JP2006040987A

JP2006040987A - Semiconductor laser package

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Publication number: JP2006040987A
Application number: JP2004215072A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Fujikawa; 康夫藤川
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2024-07-23
Also published as: JP4635501B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin-type semiconductor laser package of low cost in which a margin for avoiding the effect of optical vignetting is increased. <P>SOLUTION: The semiconductor laser package 1 comprises a stem 2, cap 3, LD4, box-like substrate 5 for sub-mount, lead 6 for an anode, lead 7 for a cathode, and wire 11. The substrate 5 is thermally treated so that the LD4 is bonded on the substrate. Three-surface metallizing is done with the substrate 5, for conductive connection to both-surface electrode of the LD4. The direction of major axis of outgoing light of the LD4 is formed in major axis direction P of effective diameter 3x of the cap 3. Thus, length Wb between the minor axis direction Q edge part of effective diameter 3x of the cap 3 and the edge part in minor axis direction of outgoing light 4x is increased to avoid the effect of optical vignetting. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ノートＰＣ、小型情報機器システムなどに使用される薄型の半導体レーザパッケージに関するものである。 The present invention relates to a thin semiconductor laser package used for notebook PCs, small information equipment systems, and the like.

ノートＰＣ、小型情報機器システムなどに使用される半導体レーザパッケージは、省スペースの観点から薄型であることが要求されている。ここで、薄型化の要求とは、半導体レーザ（ＬＤ）の光軸方向に対して、垂直である面（幅方向と厚さ方向）のどちらか一軸方向の寸法が小さいことの要求である。このような要求に対処するために、Ｉカットパッケージが用いられている。半導体レーザパッケージは、信頼性を高めるために気密封止構造のパッケージを採用されている。このような気密封止は、キャップをステムに溶接することにより行われており、この形態のパッケージは最も量産性があり、気密性にも優れている。 Semiconductor laser packages used for notebook PCs, small information equipment systems, and the like are required to be thin from the viewpoint of space saving. Here, the thinning requirement is a requirement that a dimension in one uniaxial direction of a surface (width direction or thickness direction) perpendicular to the optical axis direction of the semiconductor laser (LD) is small. In order to cope with such a demand, an I-cut package is used. A semiconductor laser package employs a hermetically sealed package in order to increase reliability. Such hermetic sealing is performed by welding a cap to a stem, and this type of package is most mass-productive and has excellent airtightness.

図７は、特許文献１に記載されているこのような半導体レーザパッケージの例を示す図で、（ａ）は半導体レーザ実装の状態を示す平面図、（ｂ）は概略の断面図である。図７において、２はステム、３はキャップ、４は半導体レーザ、６、７はリード、１０ステムのブロック、１３はキャップ３に付設されるカバーガラス、１４はリード封止用ガラスである。また、３０はワイヤボンディング用のキャピラリィである。 FIG. 7 is a view showing an example of such a semiconductor laser package described in Patent Document 1. FIG. 7A is a plan view showing a state of semiconductor laser mounting, and FIG. 7B is a schematic cross-sectional view. In FIG. 7, 2 is a stem, 3 is a cap, 4 is a semiconductor laser, 6 and 7 are leads, a block of 10 stems, 13 is a cover glass attached to the cap 3, and 14 is a glass for lead sealing. Reference numeral 30 denotes a wire bonding capillary.

図７（ｂ）は、半導体レーザ４をステムのブロック１０に実装した後の状態を示している。半導体レーザ４をステムのブロック１０に実装する際には、図７（ｂ）の状態からステム２を９０度反転させる。そして、正負一対のリード６、７間の間隔Ｗｘを通して、矢視Ｐ方向から半導体レーザ４をステムのブロック１０に配置して実装していた。図８は、図７に示された半導体レーザパッケージの製造過程の例を示す説明図である。図８（ａ）はステム２の初期状態、図８（ｂ）はステム２を９０度回転させて、ＬＤ４をコレット３１によりステムのブロック１０にダイボンドする状態、図８（ｃ）はキャピラリィ３０によりワイヤ１１をＬＤ４の電極とリード７をワイヤボンディングする状態、をそれぞれ示している。 FIG. 7B shows a state after the semiconductor laser 4 is mounted on the stem block 10. When the semiconductor laser 4 is mounted on the stem block 10, the stem 2 is inverted by 90 degrees from the state shown in FIG. The semiconductor laser 4 is arranged and mounted on the stem block 10 from the direction of the arrow P through the interval Wx between the pair of positive and negative leads 6 and 7. FIG. 8 is an explanatory view showing an example of a manufacturing process of the semiconductor laser package shown in FIG. 8A is an initial state of the stem 2, FIG. 8B is a state in which the stem 2 is rotated 90 degrees, and the LD 4 is die-bonded to the block 10 of the stem by the collet 31, and FIG. The state where the wire 11 is bonded to the electrode of the LD 4 and the lead 7 by wire bonding is shown.

半導体レーザパッケージの小型化に伴い、正負の一対のリード６、７間の間隔Ｗｘが狭く設定されてきている。このため、半導体レーザ４をこの間隔Ｗｘからステムのブロック１０に挿入することが困難になり、半導体レーザ４をステムのブロック１０に実装することができなくなった。図９は、このような問題に対処する例を示す説明図である。図７と同じところには同一の符号を付しており、重複を避けるため説明を省略する。 With the miniaturization of the semiconductor laser package, the interval Wx between the pair of positive and negative leads 6 and 7 has been set narrow. For this reason, it becomes difficult to insert the semiconductor laser 4 into the stem block 10 from the interval Wx, and the semiconductor laser 4 cannot be mounted on the stem block 10. FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of dealing with such a problem. The same portions as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted to avoid duplication.

図９の例では、ＬＤ４をステムのブロック１０に実装する際に、ＬＤ４が一対の正負のリード６，７に当たらないようにステムのブロック１０ａの高さを高くしている。ステムのブロックの高さは通常１．４ｍｍであるが、図９の例では２ｍｍとしている。図８のように、ステムのブロック１０の高さが高くなると、ＬＤ４の放熱経路が長くなるので、熱抵抗が高くなる（悪くなる）。 In the example of FIG. 9, when the LD 4 is mounted on the stem block 10, the height of the stem block 10 a is increased so that the LD 4 does not hit the pair of positive and negative leads 6, 7. The height of the stem block is normally 1.4 mm, but in the example of FIG. As shown in FIG. 8, when the height of the stem block 10 is increased, the heat dissipation path of the LD 4 is lengthened, so that the thermal resistance is increased (becomes worse).

また、リード６、７の高さは、あまり短いとワイヤの実装ができなくなるので、一般に０．６ｍｍ以上必要とされている。通常の半導体レーザパッケージでは、ブロックの高さは１．４ｍｍ、熱抵抗２５℃／Ｗである。また、小型の半導体レーザパッケージでは、ブロック高さは前記のように２ｍｍ、熱抵抗は３０℃／Ｗである。なお、特許文献２には、ミラーによりＬＤの出射光の向きを立ち上げるミラーを用いた平面実装型半導体レーザパッケージが記載されている。 In addition, if the height of the leads 6 and 7 is too short, it becomes impossible to mount a wire, so that generally 0.6 mm or more is required. In a normal semiconductor laser package, the block height is 1.4 mm and the thermal resistance is 25 ° C./W. In a small semiconductor laser package, the block height is 2 mm as described above, and the thermal resistance is 30 ° C./W. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 describes a planar mounting type semiconductor laser package using a mirror that raises the direction of light emitted from the LD using a mirror.

図１０は、気密封止構造のパッケージを採用した半導体レーザパッケージ２１の例を示す説明図、図１１は、図１０の構成の断面形状を示す説明図である。図１０、図１１において、２２はステム、２３はキャップ、２４はステムのブロック、２５はステムのフランジ、２６はキャップ２３に付設されるカバーガラス、２７はＬＤ、２８はリード、２９はワイヤである。光軸はＬ方向であるものとする。キャップ２３はステムのフランジ２５に溶接により固定される。この場合には、半導体レーザパッケージ２１の薄型化の要求は、光軸方向に対して垂直である一軸のＸ方向の寸法（幅方向の寸法）が小さいことの要求となる。 FIG. 10 is an explanatory view showing an example of a semiconductor laser package 21 employing a hermetically sealed package, and FIG. 11 is an explanatory view showing a cross-sectional shape of the configuration of FIG. 10 and 11, 22 is a stem, 23 is a cap, 24 is a stem block, 25 is a flange of the stem, 26 is a cover glass attached to the cap 23, 27 is an LD, 28 is a lead, and 29 is a wire. is there. The optical axis is assumed to be in the L direction. The cap 23 is fixed to the flange 25 of the stem by welding. In this case, the thinning of the semiconductor laser package 21 requires a small dimension in the X direction (dimension in the width direction) that is perpendicular to the optical axis direction.

図１１（ａ）には、半導体レーザパッケージの各部間の寸法Ａ〜Ｆが示されている。半導体レーザパッケージにおいて、前記薄型であることが要求されるＸ軸方向の各部材間の寸法Ａ〜Ｆは、表１のようになる（単位はｍｍ）。ここに、Ａはステムのフランジ２５の外周とキャップ２３の鍔部２３ａの端部間の寸法（０．１５）、Ｂはキャップ２３の鍔部２３ａとキャップ２３の円筒状部の外周間の寸法（０．３）、Ｃはキャップ２３の円筒状部の外周とキャップ２３の円筒状部の内周間の寸法（０．１５）、Ｄはキャップ２３の円筒状部の内周とステムのブロック２４の外側との間の寸法（０．１５）、Ｅはステムのブロック２４の外側と内側との間の寸法（０．６）、ＦはＬＤ２７の厚さの寸法（０．１５）である。 FIG. 11A shows the dimensions A to F between the respective parts of the semiconductor laser package. In the semiconductor laser package, dimensions A to F between members in the X-axis direction required to be thin are as shown in Table 1 (unit: mm). Here, A is the dimension between the outer periphery of the flange 25 of the stem and the end of the flange 23a of the cap 23 (0.15), and B is the dimension between the flange 23a of the cap 23 and the outer periphery of the cylindrical portion of the cap 23. (0.3), C is the dimension (0.15) between the outer periphery of the cylindrical portion of the cap 23 and the inner periphery of the cylindrical portion of the cap 23, and D is the block of the inner periphery of the cylindrical portion of the cap 23 and the stem 24 is the dimension between the outside of the stem 24 (0.15), E is the dimension between the outside and the inside of the stem block 24 (0.6), and F is the thickness dimension of the LD 27 (0.15). .

表１に示されているように、半導体レーザパッケージ２１において、Ａ〜Ｆの寸法は、放熱特性を良好にしなければならない、などの要因で小さくすることには一定の制約を受けており、合計で１．５ｍｍである。したがって、図１０、図１１に示された半導体レーザパッケージのＸ方向寸法は、その２倍の３ｍｍが限界となっており、それよりも小さい寸法にはできない。 As shown in Table 1, in the semiconductor laser package 21, the dimensions of A to F are subject to certain restrictions to be reduced due to factors such as having to improve heat dissipation characteristics. 1.5mm. Therefore, the size in the X direction of the semiconductor laser package shown in FIGS. 10 and 11 is limited to 3 mm, which is twice that size, and cannot be smaller than that.

図１１（ａ）において、ＬＤ２７の出射光２７ｘの長軸方向は、図１１（ｂ）に示されるようにキャップ２３の有効径２３ｘの短軸方向（カバーガラス２６の幅方向）と同じ方向に形成される。図１１（ａ）のＬｂ、Ｌｃは、ＬＤ２７の出射光がキャップ２３で反射し、パッケージ内に迷光として散乱する外縁の部分を示している。 In FIG. 11A, the major axis direction of the emitted light 27x of the LD 27 is the same as the minor axis direction (width direction of the cover glass 26) of the effective diameter 23x of the cap 23 as shown in FIG. It is formed. Lb and Lc in FIG. 11A indicate outer edge portions where the light emitted from the LD 27 is reflected by the cap 23 and scattered as stray light in the package.

図１１（ｂ）に示されているように、ＬＤ２７の出射光２７ｘの長軸方向は、キャップ２３の有効径２３ｘの短軸方向Ｑに形成されており、キャップ２３の有効径２３ｘの短軸方向縁部と、出射光２７ｘの長軸方向の縁部間の長さＷａは小さな値になっている。ここで、図１１（ａ）に示されているような反射光Ｌｂ、Ｌｃは、出射光２７ｘ対して光干渉などの影響を及ぼす、光ケラレという現象が生じる。具体的には、反射光Ｌｂ、ＬｃがＬＤ２７に戻って、ＬＤのノイズを高めたり、利用するレーザ光内に迷光が混入することにより、半導体レーザの光学特性が劣化してしまうことである。 As shown in FIG. 11B, the major axis direction of the emitted light 27x of the LD 27 is formed in the minor axis direction Q of the effective diameter 23x of the cap 23, and the minor axis of the effective diameter 23x of the cap 23 is formed. The length Wa between the direction edge and the edge in the long axis direction of the outgoing light 27x is a small value. Here, the reflected light Lb, Lc as shown in FIG. 11A causes a phenomenon called optical vignetting, which has an influence such as optical interference on the outgoing light 27x. Specifically, the reflected light Lb, Lc returns to the LD 27 to increase the noise of the LD, or stray light is mixed in the laser light to be used, thereby degrading the optical characteristics of the semiconductor laser.

このため、キャップ２３の有効径２３ｘの短軸方向縁部と、出射光２７ｘの縁部間の長さＷａは可能な限り大きいことが望ましい。すなわち、Ｌｂ、Ｌｃの反射光は、キャップ２３の有効径２３ｘの短軸Ｑ方向縁部で反射するので、出射光２７ｘの縁部は、可能な限り有効径２３ｘの長軸Ｐ方向の軸心に近い方が光ケラレの影響を避けることができる。 For this reason, it is desirable that the length Wa between the edge in the short axis direction of the effective diameter 23x of the cap 23 and the edge of the emitted light 27x is as large as possible. That is, since the reflected light of Lb and Lc is reflected by the edge of the cap 23 in the short axis Q direction of the effective diameter 23x, the edge of the emitted light 27x is as much as possible the axis of the effective diameter 23x in the major axis P direction. The closer to can avoid the effect of light vignetting.

このように、半導体レーザパッケージにおいては、ユーザから（ａ）低熱抵抗、（ｂ）パッケージのコストダウン、すなわちミラーレスパッケージ、（ｃ）小型化、（ｄ）気密封止、（ｅ）光ケラレの発生防止が要求されている。 As described above, in the semiconductor laser package, (a) low thermal resistance, (b) cost reduction of the package, that is, mirrorless package, (c) downsizing, (d) hermetic sealing, (e) optical vignetting Prevention of occurrence is required.

特開２００４−３１９００号公報JP 2004-31900 A 特開２００２−３２９１８号公報JP 2002-32918 A

最近のノートＰＣのような情報機器の小型化に伴い、半導体レーザパッケージに対して一層の薄型化の要請がなされてきている。その寸法の具体例として、幅方向で２ｍｍ程度のものが要求されている。このため、幅方向の寸法が最小でも３ｍｍである、特許文献１のようなＩカットパッケージでは対応できないという問題があった。 With the recent miniaturization of information equipment such as notebook PCs, there has been a demand for further thinning of semiconductor laser packages. As a specific example of the dimension, a dimension of about 2 mm in the width direction is required. For this reason, there is a problem that the I-cut package as disclosed in Patent Document 1 in which the dimension in the width direction is at least 3 mm cannot be used.

なお、図８のように、ＬＤを実装するステムのブロックを高くすると、熱抵抗が増大してＬＤの動作特性が低下するという問題があった。さらに、特許文献２のようなミラーを用いる構成では、ミラー部品のコストが高くなるという問題があった。 As shown in FIG. 8, when the stem block on which the LD is mounted is increased, there is a problem that the thermal resistance increases and the operating characteristics of the LD deteriorate. Furthermore, in the configuration using the mirror as in Patent Document 2, there is a problem that the cost of the mirror parts increases.

また、図１０、図１１の構成では、ＬＤ２７の出射光２７ｘの長軸方向は、キャップ２３の有効径２３ｘの短軸方向（カバーガラス２６の幅方向）と同じ方向に形成されている。このため、出射光２７ｘの長軸方向の縁部がキャップ２３の短軸方向の縁部に近接し、前記光ケラレの影響を避けるための短軸方向の有効径のマージン（Ｗａ）が限られているという問題があった。 10 and 11, the major axis direction of the emitted light 27x of the LD 27 is formed in the same direction as the minor axis direction (the width direction of the cover glass 26) of the effective diameter 23x of the cap 23. For this reason, the edge in the major axis direction of the outgoing light 27x is close to the edge in the minor axis direction of the cap 23, and the margin (Wa) of the effective diameter in the minor axis direction to avoid the influence of the light vignetting is limited. There was a problem that.

なお、出射光２７ｘの長軸方向の大きさを小さくすれば光ケラレの影響を避けることができるが、ＬＤの量産性が悪くなるという問題が生じる。このように、従来の半導体レーザパッケージの構成では、前記（ａ）低熱抵抗、（ｂ）ミラーレスパッケージ、（ｃ）小型化、（ｄ）気密封止、（ｅ）光ケラレの影響防止、というユーザの要求に対応できないという問題があった。 Note that if the size of the outgoing light 27x in the major axis direction is reduced, the influence of optical vignetting can be avoided, but there is a problem that the mass productivity of the LD deteriorates. As described above, in the configuration of the conventional semiconductor laser package, (a) low thermal resistance, (b) mirrorless package, (c) downsizing, (d) hermetic sealing, and (e) prevention of influence of optical vignetting. There was a problem that the user's request could not be met.

本発明は上記のような問題に鑑み、薄型で低コスト、かつ光ケラレの影響を避けるためのマージンを拡大して、前記（ａ）〜（ｅ）の要求に対応できる半導体レーザパッケージの提供を目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a semiconductor laser package that is thin, low-cost, expands a margin for avoiding the effects of optical vignetting, and can meet the requirements (a) to (e). Objective.

（１）上記目的を達成するために、本発明の半導体レーザパッケージは、カバーガラスを付設したキャップと、半導体レーザ（ＬＤ）と、前記ＬＤが固着されるサブマウント用の基板と、前記サブマウント用の基板が固着されるステムと、前記ステムに設ける複数のリードとを備え、前記キャップを前記ステムに固着して気密封止し、前記ＬＤの出力光を前記カバーガラスから出射する半導体レーザパッケージであって、前記キャップの有効径の長軸方向と、前記ＬＤの出射光の長軸方向を同じ方向とすることを特徴とする。この発明の半導体レーザパッケージは、図１、図３、図５の実施形態が対応する。この構成によれば、ユーザからの半導体レーザパッケージに対する（ａ）低熱抵抗、（ｂ）ミラーレスパッケージ、（ｃ）小型化、（ｄ）気密封止、の要求に対処することができる。さらに、キャップの有効径に対する光ケラレのマージンが拡大されるので、（ｅ）光ケラレの影響を除去し、半導体レーザの光学特性の劣化を防止することができる。 (1) In order to achieve the above object, a semiconductor laser package according to the present invention includes a cap provided with a cover glass, a semiconductor laser (LD), a submount substrate to which the LD is fixed, and the submount. A semiconductor laser package comprising a stem to which a substrate for fixing is fixed and a plurality of leads provided on the stem, wherein the cap is fixed to the stem and hermetically sealed, and the output light of the LD is emitted from the cover glass The major axis direction of the effective diameter of the cap and the major axis direction of the emitted light of the LD are the same direction. The semiconductor laser package of the present invention corresponds to the embodiments of FIGS. According to this configuration, it is possible to meet the requirements of (a) low thermal resistance, (b) mirrorless package, (c) downsizing, and (d) hermetic sealing with respect to the semiconductor laser package from the user. Furthermore, since the margin of optical vignetting with respect to the effective diameter of the cap is expanded, (e) the influence of optical vignetting can be removed and the optical characteristics of the semiconductor laser can be prevented from deteriorating.

（２）また、本発明の半導体レーザパッケージは、前記基板の３面に第１のメタライズと第２のメタライズを施し、前記ＬＤを実装する面に施された第１のメタライズと第２のメタライズを絶縁して分離したことを特徴とする。この発明は、図２の実施形態が対応する。この構成によれば、カソードコモン用あるいはアノードコモン用の半導体レーザパッケージにおいて、前記（ａ）〜（ｅ）を実現することができる。 (2) Further, in the semiconductor laser package of the present invention, the first metallization and the second metallization are performed on the surface on which the LD is mounted by applying the first metallization and the second metallization to the three surfaces of the substrate. Insulated and separated. The present invention corresponds to the embodiment of FIG. According to this configuration, (a) to (e) can be realized in the semiconductor laser package for cathode common or anode common.

（３）また、本発明の半導体レーザパッケージは、前記ＬＤは両面電極として、前記ＬＤの一方の電極を前記第１のメタライズおよび第２のメタライズの一方と接続して前記リードの一方とワイヤで接続し、前記ＬＤの他方の電極を前記第１のメタライズおよび第２のメタライズの他方と接続してステムに形成される導電パターンを介して前記リードの他方に接続することを特徴とする。この発明は、図１の実施形態が対応する。この構成によれば、半導体レーザの出射光の光路に導電部材が存在しないので、導電部材による光ケラレの発生を防止することができる。 (3) In the semiconductor laser package of the present invention, the LD is a double-sided electrode, and one electrode of the LD is connected to one of the first metallization and the second metallization, and one of the leads is connected with a wire. The other electrode of the LD is connected to the other of the first metallization and the second metallization and connected to the other of the leads through a conductive pattern formed on the stem. This embodiment corresponds to the embodiment of FIG. According to this configuration, since there is no conductive member in the optical path of the emitted light of the semiconductor laser, it is possible to prevent the occurrence of optical vignetting due to the conductive member.

（４）また、本発明の半導体レーザパッケージは、前記基板の２面に第１のメタライズと第２のメタライズを施し、前記ＬＤを実装する面に施された第１のメタライズと第２のメタライズ、および他面に施された第１のメタライズと第２のメタライズを絶縁して分離したことを特徴とする。この発明は、図４の実施形態が対応する。この構成によれば、フローティング用の半導体レーザパッケージにおいて、前記（ａ）〜（ｅ）を実現することができる。 (4) Further, in the semiconductor laser package of the present invention, the first metallization and the second metallization are applied to the two surfaces of the substrate, and the first metallization and the second metallization applied to the surface on which the LD is mounted. The first metallization and the second metallization applied to the other surface are insulated and separated. The embodiment of FIG. 4 corresponds to this invention. According to this configuration, the above (a) to (e) can be realized in the semiconductor laser package for floating.

（５）また、本発明の半導体レーザパッケージは、前記ＬＤは両面電極として、前記ＬＤの一方の電極を前記第１のメタライズおよび第２のメタライズの一方と接続して前記リードの一方と第１のワイヤで接続し、前記ＬＤの他方の電極を前記第１のメタライズおよび第２のメタライズの他方と接続して前記リードの他方と第２のワイヤで接続することを特徴とする。この発明は、図３の実施形態が対応する。この構成によれば、半導体レーザの出射光の光路に導電部材が存在しないので、導電部材による光ケラレの発生を防止することができる。 (5) Further, in the semiconductor laser package of the present invention, the LD is a double-sided electrode, and one electrode of the LD is connected to one of the first metallization and the second metallization, and one of the leads and the first metallization are connected. The other electrode of the LD is connected to the other of the first metallization and the second metallization, and is connected to the other of the leads with a second wire. This embodiment corresponds to the embodiment of FIG. According to this configuration, since there is no conductive member in the optical path of the emitted light of the semiconductor laser, it is possible to prevent the occurrence of optical vignetting due to the conductive member.

（６）また、本発明の半導体レーザパッケージは、前記基板のＬＤを実装する面のみを研磨した面で構成することを特徴とする。この発明は、図１、図３、図６の実施形態が対応する。この構成によれば、ＬＤの実装面のみを研磨することによりＬＤの放熱特性を向上させると共に、それ以外の面は切断面を利用することにより、コストの低減を図ることができる。 (6) Further, the semiconductor laser package of the present invention is characterized in that only the surface on which the LD of the substrate is mounted is polished. The present invention corresponds to the embodiment shown in FIGS. According to this configuration, it is possible to improve the heat dissipation characteristics of the LD by polishing only the mounting surface of the LD, and to reduce the cost by using the cut surface for the other surfaces.

（７）また、本発明の半導体レーザパッケージは、前記サブマウント用の基板がＡｌＮ、またはＳｉＣからなる焼結材であることを特徴とする。この発明は、図１、図３、図６の実施形態が対応する。この構成によれば、基板の熱伝導率が高くなるので、放熱特性を向上させることができる。 (7) Further, in the semiconductor laser package of the present invention, the submount substrate is a sintered material made of AlN or SiC. The present invention corresponds to the embodiment shown in FIGS. According to this configuration, since the thermal conductivity of the substrate is increased, the heat dissipation characteristics can be improved.

（８）また、本発明の半導体レーザパッケージは、前記ＬＤは、前記サブマウント用の基板の側面に半田材料Ａで固着され、前記サブマウント用の基板は半田材料Ｂで前記ステムに固着されており、前記半田材料Ａの融点は、半田材料Ｂの融点よりも所定温度以上高いことを特徴とする。この発明は、図１、図３、図６の実施形態が対応する。この構成によれば、半導体レーザパッケージの熱処理が２回となる場合に、ＬＤの位置ずれを防止することができる。 (8) In the semiconductor laser package of the present invention, the LD is fixed to the side surface of the submount substrate with the solder material A, and the submount substrate is fixed to the stem with the solder material B. The melting point of the solder material A is higher than the melting point of the solder material B by a predetermined temperature or more. The present invention corresponds to the embodiment shown in FIGS. According to this configuration, when the heat treatment of the semiconductor laser package is performed twice, it is possible to prevent the displacement of the LD.

（９）また、本発明の半導体レーザパッケージは、バー状に形成された前記サブマウント用の基板に複数のＬＤを実装し、ダイシングによりチップ化した各基板にＬＤが実装されていることを特徴とする。この発明は、図６の実施形態が対応する。この構成によれば、パッケージをウエハレベルで処理するため、材料費、加工費を低減することができる。 (9) Further, in the semiconductor laser package of the present invention, a plurality of LDs are mounted on the substrate for submount formed in a bar shape, and the LDs are mounted on each substrate formed into chips by dicing. And This embodiment corresponds to the embodiment of FIG. According to this configuration, since the package is processed at the wafer level, the material cost and the processing cost can be reduced.

（１０）また、本発明の半導体レーザパッケージは、前記バー状の基板の前記ＬＤを実装する側とは反対側の裏面にダイシング用の細溝を予め形成しておくことを特徴とする。この発明は、図６の実施形態が対応する。この構成によれば、基板に対するダイシングの処理を円滑に行うことができる。 (10) Further, the semiconductor laser package of the present invention is characterized in that a thin groove for dicing is formed in advance on the back surface of the bar-shaped substrate opposite to the side on which the LD is mounted. This embodiment corresponds to the embodiment of FIG. According to this configuration, it is possible to smoothly perform the dicing process on the substrate.

（１１）また、本発明の半導体レーザパッケージは、前記ＬＤが窒化物半導体であることを特徴とする。この発明は、図１、図３、図６の実施形態が対応する。窒化物半導体レーザは、気密封止を行わないと寿命が短くなる特性がある。本発明の半導体レーザパッケージは、気密性が高いので、窒化物半導体レーザの寿命を長くすることができる。 (11) In the semiconductor laser package of the present invention, the LD is a nitride semiconductor. The present invention corresponds to the embodiment shown in FIGS. Nitride semiconductor lasers have a characteristic that their lifetime is shortened without hermetic sealing. Since the semiconductor laser package of the present invention is highly airtight, the lifetime of the nitride semiconductor laser can be extended.

本発明の半導体レーザパッケージは、（ａ）低熱抵抗、（ｂ）ミラーレスパッケージ、（ｃ）小型化、（ｄ）気密封止、を実現することができる。また、（ｅ）光ケラレに起因する半導体レーザの光学特性の劣化を防止することができる。 The semiconductor laser package of the present invention can realize (a) low thermal resistance, (b) mirrorless package, (c) downsizing, and (d) hermetic sealing. Further, (e) it is possible to prevent the deterioration of the optical characteristics of the semiconductor laser due to optical vignetting.

以下図に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる構成を示す説明図である。図１（ａ）において、半導体レーザパッケージ１は、ステム２、キャップ３、ＬＤ４、ＬＤ４を実装するサブマウント用の基板５、正負一対のリード、この例では、アノード用リード６、カソード用リード７、ワイヤ１１を有している。ＬＤ４は基板５に半田材料Ａ、例えば融点が２８３℃の金錫で固着される。基板５のステム２に対する載置面には、図２で説明するような適宜の導電パターンのメタライズ、例えば金パターンが施されている。ここで、基板５は、図２に示すようにほぼ直方体状のさいころ形状としている。図１（ａ）の例では、ステム２に形成された貫通孔を通るカソード用リードと、ステム２に溶接されるアノード用リード６との２本のリードが、ステム２に設けられている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1A, a semiconductor laser package 1 includes a stem 2, a cap 3, an LD4, a submount substrate 5 on which LD4 is mounted, a pair of positive and negative leads, in this example, an anode lead 6 and a cathode lead 7. The wire 11 is provided. The LD 4 is fixed to the substrate 5 with a solder material A, for example, gold tin having a melting point of 283 ° C. The mounting surface of the substrate 5 with respect to the stem 2 is provided with an appropriate conductive pattern metallization, for example, a gold pattern, as illustrated in FIG. Here, the substrate 5 has a substantially rectangular parallelepiped die shape as shown in FIG. In the example of FIG. 1A, two leads, a cathode lead that passes through a through hole formed in the stem 2 and an anode lead 6 that is welded to the stem 2, are provided on the stem 2.

また、ステム２の上には、半田材料Ａよりも融点が低い適宜の半田材料Ｂ、例えば融点が２２１℃の銀錫を塗布する。ＬＤ４は両面電極として、一方の電極は、基板５、ステム２に形成された導電パターンを通り、一方のアノード用リード６に導電接続される。また、ＬＤ４の他方の電極は、基板５の上面に形成された導電パターン、ワイヤ１１を通り、他方のカソード用リード７に導電接続される。このように、図１（ａ）はアノードコモン用の半導体レーザパッケージの構成としている。 On the stem 2, an appropriate solder material B having a melting point lower than that of the solder material A, for example, silver tin having a melting point of 221 ° C. is applied. The LD 4 is a double-sided electrode, and one electrode passes through a conductive pattern formed on the substrate 5 and the stem 2 and is conductively connected to one anode lead 6. The other electrode of the LD 4 is conductively connected to the other cathode lead 7 through the conductive pattern and wire 11 formed on the upper surface of the substrate 5. As described above, FIG. 1A shows a configuration of a semiconductor laser package for the anode common.

図１（ｂ）は、ＬＤ４の出射光４ｘとキャップ３の有効径３ｘとの関係を示す説明図である。図１（ｂ）に示されているように、ＬＤ４の出射光の長軸方向は、キャップ３の有効径３ｘの長軸方向Ｐに形成されている。このため、キャップ３の有効径３ｘの短軸方向Ｑ縁部と、出射光４ｘの短軸方向の縁部間の長さＷｂは、図１１（ｂ）の例よりも拡大されている。すなわち、前記光ケラレの影響を避けるために、キャップ３の有効径３ｘに対するマージンを大きくできる。したがって、ＬＤ４の出射光に対する光干渉などの発生が防止できるので、ＬＤ４の動作特性を向上させることができる。 FIG. 1B is an explanatory diagram showing the relationship between the emitted light 4x of the LD 4 and the effective diameter 3x of the cap 3. As shown in FIG. As shown in FIG. 1B, the long axis direction of the light emitted from the LD 4 is formed in the long axis direction P of the effective diameter 3 x of the cap 3. For this reason, the length Wb between the short axis direction Q edge part of the effective diameter 3x of the cap 3 and the short axis direction edge part of the emitted light 4x is expanded more than the example of FIG.11 (b). That is, in order to avoid the influence of the light vignetting, the margin for the effective diameter 3x of the cap 3 can be increased. Therefore, the occurrence of optical interference with the light emitted from the LD 4 can be prevented, and the operating characteristics of the LD 4 can be improved.

ＬＤ４を実装する基板５は、コストダウンを図るために、次の順序で製造している。（１）基板の焼成。（２）ＬＤ実装面を研磨する。この処理ではＬＤ実装面を表面粗さＲａ０．２ｕｍ以下／Ｒｙ１．５ｕｍ以下とする。この粗さは研磨しないと形成できない。このように、精密な研磨を行うのは、ＬＤの実装面が荒れていると半田付けが良好に行えず、放熱性が悪くなるためである。なお、基板のＬＤ実装面以外では、研磨を行わず基板の切断面をそのまま用いることでコストダウンを図っている。（３）ＬＤ実装面のメタライズ処理。（４）ＬＤ実装面以外の２面のメタライズ処理。（３）、（４）の処理は、図２で説明する。 The substrate 5 on which the LD 4 is mounted is manufactured in the following order in order to reduce the cost. (1) Firing of the substrate. (2) Polish the LD mounting surface. In this process, the LD mounting surface is made to have a surface roughness Ra of 0.2 μm or less / Ry 1.5 μm or less. This roughness cannot be formed without polishing. The reason why the polishing is performed in this manner is that if the mounting surface of the LD is rough, the soldering cannot be performed well, and the heat dissipation is deteriorated. In addition, costs are reduced by using the cut surface of the substrate as it is without polishing other than the LD mounting surface of the substrate. (3) Metalization processing of the LD mounting surface. (4) Metalization processing on two surfaces other than the LD mounting surface. The processes (3) and (4) will be described with reference to FIG.

図２は、基板５のメタライズの例を示す説明図である。基板５の材料は、ＳｉＣ（炭化珪素）、あるいはＡｌＮ（窒化アルミニウム）のような絶縁性があり、熱伝導率が高いものが用いられている。このような焼結材は、熱伝導が良好な絶縁物なので放熱特性が向上し、ＬＤ４の温度上昇に起因する特性劣化を防止することができる。このように、図１で説明した例では、熱抵抗が小さく気密性の高い半導体レーザパッケージを得ることができる。図２（ａ）は基板５の平面図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は底面図である。１５はメタライズＡ、１６はメタライズＢ、１７はメタライズＡとメタライズＢとを分離する絶縁帯である。図２の例では、メタライズは基板の上面、下面、側面の３面に施されている。 FIG. 2 is an explanatory view showing an example of metallization of the substrate 5. The substrate 5 is made of a material having insulating properties such as SiC (silicon carbide) or AlN (aluminum nitride) and high thermal conductivity. Since such a sintered material is an insulator having good heat conduction, the heat dissipation characteristics are improved, and the characteristic deterioration due to the temperature rise of the LD 4 can be prevented. As described above, in the example described with reference to FIG. 1, a semiconductor laser package with low thermal resistance and high airtightness can be obtained. 2A is a plan view of the substrate 5, FIG. 2B is a side view, and FIG. 2C is a bottom view. 15 is a metallization A, 16 is a metallization B, and 17 is an insulating band that separates the metallization A and the metallization B. In the example of FIG. 2, the metallization is applied to three surfaces of the upper surface, the lower surface, and the side surface of the substrate.

ＬＤ４の一方電極は、導電部材４ａにより基板側面に形成されたメタライズＢ（１６）と接続される。メタライズＢ（１６）は、基板５の側面と上面に連続して形成されている。このため、基板５の上面に形成されたメタライズＢ（１６）にワイヤ１１をワイヤボンディングすることにより、図１（ａ）で示したようにＬＤ４の一方電極は、一対のリードの一方のカソード用リード７に導電接続される。また、ＬＤ４の他方電極は、基板５の側面と底面に連続して形成されているメタライズＡ（１５）に接続される。基板５の底面に形成されたメタライズＡ（１５）は、ステム２の上面に形成されアノード用リード６と導電接続される適宜の導電パターンと接続される。このような導電経路を介してＬＤ４の他方電極は、一対のリードの他方のアノード用リード６と導電接続される。 One electrode of the LD 4 is connected to the metallized B (16) formed on the side surface of the substrate by the conductive member 4a. The metallized B (16) is continuously formed on the side surface and the upper surface of the substrate 5. For this reason, by wire-bonding the wire 11 to the metallized B (16) formed on the upper surface of the substrate 5, as shown in FIG. 1A, one electrode of the LD 4 is used for one cathode of a pair of leads. Conductive connection is made to the lead 7. The other electrode of the LD 4 is connected to the metallization A (15) formed continuously on the side surface and the bottom surface of the substrate 5. The metallization A (15) formed on the bottom surface of the substrate 5 is connected to an appropriate conductive pattern formed on the top surface of the stem 2 and conductively connected to the anode lead 6. The other electrode of the LD 4 is conductively connected to the other anode lead 6 of the pair of leads through such a conductive path.

次に、図１の構成の半導体レーザパッケージの製造方法について説明する。最初に基板５にメタライズ処理を施し、半田材料Ａを塗布する。基板５に半導体レーザ４を配置して基板５を熱処理し、前記半田材料ＡによりＬＤ４を基板５に固着する。次に、基板５の上面に形成されているメタライズＢ（１６）に、ワイヤ１１をワイヤボンディングで接続する。 Next, a method for manufacturing the semiconductor laser package having the configuration shown in FIG. 1 will be described. First, the substrate 5 is subjected to metallization and the solder material A is applied. The semiconductor laser 4 is disposed on the substrate 5 and the substrate 5 is heat-treated, and the LD 4 is fixed to the substrate 5 with the solder material A. Next, the wire 11 is connected to the metallization B (16) formed on the upper surface of the substrate 5 by wire bonding.

ステム２に、融点が半田材料Ａよりも低い半田材料Ｂ、例えば、融点が２２１℃の銀錫を塗布して基板５を載置する。この状態で熱処理することにより、ステム２に基板５を固着する。銀錫のような半田材料Ｂに代えて、熱硬化接着剤やＵＶ硬化接着剤でも良い。発光点の位置精度が特別に必要である場合は、メタライズＢ（１６）のワイヤボンディング位置にプローブをあてて、ＬＤ４を発光させ、直接発光点を観察しながら、配置することも可能である。 The substrate 5 is placed on the stem 2 by applying a solder material B having a melting point lower than that of the solder material A, for example, silver tin having a melting point of 221 ° C. The substrate 5 is fixed to the stem 2 by heat treatment in this state. Instead of the solder material B such as silver tin, a thermosetting adhesive or a UV curable adhesive may be used. When the position accuracy of the light emitting point is specially required, the probe can be applied to the wire bonding position of the metallization B (16) to emit light from the LD 4, and the light emitting point can be arranged while directly observing the light emitting point.

この例では、先に融点の高い半田材料Ａの金錫によりＬＤ４を基板５に半田付する。次に、半田材料Ａの金錫よりも融点が５０℃以上低い半田材料Ｂの銀錫で基板５をステム２に半田付する。この際に、半田材料Ｂの銀錫の融点は、半田材料Ａの金錫の融点よりも５０℃以上低いので、先に半田付したＬＤ４の半田が溶融することはない。このため、ＬＤ４の位置ずれによる精度低下を防止することができる。また、この例では、熱処理は２回だけになっているので、ＬＤ４に加わる熱負荷が少なく信頼性を向上させることができる。 In this example, the LD 4 is first soldered to the substrate 5 with gold tin of the solder material A having a high melting point. Next, the substrate 5 is soldered to the stem 2 with silver tin of the solder material B whose melting point is 50 ° C. or more lower than that of the gold tin of the solder material A. At this time, the melting point of silver tin of the solder material B is 50 ° C. or more lower than the melting point of gold tin of the solder material A, so that the solder of the LD 4 soldered first does not melt. For this reason, it is possible to prevent a decrease in accuracy due to the displacement of the LD 4. In this example, since the heat treatment is performed only twice, the heat load applied to the LD 4 is small, and the reliability can be improved.

図１の例では、ＬＤ４の一方電極のカソードは、ＬＤ４の出射光の光路と直交する方向にワイヤ１１でカソード用リード７に接続されている。また、ＬＤ４の他方電極のアノードは、ＬＤ４の出射光の光路の下側に形成される導電パターンを通してアノード用リード６に導電接続されている。したがって、図１の半導体レーザパッケージにおいては、ＬＤ４の両面電極の導電部材はＬＤ４の出射光の光路の妨げとならないように配置されるので、導電部材による光ケラレの発生を防止できる利点がある。また、図１の構成は、ＬＤ４の出射光の向きを立ち上げるミラーが不要なのでミラーレスの構成であり、半導体レーザパッケージのコストを低減することができる。 In the example of FIG. 1, the cathode of one electrode of the LD 4 is connected to the cathode lead 7 by a wire 11 in a direction orthogonal to the optical path of the emitted light of the LD 4. The anode of the other electrode of the LD 4 is conductively connected to the anode lead 6 through a conductive pattern formed on the lower side of the optical path of the emitted light from the LD 4. Therefore, in the semiconductor laser package of FIG. 1, since the conductive members of the double-sided electrodes of the LD 4 are arranged so as not to interfere with the optical path of the emitted light of the LD 4, there is an advantage that generation of optical vignetting by the conductive members can be prevented. Further, the configuration of FIG. 1 is a mirrorless configuration because a mirror for raising the direction of the emitted light of the LD 4 is not required, and the cost of the semiconductor laser package can be reduced.

なお、図１において、カバーガラス１３が付設されたキャップ３により、ＬＤ４をパッケージ化する際に、必要であれば、キャップ３およびＬＤ４が実装されたステム２を洗浄する。これは、半田材料、熱硬化接着剤、ＵＶ硬化接着剤などでステム２に基板１２を固着する際に発生した不純物を除去するためである。また、カバーガラスをキャップ内面に接着材などで付設する際に付着した不純物も除去する。その後、キャップ３をステム２上面に溶接する。このような処理により、高い精度でＬＤ４を気密封止する半導体レーザパッケージを得ることができる。図１の例では、基板５を立方体形状（さいころ形状）として、ステム２に固着しているので、ＬＤ４の実装部材の高さが高くならず、熱抵抗を低減させることができる。 In FIG. 1, when packaging the LD 4 with the cap 3 to which the cover glass 13 is attached, if necessary, the stem 2 on which the cap 3 and the LD 4 are mounted is washed. This is to remove impurities generated when the substrate 12 is fixed to the stem 2 with a solder material, a thermosetting adhesive, a UV curing adhesive, or the like. Further, impurities attached when the cover glass is attached to the inner surface of the cap with an adhesive or the like are also removed. Thereafter, the cap 3 is welded to the upper surface of the stem 2. By such processing, a semiconductor laser package that hermetically seals the LD 4 with high accuracy can be obtained. In the example of FIG. 1, since the substrate 5 has a cubic shape (dice shape) and is fixed to the stem 2, the height of the mounting member of the LD 4 does not increase, and the thermal resistance can be reduced.

図３は、本発明の異なる実施形態を分解して示す説明図である。図１と同じところには同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。図３の例では、カソード用リード７もステム２に形成された封止穴に挿入されており、図示を省略したリード封止用ガラス１４で固定される。８は接地用リードである。半導体レーザパッケージ１ａは、ＬＤ４をサブマウント用の基板５に実装している。ＬＤ４は両面電極として、ＬＤ４のアノードはワイヤ１２とワイヤボンディングで接続されており、ＬＤ４のカソードはワイヤ１１とワイヤボンディングで接続されている。なお、図３の例でも、アノード用リード６、カソード用リード７は例示であり、６、７は正負一対のリードであれば良い。 FIG. 3 is an exploded view showing a different embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the example of FIG. 3, the cathode lead 7 is also inserted into a sealing hole formed in the stem 2, and is fixed with a lead sealing glass 14 (not shown). Reference numeral 8 denotes a grounding lead. In the semiconductor laser package 1a, the LD 4 is mounted on the substrate 5 for submount. LD4 is a double-sided electrode, the anode of LD4 is connected to wire 12 by wire bonding, and the cathode of LD4 is connected to wire 11 by wire bonding. In the example of FIG. 3 also, the anode lead 6 and the cathode lead 7 are examples, and 6 and 7 may be a pair of positive and negative leads.

図４は、図３に示した例の基板５のメタライズの例を示す説明図である。図４（ａ）は基板５の平面図、図４（ｂ）は側面図、図４（ｃ）は底面図である。１８はメタライズＣ、１９はメタライズＤ、２０はメタライズＥ，１７はメタライズＡとメタライズＢとを分離する絶縁帯である。ＬＤ４の一方電極は、導電部材４ｂにより基板側面に形成されたメタライズＤ（１９）と接続される。図４の例では、メタライズは基板の上面と側面の２面に形成される。 FIG. 4 is an explanatory view showing an example of metallization of the substrate 5 in the example shown in FIG. 4A is a plan view of the substrate 5, FIG. 4B is a side view, and FIG. 4C is a bottom view. 18 is a metallized C, 19 is a metallized D, 20 is a metallized E, and 17 is an insulating band separating metallized A and metallized B. One electrode of the LD 4 is connected to the metallization D (19) formed on the side surface of the substrate by the conductive member 4b. In the example of FIG. 4, the metallization is formed on two surfaces, the upper surface and the side surface of the substrate.

メタライズＤ（１９）は、基板５の側面と上面に連続して形成されている。このため、基板５の上面に形成されたメタライズＤ（１９）にワイヤ１１をワイヤボンディングすることにより、図３で示したようにＬＤ４の一方電極は、一対のリードの一方のアノード用リード６に導電接続される。また、ＬＤ４の他方電極は、基板５の側面と上面に連続して形成されているメタライズＣ（１８）に接続される。基板５の上面に形成されたメタライズＣ（１８）にワイヤ１２をワイヤボンディングすることにより、図３で示したようにＬＤ４の他方電極は、一対のリードの他方のカソード用リード７に導電接続される。 The metallization D (19) is continuously formed on the side surface and the upper surface of the substrate 5. Therefore, by wire-bonding the wire 11 to the metallized D (19) formed on the upper surface of the substrate 5, as shown in FIG. 3, one electrode of the LD 4 is connected to one anode lead 6 of the pair of leads. Conductive connection. The other electrode of the LD 4 is connected to the metallization C (18) formed continuously on the side surface and the upper surface of the substrate 5. By wire-bonding the wire 12 to the metallized C (18) formed on the upper surface of the substrate 5, the other electrode of the LD 4 is conductively connected to the other cathode lead 7 of the pair of leads as shown in FIG. The

基板５の底面に形成されたメタライズＥ（２０）は、基板５をステム２に固定するためにのみ機能し、ステム２とは導電接続されない。したがって、図３の例では基板５がステム２に対してフローティングされた状態でパッケージされる。図３の例も、基板５へのＬＤ４の実装、および基板５のステム２への実装は、図１で説明したと同様に、半田材料Ａ、半田材料Ａよりも融点が低い半田材料Ｂにより２回の熱処理により半導体レーザパッケージが製造される。このため、ＬＤ４に対する熱負荷が少なくなり、ＬＤ４の動作特性の劣化を防止することができる。なお、サブマウント用の基板５にメタライズされる導電材料は、金（Ａｕ）の外に、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）などを用いることができる。 The metallized E (20) formed on the bottom surface of the substrate 5 functions only to fix the substrate 5 to the stem 2, and is not conductively connected to the stem 2. Therefore, in the example of FIG. 3, the substrate 5 is packaged in a floating state with respect to the stem 2. In the example of FIG. 3 as well, the mounting of the LD 4 on the substrate 5 and the mounting of the substrate 5 on the stem 2 are performed by the solder material A and the solder material B having a melting point lower than that of the solder material A, as described in FIG. A semiconductor laser package is manufactured by two heat treatments. For this reason, the thermal load on the LD 4 is reduced, and deterioration of the operating characteristics of the LD 4 can be prevented. In addition to the gold (Au), titanium (Ti), platinum (Pt), or the like can be used as the conductive material metallized on the submount substrate 5.

図３の構成においても、ＬＤ４の両面電極と接続されるワイヤ１１、１２は光路と直交する面にワイヤボンディングされるので、ワイヤ１１、１２の導電部材はＬＤ４の出射光の光路の妨げにならない。このため、サブマウント用の基板５にＬＤ４を実装したフローティング用パッケージを構成した際に、光ケラレの発生を防止することができる。また、図３の構成においても、図１と同様にＬＤ４の出射光の長軸方向は、キャップ３の有効径３ｘの長軸方向Ｐに形成されている。このため、キャップの有効径に対する光ケラレのマージンを拡大することができる。 Also in the configuration of FIG. 3, the wires 11 and 12 connected to the double-sided electrodes of the LD 4 are wire-bonded to the surface orthogonal to the optical path, so the conductive members of the wires 11 and 12 do not interfere with the optical path of the emitted light of the LD 4. . For this reason, when a floating package in which the LD 4 is mounted on the submount substrate 5 is configured, the occurrence of optical vignetting can be prevented. Also in the configuration of FIG. 3, the major axis direction of the light emitted from the LD 4 is formed in the major axis direction P of the effective diameter 3 x of the cap 3 as in FIG. 1. For this reason, the margin of optical vignetting with respect to the effective diameter of the cap can be expanded.

図５は、図３の例の半導体レーザパッケージの断面を示す説明図である。図８において、図３と同じところには同一の符号を付している。ここで、Ａ〜Ｅの各部間の寸法（ｍｍ）が表２に示されている。Ａはステムのフランジ２ａの外周とキャップ３の鍔部３ａの端部間の寸法（０．１５）、Ｂはキャップ３の鍔部３ａとキャップ３の円筒状部の外周間の寸法（０．３）、Ｃはキャップ３の円筒状部の外周とキャップ３の円筒状部の内周間の寸法（０．１５）、Ｄはキャップ３の円筒状部の内周とサブマウント用の基板５の外周間の寸法（０．１５）、Ｅはサブマウント用の基板５の外周とＬＤ４の中心間の寸法（０．６５）である。 FIG. 5 is an explanatory view showing a cross section of the semiconductor laser package of the example of FIG. In FIG. 8, the same parts as those in FIG. Here, the dimension (mm) between each part of AE is shown in Table 2. A is a dimension (0.15) between the outer periphery of the flange 2a of the stem and the end of the flange part 3a of the cap 3, and B is a dimension between the outer periphery of the flange part 3a of the cap 3 and the cylindrical part (0. 3) and C are dimensions (0.15) between the outer periphery of the cylindrical portion of the cap 3 and the inner periphery of the cylindrical portion of the cap 3, and D is the inner periphery of the cylindrical portion of the cap 3 and the substrate 5 for submount. The dimension between the outer peripheries (0.15) and E is the dimension between the outer perimeter of the submount substrate 5 and the center of the LD 4 (0.65).

表２に示されているように、Ａ〜Ｅの合計寸法は、１．４ｍｍであり、半導体レーザパッケージの全体の幅方向寸法は２．８ｍｍとなる。したがって、図１０（ａ）に示されているような、従来の半導体レーザパッケージのＡ〜Ｄの寸法制約をそのまま用いても、３ｍｍから２．８ｍｍに薄型化が実現できた。従来の図１０（ａ）の構成では、ステムのブロック２４の側面にＬＤ２７を固着して、ＬＤ２７の出射光２７ｘの長軸方向は、図１０（ｂ）に示されるようにキャップ２３の有効径２３ｘの短軸方向（カバーガラス２６の幅方向）と同じ方向に形成していた。すなわち、ステムのブロック２４の厚さとＬＤ２７の厚さが加算されていたので、半導体レーザパッケージの幅方向寸法が増大して薄型化が困難であった。 As shown in Table 2, the total dimension of A to E is 1.4 mm, and the overall width direction dimension of the semiconductor laser package is 2.8 mm. Therefore, even if the dimensional restrictions A to D of the conventional semiconductor laser package as shown in FIG. 10A are used as they are, the thickness can be reduced from 3 mm to 2.8 mm. 10A, the LD 27 is fixed to the side surface of the stem block 24, and the long axis direction of the emitted light 27x of the LD 27 is the effective diameter of the cap 23 as shown in FIG. It was formed in the same direction as the short axis direction of 23x (the width direction of the cover glass 26). That is, since the thickness of the stem block 24 and the thickness of the LD 27 are added, the width direction dimension of the semiconductor laser package is increased, making it difficult to reduce the thickness.

これに対して、図５の構成では、図１（ｂ）で説明したように、ＬＤ４の出射光の長軸方向は、キャップ３の有効径の長軸方向に形成されるようにＬＤ４を基板５にサブマウントしている。このため、半導体レーザパッケージの幅方向の寸法は、基板５の幅の寸法を考慮すれば足り、ＬＤ４の寸法については、基板５の幅の寸法内に固着されているので考慮する必要がない。したがって、図１０（ｂ）の構成と対比して半導体レーザパッケージの薄型化が可能となっている。 On the other hand, in the configuration of FIG. 5, as described in FIG. 1B, the LD 4 is mounted on the substrate so that the long axis direction of the emitted light of the LD 4 is formed in the long axis direction of the effective diameter of the cap 3. 5 is sub-mounted. For this reason, the dimension in the width direction of the semiconductor laser package only needs to take the width dimension of the substrate 5 into consideration, and the dimension of the LD 4 need not be considered because it is fixed within the width dimension of the substrate 5. Therefore, the semiconductor laser package can be made thinner as compared with the configuration of FIG.

また、図８で説明したようなＬＤを実装するステムのブロックの高さを高くしなくて良いので、熱抵抗が低減した。例えば、図８で説明した従来の半導体レーザパッケージの熱抵抗は３０℃／Ｗであるが、図５の例では熱抵抗は２５℃／Ｗである。なお、図５の構成により、カバーガラス１３の有効径と、そこを通過するＬＤ４の出射光のビーム径とのギャップも、Ｘ、Ｙ平面均等にマージンを拡大する事ができた。 Further, since the height of the stem block for mounting the LD as described in FIG. 8 does not have to be increased, the thermal resistance is reduced. For example, the thermal resistance of the conventional semiconductor laser package described in FIG. 8 is 30 ° C./W, but in the example of FIG. 5, the thermal resistance is 25 ° C./W. With the configuration shown in FIG. 5, the margin between the effective diameter of the cover glass 13 and the beam diameter of the emitted light from the LD 4 passing therethrough can be expanded evenly in the X and Y planes.

図６は、本発明の他の実施形態を示す概略の斜視図である。図６において、サブマウント用のバー状の基板５ａには、複数のＬＤ４を実装する。基板５ａの材料として、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）あるいはＳｉＣ（炭化珪素）からなる焼結材を用いる。サブマウント用の基板５ａに複数のＬＤ４を実装する構成は、図１で説明したと同様の導電部材および半田材料を用いる構成とする。この場合も、基板５ａを焼成してからＬＤ４の実装面のみを研磨する。その後、ＬＤ４の所定の部分にメタライズを施し、基板５ａとの接合面には半田材料Ａを塗布する。 FIG. 6 is a schematic perspective view showing another embodiment of the present invention. In FIG. 6, a plurality of LDs 4 are mounted on a sub-mount bar-shaped substrate 5a. As a material for the substrate 5a, for example, a sintered material made of AlN (aluminum nitride) or SiC (silicon carbide) is used. The configuration in which the plurality of LDs 4 are mounted on the submount substrate 5a is a configuration using the same conductive member and solder material as described in FIG. Also in this case, only the mounting surface of the LD 4 is polished after firing the substrate 5a. Thereafter, metallization is applied to a predetermined portion of the LD 4 and a solder material A is applied to the joint surface with the substrate 5a.

次に基板５ａを熱処理してＬＤ４を基板５ａに固着する。そして、ＬＤ４のメタライズされた面でワイヤ１１をワイヤボンディングで接続する。上記一連の処理が終了してから、ダイシングでＬＤ４が実装された基板５ａを直方体状にチップ化する。この際に、基板５ａの裏面５ｘにダイシング用の細溝を形成しておくと、ダイシングを円滑に行うことができる。このようにチップ化した処理を行うことにより、大量の半導体レーザパッケージを迅速に作製することが可能となる。ＬＤ４を実装してチップ化したサブマウント用の基板５ａは、図１で説明したように、半田材料Ａの金錫よりも融点が低い半田材料Ｂ、例えば銀錫により熱処理してステムに固着する。 Next, the substrate 5a is heat-treated to fix the LD 4 to the substrate 5a. Then, the wire 11 is connected by wire bonding on the metallized surface of the LD 4. After the series of processes is completed, the substrate 5a on which the LD 4 is mounted is formed into a cuboid chip by dicing. At this time, if dicing grooves are formed on the back surface 5x of the substrate 5a, dicing can be performed smoothly. By performing the chip processing in this way, a large amount of semiconductor laser packages can be rapidly manufactured. As described with reference to FIG. 1, the submount substrate 5a mounted with the LD 4 in a chip is heat-treated with a solder material B having a melting point lower than that of the gold tin of the solder material A, for example, silver tin, and is fixed to the stem. .

光源のＬＤとしては、例えば窒化物半導体レーザを用いることができる。光源として窒化物半導体レーザを用いた場合には、本発明の半導体レーザパッケージは気密封止の度合いが高いので、窒化物半導体レーザの寿命を長くすることができる。また、発光層に
Ｉｎ_XＡｌ_YＧａ_1-X-YＮ（０≦_X≦１、０≦_Y≦１、_X+Y≦１）
を用いた窒化物系半導体発光素子を光源に用いることもできる。 For example, a nitride semiconductor laser can be used as the LD of the light source. When a nitride semiconductor laser is used as the light source, the semiconductor laser package of the present invention has a high degree of hermetic sealing, so that the lifetime of the nitride semiconductor laser can be extended. Further, In _X Al _Y Ga _1-XY N (0 ≦ _X ≦ 1, 0 ≦ _Y ≦ 1, _{X + Y} ≦ 1) is applied to the light emitting layer.
A nitride-based semiconductor light-emitting device using can also be used as a light source.

以上説明したように、本発明によれば、薄型で低コスト、かつ光ケラレの影響を避ける構成とした半導体レーザパッケージを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor laser package that is thin, low-cost, and configured to avoid the influence of optical vignetting.

本発明の実施形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows embodiment of this invention. 図１の基板を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the board | substrate of FIG. 本発明の他の実施形態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows other embodiment of this invention. 図３の基板を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the board | substrate of FIG. 本発明の各寸法例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows each dimension example of this invention. 本発明の他の実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows other embodiment of this invention. 従来例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a prior art example. 図７の製造過程の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the manufacturing process of FIG. 従来例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a prior art example. 半導体レーザパッケージの例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a semiconductor laser package. 図１０の断面形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross-sectional shape of FIG.

Explanation of symbols

１、１ａ・・・半導体レーザパッケージ、２・・・ステム、３・・・キャップ、４・・・半導体レーザ（ＬＤ）、５、５ａ・・・サブマウント用の基板、６・・・アノード用リード、７・・・カソード用リード、１１・・・第１のワイヤ、１２・・・第２のワイヤ、１４・・・リード封止用ガラス、１５，１６、１８〜２０・・・メタライズ、１７・・・絶縁帯
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a ... Semiconductor laser package, 2 ... Stem, 3 ... Cap, 4 ... Semiconductor laser (LD) 5, 5a ... Submount substrate, 6 ... For anode Lead, 7 ... cathode lead, 11 ... first wire, 12 ... second wire, 14 ... glass for lead sealing, 15, 16, 18-20 ... metallization, 17 ... Insulation band

Claims

A cap provided with a cover glass, a semiconductor laser (LD), a submount substrate to which the LD is fixed, a stem to which the submount substrate is fixed, and a plurality of leads provided on the stem A semiconductor laser package for fixing the cap to the stem and hermetically sealing it, and emitting the output light of the LD from the cover glass, the major axis direction of the effective diameter of the cap, and the output of the LD A semiconductor laser package characterized in that the major axis direction of incident light is the same direction.

The first metallization and the second metallization are performed on three surfaces of the substrate, and the first metallization and the second metallization applied to the surface on which the LD is mounted are insulated and separated. Item 2. The semiconductor laser package according to Item 1.

The LD is a double-sided electrode, one electrode of the LD is connected to one of the first metallization and the second metallization and connected to one of the leads by a wire, and the other electrode of the LD is connected to the first metallization. 3. The semiconductor laser package according to claim 2, wherein the semiconductor laser package is connected to the other of the leads through a conductive pattern formed on a stem connected to the other of the metallization and the second metallization.

First metallization and second metallization applied to two surfaces of the substrate, first metallization and second metallization applied to the surface on which the LD is mounted, and first metallization applied to the other surface; 2. The semiconductor laser package according to claim 1, wherein the second metallization is insulated and separated.

The LD is a double-sided electrode, and one electrode of the LD is connected to one of the first metallization and the second metallization and connected to one of the leads with a first wire, and the other electrode of the LD is connected 5. The semiconductor laser package according to claim 4, wherein the semiconductor laser package is connected to the other of the first metallization and the second metallization and connected to the other of the leads by a second wire.

6. The semiconductor laser package according to claim 1, wherein only the surface on which the LD of the substrate is mounted is a polished surface.

7. The semiconductor laser package according to claim 1, wherein the submount substrate is a sintered material made of AlN or SiC.

The LD is fixed to the side surface of the submount substrate with a solder material A, and the submount substrate is fixed to the stem with a solder material B. The melting point of the solder material A is the solder material B 8. The semiconductor laser package according to claim 1, wherein the semiconductor laser package is higher than a melting point by a predetermined temperature or more.

9. The method according to claim 1, wherein a plurality of LDs are mounted on the substrate for submount formed in a bar shape, and the LDs are mounted on each substrate formed into chips by dicing. The semiconductor laser package described in 1.

10. The semiconductor laser package according to claim 9, wherein a thin groove for dicing is formed in advance on the back surface of the bar-shaped substrate opposite to the side on which the LD is mounted.

The semiconductor laser package according to claim 1, wherein the LD is a nitride semiconductor.