２ビーム半導体レーザ装置
独立して駆動可能な第１、第２半導体レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２を基板５１上に一体に設けた２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣと、 出射側を前方に向けた２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣが前部に取り付けられるとともに、第１、第２半導体レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２の電極６１、６２にそれぞれ接して接続される第１、第２電極パッド６４、６５を有したサブマウント５３と、 を備えた２ビーム半導体レーザ装置１０において、 第１、第２電極パッド６４、６５は２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの後方に延びて形成され、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの後方でワイヤー１４、１６をワイヤーボンディングした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２ビーム半導体レーザ装置に関し、特に、フレーム及び樹脂からなるパッケージを用いた２つのレーザ光を別々に出射できるシングルモード型の２ビーム半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光記録媒体として、コンパクトディスク（ＣＤ）、レコーダブルコンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）、書き換え可能なコンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）、更に高密度なデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、記録型ＤＶＤ等が知られている。これらの記録媒体の中で、少なくともＤＶＤ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ及びＣＤ−ＲＷの記録或いは再生を行うためには、光ピックアップの光源として波長が６５０ｎｍと７８０ｎｍのレーザ光を出射する必要がある。
【０００３】
波長が６５０ｎｍのレーザ光はＤＶＤの再生用であり、波長が７８０ｎｍのレーザ光はＣＤの再生用及びＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷの記録再生用である。波長が６５０ｎｍのレーザ光により記録型ＤＶＤの記録を行ってもよい。また、近年の高書込速度化の要求から、光源の高出力化が求められている。
【０００４】
このような光ピックアップに搭載される光源として、１つのパッケージから６５０ｎｍと７８０ｎｍの波長のレーザ光を出射することができる２ビーム半導体レーザ装置が知られている。２ビーム半導体レーザ装置を搭載することにより、光ピックアップの小型化及び組み立ての簡素化を図ることができる。
【０００５】
図６、図７は従来の２ビーム半導体レーザ装置の要部を示す正面図及び斜視図である。２ビーム半導体レーザ装置５０は、サブマウント６３上に取り付けられる２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣを有している。２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣは同一の基板５１上に第１半導体レーザ素子ＬＤ１と第２半導体レーザ素子ＬＤ２とが互いに分離した状態で集積化されている。
【０００６】
基板５１はｎ型ＧａＡｓ等から成っている。第１半導体レーザ素子ＬＤ１はＡｌＧａＩｎＰ系半導体等から成り、波長が６５０ｎｍのレーザ光を出力する。第２半導体レーザ素子ＬＤ２はＡｌＧａＡｓ系半導体等から成り、波長が７８０ｎｍのレーザ光を出力する。ＡｌＧａＩｎＰ系の第１半導体レーザ素子ＬＤ１及びＡｌＧａＡｓ系の第２半導体レーザ素子ＬＤ２の具体的な詳細構造は特許文献１及び特許文献２に開示されている。このため、これらを以下に簡単に説明する。
【０００７】
ＡｌＧａＩｎＰ系の第１半導体レーザ素子ＬＤ１は、ｎ型ＧａＡｓから成る基板５１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰ半導体層５２が形成される。ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ半導体層５２上には第１接合層５４を介してｐ型ＡｌＧａＩｎＰ半導体層５３が形成される。第１接合層５４は単一量子井戸（ＳＱＷ）構造ないしは多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を含み、第１接合層５４の一部に第１発光部５５が形成されている。
【０００８】
同様に、ＡｌＧａＡｓ系の第２半導体レーザ素子ＬＤ２は、ｎ型ＧａＡｓから成る基板５１上にｎ型ＡｌＧａＡｓ半導体層５６が形成される。ｎ型ＡｌＧａＡｓ半導体層５６上には第２接合層５８を介してｐ型ＡｌＧａＡｓ半導体層５７が形成される。第２接合層５８は第１接合層５４と同様に構成され、第２接合層５８の一部に第２発光部５９が形成されている。
【０００９】
基板５１の裏面にはｎ側共通電極６０が設けられている。第１半導体レーザ素子ＬＤ１の上面には第１ｐ側電極６１が設けられている。第２半導体レーザ素子ＬＤ２の上面には第２ｐ側電極６２が設けられている。
【００１０】
サブマウント６３の２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの固着面には第１電極パッド６４及び第２電極パッド６５がパターンニングにより隔離して形成されている。２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの第１、第２ｐ側電極６１、６２はそれぞれ第１、第２電極パッド６４、６５に固着される。これにより、第１、第２半導体レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２がそれぞれ独立に駆動される。
【００１１】
２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣは、第１、第２接合層５４、５８側をサブマウント６３に近づけた所謂ジャンクションダウン構造になっている。これにより、第１半導体レーザ素子ＬＤ１及び第２半導体レーザ素子ＬＤ２の放熱性を良好にする。従って、サブマウント６３がヒートシンクとなり、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの安定化及び高出力化が図られている。
【００１２】
また、サブマウント６３上の２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの後方にはフォトダイオード等の光検出器６６が設けられている。光検出器６６の検知によって２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの発光出力が制御される。
【００１３】
２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣが固着されたサブマウント６３は図示しない放熱板若しくはリードフレームに固着され、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣのｎ側共通電極６０にワイヤー６７の一端が接続される。第１電極パッド６４及び第２電極パッド６５にはそれぞれワイヤー６８、６９の一端が接続される。光検出器６６にはワイヤー７０の一端が接続される。そして、各ワイヤー６７〜７０の他端が図示しないリード端子に接続され、２ビーム半導体レーザ装置５０が作製される。
【００１４】
上記構成の２ビーム半導体レーザ装置５０は、第１ｐ側電極６１とｎ側共通電極６０との間に電流を流すことにより第１半導体レーザ素子ＬＤ１を独立して駆動することができる。また、第２ｐ側電極６２とｎ側共通電極６０との間に電流を流すことにより第２半導体レーザ素子ＬＤ２を独立して駆動することができる。そして、第１半導体レーザ素子ＬＤ１の駆動によって波長６５０ｎｍのレーザ光を取り出すことができる。第２半導体レーザ素子ＬＤ２の駆動によって波長７８０ｎｍのレーザ光を取り出すことができる。
【００１５】
一般に、半導体レーザ装置としては、キャンパッケージを用いたものとフレームパッケージを用いたものが知られている。キャンパッケージを用いた半導体レーザ装置は金属ステムにリードを個別に取付け、金属ステム上に設けられたレーザ素子をキャップで封止する。フレームパッケージを用いた半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子が設けられた金属製のフレームを樹脂でインサート成形する。後者のフレームパッケージを用いた半導体レーザ装置は、価格、量産性に優れているため注目されている。
【００１６】
しかしながら、このフレームパッケージを用いた半導体レーザ装置は、従来から広く用いられているキャンパッケージのものに比較すると放熱性が悪い。このため、現在は温度特性の良い赤外レーザ装置に多く使用されいる。ＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷ用の高出力レーザ装置、ＤＶＤ用などの赤色レーザ装置、２波長レーザ装置、或いは動作電圧が高い青色系レーザ装置に用いるためには更なる改良が求められている。
【００１７】
このような問題点を改良できるフレームパッケージを用いた半導体レーザ装置が特許文献３に開示されている。図８、図９はそれぞれこの半導体レーザ装置を示す斜視図、正面図である。また、図１０は図９のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。
【００１８】
半導体レーザ装置８０はフレーム８２の上面にサブマウント８３が配置固定されている。サブマウント８３の上面には半導体レーザ素子８４が配置固定されている。フレーム８２は、銅、鉄、またはこれらの合金等の熱伝導性及び導電性が良い金属から成り、板状に形成されている。また、フレーム８２は半導体レーザ素子８４を搭載する主フレーム８６と、主フレーム８６とは独立した配線用の副フレーム８７、８８とから成っている。主フレーム８６及び副フレーム８７、８８を絶縁性の樹脂成形部８５により一体化してフレームパッケージが構成されている。
【００１９】
フレーム８６は、素子配置部８６ａと、リード部８６ｂと、翼部８６ｃ、８６ｄとを有している。素子配置部８６ａにはサブマウント８３が搭載される。リード部８６ｂは電流通路となる。翼部８６ｃ、８６ｄは放熱及び位置決めのために左右に突出して設けられる。また、主フレーム８６には厚肉部８６ｅと薄肉部８６ｆとが形成されている。厚肉部８６ｅは素子配置部８６ａの前部及び翼部８６ｃ、８６ｄの前部を厚くして形成される。薄肉部８６ｆは翼部８６ｃ、８６ｄの後部及びリード部８６ｂを薄くして形成される。
【００２０】
副フレーム８７、８８はリード部８６ｂと同様に薄肉に構成されている。これにより、フレーム８２をプレス加工によって打ち抜いて形成する際にリード部８６ｂ及び副フレーム８７、８８の微細加工を容易に行なうことができる。従って、リード部８６ｂ及び副フレーム８７、８８の間隔を狭く保って半導体レーザ装置８０の小型化を図ることができる。
【００２１】
樹脂成形部８５はフレーム８２の表側と裏側の面を挟むようにインサート成形して形成される。樹脂成形部８５の表側はレーザ光が出射されるレーザ出射窓８５ａを備え、前方が開放されたＵ字状の枠部８５ｂが形成される。枠部８５ｂの両側部の前端にはテーパ面８５ｃが形成されている。テーパ面８５ｃによって半導体レーザ装置８０を所定位置に配置する際の挿入をスムーズに行なうことができる。樹脂成形部８５の裏側は素子配置部８６ａを覆うべた平坦面８５ｄとなっており、表側の枠部８５ｂの外形と略同一の外形形状（六角形状）を成している。
【００２２】
枠部８５ｂによって囲まれた内側に配される主フレーム８６の素子配置部８６ａ及び副フレーム８７、８８は、樹脂成形部８５が存在しないので表面が露出している。この露出した素子配置部８６ａの上に、サブマウント８３を介在して半導体レーザ素子８４が配置固定される。その後、半導体レーザ素子８４と主フレーム８６の間、及び、サブマウント８３と副フレーム８７、８８の間がワイヤー（不図示）により接続される。
【００２３】
サブマウント８３はＳｉを母材とした受光素子から成っている。これにより、半導体レーザ素子８４の後面の出射光をモニタすることができる。Ｓｉ以外にも例えばＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｃｕなどの熱伝導性の優れたセラミックや金属材料等を用いることができる。また、サブマウント８３は、Ｐｂ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｂｉ等の半田材やＡｇペースト等を用いて素子配置部８６ａに固定される。半導体レーザ素子８４は、Ａｕ−Ｓｎ、Ｐｂ−Ｓｎ等の半田材やＡｇペースト等を用いてサブマウント８３の所定の位置に固定される。
【００２４】
上記構成のフレームパッケージを用いた半導体レーザ装置８０は、半導体レーザ素子８４の表面が開放されるため放熱性が向上する。また、構造が簡単で量産性に優れている。
【特許文献１】特開平１１−１８６６５１号公報（特許請求の範囲、段落［００１７］〜［００２３］、図１）
【特許文献２】特開２００２−３２９９３４号公報（特許請求の範囲、図１、図４）
【特許文献３】特開２００２−４３６７９号公報（段落［００１０］〜［００２２］、図１、図２、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
半導体レーザ装置は通常シングルモードで使用される。光ディスクを記録再生する光ピックアップに半導体レーザ装置を用いる場合、光ディスクからの戻り光対策として再生時にはマルチモード化する必要がある。このため、一般に高周波重畳により擬似的にマルチモード化が行われる。このとき、半導体レーザ素子と高周波重畳とのマッチングを取る必要がある。
【００２６】
しかしながら、上記特許文献３に開示された従来のフレームパッケージを用いた半導体レーザ装置８０は、放熱効率の向上及びワイヤーボンディングのし易さのために、サブマウント８３が半導体レーザ素子８４よりも大幅に大きく形成されている。しかも、サブマウント８３や半導体レーザ素子８４と、リード部８５ｂや副フレーム８６、８７との距離が離れている。このため、金属製のキャンパッケージを使用した半導体レーザ装置よりもワイヤーの長さが長くなる。
【００２７】
半導体レーザ装置を高周波重畳して駆動する場合には、ワイヤーの長さによりインダクタンス成分が変わるため、ワイヤーの長さを短くする必要がある。従って、上記半導体レーザ装置８０は安定して高周波重畳して駆動することができない問題がある。
【００２８】
係る問題点は、２ビーム半導体レーザ装置においてもフレームパッケージを使用した場合には同様に生じる。加えて、前述の図７に示すように、２ビーム半導体レーザ装置５０は２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの後方に光検出器６６を有した４端子型になっている。このため、ｎ側共通電極６０及び第１、第２電極パッド６４、６５にボンディングされるワイヤー６７〜６９の長さが更に長くなり、インダクタンス成分の変化が著しく大きくなる問題がある。
【００２９】
また、光検出器６６が設けられるため、２ビーム半導体レーザ装置５０の小型化が困難である。更に、２ビーム半導体レーザ素子ＬＣＤの後方のスペースは光検出器６６に塞がれるため、第１、第２電極パッド６４、６５へのワイヤー６８、６９の接続は２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの側方で行われる。このため、サブマウント６３の横幅が大きくなり、２ビーム半導体レーザ装置５０の小型化がより困難になる。
【００３０】
尚、従来の半導体レーザ素子の長さは約３００〜４００μｍ程度であったのに対し、近年の高出力化された半導体レーザ素子の長さは従来比約３〜５倍の約１〜１．５ｍｍに長くなっている。このため、サブマウント６３が更に大型になるため小型化可能な２ビーム半導体レーザ装置の構造が要求されている。
【００３１】
本発明者は、上述のようなフレームパッケージを用いて特に小型化された２ビーム半導体レーザ装置を形成する場合に生じる問題点を解決すべく種々検討を重ね、本発明を完成するに至った。
【００３２】
本発明は、小型化を図ることができるとともに安定してマルチモード化させることができるシングルモード型の２ビーム半導体レーザ装置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】
【００３３】
上記目的を達成するために本発明は、独立して駆動可能な第１、第２半導体レーザ素子を基板上に一体に設けた２ビーム半導体レーザ素子と、
出射側を前方に向けた前記２ビーム半導体レーザ素子が前部に取り付けられるとともに、第１、第２半導体レーザ素子の電極にそれぞれ接して接続される第１、第２電極パッドを有したサブマウントと、
を備えた２ビーム半導体レーザ装置において、
第１、第２電極パッドは前記２ビーム半導体レーザ素子の後方に延びて形成され、前記２ビーム半導体レーザ素子の後方でワイヤーボンディングされることを特徴としている。
【００３４】
また本発明は、上記構成の２ビーム半導体レーザ装置において、第１、第２電極パッドが前記サブマウントの後端でワイヤーボンディングされることを特徴としている。
【００３５】
また本発明は、上記構成の２ビーム半導体レーザ装置において、前記２ビーム半導体レーザ素子の後端から第１、第２電極パッドがワイヤーボンディングされる位置までの距離を３００μｍ以下にしたことを特徴としている。２ビーム半導体レーザ素子の後端から第１、第２電極パッドがワイヤーボンディングされる位置までの距離の下限値は、理論上は小さい方が良い。しかし、小さ過ぎるとワイヤーボンディング作業が困難になるため、ワイヤーの線径及びワイヤーボンディング用ジグの大きさ等を考慮の上で適宜に決定すればよい。尚、この距離が３００μｍを超えてもワイヤーを短くすることができるが、サブマウントが大型になりこれによる利点がないため上限値は３００μｍとする。
【００３６】
また本発明は、上記構成の２ビーム半導体レーザ装置において、前記サブマウントの横幅を４００μｍ以上７００μｍ以下にしたことを特徴としている。サブマウントの横幅が４００μｍ未満であるとワイヤーボンディングが困難になるとともに、ワイヤーボンディングの際にサブマウントの２つの電極パッド間の短絡が起りやすくなる。また、サブマウントの横幅が７００μｍを超えても２ビーム半導体レーザ装置の小型化という観点からは利点がないので、上限値は７００μｍとする。
【００３７】
また本発明は、上記構成の２ビーム半導体レーザ装置において、前記サブマウントをフレーム及び樹脂から成るパッケージに実装したことを特徴としている。
【００３８】
また本発明は、上記構成の２ビーム半導体レーザ装置において、３つの端子を有する３端子型にしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によると、第１、第２電極パッドは２ビーム半導体レーザ素子の後方に延びて形成され、２ビーム半導体レーザ素子の後方でワイヤーボンディングされるため、サブマウントの横幅を小さくして２ビーム半導体装置を小型化することができる。また、ワイヤーボンディングする位置が後方になるため、ワイヤーが従来よりも短縮される。このため、従来に比してワイヤーのインダクタンスを約２０％程度小さくすることができる。従って、安定して高周波重畳により擬似的にマルチモード化を行なわせることができる。
【００４０】
また本発明によると、第１、第２電極パッドがサブマウントの後端でワイヤーボンディングされるため、後方に光検出器が配置されず、ワイヤーをより短縮して更に安定して高周波重畳により擬似的にマルチモード化を行なわせることができる。
【００４１】
また本発明によると、２ビーム半導体レーザ素子の後端から第１、第２電極パッドがワイヤーボンディングされる位置までの距離を３００μｍ以下にしたので、サブマウントが短縮される。従って、２ビーム半導体レーザ素子がサブマウント６３の後端に接近して配置され、２ビーム半導体レーザ素子に接続されるワイヤーの長さが短縮される。従って、より安定して高周波重畳によって擬似的にマルチモード化を行なわせることができる。
【００４２】
また本発明によると、サブマウントの横幅を４００μｍ以上７００μｍ以下にしたので、２ビーム半導体レーザ装置を小型化するとともにワイヤーボンディングを容易に行うことができる。
【００４３】
また本発明によると、サブマウントをフレーム及び樹脂から成るパッケージに実装したので、小型で安価であり、しかも量産性に優れた２ビーム半導体レーザ装置が得られる。
【００４４】
また本発明によると、２ビーム半導体レーザ装置を３端子型にしたので、従来の４端子型の２ビーム半導体レーザ装置に比して端子数が減った分だけ小型化された２ビーム半導体レーザ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態に係る２ビーム半導体レーザ装置の２ビーム半導体レーザ素子を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る２ビーム半導体レーザ装置の２ビーム半導体レーザ素子を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る２ビーム半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る２ビーム半導体レーザ装置を示す平面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。
【図６】従来の２ビーム半導体レーザ素子を示す正面図である。
【図７】従来の２ビーム半導体レーザ素子を示す斜視図である。
【図８】従来の半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図９】図８の半導体レーザ装置の平面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０、５０ ２ビーム半導体レーザ装置
１２、１４、１６、６７、６８、６９ ワイヤー
２２、８２ フレーム
２３、８５ 樹脂成形部
２４、８６ 主フレーム
２４ａ、８６ａ 素子配置部
２５、２６、８７、８８ 副フレーム
２７、８５ａ レーザ出射用窓
２８、８５ｂ 枠部
２９、２９’ 先端部
５５ 第１発光部
５９ 第２発光部
６０ ｎ側共通電極
６１ 第１ｐ側電極
６２ 第２ｐ側電極
６３ サブマウント
６４ 第１電極パッド
６５ 第２電極パッド
６６ 光検出器
８０ 半導体レーザ装置
ＬＤＣ ２ビーム半導体レーザ素子
ＬＤ１ 第１半導体レーザ素子
ＬＤ２ 第２半導体レーザ素子
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は本発明の技術思想を具体化するための２ビーム半導体レーザ装置を例示するものである。従って、本発明をこの実施形態の２ビーム半導体レーザ装置に特定することを意図するものではなく、請求範囲に記載された技術的範囲に含まれるものに等しく適用し得るものである。
【００４８】
図１、図２は一実施形態の２ビーム半導体レーザ装置の要部を示す斜視図及び平面図である。説明の便宜上、前述の図６、図７に示す従来例と同一の部分は同一の符号を付しており、詳細な説明を省略する。２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣは、第１、第２発光部５５、５９となる接合部をサブマウント６３に近づけて固着したジャンクションダウン構造を有している。
【００４９】
図１の正面から見て左側に記録／再生型ＤＶＤ用の６５０ｎｍの波長のレーザ光を出射する第１半導体レーザ素子ＬＤ１が配置されている。また、右側にはＣＤ／ＣＤ−Ｒ用の７８０ｎｍの波長の光を出射する第２半導体レーザ素子ＬＤ２が配置されている。第１、第２半導体レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２の中間には、これらを分離する溝が設けられている。
【００５０】
サブマウント６３はＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｃｕ、Ｓｉ等の熱伝導性の優れたセラミックや金属材料等により形成される。サブマウント６３の表面には、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕをパターンニングして形成された第１、第２電極パッド６４、６５が設けられている。第１半導体レーザ素子ＬＤ１の第１発光部（導波路）５５の直下に設けられる第１ｐ側電極６１（図６参照）は、Ａｕ−Ｓｎ等の半田により第１電極パッド６４に固定されている。
【００５１】
同様に、第２半導体レーザ素子ＬＤ２の第２発光部（導波路）５９の直下に設けられる第２ｐ側電極６２（図６参照）は、Ａｕ−Ｓｎ等の半田により第２電極パッド６５に固定されている。これにより、第１、第２半導体レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２で発生した熱は第１、第２電極パッド６４、６５を介して効率良くサブマウント６３に伝熱して放熱されるようになっている。
【００５２】
２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣ及びサブマウント６３は共にレーザ光の放出方向に沿って長く延びた偏平な直方体形状となっている。サブマウント６３の横幅Ｗは２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの横幅とほぼ同じか僅かに大きくなっている。
【００５３】
また、サブマウント６３は２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣのメインのレーザ光の出射側と反対側が延長されている。これにより、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣは出射側を前方に向けてサブマウント６３の前部に配置され、サブマウント６３の後部がワイヤーボンディング領域となっている。
【００５４】
尚、本実施形態のサブマウント６３には従来例のようなモニタ用の光検出器６６（図７参照）は設けられていない。高出力の半導体レーザ素子においては、レーザ光の出力を増加させるためにレーザ光の出射方向とは反対側の面の反射率が高くなっている。このため、後方に出射されるレーザ光が少なく、特に光検出器６６をサブマウント６３に一体に組み込む必要はない。従って、光検出器６６を省くことが可能となっている。
【００５５】
第１、第２電極パッド６４、６５はサブマウント６３の後端でリード端子（２５、２６：図３参照）と電気的に接続するためのワイヤー１４、１６の一端がワイヤーボンディングされている。また、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの裏面に形成されたｎ側共通電極６０にはリード端子（２４ｂ：図３参照）と電気的に接続するためのワイヤー１２の一端がワイヤーボンディングされている。
【００５６】
ワイヤー１４、１６は２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの後側の端部からの距離Ｌが３００μｍ以内に固着されている。距離Ｌは短いほどサブマウント６３の長さを短くすることができる。これにより、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣがサブマウント６３の後端に接近して配置され、ワイヤー１２の長さを短くできる。距離Ｌはワイヤー１４、１６の線径及び自動ボンダー等のワイヤーボンディング用ジグの大きさを考慮して適宜に選択すればよい。
【００５７】
また、サブマウント６３の横幅Ｗは、第１、第２電極パッド６４、６５の幅や第１、第２電極パッド６４、６５間の距離を考慮して決められる。第１、第２電極パッド６４、６５の幅は、ワイヤー１４、１６の線径及び自動ボンダー等のワイヤーボンディング用ジグの大きさを考慮して適宜決められる。第１、第２電極パッド６４、６５間の距離は、電気的な分離のために必要な距離が選択される。これにより、本実施形態ではサブマウント６３の横幅Ｗを４００μｍ程度にまで小さくすることができる。サブマウント６３の横幅Ｗの上限値は、特に臨界的意義があるわけではないが、小型化を達成するためには大きくても７００μｍ程度とすることが好ましい。
【００５８】
次に、図３、図４は本実施形態の２ビーム半導体レーザ装置の斜視図及び正面図である。また、図５は図４のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。２ビーム半導体レーザ装置１０は２ビーム半導体レーザー素子ＬＤＣ及びサブマウント６３を３端子型のフレーム及び樹脂から成るフレームパッケージに実装されている。
【００５９】
２ビーム半導体レーザ装置１０はフレーム２２の上面にサブマウント６３が配置固定される。サブマウント６３の上面には２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣが配置固定される。
【００６０】
フレーム２２は、銅、鉄、またはそれらの合金等の熱伝導性及び導電性が良い金属から成り、薄い板状に形成されている。また、フレーム２２は２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣを搭載する主フレーム２４と主フレーム２４とは独立した配線用の副フレーム２５、２６とから成っている。主フレーム２４及び副フレーム２５、２６を絶縁性の樹脂成形部２３により一体化してフレームパッケージが構成されている。
【００６１】
主フレーム２４は、素子配置部２４ａと、リード部２４ｂと、翼部２４ｃ、２４ｄとを有している。素子配置部２４ａにはサブマウント６３が搭載される。リード部２４ｂは電流通路となる。翼部２４ｃ、２４ｄは放熱及び位置決めのために左右に突出して設けられる。
【００６２】
リード部２４ｂ及び副フレーム２５、２６は薄肉に形成されているため、フレーム２２をプレス加工によって打ち抜いて形成する際に微細加工を容易に行なうことができる。従って、リード部２４ｂ及び副フレーム２５、２６の間隔を狭く保って２ビーム半導体レーザ装置１０の小型化を図ることができる。
【００６３】
樹脂成形部２３はフレーム２２の表側と裏側の面を挟むように、例えば、インサート成形により形成される。樹脂成形部２３の表側はレーザ光が出射されるレーザ出射窓２７を備え、前方が開放されたＵ字状の枠部２８が形成される。枠部２８の前部の幅は後部の幅に比べて狭くなっており、前部の両側部に配される先端部２９、２９’は２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの光軸方向に対して平行に伸びている。後部に対して狭くなった先端部２９、２９’によって、２ビーム半導体レーザ装置１０を所定位置に配置する際の挿入をスムーズに行なうことができる。
【００６４】
樹脂成形部２３の裏側は、サブマウント６３に対向する主フレーム２４の裏面を露出してその周囲を覆うように設けられている。これにより、放熱効率を向上できるようになっている。
【００６５】
枠部２８によって囲まれた主フレーム２４の素子配置部２３ａ及び副フレーム２５、２６は樹脂成形部２３が存在しないので表面が露出している。この露出した素子配置部２４ａの上にサブマウント６３を介在して２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣが配置固定される。その後、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣとリード部２４ｂとの間がワイヤー１２により接続される。また、サブマウント６３と副フレーム２５、２６の間がワイヤー１４、１６により接続される。尚、サブマウント６３は、Ｐｂ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｂｉ等の半田材やＡｇペースト等を用いてフレーム２４に固定される。
【００６６】
上記構成の２ビーム半導体レーザ装置１０によると、第１、第２電極パッド６４、６５は２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの後方に延びて形成され、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの後方でワイヤーボンディングされる。このため、サブマウント６３の横幅Ｗを前述の図７に示した従来例よりも大幅に小さくして２ビーム半導体装置１０を小型化することができる。
【００６７】
また、ワイヤーボンディングする位置が後方になるため、第１、第２電極パッド６４、６５と副フレーム２５、２６との間のワイヤー１４、１６が従来よりも短縮される。このため、従来に比してワイヤー１４、１６のインダクタンスを小さくすることができる。従って、安定して高周波重畳により擬似的にマルチモード化を行なわせることができる。更に、光検出器がサブマウント６３上に配置されず、第１、第２電極パッド６４、６５のワイヤーボンディング位置がサブマウント６３の後端に設けられる。これにより、ワイヤー１４、１６をより短縮することができる。
【００６８】
加えて、ワイヤーボンディング位置が２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの後側端部の近傍に設けられている。これにより、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣがサブマウント６３の後端に接近して配置され、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣと主フレーム２４との間のワイヤー１２の長さを短縮することができる。従って、より安定して高周波重畳により擬似的にマルチモード化を行なわせることができる。
【００６９】
本実施形態により製造された２ビーム半導体レーザ装置１０は、３端子型の高出力２波長半導体レーザ装置として用いられる。この２ビーム半導体レーザ装置１０の寸法は、パッケージの先端幅（図３、図４における枠２８の先端部２９、２９’側の幅）：２．７ｍｍ、末端幅：３．８ｍｍ、長さ：３．５ｍｍであった。
【００７０】
これに対し、従来の高出力２波長半導体レーザ装置の寸法は、光検出器を無視して３端子型のパッケージに組み込んだとしても、サブマウントの幅と組立に必要なスペースを考慮すると大型になる。このため、パッケージの先端幅：３．８ｍｍ、末端幅：３．８ｍｍ、長さ：３．５ｍｍとすることが限界である。
【００７１】
従って、本実施形態により、サブマウント６３の側部のワイヤーボンディング領域を無視できるようになり、従来に比して先端幅を３０％程度、面積比でも３０％程度小さくして非常に小さいパッケージを実現可能となった。また、ワイヤー１２、１４、１６の短縮により、従来よりもインダクタンスを約２０％低下されていることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の２ビーム半導体装置は、複数の波長のレーザ光を出射してＤＶＤ、記録型ＤＶＤ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ或いはＣＤ−ＲＷ等の記録または再生を行う光ピックアップ等に利用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２ビーム半導体レーザ装置に関し、特に、フレーム及び樹脂からなるパッケージを用いた２つのレーザ光を別々に出射できるシングルモード型の２ビーム半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光記録媒体として、コンパクトディスク（ＣＤ）、レコーダブルコンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）、書き換え可能なコンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）、更に高密度なデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、記録型ＤＶＤ等が知られている。これらの記録媒体の中で、少なくともＤＶＤ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ及びＣＤ−ＲＷの記録或いは再生を行うためには、光ピックアップの光源として波長が６５０ｎｍと７８０ｎｍのレーザ光を出射する必要がある。
【０００３】
波長が６５０ｎｍのレーザ光はＤＶＤの再生用であり、波長が７８０ｎｍのレーザ光はＣＤの再生用及びＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷの記録再生用である。波長が６５０ｎｍのレーザ光により記録型ＤＶＤの記録を行ってもよい。また、近年の高書込速度化の要求から、光源の高出力化が求められている。
【０００４】
このような光ピックアップに搭載される光源として、１つのパッケージから６５０ｎｍと７８０ｎｍの波長のレーザ光を出射することができる２ビーム半導体レーザ装置が知られている。２ビーム半導体レーザ装置を搭載することにより、光ピックアップの小型化及び組み立ての簡素化を図ることができる。
【０００５】
図６、図７は従来の２ビーム半導体レーザ装置の要部を示す正面図及び斜視図である。２ビーム半導体レーザ装置５０は、サブマウント６３上に取り付けられる２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣを有している。２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣは同一の基板５１上に第１半導体レーザ素子ＬＤ１と第２半導体レーザ素子ＬＤ２とが互いに分離した状態で集積化されている。
【０００６】
基板５１はｎ型ＧａＡｓ等から成っている。第１半導体レーザ素子ＬＤ１はＡｌＧａＩｎＰ系半導体等から成り、波長が６５０ｎｍのレーザ光を出力する。第２半導体レーザ素子ＬＤ２はＡｌＧａＡｓ系半導体等から成り、波長が７８０ｎｍのレーザ光を出力する。ＡｌＧａＩｎＰ系の第１半導体レーザ素子ＬＤ１及びＡｌＧａＡｓ系の第２半導体レーザ素子ＬＤ２の具体的な詳細構造は特許文献１及び特許文献２に開示されている。このため、これらを以下に簡単に説明する。
【０００７】
ＡｌＧａＩｎＰ系の第１半導体レーザ素子ＬＤ１は、ｎ型ＧａＡｓから成る基板５１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰ半導体層５２が形成される。ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ半導体層５２上には第１接合層５４を介してｐ型ＡｌＧａＩｎＰ半導体層５３が形成される。第１接合層５４は単一量子井戸（ＳＱＷ）構造ないしは多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を含み、第１接合層５４の一部に第１発光部５５が形成されている。
【０００８】
同様に、ＡｌＧａＡｓ系の第２半導体レーザ素子ＬＤ２は、ｎ型ＧａＡｓから成る基板５１上にｎ型ＡｌＧａＡｓ半導体層５６が形成される。ｎ型ＡｌＧａＡｓ半導体層５６上には第２接合層５８を介してｐ型ＡｌＧａＡｓ半導体層５７が形成される。第２接合層５８は第１接合層５４と同様に構成され、第２接合層５８の一部に第２発光部５９が形成されている。
【０００９】
基板５１の裏面にはｎ側共通電極６０が設けられている。第１半導体レーザ素子ＬＤ１の上面には第１ｐ側電極６１が設けられている。第２半導体レーザ素子ＬＤ２の上面には第２ｐ側電極６２が設けられている。
【００１０】
サブマウント６３の２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの固着面には第１電極パッド６４及び第２電極パッド６５がパターンニングにより隔離して形成されている。２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの第１、第２ｐ側電極６１、６２はそれぞれ第１、第２電極パッド６４、６５に固着される。これにより、第１、第２半導体レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２がそれぞれ独立に駆動される。
【００１１】
２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣは、第１、第２接合層５４、５８側をサブマウント６３に近づけた所謂ジャンクションダウン構造になっている。これにより、第１半導体レーザ素子ＬＤ１及び第２半導体レーザ素子ＬＤ２の放熱性を良好にする。従って、サブマウント６３がヒートシンクとなり、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの安定化及び高出力化が図られている。
【００１２】
また、サブマウント６３上の２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの後方にはフォトダイオード等の光検出器６６が設けられている。光検出器６６の検知によって２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの発光出力が制御される。
【００１３】
２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣが固着されたサブマウント６３は図示しない放熱板若しくはリードフレームに固着され、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣのｎ側共通電極６０にワイヤー６７の一端が接続される。第１電極パッド６４及び第２電極パッド６５にはそれぞれワイヤー６８、６９の一端が接続される。光検出器６６にはワイヤー７０の一端が接続される。そして、各ワイヤー６７〜７０の他端が図示しないリード端子に接続され、２ビーム半導体レーザ装置５０が作製される。
【００１４】
上記構成の２ビーム半導体レーザ装置５０は、第１ｐ側電極６１とｎ側共通電極６０との間に電流を流すことにより第１半導体レーザ素子ＬＤ１を独立して駆動することができる。また、第２ｐ側電極６２とｎ側共通電極６０との間に電流を流すことにより第２半導体レーザ素子ＬＤ２を独立して駆動することができる。そして、第１半導体レーザ素子ＬＤ１の駆動によって波長６５０ｎｍのレーザ光を取り出すことができる。第２半導体レーザ素子ＬＤ２の駆動によって波長７８０ｎｍのレーザ光を取り出すことができる。
【００１５】
一般に、半導体レーザ装置としては、キャンパッケージを用いたものとフレームパッケージを用いたものが知られている。キャンパッケージを用いた半導体レーザ装置は金属ステムにリードを個別に取付け、金属ステム上に設けられたレーザ素子をキャップで封止する。フレームパッケージを用いた半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子が設けられた金属製のフレームを樹脂でインサート成形する。後者のフレームパッケージを用いた半導体レーザ装置は、価格、量産性に優れているため注目されている。
【００１６】
しかしながら、このフレームパッケージを用いた半導体レーザ装置は、従来から広く用いられているキャンパッケージのものに比較すると放熱性が悪い。このため、現在は温度特性の良い赤外レーザ装置に多く使用されいる。ＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷ用の高出力レーザ装置、ＤＶＤ用などの赤色レーザ装置、２波長レーザ装置、或いは動作電圧が高い青色系レーザ装置に用いるためには更なる改良が求められている。
【００１７】
このような問題点を改良できるフレームパッケージを用いた半導体レーザ装置が特許文献３に開示されている。図８、図９はそれぞれこの半導体レーザ装置を示す斜視図、正面図である。また、図１０は図９のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。
【００１８】
半導体レーザ装置８０はフレーム８２の上面にサブマウント８３が配置固定されている。サブマウント８３の上面には半導体レーザ素子８４が配置固定されている。フレーム８２は、銅、鉄、またはこれらの合金等の熱伝導性及び導電性が良い金属から成り、板状に形成されている。また、フレーム８２は半導体レーザ素子８４を搭載する主フレーム８６と、主フレーム８６とは独立した配線用の副フレーム８７、８８とから成っている。主フレーム８６及び副フレーム８７、８８を絶縁性の樹脂成形部８５により一体化してフレームパッケージが構成されている。
【００１９】
フレーム８６は、素子配置部８６ａと、リード部８６ｂと、翼部８６ｃ、８６ｄとを有している。素子配置部８６ａにはサブマウント８３が搭載される。リード部８６ｂは電流通路となる。翼部８６ｃ、８６ｄは放熱及び位置決めのために左右に突出して設けられる。また、主フレーム８６には厚肉部８６ｅと薄肉部８６ｆとが形成されている。厚肉部８６ｅは素子配置部８６ａの前部及び翼部８６ｃ、８６ｄの前部を厚くして形成される。薄肉部８６ｆは翼部８６ｃ、８６ｄの後部及びリード部８６ｂを薄くして形成される。
【００２０】
副フレーム８７、８８はリード部８６ｂと同様に薄肉に構成されている。これにより、フレーム８２をプレス加工によって打ち抜いて形成する際にリード部８６ｂ及び副フレーム８７、８８の微細加工を容易に行なうことができる。従って、リード部８６ｂ及び副フレーム８７、８８の間隔を狭く保って半導体レーザ装置８０の小型化を図ることができる。
【００２１】
樹脂成形部８５はフレーム８２の表側と裏側の面を挟むようにインサート成形して形成される。樹脂成形部８５の表側はレーザ光が出射されるレーザ出射窓８５ａを備え、前方が開放されたＵ字状の枠部８５ｂが形成される。枠部８５ｂの両側部の前端にはテーパ面８５ｃが形成されている。テーパ面８５ｃによって半導体レーザ装置８０を所定位置に配置する際の挿入をスムーズに行なうことができる。樹脂成形部８５の裏側は素子配置部８６ａを覆うべた平坦面８５ｄとなっており、表側の枠部８５ｂの外形と略同一の外形形状（六角形状）を成している。
【００２２】
枠部８５ｂによって囲まれた内側に配される主フレーム８６の素子配置部８６ａ及び副フレーム８７、８８は、樹脂成形部８５が存在しないので表面が露出している。この露出した素子配置部８６ａの上に、サブマウント８３を介在して半導体レーザ素子８４が配置固定される。その後、半導体レーザ素子８４と主フレーム８６の間、及び、サブマウント８３と副フレーム８７、８８の間がワイヤー（不図示）により接続される。
【００２３】
サブマウント８３はＳｉを母材とした受光素子から成っている。これにより、半導体レーザ素子８４の後面の出射光をモニタすることができる。Ｓｉ以外にも例えばＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｃｕなどの熱伝導性の優れたセラミックや金属材料等を用いることができる。また、サブマウント８３は、Ｐｂ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｂｉ等の半田材やＡｇペースト等を用いて素子配置部８６ａに固定される。半導体レーザ素子８４は、Ａｕ−Ｓｎ、Ｐｂ−Ｓｎ等の半田材やＡｇペースト等を用いてサブマウント８３の所定の位置に固定される。
【００２４】
上記構成のフレームパッケージを用いた半導体レーザ装置８０は、半導体レーザ素子８４の表面が開放されるため放熱性が向上する。また、構造が簡単で量産性に優れている。
【特許文献１】特開平１１−１８６６５１号公報（特許請求の範囲、段落［００１７］〜［００２３］、図１）
【特許文献２】特開２００２−３２９９３４号公報（特許請求の範囲、図１、図４）
【特許文献３】特開２００２−４３６７９号公報（段落［００１０］〜［００２２］、図１、図２、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
半導体レーザ装置は通常シングルモードで使用される。光ディスクを記録再生する光ピックアップに半導体レーザ装置を用いる場合、光ディスクからの戻り光対策として再生時にはマルチモード化する必要がある。このため、一般に高周波重畳により擬似的にマルチモード化が行われる。このとき、半導体レーザ素子と高周波重畳とのマッチングを取る必要がある。
【００２６】
しかしながら、上記特許文献３に開示された従来のフレームパッケージを用いた半導体レーザ装置８０は、放熱効率の向上及びワイヤーボンディングのし易さのために、サブマウント８３が半導体レーザ素子８４よりも大幅に大きく形成されている。しかも、サブマウント８３や半導体レーザ素子８４と、リード部８５ｂや副フレーム８６、８７との距離が離れている。このため、金属製のキャンパッケージを使用した半導体レーザ装置よりもワイヤーの長さが長くなる。
【００２７】
半導体レーザ装置を高周波重畳して駆動する場合には、ワイヤーの長さによりインダクタンス成分が変わるため、ワイヤーの長さを短くする必要がある。従って、上記半導体レーザ装置８０は安定して高周波重畳して駆動することができない問題がある。
【００２８】
係る問題点は、２ビーム半導体レーザ装置においてもフレームパッケージを使用した場合には同様に生じる。加えて、前述の図７に示すように、２ビーム半導体レーザ装置５０は２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの後方に光検出器６６を有した４端子型になっている。このため、ｎ側共通電極６０及び第１、第２電極パッド６４、６５にボンディングされるワイヤー６７〜６９の長さが更に長くなり、インダクタンス成分の変化が著しく大きくなる問題がある。
【００２９】
また、光検出器６６が設けられるため、２ビーム半導体レーザ装置５０の小型化が困難である。更に、２ビーム半導体レーザ素子ＬＣＤの後方のスペースは光検出器６６に塞がれるため、第１、第２電極パッド６４、６５へのワイヤー６８、６９の接続は２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの側方で行われる。このため、サブマウント６３の横幅が大きくなり、２ビーム半導体レーザ装置５０の小型化がより困難になる。
【００３０】
尚、従来の半導体レーザ素子の長さは約３００〜４００μｍ程度であったのに対し、近年の高出力化された半導体レーザ素子の長さは従来比約３〜５倍の約１〜１．５ｍｍに長くなっている。このため、サブマウント６３が更に大型になるため小型化可能な２ビーム半導体レーザ装置の構造が要求されている。
【００３１】
本発明者は、上述のようなフレームパッケージを用いて特に小型化された２ビーム半導体レーザ装置を形成する場合に生じる問題点を解決すべく種々検討を重ね、本発明を完成するに至った。
【００３２】
本発明は、小型化を図ることができるとともに安定してマルチモード化させることができるシングルモード型の２ビーム半導体レーザ装置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】
【００３３】
上記目的を達成するために本発明は、独立して駆動可能な第１、第２半導体レーザ素子を基板上に一体に設けた２ビーム半導体レーザ素子と、
出射側を前方に向けた前記２ビーム半導体レーザ素子が前部に取り付けられるとともに、第１、第２半導体レーザ素子の電極にそれぞれ接して接続される第１、第２電極パッドを有したサブマウントと、
を備えた２ビーム半導体レーザ装置において、
第１、第２電極パッドは前記２ビーム半導体レーザ素子の後方に延びて形成され、前記２ビーム半導体レーザ素子の後方でワイヤーボンディングされることを特徴としている。
【００３４】
また本発明は、上記構成の２ビーム半導体レーザ装置において、第１、第２電極パッドが前記サブマウントの後端でワイヤーボンディングされることを特徴としている。
【００３５】
また本発明は、上記構成の２ビーム半導体レーザ装置において、前記２ビーム半導体レーザ素子の後端から第１、第２電極パッドがワイヤーボンディングされる位置までの距離を３００μｍ以下にしたことを特徴としている。２ビーム半導体レーザ素子の後端から第１、第２電極パッドがワイヤーボンディングされる位置までの距離の下限値は、理論上は小さい方が良い。しかし、小さ過ぎるとワイヤーボンディング作業が困難になるため、ワイヤーの線径及びワイヤーボンディング用ジグの大きさ等を考慮の上で適宜に決定すればよい。尚、この距離が３００μｍを超えてもワイヤーを短くすることができるが、サブマウントが大型になりこれによる利点がないため上限値は３００μｍとする。
【００３６】
また本発明は、上記構成の２ビーム半導体レーザ装置において、前記サブマウントの横幅を４００μｍ以上７００μｍ以下にしたことを特徴としている。サブマウントの横幅が４００μｍ未満であるとワイヤーボンディングが困難になるとともに、ワイヤーボンディングの際にサブマウントの２つの電極パッド間の短絡が起りやすくなる。また、サブマウントの横幅が７００μｍを超えても２ビーム半導体レーザ装置の小型化という観点からは利点がないので、上限値は７００μｍとする。
【００３７】
また本発明は、上記構成の２ビーム半導体レーザ装置において、前記サブマウントをフレーム及び樹脂から成るパッケージに実装したことを特徴としている。
【００３８】
また本発明は、上記構成の２ビーム半導体レーザ装置において、３つの端子を有する３端子型にしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によると、第１、第２電極パッドは２ビーム半導体レーザ素子の後方に延びて形成され、２ビーム半導体レーザ素子の後方でワイヤーボンディングされるため、サブマウントの横幅を小さくして２ビーム半導体装置を小型化することができる。また、ワイヤーボンディングする位置が後方になるため、ワイヤーが従来よりも短縮される。このため、従来に比してワイヤーのインダクタンスを約２０％程度小さくすることができる。従って、安定して高周波重畳により擬似的にマルチモード化を行なわせることができる。
【００４０】
また本発明によると、第１、第２電極パッドがサブマウントの後端でワイヤーボンディングされるため、後方に光検出器が配置されず、ワイヤーをより短縮して更に安定して高周波重畳により擬似的にマルチモード化を行なわせることができる。
【００４１】
また本発明によると、２ビーム半導体レーザ素子の後端から第１、第２電極パッドがワイヤーボンディングされる位置までの距離を３００μｍ以下にしたので、サブマウントが短縮される。従って、２ビーム半導体レーザ素子がサブマウント６３の後端に接近して配置され、２ビーム半導体レーザ素子に接続されるワイヤーの長さが短縮される。従って、より安定して高周波重畳によって擬似的にマルチモード化を行なわせることができる。
【００４２】
また本発明によると、サブマウントの横幅を４００μｍ以上７００μｍ以下にしたので、２ビーム半導体レーザ装置を小型化するとともにワイヤーボンディングを容易に行うことができる。
【００４３】
また本発明によると、サブマウントをフレーム及び樹脂から成るパッケージに実装したので、小型で安価であり、しかも量産性に優れた２ビーム半導体レーザ装置が得られる。
【００４４】
また本発明によると、２ビーム半導体レーザ装置を３端子型にしたので、従来の４端子型の２ビーム半導体レーザ装置に比して端子数が減った分だけ小型化された２ビーム半導体レーザ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態に係る２ビーム半導体レーザ装置の２ビーム半導体レーザ素子を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る２ビーム半導体レーザ装置の２ビーム半導体レーザ素子を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る２ビーム半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る２ビーム半導体レーザ装置を示す平面図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。
【図６】従来の２ビーム半導体レーザ素子を示す正面図である。
【図７】従来の２ビーム半導体レーザ素子を示す斜視図である。
【図８】従来の半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図９】図８の半導体レーザ装置の平面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０、５０ ２ビーム半導体レーザ装置
１２、１４、１６、６７、６８、６９ ワイヤー
２２、８２ フレーム
２３、８５ 樹脂成形部
２４、８６ 主フレーム
２４ａ、８６ａ 素子配置部
２５、２６、８７、８８ 副フレーム
２７、８５ａ レーザ出射用窓
２８、８５ｂ 枠部
２９、２９’ 先端部
５５ 第１発光部
５９ 第２発光部
６０ ｎ側共通電極
６１ 第１ｐ側電極
６２ 第２ｐ側電極
６３ サブマウント
６４ 第１電極パッド
６５ 第２電極パッド
６６ 光検出器
８０ 半導体レーザ装置
ＬＤＣ ２ビーム半導体レーザ素子
ＬＤ１ 第１半導体レーザ素子
ＬＤ２ 第２半導体レーザ素子
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は本発明の技術思想を具体化するための２ビーム半導体レーザ装置を例示するものである。従って、本発明をこの実施形態の２ビーム半導体レーザ装置に特定することを意図するものではなく、請求範囲に記載された技術的範囲に含まれるものに等しく適用し得るものである。
【００４８】
図１、図２は一実施形態の２ビーム半導体レーザ装置の要部を示す斜視図及び平面図である。説明の便宜上、前述の図６、図７に示す従来例と同一の部分は同一の符号を付しており、詳細な説明を省略する。２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣは、第１、第２発光部５５、５９となる接合部をサブマウント６３に近づけて固着したジャンクションダウン構造を有している。
【００４９】
図１の正面から見て左側に記録／再生型ＤＶＤ用の６５０ｎｍの波長のレーザ光を出射する第１半導体レーザ素子ＬＤ１が配置されている。また、右側にはＣＤ／ＣＤ−Ｒ用の７８０ｎｍの波長の光を出射する第２半導体レーザ素子ＬＤ２が配置されている。第１、第２半導体レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２の中間には、これらを分離する溝が設けられている。
【００５０】
サブマウント６３はＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｃｕ、Ｓｉ等の熱伝導性の優れたセラミックや金属材料等により形成される。サブマウント６３の表面には、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕをパターンニングして形成された第１、第２電極パッド６４、６５が設けられている。第１半導体レーザ素子ＬＤ１の第１発光部（導波路）５５の直下に設けられる第１ｐ側電極６１（図６参照）は、Ａｕ−Ｓｎ等の半田により第１電極パッド６４に固定されている。
【００５１】
同様に、第２半導体レーザ素子ＬＤ２の第２発光部（導波路）５９の直下に設けられる第２ｐ側電極６２（図６参照）は、Ａｕ−Ｓｎ等の半田により第２電極パッド６５に固定されている。これにより、第１、第２半導体レーザ素子ＬＤ１、ＬＤ２で発生した熱は第１、第２電極パッド６４、６５を介して効率良くサブマウント６３に伝熱して放熱されるようになっている。
【００５２】
２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣ及びサブマウント６３は共にレーザ光の放出方向に沿って長く延びた偏平な直方体形状となっている。サブマウント６３の横幅Ｗは２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの横幅とほぼ同じか僅かに大きくなっている。
【００５３】
また、サブマウント６３は２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣのメインのレーザ光の出射側と反対側が延長されている。これにより、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣは出射側を前方に向けてサブマウント６３の前部に配置され、サブマウント６３の後部がワイヤーボンディング領域となっている。
【００５４】
尚、本実施形態のサブマウント６３には従来例のようなモニタ用の光検出器６６（図７参照）は設けられていない。高出力の半導体レーザ素子においては、レーザ光の出力を増加させるためにレーザ光の出射方向とは反対側の面の反射率が高くなっている。このため、後方に出射されるレーザ光が少なく、特に光検出器６６をサブマウント６３に一体に組み込む必要はない。従って、光検出器６６を省くことが可能となっている。
【００５５】
第１、第２電極パッド６４、６５はサブマウント６３の後端でリード端子（２５、２６：図３参照）と電気的に接続するためのワイヤー１４、１６の一端がワイヤーボンディングされている。また、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの裏面に形成されたｎ側共通電極６０にはリード端子（２４ｂ：図３参照）と電気的に接続するためのワイヤー１２の一端がワイヤーボンディングされている。
【００５６】
ワイヤー１４、１６は２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの後側の端部からの距離Ｌが３００μｍ以内に固着されている。距離Ｌは短いほどサブマウント６３の長さを短くすることができる。これにより、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣがサブマウント６３の後端に接近して配置され、ワイヤー１２の長さを短くできる。距離Ｌはワイヤー１４、１６の線径及び自動ボンダー等のワイヤーボンディング用ジグの大きさを考慮して適宜に選択すればよい。
【００５７】
また、サブマウント６３の横幅Ｗは、第１、第２電極パッド６４、６５の幅や第１、第２電極パッド６４、６５間の距離を考慮して決められる。第１、第２電極パッド６４、６５の幅は、ワイヤー１４、１６の線径及び自動ボンダー等のワイヤーボンディング用ジグの大きさを考慮して適宜決められる。第１、第２電極パッド６４、６５間の距離は、電気的な分離のために必要な距離が選択される。これにより、本実施形態ではサブマウント６３の横幅Ｗを４００μｍ程度にまで小さくすることができる。サブマウント６３の横幅Ｗの上限値は、特に臨界的意義があるわけではないが、小型化を達成するためには大きくても７００μｍ程度とすることが好ましい。
【００５８】
次に、図３、図４は本実施形態の２ビーム半導体レーザ装置の斜視図及び正面図である。また、図５は図４のＸ−Ｘ’線に沿った断面図である。２ビーム半導体レーザ装置１０は２ビーム半導体レーザー素子ＬＤＣ及びサブマウント６３を３端子型のフレーム及び樹脂から成るフレームパッケージに実装されている。
【００５９】
２ビーム半導体レーザ装置１０はフレーム２２の上面にサブマウント６３が配置固定される。サブマウント６３の上面には２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣが配置固定される。
【００６０】
フレーム２２は、銅、鉄、またはそれらの合金等の熱伝導性及び導電性が良い金属から成り、薄い板状に形成されている。また、フレーム２２は２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣを搭載する主フレーム２４と主フレーム２４とは独立した配線用の副フレーム２５、２６とから成っている。主フレーム２４及び副フレーム２５、２６を絶縁性の樹脂成形部２３により一体化してフレームパッケージが構成されている。
【００６１】
主フレーム２４は、素子配置部２４ａと、リード部２４ｂと、翼部２４ｃ、２４ｄとを有している。素子配置部２４ａにはサブマウント６３が搭載される。リード部２４ｂは電流通路となる。翼部２４ｃ、２４ｄは放熱及び位置決めのために左右に突出して設けられる。
【００６２】
リード部２４ｂ及び副フレーム２５、２６は薄肉に形成されているため、フレーム２２をプレス加工によって打ち抜いて形成する際に微細加工を容易に行なうことができる。従って、リード部２４ｂ及び副フレーム２５、２６の間隔を狭く保って２ビーム半導体レーザ装置１０の小型化を図ることができる。
【００６３】
樹脂成形部２３はフレーム２２の表側と裏側の面を挟むように、例えば、インサート成形により形成される。樹脂成形部２３の表側はレーザ光が出射されるレーザ出射窓２７を備え、前方が開放されたＵ字状の枠部２８が形成される。枠部２８の前部の幅は後部の幅に比べて狭くなっており、前部の両側部に配される先端部２９、２９’は２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの光軸方向に対して平行に伸びている。後部に対して狭くなった先端部２９、２９’によって、２ビーム半導体レーザ装置１０を所定位置に配置する際の挿入をスムーズに行なうことができる。
【００６４】
樹脂成形部２３の裏側は、サブマウント６３に対向する主フレーム２４の裏面を露出してその周囲を覆うように設けられている。これにより、放熱効率を向上できるようになっている。
【００６５】
枠部２８によって囲まれた主フレーム２４の素子配置部２３ａ及び副フレーム２５、２６は樹脂成形部２３が存在しないので表面が露出している。この露出した素子配置部２４ａの上にサブマウント６３を介在して２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣが配置固定される。その後、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣとリード部２４ｂとの間がワイヤー１２により接続される。また、サブマウント６３と副フレーム２５、２６の間がワイヤー１４、１６により接続される。尚、サブマウント６３は、Ｐｂ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｂｉ等の半田材やＡｇペースト等を用いてフレーム２４に固定される。
【００６６】
上記構成の２ビーム半導体レーザ装置１０によると、第１、第２電極パッド６４、６５は２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの後方に延びて形成され、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの後方でワイヤーボンディングされる。このため、サブマウント６３の横幅Ｗを前述の図７に示した従来例よりも大幅に小さくして２ビーム半導体装置１０を小型化することができる。
【００６７】
また、ワイヤーボンディングする位置が後方になるため、第１、第２電極パッド６４、６５と副フレーム２５、２６との間のワイヤー１４、１６が従来よりも短縮される。このため、従来に比してワイヤー１４、１６のインダクタンスを小さくすることができる。従って、安定して高周波重畳により擬似的にマルチモード化を行なわせることができる。更に、光検出器がサブマウント６３上に配置されず、第１、第２電極パッド６４、６５のワイヤーボンディング位置がサブマウント６３の後端に設けられる。これにより、ワイヤー１４、１６をより短縮することができる。
【００６８】
加えて、ワイヤーボンディング位置が２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣの後側端部の近傍に設けられている。これにより、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣがサブマウント６３の後端に接近して配置され、２ビーム半導体レーザ素子ＬＤＣと主フレーム２４との間のワイヤー１２の長さを短縮することができる。従って、より安定して高周波重畳により擬似的にマルチモード化を行なわせることができる。
【００６９】
本実施形態により製造された２ビーム半導体レーザ装置１０は、３端子型の高出力２波長半導体レーザ装置として用いられる。この２ビーム半導体レーザ装置１０の寸法は、パッケージの先端幅（図３、図４における枠２８の先端部２９、２９’側の幅）：２．７ｍｍ、末端幅：３．８ｍｍ、長さ：３．５ｍｍであった。
【００７０】
これに対し、従来の高出力２波長半導体レーザ装置の寸法は、光検出器を無視して３端子型のパッケージに組み込んだとしても、サブマウントの幅と組立に必要なスペースを考慮すると大型になる。このため、パッケージの先端幅：３．８ｍｍ、末端幅：３．８ｍｍ、長さ：３．５ｍｍとすることが限界である。
【００７１】
従って、本実施形態により、サブマウント６３の側部のワイヤーボンディング領域を無視できるようになり、従来に比して先端幅を３０％程度、面積比でも３０％程度小さくして非常に小さいパッケージを実現可能となった。また、ワイヤー１２、１４、１６の短縮により、従来よりもインダクタンスを約２０％低下されていることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の２ビーム半導体装置は、複数の波長のレーザ光を出射してＤＶＤ、記録型ＤＶＤ、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ或いはＣＤ−ＲＷ等の記録または再生を行う光ピックアップ等に利用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
独立して駆動可能な第１、第２半導体レーザ素子を基板上に一体に設けた２ビーム半導体レーザ素子と、
出射側を前方に向けた前記２ビーム半導体レーザ素子が前部に取り付けられるとともに、第１、第２半導体レーザ素子の電極にそれぞれ接して接続される第１、第２電極パッドを有したサブマウントと、
を備えた２ビーム半導体レーザ装置において、
第１、第２電極パッドは前記２ビーム半導体レーザ素子の後方に延びて形成され、前記２ビーム半導体レーザ素子の後方でワイヤーボンディングされることを特徴とする２ビーム半導体レーザ装置。
【請求項２】
第１、第２電極パッドが前記サブマウントの後端でワイヤーボンディングされることを特徴とする請求項１に記載の２ビーム半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記２ビーム半導体レーザ素子の後端から第１、第２電極パッドがワイヤーボンディングされる位置までの距離を３００μｍ以下にしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の２ビーム半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記サブマウントの横幅を４００μｍ以上７００μｍ以下にしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の２ビーム半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記サブマウントをフレーム及び樹脂から成るパッケージに実装したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の２ビーム半導体レーザ装置。
【請求項６】
３つの端子を有する３端子型にしたことを特徴とする請求項５に記載の２ビーム半導体レーザ装置。
【請求項１】
独立して駆動可能な第１、第２半導体レーザ素子を基板上に一体に設けた２ビーム半導体レーザ素子と、
出射側を前方に向けた前記２ビーム半導体レーザ素子が前部に取り付けられるとともに、第１、第２半導体レーザ素子の電極にそれぞれ接して接続される第１、第２電極パッドを有したサブマウントと、
を備えた２ビーム半導体レーザ装置において、
第１、第２電極パッドは前記２ビーム半導体レーザ素子の後方に延びて形成され、前記２ビーム半導体レーザ素子の後方でワイヤーボンディングされることを特徴とする２ビーム半導体レーザ装置。
【請求項２】
第１、第２電極パッドが前記サブマウントの後端でワイヤーボンディングされることを特徴とする請求項１に記載の２ビーム半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記２ビーム半導体レーザ素子の後端から第１、第２電極パッドがワイヤーボンディングされる位置までの距離を３００μｍ以下にしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の２ビーム半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記サブマウントの横幅を４００μｍ以上７００μｍ以下にしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の２ビーム半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記サブマウントをフレーム及び樹脂から成るパッケージに実装したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の２ビーム半導体レーザ装置。
【請求項６】
３つの端子を有する３端子型にしたことを特徴とする請求項５に記載の２ビーム半導体レーザ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０３９００１
【国際公開日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【発行日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１４７５０（Ｐ２００５−５１４７５０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１５０１１
【国際出願日】平成１６年１０月１２日（２００４．１０．１２）
【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）】
【国際公開日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【発行日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１５０１１
【国際出願日】平成１６年１０月１２日（２００４．１０．１２）
【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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