JPH11177147A - 光半導体モジュール、およびその製造方法 - Google Patents
光半導体モジュール、およびその製造方法Info
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- JPH11177147A JPH11177147A JP9345962A JP34596297A JPH11177147A JP H11177147 A JPH11177147 A JP H11177147A JP 9345962 A JP9345962 A JP 9345962A JP 34596297 A JP34596297 A JP 34596297A JP H11177147 A JPH11177147 A JP H11177147A
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Abstract
化するのに伴って、モジュール全体の薄型化および小型
化を実現することができるものを提供する。 【解決手段】 透光性を有する2枚のフィルムであっ
て、フィルム各所で導電性を有する第1のフィルム2お
よびフィルム表面に複数の電極31が形成された第2の
フィルム3と、上記複数の電極31にそれぞれ接続され
た状態で上記第1および第2のフィルム2,3間に挟み
込まれ、これら両フィルム面内において所定の平面パタ
ーンをもって配列された複数のLEDチップ1とを備え
ている。さらに、第1および第2のフィルム2,3間に
は、上記LEDチップ1に整合して嵌め合わされる穿孔
部4aを有した中間フィルム4が挟み込まれている。
Description
イオード)チップやLD(レーザダイオード)チップな
どの光半導体チップを備えた光半導体モジュール、およ
び光半導体モジュールの製造方法に関する。
て可視形態で利用される光半導体モジュールは、通常一
つのLEDチップごとに透光性を有する樹脂パッケージ
によって封止した構造とされており、つまり、LEDチ
ップは、パッケージ内に内蔵された状態とされている。
このような光半導体モジュールでは、パッケージ内にお
いてLEDチップと電極とを接続するために、ワイヤ・
ボンディングによる極細状の導体ワイヤを介して接続さ
れているのが一般的とされている。
来の光半導体モジュールでは、次のような不具合があっ
た。
ールの使用用途は未だ拡大の一途を辿っているのが実情
であり、その使用用途如何では、光半導体モジュールの
薄型化が強く要請される場合がある。たとえば、全体が
薄手のカード状に形成されるICカードの内部に光半導
体モジュールを組み込むような場合には、LEDチップ
を内蔵したモジュール全体の厚みをできる限り小さくす
ることが望まれる。また、多数のLEDチップを集合さ
せることにより、配列画素による幾何学的な表示を可能
としてインジケータなどと異なる趣向の表示機能を発揮
させようという要望もある。
される光半導体モジュールでは、LEDチップと電極と
がワイヤ・ボンディングによって接続されているため、
LEDチップの厚みに加えて導体ワイヤのボンディング
高さ分を考慮しなければならず、ICカードのような薄
手の厚み程度まで薄型化した構造を到底実現することが
できなかった。
画素による幾何学的な表示を可能とする場合、パッケー
ジ化された個々のLEDチップを多数集合させる必要が
あることから、パッケージ分の大きさに起因してモジュ
ール全体が大きな構造となってしまい、上記薄型化の問
題に加えてモジュール全体の小型化を図ることができな
かった。
に限らず、LDチップなどの他の光半導体チップにおい
ても、同様に生じていた。
出されたものであって、従来とは全く異なる構造のもの
であり、光半導体チップを多数集合させてモジュール化
するのに伴って、モジュール全体の薄型化および小型化
を実現することができる光半導体モジュール、およびそ
の製造方法を提供することをその課題とする。
は、次の技術的手段を講じている。
供される光半導体モジュールは、少なくとも一方のフィ
ルムが透光性を有するとともに、少なくとも一方のフィ
ルムの表面に複数の電極が形成されている第1および第
2のフィルムと、上記複数の電極にそれぞれ接続された
状態で上記第1および第2のフィルム間に挟み込まれ、
これら両フィルム面内において所定の平面パターンをも
って配列された複数の光半導体チップとを備えたことを
特徴としている。
より提供される光半導体モジュールによれば、複数の光
半導体チップが第1および第2のフィルム間に挟み込ま
れた状態で、これら両フィルム面内において所定の平面
パターンをもって配列された構造である。これら複数の
光半導体チップは、第1および第2のフィルムのうち、
少なくとも一方のフィルムの表面に形成された複数の電
極を介して通電可能とされている。これにより、複数の
電極を介した通電制御に応じて複数の光半導体チップか
ら選択的に光が発せられ、複数の光半導体チップによる
配列画素に応じた幾何学的な表示が可能となる。したが
って、光半導体モジュールは、2枚のフィルムに挟み込
まれた状態で複数の光半導体チップを配列した構造であ
るので、チップおよび2枚のフィルム分のみの厚みを有
することでモジュール全体の薄型化を実現することがで
きる。しかも、フィルム面内において個々の光半導体チ
ップが単に平面パターンをもって配列された構造である
ことから、第1および第2のフィルムによって従来のパ
ッケージ機能を果たしつつ、モジュール全体の小型化を
実現することができる。
LEDチップやLDチップなどが適用可能である。
導体チップは、化合物半導体の結晶成長に用いられた基
板以外の半導体積層部を本体としている。
ップは、化合物半導体の結晶成長に用いられた基板以外
の半導体積層部を本体としているので、結晶成長用の基
板を備えた光半導体チップとは異なり、ウェハから形成
される結晶成長用の基板の厚み分が排除されることか
ら、チップ自体の厚みをかなり小さくすることができ、
それにともなってモジュール全体の厚みも相当小さくす
ることができる。
第1および第2のフィルム間には、上記複数の光半導体
チップに整合して複数の穿孔部を有する中間フィルムが
挟み込まれている。
第2のフィルム間には、複数の光半導体チップに整合し
て複数の穿孔部を有する中間フィルムが挟み込まれてい
るので、中間フィルムの穿孔部に光半導体チップが嵌め
合わされる状態で、その中間フィルムが第1および第2
のフィルムを表裏面としてモジュール全体の補強機能を
果たし、薄型でありながら剛性のあるモジュール構造を
提供することができる。
は、上記中間フィルムは、光拡散性を有している。
ムが光拡散性を有しているので、光半導体チップから発
せられた光が中間フィルムを通じて効率よく第1のフィ
ルムまたは第2のフィルムへと導かれ、外部に放出され
る光の明るさを一定に保つことができる。
は、上記電極は、透光性を有するとともに、上記第1お
よび第2のフィルムのうち、少なくとも一方の透光性を
有するフィルムの表面に形成されている。
する電極が第1および第2のフィルムのうち、少なくと
も一方の透光性を有するフィルムの表面に形成されてい
るので、光半導体チップから発せられた光が透光性を有
するフィルムを透過しつつ電極も透過することとなり、
光半導体チップから外部に放出される光の透過性を良好
とすることができる。
ディスプレイなどで用いられるITO(Indium Tin Oxi
de)膜などの透明導電膜が利用可能である。あるいは、
一般的に良導体である金などの金属でも適用可能であ
り、その厚みを十分に小さくすることによって、透光性
をもたせることができる。
は、上記複数の光半導体チップは、マトリクス状の平面
パターンをもって配列されている。
導体チップは、マトリクス状の平面パターンをもって配
列されているので、そのような光半導体チップを選択的
に発光させることにより、インジケータなどと異なる趣
向の表示機能、たとえば文字や図形などの幾何学的な表
示を行うことができる。
は、上記第1および第2のフィルムは、ともに透光性を
有している。
第2のフィルムは、ともに透光性を有しているので、モ
ジュール全体の表裏両面から光が外部に放出されること
となり、いずれの面を表面または裏面とするか関わりな
くしてモジュールの取り扱いを容易とすることができ
る。
れる光半導体モジュールの製造方法は、少なくとも一方
のフィルムが透光性を有するとともに、少なくとも一方
のフィルムの表面に複数の光半導体チップと接続可能な
複数の電極を有する第1および第2のフィルムが用意さ
れている、光半導体モジュールの製造方法であって、一
定面積を有する光半導体原形上に延伸可能な帯状部材を
貼着する工程と、上記光半導体原形を切断して上記複数
の光半導体チップに分割する工程と、上記帯状部材を所
定の方向に延伸させることにより、上記複数の光半導体
チップを所定の平面パターンに配列させる工程と、上記
帯状部材が貼着された面とは反対の面に対して、上記複
数の光半導体チップ全体にわったて上記第1のフィルム
を接合する工程と、上記複数の光半導体チップから上記
帯状部材を剥離した後、その帯状部材が貼着されていた
面に対して、上記複数の光半導体チップ全体にわったて
上記第2のフィルムを接合する工程とを有していること
を特徴としている。
より提供される光半導体モジュールの製造方法によれ
ば、延伸可能な帯状部材を利用して複数に分割された光
半導体チップを一まとめにして一度に配列させることが
できるので、本願発明の第1の側面によって提供される
光半導体モジュールを適切に、かつ効率良く製造するこ
とができる。
を有する基板上に化合物半導体を結晶成長させることに
より、半導体積層部を有する上記光半導体原形を形成す
る工程と、上記光半導体原形から上記基板を除去する工
程とを有している。
の光半導体モジュール、つまり、化合物半導体の結晶成
長に用いられた基板以外の半導体積層部を本体とする光
半導体チップを備えた光半導体モジュールを製造するこ
とができる。
複数の光半導体チップを所定の平面パターンに配列させ
る工程の後、これら複数の光半導体チップに整合して複
数の穿孔部を有する中間フィルムを上記帯状部材に貼着
する工程を有している。
の光半導体モジュール、つまり、複数の光半導体チップ
に整合して複数の穿孔部を有する中間フィルムが第1お
よび第2のフィルム間に挟み込まれた状態の光半導体モ
ジュールを製造することができる。
付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より
明らかとなろう。
形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
ールの一実施形態を示した概略斜視図、図2は、図1に
示す光半導体モジュールを拡大分解して示した拡大分解
斜視図、図3は、図1に示す光半導体モジュールのX−
X断面を一部拡大して示した一部拡大断面図である。
ュールAは、一例として薄手のICカードB内に組み込
まれる程度の大きさのものであり、ICカードBの厚み
よりも薄いシート状とされている。このような光半導体
モジュールAは、複数のLED(発光ダイオード)チッ
プ1、LEDチップ1を挟み込む状態で被覆する第1お
よび第2のフィルム2,3、およびLEDチップ1とと
もに第1および第2のフィルム2,3間に挟み込まれる
中間フィルム4を具備して概略構成されている。
1、半導体積層部12、および導電層13が順次積層し
て設けられた構造を有しており、上記半導体積層部12
によって発光作用が発揮されるものである。このLED
チップ1は、上記半導体積層部12を構成する化合物半
導体を結晶成長させるのに用いられた後述の基板が上記
半導体積層部12から除去された構造となっている。ま
た、LEDチップ1は、たとえば0.3mm角のペレッ
ト状に形成されている。さらに、上記光反射層11、半
導体積層部12、および導電層13のトータルの厚み
は、5〜10μm程度の極薄寸法とされている。このよ
うなLEDチップ1の複数個は、後述する第1および第
2のフィルム2,3間の平面内において、複数行複数列
にわたるマトリクス状の平面パターンをもって所定間隔
おきに配列された構造とされている。
あるいはその他の光沢を有する金属の薄膜層であり、後
述するように、蒸着あるいはスパッタリングなどによっ
て所定の金属を成膜して形成された部分である。
ダイオードと同様な構成である。この半導体積層部12
は、ガリウムを含むIIIb−Vb属化合物半導体の単純結
晶を利用したものであり、たとえば、光拡散層としての
GaP層12a、p型InGaAlP層12b、発光層
12c、およびn型InGaAlP層12dが積層され
た構造となっている。上記発光層12cは、InGaA
lPの層である。
薄膜層であり、上記n型InGaAlP層12dの表面
全面に金を蒸着あるいはスパッタリングなどによって成
膜させた部分である。この金製の導電層13は、その厚
みがたとえば100Å程度であり、十分に薄いことから
透光性を有している。
は、たとえば厚みが10μm〜100μm程度で透光性
を有する合成樹脂フィルムであり、図示される一例で
は、その全体的な平面視形状が長矩形状に形成されてい
る。
プ1の片側となる光反射層11の表面に貼着されるもの
であり、金属粒子などの導電性粒子を練り込むなどして
そのフィルム各所に導電性をもたせたものである。
プ1の光反射層11の反対側となる電極層13の表面に
貼着されるものであり、その貼着面には、複数のLED
チップ1それぞれに接続する複数の電極31が形成され
ている。これら電極31は、複数のLEDチップ1それ
ぞれと整合する位置でマトリクス状の平面パターンをも
って薄膜形成されており、第2のフィルム3の厚みに比
べて十分に薄く形成されることから透光性を有してい
る。また、これら電極31は、互いに導通することなく
第2のフィルム3の一端へと引き延ばされた配線パター
ン32に接続されており、このような配線パターン32
も、電極31と同様にして薄膜形成されたものである。
なお、これら電極31と配線パターン32とは、いわゆ
るITO膜などの透明電極膜によって構成することも可
能である。
同程度の厚みを有する合成樹脂フィルムであり、その全
体的な平面視形状が上記第1および第2のフィルム2,
3と同様の形状とされている。また、中間フィルム4に
は、第1および第2のフィルム2,3間に挟み込まれた
状態で複数のLEDチップ1に嵌め合わされる複数の穿
孔部4aが形成されており、それ以外の実体部分は、絶
縁性および光拡散性を有している。このような穿孔部4
aは、その各々がLEDチップ1よりもわずかに大きな
形状をもって形成されており、LEDチップ1が収まる
具合の大きさとされている。
法について、図4ないし図13を参照しながら説明す
る。
てのみ用いられるGaAs基板5の表面上に、複数の半
導体層12a〜12dを結晶成長させて、半導体積層部
12を作製する。この結晶成長は、たとえば有機金属化
学気相成長法(MOCVD法)によって行えばよく、こ
の成長法によって発光ダイオードを構成する所定の化合
物半導体の単結晶を効率良く成長させることができる。
なお、上記GaAs基板5は、ウェハとして形成された
ものであって、その厚みは200μm〜300μm以上
である。上記半導体積層部12は、このウェハの表面の
全面に作製する。
層部12の最上層のGaP層12aの表面に、光沢を有
する所定のAgやCrなどの金属を蒸着またはスパッタ
リングによって成膜し、光反射層11を作製する。この
ようにして作製されたウエハ全体の大きさに匹敵するも
のを光半導体原形という。
の光反射層11の表面全面に、延伸可能な帯状部材6を
貼着する。この帯状部材6とは、上記ウェハよりも大き
な平面積を有するたとえばエキスパンドテープなどから
なるものであり、その貼着面には、あらかじめ粘着層が
被膜形成されている。
示すように、結晶成長に用いられたGaAs基板5を半
導体積層部12の片面から除去する。この作業は、たと
えば上記GaAs基板5をアンモニアと過酸化水素水と
を混合したエッチング処理液に浸漬させるエッチング処
理によって行うことができる。また、このようなエッチ
ング処理に代えて、たとえば上記GaAs基板5を機械
的な手段によって研削して除去することも可能である。
ただし、作業性および半導体積層部12の保護の観点か
らすれば、エッチッグ処理を行うことが好ましい。
8に示すように、半導体積層部12の最外層に位置する
n型InGaAlP層12dの表面に、金製の導電層1
3を形成する。この作業は、金を蒸着し、またはスパッ
タリングすることによって行うことができる。これまで
の作業工程により光半導体原形が作製され、続いて以下
に説明する作業工程によってペレット状のLEDチップ
1が作製される。
形が完成された後には、図9に示すように、その光半導
体原形を帯状部材6に貼着させた状態で分割する。この
際、光半導体原形は、図示されないが采の目状に分割さ
れ、その分割された各々がペレット状のLEDチップ1
とされる。この作業は、一般のウェハのダイシング工程
と同様に、たとえばダイヤモンドカッタやレーザカッタ
を用いて行われる。
を矢印方向Wに延伸させることにより、その帯状部材6
に貼着されたLEDチップ1を所定間隔tおきに配列さ
せた状態とする。この際、帯状部材6は、図示しないが
矢印方向Wに直交する方向にも延伸され、その結果、L
EDチップ1は、マトリクス状の平面パターンをもって
配列された状態となる。
を延伸させたままの状態で穿孔部4aをLEDチップ1
に嵌め合わせつつ、その帯状部材6の貼着面に中間フィ
ルム4を貼着する。この際、中間フィルム4は、連続し
たテープ状の中間形態のものが用いられる。
12に示すように、帯状部材6を延伸させたままの状態
で、その帯状部材6が貼着された面とは反対の面となる
LEDチップ1および中間フィルム4の表面全体に第2
のフィルム3を接合する。この際、LEDチップ1の導
電層13と第2のフィルム3の電極31とが整合して接
続されるように位置合わせしながら作業が行われる。ま
た、第2のフィルム3は、上記中間フィルム4と同様に
連続したテープ状の中間形態のものが用いられる。
状態にある帯状部材6がLEDチップ1および中間フィ
ルム4から剥離され、その後、図13に示すように、帯
状部材6が貼着されていたLEDチップ1および中間フ
ィルム4の表面全体に第1のフィルム2を接合する。こ
の際も、第1のフィルム2は、上記中間フィルム4や第
2のフィルム3と同様に連続したテープ状の中間形態の
ものが用いられる。
第2のフィルム2,3間にマトリクス状の平面パターン
をもって複数のLEDチップ1が配列された構造の半完
成品が作製され、この半完成品を所定寸法の長矩形状に
切断することによって最終形態の上記光半導体モジュー
ルAが完成することとなる。
ールAでは、複数のLEDチップ1が第1および第2の
フィルム2,3間に挟み込まれた状態で、これら両フィ
ルム2,3面内においてマトリクス状の平面パターンを
もって配列された構造である。これら複数のLEDチッ
プ1それぞれは、第1のフィルム2に対してそのフィル
ム全体に練り込まれた導電性粒子を介してアース接続さ
れた状態であり、一方、第2のフイルム3に対してはそ
れぞれ対応する電極31を介して図示しない外部電源と
導通された状態とされている。これにより、複数の電極
31を介した通電制御に応じて複数のLEDチップ1か
ら選択的に光が発せられ、複数のLEDチップ1による
配列画素に応じた幾何学的な表示発光が第2のフィルム
3を通じて視認されることとなる。
枚のフィルム2,3に挟み込まれた状態で複数のLED
チップ1をマトリクス状に配列した構造であるので、チ
ップ1および2枚のフィルム2,3分のみの厚みを有す
ることでモジュール全体の薄型化を実現することがで
き、しかも、フィルム2,3面内において個々のLED
チップ1がマトリクス状の平面パターンをもって配列さ
れた構造であることから、第1および第2のフィルム
2,3によって従来のパッケージ機能を果たしつつ、モ
ジュール全体の小型化を実現することができる。
る化合物半導体の結晶成長に用いられた基板5以外の半
導体積層部12を本体としているので、結晶成長用の基
板5を備えた従来構造のLEDチップとは異なり、ウェ
ハから形成される結晶成長用の基板5の厚み分が排除さ
れることから、チップ自体の厚みをかなり小さくするこ
とができ、それにともなってモジュール全体の厚みも相
当小さくすることができる。
間には、複数のLEDチップ1に整合して複数の穿孔部
4aを有する中間フィルム4が挟み込まれているので、
中間フィルム4の穿孔部4aにLEDチップ1が嵌め合
わされる状態で、その中間フィルム4が第1および第2
のフィルム2,3を表裏面としてモジュール全体の補強
機能を果たし、薄型でありながら剛性のあるモジュール
構造を提供することができる。
トリクス状の平面パターンをもって配列されているの
で、そのようなLEDチップ1を選択的に発光させるこ
とにより、インジケータなどと異なる趣向の表示機能、
たとえば文字や図形などの幾何学的な表示を行うことが
できる。
Aの製造方法によれば、延伸可能な帯状部材6を利用し
て複数に分割されたLEDチップ1を一まとめにして一
度に配列させることができるので、薄型化および小型化
された上記光半導体モジュールAを適切に、かつ効率良
く製造することができる。
第2のフィルム2,3ともに透光性を有するものである
が、他の実施形態としてICカードBの表面側となる第
2のフィルム3のみに透光性をもたせ、ICカードBの
内部に収容される第1のフィルム2は、透光性を有する
ことなく光反射性を有するようなものであってもよい。
ム3と同様に片面に透光性を有する電極が形成されたも
のであってもよい。この場合、その電極の厚み分がモジ
ュール全体の厚みに加えられることから、なるべく薄型
のモジュールを作製する場合には、上記実施形態の構造
がもっとも望ましいといえる。
形態を示した概略斜視図である。
示した拡大分解斜視図である。
一部拡大して示した一部拡大断面図である。
工程を示した要部断面図である。
工程を示した要部断面図である。
工程を示した要部断面図である。
工程を示した要部断面図である。
工程を示した要部断面図である。
工程を示した要部断面図である。
一工程を示した要部断面図である。
一工程を示した要部断面図である。
一工程を示した要部断面図である。
一工程を示した要部断面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 少なくとも一方のフィルムが透光性を有
するとともに、少なくとも一方のフィルムの表面に複数
の電極が形成されている第1および第2のフィルムと、 上記複数の電極にそれぞれ接続された状態で上記第1お
よび第2のフィルム間に挟み込まれ、これら両フィルム
面内において所定の平面パターンをもって配列された複
数の光半導体チップと、 を備えたことを特徴とする、光半導体モジュール。 - 【請求項2】 上記光半導体チップは、化合物半導体の
結晶成長に用いられた基板以外の半導体積層部を本体と
している、請求項1に記載の光半導体モジュール。 - 【請求項3】 上記第1および第2のフィルム間には、
上記複数の光半導体チップに整合して複数の穿孔部を有
する中間フィルムが挟み込まれている、請求項1または
請求項2に記載の光半導体モジュール。 - 【請求項4】 上記中間フィルムは、光拡散性を有して
いる、請求項3に記載の光半導体モジュール。 - 【請求項5】 上記電極は、透光性を有するとともに、
上記第1および第2のフィルムのうち、少なくとも一方
の透光性を有するフィルムの表面に形成されている、請
求項1ないし請求項4のいずれかに記載の光半導体モジ
ュール。 - 【請求項6】 上記複数の光半導体チップは、マトリク
ス状の平面パターンをもって配列されている、請求項1
ないし請求項5のいずれかに記載の光半導体モジュー
ル。 - 【請求項7】 上記第1および第2のフィルムは、とも
に透光性を有している、請求項1ないし請求項6のいず
れかに記載の光半導体モジュール。 - 【請求項8】 少なくとも一方のフィルムが透光性を有
するとともに、少なくとも一方のフィルムの表面に複数
の光半導体チップと接続可能な複数の電極を有する第1
および第2のフィルムが用意されている、光半導体モジ
ュールの製造方法であって、 一定面積を有する光半導体原形上に延伸可能な帯状部材
を貼着する工程と、 上記光半導体原形を切断して上記複数の光半導体チップ
に分割する工程と、 上記帯状部材を所定の方向に延伸させることにより、上
記複数の光半導体チップを所定の平面パターンに配列さ
せる工程と、 上記帯状部材が貼着された面とは反対の面に対して、上
記複数の光半導体チップ全体にわったて上記第1のフィ
ルムを接合する工程と、 上記複数の光半導体チップから上記帯状部材を剥離した
後、その帯状部材が貼着されていた面に対して、上記複
数の光半導体チップ全体にわったて上記第2のフィルム
を接合する工程と、 を有していることを特徴とする、光半導体モジュールの
製造方法。 - 【請求項9】 一定面積を有する基板上に化合物半導体
を結晶成長させることにより、半導体積層部を有する上
記光半導体原形を形成する工程と、 上記光半導体原形から上記基板を除去する工程と、 を有している、請求項8に記載の光半導体モジュールの
製造方法。 - 【請求項10】 上記複数の光半導体チップを所定の平
面パターンに配列させる工程の後、これら複数の光半導
体チップに整合して複数の穿孔部を有する中間フィルム
を上記帯状部材に貼着する工程を有している、請求項8
または請求項9に記載の光半導体モジュールの製造方
法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP34596297A JP3841130B2 (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | 光半導体モジュール、およびその製造方法 |
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---|---|---|---|
JP34596297A JP3841130B2 (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | 光半導体モジュール、およびその製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11177147A true JPH11177147A (ja) | 1999-07-02 |
JP3841130B2 JP3841130B2 (ja) | 2006-11-01 |
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JP34596297A Expired - Fee Related JP3841130B2 (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | 光半導体モジュール、およびその製造方法 |
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