JP4002234B2 - 半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ヒートシンクを備えた半導体レーザ装置に関する。

大出力の半導体レーザ素子等の発熱体を冷却するのに必要不可欠なヒートシンクとして、銅製部材等の金属部材を結合することにより形成した流体流路を有し、該流体流路内に発熱体を冷却するための流体を還流させる構造のヒートシンクが知られている。

半導体レーザ素子を冷却するには、図５に示すように、ヒートシンクにより半導体レーザ素子を挟むようにマウントし、これを積層する構成を採用する。この場合、各ヒートシンクは各半導体レーザ素子の冷却を行うだけでなく、各半導体レーザ素子間での電気的導通路の役割を果たすため、上記流体とヒートシンクとの間に電位差が発生する。

このため、１００００時間前後の長期的な還流を行うことで、図７に示すように、接液部の電気化学的な機構により、ヒートシンクのアノード側に減容が、また、カソード側で銅製の腐食生成物の堆積及び付着が発生してしまう。

このような腐食は、流体の導電率を低減することにより抑制が可能である。しかし、導電率を低下（つまり抵抗を増大）させていく場合、活性が高くなるために逆に腐食性が高くなる。また、導電率を低下させる装置が大型化、高コスト化するため、流体の導電率の低減は、腐食の防止には適さない。また、導電率を低下させた場合においても、漏れ電流が流れるため、数年（実働は数万時間）のオーダーの期間の還流を行うと、腐食の影響が生ずる。

このような腐食を防止するため、金属部材の内壁面と流体との接触を防止する隔離層を、熱特性を悪化させずに該内壁面に形成させる試みがなされている。例えば、下記特許文献１では、上記隔離層としてＡｕ又はＡｕ合金等の金属を採用している。また、下記特許文献２では、金属管の上記隔離層として樹脂製の隔離層を採用している。得られた金属管の内壁面は、予め樹脂製の隔離層で被覆されている。
特開２００３−２７３４４１号公報 特開平５−１１８４７３号公報

しかしながら、隔離層として上記金属を採用したヒートシンクを用いた半導体レーザ装置では、隔離層としてのＡｕ等のメッキはピンホールを完全に無くすことが困難であるため、該ピンホールが存在した場合、そこから激しい腐食（孔食）が生ずるという問題がある。

また、ヒートシンクの内壁面にのみ隔離層が形成され、外壁面に隔離層が形成されていないために、外壁面と内壁面が接する部分近傍は隔離層が形成されず、その近傍において腐食が生ずるという問題がある。

さらに、上記金属管の内壁面は、予め樹脂製の隔離層で被覆されている。このため、金属管を結合する際には、該金属管が結合された部分において隔離層が連続して被覆されず、そこから激しい腐食が生ずる可能性があるという問題がある。

さらに、ヒートシンクを被覆する隔離層が樹脂製である場合、該隔離層上に半導体レーザ素子を載置しても、樹脂製の隔離層は伝熱性が低く効率的に冷却できないという問題がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ピンホールが低減された隔離層で被覆され、外壁面と内壁面が接する部分近傍における腐食が防止可能な、半導体レーザ素子を効率的に冷却するヒートシンクを備えた半導体レーザ装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の半導体レーザ装置は、ヒートシンクと半導体レーザ素子を備え、ヒートシンクは、金属部材を結合してなる冷却器本体と、冷却器本体の内部に形成され流体の流入口及び流出口を有する流体流路と、冷却器本体の外壁面上で冷却を行う冷却領域と、外壁面上と冷却器本体の内壁面上とを冷却領域を残して連続して被覆し、金属部材と流体との接触を防止する樹脂層と、を有し、半導体レーザ素子は、外壁面と熱的接触を保つ状態で冷却領域に配置される、ことを特徴とする。

ここで、ヒートシンクを、上記の樹脂層で被覆する。これにより、金属製の隔離層で被覆する場合と比べて、ピンホールの生成を大幅に低減できる。

また、ヒートシンクにおいて、冷却器本体の外壁面上と内壁面上とを、冷却領域を残して樹脂層で連続して被覆することで、外壁面と内壁面が接する部分近傍における腐食の防止を実現する。

さらに、冷却領域は樹脂層で被覆しない。これは、外壁面と熱的接触を保つ状態で、半導体レーザ素子を冷却領域に配置するためである。これにより、ヒートシンクが半導体レーザ素子を効率的に冷却できる。

また、金属部材は、流体流路の一部であるとともに、結合時に流体流路を形成する貫通孔と溝部とを有してもよい。このような構成を採用した場合、金属部材を接合により結合することで、内部に流体流路が形成された冷却器本体が容易に構成できる。

また、半導体レーザ素子は、外壁面と電気的接触を保つ状態、又は半田材により接着された状態で、冷却領域に配置されていてもよい。これにより、ヒートシンクを、複数の半導体レーザ素子に挟んで配置した場合に、該ヒートシンクを半導体レーザ素子間の電気的導通路とすることが可能となる。また、流体流路は、金属部材が結合される面である結合界面を横断するように延びており、樹脂層は、結合界面を連続して被覆してもよい。これにより、金属部材が結合される面である結合界面を樹脂層で連続して被覆することができる。

また、本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、（１）金属部材を結合して冷却器本体とした後に、冷却器本体の外壁面上と内壁面上とを、冷却領域を残して連続して樹脂層で被覆する部材結合及び樹脂層被覆工程と、（２）冷却器本体の外壁面と熱的接触を保つ状態で冷却領域に半導体レーザ素子を配置するレーザ配置工程とを備えたことを特徴とする。

この製造方法では、まず最初の工程で、金属部材を結合して冷却器本体とする。次の工程で、冷却器本体の外壁面上と内壁面上とを、冷却領域を残して連続して樹脂層で被覆している。これにより、隔離層である樹脂層が連続して被覆され、該樹脂層での腐食発生を防止できる。

さらに、外壁面上の冷却領域は樹脂層で被覆せずに、該冷却領域に半導体レーザ素子を熱的接触を保つ状態で配置することで、半導体レーザ素子の効率的な冷却を実現している。

また、上記樹脂層被覆工程は、樹脂を流体流路の一端から導入し、他端から引き抜くことにより、内壁面を樹脂層で被覆することが好ましい。これにより、樹脂の管を流体流路内に挿入し加熱膨張することにより内壁面を被覆する場合と比べて、効率よく被覆することができる。また、レーザ配置工程では、樹脂層の溶融温度よりも低温で溶融された半田材により、半導体レーザ素子を冷却領域に接着することが好ましい。これにより、外壁面上と内壁面上とを樹脂層で被覆した後に、半田材による半導体レーザ素子の接着を行うことができる。

また、ヒートシンクと半導体レーザ素子とを備える半導体レーザ装置において、ヒートシンクは、マイクロチャンネルヒートシンクと、流体流路と、マイクロチャンネルヒートシンクの外壁面上で冷却を行う冷却領域と、マイクロチャンネルヒートシンクと流体との接触を防止する樹脂層と、を有し、半導体レーザ素子は、外壁面と熱的接触を保つ状態で冷却領域に配置される、ことを特徴とする半導体レーザ装置としてもよい。

ここで、流体流路は、マイクロチャンネルヒートシンクの内部に形成され、流体の流入口及び流出口を有する。また、樹脂層は、外壁面上とマイクロチャンネルヒートシンクの内壁面上とを冷却領域を残して連続して被覆される。

本発明によれば、ピンホールや境界が低減された隔離層で被覆され、外壁面と内壁面が接する部分近傍における腐食が防止可能な、半導体レーザ素子を効率的に冷却するヒートシンクを備えた半導体レーザ装置、及びこの製造方法の提供を実現できる。

以下、本発明の実施の形態に係る半導体レーザ装置について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。さらに、本発明はこれに限定されるものではない。

まず、半導体レーザ装置の構成について説明する。

図１は、実施の形態に係る半導体レーザ装置１の断面図である。

半導体レーザ装置１は、レーザ光を出射する半導体レーザ素子８０と、これを冷却するヒートシンク２０とを備えている。

半導体レーザ素子８０は、外壁面２２と熱的接触を保つ状態で冷却領域２３に配置される。半導体レーザ８０は、電圧を印加することによりレーザ光を出射する。

ヒートシンク２０は、冷却器本体２１と、冷却器本体２１の内部に形成され流体の流入口３１及び流出口３２を有する流体流路３０と、冷却器本体２１の外壁面２２上で冷却を行う冷却領域２３と、金属部材と流体との接触を防止する樹脂層４０と、を有する。冷却器本体２１は、第１金属部材２１ａ，第２金属部材２１ｂ，第３金属部材２１ｃを結合してなる。また、樹脂層４０は、外壁面２２上と冷却器本体２１の内壁面３３上とを冷却領域２３を残して連続して被覆される。

ここで、金属部材は、伝熱性が高いものが好ましく、銅製または銅合金製が特に好ましい。流体流路３０は、金属部材が結合される面である結合界面２４を横断するように延びている。流入口３１及び流出口３２は、流体が供給される流入流路３０ａ、流体を流出させる流出流路３０ｃ、及び流入流路３０ａと流出流路３０ｃとを連結する連絡流路３０ｂにより構成されている。

このように、樹脂層４０で連続して被覆することで、外壁面２２と内壁面３３が接する部分近傍つまりエッジ部分における腐食の防止が実現される。さらに、上記エッジ部分において水漏れ等が発生した場合の、電気的な短絡（ショート）の防止も実現される。短絡の防止のために、流体の流入口３１と流体を供給する供給部分との接続部分に介在物（Oリング等）が存在する場合は、樹脂層４０は該介在物と接触する領域よりも広い。

また、半導体レーザ素子８０は、外壁面２２と電気的接触を保つ状態、又は半田材５０により冷却領域２３に接着されていてもよい。これにより、ヒートシンク２０を、複数の半導体レーザ素子に挟んで配置した場合に、ヒートシンク２０を電気的導通路とすることが可能となる。

さらに、半導体レーザ素子８０を効率的に冷却するため、外壁面２２と熱的接触を保つ状態で冷却領域２３に配置する。このため、冷却領域２３は樹脂層４０で被覆しない。

次に、冷却器本体２１の構成について説明する。

図２は、冷却器本体２１の分解斜視図である。

冷却器本体２１は、図２（ａ）に示すように、第１金属部材２１ａ，第２金属部材２１ｂ，第３金属部材２１ｃを結合してなる。また、冷却器本体２１は、図２（ｂ）に示すように、５つの金属部材２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈを結合してもよい。

さらに、金属部材は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、流体流路の一部であるとともに、結合時に流体流路を形成する貫通孔と溝部とをそれぞれ有してもよい。この場合、金属部材を結合することで、内部に流体流路が形成された冷却器本体２１が容易に構成できる。上記結合は、金属部材を積層させて接触する面の、拡散接合、または半田材やロウ材による接合により行う。

以下、図２（ａ）について説明を行う。

第１金属部材２１ａは、２つの貫通孔２４ａ，２５ａ、及び溝部２６ａを有する。溝部２６ａは、深さが金属部材２１ａの厚さの約半分程度であり、一部が貫通孔２５ａとつながっている。

第３金属部材２１ｃは、第１金属部材２１ａの貫通孔２４ａ，２５ａそれぞれに重なる位置に、２つの貫通孔２４ｃ，２５ｃを有する。また、第３金属部材２１ｃは、第３金属部材２１ｃの厚さの約半分程度の深さである溝部２６ｃを有し、一部が貫通孔２４ｃとつながっている。ここで、溝部２６ｃの一部は、第１金属部材２１ａの溝部２６ａと重なっている。

第２金属部材２１ｂは、第１金属部材２１ａの貫通孔２４ａ，２５ａそれぞれに重なる位置に、２つの貫通孔２４ｂ，２５ｂを有する。また、第１金属部材２１ａの溝部２６ａと、第３金属部材２１ｃの溝部２６ｃとが重なる部分には、複数の連絡流路３０ｂが形成されている。

第１金属部材２１ａの上面と第２金属部材２１ｂの下面、及び第２金属部材２１ｂの上面と第３金属部材２１ｃの下面を接合することにより、第１金属部材２１ａの溝部２６ａと第２金属部材２１ｂの下面とによって、流体が供給される流入流路３０ａ（図１参照）が形成される。また、同様に第３金属部材２１ｃの溝部２６ｃと第２金属部材２１ｂの上面とによって、流体を流出させる流出流路３０ｃ（図１参照）が形成される。

第１金属部材２１ａの貫通孔２５ａ、第２金属部材２１ｂの貫通孔２５ｂ、及び第３金属部材２１ｃの貫通孔２５ｃは連結されて、流入流路３０ａに流体を供給するための流入口３１（図１参照）を形成する。また、第１金属部材２１ａの貫通孔２４ａ、第２金属部材２１ｂの貫通孔２４ｂ、及び第３金属部材２１ｃの貫通孔２４ｃは連結されて、流出流路３０ｃ（図１参照）から流体を流出させるための流出口３２（図１参照）を形成する。

上述のように、流入流路３０ａ、連絡流路３０ｂ（図１参照）、及び流出流路３０ｃにより流体流路３０（図１参照）が構成される。また、流体流路３０は、流入口３１及び流出口３２を有する。

以下、流体の流れについて、説明を行う。

貫通孔２５ａまたは貫通孔２５ｃから流入した流体は、白矢印の方向に沿って、貫通孔２４ａまたは貫通孔２４ｃから流出するようになる。すなわち、流入口３１に流入した流体は、流入流路３０ａを経由して連絡流路３０ｂへ流入する。次に、この流体は、流出流路３０ｃを経由して流出口３２へ流入する。さらに、この流体は、貫通孔２４ｃ近傍において図における上方または下方へ分岐して流出する。最後に、この流体は、貫通孔２４ａまたは貫通孔２４ｃから流出することとなる。

次に、ヒートシンクを被覆する樹脂層について説明する。

図３は、隔離層として樹脂製のものを用いた場合と、上記特許文献１の製品（従来品）を用いた場合とにおける、冷却水流量を変化させたときの熱抵抗の変化を示したグラフである。

ヒートシンクを被覆する隔離層は、樹脂製のものを採用する。これにより、金属製の隔離層を採用する場合と比べて、ピンホールが大幅に低減できる。また、隔離層として樹脂製のものを用いた場合の熱抵抗は、図３に示すように、隔離層として従来品を用いた場合のそれと大差はなく、樹脂製のものを用いることによる悪影響は極めて小さい。

次に、樹脂層に用いる材料について説明する。

図４は、樹脂層に用いる材料として考えうるものの性能評価表である。

樹脂層に用いる材料としては、形成容易性、密着性、耐水性、緻密さ（ピンホールの非存在性）、絶縁性、コストの低さの点における評価から、エポキシ樹脂が好ましい。また、樹脂層の膜厚は、７μｍ〜３０μｍが好ましい。これは、７μｍより薄い膜厚ではピンホールの生成確率を低減できず、一方、３０μｍより厚い膜厚では熱抵抗の増大および膜応力による剥離が発生するためである。

次に、本発明に係る半導体レーザ装置を複数積層させた装置について説明する。

図５は、半導体レーザ装置を積層させた場合の構成図である。

半導体レーザ装置１を複数積層させる構成としてもよい。例えば、図５に示すように、３つの半導体レーザ素子８０が、４つのヒートシンク２０，２０，２０ａ，２０ｂにより挟まれるようにマウントされ、これが積層されている。また、最上層のヒートシンク２０ａが電池９０のマイナス電極に、最下層のヒートシンク２０ｂが電池９０のプラス電極に接続されている。

ここで、半導体レーザ素子８０を外壁面と半田材５０により電気的接触を保つ状態で冷却領域２３に配置させた場合、ヒートシンク２０，２０，２０ａ，２０ｂは半導体レーザ素子８０の冷却を行うだけでなく、半導体レーザ素子８０間の電気的導通路の役割を果たすため、流体とヒートシンクとの間に電位差が発生する。

次に、別の実施形態の半導体レーザ装置について説明する。

図６は、単一及び複数積層の半導体レーザ装置の斜視図である。

図６（ａ）は、単一の半導体レーザ装置１の斜視図である。半導体レーザ装置１は、半導体レーザ素子８０及びヒートシンク２０に加えて、半導体レーザ素子８０上にｎ側電極８１と、ｎ側電極８１とヒートシンク２０間を埋めるダミースペーサ８２と、ヒートシンク２０上にシーリング用のシリコンラバー８３と、を備える。シーリング用のシリコンラバー８３の代わりにＯリングを用いてもよい。

また、図６（ｂ）は、上記の単一の半導体レーザ装置１を複数積層させた場合の斜視図である。図６（ｂ）における最上層のヒートシンク２０ａを電池のマイナス電極に、最下層のヒートシンク２０ｂを電池のプラス電極に接続してもよい。このように電池に接続することで、半導体レーザ素子８０からレーザ光を出射させることができる。ここで、半導体レーザ装置を複数積層させて固定するために、固定用ネジ２７ａ及びそのネジ穴２７ｂを備えることが好ましい。

次に、銅の腐食機構、及び少なくとも本発明を用いるべき構成について説明する。

図７は、銅の腐食機構を示す説明図である。

従来の装置では、上述の電位差を原因とする銅の腐食機構により腐食が発生する。すなわち、ヒートシンクのアノード（プラス電極）側に銅の減容が、カソード（マイナス電極）側に銅の腐食生成物の堆積及び付着が発生する。例えば、積層させた装置における最上層及び最下層のヒートシンク２０ａ，２０ｂ（図５参照）で銅の腐食が発生する。これは、流体と金属部材との上記反応が原因と考えられる。この場合、少なくとも最上層及び最下層のヒートシンク２０ａ，２０ｂ（図５参照）に本発明の構成を用いればよい。

次に、ヒートシンクと半導体レーザ素子とを備える半導体レーザ装置において、ヒートシンクは、マイクロチャンネルヒートシンクと、流体流路と、マイクロチャンネルヒートシンクの外壁面上で冷却を行う冷却領域と、マイクロチャンネルヒートシンクと流体との接触を防止する樹脂層と、を有し、半導体レーザ素子は、外壁面と熱的接触を保つ状態で冷却領域に配置されることを特徴とする半導体レーザ装置について説明する。

ここで、流体流路は、マイクロチャンネルヒートシンクの内部に形成され、流体の流入口及び流出口を有する。また、樹脂層は、外壁面上とマイクロチャンネルヒートシンクの内壁面上とを冷却領域を残して連続して被覆される。

図８は、マイクロチャンネルヒートシンク２８を備えた半導体レーザ装置１００の斜視図である。

ヒートシンク２０は、マイクロチャンネルヒートシンク２８と、マイクロチャンネルヒートシンク２８の内部に形成される流体流路３０と、マイクロチャンネルヒートシンク２８の外壁面２２上で冷却を行う冷却領域２３と、樹脂層４０と、を有する構成としてもよい。これにより、効率よく半導体レーザ素子８０を冷却できる。また、マイクロチャンネルヒートシンク２８を備えた半導体レーザ装置１００は、半導体レーザ素子８０を熱拡散基板２９を介して冷却領域２３上に配置した構成としてもよい。

次に、半導体レーザ装置１の製造方法について説明する。下記工程（１）〜（３）を順次実施することで、半導体レーザ装置１を製造することができる。

工程（１）部材結合工程
まず、図２（ａ）に示すように、第１金属部材２１ａ，第２金属部材２１ｂ，第３金属部材２１ｃを結合して冷却器本体２１を構成する。上記結合は、金属部材を積層させて接触する面の、拡散接合、または半田材やロウ材による接合により行う。この工程は、高温環境下で行うので、樹脂層で被覆されている場合は、溶融してしまう。このため、結合前に内壁面は樹脂層で被覆されていない。上記結合により、冷却器本体２１内に、流体の流入口３１（図１参照）及び流出口３２（図１参照）を有する流体流路が形成される。

工程（２）樹脂層被覆工程
図９は、樹脂層被覆工程を示す説明図である。

次に、冷却器本体２１の外壁面２２上と内壁面３３上とを、冷却領域２３を残して連続的に樹脂層４０で被覆する。これにより、隔離層である樹脂層４０が連続して被覆され、樹脂層４０での腐食発生を防止できる。

まず、図９（ａ）に示すように、図に示す白矢印の方向に、金属部材と流体との接触を防止する樹脂を、流入口３１から流し込み、流出口３２から排出する。樹脂を流し込む際に、樹脂を供給する部分と流入口３１との接続部分を囲むＯリング等を、外壁面２２上に配置することで、樹脂の漏れを防止してもよい。また、樹脂を流し込む方向は白矢印の方向の逆でもよい。上記の流し込みの工程を、図９（ｂ）に示すように、流体流路３０内に樹脂が充填されるまで行う。

ここで、この樹脂は、主剤、硬化剤、及び溶剤からなる。樹脂の主剤は、例としてエポキシ樹脂が挙げられる。また、樹脂の硬化剤は、ポリイミドアミド、フェノール、又は尿素が挙げられる。

上記の流し込みの工程は、樹脂を流体流路３０の一端である流入口３１から導入し、他端である流出口３２から吸引して引き抜く工程としてもよい。これにより、内壁面を樹脂層で効率よく被覆することができる。

次に、図９（ｃ）に示すように、窒素ガスを、図に示す白矢印の方向に、流入口３１から吹き込み、流出口３２において排出させる。ここで、窒素ガスを吹き込む方向は逆でもよい。その後、１００℃で１時間、及び１５０℃で３０分間の熱処理による硬化を行う。これら、図９（ａ）の流し込みから熱処理による硬化までの一連の工程を複数回繰り返し行う。

さらに、図９（ｄ）に示すように、冷却器本体２１の外壁面２２に冷却領域２３を残して樹脂を塗布する。樹脂を塗布する際に、樹脂を供給する部分と塗布する部分との接続部分を囲むＯリング等を、外壁面２２上に配置することで、樹脂の漏れを防止してもよい。その後、１００℃で１時間、及び１５０℃で３０分間の熱処理による硬化を行う。以上により、外壁面２２上と内壁面３３上とを、冷却領域２３を残して連続的に樹脂層４０で被覆することができる。

ここでは、内壁面の被覆工程と外壁面の被覆工程との２つの工程としたが、図９（ａ）に示す工程において、流し込む樹脂の量を、外壁面及び内壁面を被覆可能な量にすることで、1回の流し込みで被覆する工程としてもよい。

工程（３）レーザ配置工程
次に、図１に示すように、冷却器本体２１の外壁面２２と熱的接触を保つ状態で冷却領域２３に半導体レーザ素子８０を配置する。上記の配置は、半田材５０による接着としてもよい。半田材５０による接着を行う場合は、外壁面２２上と内壁面３３上とを冷却領域２３を残して樹脂層４０で被覆した後であるため、樹脂層４０の溶融温度よりも低温で半田材５０を溶融する必要がある。さらには、上述の金属部材２１ａ，２１ｂ，２１ｃを結合するのに必要な温度よりも低温で半田材５０を溶融する必要がある。

本発明は、ヒートシンクを備えた半導体レーザ装置として利用可能である。

実施の形態に係る半導体レーザ装置の断面図である。 冷却器本体の分解斜視図である。 冷却水流量を変化させたときの隔離層の違いによる熱抵抗の変化を示したグラフである。 樹脂層に用いる材料として考えうるものの性能評価表である。 半導体レーザ装置を積層させた場合の構成図である。 単一及び複数積層の半導体レーザ装置の斜視図である。 銅の腐食機構を示す説明図である。 マイクロチャンネルヒートシンクを備えた半導体レーザ装置の斜視図である。 樹脂層被覆工程を示す説明図である。

符号の説明

１…半導体レーザ装置、２０…ヒートシンク、２０ａ…最上層のヒートシンク、２０ｂ…最下層のヒートシンク、２１…冷却器本体、２１ａ…第１金属部材、２１ｂ…第２金属部材、２１ｃ…第３金属部材、２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２１ｈ…金属部材、２２…外壁面、２３…冷却領域、２４…結合界面、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｈ…貫通孔、２６ａ，２６ｃ…溝部、２７ａ…固定用ネジ、２７ｂ…ネジ穴、２８…マイクロチャンネルヒートシンク、２９…熱拡散基板、３０…流体流路、３０ａ…流入流路、３０ｂ…連絡流路、３０ｃ…流出流路、３１…流入口、３２…流出口、３３…内壁面、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ…白矢印、４０…樹脂層、５０…半田材、８０…半導体レーザ素子、８１…ｎ側電極、８２…ダミースペーサ、８３…シリコンラバー、９０…電池、１００…マイクロチャンネルヒートシンクを備えた半導体レーザ装置。

Claims (10)

1. ヒートシンクと半導体レーザ素子とを備える半導体レーザ装置において、
   前記ヒートシンクは、
   金属部材を結合してなる冷却器本体と、
   前記冷却器本体の内部に形成され流体の流入口及び流出口を有する流体流路と、
   前記冷却器本体の外壁面上で冷却を行う冷却領域と、
   前記外壁面上と前記冷却器本体の内壁面上とを前記冷却領域を残して連続して被覆し、前記金属部材と前記流体との接触を防止する樹脂層と、
   を有し、
   前記半導体レーザ素子は、
   前記外壁面と熱的接触を保つ状態で前記冷却領域に配置される、
   ことを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 前記金属部材は、前記流体流路の一部である貫通孔と溝部とを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
3. 前記半導体レーザ素子は、前記外壁面と電気的接触を保つ状態で前記冷却領域に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体レーザ装置。
4. 前記半導体レーザ素子は、前記外壁面と半田材により前記冷却領域に接着されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
5. 前記樹脂層は、絶縁性を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
6. 前記流体流路は、前記金属部材が結合される面である結合界面を横断するように延びており、
   前記樹脂層は、前記結合界面を連続して被覆していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
7. 請求項１に記載の前記半導体レーザ装置の製造方法は、
   前記金属部材を結合して前記冷却器本体とした後に、前記外壁面上と前記内壁面上とを、前記冷却領域を残して連続して前記樹脂層で被覆する部材結合及び樹脂層被覆工程と、
   前記外壁面と熱的接触を保つ状態で前記冷却領域に前記半導体レーザ素子を配置するレーザ配置工程と、
   を含むことを特徴とする前記半導体レーザ装置の製造方法。
8. 前記樹脂層被覆工程は、前記樹脂を上記流体流路の一端から導入し、他端から引き抜くことにより、前記内壁面を前記樹脂層で被覆することを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
9. 前記レーザ配置工程では、前記樹脂層の溶融温度よりも低温で溶融された半田材により、前記半導体レーザ素子を前記冷却領域に接着することを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
10. ヒートシンクと半導体レーザ素子とを備える半導体レーザ装置において、
    前記ヒートシンクは、
    マイクロチャンネルヒートシンクと、
    前記マイクロチャンネルヒートシンクの内部に形成され流体の流入口及び流出口を有する流体流路と、
    前記マイクロチャンネルヒートシンクの外壁面上で冷却を行う冷却領域と、
    前記外壁面上と前記マイクロチャンネルヒートシンクの内壁面上とを前記冷却領域を残して連続して被覆し、前記マイクロチャンネルヒートシンクと前記流体との接触を防止する樹脂層と、
    を有し、
    前記半導体レーザ素子は、
    前記外壁面と熱的接触を保つ状態で前記冷却領域に配置される、
    ことを特徴とする半導体レーザ装置。
    

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