JPS62219672A - 光電子装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光電子装置、特に、受光素子とその出力端子
としてのリードとの電気的接続技術に関し、例えば、半
導体レーザ装置に利用して有効な技術に関する。

（従来の技術〕 光通信用光源あ□るいはディジタルオーディオディスク
、ビデオディスク等の情報処理装置用光源として、各種
構造の半導体レーザ装置が開発されている。例えば、デ
ィジタルオーディオディスク、ビデオディスク等の情報
処理装置用光源として、日経マグロウヒル社発行［日経
エレクトロニクスＪ　１９Ｂ１年９月１４日号、Ｐ１３
８〜１５２に記載されているような半導体レーザ装置が
知られている。

一般に、この種の半導体レーザ装置は、ステムの主面中
央に設けたヒートシンクにサブマウントを介して半導体
レーザ素子（レーザチ・ノブ）を固定するとともに、ス
テムの主面に取り付けられた受光素子でレーザ光の光強
度をモニタリングするようになっている。そして、使用
に供されるレーザ光はステム主面に取り付けられたキヤ
・ノブの天井部分の透明体が嵌め込まれている窓からパ
・ノケージ外に発光するようになっている。

ところで、このような構造の半導体レーザ装置において
、受光素子の受光面で反射したレーザ光が、キャップの
窓から出射して起こす遠視野像の乱れを防止する技術と
して、ステムに受光素子を傾斜させて固定し、受光面で
反射したレーザ光が前記キャップの窓に到達させないよ
うにした技術が開発（特開昭５５−１４８４８３号公報
記載の技術）されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

受光素子が傾斜されている構造の半導体レーザ装置にお
いては、受光素子のワイヤボンディング面がこれにワイ
ヤにより電気的に接続される出力端子としてのリードに
おけるワイヤボンディング面に対して傾斜することにな
るため、次のような問題点があることが、本発明者によ
って明らかにされた。

＋１１　　受光素子のワイヤボンディング面に対してボ
ンディング工具が垂直に当たらずに傾斜して当たるため
、そのボンディング状態が不適正になる。

（２）受光素子のボンディング面およびリードのボ直に
当たるように、ワイヤボンディング装置を構成した場合
、ボンディングステージを角度変更可能に構成する必要
があるため、構造が複雑になるとともに、作業時間が長
期化することにより、生産性が低下する。

本発明の目的は、生産性の低下を抑制しつつ適正なボン
ディング状態を得ることができる光電子を提供すること
にある。

本発明の前記ならびにその他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明らかになるであろう
。

〔問題点を解決するための手段〕

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
を説明すれば、次の通りである。

すなわち、リード側のワイヤボンディング面を受光素子
のワイヤボンディング面と平行になるように構成したも
のである。

〔作用〕

前記手段によれば、リード側のワイヤボンディング面と
受光素子のワイヤボンディング面とが平行になっている
ため、ステムを傾斜させることにより、双方のボンディ
ング面を同時に水平に支持することができる。その結果
、両ボンディング面のいずれにもボンディング工具を垂
直に当てることができるため、適正なワイヤボンディン
グ状態が得られることになる。

〔実施例〕

第１図（ａ）は本発明の一実施例である半導体レーザ装
置を示す一部切断斜視図、第１図（ｂ）は第１図（ａｌ
の要部拡大模式図、第２図はそのワイヤボンディング作
業に使用される装置を示す模式的な平面図、第３図は同
じく支持治具を示す斜視図、第４図は同支持治具の要部
を示す分解斜視図、第５図は同じく拡大部分縦断面図、
第６図は支持治具とステムとの位置関係を示す概念的平
面図、第７図はワイヤボンディング作業を示す部分側面
図である。

この実施例ではコンパクトディスク用光源となる半導体
レーザ装置に本発明を適用した例を示す。

半導体レーザ装置は第１図（８１、（ｂ）に示されるよ
うに、それぞれアセンブリの主体部品となる板状のステ
ムｌおよびこのステム１の主面側に気密固定されたキャ
ップ２とを備えている。ステム１は数ｍｍの厚さの円形
の金属板となっていて、その主面（上面）の中央部には
銅製のヒートシンク３が螺材等で固定されている。この
ヒートシンク３の側面にはサブマウント４を介して半導
体レーザ素子（レーザチップ）５が固定されている。レ
ーザチップ５は、例えば、幅が４００μｍ、長さが３０
０μｍ、高さが１００μｍとなっていて、レーザ光６を
発光する共振器は、レーザチップ５の表面から３〜５μ
ｍ程度の深さに位置している。

一方、ステム１の主面にはレーザチップ５の下端から発
光されるレーザ光６を受光し、レーザ光６の光出力をモ
ニタリングする受光素子７が固定されている。この受光
素子７はステム１の主面にコイニングされた傾斜面、例
えば、７度の角度を有する傾斜面８に図示しない接合材
を介して固定されている。受光素子７が傾斜されている
理由は、レーザチップ５から発光されたレーザ光６の受
光ツブの窓内に入らないようにすることによって、遠視
野像の乱れを生じさせなくするためである。

他方、ステム１には３本のリード９．１０および１１が
固定されている。１本のり−１９はステム１の裏面に電
気的および機械的に固定され、他の２本のリード１０．
１１はステム１を貫通されるとともに、絶縁性を有する
封着材としてのガラス１２を介してステム１に対し電気
的に絶縁されて固定されている。ステム１の主面に突出
する２本のリード１０．１１の上端はそれぞれワイヤ１
３．１４を介してレーザチップ５および受光素子７の各
電極に接続されている。

本実施例において、受光素子７に電気的に接続されてい
るリード１１の先端部には円錐形状部１５が傘形状に一
体成形されており、円錐形状部１５はその傾斜面が前記
受光素子７の傾斜と平行になるようにその頂角を設定さ
れている。ちなみに、この円錐形状部１５は丸棒材を切
断された後、一端部をすり鉢形状の雌型に相対的に押圧
させるプレス加工により一体的に成形される。そして、
この円錐形状部１５の傾斜面上に前記ワイヤ１４の一端
部が後述するようなワイヤボンディング作業によりボン
ディングされている。

また、ステム１の主面には窓１６を有する金属製のキャ
ップ２が気密的に固定されており、キャップ２はレーザ
チップ５およびヒートシンク３を気密封止している。窓
１６はキャップ２の天井部に設けた円形孔を透明なガラ
ス板１６ａで気密的に塞ぐことによって形成されている
。したがって、レーザチップ５の上°端から出射したレ
ーザ光６は、この透明なガラス板１６ａを透過してステ
ム１とキャップ２とによって形成されたパッケージ外に
放射される。ステム１の外周部分には、相互に対峙して
設けられる一対のＶ字状切欠部１７と、矩形状切欠部１
８が設けられ、組立時の位置決めに使用されるようにな
っている。

ところで、受光素子に接続されるリードの先端面がリー
ドの軸心に対して直角に形成されている場合、このリー
ドと受光素子とにワイヤをボンディングする際、ステム
の姿勢を変化させる必要に迫られる。けだし、ステムの
姿勢を変化させないと、受光素子がステム主面に対して
傾斜されていることにより、受光素子のボンディング面
にボンディング工具が垂直に当たらないため、適正なボ
ンディング状態が得られないからである。したがって、
受光素子にワイヤの一端部をボンディングする時にはス
テム主面を７度傾斜させ、このワイヤの他端部をリード
にボンディングする時には再びステムを水平に戻す必要
がある。

ところが、このようにステムの姿勢を変化させることは
、ワイヤボンディング装置の構造を複雑化させるばかり
でなく、その作業性やボンディング状態の品質および信
頼性を低下させ、生産性の低下を招く。すなわち、第１
ボンデイング後、第２ボンディング部に移行中にボンデ
ィングステージを変化させる構造は、ボンディング機構
との関連等により複雑化するとともに、ボンディング作
業時との遅れ等の問題が発生する。しかも、第１ボンデ
イング後、第２ボンディング部に移行中にボンディング
ステージが変化されると、第１ボンディング部により一
端を規制されたワイヤが捩れることになるため、ボンデ
ィング状態の品質および信頼性が低下することになる。

しかし、本実施例においては、リード１１の先端部に円
錐形状部１５が形成されており、この円錐形状部１５の
傾斜面にワイヤ１４が第２ボンデイングされるため、ス
テム１の姿勢を変化させる必要がなく、その結果、生産
性を良好にして適正なボンディング状態が得られること
になる。

次に、本実施例における受光素子７およびリード１１に
対するワイヤボンディング作業について説明する。

この作業に使用されるワイヤボンディング装置１９は第
２図に示されているように構成されており、ローダ部の
実カートリッジ２０Ａからブツシャ２１によって搬送路
２２に一枚宛送り出された後述する支持治具に対して、
ワイヤボンディングを行うようになっている。前記搬送
路２２上に送り出された支持治具は、移送機構２３にお
ける複数の爪２３ａに引っ掛けられてステージ２４上に
間欠移送される。このステージ２４では、支持治具に等
間隔に装着されたステム１の全てに対してワイヤボンデ
ィングが行われる。このワイヤボンディングは、前記ス
テージ２４の上方にアーム２５ａの先端のボンディング
工具２６を臨ませるワイヤボンディング機構２５によっ
て行われる。また、全てのステム１に対してワイヤボン
ディングが行われた支持治具は、前記移送機構２３によ
ってアンローディング用搬送路２７上に運ばれる。

このアンローディング用搬送路２７には空気噴射孔２７
ａが数列に亘って複数配設されていて、空気圧によって
支持治具をアンローダ部の空カートリツジ２０Ｂ内に送
り込むエアベアリングを構成している。

そして、ステージ２４および搬送路２２．２７は前記受
光素子７および円錐形状部１５における双方の傾斜面が
水平になるように、水平面に対して７度傾斜されて敷設
されている。但し、ステージ２４のみを７度傾斜させて
両脇の搬送路２２、２７を水平に敷設してもよい。

前記支持治具２８は、第３図および第４図に示されてい
るように、短冊形状の金属製のフレーム２９と、このフ
レーム２９の中央に沿って等間隔に穿たれた取付孔３０
に挿嵌された保持部３１とを備えている。保持部３１は
略段付円盤形状に形成されており、その下部の小径部３
２が前記取付孔３０内に挿入される。また、取付孔３０
は半円形状の孔に形成されているとともに、前記小径部
３２の断面形状もこれに対応した形状に形成されていて
、小径部３２を取付孔３０に挿入した場合、小径部３２
は回転せず、保持部３１は高精度に位置決めがなされる
ようになっている。取付孔３０から下方に突出した小径
部３２部分はＥ型止め輪３３が取り付けられ、フレーム
２９に保持部３１を固定するようになっている。

一方、前記保持部３１には三角形状の収容部３４が配設
されている。この収容部３４は、第６図に示されている
ように、３本のリード９．１０．１１の配置形状に対応
している。したがって、この収容部３４にステム１の３
本のリードを挿入すると、各リード９、ｌ０１１１は三
角形状の収容部３４の各頂点に位置するため、ステム１
は高精度に保持部３１、すなわちフレーム２９に位置決
めされる。この位置決めの再現性は高い。また、保持部
３１における収容部３４の近傍部分には永久磁石３５　
（希土類永久磁石）が嵌合されている。

したがって、収容部３４にリード９が挿入されるととも
に、その裏面が保持部３１上に載るステム１は、永久磁
石３５の磁力によって保持部３１に固定される。この永
久磁石３５の磁力は強く、ステム１が垂直方向に延在す
る姿勢となった場合でも保持部３１に対してその位置が
変わったり、あるいは脱落したりしない。また、永久磁
石３５の磁力によって保持部３１に固定されているステ
ム１は、人手によりあるいは自動機によって、ステム１
等を損傷させることなく、かつ簡単に引き抜くことがで
きる。

なお、フレーム２９の両側部分には、取付孔３０に対応
してガイド孔３６が設けられている。このガイド孔３６
はワイヤボンディング装置における搬送路２２．２７お
よびステージ２４上を移動する際の送りおよび位置決め
用のガイド孔として使用される。

ワイヤボンディング作業を受けるレーザ半導体装置はキ
ャンプ１６が未着装の状態で、第４図に示されているよ
うに、支持治具２８にセットされ、ローダ部の実カート
リッジ２０Ａに収納されている。ブツシャ２１によって
実カートリッジ２ＯＡから１枚宛送り出された支持治具
２８は移送機構２３によりステージ２４上に間欠移送さ
れる。

ステージ２４が所定の角度傾斜されているため、支持治
具２８にセットされているステム１における受光素子７
の上面およびリード１１の円錐形状部１５の錐面の一部
は、第７図に示されているように、このステージ２４に
おいていずれも水平状態に保持されることになる。

ここで、リード１１はステム１に封着材としてのガラス
１２よりに封着されているため、その周方向の向きを規
定することが困難である。しかし、リード１１の傾斜面
は円錐形状部１５によって作り出されているため、ステ
ム１が傾斜されると、リードの周方向の取り付は向きに
無関係に円錐形状部１５の一部において必ず水平面が現
出することになる。

このようにして、水平状態に保持された受光素子７上面
およびリード１１の錐面の一部に対して、第１および第
２ボンデイングが順次実施される。

このとき、ボンディング工具２６は受光素子７の第１ボ
ンディング面およびリード１１の第２ボンディング面の
いずれに対しても垂直に当たるため、適正なボンディン
グ状態がそれぞれ作り出されることになる。また、リー
ド１１側における第２ボンディング面である円錐形状部
１５は傘形状に形成されているため、十分な広さのボン
ディング面が確保され、その結果、適正なボンディング
状態が作り出されることになる。

セットされたステム１の全てについてワイヤボンディン
グ作業を実施された支持治具２８は、移送機構２３によ
ってアンローディング用搬送路２７に送り出され、アン
ローダ部の空カートリッジ２０Ｂに送り込まれる。

ちなみに、レーザチップ５とリード１０とを接続するワ
イヤ１３についてのボンディング作業は、支持治具２８
を垂直に立てた状態で実施される。

すなわち、この状態において、レーザチップ５の第１ボ
ンディング面およびリード１０の第２ボンディング面と
はいずれも水平状態になるため、双方について適正なボ
ンディング状態が確保される。

このとき、ステムｌは垂直状態になるが、永久磁石３５
によって支持治具２８に確実に保持されているため、脱
落や遊動が生ずることはない。

レーザチップ５とリード１０とを接続するワイヤ１３に
ついてのボンディング作業は、受光素子７とリード１１
とを接続するワイヤ１４についてのボンディング作業以
後に行ってもよいし、以前に行ってもよい。この場合、
両ワイヤ１３と１４とをそれぞれボンディングするため
のステージおよびボンディング機構を互いに隣り合わせ
に設備して、支持治具についてのローディングおよびア
ロ ンローディングが一度で済むように構成することが望ま
しい。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

＋１１　　リードの先端部に錐形状部をワイヤボンディ
ング面が受光素子側のワイヤボンディング面と平行にな
るように構成することにより、ステムを傾斜させること
によって双方のボンディング面の水平状態を同時に作り
出させることができるため、双方のボンディング面のい
ずれにもボンディング工具をそれぞれ垂直に当てること
ができ、その結果、いずれについても適正なワイヤボン
ディング状態を得ることができる。

（２）　　双方のボンディング面の水平状態を同時に作
り出すことにより、第１ボンデイングから第２ボンデイ
ングへの移行中にボンディングステージを傾斜させなく
て済むため、ワイヤボンディング装置の構造の複雑化を
抑制することができるとともに、作業性の低下やワイヤ
の捩れ等を防止することができ、その結果、生産性の低
下を防止することができる。

（３）　　リードに錐形状部を形成することによってそ
のワイヤボンディング面が受光素子側のそれと平行にな
るように構成することにより、錐面の一部が必ず受光素
子側のボンディング面と平行になるため、リードの周方
向の向きを規制することなくして、双方のボンディング
面の水平状態を作り出すことができ、リードのガラス封
着を実現することができる。

（４）錐形状部を傘形状に形成することにより、その錐
面が構成するワイヤボンディング面を拡大することがで
きるため、適正なボンディング状態の確保を一層確実化
させることができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前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。

例えば、第８図に示すようにリード１１のステム１への
固定は、リード封止用ガラス１２をリード１１の先端に
ある円錐形状部１５のつけ根まで位置させると、ワイヤ
ボンディング時のリード強度を向上でき、良好なワイヤ
ボンディングができる。

錐形状部１５は円錐形状に形成するに限らず、第９図に
示すように多角錐形状に形成した多角錐形状部１５Ａと
してもよいし、傘形状に形成するに限らず、第１０図に
示すようにリードと同径の錐形状とした錐形状部１５Ｂ
または第１１図に示すように台形錐形状に形成した台形
錐形状部１５Ｃとしてもよい。

ワイヤボンディング作業はステムを支持治具にセットし
て実施するに限らず、単体にて実施してもよい。

使用するワイヤボンディング装置に何等限定のないこと
は勿論である。

さらに、第１図におけるリード１０．１１の配置を逆に
しても良い。また、矩形状切欠部１８の位置をヒートシ
ンク１３の後に設けてもよい。また、キャップ２の位置
決めのための凸部をステム１の表面に形成し、キャップ
２を嵌め込むように位置決めしてもよい。

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に
適用した場合について説明したが、それに限定されるも
のではなく、少なくとも本発明は互いに傾斜するワイヤ
ボンディング面を有する電子装置全般に適用することが
できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。

リードをそのワイヤボンディング面が受光素子側のそれ
と平行になるように構成することにより、双方のボンデ
ィング面の水平状態を同時に作り出させることができる
ため、双方のボンディング面にボンディング工具をそれ
ぞれ垂直に当てることができ、両方のボンディング面に
ついて適正なボンディング状態を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌは本発明の一実施例である半導体レーザ装
置を示す一部切断斜視図、 第１図中）は第１図＋ａｌの要部拡大模式図、第２図は
そのワイヤボンディング作業に使用される装置を示す模
式的な平面図、 第３図は同じく支持治具を示す斜視図、第４図は同支持
治具の要部を示す分解斜視図、第５図は同じく拡大部分
縦断面図、 第６図は支持治具とステムとの位置関係を示す概念的平
面図、 第７図はワイヤボンディング作業を示す部分側面図、 第８図は本発明の他の例を示す一部断面側面図、第９図
は円錐形状部の他の例を示す平面図および側面図、 第１０図は円錐形状部のさらに他の例を示す平面図およ
び側面図、 第１１図は円錐形状部のさらに他の例を示す平面図およ
び側面図である。 １・・・ステム、２・・・キャップ、３・・・ヒートシ
ンク、４・・・サブマウント、５・・・半導体レーザ素
子（レーザチップ）、６・・・レーザ光、７・・・受光
素子、８・・・傾斜面、９．１０．１１・・・リード、
１２・・・リード封着用ガラス、１３．１４・・・ワイ
ヤ、１５・・・円錐形状部、１５Ａ・・・多角錐形状部
、１５Ｂ・・・錐形状部、１５Ｃ・・・台形錐形状部、
１６・・・窓、１６ａ・・・ガラス板、１７・・・ｖ字
状切欠部、１８・・・矩形状切欠部、１９・・・ワイヤ
ボンディング装置、２ＯＡ、２０Ｂ・・・カートリッジ
、２１・・・ブツシャ、２２・・・搬送路、２３・・・
移送機構、２３ａ・・・爪、２４・・・ステージ、２５
・・・ワイヤボンディング機構、２５ａ・・・アーム、
２６・・・ボンディング工具、２７・・・アンローディ
ング用搬送路、２７ａ・・・空気噴射孔、２８・・・支
持治具、２９・・・フレーム、３０・・・取付孔、３１
・・・保持部、３２・・・小径部、３３・・・Ｅ型止め
輪、３４・・・収容部、３５・・・永久磁石（希土類永
久磁石）、３６・・・ガイド孔。 第　　１　　図 （ａ−）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ワイヤによって受光素子に電気的に接続されている
   リードが、そのワイヤボンディング面が前記受光素子の
   ワイヤボンディング面と平行になるように構成されてい
   ることを特徴とする光電子装置。 ２、リードのワイヤボンディング面が、リードの先端の
   形成されている錐形状部により構成されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の光電子装置。 ３、錐形状部が、円錐形状に形成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の光電子装置。 ４、錐形状部が、多角錐形状に形成されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の光電子装置。 ５、錐形状部が、傘形状に形成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項または第３項または第４項記
   載の光電子装置。 ６、発光素子と、前記発光素子から発光された光を受光
   する受光素子と、前記発光素子とワイヤを介して電気的
   に接続されたリードと、前記受光素子とワイヤを介して
   電気的に接続された他のリードとを有し、前記発光素子
   のワイヤボンディング面と前記受光素子のワイヤボンデ
   ィング面とが所望の角度を有しており、前記ワイヤによ
   って前記受光素子に電気的に接続されている前記リード
   が、そのワイヤボンディング面が前記受光素子のワイヤ
   ボンディング面と平行になるように構成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子装置。