JP2003110181A - 半導体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体レーザ装置およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＡＭタイプの半導体レーザ装置との互換性
を保ちながら、熱放散特性を維持または向上させる。ま
た、部材価格の低減と工数の短縮化とを図る。 【解決手段】 円盤状部１１とこの円盤状部１１の中央
部に形成された柱状体１２とからなる支持体１と、この
支持体１に一体に取り付けられる１組のリード２（２
１，２２，２３）と、柱状体１２の基準面１２ａに取り
付けられる半導体レーザ素子３と、この半導体レーザ素
子３とリード２３とを電気的に接続するワイヤー４とを
備えた半導体レーザ装置において、支持体１の円盤状部
１１に１組のリード２を挿通可能な開口部１１１が形成
され、１組のリード２がこの開口部１１１を挿通されて
適正位置に配置されるとともに、開口部１１１に固定用
の樹脂ブロック３１が挿入されることにより、１組のリ
ード２が支持体１と一体に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）を用いた電子部品のパッケージ構造とその製造方法
に関するものであり、特に光ディスクシステム、例えば
コンパクトディスクやディジタルビデオディスクにおい
て使用される光ピックアップに組み込まれる半導体レー
ザ装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体レーザ装置については、Ｃ
ＡＮタイプの金属ステムを用いたハーメチックシール方
式の気密タイプが主流となっている。また、半導体レー
ザ装置は、通常、コンパクトディスクやディジタルビデ
オディスク向けの光ピックアップ用の用途向けとして、
φ５．６ｍｍやφ９ｍｍといった規格形状のＣＡＮタイ
プステムが用いられている。これらの基本的な構造を図
４に示す。
【０００３】すなわち、円盤形状のステム５１の中央部
に半円柱状のチップ取付部５２を形成するとともに、こ
のチップ取付部５２の近傍のステム５１に、リード５
５，５６を挿通するための開口部５３，５３を形成して
いる。そして、それぞれの開口部５３，５３にリード５
５，５６を挿通し、ステム５１との間の絶縁を保つため
に、その開口部周辺に低融点ガラス５４を充填して、リ
ード５５，５６をステム５１に固定している。
【０００４】一方、チップ取付部５２の基準面（取付
面）５２ａに半導体レーザ素子５７を取り付け、半導体
レーザ素子５７と一方のリード５６とをワイヤー５８に
より接続している。
【０００５】そして、この状態で、円筒形状のキャップ
部５９をステム５１上に載置固定することにより、図４
（ｂ）に示すＣＡＮステムタイプの半導体レーザ装置が
作製される。
【０００６】キャップ部５９には、気密特性および特定
の波長の透過率を上げるために、レーザの出射窓部分５
９ａにＡＲコーティングしたガラス材５９１が低融点ガ
ラスなどで接着されている。
【０００７】因みに、このＣＡＮステムタイプの半導体
レーザ装置に属するものとして、特開２０００−７７７
９２号公報に記載されている半導体レーザユニットが挙
げられる。
【０００８】また、最近では、主にコンパクトディスク
再生用途向けに、リードフレームと樹脂とを一体成型し
た「フレームレーザ」と呼ばれる低価格なオープンパッ
ケージ構造の半導体レーザ装置が出現してきている。図
５は、このオープンパッケージ構造の半導体レーザ装置
の基本的な構造を示している。
【０００９】すなわち、３本１組のリード６１，６２，
６３を、タイバー６０によって複数組連結してリードフ
レームとなし、このように連結された各組のリード６１
〜６３と、ハウジングとなる樹脂部材６４とを一体成型
する。この後、中央に位置しているリード６２の先端に
形成されたチップ取付面６２ａに半導体レーザ素子６５
を取り付け、この半導体レーザ素子６５と一方の側方リ
ード６３とをワイヤー６６により電気的に接続し、最後
にタイバー６０部分を切断することにより、オープンパ
ッケージ構造の半導体レーザ装置が作製される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の金属ステムを用
いたＣＡＮタイプのハーメチック構造のパッケージで
は、金属ステム５１とキャップと呼ばれる金属のカバー
（キャップ部５９）とが用いられていることから部品点
数が多く、また、キャップ部５９には、気密特性および
特定の波長の透過率を上げるために、レーザの出射窓部
分５９ａにＡＲコーティングしだガラス材５９１が低融
点ガラスなどで接着されていることが一般であるため、
このことが部材のコスト低減のネックになっているとい
った問題があった。
【００１１】また、ステム５１においては、リード５
５，５６の取り付けに際して、ステム５１との絶縁性を
保つ必要があるため、低融点ガラスを介在させて気密特
性を維持しながらリード５５，５６の保持を実現してい
る。このことより、ステム５１は単体での供給を余儀な
くされ、連結した状態で効率的に組み立てていく工程を
実現することができないといった問題があった。
【００１２】一方、このようなＣＡＮタイプのレーザパ
ッケージの問題点を解決するため、上記したように「フ
レームパッケージ」と呼ばれるリードフレームと樹脂ハ
ウジングとを一体成型した構造のレーザパッケージが開
発されている。
【００１３】しかしながら、ＣＡＮタイプパッケージで
は金属のステム部分に半導体レーザ素子を搭載するため
あまり問題とならなかった熱放散の特性が、「フレーム
レーザ」では悪化するという問題が内在し、熱特性の悪
いレーザチップ（半導体レーザ素子）や発熱の大きい高
出力のレーザチップの搭載ができないといった問題があ
った。また、「フレームレーザ」がその生産性と価格を
擾先して誕生したという背景もあり、業界標準的な形状
が定まっておらず、ユーザ側で使いこなすために、ピッ
クアップのハウジングの形状変更を余儀なくされるとい
った問題もあった。
【００１４】本発明はかかる問題点を解決すべく創案さ
れたもので、その目的は、ＣＡＮタイプの半導体レーザ
装置とのコンパチビリティを保ちながら、熱放散特性を
維持または向上させることのできる半導体レーザ装置お
よびその製造方法を提供することにある。また、他の目
的は、リードの多連化ができることで、部材価格の低減
が図れ、連結した状態での工程投入により工数の短縮化
が図れ、結果としてアセンブリコストも低減できる半導
体レーザ装置およびその製造方法を提供することにあ
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、基部と、前記基部に設けられた搭載部とからなる
導電性支持体と、前記搭載部に搭載された半導体レーザ
素子と、前記支持体に一体的に取り付けられた１組のリ
ードとを備えた半導体レーザ装置において、前記基部
は、少なくとも１つの貫通する開口部を有し、前記１組
のリードは、前記支持体に電気的・機械的に接続される
少なくとも第１のリードと、前記支持体に電気的に接続
されない少なくとも１つの第２のリードとを含み、前記
少なくとも１つの貫通する開口部には、少なくとも前記
第２のリードが挿入されると共に樹脂ブロックが充填さ
れており、前記樹脂ブロックによって開口部に挿入され
たリードが前記支持体に一体的に固定されていることを
特徴とする。
【００１６】樹脂ブロックの材料としては、液晶ポリマ
ー樹脂やＰＰＳ等一般的な電子部品用樹脂を使用するこ
とができる。
【００１７】前記支持体は絶縁性および熱放散性の良好
な材料で形成するのが望ましく、たとえば、銅系合金の
コバールや安価な鉄系の金属、アルミ、真鍮等を使用す
ることができる。また、前記１組のリードはリードフレ
ームによって提供され得る。
【００１８】このような特徴を有する本発明によれば、
半導体レーザ素子は支持体の搭載部に搭載されるので、
従来のＣＡＮタイプパッケージと同様の熱放散特性を維
持することができ、高出力のレーザチップを搭載するこ
とができる。また、前記基部は円盤状に形成でき、搭載
部は柱状に形成できる。つまり、本発明は、支持体がＣ
ＡＮパッケージステムとコンパチブルな形状をとること
を可能にする。したがって、本発明の半導体レーザ装置
のパッケージを採用するに際して、ユーザはピックアッ
プハウジングに関する設計変更を最小限にとどめること
が可能となる。
【００１９】さらに、少なくとも第２のリードを樹脂ブ
ロックによって支持体に一体的に固定する構造は、リー
ドとしてリードフレームを使用することが可能であるた
め、装置の組み立てを効率化して低コストに装置を製造
することが可能になる。
【００２０】一実施形態では、前記搭載部の基準面と、
前記第２のリードの少なくとも前記基準面と同じ側に位
置している面とを除いて、前記搭載部および前記第２の
リードの全体が絶縁体により被覆されている。この絶縁
体は、前記樹脂ブロックの材料と同じ樹脂材料で形成で
きる。
【００２１】この実施形態によれば、支持体の形状に関
し、従来のＣＡＮタイプではキャップを被せる必要があ
ったため、レーザチップ（半導体レーザ素子）搭載部分
の立ち上げブロックの構造と大きさに制約があったが、
本発明ではキャップが不要であるため、樹脂部材のモー
ルド構造によっては外形一杯まで支持体の搭載部のサイ
ズを大きくすることが可能となり、結果として、ＣＡＮ
タイプの半導体レーザ装置よりも熱放散特性を向上させ
ることが可能となる。さらに、キャップが不要となるこ
とから、低コストを実現することが可能となる。
【００２２】一実施形態では、前記基部は前記貫通する
開口部を１つだけ有しており、この１つの開口部に前記
１組のリードが挿入されており、この１組のリードが前
記樹脂ブロックによって支持体に一体的に固定されてい
る。この場合、前記第１のリードは、溶接等によって、
前記支持体に機械的・電気的に接続できる。また、従来
のＣＡＮステムタイプの半導体レーザ装置に比べて、開
口部をかなり大きくできるので、この開口部は、プレス
加工で容易に形成できる。さらに、１組のリードを一括
して樹脂ブロックによって支持体に固定するので、組み
立て時間を短縮化できる。
【００２３】前記第１のリードは、前記樹脂ブロック内
に完全に埋設されるのが好ましい。
【００２４】ところで、前記基部がφ５．６ｍｍ程度の
比較的大きな寸法の支持体の場合には問題ないが、支持
体寸法が小さくなってくると、たとえば外形サイズがφ
３．０ｍｍ以下程度になってくると、板厚との関係もあ
るが、通常放熱と基準面精度の確保から１ｍｍ程度の厚
みを確保した場合、リードを貫入するための貫通穴をプ
レス加工で開ける事が困難となってくる。
【００２５】また、リードと支持体との接合に関して
は、小さい開口部での接合となり、レーザーによる溶接
手法等の狭い領域での接合をねらえる手法においても、
照射角度が浅くなり、接合が困難となってくる。
【００２６】さらに、支持体とリードとの接合を溶接に
よる半導体レーザ装置では、製造装置が大がかりとな
り、また溶接によるリードと支持体との溶融部分の大き
さのコントロールが難しいため、特にデバイスの大きさ
が小さくなってくると、溶接部近傍の形状寸法精度確保
が困難となってくる。また、溶接時の熱で、金属中に含
まれるカーボン成分がこげて煤となり製品に付着し、見
栄えおよびワイヤボンディング性能を損なう要因となり
うる。
【００２７】そこで、このような不都合を解消すべく、
一実施形態では、前記１組のリードと前記支持体とを、
線膨張係数が略同じ材料で形成している。このようにす
ることにより、リードと支持体とを溶接により接合する
方法以外に、圧入やかしめという方法を採用することが
可能となる。
【００２８】例えば、前記基部は前記第１のリードが圧
入される穴をさらに備えており、前記第１のリードをこ
の穴に圧入することで、第１のリードを前記支持体に電
気的かつ機械的に接続することができる。あるいは、前
記基部は、前記第１のリードが挿通される穴をさらに備
えており、この穴に挿入された第１のリードを半導体レ
ーザ素子側の端部をつぶしてかしめることで、第１のリ
ードを前記支持体に電気的かつ機械的に接続してもよ
い。
【００２９】リードと支持体とを接合する方法として、
溶接以外に圧入やかしめという方法を採用することで熱
的なプロセスを用いずにリードと支持体とを接合するこ
とが可能となる。このことで、溶接による材料変形や煤
による汚染を防止することが可能となる。
【００３０】圧入およびかしめという方法をとる場合、
リードと支持体との材質を、線膨張係数が略同じものを
採用することで、温度変化によらず接合部の強度を維持
することが可能となる。また、挿入リードの頭部をつぶ
すことで接続を図るかしめの場合、リードの引き抜き強
度に関しては、圧入の場合よりも、強固に接続できるの
と、貫入穴径を少し大きくとることができる。
【００３１】一実施形態では、前記樹脂ブロックが充填
されている開口部は、この開口部が前記基部を貫通する
方向と略直交する方向に開放されている。このように開
口部を開放することにより、支持体のプレス加工プロセ
スを平易なものにし、リードと支持体との接合方式につ
いての選択自由度が高くできる。この結果、装置の小型
化を進めることができる。
【００３２】前記開口部の幅は、中心部分よりも開放部
分の方が狭いのが好ましい。こうすることにより、リー
ドとリードを保持する樹脂ブロックが支持体から分離・
脱落する危険性を回避できる。
【００３３】一実施形態において、半導体レーザ装置
は、前記半導体レーザ素子からの出射光が半導体レーザ
素子に戻るのを防止する手段を備えている。
【００３４】一例において、前記出射光が半導体レーザ
素子に戻るのを防止する手段は、前記樹脂ブロックまた
は前記搭載部を被覆する絶縁体の、前記半導体レーザ素
子からの出射光が直接当たる部分に設けたテーパ面であ
る。
【００３５】また、一実施形態において、前記半導体レ
ーザ素子からの出射光の蹴られを防止するために、前記
搭載部のレーザ素子搭載面の、前記レーザ素子からの光
が外部に射出する側の端部の少なくとも一部が、例えば
テーパー面あるいは段差面を形成するように、切除され
ている。つまり、この実施形態では、ビームの放射形状
に合わせてレーザ素子搭載面の一部（レーザビームが外
部に出射する側）を欠落させた形状としているのであ
る。レーザ素子搭載面がこのような形状を取らない場
合、実際の使用に際しては、レーザ素子の搭載位置と搭
載面の形状の関係から、出射されたビームが搭載面のエ
ッジで蹴られ、ビーム形状の対称性が損なわれる可能性
がある。しかし、この例の場合には、素子搭載面のレー
ザビームが外部に出射する側の部分を欠落させたことに
より、ビームの放射形状の蹴られの問題を回避できる。
【００３６】また、本発明の半導体レーザ装置の製造方
法は、基部と前記基部に設けられた搭載部とを有する導
電性支持体と、前記搭載部に搭載される半導体レーザ素
子と、前記支持体に一体的に取り付けられる１組のリー
ドとを備えた半導体レーザ装置の製造方法において、前
記支持体の基部に形成された開口部に、タイバーにより
連結された前記１組のリードを挿通する工程と、挿通し
た１組のリードの少なくとも１本と前記支持体とを溶接
することにより、１組のリードと支持体とを固定する工
程と、固定された支持体と１組のリードとを絶縁体材料
で一体成型することにより、前記搭載部の基準面と、前
記１組のリードの少なくとも前記基準面と同じ側に位置
している面とを除いて、前記搭載部および前記１組のリ
ードの全体を、前記開口部も含めて絶縁体材料により被
覆する工程と、を含むことを特徴とする。
【００３７】ここで、固定された支持体と１組のリード
とを絶縁体材料で一体成型する前記工程は、インサート
成型法により樹脂と一体化する工程とすることができ
る。また、１組のリードの少なくとも１本のリードと前
記支持体とを溶接する前記工程は、レーザ溶接、電気溶
接、または超音波溶接のいずれかとすることができる。
【００３８】本発明の別の半導体レーザ装置の製造方法
は、基部と前記基部に設けられた搭載部とからなる導電
性支持体と、前記搭載部に搭載された半導体レーザ素子
と、前記支持体に一体的に取り付けられた１組のリード
とを備えた半導体レーザ装置の製造方法において、タイ
バーにより連結された前記１組のリードの少なくとも１
本を、前記支持体の基部に形成された対応する穴に圧入
することにより、あるいは、前記支持体の基部に形成さ
れた対応する貫通穴に挿通し、該リードの先端をつぶし
てかしめることにより、該リードを前記支持体に接合す
ると共に、残りのリードを前記支持体の基部に形成され
た少なくとも１つの開口部に挿通する工程と、前記開口
部に挿通されたリードと支持体とを絶縁体材料で一体成
形することにより、前記搭載部の基準面と、前記開口部
に挿通されたリードの少なくとも前記基準面と同じ側に
位置している面とを除いて、前記搭載部および前記開口
部に挿通されたリードの全体を、前記開口部も含めて絶
縁体材料により被覆する工程とを備えたことを特徴とす
る。
【００３９】いずれの方法においても、リードを連結状
のフレームとして工程に投入することが可能となるた
め、レーザチップ搭載、配線といったアセンブリ工程の
タクトタイムの短縮、効率化を図ることができる。
【００４０】また、後者の方法においては、圧入または
かしめによってリードを支持体に接合しているので、溶
接の場合には生じ得る材料変形や煤による汚染といった
問題は生じない。
【００４１】一実施形態では、前記１組のリードがタイ
バーにより複数組連結されており、複数組のリードと複
数個の支持体とから、複数個の半導体レーザ装置を同時
に製造している。
【００４２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。 （第１実施形態）図１は、本発明の第１実施形態に係る
半導体レーザ装置の外観図、図２は縦断面図を示してい
る。
【００４３】この半導体レーザ装置は、円盤状の基部
（以下、「円盤状部」）１１とこの円盤状部１１の中央
部に形成された柱状の搭載部（以下、「柱状体」）１２
とからなる支持体１と、この支持体１に一体に取り付け
られる複数本（本実施形態では３本）が１組となったリ
ード２１，２２，２３（図では、これらのリードがタイ
バー２０で連結されたリードフレーム２状態で示してい
る。）と、柱状体１２の基準面１２ａに取り付けられる
半導体レーザ素子３と、この半導体レーザ素子３とリー
ド２３とを電気的に接続するワイヤー４とを備えてい
る。支持体１は鉄や銅、銅合金等の金属で形成されてい
る。
【００４４】支持体１の円盤状部１１には、柱状体１２
の周囲に１組のリード２１，２２，２３を挿通可能な開
口部１１１が形成されている。この開口部１１１は、柱
状体１２の左右両側が広い開口部となっており、柱状体
１２の基準面１２ａの前方が１組のリード２（２１，２
２，２３）を実質的に層通する細長の開口部となってい
る。１組のリード２（２１，２２，２３）は、この開口
部１１１を挿通されて、図１（ｂ）に示すように適正位
置に配置される。この後、開口部１１１に固定用の絶縁
性を有する樹脂ブロック３１が形成されることにより、
１組のリード２（２１，２２，２３）が支持体１に一体
に固定される。この実施形態では、樹脂材料として、液
晶ポリマーを使用しているが、ＰＰＳやポリカーボネー
トＰＢＴ等を使用することもできる。
【００４５】１組のリード２（２１，２２，２３）は、
横断面長方形状、すなわち本実施形態では短冊状に形成
されている。そして、柱状体１２の基準面１２ａと、円
板状部１１より上部に位置している左右のリード２１，
２３（第２のリード）の少なくとも基準面１２ａと同じ
側に位置している面２１ａ，２３ａとを除いて、柱状体
１２およびリード２１，２３の全体が絶縁体（本実施形
態では、樹脂部材）３２により被覆されている（図１
（ｃ）参照）。
【００４６】また、１組のリード２（２１，２２，２
３）のうち中央に位置しているリード２２（第１のリー
ド）は、支持体１の柱状体１２の基準面１２ａに電気的
に接続されている。接続方法としては、レーザ溶接、電
気溶接、超音波溶接などが好適である。このリード２２
は、樹脂ブロック３１によって完全に埋設されている。
【００４７】また、半導体レーザ素子３より出射される
光が、樹脂ブロック３１または柱状体１２の全体を被覆
している樹脂部材３２に直接当たる部分がテーパ面に形
成されている。すなわち、本実施形態では、樹脂ブロッ
ク３１によって埋設されている中央のリード２２の上部
に、テーパ面３３ａを有する楔型形状の第２の樹脂ブロ
ック（本実施形態では、樹脂ブロック）３３（図１
（ｃ）および図２参照）を設けている。
【００４８】これにより、半導体レーザ素子２から下方
に出射された光は、第２の樹脂ブロック３３のテーパ面
３３ａで角度を変えて反射される。これにより、反射光
が半導体レーザ素子３へ戻ることを確実に防止すること
ができる。つまり、反射光が半導体レーザ素子３へ戻る
ことによってレーザ発振を不安定化させることを防止す
ることができる。
【００４９】次に、上記構成の半導体レーザ装置の製造
方法について、図１および図３を参照して説明する。
【００５０】まず、支持体１の円盤状部１１に形成され
た開口部１１１に、タイバー２０により連結された１組
のリード２（２１，２２，２３）を下方から挿通する。
【００５１】次に、挿通した１組のリード２（２１，２
２，２３）のうち、中央部の１本のリード２２と支持体
１の柱状体１２の基準面１２ａとを溶接することによ
り、１組のリード２（２１，２２，２３）と支持体１と
を固定する。溶接方法は、上記したように、レーザ溶
接、電気溶接、超音波溶接などが好適に用いられる。
【００５２】次に、このようにして支持体１に固定した
１組のリード２（２１，２２，２３）を、図示しない樹
脂成型用金型に導入し、ハウジング部を樹脂モールドす
る。具体的には、支持体１の円板状部１１より上部にお
いて、柱状体１２の基準面１２ａと、左右のリード２
１，２３の少なくとも基準面１２ａと同じ側に位置して
いる面２１ａ，２３ａとを除いて、柱状体１２およびリ
ード２１，２３の全体を樹脂モールドする。この樹脂モ
ールドによって、開口部１１１に挿入される樹脂ブロッ
ク３１と、柱状体１２全体を被覆する樹脂部材３２が同
時に形成される。また、テーパ面３３ａを有する第２の
樹脂ブロック３３も同時に形成される。このときの樹脂
モールド法としては、インサート成型法を用いることが
できる。
【００５３】この後、柱状体１２の基準面１２ａに半導
体レーザ素子３を取り付け、この半導体レーザ素子３と
一方のリード２３とをワイヤボンディングすることによ
り、電気的な接続を行う。
【００５４】最後に、各リード２１，２２，２３を連結
しているタイバー２０を切除することにより、半導体レ
ーザ装置が完成する。
【００５５】なお、本発明では、図３に示すように、１
組のリード２１，２２，２３がタイバー２０により複数
組連結されたリードフレーム２と、複数個の支持体１，
１，・・・とから、複数個の半導体レーザ装置を同時に
製造することが可能である。 （第２実施形態）この第２実施形態は、支持体の外形サ
イズがφ３．０ｍｍ以下と小さい場合に好適なものであ
る。以下、第２実施形態を図６〜８を参照しながら説明
する。なお、図６〜８において、図１〜図３に示した部
分と同じまたは同様の部分には同じ参照番号を付し、詳
しい説明を省略する。
【００５６】図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は異なる４種類の
支持体１を用いた半導体レーザ装置（図中、Ｎｏ．１、
Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４で示す。）の製造工程を
示している。この実施形態でも、１組（３本）のリード
２１，２２，２３はリードフレーム２によって提供され
る。なお、図６（ａ）は、各支持体１１とリードフレー
ム２とが接合される前の状態を示す。図６（ｂ）は、各
支持体１１とリードフレーム２が接合されたときの状態
を示す。そして、図６（ｃ）は、各支持体とリードフレ
ーム２とが一体成形により樹脂に覆われた状態で、レー
ザチップを搭載しワイヤボンディングを施した状態を示
す。
【００５７】まず、Ｎｏ．１の場合について説明する。
Ｎｏ．１において、図６（ａ）に示すように、支持体１
は環状部１１と柱状体１２とからなる。支持体１は、導
電性および伝熱性を重視して金属で形成するのが一般的
であり、この実施形態でも金属を使用している。。支持
体１の金属材料とリードフレーム２したがってリード２
１，２２，２３の金属材料は、線膨張係数が略同じにな
るように選択されている。たとえば、支持体１の金属材
料とリードフレーム２したがってリード２１，２２，２
３の金属材料の組み合わせとしては、鉄（１．３５Ｅ−
０５）やコバール（銅系金属：約１．６３Ｅ−０５）が
ある。支持体１の材料としては、金属以外にも、セラミ
クス材料や、将来的には高熱伝導樹脂等も使用可能であ
る。なお、この支持体１の材料についての説明は、Ｎ
ｏ．２〜Ｎｏ．４すべてについて当てはまる。
【００５８】環状部１１には、柱状体１２の前方かつ両
側方にリード挿通用の矩形の開口部１１１ａが２つ形成
されるとともに、これら開口部１１１ａの真中にリード
圧入用の穴１１１ｂが形成されている。そして、図６
（ｂ）に示すように、２つの開口部１１１ａには両横の
リード（以下、「サイドリード」）２１、２３が挿通さ
れるとともに、穴１１１ｂには中央のリード（以下、
「センターリード」）２２が圧入される。なお、図６で
は、穴１１１ｂは貫通穴として示されているが、必ずし
も環状部１１を貫通している必要はない。センターリー
ド２２を穴１１１ｂに圧入することにより、このリード
が支持体１に接合される。リードと支持体の材料が略同
じ線膨張係数を有することから、温度変化に対しても接
続強度を維持できる信頼性の高い接続を実現できる。
【００５９】続いて、開口部１１１ａに充填される樹脂
ブロック３１と柱状体１２を被覆する樹脂部材３２とを
形成する。これらを形成する方法は第１実施形態での方
法と同様なので、説明を省略する。
【００６０】この後、柱状体１２の基準面１２ａに半導
体レーザ素子３を取り付け、この半導体レーザ素子３と
一方のサイドリード２３とをワイヤボンディングするこ
とにより、電気的な接続を行う。
【００６１】最後に、リード２１，２２，２３を連結し
ているタイバー２０を切除することにより、半導体レー
ザ装置が完成する。
【００６２】次に、Ｎｏ．２について、Ｎｏ．１と異な
る点のみを説明する。Ｎｏ．２における支持体１の環状
部１１には、圧入用の穴１１１ｂよりも若干大径のかし
め穴１１１ｃが形成されており、センターリード２２を
この穴１１１ｃに挿入し、その先端をつぶしてかしめる
ことにより、このリードを支持体１１に接合する。図６
（ｂ）における参照番号２２ａはつぶされたセンターリ
ードの先端部を示している。かしめによる接合は、圧入
による接合よりも、リードの引き抜き強度が大きくでき
る。また、圧入用の穴に比べて穴径を大きくできる。以
上の点以外はＮｏ．１と同じである。
【００６３】次に、Ｎｏ．３について、Ｎｏ．２と異な
る点のみを説明する。Ｎｏ．２における支持体１の環状
部１１に設けられたサイドリード挿通用の開口部１１１
ａは環状部１１を貫通する方向と略直交する方向におい
ては閉じているが、Ｎｏ．３における開口部１１１ｄ
は、環状部１１を貫通する方向と略直交する方向におい
て開放されている、つまり、環状部１１の外周側に開放
端を有する。このように開口部１１１ｄを環状部１１の
外周側に開放させることで、開口部形成のためのプレス
加工が平易となる。また、図面に明瞭に示すように、開
口部１１１ｄの幅は、中心部分よりも開放部分（外周部
分）の方が狭い。したがって、サイドリード２１、２３
とこれらのリードを保持する樹脂ブロック３１とがこの
開口部１１１ｄから抜け出て、支持体１１から分離する
のを防止できる。以上の点以外は、Ｎｏ．３の構成はＮ
ｏ．２と同じである。なお、穴１１１ｃに代えて穴１１
１ｂを使用してもよいことは言うまでもない。
【００６４】次に、Ｎｏ．４について、Ｎｏ．３と異な
る点のみを説明する。Ｎｏ．３では環状部は穴１１１ｃ
を１つと外周側が開放された開口部１１１ｄを２つ備え
て、それらに３本のリードを別々に挿入するようにして
いるが、Ｎｏ．４では、実施形態１同様、開口部１１１
ｄを１つだけ設け、１組のリード２１、２２、２３をこ
の開口部１１１ｄにまとめて挿入するようにしている。
但し、この開口部１１１ｄもＮｏ．３における開口部１
１１ｄ同様、外周側が開放された形状となっており、そ
の寸法は中心部分よりも開放部分の方が狭くなってい
る。Ｎｏ．４の場合、センターリードの支持体１１への
接合には、第１実施形態で説明した各種の溶接方法が採
用できる。
【００６５】ところで、図８（ａ）に示すように、素子
搭載面１２ａの高さによっては、搭載した素子３から出
射されるレーザビームＬの一部が搭載面１２ａのエッジ
部分によりケラれて（図中、ＬｖはレーザビームＬのう
ち、搭載面１２ａによりケラれた部分を表してい
る。）、本来は対称なビーム形状が損われることがあ
る。このような問題は、図８（ｂ）に示すように、搭載
面１２ａのエッジ部分を切除することで解消できる。
【００６６】図７は搭載面１２ａのエッジ部分を欠落さ
せた支持体１１１の具体例を示しており、（ａ）はリー
ドフレームが接合された状態、（ｂ）は半導体レーザ素
子つまりレーザチップを搭載してワイヤボンディングが
施された状態を示している。図には、３つの支持体を示
しているが、真中の支持体は、素子搭載面１２ａの端部
全体に段差面１２ｂを設けたもの、右の支持体は素子搭
載面１２ａの端部全体にテーパー面１２ｃを設けたもの
である。左の支持体は、レーザビームの蹴られ対策を施
していないもので、比較のために示している。図示した
ものは、段差面１２ｂもテーパー面１２ｃもエッジ全体
にわたって形成しているが、レーザビームＬが当たらな
いならば、エッジの一部だけに形成してもよく、また、
段差、テーパー以外の形状であってもよい。また、この
ようなレーザビームの蹴られ対策は、第１実施形態にお
いても採用できることは言うまでもない。
【００６７】さらに、第１実施形態に関連して説明した
テーパ面３３（レーザチップ３から出射されたレーザビ
ームがレーザチップ３に戻るのを防止する手段）を第２
実施形態の装置においても形成してよい。
【００６８】上述した第１および第２実施形態では３本
のリードを用いる場合を説明したが、リードが２本の場
合であっても、４本以上の場合であっても本発明は適用
可能である。
【００６９】また、上述した第１および第２実施形態で
は、１本のリードのみを支持体に接合する場合を説明し
たが、２本以上のリードを支持体に接合してもよい。
【００７０】また、上述した第１および第２実施形態で
は、支持体の形状は従来のＣＡＮパッケージステムとコ
ンパチブルな形状としたが、それ以外の形状にすること
も可能である。
【００７１】
【発明の効果】本発明の半導体レーザ装置は、基部と前
記基部に設けられた搭載部とからなる導電性支持体と、
前記搭載部に搭載された半導体レーザ素子と、前記支持
体に一体的に取り付けられた１組のリードとを備えた半
導体レーザ装置において、前記基部は、少なくとも１つ
の貫通する開口部を有し、前記１組のリードは、前記支
持体に電気的・機械的に接続される少なくとも第１のリ
ードと、前記支持体に電気的に接続されない少なくとも
１つの第２のリードとを含み、前記少なくとも１つの貫
通する開口部には、少なくとも前記第２のリードが挿入
されると共に樹脂ブロックが充填されており、前記樹脂
ブロックによって開口部に挿入されたリードが前記支持
体に一体的に固定された構成となっている。
【００７２】この構成によれば、半導体レーザ素子が支
持体の搭載部に搭載されるので、従来のＣＡＮタイプパ
ッケージと同様の熱放散特性を維持することができ、高
出力のレーザチップを搭載することができる。また、本
発明は、支持体がＣＡＮパッケージステムとコンパチブ
ルな形状をとることを可能にするので、本発明の半導体
レーザ装置のパッケージを採用するに際して、ユーザは
ピックアップハウジングに関する設計変更を最小限にと
どめることが可能となる。
【００７３】さらに、少なくとも第２のリードを樹脂ブ
ロックによって支持体に一体的に固定する構造は、リー
ドとしてリードフレームを使用することが可能であるた
め、装置の組み立てを効率化して低コストに装置を製造
することが可能になる。
【００７４】また、本発明の半導体レーザ装置によれ
ば、柱状体の基準面と、１組のリードの少なくとも基準
面と同じ側に位置している面とを除いて、柱状体および
１組のリードの全体が絶縁体である例えば樹脂部材によ
り被覆された構成となっている。すなわち、本発明では
キャップが不要であるため、樹脂部材のモールド構造に
よっては外形一杯まで支持体の柱状体のサイズを大きく
することが可能となり、結果として、ＣＡＮタイプの半
導体レーザ装置よりも熱放散特性を向上させることがで
きる。
【００７５】前記基部に前記貫通する開口部を１つだけ
設け、この１つの開口部に前記１組のリードを挿入して
樹脂ブロックによって支持体に一体的に固定する場合に
は、従来のＣＡＮステムタイプの半導体レーザ装置に比
べて、開口部をかなり大きくできるので、プレス加工で
容易に形成できる。さらに、１組のリードを一括して樹
脂ブロックによって支持体に固定するので、組み立て時
間を短縮化できる。
【００７６】さらに、１組のリードと支持体とを、線膨
張係数が略同じ材料で形成した場合には、リードの少な
くとも１本を、熱的なプロセスを用いない圧入あるいは
かしめといった方法で、支持体に固定することが可能に
なるので、装置の小形化に対応できる。
【００７７】また、前記樹脂ブロックが充填されている
開口部を、この開口部が前記基部を貫通する方向と略直
交する方向に開放させた場合には、基部の寸法が小さく
なっても、開口部を困難なくプレス加工で形成できる。
【００７８】また、本発明の半導体レーザ装置によれ
ば、半導体レーザ素子より出射される光が、リードを固
定する樹脂ブロック、または柱状体の全体を被覆する樹
脂部材に直接当たる部分をテーパ面に形成している。こ
れにより、反射光が半導体レーザ素子へ戻ることを確実
に防止することができる。つまり、反射光が半導体レー
ザ素子へ戻ることによってレーザ発振を不安定化させる
ことを確実に防止することができる。
【００７９】また、前記搭載部のレーザ素子搭載面の、
前記レーザ素子からの光が外部に射出する側の端部の少
なくとも一部を、例えばテーパー面あるいは段差面を形
成するように、切除した場合には、前記半導体レーザ素
子からの出射光の蹴られを防止できる。
【００８０】また、本発明の半導体レーザ装置の製造方
法は、基部と前記基部に設けられた搭載部とからなる導
電性支持体と、前記搭載部に搭載された半導体レーザ素
子と、前記支持体に一体的に取り付けられた１組のリー
ドとを備えた半導体レーザ装置の製造方法において、支
持体の円盤状部に形成された開口部に、タイバーにより
連結された１組のリードを挿通する工程と、挿通した１
組のリードの少なくとも１本のリードと支持体とを溶接
することにより、１組のリードと支持体とを固定する工
程と、固定された支持体と１組のリードとを樹脂で一体
成型することにより、柱状体の基準面と、１組のリード
の少なくとも基準面と同じ側に位置している面とを除い
て、柱状体および１組のリードの全体を、開口部も含め
て絶縁体材料である例えば樹脂部材により被覆する工程
と、を含む構成としている。すなわち、リードを連結状
のフレームとして工程に投入することが可能となるた
め、レーザチップ搭載、配線といったアセンブリ工程の
タクトタイムの短縮、効率化を図ることができる。
【００８１】本発明の別の半導体レーザ装置の製造方法
は、基部と前記基部に設けられた搭載部とからなる導電
性支持体と、前記搭載部に搭載された半導体レーザ素子
と、前記支持体に一体的に取り付けられた１組のリード
とを備えた半導体レーザ装置の製造方法において、タイ
バーにより連結された前記１組のリードの少なくとも１
本を、前記支持体の基部に形成された対応する穴に圧入
することにより、あるいは、前記支持体の基部に形成さ
れた対応する貫通穴に挿通し、該リードの先端をつぶし
てかしめることにより、該リードを前記支持体に接合す
ると共に、残りのリードを前記支持体の基部に形成され
た少なくとも１つの開口部に挿通する工程と、前記開口
部に挿通されたリードと支持体とを絶縁体材料で一体成
形することにより、前記搭載部の基準面と、前記開口部
に挿通されたリードの少なくとも前記基準面と同じ側に
位置している面とを除いて、前記搭載部および前記開口
部に挿通されたリードの全体を、前記開口部も含めて絶
縁体材料により被覆する工程とを備えた構成としてい
る。すなわち、この製造方法においても、リードを連結
状のフレームとして工程に投入することが可能となるた
め、レーザチップ搭載、配線といったアセンブリ工程の
タクトタイムの短縮、効率化を図ることができる。ま
た、本発明の方法では圧入またはかしめによってリード
を支持体に接合しているので、溶接の場合には生じ得る
材料変形や煤による汚染といった問題は生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ
装置の外観図を示しており、（ａ）は支持体と１組のリ
ードとを分離した状態、（ｂ）は支持体の開口部に１組
のリードを挿通した状態、（ｃ）は完成された半導体レ
ーザ装置を示している。
【図２】 図１（ｃ）に示す半導体レーザ装置の縦断面
図である。
【図３】 本発明の半導体レーザ装置の製造方法を示す
説明図である。
【図４】 ＣＡＮタイプの半導体レーザ装置の外観図で
ある。
【図５】 フレームレーザタイプの半導体レーザ装置の
外観図である。
【図６】 異なる４種類の支持体を用いた第２の実施形
態に係る半導体レーザ装置の製造工程を示す説明図であ
る。
【図７】 搭載面のエッジ部分を欠落させた支持体の具
体例を示しており、（ａ）はリードフレームが接合され
た状態、（ｂ）はレーザチップを搭載してワイヤボンデ
ィングが施された状態を示している。
【図８】 （ａ）はレーザビームの蹴られの概念図、
（ｂ）はレーザビームの蹴られ対策を説明する概念図で
ある。
【符号の説明】
１ 支持体 ２ １組のリード ２１，２２，２３ リード ３ 半導体レーザ素子 ４ ワイヤー １１ 円盤状部 １１１，１１１ａ、１１１ｄ，１１１ｅ 開口部 １１１ｂ 圧入用の穴 １１１ｃ かしめ用の穴 １２ 柱状体 １２ａ 基準面 １２ｂ 段差面 １２ｃ テーパー面 ３１ 樹脂ブロック ３２ 樹脂部材（絶縁体） ３３ 第２の樹脂ブロック ３３ａ テーパ面 Ｌ レーザビーム Ｌｖ レーザビームの蹴られ部分

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基部と前記基部に設けられた搭載部とか
    らなる導電性支持体と、前記搭載部に搭載された半導体
    レーザ素子と、前記支持体に一体的に取り付けられた１
    組のリードとを備えた半導体レーザ装置において、 前記基部は、少なくとも１つの貫通する開口部を有し、 前記１組のリードは、前記支持体に電気的・機械的に接
    続される少なくとも第１のリードと、前記支持体に電気
    的に接続されない少なくとも１つの第２のリードとを含
    み、 前記少なくとも１つの貫通する開口部には、少なくとも
    前記第２のリードが挿入されると共に樹脂ブロックが充
    填されており、前記樹脂ブロックによって開口部に挿入
    されたリードが前記支持体に一体的に固定されているこ
    とを特徴とする半導体レーザ装置。
  2. 【請求項２】 前記１組のリードが横断面角形形状であ
    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。
  3. 【請求項３】 前記支持体の搭載部は上記半導体レーザ
    素子を搭載する基準面を有し、前記搭載部の基準面と、
    前記第２のリードの少なくとも前記基準面と同じ側に位
    置している面とを除いて、前記搭載部および前記第２の
    リードの全体が絶縁体により被覆されていることを特徴
    とする請求項１または２に記載の半導体レーザ装置。
  4. 【請求項４】 前記搭載部および前記第２のリードを被
    覆している前記絶縁体は前記樹脂ブロックと同じ樹脂か
    らなることを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ
    装置。
  5. 【請求項５】 前記基部は前記貫通する開口部を１つだ
    け有しており、この１つの開口部に前記１組のリードが
    挿入されており、この１組のリードが前記樹脂ブロック
    によって支持体に一体的に固定されていることを特徴と
    する請求項１に記載の半導体レーザ装置。
  6. 【請求項６】 前記第１のリードが前記樹脂ブロック内
    に完全に埋設されていることを特徴とする請求項５に記
    載の半導体レーザ装置。
  7. 【請求項７】 前記１組のリードと前記支持体とは線膨
    張係数が略同じ材料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。
  8. 【請求項８】 前記基部は前記第１のリードが圧入され
    る穴をさらに備えており、前記第１のリードをこの穴に
    圧入することで、第１のリードを前記支持体に電気的か
    つ機械的に接続していることを特徴とする請求項７に記
    載の半導体レーザ装置。
  9. 【請求項９】 前記基部は、前記第１のリードが挿通さ
    れる穴をさらに備えており、この穴に挿入された第１の
    リードを半導体レーザ素子側の端部をつぶしてかしめる
    ことで、第１のリードを前記支持体に電気的かつ機械的
    に接続していることを特徴とする請求項７に記載の半導
    体レーザ装置。
  10. 【請求項１０】 前記樹脂ブロックが充填されている開
    口部は、この開口部が前記基部を貫通する方向と略直交
    する方向に開放されていることを特徴とする請求項１乃
    至９のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
  11. 【請求項１１】 前記開口部の幅は、中心部分よりも開
    放部分の方が狭いことを特徴とする請求項１０に記載の
    半導体レーザ装置。
  12. 【請求項１２】 前記半導体レーザ素子からの出射光が
    半導体レーザ素子に戻るのを防止する手段をさらに備え
    たことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装
    置。
  13. 【請求項１３】 前記出射光が半導体レーザ素子に戻る
    のを防止する手段は、前記樹脂ブロックの、前記半導体
    レーザ素子からの出射光が直接当たる部分に設けたテー
    パ面であることを特徴とする請求項１２に記載の半導体
    レーザ装置。
  14. 【請求項１４】 前記半導体レーザ素子からの出射光の
    蹴られを防止するために、前記搭載部のレーザ素子搭載
    面の、前記レーザ素子からの光が外部に射出する側の端
    部の少なくとも一部が切除されてい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。
  15. 【請求項１５】 前記搭載部のレーザ素子搭載面は、前
    記レーザ素子からの光が外部に射出する側の端部におい
    て、テーパー面あるいは段差面となっていることを特徴
    とする請求項１４に記載の半導体レーザ装置。
  16. 【請求項１６】 基部と前記基部に設けられた搭載部と
    を有する導電性支持体と、前記搭載部に搭載される半導
    体レーザ素子と、前記支持体に一体的に取り付けられる
    １組のリードとを備えた半導体レーザ装置の製造方法に
    おいて、 前記支持体の基部に形成された開口部に、タイバーによ
    り連結された前記１組のリードを挿通する工程と、 挿通した１組のリードの少なくとも１本と前記支持体と
    を溶接することにより、１組のリードと支持体とを固定
    する工程と、 固定された支持体と１組のリードとを絶縁体材料で一体
    成型することにより、前記搭載部の基準面と、前記１組
    のリードの少なくとも前記基準面と同じ側に位置してい
    る面とを除いて、前記搭載部および前記１組のリードの
    全体を、前記開口部も含めて絶縁体材料により被覆する
    工程と、を含むことを特徴とする半導体レーザ装置の製
    造方法。
  17. 【請求項１７】 固定された支持体と１組のリードとを
    絶縁体材料で一体成型する前記工程が、インサート成型
    法により樹脂と一体化する工程であることを特徴とする
    請求項１５に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
  18. 【請求項１８】 １組のリードの少なくとも１本と前記
    支持体とを溶接する前記工程が、レーザ溶接、電気溶
    接、または超音波溶接のいずれかを行なうことを特徴と
    する請求項１６または請求項１７に記載の半導体レーザ
    装置の製造方法。
  19. 【請求項１９】 基部と前記基部に設けられた搭載部と
    からなる導電性支持体と、前記搭載部に搭載された半導
    体レーザ素子と、前記支持体に一体的に取り付けられた
    １組のリードとを備えた半導体レーザ装置の製造方法に
    おいて、 タイバーにより連結された前記１組のリードの少なくと
    も１本を、前記支持体の基部に形成された穴に圧入する
    ことにより、あるいは、前記支持体の基部に形成された
    対応する貫通穴に挿通し、該リードの先端をつぶしてか
    しめることにより、該リードを前記支持体に接合すると
    共に、残りのリードを前記支持体の基部に形成された少
    なくとも１つの開口部に挿通する工程と、 前記開口部に挿通されたリードと支持体とを絶縁体材料
    で一体成形することにより、前記搭載部の基準面と、前
    記開口部に挿通されたリードの少なくとも前記基準面と
    同じ側に位置している面とを除いて、前記搭載部および
    前記開口部に挿通されたリードの全体を、前記開口部も
    含めて絶縁体材料により被覆する工程とを備え、 前記支持体と前記タイバーによって連結された１組のリ
    ードとして、略同じ線膨張係数を有する材料からなる支
    持体とリードフレームを用いることを特徴とする半導体
    レーザ装置の製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記１組のリードが複数組連結されて
    おり、複数組のリードと複数個の支持体を用いて、複数
    個の半導体レーザ装置を同時に製造することを特徴とす
    る請求項１６ないし請求項１９のいずれか１つに記載の
    半導体レーザ装置の製造方法。
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