(57)【要約】【課題】高さ寸法を小型化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、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子と電気的に接続されて半導体レーザ素子に変調信号を伝送する信号配線を表面上に有し、半導体レーザ素子を裏面上に搭載するキャリア部材と、裏面上に設けられた温度制御素子と、を備える。キャリア部材は、絶縁性の板状の基材と、基材と一体に設けられ、基材よりも高い熱伝導性を有し、裏面に沿って延在する板状の金属板とを有する。金属板は、キャリア部材の厚さ方向から見て半導体レーザ素子と重なる第１部分、及び該方向から見て温度制御素子と重なる第２部分を含む。【選択図】図２
2019021866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子と電気的に接続されて前記半導体レーザ素子に変調信号を伝送する信号配線を表面上に有し、前記半導体レーザ素子を裏面上に搭載するキャリア部材と、
前記裏面上に設けられた温度制御素子と、を備え、
前記キャリア部材は、絶縁性の板状の基材と、前記基材と一体に設けられ、前記基材よりも高い熱伝導性を有し、前記裏面に沿って延在する板状の金属板とを有し、
前記金属板は、前記キャリア部材の厚さ方向から見て前記半導体レーザ素子と重なる第１部分、及び該方向から見て前記温度制御素子と重なる第２部分を含む、半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記半導体レーザ素子の光軸方向と交差する方向における前記第１部分の幅が、該方向における前記第２部分の幅よりも狭い、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記温度制御素子は、前記第１部分の両側から挟む構成であり、
前記金属板は、前記第１部分の両側に前記第２部分が設けられてなる、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光半導体モジュールに関する技術が開示されている。この文献に記載された光半導体モジュールは、筐体部に収容されたレーザダイオード、サーモエレメント、及びマウント基板を備える。レーザダイオードは、マウント基板の一方の面上に搭載される。サーモエレメントは、マウント基板の他方の面と筐体の底面との間に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３２７０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光通信システムにおいては、半導体レーザ素子を内蔵する半導体レーザ装置が用いられる。この半導体レーザ装置に電気的な変調信号を入力すると、この変調信号によって半導体レーザ素子が駆動され、光信号が出力される。このような半導体レーザ装置では、例えばペルチェ素子といった温度制御素子を用いて半導体レーザ素子の温度制御が行われる。従来の半導体レーザ装置では、例えば特許文献１に記載されたように、温度制御素子の上にキャリア部材（マウント基板）を搭載し、その上に半導体レーザ素子を搭載することが一般的である。しかしながら、このような構造では、半導体レーザ装置の高さ寸法（キャリア部材の厚さ方向における半導体レーザ装置の寸法）を小さくすることが難しいという問題がある。近年の光通信システムでは通信量の増大に伴って装置の小型化が求められており、半導体レーザ装置の高さ寸法も小さいことが望まれる場合がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、高さ寸法を小型化できる半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、一実施形態に係る半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子と電気的に接続されて半導体レーザ素子に変調信号を伝送する信号配線を表面上に有し、半導体レーザ素子を裏面上に搭載するキャリア部材と、裏面上に設けられた温度制御素子と、を備える。キャリア部材は、絶縁性の板状の基材と、基材と一体に設けられ、基材よりも高い熱伝導性を有し、裏面に沿って延在する板状の熱伝導体とを有する。熱伝導体は、キャリア部材の厚さ方向から見て半導体レーザ素子と重なる第１部分、及び該方向から見て温度制御素子と重なる第２部分を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による半導体レーザ装置によれば、高さ寸法を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置の上面図である。
【図２】図２は、図１に示された半導体レーザ装置のII−II線に沿った断面図である。
【図３】図３は、キャリア部材の裏面側の構成を示す底面図である。
【図４】図４は、キャリア部材の表面側の構成を示す上面図である。
【図５】図５は、半導体レーザ装置の組み立て方法を示す図である。
【図６】図６は、半導体レーザ装置の組み立て方法を示す図である。
【図７】図７は、半導体レーザ装置の組み立て方法を示す図である。
【図８】図８は、半導体レーザ装置の組み立て方法を示す図である。
【図９】図９は、半導体レーザ装置の組み立て方法を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、熱伝導体の配置例を示す断面図である。
【図１１】図１１は、第１変形例に係るキャリア部材の裏面上の構成を示す底面図である。
【図１２】図１２は、図１１のXIII−XIII線に沿った断面構造を含む、第１変形例に係る半導体レーザ装置の断面図である。
【図１３】図１３は、第２変形例に係る半導体レーザ装置の上面図である。
【図１４】図１４は、図１４に示された半導体レーザ装置のXIV−XIV線に沿った断面図である。
【図１５】図１５は、図１４に示された半導体レーザ装置のXV−XV線に沿った断面図である。
【図１６】図１６は、キャリア部材の裏面側の構成を示す底面図である。
【図１７】図１７は、第２変形例に係るキャリア部材の裏面を示す図である。
【図１８】図１８は、第３変形例に係る半導体レーザ装置の上面図である。
【図１９】図１９は、図１８に示された半導体レーザ装置のXIX−XIX線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子と電気的に接続されて半導体レーザ素子に変調信号を伝送する信号配線を表面上に有し、半導体レーザ素子を裏面上に搭載するキャリア部材と、裏面上に設けられた温度制御素子と、を備える。キャリア部材は、絶縁性の板状の基材と、基材と一体に設けられ、基材よりも高い熱伝導性を有し、裏面に沿って延在する板状の金属板とを有する。金属板は、キャリア部材の厚さ方向から見て半導体レーザ素子と重なる第１部分、及び該方向から見て温度制御素子と重なる第２部分を含む。
【００１０】
この半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子と温度制御素子とが、共にキャリア部材の裏面側に設けられている。従って、温度制御素子の上にキャリア部材を搭載し、その上に半導体レーザ素子を搭載する場合と比較して、半導体レーザ装置の高さ寸法を小型化できる。また、キャリア部材が板状の金属板を有し、金属板が、キャリア部材の厚さ方向から見て半導体レーザ素子と重なる第１部分、及び該方向から見て温度制御素子と重なる第２部分を含むことにより、半導体レーザ素子と温度制御素子との熱的結合状態を好適に実現でき、半導体レーザ素子の温度制御を精度よく行うことができる。
【００１１】
また、上記半導体レーザ装置において、キャリア部材が金属板を有することにより、キャリア部材が温度制御素子のみによって支持される場合であっても、キャリア部材に十分な機械的強度を付与し、半導体レーザ素子を安定して支持することができる。
【００１２】
また、上記半導体レーザ装置において、半導体レーザ素子の光軸方向と交差する方向における第１部分の幅は、該方向における第２部分の幅よりも狭くてもよい。
【００１３】
また、上記半導体レーザ装置において、温度制御素子は、第１部分の両側から挟む構成であり、金属板は、第１部分の両側に第２部分が設けられてなってもよい。
【００１４】
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明において、半導体レーザ素子１１の光軸Ｌに沿った方向（以下、単に光軸方向という）をＡ１方向、筐体２の底面２ｂに沿っており該光軸方向と交差する方向をＡ２方向、筐体２の底面２ｂに垂直な方向をＡ３方向と定義する。一例では、これらの方向は互いに直交している。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置１Ａの上面図である。図２は、図１に示された半導体レーザ装置１ＡのII−II線に沿った断面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態の半導体レーザ装置１Ａは、筐体２と、温度制御素子６と、レンズ７と、半導体レーザ素子１１と、キャリア部材２０Ａと、を備える。
【００１６】
筐体２は、温度制御素子６、レンズ７、半導体レーザ素子１１、及びキャリア部材２０Ａを収容する中空の容器である。筐体２は、例えばセラミックおよびＣｕＷといった金属によって主に構成されている。Ａ１方向における筐体２の長さは例えば８ｍｍ〜３０ｍｍであり、Ａ２方向における筐体２の幅は例えば５ｍｍ〜１５ｍｍであり、Ａ３方向における筐体２の高さは例えば２．５ｍｍ〜６．０ｍｍである。筐体２は、底板２ａ、前壁２ｃ、後壁２ｄ、一対の側壁２ｅ及び２ｆ、並びに天板２ｇを有する。底板２ａは、略四角形状を呈しており、Ａ３方向を厚さ方向とする。底板２ａは、Ａ１方向及びＡ２方向に沿って延びる平坦な底面２ｂを有する。前壁２ｃ及び後壁２ｄは、底板２ａの４辺のうちＡ１方向に対向する一対の辺にそれぞれ設けられ、Ａ３方向に沿って延びている。一対の側壁２ｅ，２ｆは、底板２ａの４辺のうちＡ２方向に対向する一対の辺にそれぞれ設けられ、Ａ３方向に沿って延びている。天板２ｇは、前壁２ｃ、後壁２ｄ、及び一対の側壁２ｅ，２ｆの底板２ａとは反対側の端に接合されて、筐体２の内部空間を封止する。なお、図１は天板２ｇの図示を省略している。
【００１７】
前壁２ｃには、半導体レーザ素子１１から出力されるレーザ光を通過させるためのＡ１方向に貫通する開口が形成されており、該開口にはレンズ保持部４が挿入されている。レンズ保持部４は、例えば金属製の円筒状の部材であり、筐体２の内部空間と外部空間とを繋いでいる。レンズ保持部４の中心軸線は、Ａ１方向に沿って延びている。レンズ保持部４は、レーザ光を集光するためのレンズ４ａを孔内に収容し固定する。レンズ保持部４の円筒の中心軸線と、レンズ４ａの光軸とは互いに一致している。また、レンズ保持部４の前端面（筐体２の外側に位置する端面）には、略円筒状の出力ポート３が固定されている。出力ポート３の孔とレンズ保持部４の孔とは、互いに連通している。出力ポート３には、図示しない光ファイバが結合される。半導体レーザ素子１１から出力されるレーザ光は、レンズ４ａ及び出力ポート３を通過して、光ファイバに入射する。
【００１８】
後壁２ｄには、Ａ１方向に貫通する別の開口が形成されている。該開口には、筐体２の内部と外部との間で電力及び電気信号を授受するためのフィードスルー５が挿入されている。フィードスルー５は、略直方体状を呈しており、筐体２の内部に配置された第１主面５ｃ、及び筐体２の外部に配置された第２主面５ｄを有する。第１主面５ｃ及び第２主面５ｄは、Ａ２方向に沿って延びる平坦な面である。第１主面５ｃ上には複数の電極パターン５ａが設けられている。複数の電極パターン５ａは、Ａ１方向に延びる金属膜であり、Ａ２方向に並んでいる。また、第２主面５ｄ上には複数の電極パターン５ｂが設けられている。複数の電極パターン５ｂは、Ａ１方向に延びる金属膜であり、Ａ２方向に並んでいる。複数の電極パターン５ａと複数の電極パターン５ｂとは、フィードスルー５の内部においてそれぞれ電気的に接続されている。
【００１９】
温度制御素子６は、筐体２の底面２ｂ上に設けられ、底板２ａによって支持されている。温度制御素子６は、例えばペルチェ素子である。温度制御素子６は一対の面６ａ，６ｂを有しており、外部から与えられる駆動電流に応じて、該一対の面６ａ，６ｂの間で熱の移動を行う。一対の面６ａ，６ｂの一方（面６ａ）は底板２ａと熱的に結合されており、一例では底面２ｂと接している。一対の面６ａ，６ｂの他方（面６ｂ）はキャリア部材２０Ａと熱的に結合されており、一例ではキャリア部材２０Ａの裏面２０ｂと接している。図１に示すように、温度制御素子６は２つの電極６ｃ，６ｄを有しており、これらの電極６ｃ，６ｄは、フィードスルー５の２つの電極パターン５ａと、ボンディングワイヤ９ｓ，９ｔを介してそれぞれ電気的に接続されている。温度制御素子６には、これらの電極パターン５ａと、ボンディングワイヤ９ｓ，９ｔと、電極６ｃ，６ｄとを介して、駆動電流が供給される。
【００２０】
キャリア部材２０Ａは、Ａ１方向及びＡ２方向に沿って延び、Ａ３方向を厚さ方向とする平板状の部材である。キャリア部材２０Ａの平面形状は、例えば四角形である。キャリア部材２０Ａは、Ａ１方向及びＡ２方向に沿った表（おもて）面２０ａ及び裏面２０ｂを有する。裏面２０ｂは温度制御素子６側の面であり、底面２ｂと対向している。表面２０ａは、温度制御素子６とは反対側の面であり、天板２ｇと対向している。
【００２１】
ここで、図３は、キャリア部材２０Ａの裏面２０ｂ側の構成を示す底面図である。図３に示すように、キャリア部材２０Ａの裏面２０ｂ上には、チップキャリア８Ａが配置されている。チップキャリア８Ａは、略直方体状の絶縁性部材であり、Ａ２方向を長手方向としている。本実施形態では、チップキャリア８Ａはキャリア部材２０Ａの前端（前壁２ｃ側の端）寄りに配置されている。チップキャリア８Ａは、その主面上に半導体レーザ素子１１、キャパシタ２７、サーミスタ２８、及びキャパシタ２９を搭載している。本実施形態の半導体レーザ素子１１は、半導体レーザ部１１ａと半導体光変調部１１ｂとが光軸方向にモノリシックに集積されてなる。半導体レーザ部１１ａにはバイアス電流が与えられ、それにより所定波長の連続光が出力される。半導体光変調部１１ｂには高周波の変調電圧が与えられ、それにより連続光を変調して信号光を生成する。
【００２２】
チップキャリア８Ａの主面には、金属膜である複数の配線パターン８ａ〜８ｄが形成されている。配線パターン８ａは、高周波信号を伝送するための信号伝送路であり、基準電位（ＧＮＤ）パターンである配線パターン８ｂに狭まれた領域においてＡ１方向に沿って延びている。配線パターン８ａの一端は、ボンディングワイヤ９ａを介して半導体光変調部１１ｂの上面電極と電気的に接続されている。配線パターン８ａの他端は、ボンディングワイヤ９ｂを介してビア２３ａと電気的に接続されている。配線パターン８ｂは、ボンディングワイヤ９ｄを介してビア２３ｂと電気的に接続されており、更に、ボンディングワイヤ９ｅ及び裏面２０ｂ上に形成された配線パターン２４ａを介してビア２３ｃと電気的に接続されている。半導体光変調部１１ｂの下面電極は、配線パターン８ｂに導電接合されている。また、半導体光変調部１１ｂの上面電極は、ボンディングワイヤ９ｃを介してキャパシタ２７（終端用キャパシタ）の上面電極と電気的に接続されている。キャパシタ２７の下面電極は配線パターン８ｃに導電接合され、配線パターン８ｃは終端抵抗２６を介して配線パターン８ｂに接続されている。
【００２３】
半導体レーザ部１１ａの上面電極は、ボンディングワイヤ９ｆを介してキャパシタ２９の上面電極と電気的に接続されている。更に、キャパシタ２９の上面電極は、ボンディングワイヤ９ｇ及び裏面２０ｂ上に形成された配線パターン２４ｂを介して、ビア２３ｄと電気的に接続されている。キャパシタ２９の下面電極は配線パターン８ｂに導電接合されている。キャパシタ２９は、バイアス電流を安定化するための高周波カットキャパシタとして機能する。
【００２４】
サーミスタ２８の上面電極は、ボンディングワイヤ９ｈを介してビア２３ｅと電気的に接続されている。サーミスタ２８の下面電極は、配線パターン８ｄに導電接合されている。配線パターン８ｄは、ボンディングワイヤ９ｉを介してビア２３ｆと電気的に接続されている。サーミスタ２８は、半導体レーザ素子１１の温度に応じてその抵抗値を変化させることにより、半導体レーザ素子１１の温度を検知する。半導体レーザ装置１Ａの外部に設けられる温度制御回路は、サーミスタ２８によって得られる半導体レーザ素子１１の温度が所定の温度に近づくように、温度制御素子６への駆動電流を調整する。
【００２５】
また、キャリア部材２０Ａの裏面２０ｂ上には、レンズ７が設けられている。レンズ７は、半導体レーザ素子１１とレンズ保持部４との間において半導体レーザ素子１１の光軸Ｌ上に配置されている。レンズ７は、半導体レーザ素子１１から出力されたレーザ光をコリメートする。従って、レンズ保持部４のレンズ４ａには、コリメートされたレーザ光が提供される。
【００２６】
図４は、キャリア部材２０Ａの表面２０ａ側の構成を示す上面図である。図４に示すように、キャリア部材２０Ａの表面２０ａ上には、金属膜である配線パターン２４ｃ〜２４ｇが設けられている。これらの配線パターン２４ｃ〜２４ｇは、ビア２３ａ〜２３ｆからキャリア部材２０Ａの後端（フィードスルー５側の端）までＡ１方向に沿って延びている。具体的には、配線パターン２４ｃは、高周波の変調信号を半導体レーザ素子１１へ伝送するための信号配線であり、基準電位（ＧＮＤ）パターンである配線パターン２４ｄに狭まれた領域においてＡ１方向に沿って延びている。配線パターン２４ｃの前端は、ビア２３ａと繋がっている。ビア２３ａは、表面２０ａと裏面２０ｂとの間を貫通しており、配線パターン２４ｃと半導体レーザ素子１１の半導体光変調部１１ｂとを電気的に接続する。配線パターン２４ｄの前端は、表面２０ａと裏面２０ｂとの間を貫通するビア２３ｂ及び２３ｃと繋がっている。配線パターン２４ｅは、バイアス電流を供給するための配線である。配線パターン２４ｅの前端は、ビア２３ｄと繋がっている。ビア２３ｄは、表面２０ａと裏面２０ｂとの間を貫通しており、配線パターン２４ｅと半導体レーザ素子１１の半導体レーザ部１１ａとを電気的に接続する。配線パターン２４ｆ，２４ｇは、サーミスタ２８からの信号を伝えるための配線である。配線パターン２４ｆ，２４ｇの各前端は、それぞれビア２３ｅ，２３ｆと繋がっている。ビア２３ｅ，２３ｆは、表面２０ａと裏面２０ｂとの間を貫通しており、配線パターン２４ｆ，２４ｇとサーミスタ２８とを電気的に接続する。
【００２７】
図１に示すように、配線パターン２４ｃの後端は、ボンディングワイヤ９ｊを介して、フィードスルー５の複数の電極パターン５ａのうち一つと電気的に接続されている。配線パターン２４ｄの後端は、ボンディングワイヤ９ｋ，９ｍを介して、フィードスルー５の複数の電極パターン５ａのうち二つと電気的に接続されている。配線パターン２４ｅ〜２４ｇの各後端は、ボンディングワイヤ９ｎ，９ｐ，及び９ｒをそれぞれ介して、フィードスルー５の対応する電極パターン５ａと電気的に接続されている。
【００２８】
図２に示すように、キャリア部材２０Ａは、基材２１及び熱伝導体２２を有する。基材２１は、絶縁性の板状の部材であり、表面２０ａ及び裏面２０ｂを構成している。基材２１は、例えばＡｌＯまたはＡＩＮといった材料によって構成され得る。基材２１の熱伝導係数は例えば３０〜１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。また、熱伝導体２２は、基材２１よりも高い熱伝導性を有する材料によって構成され、基材２１と一体に設けられている。熱伝導体２２は、例えば金属板であり、タングステンといった金属材料によって構成され得る。熱伝導体２２の熱伝導係数は例えば２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。本実施形態では、熱伝導体２２は基材２１の内部に設けられている。熱伝導体２２は、表面２０ａ及び裏面２０ｂに沿って延在する板状をなし、その厚さは例えば１．０ｍｍ以下である。
【００２９】
熱伝導体２２は、第１部分２２ａ及び第２部分２２ｂを含む。図３に示すように、Ａ３方向から見て、半導体レーザ素子１１と第１部分２２ａとは互いに重なる。言い換えれば、半導体レーザ素子１１を裏面２０ｂに投影した領域は、第１部分２２ａを裏面２０ｂに投影した領域と重なる。これにより、半導体レーザ素子１１は、第１部分２２ａにおいて熱伝導体２２と熱的に結合される。第１部分２２ａは、Ａ３方向から見てレンズ７と更に重なってもよい。また、図１に示すように、Ａ３方向から見て、温度制御素子６と第２部分２２ｂとは互いに重なる。これにより、温度制御素子６は、第２部分２２ｂにおいて熱伝導体２２と熱的に結合される。第１部分２２ａ及び第２部分２２ｂは、半導体レーザ素子１１の光軸方向（すなわちＡ１方向）に沿って並んでいる。図４に示すように、Ａ２方向における第１部分２２ａの幅Ｗ１は、該方向における第１部分２２ａの幅Ｗ２よりも狭い。
【００３０】
ビア２３ａ〜２３ｆは、キャリア部材２０Ａにおける熱伝導体２２が設けられた領域を除く他の領域に設けられている。本実施形態では、ビア２３ａ〜２３ｃが第１部分２２ａに対してＡ２方向の一方側（側壁２ｆ側）に設けられ、ビア２３ｄ〜２３ｆが第１部分２２ａに対してＡ２方向の他方側（側壁２ｅ側）に設けられている。これにより、熱伝導体２２に妨げられることなくビア２３ａ〜２３ｆを形成することができる。
【００３１】
図５〜図９は、半導体レーザ装置１Ａの組み立て方法を示す図である。以下、図５〜図９を参照しながら、半導体レーザ装置１Ａの組み立て方法について説明する。まず、図５に示すように、サブアセンブリ３０を組み立てる。すなわち、配線パターン８ａ〜８ｄが形成されたチップキャリア８Ａの主面上に、半導体レーザ素子１１、終端抵抗２６、キャパシタ２７及び２９、並びにサーミスタ２８を実装する。そして、ボンディングワイヤ９ａ，９ｃ，及び９ｆを接続する。
【００３２】
次に、図６に示すように、キャリア部材２０Ａの裏面２０ｂ上に、レンズ７及びサブアセンブリ３０を搭載する。レンズ７及びサブアセンブリ３０と裏面２０ｂとの固定には、例えば樹脂接着剤が用いられる。続いて、図７に示すように、ボンディングワイヤ９ｂ，９ｄ，９ｅ，９ｇ，９ｈ，及び９ｉを接続する。
【００３３】
続いて、図８に示すように、キャリア部材２０Ａの裏面２０ｂ上に温度制御素子６を搭載したのち、キャリア部材２０Ａを裏返して筐体２内部の温度制御素子６上に搭載する。そして、ボンディングワイヤ９ｊ〜９ｔを接続する。その後、図９に示すように、半導体レーザ素子１１からレーザ光を出力させながら出力ポート３の光軸調整を行った後、出力ポート３とレンズ保持部４とを接合する。最後に、前壁２ｃ、後壁２ｄ、一対の側壁２ｅ及び２ｆの上端に天板２ｇを接合する。こうして、本実施形態の半導体レーザ装置１Ａが完成する。
【００３４】
以上に説明した本実施形態の半導体レーザ装置１Ａによって得られる効果について説明する。本実施形態の半導体レーザ装置１Ａでは、半導体レーザ素子１１と温度制御素子６とが、共にキャリア部材２０Ａの裏面２０ｂ側に設けられている。従って、温度制御素子の上にキャリア部材を搭載し、その上に半導体レーザ素子を搭載する場合と比較して、少なくとも半導体レーザ素子及びチップキャリアの高さの分、半導体レーザ装置１Ａの高さ寸法（Ａ３方向の寸法）を小型化できる。また、キャリア部材２０Ａが板状の熱伝導体２２を有し、熱伝導体２２が、Ａ３方向から見て半導体レーザ素子１１と重なる第１部分２２ａ、及びＡ３方向から見て温度制御素子６と重なる第２部分２２ｂを含むことにより、半導体レーザ素子１１と温度制御素子６との熱的結合状態を好適に実現でき、半導体レーザ素子１１の温度制御を精度よく行うことができる。
【００３５】
また、本実施形態のように、熱伝導体２２は金属板であってもよい。このような構成によれば、キャリア部材２０Ａが温度制御素子６のみによって支持される場合であっても、キャリア部材２０Ａに十分な機械的強度を付与し、半導体レーザ素子１１を含むサブアセンブリ３０並びにレンズ７を安定して支持することができる。
【００３６】
また、本実施形態のように、キャリア部材２０Ａは、熱伝導体２２が設けられた領域を除く他の領域に、表面２０ａと裏面２０ｂとの間を貫通しており配線パターン２４ｃと半導体レーザ素子１１とを電気的に接続するビア２３ａを有してもよい。また、キャリア部材２０Ａは、当該他の領域に、他のビア２３ｂ〜２３ｆを有してもよい。これにより、キャリア部材２０Ａの表面２０ａに設けられた各配線パターン２４ｃ〜２４ｇと、キャリア部材２０Ａの裏面２０ｂに設けられた半導体レーザ素子１１及びサーミスタ２８とを電気的に好適に接続することができる。
【００３７】
なお、図２に示した例では、熱伝導体２２は基材２１の内部に設けられているが、熱伝導体２２の配置はこれに限られない。例えば、図１０（ａ）に示すように、熱伝導体２２は基材２１の表面上に設けられてもよい。或いは、図１０（ｂ）に示すように、熱伝導体２２は基材２１の裏面上に設けられてもよい。このように、熱伝導体２２が、基材２１の内部、表面上、及び裏面上のうち何れか少なくとも一つの箇所に配置されることによって、本実施形態のキャリア部材２０Ａを好適に実現できる。
【００３８】
（第１変形例）
図１１は、上記実施形態の第１変形例に係るキャリア部材２０Ａの裏面２０ｂ上の構成を示す底面図である。また、図１２は、図１１のXIII−XIII線に沿った断面構造を含む、第１変形例に係る半導体レーザ装置１Ｂの断面図である。本変形例において上記実施形態と異なる点は、チップキャリアの構成である。すなわち、本変形例のチップキャリア８Ｂは、上記実施形態のチップキャリア８Ａと異なり、配線パターン８ａを含む高周波伝送路を有していない。代わりに、本変形例の半導体レーザ装置１Ｂは、キャリア部材２０Ａの裏面２０ｂ上に搭載された配線部材１２を備えている。配線部材１２は、略直方体状の絶縁性部材であり、Ａ１方向を長手方向としている。本変形例では、配線部材１２はキャリア部材２０Ａの一方の側端（側壁２ｆ側の端）寄りに配置され、Ａ２方向においてチップキャリア８Ｂと並んでいる。配線部材１２の主面の高さは、チップキャリア８Ｂの主面の高さと略等しい。また、本変形例の配線部材１２は、キャリア部材２０Ａの裏面２０ｂ上に設けられた配線パターン２４ｈ上に実装されている。配線パターン２４ｈは、図４に示すビア２３ｂ，２３ｃを介して配線パターン２４ｄと電気的に接続されている。また、本変形例では、ボンディングワイヤ９ｅは配線パターン２４ｈと配線パターン８ｂとを接続している。
【００３９】
配線部材１２は、配線パターン１２ａと、配線パターン１２ｂと、複数の貫通ＧＮＤ配線１２ｃと、貫通信号配線１２ｄとを有する。配線パターン１２ａ及び配線パターン１２ｂは、配線部材１２の主面上に形成されている。配線パターン１２ａは、高周波信号を伝送するための信号伝送路であり、基準電位（ＧＮＤ）パターンである配線パターン１２ｂに狭まれた領域においてＡ１方向に沿って延びている。貫通信号配線１２ｄは、高周波信号を伝送するための導波管伝送路であり、基準電位（ＧＮＤ）の配線である複数の貫通ＧＮＤ配線１２ｃに囲まれた領域において、配線部材１２の主面と裏面との間を貫通している。貫通信号配線１２ｄの一端は、配線パターン１２ａ及びボンディングワイヤ９ａを介して半導体光変調部１１ｂの上面電極と電気的に接続されている。また、貫通信号配線１２ｄの他端は、ビア２３ａを介して配線パターン２４ｃと電気的に接続されている。複数の貫通ＧＮＤ配線１２ｃの各一端は、配線パターン１２ｂと電気的に接続されている。複数の貫通ＧＮＤ配線１２ｃの各他端は、配線パターン２４ｈ、ビア２３ｂ及び２３ｃを介して配線パターン２４ｄと電気的に接続されている。
【００４０】
本変形例のように、半導体レーザ装置は、導波管伝送路（貫通信号配線１２ｄ）を有しておりキャリア部材２０Ａの裏面２０ｂ上に搭載された配線部材１２を更に備え、導波管伝送路の一端はボンディングワイヤ９ａを介して半導体レーザ素子１１と電気的に接続され、導波管伝送路の他端はキャリア部材２０Ａの配線パターン２４ｃと電気的に接続されてもよい。これにより、半導体レーザ素子１１とキャリア部材２０Ａの配線パターン２４ｃとの間に介在するボンディングワイヤ９ａを短くして、高周波特性を高めることができる。
【００４１】
（第２変形例）
図１３は、上記実施形態の第２変形例に係る半導体レーザ装置１Ｃの上面図である。図１４は、図１３に示された半導体レーザ装置１ＣのXIV−XIV線に沿った断面図である。図１５は、図１３に示された半導体レーザ装置１ＣのXV−XV線に沿った断面図である。図１６は、半導体レーザ装置１Ｃが備えるキャリア部材２０Ｂの裏面２０ｂ側の構成を示す底面図である。本変形例では、半導体レーザ素子１１及び温度制御素子６の配置並びに熱伝導体の形状が上記実施形態とは異なる。
【００４２】
図１７は、キャリア部材２０Ｂの裏面２０ｂを示す図である（但し、配線パターン２４ｃ〜２４ｇの図示は省略）。図１７に示すように、本変形例のキャリア部材２０Ｂは、上記実施形態の熱伝導体２２に代えて、熱伝導体２５を有する。熱伝導体２５は、第１部分２５ａおよび第２部分２５ｂを含む。本変形例では、熱伝導体２５は、第１部分２５ａの両側に第２部分２５ｂが設けられてなる。具体的には、第２部分２５ｂの一部である部分２５ｂ１、第１部分２５ａ、及び第２部分２５ｂの別の一部である部分２５ｂ２が、Ａ２方向に沿ってこの順に並んでいる。更に、第２部分２５ｂは、第１部分２５ａの後方において部分２５ｂ１と部分２５ｂ２とを互いに繋ぐ部分２５ｂ３を含んでいる。すなわち、本変形例の熱伝導体２５は、キャリア部材２０Ｂの中央部分に開口２５ｃを有する矩形環状を呈している。
【００４３】
ビア２３ａ〜２３ｆは、キャリア部材２０Ｂにおける熱伝導体２５が設けられた領域を除く他の領域に設けられている。本変形例では、ビア２３ａ〜２３ｆは、第１部分２５ａおよび第２部分２５ｂに囲まれた開口２５ｃ内に設けられている。これにより、熱伝導体２５に妨げられることなくビア２３ａ〜２３ｆを形成することができる。
【００４４】
図１６に示すように、Ａ３方向から見て、半導体レーザ素子１１と第１部分２５ａとは互いに重なる。言い換えれば、半導体レーザ素子１１を裏面２０ｂに投影した領域は、第１部分２５ａを裏面２０ｂに投影した領域と重なる。これにより、半導体レーザ素子１１は、第１部分２５ａにおいて熱伝導体２５と熱的に結合される。本変形例では、半導体レーザ素子１１、キャパシタ２７及び２９、並びにサーミスタ２８を搭載するチップキャリア８Ａが、Ａ３方向から見て第１部分２５ａと重なっている。第１部分２５ａは、Ａ３方向から見てレンズ７と更に重なってもよい。また、図１３に示すように、Ａ３方向から見て、温度制御素子６と第２部分２５ｂとは互いに重なる。これにより、温度制御素子６は、第２部分２５ｂにおいて熱伝導体２５と熱的に結合される。本変形例の温度制御素子６は、第２部分２５ｂの形状に応じた平面形状を有している。すなわち、温度制御素子６は、第１部分２５ａをその両側から挟む構成を有している。
【００４５】
本変形例のように、温度制御素子６は、Ａ１方向において第１部分２５ａをその両側から挟む構成を有し、熱伝導体２５は、第１部分２５ａの両側に第２部分２５ｂが設けられてなってもよい。このような構成によって、Ａ１方向における半導体レーザ装置の長さを小型化することができる。
【００４６】
なお、本変形例のように、チップキャリア８Ａが配線パターン８ｅを更に有し、サーミスタ２８の上面電極は、ボンディングワイヤ９ｈ１、配線パターン８ｅ、及びボンディングワイヤ９ｈ２を介してビア２３ｅに接続されてもよい。
【００４７】
（第３変形例）
図１８は、上記実施形態の第３変形例に係る半導体レーザ装置１Ｄの上面図である。図１９は、図１８に示された半導体レーザ装置１ＤのXIX−XIX線に沿った断面図である。この半導体レーザ装置１Ｄは、前述した実施形態のキャリア部材２０Ａに代えて、キャリア部材２０Ｃを備える。キャリア部材２０Ｃは、前述した実施形態のキャリア部材２０Ａの構成に加えて、一対の固定部３２を更に有する。一対の固定部３２は、キャリア部材２０Ｃの端縁において基材２１と一体に設けられ、基材２１よりも低い熱伝導性を有し、基材２１の端縁と筐体２とを互いに固定する。一例では、固定部３２はＳｉＯ２、エポキシ樹脂、アクリルといった材料によって構成され、基材２１に対して焼結により一体化される。固定部３２の熱伝導係数は例えば０．２００〜１．０５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。本変形例では、筐体２の前壁２ｃ、一対の側壁２ｅ及び２ｆのいずれか少なくとも一箇所には段差２ｈが形成されており、固定部３２の先端は段差２ｈによって支持される。
【００４８】
本変形例によれば、キャリア部材が温度制御素子６のみによって支持される場合と比較して、キャリア部材の機械的強度をさらに高め、半導体レーザ素子１１を含むサブアセンブリ並びにレンズ７をより安定して支持することができる。
【００４９】
本発明による半導体レーザ装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した各実施形態を、必要な目的及び効果に応じて互いに組み合わせてもよい。また、本発明の熱伝導体は、上記実施形態及び各変形例の形状に限らず、第１部分及び第２部分を含む様々な形状を有することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１Ａ〜１Ｄ…半導体レーザ装置、２…筐体、２ａ…底板、２ｂ…底面、２ｃ…前壁、２ｄ…後壁、２ｅ，２ｆ…側壁、２ｇ…天板、２ｈ…段差、３…出力ポート、４…レンズ保持部、４ａ…レンズ、５…フィードスルー、５ａ，５ｂ…電極パターン、６…温度制御素子、６ａ，６ｂ…面、６ｃ，６ｄ…電極、７…レンズ、８ａ〜８ｅ…配線パターン、８Ａ，８Ｂ…チップキャリア、９ａ〜９ｔ…ボンディングワイヤ、１１…半導体レーザ素子、１１ａ…半導体レーザ部、１１ｂ…半導体光変調部、１２…配線部材、１２ａ，１２ｂ…配線パターン、１２ｃ…貫通ＧＮＤ配線、１２ｄ…貫通信号配線、２０Ａ〜２０Ｃ…キャリア部材、２０ａ…表面、２０ｂ…裏面、２１…基材、２２，２５…熱伝導体、２２ａ，２５ａ…第１部分、２２ｂ，２５ｂ…第２部分、２３ａ〜２３ｆ…ビア、２４ａ〜２４ｈ…配線パターン、２５ｃ…開口、２６…終端抵抗、２７，２９…キャパシタ、２８…サーミスタ、３０…サブアセンブリ、３２…固定部。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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