JP2025124060A - Optical module and method for manufacturing the optical module - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、光モジュールおよび光モジュールの製造方法に関する。 This disclosure relates to an optical module and a method for manufacturing an optical module.
特許文献1は、フリップチップ接続方法を開示する。この方法は、第1工程および第2工程を含む。第1工程では、半導体チップに設けたバンプに導電性ペーストを転写する。第2工程では、基板上の導電パターンにバンプを接続するとともに、半導体チップにおいてバンプが形成されていない部位を接着用封止樹脂により基板に接着する。 Patent Document 1 discloses a flip-chip connection method. This method includes a first step and a second step. In the first step, a conductive paste is transferred to bumps on a semiconductor chip. In the second step, the bumps are connected to a conductive pattern on a substrate, and portions of the semiconductor chip where no bumps are formed are adhered to the substrate with an adhesive sealing resin.
特許文献2は、発光装置を開示する。この発光装置は、半導体発光素子と、導電性部材と、導電性ペーストと、固定用樹脂と、を備える。導電性ペーストは、半導体発光素子の電極と導電性部材とを電気的に接続する。固定用樹脂は、半導体発光素子の下部側面と、底面の導電性ペーストが塗布されていない部分とを被覆し、半導体発光素子を導電性部材に固定する。 Patent Document 2 discloses a light-emitting device. This light-emitting device includes a semiconductor light-emitting element, a conductive member, a conductive paste, and a fixing resin. The conductive paste electrically connects the electrodes of the semiconductor light-emitting element to the conductive member. The fixing resin covers the lower side surface of the semiconductor light-emitting element and the portion of the bottom surface where the conductive paste is not applied, and fixes the semiconductor light-emitting element to the conductive member.
特許文献3は、半導体装置を開示する。この半導体装置は、半導体素子と、支持体と、半導体素子を支持体に接合する焼結銀と、半導体素子を支持体に接合する樹脂と、を備える。樹脂は、半導体素子の輪郭に沿った輪郭領域の少なくとも一部に形成されている。 Patent Document 3 discloses a semiconductor device. This semiconductor device includes a semiconductor element, a support, sintered silver that bonds the semiconductor element to the support, and a resin that bonds the semiconductor element to the support. The resin is formed in at least a portion of a contoured region that follows the contour of the semiconductor element.
光ポートを側面に有する光半導体素子を、別の光ポートを側面に有する光回路素子に対して光軸調整したのち、基材に固定する場合がある。光半導体素子の放熱のためには、熱伝導性の良い焼結銀などの熱硬化材料を用いて光半導体素子を基材に固定することが望ましい。しかしながら、焼結銀の焼結といった、熱硬化材料の硬化には極めて高い温度が必要である。よって、光軸が調整された状態の光半導体素子をチャック等にて保持しつつ熱硬化材料を硬化させることは難しい。また、UV硬化樹脂などのUV硬化材料を用いて光半導体素子を基材に固定する場合、光軸が調整された状態の光半導体素子をチャック等にて保持しつつUV硬化材料に紫外光を照射することは容易であり、UV硬化材料を容易に硬化させることができる。しかしながら、その場合、UV硬化材料の熱伝導性の低さに起因して、光半導体素子の放熱が不十分となるおそれがある。 In some cases, an optical semiconductor element with an optical port on its side is fixed to a substrate after its optical axis is adjusted relative to an optical circuit element with another optical port on its side. To dissipate heat from the optical semiconductor element, it is desirable to fix the optical semiconductor element to the substrate using a thermosetting material with good thermal conductivity, such as sintered silver. However, extremely high temperatures are required to harden thermosetting materials, such as sintered silver. Therefore, it is difficult to harden the thermosetting material while holding the optical semiconductor element with its optical axis adjusted using a chuck or similar device. Furthermore, when fixing the optical semiconductor element to the substrate using a UV-curing material, such as UV-curing resin, it is easy to irradiate the UV-curing material with ultraviolet light while holding the optical semiconductor element with its optical axis adjusted using a chuck or similar device, which allows the UV-curing material to harden easily. However, in this case, there is a risk that the heat dissipation from the optical semiconductor element will be insufficient due to the low thermal conductivity of the UV-curing material.
本開示は、光軸調整後の光半導体素子の位置を保ちつつ、放熱性の高い熱硬化材料を用いて光半導体素子を基材に固定できる光モジュールおよび光モジュールの製造方法を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide an optical module and a method for manufacturing the optical module that can fix an optical semiconductor element to a substrate using a thermosetting material with high heat dissipation properties while maintaining the position of the optical semiconductor element after optical axis adjustment.
本開示の一実施形態による光モジュールは、基材、光半導体素子、光回路素子、第1接着剤、および第2接着剤を備える。基材は、第1面を有する。光半導体素子は、光の入射、出射または入出射を行う第1光ポートを側面に有し、第1面上に設けられている。光回路素子は、光の入射、出射または入出射を行うとともに第1光ポートと対向して光結合された第2光ポートを側面に有する。光回路素子は、光半導体素子と並んで第1面上に配置されている。第1接着剤は、UV硬化材料を主に含み、第1熱伝導率を有する。第1接着剤は、光半導体素子と第1面との間に配置され、光半導体素子を第1面に固定する。第2接着剤は、熱硬化材料を主に含み、第1熱伝導率よりも高い第2熱伝導率を有する。第2接着剤は、光半導体素子と第1面との間に配置され、光半導体素子を第1面に固定する。 An optical module according to one embodiment of the present disclosure includes a substrate, an optical semiconductor element, an optical circuit element, a first adhesive, and a second adhesive. The substrate has a first surface. The optical semiconductor element is provided on the first surface and has a first optical port on a side surface for light incidence, emission, or light ingress/egress. The optical circuit element has a second optical port on a side surface for light incidence, emission, or light ingress/egress and optically coupled opposite the first optical port. The optical circuit element is disposed on the first surface alongside the optical semiconductor element. The first adhesive primarily contains a UV-curable material and has a first thermal conductivity. The first adhesive is disposed between the optical semiconductor element and the first surface and fixes the optical semiconductor element to the first surface. The second adhesive primarily contains a thermosetting material and has a second thermal conductivity higher than the first thermal conductivity. The second adhesive is disposed between the optical semiconductor element and the first surface and fixes the optical semiconductor element to the first surface.
本開示によれば、光軸調整後の光半導体素子の位置を保ちつつ、放熱性の高い熱硬化材料を用いて光半導体素子を基材に固定できる光モジュールおよび光モジュールの製造方法を提供できる。 This disclosure provides an optical module and a method for manufacturing an optical module that can fix an optical semiconductor element to a substrate using a thermosetting material with high heat dissipation properties while maintaining the position of the optical semiconductor element after optical axis adjustment.
[本開示の実施形態の説明]
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。[1]本開示の一実施形態による光モジュールは、基材、光半導体素子、光回路素子、第1接着剤、および第2接着剤を備える。基材は、第1面を有する。光半導体素子は、光の入射、出射または入出射を行う第1光ポートを側面に有し、第1面上に設けられている。光回路素子は、光の入射、出射または入出射を行うとともに第1光ポートと対向して光結合された第2光ポートを側面に有する。光回路素子は、光半導体素子と並んで第1面上に配置されている。第1接着剤は、UV硬化材料を主に含み、第1の熱伝導率を有する。第1接着剤は、光半導体素子と第1面との間に配置され、光半導体素子を第1面に固定する。第2接着剤は、熱硬化材料を主に含み、第1熱伝導率よりも高い第2熱伝導率を有する。第2接着剤は、光半導体素子と第1面との間に配置され、光半導体素子を第1面に固定する。
Description of the embodiments of the present disclosure
First, the contents of the embodiments of the present disclosure will be listed and described. [1] An optical module according to one embodiment of the present disclosure includes a substrate, an optical semiconductor element, an optical circuit element, a first adhesive, and a second adhesive. The substrate has a first surface. The optical semiconductor element has a first optical port on a side surface for light incidence, emission, or input/output, and is provided on the first surface. The optical circuit element has a second optical port on a side surface for light incidence, emission, or input/output, and is optically coupled to the first optical port opposite the first optical port. The optical circuit element is disposed on the first surface alongside the optical semiconductor element. The first adhesive mainly contains a UV-curable material and has a first thermal conductivity. The first adhesive is disposed between the optical semiconductor element and the first surface and fixes the optical semiconductor element to the first surface. The second adhesive mainly contains a thermosetting material and has a second thermal conductivity higher than the first thermal conductivity. The second adhesive is disposed between the optical semiconductor element and the first surface and fixes the optical semiconductor element to the first surface.
上記[1]の光モジュールでは、光半導体素子は第1接着剤および第2接着剤によって基材の第1面に固定されている。第1接着剤はUV硬化材料を主に含み、第1熱伝導率を有する。第2接着剤は、第1接着剤の第1熱伝導率よりも高い第2熱伝導率を有し、熱硬化材料を主に含む。この光モジュールを製造する際には、光軸調整後の光半導体素子の位置をチャック等により保ちつつ紫外光を照射して、第1接着剤を硬化させることができる。その後、光軸調整後の光半導体素子の位置が第1接着剤により保たれた状態で、加熱により第2接着剤を硬化させることができる。従って、上記[1]の光モジュールによれば、光軸調整後の光半導体素子の位置を保ちつつ、放熱性の高い熱硬化材料を用いて光半導体素子を基材に固定することができる。 In the optical module [1] above, the optical semiconductor element is fixed to the first surface of the substrate using a first adhesive and a second adhesive. The first adhesive primarily contains a UV-curable material and has a first thermal conductivity. The second adhesive primarily contains a thermosetting material and has a second thermal conductivity higher than the first thermal conductivity of the first adhesive. When manufacturing this optical module, the position of the optical semiconductor element after optical axis adjustment can be maintained using a chuck or the like while irradiating it with ultraviolet light to harden the first adhesive. Thereafter, with the position of the optical semiconductor element after optical axis adjustment maintained by the first adhesive, the second adhesive can be hardened by heating. Therefore, with the optical module [1] above, the optical semiconductor element can be fixed to the substrate using a highly heat-dissipating thermosetting material while maintaining the position of the optical semiconductor element after optical axis adjustment.
[2]上記[1]の光モジュールにおいて、光半導体素子は、第1光ポートを有する光半導体チップと、光半導体チップを搭載し、第1接着剤および第2接着剤によって第1面に固定されたキャリアと、を含んでもよい。その場合、光半導体チップの厚みが光回路素子の厚みより小さい場合であっても、第1光ポートの高さを第2光ポートの高さに合わせることができる。 [2] In the optical module of [1] above, the optical semiconductor element may include an optical semiconductor chip having a first optical port and a carrier carrying the optical semiconductor chip and fixed to the first surface with a first adhesive and a second adhesive. In this case, even if the thickness of the optical semiconductor chip is smaller than the thickness of the optical circuit element, the height of the first optical port can be adjusted to match the height of the second optical port.
[3]上記[1]または[2]の光モジュールにおいて、UV硬化材料はUV硬化樹脂であってもよい。その場合、光半導体素子を基材に簡易に固定することができる。 [3] In the optical module of [1] or [2] above, the UV-curable material may be a UV-curable resin. In this case, the optical semiconductor element can be easily fixed to the substrate.
[4]上記[1]から[3]の光モジュールにおいて、熱硬化材料は焼結銀であってもよい。焼結銀は極めて高い熱伝導率を有するので、この場合、光半導体素子からの熱を効率よく基材に伝えることができる。 [4] In the optical modules described in [1] to [3] above, the thermosetting material may be sintered silver. Sintered silver has extremely high thermal conductivity, so in this case, heat from the optical semiconductor element can be efficiently transferred to the substrate.
[5]上記[1]から[3]の光モジュールにおいて、熱硬化材料はエポキシ含有焼結銀であってもよい。第2接着剤がエポキシ含有焼結銀を含むことによって、焼結時における第2接着剤の収縮を抑制し、第2接着剤を光半導体素子から剥離しにくくすることができる。 [5] In the optical modules described in [1] to [3] above, the thermosetting material may be epoxy-containing sintered silver. By including epoxy-containing sintered silver in the second adhesive, shrinkage of the second adhesive during sintering can be suppressed, making the second adhesive less likely to peel off from the optical semiconductor element.
[6]上記[1]から[5]の光モジュールにおいて、第1接着剤と第2接着剤とは、第1面上において互いに離隔してもよい。その場合、硬化前における第1接着剤と第2接着剤との混合が回避される。よって、第1接着剤の硬化が第2接着剤により妨げられることを防ぐことができる。 [6] In the optical modules described above in [1] to [5], the first adhesive and the second adhesive may be spaced apart from each other on the first surface. In this case, mixing of the first adhesive and the second adhesive before curing is avoided. This prevents the second adhesive from interfering with the curing of the first adhesive.
[7]上記[1]から[6]の光モジュールにおいて、基材は、第1面の法線方向から見て第1接着剤と第2接着剤との間に形成された凹部を有してもよい。光半導体素子の底面から第1光ポートまでの高さには、製造誤差によるばらつきが存在する。第1光ポートの高さ位置は光回路素子の第2光ポートの高さ位置によって決まるので、光半導体素子の底面から第1光ポートまでの高さのばらつきは、第1接着剤および第2接着剤の厚みによって吸収されることとなる。第1接着剤および第2接着剤の厚みが小さい場合、第1接着剤および第2接着剤は横方向(第1面に沿う方向)に拡がり、互いに近づく。第1接着剤と第2接着剤との間に形成された凹部を基材が有することによって、互いに近づく方向に拡がった第1接着剤および第2接着剤を凹部内に落とし込むことができる。従って、硬化前における第1接着剤と第2接着剤との第1面上での混合が回避されるので、第1面上において第1接着剤の硬化が第2接着剤により妨げられることを防ぐことができる。 [7] In the optical modules described in [1] to [6] above, the substrate may have a recess formed between the first adhesive and the second adhesive when viewed from the normal direction of the first surface. Variations in the height from the bottom surface of the optical semiconductor element to the first optical port occur due to manufacturing errors. Because the height position of the first optical port is determined by the height position of the second optical port of the optical circuit element, variations in the height from the bottom surface of the optical semiconductor element to the first optical port are absorbed by the thickness of the first adhesive and the second adhesive. When the thicknesses of the first adhesive and the second adhesive are small, the first adhesive and the second adhesive spread laterally (along the first surface) and approach each other. By having a recess formed between the first adhesive and the second adhesive in the substrate, the first adhesive and the second adhesive that spread in the approaching direction can be dropped into the recess. This prevents the first adhesive and the second adhesive from mixing on the first surface before curing, thereby preventing the second adhesive from interfering with the curing of the first adhesive on the first surface.
[8]上記[1]から[7]の光モジュールは、第1接着剤のUV硬化材料よりも硬化速度が速いUV硬化材料を主に含み、第1光ポートと第2光ポートとの間に配置された第3接着剤を更に備えてもよい。その場合、紫外光を照射した際に第3接着剤が第1接着剤よりも早く硬化する。従って、光軸調整後の第1光ポートと第2光ポートとの光結合状態をより強固に保つことができる。 [8] The optical modules described in [1] to [7] above may further include a third adhesive disposed between the first optical port and the second optical port, the third adhesive primarily containing a UV-curable material that cures faster than the UV-curable material of the first adhesive. In this case, the third adhesive cures faster than the first adhesive when irradiated with ultraviolet light. This allows the optical coupling between the first optical port and the second optical port to be maintained more firmly after optical axis adjustment.
[9]上記[1]から[8]の光モジュールにおいて、第2接着剤と光半導体素子との接触面積は、第1接着剤と光半導体素子との接触面積よりも大きくてもよい。その場合、光半導体素子からの熱を更に効率よく基材に伝えることができる。 [9] In the optical modules described above in [1] to [8], the contact area between the second adhesive and the optical semiconductor element may be larger than the contact area between the first adhesive and the optical semiconductor element. In this case, heat from the optical semiconductor element can be transferred to the substrate more efficiently.
[10]上記[1]から[9]の光モジュールにおいて、第1接着剤は、第1面において第2接着剤を挟む複数の領域上に設けられてもよい。その場合、加熱により第2接着剤を硬化させる際に、光軸調整後の第1光ポートの位置をより安定させて保つことができる。 [10] In the optical modules described in [1] to [9] above, the first adhesive may be provided on multiple areas of the first surface that sandwich the second adhesive. In this case, when the second adhesive is cured by heating, the position of the first optical port can be more stably maintained after the optical axis is adjusted.
[11]上記[10]の光モジュールにおいて、複数の領域の配置は、第1面に沿う軸線に関して線対称であってもよい。その場合、光軸調整後の第1光ポートの位置をより一層安定させて保つことができる。 [11] In the optical module of [10] above, the arrangement of the multiple regions may be symmetrical with respect to an axis along the first surface. In this case, the position of the first optical port can be maintained more stably after the optical axis is adjusted.
[12]上記[1]から[11]の光モジュールにおいて、光半導体素子は、第1面と対向する底面を有してもよい。第1接着剤と第2接着剤とは、光半導体素子の底面上において互いに離隔してもよい。その場合、硬化前における第1接着剤と第2接着剤との混合が回避される。よって、第1接着剤の硬化が第2接着剤により妨げられることを防ぐことができる。 [12] In the optical modules described above in [1] to [11], the optical semiconductor element may have a bottom surface facing the first surface. The first adhesive and the second adhesive may be spaced apart on the bottom surface of the optical semiconductor element. In this case, mixing of the first adhesive and the second adhesive before curing is avoided. This prevents the second adhesive from interfering with the curing of the first adhesive.
[13]上記[2]から[12]の光モジュールにおいて、キャリアは、第1面と対向する底面を有してもよい。底面は、第1接着剤が接触する第1接触面と、第2接着剤が接触する第2接触面と、を含んでもよい。第2接触面と第1面との間の距離は、第1接触面と第1面との間の距離より小さくてもよい。この場合、硬化前の第1接着剤がキャリアの底面に沿って拡がったとしても、第1接着剤の拡がった部分は第1接触面と第2接触面との間の段差によって堰き止められるので、第1接着剤が第2接触面へ拡がることが阻止される。従って、上記[13]の光モジュールによれば、第1接着剤と第2接着剤とがキャリアの底面上またはその付近で混合すること、及びキャリアの底面上およびその付近の第1接着剤の硬化が第2接着剤により妨げられることを回避できる。更に、第2接着剤とキャリアの底面との間に第1接着剤が入り込むことを防ぎ、第2接触面の面積を大きくできるので、放熱性が向上する。 [13] In the optical modules [2] to [12] above, the carrier may have a bottom surface facing the first surface. The bottom surface may include a first contact surface with which the first adhesive contacts and a second contact surface with which the second adhesive contacts. The distance between the second contact surface and the first surface may be smaller than the distance between the first contact surface and the first surface. In this case, even if the uncured first adhesive spreads along the bottom surface of the carrier, the spread portion of the first adhesive is blocked by the step between the first and second contact surfaces, preventing the first adhesive from spreading toward the second contact surface. Therefore, the optical module [13] above can prevent the first adhesive and the second adhesive from mixing on or near the bottom surface of the carrier, and can prevent the second adhesive from interfering with the curing of the first adhesive on or near the bottom surface of the carrier. Furthermore, the first adhesive is prevented from entering between the second adhesive and the bottom surface of the carrier, and the area of the second contact surface can be increased, thereby improving heat dissipation.
[14]上記[13]の光モジュールにおいて、キャリアの底面は、第1接着剤が接触する第3接触面をさらに有してもよい。キャリアの底面の法線方向から見て、第1接触面は第2接触面と第3接触面との間に位置してもよい。第3接触面と第1面との間の距離は、第1接触面と第1面との間の距離より小さくてもよい。この場合、キャリアの側面上に位置する第1接着剤の部分と、第1接触面上に位置する第1接着剤の部分とが、キャリアの一部、すなわちキャリアの側面と第1接触面とに挟まれた部分を、その両側から挟み込む形となる。これにより、キャリアと基材との間の固定強度を高めることができる。 [14] In the optical module of [13] above, the bottom surface of the carrier may further have a third contact surface with which the first adhesive comes into contact. When viewed from the normal direction of the bottom surface of the carrier, the first contact surface may be located between the second contact surface and the third contact surface. The distance between the third contact surface and the first surface may be smaller than the distance between the first contact surface and the first surface. In this case, the portion of the first adhesive located on the side surface of the carrier and the portion of the first adhesive located on the first contact surface sandwich part of the carrier, i.e., the portion sandwiched between the side surface of the carrier and the first contact surface, from both sides. This increases the fixing strength between the carrier and the substrate.
[15]上記[13]の光モジュールにおいて、キャリアの底面は、第1接着剤が接触する第3接触面をさらに有してもよい。キャリアの底面の法線方向から見て、第1接触面は第2接触面と第3接触面との間に位置してもよい。第3接触面と第1面との間の距離は、第1接触面と第1面との間の距離より大きくてもよい。この場合、硬化前の第1接着剤の拡がった部分は第1接触面と第3接触面との間の段差によって更に堰き止められる。従って、第1接着剤が第2接触面へ拡がることがより効果的に阻止される。 [15] In the optical module of [13] above, the bottom surface of the carrier may further have a third contact surface with which the first adhesive comes into contact. When viewed from the normal direction of the bottom surface of the carrier, the first contact surface may be located between the second contact surface and the third contact surface. The distance between the third contact surface and the first surface may be greater than the distance between the first contact surface and the first surface. In this case, the spread portion of the first adhesive before hardening is further blocked by the step between the first contact surface and the third contact surface. Therefore, the first adhesive is more effectively prevented from spreading onto the second contact surface.
[16]本開示の一実施形態による光モジュールの製造方法は、第1の配置する工程と、第2の配置する工程と、第1接着剤を硬化させる工程と、第2接着剤を硬化させる工程と、を含む。第1の配置する工程では、光の入射、出射または入出射を行う第2光ポートを側面に有する光回路素子、UV硬化材料を主に含み第1熱伝導率を有する第1接着剤、および、熱硬化材料を主に含み第1熱伝導率よりも高い第2熱伝導率を有する第2接着剤を、基材の第1面上に配置する。第2の配置する工程では、光の入射、出射または入出射を行う第1光ポートを側面に有する光半導体素子を配置する。第2の配置する工程にて、第1接着剤および第2接着剤と接触させつつ、第1光ポートが第2光ポートと光結合するように光半導体素子の位置を調整する。そのような調整は、アクティブ調心方法あるいはパッシプ調心方法によって行われてもよい。第1接着剤を硬化させる工程では、光半導体素子を上記光結合するように調整された位置に保持しつつ、紫外光の照射により第1接着剤を硬化させる。第2接着剤を硬化させる工程では、第1接着剤が硬化した状態で、加熱により第2接着剤を硬化させる。 [16] A method for manufacturing an optical module according to one embodiment of the present disclosure includes a first placing step, a second placing step, a first adhesive curing step, and a second adhesive curing step. In the first placing step, an optical circuit element having a second optical port on its side surface for light incidence, emission, or ingress/egress, a first adhesive containing primarily a UV-curable material and having a first thermal conductivity, and a second adhesive containing primarily a thermosetting material and having a second thermal conductivity higher than the first thermal conductivity, are placed on a first surface of a substrate. In the second placing step, an optical semiconductor element having a first optical port on its side surface for light incidence, emission, or ingress/egress, is placed. In the second placing step, the position of the optical semiconductor element is adjusted while in contact with the first adhesive and the second adhesive so that the first optical port is optically coupled to the second optical port. Such adjustment may be performed by an active alignment method or a passive alignment method. In the step of hardening the first adhesive, the optical semiconductor element is held in a position adjusted to allow for the optical coupling, and the first adhesive is hardened by irradiation with ultraviolet light. In the step of hardening the second adhesive, the second adhesive is hardened by heating while the first adhesive is in a hardened state.
上記[16]の製造方法では、光半導体素子は第1接着剤および第2接着剤によって基材の第1面に固定される。第1接着剤はUV硬化材料を主に含む。第2接着剤は、第1接着剤の第1熱伝導率よりも高い第2熱伝導率を有し、熱硬化材料を主に含む。第1接着剤を硬化させる工程では、光軸調整後の光半導体素子の位置をチャック等により保ちつつ紫外光を照射して、第1接着剤を硬化させることができる。その後、第2接着剤を硬化させる工程では、光軸調整後の光半導体素子の位置が第1接着剤により保たれた状態で、加熱により第2接着剤を硬化させることができる。従って、上記[16]の製造方法によれば、光軸調整後の光半導体素子の位置を保ちつつ、放熱性の高い熱硬化材料を用いて光半導体素子を基材に固定することができる。
[本開示の実施形態の詳細]
In the manufacturing method [16] above, the optical semiconductor element is fixed to the first surface of the substrate using a first adhesive and a second adhesive. The first adhesive primarily contains a UV-curable material. The second adhesive has a second thermal conductivity higher than the first thermal conductivity of the first adhesive and primarily contains a thermosetting material. In the step of curing the first adhesive, the first adhesive can be cured by irradiating it with ultraviolet light while maintaining the position of the optical semiconductor element after optical axis adjustment using a chuck or the like. Thereafter, in the step of curing the second adhesive, the second adhesive can be cured by heating while the position of the optical semiconductor element after optical axis adjustment is maintained by the first adhesive. Therefore, according to the manufacturing method [16] above, the optical semiconductor element can be fixed to the substrate using a thermosetting material with high heat dissipation properties while maintaining the position of the optical semiconductor element after optical axis adjustment.
[Details of the embodiment of the present disclosure]
本開示の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Specific examples of the present disclosure are described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to these examples, but is defined by the claims, and is intended to include all modifications that are equivalent in meaning and scope to the claims. In the following description, identical elements in the description of the drawings will be designated by the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted.
図1は、本開示の一実施形態に係る光モジュール1Aの斜視図である。図2は、図1のII-II線に沿った光モジュール1Aの断面図である。図1および図2に示されるように、本実施形態の光モジュール1Aは、基材10A、光半導体素子20、光回路素子30、第1接着剤40、第2接着剤50、および第3接着剤60を備える。なお、図1では、第1接着剤40、第2接着剤50、および第3接着剤60は模式的に示されている。 Figure 1 is a perspective view of an optical module 1A according to one embodiment of the present disclosure. Figure 2 is a cross-sectional view of the optical module 1A taken along line II-II in Figure 1. As shown in Figures 1 and 2, the optical module 1A of this embodiment comprises a substrate 10A, an optical semiconductor element 20, an optical circuit element 30, a first adhesive 40, a second adhesive 50, and a third adhesive 60. Note that the first adhesive 40, the second adhesive 50, and the third adhesive 60 are shown schematically in Figure 1.
基材10Aは、平坦な第1面11を有する。図には例として長方形の平面形状を有する第1面11が示されているが、第1面11の平面形状はこれに限られない。基材10Aは、例えば絶縁性を有する基板である。第1面11には、第2接着剤50と固着されるための金属膜が形成されている。 The substrate 10A has a flat first surface 11. While the figure shows the first surface 11 as having a rectangular planar shape as an example, the planar shape of the first surface 11 is not limited to this. The substrate 10A is, for example, an insulating substrate. A metal film is formed on the first surface 11 to be bonded to the second adhesive 50.
光半導体素子20は、第1面11上に設けられている。光半導体素子20は、光の入射、出射または入出射を行う第1光ポート20aを側面21に有する。図示例の光半導体素子20は、光半導体チップ22およびキャリア23を含む。光半導体チップ22は、側面21を構成する端面を有し、第1光ポート20aをその端面に有する。光半導体チップ22は、例えば半導体光増幅器(Semiconductor Optical Amplifier;SOA)である。光半導体チップ22は、例えば、リン化インジウム(InP)等の化合物材料によって構成されている。キャリア23は、略直方体状の外観を有し、搭載面23aおよび搭載面23aとは反対を向く底面23bを有する。光半導体チップ22は搭載面23a上に搭載されている。底面23bは第1面11と対向している。底面23bは、光半導体素子20の底面でもある。本実施形態の底面23bは平坦面である。キャリア23は、例えば窒化アルミニウム(AlN)といったセラミック材の表面に金(Au)膜などの金属膜が形成されて成る。キャリア23の搭載面23aに設けられた金属膜には、光半導体チップ22の裏面電極が導電接合される。 The optical semiconductor element 20 is provided on the first surface 11. The optical semiconductor element 20 has a first optical port 20a on its side surface 21, through which light is incident, emitted, or both incident and emitted. The optical semiconductor element 20 in the illustrated example includes an optical semiconductor chip 22 and a carrier 23. The optical semiconductor chip 22 has an end surface that constitutes the side surface 21 and has the first optical port 20a on that end surface. The optical semiconductor chip 22 is, for example, a semiconductor optical amplifier (SOA). The optical semiconductor chip 22 is made of a compound material such as indium phosphide (InP). The carrier 23 has a roughly rectangular parallelepiped appearance and has a mounting surface 23a and a bottom surface 23b facing away from the mounting surface 23a. The optical semiconductor chip 22 is mounted on the mounting surface 23a. The bottom surface 23b faces the first surface 11. The bottom surface 23b also serves as the bottom surface of the optical semiconductor element 20. In this embodiment, the bottom surface 23b is flat. The carrier 23 is made of a ceramic material, such as aluminum nitride (AlN), with a metal film, such as a gold (Au) film, formed on its surface. The back electrode of the optical semiconductor chip 22 is conductively bonded to the metal film provided on the mounting surface 23a of the carrier 23.
光回路素子30は、光半導体素子20と並んで第1面11上に配置されている。例えば、光回路素子30は、接着剤(不図示)により第1面11に固定されている。光回路素子30は、例えば光回路が主面31上に形成されたシリコンフォトニクスチップ(SiPh)である。光回路素子30は、光の入射、出射または入出射を行う第2光ポート30aを側面32に有する。第2光ポート30aは、第1光ポート20aと対向しており、第1光ポート20aと光結合されている。第1光ポート20aと第2光ポート30aとの間には、第3接着剤60(または、第3接着剤60が設けられない場合には空気)のみが存在し、レンズ等の光学部品は第1光ポート20aと第2光ポート30aとの間に設けられていない(いわゆるエッジカップリング)。第1光ポート20aと第2光ポート30aとの間の距離は、例えば数μmである。 The optical circuit element 30 is arranged on the first surface 11 alongside the optical semiconductor element 20. For example, the optical circuit element 30 is fixed to the first surface 11 with an adhesive (not shown). The optical circuit element 30 is, for example, a silicon photonics chip (SiPh) with an optical circuit formed on its main surface 31. The optical circuit element 30 has a second optical port 30a on its side surface 32, through which light is incident, emitted, or both. The second optical port 30a faces the first optical port 20a and is optically coupled to the first optical port 20a. Only a third adhesive 60 (or air if the third adhesive 60 is not provided) exists between the first optical port 20a and the second optical port 30a; no optical components such as lenses are provided between the first optical port 20a and the second optical port 30a (so-called edge coupling). The distance between the first optical port 20a and the second optical port 30a is, for example, several micrometers.
一例として、光回路素子30は、直線状の光導波路33、内蔵フォトダイオード34、およびモニタ用光ポート30bを更に有する。光導波路33は主面31に形成されている。光導波路33の第1端は第2光ポート30aである。光導波路33の第2端は反射端33aとなっており、第2光ポート30aから導入された光は、その反射端33aにおいて反射されて第2光ポート30aから出射する。これにより、光導波路33は、光半導体チップ22の内部の光導波路とともにレーザ共振器を構成する。なお、第2光ポート30aと光導波路33の第1端との間にスポットサイズ変換器が設けられていてもよい。光半導体チップ22および光導波路33によって生成されたレーザ光は、例えば、光半導体チップ22における第1光ポート20aとは反対側の光ポート(不図示)から光モジュール1Aの外部へ出射される。 As an example, the optical circuit element 30 further includes a linear optical waveguide 33, a built-in photodiode 34, and a monitor optical port 30b. The optical waveguide 33 is formed on the main surface 31. The first end of the optical waveguide 33 is the second optical port 30a. The second end of the optical waveguide 33 is the reflecting end 33a. Light introduced through the second optical port 30a is reflected at the reflecting end 33a and emitted from the second optical port 30a. As a result, the optical waveguide 33, together with the optical waveguide inside the optical semiconductor chip 22, forms a laser resonator. Note that a spot size converter may be provided between the second optical port 30a and the first end of the optical waveguide 33. The laser light generated by the optical semiconductor chip 22 and the optical waveguide 33 is emitted to the outside of the optical module 1A, for example, from an optical port (not shown) on the optical semiconductor chip 22 opposite the first optical port 20a.
内蔵フォトダイオード34は、主面31に形成されている。内蔵フォトダイオード34は、主面31に形成された光導波路35を介して光導波路33と光結合されている。内蔵フォトダイオード34は、光導波路35内において発生するレーザ光の光強度に応じた電気信号を出力する。例えば、光モジュール1Aの外部に設けられる制御装置は、その電気信号に基づいて、光半導体素子20のゲインを制御する。モニタ用光ポート30bは、主面31に形成された光導波路36を介して光導波路33と光結合されている。光導波路35内において発生するレーザ光の一部は、モニタ用光ポート30bから光モジュール1Aの外部へ提供される。 The built-in photodiode 34 is formed on the main surface 31. The built-in photodiode 34 is optically coupled to the optical waveguide 33 via an optical waveguide 35 formed on the main surface 31. The built-in photodiode 34 outputs an electrical signal corresponding to the optical intensity of the laser light generated within the optical waveguide 35. For example, a control device provided outside the optical module 1A controls the gain of the optical semiconductor element 20 based on the electrical signal. The monitor optical port 30b is optically coupled to the optical waveguide 33 via an optical waveguide 36 formed on the main surface 31. A portion of the laser light generated within the optical waveguide 35 is provided to the outside of the optical module 1A from the monitor optical port 30b.
第1接着剤40は、光半導体素子20と第1面11との間に配置されている。図示例では、第1接着剤40は、キャリア23の底面23bと第1面11との間に配置され、底面23bおよび第1面11の双方に接している。すなわち、キャリア23の底面23bは、第1接着剤40が接触する第1接触面23baを含む。第1接着剤40は、キャリア23の側面に更に接していてもよい。第1接着剤40は、紫外光(UV)の照射によって硬化するUV硬化材料を主に含む。UV硬化材料はUV硬化樹脂であってもよい。第1接着剤40は、光半導体素子20(図示例ではキャリア23)を第1面11に固定する。第1接着剤40の厚さ(言い換えると、キャリア23の底面23bと第1面11との間隔)は、例えば第1接着剤40が硬化した状態で20μm以上70μm以下である。第1接着剤40は、熱伝導率(第1熱伝導率)を有する。第1接着剤40の硬化後の第1熱伝導率は、1W/m・Kより小さくてもよい。 The first adhesive 40 is disposed between the optical semiconductor element 20 and the first surface 11. In the illustrated example, the first adhesive 40 is disposed between the bottom surface 23b of the carrier 23 and the first surface 11, and is in contact with both the bottom surface 23b and the first surface 11. That is, the bottom surface 23b of the carrier 23 includes a first contact surface 23ba with which the first adhesive 40 comes into contact. The first adhesive 40 may also be in contact with the side surface of the carrier 23. The first adhesive 40 primarily contains a UV-curable material that hardens when exposed to ultraviolet (UV) light. The UV-curable material may be a UV-curable resin. The first adhesive 40 secures the optical semiconductor element 20 (carrier 23 in the illustrated example) to the first surface 11. The thickness of the first adhesive 40 (in other words, the distance between the bottom surface 23b of the carrier 23 and the first surface 11) is, for example, 20 μm or more and 70 μm or less when the first adhesive 40 is hardened. The first adhesive 40 has thermal conductivity (first thermal conductivity). The first thermal conductivity of the first adhesive 40 after hardening may be less than 1 W/m·K.
第2接着剤50は、第1面11上において第1接着剤40と並んで配置され、且つ、光半導体素子20と第1面11との間に配置されている。図示例では、第2接着剤50は、キャリア23の底面23bと第1面11との間に配置され、底面23bおよび第1面11の双方(より具体的には、底面23bおよび第1面11のそれぞれに形成された金属膜の双方)に接している。すなわち、キャリア23の底面23bは、第2接着剤50が接触する第2接触面23bbを含む。第2接着剤50は、キャリア23の側面(より具体的には、キャリア23の側面に形成された金属膜)に更に接していてもよい。第2接着剤50は、加熱によって硬化する熱硬化材料を主に含む。熱硬化材料は、焼結銀であってもよく、或いはエポキシ含有焼結銀であってもよい。第2接着剤50は、第1接着剤40の熱伝導率(第1熱伝導率)よりも高い熱伝導率(第2熱伝導率)を有する。第2接着剤50の硬化後の第2熱伝導率は、20W/m・Kより大きくてもよい。第2熱伝導率は、第1熱伝導率の20倍より大きくてもよい。焼結銀は、100W/m・Kより大きい熱伝導率を有する。第2熱伝導率は、第1熱伝導率の100倍より大きくてもよい。第2接着剤50は、光半導体素子20(図示例ではキャリア23)を第1面11に固定する。さらに、第2接着剤50は、光半導体素子20内で発生する熱を第1接着剤40よりも効率的に基材10Aに伝導する。 The second adhesive 50 is disposed alongside the first adhesive 40 on the first surface 11 and is disposed between the optical semiconductor element 20 and the first surface 11. In the illustrated example, the second adhesive 50 is disposed between the bottom surface 23b of the carrier 23 and the first surface 11, and is in contact with both the bottom surface 23b and the first surface 11 (more specifically, both the metal films formed on the bottom surface 23b and the first surface 11, respectively). That is, the bottom surface 23b of the carrier 23 includes a second contact surface 23bb with which the second adhesive 50 contacts. The second adhesive 50 may also be in contact with the side surface of the carrier 23 (more specifically, the metal film formed on the side surface of the carrier 23). The second adhesive 50 primarily contains a thermosetting material that hardens when heated. The thermosetting material may be sintered silver or epoxy-containing sintered silver. The second adhesive 50 has a higher thermal conductivity (second thermal conductivity) than the thermal conductivity (first thermal conductivity) of the first adhesive 40. The second thermal conductivity of the second adhesive 50 after curing may be greater than 20 W/m·K. The second thermal conductivity may be greater than 20 times the first thermal conductivity. Sintered silver has a thermal conductivity greater than 100 W/m·K. The second thermal conductivity may be greater than 100 times the first thermal conductivity. The second adhesive 50 secures the optical semiconductor element 20 (carrier 23 in the illustrated example) to the first surface 11. Furthermore, the second adhesive 50 conducts heat generated within the optical semiconductor element 20 to the substrate 10A more efficiently than the first adhesive 40.
図2に示されるように、第1接着剤40と第2接着剤50とは、それぞれ硬化後の状態において、第1面11上において(或いはキャリア23の底面23b上において)互いに接触しておらず、互いに離隔している。硬化後の状態において、第1接着剤40と第2接着剤50との隙間の幅は、例えば0.05mm以上であり、例えば0.25mm以下である。第2接着剤50と光半導体素子20(図示例ではキャリア23)との接触面積は、第1接着剤40と光半導体素子20(図示例ではキャリア23)との接触面積よりも大きい。 As shown in FIG. 2, the first adhesive 40 and the second adhesive 50, after curing, are not in contact with each other on the first surface 11 (or on the bottom surface 23b of the carrier 23), but are spaced apart. After curing, the width of the gap between the first adhesive 40 and the second adhesive 50 is, for example, 0.05 mm or more and, for example, 0.25 mm or less. The contact area between the second adhesive 50 and the optical semiconductor element 20 (carrier 23 in the illustrated example) is larger than the contact area between the first adhesive 40 and the optical semiconductor element 20 (carrier 23 in the illustrated example).
第3接着剤60は、第1光ポート20aと第2光ポート30aとの間に配置され、第1光ポート20aおよび第2光ポート30aの双方に接している。第3接着剤60は、光半導体素子20の上面(図示例では光半導体チップ22の上面)および光回路素子30の主面31の一方又は双方に更に接していてもよい。第3接着剤60は、第1接着剤40のUV硬化材料のUV照射の硬化速度よりも硬化速度が速いUV硬化材料を主に含む。UV硬化材料はUV硬化樹脂であってもよい。第3接着剤60は、第1光ポート20aと第2光ポート30aとの間を伝搬する光に対して透光性を有し、第1光ポート20aと第2光ポート30aとの間の屈折率マッチングを行う。第3接着剤60は、例えばエポキシ系樹脂であり、硬化後の屈折率は1.4~1.6であってもよい。ところで、光半導体チップ22は、キャリア23の光回路素子30に対向する側面23cよりもX方向に沿って光回路素子30に向かって張り出している。したがって、X方向において、光半導体チップ22の側面21は、キャリア23の側面23cと光回路素子30との間に位置する。光半導体素子20は、X方向において光半導体チップ22の側面21とキャリア23の側面23cとの間に距離OHを有する。距離OHの張り出しが設けられることによって、第2接着剤50がZ方向に沿って光半導体チップ22に向かって側面23cを這い上がった場合に、第3接着剤60に接触するのを抑制することができる。距離OHは、例えば0.05mm以上であってもよく、さらに0.1mm以下であってもよい。 The third adhesive 60 is disposed between the first optical port 20a and the second optical port 30a and contacts both the first optical port 20a and the second optical port 30a. The third adhesive 60 may also contact one or both of the top surface of the optical semiconductor element 20 (the top surface of the optical semiconductor chip 22 in the illustrated example) and the main surface 31 of the optical circuit element 30. The third adhesive 60 primarily contains a UV-curable material that cures faster than the UV-curable material of the first adhesive 40. The UV-curable material may be a UV-curable resin. The third adhesive 60 is translucent to light propagating between the first optical port 20a and the second optical port 30a and provides refractive index matching between the first optical port 20a and the second optical port 30a. The third adhesive 60 may be, for example, an epoxy-based resin, and may have a refractive index of 1.4 to 1.6 after curing. The optical semiconductor chip 22 protrudes toward the optical circuit element 30 in the X direction beyond the side surface 23c of the carrier 23 facing the optical circuit element 30. Therefore, in the X direction, the side surface 21 of the optical semiconductor chip 22 is located between the side surface 23c of the carrier 23 and the optical circuit element 30. The optical semiconductor element 20 has a distance OH between the side surface 21 of the optical semiconductor chip 22 and the side surface 23c of the carrier 23 in the X direction. Providing an overhang of distance OH prevents the second adhesive 50 from coming into contact with the third adhesive 60 when it creeps up the side surface 23c toward the optical semiconductor chip 22 in the Z direction. The distance OH may be, for example, 0.05 mm or more, or even 0.1 mm or less.
図3は、本実施形態に係る光モジュール1Aを製造する方法を示すフローチャートである。図3に示されるように、この製造方法は、第1工程ST1、第2工程ST2、第3工程ST3、第4工程ST4、および第5工程ST5を有する。第1工程ST1では、光回路素子30、第1接着剤40および第2接着剤50を、基材10Aの第1面11上に配置する。このとき、第1接着剤40および第2接着剤50は、第1面11に塗布される。このときの第1接着剤40および第2接着剤50の厚み、言い換えると第1面11から第1接着剤40および第2接着剤50の各頂点までの高さは、例えば70μm以上であり、一例では100μmである。この高さは、後述する光軸調整が行われる前の高さを表す。 Figure 3 is a flowchart showing a method for manufacturing the optical module 1A according to this embodiment. As shown in Figure 3, this manufacturing method includes a first step ST1, a second step ST2, a third step ST3, a fourth step ST4, and a fifth step ST5. In the first step ST1, the optical circuit element 30, the first adhesive 40, and the second adhesive 50 are placed on the first surface 11 of the substrate 10A. At this time, the first adhesive 40 and the second adhesive 50 are applied to the first surface 11. The thickness of the first adhesive 40 and the second adhesive 50 at this time, in other words, the height from the first surface 11 to each apex of the first adhesive 40 and the second adhesive 50, is, for example, 70 μm or more, and in one example, 100 μm. This height represents the height before the optical axis adjustment described below is performed.
第2工程ST2では、チャック等により光半導体素子20を掴む。そして、チャック等を介して光半導体素子20に駆動電流を供給することにより、光半導体素子20の第1光ポート20aから光を出射させる。光半導体素子20(具体的にはキャリア23の底面23b)を第1接着剤40および第2接着剤50と接触させつつ、第1光ポート20aが第2光ポート30aと光結合するように光半導体素子20の位置および角度を調整する(光軸調整)。第1光ポート20aと第2光ポート30aとの光結合状態は、例えば内蔵フォトダイオード34から出力される電気信号の大きさ、またはモニタ用光ポート30bから出射される光の強度を検出することにより知ることができる。光半導体素子20の位置および角度の調整には、光軸方向の位置の調整(図1に示される矢印A1)、光軸方向と交差する横方向の位置の調整(矢印A2)、第1面11の法線方向の位置の調整(矢印A3)、および第1面11の法線に沿った軸周りの角度の調整(矢印A4)が含まれる。光軸調整は、内蔵フォトダイオード34から出力される電気信号の大きさ、またはモニタ用光ポート30bから出射される光の強度が所定の値より大きくなるように行われる。光軸調整の際に第1面11の法線方向の位置の調整が行われることによって第1接着剤40および第2接着剤50の厚みは変化し得る。第1接着剤40および第2接着剤50は、それぞれ硬化する前は外力を受けることによって容易に変形し得る。なお、以下の説明では、便宜上、光軸方向をX方向、光軸方向と交差する横方向をY方向、X方向およびY方向と交差する高さ方向をZ方向ということがある。 In the second step ST2, the optical semiconductor element 20 is gripped with a chuck or the like. A drive current is then supplied to the optical semiconductor element 20 via the chuck or the like, causing light to be emitted from the first optical port 20a of the optical semiconductor element 20. While the optical semiconductor element 20 (specifically, the bottom surface 23b of the carrier 23) is brought into contact with the first adhesive 40 and the second adhesive 50, the position and angle of the optical semiconductor element 20 are adjusted (optical axis adjustment) so that the first optical port 20a is optically coupled with the second optical port 30a. The optical coupling state between the first optical port 20a and the second optical port 30a can be determined, for example, by detecting the magnitude of the electrical signal output from the built-in photodiode 34 or the intensity of the light emitted from the monitor optical port 30b. Adjustments to the position and angle of the optical semiconductor element 20 include adjustment of the position in the optical axis direction (arrow A1 shown in FIG. 1 ), adjustment of the position in the lateral direction intersecting the optical axis direction (arrow A2), adjustment of the position in the normal direction to the first surface 11 (arrow A3), and adjustment of the angle around the axis normal to the first surface 11 (arrow A4). Optical axis adjustment is performed so that the magnitude of the electrical signal output from the built-in photodiode 34 or the intensity of the light emitted from the monitor optical port 30b exceeds a predetermined value. Adjusting the position in the normal direction to the first surface 11 during optical axis adjustment can change the thickness of the first adhesive 40 and the second adhesive 50. Before hardening, the first adhesive 40 and the second adhesive 50 can easily deform due to external forces. For convenience, in the following description, the optical axis direction is sometimes referred to as the X direction, the lateral direction intersecting the optical axis direction as the Y direction, and the height direction intersecting the X and Y directions as the Z direction.
第3工程ST3では、光軸調整後の光半導体素子20をチャック等により上記光結合するように調整された位置に保持して光半導体素子20の位置および角度を維持しつつ、第1光ポート20aと第2光ポート30aとの間に第3接着剤60を配置(塗布)する。第4工程ST4では、光軸調整後の光半導体素子20をチャック等により保持して光半導体素子20の位置および角度を維持しつつ、紫外光の照射により第1接着剤40および第3接着剤60を硬化させる。前述したように、第3接着剤60は第1接着剤40のUV硬化材料よりも硬化速度が速いUV硬化材料を主に含むので、このとき第3接着剤60は第1接着剤40よりも早く硬化する。なお、第3接着剤60を硬化する際に、露出している第1接着剤40の周囲を、紫外光が第1接着剤40に当たらないよう遮蔽物により一時的に覆ってもよい。 In the third step ST3, the optical semiconductor element 20 after optical axis adjustment is held in a position adjusted to allow for the optical coupling described above using a chuck or the like, and the position and angle of the optical semiconductor element 20 are maintained. Then, in the fourth step ST4, the first adhesive 40 and the third adhesive 60 are cured by irradiating them with ultraviolet light while the optical semiconductor element 20 after optical axis adjustment is held in a position adjusted to allow for the optical coupling described above using a chuck or the like, and the position and angle of the optical semiconductor element 20 are maintained. As described above, the third adhesive 60 primarily contains a UV-curable material that cures faster than the UV-curable material of the first adhesive 40. Therefore, the third adhesive 60 cures faster than the first adhesive 40. When curing the third adhesive 60, the exposed area around the first adhesive 40 may be temporarily covered with a shield to prevent ultraviolet light from reaching the first adhesive 40.
第5工程ST5では、第1接着剤40および第3接着剤60が硬化した状態で、加熱により第2接着剤50を硬化(焼結)させる。この第5工程ST5では、第4工程ST4までを終えた複数の仕掛品を加熱炉に入れ、複数の仕掛品の第2接着剤50をまとめて硬化してもよい。以上の工程により、本実施形態の光モジュール1Aが製造される。 In the fifth step ST5, with the first adhesive 40 and the third adhesive 60 in a cured state, the second adhesive 50 is cured (sintered) by heating. In this fifth step ST5, multiple work-in-progress items that have been processed up to the fourth step ST4 may be placed in a heating furnace, and the second adhesive 50 of the multiple work-in-progress items may be cured collectively. Through these steps, the optical module 1A of this embodiment is manufactured.
以上に説明した本実施形態の光モジュール1Aおよびその製造方法によって得られる効果について説明する。本実施形態の光モジュール1Aでは、光半導体素子20は第1接着剤40および第2接着剤50によって基材10Aの第1面11に固定されている。第1接着剤40はUV硬化材料を主に含み、熱伝導率(第1熱伝導率)を有する。第2接着剤50は、第1接着剤40の熱伝導率(第1熱伝導率)よりも高い熱伝導率(第2熱伝導率)を有し、熱硬化材料を主に含む。この光モジュール1Aを製造する際には、第1接着剤40および第2接着剤50が変形可能な状態で光軸調整を行い、光軸調整後の光半導体素子20の位置をチャック等により保ちつつ紫外光を照射して、第1接着剤40を硬化させることができる。その後、光軸調整後の光半導体素子20の位置が第1接着剤40により保たれた状態で、加熱により第2接着剤50を硬化させることができる。従って、本実施形態の光モジュール1Aによれば、光軸調整後の光半導体素子20の位置を保ちつつ、放熱性の高い熱硬化材料を用いて光半導体素子20を基材10Aに固定することができる。その結果、第2接着剤50の熱硬化時の第1光ポート20aと第2光ポート30aとの間の光軸ずれを防ぎつつ、光半導体素子20から基材10Aへの放熱性を向上することができる。なお、キャリア23の底面23bから第1面11までの熱抵抗は、例えば5K/W以下である。 The following describes the effects achieved by the optical module 1A and manufacturing method thereof according to the present embodiment. In the optical module 1A according to the present embodiment, the optical semiconductor element 20 is fixed to the first surface 11 of the substrate 10A by the first adhesive 40 and the second adhesive 50. The first adhesive 40 primarily contains a UV-curable material and has a thermal conductivity (first thermal conductivity). The second adhesive 50 primarily contains a thermosetting material and has a thermal conductivity (second thermal conductivity) higher than that of the first adhesive 40 (first thermal conductivity). When manufacturing this optical module 1A, the optical axis is adjusted while the first adhesive 40 and the second adhesive 50 are deformable. The position of the optical semiconductor element 20 after the optical axis adjustment is maintained by a chuck or the like, and ultraviolet light is irradiated to harden the first adhesive 40. Then, while the position of the optical semiconductor element 20 after the optical axis adjustment is maintained by the first adhesive 40, the second adhesive 50 can be hardened by heating. Therefore, with the optical module 1A of this embodiment, the optical semiconductor element 20 can be fixed to the base 10A using a thermosetting material with high heat dissipation properties while maintaining the position of the optical semiconductor element 20 after optical axis adjustment. As a result, it is possible to prevent optical axis misalignment between the first optical port 20a and the second optical port 30a when the second adhesive 50 is thermally cured, while improving heat dissipation from the optical semiconductor element 20 to the base 10A. The thermal resistance from the bottom surface 23b of the carrier 23 to the first surface 11 is, for example, 5 K/W or less.
本実施形態のように、光半導体素子20は、第1光ポート20aを有する光半導体チップ22と、光半導体チップ22を搭載し、第1接着剤40および第2接着剤50によって第1面11に固定されたキャリア23と、を含んでもよい。その場合、光半導体チップ22の厚みが光回路素子30の厚みより小さい場合であっても、第1光ポート20aの高さを第2光ポート30aの高さに合わせることができる。 As in this embodiment, the optical semiconductor element 20 may include an optical semiconductor chip 22 having a first optical port 20a, and a carrier 23 on which the optical semiconductor chip 22 is mounted and fixed to the first surface 11 by a first adhesive 40 and a second adhesive 50. In this case, even if the thickness of the optical semiconductor chip 22 is smaller than the thickness of the optical circuit element 30, the height of the first optical port 20a can be adjusted to match the height of the second optical port 30a.
前述したように、UV硬化材料はUV硬化樹脂であってもよい。その場合、光半導体素子20を基材10Aに光軸調整後に簡易に固定することができる。これにより、第1接着剤40によって十分な強度で光半導体素子20を基材10Aに固定することができる。その結果、第2接着剤50を熱硬化する際の第1光ポート20aと第2光ポート30aとの間の光軸ずれを防ぐことができる。 As mentioned above, the UV-curable material may be a UV-curable resin. In this case, the optical semiconductor element 20 can be easily fixed to the substrate 10A after adjusting the optical axis. This allows the optical semiconductor element 20 to be fixed to the substrate 10A with sufficient strength using the first adhesive 40. As a result, it is possible to prevent misalignment of the optical axis between the first optical port 20a and the second optical port 30a when the second adhesive 50 is thermally cured.
前述したように、熱硬化材料は焼結銀であってもよい。焼結銀は極めて高い熱伝導率を有する。従ってこの場合、光半導体素子20と基材10Aとの間の熱抵抗を低減できる。それにより、光半導体素子20からの熱を更に効率よく基材10Aに伝えることができる。 As mentioned above, the thermosetting material may be sintered silver. Sintered silver has extremely high thermal conductivity. Therefore, in this case, the thermal resistance between the optical semiconductor element 20 and the substrate 10A can be reduced. This allows heat from the optical semiconductor element 20 to be transferred to the substrate 10A more efficiently.
前述したように、熱硬化材料はエポキシ含有焼結銀であってもよい。第2接着剤50がエポキシ含有焼結銀を含むことによって、第2接着剤50と光半導体素子20との密着性が高まる。その結果、焼結時における第2接着剤50の収縮を抑制し、第2接着剤50を光半導体素子20から剥離しにくくすることができる。 As mentioned above, the thermosetting material may be epoxy-containing sintered silver. When the second adhesive 50 contains epoxy-containing sintered silver, the adhesion between the second adhesive 50 and the optical semiconductor element 20 is enhanced. As a result, shrinkage of the second adhesive 50 during sintering is suppressed, making it difficult for the second adhesive 50 to peel off from the optical semiconductor element 20.
本実施形態のように、第1接着剤40と第2接着剤50とは、第1面11上において(或いはキャリア23の底面23b上において)互いに離隔してもよい。その場合、硬化前における第1接着剤40と第2接着剤50との混合が回避される。よって、第1接着剤40の硬化が第2接着剤50により妨げられることを防ぐことができる。 As in this embodiment, the first adhesive 40 and the second adhesive 50 may be separated from each other on the first surface 11 (or on the bottom surface 23b of the carrier 23). In this case, mixing of the first adhesive 40 and the second adhesive 50 before curing is avoided. This prevents the second adhesive 50 from interfering with the curing of the first adhesive 40.
本実施形態のように、光モジュール1Aは、第1光ポート20aと第2光ポート30aとの間に配置された第3接着剤60を更に備えてもよい。第3接着剤60は、第1接着剤40のUV硬化材料よりも硬化速度が速い(すなわち高反応性の)UV硬化材料を主に含んでもよい。その場合、紫外光を照射した際に第3接着剤60が第1接着剤40よりも早く硬化する。従って、光軸調整後の第1光ポート20aと第2光ポート30aとの光結合状態をより強固に保つことができる。なお、第1接着剤40に紫外光を照射せずに、第3接着剤60のみに対して選択的に紫外光を照射することが可能であれば、第3接着剤60のUV硬化材料の硬化速度は、第1接着剤40のUV硬化材料の硬化速度と同じであってもよい。 As in this embodiment, the optical module 1A may further include a third adhesive 60 disposed between the first optical port 20a and the second optical port 30a. The third adhesive 60 may primarily contain a UV-curable material that has a faster curing rate (i.e., higher reactivity) than the UV-curable material of the first adhesive 40. In this case, the third adhesive 60 cures faster than the first adhesive 40 when irradiated with UV light. This allows the optical coupling between the first optical port 20a and the second optical port 30a to be more firmly maintained after optical axis adjustment. Note that if it is possible to selectively irradiate only the third adhesive 60 with UV light without irradiating the first adhesive 40 with UV light, the curing rate of the UV-curable material of the third adhesive 60 may be the same as that of the UV-curable material of the first adhesive 40.
本実施形態のように、第2接着剤50と光半導体素子20との接触面積は、第1接着剤40と光半導体素子20との接触面積よりも大きくてもよい。第1接着剤40の接触面積を固定強度が十分に確保できる大きさとしつつ、第2接着剤50の接触面積を第1接着剤40の接触面積よりも広くすることにより、光半導体素子20からの熱を更に効率よく基材10Aに伝えることができる。第1接着剤40の固定強度は、例えば、第2接着剤50を熱硬化する際の第1光ポート20aと第2光ポート30aとの間の光軸ずれを抑制できる程度以上である。 As in this embodiment, the contact area between the second adhesive 50 and the optical semiconductor element 20 may be larger than the contact area between the first adhesive 40 and the optical semiconductor element 20. By making the contact area of the first adhesive 40 large enough to ensure sufficient fixing strength, and making the contact area of the second adhesive 50 larger than the contact area of the first adhesive 40, heat from the optical semiconductor element 20 can be transferred more efficiently to the substrate 10A. The fixing strength of the first adhesive 40 is, for example, at least sufficient to suppress optical axis misalignment between the first optical port 20a and the second optical port 30a when the second adhesive 50 is thermally cured.
本実施形態の製造方法では、光半導体素子20は第1接着剤40および第2接着剤50によって基材10Aの第1面11に固定される。第1接着剤40はUV硬化材料を主に含む。第2接着剤50は、第1接着剤40よりも高い熱伝導率を有し、熱硬化材料を主に含む。第1接着剤40を硬化させる工程では、光軸調整後の光半導体素子20の位置をチャック等により保ちつつ紫外光を照射して、第2接着剤50が未硬化の状態で第1接着剤40を硬化させることができる。その後、第2接着剤50を硬化させる工程では、光軸調整後の光半導体素子20の位置が硬化した第1接着剤40により保たれた状態で、加熱により第2接着剤50を硬化させることができる。従って、本実施形態の製造方法によれば、光軸調整後の光半導体素子20の位置を保ちつつ、放熱性の高い熱硬化材料を用いて光半導体素子20を基材10Aに固定することができる。その結果、第1光ポート20aと第2光ポート30aとの間の光軸ずれを防ぎつつ、光半導体素子20からの熱を効率よく基材10Aに伝えることができる。
[第1変形例]
In the manufacturing method of this embodiment, the optical semiconductor element 20 is fixed to the first surface 11 of the substrate 10A using a first adhesive 40 and a second adhesive 50. The first adhesive 40 primarily contains a UV-curable material. The second adhesive 50 has a higher thermal conductivity than the first adhesive 40 and primarily contains a thermosetting material. In the step of curing the first adhesive 40, the position of the optical semiconductor element 20 after optical axis adjustment is maintained using a chuck or the like, and ultraviolet light is irradiated to cure the first adhesive 40 while the second adhesive 50 is still in an uncured state. Thereafter, in the step of curing the second adhesive 50, the second adhesive 50 can be cured by heating while the position of the optical semiconductor element 20 after optical axis adjustment is maintained by the cured first adhesive 40. Therefore, according to the manufacturing method of this embodiment, the optical semiconductor element 20 can be fixed to the substrate 10A using a thermosetting material with high heat dissipation properties while maintaining the position of the optical semiconductor element 20 after optical axis adjustment. As a result, the heat from the optical semiconductor element 20 can be efficiently transferred to the substrate 10A while preventing misalignment of the optical axis between the first optical port 20a and the second optical port 30a.
[First Modification]
図4は、上記実施形態の第1変形例に係る光モジュール1Bの断面図である。本変形例の光モジュール1Bは、以下の点において上記実施形態の光モジュール1Aと相違し、他の点で上記実施形態の光モジュール1Aと一致する。本変形例の光モジュール1Bでは、第3接着剤60の設置が省かれている。加えて、本変形例の光モジュール1Bは、基材10Aに変えて基材10Bを備える。図5は、基材10B、第1接着剤40および第2接着剤50を示す平面図である。なお、本変形例の光モジュール1Bでは、第3接着剤60の設置が省かれているが、第3接着剤60は、光モジュール1Aと同様に設置されていてもよい。例えば、第3接着剤60は、第1光ポート20aと第2光ポート30aとの間の屈折率マッチングのために設置されてもよい。第3接着剤60は、空気の屈折率よりも光半導体チップ22および光回路素子30の屈折率に近い屈折率を有する(屈折率マッチング)。それにより第1光ポート20aと第2光ポート30aとの間の反射が抑制される。光モジュール1A、1Bにおいて、光半導体素子20の基材10A、10Bへの固定は、主に第1接着剤40および第2接着剤50によって行われる。 Figure 4 is a cross-sectional view of an optical module 1B according to a first modified example of the embodiment. The optical module 1B of this modified example differs from the optical module 1A of the embodiment in the following respects, but is identical to the optical module 1A of the embodiment in other respects. The optical module 1B of this modified example does not include the third adhesive 60. In addition, the optical module 1B of this modified example includes a substrate 10B instead of the substrate 10A. Figure 5 is a plan view showing the substrate 10B, the first adhesive 40, and the second adhesive 50. Note that while the optical module 1B of this modified example does not include the third adhesive 60, the third adhesive 60 may be provided in the same manner as the optical module 1A. For example, the third adhesive 60 may be provided for refractive index matching between the first optical port 20a and the second optical port 30a. The third adhesive 60 has a refractive index closer to the refractive index of the optical semiconductor chip 22 and the optical circuit element 30 than that of air (refractive index matching). This suppresses reflection between the first optical port 20a and the second optical port 30a. In optical modules 1A and 1B, the optical semiconductor element 20 is fixed to the substrates 10A and 10B mainly by a first adhesive 40 and a second adhesive 50.
図4および図5に示されるように、本変形例の第1接着剤40は、第1面11において第2接着剤50を挟む2つの領域上に設けられている。言い換えると、第1接着剤40が設けられる領域と、第2接着剤50と、第1接着剤40が設けられる別の領域とが、この順に並んで配置されている。その並び方向は、光半導体素子20および光回路素子30の並び方向(X方向)と一致してもよい。また、キャリア23の底面23bにおいて、第1接着剤40が接触する第1接触面23baと、第2接着剤50が接触する第2接触面23bbと、第1接着剤40が接触する別の第1接触面23baとが、この順に並んで配置されている。 As shown in Figures 4 and 5, the first adhesive 40 in this modified example is provided on two areas of the first surface 11 that sandwich the second adhesive 50. In other words, the area where the first adhesive 40 is provided, the second adhesive 50, and another area where the first adhesive 40 is provided are arranged side by side in this order. The arrangement direction may coincide with the arrangement direction (X direction) of the optical semiconductor element 20 and the optical circuit element 30. Furthermore, on the bottom surface 23b of the carrier 23, the first contact surface 23ba with which the first adhesive 40 comes into contact, the second contact surface 23bb with which the second adhesive 50 comes into contact, and another first contact surface 23ba with which the first adhesive 40 comes into contact are arranged side by side in this order.
また、基材10Bは、第1面11と、第1面11に形成された溝12(凹部)とを有する。溝12は、第1面11の法線方向(Z方向)から見て、少なくとも第1接着剤40と第2接着剤50との間に形成されている。図4に示されるように、X方向およびZ方向に延在する断面において、溝12の形状は、例えば矩形、逆台形、または半円形など種々の形状であることができる。一例では、溝12の幅(X方向の長さ)は0.1mmであり、溝12の深さ(Z方向の長さ)は0.12mmである。溝12は、第1接着剤40から見て第2接着剤50の反対側、および第2接着剤50から見て第1接着剤40の反対側にも更に形成されてもよい。図5に示される例では、溝12は、部分12a、部分12bおよび部分12cを含む。部分12aは、第1接着剤40が設けられる一つの領域11aを囲む。部分12bは、第1接着剤40が設けられる別の領域11bを囲む。部分12cは、第2接着剤50が設けられる領域11cを囲む。第1面11の法線方向(Z方向)から見た部分12aおよび部分12bの形状は、例えば正方形または長方形である。第1面11の法線方向(Z方向)から見た部分12cの形状は、正方形または長方形であってもよい。或いは、第1面11の法線方向(Z方向)から見た部分12cの形状は、図5に示されるように、正方形または長方形に部分12aおよび部分12bが食い込んだ形状であってもよい。その場合、第2接着剤50が設けられる領域はH字状といった形状を有する。なお、図5では、部分12aおよび部分12bは、領域11cを間に挟んでX方向に並んでいるが、領域11cを間に挟んでY方向に並んでいてもよい。 The substrate 10B also has a first surface 11 and a groove 12 (recess) formed in the first surface 11. The groove 12 is formed at least between the first adhesive 40 and the second adhesive 50 when viewed from the normal direction (Z direction) of the first surface 11. As shown in FIG. 4, in a cross section extending in the X and Z directions, the shape of the groove 12 can be various shapes, such as a rectangle, an inverted trapezoid, or a semicircle. In one example, the width (length in the X direction) of the groove 12 is 0.1 mm, and the depth (length in the Z direction) of the groove 12 is 0.12 mm. The groove 12 may also be formed on the opposite side of the second adhesive 50 from the first adhesive 40 and on the opposite side of the first adhesive 40 from the second adhesive 50. In the example shown in FIG. 5, the groove 12 includes portions 12a, 12b, and 12c. Portion 12a surrounds one region 11a where the first adhesive 40 is provided. Portion 12b surrounds another region 11b where the first adhesive 40 is provided. Portion 12c surrounds region 11c where the second adhesive 50 is provided. The shapes of portions 12a and 12b when viewed from the normal direction (Z direction) of first surface 11 are, for example, square or rectangular. The shape of portion 12c when viewed from the normal direction (Z direction) of first surface 11 may also be square or rectangular. Alternatively, the shape of portion 12c when viewed from the normal direction (Z direction) of first surface 11 may be a square or rectangular shape with portions 12a and 12b embedded in the square or rectangular shape, as shown in FIG. 5 . In this case, the region where second adhesive 50 is provided has an H-shape. Note that in FIG. 5 , portions 12a and 12b are aligned in the X direction with region 11c sandwiched between them, but they may also be aligned in the Y direction with region 11c sandwiched between them.
図6、図7および図8は、光モジュール1Bの製造工程における第2工程ST2(図3を参照)を示す断面図である。まず、チャック等に把持された光半導体素子20を、第1面11上に配置された第1接着剤40および第2接着剤50に近づける(図6)。このとき、第1接着剤40および第2接着剤50は、光半導体素子20の底面23bから第1光ポート20aまでの高さの製造誤差によるばらつきを考慮し、予め厚く塗布されている。次に、光半導体素子20(具体的にはキャリア23の底面23b)を第1接着剤40および第2接着剤50に接触させる(図7)。次に、第1光ポート20aが第2光ポート30aと光結合するように、光半導体素子20の位置および角度を調整する(図8)。このとき、第1光ポート20aの高さ位置は第2光ポート30aの高さ位置によって決まるので、光半導体素子20の底面23bから第1光ポート20aまでの高さのばらつきは、第1接着剤40および第2接着剤50の変形(Z方向の厚みの変化)によって吸収されることとなる。底面23bから第1光ポート20aまでの高さが大きいと、第1接着剤40および第2接着剤50が光半導体素子20に押し潰され、第1接着剤40および第2接着剤50の厚みが小さくなる。その場合、第1接着剤40および第2接着剤50の余剰分はX方向に拡がり、互いに近づく。なお、第1接着剤40および第2接着剤50の余剰分は、Y方向にも拡がる。 Figures 6, 7, and 8 are cross-sectional views showing the second step ST2 (see Figure 3) in the manufacturing process of the optical module 1B. First, the optical semiconductor element 20, held by a chuck or the like, is brought close to the first adhesive 40 and the second adhesive 50 arranged on the first surface 11 (Figure 6). At this time, the first adhesive 40 and the second adhesive 50 are applied thickly in advance to account for variations in the height from the bottom surface 23b of the optical semiconductor element 20 to the first optical port 20a due to manufacturing errors. Next, the optical semiconductor element 20 (specifically, the bottom surface 23b of the carrier 23) is brought into contact with the first adhesive 40 and the second adhesive 50 (Figure 7). Next, the position and angle of the optical semiconductor element 20 are adjusted so that the first optical port 20a is optically coupled to the second optical port 30a (Figure 8). In this case, the height position of the first optical port 20a is determined by the height position of the second optical port 30a, so variations in the height from the bottom surface 23b of the optical semiconductor element 20 to the first optical port 20a are absorbed by deformation of the first adhesive 40 and the second adhesive 50 (changes in thickness in the Z direction). If the height from the bottom surface 23b to the first optical port 20a is large, the first adhesive 40 and the second adhesive 50 are compressed by the optical semiconductor element 20, reducing the thickness of the first adhesive 40 and the second adhesive 50. In this case, the excess first adhesive 40 and the second adhesive 50 spread in the X direction and approach each other. Note that the excess first adhesive 40 and the second adhesive 50 also spread in the Y direction.
本変形例では、第1接着剤40と第2接着剤50との間に形成された溝12を基材10Bが有することによって、互いに近づく方向に拡がった第1接着剤40および第2接着剤50の余剰分を溝12内に落とし込むことができる。従って、硬化前における第1接着剤40と第2接着剤50との第1面11上での混合が回避される。その結果、第1面11上において第1接着剤40の硬化が第2接着剤50により妨げられることを防ぐことができる。例えば、未硬化の焼結銀が未硬化のUV硬化樹脂に混ざると、UV硬化樹脂が十分に硬化しなくなるおそれがある。なお、この場合、第1接着剤40と第2接着剤50とは溝12内で混合するが、溝12内の第1接着剤40の硬化が不十分であっても、基材10Bとキャリア23との固定強度への影響、及び第2接着剤50を通じた放熱性への影響は軽微である。 In this modification, the substrate 10B has a groove 12 formed between the first adhesive 40 and the second adhesive 50, allowing excess first adhesive 40 and second adhesive 50 that spread toward each other to fall into the groove 12. This prevents the first adhesive 40 and the second adhesive 50 from mixing on the first surface 11 before curing. As a result, the second adhesive 50 is prevented from interfering with the curing of the first adhesive 40 on the first surface 11. For example, if uncured sintered silver mixes with uncured UV-curable resin, the UV-curable resin may not cure sufficiently. In this case, the first adhesive 40 and the second adhesive 50 mix within the groove 12. However, even if the first adhesive 40 in the groove 12 is not cured sufficiently, the impact on the fixation strength between the substrate 10B and the carrier 23 and the impact on heat dissipation through the second adhesive 50 are minimal.
また、本変形例では、第1接着剤40は、第1面11において第2接着剤50を挟む複数の領域11a,11b上に設けられている。その場合、加熱により第2接着剤50を硬化させる際に、光半導体素子20が第1面11に対して傾くことを抑制し、光軸調整後の第1光ポート20aの位置をより安定させて保つことができる。その結果、第1光ポート20aと第2光ポート30aとの間の光軸ずれをより確実に防ぐことができる。 In addition, in this modified example, the first adhesive 40 is provided on multiple regions 11a, 11b on the first surface 11 that sandwich the second adhesive 50. In this case, when the second adhesive 50 is cured by heating, tilting of the optical semiconductor element 20 with respect to the first surface 11 is suppressed, and the position of the first optical port 20a can be more stably maintained after optical axis adjustment. As a result, optical axis misalignment between the first optical port 20a and the second optical port 30a can be more reliably prevented.
また、図5に示されるように、領域11aおよび11bの配置は、第1面11に沿う軸線C1に関して線対称であってもよい。その場合、第1接着剤40が硬化した後に光半導体素子20が傾くことを抑制し、光軸調整後の第1光ポート20aの位置をより一層安定させて保つことができる。軸線C1は、領域11cのX方向の中心線であってもよい。 Also, as shown in FIG. 5, the arrangement of regions 11a and 11b may be symmetrical with respect to axis C1 along the first surface 11. In this case, tilting of the optical semiconductor element 20 after the first adhesive 40 hardens can be prevented, and the position of the first optical port 20a can be maintained more stably after optical axis adjustment. Axis C1 may be the center line of region 11c in the X direction.
また、本変形例のように、第1接着剤40が設けられる領域11aを溝12の部分12aが囲み、第1接着剤40が設けられる領域11bを溝12の部分12bが囲んでもよい。その場合、溝12のエッジ部分による表面張力が第1接着剤40に生じるので、光半導体素子20が接触する前の、チキソ性が低い第1接着剤40の厚みを大きくすることができる。その結果、光半導体素子20の底面23bから第1光ポート20aまでの高さの製造誤差によるばらつきの吸収幅(第1接着剤40の厚さの変化可能な範囲)を大きくすることができる。
[第2変形例]
Furthermore, as in this modification, the region 11a where the first adhesive 40 is provided may be surrounded by the portion 12a of the groove 12, and the region 11b where the first adhesive 40 is provided may be surrounded by the portion 12b of the groove 12. In this case, surface tension is generated in the first adhesive 40 by the edge portions of the groove 12, so that the thickness of the first adhesive 40, which has low thixotropy, can be increased before it comes into contact with the optical semiconductor element 20. As a result, the width over which variations due to manufacturing errors in the height from the bottom surface 23b of the optical semiconductor element 20 to the first optical port 20a can be absorbed (the range over which the thickness of the first adhesive 40 can be changed) can be increased.
[Second Modification]
図9は、第2変形例に係る基材10C、第1接着剤40および第2接着剤50を示す平面図である。この例では、第2接着剤50が設けられる領域11hの四隅それぞれに、第1接着剤40が設けられる4つの領域11d,11e,11f,11gそれぞれが配置されている。基材10Cは、溝13(凹部)を有する。溝13は、部分13a、部分13b、部分13c、部分13d、および部分13eを含む。部分13aから部分13dのそれぞれは、第1接着剤40が設けられる4つの領域11dから領域11gのそれぞれを囲む。部分13eは、第2接着剤50が設けられる領域11hを囲む。第1面11の法線方向(Z方向)から見た部分13aから部分13dの形状は、それぞれ例えば正方形または長方形である。第1面11の法線方向(Z方向)から見た部分13eの形状は、正方形または長方形であってもよい。或いは、第1面11の法線方向(Z方向)から見た部分13eの形状は、図9に示されるように、正方形または長方形に部分13aから部分13dのそれぞれの一部が中へ食い込んだ形状であってもよい。その場合、第2接着剤50が設けられる領域11hは、十字状といった形状を有する。 Figure 9 is a plan view showing a substrate 10C, a first adhesive 40, and a second adhesive 50 according to a second modified example. In this example, four regions 11d, 11e, 11f, and 11g in which the first adhesive 40 is provided are arranged at the four corners of region 11h in which the second adhesive 50 is provided. The substrate 10C has a groove 13 (recess). Groove 13 includes portions 13a, 13b, 13c, 13d, and 13e. Each of portions 13a to 13d surrounds each of the four regions 11d to 11g in which the first adhesive 40 is provided. Portion 13e surrounds region 11h in which the second adhesive 50 is provided. When viewed from the normal direction (Z direction) of the first surface 11, portions 13a to 13d each have a shape that is, for example, a square or a rectangle. The shape of portion 13e when viewed from the normal direction (Z direction) of first surface 11 may be square or rectangular. Alternatively, the shape of portion 13e when viewed from the normal direction (Z direction) of first surface 11 may be a square or rectangular shape with portions of portions 13a to 13d embedded in it, as shown in FIG. 9. In this case, region 11h where second adhesive 50 is provided has a cross shape, for example.
図9に示された例においても、第1接着剤40と第2接着剤50との間に形成された溝13を基材10Cが有することによって、光軸調整の際に互いに近づく方向に拡がった第1接着剤40および第2接着剤50を溝13内に落とし込むことができる。従って、未硬化の第1接着剤40と未硬化の第2接着剤50との第1面11上での混合が回避される。その結果、第1面11上において第1接着剤40の硬化が第2接着剤50の混入により妨げられることを防ぐことができる。 In the example shown in Figure 9, the substrate 10C also has a groove 13 formed between the first adhesive 40 and the second adhesive 50, so that the first adhesive 40 and the second adhesive 50 that spread toward each other during optical axis adjustment can be dropped into the groove 13. This prevents the uncured first adhesive 40 and the uncured second adhesive 50 from mixing on the first surface 11. As a result, it is possible to prevent the curing of the first adhesive 40 on the first surface 11 from being hindered by the second adhesive 50 being mixed in.
また、図9に示された例においても、第1接着剤40は、第1面11において第2接着剤50を挟む複数の領域11d、11e、11f、11g上に設けられている。その場合、加熱により第2接着剤50を硬化させる際に、先に硬化した第1接着剤40によって光半導体素子20が第1面11に固定されているため、光半導体素子20が傾くことを抑制し、光軸調整後の第1光ポート20aの位置をより安定させて保つことができる。その結果、第1光ポート20aと第2光ポート30aとの間の光軸ずれをより確実に防ぐことができる。 Also, in the example shown in Figure 9, the first adhesive 40 is provided on multiple areas 11d, 11e, 11f, and 11g of the first surface 11 that sandwich the second adhesive 50. In this case, when the second adhesive 50 is cured by heating, the optical semiconductor element 20 is fixed to the first surface 11 by the first adhesive 40 that has cured first, which prevents the optical semiconductor element 20 from tilting and more stably maintains the position of the first optical port 20a after optical axis adjustment. As a result, optical axis misalignment between the first optical port 20a and the second optical port 30a can be more reliably prevented.
また、図9に示された例においても、領域11dから領域11gの配置は、第1面11に沿う軸線C2およびC3に関して線対称である。その場合、第1接着剤40が硬化した後に光半導体素子20が傾くことを抑制し、光軸調整後の第1光ポート20aの位置をより一層安定させて保つことができる。軸線C2は、領域11hのX方向の中心線であってもよく、軸線C3は、領域11hのY方向の中心線であってもよい。 Also, in the example shown in Figure 9, the arrangement of regions 11d to 11g is line-symmetrical with respect to axes C2 and C3 along the first surface 11. In this case, tilting of the optical semiconductor element 20 after the first adhesive 40 hardens can be prevented, and the position of the first optical port 20a can be maintained more stably after optical axis adjustment. Axis C2 may be the center line of region 11h in the X direction, and axis C3 may be the center line of region 11h in the Y direction.
また、図9に示された例においても、第1接着剤40が設けられる領域11dから領域11gのそれぞれを溝13の部分13aから部分13dのそれぞれが囲んでもよい。その場合、溝13のエッジ部分による表面張力が第1接着剤40に生じるので、光半導体素子20が接触する前の、チキソ性が低い第1接着剤40の厚みを大きくすることができる。その結果、光半導体素子20の底面23bから第1光ポート20aまでの高さの製造誤差によるばらつきの吸収幅(第1接着剤40の厚さの変化可能な範囲)を大きくすることができる。
[第3変形例]
9 , regions 11d to 11g, where first adhesive 40 is provided, may be surrounded by portions 13a to 13d of groove 13, respectively. In this case, surface tension is generated in first adhesive 40 by the edges of groove 13, so the thickness of first adhesive 40, which has low thixotropy, can be increased before it comes into contact with optical semiconductor element 20. As a result, the width over which variations due to manufacturing errors in the height from bottom surface 23b of optical semiconductor element 20 to first optical port 20a can be absorbed (the range over which the thickness of first adhesive 40 can be changed) can be increased.
[Third Modification]
図10は、第3変形例に係る光モジュール1Cの断面図である。本変形例の光モジュール1Cは、以下の点において第1変形例の光モジュール1Bと相違し、他の点で第1変形例の光モジュール1Bと一致する。本変形例の光モジュール1Cは、キャリア23に変えてキャリア23Aを備える。キャリア23Aは、上記実施形態のキャリア23と同様に、略直方体状の外観を有し、搭載面23aおよび底面23bを有する。光半導体チップ22は搭載面23a上に搭載されている。底面23bは第1面11と対向している。キャリア23Aの構成材料は、上記実施形態のキャリア23と同じである。 Figure 10 is a cross-sectional view of an optical module 1C according to a third modified example. The optical module 1C of this modified example differs from the optical module 1B of the first modified example in the following respects, but is identical to the optical module 1B of the first modified example in other respects. The optical module 1C of this modified example includes a carrier 23A instead of the carrier 23. Like the carrier 23 of the above embodiment, the carrier 23A has a roughly rectangular parallelepiped appearance and has a mounting surface 23a and a bottom surface 23b. The optical semiconductor chip 22 is mounted on the mounting surface 23a. The bottom surface 23b faces the first surface 11. The constituent material of the carrier 23A is the same as that of the carrier 23 of the above embodiment.
図11は、キャリア23Aの外観を示す斜視図である。図10および図11に示されるように、キャリア23Aにおいて、第1接触面23baおよび第2接触面23bbは共に平坦面であり、第2接触面23bbと第1面11との間の距離D2は、第1接触面23baと第1面11との間の距離D1より小さい。言い換えると、第1接触面23baは、第2接触面23bbに対して搭載面23aに向かう方向に凹んでいる。すなわち、第2接触面23bbを含む仮想平面に対して、第1接触面23baは搭載面23a寄りに位置する。このため、第1接触面23baと第2接触面23bbとの間には段差23eが形成されている。段差23eの面は、底面23bに対して垂直か、または底面23bに対して傾斜している。距離D2と距離D1との差(D2-D1)、すなわち段差23eの高さは、例えば20μm以上50μm以下である。距離D1は、例えば20μm以上70μm以下である。 Figure 11 is a perspective view showing the appearance of carrier 23A. As shown in Figures 10 and 11, in carrier 23A, first contact surface 23ba and second contact surface 23bb are both flat surfaces, and the distance D2 between second contact surface 23bb and first surface 11 is smaller than the distance D1 between first contact surface 23ba and first surface 11. In other words, first contact surface 23ba is recessed relative to second contact surface 23bb in a direction toward mounting surface 23a. That is, with respect to an imaginary plane including second contact surface 23bb, first contact surface 23ba is located closer to mounting surface 23a. Therefore, a step 23e is formed between first contact surface 23ba and second contact surface 23bb. The surface of step 23e is either perpendicular to bottom surface 23b or inclined relative to bottom surface 23b. The difference between distance D2 and distance D1 (D2-D1), i.e., the height of step 23e, is, for example, 20 μm or more and 50 μm or less. Distance D1 is, for example, 20 μm or more and 70 μm or less.
キャリア23Aが有する2つの第1接触面23baのうち1つは、領域11a(図5を参照)上に設けられた第1接着剤40に接触しつつY方向に沿って延びている。2つの第1接触面23baのうち別の1つは、領域11b(図5を参照)上に設けられた第1接着剤40に接触しつつY方向に沿って延びている。これらの第1接触面23baの両端は、キャリア23Aの一対の側面、すなわちY方向と交差し互いに反対を向く側面23jおよび側面23kに達している。 One of the two first contact surfaces 23ba of carrier 23A extends along the Y direction while contacting the first adhesive 40 provided on region 11a (see Figure 5). The other of the two first contact surfaces 23ba extends along the Y direction while contacting the first adhesive 40 provided on region 11b (see Figure 5). Both ends of these first contact surfaces 23ba reach a pair of side surfaces of carrier 23A, namely, side surfaces 23j and 23k that intersect the Y direction and face opposite each other.
X方向における段差23eの位置は、溝12との相対位置関係に基づいて定められてもよい。すなわち、底面23bの法線方向から見て、段差23eは溝12上に位置するか、または溝12よりも外側寄りに位置してもよい。 The position of the step 23e in the X direction may be determined based on its relative position with respect to the groove 12. That is, when viewed from the normal direction of the bottom surface 23b, the step 23e may be located on the groove 12 or may be located closer to the outside than the groove 12.
本変形例によって得られる効果について説明する。図12は、前述した実施形態及び各変形例に係る光モジュールが有する課題を説明するための図である。前述したように、第1面11上において第1接着剤40と第2接着剤50とは互いに離隔している。また、第1変形例および第2変形例では、第1接着剤40および第2接着剤50の硬化前において、互いに近づく方向に拡がった第1接着剤40および第2接着剤50の余剰分が、溝12内に落とし込まれる。しかしながら、流動性が比較的高い硬化前の第1接着剤40がキャリア23の底面23bに沿って拡がることがあり、その場合、図12のA部に示されるように、底面23b上およびその付近において第1接着剤40が第2接着剤50に接触してしまう。これにより、第1接着剤40と第2接着剤50とが第1面11上で混合し、第1面11上の第1接着剤40の硬化が第2接着剤50により妨げられるおそれがある。また、第2接着剤50と底面23bとの間に第1接着剤40が入り込むと、第2接触面23bbの面積が小さくなり、放熱性が低下する。 The effects achieved by this modification are now explained. Figure 12 is a diagram illustrating the problems associated with the optical modules according to the above-described embodiment and each modification. As described above, the first adhesive 40 and the second adhesive 50 are spaced apart on the first surface 11. Furthermore, in the first and second modifications, before the first adhesive 40 and the second adhesive 50 harden, the excess first adhesive 40 and the second adhesive 50 that spread toward each other are dropped into the groove 12. However, the relatively fluid unhardened first adhesive 40 may spread along the bottom surface 23b of the carrier 23. In this case, as shown in part A of Figure 12, the first adhesive 40 comes into contact with the second adhesive 50 on and near the bottom surface 23b. This may cause the first adhesive 40 and the second adhesive 50 to mix on the first surface 11, potentially preventing the second adhesive 50 from hardening the first adhesive 40 on the first surface 11. Furthermore, if the first adhesive 40 gets between the second adhesive 50 and the bottom surface 23b, the area of the second contact surface 23bb will be reduced, reducing heat dissipation.
上記の課題に対し、本変形例では、キャリア23Aの底面23bにおいて、第2接触面23bbと第1面11との間の距離D2は、第1接触面23baと第1面11との間の距離D1より小さい。この場合、図13に示されるように、硬化前の第1接着剤40が底面23bに沿って拡がったとしても、第1接着剤40の拡がった部分は段差23eによって堰き止められるので、第1接着剤40が第2接触面23bbへ拡がることが阻止される。従って、本変形例によれば、第1接着剤40と第2接着剤50とが底面23b上またはその付近で混合すること、及び底面23b上およびその付近の第1接着剤40の硬化が第2接着剤50により妨げられることを回避できる。更に、第2接着剤50と底面23bとの間に第1接着剤40が入り込むことを防ぎ、第2接触面23bbの面積を大きくできるので、放熱性が向上する。 To address the above issue, in this modified example, the distance D2 between the second contact surface 23bb and the first surface 11 on the bottom surface 23b of the carrier 23A is smaller than the distance D1 between the first contact surface 23ba and the first surface 11. In this case, as shown in FIG. 13 , even if the uncured first adhesive 40 spreads along the bottom surface 23b, the spread portion of the first adhesive 40 is blocked by the step 23e, preventing the first adhesive 40 from spreading toward the second contact surface 23bb. Therefore, this modified example prevents the first adhesive 40 and the second adhesive 50 from mixing on or near the bottom surface 23b and prevents the second adhesive 50 from interfering with the curing of the first adhesive 40 on or near the bottom surface 23b. Furthermore, by preventing the first adhesive 40 from penetrating between the second adhesive 50 and the bottom surface 23b and increasing the area of the second contact surface 23bb, heat dissipation is improved.
図14は、本変形例の別の形態として、キャリア23Bの外観を示す斜視図である。キャリア23Bは、底面23bの四隅それぞれに第1接触面23baを有する点でキャリア23Aと相違する。このキャリア23Bは、図9に示された第2変形例において用いられることにより、上述した本変形例の効果を奏することができる。
[第4変形例]
14 is a perspective view showing the appearance of carrier 23B as another embodiment of this modification. Carrier 23B differs from carrier 23A in that it has first contact surfaces 23ba at each of the four corners of bottom surface 23b. When used in the second modification shown in FIG. 9, carrier 23B can achieve the effects of this modification described above.
[Fourth Modification]
図15は、第4変形例に係る光モジュール1Dの断面図である。本変形例の光モジュール1Dは、以下の点において第3変形例の光モジュール1Cと相違し、他の点で第3変形例の光モジュール1Cと一致する。本変形例の光モジュール1Dは、キャリア23Aに変えてキャリア23Cを備える。キャリア23Cは、上記実施形態のキャリア23と同様に、略直方体状の外観を有し、搭載面23aおよび底面23bを有する。光半導体チップ22は搭載面23a上に搭載されている。底面23bは第1面11と対向している。キャリア23Cの構成材料は、上記実施形態のキャリア23と同じである。 Figure 15 is a cross-sectional view of an optical module 1D according to a fourth modified example. The optical module 1D of this modified example differs from the optical module 1C of the third modified example in the following respects, but is identical to the optical module 1C of the third modified example in other respects. The optical module 1D of this modified example includes a carrier 23C instead of the carrier 23A. Like the carrier 23 of the above embodiment, the carrier 23C has a roughly rectangular parallelepiped appearance and includes a mounting surface 23a and a bottom surface 23b. The optical semiconductor chip 22 is mounted on the mounting surface 23a. The bottom surface 23b faces the first surface 11. The constituent material of the carrier 23C is the same as that of the carrier 23 of the above embodiment.
図16は、キャリア23Cの外観を示す斜視図である。図15および図16に示されるように、キャリア23Cの底面23bは、第1接触面23baおよび第2接触面23bbに加えて、第1接着剤40が接触する第3接触面23bcを更に含む。底面23bの法線方向から見て、第1接触面23baは、第2接触面23bbと第3接触面23bcとの間に位置する。言い換えると、第3接触面23bcは、第1接触面23baよりも外側に位置し、第1接触面23baに対して第2接触面23bbとは反対側に位置する。第3接触面23bcは、第1接触面23baおよび第2接触面23bbと同様に平坦面である。第3接触面23bcと第1面11との間の距離D3は、第1接触面23baと第1面11との間の距離D1より小さい。言い換えると、第3接触面23bcは、第1接触面23baに対して第1面11に向かう方向に突出している。すなわち、第1接触面23baを含む仮想平面に対して、第3接触面23bcは第1面11寄りに位置する。このため、第1接触面23baは、第2接触面23bbと第3接触面23bcとの間に挟まれる溝の底面を形成する。溝の側面は、底面23bに対して垂直か、または底面23bに対して傾斜している。第1接触面23baの延在方向に垂直な断面における溝の形状は、例えば矩形である。溝の断面形状はこれに限られず、台形または半円形など様々な形状が適用され得る。延在方向と直交する方向における溝の幅Wは、例えば50μm以上140μm以下である。溝の深さ、すなわち距離D2と距離D1との差(D2-D1)は、例えば50μm以上100μm以下である。 Figure 16 is a perspective view showing the appearance of carrier 23C. As shown in Figures 15 and 16, the bottom surface 23b of carrier 23C includes, in addition to the first contact surface 23ba and the second contact surface 23bb, a third contact surface 23bc with which the first adhesive 40 comes into contact. When viewed from the normal direction of the bottom surface 23b, the first contact surface 23ba is located between the second contact surface 23bb and the third contact surface 23bc. In other words, the third contact surface 23bc is located outward of the first contact surface 23ba and on the opposite side of the first contact surface 23ba from the second contact surface 23bb. The third contact surface 23bc is a flat surface, like the first contact surface 23ba and the second contact surface 23bb. The distance D3 between the third contact surface 23bc and the first surface 11 is smaller than the distance D1 between the first contact surface 23ba and the first surface 11. In other words, the third contact surface 23bc protrudes toward the first surface 11 relative to the first contact surface 23ba. That is, the third contact surface 23bc is located closer to the first surface 11 than an imaginary plane including the first contact surface 23ba. Therefore, the first contact surface 23ba forms the bottom surface of a groove sandwiched between the second contact surface 23bb and the third contact surface 23bc. The side surfaces of the groove are perpendicular to the bottom surface 23b or inclined relative to the bottom surface 23b. The shape of the groove in a cross section perpendicular to the extension direction of the first contact surface 23ba is, for example, rectangular. The cross-sectional shape of the groove is not limited to this, and various shapes such as trapezoidal or semicircular can be used. The width W of the groove in a direction perpendicular to the extension direction is, for example, 50 μm or more and 140 μm or less. The depth of the groove, i.e., the difference between distance D2 and distance D1 (D2 - D1), is, for example, 50 μm or more and 100 μm or less.
溝には第1接着剤40が入り込み、溝の内面には第1接着剤40が接触する。図16に示されるように、溝および第1接触面23baは、Y方向に沿って直線状に延びている。これにより、例えばダイシングブレードを用いて溝を容易に形成することができる。溝および第1接触面23baの両端は、キャリア23Aの側面23jおよび側面23kに達している。なお、距離D3は、第2接触面23bbと第1面11との間の距離D2より大きくてもよく、距離D2より小さくてもよく、或いは距離D2と同じであってもよい。 The first adhesive 40 enters the groove and contacts the inner surface of the groove. As shown in FIG. 16, the groove and first contact surface 23ba extend linearly along the Y direction. This makes it easy to form the groove using, for example, a dicing blade. Both ends of the groove and first contact surface 23ba reach side surfaces 23j and 23k of the carrier 23A. Note that distance D3 may be greater than, less than, or equal to distance D2 between second contact surface 23bb and first surface 11.
本変形例においても、第2接触面23bbと第1面11との間の距離D2は、第1接触面23baと第1面11との間の距離D1より小さい。従って、図17に示されるように、第1接着剤40が第2接触面23bbへ拡がることが阻止される。従って、第1接着剤40と第2接着剤50とが底面23b上またはその付近で混合すること、及び底面23b上およびその付近の第1接着剤40の硬化が第2接着剤50により妨げられることを回避できる。 In this modified example, the distance D2 between the second contact surface 23bb and the first surface 11 is also smaller than the distance D1 between the first contact surface 23ba and the first surface 11. Therefore, as shown in FIG. 17, the first adhesive 40 is prevented from spreading onto the second contact surface 23bb. This prevents the first adhesive 40 and the second adhesive 50 from mixing on or near the bottom surface 23b, and prevents the second adhesive 50 from interfering with the hardening of the first adhesive 40 on or near the bottom surface 23b.
加えて、図17に示されるように、硬化後の第1接着剤40がキャリア23Cの側面上に達している場合、キャリア23Cの側面上に位置する第1接着剤40の部分41と、第1接触面23ba上(すなわち溝の内側)に位置する第1接着剤40の部分42とが、キャリア23Cの一部、すなわち第3接触面23bcを含むキャリア23Cの部分231を、その両側から挟み込む形となる。これにより、キャリア23Cと基材10Bとの間の固定強度を高めることができる。 In addition, as shown in FIG. 17, when the hardened first adhesive 40 reaches the side surface of the carrier 23C, a portion 41 of the first adhesive 40 located on the side surface of the carrier 23C and a portion 42 of the first adhesive 40 located on the first contact surface 23ba (i.e., inside the groove) sandwich a portion of the carrier 23C, i.e., a portion 231 of the carrier 23C including the third contact surface 23bc, from both sides. This increases the fixing strength between the carrier 23C and the substrate 10B.
図18は、本変形例の別の形態として、キャリア23Dの外観を示す斜視図である。キャリア23Dは、第1接触面23baを底面とする溝の両端が側面23jおよび側面23kの双方に達していない点において、キャリア23Cと相違する。言い換えると、第1接触面23baは、側面23jおよび側面23kとの間に間隔を有する。このような形態であっても、本変形例の上述した効果を得ることができる。但し、図18に示された形態では、ダイシングブレードを用いて溝を形成することができないため、サンドブラスト加工等により溝を形成することとなる。
[第5変形例]
FIG. 18 is a perspective view showing the appearance of carrier 23D as another embodiment of this modified example. Carrier 23D differs from carrier 23C in that both ends of the groove, which has first contact surface 23ba as its bottom, do not reach both side surface 23j and side surface 23k. In other words, there is a gap between first contact surface 23ba and side surface 23j and side surface 23k. Even with this embodiment, the above-described effects of this modified example can be achieved. However, since the embodiment shown in FIG. 18 does not allow for the groove to be formed using a dicing blade, the groove must be formed by sandblasting or the like.
[Fifth Modification]
図19は、第5変形例に係る光モジュール1Eの断面図である。本変形例の光モジュール1Eは、以下の点において第3変形例の光モジュール1Cと相違し、他の点で第3変形例の光モジュール1Cと一致する。本変形例の光モジュール1Eは、キャリア23Aに変えてキャリア23Eを備える。キャリア23Eは、上記実施形態のキャリア23と同様に、略直方体状の外観を有し、搭載面23aおよび底面23bを有する。光半導体チップ22は搭載面23a上に搭載されている。底面23bは第1面11と対向している。キャリア23Eの構成材料は、上記実施形態のキャリア23と同じである。 Figure 19 is a cross-sectional view of an optical module 1E according to the fifth modified example. The optical module 1E of this modified example differs from the optical module 1C of the third modified example in the following respects, but is identical to the optical module 1C of the third modified example in other respects. The optical module 1E of this modified example includes a carrier 23E instead of the carrier 23A. Like the carrier 23 of the above embodiment, the carrier 23E has a roughly rectangular parallelepiped appearance and has a mounting surface 23a and a bottom surface 23b. The optical semiconductor chip 22 is mounted on the mounting surface 23a. The bottom surface 23b faces the first surface 11. The constituent material of the carrier 23E is the same as that of the carrier 23 of the above embodiment.
図19に示されるように、キャリア23Eの底面23bは、第1接触面23baおよび第2接触面23bbに加えて、第1接着剤40が接触する第3接触面23bdを更に含む。底面23bの法線方向から見て、第1接触面23baは、第2接触面23bbと第3接触面23bdとの間に位置する。言い換えると、第3接触面23bdは、第1接触面23baよりも外側に位置し、第1接触面23baに対して第2接触面23bbとは反対側に位置する。第3接触面23bdは、第1接触面23baおよび第2接触面23bbと同様に平坦面である。第3接触面23bdと第1面11との間の距離D4は、第1接触面23baと第1面11との間の距離D1より大きい。言い換えると、第3接触面23bdは、第1接触面23baに対して搭載面23aに向かう方向に凹んでいる。すなわち、第1接触面23baを含む仮想平面に対して、第3接触面23bdは搭載面23a寄りに位置する。このため、第1接触面23baと第3接触面23bdとの間には段差23iが形成されている。段差23iの面は、底面23bに対して垂直か、または底面23bに対して傾斜している。距離D4と距離D1との差(D4-D1)、すなわち段差23iの高さは、例えば0.01mm以上0.05mm以下である。 As shown in FIG. 19, the bottom surface 23b of the carrier 23E includes, in addition to the first contact surface 23ba and the second contact surface 23bb, a third contact surface 23bd with which the first adhesive 40 comes into contact. When viewed from the normal direction of the bottom surface 23b, the first contact surface 23ba is located between the second contact surface 23bb and the third contact surface 23bd. In other words, the third contact surface 23bd is located outward of the first contact surface 23ba and on the opposite side of the first contact surface 23ba from the second contact surface 23bb. The third contact surface 23bd is a flat surface, like the first contact surface 23ba and the second contact surface 23bb. The distance D4 between the third contact surface 23bd and the first surface 11 is greater than the distance D1 between the first contact surface 23ba and the first surface 11. In other words, the third contact surface 23bd is recessed relative to the first contact surface 23ba in the direction toward the mounting surface 23a. That is, the third contact surface 23bd is located closer to the mounting surface 23a than an imaginary plane including the first contact surface 23ba. As a result, a step 23i is formed between the first contact surface 23ba and the third contact surface 23bd. The surface of the step 23i is either perpendicular to the bottom surface 23b or inclined relative to the bottom surface 23b. The difference between the distance D4 and the distance D1 (D4 - D1), i.e., the height of the step 23i, is, for example, 0.01 mm or more and 0.05 mm or less.
本変形例においても、第2接触面23bbと第1面11との間の距離D2は、第1接触面23baと第1面11との間の距離D1より小さい。従って、第1接着剤40が第2接触面23bbへ拡がることが阻止される。加えて、本変形例では、第3接触面23bdと第1面11との間の距離D4が、第1接触面23baと第1面11との間の距離D1より大きい。この場合、第1接着剤40は段差23iによって更に堰き止められるので、第1接着剤40が第2接触面23bbへ拡がることがより効果的に阻止される。従って、本変形例によれば、第1接着剤40と第2接着剤50とが底面23b上またはその付近で混合すること、及び底面23b上およびその付近の第1接着剤40の硬化が第2接着剤50により妨げられることをより効果的に回避できる。更に、第2接着剤50と底面23bとの間に第1接着剤40が入り込むことをより一層防ぎ、第2接触面23bbの面積をより大きくできるので、放熱性が更に向上する。 In this modification, the distance D2 between the second contact surface 23bb and the first surface 11 is also smaller than the distance D1 between the first contact surface 23ba and the first surface 11. Therefore, the first adhesive 40 is prevented from spreading toward the second contact surface 23bb. Additionally, in this modification, the distance D4 between the third contact surface 23bd and the first surface 11 is greater than the distance D1 between the first contact surface 23ba and the first surface 11. In this case, the first adhesive 40 is further blocked by the step 23i, more effectively preventing the first adhesive 40 from spreading toward the second contact surface 23bb. Therefore, this modification more effectively prevents the first adhesive 40 and the second adhesive 50 from mixing on or near the bottom surface 23b and the second adhesive 50 from interfering with the hardening of the first adhesive 40 on or near the bottom surface 23b. Furthermore, the first adhesive 40 is further prevented from getting between the second adhesive 50 and the bottom surface 23b, and the area of the second contact surface 23bb can be increased, further improving heat dissipation.
本開示による光モジュールおよび光モジュールの製造方法は、上述した実施形態および変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、第1接着剤40および第2接着剤50の配置は、上記の実施形態および変形例に限られない。また、上述した実施形態および変形例では、光半導体素子20としてキャリア23上に光半導体チップ22が搭載されたものを例示したが、キャリア23を省いて光半導体チップ22単体で光半導体素子20が構成されてもよい。また、光半導体チップ22は半導体光増幅器(SOA)に限られず、例えば半導体レーザといった他の光半導体チップであってもよい。光回路素子30はシリコンフォトニクスチップに限られず、例えば光導波路基板といった他の光回路素子であってもよい。 The optical module and optical module manufacturing method according to the present disclosure are not limited to the above-described embodiments and variations, and various other modifications are possible. For example, the arrangement of the first adhesive 40 and the second adhesive 50 is not limited to the above-described embodiments and variations. Furthermore, while the above-described embodiments and variations illustrate an optical semiconductor element 20 in which an optical semiconductor chip 22 is mounted on a carrier 23, the carrier 23 may be omitted and the optical semiconductor element 20 may be formed solely from the optical semiconductor chip 22. Furthermore, the optical semiconductor chip 22 is not limited to a semiconductor optical amplifier (SOA) and may be another optical semiconductor chip, such as a semiconductor laser. The optical circuit element 30 is not limited to a silicon photonics chip and may be another optical circuit element, such as an optical waveguide substrate.
また、第3変形例、第4変形例および第5変形例は、溝12を有する基材10Bが用いられる場合を例示する。この例に限られず、第3変形例、第4変形例および第5変形例では、実施形態の基材10A(図1を参照)が用いられてもよい。 Moreover, the third, fourth, and fifth modified examples illustrate cases in which a substrate 10B having grooves 12 is used. However, this example is not limiting, and the third, fourth, and fifth modified examples may also use the substrate 10A of the embodiment (see Figure 1).
1A,1B,1C,1D,1E…光モジュール
10A,10B,10C…基材
11…第1面
11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11h…領域
12,13…溝(凹部)
12a,12b,12c,13a,13b,13c,13d,13e…部分
20…光半導体素子
20a…第1光ポート
21…側面
22…光半導体チップ
23,23A,23B,23C,23D,23E…キャリア
23a…搭載面
23b…底面
23ba…第1接触面
23bb…第2接触面
23bc,23bd…第3接触面
23c…側面
23e,23i…段差
23j,23k…側面
30…光回路素子
30a…第2光ポート
30b…モニタ用光ポート
31…主面
32…側面
33,35,36…光導波路
33a…反射端
34…内蔵フォトダイオード
40…第1接着剤
41,42,231…部分
50…第2接着剤
60…第3接着剤
A1,A2,A3,A4…矢印
C1,C2…軸線
D1,D2,D3,D4…距離
OH…距離
ST1…第1工程
ST2…第2工程
ST3…第3工程
ST4…第4工程
ST5…第5工程
W…幅
1A, 1B, 1C, 1D, 1E... Optical modules 10A, 10B, 10C... Base material 11... First surface 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f, 11g, 11h... Regions 12, 13... Groove (recess)
12a, 12b, 12c, 13a, 13b, 13c, 13d, 13e...portion 20...optical semiconductor element 20a...first optical port 21...side surface 22...optical semiconductor chip 23, 23A, 23B, 23C, 23D, 23E...carrier 23a...mounting surface 23b...bottom surface 23ba...first contact surface 23bb...second contact surface 23bc, 23bd...third contact surface 23c...side surface 23e, 23i...step 23j, 23k...side surface 30...optical circuit element 30a... Second optical port 30b...monitoring optical port 31...main surface 32...side surfaces 33, 35, 36...optical waveguide 33a...reflecting end 34...built-in photodiode 40...first adhesive 41, 42, 231...portion 50...second adhesive 60...third adhesive A1, A2, A3, A4...arrows C1, C2...axis lines D1, D2, D3, D4...distance OH...distance ST1...first step ST2...second step ST3...third step ST4...fourth step ST5...fifth step W...width
Claims (16)
光の入射、出射または入出射を行う第1光ポートを側面に有し、前記第1面上に設けられた光半導体素子と、
光の入射、出射または入出射を行うとともに前記第1光ポートと対向して光結合された第2光ポートを側面に有し、前記光半導体素子と並んで前記第1面上に配置された光回路素子と、
UV硬化材料を主に含み、第1熱伝導率を有し、前記光半導体素子と前記第1面との間に配置され、前記光半導体素子を前記第1面に固定する第1接着剤と、
熱硬化材料を主に含み、前記第1熱伝導率よりも高い第2熱伝導率を有し、前記光半導体素子と前記第1面との間に配置され、前記光半導体素子を前記第1面に固定する第2接着剤と、
を備える、光モジュール。 a substrate having a first surface;
an optical semiconductor element provided on a side surface thereof, the optical semiconductor element having a first optical port for allowing light to enter or exit or for allowing light to enter or exit;
an optical circuit element that has a second optical port on a side surface thereof for allowing light to enter or exit or for entering and exiting, and that faces the first optical port and is optically coupled to the first optical port, and that is arranged on the first surface alongside the optical semiconductor element;
a first adhesive that mainly contains a UV curable material, has a first thermal conductivity, and is disposed between the optical semiconductor element and the first surface to fix the optical semiconductor element to the first surface;
a second adhesive that mainly contains a thermosetting material, has a second thermal conductivity higher than the first thermal conductivity, is disposed between the optical semiconductor element and the first surface, and fixes the optical semiconductor element to the first surface; and
An optical module comprising:
前記第1光ポートを有する光半導体チップと、
前記光半導体チップを搭載し、前記第1接着剤および前記第2接着剤によって前記第1面に固定されたキャリアと、
を含む、請求項1に記載の光モジュール。 The optical semiconductor element is
an optical semiconductor chip having the first optical port;
a carrier on which the optical semiconductor chip is mounted and which is fixed to the first surface by the first adhesive and the second adhesive;
The optical module of claim 1 , comprising:
前記第1接着剤と前記第2接着剤とは、前記光半導体素子の前記底面上において互いに離隔している、請求項1または請求項2に記載の光モジュール。 the optical semiconductor element has a bottom surface facing the first surface,
3. The optical module according to claim 1, wherein the first adhesive and the second adhesive are spaced apart from each other on the bottom surface of the optical semiconductor element.
前記底面は、前記第1接着剤が接触する第1接触面と、前記第2接着剤が接触する第2接触面と、を含み、
前記第2接触面と前記第1面との間の距離は、前記第1接触面と前記第1面との間の距離より小さい、請求項2に記載の光モジュール。 the carrier has a bottom surface opposite the first surface,
the bottom surface includes a first contact surface that comes into contact with the first adhesive and a second contact surface that comes into contact with the second adhesive;
The optical module according to claim 2 , wherein the distance between the second contact surface and the first surface is smaller than the distance between the first contact surface and the first surface.
前記底面の法線方向から見て、前記第1接触面は前記第2接触面と前記第3接触面との間に位置し、
前記第3接触面と前記第1面との間の距離は、前記第1接触面と前記第1面との間の距離より小さい、請求項13に記載の光モジュール。 the bottom surface further has a third contact surface with which the first adhesive comes into contact;
When viewed from a normal direction of the bottom surface, the first contact surface is located between the second contact surface and the third contact surface,
The optical module according to claim 13 , wherein a distance between the third contact surface and the first surface is smaller than a distance between the first contact surface and the first surface.
前記底面の法線方向から見て、前記第1接触面は前記第2接触面と前記第3接触面との間に位置し、
前記第3接触面と前記第1面との間の距離は、前記第1接触面と前記第1面との間の距離より大きい、請求項13に記載の光モジュール。 the bottom surface further has a third contact surface with which the first adhesive comes into contact;
When viewed from a normal direction of the bottom surface, the first contact surface is located between the second contact surface and the third contact surface,
The optical module according to claim 13 , wherein the distance between the third contact surface and the first surface is greater than the distance between the first contact surface and the first surface.
光の入射、出射または入出射を行う第1光ポートを側面に有する光半導体素子を前記第1接着剤および前記第2接着剤と接触させつつ、前記第1光ポートが前記第2光ポートと光結合するように前記光半導体素子を配置する工程と、
前記光半導体素子を前記光結合するように調整された位置に保持しつつ、紫外光の照射により前記第1接着剤を硬化させる工程と、
前記第1接着剤が硬化した状態で、加熱により前記第2接着剤を硬化させる工程と、
を含む、光モジュールの製造方法。 a step of disposing, on a first surface of a substrate, an optical circuit element having a second optical port on a side surface thereof for allowing light to enter, exit, or enter and exit, a first adhesive containing mainly a UV curable material and having a first thermal conductivity, and a second adhesive containing mainly a thermosetting material and having a second thermal conductivity higher than the first thermal conductivity;
an optical semiconductor element having a first optical port on a side surface thereof for light incidence, emission, or light ingress and egress, and positioning the optical semiconductor element so that the first optical port is optically coupled to the second optical port while contacting the optical semiconductor element with the first adhesive and the second adhesive;
curing the first adhesive by irradiating it with ultraviolet light while holding the optical semiconductor element in a position adjusted to allow the optical coupling;
curing the second adhesive by heating in a state where the first adhesive is cured;
A method for manufacturing an optical module, comprising:
Applications Claiming Priority (4)
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