JPH08228045A - 半導体レーザのマウント構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体レーザのマウント構造において簡単な
構造で高効率な放熱効果を得る。 【構成】 半導体レーザチップ１０を受容可能なように
凹部１ａを異方性エッチングにて形成された第１のサブ
マウント６と、凹部１ａ内に受容された状態の半導体レ
ーザチップ１０を挟持するように、第１のサブマウント
に平板状の第２のサブマウント３をはんだ５を融着して
固着する。 【効果】 動作熱を発半導体レーザチップの両面から放
散させることができると共に、半導体レーザチップの両
側にヒートシンクを設ける必要がなく、厚さを極力抑え
ることができ、半導体レーザ素子のコンパクト化を向上
し得ると共に、半導体レーザチップの位置決めを容易に
行い得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザのマウン
ト構造に関し、特に、半導体レーザの動作中の熱を発散
させるための半導体レーザのマウント構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ブロック状の半導体レーザチップの互い
に相反する両面に電圧を印加して、その側面からレーザ
光を取り出すようにした半導体レーザにおいては、半導
体レーザチップの動作中の熱を発散させるためにヒート
シンクを用いている。

【０００３】従来、例えば特開昭６０−８１８８４号公
報に開示されているものでは、半導体レーザチップの１
面をサブマウントを介してヒートシンク（放熱体）に接
合し、相反する他の１面にはボンディング線を接続し
て、両面に電圧を印加していた。この構造によれば、サ
ブマウントに接している面からの放熱効果は高いが、相
反する面の放熱効果が低いという問題がある。

【０００４】また特開平１−１８１４９０号公報には、
半導体レーザチップの互いに相反する両面にそれぞれサ
ブマウントを接合している。この構造によれば、半導体
レーザチップの両面から放熱させることができるが、各
サブマウントにそれぞれヒートシンクを積層しており、
半導体レーザチップの両側にそれぞれ厚くなり、装置が
大型化するという問題があるばかりでなく、各サブマウ
ント毎にリードを接続しており、構造が複雑化するとい
う問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来技術の
問題点に鑑み、本発明の主な目的は、簡単な構造で高効
率な放熱効果を得られる半導体レーザのマウント構造を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、半導体レーザチップを受容し得る凹部を形
成されかつ当該凹部側とは相反する面をヒートシンクに
固着される第１のサブマウントと、平板状の第２のサブ
マウントとを有し、前記半導体レーザチップを前記第１
のサブマウントの前記凹部の底面と前記第２のサブマウ
ントとの間に挟持するように前記第１のサブマウント上
に前記第２のサブマウントを固着したことを特徴とする
半導体レーザのマウント構造を提供することにより達成
される。

【０００７】

【作用】このようにすれば、半導体レーザチップを第１
及び第２のサブマウントにより挟持する構造のため、動
作熱を発半導体レーザチップの両面から放散させること
ができると共に、半導体レーザチップを第１のサブマウ
ントの凹部により受容するようにして第２のサブマウン
トを第１のサブマウント上に固着したことから、第２の
サブマウントに伝わった熱を第１のサブマウントを介し
てヒートシンクに伝えて放散することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面につ
いて詳しく説明する。

【０００９】図１〜図４に、本発明が適用された半導体
レーザ用マウント構造の第１の実施例の作成プロセスを
示す。まず、図１（ａ）に示されるように、結晶構造
（１００）の平板状の絶縁体からなるＳｉ材１の図にお
ける上面に化学的エッチング用の複数のマスク２を間隔
をあけてパターニングにより形成する。図１（ａ）のＳ
ｉ材１に対して異方性エッチングを行うと、図１（ｂ）
に示されるように逆台形断面形状の凹部１ａ及び相伴っ
て凸部１ｂが形成される。そしてマスク２を除去するこ
とにより、第１のサブマウント６が図１（ｃ）に示され
るように形成される。

【００１０】そして図２（ａ）に示されるように、第１
のサブマウント６の凹部１ａ及び凸部１ｂの各端面（平
面部）にそれぞれ金属電極４ａ・４ｂ・４ｃを互いに電
気的に絶縁された状態に形成する。さらに図２（ｂ）に
示されるように、各金属電極４ａ・４ｂ・４ｃの長手方
向各一端部の上面にそれぞれ各ボンディング用パッド８
ａ・８ｂ・８ｃを形成すると共に、中間の金属電極４ｂ
の後記する半導体レーザチップを載置する部分としての
長手方向他端部の上面にはんだ９をパターンニングす
る。

【００１１】次に図３（ａ）に示されるように、上記構
造の第１のサブマウント６のはんだ９上に半導体レーザ
チップ１０を載置して、はんだ９を融着して半導体レー
ザチップ１０を第１のサブマウント６に固着する。これ
により、第１のサブマウント６の凹部１ａ内に半導体レ
ーザチップ１０が受容される。

【００１２】また図３（ｂ）に示されるように、平板状
の第２のサブマウント３の一方の平坦面にはんだ５を形
成する。そして図３（ｃ）に示されるように、はんだ５
側を半導体レーザチップ１０に臨ませるようにして、第
２のサブマウント３を、第１のサブマウント６の凸部１
ｂ上の金属電極４ａ・４ｃと半導体レーザチップ１０と
の上に載置し、はんだ５を融着して両サブマウント３・
６同士を互いに固着して一体化する。

【００１３】そして図４（ａ）に示されるように、ヒー
トシンク１１上に層状に形成されたはんだ１２の上に第
１のサブマウント６の底面（第２のサブマウント３を固
着された表面とは相反する面）を載置し、はんだ１２を
融着して第１のサブマウント６をヒートシンク１１上に
固着する。また、各ボンディング用パッド８ａ・８ｂ・
８ｃにリード線を接続する。なお、はんだ９の融点が一
番高く、次にはんだ５の融点が高く、はんだ１２の融点
が一番低くなるようにする。

【００１４】このようにして構成された半導体レーザ素
子の断面（図４（ａ）のIVｂ−IVｂ線に沿って見た断
面）を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）に示されるよう
に、絶縁体の第１のサブマウント６の化学的エッチング
により形成された凹部１ａと第２のサブマウント３との
間に半導体レーザチップ１０を挟持したことから、動作
中に発生する熱を半導体レーザチップ１０の２つの端面
から各サブマウント３・６を介して放散することができ
る。また、上記したようにはんだの融着回数も少ない。
また、第１のサブマウント６の主面（各ボンディング用
パッド８ａ・８ｂ・８ｃ）からコンタクトを取るため、
複雑な配線構造を回避でき、断線を好適に防止し得る。

【００１５】次に、図５〜図７に本発明に基づく第２の
実施例を示す。なお、前記実施例と同様の部分について
は同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。図５
（ａ）において結晶構造（１００）の平板状のＳｉ材１
の図における上面に化学的エッチング用の複数のマスク
２を間隔をあけてパターニングにより形成し、図５
（ａ）のＳｉ材１に対して異方性エッチングを行う。す
ると、図５（ｂ）に示されるように逆台形断面形状の凹
部１ａ及び相伴って凸部１ｂが形成される。

【００１６】このようにして形成された第１のサブマウ
ント１６に対して、この第２の実施例にあっては、マス
ク２を残したままにして、図６（ａ）に示されるように
凹部１ａの底面及びマスク２上に、各金属電極４ａ・４
ｂ・４ｃを互いに電気的に絶縁された状態に形成する。
また図６（ｂ）に示されるように、前記実施例と同様に
各ボンディング用パッド８ａ・８ｂ・８ｃ及びはんだ９
をパターンニングする。

【００１７】次に、図７（ａ）に示されるように、はん
だ９上に半導体レーザチップ１０を載置して、はんだ９
を融着して半導体レーザチップ１０を第１のサブマウン
ト１６に固着する。これにより、前記実施例と同様に第
１のサブマウント１６の凹部１ａ内に半導体レーザチッ
プ１０が受容される。さらに、図７（ｂ）に示されるよ
うに前記実施例と同様に形成された第２のサブマウント
３を、図７（ｃ）に示されるように、第１のサブマウン
ト１６の凸部１ｂ上の金属電極４ａ・４ｃと半導体レー
ザチップ１０との上に載置し、はんだ５を融着して両サ
ブマウント３・６同士を互いに固着して一体化する。

【００１８】そして、ヒートシンク１１上に層状に形成
されたはんだ１２を融着して、第１のサブマウント１６
の底面をヒートシンク１１上に固着する（図８
（ａ））。また、各ボンディング用パッド８ａ・８ｂ・
８ｃにリード線を接続する。この第２の実施例において
も、前記実施例と同様に図８（ｂ）に示されるように、
第１のサブマウント１６と、化学的エッチングにより形
成された第２のサブマウント１３の凹部１ａとの間に半
導体レーザチップ１０を挟持したことから、動作中に発
生する熱を半導体レーザチップ１０の２つの端面から各
サブマウント３・６を介して放散することができると共
に、前記実施例と同様の効果を奏し得る。また、第１の
サブマウント１６が導電体であっても、マスク２を残し
たことから、半導体レーザチップ１０の両面への電圧印
加に対して何等不都合を生じることがない。

【００１９】

【発明の効果】このように本発明によれば、第１のサブ
マウントが導電体であるか絶縁体であるかにかかわら
ず、半導体レーザチップを第１及び第２のサブマウント
により挟持して、動作熱を発半導体レーザチップの両面
から放散させることができると共に、第２のサブマウン
トに伝わった熱を第１のサブマウントを介してヒートシ
ンクに伝えて放散することにより、半導体レーザチップ
の両側にヒートシンクを設ける必要がなく、厚さを極力
抑えることができ、半導体レーザ素子のコンパクト化を
向上し得る。また、半導体レーザチップを第１のサブマ
ウントの凹部により受容するため、第１のサブマウント
の凹部内に半導体レーザチップを載置するのみで半導体
レーザチップの位置決めを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は第１のサブマウントを形成するべく化
学的エッチング用のマスクを形成しした状態を示す部分
正面図であり、（ｂ）は異方性エッチング後の形状を示
す部分正面図であり、（ｃ）はエッチング後にマスクを
除去した状態を示す部分正面図。

【図２】（ａ）は第１のサブマウントに金属電極を形成
した状態を示す要部斜視図であり、（ｂ）はさらにボン
ディング用パッド及びはんだを形成した状態を示す
（ａ）に対応する要部斜視図。

【図３】（ａ）は第１のサブマウントに半導体レーザチ
ップを固着した状態を示す要部斜視図であり、（ｂ）は
第２のサブマウントを示す要部斜視図であり、（ｃ）は
第１のサブマウントに第２のサブマウントを固着した状
態を示す要部斜視図。

【図４】（ａ）はサブマウントをヒートシンクに固着し
た状態を示す要部斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のIVｂ
−IVｂ線に沿って見た断面図。

【図５】第２の実施例を示す図であり、（ａ）は第１の
サブマウントを形成するべく化学的エッチング用のマス
クを形成した状態を示す部分正面図であり、（ｂ）は異
方性エッチング後の形状を示す部分正面図。

【図６】第２の実施例を示す図であり、（ａ）は第１の
サブマウントに金属電極を形成した状態を示す要部斜視
図であり、（ｂ）は第１のサブマウントにボンディング
用パッド及びはんだを形成した状態を示す要部斜視図。

【図７】第２の実施例を示す図であり、（ａ）は第１の
サブマウントに半導体レーザチップを固着した状態を示
す要部斜視図であり、（ｂ）は第２のサブマウントを示
す要部斜視図であり、（ｃ）は第１のサブマウントに第
２のサブマウントを固着した状態を示す要部斜視図。

【図８】第２の実施例を示す図であり、（ａ）はサブマ
ウントをヒートシンクに固着した状態を示す要部斜視図
であり、（ｂ）は（ａ）のVIIIｂ−VIIIｂ線に沿って見
た断面図。

【符号の説明】 １ Ｓｉ材 １ａ 凹部 １ｂ 凸部 ２ マスク ３ 第２のサブマウント ４ａ・４ｂ・４ｃ 金属電極 ５ はんだ ６ 第１のサブマウント ８ａ・８ｂ・８ｃ ボンディング用パッド ９ はんだ １０ 半導体レーザチップ １１ ヒートシンク １２ はんだ １６ 第１のサブマウント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 智 相模原市淵野辺５−10−１ 新日本製鐵株 式会社エレクトロニクス研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザチップを受容し得る凹部を
   形成されかつ当該凹部側とは相反する面をヒートシンク
   に固着される第１のサブマウントと、平板状の第２のサ
   ブマウントとを有し、 前記半導体レーザチップを前記第１のサブマウントの前
   記凹部の底面と前記第２のサブマウントとの間に挟持す
   るように前記第１のサブマウント上に前記第２のサブマ
   ウントを固着したことを特徴とする半導体レーザのマウ
   ント構造。