JP2002111113A - Optical module - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光モジュールおよび
光回路基板における光素子および光学部品の実装に関す
る。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to the mounting of optical elements and optical components on an optical module and an optical circuit board.
【0002】[0002]
【従来の技術】光モジュールとは、光導波路あるいは光
ファイバと光素子が光学的に結合した状態で実装されて
おり、光素子から出射した光信号が光導波路あるいは光
ファイバを通って外部に送信されたり、外部からの光信
号を光素子により受信することのできる装置である。光
信号の送信は、レーザダイオード(以下LD)に通電して
発光させることにより行われ、受信は、光信号をフォト
ダイオード(以下PD)で受け、光電流として取り出すこ
とにより行われる。光導波路あるいは光ファイバと光素
子の間には、光学結合の効率を高めるためにレンズを入
れたり、余分な光を除去するためにフィルタあるいは光
アイソレータを入れたりすることがある。このような実
装構造は対象とする光通信の経路により異なり、例えば
大都市間を結ぶ幹線系の光通信用のモジュールでは、光
素子、光ファイバとともに、レンズ、光アイソレータな
どの光学部品が実装され、加入者系の光モジュールで
は、低コスト化のために、レンズなどは使用されないこ
とがある。2. Description of the Related Art An optical module is mounted in a state where an optical waveguide or an optical fiber and an optical element are optically coupled, and an optical signal emitted from the optical element is transmitted to the outside through the optical waveguide or the optical fiber. The device is capable of receiving an optical signal from the outside or an optical element. Transmission of an optical signal is performed by energizing a laser diode (hereinafter, LD) to emit light, and reception is performed by receiving the optical signal by a photodiode (hereinafter, PD) and extracting it as a photocurrent. A lens may be inserted between the optical waveguide or the optical fiber and the optical element to increase the efficiency of optical coupling, or a filter or an optical isolator may be inserted to remove excess light. Such a mounting structure differs depending on the target optical communication route.For example, in a mainline optical communication module connecting between large cities, optical components such as lenses and optical isolators are mounted together with optical elements and optical fibers. In a subscriber optical module, a lens or the like may not be used for cost reduction.
【0003】ところで、光素子を実装する場合、光導波
路を有する基板上に光素子をはんだで固定したり、基板
上に光素子をはんだ固定した後に光ファイバを基板上に
固定したりする。この時、光導波路あるいは光ファイバ
と光素子の光学的結合を得るためには、光素子の位置や
高さや水平度などが重要である。特に加入者系光通信で
は低コストで光モジュールを組み立てることが必須であ
り、レンズを介さず光素子と導波路で直接、光を結合さ
せる場合、±1mm程度の位置精度が要求される。When mounting an optical element, an optical element is fixed on a substrate having an optical waveguide by soldering, or an optical fiber is fixed on the substrate after the optical element is fixed on the substrate by soldering. At this time, in order to obtain optical coupling between the optical waveguide or the optical fiber and the optical element, the position, height, levelness, and the like of the optical element are important. In particular, it is essential to assemble an optical module at low cost in subscriber optical communication. When light is directly coupled to an optical element and a waveguide without a lens, a positional accuracy of about ± 1 mm is required.
【0004】加入者系の光モジュールでは、従来、Si基
板上に導波路を形成し、導波路端部の光素子搭載部に電
極メタライズを形成した後、その上に厚さ数mmの薄膜
のAu-Snはんだが蒸着により形成された基板が使用され
ている。そして、あらかじめ光素子および基板に形成さ
れたインデックスにより位置合わせを行い、蒸着はんだ
膜上に光素子を押しつけて仮固定し、複数の光素子を仮
固定した後に、基板をはんだの融点以上に加熱して一括
で複数の光素子を接続していた。このように、インデッ
クスにより素子の位置合わせを行い接続することを、パ
ッシブアライメント実装とよぶ。Conventionally, in a subscriber optical module, a waveguide is formed on a Si substrate, an electrode metallization is formed on an optical element mounting portion at an end of the waveguide, and a thin film having a thickness of several mm is formed thereon.
A substrate on which Au-Sn solder is formed by vapor deposition is used. Then, the optical element and the index formed on the substrate are aligned in advance, and the optical element is pressed and temporarily fixed on the vapor-deposited solder film.After temporarily fixing a plurality of optical elements, the substrate is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder. Then, a plurality of optical elements were connected at once. In this manner, the connection of the elements by the index alignment is referred to as passive alignment mounting.
【0005】これに対し、溶融したはんだの表面張力に
より、光素子の位置、高さ、水平度を制御しようとする
のがセルフアライメント実装である。しかしセルフアラ
イメント実装では、搭載精度は雰囲気に依存する。これ
は、雰囲気に酸素が存在すると溶融したはんだの表面が
酸化して、溶融はんだ本来の表面張力が発生しなくなる
ためである。通常、酸化防止のためにはフラックスが使
用されるが、フラックスにより光素子の表面が汚染され
ると、光学的結合がとれなくなる場合があるため、光素
子の接続ではフラックスは使用されない。そこで、特殊
な還元性の雰囲気(ギ酸など)を使用したり、水素と窒
素の混合雰囲気などを使用してはんだ表面の酸化を防止
する技術が報告されている。しかし、このような雰囲気
の置換を行う場合、厳密な排気設備が必要になること、
さらに本質的な問題として、素子の高さがはんだ供給量
に依存すること、などの問題も残されている。On the other hand, self-alignment mounting attempts to control the position, height, and levelness of an optical element by the surface tension of the molten solder. However, in self-alignment mounting, mounting accuracy depends on the atmosphere. This is because when oxygen is present in the atmosphere, the surface of the molten solder is oxidized and the original surface tension of the molten solder is not generated. Usually, a flux is used to prevent oxidation, but if the surface of the optical element is contaminated with the flux, optical coupling may not be obtained. Therefore, the flux is not used in the connection of the optical element. Therefore, a technique has been reported in which a special reducing atmosphere (such as formic acid) is used or a mixed atmosphere of hydrogen and nitrogen is used to prevent the oxidation of the solder surface. However, when performing such an atmosphere replacement, strict exhaust equipment is required,
Further, as an essential problem, there remains such a problem that the height of the element depends on the amount of supplied solder.
【0006】パッシブアライメント実装は、セルフアラ
イメント実装に比べると、高精度で光素子を位置合わせ
しなければならない。しかし、今後、加入者系光通信モ
ジュールのみならず、幹線系モジュールにおいても、低
コスト化のために部品数が少なくなると予想され、レン
ズなしで光ファイバと光素子を光結合させる、あるいは
安価なレンズを介して光結合させることが必要となって
くる。このような場合、光素子の位置、高さ、水平度に
は、非常に高い精度が要求される。また、幹線系モジュ
ールでは波長多重通信などの普及が予想され、通常の光
送信モジュールに比べて、光モジュール内の光学部品の
点数が増えることも考えられる。波長多重通信を行うた
めには、光をファイバに入れて送信するための機構の他
に、光の波長を一定に制御するための機構が必要であ
り、多くの光学部品が光モジュール内に実装されること
が考えられる。このような場合も、光学部品の位置精度
が悪いと、光学結合が悪くなってしまう。In passive alignment mounting, optical elements must be positioned with higher precision than in self-alignment mounting. However, in the future, not only the subscriber optical communication module, but also the trunk line module, it is expected that the number of components will be reduced due to cost reduction, and the optical fiber and the optical element are optically coupled without a lens, or inexpensive. It becomes necessary to optically couple through a lens. In such a case, very high precision is required for the position, height, and horizontality of the optical element. In addition, it is expected that wavelength division multiplexing communication and the like will be widely used in trunk line modules, and the number of optical components in the optical module may increase as compared with a normal optical transmission module. In order to perform wavelength division multiplexing communication, in addition to a mechanism for transmitting light in a fiber, a mechanism for controlling the wavelength of light is required, and many optical components are mounted in the optical module. It is thought that it is done. Also in such a case, if the positional accuracy of the optical components is poor, the optical coupling will be poor.
【0007】したがって、光素子および光学部品の実装
では、位置や高さや水平度などの精度が極めて重要であ
り、今後ますます高い精度、歩留りで光素子および光学
部品を搭載する技術が必要となる。Therefore, in mounting optical elements and optical components, accuracy such as position, height, and levelness is extremely important, and a technology for mounting the optical elements and optical components with higher accuracy and yield will be required in the future. .
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながらパッシブ
アライメント実装において、光素子あるいは光学部品を
基板のはんだ膜上に仮接続し、その後はんだを溶融させ
るという技術では、はんだ溶融時に光素子あるいは光学
部品が動いてしまい、歩留りが低下することが懸念され
る。However, in the passive alignment mounting technique, the optical element or optical component is temporarily connected to the solder film on the substrate and then the solder is melted. It is feared that the yield will decrease.
【0009】本発明は、上述したような状況を鑑み成さ
れたものであり、パッシブアライメント実装において、
光素子や光学部品の搭載精度を向上させた光モジュール
を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above situation, and has been developed for passive alignment mounting.
An object of the present invention is to provide an optical module in which the mounting accuracy of an optical element or an optical component is improved.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、特許請求の範囲に記載の通りに構成した
ものである。これによって、半田接続時であってもバン
プにより高さ等の位置精度を確保できるので、搭載精度
を向上させた光モジュールを提供することができる。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention is configured as described in the appended claims. Thus, even when soldering, the positional accuracy such as the height can be ensured by the bump, so that an optical module with improved mounting accuracy can be provided.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図1
から図5を用いて説明する。FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG.
【0012】図1は、クラッド層2とコア層3から構成
される光導波路が形成されている基板1において、導波
路端部にLD素子20、PD素子21、mPD素子22を
搭載するための光素子搭載部があり、各光素子の搭載部
には、電気的・機械的接続を行うためのAu-Snはんだ膜
12、それにつながる配線5およびワイヤーボンディン
グパッド6があり、その他には光素子と基板の位置合わ
せを行うためのインデックス4と仮接続を行うためのバ
ンプ9が形成されている光モジュール基板と、各光素子
を図示したものである。はんだ膜12あるいは仮接続用
バンプ9の下には、図4に示すように、電極メタライズ
7あるいは仮接続用バンプメタライズ8が形成されてい
る。特にはんだ膜12は、電極メタライズ7の外側には
み出すように形成されている。FIG. 1 shows a substrate 1 on which an optical waveguide composed of a cladding layer 2 and a core layer 3 is formed, for mounting an LD element 20, a PD element 21, and an mPD element 22 at the end of the waveguide. There is an optical element mounting part, and the mounting part of each optical element has an Au-Sn solder film 12 for making electrical and mechanical connection, a wiring 5 and a wire bonding pad 6 connected thereto, and other optical element mounting parts. FIG. 1 shows an optical module substrate on which an index 4 for aligning a substrate and a bump 9 for temporary connection are formed, and optical elements. As shown in FIG. 4, an electrode metallization 7 or a temporary connection bump metallization 8 is formed under the solder film 12 or the temporary connection bump 9. In particular, the solder film 12 is formed so as to protrude outside the metallized electrode 7.
【0013】通常、このような光モジュール基板は、Si
ウェハなどに光導波路を形成し、その後電極メタライズ
形成、はんだ膜蒸着、という工程で作られる。本実施例
の仮接続用バンプ9はAuであり、はんだ蒸着前の電極形
成の工程でスパッタ、蒸着などにより堆積させて形成す
る、あるいははんだ蒸着後に、Auのボールを仮接続用バ
ンプメタライズ8に押しつけて形成することもできる。
仮接続用バンプ9の高さは、はんだ膜12よりも高く、
搭載精度を向上させるためにバンプ9は光素子を搭載す
る前に平坦化処理される。この時、後工程の光素子の仮
接続時のバンプ高さ変化も考慮して、最終的に光素子と
導波路が光学的に結合するように、バンプ9の高さを調
節しておく。Usually, such an optical module substrate is made of Si
An optical waveguide is formed on a wafer or the like, and thereafter, an electrode metallization is formed, and a solder film is deposited. The temporary connection bump 9 of the present embodiment is made of Au, and is formed by depositing by sputtering, vapor deposition, or the like in the electrode forming process before solder vapor deposition, or after the solder vapor deposition, an Au ball is formed on the temporary connection bump metallization 8. It can also be formed by pressing.
The height of the temporary connection bump 9 is higher than the solder film 12,
In order to improve the mounting accuracy, the bumps 9 are flattened before mounting the optical element. At this time, the height of the bump 9 is adjusted so that the optical element and the waveguide are finally optically coupled in consideration of a change in the bump height when the optical element is temporarily connected in a later process.
【0014】図2は光素子のはんだ接続面側を示すもの
で、PD素子21では、位置合わせ用インデックス2
7、仮接続用メタライズ24、はんだ接続用電極26、
およびはんだ接続用メタライズ28が形成されている。
LD素子20では、インデックス27、仮接続用メタラ
イズ24、およびはんだ接続用電極25が形成されてい
る。本実施例では、これらのメタライズの表面は全てAu
である。なお、mPD素子22のはんだ接続面側のメタ
ライズ位置などはPD素子21と同一であるので図示し
ていない。PD素子およびmPD素子では、電極部の電
気容量を小さくして高周波特性を向上させるために、電
極メタライズの面積は電極26のように小さいほうが好
ましい。これに対しLD素子では、発光に伴い活性層から
発生する熱を基板に放熱させるため、活性層下を完全に
はんだで充填させ、基板と接続させる必要がある。その
ため、LD素子の電極25は活性層を完全に覆うように
形成されている。FIG. 2 shows the solder connection side of the optical element.
7, metallization 24 for temporary connection, electrode 26 for solder connection,
And a metallization 28 for solder connection.
In the LD element 20, an index 27, a temporary connection metallization 24, and a solder connection electrode 25 are formed. In this embodiment, all of these metallized surfaces are Au
It is. Note that the metallized position on the solder connection surface side of the mPD element 22 is the same as that of the PD element 21 and is not shown. In the PD element and the mPD element, the electrode metallized area is preferably as small as the electrode 26 in order to reduce the electric capacity of the electrode portion and improve the high frequency characteristics. On the other hand, in the LD element, in order to radiate heat generated from the active layer due to light emission to the substrate, it is necessary to completely fill the lower part of the active layer with solder and connect it to the substrate. Therefore, the electrode 25 of the LD element is formed so as to completely cover the active layer.
【0015】基板1のインデックス4と光素子のインデ
ックス27を合わせるようにして各光素子を仮接続用バ
ンプ9に押し当てる。この時、各光素子の高さは仮接続
用バンプ9の高さによって決定されるとともに、各光素
子の仮接続用メタライズ24と仮接続用バンプ9が密着
し、各光素子は固定される。この状態が図3および図4
である。図4は、図3のA−A‘断面での接続構造を示
すものである。仮接続の強度は、仮接続用バンプ9と光
素子の仮接続用メタライズ24の密着力により決まる
が、バンプ9を軟らかいAuとすることで、光素子を押し
当てたときにAuが塑性変形して接続面積が増大し、数グ
ラムから数十グラムの接続強度が得られる。なおより高
い仮接続強度を得るために、光素子を仮接続用バンプ9
に押し当てる時に、はんだ膜12の融点(278℃)以
下で加熱を行ってもよいし、超音波を併用してもよい。Each optical element is pressed against the temporary connection bump 9 so that the index 4 of the substrate 1 and the index 27 of the optical element match. At this time, the height of each optical element is determined by the height of the temporary connection bump 9, and the temporary connection metallization 24 of each optical element and the temporary connection bump 9 adhere to each other, and each optical element is fixed. . This state is shown in FIGS.
It is. FIG. 4 shows a connection structure taken along the line AA ′ of FIG. The strength of the temporary connection is determined by the adhesion between the temporary connection bump 9 and the temporary connection metallization 24 of the optical element. By setting the bump 9 to be soft Au, when the optical element is pressed, Au plastically deforms. As a result, the connection area increases, and a connection strength of several grams to several tens of grams can be obtained. In order to obtain a higher temporary connection strength, the optical element is temporarily connected to the temporary connection bump 9.
When pressed against the solder film 12, heating may be performed at a temperature equal to or lower than the melting point (278 ° C.) of the solder film 12, or ultrasonic waves may be used together.
【0016】全ての光素子の仮接続が終わったら、基板
1全体を加熱して、図5のようにはんだ膜12を溶融さ
せる。この時の雰囲気は還元性である必要はなく、窒素
雰囲気で十分である。ただし、窒素雰囲気の酸素濃度は
1000ppm以下であることが望ましい。はんだ膜12は、
電極メタライズ7の外側にはみ出して形成されていたた
め、電極メタライズ7の外側で溶融したはんだは、基板
1の表面にはじかれて電極メタライズ7の上に集まって
くる。その結果、溶融はんだ13の高さが大きくなり、
PD素子の電極メタライズ26あるいはLD素子の活性
層下の電極メタライズ25に接触する。溶融はんだ13
が光素子側のメタライズ25および26に濡れ広がると
きには、溶融はんだの表面張力が光素子に働くが、バン
プ9により各光素子は固定されているため、位置、高
さ、水平度などが変化することは無い。したがって、こ
の状態で冷却することにより、光素子の高さなどが変化
することなく、基板側電極メタライズ7と光素子側電極
メタライズ25および26は接続され、各光素子は基板
1上にはんだ固定される。When the temporary connection of all the optical elements is completed, the entire substrate 1 is heated to melt the solder film 12 as shown in FIG. The atmosphere at this time does not need to be reducing, and a nitrogen atmosphere is sufficient. However, the oxygen concentration in a nitrogen atmosphere is
It is desirable that the content be 1000 ppm or less. The solder film 12
Since the solder is formed so as to protrude outside the electrode metallization 7, the solder melted outside the electrode metallization 7 is repelled by the surface of the substrate 1 and collects on the electrode metallization 7. As a result, the height of the molten solder 13 increases,
It contacts the electrode metallization 26 of the PD element or the electrode metallization 25 under the active layer of the LD element. Molten solder 13
Is spread on the metallizations 25 and 26 on the optical element side, the surface tension of the molten solder acts on the optical element. However, since each optical element is fixed by the bump 9, the position, height, levelness, and the like change. There is nothing. Therefore, by cooling in this state, the substrate side electrode metallization 7 and the optical element side electrode metallizations 25 and 26 are connected without changing the height of the optical element, and each optical element is fixed on the substrate 1 by soldering. Is done.
【0017】本実施例のように、仮接続用のバンプを用
いなかった従来技術では、光素子の下面の大部分をはん
だ固定していた。この時の接続強度は、せん断で数百グ
ラム以上もあった。しかし実際には、後工程で光素子上
面のメタライズ23をワイヤーボンディングで接続する
際に、光素子がはずれない程度の接続強度があればよ
く、50グラム程度の接続強度があれば問題ない。した
がって本実施例では、LD素子20では活性層下の部分
のみはんだ固定しているが、この状態でも50グラム以
上の接続強度が得られるためワイヤーボンディングによ
る素子はずれは起こらない。さらにLDが発光する際の
放熱も、活性層下がはんだで基板1とつながっているた
め問題はないが、さらに仮接続用のバンプ9も基板側へ
の放熱を助ける効果がある。PD素子21およびmPD
素子23の場合は、光素子電極部26のみでは強度が足
りないため、光素子後方にはんだ接続用のメタライズ2
8を設けている。このPDおよびmPD素子後方のはん
だ膜12の下にも図4と同様に、接続用のメタライズ7
が形成され、かつはんだはメタライズの外側にはみ出し
た状態になっている。したがって、図5のように、はん
だがメタライズ7上に集まることでこの部分もはんだで
固定され、PDおよびmPD素子の場合も50グラム以
上の接続強度が得られる。In the prior art in which no bump for temporary connection is used as in this embodiment, most of the lower surface of the optical element is fixed by soldering. The connection strength at this time was several hundred grams or more by shearing. However, in actuality, when the metallization 23 on the upper surface of the optical element is connected by wire bonding in a later step, it is sufficient that the connection strength is such that the optical element does not come off, and there is no problem if the connection strength is about 50 grams. Therefore, in this embodiment, only the portion under the active layer is fixed by soldering in the LD element 20, but even in this state, the connection strength of 50 g or more is obtained, and the element does not shift due to wire bonding. Further, there is no problem with the heat radiation when the LD emits light, since the lower portion of the active layer is connected to the substrate 1 by solder. However, the temporary connection bump 9 also has the effect of assisting the heat radiation to the substrate side. PD element 21 and mPD
In the case of the element 23, since the strength is insufficient only with the optical element electrode portion 26, the metallization 2 for solder connection is provided behind the optical element.
8 are provided. The metallization layer 7 for connection is also provided under the solder film 12 behind the PD and mPD elements, similarly to FIG.
Are formed, and the solder protrudes outside the metallization. Therefore, as shown in FIG. 5, when the solder collects on the metallization 7, this portion is also fixed by the solder, and the connection strength of 50 g or more can be obtained in the case of the PD and mPD elements.
【0018】電気的な接続状態に関しては、パッド6お
よび23にワイヤーボンディングにより外部から接続さ
れ、配線5、基板側電極メタライズ7、はんだ13、光
素子側電極メタライズ25あるいは26を通して電流が
流れる。仮接続用バンプ9およびPD素子の後方メタラ
イズ28は、本実施例では電気的接続には関与しない。
ただし、PD素子後方のメタライズ28の接続部は、場
合によっては、基板上に配線を形成し、電気的に接続さ
せることも可能である。Regarding the electrical connection state, the pads 6 and 23 are externally connected to each other by wire bonding, and a current flows through the wiring 5, the substrate-side electrode metallization 7, the solder 13, and the optical element-side electrode metallization 25 or 26. The temporary connection bump 9 and the rear metallization 28 of the PD element do not participate in the electrical connection in this embodiment.
However, the connection portion of the metallization 28 behind the PD element may be formed with wiring on a substrate and electrically connected in some cases.
【0019】本実施例においては、接続用バンプを基板
側に形成したが、これは光素子に比べて基板の方が強度
が大きく、バンプ形成(バンプを押しつけても)時に壊
れにくいからである。光素子は、発光する活性層にはp
n接合のための結晶が形成されていることから、例えば
大きなバンプを形成しようとして大きな力でAuのボー
ルを押しつけると、素子が壊れてしまう恐れがある。In this embodiment, the connection bumps are formed on the substrate side, because the substrate has a higher strength than the optical element and is less likely to be broken when the bumps are formed (even when the bumps are pressed). . The optical element has a light emitting active layer with p
Since a crystal for the n-junction is formed, for example, if an Au ball is pressed with a large force to form a large bump, the element may be broken.
【0020】しかしながら、光素子を破壊しない力でバ
ンプを形成するのであれば、ダイシングする前のウェハ
の状態でバンプを形成ことができることを考えると、光
素子側に形成すると全体としての生産効率を向上させる
ことができる。However, if the bumps are formed with a force that does not destroy the optical element, the bumps can be formed in the state of the wafer before dicing. Considering that the bumps can be formed on the optical element side, the overall production efficiency is reduced. Can be improved.
【0021】なお、接続用バンプを構成する材料として
は、光素子を押しつけた際に、仮接続の強度が高いこと
が重要である。またバンプは軟らかく、変形しやすいも
のであることが重要である。仮接続は、バンプの変形に
よるアンカー効果(表面の凹凸がかみ合うことにより強
度が発生する)が重要であるため、バンプ材料としては
軟らかいAuが好適である。It is important that the material of the connection bumps has a high strength of the temporary connection when the optical element is pressed. It is important that the bumps are soft and easily deformed. In the temporary connection, since the anchor effect due to the deformation of the bump (the strength is generated by engagement of the surface irregularities) is important, soft Au is preferable as the bump material.
【0022】また、本実施例においては、半田膜を基板
側に形成したが、これはその後の熱処理がレジスト残さ
除去のためのアッシング処理だけであるからである。従
って、はんだ膜にあまり熱が加えられないので、はんだ
膜の表面酸化を抑制できるので好ましい。ちなみに、光
素子側にはんだ膜を形成する場合、現状の工程では、ウ
ェハから劈開でバー状の光素子アレイを作り、この劈開
面をARコート(反射防止膜)、あるいはHRコート(反射
膜)するので、この時、高温で長時間の熱履歴がかか
る。したがって、ダイシング前のウェハ状態の光素子に
はんだを形成した場合、この熱履歴によりはんだ表面が
酸化して濡れ性が悪くなりやすい。In this embodiment, the solder film is formed on the substrate side because the subsequent heat treatment is only an ashing process for removing the resist residue. Accordingly, since little heat is applied to the solder film, the surface oxidation of the solder film can be suppressed, which is preferable. By the way, when forming a solder film on the optical element side, in the current process, a bar-shaped optical element array is made by cleaving from the wafer, and this cleaved surface is AR coated (anti-reflective film) or HR coat (reflective film) At this time, a long-term heat history is applied at a high temperature. Therefore, when solder is formed on an optical element in a wafer state before dicing, the heat history tends to oxidize the solder surface and deteriorate the wettability.
【0023】しかしながら、基板と光素子のサイズの大
小関係からして光素子の方がサイズが小さく一枚のウェ
ハから取得できる数が多い。従って、光素子側にはんだ
膜を形成した方が一回の蒸着で取得できる個数が多く、
すなわち所望個数を得るために少ない蒸着回数で済み、
全体としての生産効率向上につながる。However, due to the size relationship between the substrate and the optical element, the optical element is smaller in size and can be obtained from a single wafer in a larger number. Therefore, when a solder film is formed on the optical element side, the number that can be obtained in one vapor deposition is larger,
That is, a small number of depositions is required to obtain a desired number,
This leads to improvement in overall production efficiency.
【0024】また、本実施例では、はんだ膜をSn層と
Au層との積層構造としたが、これはSnが表面に露出
するとSnが酸化してはんだの濡れ性が悪くなるためで
あり、Au層でSn層を包み込むような積層構造とする
ことで酸化防止を狙っている。光素子の接続では、フラ
ックスを使用すると、残さにより光路が閉ざされる恐れ
があるため、フラックスレスで接続する。したがって、
はんだ表面に酸化膜が形成されていると濡れ不良が起こ
り易くなる。In this embodiment, the solder film has a laminated structure of the Sn layer and the Au layer. This is because when the Sn is exposed on the surface, the Sn is oxidized and the wettability of the solder is deteriorated. By using a laminated structure in which the Sn layer is wrapped around the Au layer, oxidation is prevented. In the connection of the optical element, if a flux is used, there is a possibility that the optical path may be closed due to the residue. Therefore,
If an oxide film is formed on the solder surface, poor wetting is likely to occur.
【0025】また、本実施例では、主にAn−Snはん
だを用いたが、これはAu−Snはんだがクリープ特性
に優れるからである。クリープとは、小さな荷重がはん
だに長期間かかっていると、金属が次第に変形していく
現象で、温度が高いほど顕著に起こる。光素子は発光に
伴い発熱するので、はんだはクリープ変形に強くなけれ
ばならず、したがってAu−Snはんだが好適というこ
ととなる。Au−Snはんだの代表的な組成は、Au−
20重量%Sn(Au−Sn共晶組成)であり、この近
傍の組成のAu−Snはんだが光素子の接続で多く使用
される。接続後のはんだの組成は、素子および基板の電
極メタライズのAu厚により変化するが、Au−10重
量%SnからAu−37重量%Snの間であることが多
い。この組成範囲のAu−Snはんだは、クリープ特性
に優れる反面、他のPb−Sn共晶はんだなどに比べて
硬いという特徴を持つ。してがって、接続に伴い光素子
に比較的大きな応力が発生する場合があり(光素子と基
板の熱膨張率の差に起因する残留応力)、これを低減す
るため軟らかいSn−Agはんだを使っても良い。この
場合クリープによる光素子の位置ずれを考慮する必要が
ある。In this embodiment, an An-Sn solder is mainly used, because the Au-Sn solder has excellent creep characteristics. Creep is a phenomenon in which a metal is gradually deformed when a small load is applied to a solder for a long period of time. Since the optical element generates heat with light emission, the solder must be resistant to creep deformation, so that Au-Sn solder is preferable. A typical composition of Au-Sn solder is Au-
20 wt% Sn (Au-Sn eutectic composition), and Au-Sn solder having a composition in the vicinity of this is often used for connection of optical elements. The composition of the solder after connection varies depending on the Au thickness of the electrode metallization of the element and the substrate, but is often between Au-10% by weight Sn and Au-37% by weight Sn. The Au-Sn solder in this composition range has excellent creep properties, but is harder than other Pb-Sn eutectic solders. Accordingly, a relatively large stress may be generated in the optical element due to the connection (residual stress caused by a difference in the coefficient of thermal expansion between the optical element and the substrate), and a soft Sn-Ag solder is used to reduce this. May be used. In this case, it is necessary to consider the displacement of the optical element due to creep.
【0026】なお、はんだ膜を構成する材料としては、
酸化しにくいこと、厚さを制御できること、組成を制御
できること、クリープ変形に強いことが重要であり、こ
れらを考慮すると蒸着によるAu/Sn/Auの積層構造のはん
だ膜が好適となる。なお、クリープがあまり問題となら
ない光学部品(ガラスなどの部品で発熱しないもの)で
は、前述の通り、Sn−Agなどでも良い。The material constituting the solder film is as follows.
It is important to be difficult to oxidize, to be able to control the thickness, to be able to control the composition, and to be resistant to creep deformation. In view of these, a solder film having a laminated structure of Au / Sn / Au by vapor deposition is suitable. As described above, Sn-Ag or the like may be used for an optical component in which creep is not a serious problem (a component such as glass which does not generate heat).
【0027】以上のような接続構造および接続方法によ
り、図1〜図5に示す光モジュールが製造されるが、こ
こで本実施例の光モジュールの動作に関して説明する。
図3のように各光素子20〜22は基板上に仮接続さ
れ、その後はんだ接続が行われる。LD素子23前方か
ら出射した光は、導波路3に入射し導波路3を通って外
部へ送信される。またLD素子23後方から出射した光
は、mPD素子22により受信されLD素子23の出力
の制御に利用される。一方、外部から送信されてきた光
信号は、導波路3を通って、PD素子21で受信され
る。PD素子21により、光信号は電気信号に変換され
る。以上のようにして、本実施例のように送信および受
信機能を有する光モジュールを製造することができる。With the above connection structure and connection method, the optical module shown in FIGS. 1 to 5 is manufactured. Here, the operation of the optical module of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 3, each of the optical elements 20 to 22 is provisionally connected on the substrate, and then solder connection is performed. Light emitted from the front of the LD element 23 enters the waveguide 3 and is transmitted to the outside through the waveguide 3. Light emitted from the rear of the LD element 23 is received by the mPD element 22 and used for controlling the output of the LD element 23. On the other hand, an optical signal transmitted from the outside passes through the waveguide 3 and is received by the PD element 21. The PD device 21 converts the optical signal into an electric signal. As described above, the optical module having the transmission and reception functions as in this embodiment can be manufactured.
【0028】本発明の第二の実施の形態を図6を用いて
説明する。仮接続用バンプの内部に、銀、銅、ニッケ
ル、白金、鉛、アルミニウムなどの軟質な金属、あるい
はポリイミド樹脂で核13を作り、その表面にAu層14
を形成したものである。このような構成にすることで、
高価なAuの消費を抑制し、低コスト化することができ
る。本実施例はLD素子の場合を図示しているが、mP
D素子およびPD素子の場合も仮接続用バンプは同じ構
造とすることができる。粘着性のある樹脂を使用すれ
ば、樹脂だけでも仮接続することはできるが、仮接続バ
ンプの高さで光素子の高さが決まるため、仮接続バンプ
の高さは正確に制御しなければならない。Auバンプ
は、平坦化処理により正確に高さを調節することができ
るので、バンプの核に樹脂を使った場合も、表面にAu
層14を形成することで容易に高さ調節が行える。A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. A nucleus 13 is made of a soft metal such as silver, copper, nickel, platinum, lead, or aluminum or a polyimide resin inside the temporary connection bump, and an Au layer 14 is formed on the surface thereof.
Is formed. With such a configuration,
The consumption of expensive Au can be suppressed, and the cost can be reduced. This embodiment shows the case of an LD element,
In the case of the D element and the PD element, the temporary connection bumps can have the same structure. If an adhesive resin is used, temporary connection can be performed using only the resin, but the height of the temporary connection bumps determines the height of the optical element. No. The height of the Au bump can be accurately adjusted by the flattening process.
The height can be easily adjusted by forming the layer 14.
【0029】本発明の第三の実施の形態を図7を用いて
説明する。これは、基板1と光素子20の両方に仮接続
用Auバンプ9および15を形成し、これらを仮接続した
後にはんだ接続した状態である。基板上に厚いAuバンプ
を形成できない場合、このように素子側にAuバンプを形
成させてもよく、他の実施例と同様にはんだ溶融時に光
素子が位置ずれを起こすことはない。また、本実施例も
LD素子の場合を図示してあるが、mPD素子およびP
D素子の場合も仮接続用バンプを同じ構造とすること
で、同様の本実施例と同様の効果を得ることができる。A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This is a state in which Au bumps 9 and 15 for temporary connection are formed on both the substrate 1 and the optical element 20, and these are temporarily connected and then soldered. When a thick Au bump cannot be formed on the substrate, the Au bump may be formed on the element side in this way, and the optical element does not shift during melting of the solder as in the other embodiments. Further, in this embodiment, the case of the LD element is illustrated, but the mPD element and the P element are used.
In the case of the D element, the same effect as in the present embodiment can be obtained by using the same structure for the temporary connection bumps.
【0030】このように接続用バンプを基板と光素子の
両側に形成すると、光素子と基板の間に必要十分なギャ
ップを形成することができ、仮接続の時に光素子が基板
側のはんだ膜に接触して、バンプによる仮接続が不十分
となるを防ぐことができる。片側に大きなバンプを形成
することができない場合、両側に形成することで、基板
と素子の間に十分な隙間を作ることができる。When the connection bumps are formed on both sides of the substrate and the optical element in this manner, a necessary and sufficient gap can be formed between the optical element and the substrate. To prevent the temporary connection by the bump from becoming insufficient. If a large bump cannot be formed on one side, a sufficient gap can be formed between the substrate and the element by forming it on both sides.
【0031】本発明の第四の実施の形態を図8および図
9を用いて説明する。本実施例では、Au-Snはんだ12
は基板側ではなく、LD素子20側に形成されている。
この状態で加熱してAu-Snはんだ12を溶融させること
で、溶融したはんだは素子20の表面にはじかれて電極
メタライズ25に濡れて球状になり、図6のように、基
板側の電極メタライズ7にも接触して接続される。本実
施例もLD素子の場合を図示してあるが、mPD素子お
よびPD素子の場合も電極メタライズ26上にはんだ膜
12を形成し、LD素子と同じ構造とすることで、同様
の本実施例と同様の効果を得ることができる。A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the Au-Sn solder 12
Are formed not on the substrate side but on the LD element 20 side.
By heating in this state to melt the Au-Sn solder 12, the melted solder is repelled by the surface of the element 20 and wets the electrode metallization 25 to form a sphere, as shown in FIG. 7 is also contacted and connected. Although the present embodiment also illustrates the case of an LD element, in the case of an mPD element and a PD element, the solder film 12 is formed on the electrode metallization 26 to have the same structure as that of the LD element. The same effect as described above can be obtained.
【0032】本発明の第五の実施の形態を図10を用い
て説明する。本実施例の接続構造は、第一の実施例の接
続構造と同様であるが、この接続構造を幹線系光通信モ
ジュールに適用したものである。幹線系のモジュールで
は、遠距離の通信を行うため高い効率で光をファイバに
入れる必要があり、レンズが使用される場合が多い。本
実施例は、基板上30にボールレンズ32を搭載するた
めの逆ピラミッド型の溝31を形成し、ボールレンズ3
2を溝内に固定し、LD素子20およびmPD素子22
を基板上に固定するものである。第一の実施例と同様
に、まず基板側インデックス4と光素子のインデックス
を合わせてから、20および22の光素子を仮接続用バ
ンプ9に押しつけて仮接続し、次に基板全体をはんだ1
2の融点以上に加熱してはんだ12を溶融させ、図5と
同じ原理により接続を行う。ボールレンズ32は、本実
施例の場合は、接着剤などにより逆ピラミッド型の溝3
1内に固定される。なお、ボールレンズの固定方法は、
接着剤に限定されるものではなく、はんだによる固定、
あるいはAlメタライズへの圧着により固定することも
可能である。この場合、あらかじめはんだ接続用のメタ
ライズを溝31およびボールレンズ32に形成したり、
溝31内にAlメタライズを形成しておく必要がある。
本実施例の光モジュールでは、LD素子20前方から出
射された光信号は、ボールレンズ32によって集光さ
れ、ファイバに入射される。一方、LD素子20後方か
ら出射された光信号は、mPD素子22により受信さ
れ、LD素子20の制御に利用される。A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The connection structure of this embodiment is the same as the connection structure of the first embodiment, but this connection structure is applied to a trunk optical communication module. In a trunk-line module, it is necessary to put light into a fiber with high efficiency for long-distance communication, and a lens is often used. In this embodiment, an inverted pyramid-shaped groove 31 for mounting a ball lens 32 on a substrate 30 is formed.
2 in the groove, and the LD element 20 and the mPD element 22
Is fixed on the substrate. As in the first embodiment, first, the substrate side index 4 is matched with the index of the optical element, and then the optical elements 20 and 22 are pressed against the temporary connection bumps 9 and temporarily connected, and then the entire substrate is soldered.
Then, the solder 12 is melted by heating to a temperature equal to or higher than the melting point of 2, and the connection is made according to the same principle as in FIG. In the case of the present embodiment, the ball lens 32 is formed with an inverted pyramid-shaped groove 3 using an adhesive or the like.
It is fixed in 1. The method of fixing the ball lens is
It is not limited to adhesives, but can be fixed with solder,
Alternatively, it is also possible to fix by pressure bonding to Al metallization. In this case, metallization for solder connection is formed in the groove 31 and the ball lens 32 in advance,
It is necessary to form Al metallization in the groove 31.
In the optical module of this embodiment, an optical signal emitted from the front of the LD element 20 is condensed by the ball lens 32 and is incident on the fiber. On the other hand, an optical signal emitted from the rear of the LD element 20 is received by the mPD element 22 and used for controlling the LD element 20.
【0033】以上のように、本発明は加入者系および幹
線系光モジュールの両方に適用することができ、高い歩
留まりで光モジュールを製造し、低コストの光モジュー
ルを提供することができる。As described above, the present invention can be applied to both the subscriber-system and trunk-system optical modules, and can manufacture optical modules with a high yield and provide a low-cost optical module.
【0034】なお、これまで説明した光素子と基板を固
定するはんだ材は、Au-Snはんだに限定されるものでは
なく、図1から図10に示した実施例において、SnとAg
を主成分とし必要に応じてCuを添加したはんだ材、ある
いはSnとBiを主成分とし必要に応じてAgを添加したはん
だ材、などで構成されるはんだ膜でもよい。Au-Sn以外
のはんだ材を使用する場合の実施例を以下に説明する。The solder material for fixing the optical element and the substrate described above is not limited to the Au-Sn solder. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 10, Sn and Ag are used.
The solder film may be composed of a solder material containing Cu as a main component and adding Cu as needed, or a solder material containing Sn and Bi as a main component and adding Ag as needed. An example in which a solder material other than Au-Sn is used will be described below.
【0035】本発明の第六の実施の形態を図11を用い
て説明する。図11はレンズ、フィルタ、アイソレータ
などの光学部品33を基板1上に仮接続用バンプ9によ
り仮固定し、次にSn-3.5Agはんだ17を溶融して接続す
るための構造を図示したものである。図12は光学部品
33を仮接続用バンプ9に仮固定した状態を示す。光学
部品33の下面にも仮接続用メタライズ34とはんだ接
続用メタライズ35が形成されており、図12では、仮
接続用メタライズ34と仮接続用バンプ9が密着するこ
とで固定されている。この状態で、Sn-3.5Agはんだ17
の融点221℃以上に加熱すると、Sn-3.5Agはんだ17
は溶融して、基板の接続用メタライズ18上に集まる。
これは溶融したはんだは、メタライズ以外のところでは
はじかれてしまうためである。その結果、第一の実施例
で説明したように、図5と全く同じ原理によりはんだの
高さが高くなり、光学部品側のメタライズ35にはんだ
が濡れて、光学部品33は基板1上にはんだ固定され
る。はんだ材17は、Sn-3.5Agに限定されるものではな
く、必要に応じてCuを添加したり、あるいはSnとBiを主
成分とし必要に応じてAgを添加したはんだ材を使用する
ことができる。例えば、Sn-(3〜5)Ag-(0〜0.8)Cuなど、
あるいはSn-57Bi-(0〜5)Agなどのはんだ材が好適であ
る。A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 illustrates a structure for temporarily fixing optical components 33 such as a lens, a filter, and an isolator on the substrate 1 with the temporary connection bumps 9 and then melting and connecting the Sn-3.5Ag solder 17. is there. FIG. 12 shows a state where the optical component 33 is temporarily fixed to the temporary connection bumps 9. A metallization 34 for provisional connection and a metallization 35 for solder connection are also formed on the lower surface of the optical component 33. In FIG. 12, the metallization 34 for provisional connection and the bump 9 for provisional connection are fixed by close contact. In this state, Sn-3.5Ag solder 17
When heated to a melting point of 221 ° C. or higher, the Sn-3.5Ag solder 17
Melts and collects on the connection metallization 18 of the substrate.
This is because the molten solder is repelled at places other than metallization. As a result, as described in the first embodiment, the height of the solder increases according to exactly the same principle as in FIG. 5, the solder wets the metallization 35 on the optical component side, and the optical component 33 Fixed. The solder material 17 is not limited to Sn-3.5Ag, and Cu may be added as necessary, or a solder material containing Sn and Bi as main components and adding Ag as necessary may be used. it can. For example, Sn- (3-5) Ag- (0-0.8) Cu,
Alternatively, a solder material such as Sn-57Bi- (0-5) Ag is preferable.
【0036】これまでに述べた実施例は、光通信用のモ
ジュールの実装に関するものであったが、本発明は光モ
ジュールの実装にとどまらず、基板上に光回路を形成す
る場合にも極めて有効である。Although the embodiments described so far relate to the mounting of a module for optical communication, the present invention is not limited to the mounting of an optical module, but is extremely effective in forming an optical circuit on a substrate. It is.
【0037】本発明の第七の実施の形態を図13および
図14を用いて説明する。あらかじめクラッド層2およ
びコア3から構成される光導波路が形成されたウェハ3
6上において、光素子37を仮接続用のバンプ9を介し
て基板36上に固定し、その後、はんだ38を溶融させ
ると、図4および図5と全く同じ原理により、はんだ3
9により光素子37とウェハ36は接続される。本実施
例のように、光導波路が形成されている基板上に光素子
を搭載し、光回路を形成することにより、情報伝送を高
速化、大容量化することができる。したがって、電子回
路装置の基板の一部に本実施例のような光回路を形成
し、これを他の電子回路装置と結ぶことで、電子回路装
置間の情報伝送を高速化、大容量化することができる。A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Wafer 3 on which an optical waveguide composed of cladding layer 2 and core 3 is formed in advance
6, the optical element 37 is fixed on the substrate 36 via the temporary connection bumps 9, and then the solder 38 is melted.
9, the optical element 37 and the wafer 36 are connected. As in this embodiment, by mounting an optical element on a substrate on which an optical waveguide is formed and forming an optical circuit, information transmission can be speeded up and the capacity can be increased. Therefore, by forming an optical circuit as in this embodiment on a part of the substrate of the electronic circuit device and connecting it to another electronic circuit device, information transmission between the electronic circuit devices can be speeded up and the capacity can be increased. be able to.
【0038】以上のような基板上での多数の光素子の実
装では、全ての光素子と導波路が光学的に結合していな
ければならないが、従来技術では、このような大型の光
回路基板を作ろうとしても、どこかの光素子で結合不良
が起こることが多く、大幅に歩留まりが低下する。しか
し本発明では、光素子をウェハ上に仮固定して、そのま
ま光素子が動くことなくはんだ固定できるため、このよ
うな光回路を歩留まり良く製造することが可能である。
さらに、このような光回路を切断して小さな回路にする
場合も、ウェハ上で一括して光素子を接続することがで
きるため、実装工程でかかる時間・労力を大幅に低減す
ることができ、光回路を低コスト化することができる。In mounting a large number of optical elements on a substrate as described above, all the optical elements and the waveguide must be optically coupled. In the prior art, such a large-sized optical circuit substrate is used. However, in many cases, poor coupling often occurs at some optical element, and the yield is greatly reduced. However, according to the present invention, the optical element can be temporarily fixed on the wafer and soldered without moving the optical element, so that such an optical circuit can be manufactured with high yield.
Furthermore, even when such an optical circuit is cut into a small circuit, the optical elements can be connected collectively on the wafer, so that the time and labor required in the mounting process can be significantly reduced, The cost of the optical circuit can be reduced.
【0039】以上のように、光素子あるいは光学部品を
基板上に仮接続用バンプで一旦固定し、次にはんだ接続
により固定を行うことで、はんだ溶融時に光素子あるい
は光学部品は位置、高さ、水平度などが変化することな
くこれらを高い精度で実装することができる。その結
果、実装工程での歩留まりが向上し、低コストの光モジ
ュールを提供することができる。さらに、Siなどのウェ
ハ上に光回路を形成し、多数の光素子および光学部品を
はんだ固定する場合にも、Siウェハ上に光素子および光
学部品を仮固定し、その後ウェハを一括して加熱するこ
とで光回路を形成することができる。また、一括で光素
子の固定を行うことでができるため、製造工程でかかる
時間を短縮することができ、低コストの光モジュールを
提供することができる。As described above, the optical element or optical component is temporarily fixed on the substrate by the temporary connection bumps and then fixed by soldering, so that the optical element or optical component is positioned and heightened when the solder is melted. These can be mounted with high accuracy without changing the horizontality and the like. As a result, the yield in the mounting process is improved, and a low-cost optical module can be provided. Furthermore, even when an optical circuit is formed on a wafer such as Si and many optical elements and optical components are fixed by soldering, the optical elements and optical parts are temporarily fixed on the Si wafer, and then the wafer is heated collectively By doing so, an optical circuit can be formed. In addition, since the optical elements can be fixed collectively, the time required in the manufacturing process can be reduced, and a low-cost optical module can be provided.
【0040】[0040]
【発明の効果】本発明によれば、パッシブアライメント
実装において、光素子や光学部品の搭載精度を向上させ
た光モジュールを提供することができる。According to the present invention, it is possible to provide an optical module in which mounting accuracy of optical elements and optical components is improved in passive alignment mounting.
【図1】本発明の一実施の形態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施の形態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施の形態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施の形態を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図5】本発明の一実施の形態を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図6】本発明の一実施の形態を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図7】本発明の一実施の形態を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図8】本発明の一実施の形態を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図9】本発明の一実施の形態を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図10】本発明の一実施の形態を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図11】本発明の一実施の形態を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図12】本発明の一実施の形態を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図13】本発明の一実施の形態を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図14】本発明の一実施の形態を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
1…基板、2…光導波路クラッド層、3…光導波路コ
ア、4…基板側インデックス、5…電気配線、6…ワイ
ヤーボンディングパッド、7…基板側電極メタライズ、
8…基板側仮接続バンプ用メタライズ、9…仮接続用バ
ンプ、10…はんだ材Au膜、11…はんだ材Sn膜、12
…はんだ膜、13…溶融したAu-Snはんだ、14…銀、
銅、ニッケル、白金、鉛、アルミニウムなどの軟質な金
属、あるいはポリイミド樹脂でつくられた仮接続用バン
プの核、15…表面のAu層、16…光素子側仮接続用バ
ンプ、17…Sn-3.5Agはんだ、18…接続用メタライ
ズ、20…LD素子、21…PD素子、22…mPD素
子、23…光素子側ワイヤーボンディングパッド、24
…光素子側仮接続用メタライズ、25…LD素子電極メ
タライズ、26…PD素子電極メタライズ、30…光学
部品の搭載部を有する基板、31…ボールレンズ搭載の
ための逆ピラミッド型溝、32…ボールレンズ、33…
光学部品、34…光学部品側仮接続用メタライズ、35
…光学部品側はんだ接続用メタライズ、36…Siウェ
ハ、37…光素子、38…溶融前のはんだ、39…溶融
後のはんだDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Optical waveguide clad layer, 3 ... Optical waveguide core, 4 ... Substrate side index, 5 ... Electric wiring, 6 ... Wire bonding pad, 7 ... Substrate side electrode metallization,
8: Metallization for temporary connection bumps on the substrate side, 9: Bump for temporary connection, 10: Au film for solder material, 11: Sn film for solder material, 12
... Solder film, 13 ... Au-Sn solder, 14 ... Silver,
Nuclei of temporary connection bumps made of a soft metal such as copper, nickel, platinum, lead, or aluminum, or polyimide resin, 15 ... Au layer on the surface, 16 ... temporary connection bumps on the optical element side, 17 ... Sn- 3.5Ag solder, 18 ... metallization for connection, 20 ... LD element, 21 ... PD element, 22 ... mPD element, 23 ... Optical element side wire bonding pad, 24
... Metallized for temporary connection on the optical element side, 25... Metallized for LD element electrode, 26... Metallized for PD element electrode, 30... Substrate having an optical component mounting part, 31. Lens, 33 ...
Optical parts, 34 ... Metallization for temporary connection on the optical parts side, 35
... Metallized for solder connection on the optical component side, 36. Si wafer, 37. Optical element, 38. Solder before melting, 39. Solder after melting
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 31/02 H05K 3/34 512C H01S 5/026 H01L 21/92 602E H05K 3/34 505 603B 512 23/12 F 31/02 B Fターム(参考) 2H037 AA01 BA02 BA03 BA11 BA12 BA21 DA03 DA12 DA17 DA18 5E319 BB01 BB04 CC33 5F044 KK16 KK18 QQ01 QQ03 5F073 CB23 FA02 FA08 FA22 FA27 5F088 AA01 BA16 EA09 EA16 JA09──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 31/02 H05K 3/34 512C H01S 5/026 H01L 21/92 602E H05K 3/34 505 603B 512 23 / 12F 31/02 B F term (reference) 2H037 AA01 BA02 BA03 BA11 BA12 BA21 DA03 DA12 DA17 DA18 5E319 BB01 BB04 CC33 5F044 KK16 KK18 QQ01 QQ03 5F073 CB23 FA02 FA08 FA22 FA27 5F088 AA01 BA16 EA09 EA16
Claims (9)
た光モジュールにおいて、 該基板もしくは該光素子の少なくともどちらか一方に形
成されたはんだ層と、該基板もしくは該光素子の少なく
ともどちらか一方に形成されたバンプとを備え、該バン
プを介して該基板と該光素子とを接続させた後、該はん
だ層を溶融させて該基板と該光素子とをはんだ接続した
ことを特徴とする光モジュール。An optical module comprising: a substrate; and an optical element mounted on the substrate, a solder layer formed on at least one of the substrate and the optical element, and at least one of the substrate and the optical element. Comprising a bump formed on one of the two sides, connecting the substrate and the optical element via the bump, and then melting the solder layer to solder-connect the substrate and the optical element. Characteristic optical module.
に実装したことを特徴とする請求項1記載の光モジュー
ル。2. The optical module according to claim 1, wherein an optical component is mounted on said substrate instead of said optical element.
だ材料よりも高融点の材料であることを特徴とする請求
項1または2記載の光モジュール。3. The optical module according to claim 1, wherein the bump is made of a material having a higher melting point than a solder material forming the solder layer.
プとの接続するメタライズと、前記はんだ層と接続する
メタライズとを備えたことを特徴とする請求項1〜3の
いずれかに記載の光モジュール。4. The light according to claim 1, wherein the optical element or the optical component includes a metallization for connecting to the bump and a metallization for connecting to the solder layer. module.
金、鉛、アルミニウムのいずれかの金属、もしくはこれ
らの金属を主成分とする合金で構成されることを特徴と
する請求項1〜4のいずれかに記載の光モジュール。5. The bump according to claim 1, wherein the bump is made of any one of gold, silver, copper, nickel, platinum, lead and aluminum, or an alloy containing these metals as a main component. The optical module according to any one of claims 1 to 4,
ことを特徴とする請求項5記載の光モジュール。6. The optical module according to claim 5, wherein an Au layer is formed on a surface of said bump.
を形成したもの、もしくはAuの中に少なくとも他の金属
もしくは有機物もしくは無機物が分散されたものである
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光モ
ジュール。7. The bump according to claim 1, wherein an Au layer is formed on the surface of a heat-resistant organic substance, or at least another metal, an organic substance, or an inorganic substance is dispersed in Au. The optical module according to any one of claims 1 to 4,
たものであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか
に記載の光モジュール。8. The optical module according to claim 1, wherein said solder layer is formed by laminating an Au layer and a Sn layer.
n系はんだ、もしくはSn−Ag系はんだ、もしくはS
n−Ag−Cu系はんだ、Sn−Ag−Bi系はんだで
あることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の
光モジュール。9. The method according to claim 9, wherein the solder connected to the solder is An-S.
n-based solder, Sn-Ag-based solder, or S
The optical module according to any one of claims 1 to 8, wherein the optical module is an n-Ag-Cu solder or a Sn-Ag-Bi solder.
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