JPS6063981A - 半導体発光装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体発光装置に関するもので、さらに詳述ず
４しば、ザブマウントを僅えた半導体発光装置に関する
ものである。

〔発明の背景〕

半導体発光素子、とくに半導体レーザ素子は。

小型、軽量、高効率、励起や変調などが容易であるため
、オプトエレクトロニクスの重要光源とされ、近時、益
々重要視されるに至っている。このレーザ素子を室温で
連続動作を安定に行なわせるためには、発振開始電流値
を下げ、良好な放熱を行なって、活性領域の温度上昇を
抑え、低い動作電流で動作させる必要がある。

この活性領域で発生した熱を効率よく放散させてやるた
めには、活性領域をできる限りヒートシンクなどのサブ
マウントに近づけて接着しなければならない。例えば、
通常の二重へテロ接合レーザの場合、活性領域はヒート
シンクの面から３〜４μｍの位置に設けられていた。ま
た、レーザ素子は、放熱、および製作の容易さ、安定な
長時間動作の実現等から考えて、サブマウントのほぼ中
央に接着するのが望ましい。従って、レーザ素子の共振
器端面から一定の拡がり角を持って放射された光のうち
、サブマウントの側へ向って放射された部分は上記サブ
マウントの表面で乱反射してしまい有効に外へは取り出
せない。

そこで、第１図に示すようなサブマウント（ヒートシン
ク）２の一端面とレーザ素子１の一端面とを同一平面−
ヒに配置せしめＩｎなどの溶融金属５で接着させた半導
体発光装置が考えられる。しかし、上記接着金属５は、
押圧されるために接着面からはみ出て、レーザ素子の放
射面４を汚染せしめ、著しくレーザ効率を低下せしめて
しまう欠点が存した。図で、６は活性領域、３は保持マ
ウの手作業に依って、位置合わせと組立を行なっていた
。このため、素子の位置合わせに時間を要し。

量産ができなかった。

なお、半導体発光装置と保持部材の位置関係を示した刊
行物としては次の如きものがあげられる。

例えば特開昭５１−１２６７８３号、実開昭５３−１０
２３８２号、実開昭５０−１５０２７６号、実開昭５３
−３５４１０号公報等がある。

〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記欠点を除去して、放射面のきわい
な放射特性の良好な半導体発光装置を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するための本発明の構成は、半導体発光
素子の光放射端面をサブマウントとの接着端面より突出
させて設けることにある。

本発明は上述の様に光放射面が１〜３０μｍヒートシン
クより突出してはみ出しているので、ヒートシンクと発
光素子との間にはみ出た余分な接着材料が上記光放射面
に覆いかぶさってくることはない。従って、放熱性およ
び電流密度を効果的にするためには、上記接着材料を充
分使用してすきまなく接着面に介在させても不都合を生
ぜしめず、接着材料が放射面を汚染することがない。

光放射面とヒートシンク側面とが概ね同一平面上にある
場合は、接着面に沿ってヒートシンクを一部切り欠くこ
とが肝要である。また、上記光放射面とヒートシンクの
一側面は必ずしも平行になっている必要はなく、適宜突
出しておれば同様の効果が得られる。発光素子の突出の
大きさもが１μｍ以下だとはみ出た接着剤により該放射
面が汚染される。また、３０μｍ以上だと活性領域に発
生した熱の放散が充分でなくなり望ましくない。

通常、接着端面か６５〜２０μｍ突出させであるのが最
もよい。

本発明では、発光素子の光放射面が前述の様に突出して
いるので、スポット状あるいはライン状の発光領域から
所定の角度で上記光が拡がっても、ヒートシンクなどの
サブマウン１〜に反射することがなく、有効に放射光を
使用できる利点がある。

上記サブマウントとしては前述のヒートシンクの他、位
置合せ用補強材用などがある。勿論、マウントの一部で
あっても全（同様であった。以下実施例を用いて詳述す
る。

〔発明の実施例〕

第２図は本発明の一実施例としての半導体発光装置の概
略断面図である。

容器又は容器の一部を占める金属マウント３上にヒート
シンクとしてのシリコンブロック２が設けられている。

該ヒートシンク２上に半導体レーザ素子１が接着用のＩ
ｎ５により接着さＪｚで設けられている。」二記レーザ
素子１の光放射面（鏡面）４はヒートシンク２の側面よ
り１〜３０μｍ突出させである６レーザ素子のキャビテ
ィ長は杼道２５０〜４０６μｍである。突出部分の距離
しかキャビティ長の１７１０以下すなわち４０μｍ以下
であるときは活性領域６の発熱による悪影響を無視でき
る。すなわち、素子１が全部ピー１−シンク２上に載置
されている場合と放熱効果は変わらない。従って、接着
時にはみ出した接着材料（Ｉｎ）５は、レーザ光放射面
に関係のない素子表面（又は裏面）にかぶることになり
、放射面４を直接汚染することはない。他の放射面はピ
ー１−シンク２上に位置されているが、この面の放射光
をモニターなどに利用する場合は適宜接着材のかぶりが
ないよう予じめ調節される。この調節は一般に接着材料
の量を低減させること、および素子の接着を内側から外
側へすべらすように行うなどの手段で行なわれる。

本実施例では、通常の液相成長法で製作したｎ−Ｇ　ａ
ｌ−、Ａｕ、Ａｓ、ｐ　−ＧａＡｓ、ｐ−Ｇａ、−、Ａ
Ｍ、Ａｓ（０≦Ｘ＜Ｏ，Ｓ　）の二重へテロ接合レーザ
ダイオード１を、錫を約２μｍ蒸着によりつけた２１ｍ
１角、厚さ１ｍのヒートシンク２の上面の端部にｐ側を
ヒートシンク２の面に向けておいて上からダイオード１
に加重しながらヒートシンク２を約２００℃に加熱して
融着した。正の電極はヒートシンク２からとり、負の電
極はｎ側表面に直径約１００μｍの金線をインジウムを
用いて融着した。

この半導体発光装置は突出面を設けるため次の様にして
組み立てられる。組立てに必要な組立装置は第５図に示
されている。位置合わせ部５２と加熱台５１．および加
重針５３より構成されており、特徴とする点は次の様で
ある。

］）位置合わせ面と加熱台面のなす角が直角である。

２）加熱面（ヒートシンク５５を置く面）が水平よりθ
傾いている。

３）位置合わせ部において、ヒートシンクの高さよりも
低い位置に段差として膜厚が１〜３゜μｍの薄膜５４を
もつ。

４）位置合わせ後の素子５６とヒートシンク５５上の半
田の密着性を良好にするだめの加重針を有する。

以上、述べた特徴を有するため、組立装置としての仕様
を十分に満足し、しかも量産可能な組立装置である。

上述の組立装置は、５１加熱台、５２位置合わせ部、５
３加重針、５４薄膜より構成されており、５１の面と５
２の面をなす角が直角であり、しかも５１の面が水平面
より０傾いている。以下、ｇｔ成されている各部品の機
能を述べる。

加熱台：ヒートシンクを置く台であり、かつヒートシン
ク上の半田と発光素子を接着 させるための昇温機構を有するもの。

位置合わせ部：ヒートシンクの側面と発光素子の発光面
を平行に位置合わせす るもの。

加重針：ヒートシンク上の半田を溶がした時に発光素子
とヒートシンクとの密着性を 良好にするもの。

薄膜：ヒートシンク上の半田が、ボンディング　１時に
発光素子の発光面に溶着しないようにするもの。

以下、本組立装置の製作方法を述べる。

加熱台：材質としてＡＱを使用し、’１１％と接する面
、並びにヒートシンクを置く面を それぞれ平らな面に仕上げる。

位置合わせ部：ＡＱを材質として使用し、薄膜　ｊを形
成する面を平らな面に仕上 げる。

加重針ニステンレス棒にアルメルクロメル線を溶着する
。

薄膜：位置合わせ部にＣｒＲ４とＡＱ層を順次、それぞ
れ１０００−１５００人、１−３０　ｐ　ｒｎの膜厚に
形成する。なお、薄膜の高さは、ヒートシンクの高さよ
り２〜１００μｍ低くする。

以上のように製作した加熱部と位置合わせ部をネジで固
定する。

本組立装置を用いた実際の発光素子組立手順をス下に述
べる。

ｉ　）　ＡｕＳｎ半田を２μｍの膜厚に蒸着形成したヒ
ートシンクを加熱台の上に置く。

ｉ）発光面が１位置合わせ部と刻面するように、発光素
子をヒートシンク上に乗せる。この段階で、発光素子自
身の自重により、ヒートシンクの側面と発光面とが平行
になる。

ｉｉ）加熱部のヒータを昇温させ、発光素子をヒートシ
ンクに接着する。ＡｕＳｎの半田が溶けた時点で、加重
針によって、発光素子に荷重を加える。

本組立装置を用いた、利点は次の通りである。

）発光素子の発光面が、ヒートシンク側面よりはみ出し
てセットすることが可能である。これにより、ヒートシ
ンクの半田が発光面に付着することなく、発光パターン
を乱さずに取り出せる。

り発光素子の発光面とヒートシンクの側面を容易に平行
に位置合わせができる。

・）加熱台上に数多くのヒートシンクを置くことが可能
であるため、量産性に富んでいる。

特に、発光部がヒートシンクに近い場合、即ちｕ　ｐ　
−５ｉｄｅ　ｄｏｗｎで組立てる場合、有効である。

第３図は本発明の他の実施例としての半導体発光装置の
概略断面図である。

ヒートシンク２の側面とレーザ素子１の発光面４とが同
一平面上にあり、かつ接着面に沿って上記ヒートシンク
が勾配状に切り欠かれている。この場合も、はみ出した
接着材が上記切り欠き部分に充当されるので、光放射面
４を汚染することなく良好なレーザ光を提供できる。図
面の符号は前述の第２図と同じであるので省略する。ま
た、第４図は、上記切り欠き部分が、（図面が）Ｌ字状
に切り欠かれた場合を示す。その他の部品１部材等は第
２図と同じである。これらの実施例では、同一平面上に
光放出面とヒートシンク側面とがあるので製作も簡素化
され前述の実施例における第５図で示した薄膜など不要
となる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように１本発明は、発光素子の光放射面を
サブマウントとの接着端面より突出させて設けることに
より、光放射面をきれいに保ち、特性の良好な発光装置
を提供できる点、工業的利益大なるものである。

上述の実施例では、発光素子として半導体レーザ素子を
用いて示してきたが、発光を呈するもの、あるいは電磁
波を放射するものであれば容易に適用できる。また、素
子とサブマウン１−の接着に接着剤を用いたが、素子も
しくはサブマウン１−の一部が溶融して接着されるもの
であっても本発明が適用され且つ権利範囲に在ることは
当業者であれば容易に推察されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の半導体発光装置の概略断面図、第２図は
本発明の一実施例としての半導体発光装置の概略断面図
、第３図及び第４図は本発明の他の実施例としての半導
体発光装置の概略断面図、第５図は本発明を製作するた
めに用いられる一組立装置の概略斜視図である。 １・・・半導体発光素子、２・・・サブマウント（ピー
１−シンク）、３・・マウント（ステム）、４・・・光
放出づ゛ 躬　１　図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体発光素子と該半導体発光素子を保持する保持
   部材とを少なくとも有する半導体発光装置において、前
   記半導体発光素子の少なくとも一つの発光端面を前記保
   持部材の発光素子保持用の面より突出させて設けること
   を特徴とする半導体発光装置。 ２、前記保持部月の発光素子保持用面の主面端部が当該
   保持部材の側面と直接接続されざることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の半導体発光装置６