JPH07168058A - 光モジュール - Google Patents
光モジュールInfo
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- JPH07168058A JPH07168058A JP5313318A JP31331893A JPH07168058A JP H07168058 A JPH07168058 A JP H07168058A JP 5313318 A JP5313318 A JP 5313318A JP 31331893 A JP31331893 A JP 31331893A JP H07168058 A JPH07168058 A JP H07168058A
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- JP
- Japan
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- optical
- laser diode
- sub
- optical fiber
- heat sink
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4228—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
- G02B6/4232—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using the surface tension of fluid solder to align the elements, e.g. solder bump techniques
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光素子と光ファイバ、または光導波路との光
軸無調整化を実現すると同時に光素子の効率的な放熱が
可能な光モジュールを提供する 【構成】 サブ基板１にＶ溝２、溝１４、電極パッド４
およびＡｕＳｎはんだバンプ５を形成し、サブ基板１と
同様なＡｕ電極パッド６を設けたレーザダイオード３
を、ＡｕＳｎバンプ５によってセルフアライメント実装
する。次に光ファイバ７をＶ溝２に位置決め固定する事
によりレーザダイオード３と光軸整合させる。そしてメ
タライズ膜１５を有するヒートシンク８をレーザダイオ
ード３および光ファイバ７と接合し、モジュール パッ
ケージ１０のベースに接着する。 【効果】 セルフアライメント実装による光軸の無調整
化により製作コストの低減が可能であり、同時に光素子
にヒートシンクを設けた事により高い放熱性が得られ
る。
軸無調整化を実現すると同時に光素子の効率的な放熱が
可能な光モジュールを提供する 【構成】 サブ基板１にＶ溝２、溝１４、電極パッド４
およびＡｕＳｎはんだバンプ５を形成し、サブ基板１と
同様なＡｕ電極パッド６を設けたレーザダイオード３
を、ＡｕＳｎバンプ５によってセルフアライメント実装
する。次に光ファイバ７をＶ溝２に位置決め固定する事
によりレーザダイオード３と光軸整合させる。そしてメ
タライズ膜１５を有するヒートシンク８をレーザダイオ
ード３および光ファイバ７と接合し、モジュール パッ
ケージ１０のベースに接着する。 【効果】 セルフアライメント実装による光軸の無調整
化により製作コストの低減が可能であり、同時に光素子
にヒートシンクを設けた事により高い放熱性が得られ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光通信、光伝送等に用い
られる光モジュールに関する。
られる光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】光モジュールの製作における発光素子と
光ファイバとの光結合構成は、レーザダイオードと光フ
ァイバを結合させる場合を例に採ると、光ファイバに対
してレーザダイオードを発光させ、光ファイバからの光
出力をモニタしながら光軸調整を行なった後、はんだ接
合する方法が従来から行われている（河野健治，「光デ
バイスのための光結合系の基礎と応用」，現代工学社
（１９９１），ｐ，９９参照）。しかしながらこの方法
は精密な手作業による光軸調整を伴うためモジュールの
製作コストが高くなる欠点がある。この光軸調整を不要
にする方法として、図４に示したようにＳｉ基板１に形
成されたＶ溝２によって位置決めされた光ファイバ７に
対して集積光素子１８をはんだバンプ５の表面張力を利
用してセルフアライメント実装する事によって光軸無調
整にて結合する方法（Ｗａｌｅ，ｅｔ．ａｌ．，ＩＥＥ
Ｅ Ｔｒａｎｓ．ＣＨＭＴ，ｖｏｌ．１３．Ｎｏ．４，
ｐｐ．７８０−７８６（１９９０）参照）がある。
光ファイバとの光結合構成は、レーザダイオードと光フ
ァイバを結合させる場合を例に採ると、光ファイバに対
してレーザダイオードを発光させ、光ファイバからの光
出力をモニタしながら光軸調整を行なった後、はんだ接
合する方法が従来から行われている（河野健治，「光デ
バイスのための光結合系の基礎と応用」，現代工学社
（１９９１），ｐ，９９参照）。しかしながらこの方法
は精密な手作業による光軸調整を伴うためモジュールの
製作コストが高くなる欠点がある。この光軸調整を不要
にする方法として、図４に示したようにＳｉ基板１に形
成されたＶ溝２によって位置決めされた光ファイバ７に
対して集積光素子１８をはんだバンプ５の表面張力を利
用してセルフアライメント実装する事によって光軸無調
整にて結合する方法（Ｗａｌｅ，ｅｔ．ａｌ．，ＩＥＥ
Ｅ Ｔｒａｎｓ．ＣＨＭＴ，ｖｏｌ．１３．Ｎｏ．４，
ｐｐ．７８０−７８６（１９９０）参照）がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図４に示
したように光素子をはんだバンプによって接合する方法
には、光素子表面を全面接合する方法に比べて放熱面積
が少ないため高出力レーザダイオードのように光素子の
発熱が大きい場合には温度上昇が大きくなり、モジュー
ルの性能が低下するという問題がある。
したように光素子をはんだバンプによって接合する方法
には、光素子表面を全面接合する方法に比べて放熱面積
が少ないため高出力レーザダイオードのように光素子の
発熱が大きい場合には温度上昇が大きくなり、モジュー
ルの性能が低下するという問題がある。
【０００４】本発明の目的はこの課題を解決し、光素子
と光ファイバ、または光導波路との光軸無調整化を実現
し、同時に光素子の効率的な放熱が可能な光モジュール
を提供する事にある。
と光ファイバ、または光導波路との光軸無調整化を実現
し、同時に光素子の効率的な放熱が可能な光モジュール
を提供する事にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による光モジュー
ルは、光素子が、バンプを介してサブ基板上に実装さ
れ、前記サブ基板がパッケージ内に収納された光モジュ
ールであって、前記光素子の、前記サブ基板に実装した
面とは反対側の面が、パッケージに固定されたヒートシ
ンクと接合している事を特徴とし、またサブ基板に溝を
設け、この溝に光ファイバを位置決め固定し、ヒートシ
ンクとサブ基板によって光ファイバを挟持する事を特徴
とする。
ルは、光素子が、バンプを介してサブ基板上に実装さ
れ、前記サブ基板がパッケージ内に収納された光モジュ
ールであって、前記光素子の、前記サブ基板に実装した
面とは反対側の面が、パッケージに固定されたヒートシ
ンクと接合している事を特徴とし、またサブ基板に溝を
設け、この溝に光ファイバを位置決め固定し、ヒートシ
ンクとサブ基板によって光ファイバを挟持する事を特徴
とする。
【０００６】
【作用】本発明による光モジュールは、光素子をバンプ
を介してサブ基板上に実装する事により多点接合や狭ピ
ッチ接合が可能であり、またバンプをリフローさせる事
によって生じるセルフアライメント効果により素子の接
合位置を高精度かつ自動的に整合する事も可能である。
同時に、光素子にはヒートシンクが接合されており、こ
のヒートシンクはパッケージに固定されているので光素
子からの熱を効率的に逃がす事ができる。
を介してサブ基板上に実装する事により多点接合や狭ピ
ッチ接合が可能であり、またバンプをリフローさせる事
によって生じるセルフアライメント効果により素子の接
合位置を高精度かつ自動的に整合する事も可能である。
同時に、光素子にはヒートシンクが接合されており、こ
のヒートシンクはパッケージに固定されているので光素
子からの熱を効率的に逃がす事ができる。
【０００７】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【０００８】図１に本発明の第１の実施例による、光モ
ジュール内の光結合部の構成を、図２にこの構成を実現
するサブ基板１の製作方法およびレーザダイオード３の
実装方法を示す。まず、Ｓｉサブ基板１に光ファイバ７
を固定するためのＶ溝２をフォトリソグラフィと異方性
エッチングにより形成する（図２（ａ））。次に、Ｖ溝
２を設けたサブ基板１の全表面にメタライズ膜１５をス
パッタリングにより膜付けし、サブ基板１の、バンプ５
を形成する側の面に樹脂膜１１を約１μｍの厚さに膜付
けする（図２（ｂ））。メタライズ膜１５の構成は基板
側から順にＴｉ５０ＯＡ、Ｐｔ２０００Ａ、Ａｕ５００
０Ａとする。Ｖ溝２のレーザダイオード３側終端部には
光ファイバ７の光軸方向位置決め用溝１４を切削加工に
よって設ける。そして樹脂膜１１の、ＡｕＳｎはんだバ
ンプ５を形成する部分をフォトリソグラフィによって除
去し、メタライズ膜１５を露出させる（図２（ｃ））。
この露出部がレーザダイオード３を実装するための電極
パッド４となる。そしてこの電極パッド４上にＡｕＳｎ
はんだバンプ５をプレス打ち抜き法によって形成し、サ
ブ基板１と同様なＡｕ電極パッド６を設けたレーザダイ
オード３を、ＡｕＳｎバンプ５の上に仮搭載する（図２
（ｄ））。そして、はんだバンプ５を溶融させると溶融
したはんだバンプ５の表面張力によりレーザダイオード
３が正規の接合位置に高精度かつ自動的にセルフアライ
メント実装される（図２（ｅ））。次に光ファイバ７を
Ｖ溝２に位置決め固定する事によりレーザダイオード３
と光ファイバ７の光軸が整合される。Ｓｉヒートシンク
８の、レーザダイオード３を接合する側の面にはメタラ
イズ膜１５がスパッタリングにより膜付けされており、
Ｖ溝２に固定した光ファイバ７を押さえる蓋と一体にな
っている。メタライズ膜１５の膜構成はサブ基板１のそ
れと同様である。次に、ヒートシンク８をレーザダイオ
ード３の、バンプ接合した面の反対側に、ＡｕＳｎはん
だより融点の低いＰｂＳｎ半田９によって接合し、同時
に光ファイバ７と接着剤等で接着する。さらにヒートシ
ンク８をモジュールパッケージ１０のベースに接着す
る。これにより図１に示したような構造が実現できる。
注入電流の供給は、サブ基板１の、レーザダイオード３
側とは反対側の面および、ヒートシンク８の、レーザダ
イオード３側の面をワイヤ１２によって電気回路基板１
３にボンディングする事によって行う。このような構造
にする事によりレーザダイオード３の光軸が光ファイバ
７の光軸に無調整で整合するようにセルフアライメント
実装されるのでモジュールの低コスト化が可能である。
同時に、レーザダイオード３にはヒートシンク８が取り
付けられており、このヒートシンク８はパッケージ１０
に固定されているのでレーザダイオード３からの効率的
な放熱が可能である。
ジュール内の光結合部の構成を、図２にこの構成を実現
するサブ基板１の製作方法およびレーザダイオード３の
実装方法を示す。まず、Ｓｉサブ基板１に光ファイバ７
を固定するためのＶ溝２をフォトリソグラフィと異方性
エッチングにより形成する（図２（ａ））。次に、Ｖ溝
２を設けたサブ基板１の全表面にメタライズ膜１５をス
パッタリングにより膜付けし、サブ基板１の、バンプ５
を形成する側の面に樹脂膜１１を約１μｍの厚さに膜付
けする（図２（ｂ））。メタライズ膜１５の構成は基板
側から順にＴｉ５０ＯＡ、Ｐｔ２０００Ａ、Ａｕ５００
０Ａとする。Ｖ溝２のレーザダイオード３側終端部には
光ファイバ７の光軸方向位置決め用溝１４を切削加工に
よって設ける。そして樹脂膜１１の、ＡｕＳｎはんだバ
ンプ５を形成する部分をフォトリソグラフィによって除
去し、メタライズ膜１５を露出させる（図２（ｃ））。
この露出部がレーザダイオード３を実装するための電極
パッド４となる。そしてこの電極パッド４上にＡｕＳｎ
はんだバンプ５をプレス打ち抜き法によって形成し、サ
ブ基板１と同様なＡｕ電極パッド６を設けたレーザダイ
オード３を、ＡｕＳｎバンプ５の上に仮搭載する（図２
（ｄ））。そして、はんだバンプ５を溶融させると溶融
したはんだバンプ５の表面張力によりレーザダイオード
３が正規の接合位置に高精度かつ自動的にセルフアライ
メント実装される（図２（ｅ））。次に光ファイバ７を
Ｖ溝２に位置決め固定する事によりレーザダイオード３
と光ファイバ７の光軸が整合される。Ｓｉヒートシンク
８の、レーザダイオード３を接合する側の面にはメタラ
イズ膜１５がスパッタリングにより膜付けされており、
Ｖ溝２に固定した光ファイバ７を押さえる蓋と一体にな
っている。メタライズ膜１５の膜構成はサブ基板１のそ
れと同様である。次に、ヒートシンク８をレーザダイオ
ード３の、バンプ接合した面の反対側に、ＡｕＳｎはん
だより融点の低いＰｂＳｎ半田９によって接合し、同時
に光ファイバ７と接着剤等で接着する。さらにヒートシ
ンク８をモジュールパッケージ１０のベースに接着す
る。これにより図１に示したような構造が実現できる。
注入電流の供給は、サブ基板１の、レーザダイオード３
側とは反対側の面および、ヒートシンク８の、レーザダ
イオード３側の面をワイヤ１２によって電気回路基板１
３にボンディングする事によって行う。このような構造
にする事によりレーザダイオード３の光軸が光ファイバ
７の光軸に無調整で整合するようにセルフアライメント
実装されるのでモジュールの低コスト化が可能である。
同時に、レーザダイオード３にはヒートシンク８が取り
付けられており、このヒートシンク８はパッケージ１０
に固定されているのでレーザダイオード３からの効率的
な放熱が可能である。
【０００９】本実施例において、レーザダイオード３の
出射端のうち、光ファイバ７と反対側に、レーザダイオ
ード３の動作をモニタするためにフォトダイオードを設
けても良い。その際、フォトダイオードもセルフアライ
メント実装すると光結合系の完全無調整化が可能であ
り、本発明の効果をより高める事ができる。
出射端のうち、光ファイバ７と反対側に、レーザダイオ
ード３の動作をモニタするためにフォトダイオードを設
けても良い。その際、フォトダイオードもセルフアライ
メント実装すると光結合系の完全無調整化が可能であ
り、本発明の効果をより高める事ができる。
【００１０】また、本実施例ではレーザダイオードの実
装を例にあげたが、発熱のある他の種類の光素子にも同
様に応用できる。また本発明は光素子および光ファイバ
をアレイ化したものにも適用できる。このためにはアレ
イ光素子のバンプ５側とは反対の面にストライプ状のア
レイ電極を設け、これに対応したストライプ状のアレイ
電極をヒートシンク８に設ける。また、Ｖ溝をアレイ状
に形成し、リボンファイバアレイを整列固定する。
装を例にあげたが、発熱のある他の種類の光素子にも同
様に応用できる。また本発明は光素子および光ファイバ
をアレイ化したものにも適用できる。このためにはアレ
イ光素子のバンプ５側とは反対の面にストライプ状のア
レイ電極を設け、これに対応したストライプ状のアレイ
電極をヒートシンク８に設ける。また、Ｖ溝をアレイ状
に形成し、リボンファイバアレイを整列固定する。
【００１１】第１の実施例は光素子が基板と平行な光軸
を持つものについて適用可能であるが、光素子の光軸と
基板が垂直となる様な場合についても本発明を適用でき
る。図３に本発明の第２の実施例によるモジュールの製
作方法およびその構造を示す。まず、Ｓｉサブ基板１に
光ファイバ７を固定するためのＶ溝２と光路用のＶ溝１
６を第１の実施例と同様の方法で形成し（図３
（ａ））、サブ基板１の全表面にメタライズ膜１５およ
び樹脂膜１１を膜付け、溝１４の形成（図３（ｂ））、
樹脂膜１１の電極パッド４部分のエッチング除去（図３
（ｃ））、ＡｕＳｎはんだバンプ５の形成を第１の実施
例と同様に行う。次に出射面側に電極パッド６を設けた
面発光型のＬＥＤ素子１７を仮搭載（図３（ｄ））、セ
ルフアライメント実装（図３（ｅ））し、光ファイバ７
をＶ溝２に位置決め固定する。ＬＥＤ素子から出射した
光は光路用Ｖ溝終端の斜面に反射し、光ファイバ７に入
射する。これを実施例１と同様の方法でパッケージ１０
に組み込む事により本実施例の構造が実現できる（図３
（ｆ））。この構造も、第１の実施例と同様の方法でア
レイ化が可能である。
を持つものについて適用可能であるが、光素子の光軸と
基板が垂直となる様な場合についても本発明を適用でき
る。図３に本発明の第２の実施例によるモジュールの製
作方法およびその構造を示す。まず、Ｓｉサブ基板１に
光ファイバ７を固定するためのＶ溝２と光路用のＶ溝１
６を第１の実施例と同様の方法で形成し（図３
（ａ））、サブ基板１の全表面にメタライズ膜１５およ
び樹脂膜１１を膜付け、溝１４の形成（図３（ｂ））、
樹脂膜１１の電極パッド４部分のエッチング除去（図３
（ｃ））、ＡｕＳｎはんだバンプ５の形成を第１の実施
例と同様に行う。次に出射面側に電極パッド６を設けた
面発光型のＬＥＤ素子１７を仮搭載（図３（ｄ））、セ
ルフアライメント実装（図３（ｅ））し、光ファイバ７
をＶ溝２に位置決め固定する。ＬＥＤ素子から出射した
光は光路用Ｖ溝終端の斜面に反射し、光ファイバ７に入
射する。これを実施例１と同様の方法でパッケージ１０
に組み込む事により本実施例の構造が実現できる（図３
（ｆ））。この構造も、第１の実施例と同様の方法でア
レイ化が可能である。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明による光モジ
ュールは、セルフアライメント実装による光軸の無調整
化が可能である事から製作コストの低減が可能であり、
同時に光素子にヒートシンクを設けた事により高い放熱
性が得られるので高出力のレーザダイオードを用いる光
モジュールにも対応できるという効果を有する。
ュールは、セルフアライメント実装による光軸の無調整
化が可能である事から製作コストの低減が可能であり、
同時に光素子にヒートシンクを設けた事により高い放熱
性が得られるので高出力のレーザダイオードを用いる光
モジュールにも対応できるという効果を有する。
【図１】本発明の第１の実施例による光モジュールの構
造を示す断面図
造を示す断面図
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ） 本発明の第
１の実施例による光モジュールの製作方法
１の実施例による光モジュールの製作方法
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）（ｆ） 本発
明の第２の実施例による光モジュールの製作方法
明の第２の実施例による光モジュールの製作方法
【図４】従来の光モジュールの構造
１ サブ基板 ２ Ｖ溝 ３ レーザダイオード ４ サブ基板側電極パッド ５ はんだバンプ ６ 光素子側電極パッド ７ 光ファイバ ８ ヒートシンク ９ はんだ １０ パッケージ １１ 樹脂膜 １２ ボンディングワイヤ １３ 電気回路基板 １４ 溝 １５ メタライズ膜 １６ 光路用Ｖ溝 １７ LED 素子 １８ 集積光素子
Claims (2)
- 【請求項１】 光素子がバンプを介してサブ基板上に実
装され、前記サブ基板がパッケージ内に収納された光モ
ジュールであって、前記光素子の前記サブ基板に実装し
た面と反対側の面が、前記パッケージに固定されたヒー
トシンクと接合していることを特徴とする光モジュー
ル。 - 【請求項２】 前記サブ基板に溝を設け、前記溝に光フ
ァイバを位置決め固定し、前記ヒートシンクと前記サブ
基板によって前記光ファイバを挟持することを特徴とす
る請求項１記載の光モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5313318A JP2616550B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 光モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5313318A JP2616550B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 光モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07168058A true JPH07168058A (ja) | 1995-07-04 |
| JP2616550B2 JP2616550B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=18039791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5313318A Expired - Fee Related JP2616550B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 光モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2616550B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030056333A (ko) * | 2001-12-28 | 2003-07-04 | 한국전자통신연구원 | 광도파로 플랫폼 및 그 제조 방법 |
| JP2006216931A (ja) * | 2005-02-01 | 2006-08-17 | Ibiden Co Ltd | 光通信用モジュール、その製造方法及びデータ通信システム |
| JP2006285232A (ja) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Taida Electronic Ind Co Ltd | 光送受信機モジュール |
| WO2017026363A1 (ja) * | 2015-08-12 | 2017-02-16 | 株式会社村田製作所 | 光電変換素子、および、光学モジュール |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6265614U (ja) * | 1985-10-15 | 1987-04-23 | ||
| JPH05175608A (ja) * | 1991-12-20 | 1993-07-13 | Fujitsu Ltd | 光半導体素子モジュール |
| JPH05203840A (ja) * | 1992-01-29 | 1993-08-13 | Ricoh Co Ltd | 並列光伝送モジュールの製造方法 |
-
1993
- 1993-12-14 JP JP5313318A patent/JP2616550B2/ja not_active Expired - Fee Related
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