JP2008140891A - 素子実装構造及び素子実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】十分に酸化膜を除去することで、素子をキャリアに実装した素子実装構造及び素子実装方法を提供する。
【解決手段】素子１の電極２，３をキャリア４の電極５，６に融着することで、素子１をキャリア４に実装する素子実装方法であって、キャリア４の電極５、６のうち、素子１の電極２，３の１つを中心とする同心円上に形成された円弧状の短冊電極５と、同心円の中心位置付近に形成された中心電極６とに、素子１の電極３、２をそれぞれ位置合わせする。次いで、中心電極６を中心として、キャリア４の短冊電極５と素子１の電極３とを前記同心円方向に擦り付けて電極同士を融着させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信などに使用される素子をセラミックなどのキャリアに安定的かつ高信頼度をもって実装した素子実装構造及び実装方法に関する。

光通信などで使用される素子は、セラミックなどのキャリアに実装される。素子をキャリアに実装するには、信頼性確保の面を考慮して、通常半田実装が使用される。半田実装を行う際、酸化膜を除去することが重要である。

光通信の素子として、ベアチップの受光素子（PIN-PD、APD）が使用される。光通信用のベアチップ受光素子は、その電極サイズが小さい、例えば約直径φが２０〜１００μｍ程度である。

光通信用の素子をキャリアに半田実装する際には、素子汚染の恐れがあるため、一般的な電気部品の半田実装の際の酸化膜除去方法であるフラックスが使用できない。また、光通信用の受光素子の場合、電極サイズが小さいため、一般的なスクラブができない。

そこで、特許文献１に示すように、ステージを微動手段で微動させることにより、ベアチップ搭載時にスクラブを発生させて、素子をキャリアに実装している。或いは、超音波を利用することで、スクラブを発生させることで、素子をキャリアに実装している。

特許文献１の実装方式を採用することで、素子をキャリアに実装する際の問題を図を用いて説明する。図３に示すように、ベアチップ受光素子２１には、Ｐ電極２２とＮ電極２３とが設けられている。キャリア２４には、Ｐ電極用パッド２５とＮ電極用パッド２６とが設けられている。

実装を行う際には、受光素子２１のＰ電極２２をキャリア２４のＰ電極用パッド２５に、Ｎ電極２３をＮ電極用パッド２６にそれぞれ位置合わせを行うが、組をなすＰ電極２２とＰ電極用パッド２５、及びＮ電極２３とＮ電極用パッド２６とがそれぞれ同一寸法となっているため、Ｘ−Ｙのいずれの方向にもスクライブさせることができない。そのため、実装時には微動もしくは超音波にてスクラブを代用している。

そのため、特許文献１に示された実装方式では、十分に酸化膜が除去されず、安定した実装が実現できないという課題があった。また、特許文献１での微動によるスクライブに代えて、超音波によるスクライブを採用した場合、超音波で受光素子にダメージを与えるという課題があった。
特開２００１−０２１６１６号公報 特開２００１−０２３８４９号公報

本発明の目的は、十分に酸化膜を除去することで、素子をキャリアに実装した素子実装構造及び素子実装方法を提供することにある。

本発明では、一般的な受光素子の持つ特徴、すなわち図１に示すように受光素子１は、P電極２とN電極３を有し、かつＮ電極３が、Ｐ電極２を中心として同心円上に配置されていることに着目し、電極サイズが小さいにも関わらず、半田実装時に酸化膜を除去するのにもっとも効果的なスクラブを実現することを特徴とするものである。

受光素子１がP電極２とN電極３を有し、かつＮ電極３が、Ｐ電極２を中心として同心円上に配置されている素子としては、特許文献２に開示されている。

しかし、特許文献２では、円弧状導体部のコンデンサ搭載グランドパターンに、グランド部分を多くするため、グランドプレーン接続スルーホールをより多く設けており、電極同士をスクラブする構成としては不向きである。

そこで、本発明に係る素子実装方法は、素子の電極をキャリアの電極に融着することで、前記素子を前記キャリアに実装する素子実装方法であって、
前記キャリアの電極のうち、前記素子の電極の１つを中心とする同心円上に形成された円弧状の短冊電極と、前記同心円の中心位置付近に形成された中心電極とに、前記素子の電極をそれぞれ位置合わせし、
前記中心電極を中心として、前記キャリアの短冊電極と前記素子の電極とを前記同心円方向に擦り付けて電極同士を融着させる、ことを特徴するものである。

また、前記同心円の中心位置で前記キャリアの中心電極に対して前記素子の電極を回動させることで、電極同士を融着させる。なお、前記中心電極を中心として、前記キ短冊電極の連続した平滑面に前記素子の電極を前記同心円方向に擦り付けて電極同士を融着させることが望ましいものである。

本発明によれば、素子の電極サイズが小さいにも拘わらず、電極同士をスクライブすることができ、十分に酸化膜を除去することで、素子をキャリアに実装できるものである。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、光通信用の素子の１種として、ベアチップ受光素子１が開発されている。ベアチップ受光素子１は図１に示すように、１つのＰ電極２と複数のＮ電極３とを有している。複数のＮ電極３は、同心円上に配置されている。

実施形態では、複数のＮ電極３が配置されている同心円は、Ｐ電極２を中心とするものであることに着目し、Ｐ電極２とＮ電極３との配置関係を利用することで、電極サイズが小さいにも関わらず、半田実装時に酸化膜を除去するのにもっとも効果的なスクラブを実現することを特徴とするものである。

具体的に説明すると、実施形態におけるキャリア４には図１に示すように、受光素子１の電極の１つ、すなわちＰ電極２を中心とする同心円上に円弧状の短冊電極５を形成すると共に、前記同心円上の中心位置付近に中心電極６を形成している。

キャリア４の中心電極６は、ベアチップ受光素子１のＰ電極２を擦り付けて融着する電極パッドであり、キャリア４の短冊電極５は、ベアチップ受光素子１のＮ電極３を擦り付けて融着する電極パッドである。キャリア４の中心電極６は、ベアチップ受光素子１のＰ電極１のＰ電極２と略同一形状で略同一寸法に形成されている。キャリア４の短冊電極５は、ベアチップ受光素子１のＮ電極３の幅寸法Ｗ１より十分広い幅寸法Ｗ２に設定してある。

キャリア４の中心電極６、及びベアチップ受光素子１のＰ電極２及びＮ電極３は、微小のドットタイプ電極として構成されている。図１に示すキャリア４の中心電極６、及びベアチップ受光素子１のＰ電極２及びＮ電極３は円形としているが、これに限られるものではない。特に、ベアチップ受光素子１のＮ電極３は、キャリア４の短冊電極５の幅寸法Ｗ２内であれば、正方形、その他のいずれの形状であってもよいものである。

次に、実施形態において、受光素子１をキャリア４に実装する場合を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。なお、図２では、Ｐ電極２、Ｎ電極３、短冊電極５及び中心電極６の相対位置関係を明らかにするため、Ｐ電極２、Ｎ電極３、短冊電極５及び中心電極６は全て実線で示している。

図１に示すように、図示しないステージ上にキャリア４を、短冊電極５及び中心電極６が上を向くようにセットする。これに対して、ベアチップ受光素子１を、Ｐ電極２及びＮ電極３が下を向くように、キャリア４上にセットする。

以上の上下の関係を維持して、ベアチップ受光素子１のＰ電極２をキャリア４の中心電極６に位置合わせし、かつベアチップ受光素子１のＮ電極３をキャリア４の短冊電極５に位置合わせし、ベアチップ受光素子１をキャリア４上に載置する（図２（ａ））。

次に、位置合わせしたベアチップ受光素子１のＰ電極とキャリア４の中心電極６との位置を中心として、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ベアチップ受光素子１とキャリア４とを相対的に水平面上に短冊電極５の円弧方向７に沿って左右に回転させる。

図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ベアチップ受光素子１とキャリア４とを相対的に水平面上に左右に回転させる際、ベアチップ受光素子１のＰ電極２とキャリア４の中心電極６との間、及びベアチップ受光素子１のＮ電極３とキャリア４の短冊電極５との間に圧力を加えて、電極同士を擦り付ける、すなわちスクラブさせることで、ベアチップ受光素子１のＰ電極２とキャリア４の中心電極６と、及びベアチップ受光素子１のＮ電極３とキャリア４の短冊電極５とを皮膜している酸化膜を除去することで、電極同士をそれぞれ融着して接合する。

なお、実施形態は、ベアチップ受光素子１のＰ電極２とキャリア４の中心電極６と、及びベアチップ受光素子１のＮ電極３とキャリア４の短冊電極５とをそれぞれ融着して接合する構成に要旨がないので、その詳細な説明は省略する。

実施形態によれば、ベアチップ受光素子の電極２，３と、キャリア４の電極５，６とを短冊電極の円弧方向に回転させることでスクラブさせるため、半田実装時に問題となる酸化膜の除去を確実に実行することができ、安定的かつ高信頼度の実装を実現できる。

実施形態によれば、ベアチップ受光素子のＰ電極とキャリアの中心電極とは、ベアチップ受光素子の電極とキャリアの電極とを短冊電極の円弧方向に回転させる際、互いに擦り付けられた状態で相対的に回転する。そのため、ベアチップ受光素子のＰ電極とキャリアの中心電極との間でも回転によるスクラブが発生し、半田実装時に問題となる酸化膜の除去を確実に実行することができる。

したがって、ベアチップ受光素子の電極とキャリアの電極は、その全てにおいて半田実装時に問題となる酸化膜の除去を確実に実行することができ、受光素子をキャリアに安定的かつ高信頼度の実装を実現できる。

実施形態によれば、キャリアの短冊電極がベアチップ受光素子の電極と接する面を連続した平滑面とすることで、ベアチップ受光素子の電極とキャリアの電極とをスクラブするために必要なストロークを確保することができ、田実装時に問題となる酸化膜の除去を確実に実行することができる。

実施形態によれば、ベアチップ受光素子の電極とキャリアの電極とを短冊電極の円弧方向にスクラブするため、図３のＸ−Ｙ方向にスクラブする寸法的に余裕がなくても、ベアチップ受光素子の電極とキャリアの電極との十分なスクラブ量を確保することができる。

実施形態によれば、ベアチップ受光素子の電極とキャリアの電極とを短冊電極の円弧方向にスクラブすることで融着するため、従来例のように超音波による擬似スクラブを行う必要がなく、受光素子へのダメージを防止することができ、高信頼度の実装を実現できる。

なお、実施形態では、ベアチップ受光素子を用いたが、これに代えてベアチップ発光素子を用いてもよいものである。要は、キャリアに実装する素子としては、ベアチップ型の素子であれば、いずれのものであってもよいものである。また、素子としては、光通信に使用される素子に限られるものではない。

本発明によれば、光通信分野を含めた広範な分野で、電極サイズが極めて小さい素子を用いたデバイスの製造に広く応用できるものである。

本発明の実施形態に係る素子実装構造及び素子実装方法を説明するための図である。 本発明の実施形態において、ベアチップ受光素子の電極とキャリアの電極とをスクラブする動作を説明する図である。 従来例におけるベアチップ受光素子の電極とキャリアの電極との関係を示す図である。

符号の説明

１ ベアチップ受光素子
２ ベアチップ受光素子のＰ電極
３ ベアチップ受光素子のＮ電極
４ キャリア
５ キャリアの短冊電極
６ キャリアの中心電極

Claims (8)

1. 素子の電極をキャリアの電極に融着することで、前記素子を前記キャリアに実装した素子実装構造であって、
   前記キャリアの電極は、前記素子の電極の１つを中心とする同心円上に形成された円弧状の短冊状電極と、前記同心円の中心位置付近に形成された中心電極とを含む、ことを特徴とする素子実装構造。
2. 前記短冊電極及び前記中心電極は、前記素子の電極を擦り付けて融着する電極パッドである、請求項１に記載の素子実装構造。
3. 前記短冊電極及び前記中心電極は、前記素子の電極を擦り付ける連続した平滑面を有する、請求項２に記載の素子実装構造。
4. 前記素子は、ベアチップ素子であり、
   前記中心電極は、前記ベアチップ素子のＰ電極を擦り付けて融着する電極パッドであり、
   前記短冊電極は、前記ベアチップ素子のＮ電極を擦り付けて融着する電極パッドである、請求項２に記載の素子実装構造。
5. 素子の電極をキャリアの電極に融着することで、前記素子を前記キャリアに実装する素子実装方法であって、
   前記キャリアの電極のうち、前記素子の電極の１つを中心とする同心円上に形成された円弧状の短冊電極と、前記同心円の中心位置付近に形成された中心電極とに、前記素子の電極をそれぞれ位置合わせし、
   前記中心電極を中心として、前記キャリアの短冊電極と前記素子の電極とを前記同心円方向に擦り付けて電極同士を融着させる、ことを特徴する素子実装方法。
6. 前記同心円の中心位置で前記キャリアの中心電極に対して前記素子の電極を回動させることで、電極同士を融着させる、請求項５に記載の素子実装方法。
7. 前記中心電極を中心として、前記キ短冊電極の連続した平滑面に前記素子の電極を前記同心円方向に擦り付けて電極同士を融着させる、請求項６に記載の素子実装方法。
8. 前記素子としてベアチップ素子を用い、
   前記中心電極に、前記ベアチップ素子のＰ電極を擦り付けて融着させ、かつ、前記短冊電極に、前記ベアチップ素子のＮ電極を擦り付けて融着させる、請求項６に記載の素子実装方法。

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