JPH10256643A

JPH10256643A - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JPH10256643A
Application number: JP5507097A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Uchida; 智士内田
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 1998-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、安価なＳｉ製のサブマウントを用
いながら、放熱にも優れた半導体レーザー装置を提供す
ることにある。【解決手段】本発明の半導体レーザ装置は、金属製の
ヒートシンク７と、前記ヒートシン７ク上に搭載される
絶縁体８と、前記絶縁体８に搭載される導電性のサブマ
ウ９ントと、前記サブマウントにＰＮジャンクションの
Ｐ側面が電気的に接続するように搭載された半導体レー
ザ素子１０と、前記サブマント９近傍に配置されたリー
ドピン５を有する半導体レーザ装置において、前記ヒー
トシンク７と半導体レーザ素子１０のＮ側とが金属ワイ
ヤ１２で電気的に接続されるとともに、前記リードピン
５とサブマント９が金属ワイヤ１４電気的に接続されて
いるされていることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ装置に
関し、特に放熱性に優れ、しかも安価な半導体レーザ装
置を関する。

【従来の技術】ＭＯ、ＣＤ−Ｒなどの書き込み可能なデ
ィスクドライブおよび、ＤＶＤ用ディスクドライブのピ
ックアップ光源として半導体レーザ素子を組み込んだ半
導体レーザ装置が知られている。この半導体レーザ素子
は内部に形成されたＰＮジャンクションに電流を注入す
ることでレーザ光が照射されるが、同時に熱が発生す
る。一般に半導体レーザ素子ではこの熱を効率よく放熱
させるため、半導体レーザ素子のＰ側面を下にして（＝
ジャンクションダウン方式）熱伝導性のよいＳｉ製のサ
ブマウントに搭載し、半導体レーザ素子からの熱をこの
サブマントに伝えて放熱させる構造が採用されている。
特に、この構造によれば半導体レーザ素子のＰ側面を下
にしているので、発熱源であるＰＮジャンクションとサ
ブマウントの距離を短くすることができ、半導体レーザ
素子からの熱をさらに効率よくサブマウントに伝わるこ
とになる。図５に、従来の半導体レーザ素子が搭載され
たサブマウントを利用した半導体レーザ装置の実装構造
を示している。Ｃｕ等からなるヒートシンク２１に半田
を介して導電性のＳｉサブマウント２２が搭載されてい
る。サブマウント２２の表面には酸化膜２３（＝ＳｉＯ
₂）介してＡｌ配線２４が形成されるとともに、Ａｌパ
ッド２５が直接形成されている。Ａｌ配線２４には放熱
効果を上げるためジャンクションダウン方式で半導体レ
ーザ素子２６が搭載されている。そして、半導体レーザ
素子２６のＮ側面とＡｌパッド２５が金属ワイヤ２７に
より電気的に接続されている。サブマウント２２の近傍
には半導体レーザ素子２６に外部から電流を供給するた
めのリードピン２８が配置されており、このリードピン
２８とＡｌ配線２４とが金属ワイヤ２９により電気的に
接続されている。一般にＭＯ、ＣＤ−Ｒなどの光ディス
ク用の半導体レーザ装置においてはプラス電源が使用さ
れるため、ヒートシンク２１がコモン、即ちマイナス電
極となり、リードピン２８がプラス電極となる。その結
果、電流が矢印に示すように、リードピン２８→金属ワ
イヤ２９→Ａｌ配線２４→半導体レーザ素子２６のＰ側
面→半導体レーザ素子２６のＮ側面→金属ワイヤ２７→
Ａｌパッド２５→サブマウント２２→ヒートシンク２１
の順に流れることにより、半導体レーザ素子２６が駆動
されレーザ光を放出する。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の半
導体レーザ装置においては半導体レーザ素子２６をジャ
ンクションダウン方式でサブマウント２２にて搭載する
必要があるのと、ヒートシンク２１をマイナス電極とす
る必要があるため、導電性のサブマウント２２を用いる
場合には、半導体レーザ素子２６が搭載されるＡｌパッ
ド２５とサブマント２２を酸化膜２３で絶縁しなければ
ならなかった。しかしながら、図７の表に示すように、
酸化膜２３（＝ＳｉＯ₂）はサブマウント２２（＝Ｓ
ｉ）に比較して熱伝導率が非常に小さいため、半導体レ
ーザ素子２６で発生した熱を酸化膜２３の存在によりサ
ブマウント２２側に効率よく逃がすことができないとい
った欠点があった。一方、Ｓｉ製のサブマウントでな
く、ＡｌＮのように絶縁物でありながら熱伝導率がＳｉ
以上のものをサブマウントとして使用することが知られ
ている。図６に、ＡｌＮ製のサブマウントを利用した半
導体レーザ装置の実装構造を示している。Ｃｕ等からな
るヒートシンク２１上に絶縁体であるＡｌＮ製のサブマ
ウント３０が搭載されている。サブマウント３０の表面
にはＡｌ配線３１及びＡｌ配線３２が電気的に分離する
ように形成されるとともに、Ａｌ配線３１上には半導体
レーザ素子２６がジャンクションダウン方式で搭載され
ている。そして、半導体レーザ素子２６のＮ側面とＡｌ
配線３２が金属ワイヤ３３により、Ａｌ配線３２とヒー
トシンク２１が金属ワイヤ３４により電気的に接続され
ている。さらに、サブマウント３０の近傍には半導体レ
ーザ素子２６に外部からの電流を供給するためのリード
ピン２８が配置されており、このリードピン２８とＡｌ
配線３１とが金属ワイヤ３５により電気的に接続されて
いる。この構造の半導体レーザ装置では、電流が矢印に
示すように、リードピン２８→金属ワイヤ３５→Ａｌ配
線３１→半導体レーザ素子２６のＰ側面→半導体レーザ
素子２６のＮ側面→金属ワイヤ３３→Ａｌ配線３２→金
属ワイヤ３４→ヒートシンク２１の順に流れることによ
り、半導体レーザ素子２６が駆動されレーザ光を放出す
る。この半導体レーザ装置ではサブマウント２２がＡｌ
Ｎの絶縁体であるので、Ａｌ配線３１の下面に放熱性の
悪い酸化膜を形成する必要がない。従って、半導体レー
ザ素子２６で発生した熱をＡｌ配線３１のみを介してサ
ブマウント３０に伝えることができるので、Ｓｉ製のサ
ブマウントに比較して効率的に放熱させることができ
る。ところで、図５及び図６に示す、いずれの半導体レ
ーザ装置においても半導体レーザ素子２６をサブマウン
ト２２，３０上に搭載することで放熱性を向上させてい
るが、一方で次のような利点も有している。すなわち、
半導体レーザ素子２６自体が非常に小さいため、素子の
状態でスクリーニング試験等することは取扱い上不便で
あるが、半導体レーザ素子２６を素子の何十倍の大きさ
のサブマウント２２，３０上に搭載した状態で、つまり
これを一単位として測定等を行えば、取扱いを容易なも
のとすることができる。一般的な半導体レーザ装置の組
立工程においては、半導体レーザ素子２６をサブマウン
ト２２，３０上に搭載した状態で電気的光学的特性等を
測定し、必要があれば通電バーンイン等のスクリーニン
グ試験を実施し、良品となった半導体レーザ素子２６搭
載のサブマウント２２，３０のみがヒートシンク２１に
取付けられ、不良品はそのまま、半導体レーザ素子２６
及びサブマウント２２，３０の両方が、廃棄される。上
述の組立工程において、Ｓｉ製のサブマウント２２を使
用する場合、サブマウント２２の価格が比較的安価なの
で廃棄による損失はあまり問題とならない。しかし、Ａ
ｌＮ等のように絶縁体でありながら熱伝率の高い物質の
場合、半導体レーザ装置としての放熱性はＳｉ製のサブ
マウントを使用するより優れているが、価格がＳｉ製に
比べ数十倍と非常に高価であるため廃棄による損失が膨
大なものとなっていた。その結果、半導体レーザ装置自
体のコストアップになるという問題を招いていた。本発
明の目的は、安価なＳｉ製のサブマウントを用いなが
ら、放熱にも優れた半導体レーザー装置を提供すること
にある。

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次のような構成をとる。すなわち、本発明
の半導体レーザ装置は、金属製のヒートシンクと、前記
ヒートシンク上に搭載される絶縁体と、前記絶縁体に搭
載される導電性のサブマウントと、前記サブマウントに
ＰＮジャンクションのＰ側面が電気的に接続するように
搭載された半導体レーザ素子と、前記サブマント近傍に
配置されたリードピンを有する半導体レーザ装置におい
て、前記ヒートシンクと半導体レーザ素子のＮ側とが電
気的に接続されるとともに、前記リードピンとサブマン
トが電気的に接続されているされていることを特徴とす
るものである。また、本発明の半導体レーザ装置は、前
記ヒートシンクと半導体レーザ素子のＮ側とがサブマウ
ント上の絶縁膜に形成された金属配線を介して電気的に
接続されていことを特徴とするものである。また、本発
明の半導体レーザ装置は、絶縁体がサブマウントと同等
以上の熱伝導率を有することを特徴とするものである。

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図１〜
図３を参照しつつ具体的に説明する。図１は本発明の一
実施例である半導体レーザ装置の概略構成を、図２は図
１に示す半導体レーザ装置の実装構造を示している。半
導体レーザ装置は外観的にはキャン封止構造をしてお
り、円板状のステム１と、ステム１の主面に気密的に取
り付けらたキャップ２と、ステム１の裏面に設けられた
３本のリードピン３，４，５から構成されている。３本
のリードピンの内リードピン３はステム１に電気的に導
通するよう直接固定されており、残りの２本のリードピ
ン４，５は絶縁体６により固定されている。ステム１と
キャップ２により形成されるパッケージ内において、ス
テム１の主面上には半導体レーザ素子１０の後方から照
射されるレーザ光を受光し、光出力をモニターするため
の受光素子５１が搭載されており、受光素子５１はステ
ム１を介してリードピン３と電気的に接続されている。
さらに受光素子５１の上面とリードピン４とが金属ワイ
ヤ５２より電気的に接続されている。キャップ２の天井
部には窓が形成されており、この窓を塞ぐように透明な
ガラス板５３が貼りつけられている。半導体レーザ素子
１０の前方から照射されるレーザ光は、このガラス板５
３を透過して外部へ放射される。次に、本発明の半導体
レーザ装置における特徴的な実装構造について説明す
る。ステム１とキャップ２により形成されるパッケージ
内において、ヒートシンク７はステム１に対して垂直方
向にろう材等で固定されるとともに、ステム１を介して
リードピン３と電気的に接続される。ヒートシンク７に
は、一般的に放熱性が高く、しかも電気導電性が高い金
属、例えばＣｕ又はＡｇが使用される。ヒートシンク７
にはＡｌＮ，ＳｉＣ又はＢｅＯのように絶縁物でありな
がらしかも熱伝導率が高い絶縁体８が搭載されている。
そして、絶縁体８上にはＳｉ製等の安価で、熱導電率が
高く、導電性のサブマント９が搭載されている。サブマ
ウント９の表面に、放熱効果を上げるためジャンクショ
ンダウン方式で、半導体レーザ素子１０がＡｌ等からな
るパッド１１に直接マウントされている。その結果、半
導体レーザ素子１０の下面、即ちＰ側面とサブマウント
９とがパッド１１を介して電気的に接続される。半導体
レーザ素子１０の上面、即ちＮ側面とヒートシンク７が
金属ワイヤ１２により電気的に接続されている。サブマ
ウント９の近傍には外部から半導体レーザ素子１０に電
流を供給するためのリードピン５がヒートシンク７と略
平行するように配置されており、このリードピン５とサ
ブマウント９の表面に形成されたＡｌ等からなるパッド
１３とが金属ワイヤ１４により電気的に接続されてい
る。この構造における半導体レーザ装置の電流は矢印に
示すように、リードピン５→金属ワイヤ１４→パッド１
３→サブマント９→パッド１１→半導体レーザ素子１０
のＰ側面→半導体レーザ素子１０のＮ側面→金属ワイヤ
１２→ヒートシンク７の順に流れ、半導体レーザ素子１
０が駆動されレーザ光を放出する。次に、半導体レーザ
素子１０で発生する熱は、半導体レーザ素子１０とサブ
マウント９との間には放熱性の悪い酸化膜（＝Ｓｉ
Ｏ₂）が介在せず、放熱性の良いパッドのみ介している
ので、効率よくサブマウント９へ伝えられる。さらに、
サブマウント９に伝えられた熱は絶縁体８を介してヒー
トシンク７へも伝えられ、そこから外部へと放散され
る。電流の流れだけを考えれば、絶縁体８はサブマウン
ト９とヒートシンク７との間を電気的に絶縁できる物質
であれば良いが、サブマント９に伝えられた熱を効率よ
くヒートシンク７に伝えるためには、絶縁体８はサブマ
ウント９と同等以上の熱伝導率を有する物質、例えばＡ
ｌＮ、ＳｉＣ，ＢｅＯ等を使用することが望まれる。半
導体レーザ素子１０に発生する熱がサブマウント９から
ヒートシンク７に伝えられ外部へ放散されることによっ
て、半導体レーザ装置全体として十分な放熱特性を有す
ることになるからである。本発明ではサブマウント９と
ヒートシンク７との間にＡｌＮ等の絶縁体８を介在させ
る構造とすることで放熱性を向上させているが、一方で
廃棄損失に対する問題も解決している。つまり、本発明
においても高価なＡｌＮ等の絶縁体８を使用してるが、
この絶縁体８は予めヒートシンク７上に固定して設けら
れたものであり、実際に電気的光学的特性等が測定さ
れ、通電バーンイン等のスクリーニング試験を実施され
るのは、あくまで半導体レーザ素子１０搭載のサブマウ
ント９のみである。従って、上記のスクリーニング試験
等により不良品となった場合にも、廃棄されるのは安価
な半導体レーザ素子１０搭載のサブマウント９のみであ
り、高価なＡｌＮ等の絶縁体８がスクリーニング試験等
の結果により廃棄されることはない。本発明の半導体レ
ーザ装置の組立工程においては、従来と同様半導体レー
ザ素子１０をサブマウント９上に搭載した状態で電気的
光学的特性等を測定し、必要があれば通電バーンイン等
のスクリーニング試験を実施し、良品となった半導体レ
ーザ素子１０搭載のサブマウント９を、ヒートシンク７
上の予め設けられた絶縁体８上に搭載することになる。
次に、本発明の半導体レーザ装置における他の実装構造
を図３に示す。ステムとキャップにより形成されるパッ
ケージ内において、放熱性が高く、しかも電気導電性が
高い金属、例えばＣｕ又はＡｇからなるヒートシンク７
がステムにろう材等で固定されている。ヒートシンク７
にはＡｌＮ又はＳｉＣ等のように絶縁物でありながらし
かも熱伝導率が高い絶縁体８が設けられている。そし
て、絶縁体８上にはＳｉ製等の安価で、熱導電率が高
く、導電性のサブマント９が搭載されている。サブマウ
ント９の表面に、放熱効果を上げるためジャンクション
ダウン方式で、半導体レーザ素子１０がパッド１１を介
してマウントされている。その結果、半導体レーザ素子
１０の下面、即ちＰ側面とサブマウント９とがパッド１
１を介して電気的に接続される。また、半導体レーザ素
子１０の上面、即ちＮ側面とサブマウント９上に酸化膜
１５を介して形成されたＡｌ等からなる金属配線１６と
が金属ワイヤ１７により電気的に接続されている。金属
配線１６とヒートシンク７とが金属ワイヤ１８により電
気的に接続されている。さらに、リードピン５とサブマ
ウント９の表面に形成されたパッド１３とが金属ワイヤ
１４により電気的に接続されている。この構造における
半導体レーザ装置の電流は矢印に示すように、リードピ
ン５→金属ワイヤ１４→パッド１３→サブマント９→パ
ッド１１→半導体レーザ素子１０のＰ側面→半導体レー
ザ素子１０のＮ側面→金属ワイヤ１７→金属配線１６→
金属ワイヤ１８→ヒートシンク７の順に流れ、半導体レ
ーザ素子１０が駆動されレーザ光を放出する。本構造と
することで、特に、電気的光学的特性等の測定や、通電
バーンイン等のスクリーニング試験等において次のよう
な利点がある。図４に示すように、半導体レーザ１０素
子搭載のサブマウント９で上記の試験を行おうとする
と、（ａ）の場合においては、測定器４１から導出した
プローブ４２を半導体レーザ素子１０に直接接触させ
て、矢印に示すように測定器４１→測定台４３→サブマ
ウント９→半導体レーザ素子１０→プローブ４２→測定
器４１の順で電流を供給し、電気的光学的特性を測定す
る。しかし、（ｂ）の場合においては、サブマウント９
上の絶縁膜１７上に形成された金属配線１８に測定器４
１から導出したプローブ４２を接触させて、矢印に示す
ように測定器４１→測定台４３→サブマウント９→パッ
ド１１→半導体レーザ素子１０→金属ワイヤ１７→金属
配線１６→プローブ４２→測定器４１の順で電流を供給
し、電気的光学的特性を測定する。かかる場合におい
て、（ａ）では半導体レーザ素子１０にプローブ４２が
接触する構造なので、測定時に半導体レーザ素子１０に
衝撃を与えないようにする必要があるが、（ｂ）では金
属配線１６にプローブ４２を接触させる構造なので半導
体レーザ素子１０に影響を与えることなく測定が可能と
なる。

【発明の効果】上述の本発明の半導体レーザ装置によれ
ば、半導体レーザ素子の下面に酸化膜等の放熱性の悪い
絶縁膜が存在しないので放熱が良く、しかも安価なＳｉ
製のサブマウントに搭載された状態で半導体レーザ素子
をスクリーニング試験等できるのでＡｌＮ等の高価な絶
縁体を使用するのも拘わらず、従来と同様の廃棄損失に
抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体レーザ装置を示す概略構成図。

【図２】本発明の半導体レーザ装置の実装構造を示す説
明図。

【図３】本発明の半導体レーザ装置の他の実装構造を示
す説明図。

【図４】本発明の半導体レーザ装置の他の実装構造を示
す説明図。

【図５】従来の半導体レーザ装置の実装構造を示す説明
図。

【図６】従来の半導体レーザ装置の実装構造を示す説明
図。

【図７】熱伝導率を示す表。

【符号の説明】

１ステム２キャップ３，４，５リードピン７ヒートシンク８絶縁体９サブマウント１０半導体レーザ素子１２，１３，１７，１８金属ワイヤ１５絶縁膜１６金属配線

【手続補正書】

【提出日】平成９年３月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】半導体レーザ装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【従来の技術】ＭＯ、ＣＤ−Ｒなどの書き込み可能なデ
ィスクドライブおよび、ＤＶＤ用ディスクドライブのピ
ックアップ光源として半導体レーザ素子を組み込んだ半
導体レーザ装置が知られている。この半導体レーザ素子
は内部に形成されたＰＮジャンクションに電流を注入す
ることでレーザ光が照射されるが、同時に熱が発生す
る。一般に半導体レーザ素子ではこの熱を効率よく放熱
させるため、半導体レーザ素子のＰ側面を下にして（＝
ジャンクションダウン方式）熱伝導性のよいＳｉ製のサ
ブマウントに搭載し、半導体レーザ素子からの熱をこの
サブマントに伝えて放熱させる構造が採用されている。
特に、この構造によれば半導体レーザ素子のＰ側面を下
にしているので、発熱源であるＰＮジャンクションとサ
ブマウントの距離を短くすることができ、半導体レーザ
素子からの熱をさらに効率よくサブマウントに伝わるこ
とになる。

【０００３】図５に、従来の半導体レーザ素子が搭載さ
れたサブマウントを利用した半導体レーザ装置の実装構
造を示している。Ｃｕ等からなるヒートシンク２１に半
田を介して導電性のＳｉサブマウント２２が搭載されて
いる。サブマウント２２の表面には酸化膜２３（＝Ｓｉ
Ｏ₂）介してＡｌ配線２４が形成されるとともに、Ａｌ
パッド２５が直接形成されている。Ａｌ配線２４には放
熱効果を上げるためジャンクションダウン方式で半導体
レーザ素子２６が搭載されている。そして、半導体レー
ザ素子２６のＮ側面とＡｌパッド２５が金属ワイヤ２７
により電気的に接続されている。

【０００４】サブマウント２２の近傍には半導体レーザ
素子２６に外部から電流を供給するためのリードピン２
８が配置されており、このリードピン２８とＡｌ配線２
４とが金属ワイヤ２９により電気的に接続されている。
一般にＭＯ、ＣＤ−Ｒなどの光ディスク用の半導体レー
ザ装置においてはプラス電源が使用されるため、ヒート
シンク２１がコモン、即ちマイナス電極となり、リード
ピン２８がプラス電極となる。その結果、電流が矢印に
示すように、リードピン２８→金属ワイヤ２９→Ａｌ配
線２４→半導体レーザ素子２６のＰ側面→半導体レーザ
素子２６のＮ側面→金属ワイヤ２７→Ａｌパッド２５→
サブマウント２２→ヒートシンク２１の順に流れること
により、半導体レーザ素子２６が駆動されレーザ光を放
出する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の半
導体レーザ装置においては半導体レーザ素子２６をジャ
ンクションダウン方式でサブマウント２２にて搭載する
必要があるのと、ヒートシンク２１をマイナス電極とす
る必要があるため、導電性のサブマウント２２を用いる
場合には、半導体レーザ素子２６が搭載されるＡｌパッ
ド２５とサブマント２２を酸化膜２３で絶縁しなければ
ならなかった。

【０００６】しかしながら、図７の表に示すように、酸
化膜２３（＝ＳｉＯ₂）はサブマウント２２（＝Ｓｉ）
に比較して熱伝導率が非常に小さいため、半導体レーザ
素子２６で発生した熱を酸化膜２３の存在によりサブマ
ウント２２側に効率よく逃がすことができないといった
欠点があった。一方、Ｓｉ製のサブマウントでなく、Ａ
ｌＮのように絶縁物でありながら熱伝導率がＳｉ以上の
ものをサブマウントとして使用することが知られてい
る。

【０００７】図６に、ＡｌＮ製のサブマウントを利用し
た半導体レーザ装置の実装構造を示している。Ｃｕ等か
らなるヒートシンク２１上に絶縁体であるＡｌＮ製のサ
ブマウント３０が搭載されている。サブマウント３０の
表面にはＡｌ配線３１及びＡｌ配線３２が電気的に分離
するように形成されるとともに、Ａｌ配線３１上には半
導体レーザ素子２６がジャンクションダウン方式で搭載
されている。そして、半導体レーザ素子２６のＮ側面と
Ａｌ配線３２が金属ワイヤ３３により、Ａｌ配線３２と
ヒートシンク２１が金属ワイヤ３４により電気的に接続
されている。

【０００８】さらに、サブマウント３０の近傍には半導
体レーザ素子２６に外部からの電流を供給するためのリ
ードピン２８が配置されており、このリードピン２８と
Ａｌ配線３１とが金属ワイヤ３５により電気的に接続さ
れている。この構造の半導体レーザ装置では、電流が矢
印に示すように、リードピン２８→金属ワイヤ３５→Ａ
ｌ配線３１→半導体レーザ素子２６のＰ側面→半導体レ
ーザ素子２６のＮ側面→金属ワイヤ３３→Ａｌ配線３２
→金属ワイヤ３４→ヒートシンク２１の順に流れること
により、半導体レーザ素子２６が駆動されレーザ光を放
出する。

【０００９】この半導体レーザ装置ではサブマウント２
２がＡｌＮの絶縁体であるので、Ａｌ配線３１の下面に
放熱性の悪い酸化膜を形成する必要がない。従って、半
導体レーザ素子２６で発生した熱をＡｌ配線３１のみを
介してサブマウント３０に伝えることができるので、Ｓ
ｉ製のサブマウントに比較して効率的に放熱させること
ができる。

【００１０】ところで、図５及び図６に示す、いずれの
半導体レーザ装置においても半導体レーザ素子２６をサ
ブマウント２２，３０上に搭載することで放熱性を向上
させているが、一方で次のような利点も有している。す
なわち、半導体レーザ素子２６自体が非常に小さいた
め、素子の状態でスクリーニング試験等することは取扱
い上不便であるが、半導体レーザ素子２６を素子の何十
倍の大きさのサブマウント２２，３０上に搭載した状態
で、つまりこれを一単位として測定等を行えば、取扱い
を容易なものとすることができる。

【００１１】一般的な半導体レーザ装置の組立工程にお
いては、半導体レーザ素子２６をサブマウント２２，３
０上に搭載した状態で電気的光学的特性等を測定し、必
要があれば通電バーンイン等のスクリーニング試験を実
施し、良品となった半導体レーザ素子２６搭載のサブマ
ウント２２，３０のみがヒートシンク２１に取付けら
れ、不良品はそのまま、半導体レーザ素子２６及びサブ
マウント２２，３０の両方が、廃棄される。

【００１２】上述の組立工程において、Ｓｉ製のサブマ
ウント２２を使用する場合、サブマウント２２の価格が
比較的安価なので廃棄による損失はあまり問題とならな
い。しかし、ＡｌＮ等のように絶縁体でありながら熱伝
率の高い物質の場合、半導体レーザ装置としての放熱性
はＳｉ製のサブマウントを使用するより優れているが、
価格がＳｉ製に比べ数十倍と非常に高価であるため廃棄
による損失が膨大なものとなっていた。その結果、半導
体レーザ装置自体のコストアップになるという問題を招
いていた。

【００１３】本発明の目的は、安価なＳｉ製のサブマウ
ントを用いながら、放熱にも優れた半導体レーザー装置
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次のような構成をとる。すなわち、本発明
の半導体レーザ装置は、金属製のヒートシンクと、前記
ヒートシンク上に搭載される導電性のサブマウントと、
前記サブマウントにＰＮジャンクションのＰ側面が電気
的に接続するように搭載された半導体レーザ素子と、前
記サブマント近傍に配置されたリードピンを有する半導
体レーザ装置において、前記ヒートシンクと前記サブマ
ウントとの間に絶縁体が設けられるとともに、前記ヒー
トシンクと半導体レーザ素子のＮ側とが、前記リードピ
ンとサブマントとが電気的に接続されているされている
ことを特徴とするものである。

【００１５】また、本発明の半導体レーザ装置は、前記
ヒートシンクと半導体レーザ素子のＮ側とがサブマウン
ト上の絶縁膜に形成された金属配線を介して電気的に接
続されていことを特徴とするものである。また、本発明
の半導体レーザ装置は、絶縁体がサブマウントと同等以
上の熱伝導率を有することを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図１〜
図３を参照しつつ具体的に説明する。図１は本発明の一
実施例である半導体レーザ装置の概略構成を、図２は図
１に示す半導体レーザ装置の実装構造を示している。半
導体レーザ装置は外観的にはキャン封止構造をしてお
り、円板状のステム１と、ステム１の主面に気密的に取
り付けらたキャップ２と、ステム１の裏面に設けられた
３本のリードピン３，４，５から構成されている。３本
のリードピンの内リードピン３はステム１に電気的に導
通するよう直接固定されており、残りの２本のリードピ
ン４，５は絶縁体６により固定されている。

【００１７】ステム１とキャップ２により形成されるパ
ッケージ内において、ステム１の主面上には半導体レー
ザ素子１０の後方から照射されるレーザ光を受光し、光
出力をモニターするための受光素子５１が搭載されてお
り、受光素子５１はステム１を介してリードピン３と電
気的に接続されている。さらに受光素子５１の上面とリ
ードピン４とが金属ワイヤ５２より電気的に接続されて
いる。

【００１８】キャップ２の天井部には窓が形成されてお
り、この窓を塞ぐように透明なガラス板５３が貼りつけ
られている。半導体レーザ素子１０の前方から照射され
るレーザ光は、このガラス板５３を透過して外部へ放射
される。次に、本発明の半導体レーザ装置における特徴
的な実装構造について説明する。

【００１９】ステム１とキャップ２により形成されるパ
ッケージ内において、ヒートシンク７はステム１に対し
て垂直方向にろう材等で固定されるとともに、ステム１
を介してリードピン３と電気的に接続される。ヒートシ
ンク７には、一般的に放熱性が高く、しかも電気導電性
が高い金属、例えばＣｕ又はＡｇが使用される。ヒート
シンク７にはＡｌＮ，ＳｉＣ又はＢｅＯのように絶縁物
でありながらしかも熱伝導率が高い絶縁体８が搭載され
ている。そして、絶縁体８上にはＳｉ製等の安価で、熱
導電率が高く、導電性のサブマント９が搭載されてい
る。サブマウント９の表面に、放熱効果を上げるためジ
ャンクションダウン方式で、半導体レーザ素子１０がＡ
ｌ等からなるパッド１１に直接マウントされている。そ
の結果、半導体レーザ素子１０の下面、即ちＰ側面とサ
ブマウント９とがパッド１１を介して電気的に接続され
る。

【００２０】半導体レーザ素子１０の上面、即ちＮ側面
とヒートシンク７が金属ワイヤ１２により電気的に接続
されている。サブマウント９の近傍には外部から半導体
レーザ素子１０に電流を供給するためのリードピン５が
ヒートシンク７と略平行するように配置されており、こ
のリードピン５とサブマウント９の表面に形成されたＡ
ｌ等からなるパッド１３とが金属ワイヤ１４により電気
的に接続されている。

【００２１】この構造における半導体レーザ装置の電流
は矢印に示すように、リードピン５→金属ワイヤ１４→
パッド１３→サブマント９→パッド１１→半導体レーザ
素子１０のＰ側面→半導体レーザ素子１０のＮ側面→金
属ワイヤ１２→ヒートシンク７の順に流れ、半導体レー
ザ素子１０が駆動されレーザ光を放出する。次に、半導
体レーザ素子１０で発生する熱は、半導体レーザ素子１
０とサブマウント９との間には放熱性の悪い酸化膜（＝
ＳｉＯ₂）が介在せず、放熱性の良いパッドのみ介して
いるので、効率よくサブマウント９へ伝えられる。さら
に、サブマウント９に伝えられた熱は絶縁体８を介して
ヒートシンク７へも伝えられ、そこから外部へと放散さ
れる。

【００２２】電流の流れだけを考えれば、絶縁体８はサ
ブマウント９とヒートシンク７との間を電気的に絶縁で
きる物質であれば良いが、サブマント９に伝えられた熱
を効率よくヒートシンク７に伝えるためには、絶縁体８
はサブマウント９と同等以上の熱伝導率を有する物質、
例えばＡｌＮ、ＳｉＣ，ＢｅＯ等を使用することが望ま
れる。

【００２３】半導体レーザ素子１０に発生する熱がサブ
マウント９からヒートシンク７に伝えられ外部へ放散さ
れることによって、半導体レーザ装置全体として十分な
放熱特性を有することになるからである。本発明ではサ
ブマウント９とヒートシンク７との間にＡｌＮ等の絶縁
体８を介在させる構造とすることで放熱性を向上させて
いるが、一方で廃棄損失に対する問題も解決している。

【００２４】つまり、本発明においても高価なＡｌＮ等
の絶縁体８を使用してるが、この絶縁体８は予めヒート
シンク７上に固定して設けられたものであり、実際に電
気的光学的特性等が測定され、通電バーンイン等のスク
リーニング試験を実施されるのは、あくまで半導体レー
ザ素子１０搭載のサブマウント９のみである。従って、
上記のスクリーニング試験等により不良品となった場合
にも、廃棄されるのは安価な半導体レーザ素子１０搭載
のサブマウント９のみであり、高価なＡｌＮ等の絶縁体
８がスクリーニング試験等の結果により廃棄されること
はない。

【００２５】本発明の半導体レーザ装置の組立工程にお
いては、従来と同様半導体レーザ素子１０をサブマウン
ト９上に搭載した状態で電気的光学的特性等を測定し、
必要があれば通電バーンイン等のスクリーニング試験を
実施し、良品となった半導体レーザ素子１０搭載のサブ
マウント９を、ヒートシンク７上の予め設けられた絶縁
体８上に搭載することになる。

【００２６】次に、本発明の半導体レーザ装置における
他の実装構造を図３に示す。ステムとキャップにより形
成されるパッケージ内において、放熱性が高く、しかも
電気導電性が高い金属、例えばＣｕ又はＡｇからなるヒ
ートシンク７がステムにろう材等で固定されている。ヒ
ートシンク７にはＡｌＮ又はＳｉＣ等のように絶縁物で
ありながらしかも熱伝導率が高い絶縁体８が設けられて
いる。そして、絶縁体８上にはＳｉ製等の安価で、熱導
電率が高く、導電性のサブマント９が搭載されている。

【００２７】サブマウント９の表面に、放熱効果を上げ
るためジャンクションダウン方式で、半導体レーザ素子
１０がパッド１１を介してマウントされている。その結
果、半導体レーザ素子１０の下面、即ちＰ側面とサブマ
ウント９とがパッド１１を介して電気的に接続される。
また、半導体レーザ素子１０の上面、即ちＮ側面とサブ
マウント９上に酸化膜１５を介して形成されたＡｌ等か
らなる金属配線１６とが金属ワイヤ１７により電気的に
接続されている。金属配線１６とヒートシンク７とが金
属ワイヤ１８により電気的に接続されている。さらに、
リードピン５とサブマウント９の表面に形成されたパッ
ド１３とが金属ワイヤ１４により電気的に接続されてい
る。

【００２８】この構造における半導体レーザ装置の電流
は矢印に示すように、リードピン５→金属ワイヤ１４→
パッド１３→サブマント９→パッド１１→半導体レーザ
素子１０のＰ側面→半導体レーザ素子１０のＮ側面→金
属ワイヤ１７→金属配線１６→金属ワイヤ１８→ヒート
シンク７の順に流れ、半導体レーザ素子１０が駆動され
レーザ光を放出する。

【００２９】本構造とすることで、特に、電気的光学的
特性等の測定や、通電バーンイン等のスクリーニング試
験等において次のような利点がある。図４に示すよう
に、半導体レーザ１０素子搭載のサブマウント９で上記
の試験を行おうとすると、（ａ）の場合においては、測
定器４１から導出したプローブ４２を半導体レーザ素子
１０に直接接触させて、矢印に示すように測定器４１→
測定台４３→サブマウント９→半導体レーザ素子１０→
プローブ４２→測定器４１の順で電流を供給し、電気的
光学的特性を測定する。

【００３０】しかし、（ｂ）の場合においては、サブマ
ウント９上の絶縁膜１７上に形成された金属配線１８に
測定器４１から導出したプローブ４２を接触させて、矢
印に示すように測定器４１→測定台４３→サブマウント
９→パッド１１→半導体レーザ素子１０→金属ワイヤ１
７→金属配線１６→プローブ４２→測定器４１の順で電
流を供給し、電気的光学的特性を測定する。

【００３１】かかる場合において、（ａ）では半導体レ
ーザ素子１０にプローブ４２が接触する構造なので、測
定時に半導体レーザ素子１０に衝撃を与えないようにす
る必要があるが、（ｂ）では金属配線１６にプローブ４
２を接触させる構造なので半導体レーザ素子１０に影響
を与えることなく測定が可能となる。

【００３２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体レーザ装置を示す概略構成図。

【図７】熱伝導率を示す表。

【符号の説明】１ステム２キャップ３，４，５リードピン７ヒートシンク８絶縁体９サブマウント１０半導体レーザ素子１２，１３，１７，１８金属ワイヤ１５絶縁膜１６金属配線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属製のヒートシンクと、前記ヒートシン
ク上に搭載される絶縁体と、前記絶縁体に搭載される導
電性のサブマウントと、前記サブマウントにＰＮジャン
クションのＰ側面が電気的に接続するように搭載された
半導体レーザ素子と、前記サブマント近傍に配置された
リードピンを有する半導体レーザ装置において、前記ヒ
ートシンクと半導体レーザ素子のＮ側とが電気的に接続
されるとともに、前記リードピンとサブマントが電気的
に接続されているされていることを特徴とする半導体レ
ーザ装置。
【請求項２】前記ヒートシンクと半導体レーザ素子のＮ
側とがサブマウント上の絶縁膜に形成された金属配線を
介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項
１記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】前記絶縁体がサブマウントと同等以上の熱
伝導率を有することを特徴とする請求項１及び２記載の
半導体レーザ装置。
【請求項４】前記絶縁体がＡｌＮ又はＳｉＣ又はＢｅ０
であることを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ装
置。