JPH11109187A - Optical semiconductor module - Google Patents

Optical semiconductor module

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Publication number
JPH11109187A
JPH11109187A JP27083597A JP27083597A JPH11109187A JP H11109187 A JPH11109187 A JP H11109187A JP 27083597 A JP27083597 A JP 27083597A JP 27083597 A JP27083597 A JP 27083597A JP H11109187 A JPH11109187 A JP H11109187A
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JP
Japan
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package
width
silicon substrate
optical fiber
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP27083597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Fukuda
和之 福田
Makoto Shimaoka
誠 嶋岡
Koji Yoshida
幸司 吉田
Toshiaki Ishii
利昭 石井
Toshimasa Miura
敏雅 三浦
Shoichi Takahashi
正一 高橋
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH11109187A publication Critical patent/JPH11109187A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semi-conductor module capable of stably performing silicon substrate junction in a resin mold package and stably operating a semi- conductor element and excellent in reliability by specifying the ratio of the width of a substrate member in the direction perpendicular to the light transmitting direction of an optical fiber to be mounted on the substrate member, to the width of a package having a lead terminal in the same direction. SOLUTION: The ration of the width of a substrate member in the direction perpendicular to the light transmitting direction of a optical fiber 13 to be mounted on a substrate member 3 to the width of a package 4 having a lead terminal 5 in the same direction is set to be 0.24-0.42. The heat in a semiconductor element can be efficiently radiated to the lead terminal of the package through the substrate member. When the ratio is increased and the junction area is increased, a peeling is generated between the substrate member and the package, and the heat transfer efficiency between the substrate member and the package is worsened. When the ratio is reduced, the joining area is reduced, the heat transmission becomes small, and the heat transfer efficiency is also worsened.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光通信に用
いられ、半導体素子とこれに光結合する光ファイバとを
搭載した光半導体モジュールの構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of an optical semiconductor module which is used, for example, in optical communication and includes a semiconductor element and an optical fiber optically coupled to the semiconductor element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の光半導体モジュールの構
造に係わる技術として、例えば1996年電子情報通信学会
総合大会C−216の報告がある。
2. Description of the Related Art Heretofore, as a technique relating to the structure of this type of optical semiconductor module, there is a report, for example, from the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, General Conference C-216, 1996.

【0003】この従来技術は、半導体素子であるレーザ
ダイオードと光ファイバとを搭載するシリコン基板を、
中空の樹脂モールドパッケージあるいはセラミックスパ
ッケージ内に取り付けた構造である。レーザダイオード
と光ファイバの結合は、シリコン基板上のマーカを目印
にレーザダイオードを取り付け、ファイバ搭載用のV溝
に光ファイバを固定する方法で行っている。
According to this prior art, a silicon substrate on which a laser diode, which is a semiconductor element, and an optical fiber are mounted,
It is a structure mounted inside a hollow resin mold package or ceramic package. The connection between the laser diode and the optical fiber is performed by attaching the laser diode using a marker on the silicon substrate as a mark and fixing the optical fiber in the V groove for mounting the fiber.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には、以下の問題点がある。
However, the above prior art has the following problems.

【0005】すなわち、上記従来技術は、レーザダイオ
ードを搭載したシリコン基板を、樹脂モールドパッケー
ジあるいはセラミックスパッケージ内に取り付けてい
る。レーザダイオードを安定動作させるには、レーザ素
子駆動時の発熱を効率良く放熱してレーザダイオードの
温度上昇を防ぐことが重要である。上記従来技術は、金
属パッケージに比べ熱伝導率の低い樹脂モールドパッケ
ージあるいはセラミックスパッケージであるため十分な
放熱は期待できない。
That is, in the above prior art, a silicon substrate on which a laser diode is mounted is mounted in a resin mold package or a ceramic package. In order to stably operate the laser diode, it is important to efficiently radiate heat generated when the laser element is driven and prevent the temperature of the laser diode from rising. Since the above-mentioned conventional technology is a resin mold package or a ceramic package having a lower thermal conductivity than a metal package, sufficient heat radiation cannot be expected.

【0006】このため、プリント基板に接合するリード
端子からの放熱を効率良く行う必要があるが、レーザダ
イオードからリード端子までシリコン基板を介して熱を
伝える場合、シリコン基板とパッケージ間の接合状態が
熱伝達の効率を左右する。つまり、シリコン基板とパッ
ケージ間の接合状態が悪いと、リード端子側への放熱効
率が低下し、これによってレーザダイオードの温度が上
昇することになる。
For this reason, it is necessary to efficiently radiate heat from the lead terminals bonded to the printed circuit board. However, when heat is transmitted from the laser diode to the lead terminals via the silicon substrate, the bonding state between the silicon substrate and the package is reduced. Determines the efficiency of heat transfer. That is, if the bonding state between the silicon substrate and the package is poor, the heat radiation efficiency to the lead terminal side decreases, and the temperature of the laser diode increases.

【0007】これらのように、パッケージ内へのシリコ
ン基板の接合は、レーザダイオードを安定動作させる上
で非常に重要な接合箇所である。
[0007] As described above, the bonding of the silicon substrate into the package is a very important bonding portion for stably operating the laser diode.

【0008】本発明の目的は、樹脂モールドパッケージ
内への基板部材接合を安定に行うパッケージと基板部材
形状の関係を提案し、半導体素子を安定動作できる信頼
性の高い光半導体モジュールを提供することにある。
An object of the present invention is to propose a relationship between a package and a substrate member shape for stably bonding a substrate member in a resin mold package, and to provide a highly reliable optical semiconductor module capable of stably operating a semiconductor element. It is in.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】光半導体モジュールは光
通信の光源に用いられ半導体素子と光ファイバを光学的
に結合させるものである。光半導体モジュールを低コス
ト化するには、モジュールの部品や製造コストを低減す
る必要がある。シリコン基板上にV溝を形成し、半導体
素子と光ファイバが光結合を行うようにハイブリッド実
装する構造の提案,開発が活発化し、モジュールの低コ
スト化検討が進められている。しかし、樹脂モールドパ
ッケージ内へ実装するシリコン基板形状、特に半導体素
子の放熱性を考慮したモジュールについては十分な検討
がされていなかった。
An optical semiconductor module is used as a light source for optical communication and optically couples a semiconductor element with an optical fiber. In order to reduce the cost of the optical semiconductor module, it is necessary to reduce the components and the manufacturing cost of the module. Proposals and development of a structure in which a V-groove is formed on a silicon substrate and hybrid mounting is performed so that a semiconductor element and an optical fiber perform optical coupling have been activated, and cost reduction of a module has been studied. However, sufficient consideration has not been given to a module taking into consideration the shape of a silicon substrate mounted in a resin mold package, in particular, the heat dissipation of a semiconductor element.

【0010】本発明は、樹脂モールドパッケージ内への
シリコン基板接合を安定に行うパッケージとシリコン基
板形状の関係を提案し、半導体素子を安定動作できる信
頼性の高い光半導体モジュールを得る構造としたもので
ある。
The present invention proposes a relationship between a package for stably bonding a silicon substrate into a resin mold package and a shape of the silicon substrate to obtain a highly reliable optical semiconductor module capable of stably operating a semiconductor element. It is.

【0011】すなわち、上記目的を達成するために、本
発明によれば、半導体素子と、この半導体素子と光学的
に結合され光伝送を行うための光ファイバと、前記半導
体素子と光ファイバとを同一基板上に搭載する光ファイ
バ搭載用のV溝を備えた基板部材と、これら基板部材を
収納し設置するリード端子付きパッケージとを有する光
半導体モジュールにおいて、前記基板部材に搭載する光
ファイバの光伝搬方向と垂直な方向の基板部材幅と、こ
れと同じ方向の前記リード端子付きパッケージの幅との
寸法が、基板部材幅/パッケージ幅=0.24〜0.4
2、の関係であることを特徴とする光半導体モジュール
が提供される。
According to the present invention, a semiconductor device, an optical fiber optically coupled to the semiconductor device for performing optical transmission, and the semiconductor device and the optical fiber are provided. In an optical semiconductor module having a substrate member provided with a V groove for mounting an optical fiber mounted on the same substrate, and a package with lead terminals for accommodating and installing these substrate members, an optical fiber module mounted on the substrate member has The dimension of the board member width in the direction perpendicular to the propagation direction and the width of the package with lead terminals in the same direction is the following: board member width / package width = 0.24 to 0.4.
An optical semiconductor module is provided, which is characterized by the relationship of 2.

【0012】また、上記目的を達成するために、本発明
によれば、半導体素子と、この半導体素子と光学的に結
合され光伝送を行うための光ファイバと、前記半導体素
子と光ファイバとを同一基板上に搭載する光ファイバ搭
載用のV溝を備えた基板部材と、これら基板部材を収納
し設置するリード端子付きパッケージとを有する光半導
体モジュールにおいて、前記リード端子付きパッケージ
のリード端子取り出し方向のパッケージ幅と、これと同
じ方向の前記基板部材の幅との長さの関係が、基板部材
幅/パッケージ幅=0.24〜0.42、であることを特
徴とする光半導体モジュールが提供される。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a semiconductor device; an optical fiber optically coupled to the semiconductor device for performing optical transmission; and the semiconductor device and the optical fiber. In an optical semiconductor module having a substrate member provided with a V groove for mounting an optical fiber mounted on the same substrate, and a package having lead terminals for accommodating and installing these substrate members, a lead terminal taking-out direction of the package with lead terminals Wherein the relation between the package width and the length of the substrate member in the same direction is substrate member width / package width = 0.24 to 0.42. Is done.

【0013】本発明の光半導体モジュールは、次のいず
れかを特徴とする。
An optical semiconductor module according to the present invention has one of the following features.

【0014】半導体素子と、この半導体素子と光学的に
結合され光伝送を行うための光ファイバと、前記半導体
素子と光ファイバとを同一基板上に搭載する光ファイバ
搭載用のV溝を備えた基板部材と、これら基板部材を収
納し設置するリード端子付きパッケージとを有する光半
導体モジュールにおいて、前記基板部材に搭載する光フ
ァイバの光伝搬方向と垂直な方向の基板部材幅と、これ
と同じ方向の前記リード端子付きパッケージの幅との寸
法が、基板部材幅/パッケージ幅=0.24〜0.42、
の関係であること。
A semiconductor device, an optical fiber optically coupled to the semiconductor device for optical transmission, and a V-groove for mounting the semiconductor device and the optical fiber on the same substrate. In an optical semiconductor module having a substrate member and a package with lead terminals for accommodating and installing these substrate members, a width of the substrate member in a direction perpendicular to a light propagation direction of an optical fiber mounted on the substrate member is the same as the width of the substrate member. Dimensions of the package with lead terminals and the width of the substrate member / package width = 0.24 to 0.42;
Being a relationship.

【0015】半導体素子と、この半導体素子と光学的に
結合され光伝送を行うための光ファイバと、前記半導体
素子と光ファイバとを同一基板上に搭載する光ファイバ
搭載用のV溝を備えた基板部材と、これら基板部材を収
納し設置するリード端子付きパッケージとを有する光半
導体モジュールにおいて、前記リード端子付きパッケー
ジのリード端子取り出し方向のパッケージ幅と、これと
同じ方向の前記基板部材の幅との長さの関係が、基板部
材幅/パッケージ幅=0.24〜0.42、であること。
A semiconductor device, an optical fiber optically coupled to the semiconductor device for optical transmission, and a V-groove for mounting the optical fiber for mounting the semiconductor device and the optical fiber on the same substrate. In an optical semiconductor module having a substrate member and a package with lead terminals for accommodating and installing these substrate members, a package width in a lead terminal take-out direction of the package with lead terminals and a width of the substrate member in the same direction as the package width. The relationship of the lengths is that the width of the board member / the width of the package = 0.24 to 0.42.

【0016】以上のように構成した本発明においては、
半導体素子と光ファイバを搭載する基板部材の幅とリー
ド端子付きパッケージの幅との関係を、基板部材幅/パ
ッケージ幅=0.24〜0.42、となる構造とした。こ
れにより、半導体素子の熱を基板部材を通してパッケー
ジのリード端子に効率良く放熱することができる。
In the present invention configured as described above,
The relationship between the width of the substrate member on which the semiconductor element and the optical fiber are mounted and the width of the package with lead terminals is such that the substrate member width / package width = 0.24 to 0.42. Thereby, the heat of the semiconductor element can be efficiently radiated to the lead terminals of the package through the substrate member.

【0017】つまり、上記の比を大きくして接合面積を
増やした場合、特に樹脂モールドパッケージでは、基板
部材とパッケージの熱膨張率が大きく異なると、モジュ
ールの温度サイクル試験で接合部に熱ひずみが加わり剥
がれが生じたり、あるいはモジュールをプリント基板に
実装した時にモジュールが変形し基板部材とパッケージ
間に剥がれが生じたりすることなどになるため、基板部
材とパッケージ間の熱伝達の効率が悪くなる。逆に上記
の比を小さくした場合では、接合面積が小さくなるた
め、熱ひずみやモジュール変形で接合部が剥がれること
はなくなるが、熱の広がりが少なくなり基板部材とパッ
ケージ間の熱伝達効率も悪くなる。
In other words, when the bonding ratio is increased by increasing the above ratio, especially in a resin mold package, if the coefficient of thermal expansion of the board member and the package is significantly different, thermal strain will be applied to the joint in the module temperature cycle test. In addition, peeling occurs, or when the module is mounted on a printed circuit board, the module is deformed and peeling occurs between the board member and the package, so that the efficiency of heat transfer between the board member and the package deteriorates. Conversely, when the above ratio is reduced, the bonding area is reduced, so that the bonded portion does not peel off due to thermal strain or module deformation, but the heat spread is reduced and the heat transfer efficiency between the substrate member and the package is also poor. Become.

【0018】しかも、接合面積が小さくなるため安定な
接合ができなくなる。上記で示した、基板部材幅/パッ
ケージ幅=0.24〜0.42、の関係は、樹脂モールド
でパッケージ構成した場合、温度サイクル試験による熱
ひずみやプリント基板実装時のモジュール変形が生じて
も、基板部材の接合部に加わる応力が低くパッケージか
ら剥がれ難い寸法関係比であり、取り扱いや組み立てで
も作業する上で問題のない形状である。したがって、基
板部材とパッケージ間の接合状態が良好になり、半導体
素子駆動時の放熱を効率良くリード端子に伝えることが
できる。
Moreover, since the bonding area is small, stable bonding cannot be performed. The relationship between the board member width / package width = 0.24 to 0.42 shown above indicates that when a package is formed using a resin mold, even if heat distortion due to a temperature cycle test or module deformation at the time of mounting a printed board occurs. In addition, the stress applied to the joint portion of the substrate member is low and the dimensional relationship ratio is hard to be removed from the package, and the shape has no problem in handling and assembling. Therefore, the bonding state between the substrate member and the package is improved, and heat radiation during driving of the semiconductor element can be efficiently transmitted to the lead terminals.

【0019】以上により、樹脂モールドパッケージ内へ
のシリコン基板接合を安定に行え、半導体素子を安定動
作できる信頼性の高い光半導体モジュールを得ることが
できる。
As described above, it is possible to stably bond the silicon substrate into the resin mold package and obtain a highly reliable optical semiconductor module capable of stably operating the semiconductor element.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の図面を参照しつつ
説明する。なお、煩雑を避けるために一部のメタライズ
配線やワイヤボンディングリード及び接着剤の図示を省
略している。また、本発明の実施の形態では、半導体素
子として、半導体発光素子であるレーザダイオードと半
導体受光素子であるフォトダイオードを、光ファイバと
して単一モード光ファイバを使用した説明を行ってい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that some of the metallized wirings, wire bonding leads and adhesives are not shown in order to avoid complication. Further, in the embodiment of the present invention, a description is given using a laser diode as a semiconductor light emitting element and a photodiode as a semiconductor light receiving element as semiconductor elements and a single mode optical fiber as an optical fiber.

【0021】本発明の第一の実施の形態を図1から図3
により説明する。
FIGS. 1 to 3 show a first embodiment of the present invention.
This will be described below.

【0022】本実施の形態による光半導体モジュールの
構造を表す斜視図を図1に、光半導体モジュールをソケ
ット基板に取り付けた構造を表す図1のa−a′線断面
の縦断面図を図2に、シリコン基板接合部の応力を表し
た図を図3に示す。
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of the optical semiconductor module according to the present embodiment, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along the line aa 'of FIG. 1 showing the structure in which the optical semiconductor module is mounted on a socket substrate. FIG. 3 is a diagram showing the stress at the silicon substrate joint.

【0023】図1において、光半導体モジュールは、概
略的に言うと、半導体素子であるレーザダイオード1
と、半導体受光素子であるフォトダイオード2と、レー
ザダイオード1と光学的に結合して光伝送を行う単一モ
ードファイバである光ファイバ13と、レーザダイオー
ド1及びフォトダイオード2を搭載し、かつ光ファイバ
13を設置するためのV溝9が形成されたシリコン基板
3と、このシリコン基板3を接合固定するパット部8
と、このパット部8と電気的に接続するリード端子5と
を備えており、これらを樹脂モールド成形した中空パッ
ケージ4内に収納している。
In FIG. 1, an optical semiconductor module is a laser diode 1 which is a semiconductor element.
A photodiode 2, which is a semiconductor light receiving element; an optical fiber 13, which is a single mode fiber for optically coupling with the laser diode 1 to perform optical transmission; an optical fiber on which the laser diode 1 and the photodiode 2 are mounted; A silicon substrate 3 on which a V-shaped groove 9 for installing the fiber 13 is formed, and a pad portion 8 for bonding and fixing the silicon substrate 3
And a lead terminal 5 electrically connected to the pad portion 8, and these are housed in a hollow package 4 formed by resin molding.

【0024】シリコン基板3はパッケージ4内のパット
部8に接合固定する。シリコン基板3の接合位置は、シ
リコン基板3の中心軸とパッケージ4の中心軸がほぼ一
致する位置に接合している。シリコン基板3の上面には
光ファイバ13搭載用のV溝9を異方性エッチングで形
成しており、このV溝9部に光ファイバ13を接着剤1
5で接合している。一方、シリコン基板3の上面には、
メタライズ配線(図示せず)をパターンニングしてお
り、この配線上にレーザダイオード1とフォトダイオー
ド2をそれぞれ所定位置に搭載する。
The silicon substrate 3 is bonded and fixed to the pad 8 in the package 4. The bonding position of the silicon substrate 3 is a position where the central axis of the silicon substrate 3 and the central axis of the package 4 substantially coincide. A V-groove 9 for mounting the optical fiber 13 is formed on the upper surface of the silicon substrate 3 by anisotropic etching.
5 is joined. On the other hand, on the upper surface of the silicon substrate 3,
A metallized wiring (not shown) is patterned, and a laser diode 1 and a photodiode 2 are mounted at predetermined positions on the wiring.

【0025】レーザダイオード1及びフォトダイオード
2は、シリコン基板3上のメタライズ配線上にあらかじ
め形成されたマーカ(図示せず)を目印に位置決めし搭
載する。レーザダイオード1及びフォトダイオード2に
は、リード端子5と電気的に接続するようにシリコン基
板3上面のメタライズ配線を介してそれぞれワイヤーボ
ンディングリード(図示せず)を取り付けている。シリ
コン基板3に形成するV溝9は、光ファイバ13を設置
した際に光ファイバ13の中心軸がシリコン基板3上面
に搭載したレーザダイオード1のレーザ出射軸と同一軸
となるように所定の幅と深さで形成している。
The laser diode 1 and the photodiode 2 are mounted with markers (not shown) formed on metallized wiring on the silicon substrate 3 as marks. Wire bonding leads (not shown) are attached to the laser diode 1 and the photodiode 2 via metallized wiring on the upper surface of the silicon substrate 3 so as to be electrically connected to the lead terminals 5. The V-groove 9 formed in the silicon substrate 3 has a predetermined width such that when the optical fiber 13 is installed, the central axis of the optical fiber 13 is the same as the laser emission axis of the laser diode 1 mounted on the upper surface of the silicon substrate 3. And the depth.

【0026】これらレーザダイオード1,フォトダイオ
ード2及び光ファイバ13を搭載したシリコン基板3は
樹脂モールド成形した中空のパッケージ4内に収納して
いる。パッケージ4から取り出す光ファイバ13はパッ
ケージ4側壁に設けた幅と深さの異なる光ファイバ設置
溝6と光ファイバ被覆設置溝7に取り付けている。な
お、ここでは、パット部8及びリード端子5を構成する
材料に銅合金を使用しており、パット部8は両側のリー
ド端子5を支えている。パット部8と接続しているリー
ド端子5は少なくとも片側1本である。
The silicon substrate 3 on which the laser diode 1, photodiode 2, and optical fiber 13 are mounted is housed in a resin-molded hollow package 4. The optical fiber 13 taken out of the package 4 is attached to an optical fiber installation groove 6 and an optical fiber coating installation groove 7 provided on the side wall of the package 4 and having different widths and depths. Here, a copper alloy is used as a material forming the pad portion 8 and the lead terminal 5, and the pad portion 8 supports the lead terminals 5 on both sides. The lead terminal 5 connected to the pad portion 8 is at least one on one side.

【0027】シリコン基板3の上面には、あらかじめス
パッタ蒸着によりメタライズ配線を形成しており、この
配線上にレーザダイオード1とフォトダイオード2を接
合固定し、夫々ワイヤーボンディングリードで接続す
る。レーザダイオード1は、シリコン基板3のV溝9に
設置した光ファイバ13の中心軸とレーザダイオード1
のレーザ出射軸とが一致するように位置決めして接合固
定している。また、レーザダイオード1は、シリコン基
板3上面に接合固定するときのレーザ出射位置の高さば
らつきを低減するようにレーザ出射位置をシリコン基板
3上面側に配置して搭載している。
A metallized wiring is formed on the upper surface of the silicon substrate 3 by sputtering in advance, and the laser diode 1 and the photodiode 2 are bonded and fixed on the wiring, and are respectively connected by wire bonding leads. The laser diode 1 is positioned between the central axis of the optical fiber 13 installed in the V groove 9 of the silicon substrate 3 and the laser diode 1.
Are fixed so as to be aligned with the laser emission axis. Further, the laser diode 1 is mounted with the laser emission position arranged on the upper surface side of the silicon substrate 3 so as to reduce the height variation of the laser emission position when the laser diode 1 is bonded and fixed to the upper surface of the silicon substrate 3.

【0028】パッケージ4は、リード端子5とパット部
8及びパッケージ4側壁の溝部6,7を一体に樹脂モー
ルド形成した形状に構成している。側壁の溝6,7はパ
ッケージ4一端に設けており、光ファイバ13を保持固
定する光ファイバ設置溝6と光ファイバ被覆14部分を
保持固定する光ファイバ被覆設置溝7の幅と深さが異な
った段差付き形状としている。パッケージ4上面にはキ
ャップが所定位置に取り付けられるように段差10を設
けている。ここでは、パッケージ4は厚さ2.6mm、横幅
は6mm、長さは21mmとなっている。
The package 4 has a configuration in which the lead terminals 5, the pad portion 8, and the grooves 6, 7 on the side wall of the package 4 are integrally formed by resin molding. The grooves 6 and 7 on the side wall are provided at one end of the package 4, and the width and depth of the optical fiber installation groove 6 for holding and fixing the optical fiber 13 and the optical fiber coating installation groove 7 for holding and fixing the optical fiber coating 14 are different. It has a stepped shape. A step 10 is provided on the upper surface of the package 4 so that the cap can be attached to a predetermined position. Here, the package 4 has a thickness of 2.6 mm, a width of 6 mm, and a length of 21 mm.

【0029】図2は、光半導体モジュールをソケット基
板12に取り付けた構造の縦断面図である。図1に示し
た光半導体モジュールのリード端子5を折り曲げてソケ
ット基板12に取り付けた形状である。シリコン基板3
はパッケージ4のほぼ中心位置に接合しており、シリコ
ン基板3上からリード端子5にワイヤボンディングリー
ド11で電気的に接続している。図から分かるように、
光半導体モジュールはソケット基板12に両端を支えら
れた状態で、ソケット基板12に取り付ける時や基板1
2の熱変形、及び基板12に搭載した状態での温度サイ
クル試験によっては、図中の方向あるいは方向から
外力を受けることになり、パッケージ4内のパット部8
が図中右側の変形あるいは変形のように変形する。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a structure in which the optical semiconductor module is mounted on the socket substrate 12. This is a shape in which the lead terminal 5 of the optical semiconductor module shown in FIG. Silicon substrate 3
Is bonded to a substantially central position of the package 4 and is electrically connected to the lead terminals 5 from above the silicon substrate 3 by wire bonding leads 11. As you can see from the figure,
When the optical semiconductor module is mounted on the socket substrate 12 with both ends supported by the socket substrate 12,
2 is subjected to an external force from the direction or the direction shown in FIG.
Is deformed like the deformation or deformation on the right side in the figure.

【0030】パット部8が変形するとシリコン基板3接
合部を剥がすように力が加わることになる。ここでは、
シリコン基板3の幅(図中a)は1.5mm 、パッケージ
4の幅(図中b)は6.0mmとしており、シリコン基板
幅/パッケージ幅=0.25、となる関係にしている。
この関係比とすることでパット部8が変形してもシリコ
ン基板3接合部を剥がすような大きな変形や力は加わら
ない。
When the pad portion 8 is deformed, a force is applied so as to peel off the bonding portion of the silicon substrate 3. here,
The width of the silicon substrate 3 (a in the figure) is 1.5 mm, the width of the package 4 (b in the figure) is 6.0 mm, and the relationship is silicon substrate width / package width = 0.25.
With this relationship, even if the pad portion 8 is deformed, a large deformation or force that peels off the bonding portion of the silicon substrate 3 is not applied.

【0031】図3は、シリコン基板3幅とパッケージ4
幅の関係に対するシリコン基板3接合部に加わる応力を
示した図である。図中の縦軸はシリコン基板3接合部に
生じる応力の相対比を、横軸はシリコン基板3幅とパッ
ケージ4幅の相対比である。これによれば、横軸の相対
比が大きくなるにしたがって、シリコン基板3接合部に
生じる応力も高くなっている。
FIG. 3 shows the width of the silicon substrate 3 and the package 4.
FIG. 4 is a diagram showing stress applied to a silicon substrate 3 bonding portion with respect to a width relationship. In the figure, the vertical axis indicates the relative ratio of the stress generated at the junction of the silicon substrate 3, and the horizontal axis indicates the relative ratio of the width of the silicon substrate 3 to the width of the package 4. According to this, as the relative ratio of the horizontal axis increases, the stress generated at the bonding portion of the silicon substrate 3 also increases.

【0032】つまり、パッケージ4内のパット部8に対
するシリコン基板3の接合面積が増えると、パット部8
の変形にともなって、シリコン基板3とパット部8の接
合部を剥がそうとする応力が、特にシリコン基板3端部
で大きく発生する。逆に相対比が小さいと、パット部8
に対するシリコン基板3の接合面積が小さくなるため、
シリコン基板3接合部に生じる応力は低くなる。
That is, when the bonding area of the silicon substrate 3 to the pad portion 8 in the package 4 increases, the pad portion 8
As a result, stress that tends to peel off the joint between the silicon substrate 3 and the pad portion 8 is particularly large at the edge of the silicon substrate 3. Conversely, if the relative ratio is small, the pad portion 8
The bonding area of the silicon substrate 3 with respect to
The stress generated at the junction of the silicon substrate 3 is reduced.

【0033】しかし、一方で十分な接合強度が得られな
い、取り扱いや組み立てが困難になる等の不具合が懸念
される。したがって、シリコン基板3接合部を剥がそう
とする高い応力が加わらず、かつ取り扱いや組み立てを
容易にできる範囲としては、シリコン基板3幅とパッケ
ージ4幅の相対比が0.24〜0.42の領域が適切であ
ると言える。
However, on the other hand, there are concerns about problems such as insufficient bonding strength being obtained, and difficulty in handling and assembling. Therefore, as a range in which a high stress for peeling off the bonding portion of the silicon substrate 3 is not applied and the handling and assembling can be easily performed, the relative ratio of the width of the silicon substrate 3 to the width of the package 4 is 0.24 to 0.42. It can be said that the area is appropriate.

【0034】この場合、シリコン基板3接合部に生じる
応力は、横軸の相対比0.75 に対して半分程度であ
り、シリコン基板3をパット部8に接合する接合部材の
剪断強度よりも小さい応力値である。ここで、例えば、
パッケージ4幅が6.0mm の場合では、シリコン基板3
の幅は1.5〜2.5mmが適切な範囲である。パッケージ
4の幅については、折り曲げたリード端子5間距離がイ
ンチピッチになるように調整されるので6.2mm程度が
最大である。
In this case, the stress generated at the bonding portion of the silicon substrate 3 is about half the relative ratio of 0.75 on the horizontal axis, and is smaller than the shear strength of the bonding member for bonding the silicon substrate 3 to the pad portion 8. It is a stress value. Where, for example,
If the package 4 is 6.0 mm wide, the silicon substrate 3
The appropriate width is 1.5 to 2.5 mm. The maximum width of the package 4 is about 6.2 mm because the distance between the bent lead terminals 5 is adjusted to be an inch pitch.

【0035】以上のように構成した本実施の形態におい
ては、レーザダイオード1と光ファイバ13を搭載する
シリコン基板3の幅とリード端子5付きパッケージ4の
幅との関係を、シリコン基板幅/パッケージ幅=0.2
4〜0.42、となる構造とした。これにより、シリコ
ン基板3とパット部8の接合部に生じる応力を低減し、
剥がれが起きない接合を得ることができる。つまり、シ
リコン基板3の接合を良好に行うことができるので、熱
伝達の効率を低下させることなく、レーザダイオード1
の熱をシリコン基板3を通してパッケージ4のリード端
子5に効率良く放熱することができる。
In the present embodiment configured as described above, the relationship between the width of the silicon substrate 3 on which the laser diode 1 and the optical fiber 13 are mounted and the width of the package 4 with the lead terminals 5 is expressed as silicon substrate width / package. Width = 0.2
4 to 0.42. Thereby, the stress generated at the junction between the silicon substrate 3 and the pad portion 8 is reduced,
It is possible to obtain a joint that does not peel off. That is, since the bonding of the silicon substrate 3 can be performed well, the laser diode 1 can be mounted without lowering the efficiency of heat transfer.
Can be efficiently radiated to the lead terminals 5 of the package 4 through the silicon substrate 3.

【0036】したがって、樹脂モールドで形成したパッ
ケージ4内へのシリコン基板3接合を安定に行え、レー
ザダイオード1を安定動作できる信頼性の高い光半導体
モジュールを得ることができる。
Therefore, it is possible to stably bond the silicon substrate 3 to the inside of the package 4 formed by the resin mold, and obtain a highly reliable optical semiconductor module capable of stably operating the laser diode 1.

【0037】なお、上記第一の実施の形態では、光半導
体モジュールの取り付けをソケット基板12で行ってい
るが、これに限定されるものではなく、例えばプリント
基板やIC用ソケット等に取り付けた場合でも、モジュ
ール取り付け時や温度サイクル試験によるパット部8の
変形は同様にして生じるので、プリント基板やIC用ソ
ケット等に取り付けたときでも、上記第一の実施の形態
と同様の効果を得ることができる。
In the first embodiment, the optical semiconductor module is mounted on the socket substrate 12. However, the present invention is not limited to this. For example, when the optical semiconductor module is mounted on a printed circuit board, an IC socket, or the like. However, since the deformation of the pad portion 8 due to the module mounting or the temperature cycle test occurs in the same manner, the same effect as that of the first embodiment can be obtained even when the pad portion 8 is mounted on a printed circuit board or an IC socket. it can.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、レーザダイオードを搭
載するシリコン基板の幅とリード端子付きパッケージの
幅との関係を、シリコン基板幅/パッケージ幅=0.2
4〜 0.42 、とした。これにより、シリコン基板と
パット部の接合部に生じる応力を低減でき、接合部の剥
がれが起きない良好な接合を得ることができるので、熱
伝達の効率を低下させることなく、レーザダイオードの
熱をシリコン基板を通してパッケージのリード端子に効
率良く放熱することができる。
According to the present invention, the relationship between the width of a silicon substrate on which a laser diode is mounted and the width of a package with lead terminals is determined by the following formula: silicon substrate width / package width = 0.2.
4-0.42. As a result, the stress generated at the junction between the silicon substrate and the pad portion can be reduced, and a good junction without peeling of the junction can be obtained, so that the heat of the laser diode can be reduced without lowering the efficiency of heat transfer. Heat can be efficiently dissipated to the lead terminals of the package through the silicon substrate.

【0039】よって、樹脂モールドで形成したパッケー
ジ内へのシリコン基板接合を安定に行え、レーザダイオ
ードを安定動作できる信頼性の高い光半導体モジュール
を得ることができる。
Therefore, a highly reliable optical semiconductor module capable of stably bonding a silicon substrate to a package formed by a resin mold and stably operating a laser diode can be obtained.

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

【図1】本発明の第一の実施の形態による光半導体モジ
ュールの構造を表す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating a structure of an optical semiconductor module according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第一の実施の形態による光半導体モジ
ュールをソケットに取り付けた構造を表す図1のa−
a′断面図である。
FIG. 2 is a diagram showing a structure in which the optical semiconductor module according to the first embodiment of the present invention is mounted on a socket;
It is sectional drawing a '.

【図3】本発明の第一の実施の形態による、シリコン基
板幅とパッケージ幅の相対比に対するシリコン基板接合
部に加わる応力との関係を表したグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a stress applied to a silicon substrate bonding portion and a relative ratio between a silicon substrate width and a package width according to the first embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レーザダイオード、2…フォトダイオード、3…シ
リコン基板、4…パッケージ、5…リード端子、6…光
ファイバ設置溝、7…光ファイバ被覆設置溝、8…パッ
ト部、9…光ファイバ搭載用V溝、10…キャップ固定
用段差、11…ワイヤボンディングリード、12…ソケ
ット基板、13…光ファイバ、14…光ファイバ被覆、
15…接着剤。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser diode, 2 ... Photodiode, 3 ... Silicon substrate, 4 ... Package, 5 ... Lead terminal, 6 ... Optical fiber installation groove, 7 ... Optical fiber coating installation groove, 8 ... Pad part, 9 ... Optical fiber mounting V-groove, 10: Cap fixing step, 11: Wire bonding lead, 12: Socket substrate, 13: Optical fiber, 14: Optical fiber coating,
15 ... Adhesive.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 利昭 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 三浦 敏雅 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 高橋 正一 東京都小平市上水本町五丁目20番地1号 株式会社日立製作所半導体事業部内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshiaki Ishii 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi, Ltd.Hitachi Research Laboratories Co., Ltd. 292 Hitachi Manufacturing Co., Ltd.Production Technology Research Laboratory (72) Inventor Shoichi Takahashi

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体素子と、この半導体素子と光学的に
結合され光伝送を行うための光ファイバと、前記半導体
素子と光ファイバとを同一基板上に搭載する光ファイバ
搭載用のV溝を備えた基板部材と、これら基板部材を収
納し設置するリード端子付きパッケージとを有する光半
導体モジュールにおいて、前記基板部材に搭載する光フ
ァイバの光伝搬方向と垂直な方向の基板部材幅と、これ
と同じ方向の前記リード端子付きパッケージの幅との寸
法が、基板部材幅/パッケージ幅=0.24〜0.42、
の関係であることを特徴とする光半導体モジュール。
A semiconductor device, an optical fiber optically coupled to the semiconductor device for optical transmission, and a V-groove for mounting the optical fiber on which the semiconductor device and the optical fiber are mounted on the same substrate. In an optical semiconductor module having a substrate member provided and a package with lead terminals for housing and installing these substrate members, a substrate member width in a direction perpendicular to a light propagation direction of an optical fiber mounted on the substrate member, and The dimensions with the width of the package with lead terminals in the same direction are: board member width / package width = 0.24 to 0.42,
An optical semiconductor module, characterized in that:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010513988A (en) * 2006-12-22 2010-04-30 ライトワイヤー,インク. Double lens single optical receiver assembly

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010513988A (en) * 2006-12-22 2010-04-30 ライトワイヤー,インク. Double lens single optical receiver assembly
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