JPH073903B2 - 光素子実装基板 - Google Patents
光素子実装基板Info
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- JPH073903B2 JPH073903B2 JP61290611A JP29061186A JPH073903B2 JP H073903 B2 JPH073903 B2 JP H073903B2 JP 61290611 A JP61290611 A JP 61290611A JP 29061186 A JP29061186 A JP 29061186A JP H073903 B2 JPH073903 B2 JP H073903B2
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- Japan
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- semiconductor laser
- optical
- convex portion
- laser device
- element mounting
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4292—Coupling light guides with opto-electronic elements the light guide being disconnectable from the opto-electronic element, e.g. mutually self aligning arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/0235—Method for mounting laser chips
- H01S5/02375—Positioning of the laser chips
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は端面発光形光半導体素子と、光導波路を有する
基板との間を無調整で、かつ高精度に位置合わせする技
術に関するものである。
基板との間を無調整で、かつ高精度に位置合わせする技
術に関するものである。
（従来の技術） 第７図は従来の端面発光形光半導体素子を基板に実装す
る構造を示した斜視図であって、１は端面発光形光半導
体素子である端面発光形半導体レーザ素子、２は半導体
レーザ素子の活性層、３は半導体レーザ素子上の電極に
設けた接続子、4aは基板側の電極、６は基板、７は光導
波路、15は基板に設けた凹部をそれぞれ示す。この構造
では半導体レーザ素子１の活性層２で発光した光を基板
６上に形成した光導波路へ導くため、光導波路７を有す
る基板６に、半導体レーザ素子１より僅かに大きな凹部
を設け、かつ基板６の凹部に電極4aを設け、半導体レー
ザ素子１上の電極に設けたはんだ接続子３によって半導
体レーザ素子１と基板６とを接続する構造となってい
る。このため活性層２の位置と光導波路７の光軸位置と
の位置合わせは、はんだ接続子３が溶融加熱時に生ずる
自己整合機能によって行われる。
る構造を示した斜視図であって、１は端面発光形光半導
体素子である端面発光形半導体レーザ素子、２は半導体
レーザ素子の活性層、３は半導体レーザ素子上の電極に
設けた接続子、4aは基板側の電極、６は基板、７は光導
波路、15は基板に設けた凹部をそれぞれ示す。この構造
では半導体レーザ素子１の活性層２で発光した光を基板
６上に形成した光導波路へ導くため、光導波路７を有す
る基板６に、半導体レーザ素子１より僅かに大きな凹部
を設け、かつ基板６の凹部に電極4aを設け、半導体レー
ザ素子１上の電極に設けたはんだ接続子３によって半導
体レーザ素子１と基板６とを接続する構造となってい
る。このため活性層２の位置と光導波路７の光軸位置と
の位置合わせは、はんだ接続子３が溶融加熱時に生ずる
自己整合機能によって行われる。
一般に、はんだ接続子３を用いた実装構造では、接続子
３の自己整合機能は第７図中Ｙ−Ｚ平面の位置合わせに
有効に寄与するので、端面発光形半導体レーザ素子１等
を無調整で実装するのに適している。
３の自己整合機能は第７図中Ｙ−Ｚ平面の位置合わせに
有効に寄与するので、端面発光形半導体レーザ素子１等
を無調整で実装するのに適している。
はんだ接続子は、はんだ蒸着やはんだメッキ等によって
形成されるが、この場合はんだ接続子の高さ精度が十分
に得られず、10％程度の偏差を生ずる。一般に半導体レ
ーザ素子の活性層と光導波路の光軸との位置合わせ精度
は、数μｍ程度に抑える必要があるが、はんだ接続子の
所望な高さを100μｍとすると、はんだ接続子形成時に
は10μｍもの偏差を生じ、光軸合わせができなくなる。
このためＸ−Ｚ平面の位置合わせには不向きである。
形成されるが、この場合はんだ接続子の高さ精度が十分
に得られず、10％程度の偏差を生ずる。一般に半導体レ
ーザ素子の活性層と光導波路の光軸との位置合わせ精度
は、数μｍ程度に抑える必要があるが、はんだ接続子の
所望な高さを100μｍとすると、はんだ接続子形成時に
は10μｍもの偏差を生じ、光軸合わせができなくなる。
このためＸ−Ｚ平面の位置合わせには不向きである。
第８図はこのことを端的に示す例であって、第７図のＸ
−Ｚ平面の断面図である。ここで4bは端面発光形半導体
レーザ素子１上に設けた電極、3a,3bははんだ接続子で
ある。この例は、はんだ接続子3a,3bの高さ精度が所望
の高さを得られなかった場合の接続断面を示したものの
であり、活性層２の位置と光導波路７の光軸位置との間
にδｘの位置ずれを生じている。この位置ずれ量δｘは
前述したように通常10μｍであるので、半導体レーザ素
子１と光導波路７間の結合損失は数十dBにも達し、端面
発光形半導体レーザ素子１の実装には適用できない欠点
を有している。
−Ｚ平面の断面図である。ここで4bは端面発光形半導体
レーザ素子１上に設けた電極、3a,3bははんだ接続子で
ある。この例は、はんだ接続子3a,3bの高さ精度が所望
の高さを得られなかった場合の接続断面を示したものの
であり、活性層２の位置と光導波路７の光軸位置との間
にδｘの位置ずれを生じている。この位置ずれ量δｘは
前述したように通常10μｍであるので、半導体レーザ素
子１と光導波路７間の結合損失は数十dBにも達し、端面
発光形半導体レーザ素子１の実装には適用できない欠点
を有している。
また接続子３を用いた従来法の場合、半導体レーザ素子
１の活性層２で生じた熱は、半導体レーザ素子、接続子
を介して基板に伝わる。半導体レーザの基板材料はIn-
P,GaAs等で構成されるが、これら材料の熱伝導率はSiに
比べ1/5程度と低く、かつ半導体レーザ素子、接続子を
介して基板に伝わるので、放熱経路は数百μｍと長い。
このため活性層２近傍の半導体レーザ素子１の表面を基
板６に、はんだ材料等を用いて搭載するUp-side Downマ
ウント法（放熱経路は２〜３μｍ）に比べて、熱抵抗は
数十倍高く、高出力な半導体レーザ素子１を実装できな
い欠点を有している。
１の活性層２で生じた熱は、半導体レーザ素子、接続子
を介して基板に伝わる。半導体レーザの基板材料はIn-
P,GaAs等で構成されるが、これら材料の熱伝導率はSiに
比べ1/5程度と低く、かつ半導体レーザ素子、接続子を
介して基板に伝わるので、放熱経路は数百μｍと長い。
このため活性層２近傍の半導体レーザ素子１の表面を基
板６に、はんだ材料等を用いて搭載するUp-side Downマ
ウント法（放熱経路は２〜３μｍ）に比べて、熱抵抗は
数十倍高く、高出力な半導体レーザ素子１を実装できな
い欠点を有している。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、従来２軸方向のみで無調整位置合わせ可能で
あった端面発光形光半導体素子と光導波路との位置合わ
せを改良し、３軸方向すべて無調整位置合わせ可能な端
面発光形光半導体素子の実装基板を提供することにあ
る。
あった端面発光形光半導体素子と光導波路との位置合わ
せを改良し、３軸方向すべて無調整位置合わせ可能な端
面発光形光半導体素子の実装基板を提供することにあ
る。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、光導波路と凹部に設けた電極を有する光素子
実装基板の前記凹部内に、凸部を設け、かつこの凸部の
高さは前記光導波路の位置より低い所定の高さとする。
実装基板の前記凹部内に、凸部を設け、かつこの凸部の
高さは前記光導波路の位置より低い所定の高さとする。
実施例１ 第１図は本発明の第１の実施例の斜視図であって、１は
端面発光形光半導体素子である端面発光形半導体レーザ
素子、２は半導体レーザ素子の活性層、３ははんだ接続
子、4aは光素子実装基板側の電極、５は光素子実装基板
の凹部に設けた凸部、６は光導波路を有する光素子実装
基板、７は光導波路、15は光素子実装基板に設けた凹部
をそれぞれ示す。また第２図は光導波路７を有する光素
子実装基板と、接続子３を有する半導体レーザ素子１と
を接続する前の状態を示し、光素子実装基板６上に設け
た凸部５の構造をわかり易く示した斜視図である。この
構造では半導体レーザ素子１の活性層２で発光した光
を、光素子実装基板６上に形成した光導波路７へ導くた
め、光導波路７を有する光素子実装基板６に、半導体レ
ーザ素子１より僅かに大きな凹部15を設け、凹部15上に
半導体レーザ素子１上の電極と接続子３で接続するため
の電極4aを設け、かつ半導体レーザ素子１の中心近傍部
分には端面発光形光半導体素子の発光面と光導波路との
光軸位置が合うような高さを有する凸部を設けたもので
ある。よって、半導体レーザ素子１が凸部５を跨ぎ、か
つ半導体レーザ素子１と凸部５とが、つきあたった状態
で接続子３によって光素子実装基板６に接続される。
端面発光形光半導体素子である端面発光形半導体レーザ
素子、２は半導体レーザ素子の活性層、３ははんだ接続
子、4aは光素子実装基板側の電極、５は光素子実装基板
の凹部に設けた凸部、６は光導波路を有する光素子実装
基板、７は光導波路、15は光素子実装基板に設けた凹部
をそれぞれ示す。また第２図は光導波路７を有する光素
子実装基板と、接続子３を有する半導体レーザ素子１と
を接続する前の状態を示し、光素子実装基板６上に設け
た凸部５の構造をわかり易く示した斜視図である。この
構造では半導体レーザ素子１の活性層２で発光した光
を、光素子実装基板６上に形成した光導波路７へ導くた
め、光導波路７を有する光素子実装基板６に、半導体レ
ーザ素子１より僅かに大きな凹部15を設け、凹部15上に
半導体レーザ素子１上の電極と接続子３で接続するため
の電極4aを設け、かつ半導体レーザ素子１の中心近傍部
分には端面発光形光半導体素子の発光面と光導波路との
光軸位置が合うような高さを有する凸部を設けたもので
ある。よって、半導体レーザ素子１が凸部５を跨ぎ、か
つ半導体レーザ素子１と凸部５とが、つきあたった状態
で接続子３によって光素子実装基板６に接続される。
このためＹ−Ｚ平面の位置合わせは接続子３の自己整合
機能によって行われ、Ｘ−Ｚ平面の位置合わせは、光半
導体レーザ素子１と表面の高さ精度を正確に出した前記
凸部５とのつきあてによって行われるので、Ｘ−Ｙ−Ｚ
の３軸の位置合わせを無調整で行うことができる。なお
前記凸部５の頂面の高さ精度は、RIE（Reactive Ion Et
ching）等を用いることにより、容易にサブミクロン以
下に抑えることができる。
機能によって行われ、Ｘ−Ｚ平面の位置合わせは、光半
導体レーザ素子１と表面の高さ精度を正確に出した前記
凸部５とのつきあてによって行われるので、Ｘ−Ｙ−Ｚ
の３軸の位置合わせを無調整で行うことができる。なお
前記凸部５の頂面の高さ精度は、RIE（Reactive Ion Et
ching）等を用いることにより、容易にサブミクロン以
下に抑えることができる。
第３図（第１図のＸ−Ｙ断面）は、半導体レーザ素子１
からの放熱性能を向上するため、半導体レーザ素子１の
表面と凸部５の頂面との間を、熱伝導性に優れた部材10
で固着したものである。この構造では半導体レーザ素子
１の活性層２で生じた熱は活性層２の直下の熱伝導性部
材10を介して凸部５に伝わるので、放熱経路を数μｍ程
度に抑えることができ、従来のUp-side Downマウント法
と同等の熱抵抗値が得られる。よって、高出力な半導体
レーザ素子１を無調整で実装することができる。
からの放熱性能を向上するため、半導体レーザ素子１の
表面と凸部５の頂面との間を、熱伝導性に優れた部材10
で固着したものである。この構造では半導体レーザ素子
１の活性層２で生じた熱は活性層２の直下の熱伝導性部
材10を介して凸部５に伝わるので、放熱経路を数μｍ程
度に抑えることができ、従来のUp-side Downマウント法
と同等の熱抵抗値が得られる。よって、高出力な半導体
レーザ素子１を無調整で実装することができる。
実施例２ 第４図は本発明の第２の実施例の斜視図であって、８は
光素子実装基板の凹部に設けた凸部を示したものであ
る。この構造は凸部８の長さを半導体レーザ素子１の長
さより小さくしたものである。この実施例においてもＸ
−Ｙ−Z3軸に行う位置合わせは、第１の実施例と同様に
無調整で行うことができることは言うまでもないが、こ
の実施例は特に半導体レーザ素子１の表面と凸部８の頂
面との間を、熱伝導性に優れた部材10（第６図参照）で
固着する場合に有効である。すなわち第１の実施例の場
合では、固着時に熱伝導性に優れた部材10がはみ出し、
半導体レーザ素子１の活性層２近傍を覆い、発光を妨げ
ることがある。しかしこの実施例では凸部８の長さを半
導体レーザ素子１の長さより小さくしているので、固着
時に熱伝導性に優れた部材10がはみ出しても、半導体レ
ーザ素子１の活性層２近傍を覆うことはなく、発光を妨
げることはない。
光素子実装基板の凹部に設けた凸部を示したものであ
る。この構造は凸部８の長さを半導体レーザ素子１の長
さより小さくしたものである。この実施例においてもＸ
−Ｙ−Z3軸に行う位置合わせは、第１の実施例と同様に
無調整で行うことができることは言うまでもないが、こ
の実施例は特に半導体レーザ素子１の表面と凸部８の頂
面との間を、熱伝導性に優れた部材10（第６図参照）で
固着する場合に有効である。すなわち第１の実施例の場
合では、固着時に熱伝導性に優れた部材10がはみ出し、
半導体レーザ素子１の活性層２近傍を覆い、発光を妨げ
ることがある。しかしこの実施例では凸部８の長さを半
導体レーザ素子１の長さより小さくしているので、固着
時に熱伝導性に優れた部材10がはみ出しても、半導体レ
ーザ素子１の活性層２近傍を覆うことはなく、発光を妨
げることはない。
実施例３ 第５図は本発明の第３の実施例の斜視図であって、９は
光素子実装基板の凹部に設けた微小な溝を有する凸部を
示す。また第６図は第５図のＸ−Ｙ断面を示した図であ
って、10は熱伝導性に優れた部材である。この実施例は
前記第１、第２の実施例をさらに改良した構造であり、
前記凸部８の頂面の大きさが大きい場合に特に有効であ
る。すなわち、凸部８の頂面が大きく、かつ端面発光形
半導体ーザ素子１の表面と凸部８の頂面との間を、熱伝
導性に優れた部材10で固着する場合、凸部８の頂面上の
部材10の厚さに“バラツキ”を生じ、Ｘ軸方向の高さに
“バラツキ”を生ずることがある。しかしこの実施例で
は、凸部９の頂部に微小な溝を設けているので、部材10
の厚さに“バラツキ”があっても、端面発光形半導体レ
ーザ素子１の自体の重さで、不要な熱伝導性に優れた部
材10は微小な溝に吸収される。このためＸ軸方向の高さ
精度を維持した状態で接続できる。
光素子実装基板の凹部に設けた微小な溝を有する凸部を
示す。また第６図は第５図のＸ−Ｙ断面を示した図であ
って、10は熱伝導性に優れた部材である。この実施例は
前記第１、第２の実施例をさらに改良した構造であり、
前記凸部８の頂面の大きさが大きい場合に特に有効であ
る。すなわち、凸部８の頂面が大きく、かつ端面発光形
半導体ーザ素子１の表面と凸部８の頂面との間を、熱伝
導性に優れた部材10で固着する場合、凸部８の頂面上の
部材10の厚さに“バラツキ”を生じ、Ｘ軸方向の高さに
“バラツキ”を生ずることがある。しかしこの実施例で
は、凸部９の頂部に微小な溝を設けているので、部材10
の厚さに“バラツキ”があっても、端面発光形半導体レ
ーザ素子１の自体の重さで、不要な熱伝導性に優れた部
材10は微小な溝に吸収される。このためＸ軸方向の高さ
精度を維持した状態で接続できる。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明は端面発光形半導体レーザ
素子１を実装する光素子実装基板に設けた凹部15に、光
素子実装基板側の電極4aを設け、この電極4aと端面発光
形半導体レーザ素子１上に設けた電極との間を接続子３
で接続するとともに、光素子実装基板の凹部15には、端
面発光形半導体レーザ素子の発光面と光導波路との光軸
位置が合うような高さを有する凸部５を設け、端面発光
形半導体レーザ素子が凸部を跨ぎ、かつ端面発光形半導
体レーザ素子と凸部がつきあたった状態で接続子によっ
て光素子実装基板に接続する構造であるから、Ｙ−Ｚ平
面の位置合わせは、接続子３の自己整合機能によって行
われ、Ｘ−Ｚ平面の位置合わせは、端面発光形半導体レ
ーザ素子１と表面の高さ精度を正確に出した光素子実装
基板の凹部に設けた凸部５とのつきあてによって行われ
るので、Ｘ−Ｙ−Ｚの３軸の位置合わせを無調整で行う
ことができる利点がある。
素子１を実装する光素子実装基板に設けた凹部15に、光
素子実装基板側の電極4aを設け、この電極4aと端面発光
形半導体レーザ素子１上に設けた電極との間を接続子３
で接続するとともに、光素子実装基板の凹部15には、端
面発光形半導体レーザ素子の発光面と光導波路との光軸
位置が合うような高さを有する凸部５を設け、端面発光
形半導体レーザ素子が凸部を跨ぎ、かつ端面発光形半導
体レーザ素子と凸部がつきあたった状態で接続子によっ
て光素子実装基板に接続する構造であるから、Ｙ−Ｚ平
面の位置合わせは、接続子３の自己整合機能によって行
われ、Ｘ−Ｚ平面の位置合わせは、端面発光形半導体レ
ーザ素子１と表面の高さ精度を正確に出した光素子実装
基板の凹部に設けた凸部５とのつきあてによって行われ
るので、Ｘ−Ｙ−Ｚの３軸の位置合わせを無調整で行う
ことができる利点がある。
さらに端面発光形半導体レーザ素子１の表面と光素子実
装基板の凹部に設けた凸部５の頂面との間を、熱伝導性
に優れた部材10で固着することにより、放熱経路を数μ
ｍ程度に抑えることができるので、従来のUp-Side Down
マウント法と同等の熱抵抗値が得られる。よって、高出
力な端面発光形半導体レーザ素子１を無調整で実装する
ことができる利点がある。
装基板の凹部に設けた凸部５の頂面との間を、熱伝導性
に優れた部材10で固着することにより、放熱経路を数μ
ｍ程度に抑えることができるので、従来のUp-Side Down
マウント法と同等の熱抵抗値が得られる。よって、高出
力な端面発光形半導体レーザ素子１を無調整で実装する
ことができる利点がある。
第１図は本発明の第１の実施例の斜視図、 第２図は第１図の光素子実装基板と端面発光形半導体レ
ーザ素子とを分解して示した図、 第３図は第１図のＸ−Ｙ断面図、 第４図は本発明の第２の実施例の斜視図、 第５図は本発明の第３の実施例の斜視図、 第６図は第５図のＸ−Ｙ断面図、 第７図は従来の端面発光形光半導体素子を基板に実装す
る構造を示した斜視図、 第８図は第７図のＸ−Ｚ断面図である。 １……端面発光形半導体レーザ素子 ２……半導体レーザ素子の活性層 3,3a,3b……接続子、4a,4b……電極 ５……光素子実装基板の凹部に設けた凸部 ６……光素子実装基板、７……光導波路 ８……光素子実装基板の凹部に設けた凸部 ９……光素子実装基板の凹部に設けた微小な溝を有する
凸部 10……熱導電性に優れた部材 15……光素子実装基板に設けた凹部
ーザ素子とを分解して示した図、 第３図は第１図のＸ−Ｙ断面図、 第４図は本発明の第２の実施例の斜視図、 第５図は本発明の第３の実施例の斜視図、 第６図は第５図のＸ−Ｙ断面図、 第７図は従来の端面発光形光半導体素子を基板に実装す
る構造を示した斜視図、 第８図は第７図のＸ−Ｚ断面図である。 １……端面発光形半導体レーザ素子 ２……半導体レーザ素子の活性層 3,3a,3b……接続子、4a,4b……電極 ５……光素子実装基板の凹部に設けた凸部 ６……光素子実装基板、７……光導波路 ８……光素子実装基板の凹部に設けた凸部 ９……光素子実装基板の凹部に設けた微小な溝を有する
凸部 10……熱導電性に優れた部材 15……光素子実装基板に設けた凹部
Claims (3)
- 【請求項１】光導波路と、凹部に設けた電極を有する光
素子実装基板であって、前記凹部内に、該凹部底面から
前記光導波路の位置より低い所定の高さの凸部をもつこ
とを特徴とする光素子実装基板。 - 【請求項２】前記凸部は、その頂面に熱伝導性のよい部
材を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の光素子実装基板。 - 【請求項３】前記凸部は、その頂部に微小な溝を設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光素子実
装基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61290611A JPH073903B2 (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 光素子実装基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61290611A JPH073903B2 (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 光素子実装基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63143890A JPS63143890A (ja) | 1988-06-16 |
| JPH073903B2 true JPH073903B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=17758238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61290611A Expired - Fee Related JPH073903B2 (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 光素子実装基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073903B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5023881A (en) * | 1990-06-19 | 1991-06-11 | At&T Bell Laboratories | Photonics module and alignment method |
| JP2762792B2 (ja) * | 1991-08-30 | 1998-06-04 | 日本電気株式会社 | 光半導体装置 |
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| IT1270920B (it) * | 1993-05-06 | 1997-05-16 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Laser a semiconduttore con emissione trasversale, e suo accoppiamento ad una guida ottica |
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- 1986-12-08 JP JP61290611A patent/JPH073903B2/ja not_active Expired - Fee Related
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