JPH01181490A - 半導体レーザー装置 - Google Patents

半導体レーザー装置

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JPH01181490A
JPH01181490A JP63002394A JP239488A JPH01181490A JP H01181490 A JPH01181490 A JP H01181490A JP 63002394 A JP63002394 A JP 63002394A JP 239488 A JP239488 A JP 239488A JP H01181490 A JPH01181490 A JP H01181490A
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laser
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Hiroshi Kondo
浩史 近藤
Tetsuo Yoshizawa
吉沢　徹夫
Yasuteru Ichida
市田　安照
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、半導体レーザー用マウント材の２面を接続す
る配線パターンをマウント材に設けることにより、微小
な半導体レーザーをユニット化し、実装自由度が大幅に
向上する半導体レーザー装置に関する。
（従来の技術） 従来の半導体レーザー装置では、第１６図に示すように
、半導体レーザー２を熱伝導率の高いヒートシンク１３
と呼ばれる放熱体の上にマウントしていた。また、より
高い放熱特性を得るために、レーザー発振部分であり、
かつ発熱部分である活性層６をより放熱体に近づけてマ
ウントする方法、一般にジャンクション・ダウン方式と
呼ばれる方法が現在では主に採用されている。ただし、
ジャンクション・ダウン方式では、半導体レーザー材料
であるｍ−ｖ族系化合物の線膨張係数と高熱伝導率をも
つ金属製ピートシンク材の線膨張係数の差から、実装工
程中の加熱処理または動差時のヒートサイクルにより、
ミスマツチによる歪が半導体レーザーの心臓部である活
性層６及びその付近に生じ、半導体レーザーの特性を変
化または破壊してしまう恐わがある。・そのため、第１
７図に示すように、半導体レーザー材料と比較的線膨張
係数が等しく、かつ熱伝導率の高いＳｉ、ダイヤモンド
等のサブマウント１４上に半導体レーザー２をマウント
した後に、金属製のヒートシンク１３にマウントするサ
ブマウント方式が採用されている。また、このサブマウ
ント方式に関しては、特開昭５９−１６７０３８号に開
示されているサブマウント上に部分的メタライズパター
ンを有したものや、特開昭５９−１５９５８３号に開示
されている主面上の一部分に電極取り出しのためのワイ
ヤーボンド用パッド部を設けたものや、実告昭５４−３
８６０号に開示されているサブマウント上にＡＰＣ（Ａ
ｕｔ。
Ｐｏｗｅｒ　（：ｏｎｔｒｏｌ）用の光検出素子を形成
したもの等数々の新しい手法が試みられている。半導体
レーザー装置の実装のためには、まず、上述のように、
サブマウントに半導体レーザーをダイポンディングした
後に、これを、第１８図に示すように金属製ヒートシン
ク１３を有したステム１６にマウントし、その後に、半
導体レーザー２の上面とステムリードビン１５とをＡｕ
線５により接続する。その後に不活性ガスもしくは還元
ガス雰囲気中で、レーザー出射窓ガラスを有するキャッ
プにて気密封止を行ない、実装が終了量る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記従来例では、半導体レーザーの発光
部である活性層は、ｍ−ｖ族系化合物半導体中の混晶比
を変化させて、ペテロ接合を形成したジャンクションで
あり、また、活性層上には、光、電流を閉じ込めるため
のクラッド層やキャップ層が形成されているという積層
構造と、レーザー発振をさせるための電流の注入は、一
般にこの活性層と呼ばれるジャンクションに対し、垂直
方向から行わなければならない。この理由により、半導
体レーザーを、封止用パッケージにマウントする際には
、レーザー出射方向以外に、レーザー出射平面に対し、
垂直方向の空間に配線する治工具が作動可能なスペース
（半導体レーザーのマウントされた上部空間）を必ず必
要とする。そのため、半導体レーザーパッケージを小型
化、または使用目的による自由な形状に変更する際に、
上記の配線の時のみに必要なむだな空間部分を必ず考慮
しなければならず、大きな障害となる。
本発明は、配線用のむだなスペースが不要な、コンパク
トな半導体レーザー装置を提供することを主目的とする
。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の半導体レーザー装置は、 半導体レーザーがマウント材に設けられている半導体レ
ーザー装置において、 前記マウント材に、半導体レーザーがマウントされる前
記マウント材の主面と前記マウント材の他の面とを接続
する電気的連続な単数または複数の配線パターンを有し
、かつ少なくとも１つの配線パターンは前記半導体レー
ザーがマウントされる領域を含むように設けられ、かつ
複数の配線パターンが存在する場合、互いに他の配線パ
ターンと電気的に絶縁されていることを特徴としている
。
（作用〕 半導体レーザーをマウントするための、任意の形状をし
た高熱伝導性、低線膨張係数を有するマウント材の一面
とこの一面以外の面に連続する配線パターンを１つ以上
設け、２つ以上の時は互いに他と絶縁された連続パター
ンとする。このマウント材に半導体レーザーをマウント
することにより、当該半導体レーザーは、レーザー光の
出射方向に関係なく配線方向が採れるようになる。この
ため、回路構成と実装構造に関し大変大きな自由度が得
られ、多機能化、小型化が可能となる。また、マウント
材のサイズを適当に選択すれば、従来、素子ダメージを
与えるため触れることのできなかフた半導体レーザーの
端面方向（レーザー出射方向）や、レーザーチップサイ
ド方向からも、マウント材の部分をピックアップするこ
とが可能になる。このため、マウントすることが不可能
だった微小空間内へも、素子ダメージなく、また、後の
配線の心配なく、自由な位置へ半導体レーザーをマウン
トすることができる。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
第１図（ａ）は本発明の半導体レーザー装置の一実施例
を示す模式斜視図である。
高熱伝導率、低線膨張係数を有するマウント材１に導電
性金属の配線パターン３，４が設けられている。一方の
配線パターン３上には半導体レーザー２がマウントされ
、この半導体レーザー２の上面の電極面と配線パターン
４とを接続するＡｕ線５が設けられている。配線パター
ン３．４は半導体レーザー２が載設されている主面とそ
の他の面（主面の隣接面）を接続するようにマウント材
１に設けられ、両氏線パターン３，４は電気的に絶縁さ
れているように形成されている。なお、第１図（ｂ）に
示すように、マウント材１の側面の配線パターン３．４
上にそれぞれボンディング用パッド３ａ、４ａや、第１
図（Ｃ）に示すように、配線パターン３．４上にそれぞ
れマウント材１と他の配線パターンと接続するためのは
んだ、Ａｕバンブ等の接合部材３　ｂ、４　ｂを形成し
ておけば、次工程にかかる負荷は大幅に軽減される。半
導体レーザー２は、上記のようにマウント材１に設けら
れた配線パターン３上の所定の位置にダイボンディング
して接続する。Ａｕ線５によるボンディングは、その後
になす。この時点で半導体レーザー２への直接の取り扱
いは終了する。（以下、上記半導体レーザー２とマウン
ト材１が一体化されたものをレーザーユニットと呼ぶ。
）　　Ａｕ線５は、本発明の目的であった小型化、実装
自由度を増加させるという観点において、高さ方向に占
める割合、また強度という点から、非常にむだが多い。
このＡｕ線５の役割は、単に電流を流すだけであるから
、第５図に示すように、Ａｕ線５の代りにリード材７に
よる配線を行なえば、さらに省スペース化が図れる。こ
のリード材７は導電性フィルムであってもよい。上記の
ようなレーザーユニットでは、完成された状態で配線パ
ターン３，４にプロービングし、特性チエツクを行い、
不良品を取り除けばよい。この際、レーザーユニットの
大きさは半導体レーザー２のサイズ約０．３ｍｍ角より
もはるかに大きく、半導体レーザー以外の部分が充分に
あるため、ハンドリング系の全自動化は容易に可能であ
る。本実施例では、マウント材１が６面体の場合につい
て説明したが、マウント材１の形状は、マウント材使用
方法により自由に選択が可能であることは明らかである
。また、本実施例では半導体レーザー２の後方側面に配
線パターンが設けられた例を示したが、マウント材１を
取付けるユニット側の要求があれば、第２図、第３図、
第４図に示すようにマウント材１の他の各側面であって
ももちろん良い。また、それぞれの配線パターンが絶縁
された状態でマウント材の全側面に設けられた半導体レ
ーザー装置とし、レーザーを取り扱に際して必要な側面
からのみ配線を行うことも可能である。
次に、第６図は本発明の第４の実施例の斜視図、第７図
〜第９図はその応用例を示す斜視図である。
第６図において、高熱伝導率、低線膨張係数を有するマ
ウント材１に導電性金属製の配線パターン３．４を設け
、さらに一方の配線パターン３上に半導体レーザー２を
マウントする。この時半導体レーザー２をマウントする
位置はその隣接部に、さらに１個の半導体レーザーがマ
ウントされるスペースを空けてマウントする。また、そ
の空きスペース上には隣接する両面に渡る配線パターン
４を描いておく。このようなレーザー二三ットを２個装
作し、第７図に示すよう、上下方向から半導体レーザー
２をはさみ込むように、一方のレーザーユニットにおけ
る半導体レーザー２の基板側の電極面と他方のレーザー
ユニットの配線パターンとはジャンクション側と異なる
ロー材もしくは導電性接着材にて固着する。第８図は完
成図である。従来のアレイレーザーでは、半導体レーザ
ーチップの特性チエツクを個別に行えなかったが、本実
施例では、不良品を含んでいたものが取り除けることに
なり、歩留りの大幅な向上、また、同一工程で大量にレ
ーザーユニットを製作でき、アレイ化は単に２つのレー
ザーユニットを組み合せるだけである。２つの半導体レ
ーザーとしてそれぞれ波長の異なるレーザーを発振可能
なものを用いれば、２波長発振が可能レーザーアレイが
極めて簡単に製作できるようになる。また、発光部から
チップ端までの距離をし、発光部から基板面までの距離
をｔとすると、ビーム間ピッチはｉとなり、ビーム間ピ
ッチを約１００−程度まで縮めることも可能である。さ
らには、このアレイレーザーユニットを多数個、並べる
ことにより、レーザーアレイが高歩留りに製作可能であ
り、また配線パターンがすべて同一面上に並んでいるた
め、レーザーユニットからの配線はＴＡＢリードによる
一括処理が行なえ、生産性が向上する。第９図はアレイ
レーザーユニットを３つ、支持体８に固着させ、これら
配線パターンをリード９により配線部材（不図示）と接
続したところを示すものである。なお、第６図〜第９図
において、配線パターン３．４は半導体レーザー２のレ
ーザー・ビームの方向と同方向に設けられているが、第
２図（ａ）〜第２図（Ｃ）に示したようにどの方向に設
けても良い。
次に、本発明の第５の実施例を第１０図（ａ）〜第１０
図（Ｃ）を参照して説明し、その応用例を第１１図〜第
１５図を参照して説明する。第１０図（ａ）では、マウ
ント材１上に配線パターン３が設けられ、その上に半導
体レーザー２がマウントされ、さらに、半導体レーザー
２が存在しないマウント材１の上面には、絶縁体１０が
設けられている。なお、絶縁体ｌＯは第１０図（ａ）に
示すようにマウント材１の主面と同サイズである必要は
なく、第１Ｏ図（ｂ）に示すように周辺部分がマウント
材１よりひとまわり小さくてもよい。また、第１０図（
Ｃ）に示すように、半導体レーザーメー面出射光をモニ
ターし制御するＡ　Ｐ　Ｃ（Ａｕｔｏ　Ｐｏｗｅｒ　（
：ｏｎｔｒｏｌ）駆動を行うためのレーザー光路部分の
絶縁体を取り除いたものでもよい。なお、第１０図（ａ
）〜第１Ｏ図（Ｃ）の構造体の形成のために、まず、第
１１図に示すように、マウント材１上に配線パターン３
を主面と他の面との間に連続に設ける。次に、半導体レ
ーザー２がマウントされる場所を避け、（チップ厚さ十
接合ロー材厚）に等しい厚さの絶縁体１０を形成する。
この絶縁体１０はポリイミドのような樹脂でも、セラミ
ックでも良い。このようにマウント材１と絶縁体１０が
形成されたところに半導体レーザー２をマウントする。
このとき絶縁体１０に形成された半導体レーザー用の切
りかきがガイドとなり、半導体レーザー２は極めて正確
な位置にマウントされる。次に、この上に第１２図に示
すように、２面以上に連続な配線パターンを持つマウン
ト材を貼りつける。このように形成された半導体レーザ
ーユニットは、形状が等友釣となり、ハンドリングはさ
らに容易となり、ユニットとしての機能は高くなる。ま
た、従来、半導体レーザーの冷却は、マウントされてい
る面からしか行われなかったが、上述の応用例では、第
１３図、第１４図に示すように、両方向に放熱フィン１
１またはベルチェ素子１２を取り付けること、及びその
際の配線も容易に行なうことが可能であり、ハイパワー
化、マルチ化、発熱量増大化の傾向にある半導体レーザ
ーにおいて、大変有効な手法となる。また、第１５図に
示すように、本実施例と上述の第７図の例を併用すれば
、絶縁体ｌＯは補強部材としての役割も兼ねアレイレー
ザーユニットとしての強度は飛躍的に高くなる。
（発明の効果〕 以上説明したように、本発明では半導体レーザー用マウ
ント材のマウントされる面とそれ以外の面に連続した配
線パターンを形成することによリ、配線をとるためのス
ペースが不用となり、また、ハンドリングが改善され、
素子ダメージによる不良も減少する。そのため、実装の
構造設計の自由度は大幅に向上し、半導体レーザーが任
意の場所にマウントされた半導体レーザー装置の提供が
可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）は本発明の半導体レーザー装置の一実施例
を示す模式斜視図、第１図（ｂ）　、　（Ｃ）はそれぞ
れ本発明の第２、第３の実施例の模式斜視図、第２図〜
第５図は第１図（ａ）の実施例の応用例を示す模式斜視
図、第６図は本発明の第４の実施例を示す模式斜視図、
第７図〜第９図は第６図の応用例を示す模式斜視図、第
１０図（ａ）〜第１Ｏ図（Ｃ）は本発明の第５の実施例
を示す模式斜視図、第１１〜第１４図は第１θ図の応用
例を示す模式斜視図、第１５図は第７図の応用例の模式
斜視図、第１６図、第１７図は従来例の模式正面図、第
１８図（ａ）　、　（ｂ）はそわぞれ、従来の半導体レ
ーザーユニットの正面図、側面図である。 １・・・マウント材、　　　２・・・半導体レーザー、
３．４・・・配線パターン、 ３ａ、４ａ・・・ボンディング用パッド。 ３ｂ、４ｂ−・・接合部材、５−Ａｕ線、６・・・活性
層、　　　　　７・・・リード材、８・・・支持体、　
　　　　９・・・リード、１０−・・絶縁体、　　　　
１１・−放熱フィン、１２・・・ベルチェ素子、　１３
・・・ヒートシンク、１４−・・サブマウント、 １５−・・ステムリードピン、 １６・・・ステム。 特許出願人　　キャノン株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）半導体レーザーがマウント材に設けられている半導
    体レーザー装置において、 前記マウント材に、半導体レーザーがマウントされる前
    記マウント材の主面と前記マウント材の他の面とを接続
    する電気的連続な単数または複数の配線パターンが設け
    られ、かつ少なくとも１つの配線パターンは前記半導体
    レーザーがマウントされる領域を含むように設けられ、
    かつ複数の配線パターンが存在する場合、互いに他の配
    線パターンと電気的に絶縁されていることを特徴とする
    半導体レーザー装置。 ２）前記マウント材の他の面の配線パターン上に、他の
    配線体と固着させるための接合部材が設けられている請
    求項１記載の半導体レーザー装置。 ３）前記マウント材の他の面の配線パターン上に、ボン
    ディング用のパッドが設けられている請求項１記載の半
    導体レーザー装置。 ４）前記マウント材の主面に設けられた前記配線パター
    ン上で、前記半導体レーザーがマウントされる位置以外
    の部分に前記半導体レーザーの厚さと前記半導体レーザ
    ーを前記配線パターンに接合する層の厚みとを加算した
    のと同じ厚さの電気的絶縁体が設けられている請求項１
    記載の半導体レーザー装置。
JP63002394A 1988-01-11 1988-01-11 半導体レーザー装置 Pending JPH01181490A (ja)

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