JPH05291696A - 半導体レーザ素子およびその作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体レーザ素子を低コストで、放射特性良
く、しかもダイボンド位置精度が良い状態に作製する。 【構成】 ヒートシンク２の搭載面２aに、上面２０aが
半導体レーザチップ１の下面と同一か又は少し小さい寸
法の平坦面をなす突起部２０を設ける。この突起部２０
の上面２０aに低融点鑞材(Ｉn)３を塗布する。この上
に、半導体レーザチップ１を載置した状態で、加熱溶融
および冷却を行って半導体レーザチップ１を突起部２０
に取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体レーザ素子およ
びその作製方法に関し、より詳しくは、半導体レーザチ
ップ(以下、単に「レーザチップ」という。)をヒートシン
ク上に搭載してなる半導体レーザ素子およびその作製方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の半導体レーザ素子は、レ
ーザチップをヒートシンク上に直接ダイボンドする直付
け方式またはサブマウントを介してダイボンドするサブ
マウント方式のいづれかの方式で作製されている。直付
け方式は、図２(a)に示すように、ヒートシンク１０２
の搭載面１０２aに低融点鑞材１０３を塗布(蒸着または
転写)し、この上に直接レーザチップ１０１を載置す
る。そして、同図(b)に示すように、鑞材１０３を加熱
溶融後、冷却して、レーザチップ１０１をヒートシンク
１０２に取り付ける。一方、サブマウント方式は、図３
(a),(b)に示すように、レーザチップ１０１とヒートシ
ンク１０２との間に、レーザチップ１０１と熱膨張率が
略等しいサブマウント１２０を介在させる。すなわち、
レーザチップ１０１をサブマウント１２０の高融点鑞材
１０４を塗布した面に取り付け(高温で加熱溶融および
冷却を行う)、さらに、このサブマウント１２０を低融
点鑞材１０３を塗布したヒートシンク１０２の搭載面１
０２aに取り付ける(低温で加熱溶融および冷却を行
う)。

【０００３】上記低融点鑞材１０３としては、レーザチ
ップ１０１とヒートシンク１０２との熱膨張率差による
歪みを緩和するために、Ｉnのような柔らかいものが用
いられている。また、上記高融点鑞材１０４としては、
表面の盛り上がりが少ない硬い材質のものが用いられて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザチッ
プの発光部分は、動作時に発熱して、光出力や寿命、温
度特性などに悪影響を及ぼす。このため、光磁気ディス
ク用、レーザプリンタ用、計測用などの高出力レーザチ
ップでは、信頼性および温度特性を良くするために、図
４(直付け方式の例)に示すように、キャップ層１０８を
薄く設計して発光部分１０７がヒートシンク１０２に近
くなるように搭載される。しかしながら、このようにし
た場合、直付け方式では、チップ周囲での鑞材１０３の
盛り上がりによってレーザビームＬが乱反射されたり一
部欠落したりして、放射特性が悪化するという問題があ
る。低融点鑞材１０３は、材質が柔らかいため、レーザ
チップ１０１に押し出され、その周囲に盛り上がり易い
のである。一方、サブマウント方式では、高融点鑞材１
０４の材質が硬いので、鑞材１０４の盛り上がりによっ
て放射特性が損なわれることはない。しかし、サブマウ
ント１２０と高融点鑞材１０４を設けることによる部品
点数増加、工程数増加によって、コストが高くつくとい
う問題がある。

【０００５】また、従来は、両方式とも、ヒートシンク
１０２の搭載面１０２aに対して、すなわちレーザパッ
ケージの略全体に対してレーザチップ１０１を位置合わ
せしているため、レーザチップ１０１の位置精度が、ダ
イボンド機のレーザチップ搬送位置精度およびレーザパ
ッケージ寸法精度に依存する。このため、ダイボンド位
置精度が良くないという問題がある。

【０００６】そこで、この発明の目的は、低コストで、
放射特性が良く、しかもダイボンド位置精度が良い半導
体レーザ素子およびその作製方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の半導体レーザ素子は、半導体レーザチッ
プをヒートシンク上に搭載してなる半導体レーザ素子で
あって、上記ヒートシンクの搭載面に、上面が上記半導
体レーザチップ下面と同一寸法か又は少し小さい平坦面
をなす突起部が設けられ、上記半導体レーザチップは鑞
材を介して上記突起部の上面に取り付けられていること
を特徴としている。

【０００８】また、この発明の半導体レーザ素子の作製
方法は、半導体レーザチップをヒートシンク上に搭載す
る半導体レーザ素子の作製方法であって、ヒートシンク
の搭載面に、上面が上記半導体レーザチップ下面と同一
か又は少し小さい寸法の平坦面をなす突起部を設け、こ
の突起部の上面に鑞材を塗布した後、上記半導体レーザ
チップを載置し、この状態で、加熱溶融および冷却を行
って上記半導体レーザチップを上記突起部に取り付ける
ことを特徴としている。

【０００９】

【作用】この発明によれば、レーザチップは、サブマウ
ントを介することなく、鑞材によって直接ヒートシンク
の突起部にダイボンドされる。したがって、低コストで
作製される。また、レーザチップによって押し出された
鑞材(低融点のもの)は、加熱溶融時に突起部の側面に回
り込み、チップ周囲に盛り上がることがない。したがっ
て、レーザビームが鑞材によって乱反射されたり一部欠
落したりすることがなく、放射特性が良くなる。さら
に、ヒートシンクの搭載面に突起部が設けられているの
で、自動認識装置などによって、この突起部にレーザチ
ップを位置合わせすることが可能となる。このとき、レ
ーザチップの位置精度は、上記突起部の寸法精度に依存
するが、ダイボンド機のレーザチップ搬送位置精度には
依存しない。また、上記突起部の寸法精度は、レーザチ
ップと略同一寸法であることから、レーザパッケージ全
体の寸法精度よりも良くなる。したがって、従来に比し
て、ダイボンド位置精度が高まる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の半導体レーザ素子およびそ
の作製方法を実施例により詳細に説明する。

【００１１】図１(d)は一実施例の半導体レーザ素子の
断面を示している。この半導体レーザ素子は、レーザチ
ップ１とヒートシンク２を備えている。ヒートシンク２
の搭載面２aに、上面２０aがレーザチップ下面よりも少
し小さい平坦面をなす突起部２０が設けられており、レ
ーザチップ１は鑞材３を介して上記突起部２０の上面２
０aに取り付けられている。

【００１２】この半導体レーザ素子は次のようにして作
製する。 まず、図１(a)に示すように、銅または鉄からなるヒ
ートシンク２の搭載面２aに、プレス加工(一体成型)に
より、突起部２０を設ける。この突起部２０の上面２０
aは、搭載すべきレーザチップ１の下面よりも少し小さ
い寸法の平坦面とする。例えば、レーザチップ１が奥行
き３００μm、横２５０μm、高さ１００μmの直方体で
ある場合、突起部２０の上面２０aの寸法は奥行き２９
０μm、横２４０μmとする。また、突起部２０の底部の
寸法は奥行き３５０μm、横２５０μmとし、突起部２０
の高さは１００μmとする。なお、当然ながら、この突
起部２０の寸法は、搭載すべきレーザチップの寸法に応
じて変更すべきものである。この後、突起部２０には、
Ａuメッキなどの表面処理を施す。 次に、突起部２０の上面２０aに低融点鑞材(Ｉn)３を
塗布する。詳しくは、図示のように、鑞材３を蒸着した
テープ１１をニードル(先端直径が０.４mmのもの)１０
で突起部２０の上面２０aに押し付ける。これにより、
鑞材３を転写する。 次に、同図(b),(c)に示すように、自動ダイボンド機
(図示せず)で突起部２０の上面２０aを認識させ、レー
ザチップ１を搭載する位置を微調整した上、突起部２０
の上面２０aに載置する。このとき、レーザチップ１の
位置精度は、突起部２０の寸法精度に依存するが、ダイ
ボンド機のレーザチップ搬送位置精度には依存しない。
また、上記突起部２０の寸法精度は、レーザチップ１と
略同一寸法であることから、レーザパッケージ全体の寸
法精度よりも良くなる。したがって、従来に比して、ダ
イボンド位置精度を高めることができる。 この後、同図(d)に示すように、加熱溶融(温度３００
℃)および冷却を行って、レーザチップ１を突起部２０
に取り付ける。

【００１３】このように、レーザチップ１を、サブマウ
ントを介することなく、鑞材３によって直接ヒートシン
ク２の突起部２０にダイボンドしている(直付け方式)。
したがって、半導体レーザ素子を低コストで作製するこ
とができる。また、レーザチップ１によってチップ周囲
に押し出された鑞材３は、加熱溶融時に突起部２０の側
面に回り込み、チップ周囲に盛り上がることがない。し
たがって、キャップ層８を薄くして発光部分７をヒート
シンク２に近付けた場合であっても、レーザビームＬが
鑞材３によって乱反射されたり一部欠落したりするのを
防止でき、放射特性を良くすることができる。

【００１４】なお、上記突起部２０は、ヒートシンク２
を一体成型することによってヒートシンクと同一の材質
で構成したが、これに限られるものではない。熱伝導性
および電気伝導性(ヒートシンクとの接触を含む)に支障
がなければ、他の材質で構成しても良い。

【００１５】

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の半
導体レーザ素子は、半導体レーザチップをヒートシンク
上に搭載してなる半導体レーザ素子であって、上記ヒー
トシンクの搭載面に、上面が上記半導体レーザチップ下
面と同一寸法か又は少し小さい平坦面をなす突起部が設
けられ、上記半導体レーザチップは鑞材を介して上記突
起部の上面に取り付けられているので、サブマウント部
材を使用せずに低コストで作製できる。また、チップ周
囲に鑞材が盛り上がるのを防止でき、放射特性を良くす
ることができる。しかも、自動認識装置などによって上
記突起部にレーザチップを位置合わせすることができ、
ダイボンド位置精度を高めることができる。

【００１６】また、この発明の半導体レーザ素子の作製
方法は、半導体レーザチップをヒートシンク上に搭載す
る半導体レーザ素子の作製方法であって、ヒートシンク
の搭載面に、上面が上記半導体レーザチップ下面と同一
か又は少し小さい寸法の平坦面をなす突起部を設け、こ
の突起部の上面に鑞材を塗布した後、上記半導体レーザ
チップを載置し、この状態で、加熱溶融および冷却を行
って上記半導体レーザチップを上記突起部に取り付けて
いるので、サブマウント部材を使用せずに低コストで半
導体レーザ素子を作製できる。また、チップ周囲に鑞材
が盛り上がるのを防止でき、放射特性を良くすることが
できる。しかも、自動認識装置などによって上記突起部
にレーザチップを位置合わせすることができ、ダイボン
ド位置精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例の半導体レーザ素子を作
製する過程を説明する図である。

【図２】 従来の直付け方式の半導体レーザ素子の作製
方法を説明する図である。

【図３】 従来のサブマウント方式の半導体レーザ素子
の作製方法を説明する図である。

【図４】 上記従来の直付け方式の半導体レーザ素子の
動作を説明する図である。

【符号の説明】

１ レーザチップ ２ ヒートシンク ２a 搭載面 ３ 鑞材 ７ 発光部分 ８ キャップ層 １０ ニードル １１ テープ ２０ 突起部 ２０a 上面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザチップをヒートシンク上に
   搭載してなる半導体レーザ素子であって、 上記ヒートシンクの搭載面に、上面が上記半導体レーザ
   チップ下面と同一寸法か又は少し小さい平坦面をなす突
   起部が設けられ、 上記半導体レーザチップは鑞材を介して上記突起部の上
   面に取り付けられていることを特徴とする半導体レーザ
   素子。
2. 【請求項２】 半導体レーザチップをヒートシンク上に
   搭載する半導体レーザ素子の作製方法であって、 ヒートシンクの搭載面に、上面が上記半導体レーザチッ
   プ下面と同一か又は少し小さい寸法の平坦面をなす突起
   部を設け、この突起部の上面に鑞材を塗布した後、上記
   半導体レーザチップを載置し、この状態で、加熱溶融お
   よび冷却を行って上記半導体レーザチップを上記突起部
   に取り付けることを特徴とする半導体レーザ素子の作製
   方法。