JPS6352494A - 光電子装置の製造方法およびモジユ−ル - 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の製造技術、たとえば、レーザダイ
オードチップを組み込んだ光電子’ＡＴＬ等の製造技術
に通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
造の半導体レーザ素子が開発されている。ディジクルオ
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、たとえば、日経マグロウヒル社発行「日経
エレクトロニクスｊ　１９８１年９月１４日号、Ｐ１３
８〜Ｐ１５２に記載されているような半導体レーザが知
られている。

この文献にも示されているように、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
ンクの側面にサブマウントを介して半導体レーザ素子（
レーザダイオードチップ）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
モニタするようになっている。また、使用に供されるレ
ーザ光は、前記ステム主面に取り付けられたキャンプの
天井部分の透明体を嵌め込んだ窓からパッケージ外に発
光するようになっている。なお、ステムには、一端が外
部端子となるリードが貫通状態で取り付けられている。

このリードはガラス等の絶縁体を介して導電性のステム
に電気的に絶縁されて固定されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

半導体レーザ装置の性能・特性は、機能の中心である半
導体レーザ素子（レーザダイオードチップ二チップ）で
略決まるが、より的確に言うならば、半導体レーザ装置
の特性は、レーザダイオードチップをパッケージに組み
込んだ状態における放熱の違いによって微妙に異なり、
レーザダイオードチップ自身の特性とは異なる。また、
レーザダイオードチップ単体の特性評価試験では、チッ
プはそのままの状態で充分な放熱が行い難いことから、
単体特性評価試験で得られる情報で、チップがパッケー
ジに組み込まれた際の性能を正確に予測することは困難
である。また、チップは脆弱で欠は易いとともに、微小
であることから、その取り扱いに難がある。

このようなことから、従来は、レーザダイオードチップ
状態で選別を行った後、パンケージに組み込み、改めて
半導体レーザ装置の寿命を含む緒特性の測定評価試験を
実施して良品を得ていた。

しかし、このような製造プロセスでは、以下のような点
において問題があることが本発明者によってあきらかに
された。すなわち、この製造プロセスでは、不良品は組
立の最終段階で廃棄されることから、不良品を製造する
のに費やした労力や材料は無駄となり、半導体レーザ装
置の製造コストの低減を妨げている。特に、半導体レー
ザ装置を構成するパッケージのコストは、前記文献にも
記載されているように高価である。

本発明の他の目的は、光電子装置製造において、発光素
子の寿命試験を含む特性評価試験がパッケージに組み込
む前に行えるモジュールを提供することにある。

本発明の他の目的は、製造コストの低減が達成できる光
電子装置の製造技術を提供することにある。

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
を節単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の半導体レーザ装置の製造にあっては
、主面に一対のＮ極を有しかつレーザダイオードチップ
の寿命試験が可能な放熱条件を満たす絶縁性基板を用意
した後、前記基板の一方の電極上に上面電極を介して選
別によって良品と判定されたレーザダイオードチップを
固定するとともに、このレーザダイオードチップの上面
電極と他方の電極とをワイヤで電気的に接続してモジュ
ールを製造する。その後、前記モジュールを放熱性の良
好なヒートシンク上に載せ、測定装置の測定針をレーザ
ダイオードチップに直接接触させることなく前記基板上
の電極に接触させて寿命試験を含む緒特性検査を行う。

つぎに、前記特性測定によって良品と判定されたモジュ
ールをパッケージに組み込むことによって半導体レーザ
装置を製造する。

〔作用〕

上記した手段によれば、前記モジュールは、レーザダイ
オードチップの寿命試験が可能な放熱条件を満たす絶縁
性基板上にレーザダイオードチップを搭載し、かつレー
ザダイオードチップに接触することなくレーザダイオー
ドチップの寿命試験を含む緒特性が測定される。そして
、良品と判定されたもののみが、加工コストの高いパッ
ケージに組み込まれることから、パッケージ等組立に供
される部品が無駄になることがないとともに、不良品の
発生頻度が大幅に低減できることから組立作業における
労力も無駄とならず、半導体レーザ装置の製造コスト低
減が達成できる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。

第１図は本発明の一実施例によるモジュールを示す斜視
図、第２図は同じ（半導体レーザ装置の製造工程を示す
フローチャート、第３図は同じく半導体レーザ装置の概
要を示す斜視図、第４図は同じくモジュールにおけるレ
ーザダイオードの良否検査測定を示す斜視図である。

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。

本発明の方法によって製造された半導体レーザ装゛　　
置は、第３図に示されるような構造となっている。

ここで、完成品状態の半導体レーザ装置の構造について
説明する。半導体レーザ装置は、それぞれアセンブリの
主体部品となる板状のステム１およびこのステム１の主
面側に気密固定されたキャンプ２とからなっている。前
記ステム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
が鑞材等で固定されている。このヒートシンク３の側面
には、モジュール４が固定されている。

このモジュール４は、第１図に示されるように、絶縁性
の基板５と、この基板５の主面に設けられた一対の電極
６．７と、一方の電極６上に上面電極を介して半田等で
固定されたレーザダイオードチップ（チップ）８と、こ
のレーザダイオードチップ８の図示しない上面電極と他
方の電ＰｆＡ７とを電気的に接続するワイヤ９とからな
っている。絶縁体基板５は熱伝導性が良好な材質が選択
されるとともに、その主面に搭載したレーザダイオード
チップ８の寿命試験ができるような条件を満たす大きさ
、厚さとなっている。すなわち、レーザダイオードの寿
命試験では、レーザダイオードチップ８から多量の熱が
発生されるため、基板５はこの熱を半田等の接合材を介
して受け、基板５の全域に速やかに伝達し、かつ第４図
に示されるように、特性測定時、モジュール４を載置す
るヒートシンク１０に放散できるようにし、寿命試験等
に支障を来さないようになっている。これにより、この
モジュール４は、パッケージにレーザダイオードチップ
８を組み込んだ状態と略同様な寿命試験が可能となる。

なお、レーザダイオードチップ８の特性測定時、測定装
置の測定針１１は、第１図に示されるように、基板５の
主面上の一対の電極６．７に接触するようになっていて
、直接測定針１１でレーザダイオードチップ８の電極に
接触しないようになっている。このような配慮により、
測定針１１がレーザダイオードチップ８の上面電極をつ
っ突くようなことがないことから、レーザダイオードチ
ップ８を欠いたりすることはない。なお、測定針１１の
先端の測定のための接触部分は、たとえば、縦がＱ、３
ｍｍ、横が０．２４ｍｍとなっているため、縦が０．４
ｍｍ、横が０．３ｍｍとなるレーザダイオードチップ８
に接触させた場合、接触位置バラツキもあることから、
その接触性は必ずしも安定すにとは言えず、直接レーザ
ダイオードチップ８に測定針１１を接触させて行う特性
測定は信頼度的にも問題がある。

一方、前記ステム１の主面には、レーザダイオードチッ
プ８の下端から発光されるレーザ光１２を受光し、レー
ザ光１２の光出力をモニターする受光素子１３が固定さ
れている。この受光素子１３はステム１の主面に設けら
れた傾斜面１４に、図示しない接合材を介して固定され
ている。これは、レーザダイオードチップ８から発光さ
れたレーザ光１２の受光素子１３の受光面における反射
光が、後述するキャップ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、前記ステム１には３本のリード１５が固定されて
いる。１本のリード１５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１５はステム１
を貫通し、かつガラスのような絶縁体１６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。前記ス
テム１の主面に突出する２本のり−ド１５の上端は、そ
れぞれワイヤ１７．１８を介してレーザダイオードチッ
プ８および受光素子１３の各電極に接続されている。ま
た、モジュール４の基板５は絶縁体であることから、基
板５上の電極７と一本のり−ド１５に電気的に繋がるヒ
ートシンク３とは、ワイヤ１９を介して電気的に接続さ
れている。

また、前記ステムｌの主面には窓２０を有する金属製の
キャップ２が気密的に固定され、レーザダイオードチッ
プ８およびヒートシンク３等を封止している。前記窓２
０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２１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、レーザダイオードチップ８の上端から出射し
たレーザ光１２は、この透明なガラス板２１を透過して
ステム１とキャンプ２とによって形成されたパッケージ
外に放射される。

なお、前記ステム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２２と、矩形状切欠部２３
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。

つぎに、このような半導体レーザ装置の製造方法につい
て、第２図のフローチャートを参照しながら説明する。

最初に基板５が用意される。この基板５は、前述のよう
に、レーザダイオードチップ８の寿命試験にも支障を来
さない大きさ、厚さの絶縁体で構成されているとともに
、その主面には一対の電極６．７が設けられている。そ
こで、基板５の主面の一方の電極６上にレーザダイオー
ドチップ８が半田等で固定される。この結果、レーザダ
イオードチップ８の上面電極は、一方の電極６と電気的
にも接続されることとなる。レーザダイオードチップ８
の搭載後、このレーザダイオードチップ８の上面電極と
、基板５上の他方の電極７とはワイヤ９で接続され、第
１図に示されるように、モジュール４が製造される。

つぎに、このモジュール４は特性測定が行われ、特性評
価が行われる。特性測定にあっては、第４図に示される
ように、熱放散性が極めて良好なヒートシンク１０上に
モジュール４が並べられ、かつ上方から特性装置の測定
針１１が降下して各モジュール４に接触し、−度に多数
のモジュール４の特性測定が行われるようになっている
。測定針１１の電極６，７への接触によって、レーザダ
イオードチップ８の両端からレーザ光１２が発光される
ため、これらのレーザ光１２を手前側に配列される図示
しないデテクタでモニターして特性測定が行われる。モ
ジュール４はたとえば、ヒートシンク１０の主面に設け
られた位置決め溝２４にそれぞれ嵌るようにして定間隔
に載置されるとともに、位置決め溝２４の溝底に設けら
れた図示しない真空吸着孔からの真空吸引によって、モ
ジュール４下面はヒートシンク１０に密着する。この結
果、モジュール４からヒートシンク１０に速やかに熱が
伝達されるため、直流電源印加による寿命試験等特性検
査、すなわち、レーザダイオードチップ８がステム１と
キャンプ２からなるパンケージに組み込まれた後行われ
る特性検査と同様の検査項目が測定可能となる。

つぎに、前記特性測定で良品と判定されたモジュール４
のみが組立に移行される。すなわち、良品と判定された
モジュール４はリード１５や受光素子１３が取り付けら
れたステム１のヒートシンク３に搭載される。その後、
ワイヤボンディングが行われ、リード１５と所定のレー
ザダイオードチップ８や受光素子１３の電極が電気的に
接続される。次いで、ステム１の主面にはキャンプ２が
気密封止され、第３図に示されるような半導体レーザ装
置が製造される。

このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。

（１）本発明によれば、レーザダイオードチップは基板
に搭載されてＲ終的特性検査が可能となるモジュールに
組み込まれ、その後、最終的特性検査によって良品と判
定されたもののみが、加工コストの高いパッケージに組
み込まれるようになっていて最終的特性検査が組立の初
期の段階で行われるようになっていることから、完成品
状態での不良品の発生が少なく、歩留りが向上するとい
う効果が得られる。

（２）上記（１）により、本発明によれば、レーザダイ
オードチップがパッケージに組み込まれた状態での不良
発生頻度が低いことから、加工コストの高いパッケージ
部品等が無駄にならず材料費が低減できるという効果が
得られる。

（３）上記（１）により、本発明によれば、レーザダイ
オードチップがパフケージに組み込まれた状態での不良
発生頻度が低いことから、不良品を作る労力も凍り、人
件費の軽減も達成できるという効果が得られる。

（４）本発明によれば、レーザダイオードチップは最初
のチップ選別の後は、基板に搭載され、モジュールの状
態で行われるため、レーザダイオードチップへの接触が
なく、レーザダイオードチップの割れ、欠け、汚染等が
起きず、半導体レーザ装置の歩留り向上１品質向上が達
成できるという効果が得られる。

（５）上記口）〜（４）により、本発明によれば、組立
初期の段階で最終的特性検査が行えるモジュールを用い
て組立が行えることから、不良品発生頻度を低減でき、
材料費低減、労力の無駄低減２歩留り向上から、品質の
優れた半導体レーザ装置を安価に提供することができる
という相乗効果が得られる。

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。

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の
製造技術に適用した場合について説明したが、本発明は
それに限定されるものではない。たとえば、発光素子と
して、端面発光型の発光ダイオードチップを組み込んだ
光電子装置にも同様に適用して同様な効果が得られる。

少な（とも本発明は発光素子を徂み込んだ光電子装置の
製造技術には適用できる。

〔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、下記のとおりであ
る。

本発明の半導体レーザ装置の製造にあっては、主面に一
対の電極を有しかつレーザダイオードチップの寿命試験
が可能な放熱条件を満たす絶縁性基板を用意した後、前
記基板の一方の電極上に上面電極を介して選別によって
良品と判定されたレーザダイオードチップを固定すると
ともに、このレーザダイオードチップの上面電極と他方
の電極とをワイヤで電気的に接続してモジュールを製造
し、その後、前記モジュールを放熱性の良好なヒートシ
ンク上に載せ、測定装置の測定針をレーザダイオードチ
ップに直接接触させることなく前記基板上の電極に接触
させて寿命試験を含む緒特性検査を行い、前記特性測定
によって良品と判定されたモジエールを加工コストの高
いパッケージに組み込むことによって半導体レーザ装置
を製造することから、不良品の発生頻度が低くなり、パ
フケージ等組立に供される部品が無駄になることがない
とともに、組立作業における労力も無駄とならず、半導
体レーザ装置の製造コスト低減が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるモジュールを示す斜視
図、 第２図は同じく半導体レーザ装置の製造工程を示すフロ
ーチャート、 第３図は同じく半導体レーザ装置の概要の一部を示す斜
視図、 第４図は同じくモジュールにおけるレーザダイオードの
良否検査測定を示す模式図である。 １・・・ステム、２・・・キャンプ、３・・・ヒートシ
ンク、４・・・モジュール、５・・・基板、６．７・・
・電極、８・・・レーザダイオードチップ、９・・・ワ
イヤ、１０・・・ヒートシンク、１１・・・測定針、１
２・・・レーザ光、１３・・・受光素子、１４・・・傾
斜面、１５・・・リード、１６・・・絶縁体、１７．１
８・・・ワイヤ、１９・・・ワイヤ、２０・・・窓、２
１・・・ガラス板、２２・・・Ｖ字状切欠部、２３・・
・矩形状切欠部、２４・・・位置決め溝。 第　　１　　図 慎２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主面に一対の電極を有しかつ所望の放熱条件を満た
   す絶縁性基板を用意する工程と、前記基板の一方の電極
   上に下面電極を介して発光素子を固定するとともにこの
   発光素子の上面電極と他方の電極とをワイヤで電気的に
   接続してモジュールを製造する工程と、前記モジュール
   の状態で発光素子の特性を測定する工程と、前記特性測
   定によって良品と判定されたモジュールをパッケージに
   組み込む工程と、を有することを特徴とする光電子装置
   の製造方法。 ２、前記モジュールは放熱性の良好な支持体上に密着し
   た状態で特性測定され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の製造方法。 ３、所望の放熱条件を満たす絶縁性基板と、この基板主
   面に設けられた一対の電極と、前記一方の電極上に下面
   電極を介して固定された発光素子と、前記発光素子の上
   面電極と前記他方の電極とを電気的に接続するワイヤと
   、を有するモジュール。 ４、前記絶縁性基板主面の一方の電極には半導体レーザ
   素子が固定されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第３項記載のモジュール。