JP2002344057A - Semiconductor light-emitting element module subassembly - Google Patents

Semiconductor light-emitting element module subassembly

Info

Publication number
JP2002344057A
JP2002344057A JP2001149450A JP2001149450A JP2002344057A JP 2002344057 A JP2002344057 A JP 2002344057A JP 2001149450 A JP2001149450 A JP 2001149450A JP 2001149450 A JP2001149450 A JP 2001149450A JP 2002344057 A JP2002344057 A JP 2002344057A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor light
emitting element
main surface
light emitting
fixing member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001149450A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuo Hatta
竜夫 八田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2001149450A priority Critical patent/JP2002344057A/en
Publication of JP2002344057A publication Critical patent/JP2002344057A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser diode module subassembly, in which optical parts, such as ball lens or the like, can be attached easily to a silicon board, with high positional accuracy. SOLUTION: This module subassembly is provided with a laser diode 2 for emit light, a ball lens 3 located on the optical path of the light emitted from the laser diode 2, a silicon substrate 1 provided with the laser diode 2 and ball lens 3 on its main surface, and a plate spring 4 pinching the ball lens 3 with the main surface of the silicon substrate 1.

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、光通信機器に使用
される半導体発光素子モジュールに組込まれる半導体発
光素子モジュールサブアセンブリに関し、より具体的に
は、集光レンズ等の光学部品のサブマウント基板への固
定構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting element module subassembly incorporated in a semiconductor light emitting element module used in an optical communication device, and more specifically, to a submount substrate for an optical component such as a condenser lens. Related to the fixing structure to

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザダイオードモジュールに代表され
る従来の半導体発光素子モジュールにおける集光レンズ
の取付方法としては、樹脂系接着剤による接着、または
ガラス半田による半田付け等が一般的であった。しか
し、集光レンズは高い取付位置精度が要求されるため、
この方法では所定位置に集光レンズを取付けることが困
難であり、歩留まりが非常に悪かった。また、たとえ所
定位置に取付けられたとしても、熱履歴等の経時変化に
より集光レンズの位置が動き、出力光の平行度や角度ず
れが生じる欠点があった。
2. Description of the Related Art In a conventional semiconductor light emitting element module represented by a laser diode module, as a method of attaching a condensing lens, bonding with a resin-based adhesive, soldering with glass solder, or the like has been common. However, since the condenser lens requires high mounting position accuracy,
In this method, it was difficult to attach a condenser lens at a predetermined position, and the yield was very poor. Further, even if it is mounted at a predetermined position, there is a disadvantage that the position of the condenser lens moves due to a temporal change of heat history or the like, and the parallelism or angle shift of output light occurs.

【0003】この問題を解決すべく、図6に示すような
断面構造を有するレーザダイオードモジュールの構造が
提案されている(特開昭58―97884号公報)。こ
のレーザダイオードモジュールでは、半導体発光素子で
あるレーザダイオード102が、シリコン基板等のサブ
マウント基板101の主面上に形成された導体膜109
に半田108を介して載置され、他方の主面がレーザダ
イオード取付治具111に取付けられている。また、こ
のレーザダイオード取付治具111には円錐状の凹部が
設けられ、その円錐の頂点部分においてレーザダイオー
ドから出射されるレーザ光を導入するための孔112が
設けられている。本構造では、この凹部に集光手段であ
るボールレンズ103を嵌め込み、固定部材である板バ
ネ104を用いてボールレンズ103を押圧して固定す
る構造となっている。
In order to solve this problem, there has been proposed a structure of a laser diode module having a sectional structure as shown in FIG. 6 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-98884). In this laser diode module, a laser diode 102, which is a semiconductor light emitting element, includes a conductor film 109 formed on a main surface of a submount substrate 101 such as a silicon substrate.
And the other main surface is mounted on a laser diode mounting jig 111. The laser diode mounting jig 111 is provided with a conical concave portion, and a hole 112 for introducing laser light emitted from the laser diode is provided at the apex of the cone. In this structure, the ball lens 103 as the light condensing means is fitted into the concave portion, and the ball lens 103 is pressed and fixed using the leaf spring 104 as the fixing member.

【0004】上記構造においては、レーザダイオード取
付治具に集光レンズを嵌めこむための凹部と集光レンズ
を押さえるための板バネを設けることにより、集光レン
ズが簡便に取付けられ、また、その位置調整も容易とな
る。さらには、熱履歴等による経時変化によってもその
位置がずれることはない。しかしながら、本構造におい
ては、レーザダイオードと集光レンズが別々にサブマウ
ント基板およびレーザダイオード取付治具に固定されて
いるため、レーザダイオードモジュールの小型化を阻害
していた。
In the above structure, the condensing lens can be easily mounted by providing a concave portion for fitting the converging lens into the laser diode mounting jig and a leaf spring for pressing the condensing lens. Position adjustment is also easy. Further, the position does not shift due to a temporal change due to a heat history or the like. However, in this structure, since the laser diode and the condenser lens are separately fixed to the submount substrate and the laser diode mounting jig, the miniaturization of the laser diode module has been hindered.

【0005】上記問題を解決すべく、サブマウント基板
であるシリコン基板に直接ボールレンズを固定する方法
が開発されている。図7は、この種のレーザダイオード
モジュールサブアセンブリの構造を示した斜視図であ
り、図8は、図7におけるB―B´面の断面図である。
このレーザダイオードモジュールサブアセンブリでは、
レーザダイオード102が、シリコン基板101の主面
に半田108を介して載置され、当該レーザダイオード
102のレーザ光出射方向のシリコン基板101表面に
凹部101aを形成し、当該凹部101a内にボールレ
ンズ103が配置されている。このボールレンズ103
の固定方法としては、シリコン基板101の凹部101
a表面にアルミニウム薄膜層109を形成し、このアル
ミニウム薄膜層109とボールレンズ103をアルミニ
ウム化合物であるAl23―Al等の圧着部材113に
よって熱圧着する方法が一般的である。
In order to solve the above problem, a method has been developed in which a ball lens is directly fixed to a silicon substrate as a submount substrate. FIG. 7 is a perspective view showing the structure of this type of laser diode module subassembly, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line BB 'in FIG.
In this laser diode module subassembly,
The laser diode 102 is mounted on the main surface of the silicon substrate 101 via the solder 108 to form a concave portion 101a on the surface of the silicon substrate 101 in the laser light emission direction of the laser diode 102, and a ball lens 103 is formed in the concave portion 101a. Is arranged. This ball lens 103
Is fixed as follows.
Generally, a method is used in which an aluminum thin film layer 109 is formed on the surface a, and the aluminum thin film layer 109 and the ball lens 103 are thermocompression-bonded by a compression member 113 made of aluminum compound such as Al 2 O 3 —Al.

【0006】本構造とすることで、より位置精度の高い
集光レンズの取付が可能となるばかりでなく、レーザダ
イオードモジュールの小型化が図られる。
With this structure, not only can a condenser lens with higher positional accuracy be mounted, but also the size of the laser diode module can be reduced.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
レーザダイオードモジュールサブアセンブリでは、アル
ミニウム薄膜層に集光レンズを熱圧着して接合させるた
め、アルミニウム薄膜層の状態やアニール処理に接合強
度が依存し、安定した高信頼性のレーザダイオードモジ
ュールサブアセンブリを得ることが困難であった。ま
た、上記構造では高温でのアニール(焼鈍)処理や熱圧
着が必要であるため、レーザダイオードをシリコン基板
に半田付けするよりも前に集光レンズや光アイソレータ
等の光学部品をシリコン基板に実装しておく必要があ
る。ところがレーザダイオードは非常に歩留まりの悪い
素子であるため、その搭載前にシリコン基板に集光レン
ズを実装しておくことはレーザダイオードが不良であっ
た場合に集光レンズ等までも廃棄せねばならず、製造コ
ストの増大につながっていた。さらには、集光レンズを
接合させる温度が約350℃という高温であるため、そ
れ以降の工程ではシリコン基板を350℃近傍にまで加
熱することができない。そのため、レーザダイオードの
シリコン基板への半田付けに際し、クリープが起こり易
い低融点半田を使用しなければならず、高信頼性のレー
ザダイオードモジュールサブアセンブリを製造する弊害
となっていた。
However, in the above-described laser diode module subassembly, since the condenser lens is bonded to the aluminum thin film layer by thermocompression bonding, the bonding strength depends on the state of the aluminum thin film layer and the annealing process. It has been difficult to obtain a stable and highly reliable laser diode module subassembly. Also, since the above structure requires high temperature annealing (annealing) and thermocompression bonding, optical components such as a condenser lens and an optical isolator are mounted on the silicon substrate before soldering the laser diode to the silicon substrate. It is necessary to keep. However, since a laser diode is an element with a very low yield, mounting a condenser lens on a silicon substrate before mounting it requires disposing even the condenser lens if the laser diode is defective. However, this has led to an increase in manufacturing costs. Further, since the temperature at which the condenser lens is bonded is as high as about 350 ° C., the silicon substrate cannot be heated to about 350 ° C. in the subsequent steps. Therefore, when soldering the laser diode to the silicon substrate, a low-melting-point solder, which is liable to creep, must be used, which has been a hindrance to manufacturing a highly reliable laser diode module subassembly.

【0008】したがって、本発明の主目的は、半導体発
光素子と集光レンズ等の光学部品とがサブマウント基板
上に取付けられた構造であって、光学部品が容易に高位
置精度でシリコン基板に取付け可能となる半導体発光素
子モジュールサブアセンブリを提供することにある。さ
らには、安価で高信頼性の半導体発光素子モジュールサ
ブアセンブリを提供することにある。
Accordingly, a main object of the present invention is a structure in which a semiconductor light emitting element and an optical component such as a condenser lens are mounted on a sub-mount substrate. An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting element module subassembly that can be attached. Another object of the present invention is to provide an inexpensive and highly reliable semiconductor light emitting element module subassembly.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光素子
モジュールサブアセンブリは、半導体発光素子および当
該半導体発光素子が出射した光の光路上に位置する集光
レンズを主面に備えたサブマウント基板と、サブマウン
ト基板に取付けられ、サブマウント基板主面との間に集
光レンズを挟持する固定部材とを備えている(請求項
1)。
According to the present invention, there is provided a semiconductor light emitting element module subassembly having a main surface including a semiconductor light emitting element and a condensing lens positioned on an optical path of light emitted by the semiconductor light emitting element. And a fixing member attached to the submount substrate and holding the condenser lens between the submount substrate and the main surface.

【0010】本構成の半導体発光素子モジュールサブア
センブリとすることで、固定部材によって、容易に集光
レンズをサブマウント基板主面上に固定することが可能
となる。これにより、集光レンズの取付け作業を常温で
行なうことが可能となるため、半導体発光素子が位置ず
れを起こすことも、熱履歴によって半導体発光素子に応
力が加わることもなくなる。また、半導体発光素子のサ
ブマウント基板への実装に低融点半田を使用する必要も
なくなるため、長期間経過後のクリープによる軸ずれも
起こらない。さらには、従来必要であった昇温・降温の
プロセスも不要となるため、短時間で集光レンズを取付
けることが可能となる。
With the semiconductor light-emitting element module subassembly having this configuration, the condensing lens can be easily fixed on the main surface of the submount substrate by the fixing member. As a result, the operation of attaching the condenser lens can be performed at room temperature, so that the semiconductor light emitting element does not shift in position and no stress is applied to the semiconductor light emitting element due to heat history. In addition, since it is not necessary to use a low melting point solder for mounting the semiconductor light emitting element on the submount substrate, there is no axial displacement due to creep after a long period of time. Furthermore, since the process of raising and lowering the temperature, which is conventionally required, is not required, the condenser lens can be mounted in a short time.

【0011】上記本発明の半導体発光素子モジュールサ
ブアセンブリは、たとえば、固定部材が弾性部を備え、
当該弾性部が弾性力を発揮することでサブマウント基板
主面との間に集光レンズを挟持していることが望ましい
(請求項2)。
In the semiconductor light emitting element module subassembly of the present invention, for example, the fixing member has an elastic portion,
It is desirable that the condensing lens be sandwiched between the elastic portion and the main surface of the submount substrate by exerting elastic force (claim 2).

【0012】本構成により、固定部材が弾性部を備える
ことで、集光レンズにかかる応力を複屈折生じない範囲
に調整することができるため、光の透過後においても偏
光状態を維持することが可能となる。
According to this structure, since the fixing member has the elastic portion, the stress applied to the condenser lens can be adjusted to a range in which birefringence does not occur. Therefore, the polarization state can be maintained even after light is transmitted. It becomes possible.

【0013】上記本発明の半導体発光素子モジュールサ
ブアセンブリは、たとえば、出射光の光路上に位置し、
当該光路上を逆進する光の透過を抑制する逆進光減衰手
段と、サブマウント基板に取付けられ、当該サブマウン
ト基板主面との間に逆進光減衰手段を挟持する弾性部材
とを備えていてもよい(請求項3)。
The semiconductor light-emitting element module subassembly of the present invention is located, for example, on the optical path of emitted light.
A reverse light attenuating means for suppressing transmission of light traveling backward on the optical path, and an elastic member attached to the submount substrate and sandwiching the reverse light attenuator between the main surface of the submount substrate. (Claim 3).

【0014】本構成により、弾性部材によって、サブマ
ウント基板上への取付けが困難であった逆進光減衰手段
も容易に取付け可能となる。これにより、上述の集光レ
ンズの取付けと同様の効果が、逆進光減衰手段の取付け
においても得られる。
With this configuration, the backward light attenuating means, which has been difficult to mount on the submount substrate, can be easily mounted by the elastic member. Thereby, the same effect as the above-described attachment of the condenser lens can be obtained also in the attachment of the backward light attenuating means.

【0015】上記本発明の半導体発光素子モジュールサ
ブアセンブリは、たとえば、固定部材が帯形状を有し、
その両端が折り返されてなる係止片を備え、当該係止片
がサブマウント基板主面と反対側の主面の周縁部に係合
することでサブマウント基板に取付けられている(請求
項4)。
In the semiconductor light emitting element module subassembly of the present invention, for example, the fixing member has a band shape,
A locking piece having both ends folded is provided, and the locking piece is attached to the submount substrate by engaging with a peripheral portion of a main surface opposite to the main surface of the submount substrate. ).

【0016】本構成により、固定部材を容易にサブマウ
ント基板に固定することが可能となる。また、固定部材
の両端に設けた係止片によって固定することで、複雑な
構成を必要としない、容易な装着が可能となる。
According to this configuration, the fixing member can be easily fixed to the submount substrate. In addition, by fixing with the locking pieces provided at both ends of the fixing member, it is possible to easily mount the fixing member without requiring a complicated configuration.

【0017】上記本発明の半導体発光素子モジュールサ
ブアセンブリは、たとえば、固定部材が金属からなり、
サブマウント基板がその主面に金属薄膜層領域を備え、
当該金属薄膜層領域上に載置された金属片に固定部材が
取付けられていることが望ましい(請求項5)。
In the semiconductor light emitting element module subassembly of the present invention, for example, the fixing member is made of metal,
The submount substrate has a metal thin film layer area on its main surface,
It is desirable that a fixing member is attached to a metal piece placed on the metal thin film layer region (claim 5).

【0018】本構成により、固定部材の形状を小型化す
ることが可能となり、また単純な構造となるため、コス
トの低減につながる。さらには、金属片の取付け位置精
度が要求されないため、金属片取付けの際の自由度が増
す。また、集光レンズや逆進光減衰手段等の光学部品を
複数個取付ける場合であっても、その取付けに使用され
る金属薄膜層および金属片を共通して使用できるため、
作業の容易性および製造時間の短縮が図られ、製造コス
トの低減が可能となる。
According to this structure, the shape of the fixing member can be reduced in size, and the structure becomes simple, leading to a reduction in cost. Further, since the mounting position accuracy of the metal piece is not required, the degree of freedom in mounting the metal piece increases. In addition, even when a plurality of optical components such as a condenser lens and a backward light attenuating unit are mounted, the metal thin film layer and the metal piece used for the mounting can be commonly used.
Ease of operation and shortening of manufacturing time are achieved, and manufacturing cost can be reduced.

【0019】上記本発明の半導体発光素子モジュールサ
ブアセンブリは、たとえば、固定部材が金属片に溶接に
より取付けられていることが望ましい(請求項6)。
In the semiconductor light emitting element module subassembly of the present invention, for example, the fixing member is desirably attached to the metal piece by welding.

【0020】本構成により、金属片への固定部材の取付
けが容易となる。上記本発明の半導体発光素子モジュー
ルサブアセンブリは、たとえば、半導体発光素子がレー
ザダイオードである(請求項7)。
According to this configuration, attachment of the fixing member to the metal piece becomes easy. In the semiconductor light emitting element module subassembly of the present invention, for example, the semiconductor light emitting element is a laser diode.

【0021】本発明は、特にレーザダイオードを搭載し
たレーザダイオードモジュールに有効である。
The present invention is particularly effective for a laser diode module equipped with a laser diode.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
を参照して説明する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0023】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1におけるレーザダイオードモジュールサブアセン
ブリの構造を示す概略斜視図であり、図2は、図1にお
けるA―A´面の断面図である。また、図3は、板バネ
の構造を示した概略斜視図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic perspective view showing the structure of a laser diode module subassembly according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA 'in FIG. FIG. FIG. 3 is a schematic perspective view showing the structure of the leaf spring.

【0024】まず、本実施の形態におけるレーザダイオ
ードモジュールサブアセンブリの構造について説明す
る。図1において、所定の大きさにダイシングされたサ
ブマウント基板であるシリコン基板1の主面上に形成さ
れたアルミニウム薄膜層9に、半田8によって半導体発
光素子であるレーザダイオード2が実装されている。シ
リコン基板1の主面には、所定位置に溝1aが設けられ
ており、集光レンズであるボールレンズ3がその溝1a
中に配置されている。この溝1aは、シリコン基板1の
製造工程において異方性エッチング等の微細加工技術に
より形成されるものである。
First, the structure of the laser diode module subassembly according to the present embodiment will be described. In FIG. 1, a laser diode 2 as a semiconductor light emitting element is mounted by solder 8 on an aluminum thin film layer 9 formed on a main surface of a silicon substrate 1 as a submount substrate diced to a predetermined size. . The main surface of the silicon substrate 1 is provided with a groove 1a at a predetermined position, and the ball lens 3 as a condenser lens is provided with the groove 1a.
Is located inside. The groove 1a is formed by a fine processing technique such as anisotropic etching in the manufacturing process of the silicon substrate 1.

【0025】この溝1a中に配置されたボールレンズ3
は、板バネ4がシリコン基板1に外挿されることでシリ
コン基板1に固定されている。図3を参照して、板バネ
4は、弾性に富んだ帯形状の金属薄板からなるもので、
その両端には鉤状の係止片4aが設けられている。この
係止片4aにより、板バネ4が、シリコン基板1のボー
ルレンズ3が配置された主面と反対側の主面に係止され
ることで、ボールレンズ3がシリコン基板1に向かって
押圧されて固定されている。ボールレンズ3を押圧する
際は、板バネ4によるボールレンズ3への押圧力を適度
に設計することが重要である。適度な押圧力とは、振動
や衝撃によってボールレンズ3がシリコン基板1から脱
離しない程度に強く、またボールレンズ3の光弾性効果
によって複屈折が生じない程度に弱い押圧力のことであ
る。
The ball lens 3 disposed in the groove 1a
Is fixed to the silicon substrate 1 by the leaf spring 4 being extrapolated to the silicon substrate 1. Referring to FIG. 3, the leaf spring 4 is made of a band-shaped thin metal plate with high elasticity.
At both ends, hook-shaped locking pieces 4a are provided. By the locking piece 4a, the leaf spring 4 is locked to the main surface of the silicon substrate 1 opposite to the main surface on which the ball lens 3 is arranged, so that the ball lens 3 is pressed toward the silicon substrate 1. Has been fixed. When pressing the ball lens 3, it is important to appropriately design the pressing force of the leaf spring 4 on the ball lens 3. The appropriate pressing force is a pressing force that is strong enough to prevent the ball lens 3 from detaching from the silicon substrate 1 due to vibration or impact, and is weak enough not to cause birefringence due to the photoelastic effect of the ball lens 3.

【0026】また、上述のレーザダイオード2は、その
実装の際に使用する半田8のセルフアライメントによっ
て高精度に位置決めされる。また、ボールレンズ3もシ
リコン基板1に設けられた溝1aおよび板バネ4によっ
て高精度に位置決めされる。このため、レーザダイオー
ド2とボールレンズ3のシリコン基板1に対する位置関
係は、概ね0.5μm以下の精度で所望の位置に実装可
能となる。この位置精度は、本レーザダイオードモジュ
ールサブアセンブリを通信機器に組込むための必要十分
な性能である。
The above-mentioned laser diode 2 is positioned with high precision by self-alignment of the solder 8 used for mounting. The ball lens 3 is also positioned with high precision by the groove 1a and the leaf spring 4 provided on the silicon substrate 1. Therefore, the positional relationship between the laser diode 2 and the ball lens 3 with respect to the silicon substrate 1 can be mounted at a desired position with an accuracy of about 0.5 μm or less. This positional accuracy is a necessary and sufficient performance for incorporating the present laser diode module subassembly into a communication device.

【0027】以上の構成により、ボールレンズを弾性に
富んだ板バネで固定することで、ボールレンズにかかる
応力を光弾性による複屈折が生じない範囲に容易に制御
することが可能となり、レーザの偏光状態をレンズ透過
後も維持することが可能となる。
With the above arrangement, by fixing the ball lens with a leaf spring having high elasticity, the stress applied to the ball lens can be easily controlled within a range in which birefringence due to photoelasticity does not occur. The polarization state can be maintained even after transmission through the lens.

【0028】次に、このレーザダイオードモジュールサ
ブアセンブリのレーザダイオードおよびボールレンズの
シリコン基板への実装工程について説明する。
Next, a process of mounting the laser diode and the ball lens of the laser diode module subassembly on the silicon substrate will be described.

【0029】レーザダイオード2は、シリコン基板1を
約350℃に加熱した後に、融点約280℃のAu―S
nからなる半田8によってシリコン基板1の所定位置に
実装される。その後、ボールレンズ3がシリコン基板1
の主面に形成されている溝1a中に板バネ4によって固
定される。
After heating the silicon substrate 1 to about 350 ° C., the laser diode 2 is made of Au—S having a melting point of about 280 ° C.
It is mounted at a predetermined position on the silicon substrate 1 by the solder 8 made of n. Thereafter, the ball lens 3 is moved to the silicon substrate 1
Is fixed by a leaf spring 4 in a groove 1a formed on the main surface of the main body.

【0030】このボールレンズを固定する工程は、従来
の熱圧着工程とは異なり常温で行なわれる。このため、
レーザダイオードが位置ずれを起こしたり、熱履歴によ
ってストレスがかかることがない。また、昇温・降温の
必要がないため作業時間も大幅に短縮される。さらに
は、レーザダイオードの取付の際に低融点の半田を使用
する必要がないため、長期間経過後のクリープによる軸
ずれの心配もない。その上、レーザダイオードをボール
レンズよりも先にシリコン基板に実装可能となるため、
レーザダイオードが不良品であった場合でも容易に交換
でき、ボールレンズおよびシリコン基板を廃棄する必要
がなくなる。このため、製造コストが大幅に低減され
る。
The step of fixing the ball lens is performed at room temperature, unlike the conventional thermocompression bonding step. For this reason,
There is no displacement of the laser diode or stress due to thermal history. Also, since there is no need to raise or lower the temperature, the operation time is greatly reduced. Further, since it is not necessary to use solder having a low melting point when mounting the laser diode, there is no fear of axial misalignment due to creep after a long period of time. In addition, since the laser diode can be mounted on the silicon substrate before the ball lens,
Even if the laser diode is defective, it can be easily replaced, and there is no need to discard the ball lens and the silicon substrate. For this reason, the manufacturing cost is greatly reduced.

【0031】(実施の形態2)図4は、本発明の実施の
形態2におけるレーザダイオードモジュールサブアセン
ブリの構造を示した概略斜視図である。上述の実施の形
態1と共通する部分に付いては図中同じ符号を付し、そ
の説明は省略する。
(Embodiment 2) FIG. 4 is a schematic perspective view showing the structure of a laser diode module subassembly according to Embodiment 2 of the present invention. The same reference numerals in the drawings denote the same parts as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0032】本実施の形態におけるレーザダイオードモ
ジュールサブアセンブリの構造について説明する。図4
において、ボールレンズ3が配置されている溝1aに隣
接するシリコン基板1の主面上に、金属薄膜層領域であ
るメタライズ領域5が形成されている。このメタライズ
領域5はAuからなり、蒸着によりシリコン基板1表面
上に形成される。このメタライズ領域5上には、Fe―
Ni―Co合金からなる金属片6がAu―Ge合金のろ
う付けによって固定されている。
The structure of the laser diode module subassembly according to the present embodiment will be described. FIG.
2, a metallized region 5 which is a metal thin film layer region is formed on the main surface of the silicon substrate 1 adjacent to the groove 1a in which the ball lens 3 is arranged. The metallized region 5 is made of Au, and is formed on the surface of the silicon substrate 1 by vapor deposition. On this metallized area 5, Fe-
A metal piece 6 made of a Ni—Co alloy is fixed by brazing an Au—Ge alloy.

【0033】さらに、この金属片6の上にはボールレン
ズ3を押圧してシリコン基板1に固定する板バネ4が、
YAGレーザ(イットリウム―アルミニウム―ガーネッ
トレーザ)によるレーザ溶接にて取付けられている。こ
こで、溶接としてYAGレーザ溶接を用いているのは、
金属片6の所定部分を局所的に加熱できるためであり、
これによりシリコン基板1の昇温による割れを防止する
ことが可能となる。板バネ4は、適度な弾性を有する金
属薄板からなるものであり、この板バネ4によってボー
ルレンズ3がシリコン基板1に設けられた溝1a中に固
定される。
Further, a leaf spring 4 for pressing the ball lens 3 and fixing it to the silicon substrate 1 is provided on the metal piece 6.
It is mounted by laser welding with a YAG laser (yttrium-aluminum-garnet laser). Here, YAG laser welding is used as welding.
This is because a predetermined portion of the metal piece 6 can be locally heated,
This makes it possible to prevent the silicon substrate 1 from cracking due to a rise in temperature. The leaf spring 4 is made of a thin metal plate having appropriate elasticity, and the ball lens 3 is fixed in the groove 1 a provided in the silicon substrate 1 by the leaf spring 4.

【0034】本構成においては、上述の実施の形態1と
は異なり、板バネがシリコン基板の主面上に取付けられ
る。金属からなる板バネをシリコン基板上に直接取付け
ることは容易でないため、シリコン基板上にメタライズ
領域を設け、その上に金属片を介して板バネを取付ける
構成としている。本構成とすることで、上述の実施の形
態1の板バネに比べ小型かつ単純な形状の板バネを使用
することが可能となり、コストの低減が図られる。さら
には、板バネとシリコン基板が強固に固定されるため、
ボールレンズの位置ずれも起こらない。
In this configuration, unlike the first embodiment, a leaf spring is mounted on the main surface of the silicon substrate. Since it is not easy to directly attach a leaf spring made of metal on a silicon substrate, a metallized region is provided on the silicon substrate, and the leaf spring is mounted thereon via a metal piece. With this configuration, it is possible to use a leaf spring having a smaller size and a simpler shape than the leaf spring according to the first embodiment, and cost can be reduced. Furthermore, since the leaf spring and the silicon substrate are firmly fixed,
There is no displacement of the ball lens.

【0035】(実施の形態3)図5は、本発明の実施の
形態3におけるレーザダイオードモジュールサブアセン
ブリの構造を示した概略斜視図である。上述の実施の形
態2と共通する部分に付いては図中同じ符号を付し、そ
の説明は省略する。
(Embodiment 3) FIG. 5 is a schematic perspective view showing the structure of a laser diode module subassembly according to Embodiment 3 of the present invention. The same reference numerals in the drawings denote the same parts as in the second embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0036】本実施の形態におけるレーザダイオードモ
ジュールサブアセンブリの構造について説明する。図5
を参照して、シリコン基板1の主面上には、溝1aが形
成されており、この溝1a中には集光レンズ3および逆
進光減衰手段である光アイソレータ10が配置されてい
る。この集光レンズ3および光アイソレータ10は、シ
リコン基板1の主面に実装されたレーザダイオード2の
出射光の光路上に位置するように、並べて配置されてお
り、本実施の形態ではレーザダイオード2からみて、ボ
ールレンズ、光アイソレータ、ボールレンズの順に配置
されている。ここで、光アイソレータ10は、レーザダ
イオード2からの出射光は損失なく外部に透過するが、
同一経路上を逆進してくる反射光は減衰させる機能を有
するものである。
The structure of the laser diode module subassembly according to the present embodiment will be described. FIG.
As shown in FIG. 1, a groove 1a is formed on the main surface of the silicon substrate 1, and a condenser lens 3 and an optical isolator 10 as a backward light attenuating means are arranged in the groove 1a. The condensing lens 3 and the optical isolator 10 are arranged side by side so as to be located on the optical path of light emitted from the laser diode 2 mounted on the main surface of the silicon substrate 1. From the viewpoint, the ball lens, the optical isolator, and the ball lens are arranged in this order. Here, the optical isolator 10 transmits the light emitted from the laser diode 2 to the outside without loss.
The reflected light traveling backward on the same path has a function of attenuating.

【0037】上記溝1aに隣接するシリコン基板1の主
面上には、メタライズ領域5が形成されている。このメ
タライズ領域5上には金属片6がろう付けされており、
さらに、この金属片6の上には複数の板バネ4がYAG
レーザ溶接により取付けられている。この複数の板バネ
4は、上述のボールレンズ3および光アイソレータ10
と接触し、押圧することによりこれらをシリコン基板1
に固定している。
A metallized area 5 is formed on the main surface of the silicon substrate 1 adjacent to the groove 1a. On this metallized area 5, a metal piece 6 is brazed,
Further, on the metal piece 6, a plurality of leaf springs 4
Mounted by laser welding. The plurality of leaf springs 4 are connected to the ball lens 3 and the optical isolator 10 described above.
These are brought into contact with and pressed on the silicon substrate 1.
It is fixed to.

【0038】本構成により、ボールレンズのみならず他
の光学部品も板バネによってシリコン基板に容易に固定
することが可能となる。上記光アイソレータは、他の光
学部品に比べ大型であるのが一般的で、これをシリコン
基板に固定することは容易ではなかった。しかし、本発
明の板バネによる固定構造を適用することで、所定位置
に高精度に固定することが可能となる。また、すべての
光学部品が常温にて取付け可能となるため、先に取付け
た光学部品の取付け強度が低下したり、軸ずれが起こっ
たりすることがなくなる。
According to this structure, not only the ball lens but also other optical components can be easily fixed to the silicon substrate by the leaf spring. The above-mentioned optical isolator is generally larger than other optical components, and it is not easy to fix the optical isolator to a silicon substrate. However, by applying the fixing structure using a leaf spring according to the present invention, it is possible to fix the plate at a predetermined position with high accuracy. Further, since all the optical components can be mounted at room temperature, the mounting strength of the optical component previously mounted is not reduced, and the axial displacement does not occur.

【0039】上記本発明の実施の形態では、ボールレン
ズ等の光学部品をシリコン基板上に固定する板バネの形
状として、シリコン基板に外挿するものやシリコン基板
上に載置された金属片に溶接して取付けたものを例示し
て説明したが、特にこれらに限定されるものではなく、
板バネとシリコン基板に光学部品が挟持されて固定され
る構造のものであれば、どのようなものであってもよ
い。
In the above embodiment of the present invention, the shape of a leaf spring for fixing an optical component such as a ball lens on a silicon substrate may be a shape that is extrapolated to the silicon substrate or a metal piece mounted on the silicon substrate. Although described by exemplifying what is attached by welding, it is not particularly limited to these,
Any structure may be used as long as the optical component is sandwiched and fixed between the leaf spring and the silicon substrate.

【0040】また、上記本発明の実施の形態では、サブ
マウント基板としてシリコン基板を例示しているが、表
面や内部に回路配線がパターニングされた基板であれ
ば、どのようなものであってもよい。
In the above embodiment of the present invention, a silicon substrate is exemplified as a submount substrate. However, any substrate may be used as long as circuit wiring is patterned on the surface or inside. Good.

【0041】また、上記本発明の実施の形態では、メタ
ライズ領域としてAuからなる薄膜層を例示し、金属片
としてFe―Ni―Co合金、ろう材としてAu―Ge
合金を例示して説明しているが、特にこれらに限定され
るものではなく、同様の効果を奏するものであればどの
ようなものであってもよい。
Further, in the above embodiment of the present invention, a thin film layer made of Au is exemplified as the metallized region, an Fe—Ni—Co alloy is used as the metal piece, and an Au—Ge alloy is used as the brazing material.
Although an alloy has been described as an example, the present invention is not particularly limited thereto, and may be any as long as it has the same effect.

【0042】したがって、今回開示した上記各実施の形
態はすべての点で例示であって、制限的なものではな
い。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定
され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範
囲内でのすべての変更を含むものである。
Therefore, each of the above-described embodiments disclosed this time is an example in all respects, and is not restrictive. The technical scope of the present invention is defined by the appended claims, and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the appended claims.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明に基づいた半導体発光素子モジュ
ールサブアセンブリとすることで、半導体発光素子と集
光レンズ等の光学部品をサブマウント基板上に高位置精
度でかつ容易に取付けることが可能となり、製造コスが
低減される。また、常温での光学部品の取付けが可能と
なるため、歩留まりが向上し、さらには高信頼性の半導
体発光素子モジュールサブアセンブリを提供することが
可能となる。
According to the semiconductor light emitting element module subassembly according to the present invention, the semiconductor light emitting element and the optical components such as the condenser lens can be easily and accurately mounted on the submount substrate. In addition, manufacturing costs are reduced. Further, since the optical components can be mounted at room temperature, the yield can be improved, and a highly reliable semiconductor light emitting element module subassembly can be provided.

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

【図1】 本発明の実施の形態1における半導体発光素
子モジュールサブアセンブリの構造を示した概略斜視図
である。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a structure of a semiconductor light emitting element module subassembly according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態1における半導体発光素
子モジュールサブアセンブリの図1中A―A´面におけ
る断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor light-emitting element module subassembly according to the first embodiment of the present invention, taken along the line AA ′ in FIG.

【図3】 本発明の実施の形態1における半導体発光素
子モジュールサブアセンブリに使用される板バネの形状
を示した概略斜視図である。
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a shape of a leaf spring used in the semiconductor light emitting element module subassembly according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施の形態2における半導体発光素
子モジュールサブアセンブリの構造を示した概略斜視図
である。
FIG. 4 is a schematic perspective view showing a structure of a semiconductor light emitting element module subassembly according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態3における半導体発光素
子モジュールサブアセンブリの構造を示した概略斜視図
である。
FIG. 5 is a schematic perspective view showing a structure of a semiconductor light emitting element module subassembly according to a third embodiment of the present invention.

【図6】 従来の半導体発光素子モジュールの構造を示
した概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing the structure of a conventional semiconductor light emitting element module.

【図7】 従来の半導体発光素子モジュールサブアセン
ブリの構造を示した概略斜視図である。
FIG. 7 is a schematic perspective view showing the structure of a conventional semiconductor light emitting element module subassembly.

【図8】 従来の半導体発光素子モジュールサブアセン
ブリの図7中B―B´面における断面図である。
8 is a cross-sectional view of the conventional semiconductor light emitting element module subassembly taken along the line BB 'in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板、1a 溝、2 レーザダイオード、
3 ボールレンズ、4板バネ、4a 係止片、5 メタ
ライズ領域、6 金属片、7 溶接ナゲット、8 半
田、9 アルミ薄膜層、10 光アイソレータ。
1 silicon substrate, 1a groove, 2 laser diode,
3 ball lens, 4 leaf spring, 4a locking piece, 5 metallized area, 6 metal piece, 7 welding nugget, 8 solder, 9 aluminum thin film layer, 10 optical isolator.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体発光素子と、前記半導体発光素子
が出射した光の光路上に位置する集光レンズとを主面に
備えたサブマウント基板と、 前記サブマウント基板に取付けられ、前記サブマウント
基板主面との間に前記集光レンズを挟持する固定部材と
を備えた、半導体発光素子モジュールサブアセンブリ。
A submount substrate having a main surface including a semiconductor light emitting element and a condenser lens positioned on an optical path of light emitted by the semiconductor light emitting element; and a submount mounted on the submount substrate. A semiconductor light-emitting element module sub-assembly, comprising: a fixing member that sandwiches the condenser lens between the substrate and a main surface of the substrate.
【請求項2】 前記固定部材が、弾性部を備え、 前記弾性部が、弾性力を発揮することで前記サブマウン
ト基板主面との間に前記集光レンズを挟持する、請求項
1に記載の半導体発光素子モジュールサブアセンブリ。
2. The fixing member according to claim 1, wherein the fixing member includes an elastic portion, and the elastic portion exerts an elastic force to sandwich the condenser lens between the fixing member and the main surface of the submount substrate. Semiconductor light emitting element module subassembly.
【請求項3】 前記半導体発光素子モジュールサブアセ
ンブリが、さらに、 前記光路上に位置し、前記光路上を逆進する光の透過を
抑制する逆進光減衰手段と、 前記サブマウント基板に取付けられ、前記サブマウント
基板主面との間に前記逆進光減衰手段を挟持する弾性部
材とを備えた、請求項1または2に記載の半導体発光素
子モジュールサブアセンブリ。
3. The semiconductor light-emitting element module sub-assembly further includes: a backward light attenuating means positioned on the optical path for suppressing transmission of light traveling backward on the optical path; and 3. The semiconductor light emitting element module subassembly according to claim 1, further comprising: an elastic member that sandwiches the backward light attenuating means between the submount substrate and the main surface of the submount substrate.
【請求項4】 前記固定部材が帯形状を有し、その両端
が折り返されてなる係止片を備え、前記係止片が前記サ
ブマウント基板主面と反対側の主面の周縁部に係合する
ことで前記サブマウント基板に取付けられた、請求項1
から3のいずれかに記載の半導体発光素子モジュールサ
ブアセンブリ。
4. The fixing member has a band shape, and includes a locking piece having both ends folded back, and the locking piece is engaged with a peripheral portion of a main surface opposite to the main surface of the submount substrate. 2. The submount substrate is attached to the submount substrate by joining.
4. The semiconductor light-emitting element module subassembly according to any one of items 1 to 3,
【請求項5】 前記固定部材が金属からなり、前記サブ
マウント基板がその主面に金属薄膜層領域を備え、前記
金属薄膜層領域上に載置された金属片に前記固定部材が
取付けられた、請求項1から3のいずれかに記載の半導
体発光素子モジュールサブアセンブリ。
5. The fixing member is made of metal, the submount substrate has a metal thin film layer region on a main surface thereof, and the fixing member is attached to a metal piece placed on the metal thin film layer region. The semiconductor light-emitting element module subassembly according to any one of claims 1 to 3.
【請求項6】 前記固定部材が、前記金属片に溶接によ
り取付けられている、請求項5に記載の半導体発光素子
モジュールサブアセンブリ。
6. The semiconductor light emitting element module subassembly according to claim 5, wherein the fixing member is attached to the metal piece by welding.
【請求項7】 前記半導体発光素子が、レーザダイオー
ドである、請求項1から6のいずれかに記載の半導体発
光素子モジュールサブアセンブリ。
7. The semiconductor light emitting device module subassembly according to claim 1, wherein said semiconductor light emitting device is a laser diode.
JP2001149450A 2001-05-18 2001-05-18 Semiconductor light-emitting element module subassembly Withdrawn JP2002344057A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001149450A JP2002344057A (en) 2001-05-18 2001-05-18 Semiconductor light-emitting element module subassembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001149450A JP2002344057A (en) 2001-05-18 2001-05-18 Semiconductor light-emitting element module subassembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002344057A true JP2002344057A (en) 2002-11-29

Family

ID=18994619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001149450A Withdrawn JP2002344057A (en) 2001-05-18 2001-05-18 Semiconductor light-emitting element module subassembly

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002344057A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2159889A1 (en) * 2008-09-01 2010-03-03 iie Gesellschaft für innovative Industrieelektronik mbH Laser diode assembly
JP2013150001A (en) * 2013-03-25 2013-08-01 Mitsubishi Electric Corp Multiplexed laser light source

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2159889A1 (en) * 2008-09-01 2010-03-03 iie Gesellschaft für innovative Industrieelektronik mbH Laser diode assembly
WO2010023314A2 (en) * 2008-09-01 2010-03-04 Iie Gesellschaft Für Innovative Industrieelektronik Mbh Laser diode arrangement
WO2010023314A3 (en) * 2008-09-01 2010-11-18 Iie Gesellschaft Für Innovative Industrieelektronik Mbh Laser diode arrangement
US8532154B2 (en) 2008-09-01 2013-09-10 Iie Gmbh & Co Kg Laser diode arrangement
JP2013150001A (en) * 2013-03-25 2013-08-01 Mitsubishi Electric Corp Multiplexed laser light source

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3909257B2 (en) Optical coupling device
KR920010947B1 (en) Semiconductor light emitting device its component and lens position adjusting method
US6758610B2 (en) Optical component attachment to optoelectronic packages
JP2817778B2 (en) Optical module and manufacturing method thereof
JPH0894888A (en) Optical semiconductor module and its production
JP2828025B2 (en) Semiconductor laser module
JP4643891B2 (en) Positioning method for parallel optical system connection device
JP3036446B2 (en) Optical element mounting method
WO2005103780A1 (en) Active optical alignment and attachment thereto of a semiconductor optical component with an optical element formed on a planar lightwave circuit
JPS62276892A (en) Electronic component
JP3277646B2 (en) Method for manufacturing optical semiconductor device
JP2002344057A (en) Semiconductor light-emitting element module subassembly
JP2017022282A (en) Module and photoelectric conversion module
JP3393483B2 (en) Optical semiconductor module and manufacturing method thereof
JP2001343561A (en) Optical module
KR100524672B1 (en) Method of flip chip bonding utilizing slanted groove for optical passive alignment and optical module
JP2000022279A (en) Mounting structure for optical element
JP2977338B2 (en) Semiconductor module
JPS62276515A (en) Photoelectronic device and its sub-carrier
TWI281994B (en) Etalon positioning using solder balls
JPH11109188A (en) Mounting substrate of semiconductor element and optical fiber
JP3947460B2 (en) Optical module
JPH04221912A (en) Parallel transmission light module
JP3884903B2 (en) Optical module, optical transmission device and manufacturing method thereof
JP4514367B2 (en) Semiconductor laser module and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20080805