JP2007142112A - Method for manufacturing stem for optical semiconductor element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光半導体素子用ステムの製造方法に係り、さらに詳しくは、光通信装置や光ディスク装置などに適用される半導体レーザ素子などが実装される光半導体素子用ステムの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a stem for an optical semiconductor element, and more particularly to a method for manufacturing a stem for an optical semiconductor element on which a semiconductor laser element or the like applied to an optical communication apparatus, an optical disk apparatus or the like is mounted.
従来、半導体レーザ素子や受光素子が実装される光半導体素子用ステムがある。図1に示すように、従来の光半導体素子用ステムは、円板状のアイレット100とその上に立設する素子実装部110とアイレット100に設けられた第1〜第3リード120a,120b、120cとにより基本構成されている。
Conventionally, there is an optical semiconductor element stem on which a semiconductor laser element and a light receiving element are mounted. As shown in FIG. 1, the conventional stem for an optical semiconductor element includes a disk-
アイレット100には、その厚み方向に貫通する貫通孔100xが設けられており、その貫通孔100x内に第1、第2リード120a,120bがガラス130によって封着された状態で挿通して固定されている。また、第3リード120cはアイレット100の下面に抵抗溶接によって固定されている。このようにして、第1、第2リード120a,120bはアイレット100と電気的に絶縁されて設けられ、第3リード120cはアイレット100に電気的に接続された状態で設けられている。
The
素子実装部110は半導体レーザ素子(不図示)が実装される実装側面Sを備えている。また、実装側面Sの前方のアイレットの部分には、底面がスロープ状となったへこみ部100aが形成されており、そのへこみ部100aの底面に受光素子(不図示)が実装される。そして、半導体レーザ素子及び受光素子は、ワイヤなどを介して所定のリード120a〜120cにそれぞれ電気接続される。
The
このような光半導体素子用ステムに類似したものは、特許文献1〜3に記載されている。
上記した従来の光半導体素子用ステムでは、半導体レーザ素子は、ある程度の厚みをもつサブマウントを介して素子実装部110の実装側面Sに実装されるので、サブマウントの厚み分だけ実装側面Sから離れた位置に実装される。そして、アイレット100のへこみ部100aの底面に受光素子が実装され、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光が受光素子によってモニタされる。
In the above-described conventional stem for an optical semiconductor element, the semiconductor laser element is mounted on the mounting side S of the
近年では、サブマウントは、熱伝導性が悪く半導体レーザ素子の放熱の妨げになること及びコスト削減を図ることから、その厚みを薄くするか又は省略する試みがなされている。 In recent years, attempts have been made to reduce or omit the thickness of the submount because it has a poor thermal conductivity and hinders heat radiation of the semiconductor laser device and reduces costs.
しかしながら、サブマウントの厚みを薄くしたり、省略したりすると、半導体レーザ素子は素子実装部の実装側面に接近して実装されることから、半導体レーザ素子からのレーザ光が受光素子の受光部からずれた位置に当たるので、半導体レーザ素子からのレーザ光を受光素子で精度よくモニタできなくなる問題がある。 However, if the thickness of the submount is reduced or omitted, the semiconductor laser element is mounted close to the mounting side surface of the element mounting portion, so that the laser light from the semiconductor laser element is transmitted from the light receiving portion of the light receiving element. Since it hits the shifted position, there is a problem that the laser light from the semiconductor laser element cannot be accurately monitored by the light receiving element.
本発明は以上の課題を鑑みて創作されたものであり、実装側面に実装される発光素子の位置がずれる場合であっても、その下側に配置される受光素子で発光素子から出射される光を精度よくモニタできる光半導体素子用ステムの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was created in view of the above problems, and even when the position of the light emitting element mounted on the mounting side surface is shifted, the light receiving element disposed below the light emitting element emits light from the light emitting element. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a stem for an optical semiconductor element capable of accurately monitoring light.
上記課題を解決するため、本発明は光半導体素子用ステムの製造方法に係り、金属部材をプレス加工することにより、アイレットと、該アイレットの上に立設する実装側面を備えた素子実装部と、前記実装側面の前方の前記アイレットの部分に設けられる実装用のへこみ部とを形成する工程と、前記素子実装部をプレス加工することにより、前記素子実装部の実装側面を前記へこみ部側に移動して前記実装側面の位置を調整する工程とを有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention relates to a method for manufacturing a stem for an optical semiconductor element, and by pressing a metal member, an eyelet, and an element mounting portion having a mounting side surface standing on the eyelet, A step of forming a mounting recess provided in the portion of the eyelet in front of the mounting side surface, and by pressing the element mounting portion, the mounting side surface of the element mounting portion is moved to the recess portion side. And a step of adjusting the position of the mounting side surface by moving.
本発明では、まず、金属部材をプレス加工することにより、板状のアイレットと、その上に立設する、発光素子が実装される実装側面を備えた素子実装部と、素子実装部の前方のアイレットの部分に設けられる、受光素子が実装されるへこみ部とが形成される。この工程では、素子実装部の実装側面は、正規の実装側面の位置から外側にずれた位置に配置される。 In the present invention, first, by pressing a metal member, a plate-shaped eyelet, an element mounting portion that is erected thereon and has a mounting side surface on which a light emitting element is mounted, and a front portion of the element mounting portion. A dent portion provided with the light receiving element is provided in the eyelet portion. In this step, the mounting side surface of the element mounting portion is disposed at a position shifted outward from the position of the regular mounting side surface.
さらに、素子実装部をプレス加工することにより、素子実装部の実装側面をへこみ部側に移動して、素子実装部の実装側面を正規の実装側面の位置に配置されるように位置調整する。これによって、発光素子が実装される素子実装部の実装側面は、受光素子が実装されるアイレットのへこみ部の領域にオーバーラップする所望の位置に配置される。 Further, by pressing the element mounting portion, the mounting side surface of the element mounting portion is moved to the dent portion side, and the position adjustment is performed so that the mounting side surface of the element mounting portion is disposed at the position of the regular mounting side surface. As a result, the mounting side surface of the element mounting portion on which the light emitting element is mounted is arranged at a desired position that overlaps the area of the eyelet recess where the light receiving element is mounted.
前述したように、発光素子は、ある程度の厚みをもつサブマウントを介して素子実装部の実装側面に実装されるが、コスト削減や放熱性の改善を目的にサブマウントの厚みを薄くしたり、サブマウントを省略したりする要望がある。 As described above, the light emitting element is mounted on the mounting side surface of the element mounting portion via a submount having a certain thickness, but the thickness of the submount is reduced for the purpose of cost reduction and heat dissipation improvement, There is a demand to omit the submount.
本発明では、素子実装部の実装側面を受光素子が実装されるへこみ部の領域の任意の位置にずらして調整して配置できるので、サブマウントを薄くして発光素子が素子実装部の実装側面により接近して実装される場合であっても、発光素子の発光部の下に受光素子の受光部を配置できるようになる。このように、発光素子と受光素子の実装する際の位置関係を容易に調整できるので、発光素子の実装位置がずれる場合であっても、発光素子から出射される光を受光素子によって高精度にモニタできるようになる。 In the present invention, the mounting side surface of the element mounting portion can be shifted and adjusted to an arbitrary position in the indentation region where the light receiving element is mounted. Even when mounted closer, the light receiving part of the light receiving element can be arranged under the light emitting part of the light emitting element. As described above, since the positional relationship between the light emitting element and the light receiving element can be easily adjusted, even when the mounting position of the light emitting element is deviated, the light emitted from the light emitting element is accurately reflected by the light receiving element. It becomes possible to monitor.
しかも、金型のポンチのチッピングを防止するために素子実装部とへこみ部との境界部を曲面とし、これによって受光素子をこれ以上実装側面側に移動できない場合であっても、何ら不具合は発生することはない。 Moreover, in order to prevent chipping of the punch of the mold, even if the boundary between the element mounting part and the dent part is a curved surface, so that the light receiving element cannot be moved further to the mounting side, no problems occur. Never do.
さらには、サブマウントを省略する場合であっても、素子実装部の実装側面をへこみ部側にさらに移動して配置することにより、発光素子から出射される光を受光素子によって高精度にモニタできるようになる。 Furthermore, even when the submount is omitted, the light emitted from the light emitting element can be monitored with high accuracy by the light receiving element by further moving the mounting side surface of the element mounting part to the indented part side. It becomes like this.
なお、特許文献3には、放熱体の基部に設けられた凹部にモニタ素子の端部を収容して実装することにより、放熱体の側面に実装される半導体レーザ素子の真下にモニタ素子の受光面が配置されるように構成することが記載されているが、製造方法に関しては何ら考慮されておらず、本発明の構成を示唆するものではない。 In Patent Document 3, the end of the monitor element is accommodated and mounted in a recess provided in the base of the radiator, so that the light received by the monitor element is directly below the semiconductor laser element mounted on the side surface of the radiator. Although it is described that the surface is configured to be disposed, no consideration is given to the manufacturing method, and the configuration of the present invention is not suggested.
以上説明したように、本発明の光半導体素子用ステムの製造方法では、発光素子が実装される実装側面の位置を容易に調整できるので、実装側面と発光素子の距離が変化する場合であっても容易に対応することができる。 As described above, in the method for manufacturing a stem for an optical semiconductor element of the present invention, the position of the mounting side surface on which the light emitting element is mounted can be easily adjusted, so that the distance between the mounting side surface and the light emitting element changes. Can also be easily accommodated.
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本発明の実施形態を説明する前に、サブマウントを薄くして半導体レーザ素子を素子実装部の実装側面に実装する際に発生する不具合について説明する。 Before describing the embodiment of the present invention, a problem that occurs when the submount is thinned and the semiconductor laser element is mounted on the mounting side surface of the element mounting portion will be described.
図2には、光半導体素子用ステムのアイレット100とその上に立設する素子実装部110とが示されており、素子実装部110の実装側面Sの前方のアイレット100の部分に底面がスロープ状になったへこみ部100aが設けられている。素子実装部110の実装側面Sの下部とへこみ部100aの一端側とは境界部Aで繋がっており、その境界部Aは曲面(R面)となって丸みを帯びて形成されている。境界部Aを曲面とする理由は、金属部材を一連のプレス加工によって成形してステムを製造する際に、へこみ部100aを形成するプレス工程において金型のポンチに角部が存在するとポンチにチッピング(欠け)が発生し、連続して精度よくプレス加工することが困難になるからである。
FIG. 2 shows the
そして、半導体レーザ素子200がサブマウント130を介して素子実装部110の実装側面Sに実装される。また、半導体レーザ素子200の下部から出射されるレーザ光Lをモニタする受光素子300がへこみ部100aの底面に実装される。このようにして、半導体レーザ素子200から出射されるレーザ光Lを受光素子300によってモニタすることができる。
Then, the
前述したように、近年では、サブマウント130は、熱伝導性が悪く半導体レーザ素子200の放熱の妨げになること及びコスト削減を図ることから、その厚みを薄くするか又は省略する試みがなされている。
As described above, in recent years, since the
そこで、図3に示すように、サブマウント130の厚みを薄くすると、半導体レーザ素子200の位置が実装側面S側に移動するため、半導体レーザ素子200から出射されるレーザ光Lが受光素子300の受光部からずれた位置に当たるようになり、半導体レーザ素子200からのレーザ光Lを受光素子300で精度よくモニタできなくなる。しかも、実装側面Sとへこみ部100aの境界部Aは曲面となっているため、受光素子300をこれ以上半導体レーザ素子200側に近づけることは困難である。
Therefore, as shown in FIG. 3, when the thickness of the
以下に説明する本発明の実施形態は上記した不具合を容易に解消することができる。 The embodiment of the present invention described below can easily solve the above-described problems.
図4〜図9は本発明の実施形態の光半導体素子用ステムの製造方法を示す断面図である。本発明の実施形態の光半導体素子用ステムの製造方法は、まず、図4(a)に示すように、金属部材5を用意し、さらに、下型20a及び下部側に凹部20xが形成された上型20bを備えた第1金型20を用意する。金属部材5としては、全体にわたって鉄(Fe)又は銅(Cu)からなる金属材、もしくは鉄(Fe)/銅(Cu)/鉄(Fe)からなるクラッド材などが好適に使用される。
4 to 9 are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a stem for an optical semiconductor element according to an embodiment of the present invention. In the manufacturing method of the stem for an optical semiconductor element according to the embodiment of the present invention, first, as shown in FIG. 4A, the
そして、金属部材5を下型20aと上型20bとの間に配置し、上型20bによって下型20a上の金属部材5を押圧する。これにより、図4(b)に示すように、上型20bの凹部20x側に金属部材5が押し込まれることで上側に突出する凸部が形成され、板状のアイレット10とその上に立設する素子実装部(放熱部)12が得られる。素子実装部12は、半導体レーザ素子が実装される実装側面Sを備えており、その実装側面Sは、後に半導体レーザ素子が配置される正規の実装側面の位置から距離dmm(例えば、0.2〜0.5mm)分だけ外側にずれて(オフセット)されて配置される。正規の実装側面の位置は、サブマウントの厚みを薄くする場合やサブマウントを省略する場合に対応して半導体レーザ素子が最適の位置に配置されるように設定され、それによって距離dが適宜調整される。
And the
次いで、図5(a)に示すように、下型21aと押え部材21xとポンチ21yとを備えた第2金型21を用意する。第2金型21のポンチ21yは、素子実装部12の実装側面Sの前方のアイレット10の部分に受光素子が実装されるへこみ部を形成するためのものであり、その下部にへこみ部に対応する凸部Cが形成されている。
Next, as shown in FIG. 5A, a second mold 21 including a
そして、下型21aの上に素子実装部12が立設したアイレット10を配置し、押え部材21xで保持した状態でポンチ21yによって素子実装部12の実装側面Sの前方のアイレット10の部分を押圧する。これにより、図5(b)に示すように、素子実装部12の実装側面Sの前方のアイレット10の部分に底面がスロープ状のへこみ部10aが形成される。このとき、素子実装部12の付け根部分を押圧するポンチ21yの部分はチッピング(欠け)を防止するために曲面(R面)となっており、これによって素子実装部12の実装側面Sとアイレット10のへこみ部10aの境界部A(図5(b))が曲面(R面)となって成形される。
Then, the
次いで、図6に示すように、下型22a、第1ポンチ22x、第2ポンチ22y及び第3ポンチ22zを備えた第3金型22を用意する。第1ポンチ22xは素子実装部12を横方向に押圧するためのものであり、第2ポンチ22yは素子実装部12の上面を押えるものであり、また第3ポンチ22zはアイレット10を押えると共に、素子実装部12の実装側面Sの位置を決めるストッパとして機能するものである。つまり、素子実装部12の実装側面Sに対向する第3ポンチ22zの面は、予め外側にオフセットされて配置された素子実装部12の実装側面Sを正規の実装側面の位置に調整するための基準面Bとなっている。そして、第3金型22の下型22aの上に素子実装部12が立設するアイレット10を配置し、素子実装部12の回りに第1〜第3ポンチ22x〜22zを素子実装部12に位置合わせして配置する。
Next, as shown in FIG. 6, a
続いて、図7に示すように、第2ポンチ22yで素子実装部12の上面を押え、かつ第3ポンチ22zによってアイレット10を押えた状態で、第1ポンチ22xによって素子実装部12をアイレット10のへこみ部10a側に押圧することにより、実装側面Sを横方向に移動させる。これにより、素子実装部12の実装側面Sは、第3ポンチ22zの基準面Bに当接して正規の実装側面の位置に配置される。
Subsequently, as shown in FIG. 7, in a state where the upper surface of the
このようにして、図8に示すように、素子実装部12の実装側面Sの側がアイレット10のへこみ部10a側に押しだされて、へこみ部10aの領域にオーバーラップするように付け根から突き出た突出部Tが形成され、実装側面Sの位置が調整されて配置される。また、素子実装部12の実装側面Sと反対面は第1ポンチ22xによって押圧されて凹部12xが設けられる。
In this manner, as shown in FIG. 8, the mounting side S side of the
続いて、図9及び図10に示すように、プレス加工によって、アイレット10に第1、第2貫通孔11a,11bを形成すると共に、アイレットの外周部に位置決め用の一対の三角形状の切り欠き部10xと、方向表示用の四角形状の切り欠き部10yとを形成する。
Subsequently, as shown in FIGS. 9 and 10, the first and second through
さらに、アイレット10の第1、第2貫通孔11a、11bに第1、第2リード16a,16bを挿通し、ガラス18によって封着して固定する。また、アイレット12の下面に第3リード16cを抵抗溶接によって固定する。
Further, the first and second leads 16 a and 16 b are inserted into the first and second through
以上により、図10に示すような本実施形態に係わる光半導体素子用ステム1が製造される。なお、前述した形態では、一連のプレス加工の工程で素子実装部12を横方向に押圧して実装側面Sの位置を調整しているが、アイレット10にリード16a〜16cを設けた後に、素子実装部12の実装側面Sの位置を調整してもよい。
As described above, the
以上説明したように、本実施形態の光半導体素子用ステムの製造方法では、まず、金属部材5をプレス加工することにより、板状のアイレット10と、その上に立設する素子実装部12と、素子実装部12の前方のアイレット10の部分に設けられるへこみ部10aとを形成する。このとき、素子実装部12の実装側面Sの下部とアイレット10のへこみ部10aの底面との境界部Aは、金型のポンチのチッピングを防止するために曲面となって形成される。この時点では、素子実装部12の実装側面Sはへこみ部10aの一端部の直上に配置され、正規の実装側面の位置よりも外側にずれた(オフセット)状態で形成される。
As described above, in the method for manufacturing a stem for an optical semiconductor element according to the present embodiment, first, the
さらに、プレス加工により、素子実装部12をアイレット10のへこみ部10a側に押圧して実装側面Sをへこみ部10a側に移動することにより、素子実装部12の実装側面Sを正規の実装側面の位置に配置されるように調整する。これによって、半導体レーザ素子が実装される素子実装部12の実装側面Sは、受光素子が実装されるアイレット10のへこみ部10aの領域にオーバーラップする所望の位置に配置される。
Further, the mounting side surface S of the
そのような製造方法によって製造される光半導体素子用ステム1は、図10に示すように、アイレット10とその上に立設する素子実装部12とアイレット10に装着された3つのリード16(第1〜第3リード16a〜16c)とにより基本構成されている。素子実装部12は半導体レーザ素子が実装される実装側面Sを備えている。また、実装側面Sの前方のアイレット10の部分には受光素子が実装される底面がスロープ状になったへこみ部10aが設けられている。素子実装部12では、その付け根部分からアイレット10のへこみ部10a側に突き出る突出部Tが設けられており、その実装側面Sがへこみ部10aの領域にオーバーラップする位置に配置されている。
As shown in FIG. 10, the
さらに、アイレット10にはその厚み方向に貫通する2つの貫通孔(第1、第2貫通孔11a,11b)が設けられている。そして、第1、2リード16a,16bが第1、第2貫通孔11a,11bにそれぞれ挿通され、ガラス18によって第1、第2貫通孔11a,11bにそれぞれ封着されて固定されている。
Further, the
さらに、第3リード16cがアイレット10の下面に抵抗溶接されており、第3リード16cはアイレット10及び素子実装部12に電気的に接続された状態で固定されている。
Further, the
また、アイレット10には位置決め用の一対の三角形状の切り欠き部10xと、方向表示用の四角形状の切り欠き部10yとが設けられている。
Further, the
そして、例えば、第1リード16aが発光素子用リードとなり、第2リード16bが受光素子用リードとなり、第3リード16cが共通グランドリードとなる。素子実装部12の実装側面Sに実装される発光素子はワイヤを介して第1リード16aに電気接続される。また、アイレット10のへこみ部10aの底面に実装される受光素子はワイヤを介して受光素子用の第2リード16bに電気接続される。さらに、発光素子及び受光素子は、ワイヤなどによってアイレット10を介して第3リード16c(共通グランドリード)に電気接続される。
For example, the
図11には、本実施形態に係る光半導体素子用ステム1に半導体レーザ素子と受光素子が実装された例が示されている。図11のステムは図10のI−Iに沿った断面に相当する。図11に示すように、素子実装部12の実装側面Sの上にサブマウント32を介して半導体レーザ素子30が実装され、アイレット10のへこみ部10aの底面に受光素子40が実装されている。
FIG. 11 shows an example in which a semiconductor laser element and a light receiving element are mounted on the optical semiconductor element stem 1 according to the present embodiment. The stem in FIG. 11 corresponds to a cross section along II in FIG. As shown in FIG. 11, the
前述したように、素子実装部12の実装側面Sは、アイレット10のへこみ部10aの領域にオーバーラップする所望の位置に配置される。このため、サブマウント32を薄くして半導体レーザ素子30が素子実装部12の実装側面Sに接近して実装される場合であっても、受光素子40の受光部を半導体レーザ素子30の発光部の真下に配置できるので、半導体レーザ素子30から出射されるレーザ光Lを受光素子40によって精度よくモニタできるようになる。
As described above, the mounting side surface S of the
しかも、金型のポンチのチッピングを防止するために素子実装部12とへこみ部10aとの境界部を曲面とし、これによって受光素子40をこれ以上実装側面S側に移動できない場合であっても、何ら不具合が発生することなく対応することができる。
Moreover, in order to prevent chipping of the punch of the mold, even if the boundary between the
さらには、コスト削減や放熱性を改善するためにサブマウント32を省略する場合であっても、素子実装部12の実装側面Sをへこみ部10a側にさらに移動して配置することにより、半導体レーザ素子30から出射されるレーザ光Lを受光素子40によって精度よくモニタできるようになる。
Furthermore, even when the
1…光半導体素子用ステム、5…金属部材、10…アイレット、10a…へこみ部、10x,10y…切り欠け部、11a,11b…貫通孔、12…素子実装部、12x…凹部、16a…第1リード、16b…第2リード、16c…第3リード、18…ガラス、20…第1金型、20a,21a,22a…下型、20b…上型、20x…凹部、21…第2金型、21x…押え部材、21y…ポンチ、22…第3金型、22x…第1ポンチ、22y…第2ポンチ、22z…第3ポンチ、30…半導体レーザ素子、32…サブマウント、40…受光素子、A…境界部、S…実装側面、T…突出部、C…凸部、L…レーザ光。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記素子実装部をプレス加工することにより、前記素子実装部の実装側面を前記へこみ部側に移動して前記実装側面の位置を調整する工程とを有することを特徴とする光半導体素子用ステムの製造方法。 By pressing the metal member, an eyelet, an element mounting portion having a mounting side surface standing on the eyelet, and a mounting dent portion provided in the portion of the eyelet in front of the mounting side surface Forming, and
And a step of adjusting the position of the mounting side surface by pressing the element mounting portion to move the mounting side surface of the element mounting portion to the indented portion side. Production method.
第1のプレス加工により、前記金属部材を成形して、前記アイレットと前記素子実装部を形成する工程と、
第2のプレス加工により、前記実装側面の前方の前記アイレットの部分に前記へこみ部を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の光半導体素子用ステムの製造方法。 The step of pressing the metal member includes:
Forming the metal member by first press working to form the eyelet and the element mounting portion;
The method for manufacturing a stem for an optical semiconductor element according to claim 1, further comprising a step of forming the dent portion in a portion of the eyelet in front of the mounting side surface by a second press working.
前記実装側面の位置を調整する工程において、前記素子実装部の前記実装側面を前記正規の実装位置に配置することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光半導体素子用ステムの製造方法。 In the step of pressing the metal member, the mounting side surface of the element mounting portion is disposed at a position shifted from the position of the regular mounting side surface to the outside of the eyelet,
4. The optical semiconductor element according to claim 1, wherein in the step of adjusting the position of the mounting side surface, the mounting side surface of the element mounting portion is arranged at the regular mounting position. 5. Stem manufacturing method.
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