JP2012212734A

JP2012212734A - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JP2012212734A
Application number: JP2011076748A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Oyu; 孝寛大湯
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-11-01

Abstract

【課題】高品質なレーザ光を得ることができる新たなオープンパッケージ構造の半導体レーザ装置を、歩留まりよく、より安定して提供する。
【解決手段】上面と下面とを有する半導体層の端面にレーザ光の出射部を有する半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素子の下面が接合される支持体を有するオープンパッケージと、を有する半導体レーザ装置であって、前記出射部を含む半導体層の端面に、接着材を介して接合される透光性部材を有し、前記出射部は、前記半導体レーザ素子の上面との距離よりも、前記下面との距離が小さい。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に、半導体レーザ素子が外気に触れるオープンパッケージ構造の半導体レーザ装置に関する。

従来、半導体レーザ素子が外気に触れるオープンパッケージ構造の半導体レーザ装置において、半導体レーザ素子のフロント側端面に接着材を介して透光性部材が接合される半導体レーザ装置が提案された（特許文献１参照）。この半導体レーザ装置によれば、紫外〜青色領域のレーザ光であっても、光集塵しにくくすることができ、高品質なレーザ光を得ることができる。

特開２０１１−３８８９号公報

しかしながら、今後、紫外〜青色領域の半導体レーザ装置の用途が拡がるにつれて、一層高品質なレーザ光が得られる半導体レーザ装置を、歩留まりよく、より安定して供給できることが求められることもあり得る。

そこで、本発明は、高品質なレーザ光を得ることができる新たなオープンパッケージ構造の半導体レーザ装置を、歩留まりよく、より安定して提供することを目的とする。

本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。

本発明は、上面と下面とを有する半導体層の端面にレーザ光の出射部を有する半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子の下面が接合される支持体を有するオープンパッケージと、を有する半導体レーザ装置であって、前記出射部を含む半導体層の端面に、接着材を介して接合される透光性部材を有し、前記出射部は、前記半導体レーザ素子の上面との距離よりも、前記下面との距離が小さいことを特徴とする半導体レーザ装置である。

また、本発明は、前記接着材は、シリコーンオイル変性部材である上記の半導体レーザ装置である。

また、本発明は、前記シリコーンオイル変性部材は、変性前の粘度が４．５〜１００ｃＰである上記の半導体レーザ装置である。

本発明によれば、高品質なレーザ光を得ることができる新たなオープンパッケージ構造の半導体レーザ装置を、歩留まりよく、より安定して提供することができる。

本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置の概略構成を示す図である。

以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。

［本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置］
図１は、本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置の概略構成を示す図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置１は、半導体レーザ素子が外気に触れるオープンパッケージ構造の半導体レーザ装置であって、ステム１０と、ステム１０に取り付けられた基体１１と、基体１１に取り付けられた支持体１２と、支持体１２に接合された半導体レーザ素子１３と、半導体レーザ素子１３のフロント側端面１３ａに接着材１４を介して接合された透光性部材１５と、開口Ａを有するキャップ１６と、を備えている。

本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置１において、接着材１４は、半導体レーザ素子１３のフロント側端面１３ａの略全面に設けられており、透光性部材１５は、この接着材１４を介して、半導体レーザ素子１３のフロント側端面１３ａの略全面に接合されている。

また、本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置１において、半導体レーザ素子１３は、ｐ型半導体層側を支持体１２に接合させる下面とし、ｎ型半導体層または基板を上面として実装されており、発光層（出射部）１７は、半導体レーザ素子１３の上面との距離よりも、下面との距離が小さくなるよう支持体１２に接合されている。

このような本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置１によれば、高品質なレーザ光を得ることができる。

すなわち、接着材１４の量が少ない場合は、半導体レーザ素子１３の発光層（出射部）１７が接着材１４のフィレット１８に近くなる場合がある。その場合、フィレット１８の形状によっては、レーザ光の一部が、フィレット１８から接着材１４の外部（例えば空気中）に出射してしまい、他のレーザ光の光路（例えば、発光層１７−接着材１４−透光性部材１５）とは異なる光路（例えば、発光層１７−接着材１４−空気−透光性部材１５）を進むことがある。

また、接着材１４の量が適量であっても、その粘度や塗布条件によっては透光性部材１５や半導体レーザ素子１３の表面上などへの拡がり量（這い上がり）が多くなり、半導体レーザ素子１３の発光層（出射部）１７の近傍に接着材１４のフィレット１８が形成されやすくなる場合がある。

しかしながら、本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置１によれば、半導体レーザ素子１３の発光層（出射部）１７が、半導体レーザ素子１３の上面よりも、半導体レーザ素子１３が接合されている支持体１２（ここでは、サブマウントの上面）側に近い位置に設けられている。

これにより、接着材１４の量のバラツキによってフィレット１８が半導体層の上面に近い位置に形成される場合であっても、そのフィレット１８から発光層（出射部）１７が離れるため、フィレット１８から接着材１４の外部に出射してしまうレーザ光の割合が小さくなる。

よって、本発明の実施形態によれば、同一の光路（例えば、発光層１７−接着材１４−透光性部材１５）を進むレーザ光の割合が多くなり、半導体レーザ素子１３が外気に触れるオープンパッケージ構造の半導体レーザ装置１において、高品質なレーザ光を得ることができるようになる。

［半導体レーザ装置が備える各部材］
次に、本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置１が備える各部材について詳細に説明する。

（ステム）
ステム１０としては、例えば、金属製のものを用いる。

（基体）
基体１１としては、半導体レーザ素子１３と線膨張係数（熱膨張係数）が近似しているものを用いるのが好ましい。したがって、例えば、半導体レーザ素子１３としてＧａＮ系半導体を用いる場合は、ＡｌＮ、Ａｌ_２Ｏ_３などの絶縁部材や、Ｓｉ、ダイヤモンドなどの半導体部材や、Ｃｕなどの金属部材（導電部材）を基体１１として用いることが好ましい。

（支持体）
支持体１２としては、基体１１と同様の部材を用いることが好ましい。

（半導体レーザ素子）
半導体レーザ素子１３としては、例えば、紫外〜青色領域のレーザ光を出射するものを用いる。半導体レーザ素子１３は、フロント側端面１３ａとリア側端面１３ｂとを有しており、フロント側端面１３ａとリア側端面１３ｂとのうち発光層の端面となる領域からレーザ光を出射する。

（接着材）
接着材１４としては、シリコーンオイル変性部材又は熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物を用いることが特に好ましい。これらを用いれば、硬化後はほぼ透明無機材料であるため、接着材中を伝播するレーザ光を効率よく安定して放射することができる。

（透光性部材）
透光性部材１５としては、半導体レーザ素子１３から出射するレーザ光を透過する部材を用いる。具体的には、例えば、無機ガラス、有機ガラス、透明樹脂などを用いることができる。

（キャップ）
キャップ１６としては、例えば、金属製のものを用いる。

［シリコーンオイル変性部材、熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物］
次に、シリコーンオイル変性部材と熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物について詳細に説明する。

（シリコーンオイル変性部材）
シリコーンオイル変性部材とは、シリコーンオイルが変性（硬化や石英化など）した部材をいう。シリコーンオイル変性部材は、シリコーンオイルの変性途中で生成された中間生成物（半硬化物など）や未変性のシリコーンオイルが混在しているものを含んでいてもよい。

＜シリコーンオイル＞
シリコーンオイルとしては、［ＳｉＯ（ＣＨ_３）_２］_ｎを含むシリコーンオイルが好ましく、特にｎが２０００以下程度で常温において流動性を有するものが好ましい。また、変性前の粘度が４．５〜１００ｃＰ程度のものが好ましく、更に、９．３〜２９ｃＰ程度のものが好ましい。

このようなシリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルシリコーンオイル、これらフッ素変性シリコーンオイル、又はこれらの少なくとも２つを含むものを一例として挙げることができる。

なお、シリコーンオイル中に、拡散材や波長変換部材等を混入させてもよい。

＜変性＞
変性は、例えば、流動性のある液状又はゾル状のシリコーンオイルに光を照射し、シリコーンオイルを活性酸素と反応させることにより行う。

具体的には、例えば、半導体レーザ素子１３のフロント側端面１３ａと透光性部材１５との間にシリコーンオイル設けた後、主として真空紫外〜紫外領域の波長の光を照射することで変性（硬化、石英化）させる。

なお、光だけでなく熱を併用して変性させてもよい。

シリコーンオイル変性部材を接着材１４として用いれば、硬化後はほぼ透明無機材料であるため、接着材中を伝播するレーザ光を効率よく安定して放射することができる。

（熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物）
熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物としては、ポリシロキサン、ポリシラザンのうちの少なくとも１つを含むものを用いることができる。

熱硬化性ケイ素含有樹脂組成物を接着材として用いれば、硬化後はほぼ透明無機材料であるため、接着材中を伝播するレーザ光を効率よく安定して放射することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。

１半導体レーザ装置
１０ステム
１１基体
１２支持体
１３半導体レーザ素子
１３ａフロント側端面
１３ｂリア側端面
１４接着材
１５透光性部材
１６キャップ
１７発光層
１８フィレット
Ａ開口

Claims

上面と下面とを有する半導体層の端面にレーザ光の出射部を有する半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子の下面が接合される支持体を有するオープンパッケージと、
を有する半導体レーザ装置であって、
前記出射部を含む半導体層の端面に、接着材を介して接合される透光性部材を有し、
前記出射部は、前記半導体レーザ素子の上面との距離よりも、前記下面との距離が小さいことを特徴とする半導体レーザ装置。
前記接着材は、シリコーンオイル変性部材である請求項１記載の半導体レーザ装置。
前記シリコーンオイル変性部材は、変性前の粘度が４．５〜１００ｃＰである請求項２記載の半導体レーザ装置。