Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7531666B2 - Optical module and manufacturing method thereof - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7531666B2 - Optical module and manufacturing method thereof - Google Patents

Optical module and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP7531666B2
JP7531666B2 JP2023100521A JP2023100521A JP7531666B2 JP 7531666 B2 JP7531666 B2 JP 7531666B2 JP 2023100521 A JP2023100521 A JP 2023100521A JP 2023100521 A JP2023100521 A JP 2023100521A JP 7531666 B2 JP7531666 B2 JP 7531666B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor element
insulating substrate
electrode pads
bumps
optical semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2023100521A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023164420A (en
Inventor
裕 米田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2022561495A external-priority patent/JPWO2023209939A1/ja
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2023100521A priority Critical patent/JP7531666B2/en
Publication of JP2023164420A publication Critical patent/JP2023164420A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7531666B2 publication Critical patent/JP7531666B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

本願は、光モジュールおよびその製造方法に関するものである。 This application relates to an optical module and a manufacturing method thereof.

光モジュールが内蔵されている光トランシーバは、光通信システムにおいて不可欠な部品であるが、年々増加するデータトラフィックを収容するため光通信ネットワークの高速大容量化が要求されている。光モジュールの実装密度と特性を向上させることで伝送容量を増やすことができるが、実装密度を向上させるためには光モジュール内の部材の小型化および高密度実装技術が必要とされている。 Optical transceivers, which contain built-in optical modules, are essential components in optical communication systems, but there is a demand for optical communication networks to be faster and have higher capacity to accommodate the increasing data traffic every year. Transmission capacity can be increased by improving the mounting density and characteristics of optical modules, but to increase the mounting density, miniaturization of components within the optical module and high-density mounting technology are required.

従来、光半導体素子のアセンブリにはワイヤボンディングが使用されていた。しかし、ワイヤボンディングは光半導体素子と絶縁基板間をワイヤで接続するため、どちらも電極パッドを形成した面上に他の部材を重ねることができなかった。加えて、光半導体素子と絶縁基板間で後退波が発生するため、大きな特性劣化が生じる問題があった。 Conventionally, wire bonding has been used to assemble optical semiconductor elements. However, because wire bonding connects the optical semiconductor element and the insulating substrate with wires, it is not possible to stack other components on the surface on which the electrode pads are formed. In addition, there is a problem that backward waves are generated between the optical semiconductor element and the insulating substrate, causing significant deterioration of characteristics.

この課題を解決するため、例えば特許文献1には、光半導体素子を反転させて絶縁基板とバンプと呼ばれる突起上の端子によって接続するフリップチップ実装技術、その中でも特にコスト、接続信頼性、接合荷重、接続ピッチ精度等において総合的に優れた工法である、超音波接合を用いた技術が開示されている。超音波接合を用いたフリップチップ実装は、一般的に光半導体素子を反転させた裏面を吸着コレットで吸着して、光半導体素子より大きい投影面積を有する絶縁基板の表面に実装される。 To solve this problem, for example, Patent Document 1 discloses flip-chip mounting technology in which an optical semiconductor element is inverted and connected to an insulating substrate by terminals on protrusions called bumps, and among these, a technology using ultrasonic bonding is disclosed, which is a comprehensively superior method in terms of cost, connection reliability, bonding load, connection pitch accuracy, etc. In flip-chip mounting using ultrasonic bonding, the reverse side of an inverted optical semiconductor element is generally attracted by a suction collet, and the element is mounted on the surface of an insulating substrate with a larger projected area than the optical semiconductor element.

特開2012-009599号公報(段落0026~0029、図2)JP 2012-009599 A (paragraphs 0026 to 0029, FIG. 2)

しかしながら、絶縁基板から光モジュールの外部の電子回路と電気的に接続するための配線は従来通りのワイヤボンディングが使用されるため、絶縁基板の同一面上に光半導体素子と接続される電極パッドとは別に、周囲の他部材へワイヤボンディングするための電極パッドを形成する領域を確保する必要があるという問題があった。また、光半導体素子を光モジュール内に固定するために、サブマウント等の部材とはんだ等で接合する必要があるため、フリップチップ実装時の予熱、光半導体素子の駆動に伴う発熱、冷却による周囲の部材との線膨張係数差で生じる熱応力が大きくなり、バンプ接合部の信頼性が損なわれるという問題があった。さらに、光半導体素子上に実装された絶縁基板の表面にワイヤボンディングする際に生じる加圧と振動によって、バンプ接合部に応力が生じて接合部が破壊しやすくなるという問題があった。 However, because conventional wire bonding is used for wiring to electrically connect the insulating substrate to an external electronic circuit of the optical module, there is a problem in that it is necessary to secure an area for forming electrode pads for wire bonding to other surrounding components on the same surface of the insulating substrate, in addition to the electrode pads connected to the optical semiconductor element. Also, in order to fix the optical semiconductor element in the optical module, it is necessary to bond it to a submount or other component with solder, which increases thermal stress caused by the difference in linear expansion coefficient with the surrounding components due to preheating during flip-chip mounting, heat generation due to operation of the optical semiconductor element, and cooling, resulting in a problem of impaired reliability of the bump joint. Another problem is that the pressure and vibration generated when wire bonding is performed on the surface of the insulating substrate mounted on the optical semiconductor element generates stress in the bump joint, making the joint more susceptible to destruction.

本願は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、小型化および高密度化を図るとともに、高速大容量で信頼性の高い光モジュールおよびその製造方法を提供することを目的とする。 This application has been made to solve the above problems, and aims to provide an optical module that is compact, highly dense, high speed, large capacity, and highly reliable, as well as a manufacturing method thereof.

本願に開示される光モジュールは、表面に電極パッドが形成されたInPからなる半導体素子と表面および裏面に電極パッドが形成された絶縁基板、この絶縁基板の裏面の電極パッドと前記半導体素子の電極パッドとを接合するバンプを備え前記絶縁基板の裏面は、前記半導体素子の表面と対向して配置されると共に、前記絶縁基板の裏面の電極パッドは、前記絶縁基板の表面の電極パッドとスルーホールを介して接続され、前記絶縁基板は、前記電極パッドが形成されている面の面積が前記半導体素子の電極パッドが形成されている面の面積よりも小さいことを特徴とする。
また、本願に開示される光モジュールは、表面に電極パッドが形成されたInPからなる半導体素子と表面および裏面に電極パッドが形成された絶縁基板、この絶縁基板の裏面の電極パッドと前記半導体素子の電極パッドとを接合するバンプを備え、前記絶縁基板の裏面は、前記半導体素子の表面と対向して配置されると共に、前記絶縁基板の裏面の電極パッドは、前記絶縁基板の表面の電極パッドとスルーホールを介して接続され、前記バンプは、前記絶縁基板の外部と接続する側の一端の縁部、および前記一端と反対の他端の縁部に配置したことを特徴とする。
The optical module disclosed in the present application comprises a semiconductor element made of InP with electrode pads formed on its surface, an insulating substrate with electrode pads formed on its front and back surfaces, and bumps for joining the electrode pads on the back surface of the insulating substrate to the electrode pads of the semiconductor element , the back surface of the insulating substrate being disposed opposite the front surface of the semiconductor element, the electrode pads on the back surface of the insulating substrate being connected to the electrode pads on the front surface of the insulating substrate via through holes, and the area of the surface of the insulating substrate on which the electrode pads are formed is smaller than the area of the surface on which the electrode pads of the semiconductor element are formed .
The optical module disclosed in the present application comprises a semiconductor element made of InP with an electrode pad formed on its surface, an insulating substrate with electrode pads formed on its front and back surfaces, and bumps for joining the electrode pads on the back surface of the insulating substrate to the electrode pads of the semiconductor element, the back surface of the insulating substrate being disposed opposite the front surface of the semiconductor element, the electrode pads on the back surface of the insulating substrate being connected to the electrode pads on the front surface of the insulating substrate via through holes, and the bumps being disposed on an edge of one end of the insulating substrate that is connected to the outside, and on an edge of the other end opposite the one end.

本願に開示される光モジュールの製造方法は、InPからなる半導体素子の表面に形成された電極パッドの表面、または絶縁基板の裏面に形成された電極パッドの表面に、バンプが設けられ、前記半導体素子の電極パッドと前記絶縁基板の電極パッドとが、対向する位置で前記絶縁基板を前記半導体素子に載置する工程と、前記絶縁基板を前記半導体素子に載置した状態で、前記バンプを加熱する工程と、前記絶縁基板の電極パッドまたは前記半導体素子の電極パッドと前記バンプを加圧しながら超音波で接合する工程と、を含み、前記絶縁基板は、前記電極パッドが形成されている面の面積が前記半導体素子の電極パッドが形成されている面の面積よりも小さいことを特徴とする。
また、本願に開示される光モジュールの製造方法は、InPからなる半導体素子の表面に形成された電極パッドの表面、または絶縁基板の裏面に形成された電極パッドの表面に、バンプが設けられ、前記半導体素子の電極パッドと前記絶縁基板の電極パッドとが、対向する位置で前記絶縁基板を前記半導体素子に載置する工程と、前記絶縁基板を前記半導体素子に載置した状態で、前記バンプを加熱する工程と、前記絶縁基板の電極パッドまたは前記半導体素子の電極パッドと前記バンプを加圧しながら超音波で接合する工程と、を含み、前記バンプは、前記絶縁基板の外部と接続する側の一端の縁部、および前記一端と反対の他端の縁部に配置したことを特徴とする。
The method for manufacturing an optical module disclosed in the present application includes the steps of providing bumps on the surfaces of electrode pads formed on the surface of a semiconductor element made of InP or on the surfaces of electrode pads formed on the back surface of an insulating substrate, placing the insulating substrate on the semiconductor element in a position where the electrode pads of the semiconductor element and the electrode pads of the insulating substrate face each other, heating the bumps while the insulating substrate is placed on the semiconductor element, and ultrasonically bonding the electrode pads of the insulating substrate or the electrode pads of the semiconductor element to the bumps while applying pressure , wherein the insulating substrate is characterized in that the area of the surface on which the electrode pads are formed is smaller than the area of the surface on which the electrode pads of the semiconductor element are formed .
In addition, the manufacturing method of an optical module disclosed in the present application includes the steps of providing bumps on the surfaces of electrode pads formed on the surface of a semiconductor element made of InP or on the surfaces of electrode pads formed on the back surface of an insulating substrate, placing the insulating substrate on the semiconductor element in a position where the electrode pads of the semiconductor element and the electrode pads of the insulating substrate face each other, heating the bumps while the insulating substrate is placed on the semiconductor element, and ultrasonically bonding the electrode pads of the insulating substrate or the electrode pads of the semiconductor element to the bumps while applying pressure, and is characterized in that the bumps are disposed on an edge portion of one end of the insulating substrate that is connected to the outside and on an edge portion of the other end opposite the one end.

本願によれば、小型化および高密度化を図ることができ、高速大容量で信頼性の高い光モジュールを得ることができる。 This application makes it possible to achieve miniaturization and high density, and to obtain a high-speed, large-capacity, and highly reliable optical module.

実施の形態1に係る光モジュールの構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a configuration of an optical module according to a first embodiment. 実施の形態1に係る光モジュールの構成を示す断面拡大図である。1 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration of an optical module according to a first embodiment; 従来の光モジュールの構成を示す上面図である。FIG. 1 is a top view showing a configuration of a conventional optical module. 従来の光モジュールの他の構成を示す上面図である。FIG. 11 is a top view showing another configuration of a conventional optical module. 実施の形態1に係る光モジュールの構成を示す上面図である。1 is a top view showing a configuration of an optical module according to a first embodiment; 実施の形態2に係る光モジュールの構成を示す上面図である。FIG. 11 is a top view showing a configuration of an optical module according to a second embodiment. 実施の形態2に係る光モジュールと他の光モジュールのバンプの配置を示す上面図である。13 is a top view showing the arrangement of bumps of the optical module according to the second embodiment and another optical module. FIG. 実施の形態2に係る光モジュールのバンプの配置と応力の関係を示す図である。13A and 13B are diagrams illustrating the relationship between the arrangement of bumps and stress in an optical module according to a second embodiment. 実施の形態3に係る光モジュールの製造方法を示す断面図である。11A to 11C are cross-sectional views showing a manufacturing method of an optical module according to a third embodiment. 実施の形態4に係る光モジュール製造方法を示す上面図である。13A to 13C are top views showing an optical module manufacturing method according to a fourth embodiment.

実施の形態に係る光モジュールについて、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において同一または同様の構成部品については同じ符号を付している。また、以下の説明が不十分に冗長になるのを避け当事者の理解を容易にするため、既によく知られた事項の詳細説明および実質的には同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、以下の説明および図面の内容は、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。 The optical module according to the embodiment will be described below with reference to the drawings. Note that the same or similar components in each drawing are given the same reference numerals. Also, to avoid the following description becoming insufficiently redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art, detailed descriptions of already well-known matters and duplicate descriptions of substantially identical configurations may be omitted. Also, the contents of the following description and drawings are not intended to limit the subject matter described in the claims.

また、各図間では、対応する各構成部分のサイズあるいは縮尺はそれぞれ独立している。例えば、構成の一部を変更した図と変更していない図示において、同一構成部分のサイズあるいは縮尺が異なっている場合もある。また、該光モジュールの構成について、実施にはさらに複数の部材を備えてはいるが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、その他の部分については説明を省略している。 The size or scale of each corresponding component part is independent between the figures. For example, the size or scale of the same component part may differ between a figure in which a part of the configuration has been changed and a figure in which the configuration has not been changed. Furthermore, although the configuration of the optical module is actually provided with multiple additional components, to simplify the explanation, only the parts necessary for the explanation are shown, and explanations of the other parts are omitted.

また、以下の説明では、光モジュールを例にとるが、光ではなく同様の課題を持つ電力用および通常電流を扱う半導体装置に対して各実施の形態を適用することもできる。 In the following explanation, an optical module is used as an example, but each embodiment can also be applied to semiconductor devices that handle power and normal currents, which have similar issues rather than light.

実施の形態1.
図1は、本願の実施の形態1に係る光モジュール1001の構成を示す断面図である。図1(a)は光モジュール1001の断面図であり、図1(b)は光モジュール1001の図1(a)のAA位置での矢視断面図である。図2は、図1(a)での領域Bの拡大断面図である。
Embodiment 1.
Fig. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an optical module 1001 according to a first embodiment of the present invention. Fig. 1(a) is a cross-sectional view of the optical module 1001, and Fig. 1(b) is a cross-sectional view of the optical module 1001 taken along the line AA in Fig. 1(a). Fig. 2 is an enlarged cross-sectional view of a region B in Fig. 1(a).

図1(a)および図1(b)に示すように、光モジュール1001は、基本的構成部分として、光半導体素子10と、サブマウント20と、絶縁基板30とを有し、サブマウント20の表面の電極パッド20bには、光半導体素子10の裏面が電極パッド10cを介してはんだ70によって接合され、光半導体素子10のサブマウント20が接合された裏面とは反対側の表面には、絶縁基板30の裏面が、それぞれ電極パッド10bおよび電極パッド30bを介してAuバンプ50によって超音波接合されている。絶縁基板30の表面は、電極パッド30cを介してAuワイヤ60が配線され、ケース100にはんだ70で接合されたIC110を介して外部と電気的に接続されている。 As shown in Figures 1(a) and 1(b), the optical module 1001 has, as its basic components, an optical semiconductor element 10, a submount 20, and an insulating substrate 30. The back surface of the optical semiconductor element 10 is joined to the electrode pad 20b on the surface of the submount 20 by solder 70 via electrode pad 10c, and the back surface of the insulating substrate 30 is ultrasonically joined to the surface of the optical semiconductor element 10 opposite to the back surface to which the submount 20 is joined by Au bumps 50 via electrode pads 10b and 30b, respectively. The surface of the insulating substrate 30 is electrically connected to the outside via an IC 110, which is joined to the case 100 by solder 70, with Au wires 60 wired via electrode pads 30c.

サブマウント20の電極パッド20cは、サーモモジュール40の表面にメタライズ40aを介してAgペースト80によって接合されており、サーモモジュール40のサブマウント20が接合されているのと同じ表面には、光半導体素子10のレーザ出力方向に対応する位置にレンズ120と合波器130が、それぞれ樹脂接着剤90によって接着されている。 The electrode pad 20c of the submount 20 is bonded to the surface of the thermo module 40 via the metallization 40a using Ag paste 80, and on the same surface of the thermo module 40 to which the submount 20 is bonded, a lens 120 and a multiplexer 130 are each bonded with a resin adhesive 90 at positions corresponding to the laser output direction of the optical semiconductor element 10.

サーモモジュール40は、ケース100に収納され、サーモモジュール40のサブマウント20とレンズ120とが設けられた表面とは反対側の裏面は、メタライズ40bを介してAgペースト80によってケース100と接着されている。 The thermo module 40 is housed in the case 100, and the back surface of the thermo module 40 opposite the surface on which the submount 20 and lens 120 are provided is bonded to the case 100 by Ag paste 80 via the metallization 40b.

以下で、さらに詳しく説明する。なお、図1は光モジュール1001における基本的な構成部分のみを図示し、図示した以外の光半導体素子、IC、Auワイヤ、コンデンサ、FPC等、その他の構成部品については図示を省略している。 This will be explained in more detail below. Note that FIG. 1 illustrates only the basic components of the optical module 1001, and does not illustrate other components such as optical semiconductor elements, ICs, Au wires, capacitors, FPCs, etc.

光半導体素子10は、電気信号から光信号に、またその逆に変換する、例えばLD(Laser Diode)およびPD(Photo Diode)等が該当し、例えばInP、GaAs、GaN、InGaAs、Ge、Si等からなる。本実施の形態1ではInPからなるマッハツェンダ変調器(以下MZ変調器)を使用している。なお、光半導体素子10のレーザ光発生部の数は限定されないが、本実施の形態1では複数のレーザ光発生部が形成されており、その方が本願の効果がより効果的なものとなる。 The optical semiconductor element 10 is, for example, an LD (Laser Diode) or PD (Photo Diode) that converts an electrical signal into an optical signal and vice versa, and is made of, for example, InP, GaAs, GaN, InGaAs, Ge, or Si. In this embodiment, a Mach-Zehnder modulator (hereinafter, MZ modulator) made of InP is used. Note that the number of laser light generating parts in the optical semiconductor element 10 is not limited, but in this embodiment, multiple laser light generating parts are formed, which makes the effect of the present application more effective.

光半導体素子10は、絶縁基板30とAuバンプ50によって電気的、機械的に接合されるため、絶縁基板30と電気的に接続可能な電極パッド10bと絶縁基板30を機械的に固定するためのダミーパッドがAuメタライズによって形成されている。 The optical semiconductor element 10 is electrically and mechanically bonded to the insulating substrate 30 by Au bumps 50, so electrode pads 10b that can be electrically connected to the insulating substrate 30 and dummy pads for mechanically fixing the insulating substrate 30 are formed by Au metallization.

本実施の形態1において、光モジュール1001に実装されているMZ変調器は1個であるが、本願の説明に不要のため、記載を省略している他の光半導体素子も光モジュール1001内に実装されており、光半導体素子10の個数は1個に限定されない。 In the first embodiment, the optical module 1001 is equipped with one MZ modulator, but other optical semiconductor elements, which are not described because they are not necessary for the explanation of this application, are also equipped in the optical module 1001, and the number of optical semiconductor elements 10 is not limited to one.

サブマウント20は、図1(b)に示すように、セラミック基材20aと、セラミック基材20aの表面に形成された電極パッド20bと、裏面に形成された電極パッド20cとを有する。セラミック基材20aは電気的絶縁物であり、光半導体素子10を効果的に冷却するため熱伝導率の大きい材料が好ましく、一般的には、例えばAlN、Al等のセラミック板が用いられる。 1B, the submount 20 has a ceramic substrate 20a, electrode pads 20b formed on the front surface of the ceramic substrate 20a, and electrode pads 20c formed on the back surface. The ceramic substrate 20a is an electrical insulator, and is preferably made of a material with high thermal conductivity to effectively cool the optical semiconductor element 10. Generally, a ceramic plate such as AlN or Al2O3 is used.

本実施の形態1において、光モジュール1001に実装されているサブマウント20の個数は1個であるが、サブマウント20の個数は1個に限定されない。1個のサブマウントに複数の光半導体素子を接合してもよい。 In the first embodiment, the number of submounts 20 mounted on the optical module 1001 is one, but the number of submounts 20 is not limited to one. Multiple optical semiconductor elements may be bonded to one submount.

電極パッド20b、20cは、同じ材料を用いられるのが一般的である。回路面側に形成された表面の電極パッド20bには、光半導体素子10がはんだ70によってはんだ接合され、また電極パッド20bは、Auワイヤ60等で接合部を形成することで、周囲の部材および光半導体素子10の表面と電気的に接続される。このような電極パッド20bは、光半導体素子10と外部の回路とを電気接続するための配線部材であるため、電気抵抗の小さい金属が好ましい。 The electrode pads 20b and 20c are generally made of the same material. The optical semiconductor element 10 is soldered to the electrode pad 20b on the surface formed on the circuit side with solder 70, and the electrode pad 20b is electrically connected to the surrounding members and the surface of the optical semiconductor element 10 by forming a joint with an Au wire 60 or the like. Since such electrode pads 20b are wiring members for electrically connecting the optical semiconductor element 10 to an external circuit, a metal with low electrical resistance is preferable.

電極パッド20b、20cは、一般的には、例えば厚さ3.0μm以下程度のAu等によるメタライズが用いられる。本実施の形態1では、厚さ0.5mmのAlNからなるセラミック基材20a上に、厚さ1.0μmのAuからなる電極パッド20bをメタライズし、光半導体素子10がはんだ接合される箇所には予め電極パッド20b上に厚さ5μmのAuSnはんだ70をプリコーティングしたサブマウント20を用いた。 The electrode pads 20b and 20c are generally metallized with Au or the like to a thickness of, for example, 3.0 μm or less. In the present embodiment 1, the electrode pads 20b made of Au and having a thickness of 1.0 μm are metallized on the ceramic substrate 20a made of AlN and having a thickness of 0.5 mm, and a submount 20 is used in which the electrode pads 20b are pre-coated with AuSn solder 70 having a thickness of 5 μm at the locations where the optical semiconductor element 10 is soldered.

放熱面側に相当する裏面の電極パッド20cは、ケース100の内壁に対してはんだまたはAgペースト等を介して機械的、熱的に接続される。本実施の形態1ではAgペースト80で接続されている。 The electrode pad 20c on the back surface, which corresponds to the heat dissipation surface, is mechanically and thermally connected to the inner wall of the case 100 via solder or Ag paste, etc. In the present embodiment 1, it is connected with Ag paste 80.

絶縁基板30は、図2に示すように、サブマウント20と同様に、セラミック基材30aと、セラミック基材30aの裏面に形成された電極パッド30bと、表面に形成された電極パッド30cとを有する。セラミック基材30aは電気的絶縁物であり、一般的にはAlN、Al等のセラミック板が用いられる。また、本実施の形態1において、光モジュール1001に実装されている絶縁基板30は、共にAuバンプ50によって光半導体素子10と超音波接合されているが、絶縁基板30の個数は限定されず、1個でも複数個でもかまわない。 2, the insulating substrate 30 has a ceramic base material 30a, an electrode pad 30b formed on the back surface of the ceramic base material 30a, and an electrode pad 30c formed on the front surface, similar to the submount 20. The ceramic base material 30a is an electrical insulator, and generally a ceramic plate such as AlN or Al2O3 is used. In the first embodiment, the insulating substrate 30 mounted on the optical module 1001 is ultrasonically bonded to the optical semiconductor element 10 by Au bumps 50, but the number of insulating substrates 30 is not limited and may be one or more.

電極パッド30bおよび電極パッド30cは、同じ材料を用いられるのが一般的である。セラミック基材30aの裏面に形成された電極パッド30bが光半導体素子10の表面の電極パッド10bにAuバンプ50によって接合され、光半導体素子10と接合された電極パッド30bは、スルーホール30dおよび側面メタライズ等によって表面の電極パッド30cと電気的に接続される。電極パッド30bと電気的に接続された電極パッド30cは、Auワイヤ60等で接合部を形成することで、さらに周囲の部材と電気的に接続される。このような電極パッド30b、30cは、光半導体素子10と外部の回路とを電気接続するための配線部材であるため、電気抵抗の小さい金属が好ましい。 The electrode pads 30b and 30c are generally made of the same material. The electrode pads 30b formed on the back surface of the ceramic substrate 30a are joined to the electrode pads 10b on the front surface of the optical semiconductor element 10 by Au bumps 50, and the electrode pads 30b joined to the optical semiconductor element 10 are electrically connected to the electrode pads 30c on the front surface by through holes 30d and side metallization, etc. The electrode pads 30c electrically connected to the electrode pads 30b are further electrically connected to the surrounding members by forming a joint with an Au wire 60, etc. Such electrode pads 30b and 30c are wiring members for electrically connecting the optical semiconductor element 10 to an external circuit, so a metal with low electrical resistance is preferable.

電極パッド30b、30cは、一般的には、例えば厚さ3.0μm以下程度のAu等によるメタライズが用いられる。本実施の形態1では、厚さ0.25mmのAlNからなるセラミック基材30a上に、厚さ1.0μmのAuからなる電極パッド30b、30cをメタライズし、電極パッド30bと30cはセラミック基材30aに設けられたスルーホール30dによって電気的に接続されている。さらに、電極パッド30cはAuワイヤ60によってIC110と電気的に接続されている。 The electrode pads 30b and 30c are generally metallized with Au or the like to a thickness of, for example, 3.0 μm or less. In this embodiment 1, the electrode pads 30b and 30c made of Au and having a thickness of 1.0 μm are metallized on the ceramic substrate 30a made of AlN and having a thickness of 0.25 mm, and the electrode pads 30b and 30c are electrically connected by a through hole 30d provided in the ceramic substrate 30a. Furthermore, the electrode pad 30c is electrically connected to the IC 110 by an Au wire 60.

サーモモジュール40は、吸熱部が受けた熱を、ペルチェ素子を介して放熱部へ伝達し、放熱部から、例えばケース100へと放出する。このようにして、光半導体素子10は、サーモモジュール40によってその温度が制御される。これにより、光半導体素子10は安定した動作を継続することが可能になる。 The thermo module 40 transfers the heat received by the heat absorption section to the heat dissipation section via the Peltier element, and releases the heat from the heat dissipation section, for example, to the case 100. In this way, the temperature of the optical semiconductor element 10 is controlled by the thermo module 40. This allows the optical semiconductor element 10 to continue to operate stably.

サーモモジュール40は、図1に示すように、サブマウント20が接合される面を主面として、主面がZ軸正方向を向くように、ケース100にAgペースト80によって接着される。そのため、サブマウント20、レンズ120、および合波器130とサーモモジュール40の接着面にはメタライズ40aを形成し、ケース100とのAgペースト80での接着面にはメタライズ40bを形成する。 As shown in FIG. 1, the thermo module 40 is bonded to the case 100 with Ag paste 80 so that the surface to which the submount 20 is bonded is the main surface and the main surface faces the positive direction of the Z axis. Therefore, metallization 40a is formed on the bonding surfaces of the thermo module 40 with the submount 20, the lens 120, and the multiplexer 130, and metallization 40b is formed on the bonding surface with the case 100 by the Ag paste 80.

メタライズ40a、40bは、同じ材料が用いられるのが一般的である。メタライズ40a、40bは、例えば厚さ3.0μm以下程度のAu等が用いられる。 The metallizations 40a and 40b are generally made of the same material. For example, the metallizations 40a and 40b are made of Au with a thickness of about 3.0 μm or less.

Auバンプ50は、光半導体素子10の表面に形成された電極パッド10bおよびダミーパッドと、絶縁基板30の裏面に形成された電極パッド30bとを、それぞれ電気的および機械的に、または機械的にそれぞれ接続する。Auバンプ50の材料には、熱伝導率の大きい金属が好ましい。そのため、一般的にはAu、Cu、Al、はんだ等が単独または組み合わせて用いられ、加熱、加圧、超音波、はんだ付け等の方法で接合されている。
The Au bumps 50 electrically and mechanically connect the electrode pads 10b and dummy pads formed on the front surface of the optical semiconductor element 10 to the electrode pads 30b formed on the rear surface of the insulating substrate 30, or mechanically connect the electrode pads 10b and dummy pads formed on the front surface of the optical semiconductor element 10 to the electrode pads 30b formed on the rear surface of the insulating substrate 30. Metals with high thermal conductivity are preferred as the material for the Au bumps 50. For this reason, Au, Cu, Al, solder, etc. are generally used alone or in combination, and are bonded by methods such as heating, pressure, ultrasonic waves, and soldering.

本実施の形態1では、絶縁基板30にそれぞれ形成された電極パッド30bにAuのワイヤボンディング(ボールボンディング)のファーストボンディング後にワイヤを切断して形成したスタッドバンプが、超音波によって光半導体素子10の電極パッド10bおよびダミーパッドへ接合されている。また、φ25μm径のAuワイヤを使用し、バンプのサイズはφ45μm程度、先端までの高さは45μm程度となるようにした。 In the first embodiment, stud bumps are formed by cutting the wire after the first bonding of Au wire bonding (ball bonding) to the electrode pads 30b formed on the insulating substrate 30, and are ultrasonically bonded to the electrode pads 10b and dummy pads of the optical semiconductor element 10. In addition, an Au wire with a diameter of φ25 μm is used, and the bump size is about φ45 μm, with a height to the tip of about 45 μm.

Auワイヤ60は、絶縁基板30の表面に形成された電極パッド30cと、IC110およびサブマウント20の表面に形成された電極パッド20b等とを電気的にそれぞれ接続する。Auワイヤ60の材料には電気抵抗の小さい金属が好ましい。そのため、一般的にはAu、Cu、Al等が単独または組み合わせて用いられ、主に超音波で接合されている。 The Au wire 60 electrically connects the electrode pad 30c formed on the surface of the insulating substrate 30 to the electrode pads 20b formed on the surfaces of the IC 110 and the submount 20. A metal with low electrical resistance is preferable for the material of the Au wire 60. For this reason, Au, Cu, Al, etc. are generally used alone or in combination, and are mainly bonded by ultrasonic waves.

本実施の形態1の図1では、Auのワイヤボンディング(ボールボンディング)によって絶縁基板30に形成された電極パッド30cとIC110、およびIC110とケース100が接合されているが、本願の説明に不要のため記載を省略している他の部材間の接続にも使用されており、Auワイヤ60の仕様箇所は2箇所に限定されない。 In FIG. 1 of the first embodiment, Au wire bonding (ball bonding) is used to bond the electrode pad 30c formed on the insulating substrate 30 to the IC 110, and to bond the IC 110 to the case 100. However, Au wire 60 is also used to connect other components whose description is omitted because it is not necessary for the explanation of this application, and the number of locations where Au wire 60 is used is not limited to two.

はんだ70は、サブマウント20の表面に形成された電極パッド20bと光半導体素子10の裏面に形成された電極パッド10cとを接合する。はんだ70によって光半導体素子10がサブマウント20に接合される時は、サブマウント20はサーモモジュール40とAgペースト80によってまだ接着されていない。よって、はんだ70の材料は、Agペースト80での接合時に、はんだ70が再溶融しないように、融点がAgペースト80の硬化温度より高く、熱伝導率の大きい金属が好ましい。そのため、はんだ70は、一般的にはSn、Pb、Au、Ag、Cu、Zn、Ni、Sb、Bi、In、Ge等を含有し、その融点が450℃未満の合金が用いられるが、主にSn、Au、Ag、Cu等を含有し、その融点が200℃以上の合金を用いるのが好ましい。また、はんだ70の厚さは、素子の傾きおよび反りの観点から、0.1mm以下とするのが好ましい。本実施の形態1ではSnとAuの共晶はんだが使用されている。 The solder 70 joins the electrode pad 20b formed on the surface of the submount 20 to the electrode pad 10c formed on the back surface of the optical semiconductor element 10. When the optical semiconductor element 10 is joined to the submount 20 by the solder 70, the submount 20 is not yet bonded by the thermo module 40 and the Ag paste 80. Therefore, the material of the solder 70 is preferably a metal with a melting point higher than the hardening temperature of the Ag paste 80 and a high thermal conductivity so that the solder 70 does not remelt when joined with the Ag paste 80. Therefore, the solder 70 generally uses an alloy containing Sn, Pb, Au, Ag, Cu, Zn, Ni, Sb, Bi, In, Ge, etc. and having a melting point of less than 450°C, but it is preferable to use an alloy containing mainly Sn, Au, Ag, Cu, etc. and having a melting point of 200°C or more. In addition, the thickness of the solder 70 is preferably 0.1 mm or less in terms of the inclination and warping of the element. In this embodiment 1, a eutectic solder of Sn and Au is used.

Agペースト80は、サブマウント20の裏面に形成された電極パッド20cとサーモモジュール40の表面に形成されたメタライズ40a、およびサーモモジュール40の裏面に形成されたメタライズ40bとケース100をそれぞれ接着する。Agペースト80によって、サブマウント20がサーモモジュール40に接着される時は、光半導体素子10がサブマウント20にはんだ70によって接合されている。よって、Agペースト80の材料は、Agペースト80の接着時にはんだ70が再溶融しないように、硬化温度がはんだ70の融点より低く、熱伝導率の大きいものが望ましい。そのため、Agペースト80は、一般的にはエポキシおよびフェノール系等の有機バインダーにAu、Ag、Cu等の金属を球状およびフレーク状にした導電フィラーを配合した導電性接着剤が用いられるが、はんだ70が再溶融しない温度で接着または接合でき、熱伝導率の大きいものであれば、はんだ、焼結材等の金属材料による接合および金属を含まない絶縁性の接着剤でもかまわない。本実施の形態1では、エポキシ系のバインダーにフレーク状のAg粒子配合されているAgペースト80が使用されている。 The Ag paste 80 bonds the electrode pads 20c formed on the back surface of the submount 20 to the metallization 40a formed on the surface of the thermo module 40, and the metallization 40b formed on the back surface of the thermo module 40 to the case 100. When the submount 20 is bonded to the thermo module 40 by the Ag paste 80, the optical semiconductor element 10 is joined to the submount 20 by the solder 70. Therefore, it is desirable for the material of the Ag paste 80 to have a hardening temperature lower than the melting point of the solder 70 and a high thermal conductivity so that the solder 70 does not remelt when the Ag paste 80 is bonded. For this reason, Ag paste 80 generally uses a conductive adhesive that combines an organic binder such as epoxy or phenol with conductive fillers that are spherical or flaky metals such as Au, Ag, or Cu, but as long as it can bond or join at a temperature at which solder 70 does not remelt and has a high thermal conductivity, it may also be a bonding material that uses a metal material such as solder or a sintered material, or an insulating adhesive that does not contain metal. In this embodiment 1, Ag paste 80 is used that combines flake-shaped Ag particles with an epoxy binder.

樹脂接着剤90は、レンズ120とサーモモジュール40の表面に形成されたメタライズ40a、および合波器130とメタライズ40aを、それぞれ接着する。樹脂接着剤90によって、それぞれの部材が接着される時は、光半導体素子10がサブマウント20に、はんだ70によって接合されている。よって、樹脂接着剤90の材料は、樹脂接着剤90の接着時にはんだ70が再溶融しないように、硬化温度がはんだ70の融点より低く、周囲に濡れ広がらない程度の粘性と搭載下レンズ120および合波器130が移動しない程度のタック性があるものが望ましい。紫外線の照射等の加熱以外の方法で硬化、接着できる樹脂であればより好ましい。また、本実施の形態1において、樹脂接着剤90によって接着されるメタライズ40aとレンズ120との間、およびメタライズ40aと合波器130との間は、導通経路ではないため、樹脂接着剤90は導電性である必要はない。 The resin adhesive 90 bonds the lens 120 and the metallization 40a formed on the surface of the thermo module 40, and the multiplexer 130 and the metallization 40a, respectively. When the resin adhesive 90 bonds the respective components, the optical semiconductor element 10 is bonded to the submount 20 by the solder 70. Therefore, it is desirable that the material of the resin adhesive 90 has a hardening temperature lower than the melting point of the solder 70 so that the solder 70 does not remelt when the resin adhesive 90 is bonded, a viscosity that does not wet and spread to the surroundings, and a tackiness that does not move the mounted lens 120 and the multiplexer 130. It is more preferable if the resin can be hardened and bonded by a method other than heating, such as irradiation with ultraviolet rays. In addition, in this embodiment 1, the metallization 40a and the lens 120 bonded by the resin adhesive 90, and the metallization 40a and the multiplexer 130 are not conductive paths, so the resin adhesive 90 does not need to be conductive.

ケース100は、Agペースト80によってサーモモジュール40の裏面に形成されたメタライズ40bが接着される平板状の底部と、底部の外縁に連なる複数の側部と、複数の側部により囲まれている開口部を備える、扁平な箱である。また、図1に示すように、ケース100の1つの側部には、合波器130によって合波され、波長多重化されたレーザ光を図示しない光ファイバに導くための射出部が設けられる。 The case 100 is a flat box having a flat bottom to which the metallization 40b formed on the back surface of the thermo module 40 is adhered by Ag paste 80, multiple sides connected to the outer edge of the bottom, and an opening surrounded by the multiple sides. As shown in FIG. 1, one side of the case 100 is provided with an emission section for guiding the wavelength-multiplexed laser light multiplexed by the multiplexer 130 to an optical fiber (not shown).

レンズ120は、ガラスまたは透明な樹脂により構成され、光半導体素子10から射出されるレーザ光を集光する。本実施の形態1において、レンズ120は1個しか図示されていないが、光半導体素子10の光源の数に合わせて図1の奥行き方向に複数個搭載されており、1個に限定されない。 Lens 120 is made of glass or transparent resin, and focuses the laser light emitted from optical semiconductor element 10. In this embodiment 1, only one lens 120 is shown, but multiple lenses are mounted in the depth direction of FIG. 1 according to the number of light sources of optical semiconductor element 10, and the number is not limited to one.

合波器130は、光半導体素子10からの出射光を合波し、その合波光を出力する。合波器130から出力された合波光は、波長多重信号としてケース100に備えられたレンズ120を通して、光ファイバ等の光導波路上を伝送される。 The multiplexer 130 multiplexes the light emitted from the optical semiconductor elements 10 and outputs the multiplexed light. The multiplexed light output from the multiplexer 130 is transmitted as a wavelength multiplexed signal through a lens 120 provided in the case 100 and along an optical waveguide such as an optical fiber.

図3は、従来の光モジュールの構成を示す上面図である。従来の光モジュールは、伝送容量を増やすために複数の光半導体素子10を備えており、レンズおよび合波器等、搭載しなければならない部品が多い。しかし、光モジュールのケースの外径寸法は決められているため、搭載部品をケース内に全て実装するために高密度実装技術が必要とされる。 Figure 3 is a top view showing the configuration of a conventional optical module. Conventional optical modules are equipped with multiple optical semiconductor elements 10 to increase transmission capacity, and many components must be installed, such as lenses and multiplexers. However, because the outer diameter dimensions of the optical module case are fixed, high-density mounting technology is required to mount all of the components inside the case.

従来の光モジュールの光半導体素子10およびサブマウント20と絶縁基板30の間の接続には、Auワイヤ60を用いたワイヤボンディングが使用されていた。しかし、ワイヤボンディングでは部材を重ねて配置することが難しく、加えて光半導体素子10と絶縁基板30の間で後退波が発生するため、大きな特性劣化を生じる懸念があった。 In conventional optical modules, wire bonding using Au wires 60 was used to connect the optical semiconductor element 10 and submount 20 to the insulating substrate 30. However, it is difficult to stack components using wire bonding, and in addition, there is a concern that a backward wave will occur between the optical semiconductor element 10 and the insulating substrate 30, which may cause significant degradation of characteristics.

この後退波の発生を防いで特性を向上させつつ部材を重ねて配置するために、反転させた光半導体素子10と絶縁基板30とをAuバンプ50で接続するフリップチップ実装技術、その中でも特にコスト、接続信頼性、接合荷重、接続ピッチ精度等において総合的に優れた工法である超音波接合が用いられる。 To prevent the occurrence of these backward waves and improve the characteristics while stacking the components, flip-chip mounting technology is used to connect the inverted optical semiconductor element 10 and the insulating substrate 30 with Au bumps 50. Among these, ultrasonic bonding is used, which is a method that is comprehensively superior in terms of cost, connection reliability, bonding load, connection pitch accuracy, etc.

図4は、超音波接合によるフリップチップ実装技術が用いられた従来の光モジュールの構成を示す上面図である。超音波接合によるフリップチップ実装は、一般的に光半導体素子10を反転させた裏面をコレットで吸着して、光半導体素子10より大きい投影面積を有するサブマウント20の表面に実装される。しかし、例えばサブマウント20および絶縁基板30からケースに設けられる外部の電子回路と電気的に接続するためのフィードスルー等への配線は従来通りAuワイヤ60による従来通りのワイヤボンディングが使用される。 Figure 4 is a top view showing the configuration of a conventional optical module that uses ultrasonic bonding flip-chip mounting technology. In ultrasonic bonding flip-chip mounting, the optical semiconductor element 10 is generally inverted and its back surface is attracted by a collet, and mounted on the surface of a submount 20 that has a larger projected area than the optical semiconductor element 10. However, for example, wiring from the submount 20 and insulating substrate 30 to feedthroughs and the like for electrically connecting to an external electronic circuit provided in the case is conventionally performed by wire bonding using Au wires 60.

そのため、サブマウント20の同一面上に光半導体素子10と接続される電極パッド20bとは別に、周囲の他部材へワイヤボンディングするための電極パッド20bを形成する必要があり、この電極パッド20bは光半導体素子10の投影面積の外側に形成しなければならないため、結果としてサブマウント20は少なくとも他部材へワイヤボンディングするための電極パッド20bの面積分だけ光半導体素子10より大きくする必要があった。加えて、反転させた光半導体素子10の裏面、つまり図4で示される光半導体素子10の面内には他の部材を実装することができない。 Therefore, it is necessary to form electrode pads 20b for wire bonding to other surrounding components on the same surface of the submount 20 in addition to the electrode pads 20b connected to the optical semiconductor element 10, and since these electrode pads 20b must be formed outside the projected area of the optical semiconductor element 10, it is necessary for the submount 20 to be larger than the optical semiconductor element 10 by at least the area of the electrode pads 20b for wire bonding to other components. In addition, other components cannot be mounted on the back surface of the inverted optical semiconductor element 10, that is, on the surface of the optical semiconductor element 10 shown in Figure 4.

図5は、本願の実施の形態1に係る光モジュールの基本的構成部分の構成を示す上面図である。光モジュール1001は、図5および図2で示すように、基本的構成部分において両面にお互いがスルーホール30dにより電気的に接続されている電極パッド30b、30cを形成した光半導体素子10が設けられている。 Figure 5 is a top view showing the configuration of the basic components of the optical module according to the first embodiment of the present application. As shown in Figures 5 and 2, the optical module 1001 is provided with an optical semiconductor element 10 having electrode pads 30b and 30c formed on both sides of the basic components and electrically connected to each other by through holes 30d.

この構成により、従来のフリップチップ実装と同様に光半導体素子10からワイヤボンド実装用の電極パッドを無くして光半導体素子10を小型化できるだけでなく、光半導体素子10より小さい絶縁基板30を光半導体素子10の上に実装することで、従来の方法では図3および図4に示すXY方向にしか実装できなかった光半導体素子10および絶縁基板30を、全てZ方向に実装することで部材を高密度実装することができる。その上で、光半導体素子10上に実装された絶縁基板30の表面に周囲の他部材へワイヤボンディングするための電極パッド30cを形成できるため、従来のフリップチップ実装以上に部材を高密度化および小型化できる。また、光半導体素子10よりも小さい投影面積を有する絶縁基板30の表面をコレットで吸着して、光半導体素子10の表面に実装することができる。 This configuration not only allows the optical semiconductor element 10 to be miniaturized by eliminating the electrode pads for wire bond mounting from the optical semiconductor element 10 as in conventional flip chip mounting, but also allows the insulating substrate 30, which is smaller than the optical semiconductor element 10, to be mounted on the optical semiconductor element 10, and allows the optical semiconductor element 10 and insulating substrate 30, which could only be mounted in the XY directions shown in Figures 3 and 4 in the conventional method, to be mounted all in the Z direction, thereby enabling high-density mounting of components. In addition, electrode pads 30c for wire bonding to other surrounding components can be formed on the surface of the insulating substrate 30 mounted on the optical semiconductor element 10, allowing the components to be densified and miniaturized more than in conventional flip chip mounting. In addition, the surface of the insulating substrate 30, which has a smaller projected area than the optical semiconductor element 10, can be adsorbed by a collet and mounted on the surface of the optical semiconductor element 10.

以上のように、本実施の形態1に係る光モジュール1001によれば、表面に電極パッド10bが形成された光半導体素子10と表面および裏面に電極パッド30c、30bが形成された絶縁基板30、この絶縁基板30の裏面の電極パッド30bと半導体素子10の電極パッド10bとを接合するAuバンプ50を備え、絶縁基板30の裏面は、半導体素子10の表面と対向して配置されると共に、絶縁基板30の裏面の電極パッド30bは、絶縁基板30の表面の電極パッド30cとスルーホール30dを介して接続するようにしたので、光半導体素子からワイヤボンド実装用の電極パッドを無くして光半導体素子のサイズを小さくできる。さらに、光半導体素子と絶縁基板との間を従来のAuワイヤを使用したワイヤボンディングではなく、Auバンプによって電気的・機械的に接合することで、ワイヤボンディングで接合する場合と比較して周波数特性を向上できる。加えて、光半導体素子の厚さ方向に絶縁基板を実装することで、光半導体素子、サブマウント、絶縁基板の実装に必要な面積を小さくして、光モジュールを高密度化できる。そのため、従来と比較して高速大容量な光モジュールを得ることができる。 As described above, the optical module 1001 according to the first embodiment includes an optical semiconductor element 10 having an electrode pad 10b formed on its surface, an insulating substrate 30 having electrode pads 30c, 30b formed on its front and back surfaces, and Au bumps 50 for connecting the electrode pads 30b on the back surface of the insulating substrate 30 to the electrode pads 10b of the semiconductor element 10. The back surface of the insulating substrate 30 is disposed opposite the front surface of the semiconductor element 10, and the electrode pads 30b on the back surface of the insulating substrate 30 are connected to the electrode pads 30c on the front surface of the insulating substrate 30 via through holes 30d. This eliminates the electrode pads for wire-bond mounting from the optical semiconductor element, thereby reducing the size of the optical semiconductor element. Furthermore, by electrically and mechanically connecting the optical semiconductor element and the insulating substrate using Au bumps, rather than the conventional wire bonding using Au wires, the frequency characteristics can be improved compared to the case of connecting by wire bonding. In addition, by mounting the insulating substrate in the thickness direction of the optical semiconductor element, the area required for mounting the optical semiconductor element, submount, and insulating substrate can be reduced, allowing for a high density optical module. This makes it possible to obtain a high speed, high capacity optical module compared to conventional methods.

実施の形態2.
実施の形態1では、Auバンプ50を絶縁基板30の面内に均等に配置したが、実施の形態2では、絶縁基板30の両端に配置した場合について説明する。
Embodiment 2.
In the first embodiment, the Au bumps 50 are evenly arranged on the surface of the insulating substrate 30, but in the second embodiment, a case where the Au bumps 50 are arranged on both ends of the insulating substrate 30 will be described.

図6は、本願の実施の形態2に係る光モジュール1001の構成を示す上面図である。図6に示すように、実施の形態2における光モジュール1001では、Auバンプ50は、絶縁基板30の両端の辺に沿って集中的に配置される。 Figure 6 is a top view showing the configuration of an optical module 1001 according to embodiment 2 of the present application. As shown in Figure 6, in the optical module 1001 according to embodiment 2, the Au bumps 50 are concentratedly arranged along both ends of the insulating substrate 30.

本実施の形態2における光モジュール1001の基本的な構成は、実施の形態1における光モジュール1001と同じであるが、図6で示すAuバンプ50の配置でのみ相違する。よって、ここでは、主に相違点について説明を行い、同じ構成部分についてはその説明を省略する。なお、図6は、実施の形態2に係る光モジュール1001における、光半導体素子10、サブマウント20、絶縁基板30、およびAuバンプ50のみを図示し、その他の構成部分については説明を省略している。 The basic configuration of the optical module 1001 in the second embodiment is the same as that of the optical module 1001 in the first embodiment, but differs only in the arrangement of the Au bumps 50 shown in FIG. 6. Therefore, the differences will be mainly described here, and the description of the same components will be omitted. Note that FIG. 6 illustrates only the optical semiconductor element 10, submount 20, insulating substrate 30, and Au bumps 50 in the optical module 1001 according to the second embodiment, and the description of the other components will be omitted.

実施の形態1および実施の形態2の光モジュール1001では、サブマウント20とはんだ70の接合時の加熱、フリップチップ実装時の予熱、および光半導体素子10の駆動に伴う発熱により、熱応力が生じる。また、冷却による周囲の部材との線膨張係数差で熱応力を生じる場合がある。Auバンプ50の接合部に生じる熱応力を低減するためには、Auバンプ50の数を増やす、本実施の形態1で示したように、絶縁基板30の面内に均等にAuバンプ50を配置する等の方法が考えられる。 In the optical module 1001 of the first and second embodiments, thermal stress occurs due to heating when the submount 20 and the solder 70 are joined, preheating during flip-chip mounting, and heat generation accompanying operation of the optical semiconductor element 10. Thermal stress may also occur due to differences in the linear expansion coefficient with the surrounding materials caused by cooling. Possible methods for reducing thermal stress occurring at the joints of the Au bumps 50 include increasing the number of Au bumps 50 or arranging the Au bumps 50 evenly on the surface of the insulating substrate 30 as shown in the first embodiment.

光モジュール1001の大容量化のために光半導体素子10内に複数のレーザ光発生部が形成される場合には、図1で示すように光半導体素子10から出力された複数のレーザ光をレンズ120で集光して合波器130で合波する。そのため、合波光を安定して出力するためには、光半導体素子10上に形成する電極パッド10bの位置を、図6で示すようにレーザ光発生部に対して1列に並べるのが好ましい。 When multiple laser light generating units are formed in the optical semiconductor element 10 to increase the capacity of the optical module 1001, the multiple laser lights output from the optical semiconductor element 10 are collected by the lens 120 and combined by the combiner 130 as shown in FIG. 1. Therefore, in order to stably output the combined light, it is preferable to align the electrode pads 10b formed on the optical semiconductor element 10 in a row with respect to the laser light generating units as shown in FIG. 6.

図7は、光モジュールのバンプの他の配置を示す上面図である。光モジュール1001の大容量化のために複数のレーザ光発生部を1枚の光半導体素子10上に形成する場合、合波光を安定して出力した上で、絶縁基板30を光半導体素子10と機械的に固定するためのダミー電極を絶縁基板30の面内に均等に配置しようとすると、絶縁基板30の面内の電極は、図7(a)に示すように、例えば絶縁基板30の1辺の端に1列にAuバンプ50が並び、それ以外のAuバンプ50が絶縁基板30の面内に均等に配置される。 Figure 7 is a top view showing another arrangement of bumps in an optical module. When multiple laser light generating units are formed on a single optical semiconductor element 10 to increase the capacity of the optical module 1001, if dummy electrodes for mechanically fixing the insulating substrate 30 to the optical semiconductor element 10 while stably outputting the combined light are to be arranged evenly on the surface of the insulating substrate 30, the electrodes on the surface of the insulating substrate 30 are, for example, arranged in a row of Au bumps 50 at the end of one side of the insulating substrate 30, and the other Au bumps 50 are arranged evenly on the surface of the insulating substrate 30, as shown in Figure 7 (a).

このようなAuバンプ50の配置では、Auバンプ50の接合部に熱応力が生じた場合、絶縁基板30の面内に配置されたAuバンプ50の接合部に生じる熱応力に偏りが生じて、最も熱応力の高いAuバンプ50の接合部が剥離しやすくなることが懸念される。 When the Au bumps 50 are arranged in this manner, if thermal stress occurs at the joints of the Au bumps 50, there is a concern that the thermal stress occurring at the joints of the Au bumps 50 arranged within the surface of the insulating substrate 30 will be uneven, and the joints of the Au bumps 50 that are subject to the highest thermal stress will be more likely to peel off.

対策として、Auバンプ50の数を増やすことも可能ではあるが、増やしたAuバンプ50の数に応じてフリップチップ実装に必要な荷重も大きくなるため、本実施の形態2の構成では絶縁基板30の表面の電極パッド30cと吸着コレットの表面の間に振動が生じるため、荷重が大きくなることで電極パッド30cが変形して、隣接した電極パッド30cと接触して回路がショートする等の問題が生じる可能性がある。また、増やしたAuバンプ50の数に応じて光半導体素子10上にダミーの電極パッド10bが必要になるため光半導体素子10が大型化する。 As a countermeasure, it is possible to increase the number of Au bumps 50, but the load required for flip-chip mounting increases according to the increased number of Au bumps 50. In the configuration of the second embodiment, vibration occurs between the electrode pads 30c on the surface of the insulating substrate 30 and the surface of the suction collet, and the increased load may cause problems such as deformation of the electrode pads 30c, which may come into contact with adjacent electrode pads 30c and cause a short circuit. In addition, dummy electrode pads 10b are required on the optical semiconductor element 10 according to the increased number of Au bumps 50, which increases the size of the optical semiconductor element 10.

そのため、本実施の形態2では、図6で示すように、光半導体素子10上の複数のレーザ光発生部に対して合波光を安定して出力し、かつダミーパッドの数を増やさず光半導体素子10を小型化した状態で、Auバンプ50の接合部に生じる応力を均等に分散することで製品に必要な信頼性を確保する方法として、Auバンプ50を絶縁基板30の両端の辺に集中的に配置した。 Therefore, in this second embodiment, as shown in FIG. 6, the Au bumps 50 are concentrated on both ends of the insulating substrate 30 as a method for ensuring the reliability required for the product by evenly distributing the stress generated at the joints of the Au bumps 50 while stably outputting multiplexed light to multiple laser light generating units on the optical semiconductor element 10 and miniaturizing the optical semiconductor element 10 without increasing the number of dummy pads.

これにより、図7(a)に示すように基板内に均等にAuバンプ50を配置した場合、および図7(b)に示すように基板外周に沿ってAuバンプ50を配置した場合と比較して、フリップチップ実装後の冷却時に特定のAuバンプ50の接合部に生じる熱応力が大きくなるのを抑制できる。図8は、実施の形態2に係る光モジュールのバンプの配置と他のバンプの配置の応力解析の結果である。 This makes it possible to suppress the increase in thermal stress that occurs at the junction of a particular Au bump 50 during cooling after flip-chip mounting, compared to when the Au bumps 50 are evenly arranged within the substrate as shown in FIG. 7(a) and when the Au bumps 50 are arranged along the outer periphery of the substrate as shown in FIG. 7(b). Figure 8 shows the results of a stress analysis of the bump arrangement of the optical module according to embodiment 2 and other bump arrangements.

Auバンプ50の個数および配置については、本実施の形態2のように光半導体素子10に複数のレーザ光発生部が形成されているのに対して、電極パッド10bが1列に形成されている場合、絶縁基板30の両端に対向するような形でAuバンプ50が配置されていれば、絶縁基板30の他の位置にAuバンプ50を配置しても問題はない。しかし、Auバンプ50の数が増えると前記の通り、フリップチップ実装時の絶縁基板30に形成された電極パッド30c間のショートおよび光半導体素子10の大型化等の問題が生じる可能性がある。そのため、Auバンプ50は光半導体素子10に形成されたレーザ光発生部の数に応じて1列に配置された電極パッド10bの数に対して、同程度の数をダミー電極として対向した辺に配置するのが好ましい。 Regarding the number and arrangement of the Au bumps 50, in the case where the optical semiconductor element 10 has a plurality of laser light generating units formed thereon as in the second embodiment, and the electrode pads 10b are formed in a row, there is no problem in arranging the Au bumps 50 at other positions on the insulating substrate 30, as long as the Au bumps 50 are arranged so as to face both ends of the insulating substrate 30. However, as described above, if the number of Au bumps 50 increases, problems such as shorts between the electrode pads 30c formed on the insulating substrate 30 during flip-chip mounting and an increase in the size of the optical semiconductor element 10 may occur. Therefore, it is preferable to arrange the Au bumps 50 as dummy electrodes on the opposing sides in a number equal to the number of electrode pads 10b arranged in a row according to the number of laser light generating units formed on the optical semiconductor element 10.

加えて、図1に示すように、光半導体素子10の上に実装された絶縁基板30は、その表面に形成された電極パッド30cから、Auワイヤ60によってIC110等と接続されている。この時、Auワイヤ60を短くするために、Auワイヤ60をボンディングするための電極パッド30cは絶縁基板30の端に形成するのが好ましい。また、このAuワイヤ60は絶縁基板30が光半導体素子10上に実装された後にワイヤボンディングされるため、ワイヤボンディング時にはツールによる加圧でAuバンプ50の接合部に応力が発生する。そのため、本実施の形態2のように絶縁基板30の両端の辺にAuバンプ50が集中的に配置されることで絶縁基板30の電極パッド30c上へのワイヤボンディング時に特定のAuバンプ50の接合部に応力が生じて接合部が剥離するのを抑制できる。 In addition, as shown in FIG. 1, the insulating substrate 30 mounted on the optical semiconductor element 10 is connected to the IC 110 and the like by the Au wire 60 from the electrode pad 30c formed on its surface. At this time, in order to shorten the Au wire 60, it is preferable to form the electrode pad 30c for bonding the Au wire 60 at the end of the insulating substrate 30. In addition, since the Au wire 60 is wire-bonded after the insulating substrate 30 is mounted on the optical semiconductor element 10, stress is generated at the joint of the Au bump 50 due to pressure applied by the tool during wire bonding. Therefore, by concentrating the Au bumps 50 on both ends of the insulating substrate 30 as in the present embodiment 2, it is possible to suppress the joint from peeling off due to stress generated at the joint of a specific Au bump 50 during wire bonding onto the electrode pad 30c of the insulating substrate 30.

以上のように、本実施の形態2に係る光モジュール1001によれば、表面に電極パッド10bが形成された光半導体素子10と表面および裏面に電極パッド30c、30bが形成された絶縁基板30、この絶縁基板30の裏面の電極パッド30bと半導体素子10の電極パッド10bとを接合するAuバンプ50を備え、絶縁基板30の裏面は、半導体素子10の表面と対向して配置されると共に、絶縁基板30の裏面の電極パッド30bは、絶縁基板30の表面の電極パッド30cとスルーホール30dを介して接続し、Auバンプ50を絶縁基板30の一端寄り、および前記一端と反対の他端寄りに配置するようにしたので、絶縁基板の面内に均等にAuバンプを配置した場合、および板の外周に沿ってAuバンプを全周に配置した場合と比較して、フリップチップ実装後の冷却時に生じる熱応力、およびフリップチップ実装後の絶縁基板の電極パッド上へのワイヤボンディング時に生じる応力が、特定のAuバンプの接合部で大きくなることでその接合部が剥離することを抑制し、光モジュールの歩留りと信頼性を高めることができる。加えて、絶縁基板の中央部にAuバンプを配置しなくても良い分、製品の信頼性を確保するために必要なAuバンプの数を減らせるため、フリップチップ実装時に必要な荷重を小さくできる。これによって、超音波振動による吸着コレット先端との摩擦によって、絶縁基板表面の電極パッドが変形して隣接している電極パッドと接触することで回路が短絡するのを抑制できる。また、必要なAuバンプの数が減らせることで光半導体素子上に形成される絶縁基板を機械的に固定するためだけのダミーの電極パッドの数も減らせるため、その分、光半導体素子を小型化できる。従って、より安価で歩留りを向上した信頼性の高い光モジュールを得ることができる。 As described above, the optical module 1001 according to the second embodiment includes an optical semiconductor element 10 having electrode pads 10b formed on its surface, an insulating substrate 30 having electrode pads 30c, 30b formed on its front and rear surfaces, and Au bumps 50 that connect the electrode pads 30b on the rear surface of the insulating substrate 30 to the electrode pads 10b of the semiconductor element 10. The rear surface of the insulating substrate 30 is disposed opposite the front surface of the semiconductor element 10, and the electrode pads 30b on the rear surface of the insulating substrate 30 are connected to the electrode pads 30c on the front surface of the insulating substrate 30 via through holes 30d. Since the Au bumps 50 are arranged near one end of the insulating substrate 30 and near the other end opposite to the one end, compared with the case where the Au bumps are arranged evenly on the surface of the insulating substrate and the case where the Au bumps are arranged all around the periphery of the plate, the thermal stress generated during cooling after flip-chip mounting and the stress generated during wire bonding on the electrode pads of the insulating substrate after flip-chip mounting are suppressed from becoming large at the joints of specific Au bumps, causing the joints to peel off, thereby improving the yield and reliability of the optical module. In addition, since it is not necessary to arrange the Au bumps in the center of the insulating substrate, the number of Au bumps required to ensure the reliability of the product can be reduced, and the load required for flip-chip mounting can be reduced. This suppresses the electrode pads on the surface of the insulating substrate from deforming due to friction with the tip of the suction collet caused by ultrasonic vibration and coming into contact with adjacent electrode pads, causing a short circuit. In addition, by reducing the number of required Au bumps, the number of dummy electrode pads that are formed on the optical semiconductor element solely for mechanically fixing the insulating substrate can also be reduced, allowing the optical semiconductor element to be made smaller. This makes it possible to obtain a more reliable optical module that is less expensive and has improved yields.

実施の形態3.
実施の形態3では、実施の形態1に係る光モジュール1001の光半導体素子10、サブマウント20および絶縁基板30の製造方法について説明する。
Embodiment 3.
In the third embodiment, a method for manufacturing the optical semiconductor element 10, the submount 20, and the insulating substrate 30 of the optical module 1001 according to the first embodiment will be described.

図9は、実施の形態3に係る光モジュールの製造方法を示す断面図である。なお、図9は、実施の形態3の光モジュール1001における光半導体素子10、サブマウント20および絶縁基板30の製造方法のみを図示し、図示した以外の、サーモモジュール40をケース100に固定する工程、組立てた光半導体素子10、サブマウント20と絶縁基板30をケース100に固定されたサーモモジュール40上に実装する工程、サーモモジュール40上に実装された絶縁基板30の電極パッド30cからIC110にワイヤボンディングする工程、および光半導体素子10に形成されたレーザ光発生部とケース100の射出部間にレンズ120と合波器130を実装する工程等、その他の光モジュール1001の組立工程については従来の光モジュールと同様のため図示を省略している。 Figure 9 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of an optical module according to embodiment 3. Note that FIG. 9 illustrates only the manufacturing method of the optical semiconductor element 10, submount 20, and insulating substrate 30 in the optical module 1001 of embodiment 3, and does not illustrate other assembly steps of the optical module 1001, such as the process of fixing the thermo module 40 to the case 100, the process of mounting the assembled optical semiconductor element 10, submount 20, and insulating substrate 30 on the thermo module 40 fixed to the case 100, the process of wire bonding from the electrode pad 30c of the insulating substrate 30 mounted on the thermo module 40 to the IC 110, and the process of mounting the lens 120 and the multiplexer 130 between the laser light generating part formed in the optical semiconductor element 10 and the emission part of the case 100, because they are the same as those of conventional optical modules.

まず、図9(a)に示すように、サブマウント20を、AuSnはんだ70の融点である280℃以上に加熱されたホットプレート200上に載置して、サブマウント20の電極パッド20b上に予めプリコーティングされているAuSnはんだ70を溶融させることで、光半導体素子10とはんだ接合する。 First, as shown in FIG. 9(a), the submount 20 is placed on a hot plate 200 that is heated to 280°C or higher, which is the melting point of the AuSn solder 70, and the AuSn solder 70 that has been pre-coated on the electrode pads 20b of the submount 20 is melted to solder the submount 20 to the optical semiconductor element 10.

この時、サブマウント20に光半導体素子10を載置するのは、AuSnはんだ70が溶融したことを確認してからでも良いし、AuSnはんだ70が溶融する前でも良いが、サブマウント20を小型化するためには予めプリコーティングするAuSnはんだ70の寸法を光半導体素子10と同程度にするのが好ましいため、プリコーティングされたAuSnはんだ70の寸法が光半導体素子10より大きくないのであれば、AuSnはんだ70が溶融したことを確認してから光半導体素子10を載置するのが好ましい。また、本実施の形態3ではホットプレート200の加熱温度を340℃とした。 At this time, the optical semiconductor element 10 may be placed on the submount 20 after it is confirmed that the AuSn solder 70 has melted, or before the AuSn solder 70 has melted. However, in order to miniaturize the submount 20, it is preferable to pre-coat the AuSn solder 70 so that its dimensions are approximately the same as those of the optical semiconductor element 10. Therefore, if the dimensions of the pre-coated AuSn solder 70 are not larger than those of the optical semiconductor element 10, it is preferable to place the optical semiconductor element 10 after confirming that the AuSn solder 70 has melted. In this third embodiment, the heating temperature of the hot plate 200 is set to 340°C.

次に、図9(b)に示すように、光半導体素子10をダイボンドしたサブマウント20を、超音波実装機のステージ300上に載置する。この時、超音波実装機のステージ300は、Auバンプ50の接合性を向上するため、AuSnはんだ70の融点より低い温度である200℃で予熱されている。また、ステージ300上に載置したサブマウント20を、真空引きしてステージ300上に吸着すると共に、治具300a、300bを用いて超音波振動を与える方向のサブマウント20の両側の側面を機械的に挟んで超音波の振動方向にサブマウント20が移動しないように固定する。 Next, as shown in FIG. 9(b), the submount 20 with the optical semiconductor element 10 die-bonded thereto is placed on the stage 300 of an ultrasonic mounting machine. At this time, the stage 300 of the ultrasonic mounting machine is preheated to 200°C, which is a temperature lower than the melting point of the AuSn solder 70, in order to improve the bonding of the Au bumps 50. The submount 20 placed on the stage 300 is vacuumed and adsorbed onto the stage 300, and both sides of the submount 20 in the direction in which ultrasonic vibration is applied are mechanically clamped using jigs 300a and 300b to fix the submount 20 so that it does not move in the direction of ultrasonic vibration.

さらに、図9(c)に示すように、絶縁基板30の電極パッド30b上に、予めAuバンプ50を光半導体素子10上の電極パッド10bと対応する位置に形成し、絶縁基板30の電極パッド30cが形成された面上を、超音波実装機の吸着コレット400で吸着して、200℃まで予熱された光半導体素子10上の所定の位置まで搬送する。絶縁基板30のAuバンプ50が形成された電極パッド30bと、光半導体素子10の電極パッド30bに対応する各電極パッド10bとが対抗する位置で、絶縁基板30を光半導体素子10の上に載置する。なお、本実施の形態3ではAuバンプ50は電極パッド30b上に形成したが、Auバンプ50を予め形成するのは光半導体素子10の電極パッド10b上でも良い。 Furthermore, as shown in FIG. 9(c), Au bumps 50 are formed in advance on the electrode pads 30b of the insulating substrate 30 at positions corresponding to the electrode pads 10b on the optical semiconductor element 10, and the surface on which the electrode pads 30c of the insulating substrate 30 are formed is adsorbed by the adsorption collet 400 of the ultrasonic mounting machine and transported to a predetermined position on the optical semiconductor element 10 preheated to 200°C. The insulating substrate 30 is placed on the optical semiconductor element 10 at a position where the electrode pads 30b on which the Au bumps 50 of the insulating substrate 30 are formed face each other, corresponding to the electrode pads 30b of the optical semiconductor element 10. Note that, although the Au bumps 50 are formed on the electrode pads 30b in this embodiment 3, the Au bumps 50 may be formed in advance on the electrode pads 10b of the optical semiconductor element 10.

その後、図9(d)に示すように、吸着コレット400で吸着した絶縁基板30を、光半導体素子10上に載置した状態で加圧する。この時、加圧後すぐに超音波振動を与えて光半導体素子10とAuバンプ50とを接合するのが一般的な工程であるのに対して、本実施の形態3では、吸着コレット400を予め予熱しておくか、もしくはAuバンプ50を介して絶縁基板30を光半導体素子10へ加圧し続ける等して、Auバンプ50も光半導体素子10と同程度の200℃まで加熱する。 Then, as shown in FIG. 9(d), the insulating substrate 30 adsorbed by the adsorption collet 400 is placed on the optical semiconductor element 10 and pressure is applied. At this time, while it is a common process to apply ultrasonic vibrations immediately after pressure application to bond the optical semiconductor element 10 and the Au bumps 50, in this embodiment 3, the adsorption collet 400 is preheated in advance, or the insulating substrate 30 is continuously pressed against the optical semiconductor element 10 via the Au bumps 50, and the Au bumps 50 are also heated to 200°C, which is the same temperature as the optical semiconductor element 10.

最後に、図9(e)に示すように、Auバンプ50が光半導体素子10と同じく200℃程度まで加熱された状態で、サブマウント20が治具300a、300bを用いて機械的に固定された方向(C方向)に対して超音波実装機により超音波振動を与えて、光半導体素子10とAuバンプ50とを超音波接合する。 Finally, as shown in FIG. 9(e), while the Au bumps 50 are heated to about 200°C, like the optical semiconductor element 10, ultrasonic vibrations are applied by an ultrasonic mounting machine in the direction (direction C) in which the submount 20 is mechanically fixed using jigs 300a and 300b, to ultrasonically bond the optical semiconductor element 10 and the Au bumps 50.

このように、Auバンプ50の温度を光半導体素子10と同程度に加熱して超音波接合することで、常温での接合より低荷重、低振幅、短時間でも良好な接合が得られるようになるため、接合時に与える超音波で光半導体素子10が破壊されるのを抑制できる。また、組立が完了した光半導体素子10、サブマウント20、および絶縁基板30を超音波実装機のステージ300上から取り外して冷却する時にAuバンプ50の接合部に生じる熱応力を、Auバンプ50が加熱されず常温で接合された場合と比較して小さくできるため、フリップチップ実装後に与えられる加熱、冷却によってAuバンプ50の接合部が剥離して光モジュール1001が壊れるのを抑制できる。また、フリップチップ実装の前工程でサブマウント20に光半導体素子10をダイボンドしておくことで、フリップチップ実装時に光半導体素子10を直接機械的に固定する必要がないため、フリップチップ実装時に素子が固定用の治具などと接触して破壊されるのを防止できる。 In this way, by heating the Au bumps 50 to the same temperature as the optical semiconductor element 10 and ultrasonically bonding them, good bonding can be obtained with a lower load, lower amplitude, and shorter time than bonding at room temperature, so that the optical semiconductor element 10 can be prevented from being destroyed by ultrasonic waves applied during bonding. In addition, when the assembled optical semiconductor element 10, submount 20, and insulating substrate 30 are removed from the stage 300 of the ultrasonic mounting machine and cooled, the thermal stress generated at the bonding portion of the Au bumps 50 can be reduced compared to when the Au bumps 50 are not heated and bonded at room temperature, so that the bonding portion of the Au bumps 50 is prevented from peeling off due to heating and cooling applied after flip-chip mounting, which causes the optical module 1001 to break. In addition, by die-bonding the optical semiconductor element 10 to the submount 20 in the process prior to flip-chip mounting, it is not necessary to directly mechanically fix the optical semiconductor element 10 during flip-chip mounting, so that the element can be prevented from coming into contact with a fixing jig or the like and being destroyed during flip-chip mounting.

本実施の形態3では、光半導体素子10をサブマウント20にダイボンドした後に超音波実装機のステージに載置して、サブマウント20を固定した状態で絶縁基板30をフリップチップ実装した。しかし、光半導体素子10、サブマウント20および絶縁基板30を組立てる順番は、これに限るものではない。例えば、光半導体素子10を超音波実装機のステージ上に載置して光半導体素子10を直接固定し、絶縁基板30をフリップチップ実装してから、絶縁基板30がフリップチップ実装された光半導体素子10をサブマウント20にダイボンドしても良い。ただし、治具などを用いて機械的に光半導体素子10の側面等を固定する場合、フリップチップ実装時に印加される超音波振動によって光半導体素子10のレーザ光発生部を破壊しないように、治具が光半導体素子10のレーザ光発生部に触れないよう超音波振動と治具で固定する向きを設定する必要がある。例えば、光半導体素子10の短辺側の側面にレーザ方発生部が形成されている場合、光半導体素子10の長辺側の両側面を治具で固定した状態で、治具で固定されている光半導体素子10の長辺側に対して絶縁基板30が振動するようにフリップチップ実装する必要がある。 In the third embodiment, the optical semiconductor element 10 is die-bonded to the submount 20, then placed on the stage of an ultrasonic mounting machine, and the insulating substrate 30 is flip-chip mounted with the submount 20 fixed. However, the order in which the optical semiconductor element 10, the submount 20, and the insulating substrate 30 are assembled is not limited to this. For example, the optical semiconductor element 10 may be placed on the stage of an ultrasonic mounting machine, directly fixed, the insulating substrate 30 may be flip-chip mounted, and then the optical semiconductor element 10 with the insulating substrate 30 flip-chip mounted may be die-bonded to the submount 20. However, when the side surface of the optical semiconductor element 10 is mechanically fixed using a jig or the like, it is necessary to set the ultrasonic vibration and the direction of fixing with the jig so that the jig does not touch the laser light generating portion of the optical semiconductor element 10, so that the laser light generating portion of the optical semiconductor element 10 is not destroyed by the ultrasonic vibration applied during flip-chip mounting. For example, if a laser beam generating section is formed on the side of the short side of the optical semiconductor element 10, both long side surfaces of the optical semiconductor element 10 must be fixed with a jig, and the insulating substrate 30 must be flip-chip mounted so that it vibrates relative to the long side of the optical semiconductor element 10 that is fixed with the jig.

光半導体素子10をサブマウント20にダイボンドする前に絶縁基板30をフリップチップ実装した場合、サブマウント20にダイボンドする際の加熱および冷却による熱応力をAuバンプ50の接合部が受ける。しかし、光半導体素子10をサブマウント20にダイボンドする前に絶縁基板30をフリップチップ実装した場合、光半導体素子10はサブマウント20にプリコーティングされているAuSnはんだ70の厚さの差による傾きおよびダイボンド時の熱応力による反りの影響を無くすことができる。これによって、特定のAuバンプ50のみが光半導体素子10に接触した状態で超音波が印加されることで、フリップチップ実装時に絶縁基板30が回転する、フリップチップ実装後に特定のAuバンプ50が潰れすぎて光半導体素子10を破壊するのを抑制できる。 When the insulating substrate 30 is flip-chip mounted before the optical semiconductor element 10 is die-bonded to the submount 20, the joints of the Au bumps 50 are subjected to thermal stress due to heating and cooling during die-bonding to the submount 20. However, when the insulating substrate 30 is flip-chip mounted before the optical semiconductor element 10 is die-bonded to the submount 20, the optical semiconductor element 10 can be free from the effects of tilt due to differences in thickness of the AuSn solder 70 pre-coated on the submount 20 and warping due to thermal stress during die-bonding. As a result, ultrasonic waves are applied with only specific Au bumps 50 in contact with the optical semiconductor element 10, which prevents the insulating substrate 30 from rotating during flip-chip mounting and prevents the specific Au bumps 50 from being crushed too much after flip-chip mounting, destroying the optical semiconductor element 10.

以上のように、本実施の形態3に係る光モジュール1001の製造方法によれば、光半導体素子10の表面に形成された電極パッド10bの表面、または絶縁基板30の裏面に形成された電極パッド30bの表面に、Auバンプ50が設けられ、光半導体素子10の電極パッド10bと絶縁基板30の電極パッド30bとが、対向する位置で絶縁基板30を光半導体素子10に載置する工程と、絶縁基板30を光半導体素子10に載置した状態で、Auバンプ50を加熱する工程と、絶縁基板30の電極パッド30bまたは光半導体素子10の電極パッド10bとAuバンプ50を加圧しながら超音波接合する工程と、を含むようにしたので、常温での接合よりも低荷重、低振幅、短時間で良好な接合状態を得ることができ、超音波接合時に与える荷重および振幅で光半導体素子が破壊されるのを抑制できる。加えて、組立が完了した光半導体素子、サブマウントおよび絶縁基板を超音波実装機のステージ上から取り外して冷却する時にAuバンプの接合部に生じる応力を、光半導体素子とAuバンプと温度差がある状態で接合した場合と比較して小さくできるため、フリップチップ実装後に与えられる加熱、冷却によってAuバンプの接合部が剥離して光モジュールが壊れるのを抑制できる。従って、より歩留りを向上した信頼性の高い光モジュールを得ることができる。 As described above, according to the manufacturing method of the optical module 1001 of the third embodiment, the Au bump 50 is provided on the surface of the electrode pad 10b formed on the surface of the optical semiconductor element 10 or on the surface of the electrode pad 30b formed on the back surface of the insulating substrate 30, and includes the steps of placing the insulating substrate 30 on the optical semiconductor element 10 so that the electrode pad 10b of the optical semiconductor element 10 and the electrode pad 30b of the insulating substrate 30 face each other, heating the Au bump 50 while the insulating substrate 30 is placed on the optical semiconductor element 10, and ultrasonically bonding the electrode pad 30b of the insulating substrate 30 or the electrode pad 10b of the optical semiconductor element 10 to the Au bump 50 while applying pressure. This makes it possible to obtain a good bonding state with a lower load, lower amplitude, and in a shorter time than bonding at room temperature, and prevents the optical semiconductor element from being destroyed by the load and amplitude applied during ultrasonic bonding. In addition, when the assembled optical semiconductor element, submount, and insulating substrate are removed from the stage of the ultrasonic mounting machine and cooled, the stress generated at the Au bump joint can be reduced compared to when the optical semiconductor element and the Au bump are bonded under a temperature difference, so that the Au bump joint can be prevented from peeling off due to heating and cooling applied after flip-chip mounting, which would cause the optical module to break. This makes it possible to obtain a highly reliable optical module with improved yield.

実施の形態4.
実施の形態4では、実施の形態2に係る光モジュール1001の光半導体素子10、サブマウント20および絶縁基板30の製造方法について説明する。
Embodiment 4.
In the fourth embodiment, a method for manufacturing the optical semiconductor element 10, the submount 20, and the insulating substrate 30 of the optical module 1001 according to the second embodiment will be described.

図10は、実施の形態4に係る光モジュールの製造方法を示す上面図である。本実施の形態4における光モジュール1001の基本的な製造工程は、実施の形態3の光モジュール1001の製造方法と同じであるが、図10に示す絶縁基板30のフリップチップ実装工程で相違する。よって、ここでは、主に相違点について説明を行い、同じ製造工程についてはその説明を省略する。なお、図10は、光モジュール1001におけるサブマウント20にダイボンドされた光半導体素子10に絶縁基板30を超音波実装機でフリップチップ実装する方法のみを図示し、その他の組立工程については図示および説明を省略している。 Figure 10 is a top view showing a manufacturing method of an optical module according to embodiment 4. The basic manufacturing process of the optical module 1001 in this embodiment 4 is the same as the manufacturing method of the optical module 1001 in embodiment 3, but differs in the flip-chip mounting process of the insulating substrate 30 shown in Figure 10. Therefore, here, the differences will be mainly described, and the same manufacturing processes will not be described. Note that Figure 10 only illustrates the method of flip-chip mounting the insulating substrate 30 to the optical semiconductor element 10 die-bonded to the submount 20 in the optical module 1001 using an ultrasonic mounter, and the other assembly processes are not illustrated or described.

実施の形態3では、Auバンプ50が絶縁基板30の面内に均等に配置されているため、Auバンプ50の配置に対するフリップチップ実装時の超音波振動は、どの方向に行っても問題なかった。これに対して、本実施の形態4では、Auバンプ50が絶縁基板30の両端の辺にそれぞれ1列となるように集中的に配置されるように構成しているため、Auバンプ50の列に対して垂直となる方向に超音波振動を与えるようにした点で実施の形態3と相違する。 In the third embodiment, the Au bumps 50 are evenly arranged on the surface of the insulating substrate 30, so ultrasonic vibration during flip-chip mounting of the Au bumps 50 can be applied in any direction without any problems. In contrast, in the fourth embodiment, the Au bumps 50 are arranged in a concentrated manner so that they form a row on each of the two sides of the insulating substrate 30, so this embodiment differs from the third embodiment in that ultrasonic vibration is applied in a direction perpendicular to the row of the Au bumps 50.

本実施の形態4における光モジュール1001は、絶縁基板30の両端の辺にそれぞれ1列となるようにAuバンプ50を配置している。そのため、Auバンプ50の列と同じ方向に超音波を印加した場合、列の両端に配置されたAuバンプ50が最初に接合されてしまうことで、超音波による振動が抑制されて、列の内側に配置されたAuバンプ50の接合性が低下することが考えられる。これによって、Auバンプ50の接合部に応力が生じた場合、列の両端と比較して接合性の低い列の中央に配置されたAuバンプ50の接合部が剥離することで光モジュール1001が壊れる懸念がある。 In the optical module 1001 of the fourth embodiment, the Au bumps 50 are arranged in a row on each of the two sides of the insulating substrate 30. Therefore, when ultrasonic waves are applied in the same direction as the row of the Au bumps 50, the Au bumps 50 arranged at both ends of the row are bonded first, which suppresses the vibration caused by the ultrasonic waves and reduces the bondability of the Au bumps 50 arranged on the inside of the row. As a result, if stress is generated in the joints of the Au bumps 50, there is a concern that the joints of the Au bumps 50 arranged in the center of the row, which have lower bondability compared to the two ends of the row, will peel off, causing the optical module 1001 to break.

そのため、本実施の形態4では、図10に示すように、絶縁基板30の両端の辺にそれぞれ1列となるように配置されたAuバンプ50の接合性が均一に良好となるようにすることで、光半導体素子10を小型化した状態で製品に必要な信頼性を確保する方法として、配置されたAuバンプ50の列に対して垂直な方向(D方向)に超音波を印加した。こうすることで、超音波による振動方向に対して配置されたAuバンプ50が全て両端の位置にあることになるため、特定のAuバンプ50が最初に接合されることでそれ以外のAuバンプ50の接合性が低下するのを抑制でき、Auバンプ50の列と同じ方向に超音波を印加した場合と比較して、Auバンプ50の接合部が剥離して光モジュール1001が壊れるのを抑制して、製品の信頼性を向上できる。 Therefore, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 10, the Au bumps 50 arranged in a row on each of both ends of the insulating substrate 30 are uniformly and favorably bonded, and ultrasonic waves are applied in a direction perpendicular to the row of the arranged Au bumps 50 (direction D) as a method for ensuring the reliability required for the product when the optical semiconductor element 10 is miniaturized. In this way, all the Au bumps 50 arranged in the direction of vibration by the ultrasonic waves are located at both ends, so that a specific Au bump 50 is bonded first, which can prevent the bondability of the other Au bumps 50 from decreasing, and compared to the case where ultrasonic waves are applied in the same direction as the row of the Au bumps 50, the bonded portions of the Au bumps 50 are prevented from peeling off and the optical module 1001 is damaged, thereby improving the reliability of the product.

本実施の形態3では、光半導体素子10、サブマウント20、および絶縁基板30を組立てる順番は、光半導体素子10に絶縁基板30をフリップチップ実装してから、絶縁基板30がフリップチップ実装された光半導体素子10をサブマウント20にダイボンドしても良かった。しかし、本実施の形態4では、光半導体素子10、サブマウント20および絶縁基板30を組立てる順番は、光半導体素子10をサブマウント20にダイボンドした後に超音波実装機のステージに載置して、サブマウント20を固定した状態で絶縁基板30をフリップチップ実装する方が好ましい。 In the third embodiment, the order of assembling the optical semiconductor element 10, the submount 20, and the insulating substrate 30 may be to first flip-chip mount the insulating substrate 30 to the optical semiconductor element 10, and then die-bond the optical semiconductor element 10 with the insulating substrate 30 flip-chip mounted to the submount 20. However, in the fourth embodiment, the order of assembling the optical semiconductor element 10, the submount 20, and the insulating substrate 30 is preferably to first die-bond the optical semiconductor element 10 to the submount 20, then place it on the stage of an ultrasonic mounter, and flip-chip mount the insulating substrate 30 with the submount 20 fixed.

これは、例えば、治具などを用いて機械的に光半導体素子10の側面を固定する場合、超音波振動を与える方向の両側の側面を機械的に挟んで超音波の振動方向に光半導体素子10が移動しないように固定する必要がある。そして、光半導体素子10が機械的に固定された方向、本実施の形態4ではAuバンプ50の配置された列に対して垂直な方向に超音波振動を与えて、光半導体素子10とAuバンプ50とを超音波接合する。この時、実施の形態2で示した通り、複数のレーザ光発生部が形成された光半導体素子10は、レーザ光発生部に対して光半導体素子10上に形成する電極パッド10bを1列に並べるのが好ましく、絶縁基板30に配置されるAuバンプ50の列の片方は、この電極パッド10bと接合できる場所に配置される。よって、複数のレーザ光発生部は、光半導体素子10の電極パッド10b、つまりAuバンプ50の配置された列に対して垂直な方向の側面に形成するのが好ましい。 For example, when the side of the optical semiconductor element 10 is mechanically fixed using a jig or the like, it is necessary to fix the optical semiconductor element 10 so that it does not move in the direction of ultrasonic vibration by mechanically clamping both sides in the direction of applying ultrasonic vibration. Then, ultrasonic vibration is applied in the direction in which the optical semiconductor element 10 is mechanically fixed, that is, in the fourth embodiment, in the direction perpendicular to the row in which the Au bumps 50 are arranged, to ultrasonically bond the optical semiconductor element 10 and the Au bumps 50. At this time, as shown in the second embodiment, it is preferable that the optical semiconductor element 10 having multiple laser light generating units is arranged such that the electrode pads 10b formed on the optical semiconductor element 10 are arranged in a row relative to the laser light generating units, and one of the rows of Au bumps 50 arranged on the insulating substrate 30 is arranged in a place where it can be bonded to this electrode pad 10b. Therefore, it is preferable that the multiple laser light generating units are formed on the side of the electrode pads 10b of the optical semiconductor element 10, that is, the side perpendicular to the row in which the Au bumps 50 are arranged.

そのため、光半導体素子10をサブマウント20にダイボンドする前に絶縁基板30をフリップチップ実装した場合、本実施の形態4に係る光モジュール製造方法では光半導体素子10のレーザ光発生部が形成された側面をフリップチップ実装時に治具などで挟んで固定しなければならず、フリップチップ実装時に印加される超音波振動によって光半導体素子10のレーザ光発生部を破壊してしまう懸念がある。 Therefore, if the insulating substrate 30 is flip-chip mounted before the optical semiconductor element 10 is die-bonded to the submount 20, the optical module manufacturing method according to the fourth embodiment requires that the side of the optical semiconductor element 10 on which the laser light generating portion is formed be clamped and fixed with a jig or the like during flip-chip mounting, and there is a concern that the ultrasonic vibration applied during flip-chip mounting may destroy the laser light generating portion of the optical semiconductor element 10.

以上の理由で、本実施の形態4では、光半導体素子10をサブマウント20にダイボンドした後に超音波実装機のステージ上に載置し、治具で光半導体素子10のレーザ光発生部が形成されている方向のサブマウント20の側面を機械的に固定した状態で、サブマウント20が機械的に固定された方向に対して超音波振動を与えて、光半導体素子10とAuバンプ50とを超音波接合して絶縁基板30をフリップチップ実装するのが好ましい。 For the above reasons, in this fourth embodiment, it is preferable to die-bond the optical semiconductor element 10 to the submount 20, place it on the stage of an ultrasonic mounting machine, and mechanically fix the side of the submount 20 in the direction in which the laser light generating portion of the optical semiconductor element 10 is formed with a jig, and then apply ultrasonic vibrations in the direction in which the submount 20 is mechanically fixed, ultrasonically bonding the optical semiconductor element 10 and the Au bumps 50, and flip-chip mounting the insulating substrate 30.

以上のように、本実施の形態4に係る光モジュール1001の製造方法によれば、光半導体素子10の表面に形成された電極パッド10bの表面、または絶縁基板30の裏面に形成された電極パッド30bの表面に、Auバンプ50が設けられ、光半導体素子10の電極パッド10bと絶縁基板30の電極パッド30bとが、対向する位置で絶縁基板30を光半導体素子10に載置する工程と、絶縁基板30を光半導体素子10に載置した状態で、Auバンプ50を加熱する工程と、絶縁基板30の電極パッド30bまたは光半導体素子10の電極パッド10bとAuバンプ50を加圧しながら超音波接合する工程と、を含み、Auバンプ50を、前記絶縁基板の一端寄り、および前記一端と反対の他端寄りに配置し、超音波接合をする際に、絶縁基板30の一端と垂直な方向に超音波の振動を与えるようにしたので、常温での接合よりも低荷重、低振幅、短時間で、特定のAuバンプが最初に接合されて、それ以外のAuバンプの接合性が低下するのを抑制して、配置した全てのAuバンプで良好な接合状態を得ることができ、超音波接合時に与える荷重および振幅で光半導体素子が破壊されるのを抑制できる。加えて、本実施の形態3に記載の光モジュールの加熱、冷却によってAuバンプの接合部に生じる熱応力を、光半導体素子とAuバンプと温度差がある状態で接合した場合と比較して小さくできるため、フリップチップ実装後にAuバンプの接合部が剥離して光モジュールが壊れるのを抑制できる効果を得ることができる。さらに、本実施の形態2に記載の製品の信頼性を確保するのに必要なAuバンプの数を減らせるため、超音波振動による吸着コレット先端との摩擦で、絶縁基板表面の電極パッドが変形して隣接している電極パッドと接触することで回路が短絡するのを抑制でき、光半導体素子上に形成される絶縁基板を機械的に固定するだけのダミーの電極パッドの数を減らして、その分光半導体素子を小型化できる効果も得ることができる。従って、より安価で歩留りを向上した信頼性の高い光モジュールを得ることができる。 As described above, according to the manufacturing method of the optical module 1001 according to the fourth embodiment, the Au bumps 50 are provided on the surfaces of the electrode pads 10b formed on the surface of the optical semiconductor element 10 or on the surfaces of the electrode pads 30b formed on the back surface of the insulating substrate 30, and the steps include a step of placing the insulating substrate 30 on the optical semiconductor element 10 in a position where the electrode pads 10b of the optical semiconductor element 10 and the electrode pads 30b of the insulating substrate 30 face each other, a step of heating the Au bumps 50 while the insulating substrate 30 is placed on the optical semiconductor element 10, and a step of heating the electrode pads 30b of the insulating substrate 30 or the electrode pads 10b of the optical semiconductor element 10. The method includes a step of ultrasonically bonding the Au bumps 50 and the insulating substrate 30 while applying pressure to the Au bumps 50, and the Au bumps 50 are arranged near one end of the insulating substrate 30 and near the other end opposite to the one end, and ultrasonic vibration is applied in a direction perpendicular to one end of the insulating substrate 30 during ultrasonic bonding, so that a specific Au bump is bonded first with a lower load, a lower amplitude, and a shorter time than bonding at room temperature, and the bondability of the other Au bumps is suppressed from decreasing, and a good bonded state can be obtained for all the arranged Au bumps, and the optical semiconductor element can be prevented from being destroyed by the load and amplitude applied during ultrasonic bonding. In addition, the thermal stress generated at the bonded portion of the Au bumps by heating and cooling the optical module described in the third embodiment can be made smaller than when the optical semiconductor element and the Au bumps are bonded under a temperature difference, so that the effect of preventing the Au bumps from peeling off after flip-chip mounting and the optical module from being destroyed can be obtained. Furthermore, since the number of Au bumps required to ensure the reliability of the product described in the second embodiment can be reduced, it is possible to prevent the electrode pads on the surface of the insulating substrate from deforming due to friction with the tip of the suction collet caused by ultrasonic vibration and coming into contact with adjacent electrode pads, thereby preventing short circuits. It is also possible to reduce the number of dummy electrode pads that are merely used to mechanically fix the insulating substrate formed on the optical semiconductor element, thereby achieving the effect of miniaturizing the dispersive semiconductor element. Therefore, it is possible to obtain a more reliable optical module that is less expensive and has improved yields.

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。 Although various exemplary embodiments and examples are described in this application, the various features, aspects, and functions described in one or more embodiments are not limited to the application of a particular embodiment, but may be applied to the embodiments alone or in various combinations. Thus, countless variations not illustrated are anticipated within the scope of the technology disclosed in this specification. For example, this includes cases in which at least one component is modified, added, or omitted, and even cases in which at least one component is extracted and combined with components of another embodiment.

10 光半導体素子、10b 電極パッド、30 絶縁基板、30b、30c 電極パッド、30d スルーホール、50 Auバンプ、1001 光モジュール。 10 Optical semiconductor element, 10b Electrode pad, 30 Insulating substrate, 30b, 30c Electrode pad, 30d Through hole, 50 Au bump, 1001 Optical module.

Claims (13)

表面に電極パッドが形成されたInPからなる半導体素子と表面および裏面に電極パッドが形成された絶縁基板、この絶縁基板の裏面の電極パッドと前記半導体素子の電極パッドとを接合するバンプを備え
前記絶縁基板の裏面は、前記半導体素子の表面と対向して配置されると共に、
前記絶縁基板の裏面の電極パッドは、前記絶縁基板の表面の電極パッドとスルーホールを介して接続され
前記絶縁基板は、前記電極パッドが形成されている面の面積が前記半導体素子の電極パッドが形成されている面の面積よりも小さいことを特徴とする光モジュール。
The semiconductor device comprises an InP semiconductor element having an electrode pad formed on a surface thereof, an insulating substrate having electrode pads formed on a surface and a back surface thereof, and a bump for joining the electrode pad on the back surface of the insulating substrate to the electrode pad of the semiconductor element ;
The back surface of the insulating substrate is disposed opposite to the front surface of the semiconductor element,
the electrode pads on the back surface of the insulating substrate are connected to the electrode pads on the front surface of the insulating substrate via through holes ;
an insulating substrate having a surface area on which the electrode pads are formed that is smaller than a surface area on which the electrode pads of the semiconductor element are formed;
表面に電極パッドが形成されたInPからなる半導体素子と表面および裏面に電極パッドが形成された絶縁基板、この絶縁基板の裏面の電極パッドと前記半導体素子の電極パッドとを接合するバンプを備え
前記絶縁基板の裏面は、前記半導体素子の表面と対向して配置されると共に、
前記絶縁基板の裏面の電極パッドは、前記絶縁基板の表面の電極パッドとスルーホールを介して接続され
前記バンプは、前記絶縁基板の外部と接続する側の一端の縁部、および前記一端と反対の他端の縁部に配置したことを特徴とする光モジュール。
The semiconductor device comprises an InP semiconductor element having an electrode pad formed on a surface thereof, an insulating substrate having electrode pads formed on a surface and a back surface thereof, and a bump for joining the electrode pad on the back surface of the insulating substrate to the electrode pad of the semiconductor element ;
The back surface of the insulating substrate is disposed opposite to the front surface of the semiconductor element,
the electrode pads on the back surface of the insulating substrate are connected to the electrode pads on the front surface of the insulating substrate via through holes ;
The optical module is characterized in that the bumps are disposed on an edge of one end of the insulating substrate that is connected to an outside, and on an edge of the other end opposite the one end.
前記半導体素子は、サブマウントの表面にはんだを介して接合されていることを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。 The optical module according to claim 1, characterized in that the semiconductor element is joined to the surface of the submount via solder. 前記バンプは、前記絶縁基板の面内に均等に配置したことを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。 2. The optical module according to claim 1 , wherein the bumps are evenly arranged within a surface of the insulating substrate. 前記他端の縁部に配置した前記バンプは、ダミーであることを特徴とする請求項2に記載の光モジュール。 3. The optical module according to claim 2, wherein the bump disposed on the edge of the other end is a dummy bump. 前記半導体素子は、レーザ光発生部を備え、
前記レーザ光発生部は、前記一端と反対の他端方向にある前記半導体素子の側面に設けられたことを特徴とする請求項2または請求項5に記載の光モジュール。
the semiconductor element includes a laser light generating unit,
6. The optical module according to claim 2, wherein the laser light generating portion is provided on a side surface of the semiconductor element located toward the other end opposite to the one end.
InPからなる半導体素子の表面に形成された電極パッドの表面、または絶縁基板の裏面に形成された電極パッドの表面に、バンプが設けられ、前記半導体素子の電極パッドと前記絶縁基板の電極パッドとが、対向する位置で前記絶縁基板を前記半導体素子に載置する工程と、
前記絶縁基板を前記半導体素子に載置した状態で、前記バンプを加熱する工程と、
前記絶縁基板の電極パッドまたは前記半導体素子の電極パッドと前記バンプを加圧しながら超音波で接合する工程と、
を含み、
前記絶縁基板は、前記電極パッドが形成されている面の面積が前記半導体素子の電極パッドが形成されている面の面積よりも小さいことを特徴とする光モジュールの製造方法。
a step of providing bumps on a surface of an electrode pad formed on a surface of a semiconductor element made of InP or on a surface of an electrode pad formed on a back surface of an insulating substrate, and placing the insulating substrate on the semiconductor element in a position where the electrode pads of the semiconductor element and the electrode pads of the insulating substrate face each other;
heating the bumps while the insulating substrate is placed on the semiconductor element;
a step of ultrasonically bonding the bump to an electrode pad of the insulating substrate or an electrode pad of the semiconductor element while applying pressure;
Including,
2. The method for manufacturing an optical module, wherein the insulating substrate has a surface area on which the electrode pads are formed that is smaller than a surface area on which the electrode pads of the semiconductor element are formed .
InPからなる半導体素子の表面に形成された電極パッドの表面、または絶縁基板の裏面に形成された電極パッドの表面に、バンプが設けられ、前記半導体素子の電極パッドと前記絶縁基板の電極パッドとが、対向する位置で前記絶縁基板を前記半導体素子に載置する工程と、
前記絶縁基板を前記半導体素子に載置した状態で、前記バンプを加熱する工程と、
前記絶縁基板の電極パッドまたは前記半導体素子の電極パッドと前記バンプを加圧しながら超音波で接合する工程と、
を含み、
前記バンプは、前記絶縁基板の外部と接続する側の一端の縁部、および前記一端と反対の他端の縁部に配置したことを特徴とする光モジュールの製造方法。
a step of providing bumps on a surface of an electrode pad formed on a surface of a semiconductor element made of InP or on a surface of an electrode pad formed on a back surface of an insulating substrate, and placing the insulating substrate on the semiconductor element in a position where the electrode pads of the semiconductor element and the electrode pads of the insulating substrate face each other;
heating the bumps while the insulating substrate is placed on the semiconductor element;
a step of ultrasonically bonding the bump to an electrode pad of the insulating substrate or an electrode pad of the semiconductor element while applying pressure;
Including,
A method for manufacturing an optical module , wherein the bumps are disposed on an edge of one end of the insulating substrate that is connected to the outside, and on an edge of the other end opposite the one end.
前記絶縁基板の裏面は、前記半導体素子の表面と対向して配置されると共に、
前記絶縁基板の裏面の電極パッドは、前記絶縁基板の表面の電極パッドとスルーホールを介して接続されていることを特徴とする請求項7に記載の光モジュールの製造方法。
The back surface of the insulating substrate is disposed opposite to the front surface of the semiconductor element,
8. The method for manufacturing an optical module according to claim 7 , wherein the electrode pads on the back surface of the insulating substrate are connected to the electrode pads on the front surface of the insulating substrate via through holes.
前記バンプは、前記絶縁基板の面内に均等に配置したことを特徴とする請求項7または請求項9に記載の光モジュールの製造方法。 10. The method for manufacturing an optical module according to claim 7, wherein the bumps are evenly arranged within a surface of the insulating substrate. 前記他端の縁部に配置した前記バンプは、ダミーであることを特徴とする請求項8に記載の光モジュールの製造方法。 9. The method for manufacturing an optical module according to claim 8 , wherein the bumps arranged on the edge of the other end are dummy bumps. 前記超音波で接合をする際に、前記一端と垂直な方向に前記超音波の振動を与えることを特徴とする請求項8に記載の光モジュールの製造方法。 9. The method for manufacturing an optical module according to claim 8 , wherein, when bonding with ultrasonic waves, the ultrasonic vibration is applied in a direction perpendicular to the one end. 前記半導体素子は、レーザ光発生部を備え、
前記レーザ光発生部は、前記一端と反対の他端方向にある前記半導体素子の側面に設けられたことを特徴とする請求項8に記載の光モジュールの製造方法。
the semiconductor element includes a laser light generating unit,
9. The method for manufacturing an optical module according to claim 8 , wherein the laser light generating portion is provided on a side surface of the semiconductor element located toward the other end opposite to the one end.
JP2023100521A 2022-04-28 2023-06-20 Optical module and manufacturing method thereof Active JP7531666B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023100521A JP7531666B2 (en) 2022-04-28 2023-06-20 Optical module and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022561495A JPWO2023209939A1 (en) 2022-04-28 2022-04-28
JP2023100521A JP7531666B2 (en) 2022-04-28 2023-06-20 Optical module and manufacturing method thereof

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022561495A Division JPWO2023209939A1 (en) 2022-04-28 2022-04-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023164420A JP2023164420A (en) 2023-11-10
JP7531666B2 true JP7531666B2 (en) 2024-08-09

Family

ID=88695340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023100521A Active JP7531666B2 (en) 2022-04-28 2023-06-20 Optical module and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7531666B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004072048A (en) 2002-08-09 2004-03-04 Sumitomo Electric Ind Ltd Submount and semiconductor device
JP2009277919A (en) 2008-05-15 2009-11-26 Panasonic Corp Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JP2013504216A (en) 2009-09-03 2013-02-04 アクサン・テクノロジーズ・インコーポレーテッド Filter ASE sweep source for OCT medical imaging
WO2014017250A1 (en) 2012-07-27 2014-01-30 東芝ライテック株式会社 Light emitting device, method for manufacturing same, and package member
JP2021057408A (en) 2019-09-27 2021-04-08 Dowaエレクトロニクス株式会社 Manufacturing method for optical semiconductor device, and optical semiconductor device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004072048A (en) 2002-08-09 2004-03-04 Sumitomo Electric Ind Ltd Submount and semiconductor device
JP2009277919A (en) 2008-05-15 2009-11-26 Panasonic Corp Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JP2013504216A (en) 2009-09-03 2013-02-04 アクサン・テクノロジーズ・インコーポレーテッド Filter ASE sweep source for OCT medical imaging
WO2014017250A1 (en) 2012-07-27 2014-01-30 東芝ライテック株式会社 Light emitting device, method for manufacturing same, and package member
JP2021057408A (en) 2019-09-27 2021-04-08 Dowaエレクトロニクス株式会社 Manufacturing method for optical semiconductor device, and optical semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023164420A (en) 2023-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112198598B (en) An optical module structure
WO2023022179A1 (en) Semiconductor module, method for producing same, electronic device, electronic module and method for producing electronic device
JP6754769B2 (en) Semiconductor module and its manufacturing method
CA2447348A1 (en) Optical chip packaging via through hole
US20030057535A1 (en) Techniques for attaching rotated photonic devices to an optical sub-assembly in an optoelectronic package
JP7531666B2 (en) Optical module and manufacturing method thereof
JP3371954B2 (en) Optical / Electric hybrid module
JP2017022282A (en) Module and photoelectric conversion module
US5959352A (en) Chip arrangement and method of producing the same
JP7201439B2 (en) Semiconductor module and manufacturing method thereof
WO2023209939A1 (en) Optical module and method for producing same
JP3810276B2 (en) Optical semiconductor element storage package
US6991151B2 (en) Method of fabricating an electronic module comprising an active component on a base
JP2936819B2 (en) IC chip mounting structure
CN213517669U (en) Optical module structure
WO2011129183A1 (en) Optical transmission module and optical communication device using same
CN111416269A (en) a light-emitting device
US12210231B2 (en) Optical module and manufacturing method of optical module for optical communication
JP2003227969A (en) Optical module and method of manufacturing the same
JPH08107164A (en) Semiconductor device
JP3860831B2 (en) Optical semiconductor element storage package
US12411364B2 (en) Optical module and manufacturing method of optical module for optical communication
US20050129074A1 (en) Soft metal heat transfer for transceivers
KR100481926B1 (en) General chip type semiconductor package and flip chip type semiconductor package and manufacturing method
TWI692072B (en) Semiconductor module and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230620

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240312

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240410

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240702

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240730

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7531666

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150