JPH10335739A - Light emitting element module and its temperature control method - Google Patents
Light emitting element module and its temperature control methodInfo
- Publication number
- JPH10335739A JPH10335739A JP14684797A JP14684797A JPH10335739A JP H10335739 A JPH10335739 A JP H10335739A JP 14684797 A JP14684797 A JP 14684797A JP 14684797 A JP14684797 A JP 14684797A JP H10335739 A JPH10335739 A JP H10335739A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- film
- light emitting
- emitting element
- light
- 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.)
- Withdrawn
Links
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、発光素子、特に
半導体発光素子の温度を制御する機能を具えた発光素子
モジュールに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device, and more particularly to a light emitting device module having a function of controlling the temperature of a semiconductor light emitting device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体発光素子、例えば活性層を有する
半導体レーザにおいて、一定の光出力を得るために、レ
ーザ素子の温度制御を行う必要があるが、従来、半導体
レーザ素子の温度制御は、文献１（電子通信学会 電子
通信学会技術研究報告 Vol.78No.263,OQE78-159 単一
縦モード半導体レーザのスペクトル幅測定 東工大 高
倉俊彦等）に示されるような方法を用いていた。2. Description of the Related Art In a semiconductor light emitting device, for example, a semiconductor laser having an active layer, it is necessary to control the temperature of the laser device in order to obtain a constant light output. 1 (The IEICE Technical Report Vol.78 No.263, OQE78-159 Spectral width measurement of single longitudinal mode semiconductor laser Tokyo Institute of Technology Toshihiko Takakura, etc.).
【０００３】図８を参照して従来の半導体レーザ素子の
温度制御につき説明する。図８は、従来の温度制御機能
を具えた半導体レーザ素子モジュールの概略的な斜視図
である。まず、半導体レーザ素子モジュール６０の構造
は、半導体レーザ素子６１はハンダ６５を用いて銅製の
ヘッダー（またはチップキャリア）と呼ばれる素子支持
体６３に固定してあり、この素子支持体６３は銅製の第
１放熱板６９にネジ等によって固定されている。また、
この第１放熱板６９には、温度を検知するサーミスタ素
子７０が埋め込まれている。また、この第１放熱板６９
の下側には熱電素子６７としてのペルチェ素子が設けら
れていて、このペルチェ素子６７の放熱側５７ｂにはヒ
ートシンクと呼ばれる第２放熱板７１が取り付けられて
いる。半導体レーザ素子６１の発熱する領域は活性層７
３であり、活性層７３で発生した熱はレーザ素子６１の
下側の素子支持体６３を介して第１放熱板６９に伝わ
り、サーミスタ素子７０によって検知される。この温度
の信号がモジュール６０の外部に設けられている温度制
御回路に送られる。温度制御回路には、予め半導体レー
ザ素子５１を動作させるのに理想的な温度が基準温度と
して設定されていて、サーミスタ素子６０から送られて
きた温度と基準温度との温度差に従って、ペルチェ素子
５７に流す電流の値がＰＩＤ制御（Proportional-plus-
Integral-plus-Derivative control：比例積分微分制
御）によって決められる。ペルチェ素子６７に電流が流
れると、ペルチェ素子６７が冷却動作を行って第１放熱
板６９の温度を下げていく。この結果、この第１放熱板
６９の上側に設けられている半導体レーザ素子６１の温
度も下がって、基準温度に保つことができる。With reference to FIG. 8, a description will be given of a conventional temperature control of a semiconductor laser device. FIG. 8 is a schematic perspective view of a conventional semiconductor laser device module having a temperature control function. First, in the structure of the semiconductor laser element module 60, the semiconductor laser element 61 is fixed to an element support 63 called a copper header (or chip carrier) using solder 65, and the element support 63 is made of copper. It is fixed to one radiator plate 69 by screws or the like. Also,
A thermistor element 70 for detecting temperature is embedded in the first heat sink 69. In addition, the first heat sink 69
A Peltier element as a thermoelectric element 67 is provided below the Peltier element 67, and a second heat radiation plate 71 called a heat sink is attached to the heat radiation side 57b of the Peltier element 67. The semiconductor laser element 61 generates heat in the active layer 7.
3, the heat generated in the active layer 73 is transmitted to the first heat sink 69 via the element support 63 below the laser element 61 and is detected by the thermistor element 70. This temperature signal is sent to a temperature control circuit provided outside the module 60. In the temperature control circuit, an ideal temperature for operating the semiconductor laser device 51 is set in advance as a reference temperature, and the Peltier device 57 is operated in accordance with the temperature difference between the temperature sent from the thermistor device 60 and the reference temperature. The value of the current flowing through the PID control (Proportional-plus-
Integral-plus-Derivative control). When a current flows through the Peltier element 67, the Peltier element 67 performs a cooling operation to lower the temperature of the first heat sink 69. As a result, the temperature of the semiconductor laser element 61 provided above the first heat radiating plate 69 also decreases, and can be maintained at the reference temperature.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サーミ
スタ素子７０が検知しているのは第１放熱板６９の温度
である。活性層７３と第１放熱板６９との間には熱抵抗
があり、このため第１放熱板６９の温度は実際の活性層
７３の温度よりも低くなっている。通常、第１放熱板６
９と活性層７３との間の熱抵抗は半導体レーザ素子６１
を用いた場合３０〜８０Ｋ／Ｗ（熱抵抗は、活性層７３
の温度と第１放熱板６９との温度差と消費電力との比で
表している。Ｋ／Ｗ：kelvin/watt ）であり、例えば、
この熱抵抗を５０Ｋ／Ｗとして、活性層７３に流れる電
流が０．２Ａで、このときの電圧降下が１．２Ｖとした
場合には、第１放熱板６９の温度は活性層７３の温度よ
りも１２℃も低くなる。このため、基準温度とサーミス
タ素子７０で検知された温度との差は、活性層７３と第
１放熱板６９との間の熱抵抗のために、発熱している活
性層７３の温度と基準温度との差よりも小さくなってし
まう。したがって、ペルチェ素子６７に流れる電流も少
なくなるために活性層７３の冷却が不十分となるという
問題があった。However, what is detected by the thermistor element 70 is the temperature of the first heat sink 69. There is a thermal resistance between the active layer 73 and the first radiator plate 69, so that the temperature of the first radiator plate 69 is lower than the actual temperature of the active layer 73. Usually, the first heat sink 6
9 and the active layer 73 have a thermal resistance of
30 to 80 K / W (the thermal resistance depends on the active layer 73).
And the temperature difference between the first heat radiating plate 69 and the power consumption. K / W: kelvin / watt), for example,
When the thermal resistance is 50 K / W, the current flowing through the active layer 73 is 0.2 A, and the voltage drop at this time is 1.2 V, the temperature of the first heat sink 69 is lower than the temperature of the active layer 73. As well as 12 ° C. Therefore, the difference between the reference temperature and the temperature detected by the thermistor element 70 is the difference between the temperature of the active layer 73 that is generating heat and the reference temperature due to the thermal resistance between the active layer 73 and the first heat sink 69. Will be smaller than the difference. Therefore, there is a problem that the current flowing through the Peltier element 67 is also reduced, so that the cooling of the active layer 73 is insufficient.
【０００５】この問題を解決するには、サーミスタ素子
７０を可能な限り活性層７３に近い箇所に設ける必要が
ある。サーミスタ素子７０を設ける箇所として、例えば
活性層７３の上側に位置する半導体レーザ素子６１の表
面の領域が考えられる。しかしながら、活性層７３は、
半導体レーザ素子６１を上から平面的に見ると、幅が２
〜３μｍのライン形状であり、一方、サーミスタ素子７
０は通常長方形で、この長方形を構成する一辺は３００
μｍ以上である。このため、活性層７３の上側に位置す
るレーザ素子６１の表面にサーミスタ素子７０を設けて
も、活性層７３の外側の領域の温度も同時に検知してし
まうことになり、検知した温度と実際の活性層７３の温
度とは差が生じてしまう。また、半導体レーザ素子６１
の表面にはレーザ素子６１の製造工程中に形成される段
差があるためにレーザ素子６１の表面とサーミスタ素子
７０とを十分に接触させることができず、この表面段差
のためにサーミスタ素子７０とレーザ素子６１との間に
部分的に空気の層が形成されて、新たに熱抵抗が生じて
しまう。In order to solve this problem, it is necessary to provide the thermistor element 70 as close to the active layer 73 as possible. As a place where the thermistor element 70 is provided, for example, a surface area of the semiconductor laser element 61 located above the active layer 73 can be considered. However, the active layer 73
When the semiconductor laser element 61 is viewed from above in a plan view, the width is 2
.About.3 .mu.m, while the thermistor element 7
0 is usually a rectangle, and one side of the rectangle is 300
μm or more. For this reason, even if the thermistor element 70 is provided on the surface of the laser element 61 located above the active layer 73, the temperature outside the active layer 73 is also detected at the same time, and the detected temperature and the actual temperature are detected. The difference from the temperature of the active layer 73 occurs. Further, the semiconductor laser element 61
The surface of the laser element 61 has a step formed during the manufacturing process of the laser element 61, so that the surface of the laser element 61 and the thermistor element 70 cannot be sufficiently brought into contact with each other. A layer of air is formed partially between the laser element 61 and a new thermal resistance.
【０００６】このため、活性層の温度を精密に検知し
て、かつ半導体発光素子の温度を制御することのできる
発光素子モジュールの出現が望まれていた。For this reason, there has been a demand for a light-emitting element module capable of precisely detecting the temperature of the active layer and controlling the temperature of the semiconductor light-emitting element.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】このため、この発明の発
光素子モジュールによれば、少なくとも、素子支持体
と、この素子支持体の上側に設けた発光素子と、素子支
持体の下側に設けた、前記発光素子の温度を一定に保つ
ための熱電素子とを具える発光素子モジュールにおい
て、発光素子の上面側に、熱電素子を制御するために発
光素子の温度を検知する温度検知膜が絶縁膜を介して設
けてあり、この温度検知膜に接触して、互いに離間する
２つの検知用電極を発光素子の上面側に設けてあること
を特徴とする。Therefore, according to the light emitting element module of the present invention, at least an element support, a light emitting element provided above the element support, and a light emitting element provided below the element support are provided. Further, in a light emitting element module comprising a thermoelectric element for keeping the temperature of the light emitting element constant, a temperature detecting film for detecting the temperature of the light emitting element for controlling the thermoelectric element is insulated on the upper surface side of the light emitting element. The temperature detecting film is provided via the film, and two detecting electrodes which are separated from each other in contact with the temperature detecting film are provided on the upper surface side of the light emitting element.
【０００８】発光素子の上面と発光素子の上面側に設け
た温度検知膜との間には、温度検知膜が発光素子の電極
と導通するのを防ぐ目的で設けられた絶縁膜のみが存在
している。この絶縁膜は、熱が伝わるぐらいに十分薄く
しても、電極と温度検知膜とを絶縁させることができる
ため、絶縁膜の厚さを薄くすることによって発光素子と
温度検知膜との間の熱抵抗を、従来よりも小さくするこ
とができる。また発光素子の上面側は、下面側や側面側
と比べて、発熱する領域（活性層）からの距離が一番短
いので、上面側で活性層の温度を検知すれば、検知する
温度と実際の活性層の温度との誤差を小さくすることが
できる。[0008] Between the upper surface of the light emitting element and the temperature detecting film provided on the upper surface side of the light emitting element, there is only an insulating film provided for the purpose of preventing the temperature detecting film from conducting to the electrode of the light emitting element. ing. Even if the insulating film is sufficiently thin enough to transmit heat, the electrode and the temperature detecting film can be insulated.Thus, by reducing the thickness of the insulating film, the distance between the light emitting element and the temperature detecting film can be reduced. Thermal resistance can be made smaller than before. In addition, the upper surface of the light emitting element has the shortest distance from the heating region (active layer) as compared with the lower surface and the side surface. Of the active layer and the temperature of the active layer can be reduced.
【０００９】また、検知した温度はこのモジュールの外
部の温度制御系へ送られた後、検知した温度と、一定に
制御する設定温度との差に応じた電流が熱電素子に送ら
れる。この電流により熱電素子が動作して、熱電素子の
上側の素子支持体を介して発光素子の温度を制御する。Further, after the detected temperature is sent to a temperature control system outside the module, a current corresponding to a difference between the detected temperature and a set temperature to be controlled to be constant is sent to the thermoelectric element. This current causes the thermoelectric element to operate, and controls the temperature of the light emitting element via the element support above the thermoelectric element.
【００１０】また、好ましくは、温度検知膜は、この膜
の抵抗値が温度依存性を有していて、かつ導電性を有す
る膜であるのがよい。[0010] Preferably, the temperature detecting film is a film whose resistance value has temperature dependence and is conductive.
【００１１】温度検知膜の温度に応じて、この膜の抵抗
値は変化するために、この膜に電流を流して抵抗値を測
定することによって温度を決定することができる。Since the resistance value of this film changes in accordance with the temperature of the temperature detection film, the temperature can be determined by applying a current to this film and measuring the resistance value.
【００１２】また、好ましくは、温度検知膜をＰｔ膜と
するのがよい。Preferably, the temperature detecting film is a Pt film.
【００１３】Ｐｔ膜は、その抵抗値の温度依存性が大き
く、温度に対して線形に変化するため、温度と抵抗値と
の変換が容易である。また、再現性も良いため温度検知
膜として用いて好適である。Since the resistance of the Pt film has a large temperature dependence and changes linearly with temperature, the conversion between the temperature and the resistance is easy. In addition, since it has good reproducibility, it is suitable for use as a temperature detection film.
【００１４】また、好ましくは、温度検知膜は、発光素
子の発熱する領域の直上に設けた膜とするのがよい。[0014] Preferably, the temperature detection film is a film provided immediately above a region of the light emitting element which generates heat.
【００１５】発光素子の発熱する領域の直上に設けれ
ば、発熱する領域以外の領域の温度は検知されないため
に発熱する領域の温度と検知される温度との誤差を小さ
くすることができる。より好ましくは、温度検知膜を発
熱する領域の直上であって、この領域を上から見たとき
の平面的な形状と同じ形状の検知膜を設けるか、あるい
は、発熱する領域の直上であって、この領域よりも狭い
領域に検知膜を設けるのがよい。このようにすれば、よ
り温度誤差を低減することができる。この温度検知膜を
設ける領域として好ましい範囲は、発光素子の発熱する
領域よりも狭い、発熱する領域の直上に位置する領域
で、膜を形成するのが困難にならない程度に狭い領域か
ら、発熱する領域から温度検知膜までに発生した熱が拡
散して広がる領域までとするのがよい。If the light emitting element is provided immediately above the heat generating area, the temperature of the area other than the heat generating area is not detected, so that the error between the temperature of the heat generating area and the detected temperature can be reduced. More preferably, directly above the region where the temperature detection film generates heat, a detection film having the same shape as a planar shape when this region is viewed from above is provided, or directly above the region where heat is generated. It is preferable to provide the sensing film in an area smaller than this area. By doing so, the temperature error can be further reduced. A preferable range for providing the temperature detection film is a region which is narrower than the region where the light emitting element generates heat and is located immediately above the region where the heat is generated, and generates heat from a region which is so small that it is not difficult to form the film. It is preferable that the heat generated from the region to the temperature detection film is diffused and spread.
【００１６】また、好ましくは、温度検知膜は、発光素
子の上面側に蒸着法を用いて形成される膜であるのがよ
い。Preferably, the temperature detecting film is a film formed on the upper surface side of the light emitting element by using a vapor deposition method.
【００１７】発光素子の上面側は、発光素子の製造工程
中に形成される表面段差が生じている。この段差のある
上面側に蒸着法を用いて温度検知膜を形成すれば、段差
の有無や程度に関係なく、容易に温度検知膜を形成する
ことができる。On the upper surface side of the light emitting element, there is a surface step formed during the manufacturing process of the light emitting element. If a temperature detecting film is formed on the upper surface side having the step by using the vapor deposition method, the temperature detecting film can be easily formed regardless of the presence or absence of the step and the degree thereof.
【００１８】また、好ましくは、発光素子モジュールに
おいて、熱電素子をペルチェ素子とし、このペルチェ素
子の放熱側に放熱板が設けてあるのがよい。Preferably, in the light emitting element module, the thermoelectric element is a Peltier element, and a heat radiating plate is provided on a heat radiation side of the Peltier element.
【００１９】熱電素子をペルチェ素子とすることによっ
て、発光素子で発生した熱により上昇した発光素子の温
度を、素子支持体を介して冷却することができる。ま
た、ペルチェ素子の放熱側に放熱板を設ければ、放熱効
果をより向上させることができる。When the thermoelectric element is a Peltier element, the temperature of the light emitting element, which has been increased by the heat generated in the light emitting element, can be cooled through the element support. Further, if a heat radiating plate is provided on the heat radiating side of the Peltier element, the heat radiating effect can be further improved.
【００２０】また、好ましくは、熱電素子をペルチェ素
子とし、このペルチェ素子の吸熱側と素子支持体との間
に第１放熱板が設けてあり、かつペルチェ素子の放熱側
に第２放熱板が設けてあってもよい。Preferably, the thermoelectric element is a Peltier element, a first radiator plate is provided between the heat absorbing side of the Peltier element and the element support, and a second radiator plate is provided on the radiator side of the Peltier element. It may be provided.
【００２１】素子支持体と第１放熱板とをネジ等により
固定して、第１放熱板とペルチェ素子とを例えば導電性
のペーストにより接着させる。これにより、第１放熱板
を設けていない構造体よりも発光素子モジュールの強度
を高くすることができ、信頼性の向上を図れる。The element support and the first radiator plate are fixed by screws or the like, and the first radiator plate and the Peltier element are bonded by, for example, a conductive paste. Thereby, the strength of the light emitting element module can be made higher than that of the structure in which the first heat sink is not provided, and the reliability can be improved.
【００２２】また、少なくとも、素子支持体と、この素
子支持体の上側に設けた発光素子と、素子支持体の下側
に設けた、発光素子の温度を一定に保つための熱電素子
とを具えていて、発光素子の上面に、熱電素子を制御す
るために発光素子の温度を検知する、温度検知膜が絶縁
膜を介して設けてあり、この温度検知膜に接触して、互
いに離間する２つの検知用電極を発光素子の上面側に設
けてある発光素子モジュールを用いて発光素子の温度を
制御する方法は、発光素子の基準温度を予め設定してお
き、温度検知部の抵抗値から発光素子の温度を測定温度
として検知して、基準温度と測定温度との差に従って決
定する電流を熱電素子に流して熱電素子を動作させるこ
とによって発光素子の温度を一定に制御する。At least an element support, a light emitting element provided above the element support, and a thermoelectric element provided below the element support for keeping the temperature of the light emitting element constant are provided. And a temperature detecting film for detecting the temperature of the light emitting element for controlling the thermoelectric element is provided on an upper surface of the light emitting element via an insulating film. A method of controlling the temperature of a light emitting element using a light emitting element module in which two detection electrodes are provided on the upper surface side of the light emitting element is to set a reference temperature of the light emitting element in advance, and to emit light from the resistance value of the temperature detecting unit. The temperature of the light emitting element is controlled to be constant by detecting the temperature of the element as a measured temperature, and flowing a current determined according to a difference between the reference temperature and the measured temperature to the thermoelectric element to operate the thermoelectric element.
【００２３】発光素子の基準温度は、発光素子から一定
の光出力が得られる温度とし、一般的には２０〜３０℃
の温度範囲内の温度とするのが好ましい。温度検知膜に
伝わる発光素子の温度の変化に応じてこの膜の抵抗値は
変化する。発光素子モジュールの外側にある温度制御回
路には、温度検知膜の抵抗値から温度を決定することが
できるように予め温度−抵抗特性が設定してあり、また
基準温度も設定してある。また、この温度制御回路で、
決定された検知温度と基準温度との差に従って、ＰＩＤ
制御（比例積分微分制御）によって熱電素子を動作させ
て発光素子の温度を制御するための、熱電素子に流すべ
き電流の値が決められる。この電流によって熱電素子が
動作して発光素子の温度を一定に保つように制御する。
この発光素子モジュールでは、発光素子の温度検知が、
発光素子の上面に設けられた温度検知膜を用いて発光素
子の温度検知を行っているために上記で説明したよう
に、発光素子の温度と検知した温度との誤差が小さくな
り、より精密に温度検知を行うことができる。このため
発光素子の温度制御性をより向上させることができる。The reference temperature of the light-emitting element is a temperature at which a constant light output can be obtained from the light-emitting element.
It is preferable to set the temperature within the above temperature range. The resistance value of this film changes according to the change in the temperature of the light emitting element transmitted to the temperature detection film. In the temperature control circuit outside the light emitting element module, a temperature-resistance characteristic is set in advance so that the temperature can be determined from the resistance value of the temperature detection film, and a reference temperature is also set. Also, in this temperature control circuit,
According to the difference between the determined detection temperature and the reference temperature, the PID
The value of the current to be passed through the thermoelectric element for controlling the temperature of the light emitting element by operating the thermoelectric element by control (proportional-integral-differential control) is determined. The current controls the thermoelectric element to operate so as to keep the temperature of the light emitting element constant.
In this light emitting element module, the temperature detection of the light emitting element
As described above, since the temperature of the light-emitting element is detected using the temperature detection film provided on the upper surface of the light-emitting element, the error between the temperature of the light-emitting element and the detected temperature is reduced, and the precision is improved. Temperature detection can be performed. Therefore, the temperature controllability of the light emitting element can be further improved.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、図を参照してこの発明の実
施の形態につき説明する。なお、各図はこの発明を理解
できる程度に各構成成分（要素）の大きさ、形状および
配置関係を概略的に示してあるに過ぎず、したがってこ
の発明は図示例に限定されるものではない。また、図に
おいて、図を分かり易くするために断面を示すハッチン
グ（斜線）は一部分を除き省略してある。また、断面図
以外の図において施してあるハッチングは、特定の領域
を他の領域と区別して示すために用いている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Each drawing merely schematically shows the size, shape and arrangement of each component (element) so that the present invention can be understood. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated example. . In the drawings, hatching (hatched lines) showing a cross section is omitted except for a part for easy understanding of the drawings. Further, hatching given in drawings other than the cross-sectional view is used to distinguish a specific region from other regions.
【００２５】＜実施の形態例＞実施の形態例として、発
光素子として半導体レーザ素子を用いた発光素子モジュ
ール（半導体レーザ素子モジュール）の構造およびこの
半導体レーザ素子モジュールを用いたレーザ素子の温度
制御方法について、図１〜図５を参照して説明する。図
１はこの実施の形態例の発光素子モジュールの概略的な
斜視図である。図２は温度検知膜を形成した半導体レー
ザ素子を上から見た平面図である。図３は半導体レーザ
素子の概略的な内部構成図で、断面の切り口で示してあ
る。<Embodiment> As an embodiment, a structure of a light emitting device module (semiconductor laser device module) using a semiconductor laser device as a light emitting device and a temperature control method of a laser device using the semiconductor laser device module are described. Will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic perspective view of a light emitting element module according to this embodiment. FIG. 2 is a plan view of the semiconductor laser device on which the temperature detecting film is formed, as viewed from above. FIG. 3 is a schematic internal configuration diagram of the semiconductor laser device, which is shown by a cross section.
【００２６】この実施の形態例で温度検知膜として用い
たＰｔ膜の比抵抗の値の温度依存特性を表す図である。
また、図４はこの実施の形態例で温度検知膜として用い
たＰｔ膜の比抵抗の値の温度依存特性を表す図である。
また、図５は温度制御回路で行われる、レーザ素子の温
度を検知してからペルチェ素子で温度制御するまでの温
度制御の過程を概略的に示したブロック図である。FIG. 3 is a diagram showing the temperature dependence of the specific resistance of a Pt film used as a temperature detecting film in this embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing the temperature dependence of the specific resistance of the Pt film used as the temperature detecting film in this embodiment.
FIG. 5 is a block diagram schematically showing a process of temperature control from the detection of the temperature of the laser element to the temperature control by the Peltier element performed by the temperature control circuit.
【００２７】まず、図１を参照する。図１に示す発光素
子モジュール１０は、発光素子１１として半導体レーザ
素子を用いた、半導体レーザ素子モジュール１０である
（以下、単にモジュールと称する場合がある。）。この
モジュール１０は、チップキャリア１３と呼ばれる銅製
の素子支持体と、この素子支持体１３の上側にハンダ１
５を介して設けた半導体レーザ素子１１（以下、単にレ
ーザ素子とも称する。）と、素子支持体１３の下側に設
けた熱電素子１７とを具えている。なお、ここでは、熱
電素子１７としてペルチェ素子１７を用いる。また、さ
らにこのモジュール１０にはペルチェ素子１７の吸熱側
１７ａと素子支持体１３との間に第１放熱板１９が設け
てあり、かつペルチェ素子１７の放熱側１７ｂにヒート
シンク２１と呼ばれる第２放熱板２１が設けてある。そ
して、半導体レーザ素子１１の上面側１１ａには、ペル
チェ素子１７を制御するためにレーザ素子１１の温度を
検知する温度検知膜２３が絶縁膜２５を介して設けてあ
り、この温度検知膜２３に接触して、互いに離間する２
つの検知用電極２７をレーザ素子１１の上面１１ａ側に
設けてある（図２）。この実施の形態例では、温度検知
膜２３としてＰｔ膜２３を用いていて、絶縁膜２５には
Ａｌ2 Ｏ3 膜２５を用いている。また、図１には図示し
ていないが、Ｐｔ膜２３とＡｌ2 Ｏ3 膜２５との密着を
強くするために、このＰｔ膜２３とＡｌ2 Ｏ3 膜２５と
の間にＴｉ膜が形成してある。また、Ｐｔ膜２３と接触
してＡｌ2 Ｏ3 膜２５上に形成される検知用電極２７と
してＡｕ電極パッド２７を用いている。First, reference is made to FIG. The light emitting element module 10 shown in FIG. 1 is a semiconductor laser element module 10 using a semiconductor laser element as the light emitting element 11 (hereinafter, may be simply referred to as a module). The module 10 includes a copper element support called a chip carrier 13 and a solder 1 on the upper side of the element support 13.
The semiconductor laser device 11 includes a semiconductor laser device 11 (hereinafter, also simply referred to as a “laser device”) provided through the thermoelectric device 5 and a thermoelectric device 17 provided below the device support 13. Here, a Peltier element 17 is used as the thermoelectric element 17. Further, the module 10 is provided with a first heat radiating plate 19 between the heat absorbing side 17a of the Peltier element 17 and the element support 13, and a second heat radiating side called a heat sink 21 is provided on the heat radiating side 17b of the Peltier element 17. A plate 21 is provided. On the upper surface side 11a of the semiconductor laser element 11, a temperature detecting film 23 for detecting the temperature of the laser element 11 for controlling the Peltier element 17 is provided via an insulating film 25. Contact and separate from each other 2
Two detection electrodes 27 are provided on the upper surface 11a side of the laser element 11 (FIG. 2). In this embodiment, a Pt film 23 is used as the temperature detection film 23, and an Al 2 O 3 film 25 is used as the insulating film 25. Further, although not shown in FIG. 1, in order to strengthen the adhesion between the Pt film 23 and the Al 2 O 3 film 25, Ti film between the Pt film 23 and the Al 2 O 3 film 25 is formed I have. An Au electrode pad 27 is used as a detection electrode 27 formed on the Al 2 O 3 film 25 in contact with the Pt film 23.
【００２８】また、半導体レーザ素子１１として、ここ
では、埋め込み型レーザを用いていて、レーザ発振して
発熱する活性層２９の領域が、この活性層２９よりも屈
折率の低い結晶で埋め込まれている（図１）。In this embodiment, a buried laser is used as the semiconductor laser element 11, and a region of the active layer 29 which generates heat by laser oscillation is buried with a crystal having a lower refractive index than the active layer 29. (Fig. 1).
【００２９】ここで、図３を参照する。図３は埋め込み
型半導体レーザ素子の概略的な構成図である。活性層２
９の材料はこの例では、ＩｎＧａＡｓＰで、活性層２９
の周囲はより低屈折率のＩｎＰ（ｎ−ＩｎＰ３１ａ、ｐ
−ＩｎＰ３１ｂ）で覆われている。これにより活性層２
９の周囲はｐｎｐｎ構造となり電流狭窄層となるため、
電流は活性層２９以外に流れない工夫がなされている。
また、半導体レーザ素子１１の上面１１ａの側および下
面１１ｂの側にはレーザ発振させるための電流を注入す
る電極３３（３３ａおよび３３ｂ）が設けられている
（図３）。このレーザ素子１１の上面１１ａ側は、レー
ザ素子１１の内部の構造を形成するいくつかの工程を経
た結果、表面段差が生じているが、この上面１１ａ側に
薄いＡｌ2Ｏ3 膜２５を介してＰｔ膜２３を設ける。Ｐ
ｔ膜２３を蒸着法により形成すれば、表面段差のある上
面１１ａ側にＰｔ膜２３を密着させて設けることができ
る。Here, reference is made to FIG. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an embedded semiconductor laser device. Active layer 2
9 is InGaAsP in this example, and the active layer 29 is made of InGaAsP.
Are surrounded by lower refractive index InP (n-InP 31a, p
-InP 31b). Thereby, the active layer 2
9 has a pnpn structure and becomes a current confinement layer.
The device is designed so that the current does not flow to other than the active layer 29.
Electrodes 33 (33a and 33b) for injecting current for laser oscillation are provided on the upper surface 11a side and the lower surface 11b side of the semiconductor laser element 11 (FIG. 3). The upper surface 11a side of the laser element 11 has undergone several steps for forming the internal structure of the laser element 11, and as a result, a surface step has occurred. However, a thin Al 2 O 3 film 25 is interposed on the upper surface 11a side. Thus, a Pt film 23 is provided. P
If the t film 23 is formed by an evaporation method, the Pt film 23 can be provided in close contact with the upper surface 11a having the surface step.
【００３０】また、このＰｔ膜２３は、発熱する領域で
ある活性層２９の直上に位置する領域に設ける（図１お
よび図３）。The Pt film 23 is provided in a region immediately above the active layer 29 which is a region where heat is generated (FIGS. 1 and 3).
【００３１】図２は、Ｐｔ膜２３を形成した後の半導体
レーザ素子１１の、上からみた平面図である。Ｐｔ膜２
３はここでは、公知のホトリソグラフィによって活性層
の直上に位置する領域３５であって、活性層２９の、上
からみたときの平面的な形状と同じくらいの形状にして
設けている。FIG. 2 is a top plan view of the semiconductor laser device 11 after the Pt film 23 has been formed. Pt film 2
Here, reference numeral 3 denotes a region 35 located immediately above the active layer by known photolithography, which is provided in the active layer 29 so as to have almost the same planar shape as viewed from above.
【００３２】また、半導体レーザ素子１１はハンダ１５
により銅製のチップキャリア１３（素子支持体）に固定
されていて、このチップキャリア１３はネジ等により銅
製の第１放熱板１９に固定してある。さらにこの第１放
熱板１９を、放熱側１７ｂにヒートシンク２１（第２放
熱板）を設けてあるペルチェ素子１７の吸熱側１７ａの
表面に導電性ペーストを用いて接着してある（図１）。Further, the semiconductor laser element 11 is
Is fixed to a copper chip carrier 13 (element support), and the chip carrier 13 is fixed to a copper first heat sink 19 by screws or the like. Further, the first heat radiating plate 19 is adhered to the surface of the heat absorbing side 17a of the Peltier element 17 provided with the heat sink 21 (second heat radiating plate) on the heat radiating side 17b by using a conductive paste (FIG. 1).
【００３３】次に、上述した構造の半導体レーザ素子モ
ジュール１０を用いてレーザ素子１１の温度を制御する
方法について説明する。Next, a method for controlling the temperature of the laser device 11 using the semiconductor laser device module 10 having the above-described structure will be described.
【００３４】温度検知膜２３であるＰｔ膜は、図４に示
すように膜２３の比抵抗（Ω・ｍ）が温度に応じて変化
している。例えば温度が２５℃のとき比抵抗は１５．４
（Ω・ｍ）で、温度が３５℃に上昇すると比抵抗は１
５．８３（Ω・ｍ）程度へと実質的に直線的に変化す
る。また、この比抵抗の値（または単に抵抗値とも称す
る。）は温度に対して線形に変化していることから、比
抵抗の値からＰｔ膜２３の温度を容易に決定することが
できる。As shown in FIG. 4, the specific resistance (Ω · m) of the Pt film serving as the temperature detecting film 23 changes according to the temperature. For example, when the temperature is 25 ° C., the specific resistance is 15.4.
(Ω · m), the specific resistance becomes 1 when the temperature rises to 35 ° C.
It changes substantially linearly to about 5.83 (Ω · m). Further, since the value of this specific resistance (or simply referred to as a resistance value) changes linearly with temperature, the temperature of the Pt film 23 can be easily determined from the specific resistance value.
【００３５】次に図５を参照する。レーザ素子１１の温
度制御は、レーザ素子１１の基準温度を温度制御回路４
０の基準温度設定部４１に予め設定しておいて行う。温
度検知膜２３（Ｐｔ膜）の抵抗値を抵抗値測定部４３で
測定した後、温度決定部４５でレーザ素子１１の温度を
検知する。続いて温度比較部４７において、設定した基
準温度と温度決定部４５で検知された温度とを比較し、
電流決定部４９でその温度差に従ってＰＩＤ制御（比例
積分微分制御）によって決定される電流をペルチェ素子
１７に流してペルチェ素子１７を動作させることによっ
てレーザ素子１１の温度を一定に制御する。Referring now to FIG. The temperature control of the laser element 11 is performed by setting the reference temperature of the laser element 11 to a temperature control circuit 4.
The setting is performed in advance in the reference temperature setting unit 41 of 0. After the resistance value of the temperature detection film 23 (Pt film) is measured by the resistance value measurement unit 43, the temperature of the laser element 11 is detected by the temperature determination unit 45. Subsequently, the temperature comparison unit 47 compares the set reference temperature with the temperature detected by the temperature determination unit 45,
The current determined by the PID control (proportional-integral-differential control) in accordance with the temperature difference is supplied to the Peltier device 17 by the current determining unit 49 to operate the Peltier device 17 so that the temperature of the laser device 11 is controlled to be constant.
【００３６】Ｐｔ膜２３の抵抗値を測定するために、Ｐ
ｔ膜２３に接触して設けられているＡｕ電極パッド２７
とモジュール１０の外にある温度制御回路４０とを電気
配線用のＡｕワイヤによって電気的に接続する。この温
度制御回路４０の温度決定部４５にはＰｔ膜２３の比抵
抗の値から、図４の特性曲線を利用して、膜２３の温度
が決定できるような設定を、および基準温度設定部４１
には基準温度の設定を、それぞれ、予めしておく。基準
温度はこの半導体レーザ素子１１から一定の光出力が得
られる程度の温度とし、これは実験等により学習して得
られる。通常２０〜３０℃の範囲内の温度とするのが好
ましい。この例では２０℃とする。In order to measure the resistance value of the Pt film 23, P
Au electrode pad 27 provided in contact with t film 23
The temperature control circuit 40 outside the module 10 is electrically connected to the temperature control circuit 40 by an Au wire for electric wiring. The temperature determination unit 45 of the temperature control circuit 40 uses the characteristic curve of FIG. 4 to determine the temperature of the film 23 from the value of the specific resistance of the Pt film 23 and the reference temperature setting unit 41.
, The reference temperature is set in advance. The reference temperature is a temperature at which a constant light output can be obtained from the semiconductor laser element 11, and is obtained by learning through experiments and the like. Usually, the temperature is preferably in the range of 20 to 30C. In this example, the temperature is set to 20 ° C.
【００３７】半導体レーザ素子１１がレーザ発振するこ
とによって活性層２９の温度が上昇する。この活性層２
９の温度はレーザ素子１１の上面１１ａ側に設けたＰｔ
膜２３にすぐに伝わり、その抵抗値が変化する。温度制
御回路４０の抵抗値測定部４３で測定された抵抗値は温
度決定部４５で温度に変換された後、この検知温度と基
準温度（２０℃）とを温度比較部４７で比較して、その
温度差に従って電流決定部４９でＰＩＤ制御によって、
ペルチェ素子１７を動作させてレーザ素子１１の温度を
制御するためのペルチェ素子１７に流すべき電流が決め
られる。温度制御回路４０とペルチェ素子１７との間は
電気的に接続されており、電流決定部４９で決定された
電流をペルチェ素子１７に流すことによって、ペルチェ
素子１７が第１放熱板１９およびチップキャリア１３を
介してレーザ素子１１を冷却してレーザ素子１１の温度
を一定に保つように制御する。The laser oscillation of the semiconductor laser element 11 causes the temperature of the active layer 29 to rise. This active layer 2
9 is the temperature of Pt provided on the upper surface 11a side of the laser element 11.
Immediately transmitted to the film 23, its resistance value changes. After the resistance value measured by the resistance value measuring unit 43 of the temperature control circuit 40 is converted into a temperature by a temperature determining unit 45, the detected temperature is compared with a reference temperature (20 ° C.) by a temperature comparing unit 47. According to the temperature difference, the current determining unit 49 performs PID control,
The current to be passed through the Peltier device 17 for controlling the temperature of the laser device 11 by operating the Peltier device 17 is determined. The temperature control circuit 40 and the Peltier element 17 are electrically connected, and the current determined by the current determination unit 49 is caused to flow through the Peltier element 17, so that the Peltier element 17 is connected to the first heat sink 19 and the chip carrier. The laser device 11 is controlled to be cooled through 13 so as to keep the temperature of the laser device 11 constant.
【００３８】なお、この半導体レーザ素子モジュール１
０は、例えば図６および図７を参照して以下に説明する
ような方法で形成する。図６および図７はレーザ素子モ
ジュール１０を形成する工程のうち特徴的な一部の工程
図であり、各図は主要な工程段階における構造体の断面
の切り口で示してある。また、説明の一部は、それぞれ
の半導体レーザ素子に劈開する前の半導体レーザウェハ
を加工する工程の説明であるが、上記した図においては
半導体レーザウェハのなかで１つの半導体レーザ素子に
相当する領域のみを示している。The semiconductor laser device module 1
0 is formed by a method described below with reference to FIGS. 6 and 7, for example. FIG. 6 and FIG. 7 are process diagrams of a characteristic part of the process of forming the laser element module 10, and each diagram is shown by a cross section of the structure in a main process step. A part of the description is a description of a process of processing a semiconductor laser wafer before being cleaved into each semiconductor laser element. In the above-described drawings, only a region corresponding to one semiconductor laser element in the semiconductor laser wafer is described. Is shown.
【００３９】まず、図３に示すような半導体レーザ素子
（この段階ではまだ半導体レーザウェハ１１ｘ）上に絶
縁膜２５を設ける。ここでは、通常用いているホトリソ
グラフィおよび蒸着法によって、半導体レーザウェハ１
１ｘの上面１１ｘａ（図３の半導体レーザ素子１１の電
極３３の上）にＡｌ2 Ｏ3 膜２５を０．０２μｍの厚さ
に形成する（図６（Ａ））。次にこの絶縁膜２５および
絶縁膜２５が設けられていないレーザウェハ１１ｘの上
面１１ｘａにホトレジスト５１、例えばマイクロポジッ
ト１４００−３７（商品名・シプレイ社製）を３０００
ｒｐｍで３０秒間スピンコートした後、活性層２９の領
域の直上に位置する領域３５にあるホトレジスト５１を
露光および現像することによって除去する。これによ
り、活性層の直上に位置する領域３５に絶縁膜２５がホ
トレジスト５１から露出する（図６（Ｂ））。この後、
この構造体を電子ビーム真空蒸着装置の中に入れて１×
１０-4Ｐａ以下の真空中で、構造体の上面全体にわたり
Ｔｉ層５３ｘ、Ｐｔ層２３ｘを順次蒸着する。この例で
は、Ｔｉ層５３ｘを０．０１μｍ、Ｐｔ層２３ｘを０．
１２μｍの厚さにそれぞれ蒸着して設ける（図６
（Ｃ））。この後、リフトオフ法によりホトレジスト５
１から露出している絶縁膜２５上に形成されたＴｉ層５
３ｘおよびＰｔ層２３ｘのみを残存させてＴｉ膜５３お
よびＰｔ膜２３を形成する。この例では、構造体をアセ
トンに浸してホトレジスト５１を除去することによって
ホトレジスト５１上のＴｉ層５３ｘおよびＰｔ層２３ｘ
も除去される。これにより、活性層２９の直上に位置す
る領域３５の絶縁膜２５上にＴｉ膜５３およびＰｔ膜２
３が残存する（図７（Ａ））。これにより温度検知膜で
あるＰｔ膜２３を、半導体レーザウェハ１１ｘの上面１
１ｘａの側であって、活性層２９の直上に位置する領域
３５に形成することができる。ここで、Ｔｉ膜５３は、
Ｐｔ膜２３と絶縁膜２５との密着を強くするために用い
ている。次に、上述と同様にリフトオフ法を用いて、絶
縁膜２５上にＰｔ膜２３と電気的に接続する検知用電極
２７を形成する。ここでは、検知用電極２７をＡｕ電極
パッドとして、ひとつの半導体レーザ素子１１となる半
導体レーザウェハ１１ｘの領域内にある絶縁膜２５に対
して、この絶縁膜２５の上面の離間する２か所にＡｕ電
極パッド２７をそれぞれＰｔ膜２３と接触するように形
成する（図７（Ｂ）および図２）。First, an insulating film 25 is provided on a semiconductor laser device as shown in FIG. 3 (semiconductor laser wafer 11x at this stage). Here, the semiconductor laser wafer 1 is formed by commonly used photolithography and vapor deposition.
An Al 2 O 3 film 25 is formed to a thickness of 0.02 μm on the 1x upper surface 11xa (on the electrode 33 of the semiconductor laser device 11 in FIG. 3) (FIG. 6A). Next, a photoresist 51, for example, Microposit 1400-37 (trade name, manufactured by Shipley Co., Ltd.) is applied to the insulating film 25 and the upper surface 11xa of the laser wafer 11x on which the insulating film 25 is not provided.
After spin coating at 30 rpm for 30 seconds, the photoresist 51 in the region 35 located immediately above the region of the active layer 29 is removed by exposure and development. Thus, the insulating film 25 is exposed from the photoresist 51 in the region 35 located immediately above the active layer (FIG. 6B). After this,
This structure is put in an electron beam vacuum deposition apparatus and
In a vacuum of 10 −4 Pa or less, a Ti layer 53x and a Pt layer 23x are sequentially deposited over the entire upper surface of the structure. In this example, the Ti layer 53x has a thickness of 0.01 μm, and the Pt layer 23x has a thickness of 0.1 μm.
Each is deposited to a thickness of 12 μm (FIG. 6
(C)). Thereafter, the photoresist 5 is formed by a lift-off method.
1. Ti layer 5 formed on insulating film 25 exposed from
The Ti film 53 and the Pt film 23 are formed while leaving only the 3x and the Pt layer 23x. In this example, the Ti layer 53x and the Pt layer 23x on the photoresist 51 are removed by immersing the structure in acetone to remove the photoresist 51.
Is also removed. Thus, the Ti film 53 and the Pt film 2 are formed on the insulating film 25 in the region 35 located immediately above the active layer 29.
3 remain (FIG. 7 (A)). As a result, the Pt film 23, which is a temperature detection film, is placed on the upper surface 1
It can be formed in a region 35 located on the 1xa side and immediately above the active layer 29. Here, the Ti film 53
It is used to strengthen the adhesion between the Pt film 23 and the insulating film 25. Next, the detection electrode 27 electrically connected to the Pt film 23 is formed on the insulating film 25 by using the lift-off method as described above. Here, the detection electrode 27 is used as an Au electrode pad, and the Au film is located at two places separated from the upper surface of the insulating film 25 with respect to the insulating film 25 in the region of the semiconductor laser wafer 11 x to be one semiconductor laser element 11. The electrode pads 27 are formed so as to be in contact with the Pt films 23 (FIG. 7B and FIG. 2).
【００４０】この後、この半導体レーザウェハ１１ｘを
適当な大きさに劈開して、発光素子１１である半導体レ
ーザ素子１１を形成する。ここでは例えば、幅３５０μ
ｍ、長さ３００μｍの大きさに劈開する。これにより上
面１１ａ側に絶縁膜２５を介して温度検知膜であるＰｔ
膜２３が設けられた半導体レーザ素子１１（単にレーザ
素子とも称する。）が得られる。Thereafter, the semiconductor laser wafer 11x is cleaved to an appropriate size to form the semiconductor laser device 11 as the light emitting device 11. Here, for example, a width of 350 μm
Cleave to a size of 300 μm in length. As a result, Pt, which is a temperature detecting film, is formed on the upper surface 11a via the insulating film 25.
The semiconductor laser element 11 provided with the film 23 (also simply referred to as a laser element) is obtained.
【００４１】次に、従来と同様に、この半導体レーザ素
子１１をハンダ１５を用いて銅製のチップキャリア１３
と呼ばれる素子支持体に固定する。このチップキャリア
１３は放熱板としての役割も果たしている。この後半導
体レーザ素子１１が搭載されたチップキャリア１３をネ
ジ等により銅製の第１放熱板１９上に固定する。さらに
この第１放熱板１９を、放熱側１７ｂにヒートシンク２
１と呼ばれる第２放熱板を設けてあるペルチェ素子１７
の吸熱側１７ａの表面に導電性ペーストを用いて接着す
る。Next, as in the conventional case, the semiconductor laser device 11 is mounted on a copper chip carrier 13 using a solder 15.
And fixed to an element support called “device support”. This chip carrier 13 also plays a role as a heat sink. Thereafter, the chip carrier 13 on which the semiconductor laser element 11 is mounted is fixed on the first copper heat sink 19 with screws or the like. Further, the first heat radiating plate 19 is provided on the heat radiating side 17b.
Peltier element 17 provided with a second heat sink called 1
Is adhered to the surface of the heat absorbing side 17a using a conductive paste.
【００４２】上述した工程を含んで図１に示すような半
導体レーザ素子モジュール１０を形成することができ
る。The semiconductor laser device module 10 shown in FIG. 1 can be formed by including the above-described steps.
【００４３】この結果、半導体レーザ素子モジュール１
０では、レーザ素子１１の温度検知を、レーザ素子１１
の上面１１ａの側であって、活性層２９の直上に位置す
る領域３５に厚さ０．０２μｍという薄いＡｌ2 Ｏ3 膜
２５を介して設けられたＰｔ膜２３を用いて行っている
ため、活性層２９とＰｔ膜２３との間の熱抵抗は、約２
Ｋ／Ｗ程度となる。これにより、活性層２９の温度と検
知温度との差は、従来の温度差と比較して１５分の１か
ら４０分の１となり、飛躍的に低減する。これは、より
精密な温度検知を行うことができるということを意味し
ており、このため半導体レーザ素子１１の温度制御性を
より向上させることができる。As a result, the semiconductor laser device module 1
0, the temperature of the laser element 11 is detected.
Is performed using the Pt film 23 provided on the side of the upper surface 11a of the substrate and located directly above the active layer 29 via the thin Al 2 O 3 film 25 having a thickness of 0.02 μm. The thermal resistance between the active layer 29 and the Pt film 23 is about 2
It is about K / W. As a result, the difference between the temperature of the active layer 29 and the detected temperature is 1/15 to 1/40 as compared with the conventional temperature difference, and is significantly reduced. This means that more precise temperature detection can be performed, and therefore, the temperature controllability of the semiconductor laser element 11 can be further improved.
【００４４】また、Ｐｔ膜２３は、公知のホトリソグラ
フィによって容易に大きさを変えて設けることができる
ために、活性層２９の直上の領域３５であって、この領
域３５を上から見たときの平面的な形状と同じくらいの
形状のＰｔ膜２３を設けるか、あるいは、活性層２９の
直上であって、この領域３５よりも狭い領域にＰｔ膜２
３を設ければ、活性層２９以外の温度を一緒に検知して
しまうことがないため、より活性層２９の温度と検知温
度との温度差を低減することができる。Since the size of the Pt film 23 can be easily changed by known photolithography, the Pt film 23 is a region 35 immediately above the active layer 29, and when this region 35 is viewed from above. Or a Pt film 23 having a shape similar to the planar shape of the Pt film 2 or a Pt film 2 just above the active layer 29 and narrower than this region 35.
If 3 is provided, the temperature other than the active layer 29 will not be detected together, so that the temperature difference between the temperature of the active layer 29 and the detected temperature can be further reduced.
【００４５】また、真空蒸着法によってＰｔ膜２３をレ
ーザ素子１１の上面１１ａ側に形成しているために、レ
ーザ素子１１の上面１１ａ側に表面段差が生じていて
も、接触良く、かつ容易にＰｔ膜２３を設けることがで
きる。また、レーザ素子１１の上面１１ａ側の絶縁膜２
５とは密着して設けることができるので、より精度の高
い温度検知を行うことができる。Further, since the Pt film 23 is formed on the upper surface 11a side of the laser element 11 by the vacuum evaporation method, even if a surface step is generated on the upper surface 11a side of the laser element 11, good contact and easy contact can be obtained. A Pt film 23 can be provided. Further, the insulating film 2 on the upper surface 11a side of the laser element 11
5 can be provided in close contact, so that more accurate temperature detection can be performed.
【００４６】[0046]
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の発光素子モジュールによれば、発光素子の上面
側は、下面側や側面側と比べて発熱する領域からの距離
が一番短いので、上面側に温度検知膜を設けて発光素子
の温度を検知すれば、発光素子と温度検知膜との間の熱
抵抗を小さくすることができ、検知する温度と実際の発
光素子の温度との誤差を小さくすることができる。As is apparent from the above description, according to the light emitting device module of the present invention, the upper surface of the light emitting device has the shortest distance from the heat generating region as compared with the lower surface and the side surface. Therefore, if the temperature of the light emitting element is detected by providing a temperature detecting film on the upper surface side, the thermal resistance between the light emitting element and the temperature detecting film can be reduced, and the temperature to be detected and the actual temperature of the light emitting element can be reduced. Can be reduced.
【００４７】また、温度検知膜は、その抵抗値が温度依
存性を有していて、かつ導電性を有する膜とすると、温
度検知膜の抵抗値を測定することにより発光素子の温度
を検知することができる。If the resistance of the temperature detecting film is temperature-dependent and the film has conductivity, the temperature of the light emitting element is detected by measuring the resistance of the temperature detecting film. be able to.
【００４８】また、この温度検知膜を例えばＰｔ膜とす
れば、抵抗値は温度に対して線形に変化するため、より
抵抗値から発光素子の温度を容易に決定することができ
る。しかし、温度検知膜の材料は、抵抗値が温度依存性
を有していて、かつ導電性を有する材料であれば、Ｐｔ
には限らない。If the temperature detecting film is, for example, a Pt film, the resistance value changes linearly with the temperature, so that the temperature of the light emitting element can be more easily determined from the resistance value. However, if the material of the temperature detection film is a material whose resistance value has temperature dependence and is conductive, Pt
Not necessarily.
【００４９】また、温度検知膜を、発光素子の発熱する
領域の直上に設けると、発熱する領域以外の領域の温度
は検知されないために発熱する領域の温度と検知される
温度との誤差をより小さくすることができる。Further, if the temperature detecting film is provided immediately above the heat-generating region of the light-emitting element, the temperature of the region other than the heat-generating region is not detected, so that the error between the temperature of the heat-generating region and the detected temperature is increased. Can be smaller.
【００５０】このように検知する温度と発光素子の温度
との差を小さくすることができるので、発光素子の温度
を一定に制御する精度を向上させることができる。発光
素子の温度を一定にするための熱電素子としてペルチェ
素子を用いれば、発光素子で発生した熱により上昇した
発光素子の温度を、素子支持体を介して冷却することが
できる。また、ペルチェ素子の放熱側に放熱板を設けれ
ば、放熱効果をより向上させることができる。また、こ
のペルチェ素子の吸熱側と素子支持体との間に第１放熱
板が設けてあり、かつペルチェ素子の放熱側に第２放熱
板が設けてあってもよい。素子支持体と第１放熱板とを
ネジ等により固定して、第１放熱板とペルチェ素子とを
例えば導電性のペーストにより接着させる。これによ
り、第１放熱板を設けていない構造体よりも発光素子モ
ジュールの強度を高くすることができ、信頼性の向上を
図れる。Since the difference between the detected temperature and the temperature of the light emitting element can be reduced in this way, the accuracy of controlling the temperature of the light emitting element to be constant can be improved. If a Peltier element is used as a thermoelectric element for keeping the temperature of the light-emitting element constant, the temperature of the light-emitting element that has risen due to heat generated in the light-emitting element can be cooled via the element support. Further, if a heat radiating plate is provided on the heat radiating side of the Peltier element, the heat radiating effect can be further improved. Further, a first heat radiating plate may be provided between the heat absorbing side of the Peltier element and the element support, and a second heat radiating plate may be provided on the heat radiating side of the Peltier element. The element support and the first radiator plate are fixed with screws or the like, and the first radiator plate and the Peltier element are bonded with, for example, a conductive paste. Thereby, the strength of the light emitting element module can be made higher than that of the structure in which the first heat sink is not provided, and the reliability can be improved.
【００５１】また、発光素子として、半導体レーザや、
発光ダイオードや半導体光アンプを用いてもよい。As a light emitting element, a semiconductor laser,
Light emitting diodes or semiconductor optical amplifiers may be used.
【図１】この実施の形態例の発光素子モジュールの概略
的な斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of a light emitting element module according to an embodiment.
【図２】温度検知膜を形成した半導体レーザ素子の上か
ら見た平面図である。FIG. 2 is a plan view of a semiconductor laser device on which a temperature detecting film is formed, as viewed from above.
【図３】半導体レーザ素子の概略的な内部構成図であ
る。FIG. 3 is a schematic internal configuration diagram of a semiconductor laser device.
【図４】Ｐｔ膜の抵抗値の温度依存性を表す図である。FIG. 4 is a diagram showing the temperature dependence of the resistance value of a Pt film.
【図５】半導体レーザ素子の温度検知および温度制御の
説明に供する温度制御回路のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a temperature control circuit for explaining temperature detection and temperature control of the semiconductor laser device;
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、発光素子モジュール形成工
程図（その１）である。FIGS. 6A to 6C are diagrams illustrating a light-emitting element module forming process (part 1).
【図７】図６に続く発光素子モジュールの形成工程図
（その２）である。FIG. 7 is a view (part 2) illustrating a step of forming the light-emitting element module following FIG. 6;
【図８】従来の発光素子モジュールの概略的な斜視図で
ある。FIG. 8 is a schematic perspective view of a conventional light emitting element module.
１０，６０：発光素子モジュール、モジュール、半導体
レーザ素子モジュール １１，６１：発光素子、半導体レーザ素子、レーザ素子 １１ａ：上面 １１ｂ：下面 １１ｘ：半導体レーザウェハ １１ｘａ：上面 １３：素子支持体、チップキャリア １５，６５：ハンダ １７，６７：熱電素子、ペルチェ素子 １７ａ：吸熱側 １７ｂ，６７ｂ：放熱側 １９，６９：第１放熱板 ２１，７１：ヒートシンク、第２放熱板 ２３：温度検知膜、Ｐｔ膜 ２３ｘ：Ｐｔ層 ２５：絶縁膜、Ａｌ2 Ｏ3 膜 ２７：検知用電極、Ａｕ電極パッド ２９，７３：活性層 ３１ａ：ｎ−ＩｎＰ ３１ｂ：ｐ−ＩｎＰ ３３：電極 ３３ａ：（上面側の）電極 ３３ｂ：（下面側）の電極 ３５：活性層の直上に位置する領域 ４０：温度制御回路 ４１：基準温度設定部 ４３：抵抗値測定部 ４５：温度決定部 ４７：温度比較部 ４９：電流決定部 ５１：ホトレジスト ５３ｘ：Ｔｉ層 ５３：Ｔｉ膜 ７０：サーミスタ素子10, 60: light emitting element module, module, semiconductor laser element module 11, 61: light emitting element, semiconductor laser element, laser element 11a: upper surface 11b: lower surface 11x: semiconductor laser wafer 11xa: upper surface 13: element support, chip carrier 15, 65: Solder 17, 67: Thermoelectric element, Peltier element 17a: Heat absorption side 17b, 67b: Heat release side 19, 69: First heat sink 21, 71: Heat sink, second heat sink 23: Temperature detection film, Pt film 23x: Pt layer 25: insulating film, Al 2 O 3 film 27: detection electrode, Au electrode pad 29, 73: active layer 31a: n-InP 31b: p-InP 33: electrode 33a: (upper surface side) electrode 33b: (Lower side) electrode 35: region located directly above active layer 40: temperature control circuit 41: reference temperature setting unit 43: resistance Value measuring unit 45: Temperature determining unit 47: Temperature comparing unit 49: Current determining unit 51: Photoresist 53x: Ti layer 53: Ti film 70: Thermistor element
Claims (8)
体の上側に設けた発光素子と、該支持体の下側に設け
た、前記発光素子の温度を一定に保つための熱電素子と
を具える発光素子モジュールにおいて、 前記発光素子の上面側に、前記熱電素子を制御するため
に該発光素子の温度を検知する、温度検知膜が絶縁膜を
介して設けてあり、該温度検知膜に接触して、互いに離
間する２つの検知用電極を前記発光素子の上面側に設け
てあることを特徴とする発光素子モジュール。At least an element support, a light-emitting element provided above the element support, and a thermoelectric element provided below the support for keeping the temperature of the light-emitting element constant. In the light emitting device module comprising, on the upper surface side of the light emitting device, a temperature detecting film for detecting the temperature of the light emitting device for controlling the thermoelectric device is provided via an insulating film, and the temperature detecting film is provided on the temperature detecting film. A light-emitting element module, wherein two detection electrodes that are in contact with and separated from each other are provided on the upper surface side of the light-emitting element.
おいて、 前記温度検知膜は、該膜の抵抗値が温度依存性を有して
いて、かつ導電性を有する膜であることを特徴とする発
光素子モジュール。2. The light-emitting element module according to claim 1, wherein the temperature detection film is a film whose resistance value has a temperature dependence and has electrical conductivity. Light emitting element module.
おいて、 前記温度検知膜をＰｔ膜とすることを特徴とする発光素
子モジュール。3. The light emitting device module according to claim 1, wherein the temperature detecting film is a Pt film.
おいて、 前記温度検知膜は、前記発光素子の発熱する領域の直上
に設けた膜であることを特徴とする発光素子モジュー
ル。4. The light-emitting device module according to claim 1, wherein the temperature detection film is a film provided immediately above a region of the light-emitting device that generates heat.
おいて、 前記温度検知膜は、前記発光素子の上面側に蒸着法を用
いて形成される膜であることを特徴とする発光素子モジ
ュール。5. The light emitting device module according to claim 1, wherein the temperature detecting film is a film formed on the upper surface side of the light emitting device by using a vapor deposition method.
おいて、 前記熱電素子をペルチェ素子とし、該ペルチェ素子の放
熱側に放熱板が設けてあることを特徴とする発光素子モ
ジュール。6. The light emitting device module according to claim 1, wherein the thermoelectric device is a Peltier device, and a heat dissipation plate is provided on a heat dissipation side of the Peltier device.
おいて、 前記熱電素子をペルチェ素子とし、該ペルチェ素子の吸
熱側と前記素子支持体との間に第１放熱板が設けてあ
り、かつ前記ペルチェ素子の放熱側に第２放熱板が設け
てあることを特徴とする発光素子モジュール。7. The light emitting element module according to claim 1, wherein the thermoelectric element is a Peltier element, and a first heat sink is provided between a heat absorbing side of the Peltier element and the element support. A light emitting element module, wherein a second heat sink is provided on the heat dissipation side of the Peltier element.
体の上側に設けた発光素子と、該支持体の下側に設け
た、前記発光素子の温度を一定に保つための熱電素子と
を具えていて、前記発光素子の上面側に、前記熱電素子
を制御するために該発光素子の温度を検知する温度検知
膜が絶縁膜を介して設けてあり、該温度検知膜に接触し
て、互いに離間する２つの検知用電極を前記発光素子の
上面側に設けてある発光素子モジュールを用いて、発光
素子の温度を制御するにあたり、 前記発光素子の基準温度を予め設定しておき、前記温度
検知膜の抵抗値から前記発光素子の温度を測定温度とし
て検知して、前記基準温度と該測定温度との温度差に従
って決定する電流を前記熱電素子に流して該熱電素子を
動作させることによって、前記発光素子の温度を一定に
制御することを特徴とする発光素子の温度制御方法。8. At least an element support, a light emitting element provided above the element support, and a thermoelectric element provided below the support for keeping the temperature of the light emitting element constant. It is provided, on the upper surface side of the light emitting element, a temperature detecting film for detecting the temperature of the light emitting element for controlling the thermoelectric element is provided via an insulating film, and in contact with the temperature detecting film, In controlling the temperature of the light-emitting element using a light-emitting element module in which two detection electrodes separated from each other are provided on the upper surface side of the light-emitting element, a reference temperature of the light-emitting element is set in advance, By detecting the temperature of the light emitting element as a measured temperature from the resistance value of the detection film, by flowing a current determined according to the temperature difference between the reference temperature and the measured temperature to the thermoelectric element to operate the thermoelectric element, Of the light emitting element Temperature control method of a light emitting element and controlling the degree constant.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14684797A JPH10335739A (en) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | Light emitting element module and its temperature control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14684797A JPH10335739A (en) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | Light emitting element module and its temperature control method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10335739A true JPH10335739A (en) | 1998-12-18 |
Family
ID=15416890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14684797A Withdrawn JPH10335739A (en) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | Light emitting element module and its temperature control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10335739A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010192871A (en) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Silitek Electronic (Guangzhou) Co Ltd | Light emitting diode chip with temperature sensor pattern, and method of manufacturing same |
| JP2010287597A (en) * | 2009-06-09 | 2010-12-24 | Anritsu Corp | Semiconductor layer module and raman amplifier having the same |
| JP2011023383A (en) * | 2009-07-13 | 2011-02-03 | Anritsu Corp | Semiconductor laser module and raman amplifier equipped with the same |
| CN111668337A (en) * | 2020-05-19 | 2020-09-15 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | Detector, manufacturing method thereof and detecting device |
-
1997
- 1997-06-04 JP JP14684797A patent/JPH10335739A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010192871A (en) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Silitek Electronic (Guangzhou) Co Ltd | Light emitting diode chip with temperature sensor pattern, and method of manufacturing same |
| JP2010287597A (en) * | 2009-06-09 | 2010-12-24 | Anritsu Corp | Semiconductor layer module and raman amplifier having the same |
| JP2011023383A (en) * | 2009-07-13 | 2011-02-03 | Anritsu Corp | Semiconductor laser module and raman amplifier equipped with the same |
| CN111668337A (en) * | 2020-05-19 | 2020-09-15 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | Detector, manufacturing method thereof and detecting device |
| CN111668337B (en) * | 2020-05-19 | 2024-02-02 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | Detector, manufacturing method thereof and detection device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6508585B2 (en) | Differential scanning calorimeter | |
| US6112525A (en) | Cooling unit | |
| JP5736226B2 (en) | Method for determining the temperature of a power semiconductor | |
| AU587619B2 (en) | Flow meter | |
| US6301278B2 (en) | Semiconductor laser devices | |
| US20020190337A1 (en) | Method and apparatus for the sensing of a temperature and/or the provision of heat | |
| JP2006278361A (en) | Semiconductor light-emitting device module | |
| US7064568B2 (en) | Optical testing of integrated circuits with temperature control | |
| JP2677735B2 (en) | Hybrid integrated circuit device | |
| JPH08335747A (en) | Light emitting element module and its manufacture | |
| JPH10335739A (en) | Light emitting element module and its temperature control method | |
| KR20120129137A (en) | Temperature Measuring Method using Thermistor | |
| US6829263B1 (en) | Semiconductor laser | |
| JP3946964B2 (en) | Semiconductor test apparatus and test method | |
| US8294247B2 (en) | High-power device having thermocouple embedded therein and method for manufacturing the same | |
| JPH1090077A (en) | Temperature control element and electronic apparatus employing it | |
| JPH04359445A (en) | Heat-test probing apparatus | |
| JP3284731B2 (en) | Wiring evaluation device and method of using the same | |
| JP2003098012A (en) | Temperature measuring device and gas concentration measuring device using it | |
| JPH11354829A (en) | Optical semiconductor element | |
| JPH06151537A (en) | Evaluation for life of wiring | |
| JPH05315707A (en) | Laser diode module | |
| JPS61247083A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS62220850A (en) | Atmosphere detector | |
| US20180341281A1 (en) | Temperature control of components on a substrate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040907 |