JPH10200206A - 電子冷却器付半導体レーザモジュール - Google Patents

電子冷却器付半導体レーザモジュール

Info

Publication number
JPH10200206A
JPH10200206A JP9001311A JP131197A JPH10200206A JP H10200206 A JPH10200206 A JP H10200206A JP 9001311 A JP9001311 A JP 9001311A JP 131197 A JP131197 A JP 131197A JP H10200206 A JPH10200206 A JP H10200206A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
module
electronic cooler
chip mounting
laser module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9001311A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaki Kobayashi
正樹 小林
Hiroyuki Asakura
宏之 朝倉
Masanori Iida
正憲 飯田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP9001311A priority Critical patent/JPH10200206A/ja
Priority to US09/003,949 priority patent/US6181718B1/en
Publication of JPH10200206A publication Critical patent/JPH10200206A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/30107—Inductance

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体レーザモジュールの共振周波数を高域
にシフトさせ、公衆通信の使用帯域における光周波数応
答レベルの低下を防止した電子冷却器付半導体レーザモ
ジュールを提供する。 【解決手段】 モジュールパッケージとチップ搭載キャ
リア間のグラウンドラインを、モジュールパッケージか
らチップ搭載キャリア近傍まで張り出した断面積の大き
い導電性の第１接続手段と、第１接続手段とチップ搭載
キャリアを接続する断面積の小さい第２接続手段から形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子冷却器付半導
体レーザモジュールに関し、特に、高周波入力信号を直
接光信号に変調する直接変調方式の半導体レーザモジュ
ールに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体レーザモジュールは、ＣＡ
ＴＶ、公衆通信などのマイクロ波／準マイクロ波周波数
領域の信号、ギガビット高速ディジタル信号などの高速
変調信号を取り扱う通信分野への適用が盛んに試みら
れ、実用化が始まっているが、特に、雑音や信号歪みの
累積が少ない数百ｍ〜数ｋｍの短中距離伝送において
は、高周波信号を直接変調信号として光信号に変換する
直接強度変調方式が適している。かかる半導体レーザモ
ジュールの半導体レーザの発振特性は温度依存性が非常
に大きく、温度変化によりしきい値電流密度や発振波長
のシフトが発生するため、安定したレーザ発振を得るた
めには、レーザダイオードの温度を一定にすることが不
可欠であり、ペルチェ素子電子冷却器などの冷却素子を
用いてレーザダイオードの温度を制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザモ
ジュールでは、モジュールを構成する電子冷却器やグラ
ウンドライン等が共振回路を形成し、例えば図８に示す
ように、入力変調信号が１．６ＧＨｚ付近を中心とする
周波数帯域において上記回路が共振し、光周波数応答レ
ベルが低下するという現象が発生する場合があった。こ
のため、１．５ＧＨｚ帯もしくは１．９ＧＨｚ帯など上
記周波数帯域に近接した周波数をチャネルバンドとして
利用することが多い公衆通信や、上記周波数帯域に近接
した伝送レートを利用する高速ディジタル通信において
は、かかる半導体レーザモジュールでは十分な変調信号
の確保が困難となっていた。
【０００４】そこで、本発明は、半導体レーザモジュー
ルの共振周波数をシフトさせ、公衆通信の使用帯域にお
ける光周波数応答レベルの低下を防止した電子冷却器付
半導体レーザモジュールを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで発明者らは鋭意研
究の結果、モジュールパッケージとチップ搭載キャリア
間のグラウンドラインを、モジュールパッケージからチ
ップ搭載キャリア近傍まで張り出した断面積の大きい導
電性の第１接続手段と、第１接続手段とチップ搭載キャ
リアを接続する断面積の小さい第２接続手段から形成す
ることにより、共振周波数を高域のシフトさせ上記目的
を達成できることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】即ち、本発明は、半導体レーザダイオード
と、上記半導体レーザダイオードを搭載する導電性チッ
プ搭載キャリアと、上記チップ搭載キャリアを搭載し、
該チップ搭載キャリアから熱を吸収するための電子冷却
器と、上記電子冷却器を搭載し、上記電子冷却器が吸収
した熱を放出するための導電性モジュールパッケージ
と、上記半導体レーザダイオードに所定の周波数の入力
変調信号を伝送する変調信号伝送手段と、上記モジュー
ルパッケージと上記チップ搭載キャリアとを電気的に接
続するグラウンドラインとを少なくとも備えた電子冷却
器付半導体レーザモジュールであって、上記グラウンド
ラインが、上記モジュールパッケージから上記チップ搭
載キャリア近傍まで張り出した断面積の大きい導電性の
第１接続手段と、上記第１接続手段と上記チップ搭載キ
ャリアとを接続する断面積の小さい導電性の第２接続手
段からなり、上記グラウンドラインの有するインダクタ
ンスを変化させて、上記グラウンドラインを含んで構成
される共振回路の共振周波数を上記変調信号伝送手段で
使用される所定の周波数帯域から外れるようにシフトさ
せることを特徴とする電子冷却器付半導体レーザモジュ
ールである。グラウンドラインをモジュールパッケージ
から直接上記チップ搭載キャリア近傍まで張り出した、
断面積の大きい導電性の第１接続手段と、上記第１接続
手段と上記チップ搭載キャリアとを接続する断面積の小
さい導電性の第２接続手段から形成することにより、上
記第１接続手段の断面積が大きいことにより、グラウン
ドラインに発生する寄生インダクタンスを小さくするこ
とができるとともに、上記第１接続手段がチップ搭載キ
ャリアの近傍まで張り出しているため、第１接続手段と
チップ搭載キャリアとの間隔が短くなり、第２接続手段
の断面積が小さくても長さを短くできるため発生するイ
ンダクタンスが小さくなり、グラウンドライン全体に発
生する寄生インダクタンスを低減し、グラウンドライン
を含んで構成される共振回路の共振周波数を上記変調信
号伝送手段で使用される所定の周波数帯域から外れるよ
うにシフトさせることが可能となる。一方、上記第２接
続手段の断面積が小さいため、モジュールパッケージか
ら第１接続手段を通ってチップ搭載キャリアに伝わる熱
の還流を抑制することも可能となる。従って、かかる第
１接続手段および第２接続手段からなるグラウンドライ
ン構造を採用することにより、モジュールパッケージか
らチップ搭載キャリアへの熱の還流を防止しつつ、グラ
ウンドラインに発生する寄生インダクタンスが低減で
き、半導体レーザモジュールの共振回路の共振周波数を
上記変調信号伝送手段で使用される所定の周波数帯域か
ら外れるように高域シフトさせることが可能となる。
【０００７】上記電子冷却器は、上記チップ搭載キャリ
アおよび上記モジュールパッケージに夫々接し、アルミ
ナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、チタン
酸カルシウム（ＣａＴｉＯ3）のいずれかを主原料とす
るセラミック材料からなる誘電体基板と、上記誘電体基
板に狭持されたペルチェ効果素子からなることが好まし
い。電子冷却器の誘電体基板にアルミナ等を用いること
により、強度の向上に加えて熱伝導特性の向上による吸
熱／放熱効率の向上も可能となり、半導体レーザモジュ
ールの安定動作の確保が可能となる。
【０００８】上記第１接続手段は、上記モジュールパッ
ケージに着脱可能な固定手段により固定された板状金属
製ブロックであることが好ましい。半導体モジュールの
作製工程においては、ペルチェ素子電子冷却器、チップ
搭載キャリア、集光レンズ等の光軸調整が必要な部材の
位置合わせが必要となるが、第１接続手段がモジュール
パッケージに着脱可能な固定手段により固定されること
のより、所定の場所に上記各部材を固定した後に第１接
続手段を取り付けることができ、上記位置合わせ時の作
業スペースの確保が可能となる。
【０００９】上記第１接続手段は、上記モジュールパッ
ケージに固定された第１の板状金属製ブロックと、上記
第１の板状金属製ブロックに着脱可能なように固定され
た第２の板状金属製ブロックからなることが好ましい。
このように、予め第１の板状金属製ブロックをモジュー
ルパッケージに固定しておき、各部材の位置合わせ等を
行った後にかかる第１の板状金属製ブロックに第２の板
状金属製ブロックを固定して第１接続手段を形成するこ
とにより、第１接続手段をモジュールパッケージの壁面
に直接固定するのに比べて取り付けを容易に行うことが
可能となる。
【００１０】上記板状金属製ブロックは、ニッケル、
鉄、コバルトを主原料とする合金または銅、タングステ
ンを主原料とする合金からなることが好ましい。板状金
属製ブロックをニッケル、鉄、コバルトを主原料とする
合金から形成することにより、安価に半導体レーザモジ
ュールを作製でき、また銅、タングステンを主原料とす
る合金から形成することにより、金属製ブロックの電気
導電性の向上、強度の向上を図ることが可能となる。
【００１１】上記第２接続手段は、ボンディングワイヤ
またはリボンワイヤからなることが好ましい。第２接続
手段をボンディングワイヤまたはリボンワイヤから形成
することにより、第２接続手段部分で断面積の小さいグ
ラウンドラインを容易に形成でき、グラウンドラインを
通ったモジュールパッケージからチップ搭載キャリアへ
の熱の還流を有効に防止することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．図６は、従来のペルチェ素子電子冷却器
を用いた半導体レーザモジュールの一例であり、図中、
１はバタフライ型のモジュールパッケージ、２は半導体
レーザダイオード、３はチップ搭載キャリア、４はペル
チェ素子電子冷却器、５は電極パッド、６はセラミック
インサート、７はセラミックインサート上にパターニン
グされたメタライズ伝送路、８は変調信号入力端子とな
るリードピン、９１、９２、９３はボンディングワイ
ヤ、１０はメタライズ伝送路をモジュールパッケージに
接続するためのビアホールを示す。ペルチェ素子電子冷
却器４は、第１の誘電体プレート基板４１及び第２の誘
電体プレート基板４２の間に挟持されたｐｎ接合を用い
たペルチェ効果素子４３から構成される。
【００１３】図６に示す従来の半導体レーザモジュール
では、まず、ＤＣ駆動電流をリードピンを通じて入力し
て半導体レーザダイオード２を励起発振させ、続いてア
ナログ高周波もしくは高速ディジタルの変調信号を同じ
くリードピンから入力して半導体レーザダイオード２を
直接変調する。連続的な励起発振が持続された場合、半
導体レーザダイオード２で電気／光変換する際の損失分
が熱に変換され、半導体レーザダイオード２の温度を上
昇させる。かかる温度上昇を回避するため、半導体レー
ザダイオード２の周辺には例えばサーミスタレジスタの
ような温度検出器が設置され、これにより半導体レーザ
ダイオード周囲の温度が検知され、ペルチェ素子電子冷
却器４への供給電流が制御される。ペルチェ素子電子冷
却器４は上記供給電流に応じて吸熱／放熱量が制御さ
れ、半導体レーザダイオード２は常に一定の温度に保持
される。通常、半導体レーザダイオード２側に設けられ
た第１の誘電体プレート基板４１が吸熱機能を、一方モ
ジュールパッケージ１側に設けられた第２の誘電体プレ
ート基板４２が放熱機能を担う。以上のような構成によ
り、半導体レーザダイオード２から発生する熱による半
導体レーザダイオードの昇温が抑制され、安定したレー
ザ発振を得ることができる。
【００１４】しかし、上述のように、従来の半導体レー
ザモジュールでは、モジュールを構成する電子冷却器や
グラウンドライン等が共振回路を形成し、入力変調信号
が１．６ＧＨｚ付近を中心とする周波数帯域において上
記回路が共振し、光周波数応答レベルが低下するという
現象が発生する場合があった（図８）。そこで上記半導
体レーザモジュールについて検討した結果、上記半導体
レーザモジュールの電気的等価回路は図７で表されるこ
とが分かった。即ち、信号ラインは、リードピン及びセ
ラミックインサート上の伝送路を中継し、ボンディング
ワイヤ９１によるインダクタンスＬ１、ボンディングワ
イヤＬ２を介して半導体レーザダイオード（ＬＤ）に接
続され、また、電極パッドの有するキャパシタンス成分
Ｃ３はＬＤと並列に付加されている。一方、グラウンド
ラインは、チップ搭載キャリア３からボンディングワイ
ヤ９３、セラミックインサート６上のメタライズ伝送路
７、ビアホール１０を通って導電性のパッケージモジュ
ールに接続され、ボンディングワイヤのインダクタンス
Ｌ３及びセラミックインサート６、該セラミックインサ
ート６上にパターニングされたメタライズ伝送路７のイ
ンダクタンスを含むパッケージ含有インダクタンス成分
Ｌ４からなり、ペルチェ素子誘電体プレート基板のキャ
パシタンスＣ１及びＣ２のラインと並列に配置されてい
る。従って、上記電気的等価回路では、上記半導体レー
ザモジュールの共振周波数は、
【数１】 ｆｒ＝１／２π√｛（Ｌ３＋Ｌ４）（（Ｃ１・Ｃ２／Ｃ１＋Ｃ２）＋Ｃ３）｝ （式１） で表される。
【００１５】上記式１より、グラウンドラインの寄生イ
ンダクタンス（Ｌ３＋Ｌ４）を小さくすれば、共振周波
数をｆｒが大きくなり、即ち共振周波数を１．５ＧＨｚ
近傍から高域にシフトさせ、１．５ＧＨｚ近傍の変調領
域の特性を向上させることができると考えられる。そこ
で、チップ搭載キャリアとモジュールパッケージ間を断
面積の大きい金属部材で直接接続し、Ｌ３＋Ｌ４を小さ
くする手段を検討したが、上記手段では、断面積の大き
い金属部材でパッケージモジュールとチップ搭載キャリ
アが直接接続されるため、寄生インダクタンスＬ３＋Ｌ
４は小さくなるが、ペルチェ素子電子冷却器により、チ
ップ搭載キャリアから吸熱され、モジュールパッケージ
に放熱された熱が再度上記金属部材を通ってチップ搭載
キャリアに戻るという熱の還流現象が発生し、上記レー
ザダイオードの冷却効果の低下を招き安定したレーザ発
振が困難となった。
【００１６】そこで、本発明は、半導体レーザモジュー
ルの冷却効果を低下させずにグラウンドラインの寄生イ
ンダクタンス（Ｌ３＋Ｌ４）を小さくし、共振周波数を
高域にシフトさせた電子冷却器付半導体レーザモジュー
ルを提供するものであり、図１に、本発明の実施の形態
１に係る半導体レーザモジュールの断面構成図を示す。
図中、図６と同一符号の部分は、同一または相当箇所を
示す。図１に示す本実施の形態１は、チップ搭載キャリ
ア３とモジュールパッケージ１との間を、ボンディング
ワイヤ９３、メタライズ伝送路７及びビアホール１０を
介してではなく、導電性の第１及び第２接続手段１１、
９４を介して接続されている点で図６に示す従来構造と
異なっている。ここで、第１接続手段１１は、モジュー
ルパッケージ１と一体成形され、モジュールパッケージ
１と電気的に接続された板状金属製ブロック１１であ
り、モジュールパッケージ１側壁からメタライズ伝送路
７等を介さずに、直接チップ搭載キャリア３の近傍まで
張り出した構造を有する。また、第２接続手段９４は、
上記第１接続手段１１とチップ搭載キャリア３との間を
電気的に接続する例えばボンディングワイヤである。
【００１７】図２は、図１に示す実施の形態１にかかる
半導体レーザモジュールの電気的等価回路である。図
中、図７と同一符号は同一回路要素を示すとともに、図
７の等価回路に比較してボンディングワイヤ９３に発生
するインダクタンスＬ３、メタライズ伝送路７、ビアホ
ール１０およびモジュールパッケージ１に発生するイン
ダクタンスＬ４が、第１接続手段およびモジュールパッ
ケージ１に発生するインダクタンスＬ６、第２接続手段
に発生するインダクタンスＬ５に置き換わっている。本
実施の形態にかかる上記電気的等価回路の共振周波数
は、
【数２】 ｆｒ＝１／２π√｛（Ｌ５＋Ｌ６）（（Ｃ１・Ｃ２／Ｃ１＋Ｃ２）＋Ｃ３）｝ （式２） と示される。ここで、第１接続手段１１は、モジュール
パッケージ１と一体成形となっているおり、かつ十分に
大きな断面積を有する板状金属製ブロックから形成され
るため、第１接続手段１１に発生するインダクタンスは
極めて小さくなり、その結果Ｌ６を小さくすることがで
きる。また、上記第１接続手段１１は、モジュールパッ
ケージ１からチップ搭載キャリア３の近傍に張り出すよ
うに形成されているため、上記第１接続手段１１とチッ
プ搭載キャリア３を接続する例えばワイヤボンディング
等からなる導電性の第２接続手段の長さを短くすること
ができ、かかる第２接続手段を断面積の小さいボンディ
ングワイヤ等で形成しても長さに依存する寄生インダク
タンスの発生を小さくすることができるため、結果とし
てＬ５を小さくすることが可能となる。
【００１８】以下に、従来構造の半導体モジュールの共
振周波数の計算値と、本実施の形態にかかる半導体モジ
ュールの共振周波数の計算値とを比較する。従来構造で
は、電極パッド５は、通常アルミナ等の低比誘電率の材
料から構成され、大きさは１．８×１．８×ｔ１．０ｍ
ｍであり、Ｃ３は０．２６ｐＦ程度となる。またペルチ
ェ素子４の上下誘電体プレートは、６×１０×ｔ０．４
５ｍｍであり、Ｃ１およびＣ２は１０．５ｐＦ程度とな
る。またボンディングワイヤ９３は、通常、直径２５μ
ｍ、長さ約３ｍｍの金ワイヤが６本並列に形成されるた
め、Ｌ３は０．５ｎＨ程度となる。また、メタライズ伝
送路７、ビアホール１０およびモジュールパッケージ１
に発生するパッケージ含有インダクタンスＬ４は１．２
ｎＨ程度となる。従って、これらの値を式１に代入する
ことにより共振周波数ｆｒは１．６ＧＨｚ程度となり、
図８に示す実測値とも良く一致する。
【００１９】これに対して、本実施の形態では、Ｃ１、
Ｃ２、Ｃ３は、従来構造と同じであり、それぞれ、１
０．５ｐＦ、１０．５ｐＦ、０．２６ｐＦ程度となり、
また第２接続手段９として直径２５μｍ、長さ０．５ｍ
ｍの金ワイヤが６本配線された場合、第２接続手段９４
に発生するインダキタンス成分Ｌ５は、０．１ｎＨ程度
となる。一方、第１接続手段を含めたパッケージ含有イ
ンダクタンス成分Ｌ６は０．１ｎＨ程度と見積もられ
る。従って、式２より、共振周波数ｆｒは４．８ＧＨｚ
程度となり、１〜２ＧＨｚチャンネル帯域における共振
を回避することが可能となることがわかる。
【００２０】図３に、上記第１および第２接続手段１
１、９４を用いて形成した半導体モジュールの小信号光
周波数応答の測定結果を示す。図中、縦軸は光周波数応
答を、横軸は周波数を示す。図３から明らかなように、
本測定結果は上記計算結果と良く一致し、共振現象によ
る光周波数応答が劣化する中心周波数を、従来構造の
１．６ＧＨｚ近傍から５ＧＨｚ近傍に高域シフトさせ、
変調特性の限界を向上させている。
【００２１】一方、上記第２接続手段は、直径２５μｍ
細径のボンディングワイヤであるので、モジュールパッ
ケージ１とチップ搭載キャリア３間の熱抵抗を大きくす
ることが可能である。このため、両者の間の熱伝達を低
く抑えることができ、ペルチェ素子電子冷却器の下面か
らモジュールパッケージ１に放熱された熱が、第１、第
２接続手段を通って、チップ搭載キャリア３に還流され
る熱の還流減少を防止し、ペルチェ素子電子冷却器４の
熱交換効率を低下させず、十分な冷却効果を得ることが
可能となる。
【００２２】以上のように本実施の形態によれば、モジ
ュールパッケージ３とチップ搭載キャリア３との間を、
モジュールパッケージ３からチップ搭載キャリア３の近
傍まで張り出した断面積の大きい導電性の第１接続手段
１１と、第１接続手段とチップ搭載キャリアとを接続す
る短くかつ断面積の小さい導電性の第２接続手段９４と
により電気的に直列に接続してグラウンドラインを形成
することにより、ペルチェ素子の熱交換効率を低下させ
ることなく、半導体モジュールの共振周波数を高域にシ
フトさせ、変調限界を向上させることが可能となる。な
お、本実施形態では第２接続手段９４としてボンディン
グワイヤを利用したが、代わりにリボンワイヤを利用す
ることが可能であり、ボンディングワイヤ等の直径、本
数、長さは、実施の態様により、任意に選択可能であ
る。また、本実施の形態では、第１の電気的接続手段１
１をモジュールパッケージ一体型の板状金属製ブロック
としたが、ガス溶接等の再剥離しない強固な接続手段で
取り付けて形成したものであっても良い。更に、板状金
属製ブロックを、モジュールパッケージに半田等の着脱
可能な固定手段により固定することにより、例えば半導
体モジュールの作製工程において、ペルチェ素子電子冷
却器４、チップ搭載キャリア３、集光レンズ、光アイソ
レータ、光ファイバ等の光軸調整が必要な部材の位置合
わせを行い、所定の場所に各部材を固定した後に、上記
板状金属製ブロックを固定することができるため、上記
必要な部材の位置合わ等の作業に必要な作業スペースの
確保が可能となる。また、かかる板状金属製ブロックは
再度取り外し可能なため、上記部材の位置合わせが再度
必要となった場合にも作業スペースの確保が可能とな
る。更に、上記モジュールパッケージは、バタフライ型
パッケージであることが好ましく、特に、モジュールパ
ッケージの対向する側壁を貫通し、表面に金属伝送路を
パターニングしたセラミックインサートを有するバタフ
ライ型パッケージであることが好ましい。
【００２３】実施の形態２．図４は、本発明の実施の形
態２に係る半導体レーザモジュールの断面構成図であ
る。図中、図１と同一符号は、同一または相当箇所を示
し、図１に示す実施の形態１とは、第１接続手段１３
が、変調信号を入力する伝送路を持つセラミックインサ
ート側（図の左側）のモジュールパッケージ側壁から張
り出している点で異なっている。本実施の形態２にかか
る電気的等価回路及び小信号光周波数応答特性は実施の
形態１の場合（図２、図３）と同様となる。このよう
に、本実施の形態２では、小信号光周波数応答特性を劣
化させることなく、第１接続手段１１を設ける位置を、
実施の形態１のような変調信号入力側と対向する側か
ら、変調信号入力側に変えることができ、共振周波数を
高域にシフトさせ変調限界を向上させたモジュール構造
の形成の自由度を大きくすることが可能となる。なお、
本実施の形態では、第１接続手段１１が、変調信号入力
側のみからチップ搭載キャリアの近傍まで張り出してい
たが、変調信号入力側に加えて、実施の形態１に示した
変調信号入力側に対向する側の両側から張り出して形成
することも可能であり、これによりグラウンドライン形
成の自由度を大きくすることができる。
【００２４】実施の形態３．図５は、本発明の実施の形
態３にかかる半導体レーザモジュールの断面構成図であ
る。図中、図１と同一符号は同一または相当箇所を示す
が、本実施の形態では、第１接続手段が、第１および第
２の板状金属製ブロック１１１、１１２から構成されて
いる点で、図１と異なっている。第１の板状金属製ブロ
ック１１１は、モジュールパッケージ側壁から内部へ数
ｍｍ張り出した構造であり、第２の板状金属製ブロック
１１２は半田接続により上記第１の板状金属製ブロック
に接続され、チップ搭載キャリア近傍まで張り出してい
る。本実施の形態にかかる電気的等価回路および小信号
光周波数応答特性は実施の形態１（図２、図３）と同様
となる。
【００２５】本実施の形態では、任意の長さの第２の板
状金属製ブロック１１２が、モジュールパッケージ１に
固定された第１の板状金属製ブロック１１１に半田接続
により取り外し可能なように付けられるため、半導体モ
ジュールの作製工程において、ペルチェ素子電子冷却器
４、チップ搭載キャリア３、集光レンズ、光アイソレー
タ、光ファイバ等の光軸調整が必要な部材の位置合わせ
を行い、所定の場所に各部材を固定した後に、第２の板
状金属製ブロック１１２を取り付けることができ、作業
スペースの確保が可能となる。また、部材の再調整が必
要となった場合には、容易に第２の板状金属製ブロック
１１２を取り外すことができるため、作業スペースの確
保が可能となる。
【００２６】特に、本実施の形態では、部材等の調整後
に着脱可能な第２の板状金属製ブロック１１２を、予め
設けられた第１の板状金属製ブロック１１１に溶接等に
より接続するため、上記実施の形態１のようにパッケー
ジモジュール１の側壁に直接接続する場合に比べて、作
業が容易になる。
【００２７】
【発明の効果】以下の説明から明らかなように、本発明
によれば、グラウンドラインをモジュールパッケージか
ら上記チップ搭載キャリア近傍まで張り出した断面積の
大きい導電性の第１接続手段と、上記第１接続手段と上
記チップ搭載キャリアとを接続した断面積の小さい導電
性の第２接続手段から形成することにより、グラウンド
ライン全体に発生する寄生インダクタンスを従来より小
さくすることができるとともに、上記第１接続手段とチ
ップ搭載キャリアが更に短くかつ断面積の小さい第２接
続手段により接続されるため、モジュールパッケージか
らグラウンドラインを通ってチップ搭載キャリアに熱が
伝導する熱の還流現象を抑えることができる。
【００２８】従って、本発明にかかる半導体モジュール
構造を用いることにより、半導体レーザモジュールの冷
却効果を低下させることなく、グラウンドラインのイン
ダクタンスを小さくすることが可能となり、この結果、
半導体モジュールの共振周波数を高域シフトさせ、共振
現象による光周波数応答の劣化する中心周波数を、従来
構造の１．６ＧＨｚ近傍から５ＧＨｚ近傍にシフトさ
せ、変調特性の限界を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１にかかる電子冷却器付
半導体レーザモジュールの断面構成図である。
【図２】 本発明の実施の形態１にかかる電子冷却器付
半導体レーザモジュールの電気的等価回路である。
【図３】 本発明の実施の形態１にかかる電子冷却器付
半導体レーザモジュールの小信号光周波数応答特性であ
る。
【図４】 本発明の実施の形態２にかかる電子冷却器付
半導体レーザモジュールの断面構成図である。
【図５】 本発明の実施の形態３にかかる電子冷却器付
半導体レーザモジュールの断面構成図である。
【図６】 従来の構成にかかる電子冷却器付半導体レー
ザモジュールの断面構成図である。
【図７】 従来の構成にかかる電子冷却器付半導体レー
ザモジュールの電気的等価回路図である。
【図８】 従来の構成にかかる電子冷却器付半導体レー
ザモジュールの小信号光周波数応答特性である。
【符号の説明】
１ モジュールパッケージ、２ 半導体レーザダイオー
ド、３ チップ搭載キャリア、４ ペルチェ素子電子冷
却器、５ 電極パッド、６ セラミックインサート、７
メタライズ伝送路、８ リードピン、９１、９２、９
３、９４、９５ボンディングワイヤ、１０ ビアホー
ル、１１ 変調信号入力と対向する側のモジュールパッ
ケージ側壁から張り出した第１接続手段、１２ 第２接
続手段、１３ 変調信号入力側のモジュール側壁から張
り出した第１接続手段、１１１第１接続手段を構成する
第１の板状金属製ブロック、１１２ 第１接続手段を構
成する第２の板状金属製ブロック。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体レーザダイオードと、 上記半導体レーザダイオードを搭載する導電性チップ搭
    載キャリアと、 上記チップ搭載キャリアを搭載し、該チップ搭載キャリ
    アから熱を吸収するための電子冷却器と、 上記電子冷却器を搭載し、上記電子冷却器が吸収した熱
    を放出するための導電性モジュールパッケージと、 上記半導体レーザダイオードに所定の周波数の入力変調
    信号を伝送する変調信号伝送手段と、 上記モジュールパッケージと上記チップ搭載キャリアと
    を電気的に接続するグラウンドラインとを少なくとも備
    えた電子冷却器付半導体レーザモジュールであって、 上記グラウンドラインが、上記モジュールパッケージか
    ら上記チップ搭載キャリア近傍まで張り出した断面積の
    大きい導電性の第１接続手段と、上記第１接続手段と上
    記チップ搭載キャリアとを接続する断面積の小さい導電
    性の第２接続手段からなり、上記グラウンドラインの有
    するインダクタンスを変化させて、上記グラウンドライ
    ンを含んで構成される共振回路の共振周波数を上記変調
    信号伝送手段で使用される所定の周波数帯域から外れる
    ようにシフトさせることを特徴とする電子冷却器付半導
    体レーザモジュール。
  2. 【請求項２】 上記電子冷却器が、上記チップ搭載キャ
    リアおよび上記モジュールパッケージに夫々接し、アル
    ミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、チタ
    ン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ3）のいずれかを主原料と
    するセラミック材料からなる誘電体基板と、上記誘電体
    基板に狭持されたペルチェ効果素子からなることを特徴
    とする請求項１に記載の電子冷却器付半導体レーザモジ
    ュール。
  3. 【請求項３】 上記第１接続手段が、上記モジュールパ
    ッケージに着脱可能な固定手段により固定された板状金
    属製ブロックであることを特徴とする請求項１に記載の
    電子冷却器付半導体レーザモジュール。
  4. 【請求項４】 上記第１接続手段が、上記モジュールパ
    ッケージに固定された第１の板状金属製ブロックと、上
    記第１の板状金属製ブロックに着脱可能なように固定さ
    れた第２の板状金属製ブロックからなることを特徴とす
    る請求項１に記載の電子冷却器付半導体レーザモジュー
    ル。
  5. 【請求項５】 上記板状金属製ブロックが、ニッケル、
    鉄、コバルトを主原料とする合金または銅、タングステ
    ンを主原料とする合金からなることを特徴とする請求項
    １に記載の電子冷却器付半導体レーザモジュール。
  6. 【請求項６】 上記第２接続手段が、ボンディングワイ
    ヤまたはリボンワイヤからなることを特徴とする請求項
    １に記載の電子冷却器付半導体レーザモジュール。
JP9001311A 1997-01-08 1997-01-08 電子冷却器付半導体レーザモジュール Pending JPH10200206A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9001311A JPH10200206A (ja) 1997-01-08 1997-01-08 電子冷却器付半導体レーザモジュール
US09/003,949 US6181718B1 (en) 1997-01-08 1998-01-08 Electronically cooled semiconductor laser module with modified ground line inductance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9001311A JPH10200206A (ja) 1997-01-08 1997-01-08 電子冷却器付半導体レーザモジュール

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10200206A true JPH10200206A (ja) 1998-07-31

Family

ID=11497966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9001311A Pending JPH10200206A (ja) 1997-01-08 1997-01-08 電子冷却器付半導体レーザモジュール

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10200206A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010283197A (ja) * 2009-06-05 2010-12-16 Mitsubishi Electric Corp レーザダイオード装置およびレーザダイオード装置の製造方法
CN112740051A (zh) * 2018-09-20 2021-04-30 华为技术有限公司 一种光电子组件及其制造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010283197A (ja) * 2009-06-05 2010-12-16 Mitsubishi Electric Corp レーザダイオード装置およびレーザダイオード装置の製造方法
CN112740051A (zh) * 2018-09-20 2021-04-30 华为技术有限公司 一种光电子组件及其制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6181718B1 (en) Electronically cooled semiconductor laser module with modified ground line inductance
KR100575969B1 (ko) 티오-캔 구조의 광 모듈
US6404042B1 (en) Subcarrier and semiconductor device
JP4199901B2 (ja) 光送信モジュール
JP4218241B2 (ja) 光モジュール、および光送信もしくは光受信装置
US6507111B2 (en) High-frequency circuit and its module for communication devices
US7412120B2 (en) Optical module and optical transmission apparatus
CN110957278B (zh) 电子部件搭载用封装体以及使用其的电子装置
JP2002158391A (ja) 光半導体気密封止容器及び光半導体モジュール並びに光ファイバー増幅器
US6735353B2 (en) Module for optical transmitter
US20190028189A1 (en) Optical transmitter device
JP2006024623A (ja) 光モジュール
JPH11186668A (ja) 光半導体モジュール
JPH1187852A (ja) 電子冷却器付半導体レーザモジュール
JPH10200206A (ja) 電子冷却器付半導体レーザモジュール
JP2007036046A (ja) 光送信デバイス
JP4393187B2 (ja) 半導体光素子用チップキャリア、光モジュール、及び光送受信器
US6023481A (en) Module having Peltier element
JP2728104B2 (ja) 半導体レーザモジュール
KR20230119203A (ko) 반도체 장치
JP2723565B2 (ja) 半導体レーザ装置
JP3314163B2 (ja) 半導体素子収納用パッケージ
JP2003017797A (ja) 光モジュール
JP5837389B2 (ja) 光通信装置
JP7466773B1 (ja) 光モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050323

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050531

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20051011