(57)【要約】  半導体レーザ装置Ａ１は、半導体レーザ素子２と、厚さ方向において互いに反対側を向く基材第１面３１１および基材第２面３１２を有する絶縁材料からなる基材３１と、基材３１を厚さ方向に貫通する１以上の貫通導電部３７，３８と、を有するサブマウント基板３と、を備え、半導体レーザ素子２は、基材第１面３１１上に配置されており、貫通導電部３７，３８は、半導体レーザ素子２に導通している。このような構成により、半導体レーザ装置Ａ１の低抵抗化を図ることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子と、
厚さ方向において互いに反対側を向く基材第１面および基材第２面を有する絶縁材料からなる基材と、前記基材を前記厚さ方向に貫通する１以上の貫通導電部と、を有するサブマウント基板と、を備え、
前記半導体レーザ素子は、前記基材第１面上に配置されており、
前記貫通導電部は、前記半導体レーザ素子に導通している、半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記サブマウント基板は、前記基材第１面上に配置された第１導電層を有する、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記サブマウント基板は、前記基材第２面上に配置された第２導電層を有する、請求項２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記第１導電層および前記第２導電層は、前記貫通導電部を介して導通している、請求項３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
１以上の前記貫通導電部は、前記厚さ方向から視て、前記半導体レーザ素子に重なる、請求項４に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記半導体レーザ素子は、前記厚さ方向において前記基材第１面と同じ側を向く素子第１面、前記厚さ方向において前記基材第２面と同じ側を向く素子第２面、前記厚さ方向と直角である第１方向を向き且つレーザ光が出射される素子第３面、および前記第１方向において前記素子第３面と反対側を向く素子第４面、を有する半導体層を備え、
前記基材は、前記第１方向において前記素子第３面と同じ側を向く基材第３面、および前記第１方向において前記素子第４面と同じ側を向く基材第４面を有する、請求項４または５に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記厚さ方向から視て前記半導体レーザ素子に重なる前記貫通導電部は、前記第１方向において前記半導体層の中心よりも前記素子第３面側に配置されている、請求項６に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記第１方向における前記素子第３面と前記基材第３面との距離である第１距離は、前記第１方向における前記素子第４面と前記基材第４面との距離である第２距離よりも小さい、請求項６または７に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記素子第３面は、前記厚さ方向から視て前記基材第３面よりも前記第１方向において前記基材第４面とは反対側に位置する、請求項８に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記素子第３面は、前記厚さ方向から視て前記基材第３面よりも前記第１方向において前記基材第４面側に位置する、請求項８に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記半導体レーザ素子は、前記素子第１面上に配置された第１電極および前記素子第２面上に配置された第２電極を有し、
前記第２電極と前記第１導電層とが、導電性接合部を介して接合されている、請求項６ないし１０のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１２】
前記第１電極に接続されたワイヤを備える、請求項１１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１３】
前記ワイヤは、前記第１電極に接合されたボンディング部を有しており、
前記ボンディング部は、前記厚さ方向から視て前記貫通導電部に重なる、請求項１２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１４】
前記半導体レーザ素子は、前記厚さ方向において前記素子第２面と同じ側を向き且つ前記厚さ方向から視て互いに離間した第２電極および第３電極を有し、
前記サブマウント基板は、前記基材第１面上に配置され且つ前記厚さ方向から視て前記第１導電層と離間した第３導電層を有し、
前記第２電極および前記第３電極のいずれか一方と前記第１導電層とが、導電性接合部を介して接合されており、
前記第２電極および前記第３電極のいずれか一方と前記第３導電層とが、導電性接合部を介して接合されている、請求項６ないし１０のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１５】
前記第３導電層に接続されたワイヤを備える、請求項１４に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１６】
前記ワイヤは、前記第３導電層に接合されたボンディング部を有しており、
前記ボンディング部は、前記厚さ方向および前記第１方向に対して直角である第２方向から視て、前記半導体レーザ素子に重なる、請求項１５に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１７】
前記ワイヤは、前記第３導電層に接合されたボンディング部を有しており、
前記ボンディング部は、前記第１方向から視て、前記半導体レーザ素子に重なる、請求項１５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】
本開示は、半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、従来の半導体レーザ装置の一例を開示している。同文献に開示された半導体レーザ装置は、ステム、半導体レーザ素子、サブマウント基板、複数のリードおよびキャップを備えている。ステムは、金属製であり、板状の基部およびこの基部から出射方向前方に突出するブロックを有する。半導体レーザ素子は、サブマウント基板を介してブロックに搭載されている。複数のリードは、ステムに固定されたものや、半導体レーザ素子と導通しているものを含む。キャップは、ブロック、サブマウント基板および半導体レーザ素子を覆っており、半導体レーザ素子からの光を通過させる開口を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０７９８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体レーザ素子は、ワイヤを介してリードと導通している。ワイヤは、半導体レーザ素子とリードとの導通経路における抵抗値を増大させる一因となりうる。【０００５】
本開示は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、低抵抗化を図ることが可能な半導体レーザ装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示によって提供される半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子と、厚さ方向において互いに反対側を向く基材第１面および基材第２面を有する絶縁材料からなる基材と、前記基材を前記厚さ方向に貫通する１以上の貫通導電部と、を有するサブマウント基板と、を備え、前記半導体レーザ素子は、前記基材第１面上に配置されており、前記貫通導電部は、前記半導体レーザ素子に導通している。【０００７】
本開示のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の第１実施形態に係る半導体レーザ装置を示す要部斜視図である。
【図２】本開示の第１実施形態に係る半導体レーザ装置を示す要部拡大斜視図である。
【図３】本開示の第１実施形態に係る半導体レーザ装置を示す要部正面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】本開示の第１実施形態に係る半導体レーザ装置を示す要部拡大断面図である。
【図７】本開示の第１実施形態に係る半導体レーザ装置の第１変形例を示す断面図である。
【図８】本開示の第２実施形態に係る半導体レーザ装置を示す要部正面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【図１０】本開示の第３実施形態に係る半導体レーザ装置を示す要部正面図である。
【図１１】本開示の第４実施形態に係る半導体レーザ装置を示す要部正面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。
【図１３】本開示の第４実施形態に係る半導体レーザ装置の第１変形例を示す要部正面図である。
【図１４】図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図である。
【図１５】本開示の第４実施形態に係る半導体レーザ装置の第２変形例を示す要部正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１０】
本開示における「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、単にラベルとして用いたものであり、それらの対象物に順列を付することを意図していない。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１〜図６は、本開示の第１実施形態に係る半導体レーザ装置を示している。本開示の半導体レーザ装置Ａ１は、ステム１、複数のリード１３，１４，１５、半導体レーザ素子２、サブマウント基板３、複数のワイヤ４、およびキャップ部８を備えている。半導体レーザ装置Ａ１の用途は特に限定されず、たとえば様々な電子機器に搭載される光源装置として用いられる。
【００１２】
図１は、半導体レーザ装置Ａ１を示す要部斜視図である。図２は、半導体レーザ装置Ａ１を示す要部拡大斜視図である。図３は、半導体レーザ装置Ａ１を示す要部正面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図６は、半導体レーザ装置Ａ１を示す要部拡大断面図である。これらの図において、図中におけるｚ方向は、半導体レーザ素子２の出射方向であり、本開示における第１方向に相当する。ｘ方向およびｙ方向は、それぞれｚ方向に対して直角である方向である。ｘ方向は、本開示の第２方向に相当する。ｙ方向は、本開示の厚さ方向に相当する。なお、図２においては、理解の便宜上、ワイヤ４を省略している。
【００１３】
ステム１は、半導体レーザ装置Ａ１の土台となるものであり、第１部１１および第２部１２を有している。本実施形態のステム１は、第１部１１および第２部１２が一体的に形成されているが、これに限定されない。ステム１の材質は特に限定されないが、たとえば、ＦｅまたはＦｅ合金からなる。また、これらのＦｅまたはＦｅ合金上に、厚さが２〜４μｍ程度のＮｉめっき、Ｃｕめっき、Ａｕめっきなどが施されていてもよい。
【００１４】
第１部１１は、ｚ方向を厚さ方向とする板状の部位であり、本実施形態においては、ｚ方向視略円形状である。第１部１１の寸法の一例を挙げると、直径が５．６ｍｍ程度、厚さが０．５ｍｍ程度である。
【００１５】
第１部１１には、貫通孔１１１，１１２が形成されている。貫通孔１１１，１１２は、第１部１１をｚ方向に貫通しており、図示された例においては、ｘ方向に互いに離間して配置されている。貫通孔１１１，１１２の形状および大きさは特に限定されないが、本実施形態においては、直径が１．０ｍｍ程度の円形貫通孔とされている。貫通孔１１１，１１２の直径は、第１部１１およびリード１３，１４のサイズや、リード１３，１４の間隔などに応じて適宜設定される。
【００１６】
第２部１２は、第１部１１からｚ方向出射側（図１における図中上方）に突出している。第２部１２の形状は特に限定されない。第２部１２は、支持面１２１を有している。支持面１２１は、本実施形態においては、ｚ方向に対して平行であり、ｙ方向を向いている。
【００１７】
複数のリード１３，１４，１５は、半導体レーザ装置Ａ１を電子機器などに固定するために用いられ、かつ半導体レーザ素子２への電力供給経路をなす。複数のリード１３，１４，１５は、たとえば、Ｆｅ−Ｎｉ合金からなる棒状部材である。また、複数のリード１３，１４，１５は、Ａｕめっきが施されていてもよい。
【００１８】
リード１３およびリード１４は、貫通孔１１１，１１２に各別に挿通されている。図１に示すように、リード１３のｚ方向上方側部分は、貫通孔１１１からｚ方向上方に突出している。また、リード１３のｚ方向下方側に位置する大部分が、第１部１１からｚ方向下方に突出している。リード１３は、第１部１３１を有する。第１部１３１は、第１部１１に対してｚ方向上方に位置しており、ｙ方向を厚さ方向とする板状の部位である。
【００１９】
本実施形態においては、リード１３，１４と貫通孔１１１，１１２との間に、絶縁充填材１７が充填されている。絶縁充填材１７は、リード１３，１４をステム１の第１部１１に対して固定するとともに、リード１３，１４とステム１とを絶縁する機能を果たす。絶縁充填材１７の材質は特に限定されないが、本実施形態においては、絶縁充填材１７はガラスからなる。
【００２０】
リード１４のｚ方向上方側部分は、貫通孔１１２からｚ方向上方に若干突出するものの、リード１３の突出長さよりも小さい。また、リード１３のｚ方向下方側に位置する大部分が、第１部１１からｚ方向下方に突出している。
【００２１】
リード１５は、第１部１１のｚ方向下方側に接合されており、第１部１１と導通している。また、本実施形態においては、リード１５は、ｚ方向から視てステム１の第２部１２と重なっている。
【００２２】
半導体レーザ素子２は、半導体レーザ装置Ａ１における発光要素である。本実施形態の半導体レーザ素子２は、半導体層２１、第１電極２３および第２電極２４を有する。
【００２３】
半導体層２１は、複数の半導体層が積層された構造を有し、たとえば活性層を含む。半導体層２１を構成する半導体は特に限定されず、たとえばＧａＡｓ系半導体が用いられる。半導体層２１の形状は特に限定されず、本実施形態においては、図２〜図５に示すように、素子第１面２１１、素子第２面２１２、素子第３面２１３、素子第４面２１４、素子第５面２１５および素子第６面２１６を有する。
【００２４】
素子第１面２１１と素子第２面２１２とは、ｙ方向において互いに反対側を向いている。素子第３面２１３および素子第４面２１４は、ｚ方向において互いに反対側を向いており、図示された例においては、それぞれ素子第１面２１１および素子第２面２１２に繋がっている。素子第５面２１５および素子第６面２１６は、ｘ方向において互いに反対側を向いており、図示された例においては、それぞれ素子第１面２１１、素子第２面２１２、素子第３面２１３および素子第４面２１４に繋がっている。半導体層２１の大きさは特に限定されず、その一例を挙げると、ｘ方向寸法が２００μｍ〜６００μｍ程度、ｙ方向寸法が５０μｍ〜２００μｍ程度、ｚ方向寸法が５００μｍ〜１０００μｍ程度である。
【００２５】
半導体層２１の活性層からの光は、ｚ方向において素子第３面２１３と素子第４面２１４との間で複数回反射される。その結果、図示された例においては、素子第３面２１３からレーザ光Ｌがｚ方向に出射される。また、素子第４面２１４からは、レーザ光Ｌと比較して微弱な光が出射される場合がある。
【００２６】
第１電極２３は、半導体層２１の素子第１面２１１上に形成されている。第１電極２３の材質は特に限定されず、たとえばＡｕからなる。
【００２７】
第２電極２４は、半導体層２１の素子第２面２１２上に形成されている。第２電極２４の材質は特に限定されず、たとえばＡｕからなる。
【００２８】
第１電極２３および第２電極２４の極性は特に限定されない。図示された例においては、第１電極２３がアノード電極であり、第２電極２４がカソード電極である。
【００２９】
サブマウント基板３は、ステム１と半導体レーザ素子２との間に介在するものである。本実施形態のサブマウント基板３は、基材３１、第１導電層３３、第２導電層３４および貫通導電部３７，３８を有する。
【００３０】
基材３１は、絶縁性材料からなり、たとえばＡｌＮ等のセラミックスからなる。基材３１の形状は特に限定されず、図示された例においては、基材３１は、基材第１面３１１、基材第２面３１２、基材第３面３１３、基材第４面３１４、基材第５面３１５および基材第６面３１６を有する。
【００３１】
基材第１面３１１と基材第２面３１２とは、ｙ方向において互いに反対側を向いている。基材第３面３１３および基材第４面３１４は、ｚ方向において互いに反対側を向いており、図示された例においては、それぞれ基材第１面３１１および基材第２面３１２に繋がっている。基材第５面３１５および基材第６面３１６は、ｘ方向において互いに反対側を向いており、図示された例においては、それぞれ基材第１面３１１、基材第２面３１２、基材第３面３１３および基材第４面３１４に繋がっている。基材３１の大きさは特に限定されず、その一例を挙げると、ｘ方向寸法が５００μｍ〜１０００μｍ程度、ｙ方向寸法が１００μｍ〜３００μｍ程度、ｚ方向寸法が５００μｍ〜１５００μｍ程度である。
【００３２】
基材３１は、貫通孔３１７および貫通孔３１８を有する。貫通孔３１７および貫通孔３１８は、基材３１をｙ方向に貫通しており、基材第１面３１１および基材第２面３１２に到達している。本実施形態においては、貫通孔３１７および貫通孔３１８は、ｚ方向に互いに離間して配置されている。貫通孔３１７および貫通孔３１８の形状は特に限定されず、図示された例においては、ｙ方向から視て円形状である。貫通孔３１７および貫通孔３１８の大きさは特に限定されず、たとえば直径が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度であり、好ましくは０．１５ｍｍ〜０．２５ｍｍである。
【００３３】
第１導電層３３は、基材３１の基材第１面３１１上に形成されている。第１導電層３３の材質は特に限定されず、たとえばＡｕからなる。また、第１導電層３３は、Ｔｉ／Ｐｔからなる下地層をさらに有していてもよい。
【００３４】
第２導電層３４は、基材３１の基材第２面３１２上に形成されている。第２導電層３４の材質は特に限定されず、たとえばＡｕからなる。また、第２導電層３４は、Ｔｉ／Ｐｔからなる下地層をさらに有していてもよい。第２導電層３４は、ステム１の第２部１２の支持面１２１に、導電性接合部（図示略）を介して導通接合されている。
【００３５】
第１導電層３３には、半導体レーザ素子２が接合されている。図示された例においては、半導体レーザ素子２の第２電極２４と第１導電層３３とが、導電性接合部５１によって接合されている。導電性接合部５１の材質は特に限定されず、たとえばＡｕＳｎからなる。また、図２〜図４に示すように、図示された例においては、導電性接合部５１は、半導体レーザ素子２に対してｚ方向において基材第４面３１４側に延出している。
【００３６】
貫通導電部３７，３８は、基材３１をｙ方向に貫通しており、導電性材料を含むことにより導電性部材として構成されている。図示された例においては、貫通導電部３７は、貫通孔３１７に充填されており、貫通導電部３８は、貫通孔３１８に充填されている。貫通導電部３７，３８は、それぞれ第１導電層３３および第２導電層３４に接しており、第１導電層３３および第２導電層３４を導通させている。
【００３７】
貫通導電部３７，３８の具体的構成は特に限定されない。図６は、貫通導電部３７を含む部位を示す要部拡大断面図である。貫通導電部３７は、主に導電性材料からなる部位であり、たとえばＷ（タングステン）やＣｕ等の金属からなる。貫通導電部３８の材料も同様である。
【００３８】
図３に示すように、貫通導電部３７は、図示された例においては、ｙ方向から視て半導体レーザ素子２と重なっている。貫通導電部３８は、ｙ方向から視て半導体レーザ素子２から離間しており、半導体レーザ素子２に対してｚ方向における基材第４面３１４側に配置されている。また、図示された例においては、貫通導電部３７のｚ方向中心は、半導体レーザ素子２（半導体層２１）のｚ方向中心よりもｚ方向において基材第３面３１３側に位置している。
【００３９】
図４に示すように、素子第３面２１３と基材第３面３１３とのｚ方向における距離である第１距離ｄ１は、素子第４面２１４と基材第４面３１４とのｚ方向における距離である第２距離ｄ２よりも小さい。また、図示された例においては、素子第３面２１３は、ｙ方向から視て基材第３面３１３よりもｚ方向において基材第４面３１４側に位置する。図示された例においては、素子第３面２１３においてレーザ光Ｌが出射される箇所は、半導体層２１のｙ方向中心よりも素子第１面２１１側に位置している。
【００４０】
ワイヤ４は、図１および図３に示すように、半導体レーザ素子２とリード１３とに接続されており、これらを互いに導通させている。図示された例においては、ワイヤ４は、半導体レーザ素子２の第１電極２３とリード１３の第１部１３１とに接続されている。
【００４１】
ワイヤ４の本数は特に限定されず、図示された例においては、ワイヤ４の本数は、４本である。ワイヤ４は、ボンディング部４１を有する。ボンディング部４１は、第１電極２３にボンディングされた部位である。ワイヤ４の線径は、たとえば２５μｍ〜４５μｍ程度であり、ボンディング部４１の直径は、たとえば６０μｍ〜１４０μｍ程度である。
【００４２】
図３に示すように、図示された例においては、１本のワイヤ４のボンディング部４１と貫通導電部３７とが、ｙ方向から視て重なっている。また、４本のワイヤ４のボンディング部４１は、千鳥状に配置されている。２つのボンディング部４１と他の２つのボンディング部４１とは、ｘ方向において貫通導電部３７の中心を挟んで両側に離間して配置されている。
【００４３】
キャップ部８は、半導体レーザ素子２、サブマウント基板３およびステム１の第２部１２を覆っており、ステム１の第１部１１に固定されている。キャップ部８の材質は特に限定されず、たとえば金属からなる。キャップ部８は、開口８１を有する。開口８１は、半導体レーザ素子２からのレーザ光Ｌを通過させるためのものである。なお、半導体レーザ装置Ａ１は、キャップ部８を備える構成に限定されず、キャップ部８を備えない構成であってもよい。
【００４４】
次に、半導体レーザ装置Ａ１の作用について説明する。
【００４５】
本実施形態によれば、半導体レーザ素子２は、基材３１を貫通する貫通導電部３７，３８と導通している。このため、サブマウント基板３の第２導電層３４がステム１の第２部１２に導通接合されると、半導体レーザ素子２がステム１の第２部１２、第１部１１およびリード１５と導通する。このため、半導体レーザ素子２をリード１５と導通させるためのワイヤを設ける必要がない。これにより、半導体レーザ装置Ａ１の低抵抗化を図ることが可能である。
【００４６】
図３および図４に示すように、貫通導電部３７は、ｙ方向から視て半導体レーザ素子２の半導体層２１（第２電極２４）と重なる。このため、第２電極２４から貫通導電部３７へと流れる電流経路を短縮することが可能である。これは、半導体レーザ装置Ａ１の低抵抗化に好ましい。
【００４７】
図３に示すように、貫通導電部３７は、ワイヤ４のボンディング部４１と重なる。このため、半導体レーザ素子２を流れる電流経路を短縮することが可能であり、半導体レーザ装置Ａ１の低抵抗化に好ましい。
【００４８】
図３に示すように、貫通導電部３７のｚ方向中心は、半導体レーザ素子２（半導体層２１）のｚ方向中心よりもｚ方向において基材第３面３１３側に位置している。これにより、貫通導電部３７は、基材第４面３１４よりもレーザ光Ｌが出射される基材第３面３１３に近い位置に設けられている。たとえば、貫通導電部３７がＣｕ等の基材３１よりも熱伝導率が高い材質からなる場合、半導体レーザ素子２の発光時の熱をより効率よく放熱することができる。
【００４９】
半導体レーザ素子２には、複数のワイヤ４が接続されている。これにより、半導体レーザ素子２に流れる電流の大電流化を図るとともに、電流の均一化を図ることが可能であり、半導体レーザ装置Ａ１の高出力化を図ることができる。
【００５０】
複数のボンディング部４１は、千鳥状の配置とされている。これにより、複数のボンディング部４１を設ける領域の面積を縮小することが可能であり、半導体レーザ素子２、ひいては半導体レーザ装置Ａ１の小型化を図ることができる。
【００５１】
図４に示すように、素子第３面２１３と基材第３面３１３とのｚ方向における距離である第１距離ｄ１は、素子第４面２１４と基材第４面３１４とのｚ方向における距離である第２距離ｄ２よりも小さい。これにより、レーザ光Ｌが出射される素子第３面２１３の位置を、たとえばステム１の第２部１２のｚ方向上端に対してより正確に位置決めすることができる。
【００５２】
素子第３面２１３は、ｙ方向から視て基材第３面３１３よりもｚ方向において基材第４面３１４側に位置する。しかし、素子第３面２１３においてレーザ光Ｌが出射される箇所は、半導体層２１のｙ方向中心よりも素子第１面２１１側に位置している。このため、レーザ光Ｌが、基材３１の基材第１面３１１等によって意図せず遮られてしまうこと等を抑制することができる。
【００５３】
図７〜図１５は、本開示の変形例および他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００５４】
＜第１実施形態  第１変形例＞
図７は、半導体レーザ装置Ａ１の第１変形例を示す断面図である。本例の半導体レーザ装置Ａ１１は、半導体レーザ素子２とサブマウント基板３とのｚ方向における位置関係が上述した例と異なる。
【００５５】
本例においては、素子第３面２１３は、ｙ方向から視て基材第３面３１３よりもｚ方向において基材第４面３１４とは反対側に位置する。また、素子第３面２１３においてレーザ光Ｌが出射される箇所は、半導体層２１のｙ方向中心よりも素子第２面２１２側に位置している。なお、本例においても、素子第３面２１３と基材第３面３１３とのｚ方向における距離である第１距離ｄ１は、素子第４面２１４と基材第４面３１４とのｚ方向における距離である第２距離ｄ２よりも小さい。
【００５６】
本変形例によっても、半導体レーザ装置Ａ１１の低抵抗化を図ることができる。また、素子第３面２１３においてレーザ光Ｌが出射される箇所は、半導体層２１のｙ方向中心よりも素子第２面２１２側に位置しているが、素子第３面２１３は、ｙ方向から視て基材第３面３１３よりもｚ方向において基材第４面３１４とは反対側に位置する。これにより、レーザ光Ｌが、基材３１の基材第１面３１１等によって意図せず遮られてしまうこと等を抑制することができる。また、本例から理解されるように、半導体レーザ素子２の素子第３面２１３において、レーザ光Ｌが出射される位置は、何ら限定されない。
【００５７】
＜第２実施形態＞
図８および図９は、本開示の第２実施形態に係る半導体レーザ装置を示している。本実施形態の半導体レーザ装置Ａ２は、半導体レーザ素子２とサブマウント基板３との位置関係および寸法関係が、上述した実施形態と異なる。
【００５８】
図８は、半導体レーザ装置Ａ２を示す要部正面図である。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【００５９】
本実施形態においては、ｙ方向から視て、貫通導電部３７および貫通導電部３８と半導体レーザ素子２（半導体層２１）とが、重なっている。半導体レーザ素子２のｚ方向寸法は、たとえば８００μｍ〜１０００μｍ程度である。図示された例においては、貫通導電部３７および貫通導電部３８は、半導体レーザ素子２（半導体層２１）のｚ方向中心を挟んで、互いに反対側に配置されている。
【００６０】
貫通導電部３７は、ｙ方向から視てワイヤ４のボンディング部４１と重なる。また、貫通導電部３８は、ｙ方向からみてワイヤ４のボンディング部４１と重なる。なお、貫通導電部３７および貫通導電部３８の少なくともいずれかは、ｙ方向からみてボンディング部４１と重ならない構成であってもよい。
【００６１】
本実施形態においても、素子第３面２１３と基材第３面３１３とのｚ方向における距離である第１距離ｄ１は、素子第４面２１４と基材第４面３１４とのｚ方向における距離である第２距離ｄ２よりも小さい。
【００６２】
本実施形態によっても、半導体レーザ装置Ａ２の低抵抗化を図ることができる。また、貫通導電部３７および貫通導電部３８の双方が、ｙ方向から視て半導体レーザ素子２（半導体層２１）に重なる。これにより、半導体レーザ装置Ａ１の半導体レーザ素子２と比べてｚ方向寸法が大きい半導体レーザ素子２であっても、より均一に電流を流すことができる。
【００６３】
また、半導体レーザ装置Ａ１におけるサブマウント基板３の第１導電層３３が、ｚ方向において半導体レーザ素子２から基材第４面３１４に延出する構成であることにより、サイズの異なる半導体レーザ素子２を同一のサブマウント基板３に搭載することができる。
【００６４】
＜第３実施形態＞
図１０は、本開示の第３実施形態に係る半導体レーザ装置を示している。本実施形態の半導体レーザ装置Ａ３は、主にサブマウント基板３の構成が上述した実施形態と異なっている。
【００６５】
本実施形態のサブマウント基板３は、貫通導電部３７を有しており、上述した実施形態の貫通導電部３８を有していない。貫通導電部３７は、ｙ方向から視て半導体レーザ素子２（半導体層２１）に重なる。図示された例においては、貫通導電部３７のｚ方向中心は、ｙ方向から視て半導体レーザ素子２（半導体層２１）のｚ方向中心よりもｚ方向において基材第３面３１３側に位置している。
【００６６】
また、図示された例においては、貫通導電部３７は、ｙ方向から視てワイヤ４のボンディング部４１に重なる。
【００６７】
本実施形態によっても、半導体レーザ装置Ａ３の低抵抗化を図ることができる。また、サブマウント基板３が、ｙ方向から視て半導体レーザ素子２と重なる貫通導電部３７のみを有することにより、サブマウント基板３の小型化を図ることが可能であり、半導体レーザ装置Ａ３全体の小型化に有利である。
【００６８】
＜第４実施形態＞
図１１および図１２は、本開示の第４実施形態に係る半導体レーザ装置を示している。本実施形態の半導体レーザ装置Ａ４は、主に半導体レーザ素子２およびサブマウント基板３の構成が上述した実施形態と異なっている。
【００６９】
図１１は、半導体レーザ装置Ａ４を示す要部正面図である。図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。
【００７０】
本実施形態の半導体レーザ素子２は、半導体層２１、第２電極２４、第３電極２５および導電部２６を有する。
【００７１】
本実施形態の半導体層２１は、素子第１面２１１、素子第２面２１２、素子第３面２１３、素子第４面２１４、素子第５面２１５、素子第６面２１６および素子第７面２１７を有する。
【００７２】
素子第１面２１１と素子第２面２１２とは、ｙ方向において互いに反対側を向いている。素子第３面２１３および素子第４面２１４は、ｚ方向において互いに反対側を向いており、図示された例においては、それぞれ素子第１面２１１および素子第２面２１２に繋がっている。素子第５面２１５および素子第６面２１６は、ｘ方向において互いに反対側を向いている。素子第７面２１７は、ｙ方向において素子第２面２１２と同じ側を向いている。素子第７面２１７は、ｙ方向において素子第２面２１２よりも素子第１面２１１側に位置している。本実施形態においては、半導体層２１の活性層は、ｙ方向から視て素子第２面２１２と重なる位置に設けられている。
【００７３】
第２電極２４は、半導体層２１の素子第２面２１２上に形成されている。第２電極２４の材質は特に限定されず、たとえばＡｕからなる。第２電極２４は、たとえばアノード電極である。
【００７４】
導電部２６は、半導体層２１の素子第７面２１７上に設けられている。導電部２６の材質は特に限定されず、たとえば金属からなる。
【００７５】
第３電極２５は、導電部２６上に形成されている。第３電極２５の材質は特に限定されず、たとえばＡｕからなる。また、第３電極２５は、ｙ方向において第２電極２４と略同じ位置に設けられている。第３電極２５は、たとえばカソード電極である。
【００７６】
サブマウント基板３は、基材３１、第１導電層３３、第２導電層３４、第３導電層３５および貫通導電部３７を有する。
【００７７】
第１導電層３３は、基材３１の基材第１面３１１上に形成されている。第１導電層３３の材質は特に限定されず、たとえばＡｕからなる。また、第１導電層３３は、Ｔｉ／Ｐｔからなる下地層をさらに有していてもよい。
【００７８】
第２導電層３４は、基材３１の基材第２面３１２上に形成されている。第２導電層３４の材質は特に限定されず、たとえばＡｕからなる。また、第２導電層３４は、Ｔｉ／Ｐｔからなる下地層をさらに有していてもよい。
【００７９】
第３導電層３５は、基材３１の基材第１面３１１上に形成されている。第３導電層３５の材質は特に限定されず、たとえばＡｕからなる。また、第３導電層３５は、Ｔｉ／Ｐｔからなる下地層をさらに有していてもよい。第３導電層３５は、第１導電層３３と離間している。図示された例においては、３５は、ｘ方向において第１導電層３３よりも基材第５面３１５側に配置されている。
【００８０】
貫通導電部３７は、基材３１を貫通しており、第１導電層３３と第２導電層３４とを導通させている。
【００８１】
半導体レーザ素子２の第２電極２４は、導電性接合部５１Ａを介してサブマウント基板３の第３導電層３５に導通接合されている。半導体レーザ素子２の第３電極２５は、導電性接合部５１Ｂを介してサブマウント基板３の第１導電層３３に接合されている。導電性接合部５１Ａおよび導電性接合部５１Ｂの材質は特に限定されず、たとえば上述の導電性接合部５１と同様の材質からなる。
【００８２】
第３導電層３５は、ｙ方向から視て半導体レーザ素子２からｘ方向において基材第５面３１５側に延出している。第３導電層３５には、ワイヤ４が接続されている。このワイヤ４は、リード１３の第１部１３１に接続されている。ワイヤ４の本数は特に限定されず、図示された例においては、４本である。４本のワイヤ４のボンディング部４１は、たとえば千鳥状に配置されている。ワイヤ４のボンディング部４１は、ｘ方向から視て半導体レーザ素子２の半導体層２１に重なる。
【００８３】
本実施形態によっても、半導体レーザ装置Ａ４の低抵抗化を図ることができる。また、本実施形態から理解されるように、半導体レーザ素子２は、いわゆるフリップチップ実装タイプの素子であってもよい。
【００８４】
第３導電層３５が、半導体レーザ素子２からｘ方向において基材第５面３１５側に延出しており、複数のワイヤ４のボンディング部４１がｚ方向から視て半導体レーザ素子２と基材第５面３１５との間に設けられている。これにより、複数のワイヤ４が半導体レーザ素子２からのレーザ光Ｌを不当に遮ることを抑制することができる。さらに、本実施形態によれば、素子第４面２１４から発せられる微弱な光をモニタリングすることにより、半導体レーザ素子２の発光状態を検出する等の構成を実現可能である。
【００８５】
＜第４実施形態  第１変形例＞
図１３および図１４は、半導体レーザ装置Ａ４の第１変形例を示している。本変形例の半導体レーザ装置Ａ４１は、半導体レーザ素子２の配置が、上述した例と異なっている。
【００８６】
図１３は、半導体レーザ装置Ａ４１を示す要部正面図である。図１４は、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図である。
【００８７】
半導体レーザ装置Ａ４１においては、図１４に示すように、半導体レーザ素子２の第２電極２４が、サブマウント基板３の第１導電層３３に導電性接合部５１Ｂを介して導通接合されている。また、半導体レーザ素子２の第３電極２５が、サブマウント基板３の第３導電層３５に導電性接合部５１Ａを介して導通接合されている。
【００８８】
図１３に示すように、本例においては、ｙ方向から視て、レーザ光Ｌは、半導体層２１のうちサブマウント基板３のｘ方向中心よりもｘ方向において基材第６面３１６側に位置する箇所から出射される。
【００８９】
本実施形態によっても、半導体レーザ装置Ａ４１の低抵抗化を図ることができる。また、フリップチップ実装される半導体レーザ素子２のｘ方向における向きは、何ら限定されない。
【００９０】
＜第４実施形態  第２変形例＞
図１５は、半導体レーザ装置Ａ４の第２変形例を示す要部正面図である。本変形例の半導体レーザ装置Ａ４２は、主に、ワイヤ４の配置が上述した例と異なる。
【００９１】
本実施形態のサブマウント基板３の第３導電層３５は、第１部３５１および第２部３５２を有する。
【００９２】
第１部３５１は、ｚ方向から視て第１導電層３３よりもｘ方向において基材第５面３１５側に位置しており、ｘ方向から視て第１導電層３３と重なる。
【００９３】
第２部３５２は、ｘ方向から視て第１導電層３３よりもｚ方向において基材第４面３１４側に位置しており、ｚ方向から視て第１導電層３３と重なる。
【００９４】
１本のワイヤ４のボンディング部４１は、第３導電層３５の第１部３５１にボンディングされている。他の１本のワイヤ４のボンディング部４１は、第３導電層３５の第２部３５２にボンディングされている。２つのボンディング部４１は、ｚ方向から視て半導体レーザ素子２（半導体層２１）に重なる。
【００９５】
本実施形態によっても、半導体レーザ装置Ａ４２の低抵抗化を図ることができる。また、本変形例によれば、サブマウント基板３のｘ方向寸法を縮小することができる。
【００９６】
本開示に係る半導体レーザ装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本開示に係る半導体レーザ装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００９７】
［付記１］
半導体レーザ素子と、
厚さ方向において互いに反対側を向く基材第１面および基材第２面を有する絶縁材料からなる基材と、前記基材を前記厚さ方向に貫通する１以上の貫通導電部と、を有するサブマウント基板と、を備え、
前記半導体レーザ素子は、前記基材第１面上に配置されており、
前記貫通導電部は、前記半導体レーザ素子に導通している、半導体レーザ装置。
［付記２］
前記サブマウント基板は、前記基材第１面上に配置された第１導電層を有する、付記１に記載の半導体レーザ装置。
［付記３］
前記サブマウント基板は、前記基材第２面上に配置された第２導電層を有する、付記２に記載の半導体レーザ装置。
［付記４］
前記第１導電層および前記第２導電層は、前記貫通導電部を介して導通している、付記３に記載の半導体レーザ装置。
［付記５］
１以上の前記貫通導電部は、前記厚さ方向から視て、前記半導体レーザ素子に重なる、付記４に記載の半導体レーザ装置。
［付記６］
前記半導体レーザ素子は、前記厚さ方向において前記基材第１面と同じ側を向く素子第１面、前記厚さ方向において前記基材第２面と同じ側を向く素子第２面、前記厚さ方向と直角である第１方向を向き且つレーザ光が出射される素子第３面、および前記第１方向において前記素子第３面と反対側を向く素子第４面、を有する半導体層を備え、
前記基材は、前記第１方向において前記素子第３面と同じ側を向く基材第３面、および前記第１方向において前記素子第４面と同じ側を向く基材第４面を有する、付記４または５に記載の半導体レーザ装置。
［付記７］
前記厚さ方向から視て前記半導体レーザ素子に重なる前記貫通導電部は、前記第１方向において前記半導体層の中心よりも前記素子第３面側に配置されている、付記６に記載の半導体レーザ装置。
［付記８］
前記第１方向における前記素子第３面と前記基材第３面との距離である第１距離は、前記第１方向における前記素子第４面と前記基材第４面との距離である第２距離よりも小さい、付記６または７に記載の半導体レーザ装置。
［付記９］
前記素子第３面は、前記厚さ方向から視て前記基材第３面よりも前記第１方向において前記基材第４面とは反対側に位置する、付記８に記載の半導体レーザ装置。
［付記１０］
前記素子第３面は、前記厚さ方向から視て前記基材第３面よりも前記第１方向において前記基材第４面側に位置する、付記８に記載の半導体レーザ装置。
［付記１１］
前記半導体レーザ素子は、前記素子第１面上に配置された第１電極および前記素子第２面上に配置された第２電極を有し、
前記第２電極と前記第１導電層とが、導電性接合部を介して接合されている、付記６ないし１０のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
［付記１２］
前記第１電極に接続されたワイヤを備える、付記１１に記載の半導体レーザ装置。
［付記１３］
前記ワイヤは、前記第１電極に接合されたボンディング部を有しており、
前記ボンディング部は、前記厚さ方向から視て前記貫通導電部に重なる、付記１２に記載の半導体レーザ装置。
［付記１４］
前記半導体レーザ素子は、前記厚さ方向において前記素子第２面と同じ側を向き且つ前記厚さ方向から視て互いに離間した第２電極および第３電極を有し、
前記サブマウント基板は、前記基材第１面上に配置され且つ前記厚さ方向から視て前記第１導電層と離間した第３導電層を有し、
前記第２電極および前記第３電極のいずれか一方と前記第１導電層とが、導電性接合部を介して接合されており、
前記第２電極および前記第３電極のいずれか一方と前記第３導電層とが、導電性接合部を介して接合されている、付記６ないし１０のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
［付記１５］
前記第３導電層に接続されたワイヤを備える、付記１４に記載の半導体レーザ装置。
［付記１６］
前記ワイヤは、前記第３導電層に接合されたボンディング部を有しており、
前記ボンディング部は、前記厚さ方向および前記第１方向に対して直角である第２方向から視て、前記半導体レーザ素子に重なる、付記１５に記載の半導体レーザ装置。
［付記１７］
前記ワイヤは、前記第３導電層に接合されたボンディング部を有しており、
前記ボンディング部は、前記第１方向から視て、前記半導体レーザ素子に重なる、付記１５に記載の半導体レーザ装置。
【図１】
2020031589.tif 000003
【図２】
2020031589.tif 000004
【図３】
2020031589.tif 000005
【図４】
2020031589.tif 000006
【図５】
2020031589.tif 000007
【図６】
2020031589.tif 000008
【図７】
2020031589.tif 000009
【図８】
2020031589.tif 000010
【図９】
2020031589.tif 000011
【図１０】
2020031589.tif 000012
【図１１】
2020031589.tif 000013
【図１２】
2020031589.tif 000014
【図１３】
2020031589.tif 000015
【図１４】
2020031589.tif 000016
【図１５】
2020031589.tif 000017
【国際調査報告】
2020031589.tif 000018
2020031589.tif 000019
2020031589.tif 000020
2020031589.tif 000021