JP2014175565A - Semiconductor laser device - Google Patents
Semiconductor laser device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014175565A JP2014175565A JP2013048661A JP2013048661A JP2014175565A JP 2014175565 A JP2014175565 A JP 2014175565A JP 2013048661 A JP2013048661 A JP 2013048661A JP 2013048661 A JP2013048661 A JP 2013048661A JP 2014175565 A JP2014175565 A JP 2014175565A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- solder
- submount
- laser element
- laser device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、半導体レーザ素子がサブマウント上に搭載されてなる半導体レーザ装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor laser device in which a semiconductor laser element is mounted on a submount.
従来、半導体レーザ素子をサブマウント上にハンダ層を介して接合する技術が知られている。ところが、ハンダ層を形成する際に、溶融されたハンダが表面張力と濡れ性による広がりとによって半導体レーザ素子の周側面を濡れ上がるハンダ昇りが生じて半導体レーザ素子の電極にまで達し、その結果、半導体レーザ素子自身がショートして損傷してしまうことがある、という問題がある。 Conventionally, a technique for bonding a semiconductor laser element on a submount via a solder layer is known. However, when the solder layer is formed, the solder that has been melted rises due to the surface tension and wettability, so that the solder side rises up to the electrodes of the semiconductor laser element. There is a problem that the semiconductor laser element itself may be short-circuited and damaged.
このような問題を解決するために、例えば、特許文献1には、サブマウントの半導体レーザ素子との接合面側の端面に面取り部を設けてハンダ溜まりを形成させることにより、当該半導体レーザ素子との接合面からのハンダ昇りが生じないようにして当該半導体レーザ素子がショートすることを防止することが開示されている。
また、半導体レーザ素子をサブマウント上に接合し、当該サブマウントとヒートシンクとを更に接合してなる半導体レーザ装置が知られており、例えば、特許文献2には、ヒートシンクの表面に凹凸構造を設けることにより、半導体レーザ素子へのハンダ昇りを抑制することが開示されている。
In order to solve such a problem, for example, Patent Document 1 discloses that the semiconductor laser element and the semiconductor laser element are formed by providing a chamfered portion on the end surface on the joint surface side with the semiconductor laser element of the submount to form a solder pool. It is disclosed that the semiconductor laser element is prevented from being short-circuited so that no solder rises from the bonding surface.
Further, there is known a semiconductor laser device in which a semiconductor laser element is bonded onto a submount, and the submount and a heat sink are further bonded. For example,
しかしながら、特許文献1に開示されるようにサブマウントに面取り部を設けてハンダ溜まりを形成させると、半導体レーザ素子が側面からレーザ光を出射する構成のものである場合には、半導体レーザ素子から放射されるレーザ光の一部が遮られることにより、レーザ光の放射効率が低くなってしまう、という問題がある。
また、ヒートシンクのサブマウントとの接合面に凹凸部を設けると、接合面にボイドが形成されてしまってサブマウントとヒートシンクとの間の密着性が低くなり、半導体レーザ素子からの熱を十分に排熱できず、その結果、半導体レーザ素子におけるレーザ光の発生効率が低下する、という問題もある。
However, as disclosed in Patent Document 1, when the chamfered portion is provided in the submount to form the solder pool, the semiconductor laser element is configured to emit laser light from the side surface. There is a problem that the radiation efficiency of the laser light is lowered by blocking a part of the emitted laser light.
In addition, if the concave and convex portions are provided on the joint surface of the heat sink with the submount, voids are formed on the joint surface, resulting in low adhesion between the submount and the heat sink, and sufficient heat from the semiconductor laser element is obtained. There is also a problem that heat cannot be exhausted, and as a result, the generation efficiency of laser light in the semiconductor laser element is lowered.
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、半導体レーザ素子からのレーザ光を高い効率で放射することができる半導体レーザ装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、半導体レーザ素子におけるレーザ光の発生効率が高く、かつ、半導体レーザ素子からのレーザ光を高い効率で放射することができる半導体レーザ装置を提供することにある。
The present invention has been made based on the above situation, and an object of the present invention is to provide a semiconductor laser device capable of emitting laser light from a semiconductor laser element with high efficiency.
Another object of the present invention is to provide a semiconductor laser device that has a high generation efficiency of laser light in a semiconductor laser element and can emit laser light from the semiconductor laser element with high efficiency.
本発明の半導体レーザ装置は、平板状のサブマウントの表面上に第1のハンダ層を介して半導体レーザ素子が接合され、当該半導体レーザ素子が接合されたサブマウントが、ヒートシンクの表面上に第2のハンダ層を介して接合されてなる半導体レーザ装置であって、
前記サブマウントの少なくとも表面および裏面は、各々メッキが施されてなるものであり、
当該サブマウントの周側面には、少なくとも全周にわたって、周方向に伸びる、メッキが施されていない帯状の非メッキ部からなるハンダ昇り阻止帯が形成されていることを特徴とする。
In the semiconductor laser device of the present invention, the semiconductor laser element is bonded to the surface of the flat submount via the first solder layer, and the submount to which the semiconductor laser element is bonded is formed on the surface of the heat sink. A semiconductor laser device bonded through two solder layers,
At least the front surface and the back surface of the submount are each plated.
On the peripheral side surface of the submount, a solder rising prevention band made of a non-plated strip-shaped non-plated portion extending in the circumferential direction is formed at least over the entire circumference.
本発明の半導体レーザ装置においては、前記サブマウントは、CuWまたはSiから構成されており、
当該サブマウントの裏面に施されたメッキがAuメッキであることが好ましい。
In the semiconductor laser device of the present invention, the submount is made of CuW or Si,
The plating applied to the back surface of the submount is preferably Au plating.
本発明の半導体レーザ装置は、平板状のサブマウントの表面上に第1のハンダ層を介して半導体レーザ素子が接合され、当該半導体レーザ素子が接合されたサブマウントが、ヒートシンクの表面上に第2のハンダ層を介して接合されてなる半導体レーザ装置であって、
前記ヒートシンクの側端部に、余剰ハンダ収容空間が設けられていることを特徴とする。
In the semiconductor laser device of the present invention, the semiconductor laser element is bonded to the surface of the flat submount via the first solder layer, and the submount to which the semiconductor laser element is bonded is formed on the surface of the heat sink. A semiconductor laser device bonded through two solder layers,
An excess solder accommodating space is provided at a side end of the heat sink.
本発明の半導体レーザ装置においては、前記余剰ハンダ収容空間は、前記ヒートシンクの側端部において当該ヒートシンクの裏面方向に向かうに従って外方に傾斜した面が形成されてなる面取り部によって構成されており、
当該余剰ハンダ収容空間の、前記サブマウントの表面に垂直な方向の長さが、前記第2のハンダ層の平均厚みより大きいことが好ましい。
In the semiconductor laser device of the present invention, the surplus solder accommodating space is constituted by a chamfered portion in which a surface inclined outward is formed toward the back surface direction of the heat sink at the side end portion of the heat sink.
It is preferable that the length of the excess solder accommodating space in the direction perpendicular to the surface of the submount is larger than the average thickness of the second solder layer.
本発明の半導体レーザ装置においては、前記ヒートシンクの側端部に、余剰ハンダ収容空間が設けられていることが好ましい。 In the semiconductor laser device of the present invention, it is preferable that an excess solder accommodating space is provided at a side end portion of the heat sink.
本発明の半導体レーザ装置においては、サブマウントの周側面に周方向に伸びるメッキが施されていない帯状の非メッキ部からなるハンダ昇り阻止帯が全周にわたって形成されている。従って、サブマウントの周側面にメッキが施されている場合には第2のハンダ層を形成する際に溶融されたハンダによってサブマウントの周側面のメッキに沿って高さ方向へハンダ昇りが生じるところ、これが抑止される。具体的には、非メッキ部はメッキが施された部分に比べて極端に濡れ性が低いものとなっているため、溶融されたハンダによるハンダ昇りが非メッキ部に到達したときに、これよりも上方にハンダ昇りが生じることが抑止される。従って、半導体レーザ素子(ダイ)にまで溶融されたハンダによるハンダ昇りが生じることが抑止されるので、半導体レーザ素子の電極がハンダに接触してショートすることや、半導体レーザ素子から放射されるレーザ光の一部が遮られることを抑止することができる。そのため、半導体レーザ素子の損傷が防止されると共にレーザ光の高い放射効率が得られる。 In the semiconductor laser device of the present invention, a solder rising prevention band made of a strip-shaped non-plated portion that is not plated and extends in the circumferential direction is formed on the entire peripheral surface of the submount. Accordingly, when the peripheral side surface of the submount is plated, the solder that is melted when forming the second solder layer causes solder to rise in the height direction along the plating of the peripheral side surface of the submount. However, this is deterred. Specifically, since the non-plated part has extremely low wettability compared to the plated part, when the solder rise due to the molten solder reaches the non-plated part, Also, it is possible to prevent the solder from rising upward. Accordingly, it is possible to suppress the solder rising due to the solder melted to the semiconductor laser element (die), so that the electrode of the semiconductor laser element contacts the solder and short-circuits, or the laser emitted from the semiconductor laser element. It is possible to prevent a part of the light from being blocked. Therefore, damage to the semiconductor laser element is prevented and high radiation efficiency of the laser light can be obtained.
また、本発明の余剰ハンダ収容空間が設けられた半導体レーザ装置によれば、第2のハンダ層を形成する際に溶融されたハンダに余剰が存在する場合には当該余剰ハンダ収容空間に溜まることによって、溶融されたハンダによるハンダ昇りが生じることが抑止されるので、半導体レーザ素子の電極がハンダによってショートすることや、半導体レーザ素子から放射されるレーザ光の一部が遮られることを抑止することができる。従って、半導体レーザ素子の損傷が防止されると共にレーザ光の高い放射効率が得られる。
さらに、このような構成の半導体レーザ装置によれば、第2のハンダ層にボイドが形成されることが抑制されるので、良好な放熱性が得られ、その結果、半導体レーザ素子におけるレーザ光の高い発生効率が得られる。
Further, according to the semiconductor laser device provided with the surplus solder accommodating space of the present invention, when surplus exists in the melted solder when forming the second solder layer, the surplus solder accommodating space accumulates in the surplus solder accommodating space. As a result, it is possible to prevent the solder from rising due to the melted solder. Therefore, it is possible to prevent the electrodes of the semiconductor laser element from being short-circuited by the solder and blocking a part of the laser light emitted from the semiconductor laser element. be able to. Therefore, damage to the semiconductor laser element can be prevented and high radiation efficiency of the laser beam can be obtained.
Furthermore, according to the semiconductor laser device having such a configuration, since the formation of voids in the second solder layer is suppressed, good heat dissipation can be obtained, and as a result, the laser light in the semiconductor laser element can be obtained. High generation efficiency can be obtained.
<第1の実施の形態>
以下、本発明の半導体レーザ装置の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の半導体レーザ装置の一例における構成を示す斜視図であり、図2は、図1に示す半導体レーザ装置における非メッキ部を模式的に示す側面図である。
この半導体レーザ装置は、平板状の半導体レーザ素子10を有する。この半導体レーザ素子10は、平板状のサブマウント20の表面上に、第1のハンダ層25を介して接合されることによって搭載されている。半導体レーザ素子10が接合されたサブマウント20は、例えば銅よりなるヒートシンク30の表面上に、第2のハンダ層26を介してサブマウント20の裏面がヒートシンク30の表面と対向する状態で接合されている。
<First Embodiment>
Hereinafter, embodiments of the semiconductor laser device of the present invention will be described.
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an example of a semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 2 is a side view schematically showing a non-plated portion in the semiconductor laser device shown in FIG.
This semiconductor laser device has a flat
半導体レーザ素子10は、発光素子として機能するものであり、例えば長尺な矩形の板状を有し、長尺に伸びる方向に沿った側端面10fが光出射面とされている。具体的には、長尺な矩形の板状を有するパッケージ11の内部に、それぞれ光を出射する複数の光エミッタ(図示せず)が長尺に伸びる方向に沿って一列に直線状に並ぶよう配置されたアレー型の素子である。このパッケージ11には、長尺に伸びる方向に沿った側端面10fに光エミッタから出射される光を外部に取り出すための複数の光取り出し部(図示せず)が形成されている。これらの光取り出し部は、光エミッタの各々に対応して一列に直線状に並ぶよう配置されている。
The
この半導体レーザ装置において、半導体レーザ素子10の光出射面の光出射方向における位置と、サブマウント20における半導体レーザ素子10の光出射面側の周側面(前面20f)の光出射方向における位置との関係は、半導体レーザ素子10の光出射面が光出射方向の前方に例えば0.01mm突出するものとすることができる。
また、サブマウント20の前面20fの位置とヒートシンク30の半導体レーザ素子10の光出射面側の周側面(前面30f)の位置とは、一致していることが好ましいが、半導体レーザ素子10から放射されるレーザ光を当該ヒートシンク30が遮らない範囲において、ヒートシンク30の前面30fが前方に例えば0.5mm突出するものとしてもよい。ヒートシンク30の前面30fが前方に突出するほど、半導体レーザ素子10からの発熱を排熱することができる。
In this semiconductor laser device, the position of the light emission surface of the
Further, the position of the
半導体レーザ素子10は、AlGaInP系半導体などの材料からなる活性層(図示せず)を有し、例えば長尺方向の長さが5〜4mm、幅が2〜1mm、厚さが0.05〜0.15mmの長尺で矩形の平板状を有している。
半導体レーザ素子10の表裏面のぞれぞれには、電極(図示せず)が設けられており、両電極間に電流を供給することで活性層がレーザ発振し、側端面10fの光取り出し部からレーザ光が出射される。
The
An electrode (not shown) is provided on each of the front and back surfaces of the
サブマウント20は、Cu(銅)およびW(タングステン)の混合材料またはSi(シリコン)から構成された基体の表面にメッキが施されたものであり、例えば長尺方向の長さが12〜9mm、幅が2〜3mm、厚さが0.2〜0.3mmの長尺で矩形の平板状を有している。
The
このサブマウント20においては、これを構成する基体の少なくとも半導体レーザ素子10との接合面である表面およびヒートシンク30との接合面である裏面には、各々メッキが施されており、さらに、周側面の一部にもメッキが施されてメッキ部20aが形成されていてもよい。
このサブマウント20の少なくともヒートシンク30との接合面である裏面に施されたメッキは、Ni(ニッケル)メッキにAu(金)メッキを積層させたものであることが好ましい。
メッキの厚みは、例えば0.5μmとされる。
In the
It is preferable that the plating applied to at least the back surface of the
The plating thickness is, for example, 0.5 μm.
そして、このサブマウント20の周側面には、少なくとも全周にわたって、周方向に伸びる、メッキが施されていない帯状の非メッキ部20bからなるハンダ昇り阻止帯が形成されている。
非メッキ部20bは、例えばサブマウント20の高さ方向の中央部において水平方向の一端から他端まで伸びる1本の帯状のものとすることができる。
On the peripheral side surface of the
The
非メッキ部20bは、サブマウント20の周側面においてメッキが施されておらずに基体が露出した面によって形成される。
非メッキ部20bの幅は、50μm以上であればよい。
The
The width of the
非メッキ部20bは、メッキが施されたメッキ部20aに比べて極端に濡れ性が低いものとなる。
The
ヒートシンク30は、銅などから構成されたものとすることができ、例えば長尺方向の長さが25〜26mm、幅が25〜26mm、厚さが6〜8mmの長尺で矩形の厚みのある平板状を有している。
The
第1のハンダ層25を形成するためのハンダ(第1のハンダ材)としては、Sn(スズ)を含むものを用いることが好ましく、例えばAuSn共晶ハンダなどを挙げることができる。
As the solder (first solder material) for forming the
第1のハンダ層25の厚みは、例えば1〜10μmとされる。
The thickness of the
第2のハンダ層26を形成するためのハンダ(第2のハンダ材)としては、Snを含むものを用いることが好ましく、例えばSnAgCu共晶ハンダなどを挙げることができる。
As the solder (second solder material) for forming the
第2のハンダ層26の厚みは、例えば20〜50μmとされる。
The thickness of the
このような第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置は、例えば以下のようにして製造することができる。
すなわち、まず、平板状に切断された、その表面にメッキが施されてなるサブマウント20を形成する。さらに、当該サブマウント20の表面および裏面以外の面すなわち周側面の全面または一部に、周方向に伸びる帯状の非メッキ部20bを形成する。当該非メッキ部20bは、研磨加工またはレーザ加工によりメッキを削り取ることによって形成することができる。
Such a semiconductor laser device according to the first embodiment can be manufactured, for example, as follows.
That is, first, the
次いで、周側面に非メッキ部20bが形成されたサブマウント20の表面上に、例えば厚み4〜6μmの層状の第1のハンダ材(AuSn共晶ハンダ)を介して半導体レーザ素子10を配置する。そして、第1のハンダ材を、その融点以上の温度例えば320℃に加熱して溶融した後、当該第1のハンダ材を冷却して固化することにより、サブマウント20の表面上に厚み3μmの第1のハンダ層25を介して半導体レーザ素子10を接合する。
その後、ヒートシンク30の表面上に、厚み30〜50μmの層状の第2のハンダ材(SnAgCu共晶ハンダ)を介してサブマウント20の裏面が接触する状態に配置する。そして、第2のハンダ材を、その融点以上の温度に加熱して溶融した後、当該第2のハンダ材を冷却して固化することにより、ヒートシンク30の表面上に厚み20μmの第2のハンダ層26を介してサブマウント20の裏面が接触する状態に接合し、以て、図1に示す半導体レーザ装置が製造される。
Next, the
Then, it arrange | positions in the state which the back surface of the submount 20 contacts on the surface of the
半導体レーザ素子10およびサブマウント20の接合時およびサブマウント20およびヒートシンク30の接合時のハンダ材の溶融は、ハンダ材の酸化を防ぐために窒素ガス雰囲気などの不活性ガス雰囲気や窒素ガスと水素ガスとの混合ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
The melting of the solder material at the time of bonding of the
また、サブマウント20とヒートシンク30との間の第2のハンダ層26を形成するための第2のハンダ材としては、半導体レーザ素子10とサブマウント20との間の第1のハンダ層25を形成するための第1のハンダ材よりも融点の低いものを使用する。ここで、第2のハンダ材は、ヒートシンク30を第2のハンダ材の融点よりも少し低い温度まで加熱し、この状態でヒートシンク30に貼り付ける。その後、全体をこの貼り付けた第2のハンダ材の融点まで加熱することによって、サブマウント20とヒートシンク30とを接合する。
In addition, as a second solder material for forming the
このとき、溶融された第2のハンダ材によって、サブマウント20の周側面の下方にメッキ部20aが存在する場合には当該メッキ部20aに沿ってハンダ昇りが生じるが、非メッキ部20bに到達すると、当該非メッキ部20bによってハンダ昇りが阻害される。
At this time, when the plated
なお、非メッキ部よりなるハンダ昇り阻止帯が形成されていない半導体レーザ装置、すなわち、サブマウントの表裏面に加えて周側面の全面にメッキが施されている半導体レーザ装置においては、図3に示すように、第2のハンダ層26を形成する際に、溶融されたハンダが表面張力と濡れ性による広がりとによってサブマウント20の周側面に沿って溶融されたハンダによるハンダ昇りが生じて、溶融されたハンダが半導体レーザ素子10にまで達する。その結果、半導体レーザ素子10から放射されるレーザ光の一部が遮られたり、半導体レーザ素子10自身がショートして損傷してしまったりする。
FIG. 3 shows a semiconductor laser device in which a solder rising prevention band made of a non-plated portion is not formed, that is, a semiconductor laser device in which the entire peripheral surface is plated in addition to the front and back surfaces of the submount. As shown, when forming the
本発明の半導体レーザ装置においては、半導体レーザ素子10に電気エネルギーが供給されることにより、当該電気エネルギーが光エネルギーに変換され、各光エミッタから光が出射される。
In the semiconductor laser device of the present invention, when electric energy is supplied to the
以上のように、上記の第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置によれば、第2のハンダ層26を形成する際に、溶融されたハンダによってサブマウント20の周側面のメッキ部20aに沿って高さ方向へハンダ昇りが生じても、サブマウント20の周側面に周方向に伸びるメッキが施されていない帯状の非メッキ部20bからなるハンダ昇り阻止帯が全周にわたって形成されており、非メッキ部20bはメッキ部20aに比べて極端に濡れ性が低いものとなっている。そのために、溶融されたハンダによるハンダ昇りが非メッキ部20bに到達したときに、非メッキ部20bよりも上方にハンダ昇りが生じることが抑止される。従って、半導体レーザ素子10にまで溶融されたハンダによるハンダ昇りが生じることが抑止されるので、半導体レーザ素子10の電極がハンダに接触してショートすることや、半導体レーザ素子10から放射されるレーザ光の一部が遮られることを抑止することができる。従って、半導体レーザ素子10の損傷が防止されると共にレーザ光の高い放射効率が得られる。
As described above, according to the semiconductor laser device according to the first embodiment described above, when the
以上、第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置について説明したが、この半導体レーザ装置は、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、非メッキ部20bは、全周にわたって伸びる1本の帯状のものであることに限定されず、全周にわたって、サブマウント20の高さ方向のいずれかの位置に存在すればよい。
Although the semiconductor laser device according to the first embodiment has been described above, the semiconductor laser device can be variously modified.
For example, the
具体的には、非メッキ部20bは、図4(a)に示すように、サブマウント20の周側面における高さ方向の下端部において水平方向の一端から他端まで伸びる1本の帯状のものであってもよい。
また、非メッキ部20bは、図4(b)に示すように、図4(a)に示す非メッキ部の角エッジにR加工を施すことにより形成されたものであってもよい。
また、非メッキ部20bは、図4(c)に示すように、各側面において水平方向の一端における上方から他端における下方に向かって斜めに伸びる1本の帯状のものであってもよい。
また、非メッキ部20bは、図4(d)に示すように、サブマウント20の周側面の全てのメッキが削り取られて形成されたものであってもよい。
また、非メッキ部20bは、図4(e)および(f)に示すように、複数本の帯状の非メッキ部20bが、全周にわたってサブマウント20の高さ方向のいずれかに存在するよう、高さ方向の位置がずれた非連続状態で配置されたものであってもよい。
Specifically, as shown in FIG. 4A, the
Further, as shown in FIG. 4B, the
Moreover, as shown in FIG.4 (c), the
Further, as shown in FIG. 4D, the
In addition, as shown in FIGS. 4E and 4F, the
<第2の実施の形態>
本発明の第2の実施の形態に係る半導体レーザ装置は、非メッキ部が形成されておらず、かつ、ヒートシンク30の側端部に余剰ハンダ収容空間が設けられたこと以外は第1の実施の形態と同様の構成を有する。
具体的に説明すると、図5に示されるように、ヒートシンク30側端部において、当該ヒートシンク30の平面状の表面と光出射方向の前面30fとの角部に、ヒートシンク30の裏面方向(図5において下方向)に向かうに従って外方に傾斜した面(以下「傾斜面」ともいう。)30Aが形成されており、余剰ハンダ収容空間Sは、この傾斜面30Aが形成されて得られる面取り部によって構成された三角柱形状のものである。
<Second Embodiment>
The semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention is the first embodiment except that the non-plated portion is not formed and the excess solder accommodating space is provided at the side end portion of the
More specifically, as shown in FIG. 5, at the end of the
余剰ハンダ収容空間Sにおいては、サブマウント20の表面に水平な方向の長さ(A)とサブマウント20の表面に垂直な方向の長さ(B)との関係が、B≧Aを満たすこと、すなわちB/A≧1であることが好ましい。このような構成を有することにより、第2のハンダ層26を形成する際の余剰のハンダが余剰ハンダ収容空間Sに流れやすくなり、余剰のハンダを確実に余剰ハンダ収容空間に溜めることができる。
余剰ハンダ収容空間Sの縦横比(B/A)は1以上とされ、好ましくは1〜2であるが、この縦横比(B/A)が小さくなるほど、ハンダ昇り量(高さ)は大きくなる。
In the surplus solder accommodating space S, the relationship between the length (A) in the direction horizontal to the surface of the
The aspect ratio (B / A) of the excess solder accommodating space S is set to 1 or more, and preferably 1 to 2. However, the smaller the aspect ratio (B / A), the larger the solder rising amount (height). .
余剰ハンダ収容空間Sにおいては、サブマウント20の表面に垂直な方向の長さ(B)が、第2のハンダ層26の平均厚みより大きいものとされている。このような構成を有することにより、ハンダ昇りを確実に抑制することができるという効果が得られる。
In the surplus solder accommodating space S, the length (B) in the direction perpendicular to the surface of the
余剰ハンダ収容空間Sにおいて、サブマウント20の表面に水平な方向の長さ(A)サブマウント20の厚みによっても異なるが、例えば0.05〜0.08mmとされる。
In the surplus solder accommodating space S, the length in the direction horizontal to the surface of the submount 20 (A) is different depending on the thickness of the
また、余剰ハンダ収容空間Sの容積は、例えば0.04〜0.15mm3 とすることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the volume of the excess solder accommodating space S is, for example, 0.04 to 0.15 mm 3 .
なお、余剰ハンダ収容空間Sが形成されていない半導体レーザ装置においては、図6に示すように、第2のハンダ層を形成する際に、溶融されたハンダが表面張力と濡れ性による広がりとによって、サブマウント20の周側面に沿って溶融されたハンダによるハンダ昇りが生じて、溶融されたハンダが半導体レーザ素子10にまで達する。その結果、半導体レーザ素子10から放射されるレーザ光の一部が遮られたり、半導体レーザ素子10自身がショートして損傷してしまったりする。
In the semiconductor laser device in which the excess solder accommodating space S is not formed, as shown in FIG. 6, when the second solder layer is formed, the melted solder is spread by surface tension and wettability. As a result, the solder that has been melted along the peripheral side surface of the
このような第2の実施の形態に係る半導体レーザ装置は、上記の第1の実施の形態に係る半導体レーザ装置と同様にして製造することができる。
そして、この半導体レーザ装置に余剰ハンダ収容空間Sが形成されていることによって、サブマウント20とヒートシンク30との接合時に、溶融された第2のハンダ材が当該余剰ハンダ収容空間Sに流れ込んで溜まり、その結果、サブマウント20の周側面に沿って溶融されたハンダによるハンダ昇りが生じることが抑止される。
Such a semiconductor laser device according to the second embodiment can be manufactured in the same manner as the semiconductor laser device according to the first embodiment.
Since the surplus solder accommodating space S is formed in this semiconductor laser device, the molten second solder material flows into the surplus solder accommodating space S and accumulates when the
以上のように、上記の第2の実施の形態に係る半導体レーザ装置によれば、第2のハンダ層26を形成する際に溶融されたハンダに余剰が存在する場合には余剰ハンダ収容空間Sに溜まることによって、溶融されたハンダによるハンダ昇りが生じることが抑止される。そのため、半導体レーザ素子10の電極がハンダによってショートすることや、半導体レーザ素子から放射されるレーザ光の一部が遮られることを抑止することができ、従って、半導体レーザ素子の損傷が防止されると共にレーザ光の高い放射効率が得られる。
さらに、このような構成の半導体レーザ装置によれば、ヒートシンク30の表面が平面状であるために、第2のハンダ層26にボイドが形成されることが抑制されるので、良好な放熱性が得られ、その結果、半導体レーザ素子10におけるレーザ光の高い発生効率が得られる。
As described above, according to the semiconductor laser device according to the above-described second embodiment, when there is surplus in the solder melted when the
Furthermore, according to the semiconductor laser device having such a configuration, since the surface of the
以上、第2の実施の形態に係る半導体レーザ装置について説明したが、この半導体レーザ装置は、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、余剰ハンダ収容空間Sの形状は、傾斜面30Aを有する三角柱形状のものに限定されず、図7に示されるように、四角柱状の窪みによって形成されていてもよい。
Although the semiconductor laser device according to the second embodiment has been described above, the semiconductor laser device can be variously modified.
For example, the shape of the excess solder accommodating space S is not limited to the triangular prism shape having the inclined surface 30A, and may be formed by a quadrangular prism-shaped depression as shown in FIG.
<第3の実施の形態>
本発明の第3の実施の形態に係る半導体レーザ装置は、第2の実施の形態と同様にヒートシンクに傾斜面が形成されて余剰ハンダ収容空間が形成されていること以外は、第1の実施の形態と同様の構成を有してサブマウントに非メッキ部からなるハンダ昇り阻止帯が形成された構成を有する。
<Third Embodiment>
The semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention is the same as that of the second embodiment except that an inclined surface is formed on the heat sink and an excess solder accommodating space is formed. And a structure in which a solder rising prevention band made of a non-plated portion is formed on the submount.
以上のように、上記の第3の実施の形態に係る半導体レーザ装置によれば、第2のハンダ層を形成する際に、溶融されたハンダに余剰が存在する場合には余剰ハンダ収容空間に溜まり、さらに、溶融されたハンダによってサブマウントの周側面のメッキが施されている部分に沿って高さ方向へハンダ昇りが生じても、サブマウントの周側面に周方向に伸びるメッキが施されていない帯状の非メッキ部からなるハンダ昇り阻止帯が形成されており、非メッキ部はメッキが施された部分に比べて極端に濡れ性が低いものとなっているために、溶融されたハンダによるハンダ昇りが非メッキ部に到達したときに、非メッキ部よりも上方にハンダ昇りが生じることが抑止される。従って、半導体レーザ素子にまで溶融されたハンダによるハンダ昇りが生じることが抑止されるので、半導体レーザ素子の電極がハンダに接触してショートすることや、半導体レーザ素子から放射されるレーザ光の一部が遮られることを抑止することができ、従って、半導体レーザ素子の損傷が防止されると共にレーザ光の高い放射効率が得られる。
さらに、このような構成の半導体レーザ装置によれば、ヒートシンクの表面が平面状であるために、第2のハンダ層にボイドが形成されることが抑制されるので、良好な放熱性が得られ、その結果、半導体レーザ素子におけるレーザ光の高い発生効率が得られる。
As described above, according to the semiconductor laser device according to the third embodiment described above, when the second solder layer is formed, if there is a surplus in the melted solder, the surplus solder accommodating space is provided. In addition, even if the solder rises in the height direction along the part where the peripheral side surface of the submount is plated by the melted solder, the peripheral side surface of the submount is plated in the circumferential direction. Solder rising prevention band consisting of non-plated non-plated part is formed, and the non-plated part has extremely low wettability compared with the plated part, so molten solder When the solder rise due to the solder reaches the non-plated portion, it is suppressed that the solder rise occurs above the non-plated portion. Accordingly, it is possible to suppress the solder rising due to the solder melted to the semiconductor laser element, so that the electrode of the semiconductor laser element is brought into contact with the solder and short-circuited, or one of the laser beams emitted from the semiconductor laser element. Therefore, the semiconductor laser device can be prevented from being damaged and high radiation efficiency of the laser beam can be obtained.
Furthermore, according to the semiconductor laser device having such a configuration, since the surface of the heat sink is planar, it is possible to suppress the formation of voids in the second solder layer, and thus good heat dissipation can be obtained. As a result, high generation efficiency of laser light in the semiconductor laser element can be obtained.
10 半導体レーザ素子
10f 側端面
11 パッケージ
20 サブマウント
20a メッキ部
20b 非メッキ部
20f 前面
25 第1のハンダ層
26 第2のハンダ層
30 ヒートシンク
30A 傾斜面
30f 前面
S 余剰ハンダ収容空間
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記サブマウントの少なくとも表面および裏面は、各々メッキが施されてなるものであり、
当該サブマウントの周側面には、少なくとも全周にわたって、周方向に伸びる、メッキが施されていない帯状の非メッキ部からなるハンダ昇り阻止帯が形成されていることを特徴とする半導体レーザ装置。 The semiconductor laser element is bonded to the surface of the flat submount via the first solder layer, and the submount to which the semiconductor laser element is bonded is bonded to the surface of the heat sink via the second solder layer. A semiconductor laser device comprising:
At least the front surface and the back surface of the submount are each plated.
A semiconductor laser device characterized in that a solder rising prevention band made of a non-plated strip-shaped non-plated portion extending in the circumferential direction is formed at least on the peripheral side surface of the submount.
当該サブマウントの裏面に施されたメッキがAuメッキ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。 The submount is made of CuW or Si,
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the plating applied to the back surface of the submount is Au plating.
前記ヒートシンクの側端部に、余剰ハンダ収容空間が設けられていることを特徴とする半導体レーザ装置。 The semiconductor laser element is bonded to the surface of the flat submount via the first solder layer, and the submount to which the semiconductor laser element is bonded is bonded to the surface of the heat sink via the second solder layer. A semiconductor laser device comprising:
A semiconductor laser device, wherein an excess solder accommodating space is provided at a side end of the heat sink.
当該余剰ハンダ収容空間の、前記サブマウントの表面に垂直な方向の長さが、前記第2のハンダ層の平均厚みより大きいことを特徴とする請求項3に記載の半導体レーザ装置。 The surplus solder accommodating space is configured by a chamfered portion in which a surface inclined outward is formed toward the back surface direction of the heat sink at the side end portion of the heat sink,
4. The semiconductor laser device according to claim 3, wherein a length of the excess solder accommodating space in a direction perpendicular to the surface of the submount is larger than an average thickness of the second solder layer.
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a surplus solder accommodating space is provided at a side end portion of the heat sink.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013048661A JP2014175565A (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013048661A JP2014175565A (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | Semiconductor laser device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014175565A true JP2014175565A (en) | 2014-09-22 |
Family
ID=51696481
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013048661A Pending JP2014175565A (en) | 2013-03-12 | 2013-03-12 | Semiconductor laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014175565A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017038448A1 (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | ソニー株式会社 | Nitride semiconductor element |
JP2018093137A (en) * | 2016-12-07 | 2018-06-14 | 日機装株式会社 | Manufacturing method for optical semiconductor device |
US10686291B2 (en) | 2015-03-19 | 2020-06-16 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting element and semiconductor light emitting element assembly |
WO2022049714A1 (en) * | 2020-09-04 | 2022-03-10 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor laser and semiconductor laser device |
-
2013
- 2013-03-12 JP JP2013048661A patent/JP2014175565A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10686291B2 (en) | 2015-03-19 | 2020-06-16 | Sony Corporation | Semiconductor light emitting element and semiconductor light emitting element assembly |
WO2017038448A1 (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | ソニー株式会社 | Nitride semiconductor element |
JPWO2017038448A1 (en) * | 2015-09-02 | 2018-07-05 | ソニー株式会社 | Nitride semiconductor device |
JP2018093137A (en) * | 2016-12-07 | 2018-06-14 | 日機装株式会社 | Manufacturing method for optical semiconductor device |
WO2018105327A1 (en) * | 2016-12-07 | 2018-06-14 | 日機装株式会社 | Production method for optical semiconductor device |
US10439100B2 (en) | 2016-12-07 | 2019-10-08 | Nikkiso Co., Ltd. | Method of manufacturing optical semiconductor apparatus |
WO2022049714A1 (en) * | 2020-09-04 | 2022-03-10 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor laser and semiconductor laser device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI3262728T3 (en) | Method for producing a diode laser and diode laser | |
JPWO2015033557A1 (en) | Light emitting device | |
JP6304282B2 (en) | Semiconductor laser device | |
JPWO2013150715A1 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
JP6922074B2 (en) | End face emission type laser bar | |
JP2014175565A (en) | Semiconductor laser device | |
US20130250987A1 (en) | Semiconductor laser device | |
JP5381353B2 (en) | Laser diode device | |
JP6125166B2 (en) | Multi-beam semiconductor laser device | |
JPWO2020031944A1 (en) | Semiconductor light emitting device | |
JP2019062033A (en) | Semiconductor laser device | |
JP2010171047A (en) | Semiconductor laser device | |
JP2006303017A (en) | Thermoelectric conversion device | |
JP2007027375A (en) | Laser module | |
JP2009158644A (en) | Laser module | |
JP2006319011A (en) | Peltier module, and semiconductor laser light-emitting device | |
WO2023182156A1 (en) | Semiconductor light-emitting device, base, base with solder, and method for manufacturing semiconductor light-emitting device | |
JP6103401B2 (en) | Wiring board and LED module | |
TWI824201B (en) | Semiconductor laser components | |
WO2013118800A1 (en) | Semiconductor device | |
JP6334772B2 (en) | Multi-beam semiconductor laser device | |
CN117813735A (en) | Semiconductor laser device, sub-assembly with solder set, and inspection method for semiconductor laser device | |
KR20130074909A (en) | P-type sub-mount for individual driving of bar shape laser diode array and semiconductor package comprising the same | |
JP2005142224A (en) | Packaging method of semiconductor laser element | |
JP5522208B2 (en) | Method for manufacturing light emitting device |