JP2001036180A - 半導体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザチップの放熱性を向上させると共に、
半導体レーザ装置の製造工程、および完成後においてレ
ーザチップが損傷を受ける可能性を無くし、従来の半導
体レーザ装置において必要不可欠であったキャップを省
略することができる半導体レーザ装置を提供すること。 【解決手段】 半導体レーザ装置は、レーザチップと、
レーザチップを突出させることなくその間に挟持する第
１および第２サブマウントとを備え、レーザチップは第
１および第２サブマウントを介して通電される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザ装
置に関し、さらに詳しくは、光ディスク用光源として用
いられる半導体レーザ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な半導体レーザ装置として
は、図９〜図１１に示されるような半導体レーザ装置が
知られている。図９は従来の半導体レーザ装置の一部破
断正面図、図１０は図９のＥ−Ｅ矢視断面図、図１１は
図１０のＦ−Ｆ矢視断面図である。

【０００３】図９〜図１０に示される従来の半導体レー
ザ装置１０１は、絶縁体であるサブマウント１０６の金
が蒸着された表面１０６ａの上にレーザチップ１０５の
裏面がロウ付けによって取り付けられている。レーザチ
ップ１０５の表面と裏面には電極が備えられており、裏
面の電極はリードピン１０８とサブマウント１０６の表
面１０６ａとを金線１３４で接続することにより電気的
に導通されている。一方、表面の電極は、金属製のダイ
ボンドブロック部１０３と金線１３４で接続されること
により、金属製のステム１０２と電気的に導通されてい
る。なお、図９および図１１に符号１１３で示されるの
はアース用のリードピンであり、ステムと電気的に導通
されている。

【０００４】図９〜図１１に符号１３４で示されるのは
レーザーチップ１０５の発光面後面から出たレーザ光を
モニタ−するためのフォトダイオードであり、金線１３
５がリードピン１０９に接続されることにより電気的に
導通されている。なお、図１０に示されるようにリード
ピン１０８および１０９は、低融点ガラスからなるハー
メチックシール部１１０によってステム２と電気的に絶
縁されている。また、図９〜図１１に符号１３６で示さ
れるのはレーザチップ１０５や金線１３５を外部の接触
物等から保護するためのキャップであり、符号１３７は
キャップ１３６の上部の備えられるガラス窓である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】半導体レーザ装置は、
動作電流の低減、高温の環境における安定した動作、長
寿命を確保するため、レーザチップの発光時の発熱をい
かにして効率よく放熱させるかが従来からの課題となっ
ている。そのため、サブマウントやダイボンドブロック
部の材質や形状が工夫されてはいるが、さらなる改良が
求められている。

【０００６】また、従来の半導体レーザ装置では、特性
検査やエージングを行う場合、レーザチップの表面に直
接プローブ等を当てていた。このため、特性検査やエー
ジングを行う際にレーザチップが損傷を受けることがあ
った。

【０００７】また、従来の半導体レーザ装置は、レーザ
チップの表面に備えられた電極に金線を取り付けること
により、レーザチップの電気的な導通を確保していた。
このため、レーザチップの表面に金線を取り付ける際に
レーザチップが損傷を受けることがあった。

【０００８】また、従来の半導体レーザ装置は、その製
造工程の最後でキャップが取り付けられるまでは、レー
ザチップや金線がむき出しになっていた。このため、半
導体レーザ装置の製造工程でレーザチップに物が接触す
るとレーザチップが損傷を受けることがあり、また、金
線に物が接触すると金線が断線したり金線倒れによって
ショートすることもあった。

【０００９】このため、従来の半導体レーザ装置には、
レーザチップや金線を保護するためのキャップが必要不
可欠であった。

【００１０】従来の半導体レーザ装置を改良したものと
しては、レーザチップの表面の一部に放熱板を備えて、
レーザチップの放熱性を向上させたものが知られている
（例えば、特開平６−３３４２５７号公報参照）。

【００１１】しかし、上記のレーザチップの表面の一部
に放熱板を備えた半導体レーザ装置においても、レーザ
チップの電気的な導通を確保する手段としては金線を用
いてリードピン等と接続するほかはなかった。このた
め、半導体レーザ装置の製造工程において、レーザチッ
プや金線が損傷を受ける危険性を無くすことはできず、
また、従来の半導体レーザ装置と同様にキャップは必要
不可欠であった。

【００１２】この発明はこのような事情を考慮してなさ
れたものであり、レーザチップの放熱性を向上させると
共に、半導体レーザ装置の製造工程、および完成後にお
いてレーザチップが損傷を受ける危険性を無くし、従来
の半導体レーザ装置において必要不可欠であったキャッ
プを省略することができる半導体レーザ装置を提供する
ものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、レーザチッ
プと、レーザチップを突出させることなくその間に挟持
する第１および第２サブマウントとを備え、レーザチッ
プは第１および第２サブマウントを介して通電されるこ
とを特徴とする半導体レーザ装置を提供するものであ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明の半導体レーザ装置は、
導電性を有する板状ステムと、前記ステムの上面に突出
する金属製のダイボンドブロック部と、前記ステムに形
成された貫通孔を通って前記ステムの上面側に突出し、
かつ、前記ステムとは電気的に絶縁されたリードピンと
をさらに備え、レーザチップが２つの電極を有し、第１
および第２サブマウントが前記ダイボンドブロック部と
リードピンとにそれぞれロウ付けで接合され、レーザチ
ップの２つの電極がそれぞれ第１サブマウントと第２サ
ブマウントとにロウ付けで接合されていてもよい。

【００１５】なお、ステムの材料としては、例えばアル
ミニウム、銅または鉄等の金属を用いることができる。
また、第１サブマウントおよび第２サブマウントの材料
としては、例えばアルミニウム、銅または鉄等の金属か
らなる導体、シリコン等の半導体または炭化ケイ素等の
絶縁体を用いることができる。なお、第１サブマウント
および第２サブマウントの材料を半導体または絶縁体と
した場合は、レーザチップと通電する何らかの手段を別
途設ける必要がある。

【００１６】また、この発明の半導体レーザ装置におい
ては、第１または第２サブマウントが、レーザチップと
通電する通電部と、光出力モニター用のフォトダイオー
ドを形成するフォトダイオード部からなっていてもよ
い。このように構成することにより、従来の半導体レー
ザ装置のように別途、独立して光出力モニター用フォト
ダイオードを取り付ける必要がなくなり、製造時の工数
を減らすことができる。

【００１７】また、この発明の半導体レーザ装置は、第
２サブマウントが絶縁体からなり、かつ、その表面に導
電膜パターンを備え、リードピンとレーザチップとに対
する第２サブマウントの接合が前記導電膜パターンを介
して行われていてもよい。このように構成することによ
り、１つの半導体レーザ装置に複数のレーザチップを搭
載する場合、それら複数のレーザチップをそれぞれ独立
して通電させて発光させることができる。

【００１８】また、この発明の半導体レーザ装置を製造
する方法は、導電性を有する板状ステムの貫通孔にリー
ドピンを挿通し、貫通孔を封止してリードピンを絶縁固
定する第１工程と、第１サブマウントと第２サブマウン
トでレーザチップを挟んでロウ付けする第２工程と、第
１サブマウントをダイボンドブロック部に、第２サブマ
ウントをリードピンにそれぞれロウ付けで接合する第３
工程とからなっていてもよい。

【００１９】また、第３工程のロウ付けで用いられるロ
ウ材は溶融温度が第２工程のロウ付けで用いられるロウ
材よりも低くてもよい。このように溶融温度の異なるロ
ウ材を工程別に選択して使用することにより、第２工程
で用いたロウ材を溶かすことなく、第１サブマウントを
ダイボンドブロック部に、第２サブマウントをリードピ
ンにロウ付けで接合することができる。

【００２０】

【実施例】以下に図面に示す実施例に基づいてこの発明
を詳述する。なお、この実施例によってこの発明が限定
されるものではない。

【００２１】実施例１ この発明の実施例１について、図１〜図４に基づいて説
明する。図１はこの発明の実施例１における半導体レー
ザ装置の平面図、図２は図１に示される半導体レーザ装
置の正面図、図３は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図４は図
１のＢ部の拡大図である。

【００２２】図１および図２において符号１で示される
半導体レーザ装置は、鉄製の円盤状のステム２の上面側
に鉄製のダイボンドブロック部３が一体に形成されてい
る。なお、ステム２およびダイボンドブロック部３の表
面には銅めっきが施されている。図１、図２および図４
に示されるように、レーザチップ５は、その対向する面
に電極（図示せず）が形成されており、この電極を有す
る面が、導電性を有する銅製の第１サブマウント６と銅
製の第２サブマウント７で挟まれた状態でロウ付けによ
って接合されている。

【００２３】図１、図２および図４に示されるように、
第２サブマウント７は、ステム２に形成された貫通孔部
４を通ってステム２の上側に延びるコバール製のリード
ピン８にロウ付けで接合されている。また、図３に示さ
れるようにリードピン８とステム２はハーメチックシー
ル部１０によって電気的に絶縁されている。一方、図１
〜図４に示されるように第１サブマウント６はステム２
と一体で、ステム２と電気的導通を有するダイボンドブ
ロック部３とロウ付けによって接合されている。なお、
図２および図３に符号１３で示されるのはアース用のリ
ードピンであり、ステム２と電気的に導通されている。

【００２４】つまり、レーザチップ５は、第２サブマウ
ント７および第１サブマウント６を介してリードピン８
およびステム２と電気的に導通している。また、第１サ
ブマウント６および第２サブマウント７は放熱体の役割
を果たすと共に、レーザチップ５に何らかの物が当たっ
て損傷が与えられるのを防止している。これにより、レ
ーザチップの放熱性が大幅に向上すると共に、従来の半
導体レーザ装置（図９〜図１１）において必要不可欠な
部材であったキャップを省略することができ、製造コス
トを大幅に削減することができる。

【００２５】以上の半導体レーザ装置１の製造方法につ
いて図３および図４に基づいて第１工程から第３工程に
分けて説明する。まず、第１工程では、図３に示される
ようにステム２に形成されている貫通孔部４にリードピ
ン８を挿通する。その後、ステム２を例えば９００℃で
加熱することにより予め貫通孔部４に嵌めておいた低融
点ガラスを溶融させて貫通孔部４を封止し、ハーメチッ
クシール部１０を形成する。

【００２６】次に、第２工程では、図４に示されるよう
に第２サブマウント７の上にレーザチップ５を載せ、更
に、レーザチップ５の上に第１サブマウント６を載せ
る。なお、第１サブマウント６および第２サブマウント
７のレーザチップ５と接合される表面６ａおよび７ａに
は予めロウ材１１を蒸着しておく。その後、第１サブマ
ウント６と第２サブマウント７を加熱（例えば３２０
℃）してロウ材１１を溶融させ、レーザチップ５、第１
サブマウント６および第２サブマウント７をロウ付けに
よって接合する。この時、ロウ材１１には溶融温度が約
３００℃のＡｕＳｎを使用する。

【００２７】次に、第３工程では、図４に示されるよう
に第２工程を経た第１サブマウント６がダイボンドブロ
ック部３の前面３ａに、第２サブマウント７がリードピ
ン８の上部に形成された平面部８ａにそれぞれ接するよ
うに位置合わせを行って載せる。なお、ダイボンドブロ
ック部３の前面３ａには予め第２工程で用いられたロウ
材１１よりも融点の低いロウ材１２を蒸着しておき、同
様に、リードピン８の平面部８ａにも低融点のロウ材１
２を予め蒸着しておく。その後、ステム２（図３）を加
熱（例えば２００℃）して、ダイボンドブロック部３の
前面３ａとリードピン８の平面部８ａにそれぞれ蒸着さ
れたロウ材１２を溶融させ、第１サブマウント６とダイ
ボンドブロック部３、第２サブマウント７とリードピン
８をそれぞれロウ付けによって接合し、半導体レーザ装
置１（図１、図２）の製造が完了する。この時、ロウ材
１２には溶融温度が約１８０℃のＰｂＳｎを使用する。

【００２８】実施例２ 次に、この発明の実施例２について、図５および図６に
基づいて説明する。この実施例は実施例１にフォトダイ
オードを追加し、キャップを設けたものである。図５は
実施例２における半導体レーザ装置の一部破断正面図、
図６は図５のＣ−Ｃ矢視断面図である。

【００２９】図５および図６に符号２６で示される第１
サブマウントはシリコン製であり、第１サブマウント２
６の表面上には電極３４ａが形成されている。図５に示
されるように電極３４ａは、ステム２２に形成された貫
通孔部２４を通ってステム２２の上側に延びるリードピ
ン２９と金線３５によって接続され、第１サブマウント
２６の表面上に符号３４で示されるフォトダイオードが
予め形成されている。なお、実施例１のリードピン８
（図３）と同様に、リードピン２８および２９もステム
２２とは電気的に絶縁されている。

【００３０】一方、図６に示されるようにレーザチップ
２５の裏面の電極は第１サブマウント２６に形成された
貫通孔部２６ａに挿通された銅製の金属棒３８によって
ダイボンドブロック部２３と電気的に導通されている。
なお、図５および図６に示されるように実施例２の半導
体レーザ装置２１においては、金線３５を保護するため
に鉄製のキャップ３６が備えられている。但し、レーザ
チップの放熱性の向上および製造工程におけるレーザチ
ップの損傷の防止という効果は実施例１と同様に達成さ
れる。

【００３１】キャップ３５は、ステム２２上の全ての部
材、つまりリードピン２８および２９、第１サブマウン
ト２６、第２サブマウント２７、レーザチップ２５、フ
ォトダイオード３４および金線３５を覆うようにステム
２２の上面の外周部に抵抗溶接によって取り付けられて
いる。なお、符号３７で示されるのはキャップ３６の上
部に備えられるガラス窓であり、低融点ガラスによって
キャップ３６と接合されている。その他の構成は、上述
の実施例１の半導体レーザ装置１と同じである。

【００３２】実施例３ 次に、この発明の実施例３について、図７および図８に
基づいて説明する。図７はこの発明の実施例３における
半導体レーザ装置の要部拡大平面図、図８は図７のＤ−
Ｄ矢視断面図である。

【００３３】図７および図８において符号４７で示され
る第２サブマウントは絶縁体である炭化ケイ素で形成さ
れ、第２サブマウント４７の表面は導電膜パターン５９
ａおよび５９ｂが形成されている。導電膜パターン５９
ａおよび５９ｂの表面にはそれぞれレーザチップ４５ａ
および４５ｂがロウ付けによって接合され、レーザチッ
プ４５ａは導電膜パターン５９ａを介してリードピン４
８と電気的に導通し、レーザチップ４５ｂは導電膜パタ
ーン５９ｂを介してリードピン４９と電気的に導通して
いる。つまり、実施例３においてはレーザチップ４５ａ
と４５ｂはそれぞれ独立して電気的に導通されている。
その他の構成は上述の実施例１の半導体レーザ装置１と
同じである。

【００３４】

【発明の効果】この発明によれば、レーザチップの放熱
性を向上させると共に、半導体レーザ装置の製造工程、
および完成後においてレーザチップが損傷を受ける危険
性を無くし、キャップを省略することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の形態を示す平面図であ
る。

【図２】図１に示される半導体レーザ装置の正面図であ
る。

【図３】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図４】図１のＢ部拡大図である。

【図５】この発明の実施例２の形態を示す一部破断正面
図である。

【図６】図５のＣ−Ｃ矢視断面図である。

【図７】この発明の実施例３の形態を示す要部拡大平面
図である。

【図８】図７のＤ−Ｄ矢視断面図である。

【図９】従来の半導体レーザ装置を示す一部破断正面図
である。

【図１０】図９のＥ−Ｅ矢視断面図である。

【図１１】図１０のＦ−Ｆ矢視断面図である。

【符号の説明】

１・・・半導体レーザ装置 ２・・・ステム ３・・・ダイボンドブロック部 ４・・・貫通孔部 ５・・・レーザチップ ６・・・第１サブマウント ７・・・第２サブマウント ８・・・リードピン １０・・・ハーメチックシール部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザチップと、レーザチップを突出さ
   せることなくその間に挟持する第１および第２サブマウ
   ントとを備え、レーザチップは第１および第２サブマウ
   ントを介して通電されることを特徴とする半導体レーザ
   装置。
2. 【請求項２】 導電性を有する板状ステムと、前記ステ
   ムの上面に突出する金属製のダイボンドブロック部と、
   前記ステムに形成された貫通孔を通って前記ステムの上
   面側に突出し、かつ、前記ステムとは電気的に絶縁され
   たリードピンとをさらに備え、レーザチップが２つの電
   極を有し、第１および第２サブマウントが前記ダイボン
   ドブロック部とリードピンとにそれぞれロウ付けで接合
   され、レーザチップの２つの電極がそれぞれ第１サブマ
   ウントと第２サブマウントとにロウ付けで接合された請
   求項１に記載の半導体レーザ装置。
3. 【請求項３】 第１または第２サブマウントが、レーザ
   チップと通電する通電部と、光出力モニター用のフォト
   ダイオードを形成するフォトダイオード部からなること
   を特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
4. 【請求項４】 第２サブマウントが絶縁体からなり、か
   つ、その表面に導電膜パターンを備え、リードピンとレ
   ーザチップとに対する第２サブマウントの接合が前記導
   電膜パターンを介して行われることを特徴とする請求項
   １に記載の半導体レーザ装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の半導体レーザ装置を製
   造する方法において、導電性を有する板状ステムの貫通
   孔にリードピンを挿通し、貫通孔を封止してリードピン
   を絶縁固定する第１工程と、第１サブマウントと第２サ
   ブマウントでレーザチップを挟んでロウ付けする第２工
   程と、第１サブマウントをダイボンドブロック部に、第
   ２サブマウントをリードピンにそれぞれロウ付けで接合
   する第３工程とからなることを特徴とする半導体レーザ
   装置の製造方法。
6. 【請求項６】 第３工程のロウ付けで用いられるロウ材
   は溶融温度が第２工程のロウ付けで用いられるロウ材よ
   りも低いことを特徴とする請求項５に記載の半導体レー
   ザ装置の製造方法。