(57)【要約】  【課題】半導体チップからの発熱に対する放熱性の向上を図ることができる半導体レーザ用ステムおよびそれを備える半導体レーザ、ならびにそのような半導体レーザ用ステムの製造方法を提供する。  【解決手段】半導体レーザ用のステムのベース４には、その上層９の一部を除去することによってストリップ部１２が形成されており、ヒートシンク５は、ストリップ部１２から隆起することによって、その表面に上層９を形成する材料である鉄からなる層を有していない。そのため、半導体チップ１からの発熱は、熱伝導性に優れた銅からなるヒートシンク５を良好に伝導し、ヒートシンク５の全体に速やかに拡散する。よって、半導体チップ１からの発熱をヒートシンク５の表面から良好に放熱させることができ、半導体チップ１からの発熱に対する放熱性の向上を図ることができる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップが装着される半導体レーザ用ステムであって、
第１の材料からなる第１層および前記第１の材料よりも熱伝導性に優れた第２の材料からなる第２層を積層した積層構造を有するベースと、
前記ベースにおける前記第１層側の表面において、前記第１層の一部を除去することにより形成されたストリップ部と、
前記ストリップ部から隆起するブロック状に形成されており、前記第２の材料からなるヒートシンクとを含むことを特徴とする、半導体レーザ用ステム。
【請求項２】
前記ベースは、前記第２層を挟んで前記第１層と反対側に、第３の材料からなる第３層がさらに設けられた積層構造を有していることを特徴とする、請求項１記載の半導体レーザ用ステム。
【請求項３】
半導体チップと、
請求項１または２記載の半導体レーザ用ステムとを含むことを特徴とする、半導体レーザ。
【請求項４】
ベースおよびそのベース上に半導体チップが接合されるヒートシンクを備える半導体レーザ用ステムを製造する方法であって、
第１の材料からなる第１層および前記第１の材料よりも熱伝導性に優れた第２の材料からなる第２層を積層した積層構造を有するクラッド材に、前記第１層の一部を除去することにより、前記第２層を露出させるストリップ部を形成するストリップ工程と、
前記ストリップ工程後に、前記クラッド材のプレス加工によって、前記ベースと、前記ストリップ部から隆起した前記第２層からなる前記ヒートシンクを形成するプレス工程とを含むことを特徴とする、半導体レーザ用ステムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体レーザ用ステムおよびこれを備える半導体レーザ、ならびに半導体レーザ用ステムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクに対するデータの記録や再生を行うピックアップには、たとえば、半導体チップをステムに装着し、その半導体チップの周囲を金属製のキャップで被覆した構成を有する半導体レーザが用いられる。
ステムは、略円形板状のベースと、このベースの上面から突出するブロック状のヒートシンクと、ガラス製のタブレットを介してベースに挿通されるリードと、ベースの下面に接合されるコモンリードとを備えている。ベース、ヒートシンク、リードおよびコモンリードは、いずれも導電性を有しており、半導体チップは、ヒートシンクの側面にその裏面が固着されることにより、ヒートシンクおよびベースを介してコモンリードに電気的に接続されるとともに、その表面に形成された電極がワイヤを介してリードに電気的に接続される。
【０００３】
このような半導体レーザ用のステムにおいて、金属の板材をプレス加工することにより、ベースとヒートシンクとを一体に形成したものがある。たとえば、特許文献１には、半導体レーザ用のステムの製造方法として、鉄からなる層、銅からなる層および鉄またはコバールからなる層を積層した３層構造のクラッド材を用意し、このクラッド材の鉄またはコバールからなる層に金型を押し当てて、クラッド材をプレス加工することにより、アイレット本体（ベース）とヒートシンクとを一体に形成することが記載されている。
【特許文献１】特許第２８８００４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のクラッド材は、熱伝導性に優れた銅からなる層を有しているので、特許文献１の方法により製造されるステムは、半導体チップからの発熱に対する放熱性の向上が期待される。しかしながら、実際に、特許文献１の方法によりステムを製造すると、鉄またはコバールからなる層が、ヒートシンクの上面だけでなく、その延性によりヒートシンクの側面にも薄く残るため、半導体チップからの発熱がヒートシンクを良好に伝導せず、期待されるほどの放熱性の向上を達成することができない。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、半導体チップからの発熱に対する放熱性の向上を図ることができる半導体レーザ用ステムおよびそれを備える半導体レーザ、ならびにそのような半導体レーザ用ステムの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、半導体チップが装着される半導体レーザ用ステムであって、第１の材料からなる第１層および前記第１の材料よりも熱伝導性に優れた第２の材料からなる第２層を積層した積層構造を有するベースと、前記ベースにおける前記第１層側の表面において、前記第１層の一部を除去することにより形成されたストリップ部と、前記ストリップ部から隆起するブロック状に形成されており、前記第２の材料からなるヒートシンクとを含むことを特徴としている。
【０００７】
この構成によれば、ベースには、第１層の一部を除去する（剥ぎ取る）ことによってストリップ部が形成されており、第２の材料からなるヒートシンクは、ストリップ部から隆起することによって、その表面に第１の材料からなる層を有していない。そのため、ヒートシンクに固着される半導体チップからの発熱は、第２の材料が有する優れた熱伝導性によりヒートシンクを良好に伝導し、ヒートシンクの全体に速やかに拡散する。よって、半導体チップからの発熱をヒートシンクの表面から効率よく放熱させることができ、半導体チップからの発熱に対する放熱性の向上を図ることができる。
【０００８】
なお、請求項２に記載のように、前記ベースは、前記第２層を挟んで前記第１層と反対側に、第３の材料からなる第３層がさらに設けられた積層構造を有していてもよい。
請求項３記載の発明は、半導体レーザにおいて、半導体チップと、請求項１または２記載の半導体レーザ用ステムとを含むことを特徴としている。
このような構成によれば、請求項１または２記載の半導体レーザ用ステムを備えているので、半導体チップからの発熱に対する放熱性の向上を図ることができる。
【０００９】
請求項４記載の発明は、ベースおよびそのベース上に半導体チップが接合されるヒートシンクを備える半導体レーザ用ステムを製造する方法であって、第１の材料からなる第１層および前記第１の材料よりも熱伝導性に優れた第２の材料からなる第２層を積層した積層構造を有するクラッド材に、前記第１層の一部を除去することにより、前記第２層を露出させるストリップ部を形成するストリップ工程と、前記ストリップ工程後に、前記クラッド材のプレス加工によって、前記ベースと、前記ストリップ部から隆起した前記第２層からなる前記ヒートシンクを形成するプレス工程とを含むことを特徴としている。
【００１０】
この方法によれば、クラッド材の第１層側の表面にストリップ部が形成された後、そのクラッド材のプレス加工が行われる。このプレス加工において、ヒートシンクは、ストリップ部から第２層を隆起させることにより形成される。そのため、ヒートシンクは、その表面に第１の材料からなる層を有していない。よって、この方法により製造される半導体レーザ用ステムは、請求項１記載の発明の場合と同様に、半導体チップからの発熱に対する放熱性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る半導体レーザの構成を示す断面図である。
この半導体レーザは、たとえば、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクに対するデータの記録や再生を行うピックアップに用いられるものであり、半導体チップ１をステム２に装着し、その半導体チップ１の周囲を金属製のキャップ３で被覆した構成を有している。
【００１２】
なお、以下の説明では、ステム２において、キャップ３が設けられる側を上側とし、その反対側を下側とする。
ステム２は、略円形板状のベース４と、このベース４の上面に設けられたブロック状のヒートシンク５と、ベース４に挿通された２つのタブレット６と、各タブレット６に保持されたリード７と、ベース４の下面に接合されたコモンリード８とを備えている。
【００１３】
図２は、ベース４およびヒートシンク５の構成を示す平面図であり、図３は、それらの断面図である。
ベース４は、図３に示すように、第１の材料としての鉄からなる上層９、第２の材料としての銅からなる中層１０および第３の材料としての鉄からなる下層１１をこの順に上から積層した積層構造を有している。このベース４の上面（上層９側の表面）には、上層９の一部を除去することによりストリップ部１２が形成されている。また、ベース４には、図２に示すように、互いに所定間隔を隔てた２つの位置に、それぞれタブレット６を挿通するための丸孔１３が上下方向（上層９、中層１０および下層１１の積層方向）に貫通して形成されている。
【００１４】
ヒートシンク５は、ベース４の中層１０と同じ材料である銅からなり、その中層１０と一体に形成され、ストリップ部１２から上方に向けて隆起（突出）している。このヒートシンク５は、半導体チップ１が取り付けられるチップ取付面１４を側面に有している。
タブレット６は、ガラスなどの絶縁性材料を用いて、図１に示すように、ベース４の厚みとほぼ同じ長さを有する円筒状に形成されている。
【００１５】
リード７は、たとえば、コバール、鉄ニッケル合金からなり、タブレット６の内径に対応する外径を有する丸棒状に形成されている。そして、リード７は、タブレット６に挿通されることにより、ベース４を上下方向に貫通している。また、リード７のベース４の上方に突出する側の先端部（上端部）１５は、図示しないが、リード７の径方向にプレスすることにより薄板状に潰されている。
【００１６】
コモンリード８は、たとえば、コバール、鉄ニッケル合金からなり、丸棒状に形成されたリード本体部１６と、このリード本体部１６の上端部に設けられた円板状のリード接合部１７とを一体的に備えている。そして、コモンリード８は、リード接合部１７の上面が銀ろうなどの接合剤を介してベース４の下面に接合されている。
この半導体レーザにおいて、半導体チップ１は、その裏面がヒートシンク５のチップ取付面１４に接合される。そして、半導体チップ１の表面に形成された電極（図示せず）と、一方のリード７の先端部１５とが、ワイヤ１８を介して接続される。これにより、半導体チップ１は、その裏面がヒートシンク５およびベース４を介してコモンリード８と電気的に接続され、その表面に形成された電極がワイヤ１８によって一方のリード７と電気的に接続される。なお、他方のリード７は、図示しないが、ベース４の上面に接合されるモニタ用半導体チップの電極とワイヤによって電気的に接続される。
【００１７】
キャップ３は、たとえば、コバールなどの合金を用いて形成されており、円板状の頂部１９と、その頂部１９の周縁からベース４に向けて延びる略円筒状の側部２０とを一体的に備えている。そして、キャップ３は、側部２０の下端がベース４の上面に溶着されることにより、ヒートシンク５の周囲の空間を密閉している。また、頂部１９の中央部には、レーザ光が通過する通過孔２１が形成されており、頂部１９の下面には、その通過孔２１を閉鎖するようにガラス板などの透明板２２が設けられている。
【００１８】
以上の構成によれば、ステム２のベース４には、その上層９の一部を除去することによってストリップ部１２が形成されており、ヒートシンク５は、ストリップ部１２から隆起することによって、その表面に上層９を形成する材料である鉄からなる層を有していない。そのため、半導体チップ１からの発熱は、熱伝導性に優れた銅からなるヒートシンク５を良好に伝導し、ヒートシンク５の全体に速やかに拡散する。よって、この半導体レーザでは、半導体チップ１からの発熱をヒートシンク５の表面から良好に放熱させることができ、半導体チップ１からの発熱に対する放熱性の向上を図ることができる。
【００１９】
図４は、ベース４およびヒートシンク５の製造工程を図解的に示す断面図である。
ベース４およびヒートシンク５は、３層構造を有するクラッド材２３を用いて作成される。すなわち、ベース４およびヒートシンク５の製造工程においては、まず、図４（ａ）に示すように、第１の材料としての鉄からなる上層２４、第２の材料としての銅からなる中層２５および第３の材料としての鉄からなる下層２６をこの順に上から積層した積層構造を有するクラッド材２３が用意される。このクラッド材２３は、たとえば、長い帯状に形成されて、それが複数重に巻回されたフープの形態をなしている。
【００２０】
次に、フープから帯状のクラッド材２３が引き出されて、その帯状のクラッド材２３が図示しないストリッパに導入される。そして、そのストリッパにおいて、図５に示すように、クラッド材２３の上層２４が一定間隔ごとに略円形に剥ぎ取られることにより、クラッド材２３の上面にストリップ部１２が形成される。このストリップ部１２が形成されることにより、図４（ｂ）に示すように、ストリップ部１２を介してクラッド材２３の中層２５が露出する。
【００２１】
その後、ストリッパを通過したクラッド材２３は、図示しないプレスマシンに導入される。このプレスマシンには、ベース４およびヒートシンク５の形状に対応した形状を有する金型が備えられている。そして、プレスマシンにクラッド材２３が導入されると、クラッド材２３に形成されているストリップ部１２と金型におけるヒートシンク５の形状に対応した部分とが位置合わせされて、その金型がクラッド材２３の上面に強く押しつけられ、金型によりクラッド材２３が打ち抜かれる。これにより、ストリップ部１２から露出する中層２５がストリップ部１２から隆起し、図４（ｃ）に示すように、クラッド材２３における上層２４、中層２５および下層２６をそれぞれ上層９、中層１０および下層１１として有するベース４とともに、ベース４の中層１０と一体をなすヒートシンク５が形成される。
【００２２】
なお、この実施形態では、クラッド材２３の上層２４が一定間隔ごとに略円形に剥ぎ取られることにより、ストリップ部１２が形成されるとしたが、たとえば、図６に示すように、クラッド材２３において、ヒートシンク５が形成される各部分を通過する帯状に上層２４が剥ぎ取られることにより、ストリップ部１２が形成されてもよい。この場合、プレスマシンにおいて、それに備えられる金型とクラッド材２３とをクラッド材２３の長手方向に直交する方向にのみ正確に位置合わせすればよく、クラッド材２３の長手方向における金型とクラッド材２３との位置合わせに高い精度が要求されないので、ベース４およびヒートシンク５の製造にかかる手間を軽減することができる。
【００２３】
また、ベース４の上層９および下層１１が鉄からなるとしたが、上層９および下層１１の材料は、たとえば、コバールや鉄ニッケル合金であってもよい。さらに、ベース４の中層１０が銅からなるとしたが、中層１０の材料は、上層９の材料よりも熱伝導性に優れた材料であれば、たとえば、アルミであってもよい。
さらに、ベース４は、上層９、中層１０および下層１１を積層した３層の積層構造を有しているとしたが、第１の材料からなる上層２４および第２の材料からなる中層２５を積層した２層のクラッド材を用いて形成されることにより、第１の材料からなる上層９および第２の材料からなる中層１０を積層した積層構造を有していてもよい。
【００２４】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の一実施形態に係る半導体レーザの構成を示す断面図である。
【図２】ベースおよびヒートシンクの平面図である。
【図３】ベースおよびヒートシンクの断面図である。
【図４】ベースおよびヒートシンクの製造工程を図解的に示す断面図である。
【図５】ストリップ部の形成工程を説明するための図解的な平面図である。
【図６】ストリップ部の他の形成工程を説明するための図解的な平面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１      半導体チップ
２      ステム
４      ベース
５      ヒートシンク
９      上層（第１層）
１０    中層（第２層）
１１    下層（第３層）
１２    ストリップ部
２３    クラッド材
２４    上層（第１層）
２５    中層（第２層）
【図１】
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【図２】
2006351804.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006351804.tif 000006
【図５】
2006351804.tif 000007
【図６】
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