JP6524632B2 - Semiconductor laser device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
半導体レーザ装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser device and a method of manufacturing the same.
半導体レーザ装置の分野においては、実装基板に対して光を垂直に出射する垂直出射型と水平に出射する水平出射型とが区別されており、半導体レーザ装置の設計者やユーザは、両者を区別して設計、製造又は管理等を行っている(特許文献1、2参照)。 In the field of semiconductor laser devices, a vertical emission type in which light is emitted perpendicularly to the mounting substrate and a horizontal emission type in which light is emitted horizontally are distinguished, and the designer or user of the semiconductor laser device separates both. Design, manufacture, management etc. are performed separately (refer to patent documents 1 and 2).
しかしながら、このような区別された取り扱いは、半導体レーザ装置の設計者やユーザにとって負担が大きく、半導体レーザ装置やその応用分野における作業効率を低下させてしまうおそれがある。また従来の半導体レーザ装置には、個々の部品を1つずつ組み立てているため、生産性が低くなることが考えられる。 However, such distinguished handling places a heavy burden on the designer and the user of the semiconductor laser device, and may reduce the working efficiency in the semiconductor laser device and its application field. Further, in the conventional semiconductor laser device, it is conceivable that the productivity is lowered because the individual parts are assembled one by one.
上記課題は、例えば、次の手段により解決することができる。 The above problem can be solved, for example, by the following means.
本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置は、基台と、前記基台に設けられた第1配線及び第2配線と、前記基台の上面側において固定され、第1電極及び第2電極を備える半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子を覆うように前記基台の上面側に設けられた窓部を備えるキャップと、前記基台の上面側における前記キャップの外側あるいは前記基台の下面側に設けられ、前記第1配線を介して前記半導体レーザ素子の第1電極に電気的に接続された、表面が金属よりなる第1ブロック部と、前記基台の上面側における前記キャップの外側あるいは前記基台の下面側に設けられ、前記第2配線を介して前記半導体レーザ素子の第2電極に電気的に接続された、表面が金属よりなる第2ブロック部と、を備える。特に、実装基板に対する2つ以上の異なる向きでの実装が可能となるよう前記第1ブロック部及び前記第2ブロック部の各々が少なくとも1つ以上の実装面を有する。 A semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention includes a base, and first and second wires provided on the base, and fixed on an upper surface side of the base, the first electrode and the second electrode A semiconductor laser device comprising: a cap having a window portion provided on the upper surface side of the base so as to cover the semiconductor laser device; an outer side of the cap on the upper surface side of the base; or a lower surface side of the base A first block portion made of metal and electrically connected to the first electrode of the semiconductor laser element through the first wiring, and the outside of the cap on the upper surface side of the base or And a second block portion which is provided on the lower surface side of the base and electrically connected to the second electrode of the semiconductor laser device through the second wiring, and whose surface is made of metal. In particular, each of the first block portion and the second block portion has at least one mounting surface so that mounting in two or more different orientations on the mounting substrate is possible.
本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法は、第1配線及び第2配線が設けられた基台を準備する工程と、第1電極及び第2電極を有する複数の半導体レーザ素子を、前記第1電極及び前記第2電極が前記第1配線及び前記第2配線にそれぞれ電気的に接続されるよう前記基台の上面側に配置する工程と、前記複数の半導体レーザ素子が覆われるよう、窓部を備えた複数のキャップを前記基台の上面側に設ける工程と、1つの個片に前記複数のキャップの1つが含まれるよう前記基台を個片化する工程と、表面が金属よりなる第1ブロック部を前記基台の上面側及び下面側の一方に配置し前記第1ブロック部と前記第1配線とを電気的に接続する工程と、表面が金属よりなる第2ブロック部を前記基台の上面側及び下面側の一方に配置し前記第2ブロック部と前記第2配線とを電気的に接続する工程と、を有する。 A method of manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a base on which a first wiring and a second wiring are provided, and a plurality of semiconductor laser devices having a first electrode and a second electrode. And disposing the first electrode and the second electrode on the upper surface side of the base so as to be electrically connected to the first wiring and the second wiring, and covering the plurality of semiconductor laser elements. A step of providing a plurality of caps having a window on the upper surface side of the base, a step of singulating the base so that one piece includes one of the plurality of caps, and a surface Arranging a first block made of metal on one of the upper surface side and the lower surface of the base and electrically connecting the first block and the first wiring; and a second block whose surface is made of metal One of the upper surface side and the lower surface side of the base Arranged to and a step of electrically connecting the second wiring and the second block unit.
上記した半導体レーザ装置によれば、半導体レーザ装置を異なる向きで実装することによってレーザ光の出射方向を変えることができるため、レーザ光の出射方向に応じて異なるタイプの半導体レーザ装置を設計したり使用したりする必要がない。したがって、上記した半導体レーザ装置によれば、半導体レーザ装置の設計者やユーザの負担を軽減して、半導体レーザ装置やその応用分野における作業効率を高めることができる。また、上記した半導体レーザ装置の製造方法によれば、上記した半導体レーザ装置をウエハプロセス内で組み立てることができるため、上記した半導体レーザ装置の生産性を高めることができる。 According to the above-described semiconductor laser device, since the emitting direction of the laser beam can be changed by mounting the semiconductor laser device in different directions, it is possible to design different types of semiconductor laser devices according to the emitting direction of the laser beam. There is no need to use it. Therefore, according to the above-described semiconductor laser device, it is possible to reduce the burden on the designer and user of the semiconductor laser device, and to improve the working efficiency in the semiconductor laser device and its application field. Further, according to the above-described method of manufacturing a semiconductor laser device, since the above-described semiconductor laser device can be assembled in a wafer process, the productivity of the above-described semiconductor laser device can be enhanced.
[実施形態1に係る半導体レーザ装置]
図1A、図1B、図1C、及び図1Dは、それぞれ、実施形態1に係る半導体レーザ装置の模式的平面図、模式的底面図、模式的背面図及び模式的側面図である。また、図1E、図1Fは、それぞれ、図1A中のA−A断面図、B−B断面図であり、図1Gは図1C中のC−C断面図である。図1Aから図1Gに示すように、実施形態1に係る半導体レーザ装置は、基台10と、基台10に設けられた第1配線11及び第2配線12と、基台10の上面側において固定され、第1電極21及び第2電極22を備える半導体レーザ素子25と、半導体レーザ素子25を覆うように基台10の上面側に設けられた窓部31を備えるキャップ30と、基台10の上面側におけるキャップ30の外側あるいは基台10の下面側に設けられ、第1配線11を介して半導体レーザ素子25の第1電極21に電気的に接続された、表面が金属よりなる第1ブロック部40と、基台10の上面側におけるキャップ30の外側あるいは基台10の下面側に設けられ、第2配線12を介して半導体レーザ素子25の第2電極22に電気的に接続された、表面が金属よりなる第2ブロック部50と、を備える。第1ブロック部40及び第2ブロック部50の各々は、実装基板80に対する2つ以上の異なる向きでの実装が可能となるよう少なくとも1つ以上の実装面を有する。
[Semiconductor Laser Device According to First Embodiment]
1A, 1B, 1C, and 1D are a schematic plan view, a schematic bottom view, a schematic rear view, and a schematic side view, respectively, of the semiconductor laser device according to the first embodiment. 1E and 1F are respectively a cross-sectional view taken along the line A-A and a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG. 1A, and FIG. 1G is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. As shown in FIGS. 1A to 1G, the semiconductor laser device according to the first embodiment includes the
図1H、図1Iは、それぞれ、実施形態1に係る半導体レーザ装置を実装基板に実装した様子(その1)、(その2)を示す図である。図1H、図1Iに示すように、実施形態1に係る半導体レーザ装置は、図1Hに示した向きで実装基板80に実装することもできるし、図1Iに示した向きで実装基板80に実装することもできる。そして、図1Hに示した向きで実装した場合には、半導体レーザ装置から実装基板80に対して垂直方向にレーザ光が出射され、図1Iに示した向きで実装した場合には、半導体レーザ装置から実装基板80に対して水平方向にレーザ光が出射される。実施形態1に係る半導体レーザ装置によれば、半導体レーザ装置を異なる向きで実装することによってレーザ光の出射方向を変えることができるため、レーザ光の出射方向に応じて異なるタイプの半導体レーザ装置を設計したり使用したりする必要がない。よって、実施形態1に係る半導体レーザ装置によれば、半導体レーザ装置の設計者やユーザの負担を軽減して、半導体レーザ装置やその応用分野における作業効率を高めることができる。
FIGS. 1H and 1I are diagrams showing the semiconductor laser device according to the first embodiment mounted on a mounting substrate (part 1) and part 2 (part 2), respectively. As shown in FIGS. 1H and 1I, the semiconductor laser device according to the first embodiment can be mounted on the mounting
以下、各部材について説明する。 Each member will be described below.
(基台10)
基台10としてはAlN、SiC、アルミナなどの絶縁性セラミックやダイヤモンドなどを用いることができる。
(Base 10)
The base 10 may be made of insulating ceramic such as AlN, SiC, or alumina, or diamond.
(第1配線11、第2配線12)
第1配線11及び第2配線12は基台10に設けられている。第1配線11や第2配線12は、例えば、めっき層と金属層を有する部材である。めっき層はスパッタ法や蒸着法によって基台10の表面の一部に形成されたシード層上に形成されており、金属層はめっき層の上に形成されている。シード層はNi、Ti、W、Pt、Pd、Au等による金属の単層又はそれらを含む積層体などによって形成することができ、めっき層はCuやAuなどによって形成することができる。また、金属層は密着性や接合方法等によって適宜選択された材料により形成することができる。なお、シード層の一例としては例えばTi/Au、Ni/Au、Ni/Pd/Au、またはTi/Pt/Auを挙げることができる。また、金属層の一例としては、例えば、Ti/Pt/Au、Ni/Pt/Auを挙げることができる。
(
The
(半導体レーザ素子25)
半導体レーザ素子25は、レーザ光の出射方向が半導体レーザ装置を実装する向きにより定まるよう、基台10の上面側において固定される。一例を挙げると、例えば、基台10上に設けられたサブマウント70に設けられた配線71に半田等を用いて、半導体レーザ素子25を固定することができる。なお、半導体レーザ素子25をサブマウント70に固定すれば、半導体レーザ素子25において発生する熱を、サブマウント70を介して基台10に効率的に逃がすことができる。半導体レーザ素子25は、半導体部20と第1電極21(例:p側電極)と第2電極22(例:n側電極)とを備える。半導体部20には、例えば3―5族の化合物を用いることができるが、なかでも窒化物半導体を用いるのが好ましい。サブマウント70は、半導体レーザ素子25の放熱のために熱伝導性の高い部材によって形成されることが好ましい。具体的には、AlN、CuW、ダイヤモンド、SiC等をサブマウント70の材料として好ましく用いることができる。なお、理解を容易にするため、図2以下においては、半導体レーザ素子25中の半導体部20、第1電極21、及び第2電極22を図示せず、半導体レーザ素子を単に符号「25」で示すが、図2以下で示す半導体レーザ素子25も半導体部20、第1電極21、及び第2電極22を有する。
(Semiconductor laser device 25)
The
半導体レーザ素子25は、ジャンクションアップ(フェイスアップ)実装、すなわち、半導体レーザ素子25の成長用基板側がサブマウント70に向くよう実装されていてもよい。また、半導体レーザ素子25は、ジャンクションダウン(フェイスダウン)実装、すなわち、半導体レーザ素子25の成長用基板とは反対側がサブマント70に向くよう実装されていてもよい。半導体レーザ素子25をジャンクションダウン実装すれば、第1電極21と第2電極22とのうちより発熱しやすい第1電極21側をサブマウント70に近づけることができるため、放熱性を向上させることが可能となり、高温時にも光出力を向上させることができる。
The
半導体レーザ25の第1電極21及び第2電極22は、ワイヤを介して、それぞれ第1配線11及び第2配線12に電気的に接続される。ただし、第2電極22と第2配線12とを電気的に接続するワイヤは、第2電極22に直接接合されるのではなく、サブマウント70上に設けられた配線71に接合される。
The
半導体レーザ素子25は、1つのサブマウント70の上に1つのみ配置されていてもよいし、1つのサブマウント70の上に複数配置されていてもよい。
Only one
(キャップ30)
キャップ30は、半導体レーザ素子25にゴミ等が付着しないよう(光集塵の防止)、半導体レーザ素子25を覆うように基台10の上面側に設けられる。キャップ30は窓部31を備えており、半導体レーザ素子25から出射したレーザ光は窓部31を通過してキャップ30の外部に取り出される。キャップ30としてはNi、Co、Fe、Ni−Fe合金、コバール、真鍮などを用いることができる。窓部31は、キャップ30の内部にゴミ等が混入しないようキャップ30の開口を塞ぐように取り付けられている。窓部31としては、例えばホウケイ酸ガラス、石英ガラス、合成石英ガラス等を用いることができる。
(Cap 30)
The
(第1ブロック部40、第2ブロック部50)
第1ブロック部40、第2ブロック部50は、それぞれ、基台10の上面側におけるキャップ30の外側、あるいは基台10の下面側に設けられる。第1ブロック部40や第2ブロック部50としては、表面が金属よりなる部材を用いることができるが、放熱性の観点からは全体が金属よりなる部材を用いることが好ましい。例えば、SiC、AlN、Cu、Al、Fe、CuW、又はステンレス鋼などの放熱性の良好な放熱部材に、Ti/Pt/Au、Ni/Au、又はNi/Pd/Au等の金属層を全面的または部分的に設けた部材を第1ブロック部40や第2ブロック部50として用いることが好ましく、なかでも、めっきによって表面にTi/Pt/Auが形成されたCuを用いることが好ましい。なお、金属層は、第1ブロック部40や第2ブロック部50の実装面に設けられていれば足りるが、第1ブロック部40や第2ブロック部50を半田により実装基板80に実装する場合には、実装面において部分的に設けることが好ましい。このようにすれば、実装面における半田の這い上がりを抑制することができるため、第1ブロック部40と第2ブロック部50とが近接して配置される場合において、半田の広がりによる第1ブロック部40と第2ブロック部50との意図しない導通を抑制することができる。
(
The
第1ブロック部40及び第2ブロック部50は、それぞれ、第1配線11及び第2配線12を介して半導体レーザ素子25の第1電極21及び第2電極22に電気的に接続されている。したがって、第1ブロック部40及び第2ブロック部50の各実装面を実装基板80の実装電極81、82にそれぞれ接合することにより、第1配線11及び第2配線12を介して半導体レーザ素子25に対する電力を供給することが可能となる。
The
第1ブロック部40や第2ブロック部50の形状は特に限定されないが、例えば、直方体状や半円柱状などとすることができる。第1ブロック部40や第2ブロック部50の一辺の長さは、例えば200μm以上50000μm以下とすることができるが、500μm以上15000μm以下であることが好ましく、1000μm以上8000μm以下であることがさらに好ましい。これらの値を用いれば、第1ブロック部40や第2ブロック部50において実装面を大きくとることが可能となるため放熱性を向上させることができる。その一方、第1ブロック部40や第2ブロック部50が無駄に大きくなることがないため、コストの削減を図ることができる。なお、第1ブロック部40と第2ブロック部50は、同じ大きさや形状を有していてもよいが、異なる大きさや形状を有している方が好ましい。大きさや形状の違いにより第1ブロック部40と第2ブロック部50を見分けることが可能となるため、半導体レーザ装置をどのような向きで実装基板80へ実装しているのかを容易に判断できるようになるためである。
The shapes of the
(第1ブロック部40及び第2ブロック部50の各々が有する実装面)
第1ブロック部40及び第2ブロック部50の各々は、実装基板80に対する2つ以上の異なる向きでの実装が可能となるよう、少なくとも1つ以上の実装面を有する。具体的に説明すると、本実施形態では、第1ブロック部40が2つの実装面41、42を有し、第2ブロック部50が2つの実装面51、52を有しており、半導体レーザ装置は、図1Hに示す向き(第1ブロック部40の実装面41と第2ブロック部50の実装面51とが実装基板80の電極81、82に対向する向き)と図1Iに示す向き(第1ブロック部40の実装面42と第2ブロック部50の実装面52とが実装基板80の電極81、82に対向する向き)の2通りの向きで実装基板80に実装することができる。なお、半導体レーザ素子25が基台10の上面側において固定されているため、半導体レーザ装置の向きを変えればレーザ光の出射方向が変わる。
(A mounting surface of each of the
Each of the
半導体レーザ装置の実装は、例えば、半田付けやねじ止め等により行うことができる。具体的に説明すると、実施形態1においては、図1Hに示した向きで半導体レーザ装置を実装する場合、第1ブロック部40の実装面41と第2ブロック部50の実装面51とが半田付けにより実装基板80の電極81、82に電気的に接続される、他方、図1Iに示した向きで半導体レーザ装置を実装する場合には、第1ブロック部40の実装面42と第2ブロック部50の実装面52とが半田付けにより実装基板80の電極81、82に電気的に接続される。
The mounting of the semiconductor laser device can be performed by, for example, soldering or screwing. Specifically, in the first embodiment, when the semiconductor laser device is mounted in the direction shown in FIG. 1H, the mounting
以上のとおり、実施形態1に係る半導体レーザ装置によれば、半導体レーザ装置を異なる向きで実装することによってレーザ光の出射方向を変えることができるため、レーザ光の出射方向に応じて異なるタイプの半導体レーザ装置を設計したり使用したりする必要がない。よって、実施形態1に係る半導体レーザ装置によれば、半導体レーザ装置の設計者やユーザの負担を軽減して、半導体レーザ装置やその応用分野における作業効率を高めることができる。 As described above, according to the semiconductor laser device of the first embodiment, since the emitting direction of the laser beam can be changed by mounting the semiconductor laser device in different directions, different types of laser beams can be used depending on the emitting direction of the laser beam. There is no need to design or use a semiconductor laser device. Therefore, according to the semiconductor laser device according to the first embodiment, the burden on the designer and the user of the semiconductor laser device can be reduced, and the working efficiency in the semiconductor laser device and its application field can be improved.
[実施形態2に係る半導体レーザ装置]
図2A、図2B、図2C、及び図2Dは、それぞれ、実施形態2に係る半導体レーザ装置の模式的平面図、模式的底面図、模式的背面図及び模式的側面図である。また、図2E、図2Fは、それぞれ、図2A中のA−A断面図、B−B断面図である。図2Aから図2Fに示すように、実施形態2に係る半導体レーザ装置は、キャップ30の窓部31がキャップ30の上面側に設けられている点で、キャップ30の窓部31がキャップ30の側面側に設けられている実施形態1に係る半導体レーザ装置と相違する。なお、実施形態2に係る半導体レーザ装置はヒートシンク90を備えている。ヒートシンク90としては、熱伝導率の良好なCu、Al、Fe等の金属、又はAlN、SiC等の絶縁性部材を含んで構成することができる。
[Semiconductor Laser Device According to Second Embodiment]
2A, 2B, 2C, and 2D are a schematic plan view, a schematic bottom view, a schematic rear view, and a schematic side view, respectively, of the semiconductor laser device according to the second embodiment. Moreover, FIG. 2E and FIG. 2F are respectively AA sectional drawing in FIG. 2A, and BB sectional drawing. As shown in FIGS. 2A to 2F, in the semiconductor laser device according to the second embodiment, the
図2G、図2Hは、それぞれ、実施形態2に係る半導体レーザ装置を実装基板に実装した様子(その1)、(その2)を示す図である。図2G、図2Hに示すように、実施形態2に半導体レーザ装置は、図2Gに示した向きで実装基板80に実装することもできるし、図2Hに示した向きで実装基板80に実装することもできる。そして、図2Gに示した向きで実装した場合には、半導体レーザ装置から実装基板80に対して垂直方向にレーザ光が出射され、図2Hに示した向きで実装した場合には、半導体レーザ装置から実装基板80に対して水平方向にレーザ光が出射される。したがって、実施形態2に係る半導体レーザ装置によっても、実施形態1に係る半導体レーザ装置と同様に、半導体レーザ装置の設計者やユーザの負担を軽減して、半導体レーザ装置やその応用分野における作業効率を高めることができる。なお、図2Gに示した向きで半導体レーザ装置を実装する場合には、第1ブロック部40の実装面41と第2ブロック部50の実装面51とが半田付けにより実装基板80の電極81、82に電気的に接続される、他方、図2Hに示した向きで半導体レーザ装置を実装する場合には、第1ブロック部40の実装面42と第2ブロック部50の実装面52とが半田付けにより実装基板80の電極81、82に電気的に接続される。
FIGS. 2G and 2H are diagrams showing the semiconductor laser device according to the second embodiment mounted on a mounting substrate (part 1) (part 2), respectively. As shown in FIGS. 2G and 2H, the semiconductor laser device according to the second embodiment can be mounted on the mounting
[実施形態3に係る半導体レーザ装置]
図3A、図3B、図3C、及び図3Dは、それぞれ、実施形態3に係る半導体レーザ装置の模式的平面図、模式的底面図、模式的背面図及び模式的側面図である。また、図3E、図3F、図3Gは、それぞれ、図3A中のA−A断面図、B−B断面図、図3C中のC−C断面図である。図3Aから図3Gに示すように、実施形態3に係る半導体レーザ装置は、基台10の上面側に第1ブロック部40と第2ブロック部50の双方が設けられ、基台10の下面側に第1配線11及び第2配線12が設けられる点で、第1ブロック部40と第2ブロック部50の双方が基台10の下面側に設けられる実施形態1に係る半導体レーザ装置と相違する。
[Semiconductor Laser Device According to Third Embodiment]
3A, 3B, 3C, and 3D are a schematic plan view, a schematic bottom view, a schematic rear view, and a schematic side view, respectively, of the semiconductor laser device according to the third embodiment. Moreover, FIG. 3E, FIG. 3F, and FIG. 3G are respectively AA sectional drawing in FIG. 3A, BB sectional drawing, and CC sectional drawing in FIG. 3C. As shown in FIGS. 3A to 3G, in the semiconductor laser device according to the third embodiment, both the
図3H、図3Iは、それぞれ、実施形態3に係る半導体レーザ装置を実装基板に実装した様子(その1)、(その2)を示す図である。図3H、図3Iに示すように、実施形態3に半導体レーザ装置は、図3Hに示した向きで実装基板80に実装することもできるし、図3Iに示した向きで実装基板80に実装することもできる。そして、図3Hに示した向きで実装した場合には、半導体レーザ装置から実装基板80に対して垂直方向にレーザ光が出射され、図3Iに示した向きで実装した場合には、半導体レーザ装置から実装基板80に対して水平方向にレーザ光が出射される。したがって、実施形態3に係る半導体レーザ装置によっても、実施形態1に係る半導体レーザ装置と同様に、半導体レーザ装置の設計者やユーザの負担を軽減して、半導体レーザ装置やその応用分野における作業効率を高めることができる。なお、図3Hに示した向きで半導体レーザ装置を実装する場合には、第1ブロック部40の実装面42と第2ブロック部50の実装面52とが半田付けにより実装基板80の電極81、82に電気的に接続される。他方、図3Iに示した向きで半導体レーザ装置を実装する場合には、第1配線11及び第2配線12が半田付けにより実装基板80の電極81、82に電気的に接続される。
FIG. 3H and FIG. 3I are diagrams showing the semiconductor laser device according to the third embodiment mounted on a mounting substrate (part 1) and part 2 (part 2), respectively. As shown in FIGS. 3H and 3I, the semiconductor laser device according to the third embodiment can be mounted on the mounting
第1配線11及び第2配線12は、基台10の下面ほぼ全面に設けられる。これにより、図3Hに示した向きで半導体レーザ装置を実装する場合に、放熱面を大きく確保することができ、放熱性を向上させることができる。
The
[実施形態4に係る半導体レーザ装置]
図4A、図4B、図4C、及び図4Dは、それぞれ、実施形態4に係る半導体レーザ装置の模式的平面図、模式的底面図、模式的背面図及び模式的側面図である。また、図4E、図4F、図4Gは、それぞれ、図4A中のA−A断面図、B−B断面図、図4C中のC−C断面図である。図4Aから図4Gに示すように、実施形態4に係る半導体レーザ装置は、第1ブロック部40と第2ブロック部50のいずれか一方(例えば第1ブロック部40)が基台10の上面側に設けられ、他方(例えば第2ブロック部50)が基台10の下面側に設けられる点で、第1ブロック部40と第2ブロック部50の双方が基台10の下面側に設けられる実施形態1に係る半導体レーザ装置と相違する。
[Semiconductor Laser Device According to Fourth Embodiment]
4A, 4B, 4C, and 4D are a schematic plan view, a schematic bottom view, a schematic rear view, and a schematic side view, respectively, of the semiconductor laser device according to the fourth embodiment. Moreover, FIG. 4E, FIG. 4F, and FIG. 4G are respectively AA sectional drawing in FIG. 4A, BB sectional drawing, and CC sectional drawing in FIG. 4C. As shown in FIGS. 4A to 4G, in the semiconductor laser device according to the fourth embodiment, one of the
図4H、図4Iは、それぞれ、実施形態4に係る半導体レーザ装置を実装基板に実装した様子(その1)、(その2)を示す図である。図4H、図4Iに示すように、実施形態4に半導体レーザ装置は、図4Hに示した向きで実装基板80に実装することもできるし、図4Iに示した向きで実装基板80に実装することもできる。そして、図4Hに示した向きで実装した場合には、半導体レーザ装置から実装基板80に対して垂直方向にレーザ光が出射され、図4Iに示した向きで実装した場合には、半導体レーザ装置から実装基板80に対して水平方向にレーザ光が出射される。したがって、実施形態4に係る半導体レーザ装置によっても、実施形態1に係る半導体レーザ装置と同様に、半導体レーザ装置の設計者やユーザの負担を軽減して、半導体レーザ装置やその応用分野における作業効率を高めることができる。なお、図4Hに示した向きで半導体レーザ装置を実装する場合には、第1ブロック部40の実装面41と第2ブロック部50の実装面51とが半田付けにより実装基板80の電極81、82に電気的に接続される。他方、図4Iに示した向きで半導体レーザ装置を実装する場合には、第1ブロック部40の実装面42が半田付けにより実装基板80の電極81に電気的に接続され、第2ブロック部50の実装面52がワイヤを介して実装基板80の電極82に電気的に接続される。
FIGS. 4H and 4I are diagrams showing the semiconductor laser device according to the fourth embodiment mounted on a mounting substrate (part 1) (part 2), respectively. As shown in FIGS. 4H and 4I, the semiconductor laser device according to the fourth embodiment can be mounted on the mounting
実施形態4においては、第2ブロック部50が基台10の上面側に設けられているため、第1ブロック部40の実装面42は実施形態1〜実施形態3の実装面42に比較して大きくすることができる。このとき、一辺の長さは、例えば400μm以上100000μm以下とすることができるが、1000μm以上30000μm以下であることが好ましく、2000μm以上16000μm以下であることがさらに好ましい。これらの値を用いれば、第1ブロック部40において実装面を大きくとることが可能となるため放熱性を向上させることができる。
In the fourth embodiment, since the
[半導体レーザ装置の製造方法例(その1)]
図5Aから図5Eは半導体レーザ装置の製造方法例(その1)を説明する半導体レーザ装置の模式的断面図である。以下、図5Aから図5Eを参照しつつ、半導体レーザ装置の製造方法例(その1)について説明する。
[Example of Method of Manufacturing Semiconductor Laser Device (Part 1)]
5A to 5E are schematic cross-sectional views of a semiconductor laser device for explaining an example (part 1) of a method of manufacturing the semiconductor laser device. Hereinafter, an example (part 1) of a method of manufacturing a semiconductor laser device will be described with reference to FIGS. 5A to 5E.
(第1工程)
まず、図5Aに示すように、一対の第1配線11及び第2配線12が複数設けられた基台10を準備する。例えば、上面側、内部(例:貫通孔の内壁)、及び/又は下面側に第1配線11及び第2配線12が設けられた基台10を準備する。
(Step 1)
First, as shown to FIG. 5A, the base 10 in which a pair of
(第2工程)
次に、図5Bに示すように、第1電極21及び第2電極22を有する複数の半導体レーザ素子25を、第1電極21及び第2電極22が第1配線11及び第2配線12にそれぞれ電気的に接続されるよう基台10の上面側に配置する。具体的には、基台10の上面側にサブマウント70を実装し、サブマウント70に半導体レーザ素子25を載置し、第1電極21と第1配線11、及び第2電極22と第2配線12、をそれぞれワイヤを介して電気的に接続している。なお、前もって半導体レーザ素子25を載置したサブマウント70を基台10の上面側に実装することもできる。
(Step 2)
Next, as shown in FIG. 5B, a plurality of
(第3工程)
次に、図5Cに示すように、複数の半導体レーザ素子25が覆われるよう、窓部31を備えた複数のキャップ30を基台10の上面側に設ける。キャップ30は、溶接又は共晶材料により基台10の上面側に実装することができる。
(Third step)
Next, as shown in FIG. 5C, a plurality of
(第4工程)
次に、図5Dに示すように、1つの個片に複数のキャップ30の1つが含まれるよう基台10を個片化する。個片化は、例えば、基台10をダイシングなどで分割することにより行う。
(Step 4)
Next, as shown in FIG. 5D, the
(第5工程)
次に、図5Eに示すように、表面が金属よりなる第1ブロック部40を基台10の上面側及び下面側の一方に配置し第1ブロック部40と第1配線11とを電気的に接続するとともに、表面が金属よりなる第2ブロック部50を基台10の上面側及び下面側の一方に配置し第2ブロック部50と第2配線12とを電気的に接続する。なお、第1ブロック部40や第2ブロック部50は、図5Eに示すように基台10の下面側に形成することができるほか(実施形態1、2、4)、上記したように、基台10の上面側に形成することもできる(実施形態3、4)。なお、第1ブロック部40と第1配線11との接続、及び第2ブロック部50と第1配線12との接続には、熱伝導率の良い材料を用いることが好ましい。このような材料の一例としては、例えば、Ag、Au、Pdなどの導電ペーストや、AuSnなどの共晶半田、低融点金属等のロウ材を挙げることができるが、なかでも、比較的低温で接着でき、放熱性も良好なAuSn等の共晶半田は好ましく用いることができる。
(Step 5)
Next, as shown in FIG. 5E, the
以上説明した半導体レーザ装置の製造方法例(その1)によれば、上記した半導体レーザ装置をウエハプロセス内で組み立てることができるため、上記した半導体レーザ装置の生産性を高めることができる。 According to the manufacturing method example (part 1) of the semiconductor laser device described above, since the above-described semiconductor laser device can be assembled in a wafer process, the productivity of the above-described semiconductor laser device can be enhanced.
なお、図5Eに示すように、第1ブロック部40及び/又は第2ブロック部50を配置する工程において、第1ブロック部40の一部及び/又は第2ブロック部50の一部は基台10の端部よりも外側に位置させることが好ましい。このようにすれば、第1ブロック部40及び第2ブロック部40の表面積などを大きく形成することができるため、第1ブロック部40及び第2ブロック部40を基台10の下面側に実装する場合において半導体レーザ装置の放熱性を向上させることができる。
In the step of arranging the
[半導体レーザ装置の製造方法例(その2)]
図6Aから図6Eは半導体レーザ装置の製造方法例(その2)を説明する半導体レーザ装置の模式的平面図である。半導体レーザ装置の製造方法例(その2)は、図6D、図6Eに示すように、第1ブロック部40と第2ブロック部50とを配置した後、第1ブロック部40及び第2ブロック部50の各々が分割されるよう基台10を個片化する点で、第1ブロック部40と第2ブロック部50とを配置する前に、基台10を個片化する半導体レーザ装置の製造方法例(その1)と相違する。製造方法例(その2)によれば、一の第1ブロック部40が分割されて隣り合う2つの半導体レーザ装置の各第1ブロック部40となり、一の第2ブロック部50が分割されて隣り合う2つの半導体レーザ装置の各第2ブロック部50となるため、隣り合う2つの半導体レーザ装置が備える各第1ブロック部40及び各第2ブロック部50を個々に配置する必要がなくなる(換言すると、隣り合う2つの半導体レーザ装置の各第1ブロック部40及び各第2ブロック部50を一の工程にて配置することが可能となる。)。したがって、上記した半導体レーザ装置の製造工程を簡素化することができる。
[Example of Method of Manufacturing Semiconductor Laser Device (Part 2)]
6A to 6E are schematic plan views of a semiconductor laser device illustrating an example (part 2) of a method of manufacturing the semiconductor laser device. In the method of manufacturing a semiconductor laser device (part 2), as shown in FIGS. 6D and 6E, after arranging the
第1ブロック部40や第2ブロック部50の分割は、第1ブロック部40や第2ブロック部50をダイシングなどで切断することにより行う。分割前における第1ブロック部40や第2ブロック部50として、全表面にTi/Pt/Au等の金属層が設けられているものを用いる場合は、基台10の個片化後に、分割された第1ブロック部40や第2ブロック部50の分割面(切断面)に電解めっきなどを行うことでTi/Pt/Auなどの金属層を設ける。なお、製造方法例(その1)による場合は、第1ブロック部40や第2ブロック部50において分割面(切断面)が生じないため、このような基台10の個片後における電解めっきなどを行う必要はない。
The division of the
製造方法例(その2)においては、第1ブロック部40と第2ブロック部50がそれぞれ切り欠き部Pを有していることが好ましい。このようにすれば、たとえ分割(切断)する位置がずれたとしても(例えば、分割線X、Yで分割する予定であったものが実際にはX、Zで分割されることになったとしても)、半導体レーザ装置の出射面Sが隣接する半導体レーザ装置が有する第1ブロック部40や第2ブロック部50の分割片により遮られることがない。
In the manufacturing method example (the 2), it is preferable that the
以上、実施形態について説明したが、これらの説明は一例に関するものであり、特許請求の範囲に記載された構成を何ら限定するものではない。 Although the embodiments have been described above, these descriptions relate to an example and do not limit the configuration described in the claims at all.
10 基台
11 第1配線
12 第2配線
20 半導体部
21 第1電極
22 第2電極
25 半導体レーザ素子
30 キャップ
31 窓部
40 第1ブロック部
41、42 第1ブロック部が有する実装面
50 第2ブロック部
51、52 第2ブロック部が有する実装面
70 サブマウント
71 配線
80 実装基板
81、82 実装基板の電極
90 ヒートシンク
P 切り欠き部
X、Y、Z 分割線
S 出射面
DESCRIPTION OF
50
70
Claims (9)
基台と、
前記基台に設けられた第1配線及び第2配線と、
前記基台の上面側において固定され、第1電極及び第2電極を備える半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子を覆うように前記基台の上面側に設けられた窓部を備えるキャップと、
前記基台の上面側における前記キャップの外側あるいは前記基台の下面側に設けられ、前記第1配線を介して前記半導体レーザ素子の第1電極に電気的に接続された、表面が金属よりなる第1ブロック部と、
前記基台の上面側における前記キャップの外側あるいは前記基台の下面側に設けられ、前記第2配線を介して前記半導体レーザ素子の第2電極に電気的に接続された、表面が金属よりなる第2ブロック部と、を備え、
前記半導体レーザ装置を実装する実装基板に対し、2つ以上の異なる向きでの実装が可能となるよう前記第1ブロック部及び前記第2ブロック部の各々が少なくとも1つ以上の実装面を有する半導体レーザ装置。 A semiconductor laser device,
With the base,
First wiring and second wiring provided on the base;
A semiconductor laser device fixed on the upper surface side of the base and including a first electrode and a second electrode;
A cap provided with a window portion provided on the upper surface side of the base so as to cover the semiconductor laser device;
The surface is made of metal which is provided on the outer surface of the cap on the upper surface side of the base or on the lower surface side of the base and electrically connected to the first electrode of the semiconductor laser device through the first wiring. The first block part,
The surface is made of metal which is provided on the outer surface of the cap on the upper surface side of the base or on the lower surface side of the base and electrically connected to the second electrode of the semiconductor laser device through the second wiring. And a second block portion,
The semiconductor laser device against the mounting substrate for mounting a respective two or more different said first block portion mounted so that it is possible in orientation and the second block portion has at least one or more of the mounting surface Semiconductor laser device.
第1配線及び第2配線が設けられた基台を準備する工程と、
第1電極及び第2電極を有する複数の半導体レーザ素子を、前記第1電極及び前記第2電極が前記第1配線及び前記第2配線にそれぞれ電気的に接続されるよう前記基台の上面側に配置する工程と、
前記複数の半導体レーザ素子が覆われるよう、窓部を備えた複数のキャップを前記基台の上面側に設ける工程と、
1つの個片に前記複数のキャップの1つが含まれるよう前記基台を個片化する工程と、
表面が金属よりなる第1ブロック部であって、少なくとも1つ以上の実装面を有する前記第1ブロック部を前記基台の上面側及び下面側の一方に配置し、前記第1ブロック部と前記第1配線とを電気的に接続する工程と、
表面が金属よりなる第2ブロック部であって、少なくとも1つ以上の実装面を有する前記第2ブロック部を前記基台の上面側及び下面側の一方に配置し、前記第2ブロック部と前記第2配線とを電気的に接続する工程と、
を有し、
前記半導体レーザ装置を実装する実装基板に対し、前記第1ブロック部及び前記第2ブロック部の各々が有する前記実装面を利用して、2つ以上の異なる向きでの実装が可能となる半導体レーザ装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor laser device
Preparing a base provided with the first wiring and the second wiring;
A plurality of semiconductor laser devices having a first electrode and a second electrode, and the upper surface side of the base so that the first electrode and the second electrode are electrically connected to the first wiring and the second wiring, respectively. Placing in
Providing a plurality of caps provided with windows on the upper surface side of the base so as to cover the plurality of semiconductor laser elements;
Singulating the base so that one piece includes one of the plurality of caps;
Surface a first block portion made of a metal, the first block portion disposed on one of the upper and lower surface of the base having at least one mounting surface, the said first block portion Electrically connecting to the first wiring;
Surface and a second block portion made of metal, the second block portion is arranged on one of the upper and lower surface of the base having at least one mounting surface, the said second block portion Electrically connecting to the second wiring;
I have a,
A semiconductor laser that can be mounted in two or more different orientations using the mounting surface of each of the first block portion and the second block portion on a mounting substrate on which the semiconductor laser device is mounted Device manufacturing method.
前記第1ブロック部及び前記第2ブロック部は前記切り欠き部にて分割される請求項6に記載の半導体レーザ装置の製造方法。 The first block portion and the second block portion each have a notch portion,
7. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 6, wherein the first block portion and the second block portion are divided at the notch portion.
前記第1ブロック部の一部及び/又は前記第2ブロック部の一部を前記基台の端部よりも外側に位置させる請求項8に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
In the step of arranging the first block portion and / or the second block portion,
9. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 8, wherein a part of the first block part and / or a part of the second block part is positioned outside the end of the base.
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