JPH0546062U - 受・発光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受・発光素子を光レセプタクルに組み込んで
使用する際に、受・発光素子と光レセプタクルとを簡単
な構成で絶縁状態に保つことができる構造の受・発光素
子を提供することにある。 【構成】 ステム２と、ステム２上に設けられたヒート
シンク３と、ヒートシンク３上に設けられた半導体チッ
プ４と、半導体チップ４を密閉するキャップ５と、半導
体チップ４、又は、ヒートシンク３と電気的に導通し、
且つステム２に固定された駆動用リード６とから成る受
・発光素子において、ステム２が絶縁体で形成されてい
ることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、光通信、又は、情報通信等に使用される受・発光素子の改良に関す るものである。

【０００２】

【従来技術】

光通信に使用されている半導体レーザダイオード（ＬＤ）や、発光ダイオード （ＬＥＤ）等の発光素子、又は、受光ダイオード（ＰＤ）等の受光素子の構造は 、従来から種々提案されているが、その中でも図４に示す構造のものが一般的で ある。 図４は半導体レーザダイオードを例にしている。この半導体レーザダイオード １４は、コバール（登録商標）、又は、銅に金メッキが施された金属より成るス テム１５と、ステム１５上に金属製のヒートシンク１６を介して設けられた半導 体チップ１７と、半導体チップ１７を密閉（保護）する金属製のキャップ１８と 、半導体チップ１７、又はヒートシンク１６と電気的に導通し、且つステム１５ に溶接等で固定された駆動用リード１９（本例では３本示している。）とから構 成されている。

【０００３】 例えば、円板状に形成された金属製のステム１５上には、アルミ等の放熱性の よい金属で形成され、且つステム１５にボンディングにより固定されたヒートシ ンク１６が設けられており、ヒートシンク１６上には半導体チップ１７がボンデ ィングにより固定されている。半導体チップ１７は、コバール（登録商標）、又 は銅に金メッキが施された金属より成るキャップ１８をステム１５の周縁部に溶 接、又は接着により固定することで密閉（保護）されており、さらに、半導体チ ップ１７は、ステム１５に固定された駆動用リード１９の１本と電気的に導通す るように設けられている。また、これとは別の駆動用リード１９は、ヒートシン ク１６と電気的に導通するように設けられており、半導体レーザダイオード１４ を駆動させる際には、これらの駆動用リード１９に外部から電圧を印加して半導 体チップ１７に電流を流し、また、この時のヒートシンク１６は半導体チップ１ ７の陽極（アノード電極）として働く。

【０００４】 上記構成の半導体レーザダイオード１４を光通信に使用する場合には、半導体 レーザダイオード１４を金属製の光レセプタクルに組み込んで、光ファイバーと 精度良く光結合させる必要がある。 その組み込み方法の一例としては図５に示すように、半導体レーザダイオード １４のステム１５の周縁部２０をステンレス等の金属から成る光レセプタクル２ １に接着材、又は、半田材を用いて固定したり、あるいは図６に示すように、金 属製の連結部材２４をステム１５と光レセプタクル２１との間に介在させ、ステ ム１５と連結部材２４との接合部２５と、光レセプタクル２１と連結部材２４と の接合部２５´とをそれぞれＹＡＧレーザ等で溶接してステム１５と光レセプタ クル２１とを固定している。尚、図５，６に示す光レセプタクル２１は、光ファ イバーを保持するフェルール２２と、半導体チップ１７からの発振光を集光させ るレンズ２３とで構成されている。 図５に示す半導体レーザダイオード１４と光レセプタクル２１との半田材によ る固定の場合には、ステム１５が金属で形成されているので、半導体レーザダイ オード１４と光レセプタクル２１とは電気的に導通し、また、接着材による固定 の場合にも、接着材の状態によっては半導体レーザダイオード１４と光レセプタ クル２１とが電気的に導通する。

【０００５】 尚、本例では発光素子として半導体レーザダイオード１４を例にして説明した が、この他の発光素子、又は受光素子の場合にも、半導体チップ１７の構成、又 は機能等（発光素子の場合には、半導体チップ１７が光を発振し、受光素子の場 合には受光する。）を除いては、本例の半導体レーザダイオード１４の構成が適 用されている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら従来の受・発光素子においては以下に示すような問題点があった 。 即ち、駆動用リード１９と電気的に導通しているヒートシンク１６は、ステム １５とボンディングにより固定されているので、必然的にステム１５と駆動用リ ード１９とは電気的に導通状態になっている。従って、本構成の半導体レーザダ イオード１４を光レセプタクル２１に組み込んで駆動用リード１９に電圧を印加 して電流を流すと、ステム１５を介して光レセプタクル２１にも電流が流れてし まい、その結果、光レセプタクル２１内でショートを起こす問題が生じた。 また、ステム１５とヒートシンク１６とを接着材で固定する場合にも、接着材 の状態によってはステム１５とヒートシンク１６とを完全に絶縁状態に保つこと ができず、同様の問題が生じた。 更に、図６に示すように連結部材２４を介して溶接する場合にも、ステム１５ と光レセプタクル２１とが連結部材２４を介して電気的に導通してまう。

【０００７】 本出願人は上記問題点を解決するために、図６において連結部材２４を酸化ア ルミ、又はガラス等の絶縁体で形成し、ステム１５と光レセプタクル２１との接 合部２５，２５´をそれぞれ接着材で固定することも試みたが、部品数が多くな ると共に構成が複雑になり、結果としてコスト高になってしまうという問題が生 じた。

【０００８】

【考案の目的】

本考案は前記問題点に鑑みなされたものでその目的とするところは、受・発光 素子を光レセプタクルに組み込んで使用する際に、受・発光素子と光レセプタク ルとを簡単な構成で絶縁状態に保つことのできる構造の受・発光素子を提供する ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するための本考案の構成は、ステムと、該ステム上に設けられ たヒートシンクと、該ヒートシンク上に設けられた半導体チップと、該半導体チ ップを密閉するキャップと、前記半導体チップ、又は前記ヒートシンクと電気的 に導通し、且つ前記ステムに固定された駆動用リードとから成る受・発光素子に おいて、前記ステムが絶縁体で形成されていることを特徴とする。

【００１０】

【実施例】

本考案の実施例を図を参照して詳細に説明する。

【００１１】 図１は本考案の一実施例で、発光素子として半導体レーザダイオード（ＬＤ） を例にしている。 本図の半導体レーザダイオード１は、例えば酸化アルミ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）等のセ ラミックス、又はガラス等の絶縁体で形成されたステム２と、ステム２上にヒー トシンク３を介して設けられた半導体チップ４と、半導体チップ４を密閉するキ ャップ５と、ヒートシンク３、又は半導体チップ４と電気的に導通し、且つステ ム２に固定された駆動用リード６（本例では３本示されている。）とから構成さ れている。

【００１２】 例えば、円板状に形成されたステム２上には、例えばアルミ等の放熱性に優れ た金属より成るヒートシンク３が、例えば低融点ハンダガラスにより固定され、 ヒートシンク３上には、ボンディング等により半導体チップ４が固定されている 。半導体チップ４は、ステム２に固定された駆動用リード６の１本とボンディン グワイヤ４´を介して電気的に導通するように設けられ、これとは別の駆動用リ ード６はヒートシンク３と電気的に導通しており、それぞれの駆動用リード６に 電圧を印加することによって半導体レーザダイオード１を駆動させる。さらに半 導体チップ４は、例えばコバール（登録商標）、又は銅に金メッキが施こされた 金属より成り、且つ中空体のキャップ５をステム２に接着材で固定することで密 閉（保護）されている。また、キャップ５の半導体チップ４と対向する箇所には 半導体チップ４からの発振光を透過させる透明体の窓部７が設けられており、発 振光はこの窓部７を通して外部に放出される。

【００１３】 次に、半導体レーザダイオード１を光通信等に使用する際の使用方法を説明す る。 半導体レーザダイオード１を光通信等に使用する場合には、光ファイバー等と 精度良く光結合させる必要があり、そのためには図２に示すような光レセプタク ル８が用いられる。この光レセプタクル８はステンレス等の金属から形成されて おり、図示しない光ファイバーを保持するフェルール９と、半導体レーザダイオ ード１からの発振光を集光させるレンズ１０と、半導体レーザダイオード１を組 み込む収納部１１とで構成されている。

【００１４】 半導体レーザダイオード１は収納部１１内に組み込まれた後に固定されるが、 具体的には絶縁体で形成されたステム２の周縁部１２を接着材で光レセプタクル ８に固定することによりなされる。尚、この時、キャップ５と光レセプタクル８ とは接触しないように固定される。 また、半導体レーザダイオード１と光レセプタクル８とを溶接により固定する 場合には、図３に示すようにステム２の周縁部１２に、例えばコバール（登録商 標）等の金属１３を設け、この金属１３と光レセプタクル８とを、例えばＹＡＧ レーザ等を用いて溶接固定すればよい。尚、この時のステム２と金属１３とは接 着材により固定される。

【００１５】 本実施例のように、ステム２を絶縁体で形成しているので、ステム２を光レセ プタクル８に接着材で固定しても両者を絶縁状態に保つことができ、駆動用リー ド６に電圧を印加して電流を流してもステム２に電圧が加わって電流が流れるこ ともなくなり、光レセプタクル８内でショートを起こさなくなる。

【００１６】 尚、本実施例では発光素子として半導体レーザダイオード１を例に説明したが 、この他の発光素子、又は受光素子においても、半導体チップ４の構成、および 機能等（発光素子の場合には、半導体チップ４が光を発振し、受光素子の場合に は受光する。）を除いては本実施例の半導体レーザダイオード１の構成が適用で き、本実施例と同様の効果を期待することができる。

【００１７】

【考案の効果】

本考案の受・発光素子によれば、ステムを絶縁体で形成しているので、受・発 光素子を光レセプタクルに組み込んだ際に、駆動用リードに電圧を印加して電流 を流しても、ステムに電圧が加わって電流が流れることもなくなり、受・発光素 子と光レセプタクルとを電気的に絶縁状態に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す断面図である。

【図２】本考案の受・発光素子の使用状態を示す断面図
である。

【図３】本考案の別の実施例を示す斜視図である。

【図４】従来の受・発光素子を示す断面図である。

【図５】従来の受・発光素子の一使用状態を示す断面図
である。

【図６】従来の受・発光素子の他の使用状態を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザダイオード ２ ステム ３ ヒートシンク ４ 半導体チップ ４´ ボンディングワイヤ ５ キャップ ６ 駆動用リード ７ 窓部 ８ 光レセプタクル ９ フェルール １０ レンズ １１ 収納部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステムと、該ステム上に設けられたヒー
   トシンクと、該ヒートシンク上に設けられた半導体チッ
   プと、該半導体チップを密閉するキャップと、前記半導
   体チップ、又は前記ヒートシンクと電気的に導通し、且
   つ前記ステムに固定された駆動用リードとから成る受・
   発光素子において、前記ステムが絶縁体で形成されてい
   ることを特徴とする受・発光素子。