JP4929612B2 - 半導体レーザ装置及びヒートシンク - Google Patents

Description

本発明は、複数枚の板材を積層して、冷却液が通る流路が形成されたヒートシンク及びこのヒートシンクに半導体レーザ素子を実装した半導体レーザ装置に関する。詳しくは、ヒートシンクの上面全体を、半導体レーザ素子の熱膨張係数に近い材質で構成することで、排熱効率を低下させることなく、応力の発生を防ぐことができるようにしたものである。

数〜数十Ｗクラスの半導体レーザ装置では、高出力化、高信頼性化を実現するため水冷による冷却方式が多用されている。高い排熱効率を実現するためのヒートシンク構造として、マイクロチャネル型のヒートシンクがよく知られている。

マイクロチャネル型のような微細な流路構造を水路内部に形成する方法としては、エッチング等によりパターンを形成した金属薄板を積層し、拡散接合やロウ付け等により接合する方法が一般的である。このとき用いられる金属薄板としては、熱伝導率がよく加工が容易な銅が用いられる。

しかし、銅の熱膨張係数は１７×１０^-6［１／ｋ］程度であるのに対し、高出力半導体レーザで一般的なガリウム砒素基板の熱膨張係数は５．９×１０^-6［１／ｋ］と大きな差があるので、半導体レーザチップをヒートシンクにハンダ付けした後、常温に冷却した際に応力を生じる。

半導体レーザチップに応力が生じた状態で通電すると、結晶欠陥の増殖を促進しレーザの信頼性に悪影響を与えることが知られている。

従来、この問題を解決するため、インジウムはんだ等の軟らかいハンダ材を用いたり、半導体レーザチップに熱膨張係数の近い銅タングステン等のサブマウントをヒートシンクとレーザチップの間に挿入する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１８６５２７号公報

しかし、半導体レーザチップの接合にインジウムはんだを用いると、長期通電時にインジウムはんだの合金化によってハンダ材が脆くなり、信頼性が低下するという問題がある。また、サブマウントをヒートシンクと半導体レーザチップの間に挿入すると、サブマウントの熱抵抗により排熱効率が低下するという問題がある。

また、マイクロチャネル型のヒートシンクはチップ直下の水流速度を高めることにより、高い排熱効率を実現する構造であるため、その部分では金属材料の腐食（浸食）が生じ、漏水が発生しやすいという問題がある。

更に、水冷型の素子を複数組み積層したスタック型の半導体レーザ装置の場合、隣接する２つのヒートシンク間の電位差によって電気的な腐食が生じ、水路の近接する部位の減肉が生じ漏水に至るという問題がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、排熱効率を低下させることなく、応力の発生を防ぐことができるようにした半導体レーザ装置及びヒートシンクを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子と、上面に前記半導体レーザ素子を備えるヒートシンクと、を有し、前記ヒートシンクは、前記半導体レーザ素子と近い熱膨張係数を有し絶縁材料であるセラミックにより形成され、上面に前記半導体レーザ素子を搭載するレーザチップ搭載板と、積層する方向に貫通し前記半導体レーザ素子と対応する位置に放熱フィンを備える第１の流路を有し、前記レーザチップ搭載板より高熱伝導率を有する金属により形成され、前記レーザチップ搭載板を搭載する第１の放熱フィン形成板と、積層する方向に貫通する第１の供給流路形成穴部、第１の排出給流路形成穴部、及び前記半導体レーザ素子と対応する位置に設けられる循環流路を有し、前記セラミックにより形成され、前記第１の放熱フィン形成板を搭載する第１の流路形成板と、積層する方向に貫通する第２の供給流路形成穴部、第２の排出給流路形成穴部、及び前記半導体レーザ素子と対応する位置に放熱フィンを備える第２の流路を有し、高熱伝導率を有する前記金属により形成され、前記第１の流路形成板を搭載する第２の放熱フィン形成板と、前記セラミックにより形成され、積層する方向に貫通する第３の供給流路形成穴部と第３の排出流路形成穴部とを有し、前記セラミックにより形成され、前記第２の放熱フィン形成板を搭載する第２の流路形成板と、を備える。

本発明に係るヒートシンクは、上面に半導体レーザ素子を搭載するヒートシンクであって、前記半導体レーザ素子と近い熱膨張係数を有し絶縁材料であるセラミックにより形成され、上面に前記半導体レーザ素子を搭載するレーザチップ搭載板と、積層する方向に貫通し前記半導体レーザ素子と対応する位置に放熱フィンを備える第１の流路を有し、前記レーザチップ搭載板より高熱伝導率を有する金属により形成され、前記レーザチップ搭載板を搭載する第１の放熱フィン形成板と、積層する方向に貫通する第１の供給流路形成穴部、第１の排出給流路形成穴部、及び前記半導体レーザ素子と対応する位置に設けられる循環流路を有し、前記セラミックにより形成され、前記第１の放熱フィン形成板を搭載する第１の流路形成板と、積層する方向に貫通する第２の供給流路形成穴部、第２の排出給流路形成穴部、及び前記半導体レーザ素子と対応する位置に放熱フィンを備える第２の流路を有し、高熱伝導率を有する前記金属により形成され、前記第１の流路形成板を搭載する第２の放熱フィン形成板と、前記セラミックにより形成され、積層する方向に貫通する第３の供給流路形成穴部と第３の排出流路形成穴部とを有し、前記セラミックにより形成され、前記第２の放熱フィン形成板を搭載する第２の流路形成板と、を備える。

本発明に係る半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子が駆動されることで発生する熱は、ヒートシンクに伝達される。ヒートシンクは流路を冷却液が流れることで、半導体レーザ素子から受けた熱を冷却する。これにより、半導体レーザ素子が冷却される。

ヒートシンクは、半導体レーザ素子が実装される搭載板部が、半導体レーザ素子の熱膨張係数に近い材質で構成される。これにより、半導体レーザ素子が駆動されることで発生する熱により半導体レーザ素子及び搭載板部が伸縮する際に、半導体レーザ素子に発生する応力が低減される。

本発明によれば、半導体レーザ素子に発生する熱応力が低減するので、半導体レーザ素子の信頼性を向上させることができる。また、ヒートシンクの上面全体が単一の材質で構成されるので、熱抵抗による排熱効率の低下を抑えることができる。

更に、ヒートシンクにおいて半導体レーザ素子が実装される搭載板部が、半導体レーザ素子と熱膨張係数が近い例えば絶縁材料で構成されることで、流路と接する部位での腐食を抑え、漏水を防ぐことができる。

以下、図面を参照して本発明の半導体レーザ装置及びヒートシンクの実施の形態について説明する。

＜第１の実施の形態の半導体レーザ装置の構成例＞
図１は第１の実施の形態の半導体レーザ装置及びこの半導体レーザ装置を構成する本実施の形態のヒートシンクの構成の一例を示す分解斜視図、図２は第１の実施の形態の半導体レーザ装置の構成の一例を示す側断面図である。

第１の実施の形態の半導体レーザ装置１Ａは、マイクロチャネル型の微細流路構造を有するヒートシンク２に、半導体レーザチップ３を搭載して構成される。本実施の形態のヒートシンク２は、薄板材を積層して構成され、本例では、第１層を構成するレーザチップ搭載板４と、第２層及び第４層を構成する放熱フィン形成板５，６と、第３層及び第５層を構成する水路形成板７，８を備えた５層構造である。ヒートシンク２は、各板材が拡散接合等の方法で接合されて一体に構成される。

レーザチップ搭載板４は搭載板部の一例で、半導体レーザチップ３が搭載される薄板材であり、半導体レーザチップ３を構成する材質の熱膨張係数に近い熱膨張係数を持つ材質により形成される。半導体レーザチップ３が例えば一般的なガリウム砒素基板で構成されている場合、レーザチップ搭載板４は、コバールや銅−タングステン合金等の金属、または、窒化アルミニウム、シリコンカーバイト等のセラミックで構成される。

ここで、レーザチップ搭載板４を絶縁材料であるセラミックで構成する場合は、表面に金メッキ等でメタル層４ｍを形成し、半導体レーザチップ３の下面の電極と電気的なコンタクトを取れるような構成とする。

放熱フィン形成板５は流路形成板部の一例で、例えば高熱伝導率の金属で構成され、放熱フィン形成水路９を備える。放熱フィン形成板６は流路形成板部の一例で、放熱フィン形成板５と同様に、高熱伝導率の金属で構成され、放熱フィン形成水路１０と供給水路形成穴部１１と排出水路形成穴部１２を備える。ここで、放熱フィン形成板５，６は、レーザチップ搭載板４がセラミックで構成される場合、熱伝導率が良く、かつ、セラミックに対して拡散接合できるような銅等で構成される。

放熱フィン形成板５の放熱フィン形成水路９は、放熱フィン形成板５を上下に貫通して形成され、半導体レーザチップ３の搭載位置の下部に複数枚の放熱フィン９ｆが並べて配置されて、各放熱フィン９ｆの間を冷却水が通る構成である。

放熱フィン形成板６の放熱フィン形成水路１０は、放熱フィン形成板６を上下に貫通して形成され、放熱フィン形成水路９と同様に、半導体レーザチップ３の搭載位置の下部に複数枚の放熱フィン１０ｆが並べて配置されて、各放熱フィン１０ｆの間を冷却水が通る構成である。また、放熱フィン形成水路１０は、放熱フィン１０ｆに冷却水を供給する導入水路１０ｉが一体に形成される。

放熱フィン形成板６の供給水路形成穴部１１と排出水路形成穴部１２は、放熱フィン形成板６を上下に貫通し、それぞれ放熱フィン形成水路１０と独立して形成される。

水路形成板７は流路形成板部の一例で、レーザチップ搭載板４と同じ材質で構成され、循環水路１３と、供給水路形成穴部１４と、排出水路形成穴部１５を備える。水路形成板８は流路形成板部の一例で、水路形成板７と同様に、レーザチップ搭載板４と同じ材質で構成され、供給水路形成穴部１６と、排出水路形成穴部１７を備える。例えば、レーザチップ搭載板４がセラミックで構成される場合、水路形成板７，８はセラミックで構成される。

水路形成板７の循環水路１３は、水路形成板７を上下に貫通し、上層側の放熱フィン形成板５の放熱フィン形成水路９及び下層側の放熱フィン形成板６の放熱フィン形成水路１０と繋がる位置に形成される。

水路形成板７の供給水路形成穴部１４は、水路形成板７を上下に貫通し、下層側の放熱フィン形成板６の供給水路形成穴部１１及び導入水路１０ｉと繋がる位置及び形状で形成される。

水路形成板７の排出水路形成穴部１５は、水路形成板７を上下に貫通し、上層側の放熱フィン形成板５の放熱フィン形成水路９及び下層側の放熱フィン形成板６の排出水路形成穴部１２と繋がる位置に形成される。

水路形成板８の供給水路形成穴部１６は、水路形成板８を上下に貫通し、上層側の放熱フィン形成板６の供給水路形成穴部１１と繋がる位置に形成される。水路形成板８の排出水路形成穴部１７は、水路形成板８を上下に貫通し、上層側の放熱フィン形成板６の排出水路形成穴部１２と繋がる位置に形成される。

ヒートシンク２は、レーザチップ搭載板４と、放熱フィン形成板５と、水路形成板７と、放熱フィン形成板６と、水路形成板８が順に積層され、拡散接合等の方法により各板材が一体に接合される。

これにより、放熱フィン形成板５の放熱フィン形成水路９と、放熱フィン形成板６の放熱フィン形成水路１０は、水路形成板７の循環水路１３を介して繋がる。また、水路形成板７の排出水路形成穴部１５と、放熱フィン形成板６の排出水路形成穴部１２と、水路形成板８の排出水路形成穴部１７が繋がって、排出水路１８が形成される。排出水路１８は、放熱フィン形成板５の放熱フィン形成水路９と繋がる。

更に、水路形成板７の供給水路形成穴部１４と、放熱フィン形成板６の供給水路形成穴部１１と、水路形成板８の供給水路形成穴部１６が繋がって、供給水路１９が形成される。供給水路１９は、放熱フィン形成板６の放熱フィン形成水路１０の導入水路１０ｉと繋がる。

これにより、ヒートシンク２は、供給水路１９から放熱フィン形成板６の放熱フィン形成水路１０、水路形成板７の循環水路１３及び放熱フィン形成板５の放熱フィン形成水路９を通り、排出水路１８へと繋がる冷却水の流路２０が形成される。

上述したように、ヒートシンク２は５層構造であるので、最上層となる第１層を構成するレーザチップ搭載板４と、中間層となる第３層を構成する水路形成板７及び最下層となる第５層を構成する水路形成板８を同じ材質とし、第２層を構成する放熱フィン形成板５と、第４層を構成する放熱フィン形成板６を同じ材質とすることで、ヒートシンク２は積層方向に対称な構成となっている。

これにより、高温で拡散接合した後、常温に戻した際にも、第１層を構成するレーザチップ搭載板４、第３層及び第５層を構成する水路形成板７，８と、第２層及び第４層を構成す放熱フィン形成板５，６の熱膨張係数の差による反りが生じにくい構成となっている。

半導体レーザチップ３は半導体レーザ素子の一例で、複数の発光部が並べて配置されるアレイ構造を有する。半導体レーザチップ３は、ヒートシンク２のレーザチップ搭載板４に、ハンダ付け等の方法で実装される。

上述したように、レーザチップ搭載板４をセラミックで構成した場合は、レーザチップ搭載板４の表面にメタル層４ｍが形成され、メタル層４ｍと半導体レーザチップ３の下面の電極が電気的に接続される。そして、半導体レーザチップ３の上面の図示しない電極と、メタル層４ｍは、それぞれボンディングワイヤ等で図示しないドライバ素子と電気的に接続される。

ここで、レーザチップ搭載板４上における半導体レーザチップ３の実装位置は、放熱フィン形成板５の放熱フィン形成水路９に形成された放熱フィン９ｆ及び放熱フィン形成板６の放熱フィン形成水路１０に形成された放熱フィン１０ｆの上側である。

上述したように、ヒートシンク２のレーザチップ搭載板４は、半導体レーザチップ３に近い熱膨張係数を持つ材質で構成されることで、レーザチップ搭載板４と半導体レーザチップ３は、熱による伸縮の割合が、略同等となる。これにより、ヒートシンク２と半導体レーザチップ３の接合を、金スズ合金等の硬いハンダ材を用いても、半導体レーザチップ３に応力が生じにくい構成となっている。

半導体レーザチップ３に生じる応力を、インジウムハンダ等の軟らかいハンダ材を用いて緩和する構成とした場合、半導体レーザチップ３に対する長期通電時にインジウムハンダの合金化によってハンダが脆くなるという問題が生じる。これに対して、本実施の形態では、半導体レーザチップ３とヒートシンク２を金スズ合金等の硬いハンダ材を用いて接合できるので、長期通電時でもハンダ材が劣化することは無く、長期間にわたって信頼性を確保することが可能となる。

＜第１の実施の形態の半導体レーザ装置の動作例＞
次に、第１の実施の形態の半導体レーザ装置１Ａの動作例について説明する。半導体レーザ装置１Ａは、ヒートシンク２の供給水路１９及び排出水路１８が、冷却水の給排水を行うチラーと称される図示しない循環装置に接続される。

ヒートシンク２は、供給水路１９に冷却水が供給されると、供給水路１９から放熱フィン形成板６の放熱フィン形成水路１０、水路形成板７の循環水路１３及び放熱フィン形成板５の放熱フィン形成水路９を通り、排出水路１８へと繋がる流路２０を冷却水が流れる。

すなわち、供給水路１９に供給された冷却水は、放熱フィン形成板６の導入水路１０ｉから放熱フィン形成水路１０に流れる。放熱フィン形成水路１０を流れる冷却水は、放熱フィン１０ｆの間を通り、水路形成板７の循環水路１３から放熱フィン形成板５の放熱フィン形成水路９に流れる。放熱フィン形成水路９を流れる冷却水は、放熱フィン９ｆの間を通り、排出水路１８から排出される。

半導体レーザチップ３は、図示しないドライバ素子から受けた電気信号を、光信号に変換して出力する。半導体レーザチップ３が駆動されることで発生した熱は、レーザチップ搭載板４からヒートシンク２に伝達される。ヒートシンク２は、上述したように、流路２０を冷却水が流れることで、半導体レーザチップ３から受けた熱を冷却する。これにより、半導体レーザチップ３が冷却される。

本例のヒートシンク２では、半導体レーザチップ３の搭載位置の下部に、放熱フィン９ｆ及び放熱フィン１０ｆが配置され、冷却水と接する面積を拡大してあり、また、放熱フィン形成水路９等において乱流を生じさせることで、半導体レーザチップ３から受けた熱を、効率良く放熱することができる。

また、マイクロチャネル型であるヒートシンク２では、半導体レーザチップ３の直下の水流速度を高めることにより、高い排熱効率を実現している。このため、半導体レーザチップ３が搭載されるレーザチップ搭載板４の下面には、水流速度の速い冷却水が当たる。

本例のヒートシンク２では、上面に半導体レーザチップ３が実装され、下面が冷却水と接するレーザチップ搭載板４をセラミックで構成すると共に、水路形成板７及び水路形成板８をセラミックで構成することで、水流速度の速い部分での金属腐食による減肉及び漏水は発生しない。

これにより、放熱フィン形成板５及び放熱フィン形成板６を熱伝導率の良い銅等の金属で構成することで、排熱効果を高めると共に、放熱フィン形成板５及び放熱フィン形成板６には適切な腐食しろを設定することにより、ヒートシンク２全体で漏水を防止することができる。

また、半導体レーザチップ３が実装されるレーザチップ搭載板４を絶縁材料であるセラミックで構成すると共に、放熱フィン形成板５と放熱フィン形成板６の間の水路形成板７と、放熱フィン形成板６の下の水路形成板８を、絶縁材料であるセラミックで構成することで、金属で構成される放熱フィン形成板５及び放熱フィン形成板６には、半導体レーザチップ３を駆動する電流は流れない。これにより、内部抵抗による電位差による迷走電流腐食も防止することができる。

更に、本例のヒートシンク２では、ヒートシンク２の上面に直接半導体レーザチップ３を硬いハンダ材で接続できるようになるため、半導体レーザチップ３の搭載位置に他の材質で構成されるサブマウントを挿入する構成に比べると、熱抵抗及び電気的抵抗を小さくできる。

この際、ヒートシンク２の上面を構成するレーザチップ搭載板４の熱伝導率は、放熱フィン形成板５，６を構成する銅等に比べると相対的に低いものを使用することになるが、サブマウント使用時と同じ材質、厚みのものを使用すれば、少なくともサブマウント挿入時よりはトータルの熱抵抗を小さくすることができる。

＜第２の実施の形態の半導体レーザ装置の構成例＞
図３は第２の実施の形態の半導体レーザ装置の構成の一例を示す側断面図である。第２の実施の形態の半導体レーザ装置１Ｂは、第１の実施の形態の半導体レーザ装置１Ａを縦方向に例えば２組積層したスタック型と呼ばれる半導体レーザ装置である。

なお、本例では半導体レーザ装置を２組積層した例を示しているが、積層段数は２組に限るものではなく、例えば２０段程度積層する構成とすることで、高出力の半導体レーザ装置を実現することも可能である。

第２の実施の形態の半導体レーザ装置１Ｂは、マイクロチャネル型の微細流路構造を有する上部ヒートシンク２Ａと下部ヒートシンク２Ｂを備え、それぞれのヒートシンク２に、半導体レーザチップ３を搭載して構成される。

図４は第２の実施の形態の半導体レーザ装置の要部構成を示す上部ヒートシンク２Ａの分解斜視図である。上部ヒートシンク２Ａは、図１に示す第１の実施の形態のヒートシンク２と同様の構成を有し、薄板材を積層して構成され、本例では、第１層を構成するレーザチップ搭載板４Ａと、第２層及び第４層を構成する放熱フィン形成板５Ａ，６Ａと、第３層及び第５層を構成する水路形成板７Ａ，８Ａを備えた５層構造である。上部ヒートシンク２Ａは、各板材が拡散接合等の方法で接合されて一体に構成される。

レーザチップ搭載板４Ａは、半導体レーザチップ３Ａを構成する材質の熱膨張係数に近い熱膨張係数を持つ材質により形成され、例えばセラミックで構成される。ここで、レーザチップ搭載板４Ａを絶縁材料であるセラミックで構成する場合は、表面に金メッキ等でメタル層４ｍを形成し、半導体レーザチップ３Ａの下面の電極と電気的なコンタクトを取れるような構成とする。

放熱フィン形成板５Ａ及び放熱フィン形成板６Ａは、高熱伝導率材料である例えば銅で構成され、放熱フィン形成板５Ａは放熱フィン形成水路９Ａを備え、放熱フィン形成板６Ａは放熱フィン形成水路１０Ａと供給水路形成穴部１１Ａと排出水路形成穴部１２Ａを備える。ここで、放熱フィン形成水路９Ａ、放熱フィン形成水路１０Ａ、供給水路形成穴部１１Ａ及び排出水路形成穴部１２Ａの構成は、図１で説明したヒートシンク２の各部の構成と同じである。

水路形成板７Ａおよび水路形成板部８Ａは、レーザチップ搭載板４Ａと同じ材質で構成され、水路形成板７Ａは循環水路１３Ａと、供給水路形成穴部１４Ａと、排出水路形成穴部１５Ａを備える。また、水路形成板８Ａは、供給水路形成穴部１６Ａと、排出水路形成穴部１７Ａを備える。ここで、循環水路１３Ａ、供給水路形成穴部１４Ａ及び排出水路形成穴部１５Ａと、供給水路形成穴部１６Ａ及び排出水路形成穴部１７Ａは、図１で説明したヒートシンク２の各部の構成と同じである。

上部ヒートシンク２Ａは、レーザチップ搭載板４Ａに半導体レーザチップ３Ａがハンダ付け等の方法で実装される。また、レーザチップ搭載板４Ａは、半導体レーザチップ３Ａが搭載されていない位置に、スペーサ板２１が接合される。スペーサ板２１は、レーザチップ搭載板４Ａと同じ材質、例えばセラミックで構成され、表面に金メッキ等でメタル層２１ｍが形成される。

上述したように、レーザチップ搭載板４Ａをセラミックで構成した場合は、レーザチップ搭載板４Ａの表面にメタル層４ｍが形成され、メタル層４ｍと半導体レーザチップ３Ａの下面の電極が電気的に接続される。また、半導体レーザチップ３Ａの上面の図示しない電極と、スペーサ板２１のメタル層２１ｍは、ボンディングワイヤ２２で接続される。

図５は第２の実施の形態の半導体レーザ装置の要部構成を示す下部ヒートシンク２Ｂの分解斜視図である。下部ヒートシンク２Ｂは、上部ヒートシンク２Ａとの接続部分の構成以外は、第１の実施の形態のヒートシンク２と同様の構成を有し、薄板材を積層して構成される。

下部ヒートシンク２Ｂは、第１層を構成するレーザチップ搭載板４Ｂと、第２層及び第４層を構成する放熱フィン形成板５Ｂ，６Ｂと、第３層及び第５層を構成する水路形成板７Ｂ，８Ｂを備えた５層構造である。下部ヒートシンク２Ｂは、各板材が拡散接合等の方法で接合されて一体に構成される。

レーザチップ搭載板４Ｂは、半導体レーザチップ３Ｂを構成する材質の熱膨張係数に近い熱膨張係数を持つ材質、例えばセラミックで構成され、供給水路形成穴部２３と排出水路形成穴部２４を備える。

レーザチップ搭載板４Ｂの供給水路形成穴部２３と排出水路形成穴部２４は、それぞれレーザチップ搭載板４Ｂを上下に貫通して形成され、供給水路形成穴部２３は、上部ヒートシンク２Ａの供給水路形成穴部１６Ａと繋がる位置に形成される。また、排出水路形成穴部２４は、上部ヒートシンク２Ａの排出水路形成穴部１７Ａと繋がる位置に形成される。

ここで、レーザチップ搭載板４Ｂを絶縁材料であるセラミックで構成する場合は、表面に金メッキ等でメタル層４ｍを形成し、半導体レーザチップ３Ｂの下面の電極と電気的なコンタクトを取れるような構成とする。なお、供給水路形成穴部２３と排出水路形成穴部２４は、メタル層４ｍを貫通して形成される。

放熱フィン形成板５Ｂ及び放熱フィン形成板６Ｂは、高熱伝導率材料である例えば銅で構成される。放熱フィン形成板５Ｂは、放熱フィン形成水路９Ｂと、供給水路形成穴部２５を備える。また、放熱フィン形成板６Ｂは放熱フィン形成水路１０Ｂと供給水路形成穴部１１Ｂと排出水路形成穴部１２Ｂを備える。

放熱フィン形成板５Ｂの放熱フィン形成水路９Ｂは、放熱フィン形成板５Ｂを上下に貫通して形成され、半導体レーザチップ３Ｂの搭載位置の下部に複数枚の放熱フィン９ｆが並べて配置されて、各放熱フィン９ｆの間を冷却水が通る構成である。また、放熱フィン形成水路９Ｂは、上層側のレーザチップ搭載板４Ｂの排出水路形成穴部２４と繋がる位置に形成される。

放熱フィン形成板５Ｂの供給水路形成穴部２５は、放熱フィン形成板５Ｂを上下に貫通し、上層側のレーザチップ搭載板４Ｂの供給水路形成孔部２３と繋がる位置に形成される。

放熱フィン形成板６Ｂの放熱フィン形成水路１０Ｂは、放熱フィン形成板６Ｂを上下に貫通して形成され、放熱フィン形成水路９Ｂと同様に、半導体レーザチップ３Ｂの搭載位置の下部に複数枚の放熱フィン１０ｆが並べて配置されて、各放熱フィン１０ｆの間を冷却水が通る構成である。また、放熱フィン形成水路１０Ｂは、放熱フィン１０ｆに冷却水を供給する導入水路１０ｉが一体に形成される。

放熱フィン形成板６Ｂの供給水路形成穴部１１Ｂと排出水路形成穴部１２Ｂは、放熱フィン形成板６Ｂを上下に貫通し、それぞれ放熱フィン形成水路１０Ｂと独立して形成される。

水路形成板７Ｂと水路形成板８Ｂは、レーザチップ搭載板４Ｂと同じ材質である例えばセラミックで構成される。水位路形成板７Ｂは、循環水路１３Ｂと、供給水路形成穴部１４Ｂと、排出水路形成穴部１５Ｂを備える。また、水路形成板８Ｂは供給水路形成穴部１６Ｂと、排出水路形成穴部１７Ｂを備える。

水路形成板７Ｂの循環水路１３Ｂは、水路形成板７Ｂを上下に貫通し、上層側の放熱フィン形成板５Ｂの放熱フィン形成水路９Ｂ及び下層側の放熱フィン形成板６Ｂの放熱フィン形成水路１０Ｂと繋がる位置に形成される。

水路形成板７Ｂの供給水路形成穴部１４Ｂは、水路形成板７Ｂを上下に貫通し、上層側の放熱フィン形成板５Ｂの循環水路形成穴部２５と、下層側の放熱フィン形成板６Ｂの供給水路形成穴部１１Ｂ及び導入水路１０ｉと繋がる位置及び形状で形成される。

水路形成板７Ｂの排出水路形成穴部１５Ｂは、水路形成板７Ｂを上下に貫通し、上層側の放熱フィン形成板５Ｂの放熱フィン形成水路９Ｂ及び下層側の放熱フィン形成板６Ｂの排出水路形成穴部１２Ｂと繋がる位置に形成される。

水路形成板８Ｂの供給水路形成穴部１６Ｂは、水路形成板８Ｂを上下に貫通し、上層側の放熱フィン形成板６Ｂの供給水路形成穴部１１Ｂと繋がる位置に形成される。水路形成板８Ｂの排出水路形成穴部１７Ｂは、水路形成板８Ｂを上下に貫通し、上層側の放熱フィン形成板６Ｂの排出水路形成穴部１２Ｂと繋がる位置に形成される。

ここで、下部ヒートシンク２Ｂにおいても、半導体レーザチップ３Ｂが実装されるレーザチップ搭載板４Ｂをセラミックで構成すると共に、積層方向に対称な構成とするために、水路形成板７Ｂと水路形成板８Ｂをセラミックで構成した場合、放熱フィン形成板５Ｂと放熱フィン形成板６Ｂは、セラミックに対して拡散接合できる高熱伝導率材料である例えば銅で構成される。

下部ヒートシンク２Ｂは、レーザチップ搭載板４Ｂに半導体レーザチップ３Ｂがハンダ付け等の方法で実装される。また、レーザチップ搭載板４Ｂは、半導体レーザチップ３Ｂが搭載されていない位置に、スペーサ板２６が接合される。スペーサ板２６は、レーザチップ搭載板４Ｂと同じ材質、例えばセラミックで構成され、表面に金メッキ等でメタル層２６ｍが形成される。

また、スペーサ板２６は、供給水路形成穴部２７と排出水路形成穴部２８を備える。供給水路形成穴部２７は、レーザチップ搭載板４Ｂの供給水路形成穴部２３と繋がる位置に形成される。また、排出水路形成穴部２８は、レーザチップ搭載板４Ｂの排出水路形成穴部２４と繋がる位置に形成される。

上述したように、レーザチップ搭載板４Ｂをセラミックで構成した場合は、レーザチップ搭載板４Ｂの表面にメタル層４ｍが形成され、メタル層４ｍと半導体レーザチップ３Ｂの下面の電極が電気的に接続される。また、半導体レーザチップ３Ｂの上面の図示しない電極と、スペーサ板２６のメタル層２６ｍは、ボンディングワイヤ２９で接続される。

上部ヒートシンク２Ａは、レーザチップ搭載板４Ａと、放熱フィン形成板５Ａと、水路形成板７Ａと、放熱フィン形成板６Ａと、水路形成板８Ａが順に積層され、拡散接合等の方法により各板材が一体に接合される。上部ヒートシンク２Ａは、レーザチップ搭載板４Ａにスペーサ板２１が接合される。

また、下部ヒートシンク２Ｂは、レーザチップ搭載板４Ｂと、放熱フィン形成板５Ｂと、水路形成板７Ｂと、放熱フィン形成板６Ｂと、水路形成板８Ｂが順に積層され、拡散接合等の方法により各板材が一体に接合される。下部ヒートシンク２Ｂは、レーザチップ搭載板４Ｂにスペーサ板２６が接合される。

これにより、上部ヒートシンク２Ａにおいては、放熱フィン形成板５Ａの放熱フィン形成水路９Ａと、放熱フィン形成板６Ａの放熱フィン形成水路１０Ａは、水路形成板７Ａの循環水路１３Ａを介して繋がる。

また、水路形成板７Ａの排出水路形成穴部１５Ａと、放熱フィン形成板６Ａの排出水路形成穴部１２Ａと、水路形成板８Ａの排出水路形成穴部１７Ａが繋がって、排出水路１８Ａが形成される。排出水路１８Ａは、放熱フィン形成板５Ａの放熱フィン形成水路９Ａと繋がる。

更に、水路形成板７Ａの供給水路形成穴部１４Ａと、放熱フィン形成板６Ａの供給水路形成穴部１１Ａと、水路形成板８Ａの供給水路形成穴部１６Ａが繋がって、供給水路１９Ａが形成される。供給水路１９Ａは、放熱フィン形成板６Ａの放熱フィン形成水路１０Ａの導入水路１０ｉと繋がる。

下部ヒートシンク２Ｂにおいては、放熱フィン形成板５Ｂの放熱フィン形成水路９Ｂと、放熱フィン形成板６Ｂの放熱フィン形成水路１０Ｂは、水路形成板７Ｂの循環水路１３Ｂを介して繋がる。

また、スペーサ板２６の排出水路形成穴部２８と、レーザチップ搭載板４Ｂの排出水路形成穴部２４と、放熱フィン形成板５Ｂの放熱フィン形成水路９Ｂと、水路形成板７Ｂの排出水路形成穴部１５Ｂと、放熱フィン形成板６Ｂの排出水路形成穴部１２Ｂと、水路形成板８Ｂの排出水路形成穴部１７Ｂが繋がって、排出水路１８Ｂが形成される。

更に、スペーサ板２６の供給水路形成穴部２７と、レーザチップ搭載板４Ｂの供給水路形成穴部２３と、放熱フィン形成板５Ｂの供給水路形成穴部２５と、水路形成板７Ｂの供給水路形成穴部１４Ｂと、放熱フィン形成板６Ｂの供給水路形成穴部１１Ｂと、水路形成板８Ｂの供給水路形成穴部１６Ｂが繋がって、供給水路１９Ｂが形成される。供給水路１９Ｂは、供給水路形成穴部１４Ｂ及び導入水路１０ｉを介して放熱フィン形成板６Ｂの放熱フィン形成水路１０Ｂと繋がる。

そして、上部ヒートシンク２Ａと下部ヒートシンク２Ｂは、排出水路１８Ａと排出水路１８Ｂの間、及び供給水路１９Ａと供給水路１９Ｂの間をＯリング３０でシールして接合され、上部ヒートシンク２Ａと下部ヒートシンク２Ｂの間で繋がった流路３１が形成される。

上述したように、上部ヒートシンク２Ａは５層構造であるので、上部ヒートシンク２Ａにおいて最上層となる第１層を構成するレーザチップ搭載板４Ａと、中間層となる第３層を構成する水路形成板７Ａ及び最下層となる第５層を構成する水路形成板８Ａを同じ材質とし、第２層を構成する放熱フィン形成板５Ａと、第４層を構成する放熱フィン形成板６Ａを同じ材質とすることで、上部ヒートシンク２Ａは積層方向に対称な構成となっている。

また、下部ヒートシンク２Ｂも同様に５層構造であるので、下部ヒートシンク２Ｂにおいて最上層となる第１層を構成するレーザチップ搭載板４Ｂと、中間層となる第３層を構成する水路形成板７Ｂ及び最下層となる第５層を構成する水路形成板８Ｂを同じ材質とし、第２層を構成する放熱フィン形成板５Ｂと、第４層を構成する放熱フィン形成板６Ｂを同じ材質とすることで、下部ヒートシンク２Ｂは積層方向に対称な構成となっている。

これにより、上部ヒートシンク２Ａと下部ヒートシンク２Ｂは、高温で拡散接合した後、常温に戻した際にも、各層を構成する板材の熱膨張係数の差による反りが生じにくい構成となっている。

半導体レーザ装置１Ｂにおける半導体レーザチップ３の電気的な接続は、上部ヒートシンク２Ａにおいて半導体レーザチップ３Ａの図示しない上部電極と接続されるスペーサ板２１のメタル層２１ｍが、ドライバ素子３２等の電源に接続される。また、下部ヒートシンク２Ｂにおいて半導体レーザチップ３Ｂの図示しない下部電極と接続されるレーザチップ搭載板４Ｂのメタル層４ｍが、ドライバ素子３２等の電源に接続される。

更に、上部ヒートシンク２Ａにおいて半導体レーザチップ３Ａの図示しない下部電極と接続されるレーザチップ搭載板４Ａのメタル層４ｍと、下部ヒートシンク２Ｂにおいて半導体レーザチップ３Ｂの図示しない上部電極と接続されるスペーサ板２６のメタル層２６ｍの間が、ボンディングワイヤ３３で接続される。

これにより、上下の半導体レーザチップ３に、ドライバ素子３２から直列に電流が供給される構成である。

ここで、上部ヒートシンク２Ａのレーザチップ搭載板４Ａは、半導体レーザチップ３Ａに近い熱膨張係数を持つ材質で構成されることで、半導体レーザチップ３Ａの接合に金スズ合金等の硬いハンダ材を用いても、半導体レーザチップ３Ａに応力が生じにくい構成となっている。これにより、長期通電時でもハンダ材が劣化することは無く、長期間にわたって信頼性を確保することが可能となる。

同様に、下部ヒートシンク２Ｂのレーザチップ搭載板４Ｂは、半導体レーザチップ３Ｂに近い熱膨張係数を持つ材質で構成されることで、半導体レーザチップ３Ｂの接合に金スズ合金等の硬いハンダ材を用いても、半導体レーザチップ３Ｂに応力が生じにくい構成となっている。これにより、長期通電時でもハンダ材が劣化することは無く、長期間にわたって信頼性を確保することが可能となる。

＜第２の実施の形態の半導体レーザ装置の動作例＞
次に、第２の実施の形態の半導体レーザ装置１Ｂの動作例について説明する。半導体レーザ装置１Ｂは、下部ヒートシンク２Ｂの供給水路１９Ｂ及び排出水路１８Ｂが、冷却水の給排水を行う図示しない循環装置に接続される。

下部ヒートシンク２Ｂの供給水路１９Ｂに冷却水が供給されると、一部の冷却水は、放熱フィン形成板６Ｂの導入水路１０ｉから放熱フィン形成水路１０Ｂへ流れる。放熱フィン形成水路１０Ｂを流れる冷却水は、放熱フィン１０ｆの間を通り、水路形成板７Ｂの循環水路１３Ｂから放熱フィン形成板５Ｂの放熱フィン形成水路９Ｂに流れる。放熱フィン形成水路９Ｂを流れる冷却水は、放熱フィン９ｆの間を通り、排出水路１８Ｂから排出される。

下部ヒートシンク２Ｂの供給水路１９Ｂに冷却水が供給されると、一部の冷却水は、供給水路１９Ｂを通過して、上部ヒートシンク２Ａの供給水路１９Ａに供給される。上部ヒートシンク２Ａの供給水路１９Ａに冷却水が供給されると、放熱フィン形成板６Ａの導入水路１０ｉから放熱フィン形成水路１０Ａへ流れる。放熱フィン形成水路１０Ａを流れる冷却水は、放熱フィン１０ｆの間を通り、水路形成板７Ａの循環水路１３Ａから放熱フィン形成板５Ａの放熱フィン形成水路９Ａに流れる。放熱フィン形成水路９Ａを流れる冷却水は、放熱フィン９ｆの間を通り、排出水路１８Ａから下部ヒートシンク２Ｂの排出水路１８Ｂへと排出され、排出水路１８Ｂから排出される。

半導体レーザチップ３Ａ及び半導体レーザチップ３Ｂは、ドライバ素子３２から受けた電気信号を、光信号に変換して出力する。なお、上下の半導体レーザチップ３Ａ，３Ｂから出力された光信号は、図示しないレンズで集光されて、例えば光ファイバに入射させることで、高出力の光信号を得ることができる。

半導体レーザチップ３Ａが駆動されることで発生した熱は、レーザチップ搭載板４Ａから上部ヒートシンク２Ａに伝達される。上部ヒートシンク２Ａでは、上述したように、流路３１を冷却水が流れることで、半導体レーザチップ３Ａから受けた熱を冷却する。これにより、半導体レーザチップ３Ａが冷却される。

同様に、半導体レーザチップ３Ｂが駆動されることで発生した熱は、主にレーザチップ搭載板４Ｂから下部ヒートシンク２Ｂに伝達される。下部ヒートシンク２Ｂでは、上述したように、流路３１を冷却水が流れることで、半導体レーザチップ３Ｂから受けた熱を冷却する。これにより、半導体レーザチップ３Ｂが冷却される。

マイクロチャネル型である上部ヒートシンク２Ａ及び下部ヒートシンク２Ｂでは、それそれ、半導体レーザチップ３の直下の水流速度を高めることにより、高い排熱効率を実現している。

上部ヒートシンク２Ａでは、上面に半導体レーザチップ３Ａが実装され、下面が冷却水と接するレーザチップ搭載板４Ａをセラミックで構成すると共に、水路形成板７Ａ及び水路形成板８Ａをセラミックで構成することで、水流速度の速い部分での金属腐食による減肉及び漏水は発生しない。

これにより、放熱フィン形成板５Ａ及び放熱フィン形成板６Ａを熱伝導率の良い銅等の金属で構成することで、排熱効果を高めると共に、放熱フィン形成板５Ａ及び放熱フィン形成板６Ａには適切な腐食しろを設定することにより、上部ヒートシンク２Ａでの漏水を防止することができる。

また、下部ヒートシンク２Ｂでは、上部ヒートシンク２Ａと同様に、上面に半導体レーザチップ３Ｂが実装され、下面が冷却水と接するレーザチップ搭載板４Ｂをセラミックで構成すると共に、水路形成板７Ｂ及び水路形成板８Ｂをセラミックで構成することで、水流速度の速い部分での金属腐食による減肉及び漏水は発生しない。

これにより、放熱フィン形成板５Ｂ及び放熱フィン形成板６Ｂを熱伝導率の良い銅等の金属で構成することで、排熱効果を高めると共に、放熱フィン形成板５Ｂ及び放熱フィン形成板６Ｂには適切な腐食しろを設定することにより、下部ヒートシンク２Ｂでの漏水を防止することができる。

そして、上部ヒートシンク２Ａと下部ヒートシンク２Ｂの間の供給水路及び排出水路の連結を、Ｏリング３０を介して行うことで、ヒートシンク全体での漏水を防止することができる。

また、上部ヒートシンク２Ａにおいて、半導体レーザチップ３Ａが実装されるレーザチップ搭載板４Ａは絶縁材料であるセラミックで構成され、半導体レーザチップ３Ａとの電気的コンタクトがレーザチップ搭載板４Ａ表面のメタル層４ｍで行われる構成となっている。更に、放熱フィン形成板５Ａと放熱フィン形成板６Ａの間の水路形成板７Ａと、放熱フィン形成板６Ａの下の水路形成板８Ａが、絶縁材料であるセラミックで構成される。これにより、金属で構成される放熱フィン形成板５Ａ及び放熱フィン形成板６Ａには半導体レーザチップ３Ａを駆動する電流は流れない。

同様に、下部ヒートシンク２Ｂにおいて、半導体レーザチップ３Ｂが実装されるレーザチップ搭載板４Ｂが絶縁材料であるセラミックで構成され、半導体レーザチップ３Ｂとの電気的コンタクトがレーザチップ搭載板４Ｂ表面のメタル層４ｍで行われる構成となっている。また、水路形成板７Ｂと水路形成板８Ｂが、絶縁材料であるセラミックで構成される。これにより、金属で構成される放熱フィン形成板５Ｂ及び放熱フィン形成板６Ｂには半導体レーザチップ３Ｂを駆動する電流は流れない。

従って、上部ヒートシンク２Ａの放熱フィン形成板５Ａ及び放熱フィン形成板６Ａと、下部ヒートシンク２Ｂの放熱フィン形成板５Ｂ及び放熱フィン形成板６Ｂは、半導体レーザチップ３の電位と独立し、供給される冷却水によって決まる電位となる。これにより、上部ヒートシンク２Ａと下部ヒートシンク２Ｂにおいて、金属で構成され、冷却水と接する各放熱フィン形成板は同電位となり、上下のヒートシンク間の電位差による電気的腐食が発生しない。

従来、冷却水の純度を高め、導電率を下げる方法によって、上下のヒートシンク間の電位差による電気的腐食を防止する方法が取られているが、管理が煩雑になる等の問題があった。これに対して、本実施の形態では、冷却水の純度を高めることなく、金属板材の電気的腐食を防止できるので、冷却水の管理が容易になる。

ここで、レーザチップ搭載板４をセラミックで構成し、レーザチップ搭載板４表面に形成したメタル層４ｍで半導体レーザチップ３に電力を供給する場合、薄いメタル層４ｍに大電流が流れることで、電圧降下することによる動作電圧の上昇が問題になる場合が考えられる。

メタル層４ｍは例えば金メッキで構成されるので、メッキ厚を増加させることで、電圧降下を解消する方法が考えられる。また、レーザチップ搭載板４と、水路形成板７及び水路形成板８はセラミックで構成し、ヒートシンク２の側面にメタル層を形成して上下のヒートシンク２間で導通加工をする方法、あるいは、バイアホールを開けて上下のヒートシンク２間で導通加工をする方法等が考えられる。

この場合、冷却水と接する放熱フィン形成板５及び放熱フィン形成板６は半導体レーザチップ３と同電位となり、上下のヒートシンク２間では電位差を生じる。但し、レーザチップ搭載板４をセラミックで構成した場合は、水流速度の速い部分での金属腐食による減肉及び漏水は発生しない。

また、レーザチップ搭載板４を金属材料で構成して、導電性を持たせる方法が考えられる。この場合、レーザチップ搭載板４と、水路形成板７及び水路形成板８は、放熱フィン形成板５及び放熱フィン形成板６より電気的に貴な金属で構成する。

レーザチップ搭載板４等を金属材料で構成することで、冷却水と接する放熱フィン形成板５及び放熱フィン形成板６は半導体レーザチップ３と同電位となり、上下のヒートシンク２間では電位差を生じる。但し、レーザチップ搭載板４を放熱フィン形成板５，６より電気的に貴な金属で構成することで、放熱フィン形成板５，６が犠牲電極となり、水流速度の速いレーザチップ搭載板４の下部での腐食は生じにくくなる。

この場合、放熱フィン形成板５，６は、ヒートシンク２側面部等で腐食が生じることになるが、流路の距離が金属単体でヒートシンクを作製した場合よりも大きくなるため、抵抗値が大きくなって電流値が下がり、腐食の程度を小さくすることができる。

本発明は、溶接や切断等の加工用に用いられる高出力の半導体レーザ装置に適用される。

第１の実施の形態の半導体レーザ装置の構成の一例を示す分解斜視図である。 第１の実施の形態の半導体レーザ装置の構成の一例を示す側断面図である。 第２の実施の形態の半導体レーザ装置の構成の一例を示す側断面図である。 第２の実施の形態の半導体レーザ装置の要部構成を示す上部ヒートシンクの分解斜視図である。 第２の実施の形態の半導体レーザ装置の要部構成を示す下部ヒートシンクの分解斜視図である。

符号の説明

１・・・半導体レーザ装置、２・・・ヒートシンク、３・・・半導体レーザチップ、４・・・レーザチップ搭載板、４ａ・・・メタル層、５・・・放熱フィン形成板、６・・・放熱フィン形成板、７・・・水路形成板、８・・・水路形成板、９・・・放熱フィン形成水路、９ａ・・・放熱フィン、１０・・・放熱フィン形成水路、１０ａ・・・放熱フィン、１０ｂ・・・導入水路、１１・・・供給水路形成穴部、１２・・・排出水路形成穴部、１３・・・循環水路、１４・・・供給水路形成穴部、１５・・・排出水路形成穴部、１６・・・供給水路形成穴部、１７・・・排出水路形成穴部、１８・・・排出水路、１９・・・供給水路、２０・・・流路

Claims (8)

1. 半導体レーザ素子と、
   上面に前記半導体レーザ素子を備えるヒートシンクと、
   を有し、
   前記ヒートシンクは、
   前記半導体レーザ素子と近い熱膨張係数を有し絶縁材料であるセラミックにより形成され、上面に前記半導体レーザ素子を搭載するレーザチップ搭載板と、
   積層する方向に貫通し前記半導体レーザ素子と対応する位置に放熱フィンを備える第１の流路を有し、前記レーザチップ搭載板より高熱伝導率を有する金属により形成され、前記レーザチップ搭載板を搭載する第１の放熱フィン形成板と、
   積層する方向に貫通する第１の供給流路形成穴部、第１の排出給流路形成穴部、及び前記半導体レーザ素子と対応する位置に設けられる循環流路を有し、前記セラミックにより形成され、前記第１の放熱フィン形成板を搭載する第１の流路形成板と、
   積層する方向に貫通する第２の供給流路形成穴部、第２の排出給流路形成穴部、及び前記半導体レーザ素子と対応する位置に放熱フィンを備える第２の流路を有し、高熱伝導率を有する前記金属により形成され、前記第１の流路形成板を搭載する第２の放熱フィン形成板と、
   前記セラミックにより形成され、積層する方向に貫通する第３の供給流路形成穴部と第３の排出流路形成穴部とを有し、前記セラミックにより形成され、前記第２の放熱フィン形成板を搭載する第２の流路形成板と、
   を備える
   半導体レーザ装置。
2. 冷却液が、前記第３の供給流路形成穴部から前記ヒートシンクの内部に入り、前記第２の流路、前記循環流路、及び前記第１の流路を経て、前記第３の排出流路形成穴部から前記ヒートシンクの外部に流れることにより、前記半導体レーザ素子を冷却する
   請求項１記載の半導体レーザ装置。
3. 前記ヒートシンクは、前記レーザチップ搭載板、前記第１の流路形成板及び前記第２の流路形成板を絶縁材料で構成し、前記第１の放熱フィン形成板及び前記第２の放熱フィン形成板の電位を前記半導体レーザ素子の電位と独立させた
   請求項１又は２記載の半導体レーザ装置。
4. 前記第１の放熱フィン形成板と前記第２の放熱フィン形成板は、セラミックと拡散接合される銅で構成される
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
5. 前記半導体レーザ素子と前記レーザチップ搭載板が、金スズ合金を含む硬いハンダ材により接合される
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
6. 前記第１の放熱フィン形成板に対して非導通である前記レーザチップ搭載板の表面に金属層を形成して、前記半導体レーザ素子との電気的な接続を行う
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
7. 前記ヒートシンクを複数組積層すると共に、各ヒートシンクの前記レーザチップ搭載板に前記半導体レーザ素子を実装した
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
8. 上面に半導体レーザ素子を搭載するヒートシンクであって、
   前記半導体レーザ素子と近い熱膨張係数を有し絶縁材料であるセラミックにより形成され、上面に前記半導体レーザ素子を搭載するレーザチップ搭載板と、
   積層する方向に貫通し前記半導体レーザ素子と対応する位置に放熱フィンを備える第１の流路を有し、前記レーザチップ搭載板より高熱伝導率を有する金属により形成され、前記レーザチップ搭載板を搭載する第１の放熱フィン形成板と、
   積層する方向に貫通する第１の供給流路形成穴部、第１の排出給流路形成穴部、及び前記半導体レーザ素子と対応する位置に設けられる循環流路を有し、前記セラミックにより形成され、前記第１の放熱フィン形成板を搭載する第１の流路形成板と、
   積層する方向に貫通する第２の供給流路形成穴部、第２の排出給流路形成穴部、及び前記半導体レーザ素子と対応する位置に放熱フィンを備える第２の流路を有し、高熱伝導率を有する前記金属により形成され、前記第１の流路形成板を搭載する第２の放熱フィン形成板と、
   前記セラミックにより形成され、積層する方向に貫通する第３の供給流路形成穴部と第３の排出流路形成穴部とを有し、前記セラミックにより形成され、前記第２の放熱フィン形成板を搭載する第２の流路形成板と、
   を備える
   ヒートシンク。

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