JPH07240565A - Light emitting element stem and light emitting device - Google Patents
Light emitting element stem and light emitting deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ステムおよび発光素子に関し, ｎ型基板上に
形成され, 傾斜発光部を有する可視光レーザチップ等を
フェイスダウンでボンディングする際に, プラス駆動型
のレーザを実現できる小型ステムを提供する。
【構成】 １）少なくとも２個の，リード 2の封止孔が
形成されたベース基台 1と，該ベース基台 1の上面に突
出するように形成され，かつ，該該ベース基台 1の上面
に垂直な面に発光素子 5を固着するスタンド 4とを有す
る発光素子用ステムにおいて，該スタンド 4の発光素子
固着面が２個のリードの中心線を含む平面に傾斜して形
成されている，
２）前記ステムの発光素子固着面に, 電気的に絶縁して
発光素子が固着され，発光素子上面の電極とスタンドが
接続され，発光素子下面の電極と一方のリードが接続さ
れている発光装置。
(57) [Abstract] [Objective] Regarding a stem and a light emitting element, a positive drive type laser can be realized when face-down bonding of a visible light laser chip or the like having an inclined light emitting portion formed on an n type substrate Provide a small stem. [Structure] 1) At least two base pedestals 1 in which sealing holes for leads 2 are formed, and a base pedestal 1 formed so as to project from the upper surface of the base pedestal 1 and of the base pedestal 1. In a stem for a light emitting element having a stand 4 for fixing the light emitting element 5 on a surface perpendicular to the upper surface, the light emitting element fixing surface of the stand 4 is formed to be inclined to a plane including the center lines of two leads. 2) Light emission in which the light emitting element is electrically insulated and fixed to the light emitting element fixing surface of the stem, the electrode on the upper surface of the light emitting element is connected to the stand, and the electrode on the lower surface of the light emitting element is connected to one lead apparatus.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は発光素子用ステムとそれ
を用いた発光装置に関する。発光素子, とりわけ光ディ
スクやPOS 端末の電源等に用いられる半導体レーザに用
いられるステムは, 素子のマウントスペースが制約さ
れ，特にマイナス側接地／プラス駆動の装置用のレーザ
についてはその制約は厳しい。本発明はこの点を改良す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stem for a light emitting element and a light emitting device using the stem. The stems used for light emitting devices, especially semiconductor lasers used for power supplies for optical disks and POS terminals, have a limited mounting space for the devices, and the restrictions are particularly severe for lasers for devices with negative grounding / plus drive. The present invention improves on this point.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光ディスク等に用いられるレーザ等の発
光素子のステムは, 外形がほぼ円形のキャンタイプのも
のが多用されている。このステムの外形は9 mmφのもの
と5.6mmφのものが業界の標準として用いられているが,
近年レーザを使用する装置の小型化にともない, 5.6 m
mφのものが多く用いられるようになった。2. Description of the Related Art A stem of a light emitting element such as a laser used for an optical disk or the like is often of a can type having a substantially circular outer shape. The external shape of this stem is 9 mmφ and 5.6 mmφ are used as industry standards.
With the recent miniaturization of devices that use lasers, 5.6 m
Many of mφ have come to be used.
【０００３】図３(A),(B) は従来用いられている外形が
5.6 mmφのステムの説明図であり，図３(A) は発光素子
をマウントしたステムの平面図, (B) は側面図を示す。
図において， 1はベース基台, 2はリード, 2Bはベース
基台に直付けされたベース基台側リード, 3は封止ガラ
ス, 4と発光素子を搭載するスタンド, 5は発光素子
（レーザ）, 6は発光素子とスタンド間に挟んだ絶縁板
である。3 (A) and 3 (B) show the outline used conventionally.
FIG. 3A is an explanatory view of a 5.6 mmφ stem, FIG. 3A is a plan view of a stem on which a light emitting element is mounted, and FIG. 3B is a side view.
In the figure, 1 is a base base, 2 is a lead, 2B is a base base side lead directly attached to the base base, 3 is a sealing glass, 4 and a stand for mounting a light emitting element, 5 is a light emitting element (laser) ), 6 are insulating plates sandwiched between the light emitting element and the stand.
【０００４】スタンド 4はベース基台 1の上面に突出す
る形で設けられており，スタンド 4のベース基台 1の上
面に対して垂直な面にレーザ 5が固着される。レーザ 5
を固着するスタンドの垂直面は２個のリードの中心線を
含む面に平行であり，レーザ5の発光点はステムの中心
にくるようにマウントされる。The stand 4 is provided so as to protrude from the upper surface of the base base 1, and the laser 5 is fixed to the surface of the stand 4 perpendicular to the upper surface of the base base 1. Laser 5
The vertical surface of the stand for fixing is parallel to the surface including the center lines of the two leads, and the emission point of the laser 5 is mounted so as to come to the center of the stem.
【０００５】5.6 mmφのステムにおいては，リードの間
隔は2 mmであり，封止孔の間隔は 1mmであるのが標準寸
法である。In the 5.6 mmφ stem, the standard size is such that the lead spacing is 2 mm and the sealing hole spacing is 1 mm.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】近年，本発明者等は図
４に示されるような，エッチング加工した基板の傾斜部
分に発光部が形成された S-Cube レーザ (S3レーザ, Se
lfaligned Stepped Sub-strate Laser) を開発した。こ
のレーザは発光部を斜めにすることによりレーザ光の非
点収差を改善するとともに，従来成長過程を３回必要と
したのを１回のみで行え生産性が向上できる特徴をもっ
ている。In recent years, the inventors of the present invention have shown that an S-Cube laser (S 3 laser , Se laser) having a light emitting portion formed on an inclined portion of an etched substrate as shown in FIG.
lfaligned Stepped Sub-strate Laser) was developed. This laser has a feature that the astigmatism of the laser light is improved by making the light emitting portion oblique, and the conventional growth process can be performed only once, which requires three times, and the productivity can be improved.
【０００７】しかしながら，このレーザは発光部が傾斜
しているためレーザをステムに取りつける時点で，スタ
ンドを回転させて取りつけ面の傾きを補正する必要があ
った。However, since the light emitting portion of this laser is tilted, it was necessary to rotate the stand to correct the tilt of the mounting surface when mounting the laser on the stem.
【０００８】このレーザは，レーザをスタンドに固着す
る際には, 放熱性を高めるため，基板表面を下側にする
フェイスダウンボンディングでスタンドに固着される
が, この場合，このレーザはｎ型半導体基板上に成膜し
て形成されているため，レーザを駆動するプラス電極
(ｐ側電極) がベース基台側に面する構造となる。When the laser is fixed to the stand, the laser is fixed to the stand by face-down bonding with the substrate surface facing downward in order to improve heat dissipation. In this case, the laser is an n-type semiconductor. A positive electrode that drives the laser because it is formed by forming a film on the substrate
(P-side electrode) faces the base side.
【０００９】ところが，レーザを用いる装置内の電気回
路系は一般にプラス駆動に対応するような極性で構成さ
れており，このレーザのようにｎ型半導体基板上に成膜
して形成されるレーザの場合には, レーザ駆動系を別電
源にして，ｐ側電極をベース基台に固着してプラス極性
としてｎ型基板側をマイナス極性 (マイナス駆動型)に
するか，レーザの接続時にプラスとマイナスを入れ換え
る必要がある。However, an electric circuit system in a device using a laser is generally constructed with a polarity corresponding to positive driving, and a laser formed by depositing a film on an n-type semiconductor substrate like this laser. In this case, use the laser drive system as a separate power source and fix the p-side electrode to the base to make the n-type substrate side a negative polarity (negative drive type) or connect the laser to the plus and minus sides. Need to be replaced.
【００１０】この場合, レーザの駆動系のみを別電源に
することは, 装置のコストアップにつながり, レーザ部
で極性を入れ換える方法がとられることが多い。図５を
用いてその方法を説明する。In this case, using only the laser drive system as a separate power source leads to an increase in the cost of the apparatus, and a method of changing the polarity in the laser section is often adopted. The method will be described with reference to FIG.
【００１１】図において， 1はベース基台, 2はベース
基台と封止ガラスによって絶縁されたリード, 2Bはベー
ス基台に直付けされたベース基台側リード, 3は封止ガ
ラス, 4は発光素子を搭載するスタンド, 5はレーザ,
6は発光素子とスタンド間に挟んだ絶縁板， 7は絶縁板
上に形成されたメタライズ層, 8はボンディングワイ
ヤ, 9はボンディング用コレットである。In the figure, 1 is a base base, 2 is a lead insulated from the base base by a sealing glass, 2B is a base base side lead directly attached to the base, 3 is a sealing glass, 4 Is a stand equipped with a light emitting element, 5 is a laser,
6 is an insulating plate sandwiched between the light emitting element and the stand, 7 is a metallization layer formed on the insulating plate, 8 is a bonding wire, and 9 is a bonding collet.
【００１２】ベース基台 1の上面に設けられたスタンド
4の発光素子固着面の一部に絶縁膜6を形成し，この絶
縁板 6にメタライズ層 7を介してレーザ 5のｐ側電極を
固着する。メタライズ層 7はボンディングワイヤ 8で一
方の (プラス側) リード 2と接続されるため，ｐ側電極
とプラス側リードとの接続がなされる。レーザ 2のｎ型
基板はボンディングワイヤ 8を用いてスタンド 4に接続
され, ベース基台側(マイナス側) リード 2B と接続さ
れることにより，ｎ型基板とマイナス側リードとの接続
がなされる。A stand provided on the upper surface of the base base 1.
An insulating film 6 is formed on a part of the light emitting element fixing surface of 4, and the p-side electrode of the laser 5 is fixed to the insulating plate 6 via the metallization layer 7. Since the metallization layer 7 is connected to one (plus side) lead 2 by the bonding wire 8, the p side electrode and the plus side lead are connected. The n-type substrate of the laser 2 is connected to the stand 4 using the bonding wire 8 and connected to the base base side (minus side) lead 2B, so that the n-type substrate and the minus side lead are connected.
【００１３】なお，ボンディングワイヤ 8の接続はそれ
ぞれボンディング用コレット 9を用いて行われる。上記
の構成により, ｐ側電極はベース基台と絶縁されるとと
もに, プラス側リードと接続され, ｎ型基板はベース基
台とともにマイナス側リードに接続されることで, プラ
ス駆動に対応することが可能となる。The bonding wires 8 are connected using the bonding collets 9, respectively. With the above configuration, the p-side electrode is insulated from the base base and connected to the positive side lead, and the n-type substrate is connected to the negative side lead together with the base base, which supports positive drive. It will be possible.
【００１４】ところが，5.6 mmφの小型ステムではリー
ドの封止孔の間隔が 1 mm しかなく, レーザの上下の電
極配線を入れ換えるためのスペースがとれないで，プラ
スとマイナスの極性を入れ換えることは困難であった。
なお，図示のボンディング用コレット 9はボンディング
スペースとの比較のためにその大きさを点線で示す。However, in the small 5.6 mmφ stem, the gap between the lead sealing holes is only 1 mm, and there is no space for exchanging the upper and lower electrode wirings of the laser, and it is difficult to exchange the positive and negative polarities. Met.
The size of the illustrated bonding collet 9 is shown by the dotted line for comparison with the bonding space.
【００１５】本発明は, 傾斜発光部を有する可視光レー
ザチップ等ｎ型基板上に形成された発光素子をフェイス
ダウンでボンディングする際に, プラス駆動型のレーザ
を実現できる小型ステムの提供を目的とする。An object of the present invention is to provide a small stem capable of realizing a positive drive type laser when face-down bonding of a light emitting element formed on an n type substrate such as a visible light laser chip having a tilted light emitting portion. And
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は， １）少なくとも２個の，リード 2の封止孔が形成された
ベース基台 1と，該ベース基台 1の上面に突出するよう
に形成され，かつ，該該ベース基台 1の上面に垂直な面
に発光素子 5を固着するスタンド 4とを有する発光素子
用ステムにおいて，該スタンド 4の発光素子固着面が２
個のリードの中心線を含む平面に傾斜して形成されてい
る発光素子用ステム, あるいは ２）前記１）記載のステムの前記発光素子固着面に, 電
気的に絶縁して発光素子5が固着され，該発光素子 5上
面の電極と前記スタンド 4が接続され，該発光素子 5下
面の電極と一方のリード 2が接続されている半導体発光
装置, あるいは ３）前記発光素子の発光部が基板主面に対して傾斜して
形成されている前記１）あるいは２）記載の半導体発光
装置により達成される。[Means for Solving the Problems] To solve the above problems, 1) at least two base pedestals 1 in which sealing holes for leads 2 are formed, and so as to project on the upper surface of the base pedestal 1 are provided. In a stem for a light emitting element, which is formed and has a stand 4 for fixing the light emitting element 5 on a surface perpendicular to the upper surface of the base base 1, the light emitting element fixing surface of the stand 4 is 2
A stem for a light-emitting element formed to be inclined to a plane including the center line of each lead, or 2) The light-emitting element 5 is electrically insulated and fixed to the light-emitting element fixing surface of the stem according to 1) above. A semiconductor light emitting device in which the electrode on the upper surface of the light emitting element 5 is connected to the stand 4 and the electrode on the lower surface of the light emitting element 5 is connected to one of the leads 2, or 3) the light emitting portion of the light emitting element is the main substrate This is achieved by the semiconductor light emitting device according to 1) or 2) that is formed to be inclined with respect to the surface.
【００１７】[0017]
【作用】図１(A),(B) 及び図２は本発明の説明図であ
り，図１(A) は発光素子をマウントしたステムの平面
図，図１(B) は側面図，図２はその詳細図である。1 (A), 1 (B) and 2 are explanatory views of the present invention. FIG. 1 (A) is a plan view of a stem on which a light emitting element is mounted, and FIG. 1 (B) is a side view. 2 is a detailed view thereof.
【００１８】なお，図中の符号は図３，図５で用いられ
たものと，同じものまたは相当するものを示す。本発明
では，ベース基台 1の上面に設けられたスタンド 4の発
光素子固着面が, リードの中心線を含む面から傾斜して
いる。この傾斜によりレーザの発光面の傾きを補正する
と同時にスタンド 4の発光素子固着面の面積を従来例に
比べて広くとることが可能となり，発光素子の上下の電
極の配線を入れ換えるための十分なボンディングスペー
スをとることが可能となる。The reference numerals in the figures indicate the same or corresponding ones used in FIGS. 3 and 5. In the present invention, the light emitting element fixing surface of the stand 4 provided on the upper surface of the base base 1 is inclined from the surface including the center line of the lead. This inclination makes it possible to correct the inclination of the light emitting surface of the laser and at the same time to make the area of the light emitting element fixing surface of the stand 4 wider than in the conventional example, and to perform sufficient bonding to replace the wiring of the electrodes above and below the light emitting element. It becomes possible to take space.
【００１９】[0019]
【実施例】図１(A),(B) , 図２及び図４を用いて本発明
の一実施例を説明する。図１(A),(B) に示されるよう
に，従来例と同様にスタンド 4はベース基台 1の上面に
突出する形で設けられており，スタンド 4のベース基台
1の上面に対して垂直な面にレーザ 5が固着される。レ
ーザ 5を固着するスタンドの垂直面は, リード 2の中心
線を含む面に対して15°傾斜しており封止孔の外径に接
する形で形成されている。レーザの発光点は，この場合
もステムの中心にくるようにマウントされる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (A), 1 (B), 2 and 4. As shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B), the stand 4 is provided so as to project on the upper surface of the base base 1 as in the conventional example.
Laser 5 is fixed to the surface perpendicular to the upper surface of 1. The vertical surface of the stand to which the laser 5 is fixed is inclined by 15 ° with respect to the surface including the center line of the lead 2 and is formed in contact with the outer diameter of the sealing hole. The emission point of the laser is mounted so that it is centered on the stem in this case as well.
【００２０】図４は本発明のステムにマウントした発光
素子の斜視図である。このレーザは光ディスクの光源等
に用いられる可視光 (波長 670〜690 nm) の前記 S-Cub
e レーザである。FIG. 4 is a perspective view of a light emitting device mounted on the stem of the present invention. This laser emits visible light (wavelength 670 to 690 nm) used for optical sources such as optical disks.
It is an e-laser.
【００２１】図において，11はｎ型(n-)GaAs基板, 12は
n-AlGaInP層, 13はGaInP 活性層,14はｐ型(p-)AlGaInP
層, 15は AlGaInP電流制限層, 16はp-GaAs層, 17はｐ
側電極 (上部電極), 18はｎ側電極 (下部電極) であ
る。In the figure, 11 is an n-type (n-) GaAs substrate, and 12 is
n-AlGaInP layer, 13 is GaInP active layer, 14 is p-type (p-) AlGaInP
Layer, 15 is AlGaInP current limiting layer, 16 is p-GaAs layer, 17 is p
The side electrode (upper electrode), 18 is an n-side electrode (lower electrode).
【００２２】発光部は点線で示されるように基板に対し
て15°傾斜した活性層である。この発光部はステムの中
心にくるようにマウントする。図２に示されるように，
ベース基台 1の上面に設けられたスタンド 4の発光素子
固着面の一部に絶縁膜 6を形成し，この絶縁板 6にメタ
ライズ層 7を介して図４で示したレーザ 5のｐ側電極17
を固着する。メタライズ層 7はボンディングワイヤ 8で
一方の (プラス側) リード 2と接続されるため，ｐ側電
極とプラス側リードとの接続がなされる。レーザ 2のｎ
型電極18はボンディングワイヤ 8を用いてスタンド 4に
接続され, ベース基台側 (マイナス側) リード 2B と接
続されることにより，ｎ型基板とマイナス側リードとの
接続がなされる。The light emitting portion is an active layer inclined by 15 ° with respect to the substrate as shown by a dotted line. The light emitting part is mounted so that it is located at the center of the stem. As shown in Figure 2,
An insulating film 6 is formed on a part of the light emitting element fixing surface of the stand 4 provided on the upper surface of the base base 1, and the p-side electrode of the laser 5 shown in FIG. 17
To fix. Since the metallization layer 7 is connected to one (plus side) lead 2 by the bonding wire 8, the p side electrode and the plus side lead are connected. N of laser 2
The mold electrode 18 is connected to the stand 4 using the bonding wire 8 and is connected to the base base side (minus side) lead 2B, so that the n-type substrate and the minus side lead are connected.
【００２３】本発明ではスタンド 4をレーザの活性層の
傾斜に合わせて傾けているため，レーザ 5のｎ型基板と
スタンド 4とを接続するボンディングワイヤ 8の接続ス
ペースを大きくとることができ, 容易にプラスとマイナ
スの極性を入れ換える配線を形成することができる。In the present invention, since the stand 4 is tilted in accordance with the tilt of the active layer of the laser, the bonding wire 8 for connecting the n-type substrate of the laser 5 and the stand 4 can have a large connection space, which is easy. It is possible to form a wiring in which the positive and negative polarities are switched.
【００２４】なお, 本発明には関係はないが，余剰にな
っている封止孔内のリード 2とベース基台 1間にレーザ
光をモニタするフォトダイオードが接続される。Although not related to the present invention, a photodiode for monitoring laser light is connected between the lead 2 and the base 1 in the redundant sealing hole.
【００２５】[0025]
【発明の効果】本発明によれば, ｎ型基板上に形成さ
れ, 傾斜発光部を有する可視光レーザチップ等をフェイ
スダウンでボンディングする際に, プラス駆動型のレー
ザを実現できる小型ステムを提供することができた。さ
らに，発光素子の放熱効果を増大させることができた。According to the present invention, there is provided a small stem capable of realizing a positive drive type laser when face-down bonding of a visible light laser chip or the like having an inclined light emitting portion formed on an n type substrate is provided. We were able to. Furthermore, the heat dissipation effect of the light emitting element could be increased.
【図１】 本発明の実施例の説明図FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】 実施例の詳細図FIG. 2 is a detailed diagram of the embodiment.
【図３】 従来の外形が5.6 mmφのステムの説明図[Fig. 3] Illustration of a conventional stem with an outer diameter of 5.6 mmφ
【図４】 本発明のステムにマウントした発光素子の斜
視図FIG. 4 is a perspective view of a light emitting device mounted on a stem of the present invention.
【図５】 従来例の詳細図FIG. 5 is a detailed view of a conventional example.
1 ベース基台 2, 2B リード 3 封止ガラス 4 発光素子を搭載するスタンド 5 発光素子でレーザ 6 発光素子とスタンド間に挟んだ絶縁板 7 絶縁板上に形成されたメタライズ層 8 ボンディングワイヤ 9 ボンディング用コレット 11 n-GaAs基板 12 n-AlGaInP 層 13 GaInP 活性層 14 p-AlGaInP 層 15 AlGaInP 電流制限層 16 p-GaAs層 17 ｐ側電極 (上部電極) 18 ｎ側電極 (下部電極) 1 Base base 2, 2B lead 3 Sealing glass 4 Stand for mounting light emitting element 5 Laser with light emitting element 6 Insulating plate sandwiched between light emitting element and stand 7 Metallization layer formed on insulating plate 8 Bonding wire 9 Bonding Collet 11 n-GaAs substrate 12 n-AlGaInP layer 13 GaInP active layer 14 p-AlGaInP layer 15 AlGaInP current limiting layer 16 p-GaAs layer 17 p-side electrode (upper electrode) 18 n-side electrode (lower electrode)
Claims (3)
が形成されたベース基台(1) と，該ベース基台(1) の上
面に突出するように形成され，かつ，該該ベース基台
(1) の上面に垂直な面に発光素子(5) を固着するスタン
ド(4）とを有する発光素子用ステムにおいて，該スタン
ド(4）の発光素子固着面が２個のリードの中心線を含む
平面に傾斜して形成されていることを特徴とする発光素
子用ステム。1. A base pedestal (1) in which at least two lead (2) sealing holes are formed, and a base pedestal (1) projecting from the upper surface of the base pedestal (1), and The base base
In a stem for a light emitting device having a stand (4) for fixing the light emitting device (5) on a surface perpendicular to the upper surface of (1), the light emitting device fixing surface of the stand (4) has a center line of two leads. A stem for a light emitting device, which is formed so as to be inclined to a plane including the stem.
着面に, 電気的に絶縁して発光素子(5) が固着され，該
発光素子(5) 上面の電極と前記スタンド(4）が接続さ
れ，該発光素子(5) 下面の電極と一方のリード(2) が接
続されていることを特徴とする半導体発光装置。2. The light emitting element (5) is electrically insulated and fixed to the light emitting element fixing surface of the stem according to claim 1, and the electrode on the upper surface of the light emitting element (5) and the stand (4) are A semiconductor light emitting device, characterized in that the electrodes are connected to each other, and an electrode on the lower surface of the light emitting element (5) is connected to one lead (2).
対して傾斜して形成されていることを特徴とする請求項
１あるいは２記載の半導体発光装置。3. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting portion of the light emitting element (5) is formed to be inclined with respect to the main surface of the substrate.
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