JP3869575B2 - Semiconductor laser - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザチップの周囲が気密に封止されたキャンシール型の半導体レーザに関する。さらに詳しくは、DVD(デジタルビデオディスク)、LBP(レーザビームプリンタ)、DVD−ROMなどのピックアップ用光源に用いるのにとくに適した、安価な半導体レーザに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のDVDの光源などに用いられる半導体レーザは、図4に示されるような構造になっている。すなわち、信頼性確保のため、レーザチップ23を外気から保護する必要から、レーザチップ23の周囲がキャップ24で覆われて気密に封止されている。
【0003】
図4において、(a)は平面図、(b)は一部断面の側面図、(c)はキャップ24をステム21に溶接するときの断面説明図である。21はステムで金属の冷間鍛造加工などにより台座21aと一体に形成され、図4(c)に示されるような貫通孔21bが2か所設けられ、リード26、27が低融点ガラス29などにより絶縁されてハーメチックシール(気密封止)されている。台座21aにはシリコン基板などからなるサブマウント22を介してレーザチップ23がボンディングされ、リード26、27の先端とワイヤボンディングされている。さらに、ステムの底面側には共通リード28が溶接などにより接着されている。このステム21の上部はレーザチップ23の周囲を気密封止するため、キャップ24が溶接などによりステム21に取りつけられている。キャップ24のレーザ光の通過部分には貫通孔が設けられ、窓ガラス25が低融点ガラスなどにより接着されている。なお、この例はレーザダイオードとレーザダイオードの出力をモニターするためのフォトダイオードの両方が設けられているため、それぞれの一方の電極に接続されるリード26、27とそれぞれ他方の電極が共通とされて接続された共通リード28との3本のリードがパッケージの外部に導出されている。なお、フォトダイオードは、図示されていないが、ステム21の中心部に凹み部が形成され、その凹み部内に設けられたり、サブマウント22に直接形成されたりする。
【0004】
前述のキャップ24とステム21との溶接は、図4(c)に示されるように、キャップ24の底部における鍔部24aの底面側に設けられた突起24bにより電流が集中するようにして上下から電極31、32により挟みつけて溶接をしている。そしてステム21の外周表面Aが位置出しなどの基準面になっている。なお、21cは回転方向の位置決めをする切欠部である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の図4に示される構造の半導体レーザのステム部は、前述のように厚い金属板を冷間鍛造プレスにより、台座と共にステムの成型加工をして形成されている。このステムと一体に形成される台座は、ステムの底面に対する垂直度が1゜程度の範囲に収めなければならないと共に、ステムの外径寸法精度は0.03mm程度未満の公差が要求されており、冷間鍛造で製造するためには、非常に高度の金型の精度が要求されている。そのため、金型のメインテナンス費用が嵩み、金属ステムの単価が上昇するという問題がある。
【0006】
さらに、金属ステムの成型加工の際に、ステムに孔を開けて、後からガラスによりリードを封入しなければならない。そのため、0.45mm程度の太さのリードを封入する場合でも、ステムに設ける孔径は1mmφ程度必要となり、キャップの溶接部分および基準面とする部分も含めたステムの最外径が5.6mm程度の小さいステムでは、リードの配置のスペースの自由度が制限されると共に、リードを別途ガラス封入しなければならず、一層工数増となってコストアップの原因になっている。
【0007】
本発明はこのような問題を解決し、設計自由度が大きく、かつ、簡単に製造することができると共に、従来のキャンシール型半導体レーザと同程度の寸法精度や取付けの基準面が得られる小形で安価な半導体レーザを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体レーザは、導電材からなる複数のリードが上下に露出するように樹脂により一体成形されることにより円板状の樹脂部に複数のリードが固定された樹脂製ステムと、該複数のリードの1本と一体に形成され、前記樹脂部上に露出する台座と、該台座と一体で前記樹脂部上に露出するように形成され、該台座の両端部から前記円板状樹脂部の端部側に延出される突起部と、前記台座に固着されるレーザチップと、該レーザチップの周囲を覆うと共に頂部に光の透過窓を有し、前記突起部に突き当てて前記ステムに固定されるキャップとからなっている。
【0009】
この構造にすることにより、リードを金型で固定して樹脂を流し込むだけで簡単に樹脂製ステムを形成することができ、非常に工数を減らして安価に製造することができる。一方、樹脂製にすることにより、外径や高さの基準面などを一定に維持しにくいが、台座を構成する金属や、キャップなどの金属を利用することにより、必要な基準面とすることができる。
【0010】
前記複数のリードのうち、前記台座と一体ではないリードが、前記台座と前記樹脂部とは異なるリード固定用樹脂により固定されることにより、ステムが樹脂製であることによるリード保持力の低下を補うことができる
【0011】
前記キャップの底部に前記ステムの周囲の上部および側部を被覆するような段付きのスカート部が形成されることにより、樹脂製のステムの径が精密に形成されていなくても、キャップの外径により正確な取付けの位置決めをでき、またスカート部の上面をレーザチップの位置出し(レーザチップからの距離)の基準面とすることができるため好ましい。
【0012】
前記キャップが金属からなり、該キャップが接着剤により前記ステムに固着されることにより、台座に伝わった熱をキャップから効率よく放熱することができる。なお、接着剤はエポキシ樹脂などを用いることができるが、熱伝導の良好なものが好ましく、熱伝導の良好な接着剤とは、たとえば銀ペーストなどのように金属フィラーなどの熱伝導率のよい材料が混入された接着剤を意味する。
【0013】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照しながら本発明の半導体レーザについて説明をする。
【0014】
本発明の半導体レーザは、その一実施形態のキャップを切り欠いた側面説明図および底面図が図1に示されるように、導電材からなる複数のリード11〜13が上下に露出するように樹脂部材14により一体成形された樹脂製ステム1と、その複数のリード11〜13の1本のリード11に台座15が電気的に接続して設けられている。そして、台座15にレーザチップ2が固着されている。このレーザチップ2は、シリコンサブマウント3上にマウントされ、そのサブマウント3が台座15上に固着されている。台座15には、レーザチップ2の出力をモニターするための受光素子4が設けられている。このレーザチップ2などの周囲にはキャップ5が被せられ、ステム1に接着剤6などにより固定されている。キャップ5の頂部には、光の透過窓51が形成されている。なお、この透過窓51に窓ガラスなどが気密に封着される場合もある。
【0015】
ステム1は、図2にその平面図および側面図が示されるように、この例では3本のリード11〜13が絶縁性の樹脂部材14により固着されている。その内の1本のリード11は台座15と一体に形成されており、樹脂部材14の上部に台座15が形成され、下部にリードがコモンリード11として延びている。樹脂部材14の上部には、台座15とさらに一体で突起部16が樹脂部材14の上部に露出するようにステム1の外周に延出されている。この突出部16は、樹脂部材14の表面から僅かに露出するような一定寸法で設けられ、その上に前述のキャップ5が載置されて固着される構造になっている。すなわち、レーザチップ2で発生する熱が台座15および突起部16を経てキャップ5に逃げ、キャップ5から放熱することができるようになっている。さらに、樹脂部材14は、その寸法精度を金属のように精度よく形成することができず、レーザチップ2の位置出しの基準面をステム1に設定しにくくなるが、この突起部16は台座15と一体で形成されているため、台座15に対する突起部16の位置は正確に定まり、さらにこの突起部16に突き当ててキャップ5が設けられることにより、キャップ5のスカート部52の平面部Bをレーザチップ2の位置出しのための基準面とすることができる。
【0016】
突起部16は、図2に示されるように台座15部分からステム1の周縁部に延びるように形成され、たとえば平面形状でコ字型に形成されている。この突起部16は、この形状に限らず、本来ステムの周囲でキャップ5の底部が当たる部分に円周方向に沿って設けられることが熱放散やキャップ5の固定の観点からは好ましい。台座15の上部中央に設けられている切欠部15aは、レーザチップ2から出射する光が当らないようにするためのもので、図2(a)の17は、リード12、13と台座15との間に充填されたリード固定用樹脂で、ワイヤボンディングの際にステム1が樹脂製であることにより、リード保持力が低融点ガラスによりリードを封着する場合に比べて低下するため、ボンディング性が低下するのを防止するためのものである。
【0017】
樹脂部材14は、完成した素子を回路基板などに組み込む際のハンダ付けなどのときに温度上昇しやすい場合には、耐熱性のあるものが好ましく、たとえば液晶ポリマーなどを用いることができる。しかし、通常のPPS(ポリフェニレンサルファイド)などの樹脂を用いることもできる。この樹脂部材14の厚さは、0.8〜1mm程度に形成され、従来の金属製(1.1〜1.3mm程度)よりは若干薄く形成することができる。なお、14a〜14cは、従来と同様にステム1に形成された回転に対する位置決め用の切欠部である。このような切欠部14a〜14cも、金型に突起を形成しておくだけで、好みの形状で容易に形成することができる。
【0018】
このステム1を製造するには、たとえばこの樹脂部材14の形状の空洞を形成した金型内に、予め台座15や突起部16などを打抜きと曲げ加工などにより形成したリード11〜13をセッティングし、樹脂を注入して硬化させることにより、樹脂部材14内にリード11〜13を固定したステム1を形成することができる。なお、リード11〜13は、リードフレームのように何組も連結しておいて、1個の金型に何個も空洞を設けておくことにより、一度に数十個のステム1を同時に製造することができる。
【0019】
レーザチップ2は、レーザ光を出射するように形成されているが、その大きさは250μm×250μm程度と非常に小さく、その取扱を容易にするため、通常0.8×1mm程度の大きさのシリコン基板などからなるサブマウント3上にボンディングされている。そして、一方の電極はサブマウント3に直接接続されて導電性接着剤によりコモンリード11に接続され、他方の電極はサブマウント3の電気的に浮かした部分を経由してワイヤボンディングによりリード13と接続されている。このレーザチップ2がマウントされたサブマウント3は吸着コレットにより搬送され、突起部16の上面を基準として位置合せされて台座15にマウントされる。この突起部16の上面を基準とすることにより、後述するのキャップ5がこの突起部16上に固着されるため、キャップ5のスカート部52の基準面Bに対してレーザチップ2の位置を精度よく組み立てられる。また、レーザチップ2の発光出力をモニターするための受光素子4が同様に台座15にボンディングされ、その一方の電極は台座15を介してコモンリード11に接続され、他方の電極は図示しないワイヤボンディングによりリード12と電気的に接続されている。なお、この受光素子4は、サブマウント3に直接形成することもできる。
【0020】
レーザチップ2の周囲には、キャップ5がステム1に接着されることにより設けられている。キャップ5は銅などの熱伝導のよい材料からなっているのが好ましいが、鉄などの金属でもよい。また、無光沢銀メッキなどが施されていることが、内面で光の乱反射を防止しやすいため好ましい。なお、キャップ5の頂部の中心部には、レーザ光が通過する貫通孔が設けられており、窓部51が形成されている。さらに、底部には、段付きのスカート部52が形成され、段状にされた平面部が位置出し用の基準面Bとされ、スカート部52のステム1を被覆する部分が製品の外径の基準とされている。このキャップ5は金属製であるため、その寸法精度は非常に精度よく形成され、樹脂製ステム1の寸法のばらつきに拘らず、常に一定の寸法の基準面および基準径となる。なお、このキャップ5はエポキシ系の樹脂などからなる接着剤によりステムと接着されるが、レーザチップ2で発生する熱の放散をよくするため、熱伝導の良好なものが好ましく、銀などの金属フィラーが混入されたものが好ましい。
【0021】
本発明の半導体レーザによれば、ステムが樹脂部材によりリードを固着することにより形成されているため、従来の金属板を冷間鍛造法により形成するような複雑な成形工程を必要とするのに比べて非常に安価に形成することができる。しかも、後からリードをガラス付けする必要がなく、リード付けの工数が不要であると共に、リードの太さより大きなスペースを必要としないため、狭い範囲でリードを固定することができ、リードなどの配置の自由度が向上する。また、台座をリードと一体に形成しておいて樹脂により成形すれば、その直角度なども金型の精度により非常に精密に成形することができ、曲りの小さい高性能な半導体レーザを得ることができる。一方、ステムを樹脂製で構成することによる不利益として、放熱性と寸法精度が粗くなることが考えられる。しかし、放熱性に関しては、レーザチップ2をマウントする台座15と一体で樹脂部材14から露出する突起部16が設けられており、この突起部16にキャップ5の底部を当てつけることにより、金属部材の台座15、突起部16を介してキャップ5に熱が伝導し、キャップ5より放熱することができる。そのため、樹脂部材14の熱伝導が少々低下しても、レーザチップ2から発生する熱を放散させるには、支障がない。
【0022】
また、寸法精度に関しては、樹脂部材14自身は収縮度が一定せず、レーザチップの光出射方向への寸法設定のための位置決めや、取付基板などに設けられる孔などにそのステムの外径を挿入することによりxy方向の位置決めをするには十分な精度が得られない。しかし、その外周に設けられるキャップは金属製であり、寸法精度を十分に精度よく形成することができる。この寸法精度のよいキャップの底部に段付きのスカート部を設け、その段部の内面を前述の台座と一体の突起部に当てつけて固着することにより、レーザチップの位置決めの基準面をキャップのスカート部の段付き部に設定することができる。また、ステムの外周を覆うスカート部により、その外径を精度よく形成することができるため、xy方向の位置決めも十分に精度よく形成することができる。
【0023】
前述の図1に示される構造の半導体レーザを、厚さが3mmで30mm角のアルミニウムからなる放熱板に固定した場合(本発明がP1、従来構造がQ1)と、放熱板には取り付けない場合(本発明がP2、従来構造がQ2)との両方で、半導体レーザの動作条件を、順方向電流IF =30mA、サンプリング電流IM =1.5mA、サンプリング時間TD =1μsの条件で動作させて、熱抵抗値(Rth)の変化を調べた結果を、従来の半導体レーザと対比して図3に示す。図3からも明らかなように、樹脂製ステムを用いたことによる熱放散への影響は殆ど差がないことが明らかである。なお、図3において、横軸は電流印加時間Tp (秒)を表し、縦軸は、熱抵抗Rth(℃/W)を表している。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ステムを樹脂部材により形成しているため、特殊な加工をする必要がなく、簡単にステムを製造することができる。また、リードをガラス付けする必要がないため、部品点数が減ると共に、その工数も必要でなくなる。そのため、非常に安価な半導体レーザを電気的、光学的特性を低下させることなく得ることができる。さらに、従来の金属ステムを用いたものと全く外形的にも同様の半導体レーザとなるため、従来の製品をそのまま置き換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体レーザの一実施形態の構造を示す説明図である。
【図2】図1のステム部の平面および側面の説明図である。
【図3】図1の半導体レーザの熱抵抗の特性を従来の金属ステムの半導体レーザの特性と対比して示した図である。
【図4】従来の半導体レーザの一例の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
1 樹脂製ステム
2 レーザチップ
5 キャップ
11 コモンリード
12 リード
13 リード
14 樹脂部材
15 台座
16 突起部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a can seal type semiconductor laser in which the periphery of a laser chip is hermetically sealed. More particularly, the present invention relates to an inexpensive semiconductor laser particularly suitable for use in a pickup light source such as a DVD (digital video disk), an LBP (laser beam printer), and a DVD-ROM.
[0002]
[Prior art]
A semiconductor laser used for a conventional DVD light source has a structure as shown in FIG. That is, the laser chip 23 is covered with the cap 24 and hermetically sealed because it is necessary to protect the laser chip 23 from the outside air in order to ensure reliability.
[0003]
4A is a plan view, FIG. 4B is a partially sectional side view, and FIG. 4C is a sectional explanatory view when the cap 24 is welded to the stem 21. 21 is a stem formed integrally with a pedestal 21a by cold forging of metal or the like, and is provided with two through holes 21b as shown in FIG. 4C, and leads 26 and 27 are low melting point glass 29 and the like. And hermetically sealed (hermetic sealing). A laser chip 23 is bonded to the base 21a via a submount 22 made of a silicon substrate or the like, and wire-bonded to the tips of the leads 26 and 27. Further, a common lead 28 is bonded to the bottom side of the stem by welding or the like. A cap 24 is attached to the stem 21 by welding or the like in order to hermetically seal the upper portion of the stem 21 around the laser chip 23. A through-hole is provided in the laser beam passage portion of the cap 24, and the window glass 25 is bonded with low melting point glass or the like. In this example, since both the laser diode and the photodiode for monitoring the output of the laser diode are provided, the leads 26 and 27 connected to the respective one electrode and the other electrode are made common. The three leads connected to the common lead 28 are led out of the package. Although not shown, the photodiode is formed with a recess at the center of the stem 21 and is provided in the recess or directly on the submount 22.
[0004]
As shown in FIG. 4C, the above-described welding of the cap 24 and the stem 21 is performed from above and below so that the current is concentrated by the protrusion 24b provided on the bottom surface side of the flange 24a at the bottom of the cap 24. The electrodes 31 and 32 are sandwiched and welded. The outer peripheral surface A of the stem 21 serves as a reference surface for positioning. Reference numeral 21c denotes a notch for positioning in the rotational direction.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The stem portion of the conventional semiconductor laser having the structure shown in FIG. 4 is formed by molding a stem together with a pedestal using a cold metal forging press as described above. The pedestal formed integrally with the stem must have a perpendicularity with respect to the bottom surface of the stem of about 1 °, and the outer diameter dimensional accuracy of the stem is required to have a tolerance of less than about 0.03 mm. In order to manufacture by cold forging, a very high mold accuracy is required. Therefore, there is a problem that the maintenance cost of the mold is increased and the unit price of the metal stem is increased.
[0006]
Furthermore, when the metal stem is molded, a hole must be made in the stem and the lead must be sealed later with glass. Therefore, even when a lead having a thickness of about 0.45 mm is encapsulated, the hole diameter provided in the stem needs to be about 1 mmφ, and the outermost diameter of the stem including the welded portion of the cap and the portion used as the reference surface is about 5.6 mm. With a small stem, the degree of freedom of space for arranging the leads is limited, and the leads must be separately sealed with glass, which further increases man-hours and increases costs.
[0007]
The present invention solves such problems, has a high degree of design freedom, can be easily manufactured, and has a dimensional accuracy comparable to that of a conventional can-seal type semiconductor laser and a small size that can provide a mounting reference surface. And an inexpensive semiconductor laser.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor laser according to the present invention, a resin stem having a plurality of leads fixed to the resin portion of the disc-shaped by Rukoto are integrally molded by resin so that a plurality of leads is exposed vertically made of a conductive material, said plurality of is the formed into one integral leads, and the base you exposed on the resin portion, is formed so as to be exposed on the resin portion with pedestal integral with the disc-shaped resin from both ends of the pedestal A protrusion extending toward the end of the portion, a laser chip fixed to the pedestal, a periphery of the laser chip and a light transmission window at the top, and abutting against the protrusion to the stem It consists of a cap that is fixed to.
[0009]
With this structure, it is possible to easily form a resin stem simply by fixing the lead with a mold and pouring the resin, and the man-hour can be greatly reduced and the manufacturing cost can be reduced. On the other hand, it is difficult to maintain a constant reference surface for the outer diameter and height by using resin, but the required reference surface can be obtained by using a metal that constitutes the base or a metal such as a cap. Can do.
[0010]
Among the plurality of leads, the pedestal and not the integral lead by Rukoto fixed by different lead fixing resin and the base and the resin portion, the reduction of the lead holding force due to the stem is made of resin Can be supplemented .
[0011]
By forming a stepped skirt portion covering the upper and side portions around the stem at the bottom of the cap, the outside of the cap can be removed even if the diameter of the resin stem is not precisely formed. It is preferable because the mounting position can be accurately determined by the diameter, and the upper surface of the skirt portion can be used as a reference surface for positioning the laser chip (distance from the laser chip).
[0012]
Since the cap is made of metal and the cap is fixed to the stem with an adhesive, the heat transmitted to the pedestal can be efficiently radiated from the cap. In addition, although an epoxy resin etc. can be used for an adhesive agent , a thing with favorable heat conductivity is preferable, and an adhesive with favorable heat conductivity is good heat conductivity, such as a metal filler like a silver paste, for example. It means an adhesive mixed with material.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the semiconductor laser of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
The semiconductor laser of the present invention is a resin so that a plurality of leads 11 to 13 made of a conductive material are exposed vertically, as shown in FIG. A pedestal 15 is electrically connected to the resin stem 1 integrally formed by the member 14 and one lead 11 of the plurality of leads 11 to 13. The laser chip 2 is fixed to the base 15. The laser chip 2 is mounted on a silicon submount 3, and the submount 3 is fixed on a pedestal 15. The pedestal 15 is provided with a light receiving element 4 for monitoring the output of the laser chip 2. A cap 5 is placed around the laser chip 2 and the like, and is fixed to the stem 1 with an adhesive 6 or the like. A light transmission window 51 is formed on the top of the cap 5. In some cases, a window glass or the like is hermetically sealed to the transmission window 51.
[0015]
As shown in a plan view and a side view of FIG. 2, the stem 1 has three leads 11 to 13 fixed by an insulating resin member 14 in this example. One of the leads 11 is formed integrally with the pedestal 15, the pedestal 15 is formed at the upper part of the resin member 14, and the lead extends as the common lead 11 at the lower part. On the upper part of the resin member 14, a protrusion 16 is further integrated with the pedestal 15 and extends to the outer periphery of the stem 1 so as to be exposed on the upper part of the resin member 14. The protruding portion 16 is provided with a certain size so as to be slightly exposed from the surface of the resin member 14, and has a structure in which the cap 5 is placed and fixed thereon. That is, heat generated in the laser chip 2 escapes to the cap 5 through the pedestal 15 and the protrusions 16 and can be radiated from the cap 5. Further, the resin member 14 cannot be formed with a dimensional accuracy as high as that of metal, and it is difficult to set the positioning reference surface of the laser chip 2 on the stem 1. Therefore, the position of the projection 16 with respect to the base 15 is accurately determined, and the cap 5 is provided so as to abut against the projection 16 so that the flat portion B of the skirt portion 52 of the cap 5 is provided. A reference surface for positioning the laser chip 2 can be used.
[0016]
As shown in FIG. 2, the protrusion 16 is formed so as to extend from the pedestal 15 portion to the peripheral edge of the stem 1, and is formed in a U shape, for example, in a planar shape. This protrusion 16 is not limited to this shape, and is preferably provided along the circumferential direction at a portion where the bottom of the cap 5 hits around the stem, from the viewpoint of heat dissipation and fixing of the cap 5. A notch 15a provided at the upper center of the pedestal 15 is for preventing light emitted from the laser chip 2 from hitting, and reference numeral 17 in FIG. Since the stem 1 is made of resin at the time of wire bonding, the holding power of the lead is reduced compared to the case where the lead is sealed with a low melting point glass. This is to prevent the decrease in the temperature.
[0017]
The resin member 14 is preferably heat resistant when the temperature tends to rise when soldering when the completed element is incorporated into a circuit board or the like, and for example, a liquid crystal polymer can be used. However, an ordinary resin such as PPS (polyphenylene sulfide) can also be used. The resin member 14 has a thickness of about 0.8 to 1 mm, and can be made slightly thinner than a conventional metal (about 1.1 to 1.3 mm). In addition, 14a-14c are the notch parts for the positioning with respect to the rotation formed in the stem 1 similarly to the past. Such notches 14a to 14c can also be easily formed in a desired shape simply by forming protrusions on the mold.
[0018]
In order to manufacture the stem 1, for example, leads 11 to 13 formed by punching and bending the pedestal 15, the protrusions 16, and the like in advance are set in a mold in which a cavity having the shape of the resin member 14 is formed. The stem 1 in which the leads 11 to 13 are fixed in the resin member 14 can be formed by injecting and curing the resin. In addition, several sets of the leads 11 to 13 are connected like a lead frame, and several cavities are provided in one die so that several tens of stems 1 can be simultaneously manufactured. can do.
[0019]
The laser chip 2 is formed so as to emit laser light, but its size is very small, about 250 μm × 250 μm, and is usually about 0.8 × 1 mm in order to facilitate its handling. Bonding is performed on a submount 3 made of a silicon substrate or the like. One electrode is directly connected to the submount 3 and connected to the common lead 11 by a conductive adhesive, and the other electrode is connected to the lead 13 by wire bonding via the electrically floating portion of the submount 3. It is connected. The submount 3 on which the laser chip 2 is mounted is conveyed by the suction collet, aligned with the upper surface of the protrusion 16 as a reference, and mounted on the pedestal 15. By using the upper surface of the projecting portion 16 as a reference, a cap 5 (described later) is fixed on the projecting portion 16, so that the position of the laser chip 2 is accurate with respect to the reference surface B of the skirt portion 52 of the cap 5. Well assembled. Similarly, the light receiving element 4 for monitoring the light emission output of the laser chip 2 is bonded to the pedestal 15, one electrode of which is connected to the common lead 11 through the pedestal 15, and the other electrode is wire bonding (not shown). Thus, the lead 12 is electrically connected. The light receiving element 4 can also be formed directly on the submount 3.
[0020]
A cap 5 is provided around the laser chip 2 by being bonded to the stem 1. The cap 5 is preferably made of a material having good thermal conductivity such as copper, but may be a metal such as iron. Further, matte silver plating or the like is preferably applied because it is easy to prevent irregular reflection of light on the inner surface. Note that a through-hole through which laser light passes is provided at the center of the top of the cap 5, and a window 51 is formed. Further, a stepped skirt portion 52 is formed at the bottom, the stepped flat portion is used as a reference surface B for positioning, and a portion covering the stem 1 of the skirt portion 52 has an outer diameter of the product. It is a standard. Since the cap 5 is made of metal, its dimensional accuracy is formed with extremely high accuracy, and always has a reference surface and a reference diameter with constant dimensions regardless of variations in the dimensions of the resin stem 1. The cap 5 is bonded to the stem with an adhesive made of an epoxy resin or the like. However, in order to improve the dissipation of the heat generated in the laser chip 2, a material having good heat conduction is preferable, and a metal such as silver is used. What mixed the filler is preferable.
[0021]
According to the semiconductor laser of the present invention, since the stem is formed by fixing the lead with the resin member, it requires a complicated forming process for forming a conventional metal plate by a cold forging method. It can be formed at a very low cost. In addition, there is no need to attach the lead to the glass later, and no man-hours for attaching the lead are required, and a space larger than the thickness of the lead is not required. The degree of freedom increases. Also, if the pedestal is formed integrally with the lead and molded with resin, the squareness etc. can be molded very precisely due to the precision of the mold, and a high-performance semiconductor laser with small bending can be obtained. Can do. On the other hand, it is conceivable that heat dissipation and dimensional accuracy become rough as a disadvantage of the stem made of resin. However, with respect to heat dissipation, a protrusion 16 that is exposed from the resin member 14 is provided integrally with the base 15 on which the laser chip 2 is mounted. Heat is conducted to the cap 5 through the pedestal 15 and the protrusion 16, and can be dissipated from the cap 5. Therefore, even if the heat conduction of the resin member 14 is slightly lowered, there is no problem in dissipating the heat generated from the laser chip 2.
[0022]
Regarding the dimensional accuracy, the degree of contraction of the resin member 14 itself is not constant, and the outer diameter of the stem is set in a hole provided in a mounting board or the like for positioning for dimension setting in the light emitting direction of the laser chip. Insufficient accuracy is obtained for positioning in the xy direction by insertion. However, the cap provided on the outer periphery is made of metal, and the dimensional accuracy can be formed with sufficient accuracy. A stepped skirt is provided on the bottom of the cap with good dimensional accuracy, and the reference surface for positioning the laser chip is fixed to the cap skirt by fixing the inner surface of the step against the protrusion that is integrated with the base. It can be set to the stepped part of the part. Further, since the outer diameter of the skirt portion covering the outer periphery of the stem can be formed with high accuracy, positioning in the xy direction can be formed with sufficient accuracy.
[0023]
When the semiconductor laser having the structure shown in FIG. 1 is fixed to a heat sink made of aluminum with a thickness of 3 mm and a square of 30 mm (the present invention is P1, the conventional structure is Q1), and when not attached to the heat sink (The present invention is P2 and the conventional structure is Q2) The semiconductor laser is operated under the conditions of a forward current I F = 30 mA, a sampling current I M = 1.5 mA, and a sampling time T D = 1 μs. FIG. 3 shows the result of examining the change in the thermal resistance value (R th ) in comparison with the conventional semiconductor laser. As is clear from FIG. 3, it is clear that there is almost no difference in the effect on heat dissipation by using the resin stem. In FIG. 3, the horizontal axis represents current application time T p (seconds), and the vertical axis represents thermal resistance R th (° C./W).
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the stem is formed of the resin member, it is not necessary to perform special processing, and the stem can be easily manufactured. Moreover, since it is not necessary to attach the lead to glass, the number of parts is reduced and the number of steps is not required. Therefore, a very inexpensive semiconductor laser can be obtained without degrading the electrical and optical characteristics. Furthermore, since the semiconductor laser has the same external shape as that using a conventional metal stem, the conventional product can be replaced as it is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing the structure of an embodiment of a semiconductor laser of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a plane and a side surface of the stem portion of FIG.
FIG. 3 is a graph showing the thermal resistance characteristics of the semiconductor laser of FIG. 1 in comparison with the characteristics of a conventional metal stem semiconductor laser.
FIG. 4 is an explanatory view showing a structure of an example of a conventional semiconductor laser.
[Explanation of symbols]
1 Resin stem 2 Laser chip 5 Cap 11 Common lead 12 Lead 13 Lead 14 Resin member 15 Base 16 Protrusion

Claims (4)

導電材からなる複数のリードが上下に露出するように樹脂により一体成形されることにより円板状の樹脂部に複数のリードが固定された樹脂製ステムと、該複数のリードの1本と一体に形成され、前記樹脂部上に露出する台座と、該台座と一体で前記樹脂部上に露出するように形成され、該台座の両端部から前記円板状樹脂部の端部側に延出される突起部と、前記台座に固着されるレーザチップと、該レーザチップの周囲を覆うと共に頂部に光の透過窓を有し、前記突起部に突き当てて前記ステムに固定されるキャップとからなる半導体レーザ。And a resin stem having a plurality of leads fixed to the resin portion of the disc-shaped by Rukoto are integrally molded by resin so that a plurality of leads is exposed vertically made of a conductive material, one integral with the plurality of leads is formed on a pedestal you exposed on the resin portion, it is formed so as to be exposed to the pedestal and the resin portion on integrally, extending on the end side of the disc-shaped resin portion from both ends of the pedestal A protruding protrusion, a laser chip fixed to the pedestal, a cap that covers the periphery of the laser chip and has a light transmission window at the top, and abuts against the protrusion and is fixed to the stem A semiconductor laser. 前記複数のリードのうち、前記台座と一体ではないリードが、前記台座と前記樹脂部とは異なるリード固定用樹脂により固定されてなる請求項1記載の半導体レーザ。2. The semiconductor laser according to claim 1 , wherein a lead that is not integral with the pedestal among the plurality of leads is fixed by a lead fixing resin different from the pedestal and the resin portion . 前記キャップの底部に前記ステムの周囲の上部および側部を被覆するような段付きのスカート部が形成され、該キャップのスカート部が位置出しの基準面とされてなる請求項1または2記載の半導体レーザ。  3. A stepped skirt portion is formed at the bottom of the cap so as to cover an upper portion and a side portion around the stem, and the skirt portion of the cap serves as a positioning reference surface. Semiconductor laser. 前記キャップが金属からなり、該キャップが接着剤により前記ステムに固着されてなる請求項1、2または3記載の半導体レーザ。4. The semiconductor laser according to claim 1 , wherein the cap is made of metal, and the cap is fixed to the stem with an adhesive.
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