[發明專利]半導體激光器模塊及其制造方法

有效

• 申請號: 201210103768.2
• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN102738699A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 小林直樹
• 申請（專利權）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: H01S5/022
• 分類號: H01S5/022;H01S5/40
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

相關申請的交叉引用

本申請基于2011年4月14日遞交的日本專利申請No.2011-090342，并要求其優先權，將其公開全部合并在此作為參考。

技術領域

本發明涉及用于光通信等的半導體激光器模塊及其制造方法。

背景技術

近年來的技術發展導致了光通信系統的巨大進步。特別是，諸如高速光信號及其波長復用之類的技術正在進步，以便增加光纖的利用率。根據技術發展，對于光通信系統中所使用部件的要求正逐年變得越來越苛刻。

同時，根據FTTH(光纖到戶)的發展，所使用部件成本的減少已經成為重要的問題。近來，對于FTTH增速的需求在增加。例如，最初使用約100Mbps的傳輸速度。但是，近來2.4Gbps傳輸速度的FTTH被引入了市場。另外，10Gbps傳輸速度的FTTH也將出現在市場上。

如上所述，在要求幾個Gbps通信容量的條件下，需要采用單模振蕩的激光二極管(下文中稱作“LD”)。通常，使用DFB(分布反饋)-LD。為了將從DFB-LD發射的信號有效地耦合到光纖中，要求亞微米級別的位置對準。對準所需的步驟數目在減小成本方面是個大問題。作為克服這種問題的措施，存在這樣一種方法：通過被動對準將LD安裝到平面光波回路(下文中稱作“PLC”)上(日本未審專利公開Hei09-304663(專利文獻1))。利用這種方法，不需要為對準耗費時間，使得可以實現成本的極大減小。

日本未審專利公開Hei09-304663(專利文獻1)、日本未審專利公開2003-023200(專利文獻2)、日本未審專利公開2009-212176(專利文獻3)、日本未審專利公開Hei?07-072352(專利文獻4)和日本未審專利公開Hei?11-233877(專利文獻5)公開了一種LD模塊，其包括基板、LD芯片和用于將基板和LD芯片結合的焊接凸塊(solder?bump)。在專利文獻1的圖1和0013段中，描述了將焊接凸塊設置在LD芯片的中心。然而，沒有提到關于焊接凸塊寬度和LD芯片的有源層寬度的關系。在專利文獻2的圖1和圖7中，焊接凸塊幾乎散布在LD芯片的整個表面上。在專利文獻3的第0028段中，描述了將焊料散布在盡可能寬的區域上。在專利文獻4的圖2中，通過在LD芯片的中心和四個角中設置焊接凸塊，將焊接凸塊基本上散布在幾乎整個表面上。在專利文獻5的圖6和0003-0005段中，描述了將焊接電極處理為條形。然而，沒有提到關于焊接凸塊寬度和LD芯片的有源層寬度的關系。將如下所述定義本說明書中的“寬度”。

下文中需要注意的是“LD”主要意味著“DFB-LD”。其中將LD芯片安裝到PLC板上的LD模塊的優勢在于可以低成本制造。同時，這種LD模塊具有以下缺點：邊模抑制比(下文中稱作“SMSR”)容易改變。這是因為對于應力敏感的LD芯片通過焊接結合而安裝到PLC板上。也就是說，由于焊接結合而將應力施加于LD的有源層，使得LD的振蕩狀態變得不穩定。這導致了SMSR的退化。

根據相關技術的LD芯片安裝方法如下。首先，在PLC板上的電極上形成焊接凸塊。隨后，將LD芯片放置到焊接凸塊上，使得具有有源層的一面朝向焊接凸塊一側。最后，向PLC板加熱以熔化焊料，并且在熔化之后冷卻焊料，從而完成了LD模塊。由于焊接結合，LD的有源層受到由于焊料的熱收縮而引起的應力。

作為用于減小施加于有源層上的應力的技術，提出了這樣一種技術：在LD芯片有源層下方的外圍不形成電極(專利文獻3)。利用這種技術，在沒有形成電極的LD芯片部分中不會使LD芯片表面和焊料合金化，使得可以減小加在LD芯片上的應力。然而利用這種技術，即使可以減小加在LD芯片上的應力，由于根據LD動作引起的升溫，在光學表面中產生了性質退化。這是因為以下原因。也就是說，位于有源層正下方的焊接結合區域變小，并且從LD產生的熱的廢熱路徑變窄，使得LD芯片的熱輻射性質退化。因為熱輻射性質較差，由LD產生的熱繼續存在于LD的外圍。這增加了LD的內部溫度，并且使光輸出退化。LD具有在溫度升高時光輸出減弱的特性，使得強烈希望LD外圍中的熱輻射性質較好。

如上所述，安裝LD時的關鍵點在于減小加在LD芯片上的應力，并且充分確保LD芯片的熱輻射性質。因此，本發明的示例目的是提供一種同時滿足以上兩點的LD模塊，并且提供其制造方法。

發明內容