JP3583709B2

JP3583709B2 - 半導体レーザモジュール

Info

Publication number: JP3583709B2
Application number: JP2000349854A
Authority: JP
Inventors: 雅信岡安; 昇石原
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Inc USA
Current assignee: NTT Inc; NTT Inc USA
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: JP2002158389A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として光通信に用いられる半導体レーザモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットの急速な普及に代表されるように、近年、加入者系やデータ通信分野においてトラヒックが急激に増大している。それに対応するため、これらの分野に光ファイバを用いた光通信方式が採用され始めている。現在、加入者系では１５５Ｍｂ／ｓ、データ通信市場では１Ｇｂ／ｓ程度までの高速光通信が実用化され、将来的には１０Ｇｂ／ｓ程度の高速光通信方式が必要になると予想されている。
【０００３】
こうした要求に対応するため、発明者らは特願２０００−０００８２８において、１０Ｇｂ／ｓ以上の高速変調が可能で、低コストな半導体レーザモジュールを提案した。
【０００４】
前記モジュールは、１）底面部に露出した金属部材を有している、２）モジュールの底面から水平にピンが取り出されている、３）信号線のピンと隣り合うピンとがコプレーナ線路構造となるように設定してある、ことを特徴とするものである。
【０００５】
そして、１）の構成により、かかる金属材料を通して半導体レーザダイオードでの発熱を放熱でき、電気的にもグランド（接地）電位を安定化できるので電気的特性も良くなる、また、２）の構成により、表面実装が可能となり、モジュールの実装が簡便になる、さらに、３）の構成により、信号線のピン幅、隣のピンとのピン間隔を調整することによってプリント基板に対し任意の特性インピーダンスを有する高周波伝送線路を構成でき、１０Ｇｂ／ｓ以上の高速信号に対しても、反射特性、透過特性に優れた配線をすることが可能となる、という効果があった。
【０００６】
特願２０００−０００８２８にかかる半導体レーザモジュールの光軸を含む断面図を図７に示す。同図において、１はパッケージケース、３はパッケージケース１を構成するフレーム部、４は同様にパッケージケース１を構成する金属ベース、５はキャップ、６はシールリング、７はレンズ、８はレンズホルダ、９は光アイソレータ、１０はスライドリング、１１はフェルール、１２はセラミックキャピラリ、１３は光ファイバ、１４は金属サブキャリア、１９はテラス面、２０はヒートシンク、２１はレーザダイオードチップ、２２はフォトダイオード用サブキャリア、２３はフォトダイオードである。
【０００７】
また、図８はパッケージ内部の構造及び高周波信号の伝送路が分かるようにキャップ５をはずし、パッケージケース１の一部を切り欠いた状態で示した斜視図である。ここでは本来搭載されるべきモニタ用のフォトダイオードやモジュール内部の温度をモニタするためのサーミスタは省略して示している。ここで、２４はアルミナ等の誘電体上に高周波信号を伝送するためのメタライズパタンを施した配線板、２５は薄膜抵抗、１０１〜１０８はピン、１０９はテラス面からパッケージ底面までを貫通するビアホールである。
【０００８】
図７から分かるように、パッケージの底面は金属ベース４からなっており、その上に金属サブキャリア１４、ヒートシンク２０を介してレーザダイオードチップ２１が搭載されている。
【０００９】
実装の手順は、図６のａ）に示すように、まずレーザダイオードチップ２１をヒートシンク２０にハンダにより搭載し（１）、次にこれらを金属ブロックからなる金属サブキャリア１４にハンダにより固定する（２）。さらにこれらを金属ベース４にハンダにより固定する（３）。この固定の際に、後に述べるように第１回目の調芯を行う。
【００１０】
次に、レーザダイオードチップ２１に高周波信号を入力するための配線板２４を、図８から分かるように、金属サブキャリア１４とパッケージのテラス面１９とが橋渡しで接続されるように銀ペーストで搭載する（４）。次に、図８から分かるように、配線板２４とビアホールパタン部、並びにレーザダイオードチップ２１と配線板２４をそれぞれリボンワイヤ１１０，１１１で接続する。
【００１１】
その後、図７から分かるように、フォトダイオード用サブキャリア２２に搭載したフォトダイオード２３を金属サブキャリア１４にハンダにより固定し、さらにアイソレータ９及びフェルール１１が一体化された光ファイバ１３と、スライドリング１０とをＹＡＧ溶接により固定することにより、モジュールが完成する。即ち、レーザダイオードチップ２１からの出射ビームが、パッケージケース１に固定されたレンズ７により集光される位置に光ファイバ１３の端面が来るようにスライドリング１０に対してフェルール１１をＹＡＧ溶接によって固定し、かつスライドリング１０をレンズホルダ８にＹＡＧ溶接によって固定し（第２回目の調芯）、モジュールが完成する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記特願２０００−００８２８に示した例では、レーザダイオードの出射面の高さは、金属ベース４、金属サブキャリア１４、ヒートシンク２０及びレーザダイオードチップ２１の厚さの和と、これらを接続するために用いるハンダの盛り量とで決まる。従って、それぞれの部品に製造誤差が生じた場合やハンダの量がばらついた場合、それらが出射面の高さのばらつき、ひいては半導体レーザモジュールの光出力のばらつきとして現れてくる。特に、金属ベース４に金属サブキャリア１４を固定する際に用いるハンダの量が多いため、出射面の高さのばらつきの大きな要因となっていた。
【００１３】
このため、金属サブキャリア１４を金属ベース４にハンダ固定する際に第１回目の調芯を行い、パッケージに固定されたレンズに対して光結合が最適となる位置に固定する必要があった。即ち、レーザダイオードチップ２１に直流電流を流して発光させ（アクティブアライメント）、レンズの対向する位置に仮置きした光ファイバへの入力強度が最大となるように、金属サブキャリア１４を押しつける強度を調整し、ハンダのはみ出しによる高さの微調整をしながら固定する必要があった。
【００１４】
さらに光ファイバ１３を固定する際にも、同様にレーザダイオードチップ２１を発光させながら、フェルール１１及びスライドリング１０を溶接する必要があるため、実装時間がかかるという問題があった。
【００１５】
また、従来のモジュールでは、金属サブキャリア１４及び配線板２４を介して高周波信号をピン１０７から入力しないとレーザダイオードチップ２１の高周波特性が測定できない。従って、その段階で不良と判定された場合、ヒートシンク、金属サブキャリア及びパッケージケースが無駄となるため、コストダメージが大きかった。
【００１６】
このような状況を鑑み、本発明では、実装時間を短縮でき、また、レーザダイオードチップが不良の場合でもコストダメージの小さい半導体レーザモジュールを実現することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体レーザモジュールは、レーザダイオードチップを収納するパッケージケースに、少なくとも前記レーザダイオードチップに電気信号を入力するためのピンと、前記レーザダイオードチップに光結合する光ファイバと、前記レーザダイオードチップと前記光ファイバとを光結合するための光学系とが取り付けられてなる半導体レーザモジュールにおいて、前記パッケージケースはレーザダイオードチップを搭載する金属製のベース部と、該ベース部の周囲に立設されてレーザダイオードチップの周辺部を包囲するフレーム部とで構成され、前記レーザダイオードチップは非金属のヒートシンクを介して前記ベース部に固定され、前記ベース部の前記レーザダイオードチップの搭載部の高さは該搭載部に前記レーザダイオードチップとともに搭載されるヒートシンクの上面の高さが前記フレーム部に設けられたテラス面と略同一の高さになるように設定され、前記ヒートシンクの大きさは前記搭載部からはみ出さない大きさに設定され、前記フレーム部の内側面には前記テラス面に連続するパタンが設けられ、さらに前記ベース部の側面と前記フレーム部の内側面とが接触していることを特徴とする。
【００１８】
前記ベース部を構成する金属は熱伝導性の良いＣｕＷまたはＣｕＭｏであることが好ましく、また、前記フレーム部は低コスト化に有利なセラミックで形成されていることが望ましい。
【００１９】
また、前記ヒートシンクは誘電体、特に熱伝導率の大きい窒化アルミニウムを主成分とするセラミックであって、前記ベース部と導通するための接地電極用貫通穴及び前記レーザダイオードチップへ高周波信号を入力するためのパタンを有していることが望ましい。
【００２０】
さらに、前記レーザダイオードチップを前記光ファイバの光軸方向より高周波信号を入力するためのピン側に寄せて搭載するとともに、前記光ファイバをその斜めに研磨された端面が前記ベース部の上面と直交しかつ高周波信号を入力するためのピンの反対側に向くように配置することが望ましい。
【００２１】
ここで、前記光学系は、これを構成するレンズが、前記フレーム部の一部に設けられた開口部にハンダまたは金属のレンズホルダにより固定されているか、もしくは前記ベース部に形成されたＶ字型またはＵ字型の溝に固定されているのが好ましい。
【００２２】
本発明によれば、レーザダイオードの出射面の高さは、ベース部、ヒートシンク及びレーザダイオードチップの厚さの和と、これらを接続するために用いるハンダの盛り量とで決まるが、従来例で述べた金属サブキャリアとこれを金属ベースに固定するのに必要な多量のハンダが不要となるので、従来例で必須であったアクティブアライメントによる第１回目の調芯工程を簡略化することが可能となるという利点が生じる。
【００２３】
即ち、上述した多量のハンダが不要となることにより、出射面の高さのばらつきを従来例に比べて大幅に低減することができるため、第１回目の調芯工程を画像認識処理技術によるパッシブアライメントだけで済ませ、高さのばらつきを第２回目の調芯により補償することにより、実装時簡を短縮することが可能となる。
【００２４】
また、ベース部のチップ搭載部の高さを、レーザダイオードチップとともに搭載されるヒートシンクの上面の高さがフレーム部に設けられたテラス面と略同一の高さになるように設定し、ヒートシンクの大きさを搭載部からはみ出さない大きさに設定することにより、レーザダイオードチップとパタンとを接続するリボンワイヤを短くでき、高周波特性の劣化を低減でき、また、フレーム部の内側面にテラス面に連続するパタンを設けてベース部の側面とフレーム部の内側面とを接触させたことにより、電気力線の接地電位部へのなめらかな終端が可能となる。
【００２５】
また、ヒートシンクに、ベース部と導通するための接地電極用貫通穴及び高周波信号を入力するためのパタンを設けたことにより、レーザダイオードチップの高周波特性を、パッケージケースに搭載する前の、ヒートシンクに搭載した段階で評価できるので、従来例のように、チップが不良であってもパッケージケースを無駄にすることが無くなり、コストダメージの小さい半導体レーザモジュールが実現できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態により詳細に説明する。
【００２７】
図１ないし図３は本発明の半導体レーザモジュールの第１の実施の形態を示しており、図１は光軸を含む断面図、図２はキャップを取り外した状態の平面図、図３は図２のＸ−Ｘ’線平面図である。この実施の形態は、レーザダイオードチップで発光した光を変調して光ファイバに伝送する半導体レーザモジュールの例を示している。なお、図中、従来例と同一構成部分は同一符号をもって表している。
【００２８】
パッケージケース１ａは金属製のベース部２とその周辺部に沿って枠状に設けられたフレーム部３とから成っている。ベース部２は、熱伝導性の良いＣｕＷまたはＣｕＭｏ等で形成され、フレーム部３はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などのセラミックで構成されている。
【００２９】
また、前記フレーム部３の一つの側面には、予めレンズホルダ８に固定されたレンズ７が、フレーム部３の開口部（くり抜き部分）に装着されている。かかるレンズホルダ８は円筒状の金属筒であって、筒内にはレンズが内挿され、固定されている。さらに、前記フレーム部３の上面には、シールリング６がメタライズ膜によって形成されており、キャップ５をシーム溶接することにより、パッケージケース１ａ内が気密封止される。
【００３０】
一方、前記ベース部２は、図１から分かるように凸型形状をしており、かかる凸部（レーザダイオードチップの搭載部）にヒートシンク２０ａが搭載され、さらにヒートシンク２０ａ上にレーザダイオードチップ２１、サーミスタ２６が搭載される。ここで、ヒートシンク２０ａは、レーザダイオードチップ２１で発生する熱を効率良くベース部２に逃がすためのもので、熱伝導率の大きい窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の誘電体等が用いられる。
【００３１】
さらにヒートシンク２０ａの上面には、レーザダイオードチップ２１に高周波信号を伝送するための電極パタンと、サーミスタ搭載用の電極パタンとが設けられている。
【００３２】
かかる高周波信号伝送用のパタンとしては、例えば接地（グランド）電極付きコプレーナ（共平面）伝送線路が用いられ、特性インピーダンスが５０Ωとなるよう設計される。レーザダイオードチップ２１の抵抗は５Ω程度であるので、４５Ωの薄膜抵抗をコプレーナ線路（線状電極パタン）に直列に設けておけば、モジュールの外から入力される５０Ω系の高周波信号に対してインピーダンス整合させることができる。
【００３３】
レーザダイオードチップ２１はその下側電極を介して、接地電極付きコプレーナ線路を構成する前記線状電極パタンを囲む電極パタン（接地電極）上に搭載される。また、ヒートシンク２０ａの下面には全面に亘って接地電極が設けられており、該接地電極と前記線状電極パタンを囲む接地電極パタンとは貫通穴（ビアホール）（図示せず）によって接続されている。
【００３４】
このようにすると、ヒートシンク２０ａをベース部２にハンダ固定した際に、ベース部２の大きい金属部材を介して安定な接地電位を与えることができるため、電気的特性がよくなる外、レーザダイオードチップ２１の発熱を効率良く放熱できるようになる。
【００３５】
一方、レーザダイオードチップ２１に対してレンズ７と反対側のベース部２上にフォトダイオード用サブキャリア２２ａが搭載され、このサブキャリア２２ａ上に、レーザダイオードチップ２１から出力されるモニタ光を受光するためのフォトダイオード２３が搭載されている。また、レーザダイオードチップ２１にバイアス電流を印加する際のチョーク用コイルとして用いるためのチップインダクタ２７がテラス面１９に搭載されている。
【００３６】
ここで、パッケージケース１ａの高さは５ｍｍ前後であり、また光ファイバ１３はパッケージのほぼ中央の高さの位置に取り付けられるので、レーザダイオードチップ２１と光ファイバ１３とが光結合する出射面の高さはモジュール底面から約２．５ｍｍの位置にある。レーザダイオードチップ２１は約０．１ｍｍの厚さがあり、ヒートシンク２０ａは０．２ｍｍの厚さであるので、ベース部２の厚さは２．２ｍｍ前後である。従って、ヒートシンク２０ａはベース部２に比べて十分薄いと見なし得る。
【００３７】
次に、実装手順を示すことにより、本発明の進歩性を述べる。
【００３８】
図６のｂ）は本発明にかかる半導体レーザモジュールの実装のうち、レーザダイオードチップ２１をパッケージケース１ａに搭載するまでの手順を示したものである。
【００３９】
まず、レーザダイオードチップ２１をヒートシンク２０ａにハンダにより搭載する（１）。次に、これらをベース部２にハンダにより固定すれば良い（２）。図６のａ）に示した従来例の場合と比較すれば明らかなように、本発明によれば、部品点数の削減とともに実装工程数が低減され、実装時間を短縮できる利点がある。
【００４０】
さらに、既に述べたように、従来例で使っていた金属サブキャリアが不要となり、従って、これを金属ベースに固定するための多量のハンダが不要となったことにより、レーザダイオードチップ２１の出射面の高さのばらつきが大幅に低減できるため、レーザダイオードチップ２１の出射面の高さをレンズ７に対して最適位置に調整するための工程が、水平面内方向のアライメントを取るだけで済むようになるのが極めて大きな利点である。
【００４１】
即ち、従来例では前述したアクティブアライメントが必要であったのに対し、本発明では、レーザダイオードチップ２１の搭載されたヒートシンク２０ａを固定する際、レーザダイオードチップへの電流注入を行うことなく（パッシブアライメント）、パッケージケース１ａの上方からベース部２付近をビデオカメラ等を用いて撮影し、周知の画像認識処理技術を用いてレンズ７の焦点位置にレーザダイオードチップ２１が来るようにヒートシンク２０ａもしくはパッケージケース１ａを移動させ、ハンダにより固定すれば十分である。
【００４２】
かかるパッシブアライメントによる搭載精度は±３μｍ程度であるが、この程度の搭載ずれは、光ファイバ１３をパッケージケース１ａに固定する第２の調芯工程で十分補償し得る。従って、本発明によれば、従来例に比べて実装時間を大幅に短縮できる。
【００４３】
また、レーザダイオードチップ２１をヒートシンク２０ａに搭載し、リボンワイヤ１１１でレーザダイオードチップ２１とヒートシンク２０ａ上のコプレーナ線路とを接続した段階でプローブを用いることにより、レーザダイオードチップ２１の高周波特性を評価できることも本発明の極めて大きな利点の一つである。この段階でチップの良否判定ができれば、パッケージケースを無駄することがなくなるので、コストダメージを低減することが可能となる。
【００４４】
レーザダイオードチップ２１をパッケージケース１ａに搭載した後は、サーミスタ２６をヒートシンク２０ａに搭載し、チップインダクタ２７をテラス面１９に搭載し、さらにフォトダイオード２３を搭載したフォトダイオード用サブキャリア２２ａを搭載する。
【００４５】
その後、所要のリボンワイヤによる電気的接続を行い、キャップ５をシーム溶接し、光ファイバを固定する。なお、フォトダイオード２３の固定方法、並びにスライドリング１０及びアイソレータ９と一体となった光ファイバ１３をＹＡＧ溶接により固定する方法は従来例の場合と同様である。
【００４６】
ここで、図３から分かるように、高周波信号は、ピン１０７からパッケージケース１ａのフレーム部３の内部に設けられた特性インピーダンス５０Ωのビアホール１０９を通り、テラス面１９に到達した後、テラス面１９に設けられた特性インピーダンス５０Ωのコプレーナ線路に伝送され、さらにリボンワイヤ１１０、ヒートシンク２０ａ上のコプレーナ線路、リボンワイヤ１１１を介してレーザダイオードチップ２１に入力される。
【００４７】
リボンワイヤの所では、インピーダンス整合条件がくずれるので、ワイヤの長さは極力短いのが望ましい。ヒートシンク２０ａの厚さは０．２ｍｍ程度であるので、テラス面１９とヒートシンク２０ａの上面とがほぼ同一の高さとなるようにベース部２の厚さＨを設定し、さらにヒートシンク２０ａの大きさをベース部２からはみ出さない、言い換えればテラス面１９に乗り上げないように設定しておけば、リボンワイヤ１１０を短くできるため、高周波特性の劣化を低減することができる。
【００４８】
また、この時、リボンワイヤ１１０のところで電気力線が滑らかに接地電位部に終端されるために、ベース部２の側面とフレーム部３の内側面３０とを物理的に接触させ、かつ電気的に導通させることが極めて望ましい。このためには、例えばフレーム部３の内側面３０にテラス面１９に連続するメタライズパタンを設けてやれば良い。
【００４９】
次に、請求項６に記載した発明について説明する。
【００５０】
本モジュールでは、レーザダイオードの出射面の高さは、ベース部２、ヒートシンク２０ａ及びレーザダイオードチップ２１の高さの和で決まるため、それぞれに製造誤差が生じた場合、それらが出射面の高さのばらつきとして現れてくる。
【００５１】
一方、こうした半導体レーザモジュールでは、光ファイバ端面の反射戻り光を低減させるため、ファイバ端面を８度程度斜めに加工するのが一般的である。この場合、光ファイバへの結合効率が最大となるための光の入射方向はスネルの法則で決まり、光軸方向に対し約３．６度ずれた方向である。
【００５２】
ここで、もしモジュールの高さ方向においてファイバ端面が傾くように光ファイバ１３を配置すると、レーザダイオードチップ２１の出射面の高さのばらつきに加え、ファイバ端面の斜め研磨角度のばらつきがモジュールの結合効率のばらつきに影響するため、モジュールの製造歩留まりを悪化させてしまう。
【００５３】
そこで本発明では、モジュールの水平（幅）方向においてファイバ端面が傾くように、言い換えればファイバ端面がベース部２の上面と直交するように光ファイバ１３を配置することにより、かかるモジュールの製造歩留り低下を抑制することを提案する。
【００５４】
さらにこの場合、ファイバ端面の向きとして２通りの向きがあり、これらに対応してレーザダイオードチップ２１の最適搭載位置も２通りあるが、ファイバ端面を高周波信号を入力するピン１０７の反対側に向くように配置し、これに合わせてレンズ７及びレーザダイオードチップ２１を光ファイバの光軸方向より高周波信号を入力するピン１０７側に寄せて搭載すると、他方の場合より高周波信号伝送用の線路長を短くできるので、レーザダイオードチップ２１に入力される信号の波形劣化を低減することができる。
【００５５】
図４及び図５は本発明の第２の実施の形態を示すもので、図４は光軸を含む断面図、図５はベース部の拡大斜視図である。なお、図中、第１の実施の形態と同一構成部分は同一符号をもって表している。
【００５６】
本実施の形態では、レンズ７がベース部２ａに形成されたＶ字型またはＵ字型の溝２０１に直接固定されているのが特徴である。即ち、第１の実施の形態では、レンズ７はレンズホルダ８を介して、フレーム部３のくり抜き部分に固定されているのに対し、第２の実施の形態では図５に示した構造のベース部２ａを用い、Ｕ字型の溝２０１にレンズ７をＵＶ接着剤等により固定する構造であるのが特徴である。
【００５７】
第１の実施の形態の構造では、レーザダイオードチップ２１が、金属からなるベース部２に搭載され、レンズ７がセラミックからなるフレーム部３に装着されているので、半導体レーザモジュールの周囲温度が変化した場合に、金属とセラミックとの熱膨張係数の差に起因して、レーザダイオードチップ２１とレンズ７の高さ方向の位置が微妙にずれる。このため、結合効率が変化し、光出力特性に温度依存性をもたらす原因となる。
【００５８】
一方、図４、図５に示した構造とすれば、レーザダイオードチップ２１とレンズ７とが同一のベース部２ａに固定されているので、熱膨張係数の違いに起因した周囲温度の違いによる結合効率の変化を小さくすることが可能となる。
【００５９】
さらに第１の実施の形態では、従来例で必要であった金属サブキャリアを無くし、高さ方向の搭載精度を向上させることによってパッシブアライメントを可能としたものの、パッケージケース１ａを製造する際に、ベース部２の高さＨとレンズ７の高さ方向のばらつきをある既定値以内に収める必要がある。
【００６０】
これに対し第２の実施の形態で示した構造では、レンズ７がパッケージケース１ｂには直接固定されないので、パッケージケース１ｂの製造時へのかかる要求条件が不要となり、パッケージケース１ｂの製造歩留りが向上するという利点を有する。
【００６１】
第２の実施の形態では、レンズホルダ８が不要なので、スライドリング１０をパッケージケースにＹＡＧ溶接にて固定するために、金属リング３１をパッケージケース１ｂのフレーム部３ａに予めハンダ固定しておく必要がある。それ以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００６２】
以上２つの実施の形態で説明した半導体レーザモジュールは、ピン１０７を通して入力される信号がビアホール１０９、テラス面１９上のコプレーナ線路、ヒートシンク２０ａ上のコプレーナ線路を介してレーザダイオードチップ２１に入力されると、レーザダイオードチップ２１からは入力される電流強度に応じた発光強度が得られ、光強度変調されたレーザ光を発光する。
【００６３】
発光したレーザ光は、レンズ７により光ファイバ１３の端面に集光され、光ファイバ内に導入され、伝送される。また、レーザダイオードチップ２１の反対側から出射されるモニタ光はフォトダイオード２３により検出され、フォトダイオード２３の検出出力を利用したフィードバック制御により前記レーザダイオードチップ２１の発光基準レベルの調整が行われる。
【００６４】
さらに前記レーザダイオードチップ２１の発光動作に伴って生じる発熱に起因したパッケージケース１ａ，１ｂ内での温度上昇がサーミスタ２６により検出され、その検出出力を利用して、レーザダイオードチップ２１での過熱を防止する温度制御回路を構成することが可能となる。
【００６５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、第１回目の調芯工程をパッシブアライメントにより実現でき、実装時間を短縮することが可能となる。また、レーザダイオードチップとパタンとを接続するリボンワイヤを短くでき、電気力線の接地電位部へのなめらかな終端が可能となるので、電気的特性の向上を図ることができる。また、レーザダイオードチップの高周波特性をヒートシンクに搭載した段階で評価できるので、コストダメージの小さい半導体レーザモジュールを実現できる。従って、半導体レーザモジュールを安価に提供することが可能となり、将来の高速光通信方式を実現していく上で極めて有効である。
【００６６】
なお、上記実施の形態では、特願２０００−０００８２８にかかるモジュール構成に基づいて本発明にかかるモジュールを示したが、本発明は上記実施の形態に限るものではない。即ち、例えばモジュールの底面から水平にピンが取り出されている必要はなく、従来のｍｉｎｉ−ＤＩＬ型モジュールのように、底面に垂直にピンが取り出されていても良い。要するに、本発明は、実施の形態に記した内容に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体レーザモジュールの第１の実施の形態を示す断面図
【図２】図１のモジュールのキャップを取り外した状態の平面図
【図３】図２のＸ−Ｘ’線平面図
【図４】本発明の半導体レーザモジュールの第２の実施の形態を示す断面図
【図５】図４のモジュールのベース部の拡大斜視図
【図６】本発明及び従来のモジュールにおけるレーザダイオードチップの実装手順を示す説明図
【図７】従来の半導体レーザモジュールの一例を示す断面図
【図８】図７に示したモジュールの一部省略斜視図
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ：パッケージケース、２，２ａ：ベース部、３，３ａ：フレーム部、５：キャップ、６：シールリング、７：レンズ、８：レンズホルダ、９：光アイソレータ、１０：スライドリング、１１：フェルール、１２：セラミックキャピラリ、１３：光ファイバ、１９：テラス部、２０ａ：ヒートシンク、２１：レーザダイオードチップ、２２，２２ａ：フォトダイオード用サブキャリア、２３：フォトダイオード、２６：サーミスタ、２７：チップインダクタ、３０：フレーム部の内側面、３１：金属リング、１０１〜１０８：ピン、１０９：ビアホール、１１０，１１１：リボンワイヤ、２０１：溝。

Claims

レーザダイオードチップを収納するパッケージケースに、少なくとも前記レーザダイオードチップに電気信号を入力するためのピンと、前記レーザダイオードチップに光結合する光ファイバと、前記レーザダイオードチップと前記光ファイバとを光結合するための光学系とが取り付けられてなる半導体レーザモジュールにおいて、
前記パッケージケースはレーザダイオードチップを搭載する金属製のベース部と、該ベース部の周囲に立設されてレーザダイオードチップの周辺部を包囲するフレーム部とで構成され、
前記レーザダイオードチップは非金属のヒートシンクを介して前記ベース部に固定され、
前記ベース部の前記レーザダイオードチップの搭載部の高さは該搭載部に前記レーザダイオードチップとともに搭載されるヒートシンクの上面の高さが前記フレーム部に設けられたテラス面と略同一の高さになるように設定され、
前記ヒートシンクの大きさは前記搭載部からはみ出さない大きさに設定され、
前記フレーム部の内側面には前記テラス面に連続するパタンが設けられ、
さらに前記ベース部の側面と前記フレーム部の内側面とが接触している
ことを特徴とする半導体レーザモジュール。
前記ベース部を構成する金属はＣｕＷまたはＣｕＭｏであることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
前記フレーム部はセラミックで形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザモジュール。
前記ヒートシンクは誘電体であって、前記ベース部と導通するための接地電極用貫通穴及び前記レーザダイオードチップへ高周波信号を入力するためのパタンを有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体レーザモジュール。
前記誘電体は窒化アルミニウムを主成分とするセラミックであることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザモジュール。
前記レーザダイオードチップを前記光ファイバの光軸方向より高周波信号を入力するためのピン側に寄せて搭載するとともに、前記光ファイバをその斜めに研磨された端面が前記ベース部の上面と直交しかつ高周波信号を入力するためのピンの反対側に向くように配置したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体レーザモジュール。
前記光学系を構成するレンズが、前記フレーム部の一部に設けられた開口部にハンダまたは金属のレンズホルダにより固定されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体レーザモジュール。
前記光学系を構成するレンズが、前記ベース部に形成されたＶ字型またはＵ字型の溝に固定されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体レーザモジュール。