JP3970293B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Description

本発明は半導体レーザ装置に関する。

フレームおよび樹脂からなるパッケージを用いた半導体レーザ装置は価格、量産性に優れ、注目されている。しかし、従来広く用いられている金属製のキャンパッケージに比較すると放熱性が悪く、現在は温度特性の良い赤外レーザに使用されているのみであり、ＤＶＤ用などの赤色レーザには用いられていない。また、放熱性を改善するためにレーザ素子を配置する部分を厚くし、底面から露出させる構造が提案されている（特許文献１）。

上記のようにフレームの厚くした部分を裏面樹脂から突出させるため、フレーム裏側に配置する樹脂の厚さは、前記フレームの厚肉部分の突出を妨げないように薄くしなければならず、フレーム固定強度を高めることが困難である。また、フレームを樹脂裏側に突出させるために厚肉部の段差をかなり大きくとらなければならない上、厚肉部の面積が狭いために、半導体レーザ装置裏面の平坦性が良くない。そのため、半導体レーザ装置の取り扱いやセッティング時の安定性に問題が有る。また、フレームパッケージタイプの半導体レーザ装置を例えば光ピックアップに用いる場合、実際には底面を光ピックアップのボディに接触させて放熱することはほとんどない。
特開平１１−３０７８７１号公報

そこで本発明は、放熱特性および強度を改善することを課題の１つとする。

本発明は半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子を配置する厚肉の素子配置部および薄肉のリード部を有するフレームと、前記フレームに密着する樹脂を備え、前記フレームは前記樹脂の外側に前記リード部よりも厚肉の翼部とこれに連なる薄肉の翼部を備えることを特徴とする。前記翼部は、厚肉部分と薄肉部分の段差を裏面に備えることができる。

放熱特性および強度を改善することができる。

以下本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１に半導体レーザ装置１の斜視図を、図２に正面図を、図3に背面図を、図4にレーザ光の出射方向Ｘに沿った断面図を示す。

この実施形態の半導体レーザ装置１は、フレーム２の上面にサブマウント３を配置固定し、このサブマウント３の上面に半導体レーザ素子４を配置固定し、フレーム２は密着した樹脂５で固定されている。

フレーム２は、熱伝導性、導電性が良い金属製で、銅や鉄やその合金などを加工して板状に形成している。また、フレーム２は半導体レーザ素子を搭載する主フレーム６とこのフレーム６とは独立した配線用の副フレーム７，８の複数のフレームからなり、これらを前記絶縁性の樹脂５によって一体化することによりフレームパッケージを構成している。
主フレーム６は、素子配置部６ａと電流通路となるリード部６ｂと放熱用もしくは位置決め用となる左右の翼部６ｃ、６ｄを一体に備えている。そして、主フレーム６の厚さは、半導体レーザ素子３を搭載する素子配置部６ａ及び翼部６ｃ，６ｄの一部が厚く、翼部６ｃ，６ｄの一部とリード部６ｂが薄くなっている。この例では、リード部６ｂの付根部分、すなわち素子配置部６ａとリード部６ｂａの接続部分近傍を境界として、その境界線よりも前方を厚肉部６ｅ、後方を薄肉部６ｆとしている。副フレーム７，８は、リード部６ｂと同様に薄肉に構成されているので、フレームをプレス加工によって打ち抜いて形成する際の微細加工を容易に行なうことができる。そのため、リード部分の間隔を狭く保って装置の小型化を図ることができる。
このように、レーザ光の出射方向Ｘ（光軸Ｘ）に沿ってフレーム２の厚さが変化しており、それに伴って、レーザの出射方向と直交する方向に段差９が形成される。この段差９は、半導体レーザ素子４が搭載されている面とは反対側のフレーム裏面にあるが、素子４を搭載する面と同じ側の面に形成することもできる。
主フレーム６の厚肉部６ｅは、素子配置部６ａと左右翼部６ｃ，６ｄに跨って主フレーム６の全幅に亙って形成されているので、フレーム２の放熱特性向上と強度増加を図ることができる。
樹脂５は、フレーム２の表側の面に出射窓５ａが開いたＵ字状の枠５ｂを形成している。この枠５ｂによって囲まれた領域において、主フレーム６の素子配置部６ａ、副フレーム７，８の表面が露出している。そして、この露出した素子配置部６ａの上に、サブマウント３を介在して半導体レーザ素子４が配置固定される。その後、前記半導体レーザ素子４、サブマウント３、副フレーム７，８の間でワイヤーボンド線などによる配線が施される。
前記段差９を含む主フレーム６並びに副フレーム７．８の裏側の一部は、樹脂５の薄膜状の樹脂裏面５ｄが覆っている。レーザ装置１の裏面を構成するこの樹脂裏面５ｄは、厚肉の素子配置部６ａよりも広面積な支持平面となっているので、レーザ装置１を所定の平面に配置する場合の安定性を高めることができる。尚、樹脂裏面５ｄは、前記のように支持平面を形成するために、べた平面とすることが好ましいが、支持平面を維持できれば、べた平面の一部に素子配置部６ａの裏面を露出させるくぼみを形成することもできる。樹脂５のフレーム２の上に位置する部分は、図２に示すように、その前端部の幅Ａが後端部の幅Ｂに比べて狭くなっており、所望の位置に差し込みやすい形状としている。樹脂５のフレーム２の下に位置する部分は、その前端部の幅Ａと後端部の幅Ｂを同じ幅に設定することができるが、図３に示すように、フレーム２の上に位置する部分と同様に、幅Ａを幅Ｂよりも狭くして、所望の位置に差し込みやすい形状としている。
サブマウント３はＳｉを母材とした受光素子であり、半導体レーザ素子４の後面出射光をモニタすることができる。その他にも、例えばＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｃｕなど、熱伝導性の優れたセラミック、金属材料等をサブマウント3に用いることができる。受光素子をサブマウント３に内蔵できない場合は、別に受光素子を搭載する。サブマウント３は、Ａｕ−Ｓｎ、Ｐｂ−Ｓｎ等の半田材やＡｇペースト等を用いてフレーム２に固定される。
半導体レーザ素子３は、Ａｕ−Ｓｎ、Ｐｂ−Ｓｎ等の半田材やＡｇペースト等を用いてサブマウント３の所定の位置に固定される。
上記構成によれば、フレームパッケージタイプの半導体レーザ装置において、フレームに段差が有るものを用いる場合においても、支持平面を広くして安定性を高めることができる。また、フレームの厚肉構造によって放熱特性および強度を改善することができる。また、簡単な構造で量産性に優れたフレームパッケージを提供することができる。

フレームパッケージを用いた半導体レーザ装置に適用することができる。

本発明の実施形態を示す斜視図である。 同実施形態の正面図である。 同実施形態の背面図である。 同実施形態の断面図である。

符号の説明

１ 半導体レーザ装置
２ フレーム
４ 半導体レーザ素子
５ 樹脂
６ 主フレーム
７ 副フレーム
８ 副フレーム
９ 段差

Claims (2)

1. 半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子を配置する厚肉の素子配置部および薄肉のリード部を有するフレームと、前記フレームに密着する樹脂を備え、前記フレームは前記樹脂の外側に前記リード部よりも厚肉の翼部とこれに連なる薄肉の翼部を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 前記翼部は、厚肉部分と薄肉部分の段差を裏面に備えることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。

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