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JP4778627B2 - Laser diode submount and manufacturing method thereof - Google Patents

Laser diode submount and manufacturing method thereof Download PDF

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Publication number
JP4778627B2
JP4778627B2 JP2001106523A JP2001106523A JP4778627B2 JP 4778627 B2 JP4778627 B2 JP 4778627B2 JP 2001106523 A JP2001106523 A JP 2001106523A JP 2001106523 A JP2001106523 A JP 2001106523A JP 4778627 B2 JP4778627 B2 JP 4778627B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser diode
block
ceramic
submount
gold
Prior art date
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Application number
JP2001106523A
Other languages
Japanese (ja)
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JP2002305345A (en
Inventor
直一 岩崎
千正 藤沢
和裕 小林
和真 深澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Electronics Co Ltd
Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Original Assignee
Citizen Electronics Co Ltd
Citizen Finetech Miyota Co Ltd
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Publication date
Application filed by Citizen Electronics Co Ltd, Citizen Finetech Miyota Co Ltd filed Critical Citizen Electronics Co Ltd
Priority to JP2001106523A priority Critical patent/JP4778627B2/en
Publication of JP2002305345A publication Critical patent/JP2002305345A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオード用サブマウント及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
レーザダイオードは光センサの発光光源として各種精密測長器、リモートコントロール、情報の記録再生、自動機械の位置決め用などに広く用いられている。レーザダイオードは動作時の電流密度が1〜4kA/cm2 と高いため、動作電流による発熱を効率よく外部へ伝達して放熱しないと、熱によりレーザダイオードの発光効率が低下して光量が減少する。そこで光量を維持するためには更に動作電流を増加させることになる。この繰り返しから動作電流が増大してレーザダイオードの寿命が極端に短くなってしまうので、放熱を効率よく行うことが重要になる。そこで、レーザダイオードは熱伝導率の高い放熱用ブロック(ヒートシンク)にレーザダイオード素子をマウントした上で、電極の配線がなされ、パッケージに納められて製品化されている。このようなレーザダイオードの従来のマウント構造の一つに本願出願人が特願2000−048375号として出願したものがある。
【0003】
このレーザダイオードのマウント構造について図面により説明する。図5は従来のレーザダイオードのマウント部材であるサブマウントを示す斜視図である。図6は図5のサブマウントを用いたレーザダイオードのマウント構造を示す斜視図である。図5において、65はサブマウントであり、51は銅、銅合金等の熱伝導率の高い金属材料から成る直方体形状の放熱用ブロックである。ブロック51の少なくとも前面(図の手前側)は金等の金属メッキが施され、酸化・腐食防止がなされたワイヤボンディング可能な表面状態になっている。52はブロック51前面の一隅に接合された直方体形状のセラミックス片であり、ブロック51の互いに隣り合う2側面とセラミックス片52の互いに隣り合う2側面とはそれぞれ同一面に一致している。
【0004】
セラミックス片52前面には、本願出願人が特願2000−046649号の出願に開示したものと同様に、限定された範囲に金等のメタライズパターン52aが形成されている。53はブロック51の前記一隅に対向する他の隅に接合された直方体形状のセラミックス片であり、ブロック51の互いに隣り合う2側面とセラミックス片53の互いに隣り合う2側面とはそれぞれ同一面に一致している。セラミックス片52、53は共に同じ厚さであり、セラミックス片53の前面には電極となるメタライズが施されている。セラミックス片52、53各々の後面は金錫メタライズ処理が全面に施されている。
【0005】
次に、このサブマウント65を用いたレーザダイオードのマウント構造を説明する。図6において、54はレーザダイオード素子である。レーザダイオード素子54はレーザ光をパッケージ内の所望の位置から出射させるために、セラミックス片52のメタライズパターン52aに合致して発光部54aが上を向くように高精度に位置決めされ、金錫半田等の高熱伝導固着剤にてアノード電極側が接合されている。55はレーザダイオード素子54のアノード電極とセラミックス片53前面とを接続する配線ワイヤであり、56はレーザダイオード素子54のカソード電極とブロック51前面とを接続する配線ワイヤである。57、58はサブマウント65を実装するパッケージ上の配線パターンであり、59、60はそれぞれセラミックス片53、ブロック51と配線パターン57、58とを接続固定するための導電性固着材料である。セラミックス片53の前面下端部とブロック51の下面とは配線パターン57、58との接続端子となっている。
【0006】
次ぎに、このサブマウントの製造方法を説明する。図7(a)において、61はブロック51が数十から数百個(図では簡略化して表現してある)取り出せる外周形状を持ち、厚さ1mm程度の銅、銅合金等の熱伝導率の高い金属材料から成るブロック集合体であり、表裏の少なくとも1面には金メッキ等で表面処理を施す。62はブロック集合体61と同じ外周形状の窒化アルミニウム等の高熱伝導セラミックス材料から成るセラミックス板であり、その表面(図で上面)に金錫のメタライズ処理を施した大小一対のパターンであるパターン62aが縦横に配列してある。そして、裏面(図で下面)に金等のメタライズ処理がパターン62aと対向するパターン状(図では見えない)に施され、その大パターンの方には、パターン52aに対応するメタライズパターンが施されている。
【0007】
64はブロック集合体61と同材料か同程度の熱膨張係数を持つ材料から成る同外周形状の治具板である。まず、図7(a)に示すように、治具板64とセラミックス板62とをパターン62aが外側を向くように接着した後、セラミックス板62をA線に沿って切断し予備分割しておく。ここでA線とは、サブマウント完成時に同じブロック51に含まれることになる一対のパターン62aを互いに分割する切断中心線である。このとき治具板64を一部切り込んでもよいが切り離さない。次にブロック集合体61の表面処理面をセラミックス板62のパターン62aのある面に重ねて加圧・加熱することにより、図7(b)に示すような治具板64を接着したセラミックス板62とブロック集合体61との接合板63を形成する。この間に、セラミックス板62と治具板64との間の接着剤は接着力を失なわれており、次に図7(c)に示すように、接合板63から治具板64が自然に剥離する。その後、接合板63に対してB線による切断をすると、セラミックス基板62のブロック集合体61と接しているメタライズ処理されていない部分は脱落して、図5に示すようなサブマウント65が完成する。ここでB線とは、サブマウント完成時にブロック51を互いに分割する切断中心線である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこのようなサブマウントの製造方法では、ブロック集合体を治具板と接着したセラミックス板に重ねて接合板を形成する過程において、加熱により、銅板と接合するための金錫半田が溶融接合する前に、治具板とセラミックス板との接着剤が固定力を失うため、整列していたセラミックス片が動く場合がある。その後自由に動いた複数のセラミックス片上のパターンの特定された位置を基準として、サブマウントの平均的な外形切断位置を決定し個片に切断すると、個々のサブマウントの外形とパターンまでの寸法(図5のL1、L2、L3)にはバラツキを生じてレーザ素子の実装歩留が悪くなる。また、この製造方法ではセラミックスの廃棄される部分が多く材料歩留が約50%と低い。以上のことから設備、工数、材料費共に大きな費用となる。
【0009】
上記発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、設備費用及び工数の低減に寄与すると共に材料歩留を改善するレーザダイオード用サブマウント及びその製造方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明のうちで請求項1記載の発明は、レーザダイオードを搭載するための高熱伝導金属材料から成る放熱用ブロックで構成され、前記ブロックの一面に両面をメタライズ処理した複数個のセラミックス片が接合されたレーザダイオード用サブマウントにおいて、前記複数個のセラミックス片のうちの1枚のセラミックス片上には前記レーザダイオードの固着位置基準となるメタライズパターンが形成され、このセラミックス片は前記ブロック前面中央上端に上面同士を一致させて接合してあり、他のセラミックス片は前記ブロックと互いの下面と側面とを一致させて前記ブロックの前面両下隅にそれぞれ接合されていることを特徴とする。
【0012】
また請求項記載の発明は、請求項1記載の発明のうち、前記ブロックの前記セラミックス片を接合してある面は金メッキしてあることを特徴とする。
【0013】
また請求項記載の発明は、レーザダイオードを搭載するための高熱伝導金属材料から成る放熱用ブロックで構成されるレーザダイオード用サブマウントの製造方法において、多数個のサブマウントが取り出せる大きさの高熱伝導金属基板に、一面には金錫半田で全面メタライズを施し、その裏面には金メタライズ処理を全面に施したセラミックス片を所望の配列で固着してブロック集合体を形成する工程と、前記セラミックス片は全てが少なくとも一方向に切断され、一部は二方向に切断されるように前記集合体を切断して前記サブマウントを単個に取り出す工程とを有することを特徴とする。
【0014】
また請求項記載の発明は、請求項記載の発明のうち、前記集合体切断する前に、前記金属基板を治具板に接合した上で、前記セラミックス片にレーザダイオード固着位置基準となるメタライズメタライズパターンを形成する工程を有することを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態であるレーザダイオード用サブマウントを示す斜視図、図2、図3はこのサブマウントの製造方法を示す斜視図又は平面図であり、図4は本発明の他の実施形態であるサブマウントのレーザ素子搭載部のパターン形状を示す平面図である。
【0016】
初めに、本発明の実施の形態であるレーザダイオード用サブマウントの構成を説明する。図1において、15はサブマウントであり、1はサブマウント15のベースである銅、銅合金等の熱伝導率の高い金属材料から成る直方体形状の放熱用ブロックである。ブロック1の少なくとも1面(図の手前側)は金等の金属メッキが施され、酸化・腐食防止がなされたワイヤボンディング可能な表面状態になっている。2、3、4は同じ厚さの直方体形状の高熱伝導セラミックス片であり、セラミックス片2はブロック1前面の中央上端に上面同士を一致させて接合され、その前面にはワイヤボンディング可能な表面状態のレーザダイオード素子マウント用のパターン2aが形成されている。セラミックス片3、4はブロック1と互いの下面と側面とを一致させてブロック1の隣り合う両隅に接合されている。セラミックス片3、4の前面にはワイヤボンディング可能な表面状態のメタライズ処理が施されている。セラミックス片2、3、4の後面には全面に金錫半田によるメタライズが施されている。
【0017】
次に、このサブマウントの製造方法を説明する。図2(a)において、11はブロック1が多数個取り出せる外周形状を持ち、厚さ1mm程度のブロック集合体であり、少なくとも1面を金メッキ等で酸化・腐食防止及びワイヤーボンド可能な表面状態に処理しておく。図2(b)において、12は1面を金錫等の高熱伝導の半田で全面にメタライズ処理を施し、更にその裏面には金等で半田ぬれ性とワイヤボンディング性とを考慮したメタライズを全面に施したセラミックス片であり、大型のセラミックス板を、後述の振込機、チップマウンタ等の実装精度を考慮した大きさに裁断して個片化したものである。図2(c)に示すように、銅板1上に振込機、チップマウンタ等を用いてセラミックス片12を金錫側を下にして±100μm程度の一般的な位置精度で市松模様に置き、窒素等の低酸素雰囲気中で加圧加熱冷却により接合することにより、セラミックス片12が多数個接合された13の接合板を形成する。
【0018】
図3において、14はブロック集合体11と同材料か同程度の熱膨張係数を持つ材料から成る同外周形状の治具板である。図3(a)に示すように、接合板13の反りを小さくするために接合板13のブロック集合体11側を治具板14に平坦に接着する。次に、図3(b)に示すように、一部のセラミックス片12上に所望のメタライズパターンのマスキングを施し、エッチング装置を用いて所望のパターン以外のメタライズ部分を除去して、完成サブマウントのメタライズパターン2aを2個取れる大きさの所望のメタライズパターン12aを得る。
【0019】
パターン12aを形成した接合板13を図3(c)に示すC線で治具板14の一部も切り込むようにしてマルチワイヤーソー等の切断装置を用いて切断する。ここでC線とはパターン12aの2等分線を含む個々のサブマウント15の外形を決める切断中心線のことである。この方法により、サブマウント15外形に対するパターン2aの位置精度は向上するが、更にパターン2aの位置精度を上げるために、上記パターン12a形成前に治具板14上の接合板13をC線で切断して個片化した後に、治具14ごと個片化した接合板13に対して、図3(c)のC線の交点を基準にしてメタライズパターン2aを形成することにより、切断位置誤差を除去したサブマウントを得るようにしてもよい。
【0020】
次に、本実施の形態の効果について説明する。セラミックス片12が予め小片に分割されているので、ブロック集合体11と固着する際に、加圧・加熱・冷却による両材料の熱膨張係数差の影響がセラミックス片12の小区域に留まり、接合板13の反りを低減できる。また、接合板13に後から治具板14を接着する際にブロック集合体11とセラミックス片との固着が緩むようなことはない。また、レーザダイオード素子の固着位置基準となるメタライズパターン2aを基準にしてサブマウント15外形を切断するので、レーザダイオード素子の位置精度は、セラミックス片12の接合位置精度には関係なく高精度に決まるようになる。また、多数個を一括処理で行うので工数削減ができる。
【0021】
また、このサブマウント15を形成する場合、図3に示すような配列にすることにより、完成品2個に対してセラミックス片は6個必要だが、多数個の場合には計算上これが約2個で済むため、振込機やチップマウンタ等の設備費も低く抑えられる。また、個片のセラミックス片を用いる方法であることから、電極となる部分のセラミックス片にはアルミナ、ジルコニア、ガラス等の安価な絶縁材料を代用することもでき、その場合には更に製造コストを低減できる。また、従来の方法では必要だったセラミックス裏面の金錫半田等の部分的メタライズパターンが不要となり、パターンニング関連設備費を低減できる。サブマウント15の下面に両電極が引き出されているので基板の配線パターンへの接合も容易になる。
【0022】
以上の実施形態で説明してきたメタライズパターン2aは2波長レーザ用のものであるが、これを図4に示すような形状にするだけでそのまま単波長レーザ用にも適用できる。この場合、一方の電極用セラミックス片は不要であるが、単波長レーザ用のサブマウントを別設計で準備するよりもコストメリットが出せる。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、予め高熱伝導金属材料から成るブロック基板に、個片に分割したセラミックス片を多数個接合したブロック集合体を形成し、この集合体にレーザダイオードの固着位置基準となるパターンを形成し、このパターンを基準としてサブマウントの外形を切断することにしたので、レーザダイオード固着位置精度が向上し、工数削減、歩留向上に寄与する。
【0024】
また、レーザダイオードの固着位置基準となるパターン形成を接合板の外形切断後に行うことにより、外形切断位置の誤差を除去して更に精度の良いサブマウントが得られた。セラミックス板から切りだした個片を用いるために材料歩留も向上して、合わせてコストの低減ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態であるレーザダイオード用サブマウントを示す斜視図である。
【図2】本発明の実施の形態であるレーザダイオード用サブマントの製造方法を示す斜視図である。
【図3】本発明の実施の形態であるレーザダイオード用サブマントの製造方法を示す斜視図(一部は平面図)である。
【図4】本発明の他の実施の形態であるレーザダイオード素子固着用パターンの平面図である。
【図5】従来のレーザダイオード用サブマウントの斜視図である。
【図6】従来のレーザダイオード用サブマウントによるレーザダイオードマウントマウント構造を示す斜視図である。
【図7】従来のレーザダイオード用サブマウントの製造方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 ブロック
2、3、4 セラミックス片
2a メタライズパターン
11 ブロック集合体
12 セラミックス片
12a パターン
13 接合板
14 治具板
15 サブマウント
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser diode submount and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Laser diodes are widely used as light sources of optical sensors for various precision length measuring instruments, remote control, information recording / reproduction, and automatic machine positioning. Since the laser diode has a high current density of 1 to 4 kA / cm 2 during operation, if the heat generated by the operating current is efficiently transmitted to the outside and not dissipated, the light emission efficiency of the laser diode is reduced by heat and the amount of light is reduced. Therefore, in order to maintain the light amount, the operating current is further increased. Since the operating current increases from this repetition and the life of the laser diode becomes extremely short, it is important to efficiently dissipate heat. Therefore, the laser diode is mounted on the heat dissipation block (heat sink) having high thermal conductivity, the electrode wiring is made, and the product is housed in a package. One such conventional laser diode mounting structure has been filed by the present applicant as Japanese Patent Application No. 2000-048375.
[0003]
The laser diode mounting structure will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a perspective view showing a submount which is a mounting member of a conventional laser diode. FIG. 6 is a perspective view showing a laser diode mounting structure using the submount of FIG. In FIG. 5, 65 is a submount and 51 is a rectangular parallelepiped heat radiation block made of a metal material having high thermal conductivity such as copper or copper alloy. At least the front surface (the front side in the figure) of the block 51 is plated with metal such as gold, and is in a surface state capable of wire bonding that is prevented from oxidation and corrosion. Reference numeral 52 denotes a rectangular parallelepiped ceramic piece joined to one corner of the front surface of the block 51. The two adjacent side surfaces of the block 51 and the two adjacent side surfaces of the ceramic piece 52 coincide with each other.
[0004]
On the front surface of the ceramic piece 52, a metallized pattern 52a such as gold is formed in a limited range, similar to the one disclosed in the application of Japanese Patent Application No. 2000-046649 by the applicant of the present application. Reference numeral 53 denotes a rectangular parallelepiped ceramic piece joined to the other corner of the block 51 opposite to the one corner. Two adjacent side surfaces of the block 51 and two adjacent side surfaces of the ceramic piece 53 are flush with each other. I'm doing it. The ceramic pieces 52 and 53 have the same thickness, and the front surface of the ceramic piece 53 is subjected to metallization as an electrode. The rear surfaces of the ceramic pieces 52 and 53 are all subjected to gold-tin metallization.
[0005]
Next, a laser diode mounting structure using the submount 65 will be described. In FIG. 6, reference numeral 54 denotes a laser diode element. The laser diode element 54 is positioned with high accuracy so as to match the metallized pattern 52a of the ceramic piece 52 so that the light emitting portion 54a faces upward in order to emit laser light from a desired position in the package. The anode electrode side is joined with a high thermal conductive adhesive. 55 is a wiring wire that connects the anode electrode of the laser diode element 54 and the front surface of the ceramic piece 53, and 56 is a wiring wire that connects the cathode electrode of the laser diode element 54 and the front surface of the block 51. 57 and 58 are wiring patterns on the package on which the submount 65 is mounted, and 59 and 60 are conductive fixing materials for connecting and fixing the ceramic pieces 53 and the block 51 and the wiring patterns 57 and 58, respectively. The front lower end of the ceramic piece 53 and the lower surface of the block 51 serve as connection terminals for the wiring patterns 57 and 58.
[0006]
Next, a method for manufacturing the submount will be described. In FIG. 7A, 61 has an outer peripheral shape from which tens to hundreds of blocks 51 can be taken out (represented in a simplified manner in the figure), and the thermal conductivity of copper, copper alloy or the like having a thickness of about 1 mm. It is a block aggregate made of a high metal material, and at least one surface of the front and back is subjected to surface treatment by gold plating or the like. Reference numeral 62 denotes a ceramic plate made of a high thermal conductive ceramic material such as aluminum nitride having the same outer peripheral shape as the block aggregate 61, and a pattern 62a which is a pair of large and small patterns whose surface (upper surface in the figure) is subjected to metallization of gold tin. Are arranged vertically and horizontally. Then, a metallization process such as gold is applied to the back surface (the lower surface in the drawing) in a pattern shape (not visible in the drawing) facing the pattern 62a, and the metallization pattern corresponding to the pattern 52a is applied to the larger pattern. ing.
[0007]
Reference numeral 64 denotes a jig plate having the same outer peripheral shape made of the same material as that of the block aggregate 61 or a material having the same thermal expansion coefficient. First, as shown in FIG. 7A, after the jig plate 64 and the ceramic plate 62 are bonded so that the pattern 62a faces outward, the ceramic plate 62 is cut along the A line and preliminarily divided. . Here, the A line is a cutting center line that divides a pair of patterns 62a included in the same block 51 when the submount is completed. At this time, the jig plate 64 may be partly cut, but not cut off. Next, the surface treated surface of the block aggregate 61 is superposed on the surface of the ceramic plate 62 where the pattern 62a is provided, and is pressed and heated, whereby a ceramic plate 62 to which a jig plate 64 as shown in FIG. And a block plate 61 are formed. During this time, the adhesive between the ceramic plate 62 and the jig plate 64 has lost its adhesive force. Next, as shown in FIG. Peel off. Thereafter, when the bonding plate 63 is cut by the B line, the portion of the ceramic substrate 62 that is in contact with the block aggregate 61 and not subjected to metallization is dropped, and the submount 65 as shown in FIG. 5 is completed. . Here, the B line is a cutting center line that divides the blocks 51 from each other when the submount is completed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional manufacturing method of such a submount, in the process of forming the joining plate by stacking the block assembly on the ceramic plate bonded to the jig plate, the gold-tin solder for joining to the copper plate is heated. Before the melt bonding, the adhesive between the jig plate and the ceramic plate loses its fixing force, so that the aligned ceramic pieces may move. Then, using the specified position of the pattern on the freely moving ceramic pieces as a reference, the average outer cutting position of the submount is determined and cut into individual pieces. In FIG. 5, L1, L2, and L3) vary, and the mounting yield of the laser element is deteriorated. Moreover, in this manufacturing method, there are many parts where ceramics are discarded, and the material yield is as low as about 50%. From the above, facilities, man-hours, and material costs are large.
[0009]
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and its object is to contribute to a reduction in equipment cost and man-hours, and to improve a material yield and a laser diode submount and a method for manufacturing the same. Is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 of the present invention is composed of a heat dissipation block made of a high heat conductive metal material for mounting a laser diode, and both surfaces of the block are metallized. was at a plurality of ceramic pieces is laser diode submount joined, the piece one ceramic of said plurality of ceramic pieces metallized pattern to be a fixed position reference of the laser diode is formed, the ceramic The pieces are joined to the top front center upper end of the block so that the upper surfaces thereof are coincident with each other, and the other ceramic pieces are joined to the lower corners of the front face of the block with the lower surface and side surfaces of the block being coincident with each other. It is characterized by.
[0012]
The invention of claim 2, wherein, among the invention of claim 1 Symbol placement, the surface of the ceramic pieces are joined in the block, characterized in that are plated with gold.
[0013]
The invention described in claim 3 is a method of manufacturing a formed laser diode submount with heat radiating block of high thermal conductivity metal material for mounting the laser diode, the size of the high heat that can be extracted a number sub-mount the conductive metal substrate is subjected to the entire surface metallization with solder gold-tin on one side, forming a block aggregates stuck in the desired sequence ceramic piece gold-metallized on the entire surface on the back surface, the ceramic And the step of cutting the assembly so that all the pieces are cut in at least one direction and a part is cut in two directions, and the submount is taken out as a single piece.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, the metal substrate is bonded to a jig plate before the assembly is cut out of the third aspect of the invention, and then the laser diode is fixed to the ceramic piece as a reference position for the laser diode. It has the process of forming a metallization metallization pattern.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a laser diode submount according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are perspective views or plan views showing a method of manufacturing the submount, and FIG. It is a top view which shows the pattern shape of the laser element mounting part of the submount which is this embodiment.
[0016]
First, the configuration of the laser diode submount according to the embodiment of the present invention will be described. In FIG. 1, reference numeral 15 denotes a submount, and reference numeral 1 denotes a rectangular parallelepiped heat dissipation block made of a metal material having high thermal conductivity such as copper or copper alloy which is a base of the submount 15. At least one surface (the front side of the figure) of the block 1 is plated with metal such as gold, and is in a surface state capable of wire bonding that is prevented from oxidation and corrosion. 2, 3, 4 are rectangular parallelepiped high thermal conductive ceramic pieces having the same thickness, and the ceramic piece 2 is bonded to the upper center of the front surface of the block 1 with the upper surfaces aligned with each other. A laser diode element mounting pattern 2a is formed. The ceramic pieces 3 and 4 are joined to both adjacent corners of the block 1 such that the lower surface and side surfaces of the block 1 and each other coincide with each other. The front surface of the ceramic pieces 3 and 4 is subjected to a metallization process in a surface state capable of wire bonding. The rear surfaces of the ceramic pieces 2, 3, 4 are metalized with gold-tin solder on the entire surface.
[0017]
Next, a method for manufacturing the submount will be described. In FIG. 2 (a), 11 is a block aggregate having an outer peripheral shape from which a large number of blocks 1 can be taken out and having a thickness of about 1 mm, and at least one surface is in a surface state capable of preventing oxidation / corrosion and wire bonding by gold plating or the like. Process it. In FIG. 2 (b), the surface 12 is metallized on the entire surface with high heat conductive solder such as gold tin, and further metallized on the back surface with gold or the like in consideration of solder wettability and wire bonding property. A large ceramic plate is cut into pieces that take into account the mounting accuracy of a transfer machine, a chip mounter, etc., which will be described later. As shown in FIG. 2C, a ceramic piece 12 is placed on a copper plate 1 in a checkered pattern with a general positional accuracy of about ± 100 μm with a gold tin side down using a transfer machine, a chip mounter, etc. By joining in a low oxygen atmosphere such as pressurization heating and cooling, 13 joining plates in which a large number of ceramic pieces 12 are joined are formed.
[0018]
In FIG. 3, reference numeral 14 denotes a jig plate having the same outer peripheral shape made of the same material as the block aggregate 11 or a material having a thermal expansion coefficient comparable to that of the block aggregate 11. As shown in FIG. 3A, the block assembly 11 side of the joining plate 13 is flatly adhered to the jig plate 14 in order to reduce the warpage of the joining plate 13. Next, as shown in FIG. 3 (b), a desired metallized pattern is masked on a part of the ceramic pieces 12, and the metallized portion other than the desired pattern is removed using an etching apparatus to complete the completed submount. Thus, a desired metallized pattern 12a having a size capable of obtaining two metallized patterns 2a is obtained.
[0019]
The joining plate 13 on which the pattern 12a is formed is cut using a cutting device such as a multi-wire saw so as to cut a part of the jig plate 14 along the C line shown in FIG. Here, the C line is a cutting center line that determines the outer shape of each submount 15 including the bisector of the pattern 12a. By this method, the positional accuracy of the pattern 2a with respect to the outer shape of the submount 15 is improved. However, in order to further increase the positional accuracy of the pattern 2a, the joining plate 13 on the jig plate 14 is cut by the C line before the pattern 12a is formed. Then, by forming the metallized pattern 2a with respect to the intersection of the C line in FIG. 3C on the joining plate 13 that is separated into pieces together with the jig 14, the cutting position error is reduced. You may make it obtain the removed submount.
[0020]
Next, the effect of this embodiment will be described. Since the ceramic piece 12 has been divided into small pieces in advance, the influence of the difference in thermal expansion coefficient between the two materials due to pressurization, heating, and cooling remains in the small area of the ceramic piece 12 when being fixed to the block assembly 11. The warp of the plate 13 can be reduced. Further, when the jig plate 14 is bonded to the joining plate 13 later, the adhesion between the block assembly 11 and the ceramic piece is not loosened. In addition, since the outer shape of the submount 15 is cut based on the metallized pattern 2a which is a reference position for fixing the laser diode element, the position accuracy of the laser diode element is determined with high accuracy regardless of the bonding position accuracy of the ceramic piece 12. It becomes like this. Moreover, since many pieces are processed by batch processing, man-hours can be reduced.
[0021]
Further, when the submount 15 is formed, six ceramic pieces are required for two finished products by arranging as shown in FIG. 3, but in the case of a large number of pieces, about two pieces are calculated. Therefore, equipment costs such as a transfer machine and a chip mounter can be kept low. In addition, since it is a method using individual ceramic pieces, an inexpensive insulating material such as alumina, zirconia, glass or the like can be substituted for the ceramic pieces that become the electrodes, in which case the manufacturing cost is further reduced. Can be reduced. In addition, a partial metallization pattern such as gold-tin solder on the back surface of the ceramic, which was necessary in the conventional method, is unnecessary, and the equipment costs related to patterning can be reduced. Since both electrodes are drawn out on the lower surface of the submount 15, it is easy to bond the substrate to the wiring pattern.
[0022]
Although the metallized pattern 2a described in the above embodiment is for a two-wavelength laser, it can be applied to a single-wavelength laser as it is by simply forming the pattern as shown in FIG. In this case, one of the electrode ceramic pieces is not necessary, but a cost merit can be obtained as compared with a case where a submount for a single wavelength laser is prepared by another design.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a block assembly in which a large number of ceramic pieces divided into individual pieces are joined is formed on a block substrate made of a metal material having a high thermal conductivity in advance, and a laser diode is fixed to the assembly. Since a pattern serving as a position reference is formed and the outer shape of the submount is cut using this pattern as a reference, the laser diode fixing position accuracy is improved, which contributes to man-hour reduction and yield improvement.
[0024]
Further, by performing pattern formation as a reference position for fixing the laser diode after cutting the outer shape of the bonding plate, an error in the outer cutting position was removed, and a more accurate submount was obtained. Since the individual pieces cut out from the ceramic plate are used, the material yield is improved and the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a laser diode submount according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a method for manufacturing a laser diode submount according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view (partially plan view) showing a method for manufacturing a laser diode submantle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view of a laser diode element fixing pattern according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view of a conventional laser diode submount.
FIG. 6 is a perspective view showing a laser diode mount mounting structure using a conventional laser diode submount.
FIG. 7 is a perspective view showing a conventional method of manufacturing a laser diode submount.
[Explanation of symbols]
1 Block 2, 3, 4 Ceramic piece 2a Metallized pattern 11 Block assembly 12 Ceramic piece 12a Pattern 13 Bonding plate 14 Jig plate 15 Submount

Claims (4)

レーザダイオードを搭載するための高熱伝導金属材料から成る放熱用ブロックで構成され、前記ブロックの一面に両面をメタライズ処理した複数個のセラミックス片が接合されたレーザダイオード用サブマウントにおいて、前記複数個のセラミックス片のうちの1枚のセラミックス片上には前記レーザダイオードの固着位置基準となるメタライズパターンが形成され、このセラミックス片は前記ブロック前面中央上端に上面同士を一致させて接合してあり、他のセラミックス片は前記ブロックと互いの下面と側面とを一致させて前記ブロックの前面両下隅にそれぞれ接合されていることを特徴とするレーザダイオード用サブマウント。A laser diode submount comprising a heat dissipation block made of a highly thermally conductive metal material for mounting a laser diode , wherein a plurality of ceramic pieces metallized on both sides are bonded to one surface of the block . A metallized pattern serving as a reference for fixing the laser diode is formed on one of the ceramic pieces, and the ceramic piece is bonded to the upper center of the front surface of the block so that the upper surfaces coincide with each other. A ceramic diode submount, wherein the ceramic piece is joined to both lower corners of the front face of the block such that the lower face and side faces of the block coincide with each other . 前記ブロックの前記セラミックス片を接合してある面は金メッキしてあることを特徴とする請求項記載のレーザダイオード用サブマウント。The laser diode submount according to claim 1, wherein the surface that is bonded to the ceramic piece of the block are plated with gold. レーザダイオードを搭載するための高熱伝導金属材料から成る放熱用ブロックで構成されるレーザダイオード用サブマウントの製造方法において、多数個のサブマウントが取り出せる大きさの高熱伝導金属基板に、一面には金錫半田で全面メタライズを施し、その裏面には金メタライズ処理を全面に施したセラミックス片を所望の配列で固着してブロック集合体を形成する工程と、前記セラミックス片は全てが少なくとも一方向に切断され、一部は二方向に切断されるように前記ブロック集合体を切断して前記サブマウントを単個に取り出す工程とを有することを特徴とするレーザダイオード用サブマウントの製造方法。The method of manufacturing a laser diode submount composed of radiating block of high thermal conductivity metal material for mounting the laser diode, the high thermal conductivity metal substrate size can be extracted a number sub-mount, gold on one side A step of forming a block aggregate by applying ceramic metallization to the entire surface with tin solder and fixing a metal piece with gold metallization treatment on the back surface in a desired arrangement, and cutting the ceramic piece at least in one direction And a step of cutting the block assembly so that a part thereof is cut in two directions and taking out the submount as a single unit. 前記集合体を切断する前に、前記金属基板を治具板に接合した上で、前記セラミックス片にレーザダイオード固着位置基準となるメタライズパターンを形成する工程を有することを特徴とする請求項記載のレーザダイオード用サブマウントの製造方法。4. The method according to claim 3, further comprising the step of forming a metallized pattern serving as a laser diode fixing position reference on the ceramic piece after the metal substrate is bonded to a jig plate before cutting the assembly. Of manufacturing a laser diode submount.
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