(57)【要約】【課題】ワイヤが溶断されにくいレーザ装置を提供する。【解決手段】２つ以上の貫通孔が設けられた基体と、２つ以上の貫通孔に挿入された２つ以上のリード端子とを有するパッケージと、パッケージに配置された、２つ以上のレーザ素子と、パッケージに配置された、導電性を有する１つ又は２つ以上の中継部材と、２つ以上のレーザ素子のうちの１つと１つの中継部材とを接続する、又は２つ以上のレーザ素子のうちの１つと２つ以上の中継部材のうちの１つとを接続する第１ワイヤと、２つ以上のリード端子のうちの１つと第１ワイヤが接続された中継部材とを接続し、第１ワイヤよりも短い第２ワイヤとを有することを特徴とするレーザ装置。【選択図】図１Ａ
2018190750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の貫通孔が設けられた基体と、前記２つ以上の貫通孔に挿入された２つ以上のリード端子とを有するパッケージと、
前記パッケージに配置された、２つ以上のレーザ素子と、
前記パッケージに配置された、導電性を有する１つ又は２つ以上の中継部材と、
前記２つ以上のレーザ素子のうちの１つと前記１つの中継部材とを接続する、又は前記２つ以上のレーザ素子のうちの１つと前記２つ以上の中継部材のうちの１つとを接続する第１ワイヤと、
前記２つ以上のリード端子のうちの１つと前記第１ワイヤが接続された前記中継部材とを接続し、前記第１ワイヤよりも短い第２ワイヤとを有することを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記レーザ素子は、行列状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
複数の前記第１ワイヤが前記レーザ素子と前記中継部材とを接続することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記複数の第１ワイヤのそれぞれは、長さが互いに略同一であることを特徴とする請求項３に記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記複数の第１ワイヤは、上面視で、前記レーザ素子に前記レーザ素子の共振器長方向に沿って略等間隔に接続されていることを特徴とする請求項３又は４に記載のレーザ装置。
【請求項６】
複数の前記第２ワイヤが前記リード端子と前記中継部材とを接続することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記複数の第２ワイヤのそれぞれは、長さが互いに略同一であることを特徴とする請求項６に記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記レーザ素子は、サブマウントを介して前記基体に設けられ、
前記サブマウントと、前記中継部材とは離間していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記サブマウントは、前記中継部材と実質的に同一であることを特徴とする請求項８に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記第１ワイヤの延伸方向は、前記リード端子の延伸方向と略平行であり、
前記第２ワイヤの延伸方向は、前記リード端子の延伸方向と略直交していることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【請求項１１】
上面視で、
前記中継部材は、長手方向と短手方向を有する矩形であり、
前記第１ワイヤの延伸方向は、前記中継部材の長手方向と略平行であり、
前記第２ワイヤの延伸方向は、前記中継部材の短手方向と略平行であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ素子に電力を供給する方法として、レーザ素子と中継部材とをワイヤで接続し、リード端子と中継部材とを別のワイヤで接続する方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０１０８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これにより、レーザ素子とリード端子とを１つのワイヤで直接接続することなく、レーザ素子とリード端子とを電気的に接続することができる。しかしながら、特許文献１に記載のレーザ装置には、ワイヤを溶断されにくくできる余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
２つ以上の貫通孔が設けられた基体と、前記２つ以上の貫通孔に挿入された２つ以上のリード端子とを有するパッケージと、前記パッケージに配置された、２つ以上のレーザ素子と、前記パッケージに配置された、導電性を有する１つ又は２つ以上の中継部材と、前記２つ以上のレーザ素子のうちの１つと前記１つの中継部材とを接続する、又は前記２つ以上のレーザ素子のうちの１つと前記２つ以上の中継部材のうちの１つとを接続する第１ワイヤと、前記２つ以上のリード端子のうちの１つと前記第１ワイヤが接続された前記中継部材とを接続し、前記第１ワイヤよりも短い第２ワイヤとを有することを特徴とするレーザ装置。
【発明の効果】
【０００６】
ワイヤが溶断されにくいレーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】実施形態に係るレーザ装置を示す模式平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａ中のＩＢ−ＩＢ線における模式断面図である。
【図１Ｃ】図１Ａ中の拡大図である。
【図２Ａ】実施形態に係るレーザ装置を示す模式斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａ中の拡大図である。
【図３】実施形態に係るレーザ装置を示す模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明を特定するものではない。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。
【０００９】
［実施形態］
図１Ａ及び図２Ａに示すように、本実施形態に係るレーザ装置１００では、パッケージ１０の基体１１に２つ以上の貫通孔が設けられており、これら２つ以上の貫通孔に２つ以上のリード端子１４が挿入されている。パッケージ１０には、２つ以上のレーザ素子２０と、導電性を有する１つ又は２つ以上の中継部材３０が配置されている。本実施形態では、レーザ素子２０はサブマウント２１を介してパッケージ１０に配置されている。ここで、第１ワイヤ４１が、２つ以上のレーザ素子２０のうちの１つと、１つの中継部材３０とを接続し、又は、２つ以上のレーザ素子２０のうちの１つと、２つ以上の中継部材３０のうちの１つとを接続している。また、第２ワイヤ４２が、２つ以上のリード端子１４のうちの１つと、第１ワイヤ４１が接続された中継部材３０とを接続している。そして、第２ワイヤ４２が、第１ワイヤ４１よりも短い。なお、中継部材３０のうち、第１ワイヤ４１と第２ワイヤ４２の両方が接続されているものを中継部材３０ａといい、第１ワイヤ４１と第２ワイヤ４２以外のワイヤ４０が接続されている中継部材３０を中継部材３０ｂという。また、レーザ素子２０のうち、第１ワイヤ４１により中継部材３０ａと接続されているレーザ素子２０をレーザ素子２０ａといい、その他のレーザ素子２０をレーザ素子２０ｂという。
【００１０】
所望の部材同士を接続するためのワイヤが溶断されるときの限界電流値（以下、「溶断電流値」という。）は、ワイヤの部材、直径、長さ等の仕様に基づいて計算することができる。そして、ワイヤの直径が大きいほど溶断電流値が上がり、ワイヤの長さが短いほど溶断電流値が上がる。そこで、発明者らは、計算値と実測値との相関の確認を行うため、所望の部材同士をワイヤで接続し、ワイヤの溶断電流値を測定した。接続する部材の種類を変えて測定を行った結果、同じ仕様のワイヤを用いた場合でも、ワイヤが接続されている部材の種類によっては、ワイヤの溶断電流値が計算値よりも低くなることがわかった。これは、ワイヤが接続されている部材の温度が上昇したことにより、部材の熱がワイヤに伝わったことが主な原因と考えられる。つまり、ワイヤの溶断電流値を計算する場合、所定の電流値をワイヤに流したときの発熱量に基づき、ワイヤの温度がワイヤの融点に達するときの電流値を溶断電流値としている。しかし、ワイヤに接続されている部材の温度が上昇したことにより、部材の熱がワイヤに伝わったため、計算値より低い電流値でワイヤの温度がワイヤの融点に達したものと考えられる。
【００１１】
したがって、例えば、同じ仕様のワイヤを２本準備し、それぞれのワイヤに同じ電流値を流したとしても、比較的高温になりやすい部材に接続されているワイヤの方が、比較的高温になりにくい部材に接続されているワイヤよりも、溶断しやすい。
【００１２】
そこでさらに、本実施形態のパッケージ１０において、リード端子１４と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値を測定し、レーザ素子２０と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値を測定した。なお、ここでも同じ仕様のワイヤ４０をそれぞれの測定において用いた。その結果、リード端子１４と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値が５．５Ａとなり、レーザ素子２０と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値が５．９Ａとなった。つまり、リード端子１４と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値が、レーザ素子２０と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値と比較して小さくなった。これは、リード端子１４がレーザ素子２０と比較して高温になったことが主な原因と考えられる。つまり、本実施形態のパッケージ１０のように、基体１１の貫通孔にリード端子１４を挿入する構造を有する場合には、リード端子１４の大部分が基体１１から露出している。このように露出した部分は、空気や、パッケージ１０内の気体と接することになるが、これらの気体は熱伝導率が比較的低い。また、リード端子１４の一部は基体１１と接しているが、リード端子１４と基体１１とが接する面積は比較的小さいため、リード端子１４の熱が基体１１に放熱されにくい。また、レーザ素子２０に電力を供給するために、リード端子１４にコネクタ（図示せず）を接続することができるが、リード端子１４とコネクタとが接する面積は比較的小さいため、リード端子１４からの熱がコネクタに放熱されにくい。したがって、本実施形態のパッケージ１０では、リード端子１４において熱が溜まってしまい、リード端子１４と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値が計算値よりも下がったと考えられる。
【００１３】
レーザ素子２０の温度も上昇するが、レーザ素子２０はサブマウント２１を介して基体１１に配置されている。このため、レーザ素子２０からの熱は、レーザ素子２０の下面の略全面でサブマウント２１を介して基体１１に放熱される。また、基体１１の下面は平坦な面であり、その略全面をヒートシンク等（図示せず）の外部の放熱部材に熱的に接続することができる。一方で、リード端子１４は基体１１の側壁に設けられるため、このような放熱部材までの距離は比較的大きい。したがって、本実施形態のパッケージ１０では、レーザ素子２０はリード端子１４と比較して、熱が溜まりにくく、高温となりにくい。この結果、レーザ素子２０と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値が、リード端子１４と中継部材３０とを接続するワイヤ４０の溶断電流値と比較して、あまり下がらなかったと考えられる。
【００１４】
そこで、図１Ａ、図１Ｃ及び図２Ｂ等に示すように、本実施形態のパッケージ１０では、第２ワイヤ４２を第１ワイヤ４１よりも短くしている。これにより、比較的高温になりやすいリード端子１４からの熱により第２ワイヤ４２の溶断電流値が下がったとしても、第２ワイヤ４２を溶断しにくくすることができる。この結果、第２ワイヤ４２の溶断によりレーザ装置１００がオープンになる可能性を低減することができる。
【００１５】
以下、各部材について説明する。
【００１６】
（パッケージ）
図１Ａ及び図２Ａに示すように、パッケージ１０は、２つ以上の貫通孔が設けられた基体１１と、２つ以上の貫通孔に挿入された２つ以上のリード端子１４とを有する。本実施形態では、基体１１は、基部１２と、基部１２の上面に固定された枠体１３とを有する。２つ以上のレーザ素子２０と１つ又は２つ以上の中継部材３０は、枠体１３の内側において、基部１２の上面に配置されている。枠体１３を構成する４つの側壁のうち、対向する２つの側壁には貫通孔が設けられており、貫通孔を塞ぐようにリード端子１４が挿入されている。本実施形態では、対向する２つの側壁のうち、片側の側壁に４つずつ貫通孔が設けられており、それぞれの貫通孔にリード端子１４が挿入されている。基部１２として、銅等を用いることができる。基部１２として熱伝導率が比較的高い材料を用いることにより、レーザ素子２０からの熱を放熱しやすくすることができる。枠体１３として、鉄、鉄ニッケル合金等を用いることができる。このような材料の表面にメッキを施したものを用いることにより、図３に示すように、後述する蓋体５０と枠体１３とを溶接により固定することができる。この結果、蓋体５０とパッケージ１０とにより構成される空間を気密封止しやすくなる。これらの理由から、基部１２と枠体１３とは異なる材料により構成することが好ましい。基部１２と枠体１３とを同じ材料により構成してもよい。また、図２Ａに示すように、枠体１３は、例えば、本体部１３ａと、本体部１３ａよりも厚みが大であり、リード端子１４が固定される板状部１３ｂとを有する構造とすることができる。
【００１７】
リード端子１４として、コバール、鉄ニッケル合金等を用いることができる。これにより、リード端子１４の熱膨張係数が、リード端子１４の絶縁部材として使うことができるガラスの熱膨張係数と近くなり、パッケージ１０の気密封止を確保しやすくすることができる。リード端子１４の長さは、５ｍｍ〜１２ｍｍとすることができる。これにより、リード端子１４と中継部材とを接続しやすくすることができる。リード端子１４の直径は、２００μｍ〜１０００μｍとすることができるが、５００〜７００μｍとすることが好ましい。この範囲は、２Ａ以上の大電流を流すのに適している。リード端子１４は、例えばガラスなどの絶縁部材を介して基体１１に固定されている。リード端子１４と絶縁部材とが接する面積は、リード端子１４の表面積のうち、５％〜２０％とすることができる。この範囲とすることで、リード端子１４からの熱が基体１１に放熱されにくくなるが、リード端子１４と絶縁部材との熱膨張係数の差によりパッケージ１０の気密封止が破れる可能性を低減することができる。つまり、リード端子１４と絶縁部材とが接する面積を比較的小さくすることができるので、リード端子１４と絶縁部材とが接する面積が比較的大きい場合と比較して、より高い温度においてもパッケージ１０の気密封止を確保し続けることができる。
【００１８】
（レーザ素子）
図１Ａ及び図２Ａに示すように、２つ以上のレーザ素子２０は、パッケージ１０に配置されている。本実施形態では、レーザ素子２０は、枠体１３の内側において、基部１２の上面に配置されている。レーザ素子２０の数は、例えば４〜３０程度とすることができる。レーザ素子２０の数が多い場合は、本実施形態のパッケージ１０のように、基体１１の下面を平坦な面とすることが好ましい。これにより、レーザ素子２０からの熱を放熱しやすくすることができる。レーザ素子２０は、例えば、行列状に配置することができる。本実施形態では、レーザ素子２０は５列４行で配置されている。レーザ素子２０には各種のレーザ素子を用いることができるが、本実施形態では、ＧａＮ系半導体レーザ素子を用いている。ＧａＮ系半導体レーザ素子は発振波長を例えば３５０ｎｍ〜６００ｎｍとすることができる。ＧａＮ系半導体レーザ素子を、例えばＹＡＧ蛍光体と組み合わせる場合、ＧａＮ系半導体レーザ素子の発振波長は好ましくは４３０ｎｍ〜４６０ｎｍとすることができる。ＧａＮ系半導体レーザ素子が出射するレーザ光によって集塵が発生するため、ＧａＮ系半導体レーザ素子は、パッケージ１０により気密封止されることが好ましい。一方で、この場合、気密封止空間を満たす気体は流動しにくいため、気密封止をしない場合と比較して、リード端子１４からの熱の気体への放散がより弱くなると考えられる。レーザ素子２０それぞれの出力は、例えば０．５Ｗ〜１０Ｗ、好ましくは３Ｗ〜８Ｗとすることができる。高出力のレーザ素子２０の場合には、ワイヤ４０の溶断電流値近傍の電流値をワイヤ４０に流すことがあるため、ワイヤ４０が特に溶断しやすい。高出力のレーザ素子２０とは、例えば出力が２Ｗ以上のものをいう。本実施形態では、各行に配置されたレーザ素子２０が直列接続されている。２つの行に配置されたレーザ素子２０を直列接続してもよい。各行のレーザ素子２０に印加する電圧は、例えば５Ｖ〜５０Ｖ、好ましくは１５Ｖ〜３０Ｖとすることができる。
【００１９】
レーザ素子２０は、パッケージ１０にジャンクションダウン実装することができる。ここでジャンクションダウン実装とは、レーザ素子２０の活性層から近い側の主面を基体１１の上面に実装することを指し、例えば、レーザ素子２０の活性層が、レーザ素子２０の厚みの半分より下側となるように実装することをいう。これにより、レーザ素子２０の発熱を効果的にパッケージ１０に放熱することができる。特に、本実施形態のような高出力のレーザ素子２０において、発熱を効果的にパッケージ１０に放熱することができる。
【００２０】
本実施形態では、図１Ｂに示すように、レーザ素子２０はサブマウント２１を介して基部１２に配置されている。つまり、基部１２の上面にサブマウント２１が配置され、サブマウント２１の上面にレーザ素子２０が配置されている。サブマウント２１としては、例えば、鉄、鉄合金、銅などの金属材料、又は上面に電気配線が形成されたＡｌＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮ等を用いることができる。本実施形態ではサブマウント２１としてＡｌＮを用いている。サブマウント２１の厚みとしては、例えば０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとすることができる。サブマウント２１は、下面の一辺の長さを０．５ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。この範囲とすることで、レーザ素子２０からの熱を効果的にサブマウント２１を介して基部１２に放熱することができる。
【００２１】
図３に示すように、レーザ素子２０を気密封止する場合、基体１１の側壁には蓋体５０が溶接されるが、その蓋体５０は、溶接用の金属を含む支持部５０ａと、その内側の透光部５０ｂとを有する。したがって、上面視において、基体１１の側壁及びその近傍には、支持部５０ａが配置される。支持部５０ａは透光部５０ｂよりもレーザ光に対する透過率が低いため、レーザ素子２０は、基体１１の側壁からある程度離間した位置に配置されることが好ましい。具体的には、レーザ素子２０は、上面視においてリード端子１４の先端よりも内側に配置することが好ましい。上面視における基体１１の内壁からレーザ素子２０までの最短距離としては、２〜７ｍｍ程度が挙げられる。
【００２２】
図１Ａに示すように、リード端子１４の延伸方向に沿って２つ以上のレーザ素子２０を配置する場合は、レーザ素子２０の共振器方向を、リード端子１４の延伸方向と略直交する方向とすることが好ましい。これにより、レーザ素子２０同士を電気的に接続するワイヤ４０を、各レーザ素子２０が出射するレーザ光を遮らない位置に配置することができる。２つ以上のレーザ素子２０は、それぞれがレーザ光を出射し、レーザ光は、直接または反射部材２２などを介して上方に出射される。本実施形態では、図１Ａ、図１Ｂ及び図２Ａに示すように、レーザ光を上方に反射させるための複数の反射部材２２が、枠体１３の内側において、基部１２の上面に配置されている。反射部材２２は、例えば、三角柱や四角錐台などの形状をしたガラスの斜面に反射膜を形成したものを用いることができる。このように反射膜を形成した斜面を、レーザ素子２０からの光を上方に反射する反射面とすることができる。本実施形態では、２つ以上のレーザ素子２０から出射された光を、各レーザ素子２０に対向する複数の反射部材２２で上方に反射しているが、例えば、ＶＣＳＥＬ等のように、レーザ素子２０が直接上方に光を出射する場合には、反射部材２２を配置しなくてもよい。
【００２３】
（中継部材）
図１Ａ及び図２Ａに示すように、導電性を有する１つ又は２つ以上の中継部材３０は、パッケージ１０に配置されている。本実施形態では、中継部材３０は、枠体１３の内側において、基部１２の上面に配置されている。そして、中継部材３０は、リード端子１４が挿入されている側壁に隣接して配置されている。換言すると、中継部材３０は、レーザ素子２０が配置された各行の両端に配置されている。本実施形態では、２つ以上の中継部材３０がパッケージ１０に配置されているが、中継部材３０を１つとすることもできる。この場合、例えば、レーザ素子２０を１行に配置し、上面視において、レーザ素子２０が配置された行の左端に中継部材３０を配置することができる。
【００２４】
中継部材３０としては、例えば、鉄、鉄合金、銅などの金属材料、又は上面に電気配線が形成されたＡｌＮ、ＳｉＣ、ＳｉＮ等を用いることができる。本実施形態では中継部材３０としてＡｌＮを用いている。中継部材３０の厚みとしては、例えば０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとすることができる。中継部材３０は、下面の一辺の長さを０．５ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。
【００２５】
中継部材３０は、ワイヤ４０からの熱を基部１２に放熱することができる。したがって、例えば、仕様が同じであるワイヤ４０について、リード端子１４と中継部材３０とに接続されたときのワイヤ４０の溶断電流値は、リード端子１４とレーザ素子２０とに接続されたときのワイヤ４０の溶断電流値と比較して、高い。
【００２６】
中継部材３０は、サブマウント２１と実質的に同一であるものを用いることができる。つまり、中継部材３０とサブマウント２１とを、同じ材料を用いて、同じ寸法を目標値として製造することができる。これにより、部品の種類が減少するため、コストダウンが可能である。図１Ａ及び図２Ａに示すように、中継部材３０は、サブマウント２１から離間して配置されている。すなわち、中継部材３０は、レーザ素子２０が設けられるサブマウント２１とは別の部材として設けることができる。これにより、ワイヤ４０からの熱を、中継部材３０を介して基部１２に放熱しやすくすることができる。つまり、中継部材３０が、レーザ素子２０を実装するサブマウント２１を兼ねている場合、中継部材３０は、ワイヤ４０からの熱だけでなく、レーザ素子２０からの熱も基部１２に放熱しなくてはならない。中継部材３０とサブマウント２１とを別の部材とすることで、中継部材３０は、主としてワイヤ４０からの熱を基部１２に放熱することができる。したがって、中継部材３０に接続されたワイヤ４０の溶断電流値が低下するのを抑制することができる。中継部材３０からリード端子１４までの最短距離は、中継部材３０からサブマウント２１までの最短距離よりも短くすることができる。中継部材３０とサブマウント２１との最短距離は０．１〜４ｍｍ程度とすることができる。中継部材３０とリード端子１４との最短距離は０．１〜３．５ｍｍ程度とすることができる。
【００２７】
図１Ａ及び図２Ａに示すように、例えば、中継部材３０及びサブマウント２１として、上面視形状が、長手方向と短手方向を有する矩形状のものを用いることができる。この場合、中継部材３０は、その長手方向がリード端子１４の延伸方向と略平行である向きで配置することが好ましく、サブマウント２１は、その短手方向がリード端子１４の延伸方向と略平行である向きで配置することが好ましい。これにより、中継部材３０からレーザ素子２０の方向へ向かうワイヤ４０の、中継部材３０における接続位置を、レーザ素子２０に近くすることができる。換言すると、中継部材３０からレーザ素子２０の方向へ向かうワイヤ４０を短くすることができる。また、サブマウント２１は、その長手方向の長さを、レーザ素子２０の共振器方向に沿った長さと略同じとすることができる。レーザ素子２０の上面視形状は、例えば共振器方向に沿った方向に長い矩形状であるため、サブマウント２１の面積の増大を抑えるためにはそのような形状が適している。
【００２８】
（中継部材ａ、中継部材ｂ）
本実施形態では、図１Ａ及び図２Ａに示すように、中継部材３０は、ワイヤ４０によりリード端子１４と接続されている。ここで、上面視において、左端の列に配置された中継部材３０が中継部材３０ａであり、右端の列に配置された中継部材３０が中継部材３０ｂである。図１Ｃは、図１Ａのうち、中継部材ａの周辺を拡大した図である。図２Ｂは、図２Ａのうち、中継部材ａの周辺を拡大した図である。図１Ｃ及び図２Ｂに示すように、左端の列の中継部材３０ａには、レーザ素子２０ａと中継部材３０ａとを接続する第１ワイヤ４１が接続されている。さらに、中継部材３０ａには、リード端子１４と、第１ワイヤ４１が接続された中継部材３０ａとを接続する第２ワイヤ４２が接続されている。一方で、図１Ａに示すように、右端の列の中継部材３０ｂには、第１ワイヤ４１と第２ワイヤ４２とは接続されていない。つまり、中継部材３０ｂは、ワイヤ４０によりサブマウント２１と接続されているため、第１ワイヤ４１と第２ワイヤ４２は接続されていない。図１Ｃに示すように、１つのサブマウント２１に１つのレーザ素子２０を配置する場合は、サブマウント２１の上面のうち一方側（例えば左側）の領域にレーザ素子２０を配置し、他方側（例えば右側）の領域をワイヤボンディング領域とすることができる。これにより、レーザ装置１００には、中継部材３０ａと中継部材３０ｂとが配置されることになる。
【００２９】
本実施形態では、図１Ｃ及び図２Ｂに示すように、レーザ素子２０ａが、第１ワイヤ４１で中継部材３０ａと接続されている。また、リード端子１４が、第２ワイヤ４２で中継部材３０ａと接続されている。そして、比較的高温となりやすいリード端子１４と中継部材３０ａとを接続する第２ワイヤ４２が、リード端子１４と比較して高温となりにくいレーザ素子２０ａと中継部材３０ａとを接続する第１ワイヤ４１よりも短い。この結果、第２ワイヤ４２の溶断電流値を上げることができるため、レーザ装置１００がオープンとなる可能性を低減することができる。図２Ｂに示すように、第１ワイヤ４１よりも第２ワイヤ４２を短くするためには、中継部材３０ａからレーザ素子２０ａまでの最短距離よりも中継部材３０ａからリード端子１４までの最短距離の方が短くなるように、中継部材３０ａを配置することが好ましい。中継部材３０ａとレーザ素子２０ａとの最短距離は０．１〜４ｍｍ程度とすることができる。中継部材３０ａとリード端子１４との最短距離は０．１〜３．５ｍｍ程度とすることができる。
【００３０】
図１Ｃに示すように、上面視において、第１ワイヤ４１の延伸方向は、リード端子１４の延伸方向と略平行であることが好ましく、第２ワイヤ４２の延伸方向は、リード端子１４の延伸方向と略直交することが好ましい。つまり、レーザ素子２０ａと中継部材３０ａとは、リード端子１４の延伸方向と略平行に延伸する第１ワイヤ４１により接続されていることが好ましい。また、リード端子１４と中継部材３０ａとは、リード端子１４の延伸方向と略直交する方向に延伸する第２ワイヤ４２により接続されていることが好ましい。これにより、第２ワイヤ４２を比較的短くしつつ、第２ワイヤ４２をリード端子１４に接続しやすくすることができる。すなわち、リード端子１４における第２ワイヤ４２が接続される領域と、中継部材３０ａにおける第２ワイヤ４２が接続される領域とを、リード端子１４の延伸方向と略直交する直線上に配置することができるため、第２ワイヤ４２を比較的短くしつつ、第２ワイヤ４２をリード端子１４に接続しやすくすることができる。なお、略平行とは、厳密に平行である場合だけでなく、平行からのずれが２０°以下（典型的には１０°以下）である場合も含んでよい。略直交についても同様である。第２ワイヤ４２は、中継部材３０ａの最もリード端子１４側の外縁に接続することができる。これにより、第２ワイヤ４２を比較的短くすることができる。
【００３１】
図１Ｃに示すように、中継部材３０ａは、上面視において、リード端子１４の側方に配置することが好ましい。なお、リード端子１４の側方とは、リード端子１４の延伸方向に対して略直交する方向を指す。これにより、第２ワイヤ４２の延伸方向を、上面視において、リード端子１４の延伸方向に対して略直交する方向とすることができる。また、第１ワイヤ４１の延伸方向をリード端子１４の延伸方向に対して略平行な方向とすることができる。この場合、レーザ素子２０は、その共振器方向がリード端子１４の延伸方向と略直交する向きで配置することが好ましい。これにより、共振器方向に沿って複数の第１ワイヤ４１を接続することができる。また、上面視においてリード端子１４と重なる位置に中継部材３０ａを配置すると、中継部材３０ａの上面のうちワイヤを接続可能な領域が減少するため、リード端子１４と中継部材３０ａとは重ならないことが好ましい。上面視におけるリード端子１４と中継部材３０ａとの最短距離は、０．１〜３．５ｍｍ程度とすることができる。
【００３２】
リード端子１４は、レーザ素子２０ａからの光を遮らない程度に、レーザ素子２０ａから離間した位置に配置することが好ましいが、第１ワイヤ４１が長くなりすぎると溶断電流の低下が懸念される。そこで、中継部材３０ａは、上面視においてリード端子１４の先端付近に配置することが好ましい。これにより、第２ワイヤ４２の延伸方向をリード端子１４の延伸方向に対して略直交する方向とすることができ、且つ、第１ワイヤ４１の長さの増大を抑えることができる。中継部材３０ａからレーザ素子２０ａまでの距離が大きくなるほど第１ワイヤ４１が長くなるため、上面視における中継部材３０ａからレーザ素子２０ａまでの距離は、０．１〜４ｍｍ程度とすることができる。また、上面視において、中継部材３０ａの最もレーザ素子２０ａ側の外縁を、リード端子１４の内部側の端の側方に、あるいは、その位置からのずれが２．０ｍｍ以下の位置に、配置することができる。
【００３３】
上面視において、中継部材３０ａは長手方向と短手方向とを有する矩形とすることが好ましい。そして、第１ワイヤ４１の延伸方向を、中継部材３０ａの長手方向と略平行とし、第２ワイヤ４２の延伸方向を、中継部材３０ａの短手方向と略平行とすることが好ましい。これにより、中継部材３０ａを小さくしつつ、第１ワイヤ４１と第２ワイヤ４２とを接触しづらくすることができる。つまり、中継部材３０ａの上面において、第１ワイヤ４１が接続される位置と、第２ワイヤ４２が接続される位置とが、中継部材３０ａの長手方向に沿って配置されるため、第１ワイヤ４１が接続される位置と、第２ワイヤ４２が接続される位置とが、中継部材ａの短手方向に沿って配置される場合と比較して、第１ワイヤ４１と第２ワイヤ４２とが接触しづらい。また、中継部材３０ａをこのような形状とすることで、中継部材３０ａのうち、ワイヤ４０が接続されない領域の一部を省けるため、中継部材３０ａを小さくすることができる。
【００３４】
（ワイヤ）
第２ワイヤ４２の長さは、第１ワイヤ４１の長さの４５％〜９０％とすることが好ましい。これにより、第２ワイヤ４２を溶断しにくくしつつ、リード端子１４と中継部材ａとを第２ワイヤ４２で接続しやすくすることができる。
【００３５】
レーザ素子２０ａと中継部材３０ａとを１つの第１ワイヤ４１で接続することもできるが、複数の第１ワイヤ４１で接続することが好ましい。これにより、複数の第１ワイヤ４１のうち一部が溶断したとしても、溶断していない第１ワイヤ４１がレーザ素子２０ａと中継部材３０ａとを電気的に接続し続けることができるので、レーザ装置１００がオープンになる可能性を低減することができる。複数の第１ワイヤ４１のそれぞれは、長さが互いに略同一であることが好ましい。ここで、長さが略同一とは、第１ワイヤ４１のそれぞれの長さの差が０．１ｍｍ以内であることを指す。これにより、複数の第１ワイヤ４１の発熱量を略同一とすることができる。
【００３６】
図１Ｃに示すように、複数の第１ワイヤ４１は、上面視で、レーザ素子２０に、レーザ素子２０の共振器長方向に沿って略等間隔に接続されていることが好ましい。これにより、レーザ素子２０からの熱を略均等に第１ワイヤ４１に伝えやすくすることができる。第１ワイヤ４１同士の間隔は、０．１〜０．４ｍｍとすることができる。
【００３７】
第１ワイヤ４１として、金、銅、アルミニウム等を用いることができる。第１ワイヤ４１の長さは、１ｍｍ〜４ｍｍとすることが好ましい。これにより、第１ワイヤ４１を安定して接続しやすくすることができる。また、溶断電流値を３Ａ以上としやすくすることができる。第１ワイヤ４１の直径は、４５μｍ〜８０μｍとすることが好ましい。この範囲は、大出力のレーザ素子２０を接続するのに適している。
【００３８】
リード端子１４と中継部材３０ａとを１つの第２ワイヤ４２がで接続することもできるが、複数の第２ワイヤ４２で接続することが好ましい。これにより、複数の第２ワイヤ４２のうち一部が溶断したとしても、溶断していない第２ワイヤ４２がリード端子１４と中継部材３０ａとを電気的に接続し続けることができるので、レーザ装置１００がオープンになる可能性を低減することができる。複数の第２ワイヤ４２のそれぞれは、長さが互いに略同一であることが好ましい。ここで、長さが略同一とは、第２ワイヤ４２のそれぞれの長さの差が０．１ｍｍ以内であることを指す。これにより、複数の第２ワイヤ４２の発熱量を略同一とすることができる。
【００３９】
第２ワイヤ４２として、金、銅、アルミニウム等を用いることができる。第２ワイヤ４２の長さは、０．５ｍｍ〜３．５ｍｍとすることが好ましい。これにより、第２ワイヤ４２を安定して接続しやすくすることができる。また、溶断電流値を３Ａ以上としやすくすることができる。第２ワイヤ４２の直径は、４５μｍ〜８０μｍとすることが好ましい。この範囲は、大出力のレーザ素子２０を接続するのに適している。
【００４０】
（蓋体）
本実施形態では、図３に示すように、蓋体５０が、枠体１３の開口を塞ぐように枠体１３の上面に固定されている。蓋体５０は、支持部５０ａと、支持部５０ａに設けられた透光部５０ｂとを有する。支持部５０ａとしては、例えば、鉄、ニッケル鉄合金等を用いることができる。これにより、蓋体５０を枠体１３に溶接しやすくすることができる。
【００４１】
［実施例］
図１Ａ〜図２Ｂに基づいて、本実施例について説明する。
【００４２】
本実施例では、図１Ａ及び図２Ａに示すように、８つの貫通孔が設けられた基体１１と、８つの貫通孔に挿入された８つのリード端子１４とを有するパッケージ１０を用いた。基体１１は、基部１２と、基部１２の上面に固定された枠体１３とを有する。枠体１３を構成する４つの側壁のうち、枠体１３の長手方向において対向する２つの側壁に、４つずつ貫通孔が設けられ、それぞれの貫通孔にリード端子１４が挿入されている。枠体１３は、本体部１３ａと、本体部１３ａよりも厚みが大である板状部１３ｂとを有する。基部１２として、銅を用いた。枠体１３として、鉄を用いた。基体１１は、上面視において、長辺の長さを４．８ｃｍとし、短辺の長さを２．９ｃｍとした。リード端子１４として、長さが１１ｍｍであり、直径が６００μｍであるコバールを用いた。リード端子１４は、絶縁部材であるガラスを介して基体１１に固定した。リード端子１４と絶縁部材とが接する面積は、リード端子１４の表面積のうち、１５％とした。
【００４３】
図１Ａ及び図２Ａに示すように、枠体１３の内側において、基部１２の上面に２０のレーザ素子２０を配置した。レーザ素子２０は、行列状に、５列４行で配置した。レーザ素子２０のうち、上面視において左側の列に配置されたレーザ素子２０が、レーザ素子２０ａである。レーザ素子２０として、発振波長が４５５ｎｍであるＧａＮ系半導体レーザ素子を用いた。図１Ｂに示すように、レーザ素子２０は、基部１２の上面に、ＡｌＮからなるサブマウント２１を介してジャンクションダウン実装した。サブマウント２１の厚みは、０．３ｍｍとした。サブマウント２１の長辺の長さを１．５ｍｍとし、短辺の長さを１．２ｍｍとした。１つのレーザ素子の出力は４．８Ｗとした。各行に配置されたレーザ素子２０を直列接続し、各行のレーザ素子２０に印加する電圧は２１Ｖとした。レーザ素子２０の共振器方向は、リード端子１４の延伸方向と略直交する方向とし、レーザ素子２０の共振器方向とサブマウント２１の長辺とを略平行とした。それぞれのレーザ素子２０と対向する側には、レーザ光を上方に反射させるための、ガラスからなる反射部材２２を配置した。
【００４４】
図１Ａ及び図２Ａに示すように、枠体１３の内側において、基部１２の上面にＡｌＮからなる８の中継部材３０を配置した。中継部材３０は、リード端子１４が挿入されている側壁に隣接して配置した。換言すると、中継部材３０は、レーザ素子２０が配置された各行の両端に配置した。中継部材３０は、サブマウント２１と離間して配置した。中継部材３０のうち、上面視において左側の列に配置された中継部材３０が、中継部材３０ａである。中継部材３０ａの厚みは、０．３ｍｍとした。中継部材３０ａの長辺の長さを１．１ｍｍとし、短辺の長さを０．９ｍｍとした。図１Ｃ及び図２Ｂに示すように、中継部材３０ａは、その長手方向がリード端子１４の延伸方向と略平行である向きで配置した。中継部材３０ａは、リード端子１４の側方において、リード端子１４の先端付近に配置した。中継部材３０ａとレーザ素子との最短距離は１．５ｍｍとした。中継部材３０ａとリード端子１４との最短距離は０．６ｍｍとした。上面視における中継部材３０ａとレーザ素子ａとの最短距離は、１．５ｍｍとした。上面視における中継部材３０ａとリード端子１４との最短距離は、０．８ｍｍとした。
【００４５】
図１Ｃ及び図２Ｂに示すように、１つのレーザ素子２０ａと１つの中継部材ａとを、金からなる４つの第１ワイヤ４１で接続した。第１ワイヤ４１は、上面視で、レーザ素子２０ａの上面において、レーザ素子２０ａの共振器長方向に沿って略等間隔に接続した。第１ワイヤ４１それぞれの長さを１．９ｍｍとした。第１ワイヤ４１の直径は６０μｍとした。第１ワイヤ４１の延伸方向は、上面視においてリード端子１４の延伸方向と略平行とした。
【００４６】
図１Ｃ及び図２Ｂに示すように、１つのリード端子１４と１つの中継部材３０ａとを、金からなる３つの第２ワイヤ４２で接続した。第２ワイヤ４２は、中継部材ａの上面において、リード端子１４側の外縁に接続した。第２ワイヤ４２それぞれの長さを１．０ｍｍとした。第２ワイヤ４２の直径は６０μｍとした。第２ワイヤ４２の延伸方向は、上面視においてリード端子１４の延伸方向と略直交する方向とした。
【００４７】
ここで、本実施例において、第１ワイヤ４１と第２ワイヤ４２の溶断電流値を測定した。第１ワイヤ４１の溶断電流値を測定する際、第１ワイヤ４１が比較的容易に溶断するように、４つの第１ワイヤ４１のうち３つを取り除いて、１つの第１ワイヤ４１だけを残した。また、第２ワイヤ４２の溶断電流値を測定する際、第２ワイヤ４２が比較的容易に溶断するように、３つの第２ワイヤ４２のうち２つを取り除いて、１つの第２ワイヤ４２だけを残した。その結果、第１ワイヤ４１の溶断電流値は５．９Ａとなり、第２ワイヤ４２の溶断電流値は６．５Ａとなった。つまり、本実施例のパッケージ１０では、レーザ素子２０と比較してリード端子１４において熱が溜まりやすいにも関わらず、リード端子１４と中継部材３０ａとを接続する第２ワイヤ４２の溶断電流値の方が、レーザ素子２０ａと中継部材３０ａとを接続する第１ワイヤ４１の溶断電流値よりも大きくなった。これは、第２ワイヤ４２の長さを第１ワイヤ４１の長さよりも短くしたためであると考えられる。したがって、本実施例では、第２ワイヤ４２の溶断電流値を上げることができ、第２ワイヤ４２が溶断されにくいレーザ装置１００を得ることができた。
【００４８】
本実施例と比較するために、第１ワイヤ４１の長さが１．９ｍｍであり、第２ワイヤ４２の長さが１．９ｍｍである比較例を作製した。それ以外については、本実施例と同様である。比較例において、本実施例と同様に第１ワイヤ４１と第２ワイヤ４２の溶断電流値を測定した結果、第１ワイヤ４１の溶断電流値は５．９Ａとなり、第２ワイヤ４２の溶断電流値は５．５Ａとなった。これは、比較例においては、レーザ素子２０と比較してリード端子１４において熱が溜まりやすいため、第２ワイヤ４２の溶断電流値が下がったからと考えられる。このように、第２ワイヤ４２を第１ワイヤ４１よりも短くすることで、第２ワイヤ４２の溶断電流値を上げることができるため、第２ワイヤ４２が溶断されにくいレーザ装置１００を得られることがわかった。
【符号の説明】
【００４９】
１００  レーザ装置
１０    パッケージ
１１    基体
１２    基部
１３    枠体
１３ａ  本体部
１３ｂ  板状部
１４    リード端子
２０    レーザ素子
２０ａ  レーザ素子
２０ｂ  レーザ素子
２１    サブマウント
２２    反射部材
３０    中継部材
３０ａ  中継部材
３０ｂ  中継部材
４０    ワイヤ
４１    第１ワイヤ
４２    第２ワイヤ
５０    蓋体
５０ａ  支持部
５０ｂ  透光部
【図１Ａ】
2018190750.tif 000003
【図１Ｂ】
2018190750.tif 000004
【図１Ｃ】
2018190750.tif 000005
【図２Ａ】
2018190750.tif 000006
【図２Ｂ】
2018190750.tif 000007
【図３】
2018190750.tif 000008