JPH10223690A - 光素子の実装方法 - Google Patents

光素子の実装方法

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JPH10223690A
JPH10223690A JP9029030A JP2903097A JPH10223690A JP H10223690 A JPH10223690 A JP H10223690A JP 9029030 A JP9029030 A JP 9029030A JP 2903097 A JP2903097 A JP 2903097A JP H10223690 A JPH10223690 A JP H10223690A
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JP
Japan
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optical element
metal foil
metal
substrate
pad
Prior art date
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Pending
Application number
JP9029030A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Honmo
宏 本望
Isao Yoneda
勳生 米田
Junichi Sasaki
純一 佐々木
Masataka Ito
正隆 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/01—Manufacture or treatment
    • H10W72/012—Manufacture or treatment of bump connectors, dummy bumps or thermal bumps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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    • H10W72/20—Bump connectors, e.g. solder bumps or copper pillars; Dummy bumps; Thermal bumps
    • H10W72/251—Materials
    • H—ELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 規定された接合位置に対する光素子の位置決
め精度を向上させることができる光素子の実装方法を提
供する。 【解決手段】 微小ポンチ1を下降させて接合金属箔3
を打ち抜くと同時に、打ち抜かれた金属箔片3aを基板
4上の金属パッド5に固着させる。そして、接合金属箔
3をずらして微小ポンチ1で打ち抜くことを繰り返すこ
とにより、同一の金属パッド5に、金属パッド5より小
径の金属箔片3aを多段に積層する。その後、多段の金
属箔片3aの上に光素子8を仮置きし、多段の金属箔片
3aの溶融により形成される微小接合バンプ6を介して
基板4に光素子8を実装する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光素子の実装方法に
関し、特に光通信用光モジュールなどに用いられる光素
子を基板上に高精度に実装するための光素子の実装方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信は、半導体レーザ(LD)、発光
ダイオード(LED)、フォトダイオード(PD)、光
変調器を始めとして、光ファイバ、光スイッチ、光アイ
ソレータ、光導波路などの能動、受動素子の高性能、高
機能化により応用範囲が拡大されつつある。近年、この
応用範囲の一つとして一般加入者系への適用が考えられ
ており、これに伴い、光素子を搭載したモジュールの低
価格化が要求されている。モジュール低価格化の有効な
手段として、金属パッド上の微小接合バンプを介して光
素子を無調整で基板上に実装する無調整光実装が注目さ
れている。この無調整光実装は、溶融したバンプの表面
張力に起因するセルフアライン効果により、パッド位置
で規定された接合位置に光素子を位置決めできるという
特徴も持つ。
【0003】微小接合バンプは、微小ポンチとダイスを
用いてリボン状の接合金属箔を打ち抜くと同時に基板上
に形成された金属パッド上に仮固定し、その後、打ち抜
いた金属箔片を溶融して球状にしたものである。この微
小接合バンプとして信頼性の高いAuSnバンプを用い
たものが特願平2−278088号(伊藤ほか、「アレ
イ状光素子用サブ基板の作製方法」)に詳細に記されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】溶融したバンプの表面
張力に起因するセルフアライン効果によって光素子の位
置決め精度を向上させるには、基板及び光素子のパッド
間において、溶融したバンプの形状が基板及び光素子の
金属パッド中心に対して対称形状になっていること、及
び溶融したバンプの高さと径が同様であることが重要で
ある。バンプ高さをバンプ径と同等にするには接合金属
箔の打ち抜き量を増やせば良く、この手段として、リボ
ン厚を厚くすること、或いはポンチ径を太くすることが
考えられる。しかしながら、前者はリボン厚が厚くなる
ために必要な打ち抜き強度が増し、装置が大掛かりとな
る問題がある。また、後者は、基板の金属パッドの径よ
りも打ち抜いた金属箔片の径が大きくなり、打ち抜いた
金属箔片が金属パッド外にはみ出してしまう。この状態
で光素子を金属箔片の上に仮置きし、その金属薄片を溶
融すると、はみ出した金属箔片は光素子のパッド外に接
触する。パッド外は濡れ性が悪いため溶融したバンプの
表面張力が阻害され、バンプ形状が変形し基板及び光素
子の金属パッド中心に対して対称にならない。これによ
り、光素子の位置決め精度の低下を招くという問題があ
った。
【0005】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑み、規定された接合位置に対する光素子の位置決め精
度を向上させることができる光素子の実装方法を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板上に形成された第1の金属パッド上
に、該第1の金属パッドより小径の金属箔片を所望の厚
さになるように多段に積層し、多段の金属箔の上に、前
記金属箔片より大径の第2の金属パッドが形成された光
素子を置き、前記多段の金属箔片を溶融して形成される
微小接合バンプを介して前記基板上に前記光素子を実装
する、光素子の実装方法を特徴とする。
【0007】この光素子の実装方法において、前記多段
の金属箔は、前記第1及び第2の金属パッドより小径の
微小ポンチとダイスを用いてリボン状の接合金属箔を打
ち抜くことを繰り返すことにより形成されるものであ
る。また前記所望の厚さは、前記基板及び光素子のパッ
ド間にて前記微小接合バンプの高さと径が同等になる厚
さであることが好ましい。さらに、前記金属箔片の材料
はAuSnであることが好ましい。
【0008】上記のとおりの発明では、基板の金属パッ
ド上に、基板及び光素子の金属パッドより小径の金属箔
片が、所望の厚さになるように多段に積層される。この
ような多段の金属箔片は光素子の金属パッドよりはみ出
していないので、金属箔片の上に光素子を置いて金属薄
片を溶融すると、溶融してできるバンプ形状は基板及び
光素子の金属パッド中心に対して対称になる。また、金
属箔片を多段に積層することにより、従来技術のように
接合金属箔自体の厚みを厚くすることなく、所望の厚
さ、すなわち基板及び光素子の金属パッド間における微
小接合バンプの高さと径を同等にできる厚さが得られる
ので、接合金属箔の打ち抜き装置が大掛かりにならずに
済む。
【0009】さらに、上記のように基板及び光素子の金
属パッド間にて溶融したバンプ形状が金属パッド中心に
対して対称で、かつ、バンプ高さがバンプ径と同様にな
るので、溶融したバンプの表面張力に起因するセルフア
ライン効果が十分に生じる。この結果、基板上の金属パ
ッドで規制される接合位置に対して光素子は高精度に位
置決めされる。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0011】図1は本発明の光素子の実装方法の一実施
形態を表した工程図である。ここでは光素子用基板の製
造方法に本発明を適用した場合を例に採って説明する。
【0012】まず同図(a)に示すように、厚さ30μ
mのリボン状のAuSn箔からなる接合金属箔3を、外
径40μmの超鋼製の微小ポンチ1と穴直径45μmの
ステンレス製のダイス2との間に挿入する。微小ポンチ
1とダイス2の穴の中心は、目的とするSi製の基板4
の金属パッド5の中心に位置合わせされる。ここで、基
板4の金属パッド5はAu製で直径が50μmであり、
微小ポンチ1の直径より大きい。
【0013】次に同図(b)に示すように、微小ポンチ
1を下降させて接合金属箔3を打ち抜くと同時に、打ち
抜かれた金属箔片3aを基板4上の金属パッド5に固着
させる。
【0014】そして、上記のように微小ポンチ1で打ち
抜くことを接合金属箔3をずらして繰り返すことによ
り、同図(c)に示すように同一の金属パッド5に、金
属パッド5より小径の金属箔片3aを所望の厚さに多段
に積層する。
【0015】さらに、上記のように金属パッド5より小
径で、かつ所望の厚さに積層された金属箔片3aの上
に、同図(d)に示すように、金属箔片3aの径より大
きな直径(例えば50μm)のAu製の金属パッド7が
形成された光素子(例えば半導体レーザ)8を仮置きす
る。ただし、同図(c)及び(d)には3段の金属箔片
3aを示したが、所望の厚さに積層するための金属箔片
3aの数は、後述のようなバンプ(基板4及び光素子8
のパッド間にて高さと径が同等の微小接合バンプ)が形
成されるように、接合金属箔3の厚みに応じて決定す
る。
【0016】その後、上記の形態の金属箔片3aを溶融
すると、同図(e)に示すように、基板4及び光素子8
のパッド中心に対して対称で、かつ基板4及び光素子8
のパッド間において高さと径が同等の微小接合バンプ6
が形成されることになる。これにより、十分なセルフア
ライン効果が生じ、基板4上の電極パッド5で規制され
る接合位置に対して光素子8を高精度に位置決めするこ
とが可能になる。本形態では、光素子8の位置決め精度
として1μm以下の高精度な接合精度が得られた。
【0017】なお、金属箔片3aを溶融する前に光素子
8を仮置きしておくのは、金属箔片溶融時の酸化によっ
て濡れ性が阻害されることを防ぐためである。
【0018】上述の実施形態では、微小パンチ1とダイ
ス2とを用いてリボン状の接合金属箔3を打ち抜いて多
段に接合金属片3aを積層する例を示したが、予め成形
された接合金属片を多段に積層する場合でも同様の効果
が得られる。
【0019】また本実施形態では微小ポンチ1の数を一
つとしたが、これに限定されず、多数個の微小ポンチを
用いてもよい。
【0020】さらに本実施形態では接合金属箔3の材料
としてAuSnを用いたが、これに限定されず、例えば
PbSn、AuSi等でも良い。しかし、バンプ材料に
AuSnを用いた方が、PbSnバンプを用いてセルフ
アライメントする場合に比べて、はんだクリープ現象に
よって起こる光素子の位置ずれを少なくすることができ
る。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、基板及び
光素子の金属パッドより小径の金属箔片を基板の金属パ
ッド上に多段に積層することにより、溶融時のバンプの
高さと径を同等にできる所望の厚さの金属箔片を得るこ
とができる。このように接合金属箔自体の厚さを厚くす
ることなく、高さと径が同等の微小接合バンプを得るこ
とができるため、打ち抜き装置が大掛かりにならずに済
む。しかも、金属箔片は光素子の金属パッドよりはみ出
さないので、基板及び光素子の金属パッド間にて溶融し
てできるバンプ形状を基板及び光素子の金属パッド中心
に対して対称にすることができる。
【0022】さらには、バンプ形状が金属パッド中心に
対して対称で、かつ、バンプ高さがバンプ径と同様であ
る微小接合バンプが得られるので、十分なセルフアライ
ン効果が生じ、基板の金属パッドで規制される接合位置
に対して光素子を高精度に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光素子の実装方法の一実施形態を表し
た工程図である。
【符号の説明】
1 微小ポンチ 2 ダイス 3 接合金属箔 3a 金属箔片 4 基板 5、7 金属パッド 6 微小接合バンプ 8 光素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 正隆 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成された第1の金属パッド上
    に、該第1の金属パッドより小径の金属箔片を所望の厚
    さになるように多段に積層し、多段の金属箔の上に、前
    記金属箔片より大径の第2の金属パッドが形成された光
    素子を置き、前記多段の金属箔片を溶融して形成される
    微小接合バンプを介して前記基板上に前記光素子を実装
    する、光素子の実装方法。
  2. 【請求項2】 前記多段の金属箔は、前記第1及び第2
    の金属パッドより小径の微小ポンチとダイスを用いてリ
    ボン状の接合金属箔を打ち抜くことを繰り返すことによ
    り形成される、請求項1に記載の光素子の実装方法。
  3. 【請求項3】 前記所望の厚さは、前記基板及び光素子
    のパッド間にて前記微小接合バンプの高さと径が同等に
    なる厚さである請求項1に記載の光素子の実装方法。
  4. 【請求項4】 前記金属箔片の材料はAuSnであるこ
    とを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の光
    素子の実装方法。
JP9029030A 1997-02-13 1997-02-13 光素子の実装方法 Pending JPH10223690A (ja)

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GB (1) GB2322234A (ja)

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GB2322234A (en) 1998-08-19
GB9802839D0 (en) 1998-04-08

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