專利名稱：光模塊及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以混合方式集成了光學(xué)元件、光波導(dǎo)等的光模塊及其制造方法。
背景技術(shù)：
光模塊是進(jìn)行從電到光或者從光到電的變換的裝置。光模塊采用以混合方式集成了光學(xué)元件、光波導(dǎo)、電子電路等的結(jié)構(gòu)。光模塊例如在光纖通信系統(tǒng)中使用。作為現(xiàn)有的光模塊，例如有特開(kāi)平6-237016號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的光模塊。
該光模塊作為發(fā)光元件使用面發(fā)光激光器。面發(fā)光激光器形成在半導(dǎo)體基板上。而且，光沿垂直于該半導(dǎo)體基板平面的方向射出。從而，在該光模塊中，如果把面發(fā)光激光器安裝在安裝基板上，則光向上方向射出。因此，光纖必須朝向上方地安裝在安裝基板上。從而，在光模塊中增加了光纖朝向上方向部分的厚度。
在電子設(shè)備中，存在薄型化的要求。由此，光模塊當(dāng)然也存在薄型化的要求。
本發(fā)明是為解決這樣的問(wèn)題而產(chǎn)生的。本發(fā)明的目的在于提供能夠?qū)崿F(xiàn)薄型化的光模塊及其制造方法。
發(fā)明的公開(kāi)本發(fā)明的光模塊具有安裝部件和安裝在安裝部件的平面上的光學(xué)元件，其中，光學(xué)元件形成在半導(dǎo)體基板上，而且是在垂直于半導(dǎo)體基板平面的方向上射出光或者從垂直于半導(dǎo)體基板平面的方向入射光的元件，另外還具有安裝在安裝部件的平面上且對(duì)從光學(xué)元件射出的光或者向光學(xué)元件入射的光進(jìn)行導(dǎo)波的光波導(dǎo)，在該光模塊中，這樣來(lái)安裝光學(xué)元件，使得從光學(xué)元件射出的光或者向光學(xué)元件入射的光的行進(jìn)方向成為沿安裝部件的平面的方向，而且沿安裝部件平面的方向安裝了光波導(dǎo)。
本發(fā)明的光模塊把光學(xué)元件配置成使得光的行進(jìn)方向成為沿安裝部件平面的方向。因此，可以把光波導(dǎo)配置成沿安裝部件平面的方向。由此，與光波導(dǎo)朝向上方向的現(xiàn)有的光模塊相比較，如果依據(jù)本發(fā)明，能夠使光模塊薄型化。
在本發(fā)明的光模塊中，光學(xué)元件具有射出或者入射光的光出入口，光出入口也可以朝向沿安裝部件平面的方向。這是因?yàn)?，如果這樣配置光學(xué)元件，則光的行進(jìn)方向成為沿安裝部件平面的方向。
本發(fā)明的光模塊中，還可以在安裝部件平面上安裝進(jìn)行光學(xué)元件定位的定位部件。在使光學(xué)元件與光波導(dǎo)耦合起來(lái)時(shí)，如果沒(méi)有定位部件，則必須設(shè)計(jì)光學(xué)元件的尺寸，使光學(xué)元件與光波導(dǎo)的位置相吻合。而如果有定位部件，則不需要在安裝部件的平面上載置光學(xué)元件。由此，增加了光學(xué)元件尺寸設(shè)計(jì)的自由度。
另外，定位部件的材料可以是熱傳導(dǎo)率大的材料。這是因?yàn)槟軌虬压鈱W(xué)元件的熱量進(jìn)行放熱，即進(jìn)行散熱。另外，定位部件的材料還可以是具有導(dǎo)電性的材料。這是因?yàn)槟軌蛴米鳛殡姌O。這種情況下，作為定位部件的具體材料例如最好是銅等。
本發(fā)明的光模塊具有安裝在安裝部件平面上且與光學(xué)元件導(dǎo)電性地連接的半導(dǎo)體芯片，定位部件可以安裝在半導(dǎo)體芯片的側(cè)面上。
在本發(fā)明的光模塊中，定位部件可以位于半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體元件形成面的下方。
作為把定位部件安裝在半導(dǎo)體芯片側(cè)面的方法，有使用粘接劑的方法。這種情況下，有時(shí)從定位部件與半導(dǎo)體芯片的側(cè)面之間溢出粘接劑。這時(shí)，如果定位部件與半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體元件形成面相同或者位于其上面，則粘接劑有可能粘附到半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體元件形成面上。在半導(dǎo)體元件形成面上，形成了由半導(dǎo)體元件構(gòu)成的電子電路。由此，例如如果粘接劑具有導(dǎo)電性，則電子電路會(huì)短路。
另外，如果在定位部件與半導(dǎo)體芯片的側(cè)面之間存在需要量以上的粘接劑，則定位部件有可能傾斜。如果成為這樣的狀態(tài)，則不能夠高精度地把定位部件粘接到半導(dǎo)體芯片的側(cè)面。為此，還可以在定位部件與半導(dǎo)體芯片的側(cè)面之間設(shè)置用于吸收多余粘接劑的空間。作為形成空間的方法，可以舉出在定位部件的面中在與半導(dǎo)體芯片的側(cè)面接觸的面上設(shè)置腳部或者形成凹部。
另外，關(guān)于粘接劑的材質(zhì)，根據(jù)對(duì)粘接劑所要求的特性來(lái)選擇導(dǎo)電性，電絕緣性，傳熱性或者不傳熱性。
在本發(fā)明的光模塊中，安裝部件具有第1布線，定位部件可以與第1布線接觸。如上述那樣，定位部件能夠起到電極的作用，或者起到散熱片的作用。通過(guò)定位部件與第1布線接觸，使定位部件能夠起到電極作用。另外，在定位部件起到散熱片作用時(shí)，還能夠使熱量從定位部件流散到第1布線。由此，將進(jìn)一步提高散熱效果。
在本發(fā)明的光模塊中，安裝部件具有第2布線，光學(xué)元件的上部電極可以延伸到第2布線，而且與第2布線電接觸。
作為使上部電極與第2布線電接觸的方法，考慮引線鍵合。如果上部電極沒(méi)有朝向上方向，則在引線鍵合中要求很高的技術(shù)。而如果使光的行進(jìn)方向成為沿安裝部件平面的方向那樣來(lái)配置光學(xué)元件的結(jié)果，有時(shí)不能夠使上部電極朝向上方向。這種情況下，如果作成把上部電極延伸到第2布線上的結(jié)構(gòu)，則能夠容易地進(jìn)行上部電極與第2布線的導(dǎo)電性地連接。
在本發(fā)明的光模塊中，光模塊是用遮光性樹(shù)脂密封而進(jìn)行封裝的光模塊，可以具有在光學(xué)元件與光波導(dǎo)之間的光路中被充填的透光性的樹(shù)脂。通過(guò)用樹(shù)脂對(duì)光模塊進(jìn)行封裝，將提高光模塊的通用性以及可操作性。采用遮光性的樹(shù)脂是因?yàn)?，如果?duì)安裝在安裝部件上的電子電路照射了來(lái)自自然光或者光學(xué)元件的光，則電子電路有可能發(fā)生誤操作。其中，通過(guò)在成為光路的部位充填透光性的樹(shù)脂，確保了光路。
在本發(fā)明的光模塊中，光模塊具有安裝到其它安裝部件上的安裝面，光波導(dǎo)也可以沿安裝面延伸。
本發(fā)明是一種光模塊的制造方法，該光模塊具有安裝部件和安裝到安裝部件平面上的光學(xué)元件，其中，光學(xué)元件是形成在半導(dǎo)體基板上且在沿垂直于半導(dǎo)體基板平面的方向上射出光或者從垂直于半導(dǎo)體基板平面的方向入射光的元件，另外還具有安裝在安裝部件的平面上且把從光學(xué)元件射出的光或者向光學(xué)元件入射的光進(jìn)行導(dǎo)波的光波導(dǎo)，該方法包括配置光學(xué)元件以使半導(dǎo)體基板的側(cè)面面對(duì)安裝部件的平面的工序；導(dǎo)電性地連接光學(xué)元件的上部電極與其它電極的工序；以及在沿安裝部件平面的方向上配置光波導(dǎo)的工序。
光學(xué)元件的上部電極位于光學(xué)元件的半導(dǎo)體基板的平面上。從而，如果把光學(xué)元件配置成使得光學(xué)元件的半導(dǎo)體基板的側(cè)面面對(duì)安裝部件的平面，則上部電極朝向橫方向。把光學(xué)元件的上部電極例如通過(guò)引線鍵合導(dǎo)電性地連接到其它電極上時(shí)，如果已經(jīng)安裝了光波導(dǎo)，則成為連接的障礙。而如本發(fā)明這樣，如果在把上部電極導(dǎo)電性地連接到其它電極上以后把光波導(dǎo)配置在安裝部件的平面上，則將不產(chǎn)生這樣的問(wèn)題。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1示出應(yīng)用了本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的光模塊。
圖2是應(yīng)用了本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)的光模塊的平面的示意圖。
圖3示出應(yīng)用了本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)的光模塊。
圖4示出應(yīng)用了本發(fā)明的第3實(shí)施形態(tài)的光模塊。
圖5示出應(yīng)用了本發(fā)明的第4實(shí)施形態(tài)的光模塊。
圖6示出應(yīng)用了本發(fā)明的第5實(shí)施形態(tài)的光模塊。
圖7示出使用了本發(fā)明的光模塊的光傳輸裝置。
圖8示出使用了本發(fā)明的光模塊的光傳輸裝置。
圖9示出使用了本發(fā)明的光模塊的光傳輸裝置。
圖10是本發(fā)明光模塊的第6實(shí)施形態(tài)的剖面的示意圖。
圖11是本發(fā)明光模塊的第6實(shí)施形態(tài)的平面的示意圖。
圖12是本發(fā)明光模塊的第7實(shí)施形態(tài)的部分剖面的示意圖。
圖13是本發(fā)明光模塊的第8實(shí)施形態(tài)的部分剖面的示意圖。
圖14是本發(fā)明光模塊的第9實(shí)施形態(tài)的部分剖面的示意圖。
用于實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)(第1實(shí)施形態(tài))(結(jié)構(gòu)的說(shuō)明)圖1是本發(fā)明的光模塊第1實(shí)施形態(tài)的剖面的示意圖。圖2是該平面的示意圖。
使用圖1以及圖2，說(shuō)明第1實(shí)施形態(tài)的結(jié)構(gòu)。光模塊10采用SOP、QFP型的安裝形態(tài)。光模塊10作成在安裝基板12的平面13上安裝了面發(fā)光激光器14、半導(dǎo)體芯片30以及光纖16的結(jié)構(gòu)。安裝基板12的平面13是安裝基板12的某一個(gè)面。安裝基板12的平面13是朝向封裝體內(nèi)側(cè)的面。安裝基板12可以是引線框的一部分，例如管心底座部分。安裝基板12最好由熱膨脹率低的材料，例如陶瓷或金屬構(gòu)成。通過(guò)這樣做，由于安裝基板12的膨脹收縮少，因此難以發(fā)生面發(fā)光激光器14與光纖16的錯(cuò)位。特別是安裝基板12由熱傳導(dǎo)性高的材料例如金屬構(gòu)成，則放熱性也將提高。面發(fā)光激光器14以及光纖16分別有3個(gè)。在本實(shí)施形態(tài)中，作為多個(gè)光學(xué)元件的例子，設(shè)置了多個(gè)面發(fā)光激光器14，然而本發(fā)明并不限定于此。例如，可以設(shè)置1個(gè)光學(xué)元件，該光學(xué)元件具有多個(gè)光的入射口或者射出口。也可以設(shè)置具有1個(gè)光入射口或者射出口的1個(gè)光學(xué)元件。這方面可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行決定。
把面發(fā)光激光器14配置成使與面發(fā)光激光器14的側(cè)面15、即具有光的射出口或者入射口的某個(gè)面大致垂直形成的面面對(duì)(相對(duì))安裝基板12的平面13。由此，從面發(fā)光激光器14的光射出口17射出的光44的行進(jìn)方向成為沿安裝基板12的平面13的方向。
在本實(shí)施形態(tài)中，雖然安裝1個(gè)半導(dǎo)體芯片30，然而也可以安裝多個(gè)半導(dǎo)體芯片30。例如，可以安裝多個(gè)半導(dǎo)體芯片30而使其對(duì)應(yīng)于多個(gè)光學(xué)元件的每一個(gè)。
在半導(dǎo)體芯片30上，形成了CMOS電路。從該CMOS電路向面發(fā)光激光器14傳送驅(qū)動(dòng)信號(hào)。半導(dǎo)體芯片30驅(qū)動(dòng)作為光學(xué)元件一例的面發(fā)光激光器14的部分。另外，半導(dǎo)體芯片30還可以具有控制用于驅(qū)動(dòng)光學(xué)元件的信號(hào)或者信息的功能。另外，如果在光學(xué)元件(特別是受光元件的情況)中內(nèi)部安裝了驅(qū)動(dòng)電路，則也可以省略半導(dǎo)體芯片30。
3個(gè)面發(fā)光激光器14由定位板20固定。定位板20如上所述，是用于決定面發(fā)光激光器14的位置的部件。由于是決定位置的部件，因此要求材料自身具有某種程度的硬度。作為定位板20的材料，例如能夠使用金屬或塑料等。另外，定位板20在用熱硬化性的樹(shù)脂密封的情況下，最好是具有為了熱硬化而加到密封材料上的溫度以上的耐熱性的部件。另外，可以使該定位板20具有例如電極的功能以及散熱(放熱部件)的功能中的至少一種功能。例如如果使該定位板20具有電極功能，則作為定位板20的材料，可以應(yīng)用通常作為電極使用的材料。例如有金、銀、銅、鋁、鎳等任一種。另一方面，如果使定位板20具有散熱的功能，則考慮金、銀、銅、鋁、鎳或陶瓷等任一種放熱材料。如果使定位板20具有電極的功能以及散熱(放熱材料)的功能，則金、銀、銅、鎳的任一種都可以滿足。定位板20安裝在安裝基板12的平面13上。另外，使用粘接劑24將定位板20粘接到半導(dǎo)體芯片30的側(cè)面。在希望定位板20與半導(dǎo)體芯片30之間保持電絕緣狀態(tài)的情況下，作為粘接劑24可以使用絕緣材料，例如熱硬化型的環(huán)氧樹(shù)脂。另外，在定位板20具有散熱功能的情況下，可以在粘接劑24中混入熱傳導(dǎo)良好的材料。例如，通過(guò)在環(huán)氧樹(shù)脂中摻入二氧化硅或者氧化鋁等填料，除了作為粘接劑24的功能外還能夠起到熱傳導(dǎo)的作用。進(jìn)而，在進(jìn)一步希望改善熱傳導(dǎo)的情況下，還考慮使用銀糊劑。另外，銀糊劑由于具有導(dǎo)電性，因此在希望獲得電導(dǎo)通的情況下最好積極地加以利用。
把定位板20配置成使面發(fā)光激光器14與光纖16耦合。光纖16的端面與面發(fā)光激光器14如圖1所示那樣進(jìn)行定位。另外，定位板20位于半導(dǎo)體芯片30的半導(dǎo)體元件形成面37的下方。通過(guò)這樣做，能夠防止半導(dǎo)體芯片30的電極與定位板20的接觸。用透明樹(shù)脂18覆蓋面發(fā)光激光器14與光纖16的耦合部分。由此，在面發(fā)光激光器14與光纖16之間的光路中充填透明樹(shù)脂18。
面發(fā)光激光器14具有上部電極32以及下部電極34。下部電極34與定位板20接觸。定位板20通過(guò)引線48與半導(dǎo)體芯片30導(dǎo)電性地連接。由此，下部電極34通過(guò)定位板20以及引線48與半導(dǎo)體芯片30電接觸。另外，上部電極32通過(guò)引線46與半導(dǎo)體芯片30導(dǎo)電性地連接。在把光纖16配置在安裝基板12的平面13上以后，進(jìn)行引線鍵合。
在安裝基板12兩側(cè)配置了外部端子26。安裝基板12、外部端子26的一部分以及光纖16的一部分用遮光性的樹(shù)脂28密封。其中，圖2中省略了樹(shù)脂28的圖示。
(效果的說(shuō)明)(a)第1實(shí)施形態(tài)中，配置了面發(fā)光激光器14，使得光44的行進(jìn)方向成為沿安裝基板12平面的方向。因此，可以將光纖16配置成使光纖16內(nèi)的光44的行進(jìn)方向成為沿安裝基板12的平面13的方向。由此，能夠使光模塊10薄型化。
(b)第1實(shí)施形態(tài)中，具有進(jìn)行面發(fā)光激光器14的定位的定位板20，定位板20安裝在安裝基板12的平面上。因此，由于固定了面發(fā)光激光器14，所以不需要將面發(fā)光激光器14載置到安裝基板12的平面上。由此，增加了面發(fā)光激光器14尺寸設(shè)計(jì)的自由度。
(c)在第1實(shí)施形態(tài)中，定位板20的材料的熱傳導(dǎo)率大。由此，定位板20能夠把面發(fā)光激光器14的熱量進(jìn)行散熱。
(d)在第1實(shí)施形態(tài)中，定位板20的材料具有電導(dǎo)電性。由此，能夠把定位板20用作為電極。在該實(shí)施形態(tài)中，起到3個(gè)面發(fā)光激光器14的共用電極的作用。
(e)在第1實(shí)施形態(tài)中，定位板20粘接在半導(dǎo)體芯片30的側(cè)面上。而且，定位板20位于半導(dǎo)體元件形成面37的下方。有時(shí)在定位板20與半導(dǎo)體芯片30的側(cè)面之間溢出粘接劑24。如果粘接劑24粘接到半導(dǎo)體元件形成面37上，則半導(dǎo)體芯片30的電路將短路。而如果是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，則即使粘接劑24溢出，也能夠減少粘接劑24粘接到半導(dǎo)體元件形成面37上的可能性。
(f)在第1實(shí)施形態(tài)中，將定位板20栽置到安裝基板12的平面上。如上述那樣，定位板20起到電極以及散熱板的作用。由此，能夠把定位板20與電源連接或者接地。另外，能夠把熱量從定位板20發(fā)散到安裝基板12。由此，能夠進(jìn)一步提高放熱效果。
(g)上部電極32位于面發(fā)光激光器14的半導(dǎo)體基板的平面上。配置面發(fā)光激光器14，使得面發(fā)光激光器14的半導(dǎo)體基板的側(cè)面15與安裝基板12的平面13面對(duì)。因此，上部電極32朝向橫方向。從而，通過(guò)引線46把上部電極32與半導(dǎo)體芯片30導(dǎo)電性地連接時(shí)，如果已經(jīng)配置了光纖16，則成為連接的障礙。而在第1實(shí)施形態(tài)中，在進(jìn)行了引線鍵合以后，把光纖16配置在安裝基板12的平面13上，因此將不產(chǎn)生這樣的問(wèn)題。
(h)在第1實(shí)施形態(tài)中，光模塊10用遮光性樹(shù)脂28密封而被封裝，在面發(fā)光激光器14與光纖16之間的光路中充填作為透光性樹(shù)脂的透明樹(shù)脂18。通過(guò)用遮光性樹(shù)脂28把光模塊10封裝，能夠提高光模塊10的通用性以及操作性。另外，使用遮光性樹(shù)脂28，能夠防止來(lái)自自然光或者光學(xué)元件的光照射到半導(dǎo)體芯片30的電子電路上。由此，能夠防止電子電路誤操作。其中，通過(guò)在成為光路的部位上充填透明樹(shù)脂18來(lái)確保光路。
(第2實(shí)施形態(tài))(結(jié)構(gòu)的說(shuō)明)圖3是本發(fā)明光模塊的第2實(shí)施形態(tài)的部分剖面的示意圖。示出了面發(fā)光激光器14的配置部位。在第2實(shí)施形態(tài)中，面發(fā)光激光器14的上部電極32通過(guò)引線52與作為引線框的安裝基板12的平面導(dǎo)電性地連接。由此，為了避免下部電極34與上部電極32的短路，在安裝基板12的平面上形成絕緣部分42。而且，定位板20載置在絕緣部分42上。絕緣部分42通過(guò)把安裝基板12的一部分平面進(jìn)行氧化而形成。另外，絕緣部分42通過(guò)在安裝基板12的一部分平面上粘貼絕緣帶而形成。第2實(shí)施形態(tài)與第1實(shí)施形態(tài)的區(qū)別在于以上各點(diǎn)。除此以外的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施形態(tài)相同。由此，對(duì)于與第1實(shí)施形態(tài)相同的部分通過(guò)標(biāo)注相同的符號(hào)省略其說(shuō)明。另外，在本實(shí)施形態(tài)中，面發(fā)光激光器14與光纖16如圖3所示那樣進(jìn)行定位。
(效果的說(shuō)明)第2實(shí)施形態(tài)具有與第1實(shí)施形態(tài)相同的效果。其中，在(f)的效果中，由于具有絕緣部分42，因此定位板20不能夠與安裝基板12導(dǎo)電性地連接。
(第3實(shí)施形態(tài))(結(jié)構(gòu)的說(shuō)明)圖4是本發(fā)明光模塊的第3實(shí)施形態(tài)的部分剖面的示意圖。示出了面發(fā)光激光器14的配置部位。在第3實(shí)施形態(tài)中，面發(fā)光激光器14的上部電極38延伸到作為引線框的安裝基板12上，而且與安裝基板12導(dǎo)電性地連接。第3實(shí)施形態(tài)與第2實(shí)施形態(tài)的區(qū)別在于以上之點(diǎn)。除此以外的結(jié)構(gòu)與第2實(shí)施形態(tài)相同。由此，對(duì)于與第2實(shí)施形態(tài)相同的部分通過(guò)標(biāo)注相同的符號(hào)省略其說(shuō)明。另外，在本實(shí)施形態(tài)中，面發(fā)光激光器14與光纖16如圖4所示那樣進(jìn)行定位。
(效果的說(shuō)明)第3實(shí)施形態(tài)具有與第2實(shí)施形態(tài)相同的效果。另外，還有以下特有的效果。上部電極38朝向橫方向。如果在使用引線鍵合進(jìn)行上部電極38與安裝基板12的導(dǎo)電性地連接時(shí)是這樣的結(jié)構(gòu)，則在引線鍵合時(shí)要求很高的技術(shù)。而如第3實(shí)施形態(tài)那樣，如果采用上部電極38延伸到安裝基板12的結(jié)構(gòu)，則能夠容易地進(jìn)行上部電極38與安裝基板12的導(dǎo)電性地連接。
(第4實(shí)施形態(tài))(結(jié)構(gòu)的說(shuō)明)
圖5是本發(fā)明光模塊的第4實(shí)施形態(tài)的部分剖面的示意圖。光模塊60為BGA、CSP型的安裝形態(tài)。采用在安裝基板62的平面63上安裝了面發(fā)光激光器64、半導(dǎo)體芯片80以及光纖66的結(jié)構(gòu)。雖然沒(méi)有進(jìn)行圖示，然而與第1實(shí)施形態(tài)相同，面發(fā)光激光器64、半導(dǎo)體芯片80以及光纖66分別有3個(gè)。把面發(fā)光激光器64配置成使得面發(fā)光激光器64的半導(dǎo)體基板的側(cè)面69與安裝基板62的平面63面對(duì)。由此，從面發(fā)光激光器64的光射出口67射出的光86的行進(jìn)方向成為沿安裝基板62的平面63的方向。在半導(dǎo)體芯片80中，形成了CMOS電路。從該CMOS電路向面發(fā)光激光器64傳送驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
在安裝基板62的平面63上，形成布線部分88、90、92，在背面65上，形成布線部分94、96、98。背面65成為安裝到其它安裝基板上的安裝面。布線部分88與布線部分94導(dǎo)電性地連接，布線部分90與布線部分96導(dǎo)電性地連接，布線部分92與布線部分98導(dǎo)電性地連接。布線部分94、96、98上形成凸點(diǎn)電極89。另外，也可以采用省略了凸點(diǎn)電極89的接合區(qū)柵格陣列的形態(tài)。
面發(fā)光激光器64固定在例如由銅構(gòu)成的定位板70上。定位板70具有電極以及散熱板的功能。定位板70載置在布線部分90上。另外，例如使用銀糊劑74將定位板70粘接在半導(dǎo)體芯片80的側(cè)面。
把定位板70配置成使得面發(fā)光激光器64與光纖66耦合。另外，定位板70位于半導(dǎo)體芯片80的半導(dǎo)體元件形成面81的下方。面發(fā)光激光器64與光纖66的耦合部分用透明樹(shù)脂68覆蓋。
面發(fā)光激光器64具有上部電極82以及下部電極84。下部電極84與定位板70接觸。定位板70經(jīng)過(guò)布線部分90、96與電源連接或者接地。用引線99將上部電極82與布線部分88、94導(dǎo)電性地連接。驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)布線部分94傳送到上部電極82。另外，代替引線99，也可以采用像第3實(shí)施形態(tài)那樣，上部電極82延伸到布線部分88的結(jié)構(gòu)。
在半導(dǎo)體芯片80上形成凸點(diǎn)電極95、97。凸點(diǎn)電極95與布線部分90導(dǎo)電性地連接，凸點(diǎn)電極97與布線部分92導(dǎo)電性地連接。光纖66的一部分、半導(dǎo)體芯片80以及面發(fā)光激光器64用遮光性樹(shù)脂28密封。另外，在本實(shí)施形態(tài)中，面發(fā)光激光器64與光纖66如圖5所示那樣定位。
(效果的說(shuō)明)第4實(shí)施形態(tài)具有與第1實(shí)施形態(tài)相同的效果。另外，如果采用像第3實(shí)施形態(tài)那樣，上部電極82延伸到布線部分88的結(jié)構(gòu)來(lái)代替引線99，則具有與第3實(shí)施形態(tài)相同的效果。
另外，在第1～4實(shí)施形態(tài)中，使用了光纖16、66。而在使用玻璃基板、塑料薄膜等的光波導(dǎo)中，也可以應(yīng)用本發(fā)明。
另外，在第1～4實(shí)施形態(tài)中，使用了面發(fā)光激光器14、64。而在LD等發(fā)光元件和PD等受光元件中，也能夠應(yīng)用本發(fā)明。
(第5實(shí)施形態(tài))圖6示出本發(fā)明第5實(shí)施形態(tài)的光模塊。該圖所示的光模塊與圖2所示的光模塊相比較，外部端子26的位置不同。即，在圖2所示的例中，導(dǎo)出光纖16的方向與導(dǎo)出外部端子26的方向相同。與此不同，在圖6所示的例中，導(dǎo)出光纖16的方向與導(dǎo)出外部端子100的方向不同。例如，封裝了作為光學(xué)元件的例子的面發(fā)光激光器14等本體在從平面上觀察為矩形的情況下，在圖2所示的例中，從相同的邊導(dǎo)出光纖16和外部端子26。與此不同，在圖6所示的例中，從不同的邊導(dǎo)出光纖16和外部端子100。具體地講，在圖6所示的例中，從一條邊導(dǎo)出光纖16，從與該邊呈直角地連接的相鄰的2條邊導(dǎo)出外部端子100。通過(guò)這樣做，能夠設(shè)置多條光纖16以及多個(gè)外部端子100。另外，光纖16也可以從平行的2條邊導(dǎo)出。另外，在本實(shí)施形態(tài)中，面發(fā)光激光器64與光纖66如圖6所示那樣定位。
(光傳輸裝置)上述的光模塊能夠用于構(gòu)成光傳輸裝置。例如，圖7所示的光傳輸裝置包括光模塊110、光纜112和連接器114。光纜112至少包圍1條(大多數(shù)情況下是多條)從光模塊110導(dǎo)出的光纖(未圖示)。
圖8所示的光纖傳輸裝置在光纜122的兩個(gè)端部至少分別安裝1個(gè)光模塊120和1個(gè)光模塊130。光纜128至少包圍1條(大多數(shù)情況下是多條)光纖(未圖示)。
圖9示出應(yīng)用了本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)的光纖傳輸裝置。光纖傳輸裝置140把計(jì)算機(jī)、顯示器、存儲(chǔ)裝置、打印機(jī)等電子設(shè)備142相互連接。電子設(shè)備142也可以是信息通信設(shè)備。光傳輸裝置140在光纜144的兩端也可以設(shè)置插頭146。光纜144包括1條或者多條(至少1條)光纖16(參照?qǐng)D1)。在光纖16的2個(gè)端部設(shè)置光學(xué)元件。插頭146內(nèi)置光學(xué)元件，也可以內(nèi)置半導(dǎo)體芯片30。
在光纖16的一個(gè)端部以光學(xué)方式連接的光學(xué)元件是發(fā)光元件。從一個(gè)電子設(shè)備142輸出的電信號(hào)由發(fā)光元件變換為光信號(hào)。光信號(hào)沿光纖傳輸，輸入到在光纖16的另一個(gè)端部以光學(xué)方式連接的光學(xué)元件中。該光學(xué)元件是受光元件，把輸入的光信號(hào)變換為電信號(hào)。電信號(hào)輸入到另一個(gè)的電子設(shè)備142中。這樣，如果依據(jù)本實(shí)施形態(tài)的光傳輸裝置140，則使用光信號(hào)能夠進(jìn)行電子設(shè)備142的信息傳輸。
(第6實(shí)施形態(tài))(結(jié)構(gòu)的說(shuō)明)圖10是本發(fā)明光模塊的第6實(shí)施形態(tài)的剖面的示意圖。圖11是該平面的示意圖。
使用圖10以及圖11說(shuō)明第6實(shí)施形態(tài)的結(jié)構(gòu)。光模塊210作成SOP、QFP型的安裝形態(tài)。光模塊210為在安裝基板212的平面213上安裝了面發(fā)光激光器214、半導(dǎo)體芯片230以及光纖216的結(jié)構(gòu)。安裝基板212是引線框。面發(fā)光激光器214、半導(dǎo)體芯片230以及光纖216分別有3個(gè)。把面發(fā)光激光器214配置成使面發(fā)光激光器214的半導(dǎo)體基板的側(cè)面215與安裝基板212的平面213面對(duì)。由此，從面發(fā)光激光器214的光射出口217射出的光244的行進(jìn)方向成為沿安裝基板212的平面213的方向。在半導(dǎo)體芯片230上形成CMOS電路。從該CMOS電路向面發(fā)光激光器214傳送驅(qū)動(dòng)器號(hào)。
3個(gè)面發(fā)光激光器214固定在例如由銅構(gòu)成的定位板220上。定位板220具有電極以及散熱片的功能。定位板220安裝在安裝基板212的平面213上。另外，定位板220例如用粘接劑224粘接到半導(dǎo)體芯片230的側(cè)面。
把定位板220配置成使面發(fā)光激光器214與光纖216耦合。另外，定位板220位于半導(dǎo)體芯片230的半導(dǎo)體元件形成面237的下方。面發(fā)光激光器214與光纖216的耦合部分用透明樹(shù)脂218覆蓋。由此，在面發(fā)光激光器214與光纖216之間的光路中充填透明樹(shù)脂218。
面發(fā)光激光器214具有上部電極232以及下部電極234。下部電極234與定位板220接觸。定位板220使用引線248與半導(dǎo)體芯片230導(dǎo)電性地連接。由此，下部電極234通過(guò)定位板220以及引線248與半導(dǎo)體芯片230導(dǎo)電性地連接。另外，使用引線246將上部電極232與半導(dǎo)體芯片230導(dǎo)電性地連接。在把光纖216配置在安裝基板212的平面上以后，進(jìn)行引線鍵合。
在安裝基板212的兩側(cè)配置外部端子226。安裝基板212、外部端子226的一部分以及光纖216的一部分用遮光性樹(shù)脂88密封。其中，圖11中省略了樹(shù)脂228的圖示。
本實(shí)施形態(tài)的效果與第1實(shí)施形態(tài)的效果相同。另外，在本實(shí)施形態(tài)中，能夠應(yīng)用在第1實(shí)施形態(tài)中說(shuō)明過(guò)的內(nèi)容。
(第7實(shí)施形態(tài))(結(jié)構(gòu)的說(shuō)明)圖12是本發(fā)明光模塊的第7實(shí)施形態(tài)的部分剖面的示意圖。示出面發(fā)光激光器214的配置部位。在第7實(shí)施形態(tài)中，面發(fā)光激光器214的上部電極232由引線252與作為引線框的安裝基板212的平面導(dǎo)電性地連接。由此，為了避免下部電極234與上部電極232的短路，在安裝基板212的平面上形成絕緣部分242。而且，定位板220載置在絕緣部分242上。絕緣部分242通過(guò)把安裝基板212的一部分平面氧化而形成。另外，絕緣部分242通過(guò)在安裝基板212的一部分平面上粘貼絕緣帶而形成。第7實(shí)施形態(tài)與第6實(shí)施形態(tài)的區(qū)別在于以上各點(diǎn)。除此以外的結(jié)構(gòu)與第6實(shí)施形態(tài)相同。由此，對(duì)于與第6實(shí)施形態(tài)相同的部分通過(guò)標(biāo)注相同的符號(hào)省略其說(shuō)明。
(效果的說(shuō)明)第7實(shí)施形態(tài)具有與第1實(shí)施形態(tài)相同的效果。另外，在本實(shí)施形態(tài)中，能夠應(yīng)用在第2實(shí)施形態(tài)中說(shuō)明過(guò)的內(nèi)容。
(第8實(shí)施形態(tài))(結(jié)構(gòu)的說(shuō)明)圖13是本發(fā)明光模塊的第8實(shí)施形態(tài)的部分剖面的示意圖。示出面發(fā)光激光器214的配置部位。在第8實(shí)施形態(tài)中，面發(fā)光激光器214的上部電極238延伸到作為引線框的安裝基板212上，而且與安裝基板212導(dǎo)電性地連接。第8實(shí)施形態(tài)與第7實(shí)施形態(tài)的區(qū)別在于以上之點(diǎn)。除此以外的結(jié)構(gòu)與第7實(shí)施形態(tài)相同。由此，對(duì)于與第7實(shí)施形態(tài)相同的部分通過(guò)標(biāo)注相同的符號(hào)省略其說(shuō)明。
(效果的說(shuō)明)第8實(shí)施形態(tài)具有與第7實(shí)施形態(tài)相同的效果。另外，還具有以下特有的效果。上部電極238朝向橫方向。如果在使用引線鍵合進(jìn)行上部電極238與安裝基板212的導(dǎo)電性地連接時(shí)是這樣的結(jié)構(gòu)，則在引線鍵合方面要求很高的技術(shù)。而如第8實(shí)施形態(tài)那樣，如果采用上部電極238延伸到安裝基板212上的結(jié)構(gòu)，則能夠容易地進(jìn)行上部電極238與安裝基板212的導(dǎo)電性地連接。
另外，在本實(shí)施形態(tài)中能夠應(yīng)用在第3實(shí)施形態(tài)中說(shuō)明過(guò)的內(nèi)容。
(第9實(shí)施形態(tài))(結(jié)構(gòu)的說(shuō)明)圖14是本發(fā)明光模塊的第9實(shí)施形態(tài)部分剖面的示意圖。光模塊260作成BGA、CSP型的安裝形態(tài)。采用在安裝基板262的平面263上安裝了面發(fā)光激光器264、半導(dǎo)體芯片280以及光纖266的結(jié)構(gòu)。雖然沒(méi)有進(jìn)行圖示，然而與第6實(shí)施形態(tài)相同，面發(fā)光激光器264、半導(dǎo)體芯片280以及光纖266分別有3個(gè)。把面發(fā)光激光器264配置成使面發(fā)光激光器264的半導(dǎo)體基板的側(cè)面269面對(duì)安裝基板262的平面263。由此，從面發(fā)光激光器264的光射出口267射出的光286的行進(jìn)方向成為沿安裝基板262的平面263的方向。在半導(dǎo)體芯片280上形成CMOS電路。從該CMOS電路向面發(fā)光激光器264傳送驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
在安裝基板262的平面263上形成布線部分288、290、292，在背面265上形成布線部分294、296、298。背面265成為安裝到其它安裝基板的安裝面。布線部分288與布線部分294導(dǎo)電性地連接，布線部分290與布線部分296導(dǎo)電性地連接，布線部分292與布線部分298導(dǎo)電性地連接。在布線部分294、296、298上形成凸點(diǎn)電極289。
面發(fā)光激光器264固定在例如由銅構(gòu)成的定位板270上。定位板270具有電極以及散熱片的功能。定位板270載置在布線部分290上。另外，定位板270例如使用銀糊劑274粘貼到半導(dǎo)體芯片280的側(cè)面。
把定位板270配置成使面發(fā)光激光器264與光纖266耦合。另外，定位板270位于半導(dǎo)體芯片280的半導(dǎo)體元件形成面281的下方。面發(fā)光激光器264與光纖266的耦合部分用透明樹(shù)脂268覆蓋。
面發(fā)光激光器264具有上部電極282以及下部電極284。下部電極284與定位板270接觸。定位板270通過(guò)布線部分290、296與電源連接或者接地。使用引線299將上部電極282與布線部分288、294導(dǎo)電性地連接。驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)布線部分294傳送到上部電極282。另外，代替引線299，也可以采用像第8實(shí)施形態(tài)那樣的上部電極282延伸到布線部分288的結(jié)構(gòu)。
在半導(dǎo)體芯片280上形成凸點(diǎn)電極295、297。凸點(diǎn)電極295與布線部分290導(dǎo)電性地連接，凸點(diǎn)電極297與布線部分292導(dǎo)電性地連接。光纖266的一部分、半導(dǎo)體芯片280以及面發(fā)光激光器264用遮光性樹(shù)脂228密封。
(效果的說(shuō)明)第9實(shí)施形態(tài)具有與第6實(shí)施形態(tài)相同的效果。另外，如果采用像第8實(shí)施形態(tài)那樣上部電極282延伸到布線部分288的結(jié)構(gòu)來(lái)代替引線299，則具有與第8實(shí)施形態(tài)相同的效果。
另外，在第6～9實(shí)施形態(tài)中，使用了光纖216、266。而在使用了玻璃基板、塑料薄膜等的光波導(dǎo)中，也能夠應(yīng)用本發(fā)明。
另外，在第6～9的實(shí)施形態(tài)中使用了面發(fā)光激光器214、264。而在LD等發(fā)光元件和PD等受光元件中也能夠應(yīng)用本發(fā)明。
另外，在本實(shí)施形態(tài)中能夠應(yīng)用在第4實(shí)施形態(tài)中說(shuō)明過(guò)的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1．一種光模塊，該光模塊具有安裝部件和安裝到上述安裝部件的平面上的光學(xué)元件，上述光學(xué)元件是被形成在半導(dǎo)體基板上且在垂直于上述半導(dǎo)體基板的平面的方向上射出光或者從垂直于上述半導(dǎo)體基板的平面的方向入射光的元件，該光模塊還具有安裝在上述安裝部件的平面上且對(duì)從上述光學(xué)元件射出的光或者向上述光學(xué)元件入射的光進(jìn)行導(dǎo)波的光波導(dǎo)，其特征在于這樣來(lái)安裝上述光學(xué)元件，使得從上述光學(xué)元件射出的光或者向上述光學(xué)元件入射的光的行進(jìn)方向成為沿上述安裝部件的平面的方向，而且，在沿上述安裝部件的平面的方向上安裝了上述光波導(dǎo)。
2．如權(quán)利要求1中所述的光模塊，其特征在于上述光學(xué)元件具有射出或者入射光的光出入口，上述光出入口朝向沿上述安裝部件的平面的方向。
3．如權(quán)利要求1中所述的光模塊，其特征在于將進(jìn)行上述光學(xué)元件的定位的定位部件安裝在上述安裝部件的平面上。
4．如權(quán)利要求2中所述的光模塊，其特征在于將進(jìn)行上述光學(xué)元件的定位的定位部件安裝在上述安裝部件的平面上。
5．如權(quán)利要求3中所述的光模塊，其特征在于具有安裝在上述安裝部件的平面上且與上述光學(xué)元件導(dǎo)電性地連接的半導(dǎo)體芯片，將上述定位部件安裝在上述半導(dǎo)體芯片的側(cè)面上。
6．如權(quán)利要求4中所述的光模塊，其特征在于具有安裝在上述安裝部件的平面上而且與上述光學(xué)元件導(dǎo)電性地連接的半導(dǎo)體芯片，將上述定位部件安裝在上述半導(dǎo)體芯片的側(cè)面上。
7．如權(quán)利要求5中所述的光模塊，其特征在于上述定位部件位于上述半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體元件形成面的下方。
8．如權(quán)利要求6中所述的光模塊，其特征在于上述定位部件位于上述半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體元件形成面的下方。
9．如權(quán)利要求3中所述的光模塊，其特征在于上述安裝部件具有第1布線，上述定位部件與上述第1布線接觸。
10．如權(quán)利要求4中所述的光模塊，其特征在于上述安裝部件具有第1布線，上述定位部件與上述第1布線接觸。
11．如權(quán)利要求5中所述的光模塊，其特征在于上述安裝部件具有第1布線，上述定位部件與上述第1布線接觸。
12．如權(quán)利要求1中所述的光模塊，其特征在于上述安裝部件具有第2布線，上述光學(xué)元件的電極延伸到上述第2布線，而且與上述第2布線導(dǎo)電性地連接。
13．如權(quán)利要求2中所述的光模塊，其特征在于上述安裝部件具有第2布線，上述光學(xué)元件的電極延伸到上述第2布線上，而且與上述第2布線導(dǎo)電性地連接。
14．如權(quán)利要求3中所述的光模塊，其特征在于上述安裝部件具有第2布線，上述光學(xué)元件的電極延伸到上述第2布線上，而且與上述第2布線導(dǎo)電性地連接。
15．如權(quán)利要求1中所述的光模塊，其特征在于上述光模塊是用遮光性樹(shù)脂密封而被封裝的光模塊，具有被充填在上述光學(xué)元件與上述光波導(dǎo)之間的光路中的透光性樹(shù)脂。
16．如權(quán)利要求2中所述的光模塊，其特征在于上述光模塊是用遮光性樹(shù)脂密封而被封裝的光模塊，具有被充填在上述光學(xué)元件與上述光波導(dǎo)之間的光路中的透光性樹(shù)脂。
17．如權(quán)利要求3中所述的光模塊，其特征在于上述光模塊是用遮光性樹(shù)脂密封而被封裝的光模塊，具有被充填在上述光學(xué)元件與上述光波導(dǎo)之間的光路中的透光性樹(shù)脂。
18．如權(quán)利要求3中所述的光模塊，其特征在于上述定位部件具有把來(lái)自光學(xué)元件的熱量進(jìn)行放熱的功能。
19．如權(quán)利要求4中所述的光模塊，其特征在于上述定位部件具有把來(lái)自光學(xué)元件的熱量進(jìn)行放熱的功能。
20．如權(quán)利要求5中所述的光模塊，其特征在于上述定位部件具有把來(lái)自光學(xué)元件的熱量進(jìn)行放熱的功能。
21．如權(quán)利要求1～20的任一項(xiàng)中所述的光模塊，其特征在于上述光模塊具有安裝到其它的安裝部件上的安裝面，上述光波導(dǎo)沿上述安裝面的方向延伸。
22．一種光模塊的制造方法，該光模塊具有安裝部件和安裝到上述安裝部件的平面上的光學(xué)元件，上述光學(xué)元件是被形成在半導(dǎo)體基板上且在垂直于上述半導(dǎo)體基板的平面的方向上射出光或者從垂直于上述半導(dǎo)體基板的平面的方向入射光的元件，該光模塊還具有安裝在上述安裝部件的平面上且對(duì)從上述光學(xué)元件射出的光或者向上述光學(xué)元件入射的光進(jìn)行導(dǎo)波的光波導(dǎo)，其特征在于，包括把上述光學(xué)元件配置成使上述半導(dǎo)體基板的側(cè)面與上述安裝部件的平面面對(duì)的工序；導(dǎo)電性地連接上述光學(xué)元件的上部電極與其它電極的工序；以及在沿上述安裝部件的平面的方向上配置上述光波導(dǎo)的工序。
全文摘要
把面發(fā)光激光器(14)配置成使面發(fā)光激光器(14)的半導(dǎo)體基板的側(cè)面(15)面對(duì)安裝基板(12)的平面(13)。由此,從半導(dǎo)體激光器(14)射出的光(44)的行進(jìn)方向成為沿安裝基板(12)的平面(13)的方向。從而,能夠把光纖(16)配置為沿安裝基板(12)的平面(13)的方向。由此,能夠使光模塊(10)薄型化。
文檔編號(hào)G02B6/42GK1287700SQ99801757
公開(kāi)日2001年3月14日 申請(qǐng)日期1999年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月5日
發(fā)明者村田昭浩, 北村升二郎 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社