(57)【要約】【課題】ラス繊維を充填した樹脂により樹脂モールドした半導体レーザ装置であっても、耐熱性を維持しながら機械的強度を高めることを目的とする。【解決手段】樹脂０２のガラス繊維の充填量が５０％以上の半導体レーザ装置の場合、少なくとも、半導体レーザ素子裏面側の樹脂厚を半導体レーザ素子搭載面側の樹脂厚以上にすることにより、耐熱性を維持しながら、樹脂の未充填やボイドの発生を防止して機械的強度を高めることが可能となる。【選択図】図１
2009200366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂モールドされた金属フレームに半導体レーザ素子を実装してなる半導体レーザ装置であって、
前記金属フレームは折り曲げられており、前記半導体レーザ素子を搭載する半導体レーザ素子搭載領域と、前記半導体レーザ素子搭載領域より半導体レーザ素子搭載面方向の高さが高いアウターリードからなり、
前記金属フレーム裏面にモールドされた樹脂が前記半導体レーザ素子搭載面裏面と面一に形成され、
前記樹脂はガラス繊維が５０％以上充填され、
前記樹脂の前記アウターリードとの境部分において、前記半導体レーザ素子搭載面に対する裏面側の樹脂厚が前記半導体レーザ素子搭載面と同一面側の樹脂厚以上であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記半導体レーザ素子搭載面と同一面側の樹脂厚が０．４ｍｍであ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】
前記半導体レーザ素子搭載面に対する裏面側の樹脂厚が前記アウターリードの厚さ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記アウターリードの厚さが０．４ｍｍであることを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
全高が１．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザ素子などの受発光素子が実装基板上に搭載された半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光学式記録再生装置においてはノートパソコン等の薄型の機器への組み込みのために薄型の装置が要求されており、光学式記録再生装置に搭載される半導体レーザ装置としても薄い構造で且つ放熱性の高い装置が要求される。従来の半導体レーザ装置は樹脂モールドパッケージ型の半導体レーザ装置であり、フレームのリード部分が半導体レーザ素子搭載領域に対して段差を有し、モールド樹脂がフレーム裏面より突出しない構造である。パッケージ裏面が突出していない構造のため、外部の放熱部品を取り付け易く放熱が確保しやすい。
【０００３】
以下、従来の半導体レーザ装置の構造について図４を用いて説明する。
図４は従来の半導体レーザ装置の概略図であり、図４（ａ）はレーザ出射方向と反対側からみた図、図４（ｂ）はレーザ出射方向における断面図である。
【０００４】
図４に示すように、従来の半導体レーザ装置は、導電性である金属フレーム０１に樹脂モールドにより樹脂０２を成型し、金属フレーム０１の上面側にサブマウントを介して半導体レーザ素子を搭載する。金属フレーム０１のリード部分が半導体レーザ素子搭載領域０１ａに対して段差を有し、樹脂０２が金属フレーム裏面より下方に突出しない構造である。薄型の光学式記録再生装置に使用される９．５ｍｍ以下の規格の光学ヘッドに搭載される半導体レーザ装置においては、半導体レーザ装置の厚さとして１．２ｍｍ以下が要望される。半導体レーザ素子搭載面側はサブマウントと半導体レーザ素子を搭載する。サブマウント厚は０．２ｍｍ程度であり、半導体レーザ素子厚は０．１ｍｍ程度であり、半導体レーザ素子への接続される金線等の高さが数１０μｍ程度ある。骨格材料である金属フレームの厚さは曲げ強度としては厚さの３乗で利くためにより厚い方が望ましいが、上記寸法的な制限より０．４ｍｍとなる、アウターリードの折り曲げは段差加工の容易性から金属フレーム厚さの内で重なる寸法になる範囲内が一般的であるため、裏面側の厚みは約０．３ｍｍである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−１２９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
樹脂モールドされた半導体レーザ装置の樹脂材料としては一般的には液晶ポリマ（ＬＣＰ）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の熱可塑性樹脂が使用されている。
しかしながら、半導体レーザ装置はリードと外部のＦＰＣ等の半田付け等が行われるため、耐熱性の向上が望まれており、パッケージに使用される樹脂材料にも、より高い耐熱性が望まれる。樹脂の耐熱性を上げる方法としてガラス繊維を樹脂材料に充填することが考えられる。一般的な樹脂材料の場合、ガラス繊維を５０％充填することにより高い耐熱性を確保している。
【０００６】
しかしながら、ガラス繊維の充填率の高い樹脂材料は流動性が悪くなる。そのため、図４に示すように、金属フレーム上側では樹脂０２がほぼ一定方向に流れボイドが発生しないのに対して、金属フレーム下側では樹脂注入口０８から横方向に流れる樹脂０２と上側から周り込む樹脂０２との合わさる界面となり、樹脂０２の未充填やボイド０９が発生し、機械的強度が低下する。
【０００７】
本発明の半導体レーザ装置は、上記課題を鑑みて、ガラス繊維を充填した樹脂により樹脂モールドした半導体レーザ装置であっても、耐熱性を維持しながら機械的強度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の目的を達成するために、請求項１記載の半導体レーザ装置は、樹脂モールドされた金属フレームに半導体レーザ素子を実装してなる半導体レーザ装置であって、前記金属フレームは折り曲げられており、前記半導体レーザ素子を搭載する半導体レーザ素子搭載領域と、前記半導体レーザ素子搭載領域より半導体レーザ素子搭載面方向の高さが高いアウターリードからなり、前記金属フレーム裏面にモールドされた樹脂が前記半導体レーザ素子搭載面裏面と面一に形成され、前記樹脂はガラス繊維が５０％以上充填され、  前記樹脂の前記アウターリードとの境部分において、前記半導体レーザ素子搭載面に対する裏面側の樹脂厚が前記半導体レーザ素子搭載面と同一面側の樹脂厚以上であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の半導体レーザ装置は、請求項１記載の半導体レーザ装置において、前記半導体レーザ素子搭載面と同一面側の樹脂厚が０．４ｍｍであることを特徴とする。
請求項３記載の半導体レーザ装置は、請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体レーザ装置において、前記半導体レーザ素子搭載面に対する裏面側の樹脂厚が前記アウターリードの厚さ以上であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の半導体レーザ装置は、請求項３記載の半導体レーザ装置において、前記アウターリードの厚さが０．４ｍｍであることを特徴とする。
請求項５記載の半導体レーザ装置は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の半導体レーザ装置において、全高が１．２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
以上により、耐熱性を維持しながら機械的強度を高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体レーザ装置の構造によると、耐熱性を維持しながら機械的強度を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の半導体レーザ装置の概略図であり、図１（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は下面図である。
図２は本発明の半導体レーザ装置の樹脂成型を説明する断面図であり、レーザ出射方向に対する反対方向から見た断面図である。図３は樹脂厚と成型良品率の関係を示した図である。
【００１４】
図１に示すように、本発明の半導体レーザ装置は、導電性である金属フレーム０１に樹脂モールドにより樹脂０２を成型し、金属フレーム０１の上面側にサブマウント０３を介して半導体レーザ素子０４を搭載している。
【００１５】
樹脂０２はガラス繊維と充填された樹脂材料であり、例えば、充填率を５０％とすることにより、耐熱性が向上されている。
ガラス繊維を５０％充填した樹脂材料としては液晶ポリマ（ＬＣＰ）の高耐熱グレード等が用いられる。
【００１６】
半導体レーザ素子０４とサブマウント０３は半田材料０５によって、サブマウント０４と金属フレーム０１は導電性材料０６によって接合されている。半田材料０５はＡｎＳｎ半田を、導電性材料０６としては銀ペーストを用いている。
【００１７】
本発明の半導体レーザ装置において、半導体レーザ装置本体の、アウターリード０１ｂを除いた樹脂成型部までの全長は３．７５ｍｍであり、全幅は５．１５ｍｍ、装置厚は１．２ｍｍ、リードフレーム厚は０．４ｍｍである。全高０７を１．２ｍｍ厚以下とすることにより、薄型の光学式記録再生装置に搭載される９．５ｍｍ以下の光学ヘッドへの搭載が可能となる。また、金属フレームの厚さ０１ｃは０．４ｍｍであり、金属フレーム０１を折り曲げて形成しているため、半導体レーザ素子搭載領域０１ａとアウターリード０１ｂの厚さは同一の０．４ｍｍである。本発明の実施の形態では、樹脂モールドの付け根部分において、アウターリード０１ｂをはさんで半導体レーザ素子０４の搭載面側の樹脂厚０７ａ及び半導体レーザ装置裏面側の樹脂厚０７ｂは共に０．４ｍｍとしている。また、４００ｍＷ以上の光出力が可能な長い共振器の半導体レーザ素子は共振器長が２．５ｍｍ前後であるため、２．５ｍｍの半導体レーザ素子を搭載するためには、半導体レーザ素子搭載領域を長く確保することが必要であり、全長３．７５ｍｍに収めるために樹脂部の長さを約０．６５ｍｍ程度以下にする事が望ましい。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように、樹脂部の長さを０．６５ｍｍとした場合には、半導体レーザ装置裏面側の樹脂の長さは、約０．５ｍｍ程度となり、樹脂注入時の流動方向における断面積は、半導体レーザ装置搭載面側より半導体レーザ装置裏面側の方が小さくなり、樹脂の流動性が悪くなる。
【００１９】
このような条件で、ボイド等の生成を防いで機械的強度を確保できる半導体レーザ装置裏面側の樹脂厚を、樹脂厚と成形不良率の関係から図３を用いて説明する。
図３は、樹脂０２のガラス充填率が５０％の場合における半導体レーザ装置裏面側の樹脂厚と成形不良率の関係を示しており、半導体レーザ装置裏面側の樹脂厚０．４ｍｍ未満の寸法においては成型不良が発生しており、樹脂厚０．４ｍｍ以上でボイド等の生成が抑制されていることがわかる。
【００２０】
このように、樹脂のガラス繊維の充填量が５０％以上で、金属フレームの半導体レーザ素子搭載面側の樹脂厚が０．４ｍｍの半導体レーザ装置において、金属フレームの半導体レーザ素子搭載面裏面側の樹脂厚を０．４ｍｍ以上にすることにより、半導体レーザ素子裏面側の樹脂においてボイド等の発生を防止することができる。したがって、樹脂のガラス繊維の充填量が５０％以上で、金属フレームの半導体レーザ素子搭載面側の樹脂厚が０．４ｍｍの半導体レーザ装置の場合、少なくとも、半導体レーザ素子裏面側の樹脂厚を半導体レーザ素子搭載面側の樹脂厚以上にすることにより、耐熱性を維持しながら、樹脂の未充填やボイドの発生を防止して機械的強度を高めることが可能となる。
【００２１】
また、半導体レーザ装置はアウターリード０１ｂを光学ヘッド等のフレキシブル配線基板等に半田付けにより接合される。樹脂材料としてガラス繊維の充填率の高い材料を用いているため、アウターリードの根元である樹脂モールド端面での半田接合が可能となる。
【００２２】
尚、金属フレームの材料としては銅を用いることができ、鉄等の半導体リードフレームに用いられる材料であっても問題はない。
サブマウントの材料は窒化アルミニウムを用いることができ、炭化シリコン等の材料を用いてもよい。半導体レーザ装置のサブマウントとして一般的に用いられる材料であっても問題はない。
【００２３】
半田材料としてＡｕＳｎ半田の代わりにＡｕＡｇ，ＡｕＳｉ，ＡｕＧｅ，Ｓｎ，ＩｎＡｇ等の半田材料が用いてもよい。一般的に使用される半田材料であっても問題ない。
導電性材料として銀ペーストを用いる代わりに、サブマウントと金属フレームのそれぞれの接合面にＡｕ等のめっきをほどこし、ＡｕＳｎ等の半田材料により接合してもよい。
【００２４】
金属フレームの半導体レーザ素子搭載領域の厚さとアウターリードの厚さを同一としているが、必ずしも同一である必要はない。同一であることにより、金属リードフレームの曲げ及びプレスパンチ加工のみで作製でき、部分的に圧延する等の工程を必要としない。
【００２５】
以上の説明では、上部の樹脂厚が０．４ｍｍである一般的な半導体レーザ装置を例に説明したが、樹脂へのガラス繊維充填量が５０％以上の場合、上部樹脂厚の厚みに係わらず、下部樹脂厚を０．４ｍｍ以上にすればボイド等の生成を抑制でき、耐熱性を維持しながら機械的強度を確保することができる。また、上部の樹脂厚が０．４ｍｍである場合、下部樹脂厚を上部樹脂厚以上にすることによりボイド等の生成を抑制できる。
【００２６】
さらに、上記実施の形態では、下部樹脂厚がアウターリードの厚さと同じ場合を例に説明したが、下部樹脂厚をアウターリードの厚さ以上とすることにより、リード下部の樹脂部の断面積をより広くとることが可能となる。リードは半導体レーザ装置裏面と同一面から装置高さ方向中央付近まで曲げられるために高さ方向の寸法が同一であれば、リード下部の断面積は上部の断面積よりも小さくなる。よって下部樹脂厚をより厚くとることにより下部樹脂部の断面積をより広くすることができるため、耐熱性を維持しながら、より樹脂の未充填やボイドの発生を防止して機械的強度を高めることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、耐熱性を維持しながら機械的強度を高めることが可能となり、半導体レーザ素子などの受発光素子が実装基板上に搭載された半導体レーザ装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の半導体レーザ装置の概略図
【図２】本発明の半導体レーザ装置の樹脂成型を説明する断面図
【図３】樹脂厚と成型良品率の関係を示した図
【図４】従来の半導体レーザ装置の概略図
【符号の説明】
【００２９】
０１    金属フレーム
０１ａ    半導体レーザ素子搭載領域
０１ｂ    アウターリード
０１ｃ    金属フレームの厚さ
０２    樹脂
０３    サブマウント
０４    半導体レーザ素子
０５    半田材料
０６    導電性材料
０７    半導体レーザ装置の全高
０７ａ    半導体レーザ素子搭載面側の樹脂厚
０７ｂ    半導体レーザ装置裏面側の樹脂厚
０８    樹脂注入口
０９    ボイド
【図１】
2009200366.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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