JPH0864902A - Stack semiconductor laser device assembling method and stack semiconductor laser device - Google Patents
Stack semiconductor laser device assembling method and stack semiconductor laser deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 所定のハイパワーの光出力を長期間安定に出
力することのできるスタック型半導体レーザ装置を得
る。
【構成】 ヒートシンク6の上面の所定位置に半導体レ
ーザチップ1をダイボンディングし、当該上面に、テー
ブル形状の金属製スペーサ10(20,30)の天板部
の上面の所定位置に半導体レーザチップ2(3,4)を
ダイボンディングしてなるスタック用素子50a,50
b,50cを、そのテーブル形状の金属製スペーサ10
(20,30)の脚部を絶縁性接着剤8を用いて接着す
ることにより、順次積み上げて、上記半導体レーザチッ
プ1〜4をスタックしてなるスタック型半導体レーザ装
置100を組み立てる。
(57) [Abstract] [Purpose] To obtain a stack type semiconductor laser device capable of stably outputting a predetermined high power optical output for a long period of time. [Structure] The semiconductor laser chip 1 is die-bonded to a predetermined position on the upper surface of a heat sink 6, and the semiconductor laser chip 2 is placed on the upper surface at a predetermined position on the top surface of a table-shaped metal spacer 10 (20, 30). Stack elements 50a, 50 formed by die-bonding (3, 4)
b and 50c are replaced by the table-shaped metal spacer 10
The legs of (20, 30) are adhered using the insulating adhesive 8 to sequentially stack the semiconductor laser chips 1 to 4 to assemble the stacked semiconductor laser device 100.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明はスタック型半導体レー
ザ装置の組立方法,及びスタック型半導体レーザ装置に
関し、特に、複数の半導体レーザチップを高精度に位置
決めしてスタックできるスタック型半導体レーザ装置の
組立方法,及び所定のハイパワーの光出力を長期間安定
に出力するスタック型半導体レーザ装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for assembling a stack type semiconductor laser device and a stack type semiconductor laser device, and more particularly to assembling a stack type semiconductor laser device capable of accurately positioning and stacking a plurality of semiconductor laser chips. The present invention relates to a method and a stack type semiconductor laser device that outputs a predetermined high power optical output stably for a long period of time.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体レーザ装置の高機能化に伴
い、ハイパワーの光出力を得るために複数の半導体レー
ザチップを積み上げてなるスタック型半導体レーザ装置
が開発されている。2. Description of the Related Art In recent years, as semiconductor laser devices have become more sophisticated, stack type semiconductor laser devices have been developed in which a plurality of semiconductor laser chips are stacked in order to obtain high-power optical output.
【0003】図5はこの従来のスタック型半導体レーザ
装置の構成を示す正面図であり、図において、1000
はスタック型半導体レーザ装置で、これは、ヒートシン
ク6上に半導体レーザチップ1がハンダ7によりダイボ
ンディング(ハンダ付け)され、同様に、半導体レーザ
チップ1上に半導体レーザチップ2が、半導体レーザチ
ップ2上に半導体レーザチップ3が、半導体レーザチッ
プ3上に半導体レーザチップ4がそれぞれハンダ7によ
りダイボンディング(ハンダ付け)され、半導体レーザ
チップ4の上面電極4aに金ワイヤ等のワイヤ5がワイ
ヤボンディングされて、構成されている。ここで、1
a,2a,3aは各半導体レーザチップ1〜3の上面電
極、1b,2b,3b,4bは各半導体レーザチップ1
〜4の下面電極、1c,2c,3c,4cは各半導体レ
ーザチップ1〜4の光出射面、1d,2d,3d,4d
は各半導体レーザチップ1〜4の発光領域(活性層)で
ある。各半導体レーザチップ1〜4は、それぞれ、光出
射面1c,2c,3c,4cに対して垂直方向(すなわ
ち、図5の紙面に対する垂直方向)にレーザ光を出射す
る。また、金ワイヤ等のワイヤ5は図示しない電源に接
続されており、ヒートシンク6は所要の配線(図示せ
ず)により図示しない電源に接続されている。FIG. 5 is a front view showing the structure of this conventional stack type semiconductor laser device. In FIG.
Is a stack type semiconductor laser device, in which the semiconductor laser chip 1 is die-bonded (soldered) on the heat sink 6 by the solder 7, and similarly, the semiconductor laser chip 2 and the semiconductor laser chip 2 are mounted on the semiconductor laser chip 1. The semiconductor laser chip 3 and the semiconductor laser chip 4 are die-bonded (soldered) on the semiconductor laser chip 3 and the semiconductor laser chip 3, respectively, and the wire 5 such as a gold wire is wire-bonded to the upper surface electrode 4a of the semiconductor laser chip 4. Is configured. Where 1
a, 2a and 3a are upper surface electrodes of the semiconductor laser chips 1 to 3 and 1b, 2b, 3b and 4b are semiconductor laser chips 1 respectively.
To 4 lower electrodes, 1c, 2c, 3c and 4c are light emission surfaces of the semiconductor laser chips 1 to 1d, 2d, 3d and 4d.
Is a light emitting region (active layer) of each of the semiconductor laser chips 1 to 4. Each of the semiconductor laser chips 1 to 4 emits a laser beam in a direction perpendicular to the light emitting surfaces 1c, 2c, 3c and 4c (that is, a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 5). The wire 5 such as a gold wire is connected to a power source (not shown), and the heat sink 6 is connected to a power source (not shown) by a required wiring (not shown).
【0004】次に、動作について説明する。このスタッ
ク型半導体レーザ装置1000は、一般にレーザレーダ
用光源等に使用され、パルス動作によってワットクラス
の光出力を出力する。通常、一個の半導体レーザチップ
を連続的に動作させると、半導体レーザチップはあるレ
ベルの光出力で熱的に飽和し、その後は、光出力は逆に
減少してしまうこととなる。これに対し、このスタック
型半導体レーザ装置1000では、複数の半導体レーザ
チップ1〜4をパルス動作でもって同時に動作させるこ
とにより、個々の半導体レーザチップ1〜4の光出力を
トータルした光出力を得ることができ、ワットクラスの
ハイパワーの光出力を出力する。なお、このようなスタ
ック型半導体レーザ装置1000では、通常複数の半導
体レーザチップ1〜4から出射されるレーザ光を集光す
るために、これらチップの光出射面の前方に集光レンズ
(図示せず)が配置されている。Next, the operation will be described. This stack type semiconductor laser device 1000 is generally used for a laser radar light source and the like, and outputs a watt class optical output by a pulse operation. Normally, when one semiconductor laser chip is continuously operated, the semiconductor laser chip is thermally saturated with a certain level of optical output, and thereafter, the optical output is decreased conversely. On the other hand, in this stack type semiconductor laser device 1000, a plurality of semiconductor laser chips 1 to 4 are simultaneously operated by a pulse operation to obtain a total optical output of the individual semiconductor laser chips 1 to 4. It can output watt class high power optical output. In such a stack type semiconductor laser device 1000, in order to normally collect the laser light emitted from the plurality of semiconductor laser chips 1 to 4, a condenser lens (not shown) is provided in front of the light emitting surface of these chips. No) is arranged.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来のスタック型
半導体レーザ装置1000は以上のようにして組み立て
られるが、以下に記すような問題点を生ずる。Although the above-mentioned conventional stack type semiconductor laser device 1000 is assembled as described above, the following problems occur.
【0006】すなわち、上記複数の半導体レーザチップ
1〜4は、通常、同一サイズのチップが用いられるた
め、これらチップ1〜4を順次積み上げて、上下に重な
るチップ間をダイボンディングしていく際に、各チップ
を精度よく位置決めすることが困難である。このため、
得られるスタック型半導体レーザ装置1000は、図6
(a) (スタック型半導体レーザ装置1000の上面
図),及び図6(b) (スタック型半導体レーザ装置10
00の正面図)に示すように、各チップ1〜4の光出射
面1c,2c,3c,4cの向きがずれて、各チップ1
〜4の発光領域(活性層)1d,2d,3d,4dから
出射されるレーザ光が異なる方向に出射するものとなっ
てしまうことがあり、所定のハイパワーの光出力が得ら
れるスタック型半導体レーザ装置を再現性よく得ること
ができないという問題点があった。That is, since the plurality of semiconductor laser chips 1 to 4 are usually chips of the same size, when these chips 1 to 4 are sequentially stacked and die-bonding is performed between the vertically overlapping chips. , It is difficult to position each chip with high accuracy. For this reason,
The obtained stack type semiconductor laser device 1000 is shown in FIG.
(a) (top view of stack type semiconductor laser device 1000), and FIG. 6 (b) (stack type semiconductor laser device 10).
(Front view of 00), the light emitting surfaces 1c, 2c, 3c, and 4c of the chips 1 to 4 are deviated in direction,
The laser light emitted from the light emitting regions (active layers) 1d, 2d, 3d, and 4d of 4 to 4 may be emitted in different directions, and a predetermined high power optical output can be obtained. There is a problem that a laser device cannot be obtained with good reproducibility.
【0007】また、チップ上にチップをハンダ付けして
いくので、下側のチップのハンダ付けに用いられ,既に
固化しているハンダが、上側のチップをハンダ付けする
時に下側のチップとともに加熱されて再び溶融し、これ
によって、下側の既に位置決めされていたチップが移動
してしまうことがあり、この場合も、得られるスタック
型半導体レーザ装置1000は、図6(a) 及び図6(b)
に示すように、各チップ1〜4の光出射面1c,2c,
3c,4cの向きがずれて、各チップ1〜4の発光領域
(活性層)1d,2d,3d,4dから出射されるレー
ザ光が異なる方向に出射するものとなってしまう。な
お、この問題点は、上側のチップのダイボンディングに
使用するハンダとして、その融点が下側のチップのダイ
ボンディングに使用したハンダのそれよりも低いものを
使用すれば、解消することができるが、複数の(3個以
上の)チップを順次積み上げてダイボンディングしてい
く場合に、融点がこのような関係となる複数(3つ以
上)のハンダを用意することは現実的には極めて困難で
ある。Further, since the chips are soldered on the chips, the solder which is used for soldering the lower chip and has already solidified is heated together with the lower chip when the upper chip is soldered. In some cases, the chips already positioned on the lower side may be moved due to the melting and melting again. In this case as well, the stack type semiconductor laser device 1000 obtained has the structure shown in FIGS. b)
As shown in FIG.
The directions of 3c and 4c are deviated, and the laser beams emitted from the light emitting regions (active layers) 1d, 2d, 3d and 4d of the chips 1 to 4 are emitted in different directions. This problem can be solved by using a solder having a melting point lower than that of the solder used for die bonding the lower chip as the solder used for die bonding the upper chip. However, when a plurality of (three or more) chips are sequentially stacked and die-bonded, it is practically extremely difficult to prepare a plurality of (three or more) solders having melting points having such a relationship. is there.
【0008】また、図6(b) に示すように、上記ハンダ
7によるチップ1〜4のダイボンディング作業時、溶融
したハンダ7がチップ1〜3の側面に回り込んで、チッ
プ1〜3の側面に表出している活性層に接触することが
あり、得られるスタック型半導体レーザ装置1000
は、その動作時に、ハンダ7とチップ1〜3の活性層が
電気的にショートして、所定の動作を行えなくなるとい
った問題点があった。Further, as shown in FIG. 6B, during the die bonding work of the chips 1 to 4 by the solder 7, the molten solder 7 wraps around the side surfaces of the chips 1 to 3 and The obtained stack type semiconductor laser device 1000 may come into contact with the active layer exposed on the side surface.
However, there is a problem that the solder 7 and the active layers of the chips 1 to 3 are electrically short-circuited during the operation, and a predetermined operation cannot be performed.
【0009】また、チップ1〜3の発光領域(活性層)
1d,2d,3dとハンダ7との間の距離が近いため、
ハンダ7の固化による応力によって、この発光領域(活
性層)1d,2d,3dにストレスがかかり、得られる
スタック型半導体レーザ装置1000は、各チップ1〜
3の信頼性が低いものとなり、長期間安定に所定の動作
を行うことができないという問題点があった。Further, the light emitting region (active layer) of the chips 1 to 3
Since the distance between 1d, 2d, 3d and the solder 7 is short,
The light emission regions (active layers) 1d, 2d, and 3d are stressed by the stress due to the solidification of the solder 7, and the obtained stack type semiconductor laser device 1000 has each of the chips 1 to 1
3 has a low reliability, and there is a problem that a predetermined operation cannot be stably performed for a long time.
【0010】また、従来のスタック型半導体レーザ装置
1000は、その動作時、ヒートシンク6に接触するチ
ップ1は、ヒートシンク6によって放熱(冷却)される
が、チップ1の上方に積まれたチップ2,3,4は、ヒ
ートシンク6によって放熱(冷却)されず、温度上昇に
よる性能劣化を生ずることとなり、長期間安定に所定の
動作を行うことができないという問題点があった。In the conventional stack type semiconductor laser device 1000, the chip 1 contacting the heat sink 6 is radiated (cooled) by the heat sink 6 during its operation. The heatsinks 3 and 4 are not radiated (cooled) by the heatsink 6, resulting in performance deterioration due to temperature rise, and there is a problem that a predetermined operation cannot be stably performed for a long period of time.
【0011】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、所定のハイパワーの光出力を出
力するスタック型半導体レーザ装置を再現性よく組み立
てることのできるスタック型半導体レーザ装置の組立方
法を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and a stack type semiconductor laser device capable of assembling a stack type semiconductor laser device outputting a predetermined high power optical output with good reproducibility. The purpose is to obtain an assembly method of.
【0012】更に、この発明の他の目的は、各チップが
長期間安定動作し、所定のハイパワーの光出力を長期間
安定に出力することのできるスタック型半導体レーザ装
置,及びその組立方法を得ることを目的とする。Still another object of the present invention is to provide a stack type semiconductor laser device in which each chip operates stably for a long period of time, and a predetermined high power optical output can be stably output for a long period of time, and an assembling method thereof. The purpose is to get.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】この発明にかかるスタッ
ク型半導体レーザ装置の組立方法(請求項1)は、ヒー
トシンクの上面に半導体レーザチップをダイボンディン
グする工程と、一個の半導体レーザチップを、天板部と
複数の脚部とからなる一個のテーブル形状の金属製スペ
ーサの当該天板部の上面にダイボンディングしてなる複
数のスタック用素子を組み立てる工程と、上記ヒートシ
ンクの上面に、上記複数のスタック用素子のうちの一個
のスタック用素子の上記複数の脚部をそれぞれ絶縁層を
介して固定した後、当該一個のスタック用素子の上記天
板部の上面に、上記複数のスタック用素子の当該一個の
スタック用素子とは異なる他の複数のスタック用素子
を、上側に配置されるものの上記複数の脚部を下側に配
置されるものの上記天板部の上面にそれぞれ絶縁層を介
して固定することにより積み上げて、上記複数のスタッ
ク用素子を積み上げる工程とを含み、上記ヒートシンク
の上面にダイボンディングされた半導体レーザチップ,
及び上記複数のスタック用素子の各々を構成する複数の
半導体レーザチップをスタックしてなるスタック型半導
体レーザ装置を組み立てることを特徴とするものであ
る。A method of assembling a stack type semiconductor laser device according to the present invention (claim 1) includes a step of die-bonding a semiconductor laser chip to an upper surface of a heat sink, and one semiconductor laser chip A step of assembling a plurality of stacking elements formed by die-bonding to the upper surface of the top plate portion of a single table-shaped metal spacer composed of a plate portion and a plurality of leg portions; After fixing the plurality of leg portions of one stacking element of the stacking element via the insulating layer, respectively, on the top surface of the top plate portion of the one stacking element, the plurality of stacking elements of A plurality of other stacking elements different from the one stacking element are arranged on the upper side, but the plurality of legs are arranged on the lower side. Stacked by fixing via respective insulating layer on the upper surface of the plate portion, and a step of stacking the elements for the plurality of stacks, the semiconductor laser chip die-bonded on the upper surface of the heat sink,
And a stack type semiconductor laser device in which a plurality of semiconductor laser chips forming each of the plurality of stacking elements are stacked.
【0014】この発明にかかるスタック型半導体レーザ
装置(請求項2)は、その上面に半導体レーザチップが
ダイボンディングされたヒートシンクと、一個の半導体
レーザチップを、天板部と複数の脚部とからなる一個の
テーブル形状の金属製スペーサの当該天板部の上面にダ
イボンディングしてなる複数のスタック用素子とを備
え、上記ヒートシンクの上面に上記複数のスタック用素
子のうちの一個のスタック用素子の複数の脚部がそれぞ
れ絶縁層を介して固定され、かつ、この一個のスタック
用素子の天板部の上面に上記複数のスタック用素子の上
記一個のスタック用素子とは異なる他の複数のスタック
用素子が、その上側に配置されるものの上記複数の脚部
が、下側に配置されるものの上記天板部の上面にそれぞ
れ絶縁層を介して固定されることにより積み上げられ、
上記ヒートシンクの上面にダイボンディングされた上記
半導体レーザチップ,及び上記複数のスタック用素子の
各々を構成する複数の半導体レーザチップがスタックさ
れてなることを特徴とするものである。In the stack type semiconductor laser device according to the present invention (claim 2), a heat sink having a semiconductor laser chip die-bonded to the upper surface thereof, and one semiconductor laser chip are formed from a top plate portion and a plurality of leg portions. A stacking element formed by die-bonding the top surface of the table-shaped metal spacer to the stacking element, and one stacking element of the stacking elements on the top surface of the heat sink. A plurality of legs are respectively fixed via an insulating layer, and a plurality of other stacking elements different from the one stacking element of the plurality of stacking elements on the top surface of the top plate portion of the one stacking element. Although the stacking element is arranged on the upper side of the stacking element, the plurality of legs are fixed on the upper surface of the top plate of the stacking element through insulating layers, respectively. It piled up by being,
It is characterized in that the semiconductor laser chip die-bonded to the upper surface of the heat sink and a plurality of semiconductor laser chips constituting each of the plurality of stacking elements are stacked.
【0015】更に、この発明にかかるスタック型半導体
レーザ装置の組立方法(請求項3)は、上記テーブル形
状の金属製スペーサを、互いに別体からなる上記天板部
と上記脚部とを接着して得るようにしたことを特徴とす
るものである。Further, in the method for assembling the stack type semiconductor laser device according to the present invention (claim 3), the table-shaped metal spacer is bonded to the top plate portion and the leg portion which are separate bodies. It is characterized by having been obtained.
【0016】更に、この発明にかかるスタック型半導体
レーザ装置(請求項4)は、上記テーブル形状の金属製
スペーサを、互いに別体からなる上記天板部と上記脚部
とを接着して得られたものとしたことを特徴とするもの
である。Further, a stack type semiconductor laser device according to the present invention (claim 4) is obtained by bonding the table-shaped metal spacer to the top plate portion and the leg portion which are separate bodies from each other. It is characterized by having been made.
【0017】更に、この発明にかかるスタック型半導体
レーザ装置の組立方法(請求項5)は、ヒートシンクの
上面に第1のハンダを用いて半導体レーザチップをダイ
ボンディングする工程と、一個の半導体レーザチップを
一個の板状の金属製スペーサの上面に上記第1のハンダ
を用いてダイボンディングしてなるスタック用素子を得
る工程と、上記ヒートシンクの上面にダイボンディング
された半導体レーザチップの上面電極上に、複数の上記
スタック用素子を、その上記金属製スペーサの下面を接
着面に、上記第1のハンダの融点よりも低い融点を有す
る第2のハンダを用いて順次ダイボンディングして、積
み上げる工程とを含み、上記複数のスタック用素子の各
々を構成する複数の半導体レーザチップがスタックされ
たスタック型半導体レーザ装置を組み立てることを特徴
とするものである。Further, in the method for assembling the stack type semiconductor laser device according to the present invention (claim 5), the step of die bonding the semiconductor laser chip to the upper surface of the heat sink using the first solder, and one semiconductor laser chip. A step of obtaining a stacking element which is die-bonded on the upper surface of one plate-shaped metal spacer by using the first solder, and on the upper surface electrode of the semiconductor laser chip die-bonded on the upper surface of the heat sink. A step of stacking a plurality of the stacking elements by sequentially die-bonding the lower surface of the metal spacer to the bonding surface using a second solder having a melting point lower than that of the first solder, And a stack type semiconductor in which a plurality of semiconductor laser chips constituting each of the plurality of stacking elements are stacked. It is characterized in that the assembly of the laser device.
【0018】更に、この発明にかかるスタック型半導体
レーザ装置(請求項6)は、ヒートシンクの上面に第1
のハンダを用いてダイボンディングされた半導体レーザ
チップと、一個の半導体レーザチップを一個の板状の金
属製スペーサの上面に上記第1のハンダを用いてダイボ
ンディングしてなる複数のスタック用素子とを有し、上
記複数のスタック用素子は、上記ヒートシンクの上面に
ダイボンディングされた半導体レーザチップの上面電極
上に、その上記金属製スペーサの下面を接着面に、上記
第1のハンダの融点よりも低い融点を有する第2のハン
ダを用いて順次ダイボンディングされて積み上げられ、
上記ヒートシンクの上面にダイボンディングされた上記
半導体レーザチップ,及び上記複数のスタック用素子の
各々を構成する複数の半導体レーザチップがスタックさ
れてなることを特徴とするものである。Further, in the stack type semiconductor laser device according to the present invention (claim 6), the first structure is provided on the upper surface of the heat sink.
A semiconductor laser chip die-bonded using the solder, and a plurality of stacking elements formed by die-bonding one semiconductor laser chip to the upper surface of one plate-shaped metal spacer using the first solder. The plurality of stacking elements have a lower surface of the metal spacer as an adhesive surface on an upper surface electrode of a semiconductor laser chip die-bonded to an upper surface of the heat sink and a melting point of the first solder. And die-bonded one after another using a second solder having a low melting point,
It is characterized in that the semiconductor laser chip die-bonded to the upper surface of the heat sink and a plurality of semiconductor laser chips constituting each of the plurality of stacking elements are stacked.
【0019】更に、この発明にかかるスタック型半導体
レーザ装置の組立方法(請求項7)は、階段状の表面を
有するヒートシンクの当該階段状の表面の各段に、半導
体レーザチップをダイボンディングする工程を備え、複
数の半導体レーザチップをスタックしてなるスタック型
半導体レーザ装置を組み立てることを特徴とするもので
ある。Further, in the method for assembling the stack type semiconductor laser device according to the present invention (claim 7), the step of die bonding the semiconductor laser chip to each step of the stepped surface of the heat sink having the stepped surface. And stacking a plurality of semiconductor laser chips to assemble a stack type semiconductor laser device.
【0020】更に、この発明にかかるスタック型半導体
レーザ装置(請求項8)は、階段状の表面を有するヒー
トシンクの当該階段状の表面の各段に、半導体レーザチ
ップをダイボンディングしてなり、複数の半導体レーザ
チップをスタックしてなること特徴とするものである。Further, in the stack type semiconductor laser device according to the present invention (claim 8), a semiconductor laser chip is die-bonded to each step of the stepped surface of a heat sink having a stepped surface, and a plurality of semiconductor laser chips are formed. The semiconductor laser chips are stacked to each other.
【0021】[0021]
【作用】この発明にかかるスタック型半導体レーザ装置
の組立方法(請求項1)においては、ヒートシンクの上
面に複数のテーブル形状の金属製スペーサを積み上げ、
ヒートシンクの上面,及び複数のテーブル形状の金属製
スペーサの各々の天板部の上面に半導体レーザチップを
ダイボンディングするようにしたから、これらの上面に
おいて各チップを精度よく位置決めすることができ、複
数の半導体レーザチップを、各チップの光出射面を確実
に同一方向を向くようにスタックすることができる。ま
た、各チップの上面電極上にはハンダを敷設しないた
め、各チップの側面に露出する活性層とハンダが接触す
ることがなく、また、発光領域(活性層)にストレスが
加わることもない。In the method of assembling the stack type semiconductor laser device according to the present invention (claim 1), a plurality of table-shaped metal spacers are stacked on the upper surface of the heat sink,
Since the semiconductor laser chips are die-bonded to the upper surface of the heat sink and the upper surface of the top plate of each of the plurality of table-shaped metal spacers, each chip can be accurately positioned on these upper surfaces. The semiconductor laser chips can be stacked so that the light emitting surfaces of the chips are surely oriented in the same direction. Further, since solder is not laid on the upper surface electrode of each chip, the active layer exposed on the side surface of each chip does not come into contact with the solder, and stress is not applied to the light emitting region (active layer).
【0022】更に、この発明にかかるスタック型半導体
レーザ装置(請求項2)においては、ヒートシンクの上
面,及びこのヒートシンクの上面に積み上げられた複数
のテーブル形状の金属製スペーサの各々の天板部の上面
に半導体レーザチップがダイボンディングされたものと
したから、各チップはヒートシンク,またはテーブル形
状の金属製スペーサにより放熱されることとなる。ま
た、各チップはその上面電極上にハンダが敷設されない
ので、その側面に表出する活性層にハンダが接触するこ
とがなく、活性層とハンダが電気的にショートしてしま
うこともない。また、各チップは、その上面電極上にハ
ンダが敷設されないので、その発光領域(活性層)には
ストレスが加わらず、信頼性の高いものとなる。Further, in the stack type semiconductor laser device according to the present invention (claim 2), the upper surface of the heat sink and the top plate portion of each of the plurality of table-shaped metal spacers stacked on the upper surface of the heat sink are provided. Since the semiconductor laser chip is die-bonded to the upper surface, each chip is radiated by a heat sink or a table-shaped metal spacer. In addition, since solder is not laid on the upper surface electrode of each chip, the solder does not come into contact with the active layer exposed on the side surface thereof, and the active layer and solder do not electrically short-circuit. In addition, since solder is not laid on the upper surface electrode of each chip, stress is not applied to the light emitting region (active layer) of the chip, resulting in high reliability.
【0023】更に、この発明にかかるスタック型半導体
レーザ装置の組立方法(請求項3)においては、上記テ
ーブル形状の金属製スペーサとして、上記天板部と脚部
とが別体からなるものを用い、これら天板部と脚部とを
接着して上記テーブル形状の金属製スペーサを組み立て
るようにしたから、上記テーブル形状の金属製スペーサ
を一体物とした場合は、これを得るための加工が煩雑で
あるという問題点があったが、これを解消することがで
きる。Furthermore, in the method for assembling the stack type semiconductor laser device according to the present invention (claim 3), the table-shaped metal spacers in which the top plate and the legs are formed separately are used. Since the table-shaped metal spacers are assembled by adhering the top plate portion and the leg portions to each other, when the table-shaped metal spacers are integrated, the process for obtaining them is complicated. However, this can be solved.
【0024】更に、この発明にかかるスタック型半導体
レーザ装置(請求項4)においては、上記テーブル形状
の金属製スペーサを、互いに別体からなる天板部と脚部
とを接着して得られたものとしたから、上記脚部として
その太さが太いものを用いることかでき、上記テーブル
形状の金属製スペーサとして一体物を用いた場合は、こ
れを得るための加工によりその脚部が細く、機械的強度
の弱いものとなってしまう問題点があったが、これを解
消することができる。Further, in the stack type semiconductor laser device according to the present invention (claim 4), the table-shaped metal spacer is obtained by adhering the top plate portion and the leg portion which are separate bodies from each other. Therefore, it is possible to use one having a large thickness as the leg portion, and when the one-piece member is used as the table-shaped metal spacer, the leg portion is thin by the processing for obtaining this, There was a problem that the mechanical strength was weak, but this can be solved.
【0025】更に、この発明にかかるスタック型半導体
レーザ装置の組立方法(請求項5)においては、一個の
半導体レーザチップを一個の板状の金属製スペーサ上に
第1のハンダを用いてダイボンディングしてなるスタッ
ク用素子を複数作成し、この複数のスタック用素子を、
ヒートシンクの上面に第1のハンダを用いてダイボンデ
ィングされた半導体レーザチップの上面電極上に順次積
み上げて、上下の素子間を上記第1のハンダの融点より
も低い融点を有する第2のハンダを用いてダイボンディ
ングすることにより、スタック型半導体レーザ装置を組
立てるようにしたから、上記複数のスタック用素子を、
各々の上記一個の金属製スペーサの側面を、他の部材の
平坦面に沿わせて、順次積み上げることにより、各々が
上記一個の金属製スペーサの上面の所定位置に位置決め
されている上記複数のスタック用素子を構成する上記一
個の半導体レーザチップの光出射面が確実に同一方向を
向くように配置される。Further, in the method for assembling the stack type semiconductor laser device according to the present invention (claim 5), one semiconductor laser chip is die-bonded onto one plate-shaped metal spacer using the first solder. Create a plurality of stacking elements made by,
The second solder having a melting point lower than the melting point of the first solder is sequentially stacked on the upper surface electrode of the semiconductor laser chip die-bonded to the upper surface of the heat sink using the first solder. Since the stack type semiconductor laser device is assembled by die-bonding using the plurality of stack elements,
The plurality of stacks each positioned at a predetermined position on the upper surface of the one metal spacer by sequentially stacking the side surfaces of the one metal spacer along the flat surfaces of the other members. The light emitting surfaces of the one semiconductor laser chip forming the device for use are arranged so as to surely face the same direction.
【0026】更に、この発明にかかるスタック型半導体
レーザ装置(請求項6)においては、ヒートシンク上に
第1のハンダを用いてダイボンディングされた半導体レ
ーザチップの上面電極上に、一個の半導体レーザチップ
を一個の板状の金属製スペーサ上の所定位置に上記第1
のハンダを用いてダイボンディングしてなるスタック用
素子を複数積み上げ、上下の素子間を上記第1のハンダ
の融点よりも低い融点を有する第2のハンダを用いてダ
イボンディングしてなるものとしたから、上記複数のス
タック用素子を、精度よく位置決めして配設することが
でき、これにより、これらの各々を構成する複数の上記
一個の半導体レーザチップの光出射面が、上記ヒートシ
ンク上にダイボンディングされた半導体レーザチップと
光出射面と確実に同一方向を向くように配置されること
となる。また、各チップはその下にあるヒートシンク,
または板状の金属製スペーサによって放熱されることと
なり、温度上昇による性能劣化を防止することができ
る。Further, in the stack type semiconductor laser device according to the present invention (claim 6), one semiconductor laser chip is provided on the upper surface electrode of the semiconductor laser chip die-bonded on the heat sink using the first solder. At the predetermined position on a plate-shaped metal spacer.
A plurality of stacking elements formed by die bonding using the above solder are stacked, and the upper and lower elements are die bonded using the second solder having a melting point lower than the melting point of the first solder. From the above, the plurality of stacking elements can be accurately positioned and arranged, whereby the light emitting surfaces of the plurality of one semiconductor laser chips forming each of them can be arranged on the heat sink. The bonded semiconductor laser chip and the light emitting surface are arranged so as to surely face the same direction. Also, each chip has a heat sink under it,
Alternatively, heat is dissipated by the plate-shaped metal spacers, and performance deterioration due to temperature rise can be prevented.
【0027】更に、この発明にかかるスタック型半導体
レーザ装置の組立方法(請求項7)においては、階段状
の表面を有するヒートシンクの当該階段状の表面の各段
に、半導体レーザチップをダイボンディングすることに
より、複数の半導体レーザチップを直接積み上げること
なく、スタック型半導体レーザ装置を組み立てるように
したから、各チップを上記階段状の表面の各段において
精度よく位置決めすることができ、各チップの光出射面
を確実に同一方向を向くようにスタックすることができ
る。また、各チップの上面電極上にはハンダを敷設しな
いため、各チップの側面に露出する活性層とハンダが接
触することがなく、また、発光領域(活性層)にストレ
スが加わることもない。Further, in the method for assembling the stack type semiconductor laser device according to the present invention (claim 7), the semiconductor laser chip is die-bonded to each step of the stepped surface of the heat sink having the stepped surface. As a result, the stack type semiconductor laser device is assembled without directly stacking a plurality of semiconductor laser chips, so that each chip can be accurately positioned in each step of the stepped surface, and the light of each chip can be accurately positioned. It is possible to stack the emission surfaces so as to surely face the same direction. Further, since solder is not laid on the upper surface electrode of each chip, the active layer exposed on the side surface of each chip does not come into contact with the solder, and stress is not applied to the light emitting region (active layer).
【0028】更に、この発明にかかるスタック型半導体
レーザ装置(請求項8)においては、階段状の表面を有
するヒートシンクの当該階段状の表面の各段に、半導体
レーザチップをダイボンディングしてなるものとしたか
ら、各チップは上記ヒートシンクにより放熱されること
となり、温度上昇による性能劣化を防止することができ
る。また、各チップのその上面電極上にハンダが敷設さ
れないので、その側面に表出する活性層にハンダが接触
することがなく、活性層とハンダが電気的にショートし
てしまうこともない。また、各チップはその上面電極上
にハンダが敷設されないので、発光領域(活性層)には
ストレスが加わらず、信頼性の高いものとなる。Further, in the stack type semiconductor laser device according to the present invention (claim 8), a semiconductor laser chip is die-bonded to each step of the stepped surface of the heat sink having the stepped surface. Therefore, each chip is radiated by the heat sink, and the performance deterioration due to the temperature rise can be prevented. Further, since no solder is laid on the upper surface electrode of each chip, the solder does not come into contact with the active layer exposed on the side surface thereof, and the active layer and solder do not electrically short-circuit. In addition, since solder is not laid on the upper surface electrode of each chip, stress is not applied to the light emitting region (active layer), resulting in high reliability.
【0029】[0029]
【実施例】実施例1 .図1はこの発明の実施例1によるスタック型
半導体レーザ装置の構造を示す正面図(図1(a) )と、
このスタック型半導体レーザ装置を構成するスタック用
素子の構造を示す分解斜視図(図1(b) )である。図に
おいて、図4と同一符号は同一または相当する部分を示
し、5a〜5dはワイヤ、8は絶縁性接着剤、10,2
0,30はAg,Cu等の放熱性に優れた金属の塊を、
加工して作製された四角形状の天板部を有するテーブル
形状の金属製スペーサ、50はスタック用素子、100
はスタック型半導体レーザ装置である。ここで、ワイヤ
5aは図示しない一端がテーブル形状の金属製スペーサ
10に電気的に接続され、ワイヤ5bは図示しない一端
がテーブル形状の金属製スペーサ20に電気的に接続さ
れ、ワイヤ5cは図示しない一端がテーブル形状の金属
製スペーサ30に電気的に接続され、ワイヤ5dは図示
しない一端が電源(図示せず)に接続されている。ま
た、ヒートシンク6は図示しない配線により上記電源
(図示せず)に接続されている。なお、この図では、半
導体レーザチップ1〜4の上面電極,及び下面電極は図
示していない。EXAMPLES Example 1 1 is a front view showing the structure of a stack type semiconductor laser device according to Embodiment 1 of the present invention (FIG. 1 (a)),
FIG. 1 is an exploded perspective view (FIG. 1 (b)) showing the structure of a stacking element that constitutes this stack type semiconductor laser device. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 4 denote the same or corresponding portions, 5a to 5d are wires, 8 is an insulating adhesive, 10, 2
0 and 30 are lumps of metal with excellent heat dissipation such as Ag and Cu,
A table-shaped metal spacer having a square top plate portion produced by processing, 50 is a stacking element, 100
Is a stack type semiconductor laser device. Here, one end (not shown) of the wire 5a is electrically connected to the table-shaped metal spacer 10, one end (not shown) of the wire 5a is electrically connected to the table-shaped metal spacer 20, and the wire 5c is not shown. One end is electrically connected to the table-shaped metal spacer 30, and the wire 5d is connected to a power source (not shown) at one end (not shown). The heat sink 6 is connected to the power source (not shown) by wiring not shown. In this figure, the upper surface electrodes and the lower surface electrodes of the semiconductor laser chips 1 to 4 are not shown.
【0030】かかる構造からなる本実施例のスタック型
半導体レーザ装置100の動作は、従来装置1000の
それと基本的に同じであり、電源から流れる電流によ
り、ワイヤ5dとヒートシンク6間に直列に接続された
半導体レーザチップ1〜4が同時にレーザ発振する。そ
して、これら半導体レーザチップ1〜4の各々から出射
するレーザ光は、図示しない集光用レンズによって集光
されて、ハイパワーの光出力となる。The operation of the stack type semiconductor laser device 100 of the present embodiment having such a structure is basically the same as that of the conventional device 1000, and is connected in series between the wire 5d and the heat sink 6 by the current flowing from the power supply. The semiconductor laser chips 1 to 4 simultaneously oscillate. Then, the laser light emitted from each of the semiconductor laser chips 1 to 4 is condensed by a condenser lens (not shown) and becomes a high-power optical output.
【0031】以下、スタック型半導体レーザ装置100
の組立工程を説明する。まず、図1(b) に示すように、
テーブル形状の金属製スペーサ10の天板部の上面の所
定位置に、半導体レーザチップ2を、その光出射面2c
がテーブル形状の金属製スペーサ10の天板部の所定の
端面10aと平行となり、その下面電極(図示せず)が
上記天板部の上面に接着するように、ダイボンディング
(ハンダ付け)して、スタック用素子50aを得る。Hereinafter, the stack type semiconductor laser device 100 will be described.
The assembling process will be described. First, as shown in Fig. 1 (b),
At a predetermined position on the top surface of the table-shaped metal spacer 10, the semiconductor laser chip 2 is attached to the light emitting surface 2c.
Is parallel to the predetermined end surface 10a of the top plate of the table-shaped metal spacer 10 and is die-bonded (soldered) so that its lower surface electrode (not shown) adheres to the upper surface of the top plate. , The stacking element 50a is obtained.
【0032】上記と同様にして、半導体レーザチップ3
をテーブル形状の金属製スペーサ20の天板部の上面に
ダイボンディングしてなるスタック用素子50b,半導
体レーザチップ4をテーブル形状の金属製スペーサ30
の天板部の上面にダイボンディングしてなるスタック用
素子50cを作成する。In the same manner as described above, the semiconductor laser chip 3
Is stacked on the top surface of the table-shaped metal spacer 20 by die bonding, and the semiconductor laser chip 4 is attached to the stacking element 50b.
A stacking element 50c is formed by die-bonding on the upper surface of the top plate part.
【0033】次に、その上面の所定位置に半導体レーザ
チップ1がダイボンディング(ハンダ付け)されたヒー
トシンク6の当該上面に、上記スタック用素子50a
を、上記半導体レーザチップ1の光出射面1aとこのス
タック用素子50aを構成する半導体レーザチップ2の
光出射面2aが平行となるように、載置する。ここで
は、スタック用素子50aを構成する上記テーブル形状
の金属製スペーサ10の天板部の下に上記半導体レーザ
チップ1が位置するように、このテーブル形状の金属製
スペーサ10の脚部を絶縁性接着剤8により上記ヒート
シンク6の上面に接着する。Next, the stacking element 50a is formed on the upper surface of the heat sink 6 to which the semiconductor laser chip 1 is die-bonded (soldered) at a predetermined position on the upper surface.
Is placed so that the light emitting surface 1a of the semiconductor laser chip 1 and the light emitting surface 2a of the semiconductor laser chip 2 constituting the stacking element 50a are parallel to each other. Here, the legs of the table-shaped metal spacer 10 are insulated so that the semiconductor laser chip 1 is located under the top plate of the table-shaped metal spacer 10 that constitutes the stacking element 50a. The adhesive 8 adheres to the upper surface of the heat sink 6.
【0034】次に、上記ヒートシンク6の上面に載置さ
れたスタック用素子50aのこれを構成する上記テーブ
ル形状の金属製スペーサ10の天板部の上面に、スタッ
ク用素子50bを、これを構成する上記テーブル形状の
金属製スペーサ20の脚部を上記金属製スペーサ10の
天板部の上面に絶縁性の接着剤8を用いて接着すること
により、載置する。ここでは、スタック用素子50b
を、テーブル形状の金属製スペーサ10の半導体レーザ
チップ2の光出射面2aと平行な端面が、テーブル形状
の金属製スペーサ20の半導体レーザチップ3の光出射
面3aと平行な端面と平行となるように、載置する。Next, the stacking element 50b is formed on the top surface of the table-shaped metal spacer 10 which constitutes the stacking element 50a placed on the upper surface of the heat sink 6. The leg portion of the table-shaped metal spacer 20 is attached to the upper surface of the top plate portion of the metal spacer 10 by using an insulative adhesive 8 to mount it. Here, the stacking element 50b
The end face of the table-shaped metal spacer 10 parallel to the light emitting face 2a of the semiconductor laser chip 2 is parallel to the end face of the table-shaped metal spacer 20 parallel to the light emitting face 3a of the semiconductor laser chip 3. So that it can be placed.
【0035】次に、上記スタック用素子50aを構成す
る上記テーブル形状の金属製スペーサ10の天板部の上
面に、スタック用素子50bを、そのテーブル形状の金
属製スペーサ20のその半導体レーザチップ3の光出射
面3aと平行な端面が、上記テーブル形状の金属製スペ
ーサ10の上記半導体レーザチップ2の光出射面2aと
平行な端面と平行となるように、載置する。ここでは、
上記テーブル形状の金属製スペーサ20の脚部を上記金
属製スペーサ10の天板部の上面に絶縁性の接着剤8を
用いて接着する。Next, the stacking element 50b and the semiconductor laser chip 3 of the table-shaped metal spacer 20 are formed on the upper surface of the top plate of the table-shaped metal spacer 10 which constitutes the stacking element 50a. The end face parallel to the light emission face 3a of the above is placed so as to be parallel to the end face of the table-shaped metal spacer 10 parallel to the light emission face 2a of the semiconductor laser chip 2. here,
The legs of the table-shaped metal spacer 20 are adhered to the upper surface of the top plate of the metal spacer 10 using an insulating adhesive 8.
【0036】次に、上記スタック用素子50bを構成す
る上記テーブル形状の金属製スペーサ20の天板部の上
面に、スタック用素子50cを、そのテーブル形状の金
属製スペーサ30のその半導体レーザチップ4の光出射
面4aと平行な端面が、上記テーブル形状の金属製スペ
ーサ20の上記半導体レーザチップ3の光出射面3aと
平行な端面と平行となるように、載置する。ここでは、
上記テーブル形状の金属製スペーサ30の脚部を上記金
属製スペーサ20の天板部の上面に絶縁性の接着剤8を
用いて接着する。Next, the stacking element 50c and the semiconductor laser chip 4 of the table-shaped metal spacer 30 are placed on the top surface of the top plate portion of the table-shaped metal spacer 20 constituting the stacking element 50b. The end face parallel to the light emission face 4a of the above is placed so as to be parallel to the end face of the table-shaped metal spacer 20 parallel to the light emission face 3a of the semiconductor laser chip 3. here,
The legs of the table-shaped metal spacer 30 are adhered to the upper surface of the top plate of the metal spacer 20 using an insulating adhesive 8.
【0037】次に、上記半導体レーザチップ1〜4の各
上面電極に金等からなるワイヤ5a〜5dをワイヤボン
ディングした後、半導体レーザチップ1の上面電極にワ
イヤボンディングしたワイヤ5aをテーブル形状の金属
製スペーサ10に電気的に接続し、半導体レーザチップ
2の上面電極にワイヤボンディングしたワイヤ5bをテ
ーブル形状の金属製スペーサ20に電気的に接続し、半
導体レーザチップ3の上面電極にワイヤボンディングし
たワイヤ5cをテーブル形状の金属製スペーサ30に電
気的に接続する。Next, wires 5a to 5d made of gold or the like are wire-bonded to the respective upper surface electrodes of the semiconductor laser chips 1 to 4, and then the wire-bonded wires 5a to the upper surface electrode of the semiconductor laser chip 1 are formed into a table-shaped metal. A wire 5b electrically connected to the spacer 10 made of metal and wire-bonded to the upper electrode of the semiconductor laser chip 2 is electrically connected to the metal spacer 20 having a table shape and wire-bonded to the upper electrode of the semiconductor laser chip 3. 5c is electrically connected to the table-shaped metal spacer 30.
【0038】最後に、半導体レーザチップ4の上面電極
にワイヤボンディングしたワイヤ5dとヒートシンク6
を電源に接続すると、図1(a) に示す、スタック型半導
体レーザ装置100が得られる。Finally, the wire 5d wire-bonded to the upper surface electrode of the semiconductor laser chip 4 and the heat sink 6
Is connected to a power source, the stack type semiconductor laser device 100 shown in FIG. 1 (a) is obtained.
【0039】なお、以上の工程では、半導体レーザチッ
プ1〜4の上面電極へのワイヤボンディングを、スタッ
ク用素子10,20,30を積み上げた後に行ったが、
半導体レーザチップ1をダイボンディングした後、この
半導体レーザチップ1の上面電極にワイヤをボンディン
グし、スタック用素子10,20,30を順次積み上げ
る毎に,順次半導体レーザチップ1〜3の上面電極へワ
イヤボンディングを行うようにしてもよい。In the above steps, wire bonding to the upper surface electrodes of the semiconductor laser chips 1 to 4 was performed after stacking the stacking elements 10, 20, 30.
After the semiconductor laser chip 1 is die-bonded, a wire is bonded to the upper surface electrode of the semiconductor laser chip 1, and every time the stacking elements 10, 20, 30 are stacked in order, the wires are sequentially connected to the upper surface electrodes of the semiconductor laser chips 1 to 3. Bonding may be performed.
【0040】このように本実施例では、一個のテーブル
形状の金属製スペーサ10,20,30の天板部の上面
に、その出射レーザ光が所定方向、すなわち、その光出
射面が所定方向に向くように位置決めされた半導体レー
ザチップ2,3,4をそれぞれ搭載してなるスタック用
素子50a,50c,50bを、その上面に半導体レー
ザチップ1がダイボンディングされたヒートシンク6の
上面上に、順次積み上げることにより、半導体レーザチ
ップ1〜4をスタックしてなるスタック型半導体レーザ
装置100を組み立てるので、複数の半導体レーザチッ
プ1〜4は各々が高精度に位置決めされたものとなり、
これら複数の半導体レーザチップ1〜4を、各チップ1
〜4の光出射面が確実に同一方向を向くようにスタック
することができる。また、各チップ1〜3の上面電極に
はハンダが敷設されないので、各チップ1〜3の側面に
露出する活性層にハンダが接触することがなく、かつ、
各チップ1〜3の発光領域(活性層)1a,2a,3a
にストレスが加わることもない。また、各チップ1〜4
は、その動作時にヒートシンク6,テーブル形状の金属
製スペーサ10,20,30によって各々が効率良く放
熱されるものとなる。従って、本実施例によれば、各チ
ップ1〜4が長期間安定動作し、所定のハイパワーの光
出力を長期間安定に出力することのできるスタック型半
導体レーザ装置100を再現性よく得ることができる。As described above, in the present embodiment, the emitted laser light is directed in the predetermined direction, that is, the light emitting surface is directed in the predetermined direction, on the upper surface of the top plate portion of one table-shaped metal spacer 10, 20, 30. Stacking elements 50a, 50c, 50b, which respectively mount the semiconductor laser chips 2, 3, 4 positioned so as to face each other, are sequentially formed on the upper surface of the heat sink 6 on which the semiconductor laser chip 1 is die-bonded. Since the stack type semiconductor laser device 100 formed by stacking the semiconductor laser chips 1 to 4 is assembled by stacking the semiconductor laser chips 1 to 4, each of the plurality of semiconductor laser chips 1 to 4 is positioned with high precision.
Each of these plurality of semiconductor laser chips 1 to 4 is
It is possible to stack so that the light emission surfaces of ~ 4 surely face the same direction. Moreover, since solder is not laid on the upper surface electrodes of the chips 1 to 3, the solder does not contact the active layer exposed on the side surface of the chips 1 to 3, and
Light emitting regions (active layers) 1a, 2a, 3a of the chips 1 to 3
There will be no stress. Also, each chip 1 to 4
In the operation, each of them is efficiently radiated by the heat sink 6 and the table-shaped metal spacers 10, 20, 30. Therefore, according to this embodiment, each of the chips 1 to 4 can stably operate for a long period of time, and a stack type semiconductor laser device 100 capable of stably outputting a predetermined high power optical output for a long period of time can be obtained with good reproducibility. You can
【0041】実施例2.図2はこの発明の実施例2によ
るスタック型半導体レーザ装置の構造を示す正面図であ
り、図において、図1と同一符号は同一または相当する
部分を示し、11,21,31は四角形状の天板部を有
するテーブル形状の金属製スペーサであり、実施例1で
使用したテーブル形状の金属製スペーサ10,20,3
0は金属塊の加工により一体物として得られたものであ
ったが、これらは金属塊を個別に加工して得られた脚部
11a(21a,31a)と、天板部11b(21b,
31b)とを接着することにより得られたものである。
また、200はスタック型半導体レーザ装置である。こ
こで、ワイヤ5aは図示しない一端が天板部11bに電
気的に接続され、ワイヤ5bは図示しない一端が天板部
21bに電気的に接続され、ワイヤ5cは図示しない一
端が天板部31bに電気的に接続され、ワイヤ5dは図
示しない一端が電源(図示せず)に接続されている。ま
た、ヒートシンク6は図示しない配線により上記電源
(図示せず)に接続されている。なお、この図では、半
導体レーザチップ1〜4の上面電極,及び下面電極は図
示していない。 Example 2 2 is a front view showing a structure of a stack type semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding portions, and 11, 21, 31 are quadrangular shapes. A table-shaped metal spacer having a top plate portion, which is the table-shaped metal spacer 10, 20, 3 used in the first embodiment.
Although 0 was obtained as an integrated body by processing the metal ingot, these are the leg portions 11a (21a, 31a) and the top plate portion 11b (21b, 21b, 21b, 21b) obtained by individually processing the metal ingots.
31b).
Reference numeral 200 denotes a stack type semiconductor laser device. Here, one end (not shown) of the wire 5a is electrically connected to the top plate portion 11b, one end (not shown) of the wire 5b is electrically connected to the top plate portion 21b, and one end (not shown) of the wire 5c is the top plate portion 31b. The wire 5d is electrically connected to a power source (not shown) at one end (not shown). The heat sink 6 is connected to the power source (not shown) by wiring not shown. In this figure, the upper surface electrodes and the lower surface electrodes of the semiconductor laser chips 1 to 4 are not shown.
【0042】上記実施例1のスタック型半導体レーザ装
置100では、金属塊をテーブル形状に加工して得られ
たテーブル形状の金属製スペーサ10,20,30を用
いたが、このような金属塊をテーブル形状に精度よく加
工することは困難であり、また、テーブル形状の金属製
スペーサ10,20,30の脚部となる部分が細くなり
過ぎて、それ自身の機械的強度が弱くなってしまうとい
う欠点がある。In the stack type semiconductor laser device 100 of the first embodiment, the table-shaped metal spacers 10, 20, 30 obtained by processing the metal ingot into the table shape are used. It is difficult to process it into a table shape with high precision, and the leg portions of the table-shaped metal spacers 10, 20, 30 become too thin, which weakens the mechanical strength of itself. There are drawbacks.
【0043】本実施例はかかる欠点を解消できるように
したもので、脚部11a(21a,31a)と,天板部
(11b,21b,31b)を個別に作製し、これらを
接着することにより、テーブル形状の金属製スペーサ1
1(21,31)を組み立てるようにしたものである。The present embodiment is designed to eliminate such drawbacks, and the leg portions 11a (21a, 31a) and the top plate portions (11b, 21b, 31b) are individually manufactured, and these are adhered to each other. , Table-shaped metal spacer 1
1 (21, 31) is assembled.
【0044】以下、このスタック型半導体レーザ装置2
00を組立工程を説明する。まず、ヒートシンク6の上
面の所定位置に半導体レーザチップ1をダイボンディン
クする。Hereinafter, this stack type semiconductor laser device 2 will be described.
00 will be described. First, the semiconductor laser chip 1 is die-bonded to a predetermined position on the upper surface of the heat sink 6.
【0045】次に、天板部11a,21a,31aの上
面の所定位置に、それぞれ半導体レーザチップ2,3,
4をダイボンディングする。Next, the semiconductor laser chips 2, 3, 3 are respectively placed at predetermined positions on the upper surfaces of the top plate portions 11a, 21a, 31a.
4 is die-bonded.
【0046】次に、ヒートシンク6の上面に絶縁性接着
剤8を用いて複数(4本)の脚部11aを接着した後、
この脚部11aの上端面に上記その上面に半導体レーザ
チップ2がダイボンディングされた天板部11bを接着
する(ここで、テーブル形状のスペーサ11が組み立て
られる)。Next, after a plurality of (four) leg portions 11a are bonded to the upper surface of the heat sink 6 by using the insulating adhesive 8,
A top plate portion 11b, to which the semiconductor laser chip 2 is die-bonded, is adhered to the upper end surface of the leg portion 11a (here, the table-shaped spacer 11 is assembled).
【0047】次に、上記天板部11bの上面の上記半導
体レーザチップ2の周囲部に複数(4本)の脚部21a
を立設した後、この複数の脚部21aの上端面に上記そ
の上面に半導体レーザチップ3がダイボンディングされ
た天板部21bを接着する(ここで、テーブル形状のス
ペーサ21が組み立てられる)。Next, a plurality of (four) leg portions 21a are provided around the semiconductor laser chip 2 on the upper surface of the top plate portion 11b.
After standing, the top plate portion 21b having the semiconductor laser chip 3 die-bonded to the upper surface thereof is bonded to the upper end surfaces of the plurality of leg portions 21a (here, the table-shaped spacer 21 is assembled).
【0048】次に、上記天板部21bの上面の上記半導
体レーザチップ3の周囲部に複数(4本)の脚部31a
を立設した後、この複数の脚部31aの上端面に上記そ
の上面に半導体レーザチップ4がダイボンディングされ
た天板部31bを接着する(ここで、テーブル形状のス
ペーサ31が組み立てられる)。Next, a plurality (four) of leg portions 31a are provided around the semiconductor laser chip 3 on the upper surface of the top plate portion 21b.
After erected, the top plate portion 31b having the upper surface thereof die-bonded with the semiconductor laser chip 4 is bonded to the upper end surfaces of the plurality of leg portions 31a (here, the table-shaped spacers 31 are assembled).
【0049】次に、上記半導体レーザチップ1〜4の各
上面電極に金等からなるワイヤ5a〜5dをワイヤボン
ディングした後、半導体レーザチップ1の上面電極にワ
イヤボンディングしたワイヤ5aを天板部11bに電気
的に接続し、半導体レーザチップ2の上面電極にワイヤ
ボンディングしたワイヤ5bを天板部21bに電気的に
接続し、半導体レーザチップ3の上面電極にワイヤボン
ディングしたワイヤ5cを天板部31bに電気的に接続
する。Next, after wires 5a to 5d made of gold or the like are wire-bonded to the respective upper surface electrodes of the semiconductor laser chips 1 to 4, the wire 5a wire-bonded to the upper surface electrodes of the semiconductor laser chip 1 is mounted on the top plate portion 11b. Is electrically connected to the top electrode 21b of the semiconductor laser chip 2, and the wire 5b wire-bonded to the top electrode of the semiconductor laser chip 2 is electrically connected to the top plate 21b. Electrically connect to.
【0050】最後に、半導体レーザチップ4の上面電極
にワイヤボンディングしたワイヤ5dとヒートシンク6
を電源に接続すると、図2に示す、スタック型半導体レ
ーザ装置200が得られる。Finally, the wire 5d wire-bonded to the upper surface electrode of the semiconductor laser chip 4 and the heat sink 6
Is connected to a power source, the stack type semiconductor laser device 200 shown in FIG. 2 is obtained.
【0051】なお、以上の工程では、半導体レーザチッ
プ1〜4の上面電極へのワイヤボンディング,及びワイ
ヤ5a〜5cの金属製板状部材11b,21b,31b
への電気的接続を、全ての半導体レーザチップ1〜4を
ダイボンディングした後に行ったが、半導体レーザチッ
プをダイボンディングした後、この半導体レーザチップ
1の上方に金属製板状部材を設ける毎に,この半導体レ
ーザチップの上面電極へのワイヤボンディングと、この
金属製板状部材へのワイヤの電気的接続を行うようにし
てもよい。In the above steps, wire bonding to the upper surface electrodes of the semiconductor laser chips 1 to 4 and metal plate members 11b, 21b and 31b of the wires 5a to 5c are performed.
Was electrically connected to all the semiconductor laser chips 1 to 4 after die-bonding, but after the semiconductor laser chips were die-bonded, every time a metal plate member was provided above the semiconductor laser chip 1. The wire bonding to the upper surface electrode of the semiconductor laser chip and the electrical connection of the wire to the metal plate member may be performed.
【0052】このような本実施例においては、上記実施
例1と同様の効果を得ることができるとともに、各テー
ブル形状のスペーサ部材11,21,31の脚部(縁性
棒状部材11a,21a,31a)を十分な太さのもの
にすることができるので、これらテーブル形状のスペー
サ部材11,21,31の安定度,及び機械的強度が向
上して、実施例1のスタック型半導体レーザ装置100
に比して、信頼性の高いスタック型半導体レーザ装置2
00を得ることができる。In this embodiment as described above, the same effects as those of the above-described Embodiment 1 can be obtained, and the leg portions (the edge rod members 11a, 21a, 31a) can have a sufficient thickness, so that the stability and mechanical strength of these table-shaped spacer members 11, 21, 31 are improved, and the stack type semiconductor laser device 100 of the first embodiment is improved.
Highly reliable stack type semiconductor laser device 2
00 can be obtained.
【0053】なお、上記実施例では、天板部11b,2
1b,31bの上面に半導体レーザチップ2〜4をそれ
ぞれダイボンディングした後、ヒートシンク上でテーブ
ル形状のスペーサ11,21,31)をそれぞれ組み立
てるようにしたが、テーブル形状のスペーサ11(2
1,31)を組み立て、その天板部11b(21b,3
1b)の上面に半導体レーザチップ2(3,4)をダイ
ボンディングして、前述の(実施例1の)スタック用素
子50a〜50cを組み立てた後、これらスタック用素
子50a〜50cを実施例1と同様にして積み上げて
も、同様の効果を得ることができる。In the above embodiment, the top plates 11b, 2b
After the semiconductor laser chips 2 to 4 are die-bonded to the upper surfaces of 1b and 31b, respectively, the table-shaped spacers 11, 21 and 31) are assembled on the heat sink.
1, 31) are assembled, and the top plate portion 11b (21b, 3) thereof is assembled.
1b) is die-bonded to the upper surface of the semiconductor laser chip 2 (3, 4) to assemble the above-mentioned stack elements 50a to 50c (of the first embodiment), and then these stack elements 50a to 50c are formed in the first embodiment. Similar effects can be obtained by stacking in the same manner as above.
【0054】また、上記実施例1,2ではテーブル形状
のスペーサの天板部を四角形としたが、これを他の形に
しても、その上面にチップをダイボンディングすべき位
置を特定するパターンを形成しておけば、上記実施例
1,2と同様の効果を得ることができる。Further, in the above-mentioned Embodiments 1 and 2, the top plate portion of the table-shaped spacer is formed into a quadrangle, but even if this is made into a different shape, a pattern for specifying the position where the chip is to be die-bonded is formed on the upper surface thereof. If formed, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.
【0055】実施例3.図3はこの発明の実施例3によ
るスタック型半導体レーザ装置の構造を示す正面図であ
り、図において、図1と同一符号は同一または相当する
部分を示し、60a〜60cはスタック用素子で、これ
らは、それぞれ板状の金属製スペーサ12,13,14
と、この板状の金属製スペーサ12,13,14の上面
にダイボンディングされた半導体レーザチップ2,3,
4とで構成されている。300はスタック型半導体レー
ザ装置である。ここで、金属製スペーサ12,13,1
4の上面には、半導体レーザチップ2,3,4の載置す
べき位置を特定するパターンが描かれており、このパタ
ーンに基づいて半導体レーザチップ2,3,4は、その
光出射面2a,3a,4aが金属製スペーサ12,1
3,14の前面(図における正面)と平行となるよう
に、位置決めされている。また、半導体レーザチップ1
のヒートシンク6へのダイボンディング,及び半導体レ
ーザチップ2〜4の板状の金属製スペーサ12〜14へ
のダイボンディングに用いられているハンダ7aと、ス
タック用素子60a〜60cのその下方の半導体レーザ
チップ(1〜3)の上面電極へのダイボンディングに用
いられているハンダ7bとはその融点が異なり、ハンダ
7bはハンダ7aの融点よりも低い融点を有している。
また、半導体レーザチップ4の上面電極にダイボンディ
ングされたワイヤ5は図示しない一端が電源(図示せ
ず)に接続され、ヒートシンク6は図示しない配線によ
り上記電源(図示せず)に接続されている。なお、この
図では、半導体レーザチップ1〜4の上面電極,及び下
面電極は図示していない。 Example 3 3 is a front view showing the structure of a stack type semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and 60a to 60c are stacking elements. These are plate-shaped metal spacers 12, 13, 14 respectively.
And semiconductor laser chips 2, 3, which are die-bonded to the upper surfaces of the plate-shaped metal spacers 12, 13, 14.
It is composed of 4 and. Reference numeral 300 is a stack type semiconductor laser device. Here, the metal spacers 12, 13, 1
A pattern is drawn on the upper surface of the semiconductor laser chips 2, 3 and 4 to specify the positions on which the semiconductor laser chips 2, 3 and 4 are to be placed. , 3a, 4a are metal spacers 12, 1
It is positioned so as to be parallel to the front surface (front surface in the figure) of 3, 14. Also, the semiconductor laser chip 1
7a used for die bonding to the heat sink 6 and die bonding to the plate-shaped metal spacers 12 to 14 of the semiconductor laser chips 2 to 4, and the semiconductor laser below the stacking elements 60a to 60c. The melting point of the solder 7b is different from that of the solder 7b used for die bonding to the upper surface electrodes of the chips (1 to 3), and the solder 7b has a melting point lower than that of the solder 7a.
The wire 5 die-bonded to the upper surface electrode of the semiconductor laser chip 4 has one end (not shown) connected to a power supply (not shown), and the heat sink 6 is connected to the power supply (not shown) by wiring not shown. . In this figure, the upper surface electrodes and the lower surface electrodes of the semiconductor laser chips 1 to 4 are not shown.
【0056】以下、このスタック型半導体レーザ装置3
00の組立工程を説明する。その上面に半導体レーザチ
ップ2を載置すべき位置を特定するためのパターンが描
かれた板状の金属製スペーサ12の上面に、このパター
ンに従って半導体レーザチップ2をハンダ7aを用いて
ダイボンディングして、半導体レーザチップ2の光出射
面2cが金属製スペーサ12の前面と平行となったスタ
ック用素子60aを組み立てる。そして、同様にして、
スタック用素子60b,60cを組立てる。Hereinafter, this stack type semiconductor laser device 3 will be described.
The assembly process of 00 will be described. According to this pattern, the semiconductor laser chip 2 is die-bonded onto the upper surface of the plate-shaped metal spacer 12 on which a pattern for specifying the position where the semiconductor laser chip 2 is to be mounted is drawn, according to this pattern. Then, the stacking element 60a in which the light emitting surface 2c of the semiconductor laser chip 2 is parallel to the front surface of the metal spacer 12 is assembled. And in the same way,
The stacking elements 60b and 60c are assembled.
【0057】次に、ヒートシンク6の上面の所定位置に
半導体レーザチップ1をハンダ7aを用いてダイボンデ
ィングした後、半導体レーザチップ1の上面電極に、上
記スタック用素子60aを、その金属製スペーサ12下
面を接着面にして、当該金属製スペーサ12の前面が上
記半導体レーザチップ1の光出射面1aと平行となるよ
う、ハンダ7bを用いてダイボンディングし、続いて、
このスタック用素子60aの半導体レーザチップ2の上
面電極に、上記スタック用素子60bをその上記金属製
スペーサ13の下面を接着面にして、ハンダ7bを用い
てダイボンディングし、さらに、このスタック用素子6
0bの半導体レーザチップ3の上面電極に、上記スタッ
ク用素子60cをその上記金属製スペーサ14の下面を
接着面にして、ハンダ7bを用いてダイボンディングす
る。ここで、スタック用素子60a,60b,60c
は、これらを構成する各々の金属製スペーサ12,1
3,14の各々の側面を、他の部材(図示せず)の平坦
面に沿わせた状態で、順次積み上げて、ダイボンディン
グする。これにより、スタック用素子60a,60b,
60cの各金属製スペーサ12,13,14の上面にそ
の光出射面(2a,3a,4a)が所定方向を向くよう
にダイボンディングされている半導体レーザチップ2〜
4は、互いの光出射面2a,3a,4aが同一方向を向
くように配置されることになる。また、スタック用素子
60a,60b,60cのダイボンディングに使用する
ハンダ7bは、半導体レーザチップ1〜4のダイボンデ
ィングに使用したハンダ7aのそれよりも低い融点のも
のであるので、これらスタック用素子60a,60b,
60cのダイボンディング時に、半導体レーザチップ1
とヒートシンク6の間,及び半導体レーザチップ2〜4
と金属製スペーサ12〜14間に介在するハンダ7aは
溶融せず、その結果、半導体レーザチップ1〜4は各々
の光出射面1a,2a,3a,4aを互いに同一方向に
向けてスタックされる。 このように本実施例において
も、半導体レーザチップ1〜4を、その光出射面が同一
方向を向くように(そのレーザ光が同一方向に出射する
ように)スタックすることができ、所定のハイパワーの
光出力を得ることのできるスタック型半導体レーザ装置
300を再現性よく得ることができる。また、このスタ
ック型半導体レーザ装置300は、半導体レーザチップ
1がヒートシンク6により放熱され、半導体レーザチッ
プ2〜4が金属製スペーサ12〜14により放熱される
ので、温度上昇による性能劣化を生ずることはない。た
だし、本実施例では、チップ(1〜3)の上面電極上に
ハンダ7bを敷設するため、チップ(1〜3)の側面に
表出する活性層にハンダが接触したり、また、チップ
(1〜3)の発光領域(1d〜3d)にストレスがかか
るという従来の問題点を解消することはできない。Next, after the semiconductor laser chip 1 is die-bonded at a predetermined position on the upper surface of the heat sink 6 by using the solder 7a, the stacking element 60a is attached to the upper surface electrode of the semiconductor laser chip 1 and the metal spacer 12 thereof. Die bonding is performed using solder 7b so that the front surface of the metal spacer 12 is parallel to the light emitting surface 1a of the semiconductor laser chip 1 with the lower surface as an adhesive surface.
The stack element 60b is die-bonded to the upper surface electrode of the semiconductor laser chip 2 of the stack element 60a using the solder 7b with the lower surface of the metal spacer 13 as an adhesive surface, and the stack element 60b 6
0b of the semiconductor laser chip 3 is die-bonded to the upper surface electrode of the semiconductor laser chip 3 using the solder 7b with the lower surface of the metal spacer 14 as an adhesive surface. Here, the stacking elements 60a, 60b, 60c
Are the metal spacers 12, 1 that constitute them.
The side surfaces of each of 3 and 14 are sequentially stacked in a state of being along the flat surface of another member (not shown) and die-bonded. Thereby, the stacking elements 60a, 60b,
The semiconductor laser chips 2 to 60c are die-bonded to the upper surfaces of the metallic spacers 12, 13 and 14 of the metallic spacers 12, 13 and 14 so that their light emitting surfaces (2a, 3a, 4a) face a predetermined direction.
4 are arranged so that the light emitting surfaces 2a, 3a, 4a of each other face the same direction. Further, since the solder 7b used for die-bonding the stacking elements 60a, 60b, 60c has a melting point lower than that of the solder 7a used for die-bonding the semiconductor laser chips 1 to 4, these stacking elements are used. 60a, 60b,
The semiconductor laser chip 1 at the time of die bonding of 60c
Between the heat sink 6 and the semiconductor laser chips 2 to 4
The solder 7a interposed between the metal spacers 12 and 14 does not melt, and as a result, the semiconductor laser chips 1 to 4 are stacked with their light emitting surfaces 1a, 2a, 3a and 4a oriented in the same direction. . As described above, also in the present embodiment, the semiconductor laser chips 1 to 4 can be stacked so that their light emission surfaces face the same direction (so that the laser light emits in the same direction), and a predetermined high level is achieved. It is possible to obtain the stack type semiconductor laser device 300 capable of obtaining the optical output of power with good reproducibility. Further, in this stack type semiconductor laser device 300, the semiconductor laser chip 1 is dissipated by the heat sink 6 and the semiconductor laser chips 2-4 are dissipated by the metal spacers 12-14, so that performance deterioration due to temperature rise is not caused. Absent. However, in this embodiment, since the solder 7b is laid on the upper surface electrodes of the chips (1 to 3), the solder contacts the active layer exposed on the side surface of the chips (1 to 3), or the chips ( The conventional problem that stress is applied to the light emitting regions (1d to 3d) of 1 to 3) cannot be solved.
【0058】実施例4.図4はこの発明の実施例4によ
るスタック型半導体レーザ装置の構造を示す側面図であ
り、図において、図1と同一符号は同一または相当する
部分を示し、400はスタック型半導体レーザ装置で、
これは、階段状の表面を有するヒートシンク6aと、こ
のヒートシンク6aの階段状の表面の各段にそれぞれダ
イボンディングされた半導体レーザチップ1〜4とから
構成されている。図中1e,2e,3e,4eは半導体
レーザチップ1〜4の各々から出射するレーザ光を示し
ている。なお、この図では半導体レーザチップ1〜4の
各上面電極,及び下面電極は図示していないが、この下
面電極はハンダ7によりヒートシンク6aの階段状の表
面にハンダ付けされており、上面電極にはぞれぞれその
一端が電源(図示せず)に接続された金等からなるワイ
ヤ(図示せず)がワイヤボンディングされている。ま
た、ヒートシンク6aは図示しない配線により上記電源
(図示せず)に接続されている。 Example 4 4 is a side view showing the structure of a stack type semiconductor laser device according to Example 4 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts, and 400 denotes a stack type semiconductor laser device.
This is composed of a heat sink 6a having a stepped surface, and semiconductor laser chips 1 to 4 die-bonded to each step of the stepped surface of the heat sink 6a. In the figure, 1e, 2e, 3e, and 4e represent laser beams emitted from the semiconductor laser chips 1 to 4, respectively. Although the upper surface electrodes and the lower surface electrodes of the semiconductor laser chips 1 to 4 are not shown in this figure, these lower surface electrodes are soldered to the stepped surface of the heat sink 6a by the solder 7, and A wire (not shown) made of gold or the like, one end of which is connected to a power source (not shown), is wire-bonded. The heat sink 6a is connected to the power source (not shown) by wiring not shown.
【0059】このスタック型半導体レーザ装置400
は、ヒートシンク6aの階段状の表面の各段に、半導体
レーザチップ1〜4を各チップの光出射面1d,2d,
3d,4dが同一方向を向くように、ダイボンディング
した後、各チップ1〜4の上面電極にワイヤをボンディ
ングすることにより組立られる。This stack type semiconductor laser device 400
The semiconductor laser chips 1 to 4 are arranged on each step of the stepped surface of the heat sink 6a, and the light emitting surfaces 1d, 2d,
After die bonding so that 3d and 4d face the same direction, wires are bonded to the upper surface electrodes of the chips 1 to 4 to assemble.
【0060】このようにして組み立てられたスタック型
半導体レーザ装置400は、各半導体レーザチップ1〜
4が同一方向にレーザ光1e,2e,3e,4eを出射
し、ヒートシンク6aによって放熱され、また、その側
面に表出する活性層にハンダが接触して電気的にショー
トすることもないので、所定のレーザ光を安定に出射す
るものとなる。従って、本実施例においても、上記実施
例1,2と同様に、各チップ1〜4が長期間安定動作
し、所定のハイパワーの光出力を長期間安定に出力する
ことのできるスタック型半導体レーザ装置400を再現
性よく得ることができる。The stack type semiconductor laser device 400 assembled in this manner includes the semiconductor laser chips 1 to 1.
4 emits the laser beams 1e, 2e, 3e, 4e in the same direction and is radiated by the heat sink 6a, and the active layer exposed on the side surface thereof is not contacted by solder and electrically short-circuited. The predetermined laser light is emitted stably. Therefore, also in the present embodiment, similarly to the first and second embodiments, each of the chips 1 to 4 operates stably for a long period of time, and a predetermined high power optical output can be stably output for a long period of time. The laser device 400 can be obtained with good reproducibility.
【0061】[0061]
【発明の効果】以上のように、この発明(請求項1,
2)によれば、ヒートシンクの上面に複数のテーブル形
状の金属製スペーサを積み上げ、ヒートシンクの上面,
及び複数のテーブル形状の金属製スペーサの各々の天板
部の上面に半導体レーザチップをダイボンディングし
て、スタック型半導体レーザ装置を組み立てるようにし
たので、これらの上面において各チップを精度よく位置
決めすることができ、複数の半導体レーザチップを、各
チップの光出射面を確実に同一方向を向くようにスタッ
クすることができる。また、各チップの上面電極上には
ハンダを敷設しないため、各チップの側面に露出する活
性層とハンダが接触することがなく、また、発光領域
(活性層)にストレスが加わることなく、複数の半導体
レーザチップをスタックすることができる。従って、ス
タックされた複数の半導体レーザチップが長期間安定動
作し、所定のハイパワーの光出力を長期間安定に出力す
ることのできるスタック型半導体レーザを再現性よく得
ることができる効果がある。As described above, the present invention (claim 1,
According to 2), a plurality of table-shaped metal spacers are stacked on the upper surface of the heat sink,
Since the semiconductor laser chip is die-bonded to the upper surface of the top plate portion of each of the plurality of table-shaped metal spacers to assemble the stack type semiconductor laser device, each chip is accurately positioned on these upper surfaces. It is possible to stack a plurality of semiconductor laser chips so that the light emitting surfaces of the chips are surely oriented in the same direction. Further, since solder is not laid on the upper surface electrode of each chip, the active layer exposed on the side surface of each chip does not come into contact with each other, and stress is not applied to the light emitting region (active layer). The semiconductor laser chips can be stacked. Therefore, there is an effect that a plurality of stacked semiconductor laser chips operate stably for a long period of time, and a stack type semiconductor laser capable of stably outputting a predetermined high power optical output for a long period of time can be obtained with good reproducibility.
【0062】更に、この発明(請求項3,4)によれ
ば、上記テーブル形状の金属製スペーサを、互いに別体
からなる上記天板部と上記脚部とを接着することにより
得るようにしたので、上記脚部を十分な強度が得られる
太さのものとすることができ、その結果、上記スタック
された複数の半導体レーザチップが長期間安定動作し
て、所定のハイパワーの光出力を長期間安定に出力する
ことができるスタック型半導体レーザを、機械的強度に
優れたものとすることができる効果がある。Further, according to the present invention (claims 3 and 4), the table-shaped metal spacer is obtained by bonding the top plate portion and the leg portion, which are separate from each other, to each other. Therefore, it is possible to make the leg portion thick enough to obtain sufficient strength, and as a result, the stacked semiconductor laser chips operate stably for a long period of time to provide a predetermined high power optical output. The stack type semiconductor laser capable of stable output for a long period of time has an effect of having excellent mechanical strength.
【0063】更に、この発明(請求項5,6)によれ
ば、一個の半導体レーザチップを一個の板状の金属製ス
ペーサ上に第1のハンダを用いてダイボンディングして
なるスタック用素子を複数作成し、この複数のスタック
用素子を、ヒートシンクの上面に第1のハンダを用いて
ダイボンディングされた半導体レーザチップの上面電極
上に順次積み上げて、上下の素子間を上記第1のハンダ
の融点よりも低い融点を有する第2のハンダを用いてダ
イボンディングすることにより、スタック型半導体レー
ザ装置を組み立てるようにしたので、上記複数のスタッ
ク用素子を、各々の上記一個の金属製スペーサの側面
を、他の部材の平坦面に沿わせて、順次積み上げること
により、上記複数のスタック用素子の上記一個の金属製
スペーサの上面の所定位置に位置決めされた上記一個の
半導体レーザチップの光出射面を、確実に同一方向を向
くように配置することができ、その結果、所定のハイパ
ワーの光出力を出力することのできるスタック型半導体
レーザを再現性よく得ることができる効果がある。Further, according to the present invention (claims 5 and 6), there is provided a stacking element in which one semiconductor laser chip is die-bonded onto one plate-shaped metal spacer using the first solder. A plurality of stacking elements are sequentially stacked on the upper surface electrode of the semiconductor laser chip die-bonded to the upper surface of the heat sink using the first solder, and the upper and lower elements are connected to each other by the first solder. Since the stack type semiconductor laser device is assembled by die bonding using the second solder having a melting point lower than the melting point, the plurality of stacking elements are formed on the side surface of each of the one metal spacers. Along the flat surface of the other member and sequentially stacked so that a predetermined upper surface of the one metal spacer of the plurality of stacking elements is formed. The light emitting surface of the one semiconductor laser chip positioned in the stationary position can be arranged so as to surely face the same direction, and as a result, a stack type semiconductor capable of outputting a predetermined high power optical output. There is an effect that a laser can be obtained with good reproducibility.
【0064】更に、この発明(請求項7,8)によれ
ば、階段状の表面を有するヒートシンクの当該階段状の
表面の各段に、半導体レーザチップをダイボンディング
することにより、複数の半導体レーザチップを直接積み
上げることなく、スタック型半導体レーザ装置を組み立
てるようにしたので、複数の半導体レーザチップを、各
チップの光出射面を確実に同一方向を向くようにスタッ
クすることができる。また、各チップの上面電極上には
ハンダを敷設しないため、各チップの側面に露出する活
性層とハンダが接触することがなく、また、発光領域
(活性層)にストレスが加わることなく、複数の半導体
レーザチップをスタックすることができる。従って、ス
タックされた複数の半導体レーザチップが長期間安定動
作し、所定のハイパワーの光出力を長期間安定に出力す
ることのできるスタック型半導体レーザを再現性よく得
ることができる効果がある。Further, according to the present invention (claims 7 and 8), a plurality of semiconductor laser chips are formed by die-bonding a semiconductor laser chip to each step of the stepped surface of the heat sink having the stepped surface. Since the stack type semiconductor laser device is assembled without directly stacking the chips, a plurality of semiconductor laser chips can be stacked so that the light emitting surfaces of the chips are surely oriented in the same direction. Further, since solder is not laid on the upper surface electrode of each chip, the active layer exposed on the side surface of each chip does not come into contact with each other, and stress is not applied to the light emitting region (active layer). The semiconductor laser chips can be stacked. Therefore, there is an effect that a plurality of stacked semiconductor laser chips operate stably for a long period of time, and a stack type semiconductor laser capable of stably outputting a predetermined high power optical output for a long period of time can be obtained with good reproducibility.
【図1】 本発明の実施例1によるスタック型半導体レ
ーザ装置の構造を示す正面図(図1(a) )と、このスタ
ック型半導体レーザ装置を構成するスタック用素子の構
造を示す分解斜視図である。FIG. 1 is a front view showing the structure of a stack type semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention (FIG. 1 (a)) and an exploded perspective view showing the structure of a stacking element forming the stack type semiconductor laser device. Is.
【図2】 本発明の実施例2によるスタック型半導体レ
ーザ装置の構造を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing the structure of a stack type semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の実施例3によるスタック型半導体レ
ーザ装置の構造を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing a structure of a stack type semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の実施例4によるスタック型半導体レ
ーザ装置の構造を示す正面図である。FIG. 4 is a front view showing the structure of a stack type semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図5】 従来のスタック型半導体レーザ装置の構造を
示す正面図である。FIG. 5 is a front view showing a structure of a conventional stack type semiconductor laser device.
【図6】 従来のスタック型半導体レーザ装置の問題点
を説明するための上面図(図6(a) )と側面図(図6
(b) )である。6 is a top view (FIG. 6 (a)) and a side view (FIG. 6) for explaining the problems of the conventional stack type semiconductor laser device.
(b)).
1〜4 半導体レーザチップ、1a,2a,3a,4a
上面電極、1b,2b,3b,4b 下面電極、1
c,2c,3c,4c 光出射面、1d,2d,3d,
4d 発光領域(活性層)、1e,2e,3e,4e
レーザ光、5,5a〜5d ワイヤ、6,6a ヒート
シンク、7,7a,7b ハンダ、8絶縁性接着剤、1
0,11,20,21,30,31 テーブル形状の金
属製スペーサ、11a,21a,31a 脚部、11
b,21b,31b 天板部、50a〜50c,60a
〜60c スタック用素子、100,200,300,
400,1000 スタック型半導体レーザ装置。1-4 semiconductor laser chips 1a, 2a, 3a, 4a
Top electrode, 1b, 2b, 3b, 4b Bottom electrode, 1
c, 2c, 3c, 4c Light emitting surface 1d, 2d, 3d,
4d light emitting region (active layer), 1e, 2e, 3e, 4e
Laser light, 5,5a to 5d wire, 6,6a heat sink, 7,7a, 7b solder, 8 insulating adhesive, 1
0,11,20,21,30,31 Table-shaped metal spacers, 11a, 21a, 31a Legs, 11
b, 21b, 31b Top plate portion, 50a to 50c, 60a
~ 60c stacking device, 100, 200, 300,
400, 1000 Stack type semiconductor laser device.
Claims (8)
プをダイボンディングする工程と、 一個の半導体レーザチップを、天板部と脚部とからなる
一個のテーブル形状の金属製スペーサの当該天板部の上
面にダイボンディングしてなる複数のスタック用素子を
得る工程と、 上記ヒートシンクの上面に、上記複数のスタック用素子
のうちの一個のスタック用素子の上記脚部を絶縁層を介
して固定した後、当該一個のスタック用素子の上記天板
部の上面に、上記複数のスタック用素子の当該一個のス
タック用素子とは異なる他の複数のスタック用素子を、
上側に配置されるものの上記脚部を下側に配置されるも
のの上記天板部の上面に絶縁層を介して固定することに
より、上記複数のスタック用素子を積み上げる工程とを
含み、 上記ヒートシンクの上面にダイボンディングされた半導
体レーザチップ,及び上記複数のスタック用素子の各々
を構成する複数の半導体レーザチップをスタックしてな
るスタック型半導体レーザ装置を組み立てることを特徴
とするスタック型半導体レーザ装置の組立方法。1. A step of die-bonding a semiconductor laser chip to an upper surface of a heat sink, and one semiconductor laser chip, an upper surface of a top plate portion of a table-shaped metal spacer including a top plate portion and a leg portion. A step of obtaining a plurality of stack elements formed by die-bonding to, on the upper surface of the heat sink, after fixing the leg portion of one stack element of the plurality of stack elements via an insulating layer, On the upper surface of the top plate portion of the one stacking element, other stacking elements different from the one stacking element of the plurality of stacking elements,
A step of stacking the plurality of stacking elements by fixing the leg portion arranged on the upper side to the upper surface of the top plate portion arranged on the lower side through an insulating layer, A stack type semiconductor laser device, comprising: a semiconductor laser chip die-bonded to an upper surface; and a stack type semiconductor laser device formed by stacking a plurality of semiconductor laser chips forming each of the plurality of stacking elements. Assembly method.
ンディングされたヒートシンクと、 一個の半導体レーザチップを、天板部と脚部とからなる
一個のテーブル形状の金属製スペーサの当該天板部の上
面にダイボンディングしてなる複数のスタック用素子と
を備え、 上記ヒートシンクの上面に上記複数のスタック用素子の
うちの一個のスタック用素子の脚部が絶縁層を介して固
定され、かつ、この一個のスタック用素子の天板部の上
面に上記複数のスタック用素子の上記一個のスタック用
素子とは異なる他の複数のスタック用素子が、その上側
に配置されるものの上記脚部が、下側に配置されるもの
の上記天板部の上面に絶縁層を介して固定されることに
より積み上げられ、 上記ヒートシンクの上面にダイボンディングされた上記
半導体レーザチップ,及び上記複数のスタック用素子の
各々を構成する複数の半導体レーザチップがスタックさ
れてなることを特徴とするスタック型半導体レーザ装
置。2. A heat sink having a semiconductor laser chip die-bonded to its upper surface, and one semiconductor laser chip, and an upper surface of the top plate portion of a table-shaped metal spacer having a top plate portion and legs. A plurality of stacking elements formed by die-bonding to the heat sink, the leg of one stacking element of the plurality of stacking elements is fixed to the upper surface of the heat sink via an insulating layer, and the one A plurality of stacking elements different from the one stacking element of the plurality of stacking elements on the upper surface of the top plate portion of the stacking element of Of the semiconductor laser stacked on the upper surface of the heat sink through an insulating layer and then die-bonded to the upper surface of the heat sink. Laser chip, and a plurality of semiconductor laser chips constituting each of the plurality of stacking elements are stacked to form a stack type semiconductor laser device.
ザ装置の組立方法において、 上記テーブル形状の金属製スペーサを、互いに別体から
なる上記天板部と上記脚部とを接着して得るようにした
ことを特徴とするスタック型半導体レーザ装置の組立方
法。3. The method for assembling a stack type semiconductor laser device according to claim 1, wherein the table-shaped metal spacer is obtained by bonding the top plate portion and the leg portion which are separate bodies from each other. A method for assembling a stack type semiconductor laser device characterized by the above.
ザ装置において、 上記テーブル形状の金属製スペーサは、互いに別体から
なる上記天板部と上記脚部とを接着して得られたもので
あることを特徴とするスタック型半導体レーザ装置。4. The stack type semiconductor laser device according to claim 2, wherein the table-shaped metal spacer is obtained by bonding the top plate portion and the leg portion which are separate bodies to each other. A stack type semiconductor laser device characterized in that
いて半導体レーザチップをダイボンディングする工程
と、 一個の半導体レーザチップを一個の板状の金属製スペー
サの上面に上記第1のハンダを用いてダイボンディング
してなるスタック用素子を得る工程と、 上記ヒートシンクの上面にダイボンディングされた半導
体レーザチップの上面電極上に、複数の上記スタック用
素子を、その上記金属製スペーサの下面を接着面に、上
記第1のハンダの融点よりも低い融点を有する第2のハ
ンダを用いて順次ダイボンディングして、積み上げる工
程とを含み、 上記複数のスタック用素子の各々を構成する複数の半導
体レーザチップがスタックされたスタック型半導体レー
ザ装置を組み立てることを特徴とするスタック型半導体
レーザ装置の組立方法。5. A step of die-bonding a semiconductor laser chip on the upper surface of a heat sink using the first solder, and one semiconductor laser chip using the first solder on the upper surface of a plate-shaped metal spacer. And a step of obtaining a stack element formed by die bonding, and a plurality of the stack elements are bonded to the upper surface electrode of the semiconductor laser chip die-bonded to the upper surface of the heat sink by bonding the lower surface of the metal spacer to the bonding surface. A step of sequentially performing die-bonding using a second solder having a melting point lower than that of the first solder and stacking the second solder, the plurality of semiconductor laser chips constituting each of the plurality of stacking elements. Assembly of stack type semiconductor laser device characterized by assembling stack type semiconductor laser device Method.
いてダイボンディングされた半導体レーザチップと、 一個の半導体レーザチップを一個の板状の金属製スペー
サの上面に上記第1のハンダを用いてダイボンディング
してなる複数のスタック用素子とを有し、 上記複数のスタック用素子は、上記ヒートシンクの上面
にダイボンディングされた半導体レーザチップの上面電
極上に、その上記金属製スペーサの下面を接着面に、上
記第1のハンダの融点よりも低い融点を有する第2のハ
ンダを用いて順次ダイボンディングされて積み上げら
れ、 上記ヒートシンクの上面にダイボンディングされた上記
半導体レーザチップ,及び上記複数のスタック用素子の
各々を構成する複数の半導体レーザチップがスタックさ
れてなることを特徴とするスタック型半導体レーザ装
置。6. A semiconductor laser chip die-bonded on the upper surface of a heat sink using the first solder, and one semiconductor laser chip on the upper surface of one plate-shaped metal spacer using the first solder. A plurality of stack elements formed by die-bonding, wherein the plurality of stack elements adhere the lower surface of the metal spacer to the upper surface electrode of the semiconductor laser chip die-bonded to the upper surface of the heat sink. The semiconductor laser chip and the plurality of stacks, which are sequentially die-bonded and stacked on the surface by using a second solder having a melting point lower than that of the first solder, and die-bonded on the upper surface of the heat sink. A plurality of semiconductor laser chips constituting each of the devices for use in a stack are stacked. Semiconductor laser device.
該階段状の表面の各段に、半導体レーザチップをダイボ
ンディングする工程を含み、 複数の半導体レーザチップをスタックしてなるスタック
型半導体レーザ装置を組み立てることを特徴とするスタ
ック型半導体レーザ装置の組立方法。7. A stack type semiconductor laser device comprising a step of die-bonding a semiconductor laser chip to each step of the stepped surface of a heat sink having a stepped surface, wherein a stack type semiconductor laser device is formed by stacking a plurality of semiconductor laser chips. A method for assembling a stack type semiconductor laser device, which comprises assembling.
該階段状の表面の各段に、半導体レーザチップをダイボ
ンディングしてなり、 複数の半導体レーザチップをスタックしてなることを特
徴とするスタック型半導体レーザ装置。8. A stack type in which a semiconductor laser chip is die-bonded to each step of the stepped surface of a heat sink having a stepped surface, and a plurality of semiconductor laser chips are stacked. Semiconductor laser device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19964094A JPH0864902A (en) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | Stack semiconductor laser device assembling method and stack semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19964094A JPH0864902A (en) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | Stack semiconductor laser device assembling method and stack semiconductor laser device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0864902A true JPH0864902A (en) | 1996-03-08 |
Family
ID=16411217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19964094A Pending JPH0864902A (en) | 1994-08-24 | 1994-08-24 | Stack semiconductor laser device assembling method and stack semiconductor laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0864902A (en) |
-
1994
- 1994-08-24 JP JP19964094A patent/JPH0864902A/en active Pending
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