JP3712106B2 - レーザダイオード用ステムの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオード用ステムの製造方法に関し、より詳細には、金属ベース部材に良熱伝導性の素子マウント部材をろう付けするレーザダイオード用のステムの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザダイオード（以下ＬＤという）用のステムは、リード封着孔にガラスを介してリードを気密に封着した金属ベース部材と、この金属ベース部材にろう付けにより電気的・機械的および熱的に接続された素子マウント部材とを有する。そして、前記素子マウント部材にＬＤ素子をマウントし、このＬＤ素子からリードにワイヤボンディングして、上から透光板またはレンズを具備する金属キャップを被せて金属ベース部材に抵抗溶接にて固着封止することにより、ＬＤが製造される。
【０００３】
したがって、ＬＤ用ステムには、次のような特性が要求される。
▲１▼金属ベース部材にリードのガラス封着ができること。
▲２▼金属ベース部材に金属キャップが抵抗溶接できること。
▲３▼素子マウント部材にマウントしたＬＤ素子の熱放散性が良いこと。
【０００４】
【先行技術】
以下、上記の諸要求特性を満たすためのＬＤ用ステムについて、図面を参照して説明する。
図２２は従来のＬＤ用ステムＩの斜視図、図２３はその平面図、図２４は図２３のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
図２２ないし図２４において、ＬＤ用ステムＩは、鉄製の金属ベース部材８１にリード封着孔８２，８２と位置決め用の切欠き部８３ａ，８３ａ，８３ｂとを有し、前記リード封着孔８２，８２にガラス８４，８４を介してリード８５，８５が気密に封着されている。そして、前記金属ベース部材８１の上面のほぼ中央部には、その一面８６ａが金属ベース部材８１の中心軸にほぼ一致するように、銅製の素子マウント部材８６が銀ろう等のろう材８７により固着されて、電気的・機械的および熱的に結合されている。なお、前記「素子マウント部８６の一面８６ａが金属ベース部材８１の中心軸にほぼ一致する」との表現は、この素子マウント部材８６の一面８６ａにＬＤ素子（図示省略）をマウントした場合に、そのＬＤ素子の発光面が金属ベース部材８１の中心軸に一致するような位置を意味するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記ＬＤ用ステムＩの製造方法は、図２５に示すように、金属ベース部材８１のリード封着孔８２，８２にガラス８４，８４を介してリード８５，８５を封着した後、金属ベース部材８１の上面に板状のろう材片８７ａを供給し、その上に銅製の素子マウント部材８６を載置して、全体を加熱してろう付けするか、図２６に示すように前記同様のリード８５，８５を封着した金属ベース部材８１の上面に銅製の素子マウント部材８６を配置し、この素子マウント部材８６の根元部分にろう材片８７ｂを配置して全体を加熱してろう付けするものであるため、次のような問題点がある。
▲１▼金属ベース部材８１にガラス８４，８４を介してリード８５，８５を封着後に、素子マウント部材８６をろう付けするため、ろう付け治具が複雑になり、ろう付け治具による素子マウント部材の位置精度が出し難い。また、素子マウント部材８６のろう付け後に素子マウント面８６ａの位置修正を実施しようとしても、リード８５，８５と素子マウント部材８６との間隔が狭い（０．５ｍｍ）ので、製法上多くの困難と制約が伴う。
▲２▼金属ベース部材８１の上面と素子マウント部材８６の下面との間にろう材片８７ａを配置して加熱する方法にしろ、金属ベース部材８１の上面に素子マウント部材８６を載置し、この素子マウント部材８６の根元部にろう材片８７ｂを配置して加熱する方法にしろ、ろう付け部分に一々微小なろう材片８７ａ，８７ｂを１個ずつ供給するという煩雑な工程が必要で、工数増大により原価高になる。
▲３▼金属ベース部材８１の上面と素子マウント部材８６の下面との間にろう材片８７ａを配置して加熱する方法では、ろう材片８７ａの打ち抜き時の返り等のために素子マウント部材８６が傾斜したり移動したりしやすく、寸法精度の高いＬＤ用ステムＩが製造できなかった。
▲４▼金属ベース部材８１の上面に素子マウント部材８６を載置し、この素子マウント部材８６の根元部にろう材片８７ｂを配置して加熱する方法では、金属ベース部材８１と素子マウント部材８６の下面との間にろう材８７が行き渡らず、素子マウント部材８６の固着強度が小さくなり、耐衝撃性，耐振動性、熱放散性が設計値よりも低くなることがあった。
【０００６】
なお、金属ベース部材に貫通孔または凹部を形成するとともに、前記貫通孔または凹部に素子マウント部材を挿入して金錫共晶はんだ等の低融点はんだで固着するＬＤ用ステムの製造方法も提案されている。（特開平６−３０２９１２号公報）
【０００７】
このようなＬＤ用ステムの製造方法によれば、金属ベース部材の凹部にろう材片を供給すればよいので、平坦状の金属ベース部材８１の上面にろう材片を供給するよりも、ろう材片の供給位置が明確で供給作業が若干容易になるのみならず、ろう材片の不所望な移動も起こらないという利点がある。しかしながら、前記▲１▼の問題点は何ら解決されておらず、しかもろう付け部分に一々微小なろう材片を１個ずつ供給するという煩雑な工程そのものも依然として残っており、製造が面倒でステムの原価高騰の要因になるという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明は、金属ベース部材に良熱伝導性の素子マウント部材をろう付けするＬＤ用ステムの製造方法において、素子マウント部材における素子マウント面のプレス加工による位置修正が容易なＬＤ用ステムの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明の請求項１記載の発明は、金属ベース部材のリード封着孔にガラスを介してリードを気密に封着するとともに、前記金属ベース部材に良熱伝導性の素子マウント部材をろう付けしてなるレーザダイオード用ステムの製造方法であって、前記素子マウント部材の全面にリードの封着温度よりも高い融点のろう材層を形成する工程と、前記金属ベース部材と前記素子マウント部材とを組立てる工程と、全体を加熱して前記ろう材層を溶融させることにより両者をろう付けする工程と、前記金属ベース部材のリード封着孔にガラスを介してリードを封着する工程とを有することを特徴とするレーザダイオード用ステムの製造方法である。このようなＬＤ用ステムの製造方法によれば、金属ベース部材よりも形状の小さな素子マウント部材にろう材層を形成するので、ろう材層をめっき法等により効率よくしかも安価に形成することができる。特に、素子マウント部材の全面にろう材層をめっき形成することにより、バレルめっき法等で多量の素子マウント部材に一括してろう材層を形成できるので、ろう材層の形成原価を著しく低減できるのみならず、素子マウント部材の上下や表裏を区別しなくてもよいので、その後の組立て工数を低減することもできる。一方、金属ベース部材に未だリードが封着していない状態で金属ベース部材と素子マウント部材とのろう付けを実施することができるので、ろう付け治具の構造が簡素化でき、その寸法精度を高くできるので、素子マウント部材の位置精度も高くなり、ろう付け後の位置修正をなくすこともできる。また、素子マウント部材のろう付け後に修正を実施する場合でも、リードが未だ封着されていない状態で位置修正が実施できるので、位置修正作業が容易に行なえる。さらに、素子マウント部材に、めっき、箔、クラッド等でろう材層を形成することができるため、ろう付け部分に一々微小なろう材片を１個ずつ供給する煩雑な工程が不要になり、工数低減により原価低減ができるのみならず、ろう材片の過剰供給やろう材片の供給漏れ等も起こらないので、品質の安定したＬＤ用ステムを効率よく製造できる。
【００１１】
本発明の請求項２記載の発明は、前記金属ベース部材の上面に、前記素子マウント部材の底部の形状とほぼ一致する凹部を形成する工程と、前記素子マウント部材の全面にろう材層を形成する工程と、前記金属ベース部材の凹部に前記素子マウント部材の底部を挿入する工程と、全体を加熱して前記ろう材層を溶融させることにより素子マウント部材をろう付けする工程とを有することを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード用ステムの製造方法である。このようなＬＤ用ステムの製造方法によれば、金属ベース部材の凹部に素子マウント部材を挿入するので、素子マウント部材の位置決め精度が向上するのみならず、素子マウント部材の耐衝撃性、耐振動性、熱放散性等がさらに向上する。さらに、金属ベース部材の熱容量が増大するとともに、素子マウント部材の底面が金属ベース部材の底面に近づくため、熱放散性が向上する。
【００１２】
本発明の請求項３記載の発明は、前記金属ベース部材の上面に、前記素子マウント部材の底部より小さい形状の凹部を形成するとともに前記素子マウント部材の底部に前記凹部に一致する凸部を形成する工程と、前記凹部に前記素子マウント部材の凸部を挿入する工程と、全体を加熱して前記ろう材層を溶融させて素子マウント部材をろう付けする工程とを有することを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード用ステムの製造方法である。このようなＬＤ用ステムの製造方法によれば、金属ベース部材の凹部に素子マウント部材の凸部を挿入するので、素子マウント部材の位置決め精度が向上するのみならず、素子マウント部材の耐衝撃性、耐振動性、熱放散性等が向上する。さらに、金属ベース部材の凹部に挿入された素子マウント部材の凸部の体積相当分だけ素子マウント部材の熱容量が増大して、熱放散性が向上する。
【００１４】
本発明の請求項４記載の発明は、前記ろう材層が銀層であることを特徴とする請求項１乃至３に記載のレーザダイオード用ステムの製造方法である。このようにＬＤ用ステムの製造方法によれば、銀層の融点がリードのガラス封着温度よりも高いので、リードのガラス封着時の加熱でろう材が溶融することがなく、素子マウント部材が移動することがない。
【００１５】
本発明の請求項５記載の発明は、前記金属ベース部材と前記素子マウント部材とを組立てる工程で用いるろう付け治具と、前記金属ベース部材のリード封着孔にガラスを介してリードを封着する工程で用いる封着治具とが、同一構造であることを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード用ステムの製造方法である。このような製造方法によれば、金属ベース部材と素子マウント部材とのろう付け時に用いるろう付け治具と、金属ベース部材のリード封着孔にガラスを介してリードを封着する際に用いる封着治具とを、同一構造とすることにより、治具の種類を１種類にでき、治具の制作費および管理費を低減できる。
【００１６】
【発明を実施する態様】
以下、本発明の実施態様を図面を参照して説明する。
【製造実施態様１】
図１は本発明の第１実施態様のＬＤ用ステムＡの第１製造実施態様における工程ブロック図、図２ないし図１２はその各工程における金属ベース部材や素子マウント部材等の断面図である。
また、図１３は上記製造方法によって製造された第１実施態様のＬＤ用ステムＡの斜視図であり、図１４は同ステムＡの平面図である。なお、前記図２ないし図１２は、前記図１４のＸ−Ｘ線に沿う断面に対応するものである。
【００１７】
図１および図２ないし図１２において、まず、金属ベース部材の出発材料である所定厚さの鉄板材１０を用意する（図１ａ，図２）。この鉄板材１０を所定のプレス型で打ち抜いて、リード封着孔２，２を穿設する（図１ｂ，図３）。次に、鉄板材１０を所定のプレス型で打ち抜いて金属ベース部材１を形成するとともに、この金属ベース部材１の周面１ａに楔状の位置決め用切欠き部３ａ，３ａおよび矩形状の切欠き部３ｂを形成する（図１ｃ，図４）。次に、この金属ベース部材１に厚さが３〜４０μｍの銅めっき層４を形成する。この銅めっき層４は、グラファイト製のろう付け治具を用いる素子マウント部材のろう付け時や、グラファイト製の封着治具を用いるリードのガラス封着時に、治具から遊離した炭素が金属ベース部材１の結晶粒界に浸入する，いわゆる浸炭作用によって、金属ベース部材１の性状が変動することを防止するためである。この銅めっき層４の厚さが３μｍよりも薄いと浸炭作用を防止することが困難になるし、４０μｍよりも厚くしても浸炭防止作用の向上は図れない（図１ｄ，図５）。
【００１８】
一方、所定厚さｔの銅板材２０を用意する。この銅板材２０の厚さｔは、銅板材２０のプレス作業を容易にするため、素子マウント部材７の最小の寸法ｔ（図１３参照）に選定している（図１ｅ，図６）。次に、この銅板材２０を所定のプレス型で打ち抜いて、素子マウント部材７を製作する（図１ｆ，図７）。なお、図７では、ＬＤ用ステムＡの構造に合わせて、素子マウント部材７を直立させて、かつ正面（素子マウント面７ａ側）から見た断面図を示している。この素子マウント部材７をバレルめっき装置等に多数個投入して、その全面にリードのガラス封着温度よりも高い融点を有するろう材層の一例として、厚さが０．３〜５．０μｍの銀層８を形成する（図１ｇ，図８）。
【００１９】
次に、前記金属ベース部材１をグラファイト製の下部ろう付け治具１００の所定位置に配置し、この金属ベース部材１の上に、前記全面に銀層８を形成した素子マウント部材７を載置して、上からグラファイト製の上部ろう付け治具１１０を被せて位置決めする（図１ｈ，図９）。この後、全体を銀層８の溶融温度（９６０℃）以上の温度で加熱すると、銀層８が溶融してろう材９となり、金属ベース部材１の上面に素子マウント部材７がろう材９によりろう付けされる。このとき、上部ろう付け治具１１０は、リードを受け入れる凹部を有しない単純な構造であるため、高い寸法精度のものが容易に得られ、したがって、金属ベース部材１と素子マウント部材７とのろう付け構体に高い位置精度が得られる。そのため、素子マウント部材７の素子マウント面７ａの位置修正加工は省略することができる（図１ｉ，図１０）。
【００２０】
その後、もし必要ならば、素子マウント部材７の素子マウント面７ａをプレス加工することにより位置修正を実施することができる。このとき、未だリードが封着されていない状態なので、位置修正作業は容易に実施できる。
【００２１】
その後、金属ベース部材１および素子マウント部材７のろう付け構体をグラファイト製の下部封着治具２００の所定位置に組み立て、リード封着孔２，２に円筒状のガラスタブレット５ａ，５ａを挿入し、このガラスタブレット５ａ，５ａにリード６，６を挿入して組立てた後、グラファイト製の上部封着治具２１０を被せて（図１ｊ，図１１）、全体を銀の融点（９６０℃）以下でかつガラスタブレット５ａ，５ａの融点以上の温度，例えば８５０から９００℃で加熱する。すると、ガラスタブレット５ａ，５ａが溶融して、金属ベース部材１のリード封着孔２，２に、ガラス５，５を介してリード６，６が気密に封着されて、ＬＤ用ステムＡが得られる（図１ｋ，図１２）。なお、前記ガラス５，５はソーダライムガラス，ソーダバリウムガラス，ホウケイ酸ガラス等よりなり、前記リード６，６はＦｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等よりなる。
【００２２】
前述のように、図１３は上記本発明の第１製造実施態様によって製造した第１実施態様のＬＤ用ステムＡの斜視図を示し、図１４は同ステムＡの平面図であり、前記図１２は図１４の平面図におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図を示すものである。
【００２３】
【実施例】
次に、本発明の上記第１実施態様のＬＤ用ステムＡの実施例について説明する。
【００２４】
上記のＬＤ用ステムＡ１００個について、素子マウント部材７の素子マウント面７ａにＬＤ素子（発熱量：３００ｍＷ）をマウントし、ＬＤ素子の飽和温度を測定した結果、平均６６．０℃であった。
【００２５】
これに対して、比較例として、素子マウント部７の全面に銀層８を形成する代わりに、同一寸法の銅製の素子マウント部材を銀ろう片を用いてろう付けした他は上記と同様のＬＤ用ステム１００個についてＬＤ素子をマウントし、ＬＤ素子の飽和温度を測定した結果、平均６６．０℃であった。
【００２６】
以上の結果から、本発明のＬＤ用ステムＡの製造方法によれば、従来の素子マウント部材を銀ろう片によりろう付けしたＬＤ用ステムに比較して、熱放散性に何ら遜色がない。
【００２７】
上記のＬＤ用ステムＡの製造方法によれば、次のような作用効果が得られる。
▲１▼素子マウント部材７のろう付け後、未だリードがガラス封着されていない状態で、素子マウント部材７の素子マウント面７ａの位置修正ができるので、位置修正作業が容易に行なえる。
▲２▼金属ベース部材１と素子マウント部材７とのろう付け部分に微小なろう材片を１個ずつ供給しなくてもよいので、工数低減による原価低減ができるのみならず、ろう材片の過剰供給や供給漏れによるろう付け不良発生がなくなる。
▲３▼金属ベース部材１と素子マウント部材７とのろう付け部分に、確実にろう材が行き渡り、安定した品質のＬＤ用ステムＡが製造できる。
▲４▼多数の素子マウント部材７に一括して銀層８等のろう材層を形成できるので、ろう材層形成原価が安い。
▲５▼金属ベース部材１と素子マウント部材７との間にろう材片を配置して加熱溶融する製造方法に比較して、ろう材層の厚さが格段に小さいので、ろう材層の溶融時に素子マウント部材７の移動や傾斜が起こりにくく、また、ろう付け不十分等の不良の発生率が低減し、位置精度の高いＬＤ用ステムが製造できる。
【００２８】
【製造実施態様２】
上記第１製造実施態様は、素子マウント部材７の全面に銀層８をめっき形成する場合について説明したが、本発明は、ろう材層としてはめっきによる銀層８に限定されるものではなく、例えば銀箔や銀クラッド層を用いることもできる。また、リード６，６の封着温度で溶融しない条件を満たすならば、他のろう材を用いることもできる。
【００２９】
【ステム実施態様２】
図１５は、本発明の第２実施態様のＬＤ用ステムＢの平面図で、素子マウント部材の熱放散性を向上させるために、素子マウント部材の熱容量を大きくしたものである。すなわち、図１２ないし図１４に示す第１実施態様のＬＤ用ステムＡにおける素子マウント部材７は直方体状のものであったが、本実施態様２のＬＤ用ステムＢにおける素子マウント部材１７は、略扇柱形状を有するものである。なお、それ以外の点は特に変わりがないので、符号および説明を省略する。
このようなＬＤ用ステムＢによれば、素子マウント部材１７の熱容量が大きくなることによって、ＬＤ用ステムＢの熱放散性が向上する。また、素子マウント部材１７の円弧状の周面１７ｂを利用して、金属キャップの位置決めをすることもできるという特長がある。
このようなＬＤ用ステムＢも、前記図１に示す第１製造実施態様と同様の製造方法により製造することができる。ただし、図１ｅおよび図６で示す銅板材２０としては、素子マウント部材１７の高さに相当する厚さのものを用意する必要がある。
【００３０】
【ステム実施態様３】
図１６は、本発明の第３実施態様のＬＤ用ステムＣの平面図で、素子マウント部材の熱放熱性をさらに向上させるために、素子マウント部材の熱容量をさらに大きくしたものである。すなわち、本実施態様３のＬＤ用ステムＣにおける素子マウント部材２７は、略半円柱形状を有するものである。なお、それ以外の点は特に変わりがないので、符号および説明を省略する。
このようなＬＤ用ステムＣによれば、素子マウント部材２７の熱容量がさらに大きくなることによって、ＬＤ用ステムＣの熱放散性がさらに向上する。また、素子マウント部材２７の円弧状の周面２７ｂを利用して、金属キャップの位置決めをすることができる。
このようなＬＤ用ステムＣも、前記図１に示す第１製造実施態様と同様の製造方法により製造することができる。ただし、図１ｅおよび図６で示す銅板材２０としては、素子マウント部材２７の高さに相当する厚さのものを用意する必要がある。
【００３１】
なお、本発明の上記第１ないし第３実施態様のステムは、特定の構造のＬＤ用ステムＡ〜Ｃについて説明したが、本発明は上記実施態様に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない範囲で、各種の変形が可能であることはいうまでもない。
【００３２】
【ステム実施態様４〜６】
例えば、上記第１ないし第３実施態様のＬＤ用ステムＡ〜Ｃにおいては、金属ベース部材１，１１，２１の上面が、平坦状のものについて説明したが、ＬＤ素子の発光の有無またはその強度をモニタするモニタ用受光素子をマウントする構造のものにあっては、金属ベース部材における素子マウント部材のＬＤ素子マウント面の下方に傾斜面部を形成してもよい。この傾斜面部は、図１７に示す第４実施態様のＬＤ用ステムＤのように、傾斜面部４０全体を金属ベース部材３１の上面３１ａから突出するように形成してもよいし、、図１８に示す第５実施態様のＬＤ用ステムＥのように、傾斜面部５０全体が金属ベース部材４１の上面４１ａから凹入するように形成してもよいし、さらには、図１９に示す第６実施態様のＬＤ用ステムＦのように、傾斜面部６０のほぼ半分が金属ベース部材５１の上面５１ａから突出するとともに、ほぼ半分が金属ベース部材５１の上面５１ａから凹入するように形成してもよい。
これらの傾斜面部４０，５０，６０は、いずれも鉄板材１０にプレス加工によりリード封着孔２，２を形成する工程（図１ｂ，図３）で同時に形成できるので、工程数の増大はない。また、これら第４〜第６実施態様のＬＤ用ステムＤ〜Ｆにおいても、本発明の製造実施態様と同様の製造方法で製造できる。
【００３３】
【ステム実施態様７】
さらにまた、上記各実施態様では、金属ベース部材１，１１，２１，３１，４１，５１の平坦状の上面に、素子マウント部材７，１７，２７，３７，４７，５７の底部をろう付けする場合について説明したが、図２０に示す第７実施態様のＬＤ用ステムＧように、金属ベース部材６１の上面に、素子マウント部材６７の底面と一致する形状の凹部６１ｂを形成するとともに、この凹部６１ｂに、全面にろう材層を形成した素子マウント部材６７の底部を挿入してろう付けするものにも適用することができる。
このようなＬＤ用ステムＧによれば、図１２〜図１４に示す第１実施態様のＬＤ用ステムＡに比較して、金属ベース部材６１と素子マウント部材６７とのろう付け面積が増大することによってろう付け強度が増大し、素子マウント部材６７の耐衝撃性，耐振動性が向上するのみならず、素子マウント部材６７の体積が増大することによつてその熱容量が増大すること、および素子マウント部材６７の底面が金属ベース部材６１の底面に近付くことによって、熱放散性が向上するという特長がある。
【００３４】
【ステム実施態様８】
また、図２１に示す第８実施態様のＬＤ用ステムＨのように、金属ベース部材７１に素子マウント部材７７の底面よりも小さい凹部７１ｂを形成するとともに、素子マウント部材７７の底面に前記凹部７１ｂと略同一寸法の凸部７７ｂを形成し、かつ全面にろう材層を形成した素子マウント部材７７の凸部７７ｂを前記凹部７１ｂに挿入してろう付けするものにも適用することができる。このようなＬＤ用ステムＨにおいても、前記第７実施態様のＬＤ用ステムＧとほぼ同様の特長が得られる。
【００３５】
【ステム実施態様９】
また、上記第７ないし第８実施態様のＬＤ用ステムＧ，Ｈでは、金属ベース部材６１，７１側に凹部６１ｂ，７１ｂを形成して、この凹部６１ｂ，７１ｂに、全面にろう材層を形成した素子マウント部材６７の底部全体または底部に形成した凸部７７ｂを挿入してろう付けする場合について説明したが、凹凸の関係は逆にしてもよい。
【００３６】
【ステム実施態様１０】
また、上記第１〜第８実施態様のＬＤ用ステムＡ〜Ｈとして、金属ベース部材１〜７１の形状が円形状のものについて説明したが、もし、必要ならば、矩形状その他任意の形状のものにも実施可能である。
【００３７】
【ステム実施態様１１】
さらに、第１実施態様のＬＤ用ステムＡにおける金属ベース部材１の上面に、金属キャップの位置決め用の突起ないし凹部を形成したものでもよい。
【００３８】
なお、図９に示す金属ベース部材１と素子マウント部材７とのろう付け治具１００，１１０と、図１１に示すリード６，６の封着治具２００，２１０とは、別々の構造のものについて説明したが、図１１に示す封着治具２００，２１０を、図９に示す金属ベース部材１と素子マウント部材７とのろう付け時に、ろう付け治具１００，１１０の代わりに共用することもできる。
そのような場合、治具の種類が単一になり、治具の製作原価および管理費を節減できるという特長がある。
【００３９】
【発明の効果】
本発明のＬＤ用ステムの製造方法は、金属ベース部材のリード封着孔にガラスを介してリードを気密に封着するとともに、前記金属ベース部材に良熱伝導性の素子マウント部材をろう付けしてなるレーザダイオード用ステムの製造方法であって、前記金属ベース部材と素子マウント部材との少なくとも一方のろう付け面にリードの封着温度よりも高い融点のろう材層を形成する工程と、前記金属ベース部材と前記素子マウント部材とを組立てる工程と、全体を加熱して前記ろう材層を溶融させることにより両者をろう付けする工程と、前記金属ベース部材のリード封着孔にガラスを介してリードを封着する工程とを有することを特徴とするレーザダイオード用ステムの製造方法であるから、素子マウント部材の素子マウント面にプレス加工による位置修正作業を施す場合に、リードが存在しない状態で実施できるので、位置修正作業を容易に実施できる。また、金属ベース部材と素子マウント部材とのろう付け部分に一々微小なろう材片を１個ずつ供給する煩雑な工程が省け、工数低減ができるのみならず、ろう材片の過剰供給や供給漏れによるろう付け不良発生がなくなるし、ろう付け部分に必要な適量のろう材量が容易に確保されて、安定した品質のレーザ用ステムが製造できるという特有の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における工程ブロック図
【図２】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における金属ベース部材の出発材料である鉄板材の要部断面図
【図３】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様におけるリード封着孔形成後の鉄板材の要部断面図
【図４】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における金属ベース部材の断面図
【図５】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における銅めっき層形成後の金属ベース部材の断面図
【図６】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における素子マウント部材の出発材料である銅板材の要部断面図
【図７】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における素子マウント部材の断面図
【図８】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における全面に銀層形成後の素子マウント部材の断面図
【図９】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における金属ベース部材と素子マウント部材とのろう付け前の組立て状態の断面図
【図１０】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における金属ベース部材と素子マウント部材とのろう付け後の断面図
【図１１】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における金属ベース部材および素子マウント部材のろう付け構体をガラスタブレットおよびリードとともに封着治具に組立てた状態の断面図
【図１２】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの断面図
【図１３】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの斜視図
【図１４】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの平面図
【図１５】 本発明の第２実施態様のレーザダイオード用ステムＢの平面図
【図１６】 本発明の第３実施態様のレーザダイオード用ステムＣの平面図
【図１７】 本発明の第４実施態様のレーザダイオード用ステムＤの断面図
【図１８】 本発明の第５実施態様のレーザダイオード用ステムＥの断面図
【図１９】 本発明の第６実施態様のレーザダイオード用ステムＦの断面図
【図２０】 本発明の第７実施態様のレーザダイオード用ステムＧの断面図
【図２１】 本発明の第８実施態様のレーザダイオード用ステムＨの断面図
【図２２】 従来のレーザダイオード用ステムＩの斜視図
【図２３】 従来のレーザダイオード用ステムＩの平面図
【図２４】 従来のレーザダイオード用ステムＩの断面図
【図２５】 従来のレーザダイオード用ステムＩの第１の製造方法について説明する断面図
【図２６】 従来のレーザダイオード用ステムＩの第２の製造方法について説明する断面図
【符号の説明】
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ レーザダイオード用ステム
１、１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１ 金属ベース部材
１ａ 金属ベース部材の周面
２ リード封着孔
３ａ、４ａ 位置決め用切欠き部
４ 銅めっき層
５ ガラス
５ａ ガラスタブレット
６ リード
７、１７、２７、３７、４７、５７、６７、７７ 素子マウント部材
７ａ、１７ａ、２７ａ、３７ａ、３７ａ，４７ａ，５７ａ 素子マウント部材のＬＤ素子マウント面
８ 銀層（ろう材層）
９、３９，４９，５９，６９，７９ ろう材
１０ 鉄板材
１７ｂ、２７ｂ 素子マウント部材の周面
２０ 銅板材
３１ａ、４１ａ，５１ａ 金属ベース部材の上面
４０、５０，６０ 傾斜面部
６１ｂ，７１ｂ 凹部
７７ｂ 素子マウント部材の底面に形成された凸部
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオード用ステムの製造方法に関し、より詳細には、金属ベース部材に良熱伝導性の素子マウント部材をろう付けするレーザダイオード用のステムの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザダイオード（以下ＬＤという）用のステムは、リード封着孔にガラスを介してリードを気密に封着した金属ベース部材と、この金属ベース部材にろう付けにより電気的・機械的および熱的に接続された素子マウント部材とを有する。そして、前記素子マウント部材にＬＤ素子をマウントし、このＬＤ素子からリードにワイヤボンディングして、上から透光板またはレンズを具備する金属キャップを被せて金属ベース部材に抵抗溶接にて固着封止することにより、ＬＤが製造される。
【０００３】
したがって、ＬＤ用ステムには、次のような特性が要求される。
▲１▼金属ベース部材にリードのガラス封着ができること。
▲２▼金属ベース部材に金属キャップが抵抗溶接できること。
▲３▼素子マウント部材にマウントしたＬＤ素子の熱放散性が良いこと。
【０００４】
【先行技術】
以下、上記の諸要求特性を満たすためのＬＤ用ステムについて、図面を参照して説明する。
図２２は従来のＬＤ用ステムＩの斜視図、図２３はその平面図、図２４は図２３のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
図２２ないし図２４において、ＬＤ用ステムＩは、鉄製の金属ベース部材８１にリード封着孔８２，８２と位置決め用の切欠き部８３ａ，８３ａ，８３ｂとを有し、前記リード封着孔８２，８２にガラス８４，８４を介してリード８５，８５が気密に封着されている。そして、前記金属ベース部材８１の上面のほぼ中央部には、その一面８６ａが金属ベース部材８１の中心軸にほぼ一致するように、銅製の素子マウント部材８６が銀ろう等のろう材８７により固着されて、電気的・機械的および熱的に結合されている。なお、前記「素子マウント部８６の一面８６ａが金属ベース部材８１の中心軸にほぼ一致する」との表現は、この素子マウント部材８６の一面８６ａにＬＤ素子（図示省略）をマウントした場合に、そのＬＤ素子の発光面が金属ベース部材８１の中心軸に一致するような位置を意味するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記ＬＤ用ステムＩの製造方法は、図２５に示すように、金属ベース部材８１のリード封着孔８２，８２にガラス８４，８４を介してリード８５，８５を封着した後、金属ベース部材８１の上面に板状のろう材片８７ａを供給し、その上に銅製の素子マウント部材８６を載置して、全体を加熱してろう付けするか、図２６に示すように前記同様のリード８５，８５を封着した金属ベース部材８１の上面に銅製の素子マウント部材８６を配置し、この素子マウント部材８６の根元部分にろう材片８７ｂを配置して全体を加熱してろう付けするものであるため、次のような問題点がある。
▲１▼金属ベース部材８１にガラス８４，８４を介してリード８５，８５を封着後に、素子マウント部材８６をろう付けするため、ろう付け治具が複雑になり、ろう付け治具による素子マウント部材の位置精度が出し難い。また、素子マウント部材８６のろう付け後に素子マウント面８６ａの位置修正を実施しようとしても、リード８５，８５と素子マウント部材８６との間隔が狭い（０．５ｍｍ）ので、製法上多くの困難と制約が伴う。
▲２▼金属ベース部材８１の上面と素子マウント部材８６の下面との間にろう材片８７ａを配置して加熱する方法にしろ、金属ベース部材８１の上面に素子マウント部材８６を載置し、この素子マウント部材８６の根元部にろう材片８７ｂを配置して加熱する方法にしろ、ろう付け部分に一々微小なろう材片８７ａ，８７ｂを１個ずつ供給するという煩雑な工程が必要で、工数増大により原価高になる。
▲３▼金属ベース部材８１の上面と素子マウント部材８６の下面との間にろう材片８７ａを配置して加熱する方法では、ろう材片８７ａの打ち抜き時の返り等のために素子マウント部材８６が傾斜したり移動したりしやすく、寸法精度の高いＬＤ用ステムＩが製造できなかった。
▲４▼金属ベース部材８１の上面に素子マウント部材８６を載置し、この素子マウント部材８６の根元部にろう材片８７ｂを配置して加熱する方法では、金属ベース部材８１と素子マウント部材８６の下面との間にろう材８７が行き渡らず、素子マウント部材８６の固着強度が小さくなり、耐衝撃性，耐振動性、熱放散性が設計値よりも低くなることがあった。
【０００６】
なお、金属ベース部材に貫通孔または凹部を形成するとともに、前記貫通孔または凹部に素子マウント部材を挿入して金錫共晶はんだ等の低融点はんだで固着するＬＤ用ステムの製造方法も提案されている。（特開平６−３０２９１２号公報）
【０００７】
このようなＬＤ用ステムの製造方法によれば、金属ベース部材の凹部にろう材片を供給すればよいので、平坦状の金属ベース部材８１の上面にろう材片を供給するよりも、ろう材片の供給位置が明確で供給作業が若干容易になるのみならず、ろう材片の不所望な移動も起こらないという利点がある。しかしながら、前記▲１▼の問題点は何ら解決されておらず、しかもろう付け部分に一々微小なろう材片を１個ずつ供給するという煩雑な工程そのものも依然として残っており、製造が面倒でステムの原価高騰の要因になるという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明は、金属ベース部材に良熱伝導性の素子マウント部材をろう付けするＬＤ用ステムの製造方法において、素子マウント部材における素子マウント面のプレス加工による位置修正が容易なＬＤ用ステムの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明の請求項１記載の発明は、金属ベース部材のリード封着孔にガラスを介してリードを気密に封着するとともに、前記金属ベース部材に良熱伝導性の素子マウント部材をろう付けしてなるレーザダイオード用ステムの製造方法であって、前記素子マウント部材の全面にリードの封着温度よりも高い融点のろう材層を形成する工程と、前記金属ベース部材と前記素子マウント部材とを組立てる工程と、全体を加熱して前記ろう材層を溶融させることにより両者をろう付けする工程と、前記金属ベース部材のリード封着孔にガラスを介してリードを封着する工程とを有することを特徴とするレーザダイオード用ステムの製造方法である。このようなＬＤ用ステムの製造方法によれば、金属ベース部材よりも形状の小さな素子マウント部材にろう材層を形成するので、ろう材層をめっき法等により効率よくしかも安価に形成することができる。特に、素子マウント部材の全面にろう材層をめっき形成することにより、バレルめっき法等で多量の素子マウント部材に一括してろう材層を形成できるので、ろう材層の形成原価を著しく低減できるのみならず、素子マウント部材の上下や表裏を区別しなくてもよいので、その後の組立て工数を低減することもできる。一方、金属ベース部材に未だリードが封着していない状態で金属ベース部材と素子マウント部材とのろう付けを実施することができるので、ろう付け治具の構造が簡素化でき、その寸法精度を高くできるので、素子マウント部材の位置精度も高くなり、ろう付け後の位置修正をなくすこともできる。また、素子マウント部材のろう付け後に修正を実施する場合でも、リードが未だ封着されていない状態で位置修正が実施できるので、位置修正作業が容易に行なえる。さらに、素子マウント部材に、めっき、箔、クラッド等でろう材層を形成することができるため、ろう付け部分に一々微小なろう材片を１個ずつ供給する煩雑な工程が不要になり、工数低減により原価低減ができるのみならず、ろう材片の過剰供給やろう材片の供給漏れ等も起こらないので、品質の安定したＬＤ用ステムを効率よく製造できる。
【００１１】
本発明の請求項２記載の発明は、前記金属ベース部材の上面に、前記素子マウント部材の底部の形状とほぼ一致する凹部を形成する工程と、前記素子マウント部材の全面にろう材層を形成する工程と、前記金属ベース部材の凹部に前記素子マウント部材の底部を挿入する工程と、全体を加熱して前記ろう材層を溶融させることにより素子マウント部材をろう付けする工程とを有することを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード用ステムの製造方法である。このようなＬＤ用ステムの製造方法によれば、金属ベース部材の凹部に素子マウント部材を挿入するので、素子マウント部材の位置決め精度が向上するのみならず、素子マウント部材の耐衝撃性、耐振動性、熱放散性等がさらに向上する。さらに、金属ベース部材の熱容量が増大するとともに、素子マウント部材の底面が金属ベース部材の底面に近づくため、熱放散性が向上する。
【００１２】
本発明の請求項３記載の発明は、前記金属ベース部材の上面に、前記素子マウント部材の底部より小さい形状の凹部を形成するとともに前記素子マウント部材の底部に前記凹部に一致する凸部を形成する工程と、前記凹部に前記素子マウント部材の凸部を挿入する工程と、全体を加熱して前記ろう材層を溶融させて素子マウント部材をろう付けする工程とを有することを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード用ステムの製造方法である。このようなＬＤ用ステムの製造方法によれば、金属ベース部材の凹部に素子マウント部材の凸部を挿入するので、素子マウント部材の位置決め精度が向上するのみならず、素子マウント部材の耐衝撃性、耐振動性、熱放散性等が向上する。さらに、金属ベース部材の凹部に挿入された素子マウント部材の凸部の体積相当分だけ素子マウント部材の熱容量が増大して、熱放散性が向上する。
【００１４】
本発明の請求項４記載の発明は、前記ろう材層が銀層であることを特徴とする請求項１乃至３に記載のレーザダイオード用ステムの製造方法である。このようにＬＤ用ステムの製造方法によれば、銀層の融点がリードのガラス封着温度よりも高いので、リードのガラス封着時の加熱でろう材が溶融することがなく、素子マウント部材が移動することがない。
【００１５】
本発明の請求項５記載の発明は、前記金属ベース部材と前記素子マウント部材とを組立てる工程で用いるろう付け治具と、前記金属ベース部材のリード封着孔にガラスを介してリードを封着する工程で用いる封着治具とが、同一構造であることを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード用ステムの製造方法である。このような製造方法によれば、金属ベース部材と素子マウント部材とのろう付け時に用いるろう付け治具と、金属ベース部材のリード封着孔にガラスを介してリードを封着する際に用いる封着治具とを、同一構造とすることにより、治具の種類を１種類にでき、治具の制作費および管理費を低減できる。
【００１６】
【発明を実施する態様】
以下、本発明の実施態様を図面を参照して説明する。
【製造実施態様１】
図１は本発明の第１実施態様のＬＤ用ステムＡの第１製造実施態様における工程ブロック図、図２ないし図１２はその各工程における金属ベース部材や素子マウント部材等の断面図である。
また、図１３は上記製造方法によって製造された第１実施態様のＬＤ用ステムＡの斜視図であり、図１４は同ステムＡの平面図である。なお、前記図２ないし図１２は、前記図１４のＸ−Ｘ線に沿う断面に対応するものである。
【００１７】
図１および図２ないし図１２において、まず、金属ベース部材の出発材料である所定厚さの鉄板材１０を用意する（図１ａ，図２）。この鉄板材１０を所定のプレス型で打ち抜いて、リード封着孔２，２を穿設する（図１ｂ，図３）。次に、鉄板材１０を所定のプレス型で打ち抜いて金属ベース部材１を形成するとともに、この金属ベース部材１の周面１ａに楔状の位置決め用切欠き部３ａ，３ａおよび矩形状の切欠き部３ｂを形成する（図１ｃ，図４）。次に、この金属ベース部材１に厚さが３〜４０μｍの銅めっき層４を形成する。この銅めっき層４は、グラファイト製のろう付け治具を用いる素子マウント部材のろう付け時や、グラファイト製の封着治具を用いるリードのガラス封着時に、治具から遊離した炭素が金属ベース部材１の結晶粒界に浸入する，いわゆる浸炭作用によって、金属ベース部材１の性状が変動することを防止するためである。この銅めっき層４の厚さが３μｍよりも薄いと浸炭作用を防止することが困難になるし、４０μｍよりも厚くしても浸炭防止作用の向上は図れない（図１ｄ，図５）。
【００１８】
一方、所定厚さｔの銅板材２０を用意する。この銅板材２０の厚さｔは、銅板材２０のプレス作業を容易にするため、素子マウント部材７の最小の寸法ｔ（図１３参照）に選定している（図１ｅ，図６）。次に、この銅板材２０を所定のプレス型で打ち抜いて、素子マウント部材７を製作する（図１ｆ，図７）。なお、図７では、ＬＤ用ステムＡの構造に合わせて、素子マウント部材７を直立させて、かつ正面（素子マウント面７ａ側）から見た断面図を示している。この素子マウント部材７をバレルめっき装置等に多数個投入して、その全面にリードのガラス封着温度よりも高い融点を有するろう材層の一例として、厚さが０．３〜５．０μｍの銀層８を形成する（図１ｇ，図８）。
【００１９】
次に、前記金属ベース部材１をグラファイト製の下部ろう付け治具１００の所定位置に配置し、この金属ベース部材１の上に、前記全面に銀層８を形成した素子マウント部材７を載置して、上からグラファイト製の上部ろう付け治具１１０を被せて位置決めする（図１ｈ，図９）。この後、全体を銀層８の溶融温度（９６０℃）以上の温度で加熱すると、銀層８が溶融してろう材９となり、金属ベース部材１の上面に素子マウント部材７がろう材９によりろう付けされる。このとき、上部ろう付け治具１１０は、リードを受け入れる凹部を有しない単純な構造であるため、高い寸法精度のものが容易に得られ、したがって、金属ベース部材１と素子マウント部材７とのろう付け構体に高い位置精度が得られる。そのため、素子マウント部材７の素子マウント面７ａの位置修正加工は省略することができる（図１ｉ，図１０）。
【００２０】
その後、もし必要ならば、素子マウント部材７の素子マウント面７ａをプレス加工することにより位置修正を実施することができる。このとき、未だリードが封着されていない状態なので、位置修正作業は容易に実施できる。
【００２１】
その後、金属ベース部材１および素子マウント部材７のろう付け構体をグラファイト製の下部封着治具２００の所定位置に組み立て、リード封着孔２，２に円筒状のガラスタブレット５ａ，５ａを挿入し、このガラスタブレット５ａ，５ａにリード６，６を挿入して組立てた後、グラファイト製の上部封着治具２１０を被せて（図１ｊ，図１１）、全体を銀の融点（９６０℃）以下でかつガラスタブレット５ａ，５ａの融点以上の温度，例えば８５０から９００℃で加熱する。すると、ガラスタブレット５ａ，５ａが溶融して、金属ベース部材１のリード封着孔２，２に、ガラス５，５を介してリード６，６が気密に封着されて、ＬＤ用ステムＡが得られる（図１ｋ，図１２）。なお、前記ガラス５，５はソーダライムガラス，ソーダバリウムガラス，ホウケイ酸ガラス等よりなり、前記リード６，６はＦｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等よりなる。
【００２２】
前述のように、図１３は上記本発明の第１製造実施態様によって製造した第１実施態様のＬＤ用ステムＡの斜視図を示し、図１４は同ステムＡの平面図であり、前記図１２は図１４の平面図におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図を示すものである。
【００２３】
【実施例】
次に、本発明の上記第１実施態様のＬＤ用ステムＡの実施例について説明する。
上記のＬＤ用ステムＡ１００個について、素子マウント部材７の素子マウント面７ａにＬＤ素子（発熱量：３００ｍＷ）をマウントし、ＬＤ素子の飽和温度を測定した結果、平均６６．０℃であった。
【００２５】
これに対して、比較例として、素子マウント部７の全面に銀層８を形成する代わりに、同一寸法の銅製の素子マウント部材を銀ろう片を用いてろう付けした他は上記と同様のＬＤ用ステム１００個についてＬＤ素子をマウントし、ＬＤ素子の飽和温度を測定した結果、平均６６．０℃であった。
【００２６】
以上の結果から、本発明のＬＤ用ステムＡの製造方法によれば、従来の素子マウント部材を銀ろう片によりろう付けしたＬＤ用ステムに比較して、熱放散性に何ら遜色がない。
【００２７】
上記のＬＤ用ステムＡの製造方法によれば、次のような作用効果が得られる。
▲１▼素子マウント部材７のろう付け後、未だリードがガラス封着されていない状態で、素子マウント部材７の素子マウント面７ａの位置修正ができるので、位置修正作業が容易に行なえる。
▲２▼金属ベース部材１と素子マウント部材７とのろう付け部分に微小なろう材片を１個ずつ供給しなくてもよいので、工数低減による原価低減ができるのみならず、ろう材片の過剰供給や供給漏れによるろう付け不良発生がなくなる。
▲３▼金属ベース部材１と素子マウント部材７とのろう付け部分に、確実にろう材が行き渡り、安定した品質のＬＤ用ステムＡが製造できる。
▲４▼多数の素子マウント部材７に一括して銀層８等のろう材層を形成できるので、ろう材層形成原価が安い。
▲５▼金属ベース部材１と素子マウント部材７との間にろう材片を配置して加熱溶融する製造方法に比較して、ろう材層の厚さが格段に小さいので、ろう材層の溶融時に素子マウント部材７の移動や傾斜が起こりにくく、また、ろう付け不十分等の不良の発生率が低減し、位置精度の高いＬＤ用ステムが製造できる。
【００２８】
【製造実施態様２】
上記第１製造実施態様は、素子マウント部材７の全面に銀層８をめっき形成する場合について説明したが、本発明は、ろう材層としてはめっきによる銀層８に限定されるものではなく、例えば銀箔や銀クラッド層を用いることもできる。また、リード６，６の封着温度で溶融しない条件を満たすならば、他のろう材を用いることもできる。
【００２９】
【ステム実施態様２】
図１５は、本発明の第２実施態様のＬＤ用ステムＢの平面図で、素子マウント部材の熱放散性を向上させるために、素子マウント部材の熱容量を大きくしたものである。すなわち、図１２ないし図１４に示す第１実施態様のＬＤ用ステムＡにおける素子マウント部材７は直方体状のものであったが、本実施態様２のＬＤ用ステムＢにおける素子マウント部材１７は、略扇柱形状を有するものである。なお、それ以外の点は特に変わりがないので、符号および説明を省略する。
このようなＬＤ用ステムＢによれば、素子マウント部材１７の熱容量が大きくなることによって、ＬＤ用ステムＢの熱放散性が向上する。また、素子マウント部材１７の円弧状の周面１７ｂを利用して、金属キャップの位置決めをすることもできるという特長がある。
このようなＬＤ用ステムＢも、前記図１に示す第１製造実施態様と同様の製造方法により製造することができる。ただし、図１ｅおよび図６で示す銅板材２０としては、素子マウント部材１７の高さに相当する厚さのものを用意する必要がある。
【００３０】
【ステム実施態様３】
図１６は、本発明の第３実施態様のＬＤ用ステムＣの平面図で、素子マウント部材の熱放熱性をさらに向上させるために、素子マウント部材の熱容量をさらに大きくしたものである。すなわち、本実施態様３のＬＤ用ステムＣにおける素子マウント部材２７は、略半円柱形状を有するものである。なお、それ以外の点は特に変わりがないので、符号および説明を省略する。
このようなＬＤ用ステムＣによれば、素子マウント部材２７の熱容量がさらに大きくなることによって、ＬＤ用ステムＣの熱放散性がさらに向上する。また、素子マウント部材２７の円弧状の周面２７ｂを利用して、金属キャップの位置決めをすることができる。
このようなＬＤ用ステムＣも、前記図１に示す第１製造実施態様と同様の製造方法により製造することができる。ただし、図１ｅおよび図６で示す銅板材２０としては、素子マウント部材２７の高さに相当する厚さのものを用意する必要がある。
【００３１】
なお、本発明の上記第１ないし第３実施態様のステムは、特定の構造のＬＤ用ステムＡ〜Ｃについて説明したが、本発明は上記実施態様に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない範囲で、各種の変形が可能であることはいうまでもない。
【００３２】
【ステム実施態様４〜６】
例えば、上記第１ないし第３実施態様のＬＤ用ステムＡ〜Ｃにおいては、金属ベース部材１，１１，２１の上面が、平坦状のものについて説明したが、ＬＤ素子の発光の有無またはその強度をモニタするモニタ用受光素子をマウントする構造のものにあっては、金属ベース部材における素子マウント部材のＬＤ素子マウント面の下方に傾斜面部を形成してもよい。この傾斜面部は、図１７に示す第４実施態様のＬＤ用ステムＤのように、傾斜面部４０全体を金属ベース部材３１の上面３１ａから突出するように形成してもよいし、、図１８に示す第５実施態様のＬＤ用ステムＥのように、傾斜面部５０全体が金属ベース部材４１の上面４１ａから凹入するように形成してもよいし、さらには、図１９に示す第６実施態様のＬＤ用ステムＦのように、傾斜面部６０のほぼ半分が金属ベース部材５１の上面５１ａから突出するとともに、ほぼ半分が金属ベース部材５１の上面５１ａから凹入するように形成してもよい。
これらの傾斜面部４０，５０，６０は、いずれも鉄板材１０にプレス加工によりリード封着孔２，２を形成する工程（図１ｂ，図３）で同時に形成できるので、工程数の増大はない。また、これら第４〜第６実施態様のＬＤ用ステムＤ〜Ｆにおいても、本発明の製造実施態様と同様の製造方法で製造できる。
【００３３】
【ステム実施態様７】
さらにまた、上記各実施態様では、金属ベース部材１，１１，２１，３１，４１，５１の平坦状の上面に、素子マウント部材７，１７，２７，３７，４７，５７の底部をろう付けする場合について説明したが、図２０に示す第７実施態様のＬＤ用ステムＧように、金属ベース部材６１の上面に、素子マウント部材６７の底面と一致する形状の凹部６１ｂを形成するとともに、この凹部６１ｂに、全面にろう材層を形成した素子マウント部材６７の底部を挿入してろう付けするものにも適用することができる。
このようなＬＤ用ステムＧによれば、図１２〜図１４に示す第１実施態様のＬＤ用ステムＡに比較して、金属ベース部材６１と素子マウント部材６７とのろう付け面積が増大することによってろう付け強度が増大し、素子マウント部材６７の耐衝撃性，耐振動性が向上するのみならず、素子マウント部材６７の体積が増大することによつてその熱容量が増大すること、および素子マウント部材６７の底面が金属ベース部材６１の底面に近付くことによって、熱放散性が向上するという特長がある。
【００３４】
【ステム実施態様８】
また、図２１に示す第８実施態様のＬＤ用ステムＨのように、金属ベース部材７１に素子マウント部材７７の底面よりも小さい凹部７１ｂを形成するとともに、素子マウント部材７７の底面に前記凹部７１ｂと略同一寸法の凸部７７ｂを形成し、かつ全面にろう材層を形成した素子マウント部材７７の凸部７７ｂを前記凹部７１ｂに挿入してろう付けするものにも適用することができる。このようなＬＤ用ステムＨにおいても、前記第７実施態様のＬＤ用ステムＧとほぼ同様の特長が得られる。
【００３５】
【ステム実施態様９】
また、上記第７ないし第８実施態様のＬＤ用ステムＧ，Ｈでは、金属ベース部材６１，７１側に凹部６１ｂ，７１ｂを形成して、この凹部６１ｂ，７１ｂに、全面にろう材層を形成した素子マウント部材６７の底部全体または底部に形成した凸部７７ｂを挿入してろう付けする場合について説明したが、凹凸の関係は逆にしてもよい。
【００３６】
【ステム実施態様１０】
また、上記第１〜第８実施態様のＬＤ用ステムＡ〜Ｈとして、金属ベース部材１〜７１の形状が円形状のものについて説明したが、もし、必要ならば、矩形状その他任意の形状のものにも実施可能である。
【００３７】
【ステム実施態様１１】
さらに、第１実施態様のＬＤ用ステムＡにおける金属ベース部材１の上面に、金属キャップの位置決め用の突起ないし凹部を形成したものでもよい。
【００３８】
なお、図９に示す金属ベース部材１と素子マウント部材７とのろう付け治具１００，１１０と、図１１に示すリード６，６の封着治具２００，２１０とは、別々の構造のものについて説明したが、図１１に示す封着治具２００，２１０を、図９に示す金属ベース部材１と素子マウント部材７とのろう付け時に、ろう付け治具１００，１１０の代わりに共用することもできる。
そのような場合、治具の種類が単一になり、治具の製作原価および管理費を節減できるという特長がある。
【００３９】
【発明の効果】
本発明のＬＤ用ステムの製造方法は、金属ベース部材のリード封着孔にガラスを介してリードを気密に封着するとともに、前記金属ベース部材に良熱伝導性の素子マウント部材をろう付けしてなるレーザダイオード用ステムの製造方法であって、前記金属ベース部材と素子マウント部材との少なくとも一方のろう付け面にリードの封着温度よりも高い融点のろう材層を形成する工程と、前記金属ベース部材と前記素子マウント部材とを組立てる工程と、全体を加熱して前記ろう材層を溶融させることにより両者をろう付けする工程と、前記金属ベース部材のリード封着孔にガラスを介してリードを封着する工程とを有することを特徴とするレーザダイオード用ステムの製造方法であるから、素子マウント部材の素子マウント面にプレス加工による位置修正作業を施す場合に、リードが存在しない状態で実施できるので、位置修正作業を容易に実施できる。また、金属ベース部材と素子マウント部材とのろう付け部分に一々微小なろう材片を１個ずつ供給する煩雑な工程が省け、工数低減ができるのみならず、ろう材片の過剰供給や供給漏れによるろう付け不良発生がなくなるし、ろう付け部分に必要な適量のろう材量が容易に確保されて、安定した品質のレーザ用ステムが製造できるという特有の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における工程ブロック図
【図２】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における金属ベース部材の出発材料である鉄板材の要部断面図
【図３】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様におけるリード封着孔形成後の鉄板材の要部断面図
【図４】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における金属ベース部材の断面図
【図５】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における銅めっき層形成後の金属ベース部材の断面図
【図６】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における素子マウント部材の出発材料である銅板材の要部断面図
【図７】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における素子マウント部材の断面図
【図８】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における全面に銀層形成後の素子マウント部材の断面図
【図９】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における金属ベース部材と素子マウント部材とのろう付け前の組立て状態の断面図
【図１０】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における金属ベース部材と素子マウント部材とのろう付け後の断面図
【図１１】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの第１製造実施態様における金属ベース部材および素子マウント部材のろう付け構体をガラスタブレットおよびリードとともに封着治具に組立てた状態の断面図
【図１２】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの断面図
【図１３】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの斜視図
【図１４】 本発明の第１実施態様のレーザダイオード用ステムＡの平面図
【図１５】 本発明の第２実施態様のレーザダイオード用ステムＢの平面図
【図１６】 本発明の第３実施態様のレーザダイオード用ステムＣの平面図
【図１７】 本発明の第４実施態様のレーザダイオード用ステムＤの断面図
【図１８】 本発明の第５実施態様のレーザダイオード用ステムＥの断面図
【図１９】 本発明の第６実施態様のレーザダイオード用ステムＦの断面図
【図２０】 本発明の第７実施態様のレーザダイオード用ステムＧの断面図
【図２１】 本発明の第８実施態様のレーザダイオード用ステムＨの断面図
【図２２】 従来のレーザダイオード用ステムＩの斜視図
【図２３】 従来のレーザダイオード用ステムＩの平面図
【図２４】 従来のレーザダイオード用ステムＩの断面図
【図２５】 従来のレーザダイオード用ステムＩの第１の製造方法について説明する断面図
【図２６】 従来のレーザダイオード用ステムＩの第２の製造方法について説明する断面図
【符号の説明】
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ レーザダイオード用ステム
１、１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１ 金属ベース部材
１ａ 金属ベース部材の周面
２ リード封着孔
３ａ、４ａ 位置決め用切欠き部
４ 銅めっき層
５ ガラス
５ａ ガラスタブレット
６ リード
７、１７、２７、３７、４７、５７、６７、７７ 素子マウント部材
７ａ、１７ａ、２７ａ、３７ａ、３７ａ，４７ａ，５７ａ 素子マウント部材のＬＤ素子マウント面
８ 銀層（ろう材層）
９、３９，４９，５９，６９，７９ ろう材
１０ 鉄板材
１７ｂ、２７ｂ 素子マウント部材の周面
２０ 銅板材
３１ａ、４１ａ，５１ａ 金属ベース部材の上面
４０、５０，６０ 傾斜面部
６１ｂ，７１ｂ 凹部
７７ｂ 素子マウント部材の底面に形成された凸部
Claims (5)
- 金属ベース部材のリード封着孔にガラスを介してリードを気密に封着するとともに、前記金属ベース部材に良熱伝導性の素子マウント部材をろう付けしてなるレーザダイオード用ステムの製造方法であって、前記素子マウント部材の全面にリードの封着温度よりも高い融点のろう材層を形成する工程と、前記金属ベース部材と前記素子マウント部材とを組立てる工程と、全体を加熱して前記ろう材層を溶融させることにより両者をろう付けする工程と、前記金属ベース部材のリード封着孔にガラスを介してリードを封着する工程とを有することを特徴とするレーザダイオード用ステムの製造方法。
- 前記金属ベース部材の上面に、前記素子マウント部材の底部の形状とほぼ一致する凹部を形成する工程と、この凹部に前記素子マウント部材の底部を挿入する工程と、全体を加熱して前記ろう材層を溶融させることにより素子マウント部材をろう付けする工程とを有することを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード用ステムの製造方法。
- 前記金属ベース部材の上面に、前記素子マウント部材の底部より小さい形状の凹部を形成するとともに前記素子マウント部材の底部に前記凹部に一致する凸部を形成する工程と、前記凹部に前記素子マウント部材の凸部を挿入する工程と、全体を加熱して前記ろう材層を溶融させて素子マウント部材をろう付けする工程とを有することを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード用ステムの製造方法。
- 前記ろう材層が銀層であることを特徴とする請求項１乃至３に記載のレーザダイオード用ステムの製造方法。
- 前記金属ベース部材と前記素子マウント部材とを組立てる工程で用いるろう付け治具と、前記金属ベース部材のリード封着孔にガラスを介してリードを封着する工程で用いる封着治具とが、同一構造であることを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード用ステムの製造方法。
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