(57)【要約】【目的】放熱効率を確保するとともに，半導体レーザから出射されるレーザ光の光結合効率の低下をできるだけ抑制する。【構成】パッケージを構成する底板２の上面にペルチェ素子19が固定され，このペルチェ素子19上に，基板18を介して半導体レーザ11，レンズ13，アイソレータ15および受光素子16が固定されている。底板２は，その周囲から立ち上がり前記底板２の周囲を取り囲む側壁３によって囲まれている。側壁３のうちの出射口９が形成された前壁３ａに，半導体レーザ11から出射されるレーザ光が入射する光ファイバ７が接続されている。底板２の底面には凹部２ｅが形成されており，底板２の凹部２ｅに放熱シート５が埋設されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザを含む光学部材が載置される底板と，前記底板の外周から立ち上がり前記底板の周囲を取り囲む壁面部を備え，前記壁面部の一部に前記半導体レーザから出射されるレーザ光が通過する開口が形成されており，開口が形成されている壁面部にレーザ光が入射する光ファイバが接続される半導体レーザ用パッケージにおいて，
前記底板の底面に凹部が形成されており，
前記底板の凹部に放熱シートが埋設されていることを特徴とする，
半導体レーザ用パッケージ。
【請求項２】
前記底板の凹部は，前記光学部材の載置範囲を包含する大きさを持つ，
請求項１に記載の半導体レーザ用パッケージ。
【請求項３】
前記放熱シートは面方向の熱伝導率が３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものであり，
前記放熱シートの側面が前記底板の凹部の側面に接している，
請求項１または２に記載の半導体レーザ用パッケージ。
【請求項４】
前記底板の凹部の側面が波状に形成されている，
請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体レーザ用パッケージ。
【請求項５】
前記底板が長方形であり，
前記底板の４つの辺のうちの２つの短辺から突出し，かつ前記底板の底面と面一の底面をもつねじ穴があけられた取付部が，前記底板と一体に形成されており，
前記開口が形成された壁面部は，長方形の底板の短辺から立ち上がっており，
前記底板の凹部が，開口が形成された壁面部の法線方向に長い長方形の形状を持つ，
請求項１に記載の半導体レーザ用パッケージ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体レーザ用パッケージに，半導体レーザを含む光学部材がパッケージングされている，
半導体レーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，半導体レーザ用パッケージおよび半導体レーザモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ（レーザチップ），レーザ光のコリメート，集光等のためのレンズ，半導体レーザを冷却する冷却素子等の複数の部材がパッケージングされた半導体レーザモジュールが知られている。
【０００３】
半導体レーザモジュールを構成するパッケージには，一般にねじ穴があけられた取付け部材が，底板の四隅に連続して形成されている。ねじ穴にねじを通してプリント基板等にねじ止めすることにより，基板上に半導体レーザモジュールが固定される。
【０００４】
そして，半導体レーザモジュールが基板に強く押しつけられるように，強くねじ止めされることがある。これは半導体レーザモジュールから基板への放熱をできるだけ高めるためである。ところが，強くねじ止めすると，ねじ止めするときに加わる外力によってパッケージが変形し，半導体レーザから出射される光と，パッケージに接続された光ファイバとの間に軸ずれが生じて光結合効率が低下することがある。
【０００５】
特許文献１には，半導体レーザモジュールのパッケージの底板と実装基板との間に，面方向に熱伝導率が高いグラファイト製のシートを介在させることによって放熱特性を向上させ，強くねじ止めをしないようにすることによって光結合効率の低下を防ぐことが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２９９７４８号公報
【０００６】
しかしながら，パッケージの底板と実装基板との間にシートを介在させると，当然にシートが介在している部分の底板に変形（反り）が生じやすくなる。底板の反りに伴って光ファイバが接続されているパッケージの壁面が傾くと，光結合効率が低下してしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は，放熱効率を確保するとともに，半導体レーザから出射されるレーザ光の光結合効率の低下をできるだけ抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による半導体レーザ用パッケージは，半導体レーザを含む光学部材が載置される底板と，前記底板の外周から立ち上がり前記底板の周囲を取り囲む壁面部を備え，前記壁面部の一部に前記半導体レーザから出射されるレーザ光が通過する開口が形成されており，開口が形成されている壁面部にレーザ光が入射する光ファイバが接続されるものであって，前記底板の底面に凹部が形成されており，前記底板の凹部に放熱シートが埋設されていることを特徴とする。半導体レーザを含む光学部材は，基板，冷却素子，その他の部材を介してパッケージの底板上に載置してもよい。いずれにしても，光学部材はパッケージの底板および壁面によってパッケージ内部に内包される。もちろん，壁面の上方の開口を蓋体によって閉じてもよい。
【０００９】
この発明によると，パッケージの底板の底面（外部に露出している面）に形成された凹部に放熱シートが埋設されている。放熱シートによって放熱特性が向上するとともに，パッケージをプリント基板等に固定したときに，パッケージとプリント基板等との間に放熱シートが介在することに伴うパッケージの変形（変位）（たとえば，底板の反り，壁面の傾き）の程度を小さくすることができる。パッケージの変形が抑制されるので，半導体レーザから出射されるレーザ光の光軸と，パッケージの壁面に接続される光ファイバの光軸（コア部の中心軸）との間の軸ずれが生じにくく，半導体レーザから出射されるレーザ光と光ファイバとの間の光結合効率の劣化の抑制が図られる。
【００１０】
前記底板の凹部は，好ましくは，前記光学部材の載置範囲を包含する大きさ（面積）を持つ。光学部材（特に半導体レーザ）からの熱を効率よく拡散（放熱）することができる。
【００１１】
一実施態様では，前記放熱シートは面方向の熱伝導率が３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上のものであり，前記放熱シートの側面が前記底板の凹部の側面に接している。面方向に効率よく伝導される熱を，放熱シートの側面から底板の凹部の側面に効率よく逃がすことができるので，放熱効率をさらに高めることができる。
【００１２】
好ましくは，前記底板の凹部の側面（外周縁）が波状に形成される。波状は，外周縁が滑らかな弧状を持つもの，三角状のもの，矩形のもののいずれでもよい。放熱シートの側面と凹部の側面の接触面積が大きくなるので，放熱効率をさらに高めることができる。
【００１３】
一般的な半導体レーザ用パッケージは，底板が長方形であって，底板の４つの辺のうちの２つの短辺から突出し，かつ前記底板の底面と面一の底面をもつねじ穴があけられた取付部が，底板と一体に形成されている。また，長方形の底板の短辺から立ち上がっている壁面部に前記開口が形成されている。好ましくは，前記底板の凹部は，底面から見て，開口が形成されている壁面部の法線方向に長い長方形の形状を持つように形成される。底板の凹部を，開口が形成されている壁面部の法線方向に長い長方形の形状を持つように形成することによって，開口が形成された壁面部，すなわち光ファイバが接続される壁面部に傾きが生じにくくなるので，光結合効率の劣化の抑制を図ることができる。長方形状の凹部は，長方形状の底板の底面の両短辺のそれぞれに達するように形成してもよい。
【００１４】
この発明は，上述した半導体レーザ用パッケージに，半導体レーザを含む光学部材がパッケージングされている半導体レーザモジュールも提供している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は半導体レーザモジュールを上方から見た斜視図を，図２は半導体レーザモジュールの側断面図を，図３は半導体レーザモジュールの底面図を，それぞれ示している。
【００１６】
半導体レーザモジュール１は内部が中空である直方体状のパッケージ（筐体）を備え，パッケージの内部に，レーザ光を出射する半導体レーザ11，半導体レーザ11から出射されたレーザ光をコリメートおよび集光するレンズ13，戻り光を防止するアイソレータ15，半導体レーザ11の後方端面からわずかに出射する光を受光して半導体レーザ11の動作をモニタする受光素子16が格納されている。半導体レーザ11はサブマウント12上に載置され，レンズ13はレンズホルダ14に保持され，受光素子16はＰＤサブマウント17に載置されている。サブマウント12，レンズホルダ14，ＰＤサブマウント17およびアイソレータ15が，基板18上に固定されている。
【００１７】
パッケージの内部の底面にペルチェ素子19が固定されている。ペルチェ素子19上に，上述した半導体レーザ11，レンズ13，アイソレータ15および受光素子16が搭載された基板18が固定されている。
【００１８】
パッケージは，長方形状の底板２と，底板２の４つの辺（底板２の外周）から垂直に立ち上がる枠状の壁面（側壁）３と，壁面３の上方の開口を閉鎖する蓋体４を備えている。底板２の短辺から立ち上がる２つの壁面を前壁面および後壁面と呼ぶ。底板２の長辺から立ち上がる２つの壁面を左右壁面と呼ぶ。底板２は銅タングステン合金製であり，熱伝導率が比較的高い（たとえば，２００Ｗ／ｍ・Ｋ程度）。壁面３および蓋体４には銅タングステン合金を用いてもよいし，その他の材料を用いてもよい。
【００１９】
複数のリード端子10が左右壁面のそれぞれから外方に突き出している。パッケージ内部においてリード端子10の端部と上述した半導体レーザ11，受光素子16，およびペルチェ素子19がワイヤ（図示略）によって電気的に接続されている。
【００２０】
前壁面３ａに，半導体レーザ11から出射されるレーザ光を外部に導くための円形の出射口９が形成されている。光ファイバ７が中心に配置された円筒状のフェルール６が，この出射口９を取囲むように前壁面３ａに接続され，さらに円筒状のフェルール６の全体および光ファイバ７の一部を取囲む円筒状のカバー８が，前壁面３ａに接続されている。半導体レーザ11から出射されたレーザ光Ｌは，レンズ13およびアイソレータ15を通ってパッケージの前壁面３ａに達し，出射口９を通って光ファイバ７に入射する。
【００２１】
底板２の前方（光ファイバ７が位置する方向）に，間隔をあけて２つの薄板状の取付け部２ａ，２ｂが底板２と連続して形成され，後方にも１つの薄板状の取付け部２ｃが底板２と連続して形成されている。底板２の底面と取付け部２ａ，２ｂ，２ｃの底面は面一である。取付け部２ａ，２ｂにはそれぞれ１つのねじ穴２ｄが形成され，取付け部２ｃには２つのねじ穴２ｄが間隔をあけて形成されている。４つのねじ穴２ｄのそれぞれに通されるねじ（図示略）によって，半導体レーザモジュール１（パッケージ）がプリント基板等にねじ止めされる。
【００２２】
図２および図３を参照して，パッケージの底板２の底面（外部に露出している面）に凹部２ｅが形成されている。凹部２ｅは，半導体レーザ11等が載置されている基板18（ペルチェ素子19）の底面範囲を少なくとも包含する広がり（面積）をもつ。また，凹部２ｅは，後述する放熱シートの厚さとほぼ同じ深さ（高さ）を持つ。
【００２３】
底板２の底面の凹部２ｅに，面方向の熱伝導率が高い放熱シート５が貼付けられている。放熱シート５は凹部２ｅと同一形状の外縁を持ち，その厚さは凹部２ｅの深さとほぼ同一である。もちろん，半導体レーザモジュールをプリント基板等に固定したときの放熱シートとプリント基板等との間の確実な接触を図るために，凹部２ｅの深さを放熱シート５の厚さよりも若干浅くしてもよい。いずれにしても，凹部２ｅによって形成される空間の全体が放熱シート５によって埋め尽くされる。すなわち，凹部２ｅの上面および側面は，放熱シート５の上面および側面に接し，放熱シート５が貼付けられた半導体レーザモジュール１の底面はほぼ面一となる。もちろん，放熱シート５と凹部２ｅとの接着性を高めるために，放熱シート５の上面と凹部２ｅの上面との間に接着層を介在させてもよい。
【００２４】
たとえば，厚さが０．１〜０．３ｍｍ，面方向の熱伝導率が３００〜１７００Ｗ／ｍ・Ｋ程度のグラファイトシートを，底板２の凹部２ｅに貼付ける放熱シート５として用いることができる。グラファイトシートは，その厚さ方向と比較して面方向の熱伝導率が格段に高い。上述のように，放熱シート５はその側面の全体が底板２の凹部２ｅの側面に接しているので，面方向に伝導されて拡散された熱は，放熱シート５の側面から底板２にも効率よく伝導する。良好な放熱特性を得ることができる。
【００２５】
放熱シート５によって放熱特性が確保されるので，半導体レーザモジュール１（パッケージ）を強くプリント基板等にねじ止めする必要はない。また，上述のように，半導体レーザモジュール１の底面はほぼ面一である。このため，半導体レーザモジュール１をプリント基板等にねじ止めしても，底面に凹部を持たない半導体レーザモジュール１の底板とプリント基板等との間に放熱シートを介在させるのと比べると，パッケージの変形（変位）（底板２の反り，壁面３の傾き等）は生じにくい。半導体レーザ11から出射されるレーザ光と，光ファイバ７に入射するレーザ光との結合効率の劣化を抑制することができる。
【００２６】
図４は，他の実施例を示すもので，半導体レーザモジュールの底面を示している。図３に示す半導体レーザモジュールとは，底面の凹部の側面形状（外周縁形状）が異なっている。図３に示す半導体レーザモジュールと同一部材等には同一符号を付し，重複説明を避ける。
【００２７】
底板２の凹部２ｆの側面が波状に形成されている。凹部２ｆの側面が波状であるので，直線状である場合（図３参照）に比べて放熱シート５の側面と凹部２ｆの側面との接触面積が広くなる。これにより，放熱効率を一層高めることができる。
【００２８】
図５は，さらに他の実施例を示すもので，半導体レーザモジュールの底面を示している。図３および図４に示す半導体レーザモジュールとは底面の凹部の形状が異なっている。
【００２９】
底板２の凹部２ｇは，底板２の長手方向の中心に沿って（前壁面３ａの法線方向に），底面から見て長方形状に形成されている。凹部２ｇは底板２に連続する取付け部２ｃ（図１参照）の底面にも連続して形成されており，長方形の凹部２ｇの２つの短辺（前端および後端）は，パッケージの底面の前端から後端にまで達している。底板２の取付け部２ａ，２ｂ，２ｃの４つのねじ穴２ｄのそれぞれにねじを通してプリント基板等に固定した場合，凹部２ｇを半導体レーザモジュールの底板２の長手方向に沿って長方形状に形成しておくと，さらに好ましくは底板２の前端から後端に達するように形成すると，パッケージの壁面３の４面（前壁面，後壁面，左壁面および右壁面）のうち，前壁面および後壁面に傾き（変位）が生じにくくなる。光ファイバ７はパッケージの前壁面３ａに取付けられ（図１参照），この前壁面３ａが傾きにくいので，半導体レーザ11から出射されるレーザ光と，光ファイバ７に入射するレーザ光との結合効率の劣化の程度を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】半導体レーザモジュールの斜視図である。
【図２】半導体レーザモジュールの側断面図である。
【図３】半導体レーザモジュールの底面図である。
【図４】他の実施例における半導体レーザモジュールの底面図である。
【図５】他の実施例における半導体レーザモジュールの底面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  半導体レーザモジュール
２  底板
２ｅ，２ｆ，２ｇ  凹部
３  壁面
３ａ  前壁面
５  放熱シート
７  光ファイバ
11  半導体レーザ
13  レンズ
15  アイソレータ
16  受光素子
19  ペルチェ素子
【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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