JPH0428280A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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JPH0428280A
JPH0428280A JP2133451A JP13345190A JPH0428280A JP H0428280 A JPH0428280 A JP H0428280A JP 2133451 A JP2133451 A JP 2133451A JP 13345190 A JP13345190 A JP 13345190A JP H0428280 A JPH0428280 A JP H0428280A
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cap
transparent plate
cap body
semiconductor laser
sealing piece
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田中 治夫
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Rohm Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To restrain a cap from deteriorating in airtightness so as to prevent a semiconductor laser chip from deteriorating in durability by a method wherein a transparent plate and a soft elastic ring-shaped sealing piece are fitted to an opening of the cap, and the circumferential wall of the cap is bent inward. CONSTITUTION:A cap 3 is formed cylindrical, a recess 10 is provided to an intermediate point on the outer circumferential face of the cap 3 extending in a circumferential direction, and a fitting opening 11 is provided to the upper part of the cap 3. A transparent plate 4 and a soft elastic ring-shaped sealing piece 12 are inserted into the opening 11, and the circumferential wall 13 of the cap 3 is bent inward. Then, the sealing piece 12 comes into close contact with the transparent plate 4 as elastically deformed, so that the cap 3 can be kept high in airtightness. Furthermore, the sealing piece 12 absorbs the thermal expansion difference between the cap 3 and the transparent plate 4 through its elastic deformation, fissures are prevented from occurring in the sealing piece 13, and a semiconductor laser chip is restrained from deteriorating.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザの発光素子として、半導体レーザチッ
プを使用した半導体レーザ装置の改良に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to improvement of a semiconductor laser device using a semiconductor laser chip as a laser light emitting element.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、この種の半導体レーザ装置は、金属製ステムに
一体的に造形したブロック体に、半導体レーザチップを
ダイホンデインクし、この半導体レーザチップの部分に
、ガラス製の透明板を備えた金属製のキャップ体を被嵌
し、該キャップ体を前記ステムに対して固着して封止す
ることにより、前記半導体レーザチップが大気中の湿度
等によって劣化することを防止すると共に、半導体レー
ザチップを外部衝撃から保護するように構成しているこ
とは、周知の通りである。
Generally, this type of semiconductor laser device is made of metal with a semiconductor laser chip attached to a block body that is integrally formed with a metal stem, and a glass transparent plate attached to the semiconductor laser chip. By fitting the cap body onto the stem and fixing and sealing the cap body to the stem, the semiconductor laser chip is prevented from deteriorating due to atmospheric humidity, etc., and the semiconductor laser chip is not exposed to the outside. It is well known that the device is configured to protect from impact.

そして、前記金属製のキャップ体にガラス製の透明板を
固着するに際して従来は、例えば、実開昭62−580
66号公報等に記載されているように、前記ガラス製の
透明板を、金属製のキャップ体に対してガラス半田を使
用して固着したり、或いは、前記透明板をキャップ体に
対して合成樹脂製の接着剤を使用して固着したりしてい
る。
Conventionally, when fixing a glass transparent plate to the metal cap body, for example,
As described in Publication No. 66, etc., the glass transparent plate is fixed to the metal cap body using glass solder, or the transparent plate is bonded to the cap body. It is fixed using resin adhesive.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

そして、前者のように、ガラス製の透明板をキャップ体
に対してガラス半田にて固着するに際しては、前記実開
昭62’−58066号公報に詳しく説明されているよ
うに、先づ、ガラス粉末をリング状にプレス成形したの
ち仮焼成することによってリング状のガラス半田を製作
し、このリング状半田を、別の工程において金属板から
の絞り加工によって製作されたキャップ体に装填したの
ち、キャップ体に透明板を装填し、この状態で全体を5
00〜600℃の高い温度で焼成して前記ガラス半田を
溶融することによって、前記透明板をガラス半田にてキ
ャップ体に固着する。次いで、前記の焼成によってキャ
ップ体が変色するから、全体を酸洗い処理したのち、キ
ャップ体の表面にニッケル等のメツキを施すようにして
いる。
In the case of fixing a glass transparent plate to the cap body with glass solder as in the former case, first, as explained in detail in the above-mentioned Japanese Utility Model Application Publication No. 62'-58066, A ring-shaped glass solder is produced by press-molding the powder into a ring shape and then pre-sintering it, and this ring-shaped solder is loaded into a cap body produced by drawing from a metal plate in a separate process. Load the transparent plate into the cap body, and in this state,
By firing at a high temperature of 00 to 600°C and melting the glass solder, the transparent plate is fixed to the cap body with the glass solder. Next, since the cap body discolors due to the firing, the entire cap body is pickled, and then the surface of the cap body is plated with nickel or the like.

従って、前者のガラス半田による方法は、キャップ体に
対するガラス製透明板の固着が強固にできる利点を有す
る反面、リング状のガラス半田を製作する工程、及び高
温で焼成する工程、並びに前記焼成の後処理としての酸
洗い・メツキ工程等の複雑な工程を数多く必要とするこ
とに加えて、ガラス製の透明板には、焼成後における酸
洗い及びメツキ工程に際して当該透明板の表面を損傷す
ることがないようにするための保護膜を予め形成してお
く必要があるから、透明板を備えたキャップ体の製造コ
ストが著しくアップすると言う問題がある。
Therefore, while the former method using glass solder has the advantage that the transparent glass plate can be firmly fixed to the cap body, it requires a process of manufacturing ring-shaped glass solder, a process of firing at a high temperature, and a process after the firing. In addition to requiring many complicated processes such as pickling and plating processes, glass transparent plates have the risk of damaging the surface of the transparent plate during the pickling and plating processes after firing. Since it is necessary to form a protective film in advance to prevent this, there is a problem in that the manufacturing cost of the cap body including the transparent plate increases significantly.

一方、後者のように、透明板をキャップ体に対して合成
樹脂製の接着剤にて固着する方法は、前者のような複雑
な工程を数多く必要としないので、製造コストを大幅に
低減できると言う利点を有する。しかし、その反面、キ
ャップ体に対する透明板の接着剤による固着強度を高く
するために、当該接着剤として、硬化性の接着剤を使用
しなければならないが、硬化性の接着剤を使用すると、
この硬化した接着剤には、当該接着剤と金属製キャップ
体との間の熱膨張差、及び当該接着剤と透明板との間の
熱膨張差、並びにキャップ体と透明板との間の熱膨張差
等によって、微細な亀裂が無数に発生することになるか
ら、キャップ体内における気密状態が低下し、半導体レ
ーザチップの耐久性が、前者のように、透明板をガラス
半田を使用して固着する場合よりも劣ると言う問題があ
る。
On the other hand, the latter method, in which the transparent plate is fixed to the cap body using a synthetic resin adhesive, does not require as many complicated steps as the former method, and can significantly reduce manufacturing costs. It has the advantage of saying. However, on the other hand, in order to increase the adhesive strength of the transparent plate to the cap body, a curable adhesive must be used as the adhesive, but if a curable adhesive is used,
This cured adhesive has a thermal expansion difference between the adhesive and the metal cap body, a thermal expansion difference between the adhesive and the transparent plate, and a thermal expansion difference between the cap body and the transparent plate. Due to the difference in expansion, countless microscopic cracks will occur, which will reduce the airtightness inside the cap and reduce the durability of the semiconductor laser chip. There is a problem that it is inferior to the case where it is done.

本発明は、前記した問題を解消した半導体レーザ装置を
提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device that solves the above-mentioned problems.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この目的を達成するため本発明は、半導体レーザチップ
を設けたステムと、該ステムに前記半導体レーザチップ
を覆うように固着した金属板製のキャップ体と、該キャ
ップ体に設けた透明板とから成る半導体レーザ装置にお
いて、前記キャップ体に、筒状の嵌め込み開口部を設け
、該嵌め込み開口部内に、前記透明板と、該透明板に対
する軟質弾性体製のリング状シール体とを挿入し、更に
、前記嵌め込み開口部の先端における周壁を、内向きに
折り曲げる構成にした。
To achieve this object, the present invention comprises a stem provided with a semiconductor laser chip, a cap body made of a metal plate fixed to the stem so as to cover the semiconductor laser chip, and a transparent plate provided on the cap body. In the semiconductor laser device, the cap body is provided with a cylindrical fitting opening, the transparent plate and a ring-shaped seal made of a soft elastic material are inserted into the fitting opening, and further , the peripheral wall at the tip of the fitting opening is bent inward.

〔発明の作用・効果〕[Action/effect of the invention]

このように、金属板製のキャップ体に嵌め込み開口部を
設け、この嵌め込み開口部内に、透明板と、該透明板に
対するリング状のシール体とを挿入したのち、前記嵌め
込み開口部の先端における周壁を、内向きに折り曲げる
ことにより、リング状のシール体は、嵌め込み開口部の
先端における周壁の内向き折り曲げにて弾性変形して、
キャップ体と透明板との両方に対して確実に密着するか
ら、キャップ体の内部を、高い気密状態に保持すること
かできるのであり、しかも、前記シール体は、軟質弾性
体製であることにより、キャップ体と透明板との間にお
ける熱膨張差を、当該シール体の弾性変形によって吸収
することができると共に、当該シール体に亀裂が発生す
ることがないから、前記の高い気密状態が、熱膨張差等
によって低下することを確実に防止できるのである。
In this way, a fitting opening is provided in the cap body made of a metal plate, and after inserting a transparent plate and a ring-shaped seal member for the transparent plate into the fitting opening, the peripheral wall at the tip of the fitting opening is inserted. By bending inward, the ring-shaped seal body is elastically deformed by the inward bending of the peripheral wall at the tip of the fitting opening.
Since it is in close contact with both the cap body and the transparent plate, the inside of the cap body can be maintained in a highly airtight state.Moreover, since the seal body is made of a soft elastic material, The difference in thermal expansion between the cap body and the transparent plate can be absorbed by the elastic deformation of the seal body, and no cracks will occur in the seal body. It is possible to reliably prevent a decrease due to differences in expansion, etc.

その上、前記のように構成したことにより、キャップ体
に対する透明板の固着した後において、前記従来のガラ
ス半田を使用したもののように、後処理としての酸洗い
・メツキを必要としないから、透明板の表面に、酸洗い
及びメツキに耐える保護膜を形成しておくことを省略で
きるのである。
Furthermore, with the above structure, after the transparent plate is fixed to the cap body, there is no need for pickling or plating as post-processing, unlike the conventional glass solder. This eliminates the need to form a protective film on the surface of the board that is resistant to pickling and plating.

従って、本発明によると、キャップ体に対して透明板を
固着することに要するコスト、つまり、透明板付きキャ
ップ体の製造コストを、半導体しザチップの耐久性の低
下を招来することなく、大幅に低減できる効果を有する
。
Therefore, according to the present invention, the cost required for fixing the transparent plate to the cap body, that is, the manufacturing cost of the cap body with the transparent plate, can be significantly reduced without causing a decrease in the durability of the semiconductor chip. It has the effect of reducing

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図〜第5図は、第1の実施例を示し、この図におい
て符号1は、炭素鋼等の金属にて円盤型に形成したステ
ム2と、ガラス等の透明板4を備えた炭素鋼等の金属板
製のキャップ体3とによって構成された半導体レーザ装
置を示す。
1 to 5 show a first embodiment, in which reference numeral 1 denotes a carbon fiber with a stem 2 formed in a disc shape from metal such as carbon steel, and a transparent plate 4 made of glass or the like. 1 shows a semiconductor laser device configured with a cap body 3 made of a metal plate such as steel.

前記ステム2の」二面には、ブロック体5が一体的に設
けられ、このブロック体5の側面には、半導体レーサチ
ップ6がモニター用ホオトダイオード付き半導体基板7
を介してダイボンディングされている一方、前記半導体
レーザチップ6に対する三本のリード端子8a、、8b
、8cのうち一本のリード端子8aは、前記ステム2の
下面に溶接にて固着され、他の二本のリード端子8b、
8cは、ステム2に穿設した孔2a、2b内に、ガラス
等の絶縁シール祠9にて絶縁シール状態で固着されてい
る。
A block body 5 is integrally provided on two sides of the stem 2, and a semiconductor laser chip 6 is mounted on a semiconductor substrate 7 with a monitor photodiode on the side surface of the block body 5.
The three lead terminals 8a, 8b for the semiconductor laser chip 6 are die-bonded through the semiconductor laser chip 6.
, 8c, one lead terminal 8a is fixed to the lower surface of the stem 2 by welding, and the other two lead terminals 8b,
8c is fixed in the holes 2a and 2b drilled in the stem 2 with an insulating seal 9 made of glass or the like in an insulating seal state.

また、前記透明板4付きキャップ体3は、前記半導体レ
ーザチップ6及びブロック体5に被嵌にしたのち、当該
キャップ体3の下端に形成した外向きフランジ部3aの
全周を前記ステム2の上面に刻して抵抗溶接することに
よって固着されている。
Further, after the cap body 3 with the transparent plate 4 is fitted onto the semiconductor laser chip 6 and the block body 5, the entire circumference of the outward flange portion 3a formed at the lower end of the cap body 3 is attached to the stem 2. It is fixed by carving it on the top surface and resistance welding it.

そして、前記キャップ体3に対して前記透明板4を固着
するに際して、本発明は、以下のように構成する。
When fixing the transparent plate 4 to the cap body 3, the present invention is configured as follows.

すなわち、キャップ体3を筒状に形成して、その中程部
に凹み部10を円周方向に延びるように設けて、この凹
み部10の上方に、嵌め込み開Im1部11を形成し、
この嵌め込み開口部]1内に、第4図に示すように、前
記透明板4と、軟質弾性製のリング状リール体12を挿
入したのち、前記嵌め込み開口部11の」1端における
周壁13を、第5図に示すように、内向きに折り曲げる
ように構成する。
That is, the cap body 3 is formed into a cylindrical shape, a recessed part 10 is provided in the middle part thereof so as to extend in the circumferential direction, and a fitting opening Im1 part 11 is formed above this recessed part 10,
As shown in FIG. , as shown in FIG. 5, so as to be bent inward.

このように構成すると、嵌め込み開口部11内に透明板
4と一緒に挿入したリンク状シール体12は、前記嵌め
込み開口部11における周壁13の内向き折り曲げによ
って、弾性変形して、透明板4に対して密着するから、
キャップ体3の内部を、高い気密状態に保持することか
できるのであり、しかも、前記シール体12は、軟質弾
性体製であることにより、キャップ体3と透明板4との
間における熱膨張差を、当該シール体I2の弾性変形に
よって吸収することができると共に、当該シール体12
に亀裂が発生することがないから、前記の高い気密状態
が、熱膨張差等によって低下することを確実に防止でき
るのである。
With this structure, the link-shaped sealing body 12 inserted into the fitting opening 11 together with the transparent plate 4 is elastically deformed by the inward bending of the peripheral wall 13 in the fitting opening 11, and the transparent plate 4 is elastically deformed. Because it comes in close contact with
The interior of the cap body 3 can be maintained in a highly airtight state, and since the seal body 12 is made of a soft elastic material, the difference in thermal expansion between the cap body 3 and the transparent plate 4 can be reduced. can be absorbed by the elastic deformation of the seal body I2, and the seal body 12
Since no cracks occur in the airtight structure, it is possible to reliably prevent the above-mentioned high airtightness from deteriorating due to differences in thermal expansion or the like.

なお、前記実施例は、キャップ体3に凹み部10を設け
ることによって、嵌め込み開口部11を形成する場合を
示したが、本発明はこれに限らず、第6図及び第7図に
示すように、キャップ体3に段付き部14を設けること
によって、嵌め込み開口部11を形成するようにしたり
、或いは、第8図及び第9図に示すように、キャップ体
3内に、内筒体15を挿入することによって、嵌め込み
開口部11を形成したりするように構成しても良いので
ある。
Although the above-mentioned embodiment shows the case where the fitting opening 11 is formed by providing the recessed part 10 in the cap body 3, the present invention is not limited to this. Alternatively, the cap body 3 may be provided with a stepped portion 14 to form the fitting opening 11, or an inner cylindrical body 15 may be provided within the cap body 3, as shown in FIGS. 8 and 9. The fitting opening 11 may be formed by inserting the opening.

また、このように、キャップ体3に段付き部14を設け
るとか、或いは、キャップ体3内に内筒体15を挿入す
ることによって嵌め込み開口部11を形成する場合には
、前記リング状シール体12を、段付き部14と透明板
4との間に介挿するか、或いは、第10図及び第11図
に示すように、内筒体15の上端に形成した内向きフラ
ンジ部I5aの透明板4との間に介挿するようにしても
良いのである。
Furthermore, when the stepped portion 14 is provided in the cap body 3 or the fitting opening 11 is formed by inserting the inner cylinder body 15 into the cap body 3, the ring-shaped seal body 12 is inserted between the stepped portion 14 and the transparent plate 4, or as shown in FIGS. It may also be inserted between the plate 4 and the plate 4.

更に、別の実施例においては、前記リング状のシール体
12として、液体の軟質弾性材料を使用し、この液体の
軟質弾性材料を、前記透明板4の表面又は裏面、或いは
、前記段付き部14、若しくは、前記内筒体15におけ
る内向きフランジ部1、5 aに対して、リング状に塗
着したものに構成しても良いのである。
Furthermore, in another embodiment, a liquid soft elastic material is used as the ring-shaped seal body 12, and the liquid soft elastic material is applied to the front or back surface of the transparent plate 4 or the stepped portion. 14, or the inward flange portions 1, 5a of the inner cylindrical body 15 may be coated in a ring shape.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は本発明の実施例を示し、第1図は第1実施例の縦
断正面図、第2図は第1図の■−■断面図、第3図はキ
ャップ体の分解図、第4図はキャップ体内に透明板とシ
ール体とを挿入したときの断面図、第5図はキャップ体
の断面図、第6図は第2実施例のキャップ体内に透明板
とシール体とを挿入したときの断面図、第7図は第2実
施例のキャップ体の断面図、第8図は第3実施例のキャ
ップ体内に透明板とシール体とを挿入したときの断面図
、第9図は第3実施例のキャップ体の断面図、第1O図
は第4実施例のキャップ体内に透明板とシール体とを挿
入したときの断面図、第11図は第4実施例のキャップ
体の断面図である。 ■・・・・半導体レーザ装置、2・・・・ステム、3・
・・・キャップ体、4・・・・透明板、5・・・・ブロ
ック体、6・・・・半導体レーザチップ、7・・・・半
導体基板、8a、8b、8c・・・・リード端子、10
・・・・凹み部、14・・・・段付き部、15・・・・
内筒体、11・・・・嵌め込み開口部、12・・・・シ
ール体、13・・・・嵌め込み開口部の周壁。 第7図 第9図 5a
The drawings show embodiments of the present invention; FIG. 1 is a longitudinal sectional front view of the first embodiment, FIG. 2 is a sectional view taken along the line ■-■ of FIG. 1, FIG. 3 is an exploded view of the cap body, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the first embodiment. 5 is a sectional view of the cap body when the transparent plate and the seal body are inserted into the cap body, and FIG. 6 is a sectional view when the transparent plate and the seal body are inserted into the cap body of the second embodiment. 7 is a sectional view of the cap body of the second embodiment, FIG. 8 is a sectional view of the cap body of the third embodiment when the transparent plate and the seal body are inserted, and FIG. 9 is a sectional view of the cap body of the third embodiment. 10 is a cross-sectional view of the cap body of the fourth embodiment when the transparent plate and the seal body are inserted into the cap body of the fourth embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view of the cap body of the fourth embodiment. It is. ■... Semiconductor laser device, 2... Stem, 3...
...Cap body, 4...Transparent plate, 5...Block body, 6...Semiconductor laser chip, 7...Semiconductor substrate, 8a, 8b, 8c...Lead terminal , 10
...Concave part, 14...Stepped part, 15...
Inner cylinder body, 11... Fitting opening, 12... Seal body, 13... Peripheral wall of fitting opening. Figure 7 Figure 9 Figure 5a

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)、半導体レーザチップを設けたステムと、該ステ
ムに前記半導体レーザチップを覆うように固着した金属
板製のキャップ体と、該キャップ体に設けた透明板とか
ら成る半導体レーザ装置において、前記キャップ体に、
筒状の嵌め込み開口部を設け、該嵌め込み開口部内に、
前記透明板と、該透明板に対する軟質弾性体製のリング
状シール体とを挿入し、更に、前記嵌め込み開口部の先
端における周壁を、内向きに折り曲げたことを特徴とす
る半導体レーザ装置。
(1) A semiconductor laser device comprising a stem provided with a semiconductor laser chip, a cap body made of a metal plate fixed to the stem so as to cover the semiconductor laser chip, and a transparent plate provided on the cap body, On the cap body,
A cylindrical fitting opening is provided, and within the fitting opening,
A semiconductor laser device, wherein the transparent plate and a ring-shaped seal made of a soft elastic material are inserted into the transparent plate, and further, a peripheral wall at a tip of the fitting opening is bent inward.
JP2133451A 1990-05-23 1990-05-23 Semiconductor laser device Expired - Lifetime JP2560129B2 (en)

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