(57)【要約】【課題】良好な排熱効率を確保しつつ半導体レーザの変形を抑制することが可能な半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】半導体レーザ装置１は、ヒートシンク１０の本体１０Ａの前端部に、半導体レーザアレイ１１が接合され、この前端部の両側に一対の張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２が設けられている。張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２間は、補剛部材１２により架橋されている。ヒートシンク１０と半導体レーザアレイ１１との間に応力緩和材などを介在させる場合に比べ、動作時における排熱が効率的に行われる。接合時における冷却工程では、補剛部材１２により、ヒートシンク１０と半導体レーザアレイ１１の線膨張係数差に起因する収縮量の差が軽減され、半導体レーザアレイ１１には、この収縮量の差に起因する応力が発生しにくくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右方向に延在する前端部を有する本体と、前記前端部の両側から前方に突出する一対の張り出し部とを有する放熱部材と、
前記本体の前端部に沿って接合された半導体レーザ素子と、
前記一対の張り出し部間に架橋された補剛部材と
を備えた半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記放熱部材の線膨張係数をα１、前記半導体レーザ素子の線膨張係数α２および前記補剛部材の線膨張係数をα３としたとき、α１＞α２かつα１＞α３の関係を満足する
請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
α１＞α２＞α３の関係を満足する
請求項２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記半導体レーザ素子は前方に光射出面を有し、
前記補剛部材は、前記本体の前端部から離隔して設けられ、
前記前端部と前記補剛部材との間に、前記半導体レーザ素子の光出射面に対向する集光用レンズが設けられている
請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記半導体レーザ素子は前方に光射出面を有し、
前記補剛部材の厚みが、前記光出射面から遠くなるに従って小さくなっている
請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記半導体レーザ素子と前記本体との間に第１金属層が設けられ、
前記補剛部材の両端部と、前記一対の張り出し部の各対向面との間に第２金属層が設けられている
請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記第１金属層と前記第２金属層とは、互いに同一の金属材料により構成されている
請求項６に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記第１金属層は、前記第２金属層よりも融点の低い金属により構成されている
請求項６に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記一対の張り出し部および前記補剛部材は、前記本体の後端部にも設けられている
請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記放熱部材および前記補剛部材は面内において線対称となっている
請求項９に記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートシンクなどの放熱部材上に半導体レーザ素子を実装してなる半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体レーザが使用されている応用機器において、発熱に関する問題が深刻となっており半導体レーザの多方面にわたる利用を制限している。この問題は、半導体レーザの単位面積あたりの発生熱と関連しており、熱循環によって半導体レーザ周辺部の温度上昇や応力の発生などの現象が引き起こされる。このような現象は、発光出力、発光効率および寿命の低下、さらには半導体レーザから発せられる光の長波長化などレーザ特性の悪化を招いてしまう。このため、応用機器では、半導体レーザを熱伝導率の高い放熱部材（ヒートシンク）に接合することにより、効率的に排熱が行われるようにしている。
【０００３】
排熱効率を大きくするためには、半導体レーザをヒートシンクに直に接合することが望ましい。接合方法としては、はんだ等を用いた溶接が用いられるが、この場合、金属材料を高温に加熱して溶融させたのち冷却して固化させる工程を経ることとなる。一般に、ヒートシンク材料と半導体レーザに用いられる材料との間では線膨張係数の差が大きいため、接合時における加熱、冷却工程により、この差に起因して大きな熱応力が発生する。特に、脆弱なＧａＡｓ基板上に形成される半導体レーザアレイなどは、この熱応力に耐えることができずに破壊されてしまうことがある。
【０００４】
このような熱応力による半導体レーザの破壊を防ぐために、半導体レーザとヒートシンクとの間に応力緩和材を介在させる手法が多く用いられている。応力緩和材としては、ヒートシンクよりも線膨張係数が小さく、かつ熱伝導率が高い材料、例えばヒートシンクに銅（Ｃｕ）を用いた場合には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や炭化珪素（ＳｉＣ）が用いられる。
【０００５】
ところが、上記のような応力緩和材は、一般に熱伝導率がヒートシンクよりも低いため、応力緩和材を用いた場合には、半導体レーザをヒートシンクに直に接合する場合に比べ、排熱効率が不十分となってしまう。そこで、半導体レーザをヒートシンク上に直に接合させる一方、この半導体レーザの上方に、更に他の放熱部材を架橋により配設することによって、半導体レーザに生じる応力を緩和させる手法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３０５９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１の手法では、架橋構造により排熱効率を損なうことなく応力を緩和することはできるものの、半導体レーザに反りなどの変形が生じてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な排熱効率を確保しつつ半導体レーザの変形を抑制することが可能な半導体レーザ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体レーザ装置は、左右方向に延在する前端部を有する本体と、前端部の両側から前方に突出する一対の張り出し部とを有する放熱部材と、本体の前端部に沿って接合された半導体レーザ素子と、一対の張り出し部間に架橋された補剛部材とを備えたものである。
【００１０】
本発明の半導体レーザ装置では、放熱部材において、本体の前端部に沿って半導体レーザ素子が接合されていることにより、例えば放熱部材と半導体レーザ素子との間に応力緩和材などを介在させる場合に比べ、動作時における排熱が効率的に行われる。一方、半導体レーザ素子を本体へ接合する際（実装時）には、はんだ等を用いた溶接が用いられるため、高温に加熱したのちに冷却する工程を経る。通常、半導体レーザ素子と放熱部材との間には線膨張係数に大きな差があるため、冷却工程において半導体レーザ素子の収縮量と放熱部材の収縮量との間に大きな差が生じてしまう。この結果、放熱部材に直に半導体レーザ素子を接合する場合、半導体レーザ素子に大きな応力が発生する。本発明では、放熱部材において前端部の両側から前方に突出した一対の張り出し部間に補剛部材が架橋されていることにより、半導体レーザ素子と放熱部材との間の収縮量の差が軽減され、半導体レーザ素子において応力が発生しにくくなる。
【００１１】
特に、放熱部材の線膨張係数をα１、半導体レーザ素子の線膨張係数をα２および補剛部材の線膨張係数をα３としたとき、好ましくはα１＞α２かつα１＞α３、より好ましくはα１＞α２＞α３の関係を満足するとよい。α１＞α２のとき、接合時の冷却工程では、放熱部材が半導体レーザ素子よりも大きな割合で収縮しようとするが、補剛部材が放熱部材よりも収縮量が小さければ（α１＞α３）、一対の張り出し部の動きが抑止され、これにより放熱部材の収縮が妨げられる。この抑止力は、α２＞α３を満足することにより、より大きくなる。よって、半導体レーザ素子に放熱部材の収縮に起因する応力が発生しにくくなる。但し、半導体レーザ素子の線膨張係数とは、半導体レーザ素子の基板材料の線膨張係数とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体レーザ装置によれば、放熱部材の本体の前端部に沿って半導体レーザ素子を接合させると共に、前端部の両側に一対の張り出し部を設け、この一対の張り出し部間を補剛部材により架橋している。これにより、半導体レーザ素子からの排熱を十分に行うことができると共に、接合時において半導体レーザ素子における応力の発生を抑制することができる。よって、良好な排熱効率を確保しつつ半導体レーザの変形を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装置の概略構成を表す斜視図である。
【図２】図１に示した半導体レーザ装置の概略構成を表す平面図である。
【図３】図１に示した半導体レーザ装置の製造方法を表す図である。
【図４】図３に示した工程に続く工程を表す図である。
【図５】変形例１に係る半導体レーザ装置の概略構成を表す斜視図である。
【図６】図５に示した半導体レーザ装置の製造方法を表す図である。
【図７】図６に示した工程に続く工程を表す図である。
【図８】変形例２に係る半導体レーザ装置の概略構成を表す斜視図である。
【図９】変形例３に係る半導体レーザ装置の概略構成を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
（１）実施の形態：ヒートシンクに半導体レーザアレイおよび補剛部材を一括して接合（はんだ付け）した例
（２）変形例１：ヒートシンクに半導体レーザアレイおよび補剛部材を段階的に接合（ろう付け、はんだ付け）した例
（３）変形例２：補剛部材を半導体レーザアレイ側にのみ設けた例
（４）変形例３：補剛部材にテーパを形成した例
【００１５】
［１．半導体レーザ装置１の構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装置１の概略構成を表すものである。半導体レーザ装置１は、ヒートシンク１０（放熱部材）に半導体レーザアレイ１１が接合されたものである。ヒートシンク１０は所定の形状に成型されており（詳細は後述）、このヒートシンク１０と同一面内において、補剛部材１２，１３がヒートシンク１０に接合されている。半導体レーザアレイ１１は、ワイヤボンディングによって外部接続用の電極部材１４に接続されている。ヒートシンク１０上の半導体レーザアレイ１１のレーザ光Ｌの出射側には、レーザ光Ｌを集光するためのコリメータレンズ１５が配設されている。なお、以下では、レーザ光Ｌの出射方向を前方とする。
【００１６】
半導体レーザアレイ１１は、例えば複数（例えば２５個）の半導体レーザ素子が一方向（ここでは左右方向）に配列したものであり、ヒートシンク１０上に金属層１１Ａ（第１金属層）により接合されている。金属層１１Ａは、はんだ材などの接合用金属、例えば融点が３００℃程度以下の金属材料、具体的には金（Ａｕ）あるいは錫（Ｓｎ）を含む合金により構成されている。半導体レーザアレイ１１は、左右方向（配列方向）の幅が例えば１０ｍｍ、共振器長が例えば２００μｍ〜１．５ｍｍ、厚みが例えば１００μｍである。このような半導体レーザアレイ１１は、例えば６３０μｍ〜６９０μｍに発振波長を有する赤色発光レーザである。
【００１７】
赤色発光レーザとしては、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）よりなる基板上に、半導体層が形成されたものが挙げられる。半導体層は、例えば下部クラッド層、活性層、上部クラッド層、電流注入層などが積層したものであり、例えばＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体より構成されている。ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体は、アルミニウムおよびガリウム（Ｇａ）の少なくとも一方とインジウム（Ｉｎ）およびリン（Ｐ）の少なくとも一方とを含む四元系半導体である。具体的には、ＡｌＧａＩｎＰ混晶、ＧａＩｎＰ混晶またはＡｌＩｎＰ混晶などが挙げられる。これらは、必要に応じてケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などのｎ型不純物、または、マグネシウム（Ｍｇ），亜鉛（Ｚｎ）または炭素（Ｃ）などのｐ型不純物を含有している。また、この半導体レーザアレイ１１の表裏にはそれぞれ、ｐ側電極またはｎ側電極が形成されている。
【００１８】
ヒートシンク１０は、半導体レーザアレイ１０の排熱効果を高めるものであり、熱伝導性や電気伝導性に優れていることが望ましい。熱伝導性により、半導体レーザアレイ１１から発生する大量の熱を放出させるだけでなく、半導体レーザアレイ１１を適切な温度に維持することができ、電気伝導性により、電流を半導体レーザアレイ１１に効率よく伝えることができるからである。このようなヒートシンク１０の材料としては、例えば銅、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）およびモリブデン（Ｍｏ）などの単体または合金などが挙げられる。合金としては、例えば銅タングステン合金（Ｃｕ−Ｗ）、銅モリブデン合金（Ｃｕ−Ｍｏ）などがある。ヒートシンク１０は、熱伝導性および電気伝導性の観点から銅単体および銅を含む合金によって構成されていることが好ましく、更に電気伝導性を高めるために、例えば金（Ａｕ）などにより被覆されていてもよい。ヒートシンク１０の厚みは、例えば３．０ｍｍ〜１０．０ｍｍである。
【００１９】
図２は、半導体レーザ装置１を上面からみたものである。このように、ヒートシンク１０は、平面形状が矩形の本体１０Ａを有し、この本体１０Ａの四隅から前後方向に２組の張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２，１０Ｃ１，１０Ｃ２が張り出したものである。本体１０Ａは、半導体レーザアレイ１１の放熱部材としての主要部分であり、左右方向に延在する前端部および後端部を有している。この本体１０Ａの前端部に沿って、半導体レーザアレイ１１が接合されている。
【００２０】
張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２は、前端部の両側から互いに対向するように前方に向かって突出している。これらの張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２間は、補剛部材１２によって架橋されている。張り出し部１０Ｃ１，１０Ｃ２は、後端部の両側から互いに対向するように後方に向かって突出すると共に、補剛部材１３によって架橋されている。
【００２１】
補剛部材１２，１３は、張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２および張り出し部１０Ｃ１，１０Ｃ２の各対向面に金属層１２Ａ，１３Ａ（第２金属層）を介してそれぞれ接合されている。これらの補剛部材１２，１３は、本体１０Ａから離隔して設けられ、これにより本体１０Ａと補剛部材１２，１３同士の間は空隙となっている。これらのうち前方の空隙部分には、コリメータレンズ１５が配設されている。金属層１２Ａ，１３Ａは、例えば上述した金属層１１Ａと同一または同程度の融点を有する金属材料により構成されている。
【００２２】
本実施の形態では、本体１０Ａの前端部に張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２および補剛部材１２が設けられ、後端部に張り出し部１０Ｃ１，１０Ｃ２および補剛部材１３が設けられている。すなわち、ヒートシンク１０および補剛部材から構成される面形状は線対称となっている。
【００２３】
補剛部材１２，１３は、ヒートシンク１０と半導体レーザアレイ１１との線膨張係数の関係に応じて、ヒートシンク１０と半導体レーザアレイ１１との間の収縮量の差を軽減するものである。具体的には、ヒートシンク１０の線膨張係数が半導体レーザアレイ１１よりも大きい場合にヒートシンク１０の収縮を抑制する一方、半導体レーザアレイ１１よりも小さい場合にはヒートシンク１０の収縮を促すものである。この補剛部材１２、１３は、例えば表１に示したような材料により構成されている。但し、この補剛部材１２，１３の材料は、ヒートシンク１０および半導体レーザアレイ１１の構成材料に応じて選定されることが望ましい。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
例えば、ヒートシンク１０の線膨張係数をα１、半導体レーザアレイ１１の線膨張係数をα２および補剛部材１２の線膨張係数α３としたとき、α１＞α２であるならば、補剛部材１２は望ましくはα１＞α３、より望ましくはα２＞α３（すなわちα１＞α２＞α３）を満足するような材料により構成されている。具体的には、ヒートシンク１０に銅（α１＝１６．８×１０-6／℃）、半導体レーザアレイ１１に上述のＧａＡｓ基板を有する赤色発光レーザ（α２＝５．９×１０-6／℃）を用いる場合、補剛部材１２，１３は次の材料により構成されることが望ましい。例えば、ダイヤモンド（Ｃ）、タングステン、炭化珪素、窒化アルミニウム、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、アンチモン（Ｓｂ）、鉄、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）およびビスマス（Ｂｉ）等（α１＞α３）である。これらのうち、より望ましい材料（α２＞α３）は、ダイヤモンド（Ｃ）、タングステンおよび窒化アルミニウムである。但し、半導体レーザアレイ１１の線膨張係数α２は、半導体レーザアレイ１１を構成する基板材料の線膨張係数を指すものとする。
【００２６】
電極部材１４は、例えば、金などが被膜された銅により構成されており、厚みは例えば１．０ｍｍ〜３．０ｍｍである。コリメータレンズ１５は、半導体レーザアレイ１１から射出されるレーザ光Ｌを集光することにより所望の方向へ導くものである。補剛部材１２よりも半導体レーザアレイ１１の側にコリメータレンズ１５を配設しておくことにより、レーザ光Ｌの一部が補剛部材１２によってけられ、損失することを防ぐことができる。
【００２７】
［２．半導体レーザ装置１の製造方法］
上記のような半導体レーザ装置１は、例えば次のようにして製造することができる。
【００２８】
まず、半導体レーザアレイ１１を作製する。例えばＧａＡｓにより構成された基板上に、化合物半導体層を、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition；有機金属化学気相成長）法やＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy；分子線エピタキシャル成長）法により形成する。この際、上記のようなＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用い、ドナー不純物の原料としては、例えば、セレン化水素（Ｈ2 Ｓｅ）を用い、アクセプタ不純物の原料としては、例えば、ジメチルジンク（ＤＭＺ）を用いる。続いて、形成した化合物半導体層の表面と、ＧａＡｓ基板の裏面とに、蒸着法、スパッタ法などによりそれぞれ電極を形成する。こののち、軸方向の一対の端面に反射鏡膜（図示せず）を設けることにより、半導体レーザアレイ１１を形成する。
【００２９】
次いで、図３に示したように、ヒートシンク１０を上述した平面形状となるように成型する。こののち、成型したヒートシンク１０の半導体レーザアレイ１１の接合領域（本体１０Ａの前端部）に、例えば真空蒸着法やめっき法を用いて、例えば金および錫を順に堆積することにより、上述した材料よりなる金属層１１Ａを形成する。このとき、ヒートシンク１０上の上記接合領域を除いた領域には、金属材料が堆積されないようマスクをしておくとよい。他方、上述した材料などよりなる補剛部材１２，１３の両端部に、例えば真空蒸着法やめっき法により、例えば金および錫を順に堆積することにより金属層１２Ａ，１３Ａを形成する。続いて、ヒートシンク１０上に形成された金属層１１Ａに半導体レーザアレイ１１を位置合わせして重ね合わせると共に、一対の張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２同士の間に、金属層１２Ａ，１３Ａの形成された補剛部材１２，１３を挿入する。このとき、挿入した補剛部材とヒートシンク１０の本体１０Ａとの間に空隙が形成されるようにする。
【００３０】
続いて、図４に示したように、半導体レーザアレイ１１および補剛部材１２，１３をそれぞれ位置合わせしたヒートシンク１０に対して、例えば３００℃程度以下の加熱処理を施し、金属層１１Ａおよび金属層１２Ａ，１３Ａを溶融させる。こののち、冷却することにより、金属層１１Ａおよび金属層１２Ａ，１３Ａを固化させる。これにより、半導体レーザアレイ１１を本体１０Ａに接合すると共に、補剛部材１２，１３を一対の張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２にそれぞれ接合する。次いで、本体１０Ａと補剛部材１２との間の空隙部分にコリメータレンズ１５が配設されるように、張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２上に例えば紫外線硬化樹脂などを用いてコリメータレンズ１５を接着する。最後に、ヒートシンク１０上に電極部材１４を配設したのち、この電極部材１４と半導体レーザアレイ１１とをワイヤボンディングを用いて接続することにより、図１および図２に示した半導体レーザ装置１を完成する。
【００３１】
［３．半導体レーザ装置１の作用、効果］
本実施の形態では、ヒートシンク１０の本体１０Ａの前端部に沿って半導体レーザアレイ１１が応力緩和材を介在させることなく接合されている。これにより、応力緩和材などを介在させる場合に比べ、動作時における半導体レーザアレイ１１の排熱が効率的に行われる。一方、半導体レーザアレイ１１をヒートシンク１０上へ接合する際（実装時）には、金属層１１Ａが溶融する温度となるまで加熱したのちに冷却する工程を経る。
【００３２】
このとき、一般にヒートシンク１０の線膨張係数α１と半導体レーザアレイ１１の線膨張係数α２との間には大きな差が生じるため、上記のような冷却工程において半導体レーザアレイ１１の収縮量とヒートシンク１０の収縮量との間に大きな差が生じてしまう。この結果、ヒートシンク１０に直に半導体レーザアレイ１１を接合すると、半導体レーザアレイ１１には、この収縮量の差に起因する大きな応力が発生してしまう。
【００３３】
これに対し、本実施の形態では、ヒートシンク１０において、半導体レーザアレイ１１が接合された前端部の両側に一対の張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２が設けられ、これらの張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２間が補剛部材１２により架橋されている。これにより、半導体レーザアレイ１１とヒートシンク１０との間の収縮量の差が軽減され、半導体レーザアレイ１１において上記のような応力が発生しにくくなる。
【００３４】
特に、ヒートシンク１０が銅、半導体レーザアレイ１１がＧａＡｓ基板を有する赤色発光レーザである場合、すなわちα１＞α２である場合には、補剛部材１２としてα１＞α３、好ましくはα１＞α２＞α３の関係を満足する材料を用いるようにするとよい。α１＞α２である場合、冷却工程では、ヒートシンク１０の収縮量が半導体レーザアレイ１１よりも大きくなる。このとき、補剛部材１２の収縮量がヒートシンク１０よりも小さければ（α１＞α３）、張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２は、相対的にヒートシンク１０の外側に向けて押され、収縮に向かう動きが抑止される。この結果、ヒートシンク１０の収縮が妨げられる。この抑止力は、α２＞α３を満足することにより、より大きくなる。よって、半導体レーザアレイ１１にヒートシンク１０の収縮に起因する応力が発生しにくくなる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態では、ヒートシンク１０の本体１０Ａの前端部に半導体レーザアレイ１１を接合すると共に、前端部の両側に一対の張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２を設け、これらの張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２間を補剛部材１２により架橋している。これにより、半導体レーザアレイ１１からの排熱を十分に行うことができると共に、接合時において半導体レーザアレイ１１における応力の発生を抑制することができる。よって、良好な排熱効率を確保しつつ半導体レーザの変形を抑制することが可能となる。
【００３６】
また、本実施の形態では、このような張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２および補剛部材１２による架橋構造を、半導体レーザアレイ１１の後端部にも設けている。すなわち、ヒートシンク１０を線対称とすることにより、上記のような線膨張係数に起因するヒートシンク１０の収縮を面内において均一に抑制することができる。よって、半導体レーザアレイ１１における応力の発生をより効果的に抑制することが可能となる。
【００３７】
更に、金属層１１Ａ，１２Ａ，１３Ａを互いに同一の金属材料により構成すれば、半導体レーザアレイ１１および補剛部材１２，１３をヒートシンク１０に対して一括して接合することができる。
【００３８】
なお、これらの金属層１１Ａ，１２Ａ，１３Ａの構成材料は、上記のように互いに同一であってもよいが、異なっていてもよい。すなわち、各金属層の融点が互いに異なっていてもよく、このような場合であっても、全ての金属層が溶融する温度となるまで加熱したのち、全ての金属層が固化する温度となるまで冷却することにより、加熱工程および冷却工程を一括して行うことができる。但し、各金属層に異なる金属材料を用いる場合には、金属層１１Ａよりも金属層１２Ａ，１３Ａの融点が高い方が望ましい。冷却工程において、金属層１２Ａ，１３Ａが金属層１１Ａよりも先に固化することにより、補剛部材１２，１３がヒートシンク１０に接合されて、冷却過程におけるヒートシンク１０の収縮を効果的に抑止することができるからである。
【００３９】
また、上記実施の形態では、ヒートシンク１０上に金属層１１Ａを形成したのち、この金属層１１Ａ上に半導体レーザアレイ１１を位置合わせする場合について説明したが、逆に、半導体レーザアレイ１１の側に金属層１１Ａを形成してもよい。同様に、補剛部材１２，１３の両端部に金属層１２Ａ，１３Ａを形成する場合について説明したが、ヒートシンク１０の張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２，１０Ｃ１，１０Ｃ２の各対向面に金属層１２Ａ，１３Ａを形成するようにしてもよい。
【００４０】
次に、本発明の変形例について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４１】
＜変形例１＞
図５は、変形例１に係る半導体レーザ装置２の概略構成を表すものである。半導体レーザ装置２は、補剛部材１２，１３とヒートシンク１０の一対の張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２とをそれぞれ接合する金属層１２Ｂ，１３Ｂ以外は上記実施の形態と同様の構成となっている。金属層１２Ｂ，１３Ｂは、金属層１１Ａよりも融点が高い材料、例えばろう材などの融点が７５０℃程度以下の接合用金属により構成されている。このような金属層１２Ｂ，１３Ｂは、例えば錫−リン銅等により構成されている。
【００４２】
このような半導体レーザ装置２は、例えば次のようにして製造することができる。まず、上記実施の形態の半導体レーザ装置１と同様にして半導体レーザアレイ１１を作製する。こののち、補剛部材１２，１３の両端部に、例えば真空蒸着法やめっき法により、例えば上述した材料よりなる金属層１２Ｂ，１３Ｂを形成する。続いて、所定の平面形状に成型されたヒートシンク１０の張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２同士の間に、金属層１２Ｂ，１３Ｂの形成された補剛部材１２，１３を挿入する。このとき、補剛部材１２，１３とヒートシンク１０の本体１０Ａとの間に空隙が形成されるようにする。
【００４３】
次いで、図６に示したように、補剛部材１２，１３をそれぞれ位置合わせしたヒートシンク１０に対して、例えば７５０℃程度以下の加熱処理を施し、金属層１２Ｂ，１３Ｂを溶融させる。こののち、冷却することにより、金属層１２Ｂ，１３Ｂを固化させる。これにより、補剛部材１２，１３を張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２にそれぞれ接合する。
【００４４】
続いて、図７に示したように、補剛部材１２，１３を接合したヒートシンク１０の本体１０Ａ上に、上記実施の形態と同様にして金属層１１Ａを形成したのち、この金属層１１Ａ上に半導体レーザアレイ１１を位置合わせして重ね合わせる。次いで、例えば３００℃程度以下の加熱処理を施し、金属層１１Ａを溶融させる。こののち、冷却することにより、金属層１１Ａを固化させる。これにより、半導体レーザアレイ１１を本体１０Ａに接合する。最後に、上記実施の形態と同様にして、ヒートシンク１０上に電極部材１４を配設したのち、電極部材１４と半導体レーザアレイ１１とを接続することにより、図５に示した半導体レーザ装置２を完成する。
【００４５】
本変形例のように、補剛部材１２，１３を接合するための金属層１２Ｂ，１３Ｂが、半導体レーザアレイ１１を接合するための金属層１１Ａよりも、融点の高い金属材料により構成されていてもよい。すなわち、上記実施の形態では、金属層１１Ａ，１２Ａ，１３Ａに同一の金属材料を用いて、半導体レーザアレイ１１と補剛部材１２，１３とをヒートシンク１０上に一括して接合する場合について説明したが、本変形例のように、段階的に接合してもよい。これにより、補剛部材１２，１３を先に固化させることができるため、ヒートシンク１０の変形を効果的に抑止することができる。
【００４６】
＜変形例２＞
図８は、変形例２に係る半導体レーザ装置３を上面からみたものである。半導体レーザ装置３では、ヒートシンク２０において、矩形状の本体２０Ａの前端部に半導体レーザアレイ１１が接合されており、この前端部の両側にのみ一対の張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２および補剛部材１２が設けられている。すなわち、半導体レーザアレイ１１の後端部には、一対の張り出し部および補剛部材が設けられていない。
【００４７】
このように、張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２と補剛部材１２とは、必ずしも、前端部および後端部の双方に設けられる必要はなく、また線対称となっていなくともよい。但し、上記実施の形態のように、前端部および後端部の双方に張り出し部１０Ｂ１，１０Ｂ２，１０Ｃ１，１０Ｃ２および補剛部材１２，１３が配設されている方が、ヒートシンク１０の変形を面内において均一に抑制することができるため好ましい。
【００４８】
＜変形例３＞
図９は、変形例３に係る半導体レーザ装置４の概略構成を表すものである。半導体レーザ装置４では、コリメータレンズ１５が設けられていないことと補剛部材１７の形状以外は、上記実施の形態の半導体レーザ装置１と同様の構成となっている。本変形例では、補剛部材１７は、その上面がテーパ面となっており、半導体レーザアレイ１１の光出射面から離れるに従って厚みが小さくなるように構成されている。言い換えると、補剛部材１１７は例えば三角柱状に成型されている。ヒートシンク本体の後端部にも、上記実施の形態と同様の補剛部材１３が設けられているが、この補剛部材１３の形状は特に限定されない。また、補剛部材１７の構成材料については、上記実施の形態の補剛部材１２，１３と同様である。
【００４９】
このように、半導体レーザアレイ１１の光出射側に配設された補剛部材１７にテーパ面を設け、光出射面から離れるに従って厚みが小さくなるように構成すれば、レーザ光Ｌが補剛部材１７によって妨害されることを抑制することができる。また、本変形例では、このような理由により、コリメータレンズを設ける必要がないため、ヒートシンク１０の本体１０Ａとの間に、空隙はなくともよい。
【００５０】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、ヒートシンクの構成材料が、半導体レーザアレイよりも線膨張係数が大きい（α１＞α２）場合を例に挙げて説明したが、逆にヒートシンクの構成材料が、半導体レーザアレイよりも線膨張係数が小さい場合（α１＜α２）にも適用可能である。このようなヒートシンク材料としては、例えばタングステン、半導体レーザアレイとしては例えば窒化ガリウム（ＧａＮ，線膨張係数：５．６×１０-6／℃）が挙げられる。α１＜α２である場合には、補剛部材の構成材料としては、線膨張係数α３がα２＜α３の関係を満足する材料、例えば鉄が挙げられる。このような場合、接合時の冷却工程において、半導体レーザアレイの収縮量がヒートシンクの収縮量よりも大きくなる。このとき、補剛部材の収縮量が半導体レーザアレイの収縮量よりも大きいため、補剛部材により張り出し部が内側に引っ張られてヒートシンクの変形（収縮）が促される。
【００５１】
また、上記実施の形態等では、半導体レーザアレイを接合するための第１金属層が、補剛部材を接合するための第２金属層の融点と同等以下である場合を例に挙げて説明したが、逆に第１金属層が第２金属層よりも融点の高い金属材料により構成されていてもよい。この場合、補剛部材の第２金属層が固化していない状態で、半導体レーザアレイをヒートシンクに固着させることになるが、補剛部材が精度良く位置合わせされていれば、本発明と同等の効果を得ることができる。
【００５２】
更に、上記実施の形態等では、半導体レーザアレイの光出射面がヒートシンクの本体の側面と同一面となるように構成した場合を例に挙げて説明したが、半導体レーザアレイの光出射面が本体の側面よりも前方出るように配設されていてもよい。
【００５３】
加えて、上記実施の形態等では、半導体レーザアレイの連結方向の長さと、補剛部材の長さとが同一である場合を例に挙げて説明したが、補剛部材が半導体レーザアレイよりも長くなっていてもよい。
【００５４】
また、上記実施の形態等では、補剛部材とヒートシンク本体との間に空隙を設け、この空隙部分にコリメートレンズを配置した構成を例に挙げて説明したが、このコリメートレンズは設けられていなくともよい。また、コリメートレンズを設けない場合には、空隙はなくてもよい。
【００５５】
更に、上記実施の形態等では、半導体レーザアレイ側の辺とその反対側の辺とに２つの補剛部材を互いに同一の形状、寸法で設けた場合について説明したが、両辺における補剛部材が必ずしも同一の構成でなくともよい。例えば、半導体レーザアレイと反対側の辺には、コリメータレンズを配置しないため、空隙がなくともよい。但し、ヒートシンクの収縮を面内において均一に抑制するためには、両辺における構成が対称形となっていることが望ましい。
【００５６】
加えて、上記実施の形態等では、ヒートシンク上に、半導体レーザ素子が複数配列した半導体レーザアレイが接合された構成を例に挙げて説明したが、必ずしも複数配列されていなくともよい。但し、一または複数の半導体レーザ素子がヒートシンク本体の前端部において左右方向に延在していることが望ましい。
【００５７】
また、上記実施の形態等では、ＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体レーザを例にして本発明を説明したが、他の化合物半導体レーザ、例えばＡｌＩｎＰ系、ＧａＩｎＡｓＰ系などの赤色半導体レーザ、ＧａＩｎＮ系およびＡｌＧａＩｎＮ系などの窒化ガリウム系の半導体レーザ、ＺｎＣｄＭｇＳＳｅＴｅなどのＩＩ−ＶＩ族の半導体レーザにも適用可能である。また、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＰ系、ＧａＩｎＡｓＮＰ系などの、発振波長が可視域とは限らないような半導体レーザにも適用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１，２，３，４，５…半導体レーザ装置、１０，２０，３０…ヒートシンク、１１…半導体レーザアレイ、１２，１３，１７…補剛部材、１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１２Ｂ，１３Ｂ…金属層、１４…電極部材、１５…コリメータレンズ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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