WO2020071168A1

WO2020071168A1 - 半導体レーザ装置

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Publication number: WO2020071168A1
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Inventors: 浩之田尻; 賢司酒井; 和剛泉
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Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2020-04-09
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Abstract

半導体レーザ装置Ａ１は、半導体レーザチップ２と、ベース１１およびベース１１に固定されたリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃを含み、半導体レーザチップ２を支持するステム１と、を備える。半導体レーザ装置Ａ１は、ベース１１およびリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃを覆う第１層１５１と、ベース１１およびリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃと第１層１５１との間に介在する第２層１５２と、ベース１１およびリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃと第２層１５２との間に介在する第３層１５３と、を含む第１金属層１５をさらに備える。第２層１５２の結晶粒は、第３層１５３の結晶粒よりも小さい。このような構成により、腐食を抑制することができる。

Description

半導体レーザ装置

　本開示は、半導体レーザ装置に関する。

　様々な電子機器に搭載される光源装置として、半導体レーザ装置が広く採用されている。特許文献１は、従来の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、ステム、半導体レーザチップおよびキャップを備えている。前記ステムは、金属製であり、板状のベース、このベースから出射方向前方に突出するブロックおよびステムに固定されており、各々が前記出射方向後方に延びた複数のリードを有する。前記半導体レーザチップは、前記ブロックに搭載されている。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おり、前記半導体レーザチップからの光を通過させる開口を有する。このような構成により、前記複数のリードを介して電力が投入されると、前記半導体レーザチップからの光が前記出射方向前方に出射される。

特開２００４－３１９００号公報

　しかしながら、前記半導体レーザ装置の使用に伴って、金属からなるステムが、腐食する場合がある。

　本開示は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、腐食を抑制することが可能な半導体レーザ装置を提供することをその課題とする。

　本開示によって提供される半導体レーザ装置は、半導体レーザチップと、ベースおよび前記ベースに固定されたリードを含み、前記半導体レーザチップを支持するステムと、を備え、前記ベースおよび前記リードを覆う第１層と、前記ベースおよび前記リードと前記第１層との間に介在する第２層と、前記ベースおよび前記リードと前記第２層との間に介在する第３層と、を含む第１金属層をさらに備え、前記第２層の結晶粒は、前記第３層の結晶粒よりも小さい。

　本開示の半導体レーザ装置によれば、腐食を抑制することができる。

　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。

本開示の第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。本開示の第１実施形態に係る半導体レーザ装置を示す平面図である。図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。本開示の第１実施形態に係る半導体レーザ装置を示す要部拡大断面図である。本開示の第１実施形態に係る半導体レーザ装置を示す要部拡大断面図である。本開示の第１実施形態に係る半導体レーザ装置を示す要部拡大断面図である。本開示の第１実施形態に係る半導体レーザ装置の第１変形例を示す要部拡大断面図である。本開示の第１実施形態に係る半導体レーザ装置の第１変形例を示す要部拡大断面図である。本開示の第１実施形態に係る半導体レーザ装置の第２変形例を示す要部拡大断面図である。本開示の第１実施形態に係る半導体レーザ装置の第２変形例を示す要部拡大断面図である。本開示の第１実施形態に係る半導体レーザ装置の第２変形例を示す要部拡大断面図である。本開示の第２実施形態に係る半導体レーザ装置を示す要部拡大断面図である。本開示の第２実施形態に係る半導体レーザ装置を示す要部拡大断面図である。本開示の第２実施形態に係る半導体レーザ装置を示す要部拡大断面図である。本開示の第３実施形態に係る半導体レーザ装置を示す断面図である。本開示の第３実施形態に係る半導体レーザ装置を示す要部拡大断面図である。本開示の第４実施形態に係る半導体レーザ装置を示す要部拡大断面図である。

　以下、本開示の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

　本開示における「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、単にラベルとして用いたものであり、必ずしもそれらの対象物に順列を付することを意図していない。

＜第１実施形態＞
　図１～図７は、本開示の第１実施形態に基づく半導体レーザ装置を示している。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、ワイヤ５および第１金属層１５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ＣＤプレイヤーやＤＶＤレコーダーの読み書き用の光源、レーザープリンターの光源として用いられる。

　なお、図１～図７におけるｚ方向は、半導体レーザチップ２の出射方向に相当する。ｘ方向およびｙ方向は、それぞれｚ方向に対して直角である方向である。

　ステム１は、半導体レーザ装置Ａ１の土台となるものであり、ベース１１、ブロック１２および複数のリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃ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。ステム１の材質は特に限定されないが、たとえば、ＦｅまたはＦｅ合金からなる。また、ステム１が有するリードの本数は、特に限定されない。以降の説明においては、３本のリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃを有する場合を一例として説明する。

　ベース１１は、ｚ方向を厚さ方向とする板状の部位であり、本実施形態においては、ｚ方向視略円形状である。ベース１１は、ｚ方向前方を向く主面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１．２ｍｍ程度である。

　ベース１１には、２つのリード用貫通孔１１４が形成されている。リード用貫通孔１１４の形状および大きさは特に限定されないが、本実施形態においては、直径が１．０ｍｍ程度の円形貫通孔とされている。リード用貫通孔１１４の直径は、ベース１１およびリード３Ａ，３Ｂのサイズや、リード３Ａとリード３Ｂとの間隔などに応じて適宜設定される。

　２つのリード用貫通孔１１４は、リード３Ａおよびリード３Ｂをベース１１に固定するために形成されている。図２に示すように、２つのリード用貫通孔１１４は、ブロック１２を挟んでｘ方向両側に形成されている。各リード用貫通孔１１４は、ベース１１をｚ方向に貫通している。各リード用貫通孔１１４の形状は特に限定されないが、本実施形態においては、リード用貫通孔１１４は、ｚ方向視円形状とされている。

　ブロック１２は、ベース１１の主面１１１からｚ方向前方（図中上方）に突出している。ブロック１２の形状は特に限定されないが、本実施形態においては、ブロック１２は、直方体形状とされている。ブロック１２は、支持面１２１を有している。支持面１２１は、半導体レーザチップ２が搭載される面であり、本実施形態においては、ｚ方向に対して平行である。ブロック１２の大きさの一例を挙げると、ｘ方向寸法が１．０ｍｍ程度、ｙ方向寸法が１．２ｍｍ程度、ｚ方向寸法が１．５ｍｍ程度である。

　複数のリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、半導体レーザ装置Ａ１を電子機器などに固定するために用いられ、かつ半導体レーザチップ２への電力供給経路をなす。複数のリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、たとえば、Ｆｅ－Ｎｉ合金からなる直径が０．４５ｍｍ程度の棒状部材である。なお、複数のリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃの大きさや形状は、何ら限定されない。

　リード３Ａおよびリード３Ｂは、２つのリード用貫通孔１１４に各別に挿通されている。図３に示すように、リード３Ａのｚ方向前方側部分は、リード用貫通孔１１４からｚ方向前方に突出している。また、リード３Ａのｚ方向後方側に位置する大部分が、ベース１１からｚ方向後方に突出している。リード３Ｂのｚ方向前方側部分は、リード用貫通孔１１４からｚ方向前方に若干突出するものの、リード３Ａの突出長さよりも小である。また、リード３Ｂのｚ方向後方側に位置する大部分が、ベース１１からｚ方向後方に突出している。リード３Ａのｚ方向後方端付近の部位は、半導体レーザ装置Ａ１を電子機器などに搭載する際に用いられる端子部３１Ａとされている。同様に、リード３Ｂのｚ方向後方端付近の部位は、半導体レーザ装置Ａ１を電子機器などに搭載する際に用いられる端子部３１Ｂとされている。

　リード３Ａの長さの一例を挙げると、たとえば９．２ｍｍ程度である。リード３Ａのうちリード用貫通孔１１４に収容されている長さが１．２ｍｍ程度であり、ｚ方向前方に突出している長さが１．５ｍｍ程度であり、ｚ方向後方に突出している長さが６．５ｍｍ程度である。

　リード３Ｂの長さの一例を挙げると、たとえば７．７～７．９ｍｍ程度である。リード３Ｂのうちリード用貫通孔１１４に収容されている長さが１．２ｍｍ程度であり、ｚ方向前方に突出している長さが０～０．２ｍｍ程度であり、ｚ方向後方に突出している長さが６．５ｍｍ程度である。

　リード３Ｃは、図４に示すように、ベース１１のｚ方向後方を向く面に接合されており、ベース１１と導通している。また、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３Ｃは、ｚ方向視においてブロック１２と重なっている。リード３Ｃの長さは、たとえば６．５ｍｍ程度である。リード３Ｃのｚ方向後方端付近の部位は、半導体レーザ装置Ａ１を電子機器などに搭載する際に用いられる端子部３１Ｃとされている。リード３Ｃとベース１１との接合手法は特に限定されず、たとえば溶接や導電性接合材を用いた接合などが適宜用いられる。

　本実施形態においては、図２および図３に示すように、リード３Ａおよびリード３Ｂと２つのリード用貫通孔１１４との間に、絶縁充填材１７が充填されている。絶縁充填材１７は、リード３Ａおよびリード３Ｂをベース１１に対して固定するとともに、リード３Ａおよびリード３Ｂとベース１１とを絶縁する機能を果たす。絶縁充填材１７の材質は特に限定されないが、本実施形態においては、絶縁充填材１７はガラスからなる。図５および図６に示すように、絶縁充填材１７は、主面１７１および裏面１７２を有する。主面１７１は、ｚ方向において主面１１１と同じ側を向く面である。裏面１７２は、ｚ方向において主面１７１とは反対側を向く面である。主面１７１および裏面１７２の形状は何ら限定されない。図示された例においては、主面１７１および裏面１７２は、平坦な面である。

　図１および図２に示すように、リード３Ａと半導体レーザチップ２とは、ワイヤ５によって接続されている。より具体的には、半導体レーザチップ２の半導体素子２１に形成されたパッド電極（図示略）とリード３Ａとがワイヤ５によって接続されている。ワイヤ５は、たとえばＡｕからなる。半導体レーザチップ２においては、半導体素子２１に形成された前記パッド電極にワイヤ５がボンディングされてもよいし、サブマウンド２２に形成されたパッドにワイヤ５がボンディングされてもよい。リード３Ｃは、ベース１１および接合材を介して半導体レーザチップ２のサブマウンド２２の前記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３Ａおよびリード３Ｃによって、半導体レーザチップ２への電力供給経路が形成されている。

　半導体レーザチップ２を発光させることのみを目的として半導体レーザ装置Ａ１に電力供給する場合、リード３Ｂを電力経路として用いない構成が可能である。リード３Ｂは、半導体レーザ装置Ａ１を電子機器に対して単に機械的に固定するために用いられてもよい。または、半導体レーザチップ２への電力供給経路として用いてもよいし、半導体レーザ装置Ａ１が図示しない受光素子を備える場合、この受光素子とリード３Ｂとを導通させてもよい。

　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、半導体素子２１およびサブマウンド２２からなる。なお、半導体レーザチップ２の構成はこれに限定されず、たとえば、サブマウンド２２を有さず半導体素子２１のみからなる構成であってもよい。本開示においては、半導体レーザチップ２は、ステム１のブロック１２のたとえば支持面１２１に搭載される要素を指し、サブマウンド２２が採用される場合はサブマウンド２２を含むものと定義する。図示された例においては、半導体素子２１のｚ方向前方端は、サブマウンド２２のｚ方向前方端よりもｚ方向前方に突出している。ただし、このような構成に限定されず、半導体素子２１のｚ方向前方端が、サブマウンド２２のｚ方向前方端よりもｚ方向前方に突出しない構成であってもよい。

　半導体素子２１は、複数の半導体層が積層された構造を有する。半導体素子２１は、ｚ方向に延びた形状とされている。半導体素子２１からは、ｚ方向前方に光が出射される。サブマウンド２２は、半導体素子２１を支持しており、且つステム１のブロック１２の支持面１２１に接合されている。サブマウンド２２は、たとえばＳｉまたはＡｌＮからなる。また、本実施形態においては、サブマウンド２２には、半導体素子２１とブロック１２とを導通させるための配線パターンやスルーホール電極などの導通経路（図示略）が形成されている。

　半導体レーザチップ２のサブマウンド２２は、たとえば接合材（図示略）によってステム１のブロック１２の支持面１２１に接合されている。接合材は、半導体レーザチップ２を適切に接合しうるものであれば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。なお、本実施形態においては、接合材としては導電性を有するものが採用される。これにより、半導体素子２１に形成されたたとえば裏面電極（図示略）とブロック１２とが接合材（図示略）を介して導通している。

　図５、図６および図７に示すように、第１金属層１５は、ベース１１および複数の３Ａ，３Ｂ，３Ｃを覆っている。本実施形態においては、第１金属層１５は、第１層１５１、第２層１５２および第３層１５３を含む。第１層１５１は、ベース１１および複数の３Ａ，３Ｂ，３Ｃを覆っている。第２層１５２は、ベース１１および複数の３Ａ，３Ｂ，３Ｃと第１層１５１との間に介在している。第３層１５３は、ステム１および複数の３Ａ，３Ｂ，３Ｃと第２層１５２との間に外在している。図示された例においては、第３層１５３は、ベース１１および複数の３Ａ，３Ｂ，３Ｃに接している。第２層１５２は、第３層１５３に接している。第１層１５１は、第２層１５２に接している。

　第２層１５２の結晶粒は、第３層１５３の結晶粒よりも小さい。第１層１５１の一例としては、たとえばＡｕからなるめっき層が挙げられる。第２層１５２の一例としては、たとえばＰｄからなるめっき層が挙げられる。第３層１５３の一例としては、たとえばＮｉからなるめっき層が挙げられる。

　第１層１５１および第２層１５２の絶対的な厚さや相対関係はなんら限定されない。本実施形態においては、第２層１５２の厚さは、第１層１５１の厚さよりも厚い。また、第２層１５２の厚さは、第３層１５３の厚さよりも薄い。第１層１５１の厚さは、たとえば、０．０１μｍ～０．１μｍ程度である。第２層１５２の厚さは、たとえば、０．０５μｍ～１．０μｍ程度である。第３層１５３の厚さは、たとえば、２．０μｍ～５．０μｍ程度である。

　第１層１５１、第２層１５２および第３層１５３を形成する手法は特に限定されず、たとえばバレルめっきが用いられる。

　図５および図６に示すように、図示された例においては、第１金属層１５は、ステム１のベース１１と絶縁充填材１７との間を避けた領域に形成されている。すなわち、第１金属層１５は、ベース１１の主面１１１、主面１１１とは反対側を向く面および周端面に形成されており、リード用貫通孔１１４には形成されていない。また、第１金属層１５は、リード３Ａ，３Ｂと絶縁充填材１７との間を避けた領域に形成されている。すなわち、第１金属層１５は、リード３Ａおよびリード３Ｂのうち、絶縁充填材１７から露出した部分に形成されている。

　図７に示すように、図示された例においては、第１金属層１５は、リード３Ｃとベース１１との間を避けた領域に形成されている。すなわち、第１金属層１５は、リード３Ｃのうちベース１１に接合された領域を除く領域に形成されている。

　本実施形態の半導体レーザ装置Ａ１の製造においては、たとえば、ベース１１にリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃを取り付けた後に、たとえばバレルめっきによって第３層１５３、第２層１５２および第１層１５１の順で形成する。

　次に、半導体レーザ装置Ａ１の作用について説明する。

　本実施形態によれば、第１層１５１と第３層１５３との間に第２層１５２が介在している。第２層１５２は、第３層１５３よりも、結晶粒が小さい層である。これにより、半導体レーザ装置Ａ１の使用に際して、第３層１５３が第１層１５１に拡散し、第１金属層１５の表面に漏出することを抑制することが可能である。第３層１５３の拡散や漏出を抑制することにより、第３層１５３がベース１１およびリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃをより確実に覆った状態をより長期間にわたって維持することが可能である。したがって、ベース１１およびリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃの腐食を抑制することができる。

　第３層１５３がＮｉからなることにより、ベース１１およびリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃの腐食を抑制するのに好ましい。第２層１５２がＰｄからなることにより、第２層１５２の結晶粒を第３層１５３の結晶粒よりも確実に小さい構成を実現することができる。第１層１５１がＡｕからなることにより、ワイヤ５の接合や、半導体レーザ装置Ａ１を回路基板に実装する際のはんだ付け等を行いやすいという利点がある。

　第１層１５１および第２層１５２の絶対的な厚さや相対関係はなんら限定されないが、第２層１５２の厚さが第１層１５１の厚さよりも厚い場合には、第３層１５３の拡散等をより確実に抑制することができる。第２層１５２の厚さが第３層１５３の厚さよりも薄いことにより、第１金属層１５全体の厚さが不当に厚くなることを回避可能である。第３層１５３の厚さが相対的に厚い構成は、ベース１１およびリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃの腐食を抑制するのに好ましい。

　図８～図１８は、本開示の変形例および他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

＜第１実施形態　第１変形例＞
　図８および図９は、半導体レーザ装置Ａ１の第１変形例を示している。本例の半導体レーザ装置Ａ１１は、絶縁充填材１７の主面１７１および裏面１７２の形状が上述した例と異なっている。

　本例においては、主面１７１は、ｚ方向図中下方に凹む凹曲面である。また、裏面１７２は、ｚ方向図中上方に凹む凹曲面である。たとえば、絶縁充填材１７の形成において、絶縁充填材１７を形成するためのガラス材料が液状となった際に、表面張力によって本例の主面１７１および裏面１７２のような形状となる。以降の例や実施形態における主面１７１および裏面１７２は、平坦な面であってもよいし、本例のような凹曲面であってもよい。

＜第１実施形態　第２変形例＞
　図１０～図１２は、半導体レーザ装置Ａ１の第２変形例を示している。本例の半導体レーザ装置Ａ１２は、第３層１５３の構成が上述した例と異なっている。

　本例においては、第３層１５３は、１次層１５３１および２次層１５３２を含む。１次層１５３１および２次層１５３２は、各々が上述した例の第３層１５３と同じ材質からなる。１次層１５３１は、ステム１のベース１１の外表面に形成されている。すなわち、主面１１１やリード用貫通孔１１４は、１次層１５３１によって覆われている。そして、ベース１１においては、１次層１５３１に２次層１５３２が積層されている。このため、ベース１１においては、第３層１５３は、１次層１５３１および２次層１５３２からなる。一方、図示された例においては、リード３Ａ、リード３Ｂおよびリード３Ｃには、１次層１５３１は、形成されていない。そして、リード３Ａ、リード３Ｂおよびリード３Ｃに、２次層１５３２が直接形成されている。このため、リード３Ａ、リード３Ｂおよびリード３Ｃにおいては、第３層１５３は、２次層１５３２のみからなる。

　１次層１５３１および２次層１５３２の厚さは、各々が上述した例の第３層１５３と同様の厚さであってもよい。あるいは、１次層１５３１と２次層１５３２とを合計した厚さが、上述した第３層１５３と同様の厚さであってもよい。

　本例から理解されるように、第３層１５３の構成は、種々に設定可能であり、何ら限定されない。以降の実施形態においては、第３層１５３が単層である場合や、１次層１５３１および２次層１５３２を含む複数層である場合など、様々に設定可能である。

＜第２実施形態＞
　図１３～図１５は、本開示の第２実施形態に係る半導体レーザ装置を示している。本実施形態の半導体レーザ装置Ａ２においては、第１金属層１５が、第１層１５１、第２層１５２、第３層１５３、第４層１５４および第５層１５５を含む。

　第４層１５４は、リード３Ａ，３Ｂ，３Ｃと第３層１５３との間に介在する。第５層１５５は、リード３Ａ，３Ｂ，３Ｃと第４層１５４との間に介在する。図示された例においては、第５層１５５は、リード３Ａ，３Ｂ，３Ｃに接している。第４層１５４は、第３層１５３および第５層１５５に接している。

　第４層１５４の結晶粒は、第５層１５５の結晶粒よりも小さい。第４層１５４の一例としては、たとえばＰｄからなるめっき層が挙げられる。第５層１５５の一例としては、たとえばＮｉからなるめっき層が挙げられる。

　第４層１５４および第５層１５５は、ベース１１上には形成されていない。このため、ベース１１においては、第３層１５３は、ベース１１に接している。

　第１層１５１、第２層１５２および第３層１５３は、ベース１１と絶縁充填材１７との間を避けた領域に形成されている。すなわち、第１層１５１、第２層１５２および第３層１５３は、ベース１１の主面１１１、主面１１１とは反対側を向く面および周端面を覆うように形成されており、リード用貫通孔１１４には形成されていない。また、第１層１５１、第２層１５２および第３層１５３は、は、リード３Ａ，３Ｂと絶縁充填材１７との間を避けた領域に形成されている。すなわち、第１層１５１、第２層１５２および第３層１５３は、リード３Ａおよびリード３Ｂのうち、絶縁充填材１７から露出した部分を覆うように形成されている。

　図１３および図１４に示すように、第４層１５４および第５層１５５は、リード３Ａ，３Ｂと絶縁充填材１７との間に介在している。すなわち、本実施形態においては、第４層１５４および第５層１５５は、リード３Ａ，３Ｂの全体を覆っている。

　図１５に示すように、第４層１５４および第５層１５５は、リード３Ｃとベース１１との間に介在している。すなわち、第４層１５４および第５層１５５は、リード３Ｃの全体を覆っている。第１層１５１、第２層１５２および第３層１５３は、リード３Ｃとベース１１との間を避けた領域に形成されている。

　本実施形態の半導体レーザ装置Ａ２の製造においては、まず、リード３Ａ，３Ｂ，３Ｃに、たとえばバレルめっきによって第５層１５５および第４層１５４の順で形成する。次いで、ベース１１にリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃを取り付ける。この後に、ベース１１および３Ａ，３Ｂ，３Ｃに、たとえばバレルめっきによって、第３層１５３、第２層１５２および第１層１５１の順で形成する。

　このような実施形態によっても、半導体レーザ装置Ａ２の腐食を抑制することができる。また、本実施形態によれば、リード３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、第１層１５１、第２層１５２および第３層１５３に加えて第４層１５４および第５層１５５によって覆われる。発明者らの知見によれば、リード３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、ベース１１と比べて、腐食が生じやすい。半導体レーザ装置Ａ２によれば、リード３Ａ，３Ｂ，３Ｃに腐食が生じることをさらに抑制可能であり、半導体レーザ装置Ａ２の使用可能寿命をより延長することができる。

＜第３実施形態＞
　図１６および図１７は、本開示の第３実施形態に係る半導体レーザ装置を示している。本実施形態の半導体レーザ装置Ａ３は、ステム１、半導体レーザチップ２、キャップ４、ワイヤ５、第１金属層１５および第２金属層４７を備える。

　キャップ４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４は、胴部４１、天部４２、鍔部４４および透明カバー４５を有する。胴部４１は、ｚ方向視において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。キャップ４の材質は特に限定されないが、たとえば、ＦｅまたはＦｅ合金からなる。

　天部４２は、胴部４１のｚ方向前方端に繋がっており、半導体レーザチップ２に対してｚ方向前方に位置している。本実施形態においては、天部４２は円形状である。天部４２には、開口４３が形成されている。開口４３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４３は、円形状とされている。

　鍔部４４は、胴部４１のｚ方向後方に繋がっており、ｘｙ平面に沿って外方に延出している。鍔部４４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。

　透明カバー４５は、開口４３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４５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。このような透明カバー４５が設けられた場合、半導体レーザ装置Ａ３からの光を比較的狭い領域に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４５は、キャップ４の天部４２の図中下面に取り付けられている。

　第２金属層４７は、キャップ４の胴部４１、天部４２および鍔部４４を覆っている。第２金属層４７は、第６層４７１および第７層４７２を含む。第６層４７１は、キャップ４の胴部４１、天部４２および鍔部４４を覆っている。第７層４７２は、キャップ４の胴部４１、天部４２および鍔部４４と第６層４７１との間に介在している。

　第６層４７１の結晶粒は、第７層４７２の結晶粒よりも小さい。第６層４７１は、第２層１５２と同じ材質からなる。第６層４７１の一例としては、たとえばＰｄからなるめっき層が挙げられる。第７層４７２は、第３層１５３と同じ材質からなる。第７層４７２の一例としては、たとえば、Ｎｉからなるめっき層が挙げられる。

　第６層４７１の厚さは、第７層４７２の厚さよりも薄い。第６層４７１の厚さは、たとえば、０．０５μｍ～１．０μｍ程度である。第７層４７２の厚さは、たとえば、２．０μｍ～５．０μｍ程度である。

　本実施形態の第１金属層１５の構成は、上述した半導体レーザ装置Ａ１の第１金属層１５や半導体レーザ装置Ａ２の第１金属層１５の構成を適宜採用すればよい。

　このような実施形態によっても、半導体レーザ装置Ａ３の腐食を抑制することができる。また、本実施形態によれば、キャップ４によって半導体レーザチップ２を保護することが可能であり、半導体レーザ装置Ａ３の使用可能寿命をより延長することができる。

　また、キャップ４が第２金属層４７によって覆われている。第６層４７１によって第７層４７２の拡散等を抑制することにより、キャップ４の腐食を抑制することができる。

＜第４実施形態＞
　図１８は、本開示の第４実施形態に係る半導体レーザ装置を示している。本実施形態の半導体レーザ装置Ａ４においては、第１金属層１５の構成が上述した実施形態と異なっている。本実施形態においては、第１金属層１５は、第１層１５１および第２層１５２からなる。第２層１５２は、第１層１５１と、ベース１１およびリード３Ａ，３Ｂ，３Ｃと、の間に介在している。第１層１５１は、たとえばＡｕからなる。第２層１５２は、たとえばＮｉからなる。第１層１５１の厚さは、１．０μｍ以上であり、好ましくは３．５μｍ～５．０μｍである。第２層１５２の厚さは、たとえば２．０μｍ～４．０μｍである。

　このような実施形態によっても、半導体レーザ装置Ａ４の腐食を抑制することができる。

　本開示に係る半導体レーザ装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本開示に係る半導体レーザ装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

　　〔付記１〕
　半導体レーザチップと、
　ベースおよび前記ベースに固定されたリードを含み、前記半導体レーザチップを支持するステムと、を備え、
　前記ベースおよび前記リードを覆う第１層と、前記ベースおよび前記リードと前記第１層との間に介在する第２層と、前記ベースおよび前記リードと前記第２層との間に介在する第３層と、を含む第１金属層をさらに備え、
　前記第２層の結晶粒は、前記第３層の結晶粒よりも小さい、半導体レーザ装置。
　　〔付記２〕
　前記第２層の厚さは、前記第１層の厚さよりも厚い、付記１に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記３〕
　前記第２層の厚さは、前記第３層の厚さよりも薄い、付記２に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記４〕
　前記第１層は、Ａｕからなる、付記２または３に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記５〕
　前記第２層は、Ｐｄからなる、付記４に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記６〕
　前記第３層は、Ｎｉからなる、付記５に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記７〕
　前記第１層の厚さは、０．０１μｍ～０．１μｍである、付記６に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記８〕
　前記第２層の厚さは、０．０５μｍ～１．０μｍである、付記７に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記９〕
　前記第３層の厚さは、２．０μｍ～５．０μｍ程度である、付記８に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記１０〕
　前記ステムは、前記ベースに固定され且つ前記半導体レーザチップを支持するブロックを含む、付記１ないし９のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記１１〕
　前記ベースは、前記リードを挿通させる貫通孔を有する、付記１０に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記１２〕
　前記ベースと前記リードとの間に介在する絶縁材を有する、付記１１に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記１３〕
　前記第１金属層は、前記ベースと前記絶縁材との間を避けた領域に形成されている、付記１２に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記１４〕
　前記第１金属層は、前記リードと前記絶縁材との間を避けた領域に形成されている、付記１３に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記１５〕
　前記第１金属層は、前記リードと前記第３層との間に介在する第４層と、前記リードと前記第４層との間に介在する第５層と、を含み、
　前記第４層の結晶粒は、前記第５層の結晶粒よりも小さい、付記１２に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記１６〕
　前記第４層は、Ｐｄからなり、
　前記第５層は、Ｎｉからなる、付記１５に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記１７〕
　前記第３層と前記ベースとは、互いに接している、付記１５または１６に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記１８〕
　前記第１層、前記第２層および前記第３層は、前記ベースと前記絶縁材との間を避けた領域に形成されている、付記１７に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記１９〕
　前記第１層、前記第２層および前記第３層は、前記リードと前記絶縁材との間を避けた領域に形成されている、付記１８に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記２０〕
　前記第４層および前記第５層は、前記リードと前記絶縁材との間に介在する、付記１９に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記２１〕
　前記ベースに固定され前記半導体レーザチップを覆うとともに、前記半導体レーザチップからの光を通過させる開口を有するキャップを備え、
　前記キャップを覆う第６層と、前記キャップと前記第６層との間に介在する第７層と、を含む第２金属層を有し、
　前記第６層の結晶粒は、前記第７層の結晶粒よりも小さい、付記１２ないし２０のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記２２〕
　前記第６層は、前記第２層と同じ材質からなり、
　前記第７層は、前記第３層と同じ材質からなる、付記２１に記載の半導体レーザ装置。
　　〔付記２３〕
　半導体レーザチップと、
　ベースおよび前記ベースに固定されたリードを含み、前記半導体レーザチップを支持するステムと、
を備える半導体レーザ装置であって、
　前記ベースおよび前記リードを覆う第１層と、前記ベースおよび前記リードと前記第１層との間に介在する第２層と、を含む第１金属層を有し、
　前記第１層はＡｕからなり、前記第２層は、Ｎｉからなり、
　前記第１層の厚さは、１．０μｍ以上である、半導体レーザ装置。

Claims

　半導体レーザチップと、
　ベースおよび前記ベースに固定されたリードを含み、前記半導体レーザチップを支持するステムと、を備え、
　前記ベースおよび前記リードを覆う第１層と、前記ベースおよび前記リードと前記第１層との間に介在する第２層と、前記ベースおよび前記リードと前記第２層との間に介在する第３層と、を含む第１金属層を有し、
　前記第２層の結晶粒は、前記第３層の結晶粒よりも小さい、半導体レーザ装置。
　前記第２層の厚さは、前記第１層の厚さよりも厚い、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
　前記第２層の厚さは、前記第３層の厚さよりも薄い、請求項２に記載の半導体レーザ装置。
　前記第１層は、Ａｕからなる、請求項２または３に記載の半導体レーザ装置。
　前記第２層は、Ｐｄからなる、請求項４に記載の半導体レーザ装置。
　前記第３層は、Ｎｉからなる、請求項５に記載の半導体レーザ装置。
　前記第１層の厚さは、０．０１μｍ～０．１μｍである、請求項６に記載の半導体レーザ装置。
　前記第２層の厚さは、０．０５μｍ～１．０μｍである、請求項７に記載の半導体レーザ装置。
　前記第３層の厚さは、２．０μｍ～５．０μｍ程度である、請求項８に記載の半導体レーザ装置。
　前記ステムは、前記ベースに固定され且つ前記半導体レーザチップを支持するブロックを含む、請求項１ないし９のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
　前記ベースは、前記リードを挿通させる貫通孔を有する、請求項１０に記載の半導体レーザ装置。
　前記ベースと前記リードとの間に介在する絶縁材を有する、請求項１１に記載の半導体レーザ装置。
　前記第１金属層は、前記ベースと前記絶縁材との間を避けた領域に形成されている、請求項１２に記載の半導体レーザ装置。
　前記第１金属層は、前記リードと前記絶縁材との間を避けた領域に形成されている、請求項１３に記載の半導体レーザ装置。
　前記第１金属層は、前記リードと前記第３層との間に介在する第４層と、前記リードと前記第４層との間に介在する第５層と、を含み、
　前記第４層の結晶粒は、前記第５層の結晶粒よりも小さい、請求項１２に記載の半導体レーザ装置。
　前記第４層は、Ｐｄからなり、
　前記第５層は、Ｎｉからなる、請求項１５に記載の半導体レーザ装置。
　前記第３層と前記ベースとは、互いに接している、請求項１５または１６に記載の半導体レーザ装置。
　前記第１層、前記第２層および前記第３層は、前記ベースと前記絶縁材との間を避けた領域に形成されている、請求項１７に記載の半導体レーザ装置。
　前記第１層、前記第２層および前記第３層は、前記リードと前記絶縁材との間を避けた領域に形成されている、請求項１８に記載の半導体レーザ装置。
　前記第４層および前記第５層は、前記リードと前記絶縁材との間に介在する、請求項１９に記載の半導体レーザ装置。
　前記ベースに固定され前記半導体レーザチップを覆うとともに、前記半導体レーザチップからの光を通過させる開口を有するキャップを備え、
　前記キャップを覆う第６層と、前記キャップと前記第６層との間に介在する第７層と、を含む第２金属層を有し、
　前記第６層の結晶粒は、前記第７層の結晶粒よりも小さい、請求項１２ないし２０のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
　前記第６層は、前記第２層と同じ材質からなり、
　前記第７層は、前記第３層と同じ材質からなる、請求項２１に記載の半導体レーザ装置。
　半導体レーザチップと、
　ベースおよび前記ベースに固定されたリードを含み、前記半導体レーザチップを支持するステムと、
を備える半導体レーザ装置であって、
　前記ベースおよび前記リードを覆う第１層と、前記ベースおよび前記リードと前記第１層との間に介在する第２層と、を含む第１金属層を有し、
　前記第１層はＡｕからなり、前記第２層は、Ｎｉからなり、
　前記第１層の厚さは、１．０μｍ以上である、半導体レーザ装置。