JP2000268387A - 半導体光源モジュールの製造方法及び半導体光源モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の種類の情報記録媒体に対応でき、互い
に近傍に配置した２波長の光源を有する小型軽量の半導
体光源モジュールの製造方法を提供する。 【解決手段】 第１の光源チップ２と第２の光源チップ
３を同一基板１上に配置する半導体光源モジュールの製
造工程において、第１の半田４を用いて上記一方のチッ
プ２を上記基板１に付けた後、上記第１の半田４より融
点の低い第２の半田５を用いて、上記第２の半田５の融
点より高く、上記第１の半田４の融点より低く加熱して
上記他方のチップ３を上記基板１に付けることを特徴と
する半導体光源モジュールの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学的記録再生装
置の半導体光源モジュールの製造方法に関し、特に、複
数の種類の情報記録媒体に対応でき、互いに近傍に配置
した複数波長の光源を具備する小型・薄型・軽量の半導
体光源モジュールの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンパクトディスク（ＣＤ）、ＤＶＤ等
の光ディスクや光カードメモリ等の情報記録媒体の信号
を読み出すための重要な構成部品として光学ヘッドがあ
る。光学ヘッドには、レーザ光を出射する光源や、光検
出器、ビームスプリッタや対物レンズなどの光学部品を
備える必要がある。

【０００３】従来、光学ヘッドの構成をコンパクト化す
るために、図４に示す半導体光源モジュールがあった。
このモジュールの製造方法としては、まず、シリコン基
板１０１に異方性エッチングにより、基板１０１に凹部
１０５を形成した後、半導体レーザチップ１０２を溶接
部材として半田付けにより、半田の融点より高く加熱し
て凹部１０５に接着した。このモジュールでは、凹部１
０５の斜面１０６で光を反射させて、出射光１０４とし
て取り出す用にしている。また、基板１０１の両端部に
光検出器１０３を形成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】光学ヘッドにおいて、
ＤＶＤ以外に、例えば、ＣＤ−Ｒの情報記録媒体に対応
するためには、赤色以外に赤外光の光源を搭載する必要
がある。従来では、図４に示した半導体レーザモジュー
ルを、赤と赤外の２種類用意して、これをビームスプリ
ッタ等の光学部品を用いて半導体レーザーモジュール外
で合成するような構成の光学系がとられていた。

【０００５】しかしながら、従来の構成では、半導体光
源モジュールの製造方法の小型・薄型・軽量化に限界が
あり、しかも位置合わせが複雑で、さらなる簡素化、組
立の簡単化ができないという課題があった。

【０００６】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するためになされたものであり、特に、複数の種類の
情報記録媒体に対応でき、互いに近傍に配置した複数波
長の光源を具備する小型・薄型・軽量の半導体光源モジ
ュールの製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載の発明は、第１の光源チッ
プと第２の光源チップを同一基板上に配置する半導体光
源モジュールの製造工程において、第１の半田を用いて
上記一方のチップを上記基板に付けた後、上記第１の半
田より融点の低い第２の半田を用いて、上記第２の半田
の融点より高く、上記第１の半田の融点より低く加熱し
て上記他方のチップを上記基板に付けることを特徴とす
る半導体光源モジュールの製造方法である。

【０００８】これにより、例えば、互いに近傍に配置さ
れた２波長の光源を用いた、小型軽量で、複数の種類の
情報記録媒体に対応できる半導体光源モジュールの製造
方法を得ることができる。

【０００９】また、本発明の請求項２に記載の発明は、
基板はシリコン結晶であり、異方性エッチングにより形
成された凹部に第１及び第２の光源チップを付ける請求
項１に記載の半導体光源モジュールの製造方法である。

【００１０】これにより、例えば、光検出器が一体化可
能で、良好な平面及び斜面が実現できる。

【００１１】また、本発明の請求項３に記載の発明は、
異方性エッチングにより形成された凹部の傾斜面を、第
１の光源チップと第２の光源チップのそれぞれの出射光
の共通のミラーとする請求項１に記載の半導体光源モジ
ュールの製造方法である。

【００１２】これにより、例えば、コンパクトな構成
で、２波長の出射光を上方に取り出すことができる。

【００１３】また、本発明の請求項４に記載の発明は、
第１の光源チップと第２の光源チップを付ける基板領域
の間に境界部を設ける請求項１に記載の半導体光源モジ
ュールの製造方法である。

【００１４】これにより、例えば、加熱時に第１の半田
の流れを防止し、第２の半田と混ざらないようにするこ
とができる。

【００１５】また、本発明の請求項５に記載の発明は、
境界部は溝である請求項４に記載の半導体光源モジュー
ルの製造方法である。

【００１６】これにより、例えば、第１または第２の半
田が流れるのを防止することができる。

【００１７】また、本発明の請求項６に記載の発明は、
境界部は突起部である請求項４に記載の半導体光源モジ
ュールの製造方法である。

【００１８】これにより、例えば、第１または第２の半
田が流れるのを防止することができる。

【００１９】また、本発明の請求項７に記載の発明は、
第１の光源チップと第２の光源チップの発光面は実質上
面一である請求項１に記載の半導体光源モジュールの製
造方法である。

【００２０】これにより、例えば、光学系の構成を容易
にすることができる。

【００２１】また、本発明の請求項８に記載の発明は、
第１の光源チップと第２の光源チップをそれぞれ配置す
る、基板上の第１、第２の領域をそれぞれ金属メッキし
た後、第１の半田を上記一方の領域に付け、上記第１の
半田より融点の低い第２の半田を、他方の領域に付け、
上記第１の半田を付けた領域を上記第１の半田の融点よ
り高く加熱して上記光源チップを付け、上記第２の半田
を付けた領域を第２の半田の融点より高く、上記第１の
半田の融点より低く加熱して、上記他方の光源チップを
付ける半導体光源モジュールの製造方法である。

【００２２】これにより、例えば、半田の直接付かない
基板の上にも光源チップを付けることができる。

【００２３】また、本発明の請求項９に記載の発明は、
第１の半田を付けた領域を上記第１の半田の融点より高
く加熱して光源チップを付ける工程は窒素雰囲気中で行
う請求項８に記載の半導体光源モジュールの製造方法で
ある。

【００２４】これにより、例えば、融点の低い第２の半
田の酸化を防ぐことができる。

【００２５】また、本発明の請求項１０に記載の発明に
は、第１の光源チップ、第２の光源チップ、第３の光源
チップを同一基板上に配置する半導体光源モジュールの
製造行程において、第１の半田を用いて上記のチップの
１つを上記基板に付けた後、上記第１の半田より融点の
低い第２の半田を用いて、上記第２の半田の融点より高
く、上記第１の半田の融点より低く加熱して上記残りの
チップのうちの１つを上記基板に付け、その後、上記第
２の半田より融点の低い第３の半田を用いて、上記第３
の半田の融点より高く、上記第２の半田の融点より低く
加熱して上記残りのチップを上記基板に付けることを特
徴とする半導体光源モジュールの製造方法である。

【００２６】これにより、例えば互いに近傍に配置され
た３波長の光源を用いた、小型軽量で、複数の種類の情
報記録媒体に対応できる半導体光源モジュールの製造方
法を得ることができる。

【００２７】また、本発明の請求項１１に記載の発明
は、第１の光源チップと第２の光源チップを同一基板上
に配置する半導体光源モジュールであって、第１の溶接
部材を用いて上記一方のチップを上記基板に付け、上記
第１の溶接部材より融点の低い第２の溶接部材を用い
て、上記第２の溶接部材の融点より高く、上記第１の溶
接部材の融点より低く加熱して上記他方のチップを上記
基板に付けたことを特徴とする半導体光源モジュールで
ある。

【００２８】また、本発明の請求項１２に記載の発明
は、第１の光源チップ、第２の光源チップ、第３の光源
チップを同一基板上に配置する半導体光源モジュールで
あって、第１の溶接部材を用いて上記のチップの１つを
上記基板に付け、上記第１の溶接部材より融点の低い第
２の溶接部材を用いて、上記第２の溶接部材の融点より
高く、上記第１の溶接部材の融点より低く加熱して上記
残りのチップのうちの１つを上記基板に付け、上記第２
の溶接部材より融点の低い第３の溶接部材を用いて、上
記第３の溶接部材の融点より高く、上記第２の溶接部材
の融点より低く加熱して上記残りのチップを上記基板に
付けたを特徴とする半導体光源モジュールである。

【００２９】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明の第１の
実施の形態の半導体光源モジュールの製造方法につい
て、図１を用い、座標軸を図のようにとって詳細に説明
する。

【００３０】図１（ａ）〜（ｃ１）は本発明の第１の実
施の形態における半導体光源モジュールの製造方法を示
す側面図、図１（ｃ２）は、本発明の第１の実施の形態
における半導体光源モジュールを示す斜視図である。

【００３１】本実施の形態の半導体光源モジュールの製
造方法は、互いに近傍に配置された２波長の光源を搭載
し、例えば、ＤＶＤやＣＤ、ＣＤ−Ｒ等の複数の情報記
録媒体に対応できる小型・薄型・軽量の半導体光源モジ
ュールの製造方法を実現する。

【００３２】図１に示すように、まず、例えば、銅等の
基板１上に、例えば、波長λ₁＝０．８μｍの第１の光
源チップ２（例えば、ｘ方向の幅２００μｍ、ｙ方向の
長さ２５０μｍ）を第１の半田４を用いて、例えば、３
００℃に加熱して接着する。第１の光源チップ２を接着
した近傍（例えば、チップの中心位置が４００μｍ離れ
た位置）に、その後、波長λ₂＝０．６６μｍの第２の
光源チップ３（例えば、ｘ方向の幅３５０μｍ、ｙ方向
の長さ３５０μｍ）を第２の半田５を用いて、例えば、
２００℃に加熱して接着する。

【００３３】本発明者らは、第１の光源チップ２を高融
点半田４を用いて固定した後、低融点半田５を用いて第
２の光源チップ３を固定することにより、最初のチップ
の位置はずれないで２つのチップを近傍に高精度で固定
することが可能であり、その結果小型化可能な２波長Ｌ
Ｄ光源モジュールを製造することができることを見出し
た。

【００３４】本実施の形態で第２の半田として、鉛３７
％、錫６３％の共晶点のものを用い、このときの融点は
１８２℃であった。第１の半田として、錫の量を６３％
からずらせることにより融点を高くした。また、第２の
半田としてインジウムを用いても良く、この場合は融点
が１５６℃であり、さらに融点を下げることができる。

【００３５】本実施の形態では、図１（ｃ２）で示して
いるように、第１の光源チップ２と第２の光源チップ３
の発光面は実質上、面一になるように配置し、また、基
板１の端部にそろえて配置している。このような配置で
は、光学ヘッドの光学系が簡単になり、また、光源チッ
プ２、３から基板１への熱伝導が良く、また、発光部か
らの出射光６、７のけられがなくなる。

【００３６】また、本実施の形態では、波長が大きい方
の光源チップを第１の光源チップとして説明したが、波
長が小さい方の光源チップを第１の光源チップとしても
良い。

【００３７】（実施の形態２）本発明の第２の実施の形
態の半導体光源モジュールの製造方法について、図２を
用いて、上記第１の実施の形態と異なる点を中心に説明
する。

【００３８】図２（ａ）〜（ｃ１）は本発明の第２の実
施の形態における半導体光源モジュールの製造方法を示
す側面図、図２（ｃ２）は、本発明の第２の実施の形態
における半導体光源モジュールを示す斜視図である。

【００３９】図２に示すように、本実施の形態の半導体
光源モジュールの製造方法においては、溝８のある基板
１ａを用いた。

【００４０】第１の光源チップ２を接着する際に、第１
の半田４を加熱する工程で、第１の半田４が、第２の光
源チップ３を接着する領域まで流れることが、たまに生
じた。

【００４１】本発明者らは、第１の光源チップ２と第２
の光源チップ３の境界部に溝８を設けることにより、こ
のような第１の半田４の流れが防止できることを見出し
た。この理由としては、この溝８を設けたことにより、
半田４の表面張力を維持できるものと考えている。ま
た、この溝８は、突起部等の他の境界部であっても同様
の効果が得られることも見出した。

【００４２】（実施の形態３）本発明の第３の実施の形
態の半導体光源モジュールの製造方法について、図３を
用いて、上記第１の実施の形態と異なる点を中心に説明
する。

【００４３】図３（ａ）〜（ｃ１）は本発明の第３の実
施の形態における半導体光源モジュールの製造方法を示
す側面図、図３（ｃ２）は、本発明の第３の実施の形態
における半導体光源モジュールを示す斜視図である。

【００４４】図３に示すように、本実施の形態の半導体
光源モジュールの製造方法においては、基板として（１
１１）のシリコン基板１ｂを用い、異方性エッチングに
より、基板中央部に凹部１１を形成し、また、凹部１１
の中央部にｙ軸方向にさらに異方性エッチングにより溝
８ａを形成している。

【００４５】まず、凹部１１の光源チップ２、３が接着
される部分に、半田付けができるように、例えば、１２
μｍの厚さだけ金等の金属メッキをした。この後、その
上に、第１の半田４、それより融点の低い第２の半田５
をクリーム状にして塗布した。その後、窒素雰囲気にし
て、第１の半田４上に第１の光源チップ２を載せて、例
えば、３００℃に加熱した。加熱の際には、第２の半田
５も加熱されて液体状になっているが、窒素雰囲気にす
ることにより、酸化は防止できた。その後、同様に、第
２の光源チップ３を載せて、例えば、２００℃に加熱処
理をして接着した。

【００４６】本実施の形態では、異方性エッチングによ
り形成した斜面１２を両方の光源チップ２、３の共通の
ミラーとして使用し、製造方法を簡単化することができ
た。また、基板１ｂの両端部に光検出器１０ａ、１０ｂ
を集積して設けることにより、一層の構成の簡単化を図
ることができた。

【００４７】以上説明した、実施の形態は、半導体光源
モジュールは２つの波長の場合についてではあるが、波
長が青色、赤、赤外のような３つの波長の場合でも効果
がある。すなわち、第１の光源チップ、第２の光源チッ
プ、第３の光源チップを同一基板上に配置する半導体光
源モジュールの製造行程において、第１の半田を用いて
上記のチップの１つを上記基板に付けた後、上記第１の
半田より融点の低い第２の半田を用いて、上記第２の半
田の融点より高く、上記第１の半田の融点より低く加熱
して上記残りのチップのうちの１つを上記基板に付け、
その後、上記第２の半田より融点の低い第３の半田を用
いて、上記第３の半田の融点より高く、上記第２の半田
の融点より低く加熱して上記残りのチップを上記基板に
付けることを特徴とする半導体光源モジュールの製造方
法である。

【００４８】このような製造方法によって、各光源位置
精度の高い半導体レーザーモジュールを安価に大量に生
産することができる。

【００４９】なお、実施の形態は光ディスクで説明した
が、同様の情報記録再生装置で厚みや記録密度など複数
の仕様の異なる媒体を再生できるように設計されたカー
ド状やドラム状、テープ状の製品や、光通信などの多光
源モジュールチップに応用することは本発明の範囲であ
る。

【００５０】また、本願発明の主旨から溶接手段は、通
常の半田に限定されず、その材料の混合比や添加材料等
によって融点の変えられる導電性溶接材料で且つ５００
℃以下の比較的融点の低いものであれば、錫９０〜９９
％、銀３〜５％、銅１％以下の合金や、錫と銅の合金お
よび融点制御のためにインジウム等の添加物を加えたも
の等どのようなものであっても適応可能である。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一方の光源チップを高融点半田を用いて固定した後、低
融点半田を用いてもう一方のチップを固定することによ
り、最初のチップの位置はずれないで２つのチップを近
傍に高精度で固定することが可能であり、小型化可能な
複数波長レーザの半導体光源モジュールを製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体光源
モジュールの製造方法を示す側面図、斜視図

【図２】本発明の第２の実施の形態における半導体光源
モジュールの製造方法を示す側面図、斜視図

【図３】本発明の第３の実施の形態における半導体光源
モジュールの製造方法を示す側面図、斜視図

【図４】従来の製造方法を説明するための半導体光源モ
ジュールの斜視図

【符号の説明】

１ 基板 ２ 第１の光源チップ ３ 第２の光源チップ ４ 第１の半田 ５ 第２の半田 ８ 溝 ９ 金属 １０ 光検出器 １１ 異方性エッチングにより形成された凹部 １２ ミラー

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の光源チップと第２の光源チップを同
   一基板上に配置する半導体光源モジュールの製造工程に
   おいて、第１の溶接部材を用いて上記一方のチップを上
   記基板に付けた後、上記第１の溶接部材より融点の低い
   第２の溶接部材を用いて、上記第２の溶接部材の融点よ
   り高く、上記第１の溶接部材の融点より低く加熱して上
   記他方のチップを上記基板に付けることを特徴とする半
   導体光源モジュールの製造方法。
2. 【請求項２】基板はシリコン結晶であり、異方性エッチ
   ングにより形成された凹部に第１及び第２の光源チップ
   を付ける請求項１に記載の半導体光源モジュールの製造
   方法。
3. 【請求項３】異方性エッチングにより形成された凹部の
   傾斜面を、第１の光源チップと第２の光源チップのそれ
   ぞれの出射光の共通のミラーとする請求項１に記載の半
   導体光源モジュールの製造方法。
4. 【請求項４】第１の光源チップと第２の光源チップを付
   ける基板領域の間に境界部を設ける請求項１に記載の半
   導体光源モジュールの製造方法。
5. 【請求項５】境界部は溝である請求項４に記載の半導体
   光源モジュールの製造方法。
6. 【請求項６】境界部は突起部である請求項４に記載の半
   導体光源モジュールの製造方法。
7. 【請求項７】第１の光源チップと第２の光源チップの発
   光面は実質上面一である請求項１に記載の半導体光源モ
   ジュールの製造方法。
8. 【請求項８】第１の光源チップと第２の光源チップをそ
   れぞれ配置する、基板上の第１、第２の領域をそれぞれ
   金属メッキした後、第１の溶接部材を上記一方の領域に
   付け、上記第１の溶接部材より融点の低い第２の溶接部
   材を、他方の領域に付け、上記第１の溶接部材を付けた
   領域を上記第１の溶接部材の融点より高く加熱して上記
   光源チップを付け、上記第２の溶接部材を付けた領域を
   第２の溶接部材の融点より高く、上記第１の溶接部材の
   融点より低く加熱して、上記他方の光源チップを付ける
   半導体光源モジュールの製造方法。
9. 【請求項９】第１の溶接部材を付けた領域を上記第１の
   溶接部材の融点より高く加熱して光源チップを付ける工
   程は窒素雰囲気中で行う請求項８に記載の半導体光源モ
   ジュールの製造方法。
10. 【請求項１０】第１の光源チップ、第２の光源チップ、
    第３の光源チップを同一基板上に配置する半導体光源モ
    ジュールの製造行程において、第１の溶接部材を用いて
    上記のチップの１つを上記基板に付けた後、上記第１の
    溶接部材より融点の低い第２の溶接部材を用いて、上記
    第２の溶接部材の融点より高く、上記第１の溶接部材の
    融点より低く加熱して上記残りのチップのうちの１つを
    上記基板に付け、その後、上記第２の溶接部材より融点
    の低い第３の溶接部材を用いて、上記第３の溶接部材の
    融点より高く、上記第２の溶接部材の融点より低く加熱
    して上記残りのチップを上記基板に付けることを特徴と
    する半導体光源モジュールの製造方法。
11. 【請求項１１】第１の光源チップと第２の光源チップを
    同一基板上に配置する半導体光源モジュールであって、
    第１の溶接部材を用いて上記一方のチップを上記基板に
    付け、上記第１の溶接部材より融点の低い第２の溶接部
    材を用いて、上記第２の溶接部材の融点より高く、上記
    第１の溶接部材の融点より低く加熱して上記他方のチッ
    プを上記基板に付けたことを特徴とする半導体光源モジ
    ュール。
12. 【請求項１２】第１の光源チップ、第２の光源チップ、
    第３の光源チップを同一基板上に配置する半導体光源モ
    ジュールであって、第１の溶接部材を用いて上記のチッ
    プの１つを上記基板に付け、上記第１の溶接部材より融
    点の低い第２の溶接部材を用いて、上記第２の溶接部材
    の融点より高く、上記第１の溶接部材の融点より低く加
    熱して上記残りのチップのうちの１つを上記基板に付
    け、上記第２の溶接部材より融点の低い第３の溶接部材
    を用いて、上記第３の溶接部材の融点より高く、上記第
    ２の溶接部材の融点より低く加熱して上記残りのチップ
    を上記基板に付けたを特徴とする半導体光源モジュー
    ル。