JPH11260969A - 半導体光モジュール及びその製造方法 - Google Patents
半導体光モジュール及びその製造方法Info
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- JPH11260969A JPH11260969A JP6272398A JP6272398A JPH11260969A JP H11260969 A JPH11260969 A JP H11260969A JP 6272398 A JP6272398 A JP 6272398A JP 6272398 A JP6272398 A JP 6272398A JP H11260969 A JPH11260969 A JP H11260969A
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 製作が容易で信頼性に優れた安価な樹脂封止
形の半導体光モジュール及びその製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 レーザダイオード２の一の発光面と光導
波路４の光入射端面との間、レーザダイオード２の他の
発光面とフォトダイオード３の受光面との間の光結合空
間内のみに、レーザダイオード２が発光及びフォトダイ
オード３が受光する光の波長において透明な第１の樹脂
２１を注入し硬化し、該第１の樹脂２１とともにレーザ
ダイオード２、フォトダイオード３及びその近傍の光導
波路４を覆う如く、使用環境内の光に対して不透明でか
つ湿気を遮断する第２の樹脂２２を滴下し硬化する。
形の半導体光モジュール及びその製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 レーザダイオード２の一の発光面と光導
波路４の光入射端面との間、レーザダイオード２の他の
発光面とフォトダイオード３の受光面との間の光結合空
間内のみに、レーザダイオード２が発光及びフォトダイ
オード３が受光する光の波長において透明な第１の樹脂
２１を注入し硬化し、該第１の樹脂２１とともにレーザ
ダイオード２、フォトダイオード３及びその近傍の光導
波路４を覆う如く、使用環境内の光に対して不透明でか
つ湿気を遮断する第２の樹脂２２を滴下し硬化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、製作が容易で信頼
性に優れた安価な樹脂封止形の半導体光モジュール及び
その製造方法に関するものである。
性に優れた安価な樹脂封止形の半導体光モジュール及び
その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体光モジュールの小型・低価格化に
は、樹脂を用いて封止処理することが有効である。本出
願人はこのような処理を施した半導体光モジュールを既
に提案している。
は、樹脂を用いて封止処理することが有効である。本出
願人はこのような処理を施した半導体光モジュールを既
に提案している。
【０００３】図１は従来の樹脂封止形の半導体光モジュ
ールの一例を示すもので、図中、１はシリコン基板、２
はシリコン基板１上に搭載された半導体光素子、例えば
レーザダイオード、３は同じくシリコン基板１上に搭載
された半導体光素子、例えばレーザダイオード光出力モ
ニタ用のフォトダイオード、４はシリコン基板１上に形
成された光導波路である。
ールの一例を示すもので、図中、１はシリコン基板、２
はシリコン基板１上に搭載された半導体光素子、例えば
レーザダイオード、３は同じくシリコン基板１上に搭載
された半導体光素子、例えばレーザダイオード光出力モ
ニタ用のフォトダイオード、４はシリコン基板１上に形
成された光導波路である。
【０００４】また、５はファイバ接続部、６は光ファイ
バコード、７はシリコン基板１を取り付けるパッケージ
のステム、８はレーザダイオード２及びフォトダイオー
ド３とともに光導波路４の先端部を覆う透明な第１の樹
脂、９は第１の樹脂８の外側を覆う不透明な（遮光性を
有する）第２の樹脂、１０はボンディングワイヤ、１１
は電気入出力端子である。
バコード、７はシリコン基板１を取り付けるパッケージ
のステム、８はレーザダイオード２及びフォトダイオー
ド３とともに光導波路４の先端部を覆う透明な第１の樹
脂、９は第１の樹脂８の外側を覆う不透明な（遮光性を
有する）第２の樹脂、１０はボンディングワイヤ、１１
は電気入出力端子である。
【０００５】光導波路４は予めシリコン基板１のシリカ
層の一部として形成されている。この光導波路４に対し
てシリコン基板１上のレーザダイオード２及びフォトダ
イオード３は光軸無調整のパッシブアライメント技術に
よりマウントされ、レーザダイオード２の一の発光面と
光導波路４の光入射端面が微小な間隙を隔て、また、レ
ーザダイオード２の他の発光面とフォトダイオード３の
受光面が微小な間隙を隔てて、これらの間隙が光結合空
間を形成する如く配置されている。
層の一部として形成されている。この光導波路４に対し
てシリコン基板１上のレーザダイオード２及びフォトダ
イオード３は光軸無調整のパッシブアライメント技術に
よりマウントされ、レーザダイオード２の一の発光面と
光導波路４の光入射端面が微小な間隙を隔て、また、レ
ーザダイオード２の他の発光面とフォトダイオード３の
受光面が微小な間隙を隔てて、これらの間隙が光結合空
間を形成する如く配置されている。
【０００６】図２は図１における樹脂封止部を拡大して
示すもので、この図を用いて樹脂による封止工程を概説
する。即ち、第１の樹脂８は、硬化前の液状のシリコー
ン樹脂を、シリコン基板１上のレーザダイオード２、フ
ォトダイオード３とともに光導波路４の先端部を覆うよ
うに滴下し、この後、熱処理等によってほぼ滴下形状の
まま硬化形成される。同様に、第２の樹脂９は、硬化前
の液状のエポキシ樹脂を、熱硬化後のシリコーン樹脂
（第１の樹脂）８の外側に滴下した後、熱処理等によっ
て硬化形成され、これによってシリコーン樹脂８及びエ
ポキシ樹脂（第２の樹脂）９による二重の樹脂封止部が
形成される。
示すもので、この図を用いて樹脂による封止工程を概説
する。即ち、第１の樹脂８は、硬化前の液状のシリコー
ン樹脂を、シリコン基板１上のレーザダイオード２、フ
ォトダイオード３とともに光導波路４の先端部を覆うよ
うに滴下し、この後、熱処理等によってほぼ滴下形状の
まま硬化形成される。同様に、第２の樹脂９は、硬化前
の液状のエポキシ樹脂を、熱硬化後のシリコーン樹脂
（第１の樹脂）８の外側に滴下した後、熱処理等によっ
て硬化形成され、これによってシリコーン樹脂８及びエ
ポキシ樹脂（第２の樹脂）９による二重の樹脂封止部が
形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図２で説明
したシリコーン樹脂の形成工程において、従来の液状の
シリコーン樹脂の滴下方法では、光素子チップ等の平面
やチップ電極パッド等の表面状態及び液状の樹脂の表面
張力により、樹脂が光素子チップ等に馴染みにくい。こ
のため、樹脂の滴下形状や滴下量の制御が難しくなり、
滴下後の熱硬化昇温過程で生じる樹脂粘度低下も相俟っ
て、封止形状に大きなばらつきが生じるという問題があ
った。また、樹脂滴下方法では、前述した微小な光結合
空間への気泡の取り込みが生じ易いという問題があっ
た。
したシリコーン樹脂の形成工程において、従来の液状の
シリコーン樹脂の滴下方法では、光素子チップ等の平面
やチップ電極パッド等の表面状態及び液状の樹脂の表面
張力により、樹脂が光素子チップ等に馴染みにくい。こ
のため、樹脂の滴下形状や滴下量の制御が難しくなり、
滴下後の熱硬化昇温過程で生じる樹脂粘度低下も相俟っ
て、封止形状に大きなばらつきが生じるという問題があ
った。また、樹脂滴下方法では、前述した微小な光結合
空間への気泡の取り込みが生じ易いという問題があっ
た。
【０００８】また、エポキシ樹脂の形成工程において、
液状のエポキシ樹脂は硬化後のシリコーン樹脂との馴染
みが非常に悪く、シリコーン樹脂と同様の熱硬化昇温過
程での粘度低下がある。このため、エポキシ樹脂の滴下
形状のばらつきは、シリコーン樹脂形状（厚さ、広が
り）のばらつきと相俟ってさらに大きくなる。
液状のエポキシ樹脂は硬化後のシリコーン樹脂との馴染
みが非常に悪く、シリコーン樹脂と同様の熱硬化昇温過
程での粘度低下がある。このため、エポキシ樹脂の滴下
形状のばらつきは、シリコーン樹脂形状（厚さ、広が
り）のばらつきと相俟ってさらに大きくなる。
【０００９】前述した二重の樹脂封止形状のばらつき
は、小形化を図る上で歩留まりの低下につながり、価格
の上昇を招く。また、この封止形態のまま歩留まりを上
げるには、基板上に樹脂の流れ止め等、樹脂形状を制御
する部品の設置が必要となり、コストの増加が必至にな
るという問題があった。
は、小形化を図る上で歩留まりの低下につながり、価格
の上昇を招く。また、この封止形態のまま歩留まりを上
げるには、基板上に樹脂の流れ止め等、樹脂形状を制御
する部品の設置が必要となり、コストの増加が必至にな
るという問題があった。
【００１０】また、樹脂封止部の構成部材の線膨張係数
の差に起因して樹脂封止工程や周囲の温度変化等により
発生する熱歪応力は、特にエポキシ樹脂の封止形状が大
きくなるにつれて各部の断線及び内部熱歪応力の蓄積に
よる被封止素子の特性劣化等を生じさせ易くなり、半導
体光モジュール全体としての信頼性にも大きな影響を与
えるという問題があった。なお、熱歪応力による断線と
は、エポキシ樹脂が接する光導波路（シリカ）層部分の
亀裂によるシリカ層表面の電極配線の断線、エポキシ樹
脂からの外部応力に起因したシリコーン樹脂内の半導体
光素子部の剥離による断線、シリコーン樹脂とエポキシ
樹脂との界面に生じる剪断応力によるボンディングワイ
ヤの断線等である。
の差に起因して樹脂封止工程や周囲の温度変化等により
発生する熱歪応力は、特にエポキシ樹脂の封止形状が大
きくなるにつれて各部の断線及び内部熱歪応力の蓄積に
よる被封止素子の特性劣化等を生じさせ易くなり、半導
体光モジュール全体としての信頼性にも大きな影響を与
えるという問題があった。なお、熱歪応力による断線と
は、エポキシ樹脂が接する光導波路（シリカ）層部分の
亀裂によるシリカ層表面の電極配線の断線、エポキシ樹
脂からの外部応力に起因したシリコーン樹脂内の半導体
光素子部の剥離による断線、シリコーン樹脂とエポキシ
樹脂との界面に生じる剪断応力によるボンディングワイ
ヤの断線等である。
【００１１】さらにまた、光結合空間への気泡の取り込
みは、透明なシリコーン樹脂による光結合改善効果を阻
害し、透明なシリコーン樹脂による本来のモジュールと
しての光入出力特性を著しく低下させるという問題があ
った。
みは、透明なシリコーン樹脂による光結合改善効果を阻
害し、透明なシリコーン樹脂による本来のモジュールと
しての光入出力特性を著しく低下させるという問題があ
った。
【００１２】本発明の目的は、製作が容易で信頼性に優
れた安価な樹脂封止形の半導体光モジュール及びその製
造方法を提供することにある。
れた安価な樹脂封止形の半導体光モジュール及びその製
造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】図２において、第１の樹
脂（シリコーン樹脂）８は、レーザダイオード２、フォ
トダイオード３及び光導波路４の各々の光結合を司って
おり、本来であれば各光結合空間のみに存在すれば良
く、他の部分は光学的に不必要なものである。従って、
シリコーン樹脂を各光結合空間もしくはその近傍に止め
ることにより、二重封止形状の全体を、図２に示すこれ
までのシリコーン樹脂８と同程度の大きさに小型化で
き、このばらつきも抑制される。
脂（シリコーン樹脂）８は、レーザダイオード２、フォ
トダイオード３及び光導波路４の各々の光結合を司って
おり、本来であれば各光結合空間のみに存在すれば良
く、他の部分は光学的に不必要なものである。従って、
シリコーン樹脂を各光結合空間もしくはその近傍に止め
ることにより、二重封止形状の全体を、図２に示すこれ
までのシリコーン樹脂８と同程度の大きさに小型化で
き、このばらつきも抑制される。
【００１４】具体的には、針状治具の先端に付着させた
球状のシリコーン樹脂の表面を、微小な間隙からなる各
光結合空間に接触させ、該空間の毛細管現象を利用して
注入する。この方法によると、従来の液状樹脂の滴下方
法における樹脂の馴染みの悪さに影響されず、光結合空
間へ樹脂を自然に注入できる。また、注入の際、気泡の
取り込みが無くなるとともに、他の部分への樹脂の広が
りが最小限に抑制されるので、光結合空間への選択的な
樹脂充填が可能となる。注入されたシリコーン樹脂は、
加熱等により硬化される。
球状のシリコーン樹脂の表面を、微小な間隙からなる各
光結合空間に接触させ、該空間の毛細管現象を利用して
注入する。この方法によると、従来の液状樹脂の滴下方
法における樹脂の馴染みの悪さに影響されず、光結合空
間へ樹脂を自然に注入できる。また、注入の際、気泡の
取り込みが無くなるとともに、他の部分への樹脂の広が
りが最小限に抑制されるので、光結合空間への選択的な
樹脂充填が可能となる。注入されたシリコーン樹脂は、
加熱等により硬化される。
【００１５】この後のエポキシ樹脂の形成は、シリコー
ン樹脂を充填した光結合空間とともに半導体光素子及び
その近傍の光導波路に、従来と同様の滴下法で液状樹脂
を滴下し、熱硬化を経て二重封止が完了する。この際、
液状エポキシ樹脂の滴下形状は、滴下部の大きさがほぼ
一定しているため、大きさのばらつきを抑制することが
可能となる。
ン樹脂を充填した光結合空間とともに半導体光素子及び
その近傍の光導波路に、従来と同様の滴下法で液状樹脂
を滴下し、熱硬化を経て二重封止が完了する。この際、
液状エポキシ樹脂の滴下形状は、滴下部の大きさがほぼ
一定しているため、大きさのばらつきを抑制することが
可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図３は本発明の樹脂封止形の半導
体光モジュールの実施の形態の一例を示すもので、図
中、従来例と同一構成部分は同一符号をもって表す。即
ち、１はシリコン基板、２はレーザダイオード、３はフ
ォトダイオード、４は光導波路、５はファイバ接続部、
６は光ファイバコード、７はパッケージのステム、１０
はボンディングワイヤ、１１は電気入出力端子、２１は
レーザダイオード２、フォトダイオード３及び光導波路
４の各光結合空間に充填された、レーザダイオード２が
発光する光の波長及びフォトダイオード３が受光する光
の波長において透明な第１の樹脂、２２は第１の樹脂２
２とともにレーザダイオード２、フォトダイオード３及
びその近傍の光導波路４の外側を覆う、使用環境内の光
に対して不透明でかつ湿気の遮断を兼ねた第２の樹脂で
ある。
体光モジュールの実施の形態の一例を示すもので、図
中、従来例と同一構成部分は同一符号をもって表す。即
ち、１はシリコン基板、２はレーザダイオード、３はフ
ォトダイオード、４は光導波路、５はファイバ接続部、
６は光ファイバコード、７はパッケージのステム、１０
はボンディングワイヤ、１１は電気入出力端子、２１は
レーザダイオード２、フォトダイオード３及び光導波路
４の各光結合空間に充填された、レーザダイオード２が
発光する光の波長及びフォトダイオード３が受光する光
の波長において透明な第１の樹脂、２２は第１の樹脂２
２とともにレーザダイオード２、フォトダイオード３及
びその近傍の光導波路４の外側を覆う、使用環境内の光
に対して不透明でかつ湿気の遮断を兼ねた第２の樹脂で
ある。
【００１７】図４は図３における樹脂封止部を拡大して
示すもので、この図を用いて樹脂による封止工程を概説
する。即ち、従来の場合と同様、光導波路４は予めシリ
コン基板１のシリカ層の一部として形成され、この光導
波路４に対してシリコン基板１上のレーザダイオード２
及びフォトダイオード３は光軸無調整のパッシブアライ
メント技術によりマウントされ、レーザダイオード２の
一の発光面と光導波路４の光入射端面が微小な間隙を隔
て、また、レーザダイオード２の他の発光面とフォトダ
イオード３の受光面が微小な間隙を隔てて、これらの間
隙が光結合空間を形成する如く配置されている。
示すもので、この図を用いて樹脂による封止工程を概説
する。即ち、従来の場合と同様、光導波路４は予めシリ
コン基板１のシリカ層の一部として形成され、この光導
波路４に対してシリコン基板１上のレーザダイオード２
及びフォトダイオード３は光軸無調整のパッシブアライ
メント技術によりマウントされ、レーザダイオード２の
一の発光面と光導波路４の光入射端面が微小な間隙を隔
て、また、レーザダイオード２の他の発光面とフォトダ
イオード３の受光面が微小な間隙を隔てて、これらの間
隙が光結合空間を形成する如く配置されている。
【００１８】この状態で、液状の透明なシリコーン樹脂
（第１の樹脂）２１を針状治具の先端に付着させ、球状
となした樹脂の表面を、レーザダイオード２、フォトダ
イオード３及び光導波路４間の各光結合空間に接触さ
せ、該空間の毛細管現象を利用して注入し、熱処理等に
より硬化させる。
（第１の樹脂）２１を針状治具の先端に付着させ、球状
となした樹脂の表面を、レーザダイオード２、フォトダ
イオード３及び光導波路４間の各光結合空間に接触さ
せ、該空間の毛細管現象を利用して注入し、熱処理等に
より硬化させる。
【００１９】この後、シリコーン樹脂を充填した各光結
合空間とともにレーザダイオード２、フォトダイオード
３及びその近傍の光導波路４の外側を、液状のエポキシ
樹脂（第２の樹脂）２２を従来と同様の滴下法で滴下し
て覆い、引き続き、これを熱処理等により硬化させて二
重樹脂封止が完了する。
合空間とともにレーザダイオード２、フォトダイオード
３及びその近傍の光導波路４の外側を、液状のエポキシ
樹脂（第２の樹脂）２２を従来と同様の滴下法で滴下し
て覆い、引き続き、これを熱処理等により硬化させて二
重樹脂封止が完了する。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体光素子同士もしくは半導体光素子と光導波路との
間に形成される光結合空間内のみを、透明な第１の樹脂
で充填し、この第１の樹脂とともに半導体光素子及びそ
の近傍の光導波路を、不透明でかつ湿気を遮断する第２
の樹脂で覆ったことにより、光結合空間内の樹脂中への
気泡の取り込みが無くなり、結合損失の増加が回避さ
れ、二重樹脂封止の小型化とばらつきの抑制が可能とな
る。また、光結合空間以外が単一の第２の樹脂で封止さ
れるため、半導体光素子からの放熱に融通性ができると
ともに小型化に伴う内部熱歪応力の緩和が可能となり、
断線故障が低減される。特に、ボンディングワイヤに対
して第１の樹脂と第２の樹脂との界面が存在しなくなる
ため、剪断応力による断線故障が回避できる。
半導体光素子同士もしくは半導体光素子と光導波路との
間に形成される光結合空間内のみを、透明な第１の樹脂
で充填し、この第１の樹脂とともに半導体光素子及びそ
の近傍の光導波路を、不透明でかつ湿気を遮断する第２
の樹脂で覆ったことにより、光結合空間内の樹脂中への
気泡の取り込みが無くなり、結合損失の増加が回避さ
れ、二重樹脂封止の小型化とばらつきの抑制が可能とな
る。また、光結合空間以外が単一の第２の樹脂で封止さ
れるため、半導体光素子からの放熱に融通性ができると
ともに小型化に伴う内部熱歪応力の緩和が可能となり、
断線故障が低減される。特に、ボンディングワイヤに対
して第１の樹脂と第２の樹脂との界面が存在しなくなる
ため、剪断応力による断線故障が回避できる。
【００２１】以上の事柄から、製造歩留まりの向上と断
線等の故障低減により、安価で高信頼性な光モジュール
の提供が可能となる。
線等の故障低減により、安価で高信頼性な光モジュール
の提供が可能となる。
【図１】従来の半導体光モジュールの一例を示す断面図
【図２】図１における樹脂封止部分の拡大断面図
【図３】本発明の半導体光モジュールの実施の形態の一
例を示す断面図
例を示す断面図
【図４】図３における樹脂封止部分の拡大断面図
１：シリコン基板、２：レーザダイオード、３：フォト
ダイオード、４：光導波路、５：ファイバ接続部、６：
光ファイバコード、７：ステム、１０：ボンディングワ
イヤ、１１：電気入出力端子、２１：第１の樹脂、２
２：第２の樹脂。
ダイオード、４：光導波路、５：ファイバ接続部、６：
光ファイバコード、７：ステム、１０：ボンディングワ
イヤ、１１：電気入出力端子、２１：第１の樹脂、２
２：第２の樹脂。
Claims (7)
- 【請求項１】 基板上に少なくとも１つの半導体光素子
及び光導波路を、半導体光素子の発光面と光導波路の光
入射端面もしくは半導体光素子の受光面と光導波路の光
出射端面あるいは一の半導体光素子の発光面と他の半導
体光素子の受光面が微小な間隙を隔て、該間隙が光結合
空間を形成する如く配置してなる半導体光モジュールに
おいて、 前記光結合空間内のみを、半導体光素子が発光または受
光する光の波長において透明な第１の樹脂で充填し、 該第１の樹脂とともに半導体光素子及びその近傍の光導
波路を、使用環境中の光に対して不透明でかつ湿気を遮
断する第２の樹脂で覆ったことを特徴とする半導体光モ
ジュール。 - 【請求項２】 第１の樹脂がシリコーン樹脂であること
を特徴とする請求項１記載の半導体光モジュール。 - 【請求項３】 第２の樹脂がエポキシ樹脂であることを
特徴とする請求項１記載の半導体光モジュール。 - 【請求項４】 第１の樹脂がシリコーン樹脂であるとと
もに、第２の樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とす
る請求項１記載の半導体光モジュール。 - 【請求項５】 半導体光素子と第１の樹脂が接する光結
合部分を除き、少なくとも前記半導体光素子の平面部が
第２の樹脂に接して覆われていることを特徴とする請求
項１記載の半導体光モジュール。 - 【請求項６】 半導体光素子の電極用ボンディングワイ
ヤを第２の樹脂のみに接する如く配置することを特徴と
する請求項１記載の半導体光モジュール。 - 【請求項７】 基板上に少なくとも１つの半導体光素子
及び光導波路を、半導体光素子の発光面と光導波路の光
入射端面もしくは半導体光素子の受光面と光導波路の光
出射端面あるいは一の半導体光素子の発光面と他の半導
体光素子の受光面が微小な間隙を隔て、該間隙が光結合
空間を形成する如く配置してなる半導体光モジュールの
製造方法において、 前記光結合空間内のみに、半導体光素子が発光又は受光
する光の波長において透明な液状の第１の樹脂を注入
し、硬化し、 該第１の樹脂とともに半導体光素子及びその近傍の光導
波路を覆う如く、使用環境中の光に対して不透明でかつ
湿気を遮断する液状の第２の樹脂を滴下し、硬化するこ
とを特徴とする半導体光モジュールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06272398A JP3392748B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 半導体光モジュールの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06272398A JP3392748B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 半導体光モジュールの製造方法 |
Publications (2)
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