JP3219488B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２ビーム放出型半導体レ
ーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザビームプリンターやレーザ
ファクシミリに於て、印字速度を向上させるために、２
ビーム放出型半導体レーザ装置が用いられている。その
中で例えば、三洋テクニカルレビュー(1988年2月発刊、
20巻 NO.1)で開示された半導体レーザ装置を図５に示
す。この図５に於て、ステム４１上にヒートシンク４２
と受光素子４３が載置され、受光素子４３上に光ガイド
４４と半導体レーザ素子４５が載置されている。半導体
レーザ素子４５はモノリシックな基体の中央に形成され
た溝部によって電気的に分離され、第１の発光部４６と
第２の発光部４７を有し、上方に２本のビームを放出し
ている。

【０００３】各ビームの光量を正確に制御するために、
第１、第２の発光部４６、４７の後方からの光は漏らさ
ず、かつ互いに重なり合わずに光ガイド４４の導波路を
通じて、受光面４８、４９に与えられる必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかして上述の半導体
レーザ装置では、コストが高くなる欠点がある。理由は
第１に、モノリシックな半導体レーザ素子４５に２個の
発光部４６、４７を形成するので歩留まりが悪くなるか
らである。第２に半導体レーザ素子４５からの光を導く
ために、導波路を有し絶縁体からなる光ガイド４４のコ
ストが高い。第３に導波路に対応する位置に２個の受光
面を有する受光素子４３のコストが高く、それらの位置
合わせに時間がかかり製作しにくいからである。そのた
め、２ビーム型半導体レーザ装置は、１ビーム型の約１
０倍のコストが必要であり実用的でない。故に本発明は
かかる欠点に鑑みてなされたものであり、コストが安く
製作し易い半導体レーザ装置を提供することを課題の１
つとするものである。

【０００５】ところで、リード上に半導体レーザ素子や
その受光素子を具備したものは、特開昭６３−１３６６
８４号公報（資料１）、特開平２−１２５６８８号公報
（資料２）に開示されている。また、支持体の表裏面に
半導体レーザ素子を配置した２ビーム型のレーザ装置
は、特開平２−２５４７８３号公報（資料３）に開示さ
れている。この資料３に示されているような表裏に半導
体レーザ素子を配置する技術を資料１や資料２に示され
たレーザ装置に適用することが考えられるが、次の問題
があることが分かった。すなわち、リードの表裏に半導
体レーザ素子を配置すると、一方のみに配置する場合に
は十分であった放熱が不十分となり、蓄積した熱がレー
ザ素子の特性に悪影響を与えることがわかった。

【０００６】特に、資料１，２に示されているように、
複数のリードの先端部分を半導体レーザ素子や受光素子
とともに樹脂によって完全に密封する構造の場合は、上
記の熱問題がさらに悪化することが分かった。

【０００７】そこで本発明は、リードの表裏に半導体レ
ーザ素子を配置した場合においても放熱性を高めて熱問
題の発生を防止することを課題の１つとする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、リードの表面に載置された第１の受光素
子と、第１の受光素子上に又は第１の受光素子の前方の
リードの表面に載置され前方に出射面を有する第１の半
導体レーザ素子を設ける。そしてリードの裏面に載置さ
れた第２の受光素子と、第２の受光素子上に又は第２の
受光素子の前方のリードの裏面に載置され前方に出射面
を有する第２の半導体レーザ素子と、第１、第２の半導
体レーザ素子の出射面を露出する様にリードの周辺に形
成された絶縁枠を設け、この絶縁枠は前記第１、第２の
受光素子、前記第１、第２の半導体レーザ素子の周囲に
位置する前記リードの表面が露出するように平面コ字状
に形成したものである。

【０００９】

【作用】本発明は上述の様に、リードの表面と裏面にそ
れぞれ第１、第２の半導体レーザ素子を載置するので、
２本のビームが容易に得られかつ各々の半導体レーザ素
子は別々の発光部を有するのでコストが安い。また第
１、第２の受光素子は別々の受光面を有するので、コス
トが安くかつ位置合わせが容易である。更に第１、第２
の受光素子をリードの表面と裏面に設けるので、各々の
受光素子への光が重なり合わないから正確な出力制御が
できる。さらにまた、絶縁枠は半導体レーザ素子の出射
面、並びに、レーザ素子の周囲に位置する前記リードの
表面が露出する様にリードの周辺に平面コ字状に形成さ
れているので、放熱性を高めて半導体素子を熱から保護
することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１、図２に従
い説明する。図１は本実施例に係る半導体レーザ装置の
断面図であり、図２は本装置の平面図である。これらの
図に於て、リード１は厚みが０．２乃至１．０ｍｍの銅
等の金属材料からなり、切欠２が形成され、矩形部３と
端子部４を有している。リード１として鉄又はアルミニ
ウム等の材料を用いても良い。リード１は望ましくは、
端面５又は端面６に凹部又は凸部が形成されている。

【００１１】第１の受光素子７は例えばＰ−Ｉ−Ｎ構造
を成したシリコン系結晶に表面電極８、９と裏面電極１
０を設けられたものである。表面電極９はＰ型拡散領域
１１とオーミック接触して形成されている。第１の受光
素子７は銀ペースト等の導電性接着剤を介してリード１
の表面に固着されている。第１の半導体レーザ素子１２
は例えば、直線状の活性層とその活性層を挟むクラッド
層からなるＧａＡｌＡｓの発光層からできている。第１
の半導体レーザ素子１２の両端は劈開されその上に反射
膜が形成されている。第１の半導体レーザ素子１２の出
射面がリード１の端面５の近傍に位置する様に、第１の
受光素子７の表面電極８上に銀ペースト又は半田を介し
て固着されている。上述の様に、リード１の端子部４は
第１の半導体レーザ素子１２の出射方向と逆方向に延び
ている。

【００１２】金属細線１３、１４、１５はそれぞれ表面
電極８とリード１との間、半導体レーザ素子１２の表面
と他のリード１６との間、及び表面電極９と他のリード
１７との間を結ぶ様に配線されている。第１の透光性樹
脂１８は例えばエポキシ樹脂からなり、半導体レーザ素
子１２の後面近傍から第１の受光素子７のＰ型拡散領域
１１を一体に覆う様に形成されている。この様に第１の
透光性樹脂１８で覆うことにより、半導体レーザ素子１
２の後面からの出射光が第１の透光性樹脂１８と大気と
の界面で反射され、Ｐ型拡散領域１１に確実に入射す
る。故に受光量が増えるので、第１の受光素子７の感度
が向上する。

【００１３】第２の受光素子１９は例えば、Ｐ−Ｉ−Ｎ
構造のシリコン系結晶に表面電極２０、２１と裏面電極
２２を設けられたものである。表面電極２１はＰ型拡散
領域２３とオーミック接触して形成されている。第２の
受光素子１９は導電性接着剤を介してリード１の裏面に
固着されている。第２の半導体レーザ素子２４は例え
ば、直線状の活性層とその活性層を挟むクラッド層から
なるＧａＡｌＡｓの発光層からできている。第２の半導
体レーザ素子２４の出射面がリード１の端面５の近傍に
位置する様に、表面電極２０上に銀ペースト等を介して
固着されている。

【００１４】金属細線２５、２６はそれぞれ半導体レー
ザ素子２４の表面と他のリード２７との間、及び表面電
極２１と他のリード２８との間を結ぶ様に配線されてい
る。また、表面電極２０とリード１との間を金属細線で
配線されている。第２の透光性樹脂２９は例えばエポキ
シ樹脂からなり、第２の半導体レーザ素子２４の後面近
傍から第２の受光素子１９のＰ型拡散領域２３を一体に
覆う様に形成されている。

【００１５】絶縁枠３０はポリカーボネート樹脂又はエ
ポキシ樹脂等からなり、第１、第２の半導体レーザ素子
１２、２４の各出射面を露出する様に平面略コ字状に、
かつリード１、他のリード１６、１７、２７、２８の各
表面と裏面を挟む様にトランスファーモールドによって
形成されている。熱蓄積によって端面破壊しやすい半導
体レーザ素子１２、２４の各出射面が露出するので、半
導体レーザ素子を熱から守る事ができる。また、絶縁枠
３０が平面略コ字状に形成されているので，受光素子
７、１９、半導体レーザ素子１２、２４の周囲に位置す
るリード１の表面が露出し、放熱効果を高める構造とす
る事ができる。絶縁枠３０はアルミナセラミック又は絶
縁処理した金属材料で構成しても良い。上述の部品によ
り半導体レーザ装置３１は構成されている。

【００１６】また、リード１の端面近傍５ａは絶縁枠３
０によって表面と裏面を挟む様に一体成形されているの
で、十分な強度がある。故に上述の６本の金属細線をワ
イヤボンダ等で配線する時、各素子が載置されている部
分のリード１が変形しない。

【００１７】更に支持具３２に形成された凸部又は凹部
とリード１の端面５又は端面６に形成された凹部又は凸
部をはめ合う様に、半導体レーザ装置３１は支持具３２
に固定しても良い。この様にすることで、半導体レーザ
装置３１は位置ずれしないので、出射ビームと支持具３
２の開口部に設けられた光学部品３２ａとの関係位置は
正確に保持される。

【００１８】次に、この半導体レーザ装置３１を用いた
レーザビームプリンターを図３の模式図に従い説明す
る。支持具３２で支持された半導体レーザ装置３１から
出射されたビームは、コリメートレンズとシリンドリカ
ルレンズからなる光変調器３３により変調される。この
変調光は回転多面鏡３４で偏向され、等角速偏向を等速
直線走査に変換された後、Ｆθレンズ３５を通ることに
より一定のスポット径に絞られる。この光は回転ドラム
３６上に塗布した感光体に照射され、照射部は帯電電位
が低下し静電潜像となり、記録されることになる。そし
て半導体レーザ装置３１は２本のビーム（実線と破線で
表示）を放出しているので、回転ドラム３６に於て同時
に２本の直線部を照射するので、印字速度が２倍とな
る。更に上述の第１実施例より受光素子の温度上昇が低
くなる第２実施例を図４に従い説明する。図４は本実施
例に係る半導体レーザ装置の断面図である。この図４に
於て、第１の受光素子７ａは例えばＰ−Ｉ−Ｎ構造をな
したシリコン系結晶の表面と裏面に電極を設けたもので
あり、リード１の表面に載置されている。

【００１９】サブマウント３７は例えばシリコン等から
なり表面電極と裏面電極を設けられたものであり、導電
性接着剤によりリード１の表面上に固着されている。第
１の半導体レーザ素子１２はサブマウント３７の表面電
極と合金化することにより固定されている。この様に、
第１の半導体レーザ素子１２は第１の受光素子７ａの前
方のリード１の表面上にサブマウント３７を介して載置
されている。第１の透光性樹脂１８ａは第１の半導体レ
ーザ素子１２の後面近傍から第１の受光素子７ａの受光
面まで覆う様に形成されている。

【００２０】そして第２の半導体レーザ素子２４は第２
の受光素子１９ａの前方のリード１の裏面上にサブマウ
ント３８を介して載置され、第２の透光性樹脂２９ａは
第２の半導体レーザ素子２４の後面近傍から第２の受光
素子１９ａの受光面まで覆う様に形成されている。上述
の様に、第１、第２の半導体レーザ素子１２、２４をそ
れぞれ受光素子７ａ、１９ａと離してリード１の表面、
裏面に載置するので、各々の半導体レーザ素子１２、２
４の温度上昇により各々の受光素子７ａ、１９ａの温度
が余り上がらない。故に第１、第２の受光素子７ａ、１
９ａの受光特性（受光量に対するモニタ電流値）が安定
するので、モニタ電流も安定し正確な出力制御ができ
る。

【００２１】また受光量が十分ならば、サブマウント３
７、３８を設けずに第１、第２の半導体レーザ素子１
２、２４をそれぞれ直接に、リード１の表面と裏面に載
置しても良い。この様にすることにより、２本のビーム
の間隔を小さく設定できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は上述の様に、リードの表面と裏
面にそれぞれ第１、第２の半導体レーザ素子を載置する
ので２本のビームが容易に得られ、レーザビームプリン
ター等に用いた場合は２倍の印字速度が得られる。そし
て第１、第２の半導体レーザ素子は別々の発光部を形成
すればよいので、コストが安くなる。更に出力を制御す
るために、各半導体レーザ素子の後方からの光を受ける
受光素子は別々の受光面を形成すればよいので、コスト
が安くかつ位置合わせが容易だから製作し易い。そして
第１、第２の受光素子をリード１の表面と裏面に設ける
ので、各々の受光素子への光が重なり合わないから正確
な出力制御ができ、かつ各々の受光素子への光を分離す
るための部品が必要ない。具体的には、従来の２ビーム
放出型半導体レーザ装置が１ビーム型の約１０倍のコス
トが必要であるのに対し、本発明の装置は１ビーム型の
２倍以下のコストで済む。また、リードの表裏に半導体
レーザ素子配置しても放熱性を高めて熱問題、特に出射
面の端面破壊の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る半導体レーザ装置の
断面図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る半導体レーザ装置の
平面図である。

【図３】本発明の第１実施例に係る半導体レーザ装置を
用いたレーザビームプリンターの模式図である。

【図４】本発明の第２実施例に係る半導体レーザ装置の
断面図である。

【図５】従来の半導体レーザ装置を部分的に切り欠いた
斜視図である。

【符号の説明】

１ リード ７、７ａ 第１の受光素子 １２ 第１の半導体レーザ素子 １９、１９ａ 第２の受光素子 ２４ 第２の半導体レーザ素子

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−136684（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−125688（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−254783（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−129731（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リードの表面に載置された第１の受光素
   子と、その第１の受光素子上に又はその第１の受光素子
   の前方の前記リードの表面に載置され前方に出射面を有
   する第１の半導体レーザ素子と、前記リードの裏面に載
   置された第２の受光素子と、その第２の受光素子上に又
   はその第２の受光素子の前方の前記リードの裏面に載置
   され前方に出射面を有する第２の半導体レーザ素子と、
   前記第１、第２の半導体レーザ素子の出射面を露出する
   様に前記リードの周辺に形成された絶縁枠を具備し、前
   記絶縁枠は前記第１、第２の受光素子、前記第１、第２
   の半導体レーザ素子の周囲に位置する前記リードの表面
   が露出するように平面コ字状に形成した事を特徴とする
   半導体レーザ装置。