JPH0816730B2 - 光半導体アセンブリ製造用治具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 概要 光半導体モジュールの構成要素である光半導体アセン
ブリを製造するに際して使用する治具に関し、 チップキャリアとマウントをフラックスを用いずに容
易に半田付け固定することができ、そのときの半田厚み
を一定とすることができる光半導体アセンブリ製造用治
具の提供を目的とし、 光半導体チップが固定されるチップキャリアとレンズ
が固定されるマウントとを一体化して光半導体アセンブ
リを製造するに際して使用する治具であって、上記チッ
プキャリアが保持されるチップキャリア保持具を、上記
マウントが保持されるマウント保持具に対して摺動自在
且つ回動自在に支持し、上記チップキャリア保持具に当
接してこれを上記マウント保持具に対して微動させる手
段を設けて構成する。

産業上の利用分野 本発明は、光半導体モジュールの構成要素である光半
導体アセンブリを製造するに際して使用する治具に関す
る。

光ファイバを光伝送路として使用する光通信又は光伝
送の分野においては、半導体レーザ（LD）及び発光ダイ
オード（LED）等の発光系光半導体チップの出射光を光
ファイバ内に導入するために、光半導体チップと光ファ
イバ入射端面とを所定の位置関係で固定し、これらの間
に集光用のレンズを設けてなる光半導体モジュールが使
用される。この種の光半導体モジュールにおいては、構
成部品相互間の位置関係が直接的に光結合効率に影響を
及ぼすので、角構成部品は高い精度で位置決めされるこ
とが要求される。又、長時間この位置決め精度が維持さ
れることが要求される。

以下、発光系の光半導体モジュールについて本発明を
説明するが、本発明はこれに限定されず、レンズの作用
の共通性により発光系の光半導体モジュールと可逆的に
機能する受光系の光半導体モジュールにも適用可能であ
る。

従来の技術 第８図は一般的な光半導体モジュールを示す図であ
り、このモジュールは、光軸OA上に、光半導体チップ5
1、第１レンズ52、第２レンズ53及び光ファイバ54をこ
の順に配置して構成されている。光半導体チップ51から
所定の開口角で放射された光は、第１レンズ52により概
略平行光ビームとされ、この平行光ビームは、第２レン
ズ53により集束されて光ファイバ54の端面から入射され
る。このような光半導体モジュールを製造する場合に
は、光半導体チップ51及び第１レンズ52を所定の位置関
係で固定保持して光半導体アセンブリ55とし、一方、第
２レンズ53及び光ファイバ54を所定の位置関係で固定保
持してファイバアセンブリ56とし、これらのアセンブチ
55,56を一体化することにより組み立てている。このよ
うに構成部品をアセンブリ化しているのは、アセンブリ
同士の位置関係を調整することによってモジュール全体
の光軸調整を容易に行うためである。

第９図は光半導体アセンブリの一構成励を示す図であ
る。LDチップ等の光半導体チップ51が固定されたチップ
キャリア61と第１レンズ52が固定されたマウント62とを
所定の位置関係で一体化固定したものである。この位置
関係は、第１レンズ52によるコリメート光の光ビーム形
状及び光軸方向が所定範囲内となるように調整され、こ
れにより上述したアセンブリ同士の位置調整をもって所
定値以上の光結合効率が達成されるようになっている。

このような光半導体アセンブリを製造する場合、チッ
プキャリアは半田付けによりマウントに固定されるが、
この半田付けにフラックスを使用することはできない。
完成したモジュール内部でフラックスが蒸発し、レン
ズ、チップ等に付着する恐れがあるからである。従っ
て、この半田付けを行う場合には、フラックスを使用せ
ずに、溶融半田及び被半田付け表面の酸化を防止するた
めに、例えば酸素濃度を500ppm以下に抑えた窒素雰囲気
中で行うようにしている。

発明が解決しようとする課題 しかし、上述した低酸素濃度で半田付けを行ったとし
ても、少なからず溶融半田上に酸化被膜が生じるので、
従来は次のようにしてこれに対処していた。即ち、加熱
したマウント上に半田を載せて溶融させ、溶融半田上に
チップキャリアをピンセットにより載せるときに、チッ
プキャリアをマウントに対して擦り合わすように微動さ
せることによって、酸化膜を破壊するようにしていた。
このため、複数のアセンブリを製造する場合に、チップ
キャリアとマウント間の半田付け部の半田厚みが不均一
になるという問題があった。例えば半田厚みが50μｍ以
下であると、チップキャリア又はマウント表面に蒸着さ
れているAu（金）の半田中への固溶濃度が増大して機械
的強度が低下し、半田厚みが150μｍ以上になると、固
化した半田にクリープが生じ易くなり当初の光結合効率
を長期間にわたり安定に維持することが困難となる。
又、窒素雰囲気中における手作業のため、作業性が良好
でない。

本発明はこのような事情に鑑みて創作されたもので、
チップキャリアとマウントをフラックスを用いずに容易
に半田付け固定することができ、そのときの半田厚みを
一定とすることができる光半導体アセンブリ製造用治具
の提供を目的としている。

課題を解決するための手段 第１図は本発明の原理図である。

この治具は、光半導体チップが固定されるチップキャ
リアとレンズが固定されるマウントとを一体化して光半
導体アセンブリを製造するに際して使用することができ
る。

１はチップキャリアが保持されるチップキャリア保持
具である。

２はマウントが保持されるマウント保持具である。

チップキャリア保持具１はマウント保持具２に対して
摺動自在且つ回動自在に支持されている。

そして、チップキャリア保持具１に当接してこれをマ
ウント保持具２に対して微動させる手段３が設けられて
いる。

作用 チップキャリア保持具をマウント保持具に対して微動
させることによって、チップキャリア保持具により保持
されたチップキャリアは、マウント保持具により保持さ
れたマウントに対して微動する。このため、チップキャ
リアとマウントを半田付けするに際して、溶融半田上に
形成された酸化被膜を除去することができる。尚、上記
構成において、チップキャリア保持具をマウント保持具
に対して摺動させるようにしているのは、チップキャリ
ア保持具とマウントを常に密着させておくことによりチ
ップキャリアとマウントの離間距離を一定に保ち、半田
厚みを一定とするためである。

実 施 例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施に使用することのできるマウン
トの斜視図である。このマウント11は、Au等の半田付け
可能な金属膜が形成されたチップキャリア載置部12を有
しており、又、出射光軸が貫通する貫通孔13を有してい
る。貫通孔13に第１レンズを装着する場合には、第３図
に示すように、第１レンズ14を円筒状部材15に挿入固定
し、円筒状部材15を更にレンズホルダ16に螺合し、レン
ズホルダ16をマウント11の貫通孔13に装着するようにす
れば良い。

第４図は本発明の実施に使用することのできるチップ
キャリアの斜視図である。このチップキャリア21は、導
体からなるキャリア本体22と電極ブロック24とを絶縁体
23を介して接合して構成されている。LDチップ25はキャ
リア本体22に固定されており、その電極部はボンディン
グワイヤ26,27を介してそれぞれ電気的にキャリア本体2
2及び電極ブロック24に接続されている。28は半田付け
に際してチップキャリアを保持するためにキャリア本体
22に設けられたチャッキング孔である。

第５図は本発明の実施例を示す光半導体アセンブリ製
造用治具の側面図である。31はマウント11が位置決め固
定保持されるマウント保持具、32はチップキャリア21が
保持されるチップキャリア保持具であり、チップキャリ
ア保持具32は、マウント保持具31に対して固定される支
軸33の回りに回動自在に支持されている。そして、チッ
プキャリア保持具32は付勢部材34の付勢力により常にマ
ウント保持具31に密着するようにされている。尚、チッ
プキャリア保持具32におけるチップキャリア21の保持
は、チップキャリア保持具32の端部に設けられたピン32
aをチップキャリア21のチャッキング孔28に挿入し、チ
ップキャリア保持具32から付勢突出する金属片32bをチ
ップキャリア21の側方から押圧することによってなされ
ている。37はチップキャリア21とマウント11間に介在さ
せた板状の半田であり、この半田37を溶融させることに
よって半田付けを行うことができる。

第６図は上記治具を加熱装置内に装着したときの平面
図、第７図はその部分破断側面図である。35は加熱装置
41に固定されたソレノイドであり、図中矢印方向に往復
動するソレノイド35のシャフト36の先端は、チップキャ
リア保持具32の端部近傍に当接している。従って、シャ
フト36を往復動させることによって、チップキャリア保
持具32を微小範囲内で回動動作させることができる。加
熱装置41において42は加熱ブロックであり、この加熱ブ
ロック42をマウント保持具31に当接させることによって
半田付け部を加熱することができる。43は加熱装置41内
部をN₂で充満させるためのパイプ、44は半田付け部近傍
の温度を検知するための温度センサである。

以下、治具及び加熱装置の動作を説明する。チップキ
ャリア及びマウントが保持された治具を加熱装置41に装
着すると、パイプ43を介してN₂が内部に送り出され、例
えば２分後にO₂濃度が500ppm以下になったとして加熱ブ
ロック42が上昇し、マウント保持具31を介して半田付け
部を加熱する。検知温度が220℃に上昇した段階で、ソ
レノイドのシャフト36を例えば２回往復動させ、チップ
キャリア21をマウント11に対して半田37を介して擦り合
わせ、半田酸化膜の除去を行うと共に半田付けを行う。
半田付けが終了すると加熱ブロック42は下降し、治具全
体はN₂によって冷却されるから、適当時間経過後にこれ
を取り出すことができる。

このように本実施例によれば、手作業によることなし
に半田酸化膜の除去及び半田付けを行うことができるの
で、製造作業が簡略化される。又、マウント保持具31と
チップキャリア保持具32が常に密着するように摺動させ
ているので、半田厚みを一定とし、チップキャリア21の
位置ずれ及び傾きを防止することができる。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の治具によれば、チップ
キャリアとマウントをフラックスを用いずに容易に半田
付け固定することが可能になり、又、そのときの半田厚
みを一定とすることが可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の実施に使用することのできるマウント
の斜視図、 第３図は第２図に示されるマウントにおけるレンズ保持
部の断面図、 第４図は本発明の実施に使用することのできるチップキ
ャリアの斜視図、 第５図は本発明の実施例を示す光半導体アセンブリ製造
用治具の側面図、 第６図は第５図に示される治具を加熱装置内に装着した
状態を示す平面図、 第７図はその部分破断側面図、 第８図及び第９図は従来技術を説明するための図であ
る。 1,32……チップキャリア保持具、 2,31……マウント保持具、 11……マウント、21……チップキャリア、 25……LD（半導体レーザ）チップ、 35……ソレノイド、41……加熱装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光半導体チップが固定されるチップキャリ
   アとレンズが固定されるマウントとを一体化して光半導
   体アセンブリを製造するに際して使用する治具であっ
   て、 上記チップキャリアが保持されるチップキャリア保持具
   （１）を、上記マウントが保持されるマウント保持具
   （２）に対して摺動自在且つ回動自在に支持し、 上記チップキャリア保持具（１）に当接してこれを上記
   マウント保持具（２）に対して微動させる手段（３）を
   設けて構成されることを特徴とする光半導体アセンブリ
   製造用治具。