JPH10284804A - 半導体レーザモジュール - Google Patents
半導体レーザモジュールInfo
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- JPH10284804A JPH10284804A JP8832497A JP8832497A JPH10284804A JP H10284804 A JPH10284804 A JP H10284804A JP 8832497 A JP8832497 A JP 8832497A JP 8832497 A JP8832497 A JP 8832497A JP H10284804 A JPH10284804 A JP H10284804A
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- 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
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
- H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速通信時の共振問題への対応と、ＬＤの冷
却性能の両立が難しい。 【解決手段】 金属製パッケージ１内の電子冷却素子２
の冷却面３にベース４を設け、同ベース４の上にチップ
キャリア５を介して半導体レーザ素子６を設け、前記金
属製パッケージ１とベース４との間又は／及び金属製パ
ッケージ１と半導体レーザ素子６の上面電極７との間の
いずれか一方又は双方をボンディングワイヤ８により配
線してなる半導体レーザモジュールにおいて、前記ベー
ス４に導電性を有し且つ熱伝導率の低い断熱性材料層９
を設け、この断熱性材料層９にボンディングワイヤ８を
ボンディングする。
却性能の両立が難しい。 【解決手段】 金属製パッケージ１内の電子冷却素子２
の冷却面３にベース４を設け、同ベース４の上にチップ
キャリア５を介して半導体レーザ素子６を設け、前記金
属製パッケージ１とベース４との間又は／及び金属製パ
ッケージ１と半導体レーザ素子６の上面電極７との間の
いずれか一方又は双方をボンディングワイヤ８により配
線してなる半導体レーザモジュールにおいて、前記ベー
ス４に導電性を有し且つ熱伝導率の低い断熱性材料層９
を設け、この断熱性材料層９にボンディングワイヤ８を
ボンディングする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光通信で送信器とし
て用いられる半導体レーザモジュールに関するものであ
り、特に高速通信での利用に適したものである。
て用いられる半導体レーザモジュールに関するものであ
り、特に高速通信での利用に適したものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ素子（レーザダイオード：
ＬＤ）は温度による性能の変動が大きく、安定したレー
ザ発振には電子冷却素子（ペルチェ素子）による温度制
御が必要である。図４は電子冷却素子２を備える半導体
レーザモジュールの一例であり、ＬＤ６や電子冷却素子
２を同冷却素子２の放熱器としても機能する金属製パッ
ケージ１内に集約してモジュール化したものである。金
属製パッケージ１内には電子冷却素子２が取り付けら
れ、この電子冷却素子２の冷却面３に熱伝導率が高く且
つ電気伝導性を有する薄いベース４が取り付けられ、こ
のベース４の上に同じく熱伝導率が高く電気伝導性を有
するチップキャリア５が設けられ、このチップキャリア
５の上にＬＤ６が設けられている。ここでＬＤ６の下面
電極はチップキャリア５を通じてベース４と電気的な導
通関係を持たせてある。前記ベース４の上には、ＬＤ６
の温度をモニタするサーミスタ１２やＬＤ６の光をモニ
タする受光素子（フォトダイオード：ＰＤ）１３も設け
られている。またこの金属製パッケージ１には、ＬＤ６
の光をモジュール外部の光ファイバ１４に導くための光
学系も設けられ、モジュール１内は第１のレンズ１５と
光アイソレータ１６で構成され、金属製パッケージ１に
光アイソレータ１６より出力される光を外に出力させる
ための窓が形成され、モジュール外は第２のレンズ１７
と光ファイバ１４で構成されている。またさらに、金属
製パッケージ１内には２本のボンディングワイヤ（通常
はＡｕ線）８が配線されており（実際はサーミスタ１２
やＰＤ１３用の線もあるがこれらは省略）、うち１本は
ベース４（ＬＤ５の下面電極と導通）と金属製パッケー
ジ１の内部端子２０とを接続しており、残り１本は金属
製パッケージ１の内部端子２０とＬＤ６の上面電極１０
とを接続している。また、ワイヤボンディングの長さを
短くしたい場合には、チップキャリア５に配線を印刷
し、金属製パッケージ１の内部端子２０から配線付きの
チップキャリア５にワイヤボンディング接続し、配線付
きのチップキャリア５からＬＤ６へワイヤボンディング
接続する場合もある。夫々、金属製パッケージ１の内部
端子２０は外部端子２１と接続されて、これらの外部端
子２１からＬＤ６の上下両面の電極へ変調電流を印加で
きるようにしてある。なお、金属製パッケージ１の内部
端子２０のうち、ＬＤ６の下面電極と電気的に接続され
る端子は金属製パッケージ１と接地されてケースグラウ
ンドとなっている。
ＬＤ）は温度による性能の変動が大きく、安定したレー
ザ発振には電子冷却素子（ペルチェ素子）による温度制
御が必要である。図４は電子冷却素子２を備える半導体
レーザモジュールの一例であり、ＬＤ６や電子冷却素子
２を同冷却素子２の放熱器としても機能する金属製パッ
ケージ１内に集約してモジュール化したものである。金
属製パッケージ１内には電子冷却素子２が取り付けら
れ、この電子冷却素子２の冷却面３に熱伝導率が高く且
つ電気伝導性を有する薄いベース４が取り付けられ、こ
のベース４の上に同じく熱伝導率が高く電気伝導性を有
するチップキャリア５が設けられ、このチップキャリア
５の上にＬＤ６が設けられている。ここでＬＤ６の下面
電極はチップキャリア５を通じてベース４と電気的な導
通関係を持たせてある。前記ベース４の上には、ＬＤ６
の温度をモニタするサーミスタ１２やＬＤ６の光をモニ
タする受光素子（フォトダイオード：ＰＤ）１３も設け
られている。またこの金属製パッケージ１には、ＬＤ６
の光をモジュール外部の光ファイバ１４に導くための光
学系も設けられ、モジュール１内は第１のレンズ１５と
光アイソレータ１６で構成され、金属製パッケージ１に
光アイソレータ１６より出力される光を外に出力させる
ための窓が形成され、モジュール外は第２のレンズ１７
と光ファイバ１４で構成されている。またさらに、金属
製パッケージ１内には２本のボンディングワイヤ（通常
はＡｕ線）８が配線されており（実際はサーミスタ１２
やＰＤ１３用の線もあるがこれらは省略）、うち１本は
ベース４（ＬＤ５の下面電極と導通）と金属製パッケー
ジ１の内部端子２０とを接続しており、残り１本は金属
製パッケージ１の内部端子２０とＬＤ６の上面電極１０
とを接続している。また、ワイヤボンディングの長さを
短くしたい場合には、チップキャリア５に配線を印刷
し、金属製パッケージ１の内部端子２０から配線付きの
チップキャリア５にワイヤボンディング接続し、配線付
きのチップキャリア５からＬＤ６へワイヤボンディング
接続する場合もある。夫々、金属製パッケージ１の内部
端子２０は外部端子２１と接続されて、これらの外部端
子２１からＬＤ６の上下両面の電極へ変調電流を印加で
きるようにしてある。なお、金属製パッケージ１の内部
端子２０のうち、ＬＤ６の下面電極と電気的に接続され
る端子は金属製パッケージ１と接地されてケースグラウ
ンドとなっている。
【０００３】前記の半導体レーザモジュールでは、ＬＤ
６の発光中、サーミスタ１２でＬＤ６近傍の温度がモニ
タされ、この温度情報に基づいて制御される電子冷却素
子２によりＬＤ６の温度が適切に制御され、安定したレ
ーザ発振が実現されるようになっている。なお、前記半
導体レーザモジュールでは、電子冷却素子２による冷却
効果を高めるため、ベース４に熱伝導率の高い材料を使
用するとか、ベース４の板厚を薄くする等の配慮もなさ
れている。この他、ＬＤ６の光を正確に光ファイバ１４
に結合できるよう、ＬＤ６、第１のレンズ１５、光アイ
ソレータ１６、第２のレンズ１７、光ファイバ１４等の
位置がベース４上のＬＤ６を基準にして精密に設定され
ている。
６の発光中、サーミスタ１２でＬＤ６近傍の温度がモニ
タされ、この温度情報に基づいて制御される電子冷却素
子２によりＬＤ６の温度が適切に制御され、安定したレ
ーザ発振が実現されるようになっている。なお、前記半
導体レーザモジュールでは、電子冷却素子２による冷却
効果を高めるため、ベース４に熱伝導率の高い材料を使
用するとか、ベース４の板厚を薄くする等の配慮もなさ
れている。この他、ＬＤ６の光を正確に光ファイバ１４
に結合できるよう、ＬＤ６、第１のレンズ１５、光アイ
ソレータ１６、第２のレンズ１７、光ファイバ１４等の
位置がベース４上のＬＤ６を基準にして精密に設定され
ている。
【０００４】ところで前記半導体レーザモジュールは、
高速通信に使用する場合、即ちＬＤ６に印加する変調電
流の周波数を高くする場合、次のような問題が発生す
る。図５は半導体レーザモジュールの簡略化された電気
的等価回路であり、これによるとボンディングワイヤ８
（ＬＤ６の下面電極側）が持つインダクタンスＬと電子
冷却素子２が持つキャパシタンスＣとで並列共振回路Ｌ
Ｃが構成されることから、ＬＤ６の変調電流の周波数が
高くなると、並列共振回路ＬＣの共振周波数（ｆ＝１／
（２π・ｓｑｒ（ＬＣ）））にＬＤ６の使用周波数が入
り込み、ＬＤ６が正常に機能しなくなることがある。
高速通信に使用する場合、即ちＬＤ６に印加する変調電
流の周波数を高くする場合、次のような問題が発生す
る。図５は半導体レーザモジュールの簡略化された電気
的等価回路であり、これによるとボンディングワイヤ８
（ＬＤ６の下面電極側）が持つインダクタンスＬと電子
冷却素子２が持つキャパシタンスＣとで並列共振回路Ｌ
Ｃが構成されることから、ＬＤ６の変調電流の周波数が
高くなると、並列共振回路ＬＣの共振周波数（ｆ＝１／
（２π・ｓｑｒ（ＬＣ）））にＬＤ６の使用周波数が入
り込み、ＬＤ６が正常に機能しなくなることがある。
【０００５】そこでこのような高速通信時の共振問題を
解決すべく図６に示す半導体レーザモジュールや、特開
昭６３−２５９９号及び特開平４−２２５５８７号に記
載の半導体レーザモジュールが開発された。
解決すべく図６に示す半導体レーザモジュールや、特開
昭６３−２５９９号及び特開平４−２２５５８７号に記
載の半導体レーザモジュールが開発された。
【０００６】図６のものは、金属製パッケージ１内にあ
るボンディングワイヤ８のうち、ベース４と配線される
下面電極側のボンディングワイヤ８についてその数を増
やし、並列共振回路ＬＣにおけるインダクスタンスＬを
小さくして、共振周波数をＬＤ６の使用周波数帯域より
高い帯域側に移動することにより、ＬＤ６を高周波でも
動作するようにしたものである。
るボンディングワイヤ８のうち、ベース４と配線される
下面電極側のボンディングワイヤ８についてその数を増
やし、並列共振回路ＬＣにおけるインダクスタンスＬを
小さくして、共振周波数をＬＤ６の使用周波数帯域より
高い帯域側に移動することにより、ＬＤ６を高周波でも
動作するようにしたものである。
【０００７】特開昭６３−２５９９３号及び特開平４−
２２５５８７号に記載のものは図７に示すように、金属
製パッケージ１内に配線するボンディングワイヤ８のう
ち、ベース４と配線される下面電極側のボンディングワ
イヤ８を電気伝導性を有する断熱材１９を用いて構成
し、同断熱材１９のインダクスタンスＬを小さくする働
きから、ＬＤ６を高周波でも動作するようにしたもので
ある。
２２５５８７号に記載のものは図７に示すように、金属
製パッケージ１内に配線するボンディングワイヤ８のう
ち、ベース４と配線される下面電極側のボンディングワ
イヤ８を電気伝導性を有する断熱材１９を用いて構成
し、同断熱材１９のインダクスタンスＬを小さくする働
きから、ＬＤ６を高周波でも動作するようにしたもので
ある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし図６に示した半
導体レーザモジュールは次のような問題を持つ。 １．ベース４の上にチップキャリア５を介して乗せられ
た厚み１ｍｍ程度のＬＤ６の上面電極１０と、前記ベー
ス４の上面とは同一の高さになりえず、ＬＤ６の上面電
極７へのボンディングとベース４へのボンディングとを
異なる高さで行わなければならない。従って、ボンディ
ング装置に機構の複雑なものが必要とされ、それが製品
コストを引き上げる一つの要因となっている。 ２．金属製パッケージ１とベース４間のボンディングワ
イヤ８の数が増えると、両者間で熱移動がしやすくな
り、結果、電子冷却素子２の放熱により加熱される金属
製パッケージ１からベース４へ熱が移動して、電子冷却
素子２によるＬＤ６の冷却能力が低下する。
導体レーザモジュールは次のような問題を持つ。 １．ベース４の上にチップキャリア５を介して乗せられ
た厚み１ｍｍ程度のＬＤ６の上面電極１０と、前記ベー
ス４の上面とは同一の高さになりえず、ＬＤ６の上面電
極７へのボンディングとベース４へのボンディングとを
異なる高さで行わなければならない。従って、ボンディ
ング装置に機構の複雑なものが必要とされ、それが製品
コストを引き上げる一つの要因となっている。 ２．金属製パッケージ１とベース４間のボンディングワ
イヤ８の数が増えると、両者間で熱移動がしやすくな
り、結果、電子冷却素子２の放熱により加熱される金属
製パッケージ１からベース４へ熱が移動して、電子冷却
素子２によるＬＤ６の冷却能力が低下する。
【０００９】また、特開昭６３−２５９９３号及び特開
平４−２２５５８７号に記載のものは次のような問題を
持つ。 １．ボンディングワイヤ８に代わり固体状の断熱材１９
を使用するには、その接続のために金属製パッケージ１
とベース４との間の隙間を厳密に規定しなければならな
いが、部品加工に伴う不可避的なばらつきは避けられ
ず、加工精度の問題や電気的な接続不良の問題がある。 ２．ベース４はＬＤ６の光を光ファイバ１４に結合させ
るための光学系（図では大幅に簡略化されている）を乗
せており、この結合を完全にするためある程度の位置調
整が必要となるが、断熱材１９の正確な接続のためにベ
ース４の位置調整が規制されると、結合不良が生じた場
合、光学系の調整作業に多大な時間が必要となる。 ３．べース３を金属製パッケージ１に固定した後に、断
熱材１９を固定しようとすると、電子冷却素子２の組み
立てに使用されたはんだより低温のはんだを用いて電子
冷却素子２を金属製パッケージ１に固定し、続いてさら
に低温のはんだを用いて電子冷却素子２にベース４を固
定し、さらにこの後に取り付けられる断熱材１９におい
てはより低温のはんだを用いなければならず、融点の異
なるはんだを何種類も必要とする。しかも各行程におけ
るはんだの融点管理も厳密に行わなければならず、作業
性を劣化させる。 ４．断熱材１９か熱伝導率の低い材料であっても、ワイ
ヤ等と比較すれば相当なる断面積を有し、金属製パッケ
ージ１からベース４への熱流入量は大きく低下させるこ
とはできない。なお、断熱材１９の断面積を小さくしよ
うとすると、断熱材１９が細くなり、金属製パッケージ
１とベース４との接合作業が困難になる。 ５．断熱材１９にセラミックスを用いると、その表面が
Ａｕメッキでも、寄生誘電成分や寄生容量成分があっ
て、高い周波数に対しては導電体として十分に機能しな
くなる。
平４−２２５５８７号に記載のものは次のような問題を
持つ。 １．ボンディングワイヤ８に代わり固体状の断熱材１９
を使用するには、その接続のために金属製パッケージ１
とベース４との間の隙間を厳密に規定しなければならな
いが、部品加工に伴う不可避的なばらつきは避けられ
ず、加工精度の問題や電気的な接続不良の問題がある。 ２．ベース４はＬＤ６の光を光ファイバ１４に結合させ
るための光学系（図では大幅に簡略化されている）を乗
せており、この結合を完全にするためある程度の位置調
整が必要となるが、断熱材１９の正確な接続のためにベ
ース４の位置調整が規制されると、結合不良が生じた場
合、光学系の調整作業に多大な時間が必要となる。 ３．べース３を金属製パッケージ１に固定した後に、断
熱材１９を固定しようとすると、電子冷却素子２の組み
立てに使用されたはんだより低温のはんだを用いて電子
冷却素子２を金属製パッケージ１に固定し、続いてさら
に低温のはんだを用いて電子冷却素子２にベース４を固
定し、さらにこの後に取り付けられる断熱材１９におい
てはより低温のはんだを用いなければならず、融点の異
なるはんだを何種類も必要とする。しかも各行程におけ
るはんだの融点管理も厳密に行わなければならず、作業
性を劣化させる。 ４．断熱材１９か熱伝導率の低い材料であっても、ワイ
ヤ等と比較すれば相当なる断面積を有し、金属製パッケ
ージ１からベース４への熱流入量は大きく低下させるこ
とはできない。なお、断熱材１９の断面積を小さくしよ
うとすると、断熱材１９が細くなり、金属製パッケージ
１とベース４との接合作業が困難になる。 ５．断熱材１９にセラミックスを用いると、その表面が
Ａｕメッキでも、寄生誘電成分や寄生容量成分があっ
て、高い周波数に対しては導電体として十分に機能しな
くなる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願発明は金属製パッケ
ージからべースへの熱流入量を抑え、十分に正確な位置
にベースを固定でき、且つワイヤボンディングの作業性
にも優れた高周波対応モジュールを提供することにあ
る。
ージからべースへの熱流入量を抑え、十分に正確な位置
にベースを固定でき、且つワイヤボンディングの作業性
にも優れた高周波対応モジュールを提供することにあ
る。
【００１１】本発明のうち請求項１記載の半導体レーザ
モジュールは図１〜３に示すように、金属製パッケージ
１内に設けられた電子冷却素子２の冷却面３にベース４
が設けられ、同ベース４の上にチップキャリア５を介し
て半導体レーザ素子６が設けられ、前記金属製パッケー
ジ１とベース４との間又は／及び金属製パッケージ１と
半導体レーザ素子６の上面電極７との間のいずれか一方
又は双方がボンディングワイヤ８により配線されてなる
半導体レーザモジュールにおいて、前記ベース４に導電
性を有し且つ熱伝導率の低い断熱性材料層９を設け、こ
の断熱性材料層９にボンディングワイヤ８をボンディン
グしたものである。
モジュールは図１〜３に示すように、金属製パッケージ
１内に設けられた電子冷却素子２の冷却面３にベース４
が設けられ、同ベース４の上にチップキャリア５を介し
て半導体レーザ素子６が設けられ、前記金属製パッケー
ジ１とベース４との間又は／及び金属製パッケージ１と
半導体レーザ素子６の上面電極７との間のいずれか一方
又は双方がボンディングワイヤ８により配線されてなる
半導体レーザモジュールにおいて、前記ベース４に導電
性を有し且つ熱伝導率の低い断熱性材料層９を設け、こ
の断熱性材料層９にボンディングワイヤ８をボンディン
グしたものである。
【００１２】本発明のうち請求項２記載の半導体レーザ
モジュールは図１〜３に示すように、金属製パッケージ
１とベース４とが２本以上のボンディングワイヤ８によ
り配線されるようにしたものである。
モジュールは図１〜３に示すように、金属製パッケージ
１とベース４とが２本以上のボンディングワイヤ８によ
り配線されるようにしたものである。
【００１３】本発明のうち請求項３記載の半導体レーザ
モジュールは、断熱性材料層９をＦｅＮｉＣｏ合金、又
はＦｅＮｉ合金、又はＦｅＮｉＣｒ合金とし、ベース４
における断熱性材料層９以外の部分をＣｕＷ、ＣｕＭｏ
としたものである。
モジュールは、断熱性材料層９をＦｅＮｉＣｏ合金、又
はＦｅＮｉ合金、又はＦｅＮｉＣｒ合金とし、ベース４
における断熱性材料層９以外の部分をＣｕＷ、ＣｕＭｏ
としたものである。
【００１４】本発明のうち請求項４記載の半導体レーザ
モジュールは図１〜３に示すように、金属製パッケージ
１側のボンディング面１０と断熱性材料層９側のボンデ
ィング面１１とを同一の高さに揃えてなるものである。
モジュールは図１〜３に示すように、金属製パッケージ
１側のボンディング面１０と断熱性材料層９側のボンデ
ィング面１１とを同一の高さに揃えてなるものである。
【００１５】本発明のうち請求項４記載の半導体レーザ
モジュールは図１〜３に示すように、金属製パッケージ
１と半導体レーザ素子６の上面電極７とがボンディング
ワイヤ８により配線されるものにおいて、半導体レーザ
素子６の上面電極７の高さを金属製パッケージ１側のボ
ンディング面１０や断熱性材料層９側のボンディング面
１１と同一の高さに揃えてなるものである。
モジュールは図１〜３に示すように、金属製パッケージ
１と半導体レーザ素子６の上面電極７とがボンディング
ワイヤ８により配線されるものにおいて、半導体レーザ
素子６の上面電極７の高さを金属製パッケージ１側のボ
ンディング面１０や断熱性材料層９側のボンディング面
１１と同一の高さに揃えてなるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態１】図１は本発明の半導体レーザモ
ジュールの第１の実施形態を示したものである。図１に
おける金属製パッケージ１は電気伝導性を有し、熱伝導
率が高い金属材料で作成されており、内部には電子冷却
素子２が取り付けられ、同素子２の冷却面３に無酸素銅
（ＯＦＣ）製のベース４が取り付けられ、同ベース４の
上面に、チップキャリア５を介在させてＬＤ６と、ＬＤ
６の光をモニタするフォトダイオード（ＰＤ）１３と、
ＬＤ６近傍の温度をモニタするサーミスタ１２と、ＳＵ
Ｓ３０４製の断熱性材料層９とが取り付けられており、
さらに光学系の一部として第１のレンズ１５、光アイソ
レータ１６が取り付けられている。また光アイソレータ
１６の先方部分の金属製パッケージ１には同アイソレー
タ１６より出射される光をパッケージ１の外に通過させ
る窓が開口されており、この窓の外に第２のレンズ１７
と光ファイバ１４が設けられている。また金属製パッケ
ージ１の内壁面と外壁面には夫々複数の端子２０、２１
が設けられており、内部の端子２０と外部の端子２１と
は夫々対応関係にあるもの同士が図示されていない導体
で電気的に接続されている。またこれら端子２０、２１
のうち、ＬＤ６の下面電極（図示されていない）と接続
される端子２０、２１については金属モジュール１と電
気的に導通されており、ケースグラウンドされている。
ジュールの第１の実施形態を示したものである。図１に
おける金属製パッケージ１は電気伝導性を有し、熱伝導
率が高い金属材料で作成されており、内部には電子冷却
素子２が取り付けられ、同素子２の冷却面３に無酸素銅
（ＯＦＣ）製のベース４が取り付けられ、同ベース４の
上面に、チップキャリア５を介在させてＬＤ６と、ＬＤ
６の光をモニタするフォトダイオード（ＰＤ）１３と、
ＬＤ６近傍の温度をモニタするサーミスタ１２と、ＳＵ
Ｓ３０４製の断熱性材料層９とが取り付けられており、
さらに光学系の一部として第１のレンズ１５、光アイソ
レータ１６が取り付けられている。また光アイソレータ
１６の先方部分の金属製パッケージ１には同アイソレー
タ１６より出射される光をパッケージ１の外に通過させ
る窓が開口されており、この窓の外に第２のレンズ１７
と光ファイバ１４が設けられている。また金属製パッケ
ージ１の内壁面と外壁面には夫々複数の端子２０、２１
が設けられており、内部の端子２０と外部の端子２１と
は夫々対応関係にあるもの同士が図示されていない導体
で電気的に接続されている。またこれら端子２０、２１
のうち、ＬＤ６の下面電極（図示されていない）と接続
される端子２０、２１については金属モジュール１と電
気的に導通されており、ケースグラウンドされている。
【００１７】前記ベース４に設けられた断熱性材料層９
はブロック状をしており、平板なベース４の２つの長辺
部上に、夫々、金属製パッケージ１の内壁面と平行させ
て取り付けられている。断熱性材料層９の上面（ボンデ
ィング面１１）はＬＤ６の上面電極７と同じ高さにして
あり、ＬＤ６の上面電極７へワイヤボンディングと断熱
性材料層９の上面へのワイヤボンディングを夫々同じ高
さで行えるようにしてある。さらにこの場合、金属製パ
ッケージ１の内側の端子２０についてもそのボンディン
グ面１０の高さをＬＤ６の上面電極７や断熱性材料層９
の上面のボンディング面１１と同一に揃えてあり、これ
らすべての面に対して同じ高さでワイヤボンディングを
行えるようにしてある。また、各断熱性材料層９のワイ
ヤボンディング面１１と金属製パッケージ１のワイヤボ
ンディング面１０とが同一高さでしかもその間の距離が
短くなるようにもしてある。なお、この場合の断熱性材
料層９の厚みは１．０ｍｍである。
はブロック状をしており、平板なベース４の２つの長辺
部上に、夫々、金属製パッケージ１の内壁面と平行させ
て取り付けられている。断熱性材料層９の上面（ボンデ
ィング面１１）はＬＤ６の上面電極７と同じ高さにして
あり、ＬＤ６の上面電極７へワイヤボンディングと断熱
性材料層９の上面へのワイヤボンディングを夫々同じ高
さで行えるようにしてある。さらにこの場合、金属製パ
ッケージ１の内側の端子２０についてもそのボンディン
グ面１０の高さをＬＤ６の上面電極７や断熱性材料層９
の上面のボンディング面１１と同一に揃えてあり、これ
らすべての面に対して同じ高さでワイヤボンディングを
行えるようにしてある。また、各断熱性材料層９のワイ
ヤボンディング面１１と金属製パッケージ１のワイヤボ
ンディング面１０とが同一高さでしかもその間の距離が
短くなるようにもしてある。なお、この場合の断熱性材
料層９の厚みは１．０ｍｍである。
【００１８】ＬＤ６の上面電極７と金属製パッケージ１
の内部端子２０のあるボンディング面１０、断熱性材料
層９の上面のボンディング面１１と金属製パッケージ１
のボンディング面１０とは、夫々φ５０μｍのボンディ
ングワイヤ８を用いて接続してあり、この場合、ＬＤ６
の上面電極７については１本、断熱性材料層９について
は６本を使用してある。
の内部端子２０のあるボンディング面１０、断熱性材料
層９の上面のボンディング面１１と金属製パッケージ１
のボンディング面１０とは、夫々φ５０μｍのボンディ
ングワイヤ８を用いて接続してあり、この場合、ＬＤ６
の上面電極７については１本、断熱性材料層９について
は６本を使用してある。
【００１９】以上の半導体レーザモジュールでは、ワイ
ヤボンディングされる面のすべてを同じ高さに揃えるこ
とができるため、ボンディングが容易となり（機構の簡
単なボンディング装置を使うことができる）、またベー
ス４側の配線は断熱性材料層９を介在させることで金属
パッケージ１側からの熱の流入を最小限に抑えることが
でき、またベース４側のボンディングワイヤ８の本数を
増やし、且つ各ワイヤ８の全長を短くできることによ
り、ボンディングワイヤ８によるインダクスタンスＬを
低下することができ、高速通信で問題となる並列共振回
路ＬＣの共振周波数とＬＤ６の動作周波数とを一致しな
いようにすることができる。
ヤボンディングされる面のすべてを同じ高さに揃えるこ
とができるため、ボンディングが容易となり（機構の簡
単なボンディング装置を使うことができる）、またベー
ス４側の配線は断熱性材料層９を介在させることで金属
パッケージ１側からの熱の流入を最小限に抑えることが
でき、またベース４側のボンディングワイヤ８の本数を
増やし、且つ各ワイヤ８の全長を短くできることによ
り、ボンディングワイヤ８によるインダクスタンスＬを
低下することができ、高速通信で問題となる並列共振回
路ＬＣの共振周波数とＬＤ６の動作周波数とを一致しな
いようにすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態２】図２は本発明の半導体レーザモ
ジュールの第２の実施形態であり、図１のモジュールに
おいて、ベース４と断熱性材料層９、及びボンディング
ワイヤ８を改良したものである。具体的には断熱性材料
層９が取り付けられる部分のベース４を部分的に薄く
し、反面、分断熱性材料層９の厚みを１．５ｍｍと厚く
して、すべてのボンディング面を同じ高さとしてある。
またボンディングワイヤ８は幅８０μｍ、厚さ２０μｍ
のリボンワイヤを使用してある。
ジュールの第２の実施形態であり、図１のモジュールに
おいて、ベース４と断熱性材料層９、及びボンディング
ワイヤ８を改良したものである。具体的には断熱性材料
層９が取り付けられる部分のベース４を部分的に薄く
し、反面、分断熱性材料層９の厚みを１．５ｍｍと厚く
して、すべてのボンディング面を同じ高さとしてある。
またボンディングワイヤ８は幅８０μｍ、厚さ２０μｍ
のリボンワイヤを使用してある。
【００２１】
【発明の実施の形態３】図３は本発明の半導体レーザモ
ジュールの第３の実施形態であり、図１のモジュールに
おいて断熱性材料層９をベース４の長辺部の前後２カ所
に設け、断熱性材料層９のボンディング面１１を広く
し、金属モジュール１の内部端子２０と断熱性材料層９
との間を８本のボンディングワイヤ８で配線するように
した。ここでボンディングワイヤ８はφ５０μｍのもの
を使用した。
ジュールの第３の実施形態であり、図１のモジュールに
おいて断熱性材料層９をベース４の長辺部の前後２カ所
に設け、断熱性材料層９のボンディング面１１を広く
し、金属モジュール１の内部端子２０と断熱性材料層９
との間を８本のボンディングワイヤ８で配線するように
した。ここでボンディングワイヤ８はφ５０μｍのもの
を使用した。
【００２２】
【発明の実施の他の形態】本発明の半導体レーザモジュ
ールは以下のようにすることもできる。 １．断熱性材料層９をＳＵＳ３０４に代わりＦｅ−２９
％Ｎｉ−１７％Ｃｏ合金とし、ベース４をＯＦＣに代わ
りＣｕＷとして、図１〜３の半導体レーザモジュールを
組み立てる。 ２．前記ＳＵＳ３０４の代わりにＦｅ−５０％Ｎｉ合金
や、Ｆｅ−４２％Ｎｉ−６％Ｃｏ合金を使用して図１〜
３の半導体レーザモジュールを組み立てる。 ３．前記ＣｕＷの代わりにＣｕＭｏを使用して図１〜３
の半導体レーザモジュールを組み立てる。 ４．ベース材料はＣｕＷ、ＣｕＭｏ以外の材料であって
も、断熱性材料層９がまったく同様の効果をもつことは
明白であり、他の材料を使用することもできる。但し、
ＬＤ６を乗せるチップキャリア５と熱膨張係数が大きく
異ならないものを使用することが望ましく、このように
するとチップキャリア５とベース４との接合が安定す
る。 ５．図１〜３の実施形態では金属製パッケージ１の片側
の端子２０のみにボンディングワイヤ８を接続したが、
両側の端子２０に接続しても良い。
ールは以下のようにすることもできる。 １．断熱性材料層９をＳＵＳ３０４に代わりＦｅ−２９
％Ｎｉ−１７％Ｃｏ合金とし、ベース４をＯＦＣに代わ
りＣｕＷとして、図１〜３の半導体レーザモジュールを
組み立てる。 ２．前記ＳＵＳ３０４の代わりにＦｅ−５０％Ｎｉ合金
や、Ｆｅ−４２％Ｎｉ−６％Ｃｏ合金を使用して図１〜
３の半導体レーザモジュールを組み立てる。 ３．前記ＣｕＷの代わりにＣｕＭｏを使用して図１〜３
の半導体レーザモジュールを組み立てる。 ４．ベース材料はＣｕＷ、ＣｕＭｏ以外の材料であって
も、断熱性材料層９がまったく同様の効果をもつことは
明白であり、他の材料を使用することもできる。但し、
ＬＤ６を乗せるチップキャリア５と熱膨張係数が大きく
異ならないものを使用することが望ましく、このように
するとチップキャリア５とベース４との接合が安定す
る。 ５．図１〜３の実施形態では金属製パッケージ１の片側
の端子２０のみにボンディングワイヤ８を接続したが、
両側の端子２０に接続しても良い。
【００２３】
【発明の効果】本発明の半導体レーザモジュールを用い
れば次のような効果がある。 １．ベースが断熱性材料層を介して金属モジュール側と
高レベルで断熱されており、ＬＤ６の冷却効率が損なわ
れない。 ２．特に、高速通信に対応させるべくボンディングワイ
ヤ線６を増やしたケースで冷却効率の悪化が阻止され、
安定した高速通信を行える。 ３．断熱性材料層９を介在させることにより、すべての
ボンディング面を高さを揃えることができ、ボンディン
グ装置を構造のシンプルな安価なものを採用でき、強い
ては半導体レーザモジュールの製造コストを低下するこ
とができる。 ４．断熱性材料層９に金属材料を用いると、断熱性材料
層に寄生する誘導成分、容量成分がＡｕメッキされたセ
ラミックスを用いる場合よりも格段に小さくできる。 ５．例えば、断熱性材料層９にＦｅＮｉＣｏ合金、Ｆｅ
Ｎｉ合金、ＦｅＮｉＣｏ合金を使用し、断熱性材料層９
以外の部分をＣｕＷにすると、断熱性材料層９の部分で
ボンディングワイヤ８からの熱流入を防ぐことができる
と共に、熱膨張係数もＬＤチップに近い材料で横成する
ことができるので信頼性をより向上させることができ
る。
れば次のような効果がある。 １．ベースが断熱性材料層を介して金属モジュール側と
高レベルで断熱されており、ＬＤ６の冷却効率が損なわ
れない。 ２．特に、高速通信に対応させるべくボンディングワイ
ヤ線６を増やしたケースで冷却効率の悪化が阻止され、
安定した高速通信を行える。 ３．断熱性材料層９を介在させることにより、すべての
ボンディング面を高さを揃えることができ、ボンディン
グ装置を構造のシンプルな安価なものを採用でき、強い
ては半導体レーザモジュールの製造コストを低下するこ
とができる。 ４．断熱性材料層９に金属材料を用いると、断熱性材料
層に寄生する誘導成分、容量成分がＡｕメッキされたセ
ラミックスを用いる場合よりも格段に小さくできる。 ５．例えば、断熱性材料層９にＦｅＮｉＣｏ合金、Ｆｅ
Ｎｉ合金、ＦｅＮｉＣｏ合金を使用し、断熱性材料層９
以外の部分をＣｕＷにすると、断熱性材料層９の部分で
ボンディングワイヤ８からの熱流入を防ぐことができる
と共に、熱膨張係数もＬＤチップに近い材料で横成する
ことができるので信頼性をより向上させることができ
る。
【図１】本発明の半導体レーザモジュールの第１の実施
形態であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、
（ｃ）はＡ−Ａ断面図。
形態であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、
（ｃ）はＡ−Ａ断面図。
【図２】本発明の半導体レーザモジュールの第２の実施
形態であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、
（ｃ）はＡ−Ａ断面図。
形態であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、
（ｃ）はＡ−Ａ断面図。
【図３】本発明の半導体レーザモジュールの第３の実施
形態であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、
（ｃ）はＡ−Ａ断面図。
形態であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、
（ｃ）はＡ−Ａ断面図。
【図４】従来の半導体レーザモジュールの一例であり、
（ａ）は上面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はＡ−
Ａ断面図。
（ａ）は上面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はＡ−
Ａ断面図。
【図５】図４の半導体レーザモジュールにおける回路の
簡略化した等価回路。
簡略化した等価回路。
【図６】従来の半導体レーザモジュールの他の例であ
り、（ａ）は上面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は
Ａ−Ａ断面図。
り、（ａ）は上面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は
Ａ−Ａ断面図。
【図７】従来の半導体レーザモジュールのさらに他の例
を示した断面図。
を示した断面図。
１ 金属製パッケージ ２ 電子冷却素子 ３ 冷却面 ４ ベース ５ チップキャリア ６ 半導体レーザ素子 ７ 上面電極 ８ ボンディングワイヤ ９ 断熱性材料層 １０ ボンディング面 １１ ボンディング面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂田 正人 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】金属製パッケージ（１）内に設けられた電
子冷却素子（２）の冷却面（３）にベース（４）が設け
られ、同ベース（４）の上にチップキャリア（５）を介
して半導体レーザ素子（６）が設けられ、前記金属製パ
ッケージ（１）とベース（４）との間又は／及び金属製
パッケージ（１）と半導体レーザ素子（６）の上面電極
（７）との間のいずれか一方又は双方がボンディングワ
イヤ（８）により配線されてなる半導体レーザモジュー
ルにおいて、前記ベース（４）に導電性を有し且つ熱伝
導率の低い断熱性材料層（９）を設け、この断熱性材料
層（９）にボンディングワイヤ（８）をボンディングし
たことを特徴とする半導体レーザモジュール。 - 【請求項２】前記金属製パッケージ（１）とベース
（４）とが２本以上のボンディングワイヤ（８）により
配線されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の
半導体レーザモジュール。 - 【請求項３】前記断熱性材料層（９）をＦｅＮｉＣｏ合
金、又はＦｅＮｉ合金、又はＦｅＮｉＣｒ合金とし、ベ
ース（４）における断熱性材料層（９）以外の部分をＣ
ｕＷ、ＣｕＭｏとしたことを特徴とする請求項１又は請
求項２記載の半導体レーザモジュール。 - 【請求項４】前記金属製パッケージ（１）側のボンディ
ング面（１０）と断熱性材料層（９）側のボンディング
面（１１）とを同一の高さに揃えてなることを特徴とす
る請求項１乃至請求項３の夫々に記載の半導体レーザモ
ジュール。 - 【請求項５】前記金属製パッケージ（１）と半導体レー
ザ素子（６）の上面電極（７）とがボンディングワイヤ
（８）により配線されるものにおいて、半導体レーザ素
子（６）の上面電極（７）の高さを金属製パッケージ
（１）側のボンディング面（１０）や断熱性材料層
（９）側のボンディング面（１１）と同一の高さに揃え
てなることを特徴とする請求項１乃至請求項４の夫々に
記載の半導体レーザモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8832497A JPH10284804A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 半導体レーザモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8832497A JPH10284804A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 半導体レーザモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284804A true JPH10284804A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=13939730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8832497A Pending JPH10284804A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 半導体レーザモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10284804A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003010867A1 (fr) * | 2001-07-24 | 2003-02-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Module semi-conducteur optique et procede de production correspondant |
| CN106877164A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-06-20 | 广东工业大学 | 一种高功率半导体激光器封装模块及方法 |
| JP2018018887A (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 新光電気工業株式会社 | 光半導体装置 |
-
1997
- 1997-04-07 JP JP8832497A patent/JPH10284804A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003010867A1 (fr) * | 2001-07-24 | 2003-02-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Module semi-conducteur optique et procede de production correspondant |
| US6855566B2 (en) | 2001-07-24 | 2005-02-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical semiconductor module and method of producing the same |
| JP2018018887A (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 新光電気工業株式会社 | 光半導体装置 |
| CN106877164A (zh) * | 2017-01-12 | 2017-06-20 | 广东工业大学 | 一种高功率半导体激光器封装模块及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20040401 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061102 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20061115 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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Effective date: 20070313 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |