JPH07273395A - Semiconductor laser device - Google Patents
Semiconductor laser deviceInfo
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- JPH07273395A JPH07273395A JP5644394A JP5644394A JPH07273395A JP H07273395 A JPH07273395 A JP H07273395A JP 5644394 A JP5644394 A JP 5644394A JP 5644394 A JP5644394 A JP 5644394A JP H07273395 A JPH07273395 A JP H07273395A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光通信、光計測、光情報処理システム等
において用いられる半導体レーザ装置では高出力でレー
ザ発振できるものが要求される。また、波長変換、溶接
加工などの分野ではさらに超高出力でのレーザ発振がで
きるものが要求される。2. Description of the Related Art A semiconductor laser device used in optical communication, optical measurement, an optical information processing system, or the like is required to be capable of laser oscillation at high output. Further, in the fields of wavelength conversion, welding processing, etc., those capable of lasing at an ultrahigh output are required.
【０００３】このような分野で用いられる半導体レーザ
装置用の半導体レーザ素子としては、化合物半導体をベ
ースにしたものが一般的に用いられているが、レーザ出
力を増すために半導体レーザ素子に電流を多く流す必要
がある。ところがこの素子に流す電流を増加すると発生
する熱により素子の温度が上昇してしまう。特に連続的
にレーザ発振するとき（ＣＷ発振時）にその発熱が大き
くなる。発熱により素子の温度が変動すると、出力波長
の変動などのいろいろな不都合が生じることから従来よ
り発熱を効率よく放熱する目的で半導体レーザ素子の活
性層に近い側の電極面をヒートシンクやステム等にマウ
ントするジャンクションダウン方式が採用されている。A semiconductor laser device based on a compound semiconductor is generally used as a semiconductor laser device for a semiconductor laser device used in such a field, but a current is applied to the semiconductor laser device in order to increase the laser output. I need to flush a lot. However, when the current flowing through this element is increased, the temperature of the element rises due to the heat generated. In particular, when continuously oscillating the laser (at the time of CW oscillation), the heat generation becomes large. When the temperature of the element fluctuates due to heat generation, various inconveniences such as fluctuations of the output wavelength will occur.Therefore, the electrode surface near the active layer of the semiconductor laser element will be used as a heat sink or stem for the purpose of efficiently dissipating heat generation than before. The junction down method of mounting is adopted.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】半導体レーザ素子をス
テム等にマウントする場合、従来から半導体レーザ素子
はハンダによってステム上にマウントするようにしてい
る。図３は従来のステム上に半導体レーザ素子をジャン
クションダウン方式でマウントした半導体レーザ装置の
断面図を示したものである。When mounting a semiconductor laser device on a stem or the like, conventionally, the semiconductor laser device is mounted on the stem by soldering. FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor laser device in which a semiconductor laser element is mounted on a conventional stem by a junction down method.
【０００５】図において、１は半導体レーザ素子であ
り、２は半導体レーザ素子における活性層、３は半導体
レーザ素子のレーザ光出射端面、４は半導体レーザ素子
の活性層に近い側に形成された電極層、５は半導体レー
ザ素子１が接合されるステムであり、６はステム１の表
面に形成された金属層である。この金属層６はハンダと
の濡れ性を良くするためのものである。そして、７は半
導体レーザ素子１とステム５とを接合するためのハンダ
層であり、半導体レーザ素子１の電極層４と、ステム５
の金属層６間の接合をするものである。In the figure, 1 is a semiconductor laser device, 2 is an active layer in the semiconductor laser device, 3 is a laser beam emitting end face of the semiconductor laser device, and 4 is an electrode formed on the side close to the active layer of the semiconductor laser device. Layers 5 are stems to which the semiconductor laser device 1 is joined, and 6 is a metal layer formed on the surface of the stem 1. The metal layer 6 is for improving the wettability with solder. Reference numeral 7 is a solder layer for joining the semiconductor laser device 1 and the stem 5, and the electrode layer 4 and the stem 5 of the semiconductor laser device 1 are joined together.
The metal layers 6 are joined together.
【０００６】半導体レーザ素子１をステム５にマウント
する場合、従来は半導体レーザ素子１の端面がステム５
の端面と同じか内側にくるようにしていた。これは半導
体レーザ素子１の放熱効率を考えると電極層４の全面を
ステム５に接触させた方がよいと考えられるためであ
る。When the semiconductor laser device 1 is mounted on the stem 5, the end face of the semiconductor laser device 1 is conventionally the stem 5.
It should be the same as or inside the end face. This is because considering the heat radiation efficiency of the semiconductor laser device 1, it is considered that it is better to bring the entire surface of the electrode layer 4 into contact with the stem 5.
【０００７】ところが、半導体レーザ素子１をステム５
に接合するため、ハンダを溶融した際、溶融した余分な
ハンダ材が半導体レーザ素子１のレーザ光出射端面３で
ある側面にまではみ出すこととなった。ハンダ材とレー
ザ光出射端面３との濡れ性は良くないが、ハンダ材の表
面張力によりレーザ光出射端面３に回り込むようにハン
ダ材が盛り上がり、レーザ光が出射される活性層２より
も上に盛り上り部８が形成されることによりレーザ光が
遮られてしまうおそれがあった（ハンダ層７と活性層２
との間にはレーザ素子を形成する半導体薄膜層と電極層
とが介在するだけであり、図においては強調して記載さ
れているが実際には数ミクロン程度しか離れていな
い）。However, the semiconductor laser device 1 is mounted on the stem 5
Therefore, when the solder was melted, the excessive solder material melted was squeezed out to the side surface of the semiconductor laser element 1, which was the laser light emitting end surface 3. Although the wettability between the solder material and the laser light emitting end surface 3 is not good, the solder material rises so as to wrap around the laser light emitting end surface 3 due to the surface tension of the solder material, and the solder material is located above the active layer 2 where the laser light is emitted. There is a risk that the laser light may be blocked by the formation of the raised portion 8 (the solder layer 7 and the active layer 2).
There is only a semiconductor thin film layer and an electrode layer which form a laser element between and, and although it is emphasized in the figure, they are actually separated from each other by only a few microns).
【０００８】本願発明はこのような問題を解決するため
になされたものであり、半導体レーザ素子を接合する際
にハンダが盛り上がってレーザ光出射端面を遮ることに
より不良品が発生することを少なくすることができるよ
うな半導体レーザ装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve such a problem, and reduces the occurrence of defective products due to swelling of solder and blocking of the laser light emitting end face when joining semiconductor laser elements. An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device capable of achieving the above.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
になされた本発明の半導体レーザ装置は、半導体レーザ
素子をレーザ素子放熱用の支持体に接合させた半導体レ
ーザ装置であって、半導体レーザ素子のレーザ光出射端
面が支持体の端面よりも突出して載置されたことを特徴
とする。A semiconductor laser device of the present invention made to solve the above problems is a semiconductor laser device in which a semiconductor laser element is bonded to a support for heat radiation of the laser element. The device is characterized in that the laser light emitting end face of the element is mounted so as to project from the end face of the support.
【００１０】以下、本発明の半導体レーザ装置がどのよ
うに作用するかを説明する。The operation of the semiconductor laser device of the present invention will be described below.
【００１１】[0011]
【作用】本発明の半導体レーザ装置では、ハンダ材にて
半導体レーザ素子を支持体に接合させる際に溶融した余
分なハンダ材ははみ出すが、はみ出したハンダ材はレー
ザ素子の突出した部位の下面の電極層および支持体の側
面の金属層において盛り上がるため、決してレーザ素子
のレーザ光出射端面には回り込まない。In the semiconductor laser device of the present invention, the excess solder material melted when the semiconductor laser element is joined to the support body by the solder material is extruded, but the extruded solder material is formed on the lower surface of the protruding portion of the laser element. Since it swells in the electrode layer and the metal layer on the side surface of the support, it never wraps around the laser light emitting end face of the laser element.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図１は本発明による一実施例を示した半導体レーザ
装置を示す断面図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor laser device showing an embodiment according to the present invention.
【００１３】図において、１は半導体レーザ素子であ
り、２は半導体レーザ素子における活性層、３は半導体
レーザ素子のレーザ光出射端面、４は半導体レーザ素子
の活性層に近い側に形成された電極層、５は半導体レー
ザ素子１が接合されるステムであり、６はステム１の表
面に形成された金属層である。この金属層６はハンダと
の濡れ性を良くするためのものである。そして、７は半
導体レーザ素子１とステム５とを接合するためのハンダ
層であり、半導体レーザ素子１の電極層４と、ステム５
の金属層６間の接合をするものである。In the figure, 1 is a semiconductor laser device, 2 is an active layer in the semiconductor laser device, 3 is a laser beam emitting end face of the semiconductor laser device, and 4 is an electrode formed on the side close to the active layer of the semiconductor laser device. Layers 5 are stems to which the semiconductor laser device 1 is joined, and 6 is a metal layer formed on the surface of the stem 1. The metal layer 6 is for improving the wettability with solder. Reference numeral 7 is a solder layer for joining the semiconductor laser device 1 and the stem 5, and the electrode layer 4 and the stem 5 of the semiconductor laser device 1 are joined together.
The metal layers 6 are joined together.
【００１４】ここで、半導体レーザ素子１はステム５に
対し、レーザ光出射端面３が突出するように接合して突
出部ａが形成される。Here, the semiconductor laser element 1 is joined to the stem 5 so that the laser light emitting end face 3 is projected to form a protruding portion a.
【００１５】ハンダ層７用のハンダ材としてはＩｎ、金
属層６用の金属としてはＮｉが適当である。これは、Ｉ
ｎとＮｉとは接合しやすく、またＩｎは低融点であり、
加熱による半導体層のドーパントの拡散がおきにくく、
やわらかい金属であるため、接合による応力を緩和する
からである。もちろんこれに限らず、半導体の種類に応
じてハンダ材と金属層の金属とを組み合わせればよい。In is suitable as the solder material for the solder layer 7, and Ni is suitable as the metal for the metal layer 6. This is I
n and Ni are easily joined, and In has a low melting point,
Diffusion of dopant in the semiconductor layer due to heating is difficult to occur,
This is because the soft metal relaxes the stress due to the joining. Of course, the present invention is not limited to this, and the solder material and the metal of the metal layer may be combined according to the type of semiconductor.
【００１６】なお、ハンダ層７の厚さは数ミクロン程度
あれば十分であり、半導体レーザ素子の突出部ａの突出
長さは３〜１０ミクロン程度でよい。この程度であれば
放熱効率はほとんど従来例と変わらない。It is sufficient that the thickness of the solder layer 7 is about several microns, and the protrusion length of the protrusion a of the semiconductor laser device may be about 3 to 10 microns. At this level, the heat dissipation efficiency is almost the same as the conventional example.
【００１７】図１に示すように溶融した余分なハンダ材
は電極層４とステム５の側面の金属層６を伝わってこれ
らの上に盛り上がるので、決してレーザ光出射端面３側
に回り込まず活性層２の前を遮ることはない。As shown in FIG. 1, the excess solder material melted propagates through the electrode layer 4 and the metal layer 6 on the side surface of the stem 5 and swells on them. There is no block in front of 2.
【００１８】このように接合した結果、従来レーザ光が
遮られることによる不良品発生率が１５％程度あったの
が。１％以下の不良品発生率にまで改善された。また、
連続発振（ＣＷ発振）を行ってみたが、従来と同じ出力
まで熱飽和せずに発振でき、放熱についても何等問題は
ない。As a result of such joining, the defective product generation rate due to the interruption of the laser beam was about 15%. The defect rate was improved to 1% or less. Also,
I tried continuous oscillation (CW oscillation), but I could oscillate up to the same output as before without thermal saturation, and there was no problem with heat dissipation.
【００１９】図２は本発明の他の実施例の半導体レーザ
装置を示した図である。このものはステム５の角を面取
りし、レーザ出射端面を面取りされている面の端から数
ミクロン突出するようにしたものである。この方法によ
るとレーザ光出射端面３がステム５の側面の上方向延長
線より内側にくるのでレーザ光出射端面３は機械的損傷
を受けにくくすることができる。FIG. 2 is a diagram showing a semiconductor laser device according to another embodiment of the present invention. This is one in which the corner of the stem 5 is chamfered so that the laser emission end face projects a few microns from the end of the chamfered face. According to this method, since the laser light emitting end face 3 comes inside the upward extension line of the side surface of the stem 5, the laser light emitting end face 3 can be made less susceptible to mechanical damage.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上、説明したように本発明の半導体レ
ーザ装置では、半導体レーザ素子の光出射端面をステム
等の支持体と接触しないようにしたので、ハンダの盛り
上がりによる不良品の発生を激減することができる。As described above, in the semiconductor laser device of the present invention, the light emitting end face of the semiconductor laser element is prevented from coming into contact with the support such as the stem, so that the occurrence of defective products due to the rise of solder is drastically reduced. can do.
【図１】本発明の一実施例である半導体レーザ装置を示
す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor laser device which is an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施例である半導体レーザ装置を
示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor laser device which is another embodiment of the present invention.
【図３】従来の半導体レーザ装置を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor laser device.
１：半導体レーザ素子 ２：活性層 ３：レーザ光出射端面 ４：電極層 ５：ステム（支持体） ６：金属層 ７：ハンダ層 ａ：突出部 1: Semiconductor laser device 2: Active layer 3: Laser light emitting end face 4: Electrode layer 5: Stem (support) 6: Metal layer 7: Solder layer a: Projection part
フロントページの続き (72)発明者 小林 裕 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 樫原 稔 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内Front page continuation (72) Yutaka Kobayashi, No. 1 Nishinokyo Kuwabara-cho, Nakagyo-ku, Kyoto City, Kyoto Prefecture Shimazu Manufacturing Sanjo Factory (72) Minor Kashihara No. 1 Nishinokyo Kuwahara-cho, Nakagyo-ku, Kyoto City, Kyoto Shimazu Manufacturing Sanjo Co., Ltd. in the factory
Claims (1)
持体に接合させた半導体レーザ装置であって、半導体レ
ーザ素子のレーザ光出射端面が支持体の端面よりも突出
して載置されたことを特徴とする半導体レーザ装置。1. A semiconductor laser device in which a semiconductor laser element is joined to a support for heat radiation of a laser element, wherein the laser light emitting end face of the semiconductor laser device is mounted so as to project from the end face of the support. Characteristic semiconductor laser device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5644394A JPH07273395A (en) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5644394A JPH07273395A (en) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | Semiconductor laser device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07273395A true JPH07273395A (en) | 1995-10-20 |
Family
ID=13027238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5644394A Pending JPH07273395A (en) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | Semiconductor laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07273395A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010141017A (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-24 | Sharp Corp | Light emitting element, chip, and method of manufacturing light emitting element |
| JPWO2013150715A1 (en) * | 2012-04-05 | 2015-12-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
| WO2020230874A1 (en) * | 2019-05-16 | 2020-11-19 | パナソニックセミコンダクターソリューションズ株式会社 | Semiconductor laser device and method for manufacturing semiconductor laser device |
| WO2023182156A1 (en) * | 2022-03-25 | 2023-09-28 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | Semiconductor light-emitting device, base, base with solder, and method for manufacturing semiconductor light-emitting device |
-
1994
- 1994-03-28 JP JP5644394A patent/JPH07273395A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010141017A (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-24 | Sharp Corp | Light emitting element, chip, and method of manufacturing light emitting element |
| JPWO2013150715A1 (en) * | 2012-04-05 | 2015-12-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
| WO2020230874A1 (en) * | 2019-05-16 | 2020-11-19 | パナソニックセミコンダクターソリューションズ株式会社 | Semiconductor laser device and method for manufacturing semiconductor laser device |
| WO2023182156A1 (en) * | 2022-03-25 | 2023-09-28 | ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社 | Semiconductor light-emitting device, base, base with solder, and method for manufacturing semiconductor light-emitting device |
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