JP2004006659A

JP2004006659A - Semiconductor laser device

Info

Publication number: JP2004006659A
Application number: JP2003036142A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Honda; 本多　正治
Original assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Tottori Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2004-01-08

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser device in which radiation is improved by making a heat sink part columnar concentric with a base part, forming a groove along with an axial direction of the heat sink part and locating a semiconductor laser element on the bottom of the groove. SOLUTION: In a semiconductor laser device 1 in which a semiconductor laser element 9 is located in a heat sink part 4 of a package 2 composed of a circular base part 3 and the heat sink part 4, the heat sink part 4 is made columnar concentric with the base part 3, a groove 5 is formed in the axial direction of the heat sink part 4, and the semiconductor laser element 9 is located on a bottom portion 6 of the groove 5. In the package portion 2, the radiation is improved by integrally forming the base part 3 and the heat sink part 4 from a metal such as copper. COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ，ＣＤ−Ｒ／ＲＷ，ＤＶＤ，ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ，ＤＶＤ−ブルーレイディスク等の光ディスク用光源に使用することができる半導体レーザ装置に関する。特に、光ディスク用のスリム（薄型）なピックアップ用に適した小型パッケージを備える半導体レーザ装置、あるいはそのパッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現行のハーフハイトピックアップには、φ５．６ｍｍステムを有する半導体レーザ装置が使用されている。スリムピックアップにはφ５．６ｍｍステムの一部をカットしたＤ型ステム、両方をカットしたＩ型ステムのパッケージなどが提案されている。また、φ３．５ｍｍステム、φ３．３ｍｍステムのパッケージも提案されている（図１３に示す外観参照）。このφ３．５ｍｍステム、φ３．３ｍｍステムは、図１３に外観を示すようにφ５．６ｍｍステムパッケージを全体的に縮小した形であるため、レーザ素子配置用のヒートシンク部が小さくなるという問題がある。またヒートシンク部の体積を大きくした内容で特許文献１などが知られているが、これは半円状で体積的には不充分である。
【０００３】
ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ用等の高出力タイプの半導体レーザ装置の場合、電流値，電圧ともに大きくなり、それに伴い発熱が増加しφ３．３ｍｍステムのような放熱体積の小さいステムでは７０℃以上の高温保証が困難になるという問題点があった。したがって、如何に放熱体積を稼ぐかが重要になってくる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−３６２０３２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、以下の内の１つ、あるいはそれらを組み合わせたものである。すなわち、放熱性を改善すること。パッケージの小型化を図ること。素子の保護を図ること。リードピン数の削減を図ること。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、請求項１に記載のように、円柱状のヒートシンク部の軸方向にそって溝を形成し、この溝の内壁面に半導体レーザ素子を配置したことを特徴とする。
【０００７】
本発明は、請求項２に記載のように、円状のベース部とヒートシンク部からなるパッケージの前記ヒートシンク部に半導体レーザ素子を配置した半導体レーザ装置において、前記ヒートシンク部を前記ベース部と同心円状の円柱形状とし、このヒートシンク部の軸方向にそって溝を形成し、この溝の内壁面に前記半導体レーザ素子を配置したことを特徴とする。
【０００８】
本発明は、請求項３に記載のように、前記溝は、前記円柱状ヒートシンク部の中心軸を含むような深さにされていることを特徴とする。
【０００９】
本発明は、請求項４に記載のように、前記溝は、前記半導体レーザ素子を完全に収納する形状に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、請求項５に記載のように、前記溝は、前記半導体レーザ素子とそれに対するワイヤボンド線を完全に収納する形状に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、請求項６に記載のように、前記溝は、その両側に位置する壁部が前記半導体レーザ素子よりも高い位置まで延びていることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、請求項７に記載のように、前記溝は、前記ヒートシンク部の円弧面を中心角度に換算して１８０度以下の範囲で切り取った形状で形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、請求項８に記載のように、一端が前記ベース部を貫通するリードピンを備え、このリードピンの一端を前記溝内に配置したことを特徴とする。
【００１４】
本発明は、請求項９に記載のように、一端が前記ベース部を貫通する２本のリードピンを備え、これら２本のリードピンの一端を前記溝内に配置したことを特徴とする。
【００１５】
本発明は、請求項１０に記載のように、前記ヒートシンク部の先端外周部にテーパー面を形成したことを特徴とする。
【００１６】
本発明は、請求項１１に記載のように、前記ヒートシンク部の先端を球状面を形成したことを特徴とする。
【００１７】
本発明は、請求項１２に記載のように、前記ヒートシンク部の底面を平坦面としたことを特徴とする。
【００１８】
本発明は、請求項１３に記載のように、前記ヒートシンク部の前端面に平板状の光学素子を付加したことを特徴とする。
【００１９】
本発明は、請求項１４に記載のように、前記ヒートシンク部の前端面に球状の光学素子を付加したことを特徴とする。
【００２０】
本発明は、請求項１５に記載のように、前記ベース部と前記ヒートシンク部を同一の金属によって構成したことを特徴とする。
【００２１】
本発明は、請求項１６に記載のように、柱状のヒートシンク部に半導体レーザ素子を完全に収容する深さを有する溝を形成し、この溝の底部に半導体レーザ素子を配置したことを特徴とする。
【００２２】
本発明は、請求項１７に記載のように、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子の光軸と平行で前記半導体レーザ素子を配置するための平坦面を有する柱状のヒートシンク部とを備え、前記ヒートシンク部は、前記平坦面の前記光軸に対して左右方向の一方の側に壁部を一体に設け、この壁部の頂上部を前記半導体レーザ素子及びこの半導体レーザ素子に対するワイヤボンド線よりも高い位置としたことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本発明の半導体レーザ装置の第１の実施形態を示し、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は平面図である。
【００２５】
半導体レーザ装置１は、ステムタイプのパッケージ２を備えている。このパッケージ２は、ベース部３とヒートシンク部４によって構成している。
【００２６】
ベース部３は、直径が３．３ｍｍ、厚さが１ｍｍの円盤を基本形態とした円盤状の金属で構成している。ヒートシンク部４は、直径が２．９ｍｍ、長さが２．５ｍｍの円柱を基本形態としてその一部を切り欠いてくぼみを形成した柱状の金属で構成している。ベース部３とヒートシンク部４は、正面から見てその中心が一致するように同心円状に配置している。ベース部３とヒートシンク部４の中心Ｘは、後述する半導体素子の光軸Ｘと一致するように設定される。
【００２７】
ヒートシンク部４は、円柱の中心軸方向に延びる溝５を、円柱の上平坦面と下平坦面を横切ように形成することによって、正面Ｕ字形状をしている。溝５は、その上端の幅が１．５ｍｍ、下端の幅が１．０ｍｍと上広がりの形態で形成されている。溝５は、この溝５によって切り取られた円柱の円弧部分（溝５の上端が弦と見なされる円弧部分）が、円柱の中心軸に対する中心角度に換算して１８０度よりも小さな角度θになるように形成されている。この角度θは、９０度よりも小さい角度に設定しているが、１８０度以下であれば、９０度よりも大きな角度に設定しても良い。溝５は、その底面が円柱の中心軸Ｘよりも深い位置になる様に形成されている。溝５の底に位置する面６は、円柱の中心軸Ｘと平行な平坦面とされ、この平坦面６が後述する半導体レーザ素子を配置する面となる。
【００２８】
ヒートシンク部４は、平坦面６の両側（前記軸Ｘに対して左右方向の側）に壁部７を一体に設けている。すなわち、溝５の左右に、溝５の底部の平坦面６よりも高い左右の壁部７Ａ，７Ｂを有している。この壁部７Ａ，７Ｂの間に後述する素子９が配置される。
【００２９】
ヒートシンク部４は、その基端がベース部３に一体化されている。ベース部３とヒートシンク部４は、それぞれを別部材とし、半田などの接続材料によって両者を一体に接合してパッケージ２とすることもできるし、それぞれを同一部材とし一体成形してパッケージ２とすることもできる。ベース部３とヒートシンク部４をそれぞれを別部材とする場合は、ベース部３を熱抵抗が小さな銅あるいは銅系の合金、あるいは鉄あるいは鉄系の合金で構成するのが好ましく、ヒートシンク部４を熱抵抗が小さな銅あるいは銅系の合金で構成するのが好ましい。また、ベース部３とヒートシンク部４を一体に形成する場合は、ベース部３とヒートシンク部４を熱抵抗が小さな銅あるいは銅系の合金で構成するのが好ましい。ベース部３とヒートシンク部４を一体に形成する場合は、両者を板材のプレス加工によって、あるいは、柱材の切削加工によって同時に形成することができる。
【００３０】
ヒートシンク部４は、その先端が先細りになるように、先端部の外周部にテーパー面８を形成している。このようなテーパー面８を形成することにより、通常アルミニウムなどで構成される光ピックアップ側のレーザ装置の受け入れ部分がエッジによって削られることを未然に防止することができる。
【００３１】
また、ヒートシンク部４の外周部は、左右の壁部７Ａ，７Ｂを含めて軸Ｘを中心とした円弧からなる曲面としているので、光ピックアップ側のレーザ装置の受け入れ部分の中で軸Ｘを中心に回転して位置調整する際、この外周曲面をガイドとすることによって調整時の動きをスムーズにすることができる。
【００３２】
半導体レーザ装置１は、パッケージ部２に、半導体素子としての半導体レーザ素子９を配置している。半導体レーザ素子９は、ヒートシンク部４の取付面、この例では溝５の内壁面を構成する平坦面６にサブマウント１０を介して配置している。半導体レーザ素子９は、その発光点がサブマウント１０側に偏った配置、すなわちジャンクションダウンの形態で配置するのが、放熱性を高める上で好ましい。
【００３３】
半導体レーザ装置１は、半導体レーザ素子９として赤外タイプから紫外タイプまで種々のものを用いることができる。特に、赤外タイプに比べて放熱特性が悪く、良好な放熱環境が要求される赤色タイプや青色タイプの半導体レーザ素子を用いるのが、その放熱特性を改善することができる点で好ましい。
【００３４】
サブマウント１０は、放熱性の良い部材で構成され、例えばシリコンや窒化アルミニウムなどの半導体材料を用いることができる。半導体レーザ素子９の放熱性をより高める場合などには、半導体レーザ素子９をサブマウント１０を介在せずに直接ヒートシンク部４の取り付け面に取付けることもできる。
【００３５】
半導体レーザ素子９は溝５内に配置され、半導体レーザ素子９の高さよりも十分に高い壁部７Ａ，７Ｂに挟まれた形態で配置されているので、この壁部が素子の保護機能を果たす。
【００３６】
半導体レーザ装置１は、複数のリードピン１１Ａ、１１Ｂをパッケージ２に固定して備えている。この実施形態では、２本のリードピン１１Ａ，１１Ｂをベース部３の中心Ｘを挟む様にして配置している。一方のリードピン１１Ａは、その一端がベース部３に溶接等によって接合されて、ベース部３に電気的に導通した状態で固定されている。他方のリードピン１１Ｂはその一端がベース部３の貫通孔１２に挿入され、この貫通孔１２に配置した絶縁材１３によってベース部３と絶縁された状態で固定されている。このリードピン１１Ｂの一端は、ベース部３を貫通して溝５の中に位置している。
【００３７】
一方のリードピン１１Ａは、ベース部３、ヒートシンク部４、ワイヤボンド線１４等を介して半導体レーザ素子９の一方の電極に接続される。他方のリードピン１１Ｂは、その一端に接続したワイヤボンド線１５、サブマウント１０上の配線等を介して半導体レーザ素子９の他方の電極に接続される。このリードピン１１Ａ，１１Ｂ間に半導体レーザ素子９の駆動に必要な電圧を与えると、半導体レーザ素子９が動作してレーザ光が軸Ｘ方向に出力される。
【００３８】
各ワイヤボンド線１４，１５は、側壁７Ａ，７Ｂによる保護を受けるために、溝５の上縁からはみ出さない様に、溝５内に配置するのが好ましい。すなわち、溝５は、半導体レーザ素子９、サブマウント１０、各ワイヤボンド線１４，１５を完全に収納するような形状に形成されている。
【００３９】
半導体レーザ装置１は、従来と同様に、位置決め用の一対の三角形状の切り欠き１６Ａ，１６Ｂと、方向表示用の四角形状の切り欠き１７をベース部３に備えている。
【００４０】
この半導体レーザ装置１は、図１に示す状態が完成状態であり、光ピックアップ装置等にその光源として組み込まれて使用される。このとき、ヒートシンク部４の先端がテーパー面８となっているので、このレーザ装置１を装着個所にスムーズに差し込むことができる。また、テーパー面８を先端に形成することにより、通常アルミニウムなどで構成される光ピックアップ側のレーザ装置の受け入れ部分がエッジによって削られることを防止することができる。したがって、エッジによって削られて発生する金属粉が光学系に与える悪影響を未然に防止することができる。光ピックアップ装置等に組み込まれて使用されるとき、ベース部３のヒートシンク部４側の平坦面が、位置決め用の基準面として機能する。
【００４１】
図１に示す実施形態において、ヒートシンク部４の体積は１１．１ｍｍ^３であり、図１０に示す従来タイプ（φ３．５ｍｍ）の１．１ｍｍ^３の約１０倍に増加することができた。パッケージ２の全体体積（ベース部３とヒートシンク部４の合計体積）は、２０．７ｍｍ^３であり、図１３に示す従来タイプの１０．７ｍｍ^３の約２倍に増加することができた。ヒートシンク部４のパッケージ２の全体積に占める体積割合は約５３％（１１．１／２０．７）で、図１３に示す従来タイプの約１０％（１．１／１０．７）に比べて約５倍に増加することができた。したがって、半導体レーザ素子９から発生する熱を効果的に放熱することができる。
【００４２】
図１２は、赤色半導体レーザ素子を有するＤＶＤ−Ｒ用の半導体レーザ装置において、７０℃の環境下で１００ｍＷのパルス試験を行なった場合の信頼性試験の結果を示す。横軸は時間、縦軸はＡＰＣ（オートパワーコントロール）下での動作電流を示す。この図から明らかなように、図１３に示す従来構造では１００時間前後で素子が動作不能な状態になるのに対して、本発明の実施形態では、５００時間以上安定して動作することを確認できた。
【００４３】
上記実施形態においては、従来のキャップによる気密構造は採用していないので部品点数、組立て工数を削減することができる。また、ヒートシンク部４が外気と触れる面積も増加させることができる。
【００４４】
尚、図１に示す構造に加えて、従来のように窓付きのキャップを密閉状態で装着して半導体レーザ装置を構成することも可能である。
【００４５】
図１に示す半導体レーザ装置１は、受光素子を内臓していないので、半導体レーザ素子９の出力をモニターするためには、フロントモニター用の受光素子をレーザ装置１とは別個に配置することが好ましい。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態を図２を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、サブマウント１０として受光素子１８を内臓したタイプのものを用いた点、その出力を取り出すために、リードピンを１本増加して３本とした点である。
【００４７】
ベース部３には、２本のリードピン１１Ｂ，１１Ｃを貫通配置するに十分な大きさを有する横方向に長い１つの貫通孔１２が形成されている。この孔１２に２本のリードピン１１Ｂ，１１Ｃをそれらの一端が溝５内に位置するように、互いに離間して配置している。この２本のリードピン１１Ｂ，１１Ｃは、絶縁材１３によって互いに絶縁され、さらにベース部３とも絶縁されて固定されている。リードピン１１Ｂの一端は、先の実施形態と同様に、半導体レーザ素子９に対する配線に利用され、もう１つのリードピン１１Ｃは、サブマウント１０に内臓の受光素子１８に対する配線に利用される。受光素子１８は、ＰＩＮ型の受光素子で２端子構造とされ、一方の端子に接続した電極（この例では裏面電極）が、ヒートシンク部４に電気的に接続され、他方の電極（この例では表電極）が、リードピン１１Ｃにワイヤボンド線１９を介して接続される。
【００４８】
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、受光素子内蔵型の半導体レーザ装置であっても、ベース部３を貫通するリードピン１１Ｂ、１１Ｃの先端を溝５内に配置し、溝５の中でワイヤボンド配線をすることができるので、受光素子１８に対する配線をヒートシンク部４によって確実に保護することができる。また、パッケージ２の小型化を図ることができる。
【００４９】
次に、本発明の第３の実施形態を図３を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ヒートシンク部４の先端をテーパー面８から半球状の曲面２０にした点である。半導体レーザ素子９やサブマウント１０は、この曲面２０よりも前方に出ないように配置されている。このように曲面２０を形成することによって、半導体レーザ装置１の先端がボールペンの先端と同様の形態となり、ピックアップ装置等に組み込む際のあおり調整が行ないやすくなる。すなわち、レーザ装置の先端をピックアップ装置の半球状のくぼみに配置し、光軸が最適位置に来るようにリードピン側をＸ−Ｙ方向に移動しながら調整する、あおり調整と呼ばれる調整を容易にすることができる。
【００５０】
この第３の実施形態において、半導体レーザ素子９の位置を図３に示す状態から軸Ｘ方向に沿って前後（例えばベース部３側）に若干移動した状態に変更することもできる。例えば、半導体レーザ素子９をその光出射点が曲面２０から等距離になる様に配置することができる。すなわち、曲面２０を１つの球の一部とみなした時、その球の中心に半導体レーザ素子９の光出射点が位置するように、半導体レーザ素子９を配置する。このように配置することにより、前記あおり調整の際に、半導体レーザ素子９の光出射点が移動しなくなる。その結果、調整作業が容易になる。
【００５１】
この第３の実施形態は、第２の実施形態や後述するその他の実施形態に適用することができる。
【００５２】
次に、本発明の第４の実施形態を図４を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ヒートシンク部４の形状を変更した点である。第１の変更点は、溝５の平坦面６先端に下向きに傾斜したテーパー面２１を形成した点である。このようなテーパー面２１を形成することにより、半導体レーザ素子９から出力される光が溝５の平坦面６によって遮られるのを防止することができる。テーパー面２１の角度は、半導体レーザ素子９の光の上下方向への広がり角度の半分よりも大きな角度に設定する。半導体レーザ素子９の光の上下方向への広がり角度は、通常３０度程度であるので、テーパー面２１の傾斜角度は、１５度以上に設定でき、例えば１５度から２０度の範囲の角度に設定される。
【００５３】
素子９の位置を同じに保ったまま、ヒートシンク部４の長さを長くする場合などにおいて、素子の前方にテーパー面２１を形成しておくことにより、ヒートシンク部４の長さを長く設定し易くなる。したがって、ヒートシンク部４の体積を増加することができ、放熱面積を広くすることができる。
【００５４】
第２の変更点は、ヒートシンク部５の円弧面であった底面を平坦な底面２２とした点である。この底面２２は、溝５の平坦面６と平行な平坦面で、平坦面６よりも大きな面積としている。このような平坦な底面２２としたことにより、半導体レーザ素子９等へのワイヤボンド作業時にパッケージ２を安定して支えることができるようになる。
【００５５】
上記第１、第２の変更点は各々別々に行なっても良いし、同時に行なっても良い。
【００５６】
この第４の実施形態は、第２、第３の実施形態や後述するその他の実施形態に適用することができる。
【００５７】
次に、本発明の第５の実施形態を図５を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ヒートシンク部４の形状を変更した点と、その先端に光学素子２３を付加した点である。
【００５８】
第１の変更点は、ヒートシンク部４の先端に設けていたテーパー面８の形成を行なわないで、円柱状のままとした点、すなわち、ヒートシンク部４の先端面と後端面とを同一平面形状とした点である。このようにヒートシンク部４の先端形状を設定することにより、ヒートシンク部４の先端面２４の面積を広く確保することができる。したがって、ヒートシンク部４の先端面２４に光学要素２３を付加する際の取り付け代を広くすることができる。
【００５９】
第２の変更点は、ヒートシンク部４の先端部に光学要素２３を付加した点である。この光学要素２３は、平板状をしているが、少なくともヒートシンク部４側の面が平坦な形状をしていればよい。例えば、光学要素２３のヒートシンク部４側の面と反対側の面に、前記テーパー面８に相当するようなテーパー面を形成しても良い。光学要素２３としては、ホログラム素子、１／４波長板、偏光板、板状レンズなどの中から選択した１つを用いることができる。半導体レーザ装置とは別個に設けていた光学要素２３を一体に設けたので、光ピックアップや光通信用の送信機などにおける光学的な調整が簡素化できる。
【００６０】
上記の第１、第２の変更点は各々別々に行なっても良いし、同時に行なっても良い。
【００６１】
この第５の実施形態は、第２、第４の実施形態や後述するその他の実施形態に適用することができる。
【００６２】
次に、本発明の第６の実施形態を図６を参照して説明する。図２に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第２の実施形態と大きく相違するのは、ヒートシンク部４の形状を変更した点と、その先端に光学素子２５を付加した点である。
【００６３】
第１の変更点は、ヒートシンク部４の先端にその外側に設けていたテーパー面８の形成を行なわないで、円柱状のままとし、溝５の先端に光学素子２５を受け入れるくぼみを設けた点である。このようにヒートシンク部４の先端形状を設定することにより、球状の光学要素２５を確実に取りつけることができる。
【００６４】
第２の変更点は、ヒートシンク部４の先端部に球状の光学要素２５を付加した点である。この光学要素２５は、半導体レーザ素子９の発する光をコリメートし、あるいは集光するために用いられる。そして要素２５はヒートシンク部４の先端部に設けたくぼみに保持され、接着剤などによって固定される。半導体レーザ装置とは別個に設けていた光学要素２５を光学的な調整を行なって一体に設けたので、光ピックアップや光通信用の送信機、光ファイバーモジュールなどに適用する場合に、その光学的な調整が簡素化できる。
【００６５】
上記の第１、第２の変更点は各々別々に行なっても良いし、同時に行なっても良い。
【００６６】
この第６の実施形態は、第１、第４の実施形態やその他の実施形態に適用することができる。
【００６７】
次に、本発明の第７の実施形態を図７を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ヒートシンク部４の円弧状側面形状を多面形状に変更した点である。正面から見て、円弧部分を備えていたヒートシンク部４の外周部を、正面から見て多角形状に変更した。多角形に変更することによって、チャッキングが容易に行なえるようになる。ヒートシンク部４の円弧面であった底面は、第４の実施形態と同様に平坦な底面２２としている。この底面２２は、溝５の平坦面６と平行な平坦面で、平坦面６よりも大きな面積としている。このような平坦な底面２２としたことにより、半導体レーザ素子９等へのワイヤボンド作業時にパッケージ２を安定して支えることができるようになる。
【００６８】
ヒートシンク部４は、それを円筒状を成すくぼみの中に挿入した際、その取り付け安定性を高めるために、周囲の面の複数の角部分が仮想の円筒（図７に一点鎖線Ｃで示す）に内接するように形成している。この時、仮想の円筒Ｃの中心軸は前記軸Ｘと一致する。
【００６９】
この第７の実施形態は、第２の実施形態やその他の実施形態に適用することができる。
【００７０】
次に、本発明の第８の実施形態を図８を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ベース部３とヒートシンク部４の形状を変更した点である。
【００７１】
第１の変更点は、ベース部３とヒートシンク部４との外形寸法の相違によって形成され、位置決め基準面として用いられていた段差、すなわち、ヒートシンク部４の周囲からはみ出しているベース部３の外周部をなくした点である。このようにベース部３とヒートシンク部４を一体の円柱形状とし、その間の段差を無くしたことにより、半導体レーザ装置を軸Ｘ方向に移動させて取付け調整する際、前記段差によって受ける規制が無くなり、調整作業が容易になる。
【００７２】
第２の変更点は、ワイヤボンドの作業性を高めるために、ヒートシンク部４の壁部７Ｂの一部を除去し、平坦面６Ｂを設けた点である。平坦面６Ｂは、溝５の平坦面６と同一平面としているが、溝５の底面５と段差を持った平坦面としても良い。このような平坦面６Ｂを形成することにより、素子９あるいはサブマウント１０に対してワイヤボンドを行なうためのキャピラリの形状が制約を受けにくくなり、製造時の作業性を良好にすることができる。
【００７３】
上記第１、第２の変更点は各々別々に行なっても良いし、同時に行なっても良い。
【００７４】
この第８の実施形態は、第２から第７の何れかの実施形態やその他の実施形態に適用することができる。
【００７５】
次に、本発明の第９の実施形態を図９を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ダミーのリードピン１１Ｄを設けて、一般的な３ピンの装置とピンコンパチブルにした点、溝５の左右に形成していた左右の壁部７Ａ，７Ｂの一方を削除して平坦な面６の左右の一方のみに壁部７Ｂを形成した点である。
【００７６】
ヒートシンク部４は、壁部７Ａ，７Ｂの一方を削除することによって、正面から見てＬ字形状としている。先の実施例では、溝５の底面を構成する平坦面６に半導体レーザ素子９を配置するとしたが、この実施例のように溝５の形状を扇型（Ｖ字状）と見なすことができる場合は、溝５の一方の内壁面に半導体レーザ素子９が配置されていると見なすこともできる。
【００７７】
リードピン１１Ｂは、溝５に完全に収容されるのではなく、一部が溝５からはみ出した状態でベース部３に絶縁されて固定されている。ダミーのリードピン１１Ｄは、リードピン１１Ａと同様に、その一端がベース部３に溶接などによって接合されて、ベース部３に電気的に導通した状態で固定されている。リードピン１１Ｄは、リードピン１１Ａと同様に軸Ｘ方向から見てヒートシンク部４と平面的に重なる位置に配置される。リードピン１１Ｄは、一般的な３ピンの装置において、モニター信号出力用のリードピンが配置される位置と同じ位置に配置される。したがって、一般的な３ピンの装置とピン配置がコンパチブルになり、共通の製造装置を利用して製造することが可能になる。
【００７８】
モニター機能内蔵型の装置は、モニター信号出力用のリードピンを、リードピン１１Ｂと同様に、ヒートシンク部４との平面的な重なりを避けて配置する必要があるので、ヒートシンク部４の設置個所が限定される。しかしながら、この実施例の場合は、リードピン１１Ｄがベース部３から突出しないダミーリードであるため、ヒートシンク部４の設置可能範囲を広く確保することができる。すなわち、本来ならがモニター信号出力用のリードピンが位置する範囲にヒートシンク部４、この例では壁部７Ｂを突出して配置することができる。
【００７９】
その結果、通常は面６と同じ位置であるヒートシンク部４の上端位置を、半導体レーザ素子９の発光点もしくは上面よりも上の位置まで突出して配置することができる。このように発光点もしくは上面よりも上の位置まで突出する壁部７Ｂの存在によって、放熱のための体積、あるいは表面積を増加させることができ、放熱性を良好にすることができる。
【００８０】
この第９の実施形態は、第２から第８の何れかの実施形態やその他の実施形態に適用することができる。
【００８１】
次に、本発明の第１０の実施形態を図１０を参照して説明する。図９に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第９の実施形態との相違点は、ヒートシンク部４の壁部７の形状を変更した点である。すなわち、鋭角であった壁部７の頂上部を面取りして平坦面７Ｃとした。このような構成によって、第９の実施形態よりも放熱性の点で若干劣るが、第９の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００８２】
次に、本発明の第１１の実施形態を図１１を参照して説明する。この実施形態は、図８に示す実施形態をベースとして、図９、１０に示す実施形態を付加したものである。したがって、図８〜１０に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示している。
【００８３】
ベース部３とヒートシンク部４は、両者の間に段差が生じないように同一の直径とされている。円柱形状の一部が切り欠かれてヒートシンク部４とされ、切り欠かれなかった部分がベース部３とされている。このようにベース部３とヒートシンク部４を一体の円柱形状とし、その間の段差を無くしたことにより、半導体レーザ装置を軸Ｘ方向に移動させて取付け調整する際、前記段差によって受ける規制が無くなり、調整作業が容易になる。
【００８４】
絶縁材によってベースに固定されたリードピン１１Ｂの一端は、ベース部３を貫通して平坦面６Ｂの上方まで延びている。リードピン１１Ｄは、リードピン１１Ａと同様に、その一端がベース部３に溶接などによって接合されて、ベース部３に電気的に導通した状態で固定されている。リードピン１１Ｄは、リードピン１１Ａと同様に軸Ｘ方向から見てヒートシンク部４と平面的に重なる位置に配置される。リードピン１１Ｄは、一般的な３ピンの装置において、モニター信号出力用のリードピンが配置される位置と同じ位置に配置される。したがって、一般的な３ピンの装置とピン配置がコンパチブルになり、共通の製造装置を利用して製造することが可能になる。壁部７は、頂上部を面取りして平坦面７Ｃを形成している。
【００８５】
この第１１の実施形態によれば、第８〜１０の実施形態における効果と同様の効果を奏することができる。
【００８６】
上記実施形態において、半導体レーザ素子９に代わる半導体発光素子として発光ダイオードを用いることもできる。それ以外にも、本発明の趣旨を変更しない範囲であれば、上記実施形態以外の変更を行なっても良い。
【００８７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、半導体レーザ装置の放熱性を高めることができる。また、別の局面では、パッケージの小型化を図ることができる。また、別の局面では、素子の保護を図ることができる。また、別の局面ではリードピン数の削減を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態を示し、（ａ）は一部切り欠き側面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図６】本発明の第６の実施形態を示す平面図である。
【図７】本発明の第７の実施形態を示す正面図である。
【図８】本発明の第８の実施形態を示す斜視図である。
【図９】本発明の第９の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図１０】本発明の第１０の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図１１】本発明の第１１の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図１２】信頼性試験のデータを示す特性図である。
【図１３】従来例を示す一部切り欠き斜視図である。
【符号の説明】
１　半導体レーザ装置
２　パッケージ
３　ベース部
４　ヒートシンク部
５　溝
９　半導体レーザ素子（半導体発光素子）
１１　リードピン[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor laser device that can be used as a light source for an optical disk such as a CD, a CD-R / RW, a DVD, a DVD-R / RW, and a DVD-Blu-ray disk. In particular, the present invention relates to a semiconductor laser device including a small package suitable for a slim (thin) pickup for an optical disk, or a package thereof.
[0002]
[Prior art]
A semiconductor laser device having a φ5.6 mm stem is used for the current half-high topic up. As a slim pickup, a package of a D-type stem in which a part of a φ5.6 mm stem is cut, an I-type stem in which both are cut, and the like have been proposed. Further, packages of a φ3.5 mm stem and a φ3.3 mm stem have been proposed (see the external appearance shown in FIG. 13). As shown in FIG. 13, the φ3.5 mm stem and the φ3.3 mm stem have a reduced size of the φ5.6 mm stem package as a whole. . Further, Patent Document 1 and the like are known for increasing the volume of the heat sink portion, but these are semicircular and insufficient in volume.
[0003]
In the case of a high-output type semiconductor laser device for CD-R, DVD-R, etc., both the current value and the voltage are increased, and accordingly, heat generation is increased. However, there is a problem that it is difficult to guarantee the high temperature of the device. Therefore, how to increase the heat radiation volume becomes important.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-362032
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is one of the following or a combination thereof. That is, heat dissipation is improved. Reduce the size of the package. To protect the device. Reduce the number of lead pins.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a groove is formed along the axial direction of the columnar heat sink portion, and a semiconductor laser element is disposed on an inner wall surface of the groove.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in a semiconductor laser device in which a semiconductor laser element is disposed on the heat sink portion of a package including a circular base portion and a heat sink portion, the heat sink portion is concentric with the base portion. And a groove is formed along the axial direction of the heat sink portion, and the semiconductor laser element is disposed on the inner wall surface of the groove.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, the groove has a depth including a central axis of the cylindrical heat sink.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, the groove is formed in a shape that completely accommodates the semiconductor laser device.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, the groove is formed in a shape that completely accommodates the semiconductor laser element and a wire bond line for the semiconductor laser element.
[0011]
According to a sixth aspect of the present invention, in the groove, the wall portions located on both sides of the groove extend to a position higher than the semiconductor laser element.
[0012]
According to a seventh aspect of the present invention, the groove is formed in a shape in which the arc surface of the heat sink portion is cut in a range of 180 degrees or less in terms of a center angle.
[0013]
According to the present invention, as set forth in claim 8, one end is provided with a lead pin penetrating the base portion, and one end of the lead pin is arranged in the groove.
[0014]
According to a ninth aspect of the present invention, one end includes two lead pins penetrating the base portion, and one end of each of the two lead pins is disposed in the groove.
[0015]
According to a tenth aspect of the present invention, a tapered surface is formed on an outer peripheral portion of a distal end of the heat sink portion.
[0016]
The present invention is characterized in that the tip of the heat sink has a spherical surface as described in claim 11.
[0017]
According to another aspect of the present invention, the bottom surface of the heat sink portion is a flat surface.
[0018]
According to a thirteenth aspect of the present invention, a flat optical element is added to a front end face of the heat sink.
[0019]
The present invention is characterized in that a spherical optical element is added to the front end face of the heat sink section.
[0020]
According to a fifteenth aspect of the present invention, the base and the heat sink are made of the same metal.
[0021]
The present invention is characterized in that a groove having a depth for completely accommodating the semiconductor laser element is formed in the columnar heat sink portion, and the semiconductor laser element is arranged at the bottom of the groove. I do.
[0022]
The present invention, as described in claim 17, comprising a semiconductor laser device, a column-shaped heat sink portion having a flat surface for arranging the semiconductor laser device in parallel with the optical axis of the semiconductor laser device, the The heat sink portion is provided integrally with a wall portion on one side in the left-right direction with respect to the optical axis of the flat surface, and a top portion of the wall portion is located closer to the semiconductor laser device and a wire bond line to the semiconductor laser device. It is characterized by a high position.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
1A and 1B show a first embodiment of a semiconductor laser device according to the present invention. FIG. 1A is a perspective view, FIG. 1B is a front view, and FIG. 1C is a plan view.
[0025]
The semiconductor laser device 1 includes a stem type package 2. The package 2 includes a base 3 and a heat sink 4.
[0026]
The base portion 3 is made of a disc-shaped metal whose basic form is a disc having a diameter of 3.3 mm and a thickness of 1 mm. The heat sink portion 4 is formed of a columnar metal having a cylindrical shape having a diameter of 2.9 mm and a length of 2.5 mm as a basic form, a part of which is cut away to form a hollow. The base portion 3 and the heat sink portion 4 are arranged concentrically so that their centers are aligned when viewed from the front. The center X of the base 3 and the heat sink 4 is set so as to coincide with the optical axis X of the semiconductor element described later.
[0027]
The heat sink portion 4 has a front U-shape by forming a groove 5 extending in the center axis direction of the column so as to cross the upper flat surface and the lower flat surface of the column. The groove 5 has an upper end width of 1.5 mm and a lower end width of 1.0 mm, and is formed so as to expand upward. The groove 5 is such that an arc portion of a cylinder cut by the groove 5 (an arc portion in which the upper end of the groove 5 is regarded as a chord) has an angle θ smaller than 180 degrees in terms of a center angle with respect to a center axis of the cylinder. It is formed as follows. Is set to an angle smaller than 90 degrees, but may be set to an angle larger than 90 degrees if it is 180 degrees or less. The groove 5 is formed such that its bottom surface is at a position deeper than the central axis X of the cylinder. The surface 6 located at the bottom of the groove 5 is a flat surface parallel to the central axis X of the cylinder, and this flat surface 6 is a surface on which a semiconductor laser element described later is arranged.
[0028]
The heat sink portion 4 has a wall portion 7 integrally provided on both sides of the flat surface 6 (the side in the left-right direction with respect to the axis X). That is, left and right walls 7A and 7B are provided on the left and right of the groove 5 and higher than the flat surface 6 at the bottom of the groove 5. An element 9 described later is arranged between the walls 7A and 7B.
[0029]
The base end of the heat sink 4 is integrated with the base 3. The base portion 3 and the heat sink portion 4 can be made as separate members, and both can be joined together by a connecting material such as solder to form the package 2, or they can be formed as the same member and integrally formed into the package 2. You can also. When the base portion 3 and the heat sink portion 4 are formed as separate members, it is preferable that the base portion 3 be made of copper or a copper-based alloy having a small thermal resistance, or iron or an iron-based alloy. It is preferable to use copper or a copper-based alloy having a small thermal resistance. When the base portion 3 and the heat sink portion 4 are integrally formed, it is preferable that the base portion 3 and the heat sink portion 4 are made of copper or a copper-based alloy having a small thermal resistance. When the base portion 3 and the heat sink portion 4 are formed integrally, they can be formed simultaneously by pressing a plate material or by cutting a column material.
[0030]
The heat sink 4 has a tapered surface 8 formed on the outer periphery of the tip so that the tip is tapered. By forming such a tapered surface 8, it is possible to prevent the receiving portion of the laser device on the optical pickup side, which is usually made of aluminum or the like, from being cut off by the edge.
[0031]
Further, since the outer peripheral portion of the heat sink portion 4 has a curved surface including an arc around the axis X including the left and right walls 7A and 7B, the axis X is centered in the receiving portion of the laser device on the optical pickup side. When the position is adjusted by rotating the outer peripheral surface, the movement at the time of adjustment can be made smooth by using the outer peripheral curved surface as a guide.
[0032]
In the semiconductor laser device 1, a semiconductor laser device 9 as a semiconductor device is disposed in the package section 2. The semiconductor laser element 9 is disposed on a mounting surface of the heat sink portion 4, in this example, a flat surface 6 forming an inner wall surface of the groove 5 via a submount 10. It is preferable to arrange the semiconductor laser element 9 such that its light emitting point is biased toward the submount 10, that is, to arrange the semiconductor laser element 9 in a junction-down form in order to enhance heat dissipation.
[0033]
In the semiconductor laser device 1, various types of semiconductor laser elements 9 from an infrared type to an ultraviolet type can be used. In particular, it is preferable to use a red-type or blue-type semiconductor laser element, which has a lower heat radiation characteristic than the infrared type and requires a good heat radiation environment, in that the heat radiation characteristic can be improved.
[0034]
The submount 10 is made of a member having good heat dissipation properties, and for example, a semiconductor material such as silicon or aluminum nitride can be used. When the heat radiation of the semiconductor laser element 9 is further improved, the semiconductor laser element 9 can be directly mounted on the mounting surface of the heat sink unit 4 without interposing the submount 10.
[0035]
Since the semiconductor laser element 9 is arranged in the groove 5 and arranged between the walls 7A and 7B which are sufficiently higher than the height of the semiconductor laser element 9, the wall functions as an element protecting function. .
[0036]
The semiconductor laser device 1 includes a plurality of lead pins 11A and 11B fixed to a package 2. In this embodiment, the two lead pins 11A and 11B are arranged so as to sandwich the center X of the base portion 3. One lead pin 11A has one end joined to the base 3 by welding or the like, and is fixed to the base 3 in an electrically conductive state. One end of the other lead pin 11 B is inserted into the through hole 12 of the base portion 3, and is fixed while being insulated from the base portion 3 by the insulating material 13 disposed in the through hole 12. One end of the lead pin 11B penetrates the base portion 3 and is located in the groove 5.
[0037]
One lead pin 11A is connected to one electrode of the semiconductor laser device 9 via the base 3, the heat sink 4, the wire bond wire 14, and the like. The other lead pin 11B is connected to the other electrode of the semiconductor laser device 9 via a wire bond line 15 connected to one end thereof, a wiring on the submount 10, and the like. When a voltage necessary for driving the semiconductor laser element 9 is applied between the lead pins 11A and 11B, the semiconductor laser element 9 operates to output laser light in the axis X direction.
[0038]
Each of the wire bond wires 14 and 15 is preferably arranged in the groove 5 so as not to protrude from the upper edge of the groove 5 in order to be protected by the side walls 7A and 7B. That is, the groove 5 is formed in a shape that completely accommodates the semiconductor laser element 9, the submount 10, and the respective wire bond wires 14 and 15.
[0039]
The semiconductor laser device 1 is provided with a pair of triangular notches 16A and 16B for positioning and a rectangular notch 17 for direction indication in the base portion 3 as in the conventional case.
[0040]
The semiconductor laser device 1 is in a completed state as shown in FIG. 1, and is used by being incorporated as a light source in an optical pickup device or the like. At this time, since the distal end of the heat sink portion 4 has a tapered surface 8, the laser device 1 can be smoothly inserted into a mounting portion. Further, by forming the tapered surface 8 at the tip, it is possible to prevent the receiving portion of the laser device on the optical pickup side usually made of aluminum or the like from being cut by the edge. Therefore, it is possible to prevent the adverse effect on the optical system caused by the metal powder generated by shaving by the edge. When used in an optical pickup device or the like, the flat surface of the base portion 3 on the heat sink portion 4 side functions as a reference surface for positioning.
[0041]
In the embodiment shown in FIG. 1, the volume of the heat sink 4 is 11.1 mm. ³ 1.1 mm of the conventional type (φ3.5 mm) shown in FIG. ³ Was increased about 10 times. The total volume of the package 2 (the total volume of the base 3 and the heat sink 4) is 20.7 mm ³ And 10.7 mm of the conventional type shown in FIG. ³ Could be increased about twice. The volume ratio of the heat sink portion 4 to the entire volume of the package 2 is about 53% (11 / 10.7), which is about 10% (1.1 / 10.7) of the conventional type shown in FIG. It was able to increase about 5 times. Therefore, heat generated from the semiconductor laser element 9 can be effectively radiated.
[0042]
FIG. 12 shows the results of a reliability test when a 100 mW pulse test is performed in a 70 ° C. environment in a DVD-R semiconductor laser device having a red semiconductor laser element. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents operating current under APC (auto power control). As is apparent from this figure, the device becomes inoperable in about 100 hours in the conventional structure shown in FIG. 13, whereas in the embodiment of the present invention, it is confirmed that the device operates stably for 500 hours or more. did it.
[0043]
In the above embodiment, since the conventional airtight structure using the cap is not adopted, the number of parts and the number of assembling steps can be reduced. In addition, the area where the heat sink 4 contacts the outside air can be increased.
[0044]
In addition to the structure shown in FIG. 1, it is also possible to constitute a semiconductor laser device by attaching a cap with a window in a sealed state as in the conventional case.
[0045]
Since the semiconductor laser device 1 shown in FIG. 1 does not include a light receiving element, in order to monitor the output of the semiconductor laser element 9, a light receiving element for a front monitor may be arranged separately from the laser device 1. preferable.
[0046]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The major difference from the first embodiment is that a submount 10 of a type having a light receiving element 18 built therein is used, and the number of lead pins is increased by one to reduce the output to three. is there.
[0047]
The base portion 3 is formed with one through hole 12 that is long enough in the horizontal direction and has a size large enough to penetrate the two lead pins 11B and 11C. Two lead pins 11 B and 11 C are arranged in the hole 12 so as to be separated from each other such that one end thereof is located in the groove 5. These two lead pins 11B and 11C are insulated from each other by an insulating material 13, and are also insulated and fixed to the base portion 3. One end of the lead pin 11B is used for wiring to the semiconductor laser element 9 as in the previous embodiment, and the other lead pin 11C is used for wiring to the light receiving element 18 built in the submount 10. The light receiving element 18 is a PIN-type light receiving element and has a two-terminal structure. An electrode (in this example, a back electrode) connected to one terminal is electrically connected to the heat sink portion 4 and the other electrode (in this example, The front electrode is connected to the lead pin 11C via the wire bond wire 19.
[0048]
In the second embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. Furthermore, even in a semiconductor laser device having a built-in light receiving element, the tips of the lead pins 11B and 11C penetrating the base portion 3 can be arranged in the groove 5, and wire bond wiring can be performed in the groove 5. The wiring to the light receiving element 18 can be reliably protected by the heat sink 4. Further, the size of the package 2 can be reduced.
[0049]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The major difference from the first embodiment is that the tip of the heat sink portion 4 is changed from the tapered surface 8 to a hemispherical curved surface 20. The semiconductor laser element 9 and the submount 10 are arranged so as not to protrude beyond the curved surface 20. By forming the curved surface 20 in this manner, the tip of the semiconductor laser device 1 has the same shape as the tip of a ballpoint pen, and it is easy to adjust the tilt when incorporating the semiconductor laser device 1 into a pickup device or the like. That is, the tip of the laser device is arranged in a hemispherical recess of the pickup device, and the lead pin side is adjusted while moving in the X-Y direction so that the optical axis is at the optimum position. be able to.
[0050]
In the third embodiment, the position of the semiconductor laser element 9 can be changed from the state shown in FIG. 3 to a state where it is slightly moved back and forth (for example, toward the base portion 3) along the axis X direction. For example, the semiconductor laser element 9 can be arranged such that its light emission point is equidistant from the curved surface 20. That is, when the curved surface 20 is regarded as a part of one sphere, the semiconductor laser element 9 is arranged so that the light emission point of the semiconductor laser element 9 is located at the center of the sphere. With this arrangement, the light emitting point of the semiconductor laser element 9 does not move during the tilt adjustment. As a result, the adjustment work becomes easy.
[0051]
This third embodiment can be applied to the second embodiment and other embodiments described later.
[0052]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The difference from the first embodiment is that the shape of the heat sink 4 is changed. The first change is that a tapered surface 21 inclined downward is formed at the tip of the flat surface 6 of the groove 5. By forming such a tapered surface 21, it is possible to prevent light output from the semiconductor laser element 9 from being blocked by the flat surface 6 of the groove 5. The angle of the tapered surface 21 is set to an angle that is larger than half of the vertical spread angle of the light of the semiconductor laser element 9. Since the vertical spread angle of the light of the semiconductor laser element 9 is usually about 30 degrees, the inclination angle of the tapered surface 21 can be set to 15 degrees or more, for example, an angle in the range of 15 degrees to 20 degrees. Is done.
[0053]
In a case where the length of the heat sink portion 4 is increased while the position of the element 9 is kept the same, the length of the heat sink portion 4 can be easily set long by forming the tapered surface 21 in front of the element. Become. Therefore, the volume of the heat sink portion 4 can be increased, and the heat radiation area can be increased.
[0054]
The second modification is that the bottom surface of the heat sink portion 5 which has been an arc surface is changed to a flat bottom surface 22. The bottom surface 22 is a flat surface parallel to the flat surface 6 of the groove 5 and has a larger area than the flat surface 6. With such a flat bottom surface 22, the package 2 can be stably supported at the time of wire bonding work to the semiconductor laser element 9 and the like.
[0055]
The first and second changes may be made separately or simultaneously.
[0056]
This fourth embodiment can be applied to the second and third embodiments and other embodiments described later.
[0057]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The major differences from the first embodiment are that the shape of the heat sink 4 is changed and that an optical element 23 is added to the tip of the heat sink.
[0058]
The first change is that the tapered surface 8 provided at the front end of the heat sink 4 is not formed, but remains cylindrical, that is, the front end surface and the rear end surface of the heat sink portion 4 have the same planar shape. The point is. By setting the shape of the distal end of the heat sink section 4 in this manner, a large area of the distal end surface 24 of the heat sink section 4 can be ensured. Therefore, it is possible to widen the mounting margin when adding the optical element 23 to the distal end surface 24 of the heat sink portion 4.
[0059]
The second change is that an optical element 23 is added to the tip of the heat sink 4. The optical element 23 has a flat plate shape, but it suffices that at least the surface on the heat sink portion 4 side has a flat shape. For example, a tapered surface corresponding to the tapered surface 8 may be formed on the surface of the optical element 23 opposite to the surface on the heat sink portion 4 side. As the optical element 23, one selected from a hologram element, a quarter-wave plate, a polarizing plate, a plate lens, and the like can be used. Since the optical element 23 provided separately from the semiconductor laser device is provided integrally, optical adjustment in an optical pickup, a transmitter for optical communication, and the like can be simplified.
[0060]
The above-described first and second changes may be performed separately or simultaneously.
[0061]
This fifth embodiment can be applied to the second and fourth embodiments and other embodiments described later.
[0062]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the embodiment shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The major differences from the second embodiment are that the shape of the heat sink 4 is changed and that an optical element 25 is added to the tip.
[0063]
The first modification is that the tapered surface 8 provided on the outer end of the heat sink portion 4 is not formed, the column is left in a cylindrical shape, and the concave portion for receiving the optical element 25 is provided at the distal end of the groove 5. It is. By setting the tip shape of the heat sink 4 in this manner, the spherical optical element 25 can be securely attached.
[0064]
The second modification is that a spherical optical element 25 is added to the tip of the heat sink 4. The optical element 25 is used for collimating or condensing light emitted from the semiconductor laser element 9. The element 25 is held in a recess provided at the tip of the heat sink 4 and is fixed by an adhesive or the like. Since the optical element 25 provided separately from the semiconductor laser device is optically adjusted and provided integrally, the optical element 25 is applied to an optical pickup, a transmitter for optical communication, an optical fiber module, and the like. Adjustment can be simplified.
[0065]
The above-described first and second changes may be performed separately or simultaneously.
[0066]
This sixth embodiment can be applied to the first, fourth and other embodiments.
[0067]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. A major difference from the first embodiment is that the arc-shaped side surface shape of the heat sink portion 4 is changed to a multi-sided shape. When viewed from the front, the outer peripheral portion of the heat sink 4 having the arc portion is changed to a polygonal shape as viewed from the front. By changing to a polygon, chucking can be easily performed. The bottom surface, which was the arc surface of the heat sink portion 4, is a flat bottom surface 22 as in the fourth embodiment. The bottom surface 22 is a flat surface parallel to the flat surface 6 of the groove 5 and has a larger area than the flat surface 6. With such a flat bottom surface 22, the package 2 can be stably supported at the time of wire bonding work to the semiconductor laser element 9 and the like.
[0068]
When the heat sink portion 4 is inserted into the hollow having a cylindrical shape, a plurality of corner portions of a peripheral surface are virtual cylinders (indicated by a dashed-dotted line C in FIG. 7) in order to enhance the mounting stability. It is formed so as to be inscribed in. At this time, the central axis of the virtual cylinder C coincides with the axis X.
[0069]
This seventh embodiment can be applied to the second embodiment and other embodiments.
[0070]
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The difference from the first embodiment is that the shapes of the base 3 and the heat sink 4 are changed.
[0071]
A first change is formed by the difference in the outer dimensions of the base portion 3 and the heat sink portion 4 and is used as a positioning reference surface, that is, the outer periphery of the base portion 3 protruding from the periphery of the heat sink portion 4. The point is that the part has been eliminated. In this way, the base portion 3 and the heat sink portion 4 are formed into an integral columnar shape, and the step between them is eliminated, so that when the semiconductor laser device is moved and adjusted in the direction of the axis X, there is no restriction imposed by the step. Adjustment work becomes easy.
[0072]
The second modification is that a part of the wall 7B of the heat sink 4 is removed and a flat surface 6B is provided in order to enhance the workability of wire bonding. The flat surface 6B is flush with the flat surface 6 of the groove 5, but may be a flat surface having a step with the bottom surface 5 of the groove 5. By forming such a flat surface 6B, the shape of the capillary for performing wire bonding to the element 9 or the submount 10 is less likely to be restricted, and workability during manufacturing can be improved.
[0073]
The first and second changes may be made separately or simultaneously.
[0074]
This eighth embodiment can be applied to any of the second to seventh embodiments and other embodiments.
[0075]
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The major difference from the first embodiment is that dummy lead pins 11D are provided to make them pin-compatible with a general three-pin device, and that left and right wall portions 7A and 7B formed on the left and right of groove 5 are provided. Is that the wall portion 7B is formed on only one of the left and right sides of the flat surface 6 by removing one of them.
[0076]
The heat sink 4 has an L-shape when viewed from the front by removing one of the walls 7A and 7B. In the above embodiment, the semiconductor laser element 9 is arranged on the flat surface 6 constituting the bottom surface of the groove 5, but the shape of the groove 5 can be regarded as a sector shape (V shape) as in this embodiment. In this case, it can be considered that the semiconductor laser element 9 is arranged on one inner wall surface of the groove 5.
[0077]
The lead pin 11 B is not completely housed in the groove 5, but is insulated and fixed to the base portion 3 with a part thereof protruding from the groove 5. Like the lead pin 11A, one end of the dummy lead pin 11D is joined to the base portion 3 by welding or the like, and is fixed to the base portion 3 in an electrically conductive state. The lead pin 11D is arranged at a position overlapping with the heat sink portion 4 when viewed from the axis X direction, similarly to the lead pin 11A. The lead pin 11D is arranged at the same position as the position where the lead pin for outputting the monitor signal is arranged in a general three-pin device. Therefore, the pin arrangement is compatible with a general three-pin device, and it is possible to manufacture using a common manufacturing device.
[0078]
In the device with a built-in monitor function, the lead pins for outputting the monitor signal need to be arranged so as to avoid a planar overlap with the heat sink portion 4 as in the case of the lead pin 11B. You. However, in the case of this embodiment, the lead pin 11D is a dummy lead that does not protrude from the base portion 3, so that the heat sink unit 4 can be installed in a wide range. That is, the heat sink portion 4, in this example, the wall portion 7B can be protruded and arranged in a range where the lead pin for outputting the monitor signal is originally located.
[0079]
As a result, the upper end position of the heat sink portion 4, which is usually the same position as the surface 6, can be arranged so as to protrude to a position higher than the light emitting point or the upper surface of the semiconductor laser element 9. Thus, the presence of the wall portion 7B protruding to a position higher than the light emitting point or the upper surface can increase the volume or surface area for heat radiation, and can improve heat radiation.
[0080]
This ninth embodiment can be applied to any of the second to eighth embodiments and other embodiments.
[0081]
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those of the embodiment shown in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The difference from the ninth embodiment is that the shape of the wall 7 of the heat sink 4 is changed. That is, the top portion of the wall portion 7 having the acute angle was chamfered to form a flat surface 7C. With such a configuration, the same effect as that of the ninth embodiment can be obtained, although the heat dissipation is slightly inferior to that of the ninth embodiment.
[0082]
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is obtained by adding the embodiments shown in FIGS. 9 and 10 based on the embodiment shown in FIG. Therefore, the same components as those of the embodiment shown in FIGS.
[0083]
The base portion 3 and the heat sink portion 4 have the same diameter so that no step is formed between them. A part of the columnar shape is cut out to be a heat sink portion 4, and a portion that is not cut out is a base portion 3. In this way, the base portion 3 and the heat sink portion 4 are formed into an integral columnar shape, and the step between them is eliminated, so that when the semiconductor laser device is moved and adjusted in the direction of the axis X, there is no restriction imposed by the step. Adjustment work becomes easy.
[0084]
One end of the lead pin 11B fixed to the base by the insulating material extends through the base portion 3 to above the flat surface 6B. Like the lead pin 11A, the lead pin 11D has one end joined to the base portion 3 by welding or the like, and is fixed to the base portion 3 in an electrically conductive state. The lead pin 11D is arranged at a position overlapping with the heat sink portion 4 when viewed from the axis X direction, similarly to the lead pin 11A. The lead pin 11D is arranged at the same position as the position where the lead pin for outputting the monitor signal is arranged in a general three-pin device. Therefore, the pin arrangement is compatible with a general three-pin device, and it is possible to manufacture using a common manufacturing device. The wall portion 7 has a chamfered top portion to form a flat surface 7C.
[0085]
According to the eleventh embodiment, the same effects as those of the eighth to tenth embodiments can be obtained.
[0086]
In the above embodiment, a light emitting diode can be used as a semiconductor light emitting element instead of the semiconductor laser element 9. Other than the above, changes other than the above embodiment may be made as long as the gist of the present invention is not changed.
[0087]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the heat dissipation of the semiconductor laser device can be improved. In another aspect, the size of the package can be reduced. In another aspect, the element can be protected. In another aspect, the number of lead pins can be reduced.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a perspective view, FIG. 1B is a front view, and FIG. 1C is a plan view.
FIGS. 2A and 2B show a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a perspective view, FIG. 2B is a front view, and FIG.
3A and 3B show a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is a perspective view, FIG. 3B is a front view, and FIG. 3C is a plan view.
4A and 4B show a fourth embodiment of the present invention, in which FIG. 4A is a partially cutaway side view, and FIG. 4B is a front view.
5A and 5B show a fifth embodiment of the present invention, wherein FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a front view.
FIG. 6 is a plan view showing a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a front view showing a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view showing an eighth embodiment of the present invention.
9A and 9B show a ninth embodiment of the present invention, wherein FIG. 9A is a perspective view, FIG. 9B is a front view, and FIG. 9C is a plan view.
10 shows a tenth embodiment of the present invention, wherein (a) is a perspective view, (b) is a front view, and (c) is a plan view.
11A and 11B show an eleventh embodiment of the present invention, wherein FIG. 11A is a perspective view, FIG. 11B is a front view, and FIG. 11C is a plan view.
FIG. 12 is a characteristic diagram showing data of a reliability test.
FIG. 13 is a partially cutaway perspective view showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Semiconductor laser device
2 Package
3 Base
4 Heat sink
5 grooves
9 Semiconductor laser device (semiconductor light emitting device)
11 Lead pin

Claims

A semiconductor laser device, wherein a groove is formed along the axial direction of a cylindrical heat sink portion, and a semiconductor laser element is disposed on an inner wall surface of the groove.

In a semiconductor laser device in which a semiconductor laser element is arranged on the heat sink part of a package having a circular base part and a heat sink part, the heat sink part is formed in a cylindrical shape concentric with the base part, and is aligned with the axial direction of the heat sink part. A semiconductor laser device, wherein the semiconductor laser device is disposed on an inner wall surface of the groove.

3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the groove has a depth including a central axis of the cylindrical heat sink.

3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the groove is formed in a shape that completely accommodates the semiconductor laser element.

3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the groove is formed in a shape that completely accommodates the semiconductor laser element and a wire bond line corresponding to the semiconductor laser element.

3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the groove has walls located on both sides thereof extending to a position higher than the semiconductor laser element. 4.

3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the groove is formed by cutting out an arc surface of the heat sink portion within a range of 180 degrees or less when converted into a center angle. 4.

3. The semiconductor laser device according to claim 2, wherein one end is provided with a lead pin penetrating the base portion, and one end of the lead pin is arranged in the groove.

3. The semiconductor laser device according to claim 2, wherein one end includes two lead pins penetrating the base portion, and one end of each of the two lead pins is disposed in the groove.

3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a tapered surface is formed on an outer peripheral portion of a tip of the heat sink.

3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the tip of the heat sink has a spherical surface.

3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the bottom surface of the heat sink is a flat surface.

3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a flat optical element is added to a front end surface of said heat sink.

3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a spherical optical element is added to a front end surface of the heat sink.

3. The semiconductor laser device according to claim 2, wherein said base portion and said heat sink portion are made of the same metal.

A semiconductor laser device, wherein a groove having a depth for completely accommodating a semiconductor laser element is formed in a columnar heat sink portion, and the semiconductor laser element is disposed at the bottom of the groove.

A semiconductor laser element, comprising a columnar heat sink having a flat surface for disposing the semiconductor laser element in parallel with the optical axis of the semiconductor laser element, wherein the heat sink is arranged with respect to the optical axis of the flat surface. Wherein a wall is integrally provided on one side in the left-right direction, and a top of the wall is positioned higher than the semiconductor laser element and a wire bond line to the semiconductor laser element.