(57)【要約】【課題】高出力レーザの排熱を効率的に放散する半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】複数の発光素子と、発光素子の共振器方向に直交し、互いに対向する発光素子に電力を供給するための第１接続面と第２接続面を有する半導体レーザバー１０と、第１接続面と電気的および熱的に接合された第１電極側接続面を有し、第１電極を兼ねる、半導体レーザバーに近接した位置に微小流路を有する第１水冷ヒートシンク１１ａと、第２接続面と電気的および熱的に接続された第２電極接続面を有し、ヒートスプレッダを兼ねる第１導電性支持部材と、第２電極接続面に対向する面で導電性支持部材と電気的および熱的に接続された屈曲性を有する金属箔１２と、水冷ヒートシンクと金属箔間に接合された絶縁板と、金属箔と接合された第２電極を兼ねる微小流路を有する第２水冷ヒートシンク１１ｂを備える。【選択図】図１
2012222130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ出力用の複数の発光素子と、
前記発光素子の共振器方向に直交する互いに対向する前記発光素子に電力を供給するための第１接続面と第２接続面を有する半導体レーザバーと、
前記半導体レーザバーの第１接続面と電気的および熱的に接合された第１電極側接続面を有し、第１電極を兼ねる、前記半導体レーザバーに近接した位置に微小流路（マイクロチャネル）を有する第１水冷ヒートシンクと、
前記半導体レーザバーの第２接続面と電気的および熱的に接続された第２電極接続面を有し、ヒートスプレッダを兼ねる第１導電性支持部材と、
前記第２電極接続面に対向する面で前記導電性支持部材と電気的および熱的に接続された屈曲性を有する金属箔と、
前記水冷ヒートシンクと前記金属箔間に配置され機械的に接合された絶縁板と、前記金属箔と電気的および熱的に接合された第２電極を兼ねる微小流路（マイクロチャネル）を有する第２水冷ヒートシンクとを
備えていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記半導体レーザバーの第１接続面と電気的および熱的に接合された電極接続面を有し、前記電極接続面に対向するヒートシンク接続面で前記第１水冷ヒートシンクと電気的および熱的に接続されたヒートスプレッダを兼ねる第２導電性支持部材を備えていることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記半導体レーザバーは、略４０５ｎｍの発振波長を有するＧａＮ系半導体からなる半導体層を有することを特徴とする請求項１ないしは２記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記第１水冷ヒートシンクは銅とモリブデンの積層構造体であり、半導体レーザ素子に近い熱膨張係数を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記導電性支持部材は銅とタングステンないしは銅とモリブデンの複合材料からなり、前記銅とモリブデンの積層構造体からなる第１水冷ヒートシンクと略同一の熱膨張係数を有することを特徴とする請求項４記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記導電性支持部材はダイヤモンドからなる本体部の表面に厚さ２μｍ以上の積層構造からなる金属被覆層を有することを特徴とする請求項４記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記導電性支持部材はダイヤモンドと銅の複合材料からなることを特徴とする請求項４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、レーザアニール装置等に用いられ、高出力レーザの排熱を効率的に放散するための機構を有する半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザは光ストレージ等に広く用いられているが、例えば光ピックアップ等において、近年のブルーレイディスクに代表される高密度記録に対応して半導体レーザの高出力化及び高信頼性が求められている。ところで、半導体レーザ装置の出力が高くなるとそれに伴って発生する熱量も不可避的に増大するが、半導体レーザ素子は自身の放出する熱による劣化等の影響を受け易いため、出力上昇に従って発生する熱は半導体レーザの性能向上にとって深刻な問題となっている。とくに、半導体レーザにおいては瞬時光学損傷現象（ＣＯＤ）が発生することが知られている。これは、レーザ光が界面準位が多くバンドギャップが縮小している端面付近にくると、光吸収→非発光再結合という過程でその光エネルギーが熱に変わり端面温度が上昇することから、光出力上昇に伴い端面でのバンドギャップが益々縮小し光吸収（発熱）が多くなるという正の循環が生じ、最終的に端面が破壊される現象であり、半導体レーザ装置で高出力状態で高い信頼性を得るための阻害要因となっている。そのため、一般的に排熱を効率的に行うことによりＣＯＤレベルを高めることが要求されている。
【０００３】
半導体レーザ素子では、上記致命的な破壊損傷以外にも、温度上昇が光出力、電流特性、波長、ノイズ、寿命に大きな影響を与え、各基本特性は動作中の発熱により全て悪化の方向にシフトすることが知られている。
【０００４】
加えて、複数の発光点を有するレーザバーを用いた半導体レーザ装置では、波長、発光効率、光出力といった、各レーザ素子からのビームの特性の相対差を抑え、均一な光特性を持ったレーザ素子を実現させることが要求されるため、実装時の熱応力を低減し、発光部に加わる歪みの相対差を低減することが重要な課題となる。
【０００５】
従来の半導体レーザ装置の一例では、半導体レーザバーの電極表面に複数のバンプが形成されており、バンプ間の空隙に導電性ペースト（Ａｇ）等を充填して熱的な接触面積の向上を果たしている。バンプとペーストを介して、半導体レーザバーの上面と引き出し電極の下面とが電気的及び熱的に互いに接続されており、レーザ出力時における半導体レーザバーの上方向への排熱が成される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８６８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、バンプと呼ばれる突起状の端子と空隙に充填されたペースト等を介してレーザバーと引き出し電極が接続されている。バンプを用いた接続ではバンプのサイズによって素子と引き出し電極間の間隙距離が決まるため、接続熱抵抗を抑制するためにバンプのサイズを縮小し密度を上げると間隙距離は狭くなるが充填剤であるペースト等の未充填やボイド（空隙）の発生が多くなるという課題がある。
【０００８】
加えてバンプサイズを小さくすることにより、接合部における応力集中が生じるため半田を材料として用いた場合、クラックの発生頻度が高くなる。
【０００９】
さらに接続部がバンプとペーストないしは半田といった複数材料の複合構造であるため熱膨張係数がそれぞれ異なり半導体レーザバーからの排熱サイクルを繰り返すことにより、接合面に加えられる熱応力の作用で電極表面からの剥離が生じ、熱抵抗が増加してしまい、益々熱応力が大きくなるという正循環が生じて最終的には電気的接続が解消されて、オープン故障に至る。
【００１０】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、レーザバーを高出力で発振させた際に生じる排熱を効率的に放散するとともに、レーザバー実装時等に生じる熱応力を軽減せしめ、安定した特性を得ることが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】
【００１１】
前記のような課題を解決するために、本発明の半導体レーザ装置は、レーザ出力用の複数の発光素子と、発光素子の共振器方向に直交する互いに対向する前記発光素子に電力を供給するための第１接続面と第２接続面を有する半導体レーザバー、前記半導体レーザバーの第１接続面と電気的および熱的に接合された第１電極側接続面を有し、第１電極を兼ねる、前記半導体レーザバーに近接した位置に微小流路（マイクロチャネル）を有する第１水冷ヒートシンクと、前記半導体レーザバーの第２接続面と電気的および熱的に接続された第２電極接続面を有し、ヒートスプレッダを兼ねる第１導電性支持部材と、前記第２電極接続面に対向する面で前記導電性支持部材と電気的および熱的に接続された屈曲性を有する金属箔と、前記水冷ヒートシンクと前記金属箔間に配置され機械的に接合された絶縁板と、前記金属箔と電気的および熱的に接合された第２電極を兼ねる微小流路（マイクロチャネル）を有する第２水冷ヒートシンクから構成される。
【００１２】
また、本発明では、前記構成に加え、前記半導体レーザバーの第１接続面と電気的および熱的に接合された電極接続面を有し、前記電極接続面に対向するヒートシンク接続面で前記第１水冷ヒートシンクと電気的および熱的に接続されたヒートスプレッダを兼ねる第２導電性支持部材を備えることにより、放熱性を高めるとともに、特に実装時に生じる熱応力を低減しうる。
【００１３】
さらに、従属項に記載された発明は、本発明に係わる半導体レーザ装置の具体的なものを規定する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、レーザバーを高出力で発振させた際に生じる排熱を効率的に放散するとともに、レーザバー実装時等に生じる熱応力を軽減せしめ、安定した特性を得ることができる半導体レーザ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態に係わる半導体レーザ装置の全体構成を表す分解斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における半導体レーザ装置の断面図でありレーザ光出射端近傍の拡大図
【図３】本発明の実施の形態１における半導体レーザ装置の正面図でありレーザ光出射端近傍の拡大図
【図４】本発明の実施の形態２における半導体レーザ装置の断面図でありレーザ光出射端近傍の拡大図
【図５】本発明の実施の形態２における半導体レーザ装置の正面図でありレーザ光出射端近傍の拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の一実施の形態に係わる半導体レーザ装置の全体構成を表す分解斜視図である。図２は本発明の半導体レーザ装置の断面図であり、レーザ光出射端近傍の拡大図である。図３は本発明の半導体レーザ装置の正面図であり、レーザ光出射端近傍の拡大図である。
【００１８】
図において半導体レーザバー１０は、例えば略４０５ｎｍの発振波長を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体からなる半導体層を有する青紫色レーザである。半導体レーザバー１０は複数のレーザダイオード素子（図示せず）が並設されたレーザダイオードバーであり、その寸法は例えば、長さ約３ｍｍ、共振器長約０．８ｍｍ、厚み約０．１ｍｍである。なお、半導体レーザバー１０の熱膨張係数は約４．５ｐｐｍ／Ｋ、熱伝導率は１３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【００１９】
半導体レーザバー１０の内部の下面側には、レーザダイオード素子のｎ型半導体が配置されており、さらに半導体レーザバーの下面にはｎ型半導体に電力を供給するための第１接続面である、例えば最表面が金（Ａｕ）層となるようにチタン（Ｔｉ）層、白金（Ｐｔ）層、Ａｕ層を順に積層した構成の金属層が設けられている。
【００２０】
また、半導体レーザバー１０の内部の上面側には、レーザダイオード素子のｐ型半導体が配置されており、さらに半導体レーザバーの上面にはｐ型半導体に電力を供給するための第２接続面である、例えば最表面が金（Ａｕ）層となるようにチタン（Ｔｉ）層、白金（Ｐｔ）層、Ａｕ層を順に積層した構成の金属層が設けられている。
【００２１】
第１水冷ヒートシンク１１ａは前方（レーザ光出射端側）に微小流路（マイクロチャネル）を設けた銅（Ｃｕ、熱伝導率は３９８Ｗ／（ｍ・Ｋ））薄板とモリブデン（Ｍｏ、熱伝導率は１４０Ｗ／（ｍ・Ｋ））薄板を積層して構成されており、８ｐｐｍ／Ｋの熱膨張係数を有する。さらに、表面および内部流路はＡｕメッキ処理が施されている。第１水冷ヒートシンク１１ａの寸法は、例えば、幅約１０．８ｍｍ、奥行き約２７ｍｍ、厚み約１．５５ｍｍである。また、第１水冷ヒートシンク１１ａの前方約３ｍｍの部分には厚み約５μｍの金錫（ＡｕＳｎ）半田層が形成されている。
【００２２】
第２水冷ヒートシンク１１ｂは前方（レーザ光出射端側）に微小流路（マイクロチャネル）を設けた銅（Ｃｕ）薄板とモリブデン（Ｍｏ）薄板を積層して構成されており、８ｐｐｍ／Ｋの熱膨張係数を有する。さらに、表面および内部流路はＡｕメッキ処理が施されている。第２水冷ヒートシンク１１ｂの寸法は、例えば、幅約１０．８ｍｍ、奥行き約２７ｍｍ、厚み約１．５５ｍｍである。
【００２３】
屈曲性を有する金属箔１２は例えば、厚み約５０μｍのＣｕからなり、表面はＡｕメッキ処理がなされている。全体的な平面形状は前方が狭くなった凸型形状であり、幅約１０．８ｍｍ、奥行き約２５ｍｍの平板から幅約４ｍｍの凸部が長さ約２ｍｍで突き出た構成である。さらに水冷ヒートシンクの冷却水流入口、冷却水排出口、固定用貫通穴部と重なる部分はほぼ同一径の穴が形成されている。屈曲性の金属箔１２の熱伝導は最も断面積の小さい凸部であっても、通常、上側電極の電気的および熱的な接続に用いられる５０μｍ径のＡｕワイヤ約１２５本分に相当する。
【００２４】
導電性支持部材２１ａは例えば、熱膨張係数が約８ｐｐｍ／ＫのＣｕ（約２０％）とＷ（約８０％）の複合材料（熱伝導率は２００Ｗ／（ｍ・Ｋ））からなり、表面はＡｕメッキ処理されている。導電性支持部材２１ａの寸法は、例えば、長さ約５ｍｍ、奥行き約１．５ｍｍ、厚み約０．３ｍｍである。さらに導電性支持部材２１ａの上面および下面には厚み約２．５μｍのＡｕＳｎ半田層が形成されている。
【００２５】
導電性支持部材はＣｕ（約３０％）とＭｏ（約７０％）の複合材料（熱膨張係数約８ｐｐｍ／Ｋ、熱伝導率は２００Ｗ／（ｍ・Ｋ））から構成されていてもよい。熱膨張係数を水冷ヒートシンク１１ａと略同一の値とすることで特に実装時に生じる熱応力を低減することができる。
【００２６】
絶縁板１３は厚み４０μｍのポリイミド（ＰＩ）とＰＩを上下からはさむ接着層（上下とも約１０μｍ）から構成され総厚み約６０μｍであり、全体的な平面形状は幅約１０．８ｍｍ、奥行き約２５ｍｍの矩形である。さらに水冷ヒートシンクの冷却水流入口、冷却水排出口、固定用貫通穴部と重なる部分はほぼ同一径の穴が形成されている。
【００２７】
スペーサ１３、上部電極取り出し部を兼ねる押さえ板１４、下部電極取り出し部を兼ねる冷却水流路ベース部１５はＣｕからなり、表面および内部流路はＡｕメッキ処理が施されている。
【００２８】
本発明の半導体レーザ装置は、例えば、以下のように製造することができる。
【００２９】
まず、例えばＧａＮからなる基板上に、例えば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法等でＧａＮ系半導体からなる半導体層を形成し、上下面に前記金属層を形成する。続いて所定の寸法にＧａＮ基板を成形する。これにより、図に示した半導体レーザバー１０を形成する。
【００３０】
続いて、第１水冷ヒートシンク１１ａを用意し、先端部のＡｕＳｎ半田層と、半導体レーザバー１０下部の第１接続面を対向させ、精度よく位置合わせを行った上で、半導体レーザバー１０を第１水冷ヒートシンクに載せる。
【００３１】
さらに、導電性支持部材２１ａを用意し、下面のＡｕＳｎ半田層と、半導体レーザバー１０上部の第２接続面を対向させ、精度よく位置合わせを行った上で、導電性支持部材２１ａを半導体レーザバー１０上に載せる。
【００３２】
さらに、金属箔１２を用意し、導電性支持部材２１ａの上面のＡｕＳｎ半田層上に精度よく位置合わせを行った上で金属箔１２の凸部を載せる。
【００３３】
続いて金属箔１２の凸部に平板の治具を介して下向きの力約０．６Ｎを加え、第１水冷ヒートシンク１１ａに対して加熱処理を施すことにより、金属箔１２の凸部、導電性支持部材２１ａ、半導体レーザバー１０、第１水冷ヒートシンク１１ａを溶着させる。
【００３４】
さらに、絶縁板１３を用意し、第１水冷ヒートシンク１１ａに下部接着層を介して接着する。続いて、金属箔１２凸部の導電性支持部材２１ａと固着していない部分を図２のように屈曲させる。加えて、絶縁板１３上部の接着層を介して絶縁板１３上に、金属箔１２の平板部を接着する。
【００３５】
上記の工程で第１水冷ヒートシンク１１ａ上に半導体レーザバー１０、導電性支持部材２１ａ、絶縁板１３、屈曲性金属箔１２が固定された部材が完成する。
【００３６】
半導体レーザバー１０を、略同一でレーザバーに近い熱膨張係数を有する導電性支持部材２１ａと第１水冷ヒートシンク１１ａではさんで実装を行うことにより、半導体レーザバー１０の上面と下面の両面で熱膨張係数の均衡がとれることとなり、実装時に生じる熱応力を低減し、半導体レーザバー１０の反りを抑制することができる。
【００３７】
ここで前記部材を図示しないＯリング１を間にはさんで冷却水流路ベース１５に載せる。続いて図示しないＯリング２とスペーサ１３を間にはさんで第２水冷ヒートシンク１１ｂを前記部材に載せる。さらに図示しないＯリング３を間にはさんで押さえ板１４を第２水冷ヒートシンク１１ｂに載せる。絶縁性の止めネジ１６ａ〜１６ｃ（例えば、アルミナセラミック（Ａｌ２Ｏ３）製）を用いて前記全ての部材を冷却水路ベース部１５に固定する。
【００３８】
次に、動作について説明する。図示しない駆動用電源装置のプラス極は押さえ板１４後方端部のねじ穴に、端子、導線を介して電気的に接続される。プラス極からの電流は、押さえ板１４と第２水冷ヒートシンク１１ｂ、スペーサ１３、金属箔１２、導電性支持部材２１ａとを通って半導体レーザバー１０に流れる。電流は半導体レーザバー１０内部のｐｎジャンクションに注入され、図中のレーザ光出射方向にレーザ光が出力される。ｐｎジャンクションを流れた電流は第１水冷ヒートシンク１１ａと冷却水流路ベース部１５を通って、冷却水流路ベース部１５上面後部のねじ穴に端子、導線を介して接続された駆動用電源装置のマイナス極に戻る。
【００３９】
続いてレーザ光出力時の熱の流れに関して説明する。前記ｐｎジャンクション部で発生した熱は、上方向に関しては、まず導電性支持部材２１ａに拡散し、続いて金属箔１２の凸部を介して平板部に伝わり、スペーサ１３、第２水冷ヒートシンク１１ｂに拡散する。第２水冷ヒートシンク１１ｂに伝わった熱はマイクロチャネル部で、図示しない冷却水循環装置から冷却水路ベース部１５を介してマイクロチャネル部に流入した冷却水に熱を奪われる。冷却水は冷却水路ベース部１５から排出され冷却水循環装置に戻る。一方、下方向に関しては、熱は第１水冷ヒートシンク１１ａに拡散して伝わり、半導体レーザバー１０直下に設けられた第１水冷ヒートシンク１１ａ内のマイクロチャネル部で冷却水に熱を奪われる。上方向と同様に冷却水は冷却水路ベース部から排出され冷却水循環装置に戻る。
【００４０】
上記のように本発明の半導体レーザ装置では半導体レーザバーの上下両方向から熱伝導性の高い部材を介して、排熱を効率的に冷却水に放散することで、安定した特性で高出力のレーザ光を出力することができる。
【００４１】
（実施の形態２）
図１は本発明の一実施の形態に係わる半導体レーザ装置の全体構成を表す分解斜視図である。図４は本発明の半導体レーザ装置の断面図であり、レーザ光出射端近傍の拡大図である。図５は本発明の半導体レーザ装置の正面図であり、レーザ光出射端近傍の拡大図である。
【００４２】
図において半導体レーザバー１０は、例えば略４０５ｎｍの発振波長を有する窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体からなる半導体層を有する青紫色レーザである。半導体レーザバー１０は複数のレーザダイオード素子（図示せず）が並設されたレーザダイオードバーであり、その寸法は例えば、長さ約３ｍｍ、共振器長約０．８ｍｍ、厚み約０．１ｍｍである。なお、半導体レーザバー１０の熱膨張係数は約４．５ｐｐｍ／Ｋである。
【００４３】
半導体レーザバー１０の内部の下面側には、レーザダイオード素子のｎ型半導体が配置されており、さらに半導体レーザバーの下面にはｎ型半導体に電力を供給するための第１接続面である、例えば最表面が金（Ａｕ）層となるようにチタン（Ｔｉ）層、白金（Ｐｔ）層、Ａｕ層を順に積層した構成の金属層が設けられている。
【００４４】
また、半導体レーザバー１０の内部の上面側には、レーザダイオード素子のｐ型半導体が配置されており、さらに半導体レーザバーの上面にはｐ型半導体に電力を供給するための第２接続面である、例えば最表面が金（Ａｕ）層となるようにチタン（Ｔｉ）層、白金（Ｐｔ）層、Ａｕ層を順に積層した構成の金属層が設けられている。
【００４５】
第１水冷ヒートシンク１１ａは前方（レーザ光出射端側）に微小流路（マイクロチャネル）を設けた銅（Ｃｕ）薄板とモリブデン（Ｍｏ）薄板を積層して構成されており、８ｐｐｍ／Ｋの熱膨張係数を有する。さらに、表面および内部流路はＡｕメッキ処理が施されている。第１水冷ヒートシンク１１ａの寸法は、例えば、幅約１０．８ｍｍ、奥行き約２７ｍｍ、厚み約１．５５ｍｍである。
【００４６】
第２水冷ヒートシンク１１ｂは前方（レーザ光出射端側）に微小流路（マイクロチャネル）を設けた銅（Ｃｕ）薄板とモリブデン（Ｍｏ）薄板を積層して構成されており、８ｐｐｍ／Ｋの熱膨張係数を有する。さらに、表面および内部流路はＡｕメッキ処理が施されている。第２水冷ヒートシンク１１ｂの寸法は、例えば、幅約１０．８ｍｍ、奥行き約２７ｍｍ、厚み約１．５５ｍｍである。
【００４７】
屈曲性を有する金属箔１２は例えば、厚み約５０μｍのＣｕからなり、表面はＡｕメッキ処理がなされている。全体的な平面形状は前方が狭くなった凸型形状であり、幅約１０．８ｍｍ、奥行き約２５ｍｍの平板から幅約４ｍｍの凸部が長さ約２ｍｍで突き出た構成である。さらに水冷ヒートシンクの冷却水流入口、冷却水排出口、固定用貫通穴部と重なる部分はほぼ同一径の穴が形成されている。屈曲性の金属箔１２の熱伝導は最も断面積の小さい凸部であっても、通常、上側電極の電気的および熱的な接続に用いられる５０μｍ径のＡｕワイヤ約１２５本分に相当する。
【００４８】
導電性支持部材２１ａ、２１ｂは例えば、熱膨張係数が約２．３ｐｐｍ／Ｋ、熱伝導率は＞１０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）のダイヤモンドからなり、表面にはＴｉ層（０．０６μｍ）、Ｐｔ層（０．２μｍ）、Ａｕ層（２μｍ）を順に積層した構成の金属層が形成されている。導電性支持部材２１ａの寸法は、例えば、長さ約５ｍｍ、奥行き約１．５ｍｍ、厚み約０．２ｍｍである。さらに導電性支持部材２１ａ、２１ｂの上面および下面には厚み約２．５μｍのＡｕＳｎ半田層が形成されている。
【００４９】
導電性支持部材２１ａ、２１ｂは表面にＡｕメッキ層が形成されたダイヤモンド（約４０％）とＣｕ（約６０％）の複合材料（熱膨張係数約６ｐｐｍ／Ｋ、熱伝導率は５５０Ｗ／（ｍ・Ｋ））からなり、上面および下面には厚み約２．５μｍのＡｕＳｎ半田層が形成されている構成でもよい。
【００５０】
絶縁板２２は厚み４０μｍのポリイミド（ＰＩ）とＰＩを上下からはさむ接着層（上下とも約１０μｍ）から構成され総厚み約６０μｍであり、全体的な平面形状は幅約１０．８ｍｍ、奥行き約２５ｍｍの矩形である。さらに水冷ヒートシンクの冷却水流入口、冷却水排出口、固定用貫通穴部と重なる部分はほぼ同一径の穴が形成されている。
【００５１】
スペーサ１３、上部電極取り出し部を兼ねる押さえ板１４、下部電極取り出し部を兼ねる冷却水流路ベース部１５はＣｕからなり、表面および内部流路はＡｕメッキ処理が施されている。
【００５２】
本発明の半導体レーザ装置は、例えば、以下のように製造することができる。
【００５３】
まず、例えばＧａＮからなる基板上に、例えば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法等でＧａＮ系半導体からなる半導体層を形成し、上下面に前記金属層を形成する。続いて所定の寸法にＧａＮ基板を成形する。これにより、図に示した半導体レーザバー１０を形成する。
【００５４】
続いて、第１水冷ヒートシンク１１ａと導電性支持部材２１ａを用意し、精度よく位置合わせを行った上で、導電性支持部材２１ａを第１水冷ヒートシンクに載せる。
【００５５】
さらに、導電性支持部材２１ａ上面のＡｕＳｎ半田層と、半導体レーザバー１０下部の第１接続面を対向させ、精度よく位置合わせを行った上で、半導体レーザバー１０を導電性支持部材２１ａ上に載せる。
【００５６】
加えて、導電性支持部材２１ｂを用意し、下面のＡｕＳｎ半田層と、半導体レーザバー１０上部の第２接続面を対向させ、精度よく位置合わせを行った上で、導電性支持部材２１ｂを半導体レーザバー１０上に載せる。
【００５７】
さらに、金属箔１２を用意し、導電性支持部材２１ｂの上面のＡｕＳｎ半田層上に精度よく位置合わせを行った上で金属箔１２の凸部を載せる。
【００５８】
続いて金属箔１２の凸部に平板の治具を介して下向きの力約０．６Ｎを加え、第１水冷ヒートシンク１１ａに対して加熱処理を施すことにより、金属箔１２の凸部、導電性支持部材２１ｂ、半導体レーザバー１０、導電性支持部材２１ａ、第１水冷ヒートシンク１１ａを溶着させる。
【００５９】
さらに、絶縁板２２を用意し、第１水冷ヒートシンク１１ａに下部接着層を介して接着する。続いて、金属箔１２凸部の導電性支持部材２１ｂと固着していない部分を図４のように屈曲させる。加えて、絶縁板２２上部の接着層を介して絶縁板２２上に、金属箔１２の平板部を接着する。
【００６０】
上記の工程で第１水冷ヒートシンク１１ａ上に導電性支持部材２１ａ、半導体レーザバー１０、導電性支持部材２１ｂ、絶縁板２２、屈曲性金属箔１２が固定された部材が完成する。
【００６１】
半導体レーザバー１０を同一のレーザバーに近い熱膨張係数を有する導電性支持部材２１ａ、２１ｂではさんで実装を行うことにより、半導体レーザバー１０の上面と下面の両面で熱膨張係数の均衡がとれることとなり、実装時に生じる熱応力を低減し、半導体レーザバー１０の反りを抑制することができる。さらに、非常に高い熱伝導率を有する材料で導電性支持部材を構成することにより、レーザバーで発生した熱を速やかに拡散することが可能となる。
【００６２】
ここで前記部材を図示しないＯリング１を間にはさんで冷却水流路ベース１５に載せる。続いて図示しないＯリング２とスペーサ１３を間にはさんで第２水冷ヒートシンク１１ｂを前記部材に載せる。さらに図示しないＯリング３を間にはさんで押さえ板１４を第２水冷ヒートシンク１１ｂに載せる。絶縁性の止めネジ１６ａ〜１６ｃ（例えば、アルミナセラミック（Ａｌ２Ｏ３）製）を用いて前記全ての部材を冷却水路ベース部１５に固定する。
【００６３】
次に、動作について説明する。図示しない駆動用電源装置のプラス極は押さえ板１４後方端部のねじ穴に、端子、導線を介して電気的に接続される。プラス極からの電流は、押さえ板１４と第２水冷ヒートシンク１１ｂ、スペーサ１３、金属箔１２、導電性支持部材２１ｂとを通って半導体レーザバー１０に流れる。電流は半導体レーザバー１０内部のｐｎジャンクションに注入され、図中のレーザ光出射方向にレーザ光が出力される。ｐｎジャンクションを流れた電流は導電性支持部材２１ｂと第１水冷ヒートシンク１１ａ、冷却水流路ベース部１５とを通って、冷却水流路ベース部１５上面後部のねじ穴に端子、導線を介して接続された駆動用電源装置のマイナス極に戻る。
【００６４】
続いてレーザ光出力時の熱の流れに関して説明する。前記ｐｎジャンクション部で発生した熱は、上方向に関しては、まず導電性支持部材２１ｂに拡散し、続いて金属箔１２の凸部を介して平板部に伝わり、スペーサ１３、第２水冷ヒートシンク１１ｂに拡散する。第２水冷ヒートシンク１１ｂに伝わった熱はマイクロチャネル部で、図示しない冷却水循環装置から冷却水路ベース部１５を介してマイクロチャネル部に流入した冷却水に熱を奪われる。冷却水は冷却水路ベース部１５から排出され冷却水循環装置に戻る。一方、下方向に関しては、熱はまず導電性支持部材２１ａに拡散し、続いて第１水冷ヒートシンク１１ａに伝わり、半導体レーザバー１０直下に設けられた第１水冷ヒートシンク１１ａ内のマイクロチャネル部で冷却水に熱を奪われる。上方向と同様に冷却水は冷却水路ベース部から排出され冷却水循環装置に戻る。
【００６５】
上記のように本発明の半導体レーザ装置では半導体レーザバーの上下両方向から熱伝導性の高い部材を介して、排熱を効率的に冷却水に放散することで、安定した特性で高出力のレーザ光を出力することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０    半導体レーザバー
１１ａ，１１ｂ    水冷ヒートシンク
１２    金属箔
１３    スペーサ
１４    押さえ板
１５    冷却水流路ベース部
２１ａ，２１ｂ    導電性支持部材
２２    絶縁板
【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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