JPH01187991A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH01187991A JPH01187991A JP63013019A JP1301988A JPH01187991A JP H01187991 A JPH01187991 A JP H01187991A JP 63013019 A JP63013019 A JP 63013019A JP 1301988 A JP1301988 A JP 1301988A JP H01187991 A JPH01187991 A JP H01187991A
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- Japan
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- semiconductor laser
- heat sink
- laser crystal
- cuw
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
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- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
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- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、信頼性、並びに高温動作に優れる半導体レー
ザ装置に関する。
ザ装置に関する。
従来、この種のレーザ装置としては、A)ヒートシンク
。とじて放熱を良くするために熱伝導率の良いCuを使
用し、半導体レーザ結晶7を半導体レーザ結晶に近い熱
膨張係数を持っSi 10にAuSn又はAuSi等の
ハードソルダ11で固着し然る後にSi片10をCuヒ
ートシンク8にロー材を用いて固着した構造(図3a)
と、B)ヒートシンク8としてCuを使用し、半導体レ
ーザ結晶7とCuの熱膨張係数の差を吸収するために、
In等のソフトソルダ12で固着した構造(図3b)お
よびC)ステムベース9及びステムベースに近いヒート
シンクの部分をFe一体で作製し、半導体レーザ結晶7
をハードソルダ11でSi片10に固着し、さらにSi
片をFeヒー1〜シンク13にロー材を用いて固着した
構造〈図3C)等がある。
。とじて放熱を良くするために熱伝導率の良いCuを使
用し、半導体レーザ結晶7を半導体レーザ結晶に近い熱
膨張係数を持っSi 10にAuSn又はAuSi等の
ハードソルダ11で固着し然る後にSi片10をCuヒ
ートシンク8にロー材を用いて固着した構造(図3a)
と、B)ヒートシンク8としてCuを使用し、半導体レ
ーザ結晶7とCuの熱膨張係数の差を吸収するために、
In等のソフトソルダ12で固着した構造(図3b)お
よびC)ステムベース9及びステムベースに近いヒート
シンクの部分をFe一体で作製し、半導体レーザ結晶7
をハードソルダ11でSi片10に固着し、さらにSi
片をFeヒー1〜シンク13にロー材を用いて固着した
構造〈図3C)等がある。
上述した従来の構成は以下の欠点がある。すなわち、ソ
フトソルダ(In等)を用いて半導体レーザ結晶をヒー
トシンクに固着した構造(図3b)では、熱放散は良い
が、ソフトソルダが高温に弱いために、高温での素子の
劣化が大きいこと、並びにソルダのInと、半導体レー
ザ結晶の電極メタルのAuとが反応し、熱抵抗を増加す
る(K、Fujiwara et al、Appl
、Phy3.LeH,35,P86(1979>等の欠
点があり、又Aの構造(図3a)ではソルダの劣化は少
いが、Siの熱伝導率が1.45(W/cm、deg)
とあまり大きくないために、高温での動作が不利になる
他、熱膨張係数が(2,5xl○−6/deg)であり
、半導体レーザ結晶材料であるGaAs (6,63X
1 0− 6 /dy) 、 I nP (
4。 7 5 X 1 0 − 6/deg)と
離れていることも、ストレスの原因となり、不利である
。又、Cの構造(図3C)ではSiを用いているなめに
上述の問題があり、且つ、Feのヒートシンクを使用し
ているために熱伝導率は016W/cm、degとCu
の4、OIW/cm、degよつさらに熱的、信頼性的
に不利になっている。
フトソルダ(In等)を用いて半導体レーザ結晶をヒー
トシンクに固着した構造(図3b)では、熱放散は良い
が、ソフトソルダが高温に弱いために、高温での素子の
劣化が大きいこと、並びにソルダのInと、半導体レー
ザ結晶の電極メタルのAuとが反応し、熱抵抗を増加す
る(K、Fujiwara et al、Appl
、Phy3.LeH,35,P86(1979>等の欠
点があり、又Aの構造(図3a)ではソルダの劣化は少
いが、Siの熱伝導率が1.45(W/cm、deg)
とあまり大きくないために、高温での動作が不利になる
他、熱膨張係数が(2,5xl○−6/deg)であり
、半導体レーザ結晶材料であるGaAs (6,63X
1 0− 6 /dy) 、 I nP (
4。 7 5 X 1 0 − 6/deg)と
離れていることも、ストレスの原因となり、不利である
。又、Cの構造(図3C)ではSiを用いているなめに
上述の問題があり、且つ、Feのヒートシンクを使用し
ているために熱伝導率は016W/cm、degとCu
の4、OIW/cm、degよつさらに熱的、信頼性的
に不利になっている。
本発明では従来技術に於る、熱放散は良いが、高温動作
が困難(C1」ヒートシンク+ソフトソルダーの組合せ
、構造B)及び部材の耐熱性は良いが残留ストレスと、
熱放散が不充分(Siヒートシンク+ハードソルダの組
合せ、構造A、C)という欠点を解決することを目的と
して半導体レーザ結晶が固着するヒートシンクにCuW
を使用し、ハードソルダで半導体レーザ結晶を固着した
構造とした。
が困難(C1」ヒートシンク+ソフトソルダーの組合せ
、構造B)及び部材の耐熱性は良いが残留ストレスと、
熱放散が不充分(Siヒートシンク+ハードソルダの組
合せ、構造A、C)という欠点を解決することを目的と
して半導体レーザ結晶が固着するヒートシンクにCuW
を使用し、ハードソルダで半導体レーザ結晶を固着した
構造とした。
、図4に示した主なヒートシンク材料の特性かられかる
ように、CuWは他の材料に比べて半導体レーザ結晶を
構成するGaAsやInP等の熱膨張係数に近い熱膨張
係数を有しており、また熱伝導率もCuを除いた他の材
料より良いため、CuWをヒートシンクに用いた本発明
の半導体レーザ装置は半導体レーザ結晶の温度が上昇し
ても熱放散が良好に行われ、半導体レーザ結晶に加わる
ストレスもほとんどなく、熱放散と高温動作並びに信頼
性向上を同時に達成できる。
ように、CuWは他の材料に比べて半導体レーザ結晶を
構成するGaAsやInP等の熱膨張係数に近い熱膨張
係数を有しており、また熱伝導率もCuを除いた他の材
料より良いため、CuWをヒートシンクに用いた本発明
の半導体レーザ装置は半導体レーザ結晶の温度が上昇し
ても熱放散が良好に行われ、半導体レーザ結晶に加わる
ストレスもほとんどなく、熱放散と高温動作並びに信頼
性向上を同時に達成できる。
〔実施例1〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。図1に
、本発明の一実施例を示す。Fe製のステムベース4上
に、CuWのヒートシンク2が、ロー付されている。そ
の上に、AuSn等のハードソルダ3を介して、半導体
レーザ結晶1が、固着されている。
、本発明の一実施例を示す。Fe製のステムベース4上
に、CuWのヒートシンク2が、ロー付されている。そ
の上に、AuSn等のハードソルダ3を介して、半導体
レーザ結晶1が、固着されている。
〔実施例2〕
図2に本発明の実施例2を示す。Fe製のステムベース
4上にCuのヒートシンク8がロー付されている。その
上にハンダ6を介して第2のCuWのヒートシンク5が
固着されている。さらにハードソルダ(AuSn等)を
介して半導体レーザ結晶1が固着されている。本構造に
より実施例1と同様に熱放散と、高温動作並びに信頼性
向上を同時に達成している。本実施例に於ては、ヒート
シンクをCuWヒートシンク5とCuヒートシンク8の
2つの部分に分割しているために、半導体レーザ結晶上
を第2のヒートシンク(CuWヒートシンク)5にサブ
マウントした状態でステムく8と4を含む)にマウント
する事になり、CuWヒートシンク5が半導体レーザ結
晶1より大きく、且つ硬いことからハンドリングが容易
になるという利点がある。このためステムの軸と、レー
ザビームの光軸を合せることも容易になる。
4上にCuのヒートシンク8がロー付されている。その
上にハンダ6を介して第2のCuWのヒートシンク5が
固着されている。さらにハードソルダ(AuSn等)を
介して半導体レーザ結晶1が固着されている。本構造に
より実施例1と同様に熱放散と、高温動作並びに信頼性
向上を同時に達成している。本実施例に於ては、ヒート
シンクをCuWヒートシンク5とCuヒートシンク8の
2つの部分に分割しているために、半導体レーザ結晶上
を第2のヒートシンク(CuWヒートシンク)5にサブ
マウントした状態でステムく8と4を含む)にマウント
する事になり、CuWヒートシンク5が半導体レーザ結
晶1より大きく、且つ硬いことからハンドリングが容易
になるという利点がある。このためステムの軸と、レー
ザビームの光軸を合せることも容易になる。
以上説明したように、本発明は半導体レーザ結晶を、熱
伝導率のほぼ等しいCuWヒートシンクにマウントする
ため、半導体レーザ結晶には、はとんとストレスがかか
らず、且つハードソルダで固着できるため、高温動作を
可能にしている。さらに従来使用していたSiよりも、
CuWの方が熱伝導率が大きいために、高温での動作は
より容易になっている。筆者達で実験したところ、^。
伝導率のほぼ等しいCuWヒートシンクにマウントする
ため、半導体レーザ結晶には、はとんとストレスがかか
らず、且つハードソルダで固着できるため、高温動作を
可能にしている。さらに従来使用していたSiよりも、
CuWの方が熱伝導率が大きいために、高温での動作は
より容易になっている。筆者達で実験したところ、^。
=0.78μmのウェハーを20ツトに分け、−方を図
3aの構造に組立て、他方を本発明の構造に組立て、9
0°C5mWでのAPC試験を行ったところ本発明の駆
動電流の劣化率は、従来′WI造の約半分であった。
3aの構造に組立て、他方を本発明の構造に組立て、9
0°C5mWでのAPC試験を行ったところ本発明の駆
動電流の劣化率は、従来′WI造の約半分であった。
【図面の簡単な説明】
図11図2は本発明の実施例を示す図、図3a。
b、cは従来技術の例を示す図、図4は半導体レーザ結
晶並びに主要ヒーI・シンク材料の熱伝導率、熱膨張率
を示す図である。 1.7・・半導体レーザ結晶、3,11・・・ハードソ
ルダ(AnSn、AnSi等)、2.5−・・CuWヒ
ートシンク、8・・・Cuヒートシンク、13・・・F
eヒートシンク、4.9・・・ステムベース、12・・
・ソフトソルダ(In等)、6・・・ロー材(ハンダ等
)、1o・・・Si。
晶並びに主要ヒーI・シンク材料の熱伝導率、熱膨張率
を示す図である。 1.7・・半導体レーザ結晶、3,11・・・ハードソ
ルダ(AnSn、AnSi等)、2.5−・・CuWヒ
ートシンク、8・・・Cuヒートシンク、13・・・F
eヒートシンク、4.9・・・ステムベース、12・・
・ソフトソルダ(In等)、6・・・ロー材(ハンダ等
)、1o・・・Si。
Claims (1)
- 少くとも、半導体レーザ結晶の、固着するヒートシン
ク部分を、CuW合金にて構成し、該、半導体レーザ結
晶と、CuW合金を、ハードソルダで固着したことを特
徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63013019A JPH01187991A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63013019A JPH01187991A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01187991A true JPH01187991A (ja) | 1989-07-27 |
Family
ID=11821436
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63013019A Pending JPH01187991A (ja) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01187991A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0442591A (ja) * | 1990-06-08 | 1992-02-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
US6042442A (en) * | 1996-02-28 | 2000-03-28 | Nec Corporation | Enhancement in bonding strength in field emission electron source |
JP2001160648A (ja) * | 1999-09-24 | 2001-06-12 | Mitsui Chemicals Inc | 半導体レーザ装置 |
-
1988
- 1988-01-22 JP JP63013019A patent/JPH01187991A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0442591A (ja) * | 1990-06-08 | 1992-02-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
US6042442A (en) * | 1996-02-28 | 2000-03-28 | Nec Corporation | Enhancement in bonding strength in field emission electron source |
JP2001160648A (ja) * | 1999-09-24 | 2001-06-12 | Mitsui Chemicals Inc | 半導体レーザ装置 |
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