JPH02138785A - ヒートシンク - Google Patents
ヒートシンクInfo
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- JPH02138785A JPH02138785A JP29286688A JP29286688A JPH02138785A JP H02138785 A JPH02138785 A JP H02138785A JP 29286688 A JP29286688 A JP 29286688A JP 29286688 A JP29286688 A JP 29286688A JP H02138785 A JPH02138785 A JP H02138785A
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- JP
- Japan
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- layer
- heat sink
- laminated
- semiconductor laser
- laser chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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Landscapes
- 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】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、半導体レーザ装置に用いられるヒートシンク
に関する。
に関する。
（ロ）従来の技術
半導体レーザ装置にあっては通常数μｍ幅のストライブ
電極を通して電流を流すため、−殻内な発光ダイオード
に比して電流密度が２桁程度高い。そのために実質的に
レーザ光を発振させる活性層の温度上昇が大きくなる。
電極を通して電流を流すため、−殻内な発光ダイオード
に比して電流密度が２桁程度高い。そのために実質的に
レーザ光を発振させる活性層の温度上昇が大きくなる。
断る温度上昇は半導体レーザチップを劣化させる原因と
なる。そこで斯る温度上昇を抑制するため、半導体レー
ザチ／ブを放熱効果の高い材料からなるヒートシンクに
同容している。
なる。そこで斯る温度上昇を抑制するため、半導体レー
ザチ／ブを放熱効果の高い材料からなるヒートシンクに
同容している。
ヒートシンクに求められる条件としては、（１）放熱効
率が良いこと （１１）半導体レーザチップとの熱膨張係数が近いこと ”優が挙げられ、従来Ｓｉ、ダイアモンド、ＳｉＣが用
いられてきた。表１にこれら材料の物理特性を示す。ま
た、半導体レーザ材料として多く用いられているＧａＡ
ｓの特性も併せて示す。
率が良いこと （１１）半導体レーザチップとの熱膨張係数が近いこと ”優が挙げられ、従来Ｓｉ、ダイアモンド、ＳｉＣが用
いられてきた。表１にこれら材料の物理特性を示す。ま
た、半導体レーザ材料として多く用いられているＧａＡ
ｓの特性も併せて示す。
表 １
表１から明らかな如く、ダイヤモンドは熱伝導性が良い
ため、ヒートシンクの素材として最も優ノ１でいる。し
かし、■加工性に乏しい、■大面積のらのが得られない
、■材料のコストが高い、といった問題点があり、民生
用の半導体レーザ装置には用いられなかった。
ため、ヒートシンクの素材として最も優ノ１でいる。し
かし、■加工性に乏しい、■大面積のらのが得られない
、■材料のコストが高い、といった問題点があり、民生
用の半導体レーザ装置には用いられなかった。
また、ＳｉＣは熱伝導性にやや優れ、上記材料の中で最
もＧａＡｓの熱膨張係数に近い値をもつものの、誘電率
及び誘電損失が大きいため、高周波スイッチングを行う
高速通信用レーザ装置のヒートシンクには不適当である
。
もＧａＡｓの熱膨張係数に近い値をもつものの、誘電率
及び誘電損失が大きいため、高周波スイッチングを行う
高速通信用レーザ装置のヒートシンクには不適当である
。
方、Ｓｉは池の材料に比べて、熱伝導率が低いといった
問題があるものの、大面積のものが容易に、肚つ低コス
トで入手できるため、２０〜５０ｍＷ“程度の低出力半
導体レーザに広く用いられている（実開昭５６−１６４
５７３号公報等）。
問題があるものの、大面積のものが容易に、肚つ低コス
トで入手できるため、２０〜５０ｍＷ“程度の低出力半
導体レーザに広く用いられている（実開昭５６−１６４
５７３号公報等）。
（・・）発明が解決しようとする課題
従来、民生用半導体レーザ装置のヒートシンクとして広
く用いられているＳｉは熱伝導性に劣るため、１００ｍ
Ｗ程度の高出力半導体レーザ装置のヒートシンクとして
用いると十分な放熱効果が得られない。
く用いられているＳｉは熱伝導性に劣るため、１００ｍ
Ｗ程度の高出力半導体レーザ装置のヒートシンクとして
用いると十分な放熱効果が得られない。
したがって、本発明は高出力半導体レーザ装置に用いる
ことができ、且つ各種用途の半導体レーザ装置に利用で
きるヒートシンクを提供するもので・ある。
ことができ、且つ各種用途の半導体レーザ装置に利用で
きるヒートシンクを提供するもので・ある。
（ニ）課題を解決するための手段
イ〈発明は、半導体レーザ装置に用いられるヒートシン
クであって、上記課題を解決するため、そのＬ材料がＡ
ＩＮからなることを特徴とする。
クであって、上記課題を解決するため、そのＬ材料がＡ
ＩＮからなることを特徴とする。
（，１）作 用
表２に、／ＩＮの物理特性を示す。
表 ２
表１と共に表２を参照すれば明らかな如く、ＡＩＮはＳ
ｌよりも熱伝導性に優れ、これら材料の中で熱膨張係数
がＧ ａ Ａ ｓに最も近く、誘電率及び誘電損失が小
さいといった特性を有する。
ｌよりも熱伝導性に優れ、これら材料の中で熱膨張係数
がＧ ａ Ａ ｓに最も近く、誘電率及び誘電損失が小
さいといった特性を有する。
（・・）実施例
第】図はＡｌＮからなる基板にレーザチップ″及びステ
ムと融着するための融着金属を形成する方法の１例を示
す工程別断面図である。
ムと融着するための融着金属を形成する方法の１例を示
す工程別断面図である。
先ず、第１図（ａ）に示す如く、厚さ２００〜３００μ
ｍのＡＥＮセラミックス基板（１）を準備する。斯るＡ
ＩＮセラミックス基板（１）は価格ら同面積の８１基板
と大差なく、容易に入手できる。
ｍのＡＥＮセラミックス基板（１）を準備する。斯るＡ
ＩＮセラミックス基板（１）は価格ら同面積の８１基板
と大差なく、容易に入手できる。
第１図（ｂ）に示す如く、ＡＡＮセラミンクス基板（１
）の−主面−Ｌに、層１！％０．０３−０．０５ｎｍの
Ｃｒ層（２）、層１！；＜０．２μｍのＡｕ層（３）、
層ｉ０．１ｕｍのＰｔ層（４）、層厚０．０５μｍのＡ
ｕ層（５）を夫・々真空蒸着法を用いてこの順に積層す
る。
）の−主面−Ｌに、層１！％０．０３−０．０５ｎｍの
Ｃｒ層（２）、層１！；＜０．２μｍのＡｕ層（３）、
層ｉ０．１ｕｍのＰｔ層（４）、層厚０．０５μｍのＡ
ｕ層（５）を夫・々真空蒸着法を用いてこの順に積層す
る。
第１図（Ｃ）に示す如く、Ａｌｌセラミックス基＋Ｆｉ
（１）の他主面上に、真空蒸着法を用いて、層厚０．０
３−０．０５ｎｍのＣｒ層（６）、層ＦＪ０．２ｐｍの
Ａｕ層（７）、層厚０．１μｍのＰｔ層（８）をこの順
に頃、層する。しかる後、斯る積層基板をＨ，：Ｎ。
（１）の他主面上に、真空蒸着法を用いて、層厚０．０
３−０．０５ｎｍのＣｒ層（６）、層ＦＪ０．２ｐｍの
Ａｕ層（７）、層厚０．１μｍのＰｔ層（８）をこの順
に頃、層する。しかる後、斯る積層基板をＨ，：Ｎ。
９の雰囲気中で、２８０〜３５０℃に加熱−１各種層界
面を合金化する。
面を合金化する。
第１図（ｄ）に示す如く、ＡｆＮセラミックスノ、（板
（１）の−主面側のＡｕ層（５）の上に層ｒ￥２．０−
３．０ｑｍの１ｎ層（９）を、他主面側のＰｔ層（８）
のトに層４３．０μｍ程度のＳｎ層（１０）を夫々真空
４４＜ ／ｉ ｊ４を用いて積層することにより本実施
例ヒートシンクが形成される。
（１）の−主面側のＡｕ層（５）の上に層ｒ￥２．０−
３．０ｑｍの１ｎ層（９）を、他主面側のＰｔ層（８）
のトに層４３．０μｍ程度のＳｎ層（１０）を夫々真空
４４＜ ／ｉ ｊ４を用いて積層することにより本実施
例ヒートシンクが形成される。
まｌこ、本実施例装置において、Ｃｒ層（２）、（６）
の１−に積層したＡｕ層（３）、（７）はＡ１１層とし
ても良い。
の１−に積層したＡｕ層（３）、（７）はＡ１１層とし
ても良い。
本実施例装置においては、Ｉｎ層（９）が積層されてい
る側の積層膜がレーザチップ用融着金属となり、Ｓｎ層
（１０）が積層されている側の積層膜がステム用融着金
属となる。具体的にはレーザチップとヒートシンクの融
着は、斯るレーザチップ用融着金属を）Ｌ： Ｎ、＝１
： ９の雰囲気で加熱することによって施される。ま
た、ステムとヒートシンクの融着は、予めステム表面に
Ｉｎ−３ｎはんだを塗布し、これとヒートシンクのステ
ム用融着金属を溶融することによって施される。
る側の積層膜がレーザチップ用融着金属となり、Ｓｎ層
（１０）が積層されている側の積層膜がステム用融着金
属となる。具体的にはレーザチップとヒートシンクの融
着は、斯るレーザチップ用融着金属を）Ｌ： Ｎ、＝１
： ９の雰囲気で加熱することによって施される。ま
た、ステムとヒートシンクの融着は、予めステム表面に
Ｉｎ−３ｎはんだを塗布し、これとヒートシンクのステ
ム用融着金属を溶融することによって施される。
第２図は、本実施例装置に波長８００ｎｍのＧａ、へ（
’ 、Ａ ｓ系４ビームレーザチンプを融着し、室温３
０’Ｃの中、各レーザを３０ｍＷ（計１２０ｍＷ）で定
出力駆動した時の駆動電流の変化を測定しだらのである
。また、比較のため、従来装置としてヒートシンク材料
にＳｉを用いた場合の駆動電流の変化も同時に示す。斯
る測定による駆動電流の変化はレーザの劣化に対応する
。即ち、レーザが劣化するとその出力が低下するため、
一定の出力を得ようとするとより大きな駆動電流が必要
となるためである。そこで、第２図を見ると、本実施例
装置をヒートシンクに用いたものには長時間にわたって
レーザの劣化が見られない。これは、レーザで発生した
熱を本実施例装置が効率良く放熱しているためである。
’ 、Ａ ｓ系４ビームレーザチンプを融着し、室温３
０’Ｃの中、各レーザを３０ｍＷ（計１２０ｍＷ）で定
出力駆動した時の駆動電流の変化を測定しだらのである
。また、比較のため、従来装置としてヒートシンク材料
にＳｉを用いた場合の駆動電流の変化も同時に示す。斯
る測定による駆動電流の変化はレーザの劣化に対応する
。即ち、レーザが劣化するとその出力が低下するため、
一定の出力を得ようとするとより大きな駆動電流が必要
となるためである。そこで、第２図を見ると、本実施例
装置をヒートシンクに用いたものには長時間にわたって
レーザの劣化が見られない。これは、レーザで発生した
熱を本実施例装置が効率良く放熱しているためである。
これから本実施例装置は高出力用レーザのヒートシンク
として特に優れていることがわかる。
として特に優れていることがわかる。
（））発明の効果
本錯明装置によれば、ヒートシンクの材料として、容易
に大手可能なＡｅＮを用いることによって、高出力用半
導体レーザチップが発する大量の熱を効率良く放熱する
ことができ、レーザチ・ノブの劣化を防ぐことができる
。さらに本発明装置は、高出力用半導体レーザ装置のヒ
ートシンクとして用いられるばかりでなく、ＡｅＮの物
理特性から明らかな如く、各種用途及び各種材料からな
る半導体し・−ザ装置に用いられることができ、汎用性
に富む。
に大手可能なＡｅＮを用いることによって、高出力用半
導体レーザチップが発する大量の熱を効率良く放熱する
ことができ、レーザチ・ノブの劣化を防ぐことができる
。さらに本発明装置は、高出力用半導体レーザ装置のヒ
ートシンクとして用いられるばかりでなく、ＡｅＮの物
理特性から明らかな如く、各種用途及び各種材料からな
る半導体し・−ザ装置に用いられることができ、汎用性
に富む。
第１図はＡｅＮからなる基板に融着金属を形成する方法
の１例を示す工程別断面図、第２図は本ヅ８明装置及び
従来装置において、半導体レーザチップの劣化特性を示
す特性図である。
の１例を示す工程別断面図、第２図は本ヅ８明装置及び
従来装置において、半導体レーザチップの劣化特性を示
す特性図である。
Claims (1)
- （１）半導体レーザ装置に用いられるヒートシンクにお
いて、その主材料がＡｌＮからなることを特徴とするヒ
ートシンク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29286688A JPH02138785A (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | ヒートシンク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29286688A JPH02138785A (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | ヒートシンク |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02138785A true JPH02138785A (ja) | 1990-05-28 |
Family
ID=17787389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29286688A Pending JPH02138785A (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | ヒートシンク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02138785A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5262658A (en) * | 1991-12-24 | 1993-11-16 | Xerox Corporation | Thermally stabilized light emitting diode structure |
| US5812571A (en) * | 1996-10-25 | 1998-09-22 | W. L. Gore & Associates, Inc. | High-power vertical cavity surface emitting laser cluster |
| JPH11145561A (ja) * | 1997-11-07 | 1999-05-28 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体モジュール |
| US6084895A (en) * | 1996-08-02 | 2000-07-04 | Matsushita Electronics Corporation | Semiconductor laser apparatus |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61119051A (ja) * | 1984-11-15 | 1986-06-06 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPH0217689A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-22 | Nec Corp | レーザダイオードのサブキャリア |
-
1988
- 1988-11-18 JP JP29286688A patent/JPH02138785A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61119051A (ja) * | 1984-11-15 | 1986-06-06 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPH0217689A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-22 | Nec Corp | レーザダイオードのサブキャリア |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5262658A (en) * | 1991-12-24 | 1993-11-16 | Xerox Corporation | Thermally stabilized light emitting diode structure |
| US6084895A (en) * | 1996-08-02 | 2000-07-04 | Matsushita Electronics Corporation | Semiconductor laser apparatus |
| US5812571A (en) * | 1996-10-25 | 1998-09-22 | W. L. Gore & Associates, Inc. | High-power vertical cavity surface emitting laser cluster |
| JPH11145561A (ja) * | 1997-11-07 | 1999-05-28 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体モジュール |
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