JP2004289011A

JP2004289011A - Light emitting module

Info

Publication number: JP2004289011A
Application number: JP2003081378A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kihara; 利彰木原
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light emitting module by which a semiconductor light emitting device can be accurately mounted to a mounting surface. <P>SOLUTION: The light emitting module 1 is mounted to the mounting surface 12a of a carrier 12 by means of a submount 16. The submount 16 is provided with a firts surface 16a and a second surface 16b facing the first surface 16a. The first surface 16a is provided with a first area 16c for mounting a semiconductor light emitting device 14 and a second area 16d surrounding the first area 16c. The submount 16 is provided with a first part 16e extending to the second surface from the first area 16c and a second part 16f surrounding the first part 16e. In the submount 16 having such a structure, when the semiconductor light emitting component 14 is joined with the first surface 16a by giving a pressure, the pressure is uniformly applied onto the second surface 16b. As a result, the submount 16 is mounted to the mounting surface 12a without inclination, so that the semiconductor light emitting component 14 can be accurately mounted to the mounting surface 12a. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の発光モジュールは、半導体発光素子と、半導体発光素子からの光を光ファイバに導く為のレンズと、半導体発光素子が搭載されるサブマウントと、サブマウントが搭載される搭載面を有するキャリア（Ｌキャリア）とを備えている。Ｌキャリアは、搭載面に交差する方向へ延びる垂直部を有しており、垂直部には貫通孔が設けられている。レンズは金属筒に保持され、金属筒は貫通孔に挿入される（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３２３１６５
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の発光モジュールはＬキャリアの垂直部や金属筒を有するために、搭載面に交差する方向（高さ方向）の小型化が困難である。発光モジュールの小型化を図るため、実質的に光が通過する部分を残してレンズを切削し、切削によって露出した面を設置面としてレンズを搭載面に搭載することによって、発光モジュールの高さ方向の小型化を実現できる。しかしながら、設置面を有するレンズが搭載面に搭載される構造の発光モジュールでは、レンズの高さ方向の位置調整が困難であるため、レンズと光学的に結合すべき半導体発光素子を搭載面に対して精度良く実装する必要性があることを見出した。
【０００５】
そこで本発明は、半導体発光素子を搭載面に対して精度良く実装可能な発光モジュールを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の発光モジュールは、光出射面と光反射面とを有する半導体発光素子と、半導体発光素子が搭載される第１の面と第１の面に対向する第２の面とを有する第１の搭載部材と、第１の搭載部材が搭載される搭載面を有する第２の搭載部材と、搭載面と第１の搭載部材の第２の面とを接合する接合部材と、設置面を有し、搭載面に搭載され、半導体発光素子の光出射面と光学的に結合されるレンズとを備える。第１の搭載部材の第１の面は、半導体発光素子が搭載される第１の領域と第１の領域を囲む第２の領域とを有し、第１の搭載部材は、第１の領域から前記第２の面まで延びる第１の部分と、第２の領域を含み第１の部分を囲む第２の部分を有する。
【０００７】
半導体発光素子を第１の搭載部材へ接合する際、第１の搭載部材が加熱され、半導体発光素子と第１の面との間に接合部材が供給されると共に、半導体発光素子が第１の面に押し付けられる。この際、第１の搭載部材と搭載面とを接合している接合部材も加熱され、圧力を受ける。この発明によれば、第１の搭載部材は半導体発光素子が搭載される第１の部分を囲む第２の部分を有するので、半導体発光素子を第１の面に押し付ける圧力は、第２の面を介して接合部材に均等に与えられる。したがって、第１の搭載部材及びこれに搭載される半導体発光素子を搭載面に対して傾きなく搭載することができる。すなわち、半導体発光素子は搭載面に対して精度良く実装されるので、搭載面に搭載されているレンズと半導体発光素子との光軸調整が精度良く行われる。
【０００８】
また、本発明の発光モジュールにおいては、半導体発光素子の光出射面及び光反射面は、所定軸に交差しており、第１の面はその第２の領域のうち光出射面からの光の出射方向に位置し、且つ、所定軸に交差する方向に延びる部分を除いて、金属膜が設けられていることを特徴とする好ましい。
【０００９】
半導体発光素子に電流を供給するために、第１の搭載部材の第１の面には、ワイヤを結線するための金属膜を設ける必要がある。この発明によれば、第１の面には、第２の領域のうち光出射面からの光の出射方向に位置し、且つ、所定軸に交差する方向に延びる部分を除いて、金属膜が設けられる。よって、第１の面の第２の領域にワイヤを結線するための金属膜が形成された領域が確保されると共に、かかる金属膜の面積は小さくされているので、第１の搭載部材の寄生容量が削減される。
【００１０】
また、本発明の発光モジュールにおいては、第２の部分のうち光出射面からの光の出射方向に位置する部分が切り欠かれていることが好ましい。
【００１１】
かかる発明によれば、第１の搭載部材は、第２の部分のうち光出射面からの光の出射方向に位置する部分を切り欠いた構造を有するので、光出射面からの光の第２の部分による遮光を低減することがでる。
【００１２】
また、本発明の発光モジュールにおいては、半導体発光素子を駆動するための駆動素子を更に備え、搭載面は、所定軸に沿う方向に順に並ぶ第１、第２、及び第３の領域を有しており、搭載面の第１の領域には、レンズが搭載され、搭載面の第２の領域には、第１の搭載部材が搭載され、搭載面の第３の領域には、駆動素子が搭載されていることが好ましい。
【００１３】
本発明の発光モジュールでは、搭載面に第１の搭載部材が接合される際に、接合部材に対して均等に圧力が加えられるので、接合部材が第２の面の周縁から外側に漏れ出す領域はが第２の面の周縁に対して一部に偏ることなく、その領域を一様に小さくすることができる。したがって、駆動素子を第３の領域において半導体発光素子に近づけて配置することができるので、半導体発光素子と駆動素子を結ぶワイヤの長さを短くして、そのインダクタンスを小さくすることができる。よって、かかる発光モジュールでは、半導体発光素子を高速に動作させることが可能とされている。
【００１４】
また、本発明の発光モジュールにおいては、第２の面に所定軸に沿って順に並ぶ第１及び第２の領域を有し、第１の領域に金属膜が設けられている第１の搭載部材が用いられることが好ましい。
【００１５】
上記の金属膜は、第２の面に設けられた接合部材であっても良く、接合部材に対する濡れ性の良い金属膜であっても良い。第２の面の第２の領域のうち金属膜が設けられていない領域を搭載面の第３の領域に近づけて第１の搭載部材を搭載面に搭載することによって、第２の面の縁部から第３の領域に向けて接合部材が漏れ出す領域を小さくすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態にかかる発光モジュール１について添付の図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態に関する説明においては、説明の理解を容易にするため、各図面において同一又は相当の部分には同一の符号を附すこととする。
【００１７】
図１は、発光モジュール１を一部破断して示す斜視図である。図２は、発光モジュール１を分解して示す斜視図であり、ベース２と、本体部４と、フレーム６と、封止部８と、蓋部１０とを示している。発光モジュール１は、ベース２と、本体部４と、フレーム６と、封止部８と、蓋部１０と、キャリア１２と、半導体発光素子１４と、サブマウント１６と、レンズ１８と、駆動素子２０と、受光部２２と、光ファイバ２４と、フェルール２６と、フェルール保持部材２８とを備える。
【００１８】
ベース２は、本体部４を搭載する面を提供する。ベース２は、例えば、コバール、ＣｕＷといった金属材料、Ａｌ_２Ｏ_３といったセラミックによって構成することができる。
【００１９】
本体部４は、ベース２上に設けられる。本体部４は積層セラミック部を下層に有する金属配線面４ａを提供する。金属配線面４ａには、受光部２２が搭載されている。受光部２２は、チップキャリア２２ａとチップキャリア２２ａに固定されたフォトダイオード２２ｂを有している。フォトダイオード２２ｂは、半導体発光素子１４の光反射面からの光を受けて、光電流を出力する。光モジュール１では、フォトダイオード２２ｂによって出力される光電流に基づいて、半導体発光素子１４の発光を制御することができる。
【００２０】
金属配線面４ａには、電子部品３０といった種々の部品が設けられている。金属配線面４ａには、高周波入力ライン４ｂ及び４ｃが形成されている。高周波入力ライン４ｂ、４ｃは、駆動素子２０に半導体発光素子１４を駆動するための信号を供給するための配線である。
【００２１】
本体部４は、所定軸Ｘに沿う方向に延びる一対の側壁部４ｄ、所定軸Ｘに交差する前壁部４ｅ及び後壁部４ｆを提供する。一対の側壁部４ｄには、複数のリード端子４ｇが設けられており、後壁部４ｆには、複数のリード端子４ｈが設けられている。前壁部４ｅには、開口４ｉが形成されている。開口４ｉは、キャリア１２を収容するための空間を提供する。
【００２２】
フレーム６は、本体部４上に搭載される。フレーム６は、前壁部６ａを提供する。前壁部６ａは、本体部４の前壁部４ｅに当接する。前壁部６ａには所定軸Ｘに沿う方向に延びる孔６ｂが形成されている。孔６ｂには封止部８が挿入される。封止部８は、保持部材８ａと、保持部材８ａによって保持される光学窓として機能するハーメチックガラス８ｂとを有している。封止部８がＡｕＳｎといったロウ材を用いて前壁部６ａにロウ付けされることによって、孔６ａの気密が確保される。前壁部６ａと封止部８とは、本体部４の開口４ｉを前壁部４ｅにおいて封止する。
【００２３】
蓋部１０は、フレーム６上に搭載される。蓋部１０はフレーム６にＡｕＳｎといったロウ材を用いて接合されることによって、本体部４の開口４ｉが封止される。
【００２４】
封止部８には、フェルール保持部材２８の一端が接合される。フェルール保持部材２８の一端は、封止部８に、例えばＹＡＧレーザを用いて接合される。フェルール保持部材２８は、光ファイバ２４を覆うフェルール２６を保持している。
【００２５】
開口４ｉによって形成される空間には、キャリア１２が収容される。図３は、キャリア１２の斜視図であり、サブマウント１６に搭載された半導体発光素子１４、レンズ１８、及び駆動素子２０を共に示している。キャリア１２は、搭載面１２ａを提供する。キャリア１２は、熱伝導率が高く、導電性の部材からなる。キャリア１２を構成する材料としては、例えばＣｕＷを用いることができる。
【００２６】
搭載面１２ａは、所定軸Ｘに沿う方向に順に並ぶ第１の領域１２ｂ、第２の領域１２ｃ、及び第３の領域１２ｄを有する。第２の領域１２ｂには、サブマウント１６を介して半導体発光素子１４が搭載される。
【００２７】
半導体発光素子１４としては、端面発光型の半導体レーザを用いることができる。半導体発光素子１４は、光出射面１４ａと光反射面１４ｂとを有する。光出射面１４ａと光反射面１４ｂとは、所定軸Ｘに交差している。なお、半導体発光素子１４としては、分布帰還型の半導体レーザ（ＤＦＢ型半導体レーザ）と電界吸収型変調素子（ＥＡ変調素子）とをモノリシックに集積したＥＡ−ＤＦＢ型の半導体レーザを用いることもできる。
【００２８】
半導体発光素子１４は、サブマウント１６に搭載され、接合部材３２を介して搭載面１２ａに接合される。図４（ａ）は、サブマウント１６の斜視図である。サブマウント１６は、半導体発光素子１４を搭載する第１の面１６ａと、第１の面１６ａに対向する第２の面１６ｂとを有する。第１の面１６ａは、その中央に半導体発光素子を搭載する為の第１の領域１６ｃと第１の領域１６ｃを囲む第２の領域１６ｄとを有する。また、サブマウント１６は、第１の領域１６ｃから第２の面まで延びる第１の部分１６ｅ（図４（ａ）において点線で囲まれた部分）と、第２の領域１６ｄを含み第１の部分１６ｅを囲む第２の部分１６ｆを有する。第１実施形態では、第１の部分１６ｅ及び第２の部分１６ｆは、絶縁性の材料によって構成される。かかる材料としては、例えば、ＡｌＮやＳｉＣといった材料を用いることができる。
【００２９】
第１の面１６ａには、金属膜１６ｇが設けられており、第２の面には、金属膜１６ｈが設けられている。金属膜１６ｇは、例えばＡｕを蒸着することによって形成される。金属膜１６ｇがＡｕの場合には、半導体発光素子１４と金属膜１６ｇとの間にダイボンド材としてＡｕＳｎのペレットを供給することによって、半導体発光素子１４とサブマウント１６とを接合することができる。なお、金属膜１６ｇは、ＡｕＳｎであっても良い。金属膜１６ｇがＡｕＳｎの場合は、金属膜１６ｇを溶融させることによって、半導体発光素子１４とサブマウント１６を接合することができる。
【００３０】
金属膜１６ｈも、例えばＡｕを蒸着することによって形成される。金属膜１６ｈがＡｕの場合には、搭載面１２ａと金属膜１６ｇとの間に接合部材３２（図３の参照符号３２）としてＡｕＳｎのペレットを供給することによって、サブマウント１６を搭載面１２ａに接合することができる。なお、金属膜１６ｈは、ＡｕＳｎであっても良い。金属膜１６ｈがＡｕＳｎの場合は、金属膜１６ｈが接合部材３２として用いられ、金属膜１６ｈを溶融させることによって、サブマウント１６と搭載面１２ａとが接合される。
【００３１】
図５は、半導体発光素子１４をサブマウント１６に接合する工程を示す図である。キャリア１２を開口４ｉによって形成される空間に収容してなるモジュールを加熱用の治具４０に固定し、モジュール全体を加熱することによって、半導体発光素子１４と、サブマウント１６とは実装される。半導体発光素子１４はダイコレット４２に吸着され、キャリア１２に搭載されたサブマウント１６の第１の面１６ａに対してダイコレット４２によって押し付けられる。サブマウント１６は、半導体発光素子１４が搭載される第１の領域１６ｃから第２の面１６ｂまでの延びる第１の部分１６ｅを第２の部分１６ｆが囲んでいるので、ダイコレット４２によって半導体発光素子１４に与えられる圧力は、第２の面１６ｂに均等に加わる。したがって、第２の面１６ｂと搭載面１２ａとを接合する接合部材３２にも均等に荷重が加わるので、サブマウント１６及び半導体発光素子１４は、搭載面１２ａに対して傾きなく実装される。
【００３２】
なお、図４（ｂ）に示すように、サブマウント１６の第１の面１６ａに設ける金属膜１６ｇは、第２の領域１６ｄのうち、半導体発光素子１４の光出射面からの光の出射方向に位置し、且つ、所定軸Ｘに交差する部分を除いて設けてられていても良い。図４（ｂ）に示す金属膜１６ｇによれば、半導体発光素子１４に電流を供給するためのワイヤを結線するための領域が第１の面１６ａの第２の領域１６ｄに確保されるとともに、金属膜１６ｇの面積が図４（ａ）に示すものより小さくなっているので、サブマウント１６による寄生容量が削減される。
【００３３】
図３に戻り、搭載面１２ａの第１の領域１２ｂには、レンズ１８が搭載される。レンズ１８は、半導体発光素子１４の光出射面１４ａと光学的に結合される。レンズ１８は、光出射面１４ａからの光を光ファイバ２４の一端面に導く。
【００３４】
図６（ａ）はレンズ１８の斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＶＩ−ＶＩ断面を示す図である。レンズ１８は、実質的に光が通過する部分を残して残余の部分が切削された形状を有している。レンズ１８を切削することによって露出された対向する二つの面は、設置面１８ａと対向面１８ｂとされている。レンズ１８は、搭載面１２ａと設置面１８ａとの間に接着材を介することによって、搭載面１２ａに固定されている。
【００３５】
レンズ１８は、設置面１８ａが搭載面１２ａに接着剤を介して固定されるので、搭載面１２ａに交差する方向（高さ方向）における実装位置の調整ができないが、半導体発光素子１４は上述したように、搭載面１２ａに対して傾きなく実装されるので、半導体発光素子１４とレンズ１８との光軸を合わせることできる。図３に戻り、搭載面１２ａの第３の領域１２ｄには、半導体発光素子１４を駆動する信号を供給する駆動素子２０が搭載されている。上述したように、半導体発光素子１４の実装の際に、第２の面１６ｂに均等に圧力が加わるので、第２の面１６ｂの周縁の外側に漏れ出す接合部材３２は、２の面１６ｂの周縁に対して一部に多く偏って漏れ出すことがなく、接合部材３２が漏れ出す領域を、第２の面１６ｂの周縁に対して一様かつ小さくすることができる。したがって、駆動素子２０を第３の領域１２ｄにおいて半導体発光素子１４に近づけて配置することができる。半導体発光素子１４を高速に駆動するためには、駆動素子２０から半導体発光素子１４に電流を供給する為のワイヤの長さを短くして、そのインダクタンスを小さくする必要がある。駆動素子２０は第３の領域１２ｄにおいて半導体発光素子１４に近づけて配置されているので、上記のワイヤ長を短くすることができる。
【００３６】
第２実施形態にかかる発光モジュールについて説明する。第２実施形態にかかる発光モジュールでは、サブマウント５０が第１実施形態の発光モジュール１に備えられるサブマウント１６と異なる。以下、サブマウント５０について説明する。
【００３７】
図７（ａ）は、サブマウント５０の斜視図である。サブマウント５０は、第１実施形態のサブマウント１６と同様に、半導体発光素子１４が搭載される第１の面５０ａと、第１の面５０ａに対向する第２の面５０ｂを有する。第１の面５０ａ、第２の面５０ｂには、金属膜５０ｇ、５０ｈがそれぞれ設けられている。第１の面５０ａは、半導体発光素子１４が搭載される第１の領域５０ｃと、第１の領域５０ｃを囲む第２の領域５０ｄを有している。また、サブマウント５０は、第１の領域５０ｃから第２の面５０ｂまで延びる第１の部分５０ｅと、第１の部分５０ｅを囲む第２の部分５０ｆを有している。
【００３８】
サブマウント５０は、第２の部分５０ｆのうち、半導体発光素子１４の光出射面１４ａからの光の出射方向に位置し、かつ、所定軸Ｘに交差する方向に延びる部分が、切り欠かれた形状を有する。かかる形状をサブマウント５０が有することによって、光出射面１４ａからの光の遮光が低減される。したがって、光出射面１４ａから出射される光の光ファイバ２４への結合効率が向上される。
【００３９】
サブマウント５０は、他の態様のサブマウントの斜視図である図７（ｂ）に示されるように、半導体発光素子１４を接合する際の圧力が第２の面５０ｂに均等に加わる形状であれば、種々の形状をとることができる。図７（ｂ）に示されるサブマウント５０は、第２の部分５０ｆのうち、光出射面１４ａからの光の出射方向に位置し、且つ、所定軸Ｘに交差する方向に延びる部分が、所定軸Ｘに素って延びる一対の縁部を残して、第１の面５０ａから第２の面５０ｂまで切り欠かれた形状を有する。かかる形状のサブマウント５０によっても、光出射面１４ａからの光の遮光が低減され、光出射面１４ａから出射される光の光ファイバ２４への結合効率が向上される。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、サブマウントの第２の面に設ける金属膜として、種々の変形態様を構成することができる。図８（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、変形態様にかかるサブマウントの斜視図である。図８（ａ）〜（ｃ）に示されるサブマウントはそれぞれ、第２の面において金属膜１６ｈが設けられている領域が異なる。図８（ａ）に示されるサブマウント１６は、第２の面１６ｂのうち所定軸Ｘに交差する一縁に沿う領域を除いて金属膜１６ｈが設けられている。図８（ｂ）に示すサブマウント１６は、第２の面１６ｂのうち所定軸Ｘに交差する一対の縁に沿う領域を除いて金属膜１６ｈが設けられている。また、図８（ｃ）に示すサブマウント１６は、第２の面１６ｂの周縁に沿う領域を除いて、金属膜１６ｈが設けられている。金属膜１６ｈが設けられていない領域を搭載面１２ａの第２の領域１６ｄに近づけることによって、第２の面１６ｂの縁部から第３の領域１６ｄに接合部材３２が漏れ出す領域を小さくすることができる。その結果、駆動素子２０を半導体発光素子１４により近づけて配置することができる。なお、第２実施形態のサブマウント５０も同様に、第２の面５０ｂにおいて金属膜５０ｈを設ける領域を変更することができる。
【００４１】
また、上述した実施形態の光モジュールでは、サブマウントが絶縁性の材料から構成されており、搭載面１２ａとサブマウントの第１の面とは異なる電位配分とされた設計が採用されているが、サブマウントに導電性の材料を用い、搭載面１２ａとサブマウントの第１の面とが同じ電位配分とされる設計が採用されても良い。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レンズと光学的に結合すべき半導体発光素子を搭載面に対して精度良く実装可能な発光モジュールが提供される。かかる発光モジュールでは、搭載面に対して半導体発光素子が精度良く実装されるので、設置面を有するレンズと半導体発光素子との光軸調整が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる発光モジュールを分解して示す斜視図である。
【図２】図２は、第１実施形態にかかる発光モジュールを分解して示す斜視図であり、ベースと、本体部と、フレームと、封止部と、蓋部とを示している。
【図３】図３は、キャリアの斜視図であり、サブマウントに搭載された半導体発光素子、レンズ、及び駆動素子を共に示す。
【図４】図４は、第１実施形態にかかるサブマウントの斜視図である。
【図５】図５は、半導体発光素子をサブマウントに接合する工程を示す図である。
【図６】図６（ａ）は、レンズの斜視図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＩＶ−ＩＶ断面を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、第２実施形態にかかるサブマウントの斜視図である。図７（ｂ）は、第２実施形態の他の態様にかかるサブマウントの斜視図である。
【図８】図８（ａ）は、サブマウントの第２の面に設けられる金属膜の一例を示す図である。
図８（ｂ）は、サブマウントの第２の面に設けられる金属膜の一例を示す図である。
図８（ｃ）は、サブマウントの第２の面に設けられる金属膜の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…発光モジュール、２…ベース、４…本体部、６…フレーム、８…封止部、１０…蓋部、１２…キャリア、１２ａ…搭載面（キャリア）、１４…半導体発光素子、１６…サブマウント、１６ａ…第１の面、１６ｂ…第２の面、１６ｃ…第１の領域、１６ｄ…第２の領域、１６ｅ…第１の部分、１６ｆ…第２の部分、１８…レンズ、２０…駆動素子、２２…受光部、２４…光ファイバ、３２…接合部材、Ｘ…所定軸。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting module.
[0002]
[Prior art]
A conventional light emitting module includes a semiconductor light emitting element, a lens for guiding light from the semiconductor light emitting element to an optical fiber, a submount on which the semiconductor light emitting element is mounted, and a carrier having a mounting surface on which the submount is mounted. L carrier). The L carrier has a vertical portion extending in a direction intersecting the mounting surface, and a through hole is provided in the vertical portion. The lens is held by a metal cylinder, and the metal cylinder is inserted into a through hole (for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-5-323165
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional light emitting module has the vertical portion of the L carrier and the metal tube, it is difficult to reduce the size in the direction (height direction) crossing the mounting surface. In order to reduce the size of the light-emitting module, the lens is cut leaving a portion through which light substantially passes, and the lens is mounted on the mounting surface with the surface exposed by the cutting as the installation surface, so that the height direction of the light-emitting module can be reduced. Can be reduced in size. However, in a light emitting module having a structure in which a lens having an installation surface is mounted on a mounting surface, it is difficult to adjust the position of the lens in the height direction. It is necessary to implement with high accuracy.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a light emitting module that can accurately mount a semiconductor light emitting element on a mounting surface.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a light emitting module according to the present invention includes a semiconductor light emitting device having a light emitting surface and a light reflecting surface, a first surface on which the semiconductor light emitting device is mounted, and a second surface facing the first surface. A first mounting member having a first mounting member, a second mounting member having a mounting surface on which the first mounting member is mounted, and joining the mounting surface and a second surface of the first mounting member. A member having a mounting surface, a lens mounted on the mounting surface, and optically coupled to a light emitting surface of the semiconductor light emitting device. The first surface of the first mounting member has a first region on which the semiconductor light emitting element is mounted and a second region surrounding the first region, and the first mounting member has a first region. A first portion extending from the first surface to the second surface, and a second portion including the second region and surrounding the first portion.
[0007]
When joining the semiconductor light emitting device to the first mounting member, the first mounting member is heated, a bonding member is supplied between the semiconductor light emitting device and the first surface, and the semiconductor light emitting device is connected to the first mounting member. Pressed against the surface. At this time, the joining member joining the first mounting member and the mounting surface is also heated and receives pressure. According to the present invention, the first mounting member has the second portion surrounding the first portion on which the semiconductor light emitting element is mounted, so that the pressure for pressing the semiconductor light emitting element against the first surface is the second surface. Through the joint member. Therefore, the first mounting member and the semiconductor light emitting element mounted thereon can be mounted without inclination with respect to the mounting surface. That is, since the semiconductor light emitting element is mounted on the mounting surface with high accuracy, the optical axis of the lens mounted on the mounting surface and the semiconductor light emitting element is adjusted with high accuracy.
[0008]
Further, in the light emitting module of the present invention, the light emitting surface and the light reflecting surface of the semiconductor light emitting element intersect with a predetermined axis, and the first surface of the second region has light emitted from the light emitting surface. It is preferable that a metal film is provided except for a portion located in the emission direction and extending in a direction intersecting the predetermined axis.
[0009]
In order to supply a current to the semiconductor light emitting device, it is necessary to provide a metal film for connecting wires on the first surface of the first mounting member. According to this invention, the metal film is formed on the first surface except for the portion of the second region that is located in the light emission direction from the light emission surface and extends in the direction that intersects the predetermined axis. Provided. Therefore, a region where a metal film for connecting a wire is formed is secured in the second region of the first surface, and the area of the metal film is reduced. Capacity is reduced.
[0010]
Further, in the light emitting module of the present invention, it is preferable that a portion of the second portion located in a light emitting direction from the light emitting surface is cut off.
[0011]
According to such an invention, the first mounting member has a structure in which a portion of the second portion located in the light emitting direction from the light emitting surface is cut out, so that the second portion of the light from the light emitting surface is cut off. Can be reduced.
[0012]
Further, in the light emitting module of the present invention, a driving element for driving the semiconductor light emitting element is further provided, and the mounting surface has first, second, and third regions sequentially arranged in a direction along a predetermined axis. A lens is mounted on a first area of the mounting surface, a first mounting member is mounted on a second area of the mounting surface, and a driving element is mounted on a third area of the mounting surface. Preferably, it is mounted.
[0013]
In the light emitting module of the present invention, when the first mounting member is bonded to the mounting surface, pressure is evenly applied to the bonding member, so that the bonding member leaks outward from the peripheral edge of the second surface. The area can be uniformly reduced without being partially biased with respect to the periphery of the second surface. Therefore, since the driving element can be arranged closer to the semiconductor light emitting element in the third region, the length of the wire connecting the semiconductor light emitting element and the driving element can be shortened, and the inductance thereof can be reduced. Therefore, in such a light emitting module, the semiconductor light emitting element can be operated at high speed.
[0014]
Further, in the light emitting module of the present invention, a first mounting member having first and second regions arranged in order on a second surface along a predetermined axis, wherein the first region is provided with a metal film. Is preferably used.
[0015]
The metal film may be a bonding member provided on the second surface, or may be a metal film having good wettability to the bonding member. By mounting the first mounting member on the mounting surface by bringing the region of the second surface of the second surface where the metal film is not provided close to the third region of the mounting surface, the edge of the second surface is reduced. The region where the joining member leaks from the portion toward the third region can be reduced.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A light emitting module 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the embodiments, to facilitate understanding of the description, the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals in each drawing.
[0017]
FIG. 1 is a perspective view showing the light emitting module 1 partially cut away. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the light emitting module 1, showing the base 2, the main body 4, the frame 6, the sealing unit 8, and the lid 10. The light emitting module 1 includes a base 2, a main body 4, a frame 6, a sealing section 8, a lid 10, a carrier 12, a semiconductor light emitting element 14, a submount 16, a lens 18, a driving element 20, a light receiving section 22, an optical fiber 24, a ferrule 26, and a ferrule holding member 28.
[0018]
The base 2 provides a surface on which the main body 4 is mounted. The base 2 can be made of, for example, a metal material such as Kovar or CuW, or a ceramic such as Al ₂ O ₃ .
[0019]
The main body 4 is provided on the base 2. The main body part 4 provides a metal wiring surface 4a having a multilayer ceramic part as a lower layer. The light receiving unit 22 is mounted on the metal wiring surface 4a. The light receiving section 22 has a chip carrier 22a and a photodiode 22b fixed to the chip carrier 22a. The photodiode 22b receives light from the light reflecting surface of the semiconductor light emitting device 14 and outputs a photocurrent. In the optical module 1, the light emission of the semiconductor light emitting element 14 can be controlled based on the photocurrent output by the photodiode 22b.
[0020]
Various components such as the electronic component 30 are provided on the metal wiring surface 4a. High-frequency input lines 4b and 4c are formed on the metal wiring surface 4a. The high-frequency input lines 4b and 4c are wirings for supplying a signal for driving the semiconductor light emitting element 14 to the driving element 20.
[0021]
The main body 4 provides a pair of side walls 4d extending in a direction along the predetermined axis X, a front wall 4e and a rear wall 4f crossing the predetermined axis X. A plurality of lead terminals 4g are provided on the pair of side wall portions 4d, and a plurality of lead terminals 4h are provided on the rear wall portion 4f. An opening 4i is formed in the front wall 4e. The opening 4i provides a space for accommodating the carrier 12.
[0022]
The frame 6 is mounted on the main body 4. The frame 6 provides a front wall 6a. The front wall 6a contacts the front wall 4e of the main body 4. A hole 6b extending in a direction along the predetermined axis X is formed in the front wall 6a. The sealing portion 8 is inserted into the hole 6b. The sealing portion 8 has a holding member 8a and a hermetic glass 8b functioning as an optical window held by the holding member 8a. By sealing the sealing portion 8 to the front wall portion 6a using a brazing material such as AuSn, the airtightness of the hole 6a is ensured. The front wall 6a and the sealing portion 8 seal the opening 4i of the main body 4 at the front wall 4e.
[0023]
The cover 10 is mounted on the frame 6. The lid 10 is joined to the frame 6 using a brazing material such as AuSn, so that the opening 4i of the main body 4 is sealed.
[0024]
One end of a ferrule holding member 28 is joined to the sealing portion 8. One end of the ferrule holding member 28 is joined to the sealing portion 8 using, for example, a YAG laser. The ferrule holding member 28 holds the ferrule 26 that covers the optical fiber 24.
[0025]
The carrier 12 is accommodated in the space formed by the opening 4i. FIG. 3 is a perspective view of the carrier 12, showing the semiconductor light emitting element 14, the lens 18, and the driving element 20 mounted on the submount 16. The carrier 12 provides a mounting surface 12a. The carrier 12 has a high thermal conductivity and is made of a conductive member. As a material forming the carrier 12, for example, CuW can be used.
[0026]
The mounting surface 12a has a first region 12b, a second region 12c, and a third region 12d arranged in order in a direction along the predetermined axis X. The semiconductor light emitting element 14 is mounted on the second region 12b via the submount 16.
[0027]
As the semiconductor light emitting element 14, an edge emitting type semiconductor laser can be used. The semiconductor light emitting element 14 has a light emitting surface 14a and a light reflecting surface 14b. The light emitting surface 14a and the light reflecting surface 14b intersect with the predetermined axis X. In addition, as the semiconductor light emitting element 14, an EA-DFB semiconductor laser in which a distributed feedback semiconductor laser (DFB semiconductor laser) and an electroabsorption modulation element (EA modulation element) are monolithically integrated can be used. .
[0028]
The semiconductor light emitting device 14 is mounted on the submount 16 and is bonded to the mounting surface 12a via the bonding member 32. FIG. 4A is a perspective view of the submount 16. The submount 16 has a first surface 16a on which the semiconductor light emitting element 14 is mounted, and a second surface 16b opposed to the first surface 16a. The first surface 16a has a first region 16c for mounting a semiconductor light emitting element and a second region 16d surrounding the first region 16c at the center thereof. The submount 16 includes a first portion 16e (a portion surrounded by a dotted line in FIG. 4A) extending from the first region 16c to the second surface, and a first portion 16e including a second region 16d. There is a second portion 16f surrounding the portion 16e. In the first embodiment, the first portion 16e and the second portion 16f are made of an insulating material. As such a material, for example, a material such as AlN or SiC can be used.
[0029]
The first surface 16a is provided with a metal film 16g, and the second surface is provided with a metal film 16h. The metal film 16g is formed, for example, by evaporating Au. When the metal film 16g is Au, the semiconductor light emitting device 14 and the submount 16 can be joined by supplying AuSn pellets as a die bonding material between the semiconductor light emitting device 14 and the metal film 16g. Note that the metal film 16g may be AuSn. When the metal film 16g is AuSn, the semiconductor light emitting element 14 and the submount 16 can be joined by melting the metal film 16g.
[0030]
The metal film 16h is also formed, for example, by evaporating Au. When the metal film 16h is Au, the submount 16 is supplied to the mounting surface 12a by supplying AuSn pellets as the bonding member 32 (reference numeral 32 in FIG. 3) between the mounting surface 12a and the metal film 16g. Can be joined. Note that the metal film 16h may be AuSn. When the metal film 16h is AuSn, the metal film 16h is used as the joining member 32, and the submount 16 and the mounting surface 12a are joined by melting the metal film 16h.
[0031]
FIG. 5 is a view showing a step of joining the semiconductor light emitting element 14 to the submount 16. The semiconductor light emitting element 14 and the submount 16 are mounted by fixing a module in which the carrier 12 is accommodated in the space formed by the opening 4i to a heating jig 40 and heating the entire module. The semiconductor light emitting device 14 is adsorbed by the die collet 42 and is pressed by the dicollet 42 against the first surface 16 a of the submount 16 mounted on the carrier 12. In the submount 16, the second portion 16f surrounds the first portion 16e extending from the first region 16c on which the semiconductor light emitting element 14 is mounted to the second surface 16b. The pressure applied to element 14 applies equally to second surface 16b. Therefore, since a load is evenly applied to the joining member 32 joining the second surface 16b and the mounting surface 12a, the submount 16 and the semiconductor light emitting element 14 are mounted without inclination with respect to the mounting surface 12a.
[0032]
As shown in FIG. 4B, the metal film 16g provided on the first surface 16a of the submount 16 has a light emitting direction from the light emitting surface of the semiconductor light emitting element 14 in the second region 16d. And may be provided except for a portion that intersects the predetermined axis X. According to the metal film 16g shown in FIG. 4B, a region for connecting a wire for supplying a current to the semiconductor light emitting element 14 is secured in the second region 16d of the first surface 16a, Since the area of the metal film 16g is smaller than that shown in FIG. 4A, the parasitic capacitance due to the submount 16 is reduced.
[0033]
Returning to FIG. 3, the lens 18 is mounted on the first area 12b of the mounting surface 12a. The lens 18 is optically coupled to the light emitting surface 14a of the semiconductor light emitting device 14. The lens 18 guides light from the light exit surface 14a to one end surface of the optical fiber 24.
[0034]
FIG. 6A is a perspective view of the lens 18, and FIG. 6B is a view showing a cross section taken along the line VI-VI of FIG. 6A. The lens 18 has a shape in which the remaining portion is substantially cut away except for a portion through which light passes. The two opposing surfaces exposed by cutting the lens 18 are an installation surface 18a and an opposing surface 18b. The lens 18 is fixed to the mounting surface 12a by interposing an adhesive between the mounting surface 12a and the installation surface 18a.
[0035]
The mounting position of the lens 18 in the direction (height direction) crossing the mounting surface 12a cannot be adjusted because the mounting surface 18a is fixed to the mounting surface 12a via an adhesive, but the semiconductor light emitting element 14 is described above. As described above, since the semiconductor light emitting device 14 and the lens 18 are mounted without inclination with respect to the mounting surface 12a, the optical axes of the semiconductor light emitting element 14 and the lens 18 can be aligned. Returning to FIG. 3, a driving element 20 for supplying a signal for driving the semiconductor light emitting element 14 is mounted on the third area 12d of the mounting surface 12a. As described above, when the semiconductor light emitting element 14 is mounted, pressure is evenly applied to the second surface 16b. Therefore, the bonding member 32 that leaks to the outside of the periphery of the second surface 16b is formed on the second surface 16b. The region where the joining member 32 leaks out can be made uniform and small with respect to the periphery of the second surface 16b without leaking out to some extent with respect to the periphery. Therefore, the driving element 20 can be arranged closer to the semiconductor light emitting element 14 in the third region 12d. In order to drive the semiconductor light emitting element 14 at high speed, it is necessary to reduce the length of a wire for supplying a current from the driving element 20 to the semiconductor light emitting element 14 and reduce its inductance. Since the driving element 20 is arranged close to the semiconductor light emitting element 14 in the third region 12d, the above-described wire length can be reduced.
[0036]
A light emitting module according to the second embodiment will be described. In the light emitting module according to the second embodiment, the submount 50 is different from the submount 16 provided in the light emitting module 1 of the first embodiment. Hereinafter, the submount 50 will be described.
[0037]
FIG. 7A is a perspective view of the submount 50. The submount 50 has a first surface 50a on which the semiconductor light emitting element 14 is mounted, and a second surface 50b facing the first surface 50a, similarly to the submount 16 of the first embodiment. Metal films 50g and 50h are provided on the first surface 50a and the second surface 50b, respectively. The first surface 50a has a first region 50c on which the semiconductor light emitting element 14 is mounted, and a second region 50d surrounding the first region 50c. The submount 50 has a first portion 50e extending from the first region 50c to the second surface 50b, and a second portion 50f surrounding the first portion 50e.
[0038]
The submount 50 has a cut-out portion of the second portion 50f that is located in a direction in which light is emitted from the light emission surface 14a of the semiconductor light emitting element 14 and extends in a direction intersecting the predetermined axis X. It has a shape. When the submount 50 has such a shape, light shielding from the light emitting surface 14a is reduced. Therefore, the coupling efficiency of the light emitted from the light emitting surface 14a to the optical fiber 24 is improved.
[0039]
As shown in FIG. 7B, which is a perspective view of a submount of another embodiment, the submount 50 has a shape in which the pressure at the time of joining the semiconductor light emitting elements 14 is uniformly applied to the second surface 50b. For example, various shapes can be adopted. In the submount 50 shown in FIG. 7B, a portion of the second portion 50f that is located in the light emitting direction of the light from the light emitting surface 14a and extends in a direction that intersects the predetermined axis X has a predetermined shape. It has a shape cut out from the first surface 50a to the second surface 50b, leaving a pair of edges extending along the axis X. Even with the submount 50 having such a shape, the light shielding from the light emitting surface 14a is reduced, and the coupling efficiency of the light emitted from the light emitting surface 14a to the optical fiber 24 is improved.
[0040]
As described above, the embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made. For example, various modifications can be made as the metal film provided on the second surface of the submount. 8A to 8C are perspective views of a submount according to a modified embodiment. Each of the submounts shown in FIGS. 8A to 8C is different in the area where the metal film 16h is provided on the second surface. The submount 16 shown in FIG. 8A is provided with the metal film 16h except for a region along one edge of the second surface 16b that intersects the predetermined axis X. The submount 16 shown in FIG. 8B is provided with the metal film 16h except for a region along a pair of edges intersecting the predetermined axis X in the second surface 16b. The submount 16 shown in FIG. 8C is provided with a metal film 16h except for a region along the periphery of the second surface 16b. By making the region where the metal film 16h is not provided close to the second region 16d of the mounting surface 12a, the region where the joining member 32 leaks from the edge of the second surface 16b to the third region 16d is reduced. Can be. As a result, the driving element 20 can be arranged closer to the semiconductor light emitting element 14. In the same manner, in the submount 50 of the second embodiment, the region where the metal film 50h is provided on the second surface 50b can be changed.
[0041]
Further, in the optical module of the above-described embodiment, the submount is made of an insulating material, and a design is adopted in which the mounting surface 12a and the first surface of the submount have a different potential distribution. Alternatively, a design may be adopted in which a conductive material is used for the submount, and the mounting surface 12a and the first surface of the submount have the same potential distribution.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided a light emitting module capable of accurately mounting a semiconductor light emitting element to be optically coupled to a lens on a mounting surface. In such a light emitting module, since the semiconductor light emitting element is mounted on the mounting surface with high accuracy, it is easy to adjust the optical axis between the lens having the installation surface and the semiconductor light emitting element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exemplary exploded perspective view showing a light emitting module according to a first embodiment;
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the light emitting module according to the first embodiment, showing a base, a main body, a frame, a sealing part, and a lid.
FIG. 3 is a perspective view of a carrier, showing a semiconductor light emitting element, a lens, and a driving element mounted on a submount.
FIG. 4 is a perspective view of the submount according to the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a step of joining a semiconductor light emitting device to a submount.
FIG. 6A is a perspective view of a lens. FIG. 6B is a diagram showing a cross section taken along line IV-IV of FIG.
FIG. 7A is a perspective view of a submount according to a second embodiment. FIG. 7B is a perspective view of a submount according to another aspect of the second embodiment.
FIG. 8A is a diagram illustrating an example of a metal film provided on a second surface of a submount.
FIG. 8B is a diagram illustrating an example of a metal film provided on the second surface of the submount.
FIG. 8C is a diagram illustrating an example of a metal film provided on the second surface of the submount.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light emitting module, 2 ... Base, 4 ... Body part, 6 ... Frame, 8 ... Sealing part, 10 ... Cover part, 12 ... Carrier, 12a ... Mounting surface (carrier), 14 ... Semiconductor light emitting element, 16 ... Sub Mount, 16a: first surface, 16b: second surface, 16c: first region, 16d: second region, 16e: first portion, 16f: second portion, 18: lens, 20 ... Driving element, 22: light receiving section, 24: optical fiber, 32: joining member, X: predetermined axis.

Claims

A semiconductor light emitting device having a light emitting surface and a light reflecting surface,
A first mounting member having a first surface on which the semiconductor light emitting element is mounted and a second surface facing the first surface;
A second mounting member having a mounting surface on which the first mounting member is mounted;
A joining member for joining the mounting surface and a second surface of the first mounting member;
A lens having an installation surface, mounted on the mounting surface, and optically coupled to a light emission surface of the semiconductor light emitting element;
A first surface of the first mounting member has a first region on which the semiconductor light emitting element is mounted and a second region surrounding the first region,
The first mounting member has a first portion extending from the first region to the second surface, and a second portion including the second region and surrounding the first portion. Light emitting module.

The light emitting surface and the light reflecting surface of the semiconductor light emitting element intersect with a predetermined axis,
The first surface is provided with a metal film except for a portion of the second region which is located in a light emitting direction from the light emitting surface and extends in a direction intersecting the predetermined axis. 2. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein

The light emitting module according to claim 1, wherein a portion of the second portion located in a light emitting direction from the light emitting surface is cut off.

The semiconductor device further includes a driving element for driving the semiconductor light emitting element, wherein the mounting surface has first, second, and third regions arranged in order in a direction along the predetermined axis,
The lens is mounted on a first area of the mounting surface,
The first mounting member is mounted on a second area of the mounting surface,
The light emitting module according to claim 1, wherein the driving element is mounted in a third area of the mounting surface.

The first mounting member having first and second regions arranged in order along the predetermined axis on the second surface, wherein a metal film is provided in the first region is used. The semiconductor laser module according to claim 4, wherein