JPH04337688A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH04337688A JPH04337688A JP3110085A JP11008591A JPH04337688A JP H04337688 A JPH04337688 A JP H04337688A JP 3110085 A JP3110085 A JP 3110085A JP 11008591 A JP11008591 A JP 11008591A JP H04337688 A JPH04337688 A JP H04337688A
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- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 17
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 13
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ装置に関し
、特にペルチェ素子内蔵の半導体レーザ装置で広帯域な
応答性能を有するものに関する。
、特にペルチェ素子内蔵の半導体レーザ装置で広帯域な
応答性能を有するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】ペルチェ素子内蔵の半導体レーザ装置に
関して、後に詳述するように、トレードオフの関係にな
り得る２つの基本特性がある。はじめに、その応答帯域
特性と冷却能力をそれぞれの機構について整理し、従来
の技術について言及する。
関して、後に詳述するように、トレードオフの関係にな
り得る２つの基本特性がある。はじめに、その応答帯域
特性と冷却能力をそれぞれの機構について整理し、従来
の技術について言及する。
【０００３】第１の応答帯域特性では半導体レーザチッ
プの帯域も当然ながら、ギガビット対応の域ではパッケ
ージの帯域が考慮されなければならない。特に信号ライ
ンの寄生インピーダンスは帯域を損う主因であり、極力
低減する必要がある。
プの帯域も当然ながら、ギガビット対応の域ではパッケ
ージの帯域が考慮されなければならない。特に信号ライ
ンの寄生インピーダンスは帯域を損う主因であり、極力
低減する必要がある。
【０００４】図５（ａ），（ｂ）（（ａ）は平面図，（
ｂ）は断面図である）によりこの種の半導体レーザ装置
の構成を大略述べる。半導体レーザ１はヒートシンク２
を介して金属ベース４の上のチップキャリアあるいは金
属ベース突起部３にマウントされている。金属ベース４
にはレンズ１８が内包されており、金属ベース先端部４
ａには先端をフェルール２０で保護された光ファイバ２
１がスライドリング１９によりＹＡＧ溶接固定されてい
る。これら一連の構造により半導体レーザ１からの出力
光は光ファイバ２１に結合される。また、後方出力光を
モニタするホトダイオード１６も金属ベース４上にマウ
ントされる。金属ベース４はペルチェ素子２２を介して
金属ケース２３の内部にとりつけられ、フェルール２０
と金属ケース２３はハンダ２４により接続封止されてい
る。チップサーミスタ１７は半導体レーザ１に隣接して
チップキャリアあるいは金属ベース突起部３の上にマウ
ントされている。
ｂ）は断面図である）によりこの種の半導体レーザ装置
の構成を大略述べる。半導体レーザ１はヒートシンク２
を介して金属ベース４の上のチップキャリアあるいは金
属ベース突起部３にマウントされている。金属ベース４
にはレンズ１８が内包されており、金属ベース先端部４
ａには先端をフェルール２０で保護された光ファイバ２
１がスライドリング１９によりＹＡＧ溶接固定されてい
る。これら一連の構造により半導体レーザ１からの出力
光は光ファイバ２１に結合される。また、後方出力光を
モニタするホトダイオード１６も金属ベース４上にマウ
ントされる。金属ベース４はペルチェ素子２２を介して
金属ケース２３の内部にとりつけられ、フェルール２０
と金属ケース２３はハンダ２４により接続封止されてい
る。チップサーミスタ１７は半導体レーザ１に隣接して
チップキャリアあるいは金属ベース突起部３の上にマウ
ントされている。
【０００５】２Ｇｂ／ｓを越えるデジタル伝送の応用に
は、図５のように、所謂バタフライ型の金属ケース２３
を用いることが通常であり、また、半導体レーザ１には
分布帰還型半導体レーザを用い、光アイソレータ２５を
レンズ１８とフェルール２０の間に挿入することが多い
。このバタフライ型金属ケース２３はリード端子の内壁
側に多層配線の棚部分８を設けることが可能であり、本
発明はこの棚部分と金属ベース４上の半導体レーザ１と
の接続配線に関するものになる。
は、図５のように、所謂バタフライ型の金属ケース２３
を用いることが通常であり、また、半導体レーザ１には
分布帰還型半導体レーザを用い、光アイソレータ２５を
レンズ１８とフェルール２０の間に挿入することが多い
。このバタフライ型金属ケース２３はリード端子の内壁
側に多層配線の棚部分８を設けることが可能であり、本
発明はこの棚部分と金属ベース４上の半導体レーザ１と
の接続配線に関するものになる。
【０００６】図３および図４に示した従来例について説
明する。これらの図は半導体レーザ１より金属ケースリ
ード端子配線棚部８に至る結線の形状を示している。
明する。これらの図は半導体レーザ１より金属ケースリ
ード端子配線棚部８に至る結線の形状を示している。
【０００７】図４はワイヤボンディングによるダイレク
トな配線を行う例である。この場合半導体レーザ１と信
号入力ライン１０との間ではボンディングワイヤ７自身
のインダクタンスが、またケース接地電極９と金属ベー
ス４の間でのボンディングワイヤ７での接地も弱く、高
周波信号に対しては、金属ベース４が金属ケース（図５
の２３）に対してペルチェ素子（図５の２２）を介して
浮動状態になってしまう。このため、図６の破線に見ら
れるような周波数応答特性上にディップがあらわれ、高
速でのデジタル変調での波形歪が生ずる。
トな配線を行う例である。この場合半導体レーザ１と信
号入力ライン１０との間ではボンディングワイヤ７自身
のインダクタンスが、またケース接地電極９と金属ベー
ス４の間でのボンディングワイヤ７での接地も弱く、高
周波信号に対しては、金属ベース４が金属ケース（図５
の２３）に対してペルチェ素子（図５の２２）を介して
浮動状態になってしまう。このため、図６の破線に見ら
れるような周波数応答特性上にディップがあらわれ、高
速でのデジタル変調での波形歪が生ずる。
【０００８】一方、図３のリボンリードによる結線では
上記のような接地の弱さは解消され、周波数応答特性は
改善される。
上記のような接地の弱さは解消され、周波数応答特性は
改善される。
【０００９】さて、ここで第２の主要特性である冷却能
力に関する視点に転じてみる。この種のペルチェ素子内
蔵の半導体レーザ装置では通常半導体レーザを２５℃に
保つため、ケース温度の最悪値６５℃に対して４０℃の
冷却能力が必要となる。この冷却能力の阻害要因はペル
チェ素子（図５の２２）自体からの放熱が金属ベース４
の上に配線あるいはフェルールを通じて還流してくるこ
とである。
力に関する視点に転じてみる。この種のペルチェ素子内
蔵の半導体レーザ装置では通常半導体レーザを２５℃に
保つため、ケース温度の最悪値６５℃に対して４０℃の
冷却能力が必要となる。この冷却能力の阻害要因はペル
チェ素子（図５の２２）自体からの放熱が金属ベース４
の上に配線あるいはフェルールを通じて還流してくるこ
とである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】即ち図３の従来例では
リボンリード１４による接続が放熱の還流を増加させる
ために所要の冷却能力４５℃が達成出来ず４０℃程度に
制限されるという問題点があった。一方、ボンディング
ワイヤにより接続していた図４の従来例では、４５℃の
冷却能力は達成できていたが、前述の通り応答帯域が制
限され、２Ｇｂ／ｓを越えるデジタル伝送には対応でき
ない。
リボンリード１４による接続が放熱の還流を増加させる
ために所要の冷却能力４５℃が達成出来ず４０℃程度に
制限されるという問題点があった。一方、ボンディング
ワイヤにより接続していた図４の従来例では、４５℃の
冷却能力は達成できていたが、前述の通り応答帯域が制
限され、２Ｇｂ／ｓを越えるデジタル伝送には対応でき
ない。
【００１１】以上のように従来の技術では、応答帯域特
性と冷却能力とはある種トレードオフの関係となり、同
時に改善することができないという問題点を有していた
。
性と冷却能力とはある種トレードオフの関係となり、同
時に改善することができないという問題点を有していた
。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、半導体レーザを金属ケース内のペルチェ素子の上
に搭載する半導体レーザ装置において、金属ケースの信
号入力用リード端子と半導体レーザ間の配線が前記ペル
チェ素子上に搭載される絶縁基板の表面のストリップラ
インを介しており、そのストリップラインと前記リード
端子はワイヤボンディングで配線する、著しくはさらに
、それら半導体レーザ、絶縁基板を１つの金属基板上に
固定して前記ペルチェ素子の上に搭載されており、その
絶縁基板上のパターンとして前記信号ラインのストリッ
プライン近傍にまで並存する接地電極パターンを設け、
その接地電極パターンと前記金属基板は前記絶縁基板の
貫通孔を通してソルダーにより接続され、また前記接地
電極パターンと前記金属パッケージの接地リード端子の
間はワイヤボンディングにより接続されていることを特
徴とする。
置は、半導体レーザを金属ケース内のペルチェ素子の上
に搭載する半導体レーザ装置において、金属ケースの信
号入力用リード端子と半導体レーザ間の配線が前記ペル
チェ素子上に搭載される絶縁基板の表面のストリップラ
インを介しており、そのストリップラインと前記リード
端子はワイヤボンディングで配線する、著しくはさらに
、それら半導体レーザ、絶縁基板を１つの金属基板上に
固定して前記ペルチェ素子の上に搭載されており、その
絶縁基板上のパターンとして前記信号ラインのストリッ
プライン近傍にまで並存する接地電極パターンを設け、
その接地電極パターンと前記金属基板は前記絶縁基板の
貫通孔を通してソルダーにより接続され、また前記接地
電極パターンと前記金属パッケージの接地リード端子の
間はワイヤボンディングにより接続されていることを特
徴とする。
【００１３】
【実施例】次に本発明について図面を参照して実施例を
説明する。先に大略を説明した図５は本発明の第１実施
例の結線方法を示し、図１にその結線部分を抽出して示
している。
説明する。先に大略を説明した図５は本発明の第１実施
例の結線方法を示し、図１にその結線部分を抽出して示
している。
【００１４】半導体レーザ１，ヒートシンク２は従来と
全く同じである。金属ベース４上にストリップライン６
を有する絶縁基板５が搭載され、半導体レーザからは約
０．５ｍｍの間隔でストリップライン６の片端にワイヤ
ボンディングで結線する。もう一方の片端は金属ベース
４の端部と合わせ、金属ケースのリード端子配線棚部８
上の信号入力ライン１０のパターンと対向するようにし
、この間の配線の長さを最短とするように高さも揃える
。金属ベース４と棚部８の間隔は０．３ｍｍ程度が限度
である。この場合ケース接地電極９と金属ベース４の表
面との間は絶縁基板５の厚み分段差を有するので両者間
のワイヤボンディングはやや長めになる。
全く同じである。金属ベース４上にストリップライン６
を有する絶縁基板５が搭載され、半導体レーザからは約
０．５ｍｍの間隔でストリップライン６の片端にワイヤ
ボンディングで結線する。もう一方の片端は金属ベース
４の端部と合わせ、金属ケースのリード端子配線棚部８
上の信号入力ライン１０のパターンと対向するようにし
、この間の配線の長さを最短とするように高さも揃える
。金属ベース４と棚部８の間隔は０．３ｍｍ程度が限度
である。この場合ケース接地電極９と金属ベース４の表
面との間は絶縁基板５の厚み分段差を有するので両者間
のワイヤボンディングはやや長めになる。
【００１５】この方法による半導体レーザ装置の特性と
しては、図４の従来例と同様の４５℃の冷却能力を有し
たまま、周波数応答特性はディップの深さを約５ｂＢに
まで改善している。
しては、図４の従来例と同様の４５℃の冷却能力を有し
たまま、周波数応答特性はディップの深さを約５ｂＢに
まで改善している。
【００１６】図２は、本発明の第２実施例を示すもので
ある。ここでは絶縁基板５を大きくして表面の配線パタ
ーンをストリップライン６およびシート抵抗を用いて５
０Ωのマッチング抵抗１１，バイアスを半導体レーザ１
に印加するための抵抗１２および抵抗１３を配し、同時
にストリップライン６の近傍にも接地パターンを配して
いるのが特徴である。この接地パターンは貫通孔１５に
よりソルダーで金属ベース４と接している。この例では
接地側のボンディング段差もなく、信号入力ライン同様
最短パターンでの接地配線が可能となり、また、ストリ
ップライン６を接地パターンで囲むことで、浮動性を改
善できる効果が発揮される。即ち、この実施例では図６
に実線で示したカットオフ周波数が４ＧＨｚでディップ
が見られないという良好な周波数特性を得ることが出来
、また、同時に冷却能力も第１実施例同様に４５℃を確
保することが出来た。また、バイアス抵抗１２の先には
チップインダクタおよびチップコンデンサを搭載するパ
ターンを絶縁基板５上に設け、バイアスラインからの周
波数特性への悪影響を遮断することに成功した。
ある。ここでは絶縁基板５を大きくして表面の配線パタ
ーンをストリップライン６およびシート抵抗を用いて５
０Ωのマッチング抵抗１１，バイアスを半導体レーザ１
に印加するための抵抗１２および抵抗１３を配し、同時
にストリップライン６の近傍にも接地パターンを配して
いるのが特徴である。この接地パターンは貫通孔１５に
よりソルダーで金属ベース４と接している。この例では
接地側のボンディング段差もなく、信号入力ライン同様
最短パターンでの接地配線が可能となり、また、ストリ
ップライン６を接地パターンで囲むことで、浮動性を改
善できる効果が発揮される。即ち、この実施例では図６
に実線で示したカットオフ周波数が４ＧＨｚでディップ
が見られないという良好な周波数特性を得ることが出来
、また、同時に冷却能力も第１実施例同様に４５℃を確
保することが出来た。また、バイアス抵抗１２の先には
チップインダクタおよびチップコンデンサを搭載するパ
ターンを絶縁基板５上に設け、バイアスラインからの周
波数特性への悪影響を遮断することに成功した。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体レーザ装置は、ペルチェ素子上の金属ベースに、絶縁
基板を搭載し、その表面のストリップラインを用いて、
細く長いボンディングワイヤを信号入力ラインに用いる
のを避け、あるいは、そのストリップラインの近傍を接
地パターンで囲うことで、周波数特性を良好にし、同時
に、ケース内壁の配線棚部と金属ベースとの配線は短い
ボンディングワイヤとすることにより、冷却能力を損わ
ないという効果を有する。
体レーザ装置は、ペルチェ素子上の金属ベースに、絶縁
基板を搭載し、その表面のストリップラインを用いて、
細く長いボンディングワイヤを信号入力ラインに用いる
のを避け、あるいは、そのストリップラインの近傍を接
地パターンで囲うことで、周波数特性を良好にし、同時
に、ケース内壁の配線棚部と金属ベースとの配線は短い
ボンディングワイヤとすることにより、冷却能力を損わ
ないという効果を有する。
【図１】本発明の第一実施例による結線方式を示す図。
【図２】本発明の第二実施例による結線方式を示す図。
【図３】従来例による結線方式を示す図。
【図４】もう一つの従来例による結線方式を示す図。
【図５】本発明の第一実施例による半導体レーザ装置の
構造を示す平面図（ａ）と縦断面図（ｂ）。
構造を示す平面図（ａ）と縦断面図（ｂ）。
【図６】本発明の第二実施例による半導体レーザ装置の
周波数応答特製を図４の従来例と比較して示した図。
周波数応答特製を図４の従来例と比較して示した図。
１ 半導体レーザ
２ ヒートシンク
３ チップキャリアまたは金属ベース突起部４
金属ベース ５ 絶縁基板 ６ ストリップライン ７ ボンディングワイヤ ８ 金属ケースリード端子配線棚部９ ケ
ース接地電極 １０ 信号入力ライン １１ マッチング抵抗 １２ バイアス抵抗 １３ バイアス抵抗 １４ リボンリード １５ 貫通孔 １６ モニタ用ホトダイオード １７ チップサーミスタ １８ レンズ １９ スライドリング ２０ フェルール ２１ 光ファイバ ２２ ペルチェ素子 ２３ 金属ケース ２４ ハンダ ２５ 光アイソレータ
金属ベース ５ 絶縁基板 ６ ストリップライン ７ ボンディングワイヤ ８ 金属ケースリード端子配線棚部９ ケ
ース接地電極 １０ 信号入力ライン １１ マッチング抵抗 １２ バイアス抵抗 １３ バイアス抵抗 １４ リボンリード １５ 貫通孔 １６ モニタ用ホトダイオード １７ チップサーミスタ １８ レンズ １９ スライドリング ２０ フェルール ２１ 光ファイバ ２２ ペルチェ素子 ２３ 金属ケース ２４ ハンダ ２５ 光アイソレータ
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体レーザを金属ケース内のペルチ
ェ素子の上に搭載する半導体レーザ装置において、該金
属ケースのリード端子と該半導体レーザとの間の配線が
、該ペルチェ素子上に搭載される絶縁基板の表面のスト
リップラインを介しており、該絶縁基板端の該ストリッ
プラインと該リード端子はワイヤボンディングで配線し
たことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体レーザ装置にお
いて、該半導体レーザおよび該絶縁基板は１つの金属基
板上に固定されて該ペルチェ素子の上に搭載されており
、該絶縁基板表面に該ストリップライン近傍にまで並存
する接地電極パターンを設け、該金属基板と該接地電極
パターンの間は該絶縁基板の貫通孔を通してソルダーに
よりまた該接地電極パターンと該金属ケースの接地リー
ド端子の間はワイヤボンディングによりそれぞれ接続さ
れていることを特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3110085A JPH04337688A (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3110085A JPH04337688A (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04337688A true JPH04337688A (ja) | 1992-11-25 |
Family
ID=14526651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3110085A Pending JPH04337688A (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04337688A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114530757A (zh) * | 2020-11-09 | 2022-05-24 | 住友电气工业株式会社 | 光半导体模块 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63160289A (ja) * | 1986-12-24 | 1988-07-04 | Hitachi Ltd | 発光素子モジユ−ル |
| JPS63177044U (ja) * | 1987-05-08 | 1988-11-16 | ||
| JPH01276787A (ja) * | 1988-04-28 | 1989-11-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | レーザダイオードチップキャリア |
| JPH02271585A (ja) * | 1989-04-12 | 1990-11-06 | Mitsubishi Electric Corp | レーザダイオードモジュール |
| JPH031587A (ja) * | 1989-05-29 | 1991-01-08 | Nec Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1991
- 1991-05-15 JP JP3110085A patent/JPH04337688A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63160289A (ja) * | 1986-12-24 | 1988-07-04 | Hitachi Ltd | 発光素子モジユ−ル |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114530757A (zh) * | 2020-11-09 | 2022-05-24 | 住友电气工业株式会社 | 光半导体模块 |
| US12322925B2 (en) | 2020-11-09 | 2025-06-03 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical semiconductor module |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971125 |