JPH01171290A - 光半導体アセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 概要 光通信又は光伝送の分野で使用される光半導体モジュー
ルの構成要素である光半導体アセンブリに関し、 長期間安定して高い光結合効率を維持することを目的と
し、 光半導体素子が固定されたチップキャリアとレンズが固
定されたレンズホルダとを一体的に固定してなる光半導
体アセンブリにおいて、前記チップキャリアを、前記光
半導体素子が固定される比較的に熱伝導率の高い部分と
前記レンズホルダに固定される比較的に熱伝導率の低い
部分とから形成し、前記比較的に熱伝導率の低い部分と
前記レンズホルダとをレーザ溶接にて固定して構成する
。

産業上の利用分野 本発明は、光通信又は光伝送の分野で使用される光半導
体モジュールの構成要素である光半導体アセンブリに関
する。

光ファイバを光伝送路として使用する例えば光通信シス
テムにおいては、半導体レーザ（ＬＤ）及び発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）等の光半導体素子の出射光を光フアイバ
内に導入するために、光半導体素子と光フアイバ入射端
面とを所定の位置関係で固定しこれらの間に集光用のレ
ンズを設けてなる光半導体モジュールが使用される。こ
の種の光半導体上ジュールにおいては、構成部品相互間
の位置関係が直接的に光結合効率に影響を及ばずから、
各構成部品は１μｍ以下という極めて高い精度で位置決
めされることが要求される。また、長期間この位置決め
精度が維持されることが要求される。

以下の説明においては、発光系の光半導体モジュールに
ついて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されず
、レンズの集光作用の共通性により発光系の光半導体モ
ジュールと可逆的に機能する受光系の光半導体モジュー
ルにも適用可能である。

ｉ迷Ｊと１頂 第５図は従来の光半導体モジュールの一例を説明するた
めの図である。光半導体素子４１の出射光は、レンズ４
２により概略平行光ビームとされて光アイソレータ４３
を順方向に透過ひ、さらにグリンロツドレンズ４４．４
５により集束されて光ファイバ４６に導入される。この
ような光半導体モジュールを製造する場合には、光半導
体素子４１及びレンズ４２を所定の位置関係で固定保持
して光半導体アセンブリ４７とし、一方、グリンロツド
レンズ４５及び光ファイバ４６を所定の位置関係で固定
保持してファイバアセンブリ４８とし、これらのアセン
ブリと光アイソレータ４３及びグリンロッドレンズ４４
とを一体化するように組立てている。このように構成部
品をアセンブリ化しているのは、アセンブリ同士の位置
関係を調整することにより簡単に光軸調整を行なうため
である。

第６図は光半導体アセンブリ４７の一構成例を説明づる
ための図である。　ＬＤ　（半導体レーザ）等の光半導
体素子４１が固定されたチップキャリア５１と、レンズ
４２が固定されたレンズホルダ５２とを所定の位置関係
で固定したものである。

この固定は、レンズ４２によるコリメート光の光ビーム
形状及び光軸方向が所定範囲内となるように行なわれ、
これにより上述したアセンブリ同士の位置調整をもって
所定値以上の光結合効率が達成されるようになっている
。

発明が解決しようとする問題点 光半導体アセンブリにおいてチップキャリアとレンズホ
ルダとを固定するに際し、従来は、接着剤による固定又
は半田付けによる固定が行なわれていた。しかし、接着
剤による固定であると、接着剤の固化に長時間を要し、
また、温度変化が加えられると固定強度が低下する等の
問題が生じていた。一方、半田付けによる固定であると
、チップキャリアの材質が素子の放熱のために熱伝導率
の高いものであることから比較的低温度（例えば１５０
度程度）で溶融する半田を用いざるを得す、このような
半田は固定後にクリープを生じるから、固定当初の光結
合効率が長期間にわたり安定に維持されないという問題
を生じていた。これらの問題を解浦するためにレーザ溶
接の採用が提案され得るが、レーザ溶接を行なう場合に
は被溶接材の熱伝導率が低いことが要求されるので、高
い熱伝導率が必要とされるチップキャリアをレーザ溶接
することは実際上困難である。

本発明はこのような事情に鑑みて創作されたもので、長
期間安定して高い光結合効率を維持することが可能な光
半導体アセンブリの提供を目的としている。

問題点を解決するための手段 第１図は本発明の原理図である。

本発明の光半導体アセンブリは、光半導体素子１が固定
されたチップキャリア２とレンズ３が固定されたレンズ
ホルダ４とを一体的に固定して構成されている。

チップキャリア２は、光半導体素子１が固定される比較
的に熱伝導率の高い部分５とレンズホルダ４に固定され
る比較的に熱伝導率の低い部分６とから形成されている
。

そして、前記比較的に熱伝導率の低い部分６と前記レン
ズホルダ４は、レーザ溶接にて固定されている。

作　　　用 本発明において、チップキャリアの光半導体素子が固定
される部分の熱伝導率を比較的高くしているのは、光半
導体素子を発光させるときに副次的に発生する熱によっ
て光半導体素子が破損することを防止するためである。

すなわち、この熱は、チップキャリアの比較的に熱伝導
率が高い部分を介して空気中に放熱される。また、チッ
プキャリアのレンズホルダに固定される部分の熱伝導率
を比較的低くしているのは、レーザ照射部分の局所的な
溶融を可能とし、これによりレーザ溶接を可能とするた
めである。

このように本発明では熱伝導率が高く放熱性の良好な部
分と熱伝導率が低くレーザ溶接性の良好な部分とからチ
ップキャリを形成しているので、チップキャリアとレン
ズホルダとをレーザ溶接することができ、又、一般にレ
ーザ溶接部分はクリープによる経時的な変化がほとんど
ないから、当初の光結合効率が長期間維持される。

実　　施　　例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の実施例を示す光半導体アセンブリの部
分断面側面図である。チップキャリア１１は、光半導体
素子１６がその上面端部に固着されるヒートシンク部１
２とレンズホルダ支持部１３とを例えばろう付けにより
一体化して形成されている。ヒートシンク部１２は、光
半導体素子１６についての放熱性を良好ならしめるため
に、ＣＵ等の熱伝導率の高い材質から形成されている。

レンズホルダ支持部１３は、例えば５ＵＳ３０４等の比
較的熱伝導率の低い材質からなる直方体ブロックにレン
ズホルダ装着孔１３ａを形成してなる。レンズホルダ１
４はチップキャリアのレンズボルダ１支持部１３と同質
の材料からなり、そのレンズ装着孔１４ａには球状のレ
ンズ１５が例えば圧入により装着されている。

上記チップキャリア１１とレンズホルダ１４とを固定す
るに際しては、レンズホルダ１４をレンズホルダ装着孔
１３ａ内で上下方向に摺動させて適当位置にて図中Ａで
示される摺動端部をレーザ溶接すれば良い。この場合に
、チップキャリアのレンズホルダ支持部１３及びレンズ
ホルダ１４の熱伝導率は低いから、レーザ照射部分は局
部的に溶融・凝固して、経時的に変形することのない溶
接部分が形成されるものである。

第３図は本発明の他の実施例を示す光半導体アセンブリ
の部分断面側面図である。この実施例ではヒートシンク
部２２にネジ２２ａを形成し、レンズホルダ支持部２３
に該ネジ２２ａが螺合するネジ穴２３ａを形成し、これ
によりヒートシンク部２２とレンズホルダ支持部２３と
を一体化してチップキャリア２１としている。この構成
によれば、前実施例のようにろう付けのための加熱が不
要であるから、予め光半導体素子１６をヒートシンク部
２２に固定した後にヒートシンク部２２とレンズホルダ
支持部２３とを固定することもでき、製造作業順序の自
由度が増大する。

第４図（ａ）は本発明のさらに他の実施例を示す光半導
体アセンブリの正面図であり、同図（ｂ）はその側面図
である。この実施例では、チップキャリア３３の構成要
素であるヒートシンク部３１及びレンズホルダ支持部３
２のうちレンズホルダ支持部３２に平坦面３２ａを形成
し、レンズホルダ３４に概略円状の透孔３４ａを形成し
ておき、これらチップキャリア３３及びレンズホルダ３
４を、上記平坦面３２ａに囲動可能な平坦面３５ｂを有
し且つ上記透孔３４ａ内で摺動可能な突起３５ａを有す
るスペーサ３５を介して一体化するようにしている。こ
のような構造とすれば、平坦面３２ａ上におけるスペー
サ３５の摺動により紙面に垂直な平面内におけるレンズ
１５の位置調整が可能となり、また透孔３４ａ内におけ
るスペーサの突起３５８の摺動によりレンズ１５と光半
導体素子１６間の距離を調整することが可能となるから
、レーザ溶接に先立ち所望の位置関係を設定することが
できる。レーザ溶接は、レンズホルダ支持部３２とスペ
ーサ３５とについては例えばＢで示される摺ｆ７１端部
で、レンズホルダ３４とスペーサ３５とについては例え
ばＣで示される摺動端部で行なうことができる。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、光半導体素子が
固定されるチップキャリアとレンズが固定されるレンズ
ホルダとの固定に際しレーザ溶接の採用が可能となるか
ら、本発明の光半導体アセンブリを用いて構成される光
デバイスにあって長期間安定して高い光結合効率を維持
することが可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の実施例を示す光半導体アセンブリの部
分断面側面図、 第３図は本発明の他の実施例を示す光半導体アセンブリ
の部分断面側面図、 第４図（ａ）は本発明のさらに他の実施例を示す光半導
体アセンブリの正面図、同図（ｂ）はその側面図、 第５図は従来の光半導体モジュールの一例を説明するた
めの図、 第６図は同光半導体モジュールの構成要素である光半導
体アセンブリの説明図である。 １．１６・・・光半導体素子、 ２．１１，２１．３３・・・チップキャリア、３．１５
・・・レンズ、 ４．１４．３４・・・レンズホルダ、 １２．２２．３１・・・ヒートシンク部、１３．２３．
３２・・・レンズホルダ支持部。 １：尤半善俸雫条 ネ４５日月の１代！ｆ　図 第１図 １１　：　＋ップキτリア １２　：　ヒートシンク音下 １３　：　　レシス゛ネルタ゛支セナを下１４　；　レ
ンズホルダ 第２図 イ（巴　０　炙づＬ牽５イ列　図 第３図 ３３　：　＋ブブキマリア ３４　：　レンヌ゛ホルタ゛ ３５；　スペーサ 更１こイ名の　笑う支已イダ１１　　図第４図 ４日　：　ファイへアセシフ゛リ イメｌドミイ列図 第５図 ４７　：　九、ｆ−尊イをアゼシフ゛り寸足来イ列囚 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光半導体素子（１）が固定されたチップキャリア（２）
   とレンズ（３）が固定されたレンズホルダ（４）とを一
   体的に固定してなる光半導体アセンブリにおいて、 前記チップキャリア（２）を、前記光半導体素子（１）
   が固定される比較的に熱伝導率の高い部分（５）と前記
   レンズホルダ（４）に固定される比較的に熱伝導率の低
   い部分（６）とから形成し、 前記比較的に熱伝導率の低い部分（６）と前記レンズホ
   ルダ（４）とをレーザ溶接にて固定してなることを特徴
   とする光半導体アセンブリ。