JPH1197797A

JPH1197797A - 光素子実装体

Info

Publication number: JPH1197797A
Application number: JP9256288A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Hashimoto; 俊和橋本; Yasubumi Yamada; 泰文山田; Fumihiro Ebisawa; 文博海老澤; Yuji Akahori; 裕二赤堀; Ikuo Ogawa; 育生小川; Noboru Ishihara; 昇石原
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1997-09-22
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 1999-04-09
Anticipated expiration: 2017-09-22
Also published as: JP3483102B2

Abstract

(57)【要約】【課題】封止容積の小型化、配線短縮による高速動作
化。【解決手段】主面に少なくとも１つ以上の光素子を有
する半導体チップが固定されるともに主面に突出した電
極が設けられかつ前記半導体チップの所定の光素子との
間で光の授受を行う光ファイバが取り付けられてなる光
素子搭載基板と、主面に前記電極に対応するランドが設
けられかつ前記ランドに前記電極を介して前記光素子搭
載基板が固定される実装基板と、少なくとも前記半導体
チップの表面を封止する封止手段とを有し、前記半導体
チップは前記実装基板に非接触になっている。前記封止
手段は前記光素子搭載基板と前記光ファイバの一部を覆
いかつ前記実装基板に気密的に固定される蓋によって構
成されている。前記蓋の少なくとも表面は導体となりか
つ前記実装基板に前記蓋を固定することによって前記実
装基板に設けられたグランドに前記導体が電気的に接続
される構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザや光
ファイバ等を平面光導波回路板に搭載した光モジュール
を実装基板に装着してなる光素子実装体に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザ（レーザダイオード）や受
光素子等の光素子や光ファイバ等を光素子搭載基板に搭
載した光モジュールでは、信頼性の観点から封止（パッ
ケージング）が重要である。特に、半導体レーザの場合
はレーザ光を出射する出射面での熱的損傷によって素子
の寿命が短くなるため、封止は一層重要である。

【０００３】このため従来は、配線基板構造の実装基板
に光モジュールを搭載して使用する場合、パッケージン
グされた光モジュールを実装基板に搭載している。

【０００４】従来の主な光モジュールの封止構造として
は、特別の容器（パッケージ）で光素子や光ファイバ等
を気密的に封止する気密封止構造、光素子や光ファイバ
等を樹脂で封入する簡易封止構造が知られている。

【０００５】図７は気密封止構造の光モジュールの例で
ある。気密封止構造の光モジュール１においては、その
パッケージ２は偏平箱型のパッケージ本体３と、このパ
ッケージ本体３の上面側に気密的に固定される蓋４とに
よって構成されている。

【０００６】パッケージ本体３の上面にはシリコンから
なる光素子搭載基板５が固定されている。この光素子搭
載基板５は、一般にはシリコンプラットフォームと呼称
され、その上面には所定パターンの導体層６や溝７等が
形成されている。

【０００７】前記一部の導体層６上には半導体レーザ１
０が固定され、前記溝７には光ファイバ１１が挿入され
る。前記溝７は前記半導体レーザ１０の一方の端面であ
る出射面に臨むように形成されている。

【０００８】光ファイバ１１はパッケージ本体３の一端
に設けられたガイド孔１２を通してパッケージ２内に案
内され、前記溝７内に置かれ、先端は半導体レーザ１０
の一方の出射面に対峙するようになる。この結果、半導
体レーザ１０から出射されるレーザ光は光ファイバ１１
の先端から光ファイバ１１内に取り込まれる。

【０００９】また、半導体レーザ１０の上部電極と所定
の導体層６は導電性のワイヤ１３で電気的に接続されて
いる。

【００１０】一方、パッケージ本体３の他端に設けられ
た孔からは電気信号伝送用の電気ケーブル１４の先端が
パッケージ２内に案内され、図示はしないが電気ケーブ
ル１４の所定の導線はそれぞれ所定の導体層６に電気的
に接続される。

【００１１】また、前記光素子搭載基板５上の半導体レ
ーザ１０，光ファイバ１１の先端部分およびワイヤ１３
等は、押さえ板１５で覆われる。

【００１２】蓋４は、パッケージ本体内の組み立てが終
了した後、抵抗加熱溶接によってパッケージ本体３に気
密的に封止される。

【００１３】このような気密封止構造については、電子
情報通信学会発行「電子情報通信学会1995年エレクトロ
ニクスソサエティ大会講演論文集」、Ｃ−１８７“無調
整実装型モジュールの自動組立検討”に開示されてい
る。

【００１４】図８は簡易封止構造の光モジュールの例で
ある。簡易封止構造の半導体モジュール１は、電気端子
（リード）２０を取り付けたステム２１に半導体レーザ
１０や光ファイバ１１が取り付けられるとともに、前記
ステム２１上に形成される絶縁性の透明な樹脂２２で前
記半導体レーザ１０や光ファイバ１１の先端部分を一体
に封止する構造になっている。

【００１５】すなわち、前記ステム２１の平坦な面の略
中央には矩形体からなる支持部２３が突出し、この支持
部２３の一側面にシリコン等からなるヒートシンク２４
が固定されている。そして、前記ヒートシンク２４の一
端側（図中右端側）に半導体レーザ１０が固定され、前
記半導体レーザ１０の一方の出射面に先端が対面するよ
うに光ファイバケーブル２５から延在する光ファイバ１
１が固定されている。この簡易封止構造の光モジュール
１は、たとえばＣＤ用に使用されている。

【００１６】この簡易封止構造の光モジュール１では、
樹脂２２を半導体レーザ１０の周囲に溜めるための枠と
してステム２１を用い、樹脂の供給はポッティングによ
り行っている。

【００１７】このような簡易封止構造については、電子
情報通信学会発行「電子情報通信学会1995年エレクトロ
ニクスソサエティ大会講演論文集１」、Ｃ−２１２“樹
脂封止ピグテール形ＬＤモジュール”に開示されてい
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】従来の気密封止構造の
光モジュール１では、特別の容器（パッケージ）が必要
になり光モジュールの容積（モジュール容積）が大きく
なる。この結果、実装基板に対する実装容積が大きくな
る。

【００１９】また、気密封止構造では、電気ケーブル１
４を用いる構造であるため伝送距離が長くなり易く、電
気特性上、高周波に対応しにくい構造となっている。

【００２０】一方、従来の簡易封止構造の光モジュール
１でもステム２１上に樹脂２２を溜める構造になること
から、モジュール容積が大きくなる。

【００２１】また、簡易封止構造では、電気端子２０を
駆動用のボード、すなわち実装基板に接合するため、配
線の引き回しから電気特性上高周波に対応しにくい構造
になる。

【００２２】本発明の目的は、封止容積の小型化を図る
ことができる光素子実装体を提供することにある。本発
明の他の目的は、特別の容器を必要としない光素子実装
体を提供することにある。本発明の他の目的は、高速動
作が実現できる光素子実装体を提供することにある。本
発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明
細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。（１）主面に少なくとも１つ以上の光素子を有する半導
体チップが固定されるともに主面に突出した電極が設け
られかつ前記半導体チップの所定の光素子との間で光の
授受を行う光ファイバが取り付けられてなる光素子搭載
基板と、主面に前記電極に対応するランドが設けられか
つ前記ランドに前記電極を介して前記光素子搭載基板が
固定される実装基板と、少なくとも前記半導体チップの
表面を封止する封止手段とを有し、前記半導体チップは
前記実装基板に非接触になっている。前記封止手段は前
記光素子搭載基板と前記光ファイバの一部を覆いかつ前
記実装基板に気密的に固定される蓋によって構成されて
いる。前記蓋の少なくとも表面は導体となりかつ前記実
装基板に前記蓋を固定することによって前記実装基板に
設けられたグランドに前記導体が電気的に接続されるよ
うに構成されている。前記光素子搭載基板はその表層部
分に光導波路を有し、前記光素子と前記光ファイバは前
記光導波路を介して光学的に接続されている。前記実装
基板には外部端子が設けられ全体で単体の製品を構成し
ている。

【００２４】（２）前記手段（１）の構成において、前
記光素子搭載基板の主面には前記半導体チップを囲む無
端状の封止用接合層が設けられ、前記封止用接合層が前
記実装基板に接続されることによって前記封止手段が構
成されている。前記実装基板のランドを有する面は一段
低く窪み、前記窪みの周囲の一段高い周縁部分が前記半
導体チップに接続されている。少なくとも前記半導体チ
ップの裏面全域には導体層が設けられ、前記実装基板に
前記半導体チップを固定することによって前記実装基板
に設けられたグランドに前記導体層が電気的に接続され
るように構成されている。

【００２５】（３）前記手段（１）の構成において、前
記半導体チップを絶縁性で透明な樹脂で覆って前記封止
手段を構成している。また、同様の構成として、前記半
導体チップを絶縁性で透明な樹脂で覆うとともに、前記
半導体チップと前記実装基板との間の空間に絶縁性樹脂
を充填させて封止を行っている。

【００２６】（４）前記手段（１）の構成において、前
記半導体チップと前記実装基板との間の空間を絶縁性で
透明な樹脂を充填させるとともに、前記樹脂の表面を絶
縁性の樹脂で覆って前記封止手段を構成している。前記
実装基板のランドを有する面は一段低く窪むとともに前
記実装基板には前記窪みに連通するスルーホールが設け
られ、かつ前記スルーホールの入口は半田の充填によっ
て塞がっている。

【００２７】前記（１）の手段によれば、（ａ）封止は
パッケージ本体（容器本体）を使用せず、実装基板に光
素子搭載基板をフエースダウンボンディングで固定し、
かつ前記光素子搭載基板を蓋で覆うことから、封止容積
を小さくできるとともに、封止コストの低減が達成でき
る。

【００２８】（ｂ）光素子搭載基板を実装基板にフエー
スダウンボンディングで固定することから、配線の引回
しが短くなり、光素子実装体の高速動作が可能になる。
この結果、高周波にも対応できる。

【００２９】（ｃ）前記光素子搭載基板は突出した電極
を介してランドに固定されていることから、半導体チッ
プは実装基板に接触せず、半導体チップの損傷が防止で
きる。

【００３０】（ｄ）前記光素子搭載基板は電極を介して
ランドに固定されていることから、光素子搭載基板の熱
を実装基板に逃がすことができ、光素子の安定動作が得
られる。

【００３１】（ｅ）前記蓋の少なくとも表面は導体とな
りかつ前記導体は実装基板のグランドに電気的に接続さ
れ電磁シールド構造になることから、光素子搭載基板の
電位の安定化を図ることができる。

【００３２】（ｆ）光素子搭載基板はその表層部分に光
導波路を有し、光素子と光ファイバは前記光導波路を介
して光学的に接続されていることから、光素子と光ファ
イバは良好な光学的接続が得られる。

【００３３】（ｇ）実装基板に外部端子を有する光素子
実装体は封止容積の低減により小型化が図れる。

【００３４】前記（２）の手段によれば、前記（１）の
手段の効果に加えて以下の効果を有する。すなわち、封
止手段は実装基板および光素子搭載基板と、前記光素子
搭載基板を実装基板に固定する無端状の封止用接合層に
よって構成されるため、パッケージ本体や蓋などの特別
の容器を必要としなくなり、封止容積の小型化および封
止コストの低減が達成できる。

【００３５】また、少なくとも半導体チップの裏面全域
には導体層が設けられ、この導体層は実装基板のグラン
ドに電気的に接続されていることから電磁シールドがな
される。

【００３６】前記（３）の手段によれば、前記（２）の
手段の効果と略同様の効果を有する。本手段において
は、半導体チップを絶縁性で透明な樹脂で覆うことによ
って封止がなされるため、半導体チップの耐湿性が維持
される。

【００３７】また、半導体チップを絶縁性で透明な樹脂
で覆うとともに、前記半導体チップと前記実装基板との
間の空間に絶縁性樹脂を充填させて封止を行う構造で
は、封止効果がさらに高くなり、耐湿性等の封止特性が
強化される。また、光素子搭載基板の固定強度と熱サイ
クルに対する信頼性が高くなる。

【００３８】前記（４）の手段によれば、前記（２）の
手段の効果と略同様の効果を有する。本手段において
は、前記光素子搭載基板と前記実装基板との間の空間を
絶縁性で透明な樹脂を充填させるとともに、前記樹脂の
表面を絶縁性の樹脂で覆うことから封止特性が強化され
る。

【００３９】また、前記透明な樹脂の充填は半導体チッ
プに対面するスルーホールから充填されるため、確実に
半導体チップを覆うようになる。さらに、スルーホール
の入口は半田によって充填されることにより、封止特性
がさらに強化される。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。なお、実施形態を説明するた
めの全図において、同一機能を有するものは同一符号を
付け、その繰り返しの説明は省略する。

【００４１】（実施形態１）図１は、本発明の一実施形
態（実施形態１）である光素子実装体の概略を示す模式
的断面図、図２は分解斜視図である。

【００４２】本実施形態１では、光素子として半導体レ
ーザを有する光素子搭載基板を実装基板にフエースダウ
ンボンディングし、かつ前記光素子搭載基板を蓋で覆っ
た光素子実装体について説明する。すなわち、パッケー
ジとしてパッケージ本体を使用しない構造になってい
る。

【００４３】本実施形態１の光素子実装体３０は、図１
および図２に示すように、主として実装基板３１と、前
記実装基板３１の上面（主面）にフエースダウンボンデ
ィングによって搭載される光素子搭載基板３２と、前記
光素子搭載基板３２を覆う下側が開口した箱型の蓋３３
とからなっている。

【００４４】また、前記光素子搭載基板３２の電極３４
が設けられる主面には、半導体チップ３５が下部が一部
光素子搭載基板３２に埋没した状態で固定されている。

【００４５】光素子搭載基板３２は、たとえば、シリコ
ン板からなり、前記半導体チップ３５の一方の端から光
素子搭載基板３２の端に至る部分には直線的に光導波路
３６が設けられている。そして、前記光導波路３６の端
になる光素子搭載基板３２の端にはコアとこのコアを包
むクラッドからなる光ファイバ３７の先端が光学的に接
続されている。光素子搭載基板３２の光導波路３６に半
導体チップ３５や光ファイバ３７が光学的に接続される
構造は、たとえば、電子情報通信学会発行「電子情報通
信学会1996年総合大会講演論文集エレクトロニクス
１」、Ｃ−２７７“ＰＬＣプラットフォームを用いたＷ
ＤＭ光回路の受信特性”に開示されるものと同様な構造
である。

【００４６】半導体チップ３５は、特に限定はされるも
のではないが、光素子としての半導体レーザ（図示せ
ず）と、この半導体レーザに繋がり前記半導体レーザの
レーザ光を変調する変調部（図示せず）がモノリシック
に形成された構造になっている。したがって、前記光素
子搭載基板３２に設けられる前記電極３４も４個となっ
ている。前記電極３４の表面には、突出した電極（バン
プ電極）３４ａが設けられている。

【００４７】前記突出した電極３４ａは、たとえば、半
田パンプからなるが、半田以外の金属によるボール電極
でもよい。

【００４８】すなわち、実施形態１では、実装基板３１
と光素子搭載基板３２との接続では、実装基板３１と光
素子搭載基板３２の間隔が開いた状態で電気的接続が得
られ、かつ実装基板３１に固定できるような接続であれ
ばよい。このような接続方法としては、半田バンプ以外
に、ボールボンディングのボール部分を用いて導電性接
着剤で固定する方法もある。

【００４９】なお、半導体チップにモノリシックに他の
光素子を組み込む例としては、半導体レーザとモニター
等の例がある。またさらに多くの光素子を組み込む場合
は、それに対応して電極も増加する。

【００５０】前記バンプ電極３４ａは、実装基板３１の
主面に設けられかつ前記バンプ電極３４ａに対応して設
けられたランド４０に固定されている。前記バンプ電極
３４ａによってまたは前記バンプ電極３４ａと前記ラン
ド４０の厚さによって実装基板３１と光素子搭載基板３
２との間には所定の隙間が形成され、半導体チップ３５
と実装基板３１との間には所定の隙間４１（図１参照）
が形成されるようになっている。これは、脆弱なシリコ
ンからなる半導体チップ３５が実装基板３１に接触する
ことによって損傷を受けることを防止するためである。

【００５１】実装基板３１は多層配線基板からなり、多
層セラミック配線板やガラスエポキシ樹脂からなる多層
プリント配線板で形成されている。

【００５２】本実施形態１では光素子実装体３０は単体
製品であることから、前記実装基板３１は可能な限り小
型となるとともに、主面には外部端子４２が設けられて
いる。実装基板３１の中層全面にはグランド層（グラン
ド）４３が設けられている。また、前記グランド層４３
の上方には、所定の前記ランド４０と所定の外部端子４
２を電気的に接続するための埋め込み配線４４が設けら
れている。埋め込み配線４４とランド４０および外部端
子４２はバイアホールに充填された導体４５，４６を介
して電気的に接続されている。

【００５３】また、実装基板３１の主面には、前記光素
子搭載基板３２の固定領域を囲んで矩形枠状の蓋固定用
メタライズ層４７が設けられている。この蓋固定用メタ
ライズ層４７はバイアホールに充填された導体４８を介
して前記グランド層４３に電気的に接続されている。

【００５４】前記蓋固定用メタライズ層４７には、前記
箱型の蓋３３が半田等の接合材４９を介して気密的に固
定されている（図１参照）。

【００５５】蓋３３の前記光ファイバ３７に対応する部
分は、蓋３３を実装基板３１に重ねた際、光ファイバ３
７に接触しないように、Ｖ字状に切り欠かれ（切欠部５
０）、この切欠部５０による空隙は前記接合材４９によ
って塞がれている。

【００５６】前記蓋３３は、図１に示すように、たとえ
ば高耐熱性樹脂で形成される蓋本体５１と、前記蓋本体
５１の表面全域を被うメタライズ層５２によって形成さ
れている。蓋３３を導電性の接合材４９を介して導体４
８に固定することによってグランド層４３に電気的に接
続されるため、光素子搭載基板３２は電磁シールド構造
になり、外部の電磁波に左右されなくなるとともに、蓋
３３外に発振しなくなる。

【００５７】本実施形態１の光素子実装体３０によれ
ば、以下の効果を奏する。（１）封止はパッケージ本体（容器本体）を使用せず、
蓋３３のみを使用する構造になっていることと、蓋３３
は実装基板３１に光素子搭載基板３２をフエースダウン
ボンディングで固定した背の低い部分を覆う構造となる
ことから、蓋３３の大きさ及び高さを低くできるため、
封止容積を小さくできる。

【００５８】（２）封止はパッケージ本体を使用せず、
蓋３３を使用する構造であることから、部品点数が少な
くなり、封止コストの低減が達成できる。

【００５９】（３）光素子搭載基板３２を実装基板３１
にフエースダウンボンディングで固定する構造であるこ
とから配線の引回しを短くでき、光素子実装体の高速動
作が可能になる。この結果、高周波にも対応できる。

【００６０】（４）光素子搭載基板３２は突出した電極
３４ａを介してランド４０に固定されていることから、
実装基板３１と半導体チップ３５との間には隙間４１が
発生し、半導体チップ３５は実装基板３１に接触しない
ため損傷が防止できる。この結果、光素子実装体３０の
製造歩留りが向上する。

【００６１】（５）光素子搭載基板３２は半田からなる
バンプ電極３４ａを介してランド４０に固定されている
ことから、光素子搭載基板３２の熱を実装基板３１に逃
がすことができ、光素子（半導体レーザ等）の安定動作
が得られる。

【００６２】（６）蓋３３の少なくとも表面は導体（メ
タライズ層５２）となりかつ前記導体は実装基板３１の
グランド層４３に電気的に接続され電磁シールド構造に
なるため、光素子搭載基板３２の電位の安定化を図るこ
とができる。なお、前記メタライズ層５２は蓋３３の表
面または裏面側だけでもよい。

【００６３】（７）光素子搭載基板３２はその表層部分
に光導波路３６を有し、光素子（半導体レーザ）と光フ
ァイバ３７は前記光導波路３６を介して光学的に接続さ
れていることから、光素子と光ファイバ３７は良好な光
学的接続が得られる。

【００６４】（８）実装基板３１に外部端子４２を有す
る光素子実装体３０は封止容積の低減により小型化が図
れる。

【００６５】（実施形態２）図３は本発明の他の実施形
態（実施形態２）である光素子実装体の概略を示す模式
的断面図、図４は分解斜視図である。

【００６６】本実施形態２の光素子実装体３０は、前記
実施形態１の光素子実装体３０において、パッケージ
（封止体）形成のためにパッケージ本体や蓋３３等の特
別の容器を用いず、光素子搭載基板３２をパッケージの
蓋として使用した例である。

【００６７】光素子実装体３０は、実装基板３１と、こ
の実装基板３１に気密的に固定される光素子搭載基板３
２とによって構成されている。

【００６８】実装基板３１に光素子搭載基板３２を気密
的に固定するため、光素子搭載基板３２の半導体チップ
３５が固定される主面には周縁に沿って枠状の封止用接
合層６０が設けられるとともに、この封止用接合層６０
に対応して封止用接合層６１が設けられている。これら
封止用接合層６０，６１はメタライズ層からなり、その
表面は少なくとも半田が濡れ易い金属で形成されてい
る。

【００６９】そして、前記実装基板３１の封止用接合層
６１と光素子搭載基板３２の封止用接合層６０は、図示
しない半田等による接合材によって気密的に固定されて
いる。

【００７０】前記封止用接合層６１はバイアホールに充
填された導体６２を介してグランド層４３に電気的に接
続されている。

【００７１】また、光素子搭載基板３２の裏面には、全
域にメタルコート層６３が設けられている。また、光素
子搭載基板３２の側面から主面の周縁部分にもメタライ
ズ層６４が設けられている。このメタライズ層６４は前
記メタルコート層６３に電気的に接続されている。そし
て、前記封止用接合層６０は前記メタライズ層６４上に
形成されている。

【００７２】これにより、光素子搭載基板３２と実装基
板３１によって電磁シールド構造が形成されることにな
る。

【００７３】また、光素子搭載基板３２に固定された半
導体チップ３５が実装基板３１の主面に接触しないよう
に、前記封止用接合層６１の内側の実装基板３１の主面
部分は、一段低く窪んでいる（窪み６５）。したがっ
て、光素子搭載基板３２の周縁部分が実装基板３１の窪
み６５の周縁の一段高い部分に気密的に固定される構造
になる。

【００７４】本実施形態２の光素子実装体３０では、パ
ッケージ本体のみならず専用の蓋も使用しないことか
ら、封止容積を小型にすることができる。特に、光素子
実装体３０を構成する光素子搭載基板３２を蓋として使
用し、かつ前記光素子搭載基板３２がフエースダウンボ
ンディングによって実装基板３１に固定されることか
ら、光素子実装体３０はより薄型になる。また、封止部
品の削減から光素子実装体３０の封止コストの低減が達
成できる。

【００７５】（実施形態３）図５は本発明の実施形態３
である光素子実装体の概略を示す模式的断面図である。
本実施形態３の光素子実装体３０は、前記実施形態２の
光素子実装体３０において、光素子搭載基板３２を突出
した電極３４ａと実装基板３１のランド４０との接合に
よって固定する構造になっている。

【００７６】また、蓋３３のメタルコート層６３と電気
的に接続されるメタライズ層６４と、実装基板３１のグ
ランド層４３を電気的に接続するために、前記グランド
層４３に電気的に繋がる導体６２の上端にパッド７０を
形成し、このパッド７０と前記メタライズ層６４をバン
プ電極３４ｄで接続してある。これにより電磁シールド
構造が形成される。

【００７７】本実施形態３では光素子搭載基板３２の主
面に固定される半導体チップ３５は絶縁性で透明な樹脂
７１で被われている。半導体チップ３５は透明な樹脂７
１で被われることによって耐湿性が向上する。

【００７８】また、実装基板３１と光素子搭載基板３２
との間の隙間には絶縁性の樹脂（アンダーフィル樹脂）
７２が充填され、封止特性の強化が図られている。ま
た、前記アンダーフィル樹脂７２により、光素子搭載基
板の固定強度と熱サイクルに対する信頼性が高くなる。

【００７９】本実施形態４の光素子実装体３０では、光
素子搭載基板３２を実装基板３１に固定するための封止
用接合層６０や封止用接合層６１が不要になることか
ら、光素子搭載基板３２の大きさを最小限にすることが
でき、さらに光素子実装体３０の小型化が達成できる。

【００８０】（実施形態４）図６は本発明の実施形態４
である光素子実装体の概略を示す模式的断面図である。
本実施形態４の光素子実装体３０は、前記実施形態３の
光素子実装体３０において、実装基板３１の主面側を部
分的に一段窪ませた構造になっている。この窪み８０に
よって、突出した電極３４ａを有する光素子搭載基板３
２を実装基板３１により接近させることができ、光素子
実装体３０の薄型化が達成できる。

【００８１】実装基板３１の主面と光素子搭載基板３２
との隙間がより小さくなり、アンダーフィル樹脂７２が
入り難くなることから、本実施形態４では、実装基板３
１にスルーホール８１を形成し、このスルーホール８１
を通してアンダーフィル樹脂７２を充填する。本実施形
態４のアンダーフィル樹脂７２は、透明な樹脂で形成さ
れる。

【００８２】また、前記スルーホール８１の入口は半田
８２の充填によって塞いである。

【００８３】また、前記アンダーフィル樹脂７２の表面
は絶縁性の樹脂８３で被われている。

【００８４】本実施形態４の光素子実装体３０は、光素
子搭載基板３２と実装基板３１との間の空間に絶縁性で
透明な樹脂（アンダーフィル樹脂７２）を充填させると
ともに、前記アンダーフィル樹脂７２の表面を絶縁性の
樹脂８３で覆うことから封止特性が強化される。

【００８５】また、前記半導体チップ３５を被うアンダ
ーフィル樹脂７２はスルーホールから充填されるため、
確実に半導体チップ３５が被われ耐湿性が向上する。さ
らに、スルーホールの入口は半田８２によって充填され
ることから、封止特性がさらに強化される。

【００８６】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない、たとえ
ば、前記光素子搭載基板３２をシリコンプラットフォー
ム構造とし、光ファイバをＶ字溝に案内し、光ファイバ
の先端をシリコンプラットフォームに固定した半導体チ
ップの半導体レーザの出射面に対峙させるようにした構
造でも前記実施例同様な効果が得られる。

【００８７】また、前記光素子としては半導体レーザ以
外の受光素子等他の光素子であってもよい。

【００８８】また、前記各実施形態では単体の製品につ
いて説明したが、本発明の構成は、一般の光電子装置に
も適用できる。すなわち、光電子装置の実装基板に本発
明の構造をそのまま適用することにより、実装容積の小
型化を始めとする前述の多くの効果を光電子装置でも得
ることができる。

【００８９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。（１）光素子を搭載した基板（光素子搭載基板）を、電
気配線基板上に光素子搭載側を対向させ直接搭載し、封
止用の蓋または光素子搭載基板を蓋として用いることに
より、十分な封止特性を有したまま、少ない部材による
実装と高周波動作可能な短距離の電気的接続および電磁
遮蔽効果の大きな実装が実現される。（２）光素子を搭載したモジュールの信頼性と高機能化
を進め、かつ、経済化を進める上で非常に有効な構成に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）である光素
子実装体の概略を示す模式的断面図である。

【図２】本実施形態１の光素子実装体を示す分解斜視図
である。

【図３】本発明の他の実施形態（実施形態２）である光
素子実装体の概略を示す模式的断面図である。

【図４】本実施形態２の光素子実装体を示す分解斜視図
である。

【図５】本発明の実施形態３である光素子実装体の概略
を示す模式的断面図である。

【図６】本発明の実施形態４である光素子実装体の概略
を示す模式的断面図である。

【図７】従来の気密封止構造の光モジュールを示す分解
斜視図である。

【図８】従来の簡易封止構造の光モジュールを示す断面
図である。

【符号の説明】

１…光モジュール、２…パッケージ、３…パッケージ本
体、４…蓋、５…光素子搭載基板、６…導体層、７…
溝、１０…半導体レーザ、１１…光ファイバ、１２…ガ
イド孔、１３…ワイヤ、１４…電気ケーブル、１５…押
さえ板、２０…電気端子（リード）、２１…ステム、２
２…樹脂、２３…支持部、２４…ヒートシンク、２５…
光ファイバケーブル、３０…光素子実装体、３１…実装
基板、３２…光素子搭載基板、３３…蓋、３４…電極
（突出した電極，バンプ電極）、３５…半導体チップ、
３６…光導波路、３７…光ファイバ、４０…ランド、４
１…隙間、４２…外部端子、４３…グランド層、４４…
埋め込み配線、４５，４６…導体、４７…蓋固定用メタ
ライズ層、４８…導体、４９…接合材、５０…切欠部、
５１…蓋本体、５２…メタライズ層、６０，６１…封止
用接合層、６２…導体、６３…メタルコート層、６４…
メタライズ層、６５…窪み、７０…パッド、７１…透明
な樹脂、７２…樹脂（アンダーフィル樹脂）、７３…透
明な樹脂、８０…窪み、８１…スルーホール、８２…半
田、８３…樹脂。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者赤堀裕二東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (72)発明者小川育生東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (72)発明者石原昇東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主面に少なくとも１つ以上の光素子を有
する半導体チップが固定されるともに主面に突出した電
極が設けられかつ前記半導体チップの所定の光素子との
間で光の授受を行う光ファイバが取り付けられてなる光
素子搭載基板と、主面に前記電極に対応するランドが設
けられかつ前記ランドに前記電極を介して前記光素子搭
載基板が固定される実装基板と、少なくとも前記半導体
チップの表面を封止する封止手段とを有し、前記半導体
チップは前記実装基板に非接触になっていることを特徴
とする光素子実装体。
【請求項２】前記封止手段は前記光素子搭載基板と前
記光ファイバの一部を覆いかつ前記実装基板に気密的に
固定される蓋によって構成されていることを特徴とする
請求項１に記載の光素子実装体。
【請求項３】前記光素子搭載基板の主面には前記半導
体チップを囲む無端状の封止用接合層が設けられ、前記
封止用接合層が前記実装基板に接続されることによって
前記封止手段が構成されていることを特徴とする請求項
１に記載の光素子実装体。
【請求項４】前記実装基板のランドを有する面は一段
低く窪み、前記窪みの周囲の一段高い周縁部分が前記半
導体チップに接続されていることを特徴とする請求項３
に記載の光素子実装体。
【請求項５】前記半導体チップを絶縁性で透明な樹脂
で覆って前記封止手段を構成することを特徴とする請求
項１に記載の光素子実装体。
【請求項６】前記半導体チップを絶縁性で透明な樹脂
で覆うとともに、前記半導体チップと前記実装基板との
間の空間に絶縁性樹脂を充填させて前記封止手段を構成
することを特徴とする請求項１に記載の光素子実装体。
【請求項７】前記半導体チップと前記実装基板との間
の空間を絶縁性で透明な樹脂を充填させるとともに、前
記樹脂の表面を絶縁性の樹脂で覆って前記封止手段を構
成することを特徴とする請求項１に記載の光素子実装
体。
【請求項８】前記実装基板のランドを有する面は一段
低く窪むとともに前記実装基板には前記窪みに連通する
スルーホールが設けられ、かつ前記スルーホールの入口
は半田の充填によって塞がっていることを特徴とする請
求項７に記載の光素子実装体。
【請求項９】前記蓋の少なくとも表面は導体となりか
つ前記実装基板に前記蓋を固定することによって前記実
装基板に設けられたグランドに前記導体が電気的に接続
されるように構成されていることを特徴とする請求項２
に記載の光素子実装体。
【請求項１０】少なくとも前記半導体チップの裏面全
域には導体層が設けられ、前記実装基板に前記半導体チ
ップを固定することによって前記実装基板に設けられた
グランドに前記導体層が電気的に接続されるように構成
されていることを特徴とする請求項３乃至請求項８のい
ずれか１項に記載の光素子実装体。
【請求項１１】前記光素子搭載基板はその表層部分に
光導波路を有し、前記光素子と前記光ファイバは前記光
導波路を介して光学的に接続されていることを特徴とす
る請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の光素
子実装体。
【請求項１２】前記実装基板には外部端子が設けられ
全体で単体の製品を構成していることを特徴とする請求
項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の光素子実装
体。