JPH07263724A - 光モジュール及びその製造方法 - Google Patents

光モジュール及びその製造方法

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JPH07263724A
JPH07263724A JP6053407A JP5340794A JPH07263724A JP H07263724 A JPH07263724 A JP H07263724A JP 6053407 A JP6053407 A JP 6053407A JP 5340794 A JP5340794 A JP 5340794A JP H07263724 A JPH07263724 A JP H07263724A
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JP
Japan
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optical
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optical module
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manufacturing
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JP6053407A
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Minoru Yamada
稔 山田
Yoshiko Matsuoka
佳子 松岡
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L24/17Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of a plurality of bump connectors
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は光モジュールの価格を低減す
ることである。 【構成】 1枚の基板上に複数個の光モジュールを一括
して作製した後、基板を各光モジュールに切り分けるこ
とにより製造する。各光モジュールには、光素子20
5、206、光導波路202、電気配線203及び電子
部品207、208が配置される。 【効果】 複数個のモジュールを一括して製造すること
により、モジュール1個当たりの加工組立費を低減でき
るので、モジュールの価格も大幅に低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信等で使用される
光モジュール、特に、安価に量産できる光モジュールに
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の光モジュールの一例を図1に示
す。図のように光モジュールは、光ファイバ(10
1)、フィルタ(103)、レーザダイオード(以下L
Dと略記する、106)、フォトディテクタ(以下PD
と略記する、104)、レンズ(105)、ゴム製のチ
ューブ(102)等から構成され、これらの部品を光モ
ジュール毎に個別に組立てて製造していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の光モジュールは
各種部品をモジュール毎に個別に組立てていたため、光
モジュールの価格が高くなり、その結果民生分野への適
用も妨げられていた。
【0004】本発明の第1の目的は、光モジュールの価
格を低減することである。第2の目的は、光モジュール
を小型化することである。更に第3の目的は、光モジュ
ールの信頼性を向上させることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、1枚の基板上にN個の光モジュールを一
括して製造する。Nは、少なくとも2以上の値である。
例えば50以上の値である。そして本発明の光モジュー
ルには光軸調整を不要にする手段を設ける。
【0006】また、光モジュールの部品で、信頼性の点
から機密封止が必要な、IC、LD、PD等を個別に機
密封止せずに、裸チップの状態で実装する。そして更
に、光モジュール全体として機密封止する手段を設け
る。
【0007】
【作用】光モジュールの製造費用を材料費、加工組立
費、検査費等に分けて考えると、一般的に言って、材料
費の占める割合は非常に小さく、加工組立費の占める割
合が大きい。
【0008】したがって、N個のモジュールを一括して
製造すれば、モジュール1個当たりの加工組立費を1/
N程度に低減できるので、モジュールの価格も大幅に低
減できる。光モジュールを量産する場合、特にこの効果
が大きい。そして光軸調整が不要であるので、一括製造
が容易にできる。
【0009】また本発明の光モジュールでは裸チップ実
装を行い、全体として機密封止しているので、モジュー
ルを大幅に小型化できる。また、部品数を低減でき、信
頼性を向上できる。
【0010】
【実施例】本発明の実施例を図を用いて説明する。ま
ず、構造を説明する。
【0011】図2のSi基板(201)上に光導波路
(202)と電気配線(203)が形成され、更に、光
ファイバをガイドするためのV溝(204)が形成され
ている。LDチップ(205)、エッジ入射型のPDチ
ップ(206)、LDを駆動するためのドライバIC
(207)、PDの出力電流を増幅するためのプリアン
プIC(208)が、それぞれ対応する電極にCCB
(Controlled Collapse Bond
ing)接続されている。基板(201)端部には出力
端子(213)と入力端子(214)が設けられてい
る。
【0012】また光導波路入出力端(211)側には、
光導波路を用いてY字分岐回路(209)、合分波回路
(210)が形成されている。(212)は光導波路出
力端である。光導波路としては、石英系光導波路やポリ
イミド系光導波路を使用することができる。いずれの場
合も周知の方法でSi基板上に形成できる。電気配線、
電極は例えばTi/Ni/Auを蒸着し、所望のパター
ンをエッチングすることにより形成できる。また、電気
配線にはAl等の金属を使っても良い。
【0013】図3はLD(205)と光導波路(20
2)の光結合部分の断面図である。
【0014】LDの光出射部と光導波路のコア端部を近
接対向させて配置することにより、突き当て光結合して
いる。LDの電極はAuSnやPbSn等の半田(30
1)によってSi基板(201)上の電極に接続されて
いる。いわゆるCCB接続されている。
【0015】具体的には、LDを仮置きし、温度を上
げ、半田を溶融させる。この時、液状半田の表面張力に
より、LDとSi基板上の対向する電極同志を自動的に
精密に位置合わせできる。その後温度を下げ、半田を固
化させることにより接続する。また、電極はフォトリソ
グラフィ技術で形成するので、精度良く形成できる。し
たがって、LDの出射部と電極の位置関係、Si基板上
の導波路と電極の位置関係を精密に制御できる。結局、
LDの出射部と光導波路のコア部を自動的に精密に位置
合わせできるので、光軸調整を不要にできる。
【0016】エッジ入射型PD(206)と光導波路
(202)の光結合部分も同様の構造である。
【0017】通常の面入射型PDを使用する場合の構造
の一例を図4に示す。
【0018】面入射型PD(401)の受光部分の直下
にマイクロミラー(402)を設ける。光導波路(20
2)からの光はマイクロミラーによって反射され、面入
射型PDの受光部分に到達する。
【0019】このマイクロミラーは元々は光導波路(2
02)の端部であったところをエッチングや機械化工に
よって形成する。もちろん、独立に形成しても良い。
【0020】図5、図6はパッケージングを示す図であ
る。なお、図5では図6の底蓋(507)を取り除いた
状態を示している。
【0021】図2のSi基板(201)をセラミック製
フラットパッケージの基体(501)の凹部にダイボン
ディングし、次に、光ファイバ(504、505)をフ
ァイバガイド溝(204)に固着する。フラットパッケ
ージにはあらかじめ、2種類のリード端子(502、5
03)が固着されている。502は電気接続用のリード
端子で、Si基板上の対応する端子(213、214)
とワイアボンディング(506)接続する。503はフ
ラットパッケージをプリント基板上に表面実装すると
き、必要な機械的強度を得るためのものである。
【0022】最後に、セラミック製の底蓋(507)を
低融点ガラス等で固着し、全体を機密封止する。この
時、パッケージの基体側、底蓋側の片方または両方に光
ファイバの通り道に沿って、対応する溝をあらかじめ設
けておくと良い。
【0023】このように本発明では、IC、LD、PD
を個別にパッケージングせずに、裸チップ状態でSi基
板に搭載接続しているので、部品数を少なくし、かつ、
大幅に小型化できる。本例では、ICチップは1mm角
以下、LD、PDチップは0.5mm角以下、Si基板
は12mmX7mm、フラットパッケージは21mmX
15mmである。しかも全体としては機密封止している
ので、裸チップに基づく信頼性の問題は無い。
【0024】フラットパッケージのプリント基板等への
実装は通常通りの方法を用いることができる。すなわ
ち、パッケージの基体側を上、底蓋側を下にした状態で
リード端子をプリント基板上の対応する端子に半田接続
すれば良い。
【0025】IC、LDで発生した熱はCCB接続の半
田球、Si基板、セラミック製フラットパッケージ基体
を経て、大気中に放熱される。いずれも熱伝導率の良い
材料であるので、放熱特性は良い。CCB接続箇所を電
気的接続で必要な数以上に放熱のため設け、パッケージ
基体表面に放熱フィンを取付ければ、更に放熱特性を向
上できる。
【0026】次に、図2、図5を用いて機能について簡
単に説明する。
【0027】光ファイバ(504)から光導波路入出力
端(211)に、本例では波長1.3μmと1.55μ
mの光が入射される。これらの光は合分波回路(21
0)によって分波され、1.55μmの光は光導波路出
力端(212)から光ファイバ(505)に出射され
る。1.3μmの光りのみ更にY字分岐回路を経てPD
(206)に到達し、電気信号に変換される。そして、
プリアンプIC(208)によって増幅され、出力端子
(213)に所望の電気出力信号を得る。また、入力端
子(214)に入力された電気信号はドライバIC(2
07)によって増幅され、LD(205)を駆動する。
LDの出射光はY字分岐回路、合分波回路を経て光導波
路入出力端(211)から光ファイバに出射される。
【0028】次に、図7を用いて製造工程の流れを説明
する。
【0029】LSIの製造においては、1枚のSiウェ
ーハ上に多数のLSIを一括して製造するように、1枚
のSiウェーハ上に図2に示す光モジュールを多数個一
括して製造する。本例では、直径8インチのウェーハ上
に、例えば300個のモジュールを一括製造する。
【0030】面方位(100)のSiウェーハを用意
し、300個の領域に対して一括して次の一連の処理を
行う。
【0031】先ず、ファイバガイド用の断面がV字形状
の溝(204)を異方性エッチング技術により形成す
る。
【0032】次に、光導波路(202)を形成する。
【0033】次に、電気配線(203)、CCB接続用
電極、端子(213、214)を形成する。
【0034】次に、必要に応じて、CCB接続用電極上
に周知の技術のいずれかを用いて半田球を形成する。こ
の時、半田球を同じ半田材料、あるいは少なくとも融点
のほぼ等しい半田材料で形成する。こうすることによ
り、次の工程で、IC、LD、PDを同時に一括して固
着することが容易になる。
【0035】次に、IC、LD、PDチップを仮置きす
る。次の半田球を溶融する工程で自動的に位置合わせさ
れるので、このときの位置精度は、比較的ゆるやかでよ
い。
【0036】次に、リフロー炉等の装置で加熱し半田を
溶融した後、温度を下げ半田を固化させて接続する。こ
の時、前述したように、光軸調整は不要である。
【0037】以上の各工程は、ウェーハ毎に一括して処
理する。複数枚のウェーハをロットにまとめ、各工程の
全てまたは一部をロットごとに一括処理すれば、一括製
造の効果は更に大きくなる。
【0038】次に、ウェーハを各モジュールに切り分け
る。
【0039】最後に、各モジュール毎に、前述したよう
にパッケージングする。
【0040】
【発明の効果】以上述べたように、N個のモジュールを
一括して製造するので、モジュール1個当たりの加工組
立費を大幅に低減でき、モジュールの価格も大幅に低減
できる。光モジュールを量産する場合、特にこの効果が
大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例を示す断面図。
【図2】本発明の実施例の平面図。
【図3】光結合部分の拡大断面図。
【図4】異なる方式の光結合部分の拡大断面図。
【図5】パッケージを含めた平面図。
【図6】パッケージを含めた断面図
【図7】製造工程の流れを示す図。
【符号の説明】
101…フェルール付き光ファイバ、102…ゴム製チ
ューブ、103…フィルタ、104…PD、105…レ
ンズ、106…LD、201…Si基板、202…光導
波路、203…電気配線、204…ファイバガイド溝、
205…LDチップ、206…PDチップ、207…ド
ライバIC、208…プリアンプIC、209…Y字分
岐回路、210…合分波回路、211…光導波路入出力
端、212…光導波路出力端、213…出力端子、21
4…入力端子、301…半田球、401…面入射型PD
チップ、402…マイクロミラー、501…セラミック
製フラットパッケージ基体、502…電気接続用リード
端子、503…機械接続用リード端子、504…入出力
用光ファイバ、505…出力用光ファイバ、506…ワ
イアボンディングのワイア、507…セラミック製フラ
ットパッケージの底蓋。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 25/04 25/18

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に形成された光導波路、上記光導波
    路に接続された光素子、上記光素子に接続された電気配
    線及び上記電気配線に接続された電子部品を上記基板上
    に有することを特徴とする光モジュール。
  2. 【請求項2】請求項1記載の光モジュールにおいて、上
    記光素子及び電子部品が裸チップ状態で直接上記基板に
    固着されていることを特徴とする光モジュール。
  3. 【請求項3】請求項1又は2記載の光モジュールにおい
    て、上記光素子及び電子部品が半田で基板に固着さてい
    ることを特徴とする光モジュール。
  4. 【請求項4】請求項3記載の光モジュールにおいて、上
    記光素子及び電子部品が両者同じ半田材料、または、少
    なくともほぼ融点の等しい半田材料で基板に固着さてい
    ることを特徴とする光モジュール。
  5. 【請求項5】請求項2記載の光モジュールにおいて、上
    記基板全体が機密パッケージに封入されていることを特
    徴とする光モジュール。
  6. 【請求項6】請求項5記載の光モジュールにおいて、上
    記機密パッケージとしてセラミック製のパッケージを用
    いることを特徴とする光モジュール。
  7. 【請求項7】請求項1乃至6のいずれかに記載の光モジ
    ュールにおいて、上記基板としてSi基板を用いたこと
    を特徴とする光モジュール。
  8. 【請求項8】1枚の基板上に光モジュール複数個分の光
    導波路の形成及び光素子の基板への固着を行った後、上
    記基板を各モジュールに切り分けることを特徴とする光
    モジュールの製造方法。
  9. 【請求項9】請求項8記載の方法において、上記基板を
    各モジュールに切り分ける前に電気配線及び電子部品の
    上記基板への固着を行うことを特徴とする光モジュール
    の製造方法。
  10. 【請求項10】請求項9記載の方法において、上記光素
    子及び電子部品の上記基板への固着を同時に一括して行
    うことを特徴とする光モジュールの製造方法。
  11. 【請求項11】請求項8乃至9のいずれかに記載の方法
    において、上記光素子の基板への固着に際し、光素子の
    光導波路への自動位置合わせ機能を持つ固着手段を用い
    ることを特徴とする光モジュールの製造方法。
  12. 【請求項12】請求項11記載の方法において、上記光
    素子の自動位置合わせ機能を持つ固着手段として、CC
    B接続を用いることを特徴とする光モジュールの製造方
    法。
  13. 【請求項13】請求項8乃至12のいずれかに記載の方
    法において、上記基板としてSi基板を用いることを特
    徴とする光モジュールの製造方法。
  14. 【請求項14】請求項8乃至12のいずれかに記載の方
    法において、上記光素子及び電子部品の少なくとも一方
    を裸チップ状態で上記基板に固着することを特徴とする
    光モジュールの製造方法。
  15. 【請求項15】請求項14記載の方法において、上記切
    り分けられた後の上記基板をそれぞれ機密パッケージに
    封入することを特徴とする光モジュールの製造方法。
  16. 【請求項16】請求項15記載の方法において、上記機
    密パッケージとしてセラミック製パッケージを用いるこ
    とを特徴とする光モジュールの製造方法。
JP6053407A 1994-03-24 1994-03-24 光モジュール及びその製造方法 Pending JPH07263724A (ja)

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