(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持ブロック（１）と、絶縁板（３）と、負極金属板（４）と、正極金属板（９）と、チップ（５）とを備える高出力半導体レーザにおいて、前記支持ブロック（１）に段差が設けられ、前記支持ブロック（１）の両端にそれぞれ１つの突起部（１１）がさらに設けられ、前記突起部（１１）上にねじ孔（２）が垂直に開設され、前記チップ（５）の正極面が前記絶縁板（３）上側面の中間部に溶接され、前記絶縁板（３）の下側面が前記支持ブロック（１）の２つの突起部（１１）の間に貼り付けられ、前記負極金属板（４）と前記正極金属板（９）との内端にそれぞれ負極絶縁板（７）と正極絶縁板（６）が溶接され、前記負極絶縁板（７）と前記正極絶縁板（６）とがそれぞれ前記支持ブロック（１）の前記段差の凹み部分に溶接され、前記チップ（５）の負極に金属連結板（８）が貼り付けられ、前記金属連結板（８）の一端がさらに前記負極金属板（４）の一端と貼り合わされ、前記絶縁板（３）と前記正極金属板（９）との間が導電材料（１０）を用いて圧接されることを特徴とする、高出力半導体レーザ。
【請求項２】
前記絶縁板（３）の上下両面が、共に金属メッキ層を有し、前記金属メッキ層の厚さが２〜５μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の高出力半導体レーザ。
【請求項３】
前記チップ（５）が、シングル・エミッタ・チップ、ミニバーまたは複数のシングル・エミッタ・チップを並列接続して構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の高出力半導体レーザ。
【請求項４】
前記導電材料（１０）が金線であることを特徴とする、請求項１に記載の高出力半導体レーザ。
【請求項５】
１）支持ブロック（１）と、絶縁板（３）と、正極絶縁板（６）と、負極絶縁板（７）と、正極金属板（９）と、負極金属板（４）と、金属連結板（８）とを提供するステップと、
２）前記絶縁板（３）を有機溶剤と脱イオン水を用いて洗浄し、加熱乾燥した後、前記絶縁板（３）の上下両面に金属層をメッキし、前記金属メッキ層の厚さが２〜５μｍであり、金属メッキされた後の前記絶縁板（３）を不活性ガスボックス内に入れて貯蔵するステップと、
３）前記チップ（５）のエミッタ面の一側と前記絶縁板（３）の長辺側面とが同一面上であり、前記チップ（５）の発光方向と絶縁板（３）の長辺側面とが直交するように、はんだを用いて前記チップ（５）の正極を金属メッキされた前記絶縁板（３）上に貼り付けるステップと、
４）前記負極絶縁板（７）の一面にはんだメッキし、前記正極絶縁板（６）の一面にはんだメッキし、前記金属連結板（８）の一面にはんだメッキし、前記負極金属板（４）と前記負極絶縁板（７）のはんだメッキされた一面とを一体に溶接し、前記正極金属板（９）と前記正極絶縁板（６）のはんだメッキされた一面とを一体に溶接するステップと、
５）溶接し終えた前記負極金属板（４）と前記負極絶縁板（７）および溶接し終えた前記正極金属板（９）と前記正極絶縁板（６）を前記支持ブロック（１）上の段差の凹み部分に溶接するステップと、
６）前記チップ（５）を貼り付けた、金属メッキされた前記絶縁板（３）を前記支持ブロック（１）上の２つの突起部（１１）の間に配置するステップと、
７）前記金属連結板（８）のはんだメッキされた一面の一端を前記チップ（５）の負極上に貼り付け、他端を前記負極金属板（４）上に貼り付けるステップと、
８）前記絶縁板（３）と、前記支持ブロック（１）と、前記金属連結板（８）と、前記負極金属板（４）とを一体に溶接するステップと、
９）最後に、導電材料（１０）を用いて前記絶縁板（３）および前記正極金属板（９）の一端に圧接し、それらを一体に連結するステップとを具体的に含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の高出力半導体レーザの製造方法。
【請求項６】
ステップ５）の前記負極絶縁板（７）および正極絶縁板（６）が、導電性接着剤を用いて支持ブロック（１）に接着されることを特徴とする、請求項５に記載の高出力半導体レーザの製造方法。
【請求項７】
前記不活性ガスが窒素であることを特徴とする、請求項５に記載の高出力半導体レーザの製造方法。
【請求項８】
ステップ５）の前記負極金属板（４）と前記正極金属板（９）との間に、ショートを防止するために０．５〜１ｍｍの距離が保持されることを特徴とする、請求項５に記載の高出力半導体レーザの製造方法。
【請求項９】
ステップ８）の前記溶接がリフローはんだ付けであることを特徴とする、請求項５に記載の高出力半導体レーザの製造方法。
【請求項１０】
ステップ９）の前記導電材料（１０）が金線であることを特徴とする、請求項５に記載の高出力半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ製造分野に係り、特にシングル・エミッタ高出力半導体レーザおよびその製造方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザは、レーザダイオード（ＬＤ）とも称する。８０年代に入り、人々は、半導体の物理的発展の最新成果を取り入れ、量子井戸（ＱＷ）、歪量子井戸（ＳＬ−ＱＷ）等の新規構造を採用し、屈折率変調ブラッグ反射器および増強変調ブラッグ反射器の最新技術を導入するとともに、ＭＢＥ、ＭＯＣＶＤおよびＣＢＥ等の結晶成長技術の新工程を発展させ、新たなエピタキシャル成長工程において結晶成長の正確な制御を可能にし、原子層の厚さ相当の精度を達成し、優れた量子井戸および歪量子井戸材料を成長させてきた。ここにおいて、作製されたＬＤは、そのしきい値電流が顕著に減少し、変換効率が大幅に向上し、出力エネルギーが倍増し、耐用期間も顕著に伸びている。
【０００３】
半導体レーザ性能の安定性の絶え間ない改善、変換効率および出力エネルギーの絶え間ない向上に伴い、半導体レーザは、レーザ通信、光メモリ、光ジャイロ、レーザプリンタ、距離測定およびレーダ等の分野での応用がさらに広がり、市場のニーズもきわめて大きく、発展の展望がさらに広がっている。
【０００４】
現在、半導体レーザ技術はすでに目覚しい発展を遂げているが、今日の科学技術が急速に発展しているため、それぞれの応用分野での半導体レーザの性能に対する要求はさらに厳しくなっており、半導体レーザが直面している主な問題は、依然、レーザの出力光エネルギーおよび変換効率が低い、性能の安定性が劣る、コストが高い等であり、これらの欠点はその応用範囲を甚だ制約している。レーザの性能は、チップ以外に、レーザの放熱とパッケージにも関係している。レーザの信頼性および性能の安定性を向上させ、生産コストを下げるためには、信頼性の高いパッケージ構造と高効率の放熱構造の設計が必須である。これは、パッケージ構造の設計および製造に対し、さらに簡単で、高効率および低コストの特徴を有するさらなる高い要求を課している。
【０００５】
現在、商業化されている高出力半導体レーザシングル・チップ製品の大部分はＣ−ｍｏｕｎｔ（図１Ａ参照）およびＣＴ−ｍｏｕｎｔ（図１Ｂ参照）パッケージタイプであり、これら２種類のタイプには共に以下のいくつかの欠点が存在する。
１）．エネルギーが低い。シングル・エミッタ半導体レーザの連続波出力エネルギーは僅か２〜３Ｗであり、Ｃ−ｍｏｕｎｔおよびＣＴ−ｍｏｕｎｔパッケージタイプを採用すると放熱が制限されるためエネルギーが低くなる。
２）．製造コストが高い。一般にＣＴ−ｍｏｕｎｔパッケージタイプは銅タングステン（ＣｕＷ）合金を採用してシングル・エミッタの放熱ヒートシンクとしており、表面の金属メッキのＣｕＷ合金の価格が非常に高いため、それによって製造されるレーザのコストは高い。
３）．放熱能力が劣る。Ｃ−ｍｏｕｎｔパッケージ構造においては、放熱装置は一般にシングル・エミッタがある辺のすぐ隣の垂直な側面に位置する。レーザが動作するとき、エネルギーの半分に近い熱を発生するが、チップが熱電冷却部から遠く離れているため、熱をすぐに外へ誘導することができず、それによって熱集中が発生し、レーザのスペクトルが広がり、波長がドリフトすることになり、レーザの寿命の短縮、信頼性の低下を招く。
４）．ヒートシンクが帯電する。Ｃ−ｍｏｕｎｔおよびＣＴ−ｍｏｕｎｔはインジウムはんだを用いて溶接されるので、銅支持ブロックを帯電させ、漏電現象が非常に生じやすく、レーザの安全性が低下する。
５）．連結の信頼性が低い。Ｃ−ｍｏｕｎｔおよびＣＴ−ｍｏｕｎｔのＣｕ支持ブロックは共に１つしかねじ孔がなく、機械の自由度が大きいので、レーザ全体の連結の信頼性が高くない。
以上からわかるように、前述の従来のシングル・エミッタ半導体レーザおよびその製造方法は構造と使用において、依然として不便および欠陥を有することが明らかであり、さらなる改良が急務である。前述の存在する問題を解決するために、関連メーカーも知恵を絞り解決の道を追求しているが、長い間適用できる設計の発展完成が見られず、また一般の製品は前述の問題を解決できる適宜な構造を有しておらず、明らかに関連業者が早急に解決したい問題である。したがって、いかにして新しい高出力半導体レーザおよびその製造方法を創り出すことができるかが、現在の重要な研究開発の課題の１つであり、現在業界で緊急に改良を要する目標となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、従来のシングル・エミッタ半導体レーザおよびその製造方法に存在する欠陥を克服し、新しいシングル・エミッタ高出力半導体レーザおよびその製造方法を提供することにあり、解決すべき技術問題は、出力エネルギーおよび安全性を高めるだけでなく、寿命が長く、信頼性が高く、かつその製造が簡単で、生産コストが低く、機械の安定性も従来の構造のレーザに比べて良好であり、非常に実用に適したものにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的およびその技術問題の解決は、以下の技術方案を採用することによって実現される。本発明によって提示される高出力半導体レーザは、支持ブロックと、絶縁板と、負極金属板と、正極金属板と、チップとを備え、前記支持ブロックの一側面上に段差が設けられ、前記支持ブロックの両端にそれぞれ１つの突起部がさらに設けられ、前記突起部上にねじ孔が垂直に開設され、前記チップの正極面が前記絶縁板の上側面の中間部に溶接され、前記絶縁板の下側面が前記支持ブロックの２つの突起部の間に貼り付けられ、前記負極金属板と前記正極金属板の内端にそれぞれ負極絶縁板および正極絶縁板が溶接され、前記負極絶縁板および前記正極絶縁板がそれぞれ前記支持ブロックの段差上に溶接され、前記チップの負極に金属連結板が貼り付けられ、前記金属連結板の一端がさらに前記負極金属板の一端に貼り付けられ、前記絶縁板と前記正極金属板との間が導電材料を用いて圧接されている。
【０００８】
本発明の目的およびその技術問題の解決は、さらに以下の技術的措置を用いて実現することもできる。
【０００９】
前述のシングル・エミッタ高出力半導体レーザは、前記絶縁板の上下両面に共に金属メッキ層を有し、前記金属メッキ層の厚さが２〜５μｍである。
【００１０】
前述のシングル・エミッタ高出力半導体レーザは、前記チップがシングル・エミッタ・チップ、ミニバーまたは複数のシングル・エミッタ・チップを並列接続して構成されたものである。
【００１１】
前述のシングル・エミッタ高出力半導体レーザは、前記導電材料が金線である。
【００１２】
本発明の目的およびその技術問題の解決は、さらに以下の技術方案を採用することによって実現される。本発明によって提示される前述の高出力半導体レーザの製造方法は、具体的に、
１）支持ブロックと、絶縁板と、正極絶縁板と、負極絶縁板と、正極金属板と、負極金属板と、金属連結板とを提供するステップと、
２）前記絶縁板を有機溶剤および脱イオン水を用いて洗浄し、加熱乾燥した後、前記絶縁板の上下両面に金属層をメッキし、前記金属メッキ層の厚さが２〜５μｍであり、金属メッキされた後の前記絶縁板を不活性ガスボックス内に入れて貯蔵するステップと、
３）前記チップのエミッタ面の一側と前記絶縁板の長辺側面が面一であり、前記チップの発光方向と絶縁板の長辺側面が直交するように、はんだを用いて前記チップの正極を、金属メッキされた前記絶縁板上に貼り付けるステップと、
４）前記負極絶縁板の一面にはんだメッキし、前記正極絶縁板の一面にはんだメッキし、前記金属連結板の一面にはんだメッキし、前記負極金属板と前記負極絶縁板のはんだメッキされた一面とを一体に溶接し、前記正極金属板と前記正極絶縁板のはんだメッキされた一面とを一体に溶接するステップと、
５）溶接し終えた前記負極金属板と前記負極絶縁板、および溶接し終えた前記正極金属板と前記正極絶縁板を、前記支持ブロック上の段差上に一体に溶接するステップと、
６）前記チップを貼り付けた金属メッキされた前記絶縁板を前記支持ブロック上の２つの突起部の間に配置するステップと、
７）前記金属連結板のはんだメッキされた一面の一端を前記チップの負極上に貼り付け、他端を前記負極金属板上に貼り付けるステップと、
８）前記絶縁板と、前記支持ブロックと、前記金属連結板と、前記負極金属板とを一体に溶接するステップと、
９）最後に、導電材料を用いて前記絶縁板および前記正極金属板の一端に圧接し、それらを一体に連結するステップとを含む。
【００１３】
本発明の目的およびその技術問題の解決は、さらに以下の技術的措置を採用して実現することもできる。
【００１４】
前述の高出力半導体レーザの製造方法は、ステップ５）の前記負極絶縁板と正極絶縁板とが支持ブロックと導電性接着剤を用いて接着される。
【００１５】
前述の高出力半導体レーザの製造方法は、前記不活性ガスが窒素である。
【００１６】
前述の高出力半導体レーザの製造方法は、ステップ５）の前記負極金属板と前記正極金属板との間が、ショートを防止するように０．５〜１ｍｍの距離が保持されている。
【００１７】
前述の高出力半導体レーザの製造方法は、ステップ８）の前記溶接がリフローはんだ付けである。
【００１８】
前述の高出力半導体レーザの製造方法は、ステップ９）の前記導電材料が金線である。
【発明の効果】
【００１９】
前述の技術方案により、本発明の高出力半導体レーザおよびその製造方法は少なくとも以下の長所および有益な効果を有する。
（１）レーザの出力エネルギーが高い。本発明において、シングル・エミッタ・チップは金属メッキされた熱伝導絶縁板上に直接貼り付けられ、絶縁板下部は直に放熱銅ブロックであり、チップと放熱部の距離はさらに近いため、放熱能力が大幅に増加し、放熱能力が増加した構造はレーザ出力のエネルギーを顕著に増大させることができ、放熱の問題は心配ない。
（２）製造が簡単で、生産コストが低い。金属メッキされたＣｕＷヒートシンクが本発明の採用する金属メッキされた絶縁板で置き換えられたが、両者の熱伝導率がほぼ同じであり、金属メッキされたＣｕＷヒートシンクの価格は金属メッキされた絶縁板より高いので、同様の効果を達成するとともに、本発明が採用する金属メッキされた絶縁板はレーザの生産製造コストを大幅に低減させる。
（３）機械の安定性が高い。本発明は２つの固定されたねじ孔を有し、レーザの機械的安定性を有効に高めることができる。
（４）安全性が高い。金属メッキされたＣｕＷヒートシンクが本発明の採用する金属メッキされた絶縁板で置き換えられたが、この絶縁板は良好な絶縁効果を有するので、レーザの放熱ブロックは帯電することなく、レーザの安全性を大幅に向上させる。
（５）寿命が長く、信頼性が高い。本発明の高出力半導体レーザは、ヒートシンク材料上に絶縁板が採用され、構造において２つの締め付けねじ孔が設けられたので、レーザの使用寿命を有効に延長し、レーザの信頼性および安定性を向上させ、かつ本発明のレーザは構造においてさらに形状小型化の長所を有している。
【００２０】
以上まとめると、本発明は高出力半導体レーザおよびその製造方法に関し、該高出力半導体レーザは、支持ブロックと、正極金属板と、負極金属板と、チップとを備え、支持ブロック上に段差が設けられ、その両端にそれぞれ１つの突起部が設けられ、突起部上にねじ孔が開けられ、チップが絶縁板と溶接され、絶縁板が支持ブロック上に貼り付けられ、正極金属板と負極金属板にそれぞれ正極絶縁板および負極絶縁板が溶接され、正極絶縁板および負極絶縁板が支持ブロックの段差上に溶接され、チップの負極に金属連結板が貼り付けられ、金属連結板が負極金属板と貼り合わされ、絶縁板と正極金属板との間が金線を用いて圧接される。本発明はＣ−ｍｏｕｎｔとＣＴ−ｍｏｕｎｔとを組み合わせ、熱伝導と絶縁の長所を兼ね備える。かつろうを用いて溶接し、レーザの信頼性が高い。絶縁板とチップの線膨張係数が整合し、かつ絶縁板の厚さが小さいので、レーザの体積はさらに小さくなっている。本発明は、主にエネルギーが０．５Ｗを超える高出力半導体レーザに応用される。本発明は技術上顕著な進歩であり有し、明らかな積極的効果を有し、新規で、進歩的、実用的な新設計である。
【００２１】
前述の説明は本発明の技術方案の概述にすぎず、本発明の技術的手段をさらに明確に理解でき、明細書の内容に基づいて実施することができるように、また本発明の前述およびその他の目的、特徴、長所をさらに明確に理解できるように、以下に好ましい実施例を挙げ、添付図面と合わせて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】従来技術のＣ−ｍｏｕｎｔおよびＣＴ−ｍｏｕｎｔパッケージタイプを示す図である。
【図１Ｂ】従来技術のＣ−ｍｏｕｎｔおよびＣＴ−ｍｏｕｎｔパッケージタイプを示す図である。
【図２】本発明の高出力半導体レーザの各部材の分解図である。
【図３】本発明の高出力半導体レーザ全体の構造図である。
【図４】８０８ｎｍシングル・エミッタ半導体レーザのサンプルのＰ−Ｉ曲線を示す図である。
【図５】８０８ｎｍシングル・エミッタ半導体レーザのサンプルのＬＩＶ曲線を示す図である。
【図６】８０８ｎｍシングル・エミッタ半導体レーザのサンプルのスペクトル試験結果を示す図である。
【図７】パルス条件での８０８ｎｍシングル・エミッタ半導体レーザのサンプルのＰ−Ｉ曲線を示す図である。
【図８】絶縁板３の金属メッキ層の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の所定の発明の目的を達成するために採用される技術的手段および効果をさらに詳しく述べるために、以下に添付図面および好ましい実施例とあわせて、本発明によって提示される高出力半導体レーザおよびその製造方法の具体的実施形態、構造、特徴およびその効果について詳細に説明する。
【００２４】
図２および図３を参照すると、本発明の高出力半導体レーザは、支持ブロック１と、絶縁板３と、負極金属板４と、正極金属板９と、チップ５とを備える。支持ブロック１の材質は高い熱伝導率を有する必要があり、例えば銅または熱伝導率がさらに高いダイヤモンドでよいが、本発明はそれだけに具体的に限定されるものではない。絶縁板３の材質は、窒化アルミニウム（ＡＩＮ）もしくは酸化ベリリウム（Ｂｅ０）、または熱伝導率がさらに高いダイヤモンド材料でもよい。負極金属板４および正極金属板９の材質は、熱伝導率が高く、放熱が良い、銅が好ましい。該支持ブロック１の一側面上に段差が設けられ、前記段差は支持ブロック１全体の一側面に加工され、支持ブロック１の両端にさらにそれぞれ１つの突起部１１が設けられ、図２における突起部１１は矩形構造であり、それぞれの突起部１１上に、レーザを固定するための１つのねじ孔２が垂直に開設される。前記チップ５の正極面が絶縁板３の一面の中間部に溶接され（チップ５の正極面に接する面を上側面と称し、それに対し、該絶縁板３の上側面に対応する他の面が下側面である）、チップ５のエミッタ面が絶縁板３の長辺側面と面一であることが要求され（即ちエミッタ面が片側の長辺に近接すればよい）、チップ５の発光方向が絶縁板３の長辺側面と直交する（発光方向が絶縁板３の平面に平行であり、絶縁板３の側面と直交し（チップ５の発光する面が絶縁板３の側面と直交する）外方向に発光する）。絶縁板３の下側面が支持ブロック１の２つの突起部１１の間に貼り付けられ、絶縁板３の上側面、下側面の両面は共に金属層がメッキされ、該金属層は金、銅またはその他の導電係数が高い金属材料でよく、かつ上下の金属層は同じ金属材料が使用される。一実施例において、絶縁板３の底面が全て金属メッキされ、絶縁板３の上面の両端が金属メッキされ、絶縁板３上面の金属メッキ層の具体的形状は図８に示す通りであり、金属メッキ層の厚さが２〜５μｍに制御される。絶縁板３上面の中間部は、チップ５にはんだで貼り付けるために金属メッキされない。絶縁板３は、絶縁の役割を果たし、電気接続の安全性を保証する。
【００２５】
前記負極金属板４と正極金属板９の一端はそれぞれ負極絶縁板７および正極絶縁板６に溶接され、前記負極絶縁板７および正極絶縁板６はそれぞれ支持ブロック１の段差の両端に溶接され、かつ溶接されるとき、２つの電極のショートを防止するために、負極金属板４と正極金属板９との間に所定の距離を有することを保証する必要があり、一般に負極金属板４と正極金属板９との間に０．５〜１ｍｍの距離が保持される。前記チップ５の負極は金属連結板８（該金属連結板８の材質は好ましくは銅またはその他の導電性が高い金属である）に貼り付けられ、前記金属連結板８の一端がさらに負極金属板４の一端に貼り付けられ、前記絶縁板３と正極金属板９との間は金線１０（またはその他の導電性を有する材料）を用いて圧接される。前記チップ５はシングル・エミッタ・チップまたはミニバー（ｍｉｎｉ−ｂａｒ）でもよく、チップ５は複数のシングル・エミッタ・チップを並列接続して構成してもよい。レーザの機械的接続の信頼性を保証するために、締め付けねじを用いて支持ブロック１上の２つのねじ孔２を介して外固定ブロックと連結してもよい。
【００２６】
本発明の高出力半導体レーザを製造する方法は、具体的に以下の通りである。
１）まず、銅支持ブロック１と、絶縁板３と、正極絶縁板６と、負極絶縁板７と、正極金属板９と、負極金属板４と、金属連結板８とを準備する（該金属連結板８の材質は、好ましくは銅またはその他の導電性の高い金属である）。
２）絶縁板３を有機溶剤および脱イオン水を用いて洗浄し、加熱乾燥した後、絶縁板３の上下両面に金属層をメッキし、金属メッキ層の厚さは２〜５μｍであり、金属メッキされた後の絶縁板３を窒素（またはその他の不活性ガス）ボックス内に入れて貯蔵する。
３）はんだを用いてチップ５の正極を金属メッキされた絶縁板３上に貼り付け、チップ５のエミッタ面の一側と絶縁板３の長辺側面とは面一であり、チップ５の発光方向は絶縁板３の長辺側面に垂直である。
４）負極絶縁板７の一面をはんだメッキし、正極絶縁板６の一面をはんだメッキし、金属連結板８の一面をはんだメッキし、負極金属板４と負極絶縁板７のはんだメッキされた一面とを一体に溶接し、正極金属板９と正極絶縁板６のはんだメッキされた一面とを一体に溶接する。
５）溶接し終えた負極金属板４と負極絶縁板７および溶接し終えた正極金属板９と正極絶縁板６を銅支持ブロック１上の段差上に一体に溶接し、負極金属板４と正極金属板９との間は、ショートを防止するために０．５〜１ｍｍの距離を保持し、前記負極絶縁板７および正極絶縁板６を導電性接着剤を用いて支持ブロック１に接着する。
６）チップ５を貼り付けた、金属メッキされた絶縁板３を支持ブロック１上の２つの突起部１１の間に配置する。
７）金属連結板８のはんだメッキされた一面の一端をチップ５の負極上に貼り付け、他端を負極金属板４上に貼り付ける。
８）絶縁板３と、支持ブロック１と、金属連結板８と、負極金属板４とを一体に溶接するが、該工程はリフローはんだ付けでよい。
９）最後に、導電材料１０（例えば金線）を用いて絶縁板３と正極金属板９の一端とを圧接し、それらを一体に連結して、高出力半導体レーザを作製する。
【００２７】
本発明の動作原理は以下の通りである。
絶縁板３上に連結されたチップ５のＰＮ接合半導体材料に順方向バイアスが印加され、Ｐ領域は正極ブロックに接続され、Ｎ領域は負極ブロックに接続され、順方向電圧の電界とＰＮ接合のビルドイン電界の方向は相反し、それがビルドイン電界の、結晶中の電子拡散運動に対する抑制作用を弱め、Ｎ領域内の自由電子を順方向電圧によりＰＮ接合を介してＰ領域へ絶え間なく拡散させるとともに、結合領域内に大量の伝導帯内の電子と価電子帯内の正孔とが存在する場合、それらは注入領域で再結合を起こし、伝導帯内の電子が価電子帯に遷移するとき、余分なエネルギーが光の形で放出され、半導体レーザが動作するとき、チップ５が放出する熱は絶縁板３を貫通して支持ブロック１上に到達し、支持ブロ
ック１により熱が放出される。
【００２８】
［実施例］
本発明の高出力半導体レーザ構造およびその製造方法に従って、８０８ｎｍシングル・チップ高出力半導体レーザを製造した。この種の半導体レーザが放出する光の波長は８０８ｎｍであり、その構造も図３に示す通りであり、このレーザの連続波動作において出力する光エネルギーは１０Ｗを超える。
以下にこの種の８０８ｎｍシングル・チップ高出力半導体レーザの各項目の試験結果を示す。
（１）図４に示すのは、８０８ｎｍシングル・エミッタ半導体レーザのサンプルのＰ−Ｉ曲線であり、その最高光出力エネルギーは１５Ｗである。
（２）８０８ｎｍシングル・チップ高出力半導体レーザの高い信頼性を保証するために、規定動作の６Ｗの条件での試験結果は図５に示す通りである。このとき、レーザの動作電流は７．３８Ａ、動作電圧は１．９１Ｖ、しきい値電流は０．６５Ａ、スロープ効率は０．８７Ｗ／Ａ、典型的な電気光変換効率は４１．３５％、最大電気光変換効率は４２．４２％、直列抵抗は４０．１６ｍΩである。
（３）図６に示すのは、８０８ｎｍシングル・エミッタ半導体レーザのサンプルのスペクトル試験の結果であり、そのピーク波長は８０４．２４ｎｍ、中心波長は８０４．１２ｎｍ、ＦＷＨＭは１．６１ｎｍ、ＦＷ９０％Ｅは２．４８ｎｍである。
（４）２００ｕｓおよび４００Ｈｚの条件で１つのサンプルが崩壊するまで試験を行ったが、その最終光出力エネルギーは、図７に示すように２０Ｗに近づいた。
以上まとめると、本発明は複合パッケージ構造を採用し、Ｃ−ｍｏｕｎｔおよびＣＴ−ｍｏｕｎｔの長所を組み合わせ、熱伝導と絶縁の長所を兼ね備える。かつ硬ろう（ＡｕＳｎ）を採用して溶接し、レーザの信頼性がさらに高まる。絶縁板とチップ（例えば、ＧａＡｓ）の線膨張係数は比較的整合しており、絶縁板の厚さは一般に０．５ｍｍ未満と小さい。本発明は、主にエネルギーが３Ｗを超える高出力半導体レーザに応用される。
【００２９】
以上述べたことは、発明の好ましい実施例にすぎず、本発明をいかなる形でも制限するものではなく、本発明を好ましい実施例によって上記のように開示したが、それによって本発明が限定されるものではない。いかなる当業者も、本発明の技術方案から逸脱しない範囲で、前記に開示した技術内容を用いていかなる変更または修飾および同等の改変を加えた同じ効果をもつ実施例を作出することができ、本発明の技術方案の内容を逸脱することなく、本発明の技術の本質に基づいて以上の実施例に対して行われるいかなる簡単な訂正、同等の改変および修正も、いずれも本発明の技術方案の範囲内とする。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明によって製造されるシングル・エミッタ高出力半導体レーザは、通信、コンピュータ、（主にデータ記憶および入出力の装置）、映像、宇宙、航空、医療、娯楽、科学研究、工芸品、暗視野照明、および娯楽ディスプレイ等の業界で応用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１  支持ブロック、  ２  ねじ孔、  ３  絶縁板、  ４  負極金属板、  ５  チップ、  ６  正極絶縁板、  ７  負極絶縁板、  ８  銅連結板、  ９  正極金属板  、１０  金線、  １１  突起部、  １２  段差。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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