(57)【要約】     【課題】  放熱特性が優れ、薄型化にも対応可能な半導体レーザ装置を提供する。    【解決手段】  この半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子３,４が、実装基板１の放熱材で作製された放熱基部１０の搭載面６に搭載されていて、放熱基部１０と蓋部５とが半導体レーザ素子３,４を囲む外囲器１４を構成している。また、放熱基部１０と放熱基部１０の延在面７に形成された配線２ａ〜２ｃとが外部接続端子１３を構成している。したがって、半導体レーザ素子３,４が発生する熱は放熱材で作製された放熱基部１０に効率良く伝達される。また、実装基板１の放熱基部１０と放熱基部１０の延在面７に形成された配線２ａ〜２ｃとが外部接続端子１３を構成しているので、リードレス化を図れる。【選択図】  図１
2005251838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子と、
上記半導体レーザ素子が搭載される実装基板と、
上記実装基板に搭載された上記半導体レーザ素子を覆うと共に上記実装基板に取り付けられる蓋部とを備え、
上記実装基板は、
上記半導体レーザ素子が搭載される搭載面とこの搭載面に連なる延在面とを含む実装面を有すると共に放熱材で作製される放熱基部と、
上記放熱基部の上記実装面に形成されると共に上記半導体レーザ素子に電気的に接続された所定パターンの配線とを備え、
上記放熱基部と上記蓋部とが上記半導体レーザ素子を囲む外囲器を構成し、
上記放熱基部とこの放熱基部の上記延在面に形成された上記配線とが外部接続端子を構成していることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記実装基板の上記放熱基部は、セラミックス材料で形成されており、上記放熱基部の線膨張係数は上記半導体レーザ素子の線膨張係数と略一致していることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記実装基板の上記放熱基部は、金属材料を芯材としたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記実装基板は、
上記搭載面を含むと共にセラミックス材料または金属材料で形成された下層と、
上記延在面と上記延在面に形成された配線とを含むプリント基板で構成した上層とを有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記配線は、
上記放熱基部の上記搭載面に形成された搭載部配線と、上記放熱基部の上記延在面に形成された延在配線とを有し、
さらに、上記半導体レーザ素子と上記延在配線とを接続するリボンワイヤを備えたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記蓋部は、放熱材で作製されていると共に上記半導体レーザ素子に対向する裏面に形成された所定のパターンの配線を有し、
上記蓋部の上記裏面と上記実装基板の上記放熱基部の上記搭載面とで上記半導体レーザ素子の一方の電極と上記半導体レーザ素子の他方の電極を挟んでおり、
上記半導体レーザ素子の一方の電極が上記蓋部の上記裏面に形成された上記配線に電気的に接続されると共に、上記半導体レーザ素子の他方の電極が上記実装基板の上記搭載面に形成された配線に電気的に接続されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体レーザ装置において、
上記蓋部の上記裏面または上記実装基板の上記延在面の少なくとも一方に形成された凸部を有し、
上記蓋部の上記裏面に形成された上記配線または上記実装基板の上記延在面に形成された配線の少なくとも一方が上記凸部の表面に形成されており、
上記凸部の表面で上記蓋部の裏面に形成された配線と上記実装基板の延在面に形成された配線とが導電材または直接接触によって電気的に接続されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項８】
請求項６に記載の半導体レーザ装置において、
上記半導体レーザ素子の一方の電極と上記蓋部の上記裏面に形成された上記配線とは、バンプ電極、導電性接着剤、金属ロウ材のうちの少なくとも一つを介して、電気的に接続されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項９】
請求項１または６に記載の半導体レーザ装置において、
上記実装基板は、上記蓋部が嵌合する凹部を含む段差部を有していることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の半導体レーザ装置において、
上記蓋部は、導電性のある金属材料で作製された電極をなすことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記蓋部に取り付けられると共に上記半導体レーザ素子の光出力をモニタするフォトダイオードを有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の半導体レーザ装置において、
上記蓋部はシリコンで作製され、
上記フォトダイオードは上記蓋部と一体に形成されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体レーザ装置に関し、一例として、光ディスクに代表される光記録媒体に情報を記録または記録された情報を読み取る光ピックアップ装置に用いる半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＤ−ＲＯＭやＭＤ(ミニディスク)、ＤＶＤ(デジタル・バーサタイル・ディスク)などの光ディスクへ信号を書き込んだり読み取ったりする光ピックアップ装置としては、２つのタイプのものがある。
【０００３】
すなわち、φ５.６ｍｍのいわゆるＣＡＮタイプを中心とした単体の半導体レーザ装置と光学部品や信号検出素子とをディスクリートで組上げたディスクリートタイプの光ピックアップ装置と、回折格子や信号検出素子と半導体レーザ素子とを一体化したホログラムレーザと呼ばれる半導体レーザ装置を用いた光ピックアップ装置とがある。
【０００４】
なお、近年では、ＣＡＮタイプのような単体の半導体レーザ装置とともに、より低コストを目指したフレーム型の半導体レーザ装置が市場に出てきている。
【０００５】
図５にＣＡＮタイプの半導体レーザ装置を示し、図６にフレーム型の半導体レーザ装置を示す。
【０００６】
図５では、上記ＣＡＮタイプの半導体レーザ装置の内部構造が分かるように部分的に切断した様子を示している。図５に示すように、アイレット部であるステム１０５にキャップ１０２が固定され、このキャップ１０２でもってステムブロック１０７およびステムブロック１０７に固定された半導体レーザ素子１０３およびモニタ用フォトダイオード１０６を覆っている。キャップ１０２の天井はキャップガラス１０１になっている。
【０００７】
また、ワイヤ１０８ａがモニタ用フォトダイオード１０６をリードピン１０９ａに電気的に接続しており、ワイヤ１０８ｂが半導体レーザ素子１０３をリードピン１０９ｂに電気的に接続している。
【０００８】
次に、図６に示すフレーム型の半導体レーザ装置を説明する。このフレーム型の半導体レーザ装置としては、そのコスト重視の目的から、図６に示すように、半導体レーザ素子や配線のワイヤボンドなどが露出したいわゆる「オープンタイプ」が主流となっている。
【０００９】
図６に示すフレーム型の半導体レーザ装置２１０は、樹脂材料で作製された樹脂基部２００とリードフレーム２０７ａ,２０７ｂ,２０７ｃを有する。上記樹脂基部２００は円盤形状の台部２０２とこの台部２０２に立設した半円柱形状の支持部２０１を有する。上記リードフレーム２０７ａ,２０７ｂ,２０７ｃは、支持部２０１の平面２０１ａにボンディング表面が露出した状態で埋め込まれている。
【００１０】
このリードフレーム２０７ｂの露出面には半導体レーザ素子２０５が固定されており、この半導体レーザ素子２０５はワイヤ２０５でリードフレーム２０７ｃに電気的に接続されている。
【００１１】
なお、図６では、複数組のリードフレーム２０７ａ〜２０７ｃがフレーム基部２０７に繋がっている状態を示しているが、各リードフレーム２０７ａ〜２０７ｃはリードフレーム基部２０７から切り離されて、１個ずつの半導体レーザ装置２１０が完成する。
【００１２】
ところで、前者の図５に示すＣＡＮタイプの半導体レーザ装置では、通常アイレット部と呼ばれる丸型の金属平板部からなすステム１０５を、光ピックアップ装置のハウジングに挿入することで、この半導体レーザ装置の位置決めと固定を行う。
【００１３】
このため、図５の半導体レーザ装置を採用した場合、光ピックアップ装置のハウジングの大きさ(厚み)を、アイレットの径よりも小さくすることは困難であり、このことが光ピックアップ装置の薄型化に対する支障となっている。
【００１４】
また、放熱特性という観点から見た場合、発熱源である半導体レーザ素子１０３の熱は、一旦、半導体レーザ素子１０３が搭載されているステムブロック１０７を経由してステム１０５へと伝達され、その後、光ピックアップ装置のハウジングへと伝導して行く。このため、放熱のためのルートが長くなってしまうので、放熱特性の向上が困難になる。
【００１５】
また、図５の半導体レーザ装置において、通常鉄材であるステム(アイレット部)１０５の材質を銅にすれば、熱伝導特性を上げることができるが、ステム１０５の材質を銅にした場合、ステム１０５が低抵抗となるので、抵抗溶接でステム１０５にキャップ１０２を溶接することができないという問題がある。
【００１６】
また、後者の図６に示すフレーム型の半導体レーザ装置２１０では、リードフレーム基部２０７を用いて多連化を図り、製造コストを低減することに成功している。
【００１７】
しかし、このフレーム型の半導体レーザ装置２１０では、その構造上、金属と比較して熱伝導特性が１桁以上悪い樹脂材料を用いて樹脂基部２００をリードフレーム２０７ａ〜２０７ｃに一体成形して、リードフレーム２０７ａ〜２０７ｃ間の絶縁性能を確保しているのが実情である。
【００１８】
したがって、このフレーム型の半導体レーザ装置２１０においても、放熱特性の向上が困難である。
【００１９】
これに対し、近年、光ディスクドライブでは、薄型、小型化、低価格化のおよび高出力化の要求が厳しく、これに合わせて使用する半導体レーザ装置においても、同様のことが求められている。
【００２０】
以上を踏まえ、特に薄型化、高出力化に対応した、すなわちパッケージの放熱特性が優れた半導体レーザ装置が求められている。
【特許文献１】特開平１０−１０７１９０号公報
【特許文献２】特開平２０００−０４９４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
そこで、この発明の課題は、放熱特性が優れ、薄型化にも対応可能な半導体レーザ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決するため、この発明の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子と、
上記半導体レーザ素子が搭載される実装基板と、
上記実装基板に搭載された上記半導体レーザ素子を覆うと共に上記実装基板に取り付けられる蓋部とを備え、
上記実装基板は、
上記半導体レーザ素子が搭載される搭載面とこの搭載面に連なる延在面とを含む実装面を有すると共に放熱材で作製される放熱基部と、
上記放熱基部の上記実装面に形成されると共に上記半導体レーザ素子に電気的に接続された所定パターンの配線とを備え、
上記放熱基部と上記蓋部とが上記半導体レーザ素子を囲む外囲器を構成し、
上記放熱基部とこの放熱基部の上記延在面に形成された上記配線とが外部接続端子を構成していることを特徴としている。
【００２３】
この発明の半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子が、実装基板の放熱材で作製された放熱基部の搭載面に搭載されていて、上記放熱基部と上記蓋部とが上記半導体レーザ素子を囲む外囲器を構成し、上記放熱基部の上記延在面に形成された上記配線が外部接続端子を構成している。
【００２４】
したがって、この発明によれば、半導体レーザ素子が発生する熱は、放熱材で作製された放熱基部に効率良く伝達され、この放熱基部と蓋部とがなす外囲器から、この外囲器が取り付けられる光ピックアップ装置等のハウジングに効率良く放熱することが可能となる。
【００２５】
また、この発明によれば、実装基板の放熱基部と放熱基部の延在面に形成された配線とが外部接続端子をなしているので、リードレス化を図れ、全体として薄型化が容易でコンパクトな半導体レーザ装置を実現できる。
【００２６】
したがって、この発明によれば、放熱特性が優れ、薄型化にも対応可能な半導体レーザ装置を実現できる。
【００２７】
また、一実施形態の半導体レーザ装置では、上記実装基板の上記放熱基部は、セラミックス材料で形成されており、上記放熱基部の線膨張係数は上記半導体レーザ素子の線膨張係数と略一致している。
【００２８】
この実施形態では、上記放熱基部の線膨張係数が上記半導体レーザ素子の線膨張係数と略一致しているので、熱歪を抑制できる。上記セラミックス材料としては、一例として、アルミニウムや窒化アルミニウム等を成分とするものを採用できる。
【００２９】
また、一実施形態の半導体レーザ装置では、上記実装基板の上記放熱基部は、金属材料を芯材とした。
【００３０】
この実施形態では、放熱基部の芯材が金属材料であるので、放熱特性の向上を図れる。上記金属材料としては、一例として、アルミや銅を採用できる。
【００３１】
また、一実施形態の半導体レーザ装置では、上記実装基板は、上記搭載面を含むと共にセラミックス材料または金属材料で形成された下層と、
上記延在面と上記延在面に形成された配線とを含むプリント基板で構成した上層とを有する。
【００３２】
この実施形態では、上記実装基板は、半導体レーザ素子を搭載する搭載面を含む下層をセラミックス材料または金属材料で形成して放熱特性を向上させることが可能である。また、上記実装基板の上層を、硬質プリント基板や可撓性プリント基板(フレキシブルプリント基板)等のプリント基板で構成したことで、製造が容易になる。
【００３３】
また、一実施形態の半導体レーザ装置では、上記配線は、上記放熱基部の上記搭載面に形成された搭載部配線と、上記放熱基部の上記延在面に形成された延在配線とを有し、さらに、上記半導体レーザ素子と上記延在配線とを接続するリボンワイヤを備えた。
【００３４】
この実施形態では、半導体レーザ素子が発生する熱を、搭載面の搭載部配線を経由して放熱基部に効率よく伝達できる。また、この実施形態では、上記半導体レーザ素子と上記延在配線との接続にリボンワイヤを採用した。したがって、上記接続に金ワイヤ(直径２５μｍ程度)を採用した場合に比べて、上記半導体レーザ素子が発生する熱を、上記リボンワイヤを経由して効率よく発散し、かつ、放熱基部の延在面に伝達することができる。
【００３５】
また、一実施形態の半導体レーザ装置では、上記蓋部は、放熱材で作製されていると共に上記半導体レーザ素子に対向する裏面に形成された所定のパターンの配線を有し、
上記蓋部の上記裏面と上記実装基板の上記放熱基部の上記搭載面とで上記半導体レーザ素子の一方の電極と上記半導体レーザ素子の他方の電極を挟んでおり、
上記半導体レーザ素子の一方の電極が上記蓋部の上記裏面に形成された上記配線に電気的に接続されると共に、上記半導体レーザ素子の他方の電極が上記実装基板の上記搭載面に形成された配線に電気的に接続されている。
【００３６】
この実施形態では、上記半導体レーザ素子が発生する熱を上記一方の電極から上記蓋部へ伝達でき、上記他方の電極から上記放熱基部へ伝達できるので、放熱効率の向上を図れる。また、半導体レーザ素子の電極にワイヤによる配線を行う必要を無くすることが可能となり、一層の薄型化を図れると共に、製造工程も簡単になる。
【００３７】
また、一実施形態の半導体レーザ装置では、上記蓋部の上記裏面または上記実装基板の上記延在面の少なくとも一方に形成された凸部を有し、
上記蓋部の上記裏面に形成された上記配線または上記実装基板の上記延在面に形成された配線の少なくとも一方が上記凸部の表面に形成されており、
上記凸部の表面で上記蓋部の裏面に形成された配線と上記実装基板の延在面に形成された配線とが導電材または直接接触によって電気的に接続されている。
【００３８】
この実施形態によれば、上記蓋部の上記裏面または上記実装基板の上記延在面の少なくとも一方に形成された凸部を有し、上記凸部の表面で上記蓋部の裏面に形成された配線と上記実装基板の延在面に形成された配線とが導電材または直接接触によって電気的に接続されている。なお、上記導電材としては、一例として、銀ペーストのような導電性接着剤や金属ロウ材を採用できる。
【００３９】
したがって、上記凸部の存在によって、ワイヤによる配線を無くすることが可能となり、一層の薄型化を図れる。
【００４０】
また、一実施形態では、上記半導体レーザ素子の一方の電極と上記蓋部の上記裏面に形成された上記配線とは、バンプ電極、導電性接着剤、インジウム等の金属ロウ材のうちの少なくとも一つを介して、電気的に接続されている。
【００４１】
この実施形態では、バンプ電極または導電性接着剤の少なくとも一方を介して、上記半導体レーザ素子の一方の電極と上記蓋部の上記裏面に形成された上記配線とが電気的に接続されているので、一層の薄型化を図れる。なお、上記バンプ電極を採用した場合、上記バンプ電極が、半導体レーザ素子の熱膨張係数と放熱基部や蓋部の熱膨張係数との違いを吸収して、半導体レーザ素子へのダメージを低減する効果もある。
【００４２】
また、一実施形態では、上記実装基板は、上記蓋部が嵌合する凹部を含む段差部を有している。
【００４３】
この実施形態では、上記実装基板が有する段差部の凹部に上記蓋部を嵌合させる構造なので、上記実装基板と上記蓋部との位置決め精度の維持を図れる上に、上記半導体レーザ素子を搭載するための上記実装基板と上記蓋部との間のスペースを適切に確保できる。
【００４４】
また、一実施形態では、上記蓋部は、導電性のある金属材料で作製された電極をなす。
【００４５】
この実施形態では、上記蓋部自体が電極をなし、この蓋部がなす電極が半導体レーザ素子の一方の電極に電気的に接続されているから、この蓋部自体を外部接続端子とすることも可能となり、さらなる構造の簡略化および製造の簡略化を図れる。
【００４６】
また、一実施形態では、上記蓋部に取り付けられると共に上記半導体レーザ素子の光出力をモニタするフォトダイオードを有する。
【００４７】
この実施形態では、上記蓋部に取り付けられたフォトダイオードで半導体レーザ素子の光出力をモニタできる。
【００４８】
また、一実施形態では、上記蓋部はシリコンで作製され、上記フォトダイオードは上記蓋部と一体に形成されている。
【００４９】
この実施形態では、半導体レーザ素子の光出力をモニタするフォトダイオードをシリコンで作製された蓋部に一体に形成したことで、厚さの増大を招くことなく、光出力をモニタすることが可能になる。
【発明の効果】
【００５０】
この発明の半導体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子が、実装基板の放熱材で作製された放熱基部の搭載面に搭載されていて、上記放熱基部と上記蓋部とが上記半導体レーザ素子を囲む外囲器を構成し、上記放熱基部の上記延在面に形成された上記配線が外部接続端子を構成している。
【００５１】
したがって、この発明によれば、半導体レーザ素子が発生する熱は、放熱材で作製された放熱基部に効率良く伝達され、この放熱基部と蓋部とがなす外囲器から、この外囲器が取り付けられる光ピックアップ装置等のハウジングに効率良く放熱することが可能となる。
【００５２】
また、この発明によれば、実装基板の放熱基部と放熱基部の延在面に形成された配線とが外部接続端子をなしているので、リードレス化を図れ、全体として薄型化が容易でコンパクトな半導体レーザ装置を実現できる。
【００５３】
また、リードレス化することで、リード曲がり等に起因する不具合が無くなるとともに組立時のハンドリングが容易になり、組立工程の自動化も実現が可能となる。
【００５４】
したがって、この発明によれば、放熱特性が優れ、薄型化にも対応可能な半導体レーザ装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００５６】
(第１の実施の形態)
図１(Ａ)に、この発明の半導体レーザ装置の第１実施形態が備える実装基板１と蓋部５を分離した状態を示し、図１(Ｂ)に上記実装基板１に蓋部５を組み付けた完成状態を示す。
【００５７】
図１(Ａ)に示すように、この第１実施形態は、略平板形状の実装基板１とこの実装基板１に搭載された２つの半導体レーザ素子３,４と上記実装基板１に取り付けられる蓋部５を備える。上記実装基板１は、放熱材で作製された放熱基部１０とこの放熱基部１０が有する矩形状の実装面１１に形成された配線２ａ〜２ｃとを有する。上記放熱基部１０の実装面１１は、上記２つの半導体レーザ素子３,４が搭載される搭載面６とこの搭載面６に連なる延在面７を含む。
【００５８】
上記放熱基部１０をなす上記放熱材としては一例としてセラミックス材料を採用できる。
【００５９】
上記実装基板１の放熱基部１０の実装面１１には、半導体レーザ素子３の下側電極(図示せず)に接続された配線２ａと半導体レーザ素子４の下側電極(図示せず)に接続された配線２ｃが形成されている。また、上記実装面１１には、上記配線２ａと配線２ｃとの間に配線２ｂが形成され、この配線２ｂはワイヤ１６で半導体レーザ素子３の上側電極(図示せず)に接続され、ワイヤ１７で半導体レーザ素子４の上側電極(図示せず)に接続されている。
【００６０】
上記配線２ａ,２ｃは、搭載面６から延在面７にかけて形成されており、上記配線２ｂは、延在面７に形成されている。
【００６１】
一方、蓋部５は、矩形状の上部５ｂと側部５ａとを含み、上記実装基板１の実装面１１の略２分の１の領域を覆い、上記２つの半導体レーザ素子３,４を覆う形状である。上記側部５ａには、矩形状の切欠５ａ-１が形成されている。この切欠５ａ-１は、上部５ｂに関して側部５ａの反対側の側部まで貫通している。図１(Ｂ)に示すように、上記配線２ａ〜２ｃは、放熱基部１０の実装面１１上において上記切欠５ａ-１を通過して延在している。なお、上記蓋部５は、上記放熱基部１０と同様に放熱材で作製することが望ましい。
【００６２】
また、上記蓋部５の外に延在して露出している配線２ａ〜２ｃの露出部分２ａ-１,２ｂ-１,２ｃ-１と上記放熱基部１０とが外部接続端子１３を構成している。また、上記蓋部５と上記放熱基部１０とがパッケージつまり外囲器１４を構成している。
【００６３】
上記構成の半導体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子３,４が、実装基板１の放熱材で作製された放熱基部１０の搭載面６に搭載されていて、上記放熱基部１０と上記蓋部５とが上記半導体レーザ素子３,４を囲む外囲器１４を構成している。また、上記放熱基部１０と上記放熱基部１０の上記延在面７に形成された上記配線２ａ〜２ｃとが外部接続端子１３を構成している。
【００６４】
したがって、この第１実施形態によれば、半導体レーザ素子３,４が発生する熱は、放熱材で作製された放熱基部１０に効率良く伝達され、この放熱基部１０と蓋部５とがなす外囲器１４から、この外囲器１４が取り付けられる一例として光ピックアップ装置等のハウジングに効率良く放熱することが可能となる。
【００６５】
また、この第１実施形態によれば、実装基板１の放熱基部１０と放熱基部１０の延在面７に形成された配線２ａ〜２ｃとが外部接続端子１３を構成しているので、リードレス化を図れ、全体として薄型化が容易でコンパクトな半導体レーザ装置を実現できる。また、リードレス化することで、リード曲がり等に起因する不具合が無くなるとともに組立時のハンドリングが容易になり、組立工程の自動化も実現が可能となる。したがって、この第１実施形態によれば、放熱特性が優れ、薄型化にも対応可能な半導体レーザ装置を実現できる。
【００６６】
なお、上記実施形態において、上記実装基板１の上記放熱基部１０をセラミックス材料で形成して、上記放熱基部１０の線膨張係数を上記半導体レーザ素子３,４の線膨張係数と略一致させた場合には、放熱基部１０と半導体レーザ素子３,４との間の熱歪を抑制できる。また、上記セラミックス材料としては、一例として、アルミニウムや窒化アルミニウム等を成分とするものを採用できる。また、上記実装基板１の放熱基部１０は、金属材料を芯材としてもよい。この場合には、放熱基部１０の放熱特性の向上を図れる。上記金属材料としては、一例としてアルミニウムや銅を採用できる。
【００６７】
(第２の実施の形態)
次に、図２(Ａ),(Ｂ)を参照して、この発明の半導体レーザ装置の第２実施形態を説明する。
【００６８】
図２(Ａ)に示すように、この第２実施形態は、半導体レーザ素子２３,２４が実装された実装基板２０と、この実装基板２０に取り付けられて上記半導体レーザ素子２３,２４を覆う蓋部２５を備える。上記実装基板２０は、放熱材としてのセラミックス材料もしくは金属材料で作製された下層２１とプリント基板からなる上層２６を有する。
【００６９】
図２(Ｂ)に示すように、上記下層２１は、搭載面２１ａを有する。この搭載面２１ａには、配線２８が形成され、この配線２８上に半導体レーザ素子２３,２４が搭載されている。したがって、この半導体レーザ素子２３,２４の下側電極(図示せず)は上記配線２８に接続されている。
【００７０】
一方、上記プリント基板からなる上層２６は延在面２６ａを有し、この延在面２６ａにプリント配線２２ａ,２２ｂ,２２ｃが形成されている。この上層２６は切欠２６ｂを有する。図２(Ａ)に示すように、下層２１に上層２６を貼り合わせたときに、この切欠２６ｂは、上記下層２１の搭載面２１ａに形成された配線２８を露出させる。
【００７１】
また、上層２６は、切欠２６ｂの両側に、切欠２６ｃ,２６ｄを有する。この切欠２６ｃ,２６ｄ内に、蓋部２５の側部２５ａ,２５ｃ,２５ｄが嵌るようになっており、蓋部２５の側部２５ａ,２５ｃ,２５ｄを下層２１に直接に接触させるようになっている。これにより、下層２１の熱を蓋部２５に直接に伝達できる。
【００７２】
図２(Ａ)に示すように、下層２１と上層２６とが放熱基部３０を構成する。上記上層２６に形成されたプリント配線２２ａはワイヤ２７ａで半導体レーザ素子２３の上側電極(図示せず)に接続され、プリント配線２２ｃはワイヤ２７ｃで半導体レーザ素子２４の上側電極(図示せず)に接続される。また、上層２６に形成されたプリント配線２２ｂは、ワイヤ２７ｂで下層２１の搭載面２１ａに形成された配線２８に接続される。
【００７３】
一方、蓋部２５は、矩形状の上部２５ｂと側部２５ａ,２５ｃ,２５ｄとを含み、側部２５ａに切欠２５ａ-１が形成されている。この蓋部２５は、半導体レーザ素子２３,２４および上層２６の略半分を覆うように、上記実装基板２０に取り付けられる。この蓋部２５を実装基板２０に取り付けた状態で、蓋部２５の切欠２５ａ-１をプリント配線２２ａ〜２２ｃが通って延在していて、蓋部２５から露出している。なお、上記蓋部２５は、上記下層２１と同様に放熱材としてのセラミック材料または金属材料で作製することが望ましい。
【００７４】
上記蓋部２５の外に露出している配線２２ａ〜２２ｃの露出部分を含む上層２６と上記下層２１とが外部接続端子２９を構成する。また、上記蓋部２５と放熱基部３０とが外囲器を構成する。
【００７５】
上記構成の半導体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子２３,２４が発生する熱は、放熱材で作製された下層２１に効率良く伝達され、この下層２１,上層２６と蓋部２５とがなす外囲器から、この外囲器が取り付けられる一例としての光ピックアップ装置等のハウジングに効率よく放熱することが可能となる。
【００７６】
また、この第２実施形態によれば、上記蓋部２５の外に露出している配線２２ａ〜２２ｃの露出部分を含む上層２６と上記下層２１とが外部接続端子２９を構成するので、リードレス化を図れ、全体として薄型化が容易でコンパクトな半導体レーザ装置を実現できる。また、リードレス化することで、リード曲がり等に起因する不具合が無くなるとともに組立時のハンドリングが容易になり、組立工程の自動化も実現が可能となる。したがって、この第２実施形態によれば、放熱特性が優れ、薄型化にも対応可能な半導体レーザ装置を実現できる。さらに、この第２実施形態によれば、上記実装基板２０の上層２６を、硬質プリント基板や可撓性プリント基板(フレキシブルプリント基板)等のプリント基板で構成したことで、製造が容易になる。
【００７７】
なお、上記実施形態において、上記下層２１をセラミックス材料で形成して、上記下層２１の線膨張係数を上記半導体レーザ素子２３,２４の線膨張係数と略一致させた場合には、熱歪を抑制できる。また、上記セラミックス材料としては、一例として、アルミニウムや窒化アルミニウム等を成分とするものを採用できる。また、上記下層２１は金属材料を芯材としてもよい。この場合には、放熱特性の向上を図れる。上記金属材料としては、一例としてアルミニウムや銅を採用できる。
【００７８】
また、上記第１、第２実施形態において、ワイヤ６,７、ワイヤ２７ａ,２７ｂ,２７ｃとして径が２５μｍ程度の金線を採用してもよい。また、上記ワイヤ６,７、ワイヤ２７ａ,２７ｂ,２７ｃとして、リボンワイヤを採用した場合には、上記ワイヤとして径が２５μｍ程度の金線を採用した場合に比べて、半導体レーザ素子３,４、半導体レーザ素子２３,２４からの熱伝達を向上させることができ、かつ、熱発散を増加させることができる。
【００７９】
(第３の実施の形態)
次に、図３を参照して、この発明の第３実施形態を説明する。この第３実施形態の半導体レーザ装置は、実装基板３１と、この実装基板３１に実装された半導体レーザ素子３３,３４と、この半導体レーザ素子３３,３４を覆うように実装基板３１に取り付けられる蓋部３５とを備える。
【００８０】
上記実装基板３１は、放熱材で作製された放熱基部４１と、この放熱基部４１の実装面４１ａに形成された配線３２ａ,３２ｂ,３２ｃを有する。
【００８１】
上記放熱基部４１は、実装面４１ａを有し、この実装面４１ａは半導体レーザ素子３３,３４が搭載される搭載面４１ａ-１とこの搭載面４１ａ-１に連なる延在面４１ａ-２とを含む。また、放熱基部４１は、上記搭載面４１ａに対して所定の距離だけ離れて対向する部分に凸部４２を有する。また、放熱基部４１は、搭載面４１ａ-１と凸部４２を挟む両側に段差部３９,４０を有する。この段差部３９,４０は、凹部３９ａ,４０ａを有し、この凹部３９ａ,４０ａに蓋部３５が嵌合されるようになっている。
【００８２】
また、上記実装面４１ａに形成された配線３２ａは半導体レーザ素子３３の下側電極(図示せず)に接続され、配線３２ｃは半導体レーザ素子３４の下側電極(図示せず)に接続されている。また、配線３２ｂは、配線３２ｂの部分３２ｂ-１が上記凸部４２の表面上に延在している。また、上記半導体レーザ素子３３は上部電極として複数の金属バンプ電極３７を有し、半導体レーザ素子３４は上部電極として複数の金属バンプ電極３８を有する。この金属バンプ電極３８は一例として金のスタッドバンプとしてもよい。
【００８３】
また、上記蓋部３５は、放熱材で作製され、裏面に配線３６が形成されている。この配線３６は、蓋部３５を上記段差部３９,４０の凹部３９ａ,４０ａに嵌合させた状態において、上記金属バンプ電極３７,３８および上記凸部４２の表面上に延在している配線３２ｂに直接接触して電気的かつ熱的に接続される。
【００８４】
上記構成の半導体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子３３,３４が、放熱材で作製された放熱基部４１の搭載面４１ａ-１に搭載されていて、上記放熱基部４１と蓋部３５とが半導体レーザ素子３３,３４を囲む外囲器を構成している。また、上記放熱基部４１と上記放熱基部４１の延在面４１ａ-２に形成された配線３２ａ〜３２ｃとが外部接続端子４３を構成している。
【００８５】
したがって、この第３実施形態によれば、半導体レーザ素子３３,３４が発生する熱は、放熱材で作製された放熱基部４１に効率良く伝達され、この放熱基部４１と蓋部３５とがなす外囲器から、この外囲器が取り付けられる一例としての光ピックアップ装置等のハウジングに効率良く放熱することが可能となる。
【００８６】
また、この第３実施形態によれば、実装基板３１の放熱基部４１と放熱基部４１の延在面４１ａ-２に形成された配線３２ａ〜３２ｃとが外部接続端子４３を構成しているので、リードレス化を図れ、全体として薄型化が容易でコンパクトな半導体レーザ装置を実現できる。また、リードレス化することで、リード曲がり等に起因する不具合が無くなるとともに組立時のハンドリングが容易になり、組立工程の自動化も実現が可能となる。したがって、この第３実施形態によれば、放熱特性が優れ、薄型化にも対応可能な半導体レーザ装置を実現できる。
【００８７】
また、この第３実施形態では、蓋部３５は、放熱材で作製されていると共に上記半導体レーザ素子３３,３４に対向する裏面に形成された裏面配線３６を有し、この蓋部３５の裏面配線３６と実装基板３１の放熱基部４１の搭載面４１ａ-１の配線３２ａ,３２ｃとで、半導体レーザ素子３３,３４の金属バンプ電極３７,３８と下側電極を挟んでいる。そして、上記半導体レーザ素子３３,３４の金属バンプ電極３７,３８が蓋部３５の裏面配線３６に電気的に接続されると共に、上記半導体レーザ素子３３,３４の下側電極が実装基板３１の搭載面４１ａ-１に形成された配線３２ａ,３２ｃに電気的に接続されている。
【００８８】
したがって、この第３実施形態では、上記半導体レーザ素子３３,３４が発生する熱を上記金属バンプ電極３７,３８から蓋部３５へ伝達でき、上記下側電極から放熱基部４１へ伝達できる。すなわち、放熱基部４１と蓋部３５とがなす外囲器(パッケージ)全体がヒートシンクをなす構造となっているので、放熱効率の向上を図れる。また、半導体レーザ素子３７,３８にワイヤによる配線を行う必要な無くすることが可能となり、一層の薄型化を図れると共に、製造工程も簡単になる。
【００８９】
また、この第３実施形態によれば、放熱基部４１の延在面４１ａ-２に形成された凸部４２を有し、この凸部４２の表面において蓋部３５の裏面配線３６と放熱基部４１の延在面４１ａ-２に形成された配線３２ｂとが導電材または直接接触によって電気的に接続されている。なお、上記導電材としては、一例として、銀ペーストのような導電性接着剤や金属ロウ材を採用できる。したがって、上記凸部４２の存在によって、ワイヤによる配線を無くすることが可能となり、一層の薄型化を図れる。
【００９０】
なお、この第３実施形態では、放熱基部４１の延在面４１ａ-２に凸部４２を形成したが、蓋部３５の裏面に凸部を形成してもよい。また、蓋部３５の裏面と放熱基部４１の延在面４１-２の両方に凸部を形成してもよい。
【００９１】
また、上記第３実施形態において、上記実装基板３１の上記放熱基部４１をセラミックス材料で形成して、上記放熱基部４１の線膨張係数を上記半導体レーザ素子３３,３４の線膨張係数と略一致させた場合には、放熱基部４１と半導体レーザ素子３３,３４との間の熱歪を抑制できる。また、上記セラミックス材料としては、一例として、アルミニウムや窒化アルミニウム等を成分とするものを採用できる。また、上記実装基板３１の放熱基部４１は、金属材料を芯材としてもよい。この場合には、放熱基部４１の放熱特性の向上を図れる。上記金属材料としては、一例としてアルミニウムや銅を採用できる。
【００９２】
また、この第３実施形態では、上記実装基板３１の放熱基部４１は、蓋部３５が嵌合する凹部３９ａ,４０ａを含む段差部３９,４０を有し、この段差部３９,４０の凹部３９ａ,４０ａに蓋部３５を嵌合させる構造なので、実装基板３１と蓋部３５との位置決め精度の維持を図れる上に、半導体レーザ素子３３,３４を搭載するための上記実装基板３１と上記蓋部３５との間のスペースを適切に確保できる。
【００９３】
また、この第３実施形態において、上記蓋部３５自体を導電性のある金属材料で作製された電極とした場合には、この蓋部３５自体を外部接続端子とすることも可能となり、さらなる構造の簡略化および製造の簡略化を図れる。
【００９４】
(第４の実施の形態)
次に、図４(Ａ)及び図４(Ｂ)を参照してこの発明の第４実施形態を説明する。この第４実施形態は、前述の第３実施形態の変形例であり、蓋部３５の裏面に凹部３５Ａを形成して、この凹部３５Ａにフォトダイオード５１を固定した点と、凸部４２に替えて台形状の接続用凸部５２を備えた点とが第３実施形態と異なる。また、この第４実施形態は、第３実施形態における配線３２ｂに替えて、図４(Ａ)に示すように、配線５３,５４を備えた点が前述の第３実施形態と異なる。
【００９５】
図４(Ａ)に示すように、上記配線５３は、接続用凸部５２の表面上に延在しており、蓋部３５の裏面に形成された配線３６に直接接触して電気的かつ熱的に接続される。また、上記配線５３は、フォトダイオード５１のカソード(グランド)用のバンプ電極５５に接続される。一方、上記配線５４は、接続用凸部５２の表面上に延在しているが、蓋部３５の裏面の配線３６には接触していなくて、フォトダイオード５１のアノード用のバンプ電極５６だけに接続されている。また、図４(Ｂ)に示すように、上記台形状の接続用凸部５２は、立ち上げミラーをなすテーパ面５２ａを有し、このテーパ面５２ａでもって、半導体レーザ素子３３,３４の後端面３３ａ,３４ａからのレーザ光をフォトダイオード５１の受光部に反射するようにしている。また、半導体レーザ素子３３,３４の金属バンプ電極３７,３８が蓋部３５の裏面の配線３６に直接接触して電気的かつ熱的に接続される点は、前述の第３実施形態と同様であり、この配線３６は凸部５２上の配線５３に直接接触して電気的かつ熱的に接続される。
【００９６】
この第４実施形態によれば、上記蓋部３５に取り付けられると共に上記半導体レーザ素子３３,３４の光出力をモニタするフォトダイオード５１を有するので、上記蓋部３５に取り付けられたフォトダイオード５１で半導体レーザ素子３３,３４の光出力をモニタできる。
【００９７】
上述のごとく、第１〜第４実施形態によれば、半導体レーザ素子とドライブ回路とを接続する手法として現在主流のフレキシブルプリント基板への接続も容易で、かつ樹脂を用いたフレームレ−ザと比較して、高耐熱化が図れるため、鉛フリーへの対応も可能になる。
【００９８】
また、上記第４実施形態に一例を示したように、上記第１〜第３実施形態において、上記蓋部に取り付けられると共に上記半導体レーザ素子の光出力をモニタするフォトダイオードを有する場合には、上記蓋部に取り付けられたフォトダイオードで半導体レーザ素子の光出力をモニタできる。また、上記蓋部がシリコンで作製され、上記フォトダイオードが上記蓋部と一体に形成されている場合には、半導体レーザ素子の光出力をモニタするフォトダイオードをシリコンで作製された蓋部に一体に形成したことで、厚さの増大を招くことなく、光出力をモニタすることが可能になる。
【００９９】
尚、上記第１〜第４実施形態では、２つの半導体レーザ素子を備えたが１つの半導体レーザ素子を備えてもよく、３つ以上の半導体レーザ素子を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】図１(Ａ)はこの発明の半導体レーザ装置の第１実施形態の構造を示す図であり、図１(Ｂ)は上記第１実施形態の完成図である。
【図２】図２(Ａ)はこの発明の第２実施形態の構造を示す図であり、図２(Ｂ)は上記第２実施形態の実装基板２０を構成する下層２１と上層２６を示す図である。
【図３】この発明の半導体レーザ装置の第３実施形態の構造を示す図である。
【図４】図４(Ａ)はこの発明の半導体レーザ装置の第４実施形態の構造を示す平面図であり、図４(Ｂ)は第４実施形態の構造を示す断面図である。
【図５】従来のＣＡＮタイプの半導体レーザ装置の構造を示す部分断面図である。
【図６】従来のフレームタイプの半導体レーザ装置の構造を示す図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１、２０、３１  実装基板
２ａ〜２ｃ、２２ａ〜２２ｃ、３２ａ〜３２ｃ  配線
３、４、２３、２４、３３、３４  半導体レーザ素子
５、２５、３５  蓋部
６、２１ａ、４１ａ-１  搭載面
７、２６ａ、４１ａ-２  延在面
１０、３０、４１  放熱基部
１１、４１ａ  実装面
１３、２９、４３  外部接続端子
１４  外囲器
２１  下層
２６  上層
３７、３８  バンプ電極
３９、４０  段差部
３９ａ、４０ａ  凹部
４２  凸部
５１  フォトダイオード
【図１】
2005251838.tif 000003
【図２】
2005251838.tif 000004
【図３】
2005251838.tif 000005
【図４】
2005251838.tif 000006
【図５】
2005251838.tif 000007
【図６】
2005251838.tif 000008