JP2002217480A - 半導体レーザ装置の実装方法 - Google Patents
半導体レーザ装置の実装方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザ素子の温度上昇及び残留応力に
よるレーザ特性の劣化、或いは半導体レーザ素子の破損
を抑制する半導体レーザ装置の実装方法を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 本発明の実装方法は、半導体レーザ素子
をサブマウントに加熱圧接した後、接合部材の溶融温度
以上まで再度加熱するものである。
よるレーザ特性の劣化、或いは半導体レーザ素子の破損
を抑制する半導体レーザ装置の実装方法を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 本発明の実装方法は、半導体レーザ素子
をサブマウントに加熱圧接した後、接合部材の溶融温度
以上まで再度加熱するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザ素
子を実装してなる半導体レーザ装置及びその実装方法に
関するものである。
子を実装してなる半導体レーザ装置及びその実装方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ素子を光通信、光ディス
ク、レーザ、ビームプリンタ等のシステムに使用する
際、その用途に適合したパッケージ化が行われる。そし
て、このパッケージ化においては、半導体レーザ素子を
パッケージ内の所定部品、例えば金属ブロックや円形ス
テム等に直接接続する直接接続法があるが、この方法は
作成される構造が簡単である反面、半導体レーザ素子の
放熱特性が悪いために温度が上昇し、半導体レーザ素子
の寿命が低下してしまう。そのため、近年の高出力化さ
れた半導体レーザ素子では直接接続法の使用が困難にな
ってきている。
ク、レーザ、ビームプリンタ等のシステムに使用する
際、その用途に適合したパッケージ化が行われる。そし
て、このパッケージ化においては、半導体レーザ素子を
パッケージ内の所定部品、例えば金属ブロックや円形ス
テム等に直接接続する直接接続法があるが、この方法は
作成される構造が簡単である反面、半導体レーザ素子の
放熱特性が悪いために温度が上昇し、半導体レーザ素子
の寿命が低下してしまう。そのため、近年の高出力化さ
れた半導体レーザ素子では直接接続法の使用が困難にな
ってきている。
【０００３】一方、このような難点を解消するために、
熱伝導性、加工性に優れたＳｉやＳｉＣからなるサブマ
ウントに半導体レーザ素子を実装し、この半導体レーザ
装置をパッケージに接続する方法があり、近年では、優
れた放熱特性の得られるサブマウントを用いた接続方法
が主流となっている。
熱伝導性、加工性に優れたＳｉやＳｉＣからなるサブマ
ウントに半導体レーザ素子を実装し、この半導体レーザ
装置をパッケージに接続する方法があり、近年では、優
れた放熱特性の得られるサブマウントを用いた接続方法
が主流となっている。
【０００４】以下に従来の半導体レーザ装置の実装方法
について説明する。
について説明する。
【０００５】図１は半導体レーザ装置の実装工程を示
し、１は半導体レーザ素子、２はサブマウント、３は接
合部材、４はコレット、５はテーブルである。先ず、図
１（ａ）に示すように、加熱用のテーブル５上にサブマ
ウント２を設置し、サブマウント２上の接合部材３が溶
融する温度以上になるまでサブマウント２を過熱する。
その間に、コレット４は真空吸着等にて半導体レーザ素
子１を保持し、サブマウント２の搭載位置上へ移動す
る。
し、１は半導体レーザ素子、２はサブマウント、３は接
合部材、４はコレット、５はテーブルである。先ず、図
１（ａ）に示すように、加熱用のテーブル５上にサブマ
ウント２を設置し、サブマウント２上の接合部材３が溶
融する温度以上になるまでサブマウント２を過熱する。
その間に、コレット４は真空吸着等にて半導体レーザ素
子１を保持し、サブマウント２の搭載位置上へ移動す
る。
【０００６】次に、同図（ｂ）に示すように、接合部材
３が溶融した後に、半導体レーザ素子１を保持したコレ
ット４を降下させ、半導体レーザ素子１をサブマウント
２の接合部材３上に搭載した状態のまま、冷却する。そ
の際、接合部材３を介した半導体レーザ素子１とサブマ
ウント２との接合面積を十分に確保し、且つ接合部材３
の厚さを極力薄くして伝熱特性を良くするために、コレ
ット４にて圧接している。次に、同図（ｃ）に示すよう
に、接合部材３が完全に凝固した後に、コレット４は真
空吸着等による半導体レーザ素子１の保持を開放してコ
レット４を上昇させる。
３が溶融した後に、半導体レーザ素子１を保持したコレ
ット４を降下させ、半導体レーザ素子１をサブマウント
２の接合部材３上に搭載した状態のまま、冷却する。そ
の際、接合部材３を介した半導体レーザ素子１とサブマ
ウント２との接合面積を十分に確保し、且つ接合部材３
の厚さを極力薄くして伝熱特性を良くするために、コレ
ット４にて圧接している。次に、同図（ｃ）に示すよう
に、接合部材３が完全に凝固した後に、コレット４は真
空吸着等による半導体レーザ素子１の保持を開放してコ
レット４を上昇させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記サブマウントを用
いた接続方法により、半導体レーザ素子の高出力化が可
能となったが、更なる高出力化に伴い、サブマウントの
大型化と、接合部材３を介した半導体レーザ素子１とサ
ブマウント２との接合面積の大型化が行われていった。
いた接続方法により、半導体レーザ素子の高出力化が可
能となったが、更なる高出力化に伴い、サブマウントの
大型化と、接合部材３を介した半導体レーザ素子１とサ
ブマウント２との接合面積の大型化が行われていった。
【０００８】しかしながら、半導体レーザ素子の高出力
化に伴うサブマウント２の大型化、及び接合面積の大型
化により以下のような問題が生じてきた。
化に伴うサブマウント２の大型化、及び接合面積の大型
化により以下のような問題が生じてきた。
【０００９】物体は温度によってその体積が変化し、そ
の変化率（熱膨張係数）は物質により異なる。そのた
め、異なる物質を加熱して接合する場合、接合部が完全
に凝固してから常温に戻るまでに温度差があるので、熱
膨張係数の差によるせん断力が接合部分に発生し、この
せん断力により物体には残留応力が生じる。また、この
残留応力は物体の寸法、形状によって変化し、以下に説
明する理由により半導体レーザ素子１に生じる残留応力
は、サブマウント２が大型化することにより増大する。
の変化率（熱膨張係数）は物質により異なる。そのた
め、異なる物質を加熱して接合する場合、接合部が完全
に凝固してから常温に戻るまでに温度差があるので、熱
膨張係数の差によるせん断力が接合部分に発生し、この
せん断力により物体には残留応力が生じる。また、この
残留応力は物体の寸法、形状によって変化し、以下に説
明する理由により半導体レーザ素子１に生じる残留応力
は、サブマウント２が大型化することにより増大する。
【００１０】図2はサブマウント２の寸法の違いにより
残留応力に差異が生じる概念図であり、同図（ａ−１）
及び（ａ−２）はサブマウント２が小さい場合の概観図
及び応力発生概念図、同図（ｂ−１）及び（ｂ−２）は
サブマウント２が大きい場合の概観図及び応力発生概念
図である。半導体レーザ素子１の熱膨張係数の方が大き
い場合、相対的に半導体レーザ素子１には接合面積を小
さくする方向に力が働き、サブマウント２には接合面積
を保持しようとする方向に力が働く。
残留応力に差異が生じる概念図であり、同図（ａ−１）
及び（ａ−２）はサブマウント２が小さい場合の概観図
及び応力発生概念図、同図（ｂ−１）及び（ｂ−２）は
サブマウント２が大きい場合の概観図及び応力発生概念
図である。半導体レーザ素子１の熱膨張係数の方が大き
い場合、相対的に半導体レーザ素子１には接合面積を小
さくする方向に力が働き、サブマウント２には接合面積
を保持しようとする方向に力が働く。
【００１１】図２（ａ−２）のサブマウント２が小さい
場合、接合面積を保持しようとする力は接合面下のサブ
マウント２が圧縮された時に生じるせん断力である。そ
れに対し図２（ｂ−２）のサブマウント２が大きい場合
では、接合面積を保持しようとする力は接合面下のサブ
マウント２が圧縮された時に生じるせん断力と、このせ
ん断力が生じるサブマウント２の周囲のサブマウント２
が引張られた時に生じるせん断力である。半導体レーザ
素子１が同じ大きさの場合、サブマウント２が圧縮され
た時に生じるせん断力は同じなので、サブマウント２が
大きい場合の方が引張りにより生じるせん断力の分だけ
接合面積を保持しようとする力が強くなり、このせん断
力はサブマウント２が大きいほど強い。このため、サブ
マウント２が大きいほど半導体レーザ素子１に与えるせ
ん断力が強くなる。したがって、半導体レーザ素子１に
生じる残留応力は、サブマウント２が大型化することに
より増大する。また、半導体レーザ素子１の熱膨張係数
の方が小さい場合も同様である。
場合、接合面積を保持しようとする力は接合面下のサブ
マウント２が圧縮された時に生じるせん断力である。そ
れに対し図２（ｂ−２）のサブマウント２が大きい場合
では、接合面積を保持しようとする力は接合面下のサブ
マウント２が圧縮された時に生じるせん断力と、このせ
ん断力が生じるサブマウント２の周囲のサブマウント２
が引張られた時に生じるせん断力である。半導体レーザ
素子１が同じ大きさの場合、サブマウント２が圧縮され
た時に生じるせん断力は同じなので、サブマウント２が
大きい場合の方が引張りにより生じるせん断力の分だけ
接合面積を保持しようとする力が強くなり、このせん断
力はサブマウント２が大きいほど強い。このため、サブ
マウント２が大きいほど半導体レーザ素子１に与えるせ
ん断力が強くなる。したがって、半導体レーザ素子１に
生じる残留応力は、サブマウント２が大型化することに
より増大する。また、半導体レーザ素子１の熱膨張係数
の方が小さい場合も同様である。
【００１２】また、伝熱特性を良くするために接合部材
３を介した半導体レーザ素子１とサブマウント２との接
合面積を広くとると、以下に説明する理由により半導体
レーザ素子１の残留応力は増大する。異なる物質が接合
した状態で冷却されると、接合面での収縮は中心部を基
準に起こる。そのため、中心部から離れた所ほど異なる
物質間の収縮量の差は大きくなり、その結果、せん断力
も大きくなる。接合面積が広くなると、中心部から離れ
た場所が接合されることになるので、面積比以上にせん
断力が大きくなる。そのため、このせん断力により物体
に生じる残留応力は増大する。
３を介した半導体レーザ素子１とサブマウント２との接
合面積を広くとると、以下に説明する理由により半導体
レーザ素子１の残留応力は増大する。異なる物質が接合
した状態で冷却されると、接合面での収縮は中心部を基
準に起こる。そのため、中心部から離れた所ほど異なる
物質間の収縮量の差は大きくなり、その結果、せん断力
も大きくなる。接合面積が広くなると、中心部から離れ
た場所が接合されることになるので、面積比以上にせん
断力が大きくなる。そのため、このせん断力により物体
に生じる残留応力は増大する。
【００１３】さらに、接合部材３を介した半導体レーザ
素子１とサブマウント２との接合面積を十分に確保し、
且つ接合部材３の厚さを極力薄くして伝熱特性を良くす
るために、コレット４にて圧接しているが、圧接により
半導体レーザ素子１及びサブマウント２は応力が発生し
た状態で接合されるため、コレット４の圧接を開放した
後にも半導体レーザ素子１には圧接による応力が残る。
この時、接触面積が大きくなると、接合部材３の流動抵
抗が大きくなるので、圧接に要する力も増大する。この
ため、圧接により半導体レーザ素子１に残る応力は接触
面積の大型化に伴い増大する。
素子１とサブマウント２との接合面積を十分に確保し、
且つ接合部材３の厚さを極力薄くして伝熱特性を良くす
るために、コレット４にて圧接しているが、圧接により
半導体レーザ素子１及びサブマウント２は応力が発生し
た状態で接合されるため、コレット４の圧接を開放した
後にも半導体レーザ素子１には圧接による応力が残る。
この時、接触面積が大きくなると、接合部材３の流動抵
抗が大きくなるので、圧接に要する力も増大する。この
ため、圧接により半導体レーザ素子１に残る応力は接触
面積の大型化に伴い増大する。
【００１４】また、半導体レーザ素子１は放熱特性を良
くするために発光領域の近傍にサブマウント２が接合さ
れている。そのため、発光領域は半導体レーザ素子１の
中でも残留応力が高い領域に存在する。
くするために発光領域の近傍にサブマウント２が接合さ
れている。そのため、発光領域は半導体レーザ素子１の
中でも残留応力が高い領域に存在する。
【００１５】一般に、半導体レーザ素子１は発光領域に
１００ＭＰａ以上の応力が加わった状態で電流注入する
と、結晶転位が起こり、レーザ特性の劣化、或いは半導
体レーザ素子１が破損してしまう。この現象は、発光領
域の一部でも１００ＭＰａ以上の応力が加わると起こ
る。また、近年の半導体レーザ素子１の高出力化によ
り、発光領域における残留応力は増大している。このた
め、電流注入時のレーザ特性の劣化、或いは半導体レー
ザ素子１の破損が起こるようになってきた。
１００ＭＰａ以上の応力が加わった状態で電流注入する
と、結晶転位が起こり、レーザ特性の劣化、或いは半導
体レーザ素子１が破損してしまう。この現象は、発光領
域の一部でも１００ＭＰａ以上の応力が加わると起こ
る。また、近年の半導体レーザ素子１の高出力化によ
り、発光領域における残留応力は増大している。このた
め、電流注入時のレーザ特性の劣化、或いは半導体レー
ザ素子１の破損が起こるようになってきた。
【００１６】しかしながら、半導体レーザ素子１の残留
応力は上記説明のように、複数の異なる要因により局所
的に残留応力が生じており、その応力の分布は半導体レ
ーザ素子１、サブマウント２、コレット４の寸法及び形
状、コレット４の圧接力等により変化するため、半導体
レーザ素子１の巨視的な変形（反り）と残留応力との間
に相関は無く、要因の特定が困難であった。
応力は上記説明のように、複数の異なる要因により局所
的に残留応力が生じており、その応力の分布は半導体レ
ーザ素子１、サブマウント２、コレット４の寸法及び形
状、コレット４の圧接力等により変化するため、半導体
レーザ素子１の巨視的な変形（反り）と残留応力との間
に相関は無く、要因の特定が困難であった。
【００１７】本発明は上記のような課題を解決するため
のものであり、半導体レーザ素子の温度上昇による寿命
低下を抑制しつつ、残留応力によるレーザ特性の劣化、
或いは半導体レーザ素子の破損を抑制する半導体レーザ
装置の実装方法を提供することを目的とする。
のものであり、半導体レーザ素子の温度上昇による寿命
低下を抑制しつつ、残留応力によるレーザ特性の劣化、
或いは半導体レーザ素子の破損を抑制する半導体レーザ
装置の実装方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の実装方法は、発光部を備えた半導体レーザ素
子をコレットにて保持し、接合部材を用いてサブマウン
トに半導体レーザ素子を加熱接合する半導体レーザ装置
の実装方法であって、加熱用のテーブル上にサブマウン
トを設置し、接合部材の融点以上まで加熱用テーブルに
てサブマウントを加熱し、コレットにより保持されてい
る半導体レーザ素子をサブマウントの搭載位置へ移動し
てコレットにより半導体レーザ素子をサブマウントに圧
接し、接合部材が完全に凝固してから半導体レーザ素子
をコレットから開放した後、テーブルにてサブマウント
を接合部材の溶融温度以上まで再度加熱することを特徴
とするものである。
に本発明の実装方法は、発光部を備えた半導体レーザ素
子をコレットにて保持し、接合部材を用いてサブマウン
トに半導体レーザ素子を加熱接合する半導体レーザ装置
の実装方法であって、加熱用のテーブル上にサブマウン
トを設置し、接合部材の融点以上まで加熱用テーブルに
てサブマウントを加熱し、コレットにより保持されてい
る半導体レーザ素子をサブマウントの搭載位置へ移動し
てコレットにより半導体レーザ素子をサブマウントに圧
接し、接合部材が完全に凝固してから半導体レーザ素子
をコレットから開放した後、テーブルにてサブマウント
を接合部材の溶融温度以上まで再度加熱することを特徴
とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の第１の発明は、加熱用の
テーブル上にサブマウントを設置し、接合部材の融点以
上まで加熱用テーブルにてサブマウントを加熱し、コレ
ットにより保持されている半導体レーザ素子をサブマウ
ントの搭載位置へ移動してコレットにより半導体レーザ
素子をサブマウントに圧接し、接合部材が完全に凝固し
てから半導体レーザ素子をコレットから開放した後、加
熱用テーブルにてサブマウントを接合部材の溶融温度以
上まで再度加熱することにより、接合部材を介した半導
体レーザ素子とサブマウントとの接合面積を十分に確保
し、且つ接合部材の厚さを極力薄くして伝熱特性を良く
しながら、半導体レーザ素子の残留応力を減少させるこ
とができるので、レーザ特性の劣化、或いは半導体レー
ザ素子の破損を抑制し得るものである。
テーブル上にサブマウントを設置し、接合部材の融点以
上まで加熱用テーブルにてサブマウントを加熱し、コレ
ットにより保持されている半導体レーザ素子をサブマウ
ントの搭載位置へ移動してコレットにより半導体レーザ
素子をサブマウントに圧接し、接合部材が完全に凝固し
てから半導体レーザ素子をコレットから開放した後、加
熱用テーブルにてサブマウントを接合部材の溶融温度以
上まで再度加熱することにより、接合部材を介した半導
体レーザ素子とサブマウントとの接合面積を十分に確保
し、且つ接合部材の厚さを極力薄くして伝熱特性を良く
しながら、半導体レーザ素子の残留応力を減少させるこ
とができるので、レーザ特性の劣化、或いは半導体レー
ザ素子の破損を抑制し得るものである。
【００２０】本発明の第２の発明は、第１の発明におけ
る一連の実装方法において、２回目の加熱を複数個同時
に行うことにより、実装時間を短縮させることができる
ので、生産性を向上させ、且つ、コストを低減し得るも
のである。
る一連の実装方法において、２回目の加熱を複数個同時
に行うことにより、実装時間を短縮させることができる
ので、生産性を向上させ、且つ、コストを低減し得るも
のである。
【００２１】本発明の第３の発明は、第１の発明におけ
る一連の実装方法において、１回目の加熱と２回目の加
熱を異なる加熱方法にて行うことにより、それぞれの加
熱条件に合った加熱方法で過熱がおこなえるので、生産
性を向上させ、且つ、コストを低減し得るものである。
る一連の実装方法において、１回目の加熱と２回目の加
熱を異なる加熱方法にて行うことにより、それぞれの加
熱条件に合った加熱方法で過熱がおこなえるので、生産
性を向上させ、且つ、コストを低減し得るものである。
【００２２】本発明の第４の発明は、第２又は３の発明
における一連の実装方法において、サブマウントを熱風
にて加熱することにより、本来加熱の必要な接合部材近
傍を集中して加熱、或いは加熱装置を複雑化することな
く複数個のサブマウントを同時に加熱し得るものであ
る。
における一連の実装方法において、サブマウントを熱風
にて加熱することにより、本来加熱の必要な接合部材近
傍を集中して加熱、或いは加熱装置を複雑化することな
く複数個のサブマウントを同時に加熱し得るものであ
る。
【００２３】本発明の第５の発明は、第２又は３の発明
における一連の実装方法において、サブマウントを通電
にて直接加熱することにより、実装装置内での発生熱量
を減少し、実装装置の温度上昇による破損を抑制し得る
ものである。
における一連の実装方法において、サブマウントを通電
にて直接加熱することにより、実装装置内での発生熱量
を減少し、実装装置の温度上昇による破損を抑制し得る
ものである。
【００２４】本発明の第６の発明は、第２又は３の発明
における一連の実装方法において、サブマウントを高周
波にて加熱することにより、加熱装置を複雑化すること
なく複数個のサブマウントを同時に加熱し得るものであ
る。
における一連の実装方法において、サブマウントを高周
波にて加熱することにより、加熱装置を複雑化すること
なく複数個のサブマウントを同時に加熱し得るものであ
る。
【００２５】
【実施例】以下、図１、図３及び図４を参照して本発明
の実施例を説明する。
の実施例を説明する。
【００２６】（実施例１）図１は半導体レーザ装置の実
装工程を示した側面図である。半導体レーザ装置は、発
光部を備えた半導体レーザ素子１と、半導体レーザ素子
１を搭載するサブマウント２と、半導体レーザ素子１と
サブマウント２を接合する接合部材３によって構成され
ている。従来の実装方法は図１（ａ）に示すように、先
ず、加熱用のテーブル５上にサブマウント２を設置し、
サブマウント２上の接合部材３が溶融する温度以上にな
るまでサブマウント２を過熱する。その間に、コレット
４は真空吸着等にて半導体レーザ素子１を保持し、サブ
マウント２の搭載位置上へ移動する。次に、同図（ｂ）
に示すように、接合部材３が溶融した後に、半導体レー
ザ素子１を保持したコレット４を降下させ、半導体レー
ザ素子１をサブマウント２の接合部材３上に搭載した状
態のまま、冷却する。その際、接合部材３を介した半導
体レーザ素子１とサブマウント２との接合面積を十分に
確保し、且つ接合部材３の厚さを極力薄くして伝熱特性
を良くするために、コレット４にて圧接している。次
に、同図（ｃ）に示すように、接合部材３が完全に凝固
した後に、コレット４は真空吸着による半導体レーザ素
子１の保持を開放してコレット４を上昇させるという工
程を経ていた。これに対し本実施例では、従来例の工程
の後に半導体レーザ素子１が実装されたサブマウント２
を接合部材３の溶融温度以上まで再度加熱している。
装工程を示した側面図である。半導体レーザ装置は、発
光部を備えた半導体レーザ素子１と、半導体レーザ素子
１を搭載するサブマウント２と、半導体レーザ素子１と
サブマウント２を接合する接合部材３によって構成され
ている。従来の実装方法は図１（ａ）に示すように、先
ず、加熱用のテーブル５上にサブマウント２を設置し、
サブマウント２上の接合部材３が溶融する温度以上にな
るまでサブマウント２を過熱する。その間に、コレット
４は真空吸着等にて半導体レーザ素子１を保持し、サブ
マウント２の搭載位置上へ移動する。次に、同図（ｂ）
に示すように、接合部材３が溶融した後に、半導体レー
ザ素子１を保持したコレット４を降下させ、半導体レー
ザ素子１をサブマウント２の接合部材３上に搭載した状
態のまま、冷却する。その際、接合部材３を介した半導
体レーザ素子１とサブマウント２との接合面積を十分に
確保し、且つ接合部材３の厚さを極力薄くして伝熱特性
を良くするために、コレット４にて圧接している。次
に、同図（ｃ）に示すように、接合部材３が完全に凝固
した後に、コレット４は真空吸着による半導体レーザ素
子１の保持を開放してコレット４を上昇させるという工
程を経ていた。これに対し本実施例では、従来例の工程
の後に半導体レーザ素子１が実装されたサブマウント２
を接合部材３の溶融温度以上まで再度加熱している。
【００２７】次に、本実施例の実装方法の効果について
説明する。従来の実装方法では、半導体レーザ素子１と
サブマウント２は加熱接合しているため、接合部材３が
完全に凝固してから常温に戻るまでの温度差で、熱膨張
係数の差により残留応力が接合部分に発生する。また、
接合部材３を介した半導体レーザ素子１とサブマウント
２との接合面積を十分に確保し、且つ接合部材３の厚さ
を極力薄くして伝熱特性を良くするために、コレット４
にて圧接している。
説明する。従来の実装方法では、半導体レーザ素子１と
サブマウント２は加熱接合しているため、接合部材３が
完全に凝固してから常温に戻るまでの温度差で、熱膨張
係数の差により残留応力が接合部分に発生する。また、
接合部材３を介した半導体レーザ素子１とサブマウント
２との接合面積を十分に確保し、且つ接合部材３の厚さ
を極力薄くして伝熱特性を良くするために、コレット４
にて圧接している。
【００２８】そのため、圧接により半導体レーザ素子１
及びサブマウント２は応力が発生した状態で接合される
ので、コレット４の圧接を開放した後にも半導体レーザ
素子１には圧接による応力が残る。これら残留応力は、
半導体レーザ素子１の高出力化に伴うサブマウント２の
大型化、及び接触面積の大型化により増大している。ま
た、半導体レーザ素子１は放熱特性を良くするために発
光領域の近傍にサブマウント２が接合されており、半導
体レーザ素子１内に発生する残留応力もサブマウント２
との接合面付近に集中している。そのため、発光領域は
残留応力が高くなっている。
及びサブマウント２は応力が発生した状態で接合される
ので、コレット４の圧接を開放した後にも半導体レーザ
素子１には圧接による応力が残る。これら残留応力は、
半導体レーザ素子１の高出力化に伴うサブマウント２の
大型化、及び接触面積の大型化により増大している。ま
た、半導体レーザ素子１は放熱特性を良くするために発
光領域の近傍にサブマウント２が接合されており、半導
体レーザ素子１内に発生する残留応力もサブマウント２
との接合面付近に集中している。そのため、発光領域は
残留応力が高くなっている。
【００２９】一般に、半導体レーザ素子１は発光領域に
１００ＭＰａ以上の応力が加わった状態で電流注入する
と、結晶転位が起こり、レーザ特性の劣化、或いは半導
体レーザ素子１が破損してしまう。従来までの半導体レ
ーザ素子１では残留応力が小さかったため、結晶転位に
よる半導体レーザ素子１の破壊は起きなかったが、近年
の高出力化に伴う残留応力の増加により、結晶転位によ
る半導体レーザ素子１の破壊が起こるようになってき
た。
１００ＭＰａ以上の応力が加わった状態で電流注入する
と、結晶転位が起こり、レーザ特性の劣化、或いは半導
体レーザ素子１が破損してしまう。従来までの半導体レ
ーザ素子１では残留応力が小さかったため、結晶転位に
よる半導体レーザ素子１の破壊は起きなかったが、近年
の高出力化に伴う残留応力の増加により、結晶転位によ
る半導体レーザ素子１の破壊が起こるようになってき
た。
【００３０】これに対し本実施例では、半導体レーザ素
子１の残留応力を減少させるために従来例の工程の後
に、半導体レーザ素子１が実装されたサブマウント２を
接合部材３の溶融温度以上まで再度加熱している。接合
部材３を再度溶融することにより、残留応力の原因とな
っている、半導体レーザ素子１及びサブマウント２の応
力が内在した状態での接合が開放され、半導体レーザ素
子１及びサブマウント２からは残留応力が除去される。
子１の残留応力を減少させるために従来例の工程の後
に、半導体レーザ素子１が実装されたサブマウント２を
接合部材３の溶融温度以上まで再度加熱している。接合
部材３を再度溶融することにより、残留応力の原因とな
っている、半導体レーザ素子１及びサブマウント２の応
力が内在した状態での接合が開放され、半導体レーザ素
子１及びサブマウント２からは残留応力が除去される。
【００３１】その後、再度冷却し接合部材３を凝固する
と、半導体レーザ素子１及びサブマウント２はコレット
４の圧接による残留応力は除去された状態で接合され
る。また、１回目の加熱でコレット４にて圧接すること
により、接合部材３を介した半導体レーザ素子１とサブ
マウント２との接合面積を十分に確保し、且つ接合部材
３の厚さを極力薄くしているので、２回目の加熱ではコ
レット４で圧接する必要はない。以上のように本実施例
では、要求される放熱特性を与えながら、半導体レーザ
素子１の残留応力を減少させることができるので、レー
ザ特性の劣化、或いは半導体レーザ素子の破損を抑制す
ることが出来る。
と、半導体レーザ素子１及びサブマウント２はコレット
４の圧接による残留応力は除去された状態で接合され
る。また、１回目の加熱でコレット４にて圧接すること
により、接合部材３を介した半導体レーザ素子１とサブ
マウント２との接合面積を十分に確保し、且つ接合部材
３の厚さを極力薄くしているので、２回目の加熱ではコ
レット４で圧接する必要はない。以上のように本実施例
では、要求される放熱特性を与えながら、半導体レーザ
素子１の残留応力を減少させることができるので、レー
ザ特性の劣化、或いは半導体レーザ素子の破損を抑制す
ることが出来る。
【００３２】なお、上記実施例においてサブマウント２
は加熱用テーブル５にて加熱されているが、熱風加熱、
通電加熱、高周波加熱であっても同様の効果を得ること
が出来る。
は加熱用テーブル５にて加熱されているが、熱風加熱、
通電加熱、高周波加熱であっても同様の効果を得ること
が出来る。
【００３３】（実施例２）図３は本発明の第２の実施例
を示すものであり、同図（ａ）は１回目の加熱を、同図
（ｂ）は２回目の加熱を示す側面図である。半導体レー
ザ装置の構成、上記従来の実装方法、本実施例の実装工
程については実施例１の場合と同様である。本実施例が
実施例１の場合と異なるのは、実施例１では１回目の加
熱と２回目の加熱を同一の加熱装置にて行っているが、
本実施例では１回目の加熱と２回目の加熱を異なる加熱
装置にて行い、且つ２回目の加熱は複数個同時に行って
いる。
を示すものであり、同図（ａ）は１回目の加熱を、同図
（ｂ）は２回目の加熱を示す側面図である。半導体レー
ザ装置の構成、上記従来の実装方法、本実施例の実装工
程については実施例１の場合と同様である。本実施例が
実施例１の場合と異なるのは、実施例１では１回目の加
熱と２回目の加熱を同一の加熱装置にて行っているが、
本実施例では１回目の加熱と２回目の加熱を異なる加熱
装置にて行い、且つ２回目の加熱は複数個同時に行って
いる。
【００３４】次に本実施例の実装方法の効果について、
図４の実施例１と実施例２との実装時間の比較図を用い
て説明する。上記従来の実装方法での問題点、半導体レ
ーザ素子１が実装されたサブマウント２を接合部材３の
溶融温度以上まで再度加熱する効果については実施例１
の場合と同様である。
図４の実施例１と実施例２との実装時間の比較図を用い
て説明する。上記従来の実装方法での問題点、半導体レ
ーザ素子１が実装されたサブマウント２を接合部材３の
溶融温度以上まで再度加熱する効果については実施例１
の場合と同様である。
【００３５】実施例１では１回目の加熱と２回目の加熱
を同一の加熱装置にて行っているため、実装装置は小型
化できるが、２回の加熱時間分だけ実装時間が掛かって
しまう。また、２回目の加熱にはコレット４は使用しな
いため、生産効率は低下している。
を同一の加熱装置にて行っているため、実装装置は小型
化できるが、２回の加熱時間分だけ実装時間が掛かって
しまう。また、２回目の加熱にはコレット４は使用しな
いため、生産効率は低下している。
【００３６】これに対し本実施例では、１回目の加熱と
２回目の加熱を異なる加熱装置にて行うため、実装装置
は大型化してしまうが、コレット４を常に稼動させる事
ができるため、生産効率の低下を防ぐことが出来る。そ
の結果、図４に示すように実装時間は本実施例の方が短
縮され、この短縮時間は、半導体レーザ素子の生産数に
比例して大きくなる。
２回目の加熱を異なる加熱装置にて行うため、実装装置
は大型化してしまうが、コレット４を常に稼動させる事
ができるため、生産効率の低下を防ぐことが出来る。そ
の結果、図４に示すように実装時間は本実施例の方が短
縮され、この短縮時間は、半導体レーザ素子の生産数に
比例して大きくなる。
【００３７】また、２回目の加熱ではコレット４等は用
いず、半導体レーザ装置を加熱するだけなので、複数個
同時に加熱した方が加熱熱量を押えられ、コストの低減
及び実装装置の温度上昇による破損を抑制することが出
来る。
いず、半導体レーザ装置を加熱するだけなので、複数個
同時に加熱した方が加熱熱量を押えられ、コストの低減
及び実装装置の温度上昇による破損を抑制することが出
来る。
【００３８】なお、上記実施例では１回目の加熱と２回
目の加熱と同一の加熱方法にて行っているが、異なる加
熱方法にて実施しても同様の効果を得ることが出来る。
また、下記理由により、１回目の加熱は加熱テーブル等
の接触型加熱で、２回目の加熱は熱風加熱等の非接触型
加熱で行うのが効果的である。１回目の加熱では、コレ
ット４を同時に使用するので密閉空間で加熱することが
出来ない。
目の加熱と同一の加熱方法にて行っているが、異なる加
熱方法にて実施しても同様の効果を得ることが出来る。
また、下記理由により、１回目の加熱は加熱テーブル等
の接触型加熱で、２回目の加熱は熱風加熱等の非接触型
加熱で行うのが効果的である。１回目の加熱では、コレ
ット４を同時に使用するので密閉空間で加熱することが
出来ない。
【００３９】そのため、接触型の加熱方式の方が効率よ
く加熱することが出来る。２回目の加熱では、密閉空間
での加熱が可能であるので、接触型、非接触型での効率
に大差はないが、図２（ｂ）に示すように多層配置にて
加熱する場合、接触型では装置が複雑化するが、非接触
型では単層配置の装置と同様の装置構成で行えるので、
装置が複雑化しない。
く加熱することが出来る。２回目の加熱では、密閉空間
での加熱が可能であるので、接触型、非接触型での効率
に大差はないが、図２（ｂ）に示すように多層配置にて
加熱する場合、接触型では装置が複雑化するが、非接触
型では単層配置の装置と同様の装置構成で行えるので、
装置が複雑化しない。
【００４０】また、上記実施例において示した各部の具
体的な形状及び構造は、本発明を実施するに当たっての
具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによ
って本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあ
ってはならないものである。
体的な形状及び構造は、本発明を実施するに当たっての
具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによ
って本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあ
ってはならないものである。
【００４１】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４２】加熱用のテーブル上にサブマウントを設置
し、接合部材の融点以上まで加熱用テーブルにてサブマ
ウントを加熱し、コレットにより保持されている半導体
レーザ素子をサブマウントの搭載位置へ移動してコレッ
トにより半導体レーザ素子をサブマウントに圧接し、接
合部材が完全に凝固してから半導体レーザ素子をコレッ
トから開放した後、加熱用テーブルにてサブマウントを
接合部材の溶融温度以上まで再度加熱することにより、
接合部材を介した半導体レーザ素子とサブマウントとの
接合面積を十分に確保し、且つ接合部材の厚さを極力薄
くして伝熱特性を良くしながら、半導体レーザ素子の残
留応力を減少させることができるので、レーザ特性の劣
化、或いは半導体レーザ素子の破損を抑制し得るもので
ある。
し、接合部材の融点以上まで加熱用テーブルにてサブマ
ウントを加熱し、コレットにより保持されている半導体
レーザ素子をサブマウントの搭載位置へ移動してコレッ
トにより半導体レーザ素子をサブマウントに圧接し、接
合部材が完全に凝固してから半導体レーザ素子をコレッ
トから開放した後、加熱用テーブルにてサブマウントを
接合部材の溶融温度以上まで再度加熱することにより、
接合部材を介した半導体レーザ素子とサブマウントとの
接合面積を十分に確保し、且つ接合部材の厚さを極力薄
くして伝熱特性を良くしながら、半導体レーザ素子の残
留応力を減少させることができるので、レーザ特性の劣
化、或いは半導体レーザ素子の破損を抑制し得るもので
ある。
【００４３】また、上記一連の実装方法において、２回
目の加熱を複数個同時に行うことにより、実装時間を短
縮させることができるので、生産性を向上させ、且つ、
コストを低減し得るものである。
目の加熱を複数個同時に行うことにより、実装時間を短
縮させることができるので、生産性を向上させ、且つ、
コストを低減し得るものである。
【００４４】また、上記一連の実装方法において、１回
目の加熱と２回目の加熱を異なる加熱方法にて行うこと
により、それぞれの加熱条件に合った加熱方法で過熱が
おこなえるので、生産性を向上させ、且つ、コストを低
減し得るものである。
目の加熱と２回目の加熱を異なる加熱方法にて行うこと
により、それぞれの加熱条件に合った加熱方法で過熱が
おこなえるので、生産性を向上させ、且つ、コストを低
減し得るものである。
【００４５】また、上記一連の実装方法において、サブ
マウントを熱風にて加熱することにより、本来加熱の必
要な接合部材近傍を集中して加熱、或いは加熱装置を複
雑化することなく複数個のサブマウントを同時に加熱し
得るものである。
マウントを熱風にて加熱することにより、本来加熱の必
要な接合部材近傍を集中して加熱、或いは加熱装置を複
雑化することなく複数個のサブマウントを同時に加熱し
得るものである。
【００４６】また、上記一連の実装方法において、サブ
マウントを通電にて直接加熱することにより、実装装置
内での発生熱量を減少し、実装装置の温度上昇による破
損を抑制し得るものである。
マウントを通電にて直接加熱することにより、実装装置
内での発生熱量を減少し、実装装置の温度上昇による破
損を抑制し得るものである。
【００４７】また、上記一連の実装方法において、サブ
マウントを高周波にて加熱することにより、加熱装置を
複雑化することなく複数個のサブマウントを同時に加熱
し得るものである。
マウントを高周波にて加熱することにより、加熱装置を
複雑化することなく複数個のサブマウントを同時に加熱
し得るものである。
【図１】半導体レーザ装置の実装工程を示す側面図
【図２】サブマウント寸法の違いにより残留応力に差異
が生じる概念図
が生じる概念図
【図３】本発明の第２の実施例における半導体レーザ装
置の実装方法を示す側面図
置の実装方法を示す側面図
【図４】本発明の第１と第２の実施例の実装時間を比較
する時間分布図
する時間分布図
１ 半導体レーザ素子 ２ サブマウント ３ 接合部材 ４ コレット ５ テーブル
フロントページの続き (72)発明者 中尾 克 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 岩田 進裕 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高森 晃 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 足立 秀人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 田村 雅敏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5D119 AA33 AA38 BA01 FA05 FA34 NA04 5F047 AA19 CA08 FA08 FA51 FA58 5F073 BA01 BA06 BA07 EA28 FA11
Claims (6)
- 【請求項１】 発光部を備えた半導体レーザ素子をコレ
ットにて保持し、接合部材を用いてサブマウントに前記
半導体レーザ素子を加熱接合する半導体レーザ装置の実
装方法であって、加熱用のテーブル上に前記サブマウン
トを設置し、前記接合部材の融点以上まで前記テーブル
にて前記サブマウントを加熱し、前記コレットにより保
持されている前記半導体レーザ素子を前記サブマウント
の搭載位置へ移動して前記コレットにより前記半導体レ
ーザ素子を前記サブマウントに圧接し、前記接合部材が
完全に凝固してから前記半導体レーザ素子を前記コレッ
トから開放した後、前記テーブルにて前記サブマウント
を前記接合部材の溶融温度以上まで再度加熱することを
特徴とする半導体レーザ装置の実装方法。 - 【請求項２】 前記実装方法において、前記２回目の加
熱を複数個同時に行うことを特徴とする請求項１記載の
半導体レーザ装置の実装方法。 - 【請求項３】 前記実装方法において、前記１回目の加
熱と前記２回目の加熱を異なる加熱方法にて行うことを
特徴とする請求１記載の半導体レーザ装置の実装方法。 - 【請求項４】 前記実装方法において、前記サブマウン
トを熱風にて加熱することを特徴とする請求項２又は３
記載の半導体レーザ装置の実装方法。 - 【請求項５】 前記実装方法において、前記サブマウン
トを通電にて直接加熱することを特徴とする請求項２又
は３記載の半導体レーザ装置の実装方法。 - 【請求項６】 前記実装方法において、前記サブマウン
トを高周波にて加熱することを特徴とする請求項２又は
３記載の半導体レーザ装置の実装方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001008483A JP2002217480A (ja) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | 半導体レーザ装置の実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001008483A JP2002217480A (ja) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | 半導体レーザ装置の実装方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002217480A true JP2002217480A (ja) | 2002-08-02 |
Family
ID=18876097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001008483A Pending JP2002217480A (ja) | 2001-01-17 | 2001-01-17 | 半導体レーザ装置の実装方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002217480A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7223617B2 (en) | 2003-07-30 | 2007-05-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser device and a method of mounting a semiconductor laser component on a submount |
| JP2008210844A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-11 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置の製造方法 |
| US7816155B2 (en) | 2007-07-06 | 2010-10-19 | Jds Uniphase Corporation | Mounted semiconductor device and a method for making the same |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS511069A (en) * | 1974-06-21 | 1976-01-07 | Nippon Telegraph & Telephone | Handotaisoshino setsugohohooyobisochi |
| JPS58108784A (ja) * | 1981-12-23 | 1983-06-28 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
| JPS60177636A (ja) * | 1984-02-23 | 1985-09-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体と金属の接合方法 |
| JPH0296731U (ja) * | 1989-01-20 | 1990-08-01 | ||
| JPH0685450A (ja) * | 1992-08-31 | 1994-03-25 | A Tec Tekutoron Kk | 自動半田付け装置 |
-
2001
- 2001-01-17 JP JP2001008483A patent/JP2002217480A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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