JP2015225974A

JP2015225974A - Ｃａｎパッケージ半導体レーザ用治具

Info

Publication number: JP2015225974A
Application number: JP2014110543A
Authority: JP
Inventors: 田村　健一; Kenichi Tamura; 健一田村; 須永　義則; Yoshinori Sunaga; 義則須永
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2015-12-14
Also published as: US9401581B2; US20150349489A1

Abstract

【課題】外形や寸法の異なるＣＡＮパッケージ半導体レーザを同一の装置や機器で取り扱い可能とする。
【解決手段】台座に搭載された半導体レーザと、前記台座の一面に被せられ、前記半導体レーザを覆うキャップと、前記半導体レーザと電気的に導通し、前記台座の他面から突出するリードピンと、を備えるＣＡＮパッケージ半導体レーザを取り扱うための治具１であって、前記台座が嵌合する凹部２０が設けられたベース部１０と、凹部底面２０ｂに設けられ、前記リードピンと接触する端子パッド２３と、端子パッド２３と電気的に導通し、ベース部１０から突出する端子ピン１１と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体レーザ装置に関するものであり、特に、半導体レーザ装置を取り扱うための治具に関する。

半導体レーザ装置の１つにＣＡＮタイプの半導体レーザ装置がある。ＣＡＮタイプの半導体レーザ装置は、台座と、台座に搭載された半導体レーザと、半導体レーザを覆う金属製のキャップと、半導体レーザと電気的に導通する複数本のリードピンと、を有する。換言すれば、台座及びキャップからなる金属容器内に半導体レーザが収容されている。以下の説明では、上記のようなＣＡＮタイプの半導体レーザ装置を「ＣＡＮパッケージ半導体レーザ」と呼ぶ。

ＣＡＮパッケージ半導体レーザは、例えば光通信モジュールの光源として用いられる（特許文献１）。そのため、伝送特性を向上させるために小型化が求められている。具体的には、信号伝送距離をなるべく短くして伝送損失を低減させるべく、リードピンやボンディングワイヤ等を短くすることが求められている。例えば、現在普及している「ＴＯ−５６ＣＡＮ」と呼ばれるＣＡＮパッケージ半導体レーザは、直径が約５．６ｍｍ、高さが３〜４ｍｍである。しかし、上記要求に応じて、ＴＯ−５６ＣＡＮやその他のＣＡＮパッケージ半導体レーザよりも小型のＣＡＮパッケージ半導体レーザが開発され、実用化されることが予想される。

特開２００８−８５２５９号公報

上記のように、ＣＡＮパッケージ半導体レーザの小型化が予想される。一方、ＣＡＮパッケージ半導体レーザの製造工程の多くは自動化されており、製造装置によって大量のＣＡＮパッケージ半導体レーザが製造される。また、ＣＡＮパッケージ半導体レーザについては、その出荷前や実装前にスクリーング試験その他の試験が行われるが、かかる試験は検査装置を用いて行われる。特に、ＣＡＮパッケージ半導体レーザについては、全ての製品に対してバーンイン試験が行われるのが通常である。さらに、ＣＡＮパッケージ半導体レーザは、搬送装置によって製造装置から取り出されたり、検査装置にセットされたりする。

現在使用されているＣＡＮパッケージ半導体レーザの製造装置、検査装置及び搬送装置は、現在のＣＡＮパッケージ半導体レーザの外形や寸法に応じて設計されている。したがって、ＣＡＮパッケージ半導体レーザが小型化されたり、外形が変更されたりすると、現在使用されている各種装置が使用できなくなってしまう。一方、ＣＡＮパッケージ半導体レーザの小型化や外形の変更に応じて製造装置等を一新するには多くのコストがかかる。また、ＣＡＮパッケージ半導体レーザは今後さらに小型化されることが予想され、ＣＡＮパッケージ半導体レーザの小型化が実現される度に製造装置等を一新するにはさらに多くのコストがかかる。ここでは、製造装置、検査装置及び搬送装置について言及したが、ＣＡＮパッケージ半導体レーザを扱う他の装置や機器においても同様の課題がある。

本発明の目的は、外形や寸法の異なるＣＡＮパッケージ半導体レーザを同一の装置や機器で取り扱い可能とすることである。

本発明のＣＡＮパッケージ半導体レーザ用治具は、台座に搭載された半導体レーザと、前記台座の一面に被せられ、前記半導体レーザを覆うキャップと、前記半導体レーザと電気的に導通し、前記台座の他の一面から突出するリードピンと、を備えるＣＡＮパッケージ半導体レーザを取り扱うための治具である。この治具は、前記台座が嵌合する凹部が設けられたベース部と、前記凹部の底面に設けられ、前記リードピンと接触する端子パッドと、前記端子パッドと電気的に導通し、前記ベース部から突出する端子ピンと、を有する。

本発明の一態様では、前記凹部の内側面に設けられ、前記台座と係合する位置決め突起または位置決め溝が設けられる。

本発明の他の態様では、前記ベース部を貫通する貫通孔が設けられ、前記台座が前記凹部に嵌合されると、前記台座によって前記貫通孔の少なくとも一部が覆われる。

本発明によれば、同一の装置や機器で外形や寸法の異なるＣＡＮパッケージ半導体レーザを取り扱い可能となる。

（ａ）はＣＡＮパッケージ半導体レーザの一例を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示されるＣＡＮパッケージ半導体レーザの内部構造を示す透視図である。ＣＡＮパッケージ半導体レーザ用治具の一例を示す斜視図である。図２に示されるＣＡＮパッケージ半導体レーザ用治具の他の斜視図である。ＣＡＮパッケージ半導体レーザがセットされた、図２に示されるＣＡＮパッケージ半導体レーザ用治具の斜視図である。図２に示されるＣＡＮパッケージ半導体レーザ用治具とこれにセットされたＣＡＮパッケージ半導体レーザとの電気的接続状態を示す模式的断面図である。

本発明のＣＡＮパッケージ半導体レーザ用治具は、製造装置，検査装置，搬送装置その他の装置や機器においてＣＡＮパッケージ半導体レーザを取り扱う際に使用される治具である。ＣＡＮパッケージ半導体レーザの構造については既に概説した通りであるが、本発明の理解を容易にすべく、ＣＡＮパッケージ半導体レーザのさらに詳細な構造について予め説明する。

図１（ａ）に示されるように、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０は、金属製の台座５１と、台座５１の一面に被せられた金属製のキャップ５２と、を有する。図示されているように、台座５１は円板状であり、キャップ５２は円筒状であって、台座５１よりも直径が小さい。尚、台座５１の直径（ｄ）は２〜３ｍｍであり、台座５１の厚みを含むＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０の高さ（ｈ）も２〜３ｍｍである。また、台座５１の側面には、断面略三角形の位置決め溝５３が形成されている。

キャップ５２の天井には、円形の開口部５４が設けられており、天井の内側には、開口部５４を覆う円板状のカバーガラス５５が貼られている。すなわち、キャップ５２はガラス窓を備えている。

図１（ｂ）に示されるように、キャップ５２が被せられている台座５１の一面には、半導体レーザ（半導体レーザチップ）５６が搭載されている。具体的には、台座５１の一面に断面略扇形のステム５７が設けられ、このステム５７の側面に半導体レーザ５６が取り付けられている。以下の説明では、ステム５７が設けられている台座５１の一面を“台座上面５１ａ”と呼び、台座上面５１ａと反対側の他の一面を“台座下面５１ｂ”と呼ぶ。また、位置決め溝５３が設けられている台座５１の他の一面（側面）を“台座外側面５１ｃ”と呼ぶ。

ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０には、台座５１を貫通する複数本のリードピンが設けられている。図１（ｂ）に示されているリードピン５８ａはアノード用、リードピン５８ｂはカソード用、リードピン５８ｃはモニタ用である。図示はされていないが、リードピン５８ａ，５８ｂ，５８ｃに加えて、グランド用のリードピンも設けられている。

リードピン５８ａ，５８ｂ，５８ｃの一端側は、台座上面５１ａからキャップ５２内に突出しており、他端側は台座下面５１ｂから突出している。一方、不図示のグランド用のリードピンの一端側は台座上面５１ａから突出することなくステム５７と電気的に接続され、他端側は台座下面５１ｂから突出している。以下の説明では、図示されているリードピン５８ａ，５８ｂ，５８ｃ及び不図示のグランド用のリードピンを“リードピン５８”と総称する場合がある。すなわち、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０には、４本のリードピン５８が設けられている。各リードピン５８と半導体レーザ５６とは、必要に応じてボンディングワイヤ等を介して適宜接続される。半導体レーザ５６から出射されたレーザ光は、図１（ａ）に示されるカバーガラス５５を通して出力される。

次に、本実施形態に係るＣＡＮパッケージ半導体レーザ用治具（以下「治具」と略称する。）について説明する。図２に示されるように、治具１は、円板状のベース部１０と、ベース部１０から延びる複数本の端子ピン１１と、を有する。ベース部１０及び端子ピン１１の外形及び寸法は、既存のＣＡＮパッケージ半導体レーザの外形及び寸法と一致又は略一致している。本実施形態に係る治具１のベース部１０及び端子ピン１１の外形及び寸法は、ＴＯ−５６ＣＡＮの台座及びリードピンの外形及び寸法と一致又は略一致している。

ベース部１０の上面１０ａには、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０の台座５１が嵌合される凹部２０が設けられている。凹部２０は、台座５１よりも若干直径の大きな丸穴であって、その中心はベース部１０の中心と一致している。また、凹部２０の深さは台座５１の厚みと略同一である。以下の説明では、ベース部１０の上面１０ａを“ベース部上面１０ａ”と呼び、ベース部上面１０ａと反対側の一面を“ベース部下面１０ｂ”と呼ぶ。すなわち、凹部２０はベース部上面１０ａには設けられ、端子ピン１１はベース部下面１０ｂに設けられている。

図３に示されるように、凹部２０の内側面２０ａには、凹部２０の中心へ向かって突出する三角柱形状の位置決め突起２１が設けられている。位置決め突起２１は、凹部２０の底面２０ｂから凹部２０の深さ方向に沿って延びており、その上端面はベース部上面１０ａと面一である。また、凹部２０の底面２０ｂには、４つの端子パッド２３が設けられている。それぞれの端子パッド２３は所定の端子ピン１１と電気的に接続されている。以下の説明では、凹部２０の内側面２０ａを“凹部内側面２０ａ”と呼び、凹部２０の底面２０ｂを“凹部底面２０ｂ”と呼ぶ。

凹部底面２０ｂには、ベース部１０を貫通する貫通孔２４が形成されており、凹部内側面２０ａには、貫通孔２４と連通する半円弧状の切り欠き部２５が形成されている。切り欠き部２５は、凹部底面２０ｂから凹部２０の深さ方向に沿って延びており、一端は貫通孔２４に連通し、他端はベース部上面１０ａに開口している。切り欠き部２５は、位置決め突起２１と略１８０度異なる位置に形成され、位置決め突起２１と平行に延びている。

図２に示されるように、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０は、治具１の上方から治具１にセットされる。具体的には、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０の台座５１は、ベース部１０の上方から凹部２０に嵌合される。上記の通り、凹部２０の直径は台座５１の直径と略同一であり、凹部２０の深さは台座５１の厚みと略同一である。よって、図４に示されるように、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０が治具１にセットされると、凹部内側面２０ａ（図２）と台座外側面５１ｃ（図２）とは、略隙間なく対向する。また、ベース部上面１０ａと台座上面５１ａとは略面一となる。

図２に示されるように、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０が治具１にセットされる際には、凹部内側面２０ａに設けられている位置決め突起２１が台座外側面５１ｃに設けられている位置決め溝５３に挿入され、位置決め溝５３と係合する。位置決め突起２１と位置決め溝５３との係合によって、治具１に対してＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０が位置決めされ、所定のリードピン５８が所定の端子パッド２３（図３）に接触する。具体的には、図５に示されるように、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０が治具１にセットされると、所定のリードピン５８の下端面が所定の端子パッド２３の上面に重なる。この結果、治具１の所定の端子ピン１１とＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０の所定のリードピン５８とが端子パッド２３を介して電気的に導通する。ここで、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０のリードピン５８は、信号伝送距離を短くすべく、従来のＣＡＮパッケージ半導体レーザが備えるリードピンに比べて短くなっている。しかし、リードピン５８の下端は台座下面５１ｂから僅かに突出している。すなわち、リードピン５８の下端面は台座下面５１ｂと面一ではない。したがって、リードピン５８の下端面が端子パッド２３の上面に重なると、凹部底面２０ｂと台座下面５１ｂとの間には、リードピン５８の突出長に応じた隙間が生じる。

尚、図５では、端子パッド２３の下面から端子ピン１１が延びているが、端子パッド２３とは別のパッドから端子ピン１１が延びている実施形態もある。例えば、ベース部１０に設けられたスルーホールやビアプラグ等を介して端子パッド２３と接続されたパッドをベース部下面１０ｂに形成し、このパッドから端子ピン１１を延ばしてもよい。

尚、図４に示されるように、位置決め突起２１及び位置決め溝５３は、治具１にセットされたＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０の回転を防止し、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０の位置を固定する役割も果たす。

図５に示されるように、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０が治具１にセットされると、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０の台座下面５１ｂによって貫通孔２４の少なくとも一部が覆われる。本実施形態では、貫通孔２４の略半分が台座下面５１ｂによって覆われる。換言すれば、台座下面５１ｂの一部が貫通孔２４内に露出する。よって、ベース部１０の下方から貫通孔２４の内側に棒状の押出し具３０を挿入して台座５１を凹部２０から押し上げ、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０を治具１から取り出すことができる。もっとも、ベース部上面１０ａから突出しているＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０のキャップ５２を摘んで、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０を治具１から取り出すこともできる。しかし、キャップ５２を摘むと、カバーガラス５５に応力が発生し、カバーガラス５５が損傷する虞がある。よって、カバーガラス５５の損傷を確実に回避するためには、押出し具３０によってＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０を押し上げる方法が好ましい。尚、貫通孔２４に圧縮空気を供給してＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０を押し上げることも可能であり、かかる方法によってもカバーガラス５５の損傷を回避しつつ、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０を治具１から取り出すことができる。

以上のように、本実施形態に係る治具１にＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０をセットすると、全体の外形及び寸法が既存のＣＡＮパッケージ半導体レーザ（本実施形態ではＴＯ−５６ＣＡＮ）の外形及び寸法と同一又は略同一となる。したがって、ＴＯ−５６ＣＡＮの外形及び寸法に合わせて設計され、使用されている既存の製造装置，検査装置，搬送装置その他の装置や機器をそのまま継続して使用することができる。もっとも、治具１のベース部１０や端子ピン１１の外形及び寸法は、ＴＯ−５６ＣＡＮの台座やリードピンの外形及び寸法に限定されるものではなく、任意に決定することができる。すなわち、治具１によれば、ＣＡＮパッケージ半導体レーザの外形や寸法を任意に変換することができる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、アノード用リードピン又はカソード用リードピンがグランド用リードピンを兼ねているＣＡＮパッケージ半導体レーザもある。また、モニタ用リードピンが設けられていないＣＡＮパッケージ半導体レーザもある。そこで、取り扱い対象であるＣＡＮパッケージ半導体レーザが備えるリードピンの本数に応じて端子ピンの数を適宜増減させることができる。一方、予想される最大数の端子ピンを予め設けておくこともできる。例えば、上記実施形態に係る治具１は４本の端子ピン１１を備えている。よって、取り扱い対象であるＣＡＮパッケージ半導体レーザが備えるリードピンが３本以下である場合には、４本の端子ピン１１のうちの何本かは、ＣＡＮパッケージ半導体レーザと接続されないダミーピンとなる。

上記実施形態では、治具１に位置決め突起２１が設けられ、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０に位置決め溝５３が設けられていた。しかし、治具１に位置決め溝を設け、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０に位置決め突起を設けてもよい。また、治具１及びＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０に、位置決め突起及び位置決め溝の双方を設けてもよい。

図５に示される押出し具３０の形状は一例である。押出し具３０は、貫通孔２４に挿入可能であって、ＣＡＮパッケージ半導体レーザ５０を凹部２０から押出可能であればよく、その形状は特定の形状に限定されない。

１ＣＡＮパッケージ半導体レーザ用治具（治具）
１０ベース部
１０ａベース部上面
１０ｂベース部下面
１１端子ピン
２０凹部
２０ａ凹部内側面
２０ｂ凹部底面
２１位置決め突起
２３端子パッド
２４貫通孔
２５切り欠き部
３０押出し具
５０ＣＡＮパッケージ半導体レーザ
５１台座
５１ａ台座上面
５１ｂ台座下面
５１ｃ台座外側面
５２キャップ
５３位置決め溝
５４開口部
５５カバーガラス
５６半導体レーザ
５７ステム
５８リードピン

Claims

台座に搭載された半導体レーザと、前記台座の一面に被せられ、前記半導体レーザを覆うキャップと、前記半導体レーザと電気的に導通し、前記台座の他の一面から突出するリードピンと、を備えるＣＡＮパッケージ半導体レーザを取り扱うための治具であって、
前記台座が嵌合する凹部が設けられたベース部と、
前記凹部の底面に設けられ、前記リードピンと接触する端子パッドと、
前記端子パッドと電気的に導通し、前記ベース部から突出する端子ピンと、を有する、
ＣＡＮパッケージ半導体レーザ用治具。
請求項１に記載のＣＡＮパッケージ半導体レーザ用治具であって、
前記凹部の内側面に設けられ、前記台座と係合する位置決め突起または位置決め溝を有する、
ＣＡＮパッケージ半導体レーザ用治具。
請求項１又は２に記載のＣＡＮパッケージ半導体レーザ用治具であって、
前記ベース部を貫通する貫通孔を有し、
前記台座が前記凹部に嵌合されると、前記台座によって前記貫通孔の少なくとも一部が覆われる、
ＣＡＮパッケージ半導体レーザ用治具。