(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子と、第１の半田層を介して前記半導体レーザ素子に接合されるサブマ
ウントと、第２の半田層を介して前記サブマウントの裏面側に接合されるヒートシンクと
を備えた半導体レーザアセンブリにおいて、
前記サブマウントは、
前記半導体レーザ素子との接合領域の境界に沿って、前記接合領域の周囲の少なくとも
一部に形成されたサブマウント溝と、
前記サブマウント溝より溝幅が狭く、かつ溝深が浅く、少なくとも一方の端部で前記
サブマウント溝に連通するように形成された複数本のサブマウント細溝とを備え、
前記接合領域は、前記サブマウント細溝が配置されている領域と、前記半導体レーザ素
子の出射端面側の前記サブマウント細溝が配置されていない領域とにより構成されている
半導体レーザアセンブリ。
【請求項２】
前記ヒートシンクは、前記サブマウントとの接合領域の境界に沿って、前記接合領域の周囲にヒートシンク溝を有する
請求項１に記載の半導体レーザアセンブリ。
【請求項３】
前記サブマウント溝は、前記半導体レーザ素子の出射端面とは反対の後端面側のサブマウントの接合領域の境界、および前記半導体レーザ素子の両側壁側のサブマウントの接合領域の境界に沿って形成されている
請求項１に記載の半導体レーザアセンブリ。
【請求項４】
前記サブマウント細溝は、前記サブマウント溝に対して斜め方向、または前記半導体レーザ素子の後端面側の接合領域の境界に平行な方向に延在している
請求項１に記載の半導体レーザアセンブリ。
【請求項５】
半導体レーザ素子と、半田層を介して前記半導体レーザ素子に接合されるヒートシンク
とを備えた半導体レーザアセンブリにおいて、
前記ヒートシンクは、
前記半導体レーザ素子との接合領域の境界に沿って、前記接合領域の周囲の少なくとも
一部に形成された第２のヒートシンク溝と、
前記第２のヒートシンク溝より溝幅が狭く、かつ溝深が浅く、少なくとも一方の端部
で前記第２のヒートシンク溝に連通するように形成された複数本のヒートシンク細溝とを備え、
前記接合領域は、前記ヒートシンク細溝が配置されている領域と、前記半導体レーザ素
子の出射端面側の前記ヒートシンク細溝が配置されていない領域とにより構成されている
半導体レーザアセンブリ。
【請求項６】
前記第２のヒートシンク溝は、前記半導体レーザ素子の出射端面とは反対の後端面側のヒートシンクの接合領域の境界、および前記半導体レーザ素子の両側壁側のヒートシンクの接合領域の境界に沿って形成されている
請求項５に記載の半導体レーザアセンブリ。
【請求項７】
前記ヒートシンク細溝は、前記第２のヒートシンク溝に対して斜め方向、または前記半導体レーザ素子の後端面側の接合領域の境界に平行な方向に延在している
請求項６に記載の半導体レーザアセンブリ。
【請求項８】
前記サブマウント溝の延長溝は、前記サブマウントの縁部まで延在している
請求項１に記載の半導体レーザアセンブリ。
【請求項９】
前記第２のヒートシンク溝の延長溝が前記ヒートシンクの縁部まで延在している
請求項５に記載の半導体レーザアセンブリ。
【請求項１０】
半導体レーザ素子と、第１の半田層を介して前記半導体レーザ素子に接合されるサブマ
ウントと、第２の半田層を介して前記サブマウントの裏面側に接合されるヒートシンクと
を備えた半導体レーザアセンブリにおいて、
前記サブマウントは、前記半導体レーザ素子との接合領域に複数本のサブマウント細溝
を有し、
前記接合領域が、前記サブマウント細溝が配置されている領域と、前記半導体レーザ素
子の出射端面側の前記サブマウント細溝が配置されていない領域とによって構成されてい
る
半導体レーザアセンブリ。
【請求項１１】
半導体レーザ素子と、半田層を介して前記半導体レーザ素子に接合されるヒートシンクとを備えた半導体レーザアセンブリにおいて、
前記ヒートシンクが、前記半導体レーザ素子との接合領域に複数本のヒートシンク細溝を有し、
前記接合領域が、前記ヒートシンク細溝が配置されている領域と、前記半導体レーザ素子の出射端面側の前記ヒートシンク細溝が配置されていない領域とによって構成されている
半導体レーザアセンブリ。
【請求項１２】
半導体レーザ素子がサブマウントを介してヒートシンクに接合した構造を有する半導体レーザアセンブリの製造方法であって、
前記半導体レーザ素子を前記サブマウントに接合する際、
前記サブマウントの接合領域上に半導体レーザ素子を保持してリフロー炉に送入し、前記サブマウントの接合領域上の半田を融解させるステップと、
前記サブマウントの接合領域を横断する溝で生じる毛細管現象により融解半田のうちの過剰な半田を前記サブマウントと前記半導体レーザ素子との間から流出させ、かつ前記溝内に滞留させるステップとを含む
半導体レーザアセンブリの製造方法。
【請求項１３】
前記サブマウントをヒートシンクに接合する際、
前記ヒートシンクの接合領域上に前記サブマウントを保持してリフロー炉に送入し、前記ヒートシンクの接合領域上の半田を融解させるステップと、
前記ヒートシンクの接合領域を横断する溝で生じる毛細管現象により融解半田のうちの過剰な半田を前記ヒートシンクと前記サブマウントとの間から流出させ、かつ前記溝内に滞留させるステップとを含む
請求項１２に記載の半導体レーザアセンブリの製造方法。
【請求項１４】
半導体レーザ素子がヒートシンクに接合した構造を有する半導体レーザアセンブリの製造方法であって、
前記半導体レーザ素子を前記ヒートシンクに接合する際、
前記ヒートシンクの接合領域上に半導体レーザ素子を保持してリフロー炉に送入し、前記ヒートシンクの接合領域上の半田を融解させるステップと、
前記ヒートシンクの接合領域を横断する溝で生じる毛細管現象により融解半田のうちの過剰な半田を前記ヒートシンクと前記半導体レーザ素子との間から流出させ、かつ前記溝内に滞留させるステップとを含む
半導体レーザアセンブリの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子をサブマウントを介して、または直接にヒートシンクに接合した構造を有する半導体レーザアセンブリに関する。
【０００２】
より詳細には、組み立てに際し、半導体レーザ素子とサブマウントまたはヒートシンクの半田接合面の間からの半田はみ出しを抑制し、またはみ出した半田が半導体レーザ素子、サブマウントあるいはヒートシンク上で球状半田残留物を形成しないような構成を備えた半導体レーザアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体レーザ素子では、電気的エネルギーが光エネルギーに変換される際に、エネルギー損失が生じ、その分が熱エネルギーに転換される。この熱エネルギーは、半導体レーザ素子の温度を上昇させて、レーザ特性に好ましくない影響を与える。
【０００４】
このような半導体レーザ素子内で発生する熱エネルギーを速やかに放散させ、かつ半導体レーザ素子の機械的強度を補強するために、一般に、半導体レーザ素子の基板側をヒートシンクに直接またはサブマウントを介して半田層によって接合した、所謂半導体レーザアセンブリが製品化されている。
【０００５】
具体的に、従来の半導体レーザアセンブリ１０は、図７に示したように、半導体レーザ素子１２を第１の半田層１４によりサブマウント１６に接合され、また、このサブマウント１６は第２の半田層１８によりヒートシンク２０に接合されている。半導体レーザ素子１２は、半導体基板上に発光層を含む積層構造を備えたものである。なお、サブマウント１６を省いて、半導体レーザ素子１２が直接ヒートシンク２０に接合された構造もある。
【０００６】
ヒートシンク２０上には、絶縁板２２を間にして電極パッド２４が設けられ、、この電極パッド２４と半導体レーザ素子１２の電極とがワイヤ２６によって接続（ワイヤボンディング）されている。すなわち、半導体レーザ素子１２は、電極パッド２４を介して外部の機器に接続されるようになっている。
【０００７】
半導体レーザ素子１２は、例えばＧａＡｓ基板上に形成されたＧａＡｓ系の端面出射型半導体レーザ素子であって、図７では電極パッド２４とは反対側の端面が出射端面となっている。なお、半導体レーザ素子１２の数は図７に示したように１個でもよいが、複数個、アレイ状に配列されたものもある。
【０００８】
サブマウント１６は、半導体レーザ素子１２の機械的強度を補強するための部品であり、例えば炭化珪素（ＳｉＣ），あるいは銅（Ｃｕ）とタングステン（Ｗ）との合金からなる金属板である。ヒートシンク２０は銅板で形成されていることが多い。
【０００９】
半導体レーザ素子１２とサブマウント１６とを接合させるための第１の半田層１４は、例えば金錫（Ａｕ／Ｓｎ）半田層であり、サブマウント１６とヒートシンク２０とを接合する第２の半田層１８は例えばインジウム（Ｉｎ）半田層である。
【００１０】
このような半導体レーザアセンブリ１０を作製する際には、先ず、サブマウント１６の接合面上に形成されている金錫半田メッキ層上に半導体レーザ素子１２を載せ、リフロー炉に送入して金錫半田の溶融温度以上、例えば３００℃に加熱し、金錫半田メッキ層を溶融させる。
【００１１】
次いで、半導体レーザ素子１２を載せたままでサブマウント１６をリフロー炉より取り出し、放冷させる。これにより、溶融した金錫半田メッキ層が固化して第１の半田層１４となり、サブマウント１６と半導体レーザ素子１２とが接合される。
【００１２】
続いて、ヒートシンク２０の接合面上にインジウム金属蒸気を蒸着させてインジウム蒸着層を設け、このインジウム蒸着層上に、半導体レーザ素子１２が接合されたサブマウント１６を載せる。これをリフロー炉に送入してインジウム半田の溶融温度である１５６℃以上の温度、例えば１８０℃に加熱し、インジウム蒸着層を溶融させる。次いで、サブマウント１６を載せたままでヒートシンク２０をリフロー炉より取り出して放冷させる。これにより、溶融したインジウム蒸着層が固化して第２の半田層１８となり、ヒートシンク２０とサブマウント１６とが接合される。
【００１３】
なお、従来の半導体レーザアセンブリ１０では、第２の半田層１８をインジウムに代えて鉛錫半田で形成したものもあり、また第１の半田層１４を金錫半田に代えて鉛錫半田で形成したものもある。
【００１４】
特許文献１にも、上述した半導体レーザアセンブリ１０と同様の構成の半導体発光装置が開示されている。
【００１５】
ところで、半導体レーザ素子をサブマウント上にあるいはサブマウントをヒートシンク上に接合する際、毎回同じ量の半田を供給しても、半導体レーザ素子、サブマウントあるいはヒートシンクの接合面の表面状態が微妙に変化しているために、半田量が過剰になって半田の一部が接合面間からはみ出すことがある。
【００１６】
はみ出した半田は、図８に示したように、球状に膨らみ、接合領域の縁部、特に半導体レーザ素子の縁部に残留する。このように半田が球状に膨らむ現象は、特にフラックスを使用しない場合に、顕著である。
【００１７】
半田残留物は、その後の半導体レーザアセンブリを実装する際に障害物となったり、またレーザ特性に悪い影響を及ぼしたりする。特に、半導体レーザ素子をサブマウントまたはヒートシンク上に接合した際に、球状半田残留物が半導体レーザ素子の出射端面側に形成されると、レーザ特性上で好ましくない。
【特許文献１】特開平６−３５０２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、組み立てに際し、半田接合面の間からの半田はみ出しを抑制し、またはみ出した半田が半導体レーザ素子、サブマウントあるいはヒートシンク上で球状半田残留物が形成されることを防止できる半導体レーザアセンブリを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者は、課題解決の研究過程で、以下のことに注目した。すなわち、半導体レーザ素子を実装するためのサブマウントやヒートシンクは、その接合領域において平坦度が高いことが良好な実装を達成するための大前提ではあるものの、半導体レーザ素子をサブマウントやヒートシンク上に実装する前に、固形半田を一旦仮止めする場合には、接合領域の平坦性が完全であり過ぎると、逆に密着し難く、はがれが生じたり、空気が入り込んだりして、接合不良の原因となる。
【００２０】
一方、サブマウントあるいはヒートシンクの平坦性を低下させると、実装精度そのものに好ましくない影響が生じる。
【００２１】
そこで、本発明者は、良好な接合を達成するために、サブマウントまたはヒートシンクの接合領域の平坦性をできるだけ完全な状態に維持すると共に、過剰な半田の処理のために、接合領域の周囲に過剰の半田を流出させる溝を設けることを着想し、実験によりその有効性を確認して、以下の発明（第１の発明〜第１０の発明）に到ったものである。
【００２２】
具体的に、第１の発明は、半導体レーザ素子と、第１の半田層を介して半導体レーザ素子の基板側に接合されるサブマウントと、第２の半田層を介してサブマウントの裏面側に接合されるヒートシンクとを備えた半導体レーザアセンブリにおいて、サブマウントは、半導体レーザ素子との接合領域の境界に沿って、その接合領域の周囲の少なくとも一部に溝（以下，サブマウント溝という）を有する構造となっている。
【００２３】
この半導体レーザアセンブリでは、半導体レーザ素子とサブマウントとを半田接合させる際に、過剰な半田はサブマウント溝に流出する。すなわち、サブマウント溝が過剰な半田の半田溜として機能し、更には過剰な半田を外部に排出する機能を有する。これにより、半導体レーザ素子とサブマウントとの接合領域の周りには、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【００２４】
なお、サブマウント溝は、必ずしも接合領域の周囲の全長に設ける必要はなく、その一部にのみ設けても、上記効果をそれなりに奏することができる。
【００２５】
また、この半導体レーザアセンブリでは、ヒートシンクも、サブマウントとの接合領域の境界に沿って、その接合領域の周囲に溝（以下，ヒートシンク溝という）を有するような構成としてもよい。
【００２６】
これにより、サブマウントとヒートシンクとの半田接合に際して、過剰な半田はヒートシンク溝に流出する。すなわち、ヒートシンク溝は過剰な半田溜として機能し、更には過剰な半田を外部に排出する機能を有する。これにより、サブマウントとヒートシンクとの接合領域の周りにおいても、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【００２７】
次に、第２の発明は、半導体レーザ素子と、半田層を介して半導体レーザ素子の基板側に接合されるヒートシンクとを備えた半導体レーザアセンブリであり、ヒートシンクは、半導体レーザ素子との接合領域の境界に沿って、その接合領域の周囲の少なくとも一部に溝（以下，第２のヒートシンク溝という）を有するものである。
【００２８】
この半導体レーザアセンブリでは、半導体レーザ素子が直接ヒートシンクに接合された構成を有しており、この半導体レーザ素子とヒートシンクとを半田接合させる際に、上記と同様に、過剰な半田は第２のヒートシンク溝に流出する。これにより、半導体レーザ素子とヒートシンクとの接合領域の周りには、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【００２９】
第２のヒートシンク溝は、必ずしも接合領域の周囲の全長に設ける必要はなく、接合領域の周囲の一部にのみ設けても、本発明の効果をそれなりに奏することができる。
【００３０】
第１および第２の発明では、好適には、サブマウント溝またはヒートシンク溝が、半導体レーザ素子の出射端面とは反対の後端面側の接合領域の境界および半導体レーザ素子の両側壁側の接合領域の境界に沿って形成される。
【００３１】
過剰な半田が半導体レーザ素子の出射端面側に流出するのは好ましくないので、出射端面側には、サブマウント溝およびヒートシンク溝を設けないことが好ましい。
【００３２】
第１の発明では、サブマウント溝より溝幅が狭く、溝深が浅い複数本のサブマウント細溝が、相互に離隔し、かつ少なくとも一方の端部でサブマウント溝に連通するようにサブマウントの接合領域上に形成される。
【００３３】
同じく、第２の発明では、第２のヒートシンク溝より溝幅が狭く、溝深が浅い複数本のヒートシンク細溝が、相互に離隔し、かつ少なくとも一方の端部で第２のヒートシンク溝に連通するようにヒートシンクの接合領域上に形成される。
【００３４】
なお、第１の発明では、サブマウントとヒートシンクとの接合性を高めるために、サブマウント細溝と同様の構成の細溝をヒートシンクの接合領域に設けてもよい。
【００３５】
サブマウント細溝およびヒートシンク細溝を設けることにより、半導体レーザ素子の接合に際して、接合領域からの過剰半田の流出を一層容易にして、半導体レーザ素子とサブマウントとの密着性を高めることができる。
【００３６】
また、固形半田を使用する際には、接合領域に細溝があると、半田の密着仮止めが容易になるので、空気が半田とサブマウントやヒートシンクの間に残って、浮き等の接合不良の原因になったりすることがない。
【００３７】
サブマウント細溝またはヒートシンク細溝の配置には制約はないものの、好適には、細溝は、サブマウント溝または第２のヒートシンク溝に対して斜め方向に延在し、また半導体レーザ素子の後端面側の接合領域の境界に平行に延在するように設けられる。これにより、半導体レーザ素子の出射端面側への過剰半田の流出が抑制される。
【００３８】
第１および第２の発明では、半導体レーザ素子の出射端面側にサブマウント溝、ヒート
シンク溝、第２のヒートシンク溝および細溝が形成されていない領域を有する。これによ
り、半導体レーザ素子の出射端面側への過剰半田の流出が防止される。
【００３９】
更には、第１の発明では、サブマウント溝の延長溝がサブマウントの縁部まで延在し、第２の発明では、第２のヒートシンク溝の延長溝がヒートシンクの縁部まで延在するように構成することができる。これにより、延長溝を介して、サブマウント溝または第２のヒートシンク溝に滞留する過剰な半田が外部に容易に流出される。
【００４０】
サブマウント溝、ヒートシンク溝、および第２のヒートシンク溝、延長溝の溝深さおよび溝幅は、１μｍ以上１ｍｍ以下の範囲である。１μｍ未満であると、過剰な半田を流出させることが難しく、逆に、１ｍｍを超える寸法にしても効果が上がらない上に、サブマウントやヒートシンクの強度を低下させるおそれもある。
【００４１】
サブマウント細溝やヒートシンク細溝が大き過ぎると、半田の流れ過ぎが生じたりあるいはサブマウントやヒートシンクの放熱効果が低下するおそれがあり、また細溝が小さ過ぎると細溝を設けた効果が乏しくなる。これらを考慮すると、サブマウント細溝およびヒートシンク細溝の溝深さおよび溝幅は、１μｍ以上数百μｍ程度である。サブマウント細溝およびヒートシンク細溝同士の間隔は１μｍから１〜２ｍｍ程度である。サブマウント細溝およびヒートシンク細溝の間隔が１μｍ未満であると、接合領域の凹凸が細かすぎて、接合領域の表面が表面荒れと同じような状態となり、好ましくない。一方、接合領域の面積がそれほど大きくないので、間隔が２ｍｍ以上になると、サブマウント細溝およびヒートシンク細溝を設けた効果が乏しくなる。
【００４２】
サブマウント溝またはヒートシンク溝は、必ずしも、接合領域の境界にある必要はない。接合領域を横断する溝であっても、本発明の効果を奏することができる。
【００５０】
すなわち、本発明の更に他の半導体レーザアセンブリ（以下，第３の発明という）は、半導体レーザ素子と、第１の半田層を介して半導体レーザ素子の基板側に接合されるサブマウントと、第２の半田層を介してサブマウントの裏面側に接合されるヒートシンクとを備えた半導体レーザアセンブリにおいて、サブマウントが、半導体レーザ素子との接合領域に複数本の細溝（サブマウント細溝）を有するものである。
【００５１】
また、本発明に係る更に他の半導体レーザアセンブリ（以下，第４の発明という）は、半導体レーザ素子と、半田層を介して半導体レーザ素子の基板側に接合されるヒートシンクとを備えた半導体レーザアセンブリにおいて、ヒートシンクが、半導体レーザ素子との接合領域に複数本の細溝（ヒートシンク細溝）を有するものである。
【００５２】
第３の発明および第４の発明において、サブマウントの接合領域およびヒートシンク接合領域に設ける溝の溝寸法は、それぞれ、サブマウント細溝およびヒートシンク細溝と同じでよい。溝の配置は自由であって、例えば相互に平行な複数本の細溝でも、また格子状の細溝でもよい。なお、第３の発明および第４の発明では、接合領域は、細溝が配置されている領域と、半導体レーザ素子の出射端面側に設けられた細溝が配置されていない領域とによって構成される。
【００５３】
第１から第４の発明において、半導体レーザ素子は、チップ状の半導体レーザ素子でも、レーザバー状、または２次元アレイ状の半導体レーザアレイでもよい。また、半田の種類には制約はなく、固形でもクリーム状のものでもよい。また、サブマウントおよびヒートシンクの材質にも制約はない。
【００７９】
本発明に係る半導体レーザアセンブリの製造方法（以下，第５の発明という）は、半
導体レーザ素子がサブマウントを介してヒートシンクに接合した構造を有する半導体レーザアセンブリの製造方法であって、半導体レーザ素子をサブマウントに接合する際、サブマウントの接合領域上に半導体レーザ素子を保持してリフロー炉に送入し、サブマウントの接合領域上の半田を融解させるステップと、サブマウントの接合領域を横断する溝で生じる毛細管現象により融解半田のうちの過剰な半田をサブマウントと半導体レーザ素子との間から流出させ、かつ溝内に滞留させるステップとを含むものである。
【００８０】
第５の発明では、サブマウントの接合領域を横断する溝で生じる毛細管現象によって、融解半田のうちの過剰な半田が、サブマウントと半導体レーザ素子との間から流出し、かつ、溝内に滞留する。これにより、半導体レーザ素子とサブマウントとの半田接合に際して、半導体レーザ素子とサブマウントとの接合領域の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがない。
【００８１】
また、第５の発明では、サブマウントをヒートシンクに接合させる際、ヒートシンクの接合領域上にサブマウントを保持してリフロー炉に送入し、ヒートシンクの接合領域上の半田を融解させるステップと、ヒートシンクの接合領域を横断する溝で生じる毛細管現象により融解半田のうちの過剰な半田をヒートシンクとサブマウントとの間から流出させ、かつ溝内に滞留させるステップとを含む。
【００８２】
上述の構成では、ヒートシンクの接合領域を横断する溝で生じる毛細管現象によって、融解半田のうちの過剰な半田が、サブマウントとヒートシンクとの間から流出し、かつ、溝内に滞留する。これにより、サブマウントとヒートシンクとの半田接合に際して、サブマウントとヒートシンクとの接合領域の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがない。
【００８３】
本発明に係る半導体レーザアセンブリの他の製造方法（以下，第６の発明という）は、半導体レーザ素子をヒートシンクに接合した構造を有する半導体レーザアセンブリの製造方法であって、半導体レーザ素子をヒートシンクに接合する際、ヒートシンクの接合領域上に半導体レーザ素子を保持してリフロー炉に送入し、ヒートシンクの接合領域上の半田を融解させるステップと、ヒートシンクの接合領域を横断する溝で生じる毛細管現象により融解半田のうちの過剰な半田をヒートシンクと半導体レーザ素子との間から流出させ、かつ溝内に滞留させるステップとを含むものである。
【００８４】
第６の発明では、ヒートシンクの接合領域を横断する溝で生じる毛細管現象によって、融解半田のうちの過剰な半田が、ヒートシンクと半導体レーザ素子との間から流出し、かつ、溝内に滞留する。これにより、半導体レーザ素子とヒートシンクとの半田接合に際して、半導体レーザ素子とヒートシンクとの接合領域の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【発明の効果】
【００８５】
第１発明ではサブマウント溝およびサブマウント細溝を設けることにより、半導体レーザ素子とサブマウントとの半田接合に際して、第２の発明では第２のヒートシンク溝およびヒートシンク細溝を設けることにより、半導体レーザ素子とヒートシンクとの半田接合に際して、過剰な半田をサブマウント溝または第２のヒートシンク溝に流出させ、サブマウント溝または第２のヒートシンク溝を過剰な半田の半田溜として機能させると共に、更には外部に排出するようにしている。これにより、半導体レーザ素子とサブマウントとの接合領域および半導体レーザ素子とヒートシンクとの接合領域の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【００８６】
また、第１および第２の発明では、接合領域の平坦度を良好に保ったままで、半田を安定してセットでき、空気が半田と接合領域間に入ったり、接合領域と半田との密着性が悪くなるのを防止することができる。
【００８９】
次に、第３の発明ではサブマウントの接合領域に細溝を設けることにより、半導体レーザ素子とサブマウントとの半田接合に際して、第４の発明ではヒートシンクの接合領域に細溝を設けることにより、半導体レーザ素子とヒートシンクとの半田接合に際して、過剰な半田を細溝に流出させ、細溝を過剰な半田の半田溜として機能させる。これにより、半導体レーザ素子とサブマウントとの接合領域および半導体レーザ素子とヒートシンクとの接合領域の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【００９０】
また、第３および第４の発明では、接合領域の平坦度を良好に保ったままで、半田を安定してセットでき、空気が半田と接合領域間に入ったり、接合領域と半田との密着性が悪くなるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９３】
以下に、添付図面を参照し、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。なお、以下の実施の形態および変形例において、従来の構成（図７）と同一構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００９４】
実施の形態１
本実施の形態は、第１の発明に係る半導体レーザアセンブリの一例であって、図１は半導体レーザアセンブリの要部の構成、図２はサブマウントの溝の構成、図３はヒートシンクの溝の構成をそれぞれ表すものである。
【００９５】
本実施の形態の半導体レーザアセンブリ３０は、要部として、図１に示したように、従来の半導体レーザアセンブリ１０と同様に、半導体レーザ素子１２と、第１の半田層１４を介して半導体レーザ素子１２の基板側に接合されるサブマウント１６と、第２の半田層１８を介してサブマウント１６の裏面側に接合されるヒートシンク２０とを備えている。
【００９６】
半導体レーザアセンブリ３０では、サブマウント１６が、溝３２（以下，サブマウント溝という）および延長溝３６とを有している。サブマウント溝３２は、半導体レーザ素子１２との接合領域３４の境界に沿って接合領域３４の周囲に形成されている。延長溝３６は、このサブマウント溝３２をサブマウント１６の縁部まで延長したものである。
【００９７】
サブマウント溝３２は、半導体レーザ素子１２の両側壁側および出射端面とは反対の後端面側のサブマウント１６の接合領域３４の境界に沿って接合領域３４の周囲に形成されている。
【００９８】
更に、サブマウント１６には、サブマウント溝３２より溝幅が狭く、溝深が浅い多数本の細溝（以下，サブマウント細溝という）３８が、相互に離隔し、少なくとも一方の端部でサブマウント溝３２に連通するように形成されている。このサブマウント細溝３８は、サブマウント１６の接合領域３４上に格子状でかつサブマウント溝３２に斜め方向に形成されている。
【００９９】
本実施の形態では、サブマウント溝３２およびサブマウント細溝３８は、半導体レーザ素子１２の出射端面側に設けられていない。つまり、サブマウント溝３２およびサブマウント細溝３８は、半導体レーザ素子１２の出射端面側で閉止されており、接合領域３２は、サブマウント細溝３８が配置されている接合領域３４ａと、接合領域３４ａ以外の領域に連続した同じ平面にあって、サブマウント細溝３８が配置されていない接合領域３４ｂとから構成されたものとなっている。
【０１００】
ヒートシンク２０もまた、図１および図３に示したように、サブマウント１６とヒートシンク２０とを接合するヒートシンク２０の接合領域４０の境界に沿って接合領域４０の周囲に形成された溝４２（以下，ヒートシンク溝という）と、ヒートシンク２０の縁部までヒートシンク溝４２を延長した延長溝４４とを備えている。
【０１０１】
ヒートシンク溝４２は、半導体レーザ素子１２の両側壁側および出射端面とは反対の後端面側のヒートシンク２０の接合領域４０の境界に沿って接合領域４０の周囲に形成されている。
【０１０２】
なお、図示しないが、ヒートシンク２０の接合領域４０に、サブマウント細溝３８と同様の細溝を設けてもよい。
【０１０３】
サブマウント溝３２、ヒートシンク溝４２、および延長溝３６、４４の溝深さおよび溝幅は、例えば１μｍ以上１ｍｍ以下である。
【０１０４】
一方、サブマウント細溝３８の溝深さおよび溝幅は、大き過ぎると、半田の流れ過ぎが生じたり、あるいはサブマウント１６の放熱効果が低下するおそれがあり、逆に小さ過ぎると、細溝を設けた効果が乏しくなるので、１μｍ以上数百μｍ程度である。サブマウント細溝３８同士の間隔Ｐは、１μｍから１〜２ｍｍ程度である。サブマウント細溝３８の間隔Ｐが１μｍ未満であると、凹凸が細かすぎて接合領域３４の表面が表面荒れと同じような状態となるので、好ましくない。また、接合領域３４の面積はそれほど大きくないので、２ｍｍ以上の間隔Ｐになると、サブマウント細溝３８を設けた効果が乏しくなる。
【０１０５】
本実施の形態では、サブマウント１６に対して、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との半田接合に際して、サブマウント細溝３８を介して過剰な半田をサブマウント溝３２に流出させ、サブマウント溝３２を過剰な半田の半田溜として機能させると共に、延長溝３６により外部に排出するようにしている。これにより、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との接合に際し、サブマウント１６の接合領域３４の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【０１０６】
なお、半導体レーザ素子１２の接合領域、つまりサブマウント１６の接合領域３４が狭いときには、サブマウント溝３２のみを設ければよく、必ずしも、サブマウント細溝３８を設ける必要はない。
【０１０７】
更に、本実施の形態では、サブマウント溝３２およびサブマウント細溝３８は、半導体レーザ素子１２の出射端面側に設けていないので、過剰半田が半導体レーザ素子１２の出射端面側に流出するようなことは生じない。
【０１０８】
また、ヒートシンク２０に対してヒートシンク溝４２および延長溝４４を設けることにより、サブマウント１６とヒートシンク２０との半田接合に際して、過剰な半田をヒートシンク溝４２に流出させ、ヒートシンク溝４２を過剰な半田の半田溜として機能させると共に、延長溝４４を介して外部に排出するようにしている。
【０１０９】
これにより、ヒートシンク２０の接合領域４０の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【０１１０】
なお、サブマウント１６の接合領域３４の大きさあるいは形状によっては、サブマウント溝３２を、接合領域３４の境界の全長にわたって設ける必要はなく、そのうちの一部、例えば半導体レーザ素子１２の両側壁側の境界のみに、または半導体レーザ素子１２の後端面側の境界のみにサブマウント溝３２を設けるようにしてもよい。このとき、延長溝３６は、一部に設けたサブマウント溝３２に連通させる。
【０１１１】
変形例
図４は、実施の形態１の半導体レーザアセンブリの変形例に係るサブマウント溝の構成を表すものである。
【０１１２】
実施の形態１ではサブマウント細溝３８がサブマウント１６の接合領域３４に格子状でかつサブマウント溝３２に斜め方向に形成されているが、本変形例では、サブマウント細溝４６が、半導体レーザ素子１２の後端面側の接合領域３４の境界に平行になるように、接合領域３４上に形成されている。
【０１１３】
本変形例では、サブマウント細溝４６を設けることにより、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との半田接合に際し、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【０１１４】
また、他の変形例として、図示しないが、サブマウント細溝と同様の構成の細溝をヒートシンク２０の接合領域４０上に設けることができる。これにより、サブマウント１６とヒートシンク２０との半田接合に際して、細溝を介して過剰な半田をヒートシンク溝４２に一層容易に流出させることができる。
【０１１５】
実施の形態２
本実施の形態は、第２の発明に係る半導体レーザアセンブリに関するものであり、図５は半導体レーザアセンブリ５０の要部の構成、図６はヒートシンクの溝の構成をそれぞれ表している。
【０１１６】
半導体レーザアセンブリ５０は、前述のサブマウント１６を介することなく、半導体レーザ素子１２を直接ヒートシンク２０に接合していることを除いて、実施の形態１の半導体レーザアセンブリ１０と同じ構成である。
【０１１７】
本実施の形態では、ヒートシンク２０が、溝５２（以下，ヒートシンク溝という）および延長溝５６を有している。ヒートシンク溝５２は、半導体レーザ素子１２との接合領域５４の境界に沿って接合領域５４の周囲に形成されている。延長溝５６は、ヒートシンク２０の縁部までヒートシンク溝５２を延長したものである。
【０１１８】
ヒートシンク溝５２は、半導体レーザ素子１２の両側壁側および出射端面とは反対の後端面側のヒートシンク２０の接合領域５４の境界に沿って接合領域５４の周囲に形成されている。
【０１１９】
更に、ヒートシンク溝５２より溝幅が狭く、溝深が浅い多数本の細溝（以下，ヒートシンク細溝という）５８が、相互に離隔し、少なくとも一方の端部でヒートシンク溝５２に連通するように、ヒートシンク２０の接合領域５４上に格子状でかつヒートシンク溝５２に斜め方向に形成されている。
【０１２０】
また、本実施の形態では、ヒートシンク溝５２およびヒートシンク細溝５８は、半導体レーザ素子１２の出射端面側に設けられていない。つまり、ヒートシンク溝５２およびヒートシンク細溝５８は、半導体レーザ素子１２の出射端面側において閉止されており、接合領域５４は、ヒートシンク細溝５８が配置された接合領域５４ａと、接合領域５４以外の領域に連続した同じ平面で、かつヒートシンク細溝５８が配置されていない接合領域５４ｂとから構成されている。
【０１２１】
ヒートシンク溝５２および延長溝５６の溝深さおよび溝幅は、１μｍ以上１ｍｍ以下である。
【０１２２】
一方、ヒートシンク細溝５８の溝深さおよび溝幅は、半田の落ち過ぎや排熱を考慮して１μｍ以上であって数百μｍ程度である。ヒートシンク細溝５８同士の間隔Ｐは１μｍから１〜２ｍｍ程度である。ヒートシンク細溝５８の間隔Ｐが１μｍ未満であると、接合領域５４の表面が表面荒れと同じような状態となって好ましくない。また、接合領域５４の面積がそれほど大きくないので、２ｍｍ以上の間隔Ｐになると、ヒートシンク細溝５８を設けた効果が乏しくなる。
【０１２３】
本実施の形態では、半導体レーザ素子１２とヒートシンク２０との半田接合に際して、ヒートシンク細溝５８を介して過剰な半田をヒートシンク溝５２に流出させ、ヒートシンク溝５２を過剰な半田の半田溜として機能させると共に、延長溝５６により外部に排出するようにしている。延長溝５６も過剰な半田の半田溜の機能を有する。
【０１２４】
これにより、半導体レーザ素子１２とヒートシンク２０との接合に際し、ヒートシンク２０の接合領域５４の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。なお、半導体レーザ素子１２の接合領域が狭いときには、ヒートシンク溝５２のみを設ければよく、必ずしも、ヒートシンク細溝５８を設ける必要はない。
【０１２５】
更に、本実施の形態では、ヒートシンク溝５２およびヒートシンク細溝５８を半導体レーザ素子１２の出射端面側に設けていないので、過剰半田が半導体レーザ素子１２の出射端面側に流出するようなことはない。
【０１２６】
なお、ヒートシンク２０の接合領域５４の大きさあるいは形状によっては、ヒートシンク溝５２を接合領域５４の境界の全長にわたって設ける必要はなく、そのうちの一部、例えば半導体レーザ素子１２の両側壁側の境界のみに、または半導体レーザ素子１２の後端面側の境界のみに設けてもよい。このときには、延長溝５６は、一部に設けたヒートシンク溝５２に連通させる。
【０１２７】
実施の形態３
本実施の形態は第３の発明に係る半導体レーザアセンブリに関するものであり、図９はそのサブマウント溝の構成を表すものである。
【０１２８】
本実施の形態の半導体レーザアセンブリは、サブマウントの溝構成が異なることを除いて、実施の形態１の半導体レーザアセンブリ３０と同じ構成である。
【０１２９】
本実施の形態では、サブマウント１６が１本のサブマウント横断溝６２を備えている。このサブマウント横断溝６２は、半導体レーザ素子１２（図１参照）との接合領域３４の中央部を半導体レーザ素子１２の出射端面に平行に横断し、サブマウント１６の縁部に達している。
【０１３０】
サブマウント横断溝６２の溝寸法は、実施の形態１のサブマウント溝３２と同じである。サブマウント横断溝６２は複数本でもよく、また、必ずしもサブマウント１６の接合領域３４の中央部を横断する必要はなく、出射端面に近い接合領域３４を横断してもよい。
【０１３１】
本実施の形態では、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との半田接合に際して、過剰な半田をサブマウント横断溝６２に流出させ、サブマウント横断溝６２を過剰な半田の半田溜として機能させると共に過剰な半田を外部に排出させる。
【０１３２】
これにより、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との接合に際し、サブマウント１６の接合領域３４の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【０１３３】
なお、実施の形態１と同様に、サブマウント横断溝６２に連通するサブマウント細溝を設けてもよい。
【０１３４】
実施の形態４
本実施の形態は第４の発明に係る半導体レーザアセンブリに関するもので、図１０はそのヒートシンク溝の構成を表すものである。
【０１３５】
本実施の形態の半導体レーザアセンブリは、ヒートシンクの溝構成が異なることを除いて実施の形態２の半導体レーザアセンブリ５０と同じである。
【０１３６】
本実施の形態では、ヒートシンク２０が、ヒートシンク横断溝６４を備えている。ヒートシンク横断溝６４は、半導体レーザ素子１２（図５参照）との接合領域５４の中央部を半導体レーザ素子１２の出射端面に平行に横断し、ヒートシンク２０の縁部に達している。
【０１３７】
ヒートシンク横断溝６４の溝寸法は、実施の形態３の第２のヒートシンク溝５２と同じである。ヒートシンク横断溝６４は複数本でもよく、また必ずしもヒートシンク２０の接合領域５４の中央部を横断する必要はなく、出射端面に近い接合領域５４を横断してもよい。
【０１３８】
本実施の形態では、半導体レーザ素子１２とヒートシンク２０との半田接合に際して、過剰な半田をヒートシンク横断溝６４に流出させ、ヒートシンク横断溝６４を過剰な半田の半田溜として機能させると共に過剰な半田を外部に排出するようにしている。
【０１３９】
これにより、半導体レーザ素子１２とヒートシンク２０との接合に際し、ヒートシンク２０の接合領域５４の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【０１４０】
なお、実施の形態２と同様に、ヒートシンク横断溝６４に連通するヒートシンク細溝を設けてもよい。
【０１４１】
実施の形態５
本実施の形態は第５の発明に係る半導体レーザアセンブリに関するもので、図１１はそのサブマウント溝の構成を表すものである。
【０１４２】
本実施の形態の半導体レーザアセンブリは、サブマウントの溝構成が異なることを除いて実施の形態１の半導体レーザアセンブリ３０と同じである。
【０１４３】
本実施の形態では、実施の形態１とは異なり、サブマウント１６が、図１１に示したように、前述のサブマウント溝３２および延長溝３６を備えず、半導体レーザ素子１２（図１参照）との接合領域３４に複数本の細溝、本実施の形態では実施の形態１のサブマウント細溝３８と同じ細溝のみを備えている。
【０１４４】
本実施の形態では、サブマウント１６がサブマウント細溝３８を備えることにより、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との半田接合に際して、過剰な半田をサブマウント細溝３８に流出させ、サブマウント細溝３８を過剰な半田の半田溜として機能させる。
【０１４５】
これにより、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との接合に際し、サブマウント１６の接合領域３４の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【０１４６】
実施の形態６
本実施の形態は第５の発明に係る半導体レーザアセンブリに関するもので、図１２はそのヒートシンク溝の構成を表すものである。
【０１４７】
本実施の形態の半導体レーザアセンブリは、ヒートシンクの溝構成が異なることを除いて、実施の形態２の半導体レーザアセンブリ５０と同じである。
【０１４８】
本実施の形態では、実施の形態２とは異なり、ヒートシンク２０が、図１２に示したように、第２のヒートシンク溝５２および延長溝５６を備えず、半導体レーザ素子１２（図１参照）との接合領域５４に複数本の細溝、本実施の形態では実施の形態２のヒートシンク細溝５８と同じ細溝のみを有している。
【０１４９】
本実施の形態では、半導体レーザ素子１２とヒートシンク２０との半田接合に際して、過剰な半田をヒートシンク細溝５８に流出させ、ヒートシンク細溝５８を過剰な半田の半田溜として機能させる。これにより、半導体レーザ素子１２とヒートシンク２０との接合に際し、ヒートシンク２０の接合領域５４の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【０１５０】
また、実施の形態１〜６では、サブマウント１６の接合領域３４およびヒートシンク２０の接合領域５４の平坦度を良好に保ったままで、半田を安定してセットでき、空気が半田と接合領域間に入ったり、接合領域と半田との密着性が悪くなるのを防止することができる。
【０１５１】
実施の形態７
本実施の形態は第７の発明に係る半導体レーザアセンブリに関するもので、図１４はそのサブマウント横断溝の構成を表すものである。
【０１５２】
本実施の形態の半導体レーザアセンブリは、サブマウント１６の溝構成が異なることを除いて実施の形態１の半導体レーザアセンブリ３０と同じである。
【０１５３】
本実施の形態では、サブマウント１６が１本のサブマウント横断溝６５を有している。このサブマウント横断溝６５は、半導体レーザ素子１２（図１参照）との接合領域３４の中央部を横断して半導体レーザ素子１２の出射端面に平行に延在している。
【０１５４】
サブマウント横断溝６５は、実施の形態３のサブマウント横断溝６２とは異なり、両端で閉止されている。過剰な半田融液を滞留させることができる限り、サブマウント横断溝６５は、実施の形態３のサブマウント横断溝６２のように、サブマウント１６の縁部まで延在する必要はない。
【０１５５】
サブマウント横断溝６５の形状は、自在であって、例えば図１５Ａに示したようにＵ溝でもよく、図１５Ｂに示したように断面四角形の溝でもよく、更には、図１５Ｃに示したように断面三角形の溝でもよい。
【０１５６】
溝の寸法は、図１５Ａ乃至図１５Ｃに示す横幅Ｗおよび深さＤが、それぞれ、１μｍから１ｍｍ、好適には数十μｍから３００μｍである。本実施の形態では、横幅Ｗおよび深さＤがそれぞれ１５０μｍのＵ溝である。
【０１５７】
本実施の形態では、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との半田接合に際して、過剰な半田をサブマウント横断溝６５に流出させ、かつサブマウント横断溝６５での毛細管現象によりサブマウント横断溝６５内を流動させ、サブマウント横断溝６５を過剰な半田の半田溜として機能させるようにしている。
【０１５８】
これにより、本実施の形態においても、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との接合に際し、サブマウント１６の接合領域３４の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【０１５９】
実施の形態８
本実施の形態は、第７の発明に係る半導体レーザアセンブリに関するもので、図１６はそのサブマウント横断溝の構成を表すものである。
【０１６０】
本実施の形態の半導体レーザアセンブリは、サブマウント１６の溝構成が異なることを除いて、実施の形態１の半導体レーザアセンブリ３０と同じ構成である。
【０１６１】
本実施の形態では、サブマウント１６が、複数本（本実施の形態では３本）のサブマウント横断溝６６を有している。サブマウント横断溝６６は、半導体レーザ素子１２（図１参照）との接合領域３４の中央部を横断して半導体レーザ素子１２の出射端面に平行に、サブマウント１６の一方の縁部から対向する他方の縁部まで横断している。
【０１６２】
サブマウント横断溝６６の配列ピッチは約１ｍｍであり、形状、寸法は、実施の形態７のサブマウント横断溝６５と同じである。なお、ピッチははんだ量との兼ね合いで変わり、狭いと加工上で平坦性を維持するのが難しくなり、基本的には数百μｍ〜２ｍｍ間隔程度である。以下の実施の形態でも同様である。
【０１６３】
本実施の形態では、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との半田接合に際して、過剰な半田をサブマウント横断溝６６に流出させ、かつサブマウント横断溝６６での毛細管現象によりサブマウント横断溝６６内を流動させ、サブマウント横断溝６６を過剰な半田の半田溜として機能させると共に過剰な半田を外部に排出するようにしている。
【０１６４】
これにより、本実施の形態においても、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との接合に際し、サブマウント１６の接合領域３４の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【０１６５】
実施の形態９
本実施の形態は、第７の発明に係る半導体レーザアセンブリの他の例に関するもので、図１７はそのサブマウント横断溝の構成を表すものである。
【０１６６】
本実施の形態の半導体レーザアセンブリは、サブマウント１６の溝構成が異なることを除いて実施の形態１の半導体レーザアセンブリ３０と同じである。
【０１６７】
本実施の形態では、サブマウント１６が、１本のサブマウント横断溝６８を有している。サブマウント横断溝６８は、半導体レーザ素子１２（図１参照）との接合領域３４の中央部を横断して半導体レーザ素子１２の出射端面に平行に、サブマウント１６の一方の縁部から対向する他方の縁部まで延在している。
【０１６８】
更に、サブマウント１６は、複数本のサブマウント枝溝７０を有している。サブマウント枝溝７０は、サブマウント横断溝６８に一方の端部で連通し、他方の端部が半導体レーザ素子１２の出射端面側とは反対の縁部までサブマウント横断溝６８に直交する方向に延在している。
【０１６９】
サブマウント枝溝７０の配列ピッチは約１ｍｍであり、サブマウント横断溝６８およびサブマウント枝溝７０の形状、寸法は、実施の形態７のサブマウント横断溝６５と同じである。
【０１７０】
本実施の形態では、サブマウント横断溝６８に加えてサブマウント枝溝７０を設けることにより、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との半田接合に際して、過剰な半田をサブマウント横断溝６８からサブマウント枝溝７０に流出させ、かつサブマウント横断溝６８およびサブマウント枝溝７０での毛細管現象によりサブマウント横断溝６４およびサブマウント枝溝７０内を流動させ、サブマウント横断溝６８およびサブマウント枝溝７０を過剰な半田の半田溜として機能させると共に、サブマウント枝溝７０により過剰な半田を外部に排出するようにしている。
【０１７１】
これにより、本実施の形態においても、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との接合に際し、サブマウント１６の接合領域３４の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【０１７２】
本実施の形態では、サブマウント枝溝７０は、サブマウント横断溝６８に直交する方向に延在しているが、延在方向は必ずしもサブマウント横断溝６８に直交する方向である必要はなく、例えば、図１８に示したように、出射端面側とは反対の縁部まで扇の骨状に末広がりにサブマウント枝溝７２が延在していてもよい。
【０１７３】
また、本実施の形態では、サブマウント横断溝６８が一方のサブマウント面から対向するサブマウント面まで延在しているが、サブマウント横断溝が過剰な半田の半田溜として十分な溝容積を有する限り、図１９に示したように、サブマウント横断溝６８の両端が閉止されていてもよい。また、サブマウント横断溝の一方のみが閉止されていてもよい。
【０１７４】
また、本実施の形態では、サブマウント枝溝７０は、他方の端部が半導体レーザ素子の出射端面側とは反対の縁部までサブマウント横断溝６８に直交する方向に延在しているが、サブマウント枝溝が過剰な半田の半田溜として十分な溝容積を有する限り、図１８に示したサブマウント枝溝７６のように、他方の端部が閉止されていてもよい。
【０１７５】
実施の形態１０
本実施の形態は、第７の発明に係る半導体レーザアセンブリに関するものであって、図２０はそのサブマウント横断溝の構成を表すものである。本実施の形態の半導体レーザアセンブリは、サブマウント１６の溝構成が異なることを除いて、実施の形態１の半導体レーザアセンブリ３０と同じ構成である。
【０１７６】
本実施の形態では、サブマウント１６が、複数本の第１のサブマウント交差溝７８および第２のサブマウント交差溝８０を有している。第１のサブマウント交差溝７８は、半導体レーザ素子１２（図１参照）との接合領域３４を半導体レーザ素子１２の出射端面側のサブマウント１６の縁部に対して、交差角θ1 が４０°で交差している。第２のサブマウント交差溝８０は、同じく、交差角θ2 が１４０°で交差している。なお、交差角θ2 は、時計周りの交差角が４０°である。
【０１７７】
第１のサブマウント交差溝７８および第２のサブマウント交差溝８０の、配列ピッチは約１ｍｍであり、また、その形状，寸法は、実施の形態７のサブマウント横断溝６５と同じである。
【０１７８】
本実施の形態では、第１のサブマウント交差溝７８および第２のサブマウント交差溝８０を設けることにより、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との半田接合に際して、過剰な半田をこれらの溝に流出させ、かつこれら溝での毛細管現象によりその溝内を流動させ、これらの溝を過剰な半田の半田溜として機能させると共に過剰な半田を外部に排出するようにしている。
【０１７９】
これにより、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との接合に際し、サブマウント１６の接合領域３４の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【０１８０】
なお、本実施の形態では、第１のサブマウント交差溝７８および第２のサブマウント交差溝８０が半導体レーザ素子１２の出射端面側のサブマウント面まで延在しているが、交差角θ1 およびθ2 がそれぞれが本発明で特定した角度範囲にあるので、出射端面側のサブマウント面に半田融液が流出するようなことは生じない。
【０１８１】
また、交差角θ1 およびθ2 は、出射端面側のサブマウント面に対して４５°以下の角度である限り、任意である。
【０１８２】
以上の実施の形態７〜１０では、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との半田接合を例に挙げ、サブマウント１６の接合領域の溝構成を説明した。同様に、サブマウント１６とヒートシンク２０との接合に際しても、上記サブマウント横断溝６５等と同じ構成のヒートシンク横断溝等（図示せず）をヒートシンク２０のサブマウント１６との接合領域に設けることによって、サブマウント１６とヒートシンク２０との半田接合に際して、その接合領域の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【０１８３】
実施の形態１１
本実施の形態は第８の発明に係る半導体レーザアセンブリに関するもので、図２１はそのヒートシンクの溝構成を表すものである。
【０１８４】
本実施の形態の半導体レーザアセンブリは、ヒートシンク２０の溝構成が異なることを除いて、その構成は実施の形態２の半導体レーザアセンブリ５０と同じである。
【０１８５】
本実施の形態では、ヒートシンク２０が１本のヒートシンク横断溝８２を有している。ヒートシンク横断溝８２は、半導体レーザ素子１２（図１参照）との接合領域５４の中央部を横断して半導体レーザ素子１２の出射端面に平行に延在している。
【０１８６】
このヒートシンク横断溝８２は、実施の形態４のヒートシンク横断溝６４とは異なり、両端で閉止されている。過剰な半田融液を滞留させることができる限り、ヒートシンク横断溝は、実施の形態４のヒートシンク横断溝６４のように、ヒートシンク２０の縁部まで延在する必要はない。
【０１８７】
本実施の形態では、半導体レーザ素子１２とヒートシンク２０との半田接合に際して、過剰な半田を、ヒートシンク横断溝８２に流出させ、かつヒートシンク横断溝８２での毛細管現象によりその内部を流動させるもので、ヒートシンク横断溝８２が過剰な半田の半田溜として機能する。これにより、半導体レーザ素子１２とヒートシンク２０との接合に際し、ヒートシンク２０の接合領域５４の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【０１８８】
実施の形態１２
本実施の形態は、第８の発明に係る半導体レーザアセンブリに関するものであり、図２２はそのヒートシンク横断溝の構成を表している。
【０１８９】
本実施の形態の半導体レーザアセンブリは、ヒートシンク２０の溝構成が異なることを除いて、実施の形態２の半導体レーザアセンブリ５０と同じ構成を有している。
【０１９０】
本実施の形態では、ヒートシンク２０が、複数本（本実施の形態では３本）のヒートシンク横断溝８４を有している。ヒートシンク横断溝８４は、半導体レーザ素子１２（図１参照）との接合領域５４の中央部を半導体レーザ素子１２の出射端面に平行に、ヒートシンク２０の一方の縁部から対向する他方の縁部まで横断している。
【０１９１】
ヒートシンク横断溝８４の配列ピッチは約１ｍｍであり、また、その形状，寸法は、実施の形態７のサブマウント横断溝６５と同じである。
【０１９２】
本実施の形態では、半導体レーザ素子１２とヒートシンク２０との半田接合に際して、過剰な半田をヒートシンク横断溝８４に流出させ、かつ毛細管現象によりヒートシンク横断溝８４内を流動させ、ヒートシンク横断溝８４を過剰な半田の半田溜として機能させると共に過剰な半田を外部に排出する。
【０１９３】
これにより、半導体レーザ素子１２とヒートシンク２０との接合に際し、ヒートシンク２０の接合領域５４の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【０１９４】
実施の形態１３
本実施の形態は、第８の発明に係る半導体レーザアセンブリの更に他の例であり、図２３はそのヒートシンク横断溝の構成を表すものである。
【０１９５】
本実施の形態の半導体レーザアセンブリは、ヒートシンク２０の溝構成が異なることを除いて実施の形態２の半導体レーザアセンブリ５０と同じである。
【０１９６】
本実施の形態では、ヒートシンク２０が、１本のヒートシンク横断溝８６を有している。ヒートシンク横断溝８６は、半導体レーザ素子１２（図１参照）との接合領域５４の中央部を横断して半導体レーザ素子１２の出射端面に平行に、ヒートシンク２０の一方の縁部から対向する他方の縁部まで延在する。
【０１９７】
更に、ヒートシンク２０は複数本のヒートシンク枝溝８８を備えている。これらヒートシンク枝溝８８は、ヒートシンク横断溝８６に一方の端部で連通し、他方の端部が半導体レーザ素子の出射端面側とは反対の縁部まで、ヒートシンク横断溝８６に直交する方向に延在する。
【０１９８】
ヒートシンク枝溝８８の配列ピッチは約１ｍｍであり、ヒートシンク横断溝８６およびヒートシンク枝溝８８の形状、寸法は、実施の形態７のサブマウント横断溝６５と同じである。
【０１９９】
本実施の形態では、半導体レーザ素子１２とヒートシンク２０との半田接合に際して、過剰な半田をヒートシンク横断溝８６からヒートシンク枝溝８８に流出させ、かつ、毛細管現象によりヒートシンク横断溝８６およびヒートシンク枝溝８８内を流動させ、ヒートシンク横断溝８６およびヒートシンク枝溝８８を過剰な半田の半田溜として機能させると共に過剰な半田を外部に排出するようにしている。
【０２００】
これにより、半導体レーザ素子１２とヒートシンク２０との接合に際し、ヒートシンク２０の接合領域５４の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
【０２０１】
実施の形態１３では、ヒートシンク枝溝８８は、ヒートシンク横断溝８６に直交する方向に延在しているが、延在方向は必ずしもヒートシンク横断溝８６に直交する方向である必要はなく、例えば、図２４に示したように、出射端面側とは反対の縁部まで扇の骨状に末広がりにヒートシンク枝溝９０が延在していてもよい。
【０２０２】
また、実施の形態１３では、ヒートシンク横断溝８６が一方のヒートシンク面から対向するヒートシンク面まで延在しているが、ヒートシンク横断溝が過剰な半田の半田溜として十分な溝容積を有する限り、図２５に示したように、ヒートシンク横断溝９２の両端が閉止されていてもよい。また、ヒートシンク横断溝の一方のみが閉止されていてもよい。
【０２０３】
また、実施の形態１３では、ヒートシンク枝溝８８は、他方の端部が半導体レーザ素子の出射端面側とは反対の縁部までヒートシンク横断溝８６に直交する方向に延在しているが、ヒートシンク枝溝が過剰な半田の半田溜として十分な溝容積を有する限り、図２５に示したように、ヒートシンク枝溝９４の他方の端部が閉止されていてもよい。
【０２０４】
実施の形態１４
本実施の形態は、第８の発明に係る半導体レーザアセンブリの更に他の例であって、図２６はそのヒートシンク横断溝の構成を表すものである。
【０２０５】
本実施の形態の半導体レーザアセンブリは、ヒートシンク２０の溝構成が異なることを除いて実施の形態２の半導体レーザアセンブリ５０と同じである。
【０２０６】
本実施の形態では、ヒートシンク２０が複数本の第１のヒートシンク交差溝９６、および複数本の第２のヒートシンク交差溝９８を有している。第１のヒートシンク交差溝９６は、半導体レーザ素子１２（図１参照）との接合領域５４を半導体レーザ素子１２の出射端面側のヒートシンク２０の縁部に対して、交差角θ1 が４０°交差している。また、第２のヒートシンク交差溝９８は、同じく交差角θ2 が１４０°で交差している。
【０２０７】
第１のヒートシンク交差溝９６および第２のヒートシンク交差溝９８の配列ピッチは約１ｍｍであり、その形状および寸法は、実施の形態７のサブマウント横断溝６５と同じである。
【０２０８】
本実施の形態では、半導体レーザ素子１２とヒートシンク２０との半田接合に際して、過剰な半田を第１のヒートシンク交差溝９６および第２のヒートシンク交差溝９８に流出させ、かつその毛細管現象により第１のヒートシンク交差溝９６および第２のヒートシンク交差溝９８内を流動させ、これら溝を過剰な半田の半田溜として機能させると共に過剰な半田を外部に排出するようにしている。
【０２０９】
これにより、半導体レーザ素子１２とヒートシンク２０との接合に際し、ヒートシンク２０の接合領域５４の周りに、過剰な半田が球状になって残るようなことがなくなる。
なお、本実施の形態では、第１のヒートシンク交差溝９６および第２のヒートシンク交差溝９８が半導体レーザ素子１２の出射端面側のヒートシンク面まで延在しているが、交差角θ1 およびθ2 がそれぞれが本発明で特定した角度範囲内にあるので、出射端面側のヒートシンク面に半田融液が流出するようなことは生じない。
【０２１０】
また、交差角θ1 およびθ2 は、出射端面側のヒートシンク面に対して４５°以下の角度である限り、任意である。
【０２１１】
半導体レーザアセンブリの製造方法
本実施の形態は、第９の発明に係る半導体レーザアセンブリの製造方法に関するもので、実施の形態７の半導体レーザアセンブリの製造に適用されるものである。
【０２１２】
本実施の形態では、半導体レーザ素子１２をサブマウント１６に接合する際、サブマウント１６の接合領域３４上に半導体レーザ素子１２を保持してリフロー炉に送入し、サブマウント１６の接合領域３４上の半田を融解させる。
【０２１３】
次いで、サブマウント１６の接合領域３４を横断するサブマウント横断溝６５（図１４）で生じる毛細管現象により融解半田のうちの過剰な半田をサブマウント１６と半導体レーザ素子１２との間から流出させ、かつサブマウント横断溝６５内を流動、滞留させる。
【０２１４】
次いで、リフロー炉の炉内温度を下げて半田融液を固化した後、半導体レーザ素子１２を固着させたサブマウント１６をリフロー炉から取り出す。
【０２１５】
次に、サブマウント１６をヒートシンク２０に接合する工程に移行する。ヒートシンク２０の接合領域５４上にサブマウント１６を保持してリフロー炉に送入し、ヒートシンク２０の接合領域５４上の半田を融解させる。ヒートシンク２０の接合領域５４を横断するヒートシンク横断溝で生じる毛細管現象により融解半田のうちの過剰な半田をヒートシンク２０とサブマウント１６との間から流出させ、ヒートシンク横断溝内を流動、滞留させる。
【０２１６】
本実施の形態の方法では、サブマウント横断溝６５で生じる毛細管現象により融解半田のうちの過剰な半田をサブマウント１６と半導体レーザ素子１２との間から流出させ、かつサブマウント横断溝６５内を流動、滞留させることにより、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との半田接合に際して、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との接合領域３４の周りに、過剰な半田が球状になって残らないようにしている。
【０２１７】
同様に、ヒートシンク横断溝で生じる毛細管現象により融解半田のうちの過剰な半田をサブマウント１６とヒートシンク２０との間から流出させ、かつヒートシンク横断溝内を流動、滞留させることにより、サブマウント１６とヒートシンク２０との半田接合に際して、サブマウント１６とヒートシンク２０との接合領域の周りに、過剰な半田が球状になって残らないようにしている。
【０２１８】
本実施の形態では、半導体レーザ素子１２をサブマウント１６に接合した後、サブマウント１６をヒートシンク２０に接合しているが、半導体レーザ素子１２とサブマウント１６との接合、およびサブマウント１６とヒートシンク２０との接合を同時にリフロー炉で行うこともできる。
【０２１９】
第１０の発明に係る半導体レーザアセンブリの製造方法も、基本的には、本実施の形態と同様にして実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体レーザアセンブリの要部の構成を表す斜視図である。
【図２】サブマウント溝の構成を表す平面図である。
【図３】ヒートシンク溝の構成を表す平面図である。
【図４】実施の形態１の変形例のサブマウント溝の構成を表す平面図である。
【図５】実施の形態２に係る半導体レーザアセンブリの要部の構成を表す斜視図である。
【図６】ヒートシンク溝の構成を表す平面図である。
【図７】従来の半導体レーザアセンブリの構成を表す斜視図である。
【図８】従来の半導体レーザアセンブリの問題点を説明するためのサブマウントの平面図である。
【図９】実施の形態３に係る半導体レーザアセンブリのサブマウント溝の構成を表す平面図である。
【図１０】実施の形態４に係る半導体レーザアセンブリのヒートシンク溝の構成を表す平面図である。
【図１１】実施の形態５に係る半導体レーザアセンブリのサブマウント溝の構成を表す平面図である。
【図１２】実施の形態６に係る半導体レーザアセンブリのヒートシンク溝の構成を表す平面図である。
【図１３】半導体レーザ素子とサブマウントとを接合する際の不具合を説明するための断面図である。
【図１４】実施の形態７に係る半導体レーザアセンブリのサブマウント溝の構成を表す平面図である。
【図１５】サブマウント横断溝の形状、寸法を表す断面図である。
【図１６】実施の形態８に係る半導体レーザアセンブリのサブマウント溝の構成を表す平面図である。
【図１７】実施の形態９に係る半導体レーザアセンブリのサブマウント溝の構成を表す平面図である。
【図１８】実施の形態９の変形例に係る半導体レーザアセンブリのサブマウント溝の構成を表す平面図である。
【図１９】実施の形態９の他の変形例に係る半導体レーザアセンブリのサブマウント溝の構成を表す平面図である。
【図２０】実施の形態１０に係る半導体レーザアセンブリのサブマウント溝の構成を表す平面図である。
【図２１】実施の形態１１に係る半導体レーザアセンブリのヒートシンク溝の構成を表す平面図である。
【図２２】実施の形態１２に係る半導体レーザアセンブリのヒートシンク溝の構成を表す平面図である。
【図２３】実施の形態１３に係る半導体レーザアセンブリのヒートシンク溝の構成を表す平面図である。
【図２４】実施の形態１３の変形例に係る半導体レーザアセンブリのヒートシンク溝の構成を表す平面図である。
【図２５】実施の形態１３の他の変形例に係る半導体レーザアセンブリのヒートシンク溝の構成を表す平面図である。
【図２６】実施の形態１４に係る半導体レーザアセンブリのヒートシンク溝の構成を表す平面図である。
【符号の説明】
【０２２１】
１２…半導体レーザ素子、２０…ヒートシンク、３０…半導体レーザアセンブリ、３２…サブマウント溝、３４，４０，５４…接合領域、３６，４４，５６…延長溝、３８，４６…サブマウント細溝、４２，５２…ヒートシンク溝、５８…ヒートシンク細溝、６２，６５，６６，６８…サブマウント横断溝、６４，８２…ヒートシンク横断溝、７０，７６…サブマウント枝溝、７８…第１のサブマウント交差溝、８０…第２のサブマウント交差溝
【図１】
0004626517.tif 000002
【図２】
0004626517.tif 000003
【図３】
0004626517.tif 000004
【図４】
0004626517.tif 000005
【図５】
0004626517.tif 000006
【図６】
0004626517.tif 000007
【図７】
0004626517.tif 000008
【図８】
0004626517.tif 000009
【図９】
0004626517.tif 000010
【図１０】
0004626517.tif 000011
【図１１】
0004626517.tif 000012
【図１２】
0004626517.tif 000013
【図１３】
0004626517.tif 000014
【図１４】
0004626517.tif 000015
0004626517.tif 000016
【図１６】
0004626517.tif 000017
【図１７】
0004626517.tif 000018
【図１８】
0004626517.tif 000019
【図１９】
0004626517.tif 000020
【図２０】
0004626517.tif 000021
【図２１】
0004626517.tif 000022
【図２２】
0004626517.tif 000023
【図２３】
0004626517.tif 000024
【図２４】
0004626517.tif 000025
【図２５】
0004626517.tif 000026
【図２６】
0004626517.tif 000027