JPH05304306A - Electrooptic module and manufacture thereof - Google Patents

Electrooptic module and manufacture thereof

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JPH05304306A
JPH05304306A JP10727592A JP10727592A JPH05304306A JP H05304306 A JPH05304306 A JP H05304306A JP 10727592 A JP10727592 A JP 10727592A JP 10727592 A JP10727592 A JP 10727592A JP H05304306 A JPH05304306 A JP H05304306A
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JP
Japan
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electric
optical element
optical
component
substrate
Prior art date
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Application number
JP10727592A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Tsunetsugu
秀起 恒次
Takeshi Hayashi
剛 林
Kosuke Katsura
浩輔 桂
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/93Batch processes
    • H01L24/95Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips

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  • Computer Hardware Design (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To mount an electrooptic element or component on a board with high workability without requiring fine adjusting mechanism for alignment. CONSTITUTION:Recesses 12a to be fitted with electrooptic elements 11 are made in a mounting board 12 by means of anisotropic chemical etching. Electrooptic elements 11 are then fitted in the recesses 12a while being aligned and they are bonded each other through an adhesive 13 thus producing an electrooptic module.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、形状の異なる複数の電
気・光素子等を作業性よく、しかも余裕のアライメント
で高精度に位置合せできる電気・光モジュール及びその
製造方法に関し、高速且つ並列化に優れた高性能な光伝
送用部品や装置に適用できるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric / optical module capable of aligning a plurality of electric / optical elements having different shapes with high workability and with a high degree of accuracy with a margin of alignment, and a method of manufacturing the electric / optical module. It can be applied to high-performance optical transmission parts and devices that are highly efficient.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、複数の電気・光素子を高精度に位
置合せしてモジュール化する場合、図15に示すよう
に、まず、電気・光素子101の例えば受光面あるいは
発光面102を、搭載基板103の上に形成した位置合
せマーク104に位置合せする。この位置合せは顕微鏡
と微動調整機構を用いて、各々を人手により行う。そし
て、位置合せした各電気・光モジュール102を接着層
105を介して搭載基板103に接続搭載するようにす
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a plurality of electric / optical elements are aligned with high precision to form a module, as shown in FIG. 15, first, for example, the light-receiving surface or the light-emitting surface 102 of the electric / optical element 101 is It is aligned with the alignment mark 104 formed on the mounting substrate 103. This alignment is performed manually by using a microscope and a fine movement adjusting mechanism. Then, each aligned electric / optical module 102 is connected and mounted on the mounting substrate 103 via the adhesive layer 105.

【0003】また、上述した方法では個々の素子を高精
度に整列するための微動調整に多大な作業時間を必要つ
するため、複数の電気・光素子を一つのチップに組み込
んだ電気・光アレイ素子を用いる方法がある。例えば、
4chの送受信アレイモジュールを用いた光データリン
クの検討が進められている(K.P.Jackson, E.B.Flint,
M.F.Cina, A.J.Moll, J.F.Ewen, D.Flagello, R.Rand a
nd S.Purushothaman,"Packaging for a 1Gb/s OEIC Fib
er-Optic Data Link", 39th ECC, p.374-377,1990.) 。
Further, in the above-mentioned method, since a large amount of work time is required for fine movement adjustment for aligning the individual elements with high precision, an electric / optical array in which a plurality of electric / optical elements are incorporated in one chip. There is a method of using an element. For example,
Optical data link using 4ch transceiver array module is under study (KPJackson, EBFlint,
MFCina, AJMoll, JFEwen, D. Flagello, R. Rand a
nd S. Purushothaman, "Packaging for a 1Gb / s OEIC Fib
er-Optic Data Link ", 39th ECC, p.374-377, 1990.).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、個々
の電気・光素子を位置合せして一枚の基板に搭載する方
法は、位置合せに多大な時間を費やすため、作業性に劣
り、しかも位置合せに熟練を要するので、組立コストが
増大するという課題がある。また、複数の電気・光素子
を一つのチップに組み込んだ電気・光アレイ素子を用い
る方法では、特性の揃った素子をアレイ化するためには
数多くの素子の中から、特性の揃った素子を選定する必
要があるため、素子作製に伴う歩留りが悪いという問題
がある。
As described above, the method of aligning individual electric / optical elements and mounting them on a single substrate requires a great deal of time for alignment, resulting in poor workability. Moreover, since alignment requires skill, there is a problem that the assembly cost increases. In addition, in the method of using an electric / optical array element in which a plurality of electric / optical elements are incorporated in one chip, in order to form an element with uniform characteristics, an element with uniform characteristics is selected from a large number of elements. Since it needs to be selected, there is a problem that the yield associated with device fabrication is poor.

【0005】本発明はこのような事情に鑑み、位置合せ
のための微動調整機構を用いることなく、形状の異なる
複数の電気・光素子若しくは部品を一括処理で作業性よ
く基板に搭載できる電気・光モジュール及びその製造方
法を提供することを目的とする。
In view of the above circumstances, the present invention provides an electric / electrical device capable of mounting a plurality of electric / optical elements or parts having different shapes on a substrate in a batch process with good workability without using a fine movement adjusting mechanism for alignment. An object is to provide an optical module and a manufacturing method thereof.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る電気・光モジュールは、半導体基板からなるチ
ップ形状の電気・光素子若しくは部品と、単結晶構造を
有する半導体基板からなると共に異方性化学エッチング
あるいは反応性プラズマエッチングにより前記電気・光
素子若しくは部品の一部と嵌合する凹部を有する電気・
光素子用搭載基板とからなり、この電気・光素子用搭載
基板の前記凹部と前記電気・光素子若しくは部品の一部
とが嵌合した状態で両者が接着剤を介して接続されてい
ることを特徴とし、また、単結晶構造を有する半導体基
板からなるチップ形状の電気・光素子若しくは部品であ
ってその裏面に異方性化学エッチングあるいは反応性プ
ラズマエッチングにより凹部あるいは凸部が形成された
電気・光素子若しくは部品と、単結晶構造を有する半導
体基板からなると共に異方性化学エッチングあるいは反
応性プラズマエッチングにより前記電気・光素子若しく
は部品の前記凹部あるいは凸部と嵌合する凸部あるいは
凹部が形成された電気・光素子用搭載基板とからなり、
この電気・光素子用搭載基板の前記凸部あるいは凹部と
前記電気・光素子若しくは部品の凹部あるいは凸部とが
嵌合した状態で両者が接着剤を介して接着されているこ
とを特徴とする。
An electric / optical module according to the present invention which achieves the above object comprises a chip-shaped electric / optical element or component made of a semiconductor substrate and a semiconductor substrate having a single crystal structure, and is different. Electricity having a concave portion that fits with a part of the electric / optical element or component by means of isotropic chemical etching or reactive plasma etching
It is composed of an optical element mounting board, and the concave portion of the electric / optical element mounting board and a part of the electric / optical element or part are connected to each other through an adhesive in a fitted state. And a chip-shaped electric / optical element or part made of a semiconductor substrate having a single crystal structure, in which concave or convex portions are formed on the back surface by anisotropic chemical etching or reactive plasma etching.・ The optical element or component and the semiconductor substrate having a single crystal structure, and the convex portion or the concave portion which is fitted to the concave portion or the convex portion of the electric or optical element or component by anisotropic chemical etching or reactive plasma etching Consisting of the formed electrical / optical device mounting board,
It is characterized in that the convex portion or concave portion of the electric / optical element mounting substrate and the concave portion or convex portion of the electric / optical element or component are fitted to each other through an adhesive agent. ..

【0007】一方、本発明に係る電気・光モジュール及
びその製造方法は、半導体基板からなる電気・光素子若
しくは部品をダイシングブレードあるいはへき開により
所望のチップ形状に切断する一方、単結晶構造を有する
半導体基板からなる電気・光素子用搭載基板に異方性化
学エッチングあるいは反応性プラズマエッチングにより
前記チップ形状の電気・光素子若しくは部品の一部と嵌
合する凹部を形成し、前記電気・光素子用搭載基板の前
記凹部に前記チップ形状の電気・光素子若しくは部品の
一部を嵌合すると共に両者を接着剤を介して接続するこ
とを特徴とし、また、単結晶構造を有する半導体基板か
らなる電気・光素子若しくは部品の表面に異方性化学エ
ッチングあるいは反応性プラズマエッチングにより所望
の形状の凹部あるいは凸部を形成すると共に当該電気・
光素子若しくは部品をダイシングブレードあるいはへき
開により所望のチップ形状に切断する一方、単結晶構造
を有する半導体基板からなる電気・光素子用転写基板に
異方性化学エッチングあるいは反応性プラズマエッチン
グにより前記チップ形状の電気・光素子若しくは部品の
凹部あるいは凸部と嵌合する凸部あるいは凹部を形成
し、前記チップ形状の電気・光素子若しくは部品の前記
凹部あるいは凸部と前記電気・光素子用転写基板の前記
凸部あるいは凹部とを嵌合させることにより位置合せを
行った後、当該電気・光素子若しくは部品と半導体基板
からなる電気・光素子用搭載基板とを接着剤を介して接
続し、その後前記光素子用転写基板を取り除くことを特
徴とする。
On the other hand, the electric / optical module and the method for manufacturing the same according to the present invention are designed to cut an electric / optical element or part made of a semiconductor substrate into a desired chip shape by a dicing blade or cleavage, while having a semiconductor having a single crystal structure. An electrical / optical element mounting substrate made of a substrate is provided with a recess to be fitted with the chip-shaped electrical / optical element or a part of the component by anisotropic chemical etching or reactive plasma etching. A part of the chip-shaped electric / optical element or part is fitted in the recess of the mounting substrate and connected to each other through an adhesive, and the electric circuit is composed of a semiconductor substrate having a single crystal structure.・ There is a recess of the desired shape on the surface of the optical element or component by anisotropic chemical etching or reactive plasma etching. The electric together to form the convex portion,
The optical element or component is cut into a desired chip shape by a dicing blade or cleavage, and the chip shape is formed by anisotropic chemical etching or reactive plasma etching on an electro-optical element transfer substrate made of a semiconductor substrate having a single crystal structure. Of the electric / optical element or component of the chip-shaped electric / optical element or component and the transfer substrate for electric / optical element After performing alignment by fitting the convex portion or the concave portion, the electric / optical element or component and the electric / optical element mounting substrate made of a semiconductor substrate are connected via an adhesive, and then the It is characterized in that the transfer substrate for the optical element is removed.

【0008】[0008]

【作用】単結晶構造を有する半導体基板からなる電気・
光素子や電気・光部品、あるいは搭載基板に、異方性化
学エッチングや反応性プラズマエッチングで高精度な加
工を施し、これにより互いに嵌合可能な凹部や凸部を形
成する。これら凹部や凸部を嵌合することにより、相互
の位置合せを高精度に且つ一括して行うことができ、作
業性の向上を図ることができる。
[Function] Electricity composed of a semiconductor substrate having a single crystal structure
Optical elements, electrical / optical parts, or mounting substrates are subjected to highly precise processing by anisotropic chemical etching or reactive plasma etching, thereby forming recesses or protrusions that can be fitted to each other. By fitting these concave portions and convex portions, mutual alignment can be performed with high precision and collectively, and workability can be improved.

【0009】ここで、単結晶構造を有する半導体基板か
らなる電気・光素子若しくは部品や基板に、異方性化学
エッチングで加工を施した場合について説明する。
Here, an explanation will be given of a case where an electric / optical element or a part or a substrate made of a semiconductor substrate having a single crystal structure is processed by anisotropic chemical etching.

【0010】図13には、例えば電気・光素子の材料と
なるGaAs基板に異方性化学エッチングで加工を施し
た場合を示す。なお、下記のミラー指数において、−1
は1バーとして記載されるが、記載の都合上、−1と記
す(以下同じ)。同図に示すように、GaAs基板1に
はGaAs単結晶の方位に基づく形状加工が可能であ
る。すなわち、(100)面1aを表面とするGaAs
基板1上に、(011)面1bおよび(01−1)面1
cに直交するようにレジスト等のエッチングマスク2を
パターン形成し(図13(A))、例えば硫酸を主成分
とするエッチング液を用いて異方性化学エッチングを行
うと(図13(B)),(011面)1bでは55度を
なす順メサ3を有する(図13(C))と共に(01−
1)面1cでは125度をなす逆メサ4を有する(図1
3(D))形状に加工することができる。なお、エッチ
ングマスク2の形状やエッチング条件を選定することに
より、所望の大きさ、深さのメサを有する形成に加工す
ることが可能である。
FIG. 13 shows a case where a GaAs substrate, which is a material of an electric / optical element, is processed by anisotropic chemical etching. In the Miller index below, -1
Is described as 1 bar, but for convenience of description, it is described as -1 (hereinafter the same). As shown in the figure, the GaAs substrate 1 can be shaped based on the orientation of the GaAs single crystal. That is, GaAs whose surface is the (100) plane 1a
On the substrate 1, the (011) plane 1b and the (01-1) plane 1
When an etching mask 2 such as a resist is patterned so as to be orthogonal to c (FIG. 13 (A)) and anisotropic chemical etching is performed using an etching solution containing sulfuric acid as a main component (FIG. 13 (B)). ), (011 surface) 1b has a forward mesa 3 forming 55 degrees (FIG. 13C) and (01-
1) The surface 1c has an inverted mesa 4 forming 125 degrees (FIG. 1).
3 (D)) shape can be processed. By selecting the shape of the etching mask 2 and the etching conditions, it is possible to process into a formation having a mesa of a desired size and depth.

【0011】図14には、搭載基板として用いられるS
i単結晶基板に異方性化学エッチングで加工を施した場
合を示す。同図に示すように、Si単結晶基板5にはS
i単結晶の方位に基づく形状加工が可能である。すなわ
ち、(100)面5aを表面とするSi単結晶基板5上
に(−110)面5b及び(100)面5cに直交する
ようにレジスト等によりパターン形成したシリコン酸化
膜からなるエッチングマスク6を形成し(図14
(A))、例えば加熱したKOHの水溶液により異方性
化学エッチングを行うと(図14(B)),(−011
面)面5bおよび(011面)面5cに55度をなす順
メサ7を有する形状に加工することができる。なお、こ
の場合も、エッチングマスク6の形状やエッチング条件
を選定することにより、所望の大きさ、深さのメサを有
する形成に加工することが可能である。
In FIG. 14, S used as a mounting substrate is shown.
The case where the i single crystal substrate is processed by anisotropic chemical etching is shown. As shown in FIG.
Shape processing based on the orientation of the i single crystal is possible. That is, an etching mask 6 made of a silicon oxide film, which is patterned by a resist or the like so as to be orthogonal to the (-110) plane 5b and the (100) plane 5c, is formed on the Si single crystal substrate 5 whose surface is the (100) plane 5a. Formed (Fig. 14
(A)), for example, when anisotropic chemical etching is performed using a heated KOH aqueous solution (FIG. 14B), (-011)
The surface 5b and the (011) surface 5c can be processed into a shape having a forward mesa 7 forming 55 degrees. In this case, too, by selecting the shape of the etching mask 6 and the etching conditions, it is possible to process the film to have a mesa of a desired size and depth.

【0012】以上、異方性化学エッチング加工について
説明したが、反応性プラズマエッチングによっても同様
な高精度加工が実現できることは言うまでもない。本発
明は、このような加工を応用することにより高精度な位
置合せを実現するものである。
Although the anisotropic chemical etching process has been described above, it goes without saying that the same high precision processing can be realized by reactive plasma etching. The present invention realizes highly accurate alignment by applying such processing.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。EXAMPLES The present invention will be described below based on examples.

【0014】(実施例1)実施例1に係る電気・光モジ
ュールの製造工程を図1および図2に示す。図1に示す
ように、電気・光素子11は例えばGaAsからなるチ
ップ状となっており、搭載基板12には電気・光素子1
1の形状に合せて凹部12aが4つ形成されている。搭
載基板12はSi単結晶基板からなるものであり、上述
したようにシリコン酸化膜をエッチング用マスクとした
異方性化学エッチング加工により凹部12aを形成した
後、膜厚の薄いダイヤモンドブレードを用いてダイシン
グにより切断したものである。凹部12aは上述したよ
うにメサを有して電気・光素子11の形状とほぼ等しい
大きさであるが、その底面と電気・光素子11との底面
を一致させることにより、電気・光素子11を位置決め
できるようになっている。よって、凹部12a内に接着
剤13を施し、電気・光素子1の底部を凹部に嵌合位置
決めすることにより、電気・光素子11を搭載基板12
に接続搭載することができる。図2は接続搭載後の電気
・光モジュールを示すものであり、電気・光素子11は
搭載基板12の凹部12aと嵌合した状態で接着剤を介
して接続されている。なお、図中、11aは電気・光素
子11の受光面あるいは発光面を示す。
(Embodiment 1) A manufacturing process of an electric / optical module according to Embodiment 1 is shown in FIGS. As shown in FIG. 1, the electric / optical element 11 is in the form of a chip made of, for example, GaAs, and the electric / optical element 1 is mounted on the mounting substrate 12.
Four recesses 12a are formed in conformity with the shape of 1. The mounting substrate 12 is made of a Si single crystal substrate. As described above, after forming the recess 12a by anisotropic chemical etching using the silicon oxide film as an etching mask, a thin diamond blade is used. It is cut by dicing. The concave portion 12a has a mesa as described above and has a size substantially equal to the shape of the electric / optical element 11, but by matching the bottom surface of the concave portion 12a with the bottom surface of the electric / optical element 11, the electric / optical element 11 can be formed. Can be positioned. Therefore, the adhesive 13 is applied to the inside of the concave portion 12a, and the bottom of the electric / optical element 1 is fitted and positioned in the concave portion.
Can be mounted on. FIG. 2 shows the electric / optical module after connection and mounting. The electric / optical element 11 is connected to the concave portion 12a of the mounting substrate 12 via an adhesive in a fitted state. In the figure, 11a indicates a light receiving surface or a light emitting surface of the electro-optical element 11.

【0015】(実施例2)実施例2に係る電気・光モジ
ュールの製造工程を図3および図4に示す。なお、実施
例1と同一作用を示す部材には同一符号を付して重複す
る説明は省略する。図に示すように、電気・光素子11
の裏面には搭載基板12の凹部12aと嵌合する凸部1
1bが形成されている。この凸部11bは上述したよう
な異方性エッチングにより形成したものであり、凸部1
1bの表面と凹部12aの底面、および凸部11bの順
メサ部と凹部12aのメサ部により、電気・光素子11
の搭載位置が位置決めされるようになっている。図4は
接続搭載後の状態を示しており、電気・光素子11は接
着剤13を介して搭載基板12の凹部12aに接続搭載
されている。
(Embodiment 2) FIGS. 3 and 4 show a manufacturing process of an electric / optical module according to Embodiment 2. The members having the same functions as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the duplicated description will be omitted. As shown in FIG.
On the back surface of the convex portion 1 that fits into the concave portion 12a of the mounting substrate 12.
1b is formed. This convex portion 11b is formed by anisotropic etching as described above, and the convex portion 1b
The surface of 1b and the bottom surface of the concave portion 12a, and the forward mesa portion of the convex portion 11b and the mesa portion of the concave portion 12a form the electro-optical element 11
The mounting position of is positioned. FIG. 4 shows a state after connection and mounting, in which the electro-optical element 11 is connected and mounted in the recess 12 a of the mounting substrate 12 via the adhesive 13.

【0016】(実施例3)実施例3に係る電気・光モジ
ュールの製造工程を図5〜7に示す。なお、実施例1と
同一作用を示す部材には同一符号を付して重複する説明
は省略する。図に示すように、本実施例では転写基板1
4を用いる。転写基板14はSi単結晶基板からなり、
上述したようにシリコン酸化膜をエッチング用マスクを
施して異方性エッチング加工により、電気・光素子11
の形状にほぼ等しい凹部14aを形成した後、膜厚の薄
いダイヤモンドブレードを用いてダイシングにより切断
したものである。この転写基板14の凹部14aに電気
・光素子11の表面側を嵌合すると、その表面と凹部1
4aとの底面とが一致して電気・光素子11が所定位置
に位置決めされるようになっている(図6)。そして、
このように位置決めされた電気・光素子11上に搭載基
板12を積層し(図6)、両者を接着剤13を介して接
続する(図7)。しかる後、転写基板14を取り除くこ
とにより、搭載基板12上に電気・光素子11が接続搭
載された電気・光モジュールとすることができる(図
7)。
(Embodiment 3) FIGS. 5 to 7 show the manufacturing process of an electric / optical module according to Embodiment 3. The members having the same functions as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the duplicated description will be omitted. As shown in the figure, in this embodiment, the transfer substrate 1
4 is used. The transfer substrate 14 is made of a Si single crystal substrate,
As described above, the electro-optical element 11 is formed by anisotropic etching using the silicon oxide film as an etching mask.
After forming the recess 14a having substantially the same shape as the above, it is cut by dicing with a thin diamond blade. When the surface side of the electro-optical element 11 is fitted into the recess 14 a of the transfer substrate 14, the surface and the recess 1
The electro-optical element 11 is positioned at a predetermined position such that the bottom surface of the electro-optical element 4a coincides with the bottom surface of the electro-optical element 11 (FIG. 6). And
The mounting substrate 12 is laminated on the electro-optical element 11 thus positioned (FIG. 6), and both are connected via the adhesive 13 (FIG. 7). After that, by removing the transfer substrate 14, an electrical / optical module in which the electrical / optical element 11 is connected and mounted on the mounting substrate 12 can be obtained (FIG. 7).

【0017】(実施例4)実施例4に係る電気・光モジ
ュールの製造工程を図8〜10に示す。なお、実施例
2、3と同一作用を示す部材には同一符号を付して重複
する説明は省略する。図に示すように、本実施例では電
気・光素子11の表面に凸部11aを設ける一方、転写
基板14には凸部11aと嵌合する凹部14aを形成
し、電気・光素子11の凸部11aを転写基板14の凹
部14aに嵌合することにより位置決めをするようにし
たものであり、その後、搭載基板12への搭載は実施例
3と同様である。
(Embodiment 4) FIGS. 8 to 10 show a manufacturing process of an electric / optical module according to a fourth embodiment. The members having the same functions as those of the second and third embodiments are designated by the same reference numerals, and the duplicated description will be omitted. As shown in the figure, in this embodiment, the convex portion 11a is provided on the surface of the electro-optical element 11, while the concave portion 14a that fits with the convex portion 11a is formed on the transfer substrate 14, and the convex portion of the electro-optical element 11 is formed. Positioning is performed by fitting the portion 11a into the concave portion 14a of the transfer substrate 14, and thereafter, mounting on the mounting substrate 12 is the same as in the third embodiment.

【0018】以上説明した実施例は、代表的な例であ
り、電気・光素子としてGaAsを用いたが、単結晶構
造を有する半導体材料で異方性化学エッチングができる
基板材料であればよく、材料によって制限されるもので
はない。また、凸状の突起や凹状の窪みの形成に、異方
性化学エッチングによる加工法を用いたが、高精度な溝
加工が可能な反応性プラズマエッチング(RIE)等の
真空工程による加工技術も適用でき、しかもこの場合に
は反応性プラズマエッチングが可能な材料であればよ
く、異方性化学エッチングが可能な材料に限定されるも
のではない。さらに、凸部や凹部は、電気・光素子側あ
るいは基板側のどちらかに形成してもよい。また、本実
施例では電気・光素子を搭載する搭載基板には配線部を
図中に示していないが、電気・光素子からの端子を取り
出す配線を搭載基板に形成したものでもよい。さらに、
所定のエッチングマスクの形状やエッチング条件を選定
することにより、所望の大きさ、深さを有する構造の凸
部や凹部を形成することができ、これにより複数のチッ
プ状の電気・光素子を所望の位置に正確に位置合わせす
ることができる。
The embodiment described above is a typical example, and GaAs is used as the electro-optical element, but any semiconductor material having a single crystal structure and capable of anisotropic chemical etching can be used. It is not limited by the material. Further, although the processing method by anisotropic chemical etching was used for forming the convex protrusions and the concave depressions, a processing technology by a vacuum process such as reactive plasma etching (RIE) capable of highly accurate groove processing is also available. Any material that can be applied, and in this case, reactive plasma etching is possible, and the material is not limited to anisotropic chemical etching. Furthermore, the convex portions and the concave portions may be formed on either the electric / optical element side or the substrate side. Further, in the present embodiment, the wiring portion is not shown in the drawing on the mounting substrate on which the electric / optical element is mounted, but wiring for taking out terminals from the electric / optical element may be formed on the mounting substrate. further,
By selecting the shape of the predetermined etching mask and the etching conditions, it is possible to form the projections and recesses of a structure having a desired size and depth, which makes it possible to obtain a plurality of chip-shaped electric / optical elements. Can be accurately aligned with the position of.

【0019】(実施例5)実施例1〜4では、電気・光
素子と基板との嵌合による位置合せが1回の場合を示し
たが、図11には嵌合による位置合せが複数回で多数に
積層した電気・光モジュールを示す。図11において、
21はアレイ状の電気・光素子であり、発光部あるいは
受光部21aを有する。また、22は導波路チップであ
り、光導波路22aの他、電気・光素子21と嵌合可能
な凹部22bが形成されている。さらに、23は搭載基
板であり、導波路チップ22と嵌合可能な凹部23aが
形成されている。なお、凹部22b,23aは上述した
実施例と同様に形成したものであり、嵌合により位置合
せを行うためのものである。これを多層の電気・光モジ
ュールとするには、まず、電気・光素子21を導波路チ
ップ22の凹部22bに嵌合し、接着剤24を介して接
続搭載する。このとき、電気・光素子21は凹部22b
への嵌合により位置合せされ、その発光部あるいは受光
部21aは光導波路22aの端面と光学的に結合され
る。そして、この導波路チップ22を搭載基板23の凹
部23aに嵌合し、接着剤24を介して接続搭載するこ
とによりモジュールを完成する。
(Embodiment 5) In Embodiments 1 to 4, the case where the electric / optical element and the substrate are aligned by fitting once is shown. Shows an electric / optical module stacked in a large number. In FIG.
Reference numeral 21 is an array-shaped electric / optical element having a light emitting portion or a light receiving portion 21a. Reference numeral 22 is a waveguide chip, and in addition to the optical waveguide 22a, a recess 22b that can be fitted to the electric / optical element 21 is formed. Further, 23 is a mounting substrate, and a recess 23a that can be fitted into the waveguide chip 22 is formed. The recesses 22b and 23a are formed in the same manner as in the above-mentioned embodiment, and are for performing alignment by fitting. In order to make this into a multilayer electric / optical module, first, the electric / optical element 21 is fitted into the concave portion 22 b of the waveguide chip 22 and connected and mounted via the adhesive 24. At this time, the electro-optical element 21 is recessed 22b.
The light emitting portion or the light receiving portion 21a is optically aligned with the end face of the optical waveguide 22a. Then, the waveguide chip 22 is fitted into the concave portion 23a of the mounting substrate 23, and the module is completed by connecting and mounting with the adhesive 24.

【0020】(実施例6)図12には実施例6に係る電
気・光モジュールを示す。なお、実施例5と同一作用を
示す部材には同一符号を付して重複する説明は省略す
る。本実施例では、搭載基板23に導波路チップ22搭
載用の凹部23aの他、ファイバアレイチップ25搭載
用の凹郡23bが形成されている。また、導波路チップ
22には電気・光素子21搭載用の凹部が形成されてお
らず、導波路チップ22搭載用の凹部23cも搭載基板
23に形成されている。なお、ファイバアレイチップ2
5は異方性化学エッチングにより加工したV溝を有する
Si基板25a上にアレイ状のファイバ25bを有機系
の接着剤で固定したものである。本実施例の電気・光モ
ジュールを製造するには、搭載基板23の凹部23a,
23b,23cに導波路チップ22、ファイバアレイチ
ップ25および電気・光素子21をそれぞれ嵌合、位置
決めし、接着剤24を介して接続搭載すればよい。
(Sixth Embodiment) FIG. 12 shows an electric / optical module according to a sixth embodiment. The members having the same functions as those of the fifth embodiment are designated by the same reference numerals, and the duplicated description will be omitted. In this embodiment, the mounting substrate 23 is provided with a recess 23a for mounting the waveguide chip 22 and a recess 23b for mounting the fiber array chip 25. Further, the waveguide chip 22 is not formed with a recess for mounting the electric / optical element 21, and the recess 23 c for mounting the waveguide chip 22 is also formed on the mounting substrate 23. The fiber array chip 2
5 is an array of fibers 25b fixed by an organic adhesive on a Si substrate 25a having a V groove processed by anisotropic chemical etching. In order to manufacture the electric / optical module of this embodiment, the recess 23a of the mounting substrate 23,
The waveguide chip 22, the fiber array chip 25, and the electro-optical element 21 may be fitted and positioned in 23b and 23c, respectively, and connected and mounted via the adhesive 24.

【0021】以上、実施例5、6では光部品である光導
波路を用いた例を示したが、このように、搭載する電気
・光素子若しくは部品は機能、形状、大きさ等によって
制限されるものではない。なお、光部品としては光導波
路の他、光スイッチ、光電子集積回路(OEIC)、ア
イソレータ等の機能を有するものでもよい。さらに、本
実施例では凹部とは貫通しているものも含み、例えば実
施例5(図11)において凹部22bが貫通しており、
電気・光素子21を搭載基板23に接続搭載するように
してもよい。なお、本発明においては電気・光素子を一
括搭載可能であるが、予め良品のみを選定しておく必要
があることは言うまでもない。
As described above, the fifth and sixth embodiments have shown the examples using the optical waveguide which is the optical component. However, the electric / optical element or component to be mounted is thus limited by the function, shape, size and the like. Not a thing. The optical component may have a function of an optical switch, an optoelectronic integrated circuit (OEIC), an isolator, or the like, in addition to the optical waveguide. Further, in the present embodiment, the recesses include those penetrating, for example, the recesses 22b penetrate in the embodiment 5 (FIG. 11),
The electric / optical element 21 may be connected and mounted on the mounting board 23. In the present invention, the electric and optical elements can be collectively mounted, but it goes without saying that only non-defective products need to be selected in advance.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、電
気・光素子若しくは部品、搭載基板、転写用基板を異方
性化学エッチングや反応性プラズマエッチングで高精度
な加工を行い、凸部や凹部の組み合わせにより、これら
光素子や光部品を互いに嵌合・位置合せして搭載するこ
とにより、これらを作業性良く、所望の位置に高精度に
接続搭載することが可能である。このため、複数の光部
品を光軸合わせ等の複雑な位置合わせ作業することな
く、高精度に位置決めし、接続搭載した電気・光モジュ
ールを提供することができる。
As described above, according to the present invention, the electro-optical element or component, the mounting substrate, and the transfer substrate are processed with high precision by anisotropic chemical etching or reactive plasma etching to form convex portions or By mounting these optical elements and optical components by fitting and aligning them with each other by the combination of the concave portions, it is possible to connect and mount them at desired positions with high workability and with high precision. Therefore, it is possible to provide an electric / optical module in which a plurality of optical components are accurately positioned and connected and mounted without complicated alignment work such as optical axis alignment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1の電気・光モジュールの製造工程を示
す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of an electric / optical module according to a first embodiment.

【図2】実施例1の電気・光モジュールの製造工程を示
す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the electric / optical module according to the first embodiment.

【図3】実施例2の電気・光モジュールの製造工程を示
す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the electric / optical module according to the second embodiment.

【図4】実施例2の電気・光モジュールの製造工程を示
す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a manufacturing process of the electric / optical module according to the second embodiment.

【図5】実施例3の電気・光モジュールの製造工程を示
す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the electric / optical module according to the third embodiment.

【図6】実施例3の電気・光モジュールの製造工程を示
す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the electric / optical module of Example 3;

【図7】実施例3の電気・光モジュールの製造工程を示
す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the electric / optical module of Example 3;

【図8】実施例4の電気・光モジュールの製造工程を示
す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory view showing a manufacturing process of the electric / optical module of the fourth embodiment.

【図9】実施例4の電気・光モジュールの製造工程を示
す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the electric / optical module of the fourth embodiment.

【図10】実施例4の電気・光モジュールの製造工程を
示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the manufacturing process of the electrical / optical module of Example 4.

【図11】実施例5の電気・光モジュールの製造工程を
示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the electric / optical module of the fifth embodiment.

【図12】実施例6の電気・光モジュールの製造工程を
示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory view showing the manufacturing process of the electric / optical module of the sixth embodiment.

【図13】異方性化学エッチングの加工状態を示す説明
図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a processed state of anisotropic chemical etching.

【図14】異方性化学エッチングの加工状態を示す説明
図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a processed state of anisotropic chemical etching.

【図15】従来技術に係る電気・光モジュールの一例を
示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of an electric / optical module according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 電気・光素子 11a 受光面あるいは発光面 11b 凸部 12 搭載基板 12a 凹部 13 接着剤 14 転写基板 14a 凹部 21 電気・光素子 22 導波路チップ 23 搭載基板 24 接着剤 25 ファイバアレイチップ Reference Signs List 11 electrical / optical element 11a light-receiving surface or light-emitting surface 11b convex portion 12 mounting substrate 12a concave portion 13 adhesive 14 transfer substrate 14a concave portion 21 electrical / optical element 22 waveguide chip 23 mounting substrate 24 adhesive 25 fiber array chip

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板からなるチップ形状の電気・
光素子若しくは部品と、単結晶構造を有する半導体基板
からなると共に異方性化学エッチングあるいは反応性プ
ラズマエッチングにより前記電気・光素子若しくは部品
の一部と嵌合する凹部を有する電気・光素子用搭載基板
とからなり、この電気・光素子用搭載基板の前記凹部と
前記電気・光素子若しくは部品の一部とが嵌合した状態
で両者が接着剤を介して接続されていることを特徴とす
る電気・光モジュール。
1. A chip-shaped electric circuit comprising a semiconductor substrate.
Mounting for an electric / optical element, which is composed of an optical element or a component and a semiconductor substrate having a single crystal structure, and has a concave portion that fits with a part of the electric / optical element or the component by anisotropic chemical etching or reactive plasma etching. A substrate, wherein the concave portion of the electric / optical element mounting substrate and a portion of the electric / optical element or part are connected to each other through an adhesive. Electric / optical module.
【請求項2】 単結晶構造を有する半導体基板からなる
チップ形状の電気・光素子若しくは部品であってその裏
面に異方性化学エッチングあるいは反応性プラズマエッ
チングにより凹部あるいは凸部が形成された電気・光素
子若しくは部品と、単結晶構造を有する半導体基板から
なると共に異方性化学エッチングあるいは反応性プラズ
マエッチングにより前記電気・光素子若しくは部品の前
記凹部あるいは凸部と嵌合する凸部あるいは凹部が形成
された電気・光素子用搭載基板とからなり、この電気・
光素子用搭載基板の前記凸部あるいは凹部と前記電気・
光素子若しくは部品の凹部あるいは凸部とが嵌合した状
態で両者が接着剤を介して接着されていることを特徴と
する電気・光モジュール。
2. A chip-shaped electric / optical element or part made of a semiconductor substrate having a single crystal structure, in which concave or convex portions are formed on the back surface by anisotropic chemical etching or reactive plasma etching. An optical element or component and a semiconductor substrate having a single crystal structure, and a convex portion or a concave portion that is fitted to the concave portion or the convex portion of the electric / optical element or component is formed by anisotropic chemical etching or reactive plasma etching. This electrical / optical device mounting board
The convex portion or concave portion of the optical element mounting substrate and the electric
An electrical / optical module, characterized in that the optical element or component is bonded to the concave portion or the convex portion of the optical element through an adhesive in a state of being fitted together.
【請求項3】 電気・光素子若しくは部品として、電気
・光素子の他、光導波路、光スイッチ、光電子集積回
路、アイソレータなどの機能素子や部品を形成した半導
体基板を用いることを特徴とする電気・光モジュール。
3. The electric / optical element or part is a semiconductor substrate on which functional elements and parts such as an optical waveguide, an optical switch, an optoelectronic integrated circuit and an isolator are formed in addition to the electric / optical element. -Optical module.
【請求項4】 半導体基板からなる電気・光素子若しく
は部品をダイシングブレードあるいはへき開により所望
のチップ形状に切断する一方、単結晶構造を有する半導
体基板からなる電気・光素子用搭載基板に異方性化学エ
ッチングあるいは反応性プラズマエッチングにより前記
チップ形状の電気・光素子若しくは部品の一部と嵌合す
る凹部を形成し、前記電気・光素子用搭載基板の前記凹
部に前記チップ形状の電気・光素子若しくは部品の一部
を嵌合すると共に両者を接着剤を介して接続することを
特徴とする電気・光モジュールの製造方法。
4. An electric / optical device or component made of a semiconductor substrate is cut into a desired chip shape by a dicing blade or cleavage, while an electric / optical device mounting substrate made of a semiconductor substrate having a single crystal structure is anisotropic. A recess for fitting with a part of the chip-shaped electric / optical element or part is formed by chemical etching or reactive plasma etching, and the chip-shaped electric / optical element is formed in the recess of the electric / optical element mounting substrate. Alternatively, a method of manufacturing an electric / optical module, characterized in that a part of the parts is fitted together and both are connected via an adhesive.
【請求項5】 単結晶構造を有する半導体基板からなる
電気・光素子若しくは部品の裏面に異方性化学エッチン
グあるいは反応性プラズマエッチングにより所望の形状
の凹部あるいは凸部を形成すると共に当該電気・光素子
若しくは部品をダイシングブレードあるいはへき開によ
り所望のチップ形状に切断する一方、単結晶構造を有す
る半導体基板からなる電気・光素子用搭載基板に異方性
化学エッチングあるいは反応性プラズマエッチングによ
り前記チップ形状の電気・光素子若しくは部品の凹部あ
るいは凸部と嵌合する凸部あるいは凹部を形成し、前記
チップ形状の電気・光素子若しくは部品の前記凹部ある
いは凸部と前記電気・光素子用搭載基板の前記凸部ある
いは凹部とを嵌合すると共に両者を接着剤を介して接続
することを特徴とする電気・光モジュールの製造方法。
5. A concave or convex portion having a desired shape is formed on the back surface of an electric / optical element or component made of a semiconductor substrate having a single crystal structure by anisotropic chemical etching or reactive plasma etching, and the electric / optical element is formed. While cutting the element or part into a desired chip shape by a dicing blade or cleavage, the chip shape of the chip shape is formed by anisotropic chemical etching or reactive plasma etching on an electro-optical element mounting substrate made of a semiconductor substrate having a single crystal structure. By forming a convex portion or a concave portion that fits with a concave portion or a convex portion of the electric / optical element or component, the concave portion or convex portion of the chip-shaped electric / optical element or component and the electric / optical element mounting substrate It is characterized in that the convex portion or the concave portion is fitted and both are connected via an adhesive. Electric / optical module manufacturing method.
【請求項6】 半導体基板からなる電気・光素子若しく
は部品をダイシングブレードあるいはへき開により所望
のチップ形状に切断する一方、単結晶構造を有する半導
体基板からなる電気・光素子用転写基板に異方性化学エ
ッチングあるいは反応性プラズマエッチングにより前記
チップ形状の電気・光素子若しくは部品の一部と嵌合す
る凹部を形成し、前記チップ形状の電気・光素子若しく
は部品の一部と前記電気・光素子用転写基板の前記凹部
とを嵌合させることにより位置合せを行った後、当該電
気・光素子若しくは部品と半導体基板からなる電気・光
素子用搭載基板とを接着剤を介して接続し、その後前記
電気・光素子用転写基板を取り除くことを特徴とする電
気・光モジュールの製造方法。
6. An electro-optical device or component made of a semiconductor substrate is cut into a desired chip shape by a dicing blade or cleavage, while an anisotropic substrate is formed on the transfer substrate for electric-optical device made of a semiconductor substrate having a single crystal structure. A recess for fitting with a part of the chip-shaped electric / optical element or part is formed by chemical etching or reactive plasma etching, and a part of the chip-shaped electric / optical element or part with the electric / optical element is formed. After performing alignment by fitting the concave portion of the transfer substrate, the electrical / optical element or component and the electrical / optical element mounting substrate made of a semiconductor substrate are connected via an adhesive, and then the A method for manufacturing an electric / optical module, comprising removing a transfer substrate for electric / optical elements.
【請求項7】 単結晶構造を有する半導体基板からなる
電気・光素子若しくは部品の表面に異方性化学エッチン
グあるいは反応性プラズマエッチングにより所望の形状
の凹部あるいは凸部を形成すると共に当該電気・光素子
若しくは部品をダイシングブレードあるいはへき開によ
り所望のチップ形状に切断する一方、単結晶構造を有す
る半導体基板からなる電気・光素子用転写基板に異方性
化学エッチングあるいは反応性プラズマエッチングによ
り前記チップ形状の電気・光素子若しくは部品の凹部あ
るいは凸部と嵌合する凸部あるいは凹部を形成し、前記
チップ形状の電気・光素子若しくは部品の前記凹部ある
いは凸部と前記電気・光素子用転写基板の前記凸部ある
いは凹部とを嵌合させることにより位置合せを行った
後、当該電気・光素子若しくは部品と半導体基板からな
る電気・光素子用搭載基板とを接着剤を介して接続し、
その後前記光素子用転写基板を取り除くことを特徴とす
る電気・光モジュールの製造方法。
7. A concave or convex portion of a desired shape is formed by anisotropic chemical etching or reactive plasma etching on the surface of an electric / optical element or component made of a semiconductor substrate having a single crystal structure, and the electric / optical element is formed. While cutting the element or component into a desired chip shape by a dicing blade or cleavage, the transfer substrate for electrical and optical elements consisting of a semiconductor substrate having a single crystal structure is subjected to anisotropic chemical etching or reactive plasma etching to obtain the above chip shape. By forming a convex portion or a concave portion that fits with a concave portion or a convex portion of the electric / optical element or component, the concave portion or convex portion of the chip-shaped electric / optical element or component and the transfer substrate for the electric / optical element described above are formed. After performing the alignment by fitting the convex portion or the concave portion, the electric / optical element Alternatively, the component and the electrical / optical element mounting substrate made of a semiconductor substrate are connected via an adhesive,
Thereafter, the transfer substrate for an optical device is removed, and a method for manufacturing an electric / optical module.
【請求項8】 請求項4〜7の何れかの工程により、当
該電気・光素子用搭載基板をさらに他の電気・光素子用
搭載基板に接続搭載し、これを複数回繰り返して積層モ
ジュールとすることを特徴とする電気・光モジュールの
製造方法。
8. The process according to any one of claims 4 to 7, wherein the electric / optical element mounting substrate is further connected and mounted on another electric / optical element mounting substrate, and this is repeated a plurality of times to form a laminated module. A method for manufacturing an electric / optical module, comprising:
【請求項9】 請求項4〜8において、電気・光素子若
しくは部品として、電気・光素子の他、光導波路、光ス
イッチ、光電子集積回路、アイソレータなどの機能素子
や部品を形成した半導体基板を用いることを特徴とする
電気・光モジュールの製造方法。
9. The semiconductor substrate according to claim 4, wherein the electrical / optical element or component is a functional substrate or component such as an optical waveguide, an optical switch, an optoelectronic integrated circuit, or an isolator, in addition to the electrical / optical element. A method for manufacturing an electric / optical module, which is characterized by being used.
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