JPS6320136Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、熱変化に対して発光源の位置変動が
小さい半導体発光素子のパツケージに関するもの
で、詳しくは、気密型半導体レーザパツケージに
関するものである。

光通信において、半導体レーザからのビームを
単一モードフアイバに結合させる場合、単一モー
ドフアイバは開口数（NA）が小さく、コア径が
数十μmと小さいため、多モードフアイバとの結
合と異なり、結像系に拡大結像光学系を用いる。
このため、光源の変位量に結像系の倍率をかけた
変位量が生じるので、発光光源の微少の軸ずれ、
角度ずれが結合損失に大きく影響する。したがつ
て、温度変化に対して発光素子を搭載する面の変
位が小さい構造の半導体レーザパツケージが必要
となる。

一般に気密型半導体レーザパツケージは、ビー
ム取り出し用の窓にサフアイア、コパーガラスな
どを用いるのでステムベース部の材質は熱変形に
よる気密を保つため窓材の膨張係数とほぼ同程度
の膨張係数の小さい金属を使用しなければならな
いという制約がある。この制約を満たす金属に
は、例えば、鉄，コバーなどがある。これらの金
属は熱伝導率が、例えば鉄で0.76j／cm・ｓ・ｋ
で銅と比較して約１／５と悪い。マウンテイング
ステージの材質の選択は、半導体素子からの発熱
を熱放散させる必要があるため熱伝導率を考慮す
る必要がある。以上のような制約によつて、マウ
ンテイングステージとステムベース材はそれぞれ
違つたものを使用せざるえない。このような構成
のパツケージでの熱変化による発光素子貼付面の
変位を小さくする方法として、膨張係数の大きい
マウンテイングステージ部の形状を例えば、熱膨
張の少ないところである円の中心部に発光素子を
搭載するような、扇型あるいは半円型などの複雑
な形状にした工夫がなされているが、ステムベー
スとマウンテイングステージとの接合においては
単に広い面積でろう付しているか、もしくは位置
設定用の穴とピンを設けている程度である。この
ような接合方法では、熱変化における接合面での
バイメタル効果などにより、歪変形が生じ易い。
例えばマウンテイングステージが位置決めピンを
中心として回転した場合、わずかの角度変位で
も、発光素子搭載面の変位量はピンから搭載面ま
での距離をかけた値になるので非常に大きな量と
なる。したがつて発光素子搭載面の変位量は、材
料自身の膨張係数による変位量よりも、接合面に
よる変形歪により変位する方が大きいのである。

本考案は上記のような問題を有するマウンテイ
ングステージ材とステムベース材との熱膨張係数
が異なる気密型半導体発光素子のパツケージの接
合部構造を改良して、温度変化に対して発光光源
の位置ずれ量が小さく、ステムの外径に対する発
光光源の位置が製作機械精度で決定できるパツケ
ージを安価に提供することを目的とする。

本考案の特徴は、マウンテイングステージとス
テムベースの接合面における熱膨張変位量が最大
である方向に、ステムベースあるいはマウンテイ
ングステージのどちらか一方にガイド溝と位置決
め用の穴（又は突起）を、他方に前記溝および穴
（又は突起）に嵌合する形状の構造物を設けるこ
とである。

以下、本考案について図面を参照して詳細に説
明する。第１図は本考案によるマウンテイングス
テージとステムベースとの接合部の一実施例を示
す分解斜視図の部分図で、第２図は第１図の全体
を示す半導体発光素子パツケージのステムの断面
図である。円形の型をしたステムベース１に熱膨
張方向である中心から円周方向に向つて、ガイド
溝２および前記溝２の中程に位置決め用の穴３を
穿つてあり、マウンテイングステージ４には、半
導体発光素子貼付面７に対して垂直方向に前記ス
テムベース１のガイド溝２，穴３に嵌合するとつ
型形状物５および位置決め用ピン６が設けられ、
ピン６が穴３に嵌合されろう付されている。

このような構造にしたことにより半導体発光素
子貼付面７の変位は、位置決めピン６を中心とす
る回転移動が、とつ型形状物５がガイド溝２には
さまれていて、生じないので、軸回転に対して全
く生じない。したがつて半導体発光素子貼付面７
の溝方向に対する変位は材料の膨張係数による変
位だけとなる。例えば、ステムベース１の材料を
鉄とし、マウンテイングステージ４の材料を銅と
した場合、線膨張係数はそれぞれ15×10^-6，20×
10^-6であるので、ステムベースの中心部から回定
端である位置決めピン穴３までの長さと、マウン
テイングステージのチツプ貼付面７から位置決め
ピン６までの長さをほぼ等しくすれば変位量は５
×10^-6mm／℃であるから、ほとんど無視できる値
となる。溝の方向を熱膨張変位が最大である方向
にしておくと、この方向の変位が補正されるため
全体の変位量が最少となる利点がある。ステムベ
ース１の外径に対する発光光源の位置設定は、位
置決め穴３とガイド溝２の製作機械精度によつて
決定される。尚、上記の説明では、本考案につい
て主として半導体発光素子パツケージを対象とし
て説明してきたが、本考案の用途は半導体発光素
子パツケージだけに限られるものではなく、他の
気密型光半導体素子パツケージにも有効であるこ
とはもちろんである。

以上詳述したように本考案によれば、マウンテ
イングステージ材とステムベース材の膨張係数が
異なる場合の接合による熱歪での素子貼付けのマ
ウンテイングの変位を小さくできる半導体発光素
子パツケージをさほどコストの上昇をまねくこと
なく提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるマウンテイング部とステ
ムベース部との接合部の一実施例を示す図、第２
図は本考案による半導体発光素子パツケージの断
面図である。 図において、１はステムベース、２はガイド
溝、３は位置設定の穴、４はマウンテイングステ
ージ、５はガイド溝に嵌合するとつ形状物、６は
位置設定の穴に挿入するピン、７は素子を搭載す
る面である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 半導体発光素子チツプを搭載するマウンテイン
   グステージと、マウンテイングステージが固着し
   たステムベースとが、異種の材質から構成される
   半導体発光素子パツケージのマウンテイングステ
   ージとステムベースとの接合部において、接合面
   における熱膨張変位量が最大である方向に、ステ
   ムベースあるいはマウンテイングステージのどち
   らか一方にガイド溝と位置決め用の穴（又は突
   起）を、他方の接合部に前記溝および穴（又は突
   起）に嵌合する形状の構造を有することを特徴と
   する半導体発光素子パツケージ。