JPH10200153A - 受/発信光モジュール - Google Patents

受/発信光モジュール

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JPH10200153A
JPH10200153A JP248797A JP248797A JPH10200153A JP H10200153 A JPH10200153 A JP H10200153A JP 248797 A JP248797 A JP 248797A JP 248797 A JP248797 A JP 248797A JP H10200153 A JPH10200153 A JP H10200153A
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JP
Japan
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solder
receiving
emitting element
substrate
light receiving
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JP248797A
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Inventor
Akira Iketani
晃 池谷
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/0225Out-coupling of light
    • H01S5/02251Out-coupling of light using optical fibres
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/023Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • H01S5/02326Arrangements for relative positioning of laser diodes and optical components, e.g. grooves in the mount to fix optical fibres or lenses
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/0235Method for mounting laser chips
    • H01S5/02355Fixing laser chips on mounts
    • H01S5/0237Fixing laser chips on mounts by soldering

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  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板上に受/発光素子を簡単に精度良く位置
決め固着することのできる受/発信光モジュールを提供
する。 【解決手段】 基板11上に受/発光素子12が半田H
によって固着された受/発信光モジュール10であっ
て、半田Hは基板11または前記受/発光素子12の少
なくともいずれか一方に設けられた窪み13内に充填さ
れて基板11と受/発光素子12のそれぞれの接合面が
密着して固着されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は基板上に半導体レー
ザ等の受/発光素子が固着された受/発信光モジュール
に関する、さらに詳しくは受/発光素子が基板に簡単に
精度良く固着される受/発信光モジュールに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザ等の受/発光素子と光導波
路、例えば光ファイバとの接続の一つに図6に示す受/
発信光モジュールがある。図6に示す受/発信光モジュ
ール60において、61は半導体レーザ等の受/発光素
子、62はシリコン等からなる基板である。受/発光素
子61と基板62は通常半田Hで固着されている。また
光ファイバ63は基板62に設けられたV溝65に嵌め
込まれて接着剤等によって固着されている。上記の構造
の受/発信光モジュールにおける受/発光素子と光導波
路の接続部は構造が簡単であるので広く実用化されてい
る。受/発光素子61と基板62の半田付けの方法とし
て図7(イ)、(ロ)に示す方法がある。図7(イ)は
熱圧着法、(ロ)はリフロー法である。
【0003】図7(イ)の熱圧着法は、受/発光素子6
1と基板62の間に装着した半田Hを作業基台内に設け
られたヒータ67で加熱して溶融し、同時に両者に圧力
を加えて固着する。また図7(ロ)のリフロー法は、受
/発光素子61の下部に予め装着された半田Hを有した
受/発光素子61を基板62の上に位置決め固定して図
示していないリフロー炉内で加熱して受/発光素子61
と基板62を固着する。図7(イ)、(ロ)に示すいず
れの方法であっても、基板62の下地金属面および受/
発光素子61の下部半田接着面は平面となっていて、両
者の間に溶融液化した半田Hが浸透し、ある厚みの半田
層を形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ここで、半田層の厚み
は接続すべき光ファイバ63との位置関係から常に一定
であることが要求される。このため通常半田Hの量を一
定にして半田層の厚みを一定にし、位置精度を保ように
している。受/発信光モジュールにおける受/発光素子
61と光ファイバ63の実装位置精度の許容度は、光軸
ずれの許容度で決まり、望ましくは水平/垂直両方向と
も1μm以下である。
【0005】垂直方向を考えると光ファイバ63を固定
するV溝65の位置(深さ)精度と受/発光素子61の
実装位置(高さ)精度の和であり、受/発信光モジュー
ルにおける受/発光素子61の高さ精度目標はサブミク
ロンレベルが要求される。従来技術においては、半田量
のばらつきにより半田層厚のばらつきや、半田の凝固不
均一による傾きの発生があるなど受/発光素子61の高
さをサブミクロン以下に制御するのは困難であった。
【0006】本発明は上記の課題を解決し、基板上に受
/発光素子を簡単に精度良く位置決め固着することので
きる受/発信光モジュールを提供することを目的とする
ものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために以下のような手段を有している。
【0008】本発明の請求項1の受/発信光モジュール
は、基板上に受/発光素子が半田によって固着された受
/発信光モジュールであって、前記半田は前記基板また
は前記受/発光素子の少なくともいずれか一方に設けら
れた窪み内に充填されて前記基板と前記受/発光素子の
それぞれの接合面が密着して固着されていることを特徴
とする。
【0009】本発明の請求項2の受/発信光モジュール
は、窪み内に充填されている半田は窪み内に空隙を有し
た状態で充填されていることを特徴とする。
【0010】本発明の請求項1の受/発信光モジュール
によれば、基板と受/発光素子は少なくともいずれか一
方に設けられた窪み内に充填されている半田によって両
者の接合面が密着して固着されているので、半田層によ
る浮きがなくなり両者の位置関係は常に一定に保ことが
できる。例えば、仮に窪み内に充填されている半田の量
が窪みの容積を越えた場合であっても両者を加圧して両
者の接合面を密着状態にして接合面の間の半田を接合面
外に押し出すことで半田層による浮きがなくなり両者の
位置関係を簡単に一定に保ことができる。両者の接合面
の面積は窪みの分小さくなっているので容易に接合面の
間の半田を接合面外に押し出すことができる。
【0011】本発明の請求項2の受/発信光モジュール
によれば、半田は窪みの容積を越えない範囲で空隙を有
した状態で充填されているので、窪み内の半田は基板と
受/発光素子の接合面に漏れ出ることない。従って半田
層による浮きがなくなり常に両者が密着して固定される
ので両者の位置関係は常に一定に保ことができる。半田
は窪みの容積を越えない範囲に設定すればよいので半田
の充填量の管理が容易となり、受/発信光モジュールの
生産性が向上する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に本発明の受/発信光モジュ
ールの実施の形態を図1ないし図 を参照してより詳細
に説明する。 (実施の形態1)図1に示す受/発信光モジュール10
はシリコン基板11の上に半導体レーザ12が半田Hに
より固着されたものである。半田Hはシリコン基板11
の面に設けられた窪み13に空隙Sを有して充填されて
いて受/発光素子12の下面とシリコン基板11とを固
着している。窪み13の平面積の大きさは半導体レーザ
12の下面の面積の大きさより若干小さめとなってい
る。図1において、14は光ファイバで、光ファイバ1
4はシリコン基板11に形成されたV溝15内に装着さ
れ接着剤で固着され、押さえ板16によって固定保護さ
れている。
【0013】図2および図3は上記の受/発信光モジュ
ール10の製造方法の一実施例である。シリコン基板1
1の所定の位置に所定の深さの窪み13を方向性エッチ
ングにより形成する。窪み13の大きさはシリコン基板
11に載置する半導体レーザ12の下面の面積の大きさ
より若干小さめとする。窪み13の底にAuSnからな
る半田バンプH0 を形成する。半田バンプH0 の形成は
半田チップのリフローにより形成することができる。半
田バンプH0 の高さを図3に示すように窪み13の深さ
より高くするが、半田バンプH0 の量は窪み13の容積
より少なくし、半田バンプH0 が溶融した際に窪み13
より溢れない量とする。半田バンプH0 をシリコン基板
11の窪み13に形成した状態で載置する。半導体レー
ザ12は窪み13を目印にすることによって水平位置精
度は1μm以内に制御が可能となる。
【0014】上記の状態で両者を加熱圧着する。加熱お
よび圧着により半田バンプH0 は軟化溶融して窪み13
内に広がり、半導体レーザ12の下面がシリコン基板1
1の上面と接し、最終的に密着する。両者が密着した状
態で加熱を終了すると半田Hは凝固を開始する。ここ
で、半田Hの凝縮の際に半田Hが熱収縮して半導体レー
ザ12を下方に引っ張る力が作用するので半導体レーザ
12はシリコン基板11から浮き上がることなく確実に
密着して固着される。ついで、光ファイバ14をV溝1
5内に装着して接着剤を充填して押さえ板16によって
固定し、受/発信光モジュール10が製造される。
【0015】(実施の形態2)図4および図5(イ)、
(ロ)は他の実施の形態を示す受/発信光モジュール2
0の製造工程の一部を示す斜視図である。図4に示す受
/発信光モジュール20は、シリコン基板21上に半導
体レーザ22とSiO2 導波路23で構成される送信側
およびSiO2 導波路24と端面入射型フォトダイオー
ド25で構成される受信側が一体に形成されたものであ
る。半導体レーザ22およびフォトダイオード25の下
面の接合面の四隅に半田ブロックH1 、H2 が形成され
ている。本実施の形態においては、シリコン基板21の
窪み26は単に半田溜まりとして作用するのみならず、
図5(イ)、(ロ)に示すように半田ブロックH1 、H
2 の嵌合孔となっていて、シリコン基板21と半導体レ
ーザ22およびフォトダイオード25の位置合わせ孔と
して作用する。
【0016】半田ブロックH1 、H2 は半導体レーザ2
2およびフォトダイオード25のウエハー工程におい
て、AuSn蒸着またはスパッタ成膜後にフォトリソグ
ラフィーによりエッチングするので位置精度は1μm以
下にすることは十分可能である。なお、半田ブロックH
1 、H2 の高さが窪み26の深さより高いことは実施の
形態1と同様である。以下、両者を加熱圧着して固着す
ることは実施の形態1と同様であるので詳細な説明は省
略する。また、本実施の形態においても半田Hは窪み2
6内に空隙Sを有して充填固着されていることは実施の
形態1と同様である。
【0017】なお、上記の各実施の形態において、半田
溜まりとなる窪みは基板側に設けられている例について
説明したが、窪みは受/発光素子側に設けられていても
良いし、両者に設けられていても良い。また、窪みに充
填される半田は窪みの容積を越えない方が望ましいが、
例えば容積を越えた場合であっても、両者の接合面の面
積は窪みの分小さくなっているので容易に接合面の間の
半田を接合面外に押し出すことができるので、両者の接
合面を密着して固着することが可能となる。
【0018】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項1の
受/発信光モジュールによれば、基板と受/発光素子は
少なくともいずれか一方に設けられた窪み内に充填され
ている半田によって両者の接合面が密着して固着されて
いるので、半田層による浮きがなくなり両者の位置関係
は常に一定に保ことができる。例えば、仮に窪み内に充
填されている半田の量が窪みの容積を越えた場合であっ
ても、 両者の接合面の面積は窪みの分小さくなってい
るので容易に接合面の間の半田を接合面外に押し出すこ
とができ、両者の接合面を密着状態にして両者の位置関
係を簡単に一定に保ことができる。
【0019】本発明の請求項2の受/発信光モジュール
によれば、半田は窪みの容積を越えない範囲で空隙を有
した状態で充填されているので、窪み内の半田は基板と
受/発光素子の接合面に漏れ出ることない。従って半田
層による浮きがなくなり常に両者が密着して固定される
ので両者の位置関係は常に一定に保ことができる。半田
は窪みの容積を越えない範囲に設定すればよいので半田
の充填量の管理が容易となり、受/発信光モジュールの
生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の受/発信光モジュールの一実施の形態
を示す断面図である。
【図2】図1の受/発信光モジュールの製造工程の一部
を示す斜視図である。
【図3】図1の受/発信光モジュールの製造工程の他の
一部を示す断面図である。
【図4】本発明の受/発信光モジュールの他の実施の形
態の製造工程の一部を示す斜視図である。
【図5】(イ)、(ロ)は図4の受/発信光モジュール
の製造工程の他の一部を示す断面図である。
【図6】従来の受/発信光モジュールの製造方法の一部
を示す側面図である。
【図7】(イ)、(ロ)は従来の受/発信光モジュール
の製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
10 受/発信光モジュール 11 シリコン基板 12 半導体レーザ 13 窪み 14 光ファイバ 15 V溝 16 押さえ板 H 半田 S 空隙

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に受/発光素子が半田によって固
    着された受/発信光モジュールであって、前記半田は基
    板または受/発光素子の少なくともいずれか一方に設け
    られた窪み内に充填されて前記基板と前記受/発光素子
    のそれぞれの接合面が密着して固着されていることを特
    徴とする受/発信光モジュール。
  2. 【請求項2】 窪み内に充填されている半田は窪み内に
    空隙を有した状態で充填されていることを特徴とする請
    求項1に記載の受/発信光モジュール。
JP248797A 1997-01-10 1997-01-10 受/発信光モジュール Pending JPH10200153A (ja)

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