(57)【要約】【課題】高機能で小型で特性の良好な光電導スイッチモジュールを提供する。【解決手段】光導電スイッチモジュール１００は、複数の発光素子１１２を有する発光素子基板１１０と、発光素子１１２と同数の光導電スイッチ素子１２２を有するスイッチ素子基板１２０と、発光素子基板１１０とスイッチ素子基板１２０の間に配置された、発光素子１１２と同数の貫通孔１４２を有するスペーサ１４０とを有している。発光素子１１２と光導電スイッチ素子１２２は貫通孔１４２を介して互いに対向している。発光素子基板１１０とスペーサ１４０は複数のバンプ１６２の加熱圧接によって接続されている。スイッチ素子基板１２０とスペーサ１４０は複数のバンプ１６４の加熱圧接によって接続されている。【選択図】　　図１
2004047561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子を有する第一の基板と、発光素子と同数の光導電スイッチ素子を有する第二の基板と、第一の基板と第二の基板との間に配置された、発光素子と同数の貫通孔を有する第三の基板とを有し、発光素子と光導電スイッチ素子は貫通孔を介して互いに対向して配置されており、光導電スイッチ素子は発光素子の点灯・消灯に従ってオン・オフされ、発光素子で発せられた駆動光は貫通孔に閉じ込められて光導電スイッチ素子へ導かれる、光導電スイッチモジュールにおいて、
第一の基板と第三の基板は複数の第一の金属部材の加熱圧接によって接続されている、光導電スイッチモジュール。
【請求項２】
第二の基板と第三の基板は複数の第二の金属部材の加熱圧接によって接続されている、請求項１に記載の光導電スイッチモジュール。
【請求項３】
第三の基板は第一の基板に面する側に形成された複数の第一の凹部を有しており、これらの第一の凹部に第一の金属部材が設けられている、請求項１に記載の光導電スイッチモジュール。
【請求項４】
第三の基板は、第一の凹部の底面に設けられた第一の電極パッドと、第一の基板に対向する面のうち第一の凹部を除いた部分に設けられた第二の電極パッドと、第一の電極パッドと第二の電極パッドとを電気的に接続している配線とを有し、第一の基板と第三の基板を接続する第一の金属部材は第一の電極パッドの上に設けられ、これにより第二の電極パッドは第一の金属部材を介して発光素子と電気的に接続される、請求項３に記載の光導電スイッチモジュール。
【請求項５】
第三の基板は第二の基板に面する側に形成された複数の第二の凹部を有しており、これらの第二の凹部に第二の金属部材が設けられている、請求項２に記載の光導電スイッチモジュール。
【請求項６】
第一の基板と第三の基板を接続する第一の金属部材は金を含んでおり、第一の基板と第三の基板は第一の金属部材が接合される部分を含む領域に設けられた金を含む金属の薄膜を有している、請求項１に記載の光導電スイッチモジュール。
【請求項７】
第二の基板と第三の基板を接続する第二の金属部材は金を含んでおり、第二の基板と第三の基板は第二の金属部材が接合される部分を含む領域に設けられた金を含む金属の薄膜を有している、請求項２に記載の光導電スイッチモジュール。
【請求項８】
第一の基板と第三の基板を接続する第一の金属部材と、第二の基板と第三の基板を接続する第二の金属部材とは、第三の基板の上下で重なる位置に設けられている、請求項２に記載の光導電スイッチモジュール。
【請求項９】
第二の基板は、第三の基板に面する側に設けられた光導電スイッチを経由する配線と、第三の基板に面する側に設けられたグラウンド電極を有し、第三の基板は、少なくとも第二の基板に対向する面の近傍に、導電性の部分を有しており、第三の基板の導電性の部分は、第二の基板と第三の基板を接続する第二の金属部材を介して、第二の基板のグラウンド電極と電気的に接続されている、請求項２に記載の光導電スイッチモジュール。
【請求項１０】
第一の凹部はその側面が斜面である、請求項４に記載の光導電スイッチモジュール。
【請求項１１】
複数の発光素子を有する第一の基板と、発光素子と同数の光導電スイッチ素子を有する第二の基板と、第一の基板と第二の基板との間に配置された、発光素子と同数の貫通孔を有する第三の基板とを有し、発光素子と光導電スイッチ素子は貫通孔を介して互いに対向して配置されており、光導電スイッチ素子は発光素子の点灯・消灯に従ってオン・オフされ、発光素子で発せられた駆動光は貫通孔に閉じ込められて光導電スイッチ素子へ導かれる、光導電スイッチモジュールの製造方法において、
第三の基板の第一の基板に対向する第一の面に複数の第一の金属部材を設ける第一の工程と、
第一の金属部材の加熱圧接によって第一の基板と第三の基板とを接続する第二の工程とを有している、光導電スイッチモジュールの製造方法。
【請求項１２】
第三の基板の第二の基板に対向する第二の面に複数の第二の金属部材を設ける第三の工程と、
第二の金属部材の加熱圧接によって第二の基板と第三の基板とを接続する第四の工程とを有している、請求項１１に記載の光導電スイッチモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子と光導電スイッチ素子との組み合わせにより実現される光導電スイッチモジュールに関し、特に複数の光導電スイッチ素子が集積された小型の光導電スイッチモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開２００１−１５７９４号公報は小型の高周波・高性能光導電リレーを開示している。これは、小型の高周波スイッチを実現するものであり、入射光量に依存して抵抗値が変化する光導電スイッチ素子と、これに適宜光を照射する発光素子とを有し、光導電スイッチ素子と発光素子は互いに近接して対向配置されている。この光導電リレーは、オン状態とオフ状態のいずれか一方を選択的に取り得るスイッチの最小単位を提供している。
【０００３】
光導電スイッチ素子は、光導電リレー（光導電スイッチ）を実現する上で重要な要素であり、その一例が例えば特開２００１−３６１０１号公報に開示されてている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
高機能なスイッチモジュールを実現するには、光導電スイッチ素子を複数個使用してスイッチ回路を構成する必要がある。
【０００５】
高周波において良好な特性を得るためには、その回路設計は、レイアウトが極力コンパクトになるように、つまり配線が短かくなるように行なう必要がある。すなわち、複数の光導電スイッチ素子は互いに近接して配置される必要がある。
【０００６】
しかしながら、複数の光導電リレーが近接して配置されると、ある光導電リレーの発光素子から出た光が、その発光素子に対応する光導電スイッチ素子に隣接する他の光導電スイッチ素子に漏れ込み入射し易くなる。
【０００７】
このため、隣接する二つの光導電スイッチ素子に関して、一方をオンさせ、他方をオフさせる際に、オンされるべき光導電スイッチ素子に対向した光源からの光が、隣のオフされるべき光導電スイッチ素子に入射して、その光導電スイッチ素子の抵抗値を低下させることがある。これは、スイッチ回路の特性、すなわちオン時の伝送特性（損失・反射）やオフ時のアイソレーション特性を悪化させてしまう。
【０００８】
つまり、前述の光導電リレーを単純に複数近接して配置したスイッチモジュールは、高周波特性を確保するための回路の小型化と、スイッチ回路特性の維持とを両立できない。
【０００９】
本発明の目的は、高機能で小型で特性の良好な光電導スイッチモジュールを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ひとつには、複数の発光素子を有する第一の基板と、発光素子と同数の光導電スイッチ素子を有する第二の基板と、第一の基板と第二の基板との間に配置された、発光素子と同数の貫通孔を有する第三の基板とを有し、発光素子と光導電スイッチ素子は貫通孔を介して互いに対向して配置されており、光導電スイッチ素子は発光素子の点灯・消灯に従ってオン・オフされ、発光素子で発せられた駆動光は貫通孔に閉じ込められて光導電スイッチ素子へ導かれる、光導電スイッチモジュールであり、第一の基板と第三の基板は複数の第一の金属部材の加熱圧接によって接続されている。
【００１１】
また本発明は、ひとつには、このような光導電スイッチモジュールの製造方法であり、第三の基板の第一の基板に対向する第一の面に複数の第一の金属部材を設ける第一の工程と、第一の金属部材の加熱圧接によって第一の基板と第三の基板とを接続する第二の工程とを有している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
第一実施形態
以下、図１〜図６を参照しながら第一実施形態の光導電スイッチモジュールについて説明する。
【００１４】
図１と図２に示されるように、光導電スイッチモジュール１００は、複数の発光素子１１２を有する第一の基板である発光素子基板１１０と、発光素子１１２と同数の光導電スイッチ素子１２２を有する第二の基板であるスイッチ素子基板１２０と、発光素子基板１１０とスイッチ素子基板１２０の間に配置された第三の基板であるスペーサ１４０とを有している。
【００１５】
発光素子基板１１０とスペーサ１４０は複数の金属部材であるバンプ１６２の加熱圧接によって接続されている。同様に、スイッチ素子基板１２０とスペーサ１４０は複数の金属部材であるバンプ１６４の加熱圧接によって接続されている。
【００１６】
発光素子１１２と光導電スイッチ素子１２２は互いに対向して配置されている。スペーサ１４０は、発光素子１１２と同数の、従って、光導電スイッチ素子１２２と同数の貫通孔１４２を有している。貫通孔１４２は、概ね光導電スイッチ素子１２２の大きさと同程度の大きさを有し、互いに対向して配置された発光素子１１２と光導電スイッチ素子１２２の間に配置されている。つまり、発光素子１１２と光導電スイッチ素子１２２は貫通孔１４２を介して対向している。言い換えれば、互いに対向する発光素子１１２と光導電スイッチ素子１２２は貫通孔１４２を介して光学的に結合されている。
【００１７】
さらに、スイッチ素子基板１２０は、スペーサ１４０に面する側に設けられた、光導電スイッチ素子１２２を経由する回路配線１３０を有している。光導電スイッチ素子１２２と回路配線１３０は、光導電スイッチモジュール１００の用途に応じた電気回路を構成している。回路配線１３０はワイヤ１３２を介して外部の電気回路と接続されている。
【００１８】
発光素子１１２は例えばＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）である。光導電スイッチ素子１２２は例えば特開２００１−３６１０１号公報に開示されている光導電スイッチであり、発光素子１１２の点灯・消灯に従ってオン・オフされる。
【００１９】
ここにおいて、「光導電スイッチ素子」という用語は、光の照射を受けて抵抗値が変化することにより、これを通る線路の電気的なオンオフ動作を行なう最小単位を言い、「光導電スイッチモジュール」という用語は、複数の光導電スイッチ素子を組み合わせて構成されたスイッチ回路を言う。
【００２０】
光導電スイッチ素子１２２は、光が照射されていない状態では、高い抵抗値を示し、光が照射された状態では、入射光量に応じてその抵抗値が低下する特性を有している。
【００２１】
このため、光導電スイッチ素子１２２は、これに対向する発光素子１１２が消灯されている状態では高い抵抗値を示し、オフ状態（絶縁状態、開放状態）となっている。
【００２２】
発光素子１１２が点灯されると、発光素子から発せられた駆動光１１４は、貫通孔１４２を通って、光導電スイッチ素子１２２に照射される。その結果、光導電スイッチ素子１２２は、その抵抗値が低下し、オン状態（導通状態）に切り換わる。
【００２３】
発光素子１１２が消灯されると、光導電スイッチ素子１２２は、その抵抗値が初期値まで上がり、オフ状態（絶縁状態、開放状態）に戻る。
【００２４】
例えば、光導電スイッチ素子１２２と回路配線１３０は、図３に示されるようにレイアウトされている。これらの光導電スイッチ素子１２２と回路配線１３０は、その等価回路を示す図４から分かるように、単極双投スイッチ回路（１：２スイッチ回路）を構成している。勿論、駆動光が照射された方の光導電スイッチ素子１２２がオンとなり、駆動光が照射されない方の光導電スイッチ素子１２２がオフとなる。
【００２５】
より好ましくは、光導電スイッチ素子１２２と回路配線１３０は、図５に示されるようにレイアウトされている。これらの光導電スイッチ素子１２２と回路配線１３０は、その等価回路を示す図６から分かるように、スイッチ素子の寄生容量の影響を避けた、より特性が改善された単極双投スイッチ回路を構成している。
【００２６】
光導電スイッチ素子の特性は概ね駆動光量と抵抗値が反比例するため、オフされるべき光導電スイッチ素子に、オンされるべき光導電スイッチ素子へ向かう駆動光の漏れ光が入射すると、その抵抗値が低下してしまい、完全なオフ状態とならなくなる。
【００２７】
ＶＣＳＥＬのような発光素子からの射出光は発散光であり、また図３や図５から分かるように隣接する光導電スイッチ素子は一方がオンされるときに他方がオフされることが多い。
【００２８】
このため、貫通孔１４２を有するスペーサ１４０を設けることなく構成された光導電スイッチモジュールでは、オンされるべき光導電スイッチ素子１２２へ向かう光が、オフされるべき光導電スイッチ素子１２２に容易に漏れ込んでしまう。その結果、オフされるべき光導電スイッチ素子１２２の抵抗値が低下してしまい、スイッチ回路としての伝送特性（損失や反射）及びアイソレーション特性の悪化をもたらす。
【００２９】
しかしながら、図１に示されるように、発光素子基板１１０とスイッチ素子基板１２０の間に、貫通孔１４２を有するスペーサ１４０が設けられた本実施形態の光導電スイッチモジュール１００では、発光素子１１２から発せられた駆動光１１４は発散光であるが、その広がりは貫通孔１４２の中に制限される。つまり、発光素子１１２からの駆動光１１４は、貫通孔１４２に閉じ込められて、その発光素子１１２に対向する光導電スイッチ素子１２２に導かれる。これにより、漏れ光の発生や他の光導電スイッチ素子への入射が抑えられる。つまり、オフされるべき光導電スイッチ素子１２２の抵抗値が十分に大きい状態に保たれる。
【００３０】
従って、本実施形態の光導電スイッチモジュール１００は、コンパクトな回路設計でありながら、漏れ光による特性の劣化が抑えられている。
【００３１】
つまり、本実施形態の光導電スイッチモジュール１００は、複数の光導電スイッチ素子を用いて回路が構成されていることにより高機能であり、複数の光導電スイッチ素子が近接して配置されていることにより小型であり、不所望な漏れ光の発生が抑えられていることにより良好な特性を有する。
【００３２】
さらに本実施形態の光導電スイッチモジュール１００では、発光素子基板１１０とスペーサ１４０、スイッチ素子基板１２０とスペーサ１４０が、接着やハンダによる接合（ダイボンディング）ではなく、バンプ１６２、１６４の加熱圧接によって接続されている。
【００３３】
発光素子基板１１０とスペーサ１４０とスイッチ素子基板１２０は、発光素子基板１１０上の発光素子１１２やその配線（図示せず）、スイッチ素子基板１２０上の光導電スイッチ素子１２２や回路配線１３０などに負荷をかけることなく、相互に接続すなわち固定され実装されることが好ましい。そのためには、発光素子基板１１０とスペーサ１４０とスイッチ素子基板１２０は間隙を置いて固定され実装される必要がある。ただし、間隙が大き過ぎると、光の利用率が低下したり、漏れ光が発生したりするため、それぞれの基板間の間隙は小さい方がよい。また、発光素子基板１１０とスペーサ１４０とスイッチ素子基板１２０は、貫通孔１４２などの微細な構造に悪影響を与えることなく、固定される必要がある。
【００３４】
上述したように、発光素子基板１１０とスペーサ１４０とスイッチ素子基板１２０は、バンプ１６２、１６４の加熱圧接によって相互に接続されるため、安定して小さい間隙を置いて固定される。また、はんだや樹脂接着剤等の貫通孔１４２への流れ込み等による悪影響が発生することもないため、発光素子１１２からの駆動光は効率良く光導電スイッチ素子１２２に導かれる。
【００３５】
また、発光素子基板１１０とスペーサ１４０とスイッチ素子基板１２０とがバンプ１６２、１６４を介して接続されているため、発光素子１１２で発生した熱がスペーサ１４０を経由してスイッチ素子基板１２０に効率良く放熱され得る。これにより発光素子１１２の特性劣化が、接着剤等で接続された場合と比べて、大幅に抑えられる。これは、良好な特性の維持と、長寿命化に有益である。
【００３６】
ここで、一般的なバンプによる接続について簡単に説明する。
【００３７】
バンプは、基板の電極上に設けられた金属の凸部でであり、メッキやハンダボールの搭載、ボールボンディング法などによって設けられる。このようにして基板の電極上に設けられた所定数の凸部を、接続する相手の基板の電極に押し付けておき、加圧や加熱や樹脂などによって、二枚の基板間の機械的な接続とそれらに設けられた電極間の電気的な接続とを一括で行なう作業をバンプ接続という。
【００３８】
一般的には、このような基板間の電気的かつ機械的な接続は、異方性導電ペーストやエポキシ樹脂を介して基板同士を固着し、樹脂やペーストの硬化収縮力により、バンプと電極を結合させることにより行なわれる。また、アンダーフィルと呼ばれるエポキシ樹脂を後から注入硬化させるにより行なわれることもある。
【００３９】
このような接続はＩＣチップをフレキシブル回路基板に異方性導電樹脂ペーストで実装するフリップチップ実装などで用いられている。
【００４０】
一方、本発明では、基板間の電気的かつ機械的な接続は、異方性導電ペーストや補強用のアンダーフィルと呼ばれる充填樹脂を用いずに、加熱圧接によって行なわれている。
【００４１】
バンプ１６２、１６４としては、金のボールバンプが好適であり、金のボールバンプは、他の材質のボールバンプ、例えばハンダボールバンプに比べて小さく構成できる。具体的には、ハンダボールバンプは、小さく作っても、径・高さとも１ｍｍ程度の大きさになってしまう。これに対して、金のボールバンプは、例えば径１００μｍ、高さ５０μｍ程度の大きさで作ることができる。これにより、スイッチ素子基板を小さく、つまりスイッチ回路を短い配線長で構成することが可能である。つまり、金のボールバンプの使用は小型化に大きく貢献する。
【００４２】
さらに、金のバンプは、ハンダバンプと異なり、加熱圧接の際に溶融することがない。このため、ハンダバンプの加熱圧接において想定される、バンプの溶融つぶれによる、基板間隔の制御の難しさが少なく、また基板間の接触などが容易に避けられる。金のバンプは、アルミや金の薄膜上に作製でき、金の薄膜に対して加熱圧接により接合され得る。このため、スペーサ１４０に対して、金のバンプを設ける部分を含む領域に金またはアルミの薄膜を設け、発光素子基板１１０やスイッチ素子基板１２０に対して、金のバンプと接する部分を含む領域に金の薄膜を設けると、より好適である。
【００４３】
このような金のバンプの加熱圧接による接続は、十分な接合強度を与える。このため、補強用にアンダーフィルを入れたり、異方性導電ペーストなどの樹脂を用いる必要が無い。従って、流動する樹脂が貫通孔を塞いでしまったり、発光素子やスイッチ素子を覆ってしまったりすることがない。つまり、金のボールバンプの使用は良好な特性の維持にも大きく貢献する。
【００４４】
これまでの説明から分かるように、本実施形態の光導電スイッチモジュール１００では、発光素子基板１１０とスペーサ１４０とスイッチ素子基板１２０は、金属部材であるバンプの加熱圧接によって接続されるため、貫通孔１４２などの微細な構造に悪影響を与えることなく、安定して小さい間隙を置いて固定される。従って、発光素子で発生する熱が効率良く放熱されるため、長寿命でもある。
【００４５】
つまり、本実施形態によれば、高機能で小型で良好な特性を有する光導電スイッチモジュールが提供される。
【００４６】
第二実施形態
以下、図７〜図９を参照しながら第二実施形態の光導電スイッチモジュールについて説明する。図中、第一実施形態の光導電スイッチモジュールの部材と同等の部材は同一の参照符号で示されている。続く記述において、それらの部材の詳しい説明は記載の重複を避けて省略する。
【００４７】
図７と図８に示されるように、光導電スイッチモジュール２００は、複数の発光素子１１２を有する発光素子基板１１０と、発光素子１１２と同数の光導電スイッチ素子１２２を有するスイッチ素子基板１２０と、発光素子基板１１０とスイッチ素子基板１２０の間に配置されたスペーサ２４０とを有している。
【００４８】
図７〜図９に示されるように、スペーサ２４０は、発光素子１１２と光導電スイッチ素子１２２の間に配置される複数の貫通孔２４２と、発光素子基板１１０に面する側に形成された複数の凹部２７２と、スイッチ素子基板１２０に面する側に形成された複数の凹部２７４とを有している。例えば、スペーサ２４０はシリコン基板から作製され、凹部２７２、２７４は、スペーサ２４０の母材であるシリコン基板に対するエッチングによって形成される。
【００４９】
発光素子基板１１０とスペーサ２４０は、凹部２７２に設けられた複数のバンプ２６２の加熱圧接によって接続されている。同様に、スイッチ素子基板１２０とスペーサ２４０は、凹部２７４に設けられた複数のバンプ２６４の加熱圧接によって接続されている。
【００５０】
例えば、バンプ２６２、２６４の高さが５０μｍ、凹部２７２、２７４の深さが３０μｍであるとすると、発光素子基板１１０とスイッチ素子基板１２０のスペーサ１４０までの距離はそれぞれ２０μｍとなる。このように、スペーサ１４０に凹部２７２、２７４を形成することにより、発光素子基板１１０とスイッチ素子基板１２０が、スペーサ１４０に対して、バンプ２６２、２６４の高さよりも近接して配置され得る。
【００５１】
凹部２７２、２７４の深さは、実装時のバンプ２６２、２６４のつぶれしろや、圧接時のバンプ２６２、２６４の弾性歪みや、凹部２７２、２７４の形成時の形状誤差を考慮すると、バンプ２６２、２６４の高さの４０％〜８０％の範囲に設定されると好適である。
【００５２】
本実施形態では、スペーサ２４０には、発光素子１１２に面する側と光導電スイッチ素子１２２に面する側の両方にそれぞれ凹部２７２、２７４（深さ３０μｍ）が形成されているので、第一実施形態の構成でバンプの高さをそれぞれ５０μｍとしたものに比べて、発光素子１１２と光導電スイッチ素子１２２とが６０μｍも近づけて配置されている。スペーサ２４０の母材である基板の厚みが例えば２００μｍである場合、発光素子基板１１０とスイッチ素子基板１２０の距離は、第一実施形態と同様な構成では３００μｍとなるが、本実施形態では２４０μｍとなり、２０％も改善されている。
【００５３】
特に、発光素子１１２がＶＣＳＥＬのように大きな広がり角を有する光源である場合、その駆動光が光導電スイッチ素子１２２に到達する効率は距離の二乗に反比例するため、発光素子１１２からの駆動光が光導電スイッチ素子１２２に極めて効率良く到達する。
【００５４】
さらに、発光素子基板１１０とスペーサ１４０とスイッチ素子基板１２０の相互の基板間の距離（隙間）が小さくなるため、発光素子１１２で発せられた駆動光が、それらの基板間の隙間に進入して、隣接する光導電スイッチ素子１２２や隣接する貫通孔２４２に漏れ込むことが効果的に防止される。つまり、漏れ光の発生が効果的に抑えられる。
【００５５】
この場合、基板間の距離（隙間）は、５μｍ〜１００μｍ程度が好ましく、１０μｍ〜５０μｍ程度がより好ましく、１０μｍ〜３０μｍ程度が特に好ましく、そのような距離であれば、漏れ込み光は基板間での多重反射によりほぼ完全に減衰される。本実施形態では、背の高い金属バンプを用いても、基板間の距離を小さく、例えば２０μｍ程度にすることができる。これは、通常、接着剤での接合でなければ達成できない基板間隔である。
【００５６】
また、本実施形態では、スペーサ２４０の両面において、それぞれの基板間の距離よりも背の高いバンプが適用されている。このため、各基板の線膨張係数が異なる場合であっても、発光素子の発熱や環境温度の変動やスイッチモジュールの実装プロセスなどの温度変化によって引き起こされる、基板の変形量の違いのために発生する基板同士の接続部分にかかる熱応力が、背の高いバンプがせん断方向（横方向）にたわむことにより緩和される。これにより、スイッチモジュールの反りやバンプの剥離や各基板のクラックが効果的に防止され、モジュールの耐久性が向上される。
【００５７】
このような利点は、基板同士をハンダや接着剤などで近接（例えば２０μｍなど）させて広い面積で接合した場合には発生しない。
【００５８】
熱応力の緩和には、バンプの太さに対してある程度高さがあるほうが有効である。例えばバンプ径１００μｍに対して高さ５０μｍといったようなバンプを適用する事ができる。バンプのアスペクト比は、（径：高さ）が（１：２）程度〜（３：１）程度の範囲が好適である。
【００５９】
なお、後にアンダーフィルのように樹脂などで補強した場合には、バンプが変形できなくなるため、このような利点が失われる。
【００６０】
光導電スイッチモジュールの動作は第一の実施の形態と同様なので説明は省略する。
【００６１】
以上の説明から分かるように、本実施形態によれば、第一実施形態の光導電スイッチモジュールと比較して、スペーサ２４０に凹部が形成され、その凹部にバンプが設けられることにより、基板同士の距離が小さくなることで更に特性が向上されると共に、基板同士の接続部分にかかる熱応力がバンプで吸収されることにより耐久性が向上された光導電スイッチモジュールが提供される。
【００６２】
第三実施形態
本実施形態は、第二実施形態の光導電スイッチモジュールのスペーサ２４０に代えて適用され得る別のスペーサに向けられている。本実施形態のスペーサについて図１０を参照して説明する。
【００６３】
図１０に示されるように、スペーサ３４０は、複数の貫通孔３４２と、発光素子基板１１０に面する側に形成された複数の凹部３７２とを有している。図示されていないが、スペーサ３４０は更に、第二実施形態と同様に、スイッチ素子基板１２０に面する側に形成された複数の凹部も有している。
【００６４】
更にスペーサ３４０は、いくつかの凹部３７２の底面に設けられた電極パッド３８２と、発光素子基板１１０に対向する面のうち凹部３７２を除いた部分に設けられた、電極パッド３８２と同数の電極パッド３８４と、各電極パッド３８２と各電極パッド３８４とを電気的に接続している配線３８６とを有している。
【００６５】
凹部３７２の底面には、第二実施形態のバンプ２６２と同様のバンプが設けられ、それらのバンプの加熱圧接によって、スペーサ３４０と発光素子基板１１０とが電気的かつ機械的に接続される。特に、底面に電極パッド３８２が設けられた凹部３７２ではバンプは電極パッド３８２の上に設けられ、そのバンプは発光素子基板１１０の駆動電極と接続される。これによりスペーサ３４０の電極パッド３８４はバンプを介して発光素子基板１１０の発光素子１１２と電気的に接続される。
【００６６】
電極パッド３８４は、スペーサ３４０と発光素子基板１１０とが接続された構造体において、発光素子基板１１０の外側に来るように配置されている。これにより、電極パッド３８４に対して容易にワイヤーボンディングを行なうことができる。
【００６７】
凹部３７２は、配線３８６の断線を避けるため、その側面が斜面であるとよい。つまり、凹部３７２のエッジや隅が鈍角であるとよい。このような凹部３７２は、例えば、スペーサ３４０の母材であるＳｉ基板に異方性エッチングを施すことにより形成される。
【００６８】
本実施形態のスペーサ３４０を用いた光導電スイッチモジュールでは、発光素子基板１１０の発光素子１１２と電気的に接続された電極パッド３８４が、スイッチ素子基板１２０の配線と同じ側に露出するので（図７参照）、その配線はワイヤーボンディングを利用して容易に行なえる。
【００６９】
第四実施形態
以下、図１１を参照しながら第四実施形態の光導電スイッチモジュールについて説明する。図中、第一実施形態の光導電スイッチモジュールの部材と同等の部材は同一の参照符号で示されている。続く記述において、それらの部材の詳しい説明は記載の重複を避けて省略する。
【００７０】
図１１に示されるように、光導電スイッチモジュール４００は、複数の発光素子１１２を有する発光素子基板１１０と、発光素子１１２と同数の光導電スイッチ素子１２２を有するスイッチ素子基板１２０と、発光素子基板１１０とスイッチ素子基板１２０の間に配置されたスペーサ４４０とを有している。
【００７１】
スペーサ４４０は、発光素子１１２と光導電スイッチ素子１２２の間に配置される複数の貫通孔４４２と、発光素子基板１１０に面する側に形成された複数の凹部４７２と、スイッチ素子基板１２０に面する側に形成された複数の凹部４７４とを有している。
【００７２】
発光素子基板１１０とスペーサ４４０は、凹部４７２に設けられた複数のバンプ４６２の加熱圧接によって接続されている。同様に、スイッチ素子基板１２０とスペーサ４４０は、凹部４７４に設けられた複数のバンプ４６４の加熱圧接によって接続されている。
【００７３】
バンプ４６２とバンプ４６４は、スペーサ４４０の上下でほぼ重なる位置に設けられている。つまり、例えばスイッチ素子基板１２０に対向するスペーサ４４０の面に平行な平面に対するバンプ４６２の投影とバンプ４６４の投影は互いにほぼ重なる。言い換えれば、凹部４７２と凹部４７２は、スペーサ４４０の上下面のほぼ同じ位置に形成されている。
【００７４】
このため、発光素子基板１１０とスイッチ素子基板１２０とが同時にスペーサ１４０に実装される際には、スペーサ１４０はその両面がバンプ４６２、４６４で支えられる形態となるため、スペーサ１４０がたわんだり、破損したりすることが有効に防止される。
【００７５】
また、発光素子基板１１０とスイッチ素子基板１２０とが順番にスペーサ１４０に実装される際には、後から実装される基板との間のバンプが、先に実装されたバンプで支えられるため、実装時の圧力損失を防ぎ、より低い圧力で効率良くバンプを圧接することができる。
【００７６】
上下のバンプのそろい方は、上から見てバンプの少なくとも円形外周同士が重なっていることが好ましく、一方のバンプの中心が他方のバンプと重なっているとより好ましい。
【００７７】
つまり、バンプの位置は上下で一部一致してさえいれば、厳密に重なっていなくても上述した利点は得られる。
【００７８】
本実施形態によれば、発光素子基板１１０とスイッチ素子基板１２０とが、より低い圧力でのバンプの圧接によって、スペーサ１４０に実装される。
【００７９】
第五実施形態
以下、図１２を参照しながら第五実施形態の光導電スイッチモジュールについて説明する。図中、第一実施形態の光導電スイッチモジュールの部材と同等の部材は同一の参照符号で示されている。続く記述において、それらの部材の詳しい説明は記載の重複を避けて省略する。
【００８０】
図１２に示されるように、光導電スイッチモジュール５００は、複数の発光素子１１２を有する発光素子基板１１０と、発光素子１１２と同数の光導電スイッチ素子１２２を有するスイッチ素子基板１２０と、発光素子基板１１０とスイッチ素子基板１２０の間に配置されたスペーサ５４０とを有している。
【００８１】
スペーサ５４０は、発光素子１１２と光導電スイッチ素子１２２の間に配置される複数の貫通孔５４２と、発光素子基板１１０に面する側に形成された複数の凹部５７２と、スイッチ素子基板１２０に面する側に形成された複数の凹部５７４とを有している。
【００８２】
スペーサ５４０は、少なくともスイッチ素子基板１２０に対向する面の近傍に、導電性の部分を有している。このため、スペーサ５４０は、スペーサ５４０のスイッチ素子基板１２０に対向する面に設けられた金属膜５９２を有している。つまり、導電性の部分は、スペーサ５４０のスイッチ素子基板１２０に対向する面に設けられた金属膜５９２で構成されている。しかし、スペーサ５４０は必ずしもこのような金属膜５９２を有している必要はなく、スペーサ５４０それ自体が導電性の材質で作製されていてもよい。
【００８３】
スイッチ素子基板１２０は、スペーサ５４０に面する側に設けられた、接地電位に保たれるグラウンド電極１３４を有している。
【００８４】
発光素子基板１１０とスペーサ５４０は、凹部５７２に設けられた複数のバンプ５６２の加熱圧接によって接続されている。同様に、スイッチ素子基板１２０とスペーサ５４０は、凹部５７４に設けられた複数のバンプ５６４の加熱圧接によって接続されている。
【００８５】
スペーサ５４０に設けられた金属膜５９２は、バンプ５６４を介して、スイッチ素子基板１２０のグラウンド電極１３４と電気的に接続されている。従って、スイッチ素子基板１２０に対向した金属膜５９２は常に接地電位に保たれる。このため、金属膜５９２は、スイッチ素子基板１２０の回路配線１３０に対して電磁シールドとして機能する。これにより、光導電スイッチモジュール内の伝送線路の高周波特性が確保される。
【００８６】
従って、本実施形態の光導電スイッチモジュール５００は、さらに高周波においても良好な特性を有する。
【００８７】
第六実施形態
本実施形態は、第一実施形態の光導電スイッチモジュール１００と同様の光導電スイッチモジュールの製造方法に向けられている。以下、本実施形態の光導電スイッチモジュールの製造方法について図１３を参照して説明する。
【００８８】
図１３（Ａ）を参照して第一の工程を説明する。
【００８９】
貫通孔１４２の形成されたスペーサ１４０の発光素子基板１１０に対向する第一の面の所定の部位に、金属部材である金のボールバンプ１６２を設ける。ボールバンプは、ボールボンディング方式と呼ばれる方法で形成されると好適である。この方式は、金ワイヤーの末端をアーク放電で溶融球形化し、基板上に超音波で押し当て溶着させたのち、ワイヤーを引きち切ることで、バンプを形成する方式である。このようにして形成されるバンプは、メッキなどで形成されるバンプと異なり、先端が尖った形状になる。
【００９０】
図１３（Ｂ）を参照して第二の工程を説明する。
【００９１】
発光素子基板１１０は、図示されていないが、バンプ１６２が接合される部分を含む領域に金を含む金属の薄膜が予めコーティングされている。発光素子基板１１０をスペーサ１４０の上に載置して加熱と加圧を行なう。例えば、加熱は３００度以上、加圧は１バンプあたり１０ｇ以上が好ましい。接合時間は長いほど強度が向上するため、必要な強度が得られる時間を適宜設定すると良い。
【００９２】
この工程により、発光素子基板１１０とスペーサ１４０が接合される。金のボールバンプを用いているため、発光素子基板１１０の電極に、バンプの尖った先端が食い込み、つぶれながら接触し、電気的および機械的に良好に接続される。
【００９３】
図１３（Ｃ）を参照して第三の工程を説明する。
【００９４】
第２の工程で作製された構造体を逆さにしてスペーサ１４０を上にし、スペーサ１４０の所定の位置にバンプ１６４を設ける。
【００９５】
図１３（Ｄ）を参照して第四の工程を説明する。
【００９６】
スイッチ素子基板１２０は、図示されていないが、バンプ１６４が接合される部分を含む領域に金を含む金属の薄膜が予めコーティングされている。スイッチ素子基板１２０をスペーサ１４０の上に載置して加熱と加圧を行なう。加熱温度や加圧圧力や処理時間等の諸条件は、前述の発光素子基板１１０とスペーサ１４０の接合と同様に設定される。
【００９７】
この工程により、スイッチ素子基板１２０とスペーサ１４０が接合され、第一実施形態の光導電スイッチモジュール１００と同様の光導電スイッチモジュールが製造される。
【００９８】
本実施形態の製造方法は、若干の変更を加えるだけで、第二実施形態〜第五実施形態の他の光導電スイッチモジュールの製造にも適用できる。
【００９９】
例えば、第一の工程の前にスペーサに凹部を予め形成しておくことにより、第二実施形態や第四実施形態と同様の光導電スイッチモジュールを製造することが可能である。更には、凹部の形成されたスペーサに、電極パッド他あるいは金属膜を予め設けておくことにより、第三実施形態あるいは第五実施形態と同様の光導電スイッチモジュールを製造することができる。
【０１００】
本発明形態の製造方法は、スペーサ１４０に対してバンプ１６２、１６４を設けるため、バンプ形成時の超音波などのストレスは、スペーサ１４０だけにかかり、発光素子基板１１０やスイッチ素子基板１２０にはかからない。このため、発光素子１１２や光導電スイッチ素子１２２等の電子的な機能を持つ素子の特性を劣化させる恐れがない。また、高価な発光素子基板１１０やスイッチ素子基板１２０を破損する恐れも少ない。
【０１０１】
このように本実施形態によれば、高価な発光素子基板１１０やスイッチ素子基板１２０にダメージを与える恐れなく、それらをスペーサ１４０と接合できるため、特性の優れた光導電スイッチモジュールを製造することが可能である。
【０１０２】
なお、本実施形態では、スペーサ１４０と発光素子基板１１０の接合を先に行なっているが、先にスペーサ１４０とスイッチ素子基板１２０を接合しても同様の利点が得られることは言うまでもない。
【０１０３】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の光導電スイッチ素子を用いて回路が構成されていることにより高機能であり、複数の光導電スイッチ素子が近接して配置されていることにより小型であり、オフされるべき光導電スイッチ素子への不所望な漏れ光の入射が抑えられていることにより良好な特性を有する、光電導スイッチモジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態の光導電スイッチモジュールの正面の縦断面を示している。
【図２】図１に示された光導電スイッチモジュールの側面の縦断面を示している。
【図３】図１に示された光導電スイッチ素子と回路配線のひとつのレイアウトを示している。
【図４】図３のレイアウトに従った光導電スイッチ素子と回路配線の等価回路を示している。
【図５】図１に示された光導電スイッチ素子と回路配線の更に好適なレイアウトを示している。
【図６】図５のレイアウトに従った光導電スイッチ素子と回路配線の等価回路を示している。
【図７】本発明の第二実施形態の光導電スイッチモジュールの正面の縦断面を示している。
【図８】図７に示された光導電スイッチモジュールの側面の縦断面を示している。
【図９】図７と図８に示されたスペーサの発光素子基板に面する側の斜視図である。
【図１０】図７と図８に示された第二実施形態の光導電スイッチモジュールのスペーサに代えて適用され得る本発明の第三実施形態に従うスペーサの発光素子基板に面する側の斜視図である。
【図１１】本発明の第四実施形態の光導電スイッチモジュールの側面の縦断面を示している。
【図１２】本発明の第五実施形態の光導電スイッチモジュールの側面の縦断面を示している。
【図１３】図１と図２に示された第一実施形態と同様の光導電スイッチモジュールの製造工程を示している。
【符号の説明】
１００　光導電スイッチモジュール
１１０　発光素子基板
１１２　発光素子
１２０　スイッチ素子基板
１２２　光導電スイッチ素子
１３０　回路配線
１４０　スペーサ
１４２　貫通孔
１６２　バンプ
１６４　バンプ
【図１】
2004047561.tif 000003
【図２】
2004047561.tif 000004
【図３】
2004047561.tif 000005
【図４】
2004047561.tif 000006
【図５】
2004047561.tif 000007
【図６】
2004047561.tif 000008
【図７】
2004047561.tif 000009
【図８】
2004047561.tif 000010
【図９】
2004047561.tif 000011
【図１０】
2004047561.tif 000012
【図１１】
2004047561.tif 000013
【図１２】
2004047561.tif 000014
【図１３】
2004047561.tif 000015