(57)【要約】【課題】レーザ出力の低下を防ぐことができ、レーザ特性への悪影響の懸念を低減できる半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】半導体レーザ装置は、搭載部と、搭載部上に搭載されたサブマウント(２０)と、サブマウント(２０)に接合材(２２，２３)を介して実装された半導体レーザ素子とを備え、半導体レーザ素子は、半導体基板と、半導体基板の一表面に接続されていると共に、レーザ光を出射するレーザ光出射端面が形成されたレーザ発光部とを有し、接合材(２２，２３)のレーザ光出射端面側の幅(Ｗｆ１，Ｗｆ２)は、接合材(２２，２３)のレーザ光出射端面とは反対側の幅(Ｗｂ１，Ｗｂ２)よりも広くなっている。【選択図】図３
2014103160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭載部と、
上記搭載部上に搭載されたサブマウントと、
上記サブマウントに接合材を介して実装された半導体レーザ素子と
を備え、
上記半導体レーザ素子は、
上記半導体基板と、
上記半導体基板の一表面に接続されていると共に、レーザ光を出射するレーザ光出射端面が形成されたレーザ発光部と
を有し、
上記接合材の上記レーザ光出射端面側の幅は、上記接合材の上記レーザ光出射端面とは反対側の幅よりも広くなっていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記半導体レーザ素子は、上記接合材に接触する電極を上記レーザ発光部の上記サブマウント側に有し、
上記電極の形状は上記接合材の形状の相似形状であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体レーザ装置において、
上記サブマウントの上記半導体レーザ素子側の表面において、上記半導体レーザ素子を実装するための領域以外には、上記半導体レーザ素子の共振器長方向に垂直な面に関して非対称形状となるパターンが設けられていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体レーザ装置において、
上記レーザ光出射端面近傍に設けられた上記パターンの形状は矩形状であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の半導体レーザ装置において、
上記サブマウントの上記半導体レーザ素子側の表面には、上記接合材の幅方向において隣り合う溝が設けられ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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、光ディスクへの情報の記録、または、光ディスクに記録された情報の再生を行う光情報処理機器などに用いられる半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＤ(コンパクトディスク)とＤＶＤ(デジタル万能ディスク)の２種類の光ディスクに対して情報の記録および再生が可能な光ピックアップ装置や、ＣＤ、ＤＶＤおよびＢＤ(ブルレイディスク(登録商標))の３種類の光ディスクに対して情報の記録および再生が可能な光ピックアップ装置が広く普及している。
【０００３】
従来から、このような複数種類の光ディスクに対応した光ピックアップ装置では、各光ディスクに対応した波長のレーザ光を出射可能な半導体レーザ装置が搭載されている。
【０００４】
近年の光ピックアップ装置では、高速記録を可能とするために、半導体レーザ装置の高出力化が求められており、そのためにも、半導体レーザ装置の放熱特性をいかに改善するかが課題となっている。
【０００５】
このような課題を解決するために、例えば特許文献１(特開２００５−３１１１４７号公報)では、放熱性に優れたフレームタイプの半導体レーザ装置が開示されている。
【０００６】
図５(ａ)は上記半導体レーザ装置を上方から見た図であり、図５(ｂ)は上記半導体レーザ装置を側方から見た図であり、図５(ｃ)は上記半導体レーザ装置を下方から見た図である。
【０００７】
上記半導体レーザ装置は、図５(ａ)〜図５(ｃ)に示すように、金属製のリードフレーム７０と、電極となる複数のリード７１と、リードフレーム７０および複数のリード７１を一体的に保持する樹脂製の保持部７２とを備えている。
【０００８】
上記リードフレーム７０は、素子搭載部７０ａ、リード部７０ｂおよびタイバー部７０ｃを有している。この素子搭載部７０ａには、ダイボンドペースト(図示せず)およびサブマウント７４を介して半導体レーザ素子７５が搭載されている。
【０００９】
上記半導体レーザ素子７５は、Ａｕ(金)線からなるワイヤ(図示せず)によって、リード部７０ｂおよびリード７１と電気的に接続されている。
【００１０】
このような半導体レーザ装置は、素子搭載部７０ａの裏面が保持部７２から露出するように構成されると共に、素子搭載部７０ａの裏面に沿って素子搭載部７０ａから突出するようにタイバー部７０ｃが設けられている。これにより、半導体レーザ素子７５の動作時に、素子搭載部７０ａおよびタイバー部７０ｃが放熱部として機能し、半導体レーザ装置の放熱特性が向上している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−３１１１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の半導体レーザ装置の実装工程において、半導体レーザ素子とサブマウントは、サブマウント上面に配置されたＡｕＳｎ(金錫)から成る接合材によって接続されると共に、サブマウントとリードフレームとは、リードフレームに塗布された、Ａｇ(銀)を主成分とするダイボンドペーストによって接着される場合がある。
【００１３】
上記半導体レーザ装置の高出力化を行う場合、半導体レーザ素子とサブマウント、サブマウントとリードフレームが、それぞれ放熱性を損なうことなく接続されていることが好ましい。
【００１４】
放熱性が低い半導体レーザ装置を駆動させた場合、発熱による発光効率の減少によって、レーザ出力の低下が引き起こされ、このような状態の半導体レーザ装置を備えた電子機器では、機能が低下したり、誤作動が発生したりするといった不具合が発生する恐れがあるという問題があった。
【００１５】
また、上記半導体レーザ素子とサブマウントの接合材には熱膨張係数の違いがあり、実装後は発光部および共振器方向に伸びた導波路に応力が加わっている。この応力が、レーザ光の偏光特性および放射特性や、半導体レーザ素子の寿命特性に悪影響を及ぼすことが懸念されるという問題もあった。
【００１６】
そこで、本発明の課題は、レーザ出力の低下を防ぐことができ、レーザ特性への悪影響の懸念を低減できる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】
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明の半導体レーザ装置は、
搭載部と、
上記搭載部上に搭載されたサブマウントと、
上記サブマウントに接合材を介して実装された半導体レーザ素子と
を備え、
上記半導体レーザ素子は、
上記半導体基板と、
上記半導体基板の一表面に接続されていると共に、レーザ光を出射するレーザ光出射端面が形成されたレーザ発光部と
を有し、
上記接合材の上記レーザ光出射端面側の幅は、上記接合材の上記レーザ光出射端面とは反対側の幅よりも広くなっていることを特徴としている。
【００１８】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記半導体レーザ素子は、上記接合材に接触する電極を上記レーザ発光部の上記サブマウント側に有し、
上記接合材の上記レーザ光出射端面側の幅は、上記電極の上記レーザ光出射端面側の幅に対して−１０μｍ〜１０μｍの範囲内に入る。
【００１９】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記半導体レーザ素子は、上記接合材に接触する電極を上記レーザ発光部の上記サブマウント側に有し、
上記電極の形状は上記接合材の形状の相似形状である。
【００２０】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記サブマウントの上記半導体レーザ素子側の表面において、上記半導体レーザ素子を実装するための領域以外には、上記半導体レーザ素子の共振器長方向に垂直な面に関して非対称形状となるパターンが設けられている。
【００２１】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記レーザ光出射端面近傍に設けられた上記パターンの形状は矩形状である。
【００２２】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記レーザ発光部は、発振波長が異なるまたは同一の複数のレーザ光が照射可能に構成されている。
【００２３】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記サブマウントの上記半導体レーザ素子側の表面には、上記接合材の幅方向において隣り合う溝が設けられている。
【００２４】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記サブマウントは、窒化アルミニウム、ダイヤモンド、炭化シリコンまたは銅が主材料である。
【００２５】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記接合材は、金錫半田、錫銀銅半田または銀半田である。
【００２６】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記接合材の厚さが１μｍ〜３μｍの範囲内である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の半導体レーザ装置は、搭載部と、この搭載部上に搭載されたサブマウントと、上記サブマウントに接合材を介して実装された半導体レーザ素子とを備え、半導体レーザ素子は、半導体基板と、この半導体基板の一表面に接続されていると共に、レーザ光を出射するレーザ光出射端面が形成されたレーザ発光部とを有し、接合材のレーザ光出射端面側の幅は、接合材の上記レーザ光出射端面とは反対側の幅よりも広くなっていることによって、レーザ光出射端面の放熱性を向上させることができるので、レーザ出力の低下を防ぐことができる。
【００２８】
また、上記接合材のレーザ光出射端面側の幅よりも、接合材の上記レーザ光出射端面とは反対側の幅が狭いことによって、レーザ発光部に加わる応力が大きくなるのを防ぐことができるので、レーザ特性への悪影響の懸念を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は本発明の一実施形態の半導体レーザ装置の模式斜視図である。
【図２】図２は上記実施形態の半導体レーザ素子の模式斜視図である。
【図３】図３は上記実施形態のサブマウントの模式斜視図である。
【図４】図４は上記実施形態の接合材の模式上面図である。
【図５】図５(ａ)は従来の半導体レーザ装置の上面図であり、図５(ｂ)は上記半導体レーザ装置の側面図であり、図５(ｃ)は上記半導体レーザ装置の下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の半導体レーザ装置を図示の実施形態により詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本発明の一実施形態の半導体レーザ装置を斜め上方から見た模式図である。
【００３２】
上記半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子１０、サブマウント２０および保持台３１を備えている。このサブマウント２０は保持台３１に搭載されている。また、半導体レーザ素子１０は接合材２２，２３(図３に示す)を介してサブマウント２０に実装されている。なお、保持台３１は搭載部の一例である。
【００３３】
図２は、上記半導体レーザ素子１０を斜め上方から見た模式図である。
【００３４】
上記半導体レーザ素子１０は、略直方体形状に形成された半導体基板１１と、この半導体基板１１の厚み方向Ｚ１の一表面(図２中の下面)に接続されたレーザ発光部１２，１３とを有している。
【００３５】
上記半導体基板１１は、Ｎ型のＧａＡｓによって略直方体形状に形成され、本実施形態では、幅方向Ｘ１の寸法が２５０μｍ、出射方向Ｙ１の寸法が１５００μｍ、厚み方向Ｚ１の寸法が８５μｍとなるように形成されている。
【００３６】
上記第１のレーザ発光部１２には、出射方向Ｙ１に沿うようにレーザ光を出射する第１のレーザ光出射端面１２ａが形成されている。一方、レーザ発光部１３には、出射方向Ｙ１に沿うようにレーザ光を出射するレーザ光出射端面１３ａが形成されている。このレーザ発光部１２，１３は、出射方向Ｙ１に平行に延設され、溝底が半導体基板１１に形成される分離溝１５によって互いに分離されて、ストライプ状に設けられている。
【００３７】
また、上記レーザ発光部１２，１３は、その形状および大きさが互いに略等しくなるように形成され、本実施形態では、互いに発振波長の異なるレーザ光を出射するように構成されている。より詳しくは、レーザ発光部１２はＡｌＧａＩｎＰ系の半導体層で構成され、レーザ光出射端面１２ａから発振波長７８５ｎｍのレーザ光が出射されるようになっている。一方、レーザ発光部１３はＡｌＧａＩｎＰ系の半導体層で構成され、レーザ光出射端面１３ａから発振波長が６６０ｎｍのレーザ光が出射されるようになっている。すなわち、半導体レーザ素子１０は２波長型のレーザチップである。また、レーザ発光部１２，１３は、それぞれ、リッジ導波路型に形成されている。
【００３８】
また、上記半導体レーザ素子１０は、半導体基板１１のレーザ発光部１２，１３とは反対側(図２中の上側)に金属電極１４を有する一方、レーザ発光部１２，１３の半導体基板１１とは反対側(図２中の下側)に金属電極１５，１６を有する。なお、金属電極１５，１６は電極の一例である。
【００３９】
上記金属電極１４は、半導体基板１１の厚み方向Ｚ１の他表面(図２中の上面)の表面全体に形成されている。
【００４０】
上記金属電極１５，１６は、互いに電気的に接続されないように形成されている。この金属電極１５，１６は、それぞれ、Ａｕ(金)から成るめっき電極を含んでいる。また、金属電極１５，１６は、誘電体層１６を覆うように形成されて、リッジ部１２ｂ，１３ｂの一部であって誘電体層１６で覆われないコンタクト層に電気的に接続されている。
【００４１】
また、上記レーザ発光部１２，１３は、半導体基板１１の厚み方向Ｚ１の一表面に収まる範囲内で、レーザ発光部１２の発光点とレーザ発光部１３の発光点との間隔が２００μｍ以下となるように形成されるのがよい。本実施形態では、上記間隔が１１０μｍとなるように、レーザ発光部１２，１３が形成されている。このように、上記間隔を２００μｍ以下にすることにより、レーザ発光部１２，１３で発生した熱を、効率よくサブマウント２０へ逃がすことができる。
【００４２】
図３は、上記サブマウント２０を斜め上方から見た模式図である。
【００４３】
上記サブマウント２０は、直方体形状に形成される基体２１を備え、基体２１の厚み方向Ｚ２の一方の表面(図３中の上面)は、半導体レーザ素子１０が実装される実装面２１ａとなっている。また、実装面２１ａ上には、２つの接合材２２，２３と、２つのボンディングパッド２４，２５とが設けられている。
【００４４】
上記基体２１は、例えば、幅方向Ｘ２の寸法が６００μｍ、長手方向Ｙ２の寸法が１５００μｍ、厚み方向Ｚ２の寸法が３００μｍとなるように形成されている。この基体２１は、ＡｌＮ(窒化アルミニウム)、Ｃ(ダイヤモンド)、ＳｉＣ(炭化シリコン)またはＣｕ(銅)のうちのいずれか１つから成っている。
【００４５】
上記ＡｌＮ、Ｃ、ＳｉＣおよびＣｕは、熱伝導性に優れているので、これらの材料から成るサブマウント２０は、実装される半導体レーザ素子１０において発生する熱を、効率良く放散させることができる。
【００４６】
上記接合材２２，２３は半導体レーザ素子１０の金属電極１５，１６が接合される。この２つの接合材２２，２３は、実装面２１ａの幅方向Ｘ２の中間部分において、長手方向Ｙ２に平行に延び、互いに所定の間隔を空けて形成されている。また、接合材２２，２３の厚さは１μｍ〜３μｍの範囲内である。
【００４７】
上記接合材２２，２３は、それぞれ、ろう材として使用するＡｕＳｎ(金錫)半田から成り、幅方向Ｘ２の寸法が２００μｍ、長手方向Ｙ２の寸法が１５００μｍとなるように形成されている。また、接合材２２，２３は、それぞれ、自身の幅方向Ｘ２の中央を通って長手方向Ｙ２に平行な直線に関して対称な形状、かつ、実装面２１ａの長手方向Ｙ２の中央を通って幅方向Ｘ２に平行な面に関して非対称な形状となっている。より詳しくは、接合材２２，２３は、前側(レーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側)の幅Ｗｆ１，Ｗｆ２の寸法が１００μｍ、後側(レーザ光出射端面１２ａ，１３ａとは反対側)の幅Ｗｂ１，Ｗｂ２の寸法が８０μｍの台形状を呈している。この寸法は半導体レーザ素子１０に形成される金属電極１５，１６と対応させている。
【００４８】
また、上記接合材２２と接合材２３との間隔は、半導体レーザ素子１０に形成される分離溝１５の溝幅に応じて決定される。各接合材２２，２３は、この間隔が最も狭くなるところで８０μｍ以下となるように形成されるのが好ましく、本実施形態では、間隔が最も狭くなるところで２０μｍとなっている。このように、上記間隔が最も狭くなるところで８０μｍ以下とすることにより、レーザ発光部１２，１３で発生した熱を、効率よくサブマウント２０へ逃がすことができる。
【００４９】
上記ボンディングパッド２４，２５の表面には、３つの矩形状のマーカ２６，２７，２８が設けられている。このマーカ２６，２７，２８は、半導体レーザ素子１０を実装するための領域以外に設けられている。別の言い方をすれば、マーカ２６，２７，２８は、厚み方向Ｚ２において半導体レーザ素子１０と重ならないようになっている。また、マーカ２６，２７，２８は、実装面２１ａの長手方向Ｙ２の中央を通って幅方向Ｘ２および厚み方向Ｚ２に平行な面に関して非対称な形状を呈している。すなわち、マーカ２６，２７，２８は、半導体レーザ素子１０の共振器長方向に垂直な面に関して非対称形状を呈している。なお、マーカ２６，２７，２８はパターンの一例である。
【００５０】
また、上記実装面２１ａには、接合材２２，２３の幅方向Ｘ２において隣り合う溝２９が設けられている。すなわち、上記接合材２２と接合材２３との間には溝２９が設けられている。この溝２９は、基体２１の長手方向Ｙ２の一端から他端まで延びており、ボンディングパッド２４，２５で覆われてない。
【００５１】
また、上記ボンディングパッド２４，２５は、接合材２２，２３に対応するように設けられている。すなわち、ボンディングパッド２４は接合材２２と電気的に接続されている一方、ボンディングパッド２５は接合材２５と電気的に接続されている。また、ボンディングパッド２４，２５は、接合材２２，２３の長手方向Ｙ２の一端部から他端部に亘って、接合材２２，２３に接触するように設けられている。また、図１に示すように、ボンディングパッド２４，２５は、金線からなるボンディングワイヤ３２，３３の一端部が固着されている。
【００５２】
上記保持台３１は、サブマウント２０が搭載される平坦な搭載面３１ａを有する。この搭載面３１ａ上には、ボンディングワイヤ３２の他端部が固着される端子３６と、ボンディングワイヤ３３の他端部が固着される端子３７とが設けられている。また、搭載面３１ａには、ダイボンドペースト３５を介してサブマウント２０がダイボンディングされている。また、搭載面３１ａは、金線からなるボンディングワイヤ３４を介して半導体レーザ素子１０と電気的に接続されている。すなわち、搭載面３１ａは、ワイヤボンディングされる領域(以下、「ワイヤボンディング領域」と称する)を含んでいる。
【００５３】
図４は、上記接合材２２，２３を上方から見た模式図である。なお、図４では、接合材２２，２３と金属電極１５，１６との関係を説明するため、金属電極１５，１６の外形を二点鎖線で示している。
【００５４】
上記金属電極１５，１６の形状は接合材２２，２３の形状の相似形状である。より詳しくは、金属電極１５，１６の平面形状は接合材２２，２３の平面形状を縮小したものに相当する。より詳しくは、金属電極１５，１６は、前側の幅Ｗｆ１１，Ｗｆ１２の寸法が９０μｍとなっている一方、後側の幅Ｗｂ１１，Ｗｂ１２の寸法が８０μｍの台形状を呈している。
【００５５】
上記構成の半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子１０のレーザ発光部１２，１３がサブマウント２０に対向するような姿勢で、すなわち、ジャンクションダウン方式で、半導体レーザ素子１０がサブマウント２０の実装面２１ａに実装されている。また、ダイボンドペースト３５を使って、サブマウント２０の実装面２１ａとは反対側の表面が保持台３１の搭載面３１ａにダイボンディングされている。その結果、レーザ発光部１２，１３で発生する熱は、サブマウント２０によって効率よく放散され、レーザ発光部１２，１３の温度上昇が抑制される。したがって、上記半導体レーザ装置は、ＯＡ(Office Automation)機器(例えばレーザプリンタ)および光情報処理機器(例えば光ファイバ通信システム、光計測システムおよび光ディスク装置)などの電子機器に好適に用いることができる。
【００５６】
また、上記接合材２２，２３のレーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側の幅Ｗｆ１，Ｗｆ２が、接合材２２，２３のレーザ光出射端面１２ａ，１３ａとは反対側の幅Ｗｂ１，Ｗｂ２よりも広くなっているので、レーザ光出射端面１２ａ，１３ａの放熱性を向上させることができる。したがって、レーザ出力の低下を防ぐことができる。
【００５７】
また、上記接合材２２，２３のレーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側の幅Ｗｆ１，Ｗｆ２よりも、接合材２２，２３のレーザ光出射端面１２ａ，１３ａとは反対側の幅Ｗｂ１，Ｗｂ２が狭いので、レーザ発光部１２，１３に加わる応力が大きくなるのを防ぐことができる。その結果、レーザ特性への悪影響の懸念を低減できる。
【００５８】
また、上記接合材２２，２３のレーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側の幅Ｗｆ１，Ｗｆ２は、金属電極１５，１６のレーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側の幅Ｗｆ１１，Ｗｆ１２に対して−１０μｍ〜１０μｍの範囲内に入るので、実装精度内であれば、金属電極１５，１６のレーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側の端部と接合材２２，２３との良好な接触を確実に得ることができる。
【００５９】
また、上記金属電極１５，１６の形状は接合材２２，２３の形状の相似形状であるので、放熱性を低下させることなく、また、接合材２２，２３からの歪が共振器方向に均等に加わるため、特性のばらつきを抑えることができる。
【００６０】
また、上記実装面２１ａ上において、半導体レーザ素子１０が実装される領域以外には、半導体レーザ素子１０の共振器長方向に垂直な面に関して非対称形状となるパターン２６，２７，２８が設けられているので、サブマウント２０の前部および後部を確認しながら、半導体レーザ素子１０の実装を行える。
【００６１】
また、上記レーザ光出射端面１２ａ，１３ａ近傍に設けられたパターン２６，２７の形状は矩形状であるので、このパターン２６，２７を実装時に画像認識することができる。したがって、上記画像認識の結果に基づいて、サブマウント２０に対する半導体レーザ素子１０の位置を調整した場合、サブマウント２０に対する半導体レーザ素子１０の幅方向Ｘ１および出射方向Ｙ１の実装精度を向上させることができる。
【００６２】
また、上記レーザ発光部１２，１３は、互いに発振波長の異なるレーザ光を出射するように構成されているので、２種類の光ディスクに対応できる。
【００６３】
また、上記接合材２２と接合材２３との間に溝２９が設けられているので、接合材２２，２３の幅方向(サブマウント２０の幅方向Ｘ２)への接合材２２，２３の拡がりを防ぐことができる。したがって、上記半導体レーザ装置を複数製造した場合、複数の半導体レーザ装置のレーザ特性を均一化することができると共に、金属電極１５，１６の短絡を防ぐことができる。
【００６４】
また、上記基体２１は、ＡｌＮ、Ｃ、ＳｉＣまたはＣｕのうちのいずれか１つから成っているので、放熱度の高いサブマウント２０を用いることで高温特性が優れた半導体レーザ装置を提供できる。
【００６５】
また、上記接合材２２，２３は金錫半田から成っているので、特殊な接合技術は必要とせず、比較的簡単に実装することができる。
【００６６】
また、上記接合材２２，２３の厚さが１μｍ〜３μｍの範囲内であるので、接合強度を保ち、放熱性が優れた半導体レーザ装置の製造が可能となる。厚さ３μｍ以上になると、各チャンネルが接合材２２，２３の拡がりにより短絡することが懸念される。
【００６７】
以下、上記半導体レーザ装置の製造工程について詳細に説明する。
【００６８】
まず、上記実装面２１ａが鉛直上方に臨むような姿勢で、サブマウント２０の幅方向Ｘ２の両側を一対のヒータブロックによって保持する。一方、半導体レーザ素子１０は、図示しないロボットによって、各金属電極１５，１６が鉛直下方に臨むような姿勢で吸着把持され、サブマウント２０の上方まで搬送される。そして、半導体レーザ素子１０は、金属電極１５，１６が接合材２２，２３にそれぞれ対向するように位置合わせされる。この位置合わせは、一対のヒータブロックによって保持されたサブマウント２０の鉛直上方および鉛直下方、並びに、半導体レーザ素子１０の出射方向Ｙ１にそれぞれ設置されたＣＣＤ(Charge Coupled Device：電荷結合素子)カメラによって、接合材２２，２３および半導体レーザ素子１０を撮像し、この撮像画像を画面上で視認しながら作業者によって行われる。
【００６９】
具体的には、作業者は、まず、サブマウント２０の鉛直上方に設置されたＣＣＤカメラによる撮像画像に基づいて、半導体レーザ素子１０の出射方向Ｙ１とサブマウント２０の長手方向Ｙ２とが平行になるように、上記ロボットを操作して、半導体レーザ素子１０を鉛直軸線まわりに回転させる。このとき、半導体レーザ素子１０の出射方向Ｙ１とサブマウント２０の長手方向Ｙ２とが平行になっているか否かは、半導体レーザ素子１０の金属電極１３表面における出射方向Ｙ１に平行な一縁辺と、接続電極２２の延びる方向とが平行になっているかによって判断する。
【００７０】
上記サブマウント２０の半導体レーザ素子１０側には、図３に示されるように、矩形状のマーカ２６，２７，２８が形成されている。サブマウント２０の鉛直上方に設置したＣＣＤカメラによる撮像画像に基づいて、マーカ形状を上記ロボットに認識させることで、半導体レーザ素子１０とサブマウント２０との平行度の精度を向上させて位置合わせを行うことができる。
【００７１】
上記レーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側において、マーカ２６と実装前(溶融前)の接合材２２の間隔、および、マーカ２７と実装前(溶融前)の接合材２３の間隔は、実装前の接合材２２と実装前の接合材２３の間隔の半分に設定されている。これと同様に、レーザ光出射端面１２ａ，１３ａとは反対側においても、マーカ２８と実装前の接合材２２の間隔は、実装前の接合材２２と実装前の接合材２３の間隔の略半分に設定されている。その結果、実装後の接合材２２，２３がマーカ２６，２７，２８まで拡がっていれば、接合材２２，２３が短絡していること、すなわち、２つのレーザ発光部１２，１３が短絡していることが容易に判定できる。
【００７２】
また、上記マーカ２６，２７はレーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側に設けられている一方、マーカ２８はレーザ光出射端面１２ａ，１３ａとは反対側に設けられていることにより、マーカ数でサブマウント２０の前後方向を容易に識別することができる。
【００７３】
また、上記実装前の接合材２２，２３の厚さは、実装後の接合材２２，２３の厚さが１μｍ〜３μｍの範囲内に入るように設定されている。
【００７４】
このようにして平行度についての位置合わせが行われると、次に、作業者は、半導体レーザ素子１０の出射方向Ｙ１に設置されたＣＣＤカメラによる撮像画像に基づいて、接合材２２，２３の位置と金属電極１５，１６の位置とが、半導体レーザ装置の幅方向Ｘ１において一致するように、上記ロボットを操作して、半導体レーザ素子１０を水平移動させる。
【００７５】
上記半導体レーザ素子１０を搬送および位置合わせしている間に、一対のヒータブロックを、ろう材から成る接合材２２，２３を溶融するための予め定める温度に加熱しておく。予め定める温度とは、例えば３００℃である。接合材２２，２３が溶融したところで、位置合わせされた半導体レーザ素子１０を鉛直下方に降下させて、溶融した接合材２２，２３に金属電極１５，１６を押し付け、接合材２２，２３と金属電極１５，１６におけるめっき電極とを合金化させて、急冷固着させる。急冷に際しては、一対のヒータブロックの加熱を停止すると共に、エアー噴出装置によってめっき電極と接合材２２，２３との接合部分に、局所的にエアーを当てて空冷する。
【００７６】
次に、上記半導体レーザ素子１０が実装されたサブマウント２０を一対のヒータブロックから取り出して、ロボットなどの搬送装置によって、半導体レーザ素子１０が実装されたサブマウント２０を搭載すべき保持台３１まで搬送し、この保持台３１の搭載面３１ａ上に、銀ペーストから成るダイボンドペースト３５を用いて固着する。この保持台３１は銅や鉄などの材料によって構成され、特に、熱伝導性に優れかつ絶縁性を有する材料である銅によって形成されることが好ましい。
【００７７】
次に、上記サブマウント２０のボンディングパッド２４，２５と保持台３１の端子３６，３７とを、ボンディングワイヤ(金線)３２，３３によってワイヤボンディングすると共に、半導体レーザ素子１０の金属電極１４と搭載面３１ａに規定したワイヤボンディング領域とを、ボンディングワイヤ３４によってワイヤボンディングする。
【００７８】
以上の工程を経て半導体レーザ装置の製造工程が終了し、独立駆動の可能な発光点の間隔が１１０μｍである２波長型の半導体レーザ素子１０を備える半導体レーザ装置を製造することができる。
【００７９】
なお、上記ボンディングワイヤ３２，３３，３４のワイヤボンディングの終了後に、サブマウント２０および半導体レーザ素子１０を、透光性を有する合成樹脂材料などによって封止しても構わない。
【００８０】
上記半導体レーザ装置は、実装面２１ａ上に接合材２２，２３が形成されており、接合材２２，２３のレーザ光出射端面１２ａ，１３ａ近傍の部分の幅Ｗｆ１，Ｗｆ２が広いので、放熱性に優れ、また、接合材２２，２３のレーザ光出射端面１２ａ，１３ａとは反対側の端部の幅Ｗｂ１，Ｗｂ２が狭いので、導波路部に加わる歪みが小さく、レーザ特性が良好な半導体レーザ装置を提供することができる。
【００８１】
上記実施形態では、互いに発振波長が異なるレーザ光を出射するように構成された２波長型の半導体レーザ素子１０を備えた半導体レーザ装置について説明したが、本発明の半導体レーザ装置は、発振波長が同一の複数のレーザ光を出射する半導体レーザ素子を備えてもよい。
【００８２】
上記実施形態では、半導体レーザ装置は、リッジ構造を有する半導体レーザ素子１０を備えていたが、いわゆる埋め込み型半導体レーザ素子を備えてもよい。
【００８３】
上記実施形態では、半導体レーザ素子１０は、２つのレーザ発光部１２，１３を有していたが、１つまたは３つ以上のレーザ発光部を有してもよい。
【００８４】
また、上記半導体レーザ素子１０を構成する各層の厚さ、材料、発光点の間隔などについても上述の構成に限定されるものではなく、必要とする半導体レーザ素子の特性に応じて適宜設計変更してもよい。例えば、半導体レーザ素子１０としては、特定の材料系に限定されるものではなく、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＧａＩｎＡｓ系、ＧａＩｎＡｓＰ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＧａＮ系のいずれの材料系であっても適用可能である。
【００８５】
上記実施形態では、接合材２２，２３は、金錫半田から成っていたが、錫銀銅半田または銀半田から成ってもよい。
【００８６】
上記実施形態では、基体２１は、ＡｌＮ、Ｃ、ＳｉＣまたはＣｕのうちのいずれか１つから成っていたが、電気絶縁性を有し、かつ、熱伝導性の良好な他の材料(例えばＳｉ(シリコン))から成ってもよい。
【００８７】
上記実施形態では、金属電極１５，１６の平面形状は、接合材２２，２３の平面形状を縮小したものに相当するようにしていたが、接合材２２，２３の平面形状を拡大したものに相当するようにしてもよい。
【００８８】
上記実施形態では、金属電極１５，１６の前側の幅Ｗｆ１１，Ｗｆ１２の寸法を、９０μｍにしていたが、９０μｍを越え、かつ、１１０μｍ以下の寸法としていもよい。
【００８９】
上記実施形態では、金属電極１５，１６の後側の幅Ｗｂ１１，Ｗｂ１２の寸法を、８０μｍにしていたが、８０μｍを越え、かつ、１００μｍ以下の寸法としてもよい。
【００９０】
上記実施形態において、接合材２２の接合材２３とは反対側に、溝２９と同様の溝を設けてもよい。
【００９１】
上記実施形態において、接合材２３の接合材２２とは反対側に、溝２９と同様の溝を設けてもよい。
【００９２】
上記実施形態では、レーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側に２つのマーカ２６，２７を設けると共に、レーザ光出射端面１２ａ，１３ａとは反対側に１つのマーカ２８を設けていたが、例えば、レーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側に１つのマーカを設けると共に、レーザ光出射端面１２ａ，１３ａとは反対側に２つのマーカ２８を設けてもよい。あるいは、レーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側に設けるマーカの数は、レーザ光出射端面１２ａ，１３ａとは反対側に設けるマーカの数と同じにすると共に、レーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側に設けるマーカの形状は、レーザ光出射端面１２ａ，１３ａとは反対側に設けるマーカの形状と異なるようにしてもよい。
【００９３】
本発明の具体的な実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記実施形態と上述の変形例とを適宜組み合わせたものを、本発明の一実施形態としてもよい。また、特開２００５−３１１１４７号公報のフレームタイプの半導体レーザ装置に本発明を適用できる。
【００９４】
すなわち、本発明の半導体レーザ装置は、
搭載部３１と、
上記搭載部３１上に搭載されたサブマウント２０と、
上記サブマウント２０に接合材２２，２３を介して実装された半導体レーザ素子１０と
を備え、
上記半導体レーザ素子１０は、
上記半導体基板１１と、
上記半導体基板１１の一表面に接続されていると共に、レーザ光を出射するレーザ光出射端面１２ａ，１３ａが形成されたレーザ発光部１２，１３と
を有し、
上記接合材２２，２３の上記レーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側の幅Ｗｆ１，Ｗｆ２は、上記接合材２２，２３の上記レーザ光出射端面１２ａ，１３ａとは反対側の幅Ｗｂ１，Ｗｂ２よりも広くなっていることを特徴としている。
【００９５】
上記構成によれば、上記レーザ発光部１２，１３内の光強度分布は、レーザ光出射端面１２ａ，１３ａが最も高く、より高い放熱性を必要とする。ここで、上記接合材２２，２３のレーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側の幅Ｗｆ１，Ｗｆ２が、接合材２２，２３のレーザ光出射端面１２ａ，１３ａとは反対側の幅Ｗｂ１，Ｗｂ２よりも広くなっているので、レーザ光出射端面１２ａ，１３ａの放熱性を向上させることができる。したがって、レーザ出力の低下を防ぐことができる。
【００９６】
また、上記接合材２２，２３のレーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側の幅Ｗｆ１，Ｗｆ２よりも、接合材２２，２３のレーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側とは反対側の幅Ｗｂ１，Ｗｂ２が狭いので、レーザ発光部１２，１３に加わる応力が大きくなるのを防ぐことができる。その結果、レーザ特性への悪影響の懸念を低減できる。
【００９７】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記半導体レーザ素子１０は、上記接合材２２，２３に接触する電極１５，１６を上記レーザ発光部１２，１３の上記サブマウント２０側に有し、
上記接合材２２，２３の上記レーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側の幅Ｗｆ１，Ｗｆ２は、上記電極１５，１６の上記レーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側の幅Ｗｆ１１，Ｗｆ１２に対して−１０μｍ〜１０μｍの範囲内に入る。
【００９８】
上記実施形態によれば、上記接合材２２，２３のレーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側の幅Ｗｆ１，Ｗｆ２は、電極１５，１６のレーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側の幅Ｗｆ１１，Ｗｆ１２に対して−１０μｍ〜１０μｍの範囲内に入るので、実装精度内であれば、電極１５，１６のレーザ光出射端面１２ａ，１３ａ側の端部と接合材２２，２３との良好な接触を確実に得ることができる。
【００９９】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記半導体レーザ素子１０は、上記接合材２２，２３に接触する電極１５，１６を上記レーザ発光部１２，１３の上記サブマウント２０側に有し、
上記電極１５，１６の形状は上記接合材２２，２３の形状の相似形状である。
【０１００】
上記実施形態によれば、上記電極１５，１６の形状は接合材２２，２３の形状の相似形状であるので、放熱性を低下させることなく、また、接合材２２，２３からの歪が共振器方向に均等に加わるため、特性のばらつきを抑えることができる。
【０１０１】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記サブマウント２０の上記半導体レーザ素子１０側の表面において、上記半導体レーザ素子１０を実装するための領域以外には、上記半導体レーザ素子１０の共振器長方向に垂直な面に関して非対称形状となるパターン２６，２７，２８が設けられている。
【０１０２】
上記実施形態によれば、上記サブマウント２０の半導体レーザ素子１０側の表面において、半導体レーザ素子１０が実装される領域以外には、半導体レーザ素子１０の共振器長方向に垂直な面に関して非対称形状となるパターン２６，２７，２８が設けられているので、サブマウント２０の前部および後部を確認しながら、半導体レーザ素子１０の実装を行うことができる。
【０１０３】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記レーザ光出射端面１２ａ，１３ａ近傍に設けられた上記パターン２６，２７の形状は矩形状である。
【０１０４】
上記実施形態によれば、上記レーザ発光部１２，１３近傍に設けられたパターン２６，２７の形状は矩形状であるので、このパターン２６，２７を実装時に画像認識することができる。したがって、上記画像認識の結果に基づいて、サブマウント２０に対する半導体レーザ素子１０の位置を調整した場合、サブマウント２０に対する半導体レーザ素子１０の前後左右方向の実装精度を向上させることができる。
【０１０５】
なお、上記前後左右方向は、サブマウント２０の半導体レーザ素子１０側の表面に平行な方向である。
【０１０６】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記レーザ発光部１２，１３は、発振波長が異なるまたは同一の複数のレーザ光が照射可能に構成されている。
【０１０７】
上記実施形態によれば、上記レーザ発光部１２，１３は、発振波長が異なるまたは同一の複数のレーザ光が照射可能に構成されているので、マルチレーザ構造が得られる。
【０１０８】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記サブマウント２０の上記半導体レーザ素子１０側の表面には、上記接合材２２，２３の幅方向において隣り合う溝２９が設けられている。
【０１０９】
上記実施形態によれば、上記サブマウント２０の半導体レーザ素子１０側の表面には、接合材２２，２３の幅方向において隣り合う溝２９が設けられているので、接合材２２，２３の幅方向への接合材２２，２３の拡がりを防ぐことができる。したがって、上記半導体レーザ装置を複数製造した場合、複数の半導体レーザ装置のレーザ特性を均一化することができる。
【０１１０】
また、上記マルチレーザ構造が得られる場合、各チャンネルに備えられた電極１５，１６の短絡の確認を容易に行える効果もある。
【０１１１】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記サブマウント２０は、窒化アルミニウム、ダイヤモンド、炭化シリコンまたは銅が主材料である。
【０１１２】
上記実施形態によれば、上記サブマウント２０が、窒化アルミニウム、ダイヤモンド、炭化シリコンまたは銅が主材料であるので、放熱度の高いサブマウント２０を用いることで高温特性が優れた半導体レーザ装置を提供できる。
【０１１３】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記接合材２２，２３は、金錫半田、錫銀銅半田または銀半田である。
【０１１４】
上記実施形態によれば、上記接合材２２，２３は、金錫半田、錫銀銅半田または銀半田であるので、特殊な接合技術は必要とせず、比較的簡単に実装することができる。
【０１１５】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記接合材２２，２３の厚さが１μｍ〜３μｍの範囲内である。
【０１１６】
上記実施形態によれば、上記接合材２２，２３の厚さが１μｍ〜３μｍの範囲内であるので、接合強度を保ち、放熱性が優れた半導体レーザ装置の製造が可能となる。厚さ３μｍ以上になると、各チャンネルが接合材２２，２３の拡がりにより短絡することが懸念される。
【符号の説明】
【０１１７】
１０  半導体レーザ素子
１２，１３  レーザ発光部
１２ａ，１３ａ  レーザ光出射端面
１４，１５，１６  金属電極
２０  サブマウント
２１  基体
２２，２３  接合材
２４，２５  ボンディングパッド
２６，２７，２８  マーカ
２９  溝
３１  保持台
Ｗｆ１，Ｗｆ２，Ｗｆ１１，Ｗｆ１２，Ｗｂ１，Ｗｂ２，Ｗｂ１１，Ｗｂ１２  幅
【図１】
2014103160.tif 000003
【図２】
2014103160.tif 000004
【図３】
2014103160.tif 000005
【図４】
2014103160.tif 000006
【図５】
2014103160.tif 000007