JP7467877B2 - Semiconductor light emitting device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体発光装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor light-emitting device.

従来、半導体レーザ装置の高出力化に伴い、パッケージの放熱特性の改善が進められている。 As semiconductor laser devices become more powerful, efforts have been made to improve the heat dissipation characteristics of the packages.

このような技術の例としては、パッケージの放熱性向上のため、ヒートシンクとステムベースの材質をCuとし、ヒートシンクとステムベースを一体的に構成し、気密封止のためにキャップ溶接部にFe系材料のリングをロウ付けしている構造が知られている(例えば特許文献1参照)。
また、ヒートシンクとベースとをプレス加工によって一体化させる技術が知られている(例えば特許文献2参照)。
さらに、ヒートシンクをベースに貫通させ、ベースの裏面に放熱部を設ける構造もある(例えば特許文献3参照)。
One example of such technology is a structure in which the heat sink and stem base are made of Cu and are integrally constructed to improve the heat dissipation of the package, and a ring of Fe-based material is brazed to the cap weld for airtight sealing (see, for example, Patent Document 1).
Also, a technique is known in which the heat sink and the base are integrated by pressing (see, for example, Patent Document 2).
Furthermore, there is also a structure in which a heat sink penetrates a base and a heat dissipation portion is provided on the rear surface of the base (see, for example, Patent Document 3).

特許第5866530号公報Patent No. 5866530 特許第3616698号公報Japanese Patent No. 3616698 特開2004-235212号公報JP 2004-235212 A

放熱性の確保のためには、充分に広い放熱部が求められるとともにキャップ内への熱の戻りを防止する構造も求められる。更に、キャップ溶接による気密封止を妨げない構造も必要であるが、従来構成ではこれら全部を満足することができない。
そこで、本発明は、放熱性の確保と気密封止とを満足する構造の半導体発光装置を提供することを課題とする。
To ensure heat dissipation, a sufficiently large heat dissipation area is required, as well as a structure that prevents heat from returning to the cap.Furthermore, a structure that does not interfere with the hermetic seal achieved by cap welding is also required, but conventional structures cannot satisfy all of these requirements.
SUMMARY OF THE PRESENT EMBODIMENTS An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device having a structure that satisfies requirements for ensuring heat dissipation and hermetic sealing.

上記課題を解決するために、本発明に係る半導体発光装置の一態様は、板状に広がり、表裏面を貫通した第1貫通孔を有するベースと、前記ベースの表裏面のうち第1面側を覆い、周縁部が当該第1面に溶接されて内部空間を形成したキャップと、前記ベースの熱伝導性よりも高い熱伝導性を有し、柱形状を有し、当該柱形状の延伸方向に前記第1貫通孔を貫通して前記内部空間へと突き出し、側面が前記第1貫通孔に嵌まった柱状ブロックと、前記ベースの熱伝導性よりも高い熱伝導性を有し、前記第1面の裏側の第2面に接触して広がり、前記周縁部が固定された箇所の裏面側まで達し、前記柱状ブロックと一体あるいは前記柱状ブロックに接続された放熱板と、前記柱状ブロックの側面に直接あるいは間接に固定された、半導体からなる発光素子と、を備える。 In order to solve the above problem, one aspect of the semiconductor light emitting device according to the present invention includes a base that spreads in a plate shape and has a first through hole that penetrates the front and back surfaces of the base, a cap that covers the first surface side of the front and back surfaces of the base and has a peripheral portion welded to the first surface to form an internal space, a columnar block that has a thermal conductivity higher than that of the base, has a columnar shape, penetrates the first through hole in the extension direction of the columnar shape and protrudes into the internal space, and has a side surface that fits into the first through hole, a heat sink that has a thermal conductivity higher than that of the base, spreads in contact with a second surface behind the first surface, reaches the back side of the location where the peripheral portion is fixed, and is integral with the columnar block or connected to the columnar block, and a light emitting element made of a semiconductor that is directly or indirectly fixed to the side surface of the columnar block.

このような半導体発光装置によれば、第1貫通孔に嵌まった柱状ブロックとベースに接触してキャップの周縁部裏面側まで達した放熱板により、内部空間への熱の戻りが防止された効率的な放熱が実現する。更に、この構造によってキャップ溶接による気密封止が容易となる。 With this type of semiconductor light-emitting device, the columnar block fitted into the first through hole and the heat sink that contacts the base and reaches the rear side of the peripheral edge of the cap allow for efficient heat dissipation by preventing heat from returning to the internal space. Furthermore, this structure makes it easy to achieve an airtight seal by cap welding.

上記半導体発光装置において、前記発光素子はレーザ素子であることが好ましい。レーザ素子においては、近年の高出力化に伴って特に高い放熱性が求められる。 In the above semiconductor light-emitting device, the light-emitting element is preferably a laser element. Laser elements are required to have particularly high heat dissipation properties in line with the trend toward higher output in recent years.

上記半導体発光装置において、前記ベースは前記第1貫通孔とは別の第2貫通孔を有し、半導体発光装置は、前記第2貫通孔を貫通して前記発光素子に給電するリードピンを備えることが望ましい。
柱状ブロックとリードピンが別の貫通孔を通ることでベースによる熱戻りの防止がより効果的である。
In the above semiconductor light emitting device, it is preferable that the base has a second through hole separate from the first through hole, and the semiconductor light emitting device further includes a lead pin that passes through the second through hole to supply power to the light emitting element.
By having the columnar block and the lead pin pass through separate through holes, heat return through the base can be more effectively prevented.

上記リードピンを備えた半導体発光装置において、前記リードピンは前記ベースに絶縁性材料の溶融固着によって固定されていることが好ましい。この構造により、気密封止と絶縁との両立が実現される。 In the semiconductor light-emitting device having the above-mentioned lead pin, it is preferable that the lead pin is fixed to the base by melting and bonding an insulating material. This structure achieves both airtight sealing and insulation.

また、上記リードピンを備えた半導体発光装置において、前記放熱板は前記リードピンに非接触であることも好ましい。この構造により、放熱板とリードピンとが容易に絶縁される。
上記半導体発光装置において、前記放熱板は前記ベースにロウ付けされていることが好適である。ロウ付けによる放熱板とベースとの一体化で強度が増す。
In the semiconductor light emitting device having the lead pins, it is also preferable that the heat sink is not in contact with the lead pins. With this structure, the heat sink and the lead pins are easily insulated from each other.
In the above semiconductor light emitting device, it is preferable that the heat sink is brazed to the base. The heat sink and the base are integrated by brazing, which increases the strength of the device.

上記半導体発光装置において、前記柱状ブロックは前記第1貫通孔の内壁にロウ付けされていることも好適である。ロウ付けによる柱状ブロックとベースとの一体化で、柱状ブロックの熱膨張による発光点の移動が抑制される。 In the above semiconductor light emitting device, it is also preferable that the columnar block is brazed to the inner wall of the first through hole. By integrating the columnar block and the base by brazing, movement of the light emitting point due to thermal expansion of the columnar block is suppressed.

本発明の半導体発光装置によれば、放熱性の確保と気密封止とを満足することができる。 The semiconductor light-emitting device of the present invention can ensure heat dissipation and provide airtight sealing.

本発明の第1実施形態に相当する半導体レーザ装置を示す図である。1 is a diagram showing a semiconductor laser device corresponding to a first embodiment of the present invention; ヒートシンクによる放熱の様子を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing heat dissipation by a heat sink. ステムベースの広がる範囲とフランジ部の広がる範囲を示す図であるFIG. 1 is a diagram showing the range of expansion of the stem base and the range of expansion of the flange portion. 第2実施形態の半導体レーザ装置を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a semiconductor laser device according to a second embodiment.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1実施形態に相当する半導体レーザ装置を示す図であり、図1には、上面図(A)と、正面図(B)と、断面図(C)が示されている。正面図(B)では、キャンパッケージの内部が、外部から透視された状態で図示されている。 Figure 1 shows a semiconductor laser device corresponding to the first embodiment of the present invention, and shows a top view (A), a front view (B), and a cross-sectional view (C). In the front view (B), the inside of the can package is shown as seen through from the outside.

第1実施形態の半導体レーザ装置100は、ステムベース101と、ヒートシンク102と、レーザチップ103と、ステムキャップ104と、給電用リードピン105と、ワイヤ106を備えている。 The semiconductor laser device 100 of the first embodiment includes a stem base 101, a heat sink 102, a laser chip 103, a stem cap 104, a power supply lead pin 105, and a wire 106.

ヒートシンク102は、ブロック部102aがステムベース101の下面101b側から上面101a側へと第1貫通孔101cを貫通し、キャンパッケージの内部に突き出している。ブロック部102aは、断面が半円形状の柱状であり、半円形状の第1貫通孔101cに嵌まっている。ヒートシンク102のフランジ部102bは、ステムベース101の下面101bと接触し、ステムベース101に沿って広がっている。 The heat sink 102 has a block portion 102a that penetrates the first through-hole 101c from the bottom surface 101b side to the top surface 101a side of the stem base 101 and protrudes into the inside of the can package. The block portion 102a is columnar with a semicircular cross section and fits into the semicircular first through-hole 101c. The flange portion 102b of the heat sink 102 contacts the bottom surface 101b of the stem base 101 and extends along the stem base 101.

ステムキャップ104はステムベース101の上面101aに溶接で固定されてヒートシンク102のブロック部102aおよびステムベース101の上面101aを覆っている。ステムキャップ104によって覆われた空間は、キャンパッケージの内部空間となっていて、この内部空間は気密封止されている。 The stem cap 104 is fixed to the upper surface 101a of the stem base 101 by welding, and covers the block portion 102a of the heat sink 102 and the upper surface 101a of the stem base 101. The space covered by the stem cap 104 is the internal space of the can package, and this internal space is hermetically sealed.

ステムベース101とヒートシンク102とステムキャップ104はいずれも金属製で、これらによってキャンパッケージが形成されている。ステムベース101およびステムキャップ104は例えばFe系の金属材料からなり、ヒートシンク102は、例えば銅、金、銅タングステン合金などといった、ステムベース101よりも熱伝導性が高い金属材料からなる。なお、ヒートシンク102は、例えば窒化アルミニウム、炭化珪素などといった、ステムベース101よりも熱伝導性が高いセラミックスからなってもよい。 The stem base 101, heat sink 102, and stem cap 104 are all made of metal, and together they form a can package. The stem base 101 and stem cap 104 are made of, for example, an Fe-based metal material, and the heat sink 102 is made of a metal material that has higher thermal conductivity than the stem base 101, such as copper, gold, or a copper-tungsten alloy. The heat sink 102 may also be made of a ceramic that has higher thermal conductivity than the stem base 101, such as aluminum nitride or silicon carbide.

ステムベース101は本発明にいうベースの一例に相当し、ヒートシンク102のブロック部102aは、本発明にいう柱状ブロックの一例に相当し、ヒートシンク102のフランジ部102bは、本発明にいう放熱板の一例に相当し、ステムキャップ104は、本発明にいうキャップの一例に相当する。 The stem base 101 corresponds to an example of a base as defined in the present invention, the block portion 102a of the heat sink 102 corresponds to an example of a columnar block as defined in the present invention, the flange portion 102b of the heat sink 102 corresponds to an example of a heat sink as defined in the present invention, and the stem cap 104 corresponds to an example of a cap as defined in the present invention.

ヒートシンク102のブロック部102aには、ステムベース101の上面101aから立ち上がった側面(特に平面の箇所)にレーザチップ103が、例えばサブマウント103aを介して間接的に固定されている。なお、レーザチップ103はブロック部102aに直接接合されてもよいが、本実施形態ではサブマウント103aが用いられるものとして説明する。レーザチップ103は、本発明にいう発光素子の一例に相当する。本発明にいう発光素子はLEDであってもよいが、本実施形態ではレーザチップ103が用いられるものとして説明する。 A laser chip 103 is indirectly fixed to the block portion 102a of the heat sink 102 via, for example, a submount 103a on a side surface (particularly a flat portion) rising from the upper surface 101a of the stem base 101. The laser chip 103 may be directly bonded to the block portion 102a, but in this embodiment, the submount 103a is used. The laser chip 103 corresponds to an example of a light-emitting element as referred to in the present invention. The light-emitting element as referred to in the present invention may be an LED, but in this embodiment, the laser chip 103 is used.

レーザチップ103の発光点は、円形の外縁形状を有するステムベース101の中央に位置し、発光時にレーザチップ103が発する熱はブロック部102aに伝達される。レーザチップ103は、複数スポットのレーザビームを発するマルチエミッタ型のものであってもよいが、本実施形態では単スポットのレーザビームを発するシングルエミッタ型であるものとして説明する。円形のステムベース101の直径は、本実施形態ではφ9mmであるものとして説明するが、φ16mm、φ5.6mm、φ3.8mmなどでもよく、φ9mmに限るものではない。 The light emitting point of the laser chip 103 is located at the center of the stem base 101, which has a circular outer edge shape, and heat generated by the laser chip 103 during light emission is transferred to the block portion 102a. The laser chip 103 may be a multi-emitter type that emits multiple spots of laser beams, but in this embodiment it is described as a single-emitter type that emits a single spot of laser beam. The diameter of the circular stem base 101 is described as φ9 mm in this embodiment, but it may be φ16 mm, φ5.6 mm, φ3.8 mm, etc., and is not limited to φ9 mm.

円筒状のステムキャップ104には円形の窓穴104aが設けられ、その窓穴104aにはガラス104bが取り付けられている。レーザチップ103から発せられたレーザ光は、ステムキャップ104の窓穴104aを通ってステム外に出る。なお、ガラスは平面ガラスに限らず球面や非球面のレンズであってもよい。ステムキャップ104は、周縁部104cがステムベース101の上面101aに溶接されることにより内部空間の気密封止を保持している。 The cylindrical stem cap 104 has a circular window 104a, into which glass 104b is attached. The laser light emitted from the laser chip 103 passes through the window 104a in the stem cap 104 and exits the stem. The glass is not limited to flat glass, but may be a spherical or aspherical lens. The stem cap 104 has a peripheral portion 104c welded to the upper surface 101a of the stem base 101, thereby hermetically sealing the internal space.

ヒートシンク102のフランジ部102bは、ステムベース101の下面101bに接触して広がり、ステムキャップ104の周縁部104cの裏面(即ちステムベース101を間に挟んで周縁部104cの反対側)まで届いている。周縁部104cの溶接時には、フランジ部102bとステムベース101とが接触していることで溶接が容易となり、気密封止が確実に実現される。 The flange portion 102b of the heat sink 102 contacts the lower surface 101b of the stem base 101 and spreads out, reaching the back surface of the peripheral portion 104c of the stem cap 104 (i.e., the opposite side of the peripheral portion 104c with the stem base 101 in between). When welding the peripheral portion 104c, the contact between the flange portion 102b and the stem base 101 makes welding easier and ensures an airtight seal.

ステムキャップ104が被せられることにより、レーザチップ103は外部からの接触による破損や塵埃等の異物付着から保護されている。また、キャンパッケージの内部空間が気密封止されることで、大気中の水分や有機物の付着によるレーザ素子の劣化が防止されるため、信頼性の高い半導体レーザ装置が実現される。 By covering the laser chip 103 with the stem cap 104, the laser chip 103 is protected from damage due to contact with the outside and from adhesion of foreign matter such as dust. In addition, the internal space of the can package is hermetically sealed, preventing deterioration of the laser element due to moisture in the air or adhesion of organic matter, resulting in a highly reliable semiconductor laser device.

給電用リードピン105は、ステムベース101の第2貫通孔101dを貫通して一端がステムキャップ104で覆われた内側に突き出しており、その一端からレーザチップ103にワイヤ106が接続されている。本実施形態のレーザチップ103は、例えば光出力が1W以上の高出力のレーザチップであり、1つの給電用リードピン105から複数のワイヤ106を介して、例えば1A以上の電流と2V以上の電圧で2W以上の電力が供給される。 The power supply lead pin 105 passes through the second through hole 101d of the stem base 101, and one end of the lead pin 105 protrudes to the inside covered by the stem cap 104, and a wire 106 is connected from the end of the lead pin 105 to the laser chip 103. The laser chip 103 of this embodiment is a high-output laser chip with an optical output of, for example, 1 W or more, and is supplied with a current of, for example, 1 A or more and a voltage of, for example, 2 W or more of power via the multiple wires 106 from one power supply lead pin 105.

ワイヤは直径がφ20μmのとき、1本につき1A程度の耐性があるが、W級の高出力レーザの場合、通常1A以上の大電流が必要となるため、複数本のワイヤが必要となる。これらのワイヤ106は給電用リードピン105に接合されている。 When the wire has a diameter of φ20 μm, each wire can withstand about 1 A, but for high-output lasers of the W class, a large current of 1 A or more is usually required, so multiple wires are required. These wires 106 are joined to the power supply lead pins 105.

本実施形態では給電用リードピン105として極性が異なる2本が備えられ、2本のうち1本はレーザチップ103の一方の面にワイヤ106で接続され、もう1本はサブマウント103aとワイヤ106を介してレーザチップ103のもう一方の面に接続されている。これらの給電用リードピン105は、気密封止を保つために、第2貫通孔101dの内壁に対しガラス107の溶融固着によって固定されている。ガラス107は絶縁性材料の1種であるので、ガラス107によって給電用リードピン105は、ステムベース101に対して固定されると共に絶縁も図られている。 In this embodiment, two power supply lead pins 105 with different polarities are provided, one of which is connected to one side of the laser chip 103 by a wire 106, and the other is connected to the other side of the laser chip 103 via the submount 103a and the wire 106. These power supply lead pins 105 are fixed to the inner wall of the second through hole 101d by melting and bonding glass 107 to maintain an airtight seal. Since glass 107 is a type of insulating material, the power supply lead pins 105 are fixed to the stem base 101 and insulated by the glass 107.

ヒートシンク102のフランジ部102bには、給電用リードピン105が通る貫通孔102cが形成されている。ヒートシンク102は、貫通孔102cによって給電用リードピン105と離間しており、ヒートシンク102と給電用リードピン105との絶縁が図られている。
レーザチップ103が発光に伴って発する熱はヒートシンク102によって放熱される。
図2は、ヒートシンク102による放熱の様子を示す図である。
A through hole 102c through which the power supply lead pin 105 passes is formed in the flange portion 102b of the heat sink 102. The heat sink 102 is separated from the power supply lead pin 105 by the through hole 102c, and the heat sink 102 and the power supply lead pin 105 are insulated from each other.
The heat generated by the laser chip 103 as it emits light is dissipated by the heat sink 102 .
FIG. 2 is a diagram showing how heat is dissipated by the heat sink 102. As shown in FIG.

レーザチップ103で発生した熱は、サブマウント103aを介してヒートシンク102のブロック部102aに伝わり、その後、ブロック部102aからフランジ部102bへと伝わる。フランジ部102bは、半導体レーザ装置100が取り付けられる外部装置の冷却部200と接触して熱を冷却部200へと放熱する。 Heat generated by the laser chip 103 is transferred to the block portion 102a of the heat sink 102 via the submount 103a, and then transferred from the block portion 102a to the flange portion 102b. The flange portion 102b comes into contact with the cooling portion 200 of the external device to which the semiconductor laser device 100 is attached, and dissipates the heat to the cooling portion 200.

ブロック部102aは、ステムベース101の第1貫通孔101cから真っ直ぐに伸びているので、サブマウント103aからフランジ部102bへと熱を速やかに伝達することができる。また、ステムベース101がブロック部102aの周囲を覆っているため、フランジ部102bに到達した熱がキャンパッケージ内部に戻る熱戻りが防がれている。 The block portion 102a extends straight from the first through hole 101c of the stem base 101, so heat can be transferred quickly from the submount 103a to the flange portion 102b. In addition, the stem base 101 covers the periphery of the block portion 102a, preventing the heat that reaches the flange portion 102b from returning to the inside of the can package.

ヒートシンク102のフランジ部102bは、ステムベース101の下面101bに対してロウ材110でロウ付けされているので、ステムベース101とフランジ部102bとが一体になり、キャンパッケージの堅牢性が図られている。 The flange portion 102b of the heat sink 102 is brazed to the underside 101b of the stem base 101 with brazing material 110, so that the stem base 101 and the flange portion 102b are integrated, ensuring the robustness of the can package.

ヒートシンク102のブロック部102aは、ステムベース101の第1貫通孔101cの内壁に対してロウ材110でロウ付けされているので、フランジ部102bへの排熱性が向上すると共に、ブロック部102aの熱膨張によるレーザチップ103の発光点の位置変化が抑制されている。 The block portion 102a of the heat sink 102 is soldered to the inner wall of the first through hole 101c of the stem base 101 with solder material 110, improving the heat dissipation to the flange portion 102b and suppressing the change in the position of the light emitting point of the laser chip 103 due to thermal expansion of the block portion 102a.

フランジ部102bによって高い放熱性が得られるためには、フランジ部102bが充分な広さを有することが求められる。ここで、ステムベース101の下面101bの総面積に対するフランジ部102bの面積率について検討する。
図3は、ステムベース101の広がる範囲とフランジ部102bの広がる範囲を示す図である。
In order to obtain high heat dissipation performance by the flange portion 102b, the flange portion 102b is required to have a sufficient area. Here, the area ratio of the flange portion 102b to the total area of the lower surface 101b of the stem base 101 will be considered.
FIG. 3 is a diagram showing the expanding range of the stem base 101 and the expanding range of the flange portion 102b.

図3には、キャップが除去された状態の半導体レーザ装置100の上面が示されており、ステムベース101の下面101bは上面101aと同じ範囲に広がっている。図3には、フランジ部102bの広がる範囲が点線で示されており、外周部分でステムベース101の縁が残るギリギリまでフランジ部102bが広がっている。このように、ステムベース101の下面101bの縁ギリギリまでフランジ部102bが広がる場合の面積率は、ステムベース101に対して80%以上の面積率となる。 Figure 3 shows the top surface of the semiconductor laser device 100 with the cap removed, with the bottom surface 101b of the stem base 101 extending over the same area as the top surface 101a. In Figure 3, the range over which the flange portion 102b extends is shown by a dotted line, with the flange portion 102b extending to the very limit of the edge of the stem base 101 at the outer periphery. In this way, when the flange portion 102b extends to the very limit of the edge of the bottom surface 101b of the stem base 101, the area ratio of the stem base 101 is 80% or more.

また、フランジ部102bがステムキャップ104の周縁部104c(図1参照)の範囲まで広がる場合には、周縁部104cの直径が7.25mmとすれば、面積率はステムベース101に対して66.25%となる。 In addition, if the flange portion 102b extends to the range of the peripheral portion 104c (see Figure 1) of the stem cap 104, and the diameter of the peripheral portion 104c is 7.25 mm, the area ratio to the stem base 101 is 66.25%.

これらの面積率を考慮すると、ステムベース101(の下面101b)に対するフランジ部102bの面積率は、65%以上が好ましく、更に好ましくは80%以上である。但し、フランジ部102bの面積率が100%以上であるとフランジ部102bがステムベース101からはみ出してしまい、ステムベース101の保持などの点で好ましくない。
次に、第2実施形態の半導体レーザ装置150について説明する。
図4は、第2実施形態の半導体レーザ装置150を示す図であり、図1と同様に、上面図(A)と、正面図(B)と、断面図(C)が示されている。
Considering these area ratios, the area ratio of the flange portion 102b to the stem base 101 (the lower surface 101b) is preferably 65% or more, and more preferably 80% or more. However, if the area ratio of the flange portion 102b is 100% or more, the flange portion 102b will protrude from the stem base 101, which is not preferable in terms of holding the stem base 101.
Next, a semiconductor laser device 150 according to a second embodiment will be described.
FIG. 4 shows a semiconductor laser device 150 according to the second embodiment, and like FIG. 1, FIG. 4A shows a top view, FIG.

第2実施形態の半導体レーザ装置150は、ヒートシンク102の構造が異なる点を除いて第1実施形態の半導体レーザ装置100(図1参照)と同様の装置であるので、以下では相違点に着目した説明を行い、重複説明は省略する。 The semiconductor laser device 150 of the second embodiment is similar to the semiconductor laser device 100 of the first embodiment (see FIG. 1) except for the difference in the structure of the heat sink 102, so the following description will focus on the differences and omit redundant description.

第2実施形態の半導体レーザ装置150では、ヒートシンク102が、別部材として形成されたブロック部102aとフランジ部102bが接合されて形成されている。ブロック部102aとフランジ部102bとの接合は、例えばロウ材による接合である。このようにブロック部102aとフランジ部102bが別部材として形成された場合でも、ブロック部102aは、ステムベース101の第1貫通孔101cを貫通してキャンパッケージの内部空間に突き出し、フランジ部102bはステムベース101の下面101bと接触して広がっている。 In the semiconductor laser device 150 of the second embodiment, the heat sink 102 is formed by joining a block portion 102a and a flange portion 102b formed as separate members. The block portion 102a and the flange portion 102b are joined, for example, by soldering. Even when the block portion 102a and the flange portion 102b are formed as separate members in this manner, the block portion 102a protrudes through the first through hole 101c of the stem base 101 into the internal space of the can package, and the flange portion 102b contacts and expands with the lower surface 101b of the stem base 101.

ブロック部102aとフランジ部102bが別部材として形成された場合には、ブロック部102aとフランジ部102bそれぞれの形状が単純な形状となって製造が容易である。 When the block portion 102a and the flange portion 102b are formed as separate members, the shapes of the block portion 102a and the flange portion 102b are simple, making them easy to manufacture.

100,150…半導体レーザ装置、101…ステムベース、101a…上面、
101b…下面、101c…第1貫通孔、101d…第2貫通孔、
102…ヒートシンク、102a…ブロック部、102b…フランジ部、
103…レーザチップ、103a…サブマウント、104…ステムキャップ、
104c…周縁部、105…給電用リードピン、106…ワイヤ、107…ガラス、
110…ロウ材
100, 150...semiconductor laser device, 101...stem base, 101a...upper surface,
101b...lower surface, 101c...first through hole, 101d...second through hole,
102... heat sink, 102a... block portion, 102b... flange portion,
103: laser chip; 103a: submount; 104: stem cap;
104c: peripheral portion; 105: power supply lead pin; 106: wire; 107: glass;
110...Waxing material

Claims (5)

板状に広がり、表裏面を貫通した第1貫通孔を有するベースと、
前記ベースの表裏面のうち第1面側を覆い、周縁部が当該第1面に溶接されて内部空間を形成し気密封止するキャップと、
前記ベースの熱伝導性よりも高い熱伝導性を有し、柱形状を有し、当該柱形状の延伸方向に前記第1貫通孔を貫通して前記内部空間へと突き出し、側面が前記第1貫通孔に嵌まった柱状ブロックと、
前記ベースの熱伝導性よりも高い熱伝導性を有し、前記第1面の裏側の第2面に接触して広がり、前記周縁部が固定された箇所の裏面側まで達し、前記柱状ブロックと一体あるいは前記柱状ブロックに接続された放熱板と、
前記柱状ブロックの側面に直接あるいは間接に固定された、半導体からなる発光素子と、
を備え、
前記ベースに対する前記放熱板の面積率が65%以上で、且つ、100%より小さく、
前記柱状ブロックは、当該柱状ブロックの熱膨張による前記発光素子の発光点の位置変化が抑制されるように、前記第1貫通孔の内壁にロウ付けされ、
前記放熱板は、前記ベースの前記第2面にロウ付けされていることを特徴とする半導体発光装置。
A base extending in a plate shape and having a first through hole penetrating from a front surface to a back surface;
a cap that covers a first surface side of the front and back surfaces of the base and has a periphery welded to the first surface to form an internal space and hermetically seal the internal space;
a columnar block having a thermal conductivity higher than the thermal conductivity of the base, having a columnar shape, penetrating the first through hole in an extension direction of the columnar shape and protruding into the internal space, and having a side surface fitted into the first through hole;
a heat sink having a thermal conductivity higher than that of the base, contacting and spreading to a second surface on the back side of the first surface, reaching a back side of a portion where the peripheral portion is fixed, and being integral with the columnar block or connected to the columnar block;
a light emitting element made of a semiconductor, which is fixed directly or indirectly to a side surface of the pillar block;
Equipped with
The area ratio of the heat sink to the base is 65% or more and less than 100%;
the pillar-shaped block is brazed to an inner wall of the first through hole so as to suppress a change in position of a light-emitting point of the light-emitting element due to thermal expansion of the pillar-shaped block;
The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the heat sink is brazed to the second surface of the base .
前記発光素子はレーザ素子であることを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装置。 The semiconductor light-emitting device according to claim 1, characterized in that the light-emitting element is a laser element. 前記ベースは前記第1貫通孔とは別の第2貫通孔を有し、
前記第2貫通孔を貫通して前記発光素子に給電するリードピンを備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体発光装置。
the base has a second through hole separate from the first through hole,
3. The semiconductor light emitting device according to claim 1, further comprising a lead pin passing through the second through hole to supply power to the light emitting element.
前記リードピンは前記ベースに絶縁性材料の溶融固着によって固定され気密封止されていることを特徴とする請求項3に記載の半導体発光装置。 The semiconductor light-emitting device according to claim 3, characterized in that the lead pin is fixed to the base by melting and bonding an insulating material to form an airtight seal. 前記放熱板は前記リードピンに非接触であることを特徴とする請求項3または4に記載の半導体発光装置。 The semiconductor light-emitting device according to claim 3 or 4, characterized in that the heat sink is not in contact with the lead pins.
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