JPH02278782A - 半導体発光素子用ヒートシンク - Google Patents

半導体発光素子用ヒートシンク

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JPH02278782A
JPH02278782A JP1100432A JP10043289A JPH02278782A JP H02278782 A JPH02278782 A JP H02278782A JP 1100432 A JP1100432 A JP 1100432A JP 10043289 A JP10043289 A JP 10043289A JP H02278782 A JPH02278782 A JP H02278782A
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JP
Japan
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semiconductor light
laser diode
heat sink
emitting element
thin film
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JP1100432A
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English (en)
Inventor
Keisaku Tomita
冨田 恵作
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
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    • H01L2224/49111Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires
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    • H01SDEVICES 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
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    • H01S5/024Arrangements for thermal management

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体発光素子用ヒートシンクの構造に関する
〔従来の技術〕
近年、動的単一軸モードで発振するDFB−LD(分析
帰還型レーザダイオード)の発展とともに、特に幹線系
光通信システムにおいては中継器間隔の長距離化、高速
直接変調による大容量化が進行中である。現在までのと
ころ既に1.2Gb/s、1.8 Gb/sの光通信シ
ステムが実用化に達し、さらに欧米を中心として2.4
Gb/sの光通信システムが開発段階に入っている。こ
のような超高速光通信システムにおいては、用いられる
レーザダイオード、フォトダイオードの発光デバイス・
受光デバイスの超高速動作もさることながらレーザダイ
オードのドライブ回路、フォトダイオードのプリアンプ
等のIC化など発光・受光デバイスを含めた総合的なイ
ンピーダンスの低減が求められている。発光素子、例え
ばレーザダイオードを搭載するキャリアについて述べれ
ば、従来のこの種の高速動作用のキャリアは可能な限り
変調信号の入るリード線からレーザダイオードまでの距
離を短くする様配慮されていた。
第3図は従来の高速同作用のレーザダイオードのキャリ
アの斜視図である。リード線14からレーザダイオード
11までのインダクタンス低減のため、キャリア15自
体の微小化、ボンディングワイヤ13の多数本化等の工
夫がなされている。ところで通常レーザダイオードのド
ライブ回路の出力インピーダンスは50Ω程度になって
いることが多いが、一方でレーザダイオードの直列抵抗
は7Ω程度であり、このままでは変調信号がレーザダイ
オード直前で反射され、レーザダイオードに効率良く変
調信号が重畳されない、そのため、第3図の様なキャリ
アに搭載されたレーザダイオードを実際に使用する際に
はリード線14とレーザダイオードのドライブ回路の出
力端との間に43Ω程度の抵抗を接続していた。この点
を改良し、がつレーザダイオードのドライブ回路からレ
ーザダイオードまでのインダクタンスをも低減すべく考
え出されたのが、レーザダイオードの融着面に薄膜抵抗
を有するヒートシンクである。
第4図はレーザダイオードの融着面に薄膜抵抗を有する
ヒートシンクにレーザダイオードがマウントされた状態
を示す斜視図である。リード線14から入ってきた変調
信号はヒートシンク12に形成された薄膜抵抗112を
介してレーザダイオード11に重畳される。この際薄膜
抵抗の抵抗値はレーザトリミング法等により調節できる
なめ、レーザダイオードのドライブ回路の出力インピー
ダンスに合わせて調節が可能で必ずしも43Ω程度の抵
抗値に限ったものではない。またこれら従来の例では半
導体発光素子の一例としてレーザダイオードとしたが特
に限定したものではない。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の半導体発光素子用ヒートシンクは、半導
体発光素子を融着する部分と薄膜抵抗との間を熱的に分
離する構造を有していないなめ、薄膜抵抗で発生した熱
が発光素子に達し、半導体発光素子のpn接合部の温度
を上昇させ発光素子の外部微分量子効率を劣化させると
いう欠点がある0例えばレーザダイオードにおいてバイ
アス電流20mAにマーク率50%、振幅80m A 
p −pのNRZの変調信号を重畳するという駆動状況
を想定すると、この場合は直流動作時に換算して60m
A程度の駆動状況に相当し、薄膜抵抗部では、P =4
3X (0,06) ” =0.15Wの電力が消費さ
れる。この時、薄膜抵抗には発熱が生じ、薄膜抵抗から
レーザダイオードの融着部までの熱抵抗が140°C/
W程度の薄膜抵抗付ヒートシンクでは約20℃もの温度
上昇がみられる。薄τ・・・温度 C・・・熱容量 によって時間的・空間的に伝搬する。
第5図は薄膜抵抗で生じた熱がレーザダイオードの融着
部に熱伝撤する経路を示す断面図(第5図A)と、薄膜
抵抗からの熱流入によって生じた閾値の上昇、外部微分
量子効率の低下の様子を示す模式図(第5図B)である
。薄膜抵抗12で発生した熱はレーザダイオード11に
熱流入経路115を通じて流入する。薄膜抵抗112か
らレーザダイオード11までの熱流入経路115のうち
、ヒートシンク12の表面近傍を通る経路はヒートシン
クから外気への熱放出のためにヒートシンクの内部の熱
流入経路より熱抵抗が大きい。従って熱抵抗の最も小さ
いヒートシンク内部の経路を通ってレーザダイオードに
熱が流入し、レーザダイオードのpn接合の温度上昇を
招く、薄膜抵抗で生じた熱の50%程度がレーザダイオ
ードのpn接合の温度上昇に寄与したとすれば、例えば
1.55μm帯InGaAsP  BHレーザでは閾値
が約15%程度上昇し、外部微分量子効率が約15%程
度低下する。
第5図Bに薄膜抵抗からの熱流入による閾値の上昇、外
部微分量子効率の低下め様子を示す模式図を記す、第5
図Bに示された2本のI−L特性のうち実線はデユーテ
ィ比1%程度のパルス駆動時を表し、この場合には薄膜
抵抗部の温度上昇はきわめて小さい。点線は、例えばバ
イアス電流20mAに、マーク率50%、振幅80m 
A p −pの変調信号を重畳して動作させた場合であ
る。閾値の上昇的15%、外部微分量子効率の低下的1
5%としてI−L特性を描いた。
以上述べてきたように、半導体発光素子を融着する面に
薄膜抵抗を有する従来の半導体発光素子用ヒートシンク
では、薄膜抵抗で生じた熱が半導体発光素子に流入し、
素子特性の劣化を招くという欠点を有していた。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、薄膜抵抗部で
発生した熱が半導体発光素子に伝わらないヒートシンク
構造を提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体発光素子用ヒートシンクは、半導体発光
素子を融着する面に薄膜抵抗を有し、かつ半導体発光素
子の融着部と薄膜抵抗部との間に熱抵抗をもつ構造を有
している。
〔実施例1〕 次に本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の第1の実施例を示す斜視図である。リ
ード線14を通じて外部から入力された変調信号は、ヒ
ートシンクのレーザダイオード融着面に形成された薄膜
抵抗112を通じてレーザダイオード11に重畳される
。薄膜抵抗部112とレーザダイオード11の融着部と
の間には一方で生じた熱が他方に及ばないような十分大
きな熱抵抗(少くとも50%C/W以上)を生じさせる
溝113が形成されているために通常使用される直流電
流換算で60mA程度の駆動状況でも、薄膜抵抗で生じ
た熱はヒートシンク12を通して放熱される。この際に
形成する溝の幅及び深さはヒートシンクの熱伝導率や薄
膜抵抗の熱抵抗等の物理定数によるが、ヒートシンクの
厚さをt、溝の深さをd、幅をWとし、またヒートシン
クが十分大きな熱だめに融着されていれば、少くとも 2d+W>t の不等式を満たすような溝を形成すれば薄膜抵抗で生じ
た熱はレーザダイオードに及ぶことなくヒートシンクが
融着した熱だめに放熱される。この実施例では熱抵抗が
少くとも50℃/Wとなるよう溝形状を定めた。このよ
うにしてレーザダイオードの素子特性の劣化、即ち、薄
膜抵抗で発生した熱がレーザダイオードに流入しpn接
合部の温度上昇を招くことによって生じる閾値の上昇、
外部微分量子効率の低下を引き起こすことなく、ドライ
ブ回路の出力インピーダンスにマツチングがとれ、かつ
ドライブ回路からのインダクタンスを低減した半導体素
子用ヒートシンクが得られる。
本実施例においては半導体発光素子の一例としてレーザ
ダイオードとしたが特に限定したものではない。
〔実施例2〕 第2図は本発明の第2の実施例示す斜視図である。第1
の実施例と同様リード線14を通じて外部から入力され
た変調信号は、ヒートシンクのレーザダイオード融着面
に形成された薄膜抵抗112を通じてレーザダイオード
11に重畳される。薄膜抵抗部112とレーザダイオー
ド11の融着部との間には一方で生じた熱が他方に及ば
ないような十分大きな熱抵抗を生じさせる段差114が
形成されているために通常使用される直流電流換算で6
0m A程度の駆動状況でも、薄膜抵抗で生じた熱はヒ
ートシンク12を通して拡散される。この際に形成する
段差の深さはヒートシンクの熱伝導率や、薄膜抵抗の熱
抵抗等の物理定数によるが、ヒートシンクの薄膜抵抗部
の厚さをt、段差をd、薄膜抵抗から段差までの距離を
gとし、ヒートシンクが十分大きな熱だめに融着されて
いれば、少くともd+Jl)   t の不等式を満たすような段差を形成すれば薄膜抵抗で生
じた熱は半導体発光素子に及ぶことなくヒートシンクを
融着した熱だめに放熱される。このようにしてレーザダ
イオードの素子特性の劣化、即ち、薄膜抵抗で発生した
熱がレーザダイオードに流入しpn接合部の温度上昇を
招くことによって生じる閾値の上昇、外部微分量子効率
の低下、を引き起こすことなく、ドライブ回路の出力イ
ンピーダンスにマツチングがとれ、かつドライブ回路か
らのインダクタンスを低減した半導体素子用ヒートシン
クが得られる。
本実施例においては半導体発光素子の一例としてレーザ
ダイオードとしたが特に限定したものではない。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は半導体発光素子の融着部と
薄膜抵抗との間に一方で生じた熱が他方に及ばないよう
な十分大きな熱抵抗を生じさせる溝、あるいは段差を有
しているために、薄膜抵抗で生じた熱が半導体発光素子
に及んでpn接合部の温度上昇を招くことがない。した
がって半導体発行素子の閾値上昇、外部微分量子効率の
低下等の半導体発光素子の特性を劣化させることなく、
ドライブ回路の出力インピーダンスにマツチングがとれ
、かつ、ドライブ回路から半導体発光素子までのリード
インダクタンスを低減できる効果がある。
・・・ボンディングワイヤ、14・・・リード線、15
・・・キャリア、112・・・薄膜抵抗、113・・・
溝、114・・・段差、115・・・レーザダイオード
への熱流入経路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体発光素子を融着する面に薄膜抵抗を有し、該半導
    体発光素子の融着部と該薄膜抵抗部との間に熱抵抗をも
    つ構造を備えたことを特徴とする半導体発光素子用ヒー
    トシンク。
JP1100432A 1989-04-19 1989-04-19 半導体発光素子用ヒートシンク Pending JPH02278782A (ja)

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JP1100432A JPH02278782A (ja) 1989-04-19 1989-04-19 半導体発光素子用ヒートシンク

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JP1100432A JPH02278782A (ja) 1989-04-19 1989-04-19 半導体発光素子用ヒートシンク

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JPH02278782A true JPH02278782A (ja) 1990-11-15

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ID=14273790

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JP1100432A Pending JPH02278782A (ja) 1989-04-19 1989-04-19 半導体発光素子用ヒートシンク

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JP (1) JPH02278782A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH054534U (ja) * 1991-02-18 1993-01-22 三菱電機株式会社 レーザダイオードチツプキヤリア
JPH0520358U (ja) * 1991-08-20 1993-03-12 三菱電機株式会社 レーザダイオードチツプキヤリア

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH054534U (ja) * 1991-02-18 1993-01-22 三菱電機株式会社 レーザダイオードチツプキヤリア
JPH0520358U (ja) * 1991-08-20 1993-03-12 三菱電機株式会社 レーザダイオードチツプキヤリア

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