JP2001217498A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JP2001217498A
JP2001217498A JP2000022913A JP2000022913A JP2001217498A JP 2001217498 A JP2001217498 A JP 2001217498A JP 2000022913 A JP2000022913 A JP 2000022913A JP 2000022913 A JP2000022913 A JP 2000022913A JP 2001217498 A JP2001217498 A JP 2001217498A
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JP
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semiconductor laser
laser
stem
heat sink
thin film
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Withdrawn
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JP2000022913A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Sasao
正典 笹尾
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To firmly braze a semiconductor laser chip to a laser stem and improve a wettability of a brazing material for brazing the laser stem to a heat sink in a semiconductor laser which is made by brazing the semiconductor laser chip to the laser stem with In and then brazing the laser stem to the heat sink. SOLUTION: The semiconductor laser is made by brazing the semiconductor laser chip 16 to the laser stem 15 with In and then brazing the laser stem 15 to the heat sink 14. At least a part of the laser stem 15 which is in contact with the heat sink 14 is surface-treated with a metal thin film 20. A part of the laser stem 15 in contact with the semiconductor laser chip 16 is not formed with a metal thin film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザーに関
し、特に詳細には、半導体レーザーチップの取付部分の
構造が改善された半導体レーザーに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser, and more particularly to a semiconductor laser in which a structure of a mounting portion of a semiconductor laser chip is improved.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば特開平10−190130
号に示されているように、半導体レーザーチップを放熱
板(ヒートスプレッダー)上に接合してなる構造の半導
体レーザーが公知となっている。また、このように半導
体レーザーチップを放熱板上に直接固定する他、半導体
レーザーをレーザーステムに接合した上で、このレーザ
ーステムを放熱板上に固定する構造も知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-190130
As shown in the publication, a semiconductor laser having a structure in which a semiconductor laser chip is bonded on a heat sink (heat spreader) is known. In addition to fixing the semiconductor laser chip directly on the heat sink in this way, there is also known a structure in which a semiconductor laser is bonded to a laser stem and the laser stem is fixed on the heat sink.

【0003】そして、上述のように半導体レーザーチッ
プを放熱板やレーザーステム等の金属部材に接合するに
は、半田やIn等を用いたロウ付けの手法が多く採用さ
れている。このロウ付けを行なう場合、上記特開平10
−190130号にも示されているように、ロウ材のヌ
レ性を良くするために、ロウ付けされる接合面を金属薄
膜で表面処理することが広くなされている。特に、半導
体レーザーチップをレーザーステムに接合する場合に
は、レーザーステムの半導体レーザーチップを接合する
面に金薄膜を形成することが多い。
[0003] In order to join a semiconductor laser chip to a metal member such as a heat sink or a laser stem as described above, a brazing method using solder, In, or the like is often used. When performing this brazing, the method disclosed in
As shown in -190130, in order to improve the wetting property of the brazing material, the surface to be brazed is widely treated with a metal thin film. In particular, when a semiconductor laser chip is bonded to a laser stem, a gold thin film is often formed on the surface of the laser stem to which the semiconductor laser chip is bonded.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
にレーザーステムに半導体レーザーチップをInにより
ロウ付けする半導体レーザー、特にその中でも高出力タ
イプの半導体レーザーにおいて、レーザーステムの半導
体レーザーチップを接合する面に金薄膜が存在すると、
金とInとが部分的に合金化を起こして、Inが一様に
溶けないという不具合が生じる。そうであると、均一な
ロウ付けが不可能となり、そのために、この部分の熱抵
抗が高くなったり、機械的強度が低くなる等の問題が生
じる。
However, as described above, the semiconductor laser chip of the laser stem is joined to a semiconductor laser in which the semiconductor laser chip is brazed to the laser stem by In, especially a high-power type semiconductor laser. If there is a gold thin film on the surface,
Gold and In partially alloy with each other, causing a problem that In is not uniformly melted. If this is the case, uniform brazing becomes impossible, which causes problems such as an increase in thermal resistance of this portion and a decrease in mechanical strength.

【0005】そこで、レーザーステムの半導体レーザー
チップを接合する面に、金以外の金属薄膜、例えばNi
やPt等の薄膜を形成することにより、上述の問題を解
決しようとする試みもなされている。
Therefore, a metal thin film other than gold, for example, Ni
Attempts have been made to solve the above-mentioned problems by forming a thin film of Pt or Pt.

【0006】しかしそのようにすると、レーザーステム
の放熱板に接合する部分に形成されたNiやPt等の薄
膜のために、別の問題が生じることが判明した。すなわ
ち、このレーザーステムと放熱板との接合は、半導体レ
ーザーの性能保持上、レーザーステムと半導体レーザー
チップとをロウ付けするInの融点である150℃未満の
低温で行なう必要がある。その際、レーザーステムの放
熱板に接合する部分にNiやPt等の薄膜が形成されて
いると、ロウ材のヌレ性が悪化してロウ付けが良好にな
されず、そのため所望の接合強度が得られない、放熱性
が悪くなる、といった問題が生じるのである。
However, it has been found that such a problem causes another problem due to the thin film of Ni, Pt, or the like formed at the portion of the laser stem joined to the heat sink. That is, in order to maintain the performance of the semiconductor laser, it is necessary to join the laser stem and the heat sink at a low temperature of less than 150 ° C., which is the melting point of In for brazing the laser stem and the semiconductor laser chip. At this time, if a thin film of Ni, Pt, or the like is formed on the portion of the laser stem that is joined to the heat sink, the wetting property of the brazing material will deteriorate and brazing will not be good, and the desired joining strength will not be obtained. That is, there arises such a problem that the heat dissipation cannot be achieved.

【0007】この問題を解決するために、接合面をフラ
ックスにより洗浄することも考えられているが、そうす
る場合は、フラックス洗浄に関わる工数アップや、フラ
ックス残渣による半導体レーザーの汚染が問題になる。
In order to solve this problem, it has been considered to clean the bonding surface with a flux. However, in such a case, the number of steps involved in the flux cleaning is increased, and contamination of the semiconductor laser by the flux residue becomes a problem. .

【0008】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、半導体レーザーチップがレーザーステムにIn
によりロウ付けされ、このレーザーステムが放熱板にロ
ウ付けされてなる半導体レーザーにおいて、レーザース
テムに対する半導体レーザーチップのロウ付けが良好に
なされ、その一方、放熱板にレーザーステムを接合する
ロウ材のヌレ性を、フラックス洗浄等を必要としないで
改善することができる半導体レーザーを提供することを
目的とする。
[0008] The present invention has been made in view of the above circumstances, and a semiconductor laser chip is provided with In
In a semiconductor laser in which the laser stem is brazed to a heat sink, the semiconductor laser chip is successfully brazed to the laser stem, while the solder material that joins the laser stem to the heat sink is welded. It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser whose performance can be improved without requiring flux cleaning or the like.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザーは、前述したように半導体レーザーチップがレーザ
ーステムにInによりロウ付けされ、このレーザーステ
ムが放熱板にロウ付けされてなる半導体レーザーにおい
て、レーザーステムの放熱板に接する部分の少なくとも
一部が金薄膜によって表面処理され、レーザーステムの
半導体レーザーチップに接する部分には、金薄膜が形成
されていないことを特徴とするものである。
As described above, the semiconductor laser according to the present invention is a semiconductor laser in which a semiconductor laser chip is brazed to a laser stem by In and the laser stem is brazed to a heat sink. At least a part of a portion of the stem in contact with the heat radiating plate is surface-treated with a gold thin film, and a gold thin film is not formed on a portion of the laser stem in contact with the semiconductor laser chip.

【0010】なお上記レーザーステムの半導体レーザー
チップに接する部分は、NiおよびPtの少なくとも一
方の薄膜によって表面処理されることが望ましい。
The surface of the laser stem in contact with the semiconductor laser chip is desirably treated with at least one of Ni and Pt thin films.

【0011】またこのレーザーステムは、銅、または銅
/タングステンから形成されることが望ましい。そして
このレーザーステムは、放熱板に対して、Inの融点15
0℃よりも低い融点を持つ低温半田でロウ付けされるこ
とが望ましい。
Preferably, the laser stem is made of copper or copper / tungsten. And this laser stem, with respect to the heat sink, the melting point of In 15
It is desirable to braze with low-temperature solder having a melting point lower than 0 ° C.

【0012】また本発明の半導体レーザーにおいては、
放熱板がペルチェ素子を介して半導体レーザーパッケー
ジ内に固定され、レーザーステム、放熱板、ペルチェ素
子および半導体レーザーパッケージの接合部が、融点15
0℃未満の低温半田でロウ付けされることが望ましい。
In the semiconductor laser of the present invention,
The heat sink is fixed in the semiconductor laser package via the Peltier element, and the junction of the laser stem, the heat sink, the Peltier element and the semiconductor laser package has a melting point of 15 ° C.
It is desirable to braze with low-temperature solder of less than 0 ° C.

【0013】また本発明の半導体レーザーにおいては、
放熱板がペルチェ素子を介して半導体レーザーパッケー
ジ内に固定され、このペルチェ素子の放熱板に接合する
部分、および半導体レーザーパッケージに接合する部分
の少なくとも一部に金薄膜が形成されるのが望ましい。
In the semiconductor laser of the present invention,
It is desirable that the heat sink is fixed in the semiconductor laser package via the Peltier element, and that a gold thin film is formed on at least a part of the Peltier element joined to the heat sink and at least a part of the part joined to the semiconductor laser package.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明の半導体レーザーにおいては、レ
ーザーステムの半導体レーザーチップに接する部分に金
薄膜が形成されていないので、この部分に金薄膜が存在
することに起因する前述の問題、つまり、均一なロウ付
けが不可能となって、この部分の熱抵抗が高くなった
り、機械的強度が低くなるといった問題を解決すること
ができる。
According to the semiconductor laser of the present invention, since the gold thin film is not formed in the portion of the laser stem in contact with the semiconductor laser chip, the above-mentioned problem caused by the presence of the gold thin film in this portion, that is, The problem that uniform brazing becomes impossible and the thermal resistance of this part becomes high and the mechanical strength becomes low can be solved.

【0015】その一方で、本発明の半導体レーザーにお
いては、レーザーステムの放熱板に接する部分の少なく
とも一部が金薄膜によって表面処理されていることによ
り、この部分に対してフラックス洗浄を行なわなくても
ロウ材のヌレ性が良くなって、ロウ付けが良好になされ
るようになる。そこで、このロウ付け部分の接合強度が
高くなり、また放熱性も良好なものとなる。このように
フラックス洗浄を行なわなくて済めば、フラックス洗浄
に関わる工数アップや、フラックス残渣による半導体レ
ーザーの汚染を回避することができる。
On the other hand, in the semiconductor laser of the present invention, since at least a part of the portion of the laser stem that is in contact with the heat sink is surface-treated with a thin gold film, the portion is not subjected to flux cleaning. Also, the wetting property of the brazing material is improved, so that the brazing can be performed well. Therefore, the joining strength of the brazed portion is increased, and the heat dissipation is also improved. If the flux cleaning need not be performed as described above, the number of steps involved in the flux cleaning can be increased, and the contamination of the semiconductor laser due to the flux residue can be avoided.

【0016】そして、レーザーステムが放熱板に対し
て、Inの融点150℃よりも低い融点を持つ低温半田で
ロウ付けされる場合は、Inによる半導体レーザーチッ
プとレーザーステムとのロウ付け部分に、高温からの悪
影響が及ぶことを防止できる。
When the laser stem is soldered to the heat sink with a low-temperature solder having a melting point lower than 150 ° C. of In, the brazing portion between the semiconductor laser chip and the laser stem by In is: It is possible to prevent adverse effects from high temperatures.

【0017】また、放熱板がペルチェ素子を介して半導
体レーザーパッケージ内に固定され、レーザーステム、
放熱板、ペルチェ素子および半導体レーザーパッケージ
の接合部が、融点150℃未満の低温半田でロウ付けされ
る場合も、上記と同様に、Inによる半導体レーザーチ
ップとレーザーステムとのロウ付け部分に、高温からの
悪影響が及ぶことを防止できる。
Further, a heat sink is fixed in the semiconductor laser package via a Peltier device, and a laser stem,
In the same manner as described above, when the joint between the heat sink, the Peltier element, and the semiconductor laser package is brazed with low-temperature solder having a melting point of less than 150 ° C., a high temperature is applied to the brazing portion between the semiconductor laser chip and the laser stem by In. Can be prevented from being adversely affected.

【0018】また本発明の半導体レーザーにおいて、放
熱板がペルチェ素子を介して半導体レーザーパッケージ
内に固定され、このペルチェ素子の放熱板に接合する部
分、および半導体レーザーパッケージに接合する部分の
少なくとも一部に金薄膜が形成されている場合は、この
金薄膜の熱伝導性が高いことにより熱接触抵抗が低減さ
れて、冷却効率が向上する。
Further, in the semiconductor laser of the present invention, the radiator plate is fixed in the semiconductor laser package via the Peltier device, and at least a part of the Peltier device bonded to the radiator plate and a portion bonded to the semiconductor laser package In the case where a gold thin film is formed, the thermal conductivity of the gold thin film is high, so that the thermal contact resistance is reduced and the cooling efficiency is improved.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は、本発明の第1の実施形態
による半導体レーザーの側面形状を示すものであり、ま
た図2は、その要部を分解して示すものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a side view of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an exploded view of a main part thereof.

【0020】図示される通りこの半導体レーザーは、パ
ッケージベース10およびパッケージキャップ11からなる
パッケージ12と、パッケージベース10の上に固定された
ペルチェ素子13と、このペルチェ素子13の上にヒートス
プレッダー(放熱板)14を介して固定されたレーザース
テム15と、このレーザーステム15に取り付けられた半導
体レーザーチップ16とを有している。
As shown, the semiconductor laser includes a package 12 comprising a package base 10 and a package cap 11, a Peltier device 13 fixed on the package base 10, and a heat spreader (radiation) on the Peltier device 13. It has a laser stem 15 fixed via a plate 14 and a semiconductor laser chip 16 attached to the laser stem 15.

【0021】またパッケージキャップ11に形成された窓
部には窓ガラス17が取り付けられ、半導体レーザーチッ
プ16から出射したレーザービーム18は、この窓ガラス17
を透過してパッケージ12の外に出射するようになってい
る。
A window glass 17 is attached to a window formed in the package cap 11, and a laser beam 18 emitted from a semiconductor laser chip 16 is applied to the window glass 17.
And is emitted out of the package 12.

【0022】以下図2を参照して、その製造方法ととも
に上記構成をさらに詳しく説明する。レーザーステム15
はCuからなり、その表面にNiメッキが施されたもの
である。このレーザーステム15の下面15b、つまりヒー
トスプレッダー14に接する面は、例えば蒸着によるAu
(金)薄膜20によって表面処理されるが、半導体レーザ
ーチップ16を接合する面15aにはAu薄膜による表面処
理はなされない。
Referring to FIG. 2, the above-mentioned configuration will be described in more detail together with the manufacturing method. Laser stem 15
Is made of Cu and its surface is plated with Ni. The lower surface 15 b of the laser stem 15, that is, the surface in contact with the heat spreader 14 is, for example, Au
Although the surface treatment is performed by the (gold) thin film 20, the surface treatment by the Au thin film is not performed on the surface 15a to which the semiconductor laser chip 16 is bonded.

【0023】一方、ペルチェ素子13の上面と下面、つま
りヒートスプレッダー14に接合される面とパッケージベ
ース10に接合される面は、それぞれAuメッキ21(下面
側については図示を省略)により表面処理される。
On the other hand, the upper surface and the lower surface of the Peltier element 13, that is, the surface to be joined to the heat spreader 14 and the surface to be joined to the package base 10 are surface-treated by Au plating 21 (the lower surface is not shown). You.

【0024】レーザーステム15の上記接合面15aには、
Inにより半導体レーザーチップ16がロウ付けされる。
その後このレーザーステム15とヒートスプレッダー14、
ヒートスプレッダー14とペルチェ素子13、ペルチェ素子
13とパッケージベース10とが、フラックス洗浄はせず
に、Inの融点150℃よりも低い融点を持つ低温半田2
2、23、24によってそれぞれロウ付けされる。
On the joint surface 15a of the laser stem 15,
The semiconductor laser chip 16 is brazed by In.
After that, this laser stem 15 and heat spreader 14,
Heat spreader 14, Peltier device 13, Peltier device
13 and the package base 10 are soldered with a low temperature solder having a melting point lower than 150 ° C.
Brazed by 2, 23, 24 respectively.

【0025】以上した通り本実施形態の半導体レーザー
においては、レーザーステム15の半導体レーザーチップ
16に接する部分にAu薄膜が形成されていないので、こ
の部分にAu膜が存在することに起因する問題、つま
り、均一なロウ付けが不可能となって、この部分の熱抵
抗が高くなったり、機械的強度が低くなるといった問題
を解決することができる。
As described above, in the semiconductor laser of this embodiment, the semiconductor laser chip of the laser stem 15
Since the Au thin film is not formed in the portion in contact with 16, a problem caused by the existence of the Au film in this portion, that is, uniform brazing becomes impossible, and the thermal resistance of this portion increases. The problem that the mechanical strength is reduced can be solved.

【0026】その一方で、この半導体レーザーにおいて
は、レーザーステム15のヒートスプレッダー14に接する
部分がAu薄膜20によって表面処理されていることによ
り、この部分に対してフラックス洗浄を行なわなくても
ロウ材のヌレ性が良くなって、ロウ付けが良好になされ
るようになる。そこで、このロウ付け部分の接合強度が
高くなり、また放熱性も良好なものとなる。このように
フラックス洗浄を行なわなくて済めば、フラックス洗浄
に関わる工数アップや、フラックス残渣による半導体レ
ーザーの汚染を回避することができる。
On the other hand, in this semiconductor laser, the portion of the laser stem 15 in contact with the heat spreader 14 is surface-treated with the Au thin film 20, so that this portion can be brazed without flux cleaning. Is improved, and brazing can be performed satisfactorily. Therefore, the joining strength of the brazed portion is increased, and the heat dissipation is also improved. If the flux cleaning need not be performed as described above, the number of steps involved in the flux cleaning can be increased, and the contamination of the semiconductor laser due to the flux residue can be avoided.

【0027】そして、レーザーステム15とヒートスプレ
ッダー14、ヒートスプレッダー14とペルチェ素子13、ペ
ルチェ素子13とパッケージベース10とを、Inの融点15
0℃よりも低い融点を持つ低温半田22、23、24によって
それぞれロウ付けしているので、Inによる半導体レー
ザーチップ16とレーザーステム15とのロウ付け部分に、
高温から悪影響が及ぶことを防止できる。
Then, the laser stem 15 and the heat spreader 14, the heat spreader 14 and the Peltier device 13, the Peltier device 13 and the package base 10 are connected to the melting point 15 of In.
Since each is brazed by low-temperature solders 22, 23, and 24 having a melting point lower than 0 ° C., a brazing portion between the semiconductor laser chip 16 and the laser stem 15 by In,
It is possible to prevent adverse effects from high temperatures.

【0028】また、ペルチェ素子13の上面と下面がそれ
ぞれ、熱伝導性が高いAuメッキ21により表面処理され
ているので、これらの面にその他Ni等の金属薄膜を形
成する場合と比べれば、ペルチェ素子13とヒートスプレ
ッダー14との間、ペルチェ素子13とパッケージベース10
との間の熱接触抵抗がより低くなって、冷却効率が向上
する。
Since the upper surface and the lower surface of the Peltier element 13 are each surface-treated by Au plating 21 having high thermal conductivity, the Peltier element 13 is compared with the case where a metal thin film such as Ni is formed on these surfaces. Peltier device 13 and package base 10 between device 13 and heat spreader 14
And the thermal contact resistance between them is lower, and the cooling efficiency is improved.

【0029】なお、レーザーステム15とヒートスプレッ
ダー14との接合は、導電性と放熱性を考慮するとロウ付
けによるのが好ましいが、ヒートスプレッダー14とペル
チェ素子13、ペルチェ素子13とパッケージベース10との
接合には、作業性を考えて接着剤を適用してもよい。
The joining of the laser stem 15 and the heat spreader 14 is preferably carried out by brazing in consideration of conductivity and heat dissipation. For joining, an adhesive may be applied in consideration of workability.

【0030】図3は、そのように形成された本発明の第
2の実施形態による半導体レーザーの側面形状を示すも
のである。なおこの図3において、図1中の要素と同等
の要素には同番号を付してあり、それらについての重複
した説明は省略する(以下、同様)。図示の通りこの実
施形態では、接着剤30によりヒートスプレッダー14とペ
ルチェ素子13の上面とが接着され、接着剤31によりペル
チェ素子13の下面とパッケージベース10とが接着されて
いる。この接着剤30、31としては、一例としてEPOXY TE
CHNOLOGY社製のエポキシ系接着剤「♯310」等を好適に
用いることができる。
FIG. 3 shows a side view of the semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, elements that are the same as the elements in FIG. 1 are given the same reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted (hereinafter the same). As shown, in this embodiment, the heat spreader 14 and the upper surface of the Peltier element 13 are adhered by the adhesive 30, and the lower surface of the Peltier element 13 and the package base 10 are adhered by the adhesive 31. As the adhesives 30, 31, for example, EPOXY TE
An epoxy-based adhesive “# 310” manufactured by CHNOLOGY or the like can be suitably used.

【0031】また、上記接着剤30、31として、東レ・ダ
ウ・コーニングシリコーン株式会社製「DA6523」等の熱
硬化型シリコン系接着剤を使用すれば、そのポットライ
フが長いことにより、接着剤塗布後に半導体レーザーチ
ップの発光位置調整を容易に行なうことができる。上記
接着剤「DA6523」を用いた場合の接着硬化条件は、80
℃、45時間である。
If a thermosetting silicone adhesive such as “DA6523” manufactured by Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd. is used as the adhesives 30 and 31, the pot life is long and the adhesives are applied. The light emission position of the semiconductor laser chip can be easily adjusted later. The adhesive curing conditions when using the adhesive `` DA6523 '' are 80
° C, 45 hours.

【0032】なお、このように接着剤を利用する場合
は、ロウ付けを適用するよりも接合部材間の熱接触抵抗
が高くなりがちであるが、上記と同様にペルチェ素子13
の上面と下面にそれぞれAuメッキを施しておけば、熱
接触抵抗を低下させて冷却効率を高める効果が得られ
る。従来、ペルチェ素子の上面と下面はそれぞれNiメ
ッキされるのが一般的であるが、AuはNiと比べて熱
伝導性が高いので、熱接触抵抗を低下させる上ではAu
メッキを適用する方がより効果的である。
When the adhesive is used, the thermal contact resistance between the joining members tends to be higher than when the brazing is applied.
If Au plating is applied to the upper surface and the lower surface respectively, the effect of reducing the thermal contact resistance and increasing the cooling efficiency can be obtained. Conventionally, the upper surface and the lower surface of the Peltier element are generally plated with Ni, respectively. However, since Au has higher thermal conductivity than Ni, Au is used to reduce the thermal contact resistance.
Applying plating is more effective.

【0033】次に、図4を参照して本発明の第3の実施
形態について説明する。図4は、本発明の第3の実施形
態による半導体レーザーの側面形状を示すものである。
この第3実施形態の半導体レーザーは、図3の第2実施
形態の半導体レーザーと比べると基本的に、レーザース
テム15とヒートスプレッダー14とをロウ付けするものと
して、低温半田22に代えてSn−In半田40が用いられ
た点が異なるものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a side view of a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.
The semiconductor laser according to the third embodiment basically differs from the semiconductor laser according to the second embodiment in FIG. 3 in that the laser stem 15 and the heat spreader 14 are brazed and Sn- The difference is that In solder 40 is used.

【0034】以下、この半導体レーザーの構成を、その
製造方法とともにさらに詳しく説明する。本例において
レーザーステム15は表面にNiメッキが施されたCuか
らなり、そのサイズは7×5.2×3mmである。このレ
ーザーステム15の半導体レーザーチップ16をボンディン
グする面15a(7×3mm)の一部(1×3mm)にN
i/Pt/Inの薄膜を蒸着し、さらにこのレーザース
テム15の下面、つまりヒートスプレッダー14に接する面
15b(7×5.2mm)の一部(6×4.2mm)にAu薄膜
を蒸着する。
Hereinafter, the structure of the semiconductor laser will be described in more detail together with a method of manufacturing the same. In this embodiment, the laser stem 15 is made of Cu whose surface is plated with Ni, and has a size of 7 × 5.2 × 3 mm. A part (1 × 3 mm) of the surface 15 a (7 × 3 mm) of the laser stem 15 to which the semiconductor laser chip 16 is bonded is N
An i / Pt / In thin film is deposited, and the lower surface of the laser stem 15, that is, the surface in contact with the heat spreader 14
An Au thin film is deposited on a part (6 × 4.2 mm) of 15b (7 × 5.2 mm).

【0035】そしてレーザーステム15の上記Ni/Pt
/In薄膜が蒸着された部分に、半導体レーザーチップ
16を200℃程度に加熱してボンディングする。
Then, the Ni / Pt of the laser stem 15 is formed.
/ In thin film deposited on the semiconductor laser chip
16 is heated to about 200 ° C. for bonding.

【0036】次に、この半導体レーザーチップ16がボン
ディングされたレーザーステム15の下面15bのAu薄膜
が蒸着された部分に、ペレット状Sn−In半田40(t
0.1×6.5×4mm)を載せ、水素3%、窒素97%の雰囲
気中で130℃に加熱してSn−In半田40を溶かし、該
Sn−In半田40を尖鋭の金属棒によりスクラブして、
Au薄膜蒸着面に均一に濡らす。
Next, on the lower surface 15b of the laser stem 15 to which the semiconductor laser chip 16 has been bonded, the Au thin film is deposited on the lower surface 15b, and the pellet-shaped Sn-In solder 40 (t) is formed.
0.1 × 6.5 × 4 mm), and heated to 130 ° C. in an atmosphere of 3% of hydrogen and 97% of nitrogen to melt the Sn-In solder 40 and scrub the Sn-In solder 40 with a sharp metal rod.
Wet uniformly on the Au thin film deposition surface.

【0037】同様に、ヒートスプレッダー14のレーザー
ステム15をボンディングする面に、ペレット状Sn−I
n半田40(t0.1×10×7mm)を載せ、水素3%、窒
素97%の雰囲気中で230℃に加熱してSn−In半田40
を溶かし、該Sn−In半田40を尖鋭の金属棒によりス
クラブして、レーザーステム15と接する部分に均一に濡
らす。
Similarly, the surface of the heat spreader 14 to which the laser stem 15 is to be bonded is provided with a pellet-shaped Sn-I
The n-solder 40 (t0.1 × 10 × 7 mm) is placed and heated to 230 ° C. in an atmosphere of 3% of hydrogen and 97% of nitrogen.
Is melted, and the Sn-In solder 40 is scrubbed with a sharp metal rod to uniformly wet a portion in contact with the laser stem 15.

【0038】そして、ともにSn−In半田40付きのレ
ーザーステム15とヒートスプレッダー14とを重ね合わ
せ、水素3%、窒素97%の雰囲気中で130℃に加熱しな
がら両者を接合する。以上の一連の作業により、フラッ
クス洗浄はせずにしかも130℃という比較的低温にも拘
わらず、Sn−In半田40を使用してレーザーステム15
とヒートスプレッダー14とを十分強固に接合することが
できる。具体的には、20kg以上のせん断強度を確保す
ることも可能である。
Then, the laser stem 15 with the Sn-In solder 40 and the heat spreader 14 are overlapped, and the two are joined while heating to 130 ° C. in an atmosphere of 3% hydrogen and 97% nitrogen. By the above series of operations, the laser stem 15 was formed using the Sn-In solder 40 without flux cleaning and at a relatively low temperature of 130 ° C.
And the heat spreader 14 can be joined sufficiently firmly. Specifically, it is possible to secure a shear strength of 20 kg or more.

【0039】なお、ヒートスプレッダー14とペルチェ素
子13、例えばAuメッキが施されたKOVAR材質のパ
ッケージベース10とペルチェ素子13とを、Sn−In半
田40を使用して上述と同様の手法で接合することも可能
であるが、本実施形態では半田のスクラブの作業性と時
間的負荷を考慮して、これらの部分は第2実施形態と同
様、接着剤30、31によって接着している。
The heat spreader 14 and the Peltier element 13, for example, the package base 10 made of Au-plated KOVAR material and the Peltier element 13 are joined using the Sn-In solder 40 in the same manner as described above. However, in this embodiment, these parts are adhered by the adhesives 30 and 31 in the same manner as in the second embodiment in consideration of the workability of the scrubbing of the solder and the time load.

【0040】また本実施形態では、半導体レーザーの温
度調整のために、温度検出用サーミスタ32がレーザース
テム15に取り付けられている。このサーミスタ32は、レ
ーザーステム15に開けられた直径1mm、深さ4.2mm
の穴に挿入され、接着剤33によって固定されている。こ
の接着剤33としては、熱伝導性の高い接着剤、例えば東
芝シリコーン株式会社製の室温硬化型シリコーン系接着
剤「TSE3946」等が適している。このシリコーン系接着
剤「TSE3946」を適用する場合、本実施形態における接
着硬化条件は。室温、1週間である。
In this embodiment, a temperature detecting thermistor 32 is attached to the laser stem 15 for adjusting the temperature of the semiconductor laser. The thermistor 32 has a diameter of 1 mm and a depth of 4.2 mm opened in the laser stem 15.
And is fixed by the adhesive 33. As the adhesive 33, an adhesive having high thermal conductivity, for example, a room-temperature-curable silicone adhesive "TSE3946" manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd. is suitable. When this silicone adhesive “TSE3946” is applied, the adhesive curing conditions in the present embodiment are as follows. Room temperature, one week.

【0041】最後に、ペルチェ素子13、サーミスタ32お
よび半導体レーザーチップ16を低温半田(Sn−In半
田、Sn−Pb−In半田等)によるワイヤボンディン
グにりパッケージ端子に結線し、窓ガラス17の付いたパ
ッケージキャップ11を、内部をドライガスで気密封止す
るようにして、シーム溶接によりパッケージベース10に
接合すると本実施形態の半導体レーザーが完成する。
Finally, the Peltier device 13, thermistor 32 and the semiconductor laser chip 16 are connected to the package terminals by wire bonding using low-temperature solder (Sn-In solder, Sn-Pb-In solder, etc.), and the window glass 17 is attached. The packaged cap 11 is hermetically sealed with dry gas and joined to the package base 10 by seam welding to complete the semiconductor laser of the present embodiment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態による半導体レーザーの
一部破断側面図
FIG. 1 is a partially cutaway side view of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の半導体レーザーの要部を示す分解斜視図FIG. 2 is an exploded perspective view showing a main part of the semiconductor laser of FIG. 1;

【図3】本発明の第2実施形態による半導体レーザーを
示す一部破断側面図
FIG. 3 is a partially cutaway side view showing a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施形態による半導体レーザーを
示す一部破断側面図
FIG. 4 is a partially cutaway side view showing a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 パッケージベース 11 パッケージキャップ 12 パッケージ 13 ペルチェ素子 14 ヒートスプレッダー 15 レーザーステム 15a レーザーステムの半導体レーザーチップ接合面 15b レーザーステムの下面 16 半導体レーザーチップ 17 窓ガラス 18 レーザービーム 20 Au薄膜 21 Auメッキ 22、23、24 低温半田 31、32、33 接着剤 40 Sn−In半田 10 Package Base 11 Package Cap 12 Package 13 Peltier Device 14 Heat Spreader 15 Laser Stem 15a Bonding Surface of Laser Stem to Semiconductor Laser Chip 15b Lower Surface of Laser Stem 16 Semiconductor Laser Chip 17 Window Glass 18 Laser Beam 20 Au Thin Film 21 Au Plating 22, 23 , 24 Low temperature solder 31, 32, 33 Adhesive 40 Sn-In solder

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体レーザーチップがレーザーステム
にInによりロウ付けされ、このレーザーステムが放熱
板にロウ付けされてなる半導体レーザーにおいて、 前記レーザーステムの前記放熱板に接する部分の少なく
とも一部が金薄膜によって表面処理され、 前記レーザーステムの前記半導体レーザーチップに接す
る部分には、金薄膜が形成されていないことを特徴とす
る半導体レーザー。
1. A semiconductor laser in which a semiconductor laser chip is brazed to a laser stem by In and the laser stem is brazed to a heat sink, at least a part of a portion of the laser stem in contact with the heat sink is gold. A semiconductor laser, which is surface-treated with a thin film, wherein a gold thin film is not formed on a portion of the laser stem in contact with the semiconductor laser chip.
【請求項2】 前記レーザーステムの前記半導体レーザ
ーチップに接する部分が、NiおよびPtの少なくとも
一方の薄膜によって表面処理されていることを特徴とす
る請求項1記載の半導体レーザー。
2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein a portion of said laser stem in contact with said semiconductor laser chip is surface-treated with at least one of Ni and Pt thin films.
【請求項3】 前記レーザーステムが銅、または銅/タ
ングステンからなることを特徴とする請求項1または2
記載の半導体レーザー。
3. The laser stem according to claim 1, wherein the laser stem is made of copper or copper / tungsten.
The semiconductor laser as described.
【請求項4】 前記レーザーステムが前記放熱板に、融
点150℃未満の低温半田でロウ付けされていることを特
徴とする請求項1から3いずれか1項記載の半導体レー
ザー。
4. The semiconductor laser according to claim 1, wherein said laser stem is brazed to said heat sink with low-temperature solder having a melting point of less than 150 ° C.
【請求項5】 前記放熱板がペルチェ素子を介して半導
体レーザーパッケージ内に固定され、 前記レーザーステム、放熱板、ペルチェ素子および半導
体レーザーパッケージの接合部が、融点150℃未満の低
温半田でロウ付けされていることを特徴とする請求項1
から4いずれか1項記載の半導体レーザー。
5. The heat sink is fixed in a semiconductor laser package via a Peltier device, and a joint between the laser stem, the heat sink, the Peltier device and the semiconductor laser package is soldered with a low-temperature solder having a melting point of less than 150 ° C. 2. The method according to claim 1, wherein
The semiconductor laser according to any one of claims 1 to 4.
【請求項6】 前記放熱板がペルチェ素子を介して半導
体レーザーパッケージ内に固定され、 このペルチェ素子の前記放熱板に接合する部分、および
半導体レーザーパッケージに接合する部分の少なくとも
一部に金薄膜が形成されていることを特徴とする請求項
1から5いずれか1項記載の半導体レーザー。
6. The heat sink is fixed in a semiconductor laser package via a Peltier element, and a gold thin film is formed on at least a part of the Peltier element joined to the heat sink and a part joined to the semiconductor laser package. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the semiconductor laser is formed.
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