JPH11271574A - 光部品およびその光部品を用いた光半導体モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は従来の問題に鑑みてなされたもの
で、複数の光ファイバ間を接着剤で封入することで光半
導体素子および光ファイバ端面を外気から遮断し、水分
やガスなどから光半導体素子の特性劣化を防止し、信頼
性の高い光部品を提供することにありまた、光部品の光
結合面の強度を高め、ゴミの付着を低減する構造にする
ことで、信頼性や耐久性を向上させた光部品を提供する
ことにある。 【解決手段】 本発明は光半導体素子を気密封止するた
めのものであり、気密度は低いが光半導体素子への接着
剤の流れ込みがないように半田材で仮封止したのち、気
密部分を構成する多数の光ファイバ（１１）、光ファイ
バを保持する基板（１２）およびキャップ（１６）の境
界部分に低粘度の接着剤をファイバ固定用の基板（１
２）に設けたスリット（１３）に強制的に流し、その後
固化して封止することにより、光半導体素子の特性劣化
を防止したことを特徴とする光部品を提供するものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光半導体素子と光
ファイバを搭載した光部品に関し、特に、光半導体素子
と光ファイバ端面とを気密封止する構造により、光半導
体素子の特性劣化を抑え、また、光ファイバ端面を半田
材あるいは樹脂材で固定した構造により、ゴミ付着を低
減し、光結合端面の強度を高めた光部品及びその光部品
を用いた光半導体モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信分野では、ＬＡＮ間やコン
ピュータ内のボード間データ転送など、高容量かつ信頼
性の高いデータを伝送する技術が必要とされている。デ
ータ転送に用いる伝送システムは、一般に、送信モジュ
ール、光伝送媒体および受信モジュールにより構成され
る。送信モジュールにはレーザダイオードあるいは発光
ダイオードが搭載され、受信モジュールには、フォトダ
イオードあるいは発光ダイオードが搭載され、受信モジ
ュールには、フォトダイオードなどの光半導体素子が搭
載される。光半導体素子は水分やガスにより素子劣化し
ないように気密封止構造が採用されている。

【０００３】光部品のスペックとしては小型化、軽量
化、高信頼性化が求められ、一方、データ量の増大とデ
ータ転送レートの拡大を目指して、光ファイバの多チャ
ンネル化や、高速に動作する光半導体素子や制御ＩＣを
搭載したモジュールの開発が進められている。これらの
技術を開発していく上で、位置精度の高い光ファイバア
センブリ技術および光半導体素子の気密封止技術の開発
が必要である。

【０００４】図１５（ａ）に、従来例としての４チャン
ネル光部品の組立図を示す。シリコン材料からなる実装
基板１００にはシリコンの異方性エッチングにより形成
した光ファイバ搭載溝１０１、１０２および半田溝１０
３が設けられている。

【０００５】さらにレーザダイオード１０４のマウント
および外部との電気入出力を行う図示しないメタルパタ
ーンおよびＡｕＳｎ半田が光ファイバ搭載溝１０１の端
部に蒸着されている。

【０００６】一方、光ファイバチップ１０７は４本の光
ファイバ１０５を光ファイバ固定基板１０６の光ファイ
バ搭載溝１０１により整列固定されたものであり、これ
に関しては後で詳しく説明する。

【０００７】図示しない蒸着ＡｕＳｎ半田上にはレーザ
ダイオードが置かれ、半田溝１０３にはＡｕＳｎプリフ
ォーム半田１０８が置かれ、光ファイバ１０５が光ファ
イバ搭載溝１０１、１０２に合わせて配置され、上部か
ら固定される。３００℃の加熱により、半田固定され
る。以上は通常、ダイボンダ装置が利用される。

【０００８】キャップ１０９には、光ファイバチップ１
０７の形状および寸法に合わせて、ファイバチップ搭載
溝１０８が形成されている。ファイバ搭載溝１０８を含
めたキャップ１０９の底面に予めエポキシ樹脂材がポッ
ティングされている。その後、レーザダイオード１０４
上部および光ファイバチップ１０７上部にマウントされ
る。１００℃の恒温槽で１０分ベ−ク固化されたのち、
ダイシング位置２００によりダイシング装置を用いてカ
ットされる。最後に、光結合が得られるようにダイシン
グ面がダイヤモンド研磨されると光部品が完成する。

【０００９】図１５（ｂ）は光ファイバチップ１０７の
組立図を示すものである。シリコン材料からなる光ファ
イバ固定基板１０６にはシリコンの異方性エッチングに
より、光ファイバ搭載溝１０８、１０９および半田溝１
１０が形成される。

【００１０】また、基板全面にはＡｕおよびＡｕＳｎ半
田が計２μｍ蒸着されており、外形寸法が合うようにダ
イシング装置によりカットされる。光ファイバ１０５に
は半田固定するためにＮｉおよびＡｕが１μｍずつメッ
キされている。光ファイバ固定基板１０６より１ｍｍ程
度長い４本の光ファイバ１０５を光ファイバ搭載溝１０
８、１０９にマウントして３００℃に加熱する。その
後、光ファイバ固定基板１０６および光ファイバ１０５
の両端が１ｍｍダイシングされる。最後に光結合が得ら
れるようにダイシング面がダイヤモンド研磨されると光
ファイバチップ１０７が完成する。

【００１１】図１５（ｃ）は組立後の光部品の外観斜視
図である。気密封止部分の断面構造１１１について説明
する。４本の光ファイバ１０５は半田１０８により固定
されている。その上部は光ファイバ固定基板１０６、下
部は実装基板１００で挟んでいる。光ファイバ固定基板
１０６を覆うようにして樹脂材１１２でキャップ１０９
を取り付け封止している。

【００１２】光ファイバが４本程度までは、この構造に
おいて気密封止の歩留りは高かったが、８本、１２本と
光ファイバの本数を増加させたとき、半数以上が気密封
止されなくなった。光ファイバの本数が増えたことによ
り、半田の溶け方および、流れ方の偏りが大きくなり、
且つ、酸化膜が形成されやすくなったことから、光ファ
イバ間の半田部１１３、半田１０８と光ファイバ１０５
との界面に１μｍにもみたない空気のリーク層ができた
ことが原因であった。さらにダイシング部１１５にＡｕ
およびＡｕＳｎのバリが発生し、樹脂材１１２の流れを
妨げ、半田接合部１１４の境界に樹脂材１１２が流れな
くなり、空気のリーク経路が発生した場合もあった。

【００１３】また、光結合端面の拡大図１１６について
説明する。メッキの厚さも含めて直径１２９μｍの光フ
ァイバ１０５は光ファイバ搭載溝１０２と１０９に挟ま
れている。光ファイバ搭載溝１０２と１０９は組立後の
間隙が数十μｍになるように溝の深さおよび形状が設計
されている。間隙１１７および間隙１１８、１１９には
半田１０８の流れ込みがある場合、半田で埋めれる場合
もあるが、通常は半田が流れずに穴の空いた構造とな
る。その結果、図示しない光結合部品との突き合わせに
より生じたゴミや大気中のゴミなどが間隙１１７、１１
８および１１９に混入しやすくなる。さらに、シリコン
Ｖ溝は強度的に弱く、クラックや欠けを生じてしまうと
いう問題があった。

【００１４】以上、従来の光部品には光ファイバの本
数、つまり、チャンネル数が増加したときにレーザダイ
オードの気密封止の歩留りが大きく低下する、また、Ｖ
溝を形成したシリコン基板で光りファイバを保持した場
合、ゴミの付着によりデータ伝送の信頼性が大きく低下
するという問題があった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の光部品の気密構
造は、光ファイバの多チャンネル化により、気密封止部
にガスのリーク経路が形成され、光半導体素子の特性が
劣化すること。また、光結合面をＶ溝形成シリコン基板
で構成した場合、ゴミの発生や端面の欠損により歩留り
と信頼性が低下するという問題があった。

【００１６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、複数の光ファイバ間を樹脂材で封入することで光半
導体素子および光ファイバ端面を外気から遮断し、水分
やガスなどから光半導体素子の特性劣化を防止し、信頼
性の高い光部品を提供することを第１の目的とする。ま
た、光部品の光結合面の強度を高め、ゴミの付着を低減
する構造にすることで、信頼性や耐久性を向上させた光
部品を提供することを第２の目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明においては、請求項１の発明は光半導体素子を
気密封止するためのものであり、気密度は低いが光半導
体素子への樹脂材の流れ込みがないように半田材で仮封
止したのち、気密部分を構成する多数の光ファイバ、光
ファイバを保持する基板およびキャップの境界部分に低
粘度の樹脂材をファイバ固定用の基板に設けたスリット
に強制的に流し、その後固化して封止することにより、
光半導体素子の特性劣化を防止したことを特徴とする光
部品を提供するものである。

【００１８】請求項２の発明は、請求項１において半田
による固定状態が悪い場合でも、樹脂材注入口を光ファ
イバ固定基板の中央部に設けて樹脂材が光半導体素子や
光結合面へ流れ込む割合を減少させたことを特徴とする
光部品を提供するものである。

【００１９】請求項３の発明は、請求項１および２の実
装基板に設けた溝の幅を広くすることにより樹脂材注入
部のサイズを大きくし、樹脂材が注入しやすく、製造時
間の短縮化をはかったことを特徴とする光部品を提供す
るものである。

【００２０】請求項４の発明は、ポッティングにより接
着材を気密封止穴周辺に盛るだけで樹脂材封止部分に樹
脂材が注入されるように光ファイバ固定基板のスリット
を２ｍｍ以上に設けたことを特徴とする光部品を提供す
るものである。

【００２１】請求項５の発明は、請求項１〜４の光部品
に光コネクタと突き合わせるためのガイドピンを搭載し
たことを特徴とする光部品を提供するものである。請求
項７は光ファイバを固定する基板の両サイドに予めＶ溝
を形成しておき、全面蒸着した後、Ｖ溝の斜面が残るよ
うにダイシングし、蒸着金属のバリがマウント面に発生
しないようにしたことを特徴とする光部品を提供するも
のである。

【００２２】請求項８は請求項６の光ファイバ固定基板
を用いて、気密封止することを特徴とした光部品を提供
するものである。請求項９は請求項１の光部品を樹脂パ
ッケージに収め、樹脂材でモールドするときに光部品の
気密を同時に封止したことを特徴とした光半導体モジュ
ールを提供するものである。

【００２３】また、本発明において、光ファイバをＶ溝
および凹部を形成した上下の基板で鋏半田材あるいは樹
脂材で固定したものを凹部分でダイシングすることによ
り、光結合端面に穴がなく、且つ、強度の高くすること
ができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】

【００２５】

【実施例】以下の実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。 （実施例１）図１は本発明の第１の実施例にかかる光部
品を表す図であり、図１（ａ）は光部品の外観斜視図で
ある。シリコン材料からなる実装基板１および光ファイ
バ固定基板１２の間に８本の光ファイバ１１が挟まって
おり、光結合端面５１により光結合を行う。気密封止を
行うため、光ファイバ固定基板１２の上面および側面を
覆うように樹脂材料からなるキャップ１６が設けてあ
る。さらに、光ファイバ固定基板１２と実装基板１の間
の気密封止を行うため光ファイバ固定基板１２の側面と
キャップ１６の一部側面がエポキシ樹脂材５０で封止さ
れている。

【００２６】図１（ｂ）は本発明の光部品の断面図であ
る。実装基板１上にはレーザダイオード９がマウントさ
れ、レーザダイオード９近傍から光結合端面５１に至る
光ファイバ１１が搭載されている。光ファイバ１１の上
部には光ファイバ固定基板１２があり、レーザダイオー
ド９を覆うようにしてキャップ１６がエポキシ樹脂材５
２および５３で気密封止されている。光ファイバ固定基
板１２と実装基板１との間の気密封止については、仮封
止部５４は半田材が入っており、樹脂材がレーザダイオ
ードの光端面へ流れ込まない程度の気密１０−⁵ ａｔｍ
・ｃｃ／ｓｅｃを有している。樹脂材注入部５５にはエ
ポキシ樹脂材が注入固化されており、これにより１０−
⁹ ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ程度の気密が得られている。光
結合面５１の光ファイバが外れないように光結合面固定
部５６は半田で固定されている。

【００２７】図１（ｃ）は本発明の光部品の上面図であ
る。実装基板１および光ファイバ固定基板１２にはほぼ
同じ形状および寸法の素子側溝６、２２、光結合面側溝
８、２３が設けてあり、その間には実装基板１に対して
は樹脂材注入溝７が、光ファイバ固定基板１２に対して
は樹脂材注入スリット１３が設けてある。樹脂材注入溝
７および樹脂材注入スリット１３が設けられている上部
方向にキャップ１６のエッジを配し、スリット１３の側
面近傍およびキャップの一部を樹脂材で固めている。

【００２８】図２に、本実施例１の８チャンネルの光部
品の組立図を示す。シリコン材料からなる実装基板１に
はシリコンの異方性エッチングにより形成した光ファイ
バ搭載溝２〜５および素子側溝６、樹脂材注入溝７、光
結合面溝８を設けている。さらに図示しないレーザダイ
オード９のマウントおよび外部との電気入出力を行うメ
タル配線パターンおよびＡｕＳｎ半田が光ファイバ搭載
溝２の端部に蒸着されている。

【００２９】一方、光ファイバチップ１０は８本の光フ
ァイバ１１を光ファイバ固定基板１２により整列固定さ
れたものである。側面には樹脂材注入用のスリットが設
けてある。組立工程については後で詳しく説明する。

【００３０】図示しないレーザダイオードマウント用の
蒸着ＡｕＳｎ半田上にレーザダイオードが置かれ、素子
側溝６および光結合面溝にはそれぞれＡｕＳｎプリフォ
ーム半田１４および１５が置かれ、光ファイバ１１が光
ファイバ搭載溝２〜５に合わせて配置され、上部が固定
される。その後３００℃に加熱され、その結果、半田固
定される。以上は、ダイボンダ装置が利用される。

【００３１】キャップ１６には、光ファイバチップ１０
の形状および寸法に合わせて、ファイバチップ搭載溝１
７が形成されている。光ファイバチップ搭載溝１７を含
めたキャップ１６の底面に予めエポキシ樹脂材がポッテ
ィングされ、その後、レーザダイオード９上部および光
ファイバチップ１０上部にマウントされる。１００℃の
高温槽で１０分ベーク、固定される。その結果、樹脂材
を注入する前の光部品が得られる。

【００３２】図３は本実施例１に用いる光ファイバチッ
プ１０の組立図を示すものである。図３（ａ）は光ファ
イバマウント前の斜視図である。シリコン材料からなる
光ファイバ固定基板１２にはシリコンの異方性エッチン
グにより、光ファイバ搭載溝１８〜２１、および素子側
面溝２２、光結合面側溝２３、および樹脂材注入スリッ
ト１３が形成されている。また、基板全面にはＡｕ／Ｐ
ｔ／ＴｉおよびＡｕＳｎ半田が計２μｍ蒸着されてお
り、ダイシング装置により適当な寸法にカットされてい
る。また、光ファイバ１１はファイバホルダ基板１２よ
り１ｍｍ長くカットしたものであり、光ファイバ１１に
は半田固定するためにＮｉおよびＡｕが１μｍずつメッ
キされている。

【００３３】図３（ｂ）光ファイバ搭載後を示した図で
ある。８本の光ファイバ１１を光ファイバ搭載溝１８〜
２１にマウントされ、３００℃に加熱される。その後、
光ファイバ固定基板１２および光ファイバ１１の両端は
ダイシング位置２４および２５のところでダイシングさ
れる。図３（ｃ）はダイシングカット後の光ファイバチ
ップを示したものである。最後に光結合が得られるよう
に光素子側端面のみがダイヤモンド研磨される。光結合
端面２７は基板マウント後に端面出しがなされる。以上
のようにして実施例１の光ファイバチップ１０が得られ
る。

【００３４】図４は樹脂材を注入する方法を示した図で
ある。光部品には樹脂材注入穴６０と反対側に樹脂材吸
引穴６１が形成されている。穴のサイズは高さ０．２ｍ
ｍ、幅１ｍｍ程度と非常に小さい物である。穴の近傍に
樹脂材をポッティングしただけでは樹脂材の注入に時間
が掛かる。そのため、径が１ｍｍ程度のファイバチュー
ブである注入用ファイバチューブ６２および吸引用ファ
イバチューブ６３は穴の近傍にあてられ、樹脂材注入お
よび吸引が行われる。吸引用ファイバチューブ６３に樹
脂材が吸引されるのが確認されたとき、ファイバチュー
ブ６２、６３は外される。１００℃の恒温槽に１０分入
れられ樹脂材が固定されるとレーザダイオードが気密封
止される。最後に、ダイシング位置６６でダイシングさ
れ、光結合が得られるようにダイシング面がダイヤモン
ド研磨されると光部品が完成する。

【００３５】本発明の樹脂材料はエポキシ樹脂材を用い
たが、ＵＶ硬化樹脂材、フェノール系樹脂材、アクリル
系樹脂材、ポリイミド系樹脂材、ポリアミド系樹脂材を
用いたときも同様の効果が得られる。

【００３６】また、本実施例は、端面発光型の発光ダイ
オードやフォトダイオードなどの光半導体素子、さら
に、光半導体素子を駆動するためのＩＣを搭載した場合
にも適用できる。

【００３７】よって、本発明によれば、光ファイバの本
数が増えた場合でも、接着封止部の面積が小さく、光半
導体素子や駆動ＩＣなどを気密封止した光部品を歩留り
良く実現することができる。

【００３８】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
の光部品を説明する。図５（ａ）は、本発明の第２の実
施例の光部品の外観斜視図である。シリコン材料からな
る実装基板１および光ファイバ固定基板１２の間には８
本の光ファイバ１１が挟まっており、光結合を行うため
の光結合端面５１が設けられている。気密封止を行うた
め、光ファイバ固定基板１２の一部を覆うように絶縁性
の樹脂からなるキャップ１６が設けてある。さらに、光
ファイバ固定基板１２と実装基板１の間の気密封止を行
うため光ファイバ固定基板１２の側面中央部からキャッ
プ１６の一部側面にかけてエポキシ樹脂材３０で封止さ
れている。

【００３９】図５（ｂ）は、本発明の第２の実施例の光
部品の断面図である。実装基板１上にはレーザダイオー
ド９がマウントされ、レーザダイオード９近傍から光結
合端面５１に至る光ファイバ１１が搭載されている。光
ファイバ１１の上部には光ファイバ固定基板１２があ
る。レーザダイオード９を覆うようにしてキャップ１６
がエポキシ樹脂材５２および５３で気密封止されてい
る。光ファイバ固定基板１２と実装基板１との間の気密
封止については、仮封止部３１は半田材が入っており、
樹脂材がレーザダイオードへ流れ込まない程度の気密１
０−⁵ ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃを有している。樹脂材注入
部３２にはエポキシ樹脂材が封入されており、この気密
を確認したところ１０−⁹ ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃ以上の
気密が確認されている。光結合面固定部３３には半田で
固定されており、光結合面５１の光ファイバが上部に外
れないように固定されている。

【００４０】図５（ｃ）は、本発明の第２の実施例の光
部品の上面図である。実装基板１および光ファイバ固定
基板１２にはほぼ同じ形状および寸法の素子側溝３４、
３５、光結合面側溝３７、３８が設けてあり、その間に
は実装基板１に対しては樹脂材注入溝３６が、光ファイ
バ固定基板１２に対しては樹脂材注入スリット３９が設
けてある。樹脂材注入溝３６および樹脂材注入スリット
３９は光ファイバ固定基板１２のほぼ中央に設けてい
る。そのため素子側溝３４、３５の幅を広くとれ、仮封
止部の気密性が１０−⁵ ａｔｍ・ｃｃ／ｓｅｃより低い
場合でも請求項１よりも樹脂材が流れにくい構造となっ
ている。仮封止部３１と樹脂材注入部の間の気密を得る
ため、光ファイバ固定基板の側面を樹脂材３０で、スリ
ット３９からキャップ１６まで至る部分は樹脂材で固め
られている。組立は実施例１と同じである。

【００４１】図６は、本発明の実施例２の光部品の樹脂
材注入の方法を示した図である。樹脂材はファイバチュ
ーブ７７を用いて注入穴７５から注入し、ファイバチュ
ーブ７８を吸引穴７６に当て樹脂材を吸引する。一方、
ファイバチューブ８２、８３により樹脂材８４、８５を
光ファイバ固定基板の側面が樹脂材で埋められるように
落とし込む。これを、１００℃の恒温槽に入れ、樹脂材
は固化され、レーザダイオードが気密封止される。最後
に、ダイシング位置６６でダイシングし、光結合が得ら
れるようにダイシング面をダイヤモンド研磨すると光部
品が完成する。

【００４２】また、本発明の樹脂材料はエポキシ樹脂材
を用いたが、ＵＶ樹脂材、フェノール系樹脂材、アクリ
ル系樹脂材、ポリイミド系樹脂材、ポリアミド系樹脂材
を用いたときも同様の効果が得られる。

【００４３】また、本実施例は、端面発光型の発光ダイ
オードやフォトダイオードなどの光半導体素子、さら
に、光半導体素子を駆動するためのＩＣを搭載した場合
にも適用できる。

【００４４】よって本発明により、請求項１よりも歩留
の高い光部品が実現できる。 （実施例３）次に、本発明の第３の実施例の光部品を説
明する。

【００４５】図７は、本発明の実施例の光部品の樹脂材
注入前の光部品である。シリコン材料からなる実施基板
１および光ファイバ固定基板１２の間には８本の光ファ
イバ１１が挟まっており、光結合を行うための光結合端
面５１を設けている。気密封止を行うため、光ファイバ
固定基板１２の一部を覆うように樹脂材料からなるキャ
ップ１６が設けてある。光ファイバ固定基板の側面中央
部には樹脂材注入スリットが設けてあり、また、その下
に位置する実装基板１の樹脂材注入溝８６は光ファイバ
固定基板１２の幅より広く形成している。その結果、樹
脂材が入り易くなり、製造時間を削減できる。樹脂材注
入方法は実施例２と同じである。よって、本発明によ
り、実施例２に比べ製造時間を短縮して組立可能な光部
品が実現できる。

【００４６】本発明に用いる樹脂材料はエポキシ樹脂
材、ＵＶ硬化樹脂材、フェノール系樹脂材、アクリル系
樹脂材、ポリイミド系樹脂材、ポリアミド系樹脂材であ
るが、固化時間、固化温度を制御できる樹脂材であれば
適宜選択使用できる。

【００４７】（実施例４）次に、本発明の第４の実施例
の光部品を説明する。図８は、本発明の第４実施例の光
部品の斜視図である。樹脂材注入スリット８９および樹
脂材注入溝８８は長さが実施例３に比べて長くなってい
る。その他の構成は実施例３と同じである。請求項１〜
３に比べ樹脂材を注入する穴の寸法が大きくなり、樹脂
材を強制的に注入および吸引するまでもなく、穴の周辺
に樹脂材を盛るだけで樹脂材封止部が樹脂材で埋まるこ
とになる。このときの穴の寸法は２ｍｍ以上が望まし
く、それより短い場合、ポッティングにより樹脂を充填
することができなかった。よって、樹脂材のポッティン
グ面の面積に制限がない場合、本発明により、実施例３
に比べ容易に組立可能な光部品が実現できる。

【００４８】本発明に用いる樹脂材料はエポキシ樹脂
材、ＵＶ硬化樹脂材、フェノール系樹脂材、アクリル系
樹脂材、ポリイミド系樹脂材、ポリアミド系樹脂材であ
るが、固化時間、固化温度を制御できる樹脂材であれば
適宜選択使用できる。

【００４９】（実施例５）次に、本発明の第５の実施例
のコネクタ型光部品について説明する。図９は、本発明
の第５の実施例のコネクタ型光部品である。すなわち、
シリコン材料からなる実装基板１には異方性エッチング
によりＶ溝が形成されている。このガイドピン溝９０に
ガイドピン９１をエポキシ樹脂材、ＵＶ硬化樹脂材、フ
ェノール系樹脂材、アクリル系樹脂材、ポリイミド系樹
脂材、ポリアミド系樹脂材などで取り付けて光コネクタ
型光部品が得られる。すなわち、本実施例によれば、請
求項１〜４に記載したレーザダイオード、端面発光型の
発光ダイオード、フォトダイオードなどの光半導体素子
や駆動ＩＣなどの半導体チップを気密封止した光部品の
コネクタ型光部品が実現できる。

【００５０】（実施例６）次に、本発明の第６の実施例
の光半導体モジュールについて説明する。図１０（ａ）
は、本発明の第６の実施例の光半導体モジュールの概略
組立図である。電気信号入出力リード端子９４を一体金
型射出成形で組み込んだ樹脂材料からなるパッケージ９
３にコネクタ型光部品９２をエポキシ樹脂材で固定す
る。

【００５１】但し、このときマウントするコネクタ型光
部品は完全に気密封止したものではなく、つまり、樹脂
材を注入する前の階段のものである。次に、光部品に設
けてある図示しないメタル配線パターンと電気信号入出
力リード端子９４とが図示しないボンディングワイヤに
より接続される。次に、カバー９５がパッケージ上部の
４隅にエポキシ樹脂材で隙間なく固定される。カバー９
５には樹脂材注入用の穴９６が設けてあり、その位置は
光結合端面９８の真上位置から、光コネクタ挿入方向へ
３ｍｍ程度ずらしてある。

【００５２】図１０（ｂ）は本発明の第６の実施例の光
半導体モジュールの樹脂モールド方法を示した図であ
る。光コネクタ挿入口９８を上に向けた状態で、図示し
ないファイバチューブを樹脂材注入穴９６に挿入する。
予め計算した樹脂材が到達しない量だけを注入する。こ
のとき、光部品の樹脂材注入部分に樹脂材が流れ込むこ
とになる。もちろん穴のサイズが大きい実施例４の光部
品の方が樹脂材が入り易く本実施例にもっとも適合する
と考えられる。その後１０分間１００℃の恒温槽入れ、
樹脂材を固化させる。このとき光ファイバ端面に有機物
などが付着しないようにダミーのコネクタなどを光結合
端面９８に突き合わせて保護した。その結果、本実施例
によればレーザダイオードを気密封止した光半導体モジ
ュールが実現できる。

【００５３】本発明に用いる樹脂材料はエポキシ樹脂
材、ＵＶ硬化樹脂材、フェノール系樹脂材、アクリル系
樹脂材、ポリイミド系樹脂材、ポリアミド系樹脂材であ
るが、固化時間、固化温度を制御できる樹脂材であれば
適宜選択使用できる。

【００５４】（実施例７）次に、本発明の第７の実施例
の光ファイバ固定基板について説明する。図１１は、本
発明の第７の実施例の光ファイバ固定基板の概略製造工
程図である。シリコンウエハ１３０にパターンを図示し
ない光ファイバ固定基板１３１を配置している。光ファ
イバ固定基板の横幅を合わせて、テーパ形成溝１３２、
つまり、Ｖ溝を形成する。次に、基板全面に金属蒸着膜
Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉを形成し、半田材となるＡｕＳｎを全
面蒸着する。ダイシングマークに合わせてテーパ形成溝
の幅より狭いダイシングブレードでカットする。その結
果、光ファイバ固定基板の側面にテーパ１３６が形成さ
れる。例えば、単純にＶ溝の角度が４５度で、幅が１０
０μｍである場合、５０μｍのダイシングの幅でＶ溝の
中心をカットすると、テーパ１３６の幅は２５μｍとな
る。ダイシング時には蒸着膜のバリが発生するが、Ｖ溝
をダイシングすることでマウント面１３５にはバリを発
生させずにマウントに影響しない部分のテーパ部分へ移
行される。

【００５５】一方、メタルのバリを防止するためにはダ
イシング部のメタルをリフトオフしてメタルを取り除く
ことが可能であるが、光ファイバ固定基板は電極配線な
どを設けたものではなく、リフトオフプロセスが省ける
方がコスト低下や生産性向上となる。

【００５６】本実施例によれば、リフトオフプロセスを
省いた工程でマウント面のバリの発生がない光ファイバ
固定基板が実現できる。また、レーザダイオードチッ
プ、発光ダイオード、フォトダイオードチップや駆動Ｉ
Ｃなどのチップ部品をマウントする際に厚いプリフォー
ム半田を用いた場合、プリフォーム半田の変形によりマ
ウント位置が数十〜数百ミクロンのオーダで位置ずれす
る場合がある。これを回避するため半田層を薄くした場
合、例えば、チップの裏面に数ミクロン以下の蒸着半田
層を形成して、マウントするとチップのダイシング時あ
るいはヘキ開により発生したバリによって、チップが傾
き半田固定できない場合がある。このとき、本発明のバ
リが発生しない構造を用いれば、位置精度や半田接続強
度の高くなる。すなわち、本発明のバリが発生しない構
造は光ファイバ固定基板だけではなく、その他様々なチ
ップ部品に適用可能である。

【００５７】（実施例８）次に、本発明の第８の実施例
について説明する。図１２（ａ）は、本発明の第８の実
施例の光ファイバ固定基板の溝部のダイシング部分の図
である。溝１３２‘はシリコンの異方性エッチングによ
り形成したＶ溝形成前の凹溝であり、溝の底部１３６ｂ
と斜面１３６ａを有したものである。

【００５８】斜面をダイシングした場合には、実施例７
の図１１と同様な断面形状の光ファイバ固定基板が得ら
れる。一方、底部１３６ｂの一部が残るようにダイシン
グした場合、図１１０（ｂ）の第８の実施例のダイシン
グ後の光ファイバ固定基板の断面図のようになる。

【００５９】溝部の斜面１３６ａおよび底部１３６ｂを
ダイシングした場合の光ファイバ固定基板でも実施例７
と同様に、リフトオフプロセスを省いた工程でマウント
面のバリの発生がない光ファイバ固定基板が実現でき
る。

【００６０】（実施例９）次に、本発明の第９の実施例
の気密封止構造について説明する。図１３は、本発明の
第９の実施例の光部品の断面図である。

【００６１】光ファイバ固定基板１３１は実施例７で得
られる基板であり、その他の部材である実装基板１０
０、光ファイバ１０５、半田１０５、樹脂材１１２、キ
ャップ１０９および組立図は従来図１４と同じである。
テーパ部分の拡大図１３７を説明する。従来の方法のよ
うにテーパを設けないときにはバリ１４０は光ファイバ
固定基板１３１の底部にあり、樹脂材の流入をさまた
げ、気密封止が得られないことがあったが、テーパ１３
６を設けたことで樹脂材が半田１０８の境界面へ流れや
すい構造になり、且つ、バリの発生による歩留り低下を
実現できる。

【００６２】（実施例１０）次に、本発明の第１０の実
施例の光結合端面の構造について説明する。図１４
（ａ）は、本発明の第１０の実施例の光部品の光結合端
面部の組立図である。実装基板１には光ファイバ搭載溝
１５０、１５２および光結合面側溝１５１が設けてあ
る。光ファイバ搭載溝１５０に図示しないＡｕＳｎプリ
フォーム半田を載せ、光ファイバチップ１６２を合わせ
て３００℃まで温度を上昇させ半田固定する。

【００６３】図１４（ｂ）は本発明の第１０の実施例の
光結合端面の上面図である。従来は光ファイバ搭載溝を
横断するダイシング位置１５６でカットしていたが、本
発明の実子例の光部品は光結合面側溝および半田を横断
するダイシング位置１５７でカットしている。

【００６４】図１４（ｃ）は本発明の第１０の実施例の
光部品の光結合端面の断面図である。光結合面側溝１５
８と１６１との間で光ファイバ１５５が半田１５９に隙
間なく整列している。光ファイバの整列精度は光結合面
側溝の幅の大きさと、その幅のダイシング位置で大きく
変わる。本実施例では、光結合面側溝の幅を１．５ｍｍ
とし、光ファイバ搭載溝１５０から５０μｍ離れたとこ
ろをダイシングした。その結果、ファイバの位置ずれは
３μｍ以内であった。光ファイバとしてコア径μｍのマ
ルチモードファイバ使用時のスペックとして耐えうるも
のである。また、半田の材料は比較的硬度の高いものを
選択すれば、強度が高く、表面にゴミ付着の少ないもの
が得られる、シリコンＶ溝より格段に性能が向上する。
半田材の変わりに光りコネクタ部品の樹脂モールド材料
を使用しても同様の効果が得られる。すなわち、本発明
により、光結合端面の強度を増し、且つ、ゴミの付着し
難い光結合端面が実現できる。

【００６５】

【発明の効果】上記構成によって、水分やガスによる光
半導体素子や光ファイバ端面の劣化を防止し、また、光
結合端面の強度と信頼性の高い光部品を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の光部品の（ａ）外観斜視
図、（ｂ）断面図、（ｃ）上面図

【図２】本発明の実施例１の光部品の組立図

【図３】本発明の実施例１の光ファイバチップの組立図

【図４】本発明の実施例１の光部品の樹脂材注入方法

【図５】本発明の実施例２の光部品の（ａ）外観斜視
図、（ｂ）断面図、（ｃ）上面図

【図６】本発明の実施例２の光部品の樹脂材注入方法

【図７】本発明の実施例３の光部品の外観斜視図

【図８】本発明の実施例４の光部品の外観斜視図

【図９】本発明の実施例５のコネクタ型光部品の外観斜
視図

【図１０】本発明の実施例６の光半導体モジュールの
（ａ）概略組立図、（ｂ）樹脂モールド方法

【図１１】本発明の実施例７の光ファイバ固定基板の概
略製造工程図

【図１２】本発明の実施例８の（ａ）光ファイバ固定基
板の溝部のダイシング部分、（ｂ）ダイシング後の光フ
ァイバ固定基板の断面図

【図１３】本発明の実施例９の光部品の断面図

【図１４】本発明の実施例１０の光部品の（ａ）光結合
端面の組立図、（ｂ）光結合端面の上面図、（ｃ）光結
合端面の断面図

【図１５】従来例を説明するための（ａ）光部品の組立
図、（ｂ）光ファイバチップの組立図、（ｃ）組立後の
光部品の外観斜視図

【符号の説明】

１、１００…実装基板 ２〜５、１８〜２１、１０１、１０２、１０８、１０
９、１５０、１５２…光ファイバ搭載溝 ６、２２、３４、３５…素子側溝 ７、３６、８６、８８…樹脂材注入溝 ８、２３、３７、３８…光結合端面側溝 ９、１０４…レーザダイオード １０、１０７…光ファイバチップ １１、１０５…光ファイバ １２、１０６、１３１…光ファイバ固定基板 １３、３９、８７、８９…樹脂材注入スリット １４、１５…ＡｕＳｎプリフォーム半田 １６、１０９…キャップ １７、１０８…光ファイバチップ搭載溝 ２４、２５、６６…ダイシング位置 ２６…光素子側端面 ２７、５１…光結合端面 ３０、５０、５２、５３、１１２…樹脂材 ３１、５４…仮封止部 ３２、５５…樹脂材注入部 ３３、５６…光結合面固定部 ６０、７５…樹脂材注入穴 ６１、７６…樹脂材吸引穴 ６２、６３、７７、７８…ファイバチューブ ９０…ガイドピン溝 ９１…ガイドピン ９２…コネクタ型光部品 ９３…パッケージ ９４…電気信号入出力リード端子 ９５…カバー ９６…樹脂材注入穴 ９７…穴の位置 ９８…光結合面 １０３、１１０…半田溝 １０８…半田 １１４…半田接合部 １３２、１３２‘…テーパ形成溝 １３３…ダイシングマーク １３５…マウント面 １３６…テーパ １３６ａ…溝斜面 １３６ｂ…溝底部 １３７…テーパ部分の拡大図 １３９…蒸着膜 １４０…バリ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光半導体素子と、複数の光ファイバの端面
   の一方を気密封止する光部品において、前記光半導体素
   子と、前記光ファイバを固定する基板と気密封止キャッ
   プとを、搭載するための実装基板があって、前記光ファ
   イバ固定基板は、気密封止内部に位置するところに形成
   した溝に半田材により固定し、気密封止キャップ近傍に
   設けた溝を樹脂材で封止していることを特徴とする光部
   品。
2. 【請求項２】請求項１に記載の樹脂材封止用の溝をキャ
   ップ面外部に設け、樹脂材で固定し、気密封止キャップ
   に至るまでの光ファイバ固定基板の側面を樹脂材で封止
   したことを特徴とする光部品。
3. 【請求項３】前記実装基板の溝の幅を前記光ファイバ固
   定基板の幅より広くしたことを特徴とする請求項１およ
   び２の光部品。
4. 【請求項４】前記実装基板の溝および前記光ファイバ固
   定基板の溝の長さを２ｍｍ以上設けたことを特徴とする
   請求項１乃至３の光部品。
5. 【請求項５】ガイドピンを取り付けたことを特徴とする
   請求項１乃至４の光部品。
6. 【請求項６】前記光ファイバ固定基板の側面にテーパを
   設けたことを特徴とする光部品。
7. 【請求項７】前記光ファイバ固定基板は溝を有する基板
   であって、該基板の切出し部に溝が形成されてなり、該
   基板の端部が前記溝の底部又は斜面に位置することを特
   徴とする光部品。
8. 【請求項８】光半導体素子と、複数の光ファイバの端面
   の一方を気密封止する光部品において、前記光半導体素
   子と、前記光ファイバを固定する基板と、気密封止キャ
   ップとを、搭載するための実装基板があって、前記光フ
   ァイバ固定基板には、テーパが設けてあることを特徴と
   する光部品。
9. 【請求項９】樹脂材料からなるパッケ−ジ部材と、請求
   項１記載の光部品があって、パッケ−ジにモ−ルドする
   樹脂材料と同材料の樹脂材料で前記光部品の前記樹脂封
   止部をモ−ルドしたことを特徴とした光半導体モジュ−
   ル。