JP2001102670A - Board for mounting semiconductor laser element and semiconductor laser module - Google Patents
Board for mounting semiconductor laser element and semiconductor laser moduleInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
を搭載するとともに温度調節機能を有する半導体レーザ
素子搭載用基板、およびこれを使用した光通信用の半導
体レーザモジュールに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device mounting substrate having a semiconductor laser device mounted thereon and having a temperature control function, and a semiconductor laser module for optical communication using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、光通信用の半導体レーザ(Laser
Diode であり、以下、LDと略す)モジュールに使用さ
れるLD素子は、その発振波長や光出力等がLD素子の
温度により変化することが判っている。従って、LD素
子を安定して作動させるためには、LD素子の温度を所
定の温度に制御することが必要となる。従来より、LD
素子の温度制御は、LD素子の温度を測定するための測
温素子と、この測温素子が測定した温度情報を基にLD
素子の冷却または加熱を行なうためのペルチェ素子とに
より行なわれている。そして、このような測温素子およ
びペルチェ素子は、LD素子とともに気密封止が可能な
パッケージ内に収められてLDモジュールを構成する。2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor laser (Laser) for optical communication has been used.
It is known that an LD element used in a module changes its oscillation wavelength, optical output, and the like depending on the temperature of the LD element. Therefore, in order to operate the LD element stably, it is necessary to control the temperature of the LD element to a predetermined temperature. Conventionally, LD
The temperature of the element is controlled by a temperature measuring element for measuring the temperature of the LD element and an LD based on the temperature information measured by the temperature measuring element.
This is performed by a Peltier element for cooling or heating the element. The temperature measuring element and the Peltier element are housed together with the LD element in a package that can be hermetically sealed to form an LD module.
【0003】ここで、従来のLDモジュールを図3に断
面図で示す。従来のLDモジュールは、基体21と蓋体22
とから成るパッケージ20の内部に、ペルチェ素子23,L
D素子24および測温素子25を気密に収容して成る。な
お、LD素子24および測温素子25は、これらを搭載する
ためのLD素子搭載用基板(サブキャリア)26の上に配
置されている。Here, a conventional LD module is shown in a sectional view in FIG. A conventional LD module includes a base 21 and a lid 22.
Peltier device 23, L
A D element 24 and a temperature measuring element 25 are housed in an airtight manner. The LD element 24 and the temperature measuring element 25 are arranged on an LD element mounting substrate (subcarrier) 26 for mounting these elements.
【0004】パッケージ20を構成する基体21は、酸化ア
ルミニウム(Al2 O3 )質焼結体等のセラミックスや
銅(Cu)−タングステン(W)合金,鉄(Fe)−ニ
ッケル(Ni)−コバルト(Co)合金等の金属から成
り、主として平板状の底板部21aと枠状の側壁部21bと
から構成され、上面が開口された箱状となっている。基
体21の底板部21aの上面にはペルチェ素子23が搭載固定
されており、このペルチェ素子23の上面には、LD素子
24および測温素子25がLD素子搭載用基板26の上に配置
された状態で搭載されている。[0004] The base 21 constituting the package 20 is made of ceramics such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) sintered body, copper (Cu) -tungsten (W) alloy, iron (Fe) -nickel (Ni) -cobalt. It is made of a metal such as a (Co) alloy, and is mainly composed of a flat bottom plate portion 21a and a frame-shaped side wall portion 21b, and has a box shape with an open upper surface. A Peltier element 23 is mounted and fixed on the upper surface of the bottom plate 21a of the base 21, and an LD element is mounted on the upper surface of the Peltier element 23.
24 and a temperature measuring element 25 are mounted in a state of being arranged on an LD element mounting substrate 26.
【0005】また、基体21の側壁部21bには、鉄−ニッ
ケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属から成
る光ファイバ固定部材としてのパイプ27が取着されてお
り、このパイプ27の内部には光ファイバ28が挿通されL
D素子24と光学的に結合した状態で固定されている。光
ファイバ28は、その先端の光入出射端がLD素子24と対
向して配置されており、LD素子24からのレーザ光を光
ファイバ28を介して外部に伝送できるようになってい
る。A pipe 27 as an optical fiber fixing member made of a metal such as an iron-nickel alloy or an iron-nickel-cobalt alloy is attached to a side wall 21b of the base 21. The optical fiber 28 is inserted through
It is fixed in a state of being optically coupled to the D element 24. The optical fiber 28 has a light input / output end at an end thereof facing the LD element 24, so that laser light from the LD element 24 can be transmitted to the outside via the optical fiber 28.
【0006】さらに、基体21の底板部21aまたは側壁部
21bには、リード端子29が固定されており、このリード
端子29は、ペルチェ素子23やLD素子24,測温素子25と
電気的に接続されている。Furthermore, the bottom plate 21a or the side wall of the base 21
A lead terminal 29 is fixed to 21b, and the lead terminal 29 is electrically connected to the Peltier element 23, the LD element 24, and the temperature measuring element 25.
【0007】また、蓋体22は、鉄−ニッケル−コバルト
合金や鉄−ニッケル合金等の金属から成る平板状のもの
であり、基体21の側壁部21bの上面に例えばシーム溶接
法により接合されることにより、基体21と蓋体22とから
成るパッケージを構成し、その内部にペルチェ素子23お
よびLD素子24ならびに測温素子25を収納し、気密に封
止している。The lid 22 is a flat plate made of a metal such as an iron-nickel-cobalt alloy or an iron-nickel alloy, and is joined to the upper surface of the side wall 21b of the base 21 by, for example, a seam welding method. Thus, a package including the base 21 and the lid 22 is formed, and the Peltier element 23, the LD element 24, and the temperature measuring element 25 are housed therein and hermetically sealed.
【0008】この従来のLDモジュールにおいて使用さ
れるLD素子搭載用基板(以下LD基板と略す)26につ
いて、図4を用いてより詳細に説明する。図4は、図3
のLD基板26とその上に配置されたLD素子24および測
温素子25とを示す斜視図である。LD基板26は、例えば
酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成る基
板30の上面の一端側に、LD素子24を搭載するための金
属薄膜から成る搭載部31を有している。搭載部31を構成
する金属薄膜は、例えばチタン(Ti)膜,白金(P
t)膜,金(Au)膜からなる3層構造の金属薄膜であ
る。この搭載部31の上に、LD素子24が例えば金(A
u)−錫(Sn)合金から成るろう材を介して固定され
ている。LD基板26はまた、その裏面にも例えばチタン
膜,白金膜,金膜からなる3層構造の金属薄膜(不図
示)が略全面に被着されており、この裏面の金属薄膜と
ペルチェ素子23とをろう付けすることによりLD基板26
がペルチェ素子23上に接合固定されている。An LD element mounting board (hereinafter abbreviated as LD board) 26 used in this conventional LD module will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 4 shows FIG.
FIG. 2 is a perspective view showing an LD substrate 26 and an LD element 24 and a temperature measuring element 25 arranged thereon. The LD substrate 26 has a mounting portion 31 made of a metal thin film for mounting the LD element 24 on one end of the upper surface of a substrate 30 made of an electrically insulating material such as an aluminum oxide sintered body. The metal thin film forming the mounting portion 31 is, for example, a titanium (Ti) film, platinum (P)
t) a three-layer metal thin film composed of a film and a gold (Au) film. On this mounting part 31, the LD element 24 is, for example, gold (A
It is fixed via a brazing material made of u) -tin (Sn) alloy. The LD substrate 26 also has a three-layer metal thin film (not shown) composed of, for example, a titanium film, a platinum film, and a gold film deposited on substantially the entire back surface thereof. LD board 26 by brazing
Are bonded and fixed on the Peltier element 23.
【0009】なお、測温素子25は、例えばサーミスタか
ら成り、基板30の上面の光ファイバ28と反対側にLD素
子24に隣接して搭載されている。この測温素子25は、温
度によってその電気抵抗値が変化し、その電気抵抗値の
変化をリード端子29を介して外部の制御回路に伝え、こ
の制御回路からの指示でペルチェ素子23を駆動すること
によりLD素子24を所定の温度に制御する。The temperature measuring element 25 is composed of, for example, a thermistor, and is mounted on the upper surface of the substrate 30 on the side opposite to the optical fiber 28, adjacent to the LD element 24. The temperature measuring element 25 changes its electric resistance value depending on the temperature, transmits the change in the electric resistance value to an external control circuit via a lead terminal 29, and drives the Peltier element 23 according to an instruction from the control circuit. Thus, the LD element 24 is controlled to a predetermined temperature.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】上記従来のLDモジュ
ールにおいては、LD素子24は作動時には発熱して高温
となり、作動停止時にはその温度が下がる。そこで、L
D素子24の作動時にはLD素子24を冷却し、逆に作動停
止時には加熱しなければならない。しかしながら、ペル
チェ素子23はある程度の熱容量を有することおよびLD
素子24との間にLD基板26を介していることから、ペル
チェ素子23による冷却状態と加熱状態とがすぐには切り
替わらずに、例えばLD素子24の作動開始時等にLD素
子24が定温状態となるまでに時間がかかり、迅速かつ高
精度なLD素子24の作動および温度制御を行なうことが
困難であるという問題点を有していた。In the above-described conventional LD module, the LD element 24 generates heat during operation and becomes high in temperature, and when the operation is stopped, the temperature drops. Then, L
The LD element 24 must be cooled when the D element 24 is operating, and heated when the operation is stopped. However, the Peltier element 23 has a certain heat capacity and
Since the LD substrate 26 is interposed between the LD element 24 and the element 24, the cooling state and the heating state of the Peltier element 23 do not switch immediately, and the LD element 24 is kept in a constant temperature state, for example, when the operation of the LD element 24 starts. It takes a long time to achieve the above, and it is difficult to quickly and accurately operate and control the temperature of the LD element 24.
【0011】本発明はかかる従来の問題点に鑑み完成さ
れたものであり、その目的は、迅速でかつ高精度な作動
および温度制御を行なうことが可能なLD基板およびL
Dモジュールを提供することにある。The present invention has been completed in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an LD substrate and an L substrate capable of performing quick and highly accurate operation and temperature control.
D module.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子搭載用基板は、絶縁基板上に半導体レーザ素子を搭載
するための搭載部と、この搭載部の周辺に形成された発
熱抵抗体とを具備することを特徴とするものである。A substrate for mounting a semiconductor laser device according to the present invention comprises a mounting portion for mounting a semiconductor laser device on an insulating substrate and a heating resistor formed around the mounting portion. It is characterized by having.
【0013】また、本発明のLDモジュールは、上記の
半導体レーザ素子搭載用基板上に半導体レーザ素子を搭
載するとともに、これらを気密封止されたパッケージの
内部にペルチェ素子を介して収容して成ることを特徴と
する。Further, an LD module according to the present invention comprises a semiconductor laser element mounted on the above-mentioned semiconductor laser element mounting board and accommodated in a hermetically sealed package via a Peltier element. It is characterized by the following.
【0014】本発明のLD基板およびLDモジュールに
よれば、LD素子が搭載される搭載部の周辺に発熱抵抗
体が形成されていることから、この発熱抵抗体により加
熱することによって、作動停止時のLD素子を常に作動
時と同様の高温となしておくことができ、これによりL
D素子の作動開始時等に迅速かつ高精度な作動開始およ
び温度制御を行なうことができる。According to the LD substrate and the LD module of the present invention, since the heating resistor is formed around the mounting portion on which the LD element is mounted, the heating is performed by the heating resistor to stop the operation when the operation is stopped. Can always be kept at the same high temperature as during operation.
Quick and accurate operation start and temperature control can be performed at the start of operation of the D element.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】次に、本発明を添付の図面を基に
詳細に説明する。図1は、本発明のLD基板およびこれ
を使用したLDモジュールの実施形態の一例を示す断面
図であり、本発明のLDモジュールは、基本的に、基体
1と蓋体2とから成るパッケージの内部にペルチェ素子
3,LD素子4,測温素子5ならびにLD基板6を気密
に収容して成る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of an LD substrate of the present invention and an LD module using the same. The LD module of the present invention basically includes a package comprising a base 1 and a lid 2. A Peltier element 3, an LD element 4, a temperature measuring element 5, and an LD substrate 6 are hermetically accommodated therein.
【0016】パッケージを構成する基体1は、酸化アル
ミニウム(Al2 O3 )質焼結体や窒化アルミニウム
(AlN)質焼結体,ムライト(3Al2 O3 ,2Si
O2 )質焼結体,炭化珪素(SiC)質焼結体,窒化珪
素(Si3 N4 )質焼結体,ガラスセラミックス等のセ
ラミックス材料、あるいは銅を含浸させたタングステン
多孔質体や鉄−ニッケル合金,鉄−ニッケル−コバルト
合金等の金属から成り、基体1の主要部は略平板状の底
板部1aと枠状の側壁部1bとから構成されている。な
お、底板部1aと側壁部1bとは同じ材料から形成され
ていてもよいし、互いに異なる材料から形成されていて
もよい。ただし、底板部1aと側壁部1bとを互いに異
なる材料で形成する場合には、両者の熱膨張係数の差が
できるだけ小さいものとなる組み合わせを選択すること
が好ましい。The substrate 1 constituting the package is made of a sintered body of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), a sintered body of aluminum nitride (AlN), mullite (3Al 2 O 3 , 2Si).
O 2 ) -based sintered body, silicon carbide (SiC) -based sintered body, silicon nitride (Si 3 N 4 ) -based sintered body, glass ceramics and other ceramic materials, or a tungsten porous body impregnated with copper or iron The main part of the base 1 is composed of a substantially flat bottom plate 1a and a frame-shaped side wall 1b. The bottom plate 1a and the side wall 1b may be formed of the same material or different materials. However, when the bottom plate portion 1a and the side wall portion 1b are formed of different materials, it is preferable to select a combination that minimizes the difference between the thermal expansion coefficients of the two.
【0017】基体1の底板部1aの上面には、ペルチェ
素子3が搭載固定される。ペルチェ素子3は、LD素子
4を所定の温度に冷却するための熱ポンプとして機能
し、測温素子5により測定したLD素子4の温度情報を
基にLD素子4が所定の温度となるように冷却する。そ
して、このペルチェ素子3の上面には、LD基板6が搭
載固定されており、このLD基板6上にはLD素子4お
よび測温素子5が配置されている。なお、測温素子5は
サーミスタ等から成る。A Peltier element 3 is mounted and fixed on the upper surface of the bottom plate 1a of the base 1. The Peltier element 3 functions as a heat pump for cooling the LD element 4 to a predetermined temperature, and controls the LD element 4 to a predetermined temperature based on temperature information of the LD element 4 measured by the temperature measuring element 5. Cooling. An LD substrate 6 is mounted and fixed on the upper surface of the Peltier element 3, and the LD element 4 and the temperature measuring element 5 are arranged on the LD substrate 6. The temperature measuring element 5 is composed of a thermistor or the like.
【0018】LD基板6は、図2に斜視図で示すよう
に、酸化アルミニウム質焼結体,窒化アルミニウム質焼
結体,ムライト質焼結体,炭化珪素質焼結体,窒化珪素
質焼結体,ガラスセラミックス等の電気絶縁性の材料か
ら成る、長方形等の四角平板状の絶縁基板7の上面にL
D素子4を搭載するための搭載部8を有するとともに、
搭載部8周辺の上面にLD素子4を加熱するための発熱
抵抗体9が被着されて成る。また、絶縁基板7の下面に
は、基板6をペルチェ素子3に接合するための接合用金
属層(不図示)が被着されている。As shown in a perspective view in FIG. 2, the LD substrate 6 is made of a sintered body of aluminum oxide, a sintered body of aluminum nitride, a sintered body of mullite, a sintered body of silicon carbide, a sintered body of silicon nitride. A rectangular flat plate-like insulating substrate 7 made of an electrically insulating material such as a body or glass ceramic is
A mounting portion 8 for mounting the D element 4;
A heating resistor 9 for heating the LD element 4 is attached to the upper surface around the mounting section 8. Further, a bonding metal layer (not shown) for bonding the substrate 6 to the Peltier element 3 is attached to the lower surface of the insulating substrate 7.
【0019】絶縁基板7は、例えば酸化アルミニウム質
焼結体から成る場合、酸化アルミニウム,酸化珪素,酸
化マグネシウム,酸化カルシウム等のセラミック粉末に
適当な有機バインダ,溶剤を添加混合して得た泥漿状の
ペーストを、公知のドクタブレード法によりシート状に
成形することによってセラミックグリーンシートを準備
し、このセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加
工や切断加工を施した後、この成形体を約1600℃の温度
で焼成することによって製作される。When the insulating substrate 7 is made of, for example, an aluminum oxide sintered body, a slurry-like product obtained by adding an appropriate organic binder and a solvent to a ceramic powder of aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, calcium oxide or the like is mixed. The ceramic green sheet is prepared by forming the paste of the above into a sheet shape by a known doctor blade method, and the ceramic green sheet is subjected to an appropriate punching process or a cutting process. It is manufactured by firing.
【0020】なお、絶縁基板7は、窒化アルミニウム質
焼結体や炭化珪素質焼結体,窒化珪素質焼結体で形成す
ると、これらの材料はその熱伝導率が40W/m・K以上
と高いため、基板6上に搭載されるLD素子4とペルチ
ェ素子3との間の熱伝達を良好に行なうことができ、L
D素子4の温度制御を迅速に行なうことが可能となる。When the insulating substrate 7 is formed of an aluminum nitride sintered body, a silicon carbide sintered body, or a silicon nitride sintered body, these materials have a thermal conductivity of 40 W / m · K or more. As a result, the heat transfer between the LD element 4 mounted on the substrate 6 and the Peltier element 3 can be favorably performed.
The temperature control of the D element 4 can be quickly performed.
【0021】絶縁基板7の上面に配設された搭載部8
は、絶縁基板7にLD素子4を接合するための下地金属
として機能し、その上面にはLD素子4が金−錫合金等
の低融点ろう材を介して取着される。The mounting section 8 provided on the upper surface of the insulating substrate 7
Functions as a base metal for joining the LD element 4 to the insulating substrate 7, and the LD element 4 is attached to the upper surface thereof through a low melting point brazing material such as a gold-tin alloy.
【0022】この搭載部8は、例えば基板7の側からチ
タン膜,白金膜,金膜の順で積層された3層構造の金属
薄膜から形成されている。チタン膜は、絶縁基板7に対
する密着金属であり、その厚みが好ましくは100 〜2000
オングストローム(Å)程度である。チタン膜の厚みが
100 オングストローム未満では、絶縁基体7に強固に密
着することが困難となる傾向にあり、2000オングストロ
ームを超えると、成膜時に発生する内部応力によって剥
離が発生しやすくなる。また、白金膜はチタン膜中のチ
タンが金膜に拡散するのを防止するバリア層であり、そ
の厚みが好ましくは500 〜10000 オングストローム程度
である。白金膜の厚みが500 オングストローム未満で
は、チタン膜中のチタンが金膜に拡散するのを十分に防
止することが困難となる傾向にあり、10000 オングスト
ロームを超えると、成膜時に発生する内部応力によって
剥離が発生しやすくなる。さらに、金膜は、搭載部8に
LD素子4を取着する際のろう材との濡れ性を向上させ
るためのものであり、その厚みが好ましくは1000〜5000
0 オングストローム程度である。金膜の厚みが1000オン
グストローム未満では、ろう材に対する十分な濡れ性が
得られなくなる傾向にあり、50000 オングストロームを
超えると、成膜時に発生する内部応力によって剥離が発
生しやすくなる。The mounting portion 8 is formed of, for example, a metal thin film having a three-layer structure in which a titanium film, a platinum film, and a gold film are stacked in this order from the substrate 7 side. The titanium film is a metal adherent to the insulating substrate 7 and preferably has a thickness of 100 to 2000.
Angstroms (Å). The thickness of the titanium film
If it is less than 100 Å, it tends to be difficult to firmly adhere to the insulating substrate 7. If it exceeds 2,000 Å, peeling is likely to occur due to internal stress generated during film formation. The platinum film is a barrier layer for preventing titanium in the titanium film from diffusing into the gold film, and preferably has a thickness of about 500 to 10,000 angstroms. If the thickness of the platinum film is less than 500 angstroms, it tends to be difficult to sufficiently prevent the titanium in the titanium film from diffusing into the gold film.If the thickness exceeds 10,000 angstroms, the internal stress generated during film formation may cause a problem. Peeling is likely to occur. Further, the gold film is for improving the wettability with the brazing material when attaching the LD element 4 to the mounting portion 8, and the thickness thereof is preferably 1,000 to 5,000.
0 Angstrom. If the thickness of the gold film is less than 1000 angstroms, sufficient wettability with respect to the brazing material tends not to be obtained, and if it exceeds 50,000 angstroms, peeling is likely to occur due to internal stress generated during film formation.
【0023】なお、このような搭載部8となるチタン
膜,白金膜,金膜は、スパッタリング法やイオンプレー
ティング法,蒸着法等の公知の薄膜成形技術を採用する
ことによって、これらの金属膜を絶縁基板7の上面に被
着させるとともに、公知のフォトリソグラフィ技術を用
いて所定のパターンにエッチングすることによって形成
される。The titanium film, platinum film, and gold film serving as the mounting portion 8 can be formed by using a known thin film forming technique such as a sputtering method, an ion plating method, or a vapor deposition method. Is formed on the upper surface of the insulating substrate 7 and is etched into a predetermined pattern using a known photolithography technique.
【0024】また、絶縁基板7の搭載部8周囲に配置さ
れた発熱抵抗体9は、LD素子4を加熱するための発熱
抵抗体であり、例えばチタン膜と白金膜とが積層された
2層構造の金属薄膜から形成されている。チタン膜は、
絶縁基板7に対する密着金属であり、その厚みが好まし
くは100 〜2000オングストローム程度である。チタン膜
の厚みが100 オングストローム未満では、絶縁基体7に
強固に密着することが困難となる傾向にあり、2000オン
グストロームを超えると、成膜時に発生する内部応力に
よって剥離が発生しやすくなる。また、白金膜は主要抵
抗体として機能し、その厚みが好ましくは500 〜10000
オングストローム程度である。白金膜の厚みが500 オン
グストローム未満では、白金膜にピンホール等の欠陥が
発生しやすく、均質な発熱抵抗体9を得ることが困難と
なる傾向にあり、10000 オングストロームを超えると、
成膜時に発生する内部応力によって剥離が発生しやすく
なる。このように、LD基板6には、搭載部8の周囲に
発熱抵抗体9が配置されていることから、LD素子4の
作動停止時に発熱抵抗体9を発熱させてLD素子4を作
動時と同様の高温としておくことができ、その結果LD
素子4の作動開始時に迅速かつ高精度の作動開始および
温度制御を行なうことができ、半導体レーザ素子4を常
に安定、かつ確実に作動させることが可能となる。The heating resistor 9 arranged around the mounting portion 8 of the insulating substrate 7 is a heating resistor for heating the LD element 4, and is, for example, a two-layer structure in which a titanium film and a platinum film are laminated. It is formed from a metal thin film with a structure. The titanium film is
It is a metal closely adhered to the insulating substrate 7 and preferably has a thickness of about 100 to 2000 Å. If the thickness of the titanium film is less than 100 angstroms, it tends to be difficult to firmly adhere to the insulating substrate 7, and if it exceeds 2000 angstroms, peeling is likely to occur due to internal stress generated during film formation. Further, the platinum film functions as a main resistor, and its thickness is preferably 500 to 10,000.
Angstroms. If the thickness of the platinum film is less than 500 angstroms, defects such as pinholes are likely to occur in the platinum film, and it tends to be difficult to obtain a uniform heating resistor 9. If the thickness exceeds 10,000 angstroms,
Separation is likely to occur due to internal stress generated during film formation. As described above, since the heating resistor 9 is arranged around the mounting portion 8 on the LD substrate 6, when the operation of the LD element 4 is stopped, the heating resistor 9 generates heat and the LD element 4 is operated. It can be kept at a similar high temperature, so that LD
When the operation of the element 4 is started, the operation can be started quickly and accurately and the temperature can be controlled, and the semiconductor laser element 4 can always be operated stably and reliably.
【0025】なお、発熱抵抗体9の発熱量は、0.1 〜10
00mW程度が好ましい。0.1 mW未満ではLD素子4を
十分に加熱することが困難となり、他方1000mWを超え
ると、LD素子4が高温となりすぎる危険がある。ま
た、一般にLD素子4が駆動される温度は約20〜80
℃であり、前記範囲内で温度を変化させることにより発
振波長を制御することもできる。The heating value of the heating resistor 9 is 0.1 to 10
About 00 mW is preferable. If it is less than 0.1 mW, it becomes difficult to sufficiently heat the LD element 4, and if it exceeds 1000 mW, there is a risk that the LD element 4 becomes too hot. Generally, the temperature at which the LD element 4 is driven is about 20 to 80.
° C, and the oscillation wavelength can be controlled by changing the temperature within the above range.
【0026】また、発熱抵抗体9は、例えばチタン膜と
白金膜とが積層された2層構造の金属薄膜から成る場合
であれば、前述の搭載部8を形成する際に絶縁基板7の
上面に被着させたチタン膜および白金膜の一部を発熱抵
抗体9として用いればよく、絶縁基板7上面にチタン
膜,白金膜,金膜を順次被着させるとともに、これらを
エッチングして搭載部8を形成するのと同時に最上層の
金層を除いた所定のパターンにエッチングして形成すれ
ばよい。If the heating resistor 9 is formed of a two-layered metal thin film in which a titanium film and a platinum film are laminated, for example, the upper surface of the insulating substrate 7 is formed when the mounting section 8 is formed. A part of the titanium film and the platinum film may be used as the heating resistor 9. The titanium film, the platinum film, and the gold film may be sequentially deposited on the upper surface of the insulating substrate 7, and these may be etched to mount the mounting portion. 8 may be formed by etching into a predetermined pattern excluding the uppermost gold layer at the same time.
【0027】そして、本発明のLD基板6においては、
発熱抵抗体9が搭載部8を取り囲むようにして配設され
ている。Then, in the LD substrate 6 of the present invention,
A heating resistor 9 is provided so as to surround the mounting portion 8.
【0028】発熱抵抗体9は、搭載部8との間に好まし
くは0.01〜1mmの略一定の間隔をあけて搭載部8の周
りを略一周めぐるようにして形成されており、これによ
りLD素子4を短い距離で略均一に加熱することがで
き、迅速かつ精度の高い温度制御が可能となる。このよ
うに発熱抵抗体9は、搭載部8との間に0.01〜1mmの
略一定の間隔をあけて搭載部8の周りを略一周めぐらせ
た構成なので、絶縁基板7上に大きな領域を占有するこ
とがない。その結果、基板6が大型化することはない。
そして、発熱抵抗体9と搭載部8との間隔が0.01mm未
満の場合、発熱抵抗体9と搭載部8との間に電気的な短
絡が生じる危険性があり、他方、1mmを超えると、搭
載部8に搭載されるLD素子4から発熱抵抗体9までの
間隔が大きすぎて、LD素子4を迅速に加熱することが
困難になる傾向にある。The heating resistor 9 is formed so as to go around the mounting portion 8 substantially at a substantially constant interval of preferably 0.01 to 1 mm with the mounting portion 8, thereby forming an LD element. 4 can be heated almost uniformly over a short distance, and temperature control can be performed quickly and accurately. As described above, since the heating resistor 9 is arranged so as to make a round around the mounting portion 8 with a substantially constant interval of 0.01 to 1 mm between the heating resistor 9 and the mounting portion 8, it occupies a large area on the insulating substrate 7. Never do. As a result, the size of the substrate 6 does not increase.
When the distance between the heating resistor 9 and the mounting portion 8 is less than 0.01 mm, there is a risk that an electrical short circuit may occur between the heating resistor 9 and the mounting portion 8. Since the distance from the LD element 4 mounted on the mounting section 8 to the heating resistor 9 is too large, it tends to be difficult to quickly heat the LD element 4.
【0029】また、発熱抵抗体9の幅は、0.01〜1mm
程度が好ましい。発熱抵抗体9の幅が0.01mm未満で
は、発熱抵抗体9に断線が発生する恐れが高くなる。他
方1mmを超えると、発熱抵抗体9の電気抵抗値が小さ
くなり過ぎて、発熱の効率が低下する。The width of the heating resistor 9 is 0.01 to 1 mm.
The degree is preferred. If the width of the heating resistor 9 is less than 0.01 mm, the risk of disconnection of the heating resistor 9 increases. On the other hand, if it exceeds 1 mm, the electric resistance value of the heating resistor 9 becomes too small, and the heat generation efficiency decreases.
【0030】また、発熱抵抗体9の長さは、0.5 〜50m
m程度が好ましい。発熱抵抗体9の長さが0.5 mm未満
では、発熱抵抗体としての十分な電気抵抗値を得るのが
困難となる傾向にあり、他方10mmを超えると、そのよ
うな長い発熱抵抗体9を搭載部8の周囲に設けるために
基板6が大型化してしまう。The length of the heating resistor 9 is 0.5 to 50 m.
m is preferable. If the length of the heating resistor 9 is less than 0.5 mm, it tends to be difficult to obtain a sufficient electric resistance value as the heating resistor, and if it exceeds 10 mm, such a long heating resistor 9 is mounted. Since the substrate 6 is provided around the portion 8, the size of the substrate 6 increases.
【0031】さらに、発熱抵抗体9の両端部には、外部
の制御回路等に電気的に接続される端子電極9aが形成
されている。この端子電極9aは、発熱抵抗体9の両端
部に、例えば金の薄膜を被着させて成る。このような端
子電極9aは、絶縁基板7の上面にチタン,白金,金の
薄膜を順次被着させ、これらをエッチングして搭載部8
および発熱抵抗体9を形成する際に、発熱抵抗体9の両
端部を覆う金膜を残しておくことにより形成される。Further, terminal electrodes 9a electrically connected to an external control circuit and the like are formed at both ends of the heating resistor 9. The terminal electrode 9a is formed by depositing, for example, a gold thin film on both ends of the heating resistor 9. Such a terminal electrode 9a is formed by sequentially depositing a thin film of titanium, platinum, and gold on the upper surface of the insulating substrate 7, etching these, and mounting the mounting portion 8a.
When the heating resistor 9 is formed, it is formed by leaving a gold film covering both end portions of the heating resistor 9.
【0032】また、絶縁基板7の下面(裏面)に被着さ
せた接合用金属層は、搭載部8を構成する金属薄膜と同
じ構成の金属薄膜から形成すればよい。The bonding metal layer adhered to the lower surface (back surface) of the insulating substrate 7 may be formed from a metal thin film having the same configuration as the metal thin film forming the mounting portion 8.
【0033】そして、図1に示すように、基体1の側壁
1bにはこれを貫通するようにして鉄−ニッケル合金や
鉄−ニッケル−コバルト合金等の金属から成るパイプ10
が取着固定されている。パイプ10は、パッケージに光フ
ァイバ11を固定するためのものであり、その内部に光フ
ァイバ11が挿通固定される。光ファイバ11は、その先端
がLD素子4と対向するようにして配置されており、こ
れによりLD素子4から発生するレーザ光を光ファイバ
11を介して外部に伝送することができる。As shown in FIG. 1, a pipe 10 made of a metal such as an iron-nickel alloy or an iron-nickel-cobalt alloy is formed on the side wall 1b of the base 1 so as to penetrate the side wall 1b.
Is fixedly attached. The pipe 10 is for fixing the optical fiber 11 to a package, and the optical fiber 11 is inserted and fixed therein. The optical fiber 11 is disposed so that the tip thereof faces the LD element 4, whereby laser light generated from the LD element 4 is
11 can be transmitted to the outside.
【0034】さらに、基体1の底板部1aまたは側壁部
1bには、鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト
合金等の金属から成るリード端子12がパッケージの外部
に突出するようにして設けられる。このリード端子12
は、基体1の底板部1aまたは側壁部1bを貫通するよ
うにして設けられる、または基体1の内部から外部に導
出する配線導体に接合されることにより、パッケージの
内部と外部とを電気的に接続することを可能とする。そ
して、リード端子12には、パッケージ内部のペルチェ素
子3,LD素子4,測温素子5,発熱抵抗体9が電気的
に接続されている。Further, a lead terminal 12 made of a metal such as an iron-nickel alloy or an iron-nickel-cobalt alloy is provided on the bottom plate 1a or the side wall 1b of the base 1 so as to protrude outside the package. This lead terminal 12
Is provided so as to penetrate the bottom plate portion 1a or the side wall portion 1b of the base 1, or is connected to a wiring conductor extending from the inside of the base 1 to the outside, thereby electrically connecting the inside and the outside of the package. Enable connection. The lead terminals 12 are electrically connected to the Peltier element 3, the LD element 4, the temperature measuring element 5, and the heating resistor 9 inside the package.
【0035】他方、蓋体2は、鉄−ニッケル合金や鉄−
ニッケル−コバルト合金等の金属から成る略平板であ
り、基体1の側壁部1bの上面に例えばシーム溶接によ
り接合される。そして、これにより基体1と蓋体2とか
ら成る箱状のパッケージの内部にペルチェ素子3,LD
素子4および測温素子5等が気密に封止されている。な
お、蓋体2をシーム溶接により側壁部1bに接合する場
合であって、側壁部1bがセラミックス材料や銅を含浸
させたタングステン多孔質体から成る場合、側壁部1b
の上面に鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合
金から成る金属枠体をシーム溶接のための下地金属部材
として予め取着させておく必要がある。On the other hand, the lid 2 is made of iron-nickel alloy or iron-nickel.
It is a substantially flat plate made of a metal such as a nickel-cobalt alloy, and is joined to the upper surface of the side wall 1b of the base 1 by, for example, seam welding. Then, the Peltier device 3 and the LD are placed inside a box-shaped package including the base 1 and the lid 2.
The element 4 and the temperature measuring element 5 are hermetically sealed. When the lid 2 is joined to the side wall 1b by seam welding, and when the side wall 1b is made of a porous tungsten material impregnated with a ceramic material or copper, the side wall 1b is formed.
It is necessary to previously attach a metal frame made of an iron-nickel alloy or an iron-nickel-cobalt alloy as an underlying metal member for seam welding.
【0036】かくして、本発明のLD基板およびLDモ
ジュールによれば、LD素子4の作動停止時にLD素子
4を作動時と同様の高温に加熱することにより、迅速か
つ高精度の温度制御が可能となる。Thus, according to the LD substrate and the LD module of the present invention, when the operation of the LD element 4 is stopped, the LD element 4 is heated to the same high temperature as that during the operation, so that quick and accurate temperature control is possible. Become.
【0037】なお、本発明のLD基板およびLDモジュ
ールは上述の実施形態に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であれば種々の変更は可能で
ある。例えば、上述の実施形態の一例では、LD基板6
の搭載部8および発熱抵抗体9は、密着金属としてチタ
ンを、バリア層および主要抵抗体として白金を使用した
が、密着金属としては、クロム(Cr),タンタル(T
a),ニオブ(Nb),ニクロム(Ni−Cr),窒化
タンタル(Ta2 N)等を使用してもよく、またバリア
層および主要抵抗体としては、ニッケル(Ni),パラ
ジウム(Pd),ロジウム(Rh),ルテニウム(R
u),チタン(Ti)−タングステン(W)合金等を用
いてもよい。The LD substrate and the LD module of the present invention are not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in one example of the above-described embodiment, the LD substrate 6
The mounting portion 8 and the heating resistor 9 used titanium as the adhesion metal and platinum as the barrier layer and the main resistor, but chromium (Cr) and tantalum (T
a), niobium (Nb), nichrome (Ni—Cr), tantalum nitride (Ta 2 N), etc., and nickel (Ni), palladium (Pd), Rhodium (Rh), ruthenium (R
u), a titanium (Ti) -tungsten (W) alloy or the like may be used.
【0038】また、LD基板6の搭載部8の上面にLD
素子4を取着するための、例えば金−錫合金から成るろ
う材を、スパッタリング法等を採用して所定の厚みに被
着させてもよい。この場合には、搭載部8にLD素子4
を搭載する際にろう材を配置する手間を省くことができ
る。Further, an LD is provided on the upper surface of the mounting portion 8 of the LD substrate 6.
A brazing material made of, for example, a gold-tin alloy for attaching the element 4 may be applied to a predetermined thickness by employing a sputtering method or the like. In this case, the LD element 4
This eliminates the need for arranging the brazing material when mounting the device.
【0039】[0039]
【発明の効果】本発明のLD基板およびLDモジュール
は、LD素子が搭載される基板の搭載部の周囲に発熱抵
抗体が配設されていることから、この発熱抵抗体により
加熱することによって作動停止時のLD素子を作動時と
同様の高温としておくことができ、これによってLD素
子の作動開始時等に、迅速にLD素子の作動開始が行
え、かつ即時に高精度な温度制御を行なうことができ
る。As described above, the LD substrate and the LD module of the present invention are operated by being heated by the heating resistor since the heating resistor is provided around the mounting portion of the substrate on which the LD element is mounted. The LD element at the time of stop can be kept at the same high temperature as that at the time of operation, whereby the operation of the LD element can be started quickly at the time of the start of operation of the LD element, etc., and high-precision temperature control can be immediately performed. Can be.
【図1】本発明のLDモジュールの一実施形態の断面図
である。FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of an LD module according to the present invention.
【図2】図1のLDモジュールに使用される本発明のL
D基板の斜視図である。FIG. 2 shows the L of the present invention used in the LD module of FIG. 1;
It is a perspective view of D board.
【図3】従来のLDモジュールの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional LD module.
【図4】図4のLDモジュールに使用されるLD基板の
斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of an LD substrate used in the LD module of FIG. 4;
1:基体 2:蓋体 3:ペルチェ素子 4:LD素子 5:測温素子 6:LD基板 7:絶縁基板 8:搭載部 9:発熱抵抗体 1: Base 2: Lid 3: Peltier element 4: LD element 5: Temperature measuring element 6: LD substrate 7: Insulating substrate 8: Mounting part 9: Heating resistor
Claims (2)
ための搭載部と、該搭載部の周辺に形成された発熱抵抗
体とを具備して成ることを特徴とする半導体レーザ素子
搭載用基板。1. A semiconductor laser device mounting substrate, comprising: a mounting portion for mounting a semiconductor laser device on an insulating substrate; and a heating resistor formed around the mounting portion. .
板上に半導体レーザ素子を搭載するとともに、これらを
気密封止されたパッケージの内部にペルチェ素子を介し
て収容して成ることを特徴とする半導体レーザモジュー
ル。2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is mounted on the substrate for mounting the semiconductor laser device, and the semiconductor laser device is accommodated in a hermetically sealed package via a Peltier device. Semiconductor laser module.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27755399A JP2001102670A (en) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | Board for mounting semiconductor laser element and semiconductor laser module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27755399A JP2001102670A (en) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | Board for mounting semiconductor laser element and semiconductor laser module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001102670A true JP2001102670A (en) | 2001-04-13 |
Family
ID=17585144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP27755399A Pending JP2001102670A (en) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | Board for mounting semiconductor laser element and semiconductor laser module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001102670A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008085272A (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-10 | Sanyo Electric Co Ltd | Submount and semiconductor device using the same |
WO2009118916A1 (en) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | Nec Corporation | Multi-chip hybrid-mounted device and method of manufacturing the same |
-
1999
- 1999-09-29 JP JP27755399A patent/JP2001102670A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008085272A (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-10 | Sanyo Electric Co Ltd | Submount and semiconductor device using the same |
WO2009118916A1 (en) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | Nec Corporation | Multi-chip hybrid-mounted device and method of manufacturing the same |
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