JP3191729B2 - 光半導体モジュールとその製造方法 - Google Patents

光半導体モジュールとその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバなどの
光伝送路と半導体レーザやフォトダイオードなどの光素
子を光結合させた光通信用の光半導体モジュールに関す
る。
【０００１】
【従来の技術】光ファイバなどの光伝送路と半導体レー
ザやフォトダイオードなどの光素子を光結合させた光通
信用の光モジュールは、光通信システムを構成する上で
重要なデバイスの１つである。近年、低価格化の観点か
ら、パッケージコストの低減が図れる樹脂封止が採用さ
れている。
【０００２】従来この種の光モジュールとしては、例え
ば、 '９７年電子情報通信学会総合大会の講演論文集Ｃ
−３−６２に記載されているものがある。これは、半導
体レーザ（ＬＤ）、受光素子（ＰＤ）と光ファイバから
成る光モジュールで、光結合部分には透明な絶縁性樹脂
を充填し、その周辺部分には絶縁性樹脂でモールドして
ある。
【０００３】一般に、樹脂は、パッケージ材料としては
安価であるため、モジュールの低コスト化が実現でき
る。しかしながら、光モジュール内に充填する樹脂は、
モジュール内の電気的ショートを防ぐため、絶縁性のも
のが必要である。このため、ノイズ等の雑音信号は、モ
ジュール外に逃げず、光モジュール内の光素子等に影響
を与える。特に、微弱信号を扱う受光素子においては、
ノイズのために良好な受信感度が得られない大きな問題
がある。
【０００４】これを解決する手段として、絶縁性樹脂を
金属板であるシールド片や金属薄であるシールド膜で覆
う構成がある。この種の光モジュールとしては、特開平
７−２８８３３２号公報に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】絶縁性樹脂を金属板で
あるシールド片や金属薄であるシールド膜で覆う構成
は、下地である絶縁性樹脂の形状を被覆しやすい箱型に
成形する必要がある。しかしながら、この箱形成形は工
数が多く掛かり低価格化を困難にするものであった。ま
た更に、シールド膜においては、特別な成膜工程が必要
となる問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の光半導体モジュ
ールは、上記問題点を解決するために、基板上に配置さ
れ光信号を導波する光ファイバ又は光導波路と、光信号
を受光して電気信号に変換する受光素子と、光ファイバ
等の端部から出射される光信号を受光素子に光学的に結
合させる光結合部とを備えた光半導体モジュールであっ
て、さらに、端部と受光素子の間にある空間を埋める絶
縁性樹脂と、絶縁性樹脂を覆いかつ基板の表面に配置さ
れ受光素子の電気端子に接続されたグランド部に電気的
に接続するように塗布された導電性樹脂とを備えている
ことを特徴としている。
【０００７】ここで、絶縁性樹脂は、光導波体と同じ屈
折率を有し端部と受光素子の間にある空間を埋める屈折
率整合用樹脂を含んでいることを特徴としている。また
さらに、絶縁性樹脂は、上記屈折率整合用樹脂に加えこ
の周囲を覆う封止用樹脂を含んでいることを特徴として
いる。光結合部は、端部から基板に平行に出射された光
信号を基板に対して垂直上方に反射する反射部と、受光
素子の受光面を基板の表面に向けて配置する配置部とを
備えている。
【０００８】本発明の光半導体モジュールの製造方法
は、基板上に配置され光信号を導波する光導波体と、光
信号を受光して電気信号に変換する受光素子と、光導波
体の端部から出射される光信号を受光素子に光学的に結
合させる光結合部とを備えた光半導体モジュールを製造
する光半導体モジュールの製造方法であって、光導波体
と受光素子を結合させる第１の工程と、端部と受光素子
の間にある空間を絶縁性樹脂により埋める第２の工程
と、絶縁性樹脂を覆いかつ基板の表面に配置され受光素
子の電気端子に接続されたグランド部に電気的に接続す
るように導電性樹脂を塗布する第３の工程とを備えてい
る。そして、上記第２の工程は、光導波体と同じ屈折率
を有し、端部と受光素子の間にある空間を屈折率整合用
樹脂により埋める屈折率整合用樹脂塗布工程と、屈折率
整合用樹脂の周囲を封止用樹脂により覆う封止用樹脂塗
布工程とを含んでいる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】図１は、本発明の実施の形態を示す概要図
である。本構成は、リードフレーム１上のＳｉ基板２に
表面入射型のＰＤ素子３がバンプ４を介して接合されて
いる。光ファイバ５は、Ｖ溝６に収納されており、光透
過率の高い樹脂７がＰＤ素子と光ファイバの光路中に充
填され、全体を封止機能を持った樹脂８でモールドされ
ている光モジュールである。ここで、樹脂７は光路長を
調整するための樹脂であり、樹脂８は、気密封止するた
めの樹脂である。
【００１１】また、樹脂７，８は、モジュール内部の電
気的ショートを防ぐため絶縁性のものである。そして、
モールド樹脂８及びリードフレーム上のグランド面９に
導電性の樹脂１０が覆っている。このような構成で、光
ファイバから出射した微弱な出射光は、ミラー面１１で
反射して、ＰＤ素子に入射し、微弱な電気信号に変換さ
れる。
【００１２】この時、ノイズ等の雑音信号は、表面に導
電性樹脂があるため、導電性樹脂１０を通ってグランド
面９に流れるため、ＰＤ素子で変換された微弱信号に影
響を与えない。これにより、良好な受信感度が得られ
る。また、シールド材である樹脂は塗布時には流体であ
るため、下地である樹脂７，８が不定形でも表面に均等
に被覆される。
【００１３】このため、従来のように絶縁性樹脂を特定
の箱型に成形する必要が無く、箱型成形の工数が削減さ
れ低価格化が容易となる。また、樹脂の被覆工程は、特
殊な工程を必要とせず、一般的に行われているポッティ
ング工程で容易に被覆可能である。
【００１４】
【実施例】次に、本発明の光半導体モジュールの一実施
例について、引き続き図１を参照して説明する。
【００１５】上述と同様の構成において、ＰＤ素子３
は、受光径８０μｍの表面入射型で、光ファイバ５は多
モードファイバでコア径６２．５μｍ、外径１２５μｍ
のものが用いられている。透明樹脂７の屈折率は光ファ
イバのコアの屈折率と同等の１．４７であり、光透過率
９５％以上のものである。
【００１６】封止用樹脂８は、透明樹脂７上に形成され
ている。バンプ４は直径φ９０μｍ、高さ５０μｍのＡ
ｕＳｎ半田である。導電性樹脂１０は、シリコーン性樹
脂でシリコーン中に銀フィラを含んでおり、体積抵抗率
３×１０-4Ω・ｃｍである。導電性樹脂１０の被覆方法
は、一般の吐出器で樹脂８上に塗布し、１５０℃、３分
間で熱硬化させた。樹脂８の形状は半円状であるが、シ
ールド材が樹脂（流体）であるため、問題なく樹脂８表
面に被覆可能である。
【００１７】このような構成で、光ファイバから出射し
た微弱な出射光は、ミラー面１１で反射して、ＰＤ素子
に入射し、微弱な電気信号に変換される。この時、ノイ
ズ等の雑音信号は、表面に導電性樹脂があるため、導電
性樹脂１０を通ってグランド面９に流れるため、ＰＤ素
子で変換された微弱信号に影響を与えない。これによ
り、良好な受信感度が得られる。
【００１８】なお、本実施例では、充填された絶縁性の
樹脂として樹脂７，８の２層構造としたが、良好な光結
合特性、封止特性が得られれば、特に層構造は限定され
ず、１層または３層以上でも良い。また、信頼性、保守
等の観点から導電性樹脂の表面に新たに絶縁性樹脂を設
けても良く、また本実施例では、導電性樹脂１０を封止
用樹脂８の表面に形成したが、透明樹脂７の表面に形成
しても効果は同様である。
【００１９】また、光伝送路として光ファイバを用いた
が、これに限定されず、石英系光導波路、ポリイミド光
導波路、プラスチック光導波路でも良い。光ファイバに
多モードファイバを用いたが、これに限定されず、例え
ば単一モードファイバでも良い。さらに、受光素子とし
て表面入射型のＰＤ素子を用いたが、これに限定され
ず、ＡＰＤ素子、半導体レーザー（ＬＤ）、光アンプで
も良いのは当然である。また、受光素子をバンプを介し
てＳｉ基板上に接合したが、バンプを用いず平坦な半田
層を介して接合しても良い。
【００２０】
【発明の効果】ノイズ等の雑音信号は、導電性樹脂を通
ってグランド面に流れるため、受光素子へのノイズの回
り込みを防止できる。従って、ノイズは、導電性樹脂で
シールドされ、微弱信号を扱うＰＤ素子の特性に影響を
与えない。また、下地である樹脂を特定の箱型にする必
要が無く不定形で良いため、箱型成形の工数削減とな
る。また、導電性樹脂の被覆工程は、特殊な工程を必要
とせず、一般的に行われているポッティング工程で容易
に被覆可能であるため、光モジュールの低価格化が容易
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光半導体モジュールの一実施例の縦断
面図である。
【符号の説明】
１ リードフレーム ２ シリコン基板 ３ フォトダイオード ４ ＡｕＳｎバンプ ５ 光ファイバ ６ Ｖ溝 ７ 絶縁性樹脂 ８ 絶縁性樹脂 ９ グランド面 １０ 導電性樹脂 １１ ミラー面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−156023（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−152285（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−111299（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−273444（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−54228（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−113768（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−109909（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−49510（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−96579（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−163751（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−49508（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−26899（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/28,23/29 H01L 23/31,31/0232 H05K 9/00 G02B 6/42

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に配置され、光信号を導波する光
    導波体と、 前記光信号を受光して電気信号に変換する受光素子と、 前記光導波体の端部から出射される前記光信号を前記受
    光素子に光学的に結合させる光結合手段とを備えた光半
    導体モジュールであって、 前記光半導体モジュールは、さらに、 前記光導波体とほぼ同じ屈折率を有し、前記端部と前記
    受光素子の間にある空間を埋める屈折率整合用樹脂と前
    記屈折率整合用樹脂の周囲を覆う封止用樹脂を含む絶縁
    性樹脂と、 前記絶縁性樹脂を覆い、かつ前記基板の表面に配置され
    前記受光素子の電気端子に接続されたグランド部に電気
    的に接続するように塗布された導電性樹脂を備えている
    ことを特徴とする光半導体モジュール。
  2. 【請求項２】 前記光導波体は、光ファイバであること
    を特徴とする請求項１記載の光半導体モジュール。
  3. 【請求項３】 前記光導波体は、光導波路であることを
    特徴とする請求項１記載の光半導体モジュール。
  4. 【請求項４】 前記光結合手段は、前記端部から前記基
    板に平行に出射された前記光信号を前記基板に対して垂
    直上方に反射する反射部と、 前記受光素子の受光面を前記基板の表面に向けて配置す
    る配置手段とを備えていることを特徴とする請求項１乃
    至請求項３のいずれかの請求項に記載された光半導体モ
    ジュール。
  5. 【請求項５】 基板上に配置され光信号を導波する光導
    波体と、 前記光信号を受光して電気信号に変換する受光素子と、 前記光導波体の端部から出射される前記光信号を前記受
    光素子に光学的に結合させる光結合手段とを備えた光半
    導体モジュールを製造する光半導体モジュールの製造方
    法であって、 前記光導波体と前記受光素子を結合させる第１の工程
    と、 前記端部と前記受光素子の間にある空間を絶縁性樹脂に
    より埋める第２の工程と、 前記絶縁性樹脂を覆い、かつ前記基板の表面に配置され
    前記受光素子の電気端子に接続されたグランド部に電気
    的に接続するように導電性樹脂を塗布する第３の工程で
    あって、 前記第２の工程は、前記光導波体と同じ屈折率を有し、 前記端部と前記受光素子の間にある空間を屈折率整合用
    樹脂により埋める屈折率整合用樹脂塗布工程と、 前記屈折率整合用樹脂の周囲を封止用樹脂により覆う封
    止用樹脂塗布工程とを含んでいることを特徴とするの光
    半導体モジュールの製造方法。
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