特許 7365353 半導体レーザ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-11

(45)【発行日】2023-10-19

(54)【発明の名称】半導体レーザ装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/02345 20210101AFI20231012BHJP

   H01S 5/02212 20210101ALI20231012BHJP

   H01S 5/022 20210101ALI20231012BHJP

【ＦＩ】

H01S5/02345

H01S5/02212

H01S5/022

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020548582

(86)(22)【出願日】2019-09-19

(86)【国際出願番号】 JP2019036698

(87)【国際公開番号】W WO2020066821

(87)【国際公開日】2020-04-02

【審査請求日】2022-09-05

(31)【優先権主張番号】P 2018180089

(32)【優先日】2018-09-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(74)【代理人】

【識別番号】100168099

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 伸太郎

(72)【発明者】

【氏名】酒井 賢司

(72)【発明者】

【氏名】泉 和剛

【審査官】佐藤 美紗子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２２３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２５６６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５８４３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－６６３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－４９５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０００８０９３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００－５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

出射方向にレーザ光を出射する半導体レーザチップと、
板状のベースと、
前記ベースから前記出射方向に突出しかつ前記半導体レーザチップを支持するブロックと、を備えており、
前記ブロックは、支持面および第１ワイヤボンディング面を有しており、前記支持面は、前記出射方向に直交する第１方向の第１の側を向きかつ前記半導体レーザチップを支持する面であり、前記第１ワイヤボンディング面は、前記半導体レーザチップに導通する第１ワイヤが接続される面であり、
前記第１ワイヤボンディング面は、前記支持面に対して、前記出射方向および前記第１方向に直交する第２方向に偏倚して配置されており、
前記第１ワイヤボンディング面は、前記第２方向において前記支持面から離れるにつれて前記第１方向の第２の側に位置するように、前記支持面に対して傾斜している、半導体レーザ装置。

【請求項2】

前記支持面に対する前記第１ワイヤボンディング面の傾斜角度は、０度より大きく６度以下の範囲である、請求項１に記載の半導体レーザ装置。

【請求項3】

各々が前記ベースに支持される第１リードおよび第２リードをさらに備える構成において、
前記第１リードおよび前記第２リードは、前記支持面を間に挟み、前記第２方向において互いに離間配置されている、請求項１または２に記載の半導体レーザ装置。

【請求項4】

前記第１リードは、前記ベースから前記出射方向に突出する第１突出部を有し、前記第２リードは、前記ベースから前記出射方向に突出する第２突出部を有し、
前記第２突出部は、突出長さが前記第１突出部よりも大である、請求項３に記載の半導体レーザ装置。

【請求項5】

前記ベースは、前記出射方向を向く主面を有し、前記第１突出部は、前記出射方向を向く端面を有し、
前記支持面に対する前記第１ワイヤボンディング面の傾斜角度は、前記ベースの前記主面に対する前記第１突出部の前記端面の傾斜角度よりも大である、請求項４に記載の半導体レーザ装置。

【請求項6】

前記ベースの前記主面と前記第１突出部の前記端面とは、互いに平行である、請求項５に記載の半導体レーザ装置。

【請求項7】

前記第１突出部は、前記第１方向視において前記第１ワイヤボンディング面に重なっており、
前記第１ワイヤボンディング面は、前記支持面よりも前記第１方向の第２の側に位置する、請求項４ないし６のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。

【請求項8】

前記第２突出部は、前記ベースから前記出射方向に離間した端部を有しており、当該端部には、前記半導体レーザチップに導通する第２ワイヤを接続するための第２ワイヤボンディング面が形成されており、
前記第２ワイヤボンディング面は、前記第２方向において前記支持面から離れるにつれて前記第１方向の前記第２の側に位置するように、前記支持面に対して傾斜している、請求項４ないし７のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。

【請求項9】

前記支持面に対する前記第２ワイヤボンディング面の傾斜角度は、０度より大きく６度以下の範囲である、請求項８に記載の半導体レーザ装置。

【請求項10】

前記ブロックは、互いに一体形成された第１ブロック部、第２ブロック部および第３ブロック部を有し、前記第１ブロック部は前記支持面を含み、前記第２ブロック部は前記第１ワイヤボンディング面を含み、前記第３ブロック部は、前記第１方向視において前記第２突出部と重なっている、請求項９に記載の半導体レーザ装置。

【請求項11】

前記第１ブロック部は、前記支持面の反対側に位置し且つ前記支持面に対して平行な側方面を有する、請求項１０に記載の半導体レーザ装置。

【請求項12】

前記第２突出部は、前記第２ワイヤボンディング面の反対側の側方面を有し、当該側方面は、前記第２方向において互いに離間する第１端部および第２端部を有しており、当該第１端部には、前記第１方向の前記第２の側に突出する凸部が形成されている、請求項１０または１１に記載の半導体レーザ装置。

【請求項13】

前記半導体レーザチップは、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子が搭載され且つ絶縁材料からなるサブマウントと、を含む、請求項８ないし１２のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。

【請求項14】

前記サブマウントには導電部が形成されており、前記半導体レーザ素子は、前記導電部を介して前記サブマウントに支持されており、
前記第１ワイヤは、前記導電部と前記第１ワイヤボンディング面とに接続され、前記第２ワイヤは、前記導電部と前記第２ワイヤボンディング面とに接続される、請求項１３に記載の半導体レーザ装置。

【請求項15】

前記ベースと前記ブロックとは、一体的に形成されている、請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体レーザ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、様々な電子機器において、光源として半導体レーザ装置が採用されている。たとえばＪＰ２０１０－１８３００２Ａは、半導体レーザ装置の一例を開示している。同文献に開示された半導体レーザ装置は、導電性のステム、半導体レーザチップ、サブマウント、複数のリードおよびキャップを備えている。前記ステムは、円板状のベースと、このベースから光の出射方向に突出する直方体状のブロックを有する。前記半導体レーザチップは、前記サブマウントを介して前記ブロックの支持面（前記出射方向に対し平行な面）に搭載されている。前記複数のリードは、前記ステムに固定されており、互いに平行に延びている。前記半導体レーザチップは、第１のワイヤを介して前記サブマウントの表面（ワイヤボンディング面）に電気的に接続されている。また、前記サブマウントは、第２のワイヤを介して前記複数のリードのうちの１つに電気的に接続されている。前記キャップは、前記ブロックおよび前記半導体レーザチップを覆っている。

【0003】

上記従来の半導体レーザ装置において、前記サブマウントの前記ワイヤボンディング面は、前記ブロックの前記支持面に対して平行である。すなわち、前記ワイヤボンディング面は、前記出射方向に直交する方向を向いている。前記第１および第２ワイヤのボンディング作業は、たとえば前記ベースの外周部を保持した状態としつつ、キャピラリによって各ワイヤをボンディング箇所に押し付ける（かつ超音波振動を加える）ことにより行われる。

【0004】

上記従来の半導体レーザ装置は、前記ステムのベースが円形である。このため、ワイヤボンディングの際に、前記ベースが初期設定姿勢から周方向に位置ずれする可能性がある。このような位置ずれが生じると、ワイヤと前記ワイヤボンディング面との接合面積が不当に小さくなるおそれがあり、ワイヤボンディング面に対するワイヤの接合強度が十分でないという不具合が生じうる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】ＪＰ２０１０－１８３００２Ａ

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記した事情のもとにおいて、本開示は、たとえば、ワイヤの接合強度低下を防止するのに適した半導体レーザ装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示によって提供される半導体レーザ装置は、出射方向にレーザ光を出射する半導体レーザチップと、板状のベースと、前記ベースから前記出射方向に突出しかつ前記半導体レーザチップを支持するブロックと、を備える。前記ブロックは、支持面および第１ワイヤボンディング面を有しており、前記支持面は、前記出射方向に直交する第１方向の第１の側を向きかつ前記半導体レーザチップを支持する面である。前記第１ワイヤボンディング面は、前記半導体レーザチップに導通する第１ワイヤが接続される面である。前記第１ワイヤボンディング面は、前記支持面に対して、前記出射方向および前記第１方向に直交する第２方向に偏倚して配置されている。前記第１ワイヤボンディング面は、前記第２方向において前記支持面から離れるにつれて、前記第１方向の前記第２の側に位置するように、前記支持面に対して傾斜している。

【0008】

本開示のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。

【図2】図１に示した半導体レーザ装置の平面図である。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。

【図4】図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。

【図5】図１に示した半導体レーザ装置の一部を示す平面図である。

【図6】図１に示した半導体レーザ装置の一部を示す平面図である。

【図7】図１に示した半導体レーザ装置の製造方法の一例における一工程を説明する平面図である。

【図8】第２実施形態に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。

【図9】図８のＩＸ－ＩＸ線に沿う断面図である。

【0010】

図１～図６は、第１実施形態に係る半導体レーザ装置を示している。図１に示すように、本実施形態の半導体レーザ装置Ａ１は、ステム１、半導体レーザチップ２、受光素子３、複数のリード４１，４２，４３、および複数のワイヤ５を備えている。半導体レーザ装置Ａ１の用途は特に限定されず、たとえば様々な電子機器に搭載される光源装置として用いられる。理解の便宜上、図３および４においては、ワイヤ５を省略している。

【0011】

本開示では、実施形態の説明にあたり、互いに直交する３つの方向（ｘ、ｙ、ｚ）を適宜参照する。たとえば図１に示すように、方向ｚは、半導体レーザチップ２の出射方向に対応する。方向ｚは、互いに反対となる２つの向き（ｚ１、ｚ２）を有しており、以下ではこれらを「方向ｚ１」および「方向ｚ２」と称する。図１に示すように、方向ｚ１は半導体レーザチップ２の出射方向前方であり、方向ｚ２は半導体レーザチップ２の出射方向後方である。同様に、方向ｘは、互いに反対となる「方向ｘ１」および「方向ｘ２」を有し、方向ｙは、互いに反対となる「方向ｙ１」および「方向ｙ２」を有している。

【0012】

図１は、半導体レーザ装置Ａ１を示す斜視図である。図２は、半導体レーザ装置Ａ１を示す平面図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図であり、図５および図６は、半導体レーザ装置Ａ１の一部を示す平面図である。

【0013】

ステム１は、半導体レーザ装置Ａ１の土台であり、ベース１１およびブロック１２を有している。本実施形態のステム１は、ベース１１およびブロック１２が一体的に形成されているが、本開示がこれに限定されるわけではない。ステム１は、たとえばＦｅまたはＦｅ合金からなる。ステム１の表面は、厚さが２～４μｍ程度のＮｉめっき、Ｃｕめっき、Ａｕめっきなどが施されていてもよい。

【0014】

ベース１１は、方向ｚに沿って測定された寸法（厚さ）を有する板状の部材であり、たとえば、方向ｚ視で円形状である。ベース１１は、方向ｚ１を向く主面１１１を有する。ベース１１の寸法の一例を挙げると、直径が５．６ｍｍ程度、厚さが０．５ｍｍ程度である。

【0015】

ベース１１には、貫通孔１１２，１１３が形成されている。各貫通孔１１２，１１３は、ベース１１を方向ｚに貫通しており、図示された例においては、ｘ方向に互いに離間して配置されている。貫通孔１１２，１１３は、特に限定されないが、たとえば直径が１．０ｍｍ程度の円形貫通孔である。貫通孔１１２，１１３の直径は、ベース１１およびリード４１，４２のサイズや、リード４１，４２の間隔などに応じて適宜設定される。

【0016】

ブロック１２は、ベース１１の主面１１１から方向ｚ１に突出している。本実施形態において、ブロック１２は、第１ブロック部１２１、第２ブロック部１２２および第３ブロック部１２３を有する。第１ブロック部１２１は、直方体形状である（図２の破線参照）。第１ブロック部１２１は、支持面１２１ａおよび側方面１２１ｂを有する。支持面１２１ａは、半導体レーザチップ２が搭載される面である。本実施形態において、支持面１２１ａは、方向ｚに対して平行であり、方向ｙ１を向いている。側方面１２１ｂは、支持面１２１ａとは反対側である方向ｙ２を向いている。側方面１２１ｂは、支持面１２１ａに対して平行であり、方向ｙ視において支持面１２１ａと重なっている（図４参照）。

【0017】

半導体レーザ装置Ａ１の製造上、不可避的に寸法誤差が生じうる。この誤差を考慮すると、支持面１２１ａが向く方向とは、方向ｚに対して略直角である方向を含む。同様に、側方面１２１ｂは、支持面１２１ａと略平行でありうる。また、以下の説明において、「直角」および「平行」とは、それぞれ略直角および略平行の場合を含むものとする。

【0018】

図１および図２に示すように、第２ブロック部１２２は、第１ブロック部１２１の方向ｘ１側にあり、かつ第１ブロック部１２１につながっている。第２ブロック部１２２は、方向ｚ視において扇形状であり、第１ワイヤボンディング面１２２ａを有する。第１ワイヤボンディング面１２２ａは、ワイヤ５（第１ワイヤ５１）の一端を接続するための部位である。

【0019】

図２に示すように、第１ワイヤボンディング面１２２ａは、概ね方向ｙ１を向いているが、支持面１２１ａに対して傾斜している。具体的には、第１ワイヤボンディング面１２２ａは、方向ｘにおいて支持面１２１ａから離れるにつれて方向ｙ２に偏倚するように傾斜している。図５に示すように、支持面１２１ａに対して第１ワイヤボンディング面１２２ａが傾斜する角度α１は、たとえば０度より大きくかつ６度以下の範囲（０°＜α１≦６°）であり、好ましくは１度以上かつ３度以下の範囲（１°≦α１≦３°）である。

【0020】

図２に示すように、第３ブロック部１２３は、第１ブロック部１２１の方向ｘ２側にあり、かつ第１ブロック部１２１につながっている。第３ブロック部１２３は、方向ｚ視において扇形状であり、側方面１２３ａを有する。側方面１２３ａは、支持面１２１ａに対して傾斜している。具体的には、側方面１２３ａは、方向ｘにおいて支持面１２１ａから離れるにつれて方向ｙ２に偏倚するように傾斜している。

【0021】

図２～図４に示すように、ベース１１には、凹部１１４が設けられている。凹部１１４は、主面１１１から方向ｚ２に凹んでいる。凹部１１４は、方向ｚ視においてブロック１２の支持面１２１ａよりも方向ｙ１に位置する。凹部１１４は、ブロック１２から方向ｙ１に遠ざかるにつれてその深さが大となるように傾斜している（図４参照）。

【0022】

複数のリード４１，４２，４３は、半導体レーザ装置Ａ１を電子機器の回路基板などに固定するために用いられ、半導体レーザチップ２への電力供給経路および受光素子３への導通経路をなす。各リード４１，４２，４３は、たとえば、Ｆｅ－Ｎｉ合金からなる棒状部材である。各リード４１，４２，４３の表面は、Ａｕめっきが施されていてもよい。

【0023】

リード４１およびリード４２は、それぞれ貫通孔１１２および貫通孔１１３に挿通されている。図１～図３に示すように、リード４１は、ベース１１から方向ｚ１に突出する第１突出部４１１を有している。また、リード４１は、ベース１１から方向ｚ２に突出する突出部を有しており、この突出部は、第１突出部４１１よりも長い。

【0024】

第１突出部４１１は、方向ｚ１を向く端面４１１ａを有する。本実施形態において、端面４１１ａは平坦であり、ベース１１の主面１１１に対して平行である。これに代えて、端面４１１ａがベース１１の主面１１１に対して傾斜していてもよい。その傾斜角度は、たとえば、上述の角度α１（支持面１２１ａに対する第１ワイヤボンディング面１２２ａの傾斜角度）よりも小である。

【0025】

リード４２は、ベース１１から方向ｚ１に突出する第２突出部４２１を有している。図３に示すように、第２突出部４２１の長さ（ベース１１からの突出長さ）は、第１突出部４１１の長さよりも大である。

【0026】

第２突出部４２１は、ベース１１から方向ｚ１に離間する端部４２２を有している。本実施形態において、端部４２２は、第２突出部４２１の他の部分とは形状およびサイズが異なる。具体的には、図２に示すように、第２突出部４２１の他の部分が断面円形状であるのに対し、端部４２２は、概ね扁平状とされており、その厚さ（最小厚さ又は最大厚さ）は、第２突出部４２１の他の部分の直径よりも小さい。また、図１および図３に示すように、端部４２２の少なくとも一部は、方向ｙ視における断面が矩形状であり、その幅（方向ｘに沿って測定したサイズ）は、第２突出部４２１の他の部分の直径よりも大きい。図１および図２に示すように、端部４２２は、第２ワイヤボンディング面４２２ａ、側方面４２２ｂ、および凸部４２３を有する。第２ワイヤボンディング面４２２ａは、ワイヤ５（第２ワイヤ５２）の一端が接続される部位である。

【0027】

第２ワイヤボンディング面４２２ａは、概ね方向ｙ１を向いているが、ブロック１２（第１ブロック部１２１）の支持面１２１ａに対して少し傾斜している。具体的には、図６に示すように、第２ワイヤボンディング面４２２ａは、方向ｘにおいて支持面１２１ａから離れるにつれて方向ｙ２に偏倚するように傾斜している。本実施形態において、支持面１２１ａに対する第２ワイヤボンディング面４２２ａの傾斜角度α２は、たとえば０度より大きくかつ６度以下の範囲（０°＜α２≦６°）であり、好ましくは１度以上かつ３度以下の範囲（１°≦α２≦３°）である。

【0028】

側方面４２２ｂは、第２ワイヤボンディング面４２２ａとは反対側を向いている。本実施形態において、側方面４２２ｂは、方向ｙ２を向いている。側方面４２２ｂは、方向ｘに互いに離間する２つの端部を有している。凸部４２３は、側方面４２２ｂの前記２つの端部のうちの一方（方向ｘ１側の端部）に形成されている。凸部４２３は、方向ｙ２に突出している。

【0029】

リード４１の長さは、たとえば７．６～７．８ｍｍ程度である。リード４１のうち貫通孔１１２に収容されている部分の長さが１．０ｍｍ程度であり、方向ｚ１に突出している部分の長さ（第１突出部４１１の長さ）が０．１～０．３ｍｍ程度であり、方向ｚ２に突出している部分の長さが６．５ｍｍ程度である。

【0030】

リード４２の長さは、たとえば９．０ｍｍ程度である。リード４２のうち貫通孔１１３に収容されている部分の長さが１．０ｍｍ程度であり、方向ｚ１に突出している部分の長さ（第２突出部４２１の長さ）が１．５ｍｍ程度であり、方向ｚ２に突出している部分の長さが６．５ｍｍ程度である。

【0031】

リード４３は、図４に示すように、ベース１１の下面（方向ｚ２を向く面）に接合されており、ステム１と導通している。図３および図４から理解されるように、本実施形態においては、リード４３は、方向ｚ視においてステム１のブロック１２と重なっている。リード４３の長さは、たとえば６．５ｍｍ程度である。

【0032】

本実施形態においては、各貫通孔１１２，１１３に絶縁充填材１７が充填されている。絶縁充填材１７は、リード４１，４２をステム１のベース１１に対して固定するとともに、リード４１，４２とステム１とを絶縁する機能を果たす。絶縁充填材１７は、特に限定されないが、たとえばガラスからなる。

【0033】

半導体レーザチップ２は、半導体レーザ装置Ａ１における発光要素である。本実施形態においては、半導体レーザチップ２は、半導体レーザ素子２１およびサブマウント２２を含んでいる。本開示においては、半導体レーザチップ２は、ステム１に搭載される発光要素を指し、サブマウント２２を含まない構成であってもよい。

【0034】

半導体レーザ素子２１は、複数の半導体層が積層された構造を有する。図３に示すように、半導体レーザ素子２１は、たとえば方向ｚに延びた形状とされている。半導体レーザ素子２１からは、方向ｚ１にレーザ光Ｌが出射される（図１参照）。サブマウント２２は、たとえばＡｌＮなどの絶縁材料からなり、半導体レーザ素子２１を支持している。サブマウント２２は、接合材によって、ブロック１２の支持面１２１ａに接合されている。接合材は、特に限定されないが、たとえば、Ａｇ、Ｉｎ、Ａｕ、Ｓｎなどを含む金属ペーストまたははんだなどである。

【0035】

本実施形態において、サブマウント２２は、方向ｙ１を向く面を有し、この面には導電部２３が形成されている。半導体レーザ素子２１は、たとえば、導電部２３を介してサブマウント２２に支持される。導電部２３は、導電性金属（たとえば、Ａｇ、Ｉｎ、Ａｕ、Ｓｎなど）を含むペースト材料から形成されうる。本実施形態において、導電部２３は、第１導電部２３１および第２導電部２３２を含む。第１導電部２３１は、サブマウント２２および半導体レーザ素子２１の間に介在する部分と、半導体レーザ素子２１から露出する部分とを有する。第１導電部２３１は、半導体レーザ素子２１の裏面電極と導通している。第２導電部２３２は、第１導電部２３１から離間しており、その全体が半導体レーザ素子２１から露出している。

【0036】

図１～図４に示すように、受光素子３は、ベース１１の凹部１１４に収容されている。受光素子３は、たとえばフォトダイオードである。半導体レーザ素子２１からは、方向ｚ１とは反対の方向ｚ２にも光（漏出光）が出射される。受光素子３は、このような漏出光を検出する。受光素子３の下面には、裏面電極が形成されており、この裏面電極が、たとえば金属ペーストを介して凹部１１４の内面に電気的に接合される。これにより、受光素子３は、ベース１１を介してリード４３に導通する。

【0037】

図１および図２に示すように、複数のワイヤ５は、第１ワイヤ５１、第２ワイヤ５２、第３ワイヤ５３、および第４ワイヤ５４を含む。第１ワイヤ５１は、導電部２３（第１導電部２３１）とブロック１２（第２ブロック部１２２）の第１ワイヤボンディング面１２２ａとを接続している。第２ワイヤ５２は、導電部２３（第２導電部２３２）とリード４２の第２ワイヤボンディング面４２２ａとを接続している。第３ワイヤ５３は、半導体レーザ素子２１の表面に形成されたパッド電極と導電部２３（第２導電部２３２）とを接続している。

【0038】

リード４３は、ベース１１およびブロック１２、第１ワイヤ５１、ならびに導電部２３（第１導電部２３１）を介して半導体レーザ素子２１の裏面電極に導通している。リード４２は、第２ワイヤ５２、導電部２３（第２導電部２３２）、および第３ワイヤ５３を介して半導体レーザ素子２１のパッド電極に導通している。このような構成により、半導体レーザ装置Ａ１においては、リード４２およびリード４３によって、半導体レーザチップ２（半導体レーザ素子２１）への電力供給経路が形成されている。

【0039】

第４ワイヤ５４は、受光素子３の表面に形成されたパッド電極とリード４１の端面４１１ａとを接続している。リード４３は、ベース１１を介して受光素子３の裏面電極に導通している。このような構成により、半導体レーザ装置Ａ１においては、リード４１およびリード４３によって、受光素子３への導通経路が形成されている。

【0040】

次に、上記半導体レーザ装置Ａ１の製造方法の一例について説明する。

【0041】

まず、ステム１を形成する。ステム１の形成は、Ｆｅ材料またはＦｅ合金材料を準備し、これらの材料に冷間鍛造を施すことにより行う。これにより、ベース１１とブロック１２とが一体的に成形される。また、ベース１１には、２つの貫通孔１１２，１１３、および凹部１１４が同時に形成される。ステム１の形成には、たとえば寸法精度や製造効率の観点から冷間鍛造が好ましいが、他の方法を用いてもよい。

【0042】

次に、ベース１１の下面にリード４３を接合する。リード４３の接合は、たとえばろう付けにより行う。これにより、リード４３とベース１１とを導通させることができる。ろう付けに代えて、他の方法によりリード４３をベース１１に導通接合してもよい。次いで、リード４１，４２を貫通孔１１２，１１３にそれぞれ挿入する。リード４１，４２を貫通孔１１２，１１３に挿入させた状態で、貫通孔１１２，１１３内に低融点ガラスペーストを充填し、同ガラスペーストを焼成する。これによりガラスペーストが固化し、絶縁充填材１７となる。リード４１，４２は、絶縁充填材１７を介してベース１１に固着されるとともに、絶縁充填材１７によってベース１１から電気的に絶縁される。

【0043】

リード４１，４２をステム１に固着した後、リード４２の方向ｚ１側の端部を、ｙ方向に両側から押圧する。これにより、第２ワイヤボンディング面４２２ａおよび側方面４２２ｂを有する端部４２２が形成される。ここで、当該端部の押圧は、図７に示すように、たとえば押圧部材９１,９２により行う。押圧部材９１は、方向ｘ１側の端部が第２ワイヤボンディング面４２２ａに対応するように傾斜している。押圧部材９２は、ブロック１２（第３ブロック部１２３）との干渉を避けるために、方向ｘにおける長さが押圧部材９１よりも短い。このような押圧部材９１，９２を用いることにより、リード４２に、凸部４２３を有する端部４２２が形成される。

【0044】

次に、半導体レーザチップ２（サブマウント２２と半導体レーザ素子２１）および受光素子３をステム１に搭載し、それぞれの適所に対し、ワイヤボンディングによりワイヤ５の接続を行う。

【0045】

半導体レーザ素子２１の前記パッド電極と導電部２３（第２導電部２３２）とに接続されるワイヤ５（第３ワイヤ５３）のボンディング時には、半導体レーザ素子２１の前記パッド電極に対してファーストボンディングが行われ、導電部２３（第２導電部２３２）に対して、キャピラリから発振される超音波を用いたセカンドボンディングが行われる。このファーストボンディングおよびセカンドボンディングにおいて、キャピラリは、支持面１２１ａを基準としてこれに直角である方向ｙ２に押し付けられる。

【0046】

導電部２３（第１導電部２３１）とブロック１２の第１ワイヤボンディング面１２２ａとに接続されるワイヤ５（第１ワイヤ５１）については、導電部２３（第１導電部２３１）にファーストボンディングを行い、第１ワイヤボンディング面１２２ａにセカンドボンディングを行う。このファーストボンディングおよびセカンドボンディングにおいて、キャピラリは、支持面１２１ａを基準としてこれに直角である方向ｙ２に押し付けられる。

【0047】

導電部２３（第２導電部２３２）とリード４２の第２ワイヤボンディング面４２２ａとに接続されるワイヤ５（第２ワイヤ５２）については、導電部２３（第２導電部２３２）にファーストボンディングを行い、第２ワイヤボンディング面４２２ａにセカンドボンディングを行う。このファーストボンディングおよびセカンドボンディングにおいて、キャピラリは、支持面１２１ａを基準としてこれに直角である方向ｙ２に押し付けられる。なお、半導体レーザ素子２１、導電部２３（第１導電部２３１および第２導電部２３２）、第１ワイヤボンディング面１２２ａや第２ワイヤボンディング面４２２ａへのワイヤボンディング作業は、たとえばワイヤボンディング装置によりベース１１の外周部を保持した状態で行われる。

【0048】

受光素子３の前記パッド電極とリード４１の端面４１１ａとに接続されるワイヤ５（第４ワイヤ５４）については、受光素子３の前記パッド電極にファーストボンディングを行い、端面４１１ａにセカンドボンディングを行う。このファーストボンディングおよびセカンドボンディングにおいて、キャピラリは、方向ｚ２に押し付けられる。このような一連の作業により半導体レーザ装置Ａ１を製造することができる。

【0049】

次に、半導体レーザ装置Ａ１の作用について説明する。

【0050】

本実施形態において、支持面１２１ａに支持された半導体レーザチップ２（サブマウント２２上の第１導電部２３１）との間にワイヤ５（第１ワイヤ５１）を接続するための第１ワイヤボンディング面１２２ａは、支持面１２１ａに対して傾斜している。具体的には、第１ワイヤボンディング面１２２ａは、支持面１２１ａに対して方向ｘに偏倚して配置されるとともに、方向ｘにおいて支持面１２１ａから離れるにつれて方向ｙ２に位置するように傾斜している（図５参照）。

【0051】

上述のように半導体レーザチップ２と第１ワイヤボンディング面１２２ａとのワイヤ接続は、ワイヤボンディング装置によりベース１１の外周部を保持しつつ行う。ベース１１の外周部が円形であるため、ベース１１が所望姿勢から周方向へ多少位置ずれする場合がある。ここで、第１ワイヤボンディング面１２２ａが方向ｘにおいて支持面１２１ａから離れるにつれて方向ｙ１に位置するように傾斜すると（図５に示した傾斜方向とは反対側）、セカンドボンディングにより形成される接合面が小さくなるおそれがある。本実施形態によれば、ワイヤボンディング作業の際にベース１１の位置ずれにより第１ワイヤボンディング面１２２ａが図５に示した傾斜方向とは反対側に傾斜することが抑制される。このため、第１ワイヤボンディング面１２２ａへのセカンドボンディングにより形成される当該第１ワイヤボンディング面１２２ａとの接合部（図５に示すステッチボンディング部５５）について、適切なサイズを確保することができる。したがって、ワイヤボンディング時のベース１１の位置ずれ等に起因したワイヤ５（第１ワイヤ５１）の接合強度低下を防止することができる。

【0052】

支持面１２１ａに対して第１ワイヤボンディング面１２２ａが傾斜する角度α１が前記のように０度より大きく６度以下の範囲であれば、ワイヤボンディング作業（セカンドボンディング）を適切に行うことができ、半導体レーザチップ２と第１ワイヤボンディング面１２２ａとを接続するワイヤ５（第１ワイヤ５１）が適切に形成される。

【0053】

リード４１は、ベース１１から方向ｚ１に突出する第１突出部４１１を有する。第１突出部４１１は、方向ｙ視において第１ワイヤボンディング面１２２ａに重なる一方、ベース１１から方向ｚ１に少しだけ突出しており、ベース１１からの突出長さがリード４２の第２突出部４２１よりも小である。このような構成によれば、第１突出部４１１との干渉を回避しつつ、半導体レーザチップ２と第１ワイヤボンディング面１２２ａとにワイヤ５（第１ワイヤ５１）を適切に接続することができる。

【0054】

ブロック１２（第１ブロック部１２１）には、支持面１２１ａとは反対側を向くとともに方向ｙ視において支持面１２１ａと重なる側方面１２１ｂが形成されている。側方面１２１ｂは、支持面１２１ａに対して平行である。このような構成によれば、半導体レーザ装置Ａ１の製造過程においてステム１を掴む際、互いに平行な支持面１２１ａおよび側方面１２１ｂを利用して容易に挟持することが可能である。

【0055】

本実施形態において、支持面１２１ａに支持された半導体レーザチップ２（サブマウント２２上の第２導電部２３２）との間にワイヤ５（第２ワイヤ５２）を接続するための第２ワイヤボンディング面４２２ａは、支持面１２１ａに対して傾斜している。具体的には、第２ワイヤボンディング面４２２ａは、支持面１２１ａに対して方向ｘに偏倚して配置されるとともに、方向ｘにおいて支持面１２１ａから離れるにつれて方向ｙ２に位置するように傾斜している（図６参照）。

【0056】

上記のように第２ワイヤボンディング面４２２ａが支持面１２１ａに対して傾斜する構成によれば、第２ワイヤボンディング面４２２ａへのセカンドボンディングにより形成される当該第２ワイヤボンディング面４２２ａとの接合部（図６に示すステッチボンディング部５６）について、適切なサイズを確保することができる。したがって、ワイヤボンディング時のベース１１の位置ずれに起因したワイヤ５（第２ワイヤ５２）の接合強度低下を防止することができる。

【0057】

支持面１２１ａに対して第２ワイヤボンディング面４２２ａが傾斜する角度α２が前記のように０度より大きく６度以下の範囲であれば、ワイヤボンディング作業（セカンドボンディング）を適切に行うことができ、半導体レーザチップ２と第２ワイヤボンディング面４２２ａとを接続するワイヤ５（第２ワイヤ５２）が適切に形成される。

【0058】

図８および図９は、第２実施形態に係る半導体レーザ装置を示している。なお、図８以降の図において、上記第１実施形態と同一または類似の要素には、同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。

【0059】

半導体レーザ装置Ａ２は、ステム１の構成およびキャップ６を備える点において、上述した第１実施形態と異なっている。

【0060】

半導体レーザ装置Ａ２においては、ベース１１とブロック１２とが互いに別体として形成されている。図９に示すように、ベース１１とブロック１２とは、接合材１８によって互いに接合されている。ベース１１は、たとえば上述したＦｅまたはＦｅ合金からなる。ブロック１２は、ＦｅまたはＦｅ合金からなる構成であってもよいし、これに代えてＣｕまたはＣｕ合金からなる構成であってもよい。接合材１８は、たとえば、金属を含有するペーストやろう付けに用いられる接合合金からなるものであってもよいし、溶接の結果形成される溶着部であってもよい。

【0061】

キャップ６は、半導体レーザチップ２およびブロック１２を覆っており、ステム１のベース１１の主面１１１に固定されている。キャップ６は、胴部６１、天部６２、鍔部６４および透明カバー６５を有する。方向ｚ視において、胴部６１は、半導体レーザチップ２およびブロック１２を囲んでおり、たとえば円形状とされている。図８においては、キャップ６を仮想線で示している。

【0062】

天部６２は、胴部６１の方向ｚ１端に繋がっており、半導体レーザチップ２に対して方向ｚ１側に位置している。本実施形態においては、天部６２は円形状である。天部６２には、開口６３が形成されている。開口６３は、半導体レーザチップ２からの光を通過させるためのものである。本実施形態においては、開口６３は、円形状とされている。

【0063】

鍔部６４は、胴部６１の方向ｚ２側に繋がっており、ｘｙ平面に沿って外方に延出している。鍔部６４は、たとえば円環形状であり、ベース１１の主面１１１に溶接または接合材等によって固定されている。

【0064】

透明カバー６５は、開口６３を塞いでおり、半導体レーザチップ２からの光を透過する。透明カバー６５は、半導体レーザチップ２からの光に対して透明な材質からなる。キャップ６（および透明カバー６５）を用いることにより、半導体レーザ装置Ａ２からの光を比較的狭い領域を介して選択的に出射することができる。本実施形態においては、透明カバー６５は、キャップ６の天部６２の下面に取り付けられている。

【0065】

本実施形態においても、第１ワイヤボンディング面１２２ａは、支持面１２１ａに対して方向ｘに偏倚して配置されるとともに、方向ｘにおいて支持面１２１ａから離れるにつれて方向ｙ２に偏倚するように傾斜している。このような構成によれば、ワイヤ５（第１ワイヤ５１）を形成するためのワイヤボンディング時のベース１１の位置ずれに起因したワイヤ５（第１ワイヤ５１）の接合強度低下を防止することができる。その他、本実施形態の半導体レーザ装置Ａ２においても、上記半導体レーザ装置Ａ１に関して説明したのと同様の作用効果を奏することができる。

【0066】

第２実施形態において、ベース１１とブロック１２とが互いに別体として形成されている。ブロック１２についてＦｅよりも熱伝導率が高いＣｕにより構成することで、ブロック１２（ステム１）の放熱性を高めることができる。

【0067】

第２実施形態では、キャップ６によって半導体レーザチップ２をより確実に保護することができる。透明カバー６５を設けることにより、半導体レーザ装置Ａ２から出射される光を比較的高い指向性の光とすることができる。

【0068】

以上、種々の実施形態につき説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、発明の思想から逸脱しない範囲内で種々な変更が可能である。本開示に係る半導体レーザ装置の具体的な構成は、種々に変更可能である。

【0069】

本開示は、以下の付記に記載された構成を含む。

【0070】

付記１．
出射方向にレーザ光を出射する半導体レーザチップと、
板状のベースと、
前記ベースから前記出射方向に突出しかつ前記半導体レーザチップを支持するブロックと、を備えており、
前記ブロックは、支持面および第１ワイヤボンディング面を有しており、前記支持面は、前記出射方向に直交する第１方向の第１の側を向きかつ前記半導体レーザチップを支持する面であり、前記第１ワイヤボンディング面は、前記半導体レーザチップに導通する第１ワイヤが接続される面であり、
前記第１ワイヤボンディング面は、前記支持面に対して、前記出射方向および前記第１方向に直交する第２方向に偏倚して配置されており、
前記第１ワイヤボンディング面は、前記第２方向において前記支持面から離れるにつれて前記第１方向の第２の側に位置するように、前記支持面に対して傾斜している、半導体レーザ装置。
付記２．
前記支持面に対する前記第１ボンディング面の傾斜角度は、０度より大きく６度以下の範囲である、付記１に記載の半導体レーザ装置。
付記３．
各々が前記ベースに支持される第１リードおよび第２リードをさらに備える構成において、
前記第１リードおよび前記第２リードは、前記支持面を間に挟み、前記第２方向において互いに離間配置されている、付記１または２に記載の半導体レーザ装置。
付記４．
前記第１リードは、前記ベースから前記出射方向に突出する第１突出部を有し、前記第２リードは、前記ベースから前記出射方向に突出する第２突出部を有し、
前記第２突出部は、突出長さが前記第１突出部よりも大である、付記３に記載の半導体レーザ装置。
付記５．
前記ベースは、前記出射方向を向く主面を有し、前記第１突出部は、前記出射方向を向く端面を有し、
前記支持面に対する前記第１ボンディング面の傾斜角度は、前記ベースの前記主面に対する前記第１突出部の前記端面の傾斜角度よりも大である、付記４に記載の半導体レーザ装置。
付記６．
前記ベースの前記主面と前記突出部の前記端面とは、互いに平行である、付記５に記載の半導体レーザ装置。
付記７．
前記第１突出部は、前記第１方向視において前記第１ワイヤボンディング面に重なっており、
前記第１ワイヤボンディング面は、前記支持面よりも前記第１方向の第２の側に位置する、付記４ないし６のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
付記８．
前記第２突出部は、前記ベースから前記出射方向に離間した端部を有しており、当該端部には、前記半導体レーザチップに導通する第２ワイヤを接続するための第２ワイヤボンディング面が形成されており、
前記第２ワイヤボンディング面は、前記第２方向において前記支持面から離れるにつれて前記第１方向の前記第２の側に位置するように、前記支持面に対して傾斜している、付記４ないし７のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
付記９．
前記支持面に対する前記第２ワイヤボンディング面の傾斜角度は、０度より大きく６度以下の範囲である、付記８に記載の半導体レーザ装置。
付記１０．
前記ブロックは、互いに一体形成された第１ブロック部、第２ブロック部および第３ブロック部を有し、前記第１ブロック部は前記支持面を含み、前記第２ブロック部は前記第１ワイヤボンディング面を含み、前記第３ブロック部は、前記第１方向視において前記第２突出部と重なっている、付記９に記載の半導体レーザ装置。
付記１１．
前記第１ブロック部は、前記支持面の反対側に位置し且つ前記支持面に対して平行な側方面を有する、付記１０に記載の半導体レーザ装置。
付記１２．
前記第２突出部は、前記第２ワイヤボンディング面の反対側の側方面を有し、当該側方面は、前記第２方向において互いに離間する第１端部および第２端部を有しており、当該第１端部には、前記第１方向の前記第２の側に突出する凸部が形成されている、付記１０または１１に記載の半導体レーザ装置。
付記１３．
前記半導体レーザチップは、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子が搭載され且つ絶縁材料からなるサブマウントと、を含む、付記８ないし１２のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
付記１４．
前記サブマウントには導電部が形成されており、前記半導体レーザ素子は、前記導電部を介して前記サブマウントに支持されており、
前記第１ワイヤは、前記導電部と前記第１ワイヤボンディング面とに接続され、前記第２ワイヤは、前記導電部と前記第２ワイヤボンディング面とに接続される、付記１３に記載の半導体レーザ装置。
付記１５．
前記ベースと前記ブロックとは、一体的に形成されている、付記１ないし１４のいずれかに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】