[发明专利]元件安装装置和用于制造元件安装装置的方法

说明书

本申请基于并要求于2009年11月13日递交的日本专利申请No.2009-259436的优先权权益，通过引用将其公开内容全部结合于此。

技术领域

本发明涉及元件安装装置，尤其涉及在高度方向和水平方向上被高精度地对准的元件安装装置。

背景技术

以两个元件光学耦合的方式装配有光波导(或光纤)和光子元件的光学模块，是经由光波导(或光纤)将从光子元件发射的光学信号传输至外部且通过光子元件从外部接收光学信号的装置。光学信号的传输通过将电流注入至激光器二极管(以下称为″LD″)并使LD发光而进行的。光学信号的接收是通过在光电二极管(以下称为″PD″)处接收光学信号并产生光电流而进行的。为了改善光耦合效率，在光波导(或光纤)和光子元件之间可以设置透镜，或设置用于去除额外光的滤波器或光隔离器。依据预期的光学通信的路线采用各种安装结构。例如，用于连接大城市的干线的光学通信的模块被安装诸如透镜和光隔离器的光学部件以及光学元件和光纤。但是用于用户线路的光学模块可能不使用这种光学元件，以降低成本。

当安装光学元件时，光学元件可以通过焊料固定至装配有光波导的基板。或者光纤可以在通过焊料将光学元件固定在基板上之后被固定在基板上。在这里，对于光波导(或光纤)和光学装置的光耦合，光学元件的位置、高度和水平度的精度是重要的。特别是在光学通信的用户线路中，以低的成本组装光学模块是绝对必要的。并且为了在不用透镜的情况下将光学元件和光波导直接耦合在一起，要求高精度的对准。

用户线路的光学模块采用基板，在所述基板中波导形成在硅基板上，金属化电极形成在光学元件安装部件上且在所述波导的边缘处，另外厚度为几毫米的薄膜AuSn焊料通过蒸发形成在金属化电极上。随后，采用提前形成在光学元件和基板上的标记(对准标识)进行对准。在此之后，光学元件通过压制在AuSn焊料薄膜上而被临时固定。在多个光学元件被临时固定之后，基板被加热至高于AuSn焊料的熔点。因此，多个光学元件与电极连接在一起。这种在没有光轴调节的情况下通过对准标识对准的安装方法称为被动对准安装(passive alignment mounting)。

在被动对准安装中，通过用红外线识别对准标识的图像来确定关于波导芯片的水平方向的位置精度。通过支座块的高度确保垂直方向的精度。因为可以非常精确地控制支座块的高度，所以仅通过将诸如LD和PD的光学元件(部件)安装在支座上，能够非常精确地将这些元件(部件)的光轴高度与光波导的高度对准。

例如，在日本专利公开No.2823044中，公开了一种光学装置，其具有安装在PLC(平面光波回路：Planar Lightwave Circuit)芯片上的LD元件，该PLC芯片的光波导回路通过半导体制造工艺的微加工技术制造。波导芯体和支座的高度仅通过采用薄膜沉积系统形成的薄膜的厚度的精度来进行控制。并且因为通过将LD元件安装在支座上，可以非常精确地使这两个高度对准，所以在不调整光轴的情况下实现了LD和波导芯体的精确的光耦合。在这种结构中，如果需要数量的支座和对准标识形成在每个所要求的位置处，则可以通过被动对准安装将多个光学元件安装在PLC上。

LD、PD、SOA(半导体光学放大器)、调制器芯片和其它各种光学元件被安装至光波导装置。预期的是安装在这样的光波导装置上的这些光学元件(半导体芯片)的有源层的深度彼此不同。在这种情况中，为了对准光轴，可以考虑制造具有对应于每个元件的不同高度的支座。

在这种情况中，假定了下述问题。即，当光学元件(半导体芯片)通过倒装芯片安装而被安装在光波导芯片上时，AuSn共晶焊料用于固定。这是因为与其它焊料材料相比，AuSn焊料的熔点高，因此在早期组装阶段进行所述安装是可行的。而且，这是因为AuSn焊料是硬质且稳定的材料所以可以获得高的可靠性。另一方面，因为需要对准光轴，与电学部件至印刷线路板的回流安装工艺不同，这种光学元件未同时固定在光波导芯片上，且每个元件通过被动对准按顺序地安装。然而，因为上述多个光学元件通过相同的AuSn焊料固定，用于提前固定光学元件的AuSn焊料可能在另外的光学元件随后的加热固定时熔化，且随后可能引起已固定的光学元件的位置移位。