JP2021028919A - Semiconductor laser device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体レーザ装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser device.
半導体レーザ素子の一つとして、面発光半導体レーザ素子(VCSEL)が知られている。特許文献1には、面発光半導体レーザ素子の一例が開示されている。本開示の面発光半導体レーザ素子は、基板の上に配置された複数の発光領域を有する。各々の発光領域からレーザ光が出射される。各々の発光領域は、基板の厚さ方向に突出したメサ構造をなしている。当該メサ構造は、複数の半導体層が基板の厚さ方向に積層されたものであるため、外力に対して比較的脆弱であるという特性がある。
As one of the semiconductor laser devices, a surface emitting semiconductor laser device (VCSEL) is known.
本発明は上記事情に鑑み、外力などから半導体レーザ素子の複数の発光領域を保護することが可能な半導体レーザ装置を提供することをその課題とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device capable of protecting a plurality of light emitting regions of a semiconductor laser element from external forces and the like.
本発明によれば、厚さ方向において第1半導体層、活性層、第2半導体層の順に積層されるとともに、厚さ方向視において互いに離間して形成された突起状であり、かつ前記活性層および前記第2半導体層を一部に含む複数の発光領域を有する半導体レーザ素子と、前記第1半導体層に導通する第1端子と、前記第2半導体層に導通する第2端子と、電気絶縁性を有するとともに、前記半導体レーザ素子に支持され、かつ前記厚さ方向視において複数の前記発光領域に重なる第1透光部材と、電気絶縁性を有し、かつ前記第1透光部材を挟んで複数の前記発光領域とは反対側に位置する領域を有する第2透光部材と、を備え、前記第1透光部材のヤング率は、前記第2透光部材のヤング率よりも低いことを特徴とする半導体レーザ装置が提供される。 According to the present invention, the first semiconductor layer, the active layer, and the second semiconductor layer are laminated in this order in the thickness direction, and the active layer is a protrusion formed so as to be separated from each other in the thickness direction. A semiconductor laser device having a plurality of light emitting regions including the second semiconductor layer, a first terminal conducting the first semiconductor layer, and a second terminal conducting the second semiconductor layer are electrically insulated. A first translucent member which is supported by the semiconductor laser element and overlaps a plurality of the light emitting regions in the thickness direction, and which has electrical insulation and sandwiches the first transmissive member. A second translucent member having a region located on the side opposite to the light emitting region is provided, and the young rate of the first transmissive member is lower than the young rate of the second transmissive member. A semiconductor laser device characterized by the above is provided.
本発明の実施において好ましくは、前記半導体レーザ素子は、前記第1半導体層に導通する第1電極と、前記第2半導体層に導通し、かつ複数の前記発光領域を覆う第2電極を有し、前記第1透光部材は、前記第2電極に接している。 In the practice of the present invention, the semiconductor laser device preferably has a first electrode conducting the first semiconductor layer and a second electrode conducting the second semiconductor layer and covering the plurality of light emitting regions. The first translucent member is in contact with the second electrode.
本発明の実施において好ましくは、前記第2透光部材は、前記第1透光部材に接している。 In the practice of the present invention, the second translucent member is preferably in contact with the first translucent member.
本発明の実施において好ましくは、前記第1透光部材の構成材料は、シリコーンである。 In the practice of the present invention, the constituent material of the first translucent member is preferably silicone.
本発明の実施において好ましくは、前記第1電極は、前記第1端子に電気的に接合され、前記第2電極と前記第2端子とを接続するワイヤをさらに備える。 Preferably, in the practice of the present invention, the first electrode is further provided with a wire that is electrically bonded to the first terminal and connects the second electrode and the second terminal.
本発明の実施において好ましくは、前記ワイヤは、前記第2端子に接続された第1ボンディング部と、前記第2電極に接続された第2ボンディング部と、を有する。 In the practice of the present invention, the wire preferably has a first bonding portion connected to the second terminal and a second bonding portion connected to the second electrode.
本発明の実施において好ましくは、前記第2電極は、前記厚さ方向において前記半導体レーザ素子から遠ざかる側に突出して形成されたバンプ部を有し、前記第2ボンディング部は、前記バンプ部に接続されている。 In the practice of the present invention, preferably, the second electrode has a bump portion formed so as to project toward the side away from the semiconductor laser element in the thickness direction, and the second bonding portion is connected to the bump portion. Has been done.
本発明の実施において好ましくは、前記第2透光部材は、前記ワイヤと、前記第1端子および前記第2端子のそれぞれ一部ずつと、を覆っている。 In the practice of the present invention, the second translucent member preferably covers the wire and a part of each of the first terminal and the second terminal.
本発明の実施において好ましくは、前記第1透光部材は、前記第2ボンディング部を覆っている。 In the practice of the present invention, the first translucent member preferably covers the second bonding portion.
本発明の実施において好ましくは、前記半導体レーザ素子は、前記厚さ方向に対して直交する方向を向く素子側面を有し、前記第1透光部材は、前記素子側面を覆っている。 In the practice of the present invention, preferably, the semiconductor laser device has an element side surface facing in a direction orthogonal to the thickness direction, and the first translucent member covers the element side surface.
本発明の実施において好ましくは、前記第1端子および前記第2端子は、金属製のリードフレームから構成され、前記第1端子は、前記厚さ方向を向き、かつ前記第1電極が電気的に接続される第1接続面と、前記第1接続面とは反対側を向く第1実装面と、を有し、前記第2端子は、前記厚さ方向において前記第1接続面が向く側を向き、かつ前記第1ボンディング部が接続される第2接続面と、前記第2接続面とは反対側を向く第2実装面と、を有し、前記第1端子および前記第2端子は、前記第2透光部材に支持され、前記第1実装面および前記第2実装面は、前記第2透光部材から露出している。 In the practice of the present invention, preferably, the first terminal and the second terminal are made of a metal lead frame, the first terminal faces the thickness direction, and the first electrode is electrically connected. It has a first connection surface to be connected and a first mounting surface facing the side opposite to the first connection surface, and the second terminal has a side facing the first connection surface in the thickness direction. The first terminal and the second terminal are oriented and have a second connection surface to which the first bonding portion is connected and a second mounting surface facing the side opposite to the second connection surface. Supported by the second translucent member, the first mounting surface and the second mounting surface are exposed from the second translucent member.
本発明の実施において好ましくは、前記厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面を有する絶縁基板をさらに備え、前記第1端子は、前記主面に配置され、かつ前記第1電極が電気的に接続される第1接続部と、前記裏面に配置された第1実装部と、前記厚さ方向に前記絶縁基板を貫通し、かつ前記第1接続部および前記第1実装部を相互に接続する第1貫通部と、を有し、前記第2端子は、前記主面に配置され、かつ前記第1ボンディング部が電気的に接続される第2接続部と、前記裏面に配置された第2実装部と、前記厚さ方向に前記絶縁基板を貫通し、かつ前記第2接続部および前記第2実装部を相互に接続する第2貫通部と、を有し、前記第2透光部材は、前記主面に接して配置されている。 In carrying out the present invention, preferably, an insulating substrate having a main surface and a back surface facing each other in the thickness direction is further provided, the first terminal is arranged on the main surface, and the first electrode is electrically operated. The first connecting portion, the first mounting portion arranged on the back surface thereof, the insulating substrate penetrating the insulating substrate in the thickness direction, and the first connecting portion and the first mounting portion are connected to each other. It has a first penetrating portion to be connected, and the second terminal is arranged on the main surface and is arranged on the back surface of the second connecting portion to which the first bonding portion is electrically connected. It has a second mounting portion and a second penetrating portion that penetrates the insulating substrate in the thickness direction and connects the second connecting portion and the second mounting portion to each other, and has the second light transmitting portion. The members are arranged in contact with the main surface.
本発明の実施において好ましくは、前記厚さ方向視において前記半導体レーザ素子および前記ワイヤの周囲を囲み、かつ前記厚さ方向に貫通する開口部を有する枠状部材と、回折光学素子から構成され、かつ前記開口部を塞ぐ第3透光部材と、をさらに備え、前記第2透光部材は、各々の前記発光領域に対応して形成され、かつ各々の前記発光領域から出射された光を前記厚さ方向に対して平行である状態に近づける複数のレンズ部を有し、前記第2透光部材は、前記第1透光部材を介して前記第2電極に接合されている。 In the practice of the present invention, it is preferably composed of a frame-shaped member having an opening that surrounds the semiconductor laser element and the wire in the thickness direction and penetrates in the thickness direction, and a diffractive optical element. Further, a third translucent member that closes the opening is further provided, and the second translucent member is formed corresponding to each of the light emitting regions, and the light emitted from each of the light emitting regions is emitted from the light emitting region. It has a plurality of lens portions that are close to being parallel to the thickness direction, and the second translucent member is joined to the second electrode via the first transmissive member.
本発明の実施において好ましくは、前記第2ボンディング部は、前記第1透光部材から露出している。 In the practice of the present invention, the second bonding portion is preferably exposed from the first translucent member.
本発明の実施において好ましくは、前記第1端子および前記第2端子は、金属製のリードフレームから構成され、前記第1端子は、前記厚さ方向を向き、かつ前記第1電極が電気的に接続される第1接続面と、前記第1接続面とは反対側を向く第1実装面と、を有し、前記第2端子は、前記厚さ方向において前記第1接続面が向く側を向き、かつ前記第1ボンディング部が接続される第2接続面と、前記第2接続面とは反対側を向く第2実装面と、を有し、前記枠状部材は、電気絶縁性を有し、前記第1端子および前記第2端子は、前記枠状部材に支持され、前記第1実装面および前記第2実装面は、前記枠状部材から露出している。 In the practice of the present invention, preferably, the first terminal and the second terminal are made of a metal lead frame, the first terminal faces the thickness direction, and the first electrode is electrically connected. It has a first connection surface to be connected and a first mounting surface facing the side opposite to the first connection surface, and the second terminal has a side facing the first connection surface in the thickness direction. The frame-shaped member has an electrical insulating property, having a second connecting surface facing and to which the first bonding portion is connected, and a second mounting surface facing the side opposite to the second connecting surface. The first terminal and the second terminal are supported by the frame-shaped member, and the first mounting surface and the second mounting surface are exposed from the frame-shaped member.
本発明の実施において好ましくは、前記枠状部材は、前記厚さ方向に対して直交する方向に離間した一対の側部と、一対の前記側部を連結する連結部と、を有し、前記連結部は、前記第1端子と前記第2端子との間に介在している。 In the practice of the present invention, the frame-shaped member preferably has a pair of side portions separated in a direction orthogonal to the thickness direction, and a connecting portion connecting the pair of the side portions. The connecting portion is interposed between the first terminal and the second terminal.
本発明の実施において好ましくは、前記厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面を有する絶縁基板をさらに備え、前記第1端子は、前記主面に配置され、かつ前記第1電極が電気的に接続される第1接続部と、前記裏面に配置された第1実装部と、前記厚さ方向に前記絶縁基板を貫通し、かつ前記第1接続部および前記第1実装部を相互に接続する第1貫通部と、を有し、前記第2端子は、前記主面に配置され、かつ前記第1ボンディング部が電気的に接続される第2接続部と、前記裏面に配置された第2実装部と、前記厚さ方向に前記絶縁基板を貫通し、かつ前記第2接続部および前記第2実装部を相互に接続する第2貫通部と、を有し、前記枠状部材は、前記主面に接合されている。 In carrying out the present invention, preferably, an insulating substrate having a main surface and a back surface facing each other in the thickness direction is further provided, the first terminal is arranged on the main surface, and the first electrode is electrically operated. The first connecting portion, the first mounting portion arranged on the back surface thereof, the insulating substrate penetrating the insulating substrate in the thickness direction, and the first connecting portion and the first mounting portion are connected to each other. It has a first penetrating portion to be connected, and the second terminal is arranged on the main surface and is arranged on the back surface of the second connecting portion to which the first bonding portion is electrically connected. The frame-shaped member has a second mounting portion and a second penetrating portion that penetrates the insulating substrate in the thickness direction and connects the second connecting portion and the second mounting portion to each other. , Joined to the main surface.
本発明にかかる半導体レーザ装置によれば、外力などから半導体レーザ素子の複数の発光領域を保護することが可能となる。 According to the semiconductor laser device according to the present invention, it is possible to protect a plurality of light emitting regions of the semiconductor laser element from external forces and the like.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent with the detailed description given below based on the accompanying drawings.
本発明を実施するための形態(以下「実施形態」という。)について、添付図面に基づいて説明する。 A mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “the embodiment”) will be described with reference to the accompanying drawings.
〔第1実施形態〕
図1〜図7に基づき、本発明の第1実施形態にかかる半導体レーザ装置A10について説明する。半導体レーザ装置A10は、第1端子11、第2端子12、半導体レーザ素子30、ワイヤ40、第1透光部材51および第2透光部材52を備える。
[First Embodiment]
The semiconductor laser apparatus A10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7. The semiconductor laser device A10 includes a
図1は、理解の便宜上、第2透光部材52を透過している。図1で透過した第2透光部材52を想像線(想像線)で示している。図7は、半導体レーザ素子30に加え、ワイヤ40および第1透光部材51を図示している。
In FIG. 1, for convenience of understanding, the second
図1〜図7に示す半導体レーザ装置A10は、スマートフォンなどの様々な電子機器の配線基板に表面実装される形式のものである。図1に示すように、半導体レーザ素子30の厚さ方向z視(以下「平面視」という。)において、半導体レーザ装置A10は矩形状である。ここで、説明の便宜上、半導体レーザ素子30の厚さ方向z(以下「厚さ方向z」に略称する。)に直角である半導体レーザ装置A10の長辺が延びる方向を「第1方向x」と呼ぶ。厚さ方向zおよび第1方向xの双方に対して直角である半導体レーザ装置A10の短辺が延びる方向を「第2方向y」と呼ぶ。
The semiconductor laser device A10 shown in FIGS. 1 to 7 is of a type that is surface-mounted on a wiring board of various electronic devices such as a smartphone. As shown in FIG. 1, the semiconductor laser device A10 has a rectangular shape in the thickness direction z-view (hereinafter referred to as “planar view”) of the
第1端子11は、図4および図5に示すように、半導体レーザ素子30が電気的に接合されている。第1端子11は、外部に位置する配線基板と、半導体レーザ素子30との導電経路の一部を構成する導電部材である。第1端子11は、半導体レーザ装置A10のカソードである。第1端子11は、Cu(銅)などからなる金属製のリードフレームから構成される。図1〜図5に示すように、第1端子11は、第1接続面11A、第1実装面11B、第1側面11C、第1湾曲部11D、および一対の突出部11Eを有する。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
図3〜図5に示すように、第1接続面11Aは、厚さ方向zにおいて半導体レーザ素子30が位置する側を向く。第1接続面11Aには、半導体レーザ素子30が電気的に接合されている。半導体レーザ装置A10では、第1接続面11Aは、Ag(銀)めっき層により覆われている。当該めっき層は、電解めっきにより形成される。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
図3〜図5に示すように、第1実装面11Bは、第1接続面11Aとは反対側を向く。第1実装面11Bは、半導体レーザ装置A10を配線基板に実装する際に利用される。半導体レーザ装置A10では、第1実装面11Bは、Sn(錫)を主成分とする合金めっき層により覆われている。当該めっき層は、電解めっきにより形成される。
As shown in FIGS. 3 to 5, the first mounting
図1〜図5に示すように、第1側面11Cは、第1接続面11Aにつながり、かつ第1方向xおよび第2方向yの双方を向く。第1側面11Cは、第1方向xを向く一対の領域と、第2方向yを向く一対の領域とを有する。
As shown in FIGS. 1 to 5, the
図1〜図5に示すように、第1湾曲部11Dは、第1実装面11Bおよび第1側面11Cの双方から第1端子11の内部に陥入している。第1湾曲部11Dは、平面視において第1側面11Cに沿って形成されている。第1湾曲部11Dは、曲面をなしている。第1湾曲部11Dは、リードフレームにハーフエッチングを施すことにより形成される。
As shown in FIGS. 1 to 5, the first
図1〜図5(図4を除く)に示すように、一対の突出部11Eは、第2方向yを向く第1側面11Cの一対の領域から第2方向yに突出している。一対の突出部11Eは、第1端子11をリードフレームに支持させるための支持部材の一部である。
As shown in FIGS. 1 to 5 (excluding FIG. 4), the pair of projecting
第2端子12は、図1に示すように、第1方向xにおいて第1端子11に対して離間している。第2端子12には、ワイヤ40が接続されている。第2端子12は、ワイヤ40とともに、外部に位置する配線基板と、半導体レーザ素子30との導電経路の一部を構成する導電部材である。第2端子12は、半導体レーザ装置A10のアノードである。第2端子12は、Cuなどからなる金属製のリードフレームから構成される。半導体レーザ装置A10では、第1端子11および第2端子12は、同一のリードフレームから構成される。図1〜図5に示すように、第2端子12は、第2接続面12A、第2実装面12B、第2側面12C、第2湾曲部12D、および一対の突出部12Eを有する。
As shown in FIG. 1, the
図3〜図5に示すように、第2接続面12Aは、厚さ方向zにおいて第1端子11の第1接続面11Aが向く側(半導体レーザ素子30が位置する側)を向く。第2接続面12Aには、ワイヤ40が接続されている。半導体レーザ装置A10では、第2接続面12Aは、Agめっき層により覆われている。当該めっき層は、電解めっきにより形成される。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
図3〜図5に示すように、第2実装面12Bは、第2接続面12Aとは反対側を向く。第2実装面12Bは、半導体レーザ装置A10を配線基板に実装する際に利用される。半導体レーザ装置A10では、第2実装面12Bは、Snを主成分とする合金めっき層により覆われている。当該めっき層は、電解めっきにより形成される。
As shown in FIGS. 3 to 5, the second mounting
図1〜図5に示すように、第2側面12Cは、第2接続面12Aにつながり、かつ第1方向xおよび第2方向yの双方を向く。第2側面12Cは、第1方向xを向く一対の領域と、第2方向yを向く一対の領域とを有する。
As shown in FIGS. 1 to 5, the
図1〜図5に示すように、第2湾曲部12Dは、第2実装面12Bおよび第2側面12Cの双方から第2端子12の内部に陥入している。第2湾曲部12Dは、平面視において第2側面12Cに沿って形成されている。第2湾曲部12Dは、曲面をなしている。第2湾曲部12Dは、リードフレームにハーフエッチングを施すことにより形成される。
As shown in FIGS. 1 to 5, the second
図1〜図5(図4を除く)に示すように、一対の突出部12Eは、第2方向yを向く第2側面12Cの一対の領域から第2方向yに突出している。一対の突出部12Eは、第2端子12をリードフレームに支持させるための支持部材の一部である。
As shown in FIGS. 1 to 5 (excluding FIG. 4), the pair of projecting
半導体レーザ素子30は、厚さ方向zにおいて第1端子11の第1接続面11Aが向く側にレーザ光を出射する半導体素子である。半導体レーザ素子30は、波長が800nm以上の赤外線(infrared:IR)を発する。半導体レーザ素子30は、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)である。図1および図4に示すように、半導体レーザ装置A10では、半導体レーザ素子30は、平面視におけるその長辺が第1方向xに沿うように第1端子11に電気的に接合されている。図6および図7に示すように、半導体レーザ素子30は、複数の発光領域30A、素子側面30B、第1電極31および第2電極32を有する。
The
図6および図7に示すように、複数の発光領域30Aは、平面視において互いに離間して形成された突起状(メサ状)である。複数の発光領域30Aは、厚さ方向zにおいて第1端子11の第1接続面11Aが向く側に突出している。各々の発光領域30Aから、レーザ光が出射される。複数の発光領域30Aは、第2電極32により覆われている。第2電極32は、厚さ方向zに貫通し、かつ各々の発光領域30Aに対応した複数の出射口321を有する。レーザ光は、各々の発光領域30Aから出射口321を通って出射される。
As shown in FIGS. 6 and 7, the plurality of
図4〜図6に示すように、素子側面30Bは、厚さ方向zに対して直交する方向、すなわち第1方向xおよび第2方向yを向く。素子側面30Bは、第1方向xを向く一対の領域と、第2方向yを向く一対の領域とを有する。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
図7に示すように、半導体レーザ素子30は、厚さ方向zにおいて半導体基板301の上に、第1半導体層302、活性層303、第2半導体層304の順に積層されている。第2半導体層304の表面は、絶縁層305により覆われている。第2半導体層304の内部には電流狭窄層306が配置されている。複数の発光領域30Aの構成要素には、活性層303、第2半導体層304、絶縁層305および電流狭窄層306が含まれる。
As shown in FIG. 7, the
半導体基板301は、n型半導体からなる。半導体基板301の主成分は、GaAs(ヒ化ガリウム)などの化合物半導体である。図7に示すように、半導体基板301の上面には、第1半導体層302が積層されている。第1半導体層302は、n型半導体からなり、その構成要素には、n型DBR(Distributed Bragg Reflector:分布ブラッグ反射鏡)層を含む。n型DBR層は、厚さがλp/4(λp:活性層303から放出される光の波長)のAlGaAs層であってそれぞれ屈折率が異なる2つの層を一組としたものを、複数積層させることにより構成される。
The
第1電極31は、半導体基板301の下面に配置されている。第1電極31は、半導体レーザ素子30のカソードである。第1電極31は、たとえばAu(金)を含む金属層であり、蒸着により形成される。図7に示すように、第1電極31は、半導体基板301を介して第1半導体層302に導通している。また、第1電極31は、導電接合層39を介して第1端子11の第1接続面11Aに電気的に接合されている。このため、第1端子11は、第1半導体層302に導通している。なお、導電接合層39は、たとえば銀が含有された合成樹脂(いわゆるAgペースト)である。
The
活性層303は、第1半導体層302の上に積層されている。活性層303は、自然放出および誘導放出により波長がλpである光を放出する化合物半導体である。λpの長さは、940nmまたは850nmである。
The
第2半導体層304は、活性層303の上に積層されている。第2半導体層304は、p型半導体からなり、その構成要素にはp型DBR層を含む。p型DBR層は、厚さがλp/4(λp:活性層303から放出される光の波長)のAlGaAs層であってそれぞれ屈折率が異なる2つの層を一組としたものを、複数積層させることにより構成される。活性層303から発せられた光は、第1半導体層302に含まれるn型DBR層と、第2半導体層304に含まれるp型DBR層との双方により厚さ方向に反射されることにより共振する。共振した光がレーザ光となる。
The
絶縁層305は、第1半導体層302および第2半導体層304のそれぞれの表面を覆っている。絶縁層305は、波長が800nm以上の光を透過させる。絶縁層305の構成材料は、たとえばSiO2である。図7に示すように、絶縁層305は、厚さ方向zに貫通し、かつ各々の発光領域30Aに対応した複数の開口305Aを有する。各々の開口305Aに第2電極32が通っている。
The insulating
電流狭窄層306は、第2半導体層304の内部に配置され、かつ厚さ方向zにおいて活性層303の近傍に位置している。電流狭窄層306は、Al(アルミニウム)を多く含み、かつ酸化されやすい材料からなる。電流狭窄層306は、第2半導体層304に含まれるp型DBR層の一部を酸化させることにより形成される。なお、電流狭窄層306は、イオン注入により形成することができる。図7に示すように、電流狭窄層306は、厚さ方向zに貫通する開口306Aを有する。開口306Aは、平面視において第2電極32の出射口321に重なっている。開口306Aに第2半導体層304が通っている。これにより、開口306Aに厚さ方向zに沿った電流が流れる。
The
第2電極32は、絶縁層305を覆うように配置されている。第2電極32は、半導体レーザ素子30のアノードである。第2電極32は、たとえばAuを含む金属層であり、蒸着により形成される。先述した第2電極32の各々の出射口321からは、絶縁層305が露出している。第2電極32は、絶縁層305に形成された複数の開口305Aを通じて第2半導体層304に導通している。また、第2電極32は、厚さ方向zにおいて半導体レーザ素子30から遠ざかる側(第1端子11の第1接続面11Aが向く側)に突出して形成されたバンプ部322を有する。バンプ部322は、ワイヤボンディングの工程において得られるボールボンディング部から構成される。
The
ワイヤ40は、図1および図4に示すように、半導体レーザ素子30の第2電極32と、第2端子12とを接続している。ワイヤ40は、第2端子12とともに、外部に位置する配線基板と、半導体レーザ素子30との導電経路の一部を構成する導電部材である。ワイヤ40の構成材料は、たとえばAuである。ワイヤ40は、ワイヤボンディングにより形成される。ワイヤ40は、第2端子12に接続された第1ボンディング部41と、第2電極32に接続された第2ボンディング部42とを有する。第1ボンディング部41は、ボールボンディング部である。半導体レーザ装置A10では、第1ボンディング部41は、第2端子12の第2接続面12Aに接続されている。第2ボンディング部42は、ステッチボンディング部である。図7に示すように、第2ボンディング部42は、第2電極32のバンプ部322に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
第1透光部材51は、図4、図5および図7に示すように、半導体レーザ素子30に支持され、かつ平面視において半導体レーザ素子30の複数の発光領域30Aに重なっている。「半導体レーザ素子30に支持」とは、半導体レーザ素子30に接することにより半導体レーザ素子30に支持された構成の他に、他の部材を介して間接的に半導体レーザ素子30に支持された構成を含む。半導体レーザ装置A10では、第1透光部材51は、半導体レーザ素子30の第2電極32に接することにより、半導体レーザ素子30に支持されている。また、他の部材を介して間接的に半導体レーザ素子30に支持された構成では、第2電極32を覆うポリイミドなどが当該他の部材として挙げられる。第1透光部材51は、透光性かつ電気絶縁性を有する。第1透光部材51は、波長が800nm以上の光を透過させる。第1透光部材51のヤング率(弾性係数)は、第2透光部材52のヤング率よりも低い。第1透光部材51の構成材料は、シリコーンゲルなどのシリコーンである。なお、第1透光部材51の構成材料には、シリコーンと同程度のヤング率であるポリイミドを適用してもよいが、この場合、各々の第2電極32の出射口321に対応した複数の開口をフォトリソグラフィによりポリイミドに設ける必要がある。一方、第1透光部材51の構成材料にシリコーンを適用した場合、当該複数の開口を設ける必要はない。したがって、半導体レーザ装置A10の製造工程の観点から、第1透光部材51の構成材料は、シリコーンの方がポリイミドよりも好ましい。半導体レーザ装置A10では、第1透光部材51は、第2電極32のバンプ部322と、ワイヤ40の第2ボンディング部42とを覆っている。また、半導体レーザ装置A10では、第1透光部材51は、半導体レーザ素子30を第1端子11に電気的に接合させ、かつワイヤ40を第2端子12と第2電極32とに接続させた後、ディスペンサを用いた定量塗布により形成される。
As shown in FIGS. 4, 5 and 7, the first
第2透光部材52は、図4および図5に示すように、第1透光部材51を挟んで半導体レーザ素子30の複数の発光領域30Aとは反対側に位置する領域を有する。当該領域の構成は、第1透光部材51に接する構成の他に、第1透光部材51と当該領域との間に他の部材が介在する構成を含む。半導体レーザ装置A10では、当該領域は、第1透光部材51に接している。第2透光部材52は、透光性かつ電気絶縁性を有する。第2透光部材52は、波長が800nm以上の光を透過させる。第2透光部材52のヤング率は、第1透光部材51のヤング率よりも高い。
As shown in FIGS. 4 and 5, the second
図1〜図5に示すように、半導体レーザ装置A10では、第2透光部材52は、ワイヤ40と、第1端子11および第2端子12のそれぞれ一部ずつとを覆っている。第2透光部材52の構成材料は、たとえばエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂である。半導体レーザ装置A10では、第2透光部材52は、モールド成形により形成される。また、半導体レーザ装置A10では、第1端子11および第2端子12は、第2透光部材52に支持されている。第1端子11の第1湾曲部11Dと、第2端子12の第2湾曲部12Dとには、それぞれ第2透光部材52の一部が位置している。第2透光部材52は、頂面52A、底面52B、一対の第1側面52C、および一対の第2側面52Dを有する。
As shown in FIGS. 1 to 5, in the semiconductor laser apparatus A10, the second
図3〜図5に示すように、頂面52Aは、厚さ方向zにおいて第1端子11の第1接続面11Aが向く側を向く。頂面52Aの周縁は、平面視における半導体レーザ装置A10の周縁に一致している。頂面52Aから、半導体レーザ素子30から出射されたレーザ光が透過する。また、図3〜図5に示すように、底面52Bは、頂面52Aとは反対側を向く。図2に示すように、半導体レーザ装置A10では、底面52Bから、第1端子11の第1実装面11Bと、第2端子12の第2実装面12Bとが露出している。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
図1〜図4に示すように、一対の第1側面52Cは、第1方向xを向き、かつ第1方向xにおいて互いに離間している。厚さ方向zにおける第1側面52Cの両端は、頂面52Aおよび底面52Bにつながっている。また、図1〜図5(図4を除く)に示すように、一対の第2側面52Dは、第2方向yを向き、かつ第2方向yにおいて互いに離間している。厚さ方向zにおける第2側面52Dの両端は、頂面52Aおよび底面52Bにつながっている。第1方向xにおける第2側面52Dの両端は、一対の第1側面52Cにつながっている。半導体レーザ装置A10では、各々の第2側面52Dから、第1端子11の突出部11Eと、第2端子12の突出部12Eとが露出している。
As shown in FIGS. 1 to 4, the pair of first side surfaces 52C face the first direction x and are separated from each other in the first direction x. Both ends of the
〔第1変形例〕
次に、図8および図9に基づき、本発明の第1実施形態の第1変形例にかかる半導体レーザ装置A11について説明する。なお、図8は、理解の便宜上、第2透光部材52を透過している。図8で透過した第2透光部材52を想像線で示している。
[First modification]
Next, the semiconductor laser device A11 according to the first modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9. Note that FIG. 8 transmits the second
半導体レーザ装置A11では、第1透光部材51の構成が、先述した半導体レーザ装置A10と異なる。
In the semiconductor laser apparatus A11, the configuration of the first
図8および図9に示すように、第1透光部材51は、半導体レーザ素子30の素子側面30Bを覆っている。このため、半導体レーザ装置A11では、第1透光部材51が半導体レーザ素子30の全体を覆う構成となっている。半導体レーザ素子30と第2透光部材52との間には、第1透光部材51が介在している。
As shown in FIGS. 8 and 9, the first
〔第2変形例〕
次に、図10に基づき、本発明の第1実施形態の第2変形例にかかる半導体レーザ装置A12について説明する。なお、図10は、理解の便宜上、第2透光部材52を透過している。図10で透過した第2透光部材52を想像線で示している。
[Second modification]
Next, the semiconductor laser apparatus A12 according to the second modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that FIG. 10 transmits the second
半導体レーザ装置A12では、半導体レーザ素子30の接合形態が、先述した半導体レーザ装置A10と異なる。
In the semiconductor laser apparatus A12, the bonding form of the
図10に示すように、半導体レーザ装置A10では、半導体レーザ素子30は、平面視におけるその短辺が第1方向xに沿うように第1端子11に電気的に接合されている。
As shown in FIG. 10, in the semiconductor laser device A10, the
〔第3変形例〕
次に、図11に基づき、本発明の第1実施形態の第3変形例にかかる半導体レーザ装置A13について説明する。なお、図11の断面位置は、図4の断面位置と同一である。
[Third modification example]
Next, the semiconductor laser apparatus A13 according to the third modification of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The cross-sectional position of FIG. 11 is the same as the cross-sectional position of FIG.
図11に示すように、半導体レーザ装置A13では、第1透光部材51の形状は、半導体レーザ装置A10の第1透光部材51のように厚さ方向zに膨出したものではなく、平坦なものとなっている。半導体レーザ装置A13では、半導体レーザ素子30の第2電極32のバンプ部322と、ワイヤ40の第2ボンディング部42とは、第1透光部材51から露出している。第1透光部材51は、半導体レーザ装置A13の前工程(ウエハプロセス)において半導体レーザ素子30に形成される。第1透光部材51は、マスクを用いて第2電極32に接するように印刷をすることにより形成される。第1透光部材51の形成では、第1透光部材51がバンプ部322を覆わないようにする。
As shown in FIG. 11, in the semiconductor laser apparatus A13, the shape of the first
次に、半導体レーザ装置A10の作用効果について説明する。 Next, the operation and effect of the semiconductor laser device A10 will be described.
半導体レーザ装置A10の構成によれば、厚さ方向zにおいて半導体レーザ素子30の複数の発光領域30Aと第2透光部材52との間に、第1透光部材51が介在している。第1透光部材51のヤング率は、第2透光部材52のヤング率よりも低い。これにより、外力や熱膨張による内力が第2透光部材52に作用したとき、第1透光部材51に伝達される応力は、第2透光部材52に伝達される応力よりも小さくなる。このため、第2透光部材52に作用した外力などによって複数の発光領域30Aに伝達される応力が、第1透光部材51により緩和される。したがって、半導体レーザ装置A10によれば、外力などから複数の発光領域30Aを保護することが可能となる。
According to the configuration of the semiconductor laser apparatus A10, the first
また、第1透光部材51が外力などから半導体レーザ素子30の複数の発光領域30Aを保護するため、半導体レーザ素子30を第2透光部材52により覆うことができる。これにより、たとえば透光性を有するケースを備える場合と比較して、半導体レーザ装置A10を小型化にすることが可能となる。
Further, since the first
第1透光部材51の構成材料は、第2透光部材52よりもヤング率が低く、かつ電気絶縁性および透光性を有する材料であることが要求される。さらには、半導体レーザ素子30の複数の発光領域30Aは熱を発するため、第1透光部材51の構成材料は、耐熱性に優れた材料であることが望ましい。そこで、シリコーンゲルなどのシリコーンは、第1透光部材51の構成材料として好適である。
The constituent material of the first
ワイヤ40は、第1ボンディング部41および第2ボンディング部42を有する。第1ボンディング部41は、第2端子12に接続されている。第2ボンディング部42は、半導体レーザ素子30の第2電極32に接続されている。これにより、ワイヤボンディングによりワイヤ40を形成する際、ワイヤ40の厚さ方向zを短縮されるため、半導体レーザ装置A10の低背化を図ることができる。
The
半導体レーザ素子30の第2電極32は、厚さ方向zにおいて半導体レーザ素子30から遠ざかる側に突出して形成されたバンプ部322を有する。ワイヤ40の第2ボンディング部42は、バンプ部322に接続されている。これにより、ワイヤボンディングによりワイヤ40を第2電極32に接続する際、第2ボンディング部42が半導体レーザ素子30の縁に接触することを回避できる。
The
第1透光部材51は、ワイヤ40の第2ボンディング部42を覆っている。ワイヤ40が接続される第2電極32の領域は、突起状に形成された半導体レーザ素子30の部位に配置されている。そこで、第1透光部材51により、外力などから当該部位を保護することができる。
The first
また、半導体レーザ装置A11では、第1透光部材51は、半導体レーザ素子30の素子側面30Bを覆っている。これにより、外力などから半導体レーザ素子30の全体を保護することができる。
Further, in the semiconductor laser device A11, the first
〔第2実施形態〕
図12〜図14に基づき、本発明の第2実施形態にかかる半導体レーザ装置A20について説明する。これらの図において、先述した半導体レーザ装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。なお、図12は、理解の便宜上、第2透光部材52を透過している。図12で透過した第2透光部材52を想像線で示している。
[Second Embodiment]
The semiconductor laser apparatus A20 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 to 14. In these figures, the same or similar elements as the above-mentioned semiconductor laser apparatus A10 are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Note that FIG. 12 transmits the second
半導体レーザ装置A20では、第1端子11、第2端子12および第2透光部材52の構成と、絶縁基板20を備える点が、先述した半導体レーザ装置A10と異なる。
The semiconductor laser device A20 is different from the semiconductor laser device A10 described above in that the configuration of the
絶縁基板20は、図12および図14に示すように、第1端子11および第2端子12を支持している。絶縁基板20の構成材料は、たとえばポリ塩化ビフェニル(PCB)またはガラスエポキシ樹脂である。絶縁基板20は、主面20Aおよび裏面20Bを有する。主面20Aおよび裏面20Bは、厚さ方向zにおいて互いに反対側を向く。主面20Aは、厚さ方向zにおいて半導体レーザ素子30が位置する側を向く。
As shown in FIGS. 12 and 14, the insulating
図12〜図14に示すように、第1端子11は、第1接続部111、第1実装部112、第1貫通部113および一対の第1配線部114を有する。第1接続部111、第1実装部112および一対の第1配線部114は、いずれも電解めっきにより形成された金属層である。当該金属層は、たとえばCu、Ni(ニッケル)およびAuが積層されている。また、第1貫通部113の構成材料は、たとえばCuである。第1接続部111は、絶縁基板20の主面20Aに配置され、かつ半導体レーザ素子30の第1電極31が導電接合層39を介して電気的に接合されている。第1実装部112は、絶縁基板20の裏面20Bに配置され、かつ半導体レーザ装置A20を配線基板に実装する際に利用される。第1貫通部113は、厚さ方向zに絶縁基板20を貫通し、かつ第1接続部111および第1実装部112を相互に接続している。半導体レーザ装置A20では、第1貫通部113は2箇所配置されているが、第1貫通部113の配置箇所数はこれに限定されない。一対の第1配線部114は、主面20Aに配置され、かつ第1接続部111から第2方向yに延びている。一対の第1配線部114は、第1接続部111および第1実装部112を電解めっきにより形成するための導電経路である。
As shown in FIGS. 12 to 14, the
図12〜図14に示すように、第2端子12は、第2接続部121、第2実装部122、第2貫通部123および一対の第2配線部124を有する。第2接続部121、第2実装部122および一対の第2配線部124は、いずれも電解めっきにより形成された金属層である。当該金属層は、たとえばCu、NiおよびAuが積層されている。また、第2貫通部123の構成材料は、たとえばCuである。第2接続部121は、絶縁基板20の主面20Aに配置され、かつワイヤ40の第1ボンディング部41が接続されている。第2実装部122は、絶縁基板20の裏面20Bに配置され、かつ半導体レーザ装置A20を配線基板に実装する際に利用される。第2貫通部123は、厚さ方向zに絶縁基板20を貫通し、かつ第2接続部121および第2実装部122を相互に接続している。半導体レーザ装置A20では、第2貫通部123は1箇所配置されているが、第2貫通部123の配置箇所数はこれに限定されない。一対の第2配線部124は、主面20Aに配置され、かつ第2接続部121から第2方向yに延びている。一対の第2配線部124は、第2接続部121および第2実装部122を電解めっきにより形成するための導電経路である。
As shown in FIGS. 12 to 14, the
図14に示すように、第2透光部材52は、絶縁基板20の主面20Aに接して配置されている。第2透光部材52の底面52Bが主面20Aに接する構成となるため、第2透光部材52は、絶縁基板20に支持されている。また、第2透光部材52は、主面20Aに配置された第1端子11および第2端子12のそれぞれの部分である、第1接続部111、一対の第1配線部114、第2接続部121および一対の第2配線部124を覆っている。
As shown in FIG. 14, the second
次に、半導体レーザ装置A20の作用効果について説明する。 Next, the operation and effect of the semiconductor laser device A20 will be described.
半導体レーザ装置A20の構成によれば、先述した半導体レーザ装置A10の構成と同じく、厚さ方向zにおいて半導体レーザ素子30の複数の発光領域30Aと第2透光部材52との間に、第1透光部材51が介在している。第1透光部材51のヤング率は、第2透光部材52のヤング率よりも低い。したがって、半導体レーザ装置A20によっても、外力などから複数の発光領域30Aを保護することが可能となる。
According to the configuration of the semiconductor laser device A20, as in the configuration of the semiconductor laser device A10 described above, the first
また、第1透光部材51が外力などから半導体レーザ素子30の複数の発光領域30Aを保護するため、半導体レーザ素子30を第2透光部材52により覆うことができる。これにより、たとえば透光性を有するケースを備える場合と比較して、半導体レーザ装置A20を小型化にすることが可能となる。
Further, since the first
第2透光部材52が第1接続面11Aに接して配置されていることから、半導体レーザ装置A20では、絶縁基板20が第1端子11、第2端子12および第2透光部材52を支持している。これにより、第2透光部材52が第1端子11および第2端子12を支持する半導体レーザ装置A10の構造と比較して、半導体レーザ装置A20の構造をより安定させることができる。
Since the second
〔第3実施形態〕
図15〜図20に基づき、本発明の第3実施形態にかかる半導体レーザ装置A30について説明する。これらの図において、先述した半導体レーザ装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。なお、図15は、理解の便宜上、第3透光部材53(詳細は後述)を透過している。図19は、半導体レーザ素子30、第1透光部材51および第2透光部材52の部分平面拡大図である。図20は、半導体レーザ素子30、第1透光部材51および第2透光部材52に加え、ワイヤ40を図示している。
[Third Embodiment]
The semiconductor laser apparatus A30 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 to 20. In these figures, the same or similar elements as the above-mentioned semiconductor laser apparatus A10 are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Note that FIG. 15 transmits the third translucent member 53 (details will be described later) for convenience of understanding. FIG. 19 is a partial plan enlarged view of the
半導体レーザ装置A30では、第1透光部材51および第2透光部材52の構成と、第3透光部材53および枠状部材60を備える点が、先述した半導体レーザ装置A10と異なる。
The semiconductor laser apparatus A30 is different from the semiconductor laser apparatus A10 described above in that the first
図17〜図19に示すように、第2透光部材52は、複数のレンズ部521を有する。半導体レーザ装置A30では、第2透光部材52は、マイクロレンズアレイである。複数のレンズ部521は、各々の半導体レーザ素子30の発光領域30Aに対応して形成されている。このため、各々のレンズ部521は、平面視において各々の発光領域30Aに重なっている。各々のレンズ部521は、平面視において六角形状である。複数のレンズ部521は、発光領域30Aが突出する方向に凸のレンズである。また、半導体レーザ装置A30では、半導体レーザ素子30の第2電極32のバンプ部322と、ワイヤ40の第2ボンディング部42とは、第1透光部材51から露出している。
As shown in FIGS. 17 to 19, the second
図20に示すように、第2透光部材52は、第1透光部材51を介して半導体レーザ素子30の複数の発光領域30Aを覆う第2電極32に接合されている。各々の発光領域30Aから出射されたレーザ光は、第1透光部材51を透過して第2透光部材52の各々のレンズ部521に入射される。各々のレンズ部521に入射したレーザ光は、厚さ方向zに対して平行である状態に近づけられる。すなわち、複数のレンズ部521は、入射した光を、より指向性の高いコリメート光に変換するコリメートレンズである。各々のレンズ部521から、コリメート光に変換されたレーザ光が出射される。なお、図20において、発光領域30Aの高さH(厚さ方向zにおける寸法)と、レンズ部521の高さh(厚さ方向zにおける寸法)とを図示している。
As shown in FIG. 20, the second
第1透光部材51および第2透光部材52は、半導体レーザ装置A30の製造の前工程(ウエハプロセス)において半導体レーザ素子30に形成される。まず、マスクを用いて半導体レーザ素子30の第2電極32に接するように第1透光部材51を印刷する。このとき、第1透光部材51が第2電極32のバンプ部322を覆わないようにする。次いで、ウエハ状態の第2透光部材52を第1透光部材51に接合する。最後に、ダイシングにより半導体レーザ素子30および第2透光部材52を切断して個片化することによって、半導体レーザ素子30に配置された第1透光部材51および第2透光部材52を得ることができる。
The first
枠状部材60は、図15、図17および図18に示すように、半導体レーザ素子30およびワイヤ40の周囲を囲んでいる。枠状部材60の構成材料は、たとえばポリフェニレンスルファイド(PPS)である。第1端子11および第2端子12は、枠状部材60に支持されている。枠状部材60は、頂面60A、底面60B、外周面60Cおよび内周面60Dを有する。
As shown in FIGS. 15, 17, and 18, the frame-shaped
図17および図18に示すように、頂面60Aは、厚さ方向zにおいて第1端子11の第1接続面11Aが向く側を向く。頂面60Aは、枠状である。図16〜図18に示すように、底面60Bは、頂面60Aとは反対側を向く。半導体レーザ装置A30では、底面60Bから、第1端子11の第1実装面11Bと、第2端子12の第2実装面12Bとが露出している。図15〜図18に示すように、外周面60Cは、4つの領域を有し、かつ第1方向xおよび第2方向yにおいて半導体レーザ装置A30の外側を向く。厚さ方向zにおける外周面60Cの両端は、頂面60Aおよび底面60Bにつながっている。外周面60Cは、厚さ方向zに起立している。図15、図17および図18に示すように、内周面60Dは、4つの領域を有し、かつ第1方向xおよび第2方向yにおいて半導体レーザ装置A30の内側を向く。内周面60Dは、半導体レーザ素子30に対向している。厚さ方向zにおける内周面60Dの一端は、頂面60Aにつながっている。内周面60Dは、厚さ方向zに対して傾斜しており、平面視において内周面60Dの周縁が形成する面積は、厚さ方向zにおいて頂面60Aにつながる位置で最大となる。
As shown in FIGS. 17 and 18, the
図15、図17および図18に示すように、枠状部材60は、開口部61、一対の第1側部621、および一対の第2側部622を有する。半導体レーザ装置A30では、枠状部材60は、これらに加えて連結部63をさらに有する。開口部61は、厚さ方向zに貫通しており、かつ平面視における外縁が矩形状である。開口部61は、枠状部材60の内周面60Dにより囲まれた中空領域である。厚さ方向zに対する開口部61の横断面積は、枠状部材60の頂面60Aと面一の位置で最大となり、半導体レーザ素子30に近づくにつれて横断面積が徐々に小となる。
As shown in FIGS. 15, 17, and 18, the frame-shaped
図17に示すように、一対の第1側部621は、第2方向yに延び、かつ第1方向xにおいて互いに離間している。図18に示すように、一対の第2側部622は、第1方向xに延び、かつ第2方向yにおいて互いに離間している。本発明の特許請求の範囲に記載の「一対の側部」は、一対の第2側部622に相当する。一対の第1側部621、および一対の第2側部622は、平面視において半導体レーザ素子30およびワイヤ40を取り囲み、かつ第1端子11および第2端子12を支持している。図15および図17に示すように、連結部63は、一対の第2側部622を連結している。連結部63は、第1方向xにおいて第1端子11と第2端子12との間に介在している。
As shown in FIG. 17, the pair of
第3透光部材53は、図17および図18に示すように、枠状部材60の開口部61を塞いでいる。第3透光部材53は、平板状であり、回折光学素子(Diffractive Optical Element:DOE)から構成される。第2透光部材52の各々のレンズ部521から出射されたコリメート光は、第3透光部材53に入射する。第3透光部材53は、入射した光を約15,000〜30,000のドット光に変換して出射する。各々のドット光の投影位置は、自在に設定可能である。これにより、各々の半導体レーザ素子30の発光領域30Aから出射されたレーザ光が、投影されたある1つのドット光に集約させることができる。
As shown in FIGS. 17 and 18, the third
図17および図18に示すように、第3透光部材53は、表面53Aおよび裏面53Bを有する。表面53Aは、厚さ方向zにおいて第1端子11の第1接続面11Aが向く側を向く。裏面53Bは、表面53Aの反対側を向く。裏面53Bは、接着剤(図示略)を介して枠状部材60の頂面60Aに接合されている。第2透光部材52から出射されたコリメート光は、裏面53Bに入射して第3透光部材53によりドット光に変換される。表面53Aから複数のドット光が出射される。
As shown in FIGS. 17 and 18, the third
次に、半導体レーザ装置A30の作用効果について説明する。 Next, the operation and effect of the semiconductor laser device A30 will be described.
半導体レーザ装置A30の構成によれば、先述した半導体レーザ装置A10の構成と同じく、厚さ方向zにおいて半導体レーザ素子30の複数の発光領域30Aと第2透光部材52との間に、第1透光部材51が介在している。第1透光部材51のヤング率は、第2透光部材52のヤング率よりも低い。したがって、半導体レーザ装置A30によっても、外力などから複数の発光領域30Aを保護することが可能となる。
According to the configuration of the semiconductor laser device A30, as in the configuration of the semiconductor laser device A10 described above, the first
また、第1透光部材51が外力などから半導体レーザ素子30の複数の発光領域30Aを保護するため、マイクロレンズアレイである第2透光部材52を、第1透光部材51を介して複数の発光領域30Aを覆う第2電極32に接合させることができる。
Further, in order for the first
半導体レーザ装置A30は、レーザ光をコリメート光に変換する第2透光部材52と、回折光学素子から構成される第3透光部材53と、枠状部材60とを備える。これにより、半導体レーザ装置A30から、投影位置を自在に設定可能な複数のドット光を出射することができる。また、半導体レーザ素子30が複数の発光領域30Aを有することにより、各々のドット光の出力を向上させることができる。
The semiconductor laser apparatus A30 includes a second
枠状部材60は、一対の第2側部622を連結する連結部63を有する。連結部63は、第1方向xにおいて第1端子11と第2端子12との間に位置する。これにより、第1端子11と第2端子12との相互の電気絶縁性を確保しつつ、枠状部材60の剛性を向上させることができる。
The frame-shaped
〔第4実施形態〕
図21および図22に基づき、本発明の第4実施形態にかかる半導体レーザ装置A40について説明する。これらの図において、先述した半導体レーザ装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。なお、図21は、理解の便宜上、第3透光部材53を透過している。
[Fourth Embodiment]
The semiconductor laser apparatus A40 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 21 and 22. In these figures, the same or similar elements as the above-mentioned semiconductor laser apparatus A10 are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Note that FIG. 21 transmits the third
半導体レーザ装置A40では、第1端子11、第2端子12、第1透光部材51および第2透光部材52の構成と、絶縁基板20、第3透光部材53および枠状部材60を備える点とが、先述した半導体レーザ装置A10と異なる。これらの構成要素のうち、第1端子11、第2端子12および絶縁基板20は、先述した半導体レーザ装置A20の構成と同一であるため、ここでの説明は省略する。また、第1透光部材51、第2透光部材52および第3透光部材53の構成は、先述した半導体レーザ装置A30の構成と同一であるため、ここでの説明は省略する。よって、ここでは、枠状部材60の構成について説明する。
The semiconductor laser device A40 includes a configuration of a
図21および図22に示すように、枠状部材60は、接合層69を介して絶縁基板20の主面20Aに接合されている。枠状部材60の底面60Bが接合層69を介して主面20Aに接合される構成となるため、枠状部材60は、絶縁基板20に支持されている。このため、半導体レーザ装置A40では、絶縁基板20が第1端子11、第2端子12および枠状部材60を支持する構成となっている。底面60Bは、枠状部材60の頂面60Aと同一の形状である。また、接合層69は、底面60Bの形状にあわせて成形されている。接合層69は、たとえば粘着性を有するソルダーレジストフィルムである。枠状部材60の内周面60Dは、外周面60Cと同じく、厚さ方向zに起立している。なお、半導体レーザ装置A40では、枠状部材60は、連結部63を有さない構成となっている。
As shown in FIGS. 21 and 22, the frame-shaped
次に、半導体レーザ装置A40の作用効果について説明する。 Next, the operation and effect of the semiconductor laser device A40 will be described.
半導体レーザ装置A40の構成によれば、先述した半導体レーザ装置A10の構成と同じく、厚さ方向zにおいて半導体レーザ素子30の複数の発光領域30Aと第2透光部材52との間に、第1透光部材51が介在している。第1透光部材51のヤング率は、第2透光部材52のヤング率よりも低い。したがって、半導体レーザ装置A40によっても、外力などから複数の発光領域30Aを保護することが可能となる。
According to the configuration of the semiconductor laser device A40, as in the configuration of the semiconductor laser device A10 described above, the first
また、第1透光部材51が外力などから半導体レーザ素子30の複数の発光領域30Aを保護するため、半導体レーザ装置A40は、半導体レーザ装置A30と同じく、第3透光部材53から複数のドット光を出射させることができる。さらに、半導体レーザ素子30が複数の発光領域30Aを有することにより、ドット光の出力を向上させることができる。
Further, in order for the first
枠状部材60が絶縁基板20の主面20Aに接合されていることから、半導体レーザ装置A40では、絶縁基板20が第1端子11、第2端子12および枠状部材60を支持している。これにより、枠状部材60が第1端子11および第2端子12を支持する半導体レーザ装置A30の構造と比較して、半導体レーザ装置A40の構造をより安定させることができる。
Since the frame-shaped
本発明は、先述した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The present invention is not limited to the embodiments described above. The specific configuration of each part of the present invention can be freely redesigned.
A10,A11,A12,A13,A20,A30,A40:半導体レーザ装置
11:第1端子
11A:第1接続面
11B:第1実装面
11C:第1側面
11D:第1湾曲部
11E:突出部
111:第1接続部
112:第1実装部
113:第1貫通部
114:第1配線部
12:第2端子
12A:第2接続面
12B:第2実装面
12C:第2側面
12D:第2湾曲部
12E:突出部
121:第2接続部
122:第2実装部
123:第2貫通部
124:第2配線部
20:絶縁基板
20A:主面
20B:裏面
30:半導体レーザ素子
30A:発光領域
30:素子側面
301:半導体基板
302:第1半導体層
303:活性層
304:第2半導体層
305:絶縁層
305A:開口
306:電流狭窄層
306A:開口
31:第1電極
32:第2電極
321:出射口
322:バンプ部
39:導電接合層
40:ワイヤ
41:第1ボンディング部
42:第2ボンディング部
51:第1透光部材
52:第2透光部材
52A:頂面
52B:底面
52C:第1側面
52D:第2側面
521:レンズ部
53:第3透光部材
53A:表面
53B:裏面
60:枠状部材
60A:頂面
60B:底面
60C:外周面
60D:内周面
61:開口部
621:第1側部
622:第2側部
63:連結部
69:接合層
H,h:高さ
z:厚さ方向
x:第1方向
y:第2方向
A10, A11, A12, A13, A20, A30, A40: Semiconductor laser device 11: First terminal 11A: First connection surface 11B: First mounting surface 11C: First side surface 11D: First curved part 11E: Protruding part 111 : 1st connection part 112: 1st mounting part 113: 1st penetration part 114: 1st wiring part 12: 2nd terminal 12A: 2nd connection surface 12B: 2nd mounting surface 12C: 2nd side surface 12D: 2nd curved Part 12E: Protruding part 121: Second connecting part 122: Second mounting part 123: Second penetrating part 124: Second wiring part 20: Insulated substrate 20A: Main surface 20B: Back surface 30: Semiconductor laser element 30A: Light emitting region 30 : Element side surface 301: Semiconductor substrate 302: First semiconductor layer 303: Active layer 304: Second semiconductor layer 305: Insulation layer 305A: Opening 306: Current constriction layer 306A: Opening 31: First electrode 32: Second electrode 321 Exit 322: Bump portion 39: Conductive bonding layer 40: Wire 41: First bonding portion 42: Second bonding portion 51: First translucent member 52: Second translucent member 52A: Top surface 52B: Bottom surface 52C: First 1 side surface 52D: 2nd side surface 521: lens part 53: 3rd translucent member 53A: front surface 53B: back surface 60: frame-shaped member 60A: top surface 60B: bottom surface 60C: outer peripheral surface 60D: inner peripheral surface 61: opening 621 : 1st side part 622: 2nd side part 63: Connecting part 69: Joint layer H, h: Height z: Thickness direction x: 1st direction y: 2nd direction
Claims (17)
前記第1半導体層に導通する第1端子と、
前記第2半導体層に導通する第2端子と、
電気絶縁性を有するとともに、前記半導体レーザ素子に支持され、かつ前記厚さ方向視において複数の前記発光領域に重なる第1透光部材と、
電気絶縁性を有し、かつ前記第1透光部材を挟んで複数の前記発光領域とは反対側に位置する領域を有する第2透光部材と、を備え、
前記第1透光部材のヤング率は、前記第2透光部材のヤング率よりも低いことを特徴とする、半導体レーザ装置。 The first semiconductor layer, the active layer, and the second semiconductor layer are laminated in this order in the thickness direction, and the active layer and the second semiconductor layer are formed in a protruding shape separated from each other in the thickness direction. A semiconductor laser device having a plurality of light emitting regions including a part of
The first terminal conducting on the first semiconductor layer and
A second terminal conducting on the second semiconductor layer and
A first translucent member that has electrical insulation, is supported by the semiconductor laser element, and overlaps the plurality of light emitting regions in the thickness direction.
A second translucent member having electrical insulation and having a plurality of regions located on the opposite side of the light emitting region with the first transmissive member interposed therebetween.
A semiconductor laser apparatus, characterized in that the Young's modulus of the first translucent member is lower than the Young's modulus of the second translucent member.
前記第1透光部材は、前記第2電極に接している、請求項1に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device has a first electrode conducting the first semiconductor layer and a second electrode conducting the second semiconductor layer and covering the plurality of light emitting regions.
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the first translucent member is in contact with the second electrode.
前記第2電極と前記第2端子とを接続するワイヤをさらに備える、請求項2ないし4のいずれかに記載の半導体レーザ装置。 The first electrode is electrically bonded to the first terminal.
The semiconductor laser apparatus according to any one of claims 2 to 4, further comprising a wire connecting the second electrode and the second terminal.
前記第2ボンディング部は、前記バンプ部に接続されている、請求項6に記載の半導体レーザ装置。 The second electrode has a bump portion formed so as to project toward the side away from the semiconductor laser element in the thickness direction.
The semiconductor laser device according to claim 6, wherein the second bonding portion is connected to the bump portion.
前記第1透光部材は、前記素子側面を覆っている、請求項9に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser device has an element side surface that faces a direction orthogonal to the thickness direction.
The semiconductor laser device according to claim 9, wherein the first translucent member covers the side surface of the device.
前記第1端子は、前記厚さ方向を向き、かつ前記第1電極が電気的に接続される第1接続面と、前記第1接続面とは反対側を向く第1実装面と、を有し、
前記第2端子は、前記厚さ方向において前記第1接続面が向く側を向き、かつ前記第1ボンディング部が接続される第2接続面と、前記第2接続面とは反対側を向く第2実装面と、を有し、
前記第1端子および前記第2端子は、前記第2透光部材に支持され、
前記第1実装面および前記第2実装面は、前記第2透光部材から露出している、請求項8ないし10のいずれかに記載の半導体レーザ装置。 The first terminal and the second terminal are composed of a metal lead frame.
The first terminal has a first connection surface that faces the thickness direction and is electrically connected to the first electrode, and a first mounting surface that faces the side opposite to the first connection surface. And
The second terminal faces the side facing the first connection surface in the thickness direction, and faces the second connection surface to which the first bonding portion is connected and the side opposite to the second connection surface. Has two mounting surfaces,
The first terminal and the second terminal are supported by the second translucent member.
The semiconductor laser device according to any one of claims 8 to 10, wherein the first mounting surface and the second mounting surface are exposed from the second translucent member.
前記第1端子は、前記主面に配置され、かつ前記第1電極が電気的に接続される第1接続部と、前記裏面に配置された第1実装部と、前記厚さ方向に前記絶縁基板を貫通し、かつ前記第1接続部および前記第1実装部を相互に接続する第1貫通部と、を有し、
前記第2端子は、前記主面に配置され、かつ前記第1ボンディング部が電気的に接続される第2接続部と、前記裏面に配置された第2実装部と、前記厚さ方向に前記絶縁基板を貫通し、かつ前記第2接続部および前記第2実装部を相互に接続する第2貫通部と、を有し、
前記第2透光部材は、前記主面に接して配置されている、請求項8ないし10のいずれかに記載の半導体レーザ装置。 Further comprising an insulating substrate having a main surface and a back surface facing each other in the thickness direction.
The first terminal is insulated from a first connecting portion arranged on the main surface and electrically connected to the first electrode, a first mounting portion arranged on the back surface, and the thickness direction. It has a first penetrating portion that penetrates the substrate and connects the first connecting portion and the first mounting portion to each other.
The second terminal has a second connecting portion arranged on the main surface and to which the first bonding portion is electrically connected, a second mounting portion arranged on the back surface, and the thickness direction. It has a second penetrating portion that penetrates the insulating substrate and connects the second connecting portion and the second mounting portion to each other.
The semiconductor laser device according to any one of claims 8 to 10, wherein the second translucent member is arranged in contact with the main surface.
回折光学素子から構成され、かつ前記開口部を塞ぐ第3透光部材と、をさらに備え、
前記第2透光部材は、各々の前記発光領域に対応して形成され、かつ各々の前記発光領域から出射された光を前記厚さ方向に対して平行である状態に近づける複数のレンズ部を有し、
前記第2透光部材は、前記第1透光部材を介して前記第2電極に接合されている、請求項6または7に記載の半導体レーザ装置。 A frame-shaped member that surrounds the semiconductor laser device and the wire in the thickness direction and has an opening that penetrates in the thickness direction.
A third translucent member which is composed of a diffractive optical element and closes the opening is further provided.
The second translucent member includes a plurality of lens portions that are formed corresponding to each of the light emitting regions and that bring the light emitted from each of the light emitting regions close to a state of being parallel to the thickness direction. Have and
The semiconductor laser apparatus according to claim 6 or 7, wherein the second translucent member is joined to the second electrode via the first translucent member.
前記第1端子は、前記厚さ方向を向き、かつ前記第1電極が電気的に接続される第1接続面と、前記第1接続面とは反対側を向く第1実装面と、を有し、
前記第2端子は、前記厚さ方向において前記第1接続面が向く側を向き、かつ前記第1ボンディング部が接続される第2接続面と、前記第2接続面とは反対側を向く第2実装面と、を有し、
前記枠状部材は、電気絶縁性を有し、
前記第1端子および前記第2端子は、前記枠状部材に支持され、
前記第1実装面および前記第2実装面は、前記枠状部材から露出している、請求項14に記載の半導体レーザ装置。 The first terminal and the second terminal are composed of a metal lead frame.
The first terminal has a first connection surface that faces the thickness direction and is electrically connected to the first electrode, and a first mounting surface that faces the side opposite to the first connection surface. And
The second terminal faces the side facing the first connection surface in the thickness direction, and faces the second connection surface to which the first bonding portion is connected and the side opposite to the second connection surface. Has two mounting surfaces,
The frame-shaped member has electrical insulation and has electrical insulation.
The first terminal and the second terminal are supported by the frame-shaped member.
The semiconductor laser device according to claim 14, wherein the first mounting surface and the second mounting surface are exposed from the frame-shaped member.
前記連結部は、前記第1端子と前記第2端子との間に介在している、請求項15に記載の半導体レーザ装置。 The frame-shaped member has a pair of side portions separated in a direction orthogonal to the thickness direction, and a connecting portion for connecting the pair of the side portions.
The semiconductor laser device according to claim 15, wherein the connecting portion is interposed between the first terminal and the second terminal.
前記第1端子は、前記主面に配置され、かつ前記第1電極が電気的に接続される第1接続部と、前記裏面に配置された第1実装部と、前記厚さ方向に前記絶縁基板を貫通し、かつ前記第1接続部および前記第1実装部を相互に接続する第1貫通部と、を有し、
前記第2端子は、前記主面に配置され、かつ前記第1ボンディング部が電気的に接続される第2接続部と、前記裏面に配置された第2実装部と、前記厚さ方向に前記絶縁基板を貫通し、かつ前記第2接続部および前記第2実装部を相互に接続する第2貫通部と、を有し、
前記枠状部材は、前記主面に接合されている、請求項14に記載の半導体レーザ装置。 Further comprising an insulating substrate having a main surface and a back surface facing each other in the thickness direction.
The first terminal is insulated from a first connecting portion arranged on the main surface and electrically connected to the first electrode, a first mounting portion arranged on the back surface, and the thickness direction. It has a first penetrating portion that penetrates the substrate and connects the first connecting portion and the first mounting portion to each other.
The second terminal has a second connecting portion arranged on the main surface and to which the first bonding portion is electrically connected, a second mounting portion arranged on the back surface, and the thickness direction. It has a second penetrating portion that penetrates the insulating substrate and connects the second connecting portion and the second mounting portion to each other.
The semiconductor laser device according to claim 14, wherein the frame-shaped member is joined to the main surface.
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WO2024122202A1 (en) * | 2022-12-09 | 2024-06-13 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Light emitting device and distance measuring device |
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