(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属からなる板状部材と、
該板状部材の主面上に配置されたサブマウントと、
該サブマウント上に、その光軸方向が上記板状部材の主面と平行となるよう配置されたレーザダイオードと、
上記サブマウントとレーザダイオードとを封止するように板状部材の主面上に配置された透明部材とを備え、
上記透明部材は、その側面が上記板状部材に対して上方に向かうにつれて上記レーザダイオードが設けられている側の方向に向かって傾斜しており、
上記板状部材の上記透明部材が設けられている領域の両側部には、それぞれ板状部材の主面に対して下向きに伸びるリードが設けられており、
該それぞれのリードは、その端部により決定される平面が、上記透明部材の側面において屈折されて出射されるレーザ光の屈折方向と平行となる形状を有していることを特徴とする半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体レーザ装置に関し、特に、金属フレーム上に配置されたレーザダイオードをモールド樹脂で封止してなる半導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の半導体レーザ装置の構造を示す断面図であり、図において、１はレーザダイオード（以下、ＬＤと称す）、３はＬＤ１において動作中に生じる熱を効率よく外部に放熱するための金属ブロックで、ＬＤ１が載置される面に対して垂直な方向の厚さが約１４００μｍ程度となっている。２は金属ブロック３の熱膨張，収縮によりＬＤ１に加えられる応力を緩和するためのＳｉ等からなるサブマウントで、その厚さは熱放射を悪くしない程度の厚さ、例えば１５０〜２５０μｍとなっている。４はパッケージの底部材、５はワイヤ、６は金属キャップ、６ａは金属キャップ６の底部に設けられた開口部、７はガラス等のレーザ光に対して透明な材料からなる窓部、８はＬＤ１から出射されるレーザ光、２０は金属リードである。この半導体レーザ装置は、ＬＤ１等が金属キャップ６により機密封止されている、いわゆるキャンタイプと呼ばれるものであり、この半導体レーザ装置においては、リード２０を通じてＬＤ１に電流を流すと、レーザ光８がＬＤ１の出射端面から出射され、このレーザ光８が窓部７を透過して半導体レーザ装置から出射される。
【０００３】
つぎに製造方法について説明する。まず、ＬＤ１はサブマウント２を介して金属ブロック３にダイボンドされる。続いて、該金属ブロック３は、パッケージの底部材４の主面上にレーザ光８が垂直に出射されるようにマウントされる。その後、該ＬＤ１は金属リード２０とワイヤ５で電気的に接続される。
【０００４】
続いて、金属キャップ６の開口部６ａをふさぐように、金属キャップ６の底部に窓部７を接着し、ＬＤ１を外部の環境より保護するために、金属キャップ６を、該パッケージ底部材４の主面上に、ＬＤ１，サブマウント２，金属ブロック３を覆うように溶接して図３に示す半導体レーザ装置を得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のキャンタイプの半導体レーザ装置は、以上のように、レーザ光８をパッケージ底部材４の主面に対して垂直に取り出すようにしていたため、パッケージ底部材４上に金属ブロック３を設け、この金属ブロック３にＬＤ１をその光軸が底部材４と垂直となるよう載置するようにしていた。このため、底部材４上に配置可能な十分な大きさの金属ブロック３、例えば厚さが１４００μｍ程度のものを用いる必要があった。
【０００６】
しかしながら、金属ブロック３を用いると、金属ブロック３をパッケージ４に取り付ける工程、いわゆるブロックボンド組み立て工程が必要となり、生産工程が複雑化するとともに、部材が増えるために組み立てに起因した不良も発生しやすくなり、この結果として、生産コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
また、図３に示すように、金属ブロック３を覆うような金属キャップ６を取り付ける必要があるため、装置全体の寸法が大きくなってしまい、小型化，特に薄型化を図ることができないという問題があった。
【０００８】
ここで、金属ブロック３を設けずに、通常は非常に薄い厚さの半導体材料からなるサブマウント２を底部材４に垂直に設置するために必要な十分な厚さのものとして、ＬＤ１を設置したサブマウント２を、ＬＤ１の光軸が底部材４の主面に対して垂直となるように底部材４上に配置する構造とすることも考えられるが、このような構造とすると、半導体材料からなるサブマウント２は金属に対して熱伝導が悪いため、ＬＤ１の放熱が十分に行えなくなり、ＬＤ１が発熱により所望の動作を行えなくなってしまう。したがって、金属ブロック３を設けない構造とすると所望の特性を備えた半導体レーザ装置が得られなくなってしまう。
【０００９】
このように、従来の半導体レーザ装置においては、ＬＤを載置するための金属ブロックを設ける必要があったため、生産工程が複雑化して、生産コストが高くなるとともに、小型化を図ることができないという問題があった。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、安価に製造できるとともに、小型化を図ることができる半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体レーザ装置は、金属からなる板状部材と、該板状部材の主面上に配置されたサブマウントと、該サブマウント上に、その光軸方向が上記板状部材の主面と平行となるよう配置されたレーザダイオードと、上記サブマウントとレーザダイオードとを封止するように板状部材の主面上に配置された透明部材とを備え、上記透明部材は、その側面が上記板状部材に対して上方に向かうにつれて上記レーザダイオードが設けられている側の方向に向かって傾斜しており、上記板状部材の上記透明部材が設けられている領域の両側部には、それぞれ板状部材の主面に対して下向きに伸びるリードが設けられており、該それぞれのリードは、その端部により決定される平面が、上記透明部材の側面において屈折されて出射されるレーザ光の屈折方向と平行となる形状を有しているようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の構造を示す断面図であり、図において、１はレーザダイオード（以下、ＬＤと称す）、２は厚さ約１５０〜２５０μｍのサブマウント、４１は金属からなる板状の部材である金属フレームで、ＬＤ１はサブマウント２を介して金属フレーム４１の主面上に取り付けられている。このとき、サブマウント２は金属フレーム４１とＬＤ１との熱膨張係数の違いによりＬＤ１の動作時に発生する応力を緩和するための機能を果たし、その厚さはＬＤ１から金属フレーム４１への熱放射を妨げないような厚さに調整されている。８はレーザ光、９はＬＤ１，サブマウント２，金属フレーム４１のＬＤ１等が配置されている部分を覆うように設けられた、レーザ光に対して透明な透明モールド樹脂９で、レーザ光９に対して透明な部材であれば他の材料からなる部材を用いるようにしてもよい。９１，９２はモールド樹脂９の側面部で、この側面部９１，９２はフレーム４１の高さ方向において、フレーム４１のＬＤ１等が載置されている方向に向かって所定の角度で傾斜している。１０は側面部９１のうちの、特にＬＤ１から出射されたレーザ光８が透過する領域を示しており、この透過領域１０は、金属フレーム４１の主面に対して垂直な面となっている。この透過領域１０の寸法は幅が０．１〜０．３ｎｍ程度である。なお、図においてはワイヤ配線等は省略している。
【００１５】
つぎに製造方法について説明する。まず、ＬＤチップ１，サブマウント２，及び金属フレーム４１を用意し、ＬＤチップ１を、サブマウント２を介して、その底面と金属フレーム４１の実装面とが平行となるように金属フレーム４１の主面上に実装する。
【００１６】
続いて、凹部を有する上金型と下金型とからなる金型（図示せず）を用意し、該上下金型の凹部内にＬＤチップ１，サブマウント２，及び金属フレーム４１のＬＤチップ１等が載置されている部分を挟み込むように配置し、該金型内に樹脂を注入することにより、樹脂の外形状を成形するとともに、さらに加熱することにより樹脂を硬化させて、ＬＤ１を外部環境から保護するためのモールド樹脂９を形成する。このとき、予めモールド樹脂９の側面を樹脂成形後に樹脂を上下金型から抜きやすくするするために、上下金型の側面形状は、形成されるモールド樹脂９が、金属フレーム４１から離れるにつれてＬＤ１が設けられている方向に向かって５〜２０°程度の所定の角度で傾斜した形状となるような形状にしておく。さらに、この上下金型のうちのモールド樹脂９のレーザ光の透過領域１０に対応する部分だけは、形成される透過領域１０が金属フレーム４１に対して垂直な面として形成されるような形状としておく。その後、金型からモールド樹脂９を抜き出すことにより、図１に示すような半導体レーザ装置を得る。
【００１７】
本実施の形態１の半導体レーザ装置は、ＬＤ１に電圧を印加して駆動させることにより、ＬＤ１の出射端面からレーザ光８が出射され、出射されたレーザ光８が金属フレーム４１と平行に、透明モールド樹脂９の透過領域１０を透過して出射されるものである。
【００１８】
本実施の形態１においては、ＬＤ１を金属フレーム４１の主面上にサブマウント２を介して、その光軸方向、即ちレーザ光の出射方向が金属フレーム４１の主面に対して平行となるように載置して、レーザ光８を金属フレーム４１の主面と平行な方向に出射させるようにしたので、従来の技術において説明したように、レーザ光を金属フレームに対して垂直に出射させるために、ＬＤを取り付けるための金属ブロックを設ける必要がなくなり、半導体レーザ装置の構成部品数を減らすことができるとともに、金属ブロックの取り付け工程を無くすことができ、作業工程を短縮できる効果がある。また、金属ブロックを無くすことにより、半導体レーザ装置全体のサイズを小型化することができ、特にその厚さを薄型化することができる。
【００１９】
また、通常、ＬＤにおいては、光軸方向，即ちレーザ光の出射される方向の長さは厚さよりも長くなっている。従って、従来の半導体レーザ装置においてはＬＤをその光軸方向が半導体レーザ装置の厚さ方向となるように配置する必要があったため、厚さが厚くなっていたが、本実施の形態１に係る半導体レーザ装置においては、ＬＤ１を、その厚さ方向を、半導体レーザ装置の厚さ方向となるように配置することができるため、半導体レーザ装置の厚さを薄くすることができる。
【００２０】
また、ＬＤ１は厚さが十分に薄いサブマウント２を介して金属フレーム４１上に載置されているため、ＬＤ１からの動作時の放熱も、ＬＤ１の各領域から金属フレーム４１に対して均一に効率よく行われ、ＬＤ動作時の発熱によってレーザ特性が劣化することもない。
【００２１】
さらに、一般に、上下金型でモールド樹脂成形する場合、上下金型から成形後の樹脂を抜きやすくする為に、モールド樹脂の側面は、モールド樹脂で保護する対象となるＬＤ等が載置されている金属フレームの主面に対し、ＬＤ等が載置されている側に向かって所定の角度、例えば５〜２０°で傾斜するように形成される。しかしながら、この場合、本実施の形態１のように、金属フレーム４１の主面と平行にレーザ光を出射させる場合、ＬＤ１の前方に出射されたレーザ光８は、モールド樹脂の側面において屈折され、金属フレーム４１の主面とは平行でなく出射される。即ち、レーザ光の屈折によりレーザ光の光軸の角度ズレが発生することとなり、例えばこのレーザをディスクの読み出しに使用する場合を考えると、出射されたレーザ光を外部のレンズ等を用いてディスク上の所定の位置に照射しようとしてもずれが生じてしまう。
【００２２】
これに対し、本実施の形態１においては、モールド樹脂９のレーザ光が透過する領域１０のみを金属フレーム４１に対して垂直な面として、モールド樹脂への金型の抜き勾配を零とするとともに、モールド樹脂９の側面９１，９２の他の部分は、金属フレーム４１に対して傾斜している構造としたことにより、レーザ光８は透過領域１０において屈折せずに金属フレーム４１と平行に出射され、出射されるレーザ光には屈折による光軸のずれが生じないとともに、他の側面部分は金属フレーム４１に対して傾斜していることにより、上下金型からモールド樹脂９を容易に抜き出すことができる。
【００２３】
このように、本発明の実施の形態１によれば、ＬＤ１を金属フレーム４１上にサブマウント２を介して載置するとともに、ＬＤ１及びサブマウント２の表面を透明モールド樹脂９で覆うようにして、レーザ光８を金属フレーム４１の主面と平行な方向に出射させるようにしたので、従来のキャンタイプの半導体レーザ装置のように、金属ブロックを設ける必要がなく、部材を減らすとともに、製造工程を短縮して、半導体レーザ装置の製造コストを下げ半導体レーザ装置を安価に製造できるとともに、金属ブロックを無くして、半導体レーザ装置の小型化，特に薄型化を図ることができる効果が得られる。
【００２４】
また、モールド樹脂９の側面９１，９２を金属フレーム４１の上方に向かうにつれてサブマウント側の方向に傾斜しているようにするとともに、モールド樹脂９の側面９１のレーザ光が透過される領域を、金属フレーム４１の主面と垂直な面となるようにしたから、製造工程時において、モールド樹脂９の金型からの取り外しやすさを損ねることなく、レーザ光８の光軸が金属フレーム４１の主面と平行となるようレーザ光８をモールド樹脂９の側面から出射させることができ、レーザ光８の出射方向のずれを無くすことができる効果がある。
【００２５】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の構造を示す断面図であり、図において、図１と同一符号は同一又は相当する部分を示し、１１は半導体レーザ装置を載置するための基板、４２，４３は金属フレーム４１のモールド樹脂９の両側部分に設けられたリードで、金属フレーム４１に対して下方に伸びている。
【００２６】
本実施の形態２に係る半導体レーザ装置は、上記実施の形態１に係る半導体レーザ装置において、モールド樹脂９の側面９１に透過領域１０を設けないようにし、金属フレーム４１のモールド樹脂９の両側部分にそれぞれ金属フレーム４１に対して下方に伸びるリード４２，４３を設けるとともに、このリード４２，４３の長さや、金属フレーム４１に対する傾斜角度を調整して、該半導体レーザ装置をリード４２，４３の端部において平面上に載置した際に、モールド樹脂９の側面９１において屈折して出射されるレーザ光の光軸方向が、上記リードを載置した平面と平行となるようにしたものである。
【００２７】
通常、半導体レーザ装置は、基板等に載置されて使用されるが、本実施の形態２において図２に示すように、モールド樹脂９の側面から出射されるレーザ光８の屈折による光軸の角度ずれを考慮し、半導体レーザ装置を基板１１に実装した際に、モールド樹脂９の側面９１から出射されるレーザ光８が、基板１１の主面に対して平行に出射されるようにリード４２，４３の高さを調整することにより、上記実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、レーザ光の光軸のずれを補正することができる効果を奏する。
【００２８】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、金属からなる板状部材と、該板状部材の主面上に配置されたサブマウントと、該サブマウント上に、その光軸方向が上記板状部材の主面と平行となるよう配置されたレーザダイオードと、上記サブマウントとレーザダイオードとを封止するように板状部材の主面上に配置された透明部材とを備えるようにしたから、金属ブロックを設ける必要をなくして、部品数を減らすとともに、製造工程を短縮して、半導体レーザ装置の製造コストを下げることができ、安価に半導体レーザ装置を提供できるとともに、小型化した半導体レーザ装置を提供できる効果がある。
【００３０】
また、上記透明部材は、その側面が上記板状部材に対して上方に向かうにつれて上記レーザダイオードが設けられている側の方向に向かって傾斜しており、上記板状部材の上記透明部材が設けられている領域の両側部には、それぞれ板状部材の主面に対して下向きに伸びるリードが設けられており、該それぞれのリードは、その端部により決定される平面が、上記透明部材の側面において屈折されて出射されるレーザ光の屈折方向と平行となる形状を有しているようにしたから、レーザ光の光軸のずれを補正した半導体レーザ装置を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。
【図２】  この発明の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。
【図３】  従来の半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１  レーザダイオード、２  サブマウント、３  金属ブロック、４  底部材、５  金属ワイヤ、６  金属キャップ、６ａ  開口部、７  窓部、８  レーザ光、９  モールド樹脂、２０  金属リード、４１  金属フレーム、４２，４３  リード、９１，９２  モールド樹脂の側面、１０  レーザ光の透過領域、１１  基板。
【図１】
0003665916.tif 000002
【図２】
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【図３】
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