JP2003023203A - 半導体レーザ素子搭載用基台の半田付け装置および半導体レーザモジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体レーザモジュールの半導体レーザ素子
２と光ファイバ３の光結合効率の向上を容易にする。 【解決手段】 パッケージ４の内部に固定部を載置し、
そのパッケージ４をチャンバ２７内の加熱手段２８の上
部に載置する。基台６に半導体レーザ素子を搭載し、そ
の基台６を基台把持手段３０によって把持してパッケー
ジ４の内部の固定部の上部に配置する。この状態で、Ｌ
Ｄ光軸傾き検出手段３４によってパッケージ４に配置さ
れる光ファイバの受光光軸となる基準光軸に対する半導
体レーザ素子の傾きを検出する。この検出結果に基づい
て、半導体レーザ素子の光軸が基準光軸に一致する方向
に基台把持手段３０を変位させて基台６と共に半導体レ
ーザ素子を変位する。半導体レーザ素子の光軸が基準光
軸に略一致した状態を維持したまま、半導体レーザ素子
を固定部の上部に半田固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザモジ
ュールを製造する際に、半導体レーザ素子搭載用基台を
固定部に半田付けする装置、および、半導体レーザモジ
ュールの製造方法に関するものである。

【０００２】

【背景技術】図６には半導体レーザモジュールの一例が
断面図により模式的に示されている。この半導体レーザ
モジュール１は、半導体レーザ素子２と光ファイバ３を
光学的に結合してモジュール化したものである。この半
導体レーザモジュール１は、半導体レーザ素子２と、光
ファイバ３と、パッケージ４と、温度制御手段（例えば
ペルチェモジュール）５と、基台（ベース）６と、フォ
トダイオードキャリア７と、フォトダイオード８と、チ
ップキャリア９と、第１レンズホルダー１０と、コリメ
ートレンズ１１と、第２レンズホルダー１２と、集光レ
ンズ１３と、スライドリング１４と、フェルール１５と
を有して構成されている。

【０００３】この半導体レーザモジュール１において、
パッケージ４は箱形状になっている。このパッケージ４
の内部の底面には温度制御手段５が固定されており、こ
の温度制御手段５の上面には基台６が半田により固定さ
れている。この基台６の上部にはフォトダイオードキャ
リア７とチップキャリア９と第１レンズホルダー１０が
固定されている。フォトダイオードキャリア７にはフォ
トダイオード８が固定され、チップキャリア９には半導
体レーザ素子２が固定され、第１レンズホルダー１０に
はコリメートレンズ１１が固定されている。

【０００４】パッケージ４の側壁には、半導体レーザ素
子２がコリメートレンズ１１を介して対向する部位に、
貫通孔１６が形成され、この貫通孔１６の周端縁にはパ
ッケージ内部と外部のそれぞれに向けて筒状壁１７が突
出形成されている。この筒状壁１７のパッケージ内部側
には窓１８が嵌め込まれ、筒状壁１７のパッケージ外部
側には第２レンズホルダー１２が例えばＹＡＧレーザ溶
接により固定されている。この第２レンズホルダー１２
の内部には集光レンズ１３が固定されている。第２レン
ズホルダー１２の外端部には金属製のスライドリング１
４が固定されている。

【０００５】フェルール１５は金属により構成されてお
り、このフェルール１５の内部には一端側から他端側に
貫通する貫通孔（図示せず）が形成されている。この貫
通孔には光ファイバ３の先端部が挿通固定されている。
フェルール１５はスライドリング１４の内部に挿通され
て例えばＹＡＧレーザ溶接によりスライドリング１４に
固定されている。

【０００６】このような半導体レーザモジュール１で
は、半導体レーザ素子２から出力されたレーザ光がレン
ズ１１，１３により光ファイバ３に入射するように、半
導体レーザ素子２とレンズ１１，１３と光ファイバ３と
の配置位置が関係付けられている。

【０００７】フォトダイオード８は半導体レーザ素子２
の発光状態をモニタするものであり、温度制御手段５は
半導体レーザ素子２の温度制御を行うものである。半導
体レーザ素子２の近傍には半導体レーザ素子２の温度を
検知するためのサーミスタ（図示せず）が設けられてお
り、このサーミスタの検出温度に基づいて、半導体レー
ザ素子２が一定の温度となるように温度制御手段５が制
御される。これにより、半導体レーザ素子２の温度変動
に起因したレーザ光の強度変動および波長変動が抑制さ
れて、半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光の強
度および波長がほぼ一定に維持される。

【０００８】このような半導体レーザモジュール１を組
み立てる場合には、例えば、まず、パッケージ４の内部
に温度制御手段５を固定する。また、一方では、パッケ
ージ４の外部で、基台６の上部にチップキャリア９を介
して半導体レーザ素子２を搭載する。さらに、基台６上
には、フォトダイオードキャリア７を介してフォトダイ
オード８を搭載し、また、コリメートレンズ１１が固定
された第１レンズホルダー１０を基台６上に固定する。

【０００９】然る後に、その基台６を温度制御手段５の
上面に半田を介して適切に位置決めし、半田を溶融・凝
固させて固定する。その後、筒状壁１７のパッケージ外
部側に、集光レンズ１３が取り付けられた第２レンズホ
ルダーや、スライドリング１４を固定する。さらに、光
ファイバ３の先端部が固定されたフェルール１５をスラ
イドリング１４に挿通し、半導体レーザ素子２のレーザ
光が光ファイバ３の先端部に入射するように、フェルー
ル１５の調芯を行った後に、フェルール１５をスライド
リング１４に例えばＹＡＧレーザ溶接により固定する。
その後、例えば真空中でパッケージ４を気密封止する。
このようにして、半導体レーザモジュール１を組み立て
作製することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】半導体レーザモジュー
ル１では、半導体レーザ素子２から出射されたレーザ光
を光ファイバ３に高い光結合効率で入射させることが重
要である。しかし、従来の手法では、温度制御手段５上
における基台６の固定状態（姿勢）が半導体レーザ素子
２の光軸、即ち、レーザ光の光軸の傾きに基づいて考慮
されておらず、所望の光結合効率を得られる半導体レー
ザモジュールを安定して製造することが困難であった。

【００１１】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的は、半導体レーザ素子と光ファ
イバの光結合効率の向上を容易とする半導体レーザ素子
搭載用基台の半田付け装置および半導体レーザモジュー
ルの製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、第１の発明は、パッケー
ジ内の固定部に半導体レーザ素子搭載用の基台を半田付
けする装置であって、前記パッケージが載置されるパッ
ケージ載置部と、前記基台を把持する基台把持手段と、
半導体レーザ素子を搭載した基台が基台把持手段に把持
されて前記パッケージ載置部に載置されたパッケージ内
の固定部の上部に配置されている状態で、パッケージの
所定の基準光軸に対する半導体レーザ素子の光軸の傾き
を検出するＬＤ光軸傾き検出手段と、このＬＤ光軸傾き
検出手段の検出結果に基づいて基台把持手段とパッケー
ジ載置部を相対的に変位させ半導体レーザ素子の光軸を
調整する光軸調整手段とを有し、光軸調整手段による半
導体レーザ素子の光軸調整が終了した後に、基台を固定
部に半田固定する構成をもって前記課題を解決する手段
としている。

【００１３】第２の発明は、第１の発明の構成を備え、
ＬＤ光軸傾き検出手段は、レーザ光が入射される受光部
を基準光軸に沿って変位させ、互いに異なる複数の測定
箇所での前記受光部におけるレーザ光の入射位置情報に
基づいて、基準光軸に対する半導体レーザ素子の光軸の
傾きを検出する光学測定系を備えている構成と成してい
ることを特徴として構成されている。

【００１４】第３の発明は、第１の発明の構成を備え、
ＬＤ光軸傾き検出手段は、半導体レーザ素子から出射さ
れたレーザ光を受け、この受けたレーザ光に基づいて、
基準光軸に対する半導体レーザ素子の光軸の傾きを角度
情報として検出する光学測定系を備えていることを特徴
として構成されている。

【００１５】第４の発明は、第１又は第２又は第３の発
明の構成を備え、パッケージ載置部に載置されたパッケ
ージの向きを予め定めた基準の向きに調整するパッケー
ジ調整手段が設けられ、このパッケージ調整手段によっ
てパッケージの向きが基準の向きに調整された以降に、
ＬＤ光軸傾き検出手段により半導体レーザ素子の光軸の
傾き検出が行われることを特徴として構成されている。

【００１６】第５の発明は、第１〜第４の発明の何れか
１つの発明の構成を備え、基台把持手段に把持された基
台の底面が固定部の上面に面で当接するように傾動自在
に基台把持手段を支持する支持手段と、この支持手段に
対する基台把持手段の傾動状態を固定する傾動固定手段
とを有し、基台の底面と固定部の上面が略平行な状態
で、前記傾動固定手段によって前記支持手段に対する基
台把持手段の傾動を固定した後に、基台を固定部に半田
付けすることを特徴として構成されている。

【００１７】第６の発明は、第１〜第５の発明の何れか
１つの発明の構成を備え、固定部は半導体レーザ素子の
温度を制御する温度制御手段であることを特徴として構
成されている。

【００１８】第７の発明は、半導体レーザ素子が光ファ
イバと光結合状態でパッケージに固定されている半導体
レーザモジュールの製造方法において、半導体レーザ素
子を基台に固定し、その後、パッケージの所定の基準光
軸に対する半導体レーザ素子の光軸の傾きを検出し、そ
の検出結果に基づいて、パッケージと基台を相対的に変
位させて半導体レーザ素子の光軸を調整し、然る後に、
基台を固定部に半田固定することを特徴として構成され
ている。

【００１９】この発明では、半導体レーザ素子を搭載し
た基台を、パッケージ内の固定部の上部に半田固定する
前に、例えば光ファイバの受光光軸となるパッケージの
所定の基準光軸に対する半導体レーザ素子の光軸の傾き
を検出し、この検出結果に基づいて、半導体レーザ素子
の光軸を基準光軸に略一致させる等、所定の傾きに調整
する。そして、その状態を維持したまま、基台を固定部
の上部に半田固定する。

【００２０】このようにして基台を固定部の上部に固定
することにより、半導体レーザ素子の光軸方向が安定す
るため、この後の工程において、レンズや光ファイバの
調心が容易になると共に、それらの位置決め精度も向上
する。これにより、光ファイバと半導体レーザ素子の光
結合効率の向上を図ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る実施形態
例を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する各
実施形態例では、図６に示す半導体レーザモジュールを
例にして、半導体レーザモジュールの製造手法の一例
と、その製造の際に用いられる半導体レーザ素子搭載用
基台の半田付け装置の一構成例とを説明する。図６の半
導体レーザモジュールの構成は前述したので、各実施形
態例では、その重複説明は省略する。

【００２２】第１実施形態例では、半導体レーザモジュ
ール１の製造工程において、半導体レーザ素子２を搭載
した基台６を、パッケージ４の内部の固定部である温度
制御手段５の上面に半田付けする際には、光ファイバ３
の受光光軸となる基準光軸と、半導体レーザ素子２の光
軸とが略一致するように基台６の位置や向きを調整し、
その後に、その調整後の状態を維持したまま、基台６と
温度制御手段５を半田付けする。この半田付け工程以外
の工程は従来とほぼ同様であり、ここでは、その説明は
適宜省略する。

【００２３】上記のように温度制御モジュール５と基台
６を半田付けすることにより、その後の工程でパッケー
ジ４に光ファイバ３を配置する際に、図２のモデル図に
示されるように、光ファイバ３の受光光軸を半導体レー
ザ素子２の光軸にほぼ一致させて、光ファイバ３をパッ
ケージ４に配設することが容易となる。つまり、半導体
レーザ素子２と光ファイバ３の光結合効率を高めること
が容易となる。なお、図２は、半導体レーザモジュール
１の主要な構成部分を上部側から見て模式的に示した平
面図である。また、図２中の符号２０は、パッケージ４
の内部の温度制御手段５や半導体レーザ素子２等を外部
の回路と導通接続させるためのリード端子を示してい
る。

【００２４】この第１実施形態例において特有な上記半
田付け手法を実現するための半導体レーザ素子搭載用基
台の半田付け装置の一実施形態例が図１に模式的に示さ
れている。

【００２５】この半導体レーザ素子搭載用基台の半田付
け装置２５は、基台セット部２６と、チャンバ２７と、
加熱手段２８と、チャンバ変位手段２９と、基台把持手
段３０と、把持手段変位機構３１と、高さ変位計測手段
３２と、パッケージ傾き検出手段３３と、ＬＤ光軸傾き
検出手段３４とを有して構成されている。

【００２６】この半導体レーザ素子搭載用基台の半田付
け装置２５において、チャンバ変位手段２９は、Ｘ方向
変位手段２９ａと、Ｙ方向変位手段２９ｂと、Ｚ方向変
位手段２９ｃと、α方向変位手段２９ｄと、θ方向変位
手段２９ｅとを有して構成されている。このチャンバ変
位手段２９の上部にチャンバ２７が載置され、上記各変
位手段２９ａ〜２９ｅによって、チャンバ２７をＸ、
Ｙ、Ｚ、α、θ方向のそれぞれに変位させることができ
る。

【００２７】チャンバ２７の内部には加熱手段２８が固
定されており、この加熱手段２８の上面には半導体レー
ザモジュール１のパッケージ４が載置される。その加熱
手段２８に載置されるパッケージ４の内部には温度制御
手段５が固定され、かつ、パッケージ４の上部は開口し
た状態となっている。この第１実施形態例では、加熱手
段２８は、パッケージ４を加熱する機能と、パッケージ
載置部としての機能とを備えたものである。

【００２８】チャンバ２７には覗き窓３５が形成されて
おり、この覗き窓３５には例えばガラス等の透明部材が
嵌め込まれている。パッケージ４を加熱手段２８の上部
に載置する際には、図６に示すパッケージ４の筒状壁１
７を覗き窓３５に向けてパッケージ４を配置する。これ
により、チャンバ２７の外部から覗き窓３５を通して、
パッケージ４の筒状壁１７の先端面（以下、パッケージ
端面と記す）１７ａを見ることができる。

【００２９】パッケージ傾き検出手段３３は、パッケー
ジ４のパッケージ端面１７ａが予め定めた基準の向きに
対して、どの程度傾いているかを検出する構成を備えて
いるものであり、この第１実施形態例では、フォーカス
変位計を有している。このパッケージ傾き検出手段３３
では、フォーカス変位計と、パッケージ４のパッケージ
端面１７ａとがチャンバ２７の覗き窓３５を介して対峙
可能である。そして、この対峙状態で、フォーカス変位
計によって、当該フォーカス変位計と、図３に示すよう
なパッケージ端面１７ａの互いに異なる複数の測定点
（図３に示す例では３点Ａ，Ｂ，Ｃ）との距離を順次計
測し、それら測定点とフォーカス変位計との間の距離に
基づいて、パッケージ４のパッケージ端面１７ａの傾き
を検出する。

【００３０】この第１実施形態例では、フォーカス変位
計は位置決め固定されている。上記パッケージ４の基準
の向きとは、そのフォーカス変位計と、パッケージ端面
１７ａの複数の測定点との間の距離が全て等しくなった
向きとしている。なお、フォーカス変位計を利用してパ
ッケージ４の傾きを検出する際には、チャンバ変位手段
２９のＸ方向変位手段２９ａやＹ方向変位手段２９ｂや
Ｚ方向変位手段２９ｃ等により、チャンバ２７を移動さ
せて、パッケージ４のパッケージ端面１７ａと、フォー
カス変位計とをチャンバ２７内の覗き窓３５を介して対
峙させることとなる。

【００３１】この第１実施形態例では、基準の向きに対
してパッケージ４のパッケージ端面１７ａが傾いている
ことが検知された場合（つまり、パッケージ傾き検出手
段３３のフォーカス変位計と、パッケージ端面１７ａの
複数の測定点との間の各距離が異なっている場合）に
は、パッケージ端面１７ａの各測定点とフォーカス変位
計との間の距離が全て等しくなるように、チャンバ変位
手段２９のα方向変位手段２９ｄやθ方向変位手段２９
ｅ等によってチャンバ２７を変位させることで、パッケ
ージ４の向きを調整する。つまり、この第１実施形態例
では、チャンバ変位手段２９が、パッケージ４の向きを
基準の向きに調整するパッケージ調整手段として機能す
る。

【００３２】基台把持手段３０は基台６の把持と把持解
除ができるものである。例えば、基台把持手段３０は、
ハンド３７とハンド開閉手段３８を有して構成されてい
る。この基台把持手段３０では、ハンド開閉手段３８に
よりハンド３７を閉方向に駆動させることによって基台
６を把持し、ハンド開閉手段３８によりハンド３７を開
方向に駆動させることによって基台６の把持解除を行う
ことができる。

【００３３】このような基台把持手段３０は支持手段４
３を介して把持手段変位機構３１に取り付けられてい
る。この把持手段変位機構３１は、Ｘ方向変位手段３１
ａと、Ｙ方向変位手段３１ｂと、θ方向変位手段３１ｃ
と、Ｚ方向変位手段３１ｄとを有して構成されており、
基台把持手段３０をＸ、Ｙ、Ｚ、θの各方向にそれぞれ
変位させることが可能なものである。

【００３４】基台セット部２６の上面には、半導体レー
ザ素子２を搭載した基台６が載置される。この基台セッ
ト部２６に載置された基台６は基台把持手段３０により
把持され、その後、把持手段変位機構３１による基台把
持手段３０の移動動作によって、チャンバ２７の内部の
パッケージ４に向けて搬送され、そのパッケージ４内部
の温度制御手段５の上部に配置されることとなる。

【００３５】この第１実施形態例では、基台把持手段３
０は支持手段４３に傾動自在に支持されている。具体的
には、例えば、基台把持手段３０の上面４０は球面状と
なっており、支持手段４３には、その球面４０に対向す
る部位に、球面４０が嵌まる凹曲面部４１が形成されて
いる。これにより、基台把持手段３０を下方側に変位さ
せて、当該基台把持手段３０に把持されている基台６の
底面を温度制御手段５の上面に押し付けた際に、その基
台６の底面が温度制御手段５の上面に倣う方向に、基台
把持手段３０が支持手段４３に対して傾動することがで
きる。

【００３６】この第１実施形態例では、支持手段４３が
傾動固定手段を兼ねており、この傾動固定手段によっ
て、基台６の底面のほぼ全面が温度制御手段５の上面に
当接した状態で、支持手段４３に対する基台把持手段３
０の傾動を固定することができる。具体的には、例え
ば、支持手段４３の凹曲面部４１には吸気口が形成され
ており、その吸気口から凹曲面部４１と基台支持手段３
０の球面４０との間の空気を排気することにより、基台
支持手段３０の球面４０を支持手段４３の凹曲面部４１
に真空吸着させて支持手段４３に対して基台把持手段３
０の傾動を固定する。なお、もちろん、他の手法により
支持手段４３に対して基台把持手段３０の傾動を固定し
てもよい。

【００３７】高さ変位計測手段３２は、例えば、ゼロリ
セット動作により定められる基準位置に対する基台把持
手段３０の高さ位置を計測する構成を備えている。

【００３８】前記の如く、半導体レーザ素子２が搭載さ
れた基台６が基台把持手段３０によって把持されて、チ
ャンバ２７内におけるパッケージ４内の温度制御手段５
の上部に配置された後であり、かつ、光ファイバ３がパ
ッケージ４に取り付けられる前の状態で、ＬＤ光軸傾き
検出手段３４は、光ファイバ３の受光光軸となる基準光
軸Ｓ（図４参照）に対する半導体レーザ素子２の光軸の
傾きを検出するものである。この第１実施形態例では、
基準光軸Ｓは筒状壁１７の中心軸に設定されている。な
お、基準光軸Ｓは筒状壁１７の中心軸でなくともよく、
適宜に設定できるものである。

【００３９】具体的には、この第１実施形態例では、Ｌ
Ｄ光軸傾き検出手段３４は受光部である赤外線カメラを
有して構成されている。この赤外線カメラと、パッケー
ジ４のパッケージ端面１７ａとがチャンバ２７の覗き窓
３５を介して対峙している状態で、半導体レーザ素子２
を発光させ、赤外線カメラを基準光軸Ｓに沿って変位さ
せて、互いに異なる複数の測定箇所（例えば図４（ａ）
に示されるような２箇所の測定位置Ｍ１，Ｍ２）で、赤
外線カメラにおける半導体レーザ素子２のレーザ光の入
射位置を検出する。

【００４０】そして、それらレーザ光の入射位置情報に
基づいて、基準光軸Ｓに対する半導体レーザ素子２の光
軸の傾きを検出する。例えば、測定位置Ｍ１では、赤外
線カメラにおけるレーザ光の入射位置が図４（ｂ）に示
される点Ｋ１の位置であり、測定位置Ｍ２では、赤外線
カメラにおけるレーザ光の入射位置が図４（ｃ）に示さ
れる点Ｋ２の位置であったとする。この場合には、赤外
線カメラにおけるレーザ光の入射位置が測定位置Ｍ１と
測定位置Ｍ２とで、ずれている。赤外線カメラは基準光
軸Ｓに沿って変位しているので、半導体レーザ素子２の
光軸と基準光軸Ｓとが略一致あるいは平行である場合に
は、レーザ光の測定箇所が異なっても、赤外線カメラに
おけるレーザ光の入射位置は、ずれない。これに対し
て、図４（ｂ）、（ｃ）に示されるようにレーザ光の入
射位置Ｋ１，Ｋ２が測定箇所によってずれる場合には、
半導体レーザ素子２の光軸は基準光軸Ｓに対して傾いて
いると判断することができる。その傾きは、レーザ光の
入射位置Ｋ１，Ｋ２のずれ量Δｐと、測定位置Ｍ１，Ｍ
２間の間隔Ｈとに基づいて求めることができる。なお、
この例では、レーザ光の測定箇所は２箇所であったが、
もちろん、３箇所以上の測定箇所でレーザ光の入射位置
を測定してもよい。

【００４１】ＬＤ光軸傾き検出手段３４による半導体レ
ーザ素子２の光軸傾きの検出結果に基づいて、把持手段
変位機構３１を利用して基台把持手段３０を変位させ、
基準光軸Ｓに対する半導体レーザ素子２の光軸の傾きを
無くす方向に基台６を変位させることができる。例え
ば、赤外線カメラの中心位置ｃを基準光軸Ｓに合わせ
て、複数の測定箇所における赤外線カメラのレーザ光の
入射位置が何れの測定箇所においても赤外線カメラの中
心位置ｃとなるように、赤外線カメラのレーザ光の入射
位置を測定しながら、把持手段変位機構３１による基台
把持手段３０の変位によって基台６を変位させて半導体
レーザ素子２の配置位置や向きを調整する。このよう
に、この第１実施形態例では、把持手段変位機構３１は
光軸調整手段として機能する。

【００４２】なお、上記のように、赤外線カメラの中心
位置ｃを基準光軸Ｓ（つまり、この第１実施形態例では
パッケージ４の筒状壁１７の中心軸）に合わせ、赤外線
カメラのレーザ光の入射位置が何れの測定箇所において
も赤外線カメラの中心位置ｃとなるように半導体レーザ
素子２の姿勢状態を調整することにより、その半導体レ
ーザ素子２のレーザ光はパッケージ４の筒状壁１７の中
心軸（基準光軸Ｓ）を通ってパッケージ４外に出射され
ることとなる。すなわち、そのような半導体レーザ素子
２の姿勢状態の調整によって、光ファイバの受光光軸と
なる基準光軸Ｓに対するレーザ光の傾き調整だけでな
く、基準光軸Ｓとレーザ光を一致させる光軸調整をも行
っていることになり、好ましい。

【００４３】ところで、赤外線カメラによる半導体レー
ザ素子２のレーザ光の測定箇所が唯１箇所のみで行わ
れ、その測定されたレーザ光の入射位置が基準光軸Ｓ上
にあるか否かによって、半導体レーザ素子２の配置位置
の調整を行うことがある。しかし、この場合には、例え
ば、図５（ａ）に示されるように、半導体レーザ素子２
の光軸Ｔが基準光軸Ｓに対して傾いているのにも拘わら
ず、半導体レーザ素子２の光軸Ｔと基準光軸Ｓが交差し
ている箇所Ｍで、赤外線カメラによるレーザ光の入射位
置の測定が行われると、測定箇所Ｍでの赤外線カメラに
おけるレーザ光の入射位置は図５（ｂ）に示されるよう
に中心位置ｃ、つまり、基準光軸Ｓ上となる。この場合
には、半導体レーザ素子２の光軸Ｔと基準光軸Ｓは一致
していると誤判断されて、半導体レーザ素子２の光軸調
整は行われず、半導体レーザ素子２の光軸Ｔは基準光軸
Ｓに対して傾いたままとなる。

【００４４】これに対して、この第１実施形態例では、
基準光軸Ｓに対する半導体レーザ素子２の光軸Ｔの傾き
を検出する構成であることから、基準光軸Ｓに対する半
導体レーザ素子２の光軸Ｔの傾きを確実に検知すること
ができて、半導体レーザ素子２の光軸Ｔを基準光軸Ｓに
一致させる光軸調整を行わせることができる。

【００４５】また、チャンバ２７の内部にパッケージ４
を載置する際に、常に、全く同一の向きにパッケージ４
を載置することは難しく、チャンバ２７に対するパッケ
ージ４の配置向きはばらついてしまう。このため、パッ
ケージ４を載置したときの向きのまま、ＬＤ光軸傾き検
出手段３４によって半導体レーザ素子２の光軸の傾きを
検出しても、パッケージ４の配置向きのばらつきに起因
して、正確な検出結果を得ることは難しい。

【００４６】これに対して、この第１実施形態例では、
パッケージ傾き検出手段３３によって、基準の向きに対
するパッケージ４の傾きを検出し、この検出結果に基づ
いて、パッケージ４の向きを基準の向きに調整すること
が可能な構成とした。これにより、ＬＤ光軸傾き検出手
段３４によって、常に、基準光軸Ｓに対する半導体レー
ザ素子２の光軸の傾きを正確に検出することができるこ
ととなる。

【００４７】上記のような半導体レーザ素子搭載用基台
の半田付け装置２５を利用した基台６と温度制御手段５
の半田固定手法の一例を簡単に説明する。まず、半導体
レーザ素子２をチップキャリア９を介して基台６に固定
し、その基台６を基台セット部２６の上部に載置する。
また一方では、パッケージ４の内部に温度制御手段５を
固定し、そのパッケージ４をチャンバ２７内の加熱手段
２８の上部に載置する。

【００４８】そして、パッケージ傾き検出手段３３によ
ってパッケージ４のパッケージ端面１７ａの傾きを検出
し、パッケージ４の向きが基準の向きからずれている場
合には、チャンバ変位手段２９を利用して、チャンバ２
７を変位させて当該チャンバ２７内のパッケージ４の向
きを基準の向きに調整する。その後、パッケージ４の向
きを保持したまま、チャンバ変位手段２９によってチャ
ンバ２７を移動させて、パッケージ４のパッケージ端面
１７ａをＬＤ光軸傾き検出手段３４の赤外線カメラに対
峙させる。

【００４９】然る後に、基台セット部２６上の基台６を
基台把持手段３０によって把持して、パッケージ４内の
温度制御手段５の上方側に搬送する。そして、基台把持
手段３０が支持手段４３に対して傾動自在な状態で、そ
の基台把持手段３０を下方側に移動させて基台６の底面
を温度制御手段５の上面に押し付ける。これにより、基
台６の底面は温度制御手段５の上面に倣って、当該基台
６の底面は温度制御手段５の上面に面でもって当接す
る。この状態で、傾動固定手段によって、支持手段４３
に対する基台把持手段３０の傾動を固定する。このと
き、高さ変位計測手段３２をゼロリセットする。

【００５０】その後、この傾動固定状態を保ったまま、
半田の設定の厚み分だけ基台６を温度制御手段５から浮
かせる。この位置を基準に、図４（ａ）〜（ｃ）を参照
して説明したように、半導体レーザ素子２を発光させ、
ＬＤ光軸傾き検出手段３４によって、基準光軸Ｓに対す
る半導体レーザ素子２の光軸の傾き・位置を検出する。
その検出結果に基づき、把持手段変位機構３１によって
基台６を変位させることで、半導体レーザ素子２の光軸
を基準光軸Ｓに一致させる方向に半導体レーザ素子２を
変位させる。

【００５１】そして、その半導体レーザ素子２の姿勢調
整後の状態を維持したまま、基台把持手段３０を一旦、
上方側に退避させ、温度制御手段５の上面に半田を載置
する。その後、加熱手段２８によりパッケージ４を加熱
して、温度制御手段５上の半田を溶融し、この状態で、
再び、基台把持手段３０を下方側に移動させ、高さ変位
計測手段３２を利用して、基台６の底面を温度制御手段
５の上面よりも半田の設定の厚み分だけ上側に配置させ
る。

【００５２】然る後に、半導体レーザ素子２の光軸が基
準光軸Ｓに略一致した状態を維持したまま、加熱手段２
８による加熱を停止して、冷却風をチャンバ２７内に流
して半田を冷却凝固させる。これにより、基台６を温度
制御手段５に半田固定することができる。なお、この第
１実施形態例では、基準光軸Ｓに対する半導体レーザ素
子２の光軸の傾きが予め定めた許容範囲内である場合に
は、半導体レーザ素子２の光軸が基準光軸Ｓに一致した
状態と見なす。

【００５３】然る後に、基台把持手段３０による基台６
の把持を解除して基台把持手段３０を上方側に退避させ
る。その後、チャンバ２７からパッケージ４が取り出さ
れ、そのパッケージ４は次の工程の作業箇所へと搬送さ
れることとなる。

【００５４】この第１実施形態例によれば、温度制御手
段５の上面に基台６を半田固定する際に、基台６に搭載
された半導体レーザ素子２の光軸と、光ファイバ３の受
光光軸となる基準光軸Ｓとが一致するように、基台６の
配置位置や向きを調整し、その調整後の状態を維持した
まま、その基台６を温度制御手段５に半田固定する構成
とした。これにより、その半田付け工程の後工程で、パ
ッケージ４に光ファイバ３を配設する際に、半導体レー
ザ素子２の光軸と光ファイバ３の受光光軸とを一致させ
ることが容易となり、半導体レーザ素子２と光ファイバ
３の光結合効率の向上を図ることができる。

【００５５】また、この第１実施形態例では、基台６の
底面を温度制御手段５の上面に互いに略平行な状態で半
田固定することができる構成とした。これにより、基台
６と温度制御手段５間の半田の厚みを均一にすることが
できる。基台６と温度制御手段５間の半田の厚みが不均
一であると、基台６から温度制御手段５への放熱効率が
悪化してしまうが、この第１実施形態例では、基台６と
温度制御手段５間の半田の厚みを均一にすることができ
るので、半田厚み不均一に起因した放熱効率悪化を防止
することができる。

【００５６】なお、各構成部２９〜３４の動作は、全部
又は一部が自動制御される構成としてもよいし、手動制
御される構成としてもよい。自動制御が行われる場合に
は、自動制御用の制御装置が設けられることとなる。そ
の自動制御の手法には様々な手法があり、ここでは、何
れの手法をも採り得るものであり、その説明は省略す
る。

【００５７】また、半田溶融状態において、前述したよ
うな半導体レーザ素子２の光軸傾き検出とそれに基づく
半導体レーザ素子２の光軸調整を行うこともできるが、
高温状態では、半導体レーザ素子２における発光状態が
不安定となり、光軸傾き検出の精度が若干低くなるの
で、この第１実施形態例のように、常温で（半田を溶融
する前に）、上記光軸傾き検出と光軸調整を行うことが
好ましい。

【００５８】以下に、第２実施形態例を説明する。この
第２実施形態例では、ＬＤ光軸傾き検出手段３４はＦＦ
Ｐ（Far Field Pattern）光学測定系（例えば、浜松フ
ォトニクス株式会社製、型番Ａ３２６７−０５、−０
６、−０７、−１１）を有して構成されている。それ以
外の構成は第１実施形態例と同様であり、この第２実施
形態例の説明において、第１実施形態例と同一構成部分
には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略す
る。

【００５９】この第２実施形態例では、ＬＤ光軸傾き検
出手段３４のＦＦＰ光学測定系は、半導体レーザ素子２
から出射されたレーザ光を受け、その受光したレーザ光
に基づいて、基準光軸Ｓに対する半導体レーザ素子２の
光軸の傾きを角度情報として検出することができるもの
である。

【００６０】前記第１実施形態例では、基準光軸Ｓに対
する半導体レーザ素子２の光軸の傾きを検出するために
赤外線カメラを移動させる必要があったが、この第２実
施形態例では、ＬＤ光軸傾き検出手段３４はＦＦＰ光学
測定系を有して構成されているので、カメラを移動させ
ることなく、基準光軸Ｓに対する半導体レーザ素子２の
光軸の傾きを検出することができることとなる。

【００６１】なお、この発明は各実施形態例に限定され
るものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例え
ば、各実施形態例では、パッケージ傾き検出手段３３に
よって基準の向きに対するパッケージ４の傾きを検出
し、この検出結果を利用して、パッケージ４の向きを調
整していたが、他の手法によりパッケージ４の向きの調
整を行ってもよい。例えば、基準面を有するパッケージ
基準化用部材を用意し、パッケージ端面１７ａをそのパ
ッケージ基準化用部材の基準面に押し付けて倣わせ、パ
ッケージ端面１７ａの全面がその基準面に当接した状態
とすることにより、パッケージ４の向きを調整してもよ
い。

【００６２】また、例えば、チャンバ２７の内部にパッ
ケージ４の配置位置を位置決めするための位置決め機構
が設けられ、この位置決め機構により、パッケージ４を
チャンバ２７の内部の基準位置に配置することができる
場合には、パッケージ４の向き調整を行わなくともよ
い。

【００６３】さらに、各実施形態例では、半導体レーザ
素子２のレーザ光がレンズ１１，１３を介して光ファイ
バ３の先端部に入射するタイプの半導体レーザモジュー
ル１を例にして説明したが、もちろん、この発明は、他
のタイプの半導体レーザモジュール１にも適用すること
ができるものである。例えば、光ファイバ３の先端部が
レンズに加工されているレンズドファイバを利用した半
導体レーザモジュールにも本発明は適用することができ
る。

【００６４】さらに、各実施形態例では、半導体レーザ
素子２の光軸を基準光軸Ｓに一致させる光軸調整を行う
際には、把持手段変位機構３１によって基台把持手段３
０を変位させて基台６を変位させることによって、半導
体レーザ素子２の光軸調整を行っていたが、例えば、パ
ッケージ４の向きを変化させても基準光軸Ｓに対する半
導体レーザ素子２の光軸の傾きを正確に検出することが
できる場合には、基準光軸Ｓと、半導体レーザ素子２の
光軸とを一致させる方向に、チャンバ変位手段２９によ
りチャンバ２７内のパッケージ４を変位させてもよい。
また、パッケージ４と基台６の両方を変位させて、基準
光軸Ｓと半導体レーザ素子２の光軸とを略一致させても
よい。

【００６５】さらに、基台把持手段３０は支持手段４３
に傾動自在に支持される構成であったが、基台把持手段
３０の構成は各実施形態例に示した構成に限定されるも
のではなく、他の構成をも採り得る。例えば、基台把持
手段３０に把持された基台６の底面と、パッケージ４内
の温度制御モジュール５の上面とが略平行となるよう
に、パッケージ４の向きを調整する場合には、基台把持
手段３０が支持手段４３に固定されていてもよい。

【００６６】

【発明の効果】この発明によれば、半導体レーザモジュ
ールを製造する際に、パッケージを基準として半導体レ
ーザ素子の光軸の傾きを測定し、その結果に基づいて半
導体レーザ素子の光軸の傾きを調整した後に、半導体レ
ーザ素子が固定された基台を固定部に半田固定するの
で、レンズや光ファイバの調心が容易となり、その位置
決め精度が向上する。よって、半導体レーザ素子と光フ
ァイバとの光結合効率の向上を図ることができる。

【００６７】ＬＤ光軸傾き検出手段は、受光部を基準光
軸に沿って変位させ、互いに異なる複数の測定箇所での
受光部におけるレーザ光の入射位置情報に基づいて、基
準光軸に対する半導体レーザ素子の光軸の傾きを検出す
る光学測定系を備えたものにあっては、ＬＤ光軸傾き検
出手段を簡単な構成とすることができる。

【００６８】ＬＤ光軸傾き検出手段は、半導体レーザ素
子のレーザ光に基づいて、基準光軸に対する半導体レー
ザ素子の光軸の傾きを角度情報として検出する光学測定
系を備えているものにあっては、例えば受光部を駆動さ
せる等の手間無く、基準光軸に対する半導体レーザ素子
の光軸の傾きを検出することができる。

【００６９】パッケージ調整手段が設けられているもの
にあっては、パッケージをパッケージ載置部に載置する
度に、そのパッケージの向きが異なる虞がある場合に、
パッケージ調整手段によって、パッケージの向きを基準
の向きに調整することができる。パッケージをパッケー
ジ載置部に載置したときの向きのままで基準光軸に対す
る半導体レーザ素子の光軸の傾きを検出すると、パッケ
ージの傾きに起因して、基準光軸に対する半導体レーザ
素子の光軸の傾きを正確に検出できない場合が考えられ
る。これに対して、この発明では、パッケージの向きを
基準の向きに調整してから、基準光軸に対する半導体レ
ーザ素子の光軸の傾きを検出することができるので、パ
ッケージをパッケージ載置部に載置したときのパッケー
ジの向きに関係なく、常に、基準光軸に対する半導体レ
ーザ素子の光軸の傾きを正確に検出することができるこ
ととなる。

【００７０】基台の底面と固定部の上面が略平行な状態
で、基台を固定部に半田付けすることができるものにあ
っては、基台と固定部間の半田の厚みを均一にすること
ができるので、半田の厚み不均一に起因した問題を防止
することができる。例えば、固定部が、半導体レーザ素
子の温度を制御する温度制御手段である場合には、その
温度制御手段と基台間の半田の厚みが不均一であると、
半導体レーザ素子から基台と半田を介し温度制御手段へ
の放熱の効率を悪化させてしまう。この発明では、この
ような問題を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体レーザ素子搭載用基台の半田付け装置の
一実施形態例を模式的に示したモデル図である。

【図２】半導体レーザモジュールの主要構成の一例を上
部側から見て模式的に示したモデル図である。

【図３】パッケージの向きを基準の向きに調整する際に
パッケージの傾きを検出する手法の一例を説明するため
の図である。

【図４】基準光軸に対する半導体レーザ素子の光軸の傾
きを検出する手法の一例を説明するための図である。

【図５】基準光軸に対する半導体レーザ素子の光軸のず
れを検出する際に、受光部におけるレーザ光の入射位置
の測定を１箇所のみで行った場合の問題を説明するため
の図である。

【図６】半導体レーザモジュールの一構造例を断面によ
り示すモデル図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザモジュール ２ 半導体レーザ素子 ３ 光ファイバ ４ パッケージ ５ 温度制御手段 ６ 基台 ２５ 半導体レーザ素子搭載用基台の半田付け装置 ２７ チャンバ ２９ チャンバ変位手段 ３０ 基台把持手段 ３１ 把持手段変位機構 ３４ ＬＤ光軸傾き検出手段 ４３ 支持手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA03 DA03 DA04 DA05 DA06 DA16 5F073 AB27 AB28 EA29 FA02 FA06 FA25 FA30

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パッケージ内の固定部に半導体レーザ素
   子搭載用の基台を半田付けする装置であって、前記パッ
   ケージが載置されるパッケージ載置部と、前記基台を把
   持する基台把持手段と、半導体レーザ素子を搭載した基
   台が基台把持手段に把持されて前記パッケージ載置部に
   載置されたパッケージ内の固定部の上部に配置されてい
   る状態で、パッケージの所定の基準光軸に対する半導体
   レーザ素子の光軸の傾きを検出するＬＤ光軸傾き検出手
   段と、このＬＤ光軸傾き検出手段の検出結果に基づいて
   基台把持手段とパッケージ載置部を相対的に変位させ半
   導体レーザ素子の光軸を調整する光軸調整手段とを有
   し、光軸調整手段による半導体レーザ素子の光軸調整が
   終了した後に、基台を固定部に半田固定することを特徴
   とした半導体レーザ素子搭載用基台の半田付け装置。
2. 【請求項２】 ＬＤ光軸傾き検出手段は、レーザ光が入
   射される受光部を基準光軸に沿って変位させ、互いに異
   なる複数の測定箇所での前記受光部におけるレーザ光の
   入射位置情報に基づいて、基準光軸に対する半導体レー
   ザ素子の光軸の傾きを検出する光学測定系を備えている
   ことを特徴とした請求項１記載の半導体レーザ素子搭載
   用基台の半田付け装置。
3. 【請求項３】 ＬＤ光軸傾き検出手段は、半導体レーザ
   素子から出射されたレーザ光を受け、この受けたレーザ
   光に基づいて、基準光軸に対する半導体レーザ素子の光
   軸の傾きを角度情報として検出する光学測定系を備えて
   いることを特徴とした請求項１記載の半導体レーザ素子
   搭載用基台の半田付け装置。
4. 【請求項４】 パッケージ載置部に載置されたパッケー
   ジの向きを予め定めた基準の向きに調整するパッケージ
   調整手段が設けられ、このパッケージ調整手段によって
   パッケージの向きが基準の向きに調整された以降に、Ｌ
   Ｄ光軸傾き検出手段により半導体レーザ素子の光軸の傾
   き検出が行われることを特徴とした請求項１又は請求項
   ２又は請求項３記載の半導体レーザ素子搭載用基台の半
   田付け装置。
5. 【請求項５】 基台把持手段に把持された基台の底面が
   固定部の上面に面で当接するように傾動自在に基台把持
   手段を支持する支持手段と、この支持手段に対する基台
   把持手段の傾動状態を固定する傾動固定手段とを有し、
   基台の底面と固定部の上面が略平行な状態で、前記傾動
   固定手段によって前記支持手段に対する基台把持手段の
   傾動を固定した後に、基台を固定部に半田付けすること
   を特徴とした請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載
   の半導体レーザ素子搭載用基台の半田付け装置。
6. 【請求項６】 固定部は半導体レーザ素子の温度を制御
   する温度制御手段であることを特徴とした請求項１乃至
   請求項５の何れか１つに記載の半導体レーザ素子搭載用
   基台の半田付け装置。
7. 【請求項７】 半導体レーザ素子が光ファイバと光結合
   状態でパッケージに固定されている半導体レーザモジュ
   ールの製造方法において、半導体レーザ素子を基台に固
   定し、その後、パッケージの所定の基準光軸に対する半
   導体レーザ素子の光軸の傾きを検出し、その検出結果に
   基づいて、パッケージと基台を相対的に変位させて半導
   体レーザ素子の光軸を調整し、然る後に、基台を固定部
   に半田固定することを特徴とした半導体レーザモジュー
   ルの製造方法。