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JP2021168361A - Optical module - Google Patents

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JP2021168361A JP2020071636A JP2020071636A JP2021168361A JP 2021168361 A JP2021168361 A JP 2021168361A JP 2020071636 A JP2020071636 A JP 2020071636A JP 2020071636 A JP2020071636 A JP 2020071636A JP 2021168361 A JP2021168361 A JP 2021168361A
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Abstract

【課題】広い温度範囲内で合波された光の光軸が高精度に一致した光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュール10は、支持板11と、第1接合材81と、電子冷却モジュール70と、第2接合材82と、光形成部13と、を備える。光形成部13は、第1半導体発光素子と、第2半導体発光素子と、フィルタと、第1半導体発光素子、第2半導体発光素子およびフィルタを搭載するベース部20と、を含む。電子冷却モジュール70は、第1接合材81と接触して配置される放熱板71と、第2接合材82と接触して配置される吸熱板72と、放熱板71および吸熱板72を接続する複数の半導体柱73と、を含む。放熱板71の線膨張係数は、4.0×10−6/K以上8.0×10−6/K以下である。支持板11の線膨張係数をC1とし、放熱板71の線膨張係数をC2とすると、支持板11の線膨張係数と放熱板71の線膨張係数との関係は、C1<C2である。【選択図】図2The present invention provides an optical module in which optical axes of multiplexed light coincide with each other with high precision within a wide temperature range. An optical module (10) includes a support plate (11), a first bonding material (81), an electronic cooling module (70), a second bonding material (82), and a light forming section (13). The light forming section 13 includes a first semiconductor light emitting element, a second semiconductor light emitting element, a filter, and a base part 20 on which the first semiconductor light emitting element, the second semiconductor light emitting element, and the filter are mounted. The electronic cooling module 70 connects the heat sink plate 71 disposed in contact with the first bonding material 81, the heat absorption plate 72 disposed in contact with the second bonding material 82, and the heat dissipation plate 71 and the heat absorption plate 72. A plurality of semiconductor pillars 73 are included. The linear expansion coefficient of the heat sink 71 is 4.0×10 −6 /K or more and 8.0×10 −6 /K or less. When the linear expansion coefficient of the support plate 11 is C1 and the linear expansion coefficient of the heat sink 71 is C2, the relationship between the linear expansion coefficient of the support plate 11 and the linear expansion coefficient of the heat sink 71 is C1<C2. [Selection diagram] Figure 2

Description

本開示は、光モジュールに関するものである。 The present disclosure relates to optical modules.

パッケージ内にレーザ素子を配置したレーザモジュールが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、放熱板を含む半導体モジュールが知られている(例えば、特許文献2参照)。このようなモジュールは、光を出射する光モジュールとして、種々の光源に利用される。 A laser module in which a laser element is arranged in a package is known (see, for example, Patent Document 1). Further, a semiconductor module including a heat sink is known (see, for example, Patent Document 2). Such a module is used for various light sources as an optical module that emits light.

特開2013−7854号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-7854 特開2018−182287号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-182287

上記のような光モジュールについては、低温から高温といった広い温度範囲の環境下で用いられる場合がある。光モジュールは、1つのパッケージ内に複数の半導体発光素子を配置し、複数の半導体発光素子から出射される光を合波して出力する場合がある。このような光モジュールについて、広い温度範囲内で合波される光の光軸を高精度に一致させることが望まれる。 The optical module as described above may be used in an environment having a wide temperature range such as low temperature to high temperature. In the optical module, a plurality of semiconductor light emitting elements may be arranged in one package, and the light emitted from the plurality of semiconductor light emitting elements may be combined and output. For such an optical module, it is desired to align the optical axes of the light that is combined in a wide temperature range with high accuracy.

そこで、広い温度範囲内で合波された光の光軸が高精度に一致した光モジュールを提供することを目的の1つとする。 Therefore, one of the purposes is to provide an optical module in which the optical axes of the combined light within a wide temperature range match with high accuracy.

本開示に従った光モジュールは、支持板と、支持板上に配置される第1接合材と、第1接合材上に配置され、第1接合材により支持板と接合される電子冷却モジュールと、電子冷却モジュール上に配置される第2接合材と、光を形成するように構成され、第2接合材上に配置され、第2接合材により電子冷却モジュールと接合される光形成部と、を備える。光形成部は、第1の波長の光を出射する第1半導体発光素子と、第1の波長と異なる第2の波長の光を出射する第2半導体発光素子と、第1半導体発光素子から出射された第1の波長の光と第2半導体発光素子から出射された第2の波長の光とを合波するフィルタと、第2接合材と接触して配置され、第1半導体発光素子、第2半導体発光素子およびフィルタを搭載するベース部と、を含む。電子冷却モジュールは、第1接合材と接触して配置される放熱板と、第2接合材と接触して配置される吸熱板と、放熱板および吸熱板を接続する複数の半導体柱と、を含む。放熱板の線膨張係数は、4.0×10−6/K以上8.0×10−6/K以下である。支持板の線膨張係数をCとし、放熱板の線膨張係数をCとすると、支持板の線膨張係数と放熱板の線膨張係数との関係は、C<Cである。 The optical module according to the present disclosure includes a support plate, a first bonding material arranged on the support plate, and an electronic cooling module arranged on the first bonding material and bonded to the support plate by the first bonding material. , A second bonding material arranged on the electronic cooling module, and a light forming portion configured to form light, arranged on the second bonding material, and bonded to the electronic cooling module by the second bonding material. To be equipped with. The light forming unit emits light from a first semiconductor light emitting element, a second semiconductor light emitting element that emits light having a second wavelength different from the first wavelength, and a first semiconductor light emitting element. A filter that combines the light of the first wavelength and the light of the second wavelength emitted from the second semiconductor light emitting element is arranged in contact with the second bonding material, and the first semiconductor light emitting element, the first 2 Includes a base portion on which a semiconductor light emitting element and a filter are mounted. The electronic cooling module includes a heat radiating plate arranged in contact with the first joining material, a heat absorbing plate arranged in contact with the second joining material, and a plurality of semiconductor columns connecting the heat radiating plate and the heat absorbing plate. include. The coefficient of linear expansion of the heat sink is 4.0 × 10-6 / K or more and 8.0 × 10-6 / K or less. Assuming that the coefficient of linear expansion of the support plate is C 1 and the coefficient of linear expansion of the heat radiating plate is C 2 , the relationship between the coefficient of linear expansion of the support plate and the coefficient of linear expansion of the heat radiating plate is C 1 <C 2 .

上記光モジュールによれば、広い温度範囲内で合波される光の光軸を高精度に一致させることができる。 According to the above optical module, the optical axes of the light that is combined in a wide temperature range can be aligned with high accuracy.

図1は、実施の形態1に係る光モジュールの構造を示す外観斜視図である。FIG. 1 is an external perspective view showing the structure of the optical module according to the first embodiment. 図2は、図1に示す光モジュールのキャップを取り外した状態を示す外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view showing a state in which the cap of the optical module shown in FIG. 1 is removed. 図3は、図2に示すキャップを取り外した状態における光モジュールの平面図である。FIG. 3 is a plan view of the optical module with the cap shown in FIG. 2 removed. 図4は、図2に示すキャップを取り外した状態における光モジュールの側面図である。FIG. 4 is a side view of the optical module with the cap shown in FIG. 2 removed. 図5は、図2に示すキャップを取り外した状態における光モジュールの側面図である。FIG. 5 is a side view of the optical module with the cap shown in FIG. 2 removed. 図6は、支持板の線膨張係数が5.2×10−6/Kである場合の光軸のずれを示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the deviation of the optical axis when the coefficient of linear expansion of the support plate is 5.2 × 10 -6 / K. 図7は、支持板の線膨張係数が10.0×10−6/Kである場合の光軸のずれを示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the deviation of the optical axis when the coefficient of linear expansion of the support plate is 10.0 × 10-6 / K. 図8は、支持板の線膨張係数が3.7×10−6/Kである場合の光軸のずれを示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the deviation of the optical axis when the coefficient of linear expansion of the support plate is 3.7 × 10 -6 / K. 図9は、支持板の線膨張係数が1.0×10−6/Kである場合の光軸のずれを示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the deviation of the optical axis when the linear expansion coefficient of the support plate is 1.0 × 10-6 / K. 図10は、支持板の線膨張係数が0.1×10−6/Kである場合の光軸のずれを示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the deviation of the optical axis when the linear expansion coefficient of the support plate is 0.1 × 10-6 / K.

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。光モジュールは、支持板と、支持板上に配置される第1接合材と、第1接合材上に配置され、第1接合材により支持板と接合される電子冷却モジュールと、電子冷却モジュール上に配置される第2接合材と、光を形成するように構成され、第2接合材上に配置され、第2接合材により電子冷却モジュールと接合される光形成部と、を備える。光形成部は、第1の波長の光を出射する第1半導体発光素子と、第1の波長と異なる第2の波長の光を出射する第2半導体発光素子と、第1半導体発光素子から出射された第1の波長の光と第2半導体発光素子から出射された第2の波長の光とを合波するフィルタと、第2接合材と接触して配置され、第1半導体発光素子、第2半導体発光素子およびフィルタを搭載するベース部と、を含む。電子冷却モジュールは、第1接合材と接触して配置される放熱板と、第2接合材と接触して配置される吸熱板と、放熱板および吸熱板を接続する複数の半導体柱と、を含む。放熱板の線膨張係数は、4.0×10−6/K以上8.0×10−6/K以下である。支持板の線膨張係数をCとし、放熱板の線膨張係数をCとすると、支持板の線膨張係数と放熱板の線膨張係数との関係は、C<Cである。
[Explanation of Embodiments of the present disclosure]
First, embodiments of the present disclosure will be listed and described. The optical modules are on the support plate, the first bonding material arranged on the support plate, the electronic cooling module arranged on the first bonding material and bonded to the support plate by the first bonding material, and the electronic cooling module. It is provided with a second bonding material arranged in the above, and a light forming portion configured to form light, arranged on the second bonding material, and bonded to the electronic cooling module by the second bonding material. The light forming unit emits light from a first semiconductor light emitting element, a second semiconductor light emitting element that emits light having a second wavelength different from the first wavelength, and a first semiconductor light emitting element. A filter that combines the light of the first wavelength and the light of the second wavelength emitted from the second semiconductor light emitting element is arranged in contact with the second bonding material, and the first semiconductor light emitting element, the first 2 Includes a base portion on which a semiconductor light emitting element and a filter are mounted. The electronic cooling module includes a heat radiating plate arranged in contact with the first joining material, a heat absorbing plate arranged in contact with the second joining material, and a plurality of semiconductor columns connecting the heat radiating plate and the heat absorbing plate. include. The coefficient of linear expansion of the heat sink is 4.0 × 10-6 / K or more and 8.0 × 10-6 / K or less. Assuming that the coefficient of linear expansion of the support plate is C 1 and the coefficient of linear expansion of the heat radiating plate is C 2 , the relationship between the coefficient of linear expansion of the support plate and the coefficient of linear expansion of the heat radiating plate is C 1 <C 2 .

光モジュールは、支持板上に電子冷却モジュール(以下、TEC(Thermo−Electric Cooler)と称する場合もある。)が搭載され、TEC上に光形成部が搭載されて構成される。光形成部に含まれるベース部上に、第1半導体発光素子と、第2半導体発光素子と、第1半導体発光素子から出射された第1の波長の光と第2半導体発光素子から出射された第2の波長の光とを合波するフィルタとが搭載される。TECによりベース部の温度を調整して、光形成部の温度が一定に保たれる。本発明者らは、複数の光を合波して出力する光モジュールにおいて、ある温度、例えば、室温で複数の半導体発光素子から出射される光の光軸を合わせて合波して出力した場合でも、環境温度に変化があれば、合波された複数の光の光軸の高精度な一致が困難であることに着目した。具体的には、例えば、光モジュールが設置される環境温度が高温になった場合には、光モジュールを構成する各部材が熱膨張する。そして、各部材間の線膨張係数の相違に起因して光モジュール全体の反りが発生し、例えば、室温の状態で複数の光の光軸を合わせていたとしても、この反りの影響で結果として合波される複数の光の光軸がずれることとなる。ここで、本発明者らは鋭意検討を行い、光モジュールを構成する各部材の線膨張係数をそれぞれできるだけ揃えて温度変化時における光モジュール全体の反りの量の低減を図るのではなく、光軸のずれに起因するベース部の反りの調整に着目し、広い温度範囲内においても、合波される光の光軸を高精度に一致させることを実現した。 The optical module is configured by mounting an electronic cooling module (hereinafter, may be referred to as a TEC (Thermo-Electric Cooler)) on a support plate and mounting a light forming unit on the TEC. On the base portion included in the light forming portion, the light of the first wavelength emitted from the first semiconductor light emitting element, the second semiconductor light emitting element, the first semiconductor light emitting element, and the second semiconductor light emitting element were emitted. A filter that combines light of a second wavelength is installed. The temperature of the base portion is adjusted by TEC to keep the temperature of the light forming portion constant. In an optical module that combines and outputs a plurality of lights, the present inventors align the optical axes of light emitted from a plurality of semiconductor light emitting elements at a certain temperature, for example, room temperature, and output the combined waves. However, we focused on the fact that if there is a change in the ambient temperature, it is difficult to accurately match the optical axes of multiple combined lights. Specifically, for example, when the environmental temperature at which the optical module is installed becomes high, each member constituting the optical module thermally expands. Then, the warp of the entire optical module occurs due to the difference in the coefficient of linear expansion between the members. For example, even if the optical axes of a plurality of lights are aligned at room temperature, the effect of this warp results as a result. The optical axes of the plurality of light to be combined will be shifted. Here, the present inventors have conducted diligent studies, and instead of trying to reduce the amount of warpage of the entire optical module at the time of temperature change by aligning the linear expansion coefficients of each member constituting the optical module as much as possible, the optical axis. Focusing on the adjustment of the warp of the base part due to the displacement, it was possible to match the optical axis of the combined light with high accuracy even within a wide temperature range.

本開示の光モジュールにおいて、所定の温度、例えば、室温で第1半導体発光素子から出射される第1の波長の光の光軸と、第2半導体発光素子から出射される第2の波長の光の光軸とが一致するよう調整する。ここで、放熱板の線膨張係数は、4.0×10−6/K以上8.0×10−6/K以下である。よって、光モジュールが配置される環境温度が大きく変化したとしても、放熱板の温度変化に対する反りをある範囲内に抑えることができる。また、支持板の線膨張係数をCとし、放熱板の線膨張係数をCとすると、支持板の線膨張係数と放熱板の線膨張係数との関係は、C<Cである。すなわち、支持板の線膨張係数を放熱板の線膨張係数よりも小さくする。温度変化時において、放熱板および支持板は温度変化に起因してそれぞれ反ろうとするが、放熱板は第1接合材により支持板に接合されているため、支持板の線膨張係数に基づいて反る支持板の影響により、放熱板の反りの量を低減することができる。よって、温度変化時において、放熱板を含むTECに第2接合剤を介して接合されるベース部の反りを抑制することができる。したがって、ベース部に搭載される第1半導体発光素子、第2半導体発光素子およびフィルタの相対的な位置関係が変化することに起因する光軸のずれを抑制することができる。その結果、広い温度範囲内で合波される光の光軸を高精度に一致させることができる。 In the optical module of the present disclosure, an optical axis of light having a first wavelength emitted from a first semiconductor light emitting device and light having a second wavelength emitted from a second semiconductor light emitting device at a predetermined temperature, for example, room temperature. Adjust so that it matches the optical axis of. Here, the coefficient of linear expansion of the heat sink is 4.0 × 10-6 / K or more and 8.0 × 10-6 / K or less. Therefore, even if the environmental temperature in which the optical module is arranged changes significantly, the warp of the heat sink against the temperature change can be suppressed within a certain range. Further, the linear expansion coefficient of the support plate and C 1, when the linear expansion coefficient of the heat sink and C 2, the relation between the linear expansion coefficient of the heat radiating plate and the linear expansion coefficient of the support plate, are C 1 <C 2 .. That is, the coefficient of linear expansion of the support plate is made smaller than the coefficient of linear expansion of the heat sink. When the temperature changes, the heat sink and the support plate tend to warp due to the temperature change, but since the heat sink is joined to the support plate by the first bonding material, it warps based on the linear expansion coefficient of the support plate. Due to the influence of the support plate, the amount of warpage of the heat sink can be reduced. Therefore, when the temperature changes, it is possible to suppress the warp of the base portion bonded to the TEC including the heat radiating plate via the second bonding agent. Therefore, it is possible to suppress the deviation of the optical axis due to the change in the relative positional relationship between the first semiconductor light emitting element, the second semiconductor light emitting element, and the filter mounted on the base portion. As a result, the optical axes of the light that is combined in a wide temperature range can be matched with high accuracy.

上記光モジュールにおいて、支持板の線膨張係数と放熱板の線膨張係数との関係は、C<0.7×Cであってもよい。このようにすることにより、広い温度範囲内で合波される光の光軸をより高精度に一致させることができる。 In the above optical module, the relationship between the linear expansion coefficient of the support plate and the linear expansion coefficient of the heat radiating plate may be C 1 <0.7 × C 2. By doing so, it is possible to match the optical axes of the light that is combined in a wide temperature range with higher accuracy.

上記光モジュールにおいて、支持板の線膨張係数と放熱板の線膨張係数との関係は、C<0.5×Cであってもよい。広い温度範囲内で合波される光の光軸をさらに高精度に一致させることができる。 In the above optical module, the relationship between the linear expansion coefficient of the support plate and the linear expansion coefficient of the heat radiating plate may be C 1 <0.5 × C 2. The optical axis of the light that is combined in a wide temperature range can be matched with higher accuracy.

上記光モジュールにおいて、支持板の線膨張係数と放熱板の線膨張係数との関係は、0.1×C<C<0.5×Cであってもよい。このようにすることにより、広い温度範囲内で合波される光の光軸をさらに高精度に一致させることができる。 In the above optical module, the relationship between the linear expansion coefficient of the support plate and the linear expansion coefficient of the heat radiating plate may be 0.1 × C 2 <C 1 <0.5 × C 2 . By doing so, it is possible to match the optical axes of the light that is combined in a wide temperature range with higher accuracy.

上記光モジュールにおいて、第1接合材は、樹脂製のバインダーに銀粒子を分散させた銀ペーストであってもよい。銀ペーストは、硬化温度が比較的低いため、硬化時における熱応力の発生を低減することができる。また、銀ペーストはある程度弾性を有するため、温度変化時において、支持板の線膨張係数と放熱板の線膨張係数との差に起因して生ずる放熱板の反りを、銀ペースト自体の変形により許容することができる。よって、光モジュールの信頼性を向上させることができる。 In the above optical module, the first bonding material may be a silver paste in which silver particles are dispersed in a resin binder. Since the silver paste has a relatively low curing temperature, it is possible to reduce the generation of thermal stress during curing. In addition, since the silver paste has elasticity to some extent, the warp of the heat radiating plate caused by the difference between the linear expansion coefficient of the support plate and the linear expansion coefficient of the heat radiating plate is allowed by the deformation of the silver paste itself when the temperature changes. can do. Therefore, the reliability of the optical module can be improved.

上記光モジュールにおいて、支持板の材質は、SiCまたはコバールであってもよい。放熱板の材質は、アルミナであってもよい。支持板の材質および放熱板の材質をこのようにすることにより、より確実に、広い温度範囲内で合波される光の光軸を高精度に一致させることができる。 In the above optical module, the material of the support plate may be SiC or Kovar. The material of the heat sink may be alumina. By making the material of the support plate and the material of the heat radiating plate in this way, it is possible to more reliably match the optical axes of the light to be combined in a wide temperature range with high accuracy.

[本開示の実施形態の詳細]
次に、本開示の光モジュールの一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
[Details of Embodiments of the present disclosure]
Next, an embodiment of the optical module of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
本開示の実施の形態1に係る光モジュールについて説明する。図1は、実施の形態1に係る光モジュールの構造を示す外観斜視図である。図2は、図1に示す光モジュールのキャップを取り外した状態を示す外観斜視図である。図3は、図2に示すキャップを取り外した状態における光モジュールの平面図である。図3は、図2に示す光モジュールを支持板の厚さ方向に見た図である。図4および図5は、図2に示すキャップを取り外した状態における光モジュールの側面図である。図4は、X方向に見た場合の側面図である。図5は、Y方向に見た場合の側面図である。なお、図3において、光軸は、破線で示される。
(Embodiment 1)
The optical module according to the first embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 1 is an external perspective view showing the structure of the optical module according to the first embodiment. FIG. 2 is an external perspective view showing a state in which the cap of the optical module shown in FIG. 1 is removed. FIG. 3 is a plan view of the optical module with the cap shown in FIG. 2 removed. FIG. 3 is a view of the optical module shown in FIG. 2 as viewed in the thickness direction of the support plate. 4 and 5 are side views of the optical module with the cap shown in FIG. 2 removed. FIG. 4 is a side view when viewed in the X direction. FIG. 5 is a side view when viewed in the Y direction. In FIG. 3, the optical axis is indicated by a broken line.

図1〜図5を参照して、実施の形態1における光モジュール10は、平板状の形状を有する支持板11と、支持板11の一方の面12A上に配置され、光を形成するように構成される光形成ユニットとしての光形成部13と、光形成部13を覆うように支持板11の一方の面12A上に接触して配置されるキャップ14と、支持板11の他方の面12B側から一方の面12A側まで貫通し、一方の面12A側および他方の面12B側の両側に突出する複数のリードピン16とを備える。支持板11とキャップ14とは、例えば、溶接されることにより気密状態とされている。すなわち、光形成部13は、支持板11とキャップ14とによりハーメチックシールされている。支持板11とキャップ14とにより取り囲まれる空間には、例えば乾燥空気等の水分が低減(除去)された気体が封入されている。キャップ14には、光形成部13からの光を透過するガラス製のAR(Anti Reflection)コートが施された出射窓15が形成されている。なお、平面的に見て(Z方向に見た場合に)、支持板11は、四隅の角が丸められた長方形形状である。キャップ14についても、平面的に見て四隅の角が丸められた長方形形状である。 With reference to FIGS. 1 to 5, the optical module 10 according to the first embodiment is arranged on a support plate 11 having a flat plate shape and one surface 12A of the support plate 11 so as to form light. A light forming unit 13 as a light forming unit to be configured, a cap 14 arranged in contact with one surface 12A of the support plate 11 so as to cover the light forming unit 13, and the other surface 12B of the support plate 11. It is provided with a plurality of lead pins 16 that penetrate from the side to one surface 12A side and project to both sides of one surface 12A side and the other surface 12B side. The support plate 11 and the cap 14 are made airtight by being welded, for example. That is, the light forming portion 13 is hermetically sealed by the support plate 11 and the cap 14. The space surrounded by the support plate 11 and the cap 14 is filled with a gas having reduced (removed) moisture such as dry air. The cap 14 is formed with an exit window 15 coated with an AR (Anti Reflection) coating made of glass that transmits light from the light forming portion 13. When viewed in a plane (when viewed in the Z direction), the support plate 11 has a rectangular shape with rounded corners. The cap 14 also has a rectangular shape with rounded corners when viewed in a plane.

光形成部13は、ベース部として板状の形状を有するベース板20を含む。ベース板20は、支持板11の厚さ方向に見て、長方形を有する一方の面21Aと、一方の面21Aの厚さ方向の反対側に位置する他方の面21Bとを有する。ベース板20の長辺が延びる方向は、支持板11の長辺が延びる方向と同じである(X方向)。ベース板20の短辺が延びる方向は、支持板11の短辺が延びる方向と同じである(Y方向)。面21Aは、チップ搭載領域22と、ベース領域23とを含む。チップ搭載領域22の厚さは、ベース領域23に比べて大きくなっている。ベース板20の材質としては、例えば鉄や銅が選択される。 The light forming portion 13 includes a base plate 20 having a plate-like shape as a base portion. The base plate 20 has one surface 21A having a rectangle and the other surface 21B located on the opposite side of the one surface 21A in the thickness direction when viewed in the thickness direction of the support plate 11. The direction in which the long side of the base plate 20 extends is the same as the direction in which the long side of the support plate 11 extends (X direction). The direction in which the short side of the base plate 20 extends is the same as the direction in which the short side of the support plate 11 extends (Y direction). The surface 21A includes a chip mounting area 22 and a base area 23. The thickness of the chip mounting area 22 is larger than that of the base area 23. As the material of the base plate 20, for example, iron or copper is selected.

チップ搭載領域22上には、平板状の第1サブマウント31、同じく平板状の第2サブマウント32、同じく平板状の第3サブマウント33がそれぞれ形成されている。第1サブマウント31上には、第1半導体発光素子としての第1半導体レーザである赤色レーザダイオード41が配置されている。第2サブマウント32上には、第2半導体発光素子としての第2半導体レーザである緑色レーザダイオード42が配置されている。第3サブマウント33上には、第3半導体発光素子としての第3半導体レーザである青色レーザダイオード43が配置されている。赤色の光は、第1の波長の光である。緑色の光は、第1の波長と異なる第2の波長の光である。青色の光は、第1の波長および第2の波長とそれぞれ異なる第3の波長の光である。赤色レーザダイオード41から出射される赤色の光と、緑色レーザダイオード42から出射される緑色の光と、青色レーザダイオード43から出射される青色の光とは、出射方向がそれぞれY方向であって平行である。なお、チップ搭載領域22上には、光形成部13の温度を測定するサーミスタ17が搭載されている。サーミスタ17は、第3サブマウント33の横に青色レーザダイオード43と間隔をあけて取り付けられている。 A flat plate-shaped first submount 31, a flat plate-shaped second submount 32, and a flat plate-shaped third submount 33 are formed on the chip mounting region 22, respectively. A red laser diode 41, which is a first semiconductor laser as a first semiconductor light emitting element, is arranged on the first submount 31. A green laser diode 42, which is a second semiconductor laser as a second semiconductor light emitting element, is arranged on the second submount 32. A blue laser diode 43, which is a third semiconductor laser as a third semiconductor light emitting element, is arranged on the third submount 33. The red light is the light of the first wavelength. The green light is light having a second wavelength different from that of the first wavelength. The blue light is light having a third wavelength different from that of the first wavelength and the second wavelength. The red light emitted from the red laser diode 41, the green light emitted from the green laser diode 42, and the blue light emitted from the blue laser diode 43 are parallel to each other in the Y direction. Is. A thermistor 17 for measuring the temperature of the light forming unit 13 is mounted on the chip mounting region 22. The thermistor 17 is attached to the side of the third submount 33 at intervals from the blue laser diode 43.

ベース領域23には、それぞれレンズ面を有する第1レンズ51、第2レンズ52および第3レンズ53が配置されている。すなわち、ベース板20には、第1レンズ51、第2レンズ52および第3レンズ53が搭載されている。第1レンズ51、第2レンズ52、第3レンズ53の中心軸、すなわちそれぞれのレンズ面の光軸は、それぞれ赤色レーザダイオード41、緑色レーザダイオード42および青色レーザダイオード43の光軸に一致するように調整されている。光軸の調整、すなわち、光軸を合わせて第1レンズ51、第2レンズ52および第3レンズ53がベース領域23に取り付けられる工程は、所定の温度、例えば、25℃といった室温の時において行われる。 In the base region 23, a first lens 51, a second lens 52, and a third lens 53 each having a lens surface are arranged. That is, the base plate 20 is mounted with the first lens 51, the second lens 52, and the third lens 53. The central axes of the first lens 51, the second lens 52, and the third lens 53, that is, the optical axes of the respective lens surfaces coincide with the optical axes of the red laser diode 41, the green laser diode 42, and the blue laser diode 43, respectively. It has been adjusted to. The process of adjusting the optical axis, that is, attaching the first lens 51, the second lens 52, and the third lens 53 to the base region 23 by aligning the optical axes, is performed at a predetermined temperature, for example, at room temperature such as 25 ° C. It is said.

第1レンズ51、第2レンズ52および第3レンズ53は、それぞれ赤色レーザダイオード41、緑色レーザダイオード42および青色レーザダイオード43から出射される光のスポットサイズを変更する。第1レンズ51、第2レンズ52および第3レンズ53はそれぞれ、例えば紫外線硬化接着剤によってベース領域23にそれぞれ接着される。 The first lens 51, the second lens 52, and the third lens 53 change the spot size of the light emitted from the red laser diode 41, the green laser diode 42, and the blue laser diode 43, respectively. The first lens 51, the second lens 52, and the third lens 53 are respectively adhered to the base region 23 with, for example, an ultraviolet curable adhesive.

ベース領域23には、第1フィルタ61、第2フィルタ62および第3フィルタ63が配置されている。第1フィルタ61、第2フィルタ62および第3フィルタ63はそれぞれ、例えば紫外線硬化接着剤によってベース領域23にそれぞれ接着される。第1フィルタ61、第2フィルタ62および第3フィルタ63は、例えば波長選択性フィルタである。また、第1フィルタ61、第2フィルタ62および第3フィルタ63は、誘電体多層膜フィルタである。具体的には、第1フィルタ61は、赤色の光を反射する。第2フィルタ62は、赤色の光を透過し、緑色の光を反射する。第3フィルタ63は、赤色の光および緑色の光を透過し、青色の光を反射する。第1フィルタ61、第2フィルタ62および第3フィルタ63の主面は、それぞれ赤色レーザダイオード41、緑色レーザダイオード42および青色レーザダイオード43から出射される光の出射方向に傾斜している。具体的には、第1フィルタ61、第2フィルタ62および第3フィルタ63の主面は、それぞれ赤色レーザダイオード41、緑色レーザダイオード42および青色レーザダイオード43から出射される光の出射方向に対して45°傾斜している。その結果、第1フィルタ61、第2フィルタ62および第3フィルタ63は、赤色レーザダイオード41、緑色レーザダイオード42および青色レーザダイオード43から出射される光を合波する。 A first filter 61, a second filter 62, and a third filter 63 are arranged in the base region 23. The first filter 61, the second filter 62, and the third filter 63 are respectively adhered to the base region 23 with, for example, an ultraviolet curable adhesive. The first filter 61, the second filter 62, and the third filter 63 are, for example, wavelength selective filters. The first filter 61, the second filter 62, and the third filter 63 are dielectric multilayer filters. Specifically, the first filter 61 reflects red light. The second filter 62 transmits red light and reflects green light. The third filter 63 transmits red light and green light, and reflects blue light. The main surfaces of the first filter 61, the second filter 62, and the third filter 63 are inclined in the emission direction of the light emitted from the red laser diode 41, the green laser diode 42, and the blue laser diode 43, respectively. Specifically, the main surfaces of the first filter 61, the second filter 62, and the third filter 63 are directed with respect to the emission directions of the light emitted from the red laser diode 41, the green laser diode 42, and the blue laser diode 43, respectively. It is tilted 45 °. As a result, the first filter 61, the second filter 62, and the third filter 63 combine the light emitted from the red laser diode 41, the green laser diode 42, and the blue laser diode 43.

光モジュール10は、光形成部13の温度を調整するTEC70を含む。TEC70は、光形成部13と支持板11との間に配置される。TEC70は、ペルチェモジュール(ペルチェ素子)であり、放熱板71と、吸熱板72と、放熱板71および吸熱板72を接続する複数の柱状の半導体柱73と、を含む。複数の半導体柱73は、放熱板71と吸熱板72との間にそれぞれ間隔をあけて並べて配置される、TEC70によりベース板20の温度を調整して、光形成部13の温度が一定、具体的には、例えば35℃に保たれる。 The optical module 10 includes a TEC 70 that adjusts the temperature of the light forming unit 13. The TEC 70 is arranged between the light forming portion 13 and the support plate 11. The TEC 70 is a Perche module (Pelche element), and includes a heat radiating plate 71, a heat absorbing plate 72, and a plurality of columnar semiconductor columns 73 connecting the heat radiating plate 71 and the heat absorbing plate 72. The plurality of semiconductor columns 73 are arranged side by side with a space between the heat radiating plate 71 and the heat absorbing plate 72, and the temperature of the base plate 20 is adjusted by the TEC 70 so that the temperature of the light forming portion 13 is constant. For example, it is kept at 35 ° C.

光モジュール10は、支持板11上に配置される第1接合材81を含む。支持板11とTEC70とは、第1接合材81により接合される。第1接合材81は、支持板11とTEC70との間に配置される。TEC70に含まれる放熱板71は、第1接合材81と接触して配置される。第1接合材81としては、例えば樹脂製のバインダー中に銀粒子を分散させた銀ペーストが用いられる。銀ペーストは、比較的低温、例えば100℃程度で硬化させることができる。 The optical module 10 includes a first joining member 81 arranged on the support plate 11. The support plate 11 and the TEC 70 are joined by the first joining material 81. The first joining member 81 is arranged between the support plate 11 and the TEC 70. The heat radiating plate 71 included in the TEC 70 is arranged in contact with the first joining member 81. As the first bonding material 81, for example, a silver paste in which silver particles are dispersed in a resin binder is used. The silver paste can be cured at a relatively low temperature, for example, about 100 ° C.

光モジュール10は、TEC70上に配置される第2接合材82を含む。TEC70とベース板20とは、第2接合材82により接合される。第2接合材82は、TEC70とベース板20との間に配置される。TEC70に含まれる吸熱板72は、第2接合材82と接触して配置される。第2接合材82としても第1接合材81と同様に、例えば、銀ペーストが用いられる。 The optical module 10 includes a second bonding material 82 arranged on the TEC 70. The TEC 70 and the base plate 20 are joined by the second joining material 82. The second joining material 82 is arranged between the TEC 70 and the base plate 20. The endothermic plate 72 included in the TEC 70 is arranged in contact with the second joining member 82. As the second joining material 82, for example, silver paste is used as in the case of the first joining material 81.

TEC70に電流を供給して電流を流すことにより、吸熱板72と接合されるベース板20の熱が支持板11側へと移動し、ベース板20が冷却される。その結果、赤色レーザダイオード41、緑色レーザダイオード42および青色レーザダイオード43の温度上昇を抑制することができる。すなわち、このTEC70を設けることにより、赤色レーザダイオード41、緑色レーザダイオード42および青色レーザダイオード43の温度を調整し、出力を安定化できる。 By supplying an electric current to the TEC 70 and passing an electric current, the heat of the base plate 20 joined to the endothermic plate 72 is transferred to the support plate 11 side, and the base plate 20 is cooled. As a result, the temperature rise of the red laser diode 41, the green laser diode 42, and the blue laser diode 43 can be suppressed. That is, by providing the TEC 70, the temperatures of the red laser diode 41, the green laser diode 42, and the blue laser diode 43 can be adjusted and the output can be stabilized.

ここで、放熱板71の線膨張係数は、4.0×10−6/K以上8.0×10−6/K以下である。また、支持板11の線膨張係数をCとし、放熱板71の線膨張係数をCとすると、支持板11の線膨張係数と放熱板71の線膨張係数との関係は、C<Cである。具体的には、例えば、支持板11の材質は、コバールである。コバールの線膨張係数は、5.2×10−6/Kである。放熱板71の材質は、アルミナ(Al)である。アルミナの線膨張係数は、7.7×10−6/Kである。なお、吸熱板72の材質も、アルミナである。すなわち、TEC70を構成する板状の部材の材質は、アルミナである。また、半導体柱73の材質として、例えばBiTeが挙げられる。 Here, the coefficient of linear expansion of the heat radiating plate 71 is 4.0 × 10 -6 / K or more and 8.0 × 10 -6 / K or less. Further, assuming that the coefficient of linear expansion of the support plate 11 is C 1 and the coefficient of linear expansion of the heat radiation plate 71 is C 2 , the relationship between the coefficient of linear expansion of the support plate 11 and the coefficient of linear expansion of the heat radiation plate 71 is C 1 <. It is C 2. Specifically, for example, the material of the support plate 11 is Kovar. The coefficient of linear expansion of Kovar is 5.2 × 10-6 / K. The material of the heat radiating plate 71 is alumina (Al 2 O 3 ). The coefficient of linear expansion of alumina is 7.7 × 10-6 / K. The material of the endothermic plate 72 is also alumina. That is, the material of the plate-shaped member constituting the TEC 70 is alumina. Further, as a material of the semiconductor column 73, for example, BiTe can be mentioned.

上記光モジュール10においては、光モジュール10が配置される環境温度が大きく変化したとしても、放熱板71の温度変化に対する反りをある範囲内に抑えることができる。また、支持板11の線膨張係数と放熱板71の線膨張係数との関係は、C<Cである。温度変化時において、放熱板71および支持板11は温度変化に起因して反ろうとするが、放熱板71は第1接合材81により支持板11に接合されているため、支持板11の線膨張係数に基づいて反る支持板11の影響により、放熱板71の反りの量を低減することができる。よって、温度変化時において、放熱板71を含むTEC70に第2接合材82を介して接合されるベース板20の反りを抑制することができる。したがって、ベース板20に搭載される赤色レーザダイオード41、緑色レーザダイオード42、青色レーザダイオード43、第1レンズ51、第2レンズ52、第3レンズ53、第1フィルタ61、第2フィルタ62および第3フィルタ63の相対的な位置関係が変化することに起因する光軸のずれを抑制することができる。その結果、広い温度範囲内で合波される光の光軸を高精度に一致させることができる。 In the optical module 10, even if the environmental temperature in which the optical module 10 is arranged changes significantly, the warp of the heat radiating plate 71 with respect to the temperature change can be suppressed within a certain range. The relationship between the coefficient of linear expansion of the support plate 11 and the coefficient of linear expansion of the heat sink 71 is C 1 <C 2 . When the temperature changes, the heat radiating plate 71 and the support plate 11 tend to warp due to the temperature change, but since the heat radiating plate 71 is joined to the support plate 11 by the first joining material 81, the linear expansion of the support plate 11 The amount of warpage of the heat radiating plate 71 can be reduced due to the influence of the support plate 11 that warps based on the coefficient. Therefore, when the temperature changes, the warp of the base plate 20 bonded to the TEC 70 including the heat radiating plate 71 via the second bonding material 82 can be suppressed. Therefore, the red laser diode 41, the green laser diode 42, the blue laser diode 43, the first lens 51, the second lens 52, the third lens 53, the first filter 61, the second filter 62, and the second filter mounted on the base plate 20. It is possible to suppress the deviation of the optical axis due to the change in the relative positional relationship of the three filters 63. As a result, the optical axes of the light that is combined in a wide temperature range can be matched with high accuracy.

図6は、支持板11の線膨張係数が5.2×10−6/Kである場合の光軸のずれを示すグラフである。図6において、縦軸は、垂直方向の相対的な角度のずれ(deg)を示し、横軸は、環境温度(℃)を示す。以下、図7、図8、図9および図10に示す場合も同様である。図6に示す場合においては、放熱板71の材質をアルミナとし、支持板11の材質をコバールとしている。この場合、支持板11の線膨張係数をCとし、放熱板71の線膨張係数をCとすると、支持板11の線膨張係数と放熱板71の線膨張係数との関係は、C<Cである。具体的には、C=0.675×Cである。図6は、図2に示すキャップを取り除いた状態の光モジュールの各部材を有限要素法により小領域に分割し、光軸のずれをCAE(Computer Aided Engineering)解析により測った結果を示している。以下、図7〜図10に示す場合も同様である。R−Gで示す線で、緑色レーザダイオード42により出射される光の光軸に対する赤色レーザダイオード41により出射される光の光軸のずれを示す。B−Gで示す線で、緑色レーザダイオード42により出射される光の光軸に対する青色レーザダイオード43により出射される光の光軸のずれを示す。光軸のずれは、垂直方向、すなわち、Z方向における相対的な光軸の角度のずれとして示している。図7は、支持板11の線膨張係数が10.0×10−6/Kである場合の光軸のずれを示すグラフである。すなわち、図7に示す場合においては、支持板11の線膨張係数と放熱板71の線膨張係数との関係は、C>Cである。具体的には、C=1.3×Cである。いずれも25℃において光軸が一致するように調整している。 FIG. 6 is a graph showing the deviation of the optical axis when the coefficient of linear expansion of the support plate 11 is 5.2 × 10 -6 / K. In FIG. 6, the vertical axis represents the relative angular deviation (deg) in the vertical direction, and the horizontal axis represents the environmental temperature (° C.). The same applies hereinafter to the cases shown in FIGS. 7, 8, 9, and 10. In the case shown in FIG. 6, the material of the heat sink 71 is alumina, and the material of the support plate 11 is Kovar. In this case, assuming that the coefficient of linear expansion of the support plate 11 is C 1 and the coefficient of linear expansion of the heat radiation plate 71 is C 2 , the relationship between the coefficient of linear expansion of the support plate 11 and the coefficient of linear expansion of the heat radiation plate 71 is C 1. <it is a C 2. Specifically, C 1 = 0.675 × C 2 . FIG. 6 shows the result of dividing each member of the optical module with the cap removed shown in FIG. 2 into small regions by the finite element method and measuring the deviation of the optical axis by CAE (Computer Aided Engineering) analysis. .. The same applies to the cases shown in FIGS. 7 to 10 below. The line indicated by RG indicates the deviation of the optical axis of the light emitted by the red laser diode 41 with respect to the optical axis of the light emitted by the green laser diode 42. The line indicated by BG indicates the deviation of the optical axis of the light emitted by the blue laser diode 43 with respect to the optical axis of the light emitted by the green laser diode 42. The deviation of the optical axis is shown as a deviation of the angle of the optical axis in the vertical direction, that is, in the Z direction. FIG. 7 is a graph showing the deviation of the optical axis when the coefficient of linear expansion of the support plate 11 is 10.0 × 10 -6 / K. That is, in the case shown in FIG. 7, the relationship between the linear expansion coefficient of the support plate 11 and the linear expansion coefficient of the heat sink 71 is C 1 > C 2 . Specifically, C 1 = 1.3 × C 2 . Both are adjusted so that the optical axes coincide with each other at 25 ° C.

CAEでは、光形成部13にTEC70の動作を模擬した温度分布を与え、環境温度が−40℃から85℃までの変形を有限要素法により解析している。この時の光形成部13の温度は35℃である。有限要素法により求めた光形成部13の各素子の変形量を光学解析に反映させて光軸のずれを評価している。 In CAE, a temperature distribution simulating the operation of the TEC 70 is given to the light forming unit 13, and the deformation of the environmental temperature from −40 ° C. to 85 ° C. is analyzed by the finite element method. The temperature of the light forming unit 13 at this time is 35 ° C. The deviation of the optical axis is evaluated by reflecting the amount of deformation of each element of the light forming unit 13 obtained by the finite element method in the optical analysis.

まず図7を参照して、環境温度が高くなるにつれ、または環境温度が低くなるにつれ、R−Gで示す線およびB−Gで示す線で示すように、光軸のずれが大きくなっていることが把握できる。これに対し、図6を参照して、環境温度が高くなるにつれ、または環境温度が低くなるにつれ、光軸はずれていくが、図7に示す場合と比較して、光軸のずれは小さくなっている。よって、上記光モジュール10によると、広い温度範囲内で合波される光の光軸を高精度に一致させることができる。 First, referring to FIG. 7, as the environmental temperature rises or the environmental temperature decreases, the deviation of the optical axis increases as shown by the line indicated by RG and the line indicated by BG. I can understand that. On the other hand, referring to FIG. 6, the optical axis deviates as the environmental temperature rises or the environmental temperature decreases, but the deviation of the optical axis becomes smaller than in the case shown in FIG. ing. Therefore, according to the optical module 10, the optical axes of the light that is combined in a wide temperature range can be matched with high accuracy.

本実施形態においては、第1接合材81は、樹脂製のバインダーに銀粒子を分散させた銀ペーストである。銀ペーストは、硬化温度が比較的低いため、硬化時における熱応力の発生を低減することができる。また、銀ペーストはある程度弾性を有するため、温度変化時において、支持板11の線膨張係数と放熱板71の線膨張係数との差に起因して生ずる放熱板71の反りを、銀ペースト自体の変形により許容することができる。よって、このような光モジュール10は、信頼性を向上させることができる。 In the present embodiment, the first bonding material 81 is a silver paste in which silver particles are dispersed in a resin binder. Since the silver paste has a relatively low curing temperature, it is possible to reduce the generation of thermal stress during curing. Further, since the silver paste has elasticity to some extent, the warp of the heat radiating plate 71 caused by the difference between the linear expansion coefficient of the support plate 11 and the linear expansion coefficient of the heat radiating plate 71 when the temperature changes is caused by the silver paste itself. It can be tolerated by deformation. Therefore, the reliability of such an optical module 10 can be improved.

(実施の形態2)
なお、上記の実施の形態において、支持板11の線膨張係数と放熱板71の線膨張係数との関係は、C<0.7×Cとしてもよい。図8は、支持板11の線膨張係数が3.7×10−6/Kである場合の光軸のずれを示すグラフである。SiCの線膨張係数は、例えば3.7×10−6/Kである。支持板11の材質として、例えばSiCを用いると、C<0.7×Cの関係を満たす。具体的には、C=0.48×Cである。
(Embodiment 2)
In the above embodiment, the relationship between the linear expansion coefficient of the support plate 11 and the linear expansion coefficient of the heat dissipation plate 71 may be C 1 <0.7 × C 2. FIG. 8 is a graph showing the deviation of the optical axis when the coefficient of linear expansion of the support plate 11 is 3.7 × 10 -6 / K. The coefficient of linear expansion of SiC is, for example, 3.7 × 10-6 / K. When, for example, SiC is used as the material of the support plate 11, the relationship of C 1 <0.7 × C 2 is satisfied. Specifically, C 1 = 0.48 × C 2 .

図8を参照して、環境温度が高くなるにつれ、または環境温度が低くなるにつれ、光軸はずれていくが、図6に示す場合と比較して、光軸のずれは小さくなっている。よって、C<0.7×Cの関係を具備するよう構成することにより、より確実に、広い温度範囲内で合波される光の光軸を高精度に一致させることができる。また、実施の形態1および実施の形態2によると、支持板11の材質をSiCまたはコバールとし、放熱板71の材質をアルミナとすることにより、広い温度範囲内で合波される光の光軸を高精度に一致させることができる。 With reference to FIG. 8, the optical axis deviates as the environmental temperature rises or the environmental temperature decreases, but the deviation of the optical axis becomes smaller than in the case shown in FIG. Therefore, by configuring so as to have a relationship of C 1 <0.7 × C 2 , it is possible to more reliably match the optical axes of the light to be combined within a wide temperature range with high accuracy. Further, according to the first embodiment and the second embodiment, the material of the support plate 11 is SiC or Kovar, and the material of the heat sink 71 is alumina, so that the optical axis of the light that is combined in a wide temperature range is used. Can be matched with high precision.

(実施の形態3)
なお、上記の実施の形態において、支持板11の線膨張係数と放熱板71の線膨張係数との関係は、C<0.5×Cとしてもよい。図9は、支持板11の線膨張係数が1.0×10−6/Kである場合の光軸のずれを示すグラフである。ここで、ニッケル鋼の線膨張係数は、例えば0.9×10−6/Kである。支持板11の材質としてニッケル鋼を用いると、C<0.5×Cの関係を満たす。具体的には、C=0.13×Cである。
(Embodiment 3)
In the above embodiment, the relationship between the linear expansion coefficient of the support plate 11 and the linear expansion coefficient of the heat dissipation plate 71 may be C 1 <0.5 × C 2. FIG. 9 is a graph showing the deviation of the optical axis when the coefficient of linear expansion of the support plate 11 is 1.0 × 10 -6 / K. Here, the coefficient of linear expansion of nickel steel is, for example, 0.9 × 10-6 / K. When nickel steel is used as the material of the support plate 11, the relationship of C 1 <0.5 × C 2 is satisfied. Specifically, C 1 = 0.13 × C 2 .

図9を参照して、環境温度が高くなるにつれ、または環境温度が低くなるにつれ、光軸はずれていくが、図8に示す場合と比較して、光軸のずれは極めて小さくなっている。よって、C<0.5×Cの関係を具備するよう構成することにより、さらに確実に、広い温度範囲内で合波される光の光軸を高精度に一致させることができる。 With reference to FIG. 9, the optical axis deviates as the environmental temperature rises or the environmental temperature decreases, but the deviation of the optical axis becomes extremely small as compared with the case shown in FIG. Therefore, by configuring so as to have a relationship of C 1 <0.5 × C 2 , it is possible to more reliably match the optical axes of the light to be combined within a wide temperature range with high accuracy.

(実施の形態4)
なお、上記の実施の形態において、支持板11の線膨張係数と放熱板71の線膨張係数との関係は、0.1×C<C<0.5×Cとしてもよい。図10は、支持板11の線膨張係数が0.1×10−6/Kである場合の光軸のずれを示すグラフである。ここで、石英ガラスの線膨張係数は、例えば0.5×10−6/Kである。支持板11の材質として石英ガラスを用いると、0.1×C<C<0.5×Cの関係を満たす。具体的には、C=0.013×Cである。
(Embodiment 4)
In the above embodiment, the relationship between the linear expansion coefficient of the support plate 11 and the linear expansion coefficient of the heat sink 71 may be 0.1 × C 2 <C 1 <0.5 × C 2. FIG. 10 is a graph showing the deviation of the optical axis when the coefficient of linear expansion of the support plate 11 is 0.1 × 10 -6 / K. Here, the coefficient of linear expansion of quartz glass is, for example, 0.5 × 10-6 / K. When quartz glass is used as the material of the support plate 11, the relationship of 0.1 × C 2 <C 1 <0.5 × C 2 is satisfied. Specifically, C 1 = 0.013 × C 2 .

図10を参照して、環境温度が高くなるにつれ、または環境温度が低くなるにつれ、光軸はずれていくが、図8に示す場合と比較して、光軸のずれは小さくなっている。この場合、R−Gで示す線およびB−Gで示す線で示すように、光軸のずれの傾向が図8および図9に示す場合と比較して、逆転している。支持板11の線膨張係数が放熱板71の線膨張係数の10%以下となれば、反りが逆方向に生じるようになる。このように、0.1×C<C<0.5×Cの関係を具備するよう構成することにより、より確実に、広い温度範囲内で合波される光の光軸を高精度に一致させることができる。 With reference to FIG. 10, as the environmental temperature rises or the environmental temperature decreases, the optical axis deviates, but the deviation of the optical axis becomes smaller than in the case shown in FIG. In this case, as shown by the line indicated by RG and the line indicated by BG, the tendency of the deviation of the optical axis is reversed as compared with the case shown in FIGS. 8 and 9. If the coefficient of linear expansion of the support plate 11 is 10% or less of the coefficient of linear expansion of the heat radiating plate 71, warpage will occur in the opposite direction. In this way, by configuring so as to have the relationship of 0.1 × C 2 <C 1 <0.5 × C 2 , the optical axis of the light to be combined within a wide temperature range is more reliably raised. It can be matched to the accuracy.

(他の実施の形態)
なお、上記の実施の形態においては、光モジュール10は、赤色レーザダイオード41、緑色レーザダイオード42および青色レーザダイオード43を含む構成としたが、これに限らず、いずれか2色、すなわち、赤色レーザダイオード41、緑色レーザダイオード42および青色レーザダイオード43のうちの少なくともいずれか2つを含む構成であればよい。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the optical module 10 includes a red laser diode 41, a green laser diode 42, and a blue laser diode 43, but the present invention is not limited to this, and any two colors, that is, a red laser The configuration may include at least two of the diode 41, the green laser diode 42, and the blue laser diode 43.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments disclosed here are exemplary in all respects and are not restrictive in any way. The scope of the present invention is defined by the scope of claims, not the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

本開示の光モジュールは、広い温度範囲内で合波された光の光軸の高精度の一致が求められる場合に特に有利に適用され得る。 The optical modules of the present disclosure can be applied particularly advantageously when a highly accurate alignment of the optical axes of the combined light over a wide temperature range is required.

10 光モジュール
11 支持板
12A,12B,21A,21B 面
13 光形成部
14 キャップ
15 出射窓
16 リードピン
17 サーミスタ
20 ベース板
22 チップ搭載領域
23 ベース領域
31 第1サブマウント
32 第2サブマウント
33 第3サブマウント
41 赤色レーザダイオード
42 緑色レーザダイオード
43 青色レーザダイオード
51 第1レンズ
52 第2レンズ
53 第3レンズ
61 第1フィルタ
62 第2フィルタ
63 第3フィルタ
70 TEC
71 放熱板
72 吸熱板
73 半導体柱
81 第1接合材
82 第2接合材
10 Optical module 11 Support plate 12A, 12B, 21A, 21B Surface 13 Optical forming part 14 Cap 15 Exit window 16 Lead pin 17 Thermista 20 Base plate 22 Chip mounting area 23 Base area 31 1st submount 32 2nd submount 33 3rd Submount 41 Red laser diode 42 Green laser diode 43 Blue laser diode 51 First lens 52 Second lens 53 Third lens 61 First filter 62 Second filter 63 Third filter 70 TEC
71 Heat sink 72 Heat sink 73 Semiconductor column 81 First joint material 82 Second joint material

Claims (6)

支持板と、
前記支持板上に配置される第1接合材と、
前記第1接合材上に配置され、前記第1接合材により前記支持板と接合される電子冷却モジュールと、
前記電子冷却モジュール上に配置される第2接合材と、
光を形成するように構成され、前記第2接合材上に配置され、前記第2接合材により前記電子冷却モジュールと接合される光形成部と、を備え、
前記光形成部は、
第1の波長の光を出射する第1半導体発光素子と、
前記第1の波長と異なる第2の波長の光を出射する第2半導体発光素子と、
前記第1半導体発光素子から出射された前記第1の波長の光と前記第2半導体発光素子から出射された前記第2の波長の光とを合波するフィルタと、
前記第2接合材と接触して配置され、前記第1半導体発光素子、前記第2半導体発光素子および前記フィルタを搭載するベース部と、を含み、
前記電子冷却モジュールは、
前記第1接合材と接触して配置される放熱板と、
前記第2接合材と接触して配置される吸熱板と、
前記放熱板および前記吸熱板を接続する複数の半導体柱と、を含み、
前記放熱板の線膨張係数は、4.0×10−6/K以上8.0×10−6/K以下であり、
前記支持板の線膨張係数をCとし、前記放熱板の線膨張係数をCとすると、
前記支持板の線膨張係数と前記放熱板の線膨張係数との関係は、C<Cである、光モジュール。
Support plate and
With the first joining material arranged on the support plate,
An electronic cooling module arranged on the first joining material and joined to the support plate by the first joining material.
With the second bonding material arranged on the electronic cooling module,
A light forming portion configured to form light, arranged on the second bonding material, and bonded to the electronic cooling module by the second bonding material is provided.
The light forming part is
A first semiconductor light emitting device that emits light of a first wavelength,
A second semiconductor light emitting device that emits light having a second wavelength different from the first wavelength,
A filter that combines the light of the first wavelength emitted from the first semiconductor light emitting device and the light of the second wavelength emitted from the second semiconductor light emitting device.
The first semiconductor light emitting device, the second semiconductor light emitting element, and a base portion on which the filter is mounted, which are arranged in contact with the second bonding material, are included.
The electronic cooling module
A heat sink arranged in contact with the first joining material and
An endothermic plate arranged in contact with the second bonding material,
A plurality of semiconductor columns connecting the heat radiating plate and the endothermic plate are included.
The coefficient of linear expansion of the heat sink is 4.0 × 10-6 / K or more and 8.0 × 10-6 / K or less.
Assuming that the coefficient of linear expansion of the support plate is C 1 and the coefficient of linear expansion of the heat sink is C 2 .
The relationship between the coefficient of linear expansion of the support plate and the coefficient of linear expansion of the heat sink is C 1 <C 2 , an optical module.
前記支持板の線膨張係数と前記放熱板の線膨張係数との関係は、C<0.7×Cである、請求項1に記載の光モジュール。 The optical module according to claim 1, wherein the relationship between the linear expansion coefficient of the support plate and the linear expansion coefficient of the heat dissipation plate is C 1 <0.7 × C 2. 前記支持板の線膨張係数と前記放熱板の線膨張係数との関係は、C<0.5×Cである、請求項1または請求項2に記載の光モジュール。 The optical module according to claim 1 or 2 , wherein the relationship between the linear expansion coefficient of the support plate and the linear expansion coefficient of the heat dissipation plate is C 1 <0.5 × C 2. 前記支持板の線膨張係数と前記放熱板の線膨張係数との関係は、0.1×C<C<0.5×Cである、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光モジュール。 The relationship between the linear expansion coefficient of the support plate and the linear expansion coefficient of the heat dissipation plate is 0.1 × C 2 <C 1 <0.5 × C 2 , any one of claims 1 to 3. The optical module described in the section. 前記第1接合材は、樹脂製のバインダーに銀粒子を分散させた銀ペーストである、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光モジュール。 The optical module according to any one of claims 1 to 4, wherein the first bonding material is a silver paste in which silver particles are dispersed in a resin binder. 前記支持板の材質は、SiCまたはコバールであり、
前記放熱板の材質は、アルミナである、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の光モジュール。
The material of the support plate is SiC or Kovar.
The optical module according to any one of claims 1 to 5, wherein the material of the heat sink is alumina.
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