JPH04337688A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JPH04337688A
JPH04337688A JP3110085A JP11008591A JPH04337688A JP H04337688 A JPH04337688 A JP H04337688A JP 3110085 A JP3110085 A JP 3110085A JP 11008591 A JP11008591 A JP 11008591A JP H04337688 A JPH04337688 A JP H04337688A
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JP
Japan
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semiconductor laser
wiring
peltier element
metal base
laser device
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JP3110085A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Shigeno
重野 和男
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To reduce a parasitic inductance of a wiring and to simultaneously obtain cooling capacity in a semiconductor laser having a Peltier element for high speed response operation. CONSTITUTION:An insulating board 5 is placed on a metal base 4 mounted on a Peltier element, and a semiconductor laser 1 is coupled to a signal input line 10 by a bonding wire 7 via a strip line 6. Both characteristics in which an S21 parameter is 4GHz and a cooling capacity is 45 deg.C, are simultaneously performed.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ装置に関し
、特にペルチェ素子内蔵の半導体レーザ装置で広帯域な
応答性能を有するものに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a semiconductor laser device having a built-in Peltier element and having wide-band response performance.

【0002】0002

【従来の技術】ペルチェ素子内蔵の半導体レーザ装置に
関して、後に詳述するように、トレードオフの関係にな
り得る2つの基本特性がある。はじめに、その応答帯域
特性と冷却能力をそれぞれの機構について整理し、従来
の技術について言及する。
2. Description of the Related Art Regarding semiconductor laser devices incorporating a Peltier element, there are two basic characteristics that may be in a trade-off relationship, as will be explained in detail later. First, the response band characteristics and cooling capacity of each mechanism will be summarized, and conventional technologies will be discussed.

【0003】第1の応答帯域特性では半導体レーザチッ
プの帯域も当然ながら、ギガビット対応の域ではパッケ
ージの帯域が考慮されなければならない。特に信号ライ
ンの寄生インピーダンスは帯域を損う主因であり、極力
低減する必要がある。
[0003] In the first response band characteristic, the band of the semiconductor laser chip is of course considered, but in the gigabit compatible area, the band of the package must be taken into account. In particular, the parasitic impedance of the signal line is the main cause of loss of bandwidth and must be reduced as much as possible.

【0004】図5(a),(b)((a)は平面図,(
b)は断面図である)によりこの種の半導体レーザ装置
の構成を大略述べる。半導体レーザ1はヒートシンク2
を介して金属ベース4の上のチップキャリアあるいは金
属ベース突起部3にマウントされている。金属ベース4
にはレンズ18が内包されており、金属ベース先端部4
aには先端をフェルール20で保護された光ファイバ2
1がスライドリング19によりYAG溶接固定されてい
る。これら一連の構造により半導体レーザ1からの出力
光は光ファイバ21に結合される。また、後方出力光を
モニタするホトダイオード16も金属ベース4上にマウ
ントされる。金属ベース4はペルチェ素子22を介して
金属ケース23の内部にとりつけられ、フェルール20
と金属ケース23はハンダ24により接続封止されてい
る。チップサーミスタ17は半導体レーザ1に隣接して
チップキャリアあるいは金属ベース突起部3の上にマウ
ントされている。
5(a), (b) ((a) is a plan view, ((a) is a plan view, (
b) is a sectional view), the configuration of this type of semiconductor laser device will be roughly described. Semiconductor laser 1 is heat sink 2
It is mounted on the chip carrier on the metal base 4 or on the metal base protrusion 3 via the metal base 4 . metal base 4
A lens 18 is included in the metal base tip 4.
In a, there is an optical fiber 2 whose tip is protected by a ferrule 20.
1 is fixed by YAG welding with a slide ring 19. The output light from the semiconductor laser 1 is coupled to the optical fiber 21 by this series of structures. A photodiode 16 for monitoring rear output light is also mounted on the metal base 4. The metal base 4 is attached to the inside of the metal case 23 via the Peltier element 22, and the ferrule 20
and metal case 23 are connected and sealed with solder 24. Chip thermistor 17 is mounted adjacent to semiconductor laser 1 on a chip carrier or metal base protrusion 3 .

【0005】2Gb/sを越えるデジタル伝送の応用に
は、図5のように、所謂バタフライ型の金属ケース23
を用いることが通常であり、また、半導体レーザ1には
分布帰還型半導体レーザを用い、光アイソレータ25を
レンズ18とフェルール20の間に挿入することが多い
。このバタフライ型金属ケース23はリード端子の内壁
側に多層配線の棚部分8を設けることが可能であり、本
発明はこの棚部分と金属ベース4上の半導体レーザ1と
の接続配線に関するものになる。
[0005] For applications of digital transmission exceeding 2 Gb/s, a so-called butterfly-type metal case 23 is used as shown in FIG.
In addition, a distributed feedback semiconductor laser is often used as the semiconductor laser 1, and an optical isolator 25 is often inserted between the lens 18 and the ferrule 20. This butterfly-type metal case 23 can be provided with a multilayer wiring shelf portion 8 on the inner wall side of the lead terminal, and the present invention relates to the connection wiring between this shelf portion and the semiconductor laser 1 on the metal base 4. .

【0006】図3および図4に示した従来例について説
明する。これらの図は半導体レーザ1より金属ケースリ
ード端子配線棚部8に至る結線の形状を示している。
The conventional example shown in FIGS. 3 and 4 will be explained. These figures show the shape of the connection from the semiconductor laser 1 to the metal case lead terminal wiring shelf 8.

【0007】図4はワイヤボンディングによるダイレク
トな配線を行う例である。この場合半導体レーザ1と信
号入力ライン10との間ではボンディングワイヤ7自身
のインダクタンスが、またケース接地電極9と金属ベー
ス4の間でのボンディングワイヤ7での接地も弱く、高
周波信号に対しては、金属ベース4が金属ケース(図5
の23)に対してペルチェ素子(図5の22)を介して
浮動状態になってしまう。このため、図6の破線に見ら
れるような周波数応答特性上にディップがあらわれ、高
速でのデジタル変調での波形歪が生ずる。
FIG. 4 shows an example of direct wiring by wire bonding. In this case, the inductance of the bonding wire 7 itself is weak between the semiconductor laser 1 and the signal input line 10, and the grounding of the bonding wire 7 between the case grounding electrode 9 and the metal base 4 is weak, so that high frequency signals are not affected. , the metal base 4 is a metal case (Fig. 5
23), it becomes a floating state via the Peltier element (22 in FIG. 5). For this reason, a dip appears in the frequency response characteristic as shown by the broken line in FIG. 6, and waveform distortion occurs in high-speed digital modulation.

【0008】一方、図3のリボンリードによる結線では
上記のような接地の弱さは解消され、周波数応答特性は
改善される。
On the other hand, in the ribbon lead connection shown in FIG. 3, the above-mentioned weak grounding is eliminated and the frequency response characteristics are improved.

【0009】さて、ここで第2の主要特性である冷却能
力に関する視点に転じてみる。この種のペルチェ素子内
蔵の半導体レーザ装置では通常半導体レーザを25℃に
保つため、ケース温度の最悪値65℃に対して40℃の
冷却能力が必要となる。この冷却能力の阻害要因はペル
チェ素子(図5の22)自体からの放熱が金属ベース4
の上に配線あるいはフェルールを通じて還流してくるこ
とである。
Now, let's turn to the second major characteristic, which is the cooling capacity. In this type of semiconductor laser device with a built-in Peltier element, the semiconductor laser is normally kept at 25°C, so a cooling capacity of 40°C is required for the worst case temperature of 65°C. The reason for the inhibition of this cooling ability is the heat dissipation from the Peltier element (22 in Figure 5) itself.
This means that it flows back through the wiring or ferrule above the ferrule.

【0010】0010

【発明が解決しようとする課題】即ち図3の従来例では
リボンリード14による接続が放熱の還流を増加させる
ために所要の冷却能力45℃が達成出来ず40℃程度に
制限されるという問題点があった。一方、ボンディング
ワイヤにより接続していた図4の従来例では、45℃の
冷却能力は達成できていたが、前述の通り応答帯域が制
限され、2Gb/sを越えるデジタル伝送には対応でき
ない。
[Problems to be Solved by the Invention] That is, in the conventional example shown in FIG. 3, the connection using the ribbon lead 14 increases heat dissipation circulation, so the required cooling capacity of 45°C cannot be achieved, and the cooling capacity is limited to about 40°C. was there. On the other hand, in the conventional example shown in FIG. 4, which was connected by bonding wires, a cooling capacity of 45° C. was achieved, but as mentioned above, the response band was limited and it could not support digital transmission exceeding 2 Gb/s.

【0011】以上のように従来の技術では、応答帯域特
性と冷却能力とはある種トレードオフの関係となり、同
時に改善することができないという問題点を有していた
As described above, the conventional technology has a problem in that there is a trade-off relationship between response band characteristics and cooling capacity, and it is not possible to improve them at the same time.

【0012】0012

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、半導体レーザを金属ケース内のペルチェ素子の上
に搭載する半導体レーザ装置において、金属ケースの信
号入力用リード端子と半導体レーザ間の配線が前記ペル
チェ素子上に搭載される絶縁基板の表面のストリップラ
インを介しており、そのストリップラインと前記リード
端子はワイヤボンディングで配線する、著しくはさらに
、それら半導体レーザ、絶縁基板を1つの金属基板上に
固定して前記ペルチェ素子の上に搭載されており、その
絶縁基板上のパターンとして前記信号ラインのストリッ
プライン近傍にまで並存する接地電極パターンを設け、
その接地電極パターンと前記金属基板は前記絶縁基板の
貫通孔を通してソルダーにより接続され、また前記接地
電極パターンと前記金属パッケージの接地リード端子の
間はワイヤボンディングにより接続されていることを特
徴とする。
[Means for Solving the Problems] A semiconductor laser device of the present invention is a semiconductor laser device in which a semiconductor laser is mounted on a Peltier element in a metal case, and in which wiring between a signal input lead terminal of the metal case and the semiconductor laser is provided. is via a strip line on the surface of the insulating substrate mounted on the Peltier element, and the strip line and the lead terminal are wired by wire bonding. A ground electrode pattern is fixedly mounted on the Peltier element, and a ground electrode pattern is provided as a pattern on the insulating substrate that extends to the vicinity of the strip line of the signal line.
The ground electrode pattern and the metal substrate are connected by solder through the through hole of the insulating substrate, and the ground electrode pattern and the ground lead terminal of the metal package are connected by wire bonding.

【0013】[0013]

【実施例】次に本発明について図面を参照して実施例を
説明する。先に大略を説明した図5は本発明の第1実施
例の結線方法を示し、図1にその結線部分を抽出して示
している。
Embodiments Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5, which has been briefly described above, shows the wiring method according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1 shows the wiring portion extracted.

【0014】半導体レーザ1,ヒートシンク2は従来と
全く同じである。金属ベース4上にストリップライン6
を有する絶縁基板5が搭載され、半導体レーザからは約
0.5mmの間隔でストリップライン6の片端にワイヤ
ボンディングで結線する。もう一方の片端は金属ベース
4の端部と合わせ、金属ケースのリード端子配線棚部8
上の信号入力ライン10のパターンと対向するようにし
、この間の配線の長さを最短とするように高さも揃える
。金属ベース4と棚部8の間隔は0.3mm程度が限度
である。この場合ケース接地電極9と金属ベース4の表
面との間は絶縁基板5の厚み分段差を有するので両者間
のワイヤボンディングはやや長めになる。
The semiconductor laser 1 and heat sink 2 are exactly the same as those of the conventional device. Strip line 6 on metal base 4
The semiconductor laser is connected to one end of a strip line 6 at an interval of about 0.5 mm by wire bonding. The other end is aligned with the end of the metal base 4, and the lead terminal wiring shelf part 8 of the metal case is
They are arranged to face the pattern of the signal input line 10 above, and the heights are also made to be the same so that the length of the wiring between them is the shortest. The maximum distance between the metal base 4 and the shelf 8 is about 0.3 mm. In this case, since there is a step between the case ground electrode 9 and the surface of the metal base 4 by the thickness of the insulating substrate 5, the wire bonding between the two becomes slightly longer.

【0015】この方法による半導体レーザ装置の特性と
しては、図4の従来例と同様の45℃の冷却能力を有し
たまま、周波数応答特性はディップの深さを約5bBに
まで改善している。
As for the characteristics of the semiconductor laser device manufactured by this method, the frequency response characteristic has been improved to a dip depth of about 5 bB while maintaining a cooling capacity of 45° C. similar to that of the conventional example shown in FIG.

【0016】図2は、本発明の第2実施例を示すもので
ある。ここでは絶縁基板5を大きくして表面の配線パタ
ーンをストリップライン6およびシート抵抗を用いて5
0Ωのマッチング抵抗11,バイアスを半導体レーザ1
に印加するための抵抗12および抵抗13を配し、同時
にストリップライン6の近傍にも接地パターンを配して
いるのが特徴である。この接地パターンは貫通孔15に
よりソルダーで金属ベース4と接している。この例では
接地側のボンディング段差もなく、信号入力ライン同様
最短パターンでの接地配線が可能となり、また、ストリ
ップライン6を接地パターンで囲むことで、浮動性を改
善できる効果が発揮される。即ち、この実施例では図6
に実線で示したカットオフ周波数が4GHzでディップ
が見られないという良好な周波数特性を得ることが出来
、また、同時に冷却能力も第1実施例同様に45℃を確
保することが出来た。また、バイアス抵抗12の先には
チップインダクタおよびチップコンデンサを搭載するパ
ターンを絶縁基板5上に設け、バイアスラインからの周
波数特性への悪影響を遮断することに成功した。
FIG. 2 shows a second embodiment of the invention. Here, the insulating substrate 5 is enlarged and the wiring pattern on the surface is formed using strip lines 6 and sheet resistors.
0Ω matching resistor 11, bias semiconductor laser 1
A characteristic feature is that a resistor 12 and a resistor 13 are arranged for applying voltage to the strip line 6, and a ground pattern is also arranged near the strip line 6 at the same time. This ground pattern is in contact with the metal base 4 through the through hole 15 with solder. In this example, there is no bonding step difference on the ground side, and as with the signal input line, ground wiring can be done with the shortest pattern, and by surrounding the strip line 6 with the ground pattern, the floating property can be improved. That is, in this example, FIG.
It was possible to obtain good frequency characteristics in which no dip was observed at a cutoff frequency of 4 GHz, which is shown by the solid line, and at the same time, the cooling capacity was also able to be maintained at 45° C. as in the first embodiment. Further, a pattern for mounting a chip inductor and a chip capacitor on the tip of the bias resistor 12 was provided on the insulating substrate 5, thereby successfully blocking the negative influence from the bias line on the frequency characteristics.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体レーザ装置は、ペルチェ素子上の金属ベースに、絶縁
基板を搭載し、その表面のストリップラインを用いて、
細く長いボンディングワイヤを信号入力ラインに用いる
のを避け、あるいは、そのストリップラインの近傍を接
地パターンで囲うことで、周波数特性を良好にし、同時
に、ケース内壁の配線棚部と金属ベースとの配線は短い
ボンディングワイヤとすることにより、冷却能力を損わ
ないという効果を有する。
[Effects of the Invention] As explained above, the semiconductor laser device according to the present invention has an insulating substrate mounted on a metal base on a Peltier element, and uses strip lines on the surface of the insulating substrate.
By avoiding the use of thin and long bonding wires for signal input lines, or by surrounding the strip line with a ground pattern, you can improve the frequency characteristics. At the same time, the wiring between the wiring shelf on the inner wall of the case and the metal base By using a short bonding wire, there is an effect that the cooling capacity is not impaired.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の第一実施例による結線方式を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a wiring system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第二実施例による結線方式を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a wiring system according to a second embodiment of the present invention.

【図3】従来例による結線方式を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a conventional wiring system.

【図4】もう一つの従来例による結線方式を示す図。FIG. 4 is a diagram showing another conventional wiring system.

【図5】本発明の第一実施例による半導体レーザ装置の
構造を示す平面図(a)と縦断面図(b)。
FIG. 5 is a plan view (a) and a longitudinal cross-sectional view (b) showing the structure of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第二実施例による半導体レーザ装置の
周波数応答特製を図4の従来例と比較して示した図。
6 is a diagram illustrating the frequency response customization of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention in comparison with the conventional example of FIG. 4; FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    半導体レーザ 2    ヒートシンク 3    チップキャリアまたは金属ベース突起部4 
   金属ベース 5    絶縁基板 6    ストリップライン 7    ボンディングワイヤ 8    金属ケースリード端子配線棚部9    ケ
ース接地電極 10    信号入力ライン 11    マッチング抵抗 12    バイアス抵抗 13    バイアス抵抗 14    リボンリード 15    貫通孔 16    モニタ用ホトダイオード 17    チップサーミスタ 18    レンズ 19    スライドリング 20    フェルール 21    光ファイバ 22    ペルチェ素子 23    金属ケース 24    ハンダ 25    光アイソレータ
1 Semiconductor laser 2 Heat sink 3 Chip carrier or metal base protrusion 4
Metal base 5 Insulating substrate 6 Strip line 7 Bonding wire 8 Metal case lead terminal wiring shelf 9 Case ground electrode 10 Signal input line 11 Matching resistor 12 Bias resistor 13 Bias resistor 14 Ribbon lead 15 Through hole 16 Monitor photodiode 17 Chip thermistor 18 Lens 19 Slide ring 20 Ferrule 21 Optical fiber 22 Peltier element 23 Metal case 24 Solder 25 Optical isolator

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  半導体レーザを金属ケース内のペルチ
ェ素子の上に搭載する半導体レーザ装置において、該金
属ケースのリード端子と該半導体レーザとの間の配線が
、該ペルチェ素子上に搭載される絶縁基板の表面のスト
リップラインを介しており、該絶縁基板端の該ストリッ
プラインと該リード端子はワイヤボンディングで配線し
たことを特徴とする半導体レーザ装置。
1. In a semiconductor laser device in which a semiconductor laser is mounted on a Peltier element in a metal case, wiring between a lead terminal of the metal case and the semiconductor laser is connected to an insulator mounted on the Peltier element. 1. A semiconductor laser device, wherein wiring is provided through a strip line on a surface of a substrate, and the strip line and the lead terminal at an end of the insulating substrate are wired by wire bonding.
【請求項2】  請求項1記載の半導体レーザ装置にお
いて、該半導体レーザおよび該絶縁基板は1つの金属基
板上に固定されて該ペルチェ素子の上に搭載されており
、該絶縁基板表面に該ストリップライン近傍にまで並存
する接地電極パターンを設け、該金属基板と該接地電極
パターンの間は該絶縁基板の貫通孔を通してソルダーに
よりまた該接地電極パターンと該金属ケースの接地リー
ド端子の間はワイヤボンディングによりそれぞれ接続さ
れていることを特徴とする半導体レーザ装置。
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser and the insulating substrate are fixed on one metal substrate and mounted on the Peltier element, and the strip is formed on the surface of the insulating substrate. A ground electrode pattern is provided that extends close to the line, and solder is applied between the metal substrate and the ground electrode pattern through a through hole in the insulating substrate, and wire bonding is applied between the ground electrode pattern and the ground lead terminal of the metal case. A semiconductor laser device characterized in that the semiconductor laser device is connected to each other by.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63160289A (en) * 1986-12-24 1988-07-04 Hitachi Ltd Light-emitting element module
JPS63177044U (en) * 1987-05-08 1988-11-16
JPH01276787A (en) * 1988-04-28 1989-11-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Laser diode chip carrier
JPH02271585A (en) * 1989-04-12 1990-11-06 Mitsubishi Electric Corp Laser diode module
JPH031587A (en) * 1989-05-29 1991-01-08 Nec Corp Semiconductor laser device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63160289A (en) * 1986-12-24 1988-07-04 Hitachi Ltd Light-emitting element module
JPS63177044U (en) * 1987-05-08 1988-11-16
JPH01276787A (en) * 1988-04-28 1989-11-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Laser diode chip carrier
JPH02271585A (en) * 1989-04-12 1990-11-06 Mitsubishi Electric Corp Laser diode module
JPH031587A (en) * 1989-05-29 1991-01-08 Nec Corp Semiconductor laser device

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