JPH0738197A - 半導体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置およびその製造方法Info
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- JPH0738197A JPH0738197A JP18257493A JP18257493A JPH0738197A JP H0738197 A JPH0738197 A JP H0738197A JP 18257493 A JP18257493 A JP 18257493A JP 18257493 A JP18257493 A JP 18257493A JP H0738197 A JPH0738197 A JP H0738197A
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- laser
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体レーザチップからの発熱を効率よく放
熱する。 【構成】 レーザチップを、あらかじめ上面にＩｎはん
だ103を約２μｍの厚さで転写しておいたレーザポスト1
01に発振波長が６７６ｎｍのAlGaInP半導体レーザチッ
プ102をJunction-Down法でダイボンドする。この時、レ
ーザポスト101がＩｎの融点（１５７℃）よりも１０℃
ないし２０℃低い温度Ｔ0になるように設定しておく。
レーザチップの位置決め後、ポスト上面にレーザチップ
を接着させてからＩｎが溶ける温度まで昇温してＩｎが
接合面間に一様に拡がってから初めの保持温度Ｔ0まで
降温する。つぎに真空チャックでＣｕブロック104を吸
着搬送し、ブロック１０４の両端をレーザチップ１０２
および電極リード１０５の上面に位置合わせて接着す
る。同様な温度サイクルによってＣｕブロック104を接
続する。
熱する。 【構成】 レーザチップを、あらかじめ上面にＩｎはん
だ103を約２μｍの厚さで転写しておいたレーザポスト1
01に発振波長が６７６ｎｍのAlGaInP半導体レーザチッ
プ102をJunction-Down法でダイボンドする。この時、レ
ーザポスト101がＩｎの融点（１５７℃）よりも１０℃
ないし２０℃低い温度Ｔ0になるように設定しておく。
レーザチップの位置決め後、ポスト上面にレーザチップ
を接着させてからＩｎが溶ける温度まで昇温してＩｎが
接合面間に一様に拡がってから初めの保持温度Ｔ0まで
降温する。つぎに真空チャックでＣｕブロック104を吸
着搬送し、ブロック１０４の両端をレーザチップ１０２
および電極リード１０５の上面に位置合わせて接着す
る。同様な温度サイクルによってＣｕブロック104を接
続する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、放熱特性のよい半導体
レーザ装置およびその製造方法に関する。
レーザ装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高密度光ディスク装置用の光源として、
アルミニウムガリウムインジウムリン（AlGaInP）を結
晶材料とする発振波長が 0.6μｍ帯のAlGaInP系半導体
レーザが開発されている。光ディスクへの書き込みでは
30mWを越す高出力レーザが要求されている。しかし、発
振波長が780nmのアルミニウムガリウムヒ素（AlGaAs）
系半導体レーザと比較して、結晶の電気抵抗および熱抵
抗が大きい。また、閾値電流の温度依存性が大きい。従
って，レーザ素子からの放熱効率の良い接続（ダイボン
ディング）が必要となる。
アルミニウムガリウムインジウムリン（AlGaInP）を結
晶材料とする発振波長が 0.6μｍ帯のAlGaInP系半導体
レーザが開発されている。光ディスクへの書き込みでは
30mWを越す高出力レーザが要求されている。しかし、発
振波長が780nmのアルミニウムガリウムヒ素（AlGaAs）
系半導体レーザと比較して、結晶の電気抵抗および熱抵
抗が大きい。また、閾値電流の温度依存性が大きい。従
って，レーザ素子からの放熱効率の良い接続（ダイボン
ディング）が必要となる。
【０００３】AlGaInP系半導体レーザの実装では，図３
に示すように放熱特性を良くするために直接パッケージ
本体に直接接続する方法がよく用いられる。この場合、
パッケージ材料とレーザチップの熱膨張係数の差による
熱応力を避けるため、柔らかいＩｎはんだが使われる。
また、チップのｐｎ接合側を放熱体に接続するJunction
-Down法を用いる。
に示すように放熱特性を良くするために直接パッケージ
本体に直接接続する方法がよく用いられる。この場合、
パッケージ材料とレーザチップの熱膨張係数の差による
熱応力を避けるため、柔らかいＩｎはんだが使われる。
また、チップのｐｎ接合側を放熱体に接続するJunction
-Down法を用いる。
【０００４】Junction-Down法は、ｐｎ接合近くにはん
だ材が位置するため、組立が難しいが放熱特性が優れて
おり高出力レーザなど高い電流で動作する場合に適して
おり、AlGaInP系半導体レーザの実装ではほとんどがこ
の方法で組み立てられている。レーザチップの接合面側
と反対側の電極は、ワイヤボンディングによりパッケー
ジ電極リードに導かれる。ワイヤボンディングは直径25
μｍ程度のAuまたはAl線を使用し、熱圧着法や超音波法
により接続する。
だ材が位置するため、組立が難しいが放熱特性が優れて
おり高出力レーザなど高い電流で動作する場合に適して
おり、AlGaInP系半導体レーザの実装ではほとんどがこ
の方法で組み立てられている。レーザチップの接合面側
と反対側の電極は、ワイヤボンディングによりパッケー
ジ電極リードに導かれる。ワイヤボンディングは直径25
μｍ程度のAuまたはAl線を使用し、熱圧着法や超音波法
により接続する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】AlGaInP系半導体レー
ザは一般には上記のような方法で組み立てられるが、Al
GaAs系半導体レーザと比較して熱抵抗が大きいため、高
温，高出力時の信頼性を確保する妨げとなっている。
ザは一般には上記のような方法で組み立てられるが、Al
GaAs系半導体レーザと比較して熱抵抗が大きいため、高
温，高出力時の信頼性を確保する妨げとなっている。
【０００６】そこで本発明は半導体レーザチップからの
発熱を効率よく放熱し、温度特性の優れた半導体レーザ
装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
発熱を効率よく放熱し、温度特性の優れた半導体レーザ
装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子を載置
するためのレーザポストと電極取り出し用の電極リード
が内部に固定された封止容器内に半導体レーザ素子が内
蔵されて成る半導体レーザ装置において、前記レーザポ
スト上に固定された前記半導体レーザ素子上と前記電極
リード上に熱良導材が載置固定されているものである。
本発明の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子を載置
するためのレーザポストと電極取り出し用の電極リード
が内部に固定された封止容器内に半導体レーザ素子が内
蔵されて成る半導体レーザ装置において、前記レーザポ
スト上に固定された前記半導体レーザ素子上と前記電極
リード上に熱良導材が載置固定されているものである。
【０００８】また半導体レーザ装置の製造方法は、電極
ポストと一体構成した熱良導材を屈曲させて半導体レー
ザ素子上に載置固定する工程を有するものである。
ポストと一体構成した熱良導材を屈曲させて半導体レー
ザ素子上に載置固定する工程を有するものである。
【０００９】
【作用】本発明の半導体レーザ装置は、レーザチップの
上面電極とパッケージ電極リードとの接続をワイヤの代
わりにＣｕやメタライズされたＳｉＣを用いることによ
りレーザチップ上面からも放熱効果が得られる。
上面電極とパッケージ電極リードとの接続をワイヤの代
わりにＣｕやメタライズされたＳｉＣを用いることによ
りレーザチップ上面からも放熱効果が得られる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図示の実施例によっ
て説明する。
て説明する。
【００１１】図１は、本発明の実施例に係る半導体レー
ザ装置の概略図である。この例では、レーザチップを、
あらかじめ上面にＩｎはんだ103を約２μｍの厚さで転
写しておいたレーザポスト101に発振波長が６７６ｎｍ
のAlGaInP半導体レーザチップ102をJunction-Down法で
ダイボンドする。
ザ装置の概略図である。この例では、レーザチップを、
あらかじめ上面にＩｎはんだ103を約２μｍの厚さで転
写しておいたレーザポスト101に発振波長が６７６ｎｍ
のAlGaInP半導体レーザチップ102をJunction-Down法で
ダイボンドする。
【００１２】この時、レーザポスト101がＩｎの融点
（１５７℃）よりも１０℃ないし２０℃低い温度Ｔ0に
なるように設定しておく。レーザチップ１０２の位置決
め後、ポスト１０１上面にレーザチップ１０２を接着さ
せてからＩｎが溶ける温度まで昇温してＩｎが接合面間
に一様に拡がってから初めの保持温度Ｔ0まで降温す
る。
（１５７℃）よりも１０℃ないし２０℃低い温度Ｔ0に
なるように設定しておく。レーザチップ１０２の位置決
め後、ポスト１０１上面にレーザチップ１０２を接着さ
せてからＩｎが溶ける温度まで昇温してＩｎが接合面間
に一様に拡がってから初めの保持温度Ｔ0まで降温す
る。
【００１３】つぎに真空チャックでＣｕブロック104を
吸着搬送し、ブロック１０４の両端をレーザチップ１０
２および電極リード１０５の上面に位置合わせて接着す
る。同様な温度サイクルによってＣｕブロック104をレ
ーザチップ１０４および電極リード１０５に接続する。
吸着搬送し、ブロック１０４の両端をレーザチップ１０
２および電極リード１０５の上面に位置合わせて接着す
る。同様な温度サイクルによってＣｕブロック104をレ
ーザチップ１０４および電極リード１０５に接続する。
【００１４】ここでＣｕブロック104の接合面側にはあ
らかじめＩｎ103を転写している。Ｃｕブロック104のサ
イズは奥行きはレーザの共振器と同じ７００μｍとし、
厚みはレーザチップの厚さと同程度にした。レーザチッ
プとレーザポスト間のＩｎはんだはすでにレーザチップ
の電極材料と合金化しているので、Ｃｕブロックのボン
ディング時の温度サイクルによって再溶融などの影響は
ない。
らかじめＩｎ103を転写している。Ｃｕブロック104のサ
イズは奥行きはレーザの共振器と同じ７００μｍとし、
厚みはレーザチップの厚さと同程度にした。レーザチッ
プとレーザポスト間のＩｎはんだはすでにレーザチップ
の電極材料と合金化しているので、Ｃｕブロックのボン
ディング時の温度サイクルによって再溶融などの影響は
ない。
【００１５】この結果、高電流動作時の熱抵抗値が特に
改善された。熱抵抗の評価は電流電圧特性を利用する方
法を用いた。素子にパルス幅，電流値を制御したパルス
通電を行い、パルス通電前後にサンプリング電流を加え
端子間電圧を測定する。この端子間電圧差と別途測定し
た端子間電圧の温度依存性とからｐｎ接合部の温度上昇
見積ることができる。この方法では、通電パルスの幅を
変化させることで、短時間過渡熱抵抗（チップ近傍の熱
抵抗）からパッケージあるいはパッケージが固定されて
いる放熱器を含む全体の熱抵抗も評価できる。100μｓ
ｅｃの短時間過渡熱抵抗は、20℃／Ｗ程度で従来のワイ
ヤボンディングによるレーザ装置との差はない。これは
レーザチップとレーザポスト間の熱抵抗を意味してい
る。熱抵抗の改善効果はこれよりもパルス幅の大きい領
域で観測できた。特に1〜10ｍｓｅｃの領域で顕著に改
善効果が現われた。これはレーザチップとパッケージ間
の熱抵抗が軽減され本発明の効果によることを示してい
る。
改善された。熱抵抗の評価は電流電圧特性を利用する方
法を用いた。素子にパルス幅，電流値を制御したパルス
通電を行い、パルス通電前後にサンプリング電流を加え
端子間電圧を測定する。この端子間電圧差と別途測定し
た端子間電圧の温度依存性とからｐｎ接合部の温度上昇
見積ることができる。この方法では、通電パルスの幅を
変化させることで、短時間過渡熱抵抗（チップ近傍の熱
抵抗）からパッケージあるいはパッケージが固定されて
いる放熱器を含む全体の熱抵抗も評価できる。100μｓ
ｅｃの短時間過渡熱抵抗は、20℃／Ｗ程度で従来のワイ
ヤボンディングによるレーザ装置との差はない。これは
レーザチップとレーザポスト間の熱抵抗を意味してい
る。熱抵抗の改善効果はこれよりもパルス幅の大きい領
域で観測できた。特に1〜10ｍｓｅｃの領域で顕著に改
善効果が現われた。これはレーザチップとパッケージ間
の熱抵抗が軽減され本発明の効果によることを示してい
る。
【００１６】なお、熱良導材としてＣｕブロック104の
代わりにＳｉＣやＳｉのブロックを用いてもよいが、熱
伝導度の優れた材料の方がその効果は大きい．また、当
然のごとく、放熱の効果はレーザチップの厚みに依存
し、レーザチップの厚みが薄いほどチップの上面からも
放熱されるので本願の効果は大きい。
代わりにＳｉＣやＳｉのブロックを用いてもよいが、熱
伝導度の優れた材料の方がその効果は大きい．また、当
然のごとく、放熱の効果はレーザチップの厚みに依存
し、レーザチップの厚みが薄いほどチップの上面からも
放熱されるので本願の効果は大きい。
【００１７】図２は、電極リード１０５の先端があらか
じめＣｕブロック１０８の形状に加工されている場合の
実施例を示す。レーザチップ102のダイボンディングは
上述の実施例と同様であるが、電極リード105はパッケ
ージ107に固定されてる位置に近いところで折り曲げら
れており、チップのダイボンディング後に専用の治具に
よってＣｕブロック部108がレーザチップ上面に重なる
ようにに折り曲げ部分を伸直させてボンディングする。
じめＣｕブロック１０８の形状に加工されている場合の
実施例を示す。レーザチップ102のダイボンディングは
上述の実施例と同様であるが、電極リード105はパッケ
ージ107に固定されてる位置に近いところで折り曲げら
れており、チップのダイボンディング後に専用の治具に
よってＣｕブロック部108がレーザチップ上面に重なる
ようにに折り曲げ部分を伸直させてボンディングする。
【００１８】図２（ａ）は折り曲げ前の電極リード105
の形状を示しておりＣｕブロック部108と一体成型され
ている。図２（ｂ），（ｃ）は電極リード105を伸直さ
せてレーザチップと接合した後の側面及び斜視構成概略
図である。図２(a)(b)はいずれも図２(c)の側面からみ
た側面図である。
の形状を示しておりＣｕブロック部108と一体成型され
ている。図２（ｂ），（ｃ）は電極リード105を伸直さ
せてレーザチップと接合した後の側面及び斜視構成概略
図である。図２(a)(b)はいずれも図２(c)の側面からみ
た側面図である。
【００１９】Ｃｕブロック部108のレーザチップと接合
する面にはＩｎ103があらかじめ転写されている。本実
施例では精密な位置合わせを要するＣｕブロックのボン
ディング工程を必要としない。また、折り曲げによるた
めボンディング後にチップへストレスが加わることが心
配されるが、折り曲げ加工時の治具の押さえ位置を調節
することでチップに加わるストレスをなくすことができ
る。
する面にはＩｎ103があらかじめ転写されている。本実
施例では精密な位置合わせを要するＣｕブロックのボン
ディング工程を必要としない。また、折り曲げによるた
めボンディング後にチップへストレスが加わることが心
配されるが、折り曲げ加工時の治具の押さえ位置を調節
することでチップに加わるストレスをなくすことができ
る。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、半
導体チップとサブマウントとの間の熱抵抗が減少する。
半導体チップの放熱特性が改善されるため、素子の信頼
性を向上できる。また、そのための組立方法も簡単で、
従来の工程を大きく変えることなく実施できるのでその
効果は大きい。また、第２の実施例で説明した実装方法
によれば同一の効果を実装部品点数を少なくできるばか
りでなく、工程の大幅な簡略化が可能である。
導体チップとサブマウントとの間の熱抵抗が減少する。
半導体チップの放熱特性が改善されるため、素子の信頼
性を向上できる。また、そのための組立方法も簡単で、
従来の工程を大きく変えることなく実施できるのでその
効果は大きい。また、第２の実施例で説明した実装方法
によれば同一の効果を実装部品点数を少なくできるばか
りでなく、工程の大幅な簡略化が可能である。
【図１】本発明の一実施例を示す半導体レーザ装置の概
略図
略図
【図２】本発明の半導体レーザ装置の実装方法の一実施
例を説明する図
例を説明する図
【図３】半導体レーザの従来例を示す概略図
１０１ レーザポスト １０２ 半導体レーザチップ １０３ Ｉｎはんだ １０４ Ｃｕブロック １０５ 電極リード １０６ Ａｕワイヤ １０７ パッケージ １０８ Ｃｕブロック部
Claims (2)
- 【請求項１】半導体レーザ素子を載置するためのレーザ
ポストと電極取り出し用の電極リードが内部に固定され
た封止容器内に半導体レーザ素子が内蔵されて成る半導
体レーザ装置において、前記レーザポスト上に固定され
た前記半導体レーザ素子上と前記電極リード上に熱良導
材が載置固定されていることを特徴とする半導体レーザ
装置。 - 【請求項２】電極ポストと一体構成した熱良導材を屈曲
させて半導体レーザ素子上に載置固定する工程を有する
ことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18257493A JPH0738197A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18257493A JPH0738197A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0738197A true JPH0738197A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16120664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18257493A Pending JPH0738197A (ja) | 1993-07-23 | 1993-07-23 | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0738197A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9799591B2 (en) | 2014-11-12 | 2017-10-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor packages including thermal blocks |
-
1993
- 1993-07-23 JP JP18257493A patent/JPH0738197A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9799591B2 (en) | 2014-11-12 | 2017-10-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor packages including thermal blocks |
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