JP2926885B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JP2926885B2 JP2926885B2 JP2126163A JP12616390A JP2926885B2 JP 2926885 B2 JP2926885 B2 JP 2926885B2 JP 2126163 A JP2126163 A JP 2126163A JP 12616390 A JP12616390 A JP 12616390A JP 2926885 B2 JP2926885 B2 JP 2926885B2
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- Japan
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- semiconductor laser
- heat sink
- laser chip
- gold
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/0235—Method for mounting laser chips
- H01S5/02355—Fixing laser chips on mounts
- H01S5/0237—Fixing laser chips on mounts by soldering
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体レーザに関する。
半導体レーザが実用化されてすでに久しい。そのうち
光ファイバ通信の光源として用いられる、波長１μｍ帯
のInP系半導体レーザについては、材料が本質的に持つ
特質のためその高温度特性が必ずしも十分ではない。そ
こで上述の半導体レーザを構成する半導体レーザチップ
は、第２図に示すように、熱膨張係数はInPにほぼ等し
くかつ熱伝導率が高い材料でできたヒートシンク２に融
着され、さらに通常は金属から成るステム３に融着され
て使用されるのが普通である。そこに用いられるソルダ
40,42としては、光ファイバモジュールにおける光学結
合の長期安定性を確実にする目的で、所謂クリープの小
さな金錫共晶合金の使用が主流になりつつある。
光ファイバ通信の光源として用いられる、波長１μｍ帯
のInP系半導体レーザについては、材料が本質的に持つ
特質のためその高温度特性が必ずしも十分ではない。そ
こで上述の半導体レーザを構成する半導体レーザチップ
は、第２図に示すように、熱膨張係数はInPにほぼ等し
くかつ熱伝導率が高い材料でできたヒートシンク２に融
着され、さらに通常は金属から成るステム３に融着され
て使用されるのが普通である。そこに用いられるソルダ
40,42としては、光ファイバモジュールにおける光学結
合の長期安定性を確実にする目的で、所謂クリープの小
さな金錫共晶合金の使用が主流になりつつある。
上述したように金錫共晶合金を、半導体レーザチップ
１とヒートシンク２およびヒートシンクとステム間の融
着に同時に用いようとした場合、以下のような問題を生
ずる（第２図参照）。一般的な組立手法としては、真空
吸着ペンまたは類似のもので半導体レーザチップ１を保
持して、ヒートシンク２に対して位置決めし、加熱して
ヒートシンク側に予め形成してあった金錫共晶ソルダ40
で両者を融着する。しかる後、これを、やはり金錫共晶
ソルダ42を用いてステム３と融着する。ヒートシンク２
は半導体レーザチップ１において発生する熱を効果的に
ステム３へと拡散伝導する必要から半導体レーザチップ
よりも大きな寸法を必要とする（例えば、半導体レーザ
チップの融着面が0.3mm角の場合、0.6mm角程度）。そこ
で上述の位置決め、加熱の間は、半導体レーザチップ１
より大きく、保持の容易なヒートシンク２を保持してい
るのが普通である。この時、ステム−ヒートシンク間の
金錫共晶ソルダを溶融するため、当該部位の温度を280
℃以上に上げる必要があり、半導体レーザチップ−ヒー
トシンク間の金錫共晶ソルダも同時に溶融してしまう可
能性が高い。
１とヒートシンク２およびヒートシンクとステム間の融
着に同時に用いようとした場合、以下のような問題を生
ずる（第２図参照）。一般的な組立手法としては、真空
吸着ペンまたは類似のもので半導体レーザチップ１を保
持して、ヒートシンク２に対して位置決めし、加熱して
ヒートシンク側に予め形成してあった金錫共晶ソルダ40
で両者を融着する。しかる後、これを、やはり金錫共晶
ソルダ42を用いてステム３と融着する。ヒートシンク２
は半導体レーザチップ１において発生する熱を効果的に
ステム３へと拡散伝導する必要から半導体レーザチップ
よりも大きな寸法を必要とする（例えば、半導体レーザ
チップの融着面が0.3mm角の場合、0.6mm角程度）。そこ
で上述の位置決め、加熱の間は、半導体レーザチップ１
より大きく、保持の容易なヒートシンク２を保持してい
るのが普通である。この時、ステム−ヒートシンク間の
金錫共晶ソルダを溶融するため、当該部位の温度を280
℃以上に上げる必要があり、半導体レーザチップ−ヒー
トシンク間の金錫共晶ソルダも同時に溶融してしまう可
能性が高い。
ヒートシンク上に予め形成する金錫共晶ソルダ層の厚
みは、ヒートシンク表面の加工粗さにもよるが、通常は
２〜３μｍ以上とするのが普通である。そのためここ再
溶融すると、毛細管現象によって半導体レーザチップと
ヒートシンクの間に解けたソルダが自然と滑り動いてし
まうことがあり、またそうでなくても冷却時に浮き上が
ったまま固化してしまうことになる。金錫共晶の熱伝導
率は、ヒートシンクの素材、例えばダイアモンド等、に
比べて小さな値であるため、この部分の組立後のソルダ
厚が大きいと熱抵抗の上昇を招いて、半導体レーザの特
性、とりわけ光出力特性を悪化させる結果となる。
みは、ヒートシンク表面の加工粗さにもよるが、通常は
２〜３μｍ以上とするのが普通である。そのためここ再
溶融すると、毛細管現象によって半導体レーザチップと
ヒートシンクの間に解けたソルダが自然と滑り動いてし
まうことがあり、またそうでなくても冷却時に浮き上が
ったまま固化してしまうことになる。金錫共晶の熱伝導
率は、ヒートシンクの素材、例えばダイアモンド等、に
比べて小さな値であるため、この部分の組立後のソルダ
厚が大きいと熱抵抗の上昇を招いて、半導体レーザの特
性、とりわけ光出力特性を悪化させる結果となる。
半導体レーザチップをヒートシンクに融着した本発明
の半導体レーザは、前記半導体レーザチップの前記ヒー
トシンクと融着する側の最外層の金電極厚が１μｍ未満
で、前記ヒートシンクの前記半導体レーザチップを融着
する面に予め形成された金錫ソルダ部分の面積が、前記
半導体レーザチップの前記ヒートシンクと融着する面積
の1.5倍以下であることを特徴とする構成、あるいは、
前記半導体レーザチップの前記ヒートシンクと融着する
側の最外層の金電極厚が１μｍ以上で、かつ前記ヒート
シンクの前記半導体レーザチップを融着する面に予め形
成された金錫ソルダ厚以上であることを特徴とする。
の半導体レーザは、前記半導体レーザチップの前記ヒー
トシンクと融着する側の最外層の金電極厚が１μｍ未満
で、前記ヒートシンクの前記半導体レーザチップを融着
する面に予め形成された金錫ソルダ部分の面積が、前記
半導体レーザチップの前記ヒートシンクと融着する面積
の1.5倍以下であることを特徴とする構成、あるいは、
前記半導体レーザチップの前記ヒートシンクと融着する
側の最外層の金電極厚が１μｍ以上で、かつ前記ヒート
シンクの前記半導体レーザチップを融着する面に予め形
成された金錫ソルダ厚以上であることを特徴とする。
〔実施例１〕 次に本発明の実施例について述べる。第１図は本発明
の一実施例である半導体レーザをステムに実装した斜視
図である。半導体レーザチップ１がヒートシンク２に金
錫ソルダ41によって融着され、ヒートシンク２は金錫ソ
ルダ42によってステム３に融着されている。ヒートシン
ク２の表面に予め形成された金錫ソルダ41の溶融前の面
積は、半導体レーザチップ１の溶着面11の面積の1.5倍
以下である。半導体レーザチップとヒートシンクを融着
すると、金錫ソルダ41の面積はソルダ流れにより溶融前
の面積より大きくなり、当該厚みは薄くなる。これを28
0℃以上に再加熱しても、毛細管現象によって両者の間
に吸収されるソルダの量が少なくなるため、半導体レー
ザーチップの浮き上がり量はより小さく押されられる。
の一実施例である半導体レーザをステムに実装した斜視
図である。半導体レーザチップ１がヒートシンク２に金
錫ソルダ41によって融着され、ヒートシンク２は金錫ソ
ルダ42によってステム３に融着されている。ヒートシン
ク２の表面に予め形成された金錫ソルダ41の溶融前の面
積は、半導体レーザチップ１の溶着面11の面積の1.5倍
以下である。半導体レーザチップとヒートシンクを融着
すると、金錫ソルダ41の面積はソルダ流れにより溶融前
の面積より大きくなり、当該厚みは薄くなる。これを28
0℃以上に再加熱しても、毛細管現象によって両者の間
に吸収されるソルダの量が少なくなるため、半導体レー
ザーチップの浮き上がり量はより小さく押されられる。
〔実施例２〕 次に本発明のもうひとつの実施例について説明する。
この実施例は、半導体レーザチップのヒートシンクに融
着する側の最外層の金電極の厚さを３μｍとし、ヒート
シンク側のソルダは、第２図のように、ヒートシンク表
面全面に形成してある。
この実施例は、半導体レーザチップのヒートシンクに融
着する側の最外層の金電極の厚さを３μｍとし、ヒート
シンク側のソルダは、第２図のように、ヒートシンク表
面全面に形成してある。
半導体レーザチップとヒートシンクを融着する時、ヒ
ートシンク表面に予め形成された金錫共晶に、半導体レ
ーザチップ最外層電極の金が溶けだして混合し、その結
果生じる共晶組成からのずれが当該部位の融点を上昇さ
せるという現象がある。前述したようにヒートシンク表
面に形成されたソルダ厚は、通常２〜３μｍ以上である
から、半導体レーザチップのヒートシンクに融着する側
の最外層局の金厚が同等以上の厚さ（例えば３μｍ）で
あれば、溶融時にそこから当該部位の融点を上昇させる
に十分な量の金を溶けださせることができる。この例で
はヒートシンク上のソルダをパタン加工する必要がない
ので、コスト低減の面から利点がある。
ートシンク表面に予め形成された金錫共晶に、半導体レ
ーザチップ最外層電極の金が溶けだして混合し、その結
果生じる共晶組成からのずれが当該部位の融点を上昇さ
せるという現象がある。前述したようにヒートシンク表
面に形成されたソルダ厚は、通常２〜３μｍ以上である
から、半導体レーザチップのヒートシンクに融着する側
の最外層局の金厚が同等以上の厚さ（例えば３μｍ）で
あれば、溶融時にそこから当該部位の融点を上昇させる
に十分な量の金を溶けださせることができる。この例で
はヒートシンク上のソルダをパタン加工する必要がない
ので、コスト低減の面から利点がある。
なお、この実施例ではヒートシンク全面にソルダを形
成したが、実施例１と同様に、ソルダの面積を制限して
もよい。
成したが、実施例１と同様に、ソルダの面積を制限して
もよい。
上述の施策によりクリープの小さな金錫共晶ソルダ
を、半導体レーザチップとヒートシンク間およびヒート
シンクとステム間の双方に用いる場合でも、半導体レー
ザチップとヒートシンク間のソルダの再溶融による半導
体レーザチップの移動や浮き上がり、あるいは再溶融そ
のものを防止して、従来工法のままで組立を実施するこ
とが可能となった。
を、半導体レーザチップとヒートシンク間およびヒート
シンクとステム間の双方に用いる場合でも、半導体レー
ザチップとヒートシンク間のソルダの再溶融による半導
体レーザチップの移動や浮き上がり、あるいは再溶融そ
のものを防止して、従来工法のままで組立を実施するこ
とが可能となった。
第１図は本発明の実施例の斜視図、第２図は従来例の斜
視図である。 １……半導体レーザチップ、２……ヒートシンク、３…
…ステム、40,41,42……ソルダ。
視図である。 １……半導体レーザチップ、２……ヒートシンク、３…
…ステム、40,41,42……ソルダ。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体レーザチップをヒートシンクに融着
した半導体レーザにおいて、前記半導体レーザチップの
前記ヒートシンクと融着する側の最外層の金電極厚が１
μｍ以上で、かつ前記ヒートシンクの前記半導体レーザ
チップを融着する面に予め形成された金錫ソルダ厚以上
であることを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2126163A JP2926885B2 (ja) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2126163A JP2926885B2 (ja) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0425088A JPH0425088A (ja) | 1992-01-28 |
| JP2926885B2 true JP2926885B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=14928239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2126163A Expired - Fee Related JP2926885B2 (ja) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2926885B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201214909A (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-01 | Arima Lasers Corp | Conduction cooled package laser and packaging method thereof |
-
1990
- 1990-05-16 JP JP2126163A patent/JP2926885B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0425088A (ja) | 1992-01-28 |
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Legal Events
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