JPH0727177U - ヒートシンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ素子より放出される熱を効率よく放散
できるヒートシンクを提供する。 【構成】 アイレット７の第１面７ａから第２面７ｂへ
貫通する貫通孔９を開設し、レーザ素子装着面３ｂにレ
ーザ素子２の固着されたレーザ素子支持部材３を上記貫
通孔９へ気密状に挿着した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、レーザダイオード等の半導体レーザ素子を支持すると共に、半導体 レーザ素子より発される熱を放散するヒートシンクに関する。

【０００２】

【従来の技術】

ＣＤやＬＤ等のレーザピックアップ技術に用いられる半導体レーザ素子は、数 μｍ幅のストライプ電極を介して通電するために、発光ダイオード等の発光素子 に比して発熱量が著しく高くなってしまう。そして、素子の昇温化が激しい場合 には、半導体レーザ素子の劣化を招いてしまうため、半導体レーザ素子の支持機 能と放熱効果とを期せるヒートシンクに半導体レーザ素子を装着して用いるのが 一般的である。

【０００３】 図６に示すのは、上記した従来のヒートシンク２１を示すもので、半導体レー ザ素子２２を支持する銅製の半導体レーザ素子支持部材２３と、ガラス封着加工 により気密化された一対の気密端子としての第１リード端子２４ａ，第２リード 端子２４ｂを、鉄等よりなる平板状のアイレット２５に設けたものとなっている 。なお、第１，第２リード端子２４ａ，２４ｂはワイヤボンディング等で半導体 レーザ素子と導通されていると共に、アイレット２５にはグランド端子２６が導 電性のろう材（銀ろう等）でろう付けされており、レーザ光源装置の一部が構成 される。

【０００４】 上記のように構成されたヒートシンク２１の半導体レーザ素子支持部材２３配 設側に光透過窓を備える蓋部材（図示省略）を固着して、蓋部材の内部と外部と で気密性が保持されるようにする。なお、上記第１，第２リード端子２４ａ，２ ４ｂを挿通するためにアイレット２５に穿設した第１端子通孔２５ａおよび第２ 端子通孔２５ｂとの気密を確保するためのガラス封着加工においては、９８０度 程度の加熱処理を行うことで、各リード端子２４ａ，２４ｂと絶縁ガラスとの間 およびアイレット２５の各端子通孔２５ａ，２５ｂと絶縁ガラスとの間における 封着性を高めることができ、極めて高い気密性を得られるものとなる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、ヒートシンクの放熱機能は主にアイレットのサイズ（直径や厚 み）や形状（表面積の大小）等に左右されるため、従来のヒートシンクで同じレ ーザ素子支持部材を用いた場合、アイレットのサイズ等によって対応可能な半導 体レーザ素子の出力がある程度限定されていた。特に近来は、小型化の要請から 、アイレットの径が同じであっても高出力の半導体レーザ素子に対応することが 要求されているが、上記した従来のヒートシンクでは良好な放熱性能を期し難く 、高出力の半導体レーザ素子に対応させることができない。すなわち、半導体レ ーザ素子が装着される半導体レーザ素子支持部材は銅製であることから熱伝導性 に優れている（２０℃において３００〜３５０程度）ものの、該半導体レーザ素 子支持部材がろう付けされるアイレットは鉄製であることから熱伝導率が低く（ ２０℃において４０〜５０程度）、半導体レーザ素子支持部材からアイレットへ の熱移動およびアイレットから外気への熱移動が不良となって、ヒートシンク自 体の放熱特性は必ずしも高くないのである。なお、レーザ素子支持部材の形状を 改良することにより（例えば扇状台形等にして）、同サイズのアイレットを使用 しながらも高出力の半導体レーザ素子に対応させる場合もあるが、レーザ素子支 持部材の形状変更のみで放熱性能の大幅な向上を図ることは困難である。

【０００６】 このようなことから、熱伝導性の良好な銅を用いてアイレットを形成したり、 アイレットと半導体レーザ素子支持部材を一体成型すること等も考えられるが、 銅に対してはガラス封着加工を施すことができないので、気密端子の形成方法が 問題となる。

【０００７】 そこで、本考案は、従来通りのガラス封着加工による気密端子を備えながらも 、アイレットのサイズ等を変更することなく放熱性能を高め得るヒートシンクの 提供を目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記課題を解決するためになされたもので、半導体レーザ素子を支持 する半導体レーザ素子支持部材（３）と、ガラス封着加工により気密化された気 密端子（例えば、第１リードピン４の端子部４ａ、第２リードピン５の端子部５ ａ）とを、平板状のアイレット（７）に設けてなるヒートシンク（１）において 、アイレットの一方の平坦面（例えば第１面７ａ）から他方の平坦面（例えば第 ２面７ｂ）へ貫通する貫通孔（９）をアイレットに設け、銅製の半導体レーザ素 子支持部材を上記アイレットの貫通孔へ気密状に挿着するものとした。

【０００９】

【作用】

熱伝導性の良好な銅製の半導体レーザ素子支持部材をアイレットの貫通孔に挿 着することで、半導体レーザ素子から発された熱の一部は、アイレットの一方の 平坦面から他方の平坦面側へ、半導体レーザ素子支持部材を介して移動し、半導 体レーザ素子支持部材から放散される。また、半導体レーザ素子から発された熱 の一部は半導体レーザ素子支持部材からアイレットへ移動し、アイレットの表面 から放散される。

【００１０】

【実施例】

次に、本考案に係るヒートシンクの一実施例を添付図面に基づいて詳細に説明 する。

【００１１】 図１に示すのは、本考案に係るヒートシンク１の斜視図であり、半導体レーザ 素子２を支持する銅製の半導体レーザ素子支持部材３と、例えばコバール線より なる第１リードピン４，第２リードピン５およびグランドピン６を、鉄よりなる 平板状のアイレット７に設けたものとしてある。なお、第１，第２リードピン４ ，５には、夫々一方の端部（図１においては上端部）をプレス成型加工した端子 部４ａ，５ａを形成してあり、これら端子部４ａ，５ａと半導体レーザ素子２と をワイヤボンディングにより接続するものとしてある。また、平板状のアイレッ トには、一方の平坦面たる第１面７ａ（図１においては上面）から他方の平坦面 たる第２面７ｂに貫通する第１リードピン挿通孔８ａ，第２リードピン挿通孔８ ｂと、半導体レーザ素子支持部材３を挿着するための貫通孔９を、各々穿設して ある。

【００１２】 上記第１，第２リードピン挿通孔８ａ，８ｂは、各リードピン４，５とアイレ ットとのアイソレーションが確保できる程度の口径に設定してあり、第１，第２ リードピン４，５を第１，第２リードピン挿通孔８ａ，８ｂへ挿通した状態に絶 縁ガラス１０，１０を介して保持する。なお、アイレット７の第１面７ａと第２ 面７ｂとを貫通する第１，第２リードピン挿通孔８ａ，８ｂは、第１，第２リー ドピン４，５を挿通させた状態で極めて高い気密性を得るために、第１，第２リ ードピン挿通孔の内周面と第１，第２リードピン４，５の外周面に対する封着性 の良好なガラス封着加工を施すものとしてある。

【００１３】 一方、第１面７ａから第２面７ｂへ貫通する貫通孔９は、半導体レーザ素子支 持部材３を嵌合させ得る所要形状の孔としてあり、半導体レーザ素子支持部材３ を貫通孔９へ圧入すると共に、半導体レーザ素子支持部材３と貫通孔９とを気密 状にする。

【００１４】 本実施例においては、上記半導体レーザ素子支持部材３を断面円形状の銅線に よって形成するものとしてあり、例えばニッケルメッキで表面処理したアイレッ ト７に上記銅線の径と略々等しい貫通孔９を穿設し、ニッケルメッキの表面処理 を少なくとも挿着部３ａの周面に施した銅線（例えば、ニッケルメッキで予め表 面処理してある銅線を用いても良い。）を上記貫通孔９へ圧入した後、銅線を所 定の長さにカットし、アイレット７の第１面７ａより延出している銅線をプレス 成型することで例えば相対向する二つの平坦面を形成し、これら平坦面の一方を 半導体レーザ素子装着面３ｂとするのである。なお、半導体レーザ素子支持部材 ３の形状は本実施例に限定されるものではなく、半導体レーザ素子装着面３ｂを 備えるものであれば良い。例えば、断面が多角形状の長尺材をアイレット７の貫 通孔９へ圧入するものとすれば、半導体レーザ素子装着面３ｂを別行程として形 成する必要がない。但し、本実施例の如く丸銅線を用いれば、銅線の線径と貫通 孔の口径との寸法精度を高くできるので、銅線等の圧入後に著しく大きな間隙が 生ずることを効果的に防止できる。

【００１５】 また、本実施例においては、半導体レーザ素子支持部材３と貫通孔９とを気密 状にするために、銅線の挿着部３ａに施すニッケルメッキにリン等を混入させる ことで、メッキ部分の溶融点をガラス封着加工に必要な加熱処理温度程度まで低 下させるようにしてある。斯くすれば、第１，第２リードピン４，５と第１，第 ２リードピン挿通孔８ａ，８ｂとの間にガラス封着加工を施すための加熱処理温 度で、ニッケルメッキと銅がろう状となり、半導体レーザ素子支持部材３と貫通 孔９との間を良好に封着するので、高い気密性を得ることができる。なお、半導 体レーザ素子支持部材３と貫通孔９とを気密状にするのは本実施例の方法に限定 されるものではなく、例えば貫通孔９と半導体レーザ素子支持部材３との間に銀 ろう等を流し込んで封着するようにしても良い。

【００１６】 以上説明したように、本考案に係るヒートシンク１によれば、熱伝導性の良好 な銅製の半導体レーザ素子支持部材３をアイレット７の貫通孔９に挿着するもの としたので、半導体レーザ素子装着面３ｂに装着された半導体レーザ素子２から 発された熱は、半導体レーザ素子支持部材３を介してアイレット７の第１面７ａ から第２面７ｂへ移動し、半導体レーザ素子支持部材３の下部端面たる放熱面３ ｃから放散されたり、半導体レーザ素子支持部材３の挿着部３ａからアイレット ７へ移動し、アイレット７の外表面から放散されることとなる。従って、鉄製の アイレットに銀ろう付けで固着された銅製の半導体レーザ素子支持部材からアイ レットを介して放熱する従来のヒートシンクよりも放熱特性を著しく向上させる ことが可能となり、アイレットのサイズ（直径等）を変えることなく放熱量の多 い高出力半導体レーザ素子にも十分対応できるヒートシンクとなる。特に、図面 に示す実施例の如く、半導体レーザ素子支持部材３の挿着部３ａとアイレット７ との接触面積を、従来のヒートシンクにおける半導体レーザ素子支持部材とアイ レットとの接触面積よりも十分に大ならしめた場合には、半導体レーザ素子支持 部材３からアイレット７へ移動して放散される熱量のみを単純に比較しただけで も、本考案に係るヒートシンク１の放熱性が従来のヒートシンクよりも十分に向 上していることが理解できる。

【００１７】 しかも、アイレット７は従来通りの鉄製でよいことから、ガラス封着加工によ って、第１，第２リードピン４，５と第１，第２リードピン挿通孔とを気密化で きるので、ヒートシンクの製造を従来よりも困難にすることがない点でも、実用 的価値は大である。なお、本実施例の如くリン等を混入させて溶融点を低下させ たニッケルメッキを半導体レーザ素子支持部材３の挿着部３ａに施すものとすれ ば、ガラス封着加工の工程のみで半導体レーザ素子支持部材３と貫通孔９との気 密化も期せるので、一層利便性の高いものとなる。

【００１８】 なお、本実施例におけるグランドピン６は、一端部に円盤状の固着部６ａを形 成してあり、該固着部６ａを半導体レーザ素子支持部材３の放熱面３ｃにろう付 けするものとした。斯くすれば、電気抵抗の低い銅製の半導体レーザ素子支持部 材３へ直接グランドピン６が導通することにより、ジュール熱の発生を若干抑え ることが可能となり、僅かながら昇温化の抑制に寄与できる。また、アイレット ７の第１面７ａ側よりも第２面７ｂ側が大きくなるような形状に半導体レーザ素 子支持部材３を形成しておけば、放熱面３ｃの有効面積が広くなるので、半導体 レーザ素子支持部材３からの放熱性能を一層高めることができる。

【００１９】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案に係るヒートシンクによれば、熱伝導性の良好な 銅製の半導体レーザ素子支持部材をアイレットの貫通孔に挿着するものとしたの で、半導体レーザ素子から発された熱は、アイレットの一方の平坦面から他方の 平坦面側へ、半導体レーザ素子支持部材を介して移動し、半導体レーザ素子支持 部材から放散されたり、半導体レーザ素子支持部材からアイレットへ移動して、 アイレットの外表面から放散されることとなる。従って、鉄製のアイレットの平 坦面にろう付けされた銅製の半導体レーザ素子支持部材からアイレットを介して 放熱する従来のヒートシンクよりも放熱特性を著しく向上させることが可能とな り、アイレットのサイズ等を変えることなく放熱量の多い高出力半導体レーザ素 子にも十分対応できるヒートシンクとなる。

【００２０】 しかも、アイレットは従来通りの鉄製でよいことから、ガラス封着加工による 気密端子の形成が可能なので、ヒートシンクの製造を従来よりも困難にすること がない点でも、実用的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るヒートシンクの斜視図である。

【図２】ヒートシンクの正面図である。

【図３】ヒートシンクの平面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。

【図５】図３のＢ−Ｂ断面図である。

【図６】従来のヒートシンクの斜視図である。

【符号の説明】

１ ヒートシンク ２ 半導体レーザ素子 ３ 半導体レーザ素子支持部材 ４ 第１リードピン ４ａ 第１端子 ５ 第２リードピン ５ａ 第２端子 ７ アイレット ７ａ 第１面 ７ｂ 第２面 ９ 貫通孔

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザ素子を支持する半導体レー
   ザ素子支持部材と、ガラス封着加工により気密化された
   気密端子とを、平板状のアイレットに設けてなるヒート
   シンクにおいて、 アイレットの一方の平坦面から他方の平坦面へ貫通する
   貫通孔をアイレットに設け、銅製の半導体レーザ素子支
   持部材を上記アイレットの貫通孔へ気密状に挿着したこ
   とを特徴とするヒートシンク。