(57)【要約】【課題】高出力も対処でき、生産性が高く、電気的接続の信頼性も高い、半導体レーザを提供する。【解決手段】半導体レーザは、半導体レーザチップ、導電性マウント、絶縁体ブロック、上部電極、及び、下部電極を備える。導電性マウントの第一の面に半導体レーザチップと絶縁体ブロックとを接着し、絶縁体ブロック上に上部電極を接着し、上部電極の上面と半導体レーザチップを、導電性ワイヤーを介して接続し、導電性マウントの第二の面に下部電極を接着する。ヒートシンクを導電性マウントの第三の面に結合する。複数の半導体レーザをヒートシンク上で整列させ、導電性ワイヤーを介して直列接続して良い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザチップ、導電性マウント、絶縁体ブロック、上部電極、及び、下部電極を備えた半導体レーザにおいて、
導電性マウントの第一の面に半導体レーザチップと絶縁体ブロックを接着し、絶縁体ブロック上に上部電極を接着し、上部電極の上面と半導体レーザチップを、導電性ワイヤーを介して接続し、導電性マウントの第二の面に下部電極を接着したことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
ヒートシンク上に請求項１の半導体レーザを複数設けたレーザ光源モジュールにおいて、
このヒートシンクと複数の半導体レーザは絶縁されており、
ある半導体レーザの上部電極の側面とこの半導体レーザに隣接する別の半導体レーザの下部電極の側面とを導電性ワイヤーを介して接続したことを特徴とするレーザ光源モジュール。
【請求項３】
請求項２のレーザ光源モジュールにおいて、
前記ヒートシンクは水冷式ヒートシンクであり、
前記半導体レーザのマウントには取り付け穴が設けられており、
この水冷式ヒートシンクは蛇行した水路を備え、前記半導体レーザの発熱部位がこの水路の上に位置するように、この蛇行した水路の間に前記半導体レーザ取り付けのためのねじ穴をもうけたことを特徴とするレーザ光源モジュール。
【請求項４】
固体レーザ媒質と励起光源を備えた固体レーザ発振器において、
この励起光源が請求項２のレーザ光源モジュールであることを特徴とする固体レーザ発振器。
【請求項５】
半導体レーザチップ、導電性マウント、絶縁体ブロック、電極、及び、絶縁性スペーサを備えた半導体レーザにおいて、
導電性マウントの第一の面に半導体レーザチップと絶縁体ブロックを接着し、絶縁体ブロック上に電極を接着し、電極の上面と半導体レーザチップを、導電性ワイヤーを介して接続し、導電性マウントの第三の面にこの絶縁性スペーサを接着したことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項６】
請求項５の半導体レーザにおいて、前記絶縁性スペーサはチッ化アルミニウムより成ることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項７】
請求項５の半導体レーザにおいて、前記絶縁性スペーサの厚さが０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項８】
請求項５の半導体レーザにおいて、前記導電性マウントと前記絶縁性スペーサを、銀粒子を分散させた接着剤によって接着したことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項９】
請求項５の半導体レーザにおいて、前記絶縁性スペーサの少なくとも一つの面に金メタライズが施されており、この金メタライズが施された面と前記導電性マウントとを接着したことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項１０】
半導体レーザチップ、導電性マウント、絶縁体ブロック、及び、電極を備え、導電性マウントの第一の面に半導体レーザチップと絶縁体ブロックを接着し、絶縁体ブロック上に電極を接着し、電極の上面と半導体レーザチップを、導電性ワイヤーを介して接続した半導体レーザにおいて、
この電極の厚さが０．３ｍｍ以上であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項１１】
半導体レーザチップ、マウント、サブマウント、絶縁体ブロック、及び、電極を備え、マウントの上にサブマウントが接着され、サブマウントの上に半導体レーザチップが接着され、マウントの上に絶縁体ブロックが接着され、絶縁体ブロック上に電極が接着され、電極の上面と半導体レーザチップを、導電性ワイヤーを介して接続した半導体レーザにおいて、
マウント、サブマウント、絶縁体ブロック、及び、電極がロウ付けにより一括接着されたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項１２】
請求項１１の半導体レーザにおいて、前記ロウ付けによる一括接着はカーボン治具を用いて行ったことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項１３】
請求項１１の半導体レーザにおいて、さらにマウント、サブマウント、及び、電極が一括メッキ処理されたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項１４】
半導体レーザチップ、導電性マウント、絶縁体ブロック、及び、電極を備え、導電性マウントの第一の面に半導体レーザチップと絶縁体ブロックを接着し、絶縁体ブロック上に電極を接着し、電極の上面と半導体レーザチップを、導電性ワイヤーを介して接続した半導体レーザを複数備えると共に、ヒートシンクを備えたレーザ光源モジュールにおいて、
このヒートシンクと複数の半導体レーザは絶縁されており、
ある半導体レーザの電極の側面とこの半導体レーザに隣接する別の半導体レーザの導電性マウントとを導電性ワイヤーを介して接続したことを特徴とするレーザ光源モジュール。
【請求項１５】
半導体レーザチップ、導電性マウント、絶縁体ブロック、及び、電極を備え、
導電性マウントの第一の面に半導体レーザチップと絶縁体ブロックを接着し、絶縁体ブロック上に上部電極を接着し、上部電極の上面と半導体レーザチップを、導電性ワイヤーを介して接続した半導体レーザにおいて、
この導電性ブロックには取り付け穴が少なくとも二つ設けられ、
この二つの取り付け穴は半導体レーザチップの直下以外に設けられていることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項１６】
ヒートシンク上に請求項１５の半導体レーザを複数設けたレーザ光源モジュールにおいて、
このヒートシンクと複数の半導体レーザは絶縁されており、
ある半導体レーザの電極の側面とこの半導体レーザに隣接する別の半導体レーザの導電性マウントとを導電性ワイヤーを介して接続したことを特徴とするレーザ光源モジュール。
【請求項１７】
請求項１６のレーザ光源モジュールにおいて、
前記ヒートシンクは水冷式ヒートシンクであり、
この水冷式ヒートシンクは直線状の水路を備え、この直線状の水路の両側に前記半導体レーザ取り付けのためのねじ穴をもうけたことを特徴とするレーザ光源モジュール。
【請求項１８】
固体レーザ媒質と励起光源を備えた固体レーザ発振器において、
この励起光源が請求項１５のレーザ光源モジュールであることを特徴とする固体レーザ発振器。
【請求項１９】
半導体レーザチップと絶縁性マウントを備えた半導体レーザにおいて、
絶縁性マウントには第一の電極と第二の電極がパターン形成され、第一の電極上の絶縁性マウントの一端側に半導体レーザチップが接着され、半導体チップと第二の電極がワイヤーによって接続され、第一の電極と第二電極にそれぞれ対応して一つの取り付け穴が、半導体レーザチップが設けられた一端とは反対側に設けられていることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２０】
ヒートシンク上に請求項１９の半導体レーザを複数設けたレーザ光源モジュールにおいて、
このヒートシンクに複数の半導体レーザが取り付けられており、
ある半導体レーザの第一電極と隣接する半導体レーザの第二の電極がバスバーを介して接続されたことを特徴とするレーザ光源モジュール。
【請求項２１】
請求項２０のレーザ光源モジュールにおいて、
前記ヒートシンクは水冷式ヒートシンクであり、
この水冷式ヒートシンクは直線状の水路を備え、この直線状の水路の片側に前記半導体レーザ取り付けのためのねじ穴をもうけたことを特徴とするレーザ光源モジュール。
【請求項２２】
固体レーザ媒質と励起光源を備えた固体レーザ発振器において、
この励起光源が請求項２０のレーザ光源モジュールであることを特徴とする固体レーザ発振器。
【請求項２３】
半導体レーザチップ、絶縁性マウント、導電性サブマウント、絶縁板、第一の電極、及び、第二の電極を備えた半導体レーザにおいて、
半導体レーザチップは導電性サブマウントに接着され、導電性サブマウントは絶縁性マウントに接着され、第一の電極は絶縁板に接着され、絶縁板は絶縁性マウントに接着され、第二の電極は絶縁性マウントに接着され、
半導体レーザチップと第一の電極が第一のワイヤーを介して接続され、導電性サブマウントと第二電極が第二のワイヤーを介して接続されていることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２４】
ヒートシンク上に請求項２３の半導体レーザを複数設けたレーザ光源モジュールにおいて、
このヒートシンクに複数の半導体レーザが取り付けられており、
ある半導体レーザの第一電極と隣接する半導体レーザの第二の電極がワイヤーを介して接続されたことを特徴とするレーザ光源モジュール。
【請求項２５】
固体レーザ媒質と励起光源を備えた固体レーザ発振器において、
この励起光源が請求項２４のレーザ光源モジュールであることを特徴とする固体レーザ発振器。
【請求項２６】
ヒートシンク上に半導体レーザを二つ設けたレーザ光源モジュールにおいて、
この半導体レーザは、半導体レーザチップ、導電性マウント、絶縁体ブロック、及び、電極、を備えた半導体レーザであって、導電性マウントの一つの面に半導体レーザチップと絶縁体ブロックを接着し、絶縁体ブロック上に電極を接着し、電極の上面と半導体レーザチップを、導電性ワイヤーを介して接続した半導体レーザであり、
第一の半導体レーザの半導体レーザチップと第二の半導体レーザの半導体レーザチップが向かい合わせて近接するように配置したことを特徴とするレーザ光源モジュール。
【請求項２７】
請求項２６のレーザ光源モジュールと固体レーザロッドを備えた固体レーザにおいて、
この固体レーザを端面励起することを特徴とする固体レーザ。
【請求項２８】
半導体レーザチップ、導電性マウント、第一の絶縁体ブロック、第二の絶縁体ブロック、及び、電極を備えた半導体レーザにおいて、
導電性マウントの第一の面に半導体レーザチップと絶縁体ブロックを接着し、絶縁体ブロック上に電極を接着し、電極の上面と半導体レーザチップを、導電性ワイヤーを介して接続し、
第二の絶縁体ブロックを、半導体チップを中心として第一の絶縁体ブロックとは反対側の導電性マウントの第一の面に接着したことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２９】
請求項２８の半導体レーザにおいて、
第二の絶縁体ブロックの高さは、第一の絶縁体ブロックの高さと前記電極の高さを合わせたものと略等しいことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項３０】
半導体レーザチップ、導電性マウント、第一の絶縁体ブロック、及び、電極を備えた半導体レーザにおいて、
この電極は段差構造を有していて下側の表面と上側の表面を持ち、
導電性マウントの第一の面に半導体レーザチップと絶縁体ブロックを接着し、絶縁体ブロック上に電極を接着し、半導体レーザチップを、導電性ワイヤーを介して接続し、
この導電性ワイヤーは電極の下側の表面に接着されていることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項３１】
半導体レーザチップ、絶縁性マウント、絶縁板、第一の電極、及び、第二の電極を備えた半導体レーザにおいて、
半導体レーザチップは絶縁性マウント上に設けられ、第一の電極は絶縁板に接着され、絶縁板は絶縁性マウントに接着され、第二の電極は絶縁性マウントに接着され、
半導体レーザチップと第一の電極が板状電極を介して接続されていることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項３２】
半導体レーザチップ、導電性マウント、絶縁体ブロック、及び、電極を備えた半導体レーザにおいて、
導電性マウントのある面に半導体レーザチップと絶縁体ブロックを接着し、絶縁体ブロック上に電極を接着し、電極の上面と半導体レーザチップを、板状電極を介して接続したことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項３３】
半導体レーザチップと絶縁性マウントを備えた半導体レーザにおいて、
絶縁性マウントには第一の電極と第二の電極がパターン形成され、第一の電極上に半導体レーザチップが接着され、半導体チップと第二の電極が板状電極によって接続されていることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項３４】
ヒートシンク上に上部電極と下部電極を有する半導体レーザを複数設けたレーザ光源モジュールにおいて、
このヒートシンクと複数の半導体レーザは絶縁されており、
ある半導体レーザの上部電極の側面とこの半導体レーザに隣接する別の半導体レーザの下部電極の側面とを板状電極を介して接続したことを特徴とするレーザ光源モジュール。
【請求項３５】
半導体レーザチップ、導電性マウント、絶縁体ブロック、及び、電極を備え、導電性マウントのある面に半導体レーザチップと絶縁体ブロックを接着し、絶縁体ブロック上に電極を接着し、電極の上面と半導体レーザチップを電気的に接続した半導体レーザを複数備えると共に、ヒートシンクを備えたレーザ光源モジュールにおいて、
このヒートシンクと複数の半導体レーザは絶縁されており、
ある半導体レーザの電極の側面とこの半導体レーザに隣接する別の半導体レーザの導電性マウントを、板状電極を介して接続したことを特徴とするレーザ光源モジュール。
【請求項３６】
半導体レーザチップと絶縁性マウントを備え、絶縁性マウントには第一の電極と第二の電極がパターン形成され、第一の電極上の絶縁性マウントの一端側に半導体レーザチップが接着され、半導体チップと第二の電極が板状電極によって接続された半導体レーザを複数備えると共に、ヒートシンクを備えたレーザ光源モジュールにおいて、
このヒートシンクと複数の半導体レーザは絶縁されており、
ある半導体レーザの第一の電極とこの半導体レーザに隣接する別の半導体レーザの第二の電極とを板状電極を介して接続したことを特徴とするレーザ光源モジュール。
【請求項３７】
半導体レーザチップ、絶縁性マウント、絶縁板、第一の電極、及び、第二の電極を備え、半導体レーザチップは絶縁性マウント上に設けられ、第一の電極は絶縁板に接着され、絶縁板は絶縁性マウントに接着され、第二の電極は絶縁性マウントに接着され、半導体レーザチップと第一の電極が電気的に接続されている半導体レーザを複数備えると共に、ヒートシンクを備えたレーザ光源モジュールにおいて、
このヒートシンクと複数の半導体レーザは絶縁されており、
ある半導体レーザの第一の電極とこの半導体レーザに隣接する別の半導体レーザの第二の電極とを板状電極を介して接続したことを特徴とするレーザ光源モジュール。
【請求項３８】
半導体レーザチップと電極を、板状電極を介して接続した半導体レーザにおいて、
この板状電極の熱膨張係数を半導体レーザチップの熱膨張係数と略一致させたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項３９】
素子が接着層を介してマウントに取り付けられた素子アセンブリにおいて、
素子を構成する材料の熱膨張率をＣ０、マウントの熱膨張率をＣ２、接着層の熱膨張率をＣ１、マウントの厚さをｄ２、接着層の厚さをｄ１とした時に、以下の数式を満たすことを特徴とする素子アセンブリ。
ｄ１＝ｋｄ２（Ｃ０−Ｃ２）／（Ｃ１−Ｃ０）（１）
ただしｋは０．７≦ｋ≦１．４の実数。
【請求項４０】
素子、マウント、及び、接着層を備えた素子アセンブリにおいて、
接着層を構成する材料のヤング率（もしくは貯蔵弾性率）Ｅ１を、素子を構成する材料のヤング率Ｅ０の０．３倍以下としたことを特徴とする半導体素子アセンブリ。
【請求項４１】
素子、マウント、及び、接着層を備えた素子アセンブリにおいて、
マウントの熱膨張率が素子の熱膨張率より小さく、接着層の熱膨張率が素子の熱膨張率より大きいことを特徴とする素子アセンブリ。
【請求項４２】
素子、マウント、及び、接着層を備えた素子アセンブリにおいて、
マウントの熱膨張率が素子の熱膨張率より大きく、接着層の熱膨張率が素子の熱膨張率より小さいことを特徴とする素子アセンブリ。
【請求項４３】
薄膜レーザ媒質、励起光源、及び、ヒートシンクを備えた固体レーザにおいて、
薄膜レーザ媒質と励起光源を上記のヒートシンク上に設けたことを特徴とする固体レーザ。
【請求項４４】
請求項４３の固体レーザにおいて、
前記励起光源は取り付け面に対して水平方向に出力光を出射することを特徴とする固体レーザ。
【請求項４５】
請求項４３の固体レーザにおいて、
前記薄膜レーザ媒質と前記励起光源を結合するための結合光学系を備え、
この結合光学系を前記ヒートシンクの表面を基準面として光学的位置合わせを行ったことを特徴とする固体レーザ。
【請求項４６】
請求項４３の固体レーザにおいて、
前記励起光源は取り付け面に対して垂直方向に出力光を出射し、
前記薄膜レーザ媒質と前記励起光源を結合するための反射鏡を備えたことを特徴とする固体レーザ。
【請求項４７】
熱伝導性スペーサにおいて、
スペーサの少なくとも一つの面に、金ナノ粒子焼結体、銀ナノ粒子焼結体、銀粒子を樹脂中に分散させたものから選ばれた材料から成る熱伝導層を備えたことを特徴とする熱伝導性スペーサ。
【請求項４８】
ヒートシンクに取り付けられる素子において、
素子のヒートシンク取り付け面に、金ナノ粒子焼結体、銀ナノ粒子焼結体、銀粒子を樹脂中に分散させたものから選ばれた材料から成る熱伝導層を備えたことを特徴とする素子。
【請求項４９】
ヒートシンクにおいて、
ヒートシンクの素子の取り付け面に、金ナノ粒子焼結体、銀ナノ粒子焼結体、銀粒子を樹脂中に分散させたものから選ばれた材料から成る熱伝導層を備えたことを特徴とするヒートシンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザに関し、特に高出力のレーザ光を生成できる半導体レーザに関する。本発明は高出力半導体レーザのパッケージに関し、特に放熱性の良いパッケージに関する。本発明は、高出力半導体レーザのパッケージの給電構造に関する。本発明は、高出力半導体レーザのパッケージの絶縁構造に関する。本発明は固体レーザの励起光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体レーザ組立体の構造が開示されている。このデバイスは、複数の半導体レーザアレイが垂直に積層された構造を有している。このようなデバイスは、一般には、垂直型レーザーバースタックと呼ばれている。各レーザアレイは独立に水冷式のヒートシンクを備えており、これらのヒートシンクの流路を、接着剤を用いて接続する構造が開示されている。また、複数のレーザアレイは積層されると共に、はんだ付けされることによって直列接続されている。
特許文献２にはいわゆるＣマウント型の半導体レーザパッケージが開示されている。Ｃマウントを用いた半導体レーザは比較的低出力で用いられることが多い。
特許文献３には、二種類の金属を積層することによって熱膨張率を制御した半導体レーザ用サブマウントが開示されている。
特許文献４には、チッ化アルミニウムと銅を積層させることによって熱膨張率を制御した半導体レーザ用サブマウントが開示されている。
特許文献５には、モリブテンと銅を積層させることによって熱膨張率を制御した半導体レーザ用サブマウントが開示されている。また、チッ化アルミニウムと銅を積層させることによって熱膨張率を制御した半導体レーザ用サブマウントが開示されている。
特許文献６には、熱膨張率の異なる材料を積層させた場合の合成膨張率を求めるための数式が開示されている。
特許文献７には、半導体レーザとサブマウントを接着するハンダ層中に応力緩和層を設けた構成が開示されている。
特許文献８には、ハンダ材料中に熱膨張率の異なる粒子を分散させて膨張率を制御する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２３２０５号公報
【特許文献２】特表２０１２−２５１４６８０号公報
【特許文献３】特許第３８００１１６号公報
【特許文献４】特許第５０７５１６５号公報
【特許文献５】特許第５２９６９７７号公報
【特許文献６】特開２００８−２８３０６４号公報
【特許文献７】特開２００８−３１１５５６号公報
【特許文献８】特開２００９−１５８６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている半導体レーザ組立体は、複数の水冷式ヒートシンク間に冷却水路の接続機構を有するために、製造が煩雑であり、漏水の危険が大きい。また、はんだ付けによって半導体レーザアレイ間の電気的接続を取っているために、生産性が低く、電気的接続の信頼性も低いという問題があった。
特許文献２に開示されているＣマウントを用いた半導体レーザは低コストであるが、出力が低く、垂直型レーザーバースタックのように用いられることはなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明の半導体レーザは、半導体レーザチップ、導電性マウント、絶縁体ブロック、上部電極、及び、下部電極を備えた半導体レーザにおいて、導電性マウント第一の面に半導体レーザチップと絶縁体ブロックを接着し、絶縁体ブロック上に上部電極を接着し、上部電極の上面と半導体レーザチップを、導電性ワイヤーを介して接続し、導電性マウントの第二の面に下部電極を接着した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、複数の半導体レーザを一つのヒートシンク上に載置した場合、ある半導体レーザの上部電極と隣接する半導体レーザの下部電極とをワイヤーボンディングによって接続することができる。
したがって、複数の水冷式ヒートシンクを接続する必要が無く、製造が容易になるとともに、漏水の危険性が減少する。
また、複数の半導体レーザをワイヤーボンディングによって接続するので、生産性と信頼性の高い電気的接続構造を得ることができる。
さらに、半導体レーザをヒートシンクにダイボンディングを用いて載置することもでき、この点でも、高い生産性と高い信頼性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第一実施例の半導体レーザ１０の構成を示す概略図である。
【図２】レーザ光源モジュール２０を示す概略図である。
【図３】半導体レーザ２１と２２の接続構造を示す概略図である。
【図４】本発明の第二実施例のレーザ光源モジュール５０の構成を示す概略図である。
【図５】ヒートシンク５１の構成を示す概略図である。
【図６】レーザ光源モジュール５０を用いて構築した固体レーザを示す概略図である。
【図７】本発明の第三実施例の半導体レーザ６０の構成を示す概略図である。
【図８】レーザ光源モジュール７０を示す概略図である。
【図９】本発明の第四実施例の半導体レーザ８０の構成を示す概略図である。
【図１０】レーザ光源モジュール９０を示す概略図である。
【図１１】本発明の第五実施例の半導体レーザ１００の構成を示す概略図である。
【図１２】レーザ光源モジュール１１０を示す概略図である。
【図１３】本発明の第六実施例の半導体レーザ１２０の構成を示す概略図である。
【図１４】本発明の第七実施例のレーザ光源モジュール１３０の構成を示す概略図である。
【図１５】ヒートシンク１３１の構成を示す概略図である。
【図１６】本発明の第八実施例の半導体レーザ１４０の構成を示す概略図である。
【図１７】本発明の第九実施例のレーザ光源モジュール１６０の構成を示す概略図である。
【図１８】ヒートシンク１６１の構成を示す概略図である。
【図１９】本発明の第十実施例の半導体レーザ１７０の構成を示す概略図である。
【図２０】本発明の第十一実施例のレーザ光源モジュール１９０の構成を示す概略図である。
【図２１】レーザ光源モジュール１９０を用いて構築した固体レーザ２１０を示す概略図である。
【図２２】半導体レーザ２２０の構成を示す概略図である。
【図２３】本発明の第十二実施例のレーザ光源モジュール２３０の構成を示す概略図である。
【図２４】各種のレーザ光源モジュールの二アフィールドパターンを模式的に示す概略図である。
【図２５】本発明の第十三実施例の半導体レーザ２６０の構成を示す概略図である。
【図２６】レーザ光源モジュール２７０の構成を示す概略図である。
【図２７】本発明の第十四実施例の半導体レーザ２８０の構成を示す概略図である。
【図２８】バスバー２８７の別の形状を示す概略である。
【図２９】マウント１７１、接着層２８６、半導体レーザチップ１７２から成る部分の詳細図である。
【図３０】本発明の第十六実施例のディスクレーザ２９０の構成を示す概略図である。
【図３１】本発明の第十七実施例のディスクレーザ３００の構成を示す概略図である。
【図３２】本発明の第十八実施例の薄膜スラブレーザ３１０の構成を示す概略図である。
【図３３】本発明の第十九実施例の薄膜スラブレーザ３２０の構成を示す概略図である。
【図３４】本発明の第二十実施例のディスクレーザ３３０の構成を示す概略図。
【図３５】本発明の第二十一実施例の熱伝導性スペーサ３４０の構成を示す概略図である。
【図３６】マウント１に絶縁性スペーサ８を接着し、熱伝導部３４４を設けた構成を示す概略図、および、ヒートシンク１１に熱伝導部３４５を設けた構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、図面を参照して本発明に係わる半導体レーザの実施の形態を詳細に説明する。この実施の形態により本発明が限定されるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付与している。
【０００９】
［第一実施例］
図１（ａ）に本発明の第一実施例の半導体レーザ１０の構成を示す。半導体レーザ１０はマウント１、半導体レーザチップ２、サブマウント３、絶縁体ブロック４、上部電極５、及び、下部電極６を備えている。マウント１には取り付け穴７が設けられている。このパッケージ構造はいわゆるＣマウント構造である。
【００１０】
マウント１上にはサブマウント３が接着され、サブマウント３上には半導体レーザチップ２が接着されている。便宜上、半導体レーザチップ２が設けられている側をマウント１の第一の面と呼ぶこととする。マウント１の上部には絶縁体ブロック４が接着され、その絶縁体ブロック４上には上部電極５が接着されている。また、マウント１の第一の面の反対側の面には下部電極６が接着されている。便宜上、マウント１の第一の面の反対側の面を、マウント１の第二の面と呼ぶこととする。
【００１１】
また、第一の面と第二の面に対して垂直な面の内、ヒートシンクに取り付けられる側の面を第三の面と呼ぶこととする。第三の面と反対側の面を第四の面と呼ぶこととする。第四の面はレーザ光が取り出される側の面でもある。
【００１２】
半導体レーザチップ２の構造には制限はない。半導体レーザチップ２は単一エミッタ構造、多エミッタ構造のどちらでも良い。また、エミッタはシングルモード型、マルチモード型のどちらもでも良い。本実施例においては、マルチモード型の多エミッタ構造の半導体レーザチップを用いた。なお、本明細書の半導体レーザチップは、特に断りのない限り、マルチモード型の多エミッタ構造のものを用いている。
【００１３】
マウント１は無酸素銅から成り、金メッキが施されている。マウント１は電気的に導電性である。サブマウント３は銅タングステン合金から成り、金メッキが施されている。サブマウント３は電気的に導電性である。絶縁体ブロック４は、アルミナ系セラミクスから成る。上部電極５と下部電極６は無酸素銅から成り、金メッキが施されている。
【００１４】
なお、本明細書ではメッキとはウエットプロセスによって金属が被着されることを意味している。
【００１５】
マウント１、サブマウント３、絶縁体ブロック４、上部電極５、及び、下部電極６はカーボン治具を用いて銀ロウによって一括接着することができる。この後、マウント１、サブマウント３、上部電極５、及び、下部電極６に金メッキを一括処理によって施す。この製法は、マウントとサブマウントのメッキ工程を共用でき、製造コストを低減できる利点がある。また、この製法は下部電極６が無い場合にも適用できる。
【００１６】
サブマウントは寸法が小さいため、メッキを施す際の電極を取り付けるのが困難である。サブマウントをマウントにロウ付けした後、一括メッキする場合はこのような問題が生じないという利点もある。
【００１７】
次いでサブマウント３上に半導体レーザチップ２を、金錫合金（ＡｕＳｎ）を用いて接着する。半導体レーザチップ２のレーザダイオード形成面をサブマウント３側に接着した。いわゆるジャンクションダウン構造である。
【００１８】
上部電極５と半導体レーザチップ２はワイヤー９を介して接続されている。半導体レーザチップ２の裏面（レーザダイオード形成面とは反対側の面）にワイヤー９が接着されている。ワイヤー９は金線である。ワイヤー９は複数設けても良いし、リボン状のワイヤーを用いても良い。
【００１９】
また、マウント１、絶縁体ブロック４、上部電極５、及び、下部電極６はカーボン治具を用いて銀ロウによって一括接着することもできる。次いで、サブマウント３に半導体レーザチップ２を接着してから、半導体レーザチップ２を接着したサブマウント３をマウント１に接着することもできる。
【００２０】
半導体レーザチップ２はガリウムヒ素基板を用いて構成されたものを用いている。サブマウント３はガリウムヒ素の熱膨張係数とほぼ等しい熱膨張係数を有する銅タングステン合金から成る。この場合の銅タングステン合金の比率は、銅の含有量で８−１１％の範囲が望ましく、特に９−１０％の範囲が好ましい。サブマウント３と半導体レーザチップ２の膨張係数を合わせることによって、大出力動作時の寿命を長くすることができる。
【００２１】
銅タングステン合金の熱伝導度は１８０Ｗ／ｍＫであり、銅の４００Ｗ／ｍＫより低い。上記構成は、サブマウント３が半導体レーザチップ２との熱膨張係数を合わせる機能を担い、マウント１が放熱を担う構成となっている。
【００２２】
サブマウント３を銅にダイヤモンド粒子を分散させた材料を用いることもできる。この材料も、銅とダイヤモンドの組成比を制御することによって、熱膨張係数をガリウムヒ素の熱膨張係数に一致させることができる。また、熱伝導度が５００−６００Ｗ／ｍＫと高い。
【００２３】
なお、マウント１を銅タングステン合金、もしくは、銅にダイヤモンドを分散させた材料で形成することもできる。この場合はサブマウント３を省略し、半導体レーザチップ２を直接マウント１上に接着する。
【００２４】
半導体レーザ１０は下部電極６を設けている点が従来のＣマウント構造と異なる。上部電極５と下部電極６は略同一寸法を有している。上部電極５と下部電極６の厚さｔは０．３ｍｍ以上が望ましく、特に０．５ｍｍ以上が好ましい。このようにｔを厚くすることによって、後述するように上部電極５と下部電極６の側面にワイヤーボンディングを行うことが可能となる。
【００２５】
半導体レーザ１０の各構成要素の寸法は、一例として以下の通りである。マウント１の寸法は６ｍｍ×８．４ｍｍ×１．６ｍｍである。また、取り付け穴７の直径は２．３ｍｍである。サブマウント３の寸法は４．２ｍｍ×１．２ｍｍ×０．５ｍｍである。絶縁体ブロック４の寸法は１．４ｍｍ×１．４ｍｍ×１．４ｍｍである。上部電極５と下部電極６の寸法は６．０ｍｍ×０．８ｍｍ×０．６５ｍｍである。
【００２６】
図１（ｂ）、及び、図１（ｃ）に示すように、半導体レーザ１０はねじ１２によって絶縁性スペーサ８を介してヒートシンク１１に取り付けられる。ねじ１２はＭ２．０の絶縁性のねじである。ヒートシンク１１にはねじ穴１３が設けてある。ヒートシンク１１は無酸素銅から成り、金メッキが施されている。
【００２７】
図１（ｃ）に示すようにレーザ光１４はヒートシンク１１の表面に対して鉛直方向に出射する。
【００２８】
絶縁性スペーサ８はチッ化アルミニウム（ＡｌＮ）から成る。その厚さは熱伝導性の観点からは０．５ｍｍ以下であることが望ましく、機械的強度の観点からは０．２ｍｍ以上であることが望ましい。絶縁性スペーサ８には取り付け穴７に対応する穴が設けられている。
【００２９】
チッ化アルミニウム（ＡｌＮ）は絶縁体であり、かつ、１７０−２３０Ｗ／ｍＫという良好な熱伝導性を有している。このため、絶縁性スペーサ８の材料としてはチッ化アルミニウム（ＡｌＮ）が好ましい。
【００３０】
絶縁性スペーサ８はマウント１に接着することもできる。絶縁性スペーサ８とマウント１の接着は銀粒子を分散させた接着剤を用いて接着することができる。絶縁性スペーサ８をマウント１に接着すると、取扱いが容易になり、また、熱抵抗が減少するという利点がある。この接着手法は後述の金メタライズが不要なので低コストで製造が可能という利点がある。
【００３１】
銀粒子を分散させた接着剤は、銀粒子を熱硬化性樹脂中に分散させたもの、あるいは銀粒子を熱可塑性樹脂中に分散させたものなどを用いることができる。熱硬化性樹脂としては代表的にはエポキシ系の樹脂を挙げることができる。
【００３２】
絶縁性スペーサ８とマウント１が接着される面は、マウント１の第一の面、及び、第二の面に対して垂直な面であり、レーザ光１４の出射方向とは反対側に位置する面である。前述の通り、便宜上、この面をマウント１の第三の面と呼ぶこととする。
【００３３】
絶縁性スペーサ８上に金をメタライズすれば、他の接着手段を用いてマウント１と接着することもできる。例えば金錫合金（ＡｕＳｎ）を用いて接着することができる。あるいは、金もしくは銀のナノ粒子を低温焼結させて接着することができる。絶縁性スペーサ８の金メタライズを施した面とマウント１とをこれらの接着手段によって接着することができる。この構成は製造コストが上昇するものの、熱抵抗の小さい接着手段を用いることができるという利点がある。
【００３４】
この金メタライズとしては、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ／ＡｌＮ構造が望ましい。チタン（Ｔｉ）はチッ化アルミニウム（ＡｌＮ）との密着性を向上させる。白金（Ｐｔ）はバリア層であり、Ｔｉと金（Ａｕ）の相互拡散を防止する。各金属層の厚さはＡｕが０．６μｍ、Ｐｔが０．２μｍ、及び、Ｔｉが０．１μｍである。
【００３５】
なお、本明細書ではメタライズとはドライプロセスによって金属を被着させることを意味している。
【００３６】
図１（ｄ）に示すように、半導体レーザ１０、絶縁性スペーサ８、及び、ヒートシンク１１を接着することもできる。
【００３７】
この場合も、銀粒子を分散させた接着剤によって絶縁性スペーサ８とヒートシンク１１とを接着することができる。また、絶縁性スペーサ８のヒートシンク１１と接着される面に金メタライズを施せば、金錫合金、金もしくは銀のナノ粒子の低温焼結などの手法により接着することもできる。
【００３８】
図２（ａ）に複数の半導体レーザ２１、２２、及び、２３をヒートシンク１１に取り付けて構築したレーザ光源モジュール２０を示す。半導体レーザ２１、２２、及び、２３は図１に示した半導体レーザ１０と同様の構造を有している。半導体レーザ２１、２２、及び、２３はヒートシンク１１に絶縁性のねじによるねじ止め、もしくは、接着によって取り付けられている。
【００３９】
図２（ａ）に示したレーザ光源モジュール２０によって、いわゆる、垂直型のレーザーバースタックと同様の機能を実現することができる。半導体レーザ２１、２２、及び、２３の半導体レーザチップとして、複数の半導体レーザを並べたアレイを用いることにより、複数のバー上のレーザ光源が一列に並べられた構造となる。これは、垂直型のレーザーバースタックと同様の発光パターンである。
【００４０】
半導体レーザ２１、２２、及び、２３はヒートシンク１１に接着する場合は、公知のダイボンディングの手法を用いることができる。ダイボンディングは半導体の組み立てプロセスとして確立しており、高い生産性と高い信頼性が得られる。
【００４１】
半導体レーザ２１の下部電極と半導体レーザ２２の上部電極がワイヤー２５を用いて接続されている。半導体レーザ２２の下部電極と半導体レーザ２３の上部電極がワイヤー２６を用いて接続されている。これにより半導体レーザ２１、２２、及び、２３は直列接続される。図２（ｂ）に図２（ａ）の等価回路を示す。
【００４２】
直列接続された半導体レーザ２１、２２、及び、２３は、リード線２４とリード線２７を用いて外部の電源と接続されている。
【００４３】
大出力の半導体レーザは駆動電圧が２Ｖ程度で駆動電流が数十アンペアに達する。このような半導体レーザを並列接続すると低電圧大電流の電源が必要になり、現実的ではない。このため、図２に示したような構造を用いて、複数の半導体レーザを直列接続するのは、現実的な電源の実装を可能とするという利点がある。
【００４４】
図３に半導体レーザ２１と２２の接続構造を示す。半導体レーザ２１の下部電極４１の側面４２と、半導体レーザ２２の上部電極３５の側面４４とが、ワイヤー２６を介して接続されている。ワイヤー２６は公知のワイヤーボンディングの手法によって、側面４２と側面４４に接着される。
【００４５】
半導体レーザ２２のマウント３１上に絶縁体ブロック３４を介して上部電極３５が接着されている。また、マウント３１上にサブマウント３３を介して半導体レーザチップ３２が接着されている。半導体レーザチップ３２の上面４５と上部電極３５の上面４３とがワイヤー３９を介して接続されている。ワイヤー３９も公知のワイヤーボンディングの手法によって、半導体レーザチップ３２の上面４５と上部電極３５の上面４３に接着されている。
【００４６】
なお、マウント３１には絶縁性スペーサ３８が接着されている。マウント３１は絶縁性スペーサ３８を介してヒートシンク１１に取り付けられている。
【００４７】
ワイヤーボンディングは半導体の組み立てプロセスとして確立されており、高生産性と高信頼性が得られる。しかしながら、ワイヤーボンディングは二次元の面内にある電極同士しか接続できないという制約がある。
【００４８】
例えば、図３において下部電極４１の側面４２と上部電極３５の上面４３とをワイヤーボンディングで接続することはできない。本実施例では、この問題を解決するために、下部電極４１と上部電極３５の厚さを十分に厚くして、これらの電極の側面同士をワイヤーボンディングすることを可能とした。
【００４９】
［第二実施例］
図４に本発明の第二実施例のレーザ光源モジュール５０の構成を示す。水冷式ヒートシンク５１上に２０個の半導体レーザ１０が取り付けられている。半導体レーザ１０は、絶縁性のねじによるねじ止めによって水冷式ヒートシンク５１に取り付けられている。
【００５０】
隣接する半導体レーザ１０間はワイヤー５６によって接続されている。ワイヤー５６の接続構造は図３に示した構造に準じている。リード線５８とリード線５９は、図４のリード線２７とリード線２４に対応している。リード線５８とリード線５９は外部の電源との接続手段である。
【００５１】
図４においては、半導体レーザ１０は二列に設けられている。リード線５７はこの二つの列の間を接続している。
【００５２】
図５に示すように、ヒートシンク５１には冷却水入口５２、水路５４、及び、冷却水出口５３が設けられている。水路５４はヘアピン上に蛇行している。また、２０個のねじ穴５５が設けられている。ねじ穴５５は蛇行した水路５４の間に設けられている。
【００５３】
上記の構成によれば、半導体レーザ１０の発熱部位直下に水路５４を配置しつつ、半導体レーザ１０をヒートシンク５１にねじを用いて取り付けることができる。
【００５４】
図６に示すように、レーザ光源モジュール５０は固体レーザロッド５６の励起に用いることができる。この構成によれば、レーザ光源モジュール５０からのレーザ光５５はＮｄ：ＹＡＧなどの固体レーザロッド５６を側面励起できる。固体レーザ媒質の形状はロッドに限らず、スラブ形状なども用いることができる。
【００５５】
［第三実施例］
図７（ａ）に本発明の第三実施例の半導体レーザ６０の構成を示す。図１に示した半導体レーザ１０の構造において、マウント１をマウント６１に代えたことが特徴である。マウント６１には取り付け穴７が設けられていない。
【００５６】
図７（ｂ）に示すようにマウント６１は絶縁性スペーサ６８を介してヒートシンク１１に接着されている。絶縁性スペーサ６８は絶縁性スペーサ８とは異なって取り付け穴７は設けられていない。また、絶縁性スペーサ６８はマウント６１に接着されている。
【００５７】
本実施例の構成によれば、取り付け穴７を廃したことにより、マウント６１を小型化することができるとうい利点が生じる。
【００５８】
図８（ａ）に複数の半導体レーザ７１、７２、及び、７３をヒートシンク１１に取り付けて構築したレーザ光源モジュール７０を示す。半導体レーザ７１、７２、及び、７３は図７に示した半導体レーザ８０と同様の構造を有している。半導体レーザ７１、７２、及び、７３はヒートシンク１１に接着によって取り付けられている。
【００５９】
半導体レーザ７１、７２、及び、７３はヒートシンク１１に接着する場合は、公知のダイボンディングの手法を用いることができる。ダイボンディングは半導体の組み立てプロセスとして確立しおり、高い生産性と高い信頼性が得られる。
【００６０】
半導体レーザ７１の下部電極と半導体レーザ７２の上部電極がワイヤー７５を用いて接続されている。半導体レーザ７２の下部電極と半導体レーザ７３の上部電極がワイヤー７６を用いて接続されている。これにより半導体レーザ７１、７２、及び、７３は直列接続される。図８（ｂ）に図８（ａ）の等価回路を示す。
【００６１】
直列接続された半導体レーザ７１、７２、及び、７３は、リード線７４とリード線７７を用いて外部の電源と接続されている。
【００６２】
半導体レーザ７１と７２の接続構造は、図３において示した半導体レーザ２１と２２の接続構造に準ずる。
【００６３】
本実施例によれば、マウント６１は取り付け穴７を有していないので、小型化することができる。これにより、図８に示す、半導体レーザ７１、７２、及び、７３の間隔を短くすることができる。この結果、レーザ光源モジュール７０のエネルギー密度をレーザ光源モジュール２０より高くすることができる。
【００６４】
［第四実施例］
図９（ａ）に本発明の第四実施例の半導体レーザ８０の構成を示す。半導体レーザ８０は図７に示した半導体レーザ６０の構造から下部電極６を取り除いた構造となっている。
【００６５】
図９（ｂ）に示すようにマウント６１は絶縁性スペーサ６８を介してヒートシンク１１に接着されている。絶縁性スペーサ６８はマウント６１に接着されている。
【００６６】
図９（ｃ）に半導体レーザ８０と組み合わせて用いる電極端子８４を示す。電極端子８４は半導体レーザ８０から半導体レーザチップ２を取り除いた構成となっている。サブマウント３は取り除いても、残したままでも良い。
【００６７】
図１０（ａ）に複数の半導体レーザ８１、８２、及び、８３をヒートシンク１１に取り付けて構築したレーザ光源モジュール９０を示す。半導体レーザ８１、８２、及び、８３は図７に示した半導体レーザ８０と同様の構造を有している。半導体レーザ８１、８２、及び、８３はヒートシンク１１に接着によって取り付けられている。
【００６８】
半導体レーザ８１、８２、及び、８３はヒートシンク１１に接着する場合は、公知のダイボンディングの手法を用いることができる。ダイボンディングは半導体の組み立てプロセスとして確立しており、高い生産性と高い信頼性が得られる。
【００６９】
半導体レーザ８１のマウントの第四の面と半導体レーザ８２の上部電極の側面がワイヤー８６を用いて接続されている。半導体レーザ８２のマウントの第四の面と半導体レーザ８３の上部電極の側がワイヤー８７を用いて接続されている。半導体レーザ８３のマウント第四の面と電極端子８４の上部電極の側面がワイヤー８８を用いて接続されている。
【００７０】
前述の通り、便宜上、半導体レーザのマウントのヒートシンク取り付け面と反対側の面をマウントの第四の面と呼ぶこととする。第四の面はレーザ光取り出し側の面でもある。
【００７１】
半導体レーザ８１、８２、及び、８３には下部電極が設けられていないので、ある半導体レーザのマウントと隣接する半導体レーザの上部電極とをワイヤーを介して接続している。このような構成とすると、半導体レーザ８３のマウントと外部電源を接続する手段が、別に必要となる。このために、電極端子８４が設けられている。電極端子８４の上部電極は半導体レーザ８３のマウントに接続されているので、ここにワイヤー８９を接続すれば所要の電気的接続が得られる。
【００７２】
以上のようにして、半導体レーザ８１、８２、及び、８３は直列接続される。図１０（ｂ）に図１０（ａ）の等価回路を示す。
【００７３】
直列接続された半導体レーザ８１、８２、及び、８３は、リード線８５とリード線８９を用いて外部の電源と接続されている。
【００７４】
本実施例によれば、半導体レーザ８０は下部電極を有していないので、小型化することができる。これにより、図１０に示す、半導体レーザ８１、８２、及び、８３の間隔を短くすることができる。この結果、レーザ光源モジュール９０のエネルギー密度をレーザ光源モジュール７０より高くすることができる。
【００７５】
また、半導体レーザ８０は下部電極を有していないので、構造が簡易になり製造コストがより安くなるという利点がある。
【００７６】
［第五実施例］
図１１（ａ）に本発明の第五実施例の半導体レーザ１００の構成を示す。半導体レーザ１００は図１に示した半導体レーザ１０の構造から下部電極６を取り除いた構造となっている。図１１（ｂ）に示すようにマウント１は絶縁性スペーサ８と接着されている。
【００７７】
上部電極５厚さは前述の通り０．３ｍｍ以上が望ましく、特に０．５ｍｍ以上が好ましい。このように電極の厚さを厚くすることによって上部電極５の側面にワイヤーボンディングを行うことが可能となる。
【００７８】
図１１（ｃ）に示すように、半導体レーザ１００はねじ１２によってヒートシンク１１に取り付けられる。ねじ１２はＭ２．０の絶縁性のねじである。ヒートシンク１１にはねじ穴１３が設けてある。
【００７９】
また、図１１（ｄ）に示すように、半導体レーザ１００とヒートシンク１１を接着することもできる。
【００８０】
図１２（ａ）に複数の半導体レーザ１０１、１０２、及び、１０３をヒートシンク１１に取り付けて構築したレーザ光源モジュール１１０を示す。半導体レーザ１０１、１０２、及び、１０３は図１１に示した半導体レーザ１００と同様の構造を有している。半導体レーザ１０１、１０２、及び、１０３はヒートシンク１１に絶縁性のねじによるねじ止め、もしくは、接着によって取り付けられている。
【００８１】
半導体レーザ１０１の導電性マウントと半導体レーザ１０２の電極がワイヤー１０５を用いて接続されている。半導体レーザ１０２の導電性マウントと電極と半導体レーザ１０３の電極がワイヤー１０６を用いて接続されている。これらの接続は、導電性マウントの第四の面と電極の側面との間で行われることは前述のとおりである。
【００８２】
これにより半導体レーザ１０１、１０２、及び、１０３は直列接続される。図１２（ｂ）に図１２（ａ）の等価回路を示す。
【００８３】
直列接続された半導体レーザ１０１、１０２、及び１０３は、リード線１０４とリード線１０７を用いて外部の電源と接続されている。リード線１０７には取り付け用電極１０８が設けられていて、半導体レーザ１０３の導電性マウント、に絶縁性ねじによるねじ止め、もしくは、接着によって接続されている。
【００８４】
［第六実施例］
図１３（ａ）に本発明の第六実施例の半導体レーザ１２０の構成を示す。半導体レーザ１２０は半導体レーザ１０の変型例である。半導体レーザ１２０はマウント１２１、半導体レーザチップ１２２、サブマウント１２３、絶縁体ブロック１２４、及び、電極１２５を備えている。マウント１２１には取り付け穴１２６と１２７が設けられている。
【００８５】
マウント１２１上にはサブマウント１２３が接着され、サブマウント３上には半導体レーザチップ１２２が接着されている。マウント１２１の上部には絶縁体ブロック１２４が接着され、その絶縁体ブロック１２４上には電極１２５が接着されている。
【００８６】
電極１２５と半導体レーザチップ１２２はワイヤー１２９を介して接続されている。半導体レーザチップ１２２の裏面（レーザダイオード形成面とは反対側の面）にワイヤー１２９が接着されている。ワイヤー１２９は金線である。ワイヤー１２９は複数設けても良いし、リボン状のワイヤーを用いても良い。
【００８７】
半導体レーザ１２０の各構成要素の寸法は、一例として以下の通りである。マウント１２１の寸法は２０ｍｍ×４．０ｍｍ×２．２ｍｍである。また、取り付け穴７の直径は２．３ｍｍである。サブマウント３の寸法は１１．０ｍｍ×２．０ｍｍ×０．２ｍｍである。絶縁体ブロック４の寸法は１．０ｍｍ×１．０ｍｍ×２．０ｍｍである。電極１２５の寸法は７．０ｍｍ×２．２ｍｍ×０．８ｍｍである。
【００８８】
図１３（ｂ）に示すように、半導体レーザ１２０はヒートシンク１１に対して、絶縁性スペーサ１２８を介して、二つのねじ１２によって取り付けられる。絶縁性スペーサ１２８を半導体レーザの１２０のマウント１２１に接着することもできる。
【００８９】
また、図１３（ｃ）に示すように、半導体レーザ１２０をヒートシンク１１に対して、絶縁性スペーサ１２８を介して、接着によって取り付けることもできる。
【００９０】
本実施例の半導体レーザ１２０は従来のＣマウント構造とは、マウント１２１に二つの取り付け穴１２６と１２７が設けられている点が異なる。二つの取り付け穴１２６と１２７を設けることによって、半導体レーザ１２０がヒートシンク１１に対して回転してしまうことを防ぐことができるという利点が生じる。
【００９１】
また、図１３（ｄ）に示すように、二つの取り付け穴１２６と１２７は半導体レーザチップ１２２の直下領域１１９を避けて設けられた点が、本実施例の特徴である。
【００９２】
直下領域１１９とは、半導体レーザチップ１２２の両端から、マウント１２１の第一の面に対して垂直に引いた二つの線によって挟まれる、マウント１２１の第三の面内の領域である。
【００９３】
直下領域１１９は半導体レーザチップ１２２からヒートシンク１１に至る熱の移動経路にあたり、この領域に取り付け穴１２６と１２７を設けないことによって、放熱性が低下することを防ぐことができる。
【００９４】
マウント１２１の取り付け穴は二つに限定されず、さらに多くの取り付け穴を有していても良い。
【００９５】
［第七実施例］
図１４に本発明の第七実施例のレーザ光源モジュール１３０の構成を示す。水冷式ヒートシンク１３１上に１０個の半導体レーザ１２０が取り付けられている。半導体レーザ１２０は、絶縁性のねじによるねじ止めによって水冷式ヒートシンク１３１に取り付けられている。
【００９６】
隣接する半導体レーザ１２０間はワイヤー１３６によって接続されている。ワイヤー１３６によって、ある半導体レーザの電極の側面と、隣接する半導体レーザのマウントとが接続されている。
【００９７】
リード線１３８とリード線１３９は外部の電源との接続手段である。リード線１３８には取り付け用の端子１３７が設けられ、ねじによって半導体レーザのマウントと接続されている。
【００９８】
図１５に示すように、ヒートシンク１３１には冷却水入口１３２、水路１３４、及び、冷却水出口１３３が設けられている。水路１３４は直線状に設けられている。また、２０個のねじ穴１３５が設けられている。ねじ穴１３５は水路１３４の両側に設けられている。
【００９９】
上記の構成によれば、半導体レーザ１２０の発熱部位直下に水路１３４を配置しつつ、半導体レーザ１２０をヒートシンク１３１にねじを用いて取り付けることができる。
【０１００】
図６におけるレーザ光源モジュール５０をレーザ光源モジュール１３０に代替することができる。
【０１０１】
［第八実施例］
図１６（ａ）に本発明の第八実施例の半導体レーザ１４０の構成を示す。半導体レーザ１４０はマウント１４１と半導体レーザチップ１４２を備えている。マウント１４１には取り付け穴１４５と１４６が設けられている。
【０１０２】
マウント１４１はチッ化アルミニウムから成る絶縁性マウントである。マウント１４１の寸法は１５．０ｍｍ×１２．０ｍｍである。マウント１４１はチッ化アルミニウムの両面に比較的厚い銅メッキを施している。チッ化アルミニウムの厚さは４００μｍ、銅メッキの厚さは５０−８５μｍである。チッ化アルミニウムと銅の厚さを調整することにより、マウント１４１の熱膨張係数をガリウムヒ素に合わせることができる。この構造は公知である。
【０１０３】
便宜上、マウント１４１の半導体レーザチップ１４２を接着した側をマウント１４１の上面と呼ぶ。マウント１４１の上面の銅メッキはパターン形成されおり、電極１４３と電極１４４が形成されている。なお、銅メッキの上には金がメタライズされている。また、マウント１４１の半導体レーザチップ１４２が接着される領域に金錫合金をメタライズすることもできる。この場合、金錫合金の厚さは３から５μｍ程度である。
【０１０４】
半導体レーザチップ１４２はマウント１４１にジャンクションダウンで接着されている。半導体レーザチップ１４２の裏面と電極１４３はワイヤー１４７で接続されている。ワイヤー１４７は単一であっても複数であっても良く、リボン状のワイヤーであっても良い。
【０１０５】
図１６（ｂ）に示すように、半導体レーザ１４０はヒートシンク１５０にねじ１４８によって取り付けられる。ヒートシンク１５０にはねじ穴１４９が設けられており、ねじ穴１４９にねじ１４８を係合することによって、マウント１４１をヒートシンク１５０に取り付けることができる。
【０１０６】
図１６（ｃ）に示すようにヒートシンク１５０上に複数の半導体レーザ１５１、１５２、及び、１５３を載置することができる。半導体レーザ１５１、１５２、及び、１５３は半導体レーザ１４０の構造に準じている。
【０１０７】
半導体レーザ１５１と１５２はバスバー１５４によって、半導体レーザ１５２と１５３はバスバー１５５によって接続されている。取り出し電極１５９を備えたリード線１５７と、取り出し電極１５６を備えたリード線１５８によって、直列接続された半導体レーザ１５１、１５２、及び、１５３は外部の電源に接続される。レーザ光１４はヒートシンク１５０のねじ穴１４９を設置した面と並行方向に出力される。
【０１０８】
また、半導体レーザ１４０をヒートシンク１５０に接着することもできる。この場合は、取り付け穴１４５と１４６はバスバー１５４、１５５、取り出し電極１５９、及び、１５６を取り付けるために用いることができる。
【０１０９】
半導体レーザ１４０によれば、絶縁性のマウント上の金属をパターン形成して電極を形成しており、製造が容易であるという利点がある。また、取り付け穴が二つ設けられているので、マウント１４１がヒートシンク１５０に取り付ける際に回転することを防ぎ、正確な取り付けが可能となるという利点がある。また、二つの取り付け穴１４５と１４６を半導体レーザのアノードとカソードに対応させたので、これらの取り付け穴を用いて電極の取り出しを行うことができる。
【０１１０】
さらに、二つの取り付け穴１４５と１４６はレーザ光１４の出射方向とは反対側に設けてあるので、マウント１４１の幅（レーザ出射方向とは垂直方向のマウント１４１の長さ）を短くすることできる。このため、半導体レーザ１４０をヒートシンク１５０に高い密度で実装することができる。
【０１１１】
［第九実施例］
図１７に本発明の第九実施例のレーザ光源モジュール１６０の構成を示す。水冷式ヒートシンク１６１上に８個の半導体レーザ１４０が取り付けられている。半導体レーザ１４０は、絶縁性のねじによるねじ止めによって水冷式ヒートシンク１６１に取り付けられている。
【０１１２】
隣接する半導体レーザ１２０間はバスバー１６８によって接続されている。リード線１６６と１６７は外部の電源との接続手段である。
【０１１３】
レーザ光源モジュール１６０からのレーザ光１４は固体レーザ媒質１６９に対して照射される。
【０１１４】
図１８に示すように、ヒートシンク１６１には冷却水入口１６２、水路１６４、及び、冷却水出口１６３が設けられている。水路１６４は直線状であり、ヒートシンク１６１の端に設けられている。また、１６個のねじ穴１６５が設けられている。ねじ穴１６５は水路１６４の片側に設けられている。
【０１１５】
上記の構成によれば、半導体レーザ１４０の発熱部位直下に水路１６４を配置しつつ、半導体レーザ１４０をヒートシンク１６１にねじを用いて取り付けることができる。
【０１１６】
［第十実施例］
図１９（ａ）に本発明の第十実施例の半導体レーザ１７０の構成を示す。半導体レーザ１７０はマウント１７１、半導体レーザチップ１７２、サブマウント１７３、電極板１７４、１７５、絶縁板１７６を備えている。
【０１１７】
マウント１７１はチッ化アルミニウムから成る絶縁性マウントである。マウント１７１の寸法は８．４ｍｍ×６．０ｍｍである。マウント１７１はチッ化アルミニウムの両面に金メタライズを施している。チッ化アルミニウムの厚さは２００μｍである。金メタライズはＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉ／ＡｌＮ構造である。各金属層の厚さはＡｕが０．６μｍ、Ｐｔが０．２μｍ、及び、Ｔｉが０．１μｍである。
【０１１８】
絶縁板１７６はチッ化アルミニウムから成る絶縁性マウントである。絶縁板１７６の寸法は２．５ｍｍ×２．５ｍｍである。マウント１４１はチッ化アルミニウムの両面に金メタライズを施している。チッ化アルミニウムの厚さは２００μｍである。金メタライズはＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉ／ＡｌＮ構造である。各金属層の厚さはＡｕが０．６μｍ、Ｐｔが０．２μｍ、及び、Ｔｉが０．１μｍである。
【０１１９】
マウント１７１と絶縁板１７６は一括形成している。大きなチッ化アルミニウム基板の両面に金メタライズを施した後、多数のマウント１７１と絶縁板１７６を切り出して形成した。
【０１２０】
サブマウント１７３は銅タングステン合金から成り、膨張係数をガリウムヒ素に近い値となるような組成比とされている。サブマウント１７３の寸法は８．０ｍｍ×３．０ｍｍである。サブマウント１７３の厚さは０．２ｍｍである。また、サブマウントには金メッキが施されている。
【０１２１】
電極板１７４と１７５の寸法は２．０ｍｍ×２．０ｍｍである。電極板１７４と１７５は無酸素銅から成る。厚さは０．２ｍｍである。金メッキが施されている。
【０１２２】
半導体レーザチップ１７２はサブマウント１７３にジャンクションダウンで接着されている。サブマウント１７３はマウント１７１に接着されている。絶縁板１７６はマウント１７１に接着されている。電極１７５は絶縁板１７６上に接着されている。電極１７４はマウント１７１に接着されている。
【０１２３】
上記の各接着プロセスとして、金ナノ粒子もしくは銀ナノ粒子を用いた低温焼結プロセスを用いることができる。あるいは銀粒子を分散させた接着剤によって接着を行うこともできる。金錫合金を用いて接着することもできる。
【０１２４】
半導体レーザチップ１７２の裏面と電極１７５はワイヤー１７７で接続されている。サブマウント１７３と電極１７４はワイヤー１７８によって接続される。これらの接続はワイヤーボンディングによって行われる。ワイヤー１７７と１７８は金線である。
【０１２５】
ワイヤー１７７と１７８は単一のワイヤーであっても、複数のワイヤーであっても良い。また、リボン状のワイヤーであっても良い。
【０１２６】
サブマウント１７３と電極１７４はマウント１７１上の金メタライズによって電気的に接続されている。しかし、金メタライズが比較的薄いために、サブマウント１７３と電極１７４の間の電気抵抗が大きくなってしまう。この問題を解決するためにワイヤー１７８を設けている。
【０１２７】
図１９（ｂ）に示すように、半導体レーザ１７０はヒートシンク１８０に接着によって取り付けられている。ヒートシンク１８０は無酸素銅から成り、金メッキが施されている。半導体レーザ１７０とヒートシンク１８０は、金ナノ粒子もしくは銀ナノ粒子を用いて接着できる。あるいは銀粒子を分散させた接着剤によって接着できる。金錫合金を用いて接着することもできる。
【０１２８】
金ナノ粒子もしくは銀ナノ粒子を用いた接着プロセスは熱抵抗を小さくできるという利点がある。また、金錫合金を用いた接着プロセスは機械的強度が高いという利点がある。
【０１２９】
図１９（ｃ）に示すようにヒートシンク１８０上に複数の半導体レーザ１８１、１８２、及び、１８３を載置することができる。半導体レーザ１８１、１８２、及び、１８３は半導体レーザ１８０の構造に準じている。
【０１３０】
半導体レーザ１８１と１８２はワイヤー１８４によって、半導体レーザ１８２と１９３はワイヤー１５５によって接続されている。取り出し電極１８８を備えたリード線１８６と、取り出し電極１８９を備えたリード線１８７によって、直列接続された半導体レーザ１８１、１８２、及び、１８３は外部の電源に接続される。レーザ光１４はヒートシンク１８０の半導体レーザ１７０載置面と並行方向に出力される。
【０１３１】
図１９（ｃ）の構造を図１７の構造に適用することによって、レーザ光源モジュールを構築することができる。また、このレーザ光源モジュールを用いて固体レーザを構築することができる。
【０１３２】
取り出し電極１８８と１８９は半導体レーザ１８１と１８３の電極にそれぞれ接着される。
【０１３３】
本実施例の半導体レーザ１７０のマウント１７１は取り付け穴を有していない。このため、製造が容易となる。また、本実施例の半導体レーザ１７０はサブマウント１７３を設けてあり、サブマウント１７３の熱膨張係数を半導体レーザチップ１７２の熱膨張係数と略一致させることにより、半導体レーザチップ１７２の長寿命化を図っている。
【０１３４】
本実施例の半導体レーザ１７０では、マウント１７１と絶縁板１７６を一括形成したので、製造コストが低減されている。
【０１３５】
なお、マウント１７１と絶縁板１７６に金メタライズを施さない構成も可能である。この場合は、サブマウント１７２とマウント１７１の接着、電極１７４とマウント１７１の接着、電極１７５と絶縁板１７６の接着、マウント１７１と絶縁板１７６の接着は、銀粒子を分散させた接着剤で行うことができる。
【０１３６】
上機構成によれば、金メタライズを施さないので、マウント１７１と絶縁板１７６の製造コストを低減することができる。
【０１３７】
［第十一実施例］
図２０に本発明の第十一実施例のレーザ光源モジュール１９０の構成を示す。ヒートシンク１９１上に２個の半導体レーザ１９２と１９３が、絶縁性のねじによるねじ止めによって取り付けられている。半導体レーザ１９２と１９３は半導体レーザ１０と同じ構造である。
【０１３８】
本実施例では、半導体レーザ１９２の半導体レーザチップ２０２と半導体レーザ１９３の半導体レーザチップ２０１が向かい合わせて近接するように配置されている。このため、半導体レーザチップ２０２からのレーザ光と半導体レーザチップ２０１からのレーザ光が近接した状態となる。
【０１３９】
リード線１９９は半導体レーザ１９３の上部電極１９４に接続されている。半導体レーザ１９３のマウント１９５はワイヤー１９６によって、半導体レーザ１９２の上部電極１９７に接続されている。また、リード線２００は半導体レーザ１９２の下部電極１９８に接続されている。
【０１４０】
この接続によって、半導体レーザ１９２と１９３は直列接続される。リード線１９９と２００によって、半導体レーザ１９２と１９３は電源に接続される。
【０１４１】
図２１にレーザ光源モジュール１９０を用いて構築した固体レーザ２１０を示す。半導体レーザ１９２と１９３からのレーザ光２１２は固体レーザロッド２１１の一つの端面に導かれる。いわゆる端面励起である。
【０１４２】
前述のとおり、本実施例のレーザ光源モジュール１９０では、半導体レーザチップ２０２からのレーザ光と半導体レーザチップ２０１からのレーザ光が近接した状態となっているので、固体レーザロッド２１１の端面にレーザ光２１２を高い結合効率で導くことができる。
【０１４３】
本実施例では、半導体レーザ１０と同じ構造を有する半導体レーザ１９２と１９３を用いたが、通常のＣマウント型の半導体レーザを用いることもできる。一つのＣマウント型半導体レーザをヒートシンク１９１の取り付け面内で１８０°回転させて、もう一つの半Ｃマウント型導体レーザと対向配置させればよい。
【０１４４】
この構成によっても、二つのＣマウント型半導体レーザからのレーザ光を固体レーザロッドの端面に高い結合効率で導くことができる。
【０１４５】
［第十二実施例］
図２２に半導体レーザ２２０の構成を示す。半導体レーザ２２０は半導体レーザ１０の変型例である。半導体レーザ２２０はマウント２２１、半導体レーザチップ２２２、サブマウント２２３、絶縁体ブロック２２４、及び、電極２２５を備えている。マウント２２１には取り付け穴２２７が設けられている。マウント２２１には凸部２２６が設けられている。
【０１４６】
マウント２２１上にはサブマウント２２３が接着され、サブマウント２２３上には半導体レーザチップ２２２が接着されている。マウント２２１には絶縁体ブロック２２４が接着され、その絶縁体ブロック２２４上には電極２２５が接着されている。半導体レーザチップ２２２と電極２２５はワイヤー２２９によって接続されている。
【０１４７】
図２３に本発明の第十二実施例のレーザ光源モジュール２３０の構成を示す。ヒートシンク２４４上に６個の半導体レーザ２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、及び、２３６が、絶縁性のねじによるねじ止めによって取り付けられている。半導体レーザ２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、及び２３６は半導体レーザ２２０と同じ構造である。
【０１４８】
半導体レーザ２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、及び、２３６がワイヤー２３７、２３８、２３９、２４０、及び、２４１によって直列接続されている。リード線２４２とリード線２４３によって、直列接続された半導体レーザ２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、及び、２３６は電源と接続されている。
【０１４９】
マウント２２１に設けられた凸部２２６は隣接する半導体レーザの電極との接続に利用することができる。また、半導体レーザチップ２２２の機械的保護構造としても機能する。
【０１５０】
本実施例では、半導体レーザ２３１の半導体レーザチップと半導体レーザ２３６の半導体レーザチップは向かい合わせて近接するように配置されている。また、半導体レーザ２３２の半導体レーザチップと半導体レーザ２３５の半導体レーザチップは向かい合わせて近接するように配置されている。同様に、半導体レーザ２３３の半導体レーザチップと半導体レーザ２３４の半導体レーザチップは向かい合わせて近接するように配置されている。
【０１５１】
このため、半導体レーザチップ２０２からのレーザ光と半導体レーザチップ２０１からのレーザ光が近接した状態となる。図２４（ａ）はレーザ光源モジュール２３０の二アフィールドパターンを模式的に示した図である。半導体レーザチップの発光部２５０が３個ずつ２列に並んでいる。
【０１５２】
本実施例によれば、半導体レーザ２３１の半導体レーザチップと半導体レーザ２３６の半導体レーザチップを近接させることができるので、図２４（ａ）に示す二アフィールドパターンにおいて、二つの発光部の列の間隔を狭くすることができる。これにより、レーザ光源モジュール２３０の発光エネルギー密度を向上させることができる。
【０１５３】
なお、図２４（ｂ）には図４に示したレーザ光源モジュール５０の二アフィールドパターンを模式的に示す。図２４（ｃ）には図１０に示したレーザ光源モジュール９０の二アフィールドパターンを模式的に示す。図２４（ｄ）には図１４に示したレーザ光源モジュール１３０の二アフィールドパターンを模式的に示す。図２４（ｅ）には図１７に示したレーザ光源モジュール１６０の二アフィールドパターンを模式的に示す。
【０１５４】
半導体レーザ２２０のマウント２２１には一つの取り付け穴が設けられているが、取り付け穴は二つ以上設けられていても良い。また、マウント２２１に取り付け穴を設けず、ヒートシンクに対して接着しても良い。
【０１５５】
［第十三実施例］
図２５（ａ）に本発明の第十三実施例の半導体レーザ２６０の構成を示す。半導体レーザ２６０は半導体レーザ１０の変型例である。半導体レーザ２６０はマウント２６１、半導体レーザチップ２６２、サブマウント２６３、第一の絶縁体ブロック２６４、電極２６５、及び、第二の絶縁体ブロック２６６を備えている。マウント２６１に取り付け用の穴を設けることもできる。
【０１５６】
マウント２６１上にはサブマウント２６３が接着され、サブマウント２６３上には半導体レーザチップ２６２が接着されている。マウント２６１には第一の絶縁体ブロック２６４と第二の２６６が接着されている。第一の絶縁体ブロック２６４上には電極２６５が接着されている。半導体レーザチップ２６２と電極２６５はワイヤー２６７によって接続されている。第一の絶縁体ブロック２６４と第二絶縁体ブロック２６６は半導体レーザチップ２６２を中心にマウント２６１の両側に設けられている。
【０１５７】
第二の絶縁体ブロック２６６の高さは、第一の絶縁体ブロック２６４と電極２６５の高さを合わせた高さと略同一である。
【０１５８】
図２５（ｂ）に示すように、電極２６５は段差状に形成されていて、その断面形状はＬ字型である。電極２６５の下側の表面２６８はワイヤー２６７を接着するための面である。電極２６５の上側の表面２６９は保護用の面である。
【０１５９】
電極２６５の形状について別の言い方をするなら、表面２６８に対応する電極２６５の部分の厚さは薄く、上側の表面２６９対応する電極２６５の部分の厚さは厚い、とも言える。
【０１６０】
半導体レーザ２６０においては、電極２６５と第二の絶縁体ブロック２６６によって、半導体レーザチップ２６２とワイヤー２６７を保護することができる。
【０１６１】
図２６にレーザ光源モジュール２７０の構成を示す。レーザ光源モジュール２７０は、ヒートシンク２７９上に半導体レーザ２７１、２７２、及び、２７３が接着によって取り付けられている。半導体レーザ２７１、２７２、及び、２７３は半導体レーザ２６０と同様の構造を有している。
【０１６２】
半導体レーザ２７１と２７２はワイヤー２７４によって、２７２と２７３はワイヤー２７５によって、それぞれ、接続されている。これらの接続により、半導体レーザ２７１、２７２、及び、２７２は直列接続される。
【０１６３】
直列接続された半導体レーザ２７１、２７２、及び、２７３は、リード線２７６とリード線２７７を用いて外部の電源と接続されている。リード線２７７には取り付け用電極２７８が設けられており、取り付け用電極２７８は、半導体レーザ２７３のマウントに接着されている。
【０１６４】
レーザ光源モジュール２７０においては、半導体レーザ２７１、２７２、及び、２７３は機械的に接触するように設けられており、高いレーザ光発光密度が得られる。また、機械的手に接触させることによって、第一の絶縁体ブロック２６４、電極２６５、第二絶縁体ブロック２６６は、複数の半導体レーザ２６０間の間隔を規定するスペーサとしても機能する。
【０１６５】
このような半導体レーザ同士の機械的接触がある場合においても、電極２６５と第二の絶縁体ブロック２６６によって、半導体レーザチップ２６２とワイヤー２６７を保護することができる。
【０１６６】
ワイヤー２７４とワイヤー２７５を設けることによって電気的接続の信頼性を高めることができる。
【０１６７】
なお、半導体レーザ２７１、２７２、及び、２７３を接触させずに間隔をあけてレーザ光源モジュールを構築することもできる。この場合は、ワイヤー２７４とワイヤー２７５によって電気手接続を取ることが必須となる。
【０１６８】
また、半導体レーザ２６０を図２０において示したレーザ光源モジュール１９０に適用することもできる。半導体レーザ１９２及び１９３に代えて半導体レーザ２６０を用いれば、二つの半導体レーザをより近接させることができる。
【０１６９】
半導体レーザ２６０を図２３において示したレーザ光源モジュール２３０に適用することもできる。半導体レーザ２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、及び２３６に代えて半導体レーザ２６０を用いれば、対向している半導体レーザの間隔をより小さくすることができる。
【０１７０】
［第十四実施例］
図２７（ａ）に本発明の第十四実施例の半導体レーザ２８０の構成を示す。本実施例は図１９に示した半導体レーザ１７０の変型例である。半導体レーザ２８０は半導体レーザ１７０のサブマウント１７３に代えて接着層２８６を設けた点が特徴である。
【０１７１】
接着層２８６は金ナノ粒子もしくは銀ナノ粒子を用いた低温焼結接着剤、銀粒子を樹脂中に分散させた接着剤、あるいは金錫合金を用いることができる。接着層２８６はスクリーン印刷などによってパターン形成されている。
【０１７２】
マウント１７１には前述の通り両面に金メタライズが施されている。接着層２８６として銀粒子を樹脂中に分散させた接着剤を用いる場合は、マウント１７１の半導体レーザチップ１７２を搭載した側の金メタライズを省略することもできる。
【０１７３】
本実施例では、図２７（ａ）と（ｂ）に示したように、接着層２８６を十分に厚く形成して電極１７４の下部まで延伸したためにワイヤー１７８を省略することができる。接着層２８６の厚さは数十μｍである。
【０１７４】
本実施例では図１９におけるワイヤー１７７に代えてバスバー２８７を用いている。バスバーとは板状の電極のことである。電極板１７５と半導体レーザチップ１７２はバスバー２８７を介して接続されている。バスバー２８７は接着によって取り付けられている。バスバー２８７はモリブテンをエッチングして形成し、さらに金メッキを施してある。モリブテン（熱膨張率：５．１ｐｐｍ／Ｋ）はガリウムヒ素（熱膨張率：５．９ｐｐｍ／Ｋ）に近い熱膨張係数を持ち、ウエットエッチングが可能という利点がある。
【０１７５】
バスバー２８７はワイヤー１７７に比べて断面積が広く低い電気抵抗を実現できる。また、機械的に強固で断戦の危険性が低い。
【０１７６】
図２８にバスバー２８７の別の形状を示す。図２８（ａ）に示すバスバー２８８は熊手状の形状をしている。このため、半導体レーザチップ１７２と少ない接触面積の接触箇所を多数設けることができる。これにより、バスバー２８７の熱膨張係数と半導体レーザ１７２の熱膨張係数が異なる場合に、温度変化によって受ける応力を低減することができる。このため、バスバー２８７として熱伝導性が良いがガリウムヒ素と熱膨張係数の差が大きい銅（熱膨張率：１６．８ｐｐｍ／Ｋ）を用いることができる。
【０１７７】
図２８（ｂ）にはＬ字型の形状を有するバスバー２８９を示す。バスバー２８９はモリブテンによって形成した。Ｌ字型の形状とすることにより、バスバー２８９は半導体レーザ１７２と広い面積で接触することができ、電気抵抗を低く、かつ、均一にすることができる。
【０１７８】
図２７（ｃ）に示すように、ヒートシンク１８０上に複数の半導体レーザ２８１、２８２、及び、２８３を載置することができる。半導体レーザ２８１、２８２、及び、２８３は半導体レーザ２８０の構造に準じている。
【０１７９】
本実施例では図１９におけるワイヤー１８４、１８５に代えてバスバー２８４、２８５を用いている。バスバーとは板状の電極のことである。半導体レーザ２８１と２８２はバスバー２８４によって、半導体レーザ２８２と２８３はバスバー２８５によって接続されている。バスバー２８４、２８５は接着によって取り付けられている。バスバー２８４、２８５は銅板をエッチングして形成し、さらに金メッキを施してある。
【０１８０】
バスバー２８４、２８５はワイヤー１８４、１８５に比べて断面積が広く低い電気抵抗を実現できる。また、機械的に強固で断線の危険性が低い。
【０１８１】
このようにワイヤーをバスバーに代替することは、図１、図２、図１０、図１６、及び、図１９に示す構成に対しても適用できる。図１に示すワイヤー９をバスバーに代替することができる。図２に示すワイヤー２５、２６をバスバーに代替することができる。図１０におけるワイヤー８６、８７、及び、８８をバスバーに代えることができる。図１６に示したワイヤー１４７をバスバーに代替するこがもできる。図１９に示したワイヤー１７８をバスバーに代替することができる。
【０１８２】
これらの場合も、ワイヤーに比べて電気抵抗を低減し、機械強度を向上させるという利点が生じる。
【０１８３】
図１におけるワイヤー９、図１６におけるワイヤー１４７、及び、図１９におけるワイヤー１７７を代替するバスバーは半導体レーザチップ２と熱膨張係数が近いことが好ましい。バスバーはワイヤーとは異なって柔軟性に乏しいために、バスバーの熱膨張率と半導体レーザチップの熱膨張率の差によって、半導体レーザチップに応力が加えられることがあるからである。
【０１８４】
具体的には、ワイヤー９、ワイヤー１４７、およびワイヤー１７７を代替するバスバーの材質としては、モリブテン、タングステン、銅モリブテン合金、銅タングステン合金が挙げられる。材料のコストとウエットエッチングが可能である点からはモリブテンが特に好ましい。
【０１８５】
［第十五実施例］
図２７と図２９を参照して、本発明の第十五実施例の半導体レーザについて説明する。図２９は図２７におけるマウント１７１、接着層２８６、半導体レーザチップ１７２から成る部分の詳細図である。
【０１８６】
本実施例においては、接着層２８６の厚さとマウント１７１の厚さを適切に選択することにより、マウント１７１と接着層２８６の合成熱膨張率を半導体レーザチップ１７２の熱膨張率に合わせることができる。
【０１８７】
半導体レーザチップ１７２はガリウムヒ素ベースであり、その熱膨張率は５．９ｐｐｍ／Ｋである。マウント１７１はチッ化アルミニウムから成り、その熱膨張率は４．５ｐｐｍ／Ｋである。また、接着層２８６として用いられる材料の熱膨張率は、金ナノ粒子焼結体は１４．３ｐｐｍ／Ｋ、銀ナノ粒子焼結体は２０ｐｐｍ／Ｋ、銀を樹脂中に分散した接着剤は２２ｐｐｍ／Ｋ、金錫共晶合金（Ａｕ８０−Ｓｎ２０）は１７．５ｐｐｍ／Ｋである。
【０１８８】
なお、金ナノ粒子焼結体、銀ナノ粒子焼結体、及び、銀を樹脂中に分散した接着剤は、添加物、焼結条件などにより熱膨張率が変化する。上記に示した値は代表的な値である。
【０１８９】
図２９に接着層２８６、マウント１７１、及び、半導体レーザチップ１７２の関係を示す。半導体レーザチップ１７２の熱膨張係数はＣ０、接着層２８６の厚さはｄ１で熱膨張率はＣ１、マウント１７１の厚さはｄ２で熱膨張率はＣ２である。
【０１９０】
本実施例においては、接着層２８６の厚さはｄ１を以下の数式（１）の範囲に設定した。
ｄ１＝ｋｄ２（Ｃ０−Ｃ２）／（Ｃ１−Ｃ０）（１）
ただしｋは０．７≦ｋ≦１．４の実数。
【０１９１】
この式は特許文献６に開示されている数式の考え方に基づいている。熱膨張率の異なる二つの物質の積層体の合成膨張率が、二つの物質の体積の加重平均になるという考え方である。実際の膨張係数の合成には、上記の考え方に対して誤差が生じてしまうことから、数式（１）には補正係数ｋを加えてある。
【０１９２】
半導体レーザチップ１７２はガリウムヒ素ベース（Ｃ０＝５．９ｐｐｍ／Ｋ）を用い、マウント１７１には厚さｄ２＝２００μｍのチッ化アルミニウム（Ｃ２＝４．５ｐｐｍ／Ｋ）を用い、接着層２８６に熱膨張係数Ｃ１＝１４．３ｐｐｍ／Ｋの金ナノ粒子焼結体を用いたとすると、ｄ１＝２３〜４６μｍの範囲となる。
【０１９３】
同様の条件で、接着層２８６に銀ナノ粒子焼結体（Ｃ１＝２０ｐｐｍ／Ｋ）を用いた場合はｄ１＝１４〜２８μｍの範囲となる。また、接着層２８６に金錫共晶合金（Ｃ１＝１７．５ｐｐｍ／Ｋ）を用いた場合はｄ１＝１５〜３０μｍの範囲となる。
【０１９４】
半導体レーザチップ１７２の材料はガリウムヒ素には限定されない。マウント１７１の材料はチッ化アルミニウムには限定されない。接着層２８６の材料も金ナノ粒子焼結体、銀ナノ粒子焼結体、銀を樹脂中に分散した接着剤、あるいは、金錫共晶合金（Ａｕ８０−Ｓｎ２０）に限定されない。
【０１９５】
本実施例によれば、接着材層に熱膨張率制御の機能を担わせることによりサブマウントを排除することができる。サブマウントが無いことにより熱抵抗が減少するという利点が生じる。また、サブマウントの部材コストを節約できるほか、製造プロセスも簡易になるという利点がある。
【０１９６】
なお、上記構成において接着層２８６は単層の構成には限らない。マウント１７１にメタライズを施した上で接着層２８６を構成することができる。メタライズ層が十分に薄ければ、合成膨張率に影響を与えることはないし、ある程度の厚みを有する場合は数式（１）の考え方を拡張することによって対応することができる。
【０１９７】
上記の、接着層によって合成膨張率を制御する構成は、半導体レーザ以外にも絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのパワー系半導体に応用することができる。半導体素子をマウントに組み付けた半導体素子アセンブリに対して上記の構成を適用することができる。
【０１９８】
本実施例において、接着層２８６として金ナノ粒子焼結体、銀ナノ粒子焼結体、及び、銀を樹脂中に分散した接着剤を用いた構成には、上記に加えて、接着層そのものが応力緩和の機能を有するという利点がある。
【０１９９】
金ナノ粒子焼結体、銀ナノ粒子焼結体、及び、銀を樹脂中に分散した接着剤のヤング率（あるいは貯蔵弾性率）の代表的な値は９．５ＧＰａ、２２ＧＰａ、及び、１３ＧＰａである。これらの値は半導体レーザチップ１７２を構成するガリウムヒ素のヤング率８２ＧＰａに比べて小さい。
【０２００】
したがって、これらの低ヤング率（低貯蔵弾性率）の接着層を用いることにより、熱膨張係数の差による応力が発生しても、主に接着層２８６がその応力を吸収し、半導体レーザチップ１７２に歪が生じることを防ぐことができる。
【０２０１】
なお、マウントを構成するチッ化ガリウムのヤング率は３２０ＧＰａ、別の接着材料である金錫共晶のヤング率は６０ＧＰａである。接着層２８６のヤング率（もしくは貯蔵弾性率）Ｅ１を、半導体レーザチップを構成する材料のヤング率Ｅ０の０．３倍以下にすることにより熱膨張率さによる応力低減が期待できる。
【０２０２】
さらに、接着層２８６のヤング率（もしくは貯蔵弾性率）を、半導体レーザチップを構成する材料のヤング率の０．２倍以下にすることにより、より好ましい応力低減が期待できる。
【０２０３】
図１に示す半導体レーザ１０に対しても本実施例の考え方を適用することができる。半導体レーザチップ２とサブマウント３の接着を低ヤング率の接着剤によって行うことによって半導体レーザチップ２に与える熱応力の影響を低減することができる。
【０２０４】
この場合、低ヤング率の接着剤は熱膨張係数がガリウムヒ素よりも大きいものが多いので、さらに数式（１）の考え方を適用することができる。Ｃ０＝Ｃ２とすると数式（１）ではｄ１＝０となってしまうことから、現実的なｄ１の値を得るためにはＣ０≠Ｃ２とする必要がある。また、ｄ１が正の値となるためにはＣ０＞Ｃ２となる必要がある。
【０２０５】
したがって、サブマウント３の材料としては半導体レーザチップ２の熱膨張率と一致したものはむしろ好ましくないということになる。
【０２０６】
なお、接着層の熱膨張率が半導体レーザチップ２の熱膨張率よりも小さい場合は、サブマウント３の熱膨張率は半導体レーザチップ２の熱膨張率より大きいことが好ましくなる。
【０２０７】
図１において、半導体レーザチップ２をガリウムヒ素ベース（Ｃ０＝５．９ｐｐｍ／Ｋ）、サブマウント３を厚さ２００μｍのモリブテン（Ｃ２＝５．１ｐｐｍ／Ｋ）とし、半導体レーザチップ２とサブマウント３を、金ナノ粒子焼結体（Ｃ１＝１４．３ｐｐｍ／Ｋ）を用いて接着した場合の接着層の厚さはｄ１＝１３．３〜２６．６μｍとなる。
【０２０８】
上記の考え方に基づけば、図１の構成においてサブマウント３としてはモリブテンやタングステンなどが好ましいことになる。材料価格及び加工性（ウエットエッチング加工が可能なこと）を考慮すれば、特にモリブテンが好ましい。
【０２０９】
上記の、ヤング率（貯蔵弾性率）が小さい接着層を用いた構成は、半導体レーザ以外にも絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などのパワー系半導体に応用することができる。半導体素子をマウントに組み付けた半導体素子アセンブリに対して上記の構成を適用することができる。
【０２１０】
［第十六実施例］
図３０（ａ）に本発明の第十六実施例のディスクレーザ２９０の構成を示す。Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＡＧなどの固体レーザ材料からなるディスク２９１が、ヒートシンク２９２上にサブマウント２９９を介して設けられている。励起光源２９３からの励起光２９４はディスク２９１上面に斜め入射する。励起光源２９３とディスク２９１の間には適切な結合光学系を設けても良い。励起光源２９３を複数設けることもできる。
【０２１１】
図３０（ｂ）にディスク２９１の断面構造を示す。ディスク２９１はレーザ媒質２９６、裏面光学コーティング２９７、表面光学コーティング３０５から成る。ディスク２９１は接着層２９８によってサブマウント２９９に接着されている。
【０２１２】
表面光学コーティングは励起光２９４を透過する。また、レーザ光２９５に対しては所定の反射率を有している。裏面光学コーティング２９７は励起光２９４、レーザ発振光２９５を共に高い反射率で反射する。表面光学コーティング３０５、レーザ媒質２９７、及び、裏面光学コーティング２９８はレーザ共振器を形成しており、レーザ光２９５を生成する。
【０２１３】
ヒートシンク２９２は水冷式のヒートシンクあるいはペルチェ冷却式のヒートシンクを用いることができる。
【０２１４】
励起光源２９３として、図１に示したレーザ光源モジュール２０、図４に示したレーザ光源モジュール５０、図８に示したレーザ光源モジュール７０、図１０に示したレーザ光源モジュール９０、図１２に示したレーザ光源モジュール１１０、図１４に示したレーザ光源モジュール１３０、図１７に示したレーザ光源モジュール１６０、図２０に示したレーザ光源モジュール１９０、及び、図２３に示したレーザ光源モジュール２３０を用いることができる。
【０２１５】
これらのレーザ光源モジュールでは、取り付け面に対して垂直に出力光が出射するために、半導体レーザを二次元状に配置できる。このため、大出力の励起光を得ることができるという利点がある。
【０２１６】
図３０（ｂ）のディスク２９１の熱膨張率をＣ０、接着層２９８の熱膨張率はＣ１、サブマウント２９９の厚さはｄ２で熱膨張率はＣ２とした場合に、接着層２９８の厚さｄ１を前述の数式（１）を満たすようにすることによって、ディスク２９１がサブマウントとの熱膨張率の差によって受ける熱応力を低減することができる。
【０２１７】
また、接着層２９８のヤング率（貯蔵弾性率）をディスク２９１のヤング率Ｅ０の０．３倍以下にすることにより熱膨張率さによる応力低減が期待できる。
【０２１８】
レーザ媒質２９６として代表的な材料であるＹＡＧの熱膨張率は８．０ｐｐｍ／Ｋ、ヤング率は３０８ＧＰａである。レーザ媒質２９６はＹＡＧには限定されず、サファイアやＹＶＯ４などの結晶を用いることができる。
【０２１９】
数式（１）においてｄ１が正の実数となるためには、サブマウント２９９はレーザ媒質２９６より小さな熱膨張率を持ち、接着層２９８はレーザ媒質より高い熱膨張率を持つことが好ましい。
【０２２０】
このような条件を満たすサブマウント材料は、モリブテン、タングステン、及び、チッ化アルミニウムがある。また、このような条件を満たす接着材料は、金ナノ粒子焼結体、銀ナノ粒子焼結体、及び、樹脂中に銀粒子を分散させた接着剤を挙げることができる。
【０２２１】
ヒートシンク２９２とサブマウント２９９の接着に際しても数式（１）を満たすような構造を採用することができる。また、ヒートシンク２９２とサブマウント２９９を接着する接着剤のヤング率についても、サブマウントのヤング率の０．３倍以下にすることが望ましい。
【０２２２】
［第十七実施例］
図３１に本発明の第十七実施例のディスクレーザ３００の構成を示す。Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＡＧなどの固体レーザ材料からなるディスク２９１が、ヒートシンク３０２上にサブマウント２９９を介して設けられている。励起光源３０１からの励起光３０３は結合光学系３０４を介してディスク２９１の側面に入射する。励起光源３０１は複数設けることができる。
【０２２３】
ディスクレーザ３００においても、第十六実施例において説明したメカニズムによってレーザ光２９５が生成される。
ディスクレーザ３００においては、励起光源３０１はヒートシンク３０２上に設けられている。ヒートシンク３０２はディスク２９１を冷却すると共に、励起光源３０１も冷却する。したがって、部品点数を減らすことができる。
【０２２４】
また、励起光源３０１とディスク２９１が共通のヒートシンク３０２上に設けられているので、励起光を入射させるための光学的アライメントが容易となる利点もある。ヒートシンク３０２を基準面として結合光学系３０４を取り付けることができるからである。
【０２２５】
励起光源３０１としては、図１６に示した半導体レーザ１４０、半導体レーザ１７０、及び、半導体レーザ２８０を好ましく用いることができる。これらの半導体レーザはマウントと水平方向にレーザ光が出射されるために、図３１の構成を実現するのに適している。
【０２２６】
これらの半導体レーザでは、出力光が取り付け面に対して水平方向に出射するので、ディスク２９１の側面励起を容易に行うことができるという利点がある。
【０２２７】
ヒートシンク３０２は水冷式のヒートシンクあるいはペルチェ冷却式のヒートシンクを用いることができる。
【０２２８】
［第十八実施例］
図３２に本発明の第十八実施例の薄膜スラブレーザ３１０の構成を示す。Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＡＧなどの固体レーザ材料からなる薄膜スラブ３１１が、ヒートシンク３１２上に設けられている。励起光源３１３からの励起光３１４は薄膜スラブ３１１の上面に入射する。励起光源３１３と薄膜スラブ３１１の間には結合光学系を設けることができる。励起光源３１３は複数設けることができる。
【０２２９】
薄膜スラブ３１１の上面は励起光を透過する光学コーティングが設けられている。また、薄膜スラブ３１１の側面３１７と側面３１８に適切な反射率の光学コーティングを施すことによってレーザ光（出力光）３１５を生成することができる。
【０２３０】
また、側面３１７と側面３１８に無反射コートを施せば、薄膜スラブ３１１は光増幅器として機能する。この場合は、入射光３１６を増幅してレーザ光（出力光）３１５を生成する。
【０２３１】
ヒートシンク３１２は水冷式のヒートシンクあるいはペルチェ冷却式のヒートシンクを用いることができる。
【０２３２】
励起光源３１３として、図１に示したレーザ光源モジュール２０、図４に示したレーザ光源モジュール５０、図８に示したレーザ光源モジュール７０、図１０に示したレーザ光源モジュール９０、図１２に示したレーザ光源モジュール１１０、図１４に示したレーザ光源モジュール１３０、図１７に示したレーザ光源モジュール１６０、図２０に示したレーザ光源モジュール１９０、及び、図２３に示したレーザ光源モジュール２３０を用いることができる。
【０２３３】
薄膜スラブ３１１とヒートシンク３１２の間にサブマウントと接着層を設けることができる。この場合、図３０において示したヒートシンク２９２、サブマウント２９９、及び、接着双２９８から成る構造に準じた構造を用いることができる。
【０２３４】
［第十九実施例］
図３３に本発明の第十九実施例の薄膜スラブレーザ３２０の構成を示す。Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＡＧなどの固体レーザ材料からなる薄膜スラブ３１１が、ヒートシンク３１２上に設けられている。励起光源３２１からの励起光３２２は薄膜スラブ３１１の側面３２３に入射する。励起光源３２１と薄膜スラブ３１１の間には図示しない結合光学系が設けられている。励起光源３２１は複数設けることができる。側面３２４、あるいは、側面３１８から励起光を入射させることもできる。
【０２３５】
側面３１８から励起光を入射させる構成は図２１に示した端面励起に相当する。この場合は、ヒートシンク３１２は側面３１８側に延伸して励起光源３２１を側面３１８の後方に配置できるようにする。
【０２３６】
励起光源３２１と薄膜スラブ３１１を光学的に直接結合させることもできる。励起光源３２１と薄膜スラブ３１１を十分に近接させれば、結合光学系を省略することができる。励起光源３２１と薄膜スラブ３１１をヒートシンク３１２に取り付ける際にダイボンディングプロセスを用いれば、この両者を０．１ｍｍ程度の距離に近接させることは容易である。
【０２３７】
薄膜スラブ３１１の側面３２３は励起光を透過する光学コーティングが設けられている。また、薄膜スラブ３１１の側面３１７と側面３１８に適切な反射率の光学コーティングを施すことによってレーザ光（出力光）３１５を生成することができる。
【０２３８】
また、側面３１７と側面３１８に無反射コートを施せば、薄膜スラブ３１１は光増幅器として機能する。この場合は、入射光３１３を増幅して出力光３１５を生成する。
【０２３９】
励起光源３２１はヒートシンク３１２上に設けられている。ヒートシンク３１２は薄膜スラブ３１１を冷却すると共に、励起光源３２１も冷却する。したがって、部品点数を減らすことができる。
【０２４０】
また、励起光源３０１とディスク２９１が共通のヒートシンク３０２上に設けられているので、励起光を入射させるための光学的アライメントが容易となる利点もある。ヒートシンク３０２を基準面として図示しない結合光学系を取り付けることができるからである。
【０２４１】
励起光源３２１としては、図１６に示した半導体レーザ１４０、半導体レーザ１７０、及び、半導体レーザ２８０を好ましく用いることができる。これらの半導体レーザはマウントと水平方向にレーザ光が出射されるために、図３３の構成を実現するのに適している。
【０２４２】
［第二十実施例］
図３４に本発明の第二十実施例のディスクレーザ３３０の構成を示す。Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＹＡＧなどの固体レーザ材料からなるディスク２９１が、ヒートシンク３０２上にサブマウント２９９を介して設けられている。
ディスクレーザ３３０においては、励起光源３３１はヒートシンク３０２上に設けられている。ヒートシンク３０２はディスク２９１を冷却すると共に、励起光源３０１も冷却するので、部品点数が削減されている。
【０２４３】
励起光源３３１からの励起光３３３は反射鏡３３２によって反射されてディスク２９１に入射する。第十六実施例において説明したメカニズムによってレーザ光２９５が生成される。なお、励起光源３３１、反射鏡３３２は複数設けても良い。
【０２４４】
また、ディスク２９１で吸収されなかった励起光３３４をリサイクルするための光学系を設けても良い。図示しない反射光学系を設けて励起光３３４を再度ディスク２９１に入射させることもできる。
【０２４５】
反射鏡３３２はヒートシンク３０２に適当な支持部材を介して取り付けることができる。このようにするとヒートシンク３０２を基準面として光学アライメントを取ることができるので、製造が容易になる。
【０２４６】
励起光源３１３として、図１に示したレーザ光源モジュール２０、図４に示したレーザ光源モジュール５０、図８に示したレーザ光源モジュール７０、図１０に示したレーザ光源モジュール９０、図１２に示したレーザ光源モジュール１１０、図１４に示したレーザ光源モジュール１３０、図１７に示したレーザ光源モジュール１６０、図２０に示したレーザ光源モジュール１９０、及び、図２３に示したレーザ光源モジュール２３０を用いることができる。
【０２４７】
これらのレーザ光源モジュールでは、半導体レーザを二次元状に配置することができるので、大出力の励起光を得ることができるという利点がある。しかし、これらのレーザ光源モジュールでは、ヒートシンクに対して垂直に光が出射されるので、本実施例においては、反射鏡３３２によって励起光３３３をディスク２９１に導く構成としたものである。
【０２４８】
なお、図３４においてディスク２９１に代えて薄膜スラブ３１１を用いることもできる。
【０２４９】
［第二十一実施例］
図３５（ａ）に本発明の第二十一実施例の熱伝導性スペーサ３４０の構成を示す。熱伝導性スペーサ３４０は図１に示した絶縁性スペーサ８の変型例である。図３５（ｂ）に示すように、熱伝導性スペーサ３４０の本体部３４１の表面と裏面にそれぞれ熱伝導部３４２、３４３を設けた構成となっている。熱伝導部３４２は半導体レーザと接触し、熱伝導部３４３はヒートシンクと接触する。
【０２５０】
本体部３４１はチッ化アルミニウムから成り、熱伝導部３４２、３４３は金ナノ粒子焼結体、銀ナノ粒子焼結体、あるいは、銀粒子を分散させた樹脂から成る。熱伝導部３４２、３４３の厚さは１０から１００μｍ程度であり、代表的な値としては２０μｍである。
【０２５１】
金ナノ粒子焼結体、銀ナノ粒子焼結体は多孔質構造を有しているので柔らかく、弾性変形、及び、塑性変形が生じる。このため、図３５（ｃ）に示すように半導体レーザのマウント１をヒートシンク１１にねじ止めした場合、熱伝導部３４２、３４３は変形して、マウント１とヒートシンク１１に対しての実効接触面積を増加させる効果がある。このため、熱伝導性スペーサ３４０の熱伝導性を向上させることができる。
【０２５２】
また、熱伝導部３４２、３４３は弾性を有するので、ねじ止めした際にスプリングワッシャと同じ働きをして、ねじが外れるのを防ぐ効果化がある。
【０２５３】
銀粒子を分散させた樹脂は樹脂の柔軟性により、弾性変形、及び、塑性変形が生じる。このため、やはり、熱伝導性スペーサ３４０の熱伝導性を向上させることができる。
【０２５４】
熱伝導性スペーサ３４０の本体部３４１はチッ化アルミニウムで構成したので、熱伝導性スペーサ３４０は絶縁性スペーサとしても機能する。
本体部３４１の材料として銅を用いることもできる。この場合は、熱伝導性スペーサ３４０は導電性スペーサとして機能する。
【０２５５】
本体部３４１の両面に、金ナノ粒子接着剤、銀ナノ粒子接着剤、あるいは銀粒子を分散した樹脂接着剤を塗布した後、これらの接着剤を硬化させることによって、図３５（ｂ）に示すような、熱伝導部３４２、３４３構築することができる。
【０２５６】
金ナノ粒子接着剤と銀ナノ粒子接着剤を用いる場合には本体部３４１の両面に金や銀のメタライズ処理を行う必要がある。一方、銀粒子を分散した樹脂接着剤を用いる場合は、メタライズ処理を省くこともできる。
【０２５７】
本実施例の熱伝導性スペーサ３４０によれば、マウント１を圧着によってヒートシンク１１に取り付ける際の熱伝導度を向上できる。マウント１を圧着によってヒートシンク１１に取り付けた構成はリワーク性に優れるという利点がある。
【０２５８】
図３６（ａ）と（ｂ）にマウント１に絶縁性スペーサ８を接着し、絶縁性スペーサ８の裏面側に熱伝導部３４４を設けた構成を示す。熱伝導部３４４は金ナノ粒子焼結体、銀ナノ粒子焼結体、あるいは、銀粒子を分散させた樹脂から成る。
【０２５９】
マウント１をねじ１２によってヒートシンクに圧着することによって、熱伝導部３４４は変形し、ヒートシンク１１との実効的な接触面積を増加させ、熱伝導度を向上させることができる。
【０２６０】
図３６（ｃ）にヒートシンク１１に熱伝導部３４５を設けた構成を示す。熱伝導部３４５は金ナノ粒子焼結体、銀ナノ粒子焼結体、あるいは、銀粒子を分散させた樹脂から成る。
【０２６１】
マウント１をねじ１２によってヒートシンクに圧着することによって、熱伝導部３４５は変形し、ヒートシンク１１との実効的な接触面積を増加させ、熱伝導度を向上させることができる。
【０２６２】
図３６に示した構成はリワーク性に優れている。
【０２６３】
図３６（ｂ）に示すようにマウントの裏面に熱伝導部３４４を設ける構成は、図１３に示した半導体レーザ１２０、図１６に示した半導体レーザ１４０、図２２に示した半導体レーザ２２０、及び、図３０に示したサブマウント２９９などに適用することができる。
【０２６４】
本実施例の構成は半導体レーザのみならず、ＩＧＢＴなどのパワー半導体、固体レーザ媒質などに適用することができる。 
【符号の説明】
【０２６５】
１…マウント、２…半導体レーザチップ、３…サブマウント、４…絶縁体ブロック、５…上部電極、６…下部電極、７…取り付け穴、８…絶縁性スペーサ、９…ワイヤー、１０…半導体レーザ、１１…ヒートシンク、１２…ねじ、１３…ねじ穴、１４…レーザ光、２０…レーザ光源モジュール、２１、２２、２３…半導体レーザ、２４…リード線、２５、２６…ワイヤー、２７…リード線、３１…マウント、３２…半導体レーザチップ、３３…サブマウント、３４…絶縁体ブロック、３５…上部電極、３８…絶縁性スペーサ、３９…ワイヤー、４１…下部電極、４２…下部電極４１の側面、４３…上部電極３５の上面、４５…半導体レーザチップ３２の上面、５０…レーザ光源モジュール、５１…水冷式ヒートシンク、５２…冷却水入口、５３…冷却水出口、５４…水路、５６…ワイヤー、５８、５９…リード線、５５…レーザ光、５６…固体レーザロッド、５７、５８、５９…リード線、６０…半導体レーザ、６１…マウント、６８…絶縁性スペーサ、７０…レーザ光源モジュール、７１、７２、７３…半導体レーザ、７４…リード線、７５、７６…ワイヤー、７７…リード線、８０…半導体レーザ、８１、８２、８３…半導体レーザ、８４…電極端子、８５…リード線、８６、８７、８８…ワイヤー、８９…リード線、９０…レーザ光源モジュール、１００…半導体レーザ、１０１、１０２、１０３…半導体レーザ、１０４…リード線、１０５、１０６…ワイヤー、１０７…リード線、１０８…取り付け用電極、１１０…レーザ光源モジュール、１１９…半導体レーザチップ１２２の直下領域、１２０…半導体レーザ、１２１…マウント、１２２…半導体レーザチップ、１２３…サブマウント、１２４…絶縁体ブロック、１２５…電極、１２６、１２７…取り付け穴、１２８…絶縁性スペーサ、ワイヤー１２９、１３０…レーザ光源モジュール、１３１…水冷式ヒートシンク、１３２…冷却水入口、１３３…冷却水出口、１３４…水路、１３５…ねじ穴、１３６…ワイヤー、１３７…取り付け用の端子、１３８、１３９…リード線、１４０…半導体レーザ、１４１…マウント、１４２…半導体レーザチップ、１４３、１４４…電極、１４５、１４６…取り付け穴、１４７…ワイヤー、１４８…ねじ、１４９…ねじ穴、１５０…ヒートシンク、１５１、１５２、１５３…半導体レーザ、１５４、１５５…バスバー、１５６…取り出し電極、１５７、１５８…リード線、１５９…取り出し電極、１６０…レーザ光源モジュール、１６１…水冷式ヒートシンク、１６２…冷却水入口、１６３…冷却水出口、１６４…水路、１６５…ねじ穴、１６９…固体レーザ媒質、１７０…半導体レーザ、１７１…マウント、１７２…半導体レーザチップ、１７３…サブマウント、１７４、１７５…電極板、１７６…絶縁板、１７７、１７８…ワイヤー、１８０…ヒートシンク、１８１、１８２、１８３…半導体レーザ、１８４、１８５…ワイヤー、１８６、１８７…リード線、１８８、１８９…取り出し電極、１９０…レーザ光源モジュール、１９１…ヒートシンク、１９２、１９３…半導体レーザ、１９…４半導体レーザ１９３の上部電極、１９５…半導体レーザ１９３のマウント、１９６…ワイヤー、２０１、２０１…半導体レーザチップ、１９７…半導体レーザ１９２の上部電極、１９８…半導体レーザ１９２の下部電極、１９９、２００…リード線、２１０…固体レーザ、２１１…固体レーザロッド、２１２…レーザ光、２２１…マウント、２２２…半導体レーザチップ、２２３…サブマウント、２２４…絶縁体ブロック、２２５…電極、２２６…マウントの凸部、２２７…取り付け穴、２３０…レーザ光源モジュール、２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６…半導体レーザ、２３７、２３８、２３９、２４０、２４１…ワイヤー、２４２、２４３…リード線、２５０…発光部、２６０…半導体レーザ、２６１…マウント、２６２…半導体レーザチップ、２６３…サブマウント、２６４…第一の絶縁体ブロック、２６５…電極、２６６…第二の絶縁体ブロック、２６７…ワイヤー、２６８…電極２６５の上側の表面、２６９…電極２６５の下側の表面、２７０…レーザ光源モジュール、２７１、２７２、２７３…半導体レーザ、２７４、２７５…ワイヤー、２７６、２７７…リード線、２７８…取り付け用電極、２７９…ヒートシンク、２８０…半導体レーザ、半導体レーザ…２８１、２８２、２８３、２８４、２８５…バスバー、２８６…接着層、２８７、２８８、２８９…バスバー、２９０…ディスクレーザ、２９１…ディスク、２９２…ヒートシンク、２９３…励起光源、２９４…励起光、２９５…レーザ光、２９６…レーザ媒質、２９７…裏面光学コーティング、２９８…接着層、２９９…サブマウント、３００…ディスクレーザ、３０１…励起光源、３０２…ヒートシンク、３０３…励起光、３０４…結合光学系、３０５…表面光学コーティング、３１０…薄膜スラブレーザ、３１１…薄膜スラブ、３１２…ヒートシンク、３１３…励起光源、３１４…励起光、３１５…レーザ光（出力光）、３１６…入射光、３２０…薄膜スラブレーザ、３２１…励起光源、３２２…励起光、「側面…３２３、３２４、３３０…ディスクレーザ、３３１…励起光源、３３２…反射鏡、３３３、３３４…励起光、３４０…熱伝導性スペーサ、３４１…本体部、３４２、３４３、３４４，３４５…熱伝導部。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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