JPS63143890A - 光素子実装基板 - Google Patents
光素子実装基板Info
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- JPS63143890A JPS63143890A JP61290611A JP29061186A JPS63143890A JP S63143890 A JPS63143890 A JP S63143890A JP 61290611 A JP61290611 A JP 61290611A JP 29061186 A JP29061186 A JP 29061186A JP S63143890 A JPS63143890 A JP S63143890A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4292—Coupling light guides with opto-electronic elements the light guide being disconnectable from the opto-electronic element, e.g. mutually self aligning arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/0235—Method for mounting laser chips
- H01S5/02375—Positioning of the laser chips
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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。
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）
本発明は端面発光形光半導体素子と、光導波路を有する
基板との間を無調整で、かつ高精度に位置合わせする技
術に関するものである。
基板との間を無調整で、かつ高精度に位置合わせする技
術に関するものである。
（従来の技術）
第７図は従来の端面発光形光半導体素子を基板に実装す
る構造を示した斜視図であって、１は端面発光形光半導
体素子である端面発光形半導体レーザ素子、２は半導体
レーザ素子の活性層、３は半導体レーザ素子上の電極に
設けた接続子、４ａは基板側の電極、６は基板、７は光
導波路、１５は基板に設けた凹部をそれぞれ示す。この
構造では半導体レーザ素子１の活性層２で発光した光を
基板６上に形成した光導波路へ導くため、光導波路７を
有する基板６に、半導体レーザ素子１より僅かに大きな
凹部を設け、かつ基板６の凹部に電極４ａを設け、半導
体レーザ素子ｌ上の電極に設けたはんだ接続子３によっ
て半導体レーザ素子１と基板６とを接続する構造となっ
ている。このため活性層２の位置と光導波路７の光軸位
置との位置合わせは、はんだ接続子３が熔融加熱時に生
ずる自己整合機能によって行われる。
る構造を示した斜視図であって、１は端面発光形光半導
体素子である端面発光形半導体レーザ素子、２は半導体
レーザ素子の活性層、３は半導体レーザ素子上の電極に
設けた接続子、４ａは基板側の電極、６は基板、７は光
導波路、１５は基板に設けた凹部をそれぞれ示す。この
構造では半導体レーザ素子１の活性層２で発光した光を
基板６上に形成した光導波路へ導くため、光導波路７を
有する基板６に、半導体レーザ素子１より僅かに大きな
凹部を設け、かつ基板６の凹部に電極４ａを設け、半導
体レーザ素子ｌ上の電極に設けたはんだ接続子３によっ
て半導体レーザ素子１と基板６とを接続する構造となっ
ている。このため活性層２の位置と光導波路７の光軸位
置との位置合わせは、はんだ接続子３が熔融加熱時に生
ずる自己整合機能によって行われる。
一般に、はんだ接続子３を用いた実装構造では、接続子
３の自己整合機能は第７図中Ｙ−Ｚ平面の位置合わせに
有効に寄与するので、端面発光形半導体レーザ素子１等
を無調整で実装するのに適している。
３の自己整合機能は第７図中Ｙ−Ｚ平面の位置合わせに
有効に寄与するので、端面発光形半導体レーザ素子１等
を無調整で実装するのに適している。
はんだ接続子は、はんだ蒸着やはんだメッキ等によって
形成されるが、この場合はんだ接続子の高さ精度が十分
に得られず、１０％程度の偏差を生ずる。一般に半導体
レーザ素子の活性層と光導波路の光軸との位置合わせ精
度は、数μｍ程度に抑える必要があるが、はんだ接続子
の所望な高さを１００μ−とすると、はんだ接続子形成
時には１０μｍもの偏差を住じ、光軸合わせができなく
なる。このためＸ−Ｚ平面の位置合わせには不向きであ
る。
形成されるが、この場合はんだ接続子の高さ精度が十分
に得られず、１０％程度の偏差を生ずる。一般に半導体
レーザ素子の活性層と光導波路の光軸との位置合わせ精
度は、数μｍ程度に抑える必要があるが、はんだ接続子
の所望な高さを１００μ−とすると、はんだ接続子形成
時には１０μｍもの偏差を住じ、光軸合わせができなく
なる。このためＸ−Ｚ平面の位置合わせには不向きであ
る。
第８図はこのことを端的に示す例であって、第７図のＸ
−Ｚ平面の断面図である。ここで４ｂは端面発光形半導
体レーザ素子ｌ上に設けた電極、３ａ。
−Ｚ平面の断面図である。ここで４ｂは端面発光形半導
体レーザ素子ｌ上に設けた電極、３ａ。
３ｂははんだ接続子である。この例は、はんだ接続子３
ａ、 ３ｂの高さ精度が所望の高さを得られなかった場
合の接続断面を示したもののであり、活性層２の位置と
光導波路７の光軸位置との間にδＸの位置ずれを生じて
いる。この位置ずれ量δＸは前述したように通常１１０
１Ｉであるので、半導体レーザ素子１と光導波路７間の
結合損失は数十ｄＢにも達し、端面発光形半導体レーザ
素子ｌの実装には適用できない欠点を有している。
ａ、 ３ｂの高さ精度が所望の高さを得られなかった場
合の接続断面を示したもののであり、活性層２の位置と
光導波路７の光軸位置との間にδＸの位置ずれを生じて
いる。この位置ずれ量δＸは前述したように通常１１０
１Ｉであるので、半導体レーザ素子１と光導波路７間の
結合損失は数十ｄＢにも達し、端面発光形半導体レーザ
素子ｌの実装には適用できない欠点を有している。
また接続子３を用いた従来法の場合、半導体レーザ素子
ｌの活性層２で生じた熱は、半導体レーザ素子、接続子
を介して基板に伝わる。半導体レーザの基板材料は１ｎ
−ｐ、ＧａＡｓ等で構成されるが、これら材料の熱伝導
率はＳｉに比べ１１５程度と低く、かつ半導体レーザ素
子、接続子を介して基板に伝わるので、放熱経路は数百
μｍと長い。このため活性層２近傍の半導体レーザ素子
１の表面を基板６に、はんだ材料等を用いて搭載するＬ
！ｐ−５ｉｄｅ Ｄｏｗｎマウント法（放熱経路は２〜
３μｌ１１）に比べて、熱抵抗は数十倍高く、高出力な
半導体レーザ素子１を実装できない欠点を有している。
ｌの活性層２で生じた熱は、半導体レーザ素子、接続子
を介して基板に伝わる。半導体レーザの基板材料は１ｎ
−ｐ、ＧａＡｓ等で構成されるが、これら材料の熱伝導
率はＳｉに比べ１１５程度と低く、かつ半導体レーザ素
子、接続子を介して基板に伝わるので、放熱経路は数百
μｍと長い。このため活性層２近傍の半導体レーザ素子
１の表面を基板６に、はんだ材料等を用いて搭載するＬ
！ｐ−５ｉｄｅ Ｄｏｗｎマウント法（放熱経路は２〜
３μｌ１１）に比べて、熱抵抗は数十倍高く、高出力な
半導体レーザ素子１を実装できない欠点を有している。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は、従来２軸方向のみで無調整位置合わせ可能で
あった端面発光形光半導体素子と光導波路との位置合わ
せを改良し、３軸方向すべて無調整位置合わせ可能な端
面発光形光半導体素子の実装基板を提供することにある
。
あった端面発光形光半導体素子と光導波路との位置合わ
せを改良し、３軸方向すべて無調整位置合わせ可能な端
面発光形光半導体素子の実装基板を提供することにある
。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、光導波路と凹部に設けた電極を有する光素子
実装基板の前記凹部内に、凸部を設け、かつこの凸部の
高さは前記光導波路の位置より低い所定の高さとする。
実装基板の前記凹部内に、凸部を設け、かつこの凸部の
高さは前記光導波路の位置より低い所定の高さとする。
大胤盟上
第１図は本発明の第１の実施例の斜視図であって、１は
端面発光形光半導体素子である端面発光形半導体レーザ
素子、２は半導体レーザ素子の活性層、３ははんだ接続
子、４ａは光素子実装基板側の電極、５は光素子実装基
板の凹部に設けた凸部、６は光導波路を有する光素子実
装基板、７は光導波路、１５は光素子実装基板に設けた
凹部をそれぞれ示す。また第２図は光導波路７を有する
光素子実装基板と、接続子３ををする半４体レーザ素子
１とを接続する前の状態を示し、光素子実装基板６上に
設けた凸部５の構造をわかり易く示した斜視図である。
端面発光形光半導体素子である端面発光形半導体レーザ
素子、２は半導体レーザ素子の活性層、３ははんだ接続
子、４ａは光素子実装基板側の電極、５は光素子実装基
板の凹部に設けた凸部、６は光導波路を有する光素子実
装基板、７は光導波路、１５は光素子実装基板に設けた
凹部をそれぞれ示す。また第２図は光導波路７を有する
光素子実装基板と、接続子３ををする半４体レーザ素子
１とを接続する前の状態を示し、光素子実装基板６上に
設けた凸部５の構造をわかり易く示した斜視図である。
この構造では半導体レーザ素子１の活性Ｎ２で発光した
光を、光素子実装基Ｆｉ６上に形成した光導波路７へ導
くため、光導波路７を有する光素子実装基板６に、半導
体レーザ素子１より僅かに大きな凹部１５を設け、凹部
１５上に半導体レーザ素子ｌ上の電極と接続子３で接続
するための電極４ａを設け、かつ半導体レーザ素子ｌの
中心近傍部分には端面発光形光半導体素子の発光面と光
導波路との光軸位置が合うような高さを有する凸部を設
けたものである。よって、半導体レーザ素子ｌが凸部５
を跨ぎ、かつ半導体レーザ素子１と凸部５とが、つきあ
たった状態で接続子３によって光素子実装基板６に接続
される。
光を、光素子実装基Ｆｉ６上に形成した光導波路７へ導
くため、光導波路７を有する光素子実装基板６に、半導
体レーザ素子１より僅かに大きな凹部１５を設け、凹部
１５上に半導体レーザ素子ｌ上の電極と接続子３で接続
するための電極４ａを設け、かつ半導体レーザ素子ｌの
中心近傍部分には端面発光形光半導体素子の発光面と光
導波路との光軸位置が合うような高さを有する凸部を設
けたものである。よって、半導体レーザ素子ｌが凸部５
を跨ぎ、かつ半導体レーザ素子１と凸部５とが、つきあ
たった状態で接続子３によって光素子実装基板６に接続
される。
このためＹ−Ｚ平面の位置合わせは接続子３の自己整合
機能によって行われ、Ｘ−Ｚ平面の位置合わせは、光半
導体レーザ素子ｌと表面の高さ精度を正確に出した前記
凸部５とのつきあてによって行われるので、ｘ−ｙ−ｚ
の３軸の位置合わせを無調整で行うことができる。なお
前記凸部５の頂面の高さ精度は、Ｒ１ε（Ｒｅａｃｔｉ
ｖｅ Ｉｏｎ Ｉｔｃｈｉｎｇ）等を用いることにより
、容易にサブミクロン以下に抑えることができる。
機能によって行われ、Ｘ−Ｚ平面の位置合わせは、光半
導体レーザ素子ｌと表面の高さ精度を正確に出した前記
凸部５とのつきあてによって行われるので、ｘ−ｙ−ｚ
の３軸の位置合わせを無調整で行うことができる。なお
前記凸部５の頂面の高さ精度は、Ｒ１ε（Ｒｅａｃｔｉ
ｖｅ Ｉｏｎ Ｉｔｃｈｉｎｇ）等を用いることにより
、容易にサブミクロン以下に抑えることができる。
第３図（第１図のＸ−Ｙ断面）は、半導体レーザ素子１
からの放熱性能を向上するため、半導体レーザ素子ｌの
表面と凸部５の頂面との間を、熱伝導性に優れた部材１
０で固着したものである。この構造では半導体レーザ素
子１の活性層２で生じた熱は活性層２の直下の熱伝導性
部材ＩＯを介して凸部５に伝わるので、放熱経路を数μ
ｍ程度に抑えることができ、従来のＵｐ−ｓｉｄｅ Ｄ
ｏ％１ｎマウント法と同等の熱抵抗値が得られる。よっ
て、高出力な半導体レーザ素子１を無調整で実装するこ
とができる。
からの放熱性能を向上するため、半導体レーザ素子ｌの
表面と凸部５の頂面との間を、熱伝導性に優れた部材１
０で固着したものである。この構造では半導体レーザ素
子１の活性層２で生じた熱は活性層２の直下の熱伝導性
部材ＩＯを介して凸部５に伝わるので、放熱経路を数μ
ｍ程度に抑えることができ、従来のＵｐ−ｓｉｄｅ Ｄ
ｏ％１ｎマウント法と同等の熱抵抗値が得られる。よっ
て、高出力な半導体レーザ素子１を無調整で実装するこ
とができる。
スｍ
第４図は本発明の第２の実施例の斜視図であって、８は
光素子実装基板の凹部に設けた凸部を示したものである
。この構造は凸部８の長さを半導体レーザ素子ｌの長さ
より小さくしたものである。
光素子実装基板の凹部に設けた凸部を示したものである
。この構造は凸部８の長さを半導体レーザ素子ｌの長さ
より小さくしたものである。
この実施例においてもＸ−Ｙ−２３軸に行う位置合わせ
は、第１の実施例と同様に無調整で行うことができるこ
とは言うまでもないが、この実施例は特に半導体レーザ
素子１の表面と凸部８の頂面との間を、熱伝導性に優れ
た部材１０（第６図参照）で固着する場合に有効である
。すなわち第１の実施例の場合では、固着時に熱伝導性
に優れた部材１０がはみ出し、半導体レーザ素子１の活
性層２近傍を覆い、発光を妨げることがある。しかしこ
の実施例では凸部８の長さを半導体レーザ素子１の長さ
より小さくしているので、固着時に熱伝導性に優れた部
材１０がはみ出しても、半導体レーザ素子１の活性層２
近傍を覆うことはなく、発光を妨げることはない。
は、第１の実施例と同様に無調整で行うことができるこ
とは言うまでもないが、この実施例は特に半導体レーザ
素子１の表面と凸部８の頂面との間を、熱伝導性に優れ
た部材１０（第６図参照）で固着する場合に有効である
。すなわち第１の実施例の場合では、固着時に熱伝導性
に優れた部材１０がはみ出し、半導体レーザ素子１の活
性層２近傍を覆い、発光を妨げることがある。しかしこ
の実施例では凸部８の長さを半導体レーザ素子１の長さ
より小さくしているので、固着時に熱伝導性に優れた部
材１０がはみ出しても、半導体レーザ素子１の活性層２
近傍を覆うことはなく、発光を妨げることはない。
１隻貫ユ
第５図は本発明の第３の実施例の斜視図であって、９は
光素子実装基板の凹部に設けた微小な溝を有する凸部を
示す。また第６図は第５図のＸ−Ｙ断面を示した図であ
って、１０は熱伝導性に優れた部材である。この実施例
は前記第１、第２の実施例をさらに改良した構造であり
、前記凸部８の頂面の大きさが大きい場合に特に有効で
ある。すなわち、凸部８の頂面が大きく、かつ端面発光
形半導体−ザ素子１の表面と凸部８の頂面との間を、熱
伝導性に優れた部材１０で固着する場合、凸部８の頂面
上の部材１０の厚さに“バラツキ”を生じ、Ｘ軸方向の
高さに“バラツキ”を生ずることがある。しかしこの実
施例では、凸部９の頂部に微小な溝を設けているので、
部材１０の厚さに“バラツキ”があっても、端面発光形
半導体レーザ素子１の自体の重さで、不要な熱伝導性に
優れた部材１０は微小な溝に吸収される。このためＸ軸
方向の高さ精度を維持した状態で接続できる。
光素子実装基板の凹部に設けた微小な溝を有する凸部を
示す。また第６図は第５図のＸ−Ｙ断面を示した図であ
って、１０は熱伝導性に優れた部材である。この実施例
は前記第１、第２の実施例をさらに改良した構造であり
、前記凸部８の頂面の大きさが大きい場合に特に有効で
ある。すなわち、凸部８の頂面が大きく、かつ端面発光
形半導体−ザ素子１の表面と凸部８の頂面との間を、熱
伝導性に優れた部材１０で固着する場合、凸部８の頂面
上の部材１０の厚さに“バラツキ”を生じ、Ｘ軸方向の
高さに“バラツキ”を生ずることがある。しかしこの実
施例では、凸部９の頂部に微小な溝を設けているので、
部材１０の厚さに“バラツキ”があっても、端面発光形
半導体レーザ素子１の自体の重さで、不要な熱伝導性に
優れた部材１０は微小な溝に吸収される。このためＸ軸
方向の高さ精度を維持した状態で接続できる。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明は端面発光形半導体レーザ
素子１を実装する光素子実装基板に設けた凹部１５に、
光素子実装基板側の電極４ａを設け、この電極４ａと端
面発光形半導体レーザ素子ｌ上に設けた電極との間を接
続子３で接続するとともに、光素子実装基板の凹部１５
には、端面発光形半導体レーザ素子の発光面と光導波路
との光軸位置が合うような高さを有する凸部５を設け、
端面発光形半導体レーザ素子が凸部を跨ぎ、かつ端面発
光形半導体レーザ素子と凸部がつきあたった状態で接続
子によって光素子実装基板に接続する構造であるから、
Ｙ−Ｚ平面の位置合わせは、接続子３の自己整合機能に
よって行われ、Ｘ−Ｚ平面の位置合わせは、端面発光形
半導体レーザ素子１と表面の高さ精度を正確に出した光
素子実装基板の凹部に設けた凸部５とのつきあてによっ
て行われるので、Ｘ−Ｙ−Ｚの３軸の位置合わせを無調
整で行うことができる利点がある。
素子１を実装する光素子実装基板に設けた凹部１５に、
光素子実装基板側の電極４ａを設け、この電極４ａと端
面発光形半導体レーザ素子ｌ上に設けた電極との間を接
続子３で接続するとともに、光素子実装基板の凹部１５
には、端面発光形半導体レーザ素子の発光面と光導波路
との光軸位置が合うような高さを有する凸部５を設け、
端面発光形半導体レーザ素子が凸部を跨ぎ、かつ端面発
光形半導体レーザ素子と凸部がつきあたった状態で接続
子によって光素子実装基板に接続する構造であるから、
Ｙ−Ｚ平面の位置合わせは、接続子３の自己整合機能に
よって行われ、Ｘ−Ｚ平面の位置合わせは、端面発光形
半導体レーザ素子１と表面の高さ精度を正確に出した光
素子実装基板の凹部に設けた凸部５とのつきあてによっ
て行われるので、Ｘ−Ｙ−Ｚの３軸の位置合わせを無調
整で行うことができる利点がある。
さらに端面発光形半導体レーザ素子１の表面と光素子実
装基板の凹部に設けた凸部５の頂面との間を、熱伝導性
に優れた部材１０で固着することにより、放熱経路を数
μｍ程度に抑えることができるので、従来のＵｐ−ｓｉ
ｄｅ Ｄｏｗｎマウント法と同等の熱抵抗値が得られる
。よって、高出力な端面発光形半導体レーザ素子１を無
調整で実装することができる利点がある。
装基板の凹部に設けた凸部５の頂面との間を、熱伝導性
に優れた部材１０で固着することにより、放熱経路を数
μｍ程度に抑えることができるので、従来のＵｐ−ｓｉ
ｄｅ Ｄｏｗｎマウント法と同等の熱抵抗値が得られる
。よって、高出力な端面発光形半導体レーザ素子１を無
調整で実装することができる利点がある。
第１図は本発明の第１の実施例の斜視図、第２図は第１
図の光素子実装基板と端面発光形半導体レーザ素子とを
分解して示した図、第３図は第１図のＸ−Ｙ断面図、 第４図は本発明の第２の実施例の斜視図、第５図は本発
明の第３の実施例の斜視図、第６図は第５図のＸ−Ｙ断
面図、 第７図は従来の端面発光形光半導体素子を基板に実装す
る構造を示した斜視図、 第８図は第７図のＸ−Ｚ断面図である。 １・・・端面発光形半導体レーザ素子 ２・・・半導体レーザ素子の活性層 ３、３ａ、 ３ｂ ・・・接続子 ４ａ、 ４ｂ−電
極５・・・光素子実装基板の凹部に設けた凸部６・・・
光素子実装基板 ７・・・光導波路８・・・光素子実
装基板の凹部に設けた凸部９・・・光素子実装基板の凹
部に設けた微小な溝を有する凸部
図の光素子実装基板と端面発光形半導体レーザ素子とを
分解して示した図、第３図は第１図のＸ−Ｙ断面図、 第４図は本発明の第２の実施例の斜視図、第５図は本発
明の第３の実施例の斜視図、第６図は第５図のＸ−Ｙ断
面図、 第７図は従来の端面発光形光半導体素子を基板に実装す
る構造を示した斜視図、 第８図は第７図のＸ−Ｚ断面図である。 １・・・端面発光形半導体レーザ素子 ２・・・半導体レーザ素子の活性層 ３、３ａ、 ３ｂ ・・・接続子 ４ａ、 ４ｂ−電
極５・・・光素子実装基板の凹部に設けた凸部６・・・
光素子実装基板 ７・・・光導波路８・・・光素子実
装基板の凹部に設けた凸部９・・・光素子実装基板の凹
部に設けた微小な溝を有する凸部
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、光導波路と、凹部に設けた電極を有する光素子実装
基板であって、前記凹部内に、該凹部底面から前記光導
波路の位置より低い所定の高さの凸部をもつことを特徴
とする光素子実装基板。 ２、前記凸部は、その頂面に熱伝導性のよい部材を有す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光素子
実装基板。 ３、前記凸部は、その頂部に微小な溝を設けたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の光素子実装基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61290611A JPH073903B2 (ja) | 1986-12-08 | 1986-12-08 | 光素子実装基板 |
Applications Claiming Priority (1)
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