JPH09307122A - 光素子モジュール - Google Patents
光素子モジュールInfo
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- JPH09307122A JPH09307122A JP8123391A JP12339196A JPH09307122A JP H09307122 A JPH09307122 A JP H09307122A JP 8123391 A JP8123391 A JP 8123391A JP 12339196 A JP12339196 A JP 12339196A JP H09307122 A JPH09307122 A JP H09307122A
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- silicon substrate
- silicon
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- cap
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Classifications
-
- 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
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/3025—Electromagnetic shielding
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光素子を充分に気密封止でき、且つ小型化が
可能な光素子モジュールを提供する。 【解決手段】 レーザダイオード等の光素子１２が気密
封止される光素子モジュールにおいて、該光素子１２が
搭載されたシリコン基板１０の一面側に形成された導電
パターン１４の一端部と、導電パターン１４の一端部に
電気的に接続された光素子１２とが、シリコン基板１０
の一面側に封止ガラス層２６を介して接合されたシリコ
ンキャップ２４によって封止され、且つ導電パターン１
４の他端部がシリコンキャップ２４の外方に位置してい
ることを特徴とする。
可能な光素子モジュールを提供する。 【解決手段】 レーザダイオード等の光素子１２が気密
封止される光素子モジュールにおいて、該光素子１２が
搭載されたシリコン基板１０の一面側に形成された導電
パターン１４の一端部と、導電パターン１４の一端部に
電気的に接続された光素子１２とが、シリコン基板１０
の一面側に封止ガラス層２６を介して接合されたシリコ
ンキャップ２４によって封止され、且つ導電パターン１
４の他端部がシリコンキャップ２４の外方に位置してい
ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光素子モジュールに
関し、更に詳細にはレーザダイオード等の光素子が気密
封止されて成る光素子モジュールに関する。
関し、更に詳細にはレーザダイオード等の光素子が気密
封止されて成る光素子モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信等の発達によりレーザダイオード
やフォトダイオード等の光素子が汎用されてきている。
かかる光素子が搭載された光素子モジュールには、光素
子保護等のために気密封止が要求される。このため、従
来、光素子モジュールとしては、図１０に示す様に、光
導波路１０２が形成されたシリコンプラットフォーム１
００のテラス面１０４に光素子１０６を搭載し、この光
素子１０６を部分的に樹脂封止すると共に、光導波路１
０２を介して光ファイバ１１０と光素子１０６との間に
おいて、光信号が送受信可能となるように、シリコンプ
ラットフォーム１００に形成した凹部１０８に光ファイ
バ１１０の一端部を挿入した後、このシリコンプラット
フォーム１００を箱体に封入する。次いで、この箱体を
樹脂封止してから、更にセラミックパッケージによって
封止する。
やフォトダイオード等の光素子が汎用されてきている。
かかる光素子が搭載された光素子モジュールには、光素
子保護等のために気密封止が要求される。このため、従
来、光素子モジュールとしては、図１０に示す様に、光
導波路１０２が形成されたシリコンプラットフォーム１
００のテラス面１０４に光素子１０６を搭載し、この光
素子１０６を部分的に樹脂封止すると共に、光導波路１
０２を介して光ファイバ１１０と光素子１０６との間に
おいて、光信号が送受信可能となるように、シリコンプ
ラットフォーム１００に形成した凹部１０８に光ファイ
バ１１０の一端部を挿入した後、このシリコンプラット
フォーム１００を箱体に封入する。次いで、この箱体を
樹脂封止してから、更にセラミックパッケージによって
封止する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この様に、従来の光素
子モジュールは、光素子が三重に封止されているため、
当初目的の気密封止を達成することができる。しかし、
光素子を三重に封止することは、最終的に得られる光素
子モジュールが大型となるため、光通信の送受信機等に
使用される光素子モジュールとしては、更に一層の小型
化が要請されている。そこで、本発明の課題は、光素子
を充分に気密封止でき、且つ小型化が可能な光素子モジ
ュールを提供することにある。
子モジュールは、光素子が三重に封止されているため、
当初目的の気密封止を達成することができる。しかし、
光素子を三重に封止することは、最終的に得られる光素
子モジュールが大型となるため、光通信の送受信機等に
使用される光素子モジュールとしては、更に一層の小型
化が要請されている。そこで、本発明の課題は、光素子
を充分に気密封止でき、且つ小型化が可能な光素子モジ
ュールを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべく、光素子が搭載されたシリコン基板の一面
側に、シリコンキャップを接合して光素子を気密封止で
きないか試みた。しかしながら、シリコン基板の一面側
には、一端部が搭載される光素子と電気的に接続される
導電パターンが形成されている。このため、本発明者等
は、光素子が搭載されたシリコン基板の一面側に、シリ
コンキャップを接合する際に、導電パターン間の絶縁と
封止とを考慮することが大切であることを知り、更に検
討を重ねた。その結果、封止ガラスを用いることによっ
て、導電パターン間の絶縁と封止とを図りつつシリコン
基板とシリコンキャップとを接合できること、或いは導
電パターンとシリコン基板の他面側（以下、シリコン基
板の底面側と称することがある）に形成された外部接続
端子とを、シリコン基板内に形成したビアを介して電気
的に接続することによって、シリコン基板の一面側にシ
リコンキャップを接合する接合場所を確保できるため、
はんだによってシリコン基板とシリコンキャップとを接
合できることを見出し、本発明に到達した。
を解決すべく、光素子が搭載されたシリコン基板の一面
側に、シリコンキャップを接合して光素子を気密封止で
きないか試みた。しかしながら、シリコン基板の一面側
には、一端部が搭載される光素子と電気的に接続される
導電パターンが形成されている。このため、本発明者等
は、光素子が搭載されたシリコン基板の一面側に、シリ
コンキャップを接合する際に、導電パターン間の絶縁と
封止とを考慮することが大切であることを知り、更に検
討を重ねた。その結果、封止ガラスを用いることによっ
て、導電パターン間の絶縁と封止とを図りつつシリコン
基板とシリコンキャップとを接合できること、或いは導
電パターンとシリコン基板の他面側（以下、シリコン基
板の底面側と称することがある）に形成された外部接続
端子とを、シリコン基板内に形成したビアを介して電気
的に接続することによって、シリコン基板の一面側にシ
リコンキャップを接合する接合場所を確保できるため、
はんだによってシリコン基板とシリコンキャップとを接
合できることを見出し、本発明に到達した。
【０００５】すなわち、本発明は、レーザダイオード等
の光素子が気密封止されて成る光素子モジュールにおい
て、該光素子が搭載されたシリコン基板の一面側に形成
された導電パターンの一端部と、前記導電パターンの一
端部に電気的に接続された光素子とが、前記シリコン基
板の一面側に封止ガラス層を介して接合されたシリコン
キャップによって封止され、且つ前記導電パターンの他
端部がシリコンキャップの外方に位置していることを特
徴とする光素子モジュールにある。また、本発明は、レ
ーザダイオード等の光素子が気密封止されて成る光素子
モジュールにおいて、該光素子が搭載されたシリコン基
板の一面側に形成された、一端部が前記光素子と電気的
に接続される導電パターンと、前記シリコン基板の他面
側に形成されたバンプ等の外部接続端子とが、シリコン
基板内に形成されたビアを介して電気的に接続され、且
つ前記光素子と導電パターンとが封止されるように、光
素子が搭載されたシリコン基板の一面側に、はんだ等の
金属ろう材層を介してシリコンキャップが接合されてい
ることを特徴とする光素子モジュールでもある。
の光素子が気密封止されて成る光素子モジュールにおい
て、該光素子が搭載されたシリコン基板の一面側に形成
された導電パターンの一端部と、前記導電パターンの一
端部に電気的に接続された光素子とが、前記シリコン基
板の一面側に封止ガラス層を介して接合されたシリコン
キャップによって封止され、且つ前記導電パターンの他
端部がシリコンキャップの外方に位置していることを特
徴とする光素子モジュールにある。また、本発明は、レ
ーザダイオード等の光素子が気密封止されて成る光素子
モジュールにおいて、該光素子が搭載されたシリコン基
板の一面側に形成された、一端部が前記光素子と電気的
に接続される導電パターンと、前記シリコン基板の他面
側に形成されたバンプ等の外部接続端子とが、シリコン
基板内に形成されたビアを介して電気的に接続され、且
つ前記光素子と導電パターンとが封止されるように、光
素子が搭載されたシリコン基板の一面側に、はんだ等の
金属ろう材層を介してシリコンキャップが接合されてい
ることを特徴とする光素子モジュールでもある。
【０００６】かかる本発明では、シリコン基板とシリコ
ンキャップとの接合部に形成された穴部に光ファイバの
一端部が挿入され、前記光ファイバの一端部周面と穴部
壁面とが封止ガラス層又は金属ろう材層で封止すること
によって、光素子モジュールの構造を簡素化できる。一
方、シリコン基板内に光導波路を形成した場合には、光
導波路の一端側に光ファイバの端面を接合することによ
って、シリコン基板とシリコンキャップとから成るパッ
ケージに光ファイバの一端部を挿入する穴部を形成する
ことなく、光ファイバと光素子との間において、光信号
が送受信可能となるため、光素子モジュールを容易に形
成できる。また、シリコン基板の一面側に形成された導
電パターンの他端部又はシリコン基板の他面側に形成さ
れた外部接続端子とリードフレームのインナーリードと
を電気的に接続することによって、光素子モジュールを
実装基板に容易に実装できる。更に、シリコン基板とシ
リコンキャップとを更に樹脂封止することにより、光素
子を封止する空間部の気密性を更に向上できる。尚、シ
リコンキャップとしては、はんだ等の金属ろう材層を介
してシリコン製のシールリングの一面側に蓋体が接合さ
れているキャップも使用できる。
ンキャップとの接合部に形成された穴部に光ファイバの
一端部が挿入され、前記光ファイバの一端部周面と穴部
壁面とが封止ガラス層又は金属ろう材層で封止すること
によって、光素子モジュールの構造を簡素化できる。一
方、シリコン基板内に光導波路を形成した場合には、光
導波路の一端側に光ファイバの端面を接合することによ
って、シリコン基板とシリコンキャップとから成るパッ
ケージに光ファイバの一端部を挿入する穴部を形成する
ことなく、光ファイバと光素子との間において、光信号
が送受信可能となるため、光素子モジュールを容易に形
成できる。また、シリコン基板の一面側に形成された導
電パターンの他端部又はシリコン基板の他面側に形成さ
れた外部接続端子とリードフレームのインナーリードと
を電気的に接続することによって、光素子モジュールを
実装基板に容易に実装できる。更に、シリコン基板とシ
リコンキャップとを更に樹脂封止することにより、光素
子を封止する空間部の気密性を更に向上できる。尚、シ
リコンキャップとしては、はんだ等の金属ろう材層を介
してシリコン製のシールリングの一面側に蓋体が接合さ
れているキャップも使用できる。
【０００７】本発明では、シリコンキャップと接合する
シリコン基板の接合面に形成された導体パターンは、封
止ガラス層を介してシリコンキャップと接合されてい
る。このため、シリコン基板の接合面に形成された導体
パターン間は、封止ガラス層によって封止されており、
導体パターン同士の封止層を介しての電気的短絡も防止
できる。また、本発明では、シリコン基板の表面に形成
された導電パターンと、シリコン基板の他面側に形成さ
れた外部接続端子とが、シリコン基板内に形成されたビ
アを介して電気的に接続されているため、シリコン基板
の一面側にシリコンキャップを接合する接合場所を確保
でき、導電パターンを光素子と共に気密封止するよう
に、シリコンキャプをシリコン基板の一面側に被着する
ことができる。このため、はんだ等の金属ろう材層によ
って両者を接合でき、光素子を高度な気密状態で保持で
きる。この様に、本発明においては、シリコン基板とシ
リコンキャップとが接合された気密空間内に光素子を封
止できるため、光素子を三重に封止する従来の光素子モ
ジュールに比較して、光素子モジュールの信頼性を向上
させつつ小型化を図ることができる。
シリコン基板の接合面に形成された導体パターンは、封
止ガラス層を介してシリコンキャップと接合されてい
る。このため、シリコン基板の接合面に形成された導体
パターン間は、封止ガラス層によって封止されており、
導体パターン同士の封止層を介しての電気的短絡も防止
できる。また、本発明では、シリコン基板の表面に形成
された導電パターンと、シリコン基板の他面側に形成さ
れた外部接続端子とが、シリコン基板内に形成されたビ
アを介して電気的に接続されているため、シリコン基板
の一面側にシリコンキャップを接合する接合場所を確保
でき、導電パターンを光素子と共に気密封止するよう
に、シリコンキャプをシリコン基板の一面側に被着する
ことができる。このため、はんだ等の金属ろう材層によ
って両者を接合でき、光素子を高度な気密状態で保持で
きる。この様に、本発明においては、シリコン基板とシ
リコンキャップとが接合された気密空間内に光素子を封
止できるため、光素子を三重に封止する従来の光素子モ
ジュールに比較して、光素子モジュールの信頼性を向上
させつつ小型化を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明を図面によって更に詳細に
説明する。図１は、本発明に係る光素子モジュールの一
例を説明する断面図である。図１に示す光素子モジュー
ルは、シリコン製のシリコン基板１０の一面側にレーザ
ダイオード又はフォトダイオードの光素子１２が銀ガラ
スやＡｕ−Ｓｉ又はＡｕ−Ｇｅ等の合金により接合さ
れ、光素子１２が搭載された一面側には、スパッタとフ
ォトリソ法等によって形成された銅等の金属から成る導
電パターン１４が形成されている。この導電パターン１
４の一端部は、光素子１２とワイヤ１６によってボンデ
ィングされていると共に、導電パターン１４の一端部
は、リードフレームのインナーリード１８とワイヤ２０
によってボンディングされている。尚、シリコン基板１
０は、リードフレームのダイパッド２２上に搭載されて
いる。
説明する。図１は、本発明に係る光素子モジュールの一
例を説明する断面図である。図１に示す光素子モジュー
ルは、シリコン製のシリコン基板１０の一面側にレーザ
ダイオード又はフォトダイオードの光素子１２が銀ガラ
スやＡｕ−Ｓｉ又はＡｕ−Ｇｅ等の合金により接合さ
れ、光素子１２が搭載された一面側には、スパッタとフ
ォトリソ法等によって形成された銅等の金属から成る導
電パターン１４が形成されている。この導電パターン１
４の一端部は、光素子１２とワイヤ１６によってボンデ
ィングされていると共に、導電パターン１４の一端部
は、リードフレームのインナーリード１８とワイヤ２０
によってボンディングされている。尚、シリコン基板１
０は、リードフレームのダイパッド２２上に搭載されて
いる。
【０００９】この様に、光素子１２が搭載され且つ導電
パターン１４が形成されたシリコン基板１０の一面側に
は、導電パターン１４の一端部が光素子１２と共に気密
封止されるように、シリコン製のシリコンキャップ２４
が被着される。シリコン製のシリコンキャップ２４を用
いることによって、シリコン基板１０とキャップとの熱
膨張率差に起因する気密性の低下を防止するためであ
る。かかるシリコンキャップ２４とシリコン基板１０の
一面側との接合は、封止ガラス層２６によってなされて
おり、導電パターン１４間の絶縁及び封止も同時になさ
れている。また、図１に示す光素子モジュールにおいて
は、シリコン基板１０とシリコンキャップ２４との接合
部に形成された穴部に、光ファイバ２８と光素子１２と
の間において、光信号が送受信可能となるように、光フ
ァイバ２８の一端部が挿入され、且つ光ファイバ２８の
一端部周面と穴部壁面との封止も封止ガラス層２６でな
されている。この穴部は、図２に示す様に、シリコン基
板１０とシリコンキャップ２４との接合面の各々に、エ
ッチング加工又はレーザ加工によって形成されたＶ溝３
０、３２が合わされて形成されたものである。かかる封
止ガラス層２６を形成する封止ガラスとしては、封着温
度が４５０〜４６０℃のＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 −ＺｎＯ系の
非晶質ガラスやＺｎＯ−Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系の結晶質
ガラスを好適に用いることができる。
パターン１４が形成されたシリコン基板１０の一面側に
は、導電パターン１４の一端部が光素子１２と共に気密
封止されるように、シリコン製のシリコンキャップ２４
が被着される。シリコン製のシリコンキャップ２４を用
いることによって、シリコン基板１０とキャップとの熱
膨張率差に起因する気密性の低下を防止するためであ
る。かかるシリコンキャップ２４とシリコン基板１０の
一面側との接合は、封止ガラス層２６によってなされて
おり、導電パターン１４間の絶縁及び封止も同時になさ
れている。また、図１に示す光素子モジュールにおいて
は、シリコン基板１０とシリコンキャップ２４との接合
部に形成された穴部に、光ファイバ２８と光素子１２と
の間において、光信号が送受信可能となるように、光フ
ァイバ２８の一端部が挿入され、且つ光ファイバ２８の
一端部周面と穴部壁面との封止も封止ガラス層２６でな
されている。この穴部は、図２に示す様に、シリコン基
板１０とシリコンキャップ２４との接合面の各々に、エ
ッチング加工又はレーザ加工によって形成されたＶ溝３
０、３２が合わされて形成されたものである。かかる封
止ガラス層２６を形成する封止ガラスとしては、封着温
度が４５０〜４６０℃のＰｂＯ−Ｂ2 Ｏ3 −ＺｎＯ系の
非晶質ガラスやＺｎＯ−Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系の結晶質
ガラスを好適に用いることができる。
【００１０】この様な、封止ガラス層２６によって封止
された光素子モジュールは、先ず、シリコンキャップ２
４の所定箇所に、封止ガラスと樹脂バインダーとを混練
して得たガラスペーストをスクリーン印刷等によって塗
布して乾燥し、所定厚さのガラスペースト層を形成す
る。次いで、搭載された光素子１２と導電パターン１４
の一端部とがワイヤボンディングされたシリコン基板１
０に形成されたＶ溝３２に光ファイバ２８の一端部を挿
入した後、導電パターン１４の一端部を光素子１２と共
に気密封止すると共に、導電パターン１４の他端部をシ
リコンキャップ２４の外方とするように、シリコンキャ
ップ２４をシリコン基板１０の一面側に被着する。その
後、シリコンキャップ２４を押圧しつつ酸化雰囲気中で
加熱処理してガラスペースト層中の樹脂バインダーを脱
バインダーした後、酸化雰囲気中又は還元雰囲気中にお
いて、封止ガラスの封着温度で所定時間保持することに
よって、図１に示す光素子モジュールを得ることができ
る。得られた光素子モジュールは、図１に示す様に、シ
リコン基板１０をリードフレームのダイパッド２２上に
搭載し、且つリードフレームのインナーリード１８の一
端部と導体パターン１４の他端部とをワイヤボンディン
グすることによって、実装基板等への実装を容易とする
ことができる。
された光素子モジュールは、先ず、シリコンキャップ２
４の所定箇所に、封止ガラスと樹脂バインダーとを混練
して得たガラスペーストをスクリーン印刷等によって塗
布して乾燥し、所定厚さのガラスペースト層を形成す
る。次いで、搭載された光素子１２と導電パターン１４
の一端部とがワイヤボンディングされたシリコン基板１
０に形成されたＶ溝３２に光ファイバ２８の一端部を挿
入した後、導電パターン１４の一端部を光素子１２と共
に気密封止すると共に、導電パターン１４の他端部をシ
リコンキャップ２４の外方とするように、シリコンキャ
ップ２４をシリコン基板１０の一面側に被着する。その
後、シリコンキャップ２４を押圧しつつ酸化雰囲気中で
加熱処理してガラスペースト層中の樹脂バインダーを脱
バインダーした後、酸化雰囲気中又は還元雰囲気中にお
いて、封止ガラスの封着温度で所定時間保持することに
よって、図１に示す光素子モジュールを得ることができ
る。得られた光素子モジュールは、図１に示す様に、シ
リコン基板１０をリードフレームのダイパッド２２上に
搭載し、且つリードフレームのインナーリード１８の一
端部と導体パターン１４の他端部とをワイヤボンディン
グすることによって、実装基板等への実装を容易とする
ことができる。
【００１１】図１に示す光素子モジュールは、シリコン
基板１０とシリコンキャップ２４との接合が封止ガラス
層２６によってなされているため、光素子１２を良好な
気密状態で保持できるが、光素子１２の気密状態を更に
一層良好に保持すると共に、光素子モジュールの機械的
強度の向上のためには、図３に示す様に、封止ガラス層
２６によって接合されたシリコン基板１０とシリコンキ
ャップ２４とを更に封止樹脂３４で封止することが好ま
しい。また、図１〜図３に示す光素子モジュールでは、
シリコン基板１０とシリコンキャップ２４との接合部に
形成された穴部に挿入された光ファイバ２８の一端部周
面が封止ガラス層２６によって封着されているが、図４
に示す様に、シリコン基板１０内に光導波路３６を形成
することによって、光ファイバ２８の一端部を挿入する
穴部をパッケージに形成することは要しないため、光素
子モジュールを容易に形成できる。かかる図４に示す光
素子モジュールにおいては、光導波路３６のシリコン基
板１０の側面に開口する開口部に、光ファイバ２８の一
端部に設けられたジルコニアセラミックから成る円筒形
状のレセプタクル３８の端面を接着剤等により接合する
ことによって、光ファイバ２８と光素子１２との間にお
いて、光導波路３６を介して光信号が送受信可能とな
る。尚、図４に示す光素子モジュールにおいても、光素
子１２の気密状態を更に一層良好に保持すると共に、光
素子モジュールの機械的強度を向上すべく、封止ガラス
層２６によって接合されたシリコン基板１０とシリコン
キャップ２４とを更に封止樹脂３４で封止してもよい。
基板１０とシリコンキャップ２４との接合が封止ガラス
層２６によってなされているため、光素子１２を良好な
気密状態で保持できるが、光素子１２の気密状態を更に
一層良好に保持すると共に、光素子モジュールの機械的
強度の向上のためには、図３に示す様に、封止ガラス層
２６によって接合されたシリコン基板１０とシリコンキ
ャップ２４とを更に封止樹脂３４で封止することが好ま
しい。また、図１〜図３に示す光素子モジュールでは、
シリコン基板１０とシリコンキャップ２４との接合部に
形成された穴部に挿入された光ファイバ２８の一端部周
面が封止ガラス層２６によって封着されているが、図４
に示す様に、シリコン基板１０内に光導波路３６を形成
することによって、光ファイバ２８の一端部を挿入する
穴部をパッケージに形成することは要しないため、光素
子モジュールを容易に形成できる。かかる図４に示す光
素子モジュールにおいては、光導波路３６のシリコン基
板１０の側面に開口する開口部に、光ファイバ２８の一
端部に設けられたジルコニアセラミックから成る円筒形
状のレセプタクル３８の端面を接着剤等により接合する
ことによって、光ファイバ２８と光素子１２との間にお
いて、光導波路３６を介して光信号が送受信可能とな
る。尚、図４に示す光素子モジュールにおいても、光素
子１２の気密状態を更に一層良好に保持すると共に、光
素子モジュールの機械的強度を向上すべく、封止ガラス
層２６によって接合されたシリコン基板１０とシリコン
キャップ２４とを更に封止樹脂３４で封止してもよい。
【００１２】図１〜図４に示す光素子モジュールでは、
シリコン基板１０とシリコンキャップ２４との接合が封
止ガラス層２６によってなされているが、更に高度な気
密封止が要求される場合には、シリコン基板１０とシリ
コンキャップ２４との接合を、はんだ等の金属ろう材層
によって行うことが必要である。この様に、シリコン基
板１０とシリコンキャップ２４との接合を金属ろう材で
行う場合には、シリコン基板１０の一面側に形成された
導電パターン１４間の絶縁が問題となる。この点、本発
明では、図５に示す様に、光素子１２がシリコン基板１
０の一面側に形成され、光素子１２とフリップチップ方
式で接続されている導電パターン４０と、シリコン基板
１０の他面側（底面側）に形成された外部接続端子とし
てのバンプ４２とを、シリコン基板１０内に形成された
ビア４４を介して電気的に接続することによって、シリ
コン基板１０の一面側に、シリコンキャップ２４を接合
する接合場所を確保できる。
シリコン基板１０とシリコンキャップ２４との接合が封
止ガラス層２６によってなされているが、更に高度な気
密封止が要求される場合には、シリコン基板１０とシリ
コンキャップ２４との接合を、はんだ等の金属ろう材層
によって行うことが必要である。この様に、シリコン基
板１０とシリコンキャップ２４との接合を金属ろう材で
行う場合には、シリコン基板１０の一面側に形成された
導電パターン１４間の絶縁が問題となる。この点、本発
明では、図５に示す様に、光素子１２がシリコン基板１
０の一面側に形成され、光素子１２とフリップチップ方
式で接続されている導電パターン４０と、シリコン基板
１０の他面側（底面側）に形成された外部接続端子とし
てのバンプ４２とを、シリコン基板１０内に形成された
ビア４４を介して電気的に接続することによって、シリ
コン基板１０の一面側に、シリコンキャップ２４を接合
する接合場所を確保できる。
【００１３】かかるビア４４は、レーザー加工やエッチ
ング加工等によって穿設したシリコン基板１０を貫通す
る貫通孔に、めっき、導体ペーストの充填、銀ろう等の
金属ろう材の充填等により、銀ろう、アルミ、金、銅等
の金属を充填することによって形成でき、導電パターン
４０は、スパッタとフォトリソ法等によって形成でき
る。また、バンプ４２としては、はんだボールを用いる
ことができる。この様に、シリコン基板１０に搭載され
た光素子１２は、導電パターン４０と共に気密封止され
るように、金属ろう材層４６を介してシリコンキャップ
２４とシリコン基板１０とが接合されている。また、図
５に示す光素子モジュールにおいては、シリコン基板１
０とシリコンキャップ２４との接合部に形成された穴部
に、光ファイバ２８と光素子１２との間において、光信
号が送受信可能となるように、光ファイバ２８の一端部
が挿入されており、光ファイバ２８の一端部周面と穴部
壁面との封止も金属ろう材層４６によってなされてい
る。この穴部は、図６に示す様に、シリコン基板１０と
シリコンキャップ２４との接合面の各々に、エッチング
加工又はレーザ加工によって形成されたＶ溝３０、３２
が合わされて形成されているものである。本発明で用い
る金属ろう材としては、はんだを好適に用いることがで
きる。かかる金属ろう材を封止に用いる場合には、金属
ろう材層４６を形成するシリコン基板１０及びシリコン
キャップ２４の所定箇所、及び穴部に挿入される光ファ
イバ２８の一端部周面も含めて金属をメタライズしてお
くことによって、溶融した金属ろう材の流れを良好とす
ることができ好ましい。
ング加工等によって穿設したシリコン基板１０を貫通す
る貫通孔に、めっき、導体ペーストの充填、銀ろう等の
金属ろう材の充填等により、銀ろう、アルミ、金、銅等
の金属を充填することによって形成でき、導電パターン
４０は、スパッタとフォトリソ法等によって形成でき
る。また、バンプ４２としては、はんだボールを用いる
ことができる。この様に、シリコン基板１０に搭載され
た光素子１２は、導電パターン４０と共に気密封止され
るように、金属ろう材層４６を介してシリコンキャップ
２４とシリコン基板１０とが接合されている。また、図
５に示す光素子モジュールにおいては、シリコン基板１
０とシリコンキャップ２４との接合部に形成された穴部
に、光ファイバ２８と光素子１２との間において、光信
号が送受信可能となるように、光ファイバ２８の一端部
が挿入されており、光ファイバ２８の一端部周面と穴部
壁面との封止も金属ろう材層４６によってなされてい
る。この穴部は、図６に示す様に、シリコン基板１０と
シリコンキャップ２４との接合面の各々に、エッチング
加工又はレーザ加工によって形成されたＶ溝３０、３２
が合わされて形成されているものである。本発明で用い
る金属ろう材としては、はんだを好適に用いることがで
きる。かかる金属ろう材を封止に用いる場合には、金属
ろう材層４６を形成するシリコン基板１０及びシリコン
キャップ２４の所定箇所、及び穴部に挿入される光ファ
イバ２８の一端部周面も含めて金属をメタライズしてお
くことによって、溶融した金属ろう材の流れを良好とす
ることができ好ましい。
【００１４】この様な、金属ろう材層４６によって封止
された光素子モジュールは、先ず、ビア４４と接続され
た導電パターン４０に、光素子１２をフリップチップ方
式で搭載したシリコン基板１０の所定箇所に、金属ろう
材のシートを載置した後、シリコン基板１０に形成され
たＶ溝３２に光ファイバ２８の一端部を挿入する。次い
で、導電パターン４０を光素子１２と共に気密封止する
ように、シリコンキャップ２４をシリコン基板１０の一
面側に被着した後、シリコンキャップ２４を押圧しつつ
金属ろう材をリフローする。その後、シリコン基板１０
の底面側に、導電パターン４０とビア４４を介して電気
的に接続される、外部接続端子としてのはんだボール等
のバンプ４４を形成することによって、図５に示す光素
子モジュールを得ることができる。
された光素子モジュールは、先ず、ビア４４と接続され
た導電パターン４０に、光素子１２をフリップチップ方
式で搭載したシリコン基板１０の所定箇所に、金属ろう
材のシートを載置した後、シリコン基板１０に形成され
たＶ溝３２に光ファイバ２８の一端部を挿入する。次い
で、導電パターン４０を光素子１２と共に気密封止する
ように、シリコンキャップ２４をシリコン基板１０の一
面側に被着した後、シリコンキャップ２４を押圧しつつ
金属ろう材をリフローする。その後、シリコン基板１０
の底面側に、導電パターン４０とビア４４を介して電気
的に接続される、外部接続端子としてのはんだボール等
のバンプ４４を形成することによって、図５に示す光素
子モジュールを得ることができる。
【００１５】図５に示す光素子モジュールにおいても、
光素子１２の気密状態を更に一層良好に保持すると共
に、光素子モジュールの機械的強度の向上のためには、
図７に示す様に、金属ろう材層４６によって接合された
シリコン基板１０とシリコンキャップ２４とを更に封止
樹脂３４で封止することが好ましい。ここで、シリコン
基板１０とシリコンキャップ２４とを封止樹脂３４で封
止する場合には、図７に示す様に、外部接続端子として
のバンプ４４をリードフレームのインナーリード４８と
接続しておくことによって、樹脂封止された光素子モジ
ュールを実装基板に容易に実装できる。また、図５に示
す光素子モジュールにおいては、導体パターン４０に光
素子１２がフリップチップ方式で接続されているが、図
７に示す様に、シリコン基板１０の一面側に銀ガラスや
Ａｕ−Ｓｉ又はＡｕ−Ｇｅ等の合金によって接合した光
素子１２と導体パターン４０とがワイヤボンディングさ
れていてもよい。尚、図７において、光素子モジュール
を補強すべく、リードフレームのインナーリード５０
は、セラミック基板１０の底面側に形成されたダミーパ
タ−ンに接続されている。
光素子１２の気密状態を更に一層良好に保持すると共
に、光素子モジュールの機械的強度の向上のためには、
図７に示す様に、金属ろう材層４６によって接合された
シリコン基板１０とシリコンキャップ２４とを更に封止
樹脂３４で封止することが好ましい。ここで、シリコン
基板１０とシリコンキャップ２４とを封止樹脂３４で封
止する場合には、図７に示す様に、外部接続端子として
のバンプ４４をリードフレームのインナーリード４８と
接続しておくことによって、樹脂封止された光素子モジ
ュールを実装基板に容易に実装できる。また、図５に示
す光素子モジュールにおいては、導体パターン４０に光
素子１２がフリップチップ方式で接続されているが、図
７に示す様に、シリコン基板１０の一面側に銀ガラスや
Ａｕ−Ｓｉ又はＡｕ−Ｇｅ等の合金によって接合した光
素子１２と導体パターン４０とがワイヤボンディングさ
れていてもよい。尚、図７において、光素子モジュール
を補強すべく、リードフレームのインナーリード５０
は、セラミック基板１０の底面側に形成されたダミーパ
タ−ンに接続されている。
【００１６】図５〜図７に示す光素子モジュールにおい
ても、光素子モジュールを容易に形成すべく、図８に示
す様に、シリコン基板１０内に光導波路３６を形成して
もよい。かかる図８に示す光素子モジュールにおいて
は、光導波路３６のシリコン基板１０の側面に開口する
開口部に、光ファイバ２８の一端部に設けられたジルコ
ニアセラミックから成る円筒形状のレセプタクル３８の
端面を接着剤等により接合することによって、光ファイ
バ２８と光素子１２との間において、光導波路３６を介
して光信号が送受信可能となる。尚、図８に示す光素子
モジュールにおいても、光素子１２の気密状態を更に一
層良好に保持すると共に、光素子モジュールの機械的強
度の向上を図るべく、金属ろう材層４６によって接合さ
れたシリコン基板１０とシリコンキャップ２４とを更に
封止樹脂３４で封止してもよい。
ても、光素子モジュールを容易に形成すべく、図８に示
す様に、シリコン基板１０内に光導波路３６を形成して
もよい。かかる図８に示す光素子モジュールにおいて
は、光導波路３６のシリコン基板１０の側面に開口する
開口部に、光ファイバ２８の一端部に設けられたジルコ
ニアセラミックから成る円筒形状のレセプタクル３８の
端面を接着剤等により接合することによって、光ファイ
バ２８と光素子１２との間において、光導波路３６を介
して光信号が送受信可能となる。尚、図８に示す光素子
モジュールにおいても、光素子１２の気密状態を更に一
層良好に保持すると共に、光素子モジュールの機械的強
度の向上を図るべく、金属ろう材層４６によって接合さ
れたシリコン基板１０とシリコンキャップ２４とを更に
封止樹脂３４で封止してもよい。
【００１７】以上、述べてきた図１〜図８において、シ
リコン製のシリコンキャップ２４を使用してきたが、本
発明においては、図９に示す様に、シリコンキャップと
して、はんだ等の金属ろう材層５２を介してシリコン製
のシールリング５４の一面側に金属製又はガラス製の蓋
体５６が接合されているキャップを使用できる。この場
合、シールリング５４の他面側と導体パターン１４とが
接合する場合には、図９に示す様に、シールリング５４
の他面側とシリコン基板１０の一面側との封着を封止ガ
ラス層２６を介して行う。他方、図５に示す様に、シリ
コン基板１０の一面側において、シリコンキャップ２４
を接合する接合場所を確保できる場合には、はんだ等の
金属ろう材を介してシールリング５４の他面側とシリコ
ン基板１０の一面側との封着を行う。
リコン製のシリコンキャップ２４を使用してきたが、本
発明においては、図９に示す様に、シリコンキャップと
して、はんだ等の金属ろう材層５２を介してシリコン製
のシールリング５４の一面側に金属製又はガラス製の蓋
体５６が接合されているキャップを使用できる。この場
合、シールリング５４の他面側と導体パターン１４とが
接合する場合には、図９に示す様に、シールリング５４
の他面側とシリコン基板１０の一面側との封着を封止ガ
ラス層２６を介して行う。他方、図５に示す様に、シリ
コン基板１０の一面側において、シリコンキャップ２４
を接合する接合場所を確保できる場合には、はんだ等の
金属ろう材を介してシールリング５４の他面側とシリコ
ン基板１０の一面側との封着を行う。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、光素子を三重に封止す
る従来の光素子モジュールに比較して、光素子モジュー
ルの信頼性を向上させつつ小型化できるため、光通信の
送受信機等に利用できる。
る従来の光素子モジュールに比較して、光素子モジュー
ルの信頼性を向上させつつ小型化できるため、光通信の
送受信機等に利用できる。
【図１】本発明に係る光素子モジュールの一例を示す断
面図である。
面図である。
【図２】光ファイバ２８の一端部の接続状態を示す断面
図である。
図である。
【図３】図１に示す光素子モジュールを樹脂封止した状
態を示す断面図である。
態を示す断面図である。
【図４】本発明に係る光素子モジュールの他の例を示す
断面図である。
断面図である。
【図５】本発明に係る光素子モジュールの他の例を示す
断面図である。
断面図である。
【図６】光ファイバ２８の一端部の接続状態を示す断面
図である。
図である。
【図７】本発明に係る素子モジュールの他の例を示す断
面図である。
面図である。
【図８】本発明に係る素子モジュールの他の例を示す断
面図である。
面図である。
【図９】本発明に係る素子モジュールの他の例を示す断
面図である。
面図である。
【図１０】従来の光素子モジュールを説明するための説
明図である。
明図である。
１０ シリコン基板 １２ 光素子 １４、４０ 導電パターン １８ リードフレームのインナーリード ２４ シリコンキャップ ２６ 封止ガラス層 ２８ 光ファイバ ３０、３２ 穴部を形成するＶ溝 ３４ 封止樹脂 ３６ 光導波路 ３８ レセプタクル ４２ バンプ（外部接続端子） ４４ ビア ４６ 金属ろう材層 ５４ シールリング ５６ 蓋体
Claims (12)
- 【請求項１】 レーザダイオード等の光素子が気密封止
されて成る光素子モジュールにおいて、 該光素子が搭載されたシリコン基板の一面側に形成され
た導電パターンの一端部と、前記導電パターンの一端部
に電気的に接続された光素子とが、前記シリコン基板の
一面側に封止ガラス層を介して接合されたシリコンキャ
ップによって封止され、 且つ前記導電パターンの他端部がシリコンキャップの外
方に位置していることを特徴とする光素子モジュール。 - 【請求項２】 シリコン基板とシリコンキャップとの接
合部に形成された穴部に光ファイバの一端部が挿入さ
れ、前記光ファイバの一端部周面と穴部壁面とが封止ガ
ラス層で封止されている請求項１記載の光素子モジュー
ル。 - 【請求項３】 シリコン基板内に形成された光導波路の
一端側に、光ファイバの端面が接合されている請求項１
記載の光素子モジュール。 - 【請求項４】 シリコン基板の一面側に形成された導電
パターンの他端部とリードフレームのインナーリードと
が電気的に接続されている請求項１〜３のいずれか一項
記載の光素子モジュール。 - 【請求項５】 シリコン基板とシリコンキャップとが更
に樹脂封止されている請求項１〜４のいずれか一項記載
の光素子モジュール。 - 【請求項６】 シリコンキャップが、はんだ等の金属ろ
う材層を介してシリコン製のシールリングの一面側に蓋
体が接合されているキャップである請求項１〜５のいず
れか一項記載の光素子モジュール。 - 【請求項７】 レーザダイオード等の光素子が気密封止
されて成る光素子モジュールにおいて、 該光素子が搭載されたシリコン基板の一面側に形成され
た、一端部が前記光素子と電気的に接続される導電パタ
ーンと、前記シリコン基板の他面側に形成されたバンプ
等の外部接続端子とが、シリコン基板内に形成されたビ
アを介して電気的に接続され、 且つ前記光素子と導電パターンとが封止されるように、
光素子が搭載されたシリコン基板の一面側に、はんだ等
の金属ろう材層を介してシリコンキャップが接合されて
いることを特徴とする光素子モジュール。 - 【請求項８】 シリコン基板とシリコンキャップとの接
合部に形成された穴部に光ファイバの一端部が挿入さ
れ、前記光ファイバの一端部周面と穴部壁面とが金属ろ
う材層で封止されている請求項７記載の光素子モジュー
ル。 - 【請求項９】 シリコン基板内に形成された光導波路の
一端側に、光ファイバの端面が接合されている請求項７
記載の光素子モジュール。 - 【請求項１０】 シリコン基板の他面側に形成された外
部接続端子とリードフレームのインナーリードとが電気
的に接続されている請求項７〜９のいずれか一項記載の
光素子モジュール。 - 【請求項１１】 シリコン基板とシリコンキャップとが
更に樹脂封止されている請求項７〜１０のいずれか一項
記載の光素子モジュール。 - 【請求項１２】 シリコンキャップが、はんだ等の金属
ろう材層を介してシリコン製のシールリングの一面側に
蓋体が接合されているキャップである請求項７〜１１の
いずれか一項記載の光素子モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8123391A JPH09307122A (ja) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | 光素子モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8123391A JPH09307122A (ja) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | 光素子モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09307122A true JPH09307122A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14859414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8123391A Pending JPH09307122A (ja) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | 光素子モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09307122A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006086469A (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体発光装置、照明モジュール、照明装置及び半導体発光装置の製造方法 |
| JP2006310563A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Rohm Co Ltd | 光通信モジュール |
| JP2007073711A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 気密封止パッケージおよび光サブモジュール |
| JP2007328201A (ja) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光集積回路 |
| JP2009223340A (ja) * | 2009-07-06 | 2009-10-01 | Mitsubishi Electric Corp | 光学部品、およびそれに用いられる光路変換デバイス |
| JP2009289775A (ja) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Sony Corp | 発光装置及び発光装置の製造方法 |
| JP2012147007A (ja) * | 2003-09-15 | 2012-08-02 | Nuvotronics Llc | デバイスパッケージ、ならびにその製造方法および試験方法 |
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| WO2015146377A1 (ja) * | 2014-03-24 | 2015-10-01 | シチズンホールディングス株式会社 | 光ファイバの実装部品、光モジュールおよび製造方法 |
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| WO2024001486A1 (zh) * | 2022-06-30 | 2024-01-04 | 成都旭创科技有限公司 | 用于光通讯的光器件和光模块 |
-
1996
- 1996-05-17 JP JP8123391A patent/JPH09307122A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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| WO2015146377A1 (ja) * | 2014-03-24 | 2015-10-01 | シチズンホールディングス株式会社 | 光ファイバの実装部品、光モジュールおよび製造方法 |
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| JP2016103545A (ja) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | シチズンホールディングス株式会社 | 光モジュールおよびその製造方法 |
| WO2024001486A1 (zh) * | 2022-06-30 | 2024-01-04 | 成都旭创科技有限公司 | 用于光通讯的光器件和光模块 |
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