(57)【要約】【課題】半導体素子を冷却するためのヒートシンクであって、十分な耐腐食性を実現する。【解決手段】板状部５を被覆する金属層は、板状部３側において板状部３を被覆する金属層に接合している部分と、板状部７側において板状部７を被覆する金属層に接合している部分と、板状部３側であって流路Ｆを構成する凹部３ｃ上において板状部３を被覆する金属層から離隔している部分と、板状部７側であって流路Ｆを構成する凹部７ｃ上において板状部７を被覆する金属層から離隔している部分とを有する。板状部５と板状部３との接合面はＡｕＳｎはんだ層同士の接合面であり、板状部５と板状部７との接合面はＡｕＳｎはんだ層同士の接合面である。流路Ｆの内壁はＡｕＳｎはんだ層で覆われている。【選択図】図２
2011129829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を冷却するためのヒートシンクであって、
低熱膨張係数の材料からなる板状の第１の部材と前記第１の部材を被覆する第１の金属層とを有する第１の板状部と、
第１の銅板部と前記第１の銅板部を被覆する第２の金属層とを有する第２の板状部と、
第２の銅板部と前記第２の銅板部を被覆する第３の金属層とを有する第３の板状部と
を備え、
前記第３の板状部、前記第１の板上部、前記第２の板状部は、順に積層されており、
前記第２の板状部は、前記第１の板状部側の主面に設けられた第１の凹部を有し、
前記第３の板状部は、前記第１の板状部側の主面に設けられた第２の凹部を有し、
前記第１の板状部は、前記第１の凹部及び前記第２の凹部に連通する貫通孔を有し、
前記第１の金属層は、前記第１の金属層の表面に設けられた第１のＡｕＳｎはんだ層を有し、
前記第２の金属層は、前記第２の金属層の表面に設けられた第２のＡｕＳｎはんだ層を有し、
前記第３の金属層は、前記第３の金属層の表面に設けられた第３のＡｕＳｎはんだ層を有し、
前記第１の金属層は、前記第２の板状部側において前記第２の金属層に接合している部分と、前記第３の板状部側において前記第３の金属層に接合している部分と、前記第２の板状部側であって前記第１の凹部上において前記第２の金属層から離隔している部分と、前記第３の板状部側であって前記第２の凹部上において前記第３の金属層から離隔している部分とを有し、
前記第１の板状部と前記第２の板状部との接合面は、前記第１のＡｕＳｎはんだ層と前記第２のＡｕＳｎはんだ層との接合面であり、
前記第１の板状部と前記第３の板状部との接合面は、前記第１のＡｕＳｎはんだ層と前記第３のＡｕＳｎはんだ層との接合面である、
ことを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記第１の金属層は、前記第１の部材と前記第１のＡｕＳｎはんだ層との間に設けられた第１のＮｉメッキ層と第１のＡｕメッキ層とを更に有し、
前記第２の金属層は、前記第１の銅板部と前記第２のＡｕＳｎはんだ層との間に設けられた第２のＮｉメッキ層と第２のＡｕメッキ層とを更に有し、
前記第３の金属層は、前記第２の銅板部と前記第３のＡｕＳｎはんだ層との間に設けられた第３のＮｉメッキ層と第３のＡｕメッキ層とを更に有する、
ことを特徴とする請求項１に記載されているヒートシンク。
【請求項３】
前記第２の板状部は、低熱膨張係数の材料からなる板状の第２の部材と、第３の銅板部と、前記第３の銅板部を被覆する第４の金属層とを更に有し、
前記第３の板状部は、低熱膨張係数の材料からなる板状の第３の部材と、第４の銅板部と、前記第４の銅板部を被覆する第５の金属層とを更に有し、
前記第２の部材は、前記第２の金属層を介して前記第１の銅板部上に設けられ、
前記第３の銅板部は、前記第４の金属層を介して前記第２の部材上に設けられ、
前記第３の部材は、前記第３の金属層を介して前記第２の銅板部上に設けられ、
前記第４の銅板部は、前記第５の金属層を介して前記第３の部材上に設けられている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載されているヒートシンク。
【請求項４】
前記第４の金属層は、第４のＮｉメッキ層と第４のＡｕメッキ層とを含み、
前記第５の金属層は、第５のＮｉメッキ層と第５のＡｕメッキ層とを含む、
ことを特徴とする請求項３に記載されているヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を冷却するためのヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、排熱効率を低下させることなく応力の発生を防ぐことを目的とした半導体レーザ装置及びヒートシンクが開示されている。特許文献１のヒートシンクは、レーザチップ搭載板と、放熱フィン形成板、水路形成板、放熱フィン形成板及び水路形成板を積層して構成されている。ヒートシンクの内部には、冷却液が通る流路が形成され、ヒートシンクの上面に半導体レーザチップが実装される。ヒートシンクの上面全体を構成するレーザチップ搭載板は、半導体レーザチップと熱膨張係数が近い例えばセラミック等の絶縁材料で構成される。放熱フィン形成板は、排熱効果を向上させるために、高熱伝導率材料である例えば銅で構成されている。水路形成板は、各層の熱膨張係数の違いによる反りの発生を抑えるために、レーザチップ搭載板と同じ材質で構成され、ヒートシンクを積層方向に対称な構成となっている。
【０００３】
特許文献２には、半導体用冷却器に歪みが生じないようにすると共に、半導体チップ及び半導体用冷却器に熱膨張があった際に半導体チップが半導体用冷却器から離脱するのを防止ことを目的とした技術が開示されている。特許文献２の半導体用冷却器は、半導体チップを冷却するためのものであって、上部プレートと中間プレートと下部プレートとを少なくとも含み、冷却媒体の入口部と出口部と流路部１とを備える。上部プレート及び下部プレートは、複合プレートとなっている。この複合プレートは、引っ張り強度が１０００Ｎ／ｍｍ２以上、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、熱膨張率が摂氏１度あたり６．０ｐｐｍ以下の材料からなる補助プレートの片面または両面に厚みが０．０５ｍｍ以上の銅めっきが施されて構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９４９４３号公報
【特許文献２】特開２００５−２１７２１１号公報
【特許文献３】特開２００３−２７３４４１号公報
【特許文献４】特開２００１−６０７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術に係るヒートシンクは水冷式であり、ヒートシンクの内部には冷却用の水を流すための流路が設けられている。ヒートシンクの内部に水を流せば、ヒートシンク内部に腐食が生じる可能性が高くなるので、水に対する十分な耐腐食性が必要となる。また、ヒートシンクが複数の板状の部材の積層された構成を有しており、異なった金属からなる二つの板状の部材が接合されている箇所を含む場合には、異なった金属の接合界面はイオン化傾向の差に起因して腐食が発生する場合があるので、接合界面における耐腐食性が必要となる。そこで、本発明は、上記の事項を鑑みてなされた半導体素子を冷却するためのヒートシンクであり、十分な耐腐食性を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のヒートシンクに係る一つの態様は、半導体素子を冷却するためのヒートシンクであって、低熱膨張係数の材料からなる板状の第１の部材と前記第１の部材を被覆する第１の金属層とを有する第１の板状部と、第１の銅板部と前記第１の銅板部を被覆する第２の金属層とを有する第２の板状部と、第２の銅板部と前記第２の銅板部を被覆する第３の金属層とを有する第３の板状部とを備える。前記第３の板状部、前記第１の板上部、前記第２の板状部は、順に積層されており、前記第２の板状部は、前記第１の板状部側の主面に設けられた第１の凹部を有し、前記第３の板状部は、前記第１の板状部側の主面に設けられた第２の凹部を有し、前記第１の板状部は、前記第１の凹部及び前記第２の凹部に連通する貫通孔を有し、前記第１の金属層は、前記第１の金属層の表面に設けられた第１のＡｕＳｎはんだ層を有し、前記第２の金属層は、前記第２の金属層の表面に設けられた第２のＡｕＳｎはんだ層を有し、前記第３の金属層は、前記第３の金属層の表面に設けられた第３のＡｕＳｎはんだ層を有し、前記第１の金属層は、前記第２の板状部側において前記第２の金属層に接合している部分と、前記第３の板状部側において前記第３の金属層に接合している部分と、前記第２の板状部側であって前記第１の凹部上において前記第２の金属層から離隔している部分と、前記第３の板状部側であって前記第２の凹部上において前記第３の金属層から離隔している部分とを有し、前記第１の板状部と前記第２の板状部との接合面は、前記第１のＡｕＳｎはんだ層と前記第２のＡｕＳｎはんだ層との接合面であり、前記第１の板状部と前記第３の板状部との接合面は、前記第１のＡｕＳｎはんだ層と前記第３のＡｕＳｎはんだ層との接合面である。
【０００７】
従って、前記第１の板状部と前記第２の板状部、及び、前記第１の板状部と前記第３の板状部が、何れもＡｕＳｎはんだを介して接合されているので、接合面が異種金属界面となっておらず、よって、異種金属界面における腐食性が回避される。
【０００８】
本発明のヒートシンクに係る上記の態様においては、前記第１の金属層は、前記第１の部材と前記第１のＡｕＳｎはんだ層との間に設けられた第１のＮｉメッキ層と第１のＡｕメッキ層とを更に有し、前記第２の金属層は、前記第１の銅板部と前記第２のＡｕＳｎはんだ層との間に設けられた第２のＮｉメッキ層と第２のＡｕメッキ層とを更に有し、前記第３の金属層は、前記第２の銅板部と前記第３のＡｕＳｎはんだ層との間に設けられた第３のＮｉメッキ層と第３のＡｕメッキ層とを更に有することができる。
【０００９】
第１〜第３の金属層は、ＡｕＳｎはんだ層下にＮｉメッキ層及びＡｕメッキ層を有している。このように、Ｎｉ及びＡｕを含有するメッキ層上にＡｕＳｎはんだ層が形成されるので、ＡｕＳｎはんだ層との接合面においては、異種金属界面に生じるような腐食性が低減される。
【００１０】
本発明のヒートシンクに係る上記の態様においては、前記第２の板状部は、低熱膨張係数の材料からなる板状の第２の部材と、第３の銅板部と、前記第３の銅板部を被覆する第４の金属層とを更に有し、前記第３の板状部は、低熱膨張係数の材料からなる板状の第３の部材と、第４の銅板部と、前記第４の銅板部を被覆する第５の金属層とを更に有し、前記第２の部材は、前記第２の金属層を介して前記第１の銅板部上に設けられ、前記第３の銅板部は、前記第４の金属層を介して前記第２の部材上に設けられ、前記第３の部材は、前記第３の金属層を介して前記第２の銅板部上に設けられ、前記第４の銅板部は、前記第５の金属層を介して前記第３の部材上に設けられている、ことができる。
【００１１】
第３及び第４の銅板部を更に備えるので、第１及び第２の銅板部と共に、熱の排出が効率よく行える。
【００１２】
本発明のヒートシンクに係る上記の態様においては、前記第４の金属層は、第４のＮｉメッキ層と第４のＡｕメッキ層とを含み、前記第５の金属層は、第５のＮｉメッキ層と第５のＡｕメッキ層とを含む、ことができる。
【００１３】
第４及び第３の金属層は、ＡｕＳｎはんだ層下にＮｉメッキ層及びＡｕメッキ層を有している。このように、Ｎｉ及びＡｕを含有するメッキ層上にＡｕＳｎはんだ層が形成されるので、ＡｕＳｎはんだ層との接合面においては、異種金属界面に生じるような腐食性が低減される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、十分な耐腐食性を有し半導体素子を冷却するためのヒートシンクを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係るヒートシンクの構成を示す分解斜視図である。
【図２】実施形態に係るヒートシンクの構成を示す図である。
【図３】実施形態に係るヒートシンクの金属層の構成を説明するための図である。
【図４】実施形態に係るヒートシンクを用いた半導体レーザスタック装置の構成を示す斜視図である。
【図５】実施形態に係るヒートシンクを用いた半導体レーザスタック装置の構成を示す図である。
【図６】実施形態に係る他のヒートシンクを用いた半導体レーザスタック装置の構成を示す斜視図である。
【図７】実施形態に係る他のヒートシンクを用いた半導体レーザスタック装置の構成を示す図である。
【図８】実施形態に係る他のヒートシンクを用いた他の半導体レーザスタック装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１は、実施形態に係るヒートシンクの構成を示す分解斜視図である。ヒートシンク１は、半導体素子（例えば、図４等に示す半導体レーザ素子１１等）を冷却するためのものである。ヒートシンク１は、板状部３、板状部５及び板状部７を備える。板状部３は、主面３ｄと、この主面３ｄの反対側にある裏面３ｅとを有している。板状部５は、表面５ｄと、この表面５ｄの反対側にある表面５ｅとを有している。板状部７は、主面７ｄと、この主面７ｄの反対側にある裏面７ｅとを有している。板状部７、板状部５、板状部３は、順に積層されている。板状部３、板状部５、板状部７は、積層された状態で略直方体を成す。すなわち、ヒートシンク１は、略直方体の外形を有する。板状部７の主面７ｄと板状部５の表面５ｅとが接触し、板状部５の表面５ｄと板状部３の主面３ｄとが接触している。
【００１７】
板状部３は、主面３ｄから裏面３ｅに貫通する貫通孔３ａと貫通孔３ｂとを有する。板状部５は、表面５ｄから表面５ｅに貫通する貫通孔５ａと貫通孔５ｂとを有する。板状部７は、主面７ｄから裏面７ｅに貫通する貫通孔７ａと貫通孔７ｂとを有する。貫通孔３ａ、貫通孔５ａ及び貫通孔７ａは、何れも円筒形を有しており、それぞれの中心軸は、何れも中心軸ＡＸ１に重なっている。貫通孔３ａ、貫通孔５ａ及び貫通孔７ａは、ヒートシンク１の表面１ｂから表面１ａに貫通する給水路９ａを構成する（図２を参照）。給水路９ａには、外部から供給される冷却用の液体（冷却液）が流される。貫通孔３ｂ、貫通孔５ｂ及び貫通孔７ｂは、何れも円筒形を有しており、それぞれの中心軸は、何れも中心軸ＡＸ２に重なっている。貫通孔３ｂ、貫通孔５ｂ及び貫通孔７ｂは、ヒートシンク１の表面１ｂから表面１ａに貫通する排水路９ｂを構成する（図２を参照）。排水路９ｂには、ヒートシンク１内に流した冷却液を外部に排出するための管である。
【００１８】
板状部３は、主面３ｄに設けられた凹部３ｃを有する。凹部３ｃは、開口部３ｆを介して貫通孔３ｂに接続している。凹部３ｃは、貫通孔３ｂに連通しているが、貫通孔３ａには連通していない。板状部５は、表面５ｄから表面５ｅに貫通する複数の貫通孔５ｃを有する。板状部７は、主面７ｄに設けられた凹部７ｃを有する。凹部７ｃは、開口部７ｆを介して貫通孔７ａに接続している。凹部７ｃは、貫通孔７ａに連通しているが、貫通孔７ｂには連通していない。貫通孔５ｃは、凹部３ｃ及び凹部７ｃに連通する。
【００１９】
図２に、ヒートシンク１の断面を示す。図２に示す断面は、中心軸ＡＸ１及び中心軸ＡＸ２を含む。図２に示すように、板状部３は、板状部３１、板状部３３１及び板状部３５を有しており、板状部７は、板状部７１、板状部７３１及び板状部７５を有する。板状部３１、板状部３３１、板状部３５は、順に積層されており、積層された状態で略直方体を成す。すなわち、板状部３は、略直方体の外形を有する。板状部７５、板状部７３１、板状部７１は、順に積層されており、積層された状態で略直方体を成す。すなわち、板状部７は、略直方体の外形を有する。板状部７５、板状部７３１、板状部７１、板状部５、板状部３１、板状部３３１、板状部３５は、順に積層されている。板状部３５の表面はヒートシンク１の表面１ａとなっており、板状部７５の表面はヒートシンク１の表面１ｂとなっている。板状部７５上に板状部７３１が設けられ、板状部７３１上に板状部７１が設けられ、板状部７１上に板状部５が設けられ、板状部５上に板状部３１が設けられ、板状部３１上に板状部３３１が設けられ、板状部３３１上に板状部３５が設けられている。また、図２には、ヒートシンク１内を流れる冷却液の流路が、矢印Ｆによって示されている（以下、流路Ｆという）。また、板状部３１と板状部７１は、凹部３ｃ及び凹部７ｃを除けば同様の構成を有しており、板状部３３１と板状部７３１は同様の構成を有しており、板状部３５と板状部７５は同様の構成を有している。
【００２０】
次に、図３を参照して、板状部３１、板状部３３１、板状部３５、板状部５、板状部７１、板状部７３１及び板状部７５の構成を説明する。図３（Ａ）を参照して板状部３１の構成を説明する。板状部３１は、銅板部３１ａと、銅板部３１ａを被覆する金属層３１ｇ（Ｎｉメッキ層３１ｂ、Ａｕメッキ層３１ｃ及びＡｕＳｎはんだ層３１ｄ）とを有する。Ｎｉメッキ層３１ｂ、Ａｕメッキ層３１ｃ、ＡｕＳｎはんだ層３１ｄは、銅板部３１ａの表面（板状部３１の端面３１ｅ、及び、凹部３ｃの内壁面側の表面を含む）上に、順に積層されている。Ｎｉメッキ層３１ｂは銅板部３１ａの表面（銅板部３１ａの端面３１ｅ、及び、凹部３ｃの内壁面側の表面を含む）を露出させることなく被覆しており、Ａｕメッキ層３１ｃはＮｉメッキ層３１ｂの表面を露出させることなく被覆しており、ＡｕＳｎはんだ層３１ｄはＡｕメッキ層３１ｃの表面を露出させることなく被覆している。端面３１ｅは、板状部３１の外壁面側にある銅板部３１ａの表面、給水路９ａ（貫通孔３ａ）の内壁面側にある銅板部３１ａの表面、及び、排水路９ｂ（貫通孔３ｂ）の内壁面側にある銅板部３１ａの表面、に対応している。金属層３１ｇは、端面３１ｅ上にも設けられている。ＡｕＳｎはんだ層３１ｄは、金属層３１ｇの表面に設けられている。Ｎｉメッキ層３１ｂ及びＡｕメッキ層３１ｃは、銅板部３１ａとＡｕＳｎはんだ層３１ｄとの間に設けられている。金属層３１ｇのうち端面３１ｅ上に設けられている部分は、ヒートシンク１の外壁面の一部、給水路９ａの内壁面の一部、排水路９ｂの内壁面の一部、を成す。凹部３ｃは板状部３１のみに設けられており、金属層３１ｇは、特に、凹部３ｃの内壁面を成す。
【００２１】
図３（Ｄ）を参照して、板状部３３１の構成を説明する。板状部３３１は、低熱膨張係数部材３３１ａと、低熱膨張係数部材３３１ａを被覆する金属層３３１ｇ（Ｎｉメッキ層３３１ｂ、Ａｕメッキ層３３１ｃ及びＡｕＳｎはんだ層３３１ｄ）とを有する。Ｎｉメッキ層３３１ｂ、Ａｕメッキ層３３１ｃ、ＡｕＳｎはんだ層３３１ｄは、低熱膨張係数部材３３１ａの表面のうち端面３３１ｅを除いた部分上に、順に積層されている。すなわち、金属層３３１ｇは、板状部３３１の端面３３１ｅ上には設けられておらず、低熱膨張係数部材３３１ａの表面のうち、板状部３３１の外壁面側にある表面、給水路９ａの内壁面側にある表面、及び、排水路９ｂの内壁面側にある表面、を除いた部分上にのみ設けられている。低熱膨張係数部材３３１ａは、外壁面、給水路９ａの内壁面、排水路９ｂの内壁面、の何れにおいても露出されている。板状部３３１は、板状部３１の金属層３１ｇを介して銅板部３１ａ上に設けられている。Ｎｉメッキ層３３１ｂは低熱膨張係数部材３３１ａの表面（端面３３１ｅを除いた低熱膨張係数部材３３１ａの表面）を被覆しており、Ａｕメッキ層３３１ｃはＮｉメッキ層３３１ｂの表面を露出させることなく被覆しており、ＡｕＳｎはんだ層３３１ｄはＡｕメッキ層３３１ｃの表面を露出させることなく被覆している。端面３３１ｅは、板状部３３１の外壁面側にある低熱膨張係数部材３３１ａの表面、給水路９ａ（貫通孔３ａ）の内壁面側にある低熱膨張係数部材３３１ａの表面、及び、排水路９ｂ（貫通孔３ｂ）の内壁面側にある低熱膨張係数部材３３１ａの表面、に対応している。ＡｕＳｎはんだ層３３１ｄは、金属層３３１ｇの表面に設けられている。
【００２２】
図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）を参照して、板状部３５の構成を説明する。板状部３５は、銅板部３５ａと、銅板部３５ａを被覆する金属層３５ｇ（Ｎｉメッキ層３５ｂ、Ａｕメッキ層３５ｃ及びＡｕＳｎはんだ層３５ｄ）とを有する。Ｎｉメッキ層３５ｂ、Ａｕメッキ層３５ｃは、銅板部３５ａの表面（銅板部３５ａの端面３５ｅ及び端面３５ｆを含む）上に、順に積層されている。銅板部３５ａは、金属層３５ｇを介して板状部３３１（又は板状部３３２）上に設けられている。Ｎｉメッキ層３５ｂは銅板部３５ａの表面（銅板部３５ａの端面３５ｅ及び端面３５ｆを含む）を露出させることなく被覆しており、Ａｕメッキ層３５ｃはＮｉメッキ層３５ｂの表面を露出させることなく被覆している。金属層３５ｇは、銅板部３５ａの端面３５ｅ及び端面３５ｆ上にも設けられている。ＡｕＳｎはんだ層３５ｄは、端面３５ｆ上にのみ設けられている。端面３５ｆ上においては、Ｎｉメッキ層３５ｂ、Ａｕメッキ層３５ｃ、ＡｕＳｎはんだ層３５ｄが、順に積層されている。端面３５ｅは、板状部３５の外壁面側にある銅板部３５ａの表面に対応しており、端面３５ｆは、給水路９ａ（貫通孔３ａ）の内壁面側にある銅板部３５ａの表面、及び、排水路９ｂ（貫通孔３ｂ）の内壁面側にある銅板部３５ａの表面、に対応している。金属層３５ｇのうち端面３５ｅ上に設けられている部分はヒートシンク１の外壁面の一部を成し、金属層３５ｇのうち端面３５ｆ上に設けられている部分は給水路９ａの内壁面、排水路９ｂの内壁面の一部を成す。
【００２３】
図３（Ａ）を参照して板状部７１の構成を説明する。板状部７１は、銅板部７１ａと、銅板部７１ａを被覆する金属層７１ｇ（Ｎｉメッキ層７１ｂ、Ａｕメッキ層７１ｃ及びＡｕＳｎはんだ層７１ｄ）とを有する。Ｎｉメッキ層７１ｂ、Ａｕメッキ層７１ｃ、ＡｕＳｎはんだ層７１ｄは、銅板部７１ａの表面（板状部７１の端面７１ｅ、及び、凹部７ｃの内壁面側の表面を含む）上に、順に積層されている。Ｎｉメッキ層７１ｂは銅板部７１ａの表面（銅板部７１ａの端面７１ｅ、及び、凹部７ｃの内壁面側の表面を含む）を露出させることなく被覆しており、Ａｕメッキ層７１ｃはＮｉメッキ層７１ｂの表面を露出させることなく被覆しており、ＡｕＳｎはんだ層７１ｄはＡｕメッキ層７１ｃの表面を露出させることなく被覆している。端面７１ｅは、板状部７１の外壁面側にある銅板部７１ａの表面、給水路９ａ（貫通孔７ａ）の内壁面側にある銅板部７１ａの表面、及び、排水路９ｂ（貫通孔７ｂ）の内壁面側にある銅板部７１ａの表面、に対応している。金属層７１ｇは、端面７１ｅ上にも設けられている。ＡｕＳｎはんだ層７１ｄは、金属層７１ｇの表面に設けられている。Ｎｉメッキ層７１ｂ及びＡｕメッキ層７１ｃは、銅板部７１ａとＡｕＳｎはんだ層７１ｄとの間に設けられている。金属層７１ｇのうち端面７１ｅ上に設けられている部分は、ヒートシンク１の外壁面の一部、給水路９ａの内壁面の一部、排水路９ｂの内壁面の一部、を成す。凹部７ｃは板状部７１のみに設けられており、金属層７１ｇは、特に、凹部７ｃの内壁面を成す。
【００２４】
図３（Ｄ）を参照して、板状部７３１の構成を説明する。板状部７３１は、低熱膨張係数部材７３１ａと、低熱膨張係数部材７３１ａを被覆する金属層７３１ｇ（Ｎｉメッキ層７３１ｂ、Ａｕメッキ層７３１ｃ及びＡｕＳｎはんだ層７３１ｄ）とを有する。Ｎｉメッキ層７３１ｂ、Ａｕメッキ層７３１ｃ、ＡｕＳｎはんだ層７３１ｄは、低熱膨張係数部材７３１ａの表面のうち端面７３１ｅを除いた部分上に、順に積層されている。すなわち、金属層７３１ｇは、板状部７３１の端面７３１ｅ上には設けられておらず、低熱膨張係数部材７３１ａの表面のうち、板状部７３１の外壁面側にある表面、給水路９ａの内壁面側にある表面、及び、排水路９ｂの内壁面側にある表面、を除いた部分上にのみ設けられている。低熱膨張係数部材７３１ａは、外壁面、給水路９ａの内壁面、排水路９ｂの内壁面、の何れにおいても露出されている。板状部７３１は、板状部７１の金属層７１ｇを介して銅板部７１ａ上に設けられている。Ｎｉメッキ層７３１ｂは低熱膨張係数部材７３１ａの表面（端面７３１ｅを除いた低熱膨張係数部材７３１ａの表面）を露出させることなく被覆しており、Ａｕメッキ層７３１ｃはＮｉメッキ層７３１ｂの表面を露出させることなく被覆しており、ＡｕＳｎはんだ層７３１ｄはＡｕメッキ層７３１ｃの表面を露出させることなく被覆している。端面７３１ｅは、板状部７３１の外壁面側にある低熱膨張係数部材７３１ａの表面、給水路９ａ（貫通孔３ａ）の内壁面側にある低熱膨張係数部材７３１ａの表面、及び、排水路９ｂ（貫通孔３ｂ）の内壁面側にある低熱膨張係数部材７３１ａの表面、に対応している。ＡｕＳｎはんだ層７３１ｄは、金属層７３１ｇの表面に設けられている。
【００２５】
図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）を参照して、板状部７５の構成を説明する。板状部７５は、銅板部７５ａと、銅板部７５ａを被覆する金属層７５ｇ（Ｎｉメッキ層７５ｂ、Ａｕメッキ層７５ｃ及びＡｕＳｎはんだ層７５ｄ）とを有する。Ｎｉメッキ層７５ｂ、Ａｕメッキ層７５ｃは、銅板部３５ａの表面（銅板部７５ａの端面７５ｅ及び端面７５ｆを含む）上に、順に積層されている。銅板部７５ａは、金属層７５ｇを介して板状部７３１（又は板状部７３２）上に設けられている。Ｎｉメッキ層７５ｂは銅板部７５ａの表面（銅板部７５ａの端面７５ｅ及び端面７５ｆを含む）を露出させることなく被覆しており、Ａｕメッキ層７５ｃはＮｉメッキ層７５ｂの表面を露出させることなく被覆している。金属層７５ｇは、銅板部７５ａの端面７５ｅ及び端面７５ｆ上にも設けられている。ＡｕＳｎはんだ層７５ｄは、端面７５ｆ上にのみ設けられている。端面７５ｆ上においては、Ｎｉメッキ層７５ｂ、Ａｕメッキ層７５ｃ、ＡｕＳｎはんだ層７５ｄが、順に積層されている。端面７５ｅは、板状部７５の外壁面側にある銅板部７５ａの表面に対応しており、端面７５ｆは、給水路９ａ（貫通孔３ａ）の内壁面側にある銅板部７５ａの表面、及び、排水路９ｂ（貫通孔３ｂ）の内壁面側にある銅板部７５ａの表面、に対応している。金属層７５ｇのうち端面７５ｅ上に設けられている部分はヒートシンク１の外壁面の一部を成し、金属層７５ｇのうち端面７５ｆ上に設けられている部分は給水路９ａの内壁面、排水路９ｂの内壁面の一部を成す。
【００２６】
図３（Ａ）を参照して板状部５の構成を説明する。板状部５は、低熱膨張係数の材料からなる板状の低熱膨張係数部材５１ａと、低熱膨張係数部材５１ａを被覆する金属層５１ｇ（Ｎｉメッキ層５１ｂ、Ａｕメッキ層５１ｃ及びＡｕＳｎはんだ層５１ｄ）とを有する。Ｎｉメッキ層５１ｂ、Ａｕメッキ層５１ｃ、ＡｕＳｎはんだ層５１ｄは、低熱膨張係数部材５１ａの表面（低熱膨張係数部材５１ａの端面５１ｅを含む）上に、順に積層されている。Ｎｉメッキ層５１ｂは低熱膨張係数部材５１ａの表面（低熱膨張係数部材５１ａの端面５１ｅを含む）を露出させることなく被覆しており、Ａｕメッキ層５１ｃはＮｉメッキ層５１ｂの表面を露出させることなく被覆しており、ＡｕＳｎはんだ層５１ｄはＡｕメッキ層５１ｃの表面を露出させることなく被覆している。端面５１ｅは、板状部５の外壁面側にある低熱膨張係数部材５１ａの表面、貫通孔５ｃの内壁面側にある低熱膨張係数部材５１ａの表面、給水路９ａ（貫通孔５ａ）の内壁面側にある低熱膨張係数部材５１ａの表面、及び、排水路９ｂ（貫通孔５ｂ）の内壁面側にある低熱膨張係数部材５１ａの表面、に対応している。金属層５１ｇは、端面５１ｅ上にも設けられている。ＡｕＳｎはんだ層５１ｄは、金属層５１ｇの表面に設けられている。Ｎｉメッキ層５１ｂ及びＡｕメッキ層５１ｃは、低熱膨張係数部材５１ａとＡｕＳｎはんだ層５１ｄとの間に設けられている。金属層５１ｇのうち端面５１ｅ上に設けられている部分は、ヒートシンク１の外壁面の一部、給水路９ａの内壁面の一部、排水路９ｂの内壁面の一部、を成す。
【００２７】
図２及び図３を参照して説明する。板状部５のＡｕＳｎはんだ層５１ｄは、板状部３側において（表面５ｄにおいて）板状部３１のＡｕＳｎはんだ層３１ｄに接合しており、板状部７側において（表面５ｅにおいて）板状部７１のＡｕＳｎはんだ層７１ｄに接合している。金属層５１ｇは、板状部３側において金属層３１ｇに接合している部分と、板状部７側において金属層７１ｇに接合している部分と、板状部３側であって凹部３ｃ上において金属層３１ｇから離隔している部分と、板状部７側であって凹部７ｃ上において金属層７１ｇから離隔している部分とを有する。板状部５の金属層５１ｇのうち凹部３ｃと対面する領域は、板状部３の金属層３１ｇと接合しておらず、板状部５の金属層５１ｇのうち凹部７ｃと対面する領域は、板状部７の金属層７１ｇと接合していない。板状部３と板状部５との接合面は、ＡｕＳｎはんだ層３１ｄとＡｕＳｎはんだ層５１ｄとの接合面である。板状部５と板状部７との接合面は、ＡｕＳｎはんだ層５１ｄとＡｕＳｎはんだ層７１ｄとの接合面である。
【００２８】
銅板部３１ａ及び銅板部７１ａは、何れも、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の厚みを有し、例えば０．５ｍｍ程度の厚みを有することができる。また、ヒートシンク１の表面１ａには、後述のように半導体レーザ素子１１が設けられるが（図４及び図５を参照）、銅板部３１ａ及び銅板部７１ａは、何れも、高熱伝導率を有するので、半導体レーザ素子１１から発せられる熱を効率良く外部に逃がすことができる。Ｎｉメッキ層３１ｂ及びＮｉメッキ層７１ｂは、何れも、１μｍ以上の厚みを有し、例えば２μｍ程度の厚みを有することができる。Ｎｉメッキ層３１ｂ及びＮｉメッキ層７１ｂは、何れも、異種金属と接合させるためのバリアメタルとして設けられている。Ａｕメッキ層３１ｃ及びＡｕメッキ層７１ｃは、何れも、０．２μｍ以上２μｍ以下の厚みを有し、例えば０．２μｍの厚みを有することができる。Ａｕメッキ層３１ｃ及びＡｕメッキ層７１ｃは、何れも、異種金属と接合させるためのバリアメタルとして設けられている。Ａｕメッキ層３１ｃ、Ａｕメッキ層７１ｃは、それぞれ、ＡｕＳｎはんだ層３１ｄ、ＡｕＳｎはんだ層７１ｄとそれぞれ接合させるために必要となる。ＡｕＳｎはんだ層３１ｄ及びＡｕＳｎはんだ層７１ｄは、何れも、１μｍ以上２０μｍ以下の厚みを有し、例えば５μｍ程度の厚みを有することができる。ＡｕＳｎはんだ層３１ｄ及びＡｕＳｎはんだ層７１ｄは、何れも、異種金属との接合の目的で、及び、腐食防止の目的で、用いられる。
【００２９】
低熱膨張係数部材３３１ａ及び低熱膨張係数部材７３１ａは、何れも、絶縁性の材料からなり、例えば、ＡｌＮからなることができる。低熱膨張係数部材３３１ａ及び低熱膨張係数部材７３１ａは、何れも、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚みを有し、例えば０．３ｍｍ程度の厚みを有することができる。ヒートシンク１が低熱膨張係数部材３３１ａ及び低熱膨張係数部材７３１ａを有することによって、ヒートシンク１は、後述の半導体レーザスタック装置１０１において（図４及び図５を参照）、絶縁性を有する。低熱膨張係数部材３３１ａ及び低熱膨張係数部材７３１ａは、何れも、高熱伝導率を有するので、半導体レーザ素子１１から発せられる熱を効率良く外部に逃がすことができる。Ｎｉメッキ層３３１ｂ及びＮｉメッキ層７３１ｂは、何れも、１μｍ以上の厚みを有し、例えば２μｍ程度の厚みを有することができる。Ｎｉメッキ層３３１ｂ及びＮｉメッキ層７３１ｂは、何れも、異種金属と接合させるためのバリアメタルとして設けられている。Ａｕメッキ層３３１ｃ及びＡｕメッキ層７３１ｃは、何れも、０．２μｍ以上２μｍ以下の厚みを有し、例えば０．２μｍの厚みを有することができる。Ａｕメッキ層３３１ｃ及びＡｕメッキ層７３１ｃは、何れも、異種金属と接合させるためのバリアメタルとして設けられている。Ａｕメッキ層３３１ｃ、Ａｕメッキ層７３１ｃは、それぞれ、ＡｕＳｎはんだ層３３１ｄ、ＡｕＳｎはんだ層７３１ｄとそれぞれ接合させるために必要となる。ＡｕＳｎはんだ層３３１ｄ及びＡｕＳｎはんだ層７３１ｄは、何れも、１μｍ以上１０μｍ以下の厚みを有し、例えば３μｍ程度の厚みを有することができる。ＡｕＳｎはんだ層３３１ｄ及びＡｕＳｎはんだ層７３１ｄは、何れも、異種金属との接合の目的で、及び、腐食防止の目的で、用いられる。
【００３０】
銅板部３５ａ及び銅板部７５ａは、何れも、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚みを有し、例えば０．３ｍｍ程度の厚みを有することができる。銅板部３５ａ及び銅板部７５ａは、何れも、ヒートシンク１の表面１ａに設けられる半導体レーザ素子１１から発せられる熱を効率よく外部に逃がすために、高熱伝導率を有する。銅板部３５ａ及び銅板部７５ａは、何れも、後述の半導体レーザスタック装置１０１、半導体レーザスタック装置１０２又は半導体レーザスタック装置１０３（図４〜図８を参照）において電流を流すための部分となっている。Ｎｉメッキ層３５ｂ及びＮｉメッキ層７５ｂは、何れも、１μｍ以上の厚みを有し、例えば２μｍ程度の厚みを有することができる。Ｎｉメッキ層３５ｂ及びＡｕメッキ層７５ｃは、何れも、異種金属と接合させるためのバリアメタルとして設けられている。Ａｕメッキ層３５ｃ及びＡｕメッキ層７５ｃは、何れも、０．２μｍ以上０．３μｍ以下の厚みを有し、例えば０．２μｍの厚みを有することができる。Ａｕメッキ層３５ｃ及びＡｕメッキ層７５ｃは、何れも、半導体レーザ素子１１とボンディングするために、及び、外気に対する耐食のために、設けられている。ＡｕＳｎはんだ層３５ｄ及びＡｕＳｎはんだ層７５ｄは、何れも、１μｍ以上１０μｍ以下の厚みを有し、例えば３μｍ程度の厚みを有することができる。ＡｕＳｎはんだ層３５ｄ及びＡｕＳｎはんだ層７５ｄは、何れも、腐食防止の目的で用いられる。
【００３１】
低熱膨張係数部材５１ａは、ヒートシンク１自体の熱膨張を抑制するための低熱膨張材料からなり、例えば電気的に絶縁性のＡｌＮからなることができる。なお、低熱膨張係数部材５１ａは、導電性のＭｏ又はＷからなることもできる。低熱膨張係数部材５１ａは、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚みを有し、例えば０．１ｍｍ程度の厚みを有することができる。Ｎｉメッキ層５１ｂは、１μｍ以上の厚みを有し、例えば２μｍ程度の厚みを有することができる。Ｎｉメッキ層５１ｂは、異種金属と接合させるためのバリアメタルとして設けられている。Ａｕメッキ層５１ｃは、異種金属と接合させるためのバリアメタルとして設けられている。Ａｕメッキ層５１ｃは、ＡｕＳｎはんだ層５１ｄと接合させるために必要となる。ＡｕＳｎはんだ層５１ｄは、１μｍ以上１０μｍ以下の厚みを有し、例えば３μｍ程度の厚みを有することができる。ＡｕＳｎはんだ層５１ｄは、異種金属との接合の目的で、及び、腐食防止の目的で、用いられる。
【００３２】
以上説明したように、板状部３３１及び板状部７３１を有する本実施形態に係るヒートシンク１の場合、表面１ａと表面１ｂとは、電気的に絶縁されている。また、ヒートシンク１は、四枚の銅板、すなわち、銅板部３１ａ、銅板部３５ａ、銅板部７１ａ及び銅板部７５ａを有するので、熱（例えば、後述の半導体レーザ素子１１から発せられる熱）の排出が効率よく行える。
【００３３】
次に、ＡｕＳｎはんだ層３１ｄ、ＡｕＳｎはんだ層３３１ｄ、ＡｕＳｎはんだ層３５ｄ、ＡｕＳｎはんだ層５１ｄ、ＡｕＳｎはんだ層７１ｄ、ＡｕＳｎはんだ層７３１ｄ、ＡｕＳｎはんだ層７５ｄの各はんだ層、及び、後述するＡｕＳｎはんだ層３３２ｄ及びＡｕＳｎはんだ層７３２ｄの効果について説明する。ＡｕＳｎはんだは積層時に接合材の役目を果たし、またＡｕを主成分として多くＡｕを含むことで、異種金属間界面に安定性を持たせることが出来る。溶融後のはんだ表面は、強固なＡｕ合金膜になっており、酸性、アルカリ性などにも耐性があり、空孔等の欠陥が低減され表面精度も非常に滑らかである。溶融させ表面が均一に滑らかになることで、欠陥がなくなり、局所的な腐食防止にもなり、また流路Ｆ内を流れる冷却液によって受ける機械的損傷が低減されるので、劣化の進行が抑制され、よって、長期信頼性が向上する。ＡｕＳｎハンダの組成比は、Ａｕ：Ｓｎ＝８０：２０（ｗｔ％）とすることができる。この組成比のＡｕＳｎはんだは、Ａｕを主成分に有する高融点のはんだであり、Ａｕの含有量が多くバリア層として機能する。また８０：２０の組成比の場合、ＡｕＳｎはんだの共晶点でもある為、はんだ自体にも安定性がある。また、ＡｕＳｎはんだ層は、耐食性の機能を有する。なお、ＡｕＳｎはんだ層の表面（ＡｕＳｎはんだの溶融後の表面）の粗さが、Ａｕメッキ面より滑らかであること（Ａｕメッキ面の表面粗さＲａは０．２μｍ程度であったが、ＡｕＳｎはんだの溶融後の表面の表面粗さＲａは０．０２μｍ程度であった）、及び、ＡｕＳｎはんだ層（溶融後のＡｕＳｎはんだ）の溶解度、すなわち、塩酸、硝酸、王水、更には、Ａｕを溶解できるヨウ化カリウムによるＡｕＳｎはんだ層の溶解度が非常に小さいことは、既に実証されている。
【００３４】
また、板状部５と板状部３、及び、板状部５と板状部７が、何れもＡｕＳｎはんだを介して接合されているので、接合面が異種金属界面となっておらず、よって、異種金属界面における腐食性が回避される。更に、板状部３５と板状部３３１、板状部３３１と板状部３１、板状部３１と板状部５、板状部５と板状部７１、板状部７１と板状部７３１が、何れもＡｕＳｎはんだを介して接合されているので、接合面が異種金属界面となっておらず、よって、異種金属界面における腐食性が回避される。
【００３５】
次に、図４及び図５を参照して、本実施形態に係るヒートシンク１を用いた半導体レーザスタック装置の一例について説明する。図４及び図５に示すヒートシンク１は、低熱膨張係数部材３３１ａ及び低熱膨張係数部材７３１ａを有しており、表面１ａと表面１ｂとが電気的に絶縁している。図４は、半導体レーザスタック装置１０１の斜視図であり、図５（Ａ）は半導体レーザスタック装置１０１の側面図であり、図５（Ｂ）は半導体レーザスタック装置１０１の正面図である。
【００３６】
半導体レーザスタック装置１０１は、三つのヒートシンク１、電気的に絶縁性の二つのスペーサ１３、三つの半導体レーザ素子１１、導電性のリード板１５ａ〜リード板１５ｄを有する。三つのヒートシンク１と二つのスペーサ１３とは、ヒートシンク１（以下、第１段目のヒートシンク１という）、スペーサ１３、ヒートシンク１（以下、第２段目のヒートシンク１という）、スペーサ１３、ヒートシンク１（第３段目のヒートシンク１という）の順に積層されている。半導体レーザ素子１１の厚みは、スペーサ１３の厚みよりも小さい。ヒートシンク１の表面１ａには半導体レーザ素子１１が設けられている。半導体レーザ素子１１は、半導体レーザ素子１１の設けられているヒートシンク１の表面１ａに形成されている板状部３５に接触している。半導体レーザ素子１１は、ｐ端子となるｐ側面と、このｐ側面の反対側にありｎ端子となるｎ側面とを有する。半導体レーザ素子１１のｐ側面が表面１ａ（板状部３５）に接触している。
【００３７】
また、第１段目〜第３段目のヒートシンク１の表面１ａのそれぞれには、リード板１５ａ〜リード板１５ｃが設けられている。第３段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｎ側面にはリード板１５ｄが設けられている。
【００３８】
リード板１５ａは第１段目のヒートシンク１の表面１ａ（すなわち板状部３５）に接触し、リード板１５ｂは第２段目のヒートシンク１の表面１ａ（すなわち板状部３５）に接触し、リード板１５ｃは第３段目のヒートシンク１の表面１ａ（すなわち板状部３５）に接触し、リード板１５ｄは、第３段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｎ側面に接触している。リード板１５ａは、第１段目のヒートシンク１の板状部３５を介して第１段目のヒートシンク１の表面１ａ上に設けられた半導体レーザ素子１１のｐ端子に電気的に接続されている。リード板１５ｂは、第２段目のヒートシンク１の板状部３５を介して第２段目のヒートシンク１の表面１ａ上に設けられた半導体レーザ素子１１のｐ端子に電気的に接続されている。リード板１５ｃは、第３段目のヒートシンク１の板状部３５を介して第３段目のヒートシンク１の表面１ａ上に設けられた半導体レーザ素子１１のｐ端子に電気的に接続されている。リード板１５ｄは、第３段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｎ端子に電気的に接続されている。
【００３９】
リード板１５ｂは、第１段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｎ側面にも接触しており、リード板１５ｃは、第２段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｎ側面にも接触している。リード板１５ｂは、第１段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｎ端子と、第２段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられた板状部３５とを電気的に接続する。リード板１５ｃは、第２段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｎ端子と、第３段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられた板状部３５とを電気的に接続する。
【００４０】
第１段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｎ端子は、リード板１５ｂと、第２段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられた板状部３５とを介して、第２段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｐ端子に電気的に接続されている。第２段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｎ端子は、リード板１５ｃと、第３段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられた板状部３５とを介して、第３段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｐ端子に電気的に接続されている。
【００４１】
以上説明した構成を有する半導体レーザスタック装置１０１は、三つのヒートシンク１を有するが、それぞれが、スペーサ１３によって離隔されており、隣接するヒートシンク１間にスペースが形成されている。各ヒートシンク１に設けられる半導体レーザ素子１１は、このスペース内に収容可能となっている。半導体レーザ素子１１の厚みは、スペーサ１３の厚みよりも小さいので、半導体レーザ素子１１は、隣接するヒートシンク１の押圧を回避できる。
【００４２】
また、ヒートシンク１の表面１ａと表面１ｂとは電気的に絶縁されているが、リード板１５ｂ及びリード板１５ｃ等によって、三つのヒートシンク１のそれぞれに設けられている三つの半導体レーザ素子１１は、直列に電気的に接続される。具体的に説明する。第１段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられている半導体レーザ素子１１のｐ端子は、リード板１５ａと第１段目のヒートシンク１の板状部３５とに電気的に接続され、第１段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられている半導体レーザ素子１１のｎ端子は、リード板１５ｂと第２段目のヒートシンク１の板状部３５と介して、第２段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｐ端子に電気的に接続されている。第２段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられている半導体レーザ素子１１のｎ端子は、リード板１５ｃと第３段目のヒートシンク１の板状部３５とを介して、第３段目のヒートシンク１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｐ端子に接続されている。
【００４３】
また、凹部３ｃ、貫通孔５ｃ及び凹部７ｃを含む流路Ｆを構成する板状部３１、板状部５及び板状部７１は、絶縁性の材料からなる低熱膨張係数部材３３１ａ及び低熱膨張係数部材７３１ａを介することによって、リード板１５ａ〜リード板１５ｃを介して電圧の印加されている板状部３５及び板状部７５と電気的に絶縁されているので、当該流路Ｆ内を流れる冷却液に電流が流れる可能性は低い。よって、流路Ｆ内に流す冷却液として、少なくとも導電率については規定されていない例えば水道水等の液体を用いることができる。
【００４４】
（変形例）
なお、板状部３は、板状部３３１を有し、板状部７は、板状部７３１を有するとしたが、これに限らず、板状部３は、板状部３３１に代えて図３（Ａ）に示す板状部３３２を有していてもよいし、板状部７は、板状部７３１に代えて図３（Ａ）に示す板状部７３２を有していてもよい。板状部３３２と板状部７３２は、同様の構成を有する。板状部３が板状部３３１に代えて板状部３３２を有し、且つ、板状部７が板状部７３１に代えて板状部７３２を有する場合、ヒートシンク１内の流路Ｆ（給水路９ａ、凹部７ｃ、貫通孔５ｃ、凹部３ｃ及び排水路９ｂ）を流れる冷却液は、低導電率の液体が使用される。なお、ヒートシンク１については、本変形例においてはヒートシンク２１と記し、板状部３については、本変形例においては板状部２３と記し、板状部７については、本変形例においては板状部２７と記す（図１及び図２を参照）。
【００４５】
次に、図３（Ａ）を参照して板状部３３２の構成を説明する。板状部３３２は、低熱膨張係数部材３３２ａと、低熱膨張係数部材３３２ａを被覆する金属層３３２ｇ（Ｎｉメッキ層３３２ｂ、Ａｕメッキ層３３２ｃ及びＡｕＳｎはんだ層３３２ｄ）とを有する。Ｎｉメッキ層３３２ｂ、Ａｕメッキ層３３２ｃ、ＡｕＳｎはんだ層３３２ｄは、低熱膨張係数部材３３２ａの表面（低熱膨張係数部材３３２ａの端面３３２ｅを含む）上に、順に積層されている。板状部３３２は、板状部３１の金属層３１ｇを介して銅板部３１ａ上に設けられている。Ｎｉメッキ層３３２ｂは低熱膨張係数部材３３２ａの表面（低熱膨張係数部材３３２ａの端面３３２ｅを含む）を露出させることなく被覆しており、Ａｕメッキ層３３２ｃはＮｉメッキ層３３２ｂの表面を露出させることなく被覆しており、ＡｕＳｎはんだ層３３２ｄはＡｕメッキ層３３２ｃの表面を露出させることなく被覆している。端面３３２ｅは、板状部３３２の外壁面側にある低熱膨張係数部材３３２ａの表面、給水路９ａ（貫通孔３ａ）の内壁面側にある低熱膨張係数部材３３２ａの表面、及び、排水路９ｂ（貫通孔３ｂ）の内壁面側にある低熱膨張係数部材３３２ａの表面、に対応している。金属層３３２ｇは、端面３３２ｅ上にも設けられている。ＡｕＳｎはんだ層３３２ｄは、金属層３３２ｇの表面に設けられている。金属層３３２ｇのうち端面３３２ｅ上に設けられている部分は、ヒートシンク１の外壁面の一部、給水路９ａの内壁面の一部、給水路９ｂの内壁面の一部を成す。
【００４６】
図３（Ａ）を参照して板状部７３２の構成を説明する。板状部７３２は、低熱膨張係数部材７３２ａと、低熱膨張係数部材７３２ａを被覆する金属層７３２ｇ（Ｎｉメッキ層７３２ｂ、Ａｕメッキ層７３２ｃ及びＡｕＳｎはんだ層７３２ｄ）とを有する。Ｎｉメッキ層７３２ｂ、Ａｕメッキ層７３２ｃ、ＡｕＳｎはんだ層７３２ｄは、低熱膨張係数部材７３２ａの表面（低熱膨張係数部材７３２ａの端面７３２ｅを含む）上に、順に積層されている。板状部７３２は、板状部７１の金属層７１ｇを介して銅板部７１ａ上に設けられている。Ｎｉメッキ層７３２ｂは低熱膨張係数部材７３２ａの表面（低熱膨張係数部材７３２ａの端面７３２ｅを含む）を露出させることなく被覆しており、Ａｕメッキ層７３２ｃはＮｉメッキ層７３２ｂの表面を露出させることなく被覆しており、ＡｕＳｎはんだ層７３２ｄはＡｕメッキ層７３２ｃの表面を露出させることなく被覆している。端面７３２ｅは、板状部７３２の外壁面側にある低熱膨張係数部材７３２ａの表面、給水路９ａ（貫通孔７ａ）の内壁面側にある低熱膨張係数部材７３２ａの表面、及び、排水路９ｂ（貫通孔７ｂ）の内壁面側にある低熱膨張係数部材７３２ａの表面、に対応している。金属層７３２ｇは、端面７３２ｅ上にも設けられている。ＡｕＳｎはんだ層７３２ｄは、金属層７３２ｇの表面に設けられている。金属層７３２ｇのうち端面７３２ｅ上に設けられている部分は、ヒートシンク１の外壁面の一部、給水路９ａの内壁面の一部、給水路９ｂの内壁面の一部を成す。
【００４７】
低熱膨張係数部材３３２ａ及び低熱膨張係数部材７３２ａは、何れも、例えば導電性のＭｏ又はＷからなることができる。低熱膨張係数部材３３２ａ及び低熱膨張係数部材７３２ａは、何れも、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の厚みを有し、例えば０．３ｍｍ程度の厚みを有することができる。低熱膨張係数部材３３２ａ及び低熱膨張係数部材７３２ａを含めてヒートシンクを構成することで、半導体レーザ素子１１への応力負荷の低減が可能であり、低膨張係数部材の表面を高熱伝導率を有する材料で被覆することで、半導体レーザ素子１１から発せられる熱を効率良く外部に逃がすことができる。Ｎｉメッキ層３３２ｂ及びＮｉメッキ層７３２ｂは、何れも、１μｍ以上の厚みを有し、例えば２μｍ程度の厚みを有することができる。Ｎｉメッキ層３３２ｂ及びＮｉメッキ層７３２ｂは、何れも、異種金属と接合させるためのバリアメタルとして設けられている。Ａｕメッキ層３３２ｃ及びＡｕメッキ層７３２ｃは、何れも、０．２μｍ以上２μｍ以下の厚みを有し、例えば０．２μｍの厚みを有することができる。Ａｕメッキ層３３２ｃ及びＡｕメッキ層７３２ｃは、何れも、異種金属と接合させるためのバリアメタルとして設けられている。Ａｕメッキ層３３２ｃ、Ａｕメッキ層７３２ｃは、それぞれ、ＡｕＳｎはんだ層３３２ｄ、ＡｕＳｎはんだ層７３２ｄとそれぞれ接合させるために必要となる。ＡｕＳｎはんだ層３３２ｄ及びＡｕＳｎはんだ層７３２ｄは、何れも、１μｍ以上１０μｍ以下の厚みを有し、例えば３μｍ程度の厚みを有することができる。ＡｕＳｎはんだ層３３２ｄ及びＡｕＳｎはんだ層７３２ｄは、何れも、何れも、異種金属との接合の目的で、及び、腐食防止の目的で、用いられる。また、低熱膨張係数部材５１ａは、導電性のＭｏ又はＷからなることができる。
【００４８】
以上説明したように、板状部３３２及び板状部７３２を有する本変形例に係るヒートシンク２１の場合、表面１ａと表面１ｂとは、電気的に接続されている。
なお、本変形例に係るヒートシンク２１は、板状部３３２、板状部３５、板状部７３２及び板状部７５を有さなくてもよい。すなわち、本変形例に係るヒートシンク２１は、板状部３１、板状部５及び板状部７１のみからなる構成であってもよい。板状部５の低熱膨張係数部材５１ａがあれば、半導体レーザ素子１１への応力負荷の低減が可能であり、半導体レーザ素子１１と流路Ｆの距離がより短くなって、流路Ｆを流れる冷却液による冷却効果がより大きいものとなる。
【００４９】
次に、図６〜図８を参照して、変形例に係るヒートシンク２１を用いた半導体レーザスタック装置の二つの例について説明する。図６〜図８に示すヒートシンク２１は、低熱膨張係数部材３３２ａ及び低熱膨張係数部材７３２ａを有しており、表面１ａと表面１ｂとが電気的に接続されている。まず、図６及び図７を参照して、変形例に係るヒートシンク２１を用いた半導体レーザスタック装置１０２の構成を説明する。図６は、半導体レーザスタック装置１０２の斜視図であり、図７は、半導体レーザスタック装置１０２の側面図である。
【００５０】
半導体レーザスタック装置１０２は、三つのヒートシンク２１、電気的に絶縁性の二つのスペーサ１３、三つの半導体レーザ素子１１、導電性のリード板１５ａ及びリード板１５ｄを有する。三つのヒートシンク２１と二つのスペーサ１３とは、ヒートシンク２１（以下、第１段目のヒートシンク２１という）、スペーサ１３、ヒートシンク２１（以下、第２段目のヒートシンク２１という）、スペーサ１３、ヒートシンク２１（第３段目のヒートシンク２１という）の順に積層されている。半導体レーザスタック装置１０２に搭載される半導体レーザ素子１１及びスペーサ１３は、同程度の厚みを有する。リード板１５ａは、第１段目のヒートシンク２１の表面１ｂに設けられており、この表面１ｂに接触している。リード板１５ｄは、第３段目のヒートシンク２１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｎ側面に設けられおり、このｎ側面に接触している。
【００５１】
第１段目のヒートシンク２１と第２段目のヒートシンク２１との間に設けられた半導体レーザ素子１１及びスペーサ１３は、何れも、第１段目のヒートシンク２１の表面１ａと、第２段目のヒートシンク２１の表面１ｂとに接触している。第１段目のヒートシンク２１と第２段目のヒートシンク２１との間に設けられた半導体レーザ素子１１のｐ側面は第１段目のヒートシンク２１の表面１ａに接触し、この半導体レーザ素子１１のｎ側面は第２段目のヒートシンク２１の表面１ｂに接触している。第１段目のヒートシンク２１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｐ端子は、第１段目のヒートシンク２１とリード板１５ａとに電気的に接続されている。第１段目のヒートシンク２１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｎ端子は、第２段目のヒートシンク２１に電気的に接続されている。
【００５２】
第２段目のヒートシンク２１と第３段目のヒートシンク２１との間に設けられた半導体レーザ素子１１及びスペーサ１３は、何れも、第２段目のヒートシンク２１の表面１ａと、第３段目のヒートシンク２１の表面１ｂとに接触している。第２段目のヒートシンク２１と第３段目のヒートシンク２１との間に設けられた半導体レーザ素子１１のｐ側面は第２段目のヒートシンク２１の表面１ａに接触し、この半導体レーザ素子１１のｎ側面は第３段目のヒートシンク２１の表面１ｂに接触している。第２段目のヒートシンク２１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｐ端子は、第２段目のヒートシンク２１と第１段目のヒートシンク２１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｎ端子とに電気的に接続されている。第２段目のヒートシンク２１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｎ端子は、第３段目のヒートシンク２１に電気的に接続されている。
【００５３】
第３段目のヒートシンク２１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｐ側面は、この表面１ａに接触している。第３段目のヒートシンク２１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｐ端子は、第３段目のヒートシンク２１と第２段目のヒートシンク２１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｎ端子とに電気的に接続されている。第３段目のヒートシンク２１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｎ端子は、リード板１５ｄに電気的に接続されている。
【００５４】
以上説明した構成を有する半導体レーザスタック装置１０２は、ヒートシンク２１が導電性を有する、すなわち、ヒートシンク２１の表面１ａと表面１ｂとが電気的に接続されているので、半導体レーザ素子１１のｐ側面とｎ側面とのそれぞれにヒートシンク２１を直接接合させることによって、半導体レーザスタック装置１０２に搭載される複数の半導体レーザ素子１１を直列に電気的に接続することができる。また、ヒートシンク２１が導電性を有するので、ヒートシンク２１内に流す冷却液は、ヒートシンク２１から電流が漏れないように、低導電率の液体を用いることができる。
【００５５】
次に、図８を参照して、変形例に係るヒートシンク２１を用いた半導体レーザスタック装置１０３の構成を説明する。図８は、半導体レーザスタック装置１０３の側面図である。半導体レーザスタック装置１０３は、三つのヒートシンク２１、三つのスペーサ１７、三つの半導体レーザ素子１１を有する。スペーサ１７は、スペーサ１７ａ、スペーサ１７ａ及びスペーサ１７ｃを有しており、スペーサ１７ａ、スペーサ１７ｂ、スペーサ１７ｃが、ヒートシンク２１の表面１ａ上において、この順に積層された構成を有する。三つのヒートシンク２１と三つのスペーサ１７とは、ヒートシンク２１（以下、第１段目のヒートシンク２１という）、スペーサ１７ａ、スペーサ１７ｂ、スペーサ１７ｃ、ヒートシンク２１（以下、第２段目のヒートシンク２１という）、スペーサ１７ａ、スペーサ１７ｂ、スペーサ１７ｃ、ヒートシンク２１（第３段目のヒートシンク２１という）、スペーサ１７ａ、スペーサ１７ｂ、スペーサ１７ｃ、の順に積層されている。
【００５６】
第１段目のヒートシンク２１の表面１ａはこの表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｐ側面に接しており、よって、第１段目のヒートシンク２１はこの表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｐ端子に電気的に接続されている。第２段目のヒートシンク２１の表面１ａはこの表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｐ側面に接しており、よって、第２段目のヒートシンク２１はこの表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｐ端子に電気的に接続されている。第３段目のヒートシンク２１の表面１ａはこの表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｐ側面に接しており、よって、第３段目のヒートシンク２１はこの表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｐ端子に電気的に接続されている。
【００５７】
スペーサ１７ａは、電気的に絶縁性の材料からなり、スペーサ１７ｂとスペーサ１７ｃとは、何れも導電性の材料からなる。スペーサ１７ｂとスペーサ１７ｃとは、同一の材料からなるものであってもよいし、異なる材料からなるものであってもよい。また、スペーサ１７ｂとスペーサ１７ｃとは、一体に形成されたものであってもよいし、別体として形成されて互いに接合されたものであってもよい。スペーサ１７ｂは、スペーサ１７ｃよりも、半導体レーザ素子１１側に突出している突出部１７ｄを有する。第１〜第３段目のヒートシンク２１のそれぞれの表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｎ端子は、金属ワイヤ１９を介して、この半導体レーザ素子１１と同じ表面１ａに設けられたスペーサ１７に含まれているスペーサ１７ｂの突出部１７ｄの表面に、電気的に接続されている。
【００５８】
以上説明した構成を有する半導体レーザスタック装置１０３は、三つのヒートシンク１を有するが、それぞれが、スペーサ１７によって離隔されており、隣接するヒートシンク１間にスペースが形成されている。各ヒートシンク１に設けられる半導体レーザ素子１１は、このスペース内に収容可能となっている。半導体レーザ素子１１の厚みは、スペーサ１７の厚みよりも小さいので、半導体レーザ素子１１は、隣接するヒートシンク１の押圧を回避できる。また、半導体レーザ素子１１のｎ端子は、金属ワイヤ１９、スペーサ１７ｂ、スペーサ１７及びヒートシンク２１を介して、隣接する半導体レーザ素子１１のｐ端子に電気的に接続されている。例えば、第１段目のヒートシンク２１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｎ端子は、第１段目のヒートシンク２１と第２段目のヒートシンク２１との間にある金属ワイヤ１９と、第１段目のヒートシンク２１の表面１ａに設けられたスペーサ１７のスペーサ１７ｂ及びスペーサ１７ｃと、第２段目のヒートシンク２１とを介して、第２段目のヒートシンク２１の表面１ａに設けられた半導体レーザ素子１１のｐ端子に電気的に接続されている。従って、金属ワイヤ１９を用いた簡単な構成で、半導体レーザスタック装置１０３に搭載される複数の半導体レーザ素子１１が直列に電気的に接続される。
【符号の説明】
【００５９】
１，２１…ヒートシンク、１０１，１０２，１０３…半導体レーザスタック装置、１１…半導体レーザ素子、１３，１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…スペーサ、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ…リード板、１７ｄ…突出部、１９…金属ワイヤ、１ａ，１ｂ，５ｄ，５ｅ…表面、２３，２７，３，３１，３３１，３３２，３５，５，７，７１，７３１，７３２，７５…板状部、３１ａ，３５ａ，７１ａ，７５ａ…銅板部、３１ｂ，３３１ｂ，３３２ｂ，７３２ｂ，３５ｂ，５１ｂ，７１ｂ，７３１ｂ，７５ｂ…Ｎｉメッキ層、３１ｃ，３３１ｃ，３３２ｃ，３５ｃ，５１ｃ，７１ｃ，７３１ｃ，７３２ｃ，７５ｃ…Ａｕメッキ層、３１ｄ，３３１ｄ，３３２ｄ，３５ｄ，５１ｄ，７１ｄ，７３１ｄ，７５ｄ，７３２ｄ…ＡｕＳｎはんだ層、３１ｅ，３３１ｅ，３３２ｅ，３５ｅ，３５ｆ，５１ｅ，７１ｅ，７３１ｅ，７３２ｅ，７５ｅ，７５ｆ…端面、３１ｇ，３３１ｇ，３３２ｇ，３５ｇ，５１ｇ，７１ｇ，７３１ｇ，７３２ｇ，７５ｇ…金属層、３３１ａ，３３２ａ，５１ａ，７３１ａ，７３２ａ…低熱膨張係数部材、３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂ，５ｃ，７ａ，７ｂ…貫通孔、３ｃ，７ｃ…凹部、３ｄ，７ｄ…主面、３ｅ，７ｅ…裏面、３ｆ，７ｆ…開口部、９ａ…給水路、９ｂ…排水路、ＡＸ１，ＡＸ２…中心軸、Ｆ…流路。
【図１】
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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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