JP3200924B2 - マルチビーム半導体レーザ装置 - Google Patents

マルチビーム半導体レーザ装置

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JP3200924B2
JP3200924B2 JP04724892A JP4724892A JP3200924B2 JP 3200924 B2 JP3200924 B2 JP 3200924B2 JP 04724892 A JP04724892 A JP 04724892A JP 4724892 A JP4724892 A JP 4724892A JP 3200924 B2 JP3200924 B2 JP 3200924B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マルチビーム半導体レ
ーザ装置、特に各レーザビームを独立に制御する独立駆
動型のマルチビーム半導体レーザ装置に係わる。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザの高集積化・高速処理化な
どの要請に対し、1チップ内に独立制御可能な複数のレ
ーザビームを有するマルチビーム半導体レーザが開発さ
れている。このような独立制御のマルチビームレーザに
おいては、単体素子とは異なり、複数の独立した入力端
子を必要とするため、例えばレーザビーム毎に独立した
電極をパターニング形成する等の方法が考えられるが、
1つのチップにレーザ用ボンディングパッドなどを含む
モノリシック型構成の半導体レーザ装置では、レーザ端
面形成のためのエッチングなど製造上の問題、或いは配
線部の熱抵抗による発熱の問題等が生じるため、独立制
御の実用化は難しい。
【0003】このため、このような独立駆動型マルチビ
ームレーザでは、レーザチップ側に各レーザビーム毎に
分離電極を設けて、この分離電極と、レーザチップとは
別体の基板上にパターニング形成した電極とを対向さ
せ、はんだ等の融着によりマウントするようにして各レ
ーザビームの端子導出がなされる。この場合レーザ装置
自体の小型化、或いはビーム本数の増加による高密度化
等をはかる上で、各電極の位置合わせ精度の向上が必要
とされている。
【0004】レーザは一般的に発光部がストライプ構造
とされ、このストライプの延長方向の位置合わせは、レ
ーザ光の広がりと熱抵抗を考慮してレーザの発光端面と
配線基板の縁部とを揃えるようにして行われる。一方、
その発光ストライプ方向と直交する方向の位置合わせ精
度は、これをマウントする装置の精度に左右される。
【0005】このようなレーザの基板への貼り合わせに
際し、通常用いられる画像処理を用いたチップマウンタ
の精度は、機械的精度や、接着材料(はんだ等)の厚さ
などを考慮して±5〜10μm程度の誤差が生じる。こ
れに対し、ビーム本数の増加に伴って、半導体レーザ装
置全体の小型化をはかるために、ビーム間隔は益々狭小
化されつつある。ビーム間隔が50μm以下の例えば1
0μmピッチ程度と非常に狭い間隔とされた高密度のマ
ルチビームレーザでは、このような機械的なチップマウ
ンタを用いて貼り合わせを行うことは難しい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このような貼り合わせ
の問題に鑑みて、本出願人は先に特願平2−21622
5号出願において、図4に示すように、レーザ1側の電
極の本数よりも配線基板2上に設ける配線電極の本数を
大として、レーザビームと配線基板との位置合わせに裕
度をもたせる方法を提案した。しかしながらこの場合、
レーザ2の電極のピッチPl に比して、配線基板2の電
極のピッチPs がやや大となる場合、またピッチが同一
の場合でも配線本数が異なることから、どの入力端子が
どのレーザと接続しているか、接続後に全数測定の上、
1チップ(1ビーム)ずつ異なる配線を定める必要があ
る。このような方法では、レーザビーム本数が増大化す
るに伴い、量産に不適となる恐れがある。
【0007】また、レーザの電極の幅をa、基板の電極
の幅をbとすると、各電極のピッチPs 及びPl を、 Pl =Ps =a+b とすることにより各電極を1:1に対応させることがで
きるが、接触幅wは、 0≦w≦〔a,b〕 (但し〔a,b〕をaとbのうち、より小なる値を示
す)の範囲で変動することとなり、接触抵抗にばらつき
が生じてしまい、最悪の場合はオープン不良を発生させ
る恐れがある。更にこのように1:1に対応させる場合
は、図5に示すようにθ方向(回転方向)の位置合わせ
裕度が小さいためにショートし易く、歩留りの低下を招
来する恐れがある。
【0008】本発明は、上述したような多数本のレーザ
が10μm程度の狭ピッチをもって配されて成るマルチ
ビーム半導体レーザと配線基板との接触面積のばらつき
を抑制すると共に回転方向の合わせ裕度を大として位置
合わせを確実に行い、且つ各レーザビームに接続される
電極を全数測定を行わずに選定できるようにする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によるマルチビー
ム半導体レーザ装置は、その一例の略線的構成図を図1
に示すように、独立制御の配線基板2を有するマルチビ
ーム半導体レーザ装置において、レーザ1の電極1aの
ピッチPl に対し、配線基板2側の電極2aのピッチP
s を、Ps =(1/n)Pl (nは2以上の整数)と
、レーザ1の電極1aに対し、配線基板2側の電極2
aが、一定周期をもって接触する構成とする
【0010】
【作用】上述したように、本発明マルチビーム半導体レ
ーザ装置によれば、レーザの電極1aのピッチPl に対
し、基板電極2aのピッチPs を、Ps =(1/n)P
l として構成することから、各電極の幅を適切な値に設
定することにより少なくとも1本以上の配線基板側の電
極2aがレーザ側の電極1aと確実に接触するようにな
すことができて、オープン不良を低減化し、接触面積の
ばらつきを抑制することができる。
【0011】また、レーザ側の電極1aに対し2以上の
配線基板側の電極2aが対応することから、この配線基
板側の電極2aの一部を不使用電極とすることによっ
て、回転方向のずれに対しても、短絡を生じにくい構成
とすることができる。
【0012】更に、レーザの電極2aに対して基板の電
極1aは一定の周期で対応し、即ち基板側電極2aが周
期的に接触することから、レーザビームの本数に係わら
ず、レーザビーム1本に相当する配線側の電極2aの導
通を少なくとも1ヵ所測定すれば、どの入力端子を選択
すべきかが全体のレーザビームについて定まることとな
る。即ち全数測定を行うことなく、各ビームの配線を選
定することができる。
【0013】従って、本発明マルチビーム半導体レーザ
装置によれば、10μピッチ程度の狭小なピッチのビー
ム間隔とする場合において、充分このピッチに比し小さ
い位置合わせ精度を得られない場合においても、その電
極間の接触面積のばらつきを格段に抑制し、オープン不
良及び短絡を抑制して、歩留りの向上をはかることがで
きる。
【0014】
【実施例】以下本発明マルチビーム半導体レーザ装置の
一例を、図面を参照して詳細に説明する。図1におい
て、1は化合物半導体等より成るマルチビーム半導体レ
ーザで、各レーザ発光部(図示せず)毎に素子分離溝3
が設けられて分離されてなる。1aは、所定のピッチP
l 、幅a及び間隔dを有するそれぞれ独立に分離された
電極で、例えば図1の紙面と直交する方向に延長するス
トライプ状のパターンとして形成される。1bは基板の
裏面側に全面的に被着された電極を示す。2は熱伝導性
の良い例えばSi等より成る配線基板を示し、レーザ1
をマウントする側に、所定のピッチPs 、幅b及び間隔
cをもって電極2aがレーザ1側の電極1aと同様にス
トライプ状パターンとしてパターニング形成されて成
る。そしてこの基板側の電極2aのピッチPs を、レー
ザの電極1aのピッチPl の1/n(nは2以上の整
数)として形成する。
【0015】これらレーザ1及び配線基板2の各平面図
を図2に示す。マルチビーム半導体レーザ1にはその発
光部に沿ってストライプ状の電極1aが形成される。配
線基板2の表面には、SiO2 、SiNX 等の絶縁層を
介してAu/Ti等の積層金属による配線パターンが形
成される。例えばその一辺に、レーザ1の電極1aに対
応して上述したようにピッチを選定してストライプ状の
電極2aが形成され、各電極2aと端子用パッド2dと
が接続される。図2に示すように、この場合矢印yで示
すストライプ状電極1a及び2aの延長方向の位置合わ
せ裕度は比較的大となるが、これとは直交する方向(x
方向)、或いは回転方向(θ方向)の位置合わせ精度が
問題となる。
【0016】先ずx方向の位置合わせについて説明す
る。この場合、図1において示すレーザ1の電極1aの
幅aを、 (n−2)b+(n−1)c<a<(n−1)b+nc (但しnは2以上の整数)となるように選定することに
より、各レーザビームの電極1aを、連続して(n−
1)本またはn本の基板2側の電極2aと導通させるこ
とができる。
【0017】この例においては、例えば、n=3、Pl
=12μm、Ps =4μm、b=3μm、c=1μmと
するとき、 5μm<a<9μm と選定すれば、レーザ1側の電極1aは、それぞれ2本
または3本の配線基板2側の電極2aに接触することと
なる。a=7μmとすると接触幅wは、 5μm<w<6μm となる。Pl :Ps =1:1とされる従来構成の半導体
レーザ装置においては、前述したように接触幅wは0≦
w≦〔a,b〕であることから、上述したように電極幅
を設定した場合は、電極の接触幅は0≦w≦3μmとな
る。従って、本発明半導体レーザ装置によれば、この接
触幅wを従来構成に比し大とすることができ、且つその
ばらつきを抑制することができる。
【0018】またこのとき、レーザビームの本数と、そ
のn倍に相当する基板電極の数を異ならせる構成とする
ことにより、x方向の位置ずれによって、使用可能なレ
ーザビーム数が変動することを回避できる。例えばレー
ザ側の電極1aの本数に対応する全幅を図2に示すよう
にW1 、配線電極2aの本数に対応する全幅をW2
し、マウントの最大誤差をΔxとすると、 W1 −W2 >Δx、(但しW1 >W2 ) 又は W2 −W1 >Δx、(但しW1 <W2 ) となるように、それぞれW1 及びW2 を設定して、即ち
レーザビームの本数と、これに対応する基板電極の本数
とを異ならせることによって、x方向の位置ずれによっ
て最終的に得るレーザビームの本数にばらつきが生じる
ことを回避できる。
【0019】例えばW1 >W2 とする場合は、レーザビ
ームの本数を最終的に使用するビームの本数に比し大と
して形成することとなり、配線基板2側の電極2aの本
数に対応して、これに接続されるレーザ電極1aの本数
が半導体レーザ装置全体のレーザビームの本数となる。
【0020】一方、W1 <W2 とする場合は、レーザビ
ームの本数に対応して、これと接続される基板側の電極
2aのみがレーザビームの端子となる。この場合は、レ
ーザチップのビーム数が半導体レーザ装置全体のレーザ
ビームの本数となる。
【0021】このようにすることによって、最終的に得
るレーザビームの本数がx方向の位置ずれによるばらつ
きを生じることなく選定されることとなり、所定のビー
ム数の半導体レーザ装置を確実に得ることができる。
【0022】尚、半導体レーザチップにおいて、レーザ
の本数の増減は多少であれば何ら製造工程の増加を招く
ことなく形成することができる。従って、W1 >W2
して、レーザチップのビーム本数を最終的に得るレーザ
ビームの本数に比し大として構成する場合は、これと配
線基板2とを接続した後の、不用な端子を選定する手間
を省くことができる。即ちこの場合、使用する端子の選
別に要する測定端子数はn本となり、測定端子数を最小
とすることができる。
【0023】次に、θ方向の位置ずれについて図3A及
びBを参照して説明する。先ず、配線基板2側の電極2
aを全て使用する場合は、図3Aに示すように、配線電
極2、又はレーザ電極1aの長さのうち小なる長さ、即
ち実質的に接触する長さをLとすると、短絡を回避でき
る最大の回転角度θmax は、 θmax =tan-1(c/L) と表される。
【0024】これに対し、レーザ電極1aに対応するn
本の基板側の電極2aのうち、1本を不使用とする場合
は、図3Bに示すように、その短絡を回避できる最大回
転角度θmax は、 θmax =tan-1((b+2c)/L) となり、全電極を使用する場合に比してその回転方向の
位置合わせ裕度は大となる。この場合余裕度は広がる
が、不使用電極2bを設けることとなるために、全体と
しての電極1a及び2aの接触面積が減少するという点
で不利となる。従って前述したようなマウント装置のθ
方向の精度を考慮して適切な設計を行うことが望まし
い。
【0025】尚、上述の実施例においては、n=3とし
た場合を説明したが、このnは2以上の整数であればよ
い。しかしながら、nが極端に大となる場合は、この基
板側の電極2aの幅及びピッチが小となり、端子数の増
大化による組立て工程の煩雑化等の不都合が生じる恐れ
があり、n=2〜3程度とすることが望ましい。
【0026】また本発明マルチビーム半導体レーザ装置
は、上述の実施例に限ることなく、その他種々の変形変
更をなし得ることはいうまでもない。
【0027】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、レー
ザの電極1aのピッチPl とに対し、基板電極2aのピ
ッチPs を、Ps =(1/n)Pl とすることから、狭
いビーム間隔、例えば50μm以下の10μmピッチ程
度のビーム間隔のマルチビーム半導体レーザ装置におい
て、このビーム間隔に比し十分小さい位置合わせ精度を
得られない場合においても、容易に電極端子の接続を行
うことができ、マルチビーム半導体レーザ装置の歩留り
の向上をはかることができる。
【0028】即ち少なくとも1本以上の配線基板側の電
極2aがレーザ側の電極1aと確実に接触することか
ら、電極間の接触面積を大とし、且つそのばらつきを抑
制することができ、オープン不良を低減化することがで
きる。
【0029】また、レーザ側の電極1aに対し複数の配
線基板側の電極2aが対応する場合には、例えばこの配
線基板側の電極2aの一部を不使用電極とすることによ
って、回転方向のずれに対しても、短絡を生じにくい構
成とすることができる。
【0030】更に、レーザの電極1aに対して基板の電
極2aが周期的に対応して接触することから、レーザビ
ームの本数に係わらず、ごく一部の端子を測定すること
により、入力端子の選別を行うことができる。
【0031】更にまた、レーザビームの本数と、これに
対応する基板側の電極の本数とを異ならせることによ
り、最終的に得るレーザビーム本数のばらつきを回避す
ることができ、特に位置ずれによるレーザチップのビー
ム本数を、必要とするビーム本数より大として構成する
ことによって、不良品の発生の増加を抑制し、また入力
端子の選別に要する端子数を最小のn本とすることがで
き、組み立て工程の簡易化をはかって生産性の向上をは
かり、量産に適したマルチビーム半導体レーザ装置を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明マルチビーム半導体レーザ装置の一例の
要部の略線的構成図である。
【図2】本発明マルチビーム半導体レーザ装置の一例の
要部の略線的平面図である。
【図3】本発明マルチビーム半導体レーザ装置の位置合
わせ裕度の説明図である。
【図4】従来のマルチビーム半導体レーザ装置の一例の
略線的構成図である。
【図5】マルチビーム半導体レーザ装置の一例の要部の
略線的平面図である。
【符号の説明】
1 マルチビーム半導体レーザ 1a 電極 2 配線基板 2a 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 独立制御の配線基板を有するマルチビー
    ム半導体レーザ装置において、 レーザの電極のピッチPl に対し、配線基板側の電極の
    ピッチPs が Ps =(1/n)Pl (nは2以上の整数) とされ、上記レーザの電極に対し、上記配線基板側の電
    極が、一定周期をもって接触するようになされたことを
    特徴とするマルチビーム半導体レーザ装置。
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