JPS6018985A - 発光装置 - Google Patents

発光装置

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JPS6018985A
JPS6018985A JP58126044A JP12604483A JPS6018985A JP S6018985 A JPS6018985 A JP S6018985A JP 58126044 A JP58126044 A JP 58126044A JP 12604483 A JP12604483 A JP 12604483A JP S6018985 A JPS6018985 A JP S6018985A
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JP
Japan
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solder
submount
heat block
semiconductor laser
reservoir
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「さかき」　重雄
Shigeo Sakaki
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Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は搭載技術、特に半導体レーザを構成するチップ
の搭載技術に適用して有効な技術に関するＯ 〔背景技術〕 オーディオディスク、ビデオディスク、光通信等の発光
源として発光半導体装置が使用されている。
たとえば、オーディオディスク用発光半導体装置として
、１９８１年９月１４日付の日経エレクトロニクスの１
３８〜１５１頁に示すように〜銅のステムに固定した銅
のポストの主面に半導体レーザ素子〔チップ〕をシリコ
ンまたは銅のサブマウントを介して固定し、かつ透明な
ガラス板を取り付けて窓を構成した金属製のキャップを
ステムに気密的に取りイ」けてチップ等の気密封止をし
た構造が知られている。また、同様のパッケージ（封止
）構造の半導体レーザ装置がビデオディスク用にも使用
されている（１９８１年１２月２１日付、日経メカニカ
ルの９５頁）。この文献にも記載されているが、半導体
レーザを距離計の光源としても使用している。そして、
これらの半導体し〜ザ装置はビデオディスク等の光学系
に合うように組み込まれる。
ところで、本出願人も同様に前記キャンプ封止の半導体
レーザ装置を開発している。しかし、その組立において
は、下記のような理由から、光学系におけるレーザ光の
取り込み効率が低いという問題点が生ずるということが
本発明者によってあきらかとされた。すなわち、半導体
レーザ装置の組立は、第１図に示すように、半導体レー
ザ素子（チップ）１があらかじめ固定されたサブマウン
ト２を、ソルダ３を表面に付着させておいたヒルドブロ
ック４上に載置し、その後、加熱して一時的にソルダ３
を溶かすことによってサブマウント２をヒートブロック
４に固定する方法を採用している。この接合の際、サブ
マウント２に、は所定の荷重を加え、サブマウント全域
が均一にヒートブロック４に接着するようにしている。
しかし、このような加圧接着のため、ソルダ３が同図に
示すようにサブマウント２の端面から外み出すおそれが
ある。また、キャップ封止時にガラス板５がソルダ３の
突出部６に接触すると厚さ０．１ｍと薄いガラス板５が
割れることもある。このため、チップ１の先端面とガラ
ス板５との間隔を、たとえば０．５ｍｒＲ以内にするこ
とは、ソルダ３の突出部のはらつきの点から見てできな
い。そこで光学系へのレーザ光の取り込み効率は、たと
えば１０％程度と低くなる。また、本発明者の実験によ
れば、光学系とチップとの距離をより短かくすることに
よって、光学系における光取り込み効率が向上すること
を確認している。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、被搭載物をソルダによって搭載体に固
着搭載する技術において、ソルダが被搭載物の周縁に外
み出さないように搭載する技術を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、透明ガラス板によって形成
されるキャップの窓に対峙するヒートブロックに半導体
レーザ素子を固定したサブマウントをソルダによって固
着搭載する技術において、サブマウントの周囲にソルダ
を太きく突出させることのない搭載技術を提供すること
により、半導体レーザ装置を実装した機器における光取
り込み効率の向上を図ることＩｃある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかｌｃ’ｚる
であろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、窓に対峙するヒートブロックの側面に半導体
レーザ素子を固定したザブマウントをソルダ九よって固
着搭載する技術１ｃおいて、あらかＬ）６ヒートブロツ
クのサブマウント搭載領域に貫通した孔からなるソルダ
溜まりを設けておき、このソルダ溜まりにソルダを充填
しておく。その後、サブマウントを搭載領域に供給する
とともに、ソルダを加熱して溶融させ１サブマウントの
下面にソルダを接融させてソルダのサブマウントに対す
る濡れ性により、ソルダをサブマウントの下面全域に吸
い上げて固定することから、ソルダは接合に必要にして
充分な量となってサブマウントの縁から突出しない。こ
の結果、チップとガラス板との間隔はたとえば０．ＩＭ
と近接させることができ、完成品となった半導体レーザ
装置とこれを組み込んだ機器の光学系における光取り込
み率の向上が達成できるものである。
〔実施例１〕 第２図は本発明の一実施例による半導体レーザ装置の一
部を切り欠いた状態の斜視図、第３図ｔａｒ〜ＩｃＩは
同じくサブマウント９搭載方法を示す断面図である。第
３図ｔｄｌは、第３図（ａ）の平面図である。
半導体レーザ装置は、矩形の銅製のステム７の上面（主
面）中央部に銅製のヒートプロ、ツク４を鑞材で固定し
た構造となっている。ヒートプロ・ツク４の一側面には
サブマウント２を介して半導体レーザ素子１が固着され
ている。こ、の半導体レーザ素子１はその上端および下
端からそれぞれレーザ光８を出射する。上方に向かうレ
ーザ光８は各種用途に用いられ、下方に向かうレーザ光
８は光強度の検出用に用いられる。したがって・このレ
ーザ光８を検出するディテクタ用の受光素子９が、ステ
ム７の上面に固定されている・ また、ステム７にはり−ド１１が絶縁体１２を介して２
本貫通固定されている。これらリード１１はワイヤ１３
によりてそれぞれ半導体レーザ素子１および受光素子９
の電極に接続されている。また、ステム７の上面中央部
には透明なガラス板５によって窓１４を形成した金属製
のキャップ１５が気密的に取り付けられ、ヒートブロッ
ク４．受光素子９．リード１１等を封入している。さら
に為キャップ１５から露出するステム７の両端部には実
装時の取り付けの除用いる取付孔１６が設けられている
。
ところで、被搭載体であるサブマウント２は第３図（ａ
）〜ｔｅＪで示すような搭載方法によって搭載体である
ヒートブロック４に搭載されている。すなわち、ヒート
ブロック４の主面の一端側のサブマウントを取り付ける
搭載体領域の中央部は、同図ｔａｌで示すように、あら
かじめ数ｍｍφの直径のソルダ溜まり１７が設けられて
いる。このソルダ溜まり１７Ｆｓｔヒートブロツク４の
裏面にまで達した貫通孔となっている。
そこで、あらかじめ前記のソルダ溜まり１７にＡｕＳｎ
、あるいはＰｂ５ｎ等からなるソルダ３を充填しておく
。この際、ソルダ溜まり１７は数ｍｍφと小さくソルダ
３が入り難いから、ソルダ溜まり１７の上端部に固形の
ソルダ等を載せ一加熱し℃ソルダを溶かし、特に限定さ
ねないがノ（キューム工具１８を用いてソルダ溜まり１
７の下方から溶融したソルダ３をソルダ溜まり１７に吸
引して導くように−することか望しい。また、ソルダ３
は、その後のサブマウント２の接着搭載が確実に行なえ
るように−（−るために、ソルダ溜まり１７σ〕上端か
ら上方にわずか盛り上がらせておくようにする。
つぎに、同図［（Ｊに示すように、常用のコレ、ト等を
用いてサブマウント２を保持し、ヒートブロック４の搭
載領域にサブマウント２を供給する。
仁のサブマウント２の供給に先立って、ヒートブロック
４を部分的に加熱してソルダ溜寸り１７のソルダ３を溶
融させる。そして、コレ、ｈ等で保持したサブマウント
２を、搭載領域に押し付けずに単に載置するように位置
決めして供給する。ソルダ３は溶けてソルダ溜まり１７
上に表面張力等によって盛り上がっているので、サブマ
ウント２の下面中央に付着した溶けたソルダ３は毛細管
現象によってヒートブロック４とサブマウント２との間
の間隙を進んでサブマウント２の下面全域に拡がる。そ
して、ソルダ３が′リープマ１クント２の周縁罠達する
とソルダ３の表面張力によってソルダ３の供給が停止す
る。このソルダ３の供給は、毛細管現象によって自動的
にソルダ溜まり１７からソルダ３を吸い上り゛ることに
よって行なわれる。
したがって、ソルダ３はサブマウント２０周縁から大き
く外み出すことはなくなる。なお、加熱を停止すれば、
前記ソルダ３は硬化し、チヅプ１を固定した°す“ブマ
ウント２はヒートブ［フック４にソルダ３によって固定
される。
このようなサブマウント２の搭載技術によれば、サブマ
ウント２０周縁からのソルダ３の突出は、サブマウント
２とヒートブロック４との間隔が０．５ｍｍ前後と小さ
くソルダ露出部の表面張力による盛り上がりσ）みであ
るため、極めて少ない。また〜ヒートブロック４の先端
とキャップ１５のガラス板５との間隔を０．ｌＴ１１１
１の間隙として組み立てを行なっても、ヒートブロック
４およびサブマウント２の界面から突出するソルダ３に
ガラス板５が接触することはなく、ガラス板５の接触に
よる割れは発生しないことも実証された。
〔実施例２〕 第４図はサブマウントの他の搭載状態を示した平面図で
ある。この実施例では、ヒートプロ、ツク４に設けるソ
ルダ溜まり１７を長溝構造とし・かつ溝の両端をサブマ
ウント搭載領域から外れて突出させた例である。この例
では、あらかじめソルダ溜まり１７に収容されたソルダ
３は、サブマウント２の搭載時に両端部分が大気に開放
されているため、ソルダ３の濡れ性（表面張力および毛
細管現象）によってサブマウント２の下面全域に拡がり
、前記実施例同様にソルダによる大きな突出部を形成す
ることなくサブマウント２の搭載ができる・ 〔実施例３〕 第５図はサブマウントの他の搭載状態な示した断面図で
ある。この例ではヒートブロック４の先端側のサブマウ
ント搭載面縁な傾斜させるように切り欠いておき、ソル
ダ３がサブマウント２の下面忙滲み出てきた際、広い空
間部分に拡げさせることで、ソルダ３の突出を前記実施
例１よりもさらに小さくすることができる。
〔効　果〕
（υ　本発明の搭載技術によれば、被搭載物の周縁から
ソルダを大きく突出させることなく搭載物に固着搭載す
ることができる。
（２）本発明の搭載技術をガラス板の近傍でサブマウン
トをヒートブロックに固定する構造の半導体レーザ装置
の製造技術に適用すれば、ヒートブロックとサブマウン
トの接合部分からのソルダの突出は殆んどないことから
、サブマウントに固定された半導体レーザ素子とガラス
板との間隔をたとえばＱ、ｌ　ｍｍと小さくすることが
できる。この結果、半導体レーザ装置とこれを組み込ん
だ機器の光学系との間の光伝達効率、すなわち機器にお
ける光取り込み効率がたとえば第１図のものの１０％に
比較して４０％と大幅に増大する。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、実施例１の
ように貫通したソルダ溜りは必ずしも搭載領域の中心で
はなくともよく、また、円形孔に替えてスリットとし℃
も同様な効果が得られる。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体レーザ装置製
造技術に適用した場合について説明したが１それに限定
されるものではなく−たとえば、他の半導体装置製造に
おけるチップ搭載技術、あるいは単に被搭載物をソルダ
によって搭載物に搭載する技術に適用することもできる
。
【図面の簡単な説明】
第１図はサブマウントの接続不良状態を示す断面図、 第２図は本発明の一実施例による半導体レーザ装置の一
部を切り欠いた状態の斜視図、第３図（ａ）〜ｌ（Ｊは
本発明の一実施例によるサブマウント搭載方法を示す断
面図・ 第３図ｔｄ）は、第３図１８）の平面図、第４図は他の
実施例によるサブマウント搭載状態を示す平面図・ 第５図はさらに他の実施例によるサブマウント搭載状態
を示す断面図である。 １・・半導体レーザ素子（チップ）、２・・・サブマウ
ント、３・・・ソルダ、４・・・ヒートブロック、５・
・・ガラス板、６・・突出部、７・・ステム、８・・・
レーザ光・　９・・・受光氷子、１０・・・受光素子取
付面・　１１・・・リード、１２・・・絶縁体、１３・
・ワイヤ、１４・・・窓、１５・・・キャップ、１６・
・取付孔、１７・・・ソルダ溜まり、１８・・・バキュ
ーム工具。 −店６ 第　１　図 １ 第　２　図 ４ 第　３　図　第　４　図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、　ヒートプロｌりにソルダを介して固定されたザブ
    マウントと、仁のサブマウントに固定された発光素子と
    を具備する発光装置であって、前記ヒートブロックのサ
    クマウント固定領域には、前記ヒートブロックとサブマ
    ウントとの固定に用いられるソルダの一部を収容するた
    めの凹部又は、前記ヒートブロックを貫通する貫通部が
    設けられていることを特徴とする発光装置。
JP58126044A 1983-07-13 1983-07-13 発光装置 Pending JPS6018985A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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