JPH09186390A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置

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JPH09186390A
JPH09186390A JP7342017A JP34201795A JPH09186390A JP H09186390 A JPH09186390 A JP H09186390A JP 7342017 A JP7342017 A JP 7342017A JP 34201795 A JP34201795 A JP 34201795A JP H09186390 A JPH09186390 A JP H09186390A
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semiconductor laser
laser device
resin
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JP7342017A
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Shinji Ogino
慎次 荻野
Shoji Kitamura
祥司 北村
Yoichi Shindo
洋一 進藤
Shoichi Sakamoto
尚一 坂本
Koji Nemoto
浩二 根本
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Fuji Electric Co Ltd
Chichibu Fuji Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
Chichibu Fuji Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】はんだ付けに際し十分なはんだ耐熱性を有す
る、またポストの目視差し込み作業の容易な樹脂封止タ
イプの半導体レーザ装置を提供する。 【解決手段】レーザダイオードチップ１がフォトダイオ
ードを内蔵するサブマウント２を介して固定されてお
り、固定端部３ａを有する金属製の主板３と、これら素
子の電気的コモン用、レーザダイオード用およびフォト
ダイオード用としてそれぞれワイヤにより電気的に接続
されており、主板３とは分離されている３本の金属製の
ポスト４ａ、４ｂ、４ｃと、前記素子を封止している封
止樹脂５とからなり、この封止樹脂は主板と各ポストを
互いに直接接触しないように固定しており、またポスト
の端部はこの樹脂から突出している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク装置な
どに用いられる、レーザダイオードチップを樹脂封止し
てなる半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ装置はコンパクトディスク
等の光ディスクやレーザビームプリンタ等の各種光応用
機器に組み込まれて使用される。これらの装置において
は、光回折限界まで絞り込まれた光スポットを用いるこ
とが多いため、光源、すなわちレーザダイオードチップ
の発光点の位置、方向は極めて精度良く固定されている
必要がある。
【０００３】そのため、従来は機械的強度の大きい、金
属ベースとガラス窓付きのキャンの中にレーザダイオー
ドチップ等が納められているキャンタイプの半導体レー
ザ装置が主に使用されてきた。しかし、このようなキャ
ンタイプの半導体レーザ装置は金属製のベース、ヒート
シンクおよびキャンの重量があり、特に光ディスク装置
の光ヘッドの軽量化と小型化に支障があった。また、窓
付きキャン等の部品が高価であった。
【０００４】これらの問題を解決するため、より軽量で
低価格が可能な樹脂封止タイプの半導体レーザ装置が提
案されている。特に、多数の半導体レーザ装置を一括し
て取り扱えるリードフレームを製造単位とした製造方法
が特徴である。図４は従来の樹脂封止タイプの半導体レ
ーザ装置の透視斜視図である。レーザダイオードチップ
１はフォトダイオードを内蔵するサブマウント２（Ｓｉ
結晶）を介してコモンポスト４ａと一体の主板３にボン
ディングされている、他の２本の主板３とは分離されて
いるポスト４ｂにはレーザダイオードチップ１およびモ
ニタフォトダイオードに接続されている図示してないワ
イヤがそれぞれ接続されている。コモンポスト４ａおよ
びポスト４ｂは同じリードフレームから分離されたもの
であり、同一平面上にある。レーザダイオードチップ１
は透光性の封止樹脂５により封止され、また封止樹脂５
は各ポスト４ａ、４ｂを所定の相対位置に固定してい
る。主板３の両端部は半導体レーザ装置を搭載する光応
用機器の治具に固定するための固定端部３ａとして、封
止樹脂５から突出している。また、ポストの端部も封止
樹脂から突出しており、レーザダイオードチップ１の駆
動電源へのリードと光出力モニタ回路へのリードにハン
ダ付けにより接続される。
【０００５】樹脂封止タイプの半導体レーザ装置は形状
の自由度の大きいことが特徴であり、適用される光応用
機器に対応した外形とすることができる。上記のキャン
タイプの場合と同様に樹脂封止タイプの半導体レーザ装
置が光応用機器に取り付けられる場合、通常は、レーザ
ダイオードチップ位置の微調整が可能なように、光応用
機器に適した金属製のアダプタを介して取り付けられる
ことが多い。図５はアダプタと組み合わせられた半導体
レーザ装置の図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）
は（ａ）における光軸に平行なＹＹ断面図である。アダ
プタ８は、光軸６を中心として回転できるように、外形
は円筒状であることが多く、光軸６とアダプタ８の中心
軸とが一致するように組み立てられる。半導体レーザ装
置の固定端部３ａは接着剤またはかしめなどによりアダ
プタ８に固定される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな樹脂封止タイプの半導体レーザ装置を光応用機器に
組み込み、中央のコモンポストにリードをはんだ付けす
る場合に、ハンダこてまたは溶融ハンダからの熱がコモ
ンポストを伝導し、直接フォトダイオードチップやレー
ザダイオードチップに伝わる。そのため、フォトダイオ
ードチップとレーザダイオードチップの接合部のはんだ
が再溶融して、接合の不具合の発生により電気的な導通
に変化が生じたり、熱によりレーザダイオードチップを
破壊する危険性があった。また、これを回避するため
に、はんだ付け工程においては、ハンダこてあるいはハ
ンダ融液の温度管理やはんだ付け時間は厳重に管理する
必要があった。
【０００７】また、フレキシブル基板などの所定の端子
用穴に、目視によりポストを差し込む作業において、ア
ダプタまたは半導体レーザ装置の外見上の中心とコモン
ポストの中心線とは一致していないので、ポストを差し
損ない曲げてしまう危険性もあった。上述の課題に鑑
み、本発明の第１の目的ははんだ付けに際し十分なはん
だ耐熱性を有する樹脂封止タイプの半導体レーザ装置を
提供することにあり、第２の目的はポストの目視差し込
み作業の容易な樹脂封止タイプの半導体レーザ装置を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、レーザダイオードチップがフォトダイオードを内
蔵するサブマウントを介して固定されており、これら素
子の電気的コモンでもあり、固定端部を有する金属製の
主板と、これら素子の電気的コモン用、レーザダイオー
ド用およびフォトダイオード用としてそれぞれワイヤに
より導通されており、主板とは分離されている３本の金
属製のポストと、前記素子を封止している樹脂とからな
り、この封止樹脂は主板と各ポストを互いに直接接触し
ないように固定しており、またポストの端部はこの樹脂
から突出していることとする。
【０００９】また、少なくともコモン用ポストの樹脂か
ら突出している端部の中心線はレーザ光軸と一致してい
ると良い。少なくともレーザダイオードチップが固定さ
れている金属製の主板と、この主板とはいずれも分離さ
れている金属製のポストと、前記チップ、主板および金
属製のポストの一部を封止する樹脂を少なくとも備えた
ものとする。
【００１０】また、チップと主板との間にフォトダイオ
ードを内蔵するサブマウントが設けられていても良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明を実施例に基づいて説明す
る。図１は本発明に係る半導体レーザ装置の透視斜視図
である。レーザダイオードチップ１はレーザ光出力モニ
ター用の図示してないフォトダイオードを内蔵するサブ
マウント２上に金スズ共晶ハンダで接合してある。この
サブマウント２は主板３に銀ペーストで接着してある。
主板３はこれら素子の電気的コモンでもある。この主板
３とコモンポスト４ａとはワイヤ７によってボンディン
グされ導通されている。レーザダイオードチップ１はサ
ブマウント２上図示されてない配線パッドを介してワイ
ヤによりボンディングされポスト４ｂと導通されてい
る。このワイヤボンディングはサブマウント２上の配線
パッドを介さずに直接レーザダイオードチップ１とポス
ト４ｂに行われてもよい。また、サブマウント２に内蔵
されているフォトダイオードはワイヤ（これらは図示さ
れてない）により他のポスト４ｃに導通されている。封
止樹脂５はレーザダイオードチップ１とサブマウント２
を完全に封止しており、主板３と３本のポストを所定の
相対位置に固定している。また主板３の両端部３ａとポ
ストの端部はそれぞれ封止樹脂５から突出しており、適
用機器のリードとの接続に供される。
【００１２】なお、半導体レーザ装置が個別に切断分離
される前は、主板およびポストは封止樹脂の外部にくる
部分により１枚のリードフレームに連結されており、レ
ーザダイオードチップとサブマウントの接合、ワイヤボ
ンディングおよび樹脂封止はリードフレームの状態で行
われる。このように本発明の半導体レーザ装置では主板
と各ポストとの間は封止樹脂により隔てられており、細
い導通用のワイヤが張られているだけである。従って、
各ポストのはんだ付け作業中にポストが加熱されても熱
はワイヤと封止樹脂との熱伝導だけにより主板に伝わ
り、従来の主板とコモンポストとが一体となっている場
合に較べると、熱抵抗は極めて大きくなっている。ポス
トが適当な温度のはんだごてまたは溶融はんだに接触し
ても、過大な時間でないかぎり、熱によりレーザダイオ
ードチップの劣化や破壊を生じないし、またレーザダイ
オードチップとサブマウントの接合部のはんだが再溶融
することはなく、接合部の不具合は発生しない。本発明
の半導体レーザ装置は十分なはんだ耐熱性を有してい
る。 実施例１ 本発明に基づいて半導体レーザ装置を試作した。試作品
のリードフレームとして厚さ０．２５mmの銅合金を使用
した。
【００１３】ポストの幅を０．３５mmとし、主板３とポ
スト４ａとの距離を０．３mmとした。ポストの断面積は
０．０８７５mm2 である。ボンディングワイヤには直経
２５μm の金線を使用した。その長さは１mmとした、断
面積は４．９１×１０-4mm2となる。封止樹脂はエポキ
シ樹脂とした。リードフレーム、エポキシ樹脂および金
ワイヤの熱伝導率はそれぞれ２６０W/m/K 、０．１８８
W/m/K 、３２０W/m/K としてコモンポストと主板の間の
熱抵抗を試算すると、金ワイヤが熱抵抗を決めており、
従来のコモンポストと主板が一体の場合に較べ、熱抵抗
は約５００倍となった。これは他のポストと主板の間の
熱抵抗に略等しく、従来と同程度である。
【００１４】上記の本発明の半導体レーザ装置に耐熱試
験を実施しその耐熱性を調べ、従来構造の半導体レーザ
装置と比較した。試験方法は、ポスト端部を各種の温度
に保持した溶融はんだに５秒間浸漬した後の電気特性お
よび光出力特性の変動を測定することとした。光出力３
mWでの発振電流と電圧およびフォトダイオードのモニタ
ー電流を測定し、浸漬前に比べそれぞれの特性に１０％
以上の変動が生じた場合不良とした。供試数を各２２個
とした。表１は本発明に係る半導体レーザ装置と従来の
半導体レーザ装置のはんだ耐熱試験結果を示す。
【００１５】
【表１】 従来構造では溶融はんだ温度が３３０℃で全数が不良と
なったのに対して、本発明の実施例に基づく半導体レー
ザ装置は３６０℃においても不良は発生せず、はんだ耐
熱性を大幅に改善することができたことが判る。実際の
はんだ付け作業は３００℃以下で行われるので、この実
施例の半導体レーザ装置は十分なはんだ耐熱性を有する
ことは明白である。 実施例２ 図２は本発明に係る他の実施例の半導体レーザ装置の光
軸に平行な断面図である。実施例１の半導体レーザ装置
において、発光点をアダプタの中心に設定するために、
サブマウント２の厚さ（０．２mm）とリードフレームの
厚さの１／２（０．１２５mm）の合計０．３２５mmだけ
３本のポストを折り曲げ、ポスト４１ａの中心軸４ｘが
光軸６と一致するようにした。この折り曲げは樹脂封止
の前のリードフレーム段階で行った。以降の工程は実施
例１と同じとした。
【００１６】その結果、はんだ耐熱性については実施例
１と同様であり、さらに、ポストをフレキシブルシート
の所定の穴に差す作業がやりやすくなり、作業中にポス
トを曲げてしまう不良率が低減した。はんだ耐熱性につ
いては実施例１と同様であった。 実施例３ 図３は本発明に係る別の実施例の半導体レーザ装置の光
軸に平行な断面図である。ポスト４２ａの中心軸４ｘを
主板３に対して変位させ光軸６と一致するようにした。
この変位は樹脂封止の前のリードフレーム段階で行っ
た。以降の工程は実施例１と同じとした。
【００１７】実施例２と同様にはんだ耐熱性に優れ、組
み立て作業の不良は低減した。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、いずれの金属製のポス
トも主板と分離しているので、はんだ付けの際の主板へ
の熱伝達は、ポストの間の熱伝導率の小さい封止樹脂の
熱伝導だけとなり、従来に較べ大幅に減少し十分なはん
だ耐熱性を有する半導体レーザ装置を得ることができ
た。そのため、はんだ付け工程における熱伝達による不
良は発生しないし、はんだごてや溶融はんだの温度管理
はさほど厳密でなくてもよくなった。
【００１９】また、少なくともコモンポストの中心軸を
レーザ光軸と一致させたので、ポストに機器のフレキシ
ブル基板の穴を通す作業は容易になり、ポストを曲げて
しまう不良は少なくなり、機器の製造工程歩留りは向上
した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例の半導体レーザ装置の透視
斜視図
【図２】本発明に係る別の実施例の半導体レーザ装置の
光軸に平行な断面図
【図３】本発明に係る別の実施例の半導体レーザ装置の
光軸に平行な断面図
【図４】従来の樹脂封止タイプの半導体レーザ装置の透
視斜視図
【図５】アダプタと組み合わせられた半導体レーザ装置
の図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）に
おける光軸に平行なＹＹ断面図
【符号の説明】
１ レーザダイオードチップ ２ サブマウント ３ 主板 ３ａ 固定端部 ４ａ コモンポスト ４ｂ ポスト ４ｃ ポスト ５ 封止樹脂 ６ 光軸 ８ アダプタ ７ ワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 進藤 洋一 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 坂本 尚一 埼玉県秩父群小鹿野町大字小鹿野755番１ 号 株式会社秩父富士内 (72)発明者 根本 浩二 埼玉県秩父群小鹿野町大字小鹿野755番１ 号 株式会社秩父富士内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】レーザダイオードチップがフォトダイオー
    ドを内蔵するサブマウントを介して固定されており、こ
    れら素子の電気的コモンでもあり、固定端部を有する金
    属製の主板と、これら素子の電気的コモン用、レーザダ
    イオード用およびフォトダイオード用としてそれぞれワ
    イヤにより導通されており、主板とは分離されている３
    本の金属製のポストと、前記素子を封止している樹脂と
    からなり、この封止樹脂は主板と各ポストを互いに直接
    接触しないように固定しており、またポストの端部はこ
    の樹脂から突出していることを特徴とする半導体レーザ
    装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の半導体レーザ装置におい
    て、少なくともコモン用ポストの樹脂から突出している
    端部の中心線はレーザ光軸と一致していることを特徴と
    する半導体レーザ装置。
  3. 【請求項３】少なくともレーザダイオードチップが固定
    されている金属製の主板と、この主板とはいずれも分離
    されている金属製のポストと、前記チップ、主板および
    金属製のポストの一部を封止する樹脂を少なくとも備え
    たことを特徴とする半導体レーザ装置。
  4. 【請求項４】前記チップと主板との間にフォトダイオー
    ドを内蔵するサブマウントが設けられていることをを特
    徴とする請求項３に記載の半導体レーザ装置。
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