JP2007095968A - 半導体レーザー装置用ステム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体レーザー素子との密着性を良好に保つことができる半導体レーザー装置用ステム及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ベース(10)とベース(10)上に設けられたヒートシンク(11)とを含み、ヒートシンク(11)には、ヒートシンク(11)の少なくとも１つの側面(11a)とヒートシンク(11)の主面(11b)とを連結する傾斜面(11c)が形成されており、ヒートシンク(11)の側面(11a)とヒートシンク(11)の傾斜面(11c)とがなす角度(θ₁)が、１８０度を超え２２５度以下である半導体レーザー装置用ステム(1)とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザー素子を搭載するための半導体レーザー装置用ステムと、その製造方法に関する。

従来の半導体レーザー装置用ステムとしては、半導体レーザー素子からの熱を放熱するためのヒートシンクをベース上に設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図３は、特許文献１に提案された従来の半導体レーザー装置用ステムの断面図である。図３に示すように、半導体レーザー装置用ステム１００は、ベース１０１と、ベース１０１上に設けられたヒートシンク１０２と、ベース１０１を貫通する貫通孔１０１ａに挿通された複数のリード１０３とを含む。この半導体レーザー装置用ステム１００を用いて半導体レーザー装置を組み立てる際は、ヒートシンク１０２の側面１０２ａに接着層（例えば半田層等）を介して半導体レーザー素子１０４を搭載する。

図４Ａ，Ｂは、上述した半導体レーザー装置用ステム１００の製造方法を説明するための工程別断面図である。まず、図４Ａに示すように、ベース１０１上に、例えばロウ材（図示せず）等を介してヒートシンク１０２を接着する。続いて、図４Ｂに示すように、１対の押圧治具１０５ａ，１０５ｂを用いて、ヒートシンク１０２の側面１０２ａと、その反対側に位置する裏面１０２ｂとを押圧する。これにより、半導体レーザー素子１０４（図３参照）の搭載面となるヒートシンク１０２の側面１０２ａを平坦化することができるため、搭載される半導体レーザー素子１０４の光軸ズレを防止できる。
特開平０２−１７４１７９号公報

しかし、上述した半導体レーザー装置用ステム１００を複数個同時に運搬したり、複数個同時にバレル処理したりする際に、例えば半導体レーザー装置用ステム１００同士が衝突することによって、ヒートシンク１０２の角部Ｘ（図３参照）に突起が形成される可能性がある。上記突起が形成されると、半導体レーザー素子１０４を搭載する際、上記側面１０２ａと半導体レーザー素子１０４との密着性が低下するおそれがある。特に、多量の熱を発する半導体レーザー素子１０４を搭載する際は、放熱性を高めるため、上記側面１０２ａと半導体レーザー素子１０４との間の接着層を薄くする必要があるが、上記角部Ｘに突起が形成されると、上記接着層を薄くすることが困難となるおそれがある。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、半導体レーザー素子との密着性を良好に保つことができる半導体レーザー装置用ステム及びその製造方法を提供する。

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上に設けられたヒートシンクとを含む半導体レーザー装置用ステムであって、
前記ヒートシンクには、前記ヒートシンクの少なくとも１つの側面と前記ヒートシンクの主面とを連結する傾斜面が形成されており、
前記ヒートシンクの前記側面と前記ヒートシンクの前記傾斜面とがなす角度が、１８０度を超え２２５度以下であることを特徴とする。

本発明の半導体レーザー装置用ステムの製造方法は、ベースと前記ベース上に設けられたヒートシンクとを含む半導体レーザー装置用ステムの製造方法であって、
前記ヒートシンクの少なくとも１つの側面を押圧手段により押圧する工程を含み、
前記押圧手段は、前記ヒートシンクの前記側面を押圧するための押圧面を含み、
前記押圧面は、第１押圧面と、前記第１押圧面と連結する第２押圧面とを含み、
前記第１押圧面は、前記ヒートシンクの前記側面に対する押圧方向と略直交する面であり、
前記第２押圧面は、前記第１押圧面と前記第２押圧面との間の連結部から前記押圧方向側へ傾斜する傾斜面であり、
前記第１押圧面と前記第２押圧面とがなす角度が、１３５度以上１８０度未満であることを特徴とする。

本発明の半導体レーザー装置用ステムによれば、上記傾斜面を含むため、この半導体レーザー装置用ステム同士が衝突した場合に、半導体レーザー素子の搭載面となるヒートシンクの側面と、上記傾斜面との間の角部に突起が形成されることを防止できる。これにより、半導体レーザー素子との密着性を良好に保つことができる。また、本発明の半導体レーザー装置用ステムの製造方法によれば、上記本発明の半導体レーザー装置用ステムを容易に製造することができる。

本発明の半導体レーザー装置用ステムは、ベースと、このベース上に設けられたヒートシンクとを含む。ベースを構成する材料は特に限定されず、例えば鉄や鉄−ニッケル合金等を使用することができる。また、ヒートシンクを構成する材料についても、放熱性を有する限り特に限定されず、例えば銅やアルミニウム等を使用することができる。なお、ベースとヒートシンクとは、ロウ材等を用いて接着されていてもよいし、同じ材料から一体的に形成されていてもよい。

また、上記ヒートシンクには、上記ヒートシンクの少なくとも１つの側面と上記ヒートシンクの主面とを連結する傾斜面が形成されている。そして、上記側面と上記傾斜面とがなす角度が、１８０度を超え２２５度以下である。これにより、本発明の半導体レーザー装置用ステム同士が衝突した場合に、半導体レーザー素子の搭載面となる上記側面と、上記傾斜面との間の角部に突起が形成されることを防止できるため、半導体レーザー素子との密着性を良好に保つことができる。なお、本発明の半導体レーザー装置用ステム同士が衝突した場合に、ヒートシンクの主面と上記傾斜面との間の角部には突起が形成される可能性がある。しかし、ヒートシンクの主面と上記傾斜面との間の角部に形成される突起は、ヒートシンクの側面と半導体レーザー素子との密着を妨げる可能性は殆どない。また、上記側面と上記傾斜面とがなす角度が２２５度を超える場合は、上記側面と上記傾斜面との間の角部に突起が形成される可能性があるため、半導体レーザー素子との密着性が低下するおそれがある。なお、「ヒートシンクの主面」とは、ベースにおけるヒートシンクが設けられた表面側からヒートシンクを平面視した場合に、正面に見えるヒートシンクの面をいう。

次に、本発明の半導体レーザー装置用ステムの製造方法について説明する。本発明の半導体レーザー装置用ステムの製造方法は、上述した本発明の半導体レーザー装置用ステムを製造するための好適な製造方法である。よって、上述と重複する内容については、説明を省略する。

本発明の半導体レーザー装置用ステムの製造方法は、上記ヒートシンクの少なくとも１つの側面を押圧手段により押圧する工程を含む。上記押圧手段は、上記ヒートシンクの上記側面を押圧するための押圧面を含み、上記押圧面は、第１押圧面と、この第１押圧面と連結する第２押圧面とを含む。

上記第１押圧面は、上記ヒートシンクの上記側面に対する押圧方向と略直交する面であり、上記第２押圧面は、上記第１押圧面と上記第２押圧面との間の連結部から上記押圧方向側へ傾斜する傾斜面である。そして、上記第１押圧面と上記第２押圧面とがなす角度が、１３５度以上１８０度未満である。本発明の半導体レーザー装置用ステムの製造方法によれば、上記押圧する工程によって、上記ヒートシンクの少なくとも１つの側面と上記ヒートシンクの主面とを連結する傾斜面を形成することができる。よって、上述した本発明の半導体レーザー装置用ステムを容易に製造することができる。なお、上記押圧手段は、上記ヒートシンクより硬度の高い材料から構成されていればよく、例えばダイ等の押圧治具が使用できる。特に、ＴｉＣ等を焼結した超硬質材料からなるダイを使用すると、上記ヒートシンクの上記側面に対する押圧加工を容易に行うことができる。以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

まず、本発明の一実施形態に係る半導体レーザー装置用ステムについて説明する。参照する図１Ａは、本発明の一実施形態に係る半導体レーザー装置用ステムの斜視図であり、参照する図１Ｂは、本発明の一実施形態に係る半導体レーザー装置用ステムの断面図である。

図１Ａ，Ｂに示すように、半導体レーザー装置用ステム１は、ベース１０と、ベース１０の主面１０ａ上に設けられたヒートシンク１１と、ベース１０に固定された複数のリード１２とを含む。リード１２は、例えば鉄−ニッケル合金や鉄−ニッケル−コバルト合金等から形成することができる。また、リード１２は、図１Ｂに示すように、ベース１０を貫通する貫通孔１０ｂに挿通されている。

ヒートシンク１１には、ヒートシンク１１の側面１１ａとヒートシンク１１の主面１１ｂとを連結する傾斜面１１ｃが形成されている。そして、上記側面１１ａと上記傾斜面１１ｃとがなす角度θ₁（図１Ｂ参照）が、１８０度を超え２２５度以下である。これにより、半導体レーザー装置用ステム１同士が衝突した場合に、半導体レーザー素子（図示せず）の搭載面となる上記側面１１ａと、上記傾斜面１１ｃとの間の角部に突起が形成されることを防止できるため、半導体レーザー素子との密着性を良好に保つことができる。

また、半導体レーザー装置用ステム１においては、上記側面１１ａと上記傾斜面１１ｃとの間の稜線１１ｄを含み、かつ上記側面１１ａに略直交する面１５（図１Ｂにおいて破線で示す）を基準としたときに、上記傾斜面１１ｃにおける稜線１１ｄとは反対側に位置する端部（稜線）１１ｅまでの高さＨ₁（図１Ｂ参照）が５０μｍ以上であることが好ましい。上記主面１１ｂと上記傾斜面１１ｃとの間の角部に例えば１〜２０μｍ程度の突起が形成されても、搭載する半導体レーザー素子との密着性を保つことができるからである。なお、半導体レーザー装置用ステム１の小型化を行うためには、上記Ｈ₁が４００μｍ以下であることが好ましい。

また、半導体レーザー装置用ステム１においては、上記Ｈ₁と上記θ₁とが、１８０＋ａｒｃｔａｎ（２０／Ｈ₁）≦θ₁の関係を満たすことが好ましい。上記主面１１ｂと上記傾斜面１１ｃとの間の角部に例えば１〜２０μｍ程度の突起が形成されても、搭載する半導体レーザー素子と上記突起との接触を防ぐことができるからである。

以上、本発明の一実施形態に係る半導体レーザー装置用ステム１について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、半導体レーザー装置用ステム１に複数の半導体レーザー素子を搭載する場合は、上記傾斜面１１ｃとは別に、上記側面１１ａ以外のヒートシンク１１の側面と上記主面１１ｂとの間に傾斜面が形成されていてもよい。ヒートシンク１１の複数の側面に対してそれぞれ半導体レーザー素子を搭載した場合に、それぞれの半導体レーザー素子との密着性を良好に保つことができるからである。

次に、本発明の一実施形態に係る半導体レーザー装置用ステムの製造方法について説明する。参照する図２Ａ，Ｂは、本発明の一実施形態に係る半導体レーザー装置用ステムの製造方法を説明するための工程別断面図である。なお、図２Ａ，Ｂにおいて、図１Ａ，Ｂと同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

まず、図２Ａに示すように、ベース１０上に、例えばロウ材（図示せず）等を介してヒートシンク１１を接着する。続いて、図２Ｂに示すように、１対の押圧治具２０ａ，２０ｂを用いて、ヒートシンク１１の側面１１ａと、その反対側に位置する裏面１１ｆとを押圧する。ここで、上記押圧治具２０ａは、上記側面１１ａを押圧するための押圧面２０１ａを含み、この押圧面２０１ａは、第１押圧面２０１１ａと、この第１押圧面２０１１ａと連結する第２押圧面２０１２ａとを含む。第１押圧面２０１１ａは、上記側面１１ａに対する押圧方向（図２Ｂにおける矢印I方向）と略直交する面であり、第２押圧面２０１２ａは、第１押圧面２０１１ａと第２押圧面２０１２ａとの間の連結部２０２ａから上記押圧方向側へ傾斜する傾斜面である。そして、第１押圧面２０１１ａと第２押圧面２０１２ａとがなす角度θ₂（図２Ｂ参照）が、１３５度以上１８０度未満である。これにより、ヒートシンク１１の側面１１ａとヒートシンク１１の主面１１ｂとを連結する傾斜面１１ｃを形成することができる。また、背景技術で説明したように、上記側面１１ａを平坦化することもできる。なお、押圧治具２０ａにより上記側面１１ａを押圧する際の圧力条件は、例えば４０〜７０ＭＰａ程度であればよい。

押圧治具２０ａにおいては、上記連結部２０２ａを含み、かつ第１押圧面２０１１ａに略直交する面１６（図２Ｂにおいて破線で示す）を基準としたときに、第２押圧面２０１２ａにおける上記連結部２０２ａとは反対側の端部２０３ａまでの高さＨ₂（図２Ｂ参照）が５０μｍ以上であることが好ましい。上述した半導体レーザー装置用ステム１における高さＨ₁（図１Ｂ参照）を５０μｍ以上とすることができるため、上述した理由と同様にヒートシンク１１の側面１１ａと半導体レーザー素子（図示せず）との密着性を保つことができるからである。なお、上記角度θ₂を適宜調整することにより、上述した半導体レーザー装置用ステム１における角度θ₁（図１Ｂ参照）の値を所望の値に調整することができる。

上記製造方法においては、上記押圧工程（図２Ｂ）が、ヒートシンク１１をベース１０上に設ける工程（図２Ａ）の後に行われる。これにより、上記傾斜面１１ｃの形成と同時に、ベース１０に対する上記側面１１ａの相対位置を微調整することができる。

以上、本発明の一実施形態に係る半導体レーザー装置用ステムの製造方法について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されない。例えば、上記実施形態では、１対の押圧治具２０ａ，２０ｂを用いたが、押圧工程時に半導体レーザー装置用ステム１を支持する支持手段がある場合は、押圧手段として押圧治具２０ａのみを使用してもよい。

本発明は、多量の熱を発する半導体レーザー素子を搭載するための半導体レーザー装置用ステムに有用であり、例えばＣＤ（Compact Disk）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等に記録された情報を再生するための光ピックアップ装置に組み込まれる半導体レーザー装置に適用できる。

Ａは本発明の一実施形態に係る半導体レーザー装置用ステムの斜視図であり、Ｂは本発明の一実施形態に係る半導体レーザー装置用ステムの断面図である。 Ａ，Ｂは、本発明の一実施形態に係る半導体レーザー装置用ステムの製造方法を説明するための工程別断面図である。 従来の半導体レーザー装置用ステムの断面図である。 Ａ，Ｂは、従来の半導体レーザー装置用ステムの製造方法を説明するための工程別断面図である。

符号の説明

１ 半導体レーザー装置用ステム
１０ ベース
１０ａ 主面
１０ｂ 貫通孔
１１ ヒートシンク
１１ａ 側面
１１ｂ 主面
１１ｃ 傾斜面
１１ｄ 稜線
１１ｅ 端部
１１ｆ 裏面
１２ リード
１５，１６ 面
２０ａ，２０ｂ 押圧治具（押圧手段）
２０１ａ 押圧面
２０２ａ 連結部
２０３ａ 端部
２０１１ａ 第１押圧面
２０１２ａ 第２押圧面
Ｈ₁，Ｈ₂ 高さ
θ₁，θ₂ 角度

Claims (6)

1. ベースと前記ベース上に設けられたヒートシンクとを含む半導体レーザー装置用ステムであって、
   前記ヒートシンクには、前記ヒートシンクの少なくとも１つの側面と前記ヒートシンクの主面とを連結する傾斜面が形成されており、
   前記ヒートシンクの前記側面と前記ヒートシンクの前記傾斜面とがなす角度が、１８０度を超え２２５度以下であることを特徴とする半導体レーザー装置用ステム。
2. 前記ヒートシンクの前記側面と前記ヒートシンクの前記傾斜面との間の稜線を含み、かつ前記側面に略直交する面を基準としたときに、前記傾斜面における前記稜線とは反対側に位置する端部までの高さが５０μｍ以上である請求項１に記載の半導体レーザー装置用ステム。
3. 前記傾斜面における前記端部の前記高さをＨ（μｍ）とし、前記側面と前記傾斜面とがなす角度をθ（度）としたときに、１８０＋ａｒｃｔａｎ（２０／Ｈ）≦θの関係を満たす請求項２に記載の半導体レーザー装置用ステム。
4. ベースと前記ベース上に設けられたヒートシンクとを含む半導体レーザー装置用ステムの製造方法であって、
   前記ヒートシンクの少なくとも１つの側面を押圧手段により押圧する工程を含み、
   前記押圧手段は、前記ヒートシンクの前記側面を押圧するための押圧面を含み、
   前記押圧面は、第１押圧面と、前記第１押圧面と連結する第２押圧面とを含み、
   前記第１押圧面は、前記ヒートシンクの前記側面に対する押圧方向と略直交する面であり、
   前記第２押圧面は、前記第１押圧面と前記第２押圧面との間の連結部から前記押圧方向側へ傾斜する傾斜面であり、
   前記第１押圧面と前記第２押圧面とがなす角度が、１３５度以上１８０度未満であることを特徴とする半導体レーザー装置用ステムの製造方法。
5. 前記第１押圧面と前記第２押圧面との間の前記連結部を含み、かつ前記第１押圧面に略直交する面を基準としたときに、前記第２押圧面における前記連結部とは反対側の端部までの高さが５０μｍ以上である請求項４に記載の半導体レーザー装置用ステムの製造方法。
6. 前記押圧する工程は、前記ヒートシンクを前記ベース上に設けた後に行われる請求項４に記載の半導体レーザー装置用ステムの製造方法。

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