JPH10268168A - 光電子装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバの固定作業能率の向上と製造コス
トの低減。 【解決手段】 表面に溝を有するシリコン基板からなる
支持基板（シリコンプラットフォーム）と、前記溝の一
端側の支持基板表面上に固定される光電変換素子（半導
体レーザチップ）と、前記溝に嵌め込まれて前記支持基
板に固定されかつ先端面を介して前記光電変換素子との
間で光の授受を行う光ファイバとを有する光電子装置で
あって、前記光ファイバは光ファイバの延在する方向に
沿って設けられる仮固定部と本固定部の２箇所で前記支
持基板に固定されている。前記仮固定部および前記本固
定部は接着剤による固定構造であり、前記仮固定部の接
着剤は紫外線硬化接着剤で構成され、前記本固定部の接
着剤は熱硬化性樹脂で構成されている。前記仮固定部は
前記本固定部よりも前記半導体レーザチップ寄りに位置
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光電子装置（半導体
光モジュール）およびその製造方法に関し、特に、表面
に溝を設けたシリコンプラットフォームと呼称されるシ
リコン基板に光ファイバを熱硬化性樹脂を用いて接着固
定する技術に適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報処理装置用光源や光通信用光源とし
て、半導体レーザ（半導体レーザチップ）を組み込んだ
光電子装置が使用されている。

【０００３】光電子装置の一つとして、たとえば、日立
マイコンシステム社発行「日立オプトデバイスデータブ
ック第７版」1996年２月発行Ｐ26およびＰ27や、特開昭
63-316010号公報に記載されているように、箱型パッケ
ージ構造の光電子装置（半導体レーザ装置）が知られて
いる。

【０００４】また、シリコンプラットフォームを用いた
パッシブアライメント実装については、株式会社「新技
術コミュニケーションズ」発行、「オプトロニクス」N
o.7(1996)、P133〜P138に記載されている。同文献に
は、シリコンプラットフォームの表面に設けられた溝に
光ファイバを嵌め込むとともに、押さえ基板で光ファイ
バを固定する例について記載されている。

【０００５】一方、電子情報通信学会発行「１９６６年
電子情報通信学会総合大会予稿集Ｃ−２１６」には、パ
ッシブアライメント光学結合方式を採用した平面実装型
ＬＤモジュールにおいて、光ファイバを紫外線硬化樹脂
で固定した技術が開示されている。

【０００６】他方、市販されている半導体光モジュール
として、Ｎｏｔｅｌ社製ＬＣＶ／５ＣＢ ９８Ｃ３３等
が知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】シリコンプラットフォ
ーム（支持基板）を用いた半導体光モジュール（光電子
装置）では、シリコンプラットフォームの溝に這うよう
に嵌め込んだ光ファイバの先端を、シリコンプラットフ
ォームの表面に固定した半導体レーザチップとの光結合
調整を行った後、シリコンプラットフォームに嵌め込ん
だ光ファイバを固定するが、その固定は、（１）熱硬化
性樹脂（熱硬化性エポキシ樹脂）や紫外線硬化接着剤等
の接着剤で固定する技術、（２）押さえ基板で光ファイ
バをシリコンプラットフォームに押さえ付けて固定する
技術が採用されている。

【０００８】熱硬化性樹脂で光ファイバを固定する場
合、光結合調整を行った後光ファイバをシリコンプラッ
トフォームに押さえ付けて静止させ、この状態で熱硬化
性樹脂の塗布および硬化処理を行う必要がある。

【０００９】しかし、この方法では、熱硬化性樹脂の硬
化時間が長いため、光ファイバの固定作業能率が低くな
る。たとえば、熱硬化性樹脂として用いられるエポキシ
樹脂の場合、硬化処理は光ファイバ保証温度を越える１
５０℃でも約２分となる。

【００１０】また、光結合調整はファイバ組込装置で行
われるため、光結合調整に多くの時間を費やすことはフ
ァイバ組込装置の稼働率の低下を引き起こす。ファイバ
組込装置は高価である。

【００１１】また、光結合調整後の熱硬化性樹脂の硬化
処理をファイバ組込装置上で行う方法では、熱硬化性樹
脂の硬化処理のバッチ処理化も難しい。

【００１２】これらのことから従来の熱硬化性樹脂によ
る光ファイバ固定作業は、その能率が低くなり、光電子
装置（半導体光モジュール）の製造コストの低減が妨げ
られる。

【００１３】一方、従来の熱硬化性樹脂による光ファイ
バの固定技術では、熱硬化性樹脂が確実に固まる間に光
ファイバが動くと光結合状態が変化するため光軸合わせ
歩留りが低下する。

【００１４】また、光ファイバとシリコンプラットフォ
ーム部分に紫外線硬化接着剤を塗布した後、紫外線硬化
接着剤に紫外線を照射して紫外線硬化接着剤を硬化させ
て光ファイバをシリコンプラットフォームに固定する技
術では、紫外線照射による硬化処理であることから光フ
ァイバ固定は短時間固定が可能になるが、紫外線照射で
きない部分は硬化せず、光ファイバ固定の信頼性が低く
なる。

【００１５】これを解決すべく紫外線硬化接着剤が紫外
線照射による硬化と、加熱硬化との二段処理形態の紫外
線硬化接着剤を使用する場合も考えられる。この場合、
加熱処理による硬化処理は時間が長いため、光ファイバ
の固定作業の能率が低くなる。この種の紫外線硬化接着
剤の一例としては、加熱処理は１２０℃で６０分にな
る。

【００１６】また、前記のように加熱硬化処理の処理温
度が１２０℃と高くかつ処理時間が長い場合は、光ファ
イバを覆う樹脂（ファイバケーブル部分）が劣化するお
それがある。

【００１７】他方、コアとクラッドとからなる光ファイ
バ（光ファイバ芯線）の表面にメタライズ層を設け、こ
のメタライズ層を利用して半田で光ファイバをシリコン
プラットフォームや光ファイバを案内する筒状のファイ
バガイドに固定する構造では、光ファイバをシリコンプ
ラットフォームの溝に嵌め込んだ際、前記メタライズ層
の厚さのばらつきから、光ファイバ芯線と半導体レーザ
チップとの光結合調整作業がし難くなる場合もある。

【００１８】本発明の目的は光結合の信頼性の高い光電
子装置およびその製造方法を提供することにある。

【００１９】本発明の他の目的は、光ファイバの固定の
信頼性が高い光電子装置およびその製造方法を提供する
ことにある。

【００２０】本発明の他の目的は、光ファイバの固定作
業時間の短縮が図れる光電子装置およびその製造方法を
提供することにある。

【００２１】本発明の他の目的は、製造コストの低減が
達成できる光電子装置およびその製造方法を提供するこ
とにある。

【００２２】本発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきら
かになるであろう。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００２４】（１）表面に溝を有するシリコン基板から
なる支持基板（シリコンプラットフォーム）と、前記溝
の一端側の支持基板表面上に固定される光電変換素子
（半導体レーザチップ）と、前記溝に嵌め込まれて前記
支持基板に固定されかつ先端面を介して前記光電変換素
子との間で光の授受を行う光ファイバとを有する光電子
装置（半導体光モジュール）であって、前記光ファイバ
は光ファイバの延在する方向に沿って設けられる仮固定
部と本固定部の２箇所で前記支持基板に固定されてい
る。前記仮固定部および前記本固定部は接着剤による固
定構造であり、前記仮固定部の接着剤は紫外線硬化接着
剤で構成され、前記本固定部の接着剤は熱硬化性樹脂で
構成されている。前記仮固定部は前記本固定部よりも前
記半導体レーザチップ寄りに位置している。光電子装置
の封止体は、封止本体とこの封止本体を塞ぐ蓋体とから
なり、前記支持基板は前記封止本体の内面上に固定さ
れ、前記光ファイバは前記封止体の内外を貫通するよう
に配置されている。

【００２５】この構成上の特徴を、仮固定を第１の固
定、本固定を第２の固定として、ある限定された局面か
ら記せば、光ファイバは支持基板に固定速度の異なる第
１及び第２の固定手法（手段）で固定され、その固定速
度は第１の固定手段の方が第２の固定手段より速いとい
えよう。

【００２６】このような光電子装置は以下の方法によっ
て組み立てられる。

【００２７】表面に溝を有するシリコン基板からなる支
持基板（シリコンプラットフォーム）を用意する工程
と、前記溝の一端側の支持基板表面上に光電変換素子
（半導体レーザチップ）を固定するとともに前記溝に光
ファイバを這うように嵌め込む工程と、前記光電変換素
子と前記光ファイバとの光の授受状態を調整するととも
に前記光ファイバを前記支持基板に熱硬化性樹脂で固定
する工程とを有する光電子装置の製造方法であって、前
記光ファイバを前記支持基板に押さえ付けた状態で前記
熱硬化性樹脂の硬化時間よりも固定処理時間が短い固定
手段で仮固定を行った後、前記押さえ付けを解除して熱
硬化性樹脂で光ファイバを本固定する。

【００２８】前記熱硬化性樹脂の硬化時間よりも固定処
理時間が短い固定手段としては、紫外線硬化接着剤を前
記光ファイバおよび支持基板部分に塗布した後、前記紫
外線硬化接着剤に紫外線を照射して硬化させて前記光フ
ァイバを前記支持基板に仮固定する手段である。

【００２９】前記光ファイバを仮固定した後、前記半導
体レーザチップからの距離が前記仮固定位置よりも遠く
なる光ファイバ部分を本固定する。

【００３０】前記本固定における熱硬化性樹脂の硬化処
理はバッチ処理で行う。

【００３１】（２）前記（１）の構成において、前記仮
固定部は前記光ファイバを押さえることができる仮固定
ブロックを半田で前記支持基板に固定する構造であり、
前記本固定部は熱硬化性樹脂による固定構造である。

【００３２】前記（１）の手段によれば、（ａ）光結合
調整された光ファイバはシリコンプラットフォームの溝
部分に紫外線硬化接着剤によって仮固定された後熱硬化
性樹脂で本固定されることから、光結合の信頼性が高く
なる。また、光ファイバの半導体レーザチップ寄りの部
分は仮固定部によって確実にシリコンプラットフォーム
に固定される。

【００３３】（ｂ）熱硬化性樹脂は接合強度が高いた
め、光ファイバは熱硬化性樹脂による本固定によってシ
リコンプラットフォームに確実に固定され、光ファイバ
の固定の信頼性が高くなる。仮固定部では半導体レーザ
チップと光ファイバとの光結合状態を損なわないように
固定し、本固定部では光ファイバの固定強度の向上が図
られている。

【００３４】（ｃ）前記（ａ），（ｂ）により、仮固定
と本固定によるため、光ファイバはシリコンプラットフ
ォームに高い光結合性と高い接合信頼性を有して固定さ
れることになる。

【００３５】（ｄ）シリコンプラットフォームの溝に光
ファイバを固定する場合、半導体レーザチップと光ファ
イバとの光結合調整を行った後、光ファイバをシリコン
プラットフォームに押さえ付け、その状態で紫外線硬化
接着剤を塗布するとともに紫外線を照射して紫外線硬化
接着剤を硬化させて光ファイバの仮固定を行うことか
ら、仮固定の時間が数十秒と短くできる。

【００３６】（ｅ）紫外線硬化接着剤による仮固定は短
期の固定信頼性があることから、その後続いて行う本固
定までの間、光ファイバと半導体レーザチップの光結合
状態を損なうことがない。したがって、その後に熱硬化
性樹脂（エポキシ樹脂）で光ファイバを本固定する場
合、熱硬化性樹脂の塗布後の熱硬化処理はバッチ処理で
行うことができるため、光ファイバ固定作業能率が向上
し、光電子装置の製造コストの低減が達成できる。

【００３７】（ｆ）紫外線硬化接着剤による仮固定は、
半導体レーザチップと光ファイバとの光軸合わせを行う
ファイバ組込装置上で行われるため、光ファイバの仮固
定時間は短縮され、ファイバ組込装置の稼働率の向上が
図れる。

【００３８】（ｇ）ファイバ組込装置は高価であること
から、ファイバ組込装置の稼働率の低下は光電子装置の
製造コストの低減に繋がる。

【００３９】前記（２）の手段によれば、光ファイバを
押さえることができる仮固定ブロックを半田で前記支持
基板に仮固定し、その後熱硬化性樹脂による本固定を行
うことから、前記手段（１）の場合と同様に光ファイバ
の固定および光結合の信頼性を高くすることができると
ともに、光ファイバ固定作業能率の向上が図れ、かつ光
電子装置の製造コストの低減が達成できる。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を
説明するための全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

【００４１】（実施形態１）図１乃至図１７は本発明の
実施形態１の光電子装置に係わる図であり、図１は光電
子装置におけるシリコンプラットフォーム部分を示す斜
視図、図２は光電子装置の斜視図、図３は平面図であ
る。図４および図５は光電子装置の断面図である。図６
はシリコンプラットフォーム部分を示す平面図、図７は
光ファイバの仮固定部分を示す拡大断面図、図８は光フ
ァイバの本固定部分を示す拡大断面図、図９は光電子装
置に組み込まれた受光素子の拡大断面図である。

【００４２】本実施形態１の光電子装置（半導体光モジ
ュール）は、図２に示すように、矩形箱型の封止体（パ
ッケージ）１と、このパッケージ１の一端に取り付けら
れた筒状のファイバガイド２から突出するファイバケー
ブル３と、前記パッケージ１の両側面にそれぞれ上端が
固定され下端がパッケージ１の底から下方に突出する複
数のリード４とからなっている。前記ファイバガイド２
が固定されるパッケージ１部分には、前記ファイバガイ
ド２と同心円的に穴９が設けられている。この穴９はパ
ッケージ１の内外を貫通し、後述する光ファイバを案内
する穴になっている。

【００４３】前記ファイバケーブル３は部分的に保護チ
ューブ５で覆われ、この保護チューブ５が前記ファイバ
ガイド２に固定されている。ファイバガイド２と保護チ
ューブ５は、図４に示すように、ＰｂＳｎからなる半田
６で気密的に固定されている。

【００４４】前記保護チューブ５はファイバケーブル３
の先端から剥き出されて突出する光ファイバ（光ファイ
バ芯線）７を案内する段付き孔を有する形状となってい
る。これによって光ファイバ７はパッケージ１の穴９を
貫通し、パッケージ１の内外に亘って延在する構造にな
る。また、ファイバガイド２内に位置する保護チューブ
先端面から突出する光ファイバ７部分は、ＰｂＳｎから
なる半田８で気密的に固定されている。光ファイバ７は
前記半田８が濡れるように表面にメタライズ層（図示せ
ず）が設けられている。このメタライズ層はパッケージ
１内に延在する先端部分には設けられない。すなわち、
後述するシリコンプラットフォームの溝に這うように嵌
合される光ファイバ部分には前記メタライズ層は設けら
れていない。

【００４５】パッケージ１は、上方が開口した箱型の封
止本体１０と、この封止本体１０の開口部分を塞ぐ矩形
金属板状の蓋体１１とからなっている。前記蓋体１１
は、前記封止本体１０の開口部分の縁に設けられた金属
枠体からなるリング１２にシームウエルドによって気密
的に固定されている。

【００４６】前記封止本体１０はアルミナセラミックか
らなる多層配線基板構造であり、図５および図１０に示
すように、所定箇所に導体層１３が設けられている。導
体層１３は、図５においてはハッチングで示し、図１０
では点々で示してある。また、導体層１３は、たとえば
ＮｉとＡｕ層（下層がＮｉ）で構成されている。

【００４７】封止本体１０の中央部分の導体層１３はシ
リコンプラットフォームを搭載するための固定パッド１
３ａであり、図５に示すように中段に設けられた導体層
１３の先端はワイヤ接続用のボンディングパッド１３ｂ
であり、封止本体１０の両外側面に設けられた導体層１
３はリード４を接続するためのリード接続パッド１３ｃ
であり、封止本体１０の底面の導体層１３はグランド１
３ｄである。

【００４８】リード４は前記リード接続パッド１３ｃに
銀ロウ付等によって接続されている。

【００４９】また、前記固定パッド１３ａ上には銀ペー
ストによる接合材２０を介してシリコン基板からなる支
持基板（シリコンプラットフォーム）２１が固定されて
いる。このシリコンプラットフォーム２１の表面（上
面）には、半導体レーザチップ２３と受光素子２５が固
定される。

【００５０】前記シリコンプラットフォーム２１は、図
１および図１２に示すように、長方形板となり、その表
面に溝２２が設けられている。この溝２２はシリコンプ
ラットフォーム２１の表面の中心をその長手方向に沿っ
て真っ直ぐ延在している。溝２２はシリコンプラットフ
ォーム２１の一端側から延び途中で止まっている。

【００５１】前記溝２２の先端側のシリコンプラットフ
ォーム２１の表面領域は、光電変換素子としての半導体
レーザチップ２３が固定される領域となっている。この
半導体レーザチップ２３が固定される領域にはチップ固
定パッド４６が設けられ、接合材４７を介して半導体レ
ーザチップ２３が固定されている。

【００５２】前記溝２２はＶ溝または底が平坦になる略
Ｖ字状の溝となっていて前記光ファイバ（光ファイバ芯
線）７を這うようにして嵌合（挿入）できるようになっ
ている。光ファイバ７は、たとえば直径が１２５μｍと
なるクラッドと、この中心に位置する直径が１０μｍ程
度のコアとからなっている。

【００５３】溝２２の溝幅および溝深さは、前記光ファ
イバ７を溝２２に嵌合させ、シリコンプラットフォーム
２１に固定した半導体レーザチップ２３の出射面を対峙
させた際、半導体レーザチップ２３と光ファイバ７との
光結合が良好になるように設定されている。

【００５４】シリコンプラットフォーム２１は、たとえ
ば幅１．５ｍｍ、長さ５ｍｍ、厚さ０．４ｍｍのシリコ
ン基板からなり、溝２２の溝幅は１４０μｍ程度になっ
ている。

【００５５】前記チップ固定パッド４６に近接したシリ
コンプラットフォーム２１の表面には、前記溝２２に交
差するように樹脂排出用溝４８が設けられている。この
樹脂排出用溝４８は、後述する紫外線硬化接着剤をシリ
コンプラットフォーム２１の表面に塗布した際、半導体
レーザチップ２３の接合部分にまで紫外線硬化接着剤が
到達しないように設けられるものであり、溝２２に沿っ
て流れる紫外線硬化接着剤を樹脂排出用溝４８でシリコ
ンプラットフォーム２１の両側にそれぞれ導く排出溝と
して作用する。これによって、半導体レーザチップ２３
の出射面側に紫外線硬化接着剤が到達しなくなり、出射
面から出射されたレーザ光は遮られることなく光ファイ
バ７の先端に取り込まれるようになる。

【００５６】シリコンプラットフォーム２１の表面は図
示しない絶縁膜で覆われている。そして、この絶縁膜上
に導体層が形成されている。この導体層は、たとえばＴ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕ（最上層Ａｕ）からなり、前述のように
半導体レーザチップ２３を固定するためのチップ固定パ
ッド４６、前記半導体レーザチップ２３から出射される
レーザ光を受光する受光素子２５を固定するための受光
素子固定用パッド５２、半導体レーザチップ２３の上部
電極に接続されるワイヤ５３の一端を固定するための電
極パッド５４と、受光素子２５の上部電極に接続される
ワイヤ５５の一端を固定するための電極パッド５６とを
有している。前記チップ固定パッド４６および受光素子
固定用パッド５２はワイヤを接続するために半導体レー
ザチップ２３や受光素子２５の固定領域から外側に大き
く張り出している。

【００５７】前記チップ固定パッド４６，電極パッド５
４，受光素子固定用パッド５２，電極パッド５６と、封
止本体１０の中段のボンディングパッド１３ｂは、それ
ぞれ導電性のワイヤ５７で接続されている（図５，図６
および図１３参照）。

【００５８】前記チップ固定パッド４６上には、図５に
示すように、接合材４７を介して半導体レーザチップ２
３が固定され、受光素子固定用パッド５２上には受光素
子５１が図示しない接合材で固定されている。

【００５９】受光素子２５は、たとえば、電子情報通信
学会発行「１９９６年電子情報通信学会総合大会の予稿
集」Ｃ−３５６に記載されているような表面実装型ＰＩ
Ｎフォトダイオードを使用する。図９は同文献に記載さ
れている図である。

【００６０】受光素子２５は、ｐ−ＩｎＰ基板２６上に
ｐ−ＩｎＡｌＡｓバッファ層２７，ｐ−ＩｎＡｌＧａＡ
ｓ第２コア層２８，ｉ−ＩｎＡｌＧａＡｓ光吸収層２
９，ｎ−ＩｎＡｌＧａＡｓ第２コア層３０，ｎ−ＩｎＡ
ｌＡｓクラッド層３１，ｎ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層
３２を順次形成した後、両側を前記ｐ−ＩｎＡｌＧａＡ
ｓ第２コア層２８までエッチングしてメサ導波路３３を
形成し、その後エッチングして除去した部分をＳｉＮ膜
３４およびポリイミド膜３５で被い、前記ポリイミド膜
３５上にＳｉＯ₂ 膜３６を設け、このＳｉＯ₂ 膜３６を
選択的にエッチングするとともに前記ｎ−ＩｎＧａＡｓ
コンタクト層３２に至るコンタクト孔を設け、さらに選
択的に電極材料が形成して電極（ｎ−電極）３７を形成
し、ついで前記ｐ−ＩｎＰ基板２６の下面に電極（ｐ−
電極）３８を形成することによって形成される。

【００６１】このような受光素子２５は端面で前記半導
体レーザチップ２３の出射面から出射されたレーザ光を
受光する。

【００６２】また、図６および図１２に示すように、半
導体レーザチップ２３の上部電極と電極パッド５４はワ
イヤ５３で接続され、受光素子２５の上部電極と電極パ
ッド５６はワイヤ５５で接続されている。

【００６３】また、張り出したチップ固定パッド４６や
受光素子固定用パッド５２部分と導体層１３（ボンディ
ングパッド１３ｂ）はワイヤ５７で接続されるととも
に、電極パッド５４や電極パッド５６もワイヤ５７で導
体層１３（ボンディングパッド１３ｂ）に固定されてい
る（図５，図１４ 参照）。

【００６４】一方、これが本発明の特徴の一つである
が、図１に示すように、シリコンプラットフォーム２１
の溝２２に這うように嵌合された光ファイバ７は、仮固
定部６０および本固定部６１の２箇所でシリコンプラッ
トフォーム２１に固定されている。

【００６５】仮固定部６０は半導体レーザチップ２３寄
りであり、紫外線硬化接着剤を硬化させて形成した紫外
線硬化接着体６２で光ファイバ７をシリコンプラットフ
ォーム２１に固定する構造になっている。仮固定部６０
は、シリコンプラットフォーム２１の溝２２に嵌合した
光ファイバ７と半導体レーザチップ２３との光結合の調
整をした後、光ファイバ７を静止させその状態で紫外線
硬化接着剤を塗布しかつ紫外線を照射することによって
形成され、極めて短時間の光ファイバ固定作業になる。
紫外線硬化接着体６２は、図１および図７に示すように
光ファイバ７の上部を覆うようになる。

【００６６】本固定部６１は熱硬化性樹脂を硬化させた
熱硬化性樹脂体６３で光ファイバ７をシリコンプラット
フォーム２１に固定する構造になっている。シリコンプ
ラットフォーム２１に挿入された光ファイバ７はパッケ
ージ１のファイバガイド２の位置との関係でシリコンプ
ラットフォーム２１から徐々に離れるように曲線を描
く。したがって、光ファイバ７の下側の溝２２部分に熱
硬化性樹脂を充填することが可能になり、図８に示すよ
うに、光ファイバ７の両側を熱硬化性樹脂体６３で接合
することができる。この場合、図８に示すように、溝２
２の底と光ファイバ７の間にも熱硬化性樹脂体６３を形
成することができ、一層光ファイバ７の固定を確実にす
ることができる。熱硬化性樹脂としては、たとえばエポ
キシ樹脂を使用する。なお、図８において光ファイバ７
の下の溝２２底上の部分を熱硬化性樹脂体６３で埋め込
むことなく空洞にしておいても、光ファイバ７を確実に
固定することができる。

【００６７】つぎに、本実施形態１の半導体光モジュー
ルの製造（組立）について説明する。

【００６８】図１０乃至図１７は本発明の実施形態１の
光電子装置の製造に係わる図であり、図１０は光電子装
置の製造において用いる封止本体の平面図、図１１はシ
リコンプラットフォームが固定された封止本体を示す平
面図、図１２はシリコンプラットフォームの拡大平面
図、図１３はワイヤボンディングが終了した封止本体を
示す平面図、図１４は光ファイバの仮固定が終了した封
止本体を示す平面図、図１５は光ファイバの仮固定状態
を示す模式図、図１６はファイバケーブルを固定した状
態の封止本体を示す平面図、図１７は光ファイバの本固
定が終了した封止本体を示す平面図である。

【００６９】図１０に示すように、ファイバガイド２付
きの封止本体１０を用意する。

【００７０】つぎに、封止本体１０の内面（上面）側中
央の固定パッド１３ａ上にＡｇペーストを塗布するとと
もに、シリコンプラットフォーム２１を前記Ａｇペース
トを用いて封止本体１０の表面に固定する（図１１参
照）。Ａｇペーストは所定の温度でベークされる。前記
シリコンプラットフォーム２１は既にその表面に半導体
レーザチップ２３や受光素子２５が固定されているとと
もに、ワイヤ５３，５５によるワイヤボンディングが終
了している。

【００７１】つぎに、図１３に示すように、シリコンプ
ラットフォーム２１上のチップ固定パッド４６および受
光素子固定用パッド５２の固定領域から張り出した部分
や電極パッド５４および電極パッド５６と、封止本体１
０の各ボンディングパッド１３ｂをそれぞれワイヤ５７
で接続する。

【００７２】この状態では、所定のリード４に電圧を印
加すれば半導体レーザチップ２３を動作させてレーザ光
を出射させることができるとともに、所定のリード４を
使用して受光素子５１のモニター電流を検出することが
できる。

【００７３】つぎに、この封止本体１０を図示しないフ
ァイバ組込装置に取り付けるとともに、図１４および図
１５に示すように、ファイバケーブル３をファイバガイ
ド２に挿入し、かつファイバケーブル３の先端の保護チ
ューブ５から突出する光ファイバ７の先端部分をシリコ
ンプラットフォーム２１の溝２２内に嵌合（挿入）す
る。

【００７４】そして、図１４および図１５に示すよう
に、溝２２に挿入された光ファイバ７の先端部分を上方
から押さえ片６４でシリコンプラットフォーム２１に押
し付けるとともに、保護チューブ５を持って光ファイバ
７の光軸方向に前後動させ、ファイバケーブル３の端末
に到達するレーザ光のモニターから、光ファイバ７の固
定位置を調整（光結合調整）する。調整が終わった状態
で前記押さえ片６４で光ファイバ７をシリコンプラット
フォーム２１に押し付けて光ファイバ７を静止させる。

【００７５】つぎに、図１４に示すように、前記押さえ
片６４に近接するファイバガイド２寄りの光ファイバ７
部分に紫外線硬化接着剤６５を塗布する。この塗布時、
紫外線硬化接着剤６５が溝２２に沿って半導体レーザチ
ップ２３側に流れても、この紫外線硬化接着剤６５は溝
２２に交差して設けられた樹脂排出用溝４８内に入り、
案内されてシリコンプラットフォーム２１の側方に流れ
るため、半導体レーザチップ２３の出射面を汚すことも
なく、かつレーザ光の障害物となることもない。

【００７６】つぎに、図１５に示すように、前記紫外線
硬化接着剤６５に紫外線照射装置６６から発光される紫
外線６７を照射させる。この紫外線６７の照射は、たと
えば３０秒程度である。この紫外線照射によって前記紫
外線硬化接着剤６５は硬化して、図７および図１６に示
すように紫外線硬化接着体６２となり、光ファイバ７の
先端部分をシリコンプラットフォーム２１に確実に固定
するようになる。

【００７７】紫外線硬化接着剤６５の紫外線照射によっ
て硬化した部分のガラス転移点温度Ｔｇは、本固定部を
構成する熱硬化性樹脂の硬化処理温度および半導体光モ
ジュールの定格保存温度上限より５℃以上高くなってい
る。これにより、熱硬化処理時や光モジュール動作時に
おいても、紫外線硬化接着体６２の仮固定機能を維持す
ることができ、光ファイバ７の位置ずれを防止する効果
を奏する。

【００７８】仮固定部６０を押さえ片６４による押さえ
付け位置のファイバガイド２寄りにすることによって、
押さえ片６４を取り外しても光結合に預かる光ファイバ
７の先端部分には仮固定部６０があることから変化せ
ず、光結合状態が変化しない実益がある。

【００７９】紫外線硬化接着体６２による光ファイバ７
の短期固定信頼度は高いため、光ファイバ７が接続され
た封止本体１０をファイバ組込装置から取り外すことが
できる。

【００８０】そこで、封止本体１０をファイバ組込装置
から取り外し、別の作業ステーションで保護チューブ５
部分を半田６でファイバガイド２に固定する（図１６参
照）。

【００８１】つぎに、図１７に示すように、光ファイバ
の本固定処理を行う。すなわち、前記光ファイバ７の仮
固定部６０から外れ、ファイバガイド２に寄った光ファ
イバ７部分に熱硬化性樹脂を充填する。熱硬化性樹脂と
しては、たとえばエポキシ樹脂を使用する。エポキシ樹
脂を図１に示すように、曲がって延在する光ファイバ７
の下の溝２２側に針等を利用して塗布充填する。

【００８２】つぎに、エポキシ樹脂を硬化処理（キュア
ー）して熱硬化性樹脂体６３を形成し、光ファイバ７を
シリコンプラットフォーム２１に固定する（図１および
図８参照）。キュアー条件は、たとえば６０℃で９０分
行う。時間短縮を図るにはキュアー温度をさらに高くし
てもよいが、ファイバケーブル３の樹脂部分が劣化しな
い温度、すなわちガラス転移点温度Ｔｇよりも低い温度
でキュアーする必要がある。

【００８３】本固定部６１は接合強度を高めるため、光
ファイバ７の光軸に沿うように長く設けるとよい。

【００８４】前記硬化処理はファイバ組込装置を使用し
なくてもよいことから、エポキシ樹脂の硬化処理は高温
槽に入れて放置するバッチ処理が可能となり、エポキシ
樹脂による光ファイバの固定作業は高能率に行うことが
できる。エポキシ樹脂の塗布もバッチ処理で行ってもよ
い。また、エポキシ樹脂の塗布は前記熱硬化性樹脂体６
３に一部が重なるようにしてもよいことは勿論である。

【００８５】本固定は保護チューブ５をファイバガイド
２に固定する前に行ってもよい。

【００８６】つぎに、前記封止本体１０の上面開口部分
に蓋体１１を重ね、かつシームウエルドによって気密的
に固定することによって図２に示すような半導体光モジ
ュール（光電子装置）を製造することができる。

【００８７】本実施形態１の半導体光モジュールおよび
その製造方法によれば以下の効果を奏する。

【００８８】（１）光結合調整された光ファイバ７はシ
リコンプラットフォーム２１の溝２２部分に紫外線硬化
接着剤によって仮固定された後、熱硬化性樹脂で本固定
されることから、光結合の信頼性が高くなる。また、光
ファイバ７の半導体レーザチップ２３寄りの部分は仮固
定部６０によって確実にシリコンプラットフォーム２１
に固定される。

【００８９】（２）熱硬化性樹脂は接合強度が高いた
め、光ファイバ７は熱硬化性樹脂による本固定によって
シリコンプラットフォーム２１に確実に固定され、光フ
ァイバ７の固定の信頼性が高くなる。仮固定部６０では
半導体レーザチップ２３と光ファイバ７との光結合状態
を損なわないように固定し、本固定部６１では光ファイ
バ７の固定強度の向上が図られている。

【００９０】（３）前記（１），（２）により、仮固定
部６０と本固定部６１によるため、光ファイバ７はシリ
コンプラットフォーム２１に高い光結合性と高い接合信
頼性を有して固定されることになり、信頼性が高くな
る。

【００９１】（４）シリコンプラットフォーム２１の溝
２２に光ファイバ７を固定する場合、半導体レーザチッ
プ２３と光ファイバ７との光結合調整を行った後、光フ
ァイバ７をシリコンプラットフォーム２１に押さえ付
け、その状態で紫外線硬化接着剤を塗布するとともに紫
外線を照射して紫外線硬化接着剤を硬化させて光ファイ
バ７の仮固定を行うことから、仮固定の時間が数十秒と
短くできる。

【００９２】（５）紫外線硬化接着剤による仮固定は短
期の固定信頼性があることから、その後続いて行う本固
定までの間、光ファイバ７と半導体レーザチップ２３の
光結合状態を損なうことがない。したがって、その後に
熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）で光ファイバ７を本固定
する場合、熱硬化性樹脂の塗布後の熱硬化処理はバッチ
処理で行うことができるため、光ファイバ固定作業能率
が向上し、半導体光モジュールの製造コストの低減が達
成できる。

【００９３】（６）紫外線硬化接着剤による仮固定は、
半導体レーザチップ２３と光ファイバ７との光軸合わせ
を行うファイバ組込装置上で行われるため、光ファイバ
７の仮固定時間は短縮され、ファイバ組込装置の稼働率
の向上が図れる。ファイバ組込装置は高価であることか
ら、ファイバ組込装置の稼働率の低下は半導体光モジュ
ールの製造コストの低減に繋がる。

【００９４】（実施形態２）図１８は本発明の実施形態
２である光電子装置におけるシリコンプラットフォーム
と固定された光ファイバを示す断面図、図１９はシリコ
ンプラットフォームと光ファイバを固定する仮固定ブロ
ックを示す断面図である。

【００９５】本実施形態２では、図１９に示すように、
シリコンプラットフォーム２１に半田７０を介して固定
される仮固定ブロック７１を用いて行うものである。前
記仮固定ブロック７１の下面中央には光ファイバ７を挟
み込むことができるＶ溝７２が設けられている。

【００９６】シリコンプラットフォーム２１の溝２２に
光ファイバ７を挿入し、かつ半導体レーザチップ２３と
光ファイバ７との光結合調整を行った状態で、前記仮固
定ブロック７１で光ファイバ７をシリコンプラットフォ
ーム２１に押さえ付け、かつ前記仮固定ブロック７１に
予め付けておいた半田７０を溶かし（リフロー）て仮固
定ブロック７１をシリコンプラットフォーム２１に固定
する。これによって光ファイバ７はシリコンプラットフ
ォーム２１に固定される。前記半田７０のリフローは、
たとえば高周波による電磁加熱で行う。

【００９７】本実施形態２の場合も前記実施形態１の場
合と同様に仮固定が終了しているので、熱硬化性樹脂に
よる本固定では、封止本体１０をファイバ組込装置から
外して別の作業ステーションで行うことができる。

【００９８】本実施形態２の場合も前記実施形態１の場
合と同様な効果を有する。すなわち、光ファイバ７を仮
固定ブロック７１で仮固定し、その後熱硬化性樹脂によ
る本固定を行うことから、前記実施形態１の場合と同様
に光ファイバ７の固定および光結合の信頼性を高くする
ことができるとともに、光ファイバ固定作業能率の向上
が図れ、かつ半導体光モジュールの製造コストの低減が
達成できる。

【００９９】図２０は本発明の実施形態２の変形例であ
る光電子装置における仮固定ブロックの底面図である。
前記仮固定ブロック７１に予め設けておく半田７０をリ
ング状にしておけば、リフロー時の高周波による電磁加
熱がより確実になる。

【０１００】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【０１０１】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【０１０２】（１）シリコンプラットフォームの溝に固
定される光ファイバは、仮固定部での固定によって高い
光結合状態を維持できるとともに、熱硬化性樹脂による
本固定部で光ファイバの固定強度を保証でき、光結合の
信頼性および光ファイバの固定信頼性が高いものとな
る。

【０１０３】（２）光結合調整された光ファイバはシリ
コンプラットフォームの溝部分に紫外線硬化接着剤によ
って仮固定された後、ファイバ組込装置から外され別の
作業ステーションで熱硬化性樹脂による本固定が行える
ことから、ファイバ組込装置の稼働率の向上によって半
導体光モジュールの生産性を向上させることができ、半
導体光モジュールの低コスト化が達成できる。

【０１０４】（３）仮固定は紫外線硬化接着剤を用い、
紫外線の照射によって仮固定部を形成するため、光ファ
イバの固定（仮固定）が短時間になり、半導体光モジュ
ールの組立能率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１である光電子装置における
シリコンプラットフォーム部分を示す斜視図である。

【図２】本実施形態１の光電子装置の斜視図である。

【図３】本実施形態１の光電子装置の平面図である。

【図４】本実施形態１の光電子装置の断面図である。

【図５】本実施形態１の光電子装置の断面図である。

【図６】本実施形態１の光電子装置におけるシリコンプ
ラットフォーム部分を示す平面図である。

【図７】本実施形態１の光電子装置における光ファイバ
の仮固定部分を示す拡大断面図である。

【図８】本実施形態１の光電子装置における光ファイバ
の本固定部分を示す拡大断面図である。

【図９】本実施形態１の光電子装置に組み込まれた受光
素子の拡大断面図である。

【図１０】本実施形態１の光電子装置の製造において用
いる封止本体の平面図である。

【図１１】本実施形態１の光電子装置の製造においてシ
リコンプラットフォームが固定された封止本体を示す平
面図である。

【図１２】本実施形態１の光電子装置の製造において用
いるシリコンプラットフォームの拡大平面図である。

【図１３】本実施形態１の光電子装置の製造においてワ
イヤボンディングが終了した封止本体を示す平面図であ
る。

【図１４】本実施形態１の光電子装置の製造において光
ファイバの仮固定が終了した封止本体を示す平面図であ
る。

【図１５】本実施形態１の光電子装置の製造において光
ファイバの仮固定状態を示す模式図である。

【図１６】本実施形態１の光電子装置の製造においてフ
ァイバケーブルを固定した状態の封止本体を示す平面図
である。

【図１７】本実施形態１の光電子装置の製造において光
ファイバの本固定が終了した封止本体を示す平面図であ
る。

【図１８】本発明の実施形態２である光電子装置におけ
るシリコンプラットフォームと固定された光ファイバを
示す断面図である。

【図１９】本実施形態２の光電子装置におけるシリコン
プラットフォームと光ファイバを固定する仮固定ブロッ
クを示す断面図である。

【図２０】本発明の実施形態２の変形例である光電子装
置における仮固定ブロックの底面図である。

【符号の説明】

１…封止体（パッケージ）、２…ファイバガイド、３…
ファイバケーブル、４…リード、５…保護チューブ、６
…半田、７…光ファイバ（光ファイバ芯線）、８…半
田、９…穴、１０…封止本体、１１…蓋体、１２…リン
グ、１３…導体層、１３ａ…固定パッド、１３ｂ…ボン
ディングパッド、１３ｃ…リード接続パッド、１３ｄ…
グランド、２０…接合材、２１…支持基板（シリコンプ
ラットフォーム）、２２…溝、２３…半導体レーザチッ
プ、２５…受光素子、２６…ｐ−ＩｎＰ基板、２７…ｐ
−ＩｎＡｌＡｓバッファ層、２８…ｐ−ＩｎＡｌＧａＡ
ｓ第２コア層、２９…ｉ−ＩｎＡｌＧａＡｓ光吸収層、
３０…ｎ−ＩｎＡｌＧａＡｓ第２コア層、３１…ｎ−Ｉ
ｎＡｌＡｓクラッド層、３２…ｎ−ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層、３３…メサ導波路、３４…ＳｉＮ膜、３５…ポ
リイミド膜、３６…ＳｉＯ₂ 膜、３７…電極（ｎ−電
極）、３８…電極（ｐ−電極）、４６…チップ固定パッ
ド、４７…接合材、４８…樹脂排出用溝、５１…受光素
子、５２…受光素子固定用パッド、５３…ワイヤ、５４
…電極パッド、５５…ワイヤ、５６…電極パッド、５７
…ワイヤ、６０…仮固定部、６１…本固定部、６２…紫
外線硬化接着体、６３…熱硬化性樹脂体、６４…押さえ
片、６５…紫外線硬化接着剤、６６…紫外線照射装置、
６７…紫外線、７０…半田、７１…仮固定ブロック、７
２…Ｖ溝。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に溝を有する支持基板と、前記溝の
   一端側の支持基板表面上に固定される光電変換素子と、
   前記溝に嵌め込まれて前記支持基板に固定されかつ先端
   面を介して前記光電変換素子との間で光の授受を行う光
   ファイバとを有する光電子装置であって、前記光ファイ
   バは光ファイバの延在する方向に沿って設けられる仮固
   定部と本固定部の２箇所で前記支持基板に固定されてい
   ることを特徴とする光電子装置。
2. 【請求項２】 前記仮固定部および前記本固定部は接着
   剤による固定構造であり、前記仮固定部の接着剤は紫外
   線硬化接着剤で構成され、前記本固定部の接着剤は熱硬
   化性樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１に
   記載の光電子装置。
3. 【請求項３】 前記仮固定部は前記光ファイバを押さえ
   ることができる仮固定ブロックを半田で前記支持基板に
   固定する構造であり、前記本固定部は熱硬化性樹脂によ
   る固定構造であることを特徴とする請求項１に記載の光
   電子装置。
4. 【請求項４】 前記仮固定部は前記本固定部よりも前記
   半導体レーザチップ寄りに位置していることを特徴とす
   る請求項２または請求項３に記載の光電子装置。
5. 【請求項５】 前記支持基板はシリコン基板であること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記
   載の光電子装置。
6. 【請求項６】 前記光電変換素子は半導体レーザチップ
   あるいは、ホトダイオードであることを特徴とする請求
   項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の光電子装置。
7. 【請求項７】 表面に溝を有する支持基板を用意する工
   程と、前記溝の一端側の支持基板表面上に光電変換素子
   を固定するとともに前記溝に光ファイバを嵌め込む工程
   と、前記光電変換素子と前記光ファイバとの光の授受状
   態を調整するとともに前記光ファイバを前記支持基板に
   熱硬化性樹脂で固定する工程とを有する光電子装置の製
   造方法であって、前記光ファイバを前記支持基板に押さ
   え付けた状態で前記熱硬化性樹脂の硬化時間よりも固定
   処理時間が短い固定手段で仮固定を行った後、前記押さ
   え付けを解除して熱硬化性樹脂で光ファイバを本固定す
   ることを特徴とする光電子装置の製造方法。
8. 【請求項８】 紫外線硬化接着剤を前記光ファイバおよ
   び支持基板部分に塗布した後、前記紫外線硬化接着剤に
   紫外線を照射して硬化させて前記光ファイバを前記支持
   基板に仮固定することを特徴とする請求項７に記載の光
   電子装置の製造方法。
9. 【請求項９】 前記光ファイバを前記支持基板に押さえ
   付けることができる仮固定ブロックを半田で前記支持基
   板に固定して前記光ファイバを前記支持基板に仮固定す
   ることを特徴とする請求項８に記載の光電子装置の製造
   方法。
10. 【請求項１０】 前記光ファイバを仮固定した後、前記
    光電変換素子からの距離が前記仮固定位置よりも遠くな
    る光ファイバ部分を本固定することを特徴とする請求項
    ７乃至請求項９のいずれか１項に記載の光電子装置の製
    造方法。
11. 【請求項１１】 前記本固定における熱硬化性樹脂の硬
    化処理はバッチ処理で行うことを特徴とする請求項７乃
    至請求項１０のいずれか１項に記載の光電子装置の製造
    方法。