
FIG. 5 is a perspective view showing an example of an internal structure of a conventional optical transceiver module.

【図6】従来のオプティカルベンチを使用した光部品の
実装方法を示す斜視図。
FIG. 6 is a perspective view showing a method of mounting an optical component using a conventional optical bench.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 オプティカルベンチ 12 固定パッド 13 はんだ層 14 ヒータ 15 通電用配線 16 電極パッド 17 電極棒 18 断熱プレート 52 LD(半導体レーザ) 53 モニタ用PD(モニタ用半導体受光素子) 11 Optical Bench 12 Fixed Pad 13 Solder Layer 14 Heater 15 Conductive Wiring 16 Electrode Pad 17 Electrode Bar 18 Insulation Plate 52 LD (Semiconductor Laser) 53 Monitor PD (Semiconductor Photo Detector for Monitor)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体レーザや半導体受光素子、レンズな
どの光部品を位置決めしてろう付け固定するためのオプ
ティカルベンチにおいて、上記オプティカルベンチ上
に、光部品をろう付けするためのろう材と、通電によっ
て発熱して上記ろう材を溶融させるヒータとを有する固
定パッドを光学部品毎に独立して設け、上記ヒータを固
定パッド毎に独立して発熱させるようにしたことを特徴
とするオプティカルベンチ。
1. An optical bench for positioning and brazing optical components such as a semiconductor laser, a semiconductor light receiving element, and a lens, wherein a brazing material for brazing the optical components on the optical bench, and an electric current. An optical bench, characterized in that a fixed pad having a heater for generating heat to melt the brazing material is provided independently for each optical component, and the heater is independently heated for each fixed pad.
【請求項2】請求項1に記載のオプティカルベンチにお
いて、オプティカルベンチ上に設けられる上記固定パッ
ドが、基板から表面に向って順に、絶縁層間に金属発熱
体を密着して挟んで構成したヒータ層、ヒータ層とはん
だ層とを密着する緩衝層、光部品をはんだ付するはんだ
層からなる積層構造をしているオプティカルベンチ。
2. The optical bench according to claim 1, wherein the fixed pad provided on the optical bench is formed by closely sandwiching a metal heating element between insulating layers in order from the substrate toward the surface. An optical bench having a laminated structure including a buffer layer for closely adhering a heater layer and a solder layer, and a solder layer for soldering optical components.
【請求項3】請求項1に記載のオプティカルベンチにお
いて、オプティカルベンチがSi基板で構成され、この
Si基板上に設けられる上記固定パッドが、基板から表
面に向って順にSiO2 絶縁層、Tiバッファ層、Pt
発熱体層、SiO2 絶縁層、Tiバッファ層、Pt酸化
防止層、Auはんだ付層、Pb−Snはんだ層となる積
層構造をしているオプティカルベンチ。
3. The optical bench according to claim 1, wherein the optical bench is composed of a Si substrate, and the fixed pads provided on the Si substrate are a SiO 2 insulating layer and a Ti buffer in order from the substrate to the surface. Layer, Pt
An optical bench having a laminated structure including a heating element layer, a SiO 2 insulating layer, a Ti buffer layer, a Pt oxidation preventing layer, an Au soldering layer, and a Pb—Sn solder layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5700987A (en) * 1994-06-16 1997-12-23 Lucent Technologies Inc. Alignment and bonding techniques
US5951893A (en) * 1995-12-05 1999-09-14 Motorola, Inc. Integrated circuit pad structure with high temperature heating element and method therefor

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