JPS59188183A - 光通信装置およびその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野］ 本発明は光通信技術に適用して特に有効な技術１／ζ関
するもので、たとえば、光通信における発信側となる光
通信装置およびその製造方法に関する。

〔背穿枝術］ 光子仏における発信側光通佃装飲の一つと［７て、本出
願人は第１図に示すような構造の光ファイバー伺し−ザ
ーダイオード装置ケ開発し、た。このレーザーダイオー
ド装置は、長方形４！、のステム１？基にして組み立て
られている。すなわち、ステム１は長方形金属板の一面
（上面）？切削７Ｊ＋ｌ　Ｔ　して中ＩＪ刊、−にリン
グ状封止壁２ケ形成するとともに、とび）リング壮士ｊ
止壁２の内倶晴さらに深く〈シ抜きかつそのＪＫ面中央
部に台座部３ヶ形作っている。

そｌて、この台座部３＋にソルダー？介して固定したせ
ブマウント４−ヒにソルダーによって半導淋１／−ザー
素子５ヶ固定している。甘た、この半測体１／　−−リ
ー素子５のレーサー光ケ出射する一方の出射面に対面す
るステム１の一端周壁にはファイバ−ガイド６７′Ｉｉ
Ｗ通固定されている。このファイバーガイド６けその中
央に光フアイバー７？！７内蔵１１光フアイバー７０内
端は半導体レーザー素子５の一方の出射面に対面し、レ
ーザー光を取り込むようにな−っている。

一方、半導体レーザー素子（【／−ザーチソプ）５の他
方の出射面に対面する側にリードステム８が配設さハて
いる１、このリードステム８は絶紬、性の本体９と、と
の本＃、９の主面卦よび主面端から突出する２本の書′
由性から彦る補助リード１０゜１１と、からなっている
。一方の補助リード１０の本体主面に位置する内端は幅
広のチ１、・ブ御付部１２ケ形広し、このチップ取伺部
１１にはレーサーチップ５から出射されるレーザー光ケ
受光する受光素子（受光チップ）１３が固定きれている
。

また、この受光チップ１３の電極と他方の補助リード１
１の内端とはワイヤ（導線）１４を介して型側的に接続
されている。また、これら両補助リードｉ　０　、　ｉ
　ｉの外端はステム１の周壁を貫通しかつガラスのよう
な絶縁体１５，１６？ｒ介し、て固定される２本のリー
ド１７．１８の内端に溶、接等によって接続されている
。これらリード１７．１８は受光チップ１３に生じる光
量ケミ気菌に検出した際の出力取り出し端子となる。

他方、ステム１の周壁には別に２本のリード１９２０が
取り付けられている。１本は直接ステム１に溶接によっ
て取り付けられ、サブマウント４ケ介してレーザーチッ
プ５の下部電極と等電位と々す、他の１本はステム１の
周壁ケ貫通し、ガラスのような絶縁体２１？介して固定
され、内端はレーザーチップ５の上部■、極に一端を固
定されだワイヤ（導線）２２の細端が固定されている。

したがって、これら１対のリード１９．２０に所定の電
圧を印加すると、レーサーチップ５内でレーザー発振が
起き、レーザー光がレーサーチップ５の両端の出射面か
ら発振これる。一方のレーザー光ハ光ファイバー７に取
り込まわて装置外部に＋＋ｙり出され、他方のレーザー
光は受光チ、ツブ１３に囮射はねる。

きらに、図示はしないが、リング状封止壁２の上端には
円板状のキャップが気密的に取り付けられる。甘た、ス
テム１の四隅には袋筒実装時に利用される１（ｙ封孔２
３がそれぞれ設けられている。

しかし、このような技術においては、つぎのような問題
点が生ずるということが本発明者によってあきらかにさ
れｆＣ６ （Ｄ、　　リートステム８の補助リード１０．１１勿１
勾のり一ド１７’　、　１　Ｂの内端に接続する際０、
一方の補助リード１１は途中で適邑に折り曲げてＩＪ−
ド１７の内端に重ね合せ、その状魁で溶接固定し。

なければならない。寸た、この際、受光チップ１３のレ
ーサーチップ５に対する位置決めも行なわなければなら
ない。このため、補助リード接続作業は面倒となり、作
業時間も多く掛り易く、作業性が悪い。

（２＼　リードステム８は細ｔ／−１２本の補助リード
１０１１およびリード１７．１８によって支持されてい
るため、支持長が長くなり、装置全体に外力が加わると
、振動し易くなり、受光チップによるレーザー光強度検
出の安定性が悪く々って信頼度が低くなる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は受光素子の取り利は位僧精度ケ高め易く
かつ取り付は作業がし易い光通信装置の製造方法を提供
することによって、品質の優れた光通信装置を提供する
ことにある。

壕だ、本発明の弛の目的は振動に対し、ても安定して光
強度を検出することのできる光通信装置を提供する、こ
とにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添伺図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の櫃要〕

本願において開示される発明のうち代表的な（のの郭要
ゲ簡単に説明すれば、下記のとおりで其る。

すなわち、との実施例の光通儒装置はステムの中央部に
くり抜き部分會設けるとともに、このく９抜き部分下部
に主面（内面）に半導体レーザー素子？固定したステー
ジを嵌合固定し１、かつ前記くり抜き部分内に突出する
ようにリードをステムの周壁に判通固定して、そのリー
ドの内端に前記半導体レーザー素子から発光される１ノ
−ザー光ケ受光する受光素子を固定した構造となってい
て、その製造にあっ１は、ステムにステージを固定する
前にリードの端面に受光素子ケ固定しかつこの受光素子
の電極へのワイヤ張υ作業を終了しておくことによって
、受光素子の数個は會正硲かつ簡単に行なえ所期の目的
が達成できるとともに、受光素子？支持長が短かいリー
ドで保持することによって振動に苅しても安定したレー
ザー元強度の検出が達成できるようにしたものである。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例によるレーザーダイオード装
置の要部ケ示す舶視図、第３図は第２図のｍ−■線に沿
う断面図、第４図は本発明の一実施例によるレーザーダ
イオード装置の製造方法ケ示す断面図である。

このレーザーダイオード装置は外観的には第１図に示す
装置（近似り一ている。すなわち、この装置も長方形状
のステム１を基にして組み立てられている。ステム１は
長方形金属板の一面（上面）？切削加工して中央部にリ
ング状制止壁２を形成している。リング状封止壁２の内
側はさらに深くくり抜かれるとともに、第３図に示すよ
うに、そのくり抜き部分の中央は下部が大径となる段伺
状の孔２４が設けられている。そして、この段付状の孔
２４にはこれに対応した段付金属円板状のステージ２５
が気密的に嵌合固定されている。また、ステージ２５の
略中央には半円状の台座部３が設けられていて、この上
にはソルダーによって固定されたサブマウント４を介し
て半導体レーザー素子（レーザーチップ）５がツルグー
によって固定ばれている。また、この半導体レーザー素
子５のレーザー光ケ出射する一方の出射面に対面するス
テム１の一端側壁にはファイバーガイド６が貫通固定こ
れている。このファイバーガイド６はその中心に光フア
イバー７ケ内蔵し、光ファイノ＜−７の内端はレーザー
チップ５の一方の出射面に対面し１、レーザー光？取り
込むようになっている。

一方、レーザーチップ５の他方の出射面に対面するステ
ム周壁部分にはリード１８が貫通し、ガラスのような絶
縁体１６ケ介してステム１に固定さ才１ている。このリ
ード１８の内端は板状の数個部２６ケ形成し、このリー
ド内端面である数個部２６面には受光素子（受光チ、ツ
ブ）１３が固定さノ１ている。ｉた、このリード１８の
側方にはステム周壁ケ貝通しかつ絶縁体１５ケ介して同
定さ第１るリード１７が配設され、このリード１７の内
端と前記受光チップ１３の上面に設けられた図示し。

ない電極とはワイヤ（導線）１４で接続されている。し
たがって、これら１対のリード１７　、１８は受光チッ
プ１３の出力取出端子ケ構成している。

他方、ステム１の周壁には別に２本のリード１９．２０
が取り付けられている。１本は直接ステム１に溶接によ
って取り伺けられ、サブマウント４を介してＶ−ザーチ
ップ５の下部電極と等電。

位となり、他の１本はステム１の同壁倉貫通し、ガラス
のような絶縁体２１荀介して固定され、内端はレーザー
チップ５の上部電極に一端？固定されたワイヤ（導線）
２２の他端が固定されている。

したがって、これら１苅のり一ド１９２０に所定の電圧
ヶ印加すると、レーザーチ３．Ｊプ５内でレーザー発振
が起き、レーザー光がレーザーチップ５の両端の出射面
から発振される。一方のレーザー光は光ファイバー７に
取り込まれて装置外部に取り出され、他方のレーザー光
は受光チップ１３に照射これる。

ζらに、リング状封止壁２の上端には金属製のキャップ
２７が気密的に取り付けられ、レーザーチップ５および
受光チップ１３等を気密的に封止している。また、ステ
ム１の４隅には装置実装時に利ＪＴＩで第１る取付孔２
３がそれぞれ設けられている。

つぎに、第４図＋ａ＋〜ｉｃｌ　ｋ参照しながら、この
ような構造の光通信装置の製造方法、特に組立方法につ
いて説明する。組立に先立って同図ＩＲＩに示すように
、ファイバーガイド６および一部しか図示しないが４本
のリード１７〜２０（図では１８のリードが示されてい
る。）ケ第２図に示すように固定したステム１？用、れ
する。この段階ではステージはステムに１１ソり伺りら
れていかいため、ステム１の中央部はくり抜き部分で猶
辿状態となシ、段付孔、２４が露出している。なお、フ
ァイバーガイド６は銀鑞２８によってステム１に気密的
に固定謬れている。また、ファイバーガイド６の内端部
では光ファイバー７のコア（コア径はシングルモードフ
ァイバーの場合は７〜１０μｍφ、マルチモードファイ
バーの場合は５０ｐｍφ程度である。）のみがファイバ
ーガイド６の中心に沿って延在しているだけで、固定は
されていない。

つぎに、この同図ｔａｌの状態でリード１８の内部であ
る取付部２６に受光素子（受光チップ）１３ケ固定する
とともに、受光チップ１３の電極と所定リード１７の内
端と？ワイヤ１４で接続する。

この接続作業時にはステム１ケ立てて取付部２６の取付
面が上？向くようにして行なう。また、この作業時、ス
テム１の中央は抜けているので、受光チップ１３または
ワイヤ？保持する図示しない一般のポンディングツール
はステム１に邪魔にされることなくボンディングができ
る。したがって、ボンディング作業は手動は勿論のこと
各半導体装置の組立に用いる自動ボンダーの適用も可能
となる。なお、このボンディング時に光ファイバー７が
邪魔となる場合が生じるならげ、光ファイバー７はファ
イバーツール６から抜いておいてボンディングケ行なっ
てもよい。

つぎに、同図ｉｂｌに示すように、段付円板状のステー
ジ２５？ステム１のくυ抜き部分下部の孔２４に鋼材等
？用いて気密状態で嵌合固定する。ステージ２５はその
上面中央に第２図で示すような半円形状の台船部３が形
成ツカている。そこで、この台座部３上にサブマウント
４ヶ介しゼ半導体レーザー素子（レーザーチップ）５′
にンルダー？用いて固定する。なお、ステム１にステー
ジ２５ケ取り付ける除には、ステム１は関で示すように
横にし−ておく。つぎに、この状態でレーザーチップ５
の土部の電極と第２図に示すようなり一部１９の内端ケ
ワイヤ（導＃）２２で電気的に接続する。

この際、１／−ザーチップ５は光、ファイバー７の光軸
と受光チ、ツブ１３の中心ケ結ぶ線上に内部の光導波路
が一致するような位置ケ目標とし２て接続される。

つぎに、１対のリード１９．２０に所定の電圧ケ印加し
てＶ−ブーチップ５フ発光させ、との軟便で光ファイバ
ー７の光取り込み量が最大となる位ｉｆｆに光ファイバ
ー７の内端部の位置を決定するとともに、ファイバーガ
イド６の内端部に利殖さ、＋！：；ｉ接合利２接合光２
８イバー７？固定しかつファイバーガイド内径部での％
ｊ密性？保持はせる。

つぎに、ステム１のリング状封止壁２の」一部に円板状
のキャップ２７を溶接あるいは接合材ケ用いて気密的に
取り付けてレーザーチップ５等ケ気密封止し、同図ｔｅ
ｌに示すような光通信装置を製造する。

〔効果〕

（１）、本実施例によれば、受光素子は真直に延在する
リードの内端に固定する構造としたことにより、受光チ
ップ支持点からステムに支持される迄のリードの支持長
が第１図に示す構造のものに比較して短かくすることが
できるため、剛性が強くなり、装置に外力が加わっても
受光チ、２プ部分は振動し難くなる。この結果、Ｖ−ザ
ーチップから発振されたＶ−ザー光ケ常に安定して捕捉
することができ、Ｖ−ザー光強度のモニター信頼度が向
上する。

（２）、本実施例によれば、受光チップ固定およびワイ
ヤ接Ｍｋする際、ステムの中央にはステージ？取シ付け
ない状態にしておくことにより、チップやワイヤの接続
作業空間會第１図の構造の装置組立時よりも大きくでき
る。この結果、受光チ、プ接続、ワイヤ接続の両ボンデ
ィングがし易くなり、作？４′Ｆが向上し作業時間が灼
縮これる。また、本’Ｊ′Ｍｌｉ例ではリードと補助リ
ードとの接続等の作業が小袋となることから、作業ｒＩ
間の矧縮が図ハる。

（３）、ｒ′Ｉ′１１記（２）に示したように、接続作
業空間が広く、ヂ、フ紮保持するボンディングツールの
動きが自由であるため、受光チップの取付位置も高精度
に行なぐるようになり、レーザーチップから発光される
１／−ザー光ケ適格に受光できるようになる。

（４）、本実施例によれば、レーザーチップはス密的に
封市されているた、め、酸化等がし難くなり、素子劣化
し難くなる。この女め、レーザー発振寿命が長く々る。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨ケ逸説しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

たとえば、ギャップによって封止されるステム部分に温
度検出用のベルチェ素子ケ内蔵させて間接的にレーザー
チップの温度検出を行ない、この検出情報に基いてレー
ザー発振ｒ制＃するようにしてもよい。また、このよう
な光通個装値な・この光逆個装置？制御する回路系？実
装したハイブリッド基板に取り付けることにより、光通
信装置１タゲ芒らに使い易くすることもできる。

〔利用分野〕

用土の説明では主として本発明者によってなされた発明
奮その背景となった利用分野である光通信技術に適用し
ｆＣＣ会合ついて説明し、たが、それに限定はれるもの
ではない。すなわち、牛導体し−ザー寧子およびこの素
子から発光される【／−ザー光強度ケ検出する受光素子
ゲ糾み込んだ発光装値には少なくとも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本出願人の開発によるレーザーダイオード装備
の要部？示す疹視図、 第２図は本発明の一実施例によるレーザーダイオード装
置の要部ケ示す争１視図、 オード装置の製造方法ケ示す断面図である。 １・・・ステム、２・・・リング状封止壁、３・・台座
部、４・・・ザブマウント、５・・・半導体レーザー素
子、６・・・ファイバーガイド、７・・・光ファイバー
、８・・・リードステム、９・・・本体、１０．１１・
・・補助リード、１２・・チップ数個部、１３・・・受
光素子、１４・・・ワイヤ、１５．１６・・・絶縁体、
１７〜２ｏ・・・リード、２１・・・絶縁体、２２・・
・ワイヤ、２３・・・取付孔、２４・・・孔、２５・・
・ステージ、２６・・・取Ｈ部、２７・・ギャップ、２
８・・銀釧、２９・・・接合材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　中央部がくり抜かわたステムと、このステムのくり
   抜き部分に嵌合固定されたステージと、このステージの
   上面に固定でれた半導体レーザー素子と、前記ステムに
   支持されかつ内端？前記半導体レーザー素子の一方の出
   射面に月面させた光ファイバーと、前記ステムに支持さ
   れ内端面に受光素子が固定されたリードと、を有し、か
   つ前記受光素子は前記半導体レーザー素子の他方の出射
   面に交１面し、ていることケ特徴とする光通信装置。 ２、前記半導体レーザー素子はり密約に封止されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光通信装
   置。 ３、中央部がくり抜かれたステムと、このステムのくり
   払き部分に嵌合固定されたステージと、このステージの
   上面に固定された半導体レーザー素子と、＠１１記ステ
   ムに支持されかつ内端ケ前記半導体レーザー素子の一方
   の出射面に月面はせた光ファイバーと、前記ステムに支
   持され内端面に受光＃子が固定さｈたリードと、ｒ有（
   、かつ肖１１記受光繁子は前記半導体レーザー素子の（
   ＩＩＪ方の出射面に文・１面［２てなる光通信装置の製
   造方法であって、前記ステージ？ステムに嵌合固定する
   前に所定リードの内端面に受光素子ケ固定（かつこの受
   光素子の電極と仙の所定リードの内端と勿ワイヤで電気
   的に接続することを特徴とする光通信装置の卯、り進方
   法。