JPH09232601A - 受光デバイス - Google Patents

受光デバイス

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JPH09232601A
JPH09232601A JP8039575A JP3957596A JPH09232601A JP H09232601 A JPH09232601 A JP H09232601A JP 8039575 A JP8039575 A JP 8039575A JP 3957596 A JP3957596 A JP 3957596A JP H09232601 A JPH09232601 A JP H09232601A
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light
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宏 本望
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバがＶ溝に配置された基板に対し
て、半田バンプにより高精度に位置決め固着が可能な受
光デバイスを提供する。 【解決手段】 受光素子は、半導体基板１の受光面２と
同一面上に陽極側電極３、陰極側電極４、実装精度測定
用マーク５、導電性電極配線６、ソルダレジスト７を備
えている。裏面には金属薄膜８、実装目合わせマーク
９、実装精度測定用マーク窓１０が設けられている。電
極は、陽極側電極３、陰極側電極４のどちらか一方を共
通電極とする電極面が２個以上配置されている。受光面
はその間のほぼ中央部に配置されている。陽極側電極と
陰極側電極のどちらか一方の電極を共通電極として２個
以上配置しているので、単独の受光素子を実装する場合
にも半田バンプを用いた高精度な実装が可能になる。ま
た、アレー受光素子を実装する場合にも高精度化が図ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光計測装
置に用いられる受光デバイスに関し、特に基板への高精
度の実装に適した受光素子を含む受光デバイスに関す
る。
【０００１】
【従来の技術】この種の受光デバイスは、光ファイバ通
信装置等においては不可欠な重要なデバイスである。
【０００２】受光デバイスには、受光素子が単体でパッ
ケージに実装されたものが従来多く用いられてきたが、
近年の光回路部品の集積化等に伴い、受光素子が光導波
路基板に実装された形態のものが開発されつつある。さ
らに、並列光伝送に用いられるように、複数の受光素子
がアレー状に基板上に配列されたアレー受光デバイスも
開発されつつある。
【０００３】図１２は、従来の受光デバイスの一例を示
す斜視図である。図に示されるように、基板１２には光
ファイバ（図示省略）が配置される溝１５が形成されて
おり、その終端部には反射部１６が形成されている。溝
１５に配置された光ファイバから出射された光は、この
反射部で上部へ反射される。なお、基板１２としては、
Ｖ溝がエッチングにより高精度に加工できる等の理由に
より、シリコン基板が一般的に用いられる。
【０００４】反射部１６の上部には、受光面２を下方に
向けて受光素子１３が実装されている。この受光素子１
３により、反射部１６で反射された光は受光され、電気
信号に変換されて外部に取り出される。受光素子１３
は、陽極側電極３と陰極側電極４を有しており、それぞ
れ基板１２に相対する面に接続部を有している。この電
極３、４と基板１２に形成されたパッド（図示省略）と
が半田により接続される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
受光デバイスの構造では、受光素子１３のほぼ半分は下
面に溝１５があるため、その真下及び近傍には電極を配
置することができない。従って、基板１２との接続は、
Ｖ溝１５が形成されていない部分により行う必要が生じ
る。
【０００６】ところが、図１２に示されるように、受光
素子１３に対して偏った部分に電極３、４を設けて接続
を行うと強固な実装ができなくなってしまう。また、半
田バンプによるセルフアライメントによる手法を用いよ
うとしても、半田バンプ部分が２箇所と少ないことに加
えて、その位置が偏っているために十分な自己調進が図
られず、精度の高い実装が困難となる。
【０００７】本発明の受光デバイスは、光ファイバ等を
配置するための溝が設けられた基板の、当該溝の上部に
受光素子を実装する構造において、半田バンプにより高
精度に位置決め実装が可能な受光デバイスを提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るため、本発明の受光デバイスは、光ファイバと、光フ
ァイバが配置され、当該光ファイバからの出射光を表面
に垂直に反射させる反射部を終端部に備えた溝と、受光
素子の電極を固着するパッドを有する基板とを備え、受
光素子は当該受光素子を含む複数の受光素子が一列に形
成されたバー状態から隣接する両側の隣接受光素子の一
部を含んで切り出される構成を採用している。そして、
隣接受光素子の電極がパッドに固着されていることを特
徴としている。
【０００９】電極のどちらか一方は、隣接受光素子の当
該電極を用いるので、少なくとも３箇所で半田バンプに
よる固着がなされることになるので、セルフアライン効
果を十分に引き出すことが可能になる。また、固着も強
固なものとなる。
【００１０】また、隣接受光素子の間に配置される受光
素子が複数個あり、基板は当該受光素子の受光面のそれ
ぞれに対応する溝と光ファイバを備えている。すなわ
ち、本発明の受光デバイスは、受光素子が横一列にアレ
ー状に配置されていることを特徴としている。このよう
な構成の採用により、アレー型受光デバイスを構成する
こともできる。
【００１１】本発明の受光デバイスは、第１の面に形成
された受光面と、第１の面に外部との接続部を有する陽
極側電極と陰極側電極とを含み、陽極側電極あるいは陰
極側電極のどちらか少なくとも一方の接続部は複数設け
られている受光素子を備えていることを特徴としてい
る。
【００１２】より具体的には、受光素子は、少なくとも
１個のｐチャネル電極と、少なくとも２個のｎチャネル
電極とを含み、受光面は、ｐチャネル電極とｎチャネル
電極の間に配置されていることを特徴としている。ｐチ
ャンルとｎチャネルとの関係は逆であってもよい。
【００１３】本発明の受光デバイスに用いられる受光素
子は、同一面側に陽極側電極と陰極側電極が形成され、
それぞれの電極のどちらか一方が共通電極として２個以
上配置される構成を採用している。受光素子を光導波路
が形成された導波路基板や光ファイバが配置された基板
上に半田バンプを用いたフリップチップ実装する場合、
電極の外部との接続部が３個以上あると、これら複数個
の電極接続部で受光素子を安定に支えることができる。
また、アレー状受光素子を有するアレー受光デバイスに
おいても、受光素子は必要な数のみでよく、小型で高安
定なデバイスを実現することができる。この際、ダミー
として接続用にのみ用いられる隣接する受光素子は、半
分ですみことができるので、効率よく受光素子を活用す
ることができると同時に、小型化も図られる。
【００１４】さらに、本発明の受光デバイスでは、受光
素子は、受光面と同じ側の面（第１の面）に位置の確認
を行う表面目合わせマークを備えている。また、受光素
子は、第１の面の裏面にある第２の面の表面目合わせマ
ークに相対する位置を除いて、第２の面に金属膜が形成
されていることを特徴としている。これとは別に、受光
素子は、上記第２の面に位置の確認を行う裏面目合わせ
マークを備えている。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の受光デバイスについて、
図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】図１は受光デバイスに用いられる受光素子
の一実施例を示す斜視図であり、図２は図１の受光デバ
イスをＡ方向及びＢ方向それぞれから見たときの断面図
である。
【００１７】図１および図２に示される受光素子はデバ
イスは、例えば受光素子の材料として一般的に用いられ
ているＩｎＰ基板１に受光面２、陽極側電極３、陰極側
電極４、実装精度測定用マーカ５、導電性電極配線６が
形成されている。本実施例の受光素子では、陰極側電極
４は受光面２を挟んで、陽極側電極３と反対の位置に２
個設けられている。図２（Ｂ）に示されるように、これ
ら２個の陰極側電極４は、基板１の表面にある金属薄膜
８により導通されている。後に詳しく説明するが、この
金属薄膜８により、切り出される前のバー状態にあって
隣接する受光素子の陰極側電極ともすべて導通されてい
る。
【００１８】次に、上記受光素子が光ファイバが配置さ
れる基板に実装された受光デバイスの構成について説明
する。
【００１９】図３は、本発明の受光デバイスの第１の実
施例を示す斜視図である。シリコン基板１２には光ファ
イバ（図示省略）が配置されるＶ溝１５がエッチングに
より形成されている。その終端部には、反射部１６が設
けられている（図示省略）。反射部１６の上部に受光面
２が来るように受光素子１３が受光面３を下に向けて配
置されている。
【００２０】ここでは、受光素子１３は図１に示される
陰極側電極を２個有する本発明の独自のものが用いられ
ている。受光素子１３の隣接する隣接受光素子１４の一
部もバー状態からの切り出し時に付随して切り出されて
いる。隣接受光素子１４は、それぞれその２個ある陰極
側電極の１個のみが残存するように切り出されている。
【００２１】シリコン基板には、受光素子１３の受光面
２が反射部１６に対して最適な位置に配置されたときに
隣接受光素子１４の陰極側電極４及び受光素子１３の陽
極側電極１３が相対する位置にパッドが配置されてい
る。この３箇所の電極（図中、ハッチングにより示され
る部分）がシリコン基板１２のパッドに半田バンプによ
り固着される。なお、陽極側電極３と受光面２は近接し
ているので、半田が受光面２に流れ出るのを防止するた
めに、ソルダレジスト７が設けられている。
【００２２】従来の受光デバイスでは、Ｖ溝との関係で
受光素子の受光面に対して偏った位置に電極を設けざる
を得ない。これに対して、本発明ではバランスよく３箇
所の電極により固着されるので、セルフアライン効果を
十分に引き出すことが可能になり、高精度な位置決めが
できるようになる。また、固着後も外部環境の変化や経
時的変化に対して、安定化する。
【００２３】図４は、本発明の受光デバイスの第２の実
施例を示す斜視図である。図４も図３と基本的には同じ
構成を採るが、ここでは２本の光ファイバのそれぞれと
２個のアレー型受光素子が結合する場合を示している。
ここで用いられている２個の受光素子１３も図３に示さ
れるものと同じである。但し、バー状態から切り出され
るときに、本来使用される２個の他に隣接する２個の隣
接受光素子１４の一部も含んで切り出されている。
【００２４】ここでも、Ｖ溝のない部分位置する陽極側
電極３（図中向こう側）はそのまま受光素子１３の電極
が基板１２と接続をとられ接続されている。一方、Ｖ溝
があるところに位置する陰極側電極については、本来使
用される受光素子１３のそれではなく、隣接受光素子１
４の陰極側電極１４が基板１２と接続されている。な
お、上述したように、陰極側電極はすべて隣接する受光
素子間で金属薄膜により導通されているので、このよう
な形態でも機能する。
【００２５】本発明の特徴の一つである上記構成を採用
することにより、アレー型受光デバイスを構成する場合
でも、高精度で安定した位置決めができるようになる。
ここで、実装後の受光素子１３の実装精度の評価につい
て説明する。図５は、受光素子１３の実装工程を示す図
であり、（ａ）は実装前、（ｂ）は実装後、（ｃ）は実
装後の位置決め精度の評価を説明するための図である。
実装については、基本的にはすでに説明した通りである
が、ここでは、図に示されるように、基板１２の表面に
は実装精度測定用マーク窓１０が設けられている。一
方、受光素子１３側にも実装目合わせマーク９が設けら
れている。
【００２６】図５（ｃ）に示されるように、図１等で説
明した基板１２の反射部１６で反射される光の光軸と受
光素子１３の受光面１２が一致するときに、両マーク
９、１０も一致するようにあらかじめ位置決めされてい
る。従って、実装後に受光デバイスを上面からみて、両
マークの位置関係を測定すれば、実装精度を評価するこ
とができる。
【００２７】本発明の受光デバイスは、図４に示される
２チャンネルの場合のみならず、さらに複数のチャンネ
ルを有するアレー型受光デバイスにも適用できる。図６
は、８チャンネルアレー型受光デバイスへの適用を予定
するアレー受光素子のバー状態を示す図である。この場
合にも、両側の隣接受光素子１４は陰極側電極が使用可
能なようにその一部を含むように切り出される。図７及
び図８は、上記アレー受光素子の斜視図であり、図７は
受光面２から、図８は反対側（実装後には上面となる
側）からそれぞれみた図である。
【００２８】次に、本発明の受光デバイスの第３の実施
例について説明する。ここで、図３に戻って、単チャン
ネルの受光デバイスの構成について考える。図３は、本
発明の受光デバイスを実施する場合に、隣接受光素子１
４の切り出しをより少なくなるように配慮した構成を示
している。すなわち、Ｖ溝の上部に位置する電極を２箇
所設けることにより、隣接受光素子１４の切り出しは半
分にすることができ、残存部分は、その隣接受光素子１
４に隣接する受光素子を本来の受光素子として利用する
ことができるからである。
【００２９】しかしながら、このような配慮をしないと
すれば、図９に示されるような構成も適用できる。図９
に示される構成では、受光素子１３及び隣接受光素子１
４は陰極側電極４をそれぞれ１個づつしか有していな
い。この場合でも、隣接受光素子１４をそのまま１個
（両側計２個）切り出すこととすれば、やはりフリップ
フロップによる安定した実装が可能になる。
【００３０】図１０は第４の実施例を示す図で、同様に
図４の構成に対応するものである。図に示されるよう
に、アレー型受光デバイスにも適用可能である。図１１
は、さらに複数のチャンネルを有するアレー型受光デバ
イスに用いられるアレー受光素子の構成を示す図であ
る。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の受光デバ
イスによれば、電極の外部への接続部を複数有している
ので、受光素子を半田バンプを用いたフリップフリップ
実装により、高精度に位置決めして基板に実装すること
ができる。また、ここで用いられる受光素子は、目合わ
せマークを備えているので、受光素子の基板への配置を
効率的に行うことができる上に、実装後には実装位置の
精度を測定することも可能になる。
【００３２】またアレイ状の受光デバイスを構成する場
合、基板上に電源電圧を印加する電源配線の本数を少な
くとも１本形成すれば電源を供給できるので、配線の引
き回しを容易にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の受光デバイスに用いる受光素子の一実
施例を示す斜視図である。
【図２】図１に示される受光素子の断面図である。
【図３】本発明の受光デバイスの第１の実施例を示す斜
視図である。
【図４】本発明の受光デバイスの第２の実施例を示す斜
視図である。
【図５】本発明の受光デバイスにおける受光素子の目合
わせによる基板への実装工程を示す図である。
【図６】本発明によるアレー型受光デバイスに用いるア
レー受光素子のバー状態を示す図である
【図７】図６に示されるアレー受光素子の斜視図であ
る。
【図８】図７に示されるアレー受光素子を裏面から見た
斜視図である。
【図９】本発明の受光デバイスの第３の実施例を示す斜
視図である。
【図１０】本発明の受光デバイスの第４の実施例を示す
斜視図である。
【図１１】本発明によるアレー型受光デバイスに用いる
アレー受光素子のバー状態を示す図である。
【図１２】従来の受光素デバイスの構造を示す斜視図で
ある。
【符号の説明】
１ 半導体基板 ２ 受光面 ３ 陽極側電極 ４ 陰極側電極 ５ 実装精度測定用マーク ６ 導電性電極配線 ７ ソルダレジスト ８ 金属薄膜 ９ 実装目合わせマーク １０ 実装精度測定用マーク窓 １１ 絶縁膜 １２ シリコン基板 １３ 受光素子 １４ 隣接受光素子 １５ Ｖ溝 １６ 反射部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本望 宏 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 伊藤 正隆 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の面に形成された受光面と、 前記第１の面に外部との接続部を有する陽極側電極と陰
    極側電極とを含み、 前記陰極側電極の接続部が複数設けられた受光素子を備
    えていることを特徴とする特徴とする受光デバイス。
  2. 【請求項２】 第１の面に形成された受光面と、 前記第１の面に外部との接続部を有する陽極側電極と陰
    極側電極とを含み、 前記陰極側電極の接続部が複数設けられた受光素子を備
    えていることを特徴とする特徴とする受光デバイス。
  3. 【請求項３】 複数の前記受光素子が横一列に配置され
    たアレー受光素子を備えていることを特徴とする請求項
    １記載の受光デバイス。
  4. 【請求項４】 複数の前記受光素子が横一列に配置され
    たアレー受光素子を備えていることを特徴とする請求項
    １記載の受光デバイス。
  5. 【請求項５】 前記受光素子は、１個のｐチャネル電極
    と、２個のｎチャネル電極とを含み、 前記受光面は、前記ｐチャネル電極と前記ｎチャネル電
    極の間に配置されていることを特徴とする請求項１また
    は請求項３記載の受光デバイス。
  6. 【請求項６】 前記受光素子は、２個のｐチャネル電極
    と、１個のｎチャネル電極とを含み、 前記受光面は、前記ｐチャネル電極と前記ｎチャネル電
    極の間に配置されていることを特徴とする請求項２また
    は請求項４記載の受光デバイス。
  7. 【請求項７】 前記受光デバイスはさらに、 光ファイバと、 前記光ファイバが配置され、該光ファイバからの出射光
    を前記表面に垂直に反射させる反射部を終端部に備えた
    溝と、前記受光素子の前記電極を固着するパッドを有す
    る基板とを備え、 前記受光素子は、該受光素子を含む複数の受光素子が一
    列に形成されたバー状態から隣接する両側の隣接受光素
    子の一部を含んで切り出されており、 前記隣接受光素子の電極が、前記パッドに固着されてい
    ることを特徴とする請求項５または請求項６記載の受光
    デバイス。
  8. 【請求項８】 前記隣接受光素子の間に配置される前記
    受光素子が複数個あり、 前記基板は、該受光素子の受光面のそれぞれに対応する
    前記溝と前記光ファイバを備えていることを特徴とする
    請求項７記載の受光デバイス。
  9. 【請求項９】 前記受光素子は、前記第１の面に位置の
    確認を行う表面目合わせマークを備えていることを特徴
    とする請求項５記載の受光デバイス。
  10. 【請求項１０】 前記受光素子は、前記第１の面に位置
    の確認を行う表面目合わせマークを備えていることを特
    徴とする請求項６記載の受光デバイス。
  11. 【請求項１１】 陰極側電極と陽極側電極を有する受光
    素子と、 光ファイバと、 前記光ファイバが配置され、該光ファイバからの出射光
    を前記表面に垂直に反射させる反射部を終端部に備えた
    溝と、前記受光素子の前記電極を固着するパッドを有す
    る基板とを備え、 前記受光素子は、該受光素子を含む複数の受光素子が一
    列に形成されたバー状態から隣接する両側の隣接受光素
    子の一部を含んで切り出されており、 前記隣接受光素子の電極が、前記パッドに固着されてい
    ることを特徴とする受光デバイス。
  12. 【請求項１２】 前記隣接受光素子の間に配置される前
    記受光素子が複数個あり、 前記基板は、該受光素子の受光面のそれぞれに対応する
    前記溝と前記光ファイバを備えていることを特徴とする
    請求項１１記載の受光デバイス。
  13. 【請求項１３】 前記受光素子は、前記電極と前記受光
    面との間に配置されるソルダレジストを含むことを特徴
    とする請求項１または２記載の受光デバイス。
JP8039575A 1996-02-27 1996-02-27 受光デバイス Expired - Lifetime JP2853641B2 (ja)

Priority Applications (2)

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