(57)【要約】【課題】従来よりも低背化、小型化することのできる光モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】ＶＣＳＥＬ２０を内部に含む光モジュール１の製造方法において、開口部１１を有するパッケージ１０の内部にＶＣＳＥＬ２０を設置する設置工程と、ＶＣＳＥＬ２０が有する電極２２とパッケージ１０が有する端子とをワイヤ２で電気接続する接続工程と、カバーガラス４０により、ワイヤ２のループを変形させるとともに、開口部１１を封止する封止工程とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光素子を内部に含む光モジュールの製造方法において、
開口部を有するパッケージの内部に前記光素子を設置する設置工程と、
前記光素子が有する電極と前記パッケージが有する端子とをワイヤで電気接続する接続工程と、
カバーガラスにより、前記ワイヤのループを変形させるとともに、前記開口部を封止する封止工程とを備える
ことを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記設置工程は、前記光素子の所定位置に電気絶縁可能な絶縁部を形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記接続工程は、前記光素子の所定位置に突起部を形成する工程を含み、
前記封止工程は、前記カバーガラスにより、前記ワイヤのループと前記突起部とを変形させるとともに、前記開口部を封止する
ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記接続工程は、前記電極と前記端子とをワイヤボンディングにより前記ワイヤで電気接続する
ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記絶縁部が形成される前記所定位置は、前記電極の近傍である
ことを特徴とする請求項２に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記突起部をボールボンディングにより形成する
ことを特徴とする請求項３に記載の光モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばワイヤボンディングの方法により、内部に含まれる光素子とワイヤで電気接続する光モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の光モジュールの製造方法に用いられるワイヤボンディングの方法として、第１ボンド点であるダイのパッド上に予めバンプを形成し、このバンプ形成工程におけるワイヤ切断工程によって、キャピラリの先端部より突出したワイヤを横方向に折り曲げて曲げ部を形成し、その後曲げ部をバンプにボンディングして第1ボンディング工程を行い、その後ワイヤを第２ボンド点である配線にボンディングして第２ボンディング工程を行って、パッドと配線間をワイヤで接続して低ループ化を図るようにしたもの（例えば特許文献１参照）や、第１ボンディング点と第２ボンディング点との間をワイヤで接続し、第１ボンディング点のボール頂上部分をワイヤの一部を含めて潰した状態にして低ワイヤループ形状を形成するようにしたものが知られている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−２２２１２８号公報
【特許文献２】特開２００４−１７２４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述の光モジュールの製造方法では、バンプ自身の高さやワイヤと光素子とのショートを防止するためなどの制限により、ワイヤのループ高さは４０〜５０μｍ程度が限界であり、ワイヤのループ高さが光モジュールの低背化、小型化の妨げとなっていた。
【０００４】
本発明は前述の問題に鑑みてなされたものであり、従来よりも低背化、小型化することのできる光モジュールの製造方法を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る光モジュールの製造方法は、光素子を内部に含む光モジュールの製造方法において、開口部を有するパッケージの内部に前記光素子を設置する設置工程と、前記光素子が有する電極と前記パッケージが有する端子とをワイヤで電気接続する接続工程と、カバーガラスにより、前記ワイヤのループを変形させるとともに、前記開口部を封止する封止工程とを備える。
【０００６】
かかる構成によれば、カバーガラスによって、ワイヤのループが変形するとともに、開口部が封止されるので、封止工程でワイヤのループ高さを低くすることができる。これにより、製造工程を増やすことなく、従来よりも光モジュールを低背化、小型化することができるとともに、光素子とカバーガラスとの距離をワイヤ径程度まで短くすることができ、例えば外部の機器と光結合する場合に、光モジュールの光結合の効率を向上させることできる。また、開口部を封止するカバーガラスをワイヤによって支えることができる。これにより、カバーガラスが歪んだり割れたりするのを防止することができる。
【０００７】
好ましくは、前記設置工程は、前記光素子の所定位置に電気絶縁可能な絶縁部を形成する工程を含む。
【０００８】
かかる構成によれば、光素子の所定位置に電気絶縁可能な絶縁部が形成されるので、封止工程でワイヤのループを変形させるときに、変形したワイヤのループが光素子と接触しても、絶縁部により電気絶縁される。これにより、ワイヤと光素子とがショートするのを防止することができ、光モジュールの歩留まり率が低下することなく、従来よりも光モジュールを低背化、小型化することができる。
【０００９】
好ましくは、前記接続工程は、前記光素子の所定位置に突起部を形成する工程を含み、前記封止工程は、前記カバーガラスにより、前記ワイヤのループと前記突起部とを変形させるとともに、前記開口部を封止する。
【００１０】
かかる構成によれば、カバーガラスによって、ワイヤのループと突起部とが変形するとともに、開口部が封止されるので、ワイヤだけでなく突起部も、開口部を封止するカバーガラスを支える役割を果たす。これにより、カバーガラスが歪んだり割れたりするのを確実に防止することができる。
【００１１】
好ましくは、前記接続工程は、前記電極と前記端子とをワイヤボンディングにより前記ワイヤで電気接続する。
【００１２】
かかる構成によれば、電極と端子とがワイヤボンディングによりワイヤで電気接続されるので、例えばフリップチップ工法における、めっきによるバンプ形成やエッチングによる配線パターン形成などに使用される多量の薬液が不要となる。これにより、フリップチップ工法よりも環境負荷を低減することができる方法で、フリップチップ工法のような光結合の効率が高い光モジュールを製造することができる。
【００１３】
好ましくは、前記絶縁部が形成される前記所定位置は、前記電極の近傍である。
【００１４】
かかる構成によれば、絶縁部が電極の近傍に形成されるので、封止工程でワイヤのループを変形させるときに、変形したワイヤのループが光素子と接触しても、絶縁部により確実に電気絶縁される。これにより、ワイヤと光素子とがショートするのを確実に防止することができる。
【００１５】
好ましくは、前記突起部をボールボンディングにより形成する。
【００１６】
かかる構成によれば、突起部がボールボンディングにより形成されるので、例えばめっきにより突起部（バンプ）を形成する場合に使用される多量の薬液が不要となる。これにより、めっきにより突起部を形成するよりも環境負荷を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、図１乃至図３を用いて光モジュールの構成を説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る光モジュールの全体構成を説明する概略側断面図である。図１に示すように、光学モジュール１は、図においてカバーガラス４０の上部に設けられる光ファイバなどの導波路（図示せず）を介して他の光学モジュールと光結合するためのものである。光学モジュール１は、パッケージ１０、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）２０、樹脂３０及びカバーガラス４０を含んで構成されている。パッケージ１０とパッケージ１０の内部に含まれるＶＣＳＥＬ２０とは、ワイヤ２で電気接続される。
【００１９】
パッケージ１０は、光学モジュール１の本体部分を構成し、図において上部が開口された開口部１１を有する筐体である。また、パッケージ１０は、ＶＣＳＥＬ２０が載置される回路基板１２、開口部１１の外縁をなす外枠１３、及び後述するカバーガラス４０を固定するための封止枠１４を含んで構成されている。
【００２０】
ＶＣＳＥＬ２０はパッケージ１０の内部に含まれる面発光型の発光素子であり、発光部２１を有する。本実施形態では、光素子としてＶＣＳＥＬ２０を用いるようにしたが、これに限定されず、ＶＣＳＥＬ２０に代えて受光部を有する受光素子、例えばフォトダイオードなどを用いるようにしてもよいし、ＶＣＳＥＬ２０とともにフォトダイオードを用いるようにしてもよい。
【００２１】
樹脂３０はシリコーンなどの光透過性を有する樹脂であり、ＶＣＳＥＬ２０に塗布される。なお、通常、樹脂３０はＶＣＳＥＬ２０及びカバーガラス４０と比較して硬い物質であり、硬化収縮するとＶＣＳＥＬ２０及びカバーガラス４０に応力が加わるので、ＶＣＳＥＬ２０及びカバーガラス４０を破損させたり性能を低下させたりするおそれがある。よって、樹脂３０はゲル状の柔らかいものを用いることが好ましい。
【００２２】
カバーガラス４０は、パッケージ１０の開口部１１を封止するためのものであり、パッケージ１０の封止枠１４上に載置される。なお、回路基板１２上に載置されたＶＣＳＥＬ２０と封止枠１４に載置されたカバーガラス４０との距離が、あらかじめ設計された距離になるように、パッケージ１０の内部の深さ（高さ）や封止枠１４の高さなどが設定されている。
【００２３】
図２は図１に示したＶＣＳＥＬの要部拡大図である。図２に示すように、ＶＣＳＥＬ２０は、発光部２１と同一の平面、又は略同一の平面に電極２２を有する。電極２２は回路基板１２が有する端子（図示せず）にワイヤ２で電気接続される。なお、図において電極２２を１つだけ示したが、これに限定されず、ＶＣＳＥＬ２０は複数の電極を有してもよい。かかる場合に、複数の電極２２は回路基板１２が有する複数の端子と複数のワイヤ２で電気接続される。
【００２４】
次に、図３乃至図１２を用いて光モジュールの製造方法について説明する。図３は、本発明に係る光モジュールの製造方法における設置工程を説明する側断面図である。
【００２５】
（設置工程）
図３に示すように、ＶＣＳＥＬ２０は発光部２１をパッケージ１０の開口部１１に向けてパッケージ１０の内部の回路基板１２上に載置され、パッケージ１０の内部にＶＣＳＥＬ２０を設置する。
【００２６】
（接続工程）
図４は、本発明に係る光モジュールの製造方法における接続工程を説明する側断面図である。図５は、図４に示した接続工程の変形例を説明するＶＣＳＥＬの要部拡大図である。図４に示すように、ＶＣＳＥＬ２０が有する電極２２とパッケージ１０の回路基板１２が有する端子（図示せず）とをワイヤ２で電気接続する。なお、ＶＣＳＥＬ２０の電極２２に接続されたワイヤ２が位置する高さは、封止枠１４の最下面の高さよりも高くなるように設計されている。
【００２７】
本実施形態では、電極２２と端子との電気接続の方法を問わないが、図５に示すように、ボールボンディングにより電極２２上にバンプ３を形成するとともに、ワイヤボンディングによりバンプ３と回路基板１２が有する端子とをワイヤ２で電気接続するのが好ましい。かかる場合に、ワイヤ２はワイヤボンディングで一般に使用される２５μｍ径の金ワイヤを用い、ワイヤボンディングの方法としては、ＢＳＯＢ（Bond Stitch on Ball）やＦＪループなどの低ループ化が可能な方法を用いる。これにより、例えばフリップチップ工法における、めっきによるバンプ形成やエッチングによる配線パターン形成などに使用される多量の薬液が不要となる。
【００２８】
図６は、図４に示した接続工程の変形例を説明する側断面図である。電極２２と端子とを電気接続する前又は後に、図６に示すように、ＶＣＳＥＬ２０の所定位置に、発光部２１を含む平面から突起するダミーバンプ４を形成してもよい。かかる場合に、ダミーバンプ４はボールボンディングにより形成するのが好ましい。このように、ダミーバンプ４がボールボンディングにより形成されるので、例えばめっきによりダミーバンプ４を形成する場合に使用される多量の薬液が不要となる。
【００２９】
（封止工程）
図７は、本発明に係る光モジュールの製造方法における封止工程を説明する側断面図である。接続工程において電極２２と端子とを電気接続した後、図７に示すように、パッケージ１０の内部に樹脂３０を充填する。本実施形態では、パッケージ１０の内部に樹脂３０を充填するようにしたが、これに限定されず、所定量の樹脂３０を塗布してＶＣＳＥＬ２０全体を覆うようにしてもよいし、発光部２１を含む面の全体を覆うようにしてもよい。かかる場合に、パッケージ１０をあらかじめ加熱しておき、樹脂３０の粘度を高めるようにしてもよい。
【００３０】
図８は、本発明に係る光モジュールの製造方法における封止工程を説明する側断面図である。パッケージ１０の内部に樹脂３０を充填した後、図８に示すように、カバーガラス４０を封止枠１４上に載置し、ツール５０でカバーガラス４０を押しつけて、パッケージ１０の開口部１１をカバーガラス４０で封止する。このとき、ワイヤ２のループがカバーガラス４０に押さえつけられ、変形する。このように、カバーガラス４０によって、ワイヤ２のループが変形するとともに、開口部１１が封止されるので、封止工程でワイヤ２のループ高さを低くすることができる。また、開口部１１を封止するカバーガラス４０をワイヤ２によって支えることができる。
【００３１】
なお、ツール５０のカバーガラス４０と接触する面の面積は、カバーガラス４０の表面積と略同一であることが好ましい。これにより、ツール５０を押しつけたときの力が、カバーガラス４０の全体に加わり、カバーガラス４０が割れるのを防止することができる。
【００３２】
図９は、図８に示した封止工程の変形例を説明する側断面図である。図６に示したように、ＶＣＳＥＬ２０の所定位置にダミーバンプ４を形成する場合、図９に示すように、カバーガラス４０を封止枠１４上に載置し、ツール５０でカバーガラス４０を押しつけて、パッケージ１０の開口部１１をカバーガラス４０で封止する。このとき、ワイヤ２のループ及びダミーバンプ４がカバーガラス４０に押さえつけられ、変形する。これにより、ワイヤ２だけでなくダミーバンプ４も、開口部１１を封止するカバーガラス４０を支える役割を果たす。
【００３３】
なお、ワイヤ２及びダミーバンプ４がカバーガラス４０を支える役割は、パッケージ１０におけるＶＣＳＥＬ２０のしめる割合が高いほど高まり、ワイヤ２及びダミーバンプ４の位置は、パッケージ１０における位置を考慮して定めることが好ましく、具体的には、パッケージ１０の中央付近に位置することがさらに好ましい。
【００３４】
図１０は、図８に示した封止工程の変形例を説明するＶＣＳＥＬの要部拡大図である。図１０に示すように、窒化シリコン（ＳｉＮ）などからなり、厚さ数百ｎｍ程度の電気絶縁可能な絶縁膜２３を、設置工程においてＶＣＳＥＬ２０上の所定位置に形成しておくのが好ましい。これにより、封止工程でワイヤ２のループを変形させるときに、変形したワイヤ２のループがＶＣＳＥＬ２０と接触しても、絶縁膜２３により電気絶縁される。
【００３５】
図１１は、図８に示した封止工程の変形例を説明するＶＣＳＥＬの要部拡大図である。図１０に示すように、絶縁膜２３は、インクジェットなどの方法により電極２２の近傍のみに形成するようにしてもよい。これにより、封止工程でワイヤ２のループを変形させるときに、変形したワイヤ２のループがＶＣＳＥＬ２０と接触しても、絶縁膜２３により確実に電気絶縁される。
【００３６】
図１２は、本発明に係る光モジュールの製造方法における封止工程を説明する側断面図である。パッケージ１０の開口部１１を封止した後、オーブンやヒータなどにより、図１２に示すように、パッケージ１０を加熱して内部の樹脂３０を硬化させ、カバーガラス４０を固定する。なお、ツール５０でカバーガラス４０を押しつけたまま、パッケージ１０を加熱して内部の樹脂３０を硬化させるのが好ましい。これにより、樹脂３０の硬化収縮によって、カバーガラス４０が持ち上げられるのを防止することができる。
【００３７】
このように、本発明によれば、カバーガラス４０によって、ワイヤ２のループが変形するとともに、開口部１１が封止されるので、封止工程でワイヤ２のループ高さを低くすることができる。これにより、製造工程を増やすことなく、従来よりも光モジュール１を低背化、小型化することができるとともに、ＶＣＳＥＬ２０とカバーガラス４０との距離をワイヤ２径程度まで短くすることができ、例えば外部の機器と光結合する場合に、光モジュール１の光結合の効率を向上させることできる。また、開口部１１を封止するカバーガラス４０をワイヤ２によって支えることができる。これにより、カバーガラス４０が歪んだり割れたりするのを防止することができる。
【００３８】
また、ＶＣＳＥＬ２０の所定位置に電気絶縁可能な絶縁膜２３が形成されるので、封止工程でワイヤ２のループを変形させるときに、変形したワイヤ２のループがＶＣＳＥＬ２０と接触しても、絶縁膜２３により電気絶縁される。これにより、ワイヤ２とＶＣＳＥＬ２０とがショートするのを防止することができ、光モジュール１の歩留まり率が低下することなく、従来よりも光モジュール１を低背化、小型化することができる。
【００３９】
また、カバーガラス４０によって、ワイヤ２のループとダミーバンプ４０とが変形するとともに、開口部１１が封止されるので、ワイヤ２だけでなくダミーバンプ４も、開口部１１を封止するカバーガラス４０を支える役割を果たす。これにより、カバーガラス４０が歪んだり割れたりするのを確実に防止することができる。
【００４０】
また、電極２２と端子とがワイヤボンディングによりワイヤ２で電気接続されるので、例えばフリップチップ工法における、めっきによるバンプ形成やエッチングによる配線パターン形成などに使用される多量の薬液が不要となる。これにより、フリップチップ工法よりも環境負荷を低減することができる方法で、フリップチップ工法のような光結合の効率が高い光モジュール１を製造することができる。
【００４１】
また、絶縁膜２３が電極２２の近傍に形成されるので、封止工程でワイヤ２のループを変形させるときに、変形したワイヤ２のループがＶＣＳＥＬ２０と接触しても、絶縁膜２３により確実に電気絶縁される。これにより、ワイヤ２とＶＣＳＥＬ２０とがショートするのを確実に防止することができる。
【００４２】
また、ダミーバンプ４がボールボンディングにより形成されるので、例えばめっきによりダミーバンプ４を形成する場合に使用される多量の薬液が不要となる。これにより、めっきによりダミーバンプ４を形成するよりも環境負荷を低減することができる。
【００４３】
なお、本発明の構成は、前述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る光モジュールの全体構成を説明する概略側断面図である。
【図２】図１に示したＶＣＳＥＬの要部拡大図である。
【図３】本発明に係る光モジュールの製造方法における設置工程を説明する側断面図である。
【図４】本発明に係る光モジュールの製造方法における接続工程を説明する側断面図である。
【図５】図４に示した接続工程の変形例を説明するＶＣＳＥＬの要部拡大図である。
【図６】図４に示した接続工程の変形例を説明する側断面図である。
【図７】本発明に係る光モジュールの製造方法における封止工程を説明する側断面図である。
【図８】本発明に係る光モジュールの製造方法における封止工程を説明する側断面図である。
【図９】図８に示した封止工程の変形例を説明する側断面図である。
【図１０】図８に示した封止工程の変形例を説明するＶＣＳＥＬの要部拡大図である。
【図１１】図８に示した封止工程の変形例を説明するＶＣＳＥＬの要部拡大図である。
【図１２】本発明に係る光モジュールの製造方法における封止工程を説明する側断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…光モジュール、２…ワイヤ、１０…パッケージ、１１…開口部、２０…ＶＣＳＥＬ、３０…樹脂、４０…カバーガラス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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