JP2021184501A

JP2021184501A - Laser device

Info

Publication number: JP2021184501A
Application number: JP2021142397A
Authority: JP
Inventors: 将太村上; Shota Murakami; 浩志中川; Hiroshi Nakagawa
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2021-09-01
Publication date: 2021-12-02
Anticipated expiration: 2037-04-28
Also published as: JP2018190750A; JP7277811B2; JP2023089299A; JP6940750B2

Abstract

To provide a laser device which makes a wire less likely to be melted.SOLUTION: A laser device includes: a package having a substrate provided with two or more through holes and two or more lead terminals which are inserted into the two or more through holes; two or more laser elements disposed in the package; one or more relay members which are disposed in the package and has conductivity; a first wire which connects one of the two or more laser elements with the one relay member or connects one of the two or more laser elements with one of the two or more relay members; a second wire which connects one of the two or more lead terminals with the relay member to which the first wire is connected, and is shorter than the first wire.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明はレーザ装置に関する。 The present invention relates to a laser device.

レーザ素子に電力を供給する方法として、レーザ素子と中継部材とをワイヤで接続し、リード端子と中継部材とを別のワイヤで接続する方法が知られている（例えば、特許文献１）。 As a method of supplying electric power to the laser element, a method of connecting the laser element and the relay member with a wire and connecting the lead terminal and the relay member with another wire is known (for example, Patent Document 1).

特開２００３−１０１０８５Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-101085

これにより、レーザ素子とリード端子とを１つのワイヤで直接接続することなく、レーザ素子とリード端子とを電気的に接続することができる。しかしながら、特許文献１に記載のレーザ装置には、ワイヤを溶断されにくくできる余地がある。 As a result, the laser element and the lead terminal can be electrically connected without directly connecting the laser element and the lead terminal with one wire. However, in the laser apparatus described in Patent Document 1, there is room for making it difficult for the wire to be blown.

２つ以上の貫通孔が設けられた基体と、前記２つ以上の貫通孔に挿入された２つ以上のリード端子とを有するパッケージと、前記パッケージに配置された、２つ以上のレーザ素子と、前記パッケージに配置された、導電性を有する１つ又は２つ以上の中継部材と、前記２つ以上のレーザ素子のうちの１つと前記１つの中継部材とを接続する、又は前記２つ以上のレーザ素子のうちの１つと前記２つ以上の中継部材のうちの１つとを接続する第１ワイヤと、前記２つ以上のリード端子のうちの１つと前記第１ワイヤが接続された前記中継部材とを接続し、前記第１ワイヤよりも短い第２ワイヤとを有することを特徴とするレーザ装置。 A package having a substrate provided with two or more through holes, two or more lead terminals inserted into the two or more through holes, and two or more laser elements arranged in the package. , Connecting one or more conductive relay members arranged in the package to one of the two or more laser elements and the one relay member, or the two or more. A first wire connecting one of the laser elements and one of the two or more relay members, and the relay to which one of the two or more lead terminals and the first wire are connected. A laser device that connects to a member and has a second wire shorter than the first wire.

ワイヤが溶断されにくいレーザ装置を提供することができる。 It is possible to provide a laser device in which the wire is not easily blown.

実施形態に係るレーザ装置を示す模式平面図である。It is a schematic plan view which shows the laser apparatus which concerns on embodiment. 図１Ａ中のＩＢ−ＩＢ線における模式断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line IB-IB in FIG. 1A. 図１Ａ中の拡大図である。It is an enlarged view in FIG. 1A. 実施形態に係るレーザ装置を示す模式斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the laser apparatus which concerns on embodiment. 図２Ａ中の拡大図である。It is an enlarged view in FIG. 2A. 実施形態に係るレーザ装置を示す模式平面図である。It is a schematic plan view which shows the laser apparatus which concerns on embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明を特定するものではない。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments shown below exemplify a configuration for embodying the technical idea of the present invention, and do not specify the present invention. Further, in the following description, members of the same or the same quality are shown with the same name and reference numeral, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.

［実施形態］
図１Ａ及び図２Ａに示すように、本実施形態に係るレーザ装置１００では、パッケージ１０の基体１１に２つ以上の貫通孔が設けられており、これら２つ以上の貫通孔に２つ以上のリード端子１４が挿入されている。パッケージ１０には、２つ以上のレーザ素子２０と、導電性を有する１つ又は２つ以上の中継部材３０が配置されている。本実施形態では、レーザ素子２０はサブマウント２１を介してパッケージ１０に配置されている。ここで、第１ワイヤ４１が、２つ以上のレーザ素子２０のうちの１つと、１つの中継部材３０とを接続し、又は、２つ以上のレーザ素子２０のうちの１つと、２つ以上の中継部材３０のうちの１つとを接続している。また、第２ワイヤ４２が、２つ以上のリード端子１４のうちの１つと、第１ワイヤ４１が接続された中継部材３０とを接続している。そして、第２ワイヤ４２が、第１ワイヤ４１よりも短い。なお、中継部材３０のうち、第１ワイヤ４１と第２ワイヤ４２の両方が接続されているものを中継部材３０ａといい、第１ワイヤ４１と第２ワイヤ４２以外のワイヤ４０が接続されている中継部材３０を中継部材３０ｂという。また、レーザ素子２０のうち、第１ワイヤ４１により中継部材３０ａと接続されているレーザ素子２０をレーザ素子２０ａといい、その他のレーザ素子２０をレーザ素子２０ｂという。 [Embodiment]
As shown in FIGS. 1A and 2A, in the laser apparatus 100 according to the present embodiment, two or more through holes are provided in the substrate 11 of the package 10, and two or more through holes are provided in these two or more through holes. The lead terminal 14 is inserted. Two or more laser elements 20 and one or more conductive relay members 30 are arranged in the package 10. In this embodiment, the laser element 20 is arranged in the package 10 via the submount 21. Here, the first wire 41 connects one of the two or more laser elements 20 and one relay member 30, or one of the two or more laser elements 20 and two or more. It is connected to one of the relay members 30 of the above. Further, the second wire 42 connects one of the two or more lead terminals 14 to the relay member 30 to which the first wire 41 is connected. The second wire 42 is shorter than the first wire 41. Of the relay members 30, those to which both the first wire 41 and the second wire 42 are connected are referred to as a relay member 30a, and the wires 40 other than the first wire 41 and the second wire 42 are connected. The relay member 30 is referred to as a relay member 30b. Further, among the laser elements 20, the laser element 20 connected to the relay member 30a by the first wire 41 is referred to as a laser element 20a, and the other laser element 20 is referred to as a laser element 20b.

所望の部材同士を接続するためのワイヤが溶断されるときの限界電流値（以下、「溶断電流値」という。）は、ワイヤの部材、直径、長さ等の仕様に基づいて計算することができる。そして、ワイヤの直径が大きいほど溶断電流値が上がり、ワイヤの長さが短いほど溶断電流値が上がる。そこで、発明者らは、計算値と実測値との相関の確認を行うため、所望の部材同士をワイヤで接続し、ワイヤの溶断電流値を測定した。接続する部材の種類を変えて測定を行った結果、同じ仕様のワイヤを用いた場合でも、ワイヤが接続されている部材の種類によっては、ワイヤの溶断電流値が計算値よりも低くなることがわかった。これは、ワイヤが接続されている部材の温度が上昇したことにより、部材の熱がワイヤに伝わったことが主な原因と考えられる。つまり、ワイヤの溶断電流値を計算する場合、所定の電流値をワイヤに流したときの発熱量に基づき、ワイヤの温度がワイヤの融点に達するときの電流値を溶断電流値としている。しかし、ワイヤに接続されている部材の温度が上昇したことにより、部材の熱がワイヤに伝わったため、計算値より低い電流値でワイヤの温度がワイヤの融点に達したものと考えられる。 The limit current value (hereinafter referred to as "fusing current value") when the wire for connecting the desired members is blown can be calculated based on the specifications of the wire member, diameter, length and the like. can. The larger the diameter of the wire, the higher the fusing current value, and the shorter the length of the wire, the higher the fusing current value. Therefore, in order to confirm the correlation between the calculated value and the measured value, the inventors connected the desired members with a wire and measured the breaking current value of the wire. As a result of measurement by changing the type of the member to be connected, the fusing current value of the wire may be lower than the calculated value depending on the type of the member to which the wire is connected, even if the wire having the same specifications is used. all right. It is considered that this is mainly because the heat of the member is transferred to the wire due to the temperature rise of the member to which the wire is connected. That is, when calculating the fusing current value of a wire, the fusing current value is the current value when the temperature of the wire reaches the melting point of the wire, based on the calorific value when a predetermined current value is passed through the wire. However, it is probable that the temperature of the member reached the melting point of the wire at a current value lower than the calculated value because the heat of the member was transferred to the wire due to the increase in the temperature of the member connected to the wire.

したがって、例えば、同じ仕様のワイヤを２本準備し、それぞれのワイヤに同じ電流値を流したとしても、比較的高温になりやすい部材に接続されているワイヤの方が、比較的高温になりにくい部材に接続されているワイヤよりも、溶断しやすい。 Therefore, for example, even if two wires having the same specifications are prepared and the same current value is passed through each wire, the wire connected to the member that tends to have a relatively high temperature is less likely to have a relatively high temperature. It is easier to melt than the wire connected to the member.

そこでさらに、本実施形態のパッケージ１０において、リード端子１４と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値を測定し、レーザ素子２０と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値を測定した。なお、ここでも同じ仕様のワイヤ４０をそれぞれの測定において用いた。その結果、リード端子１４と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値が５．５Ａとなり、レーザ素子２０と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値が５．９Ａとなった。つまり、リード端子１４と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値が、レーザ素子２０と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値と比較して小さくなった。これは、リード端子１４がレーザ素子２０と比較して高温になったことが主な原因と考えられる。つまり、本実施形態のパッケージ１０のように、基体１１の貫通孔にリード端子１４を挿入する構造を有する場合には、リード端子１４の大部分が基体１１から露出している。このように露出した部分は、空気や、パッケージ１０内の気体と接することになるが、これらの気体は熱伝導率が比較的低い。また、リード端子１４の一部は基体１１と接しているが、リード端子１４と基体１１とが接する面積は比較的小さいため、リード端子１４の熱が基体１１に放熱されにくい。また、レーザ素子２０に電力を供給するために、リード端子１４にコネクタ（図示せず）を接続することができるが、リード端子１４とコネクタとが接する面積は比較的小さいため、リード端子１４からの熱がコネクタに放熱されにくい。したがって、本実施形態のパッケージ１０では、リード端子１４において熱が溜まってしまい、リード端子１４と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値が計算値よりも下がったと考えられる。 Therefore, in the package 10 of the present embodiment, the fusing current value of the wire 40 connecting the lead terminal 14 and the relay member 30 is measured, and the fusing current value of the wire 40 connecting the laser element 20 and the relay member 30 is measured. It was measured. Here, too, the wire 40 having the same specifications was used in each measurement. As a result, the fusing current value of the wire 40 connecting the lead terminal 14 and the relay member 30 was 5.5A, and the fusing current value of the wire 40 connecting the laser element 20 and the relay member 30 was 5.9A. .. That is, the fusing current value of the wire 40 connecting the lead terminal 14 and the relay member 30 is smaller than the fusing current value of the wire 40 connecting the laser element 20 and the relay member 30. It is considered that this is mainly because the temperature of the lead terminal 14 is higher than that of the laser element 20. That is, when the package 10 of the present embodiment has a structure in which the lead terminal 14 is inserted into the through hole of the substrate 11, most of the lead terminal 14 is exposed from the substrate 11. Such an exposed portion comes into contact with air or a gas in the package 10, but these gases have a relatively low thermal conductivity. Further, although a part of the lead terminal 14 is in contact with the base 11, the area where the lead terminal 14 and the base 11 are in contact is relatively small, so that the heat of the lead terminal 14 is not easily dissipated to the base 11. Further, a connector (not shown) can be connected to the lead terminal 14 in order to supply electric power to the laser element 20, but since the area in contact between the lead terminal 14 and the connector is relatively small, the lead terminal 14 can be used. It is difficult for the heat of the connector to be dissipated to the connector. Therefore, in the package 10 of the present embodiment, it is considered that heat is accumulated in the lead terminal 14, and the fusing current value of the wire 40 connecting the lead terminal 14 and the relay member 30 is lower than the calculated value.

レーザ素子２０の温度も上昇するが、レーザ素子２０はサブマウント２１を介して基体１１に配置されている。このため、レーザ素子２０からの熱は、レーザ素子２０の下面の略全面でサブマウント２１を介して基体１１に放熱される。また、基体１１の下面は平坦な面であり、その略全面をヒートシンク等（図示せず）の外部の放熱部材に熱的に接続することができる。一方で、リード端子１４は基体１１の側壁に設けられるため、このような放熱部材までの距離は比較的大きい。したがって、本実施形態のパッケージ１０では、レーザ素子２０はリード端子１４と比較して、熱が溜まりにくく、高温となりにくい。この結果、レーザ素子２０と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値が、リード端子１４と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値と比較して、あまり下がらなかったと考えられる。 Although the temperature of the laser element 20 also rises, the laser element 20 is arranged on the substrate 11 via the submount 21. Therefore, the heat from the laser element 20 is dissipated to the substrate 11 via the submount 21 on substantially the entire lower surface of the laser element 20. Further, the lower surface of the substrate 11 is a flat surface, and substantially the entire surface thereof can be thermally connected to an external heat radiating member such as a heat sink (not shown). On the other hand, since the lead terminal 14 is provided on the side wall of the substrate 11, the distance to such a heat radiating member is relatively large. Therefore, in the package 10 of the present embodiment, the laser element 20 is less likely to accumulate heat and is less likely to reach a high temperature than the lead terminal 14. As a result, it is considered that the fusing current value of the wire 40 connecting the laser element 20 and the relay member 30 did not decrease much as compared with the fusing current value of the wire 40 connecting the lead terminal 14 and the relay member 30. ..

そこで、図１Ａ、図１Ｃ及び図２Ｂ等に示すように、本実施形態のパッケージ１０では、第２ワイヤ４２を第１ワイヤ４１よりも短くしている。これにより、比較的高温になりやすいリード端子１４からの熱により第２ワイヤ４２の溶断電流値が下がったとしても、第２ワイヤ４２を溶断しにくくすることができる。この結果、第２ワイヤ４２の溶断によりレーザ装置１００がオープンになる可能性を低減することができる。 Therefore, as shown in FIGS. 1A, 1C, 2B, and the like, in the package 10 of the present embodiment, the second wire 42 is shorter than the first wire 41. As a result, even if the fusing current value of the second wire 42 decreases due to the heat from the lead terminal 14, which tends to have a relatively high temperature, it is possible to make it difficult to fusing the second wire 42. As a result, it is possible to reduce the possibility that the laser apparatus 100 will be opened due to the fusing of the second wire 42.

以下、各部材について説明する。 Hereinafter, each member will be described.

（パッケージ）
図１Ａ及び図２Ａに示すように、パッケージ１０は、２つ以上の貫通孔が設けられた基体１１と、２つ以上の貫通孔に挿入された２つ以上のリード端子１４とを有する。本実施形態では、基体１１は、基部１２と、基部１２の上面に固定された枠体１３とを有する。２つ以上のレーザ素子２０と１つ又は２つ以上の中継部材３０は、枠体１３の内側において、基部１２の上面に配置されている。枠体１３を構成する４つの側壁のうち、対向する２つの側壁には貫通孔が設けられており、貫通孔を塞ぐようにリード端子１４が挿入されている。本実施形態では、対向する２つの側壁のうち、片側の側壁に４つずつ貫通孔が設けられており、それぞれの貫通孔にリード端子１４が挿入されている。基部１２として、銅等を用いることができる。基部１２として熱伝導率が比較的高い材料を用いることにより、レーザ素子２０からの熱を放熱しやすくすることができる。枠体１３として、鉄、鉄ニッケル合金等を用いることができる。このような材料の表面にメッキを施したものを用いることにより、図３に示すように、後述する蓋体５０と枠体１３とを溶接により固定することができる。この結果、蓋体５０とパッケージ１０とにより構成される空間を気密封止しやすくなる。これらの理由から、基部１２と枠体１３とは異なる材料により構成することが好ましい。基部１２と枠体１３とを同じ材料により構成してもよい。また、図２Ａに示すように、枠体１３は、例えば、本体部１３ａと、本体部１３ａよりも厚みが大であり、リード端子１４が固定される板状部１３ｂとを有する構造とすることができる。 (package)
As shown in FIGS. 1A and 2A, the package 10 has a substrate 11 provided with two or more through holes and two or more lead terminals 14 inserted into the two or more through holes. In the present embodiment, the substrate 11 has a base portion 12 and a frame body 13 fixed to the upper surface of the base portion 12. The two or more laser elements 20 and the one or more relay members 30 are arranged on the upper surface of the base 12 inside the frame 13. Of the four side walls constituting the frame 13, through holes are provided in the two facing side walls, and the lead terminal 14 is inserted so as to close the through holes. In the present embodiment, of the two facing side walls, four through holes are provided on one side wall, and the lead terminal 14 is inserted into each through hole. Copper or the like can be used as the base 12. By using a material having a relatively high thermal conductivity as the base 12, it is possible to easily dissipate heat from the laser element 20. As the frame 13, iron, iron-nickel alloy, or the like can be used. By using a material whose surface is plated, as shown in FIG. 3, the lid body 50 and the frame body 13, which will be described later, can be fixed by welding. As a result, the space formed by the lid 50 and the package 10 can be easily hermetically sealed. For these reasons, it is preferable that the base 12 and the frame 13 are made of different materials. The base portion 12 and the frame body 13 may be made of the same material. Further, as shown in FIG. 2A, the frame body 13 has, for example, a structure having a main body portion 13a and a plate-shaped portion 13b having a thickness larger than that of the main body portion 13a and to which the lead terminal 14 is fixed. Can be done.

リード端子１４として、コバール、鉄ニッケル合金等を用いることができる。これにより、リード端子１４の熱膨張係数が、リード端子１４の絶縁部材として使うことができるガラスの熱膨張係数と近くなり、パッケージ１０の気密封止を確保しやすくすることができる。リード端子１４の長さは、５ｍｍ〜１２ｍｍとすることができる。これにより、リード端子１４と中継部材とを接続しやすくすることができる。リード端子１４の直径は、２００μｍ〜１０００μｍとすることができるが、５００〜７００μｍとすることが好ましい。この範囲は、２Ａ以上の大電流を流すのに適している。リード端子１４は、例えばガラスなどの絶縁部材を介して基体１１に固定されている。リード端子１４と絶縁部材とが接する面積は、リード端子１４の表面積のうち、５％〜２０％とすることができる。この範囲とすることで、リード端子１４からの熱が基体１１に放熱されにくくなるが、リード端子１４と絶縁部材との熱膨張係数の差によりパッケージ１０の気密封止が破れる可能性を低減することができる。つまり、リード端子１４と絶縁部材とが接する面積を比較的小さくすることができるので、リード端子１４と絶縁部材とが接する面積が比較的大きい場合と比較して、より高い温度においてもパッケージ１０の気密封止を確保し続けることができる。 As the lead terminal 14, Kovar, an iron-nickel alloy, or the like can be used. As a result, the coefficient of thermal expansion of the lead terminal 14 becomes close to the coefficient of thermal expansion of glass that can be used as the insulating member of the lead terminal 14, and it is possible to easily secure the airtight sealing of the package 10. The length of the lead terminal 14 can be 5 mm to 12 mm. This makes it easy to connect the lead terminal 14 and the relay member. The diameter of the lead terminal 14 can be 200 μm to 1000 μm, but is preferably 500 to 700 μm. This range is suitable for passing a large current of 2 A or more. The lead terminal 14 is fixed to the substrate 11 via an insulating member such as glass. The area in contact between the lead terminal 14 and the insulating member can be 5% to 20% of the surface area of the lead terminal 14. Within this range, heat from the lead terminal 14 is less likely to be dissipated to the substrate 11, but the possibility that the airtight seal of the package 10 is broken due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the lead terminal 14 and the insulating member is reduced. be able to. That is, since the area in contact between the lead terminal 14 and the insulating member can be made relatively small, the package 10 can be used even at a higher temperature than in the case where the area in contact between the lead terminal 14 and the insulating member is relatively large. It is possible to continue to secure the airtight seal.

（レーザ素子）
図１Ａ及び図２Ａに示すように、２つ以上のレーザ素子２０は、パッケージ１０に配置されている。本実施形態では、レーザ素子２０は、枠体１３の内側において、基部１２の上面に配置されている。レーザ素子２０の数は、例えば４〜３０程度とすることができる。レーザ素子２０の数が多い場合は、本実施形態のパッケージ１０のように、基体１１の下面を平坦な面とすることが好ましい。これにより、レーザ素子２０からの熱を放熱しやすくすることができる。レーザ素子２０は、例えば、行列状に配置することができる。本実施形態では、レーザ素子２０は５列４行で配置されている。レーザ素子２０には各種のレーザ素子を用いることができるが、本実施形態では、ＧａＮ系半導体レーザ素子を用いている。ＧａＮ系半導体レーザ素子は発振波長を例えば３５０ｎｍ〜６００ｎｍとすることができる。ＧａＮ系半導体レーザ素子を、例えばＹＡＧ蛍光体と組み合わせる場合、ＧａＮ系半導体レーザ素子の発振波長は好ましくは４３０ｎｍ〜４６０ｎｍとすることができる。ＧａＮ系半導体レーザ素子が出射するレーザ光によって集塵が発生するため、ＧａＮ系半導体レーザ素子は、パッケージ１０により気密封止されることが好ましい。一方で、この場合、気密封止空間を満たす気体は流動しにくいため、気密封止をしない場合と比較して、リード端子１４からの熱の気体への放散がより弱くなると考えられる。レーザ素子２０それぞれの出力は、例えば０．５Ｗ〜１０Ｗ、好ましくは３Ｗ〜８Ｗとすることができる。高出力のレーザ素子２０の場合には、ワイヤ４０の溶断電流値近傍の電流値をワイヤ４０に流すことがあるため、ワイヤ４０が特に溶断しやすい。高出力のレーザ素子２０とは、例えば出力が２Ｗ以上のものをいう。本実施形態では、各行に配置されたレーザ素子２０が直列接続されている。２つの行に配置されたレーザ素子２０を直列接続してもよい。各行のレーザ素子２０に印加する電圧は、例えば５Ｖ〜５０Ｖ、好ましくは１５Ｖ〜３０Ｖとすることができる。 (Laser element)
As shown in FIGS. 1A and 2A, the two or more laser elements 20 are arranged in the package 10. In the present embodiment, the laser element 20 is arranged on the upper surface of the base 12 inside the frame body 13. The number of laser elements 20 can be, for example, about 4 to 30. When the number of laser elements 20 is large, it is preferable that the lower surface of the substrate 11 is a flat surface as in the package 10 of the present embodiment. This makes it easier to dissipate heat from the laser element 20. The laser elements 20 can be arranged in a matrix, for example. In this embodiment, the laser elements 20 are arranged in 5 columns and 4 rows. Various laser elements can be used for the laser element 20, but in this embodiment, a GaN-based semiconductor laser element is used. The oscillation wavelength of the GaN-based semiconductor laser device can be, for example, 350 nm to 600 nm. When the GaN-based semiconductor laser device is combined with, for example, a YAG phosphor, the oscillation wavelength of the GaN-based semiconductor laser device can be preferably 430 nm to 460 nm. Since dust is collected by the laser light emitted from the GaN-based semiconductor laser element, it is preferable that the GaN-based semiconductor laser element is hermetically sealed with the package 10. On the other hand, in this case, since the gas that fills the airtight sealing space does not easily flow, it is considered that the heat dissipated from the lead terminal 14 to the gas is weaker than that in the case where the airtight sealing is not performed. The output of each of the laser elements 20 can be, for example, 0.5 W to 10 W, preferably 3 W to 8 W. In the case of the high-power laser element 20, a current value in the vicinity of the fusing current value of the wire 40 may be passed through the wire 40, so that the wire 40 is particularly easy to fusing. The high output laser element 20 means, for example, an element having an output of 2 W or more. In this embodiment, the laser elements 20 arranged in each row are connected in series. Laser elements 20 arranged in two rows may be connected in series. The voltage applied to the laser element 20 in each row can be, for example, 5V to 50V, preferably 15V to 30V.

レーザ素子２０は、パッケージ１０にジャンクションダウン実装することができる。ここでジャンクションダウン実装とは、レーザ素子２０の活性層から近い側の主面を基体１１の上面に実装することを指し、例えば、レーザ素子２０の活性層が、レーザ素子２０の厚みの半分より下側となるように実装することをいう。これにより、レーザ素子２０の発熱を効果的にパッケージ１０に放熱することができる。特に、本実施形態のような高出力のレーザ素子２０において、発熱を効果的にパッケージ１０に放熱することができる。 The laser element 20 can be junction-down mounted on the package 10. Here, junction-down mounting means mounting the main surface of the laser element 20 on the upper surface of the substrate 11 on the side close to the active layer, for example, the active layer of the laser element 20 is more than half the thickness of the laser element 20. It means to implement it so that it is on the lower side. As a result, the heat generated by the laser element 20 can be effectively dissipated to the package 10. In particular, in the high output laser element 20 as in the present embodiment, heat generation can be effectively dissipated to the package 10.

本実施形態では、図１Ｂに示すように、レーザ素子２０はサブマウント２１を介して基部１２に配置されている。つまり、基部１２の上面にサブマウント２１が配置され、サブマウント２１の上面にレーザ素子２０が配置されている。サブマウント２１としては、例えば、鉄、鉄合金、銅などの金属材料、又は上面に電気配線が形成されたＡｌＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮ等を用いることができる。本実施形態ではサブマウント２１としてＡｌＮを用いている。サブマウント２１の厚みとしては、例えば０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとすることができる。サブマウント２１は、下面の一辺の長さを０．５ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。この範囲とすることで、レーザ素子２０からの熱を効果的にサブマウント２１を介して基部１２に放熱することができる。 In this embodiment, as shown in FIG. 1B, the laser element 20 is arranged at the base 12 via the submount 21. That is, the submount 21 is arranged on the upper surface of the base 12, and the laser element 20 is arranged on the upper surface of the submount 21. As the submount 21, for example, a metal material such as iron, iron alloy, or copper, or AlN, SiC, SiN, or the like having electrical wiring formed on the upper surface can be used. In this embodiment, AlN is used as the submount 21. The thickness of the submount 21 can be, for example, 0.2 mm to 0.5 mm. The length of one side of the lower surface of the submount 21 can be 0.5 mm to 2 mm. Within this range, the heat from the laser element 20 can be effectively dissipated to the base 12 via the submount 21.

図３に示すように、レーザ素子２０を気密封止する場合、基体１１の側壁には蓋体５０が溶接されるが、その蓋体５０は、溶接用の金属を含む支持部５０ａと、その内側の透光部５０ｂとを有する。したがって、上面視において、基体１１の側壁及びその近傍には、支持部５０ａが配置される。支持部５０ａは透光部５０ｂよりもレーザ光に対する透過率が低いため、レーザ素子２０は、基体１１の側壁からある程度離間した位置に配置されることが好ましい。具体的には、レーザ素子２０は、上面視においてリード端子１４の先端よりも内側に配置することが好ましい。上面視における基体１１の内壁からレーザ素子２０までの最短距離としては、２〜７ｍｍ程度が挙げられる。 As shown in FIG. 3, when the laser element 20 is hermetically sealed, a lid 50 is welded to the side wall of the substrate 11, and the lid 50 includes a support portion 50a containing a metal for welding and a support portion 50a thereof. It has an inner translucent portion 50b. Therefore, in the top view, the support portion 50a is arranged on the side wall of the substrate 11 and in the vicinity thereof. Since the support portion 50a has a lower transmittance for laser light than the translucent portion 50b, it is preferable that the laser element 20 is arranged at a position separated from the side wall of the substrate 11 to some extent. Specifically, it is preferable that the laser element 20 is arranged inside the tip of the lead terminal 14 in the top view. The shortest distance from the inner wall of the substrate 11 to the laser element 20 in the top view is about 2 to 7 mm.

図１Ａに示すように、リード端子１４の延伸方向に沿って２つ以上のレーザ素子２０を配置する場合は、レーザ素子２０の共振器方向を、リード端子１４の延伸方向と略直交する方向とすることが好ましい。これにより、レーザ素子２０同士を電気的に接続するワイヤ４０を、各レーザ素子２０が出射するレーザ光を遮らない位置に配置することができる。２つ以上のレーザ素子２０は、それぞれがレーザ光を出射し、レーザ光は、直接または反射部材２２などを介して上方に出射される。本実施形態では、図１Ａ、図１Ｂ及び図２Ａに示すように、レーザ光を上方に反射させるための複数の反射部材２２が、枠体１３の内側において、基部１２の上面に配置されている。反射部材２２は、例えば、三角柱や四角錐台などの形状をしたガラスの斜面に反射膜を形成したものを用いることができる。このように反射膜を形成した斜面を、レーザ素子２０からの光を上方に反射する反射面とすることができる。本実施形態では、２つ以上のレーザ素子２０から出射された光を、各レーザ素子２０に対向する複数の反射部材２２で上方に反射しているが、例えば、ＶＣＳＥＬ等のように、レーザ素子２０が直接上方に光を出射する場合には、反射部材２２を配置しなくてもよい。 As shown in FIG. 1A, when two or more laser elements 20 are arranged along the extending direction of the lead terminal 14, the resonator direction of the laser element 20 is a direction substantially orthogonal to the extending direction of the lead terminal 14. It is preferable to do so. As a result, the wire 40 that electrically connects the laser elements 20 to each other can be arranged at a position that does not block the laser light emitted by each laser element 20. Each of the two or more laser elements 20 emits a laser beam, and the laser beam is emitted upward directly or via a reflecting member 22 or the like. In the present embodiment, as shown in FIGS. 1A, 1B and 2A, a plurality of reflecting members 22 for reflecting the laser beam upward are arranged on the upper surface of the base 12 inside the frame 13. .. As the reflective member 22, for example, a member in which a reflective film is formed on a slope of glass in the shape of a triangular prism or a quadrangular pyramid can be used. The slope on which the reflective film is formed in this way can be used as a reflective surface that upwardly reflects the light from the laser element 20. In the present embodiment, the light emitted from the two or more laser elements 20 is reflected upward by the plurality of reflecting members 22 facing each laser element 20, but the laser element is, for example, like a VCSEL or the like. When the 20 emits light directly upward, the reflective member 22 may not be arranged.

（中継部材）
図１Ａ及び図２Ａに示すように、導電性を有する１つ又は２つ以上の中継部材３０は、パッケージ１０に配置されている。本実施形態では、中継部材３０は、枠体１３の内側において、基部１２の上面に配置されている。そして、中継部材３０は、リード端子１４が挿入されている側壁に隣接して配置されている。換言すると、中継部材３０は、レーザ素子２０が配置された各行の両端に配置されている。本実施形態では、２つ以上の中継部材３０がパッケージ１０に配置されているが、中継部材３０を１つとすることもできる。この場合、例えば、レーザ素子２０を１行に配置し、上面視において、レーザ素子２０が配置された行の左端に中継部材３０を配置することができる。 (Relay member)
As shown in FIGS. 1A and 2A, one or more conductive relay members 30 are arranged in the package 10. In the present embodiment, the relay member 30 is arranged on the upper surface of the base 12 inside the frame body 13. The relay member 30 is arranged adjacent to the side wall into which the lead terminal 14 is inserted. In other words, the relay member 30 is arranged at both ends of each row in which the laser element 20 is arranged. In the present embodiment, two or more relay members 30 are arranged in the package 10, but the relay member 30 may be one. In this case, for example, the laser element 20 can be arranged in one row, and the relay member 30 can be arranged at the left end of the row in which the laser element 20 is arranged in the top view.

中継部材３０としては、例えば、鉄、鉄合金、銅などの金属材料、又は上面に電気配線が形成されたＡｌＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮ等を用いることができる。本実施形態では中継部材３０としてＡｌＮを用いている。中継部材３０の厚みとしては、例えば０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとすることができる。中継部材３０は、下面の一辺の長さを０．５ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。 As the relay member 30, for example, a metal material such as iron, iron alloy, or copper, or AlN, SiC, SiN, or the like having electrical wiring formed on the upper surface can be used. In this embodiment, AlN is used as the relay member 30. The thickness of the relay member 30 can be, for example, 0.2 mm to 0.5 mm. The length of one side of the lower surface of the relay member 30 can be 0.5 mm to 2 mm.

中継部材３０は、ワイヤ４０からの熱を基部１２に放熱することができる。したがって、例えば、仕様が同じであるワイヤ４０について、リード端子１４と中継部材３０とに接続されたときのワイヤ４０の溶断電流値は、リード端子１４とレーザ素子２０とに接続されたときのワイヤ４０の溶断電流値と比較して、高い。 The relay member 30 can dissipate heat from the wire 40 to the base 12. Therefore, for example, for the wire 40 having the same specifications, the fusing current value of the wire 40 when connected to the lead terminal 14 and the relay member 30 is the wire when connected to the lead terminal 14 and the laser element 20. It is high compared to the fusing current value of 40.

中継部材３０は、サブマウント２１と実質的に同一であるものを用いることができる。つまり、中継部材３０とサブマウント２１とを、同じ材料を用いて、同じ寸法を目標値として製造することができる。これにより、部品の種類が減少するため、コストダウンが可能である。図１Ａ及び図２Ａに示すように、中継部材３０は、サブマウント２１から離間して配置されている。すなわち、中継部材３０は、レーザ素子２０が設けられるサブマウント２１とは別の部材として設けることができる。これにより、ワイヤ４０からの熱を、中継部材３０を介して基部１２に放熱しやすくすることができる。つまり、中継部材３０が、レーザ素子２０を実装するサブマウント２１を兼ねている場合、中継部材３０は、ワイヤ４０からの熱だけでなく、レーザ素子２０からの熱も基部１２に放熱しなくてはならない。中継部材３０とサブマウント２１とを別の部材とすることで、中継部材３０は、主としてワイヤ４０からの熱を基部１２に放熱することができる。したがって、中継部材３０に接続されたワイヤ４０の溶断電流値が低下するのを抑制することができる。中継部材３０からリード端子１４までの最短距離は、中継部材３０からサブマウント２１までの最短距離よりも短くすることができる。中継部材３０とサブマウント２１との最短距離は０．１〜４ｍｍ程度とすることができる。中継部材３０とリード端子１４との最短距離は０．１〜３．５ｍｍ程度とすることができる。 As the relay member 30, a relay member 30 that is substantially the same as the submount 21 can be used. That is, the relay member 30 and the submount 21 can be manufactured using the same material with the same dimensions as the target value. As a result, the types of parts are reduced, and the cost can be reduced. As shown in FIGS. 1A and 2A, the relay member 30 is arranged apart from the submount 21. That is, the relay member 30 can be provided as a member different from the submount 21 in which the laser element 20 is provided. As a result, the heat from the wire 40 can be easily dissipated to the base 12 via the relay member 30. That is, when the relay member 30 also serves as the submount 21 on which the laser element 20 is mounted, the relay member 30 does not dissipate not only the heat from the wire 40 but also the heat from the laser element 20 to the base 12. Must not be. By using the relay member 30 and the submount 21 as separate members, the relay member 30 can mainly dissipate heat from the wire 40 to the base 12. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the fusing current value of the wire 40 connected to the relay member 30. The shortest distance from the relay member 30 to the lead terminal 14 can be shorter than the shortest distance from the relay member 30 to the submount 21. The shortest distance between the relay member 30 and the submount 21 can be about 0.1 to 4 mm. The shortest distance between the relay member 30 and the lead terminal 14 can be about 0.1 to 3.5 mm.

図１Ａ及び図２Ａに示すように、例えば、中継部材３０及びサブマウント２１として、上面視形状が、長手方向と短手方向を有する矩形状のものを用いることができる。この場合、中継部材３０は、その長手方向がリード端子１４の延伸方向と略平行である向きで配置することが好ましく、サブマウント２１は、その短手方向がリード端子１４の延伸方向と略平行である向きで配置することが好ましい。これにより、中継部材３０からレーザ素子２０の方向へ向かうワイヤ４０の、中継部材３０における接続位置を、レーザ素子２０に近くすることができる。換言すると、中継部材３０からレーザ素子２０の方向へ向かうワイヤ４０を短くすることができる。また、サブマウント２１は、その長手方向の長さを、レーザ素子２０の共振器方向に沿った長さと略同じとすることができる。レーザ素子２０の上面視形状は、例えば共振器方向に沿った方向に長い矩形状であるため、サブマウント２１の面積の増大を抑えるためにはそのような形状が適している。 As shown in FIGS. 1A and 2A, for example, as the relay member 30 and the submount 21, a rectangular shape having a longitudinal direction and a lateral direction can be used. In this case, it is preferable that the relay member 30 is arranged in a direction in which the longitudinal direction thereof is substantially parallel to the extending direction of the lead terminal 14, and the submount 21 is arranged in a lateral direction substantially parallel to the extending direction of the lead terminal 14. It is preferable to arrange them in the direction in which they are. As a result, the connection position of the wire 40 from the relay member 30 toward the laser element 20 in the relay member 30 can be made closer to the laser element 20. In other words, the wire 40 from the relay member 30 toward the laser element 20 can be shortened. Further, the length of the submount 21 in the longitudinal direction can be substantially the same as the length of the laser element 20 along the resonator direction. Since the top view shape of the laser element 20 is, for example, a rectangular shape that is long in the direction along the resonator direction, such a shape is suitable for suppressing an increase in the area of the submount 21.

（中継部材ａ、中継部材ｂ）
本実施形態では、図１Ａ及び図２Ａに示すように、中継部材３０は、ワイヤ４０によりリード端子１４と接続されている。ここで、上面視において、左端の列に配置された中継部材３０が中継部材３０ａであり、右端の列に配置された中継部材３０が中継部材３０ｂである。図１Ｃは、図１Ａのうち、中継部材ａの周辺を拡大した図である。図２Ｂは、図２Ａのうち、中継部材ａの周辺を拡大した図である。図１Ｃ及び図２Ｂに示すように、左端の列の中継部材３０ａには、レーザ素子２０ａと中継部材３０ａとを接続する第１ワイヤ４１が接続されている。さらに、中継部材３０ａには、リード端子１４と、第１ワイヤ４１が接続された中継部材３０ａとを接続する第２ワイヤ４２が接続されている。一方で、図１Ａに示すように、右端の列の中継部材３０ｂには、第１ワイヤ４１と第２ワイヤ４２とは接続されていない。つまり、中継部材３０ｂは、ワイヤ４０によりサブマウント２１と接続されているため、第１ワイヤ４１と第２ワイヤ４２は接続されていない。図１Ｃに示すように、１つのサブマウント２１に１つのレーザ素子２０を配置する場合は、サブマウント２１の上面のうち一方側（例えば左側）の領域にレーザ素子２０を配置し、他方側（例えば右側）の領域をワイヤボンディング領域とすることができる。これにより、レーザ装置１００には、中継部材３０ａと中継部材３０ｂとが配置されることになる。 (Relay member a, relay member b)
In this embodiment, as shown in FIGS. 1A and 2A, the relay member 30 is connected to the lead terminal 14 by a wire 40. Here, in the top view, the relay member 30 arranged in the leftmost row is the relay member 30a, and the relay member 30 arranged in the rightmost row is the relay member 30b. FIG. 1C is an enlarged view of the periphery of the relay member a in FIG. 1A. FIG. 2B is an enlarged view of the periphery of the relay member a in FIG. 2A. As shown in FIGS. 1C and 2B, a first wire 41 connecting the laser element 20a and the relay member 30a is connected to the relay member 30a in the leftmost row. Further, a second wire 42 connecting the lead terminal 14 and the relay member 30a to which the first wire 41 is connected is connected to the relay member 30a. On the other hand, as shown in FIG. 1A, the first wire 41 and the second wire 42 are not connected to the relay member 30b in the rightmost row. That is, since the relay member 30b is connected to the submount 21 by the wire 40, the first wire 41 and the second wire 42 are not connected. As shown in FIG. 1C, when one laser element 20 is arranged on one submount 21, the laser element 20 is arranged on one side (for example, the left side) of the upper surface of the submount 21 and the other side (for example, the left side). For example, the area on the right side) can be a wire bonding area. As a result, the relay member 30a and the relay member 30b are arranged in the laser device 100.

本実施形態では、図１Ｃ及び図２Ｂに示すように、レーザ素子２０ａが、第１ワイヤ４１で中継部材３０ａと接続されている。また、リード端子１４が、第２ワイヤ４２で中継部材３０ａと接続されている。そして、比較的高温となりやすいリード端子１４と中継部材３０ａとを接続する第２ワイヤ４２が、リード端子１４と比較して高温となりにくいレーザ素子２０ａと中継部材３０ａとを接続する第１ワイヤ４１よりも短い。この結果、第２ワイヤ４２の溶断電流値を上げることができるため、レーザ装置１００がオープンとなる可能性を低減することができる。図２Ｂに示すように、第１ワイヤ４１よりも第２ワイヤ４２を短くするためには、中継部材３０ａからレーザ素子２０ａまでの最短距離よりも中継部材３０ａからリード端子１４までの最短距離の方が短くなるように、中継部材３０ａを配置することが好ましい。中継部材３０ａとレーザ素子２０ａとの最短距離は０．１〜４ｍｍ程度とすることができる。中継部材３０ａとリード端子１４との最短距離は０．１〜３．５ｍｍ程度とすることができる。 In this embodiment, as shown in FIGS. 1C and 2B, the laser element 20a is connected to the relay member 30a by the first wire 41. Further, the lead terminal 14 is connected to the relay member 30a by the second wire 42. The second wire 42 that connects the lead terminal 14 and the relay member 30a, which tend to be relatively hot, is from the first wire 41 that connects the laser element 20a and the relay member 30a, which are less likely to reach a high temperature than the lead terminal 14. Is also short. As a result, the fusing current value of the second wire 42 can be increased, so that the possibility that the laser device 100 is open can be reduced. As shown in FIG. 2B, in order to make the second wire 42 shorter than the first wire 41, the shortest distance from the relay member 30a to the lead terminal 14 is smaller than the shortest distance from the relay member 30a to the laser element 20a. It is preferable to arrange the relay member 30a so that The shortest distance between the relay member 30a and the laser element 20a can be about 0.1 to 4 mm. The shortest distance between the relay member 30a and the lead terminal 14 can be about 0.1 to 3.5 mm.

図１Ｃに示すように、上面視において、第１ワイヤ４１の延伸方向は、リード端子１４の延伸方向と略平行であることが好ましく、第２ワイヤ４２の延伸方向は、リード端子１４の延伸方向と略直交することが好ましい。つまり、レーザ素子２０ａと中継部材３０ａとは、リード端子１４の延伸方向と略平行に延伸する第１ワイヤ４１により接続されていることが好ましい。また、リード端子１４と中継部材３０ａとは、リード端子１４の延伸方向と略直交する方向に延伸する第２ワイヤ４２により接続されていることが好ましい。これにより、第２ワイヤ４２を比較的短くしつつ、第２ワイヤ４２をリード端子１４に接続しやすくすることができる。すなわち、リード端子１４における第２ワイヤ４２が接続される領域と、中継部材３０ａにおける第２ワイヤ４２が接続される領域とを、リード端子１４の延伸方向と略直交する直線上に配置することができるため、第２ワイヤ４２を比較的短くしつつ、第２ワイヤ４２をリード端子１４に接続しやすくすることができる。なお、略平行とは、厳密に平行である場合だけでなく、平行からのずれが２０°以下（典型的には１０°以下）である場合も含んでよい。略直交についても同様である。第２ワイヤ４２は、中継部材３０ａの最もリード端子１４側の外縁に接続することができる。これにより、第２ワイヤ４２を比較的短くすることができる。 As shown in FIG. 1C, the stretching direction of the first wire 41 is preferably substantially parallel to the stretching direction of the lead terminal 14, and the stretching direction of the second wire 42 is the stretching direction of the lead terminal 14. It is preferable that the wire is substantially orthogonal to the wire. That is, it is preferable that the laser element 20a and the relay member 30a are connected by the first wire 41 extending substantially parallel to the extending direction of the lead terminal 14. Further, it is preferable that the lead terminal 14 and the relay member 30a are connected by a second wire 42 extending in a direction substantially orthogonal to the extending direction of the lead terminal 14. This makes it possible to easily connect the second wire 42 to the lead terminal 14 while making the second wire 42 relatively short. That is, the region to which the second wire 42 of the lead terminal 14 is connected and the region to which the second wire 42 of the relay member 30a is connected can be arranged on a straight line substantially orthogonal to the extending direction of the lead terminal 14. Therefore, it is possible to easily connect the second wire 42 to the lead terminal 14 while making the second wire 42 relatively short. It should be noted that the term "substantially parallel" may include not only the case of being strictly parallel but also the case of a deviation from parallel of 20 ° or less (typically 10 ° or less). The same applies to substantially orthogonality. The second wire 42 can be connected to the outer edge of the relay member 30a on the most lead terminal 14 side. As a result, the second wire 42 can be made relatively short.

図１Ｃに示すように、中継部材３０ａは、上面視において、リード端子１４の側方に配置することが好ましい。なお、リード端子１４の側方とは、リード端子１４の延伸方向に対して略直交する方向を指す。これにより、第２ワイヤ４２の延伸方向を、上面視において、リード端子１４の延伸方向に対して略直交する方向とすることができる。また、第１ワイヤ４１の延伸方向をリード端子１４の延伸方向に対して略平行な方向とすることができる。この場合、レーザ素子２０は、その共振器方向がリード端子１４の延伸方向と略直交する向きで配置することが好ましい。これにより、共振器方向に沿って複数の第１ワイヤ４１を接続することができる。また、上面視においてリード端子１４と重なる位置に中継部材３０ａを配置すると、中継部材３０ａの上面のうちワイヤを接続可能な領域が減少するため、リード端子１４と中継部材３０ａとは重ならないことが好ましい。上面視におけるリード端子１４と中継部材３０ａとの最短距離は、０．１〜３．５ｍｍ程度とすることができる。 As shown in FIG. 1C, it is preferable that the relay member 30a is arranged on the side of the lead terminal 14 in the top view. The side of the lead terminal 14 refers to a direction substantially orthogonal to the extending direction of the lead terminal 14. As a result, the stretching direction of the second wire 42 can be set to be substantially orthogonal to the stretching direction of the lead terminal 14 in the top view. Further, the stretching direction of the first wire 41 can be a direction substantially parallel to the stretching direction of the lead terminal 14. In this case, it is preferable that the laser element 20 is arranged in a direction in which the resonator direction is substantially orthogonal to the extending direction of the lead terminal 14. As a result, a plurality of first wires 41 can be connected along the resonator direction. Further, if the relay member 30a is arranged at a position where it overlaps with the lead terminal 14 in the top view, the area of the upper surface of the relay member 30a to which the wire can be connected decreases, so that the lead terminal 14 and the relay member 30a do not overlap. preferable. The shortest distance between the lead terminal 14 and the relay member 30a in top view can be about 0.1 to 3.5 mm.

リード端子１４は、レーザ素子２０ａからの光を遮らない程度に、レーザ素子２０ａから離間した位置に配置することが好ましいが、第１ワイヤ４１が長くなりすぎると溶断電流の低下が懸念される。そこで、中継部材３０ａは、上面視においてリード端子１４の先端付近に配置することが好ましい。これにより、第２ワイヤ４２の延伸方向をリード端子１４の延伸方向に対して略直交する方向とすることができ、且つ、第１ワイヤ４１の長さの増大を抑えることができる。中継部材３０ａからレーザ素子２０ａまでの距離が大きくなるほど第１ワイヤ４１が長くなるため、上面視における中継部材３０ａからレーザ素子２０ａまでの距離は、０．１〜４ｍｍ程度とすることができる。また、上面視において、中継部材３０ａの最もレーザ素子２０ａ側の外縁を、リード端子１４の内部側の端の側方に、あるいは、その位置からのずれが２．０ｍｍ以下の位置に、配置することができる。 The lead terminal 14 is preferably arranged at a position separated from the laser element 20a so as not to block the light from the laser element 20a, but if the first wire 41 becomes too long, there is a concern that the fusing current may decrease. Therefore, it is preferable that the relay member 30a is arranged near the tip of the lead terminal 14 in the top view. As a result, the stretching direction of the second wire 42 can be set to be substantially orthogonal to the stretching direction of the lead terminal 14, and the increase in the length of the first wire 41 can be suppressed. Since the first wire 41 becomes longer as the distance from the relay member 30a to the laser element 20a increases, the distance from the relay member 30a to the laser element 20a in the top view can be about 0.1 to 4 mm. Further, in the top view, the outer edge of the relay member 30a on the most laser element 20a side is arranged on the side of the inner end of the lead terminal 14 or at a position where the deviation from the position is 2.0 mm or less. be able to.

上面視において、中継部材３０ａは長手方向と短手方向とを有する矩形とすることが好ましい。そして、第１ワイヤ４１の延伸方向を、中継部材３０ａの長手方向と略平行とし、第２ワイヤ４２の延伸方向を、中継部材３０ａの短手方向と略平行とすることが好ましい。これにより、中継部材３０ａを小さくしつつ、第１ワイヤ４１と第２ワイヤ４２とを接触しづらくすることができる。つまり、中継部材３０ａの上面において、第１ワイヤ４１が接続される位置と、第２ワイヤ４２が接続される位置とが、中継部材３０ａの長手方向に沿って配置されるため、第１ワイヤ４１が接続される位置と、第２ワイヤ４２が接続される位置とが、中継部材ａの短手方向に沿って配置される場合と比較して、第１ワイヤ４１と第２ワイヤ４２とが接触しづらい。また、中継部材３０ａをこのような形状とすることで、中継部材３０ａのうち、ワイヤ４０が接続されない領域の一部を省けるため、中継部材３０ａを小さくすることができる。 In top view, the relay member 30a is preferably a rectangle having a longitudinal direction and a lateral direction. Then, it is preferable that the stretching direction of the first wire 41 is substantially parallel to the longitudinal direction of the relay member 30a, and the stretching direction of the second wire 42 is substantially parallel to the lateral direction of the relay member 30a. As a result, it is possible to make the relay member 30a smaller and make it difficult for the first wire 41 and the second wire 42 to come into contact with each other. That is, on the upper surface of the relay member 30a, the position where the first wire 41 is connected and the position where the second wire 42 is connected are arranged along the longitudinal direction of the relay member 30a, so that the first wire 41 The first wire 41 and the second wire 42 are in contact with each other as compared with the case where the position where the second wire 42 is connected and the position where the second wire 42 is connected are arranged along the lateral direction of the relay member a. difficult. Further, by forming the relay member 30a in such a shape, a part of the region of the relay member 30a to which the wire 40 is not connected can be omitted, so that the relay member 30a can be made smaller.

（ワイヤ）
第２ワイヤ４２の長さは、第１ワイヤ４１の長さの４５％〜９０％とすることが好ましい。これにより、第２ワイヤ４２を溶断しにくくしつつ、リード端子１４と中継部材ａとを第２ワイヤ４２で接続しやすくすることができる。 (Wire)
The length of the second wire 42 is preferably 45% to 90% of the length of the first wire 41. As a result, the lead terminal 14 and the relay member a can be easily connected by the second wire 42 while making it difficult for the second wire 42 to be blown.

レーザ素子２０ａと中継部材３０ａとを１つの第１ワイヤ４１で接続することもできるが、複数の第１ワイヤ４１で接続することが好ましい。これにより、複数の第１ワイヤ４１のうち一部が溶断したとしても、溶断していない第１ワイヤ４１がレーザ素子２０ａと中継部材３０ａとを電気的に接続し続けることができるので、レーザ装置１００がオープンになる可能性を低減することができる。複数の第１ワイヤ４１のそれぞれは、長さが互いに略同一であることが好ましい。ここで、長さが略同一とは、第１ワイヤ４１のそれぞれの長さの差が０．１ｍｍ以内であることを指す。これにより、複数の第１ワイヤ４１の発熱量を略同一とすることができる。 Although the laser element 20a and the relay member 30a can be connected by one first wire 41, it is preferable to connect them by a plurality of first wires 41. As a result, even if a part of the plurality of first wires 41 is blown, the unbroken first wire 41 can continue to electrically connect the laser element 20a and the relay member 30a, so that the laser apparatus can be used. The possibility that 100 will be open can be reduced. It is preferable that each of the plurality of first wires 41 has substantially the same length as each other. Here, substantially the same length means that the difference in length between the first wires 41 is within 0.1 mm. As a result, the calorific value of the plurality of first wires 41 can be made substantially the same.

図１Ｃに示すように、複数の第１ワイヤ４１は、上面視で、レーザ素子２０に、レーザ素子２０の共振器長方向に沿って略等間隔に接続されていることが好ましい。これにより、レーザ素子２０からの熱を略均等に第１ワイヤ４１に伝えやすくすることができる。第１ワイヤ４１同士の間隔は、０．１〜０．４ｍｍとすることができる。 As shown in FIG. 1C, it is preferable that the plurality of first wires 41 are connected to the laser element 20 at substantially equal intervals along the resonator length direction of the laser element 20 in a top view. As a result, the heat from the laser element 20 can be easily transferred to the first wire 41 substantially evenly. The distance between the first wires 41 can be 0.1 to 0.4 mm.

第１ワイヤ４１として、金、銅、アルミニウム等を用いることができる。第１ワイヤ４１の長さは、１ｍｍ〜４ｍｍとすることが好ましい。これにより、第１ワイヤ４１を安定して接続しやすくすることができる。また、溶断電流値を３Ａ以上としやすくすることができる。第１ワイヤ４１の直径は、４５μｍ〜８０μｍとすることが好ましい。この範囲は、大出力のレーザ素子２０を接続するのに適している。 Gold, copper, aluminum or the like can be used as the first wire 41. The length of the first wire 41 is preferably 1 mm to 4 mm. As a result, the first wire 41 can be stably connected easily. Further, the fusing current value can be easily set to 3 A or more. The diameter of the first wire 41 is preferably 45 μm to 80 μm. This range is suitable for connecting a high power laser element 20.

リード端子１４と中継部材３０ａとを１つの第２ワイヤ４２がで接続することもできるが、複数の第２ワイヤ４２で接続することが好ましい。これにより、複数の第２ワイヤ４２のうち一部が溶断したとしても、溶断していない第２ワイヤ４２がリード端子１４と中継部材３０ａとを電気的に接続し続けることができるので、レーザ装置１００がオープンになる可能性を低減することができる。複数の第２ワイヤ４２のそれぞれは、長さが互いに略同一であることが好ましい。ここで、長さが略同一とは、第２ワイヤ４２のそれぞれの長さの差が０．１ｍｍ以内であることを指す。これにより、複数の第２ワイヤ４２の発熱量を略同一とすることができる。 Although the lead terminal 14 and the relay member 30a can be connected by one second wire 42, it is preferable to connect them by a plurality of second wires 42. As a result, even if a part of the plurality of second wires 42 is blown, the unbroken second wire 42 can continue to electrically connect the lead terminal 14 and the relay member 30a, so that the laser apparatus can be used. The possibility that 100 will be open can be reduced. It is preferable that each of the plurality of second wires 42 has substantially the same length as each other. Here, substantially the same length means that the difference in length between the second wires 42 is within 0.1 mm. As a result, the calorific value of the plurality of second wires 42 can be made substantially the same.

第２ワイヤ４２として、金、銅、アルミニウム等を用いることができる。第２ワイヤ４２の長さは、０．５ｍｍ〜３．５ｍｍとすることが好ましい。これにより、第２ワイヤ４２を安定して接続しやすくすることができる。また、溶断電流値を３Ａ以上としやすくすることができる。第２ワイヤ４２の直径は、４５μｍ〜８０μｍとすることが好ましい。この範囲は、大出力のレーザ素子２０を接続するのに適している。 Gold, copper, aluminum or the like can be used as the second wire 42. The length of the second wire 42 is preferably 0.5 mm to 3.5 mm. This makes it possible to stably connect the second wire 42 and facilitate the connection. Further, the fusing current value can be easily set to 3 A or more. The diameter of the second wire 42 is preferably 45 μm to 80 μm. This range is suitable for connecting a high power laser element 20.

（蓋体）
本実施形態では、図３に示すように、蓋体５０が、枠体１３の開口を塞ぐように枠体１３の上面に固定されている。蓋体５０は、支持部５０ａと、支持部５０ａに設けられた透光部５０ｂとを有する。支持部５０ａとしては、例えば、鉄、ニッケル鉄合金等を用いることができる。これにより、蓋体５０を枠体１３に溶接しやすくすることができる。 (Cover)
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the lid 50 is fixed to the upper surface of the frame 13 so as to close the opening of the frame 13. The lid 50 has a support portion 50a and a translucent portion 50b provided on the support portion 50a. As the support portion 50a, for example, iron, a nickel iron alloy, or the like can be used. This makes it easier to weld the lid 50 to the frame 13.

［実施例］
図１Ａ〜図２Ｂに基づいて、本実施例について説明する。 [Example]
The present embodiment will be described with reference to FIGS. 1A to 2B.

本実施例では、図１Ａ及び図２Ａに示すように、８つの貫通孔が設けられた基体１１と、８つの貫通孔に挿入された８つのリード端子１４とを有するパッケージ１０を用いた。基体１１は、基部１２と、基部１２の上面に固定された枠体１３とを有する。枠体１３を構成する４つの側壁のうち、枠体１３の長手方向において対向する２つの側壁に、４つずつ貫通孔が設けられ、それぞれの貫通孔にリード端子１４が挿入されている。枠体１３は、本体部１３ａと、本体部１３ａよりも厚みが大である板状部１３ｂとを有する。基部１２として、銅を用いた。枠体１３として、鉄を用いた。基体１１は、上面視において、長辺の長さを４．８ｃｍとし、短辺の長さを２．９ｃｍとした。リード端子１４として、長さが１１ｍｍであり、直径が６００μｍであるコバールを用いた。リード端子１４は、絶縁部材であるガラスを介して基体１１に固定した。リード端子１４と絶縁部材とが接する面積は、リード端子１４の表面積のうち、１５％とした。 In this embodiment, as shown in FIGS. 1A and 2A, a package 10 having a substrate 11 provided with eight through holes and eight lead terminals 14 inserted into the eight through holes was used. The substrate 11 has a base 12 and a frame 13 fixed to the upper surface of the base 12. Of the four side walls constituting the frame body 13, four through holes are provided in each of the two side walls facing each other in the longitudinal direction of the frame body 13, and the lead terminal 14 is inserted into each through hole. The frame body 13 has a main body portion 13a and a plate-shaped portion 13b having a thickness larger than that of the main body portion 13a. Copper was used as the base 12. Iron was used as the frame body 13. The length of the long side of the substrate 11 was 4.8 cm and the length of the short side was 2.9 cm in the top view. As the lead terminal 14, Kovar having a length of 11 mm and a diameter of 600 μm was used. The lead terminal 14 was fixed to the substrate 11 via glass, which is an insulating member. The area of contact between the lead terminal 14 and the insulating member was set to 15% of the surface area of the lead terminal 14.

図１Ａ及び図２Ａに示すように、枠体１３の内側において、基部１２の上面に２０のレーザ素子２０を配置した。レーザ素子２０は、行列状に、５列４行で配置した。レーザ素子２０のうち、上面視において左側の列に配置されたレーザ素子２０が、レーザ素子２０ａである。レーザ素子２０として、発振波長が４５５ｎｍであるＧａＮ系半導体レーザ素子を用いた。図１Ｂに示すように、レーザ素子２０は、基部１２の上面に、ＡｌＮからなるサブマウント２１を介してジャンクションダウン実装した。サブマウント２１の厚みは、０．３ｍｍとした。サブマウント２１の長辺の長さを１．５ｍｍとし、短辺の長さを１．２ｍｍとした。１つのレーザ素子の出力は４．８Ｗとした。各行に配置されたレーザ素子２０を直列接続し、各行のレーザ素子２０に印加する電圧は２１Ｖとした。レーザ素子２０の共振器方向は、リード端子１４の延伸方向と略直交する方向とし、レーザ素子２０の共振器方向とサブマウント２１の長辺とを略平行とした。それぞれのレーザ素子２０と対向する側には、レーザ光を上方に反射させるための、ガラスからなる反射部材２２を配置した。 As shown in FIGS. 1A and 2A, 20 laser elements 20 are arranged on the upper surface of the base 12 inside the frame body 13. The laser elements 20 are arranged in a matrix with 5 columns and 4 rows. Among the laser elements 20, the laser elements 20 arranged in the left column in the top view are the laser elements 20a. As the laser element 20, a GaN-based semiconductor laser element having an oscillation wavelength of 455 nm was used. As shown in FIG. 1B, the laser element 20 is junction-down mounted on the upper surface of the base 12 via a submount 21 made of AlN. The thickness of the submount 21 was 0.3 mm. The length of the long side of the submount 21 was 1.5 mm, and the length of the short side was 1.2 mm. The output of one laser element was set to 4.8 W. The laser elements 20 arranged in each row were connected in series, and the voltage applied to the laser elements 20 in each row was 21V. The resonator direction of the laser element 20 is a direction substantially orthogonal to the extension direction of the lead terminal 14, and the resonator direction of the laser element 20 and the long side of the submount 21 are substantially parallel. A reflection member 22 made of glass for reflecting the laser beam upward is arranged on the side facing each laser element 20.

図１Ａ及び図２Ａに示すように、枠体１３の内側において、基部１２の上面にＡｌＮからなる８の中継部材３０を配置した。中継部材３０は、リード端子１４が挿入されている側壁に隣接して配置した。換言すると、中継部材３０は、レーザ素子２０が配置された各行の両端に配置した。中継部材３０は、サブマウント２１と離間して配置した。中継部材３０のうち、上面視において左側の列に配置された中継部材３０が、中継部材３０ａである。中継部材３０ａの厚みは、０．３ｍｍとした。中継部材３０ａの長辺の長さを１．１ｍｍとし、短辺の長さを０．９ｍｍとした。図１Ｃ及び図２Ｂに示すように、中継部材３０ａは、その長手方向がリード端子１４の延伸方向と略平行である向きで配置した。中継部材３０ａは、リード端子１４の側方において、リード端子１４の先端付近に配置した。中継部材３０ａとレーザ素子との最短距離は１．５ｍｍとした。中継部材３０ａとリード端子１４との最短距離は０．６ｍｍとした。上面視における中継部材３０ａとレーザ素子ａとの最短距離は、１．５ｍｍとした。上面視における中継部材３０ａとリード端子１４との最短距離は、０．８ｍｍとした。 As shown in FIGS. 1A and 2A, the relay member 30 of 8 made of AlN was arranged on the upper surface of the base 12 inside the frame body 13. The relay member 30 is arranged adjacent to the side wall into which the lead terminal 14 is inserted. In other words, the relay member 30 is arranged at both ends of each row in which the laser element 20 is arranged. The relay member 30 is arranged apart from the sub mount 21. Among the relay members 30, the relay member 30 arranged in the left column in the top view is the relay member 30a. The thickness of the relay member 30a was set to 0.3 mm. The length of the long side of the relay member 30a was set to 1.1 mm, and the length of the short side was set to 0.9 mm. As shown in FIGS. 1C and 2B, the relay member 30a is arranged so that its longitudinal direction is substantially parallel to the extending direction of the lead terminal 14. The relay member 30a is arranged near the tip of the lead terminal 14 on the side of the lead terminal 14. The shortest distance between the relay member 30a and the laser element was 1.5 mm. The shortest distance between the relay member 30a and the lead terminal 14 was set to 0.6 mm. The shortest distance between the relay member 30a and the laser element a in the top view was 1.5 mm. The shortest distance between the relay member 30a and the lead terminal 14 in the top view is 0.8 mm.

図１Ｃ及び図２Ｂに示すように、１つのレーザ素子２０ａと１つの中継部材ａとを、金からなる４つの第１ワイヤ４１で接続した。第１ワイヤ４１は、上面視で、レーザ素子２０ａの上面において、レーザ素子２０ａの共振器長方向に沿って略等間隔に接続した。第１ワイヤ４１それぞれの長さを１．９ｍｍとした。第１ワイヤ４１の直径は６０μｍとした。第１ワイヤ４１の延伸方向は、上面視においてリード端子１４の延伸方向と略平行とした。 As shown in FIGS. 1C and 2B, one laser element 20a and one relay member a were connected by four first wires 41 made of gold. The first wire 41 was connected to the upper surface of the laser element 20a at substantially equal intervals along the resonator length direction of the laser element 20a in a top view. The length of each of the first wires 41 was set to 1.9 mm. The diameter of the first wire 41 was set to 60 μm. The stretching direction of the first wire 41 was substantially parallel to the stretching direction of the lead terminal 14 in the top view.

図１Ｃ及び図２Ｂに示すように、１つのリード端子１４と１つの中継部材３０ａとを、金からなる３つの第２ワイヤ４２で接続した。第２ワイヤ４２は、中継部材ａの上面において、リード端子１４側の外縁に接続した。第２ワイヤ４２それぞれの長さを１．０ｍｍとした。第２ワイヤ４２の直径は６０μｍとした。第２ワイヤ４２の延伸方向は、上面視においてリード端子１４の延伸方向と略直交する方向とした。 As shown in FIGS. 1C and 2B, one lead terminal 14 and one relay member 30a are connected by three second wires 42 made of gold. The second wire 42 was connected to the outer edge on the lead terminal 14 side on the upper surface of the relay member a. The length of each of the second wires 42 was set to 1.0 mm. The diameter of the second wire 42 was set to 60 μm. The stretching direction of the second wire 42 was set to be substantially orthogonal to the stretching direction of the lead terminal 14 in the top view.

ここで、本実施例において、第１ワイヤ４１と第２ワイヤ４２の溶断電流値を測定した。第１ワイヤ４１の溶断電流値を測定する際、第１ワイヤ４１が比較的容易に溶断するように、４つの第１ワイヤ４１のうち３つを取り除いて、１つの第１ワイヤ４１だけを残した。また、第２ワイヤ４２の溶断電流値を測定する際、第２ワイヤ４２が比較的容易に溶断するように、３つの第２ワイヤ４２のうち２つを取り除いて、１つの第２ワイヤ４２だけを残した。その結果、第１ワイヤ４１の溶断電流値は５．９Ａとなり、第２ワイヤ４２の溶断電流値は６．５Ａとなった。つまり、本実施例のパッケージ１０では、レーザ素子２０と比較してリード端子１４において熱が溜まりやすいにも関わらず、リード端子１４と中継部材３０ａとを接続する第２ワイヤ４２の溶断電流値の方が、レーザ素子２０ａと中継部材３０ａとを接続する第１ワイヤ４１の溶断電流値よりも大きくなった。これは、第２ワイヤ４２の長さを第１ワイヤ４１の長さよりも短くしたためであると考えられる。したがって、本実施例では、第２ワイヤ４２の溶断電流値を上げることができ、第２ワイヤ４２が溶断されにくいレーザ装置１００を得ることができた。 Here, in this embodiment, the fusing current values of the first wire 41 and the second wire 42 were measured. When measuring the fusing current value of the first wire 41, three of the four first wires 41 are removed so that the first wire 41 flutes relatively easily, leaving only one first wire 41. rice field. Further, when measuring the fusing current value of the second wire 42, two of the three second wires 42 are removed so that the second wire 42 flutes relatively easily, and only one second wire 42 is used. Left. As a result, the fusing current value of the first wire 41 was 5.9 A, and the fusing current value of the second wire 42 was 6.5 A. That is, in the package 10 of the present embodiment, although heat is more likely to be accumulated in the lead terminal 14 as compared with the laser element 20, the fusing current value of the second wire 42 connecting the lead terminal 14 and the relay member 30a is high. The value was larger than the fusing current value of the first wire 41 connecting the laser element 20a and the relay member 30a. It is considered that this is because the length of the second wire 42 is shorter than the length of the first wire 41. Therefore, in this embodiment, the fusing current value of the second wire 42 can be increased, and the laser device 100 in which the second wire 42 is less likely to be fusing can be obtained.

本実施例と比較するために、第１ワイヤ４１の長さが１．９ｍｍであり、第２ワイヤ４２の長さが１．９ｍｍである比較例を作製した。それ以外については、本実施例と同様である。比較例において、本実施例と同様に第１ワイヤ４１と第２ワイヤ４２の溶断電流値を測定した結果、第１ワイヤ４１の溶断電流値は５．９Ａとなり、第２ワイヤ４２の溶断電流値は５．５Ａとなった。これは、比較例においては、レーザ素子２０と比較してリード端子１４において熱が溜まりやすいため、第２ワイヤ４２の溶断電流値が下がったからと考えられる。このように、第２ワイヤ４２を第１ワイヤ４１よりも短くすることで、第２ワイヤ４２の溶断電流値を上げることができるため、第２ワイヤ４２が溶断されにくいレーザ装置１００を得られることがわかった。 For comparison with this example, a comparative example in which the length of the first wire 41 is 1.9 mm and the length of the second wire 42 is 1.9 mm was prepared. Other than that, it is the same as this embodiment. In the comparative example, as a result of measuring the fusing current values of the first wire 41 and the second wire 42 in the same manner as in this embodiment, the fusing current value of the first wire 41 is 5.9 A, and the fusing current value of the second wire 42. Was 5.5A. It is considered that this is because, in the comparative example, heat is more likely to be accumulated in the lead terminal 14 as compared with the laser element 20, so that the fusing current value of the second wire 42 is lowered. By making the second wire 42 shorter than the first wire 41 in this way, the fusing current value of the second wire 42 can be increased, so that the laser device 100 in which the second wire 42 is less likely to be fusing can be obtained. I understood.

１００レーザ装置
１０パッケージ
１１基体
１２基部
１３枠体
１３ａ本体部
１３ｂ板状部
１４リード端子
２０レーザ素子
２０ａレーザ素子
２０ｂレーザ素子
２１サブマウント
２２反射部材
３０中継部材
３０ａ中継部材
３０ｂ中継部材
４０ワイヤ
４１第１ワイヤ
４２第２ワイヤ
５０蓋体
５０ａ支持部
５０ｂ透光部 100 Laser device 10 Package 11 Base 12 Base 13 Frame 13a Main body 13b Plate-shaped part 14 Lead terminal 20 Laser element 20a Laser element 20b Laser element 21 Submount 22 Reflection member 30 Relay member 30a Relay member 30b Relay member 40 Wire 41 First 1 wire 42 2nd wire 50 lid 50a support 50b translucent part

Claims

A package having a substrate provided with two or more through holes and two or more lead terminals inserted into the two or more through holes.
Two or more laser elements arranged in the package and
With one or more conductive relay members placed in the package,
One of the two or more laser elements is connected to the one relay member, or one of the two or more laser elements is connected to one of the two or more relay members. With the first wire
A laser device for connecting one of the two or more lead terminals to the relay member to which the first wire is connected, and having a second wire shorter than the first wire.

The laser device according to claim 1, wherein the laser elements are arranged in a matrix.

The laser device according to claim 1 or 2, wherein a plurality of the first wires connect the laser element and the relay member.

The laser device according to claim 3, wherein each of the plurality of first wires has substantially the same length.

The laser apparatus according to claim 3 or 4, wherein the plurality of first wires are connected to the laser element at substantially equal intervals along the resonator length direction of the laser element in a top view. ..

The laser device according to any one of claims 1 to 5, wherein a plurality of the second wires connect the lead terminal and the relay member.

The laser device according to claim 6, wherein each of the plurality of second wires has substantially the same length as each other.

The laser element is provided on the substrate via a submount and is provided on the substrate.
The laser device according to any one of claims 1 to 7, wherein the sub-mount and the relay member are separated from each other.

The laser device according to claim 8, wherein the sub-mount is substantially the same as the relay member.

The stretching direction of the first wire is substantially parallel to the stretching direction of the lead terminal.
The laser device according to any one of claims 1 to 9, wherein the stretching direction of the second wire is substantially orthogonal to the stretching direction of the lead terminal.

From the top view,
The relay member is a rectangle having a longitudinal direction and a lateral direction.
The stretching direction of the first wire is substantially parallel to the longitudinal direction of the relay member.
The laser device according to any one of claims 1 to 10, wherein the extending direction of the second wire is substantially parallel to the lateral direction of the relay member.