JPS6092686A - 半導体レ−ザ−装置 - Google Patents
半導体レ−ザ−装置Info
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- JPS6092686A JPS6092686A JP58201565A JP20156583A JPS6092686A JP S6092686 A JPS6092686 A JP S6092686A JP 58201565 A JP58201565 A JP 58201565A JP 20156583 A JP20156583 A JP 20156583A JP S6092686 A JPS6092686 A JP S6092686A
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- JP
- Japan
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- thermal expansion
- semiconductor laser
- expansion coefficient
- making
- extent
- Prior art date
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02476—Heat spreaders, i.e. improving heat flow between laser chip and heat dissipating elements
- H01S5/02492—CuW heat spreaders
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/02208—Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
- H01S5/02212—Can-type, e.g. TO-CAN housings with emission along or parallel to symmetry axis
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
- H01S5/02469—Passive cooling, e.g. where heat is removed by the housing as a whole or by a heat pipe without any active cooling element like a TEC
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は半導体レーザー装置、特にその放熱特性の改
良に関するものでおる。
良に関するものでおる。
（ロ）従来技術
半導体レーザー装置は電流駆動による大電力素子である
ため、動作中の発熱抵が大きい。そのため、適切な放熱
設計が行なわれていない場合には、ＭＥ使用中の発熱に
より性能の劣化、素子ノを命の低下、あるいは半導体Ｖ
−ザー素子の破Ｊ衷をまねく危険がある。具体的には半
導体レーザー素子は一般に第２図に示すような温度特性
をもつ。
ため、動作中の発熱抵が大きい。そのため、適切な放熱
設計が行なわれていない場合には、ＭＥ使用中の発熱に
より性能の劣化、素子ノを命の低下、あるいは半導体Ｖ
−ザー素子の破Ｊ衷をまねく危険がある。具体的には半
導体レーザー素子は一般に第２図に示すような温度特性
をもつ。
図から明らかなように、発光出ノＪは、索−ｒ−ｆｆｉ
！ｉ度に大きく依存する。温度２０゛Ｃで光出力２ｍＷ
を７４）るには約８０１＋＋Ａの電流が必要であるが、
ｌ＋Ａ Ｋ ５０℃で使用する場合には８０７＋１Ａで
はレーザ発振にさえ達することが出来ず、光出力２ｎｌ
Ｗを得るには６０＋ｔ＋Ａ以上の駆動電流が必要となる
。しかも、ＩＪｌｌ’Ｌ度］−２１による光出力の低下
を補なうために駆動電流を増加してやれば、電流増加に
ともなう素子の発熱１五の増加がひきおこされ、さらに
素子温度が上９１する劣化や、はなはだしい場合は素子
の破壊にいたる。
！ｉ度に大きく依存する。温度２０゛Ｃで光出力２ｍＷ
を７４）るには約８０１＋＋Ａの電流が必要であるが、
ｌ＋Ａ Ｋ ５０℃で使用する場合には８０７＋１Ａで
はレーザ発振にさえ達することが出来ず、光出力２ｎｌ
Ｗを得るには６０＋ｔ＋Ａ以上の駆動電流が必要となる
。しかも、ＩＪｌｌ’Ｌ度］−２１による光出力の低下
を補なうために駆動電流を増加してやれば、電流増加に
ともなう素子の発熱１五の増加がひきおこされ、さらに
素子温度が上９１する劣化や、はなはだしい場合は素子
の破壊にいたる。
したがって、半導体レーザー素子を支持するステｒは、
熱伝導率の高い材料を用いて熱放散を良好にする必要が
ある。
熱伝導率の高い材料を用いて熱放散を良好にする必要が
ある。
また、上記ステムと半導体レーザー素子の熱膨張係数に
差があると、発熱に伴ってひずみが発生し、半導体レー
ザー素子に不必要なストレスが加わる。
差があると、発熱に伴ってひずみが発生し、半導体レー
ザー素子に不必要なストレスが加わる。
このようなストレスは、半導体レーザー素子の性能の劣
化を加速し、更にはその破壊の原因となるノものである
。
化を加速し、更にはその破壊の原因となるノものである
。
、したがって、ステムの材料としては、熱伝導率が高く
、しかも熱膨張係数が半導体レーザー素子のそれとでき
るだけ近いものであることが要求される。
、しかも熱膨張係数が半導体レーザー素子のそれとでき
るだけ近いものであることが要求される。
そこで、従来は、第１図に示すように、半導体レーザー
素子１をサブマウント２を介してパッケージのマウント
用ブロック３に取（＝Ｉけ、そのサブマウント２の材料
として、コバー／Ｉ／（商品名）の如き低熱膨張特性を
示す材料を使用することが行なわれていた。
素子１をサブマウント２を介してパッケージのマウント
用ブロック３に取（＝Ｉけ、そのサブマウント２の材料
として、コバー／Ｉ／（商品名）の如き低熱膨張特性を
示す材料を使用することが行なわれていた。
ｅ→発明によって解決しようとする問題点サブマウント
２の拐剥は、前述のとおシ熱伝導率が良好で、かつ熱膨
張係数が半導体レーザー素子ｌのそれに近いことが要求
される。
２の拐剥は、前述のとおシ熱伝導率が良好で、かつ熱膨
張係数が半導体レーザー素子ｌのそれに近いことが要求
される。
しかしながら、従来使用されているコバールは、第１表
に示すように、熱膨張係数は半導体レーザー素子ｌに非
常に近いが、熱伝導率が低い問題があシ、このことが半
導体レーザーの性能改良の上で大きな障害となっていた
。
に示すように、熱膨張係数は半導体レーザー素子ｌに非
常に近いが、熱伝導率が低い問題があシ、このことが半
導体レーザーの性能改良の上で大きな障害となっていた
。
に）問題点を解決するだめの手段
この発明は１ｎＡｓ、ＩｎＰ又はｌ ｎ Ｓ １１を基
板とする半導体レーザー素子を用いた半導付レーザーを
対象とし、その場合のサブマウン１−の材料として、熱
膨張係数が４．５〜７．５ Ｘ ｌ Ｏｃｍ／ｃｍ・°
Ｃの範囲にある次の金属、すなわち ｆｌｌｗＫｃｕを均一に含有させた合金（２１ＭｏにＣ
ｕを均一に含有させた合金（３１Ｗ−Ｍｏ合金にＣｕを
均一に含有させた合金のいずれか一つを使用することと
したものである。
板とする半導体レーザー素子を用いた半導付レーザーを
対象とし、その場合のサブマウン１−の材料として、熱
膨張係数が４．５〜７．５ Ｘ ｌ Ｏｃｍ／ｃｍ・°
Ｃの範囲にある次の金属、すなわち ｆｌｌｗＫｃｕを均一に含有させた合金（２１ＭｏにＣ
ｕを均一に含有させた合金（３１Ｗ−Ｍｏ合金にＣｕを
均一に含有させた合金のいずれか一つを使用することと
したものである。
上Ｍｄの合金は粉末法又は溶浸法によつマ製造すること
ができる。
ができる。
サブマウントの材料が上記の熱１膨張係数の範囲を越え
ると、半導体レーザー素子との熱１膨張係数の特に４５
ｃｍ／ａｍ ”ｃ未満の場合に−は熱伝導度が極端に
小さくなシ、放熱効果を発揮させることができない。
ると、半導体レーザー素子との熱１膨張係数の特に４５
ｃｍ／ａｍ ”ｃ未満の場合に−は熱伝導度が極端に
小さくなシ、放熱効果を発揮させることができない。
また、上記範囲の熱膨張係数を満足する上記金属゛材料
のＣｕ含有量を重ｆｆｉ％で示せば次のとおりである。
のＣｕ含有量を重ｆｆｉ％で示せば次のとおりである。
Ｗ＋Ｃｕ ： ０．５−２５％（前記ｉ１１の金属材料
）Ｍｏ＋Ｃｕ ： ０．５−２０ ％ （前記（２）の
金属４Ａ料）Ｗ−Ｍｏ ＋Ｃｕ ： ０．５−２５％（
前記（３）の金属材料）なお、上記金属材料の熱伝導率
は、０．８５〜０．６５．２７！／ｃｍ−ｓｅＣ１Ｃテ
アル。
）Ｍｏ＋Ｃｕ ： ０．５−２０ ％ （前記（２）の
金属４Ａ料）Ｗ−Ｍｏ ＋Ｃｕ ： ０．５−２５％（
前記（３）の金属材料）なお、上記金属材料の熱伝導率
は、０．８５〜０．６５．２７！／ｃｍ−ｓｅＣ１Ｃテ
アル。
この発明の金属材料と従来例（コバール）との対比、及
び素子基板の熱膨張係数を参考までに示せば、次の第１
素に示すとおりである。
び素子基板の熱膨張係数を参考までに示せば、次の第１
素に示すとおりである。
第 １ 表
上記第１表かられかるように、この発明の場合は、熱膨
張係数が半導体レーザー装置１グの素ｊ’−Ｊ、％板の
それにきわめて近く、また熱伝導率は従来のコバールよ
り１０１＆以上改良されている。
張係数が半導体レーザー装置１グの素ｊ’−Ｊ、％板の
それにきわめて近く、また熱伝導率は従来のコバールよ
り１０１＆以上改良されている。
（７＋９実施例
ＩｎＰ基板上にＩ ｎＧａＡ ＦＩＰをエピタキシャル
成長させたダブルへテロｔＭ造をもつ゛１′得体レーザ
ー素ｒを、Ｃｕを重量比で５チ含むＷ−ｃｕ合金でなる
リブマウントを介してラウン１−用ブロックに固着した
半導体レーザー装置を製作した。
成長させたダブルへテロｔＭ造をもつ゛１′得体レーザ
ー素ｒを、Ｃｕを重量比で５チ含むＷ−ｃｕ合金でなる
リブマウントを介してラウン１−用ブロックに固着した
半導体レーザー装置を製作した。
この場合のサブマウント材料の熱膨張係数は５５あった
。
。
上記の半導体レーザー装置の素子の温度上昇はコバール
の場合と比較して約３０チ低減した。
の場合と比較して約３０チ低減した。
また、従来のものと比べて、発光効果は約６０％、寿命
は約１００倍伸びた。
は約１００倍伸びた。
なお、Ｃｕの含有量が多いほど放熱特性が良好になるこ
とが確認できた。
とが確認できた。
（へ）効 果
以上のとおりであるから、この発明によれば、放熱が良
好でかつ発熱に伴うストレスの少ない半導体レーザー装
置１イを得ることができる。又、第３図に示した如く、
サブマウントとマウント用ブロックを一体にしたパッケ
ージ構造も容易にとりうろことができだ。
好でかつ発熱に伴うストレスの少ない半導体レーザー装
置１イを得ることができる。又、第３図に示した如く、
サブマウントとマウント用ブロックを一体にしたパッケ
ージ構造も容易にとりうろことができだ。
第１図（、）ば、従来の半導体レーザ装置を示す上面図
、第１図（ｂｌはＡＡ・における断面図である。第２図
は半導体レーザの発光特性の一例を示す図面である。第
８図（、）は本発明の半導体レーザ装置の一例を示す上
面図、第３図（ｂ）ばＢＢ’における断面図である。図
において各掛けの意味するどころは次のとおりである。 同−缶号は、各図面における相当部分を示す。 Ｉ：半導体レーザ素子 ２：サブマウント ３：マウント用ブロック月 ４：光取出窓 ５：キャップ ６：パツケーシ本体スなわちステム ７：第１のリード線 ８：第２の ｑ ９：絶縁物 ＩＯ：リードワイヤー シ ′た 四 ＋ 家用やｌ
、第１図（ｂｌはＡＡ・における断面図である。第２図
は半導体レーザの発光特性の一例を示す図面である。第
８図（、）は本発明の半導体レーザ装置の一例を示す上
面図、第３図（ｂ）ばＢＢ’における断面図である。図
において各掛けの意味するどころは次のとおりである。 同−缶号は、各図面における相当部分を示す。 Ｉ：半導体レーザ素子 ２：サブマウント ３：マウント用ブロック月 ４：光取出窓 ５：キャップ ６：パツケーシ本体スなわちステム ７：第１のリード線 ８：第２の ｑ ９：絶縁物 ＩＯ：リードワイヤー シ ′た 四 ＋ 家用やｌ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ［１） ＩｎＡｓ、ＩｎＰ又はＩｎＳｂを基板とする半
導体レーザー素子をサブマウントを介してノ（ツケージ
のステムに取イ；ｊけてなる半導体レーザー装置におい
て、はＷ−Ｍｏ合金のいずれかにＣｕを均一に含有させ
た合金を用いたことを特徴とする単導体レーザー装置。 （２）上記ステムをサブマウントと同−材料により構成
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の半
導体レーザー装置。 （３）上記ステムとザブマウントを一体成形したことを
特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の半導体レーザ
ー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58201565A JPS6092686A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 半導体レ−ザ−装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58201565A JPS6092686A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 半導体レ−ザ−装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6092686A true JPS6092686A (ja) | 1985-05-24 |
| JPH0224392B2 JPH0224392B2 (ja) | 1990-05-29 |
Family
ID=16443159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58201565A Granted JPS6092686A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 半導体レ−ザ−装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6092686A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4906086A (en) * | 1987-06-19 | 1990-03-06 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Rearview mirror device for motorcycles |
| CN101533801A (zh) * | 2008-03-14 | 2009-09-16 | 株式会社迪思科 | 光器件制造方法 |
| US8104665B2 (en) | 2009-12-24 | 2012-01-31 | Disco Corporation | Manufacturing method for composite substrate |
| JP2013236010A (ja) * | 2012-05-10 | 2013-11-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5891692A (ja) * | 1981-11-27 | 1983-05-31 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
-
1983
- 1983-10-26 JP JP58201565A patent/JPS6092686A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5891692A (ja) * | 1981-11-27 | 1983-05-31 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4906086A (en) * | 1987-06-19 | 1990-03-06 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Rearview mirror device for motorcycles |
| CN101533801A (zh) * | 2008-03-14 | 2009-09-16 | 株式会社迪思科 | 光器件制造方法 |
| US7704769B2 (en) | 2008-03-14 | 2010-04-27 | Disco Corporation | Optical device manufacturing method |
| US8104665B2 (en) | 2009-12-24 | 2012-01-31 | Disco Corporation | Manufacturing method for composite substrate |
| JP2013236010A (ja) * | 2012-05-10 | 2013-11-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| US9041197B2 (en) | 2012-05-10 | 2015-05-26 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0224392B2 (ja) | 1990-05-29 |
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