JPH0514434B2 - - Google Patents

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JPH0514434B2
JPH0514434B2 JP6546683A JP6546683A JPH0514434B2 JP H0514434 B2 JPH0514434 B2 JP H0514434B2 JP 6546683 A JP6546683 A JP 6546683A JP 6546683 A JP6546683 A JP 6546683A JP H0514434 B2 JPH0514434 B2 JP H0514434B2
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chip
fixed
stem
semiconductor laser
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Akira Ishii
Norihiro Minoha
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Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は発光半導体装置に関するものである。[Detailed description of the invention] 〔Technical field〕 The present invention relates to a light emitting semiconductor device.

〔背景技術〕[Background technology]

オーデイオデイスク、ビデオデイスク、光通信
等の発光源として発光半導体装置が使用されてい
る。
2. Description of the Related Art Light-emitting semiconductor devices are used as light-emitting sources for audio disks, video disks, optical communications, and the like.

従来、たとえば、オーデイオデイスク用発光半
導体装置として、1981年9月1日付の日経エレク
トロニクス138〜151頁に示すように、銅のステム
に固定した銅のポストの内側面に半導体レーザー
素子(チツプ)をシリコンまたは銅のサブマウン
トを介して固定し、かつ金属製のキヤツプをステ
ムに気密的に取り付け、前記チツプ等を封止した
構造が知られている。また、チツプのサブマウン
トへの取付けにあたつてはチツプを光を出射する
活性層(光導波路)がサブマウント側に位置する
ように取付ける、いわゆるジヤンクシヨン・ダウ
ンの構造を採用したものが多い。ジヤンクシヨ
ン・ダウンの取付け構造を採用する理由は、半導
体レーザー素子の動作時に発生する熱を、サブマ
ウントを通して効率的に逃がし、素子の特性安定
を図るためである。このジヤンクシヨン・ダウン
の構造はたとえば、特開昭50−81771号公報およ
び実開昭50−150270号公報に示されているよう
に、光通信用の半導体レーザー装置にも同様に採
用されている。
Conventionally, for example, as a light-emitting semiconductor device for an audio disk, a semiconductor laser element (chip) was mounted on the inner surface of a copper post fixed to a copper stem, as shown in Nikkei Electronics, September 1, 1981, pages 138-151. A structure is known in which the chip is fixed via a silicon or copper submount, and a metal cap is hermetically attached to the stem to seal the chip and the like. Furthermore, when mounting the chip on the submount, many devices employ a so-called juncture-down structure in which the chip is mounted so that the active layer (optical waveguide) that emits light is located on the submount side. The reason for adopting the juncture-down mounting structure is to efficiently dissipate the heat generated during the operation of the semiconductor laser element through the submount, thereby stabilizing the characteristics of the element. This juncture-down structure is similarly employed in semiconductor laser devices for optical communication, as shown in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-81771 and Japanese Utility Model Application No. 50-150270.

しかし、このようなジヤンクシヨン・ダウンの
構造を採用すると、光を出射する活性層(チツプ
表面から数μmだけ内側に形成される)がサブマ
ウントにほとんど近接して配設されるためチツプ
の表面には活性層(光導波路)が見えなくなる。
この状態であると、光通信用半導体レーザー装置
の組立ての際、光フアイバーと半導体レーザー素
子との光軸合せが困難であるという欠点がある。
特にステムの状態で出荷し、ユーザーが所望のパ
ツケージに組込む場合に、光導波路が見えないと
他の光学系との光軸合わせがむずかしい。
However, when such a juncture-down structure is adopted, the active layer that emits light (formed several micrometers inward from the chip surface) is placed almost close to the submount, so it does not touch the chip surface. The active layer (optical waveguide) becomes invisible.
In this state, there is a drawback that it is difficult to align the optical axes of the optical fiber and the semiconductor laser element when assembling the semiconductor laser device for optical communication.
Particularly when the optical waveguide is shipped as a stem and the user assembles it into a desired package, it is difficult to align the optical axis with other optical systems if the optical waveguide is not visible.

そこで、本出願人はチツプの熱放散性を低下さ
せることなく、かつ光導波路が組立時に見えるよ
うにするために、第1図で示すようなチツプ取付
構造を開発した。
Therefore, the present applicant has developed a chip mounting structure as shown in FIG. 1 in order to make the optical waveguide visible during assembly without reducing the heat dissipation properties of the chip.

すなわち、この構造では光軸合せ作業時にサブ
マウント1上に固定されたチツプ2の上面に光導
波路が見えるいわゆるジヤンクシヨン・アツプの
構造となつている。しかし、ジヤンクシヨン(活
性層)とサブマウントとの間隔がジヤンクシヨ
ン・ダウンの構造と比較して大幅に長くなる(光
導波路を構成する活性層はたとえば100μmの厚
さのチツプにおいて表面から3μm程度の深さに
位置する。)ことから、熱伝達経路長が大きくな
つた物の熱抵抗解消に見合うような熱伝導性の良
好な物質、たとえば、シリコンカーバイト
(SiC)でサブマウントを形成している。このSiC
は絶縁性であるため、チツプ下面からの電極取り
出しを従来のように、サブマウント、ステムと伝
導させることができない。そこで、ステム3上
に、Pb−Sn−Inからなるソルダー4を介して、
サブマウント1が固定されサブマウント1上面
(上面はあらかじめCr、Auが蒸着されていて金属
層5が形成されている。)にPb−Snからなる鑞材
6を介してそれぞれチツプ2および金片7が固定
され、この金片7上にワイヤ8が接続された構造
を採用することによつて、チツプ2の下部電極の
取り出しを行なつている。また、チツプ2の上部
電極にはワイヤ9が接続される。なお、パツケー
ジへの組込みはステムの取付孔10を利用してね
じ止めし、その後、ワイヤボンデイングを行な
う。
That is, this structure has a so-called juncture-up structure in which the optical waveguide is visible on the top surface of the chip 2 fixed on the submount 1 during optical axis alignment work. However, the distance between the junction (active layer) and the submount is significantly longer than in the junction-down structure (for example, the active layer constituting the optical waveguide is placed at a depth of about 3 μm from the surface of a chip with a thickness of 100 μm). (located at . This SiC
Since it is insulative, it is not possible to conduct the electrodes from the bottom of the chip to the submount and stem as in the conventional case. Therefore, a solder 4 made of Pb-Sn-In is placed on the stem 3.
The submount 1 is fixed, and a chip 2 and a gold piece are respectively attached to the upper surface of the submount 1 (the upper surface has been vapor-deposited with Cr and Au to form a metal layer 5) through a solder material 6 made of Pb-Sn. The lower electrode of the chip 2 can be taken out by adopting a structure in which a metal piece 7 is fixed and a wire 8 is connected to the metal piece 7. Further, a wire 9 is connected to the upper electrode of the chip 2. Incidentally, when assembling the stem into the package, the stem is screwed using the mounting hole 10, and then wire bonding is performed.

この構造は光軸合せ作業時にチツプ2の表面に
光導波路が1条の筋となつて見えることから光軸
合せが容易かつ正確にできる特長があるが、新に
つぎに記すような欠点が生じることが本発明者に
よつてあきらかとされた。
This structure has the advantage that the optical waveguide can be seen as a single line on the surface of the chip 2 during optical axis alignment, making it easy and accurate to align the optical axis, but it also has the following drawbacks: This has been made clear by the inventor.

(1) 高速用長波長半導体レーザー装置は高速で変
調を行なうが、この際、サブマウント1はSiC
なる絶縁体であることから、容量が生じ、変調
特性に悪影響を与える。このため、サブマウン
ト1はできる限り小さいことが望しい。しか
し、チツプ2および金片6の2つをサブマウン
ト上に載置固定する構造では、たとえば、チツ
プ2および金片6が縦横300〜400μm程度の矩
形体となつているため、最小でもサブマウント
1は縦1mm、横0.5mm程度しかならず、容量低
減が図れない。
(1) High-speed long-wavelength semiconductor laser devices perform high-speed modulation, but in this case, submount 1 is made of SiC
Since it is an insulator, capacitance occurs, which adversely affects modulation characteristics. For this reason, it is desirable that the submount 1 be as small as possible. However, in the structure in which the chip 2 and the metal piece 6 are placed and fixed on the submount, for example, since the chip 2 and the metal piece 6 are rectangular bodies of about 300 to 400 μm in length and width, at least the submount 1 is only about 1 mm long and 0.5 mm wide, making it impossible to reduce the capacity.

(2) チツプ2は熱に対して弱いため、高い温度で
熱処理することができず組立時にあつてもたと
えば約200℃以上の温度にすることができない。
このため、サブマウント1をステム3に取り付
ける鑞材4、チツプ2および金片6をサブマウ
ント1に取り付ける鑞材5は低融点半田を使用
している。また、この半田はステム3およびサ
ブマウント1にあらかじめ蒸着によつて被着し
ておく、そして最初にチツプ2および金片6を
サブマウント1に固定し、その後このサブマウ
ント1をステム3に固定する。しかし、この方
法はステム3にサブマウント1を固定する際、
チツプ2および金片6をサブマウント1に固定
している半田も溶けるため、チツプ2および金
片6の位置がずれ易いおそれがある。
(2) Since the chip 2 is sensitive to heat, it cannot be heat-treated at a high temperature, and even during assembly, it cannot be heated to a temperature of about 200° C. or higher, for example.
Therefore, the solder material 4 for attaching the submount 1 to the stem 3, the solder material 5 for attaching the chip 2 and the gold piece 6 to the submount 1 are made of low melting point solder. In addition, this solder is applied to the stem 3 and submount 1 in advance by vapor deposition, and the chip 2 and the gold piece 6 are first fixed to the submount 1, and then this submount 1 is fixed to the stem 3. do. However, when fixing submount 1 to stem 3, this method
Since the solder fixing the chip 2 and the metal piece 6 to the submount 1 also melts, there is a possibility that the position of the chip 2 and the metal piece 6 may easily shift.

(3) 前記(1)で記したように、サブマウント1は縦
1mm、横0.5mmと小さいため、300〜400μm□ の
チツプ2および金片6を機械的に固定すること
は難しい。また、前記(2)で記したように、サブ
マウント1をステム3に固定する作業も、サブ
マウント1上のチツプ2および金片6が移動し
易い状態にあることからサブマウント1全体を
保持してステム3に固定する自動機の適用も難
しく、これら接続作業は手作業でせざるを得ず
作業性が悪い。
(3) As described in (1) above, since the submount 1 is small, measuring 1 mm in length and 0.5 mm in width, it is difficult to mechanically fix the chip 2 and gold piece 6, which are 300 to 400 μm square. In addition, as mentioned in (2) above, when fixing the submount 1 to the stem 3, the tip 2 and the gold piece 6 on the submount 1 are in a state where they are easy to move, so the entire submount 1 is held. It is also difficult to use an automatic machine to fix this to the stem 3, and these connection operations must be done manually, resulting in poor workability.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は絶縁性サブマウントを介して半導体レ
ーザー素子をステムに固定した発光半導体装置に
おけるサブマウント容量の低減化を図ることにあ
る。
The present invention aims to reduce the submount capacitance in a light emitting semiconductor device in which a semiconductor laser element is fixed to a stem via an insulating submount.

本発明の他の目的は、光通信システムにおいて
より確かな通信が可能な光フアイバー付レーザダ
イオード装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a laser diode device with an optical fiber that enables more reliable communication in an optical communication system.

本発明の他の目的は、同一出力では従来よりも
遠くまで情報伝送が可能な光フアイバー付レーザ
ダイオード装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an optical fiber-equipped laser diode device that is capable of transmitting information over a longer distance than conventional devices with the same output.

本発明の他の目的は、高速にて長波長通信の変
調が可能な光フアイバー付レーザダイオード装置
を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a laser diode device with an optical fiber capable of modulating long wavelength communication at high speed.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な
特徴は、本明細書の記述および添付図面からあき
らかになるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本願において開示される発明のうち代表的なも
のの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、Cuステームと、その主面が、一つ
の半導体レーザー素子のみを固定しかつワイヤボ
ンデングが可能な程度の小領域であり、該主面に
Cr層、Au層が順次形成されたSiCからなるサブ
マウントと、上下面に金系材料からなる電極が形
成され、光導波路が上部電極に近接したジヤンク
シヨンアツプの高速用長波長半導体レーザ素子
と、シングル・モード・フアイバーと、モニター
フアイバーとを有し、前記サブマウントはAu−
Snからなる高融点鑞材を介してジヤンクシヨン
アツプの形態を保つて前記半導体レーザー素子が
固定され、かつその半導体レーザー素子側部に近
接する前記サブマウント主面の一部にワイヤが接
続され、前記半導体レーザ素子の上部電極にワイ
ヤが接続され、前記半導体レーザー素子に対する
先端の相対的光軸合せ精度が±0.2乃至0.3μm以
内にしたシングル・モード・フアイバーが銀鑞材
により前記ステムに固定され、さらに前記モニタ
ーフアイバーが前記ステムにその先端を前記半導
体レーザー素子の光導波路の他方に近接させるよ
うに固定されて成る光フアイバー付レーザダイオ
ード装置である。
In other words, the Cu stem and its main surface are small enough to fix only one semiconductor laser element and wire bonding is possible.
A junction-up high-speed long-wavelength semiconductor laser device with a submount made of SiC on which a Cr layer and an Au layer are sequentially formed, electrodes made of a gold-based material on the top and bottom surfaces, and an optical waveguide close to the top electrode. , a single mode fiber, and a monitor fiber, and the submount is Au-
The semiconductor laser element is fixed in a junction-up form via a high-melting-point solder material made of Sn, and a wire is connected to a part of the main surface of the submount adjacent to the side of the semiconductor laser element, A wire is connected to the upper electrode of the semiconductor laser element, and a single mode fiber whose tip relative to the semiconductor laser element has an optical axis alignment accuracy of within ±0.2 to 0.3 μm is fixed to the stem by silver brazing material. Further, the monitor fiber is fixed to the stem so that its tip is brought close to the other optical waveguide of the semiconductor laser element.

実施例 1 第2図は本発明の一実施例による半導体レーザ
ー素子取付構造を示す斜視図、第3図a,bは同
じく半導体レーザー素子取付構造の製造方法を示
す説明図である。
Embodiment 1 FIG. 2 is a perspective view showing a semiconductor laser device mounting structure according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3a and 3b are explanatory diagrams similarly showing a manufacturing method of the semiconductor laser device mounting structure.

最初に半導体レーザー素子(発光半導体素子)
取付構造について説明する。
First semiconductor laser device (light emitting semiconductor device)
The mounting structure will be explained.

第2図に示すように、熱伝導率の高い金属、た
とえば銅(Cu)からなる矩形板状のステム3の
上面には高融点鑞材4、たとえばAu−Sn(融点
380℃)によつてSiC(シリコンカーバイト)から
なるサブマウント(支持体)1が固定されてい
る。また、このサブマウント1は上面(主面)全
域に順次Cr、Auが数千Å〜1μm程度蒸着され金
属層5を形成している。そして、この上には低融
点鑞材6、たとえば半田(Pb−Sn;融点180℃)
によつて上下面にAu系電極を有する半導体レー
ザー素子(チツプ)2が固定されている。チツプ
2は第2図中二点鎖線で示すように、光導波路1
1が上、すなわち、サブマウント主面に接する面
とは逆となる面側に位置するように、いわゆるジ
ヤンクシヨン・アツプの状態で固定されている。
また、ステム3には取付孔10が2つ設けられて
いる。
As shown in FIG. 2, a high melting point brazing material 4, such as Au-Sn (melting point
A submount (support body) 1 made of SiC (silicon carbide) is fixed at a temperature of 380°C. Further, the submount 1 has a metal layer 5 formed by sequentially depositing Cr and Au to a thickness of several thousand Å to 1 μm over the entire upper surface (principal surface). On top of this is a low melting point brazing material 6, such as solder (Pb-Sn; melting point 180°C).
A semiconductor laser element (chip) 2 having Au-based electrodes on the upper and lower surfaces is fixed thereto. The chip 2 is connected to the optical waveguide 1 as shown by the two-dot chain line in FIG.
1 is fixed in a so-called juncture-up state so that it is located at the top, that is, on the side opposite to the surface in contact with the main surface of the submount.
Further, the stem 3 is provided with two mounting holes 10.

つぎに、このようなチツプ取付構造の製造方法
について第3図a,bを参照しながら説明する。
同図aに示すように、Cuのステム3を用意した
後、SiCからなるサブマウント1を用意し、この
サブマウント1を真空吸着工具12で真空吸着保
持してステム3上に固定する。サブマウント1は
縦が1mm、横が0.5mmとなり、上面(主面)には
Cr、Auが順次蒸着されて金属膜5が形成されて
いる。また、下面にはAu−Snからなる高融点鑞
材4があらかじめ被着されている。そこで、この
高融点鑞材4を一時的に溶かしてサブマウント1
をステム3に位置決め固定する。
Next, a method of manufacturing such a chip mounting structure will be explained with reference to FIGS. 3a and 3b.
As shown in FIG. 3A, after a stem 3 made of Cu is prepared, a submount 1 made of SiC is prepared, and this submount 1 is held by vacuum suction using a vacuum suction tool 12 and fixed onto the stem 3. Submount 1 has a length of 1mm and a width of 0.5mm, and the top surface (main surface) is
A metal film 5 is formed by sequentially depositing Cr and Au. Furthermore, a high melting point brazing material 4 made of Au--Sn is preliminarily applied to the lower surface. Therefore, this high melting point brazing material 4 was temporarily melted and the submount 1
Position and fix to stem 3.

つぎに、縦横が300、400μmとなるチツプ2を
真空吸着工具13で保持してサブマウント1上に
位置決め供給する。チツプ2は上下面にそれぞれ
Au系電極を有している。また、光導波路11か
ら遠い面にはあらかじめPb−Snからなる低融点
鑞材(融点180℃)6が被着されているので、こ
の低融点鑞材6を一時的に溶かしてチツプ2をサ
ブマウント1に固定する。なお、サブマウント1
上の金属層5はサブマウント1上全域に設けら
れ、チツプ取付部を形作るとともに後述するワイ
ヤ取付けに利用するワイヤ取付部をも形作つてい
る。また、この金属層5および低融点鑞材6はチ
ツプ2を形成するウエハの状態のとき、それぞれ
蒸着によつて形成しておく。
Next, a chip 2 having length and width of 300 and 400 μm is held by a vacuum suction tool 13, positioned and supplied onto the submount 1. Chip 2 is on the top and bottom respectively.
It has Au-based electrodes. In addition, since a low melting point brazing material (melting point 180°C) 6 made of Pb-Sn has been applied in advance to the surface far from the optical waveguide 11, this low melting point brazing material 6 is temporarily melted to submerge the chip 2. Fix it to mount 1. In addition, submount 1
The upper metal layer 5 is provided over the entire area of the submount 1, and forms a chip attachment part as well as a wire attachment part used for wire attachment, which will be described later. The metal layer 5 and the low melting point solder material 6 are each formed by vapor deposition when the chip 2 is to be formed on a wafer.

このようなチツプ取付構造はこの状態で出荷さ
れユーザー側で所望のパツケージに組み込まれ
る。そして、金属層5およびチツプ2上面にそれ
ぞれワイヤ8,9が接続される。また、パツケー
ジに支持される光フアイバーの先端がチツプ2の
光導波路端に対面するように、チツプ面に浮かび
上つて見える光導波路11を目安として光軸合せ
を行なう。
Such a chip mounting structure is shipped in this state and assembled into a desired package by the user. Wires 8 and 9 are connected to the metal layer 5 and the upper surface of the chip 2, respectively. Further, the optical axis is aligned using the optical waveguide 11 that appears floating on the chip surface as a guide so that the tip of the optical fiber supported by the package faces the optical waveguide end of the chip 2.

〔効果〕〔effect〕

(1) サブマウント1上にはチツプ2のみを搭載
し、かつワイヤ8を固定するだけであることか
ら、第1図に示す構造のものよりもサブマウン
ト1は小さくできる。この結果、サブマウント
1の容量も小さくなり、高速にて長波長通信の
変調が可能となる。
(1) Since only the chip 2 is mounted on the submount 1 and only the wire 8 is fixed, the submount 1 can be made smaller than the structure shown in FIG. As a result, the capacity of the submount 1 is also reduced, making it possible to modulate long wavelength communication at high speed.

(2) ステム3へのサブマウント1の固定は高融点
鑞材4で行ない、サブマウント1へのチツプ2
の固定は低融点鐶材6で行なう。また、その固
定もステム3にサブマウント1を固定した後に
チツプ2をサブマウント1に固定する方法を採
用している。したがつて、チツプ2は200℃を
越えて加熱されることはなく、チツプ2の熱劣
化は生じない。
(2) The submount 1 is fixed to the stem 3 using a high melting point brazing material 4, and the tip 2 is fixed to the submount 1.
is fixed using a low melting point iron material 6. Further, the method of fixing the tip 2 is to fix the submount 1 to the stem 3 and then fix the tip 2 to the submount 1. Therefore, the chip 2 is not heated above 200°C, and no thermal deterioration of the chip 2 occurs.

(3) サブマウント1およびチツプ2はそれぞれ1
個であり、サブマウントボンデイングおよびチ
ツプボンデイングは固定時ボンデイング周辺に
他の障害となるものがないことから、半導体素
子組立に一般的に用いられているチツプボンダ
を用いて固定でき、自動組立も可能となる。
(3) Submount 1 and chip 2 are each 1
Submount bonding and chip bonding can be fixed using a chip bonder commonly used for semiconductor device assembly, and automatic assembly is also possible because there are no other obstacles around the bonding when fixing. Become.

(4) サブマウント1は熱伝導率が高いSiCで形成
されているためチツプ2で発生する熱を効果的
にステム3に伝達する。このため、チツプ2は
光導波路11が上となるジヤンクシヨン・アツ
プの状態でサブマウント1に固定可能となる。
したがつて、光フアイバーとの光軸合せ時に光
導波路を観察できるようになり、光軸合せ作業
が正確でかつ単時間に行なえる因子となる。
(4) Since the submount 1 is made of SiC, which has high thermal conductivity, it effectively transfers the heat generated in the chip 2 to the stem 3. Therefore, the chip 2 can be fixed to the submount 1 in a junction-up state with the optical waveguide 11 facing upward.
Therefore, the optical waveguide can be observed when aligning the optical axis with the optical fiber, which is a factor that allows the optical axis alignment to be performed accurately and in a short time.

(5) チツプ2の下部電極の取り出しは金属層5お
よびこの金属層5に接続されるワイヤ8によつ
て行なわれる。このため、第1図の構造のよう
に中継体となる金片は不要となり、部品点数の
低減が図れる。
(5) The lower electrode of the chip 2 is taken out through the metal layer 5 and the wire 8 connected to this metal layer 5. Therefore, unlike the structure shown in FIG. 1, there is no need for a gold piece serving as a relay body, and the number of parts can be reduced.

(6) 第1図の構造のものは、サブマウント1にチ
ツプ2と金片7を固定した後、このサブマウン
ト1をステム3に固定するため、本発明のサブ
マウント1よりも熱容量が大きいサブマウント
を加熱したり、あるいはチツプおよび金片を固
定したサブマウントを加熱したりしなければな
らず、加熱時間が長い。これに対し、本発明で
は、ステム3にサブマウント1を固定する際は
サブマウント1とステム3との加熱、チツプ2
のサブマウント1への加熱はチツプ2とサブマ
ウント1との加熱であることから熱容量が小さ
くなり、加熱時間を短縮することができる。
(6) The structure shown in Fig. 1 has a larger heat capacity than the submount 1 of the present invention because the chip 2 and gold piece 7 are fixed to the submount 1 and then the submount 1 is fixed to the stem 3. The submount must be heated, or the submount to which the chips and gold pieces are fixed must be heated, which requires a long heating time. In contrast, in the present invention, when fixing the submount 1 to the stem 3, the submount 1 and the stem 3 are heated, and the tip 2 is heated.
Since the heating of the submount 1 involves heating the chip 2 and the submount 1, the heat capacity becomes small and the heating time can be shortened.

なお、この実施例において、金属層5はサブマ
ウント1の主面全域でなく、チツプ取付部、ワイ
ヤ取付部およびこれを繋ぐ連繋部とからなるパタ
ーンを有するものでもよい。
In this embodiment, the metal layer 5 does not cover the entire main surface of the submount 1, but may have a pattern consisting of a chip attachment part, a wire attachment part, and a connecting part connecting these parts.

実施例 2 第4図は本発明の他の実施例による発光半導体
装置、すなわち光通信用半導体装置(光フアイバ
ー付レーザーダイオード装置)を示す一部を切り
欠いた状態の平面図、第5図は第4図のV−V線
に沿う断面図、第6図は同じく光通信システムに
組み込んだ例を示す模式図である。
Embodiment 2 FIG. 4 is a partially cutaway plan view showing a light emitting semiconductor device according to another embodiment of the present invention, that is, a semiconductor device for optical communication (laser diode device with optical fiber), and FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along the line V-V, and FIG. 6 is a schematic diagram showing an example in which the optical communication system is incorporated into an optical communication system.

このレーザーダイオード装置は、長方形板のス
テム3を基にして組み立てられている。すなわ
ち、ステム3は長方形金属板の一面を切削加工し
て中央部にリング状封止壁14を形成するととも
に、このリング状封止壁14の内側をさらに深く
くり抜きかつその底面中央部に台座部15の形作
つている。そして、この台座部15上にAu−Sn
のソルダーを介して固定した前記実施例と同構造
のSiCからなるサブマウント1上にPb−Snのソ
ルダーによつてレーザーダイオードチツプ(チツ
プ)2を固定している。また、ステム3の両端に
はチツプ2のレーザー光を出射する出射面に向か
つて延在するガイド孔16,17がそれぞれ設け
られている。一方のガイド孔16には光フアイバ
ー18を中心部に挿嵌固定したフアイバーガイド
19が嵌合され、銀鑞20によつてステム3に固
定されている。光フアイバー18の先端はチツプ
2の一方の出射面に対面し、レーザー光を光フア
イバー18内に取り込むようになつている。この
際、光フアイバー18の先端部はレジンあるいは
ソルダー等の固定材21によつてステム3の台座
部15に固定され、締付、温度特性、振動等によ
つて光フアイバー18への光取込効率(光結合効
率)が変動しないように配慮されている。なお、
光フアイバー18のコア径が8μm〓程度のシング
ル・モード・フアイバーにあつては、使用に耐え
る所望の光結合効率を得るには、チツプ2に対す
る光フアイバー18の先端の相対的光軸合せ精度
は、たとえば±0.2〜0.2μm以内にしなければな
らない。
This laser diode device is assembled based on a stem 3 of a rectangular plate. That is, the stem 3 is formed by cutting one side of a rectangular metal plate to form a ring-shaped sealing wall 14 in the center, and by hollowing out the inside of the ring-shaped sealing wall 14 more deeply and forming a pedestal part in the center of the bottom surface. It is made up of 15 shapes. Then, Au-Sn is placed on this pedestal part 15.
A laser diode chip 2 is fixed by a Pb-Sn solder onto a submount 1 made of SiC and having the same structure as in the previous embodiment, which is fixed by a Pb--Sn solder. Furthermore, guide holes 16 and 17 are provided at both ends of the stem 3, respectively, and extend toward the output surface of the chip 2 from which the laser beam is output. A fiber guide 19 having an optical fiber 18 inserted and fixed in the center thereof is fitted into one of the guide holes 16 and fixed to the stem 3 with silver solder 20 . The tip of the optical fiber 18 faces one exit surface of the chip 2, and the laser beam is introduced into the optical fiber 18. At this time, the tip of the optical fiber 18 is fixed to the pedestal part 15 of the stem 3 with a fixing material 21 such as resin or solder, and light is introduced into the optical fiber 18 by tightening, temperature characteristics, vibration, etc. Care has been taken to ensure that the efficiency (optical coupling efficiency) does not fluctuate. In addition,
In the case of a single mode fiber with a core diameter of about 8 μm, the relative optical axis alignment accuracy of the tip of the optical fiber 18 with respect to the chip 2 is required to obtain the desired optical coupling efficiency that can be used. , for example, must be within ±0.2 to 0.2 μm.

一方、前記他方のガイド孔17にはモニターフ
アイバー22が挿嵌固定されている。このモニタ
ーフアイバー22の先端はチツプ2の他方の出射
面に対面し、レーザー光の光強度をモニターする
ようになつている。また、ステム3には2本のリ
ード23,24が配設されている。一方のリード
23の内端にはチツプ2の上部電極に一端を固定
したワイヤ9が固定され、他方のリード24の内
端にはサブマウント1の金属層に一端を固定した
ワイヤ8が固定されている。なお、両リード8,
9はステム3の周壁を貫通し、ガラスのような絶
縁体を介してステム3に固定されている。さら
に、リング状封止壁14の上面にはシームウエル
ドによつて板状のキヤツプ25が気密的に取り付
けられ、チツプ2等を気密的に封止している。
On the other hand, a monitor fiber 22 is inserted and fixed into the other guide hole 17. The tip of this monitor fiber 22 faces the other output surface of the chip 2, and is adapted to monitor the light intensity of the laser beam. Further, two leads 23 and 24 are arranged on the stem 3. A wire 9 with one end fixed to the upper electrode of the chip 2 is fixed to the inner end of one lead 23, and a wire 8 with one end fixed to the metal layer of the submount 1 is fixed to the inner end of the other lead 24. ing. In addition, both leads 8,
9 passes through the peripheral wall of the stem 3 and is fixed to the stem 3 via an insulator such as glass. Further, a plate-shaped cap 25 is airtightly attached to the upper surface of the ring-shaped sealing wall 14 by a seam weld, thereby airtightly sealing the chip 2 and the like.

このようなレーザーダイオード装置26は各種
機器類に実装されるときは、ステム3の4隅に設
けられた取付孔10を利用してねじで取付板に固
定される。たとえば、この実施例としては、第6
図に示すように光通信システムに組み込む例があ
る。すなわち、レーザーダイオード装置26は光
通信装置27の基板28上に固定した熱電冷却装
置29上に固定されている。また、この基板28
にはレーザーダイオード装置26を駆動制御する
レーザー駆動回路30、レーザー光強度をモニタ
ーするフオトセンサー31、熱電冷却装置29を
制御して常にチツプ2が一定温度で動作させる役
割を果すペルチエ制御回路32を組み込んであ
る。また、フオトセンサー31はレーザー光強度
のモニター情報をレーザー駆動回路30に入力さ
せるようになつている。
When such a laser diode device 26 is mounted on various types of equipment, it is fixed to a mounting plate with screws using the mounting holes 10 provided at the four corners of the stem 3. For example, in this example, the sixth
As shown in the figure, there is an example of incorporating it into an optical communication system. That is, the laser diode device 26 is fixed on a thermoelectric cooling device 29 fixed on the substrate 28 of the optical communication device 27. Also, this board 28
There are a laser drive circuit 30 that drives and controls the laser diode device 26, a photo sensor 31 that monitors the laser light intensity, and a Peltier control circuit 32 that controls the thermoelectric cooling device 29 so that the chip 2 always operates at a constant temperature. It's built in. Further, the photo sensor 31 is configured to input monitor information of laser light intensity to the laser drive circuit 30.

このような光通信装置27は変調器33を介し
てアナログ信号34をデジタル信号35として受
け入れ、光フアイバー18を伝送媒体として受信
機36に光信号を送る。受信機36ではシリコン
フオトダイオードのような光電変換機器37で光
信号を電気信号に変換しかつ増幅回路38で増幅
する。その後、デジタル信号34を復調器39で
アナログ信号34として通信情報を受けとる。
Such an optical communication device 27 receives an analog signal 34 as a digital signal 35 via a modulator 33, and sends the optical signal to a receiver 36 using the optical fiber 18 as a transmission medium. In the receiver 36, the optical signal is converted into an electrical signal by a photoelectric conversion device 37 such as a silicon photodiode, and the signal is amplified by an amplifier circuit 38. Thereafter, the digital signal 34 is sent to a demodulator 39 to receive communication information as an analog signal 34.

〔効果〕〔effect〕

(1) チツプ2はジヤンクシヨン・アツプの状態で
サブマウント1を介してステム3に固定され
る。このため、光フアイバー18との光軸合せ
作業時チツプ表面に見える光導波路11を目安
として光軸合せが行なえる結果、光軸合せ作業
の高能率化、高精度化が図れる。したがつて、
光通信システムにおいてより確かな通信ができ
る。
(1) The chip 2 is fixed to the stem 3 via the submount 1 in the juncture-up state. Therefore, when aligning the optical axis with the optical fiber 18, the optical axis can be aligned using the optical waveguide 11 visible on the chip surface as a guide, resulting in high efficiency and high accuracy of the optical axis alignment operation. Therefore,
More reliable communication is possible in optical communication systems.

(2) 前記(1)の理由から、光フアイバーの光取り込
み効率の向上が図れるため、同一出力では従来
よりもより遠くまで情報伝送が行なえる(伝送
経路長の長大化)ようになる。
(2) For the reason mentioned in (1) above, since the light absorption efficiency of the optical fiber can be improved, information can be transmitted farther than before with the same output (increasing the length of the transmission path).

(3) サブマウント1上にはチツプ2のみを固定す
るため、サブマウント1は小さきできる。この
結果、容量の低減が図れ、高速にて長波長通信
の変調が可能となる。
(3) Since only the chip 2 is fixed on the submount 1, the submount 1 can be made smaller. As a result, the capacity can be reduced and long wavelength communication can be modulated at high speed.

(4) チツプ2はステム3に高融点鑞材を介して固
定したサブマウント1に低融点鑞材を介して固
定している。このため、チツプ2は組立時200
℃を越える高熱に晒されることはないことか
ら、チツプの熱劣化が生じない。
(4) The chip 2 is fixed to the submount 1, which is fixed to the stem 3 via a high melting point brazing material, via a low melting point brazing material. For this reason, chip 2 is 200 yen when assembled.
Since the chip is not exposed to high heat exceeding ℃, there is no thermal deterioration of the chip.

(5) (4)で記したように、サブマウント1をステム
3に、チツプ2をサブマウント1上にと順次1
個ずつ組み込むことから、自動組立化が可能と
なる。
(5) As noted in (4), submount 1 is placed on stem 3, chip 2 is placed on submount 1, and so on.
By assembling the parts one by one, automatic assembly becomes possible.

以上本発明者によつてなされた発明を実施例に
もとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained based on the examples above, the present invention is not limited to the above examples, and it is understood that various changes can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say.

〔利用分野〕[Application field]

以上の説明では主として本発明者によつてなさ
れた発明をその背景となつた利用分野である光通
信技術に適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく、たとえば、すくなく
とも表裏面にそれぞれ電極を有するチツプの取付
技術に適用できる。
The above explanation has mainly been about the case where the invention made by the present inventor is applied to optical communication technology, which is the background field of application, but it is not limited thereto. It can be applied to mounting techniques for chips each having an electrode.

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

第1図は本出願人が既に開発した半導体レーザ
ー素子取付構造を示す正面図、第2図は本発明の
一実施例による半導体レーザー素子取付構造を示
す斜視図、第3図a,bは同じく半導体レーザー
素子取付構造の製造方法を示す説明図、第4図は
他の実施例による光通信用半導体装置の一部を切
り欠いた状態の平面図、第5図は第4図のV−V
線に沿う断面図、第6図は同じく光通信システム
に組み込んだ例を示す模式図である。 1……サブマウント、2……半導体レーザー素
子(チツプ)、3……ステム、4……鑞材、5…
…金属層、6……鑞材、7……金片、8,9……
ワイヤ、10……取付孔、11……光導波路、1
2,13……真空吸着工具、14……リング状封
止壁、15……台座部、16,17……ガイド
孔、18……光フアイバー、19……フアイバー
ガイド、20……銀鑞、21……固定材、22…
…モニターフアイバー、23,24……リード、
25……キヤツプ、26……レーザーダイオード
装置、27……光通信装置、28……基板、29
……熱電冷却装置、30……レーザー駆動回路、
31……フオトセンサー、32……ペルチエ制御
回路、33……変調器、34……アナログ信号、
35……デジタル信号、36……受信機、37…
…光電機器、38……増幅回路、39……復調
器。
FIG. 1 is a front view showing a semiconductor laser device mounting structure already developed by the applicant, FIG. 2 is a perspective view showing a semiconductor laser device mounting structure according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3a and 3b are the same. An explanatory diagram showing a method of manufacturing a semiconductor laser element mounting structure, FIG. 4 is a partially cutaway plan view of a semiconductor device for optical communication according to another embodiment, and FIG. 5 is taken along V-V in FIG. 4.
A cross-sectional view taken along the line, FIG. 6, is a schematic diagram showing an example of incorporating the same into an optical communication system. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Submount, 2... Semiconductor laser element (chip), 3... Stem, 4... Solder material, 5...
...metal layer, 6...brazing material, 7...gold piece, 8,9...
Wire, 10...Mounting hole, 11...Optical waveguide, 1
2, 13... Vacuum adsorption tool, 14... Ring-shaped sealing wall, 15... Pedestal portion, 16, 17... Guide hole, 18... Optical fiber, 19... Fiber guide, 20... Silver solder, 21...Fixing material, 22...
...Monitor fiber, 23, 24...Lead,
25...Cap, 26...Laser diode device, 27...Optical communication device, 28...Substrate, 29
... Thermoelectric cooling device, 30 ... Laser drive circuit,
31... Photo sensor, 32... Peltier control circuit, 33... Modulator, 34... Analog signal,
35...Digital signal, 36...Receiver, 37...
...Photoelectric equipment, 38...Amplification circuit, 39...Demodulator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 Cuステームと、その主面が、一つの半導体
レーザー素子のみを固定しかつワイヤボンデング
が可能な程度の小領域であり、該主面にCr層、
Au層が順次形成されたSiCからなるサブマウント
と、上下面に金系材料からなる電極が形成され、
光導波路が上部電極に近接したジヤンクシヨンア
ツプの高速用長波長半導体レーザ素子と、シング
ル・モード・フアイバーと、モニターフアイバー
とを有し、前記サブマウントはAu−Snからなる
高融点鑞材を介してジヤンクシヨンアツプの形態
を保つて前記半導体レーザー素子が固定され、か
つその半導体レーザー素子側部に近接する前記サ
ブマウント主面の一部にワイヤが接続され、前記
半導体レーザ素子の上部電極にワイヤが接続さ
れ、前記半導体レーザー素子に対する先端の相対
的光軸合せ精度が±0.2乃至0.3μm以内にしたシ
ングル・モード・フアイバーが銀鑞材により前記
ステムに固定され、さらに前記モニターフアイバ
ーが前記ステムにその先端を前記半導体レーザー
素子の光導波路の他方に近接させるように固定さ
れて成ることを特徴とする光フアイバー付レーザ
ダイオード装置。
1 The Cu stem and its main surface are small enough to fix only one semiconductor laser element and wire bonding is possible, and the main surface has a Cr layer,
A submount made of SiC on which Au layers are sequentially formed, and electrodes made of gold-based material are formed on the top and bottom surfaces.
It has a junction-up high-speed long-wavelength semiconductor laser device with an optical waveguide close to the upper electrode, a single mode fiber, and a monitor fiber, and the submount is mounted through a high melting point brazing material made of Au-Sn. The semiconductor laser device is fixed in a juncture-up configuration, and a wire is connected to a part of the main surface of the submount near the side of the semiconductor laser device, and a wire is connected to the upper electrode of the semiconductor laser device. is connected to the semiconductor laser element, and a single mode fiber whose tip has a relative optical axis alignment accuracy of within ±0.2 to 0.3 μm is fixed to the stem by silver brazing material, and the monitor fiber is fixed to the stem by silver solder. 1. A laser diode device with an optical fiber, characterized in that the laser diode device is fixed such that its tip is brought close to the other optical waveguide of the semiconductor laser element.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56100430A (en) * 1980-01-11 1981-08-12 Toshiba Corp Fixing method for power transistor to substrate
JPS57112085A (en) * 1980-12-29 1982-07-12 Fujitsu Ltd Photocoupler

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