JP2560131B2

JP2560131B2 - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JP2560131B2
Application number: JP2133453A
Authority: JP
Inventors: 治夫田中
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1990-05-23
Filing date: 1990-05-23
Publication date: 1996-12-04
Anticipated expiration: 2011-12-04
Also published as: JPH0428282A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、レーザの発光素子として、半導体レーザチ
ップを使用した半導体レーザ装置の改良に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

一般に、この種の半導体レーザ装置は、第７図、第８
図及び第９図に示すように、炭素鋼にて所定直径Ｄで、
且つ、所定厚さＴの円盤型に形成したステム１の上面
に、金属製のブロック体２を突出して、このブロック体
２の側面に、半導体レーザチップ３を半導体基板４を介
してダイボンディングする一方、前記ステム１の上面
に、透明窓６を備えた炭素鋼板製のキャップ体５を、前
記半導体レーザチップ３及びブロック体２に被嵌するよ
うに配設して、このキャップ体５の下端全周を前記ステ
ム１の上面に対して溶接して固着することによって密封
する構成にしている。

なお、符号7aは、前記ステム１の下面に溶接又は蝋付
けにて固着したリード端子を、符号7b,7cは、前記ステ
ム１に穿設した孔1a,1bから挿入したリード端子を各々
示し、この両リード端子7b,7cは、前記孔1a,1b内におい
て、ガラス等の絶縁シール材８にて絶縁シール状態で固
着されている。なお、この二本のリード端子7b,7cを絶
縁シール状態で固着する工程は、前記キャップ体５をス
テム１に固着する工程、及びステム１におけるブロック
体２に半導体レーザチップ３をダイボンディングする工
程の前において行う。

そして、前記ステム１の上面にブロック体２を突出す
るに際して、従来は、炭素鋼製のステム１の上面に、銅
又は炭素鋼製のブロック体２を溶接又は蝋付けにて固着
したり、或いは、前記炭素鋼製のステム１を冷間鍛造す
るときにおいて、同時にブロック体２を一体的に造形し
たりするようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前者のように、ブロック体２を、ステム１の
上面に溶接又は蝋付けにて固着する方法は、当該ブロッ
ク体の溶接又は蝋付けに際して、ステム１に対して左右
方向に位置がずれたり、或いは、ステム１の上面に対し
て傾いたりすることが発生するので、この溶接又は蝋付
け後において、ブロック体２における各側面のうち半導
体レーザチップ３をダイボンディングする側面を、当該
側面がステムの中心に対して正しい位置になると共に、
ステム１の上面に対して正しく直角になるように機械加
工するようにしなければならないから、ブロック体２付
きステム１の製造に多大の手数がかかり、半導体レーザ
装置の価格が大幅にアップするのである。

一方、後者のように、ブロック体２を、炭素鋼製のス
テム１を冷間鍛造に際して同時に造形する方法は、ブロ
ック体２におけるステム１の中心からの寸法精度及びス
テム１の上面に対する直角度を大幅に向上できる利点を
有するが、その反面、ブロック体２付きステム１を冷間
鍛造するときに使用する金型の寿命が著しく低いと共
に、その冷間鍛造に際しては、頑丈で、且つ、高い精度
の冷間鍛造機が必要であって、ブロック体２付きステム
１の冷間鍛造にコストが大幅に嵩むので、これまた、半
導体レーザ装置の価格がアップすると言う問題があっ
た。

また、キャップ体５の全周を前記ステム１の上面に対
して固着する場合において、従来は、この固着が抵抗溶
接にてできるようにするために、ステム１及びキャップ
体５の両方を炭素鋼製にしているが、ステム１の全体を
炭素鋼製にすることは、炭素鋼は熱伝導率が低いので、
前記半導体レーザチップ３において発生する熱を、ステ
ム１の外周面から逃がすことの放熱性が低いと言う問題
もあった。

そこで、別の先行技術としての実開昭61−149365号公
報は、放熱性を向上するために、ステムを、銅板を絞り
プレス加工することによって環状のカップ状に形成し
て、この内側に、半導体レーザチップを固着するための
ブロック体を一体に設ける一方、前記カップ部の内側
に、各種のリード端子を固着したリード保持板を嵌め込
むことを提案している。

しかし、この先行技術は、ステムの外周における厚さ
寸法を、所定の厚さ寸法に厚くすることのために、ステ
ムの外周をカップ状に形成したものであることにより、
このステムを銅板から製作するに際いて、銅板をカップ
状にすると言う絞りを伴うプレス加工を必要とするか
ら、このプレス加工に使用する金型が複雑になると共
に、金型の寿命が低いのであり、しかも、銅板のステム
に対して、このステムに対して固着するキャップ体も、
銅板製のステムに対して蝋付け等にて容易に固着できる
ように、同じ材料にしなければならず、材料費は嵩むこ
とになるから、これまた、半導体レーザ装置の価格がア
ップするばかりか、重量が増加すると言う問題があっ
た。

本発明は、これらの問題を解消した放熱性の高い半導
体レーザ装置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため本発明は、「所定直径の円盤型に形成した金属製のステムと、こ
のステムに一体的に設けたブロック体に固着した半導体
レーザチップと、前記ブロック体及び半導体レーザチッ
プを覆うように構成した炭素鋼製のキャップ体とから成
る半導体レーザ装置において、前記ステムを、前記所定
直径の円盤型にした銅板又はアルミ板製の第１ステム板
と、同じく前記所定直径の円盤型にした金属板製の第２
ステム板との二枚重ねに構成し、前記第１ステム板及び
第２ステム板のうち前記ブロック体側の第１ステム板
に、略コ字状の切線を刻設し、この切線よりも内側の部
分を、前記ステムの上面に突出するように折曲げて、前
記半導体レーザチップ固着用のブロック体を形成する一
方、前記第１ステムの上面のうち少なくとも前記キャッ
プ体が接触する部分に、炭素鋼製の薄板体を貼り合わせ
て、この薄板体に、前記キャップ体における下端の周囲
を固着し、更に、前記第２ステムに、各種のリード端子
を固着する。」と言う構成にした。

〔発明の作用・効果〕

この構成において、ステムを構成する二枚のステム板
のうち一方の第１ステム板には、これにコ字状の切線を
刻設しその内側の部分をステムの表面に突出するように
折曲げてブロック体に形成したことにより、貫通孔が明
くことになるが、この貫通孔は、当該第１ステム板の下
面に対して重ねて固着した第２ステムによって完全に塞
ぐことができる。

一方、所定直径のステムを、所定直径の円盤型にした
銅板又はアルミ板製の第１ステム板と、同じく前記所定
直径の円盤型にした金属板製の第２ステム板との二枚重
ねに構成する一方、前記第１ステム板に、コ字状の切線
を刻設しその内側の部分をステムの表面に突出するよう
に折曲げでブロック体に形成したことにより、前記ステ
ムの外周の厚さ寸法を所定の厚さ寸法に厚くすることの
ために、前記先行技術のように、カップ状に形成するこ
とを必要しないと共に、これら第１ステム板及び第２ス
テム板における板厚さを薄くすることができるから、前
記第１ステム板及び第２ステム板の両方を、薄い金属板
から絞り加工を含まない打ち抜きプレス加工によって簡
単に製作することができる。

しかも、前記第１ステム板の上面のうち少なくともキ
ャップ体が接触する部分に、炭素鋼製の薄板体を貼り合
わせて、この薄板体に、前記キャップ体における下端の
周囲を固着したことにより、前記第１ステム板を、放熱
性を向上することのために銅板又はアルミ板製にしたに
もかかわらず、この第１ステム板に対して、炭素鋼板製
のキャップ体を固着することが、抵抗溶接等にて至極簡
単にできるのである。

従って、本発明によると、放熱性の高い半導体レーザ
装置を、安価に提供できるのであり、しかも、キャップ
体を炭素鋼製にできることにより、半導体レーザ装置を
軽量化できる効果を有する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面について説明する。

第１図〜第５図は、第１の実施例を示し、この図にお
いて符号10は、所定直径Ｄで、且つ、所定厚さＴの円盤
型に形成した金属製んステム11と、透明窓16を備えた炭
素鋼板製のキャップ体15とによって構成された半導体レ
ーザ装置を示す。

前記ステム11を、銅板11a′の上面に炭素鋼製の薄板
体11a″を一体的に貼り合わせてなるクラッド材にて前
記所定直径Ｄの円盤型に形成した第１ステム板11aと、
炭素鋼等の金属板にて同じく前記所定直径Ｄの円盤型に
形成した第２ステム板11bとの二枚重ねに構成して、こ
の第１ステム板11a及び第２ステム板11bのうち前記キャ
ップ体15側における第１ステム板11aに、第４図に示す
ように、平面視においてコ字状の切線19を刻設し、この
切線19よりも内側の部分を、前記キャップ体15内に向か
って折曲げることによって、ブロック体12を形成する。

一方、前記第２ステム板11bには、その下面にリード
端子17aを溶接又は半田等の蝋付けにて接続すると共
に、二つの貫通孔20を穿設して、この両貫通孔20内に各
々リード端子17b,17cを挿入したのち、両貫通孔20内に
ガラス等の絶縁シール材18を充填することによって、前
記両リード端子17b,17cを、前記第２ステム板11bに対し
て絶縁シール状態で固着する。

そして、この第２ステム板11bを、前記第１ステム板1
1aの下面に対して密着するように重ね合わせたのち、第
１ステム板11aと、第２ステム板11bとを、その外側の全
周にわたって溶接又は半田等の蝋付けすることによって
一体化する。

次いで、第１ステム板11aのブロック体12の側面に、
半導体レーザチップ13を、表面の一部にモニター用フォ
トダイオードを備えた半導体基板14を介してダイボンデ
ィングしたのち、前記半導体レーザチップ13と半導体基
板14との間、及び前記半導体基板14と前記両リード端子
17b,17cとの間を、各々金線にてワイヤーボンディング
し、そして、前記キャップ体15を被嵌したのち、このキ
ャップ体15の下端全周囲を、前記第１ステム板11aの上
面における炭素鋼製の薄板体11a″に対して抵抗溶接す
ることによって密閉する。

この構成において、ステム11を構成する第１ステム板
11aには、これにコ字状の切線19を刻設しその内側の部
分をステム11の上面に突出するように折曲げてブロック
体12に形成したことにより、貫通孔21が明くことになる
が、この貫通孔21は、当該第１ステム板11aの下面に対
して重ねて固着した第２ステム板11bによって完全に塞
ぐことができる一方、ステム11を構成する第１ステム板
11a及び第２ステム板11bは、いずれも、金属板からの絞
り加工を含まない打ち抜きプレス加工によって、製造す
ることができると共に、前記第１ステム板11aのブロッ
ク体12におけるステム11の中心からの寸法及びステム11
の上面に対する直角度を、プレス加工にて高い精度で形
成することができるから、ブロック体12付きステム11
を、前記従来のように、ステムの上面に対してブロック
体を溶接又は蝋付けにて固着したのち仕上げ加工した
り、或いは、ブロック体付きステムを冷間鍛造をしたり
するものに比べて、至極容易に製造できるのである。

そして、前記第１ステム板11aにおけるブロック体12
に対して半導体基板14を介してダイボンディングした半
導体レーザチップ13から発生する熱は、ブロック体12か
ら第１ステム板11a及び第２ステム板11bに熱伝達したの
ち放熱されるのであるが、この場合において、第１ステ
ム板11aを、前記のように、熱伝導率の良い銅板11a′製
にしたことにより、ステム11からの放熱性を、大幅に向
上できるのである。

第６図は、第２の実施例を示し、この第２の実施例
は、前記第１の実施例のように、半導体レーザチップ13
に対するモニター用フォトダイオードを半導体基板14に
設けることに代えて、前記モニター用フォトダイオード
を別の箇所に設けた場合を示すものである。

すなわち、前記ステム11における第２ステム板11b
に、第１ステム板11aにブロック体12を設けることのた
めに形成される貫通孔21内に向かって突出する突起部22
を、プレス加工によって造形し、この突起部22に、前記
半導体レーザチップ13に対するモニター用フォトダイオ
ード23をダイボンディングしたものであり、他の構成
は、前記第１の実施例と同様である。

なお、前記第２ステム板11bを炭素鋼製にする一方、
第１ステム板11aを、銅板11a′の上下両面に炭素鋼製の
板体を接合した三枚重ねのクラッド材にて形成するよう
にすれば、第１ステム板11aの下面に対する炭素鋼製第
２ステム板11bの固着が、抵抗溶接によって行うことが
できる（この抵抗溶接は、前記第１ステム板11aの上面
における板体11a″に対してキャップ体15を抵抗溶接す
るとき同時に行うようにしても良い）と共に、第２ステ
ム板11bに対してリード端子17aを抵抗溶接できる。

また、前記第１ステム板11aにおける銅板11a′上面の
薄板体11a″は、銅板11a′に対して半田等の蝋付けによ
って固着するようにしても良いのである。

更にまた、前記第１ステム板11aにおける銅板11a′に
代えて、熱伝達率の良いアルミを使用しても良いことは
言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の実施例を示し、第１図は第１
の実施例を示す縦断正面図、第２図は第１図のII−II視
断面図、第３図は分解した状態の図、第４図は第３図の
IV−IV視平面図、第５図は第３図のＶ−Ｖ視平面図、第
６図は第２の実施例を示す縦断正面図、第７図は従来の
例を示す縦断正面図、第８図は第７図のVIII−VIII視断
面図、第９図は第７図のIX−IX視断面図である。 10……半導体レーザ装置、11……ステム、11a……第１
ステム板、11a′……銅板、11a″……炭素鋼製の薄板
体、11b……第２ステム板、12……ブロック体、13……
半導体レーザチップ、14……半導体基板、15……キャッ
プ体、16……透明窓、17a,17b,17c……リード端子、18
……絶縁シール材、19……切線。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定直径の円盤型に形成した金属製のステ
ムと、このステムに一体的に設けたブロック体に固着し
た半導体レーザチップと、前記ブロック体及び半導体レ
ーザチップを覆うように構成した炭素鋼製のキャップ体
とから成る半導体レーザ装置において、前記ステムを、
前記所定直径の円盤型にした銅板又はアルミ板製の第１
ステム板と、同じく前記所定直径の円盤型にした金属板
製の第２ステム板との二枚重ねに構成し、前記第１ステ
ム板及び第２ステム板のうち前記ブロック体側の第１ス
テム板に、略コ字状の切線を刻設し、この切線よりも内
側の部分を、前記ステムの上面に突出するように折曲げ
て、前記半導体レーザチップ固着用のブロック体を形成
する一方、前記第１ステムの上面のうち少なくとも前記
キャップ体が接触する部分に、炭素鋼製の薄板体を貼り
合わせて、この薄板体に、前記キャップ体における下端
の周囲を固着し、更に、前記第２ステムに、各種のリー
ド端子を固着したことを特徴とする半導体レーザ装置。