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
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract 5
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- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
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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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