JP2002009385A - 大出力ダイオードレーザバーの接触方法、並びに、熱的に副次的な機能を有する電気的な接触部を備えた大出力ダイオードレーザバー・接触部・装置 - Google Patents

大出力ダイオードレーザバーの接触方法、並びに、熱的に副次的な機能を有する電気的な接触部を備えた大出力ダイオードレーザバー・接触部・装置

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JP2002009385A JP2001106010A JP2001106010A JP2002009385A JP 2002009385 A JP2002009385 A JP 2002009385A JP 2001106010 A JP2001106010 A JP 2001106010A JP 2001106010 A JP2001106010 A JP 2001106010A JP 2002009385 A JP2002009385 A JP 2002009385A
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シュレーダー マティアス
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Dirk Lorenzen
ロレンツェン ディルク
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＨＤＢと、熱的に副次的に機能する電気的な
接触部との材料拘束的な接続のための接合方法を創作す
る。更に、熱的に副次的に機能する電気的な接触部を備
えたＨＤＢ・接触部・装置を、接合領域を用いて創作す
る。 【解決手段】 接合方法においては、接触部（２）とＨ
ＤＢ（１）を、接着要素（３ｂ）を含む接合材料（３
ａ）を用いることにより接合すること。ＨＤＢ・接触部
・装置においては、接合領域（３）が、接着要素（３
ｂ）を有する接合材料（３ａ）を含むこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大出力ダイオード
レーザバーの接触方法（コンタクト方法）、並びに、熱
的に副次的に機能する電気的な接触部（コンタクト）を
備えた大出力ダイオードレーザバー・接触部・装置（大
出力ダイオードレーザバーと接触部とを有する装置）に
関する。
【０００２】
【従来の技術】大出力ダイオードレーザバー（ＨＤＢ H
ochlestungsdiodenlaserbarren）とは、光学的に基本的
に互いに依存しないで稼動可能であり且つ大きな光出力
を有する少なくとも２つの半導体レーザ放出体に基づく
半導体レーザ構成要素である。この半導体レーザ構成要
素の平均的な光ライン出力密度は構成要素幅で１Watt/m
mを超過し、その光出力は構成要素毎に１０Watt cwであ
る。半導体レーザ共振器の反射面はファセットと呼ば
れ、鏡面化または非鏡面化され得る。典型的にＨＤＢ
は、１０μｍまたは１００μｍという僅かな厚さを有す
るドーピングされた半導体基板から成り、この半導体基
板上にはｐｎ接合がエピタキシャルに成長されている。
ＨＤＢは、２つの電極、即ちアノードとカソードを有
し、これらの電極は、ＨＤＢにおいて基板側並びにエピ
タクシー側に配置されている。エピタクシー側にて放出
体毎に電気的に分離されている電極の実施は、個々の放
出体の個別稼動を可能にする。ＨＤＢの電極は、金属被
覆部を支持することが可能で、または金属被覆させない
ことも可能である。
【０００３】ＨＤＢは、その稼動のために電気接触され
る必要がある。ＨＢＤと接続される接触部は、様々な機
能を担うことが可能である。これらの機能としては次の
ものが挙げられる。即ち、ＨＤＢへの電力供給、ＨＤＢ
の熱放散、並びにＨＤＢの機械的な固定である。接触部
とＨＤＢとの間の接続が材料拘束的な接続（即ち、接続
された構成部材間の力の伝達が接続に関与する材料によ
り直接的に成される接続）であると、接触部はＨＤＢの
ための機能を特に良好に満たすことができる。
【０００４】以下の記載では、空間的に互いに離間され
ていて且つ同様の電気極性を有する複数の接触体の集団
も、ＨＤＢのための電気的な接触部として理解される。
この意味において、例えば、ＨＤＢのカソードにおける
電気的なボンディングワイヤの列により、唯一の電気的
な（ｎ）接触部が形成される。同様に、例えば、ＨＤＢ
のアノードにおけるエピタクシー側のＨＤＢの接触のた
めに且つ放出体の個別の稼動のために設けられていてセ
ラミックス上に配置されている導電トラックの列によ
り、唯一の電気的な（ｐ）接触部が形成する。つまり、
ＨＤＢのための電気的な接触部は、多数の機械的な接触
部から構成され得る。
【０００５】大出力ダイオードレーザ（ＨＤＬ Hochlei
stungsdiodenlaser）は、ＨＤＢのアノードにおける電
気的に正の（ｐ）接触部、並びにＨＤＢのカソードにお
ける電気的に負の（ｎ）接触部と材料拘束的に接続され
ているＨＤＢとして理解される。ＨＤＬのＨＤＢは、定
義したように正に２つの電気的な接触部、即ち、正の接
触部と負の接触部を有し、これらの接触部は、エピタク
シー側、並びに基板側にてＨＤＢに固定されている。
【０００６】ＨＤＬの稼動において、光出力の他にＨＤ
Ｂは、特に、ＨＤＢのエピタクシー側面付近に設けられ
ているＨＤＢの放出体のｐｎ接合領域にて、相当量の熱
（損失）出力を行う。ＨＤＢの電気的な接触部は追加的
に熱的な機能を担い、ＨＤＢでは前記接触部を介してＨ
ＤＢの熱出力が放散される。ＨＤＬの両方の電気的な接
触部が同様の熱抵抗を有する場合、熱的な出力（熱）
は、エピタクシー側の接触部を介して、基板側を介する
よりも多く放散される。
【０００７】熱的に重要な機能を有する電気的な接触部
とは、ＨＤＢ用電気接触部にして、連続波稼動時（ｃｗ
稼動時）にＨＤＢにて発生される熱出力の１／３以上を
当該接触部を介して放散する接触部として定義される。
【０００８】熱的に副次的な機能を有する電気的な接触
部とは、ＨＤＢ用電気接触部にして、ｃｗ稼動時にＨＤ
Ｂにて発生される熱出力の最大限で１／３を当該接触部
を介して放散する接触部として定義される。
【０００９】前記の定義に基づき、ｃｗモードで稼動さ
れるＨＤＢは、熱的に重要な機能を有する少なくとも１
つの電気的な接触部を必要とする。パルスモードの稼動
では、時間に関して平均化された熱出力がパルスにおけ
る熱的なピーク出力値の２／３を超過しない限りは、前
記の定義に基づき、両方の電気的な接触部を、熱的に副
次的に機能する電気的な接触部とすることが可能であ
る。
【００１０】熱的に重要な機能を有する電気的な接触部
のための１例として、金属被覆されたダイヤモンド体が
挙げられ、このダイヤモンド体にはＨＤＢがエピタクシ
ー側で広い面に渡ってロウ付け（鑞付け）され、稼動中
には、ＨＤＢにて生成された熱の９０％が前記ダイヤモ
ンド体を介して放散される。
【００１１】熱的に副次的に機能する電気的な接触部の
ための１例として、ボンディングワイヤの列が挙げら
れ、このボンディングワイヤの列は、基板側にて金属被
覆されたＨＤＢの電極に対してボンディングされ、ｃｗ
稼動時には、ＨＤＢにて生成された熱の１％が前記ボン
ディングワイヤを介して放散される。
【００１２】熱的に副次的な機能を有する電気的な接触
部のための他の例として、銅タングステン基板が挙げら
れ、この銅タングステン基板にはＨＤＢがエピタクシー
側でロウ付けされ、時間平均にて３５％の占有率を有す
るパルス稼動時には、ＨＤＢにて生成されたパルスピー
ク熱出力の３１．５％、またはＨＤＢにて生成された熱
出力の時間平均で９０％が前記銅タングステン基板を介
して放散される。
【００１３】ＨＤＢと電気的な接触部の材料拘束的な接
続部は、両方の接続パートナー間にて多少なりとも明確
に示される接合領域（接合ゾーン）を含む。ＨＤＢと電
気的な接触部との間の材料拘束的な接続は、材料拘束的
な接続プロセス、即ち接合方法による接合プロセスにて
行われる。接合プロセスは、追加的な接合材料を使用す
ることにより行われる。
【００１４】接合プロセスは、接合パートナーを互いに
接触させること、または追加的な接合材料を用いて接合
パートナーを接触させることにより開始される。また、
接合プロセスは、材料拘束的な接続の達成により終了
し、その製造にて意図された機能は、材料拘束的な接続
の特性を満たすものである。これらの特性として次のも
のが挙げられる。即ち、適切な電導性、適切な熱伝導
性、並びに機械的安定度である。
【００１５】従来技術による、熱的に副次的に機能する
電気的な接触部とＨＤＢを接続するための接合方法は、
ボンディング並びにロウ付けである。
【００１６】従来技術による、熱的に副次的に機能する
電気的な接触部とＨＤＢとを有する装置は、電気的な接
触部とＨＤＢとの間に接合領域を有し、この接合領域
は、ボンディング溶接接合またはロウ接合として実施さ
れている。ロウ付けの場合にはＨＤＢと電気的な接触部
との間の接合領域が追加的な接合材料、即ち、ロウによ
り形成されるのに対して、ボンディングの場合には接合
領域が追加的な接合材料を必要としないことにより、接
合方法に応じてそれらの接合領域が区別される。
【００１７】ボンディングにおいて、例えば１つの又は
複数のボンディングワイヤである電気的な接触部は、超
音波、圧力、及び／または熱の局部的な作用により、Ｈ
ＤＢの金属被覆部を介してこのＨＤＢと接続される。こ
の場合、ボンディングプロセスにて局部的に発生する機
械的な力は、ＨＤＢに過度の負荷を与え、ＨＤＢを損傷
してしまうことがある。ボンディングワイヤの直径が僅
かなため、並びにＨＤＬの稼動中に生じる電流の強さが
大きいために、ＨＤＢは多数のボンディングワイヤと接
続される必要があり、これらのボンディングワイヤは順
次的なものとしてのみ取り付けられる。更に、ボンディ
ングワイヤとＨＤＢを接触させる場合の短所として、Ｈ
ＤＢへの不均一な電流入力を相殺するためにＨＤＢに特
に厚い金属被覆部を設けなければならないことが挙げら
れる。更に、ワイヤボンディングプロセスは、より多く
の空間をＨＤＢを超えて必要とする。このことは、接続
プロセスの柔軟性にとってもシステム内におけるＨＬＤ
の集積性にとっても不利である。
【００１８】ロウ付けにおいて、ＨＤＢの金属被覆部
と、金属性の又は金属被覆された電気的な接触部との間
における材料拘束的な接続は、ロウ材料を利用すること
により達成される。この接続は、ロウ材料と、ＨＤＢの
金属被覆部の材料並びに電気的な接触部の材料との間の
拡散プロセスに基づいている。この拡散プロセスは、ロ
ウの融解温度または金属・ロウ・共融混合物の融解温度
にて、金属並びにロウを接触させることにより直接的に
開始される。
【００１９】ロウ付けプロセスにおける短所として、必
要とされる熱作用、並びにその結果が挙げられる。両方
の接合パートナー、即ちＨＤＢと電気的な接触部は、通
常は異なる熱膨張係数を有する。室温ないしは稼動温度
へのロウ接合の固化温度以下の冷却により、ＨＤＢには
機械的な緊張が施され、この緊張はＨＤＢの寿命にとっ
て不利な結果をもたらす。特に、広い面を有する接触部
とＨＤＢをロウ付け接続する場合には、大きな機械的緊
張が生じる。また、緊張を低減する軟ロウは電気移動
（エレクトロミグレーション）の傾向にあり、この電気
移動は、十分なＨＤＢの寿命には同様に有害なものであ
る。
【００２０】耐電気移動性の硬ロウ、並びにＨＤＢ素材
と類似する膨張係数を有する電気的な接触部を使用する
ことは、可能とされる電気的な接触部の選択を極めて制
限し、更には、ＨＤＢにとって有害である極めて高いロ
ウ付け温度を必要とする。
【００２１】ロウ付け以前に接合パートナーの１つにロ
ウを塗布することは、技術的に手間がかかり、通常は、
電気的な接触部のスパッタリング、蒸着、電着を介して
行われる。
【００２２】更に本質的な短所として、接合パートナー
間の確実なロウ付け接続を提供するために、全てのロウ
付けプロセスが、ロウ材料用の還元剤として溶剤または
成形ガスの使用を必要とすることが挙げられる。しか
し、これらの化学剤は、それらの化学的な攻撃性によ
り、ＨＤＢの敏感なファセットを損傷してしまう。従っ
て、接合プロセスにて追加的に使用されるガス状または
液体状の物質を使用しないようにすることが極めて望ま
れる。
【００２３】更に、ロウ付けプロセスは、ワイヤボンデ
ィングプロセスと同様に、接合パートナーの金属被覆
部、特にＨＤＢの金属被覆部を必要とする。このこと
は、ＨＤＢ製造において手間のかかる追加的なプロセス
を意味することになる。
【００２４】ロウ付け接続の基本的な長所、即ち、熱を
発生する接合パートナーが熱を放散する接合パートナー
に対して良好に熱接続することは、熱的に副次的に機能
する電気的な接触部とＨＤＢを接続する場合には余り意
味を成さない。
【００２５】ロウ付け接続の短所を総括すると次のよう
になる。ロウ付け接続は、ＨＤＢにおける機械的な緊張
に関して有害な結果を常に導いてしまう。機械的な緊張
が少なくて済む場合には、接続としては電気移動が構成
されやすくなってしまう。空洞が少なく且つ長期間に渡
って安定性をもたらすロウ付けのためにロウ材料用の還
元剤の使用は不可避であり、このことは、ファセットに
とっては危険なことである。
【００２６】従来技術による、ＨＤＢ並びに熱的に副次
的に機能する電気的な接触部のための接合方法における
一般的な短所として、接触部とＨＤＢとの間の材料拘束
的な接続のための接合プロセスがＨＤＢの金属被覆部に
おける構造変化を引き起こしてしまうことが挙げられ、
この構造変化は、方法に起因して、ＨＤＢを有害な機械
的緊張にさらし、場合によっては、ガス状または液体状
の化学的な補助物質の使用を必要とし、これらの補助物
質の有害な影響からＨＤＢは十分には保護され得ない。
【００２７】従来技術による、熱的に副次的に機能する
電気的な接触部を有する材料拘束的なＨＤＢ・接触部・
装置（ＨＤＢと接触部とを有する装置）の接合領域にお
ける短所として、接合パートナーの接合領域、即ちＨＤ
Ｂと接触部の接合領域がそれらの性状により接続部の製
造においてＨＤＢを有害な機械的緊張にさらしてしま
う、ないしはＨＤＢのファセットを有害な化学的影響に
さらしてしまうことが挙げられる。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ＨＤ
Ｂと、熱的に副次的に機能する電気的な接触部との材料
拘束的な接続のための接合方法を創作するであり、この
方法では、従来の材料拘束的な接続の短所、並びに従来
の材料拘束的な接続プロセスの不利な影響が回避され
る。
【００２９】同時に、本発明の課題は、熱的に副次的に
機能する電気的な接触部を備えたＨＤＢ・接触部・装置
を、接合領域を用いて創作することにあり、この装置で
は、熱的に副次的に機能する電気的な接触部を備えたＨ
ＤＢ・接触部・装置における従来の接合領域の短所が回
避される。
【００３０】
【課題を解決するための手段】本発明に従って、方法に
関する前記課題は、接着要素を使用することにより、Ｈ
ＤＢと、熱的に副次的に機能する電気的な接触部とを接
着プロセスにて互いに接続する接合方法により解決され
る。
【００３１】本発明に従って、装置に関する前記課題
は、熱的に副次的に機能する電気的な接触部を備えてい
て、接着要素を有する接合材料が接合領域に含まれてい
るＨＤＢ・接触部・装置により解決される。
【００３２】接触部とＨＤＢとの接着性接続という本発
明による解決策の長所として、接合領域の機械的緊張が
少なくて済むということが挙げられる。接着性接続プロ
セスは、接合材料の接着要素を用いて接合パートナーを
接触させることにより開始される。この接合プロセス
は、接続の機能を満たすために必要な接合領域の各特性
が達成されることにより終了する。この接合プロセスは
室温で行われ得て、それにより、レーザのために機械的
な緊張を伴うことなくプロセスが経過される。更に、こ
の接合プロセスはレーザの稼動温度で行われ得て、それ
により、レーザのために機械的な緊張を伴わない稼動が
可能となる。
【００３３】前記接合プロセスは、接合プロセスの加速
及び／または接合領域の特性改善（即ち、接合プロセス
の加速、または接合領域の特性改善、または接合プロセ
スの加速及び接合領域の特性改善）を達成するために、
高められた温度でも行われ得る。この場合の前提条件
は、接着要素を含む接合材料が、引き続く冷却時にて、
接合領域の十分な厚さによる可塑性の特性によって、降
伏プロセスにより接合パートナー間に発生される熱機械
的な緊張を僅かに留めるということである。
【００３４】接合材料が接着要素の他に電導性素材、例
えば金属性の添加素材を含むと有利であり、この金属性
の添加素材は、接触部とＨＤＢとの間の電気的な接続を
改善する。
【００３５】可能な添加素材の特性において、良好な熱
伝導性は重要ではないことが先ず挙げられ、それは、接
合すべき電気的な接触部が熱的に副次的な意味だけを成
すからである。
【００３６】それに対して、接合材料が接着要素の他に
別の構成要素を含まないと所定の場合には有利である。
それにより、極めて薄い接合領域が達成され、この接合
領域は、非金属性の接着要素の使用時にも、例えば、接
合領域の厚さが接合パートナーの表面の粗さの範囲内に
位置する場合に、電気的な接触部とＨＤＢとの間の良好
な電導性接続を達成する。
【００３７】この場合、接着性接続の有利な実施形態で
は、ＨＤＢにおけるロウ付け可能な例えば金のような金
属被覆部、並びに接触部におけるロウ付け可能な金属被
覆部を省略することができ、これは、接着要素が前記金
属被覆部を必ずしも必要としないからである。ロウ付け
では通例の拡散空乏層も、同様に、接着要素の種類並び
に接着性接合材料の添加素材の種類に応じて無くすこと
ができる。
【００３８】接着要素を有する接合材料は、ロウ蒸着や
ボンディングのための機械のように技術的に手間のかか
る機械を必要とすることなく、簡単な装置を用いて比較
的問題なく接合パートナーに直接的に塗布され得る。
【００３９】ＨＤＢと、熱的に副次的に機能する電気的
な接触部とを接続するために、接着要素を有する接合材
料を使用することは、特に、接着性接続を容易にする本
質的なファクタが、ＨＤＢと電気的な接触部の実状、並
びにＨＤＬの稼動のために必要な条件から得られるため
に可能である。
【００４０】接着要素を含む接合材料は、多くの場合、
ロウ材料よりも明らかに小さな熱伝導性を有するが、Ｈ
ＤＢと、熱的に副次的に機能する電気的な接触部とを接
続するために、接着要素を含む接合材料を使用すること
において、特記すべき熱出力が移行される必要はなく、
それにより、良好な熱伝導性が与えられる必要もない。
【００４１】接着要素を含む接合材料は、電導性添加素
材を追加したとしても、多くの場合、相当に小さい導電
率を有するが、ＨＤＢアノードまたはＨＤＢカソードと
電気的な接触部との間における広い面に渡る平行接合面
を使用することにより、接合領域は広く拡張されてい
て、更にこの接合領域の厚さは極めて小さく、即ち１０
０μｍ以下に保たれる。それにより、接合領域の電気抵
抗も僅かである。
【００４２】接着要素を含む接合材料は、多くの場合、
ほぼ１００℃という相当に低いガラス転移温度を有し、
それにより、比較的高い温度では使用できない。接着要
素を含む接合領域では、その僅かな電気抵抗にも係ら
ず、ＨＤＬの稼動電流が高いために、数百ミリワットか
ら数ワットまでの熱出力が生成され得て、この熱出力
は、接合領域を過熱してしまう危険を含んでいる。ま
た、多量に熱を発生し且つ極端に温度に敏感な電子光学
構成要素としてのＨＤＢは、同様に高温にさらされては
ならない。この理由から、ＨＤＢは、ｃｗ稼動時に、熱
的に重要な機能を有する電気的な接触部を介して１つの
側面により良好に冷却される。熱的に副次的に機能する
電気的な接触部に対して、接着要素を含む接合領域が設
けられている側面、即ち熱的に重要な機能を有する電気
的な接触部の反対側も、ＨＤＢ基板がその面に関して極
めて薄いために良好に冷却される。ＨＤＢの稼動温度
は、多くの場合、明らかに１００℃以下、典型的にはほ
ぼ５０〜７０℃である。接合領域は、ＨＤＢにて生成さ
れる全熱量のほんの一部分だけを生成する。この理由か
ら、接着要素を含む接合領域は、稼動時に、最大に見積
もってもＨＤＢの熱源よりも熱いということはない。
【００４３】接着要素を含む接合材料は、多くの場合、
吸湿性である。同様に湿気に敏感なＨＤＢは、湿潤化、
特に低温における湿潤化から保護される必要がある。そ
のためにＨＤＬは、多くの場合、乾式または気密の密閉
ケーシング内に組み込まれる。ＨＤＢのためのこの乾燥
環境は、接着要素を含む接合領域も保護する。
【００４４】
【発明の実施の形態】次に、４つの実施形態を用いて、
本発明による接合方法、並びに本発明によるＨＤＢ・接
触部・装置を説明する。
【００４５】図１による第１実施形態では、ＨＤＢ
（１）を備えたＨＤＬ（６）が示されていて、前記ＨＤ
Ｂ（１）は、ほぼ１００μｍの薄さのｎ形ＧａＡｓ基板
を有し、このｎ形ＧａＡｓ基板には、ｐ形ＧａＡｓ閉鎖
層と共に形成され且つレーザ放出体（１ａ）のためのｐ
ｎ接合機能を有する３元または４元の半導体へテロ構造
体がエピタキシャルに形成されている。基板（ｎ）側の
表面はＨＤＢのカソード（１ｂ）であり、エピタクシー
（ｐ）側の表面はアノード（１ｃ）である。カソード
（１ｂ）は金属被覆部（１ｄ）を、アノード（１ｃ）は
金属被覆部（１ｅ）を支持する。ＨＤＢ（１）は、ロウ
（５ａ）を用いて「ｐ−ｓｉｄｅ−ｄｏｗｎ」でロウ接
合部（５）を介して吸熱体（４）にロウ付けされてい
て、この吸熱体（４）は、熱的に重要な機能を有する電
気的なｐ接触部を意味する。ほぼ５０μｍの厚さの銅か
ら成る金属フィルム（２）は、ＨＤＢ（１）の熱的に副
次的な重要性を有するｎ側の電気的な接触部を意味す
る。
【００４６】ＨＤＢ（１）のｎ側の金属被覆部（１ｄ）
には、接着要素を含む接合材料（３ａ）として、電導性
の接着剤（３ｂ）が塗布されている。両方の接合パート
ナー、即ちＨＤＢ（１）と金属フィルム（２）とは、Ｈ
ＤＢ（１）上に塗布されている接合材料（３ａ）に対し
て金属フィルム（２）を押し付けることにより、接合材
料（３ａ）を手段として室温にて互いに接触される。こ
の場合、接合領域（３）の厚さは、ほぼ２０μｍに調節
される。接合プロセスは、それぞれの要素がほぼ１００
℃という高められた温度にて保管されることにより継続
される。この場合、接着剤（３ｂ）の硬化が行われ、こ
の硬化により、接合パートナーが材料拘束的に接続され
る。接合プロセスの終了後のＨＤＬ（６）の冷却におい
て、ＨＤＢ（１）と比べると薄い金属フォイル、並びに
十分に厚く且つ可塑性の接着隙間の接合領域（３）に基
づいて、有害な熱機械的な緊張がＨＤＢ（１）に伝達さ
れることはない。
【００４７】この第１実施形態の有利な変形例として、
ＨＤＢ（１）の金属被覆部（１ｄ、１ｅ）を使用しない
変形例が挙げられる。
【００４８】第１実施形態のｎ接触部のための有利な変
形例として、図２に見て取れるように、溝または穴の形
式の凹部（２ｃ）または開口部（２ｂ）を金属フィルム
（２）に設けることが挙げられ、これらの開口部（２
ｂ）または凹部（２ｃ）により、余分な接合材料が受容
され得る。それにより、配量の不正確性にも係らず、接
合材料がＨＤＢのファセットに溢れ出すことなく、適切
な薄さの接着接合が達成される。相並んだ複数の開口部
（２ｂ）は、接触タグ（２ａ）を有するｎ接触部を形成
し、また、この接触タグ（２ａ）は金属フィルム（２）
の柔軟性を向上させる。
【００４９】更に第１実施形態の有利な変形例が図３に
示されていて、そこでは、必ずしも電導性ではない接着
剤（３ｂ）の他にほぼ１０μｍから最大で２０μｍの大
きさの小さな銀粒子（３ｃ）から成る金属性の添加素材
を追加的に含んでいる接合材料（３ａ）が接合領域
（３）に使用されている。この追加により、接合領域
（３）の電気抵抗が低下される。接合領域（３）の厚さ
は、接触パートナーの両方の接合面を互いに押し付ける
ことにより、接着剤の中で一番大きな銀粒子に制限され
て、ほぼ２０μｍに調節される。
【００５０】第１実施形態の他の有利な変形例が図４に
示されていて、そこでは、１０μｍ〜２０μｍの大きさ
の銀粒子（３ｃ）の代わりに、５μｍ以下の大きさの銀
粒子（３ｄ）だけが同様の接合領域の厚さにて使用され
ている。それにより、接合領域の厚さ（２０μｍ）が粒
子の大きさ（５μｍ）よりも明らかに大きい場合には、
ＨＤＢに対する銀粒子の押付圧力の部分的な突出が回避
される。
【００５１】図５による第２実施形態では、アドレス可
能な放出体（１ａ）を有するＨＤＢ（１）を備えたＨＤ
Ｌ（６）が示されていて、前記ＨＤＢ（１）は、ほぼ１
００μｍの薄さのｎ形ＧａＡｓ基板を有し、このｎ形Ｇ
ａＡｓ基板には、ｐ形ＧａＡｓ閉鎖層と共に形成され且
つレーザ放出体（１ａ）のためのｐｎ接合機能を有する
３元または４元の半導体へテロ構造体がエピタキシャル
に形成されている。基板（ｎ）側の表面はＨＤＢのカソ
ード（１ｂ）であり、エピタクシー（ｐ）側の表面はア
ノード（１ｃ）である。カソード（１ｂ）は金属被覆部
（１ｄ）を、アノード（１ｃ）は各放出体のための金属
被覆部（１ｅ）を支持する。ＨＤＢ（１）は、基板側に
て、ロウ（５ａ）を用いて「ｐ−ｓｉｄｅ−ｕｐ」でロ
ウ接合部（５）を介して吸熱体（４）にロウ付けされて
いて、この吸熱体（４）は、熱的に重要な機能を有する
電気的なｎ接触部を意味する。ほぼ２０μｍの高さの層
厚の金から成る各放出体用導電トラック（２ａ）を有す
る酸化アルミニウム・セラミックス・基板（２ｂ）は、
ＨＤＢ（１）の熱的に副次的な重要性を有するｐ側の電
気的な接触部（２）を意味する。
【００５２】ＨＤＢ（１）のｐ側の金属被覆部（１ｅ）
には、接着要素を含む接合材料（３ａ）として、電気的
に絶縁伝導性の接着剤（３ｂ）が塗布されている。両方
の接合パートナー、即ち金属被覆されたセラミックス
（２）とＨＤＢ（１）とは、ＨＤＢ（１）の金属被覆部
（１ｅ）と導電トラック（２ａ）のそれぞれの表面の粗
さに制限されて導電トラック（２ａ）がＨＤＢ（１）の
金属被覆部（１ｅ）に触れることにより、接合材料（３
ａ）を抑圧することによって室温にて互いに接触され
る。両方の金属部の間にて、接合領域の厚さは、表面の
粗さの範囲内に位置する。導電トラック（２ａ）間（放
出体（１ａ）間）にて、接合領域の厚さは、ほぼ導電ト
ラック（２ａ）の厚さ（２０μｍ）を有する。接着剤
（３ｂ）の硬化は室温にて行われ、接合パートナーが材
料拘束的に接続される。高められた温度による硬化にお
いても、接合プロセス終了後のＨＤＬ（６）の冷却にお
いて、基板の酸化アルミニウムがＧａＡｓに類似する膨
張係数値を有するので、有害な緊張がＨＤＢ（１）に伝
達されることはない。
【００５３】第２実施形態の有利な変形例では、導電ト
ラック（２ａ）とアノード金属被覆部（１ｅ）との間の
接合領域における電気的な移行が改善され得る。この変
形例は図６に示されていて、そこでは、ほぼ１０μｍの
大きさの小さな銀粒子（３ｃ）から成る金属性の添加素
材が、接合材料（３ａ）の電気的に絶縁性の接着剤（３
ｂ）に精緻に分配されて追加されている。導電トラック
（２ａ）とアノード金属被覆部（１ｅ）との間の接合領
域の厚さが銀粒子の大きさに調節され且つそのようにし
て銀粒子が両方の接合パートナーと接触される場合に、
前記の追加により、導電トラック（２ａ）とアノード金
属被覆部（１ｅ）との間の接合領域における電気抵抗が
低下される。導電トラック（２ａ）間において銀粒子
は、導電トラック（２ａ）間にて特記すべき電流が流れ
得ないように互いに離れて配置されている。それによ
り、放出体（１ａ）の個々の駆動性が保証されている。
接着性接合のこの方法は、異方性の電導性接着と呼ばれ
ている。
【００５４】図７による第３実施形態では、１Ｈｚの反
復周波数にて１ｍｓのパルスを用いたパルス稼動のため
に設けられ且つほぼ１００μｍの薄さのｎ形ＧａＡｓ基
板を有する２つのＨＤＢ（１、１’）を備えたＨＤＬ
（６）が示されていて、前記ｎ形ＧａＡｓ基板には、ｐ
形ＧａＡｓ閉鎖層と共に形成され且つレーザ放出体（１
ａ、１ａ’）のためのｐｎ接合機能を有する３元または
４元の半導体へテロ構造体がエピタキシャルに形成され
ている。基板（ｎ）側の表面はＨＤＢのカソード（１
ｂ、１ｂ’）であり、エピタクシー（ｐ）側の表面はア
ノード（１ｃ、１ｃ’）を表す。カソード（１ｂ、１
ｂ’）は金属被覆部（１ｄ、１ｄ’）を、アノード（１
ｃ、１ｃ’）は金属被覆部（１ｅ、１ｅ’）を支持す
る。
【００５５】銅製支持体（４）は、第１ＨＤＢ（１）の
ために熱的に副次的に機能する電気的なｐ接触部として
用いられ、接合材料（３ａ）の層を有し、この接合材料
（３ａ）は、接着剤（３ｂ）の他に、２μｍよりも小さ
な大きさの金から成る電導性粒子（３ｃ）を含む。第１
ＨＤＢ（１）並びに第２ＨＤＢ（１’）のカソード金属
被覆部（１ｄ、１ｄ’）には、同量の接合材料（３
ａ’、３ａ”）が設けられている。第１ＨＤＢ（１）
は、ｐ側にて銅製支持体（４）の接合材料（３ａ）の層
に対して押し付けられ、第２ＨＤＢ（１’）は、第１Ｈ
ＤＢ（１）のために熱的に副次的に機能するｎ接触部で
あり、ｐ側で第１ＨＤＢ（１）のカソード金属被覆部
（１ｄ）における接合材料（３ａ’）の層に対して押し
付けられる。第１ＨＤＢ（１）は、同時に、第２ＨＤＢ
（１’）のために熱的に副次的に機能するｐ接触部であ
る。第２銅製支持体（４’）は、第２ＨＤＢ（１’）の
ために熱的に副次的に機能するｎ接触部であり、第２Ｈ
ＤＢ（１’）のカソード金属被覆部（１ｄ’）における
接合材料（３ａ”）の層に対して押し付けられる。接着
剤（３ｂ）の硬化は室温にて行われ、全ての４つの接合
パートナーは材料拘束的に接続される。全ての場合に
て、３つの接合領域（３、３’、３”）の厚さは、２μ
ｍ〜４μｍに調節される。
【００５６】第３実施形態の有利な構成では、他のＨＤ
Ｂ、即ち２つよりも多いＨＤＢがＨＤＢスタックとして
使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気的なｎ接触部、ＨＤＢ、及び両者を互いに
結合させ且つ接着要素を含む接合領域を有する、本発明
によるＨＤＬの装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】第１実施形態の電気的なｎ接触部の有利な実施
形態を示す図である。
【図３】第１実施形態において、接着要素を含む接合領
域における第１の有利な実施形態を示す図である。
【図４】第１実施形態において、接着要素を含む接合領
域における第２の有利な実施形態を示す図である。
【図５】電気的なｐ接触部、ＨＤＢ、及び両者を互いに
結合させ且つ接着要素を含む接合領域を有し、アドレス
可能な放出体を備えた本発明によるＨＤＬの装置の第２
実施形態を示す図である。
【図６】第２実施形態において、接着要素を含む接合領
域の有利な実施形態を示す図である。
【図７】２つのＨＤＢを備え且つパルシングで稼動すべ
き本発明によるＨＤＬの装置の第３実施形態を示す図で
あり、このＨＤＬの装置は、第１ＨＤＢとして実施され
ている電気的な接触部、第２ＨＤＢ、及び両者を互いに
結合させ且つ接着要素を含む接合領域を有する。
【符号の説明】
１、１’ ＨＤＢ（大出力ダイオードレーザバー） １ａ、１ａ’ レーザ放出体 １ｂ、１ｂ’ ＨＤＢのカソード １ｃ、１ｃ’ ＨＤＢのアノード １ｄ、１ｄ’ カソードの金属被覆部 １ｅ、１ｅ’ アノードの金属被覆部 ２ （図１〜４） 金属フィルム ２ａ（図２） 金属フィルムの接触タグ ２ｂ（図２） 金属フィルムの開口部 ２ｃ（図２） 金属フィルムの凹部 ２ （図５、６） ｐ側の電気的な接触部 ２ａ（図５、６） 導電トラック ２ｂ（図５、６） 酸化アルミニウム・セラミックス・
基板 ３、３’、３” 接合領域 ３ａ、３ａ’、３ａ” 接合材料 ３ｂ 接着剤 ３ｃ 電導性粒子 ３ｄ 電導性粒子 ４（図１、５） 吸熱体 ４、４’（図７） 銅製支持体 ５ ロウ接合部 ５ａ ロウ ６ ＨＤＬ（大出力ダイオードレーザ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディルク ロレンツェン ドイツ連邦共和国 デー・07743 イェー ナ アム シュタイガー ９ Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BB01 BB21 BC05 5F044 LL07 LL09 LL11 5F073 CA11 CB02 EA28 FA21 FA27

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱的に副次的に機能する電気的な接触部
    （２）を大出力ダイオードレーザバー（ＨＤＢ、１）に
    接合するための方法において、接着要素（３ｂ）を含む
    接合材料（３ａ）を用いて、接触部（２）とＨＤＢ
    （１）を接合することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】接合材料（３ａ）の接着要素（３ｂ）が、
    非金属性であることを特徴とする、請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】接合材料（３ａ）が、接着要素（３ｂ）の
    他に電導性素材（３ｃ、３ｄ）を含むことを特徴とす
    る、請求項１〜２のいずれか一項に記載の方法。
  4. 【請求項４】接合材料（３ａ）が、その機能特性を、接
    着要素（３ｂ）のための硬化（キュアリング）プロセス
    後に獲得することを特徴とする、請求項１〜３のいずれ
    か一項に記載の方法。
  5. 【請求項５】大出力ダイオードレーザバー（ＨＤＢ、
    １）、熱的に副次的に機能する電気的な接触部（２）、
    及びＨＤＢ（１）と接触部（２）との間の接合領域
    （３）を有する大出力ダイオードレーザバー・接触部・
    装置において、接合領域（３）が、接着要素（３ｂ）を
    有する接合材料（３ａ）を含むことを特徴とする大出力
    ダイオードレーザバー・接触部・装置。
  6. 【請求項６】ＨＤＢ（１）が、少なくとも１つの電導性
    の層（１ｄ）を有することを特徴とする、請求項５に記
    載の大出力ダイオードレーザバー・接触部・装置。
  7. 【請求項７】電気的な接触部（２）が、ＨＤＢ（１）の
    ための基板側の電気的な接触部であることを特徴とす
    る、請求項５〜６のいずれか一項に記載の大出力ダイオ
    ードレーザバー・接触部・装置。
  8. 【請求項８】電気的な接触部（２）が、１００μｍ以下
    の厚さの金属フィルムであることを特徴とする、請求項
    ７に記載の大出力ダイオードレーザバー・接触部・装
    置。
  9. 【請求項９】金属フィルム（２）が、接触タグ（２
    ａ）、開口部（２ｂ）、及び溝部または穴部（２ｃ）を
    有することを特徴とする、請求項８に記載の大出力ダイ
    オードレーザバー・接触部・装置。
  10. 【請求項１０】電気的な接触部（２）が、第２ＨＤＢで
    あることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に
    記載の大出力ダイオードレーザバー・接触部・装置。
  11. 【請求項１１】電気的な接触部（２）が、ＨＤＢ（１）
    における各放出体（１ａ）のための電気的に別個の導電
    トラックを有するエピタクシー側の電気的な接触部であ
    ることを特徴とする、請求項５〜６のいずれか一項に記
    載の大出力ダイオードレーザバー・接触部・装置。
  12. 【請求項１２】接合領域（３）が、異方電導性であるこ
    とを特徴とする、請求項１１に記載の大出力ダイオード
    レーザバー・接触部・装置。
  13. 【請求項１３】接合領域（３）が、１００μｍ以下の層
    厚を有することを特徴とする、請求項５〜１２のいずれ
    か一項に記載の大出力ダイオードレーザバー・接触部・
    装置。
  14. 【請求項１４】大出力ダイオードレーザ（ＨＤＬ、６）
    であって、この大出力ダイオードレーザ（ＨＤＬ、６）
    が、大出力ダイオードレーザバー（ＨＤＢ、１）、２つ
    の電気的な接触部（２、４）、及びこれらの接触部
    （２、４）とＨＤＢ（１）との間の接合領域（３、５）
    を有し、前記接触部（２、４）のうちの少なくとも１つ
    の接触部（２）が熱的に副次的に機能する前記大出力ダ
    イオードレーザ（ＨＤＬ、６）において、熱的に副次的
    に機能する電気的な接触部（２）とＨＤＢ（１）との間
    における接合領域（３）が、接着要素（３ｂ）を有する
    接合材料（３ａ）を含むことを特徴とする大出力ダイオ
    ードレーザ。
  15. 【請求項１５】ＨＤＢ（１）、熱的に副次的に機能する
    ２つの電気的な接触部（２、２’）、及びこれらの接触
    部（２、２’）とＨＤＢ（１）との間の接合領域（３、
    ３’）を有する大出力ダイオードレーザ（ＨＤＬ、６）
    において、接合領域（３、３’）が、接着要素（３ｂ、
    ３ｂ’）を有する接合材料（３ａ、３ａ’）を含むこと
    を特徴とする大出力ダイオードレーザ。
  16. 【請求項１６】互いに材料拘束的に接続する少なくとも
    ２つの大出力ダイオードレーザバー（１、１’）、及び
    これらの大出力ダイオードレーザバー（１、１’）間の
    接合領域（３）を有する大出力ダイオードレーザスタッ
    ク（７）において、接合領域（３）が、接着要素（３
    ｂ）を有する接合材料（３ａ）を含むことを特徴とする
    大出力ダイオードレーザスタック。
  17. 【請求項１７】接着要素を含む接合材料（３ａ）を有す
    る接合領域（３）が、第１ＨＤＢ（１）のカソードと第
    ２ＨＤＢ（１’）のアノードとの間に設けられているこ
    とを特徴とする、請求項１６に記載の大出力ダイオード
    レーザスタック。
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