JP7531666B2

JP7531666B2 - 光モジュールおよびその製造方法

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Publication number: JP7531666B2
Application number: JP2023100521A
Authority: JP
Inventors: 裕米田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2022-04-28
Filing date: 2023-06-20
Publication date: 2024-08-09
Anticipated expiration: 2042-04-28
Also published as: JP2023164420A

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。

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。

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。

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。

特開２０１２－００９５９９号公報（段落００２６～００２９、図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。

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。

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。

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。

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。

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。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。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の他の構成を示す上面図である。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。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。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。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。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。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）およびＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）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。

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。

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。

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_２Ｏ_３等のセラミック板が用いられる。

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。

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。

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。

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。

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_２Ｏ_３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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、５０Ａｕバンプ、１００１光モジュール。

Claims

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。