半導体レーザ装置
【課題】 ワイヤーボンド時にヒートシンク部を安定して支持すること。
【解決手段】 半導体レーザ素子と、外周部に円弧曲面を有するとともに前記半導体レーザ素子の光軸と同方向の溝５を有する金属製のヒートシンク部４とを備え、前記溝５は、前記半導体レーザ素子を配置するための平坦面を有し、前記ヒートシンク部４は、前記素子配置用の平坦面と平行な平坦面２２を底面に有し、前記ヒートシンク部の底面２２は、前記素子配置用の平坦面よりも面積が広い平坦面としたことを特徴とする。周囲に安定性が悪い円弧曲面を有しているにも係わらず、底面に面積が広い平坦面を有しているので、ワイヤボンド時にヒートシンク部を安定して保持することができる。
【解決手段】 半導体レーザ素子と、外周部に円弧曲面を有するとともに前記半導体レーザ素子の光軸と同方向の溝５を有する金属製のヒートシンク部４とを備え、前記溝５は、前記半導体レーザ素子を配置するための平坦面を有し、前記ヒートシンク部４は、前記素子配置用の平坦面と平行な平坦面２２を底面に有し、前記ヒートシンク部の底面２２は、前記素子配置用の平坦面よりも面積が広い平坦面としたことを特徴とする。周囲に安定性が悪い円弧曲面を有しているにも係わらず、底面に面積が広い平坦面を有しているので、ワイヤボンド時にヒートシンク部を安定して保持することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＤ，ＣD−Ｒ／ＲＷ，ＤＶＤ，ＤＶD−Ｒ／ＲＷ，ＤＶD−ブルーレイディスク等の光ディスク用光源に使用することができる半導体レーザ装置に関する。特に、光ディスク用のスリム（薄型）なピックアップ用に適した小型パッケージを備える半導体レーザ装置、あるいはそのパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
現行のハーフハイトピックアップには、φ５．６ｍｍステムを有する半導体レーザ装置が使用されている。スリムピックアップにはφ５．６ｍｍステムの一部をカットしたD型ステム、両方をカットしたI型ステムのパッケージなどが提案されている。また、φ３．５ｍｍステム、φ３．３ｍｍステムのパッケージも提案されている（図１３に示す外観参照）。このφ３．５ｍｍステム、φ３．３ｍｍステムは、図１３に外観を示すようにφ５．６ｍｍステムパッケージを全体的に縮小した形であるため、レーザ素子配置用のヒートシンク部が小さくなるという問題がある。またヒートシンク部の体積を大きくした内容で特許文献１などが知られているが、これは半円状で体積的には不充分である。
【０００３】
ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ用等の高出力タイプの半導体レーザ装置の場合、電流値，電圧ともに大きくなり、それに伴い発熱が増加しφ３．３ｍｍステムのような放熱体積の小さいステムでは７０℃以上の高温保証が困難になるという問題点があった。したがって、如何に放熱体積を稼ぐかが重要になってくる。
【特許文献１】特開平10−362032号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、以下の内の１つ、あるいはそれらを組み合わせたものである。すなわち、放熱性を改善すること。パッケージの小型化を図ること。素子の保護を図ること。リードピン数の削減を図ること。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の半導体レーザ装置は、請求項1に記載のように、半導体レーザ素子と、外周部に円弧曲面を有するとともに前記半導体レーザ素子の光軸と同方向の溝を有する金属製のヒートシンク部とを備え、前記溝は、前記半導体レーザ素子を配置するための平坦面を有し、前記ヒートシンク部は、前記素子配置用の平坦面と平行な平坦面を底面に有し、前記ヒートシンク部の底面は、前記素子配置用の平坦面よりも面積が広い平坦面としたことを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載のように、前記半導体レーザ素子に接続されるワイヤボンド線を前記溝の中にこの溝からはみ出さないように配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ヒートシンク部が外周部に円弧曲面を持つにも係らず、半導体レーザ素子等へのワイヤボンド作業時にヒートシンク部を安定して支えることができる。また、別の局面では、パッケージの小型化を図ることができる。また、別の局面では、素子の保護を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【０００９】
図1は、改良された半導体レーザ装置の第1の実施形態を示し、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は平面図である。
【００１０】
半導体レーザ装置1は、ステムタイプのパッケージ２を備えている。このパッケージ２は、ベース部３とヒートシンク部４によって構成している。
【００１１】
ベース部３は、直径が３．３ｍｍ、厚さが１ｍｍの円盤を基本形態とした円盤状の金属で構成している。ヒートシンク部４は、直径が２．９ｍｍ、長さが２．５ｍｍの円柱を基本形態としてその一部を切り欠いてくぼみを形成した柱状の金属で構成している。ベース部３とヒートシンク部４は、正面から見てその中心が一致するように同心円状に配置している。ベース部３とヒートシンク部４の中心Ｘは、後述する半導体素子の光軸Ｘと一致するように設定される。
【００１２】
ヒートシンク部４は、円柱の中心軸方向に延びる溝５を、円柱の上平坦面と下平坦面を横切ように形成することによって、正面Ｕ字形状をしている。溝５は、その上端の幅が１．５ｍｍ、下端の幅が１．０ｍｍと上広がりの形態で形成されている。溝５は、この溝５によって切り取られた円柱の円弧部分（溝５の上端が弦と見なされる円弧部分）が、円柱の中心軸に対する中心角度に換算して１８０度よりも小さな角度θになるように形成されている。この角度θは、９０度よりも小さい角度に設定しているが、１８０度以下であれば、９０度よりも大きな角度に設定しても良い。溝５は、その底面が円柱の中心軸Ｘよりも深い位置になる様に形成されている。溝５の底に位置する面６は、円柱の中心軸Ｘと平行な平坦面とされ、この平坦面６が後述する半導体レーザ素子を配置する面となる。
【００１３】
ヒートシンク部４は、平坦面６の両側（前記軸Ｘに対して左右方向の側）に壁部７を一体に設けている。すなわち、溝５の左右に、溝５の底部の平坦面６よりも高い左右の壁部７Ａ，７Ｂを有している。この壁部７Ａ，７Ｂの間に後述する素子９が配置される。
【００１４】
ヒートシンク部４は、その基端がベース部３に一体化されている。ベース部３とヒートシンク部４は、それぞれを別部材とし、半田などの接続材料によって両者を一体に接合してパッケージ２とすることもできるし、それぞれを同一部材とし一体成形してパッケージ２とすることもできる。ベース部３とヒートシンク部４をそれぞれを別部材とする場合は、ベース部３を熱抵抗が小さな銅あるいは銅系の合金、あるいは鉄あるいは鉄系の合金で構成するのが好ましく、ヒートシンク部４を熱抵抗が小さな銅あるいは銅系の合金で構成するのが好ましい。また、ベース部３とヒートシンク部４を一体に形成する場合は、ベース部３とヒートシンク部４を熱抵抗が小さな銅あるいは銅系の合金で構成するのが好ましい。ベース部３とヒートシンク部４を一体に形成する場合は、両者を板材のプレス加工によって、あるいは、柱材の切削加工によって同時に形成することができる。
【００１５】
ヒートシンク部４は、その先端が先細りになるように、先端部の外周部にテーパー面８を形成している。このようなテーパー面８を形成することにより、通常アルミニウムなどで構成される光ピックアップ側のレーザ装置の受け入れ部分がエッジによって削られることを未然に防止することができる。
【００１６】
また、ヒートシンク部４の外周部は、左右の壁部７Ａ，７Ｂを含めて軸Ｘを中心とした円弧からなる曲面としているので、光ピックアップ側のレーザ装置の受け入れ部分の中で軸Ｘを中心に回転して位置調整する際、この外周曲面をガイドとすることによって調整時の動きをスムーズにすることができる。
【００１７】
半導体レーザ装置１は、パッケージ部２に、半導体素子としての半導体レーザ素子９を配置している。半導体レーザ素子９は、ヒートシンク部４の取付面、この例では溝５の内壁面を構成する平坦面６にサブマウント１０を介して配置している。半導体レーザ素子９は、その発光点がサブマウント１０側に偏った配置、すなわちジャンクションダウンの形態で配置するのが、放熱性を高める上で好ましい。
【００１８】
半導体レーザ装置１は、半導体レーザ素子９として赤外タイプから紫外タイプまで種々のものを用いることができる。特に、赤外タイプに比べて放熱特性が悪く、良好な放熱環境が要求される赤色タイプや青色タイプの半導体レーザ素子を用いるのが、その放熱特性を改善することができる点で好ましい。
【００１９】
サブマウント１０は、放熱性の良い部材で構成され、例えばシリコンや窒化アルミニウムなどの半導体材料を用いることができる。半導体レーザ素子９の放熱性をより高める場合などには、半導体レーザ素子９をサブマウント１０を介在せずに直接ヒートシンク部４の取り付け面に取付けることもできる。
【００２０】
半導体レーザ素子９は溝５内に配置され、半導体レーザ素子９の高さよりも十分に高い壁部７Ａ，７Ｂに挟まれた形態で配置されているので、この壁部が素子の保護機能を果たす。
【００２１】
半導体レーザ装置１は、複数のリードピン１１Ａ、１１Ｂをパッケージ２に固定して備えている。この実施形態では、２本のリードピン１１Ａ，１１Ｂをベース部３の中心Ｘを挟む様にして配置している。一方のリードピン１１Ａは、その一端がベース部３に溶接等によって接合されて、ベース部３に電気的に導通した状態で固定されている。他方のリードピン１１Ｂはその一端がベース部３の貫通孔１２に挿入され、この貫通孔１２に配置した絶縁材１３によってベース部３と絶縁された状態で固定されている。このリードピン１１Ｂの一端は、ベース部３を貫通して溝５の中に位置している。
【００２２】
一方のリードピン１１Ａは、ベース部３、ヒートシンク部４、ワイヤボンド線１４等を介して半導体レーザ素子９の一方の電極に接続される。他方のリードピン１１Ｂは、その一端に接続したワイヤボンド線１５、サブマウント１０上の配線等を介して半導体レーザ素子９の他方の電極に接続される。このリードピン１１Ａ，１１Ｂ間に半導体レーザ素子９の駆動に必要な電圧を与えると、半導体レーザ素子９が動作してレーザ光が軸Ｘ方向に出力される。
【００２３】
各ワイヤボンド線１４，１５は、側壁７Ａ，７Ｂによる保護を受けるために、溝５の上縁からはみ出さない様に、溝５内に配置するのが好ましい。すなわち、溝５は、半導体レーザ素子９、サブマウント１０、各ワイヤボンド線１４，１５を完全に収納するような形状に形成されている。
【００２４】
半導体レーザ装置１は、従来と同様に、位置決め用の一対の三角形状の切り欠き１６Ａ，１６Ｂと、方向表示用の四角形状の切り欠き１７をベース部３に備えている。
【００２５】
この半導体レーザ装置１は、図１に示す状態が完成状態であり、光ピックアップ装置等にその光源として組み込まれて使用される。このとき、ヒートシンク部４の先端がテーパー面８となっているので、このレーザ装置１を装着個所にスムーズに差し込むことができる。また、テーパー面８を先端に形成することにより、通常アルミニウムなどで構成される光ピックアップ側のレーザ装置の受け入れ部分がエッジによって削られることを防止することができる。したがって、エッジによって削られて発生する金属粉が光学系に与える悪影響を未然に防止することができる。光ピックアップ装置等に組み込まれて使用されるとき、ベース部３のヒートシンク部４側の平坦面が、位置決め用の基準面として機能する。
【００２６】
図１に示す実施形態において、ヒートシンク部４の体積は１１．１ｍｍ３であり、図１０に示す従来タイプ（φ３．５ｍｍ）の１．１ｍｍ３の約１０倍に増加することができた。パッケージ２の全体体積（ベース部３とヒートシンク部４の合計体積）は、２０．７ｍｍ３であり、図１３に示す従来タイプの１０．７ｍｍ３の約２倍に増加することができた。ヒートシンク部４のパッケージ２の全体積に占める体積割合は約５３％（１１．１／２０．７）で、図１３に示す従来タイプの約１０％（１．１／１０．７）に比べて約５倍に増加することができた。したがって、半導体レーザ素子９から発生する熱を効果的に放熱することができる。
【００２７】
図１２は、赤色半導体レーザ素子を有するＤＶＤ−Ｒ用の半導体レーザ装置において、７０℃の環境下で１００ｍＷのパルス試験を行なった場合の信頼性試験の結果を示す。横軸は時間、縦軸はＡＰＣ（オートパワーコントロール）下での動作電流を示す。この図から明らかなように、図１３に示す従来構造では１００時間前後で素子が動作不能な状態になるのに対して、第1の実施形態では、５００時間以上安定して動作することを確認できた。
【００２８】
上記実施形態においては、従来のキャップによる気密構造は採用していないので部品点数、組立て工数を削減することができる。また、ヒートシンク部４が外気と触れる面積も増加させることができる。
【００２９】
尚、図１に示す構造に加えて、従来のように窓付きのキャップを密閉状態で装着して半導体レーザ装置を構成することも可能である。
【００３０】
図１に示す半導体レーザ装置１は、受光素子を内臓していないので、半導体レーザ素子９の出力をモニターするためには、フロントモニター用の受光素子をレーザ装置１とは別個に配置することが好ましい。
【００３１】
次に、改良された半導体レーザ装置の第２の実施形態を図２を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、サブマウント１０として受光素子１８を内臓したタイプのものを用いた点、その出力を取り出すために、リードピンを１本増加して３本とした点である。
【００３２】
ベース部３には、２本のリードピン１１Ｂ，１１Ｃを貫通配置するに十分な大きさを有する横方向に長い１つの貫通孔１２が形成されている。この孔１２に２本のリードピン１１Ｂ，１１Ｃをそれらの一端が溝５内に位置するように、互いに離間して配置している。この２本のリードピン１１Ｂ，１１Ｃは、絶縁材１３によって互いに絶縁され、さらにベース部３とも絶縁されて固定されている。リードピン１１Ｂの一端は、先の実施形態と同様に、半導体レーザ素子９に対する配線に利用され、もう１つのリードピン１１Ｃは、サブマウント１０に内臓の受光素子１８に対する配線に利用される。受光素子１８は、ＰＩＮ型の受光素子で２端子構造とされ、一方の端子に接続した電極（この例では裏面電極）が、ヒートシンク部４に電気的に接続され、他方の電極（この例では表電極）が、リードピン１１Ｃにワイヤボンド線１９を介して接続される。
【００３３】
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、受光素子内蔵型の半導体レーザ装置であっても、ベース部３を貫通するリードピン１１Ｂ、１１Ｃの先端を溝５内に配置し、溝５の中でワイヤボンド配線をすることができるので、受光素子１８に対する配線をヒートシンク部４によって確実に保護することができる。また、パッケージ２の小型化を図ることができる。
【００３４】
次に、改良された半導体レーザ装置の第３の実施形態を図３を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ヒートシンク部４の先端をテーパー面８から半球状の曲面２０にした点である。半導体レーザ素子９やサブマウント１０は、この曲面２０よりも前方に出ないように配置されている。このように曲面２０を形成することによって、半導体レーザ装置１の先端がボールペンの先端と同様の形態となり、ピックアップ装置等に組み込む際のあおり調整が行ないやすくなる。すなわち、レーザ装置の先端をピックアップ装置の半球状のくぼみに配置し、光軸が最適位置に来るようにリードピン側をＸ−Ｙ方向に移動しながら調整する、あおり調整と呼ばれる調整を容易にすることができる。
【００３５】
この第３の実施形態において、半導体レーザ素子９の位置を図３に示す状態から軸Ｘ方向に沿って前後（例えばベース部３側）に若干移動した状態に変更することもできる。例えば、半導体レーザ素子９をその光出射点が曲面２０から等距離になる様に配置することができる。すなわち、曲面２０を１つの球の一部とみなした時、その球の中心に半導体レーザ素子９の光出射点が位置するように、半導体レーザ素子９を配置する。このように配置することにより、前記あおり調整の際に、半導体レーザ素子９の光出射点が移動しなくなる。その結果、調整作業が容易になる。
【００３６】
この第３の実施形態は、第２の実施形態や後述するその他の実施形態に適用することができる。
【００３７】
次に、改良された半導体レーザ装置の第４の実施形態（本発明の実施形態）を図４を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ヒートシンク部４の形状を変更した点である。第１の変更点は、溝５の平坦面６先端に下向きに傾斜したテーパー面２１を形成した点である。このようなテーパー面２１を形成することにより、半導体レーザ素子９から出力される光が溝５の平坦面６によって遮られるのを防止することができる。テーパー面２１の角度は、半導体レーザ素子９の光の上下方向への広がり角度の半分よりも大きな角度に設定する。半導体レーザ素子９の光の上下方向への広がり角度は、通常３０度程度であるので、テーパー面２１の傾斜角度は、１５度以上に設定でき、例えば１５度から２０度の範囲の角度に設定される。
【００３８】
素子９の位置を同じに保ったまま、ヒートシンク部４の長さを長くする場合などにおいて、素子の前方にテーパー面２１を形成しておくことにより、ヒートシンク部４の長さを長く設定し易くなる。したがって、ヒートシンク部４の体積を増加することができ、放熱面積を広くすることができる。
【００３９】
第２の変更点は、ヒートシンク部５の円弧面であった底面を平坦な底面２２とした点である。この底面２２は、溝５の平坦面６と平行な平坦面で、平坦面６よりも大きな面積としている。このような平坦な底面２２としたことにより、半導体レーザ素子９等へのワイヤボンド作業時にパッケージ２を安定して支えることができるようになる。
【００４０】
上記第１、第２の変更点は各々別々に行なっても良いし、同時に行なっても良い。
【００４１】
この第４の実施形態は、第２、第３の実施形態や後述するその他の実施形態に適用することができる。
【００４２】
次に、改良された半導体レーザ装置の第５の実施形態を図５を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ヒートシンク部４の形状を変更した点と、その先端に光学素子２３を付加した点である。
【００４３】
第１の変更点は、ヒートシンク部４の先端に設けていたテーパー面８の形成を行なわないで、円柱状のままとした点、すなわち、ヒートシンク部４の先端面と後端面とを同一平面形状とした点である。このようにヒートシンク部４の先端形状を設定することにより、ヒートシンク部４の先端面２４の面積を広く確保することができる。したがって、ヒートシンク部４の先端面２４に光学要素２３を付加する際の取り付け代を広くすることができる。
【００４４】
第２の変更点は、ヒートシンク部４の先端部に光学要素２３を付加した点である。この光学要素２３は、平板状をしているが、少なくともヒートシンク部４側の面が平坦な形状をしていればよい。例えば、光学要素２３のヒートシンク部４側の面と反対側の面に、前記テーパー面８に相当するようなテーパー面を形成しても良い。光学要素２３としては、ホログラム素子、１／４波長板、偏光板、板状レンズなどの中から選択した１つを用いることができる。半導体レーザ装置とは別個に設けていた光学要素２３を一体に設けたので、光ピックアップや光通信用の送信機などにおける光学的な調整が簡素化できる。
【００４５】
上記の第１、第２の変更点は各々別々に行なっても良いし、同時に行なっても良い。
【００４６】
この第５の実施形態は、第２、第４の実施形態や後述するその他の実施形態に適用することができる。
【００４７】
次に、改良された半導体レーザ装置の第６の実施形態を図６を参照して説明する。図２に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第２の実施形態と大きく相違するのは、ヒートシンク部４の形状を変更した点と、その先端に光学素子２５を付加した点である。
【００４８】
第１の変更点は、ヒートシンク部４の先端にその外側に設けていたテーパー面８の形成を行なわないで、円柱状のままとし、溝５の先端に光学素子２５を受け入れるくぼみを設けた点である。このようにヒートシンク部４の先端形状を設定することにより、球状の光学要素２５を確実に取りつけることができる。
【００４９】
第２の変更点は、ヒートシンク部４の先端部に球状の光学要素２５を付加した点である。この光学要素２５は、半導体レーザ素子９の発する光をコリメートし、あるいは集光するために用いられる。そして要素２５はヒートシンク部４の先端部に設けたくぼみに保持され、接着剤などによって固定される。半導体レーザ装置とは別個に設けていた光学要素２５を光学的な調整を行なって一体に設けたので、光ピックアップや光通信用の送信機、光ファイバーモジュールなどに適用する場合に、その光学的な調整が簡素化できる。
【００５０】
上記の第１、第２の変更点は各々別々に行なっても良いし、同時に行なっても良い。
【００５１】
この第６の実施形態は、第１、第４の実施形態やその他の実施形態に適用することができる。
【００５２】
次に、改良された半導体レーザ装置の第７の実施形態を図７を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ヒートシンク部４の円弧状側面形状を多面形状に変更した点である。正面から見て、円弧部分を備えていたヒートシンク部４の外周部を、正面から見て多角形状に変更した。多角形に変更することによって、チャッキングが容易に行なえるようになる。ヒートシンク部４の円弧面であった底面は、第４の実施形態と同様に平坦な底面２２としている。この底面２２は、溝５の平坦面６と平行な平坦面で、平坦面６よりも大きな面積としている。このような平坦な底面２２としたことにより、半導体レーザ素子９等へのワイヤボンド作業時にパッケージ２を安定して支えることができるようになる。
【００５３】
ヒートシンク部４は、それを円筒状を成すくぼみの中に挿入した際、その取り付け安定性を高めるために、周囲の面の複数の角部分が仮想の円筒（図７に一点鎖線Ｃで示す）に内接するように形成している。この時、仮想の円筒Ｃの中心軸は前記軸Ｘと一致する。
【００５４】
この第７の実施形態は、第２の実施形態やその他の実施形態に適用することができる。
【００５５】
次に、改良された半導体レーザ装置の第８の実施形態を図８を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ベース部３とヒートシンク部４の形状を変更した点である。
【００５６】
第１の変更点は、ベース部３とヒートシンク部４との外形寸法の相違によって形成され、位置決め基準面として用いられていた段差、すなわち、ヒートシンク部４の周囲からはみ出しているベース部３の外周部をなくした点である。このようにベース部３とヒートシンク部４を一体の円柱形状とし、その間の段差を無くしたことにより、半導体レーザ装置を軸Ｘ方向に移動させて取付け調整する際、前記段差によって受ける規制が無くなり、調整作業が容易になる。
【００５７】
第２の変更点は、ワイヤボンドの作業性を高めるために、ヒートシンク部４の壁部７Ｂの一部を除去し、平坦面６Ｂを設けた点である。平坦面６Ｂは、溝５の平坦面６と同一平面としているが、溝５の底面５と段差を持った平坦面としても良い。このような平坦面６Ｂを形成することにより、素子９あるいはサブマウント１０に対してワイヤボンドを行なうためのキャピラリの形状が制約を受けにくくなり、製造時の作業性を良好にすることができる。
【００５８】
上記第１、第２の変更点は各々別々に行なっても良いし、同時に行なっても良い。
【００５９】
この第８の実施形態は、第２から第７の何れかの実施形態やその他の実施形態に適用することができる。
【００６０】
次に、改良された半導体レーザ装置の第９の実施形態を図９を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ダミーのリードピン１１Ｄを設けて、一般的な３ピンの装置とピンコンパチブルにした点、溝５の左右に形成していた左右の壁部７Ａ，７Ｂの一方を削除して平坦な面６の左右の一方のみに壁部７Ｂを形成した点である。
【００６１】
ヒートシンク部４は、壁部７Ａ，７Ｂの一方を削除することによって、正面から見てＬ字形状としている。先の実施例では、溝５の底面を構成する平坦面６に半導体レーザ素子９を配置するとしたが、この実施例のように溝５の形状を扇型（Ｖ字状）と見なすことができる場合は、溝５の一方の内壁面に半導体レーザ素子９が配置されていると見なすこともできる。
【００６２】
リードピン１１Ｂは、溝５に完全に収容されるのではなく、一部が溝５からはみ出した状態でベース部３に絶縁されて固定されている。ダミーのリードピン１１Ｄは、リードピン１１Ａと同様に、その一端がベース部３に溶接などによって接合されて、ベース部３に電気的に導通した状態で固定されている。リードピン１１Ｄは、リードピン１１Ａと同様に軸Ｘ方向から見てヒートシンク部４と平面的に重なる位置に配置される。リードピン１１Ｄは、一般的な３ピンの装置において、モニター信号出力用のリードピンが配置される位置と同じ位置に配置される。したがって、一般的な３ピンの装置とピン配置がコンパチブルになり、共通の製造装置を利用して製造することが可能になる。
【００６３】
モニター機能内蔵型の装置は、モニター信号出力用のリードピンを、リードピン１１Ｂと同様に、ヒートシンク部４との平面的な重なりを避けて配置する必要があるので、ヒートシンク部４の設置個所が限定される。しかしながら、この実施例の場合は、リードピン１１Ｄがベース部３から突出しないダミーリードであるため、ヒートシンク部４の設置可能範囲を広く確保することができる。すなわち、本来ならモニター信号出力用のリードピンが位置する範囲にヒートシンク部４、この例では壁部７Ｂを突出して配置することができる。
【００６４】
その結果、通常は面６と同じ位置であるヒートシンク部４の上端位置を、半導体レーザ素子９の発光点もしくは上面よりも上の位置まで突出して配置することができる。このように発光点もしくは上面よりも上の位置まで突出する壁部７Ｂの存在によって、放熱のための体積、あるいは表面積を増加させることができ、放熱性を良好にすることができる。
【００６５】
この第９の実施形態は、第２から第８の何れかの実施形態やその他の実施形態に適用することができる。
【００６６】
次に、改良された半導体レーザ装置の第１０の実施形態を図１０を参照して説明する。図９に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第９の実施形態との相違点は、ヒートシンク部４の壁部７の形状を変更した点である。すなわち、鋭角であった壁部７の頂上部を面取りして平坦面７Ｃとした。このような構成によって、第９の実施形態よりも放熱性の点で若干劣るが、第９の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６７】
次に、改良された半導体レーザ装置の第１１の実施形態を図１１を参照して説明する。この実施形態は、図８に示す実施形態をベースとして、図９、１０に示す実施形態を付加したものである。したがって、図８〜１０に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示している。
【００６８】
ベース部３とヒートシンク部４は、両者の間に段差が生じないように同一の直径とされている。円柱形状の一部が切り欠かれてヒートシンク部４とされ、切り欠かれなかった部分がベース部３とされている。このようにベース部３とヒートシンク部４を一体の円柱形状とし、その間の段差を無くしたことにより、半導体レーザ装置を軸Ｘ方向に移動させて取付け調整する際、前記段差によって受ける規制が無くなり、調整作業が容易になる。
【００６９】
絶縁材によってベースに固定されたリードピン１１Ｂの一端は、ベース部３を貫通して平坦面６Ｂの上方まで延びている。リードピン１１Ｄは、リードピン１１Ａと同様に、その一端がベース部３に溶接などによって接合されて、ベース部３に電気的に導通した状態で固定されている。リードピン１１Ｄは、リードピン１１Ａと同様に軸Ｘ方向から見てヒートシンク部４と平面的に重なる位置に配置される。リードピン１１Ｄは、一般的な３ピンの装置において、モニター信号出力用のリードピンが配置される位置と同じ位置に配置される。したがって、一般的な３ピンの装置とピン配置がコンパチブルになり、共通の製造装置を利用して製造することが可能になる。壁部７は、頂上部を面取りして平坦面７Ｃを形成している。
【００７０】
この第１１の実施形態によれば、第８〜１０の実施形態における効果と同様の効果を奏することができる。
【００７１】
上記実施形態において、半導体レーザ素子９に代わる半導体発光素子として発光ダイオードを用いることもできる。それ以外にも、本発明の趣旨を変更しない範囲であれば、上記実施形態以外の変更を行なっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
ＣＤ，ＣD−Ｒ／ＲＷ，ＤＶＤ，ＤＶD−Ｒ／ＲＷ，ＤＶD−ブルーレイディスク等の光ディスク用光源に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】改良された半導体レーザ装置の第１の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図２】改良された半導体レーザ装置の第２の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図３】改良された半導体レーザ装置の第３の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図４】改良された半導体レーザ装置の第４の実施形態を示し、（ａ）は一部切り欠き側面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】改良された半導体レーザ装置の第５の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図６】改良された半導体レーザ装置の第６の実施形態を示す平面図である。
【図７】改良された半導体レーザ装置の第７の実施形態を示す正面図である。
【図８】改良された半導体レーザ装置の第８の実施形態を示す斜視図である。
【図９】改良された半導体レーザ装置の第９の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図１０】改良された半導体レーザ装置の第１０の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図１１】改良された半導体レーザ装置の第１１の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図１２】信頼性試験のデータを示す特性図である。
【図１３】従来例を示す一部切り欠き斜視図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 半導体レーザ装置
２ パッケージ
３ ベース部
４ ヒートシンク部
５ 溝
９ 半導体レーザ素子（半導体発光素子）
１１ リードピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＤ，ＣD−Ｒ／ＲＷ，ＤＶＤ，ＤＶD−Ｒ／ＲＷ，ＤＶD−ブルーレイディスク等の光ディスク用光源に使用することができる半導体レーザ装置に関する。特に、光ディスク用のスリム（薄型）なピックアップ用に適した小型パッケージを備える半導体レーザ装置、あるいはそのパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
現行のハーフハイトピックアップには、φ５．６ｍｍステムを有する半導体レーザ装置が使用されている。スリムピックアップにはφ５．６ｍｍステムの一部をカットしたD型ステム、両方をカットしたI型ステムのパッケージなどが提案されている。また、φ３．５ｍｍステム、φ３．３ｍｍステムのパッケージも提案されている（図１３に示す外観参照）。このφ３．５ｍｍステム、φ３．３ｍｍステムは、図１３に外観を示すようにφ５．６ｍｍステムパッケージを全体的に縮小した形であるため、レーザ素子配置用のヒートシンク部が小さくなるという問題がある。またヒートシンク部の体積を大きくした内容で特許文献１などが知られているが、これは半円状で体積的には不充分である。
【０００３】
ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ用等の高出力タイプの半導体レーザ装置の場合、電流値，電圧ともに大きくなり、それに伴い発熱が増加しφ３．３ｍｍステムのような放熱体積の小さいステムでは７０℃以上の高温保証が困難になるという問題点があった。したがって、如何に放熱体積を稼ぐかが重要になってくる。
【特許文献１】特開平10−362032号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、以下の内の１つ、あるいはそれらを組み合わせたものである。すなわち、放熱性を改善すること。パッケージの小型化を図ること。素子の保護を図ること。リードピン数の削減を図ること。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の半導体レーザ装置は、請求項1に記載のように、半導体レーザ素子と、外周部に円弧曲面を有するとともに前記半導体レーザ素子の光軸と同方向の溝を有する金属製のヒートシンク部とを備え、前記溝は、前記半導体レーザ素子を配置するための平坦面を有し、前記ヒートシンク部は、前記素子配置用の平坦面と平行な平坦面を底面に有し、前記ヒートシンク部の底面は、前記素子配置用の平坦面よりも面積が広い平坦面としたことを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載のように、前記半導体レーザ素子に接続されるワイヤボンド線を前記溝の中にこの溝からはみ出さないように配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ヒートシンク部が外周部に円弧曲面を持つにも係らず、半導体レーザ素子等へのワイヤボンド作業時にヒートシンク部を安定して支えることができる。また、別の局面では、パッケージの小型化を図ることができる。また、別の局面では、素子の保護を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【０００９】
図1は、改良された半導体レーザ装置の第1の実施形態を示し、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は平面図である。
【００１０】
半導体レーザ装置1は、ステムタイプのパッケージ２を備えている。このパッケージ２は、ベース部３とヒートシンク部４によって構成している。
【００１１】
ベース部３は、直径が３．３ｍｍ、厚さが１ｍｍの円盤を基本形態とした円盤状の金属で構成している。ヒートシンク部４は、直径が２．９ｍｍ、長さが２．５ｍｍの円柱を基本形態としてその一部を切り欠いてくぼみを形成した柱状の金属で構成している。ベース部３とヒートシンク部４は、正面から見てその中心が一致するように同心円状に配置している。ベース部３とヒートシンク部４の中心Ｘは、後述する半導体素子の光軸Ｘと一致するように設定される。
【００１２】
ヒートシンク部４は、円柱の中心軸方向に延びる溝５を、円柱の上平坦面と下平坦面を横切ように形成することによって、正面Ｕ字形状をしている。溝５は、その上端の幅が１．５ｍｍ、下端の幅が１．０ｍｍと上広がりの形態で形成されている。溝５は、この溝５によって切り取られた円柱の円弧部分（溝５の上端が弦と見なされる円弧部分）が、円柱の中心軸に対する中心角度に換算して１８０度よりも小さな角度θになるように形成されている。この角度θは、９０度よりも小さい角度に設定しているが、１８０度以下であれば、９０度よりも大きな角度に設定しても良い。溝５は、その底面が円柱の中心軸Ｘよりも深い位置になる様に形成されている。溝５の底に位置する面６は、円柱の中心軸Ｘと平行な平坦面とされ、この平坦面６が後述する半導体レーザ素子を配置する面となる。
【００１３】
ヒートシンク部４は、平坦面６の両側（前記軸Ｘに対して左右方向の側）に壁部７を一体に設けている。すなわち、溝５の左右に、溝５の底部の平坦面６よりも高い左右の壁部７Ａ，７Ｂを有している。この壁部７Ａ，７Ｂの間に後述する素子９が配置される。
【００１４】
ヒートシンク部４は、その基端がベース部３に一体化されている。ベース部３とヒートシンク部４は、それぞれを別部材とし、半田などの接続材料によって両者を一体に接合してパッケージ２とすることもできるし、それぞれを同一部材とし一体成形してパッケージ２とすることもできる。ベース部３とヒートシンク部４をそれぞれを別部材とする場合は、ベース部３を熱抵抗が小さな銅あるいは銅系の合金、あるいは鉄あるいは鉄系の合金で構成するのが好ましく、ヒートシンク部４を熱抵抗が小さな銅あるいは銅系の合金で構成するのが好ましい。また、ベース部３とヒートシンク部４を一体に形成する場合は、ベース部３とヒートシンク部４を熱抵抗が小さな銅あるいは銅系の合金で構成するのが好ましい。ベース部３とヒートシンク部４を一体に形成する場合は、両者を板材のプレス加工によって、あるいは、柱材の切削加工によって同時に形成することができる。
【００１５】
ヒートシンク部４は、その先端が先細りになるように、先端部の外周部にテーパー面８を形成している。このようなテーパー面８を形成することにより、通常アルミニウムなどで構成される光ピックアップ側のレーザ装置の受け入れ部分がエッジによって削られることを未然に防止することができる。
【００１６】
また、ヒートシンク部４の外周部は、左右の壁部７Ａ，７Ｂを含めて軸Ｘを中心とした円弧からなる曲面としているので、光ピックアップ側のレーザ装置の受け入れ部分の中で軸Ｘを中心に回転して位置調整する際、この外周曲面をガイドとすることによって調整時の動きをスムーズにすることができる。
【００１７】
半導体レーザ装置１は、パッケージ部２に、半導体素子としての半導体レーザ素子９を配置している。半導体レーザ素子９は、ヒートシンク部４の取付面、この例では溝５の内壁面を構成する平坦面６にサブマウント１０を介して配置している。半導体レーザ素子９は、その発光点がサブマウント１０側に偏った配置、すなわちジャンクションダウンの形態で配置するのが、放熱性を高める上で好ましい。
【００１８】
半導体レーザ装置１は、半導体レーザ素子９として赤外タイプから紫外タイプまで種々のものを用いることができる。特に、赤外タイプに比べて放熱特性が悪く、良好な放熱環境が要求される赤色タイプや青色タイプの半導体レーザ素子を用いるのが、その放熱特性を改善することができる点で好ましい。
【００１９】
サブマウント１０は、放熱性の良い部材で構成され、例えばシリコンや窒化アルミニウムなどの半導体材料を用いることができる。半導体レーザ素子９の放熱性をより高める場合などには、半導体レーザ素子９をサブマウント１０を介在せずに直接ヒートシンク部４の取り付け面に取付けることもできる。
【００２０】
半導体レーザ素子９は溝５内に配置され、半導体レーザ素子９の高さよりも十分に高い壁部７Ａ，７Ｂに挟まれた形態で配置されているので、この壁部が素子の保護機能を果たす。
【００２１】
半導体レーザ装置１は、複数のリードピン１１Ａ、１１Ｂをパッケージ２に固定して備えている。この実施形態では、２本のリードピン１１Ａ，１１Ｂをベース部３の中心Ｘを挟む様にして配置している。一方のリードピン１１Ａは、その一端がベース部３に溶接等によって接合されて、ベース部３に電気的に導通した状態で固定されている。他方のリードピン１１Ｂはその一端がベース部３の貫通孔１２に挿入され、この貫通孔１２に配置した絶縁材１３によってベース部３と絶縁された状態で固定されている。このリードピン１１Ｂの一端は、ベース部３を貫通して溝５の中に位置している。
【００２２】
一方のリードピン１１Ａは、ベース部３、ヒートシンク部４、ワイヤボンド線１４等を介して半導体レーザ素子９の一方の電極に接続される。他方のリードピン１１Ｂは、その一端に接続したワイヤボンド線１５、サブマウント１０上の配線等を介して半導体レーザ素子９の他方の電極に接続される。このリードピン１１Ａ，１１Ｂ間に半導体レーザ素子９の駆動に必要な電圧を与えると、半導体レーザ素子９が動作してレーザ光が軸Ｘ方向に出力される。
【００２３】
各ワイヤボンド線１４，１５は、側壁７Ａ，７Ｂによる保護を受けるために、溝５の上縁からはみ出さない様に、溝５内に配置するのが好ましい。すなわち、溝５は、半導体レーザ素子９、サブマウント１０、各ワイヤボンド線１４，１５を完全に収納するような形状に形成されている。
【００２４】
半導体レーザ装置１は、従来と同様に、位置決め用の一対の三角形状の切り欠き１６Ａ，１６Ｂと、方向表示用の四角形状の切り欠き１７をベース部３に備えている。
【００２５】
この半導体レーザ装置１は、図１に示す状態が完成状態であり、光ピックアップ装置等にその光源として組み込まれて使用される。このとき、ヒートシンク部４の先端がテーパー面８となっているので、このレーザ装置１を装着個所にスムーズに差し込むことができる。また、テーパー面８を先端に形成することにより、通常アルミニウムなどで構成される光ピックアップ側のレーザ装置の受け入れ部分がエッジによって削られることを防止することができる。したがって、エッジによって削られて発生する金属粉が光学系に与える悪影響を未然に防止することができる。光ピックアップ装置等に組み込まれて使用されるとき、ベース部３のヒートシンク部４側の平坦面が、位置決め用の基準面として機能する。
【００２６】
図１に示す実施形態において、ヒートシンク部４の体積は１１．１ｍｍ３であり、図１０に示す従来タイプ（φ３．５ｍｍ）の１．１ｍｍ３の約１０倍に増加することができた。パッケージ２の全体体積（ベース部３とヒートシンク部４の合計体積）は、２０．７ｍｍ３であり、図１３に示す従来タイプの１０．７ｍｍ３の約２倍に増加することができた。ヒートシンク部４のパッケージ２の全体積に占める体積割合は約５３％（１１．１／２０．７）で、図１３に示す従来タイプの約１０％（１．１／１０．７）に比べて約５倍に増加することができた。したがって、半導体レーザ素子９から発生する熱を効果的に放熱することができる。
【００２７】
図１２は、赤色半導体レーザ素子を有するＤＶＤ−Ｒ用の半導体レーザ装置において、７０℃の環境下で１００ｍＷのパルス試験を行なった場合の信頼性試験の結果を示す。横軸は時間、縦軸はＡＰＣ（オートパワーコントロール）下での動作電流を示す。この図から明らかなように、図１３に示す従来構造では１００時間前後で素子が動作不能な状態になるのに対して、第1の実施形態では、５００時間以上安定して動作することを確認できた。
【００２８】
上記実施形態においては、従来のキャップによる気密構造は採用していないので部品点数、組立て工数を削減することができる。また、ヒートシンク部４が外気と触れる面積も増加させることができる。
【００２９】
尚、図１に示す構造に加えて、従来のように窓付きのキャップを密閉状態で装着して半導体レーザ装置を構成することも可能である。
【００３０】
図１に示す半導体レーザ装置１は、受光素子を内臓していないので、半導体レーザ素子９の出力をモニターするためには、フロントモニター用の受光素子をレーザ装置１とは別個に配置することが好ましい。
【００３１】
次に、改良された半導体レーザ装置の第２の実施形態を図２を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、サブマウント１０として受光素子１８を内臓したタイプのものを用いた点、その出力を取り出すために、リードピンを１本増加して３本とした点である。
【００３２】
ベース部３には、２本のリードピン１１Ｂ，１１Ｃを貫通配置するに十分な大きさを有する横方向に長い１つの貫通孔１２が形成されている。この孔１２に２本のリードピン１１Ｂ，１１Ｃをそれらの一端が溝５内に位置するように、互いに離間して配置している。この２本のリードピン１１Ｂ，１１Ｃは、絶縁材１３によって互いに絶縁され、さらにベース部３とも絶縁されて固定されている。リードピン１１Ｂの一端は、先の実施形態と同様に、半導体レーザ素子９に対する配線に利用され、もう１つのリードピン１１Ｃは、サブマウント１０に内臓の受光素子１８に対する配線に利用される。受光素子１８は、ＰＩＮ型の受光素子で２端子構造とされ、一方の端子に接続した電極（この例では裏面電極）が、ヒートシンク部４に電気的に接続され、他方の電極（この例では表電極）が、リードピン１１Ｃにワイヤボンド線１９を介して接続される。
【００３３】
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、受光素子内蔵型の半導体レーザ装置であっても、ベース部３を貫通するリードピン１１Ｂ、１１Ｃの先端を溝５内に配置し、溝５の中でワイヤボンド配線をすることができるので、受光素子１８に対する配線をヒートシンク部４によって確実に保護することができる。また、パッケージ２の小型化を図ることができる。
【００３４】
次に、改良された半導体レーザ装置の第３の実施形態を図３を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ヒートシンク部４の先端をテーパー面８から半球状の曲面２０にした点である。半導体レーザ素子９やサブマウント１０は、この曲面２０よりも前方に出ないように配置されている。このように曲面２０を形成することによって、半導体レーザ装置１の先端がボールペンの先端と同様の形態となり、ピックアップ装置等に組み込む際のあおり調整が行ないやすくなる。すなわち、レーザ装置の先端をピックアップ装置の半球状のくぼみに配置し、光軸が最適位置に来るようにリードピン側をＸ−Ｙ方向に移動しながら調整する、あおり調整と呼ばれる調整を容易にすることができる。
【００３５】
この第３の実施形態において、半導体レーザ素子９の位置を図３に示す状態から軸Ｘ方向に沿って前後（例えばベース部３側）に若干移動した状態に変更することもできる。例えば、半導体レーザ素子９をその光出射点が曲面２０から等距離になる様に配置することができる。すなわち、曲面２０を１つの球の一部とみなした時、その球の中心に半導体レーザ素子９の光出射点が位置するように、半導体レーザ素子９を配置する。このように配置することにより、前記あおり調整の際に、半導体レーザ素子９の光出射点が移動しなくなる。その結果、調整作業が容易になる。
【００３６】
この第３の実施形態は、第２の実施形態や後述するその他の実施形態に適用することができる。
【００３７】
次に、改良された半導体レーザ装置の第４の実施形態（本発明の実施形態）を図４を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ヒートシンク部４の形状を変更した点である。第１の変更点は、溝５の平坦面６先端に下向きに傾斜したテーパー面２１を形成した点である。このようなテーパー面２１を形成することにより、半導体レーザ素子９から出力される光が溝５の平坦面６によって遮られるのを防止することができる。テーパー面２１の角度は、半導体レーザ素子９の光の上下方向への広がり角度の半分よりも大きな角度に設定する。半導体レーザ素子９の光の上下方向への広がり角度は、通常３０度程度であるので、テーパー面２１の傾斜角度は、１５度以上に設定でき、例えば１５度から２０度の範囲の角度に設定される。
【００３８】
素子９の位置を同じに保ったまま、ヒートシンク部４の長さを長くする場合などにおいて、素子の前方にテーパー面２１を形成しておくことにより、ヒートシンク部４の長さを長く設定し易くなる。したがって、ヒートシンク部４の体積を増加することができ、放熱面積を広くすることができる。
【００３９】
第２の変更点は、ヒートシンク部５の円弧面であった底面を平坦な底面２２とした点である。この底面２２は、溝５の平坦面６と平行な平坦面で、平坦面６よりも大きな面積としている。このような平坦な底面２２としたことにより、半導体レーザ素子９等へのワイヤボンド作業時にパッケージ２を安定して支えることができるようになる。
【００４０】
上記第１、第２の変更点は各々別々に行なっても良いし、同時に行なっても良い。
【００４１】
この第４の実施形態は、第２、第３の実施形態や後述するその他の実施形態に適用することができる。
【００４２】
次に、改良された半導体レーザ装置の第５の実施形態を図５を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ヒートシンク部４の形状を変更した点と、その先端に光学素子２３を付加した点である。
【００４３】
第１の変更点は、ヒートシンク部４の先端に設けていたテーパー面８の形成を行なわないで、円柱状のままとした点、すなわち、ヒートシンク部４の先端面と後端面とを同一平面形状とした点である。このようにヒートシンク部４の先端形状を設定することにより、ヒートシンク部４の先端面２４の面積を広く確保することができる。したがって、ヒートシンク部４の先端面２４に光学要素２３を付加する際の取り付け代を広くすることができる。
【００４４】
第２の変更点は、ヒートシンク部４の先端部に光学要素２３を付加した点である。この光学要素２３は、平板状をしているが、少なくともヒートシンク部４側の面が平坦な形状をしていればよい。例えば、光学要素２３のヒートシンク部４側の面と反対側の面に、前記テーパー面８に相当するようなテーパー面を形成しても良い。光学要素２３としては、ホログラム素子、１／４波長板、偏光板、板状レンズなどの中から選択した１つを用いることができる。半導体レーザ装置とは別個に設けていた光学要素２３を一体に設けたので、光ピックアップや光通信用の送信機などにおける光学的な調整が簡素化できる。
【００４５】
上記の第１、第２の変更点は各々別々に行なっても良いし、同時に行なっても良い。
【００４６】
この第５の実施形態は、第２、第４の実施形態や後述するその他の実施形態に適用することができる。
【００４７】
次に、改良された半導体レーザ装置の第６の実施形態を図６を参照して説明する。図２に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第２の実施形態と大きく相違するのは、ヒートシンク部４の形状を変更した点と、その先端に光学素子２５を付加した点である。
【００４８】
第１の変更点は、ヒートシンク部４の先端にその外側に設けていたテーパー面８の形成を行なわないで、円柱状のままとし、溝５の先端に光学素子２５を受け入れるくぼみを設けた点である。このようにヒートシンク部４の先端形状を設定することにより、球状の光学要素２５を確実に取りつけることができる。
【００４９】
第２の変更点は、ヒートシンク部４の先端部に球状の光学要素２５を付加した点である。この光学要素２５は、半導体レーザ素子９の発する光をコリメートし、あるいは集光するために用いられる。そして要素２５はヒートシンク部４の先端部に設けたくぼみに保持され、接着剤などによって固定される。半導体レーザ装置とは別個に設けていた光学要素２５を光学的な調整を行なって一体に設けたので、光ピックアップや光通信用の送信機、光ファイバーモジュールなどに適用する場合に、その光学的な調整が簡素化できる。
【００５０】
上記の第１、第２の変更点は各々別々に行なっても良いし、同時に行なっても良い。
【００５１】
この第６の実施形態は、第１、第４の実施形態やその他の実施形態に適用することができる。
【００５２】
次に、改良された半導体レーザ装置の第７の実施形態を図７を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ヒートシンク部４の円弧状側面形状を多面形状に変更した点である。正面から見て、円弧部分を備えていたヒートシンク部４の外周部を、正面から見て多角形状に変更した。多角形に変更することによって、チャッキングが容易に行なえるようになる。ヒートシンク部４の円弧面であった底面は、第４の実施形態と同様に平坦な底面２２としている。この底面２２は、溝５の平坦面６と平行な平坦面で、平坦面６よりも大きな面積としている。このような平坦な底面２２としたことにより、半導体レーザ素子９等へのワイヤボンド作業時にパッケージ２を安定して支えることができるようになる。
【００５３】
ヒートシンク部４は、それを円筒状を成すくぼみの中に挿入した際、その取り付け安定性を高めるために、周囲の面の複数の角部分が仮想の円筒（図７に一点鎖線Ｃで示す）に内接するように形成している。この時、仮想の円筒Ｃの中心軸は前記軸Ｘと一致する。
【００５４】
この第７の実施形態は、第２の実施形態やその他の実施形態に適用することができる。
【００５５】
次に、改良された半導体レーザ装置の第８の実施形態を図８を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ベース部３とヒートシンク部４の形状を変更した点である。
【００５６】
第１の変更点は、ベース部３とヒートシンク部４との外形寸法の相違によって形成され、位置決め基準面として用いられていた段差、すなわち、ヒートシンク部４の周囲からはみ出しているベース部３の外周部をなくした点である。このようにベース部３とヒートシンク部４を一体の円柱形状とし、その間の段差を無くしたことにより、半導体レーザ装置を軸Ｘ方向に移動させて取付け調整する際、前記段差によって受ける規制が無くなり、調整作業が容易になる。
【００５７】
第２の変更点は、ワイヤボンドの作業性を高めるために、ヒートシンク部４の壁部７Ｂの一部を除去し、平坦面６Ｂを設けた点である。平坦面６Ｂは、溝５の平坦面６と同一平面としているが、溝５の底面５と段差を持った平坦面としても良い。このような平坦面６Ｂを形成することにより、素子９あるいはサブマウント１０に対してワイヤボンドを行なうためのキャピラリの形状が制約を受けにくくなり、製造時の作業性を良好にすることができる。
【００５８】
上記第１、第２の変更点は各々別々に行なっても良いし、同時に行なっても良い。
【００５９】
この第８の実施形態は、第２から第７の何れかの実施形態やその他の実施形態に適用することができる。
【００６０】
次に、改良された半導体レーザ装置の第９の実施形態を図９を参照して説明する。図１に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第１の実施形態と大きく相違するのは、ダミーのリードピン１１Ｄを設けて、一般的な３ピンの装置とピンコンパチブルにした点、溝５の左右に形成していた左右の壁部７Ａ，７Ｂの一方を削除して平坦な面６の左右の一方のみに壁部７Ｂを形成した点である。
【００６１】
ヒートシンク部４は、壁部７Ａ，７Ｂの一方を削除することによって、正面から見てＬ字形状としている。先の実施例では、溝５の底面を構成する平坦面６に半導体レーザ素子９を配置するとしたが、この実施例のように溝５の形状を扇型（Ｖ字状）と見なすことができる場合は、溝５の一方の内壁面に半導体レーザ素子９が配置されていると見なすこともできる。
【００６２】
リードピン１１Ｂは、溝５に完全に収容されるのではなく、一部が溝５からはみ出した状態でベース部３に絶縁されて固定されている。ダミーのリードピン１１Ｄは、リードピン１１Ａと同様に、その一端がベース部３に溶接などによって接合されて、ベース部３に電気的に導通した状態で固定されている。リードピン１１Ｄは、リードピン１１Ａと同様に軸Ｘ方向から見てヒートシンク部４と平面的に重なる位置に配置される。リードピン１１Ｄは、一般的な３ピンの装置において、モニター信号出力用のリードピンが配置される位置と同じ位置に配置される。したがって、一般的な３ピンの装置とピン配置がコンパチブルになり、共通の製造装置を利用して製造することが可能になる。
【００６３】
モニター機能内蔵型の装置は、モニター信号出力用のリードピンを、リードピン１１Ｂと同様に、ヒートシンク部４との平面的な重なりを避けて配置する必要があるので、ヒートシンク部４の設置個所が限定される。しかしながら、この実施例の場合は、リードピン１１Ｄがベース部３から突出しないダミーリードであるため、ヒートシンク部４の設置可能範囲を広く確保することができる。すなわち、本来ならモニター信号出力用のリードピンが位置する範囲にヒートシンク部４、この例では壁部７Ｂを突出して配置することができる。
【００６４】
その結果、通常は面６と同じ位置であるヒートシンク部４の上端位置を、半導体レーザ素子９の発光点もしくは上面よりも上の位置まで突出して配置することができる。このように発光点もしくは上面よりも上の位置まで突出する壁部７Ｂの存在によって、放熱のための体積、あるいは表面積を増加させることができ、放熱性を良好にすることができる。
【００６５】
この第９の実施形態は、第２から第８の何れかの実施形態やその他の実施形態に適用することができる。
【００６６】
次に、改良された半導体レーザ装置の第１０の実施形態を図１０を参照して説明する。図９に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。第９の実施形態との相違点は、ヒートシンク部４の壁部７の形状を変更した点である。すなわち、鋭角であった壁部７の頂上部を面取りして平坦面７Ｃとした。このような構成によって、第９の実施形態よりも放熱性の点で若干劣るが、第９の実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６７】
次に、改良された半導体レーザ装置の第１１の実施形態を図１１を参照して説明する。この実施形態は、図８に示す実施形態をベースとして、図９、１０に示す実施形態を付加したものである。したがって、図８〜１０に示す実施形態と同一構成要素については同一の符号を示している。
【００６８】
ベース部３とヒートシンク部４は、両者の間に段差が生じないように同一の直径とされている。円柱形状の一部が切り欠かれてヒートシンク部４とされ、切り欠かれなかった部分がベース部３とされている。このようにベース部３とヒートシンク部４を一体の円柱形状とし、その間の段差を無くしたことにより、半導体レーザ装置を軸Ｘ方向に移動させて取付け調整する際、前記段差によって受ける規制が無くなり、調整作業が容易になる。
【００６９】
絶縁材によってベースに固定されたリードピン１１Ｂの一端は、ベース部３を貫通して平坦面６Ｂの上方まで延びている。リードピン１１Ｄは、リードピン１１Ａと同様に、その一端がベース部３に溶接などによって接合されて、ベース部３に電気的に導通した状態で固定されている。リードピン１１Ｄは、リードピン１１Ａと同様に軸Ｘ方向から見てヒートシンク部４と平面的に重なる位置に配置される。リードピン１１Ｄは、一般的な３ピンの装置において、モニター信号出力用のリードピンが配置される位置と同じ位置に配置される。したがって、一般的な３ピンの装置とピン配置がコンパチブルになり、共通の製造装置を利用して製造することが可能になる。壁部７は、頂上部を面取りして平坦面７Ｃを形成している。
【００７０】
この第１１の実施形態によれば、第８〜１０の実施形態における効果と同様の効果を奏することができる。
【００７１】
上記実施形態において、半導体レーザ素子９に代わる半導体発光素子として発光ダイオードを用いることもできる。それ以外にも、本発明の趣旨を変更しない範囲であれば、上記実施形態以外の変更を行なっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
ＣＤ，ＣD−Ｒ／ＲＷ，ＤＶＤ，ＤＶD−Ｒ／ＲＷ，ＤＶD−ブルーレイディスク等の光ディスク用光源に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】改良された半導体レーザ装置の第１の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図２】改良された半導体レーザ装置の第２の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図３】改良された半導体レーザ装置の第３の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図４】改良された半導体レーザ装置の第４の実施形態を示し、（ａ）は一部切り欠き側面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】改良された半導体レーザ装置の第５の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図６】改良された半導体レーザ装置の第６の実施形態を示す平面図である。
【図７】改良された半導体レーザ装置の第７の実施形態を示す正面図である。
【図８】改良された半導体レーザ装置の第８の実施形態を示す斜視図である。
【図９】改良された半導体レーザ装置の第９の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図１０】改良された半導体レーザ装置の第１０の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図１１】改良された半導体レーザ装置の第１１の実施形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。
【図１２】信頼性試験のデータを示す特性図である。
【図１３】従来例を示す一部切り欠き斜視図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 半導体レーザ装置
２ パッケージ
３ ベース部
４ ヒートシンク部
５ 溝
９ 半導体レーザ素子（半導体発光素子）
１１ リードピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子と、外周部に円弧曲面を有するとともに前記半導体レーザ素子の光軸と同方向の溝を有する金属製のヒートシンク部とを備え、前記溝は、前記半導体レーザ素子を配置するための平坦面を有し、前記ヒートシンク部は、前記素子配置用の平坦面と平行な平坦面を底面に有し、前記ヒートシンク部の底面は、前記素子配置用の平坦面よりも面積が広い平坦面としたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記半導体レーザ素子に接続されるワイヤボンド線を前記溝の中にこの溝からはみ出さないように配置したことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項１】
半導体レーザ素子と、外周部に円弧曲面を有するとともに前記半導体レーザ素子の光軸と同方向の溝を有する金属製のヒートシンク部とを備え、前記溝は、前記半導体レーザ素子を配置するための平坦面を有し、前記ヒートシンク部は、前記素子配置用の平坦面と平行な平坦面を底面に有し、前記ヒートシンク部の底面は、前記素子配置用の平坦面よりも面積が広い平坦面としたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記半導体レーザ素子に接続されるワイヤボンド線を前記溝の中にこの溝からはみ出さないように配置したことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−２４９６０（Ｐ２００６−２４９６０Ａ）
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７２０３１（Ｐ２００５−２７２０３１）
【出願日】平成１７年９月２０日（２００５．９．２０）
【分割の表示】特願２００３−３６１４２（Ｐ２００３−３６１４２）の分割
【原出願日】平成１５年２月１４日（２００３．２．１４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）鳥取三洋電機株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２０日（２００５．９．２０）
【分割の表示】特願２００３−３６１４２（Ｐ２００３−３６１４２）の分割
【原出願日】平成１５年２月１４日（２００３．２．１４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（０００２１４８９２）鳥取三洋電機株式会社 (1,582)
【Ｆターム（参考）】
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