(57)【要約】【課題】レーザ素子からの出射光の光軸とパッケージの中心線とが一致できるようにしても、キャップがこらの部品に接触することなく挿入できるようにする。【解決手段】レーザモジュール１０はレーザ素子１８ａと、これを搭載して温度制御する熱電モジュール１３が接合される取付部１１ａを有するベース部１１とベース部１１を被覆するキャップ１２とからなるパッケージ１０ａとを備えている。熱電モジュール１３は、配線パターン１４ａが形成された上基板１４と、配線パターン１５ａが形成された下基板１５と、これらの両基板の配線パターン間で直列接続されるように配置・固定された複数の熱電素子１６とからなる。熱電モジュール１３が接合される取付部１１ａはベース部１１から突出して形成されていて、この取付部１１ａに熱電モジュール１３の下基板１５の上面が接合されている。【選択図】  図１
2008244384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ素子と、該レーザ素子を搭載して温度制御する熱電モジュールが接合される取付部を有するベース部と該ベース部を被覆するキャップとからなるパッケージと、を備えた半導体レーザモジュールであって、
前記熱電モジュールは、配線パターンが形成された上基板と、配線パターンが形成された下基板と、これらの両基板の前記配線パターン間で直列接続されるように配置・固定された複数の熱電素子とからなり、
前記熱電モジュールが接合される取付部は前記ベース部から突出して形成されていて、該取付部に前記熱電モジュールの下基板の上面が接合されているとともに、
前記取付部に接合された熱電モジュールの前記上基板の上面に前記レーザ素子が接合されていることを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項２】
前記熱電モジュールの前記上基板の上面に前記レーザ素子とともに該レーザ素子からの出力光を受光する受光素子が接合されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項３】
前記熱電モジュールの前記上基板の上面に前記レーザ素子が接合されているとともに、前記レーザ素子からの出力光を受光する受光素子が前記取付部に接合されていて、これらのレーザ素子と受光素子との光軸が一致するようになされていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項４】
レーザ素子と、該レーザ素子を搭載して温度制御する熱電モジュールが接合される取付部を有するベース部と該ベース部を被覆するキャップとからなるパッケージと、を備えた半導体レーザモジュールであって、
前記熱電モジュールは、配線パターンが形成された上基板と、配線パターンが形成された下基板と、これらの両基板の前記配線パターン間で直列接続されるように配置・固定された複数の熱電素子とからなり、
前記熱電モジュールが接合される取付部は前記ベース部から突出して形成されていて、該取付部に前記熱電モジュールの下基板の下面が接合されているとともに、
前記取付部に接合された熱電モジュールの前記上基板の下面に前記レーザ素子が接合されていることを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項５】
前記熱電モジュールの前記上基板の下面に前記レーザ素子とともに該レーザ素子からの出力光を受光する受光素子が接合されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項６】
前記熱電モジュールの前記上基板の下面に前記レーザ素子が接合されているとともに、前記レーザ素子からの出力光を受光する受光素子が前記取付部の先端部に接合されていて、これらのレーザ素子と受光素子との光軸が一致するようになされていることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項７】
レーザ素子と、該レーザ素子を搭載して温度制御する熱電モジュールが接合される取付部を有するベース部と該ベース部を被覆するキャップとからなるパッケージと、を備えた半導体レーザモジュールであって、
前記熱電モジュールは、配線パターンが形成された上基板と、配線パターンが形成された下基板と、これらの両基板の前記配線パターン間で直列接続されるように配置・固定された複数の熱電素子とからなり、
前記熱電モジュールが接合される取付部は前記ベース部から突出して形成されていて、該取付部に前記熱電モジュールの下基板の上面が接合されているとともに、
前記取付部に接合された熱電モジュールの前記上基板の下面に前記レーザ素子が接合されていることを特徴とする半導体レーザモジュール。
【請求項８】
前記熱電モジュールの前記上基板の下面に前記レーザ素子とともに該レーザ素子からの出力光を受光する受光素子が接合されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項９】
前記熱電モジュールの前記上基板の下面に前記レーザ素子が接合されているとともに、前記レーザ素子からの出力光を受光する受光素子が前記下基板の先端部の下面に接合されていて、これらのレーザ素子と受光素子との光軸が一致するようになされていることを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ素子と、該レーザ素子を搭載して温度制御する熱電モジュールが接合される取付部を有するベース部と該ベース部を被覆するキャップとからなるパッケージと、を備えた半導体レーザモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光通信機器の発光手段や、ＣＤドライブやＤＶＤドライブの光ピックアップなどに半導体レーザモジュールが広く用いられている。この種の半導体レーザモジュールは、いわゆるＣＡＮタイプやフレームタイプなどのパッケージ内にレーザ素子を収容して構成されるのが一般的である。この場合、レーザ素子は、高温になると発振波長が変動するなどして性能が低下するとともに、寿命も短くなるという問題を生じるようになる。このような熱による性能や寿命の劣化は、レーザ素子自身が作動時に発熱することによって生じる場合が多い。
【０００３】
近年、中空のキャップとベースとから形成されたステムパッケージの取付部にレーザ素子を取り付けて収容した半導体レーザモジュールが広く用いられるようになった。そして、このような半導体レーザモジュールを内蔵する電子機器がさらに小型化し、かつ高出力化するに伴って、レーザ素子からの発熱を自然放熱させるだけでは、温度上昇を十分に抑制することが困難になった。このため、レーザ素子を強制的に温度制御する手段が採用されるようになり、例えば、特許文献１（特開昭５９−２００４８１号公報）や、特許文献２（特開２００５−８６０９４号公報）や、特許文献３（特表２００５−５１８１００号公報）にて提案されるようになった。
【０００４】
上述した特許文献１〜３にて提案された強制的に温度制御する手段を備えた半導体レーザモジュール９０においては、図９に示すように、取付部９３を有するベース部９１と、このベース部９１を被覆する中空のキャップ９２とからなるステムパッケージ９０ａを備えている。そして、このステムパッケージ９０ａ内に熱電モジュール９４が配設されていて、この熱電モジュール９４の上にキャリア９５を介してレーザ素子９６が搭載されている。なお、キャップ９２の先端部の側壁にはレンズ９２ａが配設されていて、レーザ素子９６からの出射光を集光するようになされている。また、レーザ素子９６の出射側の反対側にはレーザ素子９６からの出射光を受光するフォトダイオード（受光素子）９７が配置されていて、レーザ素子９６からの出射光を制御するようになされている。
【０００５】
ここで、熱電モジュール９４は複数の熱電素子９４ａからなり、これらの複数の熱電素子９４ａが配線パターンが形成された上基板９４ｂと下基板９４ｃとの間で直列接続されるように配置、固定されて形成されている。このような構成となる熱電モジュール９４はステムパッケージ９０ａのベース部９１から突出して形成された取付部９３に接合されている。また、この熱電モジュール９４の上にキャリア９５が接合され、このキャリア９５の上にレーザ素子９６とフォトダイオード（受光素子）９７とが配置、固定されている。なお、この場合は、熱電モジュール９４の吸熱側となる上基板９４ｂにキャリア９５が接合されている。
【０００６】
そして、熱電モジュール９４に電源が投入されて駆動すると、熱電モジュール９４の吸熱側となる上基板９４ｂにより、キャリア９５を介してレーザ素子９６が吸熱されることとなる。これにより、レーザ素子９６が駆動されてレーザ素子９６から熱が発生しても、この発生した熱は熱電モジュール９４の吸熱側となる上基板９４ｂにより吸熱されるので、レーザ素子９６の温度上昇を防止することが可能となる。
【特許文献１】特開昭５９−２００４８１号公報
【特許文献２】特開２００５−８６０９４号公報
【特許文献３】特表２００５−５１８１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜３にて提案された半導体レーザモジュール９０においては、ステムパッケージ９０ａのベース部９１から突出して形成された取付部９３の上に熱電モジュール９４の下基板９４ｃの下面が接合されており、また、この熱電モジュール９４の上にキャリア９５が接合され、このキャリア９５の上にレーザ素子９６とフォトダイオード（受光素子）９７とが配置、固定されている。ここで、取付部９３、熱電モジュール９４、キャリア９５およびレーザ素子９６の薄型化には限界があるため、図９に示すように、レーザ素子９６からの出射光の光軸Ｌはステムパッケージ９０ａの中心線Ｃ−Ｃよりは上方にずれることとなる。
【０００８】
このため、レーザ素子９６からの出射光の光軸Ｌが、キャップ９２の先端部の側壁に配設されたレンズ９２ａの中心線と一致しなくなって、所定の位置に集光できないという問題が生じた。また、レーザ素子９６からの出射光の光軸Ｌと、キャップ９２の先端部の側壁に配設されたレンズ９２ａの中心線とを一致させるためには、ベース部９１から突出して形成された取付部９３の位置を下方にずらすようにすればよいと考えられる。ところが、取付部９３の位置を下方にずらすと、ベース部９１を被覆するために設けられたキャップ９２が取付部９３に接触するようになる。このため、キャップ９２が挿入できなくなって、ステムパッケージ９０ａを構成できなくなるという新たな問題が生じた。
【０００９】
そこで、本発明は上記の如き問題点を解消するためになされたものであって、レーザ素子からの出射光の光軸とパッケージの中心線が一致できるようにしても、熱電モジュールが取り付けられる取付部にキャップが接触することなく挿入できる取付構造を備えた半導体レーザモジュール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】
【００１０】
本発明の半導体レーザモジュールは、レーザ素子と、このレーザ素子を搭載して温度制御する熱電モジュールが接合される取付部を有するベース部とこのベース部を被覆するキャップとからなるパッケージと、を備えている。
そして、上記課題を解決するため、熱電モジュールは、配線パターンが形成された上基板と、配線パターンが形成された下基板と、これらの両基板の配線パターン間で直列接続されるように配置・固定された複数の熱電素子とからなり、熱電モジュールが接合される取付部はベース部から突出して形成されていて、この取付部に熱電モジュールの下基板の上面が接合されているとともに、取付部に接合された熱電モジュールの上基板の上面にレーザ素子が接合されている。
【００１１】
このように、熱電モジュールが接合される取付部に熱電モジュールの下基板の上面が接合されているとともに、取付部に接合された熱電モジュールの上基板の上面にレーザ素子が接合されていると、パッケージ内に配置された部品の最大高さは熱電モジュールの最下面からレーザ素子の上面までの高さとなって、パッケージ内に配置される部品の高さを低くすることが可能となる。これにより、レーザ素子からの出射光の光軸とパッケージの中心線が一致できるようにしても、熱電モジュールが取り付けられる取付部にキャップが接触することなく挿入することが可能となる。
【００１２】
この場合、レーザ素子の後方にレーザ素子からの出力光を受光する受光素子を配設する必要があるが、この受光素子の配設位置としては、取り付けの容易性の観点からすると、レーザ素子と同じ熱電モジュールの上基板の上面とするのが望ましい。しかしながら、レーザ素子の配設位置とは異なるベース部から突出して形成された取付部に受光素子を配設し、レーザ素子と受光素子との光軸が一致するように形成すると、ベース部からキャップの先端部までの長さを短くすることが可能となる。このため、半導体レーザモジュールの小型化の観点からすると、受光素子はレーザ素子とは異なる取付部に配設するが望ましいということができる。
【００１３】
また、熱電モジュールが接合される取付部はベース部から突出して形成されていて、この取付部に熱電モジュールの下基板の下面が接合されているとともに、取付部に接合された熱電モジュールの上基板の下面にレーザ素子が接合されている構造を採用するようにしてもよい。この場合も、受光素子の配設位置としては、取り付けの容易性の観点からすると、レーザ素子と同じ熱電モジュールの上基板の下面とするのが望ましいが、ベース部からキャップの先端部までの長さを短くするためには、レーザ素子の配設位置とは異なるベース部から突出した取付部の先端部に受光素子を配設し、レーザ素子と受光素子との光軸が一致するように形成するのが望ましい。
【００１４】
さらに、熱電モジュールが接合される取付部はベース部から突出して形成されていて、この取付部に熱電モジュールの下基板の上面が接合されているとともに、取付部に接合された熱電モジュールの上基板の下面に前記レーザ素子が接合されている構造を採用するようにしてもよい。この場合も、受光素子の配設位置としては、取り付けの容易性の観点からすると、レーザ素子と同じ熱電モジュールの上基板の下面とするのが望ましいが、ベース部からキャップの先端部までの長さを短くするためには、レーザ素子の配設位置とは異なる下基板の先端部の下面に受光素子を配設し、レーザ素子と受光素子との光軸が一致するように形成するのが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の半導体レーザモジュールの実施の形態を図１〜図８に基づいて説明するが、本発明はこの実施の形態に何ら限定されるものでなく、本発明の目的を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
なお、図１は本発明の実施例１の半導体レーザモジュールを模式的に示す図であり、図１（ａ）はキャップを透過した状態を模式的に示す正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の矢印のＸ方向からキャップを透過した状態を模式的に示す側面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）の矢印のＹ方向からキャップを透過した状態を模式的に示す上面図である。図２は実施例１の変形例の半導体レーザモジュールを模式的に示す図であり、図２（ａ）はキャップを透過した状態を模式的に示す正面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印のＸ方向からキャップを透過した状態を模式的に示す側面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）の矢印のＹ方向からキャップを透過した状態を模式的に示す上面図である。
【００１６】
図３は実施例２の半導体レーザモジュールを模式的に示す図であって、キャップを透過した状態を模式的に示す正面図である。図４は実施例２の第１変形例の半導体レーザモジュールを模式的に示す図であって、キャップを透過した状態を模式的に示す正面図である。図５は実施例２の第２変形例の半導体レーザモジュールを模式的に示す図であって、キャップを透過した状態を模式的に示す正面図である。図６は実施例３の半導体レーザモジュールを模式的に示す図であって、キャップを透過した状態を模式的に示す正面図である。図７は実施例３の第１変形例の半導体レーザモジュールを模式的に示す図であって、キャップを透過した状態を模式的に示す正面図である。図８は実施例３の第２変形例の半導体レーザモジュールを模式的に示す図であって、キャップを透過した状態を模式的に示す正面図である。
【００１７】
１．実施例１
本実施例１の半導体レーザモジュール１０は、図１に示すように、取付部１１ａを有するベース部１１と、このベース部１１を被覆するキャップ１２とからなるパッケージ（ステムパッケージ）１０ａを備えている。また、取付部１１ａの下面に熱電モジュール１３の下基板１５の上面が接合されているとともに、この熱電モジュール１３の上にキャリア１７が接合されている。そして、キャリア１７の上にレーザ素子１８ａとフォトダイオード（受光素子）１８ｂとサーミスタ１８ｃなどが配置、固定されて、半導体レーザモジュール１０となされている。
【００１８】
ここで、ベース部１１は、鉄、ニッケル、コバルトからなる合金（例えば、コバール：Ｋｏｖａｒ）もしくは鉄系材料からなり、プレス加工により略円板状で、その一部から突出するように取付部１１ａが作製されている。そして、ベース部１１には複数の開孔１９が形成されていて、この複数の開孔１９内にリードが挿入され、ガラス封止がなされるようになされている。なお、ベース部１１は金メッキ処理が施されて、ベース部１１の表面は金層が形成されている。また、金メッキの下地膜としてニッケルメッキを施すようにしてもよい。この場合、ベース部１１には、図示しないキャップ取付部が形成されていて、このキャップ取付部に抵抗溶接法やハンダ付けによりキャップ１２が気密に接合されるようになされている。
【００１９】
キャップ１２は、鉄、ニッケル、コバルトからなる合金（例えば、コバール：Ｋｏｖａｒ）もしくは鉄系材料からなり、プレス加工により略円筒状に作製されている。そして、キャップ１２の先端部の側壁には開口が形成されていて、この開口内に、レーザ素子１８ａからの出射光を集光するレンズ１２ａがロウ付けやハンダ付けにより接合されている。また、キャップ１２には金メッキ処理が施されて、その表面は金層が形成されている。この場合、金メッキ処理はレンズ１２ａの接合後でも、あるいは接合前であってもよい。また、金メッキ処理の前にニッケル（Ｎｉ）めっき処理を施すようにしてもよい。
【００２０】
熱電モジュール１３は、上基板１４および下基板１５と、これらの間で電気的に直列接続された多数の熱電素子１６とからなる。ここで、上基板１４および下基板１５は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材により形成されている。なお、セラミック材でなくても、電気絶縁性のある基板であれば材質は問わない。そして、上基板１４の表面（この場合は下表面となる）には配線パターン（導電層）１４ａが形成されており、下基板１５の表面（この場合は上表面となる）にも配線パターン（導電層）１５ａが形成されている。この場合、熱電モジュール１３は、ハンダ付け、ロウ付け、接着剤などの固定手段により取り付け部に固定されている。
【００２１】
配線パターン（導電層）１４ａ，１５ａは、例えば、銅めっき法やＤＢＣ（ダイレクトボンディングカッパー）法やロウ付け法など、あるいは接着剤による接合で形成するようにすればよい。そして、配線パターン（導電層）１４ａ，１５ａの上にニッケルめっき層や金めっき層を設けるようにしてもよい。なお、下基板１５に形成された配線パターン（導電層）１５ａの端部には一対の電極部１５ｃ，１５ｃが形成されていて、この電極部１５ｃ，１５ｃに接続されたリード線（スズめっき銅線や金メッキ銅線など）や金ワイヤを通して熱電素子１６に外部電力が供給されるようになされている。
【００２２】
熱電素子１６は、Ｐ型半導体化合物素子とＮ型半導体化合物素子とからなるものである。そして、これらがＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎ・・・の順に電気的に直列に接続されるように、配線パターン（導電層）１４ａ，１５ａにＳｎＳｂ合金やＳｎＡｕ合金やＳｎＡｇＣｕ合金からなるハンダによりハンダ付けされている。
【００２３】
一方、上基板１４の表面（この場合は上表面となる）にはキャリア１７との接合を容易にするためにメタライズ層１４ｂが形成されているとともに、下基板１５の下面にはメタライズ層１５ｂが形成されている。また、上基板１４の上面に形成されたメタライズ層１４ｂの上にキャリア１７が接合されている。そして、上基板１４に接合されたキャリア１７の上にレーザ素子１８ａとフォトダイオード（受光素子）１８ｂとサーミスタ１８ｃが配置、固定されている。なお、フォトダイオード（受光素子）１８ｂはレーザ素子１８ａからの出射光を受光してレーザ素子１８ａの出力を制御するために設けられており、レーザ素子１８ａの後方（出射面の反対側）に位置するように配設されている。また、サーミスタ１８ｃはレーザ素子１８ｂの温度を監視するために設けられている。また、図示していないが、レーザ素子１８ａ、フォトダイオード（受光素子）１８ｂおよびサーミスタ１８ｃは金ワイヤで接続されている。
【００２４】
そして、電源が投入されて熱電モジュール１３が駆動すると、熱電モジュール１３の吸熱側（この場合は上基板１４とする）となる上基板１４により、キャリア１７を介してレーザ素子１８ａが吸熱されることとなる。これにより、レーザ素子１８ａが駆動されて発熱しても、この発熱は熱電モジュール１３の吸熱側となる上基板１４により吸熱されるので、レーザ素子１８ａの温度上昇を防止することが可能となる。なお、キャリア１７はＣｕＷやＡｌＮなどの熱伝導性が良好な材料からなる板状体により形成されている。
【００２５】
このような構成となる本実施例１においては、取付部１１ａの下面に熱電モジュール１３の下基板１５の上面が接合されているので、パッケージ１０ａ内に配置された部品の最大高さは、熱電モジュール１３の下基板１５の下端からレーザ素子１８ａの上端までの高さとなる。このため、取付部１１ａの下面からレーザ素子１８ａの上端までの高さを低くすることが可能となる。これにより、レーザ素子１８ａおよびフォトダイオード（受光素子）１８ｂの高さ方向の中心線と、パッケージ１０ａの高さ方向の中心線とが一致するように、レーザ素子１８ａおよびフォトダイオード（受光素子）１８ｂを配置することが可能となる。この結果、キャップ１２の先端部の側壁の中心部に形成されたレンズ１２ａの中心線とレーザ素子１８ａの高さ方向の中心線とを一致させることが可能となる。
【００２６】
（変形例）
上述した実施例１においては、キャリア１７の上にレーザ素子１８ａおよびサーミスタ１８ｃとともにフォトダイオード（受光素子）１８ｂを配置する例について説明した。ところが、レーザ素子１８ａとともに長さ方向に一列となるように配置されるフォトダイオード（受光素子）１８ｂをベース部１１の取付部１１ａに配置するようにすると、形成された半導体レーザモジュールの長さを短くすることが可能となる。そこで、フォトダイオード（受光素子）をベース部の取付部に配置するようにした変形例について、以下に説明する。
【００２７】
本実施例１の変形例の半導体レーザモジュール２０は、図２に示すように、取付部２１ａを有するベース部２１と、このベース部２１を被覆するキャップ２２とからなるパッケージ２０ａを備えている。また、取付部２１ａの下面に熱電モジュール２３の下基板２５の上面が接合されているとともに、この熱電モジュール２３の上にキャリア２７が接合されている。そして、キャリア２７の上にレーザ素子２８ａとサーミスタ２８ｃなどが配置、固定されている。また、ベース部２１の取付部２１ａの先端部の上面にフォトダイオード（受光素子）２８ｂが配置、固定されて半導体レーザモジュール２０となされている。
【００２８】
この場合、フォトダイオード（受光素子）２８ｂは取付部２１ａの先端部の上面に配置、固定されることとなるので、図２（ｃ）に示すように、レーザ素子２８ａとサーミスタ２８ｃとをキャリア２７上の幅方向に配置でき、キャリア２７の長さを短くすることが可能となる。これにより、熱電モジュール２３の上基板２４および下基板２５の長さも短くできるとともに、キャップ２２の長さも短くすることが可能となる。結局、形成された半導体レーザモジュール２０の長さを実施例１の半導体レーザモジュール１０の長さ（図２の点線の部分が半導体レーザモジュール１０の長さとなる）よりも短くすることが可能となる。
【００２９】
そして、取付部２１ａの下面に熱電モジュール２３の下基板２５の上面を接合するようにしているので、取付部２１ａの下面からレーザ素子２８ａの上端までの高さを低くすることが可能となる。これにより、レーザ素子２８ａおよびフォトダイオード（受光素子）２８ｂの高さ方向の中心部と、パッケージ２０ａの高さ方向の中心位置とが一致するように、パッケージ２０ａ内に配置することが可能となる。この結果、キャップ２２の先端部の側壁の中心部に形成されたレンズ２２ａの中心線とレーザ素子２８ａの中心部とを一致させることが可能となる。
【００３０】
なお、本変形例の半導体レーザモジュール２０の各構成要素の材質などは上述した実施例１の半導体レーザモジュール１０の各構成要素と同様であるのでその説明は省略する。また、熱電モジュール２３の上基板２４および下基板２５については、上述した実施例１と同様に、配線パターン（導電層）２４ａ，２５ａ、メタライズ層２４ｂ，２５ｂおよび電極部２５ｃ，２５ｃが形成されている。また、ベース部２１にはリードが挿入される複数の開孔２９が形成されている。
【００３１】
２．実施例２
上述した実施例１およびその変形例においては、熱電モジュール１３（２３）の上基板１４（２４）の上面にキャリア１７（２７）を接合し、このキャリア１７（２７）の上面にレーザ素子１８ａ（２８ａ）などを配置する例について説明した。ところが、熱電モジュールの上基板の下面にキャリアを接合し、このキャリアの下面にレーザ素子などを配置すると、パッケージ内に配置された部品の最大高さは、熱電モジュールの下基板から上基板までの高さとなって、取付部の下面から熱電モジュールの上基板の上端面までの高さを低くすることが可能となる。そこで、熱電モジュールの上基板の下面にキャリアを接合するようにした実施例２について、以下に説明する。
【００３２】
本実施例２の半導体レーザモジュール３０は、図３に示すように、取付部３１ａを有するベース部３１と、このベース部３１を被覆するキャップ３２とからなるパッケージ３０ａを備えている。また、取付部３１ａの上面に熱電モジュール３３の下基板３５の下面が接合されているとともに、この熱電モジュール３３の上基板３４の下面にキャリア３７が接合されている。そして、キャリア３７の下面にレーザ素子３８ａとフォトダイオード（受光素子）３８ｂとサーミスタ（図示せず）などが配置、固定されて、半導体レーザモジュール３０となされている。
【００３３】
この場合、取付部３１ａの上面に熱電モジュール３３の下基板３５の下面が接合され、上基板３４の下面にキャリヤ３７を介してレーザ素子３８ａが接合されるので、パッケージ３０ａ内に配置された部品の最大高さは、熱電モジュール１３の下基板３５の下端から上基板３４の上端までの高さとなる。このため、取付部３１ａの下面から上基板３４の上端までの高さを低くすることが可能となる。これにより、レーザ素子３８ａおよびフォトダイオード（受光素子）３８ｂの高さ方向の中心線と、パッケージ３０ａの高さ方向の中心線とが一致するように、レーザ素子３８ａおよびフォトダイオード（受光素子）３８ｂを配置することが可能となる。この結果、キャップ３２の先端部の側壁の中心部に形成されたレンズ３２ａの中心線とレーザ素子３８ａの高さ方向の中心線とを一致させることが可能となる。
【００３４】
なお、本実施例２の半導体レーザモジュール３０の各構成要素の材質などは上述した実施例１の半導体レーザモジュール１０の各構成要素と同様であるのでその説明は省略する。また、熱電モジュール３３の上基板３４および下基板３５については、上述した実施例１と同様に、配線パターン（導電層）３４ａ，３５ａ、メタライズ層３４ｂ，３５ｂおよび電極部（図示せず）が形成されている。また、ベース部３１にはリードが挿入される複数の開孔（図示せず）が形成されている。
【００３５】
上述した実施例２においては、キャリア３７の下にレーザ素子３８ａおよびサーミスタ（図示せず）とともにフォトダイオード（受光素子）３８ｂを配置する例について説明した。ところが、レーザ素子３８ａとともに長さ方向に一列となるように配置されるフォトダイオード（受光素子）３８ｂをベース部３１の取付部３１ａに配置するようにすると、形成された半導体レーザモジュールの長さを短くすることが可能となる。そこで、フォトダイオード（受光素子）をベース部の取付部に配置するようにした変形例について、以下に説明する。
【００３６】
（第１変形例）
本実施例２の第１変形例の半導体レーザモジュール４０は、図４に示すように、取付部４１ａを有するベース部４１と、このベース部４１を被覆するキャップ４２とからなるパッケージ４０ａを備えている。また、取付部４１ａの上面に熱電モジュール４３の下基板４５の下面が接合されているとともに、上基板４４の下面に高さを揃えるために嵩上げして形成されたキャリア４７が接合されている。そして、キャリア４７の下にレーザ素子４８ａとサーミスタ（図示せず）などが配置、固定されている。また、ベース部４１の取付部４１ａの先端部に形成された凹部４１ｂの下面にフォトダイオード（受光素子）４８ｂが配置、固定されて半導体レーザモジュール４０となされている。
【００３７】
この場合、フォトダイオード（受光素子）４８ｂは取付部４１ａに形成された凹部４１ｂの下面に配置、固定されることとなるので、図４に示すように、レーザ素子４８ａとサーミスタ（図示せず）とをキャリア４７の下面の幅方向に配置でき、キャリア４７の長さを短くすることが可能となる。これにより、熱電モジュール４３の上基板４４および下基板４５の長さも短くできるとともに、キャップ４２の長さも短くすることが可能となる。結局、形成された半導体レーザモジュール４０の長さを実施例２の半導体レーザモジュール３０の長さよりも短くすることが可能となる。
【００３８】
そして、レーザ素子４８ａは、高さを揃えるために嵩上げして形成されたキャリア４７の下面に接合されているとともに、フォトダイオード（受光素子）４８ｂは取付部４１ａに形成された凹部４１ｂの下面に接合されている。これにより、レーザ素子４８ａおよびフォトダイオード（受光素子）４８ｂの高さ方向の中心部と、パッケージ４０ａの高さ方向の中心位置とが一致するように、パッケージ４０ａ内に配置することが可能となる。この結果、キャップ４２の先端部の側壁の中心部に形成されたレンズ４２ａの中心線とレーザ素子４８ａの中心部とを一致させることが可能となる。
【００３９】
なお、本実施例２の第１変形例の半導体レーザモジュール４０の各構成要素の材質などは上述した実施例１の半導体レーザモジュール１０の各構成要素と同様であるのでその説明は省略する。また、熱電モジュール４３の上基板４４および下基板４５については、上述した実施例１と同様に、配線パターン（導電層）４４ａ，４５ａ、メタライズ層４４ｂ，４５ｂおよび電極部（図示せず）が形成されている。また、ベース部４１にはリードが挿入される複数の開孔（図示せず）が形成されている。
【００４０】
（第２変形例）
本実施例２の第２変形例の半導体レーザモジュール５０は、図５に示すように、取付部５１ａを有するベース部５１と、このベース部５１を被覆するキャップ５２とからなるパッケージ５０ａを備えている。また、取付部５１ａの上面に熱電モジュール５３の下基板５５の下面が接合されているとともに、上基板５４の下面に高さを揃えるために設けられたＣｕなどの高熱伝導性を有する高熱伝導体５９と、分割された下基板５５とを介してキャリア５７が接合されている。そして、キャリア５７の下にレーザ素子５８ａとサーミスタ（図示せず）などが配置、固定されている。また、ベース部５１の取付部５１ａの先端部に形成された凹部５１ｂの下面にフォトダイオード（受光素子）５８ｂが配置、固定されて半導体レーザモジュール５０となされている。
【００４１】
この場合、フォトダイオード（受光素子）５８ｂは取付部５１ａの先端部に形成された凹部５１ｂの下面に配置、固定されることとなるので、図５に示すように、レーザ素子５８ａとサーミスタ（図示せず）とをキャリア５７の下面の幅方向に配置でき、キャリア５７の長さを短くすることが可能となる。これにより、熱電モジュール５３の上基板５４および下基板５５の長さも短くできるとともに、キャップ５２の長さも短くすることが可能となる。結局、形成された半導体レーザモジュール５０の長さを実施例２の半導体レーザモジュール３０の長さよりも短くすることが可能となる。
【００４２】
そして、レーザ素子５８ａは、高さを揃えるために設けられた高熱伝導体５９と、分割された下基板５５とを介してキャリア５７の下面に接合されているとともに、フォトダイオード（受光素子）５８ｂは取付部５１ａに形成された凹部５１ｂの下面に接合されている。これにより、レーザ素子５８ａおよびフォトダイオード（受光素子）５８ｂの高さ方向の中心部と、パッケージ５０ａの高さ方向の中心位置とが一致するように、パッケージ５０ａ内に配置することが可能となる。この結果、キャップ５２の先端部の側壁の中心部に形成されたレンズ５２ａの中心線とレーザ素子５８ａの中心部とを一致させることが可能となる。なお、本第２変形例においては、下基板５５は熱電素子用の基板とレーザ素子の基板に分割されているので、下基板５５の高さバラツキが非常に小さくなる。これにより、レーザ素子５８ａとフォトダイオード（受光素子）５８ｂとの位置合わせが容易になる。
【００４３】
本実施例２の第２変形例の半導体レーザモジュール５０の各構成要素の材質などは上述した実施例１の半導体レーザモジュール１０の各構成要素と同様であるのでその説明は省略する。また、熱電モジュール５３の上基板５４および下基板５５については、上述した実施例１と同様に、配線パターン（導電層）５４ａ，５５ａ、メタライズ層５４ｂ，５５ｂおよび電極部（図示せず）が形成されている。また、ベース部５１にはリードが挿入される複数の開孔（図示せず）が形成されている。
【００４４】
なお、上述した本実施例２の第１変形例および第２変形例においては、取付部４１ａ（５１ａ）の先端部に形成された凹部４１ｂ（５１ｂ）の下面にフォトダイオード４８ｂ（５８ｂ）を配置する例を示したが、フォトダイオード４８ｂ（５８ｂ）を配置する場所は凹部４１ｂ（５１ｂ）に限らず、先端部であれば、凹部が形成されていない取付部の先端部の側壁面に取り付けたり、あるいは、この先端部に斜面を形成するようにして、この斜面に取り付けるようにしてもよい。
【００４５】
３．実施例３
上述した実施例２およびその変形例においては、取付部３１ａ（４１ａ，５１ａ）の上面に熱電モジュール３３（４３，５３）の下基板３５（４５，５５）の下面を接合するとともに、上基板３４（４４，５４）の下面にキャリア３７（４７，５７）を接合し、このキャリア３７（４７，５７）の下面にレーザ素子３８ａ（４８ａ，５８ａ）などを配置する例について説明した。ところが、取付部の下面に下基板の上面を接合するようにすると、取付部の下面から熱電モジュールの上基板の上端面までの高さをさらに低くすることが可能となる。そこで、取付部の下面に熱電モジュールの上基板の上面を接合するようにした実施例３について、以下に説明する。
【００４６】
本実施例３の半導体レーザモジュール６０は、図６に示すように、取付部６１ａを有するベース部６１と、このベース部６１を被覆するキャップ６２とからなるパッケージ６０ａを備えている。また、取付部６１ａの下面に熱電モジュール６３の下基板６５の上面が接合されているとともに、この熱電モジュール６３の上基板６４の下面にキャリア６７が接合されている。そして、キャリア６７の下面にレーザ素子６８ａとフォトダイオード（受光素子）６８ｂとサーミスタ（図示せず）などが配置、固定されて、半導体レーザモジュール６０となされている。
【００４７】
この場合、取付部６１ａの下面に熱電モジュール６３の下基板６５の上面が接合され、上基板６４の下面にキャリヤ６７を介してレーザ素子６８ａが接合されるので、パッケージ６０ａ内に配置された部品の最大高さは、熱電モジュール６３の下基板６５の下端から上基板６４の上端までの高さとなる。このため、熱電モジュール６３の下基板６５の下面から上基板６４の上端までの高さを低くすることが可能となる。これにより、レーザ素子６８ａおよびフォトダイオード（受光素子）６８ｂの高さ方向の中心線と、パッケージ６０ａの高さ方向の中心線とが一致するように、レーザ素子６８ａおよびフォトダイオード（受光素子）６８ｂを配置することが可能となる。この結果、キャップ６２の先端部の側壁の中心部に形成されたレンズ６２ａの中心線とレーザ素子６８ａの高さ方向の中心線とを一致させることが可能となる。
【００４８】
なお、本実施例３の半導体レーザモジュール６０の各構成要素の材質などは上述した実施例１の半導体レーザモジュール１０の各構成要素と同様であるのでその説明は省略する。また、熱電モジュール６３の上基板６４および下基板６５については、上述した実施例１と同様に、配線パターン（導電層）６４ａ，６５ａ、メタライズ層６４ｂ，６５ｂおよび電極部（図示せず）が形成されている。また、ベース部６１にはリードが挿入される複数の開孔（図示せず）が形成されている。
【００４９】
上述した実施例３においては、キャリア６７の下にレーザ素子６８ａおよびサーミスタ（図示せず）とともにフォトダイオード（受光素子）６８ｂを配置する例について説明した。ところが、レーザ素子６８ａとともに長さ方向に一列となるように配置されるフォトダイオード（受光素子）６８ｂをベース部６１の取付部６１ａの下面に接合された下基板の下面に配置するようにすると、形成された半導体レーザモジュールの長さを短くすることが可能となる。そこで、フォトダイオード（受光素子）をベース部の取付部の下面に接合された下基板の下面に配置するようにした変形例について、以下に説明する。
【００５０】
（第１変形例）
本実施例３の第１変形例の半導体レーザモジュール７０は、図７に示すように、取付部７１ａを有するベース部７１と、このベース部７１を被覆するキャップ７２とからなるパッケージ７０ａを備えている。また、取付部７１ａの下面に熱電モジュール７３の下基板７５の上面が接合されているとともに、上基板７４の下面に高さを揃えるために嵩上げして形成されたキャリア７７が接合されている。そして、キャリア７７の下にレーザ素子７８ａとサーミスタ（図示せず）などが配置、固定されている。また、ベース部７１の取付部７１ａの下面に接合された下基板の先端部の下面にフォトダイオード（受光素子）７８ｂが配置、固定されて半導体レーザモジュール７０となされている。
【００５１】
この場合、フォトダイオード（受光素子）７８ｂは取付部７１ａの下面に接合された下基板７５の先端部の下面に配置、固定されることとなるので、図７に示すように、レーザ素子７８ａとサーミスタ（図示せず）とをキャリア７７の下面の幅方向に配置でき、キャリア７７の長さを短くすることが可能となる。これにより、熱電モジュール７３の上基板７４および下基板７５の長さも短くできるとともに、キャップ７２の長さも短くすることが可能となる。結局、形成された半導体レーザモジュール７０の長さを実施例３の半導体レーザモジュール６０の長さよりも短くすることが可能となる。
【００５２】
そして、レーザ素子７８ａは、高さを揃えるために嵩上げして形成されたキャリア７７の下面に接合されているとともに、フォトダイオード（受光素子）７８ｂは取付部７１ａの下面に接合された下基板７５の先端部の下面に接合されている。これにより、レーザ素子７８ａおよびフォトダイオード（受光素子）７８ｂの高さ方向の中心部と、パッケージ７０ａの高さ方向の中心位置とが一致するように、パッケージ７０ａ内に配置することが可能となる。この結果、キャップ７２の先端部の側壁の中心部に形成されたレンズ７２ａの中心線とレーザ素子７８ａの中心部とを一致させることが可能となる。
【００５３】
なお、本変形例の半導体レーザモジュール７０の各構成要素の材質などは上述した実施例１の半導体レーザモジュール１０の各構成要素と同様であるのでその説明は省略する。また、熱電モジュール７３の上基板７４および下基板７５については、上述した実施例１と同様に、配線パターン（導電層）７４ａ，７５ａ、メタライズ層７４ｂ，７５ｂおよび電極部（図示せず）が形成されている。また、ベース部７１にはリードが挿入される複数の開孔（図示せず）が形成されている。
【００５４】
（第２変形例）
本実施例３の第２変形例の半導体レーザモジュール８０は、図８に示すように、取付部８１ａを有するベース部８１と、このベース部８１を被覆するキャップ８２とからなるパッケージ８０ａを備えている。また、取付部８１ａの下面に熱電モジュール８３の下基板８５の上面が接合されているとともに、上基板８４の下面に高さを揃えるために設けられた高熱伝導体８９と、分割された下基板８５とを介してキャリア８７が接合されている。そして、キャリア８７の下にレーザ素子８８ａとサーミスタ（図示せず）などが配置、固定されている。また、ベース部８１の取付部８１ａの下面に接合された下基板８５の先端部の下面にフォトダイオード（受光素子）８８ｂが配置、固定されて半導体レーザモジュール８０となされている。
【００５５】
この場合、フォトダイオード（受光素子）８８ｂは取付部８１ａの下面に接合された下基板８５の先端部の下面に配置、固定されることとなるので、図８に示すように、レーザ素子８８ａとサーミスタ（図示せず）とをキャリア８７の下面の幅方向に配置でき、キャリア８７の長さを短くすることが可能となる。これにより、熱電モジュール８３の上基板８４および下基板８５の長さも短くできるとともに、キャップ８２の長さも短くすることが可能となる。結局、形成された半導体レーザモジュール８０の長さを実施例３の半導体レーザモジュール６０の長さよりも短くすることが可能となる。
【００５６】
そして、レーザ素子８８ａは、高さを揃えるために設けられた高熱伝導体８９と、分割された下基板８５とを介してキャリア８７の下面に接合されているとともに、フォトダイオード（受光素子）８８ｂは下基板８５の下面に接合されている。これにより、レーザ素子８８ａおよびフォトダイオード（受光素子）８８ｂの高さ方向の中心部と、パッケージ８０ａの高さ方向の中心位置とが一致するように、パッケージ８０ａ内に配置することが可能となる。この結果、キャップ８２の先端部の側壁の中心部に形成されたレンズ８２ａの中心線とレーザ素子８８ａの中心部とを一致させることが可能となる。なお、本第２変形例においては、下基板８５は熱電素子用の基板とレーザ素子の基板に分割されているので、下基板８５の高さバラツキが非常に小さくなる。これにより、レーザ素子８８ａとフォトダイオード（受光素子）８８ｂとの位置合わせが容易になる。
【００５７】
なお、本変形例の半導体レーザモジュール８０の各構成要素の材質などは上述した実施例１の半導体レーザモジュール１０の各構成要素と同様であるのでその説明は省略する。また、熱電モジュール８３の上基板８４および下基板８５については、上述した実施例１と同様に、配線パターン（導電層）８４ａ，８５ａ、メタライズ層８４ｂ，８５ｂおよび電極部（図示せず）が形成されている。また、ベース部８１にはリードが挿入される複数の開孔（図示せず）が形成されている。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
なお、上述した実施の形態においては、上基板が熱電モジュールの吸熱側となるように形成して上基板によりレーザ素子を冷却制御する例について説明したが、レーザ素子が低温の温度環境で使用される場合は、上基板が熱電モジュールの発熱側となるように形成し、上基板によりレーザ素子を加熱制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例１の半導体レーザモジュールを模式的に示す図であり、図１（ａ）はキャップを透過した状態を模式的に示す正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の矢印のＸ方向からキャップを透過した状態を模式的に示す側面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）の矢印のＹ方向からキャップを透過した状態を模式的に示す上面図である。
【図２】実施例１の変形例の半導体レーザモジュールを模式的に示す図であり、図２（ａ）はキャップを透過した状態を模式的に示す正面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印のＸ方向からキャップを透過した状態を模式的に示す側面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）の矢印のＹ方向からキャップを透過した状態を模式的に示す上面図である。
【図３】実施例２の半導体レーザモジュールを模式的に示す図であって、キャップを透過した状態を模式的に示す正面図である。
【図４】実施例２の第１変形例の半導体レーザモジュールを模式的に示す図であって、キャップを透過した状態を模式的に示す正面図である。
【図５】実施例２の第２変形例の半導体レーザモジュールを模式的に示す図であって、キャップを透過した状態を模式的に示す正面図である。
【図６】実施例３の半導体レーザモジュールを模式的に示す図であって、キャップを透過した状態を模式的に示す正面図である。
【図７】実施例３の第１変形例の半導体レーザモジュールを模式的に示す図であって、キャップを透過した状態を模式的に示す正面図である。
【図８】実施例３の第２変形例の半導体レーザモジュールを模式的に示す図であって、キャップを透過した状態を模式的に示す正面図である。
【図９】従来例の半導体レーザモジュールを模式的に示す図であって、キャップを透過した状態を模式的に示す正面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０…半導体レーザモジュール、１０ａ…パッケージ、１１…ベース部、１１ａ…取付部、１２…キャップ、１２ａ…レンズ、１３…熱電モジュール、１４…上基板、１４ａ…配線パターン１４ｂ…メタライズ層、１５…下基板、１５ａ…配線パターン、１５ｂ…メタライズ層、１５ｃ…電極部、１６…熱電素子、１７…キャリア、１８ａ…レーザ素子、１８ｂ…フォトダイオード（受光素子）、１８ｃ…サーミスタ、１９…開孔、２０…半導体レーザモジュール、２０ａ…パッケージ、２１…ベース部、２１ａ…取付部、２２…キャップ、２２ａ…レンズ、２３…熱電モジュール、２４…上基板、２４ａ…配線パターン、２４ｂ…メタライズ層、２５…下基板、２５ａ…配線パターン、２５ｂ…メタライズ層、２５ｃ…電極部、２７…キャリア、２８ａ…レーザ素子、２８ｂ…フォトダイオード（受光素子）、２８ｃ…サーミスタ、２９…開孔、３０…半導体レーザモジュール、３０ａ…パッケージ、３１…ベース部、３１ａ…取付部、３２…キャップ、３２ａ…レンズ、３３…熱電モジュール、３４…上基板、３４ａ…配線パターン、３４ｂ…メタライズ層、３５…下基板、３７…キャリア、３８ａ…レーザ素子、３８ｂ…フォトダイオード（受光素子）、４０…半導体レーザモジュール、４０ａ…パッケージ、４１…ベース部、４１ａ…取付部、４１ｂ…凹部、４２…キャップ、４２ａ…レンズ、４３…熱電モジュール、４４…上基板、４４ａ…配線パターン、４４ｂ…メタライズ層、４５…下基板、４７…キャリア、４８ａ…レーザ素子、４８ｂ…フォトダイオード（受光素子）、５０…半導体レーザモジュール、５０ａ…パッケージ、５１…ベース部、５１ａ…取付部、５１ｂ…凹部、５２…キャップ、５２ａ…レンズ、５３…熱電モジュール、５４…上基板、５４ａ…配線パターン、５４ｂ…メタライズ層、５５…下基板、５７…キャリア、５８ａ…レーザ素子、５８ｂ…フォトダイオード（受光素子）、５９…高熱伝導体、６０…半導体レーザモジュール、６０ａ…パッケージ、６１…ベース部、６１ａ…取付部、６２…キャップ、６２ａ…レンズ、６３…熱電モジュール、６４…上基板、６４ａ…配線パターン、６４ｂ…メタライズ層、６５…下基板、６７…キャリア、６８ａ…レーザ素子、６８ｂ…フォトダイオード（受光素子）、７０…半導体レーザモジュール、７０ａ…パッケージ、７１…ベース部、７１ａ…取付部、７２…キャップ、７２ａ…レンズ、７３…熱電モジュール、７４…上基板、７４ａ…配線パターン、７４ｂ…メタライズ層、７５…下基板、７７…キャリア、７８ａ…レーザ素子、７８ｂ…フォトダイオード（受光素子）、８０…半導体レーザモジュール、８０ａ…パッケージ、８１…ベース部、８１ａ…取付部、８２…キャップ、８２ａ…レンズ、８３…熱電モジュール、８４…上基板、８４ａ…配線パターン、８４ｂ…メタライズ層、８５…下基板、８７…キャリア、８８ａ…レーザ素子、８８ｂ…フォトダイオード（受光素子）、８９…高熱伝導体
【図１】
2008244384.tif 000003
【図２】
2008244384.tif 000004
【図３】
2008244384.tif 000005
【図４】
2008244384.tif 000006
【図５】
2008244384.tif 000007
【図６】
2008244384.tif 000008
【図７】
2008244384.tif 000009
【図８】
2008244384.tif 000010
【図９】
2008244384.tif 000011