JP5143792B2 - Semiconductor laser device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に、半導体レーザ素子が搭載された半導体レーザ装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a semiconductor laser device on which a semiconductor laser element is mounted.
近年、半導体レーザの用途は著しく拡大しており、各産業分野において、半導体レーザ素子が搭載された半導体レーザ装置が用いられている。また、近年では、半導体レーザ素子の高出力化が強く要求されており、半導体レーザ装置に、光出力の高い高出力半導体レーザ素子が搭載されることが多くなってきている。 In recent years, the use of semiconductor lasers has been remarkably expanded, and semiconductor laser devices equipped with semiconductor laser elements are used in various industrial fields. In recent years, there has been a strong demand for higher output of semiconductor laser elements, and high-power semiconductor laser elements with high optical output are often mounted on semiconductor laser devices.
高出力半導体レーザ素子が搭載された半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子の発熱量が大きくなるため、より高い放熱効果が求められる。このため、半導体レーザ素子で発生する熱を効率よく放熱させるために、放熱器を備えた構成とする場合がある。たとえば、特許文献1では、半導体レーザ素子からの熱を放熱させる放熱板(放熱器)を備え、この放熱板を、半導体レーザ装置のアイレット部の側面と接触させている。 In a semiconductor laser device on which a high-power semiconductor laser element is mounted, since the amount of heat generated by the semiconductor laser element increases, a higher heat dissipation effect is required. For this reason, in order to efficiently dissipate the heat generated in the semiconductor laser element, there may be a configuration provided with a radiator. For example, in Patent Document 1, a heat radiating plate (heat radiator) that radiates heat from the semiconductor laser element is provided, and this heat radiating plate is brought into contact with the side surface of the eyelet portion of the semiconductor laser device.
上述のように、半導体レーザ装置のアイレット部を放熱器と接触させる方法は、半導体レーザ装置の放熱効果を高めるための方法として非常に有効である。 As described above, the method of bringing the eyelet part of the semiconductor laser device into contact with the radiator is very effective as a method for enhancing the heat radiation effect of the semiconductor laser device.
しかしながら、放熱器をアイレット部と接触させた場合でも、接触させる位置などの違いによっては、十分な放熱効果が得られない場合がある。特に、高出力半導体レーザ素子が搭載されている半導体レーザ装置の場合には、接触位置などによって、放熱効果が不十分になり易いという問題点がある。 However, even when the radiator is brought into contact with the eyelet part, a sufficient heat radiation effect may not be obtained depending on the difference in the position of contact. In particular, in the case of a semiconductor laser device on which a high-power semiconductor laser element is mounted, there is a problem that the heat dissipation effect tends to be insufficient depending on the contact position.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、高い放熱効果を有し、高出力でレーザ光を出射可能な半導体レーザ装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to provide a semiconductor laser device having a high heat dissipation effect and capable of emitting laser light with high output. That is.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による半導体レーザ装置は、ブロック部と、ブロック部が上面上に設けられたアイレット部とを含むステムと、ブロック部に搭載された半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子を覆うように、アイレット部の上面上に固定されたキャップと、アイレット部に保持されたリードと、半導体レーザ素子からの熱を放熱するための放熱器とを備えている。そして、上記放熱器は、少なくとも、アイレット部の下面におけるブロック部の真下に位置する領域全面と熱接触している。なお、本発明の「熱接触」とは、空気が介在しない熱接触であり、放熱器とアイレット部とが直接的に接触する場合の他、充填層などを介して間接的に接触する場合も含む。 In order to achieve the above object, a semiconductor laser device according to one aspect of the present invention includes a stem including a block portion, an eyelet portion provided on the upper surface of the block portion, and a semiconductor laser element mounted on the block portion. And a cap fixed on the upper surface of the eyelet part, a lead held by the eyelet part, and a radiator for radiating heat from the semiconductor laser element so as to cover the semiconductor laser element. The radiator is in thermal contact with at least the entire region located directly below the block portion on the lower surface of the eyelet portion. The “thermal contact” of the present invention is a thermal contact in which air does not intervene, and in addition to a case where the radiator and the eyelet part are in direct contact, there is a case where the contact is made indirectly through a packed layer or the like. Including.
この一の局面による半導体レーザ装置では、上記のように、半導体レーザ素子からの熱を放熱するための放熱器を、少なくとも、アイレット部の下面におけるブロック部の真下に位置する領域全面と熱接触させることによって、半導体レーザ素子からの熱を効率よく放熱器に伝達させることができる。すなわち、半導体レーザ素子からの熱は、ブロック部を介してアイレット部に伝達されるため、アイレット部の下面におけるブロック部の真下に位置する領域全面に放熱器を熱接触させることによって、半導体レーザ素子からの熱を効率よく放熱器に伝達させることができる。このため、十分な放熱効果を得ることができるので、高い光出力でレーザ光を出射した場合でも、半導体レーザ素子の温度上昇を抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子の温度上昇に起因する信頼性および素子特性の低下を抑制することができる。また、半導体レーザ素子の温度上昇を抑制することによって、素子の長寿命化を図ることができる。 In the semiconductor laser device according to this aspect, as described above, the heat radiator for radiating the heat from the semiconductor laser element is brought into thermal contact with at least the entire region located directly below the block portion on the lower surface of the eyelet portion. Thus, the heat from the semiconductor laser element can be efficiently transmitted to the radiator. That is, since heat from the semiconductor laser element is transmitted to the eyelet part through the block part, the semiconductor laser element is brought into thermal contact with the entire surface of the lower surface of the eyelet part located immediately below the block part. Can be efficiently transferred to the radiator. For this reason, since a sufficient heat dissipation effect can be obtained, even when the laser beam is emitted with a high light output, an increase in the temperature of the semiconductor laser element can be suppressed. Thereby, it is possible to suppress a decrease in reliability and element characteristics due to a temperature increase of the semiconductor laser element. Moreover, the lifetime of the element can be extended by suppressing the temperature rise of the semiconductor laser element.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、上記放熱器は、アイレット部の下面におけるブロック部の真下に位置する領域に加えて、アイレット部の下面における他の領域およびアイレット部の側面とも熱接触されているのが好ましい。 In the semiconductor laser device according to the one aspect, the radiator is in thermal contact with the other region on the lower surface of the eyelet portion and the side surface of the eyelet portion in addition to the region located directly below the block portion on the lower surface of the eyelet portion. It is preferable.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、リードは、アイレット部とは電気的に絶縁された状態で保持されている。このように構成すれば、アイレット部と電気的に接続されるリードを省略することができる。通常、アイレット部と電気的に接続されるリードは、アイレット部の下面におけるブロック部の真下に位置する領域に取り付けられる。このため、アイレット部と電気的に接続されるリードを省略することによって、放熱器を、アイレット部の下面におけるブロック部の真下に位置する領域全面と容易に熱接触させることが可能となる。 In the semiconductor laser device according to the aforementioned aspect, the lead is preferably held in a state of being electrically insulated from the eyelet portion. If comprised in this way, the lead electrically connected with an eyelet part can be omitted. Usually, the lead electrically connected to the eyelet part is attached to a region located directly below the block part on the lower surface of the eyelet part. For this reason, by omitting the lead electrically connected to the eyelet part, the radiator can be easily brought into thermal contact with the entire surface of the lower surface of the eyelet part located immediately below the block part.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、アイレット部には、リードが2本保持されており、これら2本のリードは、それぞれ、半導体レーザ素子と電気的に接続されている。このように構成すれば、アイレット部と電気的に接続されるリードが省略された状態となるので、リードが1本省略された分、放熱器を、アイレット部の下面のより広い領域と熱接触させることができる。これにより、より効率よく、半導体レーザ素子からの熱を放熱器に伝達させることができるので、十分な放熱効果を容易に得ることができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, preferably, two leads are held in the eyelet part, and each of the two leads is electrically connected to the semiconductor laser element. With this configuration, since the lead electrically connected to the eyelet part is omitted, the heat sink is brought into thermal contact with a wider area on the lower surface of the eyelet part by the amount of one lead omitted. Can be made. As a result, heat from the semiconductor laser element can be more efficiently transmitted to the radiator, so that a sufficient heat radiation effect can be easily obtained.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、アイレット部には、厚み方向に貫通する2つの第1貫通穴が形成されており、2つの第1貫通穴には、それぞれ、リードが1本ずつ挿通されるように構成することができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, the eyelet part has two first through holes penetrating in the thickness direction, and one lead is inserted into each of the two first through holes. Can be configured.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、アイレット部には、リードが1本保持されており、この1本のリードは、半導体レーザ素子と電気的に接続される第1リード部および第2リード部を含み、第1リード部および第2リード部は、絶縁層を介して一体化されている。このように構成すれば、アイレット部に保持されるリードの数を1本に減らすことができるので、放熱器を、アイレット部の下面のさらに広い領域と熱接触させることができる。これにより、さらに効率よく、半導体レーザ素子からの熱を放熱器に伝達させることができるので、十分な放熱効果をより容易に得ることができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, preferably, one lead is held in the eyelet portion, and the one lead is electrically connected to the semiconductor laser element and the first lead portion and the first lead. Including two lead parts, the first lead part and the second lead part are integrated via an insulating layer. If comprised in this way, since the number of the leads hold | maintained at an eyelet part can be reduced to one, a heat radiator can be made to be in thermal contact with the wider area | region of the lower surface of an eyelet part. As a result, heat from the semiconductor laser element can be transmitted to the radiator more efficiently, and a sufficient heat radiation effect can be obtained more easily.
この場合において、アイレット部には、厚み方向に貫通する1つの第2貫通穴が形成されており、第2貫通穴には、第1リード部および第2リード部を含むリードが挿通されるように構成することができる。 In this case, the eyelet part is formed with one second through hole penetrating in the thickness direction, and a lead including the first lead part and the second lead part is inserted into the second through hole. Can be configured.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、リードは、アイレット部の側面に保持されており、放熱器は、アイレット部の下面全面と熱接触している。このように構成すれば、アイレット部の下面における放熱器と熱接触している領域を最大限に大きくすることができるので、より高い放熱効果を得ることができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, the lead is preferably held on the side surface of the eyelet part, and the radiator is in thermal contact with the entire lower surface of the eyelet part. If comprised in this way, since the area | region which is in thermal contact with the heat radiator in the lower surface of an eyelet part can be enlarged to the maximum, the higher heat dissipation effect can be acquired.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、アイレット部は、平面的に見て、直径が5.6mmの略円形状に形成されており、アイレット部の下面全体の面積に対する、アイレット部の下面における放熱器と熱接触している領域の面積の比率が、85%〜100%であるのが好ましい。このように構成すれば、従来の半導体レーザ装置に比べて、高い放熱効果を有する半導体レーザ装置を得ることができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, the eyelet portion is formed in a substantially circular shape having a diameter of 5.6 mm when seen in a plan view, and heat is dissipated on the lower surface of the eyelet portion with respect to the entire area of the lower surface of the eyelet portion. The area ratio of the region in thermal contact with the vessel is preferably 85% to 100%. If comprised in this way, the semiconductor laser apparatus which has a high heat dissipation effect compared with the conventional semiconductor laser apparatus can be obtained.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、放熱器と接触しているアイレット部の表面の算術平均粗さRaが、1μm以下である。このように構成すれば、接触面に凹凸が形成されていることに起因して、放熱器とアイレット部との実効的な接触面積が低下するという不都合が生じるのを抑制することができる。これにより、容易に、半導体レーザ素子からの熱を放熱器に伝達させることができるので、高い放熱効果を容易に得ることができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, the arithmetic average roughness Ra of the surface of the eyelet part in contact with the radiator is preferably 1 μm or less. If comprised in this way, it can suppress that the problem that the effective contact area of a heat radiator and an eyelet part falls due to the unevenness | corrugation being formed in the contact surface arises. Thereby, the heat from the semiconductor laser element can be easily transmitted to the radiator, so that a high heat radiation effect can be easily obtained.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、放熱器は、アイレット部の下面と直接的に接触していてもよい。この場合、放熱器と接触しているアイレット部の表面の算術平均粗さRaを1μm以下とすることによって、放熱器とアイレット部との実効的な接触面積が低下するのを容易に抑制することができる。 In the semiconductor laser device according to the aforementioned aspect, the radiator may be in direct contact with the lower surface of the eyelet part. In this case, by making the arithmetic average roughness Ra of the surface of the eyelet part in contact with the radiator 1 μm or less, the effective contact area between the radiator and the eyelet part can be easily suppressed from decreasing. Can do.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、放熱器は、フィラーを含む充填層を介して、アイレット部の少なくとも下面と間接的に接触するように構成されていてもよい。このように構成すれば、放熱器とアイレット部との隙間を、フィラーを含む充填層で埋めることができる。このため、これによっても、容易に、半導体レーザ素子からの熱を放熱器に伝達させることができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, the radiator may be configured to indirectly contact at least the lower surface of the eyelet part via a filler layer including a filler. If comprised in this way, the clearance gap between a heat radiator and an eyelet part can be filled up with the filling layer containing a filler. For this reason, also by this, the heat from the semiconductor laser element can be easily transmitted to the radiator.
この場合において、少なくとも、アイレット部の下面上にはメッキ層が形成されており、メッキ層を構成するメッキの粒径は、フィラーの粒径によって調整されているのが好ましい。たとえば、メッキの粒径をフィラーの粒径と同程度とすることによって、メッキの粒の間に、フィラーを入り込み易くすることができる。これにより、フィラーによる熱伝達効果を向上させることができる。 In this case, it is preferable that a plating layer is formed at least on the lower surface of the eyelet part, and the particle size of the plating constituting the plating layer is adjusted by the particle size of the filler. For example, by setting the particle size of the plating to be approximately the same as the particle size of the filler, it is possible to easily enter the filler between the plating particles. Thereby, the heat transfer effect by a filler can be improved.
なお、半導体レーザ素子からの熱を放熱器に伝達させるためには、アイレット部の表面を放熱器に半田付けすることにより、アイレット部(ステム)と放熱器とを金属接合させる方法が効果的であると考えられる一方、メッキ層の耐熱性により、このような方法を採用することが困難になる場合がある。 In order to transfer heat from the semiconductor laser element to the radiator, it is effective to solder the surface of the eyelet part to the radiator so that the eyelet part (stem) and the radiator are metal-bonded. On the other hand, it may be difficult to adopt such a method due to the heat resistance of the plating layer.
上記一の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、半導体レーザ素子は、窒化物半導体からなり、上記キャップによって、半導体レーザ素子が気密封止されている。このように構成すれば、高出力で青紫色レーザ光を出射可能な半導体レーザ装置を容易に得ることができる。 In the semiconductor laser device according to the above aspect, the semiconductor laser element is preferably made of a nitride semiconductor, and the semiconductor laser element is hermetically sealed by the cap. With this configuration, a semiconductor laser device that can emit blue-violet laser light with high output can be easily obtained.
以上のように、本発明によれば、高い放熱効果を有し、高出力でレーザ光を出射可能な半導体レーザ装置を容易に得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily obtain a semiconductor laser device having a high heat dissipation effect and capable of emitting laser light with high output.
本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、パッケージサイズ(ステムの外径)が5.6mmφのキャンパッケージ型半導体レーザ装置に本発明を適用した例について説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiment, an example in which the present invention is applied to a can package type semiconductor laser device having a package size (outer diameter of the stem) of 5.6 mmφ will be described.
(第1実施形態)
図1は、放熱器を備えた本発明の第1実施形態による半導体レーザ装置の断面図である。図2は、本発明の第1実施形態による半導体レーザ装置のアイレット部を下面側から見た平面図である。図3は、本発明の第1実施形態による半導体レーザ装置の斜視図である。図4および図5は、本発明の第1実施形態による半導体レーザ装置の構造を説明するための図である。まず、図1〜図5を参照して、本発明の第1実施形態による半導体レーザ装置について説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention provided with a radiator. FIG. 2 is a plan view of the eyelet part of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention as seen from the lower surface side. FIG. 3 is a perspective view of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention. 4 and 5 are views for explaining the structure of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention. First, the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
第1実施形態による半導体レーザ装置は、図1および図4に示すように、アイレット部10と、アイレット部10の上面上に固定されたブロック部11と、サブマウント20を介して上記ブロック部11に搭載された半導体レーザ素子30と、半導体レーザ素子30が搭載されたブロック部11を覆うように、アイレット部10の上面上に固定されたキャップ40と、アイレット部10に保持されたリード50とを備えている。なお、アイレット部10とブロック部11とによって、ステム12が構成される。
As shown in FIGS. 1 and 4, the semiconductor laser device according to the first embodiment includes an
また、第1実施形態による半導体レーザ装置は、図1および図3に示すように、半導体レーザ素子30からの熱を放熱させる放熱器60をさらに備えている。
The semiconductor laser device according to the first embodiment further includes a
アイレット部10は、図1、図2および図4に示すように、鉄または銅などの金属材料から構成されており、略円板状に形成されている。このアイレット部10の表面には、金メッキなどの表面処理が施されており、その表面にメッキ層が形成されている。また、アイレット部10は、直径が約5.6mm、厚みが約1.2mmに形成されている。さらに、アイレット部10の所定領域には、厚み方向に貫通するとともに、後述するリード50を保持するための2つの貫通穴13が形成されている。なお、貫通穴13は、本発明の「第1貫通穴」の一例である。
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the
ブロック部11は、鉄または銅などの金属材料によって構成されており、アイレット部10の上面の中央部近傍に固定されている。なお、ブロック部11の表面には、アイレット部10と同様に、金メッキなどの表面処理が施されている。また、ブロック部11は、アイレット部10に一体的に形成された構成となる場合もある。
The
半導体レーザ素子30は、窒化物半導体から構成されており、たとえば、250mW以上の光出力で青紫色レーザ光を出射可能な高出力半導体レーザ素子からなる。この半導体レーザ素子30は、サブマウント20を介して、ブロック部11の先端側一側面(アイレット部10の中心側の面)の所定の領域に搭載されている。なお、半導体レーザ素子30は、ジャンクションダウン方式またはジャンクションアップ方式のいずれかでサブマウント20上に実装される。
The
キャップ40は、銅や鉄の合金などの金属材料によって構成されており、略円筒状の側壁部41と、この側壁部41の一端に設けられた天面部42と、側壁部41の他端に設けられたフランジ部43とを含んで構成されている。このキャップ40の天面部42には、半導体レーザ素子30から出射されるレーザ光を取り出すための出射孔42aが設けられており、天面部42の出射孔42aは、半導体レーザ素子30を気密封止するために、ガラスからなる光透過窓44によって覆われている。なお、光透過窓44は、低融点ガラスによってキャップ40に取り付けられている。
The
また、キャップ40は、そのフランジ部43がアイレット部10に溶接されることによって、半導体レーザ素子30などを覆うように、アイレット部10の上面上に固定されている。なお、上記半導体レーザ素子30は、アイレット部10とキャップ40とによって、気密封止されている。
The
ここで、第1実施形態では、上記リード50は、半導体レーザ素子30のアノードまたはカソードの一方と電気的に接続されるリード51と、半導体レーザ素子30のアノードまたはカソードの他方と電気的に接続されるリード52とから構成されている。
Here, in the first embodiment, the
すなわち、第1実施形態による半導体レーザ装置は、アイレット部10に2本のリード51および52が固定された構成となっている。この2本のリード51および52は、それぞれ、アイレット部10の貫通穴13に挿通され、その一方端部がアイレット部10の上面側に突出するように、絶縁体14を介してアイレット部10に絶縁固定されている。このため、第1実施形態では、アイレット部10に直接取り付けられる(アイレット部10に電気的に接続される)リードが省略された構成となっている。
That is, the semiconductor laser device according to the first embodiment has a configuration in which the two leads 51 and 52 are fixed to the
そして、上記リード51の一方端部が、ボンディングワイヤ15を介して半導体レーザ素子30と電気的に接続されており、上記リード52の一方端部が、ボンディングワイヤ16およびサブマウント20を介して、半導体レーザ素子30と電気的に接続されている。
One end of the
なお、第1実施形態では、上記半導体レーザ素子30の配線形式がフローティング接続となっている。ここで、フローティング接続とは、半導体レーザ素子の電極をコモンに接続しない配線形式である。
In the first embodiment, the wiring form of the
放熱器60は、たとえば、アルミニウムや銅などの放熱性に優れた金属材料からなる。この放熱器60は、図3に示すように、分割可能に構成された2つのブロック状部材(上部部材61および下部部材62)を含んで構成されている。
The
放熱器60を構成する上部部材61には、キャップ40が挿通される貫通穴61aが形成されている。この貫通穴61aの内側面61bは、図1に示すように、上面側の第1内側面61cと、第1内側面61cより後退した第2内側面61dとを含んで構成されている。そして、上記第1内側面61cと上記第2内側面61dとは、段差面61eを介して、接続されている。また、貫通穴61aの第2内側面61dは、アイレット部10の側面と熱接触するように形成されている。具体的には、貫通穴61aの第2内側面61dは、アイレット部10の側面と、全周にわたって直接接触するように形成されている。一方、上記貫通穴61aの段差面61eは、アイレット部10の上面の一部(外周部)と接触するように形成されている。
A through
放熱器60を構成する下部部材62には、図3および図5に示すように、リード50が挿通される貫通穴62aが形成されている。この貫通穴62aは、2本のリード51および52が挿通可能となるように長穴状に形成されている。具体的には、2本のリード51および52が挿通された際に、アイレット部10の2つの貫通穴13が、下部部材62の貫通穴62aの両端に位置するように、上記貫通穴62aが形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 5, a through
上記のように構成された放熱器60は、図1および図3に示すように、上部部材61と下部部材62とでアイレット部10を挟持するとともに、上部部材61の段差面61eでアイレット部10の上面の一部(外周部)を押圧することにより、アイレット部10に装着されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
ここで、第1実施形態では、図1および図2に示すように、上記放熱器60(下部部材62)は、アイレット部10に装着された際に、アイレット部10の下面における貫通穴62a(図1および図5参照)と対応する領域以外の領域(図2の斜線領域)と直接接触した状態となっている。このため、放熱器60は、アイレット部10の下面におけるブロック部11の真下に位置する領域11a(図2参照)の全面を含む、広い領域と接触した状態となっている。
Here, in the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, when the radiator 60 (lower member 62) is attached to the
また、アイレット部10の下面における放熱器60と接触する領域(図2の斜線領域)の面積S1は、アイレット部10の下面全体の面積から貫通穴62aに対応する領域の面積を引いた面積であるため、以下の式(1)より、約21.833mm2と算出される。
S1≒(πD2/4)−{(d×L)+(πd2/4)}・・・・・(1)
=(3.14×5.62/4)−{(2×1)+(3.14×1.02/4)}
=21.833(mm2)
Further, the area S1 of the area (shaded area in FIG. 2) in contact with the
S1 ≒ (πD 2/4) - {(d × L) + (πd 2/4)} ····· (1)
= (3.14 × 5.6 2 /4)-{(2×1)+(3.14×1.0 2 /4)}
= 21.833 (mm 2 )
寸法条件として、ステム(アイレット部10)の直径D(図2参照):5.6mm、貫通穴13の直径d(図2参照):1.0mm、貫通穴13の中心間距離L(図2参照):2.0mmを用いた。 As the dimensional conditions, the diameter D (see FIG. 2) of the stem (eyelet part 10): 5.6 mm, the diameter d of the through hole 13 (see FIG. 2): 1.0 mm, and the distance L between the centers of the through holes 13 (FIG. 2). Reference): 2.0 mm was used.
アイレット部10の下面全体の面積は、24.618mm2(=3.14×5.62/4)であるため、アイレット部10の下面全体の面積に対する、アイレット部10の下面における放熱器60と接触する領域(図2の斜線領域)の面積S1の比率は、88.7%となる。
Area of the entire lower surface of the
なお、上記放熱器60(上部部材61)は、アイレット部10の側面全面および上面の一部(外周部)とも直接接触した状態となっている。また、上述のように、放熱器60とアイレット部10とが直接接触する場合には、放熱器60とアイレット部10との実効的な接触面積を増加させるために、アイレット部10の表面の算術平均粗さRaを1μm以下とするのが好ましい。この場合、メッキの粒径が小さくされていれば、より好ましい。
The radiator 60 (upper member 61) is in direct contact with the entire side surface of the
第1実施形態では、上記のように、半導体レーザ素子30からの熱を放熱するための放熱器60を、アイレット部10の下面におけるブロック部11の真下に位置する領域11aの全面を含む広い領域と接触させることによって、半導体レーザ素子30からの熱を効率よく放熱器60に伝達させることができる。すなわち、半導体レーザ素子30からの熱は、ブロック部11を介してアイレット部10に伝達されるため、アイレット部10の下面におけるブロック部11の真下に位置する領域11aの全面に放熱器60を接触させることによって、半導体レーザ素子30からの熱を効率よく放熱器60に伝達させることができる。このため、十分な放熱効果を得ることができるので、高い光出力でレーザ光を出射した場合でも、半導体レーザ素子30の温度上昇を抑制することができる。これにより、半導体レーザ素子30の温度上昇に起因する信頼性および素子特性の低下を抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、アイレット部10に2本のリード51および52を絶縁固定し、これらのリード51および52を半導体レーザ素子30と電気的に接続することによって、アイレット部10と電気的に接続されるリードが省略された状態にすることができるので、リードが1本省略された分、放熱器60を、アイレット部10の下面のより広い領域と接触させることができる。これにより、より効率よく、半導体レーザ素子30からの熱を放熱器60に伝達させることができるので、十分な放熱効果を容易に得ることができる。
In the first embodiment, the two leads 51 and 52 are insulated and fixed to the
また、アイレット部10と電気的に接続されるリードを省略することによって、放熱器60を、アイレット部10の下面におけるブロック部11の真下に位置する領域11aの全面と容易に接触させることが可能となる。
Further, by omitting a lead that is electrically connected to the
なお、放熱器60と接触するアイレット部10の表面の算術平均粗さRaを1μm以下にした場合には、接触面に凹凸が形成されていることに起因して、放熱器60とアイレット部10との実効的な接触面積が低下するという不都合が生じるのを抑制することができる。これにより、容易に、半導体レーザ素子30からの熱を放熱器60に伝達させることができるので、高い放熱効果を容易に得ることができる。
In addition, when the arithmetic average roughness Ra of the surface of the
また、第1実施形態では、上記のように構成することによって、アイレット部10の底面における放熱器60との接触面積を、パッケージサイズが5.6mmφの従来の半導体レーザ装置に比べて、約6.9%向上させることができる。
Further, in the first embodiment, by configuring as described above, the contact area with the
なお、従来の半導体レーザ装置として、アイレット部と電気的に接続されたリードを有するキャンパッケージ型の半導体レーザ装置を用いた。 As a conventional semiconductor laser device, a can package type semiconductor laser device having a lead electrically connected to the eyelet portion was used.
図6は、従来の半導体レーザ装置の断面図であり、図7は、従来の半導体レーザ装置のアイレット部を下面側から見た平面図である。なお、図6は、第1実施形態と同様の放熱器を取り付けた状態を示している。 FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor laser device, and FIG. 7 is a plan view of the eyelet portion of the conventional semiconductor laser device as viewed from the lower surface side. In addition, FIG. 6 has shown the state which attached the heat radiator similar to 1st Embodiment.
従来の半導体レーザ装置は、図6に示すように、上記した第1実施形態による半導体レーザ装置の構成に加えて、アイレット部10と電気的に接続されたリード53をさらに備えている。このリード53は、アイレット部10の下面におけるブロック部11の真下に位置する領域に直接取り付けられている。また、リード53は、ケース端子としての役割を有しており、このリード53を接地させることにより、パッケージを電磁シールドとして利用することが可能となる。
As shown in FIG. 6, the conventional semiconductor laser device further includes a lead 53 electrically connected to the
また、放熱器60の下部部材62には、3本のリードを挿通するための貫通穴62bが形成されている。この貫通穴62bは、平面的に見て、略三角形状に形成されている。このため、放熱器60との接触領域は、アイレット部10の下面における貫通穴62bと対応する領域以外の領域(図7の斜線領域)となる。この場合、放熱器60は、アイレット部10の下面におけるブロック部11の真下に位置する領域11a(図7参照)の極一部のみと接触した状態となる。
Further, the
また、アイレット部10の下面における放熱器60と接触する領域(図7の斜線領域)の面積S5は、アイレット部10の下面全体の面積から貫通穴62bに対応する領域の面積を引いた面積であるため、以下の式(2)より、約20.423mm2と算出される。
S5≒(πD2/4)−{(L2/4)+(L×d/2)+(√L×d/2)×2+(πd2/4)}・・・・・(2)
=(3.14×5.62/4)−{(22/4)+(2×1/2)+(1.41×1/2)×2+(3.14×12/4)}
=20.423(mm2)
Further, the area S5 of the area (shaded area in FIG. 7) in contact with the
S5 ≒ (πD 2/4) - {(L 2/4) + (L × d / 2) + (√L × d / 2) × 2 + (πd 2/4)} ····· (2)
= (3.14 × 5.6 2/4 ) - {(2 2 /4)+(2×1/2)+(1.41×1/2)×2+(3.14×1 2/4 )}
= 20.423 (mm 2 )
寸法条件として、{ステム(アイレット部10)の直径D(図7参照):5.6mm、貫通穴13の直径d(図7参照):1.0mm、貫通穴13の中心間距離L(図7参照):2.0mm}を用いた。 As dimensional conditions, {the diameter D of the stem (eyelet portion 10) (see FIG. 7): 5.6 mm, the diameter d of the through hole 13 (see FIG. 7): 1.0 mm, and the distance L between the centers of the through holes 13 (see FIG. 7): 2.0 mm}.
アイレット部10の下面全体の面積は、第1実施形態と同様、24.618mm2であるため、アイレット部10の下面全体の面積に対する、アイレット部10の下面における放熱器60と接触する領域(図7の斜線領域)の面積S5の比率は、83.0%となる。
Since the area of the entire lower surface of the
したがって、第1実施形態による半導体レーザ装置では、上述したように、従来の半導体レーザ装置に比べて、アイレット部の底面における放熱器との接触面積を、約6.9%(=(88.7−83.0)/83.0×100)改善することができる。すなわち、第1実施形態では、アイレット部10における放熱に寄与し得る部分の面積をより大きくすることができる。
Therefore, in the semiconductor laser device according to the first embodiment, as described above, the contact area with the radiator on the bottom surface of the eyelet portion is about 6.9% (= (88.7) as compared with the conventional semiconductor laser device. -83.0) /83.0×100). That is, in the first embodiment, the area of a portion that can contribute to heat dissipation in the
なお、第1実施形態による半導体レーザ装置において、パッケージを電磁シールドとして利用する場合には、キャップ40や放熱器60などの一部を接地すればよい。
In the semiconductor laser device according to the first embodiment, when the package is used as an electromagnetic shield, a part of the
(第1実施形態の変形例)
図8は、第1実施形態の変形例による半導体レーザ装置の断面図である。次に、図8を参照して、第1実施形態の変形例による半導体レーザ装置について説明する。
(Modification of the first embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device according to a modification of the first embodiment. Next, a semiconductor laser device according to a modification of the first embodiment will be described with reference to FIG.
この第1実施形態の変形例では、放熱器60が、放熱媒体などを介して、アイレット部10と間接的に熱接触している。具体的には、放熱器60が、金属フィラーなどを含む銀ペーストや放熱グリスなどの充填層70を介して、アイレット部10と間接的に熱接触している。
In the modification of the first embodiment, the
また、アイレット部10の表面に形成されるメッキ層のメッキの粒径は、充填層70に含まれるフィラーの粒径によって調整されている。たとえば、メッキの粒径は、フィラーの粒径と同程度の大きさとなっている。このように、メッキの粒径を、充填層70に含まれるフィラーの粒径によって調整することにより、メッキの粒の間に、フィラーを入り込み易くすることができるので、フィラーによる熱伝達効果を向上させることが可能となる。
Further, the particle size of the plating layer formed on the surface of the
なお、第1実施形態の変形例のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining configuration of the modification of the first embodiment is the same as that of the first embodiment.
第1実施形態の変形例では、上記のように、放熱器60を、フィラーを含む充填層70を介して、アイレット部10と間接的に接触させることによって、放熱器60とアイレット部10の表面との間に、アイレット部10の表面の凹凸などによって隙間が形成されていた場合でも、その隙間を、フィラーを含む充填層70で埋めることができるので、これによっても、容易に、半導体レーザ素子30からの熱を放熱器60に伝達させることができる。
In the modification of the first embodiment, as described above, the
なお、放熱器60を、充填層70を介して間接的にアイレット部10と接触させる場合には、接触面に凹凸が形成されていた場合でも、放熱器60とアイレット部10との実効的な接触面積の低下を抑制することができるので、放熱器60と接触するアイレット部10の表面の算術平均粗さRaを1μm以下としなくてもよい。むろん、アイレット部10の表面の算術平均粗さRaを1μm以下としてもよい。
In addition, when the
第1実施形態の変形例のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 Other effects of the modification of the first embodiment are the same as those of the first embodiment.
(第2実施形態)
図9は、本発明の第2実施形態による半導体レーザ装置の断面図である。図10は、本発明の第2実施形態による半導体レーザ装置のアイレット部を下面側から見た平面図である。図11は、本発明の第2実施形態による半導体レーザ装置のリードの斜視図である。図12〜図14は、本発明の第2実施形態による半導体レーザ装置を説明するための図である。次に、図9〜図14を参照して、本発明の第2実施形態による半導体レーザ装置について説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a plan view of the eyelet part of the semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention viewed from the lower surface side. FIG. 11 is a perspective view of the leads of the semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention. 12 to 14 are views for explaining a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention. Next, a semiconductor laser device according to the second embodiment of the invention will be described with reference to FIGS.
この第2実施形態による半導体レーザ装置は、図9に示すように、アイレット部10に1本のリード150が固定されている。このリード150は、図11に示すように、導電性の第1リード部151および第2リード部152が絶縁層153を介して1本にまとめられた構成となっている。このようなリード150は、たとえば、金属板を絶縁接着剤などで貼り合わせた後、プレス加工などで棒状(ピン状)に形成することによって得ることができる。
In the semiconductor laser device according to the second embodiment, one
また、第2実施形態では、図9、図10および図11に示すように、アイレット部10の略中央部に、第1実施形態と同様の貫通穴13aが1つ形成されている。そして、図9に示すように、上記リード150が、アイレット部10の貫通穴13aに挿通され、その一方端部がアイレット部10の上面側に突出するように、絶縁体14を介してアイレット部10に絶縁固定されている。このため、第2実施形態では、上記第1実施形態と同様、アイレット部10に直接取り付けられる(アイレット部10に電気的に接続される)リードが省略された構成となっている。なお、貫通穴13aは、本発明の「第2貫通穴」の一例である。
In the second embodiment, as shown in FIGS. 9, 10, and 11, one through
また、図9および図12に示すように、上記リード150の第1リード部151は、ボンディングワイヤ15を介して半導体レーザ素子30と電気的に接続されており、上記リード150の第2リード部152は、ボンディングワイヤ16およびサブマウント20を介して、半導体レーザ素子30と電気的に接続されている。
Further, as shown in FIGS. 9 and 12, the
放熱器60を構成する下部部材62には、図9および図13に示すように、貫通穴162aが形成されている。この貫通穴162aは、上記した1本のリード150が挿通可能に形成されている。具体的には、下部部材62の貫通穴162aは、アイレット部10の貫通穴13aと対応する大きさ(略同じ大きさ)に形成されている。
As shown in FIGS. 9 and 13, a through
ここで、第2実施形態では、図9および図10に示すように、上記放熱器60(下部部材62)は、アイレット部10に装着された際に、アイレット部10の下面における貫通穴162a(図9および図13参照)と対応する領域以外の領域(図10の斜線領域;貫通穴13a以外の領域)と直接接触した状態となっている。このため、放熱器60は、アイレット部10の下面におけるブロック部11の真下に位置する領域11a(図10参照)の全面を含む、より広い領域と接触した状態となっている。
Here, in 2nd Embodiment, as shown to FIG. 9 and FIG. 10, when the said heat radiator 60 (lower member 62) is mounted | worn with the
また、アイレット部10の下面における放熱器60と接触する領域(図10の斜線領域)の面積S2は、アイレット部10の下面全体の面積から貫通穴162aに対応する領域の面積(貫通穴13aの平面積)を引いた面積であるため、以下の式(3)より、約23.833mm2と算出される。
S2≒(πD2/4)−(πd2/4) ・・・・・(3)
=(3.14×5.62/4)−(3.14×1.02/4)
=23.833(mm2)
In addition, the area S2 of the region (shaded area in FIG. 10) in contact with the
S2 ≒ (πD 2/4) - (πd 2/4) ····· (3)
= (3.14 × 5.6 2 /4)-(3.14×1.0 2 /4)
= 23.833 (mm 2 )
寸法条件として、ステム(アイレット部10)の直径D(図10参照):5.6mm、貫通穴13aの直径d(図10参照)を用いた。
As the dimensional conditions, the diameter D (see FIG. 10) of the stem (eyelet part 10): 5.6 mm and the diameter d (see FIG. 10) of the through
アイレット部10の下面全体の面積は、上記第1実施形態と同様、24.618mm2であるため、アイレット部10の下面全体の面積に対する、アイレット部10の下面における放熱器60と接触する領域(図10の斜線領域)の面積S2の比率は、96.8%となる。
Since the area of the entire lower surface of the
第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。 Other configurations of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
第2実施形態では、上記のように、第1リード部151と第2リード部152とが絶縁層153を介して1本にまとめられたリード150を1本、アイレット部10に絶縁固定(保持)することによって、放熱器60を、アイレット部10の下面のさらに広い領域と接触させることができる。これにより、さらに効率よく、半導体レーザ素子30からの熱を放熱器60に伝達させることができるので、十分な放熱効果をより容易に得ることができる。
In the second embodiment, as described above, one
また、第2実施形態では、上記第1実施形態で示した従来の半導体レーザ装置に比べて、アイレット部の底面における放熱器との接触面積を、約16.6%(=(96.8−83.0)/83.0×100)向上させることができる。すなわち、第2実施形態では、アイレット部10における放熱に寄与し得る部分の面積をさらに大きくすることができる。
Further, in the second embodiment, compared with the conventional semiconductor laser device shown in the first embodiment, the contact area with the radiator on the bottom surface of the eyelet portion is about 16.6% (= (96.8− 83.0) /83.0×100). That is, in the second embodiment, the area of the portion that can contribute to heat dissipation in the
また、第2実施形態においても、上記第1実施形態の変形例のように、フィラーなどを含む銀ペーストや放熱グリスなどの充填層を介して、放熱器とアイレット部とが間接的に熱接触された構成とすることもできる。 Also in the second embodiment, as in the modification of the first embodiment, the radiator and the eyelet part are indirectly in thermal contact with each other through a filling layer such as a silver paste containing filler or heat radiation grease. It can also be set as the structure made.
また、図14に示すように、上記リード150に代えて、角柱状に形成されたリード155を用いることもできる。このような角柱状のリード155は、たとえば、樹脂からなる基板156の両面に銅箔157を被着した銅貼り基板(両面プリント基板)などを短冊状に切断加工することにより得ることができる。
Further, as shown in FIG. 14, a lead 155 formed in a prismatic shape can be used instead of the
第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 Other effects of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
(第3実施形態)
図15は、本発明の第3実施形態による半導体レーザ装置の断面図である。図16は、本発明の第3実施形態による半導体レーザ装置のアイレット部を下面側から見た平面図である。図17は、図16をA方向から見た側面図である。図18および図19は、本発明の第3実施形態による半導体レーザ装置を説明するための図である。次に、図15〜図19を参照して、本発明の第3実施形態による半導体レーザ装置について説明する。
(Third embodiment)
FIG. 15 is a sectional view of a semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 16 is a plan view of the eyelet part of the semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention as seen from the lower surface side. FIG. 17 is a side view of FIG. 16 viewed from the A direction. 18 and 19 are views for explaining a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention. Next, with reference to FIGS. 15 to 19, a semiconductor laser device according to a third embodiment of the invention will be described.
この第3実施形態による半導体レーザ装置は、上記第1および第2実施形態と異なり、2本のリード51および52が、アイレット部10の側面に固定(保持)されている。また、図15および図18に示すように、アイレット部10の略中央部には、凹部17が形成されており、アイレット部10の側面(外側面)には、凹部17の内側面に達する貫通穴13b(図15参照)が形成されている。この貫通穴13bは、図17に示すように、2本のリード51および52が挿通可能となるように長穴状に形成されている。
In the semiconductor laser device according to the third embodiment, unlike the first and second embodiments, two leads 51 and 52 are fixed (held) to the side surface of the
また、図17および図18に示すように、2本のリード51および52は、それぞれ、アイレット部10の貫通穴13bに挿通され、その一方端部がアイレット部10の凹部17内に位置するように、低融点ガラスなどからなる絶縁体14aを介してアイレット部10に絶縁固定されている。このため、第3実施形態では、上記第1および第2実施形態と同様、アイレット部10に直接取り付けられる(アイレット部10に電気的に接続される)リードが省略された構成となっている。なお、上記絶縁体14aによって、貫通穴13bが気密に封止されている。
As shown in FIGS. 17 and 18, the two leads 51 and 52 are inserted into the through
また、図15および図18に示すように、上記リード51は、ボンディングワイヤ15を介して半導体レーザ素子30と電気的に接続されており、上記リード52は、ボンディングワイヤ16およびサブマウント20を介して、半導体レーザ素子30と電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 15 and 18, the
上記のように構成された第3実施形態による半導体レーザ装置では、リード51および52がアイレット部10の側面に固定されていることから、図16に示すように、アイレット部10の底面からリードなどが突出した状態となっておらず、アイレット部10の底面全面が放熱器60(下部部材62)(図15参照)と接触可能な構成となっている。このため、第3実施形態では、放熱器60の下部部材62(図15参照)に、上記第1および第2実施形態のような貫通穴が形成されていない。なお、図15に示すように、放熱器60の上部部材61には、リード50を取り出すための溝部61fが形成されている。
In the semiconductor laser device according to the third embodiment configured as described above, since the
したがって、図15および図16に示すように、上記放熱器60(下部部材62)は、アイレット部10に装着された際に、アイレット部10の下面全面(図16の斜線領域)と直接接触した状態となる。このため、放熱器60は、アイレット部10の下面におけるブロック部11の真下に位置する領域11a(図16参照)の全面を含む、最大限広い領域と接触した状態となる。
Therefore, as shown in FIGS. 15 and 16, the radiator 60 (lower member 62) is in direct contact with the entire lower surface of the eyelet part 10 (hatched area in FIG. 16) when attached to the
また、アイレット部10の下面における放熱器60と接触する領域(図10の斜線領域)の面積S3は、アイレット部10の下面全面の面積であるため、約24.618mm2となる。このため、アイレット部10の下面全体の面積に対する、アイレット部10の下面における放熱器60と接触する領域(図10の斜線領域)の面積S3の比率は、100%となる。
Further, since the area S3 of the area (shaded area in FIG. 10) in contact with the
第3実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。 Other configurations of the third embodiment are the same as those of the first embodiment.
第3実施形態では、上記のように、2本のリード51および52を、アイレット部10の側面に固定(保持)することによって、アイレット部10の底面全面を放熱器60と接触させることができるので、アイレット部10の下面における放熱器60と接触している領域を最大限に大きくすることができる。これにより、より高い放熱効果を得ることができる。
In the third embodiment, as described above, the entire bottom surface of the
また、第3実施形態では、上記第1実施形態で示した従来の半導体レーザ装置に比べて、アイレット部の底面における放熱器との接触面積を、約20.5%(=(100−83.0)/83.0×100)向上させることができる。すなわち、第3実施形態では、アイレット部10における放熱に寄与し得る部分の面積を最大限に大きくすることができる。
In the third embodiment, compared with the conventional semiconductor laser device shown in the first embodiment, the contact area with the radiator on the bottom surface of the eyelet portion is about 20.5% (= (100−83. 0) /83.0×100). That is, in the third embodiment, the area of the portion that can contribute to heat dissipation in the
また、第3実施形態においても、上記第1実施形態の変形例のように、フィラーなどを含む銀ペーストや放熱グリスなどの充填層を介して、放熱器とアイレット部とが間接的に熱接触された構成とすることもできる。 Also in the third embodiment, as in the modified example of the first embodiment, the radiator and the eyelet part are indirectly in thermal contact with each other through a filler layer such as a silver paste containing filler or heat radiation grease. It can also be set as the structure made.
また、図19に示すように、アイレット部10の側面に形成された貫通穴を分離した2つの貫通穴13cとすることにより、リード51および52を各々の貫通穴13cに個別に挿通するように構成することもできる。
Further, as shown in FIG. 19, by making the through holes formed on the side surface of the
第3実施形態のその他の効果は、上記第1および第2実施形態と同様である。 Other effects of the third embodiment are the same as those of the first and second embodiments.
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記第1〜第3実施形態では、パッケージサイズが5.6mmφの半導体レーザ装置に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、5.6mmφ以外のパッケージサイズ(たとえば、9.0mmφまたは3.3mmφ)の半導体レーザ装置に本発明を適用することもできる。なお、3mmφ〜10mmφのキャンパッケージ型半導体レーザ装置であれば、容易に、本発明を適用することができる。 For example, in the first to third embodiments, an example in which the present invention is applied to a semiconductor laser device having a package size of 5.6 mmφ is shown, but the present invention is not limited to this, and package sizes other than 5.6 mmφ ( For example, the present invention can be applied to a semiconductor laser device of 9.0 mmφ or 3.3 mmφ. The present invention can be easily applied to any can package type semiconductor laser device having a diameter of 3 mmφ to 10 mmφ.
また、上記第1〜第3実施形態では、半導体レーザ装置に、青紫色レーザ光を出射する高出力半導体レーザ素子を実装した例を示したが、本発明はこれに限らず、上記以外の半導体レーザ素子が実装されていてもよい。 In the first to third embodiments, an example in which a high-power semiconductor laser element that emits blue-violet laser light is mounted on the semiconductor laser device has been described. However, the present invention is not limited to this, and semiconductors other than those described above. A laser element may be mounted.
また、上記第1〜第3実施形態では、ブロック状部材からなる放熱器を備えた例について示したが、本発明はこれに限らず、放熱器は、ブロック状以外の形状であってもよい。たとえば、板状であってもよいし、放熱フィンが形成された形状であってもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although shown about the example provided with the heat radiator which consists of a block-shaped member, this invention is not limited to this, A heat radiator may be shapes other than a block shape. . For example, a plate shape may be sufficient and the shape in which the radiation fin was formed may be sufficient.
また、上記第1〜第3実施形態では、放熱器を金属材料から構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、金属材料以外の材料から放熱器を構成してもよい。たとえば、セラミックスなどの絶縁材料などから、上記放熱器を構成してもよい。 Moreover, although the example which comprised the heat radiator from the metal material was shown in the said 1st-3rd embodiment, this invention is not restricted to this, You may comprise a heat radiator from materials other than a metal material. For example, you may comprise the said heat radiator from insulating materials, such as ceramics.
また、上記第1実施形態では、放熱器の下部部材に、リードを挿通させる長穴状の貫通穴を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、放熱器の下部部材に、アイレット部の貫通穴に対応した円形状の貫通穴を2つ形成してもよい。 Moreover, in the said 1st Embodiment, although the example which formed the long hole-shaped through-hole which penetrates a lead was shown in the lower member of a radiator, this invention is not limited to this, In the lower member of a radiator, You may form two circular through-holes corresponding to the through-hole of an eyelet part.
10 アイレット部
11 ブロック部
12 ステム
13 貫通穴(第1貫通穴)
13a 貫通穴(第2貫通穴)
14、14a 絶縁体
15、16 ボンディングワイヤ
17 凹部
20 サブマウント
30 半導体レーザ素子
40 キャップ
50、51、52、150、155 リード
60 放熱器
61 上部部材
61a 貫通穴
62 下部部材
62a、162a 貫通穴
70 充填層
151 第1リード部
152 第2リード部
153 絶縁層
10
13a Through hole (second through hole)
14,
Claims (11)
前記ブロック部に搭載された半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子を覆うように、前記アイレット部の上面上に固定されたキャップと、
前記アイレット部に保持されたリードと、
前記半導体レーザ素子からの熱を放熱するための放熱器と
を備え、
前記放熱器は、少なくとも、前記アイレット部の下面における前記ブロック部の真下に位置する領域全面と熱接触しているとともに、
前記放熱器は、フィラーを含む充填層を介して、前記アイレット部の少なくとも下面と間接的に接触し、
少なくとも、前記アイレット部の下面上にはメッキ層が形成されており、
前記メッキ層を構成するメッキの粒径は、前記フィラーの粒径によって調整されていることを特徴とする、半導体レーザ装置。 A stem including a block portion and an eyelet portion on which the block portion is provided on the upper surface;
A semiconductor laser element mounted on the block portion;
A cap fixed on the upper surface of the eyelet part so as to cover the semiconductor laser element;
A lead held in the eyelet part;
A radiator for dissipating heat from the semiconductor laser element,
The radiator is in thermal contact with at least the entire region located directly below the block portion on the lower surface of the eyelet portion ,
The radiator is indirectly in contact with at least the lower surface of the eyelet part through a filler layer containing a filler,
At least a plating layer is formed on the lower surface of the eyelet part,
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a particle diameter of the plating constituting the plating layer is adjusted by a particle diameter of the filler .
前記2本のリードは、それぞれ、前記半導体レーザ素子と電気的に接続されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の半導体レーザ装置。 The eyelet part holds two of the leads,
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein each of the two leads is electrically connected to the semiconductor laser element. 4.
前記2つの第1貫通穴には、それぞれ、前記リードが1本ずつ挿通されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 In the eyelet part, two first through holes penetrating in the thickness direction are formed,
4. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein one lead is inserted through each of the two first through holes. 5.
前記1本のリードは、前記半導体レーザ素子と電気的に接続される第1リード部および第2リード部を含み、
前記第1リード部および前記第2リード部は、絶縁層を介して一体化されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の半導体レーザ装置。 The eyelet part holds one lead.
The one lead includes a first lead part and a second lead part electrically connected to the semiconductor laser element,
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the first lead portion and the second lead portion are integrated via an insulating layer.
前記第2貫通穴には、前記第1リード部および前記第2リード部を含む前記リードが挿通されていることを特徴とする、請求項5に記載の半導体レーザ装置。 In the eyelet part, one second through hole penetrating in the thickness direction is formed,
6. The semiconductor laser device according to claim 5, wherein the lead including the first lead portion and the second lead portion is inserted into the second through hole.
前記放熱器は、前記アイレット部の下面全面と熱接触していることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 The lead is held on a side surface of the eyelet part,
4. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the radiator is in thermal contact with the entire lower surface of the eyelet portion. 5.
前記アイレット部の下面全体の面積に対する、前記アイレット部の下面における前記放熱器と熱接触している領域の面積の比率が、85%〜100%であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 The eyelet portion is formed in a substantially circular shape having a diameter of 5.6 mm when seen in a plan view,
The ratio of the area of the area in thermal contact with the radiator on the lower surface of the eyelet part to the area of the entire lower surface of the eyelet part is 85% to 100%. The semiconductor laser device according to any one of the above.
前記キャップによって、前記半導体レーザ素子が気密封止されていることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。 The semiconductor laser element is made of a nitride semiconductor,
By said cap, said semiconductor laser device is characterized in that it is hermetically sealed semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 1 0.
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