JPH11186649A - 半導体レーザユニットおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体レーザの動作寿命を長くすると共に製
造コストの低廉価を図る。 【解決手段】 一対の鉄層８ａ、８ｂで銅層９を挟んだ
３層構造のクラッド材をプレスして本体部１とブロック
部７とを一体成形する。ブロック部７の少なくともレー
ザチップ２と接する部分の鉄層８ａを除去するか、又は
ブロック部の少なくともレーザチップと接する部分を銅
メッキで覆う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光ディスク
の光源および受光部として用いられる半導体レーザユニ
ット及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の半導体レーザユニット
においては駆動電流が大きく、高温となって動作寿命が
短くなるため、放熱性に優れたパッケージ用ステムが用
いられる。

【０００３】例えば、米国特許第４，３９４，６７９号
には、図１１に示すようなパッケージ用ステムが開示さ
れている。このパッケージ用ステムは、レーザチップ１
２をマウントするブロック部１９が熱伝導率に優れた銅
からなり、このブロック部１９が鉄からなる基台部１８
と共に銅メッキ層１９ａで覆われている。

【０００４】また、特開平６−２９１２２４号公報には
図１２に示すようなパッケージ用ステムが開示されてい
る。このパッケージ用ステムは、３層構造の本体部２
１、及び銅層２９と鉄層２８ａとからなるブロック部２
７を備えており、ブロック部２７にレーザチップ２がマ
ウントされている。このステムは、図１３に示すように
一対の鉄層２８ａ、２８ｂで銅層２９を挟んだ３層クラ
ッド材をプレスすることによりブロック部２７と本体部
２１とを一体成形したものである。

【０００５】いずれの従来技術も、銅の熱伝導率が大き
いことを利用してステムの放熱性を向上させたものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記米
国特許第４，３９４，６７９号に開示のステムにおいて
は、銅からなるブロック部１９を鉄からなる基台部１８
に１つずつろう付けする必要がある。このため、半導体
レーザユニットの製造に時間がかかり、製造コストが高
くなるという問題がある。

【０００７】また、特開平６−２９１２２４号に開示の
ステムを用いて半導体レーザユニットを作製した場合、
図１４に示すように、ブロック部２７においてレーザチ
ップ２２をマウントする部分に鉄層２８ａが存在してい
る。このように銅よりも熱伝導率が低い鉄がレーザチッ
プ２２と接しているために、ステムの放熱特性が劣化す
るという問題がある。

【０００８】本発明はこのような従来技術の課題を解決
すべくなされたものであり、ステムの放熱特性を向上さ
せて動作寿命を長くすることができ、かつ、製造コスト
の低廉価を図ることができる半導体レーザユニット及び
その製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザユ
ニットは、一対の鉄層で銅層を挟んだ３層構造のクラッ
ド材をプレスして少なくとも該銅層部分が層厚方向に膨
出形成されたブロック部と３層構造の本体部とが一体成
形されたステム、及び該ブロック部にマウントされたレ
ーザチップを備えた半導体レーザユニットであって、該
ブロック部の少なくとも該レーザチップと接する部分の
鉄層が除去されており、そのことにより上記目的が達成
される。

【００１０】本発明の半導体レーザユニットは、一対の
鉄層で銅層を挟んだ３層構造のクラッド材をプレスして
少なくとも該銅層部分が層厚方向に膨出形成されたブロ
ック部と３層構造の本体部とが一体成形されたステム、
及び該ブロック部にマウントされたレーザチップを備え
た半導体レーザユニットであって、該ブロック部の少な
くとも該レーザチップと接する部分が銅メッキで覆われ
ており、そのことにより上記目的が達成される。

【００１１】前記銅メッキの厚みが３μｍ〜２０μｍで
あるのが望ましい。

【００１２】本発明の半導体レーザユニットの製造方法
は、本発明の半導体レーザユニットを製造する方法であ
って、前記ブロック部の少なくとも前記レーザチップと
接する部分の鉄層を予め除去する工程と、前記クラッド
材のプレスを行う工程とを含み、そのことにより上記目
的が達成される。

【００１３】本発明の半導体レーザユニットの製造方法
は、本発明の半導体レーザユニットを製造する方法であ
って、前記クラッド材のプレスを行う工程と、前記ブロ
ック部の少なくとも前記レーザチップと接する部分の鉄
層を研磨又はエッチングにより除去する工程とを含み、
そのことにより上記目的が達成される。

【００１４】本発明の半導体レーザユニットの製造方法
は、本発明の半導体レーザユニットを製造する方法であ
って、前記クラッド材のプレスを行う工程と、前記ステ
ム全体を覆うように銅メッキを施す工程とを含み、その
ことにより上記目的が達成される。

【００１５】本発明の半導体レーザユニットの製造方法
は、本発明の半導体レーザユニットを製造する方法であ
って、前記クラッド材のプレスを行う工程と、前記ブロ
ック部の少なくとも前記レーザチップと接する部分を覆
うように銅メッキを施す工程とを含み、そのことにより
上記目的が達成される。

【００１６】以下に、本発明の作用について説明する。

【００１７】本発明にあっては、３層クラッド材をプレ
スすることにより本体部とブロック部とを一体成形して
いるので、従来技術のように銅のブロック部を鉄の基台
にろう付けする必要がなく、製造時間を短縮することが
可能である。また、ブロック部の少なくともレーザチッ
プと接する部分の鉄層を除去してあるので、レーザチッ
プは優れた熱伝導性を有する銅層と接する。その結果、
ステムの放熱特性を向上させて半導体レーザユニットの
動作寿命を長くすることができる。ここで、鉄層を除去
する部分は、レーザチップと接する部分のみでもよく、
ブロック部全体でもよい。

【００１８】また、本発明の他の構成にあっては、ブロ
ック部の少なくともレーザチップと接する部分を銅メッ
キで覆っているので、レーザチップは優れた熱伝導性を
有する銅層と接する。その結果、ステムの放熱特性を向
上させて半導体レーザユニットの動作寿命を長くするこ
とができる。ここで、銅メッキで覆う部分はレーザチッ
プと接する部分のみでもよく、ブロック部全体でもよ
く、ステム全体を銅メッキで覆ってもよい。

【００１９】また、本発明にあっては、銅メッキの厚み
を３μｍ〜２０μｍとすることにより、銅の優れた熱伝
導性を利用して放熱特性を確保すると共に、その下の鉄
層の抵抗溶接性も損なわずに利用することが可能であ
る。

【００２０】本発明にあっては、ブロック部の少なくと
もレーザチップと接する部分の鉄層を予め除去してから
クラッド材のプレスを行ってもよく、クラッド材のプレ
スを行ってからブロック部の少なくともレーザチップと
接する部分の鉄層を研磨又はエッチングにより除去して
もよい。

【００２１】また、本発明にあっては、クラッド材のプ
レスを行ってからステム全体を覆うように銅メッキを施
してもよく、クラッド材のプレスを行ってからブロック
部の少なくともレーザチップと接する部分を覆うように
銅メッキを施してもよい。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。

【００２３】（実施形態１）図１は本発明の実施形態に
係る半導体レーザユニットの斜視図であり、図２は実施
形態１の半導体レーザユニットの断面図であり、図３は
図２の部分拡大図である。

【００２４】図１に示すように、この半導体レーザユニ
ットは本体部１及び本体部１から膨出形成されたブロッ
ク部７からなるステムＳを備えている。本体部１にはブ
ロック部７の近傍にレーザ端子４およびフォトダイオー
ド端子５が設けられている。また、ブロック部７には側
面の上端部にレーザチップ２がマウントされ、ブロック
部７の近傍にはフォトダイオード３が配置されている。
そして、レーザ端子４はレーザチップ２と金線６ａで接
続され、フォトダイオード端子５はフォトダイオード３
と金線６ｂで接続されている。

【００２５】図２に示すように、本体部１は一対の鉄層
８ａ、８ｂで銅層９を挟んだ３層からなり、ブロック部
７は銅層９部分が本体部１から層厚方向に膨出形成され
ている。

【００２６】また、図３に示すように、ブロック部７で
は銅層９上の鉄層８ａ部分が除去されており、レーザチ
ップ２には銅層９のみが接して鉄層８ａは接していな
い。

【００２７】この半導体レーザユニットは、例えば以下
のようにして作製することができる。

【００２８】まず、図４に示すような一対の鉄層８ａ、
８ｂで銅層９を挟んだ３層クラッド材Ｂにおいて、ブロ
ック部となる部分の鉄層８ａを予めエッチングにより除
去しておく。このとき、少なくともレーザチップ２と接
する部分の鉄層８ａを除去すればブロック部全体の鉄層
８ａを除去しなくてもよい。

【００２９】次に、この３層クラッド材Ｂをプレスする
ことにより、図２に示したような本体部１とブロック部
７とが一体成形されたステムＳを形成する。

【００３０】続いて、ステムＳのブロック部７の側面上
端部にレーザチップ２をマウントして金線６ａでレーザ
端子４と接続する。また、ブロック部７の近傍にフォト
ダイオード３を配置して金線６ｂでフォトダイオード端
子５と接続する。

【００３１】その後、ステムＳ全体にキャップシールを
行うことにより図１に示したような半導体レーザユニッ
トが完成する。

【００３２】このようにして得られる本実施形態１の半
導体レーザユニットは、レーザチップ２と接する部分に
鉄層８ａが存在せず、レーザチップ２が銅層９のみと接
しているので、銅の優れた熱伝導性によりステムの放熱
特性を向上させて半導体レーザの動作寿命を長くするこ
とが可能である。

【００３３】また、本体部１とブロック部７とは３層ク
ラッド材をプレスすることにより一体成形されているの
で、低コストで半導体レーザユニットを作製することが
できる。

【００３４】さらに、本体部１（レーザチップ２と接す
る部分のみ鉄層８ａを除去した場合にはそれ以外のブロ
ック部７）に鉄層８ａが残されているので、キャップと
ステムとの抵抗溶接が可能である。

【００３５】（実施形態２）この実施形態では、実施形
態１と同様の半導体レーザユニットを以下のような製造
工程を経て作製した。

【００３６】まず、図５に示すように一対の鉄層８ａ、
８ｂで銅層９を挟んだ３層クラッド材Ｂをプレスして、
図６に示すような本体部１とブロック部７とが一体成形
されたステムＳを形成する。

【００３７】次に、ブロック部７の鉄層８ａをエッチン
グ又は研磨することにより、図２に示したようなブロッ
ク部７の鉄層８ａが除去されたステムＳを形成する。こ
のとき、少なくともレーザチップ２と接する部分の鉄層
８ａを除去すればブロック部全体の鉄層８ａを除去しな
くてもよい。

【００３８】その後の工程は、実施形態１と同様にして
図１に示したような半導体レーザユニットを作製する。

【００３９】このようにして得られる本実施形態２の半
導体レーザユニットは、実施形態１と同様に、レーザチ
ップ２と接する部分に鉄層８ａが存在せず、レーザチッ
プ２が銅層９のみと接しているので、銅の優れた熱伝導
性によりステムの放熱特性を向上させて半導体レーザの
動作寿命を長くすることが可能である。

【００４０】また、本体部１とブロック部７とは３層ク
ラッド材をプレスすることにより一体成形されているの
で、低コストで半導体レーザユニットを作製することが
できる。

【００４１】さらに、本体部１に（レーザチップ２と接
する部分のみ鉄層８ａを除去した場合にはそれ以外のブ
ロック部７にも）鉄層８ａが残されているので、キャッ
プとステムとの抵抗溶接が可能である。

【００４２】（実施形態３）図７は実施形態３の半導体
レーザユニットの断面図であり、図８は図７の部分拡大
図である。

【００４３】この実施形態３の半導体レーザユニット
は、ブロック部７にも鉄層８ａが残され、ステムＳ全体
が銅メッキ層９ａで覆われている。このため、レーザチ
ップ２には銅メッキ９ａが接して鉄層８ａは接していな
い。その他の構造は実施形態１と同様のものとすること
ができる。

【００４４】この半導体レーザユニットは、例えば以下
のようにして作製することができる。

【００４５】まず、実施形態２と同様にして、図６に示
したような本体部１とブロック部７とが一体成形された
ステムＳを形成する。

【００４６】次に、銅メッキを行うことにより、図７に
示したようにステムＳ全体を覆う銅メッキ層９ａを形成
する。このときの銅メッキ層９ａの厚みは３μｍ〜２０
μｍとするのが好ましい。銅メッキ層の厚みを３μｍ以
上にすることによりステムの放熱特性を充分確保するこ
とができからである。また、銅メッキ層の厚みを２０μ
ｍ以下にすることによりその下の鉄層８ａを用いた抵抗
溶接が可能となるからである。

【００４７】続いて、実施形態１と同様にして、ステム
Ｓのブロック部７の側面上端部にレーザチップ２をマウ
ントして金線６ａでレーザ端子４と接続し、かつ、ブロ
ック部７の近傍にフォトダイオード３を配置して金線６
ｂでフォトダイオード端子５と接続する。その後、ステ
ムＳ全体にキャップシールを行うことにより図１に示し
たような半導体レーザユニットが完成する。

【００４８】このようにして得られる本実施形態３の半
導体レーザユニットは、レーザチップ２と接する部分が
銅メッキ層９ａで覆われているので、銅の優れた熱伝導
性によりステムの放熱特性を向上させて半導体レーザの
動作寿命を長くすることが可能である。

【００４９】また、実施形態１と同様に、本体部１とブ
ロック部７とは３層クラッド材をプレスすることにより
一体成形されているので、低コストで半導体レーザユニ
ットを作製することができる。

【００５０】さらに、本体部１及びブロック部７に鉄層
８ａが設けられているので、キャップとステムとの抵抗
溶接が可能である。

【００５１】（実施形態４）図９は実施形態４の半導体
レーザユニットの断面図であり、図１０は図９の部分拡
大図である。

【００５２】この実施形態４の半導体レーザユニット
は、ブロック部７が銅メッキ層９ａで覆われている。こ
のため、レーザチップ２には銅メッキ９ａが接して鉄層
８ａは接していない。その他の構造は実施形態３と同様
のものとすることができる。

【００５３】この半導体レーザユニットは、例えば以下
のようにして作製することができる。

【００５４】まず、実施形態３と同様にして、図６に示
したような本体部１とブロック部７とが一体成形された
ステムＳを形成する。

【００５５】次に、選択的に銅メッキを行うことによ
り、図９に示したようにブロック部７を覆う銅メッキ層
９ａを形成する。このとき、少なくともレーザチップ２
と接する部分を覆うように銅メッキ層９ａを形成すれば
ブロック部全体を覆うように形成しなくてもよい。ま
た、このときの銅メッキ層９ａの厚みは３μｍ〜２０μ
ｍとするのが好ましい。その理由は実施形態３と同様で
ある。

【００５６】その後の工程は、実施形態３と同様にして
図１に示したような半導体レーザユニットを作製する。

【００５７】このようにして得られる本実施形態４の半
導体レーザユニットは、実施形態３と同様に、レーザチ
ップ２と接する部分が銅メッキ層９ａで覆われているの
で、銅の優れた熱伝導性によりステムの放熱特性を向上
させて半導体レーザの動作寿命を長くすることが可能で
ある。

【００５８】また、実施形態１と同様に、本体部１とブ
ロック部７とは３層クラッド材をプレスすることにより
一体成形されているので、低コストで半導体レーザユニ
ットを作製することができる。

【００５９】さらに、本体部１及びブロック部７に鉄層
８ａが設けられているので、キャップとステムとの抵抗
溶接が可能である。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ブロック部の少なくともレーザチップと接する部分の鉄
層を除去してあり、レーザチップが銅層のみと接してい
るので、銅の優れた熱伝導性を利用して半導体レーザの
動作寿命を向上させることができる。

【００６１】また、３層クラッド材をプレスして本体部
とブロック部とを一体成形しているので、半導体レーザ
ユニットの低価格化を図ることができる。

【００６２】さらに、レーザキャップとステムとの抵抗
溶接も可能であるので、製造コストの低廉価を図ること
ができる。

【００６３】また、請求項２に記載の本発明によれば、
ブロック部の少なくともレーザチップと接する部分が銅
メッキで覆われており、レーザチップが銅メッキのみと
接しているので、銅の優れた熱伝導性を利用して半導体
レーザの動作寿命を向上させることができる。

【００６４】また、３層クラッド材をプレスして本体部
とブロック部とを一体成形しているので、半導体レーザ
ユニットの低価格化を図ることができる。

【００６５】さらに、レーザキャップとステムとの抵抗
溶接も可能であるので、製造コストの低廉価を図ること
ができる。

【００６６】また、請求項３に記載の本発明によれば、
銅メッキの厚みを３μｍ〜２０μｍとしてあるので、銅
の優れた熱伝導性を利用した放熱特性を確保することが
でき、加えて、銅メッキ層下の鉄層による抵抗溶接も可
能である。

【００６７】また、請求項４に記載の本発明によれば、
ブロック部の少なくともレーザチップと接する部分の鉄
層を予め除去してからクラッド材のプレスを行っている
ので、容易に本発明の半導体レーザユニットを製造する
ことができる。

【００６８】また、請求項５に記載の本発明によれば、
クラッド材のプレスを行ってからブロック部の少なくと
もレーザチップと接する部分の鉄層を研磨又はエッチン
グにより除去しているので、本発明の半導体レーザユニ
ットを容易に製造することができる。

【００６９】また、請求項６に記載の本発明によれば、
クラッド材のプレスを行ってからステム全体を覆うよう
に銅メッキを施しているので、本発明の半導体レーザユ
ニットを容易に製造することができる。

【００７０】また、請求項７に記載の本発明によれば、
クラッド材のプレスを行ってからブロック部の少なくと
もレーザチップと接する部分を覆うように銅メッキを施
しているので、本発明の半導体レーザユニットを容易に
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る半導体レーザユニット
の斜視図である。

【図２】実施形態１の半導体レーザユニットの断面図で
ある。

【図３】図２の部分拡大図である。

【図４】実施形態１の半導体レーザユニットの製造に用
いる３層クラッド材を示す断面図である。

【図５】実施形態２の半導体レーザユニットの製造に用
いる３層クラッド材を示す断面図である。

【図６】実施形態２の半導体レーザユニットの製造工程
を示す断面図である。

【図７】実施形態３の半導体レーザユニットの断面図で
ある。

【図８】図７の部分拡大図である。

【図９】実施形４の半導体レーザユニットの断面図であ
る。

【図１０】図９の部分拡大図である。

【図１１】従来のステムを示す断面図である。

【図１２】従来のステムを示す断面図である。

【図１３】従来のステムの製造に用いる３層クラッド材
を示す断面図である。

【図１４】従来の半導体レーザユニットにおけるブロッ
ク部の拡大図である。

【符号の説明】

１ 本体部１ ２ レーザチップ ３ フォトダイオード ４ レーザ端子 ５ フォトダイオード端子 ６ａ、６ｂ 金線 ７ ブロック部 ８ａ、８ｂ 鉄層 ９ 銅層 ９ａ 銅メッキ層

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の鉄層で銅層を挟んだ３層構造のク
   ラッド材をプレスして少なくとも該銅層部分が層厚方向
   に膨出形成されたブロック部と３層構造の本体部とが一
   体成形されたステム、及び該ブロック部にマウントされ
   たレーザチップを備えた半導体レーザユニットであっ
   て、 該ブロック部の少なくとも該レーザチップと接する部分
   の鉄層が除去されている半導体レーザユニット。
2. 【請求項２】 一対の鉄層で銅層を挟んだ３層構造のク
   ラッド材をプレスして少なくとも該銅層部分が層厚方向
   に膨出形成されたブロック部と３層構造の本体部とが一
   体成形されたステム、及び該ブロック部にマウントされ
   たレーザチップを備えた半導体レーザユニットであっ
   て、 該ブロック部の少なくとも該レーザチップと接する部分
   が銅メッキで覆われている半導体レーザユニット。
3. 【請求項３】 前記銅メッキの厚みが３μｍ〜２０μｍ
   である請求項２に記載の半導体レーザユニット。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の半導体レーザユニット
   を製造する方法であって、 前記ブロック部の少なくとも前記レーザチップと接する
   部分の鉄層を予め除去する工程と、 前記クラッド材のプレスを行う工程とを含む半導体レー
   ザユニットの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の半導体レーザユニット
   を製造する方法であって、 前記クラッド材のプレスを行う工程と、 前記ブロック部の少なくとも前記レーザチップと接する
   部分の鉄層を研磨又はエッチングにより除去する工程と
   を含む半導体レーザユニットの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項２又は請求項３に記載の半導体レ
   ーザユニットを製造する方法であって、 前記クラッド材のプレスを行う工程と、 前記ステム全体を覆うように銅メッキを施す工程とを含
   む半導体レーザユニットの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項２又は請求項３に記載の半導体レ
   ーザユニットを製造する方法であって、 前記クラッド材のプレスを行う工程と、 前記ブロック部の少なくとも前記レーザチップと接する
   部分を覆うように銅メッキを施す工程とを含む半導体レ
   ーザユニットの製造方法。