JPH0926530A - 光モジュール - Google Patents
光モジュールInfo
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- JPH0926530A JPH0926530A JP7174595A JP17459595A JPH0926530A JP H0926530 A JPH0926530 A JP H0926530A JP 7174595 A JP7174595 A JP 7174595A JP 17459595 A JP17459595 A JP 17459595A JP H0926530 A JPH0926530 A JP H0926530A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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- H01L33/483—Containers
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- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
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Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面発光(受光)型の光素子、光ファイバ等
を1つのパッケージに収納した光モジュールの特性の安
定化、低価格化を図る。 【解決手段】 表面発光素子(例えばLED)16は、
まずサブ基板10にバンプ18を介して一旦実装され
る。次にサブ基板は、バンプ18を介して実装基板11
に実装される。LED16は、サブ基板10に実装され
た段階で検査が可能であるので、不良品を排除できる。
また、LED16、サブ基板10は、ともにフリップチ
ップ実装されるので、LED16の光ファイバ13に対
する正確な位置決めも可能となる。
を1つのパッケージに収納した光モジュールの特性の安
定化、低価格化を図る。 【解決手段】 表面発光素子(例えばLED)16は、
まずサブ基板10にバンプ18を介して一旦実装され
る。次にサブ基板は、バンプ18を介して実装基板11
に実装される。LED16は、サブ基板10に実装され
た段階で検査が可能であるので、不良品を排除できる。
また、LED16、サブ基板10は、ともにフリップチ
ップ実装されるので、LED16の光ファイバ13に対
する正確な位置決めも可能となる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用モジュー
ルに関する。
ルに関する。
【0002】
【従来の技術】光通信は、光ファイバ、半導体レーザ
(LD)、発光ダイオード(LED)、フォトダイオー
ド(PD)を始めとして、光スイッチ、光変調器、アイ
ソレータ、光導波路等の受動、能動素子の高性能、高機
能化により、応用範囲が拡大されつつある。近年、より
多くの情報を伝達する要求が高まる中で、コンピュータ
端末間、交換器や大型コンピュータ間のデータ伝送を実
時間で並列に行う並列伝送、又は一般家庭への高度情報
サービス等、加入者系への適用が考えられている。この
光加入者系の場合、光素子はもとより光素子を機能的に
構成した光モジュールの低価格化が、不可欠とされてい
る。そのためには、光素子をマイクロオプティック的に
ブロック状に配列する従来の同軸型のモジュール構成か
ら、複数の光素子を同一基板上に平面的に配列する、い
わば電子部品のプリント基板的なモジュール構成が、望
ましいとされている。図4は、発光ダイオード(LE
D)と光ファイバからなる平面型受信モジュールの光学
系の一例である。実装基板11に設けられたV溝12に
光ファイバ13が固定され、LED16の発光部17か
ら出射されたレーザ光14は、ミラー15で光軸が折り
曲げられて光ファイバ13に入射する。LED16は、
実装基板11上にソルダーバンプ18を介してフリップ
チップ実装される。光ファイバ13は、実装基板11の
V溝12で位置が規制され、LED16は、ソルダーバ
ンプ18のセルフアライン効果により実装基板11上に
正確に位置決めされるので、双方の相対的な位置調整は
不要となる。
(LD)、発光ダイオード(LED)、フォトダイオー
ド(PD)を始めとして、光スイッチ、光変調器、アイ
ソレータ、光導波路等の受動、能動素子の高性能、高機
能化により、応用範囲が拡大されつつある。近年、より
多くの情報を伝達する要求が高まる中で、コンピュータ
端末間、交換器や大型コンピュータ間のデータ伝送を実
時間で並列に行う並列伝送、又は一般家庭への高度情報
サービス等、加入者系への適用が考えられている。この
光加入者系の場合、光素子はもとより光素子を機能的に
構成した光モジュールの低価格化が、不可欠とされてい
る。そのためには、光素子をマイクロオプティック的に
ブロック状に配列する従来の同軸型のモジュール構成か
ら、複数の光素子を同一基板上に平面的に配列する、い
わば電子部品のプリント基板的なモジュール構成が、望
ましいとされている。図4は、発光ダイオード(LE
D)と光ファイバからなる平面型受信モジュールの光学
系の一例である。実装基板11に設けられたV溝12に
光ファイバ13が固定され、LED16の発光部17か
ら出射されたレーザ光14は、ミラー15で光軸が折り
曲げられて光ファイバ13に入射する。LED16は、
実装基板11上にソルダーバンプ18を介してフリップ
チップ実装される。光ファイバ13は、実装基板11の
V溝12で位置が規制され、LED16は、ソルダーバ
ンプ18のセルフアライン効果により実装基板11上に
正確に位置決めされるので、双方の相対的な位置調整は
不要となる。
【0003】なお、その他の従来の技術が記載された文
献としては、特開平4−208905号公報及び特開平
3−184384号公報を挙げることができる。
献としては、特開平4−208905号公報及び特開平
3−184384号公報を挙げることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図4の構成の場合、L
ED16は、実装基板11に直接設置されるので、実装
時にLED16の不具合が生じると、光ファイバ13を
含めた実装基板11全体が不良品となり、失敗コストを
増大させる欠点がある。また、LED16の下部に光フ
ァイバ13が位置しているので、光素子の実装基板11
への接合面積が制限される。従って、光素子が発熱を伴
うLEDや半導体レーザ(LD)の場合には、放熱が不
十分となり、光素子の特性が不安定になる欠点がある。
ED16は、実装基板11に直接設置されるので、実装
時にLED16の不具合が生じると、光ファイバ13を
含めた実装基板11全体が不良品となり、失敗コストを
増大させる欠点がある。また、LED16の下部に光フ
ァイバ13が位置しているので、光素子の実装基板11
への接合面積が制限される。従って、光素子が発熱を伴
うLEDや半導体レーザ(LD)の場合には、放熱が不
十分となり、光素子の特性が不安定になる欠点がある。
【0005】本発明の課題は、上記の欠点を解決し、低
コストでしかも特性の安定な光モジュールを提供するこ
とにある。
コストでしかも特性の安定な光モジュールを提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、次の手段を採用する。
決するため、次の手段を採用する。
【0007】(1)表面発光又は受光の光素子及び光フ
ァイバが同一実装基板上に平面的に配置され、前記光フ
ァイバの固定溝側面で光路を変換する光結合系を有する
光モジュールであって、前記光素子がサブ基板を介して
前記実装基板に配置される光モジュール。
ァイバが同一実装基板上に平面的に配置され、前記光フ
ァイバの固定溝側面で光路を変換する光結合系を有する
光モジュールであって、前記光素子がサブ基板を介して
前記実装基板に配置される光モジュール。
【0008】(2)サブ基板が多層配線基板である前記
(1)記載の光モジュール。
(1)記載の光モジュール。
【0009】(3)サブ基板が両面実装基板である前記
(1)記載の光モジュール。
(1)記載の光モジュール。
【0010】(4)サブ基板が光素子制御用の電子回路
素子である前記(1)記載の光モジュール。
素子である前記(1)記載の光モジュール。
【0011】(5)光素子がサブ基板にバンプ接合され
る前記(1)、(2)、(3)又は(4)記載の光モジ
ュール。
る前記(1)、(2)、(3)又は(4)記載の光モジ
ュール。
【0012】(6)サブ基板が実装基板にバンプ接合さ
れる前記(1)、(2)、(3)、(4)又は(5)記
載の光モジュール。
れる前記(1)、(2)、(3)、(4)又は(5)記
載の光モジュール。
【0013】次に、本発明の作用を説明する。
【0014】本発明の光モジュールは、光ファイバ等の
他の構成部品が実装されている基板に、LED、PD等
の表面発光(受光)光素子を直接実装しないでサブ基板
を介して基板に実装する。サブ基板に光素子をマウント
し、検査による良品選別の後に実装基板に実装する方式
である。従来、光素子の実装の際に最も不良が発生する
こと、又は実装して初めて素子欠陥が発見されることか
ら、モジュール組立にはリスクが伴っていた。従って、
不良発生時には高価な実装基板を含めて廃棄せざるを得
ず、失敗コストが大きい問題があった。本方式では、サ
ブ基板で実装不良と素子欠陥をチェックできるので、実
装基板への光素子実装時の不具合は解消される。また、
光素子はサブ基板に実装されるので、従来のように光フ
ァイバの固定溝を避けて接合する必要がなく、放熱に必
要な接合面積を十分に確保する事ができる。この時、サ
ブ基板を多層基板にすることにより、高速信号の送受信
に対応可能となる。光モジュールパッケージ内にドライ
バやプリアンプ等の光素子制御用電子部品を配置して、
より高速の信号を取り扱う場合や小型、高機能のモジュ
ールを構成する場合は、サブ基板を両面実装型に構成す
ることにより容易に可能となる。さらに、サブ基板を制
御用電子部品にすることにより、モジュールの高速化、
簡略化が同時に図れる。また、光素子をサブ基板に接合
する際に、AuSn等のソルダーバンプの表面張力を利
用したフリップチップ実装をすることにより、サブ基板
に対して高精度の位置決めができる。また、サブ基板の
実装基板への接合もフリップチップ実装により行うこと
によって、精度良い位置決めが可能となり、結果的に光
素子と実装基板、そして光素子と光ファイバとの正確な
位置決めができる。
他の構成部品が実装されている基板に、LED、PD等
の表面発光(受光)光素子を直接実装しないでサブ基板
を介して基板に実装する。サブ基板に光素子をマウント
し、検査による良品選別の後に実装基板に実装する方式
である。従来、光素子の実装の際に最も不良が発生する
こと、又は実装して初めて素子欠陥が発見されることか
ら、モジュール組立にはリスクが伴っていた。従って、
不良発生時には高価な実装基板を含めて廃棄せざるを得
ず、失敗コストが大きい問題があった。本方式では、サ
ブ基板で実装不良と素子欠陥をチェックできるので、実
装基板への光素子実装時の不具合は解消される。また、
光素子はサブ基板に実装されるので、従来のように光フ
ァイバの固定溝を避けて接合する必要がなく、放熱に必
要な接合面積を十分に確保する事ができる。この時、サ
ブ基板を多層基板にすることにより、高速信号の送受信
に対応可能となる。光モジュールパッケージ内にドライ
バやプリアンプ等の光素子制御用電子部品を配置して、
より高速の信号を取り扱う場合や小型、高機能のモジュ
ールを構成する場合は、サブ基板を両面実装型に構成す
ることにより容易に可能となる。さらに、サブ基板を制
御用電子部品にすることにより、モジュールの高速化、
簡略化が同時に図れる。また、光素子をサブ基板に接合
する際に、AuSn等のソルダーバンプの表面張力を利
用したフリップチップ実装をすることにより、サブ基板
に対して高精度の位置決めができる。また、サブ基板の
実装基板への接合もフリップチップ実装により行うこと
によって、精度良い位置決めが可能となり、結果的に光
素子と実装基板、そして光素子と光ファイバとの正確な
位置決めができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、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。
て図面を参照して詳細に説明する。
【0016】図1は、本発明の光モジュールの第1実施
形態である。光ファイバ13が実装基板11、例えばシ
リコン基板に形成された固定用V溝12に配置されてい
る。V溝12は、KOH等の選択異方性エッチングによ
り形成される。表面発(受)光素子(ここではLEDを
代表させる)16は、SiやAl2 O3 やAlN製のサ
ブ基板10に実装される。LED16の発光部17から
放射したレーザ光14は、Au等でメタライズされたV
溝側面を利用したミラー15に入射して略90°光路が
変換され、光ファイバ13に入射する。LED16は、
バンプ18を介して接合することにより実装精度の向
上、実装の簡略化を図ることができる。バンプ18と例
えばTi/Pt/Auで構成された接合パット19を介
して、サブ基板10とLED16と接合されている。バ
ンプ18は、例えば50μmφのPbSnであり、フォ
トリソグラフィー及びメッキプロセス等によりLED1
6又はサブ基板10に容易に形成される。LED16
は、バンプ18の表面張力によって自動的に位置決めさ
れ、サブ基板10上の所定の位置に約1μmの精度で正
確に実装される。
形態である。光ファイバ13が実装基板11、例えばシ
リコン基板に形成された固定用V溝12に配置されてい
る。V溝12は、KOH等の選択異方性エッチングによ
り形成される。表面発(受)光素子(ここではLEDを
代表させる)16は、SiやAl2 O3 やAlN製のサ
ブ基板10に実装される。LED16の発光部17から
放射したレーザ光14は、Au等でメタライズされたV
溝側面を利用したミラー15に入射して略90°光路が
変換され、光ファイバ13に入射する。LED16は、
バンプ18を介して接合することにより実装精度の向
上、実装の簡略化を図ることができる。バンプ18と例
えばTi/Pt/Auで構成された接合パット19を介
して、サブ基板10とLED16と接合されている。バ
ンプ18は、例えば50μmφのPbSnであり、フォ
トリソグラフィー及びメッキプロセス等によりLED1
6又はサブ基板10に容易に形成される。LED16
は、バンプ18の表面張力によって自動的に位置決めさ
れ、サブ基板10上の所定の位置に約1μmの精度で正
確に実装される。
【0017】サブ基板10は、実装基板11に固定され
る。この時少なくともLED16の厚み分、約100μ
m厚の接合材料を設ける必要があるが、バンプ18を用
いることにより接合と位置決めを同時に容易に実現でき
る。150μmφのバンプ18をサブ基板10又は実装
基板11側に設けて接合する。この時もバンプ18の表
面張力によって、サブ基板10は、実装基板11上の所
定の位置に2〜3μmの精度で実装される。従って、L
ED16は、実装基板11に対して数μmの精度で位置
決めが可能となる。
る。この時少なくともLED16の厚み分、約100μ
m厚の接合材料を設ける必要があるが、バンプ18を用
いることにより接合と位置決めを同時に容易に実現でき
る。150μmφのバンプ18をサブ基板10又は実装
基板11側に設けて接合する。この時もバンプ18の表
面張力によって、サブ基板10は、実装基板11上の所
定の位置に2〜3μmの精度で実装される。従って、L
ED16は、実装基板11に対して数μmの精度で位置
決めが可能となる。
【0018】サブ基板10接合用のバンプ18の材料
は、LED接合用のPbSnと同一でも良いが、Inや
Bi等を添加したより低い溶融温度の材料が望ましい。
又は、LED用にAuSn、サブ基板用にPbSnを使
用することもできる。
は、LED接合用のPbSnと同一でも良いが、Inや
Bi等を添加したより低い溶融温度の材料が望ましい。
又は、LED用にAuSn、サブ基板用にPbSnを使
用することもできる。
【0019】LED16は、直接実装基板11に固定さ
れないので、V溝12に無関係にバンプ18の大きさ、
数量を設計できる。接合面積を十分に確保できるので、
従来構成での放熱の問題も解消できる。また、サブ基板
10でLED16の特性を評価できるので、LED16
の接合不具合、チップ不良をチェックし、良品のみを実
装基板11に実装できる。光モジュール組立において、
LED16のような光素子の実装時に不具合が生じ、高
価な実装基板11を含めて廃棄せざるを得なかったが、
本構成にすることにより途中で不良品を排除し、失敗コ
ストを低減することができる。
れないので、V溝12に無関係にバンプ18の大きさ、
数量を設計できる。接合面積を十分に確保できるので、
従来構成での放熱の問題も解消できる。また、サブ基板
10でLED16の特性を評価できるので、LED16
の接合不具合、チップ不良をチェックし、良品のみを実
装基板11に実装できる。光モジュール組立において、
LED16のような光素子の実装時に不具合が生じ、高
価な実装基板11を含めて廃棄せざるを得なかったが、
本構成にすることにより途中で不良品を排除し、失敗コ
ストを低減することができる。
【0020】次に、本発明の第2実施形態を説明する。
【0021】高速の光信号を扱う場合、電気ノイズ、ク
ロストーク低減のためにLED16周辺の回路設計が必
要とされる。サブ基板10の表面に電極を引き回さず
に、図2のようにサブ基板10を多層基板構成にするこ
とで対応できる。
ロストーク低減のためにLED16周辺の回路設計が必
要とされる。サブ基板10の表面に電極を引き回さず
に、図2のようにサブ基板10を多層基板構成にするこ
とで対応できる。
【0022】続いて、本発明の第3実施形態を説明す
る。
る。
【0023】さらに高速の信号の場合、図3のようにサ
ブ基板10を両面実装構成にして光素子制御用の電子回
路20を近接して配置する。又は、サブ基板10自身が
ドライバやプリアンプIC等の電子回路20であれば、
より大きな効果が得られる。
ブ基板10を両面実装構成にして光素子制御用の電子回
路20を近接して配置する。又は、サブ基板10自身が
ドライバやプリアンプIC等の電子回路20であれば、
より大きな効果が得られる。
【0024】本発明では、光素子としてLEDを例に示
したが、LDや他の光素子に代えることもできる。ま
た、複数の光素子がモノリシックに集積したアレイ状光
素子のモジュールに代えることもできる。
したが、LDや他の光素子に代えることもできる。ま
た、複数の光素子がモノリシックに集積したアレイ状光
素子のモジュールに代えることもできる。
【0025】また、PDの代わりにバンプを支える基板
を配し、光路を下方に90°変換し、下方に配置された
光素子に光を結合させる構成でも同様な効果が得られ
る。
を配し、光路を下方に90°変換し、下方に配置された
光素子に光を結合させる構成でも同様な効果が得られ
る。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低コストでしかも特性の安定な光モジュールを実現でき
る。
低コストでしかも特性の安定な光モジュールを実現でき
る。
【図1】本発明の第1実施形態の全体の断面図である。
【図2】本発明の第2実施形態の要部の断面図である。
【図3】本発明の第3実施形態の要部の断面図である。
【図4】従来の光モジュールの断面図である。
10 サブ基板 11 実装基板 12 V溝 13 光ファイバ 14 レーザ光 15 ミラー 16 光素子(LED) 17 発光部 18 バンプ 19 接合パッド 20 電子回路
Claims (6)
- 【請求項1】 表面発光又は受光の光素子及び光ファイ
バが同一実装基板上に平面的に配置され、前記光ファイ
バの固定溝側面で光路を変換する光結合系を有する光モ
ジュールであって、前記光素子がサブ基板を介して前記
実装基板に配置されることを特徴とする光モジュール。 - 【請求項2】 サブ基板が多層配線基板であることを特
徴とする請求項1記載の光モジュール。 - 【請求項3】 サブ基板が両面実装基板であることを特
徴とする請求項1記載の光モジュール。 - 【請求項4】 サブ基板が光素子制御用の電子回路素子
であることを特徴とする請求項1記載の光モジュール。 - 【請求項5】 光素子がサブ基板にバンプ接合されるこ
とを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の光モジュ
ール。 - 【請求項6】 サブ基板が実装基板にバンプ接合される
ことを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載の光
モジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7174595A JPH0926530A (ja) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | 光モジュール |
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JP7174595A JPH0926530A (ja) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | 光モジュール |
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Family Applications (1)
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