KR100637613B1 - 광 모듈 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

면 발광 레이저(14)는 면 발광 레이저(14)의 반도체 기판의 측면(15)이 실장 기판(12)의 평면(13)과 면하도록 배치되어 있다. 이로 인해, 면 발광 레이저(14)로부터 출사된 광(44)의 진행 방향은 실장 기판(12)의 평면(13)에 따르는 방향이 된다. 따라서, 광 파이버(16)를 실장 기판(12)의 평면(13)에 따르는 방향이 되도록 배치할 수 있다. 이로써, 광 모듈(10)을 박형화할 수 있다.
실장 부재, 광 소자, 반도체 기판, 광 도파로, 광 모듈

Description

광 모듈 및 그의 제조 방법{Optical module and method of manufacture thereof}
본 발명은 광 소자, 광 도파로 등이 하이브리드 집적되는 광 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
광 모듈은 전기에서 광으로의, 또는 광에서 전기로의 변환을 행하는 장치이다. 광 모듈은 광 소자, 광 도파로, 전자 회로 등이 하이브리드 집적된 구조를 이루고 있다. 광 모듈은 예를 들면 광 파이버 통신 시스템에서 사용된다. 종래의 광 모듈로서는, 예를 들면, 일본 특개평6-237016호 공보에 개시된 광 모듈이 있다.
상기 광 모듈은 발광 소자로서 면 발광 레이저를 사용하고 있다. 면 발광 레이저는 반도체 기판상에 형성되어 있다. 그리고, 광은 상기 반도체 기판의 평면에 수직인 방향으로 출사된다. 따라서, 상기 광 모듈에 있어서, 면 발광 레이저를 실장 기판에 실장하면, 광은 위쪽으로 출사된다. 그 때문에, 광 파이버는 위쪽을 향하도록 실장 기판에 장착시키지 않을 수 없다. 따라서, 광 모듈은 광 파이버가 위쪽을 향하고 있는 양 만큼 두께가 커진다.
전자 기기에는 박형화가 요구되고 있다. 따라서, 광 모듈에도 당연히 박형화가 요구되고 있다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이다. 본 발명의 목적은 박형화가 가능한 광 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 실장 부재와, 실장 부재의 평면에 실장된 광 소자를 구비하며, 광 소자는 반도체 기판 상에 형성되며, 또한 반도체 기판의 평면에 수직인 방향으로 광을 출사 또는 반도체 기판의 평면에 수직인 방향으로부터 광이 입사되는 소자에 관한 것이며, 또한, 실장 부재의 평면에 실장되어, 광 소자로부터 출사된 광 또는 광 소자로 입사되는 광을 도파하는 광 도파로를 구비한 광 모듈에 있어서, 광 소자로부터 출사된 광 또는 광 소자로 입사하는 광의 진행 방향이, 실장 부재의 평면에 따르는 방향이 되도록, 광 소자가 실장되며, 동시에 실장 부재의 평면에 따르는 방향으로 광 도파로가 실장된 광 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광 모듈은 광의 진행 방향이 실장 부재의 평면에 따르는 방향이 되도록, 광 소자를 배치하고 있다. 그 때문에, 광 도파로를 실장 부재의 평면에 따르는 방향이 되도록, 배치할 수 있다. 따라서, 광 도파로가 위쪽을 향하고 있던 종래의 광 모듈에 비해, 본 발명에 의하면, 광 모듈을 박형화할 수 있다.
본 발명에 따른 광 모듈에 있어서, 광 소자는 광이 출사 또는 입사되는 광 출입구를 구비하며, 광 출입구는 실장 부재의 평면에 따르는 방향을 향하여도 된다. 이와 같이 광 소자를 배치하면, 광의 진행 방향이 실장 부재의 평면에 따르는 방향이 되기 때문이다.
본 발명에 따른 광 모듈은 광 소자의 위치를 결정하는 위치 결정 부재가 실 장 부재의 평면에 실장되어 있어도 된다. 광 소자와 광 도파로를 결합시켰을 때에, 위치 결정 부재가 없으면, 광 소자와 광 도파로의 위치가 맞도록 광 소자의 치수를 설계하지 않으면 안된다. 위치 결정 부재가 있으면 광 소자를 실장 부재의 평면에 적재시킬 필요가 없다. 따라서, 광 소자의 치수 설계의 자유도가 커진다.
또, 위치 결정 부재의 재료는 열 전도도가 큰 재료이어도 가능하다. 광 소자의 열을 방열, 즉 히트 싱크할 수 있기 때문이다. 또한, 위치 결정 부재의 재료는 전기 도전성을 갖는 재료도 가능하다. 전극으로서 사용할 수 있기 때문이다. 이 경우, 위치 결정 부재의 구체적인 재료로서는 예를 들면 구리 등이 바람직하다.
본 발명에 따른 광 모듈은 실장 부재의 평면에 실장되며, 동시에 광 소자와 전기적으로 접속된 반도체 칩을 구비하고, 위치 결정 부재가 반도체 칩의 측면에 장착되어도 된다.
본 발명에 따른 광 모듈에 있어서, 위치 결정 부재는 반도체 칩의 반도체 소자 형성면보다 아래에 위치하여도 된다.
위치 결정 부재를 반도체 칩의 측면에 장착하는 방법으로서는 접착제를 사용하는 방법이 있다. 이 경우, 위치 결정 부재와 반도체 칩의 측면 사이에서, 접착제가 밀려 나오는 것이 있다. 이 때, 위치 결정 부재가 반도체 칩의 반도체 소자 형성면과 같거나 또는 위에 위치하고 있으면, 접착제가 반도체 칩의 반도체 소자 형성면에 부착할 가능성이 있다. 반도체 소자 형성면에는 반도체 소자로 구성되는 전자 회로가 형성되어 있다. 따라서, 예를 들면 접착제가 전기 도전성을 가질 경우, 전자 회로가 단락하게 된다.
또, 위치 결정 부재와 반도체 칩의 측면 사이에, 필요 이상의 접착제가 있으면, 위치 결정 부재가 경사질 우려가 있다. 이러한 상태라면, 위치 결정 부재를 정밀하게 반도체 칩의 측면에 접착할 수 없다. 따라서, 여분의 접착제를 흡수하기 위한 공간을, 위치 결정 부재와 반도체 칩의 측면 사이에 설정하여도 된다. 공간을 형성하는 수단으로서는 위치 결정 부재의 면 중, 반도체 칩의 측면과 접촉하는 면에 푸트(foot)부를 설정하거나 또는 오목부를 형성할 수 있다.
또한, 접착제의 재질은 접착제에 요구되는 특성에 따라, 전기 도전성, 전기절연성, 열 전도성 또는 열 비전도성을 선택한다.
본 발명에 따른 광 모듈에 있어서, 실장 부재는 제 1 배선을 구비하며, 위치 결정 부재가 제 1 배선과 접촉하고 있어도 된다. 상술된 바와 같이, 위치 결정 부재는 전극으로서 기능하거나 히트 싱크로서 기능할 수 있다. 위치 결정 부재가 제 1 배선과 접촉하고 있으므로 위치 결정 부재를 전극으로서 기능시킬 수 있다. 또한, 위치 결정 부재가 히트 싱크로서 기능하고 있는 경우, 열을 위치 결정 부재로부터 제 1 배선으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 방열 효과가 더욱 높아진다.
본 발명에 따른 광 모듈에 있어서, 실장 부재는 제 2 배선을 구비하며, 광 소자의 상부 전극이 제 2 배선까지 연장되어 있으며, 또한 제 2 배선과 전기적으로 접속되어 있어도 된다.
상부 전극과 제 2 배선을 전기적으로 접속하는 수단으로서는 와이어 본딩을 고려할 수 있다. 상부 전극이 위쪽을 향하고 있지 않으면, 와이어 본딩에 고도의 기술이 요구된다. 광의 진행 방향이 실장 부재의 평면에 따르는 방향이 되도록 광 소자를 배치한 결과, 상부 전극을 위쪽을 향할 수 없게 되는 경우가 있다. 이 경우, 상부 전극을 제 2 배선까지 연장하는 구조로 하면, 상부 전극과 제 2 배선과의 전기적 접속이 용이하게 된다.
본 발명에 따른 광 모듈에 있어서, 광 모듈은 차광성 수지로 밀봉하여 패키지화된 광 모듈이고, 광 소자와 광 도파로 사이의 광로에 충전된 광 투과성 수지를 구비하고 있어도 된다. 광 모듈을 수지로 패키지화함으로써, 광 모듈의 범용성 및 취급성이 향상한다. 차광성 수지로 한 것은 실장 부재에 실장되는 전자 회로에 자연광이나 광 소자로부터의 광이 접촉하면, 전자 회로가 오동작할 우려가 있기 때문이다. 단지, 광로가 되는 장소에는 광 투과성 수지를 충전함으로써, 광로를 확보하고 있다.
본 발명에 따른 광 모듈에 있어서, 광 모듈은 다른 실장 부재에 실장되는 실장면을 구비하며, 광 도파로는 실장면을 따라 연장되어 있어도 된다.
본 발명은 실장 부재와, 실장 부재의 평면에 실장된 광 소자를 구비하며, 광 소자는 반도체 기판상에 형성되며, 또한 반도체 기판의 평면에 수직인 방향으로 광을 출사하거나 또는 반도체 기판의 평면에 수직인 방향으로부터 광이 입사되는 소자에 관한 것이며, 또한, 실장 부재의 평면에 실장되어, 광 소자로부터 출사된 광 또는 광 소자로 입사되는 광을 도파하는 광 도파로를 구비한 광 모듈의 제조 방법으로서, 반도체 기판의 측면이 실장 부재의 평면과 면하도록 광 소자를 배치하는 공정과, 광 소자의 상부 전극을 다른 전극과 전기적으로 접속하는 공정과, 실장 부재의 평면에 따르는 방향으로 광 도파로를 배치하는 공정을 포함한다.
광 소자의 상부 전극은 광 소자의 반도체 기판의 평면상에 위치하고 있다. 따라서, 광 소자의 반도체 기판의 측면이 실장 부재의 평면과 면하도록 광 소자를 배치하면, 상부 전극이 가로방향을 향한다. 광 소자의 상부 전극을 예를 들면 와이어 본딩에 의해 다른 전극과 전기적으로 접속하는 경우, 광 도파로가 이미 실장되어 있으면 접속의 장해가 된다. 본 발명과 같이 상부 전극을 다른 전극과 전기적으로 접속한 후 광 도파로를 실장 부재의 평면에 배치하면 이러한 문제가 생기지 않는다.
도 1은 본 발명을 적용한 제 1 실시예에 따른 광 모듈을 도시한 도면.
도 2는 본 발명을 적용한 제 1 실시예에 따른 광 모듈의 평면의 모식도.
도 3은 본 발명을 적용한 제 2 실시예에 따른 광 모듈을 도시한 도면.
도 4는 본 발명을 적용한 제 3 실시예에 따른 광 모듈을 도시한 도면.
도 5는 본 발명을 적용한 제 4 실시예에 따른 광 모듈을 도시한 도면.
도 6은 본 발명을 적용한 제 5 실시예에 따른 광 모듈을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 광 모듈을 사용한 광 전달 장치를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 광 모듈을 사용한 광 전달 장치를 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 광 모듈을 사용한 광 전달 장치를 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 광 모듈의 제 6 실시예의 단면의 모식도.
도 11은 본 발명에 따른 광 모듈의 제 6 실시예의 평면의 모식도.
도 12는 본 발명에 따른 광 모듈의 제 7 실시예의 부분 단면의 모식도.
도 13은 본 발명에 따른 광 모듈의 제 8 실시예의 부분 단면의 모식도.
도 14는 본 발명에 따른 광 모듈의 제 9 실시예의 부분 단면의 모식도.
(제 1 실시예)
(구조의 설명)
도 1은 본 발명에 따른 광 모듈의 제 1 실시예의 단면 모식도이다. 도 2는 이것의 평면 모식도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 제 1 실시예의 구조를 설명한다. 광 모듈(10)은 SOP, QFP형 실장 형태를 하고 있다. 광 모듈(10)은 실장 기판(12)의 평면(13)상에 면 발광 레이저(14), 반도체 칩(30) 및 광 파이버(16)를 실장한 구조를 이루고 있다. 실장 기판(12)의 평면(13)은 실장 기판(12) 중 어느 한쪽의 면이다. 실장 기판(12)의 평면(13)은 패키지의 안쪽을 향하는 면이다. 실장 기판(12)은 리드 프레임의 일부, 예를 들면 다이 패드부로서도 가능하다. 실장 기판(12)은 열 팽창율이 낮은 재료, 예를 들면 세라믹이나 금속으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 실장 기판(12)의 팽창 수축이 적기 때문에, 면 발광 레이저(14)와 광 파이버(16)의 위치 어긋남이 생기기 어렵게 된다. 특히, 실장 기판(12)이 열 전도성이 높은 재료, 예를 들면 금속으로 구성되어 있으면 방열성도 향상한다. 면 발광 레이저(14) 및 광 파이버(16)는 각각 3개가 있다. 본 실시예에서는 복수의 광 소자의 예로서 복수의 면 발광 레이저(14)가 설정되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면 1개의 광 소자를 설정하여, 이 광 소자가 복수의 광 의 입사구 또는 출사구를 갖고 있어도 된다. 또한, 1개의 광의 입사구 또는 출사구를 구비하고 있는 1개의 광 소자를 설정하여도 되고, 이 점은 적절하게 결정하면 된다.
면 발광 레이저(14)의 측면(15) 즉 광의 출사구 또는 입사구가 있는 면과 대략 수직 형성된 면이, 실장 기판(12)의 평면(13)과 면(대향)하도록, 면 발광 레이저(14)는 배치되어 있다. 이로써, 면 발광 레이저(14)의 광 출사구(17)로부터 출사된 광(44)의 진행 방향은 실장 기판(12)의 평면(13)에 따르는 방향이 된다.
본 실시예에서는 1개의 반도체 칩(30)이 장착되어 있지만, 복수의 반도체 칩(30)을 장착하여도 된다. 예를 들면 복수의 광 소자의 개개에 대응하도록 복수의 반도체 칩(30)을 장착하여도 된다.
반도체 칩(30)에는 CMOS 회로가 형성되어 있다. 상기 CMOS 회로로부터 면 발광 레이저(14)에 구동 신호가 보내진다. 반도체 칩(30)은 광 소자의 일례가 되는 면 발광 레이저(14)를 구동하는 것이다. 또한, 반도체 칩(30)은 광 소자의 구동을 위한 신호 또는 정보를 제어하는 기능을 구비하여도 된다. 또, 광 소자(특히 수광 소자의 경우)에 구동 회로가 내장되어 있으면 반도체 칩(30)을 생략하여도 된다.
3개의 면 발광 레이저(14)는 위치 결정 판(20)에 고정되어 있다. 위치 결정 판(20)은 그 문언과 같이 면 발광 레이저(14)의 위치를 결정하기 위한 부재이다. 위치를 결정하는 부재이므로 재료 자체에는 어느 정도의 딱딱함이 요구된다. 위치 결정 판(20)의 재료로서는 예를 들면 금속이나 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또 한, 위치 결정 판(20)은 열경화성 수지로 밀봉되는 경우에는 열 경화를 위해 밀봉재에 가해지는 온도 이상의 내열성을 갖는 부재인 것이 바람직하다. 또한, 이 위치 결정 판(20)에, 예를 들면 전극의 기능 및 히트 싱크(방열 부재)의 기능 중 적어도 한쪽을 갖게 하여도 된다. 이 위치 결정 판(20)에 예를 들면 전극의 기능을 갖게 한다고 한다면, 위치 결정 판(20)의 재료로서는 통상적인 전극으로 사용되는 재료를 적용할 수 있다. 예를 들면, 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈 등의 어느 하나이다. 한편, 히트 싱크의 기능을 위치 결정 판(20)에 갖게 할 경우, 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈이나 세라믹 등 중 어느 하나의 방열 재료를 고려할 수 있다. 위치 결정 판(20)에 전극의 기능 및 히트 싱크(방열 재)의 기능을 갖게 하면, 금·은·구리·니켈 중 어느 하나인 경우가 바람직하다. 위치 결정 판(20)은 실장 기판(12)의 평면(13)상에 실장되어 있다. 또한, 위치 결정 판(20)은 접착제(24)에 의해, 반도체 칩(30)의 측면에 접착되어 있다. 위치 결정 판(20)과 반도체 칩(30)사이에서 전기적으로 절연 상태를 유지하고자 하는 경우에는 접착제(24)로서 절연 재료, 예를 들면 열경화형 에폭시 수지를 사용하면 된다. 또한, 위치 결정 판(20)이 히트 싱크의 기능을 구비하고 있는 경우, 접착제(24)에 열 전도가 양호한 재료를 혼합시키는 것도 가능하다. 예를 들면 에폭시 수지에 실리카 또는 알루미나 등의 필러를 혼합함으로, 접착제(24)로서의 기능에 부가하여 열 전도의 대책도 마련할 수 있다. 또한 열 전도를 양호하게 하고자 하는 경우에는 은 페이스트를 사용하는 것도 고려할 수 있다. 또, 은 페이스트는 도전성을 갖기 때문에, 전기적으로 도통을 취하고자 하는 경우에는 적극적으로 사용하는 것이 바람직하다.
위치 결정 판(20)은 면 발광 레이저(14)가 광 파이버(16)와 결합하도록 배치되어 있다. 광 파이버(16)의 단면과 면 발광 레이저(14)는 도 1에 도시된 바와 같이 위치 결정이 된다. 또한, 위치 결정 판(20)은 반도체 칩(30)의 반도체 소자 형성면(37)보다 아래에 위치하고 있다. 이렇게 함으로써, 반도체 칩(30)의 전극과 위치 결정 판(20)과의 접촉을 방지할 수 있다. 면 발광 레이저(14)와 광 파이버(16)와의 결합부는 투명 수지(18)에 의해 덮여져 있다. 이로써, 면 발광 레이저(14)와 광 파이버(16) 사이의 광로에 투명 수지(18)가 충전되어진다.
면 발광 레이저(14)는 상부 전극(32) 및 하부 전극(34)을 구비하고 있다. 하부 전극(34)은 위치 결정 판(20)과 접촉하고 있다. 위치 결정 판(20)은 와이어(48)에 의해, 반도체 칩(3O)과 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 하부 전극(34)은 위치 결정 판(20) 및 와이어(48)를 통해 반도체 칩(30)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 상부 전극(32)은 와이어(46)에 의해 반도체 칩(30)과 전기적으로 접속되어 있다. 광 파이버(16)를 실장 기판(12)의 평면(13)에 배치한 후 와이어 본딩을 한다.
실장 기판(12)의 양측에는 외부 단자(26)가 배치되어 있다. 실장 기판(12),외부 단자(26)의 일부 및 광 파이버(26)의 일부가 차광성 수지(28)에 의해 밀봉되어 있다. 단지, 도 2에 있어서는 수지(28)의 도시를 생략하고 있다.
(효과의 설명)
(a) 제 1 실시예는 광(44)의 진행 방향이 실장 기판(12)의 평면에 따르는 방향이 되도록 면 발광 레이저(14)를 배치하고 있다. 이 때문에, 광 파이버(16) 내 의 광(44)의 진행 방향이 실장 기판(12)의 평면(13)에 따르는 방향이 되도록 광 파이버(16)를 배치할 수 있다. 따라서, 광 모듈(10)을 박형화할 수 있다.
(b) 제 1 실시예는 면 발광 레이저(14)의 위치 결정을 하는 위치 결정 판(20)을 구비하며, 위치 결정 판(20)이 실장 기판(12)의 평면상에 장착되어 있다. 이 때문에, 면 발광 레이저(14)를 고정하기 위해서 면 발광 레이저(14)를 실장 기판(12)의 평면에 적재시킬 필요가 없어진다. 따라서, 면 발광 레이저(14)의 치수의 설계의 자유도가 커진다.
(c) 제 1 실시예에 있어서, 위치 결정 판(20)의 재료는 열 전도도가 크다. 따라서, 위치 결정 판(20)은 면 발광 레이저(14)의 열을 히트 싱크할 수 있다.
(d) 제 1 실시예에 있어서, 위치 결정 판(20)의 재료는 전기 도전성을 갖는다. 따라서, 위치 결정 판(20)을 전극으로서 사용할 수 있다. 이 실시예에서는 3개의 면 발광 레이저(14)의 공통 전극으로서 기능하고 있다.
(e) 제 1 실시예에 있어서, 위치 결정 판(20)은 반도체 칩(30)의 측면에 접착되어 있다. 그리고, 위치 결정 판(20)은 반도체 소자 형성면(37)보다 아래에 위치하고 있다. 위치 결정 판(20)과 반도체 칩(30)의 측면 사이로부터 접착제(24)가 밀려 나오는 것이 있다. 접착제(24)가 반도체 소자 형성면(37)에 부착하면, 반도체 칩(30)의 회로가 단락한다. 이러한 구조이면, 가령 접착제(24)가 밀려 나오더라도 접착제(24)가 반도체 소자 형성면(37)에 부착할 가능성을 작게 할 수 있다.
(f) 제 1 실시예에 있어서, 위치 결정 판(20)은 실장 기판(12)의 평면상에 적재되어 있다. 상기와 같이 위치 결정 판(20)은 전극 및 히트 싱크로서 기능한 다. 따라서, 위치 결정 판(20)을 전원과 접속 또는 접지할 수 있다. 또한, 열을 위치 결정 판(20)으로부터 또한 실장 기판(12)에 흘릴 수 있다. 따라서, 방열 효과를 더욱 높일 수 있다.
(g) 상부 전극(32)은 면 발광 레이저(14)의 반도체 기판의 평면상에 위치하고 있다. 면 발광 레이저(14)의 반도체 기판의 측면(15)이 실장 기판(12)의 평면(13)과 면하도록 면 발광 레이저(14)는 배치되어 있다. 이 때문에, 상부 전극(32)은 가로 방향을 향하고 있다. 따라서, 와이어(46)에 의해 상부 전극(32)과 반도체 칩(3O)을 전기적으로 접속했을 때, 광 파이버(16)가 이미 배치되어 있으면 접속의 장애가 된다. 제 1 실시예에서는 와이어 본딩을 한 후, 광 파이버(16)를 실장 기판(12)의 평면(13)에 배치하고 있으므로, 이러한 문제는 생기지 않는다.
(h) 제 1 실시예에 있어서, 광 모듈(10)은 차광성 수지(28)로 밀봉하여 패키지화되어 있고, 면 발광 레이저(14)와 광 파이버(16) 사이의 광로에 광 투과성 수지인 투명 수지(18)를 충전하고 있다. 광 모듈(10)을 차광성 수지(28)로 패키지화함으로써, 광 모듈(10)의 범용성 및 취급성이 향상한다. 또한, 차광성 수지(28)에 의해, 반도체 칩(30)의 전자 회로에 자연 광이나 광 소자로부터의 광이 접촉하는 것을 막을 수 있다. 이로 인해, 전자 회로가 오동작하는 것을 방지할 수 있다. 단지, 광로가 되는 장소에는 투명 수지(18)를 충전함으로써 광로를 확보하고 있다.
(제 2 실시예)
(구조의 설명)
도 3은 본 발명에 따른 광 모듈의 제 2 실시예의 부분 단면 모식도이다. 면 발광 레이저(14)의 배치 장소를 도시하고 있다. 제 2 실시예에 있어서는 면 발광 레이저(14)의 상부 전극(32)이 리드 프레임인 실장 기판(12)의 평면과 와이어(52)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 하부 전극(34)과 상부 전극(32)과의 단락을 피하기 위해 실장 기판(12)의 평면상에 절연부(42)가 형성되어 있다. 그리고, 위치 결정 판(20)은 절연부(42)상에 적재되어 있다. 절연부(42)는 실장 기판(12)의 평면의 일부를 산화함으로써 형성된다. 또한, 절연부(42)는 실장 기판(12)의 평면의 일부에 절연성 테이프를 점착함으로써 형성된다. 제 2 실시예와 제 1 실시예의 차이는 이상의 점이다. 그 이외의 구조에 대해서는 제 1 실시예와 같다. 따라서, 제 1 실시예와 같은 부분에 대해서는 동일 부호를 부가함으로써 그의 설명을 생략한다. 또, 본 실시예에서는 면 발광 레이저(14)와 광 파이버(16)는 도 3에 도시된 바와 같이 위치 결정된다.
(효과의 설명)
제 2 실시예는 제 1 실시예와 같은 효과를 갖는다. 단지, (f)의 효과 중, 절연부(42)가 있기 때문에, 위치 결정 판(20)은 실장 기판(12)과 전기적으로 접속할 수 없다.
(제 3 실시예)
(구조의 설명)
도 4는 본 발명에 따른 광 모듈의 제 3 실시예의 부분 단면 모식도이다. 면 발광 레이저(14)의 배치 장소를 도시하고 있다. 제 3 실시예에 있어서는 면 발광 레이저(14)의 상부 전극(38)이 리드 프레임인 실장 기판(12)까지 연장되어 있고, 또한 실장 기판(12)과 전기적으로 접속되어 있다. 제 3 실시예와 제 2 실시예와의 차이는 이상의 점이다. 그 이외의 구조에 대해서는 제 2 실시예와 같다. 따라서, 제 2 실시예와 같은 부분에 대해서는 동일 부호를 부가함으로써 그 설명을 생략한다. 또, 본 실시예에서는 면 발광 레이저(14)와 광 파이버(16)는 도 4에 도시된 바와 같이 위치 결정된다.
(효과의 설명)
제 3 실시예는 제 2 실시예와 같은 효과를 갖는다. 이밖에, 이하의 특유의 효과를 갖는다. 상부 전극(38)은 가로방향을 향하고 있다. 와이어 본딩을 사용하여 상부 전극(38)과 실장 기판(12)과의 전기적 접속을 하는 경우, 이러한 구조이면 와이어 본딩에는 고도한 기술이 요구된다. 제 3 실시예와 같이 상부 전극(38)이 실장 기판(12)까지 연장되어 있는 구조로 하면, 상부 전극(38)과 실장 기판(12)과의 전기적 접속이 용이하게 된다.
(제 4 실시예)
(구조의 설명)
도 5는 본 발명에 따른 광 모듈의 제 4 실시예의 부분 단면의 모식도이다. 광 모듈(60)은 BGA, CSP형 실장 형태를 하고 있다. 실장 기판(62)의 평면(63)상에 면 발광 레이저(64), 반도체 칩(80) 및 광 파이버(66)를 실장한 구조를 이루고 있다. 도시는 하지 않았지만, 제 1 실시예와 같이 면 발광 레이저(64), 반도체 칩(80) 및 광 파이버(66)는 각각 3개가 있다. 면 발광 레이저(64)의 반도체 기판의 측면(69)이 실장 기판(62)의 평면(63)과 면하도록 면 발광 레이저(64)는 배치되 어 있다. 이로써, 면 발광 레이저(64)의 광 출사구(67)로부터 출사된 광(86)의 진행 방향은 실장 기판(62)의 평면(63)에 따르는 방향이 된다. 반도체 칩(80)에는 CMOS 회로가 형성되어 있다. 이 CMOS 회로로부터 면 발광 레이저(64)에 구동 신호가 보내진다.
실장 기판(62)의 평면(63)에는 배선부(88, 90, 92)가 형성되고, 이면(65)에는 배선부(94, 96, 98)가 형성되어 있다. 이면(65)은 다른 실장 기판에 실장되는 실장면이 된다. 배선부(88)는 배선부(94)와, 배선부(90)는 배선부(96)와, 배선부(92)는 배선부(98)와 전기적으로 접속되어 있다. 배선부(94, 96, 98)에는 범프 전극(89)이 형성되어 있다. 또, 범프 전극(89)을 생략한 랜드 그리드 어레이의 형태를 채용하여도 된다.
면 발광 레이저(64)는 예를 들면 구리로 이루어진 위치 결정 판(70)에 고정되어 있다. 위치 결정 판(70)은 전극 및 히트 싱크로서의 기능을 갖는다. 위치 결정 판(70)은 배선부(90)상에 적재되어 있다. 또한, 위치 결정 판(70)은 예를 들면 은 페이스트(74)에 의해 반도체 칩(80)의 측면에 접착되어 있다.
위치 결정 판(70)은 면 발광 레이저(64)가 광 파이버(66)와 결합하도록 배치되어 있다. 또한, 위치 결정 판(70)은 반도체 칩(80)의 반도체 소자 형성면(81)보다 아래에 위치하고 있다. 면 발광 레이저(64)와 광 파이버(66)의 결합부는 투명 수지(68)에 의해 덮어져 있다.
면 발광 레이저(64)는 상부 전극(82) 및 하부 전극(84)을 구비하고 있다. 하부 전극(84)은 위치 결정 판(70)과 접촉하고 있다. 위치 결정 판(70)은 배선부(90, 96)를 통해 전원과 접속 또는 접지되어 있다. 상부 전극(82)은 와이어(99)에 의해 배선부(88, 94)와 전기적으로 접속되어 있다. 구동 신호는 배선부(94)를 통해 상부 전극(82)에 보내진다. 또한, 와이어(99) 대신에 제 3 실시예와 같이 상부 전극(82)이 배선부(88)까지 연장되어 있는 구조로 하여도 된다.
반도체 칩(80)에는 범프 전극(95, 97)이 형성되어 있다. 범프 전극(95)은 배선부(90)와, 범프 전극(97)은 배선부(92)와 전기적으로 접속되어 있다. 광 파이버(66)의 일부, 반도체 칩(80) 및 면 발광 레이저(64)는 차광성 수지(28)에 의해 밀봉되어 있다. 또, 본 실시예에서는 면 발광 레이저(64)와 광 파이버(66)는 도 5에 도시된 바와 같이 위치 결정된다.
(효과의 설명)
제 4 실시예는 제 1 실시예와 같은 효과를 갖는다. 또한, 와이어(99) 대신에 제 3 실시예와 같이 상부 전극(82)이 배선부(88)까지 연장되어 있는 구조로 하면 제 3 실시예와 같은 효과를 갖는다.
또, 제 1 내지 제 4 실시예에 있어서는 광 파이버(16, 66)를 사용하였다. 그렇지만 유리 기판, 플라스틱 필름 등을 사용한 광 도파로에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 제 1 내지 제 4 실시예에 있어서는 면 발광 레이저(14, 64)를 사용하였다. 그렇지만 LD 등의 발광 소자나 PD 등의 수광 소자에도 본 발명을 적용할 수 있다.
(제 5 실시예)
도 6은 제 5 실시예에 따른 광 모듈을 도시한 도이다. 동도에 도시한 광 모듈은 도 2에 도시한 광 모듈과 비교하여 외부 단자(26)의 위치가 다르다. 즉, 도 2에 도시한 예에서는 광 파이버(16)가 도출되는 방향과, 외부 단자(26)가 도출되는 방향이 같다. 이에 반해, 도 6에 도시한 예에서는 광 파이버(16)가 도출되는 방향과, 외부 단자(100)가 도출되는 방향이 다르다. 예를 들면 광 소자의 예인 면 발광 레이저(14) 등이 패키지된 본체가 평면적으로 보아 구형을 이루는 경우에 도 2에 도시한 예에서는 광 파이버(16)와 외부 단자(26)가 같은 변으로부터 도출된다. 이에 반해, 도 6에 도시한 예에서는 광 파이버(16)와 외부 단자(100)가 다른 변으로부터 도출된다. 구체적으로는 도 6에 도시한 예에서는 1개의 변으로부터 광 파이버(16)가 도출되고, 이 변과 직각으로 접속되는 인접의 2변으로부터 외부 단자(100)가 도출되어 있다. 이렇게 함으로써, 다수의 광 파이버(16) 및 외부 단자(100)를 설정할 수 있다. 또, 광 파이버(16)는 평행한 2변에서 도출되어도 된다. 또, 본 실시예에서는 면 발광 레이저(64)와 광 파이버(66)는 도 6에 도시된 바와 같이 위치 결정된다.
(광 전송 장치)
상술한 광 모듈은 광 전송 장치를 구성하기 위해 사용할 수 있다. 예를 들면 도 7에 도시한 광 전송 장치는 광 모듈(110)과, 케이블(112)과, 커넥터(114)를 포함한다. 케이블(112)은 광 모듈(110)로부터 도출된 적어도 1개(많은 경우 여러개)의 광 파이버(도시하지 않고 )가 묶여져 구성된다.
도 8에 도시한 광 전송 장치는 적어도 1개의 광 모듈(120)과, 적어도 1개의 광 모듈(130)이 케이블(122)의 양 단부에 장착되어 구성된다. 케이블(122)은 적어도 1개(많은 경우 여러개)의 광 파이버(도시하지 않음)가 묶여져 이루어진다.
도 9는 본 발명을 적용한 실시예에 따른 광 전송 장치를 도시한 도면이다. 광전송 장치(140)는 컴퓨터, 디스플레이, 기억 장치, 프린터 등의 전자 기기(142)를 서로 접속하는 것이다. 전자 기기(142)는 정보 통신 기기라도 가능하다. 광 전송 장치(140)는 케이블(144)의 양단에 플러그(146)가 설정된 것이라도 가능하다. 케이블(144)은 1개 또는 여러개(하나 이상)의 광 파이버(16)(도 1 참조)를 포함한다. 광 파이버(16)의 양단부에는 광 소자가 설정되어 있다. 플래그(146)는 광 소자를 내장하며, 반도체 칩(30)을 내장하여도 된다.
광 파이버(16)의 한쪽 단부에 광학적으로 접속되는 광 소자는 발광 소자이다. 한쪽의 전자 기기(142)로부터 출력된 전기 신호는 발광 소자에 의해 광 신호로 변환된다. 광 신호는 광 파이버에 전달되어 광 파이버(16)의 다른쪽 단부에 광학적으로 접속되는 광 소자에 입력된다. 상기 광 소자는 수광 소자이고, 입력된 광 신호가 전기 신호로 변환된다. 전기 신호는 다른쪽의 전자 기기(142)에 입력된다. 이렇게 해서, 본 실시예에 따른 광 전송 장치(140)에 의하면 광 신호에 의해 전자 기기(142)의 정보 전달을 행할 수 있다.
(제 6 실시예)
(구조의 설명)
도 10은 본 발명에 따른 광 모듈의 제 6 실시예의 단면 모식도이다. 도 11은 이의 평면 모식도이다.
도 10 및 도 11을 참조하여 제 6 실시예의 구조를 설명한다. 광 모듈(210)은 SOP, QFP형의 실장 형태를 하고 있다. 광 모듈(210)은 실장 기판(212)의 평면(213)상에, 면 발광 레이저(214), 반도체 칩(230) 및 광 파이버(216)를 실장한 구조를 하고 있다. 실장 기판(212)은 리드 프레임이다. 면 발광 레이저(214), 반도체 칩(230) 및 광 파이버(216)는 각각 3개가 있다. 면 발광 레이저(214)는 면 발광 레이저(214)의 반도체 기판의 측면(215)이 실장 기판(212)의 평면(213)과 대면하도록 배치되어 있다. 이로 인해, 면 발광 레이저(214)의 광 출사구(217)로부터 출사된 광(244)의 진행 방향은 실장 기판(212)의 평면(213)에 따르는 방향이 된다. 반도체 칩(230)에는 CMOS 회로가 형성되어 있다. 이 CMOS 회로로부터 면 발광 레이저(214)에 구동 신호가 보내진다.
3개의 면 발광 레이저(214)는 예를 들면 구리로 이루어진 위치 결정 판(220)에 고정되어 있다. 위치 결정 판(220)은 전극 및 히트 싱크로서의 기능을 갖는다. 위치 결정 판(220)은 실장 기판(212)의 평면(213)상에 실장되어 있다. 또한, 위치 결정 판(220)은 예를 들면 접착제(224)에 의해 반도체 칩(230)의 측면에 접착되어 있다.
위치 결정 판(220)은 면 발광 레이저(214)가 광 파이버(216)와 결합하도록 배치되어 있다. 또한, 위치 결정 판(220)은 반도체 칩(230)의 반도체 소자 형성면(237)보다 아래에 위치하고 있다. 면 발광 레이저(214)와 광 파이버(216)와의 결합부는 투명 수지(218)에 의해 덮여져 있다. 이로 인해, 면 발광 레이저(214)와 광 파이버(216) 사이의 광로에 투명 수지(218)가 충전되어진다.
면 발광 레이저(214)는 상부 전극(232) 및 하부 전극(234)을 구비하고 있다. 하부 전극(234)은 위치 결정 판(220)과 접촉하고 있다. 위치 결정 판(220)은 와이어(248)에 의해 반도체 칩(230)과 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 하부 전극(234)은 위치 결정 판(220) 및 와이어(248)를 통해 반도체 칩(230)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 상부 전극(232)은 와이어(246)에 의해 반도체 칩(230)과 전기적으로 접속되어 있다. 광 파이버(216)를 실장 기판(212)의 평면에 배치한 후 와이어 본딩을 행한다.
실장 기판(212)의 양측에는 외부 단자(226)가 배치되어 있다. 실장 기판(212), 외부 단자(226)의 일부 및 광 파이버(226)의 일부가 차광성 수지(228)에 의해 밀봉되어 있다. 단지, 도 11에 있어서는 수지(228)의 도시를 생략하고 있다.
본 실시예의 효과는 제 1 실시예의 효과와 같다. 또, 본 실시예에는 제 1 실시예에서 설명한 내용을 적용할 수 있다.
(제 7 실시예)
(구조의 설명)
도 12는 본 발명에 따른 광 모듈의 제 7 실시예의 부분 단면 모식도이다. 면 발광 레이저(214)의 배치 장소를 도시하고 있다. 제 7 실시예에 있어서는 면 발광 레이저(214)의 상부 전극(232)이 리드 프레임인 실장 기판(212)의 평면과 와이어(252)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, 하부 전극(234)과 상부 전극(232)과의 단락을 피하기 위해 실장 기판(212)의 평면상에 절연부(242)가 형성되 어 있다. 그리고, 위치 결정 판(22O)은 절연부(242)상에 적재되어 있다. 절연부(242)는 실장 기판(212)의 평면의 일부를 산화함으로써 형성된다. 또한, 절연부(242)는 실장 기판(212)의 평면의 일부에 절연성 테이프를 점착함으로써 형성된다. 제 7 실시예와 제 6 실시예의 차이는 이상과 같다. 그 이외의 구조에 대해서는 제 6 실시예와 같다. 따라서, 제 6 실시예와 같은 부분에 대해서는 동일 부호를 부가함으로써 그 설명을 생략한다.
(효과의 설명)
제 7 실시예는 제 1 실시예와 같은 효과를 갖는다. 또한, 본 실시예에는 제 2 실시예에서 설명한 내용을 적용할 수 있다.
(제 8 실시예)
(구조의 설명)
도 13은 본 발명에 따른 광 모듈의 제 8 실시예의 부분 단면의 모식도이다. 면 발광 레이저(214)의 배치 장소를 도시하고 있다. 제 8 실시예에 있어서는 면 발광 레이저(214)의 상부 전극(238)이 리드 프레임인 실장 기판(212)까지 연장되어 있고, 또한 실장 기판(212)과 전기적으로 접속되어 있다. 제 8 실시예와 제 7 실시예의 차이는 이상의 점이다. 그 이외의 구조에 대해서는 제 7 실시예와 같다. 따라서, 제 7 실시예와 같은 부분에 대해서는 동일 부호를 부가함으로써 그 설명을 생략한다.
(효과의 설명)
제 8 실시예는 제 7 실시예와 같은 효과를 갖는다. 이밖에, 이하의 특유한 효과를 갖는다. 상부 전극(238)은 가로방향을 향하고 있다. 와이어 본딩을 사용하여 상부 전극(238)과 실장 기판(212)의 전기적 접속을 하는 경우, 이러한 구조이면 와이어 본딩에 고도한 기술이 요구된다. 제 8 실시예와 같이, 상부 전극(238)이 실장 기판(212)까지 연장되어 있는 구조로 하면, 상부 전극(238)과 실장 기판(212)의 전기적 접속이 용이하여진다.
또, 본 실시예에는 제 3 실시예에서 설명한 내용을 적용할 수 있다.
(제 9 실시예)
(구조의 설명)
도 14는 본 발명에 따른 광 모듈의 제 9 실시예의 부분 단면 모식도이다. 광 모듈(260)은 BGA, CSP형의 실장 형태를 하고 있다. 실장 기판(262)의 평면(263)상에 면 발광 레이저(264), 반도체 칩(280) 및 광 파이버(266)를 실장한 구조를 하고 있다. 도시는 하지 않았지만, 제 6 실시예와 같이, 면 발광 레이저(264), 반도체 칩(280) 및 광 파이버(266)는 각각 3개가 있다. 면 발광 레이저(264)는 이것의 반도체 기판의 측면(269)이 실장 기판(262)의 평면(263)과 대면하도록 배치되어 있다. 이로써, 면 발광 레이저(264)의 광 출사구 (267)로부터 출사된 광(286)의 진행 방향은 실장 기판(262)의 평면(263)에 따르는 방향이 된다. 반도체 칩(280)에는 CMOS 회로가 형성되어 있다. 이 CMOS 회로로부터 면 발광 레이저(264)에 구동 신호가 보내진다.
실장 기판(262)의 평면(263)에는 배선부(288, 290, 292)가 형성되고, 이면(265)에는 배선부(294, 296, 298)가 형성되어 있다. 이면(265)은 다른 실장 기판에 실장되는 실장면이 된다. 배선부(288)는 배선부(294)와, 배선부(290)는 배선부(296)와, 배선부(292)는 배선부(298)와 전기적으로 접속되어 있다. 배선부(294, 296, 298)에는 범프 전극(289)이 형성되어 있다.
면 발광 레이저(264)는 예를 들면 구리로 이루어진 위치 결정 판(270)에 고정되어 있다. 위치 결정 판(270)은 전극 및 히트 싱크로서의 기능을 갖는다. 위치 결정 판(270)은 배선부(290)상에 적재되어 있다. 또한, 위치 결정 판(270)은 예를 들면 은 페이스트(274)에 의해 반도체 칩(280)의 측면에 접착되어 있다.
위치 결정 판(270)은 면 발광 레이저(264)가 광 파이버(266)와 결합하도록 배치되어 있다. 또한, 위치 결정 판(270)은 반도체 칩(280)의 반도체 소자 형성면(281)보다 아래에 위치하고 있다. 면 발광 레이저(264)와 광파이버(266)의 결합부는 투명 수지(268)에 의해 덮여져 있다.
면 발광 레이저(264)는 상부 전극(282) 및 하부 전극(284)을 구비하고 있다. 하부 전극(284)은 위치 결정 판(270)과 접촉하고 있다. 위치 결정 판(270)은 배선부(290, 296)를 통해 전원과 접속 또는 접지되어 있다. 상부 전극(282)은 와이어(299)에 의해 배선부(288, 294)와 전기적으로 접속되어 있다. 구동 신호는 배선부(294)를 통해 상부 전극(282)에 보내진다. 또, 와이어(299) 대신에, 제 8 실시예와 같이, 상부 전극(282)이 배선부(288)까지 연장되어 있는 구조로 하여도 된다.
반도체 칩(280)에는 범프 전극(295, 297)이 형성되어 있다. 범프 전극(295)은 배선부(290)와, 범프 전극(297)은 배선부(292)와 전기적으로 접속되어 있다. 광 파이버(266)의 일부, 반도체 칩(280) 및 면 발광 레이저(264)는 차광성 수자(228)에 의해 밀봉되어 있다.
(효과의 설명)
제 9 실시예는 제 6 실시예와 같은 효과를 갖는다. 또한, 와이어(299) 대신에 제 8 실시예와 같이 상부 전극(282)이 배선부(288)까지 연장되어 있는 구조로 하면, 제 8 실시예와 같은 효과를 갖는다.
또, 제 6 내지 제 9 실시예에 있어서, 광 파이버(216, 266)를 사용하였다. 그렇지만, 유리 기판, 플라스틱 필름 등을 사용한 광 도파로에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 제 6 내지 제 9 실시예에 있어서는 면 발광 레이저(214, 264)를 사용하였다. 그렇지만, LD 등의 발광 소자나 PD 등의 수광 소자에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또, 본 실시예에는 제 4 실시예에서 설명한 내용을 적용할 수 있다.

Claims (22)

  1. 실장부재와,
    상기 실장부재의 평면에 실장된 광 소자와,
    상기 실장부재에 실장되어 상기 광 소자의 위치 결정을 하는 위치 결정 부재와,
    상기 실장부재에 실장된 반도체 칩과,
    상기 실장부재의 상기 평면에 실장되어, 상기 광 소자로부터 출사된 광 또는 상기 광 소자에 입사되는 광을 도파하는 광 도파로를 구비하고,
    상기 광 소자는, 반도체 기판상에 형성되고, 또한 상기 반도체 기판의 평면에 수직인 방향으로 광을 출사하는 또는 상기 반도체 기판의 평면에 수직인 방향으로부터 광이 입사되는 소자이며,
    상기 위치 결정 부재는, 전극으로서 사용되는 재료로 형성되어, 절연재료를 통해 상기 반도체 칩의 측면에 장착되어 있고,
    상기 광 소자는, 상기 위치 결정 부재를 통해서, 상기 반도체 칩과 전기적으로 접속되고,
    상기 광 소자로부터 출사된 광 또는 상기 광 소자에 입사하는 광의 진행방향이, 상기 실장부재의 상기 평면에 따르는 방향이 되도록, 상기 광 소자가 실장되고, 또한,
    상기 실장부재의 상기 평면에 따르는 방향에 상기 광 도파로가 실장된 광 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 소자는, 광이 출사 또는 입사되는 광 입출구를 갖고,
    상기 광 입출구는, 상기 실장부재의 상기 평면에 따르는 방향을 향하고 있는 광 모듈.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 칩은, 반도체 소자 형성면이 위가 되도록 상기 실장부재에 실장되고,
    상기 위치 결정 부재는, 상기 반도체 칩의 상기 반도체 소자 형성면보다 아래에 위치하고 있는 광 모듈.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 실장부재는, 제 1 배선을 구비하고,
    상기 위치 결정 부재가, 상기 제 1 배선과 접촉하고 있는 광 모듈.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 실장부재는 제 2 배선을 구비하고,
    상기 광 소자의 전극이, 상기 제 2 배선과 전기적으로 접속되어 있는 광 모듈.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 모듈은, 차광성의 수지로 밀봉되어 패키지화된 광 모듈이며,
    상기 광 소자와 상기 광 도파로 사이의 광로에 충전된 광 투과성의 수지를 구비한 광 모듈.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 1 항, 제 2 항, 제 7 항, 제 9 항, 제 12 항, 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 결정 부재는, 상기 광 소자로부터의 열을 방열하는 기능을 갖는 광 모듈.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
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