JP2001127372A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 良好な放熱性を有し、信頼性の高い半導体レ
ーザ装置を提供する。 【解決手段】 ヒートシンク２と、両側面に一対の電極
５、６を有する半導体レーザ素子３を一対の電極５、６
のいずれか一方と合金化するろう材８を介して、ヒート
シンク２上に固着してなる半導体レーザ装置１におい
て、一対の電極４、５の少なくとも一方に、ろう材８と
合金化した際に高い熱伝導率を有する放熱層７が形成さ
れている。
ーザ装置を提供する。 【解決手段】 ヒートシンク２と、両側面に一対の電極
５、６を有する半導体レーザ素子３を一対の電極５、６
のいずれか一方と合金化するろう材８を介して、ヒート
シンク２上に固着してなる半導体レーザ装置１におい
て、一対の電極４、５の少なくとも一方に、ろう材８と
合金化した際に高い熱伝導率を有する放熱層７が形成さ
れている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
から発生する熱を効率良く放熱する半導体レーザ装置に
関する。
から発生する熱を効率良く放熱する半導体レーザ装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、光ディスク装置や携帯型機器
等の光源として半導体レーザ装置が用いられている。こ
の際、この半導体レーザ装置を安定駆動するために、前
記半導体レーザ装置を動作の際に発生する熱を効率良く
外部に放出することが重要である。以下に、従来の半導
体レーザ装置について、図４を用いて説明する。図４
は、従来の半導体レーザ装置を示す図である。図４に示
すように、半導体レーザ装置９は、Ｓｉ製のシートシン
ク２と、このヒートシンク２上にＳｎろう材８を介して
固着された発光層Ｐを有する半導体レーザ素子３とから
なる。
等の光源として半導体レーザ装置が用いられている。こ
の際、この半導体レーザ装置を安定駆動するために、前
記半導体レーザ装置を動作の際に発生する熱を効率良く
外部に放出することが重要である。以下に、従来の半導
体レーザ装置について、図４を用いて説明する。図４
は、従来の半導体レーザ装置を示す図である。図４に示
すように、半導体レーザ装置９は、Ｓｉ製のシートシン
ク２と、このヒートシンク２上にＳｎろう材８を介して
固着された発光層Ｐを有する半導体レーザ素子３とから
なる。
【０００３】また、半導体レーザ素子３は、発光層Ｐを
含みＡｌＧａＩｎＰからなる半導体レーザ基板４と、こ
の半導体レーザ基板４の両側面に形成されたＡｕＧｅか
らなるｎ型電極５とＡｕＢｅからなるｐ型電極６とから
なる。半導体レーザ素子３は、ｐ型電極６側をＳｎろう
材８側に対向させた状態で載置され、この後、加熱処理
を行って、ｐ型電極６とＳｎろう材８との間に合金層を
形成することによってヒートシンク２上に固着されてい
る。半導体レーザ素子３の動作の際、発光層Ｐから発生
した熱は、Ｓｎろう材８を介してヒートシンク２側に放
熱される。ｎ型電極５側をＳｎろう材８側に対向させ
て、半導体レーザ素子３をヒートシンク２上に固着した
場合も同様である。
含みＡｌＧａＩｎＰからなる半導体レーザ基板４と、こ
の半導体レーザ基板４の両側面に形成されたＡｕＧｅか
らなるｎ型電極５とＡｕＢｅからなるｐ型電極６とから
なる。半導体レーザ素子３は、ｐ型電極６側をＳｎろう
材８側に対向させた状態で載置され、この後、加熱処理
を行って、ｐ型電極６とＳｎろう材８との間に合金層を
形成することによってヒートシンク２上に固着されてい
る。半導体レーザ素子３の動作の際、発光層Ｐから発生
した熱は、Ｓｎろう材８を介してヒートシンク２側に放
熱される。ｎ型電極５側をＳｎろう材８側に対向させ
て、半導体レーザ素子３をヒートシンク２上に固着した
場合も同様である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体レーザ装置９には以下に示す問題点があった。通
常、ｐ型電極６又はｎ型電極５とＳｎろう材８との間に
形成された合金層は、ＡｕＢｅとＳｎとのＡｕＢｅＳｎ
合金又はＡｕＧｅとＳｎとのＡｕＧｅＳｎ合金であるの
で、熱伝導率が低いため、半導体レーザ素子３の動作時
に発生する熱の放熱性が悪かった。このため、半導体レ
ーザ素子３の結晶へのダメージを生じて、発振閾値が増
大し、レーザ特性を劣化させるため、半導体レーザ装置
９の信頼性を低下させていた。
半導体レーザ装置９には以下に示す問題点があった。通
常、ｐ型電極６又はｎ型電極５とＳｎろう材８との間に
形成された合金層は、ＡｕＢｅとＳｎとのＡｕＢｅＳｎ
合金又はＡｕＧｅとＳｎとのＡｕＧｅＳｎ合金であるの
で、熱伝導率が低いため、半導体レーザ素子３の動作時
に発生する熱の放熱性が悪かった。このため、半導体レ
ーザ素子３の結晶へのダメージを生じて、発振閾値が増
大し、レーザ特性を劣化させるため、半導体レーザ装置
９の信頼性を低下させていた。
【０００５】そこで、本発明は、上記のような問題点を
解消するためになされたもので、良好な放熱性を有し、
信頼性の高い半導体レーザ装置を提供することを目的と
する。
解消するためになされたもので、良好な放熱性を有し、
信頼性の高い半導体レーザ装置を提供することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明にお
ける半導体レーザ装置は、ヒートシンクと、両側面に一
対の電極を有する半導体レーザ素子を前記一対の電極の
いずれか一方と合金化するろう材を介して、前記ヒート
シンク上に固着してなる半導体レーザ装置において、前
記一対の電極の少なくとも一方に、前記ろう材と合金し
た際に高い熱伝導率を有する放熱層が形成されているこ
とを特徴とする。第２の発明は、請求項１記載の半導体
レーザ装置において、前記ろう材は、Ｓｎ、ＰｂＳｎの
うちのいずれかであり、前記放熱層は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃ
ｕのうちのいずれかであることを特徴とする。第３の発
明は、請求項１又は２記載の半導体レーザ装置におい
て、前記放熱層の厚さは、５μｍ乃至３０μｍの範囲で
あることを特徴とする。
ける半導体レーザ装置は、ヒートシンクと、両側面に一
対の電極を有する半導体レーザ素子を前記一対の電極の
いずれか一方と合金化するろう材を介して、前記ヒート
シンク上に固着してなる半導体レーザ装置において、前
記一対の電極の少なくとも一方に、前記ろう材と合金し
た際に高い熱伝導率を有する放熱層が形成されているこ
とを特徴とする。第２の発明は、請求項１記載の半導体
レーザ装置において、前記ろう材は、Ｓｎ、ＰｂＳｎの
うちのいずれかであり、前記放熱層は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃ
ｕのうちのいずれかであることを特徴とする。第３の発
明は、請求項１又は２記載の半導体レーザ装置におい
て、前記放熱層の厚さは、５μｍ乃至３０μｍの範囲で
あることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態の半導体レーザ
装置について図１乃至図３を用いて説明する。図１は、
本発明の実施形態の半導体レーザ装置を示す図である。
図２は、本発明の実施形態の半導体レーザ装置の熱流解
析シミュレーション結果を示す図である。図３は、従来
の半導体レーザ装置の熱流解析シミュレーション結果を
示す図である。従来技術と同一構成には同一符号を用い
て、その詳細な説明を省略する。図１に示すように、本
発明の半導体レーザ装置１は、従来の半導体レーザ装置
の代わりにＡｌＧａＩｎＰからなる半導体レーザ素子３
のｐ型電極６上にＳｎろう材７と合金化した際に高い熱
伝導率を有する放熱層７を形成されたものである。
装置について図１乃至図３を用いて説明する。図１は、
本発明の実施形態の半導体レーザ装置を示す図である。
図２は、本発明の実施形態の半導体レーザ装置の熱流解
析シミュレーション結果を示す図である。図３は、従来
の半導体レーザ装置の熱流解析シミュレーション結果を
示す図である。従来技術と同一構成には同一符号を用い
て、その詳細な説明を省略する。図１に示すように、本
発明の半導体レーザ装置１は、従来の半導体レーザ装置
の代わりにＡｌＧａＩｎＰからなる半導体レーザ素子３
のｐ型電極６上にＳｎろう材７と合金化した際に高い熱
伝導率を有する放熱層７を形成されたものである。
【０００８】本発明の半導体レーザ装置１は、以下のよ
うにして作製する。半導体レーザ素子３のＡｕＢｅから
なるｐ型電極６上にＡｕからなる放熱層７を形成し、予
めヒートシンク２上に形成されたＳｎろう材８に放熱層
７を対向させて、半導体レーザ素子３を載置した後、加
熱処理を行って、放熱層７とＳｎろう材８との間に合金
層を形成することによって固着されている。ｎ型電極５
上に放熱層７を形成した場合も同様である。
うにして作製する。半導体レーザ素子３のＡｕＢｅから
なるｐ型電極６上にＡｕからなる放熱層７を形成し、予
めヒートシンク２上に形成されたＳｎろう材８に放熱層
７を対向させて、半導体レーザ素子３を載置した後、加
熱処理を行って、放熱層７とＳｎろう材８との間に合金
層を形成することによって固着されている。ｎ型電極５
上に放熱層７を形成した場合も同様である。
【０００９】前記合金層は、放熱層７のＡｕとＳｎろう
材８のＳｎとからなるＡｕＳｎ合金であるので、熱伝導
率は高く、放熱性が高い。なお、ｐ型電極６のＡｕＢｅ
と放熱層７のＡｕとの間に形成される合金はＡｕＢｅで
あるので、熱伝導率は高く、放熱性が高い。また、ｎ型
電極５上に放熱層７を形成した場合にも、同様にＡｕＳ
ｎ合金となるので同様に熱伝導率は高い。前記と同様
に、ｎ型電極５のＡｕＧｅと放熱層７のＡｕとの間に形
成される合金もＡｕＧｅであるので、熱伝導率は高く、
放熱性が高い。
材８のＳｎとからなるＡｕＳｎ合金であるので、熱伝導
率は高く、放熱性が高い。なお、ｐ型電極６のＡｕＢｅ
と放熱層７のＡｕとの間に形成される合金はＡｕＢｅで
あるので、熱伝導率は高く、放熱性が高い。また、ｎ型
電極５上に放熱層７を形成した場合にも、同様にＡｕＳ
ｎ合金となるので同様に熱伝導率は高い。前記と同様
に、ｎ型電極５のＡｕＧｅと放熱層７のＡｕとの間に形
成される合金もＡｕＧｅであるので、熱伝導率は高く、
放熱性が高い。
【００１０】次に、本発明の半導体レーザ装置１の放熱
性を調べるため、従来の半導体レーザ装置９と比較する
熱流解析シミュレーションを行った。この際、放熱層７
の厚さは、５μｍ乃至３０μｍの範囲にした。その結果
を図２及び図３に示す。図２に示すように、本発明の半
導体レーザ装置１では、半導体レーザ素子３から発生し
た熱が放熱層７を介してヒートシンク２全体に広がっ
て、良好に放熱されることがわかる。これに対して、図
３に示すように、従来の半導体レーザ装置９では、半導
体レーザ素子３から発生した熱がヒートシンク２の一部
にしか放熱されず、不十分な放熱となっている。ここ
で、放熱層７の厚さ範囲は、５μｍ以下では熱広がりが
悪くなり、３０μｍ以上では、厚さ分布が悪く又、材料
費が高くなるので、５μｍ乃至３０μｍが好適である。
性を調べるため、従来の半導体レーザ装置９と比較する
熱流解析シミュレーションを行った。この際、放熱層７
の厚さは、５μｍ乃至３０μｍの範囲にした。その結果
を図２及び図３に示す。図２に示すように、本発明の半
導体レーザ装置１では、半導体レーザ素子３から発生し
た熱が放熱層７を介してヒートシンク２全体に広がっ
て、良好に放熱されることがわかる。これに対して、図
３に示すように、従来の半導体レーザ装置９では、半導
体レーザ素子３から発生した熱がヒートシンク２の一部
にしか放熱されず、不十分な放熱となっている。ここ
で、放熱層７の厚さ範囲は、５μｍ以下では熱広がりが
悪くなり、３０μｍ以上では、厚さ分布が悪く又、材料
費が高くなるので、５μｍ乃至３０μｍが好適である。
【００１１】更に、本発明の半導体レーザ装置１の熱抵
抗、発振閾値及び温度上昇について従来の半導体レーザ
装置９と比較して調べた。この結果、従来の半導体レー
ザ装置９では、熱抵抗は６０Ｋ／Ｗ、発振閾値は５５ｍ
Ａであるのに対して、本発明の半導体レーザ装置１で
は、熱抵抗は２５Ｋ／Ｗ、発振閾値は５０ｍＡであっ
た。このように本発明の半導体レーザ装置１では、熱抵
抗及び発振閾値共に大幅に改善された。これに伴い、本
発明の半導体レーザ装置１から発生する熱は、従来の半
導体レーザ装置９に比較し、７℃以上も低く抑えること
ができた。この結果、半導体レーザ素子３の結晶へのダ
メージが低減されるため、半導体レーザ装置１の信頼性
が向上させることができる。
抗、発振閾値及び温度上昇について従来の半導体レーザ
装置９と比較して調べた。この結果、従来の半導体レー
ザ装置９では、熱抵抗は６０Ｋ／Ｗ、発振閾値は５５ｍ
Ａであるのに対して、本発明の半導体レーザ装置１で
は、熱抵抗は２５Ｋ／Ｗ、発振閾値は５０ｍＡであっ
た。このように本発明の半導体レーザ装置１では、熱抵
抗及び発振閾値共に大幅に改善された。これに伴い、本
発明の半導体レーザ装置１から発生する熱は、従来の半
導体レーザ装置９に比較し、７℃以上も低く抑えること
ができた。この結果、半導体レーザ素子３の結晶へのダ
メージが低減されるため、半導体レーザ装置１の信頼性
が向上させることができる。
【００１２】以上のように、半導体レーザ素子３のｐ型
電極６又はｎ型電極上にＳｎろう材７と合金化した際に
高い熱伝導率を有する放熱層７が形成されているので、
半導体レーザ素子３から発生する熱を効率良くヒートシ
ンク２に放熱でき、信頼性の高い半導体レーザ装置１を
得ることができる。
電極６又はｎ型電極上にＳｎろう材７と合金化した際に
高い熱伝導率を有する放熱層７が形成されているので、
半導体レーザ素子３から発生する熱を効率良くヒートシ
ンク２に放熱でき、信頼性の高い半導体レーザ装置１を
得ることができる。
【００１３】本発明の実施形態では、放熱層７としてＡ
ｕを用いたが、熱伝導率が高いＡｇ、Ｃｕを用いても同
様な効果が得られる。また、放熱層７上にＭｏ、Ｔｉ、
Ｃｒ等の高融点金属を形成した後、予めヒートシンク７
上に形成されたＳｎろう材８上にこの高融点金属側を対
向させて、半導体レーザ素子３をシートシンク２上に接
着しても同様な効果が得られる。更に、Ｓｎろう材８の
代わりにＰｂＳｎろう材が用いられた場合にも同様な効
果が得られる。
ｕを用いたが、熱伝導率が高いＡｇ、Ｃｕを用いても同
様な効果が得られる。また、放熱層７上にＭｏ、Ｔｉ、
Ｃｒ等の高融点金属を形成した後、予めヒートシンク７
上に形成されたＳｎろう材８上にこの高融点金属側を対
向させて、半導体レーザ素子３をシートシンク２上に接
着しても同様な効果が得られる。更に、Ｓｎろう材８の
代わりにＰｂＳｎろう材が用いられた場合にも同様な効
果が得られる。
【００１４】
【発明の効果】本発明の半導体レーザ装置によれば、ヒ
ートシンクと、両側面に一対の電極を有する半導体レー
ザ素子を前記一対の電極のいずれか一方と合金化するろ
う材を介して、前記ヒートシンク上に固着してなる半導
体レーザ装置において、前記一対の電極の少なくとも一
方に、前記ろう材と合金した際に高い熱伝導率を有する
放熱層が形成されているので、前記半導体レーザ素子か
ら発生する熱を効率良く前記ヒートシンクに放熱でき、
信頼性の高い半導体レーザ装置を得ることができる。
ートシンクと、両側面に一対の電極を有する半導体レー
ザ素子を前記一対の電極のいずれか一方と合金化するろ
う材を介して、前記ヒートシンク上に固着してなる半導
体レーザ装置において、前記一対の電極の少なくとも一
方に、前記ろう材と合金した際に高い熱伝導率を有する
放熱層が形成されているので、前記半導体レーザ素子か
ら発生する熱を効率良く前記ヒートシンクに放熱でき、
信頼性の高い半導体レーザ装置を得ることができる。
【図１】本発明の実施形態の半導体レーザ装置を示す図
である。
である。
【図２】本発明の実施形態の半導体レーザ装置の熱流解
析シミュレーション結果を示す図である。
析シミュレーション結果を示す図である。
【図３】従来の半導体レーザ装置の熱流解析シミュレー
ション結果を示す図である。
ション結果を示す図である。
【図４】従来の半導体レーザ装置を示す図である。
１…半導体レーザ装置、２…ヒートシンク、３…半導体
レーザ素子、４…半導体レーザ基板、５…ｎ型電極、６
…ｐ型電極、７…放熱層、８…Ｓｎろう材
レーザ素子、４…半導体レーザ基板、５…ｎ型電極、６
…ｐ型電極、７…放熱層、８…Ｓｎろう材
Claims (3)
- 【請求項１】ヒートシンクと、両側面に一対の電極を有
する半導体レーザ素子を前記一対の電極のいずれか一方
と合金化するろう材を介して、前記ヒートシンク上に固
着してなる半導体レーザ装置において、 前記一対の電極の少なくとも一方に、前記ろう材と合金
した際に高い熱伝導率を有する放熱層が形成されている
ことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】前記ろう材は、Ｓｎ、ＰｂＳｎのうちのい
ずれかであり、前記放熱層は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕのうち
のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の半導
体レーザ装置。 - 【請求項３】前記放熱層の厚さは、５μｍ乃至３０μｍ
の範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の半
導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30655499A JP2001127372A (ja) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30655499A JP2001127372A (ja) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001127372A true JP2001127372A (ja) | 2001-05-11 |
Family
ID=17958455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30655499A Pending JP2001127372A (ja) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001127372A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6479325B2 (en) * | 1999-12-07 | 2002-11-12 | Sony Corporation | Method of stacking semiconductor laser devices in a sub-mount and heatsink |
| WO2014013910A1 (ja) | 2012-07-19 | 2014-01-23 | 住友建機株式会社 | ショベル |
-
1999
- 1999-10-28 JP JP30655499A patent/JP2001127372A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6479325B2 (en) * | 1999-12-07 | 2002-11-12 | Sony Corporation | Method of stacking semiconductor laser devices in a sub-mount and heatsink |
| US6720581B2 (en) * | 1999-12-07 | 2004-04-13 | Sony Corporation | Mounting plate for a laser chip in a semiconductor laser device |
| WO2014013910A1 (ja) | 2012-07-19 | 2014-01-23 | 住友建機株式会社 | ショベル |
| US9540792B2 (en) | 2012-07-19 | 2017-01-10 | Sumitomo(S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. | Shovel connectable with an information terminal |
| EP3825471A1 (en) | 2012-07-19 | 2021-05-26 | Sumitomo (S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. | Shovel with multifunctional portable information device |
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