(57)【要約】【課題】半導体レーザー素子の鉛直下方で反射するレーザー光がレンズへ入射することがなく、ノイズの発生を防止できる半導体レーザー装置用ステムを提供する。【解決手段】ベース７の上面にロー材を介して立設したヒートシンク５が、ベース７の上面と垂直な半導体レーザー素子固着面１を有するとともに、半導体レーザー素子固着面１に固着させる半導体レーザー素子６の鉛直下方で、かつベース７の上面より高い位置に、ベース７の上面と非平行なヒートシンク傾斜部８を有する。【選択図】図１
2009212318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、前記ベースの主面上に立設する放熱体を備え、前記放熱体が前記ベースの主面に対して垂直に形成する半導体レーザー素子固着面と、前記ベースの主面に対して非平行に形成する傾斜部を有し、傾斜部が前記半導体レーザー素子固着面に固着させる半導体レーザー素子の鉛直下方で、かつ前記ベースの主面よりも高所に位置することを特徴とする半導体レーザー装置用ステム。
【請求項２】
前記ベースと前記放熱体とが別体をなし、前記ベースの主面上に前記放熱体をロー材でロー付けしたことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザー装置用ステム。
【請求項３】
ベースの主面上にロー材でロー付けして立設した放熱体が前記ベースの主面に対して垂直に形成した半導体レーザー素子固着面を有し、前記半導体レーザー素子固着面に半導体レーザー素子を固着させてなり、前記放熱体が前記半導体レーザー素子の鉛直下方で、かつ前記ベースの主面よりも高所に、前記ベースの主面に対して非平行に形成した傾斜部を有することを特徴とする半導体レーザー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベース上面に半導体レーザー素子を固着するための放熱体を備える半導体レーザー装置用ステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体レーザー装置用ステムとしては、例えば特許文献１に記載するものがある。図３および図４は、特許文献１の半導体レーザー装置用ステムを示すものであり、図３（ａ）は半導体レーザー装置用ステムに半導体レーザー素子を固着させた状態の斜視図、図３（ｂ）は半導体レーザー装置用ステムに被せて使用するレンズキャップの斜視図、図３（ｃ）は半導体レーザー装置用ステムにレンズキャップを被せて半導体レーザー装置とした斜視図、図４は図３（ｃ）のＹ−Ｙ´線に沿った断面図である。
【０００３】
図３および図４において、１０１は半導体レーザー素子固着面、１０２は半導体レーザー装置用ステム、１０３はリード、１０４は絶縁ガラス、１０５はヒートシンク、１０６は半導体レーザー素子、１０７はベース、１０８は凹凸部、１０９はキャップ、１１０はレンズ、１１１はレーザー光、１１２は凹凸部におけるコイニング（凹部）を各々示している。
【０００４】
図３に示すように、半導体レーザー装置用ステム１０２は、ベース１０７に形成した貫通孔にリード１０３を挿通し、貫通孔に充填した絶縁ガラス１０４でリード１０３とベース１０７との間を封着している。ベース１０７の主面上には放熱体であるヒートシンク１０５が立設してあり、ヒートシンク１０５はベース１０７の主面に対して垂直な半導体レーザー素子固着面１０１を有し、半導体レーザー素子固着面１０１には半導体レーザー素子１０６が固着してある。
【０００５】
ベース１０７は、半導体レーザー素子固着面１０１に固着した半導体レーザー素子１０６の鉛直下方に相当する所定部位に凹凸部１０８が形成してあり、凹凸部１０８は峰の両側が傾斜面をなす。このため、半導体レーザー素子１０６の鉛直下方に相当するベース１０７の所定部位は、ヒートシンク１０５の半導体レーザー素子固着面１０１と直交する平坦面を形成していない。
【０００６】
そして、半導体レーザー素子１０６と、ヒートシンク１０５およびリード１０３とをワイヤー（図示せず）でワイヤーボンドし、キャップ１０９を半導体レーザー装置用ステム１０２のベース１０７の上面に被せて、リード１０３と絶縁ガラス１０４とヒートシンク１０５と半導体レーザー素子１０６とを含む範囲をキャップ１０９で密封して半導体レーザー装置と成している。キャップ１０９は頂部に形成した窓を塞いでレンズ１１０を備えている。
【０００７】
この構成によれば、半導体レーザー素子１０６から鉛直下方へ向けて発するレーザー光１１１は凹凸部１０８で散乱させる。このため、凹凸部１０８での反射光がレンズ１１０へ入射することを抑制でき、半導体レーザー素子１０６から直接にレンズ１１０へ入射するレーザー光１１１と凹凸部１０８での反射光とが干渉してノイズを発生することを防止する。
【特許文献１】特開昭６３−１０２３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記した従来の構成では、ベース１０７とヒートシンク１０５とを個別に形成し、ベース１０７の上にロー材を介してヒートシンク１０５を配置し、ロー材を溶融させてベース１０７にヒートシンク１０５をロー付けする。この際に、ベース１０７の主面上で溶融してヒートシンク１０５の周辺へ流れ出すロー材が凹凸部１０８を覆うことで、凹凸部１０８が平坦化して反射光を散乱させる機能を失う場合があり、ロー材が凹凸部１０８の散乱作用を阻害することで凹凸部１０８で反射したレーザー光１１１がレンズ１１０へ入射してノイズを発生するという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、上記した従来の課題を解決するものであり、ベースと放熱体であるヒートシンクとを個別に形成してロー材でロー付けする構成において、半導体レーザー素子の鉛直下方のベースの主面で反射するレーザー光がレンズへ入射する事態を招くことがなく、ノイズの発生を防止できる半導体レーザー装置用ステム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】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の半導体レーザー装置用ステムは、ベースと、前記ベースの主面上に立設する放熱体を備え、前記放熱体が前記ベースの主面に対して垂直に形成する半導体レーザー素子固着面と、前記ベースの主面に対して非平行に形成する傾斜部を有し、傾斜部が前記半導体レーザー素子固着面に固着させる半導体レーザー素子の鉛直下方で、かつ前記ベースの主面よりも高所に位置することを特徴とする。
【００１１】
また、前記ベースと前記放熱体とが別体をなし、前記ベースの主面上に前記放熱体をロー材でロー付けしたことを特徴とする。
本発明の半導体レーザー装置は、ベースの主面上にロー材でロー付けして立設した放熱体が前記ベースの主面に対して垂直に形成した半導体レーザー素子固着面を有し、前記半導体レーザー素子固着面に半導体レーザー素子を固着させてなり、前記放熱体が前記半導体レーザー素子の鉛直下方で、かつ前記ベースの主面よりも高所に、前記ベースの主面に対して非平行に形成した傾斜部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ベースと放熱体とを別体に形成し、ベースの主面をなす上面にロー材を介して放熱体を立設する場合にあって、放熱体周辺のベースの上面へロー材が流れ出しても、傾斜部がベースの上面よりも高所に形成してあるので、ロー材が傾斜部を覆う事態は生じず、半導体レーザー素子固着面に固着させる半導体レーザー素子から鉛直下方に発するレーザー光を傾斜部において確実に狙い通りの方向へ反射できる。
【００１３】
よって、半導体レーザー素子がレーザー光を発光する際に伴う熱の放熱性を向上させるために、ベースと放熱体とを異なる材質で形成し、放熱体の材質をベースの材質よりも熱伝導率が高いものとし、ベースの主面をなす上面にロー材を介して放熱体を立設する場合にあっても、放熱体周辺のベースの上面へ流れ出すロー材が傾斜部の反射作用を阻害する事態は生じず、半導体レーザー素子から鉛直下方に発するレーザー光の反射光が、半導体レーザー装置から上方へ出力するレーザー光と干渉してノイズを発生することを防止できる。
【００１４】
したがって、本発明の半導体レーザー装置用ステムによれば、放熱性に優れた高出力で且つ、低ノイズな半導体レーザー装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。図１および図２は、本発明の実施の形態における半導体レーザー装置用ステムを示すものであり、図１（ａ）は半導体レーザー装置用ステムに半導体レーザー素子を固着させた状態を示す斜視図、図１（ｂ）は半導体レーザー装置用ステムに被せて使用するレンズキャップの斜視図、図１（ｃ）は半導体レーザー装置用ステムにレンズキャップを被せて半導体レーザー装置とした斜視図、図２は図１（ｃ）のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【００１６】
図１および図２において、１は半導体レーザー素子固着面、２は半導体レーザー装置用ステム、３はリード、４は絶縁ガラス、５はヒートシンク、６は半導体レーザー素子、７はベース、８はヒートシンク傾斜部、９はキャップ、１０はレンズ、１１はレーザー光１１を各々示している。
【００１７】
図１に示すように、半導体レーザー装置用ステム２は、ベース７に形成した貫通孔２ａにリード３を挿通し、貫通孔２ａに充填した絶縁ガラス４でベース７とリード３との間を封着している。ベース７は銅又は銅合金や鉄又は鉄合金から成り、リード３は鉄又は鉄合金から成り、絶縁ガラス４は二酸化珪素、酸化アルミ等から成る硼珪酸ガラスやソーダバリウムから成る。
【００１８】
ベース７の主面をなす上面には放熱体であるヒートシンク５が立設してあり、ヒートシンク５は銅又は銅合金から成り、ロー材によりヒートシンク５をベース７の主面にロー付けしている。ベース７とヒートシンク５は同材質で形成しても良く、異なる材質とすることも可能である。
【００１９】
ヒートシンク５は、ベース７の主面に対して垂直な半導体レーザー素子固着面１を有するとともに、半導体レーザー素子固着面１に固着した半導体レーザー素子６の鉛直下方にヒートシンク傾斜部８を有している。
【００２０】
ヒートシンク傾斜部８は、ベース７の主面に対して非平行な形状をなし、ここでは半導体レーザー素子固着面１の下端縁から前方へ張り出す傾斜面であり、ベース７の主面よりも高所に形成してある。換言すると、ヒートシンク５の上部側面をなす半導体レーザー素子固着面１がヒートシンク５の下部側面から後退した位置にあり、ベース７の下部側面から半導体レーザー素子固着面１の下端縁に向けて後退する傾斜面がヒートシンク傾斜部８をなす。また、ヒートシンク傾斜部８は、単一の傾斜面のみならず、複数の傾斜面からなる凹凸形状とすることも可能である。
【００２１】
そして、半導体レーザー素子６と、ヒートシンク５およびリード３とは金やアルミや銅等から成るワイヤー（図示せず）でワイヤーボンドし、鉄又は鉄合金又は洋伯から成るキャップ９を半導体レーザー装置用ステム２のベース７の上面に被せて電気熔接やロー付けして、リード３と絶縁ガラス４とヒートシンク５と半導体レーザー素子６とを含む範囲をキャップ９で密封して半導体レーザー装置と成している。キャップ９は頂部に形成した窓を塞いでレンズ１０を備えている。
【００２２】
上記した構成によれば、半導体レーザー素子６から鉛直下方へ向けて発するレーザー光１１はヒートシンク傾斜部８で反射し、鉛直方向とは異なる斜め上方向へ反射する。このため、ヒートシンク傾斜部８での反射光がレンズ１０へ入射することを防止でき、半導体レーザー素子６から直接にレンズ１０へ入射するレーザー光１１とヒートシンク傾斜部８での反射光とが干渉してノイズを発生することを防止する。
【００２３】
ヒートシンク傾斜部８はヒートシンク５とベース７とを接続するベース７の主面よりも高所であるヒートシンク５の中腹部に形成しているので、ヒートシンク５をベース７にロー付けする際にロー材がヒートシンク５の周辺のベース７の主面上へ流れ出してもヒートシンク傾斜部８を覆う事態は生じず、ロー材がヒートシンク傾斜部８の反射作用を阻害することは無い。
【００２４】
よって、半導体レーザー素子６から鉛直下方へ向けて発するレーザー光１１をヒートシンク傾斜部８により確実にレンズ１０から外れた方向へ反射できるので、半導体レーザー素子６から直接にレンズ１０へ入射するレーザー光１１とヒートシンク傾斜部８での反射光との干渉を確実に防止することができ、当然のことにノイズの発生を防止できる。
【００２５】
さらに、鉄系金属から成るベース７に銅系金属から成るヒートシンク５を立設しているので、ベースとヒートシンクとを鉄系金属で一体に形成するものよりも、レーザー光の発光に伴う熱の放熱性を向上させることができ、しかもノイズの発生を防止する信頼性が向上する。
（実施例）
一例として、図２に具体的な寸法を記載する。半導体レーザー素子６のサイズが０．６ｍｍ角、０．１５ｍｍ厚で、レンズ１０のサイズがφ１．６ｍｍである場合に、ベース７の主面を基準面として、レンズ１０に達するまでの高さが１．９ｍｍ、半導体レーザー素子６の頂部までの高さが１．２７ｍｍ、ヒートシンク傾斜部８の頂部までの高さが０．６ｍｍ、ヒートシンク傾斜部８の傾斜角度が２５°である。
【００２６】
半導体レーザー素子６から発するレーザー光１１の拡がり角度は３０°なので、上述の条件により半導体レーザー素子６から鉛直下方へ発するレーザー光１１を確実にレンズ１０から外れた方向へ反射することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、半導体レーザー装置用ステムとして有用であり、特にベースに銅系ヒートシンクをロー付けして立設する高出力のものに適している。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態における半導体レーザー装置用ステムの斜視図
【図２】本発明の実施の形態における半導体レーザー装置用ステムの断面図
【図３】従来の半導体レーザー装置用ステムの斜視図
【図４】従来の半導体レーザー装置用ステムの断面図
【符号の説明】
【００２９】
１、１０１  半導体レーザー素子固着面
２、１０２  半導体レーザー装置用ステム
３、１０３  リード
４、１０４  絶縁ガラス
５、１０５  ヒートシンク
６、１０６  半導体レーザー素子
７、１０７  ベース
８  ヒートシンク傾斜部
９、１０９  キャップ
１０、１１０  レンズ
１１、１１１  レーザー光
１０８  凹凸部
１１２  コイニング部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2009212318.tif 000006