JPH08335747A - 発光素子モジュール及びその製造方法 - Google Patents
発光素子モジュール及びその製造方法Info
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- JPH08335747A JPH08335747A JP7140676A JP14067695A JPH08335747A JP H08335747 A JPH08335747 A JP H08335747A JP 7140676 A JP7140676 A JP 7140676A JP 14067695 A JP14067695 A JP 14067695A JP H08335747 A JPH08335747 A JP H08335747A
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- light emitting
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- emitting element
- thin film
- temperature detecting
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
- H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 発光素子と温度検出素子とをできるだけ近接
配置でき、発光素子の温度を正確に検出して発光素子を
安定な一定温度に温度制御して波長の変動を防止でき、
小型なこと。 【構成】 ヒートシンク５上に、発光素子が搭載される
配置位置に近接してサーミスタ薄膜１１が蒸着により設
けられる。サーミスタ薄膜１１のの側部には、ＬＤ３が
ダイボンディングにより搭載される。サーミスタ薄膜１
１は、ヒートシンク５の同一面上にできるだけ近接して
設けることができ、ＬＤ３の温度を正確に検出して検出
信号を出力する。温度制御部は、検出信号に基づき温度
制御素子９を駆動してＬＤ３を一定温度に保つ。
配置でき、発光素子の温度を正確に検出して発光素子を
安定な一定温度に温度制御して波長の変動を防止でき、
小型なこと。 【構成】 ヒートシンク５上に、発光素子が搭載される
配置位置に近接してサーミスタ薄膜１１が蒸着により設
けられる。サーミスタ薄膜１１のの側部には、ＬＤ３が
ダイボンディングにより搭載される。サーミスタ薄膜１
１は、ヒートシンク５の同一面上にできるだけ近接して
設けることができ、ＬＤ３の温度を正確に検出して検出
信号を出力する。温度制御部は、検出信号に基づき温度
制御素子９を駆動してＬＤ３を一定温度に保つ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光源をなすＬＤ等の発
光素子がキャリア上に搭載された発光素子モジュールと
その製造方法に関する。
光素子がキャリア上に搭載された発光素子モジュールと
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】発光素子モジュールは、ＬＤ等の発光素
子を光源として用いており、安定した所定波長の光を出
射する。この発光素子モジュールのＬＤは、駆動により
発熱しこの発熱で発振の波長が変動する。このため、こ
のＬＤに対しては、常に安定した波長の光が出射される
ように、温度を一定にする温度制御がなされている。
子を光源として用いており、安定した所定波長の光を出
射する。この発光素子モジュールのＬＤは、駆動により
発熱しこの発熱で発振の波長が変動する。このため、こ
のＬＤに対しては、常に安定した波長の光が出射される
ように、温度を一定にする温度制御がなされている。
【０００３】この温度制御は、負の温度特性を有するＮ
ＴＣ(Negative Temperature Coefficient)サーミスタ等
の温度検出素子をＬＤのキャリア上に半田等で固定し、
このサーミスタの出力に基づきペルチェ素子等の温度制
御素子を駆動してＬＤを一定温度に保持するものであ
る。
ＴＣ(Negative Temperature Coefficient)サーミスタ等
の温度検出素子をＬＤのキャリア上に半田等で固定し、
このサーミスタの出力に基づきペルチェ素子等の温度制
御素子を駆動してＬＤを一定温度に保持するものであ
る。
【０００４】このＬＤのうち、単一縦モードレーザであ
るＤＦＢ(Distributed Feed Back)型と、ＤＢＲ(Distri
buted Bragg Reflector) 型のＬＤは、他のＬＤに比し
て発振する波長の線幅が極めて狭い特性を有しており、
このＬＤを用いてデータ伝送を波長多重化した大容量伝
送が可能となっている。
るＤＦＢ(Distributed Feed Back)型と、ＤＢＲ(Distri
buted Bragg Reflector) 型のＬＤは、他のＬＤに比し
て発振する波長の線幅が極めて狭い特性を有しており、
このＬＤを用いてデータ伝送を波長多重化した大容量伝
送が可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発光素子モジュー
ルの温度制御の精度は、ＬＤに対する温度検出素子の配
置状態によって影響を受けやすい。即ち、温度検出素子
をＬＤにできるだけ近接した位置に配置できる程、ＬＤ
の温度を正確に検出することができ、周囲温度の変化範
囲を拡げてもＬＤを一定温度（例えば２５℃）に所定誤
差内で保つことができるようになり、温度制御を高精度
化できる（実験例は後述する）。
ルの温度制御の精度は、ＬＤに対する温度検出素子の配
置状態によって影響を受けやすい。即ち、温度検出素子
をＬＤにできるだけ近接した位置に配置できる程、ＬＤ
の温度を正確に検出することができ、周囲温度の変化範
囲を拡げてもＬＤを一定温度（例えば２５℃）に所定誤
差内で保つことができるようになり、温度制御を高精度
化できる（実験例は後述する）。
【０００６】このため、この温度検出素子としてサーミ
スタチップを用い、図６に示すように、ＬＤ３０が搭載
された状態の熱伝導体（ヒートシンク）３１上に、この
サーミスタチップ３２（縦横０．７mm、厚さ０．１mm）
をＬＤ３０にできるだけ近接した状態で固定することが
考えられる。尚、ヒートシンク３１下部には、温度制御
素子が設けられている。しかしながら、このサーミスタ
チップ３２の固定は、ヒートシンク３１上に半田を用い
てダイボンディングするものであるが、このダイボンデ
ィングの確度が悪いため、半田付けの際に溶けた半田の
一部がＬＤ３０方向に流れ出し、ヒートシンク３１上に
形成されたＬＤ３０の配線パターンとショートする問題
があった。また、このとき生じるキャピラリ等により溶
けた半田がＬＤ３０の活性層に直接流れ込みＬＤ３０を
損傷することもあり得る。
スタチップを用い、図６に示すように、ＬＤ３０が搭載
された状態の熱伝導体（ヒートシンク）３１上に、この
サーミスタチップ３２（縦横０．７mm、厚さ０．１mm）
をＬＤ３０にできるだけ近接した状態で固定することが
考えられる。尚、ヒートシンク３１下部には、温度制御
素子が設けられている。しかしながら、このサーミスタ
チップ３２の固定は、ヒートシンク３１上に半田を用い
てダイボンディングするものであるが、このダイボンデ
ィングの確度が悪いため、半田付けの際に溶けた半田の
一部がＬＤ３０方向に流れ出し、ヒートシンク３１上に
形成されたＬＤ３０の配線パターンとショートする問題
があった。また、このとき生じるキャピラリ等により溶
けた半田がＬＤ３０の活性層に直接流れ込みＬＤ３０を
損傷することもあり得る。
【０００７】したがって、小型のサーミスタチップ３２
があっても、このサーミスタチップ３２をＬＤ３０から
離して設けなければならない不都合があり、実際にサー
ミスタチップ３２が設けられる箇所は、ヒートシンク３
１上ではなく、キャリア３３（縦２mm×横６mm×高さ
１．２mm）上となった。このため、ＬＤ３０に対してサ
ーミスタチップ３２の距離が相当離れることとなり、こ
れ以上縮めることができず、温度制御の精度を向上でき
なかった。
があっても、このサーミスタチップ３２をＬＤ３０から
離して設けなければならない不都合があり、実際にサー
ミスタチップ３２が設けられる箇所は、ヒートシンク３
１上ではなく、キャリア３３（縦２mm×横６mm×高さ
１．２mm）上となった。このため、ＬＤ３０に対してサ
ーミスタチップ３２の距離が相当離れることとなり、こ
れ以上縮めることができず、温度制御の精度を向上でき
なかった。
【０００８】そして、上記ＤＦＢ−ＬＤ，ＤＢＲ−ＬＤ
は、温度変化に敏感な発光素子であるため、ＬＤ３０と
してこれら型のものを用いても、温度制御の精度が低い
状態のままであるため、温度変化を受けて発振の波長が
変動（０．７〜０．８Å／℃）し、モジュールとして使
用できない状態となる。
は、温度変化に敏感な発光素子であるため、ＬＤ３０と
してこれら型のものを用いても、温度制御の精度が低い
状態のままであるため、温度変化を受けて発振の波長が
変動（０．７〜０．８Å／℃）し、モジュールとして使
用できない状態となる。
【０００９】さらに、ＬＤ３０の半田付け温度は２８０
度程度と高温であるのに対し、サーミスタチップ３２の
半田付け温度は２００度程度と低温である（いずれも推
奨温度に従う）ため通常は、まずＬＤ３０を半田付けし
た後に、サーミスタチップ３２を半田付けする作業が行
われている。この順序を逆にすると、サーミスタチップ
３２の半田が溶け出し、上記同様にＬＤ３０側にサーミ
スタチップ３２の半田が流れ込む問題が生じる。したが
って、この点からもヒートシンク３１の同一平面上にＬ
Ｄ３０とサーミスタチップ３２とを並べて配置すること
は極めて困難であった。
度程度と高温であるのに対し、サーミスタチップ３２の
半田付け温度は２００度程度と低温である（いずれも推
奨温度に従う）ため通常は、まずＬＤ３０を半田付けし
た後に、サーミスタチップ３２を半田付けする作業が行
われている。この順序を逆にすると、サーミスタチップ
３２の半田が溶け出し、上記同様にＬＤ３０側にサーミ
スタチップ３２の半田が流れ込む問題が生じる。したが
って、この点からもヒートシンク３１の同一平面上にＬ
Ｄ３０とサーミスタチップ３２とを並べて配置すること
は極めて困難であった。
【００１０】ところで、図７は、試験的に従来の発光素
子モジュールでサーミスタチップ３２の配置状態別の特
性試験を行った構成を示す図である。前記従来の発光素
子モジュールを構成するキャリア３３は、図７に示すよ
うに、試験用の基板（高熱伝導体）３５上に設けられて
いる。また、サーミスタチップ３２のうち監視用サーミ
スタチップ３２ａは、図中Ａ点の位置に設ける。この監
視用サーミスタチップ３２ａは、キャリア３３上でＬＤ
３０の他方の出射方向（通常は光検知素子；ＰＤが設け
られる位置）に試験用に設けた。また、被試験用のサー
ミスタチップ３２ｂは、図中Ｂ位置即ち、前記図６に示
すものと同様にキャリア３３上に設けられている。ま
た、被試験用のサーミスタチップ３２ｃは、汎用の発光
素子モジュールに多い配置位置Ｃに設定した状態であ
り、キャリア３３が載せられる基板３５上に配置されて
いる。このように、基板３５を設けると、発光素子モジ
ュールが大型化している。
子モジュールでサーミスタチップ３２の配置状態別の特
性試験を行った構成を示す図である。前記従来の発光素
子モジュールを構成するキャリア３３は、図７に示すよ
うに、試験用の基板（高熱伝導体）３５上に設けられて
いる。また、サーミスタチップ３２のうち監視用サーミ
スタチップ３２ａは、図中Ａ点の位置に設ける。この監
視用サーミスタチップ３２ａは、キャリア３３上でＬＤ
３０の他方の出射方向（通常は光検知素子；ＰＤが設け
られる位置）に試験用に設けた。また、被試験用のサー
ミスタチップ３２ｂは、図中Ｂ位置即ち、前記図６に示
すものと同様にキャリア３３上に設けられている。ま
た、被試験用のサーミスタチップ３２ｃは、汎用の発光
素子モジュールに多い配置位置Ｃに設定した状態であ
り、キャリア３３が載せられる基板３５上に配置されて
いる。このように、基板３５を設けると、発光素子モジ
ュールが大型化している。
【００１１】これら被試験用のサーミスタチップ３２
ｂ，３２ｃの測定温度と、基準となる監視用サーミスタ
チップ３２ａとの温度差を図８に示す。この図で横軸
は、周囲温度℃を示す。尚、ＬＤ３０に対する温度制御
での一定温度は２５℃である。縦軸は、監視用サーミス
タチップ３２ａの温度を基準としたときの被測定用のサ
ーミスタチップ３２ｂ，３２ｃの温度差（ｄｅｇ．）を
示している。
ｂ，３２ｃの測定温度と、基準となる監視用サーミスタ
チップ３２ａとの温度差を図８に示す。この図で横軸
は、周囲温度℃を示す。尚、ＬＤ３０に対する温度制御
での一定温度は２５℃である。縦軸は、監視用サーミス
タチップ３２ａの温度を基準としたときの被測定用のサ
ーミスタチップ３２ｂ，３２ｃの温度差（ｄｅｇ．）を
示している。
【００１２】このグラフからわかるように、周囲温度が
０〜５０℃の範囲で変化した場合に、基板３５上に設け
られた被測定用サーミスタチップ３２ｃに比して、キャ
リア３３上に設けられた被測定用サーミスタチップ３２
ｂの方が、監視用サーミスタチップ３２ａとの温度差が
少ないことがわかる。このことから、温度測定のサーミ
スタは、ＬＤ３０にできるだけ近接させることにより、
温度を正確に検出できるようになり、よって、周囲温度
変化（ＬＤ３０の発熱を含む）があってもＬＤ３０を一
定温度にでき、モジュールの使用温度範囲を大きくとる
ことができることになる。
０〜５０℃の範囲で変化した場合に、基板３５上に設け
られた被測定用サーミスタチップ３２ｃに比して、キャ
リア３３上に設けられた被測定用サーミスタチップ３２
ｂの方が、監視用サーミスタチップ３２ａとの温度差が
少ないことがわかる。このことから、温度測定のサーミ
スタは、ＬＤ３０にできるだけ近接させることにより、
温度を正確に検出できるようになり、よって、周囲温度
変化（ＬＤ３０の発熱を含む）があってもＬＤ３０を一
定温度にでき、モジュールの使用温度範囲を大きくとる
ことができることになる。
【００１３】しかも、監視用サーミスタチップ３２ａも
キャリア３３上に設けられたものであるため、ＬＤ３０
が搭載されるヒートシンク３１上にサーミスタを設ける
ことができるならば、さらに温度を正確に検出できるよ
うになるため、これを達成するための解決手段が望まれ
ていた。
キャリア３３上に設けられたものであるため、ＬＤ３０
が搭載されるヒートシンク３１上にサーミスタを設ける
ことができるならば、さらに温度を正確に検出できるよ
うになるため、これを達成するための解決手段が望まれ
ていた。
【００１４】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、発光素子と温度検出素子とをできるだ
け近接配置でき、発光素子の温度を正確に検出して発光
素子を安定な一定温度に温度制御して波長の変動を防止
できる小型な発光素子モジュール及びその製造方法を提
供することを目的としている。
れたものであり、発光素子と温度検出素子とをできるだ
け近接配置でき、発光素子の温度を正確に検出して発光
素子を安定な一定温度に温度制御して波長の変動を防止
できる小型な発光素子モジュール及びその製造方法を提
供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の発光素子モジュールは、請求項１記載のよ
うに、所定の波長の光を出射する発光素子（３）と、熱
伝導性の良好な材質で形成され、該発光素子がダイボン
ディングにより上面に搭載される熱伝導体（５）と、該
熱伝導体で発光素子が搭載される箇所の側部に近接して
蒸着形成される温度検出素子（１１）と、を具備するこ
とを特徴としている。
め、本発明の発光素子モジュールは、請求項１記載のよ
うに、所定の波長の光を出射する発光素子（３）と、熱
伝導性の良好な材質で形成され、該発光素子がダイボン
ディングにより上面に搭載される熱伝導体（５）と、該
熱伝導体で発光素子が搭載される箇所の側部に近接して
蒸着形成される温度検出素子（１１）と、を具備するこ
とを特徴としている。
【００１６】また、請求項２記載のように、前記熱伝導
体（５）が搭載されるキャリア（７）と、該キャリアの
下部に設けられ、前記温度検出素子（１１）から出力さ
れる検出信号に基づき前記発光素子を一定温度に制御す
る制御信号を出力する温度制御部と、前記キャリアの下
部に設けられ、該温度制御部から出力される検出信号に
基づき、キャリアを介して前記発光素子を一定温度に温
度制御する温度制御素子（９）と、を備えた構成とする
ことができる。
体（５）が搭載されるキャリア（７）と、該キャリアの
下部に設けられ、前記温度検出素子（１１）から出力さ
れる検出信号に基づき前記発光素子を一定温度に制御す
る制御信号を出力する温度制御部と、前記キャリアの下
部に設けられ、該温度制御部から出力される検出信号に
基づき、キャリアを介して前記発光素子を一定温度に温
度制御する温度制御素子（９）と、を備えた構成とする
ことができる。
【００１７】また、前記温度検出素子（１１）は、負の
温度特性を有するＮＴＣ(NegativeTemperature Coeffic
ient)サーミスタを用いることができる。
温度特性を有するＮＴＣ(NegativeTemperature Coeffic
ient)サーミスタを用いることができる。
【００１８】また、前記発光素子は、出射光の波長の線
幅が狭く、周囲温度の変化によって、該波長が変化しや
すいＤＦＢ(Distributed Feed Back) 型あるいは、ＤＢ
Ｒ(Distributed Bragg Reflector) 型のＬＤを用いる構
成とすることができる。
幅が狭く、周囲温度の変化によって、該波長が変化しや
すいＤＦＢ(Distributed Feed Back) 型あるいは、ＤＢ
Ｒ(Distributed Bragg Reflector) 型のＬＤを用いる構
成とすることができる。
【００１９】また、本発明の製造方法は、請求項５記載
のように、熱伝導体（５）上に搭載される発光素子の配
置位置に近接して温度検出素子（１１）を蒸着により薄
膜成形した後、該温度検出素子の側部に近接して発光素
子（３）をダイボンディングして搭載することを特徴と
している。
のように、熱伝導体（５）上に搭載される発光素子の配
置位置に近接して温度検出素子（１１）を蒸着により薄
膜成形した後、該温度検出素子の側部に近接して発光素
子（３）をダイボンディングして搭載することを特徴と
している。
【００２０】また、請求項６記載の方法のように、熱伝
導体（５）上に搭載される発光素子の配置位置に近接し
て温度検出素子（１１）搭載時の電極となる搭載用パタ
ーン（１３ｄ）を形成した後、該搭載用パターン上に温
度検出素子（１１）を蒸着により薄膜成形した後、該温
度検出素子の側部に近接して発光素子（３）をダイボン
ディングして搭載してもよい。
導体（５）上に搭載される発光素子の配置位置に近接し
て温度検出素子（１１）搭載時の電極となる搭載用パタ
ーン（１３ｄ）を形成した後、該搭載用パターン上に温
度検出素子（１１）を蒸着により薄膜成形した後、該温
度検出素子の側部に近接して発光素子（３）をダイボン
ディングして搭載してもよい。
【００２１】
【作用】上記構成によれば、熱伝導体としてのヒートシ
ンク５上に発光素子としてのＬＤ３がダイボンディング
される前に、このヒートシンク５上には、温度検出素子
としてのサーミスタが蒸着により薄膜成形されるため、
このサーミスタ薄膜１１は、予めＬＤ３の搭載箇所にで
きるだけ近接させた状態で配置させることができる。同
時に発光素子モジュールを小型化できる。そして、ＬＤ
３の温度を正確に検出することができるようになり、温
度制御素子９を介してこのＬＤ３の温度を所定範囲内で
高精度に一定化することができるようになる。そして、
発光素子としてＤＦＢ，ＤＢＲ型のＬＤ３を用いた場合
に、周囲温度が変化してもこのＬＤ３を一定温度にする
ことができるから、出力される線幅が狭い波長の変動、
及びこれによる影響を防止できるようになる。
ンク５上に発光素子としてのＬＤ３がダイボンディング
される前に、このヒートシンク５上には、温度検出素子
としてのサーミスタが蒸着により薄膜成形されるため、
このサーミスタ薄膜１１は、予めＬＤ３の搭載箇所にで
きるだけ近接させた状態で配置させることができる。同
時に発光素子モジュールを小型化できる。そして、ＬＤ
３の温度を正確に検出することができるようになり、温
度制御素子９を介してこのＬＤ３の温度を所定範囲内で
高精度に一定化することができるようになる。そして、
発光素子としてＤＦＢ，ＤＢＲ型のＬＤ３を用いた場合
に、周囲温度が変化してもこのＬＤ３を一定温度にする
ことができるから、出力される線幅が狭い波長の変動、
及びこれによる影響を防止できるようになる。
【００２２】
【実施例】図１は、本発明の発光素子モジュール１を示
す図である。このモジュールでは、前述した単一縦モー
ドのＤＦＢ型あるいはＤＢＲ型のＬＤ３が用いられてい
る。ＬＤ３は、所定大きさのヒートシンク５上に搭載さ
れ、この搭載は推奨温度（２８０℃）でＬＤの下面の半
田付けによりなされる。
す図である。このモジュールでは、前述した単一縦モー
ドのＤＦＢ型あるいはＤＢＲ型のＬＤ３が用いられてい
る。ＬＤ３は、所定大きさのヒートシンク５上に搭載さ
れ、この搭載は推奨温度（２８０℃）でＬＤの下面の半
田付けによりなされる。
【００２３】ヒートシンク５は、非導電性を有する熱伝
導性の良好な熱伝導体（主にセラミック、ＳｉＣ，Ａｌ
Ｎ等）で形成され、上面のＬＤ３で発生する熱を下面方
向に伝導する。ヒートシンク５の下面には、Ｃｕ，Ｃｕ
−Ｗ等の主に金属製のキャリア７が設けられる。また、
このキャリア７の下部には、ペルチェ素子等の温度制御
素子９が設けられる。この温度制御素子９は、図示しな
い温度制御部からの制御信号によりその極性が制御され
ることで、ＬＤ１の発熱温度に応じた冷却又は加熱動作
を行いＬＤ３を所定の一定温度（例えば２５℃）に保持
する。
導性の良好な熱伝導体（主にセラミック、ＳｉＣ，Ａｌ
Ｎ等）で形成され、上面のＬＤ３で発生する熱を下面方
向に伝導する。ヒートシンク５の下面には、Ｃｕ，Ｃｕ
−Ｗ等の主に金属製のキャリア７が設けられる。また、
このキャリア７の下部には、ペルチェ素子等の温度制御
素子９が設けられる。この温度制御素子９は、図示しな
い温度制御部からの制御信号によりその極性が制御され
ることで、ＬＤ１の発熱温度に応じた冷却又は加熱動作
を行いＬＤ３を所定の一定温度（例えば２５℃）に保持
する。
【００２４】そして、ヒートシンク５上には、温度検出
素子としてのサーミスタ薄膜１１が設けられる。このサ
ーミスタ薄膜１１は、真空蒸着技術を用い、ヒートシン
ク５に対してＧｅを蒸着して形成されるもので、予めＬ
Ｄ３の搭載箇所の側部に所定形状（図示では正方形状）
に形成される。また、蒸着された縦横の寸法と膜厚とを
変化させることにより、所定の抵抗値（例えば１０ｋΩ
±０．５ｋΩ）に設定される。
素子としてのサーミスタ薄膜１１が設けられる。このサ
ーミスタ薄膜１１は、真空蒸着技術を用い、ヒートシン
ク５に対してＧｅを蒸着して形成されるもので、予めＬ
Ｄ３の搭載箇所の側部に所定形状（図示では正方形状）
に形成される。また、蒸着された縦横の寸法と膜厚とを
変化させることにより、所定の抵抗値（例えば１０ｋΩ
±０．５ｋΩ）に設定される。
【００２５】上記構成によれば、予めヒートシンク５上
にサーミスタ薄膜１１が蒸着形成され、このヒートシン
ク５上にＬＤ３を搭載するだけで、ＬＤ３の側部にサー
ミスタ薄膜１１を配置することができるようになる。こ
れにより、サーミスタ薄膜１１は、ＬＤ３自体の駆動時
の発熱を含む周辺温度の変化を正確かつ敏感に検出でき
るようになり、検出信号を高精度に温度制御部に出力す
ることができるため、温度制御部は、温度制御素子９を
最適に駆動制御でき、ＬＤ３を所定の一定温度に保持す
ることができるようになる。また、発光素子モジュール
を小型化できるようになる。特に温度変化に敏感なＤＦ
Ｂ，ＤＢＲ型のＬＤ３であっても、このＬＤ３自体の温
度を狭い一定範囲内で保つことができるから、発振する
波長の変動を防止することができるようになる。
にサーミスタ薄膜１１が蒸着形成され、このヒートシン
ク５上にＬＤ３を搭載するだけで、ＬＤ３の側部にサー
ミスタ薄膜１１を配置することができるようになる。こ
れにより、サーミスタ薄膜１１は、ＬＤ３自体の駆動時
の発熱を含む周辺温度の変化を正確かつ敏感に検出でき
るようになり、検出信号を高精度に温度制御部に出力す
ることができるため、温度制御部は、温度制御素子９を
最適に駆動制御でき、ＬＤ３を所定の一定温度に保持す
ることができるようになる。また、発光素子モジュール
を小型化できるようになる。特に温度変化に敏感なＤＦ
Ｂ，ＤＢＲ型のＬＤ３であっても、このＬＤ３自体の温
度を狭い一定範囲内で保つことができるから、発振する
波長の変動を防止することができるようになる。
【００２６】次に、上記発光素子モジュールの製造方法
を製造順に説明する。まず、図２に示すように、ヒート
シンク５の上面にマスキングを用いて所定の配線パター
ン１３を形成する。この配線パターン１３は、Ａｕメッ
キで形成され、中央にＬＤ３に相当する面積の搭載用パ
ターン１３ａが、一側部にはＬＤ３の電極パターン１３
ｂ，１３ｃが形成される。また、他側部には、サーミス
タ薄膜１１に対応した面積の搭載用パターン１３ｄと、
このサーミスタ用パターン１３ｄに連続する一方の電極
パターン１３ｄａ、及び他方の電極パターン１３ｅが形
成される。次に、ＬＤの搭載用パターン１３ａ上を除い
た箇所をマスキングし、ＬＤ３ボンディング用のＡｕ−
Ｓｎ半田を蒸着しておく。
を製造順に説明する。まず、図２に示すように、ヒート
シンク５の上面にマスキングを用いて所定の配線パター
ン１３を形成する。この配線パターン１３は、Ａｕメッ
キで形成され、中央にＬＤ３に相当する面積の搭載用パ
ターン１３ａが、一側部にはＬＤ３の電極パターン１３
ｂ，１３ｃが形成される。また、他側部には、サーミス
タ薄膜１１に対応した面積の搭載用パターン１３ｄと、
このサーミスタ用パターン１３ｄに連続する一方の電極
パターン１３ｄａ、及び他方の電極パターン１３ｅが形
成される。次に、ＬＤの搭載用パターン１３ａ上を除い
た箇所をマスキングし、ＬＤ３ボンディング用のＡｕ−
Ｓｎ半田を蒸着しておく。
【００２７】このヒートシンク５は、単一個の発光素子
モジュール１用のものとして説明したが、実際には、図
２に示すヒートシンク５を縦横に複数個分ある状態の単
一枚の高熱伝導部材５ａ上に対応する個数分の配線パタ
ーン１３を一括して形成するようになっている。
モジュール１用のものとして説明したが、実際には、図
２に示すヒートシンク５を縦横に複数個分ある状態の単
一枚の高熱伝導部材５ａ上に対応する個数分の配線パタ
ーン１３を一括して形成するようになっている。
【００２８】次に、図３に示すように、この高熱伝導部
材５ａの上面にマスク部材１５を重合させた状態でサー
ミスタ薄膜１１を蒸着成形する。マスク部材１５には、
各前記サーミスタ用パターン１３ｄの位置にそれぞれ位
置し、形成しようとするサーミスタ薄膜１１の縦横の大
きさに対応した開口部１５ａが設けられている。そし
て、この重合状態で真空蒸着させることにより、サーミ
スタ用パターン１ｄｃ上には、サーミスタ薄膜１１が所
定膜厚で形成される。
材５ａの上面にマスク部材１５を重合させた状態でサー
ミスタ薄膜１１を蒸着成形する。マスク部材１５には、
各前記サーミスタ用パターン１３ｄの位置にそれぞれ位
置し、形成しようとするサーミスタ薄膜１１の縦横の大
きさに対応した開口部１５ａが設けられている。そし
て、この重合状態で真空蒸着させることにより、サーミ
スタ用パターン１ｄｃ上には、サーミスタ薄膜１１が所
定膜厚で形成される。
【００２９】次に、図４に示すように、熱伝導部材５ａ
を各ヒートシンク５の単位で切断する。具体的には、図
示のように各ヒートシンク５の縦横の大きさに対応する
箇所（図中１点鎖線）をダイサーを用いて直線状に切断
する。これにより、単一枚の熱伝導部材５ａから複数個
のヒートシンク５を分離独立した状態にされる。
を各ヒートシンク５の単位で切断する。具体的には、図
示のように各ヒートシンク５の縦横の大きさに対応する
箇所（図中１点鎖線）をダイサーを用いて直線状に切断
する。これにより、単一枚の熱伝導部材５ａから複数個
のヒートシンク５を分離独立した状態にされる。
【００３０】次に図５に示すように、ヒートシンク５を
キャリア７に固定した後、加熱装置上に７を載せた状態
で加熱する。この加熱の際には、ダイボンダーを使用
し、密閉された容器内雰囲気中で加熱作業を行うことに
より、半田部分の酸化を防止することができる。ＬＤの
搭載用パターン１３ａ上にＬＤ３を置いた状態で半田溶
解のために加熱（溶融点２８０℃の半田であり、実際は
これよりやや高い温度を加熱）して、このＬＤの搭載用
パターン１３ａ上の半田を溶かしＬＤ３を固定する。
キャリア７に固定した後、加熱装置上に７を載せた状態
で加熱する。この加熱の際には、ダイボンダーを使用
し、密閉された容器内雰囲気中で加熱作業を行うことに
より、半田部分の酸化を防止することができる。ＬＤの
搭載用パターン１３ａ上にＬＤ３を置いた状態で半田溶
解のために加熱（溶融点２８０℃の半田であり、実際は
これよりやや高い温度を加熱）して、このＬＤの搭載用
パターン１３ａ上の半田を溶かしＬＤ３を固定する。
【００３１】この後、ＬＤ３の上面，下面とＬＤの電極
パターン１３ｂ，１３ｃとの間にそれぞれワイヤ１７を
設け、両端を半田付けで結線する。この後、サーミスタ
薄膜１１の上面から他方の電極パターン１３ｅの間にワ
イヤ１７を設け、両端を半田付けで結線する。これらワ
イヤ１７を半田付けする際の加熱温度は１００℃程度で
あり、ＬＤ３及びサーミスタ薄膜１１を損傷することは
ない。
パターン１３ｂ，１３ｃとの間にそれぞれワイヤ１７を
設け、両端を半田付けで結線する。この後、サーミスタ
薄膜１１の上面から他方の電極パターン１３ｅの間にワ
イヤ１７を設け、両端を半田付けで結線する。これらワ
イヤ１７を半田付けする際の加熱温度は１００℃程度で
あり、ＬＤ３及びサーミスタ薄膜１１を損傷することは
ない。
【００３２】この後、キャリア７下部には、ペルチェ素
子等の温度制御素子９が設けられる。そして、サーミス
タ薄膜１１の両電極は、リードを介し図示しない温度制
御部に接続され、ＬＤ３の温度を検出し検出信号を出力
する。温度制御部は、検出信号に基づき、ＬＤ３の発熱
及び周囲温度に対応する制御信号を出力し、ＬＤ３を所
定の一定温度に保持する。
子等の温度制御素子９が設けられる。そして、サーミス
タ薄膜１１の両電極は、リードを介し図示しない温度制
御部に接続され、ＬＤ３の温度を検出し検出信号を出力
する。温度制御部は、検出信号に基づき、ＬＤ３の発熱
及び周囲温度に対応する制御信号を出力し、ＬＤ３を所
定の一定温度に保持する。
【００３３】上記サーミスタ薄膜１１は、任意の形状で
設けることができ、ヒートシンク５の上面でＬＤ３が搭
載される箇所以外であれば、いずれの箇所にも形成で
き、またその形状も自由に設定することができる。ま
た、このサーミスタ薄膜１１は、蒸着により形成される
から、ヒートシンク５に対する密着度がチップに比して
格段に向上でき、導通不良等が防止できる。また、サー
ミスタ薄膜１１の縦横は、開口部１５ａに相当する径で
正確に形成でき、また、厚さも精度良く設定できるた
め、チップ形状のものに比して抵抗値の誤差範囲をより
狭範囲内に設定することができるようになる。また、抵
抗値は、蒸着制御で厚さを可変すれば容易に可変自在で
ある。
設けることができ、ヒートシンク５の上面でＬＤ３が搭
載される箇所以外であれば、いずれの箇所にも形成で
き、またその形状も自由に設定することができる。ま
た、このサーミスタ薄膜１１は、蒸着により形成される
から、ヒートシンク５に対する密着度がチップに比して
格段に向上でき、導通不良等が防止できる。また、サー
ミスタ薄膜１１の縦横は、開口部１５ａに相当する径で
正確に形成でき、また、厚さも精度良く設定できるた
め、チップ形状のものに比して抵抗値の誤差範囲をより
狭範囲内に設定することができるようになる。また、抵
抗値は、蒸着制御で厚さを可変すれば容易に可変自在で
ある。
【００３４】さらに、薄膜形成後のサーミスタ薄膜１１
は、ヒートシンク５上に密着した状態で設けられること
となるため接触不良を防止でき、またチップ部品の場合
必要な半田付けが不要となる。また、側部を削り取る等
のトリミング作業を容易に行うことができ、製造後にお
いても抵抗値を容易に可変できる。
は、ヒートシンク５上に密着した状態で設けられること
となるため接触不良を防止でき、またチップ部品の場合
必要な半田付けが不要となる。また、側部を削り取る等
のトリミング作業を容易に行うことができ、製造後にお
いても抵抗値を容易に可変できる。
【００３５】上記実施例では、発光素子としてＤＦＢ，
ＤＢＲ型ＬＤを用いた構成を説明したが、他、汎用のＬ
Ｄや、ＬＥＤ，ＳＬＤ(Super Luminescent Diode) 等を
用いることもでき、この場合であっても上記同様の作用
効果が得られる。また、温度検出素子としてＮＴＣサー
ミスタを用いた構成としたが、他、測温抵抗体や、熱電
対を薄膜形成してもよい。
ＤＢＲ型ＬＤを用いた構成を説明したが、他、汎用のＬ
Ｄや、ＬＥＤ，ＳＬＤ(Super Luminescent Diode) 等を
用いることもでき、この場合であっても上記同様の作用
効果が得られる。また、温度検出素子としてＮＴＣサー
ミスタを用いた構成としたが、他、測温抵抗体や、熱電
対を薄膜形成してもよい。
【００３６】さらに、上記実施例では、ヒートシンク５
上でＬＤ３が搭載される箇所にＬＤ用の搭載パターン１
３ａを形成したが、この搭載パターン１３ａを設けずと
も、ＬＤ３の下面の電極からワイヤ１７を介して電極１
３ｃに接続する構成としてもよい。また、搭載パターン
１３ａと電極１３ｃを連続したパターン形成すれば、ワ
イヤ１７を省略できる。また、サーミスタ薄膜１１の下
部に予め搭載用パターン１３ｄを設け、この搭載用パタ
ーン１３ｄ上にサーミスタ薄膜１１を成形する構成とし
たが、この搭載用パターン１３ｄを設けず、ヒートシン
ク５上に直接、サーミスタ薄膜１１を形成してもよい。
このとき、サーミスタ薄膜１１に対する両電極は、薄膜
上面の２箇所からワイヤ１７を介して接続すればよい。
この他、サーミスタ薄膜１１の下部に両電極を分離して
パターン形成することもでき、この場合にはワイヤ１７
を省略できる。
上でＬＤ３が搭載される箇所にＬＤ用の搭載パターン１
３ａを形成したが、この搭載パターン１３ａを設けずと
も、ＬＤ３の下面の電極からワイヤ１７を介して電極１
３ｃに接続する構成としてもよい。また、搭載パターン
１３ａと電極１３ｃを連続したパターン形成すれば、ワ
イヤ１７を省略できる。また、サーミスタ薄膜１１の下
部に予め搭載用パターン１３ｄを設け、この搭載用パタ
ーン１３ｄ上にサーミスタ薄膜１１を成形する構成とし
たが、この搭載用パターン１３ｄを設けず、ヒートシン
ク５上に直接、サーミスタ薄膜１１を形成してもよい。
このとき、サーミスタ薄膜１１に対する両電極は、薄膜
上面の２箇所からワイヤ１７を介して接続すればよい。
この他、サーミスタ薄膜１１の下部に両電極を分離して
パターン形成することもでき、この場合にはワイヤ１７
を省略できる。
【００３７】
【発明の効果】本発明の発光素子モジュールによれば、
発光素子が搭載される熱伝導体と同一面上に、この発光
素子と近接して温度検出素子が薄膜形成された構成であ
り、温度検出素子を発光素子に近接配置できるため、発
光素子の温度を正確に検出することができるようにな
る。また、発光素子モジュールを小型化することができ
る。また、温度検出素子から出力される検出信号が温度
制御部に入力され、この温度制御部が発光素子の温度に
対応して温度制御素子を駆動し発光素子を一定の温度に
保つことにより、発光素子が出力する波長を一定に保つ
ことができる。そして、上記構成によれば、発光素子の
温度を正確に検出できることに基づき、特に、温度変化
に対し出力する波長が変動しやすいＤＦＢ，ＤＢＲ型の
ＬＤモジュールに用いて、線幅の狭い特性を有する出射
光の波長変動を防止することができるようになり、出射
光を周辺温度の変化に影響されずに安定して連続的に出
力することができるようになる。また、周囲温度の変化
範囲を広くしてもＬＤを一定温度に保つことができるよ
うになり、使用環境の温度範囲を拡げることができるよ
うになる。
発光素子が搭載される熱伝導体と同一面上に、この発光
素子と近接して温度検出素子が薄膜形成された構成であ
り、温度検出素子を発光素子に近接配置できるため、発
光素子の温度を正確に検出することができるようにな
る。また、発光素子モジュールを小型化することができ
る。また、温度検出素子から出力される検出信号が温度
制御部に入力され、この温度制御部が発光素子の温度に
対応して温度制御素子を駆動し発光素子を一定の温度に
保つことにより、発光素子が出力する波長を一定に保つ
ことができる。そして、上記構成によれば、発光素子の
温度を正確に検出できることに基づき、特に、温度変化
に対し出力する波長が変動しやすいＤＦＢ，ＤＢＲ型の
ＬＤモジュールに用いて、線幅の狭い特性を有する出射
光の波長変動を防止することができるようになり、出射
光を周辺温度の変化に影響されずに安定して連続的に出
力することができるようになる。また、周囲温度の変化
範囲を広くしてもＬＤを一定温度に保つことができるよ
うになり、使用環境の温度範囲を拡げることができるよ
うになる。
【００３８】また、本発明の製造方法によれば、温度検
出素子を蒸着により発光素子の搭載箇所近傍に薄膜成形
した後に、発光素子を搭載する構成であり、半田付け作
業は、発光素子に対してのみ行うだけでよく、製造作業
を簡素化できる。また、発光素子と温度検出素子とで半
田付け温度が異なることによる不都合、及び半田付けの
際の半田漏れによるショートを未然に防止することがで
きるため、製品の歩留りも向上できる。さらに、温度検
出素子が蒸着による薄膜成形されるため、密着度が格段
に向上でき厚さも高精度に設定でき、抵抗値の誤差範囲
をより狭範囲内に設定できるとともに、成形後における
トリミングも簡単に行え、抵抗値の可変による回路調整
も容易化できる。
出素子を蒸着により発光素子の搭載箇所近傍に薄膜成形
した後に、発光素子を搭載する構成であり、半田付け作
業は、発光素子に対してのみ行うだけでよく、製造作業
を簡素化できる。また、発光素子と温度検出素子とで半
田付け温度が異なることによる不都合、及び半田付けの
際の半田漏れによるショートを未然に防止することがで
きるため、製品の歩留りも向上できる。さらに、温度検
出素子が蒸着による薄膜成形されるため、密着度が格段
に向上でき厚さも高精度に設定でき、抵抗値の誤差範囲
をより狭範囲内に設定できるとともに、成形後における
トリミングも簡単に行え、抵抗値の可変による回路調整
も容易化できる。
【図１】本発明の発光素子モジュールを示す図。
【図２】配線パターン形成の製造工程を示す図。
【図３】温度検出素子の薄膜成形の製造工程を示す図。
【図４】高熱伝導部材の切断の製造工程を示す図。
【図５】発光素子のボンディングの製造工程を示す図。
【図６】従来の発光素子モジュールを示す図。
【図７】サーミスタを各所に配置し各検出信号を測定す
る状態を示す図。
る状態を示す図。
【図８】図７によって得られた周囲温度−基準サーミス
タに対する温度差を示す図。
タに対する温度差を示す図。
１…発光素子モジュール、３…ＬＤ、５…ヒートシン
ク、５ａ…高熱伝導部材、７…キャリア、９…温度制御
素子、１１…サーミスタ薄膜、１３…配線パターン、１
５…マスク部材、１５ａ…開口部、１７…ワイヤ。
ク、５ａ…高熱伝導部材、７…キャリア、９…温度制御
素子、１１…サーミスタ薄膜、１３…配線パターン、１
５…マスク部材、１５ａ…開口部、１７…ワイヤ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｈ０１Ｓ 3/08 Ｓ Ｈ０１Ｓ 3/085
Claims (6)
- 【請求項１】 所定の波長の光を出射する発光素子
（３）と、 熱伝導性の良好な材質で形成され、該発光素子がダイボ
ンディングにより上面に搭載される熱伝導体（５）と、 該熱伝導体で発光素子が搭載される箇所の側部に近接し
て蒸着形成される温度検出素子（１１）と、を具備する
ことを特徴とする発光素子モジュール。 - 【請求項２】 前記熱伝導体（５）が搭載されるキャリ
ア（７）と、 該キャリアの下部に設けられ、前記温度検出素子（１
１）から出力される検出信号に基づき前記発光素子を一
定温度に制御する制御信号を出力する温度制御部と、 前記キャリアの下部に設けられ、該温度制御部から出力
される検出信号に基づき、キャリアを介して前記発光素
子を一定温度に温度制御する温度制御素子（９）と、を
備えた請求項１記載の発光素子モジュール。 - 【請求項３】 前記温度検出素子（１１）は、負の温度
特性を有するＮＴＣ(Negative Temperature Coefficien
t)サーミスタとされた請求項１記載の発光素子モジュー
ル。 - 【請求項４】 前記発光素子は、出射光の波長の線幅が
狭く、周囲温度の変化によって、該波長が変化しやすい
ＤＦＢ(Distributed Feed Back) 型あるいは、ＤＢＲ(D
istributed Bragg Reflector) 型のＬＤとされた請求項
１記載の発光素子モジュール。 - 【請求項５】 熱伝導体（５）上に搭載される発光素子
の配置位置に近接して温度検出素子（１１）を蒸着によ
り薄膜成形した後、 該温度検出素子の側部に近接して発光素子（３）をダイ
ボンディングして搭載することを特徴とする発光素子モ
ジュールの製造方法。 - 【請求項６】 熱伝導体（５）上に搭載される発光素子
の配置位置に近接して温度検出素子（１１）搭載時の電
極となる搭載用パターン（１３ｄ）を形成した後、 該搭載用パターン上に温度検出素子（１１）を蒸着によ
り薄膜成形した後、 該温度検出素子の側部に近接して発光素子（３）をダイ
ボンディングして搭載することを特徴とする発光素子モ
ジュールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7140676A JPH08335747A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | 発光素子モジュール及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7140676A JPH08335747A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | 発光素子モジュール及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08335747A true JPH08335747A (ja) | 1996-12-17 |
Family
ID=15274170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7140676A Pending JPH08335747A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | 発光素子モジュール及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08335747A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001102674A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-04-13 | Kyocera Corp | 半導体レーザ素子搭載用基板および半導体レーザモジュール |
| JP2001333047A (ja) * | 2000-05-24 | 2001-11-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光伝送システム |
| JP2002305345A (ja) * | 2001-04-04 | 2002-10-18 | Cimeo Precision Co Ltd | レーザダイオード用サブマウント及びその製造方法 |
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| EP1239561A3 (en) * | 2001-03-02 | 2004-09-29 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and semiconductor laser module |
| JP2004349294A (ja) * | 2003-05-20 | 2004-12-09 | Hitachi Ltd | 半導体レーザモジュール |
| EP1296424A3 (en) * | 2001-09-19 | 2004-12-22 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device with a diffraction grating and semiconductor laser module |
| KR100638870B1 (ko) * | 2005-06-21 | 2006-10-27 | 삼성전기주식회사 | 온도 보상 기능을 갖는 발광 다이오드 패키지 |
| JP2011519173A (ja) * | 2008-04-29 | 2011-06-30 | ショット アクチエンゲゼルシャフト | （ｗ）ｌｅｄ用光コンバータ・システム |
| JP2015537387A (ja) * | 2012-11-27 | 2015-12-24 | エプコス アクチエンゲゼルシャフトＥｐｃｏｓ Ａｇ | 半導体装置 |
| WO2017221441A1 (ja) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | 三菱電機株式会社 | 光通信デバイス |
| CN108649414A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-10-12 | 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 | 激光模块和光模块 |
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| WO2025132370A1 (en) * | 2023-12-21 | 2025-06-26 | Tdk Electronics Ag | Laser diode arrangement and method for manufacturing a laser diode arrangement |
-
1995
- 1995-06-07 JP JP7140676A patent/JPH08335747A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2011519173A (ja) * | 2008-04-29 | 2011-06-30 | ショット アクチエンゲゼルシャフト | （ｗ）ｌｅｄ用光コンバータ・システム |
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| US9693482B2 (en) | 2012-11-27 | 2017-06-27 | Epcos Ag | Semiconductor device |
| JP2019507474A (ja) * | 2016-02-18 | 2019-03-14 | ローズマウント インコーポレイテッド | 温度変動を伴うｌｅｄ連続一定放射照度 |
| EP3417676A4 (en) * | 2016-02-18 | 2019-07-24 | Rosemount Inc. | CONTINUOUS CONSTANT LED IRRADIANCE WITH TEMPERATURE VARIATION |
| WO2017221441A1 (ja) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | 三菱電機株式会社 | 光通信デバイス |
| JPWO2017221441A1 (ja) * | 2016-06-20 | 2018-06-21 | 三菱電機株式会社 | 光通信デバイス |
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| CN108649414A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-10-12 | 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 | 激光模块和光模块 |
| WO2025132370A1 (en) * | 2023-12-21 | 2025-06-26 | Tdk Electronics Ag | Laser diode arrangement and method for manufacturing a laser diode arrangement |
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