JPH05291693A - 半導体レーザ素子の放熱方法 - Google Patents
半導体レーザ素子の放熱方法Info
- Publication number
- JPH05291693A JPH05291693A JP8391692A JP8391692A JPH05291693A JP H05291693 A JPH05291693 A JP H05291693A JP 8391692 A JP8391692 A JP 8391692A JP 8391692 A JP8391692 A JP 8391692A JP H05291693 A JPH05291693 A JP H05291693A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- heat
- case
- wire
- laser device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光電子機器に組み込まれた半導体レーザ素子
を経済的で、しかも効率良く放熱する方法を得る。 【構成】 主要熱伝導経路となる銀ブロック3とパッケ
ージステム4に貫通穴18を設けこの貫通穴18に熱伝
導バイパス経路となる熱伝導性のよい条材また線材から
なるワイヤ16の1端を半田固定し他端をケース14に
接地し、放熱のバイパス経路を付加した。
を経済的で、しかも効率良く放熱する方法を得る。 【構成】 主要熱伝導経路となる銀ブロック3とパッケ
ージステム4に貫通穴18を設けこの貫通穴18に熱伝
導バイパス経路となる熱伝導性のよい条材また線材から
なるワイヤ16の1端を半田固定し他端をケース14に
接地し、放熱のバイパス経路を付加した。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光通信等に用いられ
る光送信器に組み込まれた半導体レーザ素子の放熱方法
に関するものである。
る光送信器に組み込まれた半導体レーザ素子の放熱方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の光送信器等に組み込まれた半導体
レーザ素子の放熱は図5に示す様な方法が一般的であっ
た。図において、1は半導体レーザ素子でセラミック製
のチップキャリア2に半田付けされる。チップキャリア
2は銀ブロック3に半田固定され、同様にパッケージス
テム4に半田固定されている。パッケージステム4には
半導体レーザ素子1とリード線5で接続され、またガラ
ス6で絶縁と共に気密封止された電極7及びグランドピ
ン8が取り付けられている。またパッケージステム4に
はレーザ光を透過する窓9を配置したキャップ10で半
導体レーザ素子1を気密封止する。更にこのパッケージ
ステム4はレーザ光を伝達する光ファイバ11を配置し
たホルダ12に固定され、レーザモジュール13を構成
する。このレーザモジュール13はケース14に取り付
けられ、回路基板15に電極7及びグランドピン8を接
続し光送信器を構成する。
レーザ素子の放熱は図5に示す様な方法が一般的であっ
た。図において、1は半導体レーザ素子でセラミック製
のチップキャリア2に半田付けされる。チップキャリア
2は銀ブロック3に半田固定され、同様にパッケージス
テム4に半田固定されている。パッケージステム4には
半導体レーザ素子1とリード線5で接続され、またガラ
ス6で絶縁と共に気密封止された電極7及びグランドピ
ン8が取り付けられている。またパッケージステム4に
はレーザ光を透過する窓9を配置したキャップ10で半
導体レーザ素子1を気密封止する。更にこのパッケージ
ステム4はレーザ光を伝達する光ファイバ11を配置し
たホルダ12に固定され、レーザモジュール13を構成
する。このレーザモジュール13はケース14に取り付
けられ、回路基板15に電極7及びグランドピン8を接
続し光送信器を構成する。
【0003】このような構成において、半導体レーザ素
子1の放熱はチップキャリア2から銀ブロック3、パッ
ケージステム4、ホルダ12及びケース14等の熱伝導
経路を介して外部に放出する仕組みになっている。
子1の放熱はチップキャリア2から銀ブロック3、パッ
ケージステム4、ホルダ12及びケース14等の熱伝導
経路を介して外部に放出する仕組みになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のような方法で半
導体レーザ素子1の発熱を放出する場合、次のような問
題が有る。すなわち、主要熱伝導経路となるチップキャ
リア2の材質がセラミックであること及びパッケージス
テム4は電極7をガラス6で気密封止する関係上熱膨張
係数をガラス6に近づける必要が有り、材質はコバール
が一般的であった。セラミックやコバールは公知のよう
に熱伝導係数が低く、また、レーザモジュール13と王
ファイバ11は光軸調整することが多く、パッケージス
テム4のホルダ12への固定は接着による場合が多いた
め熱伝導効率が悪かった。更に光送信器は高出力化傾向
にあり半導体レーザ素子1の発熱量は増加しつつあり、
効率的な放熱方法が望まれていた。
導体レーザ素子1の発熱を放出する場合、次のような問
題が有る。すなわち、主要熱伝導経路となるチップキャ
リア2の材質がセラミックであること及びパッケージス
テム4は電極7をガラス6で気密封止する関係上熱膨張
係数をガラス6に近づける必要が有り、材質はコバール
が一般的であった。セラミックやコバールは公知のよう
に熱伝導係数が低く、また、レーザモジュール13と王
ファイバ11は光軸調整することが多く、パッケージス
テム4のホルダ12への固定は接着による場合が多いた
め熱伝導効率が悪かった。更に光送信器は高出力化傾向
にあり半導体レーザ素子1の発熱量は増加しつつあり、
効率的な放熱方法が望まれていた。
【0005】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、効率的でしかも簡易な構造
で経済的な放熱方法を提供することを目的としたもので
ある。
ためになされたものであり、効率的でしかも簡易な構造
で経済的な放熱方法を提供することを目的としたもので
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明による半導体レ
ーザ素子の放熱方法は気密封止された、半導体レーザ素
子の複雑な熱伝導経路を単純化すると共に発熱をケース
に効率良く伝導するようにしたものである。すなわち放
熱のキーパーツである銀ブロックやパッケージステムに
熱伝導路となる熱抵抗の小さな金属製ワイヤを接続し外
部に放熱するようにしたものである。
ーザ素子の放熱方法は気密封止された、半導体レーザ素
子の複雑な熱伝導経路を単純化すると共に発熱をケース
に効率良く伝導するようにしたものである。すなわち放
熱のキーパーツである銀ブロックやパッケージステムに
熱伝導路となる熱抵抗の小さな金属製ワイヤを接続し外
部に放熱するようにしたものである。
【0007】
【作用】この発明による半導体レーザ素子の放熱方法
は、半導体レーザ素子の熱がチップキャリアから銀ブロ
ックに伝達され、次にパッケージステムとホルダを介し
てケースに伝わり外部に放熱されるが、更に熱のバイパ
ス経路として、銀ブロックやパッケージステムにワイヤ
を付加しており放熱容量が大幅に向上する。
は、半導体レーザ素子の熱がチップキャリアから銀ブロ
ックに伝達され、次にパッケージステムとホルダを介し
てケースに伝わり外部に放熱されるが、更に熱のバイパ
ス経路として、銀ブロックやパッケージステムにワイヤ
を付加しており放熱容量が大幅に向上する。
【0008】
【実施例】実施例1.以下、この発明の実施例を図を用
いて説明する。図1において、1は半導体レーザ素子
で、セラミック製のチップキャリア2に半田付けされ
る。チップキャリア2は銀ブロック3に半田固定され、
同様に銀ブロック3はパッケージステム4に半田固定さ
れている。パッケージステム4には半導体レーザ素子1
とリード線5で接続され、またガラス6で絶縁と共に気
密封止された電極7及びグランドピン8が取り付けられ
ている。この際、グランドピン8には熱伝導バイパス経
路となる熱伝導性のよい条材または線材からなるワイヤ
16の1端を半田固定し、他端をケース14に接地させ
る。なお、グランドピン8はパッケージステム4にロー
付け或いは抵抗溶接付けされるが、この固定部は熱分岐
及びワイヤ16の取付性を考慮し段付部を設ける。また
パッケージステム4にはレーザ光を透過する窓9を配置
したキャップ10で半導体レーザ素子1を気密封止す
る。更にこのパッケージステム4はレーザ光を伝達する
光ファイバ11を配置したホルダ12に固定され、レー
ザモジュール13を構成する。このレーザモジュール1
3はケース14に取り付けられ、回路基板15に電極7
及びグランドピン8を接続し光送信器を構成する。
いて説明する。図1において、1は半導体レーザ素子
で、セラミック製のチップキャリア2に半田付けされ
る。チップキャリア2は銀ブロック3に半田固定され、
同様に銀ブロック3はパッケージステム4に半田固定さ
れている。パッケージステム4には半導体レーザ素子1
とリード線5で接続され、またガラス6で絶縁と共に気
密封止された電極7及びグランドピン8が取り付けられ
ている。この際、グランドピン8には熱伝導バイパス経
路となる熱伝導性のよい条材または線材からなるワイヤ
16の1端を半田固定し、他端をケース14に接地させ
る。なお、グランドピン8はパッケージステム4にロー
付け或いは抵抗溶接付けされるが、この固定部は熱分岐
及びワイヤ16の取付性を考慮し段付部を設ける。また
パッケージステム4にはレーザ光を透過する窓9を配置
したキャップ10で半導体レーザ素子1を気密封止す
る。更にこのパッケージステム4はレーザ光を伝達する
光ファイバ11を配置したホルダ12に固定され、レー
ザモジュール13を構成する。このレーザモジュール1
3はケース14に取り付けられ、回路基板15に電極7
及びグランドピン8を接続し光送信器を構成する。
【0009】従って、半導体レーザ素子1の熱伝導経路
は従来のパッケージステム4を通りホルダ12からケー
ス14に流れる経路をワイヤ16を介して直接ケース1
4に流れる経路の2種類が主なものとなる。
は従来のパッケージステム4を通りホルダ12からケー
ス14に流れる経路をワイヤ16を介して直接ケース1
4に流れる経路の2種類が主なものとなる。
【0010】実施例2.図2はこの発明の他の実施例を
示す図である。基本構成は実施例1とほぼ同様である
が、次の点が異なる。すなわち、銀ブロック3とパッケ
ージステム4に貫通穴18を設け、この貫通穴18にグ
ランドピン8の1端を挿入し、半田などで固定し、他端
を回路基板15に設けたアースパターン19に半田付け
するように構成している。
示す図である。基本構成は実施例1とほぼ同様である
が、次の点が異なる。すなわち、銀ブロック3とパッケ
ージステム4に貫通穴18を設け、この貫通穴18にグ
ランドピン8の1端を挿入し、半田などで固定し、他端
を回路基板15に設けたアースパターン19に半田付け
するように構成している。
【0011】従って、半導体レーザ素子1の熱伝導経路
は従来のパッケージステム4を通りホルダ12からケー
ス14に流れる経路と銀ブロック3からの熱を直接グラ
ンドピン8に取り込み回路基板15に設けたアースパタ
ーン19に流す経路の2種類が主なものとなる。
は従来のパッケージステム4を通りホルダ12からケー
ス14に流れる経路と銀ブロック3からの熱を直接グラ
ンドピン8に取り込み回路基板15に設けたアースパタ
ーン19に流す経路の2種類が主なものとなる。
【0012】なお、グランドピン8は従来コバールや鉄
ニッケル合金を用いることが多かったが、銅線で径の太
いものを用いれば更に放熱効果を向上させることが可能
となる。
ニッケル合金を用いることが多かったが、銅線で径の太
いものを用いれば更に放熱効果を向上させることが可能
となる。
【0013】実施例3.図3はこの発明の他の実施例を
示す図である。基本構成は実施例1とほぼ同様である
が、次の点が異なる。すなわち、銀ブロック3とパッケ
ージステム4に貫通穴18を設けこの貫通穴18に熱伝
導バイパス経路となる熱伝導性のよい条材または線材か
らなるワイヤ16の1端を半田固定し他端をケース14
に接地させている点である。
示す図である。基本構成は実施例1とほぼ同様である
が、次の点が異なる。すなわち、銀ブロック3とパッケ
ージステム4に貫通穴18を設けこの貫通穴18に熱伝
導バイパス経路となる熱伝導性のよい条材または線材か
らなるワイヤ16の1端を半田固定し他端をケース14
に接地させている点である。
【0014】従って、半導体レーザ素子1の熱伝導経路
は従来のパッケージステム4を通りホルダ12からケー
ス14に流れる経路と銀ブロック3からの熱を直接ワイ
ヤ16に取り込みケース14に流す経路の2種類が主な
ものとなる。
は従来のパッケージステム4を通りホルダ12からケー
ス14に流れる経路と銀ブロック3からの熱を直接ワイ
ヤ16に取り込みケース14に流す経路の2種類が主な
ものとなる。
【0015】実施例4.図4はこの発明の他の実施例を
示す図である。基本構成は実施例1とほぼ同様である
が、次の点が異なる。すなわち、パッケージステム4に
突起部20を付けネジ穴21を設け、このネジ穴21を
利用して外部に放熱部が露出したヒートシンク22を固
定するように構成している。
示す図である。基本構成は実施例1とほぼ同様である
が、次の点が異なる。すなわち、パッケージステム4に
突起部20を付けネジ穴21を設け、このネジ穴21を
利用して外部に放熱部が露出したヒートシンク22を固
定するように構成している。
【0016】従って、半導体レーザ素子1の熱伝導経路
は従来のパッケージステム4を通りホルダ12からケー
ス14に流れる経路とパッケージステム4からヒートシ
ンク22を介して直接外部に流す経路の2種類が主なも
のとなる。
は従来のパッケージステム4を通りホルダ12からケー
ス14に流れる経路とパッケージステム4からヒートシ
ンク22を介して直接外部に流す経路の2種類が主なも
のとなる。
【0017】実施例5.なお、実施例4で外部に放熱部
が露出したヒートシンク22を固定するようにしている
が、回路基板15の発熱が少ない場合にはケース14の
内部に収納するように構成するとよい。実施例4と類似
の効果が得られ機器の小型化が図れる。
が露出したヒートシンク22を固定するようにしている
が、回路基板15の発熱が少ない場合にはケース14の
内部に収納するように構成するとよい。実施例4と類似
の効果が得られ機器の小型化が図れる。
【0018】なお、実施例1〜3の熱伝導経路となるワ
イヤ16、グランドピン8、ワイヤ16には半導体レー
ザ素子1と光ファイバ11間の光軸が外力或いは熱応力
などにより狂わないような可撓性を確保できる範囲内
で、放熱片等を付加することにより、放熱能力を向上さ
せることが出来る。
イヤ16、グランドピン8、ワイヤ16には半導体レー
ザ素子1と光ファイバ11間の光軸が外力或いは熱応力
などにより狂わないような可撓性を確保できる範囲内
で、放熱片等を付加することにより、放熱能力を向上さ
せることが出来る。
【0019】
【発明の効果】以上の様に、この発明によれば各構成品
の形状は簡易なもので良く容易に入手可能であり経済的
な方法で大幅に放熱能力を向上させることが出来る。
の形状は簡易なもので良く容易に入手可能であり経済的
な方法で大幅に放熱能力を向上させることが出来る。
【0020】また、これらの方法によれば従来光電子機
器の高温動作範囲は半導体レーザ素子の使用可能温度範
囲による制約が有ったが、使用温度範囲を拡大すること
が可能である。また、半導体レーザ素子の寿命は高温下
における動作時間に比例する傾向にあり、この発明は半
導体レーザ素子の寿命延長にも有効である。
器の高温動作範囲は半導体レーザ素子の使用可能温度範
囲による制約が有ったが、使用温度範囲を拡大すること
が可能である。また、半導体レーザ素子の寿命は高温下
における動作時間に比例する傾向にあり、この発明は半
導体レーザ素子の寿命延長にも有効である。
【図1】この発明の実施例1を説明する光電子機器の一
部断面図である。
部断面図である。
【図2】この発明の実施例2を説明する光電子機器の一
部断面図である。
部断面図である。
【図3】この発明の実施例3を説明する光電子機器の一
部断面図である。
部断面図である。
【図4】この発明の実施例4を説明する電子機器の一部
断面図である。
断面図である。
【図5】従来の実施例を説明する電子機器の一部断面図
である。
である。
1 半導体レーザ素子 2 チップキャリア 3 銀ブロック 4 パッケージステム 8 グランドピン 12 ホルダ 14 ケース 16 ワイヤ 18 貫通穴 19 アースパターン 21 ネジ穴 22 ヒートシンク
Claims (4)
- 【請求項1】 光電子機器のケースあるいは回路基板上
に設置された半導体レーザ素子の放熱方法において、半
導体レーザ素子のグランドピンに可撓性を有した熱伝導
性のよい条材または線材からなるワイヤの1端を半田固
定し、他端をケースに接地させ、グランドピン及びワイ
ヤを介して冷却する様にした事を特徴とする半導体レー
ザ素子の放熱方法。 - 【請求項2】 光電子機器のケースあるいは回路基板上
に設置される、電極ピンとグランドピンを有するパッケ
ージステム上のブロックにチップキャリアを介して取り
付けられ、かつ窓付のキャップにより気密封止される半
導体レーザ素子の放熱方法において、上記パッケージス
テムとブロック間に貫通する穴を設け、この穴にグラン
ドピンを挿入固定し、回路基板のアースパターン及びグ
ランドピンを介して放熱する様にした事を特徴とする半
導体レーザ素子の放熱方法。 - 【請求項3】 光電子機器のケースあるいは回路基板上
に設置される、電極ピンとグランドピンを有するパッケ
ージステム上のブロックにチップキャリアを介して取り
付けられ、かつ窓付のキャップにより気密封止される半
導体レーザ素子の放熱方法において、上記パッケージス
テムとブロック間に貫通する穴を設け、この穴に可撓性
を有した熱伝導性のよい条材または線材からなるワイヤ
の1端を半田固定し、他端をケースに接地させ、グラン
ドピン及びワイヤを介して放熱する様にした事を特徴と
する半導体レーザ素子の放熱方法。 - 【請求項4】 光電子機器のケースあるいは回路基板上
に設置される、パッケージステム上のブロックに取り付
けられた半導体レーザ素子の放熱方法において、上記パ
ッケージステムの端部にネジ部を設け、このネジ部にヒ
ートシンクを取り付けたことを特徴とする半導体レーザ
素子の放熱方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8391692A JPH05291693A (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 半導体レーザ素子の放熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8391692A JPH05291693A (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 半導体レーザ素子の放熱方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05291693A true JPH05291693A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=13815928
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8391692A Pending JPH05291693A (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 半導体レーザ素子の放熱方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05291693A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7121742B2 (en) | 2002-09-06 | 2006-10-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical module |
US7154752B2 (en) | 2002-09-05 | 2006-12-26 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical module and optical hub system |
JP2007273883A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Eudyna Devices Inc | 光半導体素子および光半導体装置 |
US7367718B2 (en) | 2002-09-06 | 2008-05-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical module |
-
1992
- 1992-04-06 JP JP8391692A patent/JPH05291693A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7154752B2 (en) | 2002-09-05 | 2006-12-26 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical module and optical hub system |
US7121742B2 (en) | 2002-09-06 | 2006-10-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical module |
US7367718B2 (en) | 2002-09-06 | 2008-05-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical module |
JP2007273883A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Eudyna Devices Inc | 光半導体素子および光半導体装置 |
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