[发明专利]半导体激光器设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种在诸如散热器(heat sink)的散热部件上安装半导体激光器装置而获得的半导体激光器设备。

背景技术

在应用半导体激光器的设备中，关于热产生的问题变得严重，这会限制半导体激光器在各种领域的应用。这个问题涉及到半导体激光器内每单位面积产生的热量并且导致例如半导体激光器周围温度升高以及由于热循环而产生应力的现象。这种现象降低了半导体激光器的发光输出和发光效率并缩短了它的寿命。另外，这种现象降低了激光器特性，也就是说，从半导体激光器发出的光转变成更长的波长。因此，在应用半导体激光器的设备中，通过将半导体激光器接合到高热导率的散热部件(散热器)，能够有效地散发热量。

为了提高散热效率，希望直接将半导体激光器接合到散热器。利用软焊(soldering)等的焊接(welding)法用作这种接合方法。这种情况下，金属材料被加热至高温以熔化，然后冷却以凝固。通常，由于半导体激光器的材料与散热器的材料之间的线性膨胀的系数差异很大，在接合过程中的加热和冷却步骤内，由于这种差异而产生很大热应力。尤其是，形成于GaAs衬底上的精密的半导体激光器阵列等不能够忍受热应力，有时会损坏。

为了防止半导体激光器由于这种热应力而受到损坏，通常利用一种在半导体激光器与散热器之间设置应力衰减材料的方法。线性膨胀系数低于散热器、而热导率高于散热器的材料被用作应力衰减材料。例如，当散热器由铜(Cu)构成时，氮化铝(AlN)或碳化硅(SiC)被用于应力衰减材料。

然而，上述应力衰减材料的热导率通常低于散热器。因此，当利用该应力衰减材料时，与半导体激光器直接接合到散热器的情况相比，散热效率不充分。提出一种通过桥接在半导体激光器上进一步安置另一个散热部件、而半导体激光器直接接合到散热器以衰减半导体激光器上产生的应力的方法(日本未审专利申请公开No.2007-305977)。

发明内容

然而，日本未审专利申请公开No.2007-305977公开的方法中，基于桥接结构可以衰减应力而不会减小散热效率，但是该方法存在一个问题，即在半导体激光器上出现例如翘曲(warpage)的变形。

鉴于以上问题，期望提供一种具有高散热效率并能够抑制半导体激光器的变形的半导体激光器设备。

根据本发明实施例的半导体激光器设备包括：散热部件，包括具有在左右方向延伸的前端部的主体和从所述前端部的两侧向前突出的一对突出部分；半导体激光器装置，沿主体的前端部被接合；以及加强构件，用于桥接所述一对突出部分。

根据本发明实施例的半导体激光器设备中，半导体激光器装置沿散热部件中的主体的前端部被接合，由此，例如与应力衰减材料等插入在散热部件与半导体激光器装置之间的情况相比较，在操作过程中有效散热。当半导体激光器装置接合(安装)到主体时，执行利用软焊等的焊接。因此，它们被加热到高温并然后冷却。通常，半导体激光器装置与散热部件之间的线性膨胀系数的差异很大，这导致在冷却步骤中半导体激光器装置与散热部件之间的收缩差异很大。结果，当半导体激光器装置直接接合到散热部件时，在半导体激光器装置上产生很大应力。本发明中，在散热部件中，加强构件将从前端部的两侧向前突出的一对突出部分桥接，由此减小了半导体激光器装置与散热部件之间的收缩差异，并且在半导体激光器装置中不易产生应力。

尤其是，假定散热部件的线性膨胀系数是α1，半导体激光器装置的线性膨胀系数是α2，加强构件的线性膨胀系数是α3，优选地满足α1＞α2并且α1＞α3，更加优选地满足α1＞α2＞α3。当α1＞α2时，在接合过程，在冷却步骤中散热部件的收缩大于半导体激光器装置的收缩。如果加强构件的收缩小于散热部件的收缩(α1＞α3)，则所述一对突出部分不易收缩，由此抑制了散热部件的收缩。当满足α2＞α3时，进一步抑制了突出部分的收缩。因此，在半导体激光器装置中不易产生由于散热部件的收缩所导致的应力。这里，半导体激光器装置的线性膨胀系数是指组成半导体激光器装置的衬底材料的线性膨胀系数。

根据本发明实施例的半导体激光器设备中，半导体激光器装置沿散热部件的主体的前端部被接合，而所述一对突出部分安置在所述前端部的两侧，所述一对突出部分通过加强构件桥接。因此，有效地散发了半导体激光器装置的热量、并且能够抑制在接合过程内在半导体激光器装置中产生的应力。因此，能够抑制半导体激光器的变形并且实现高散热效率。

附图说明

图1是示意性示出根据本发明实施例的半导体激光器设备的透视图；

图2是示意性示出图1所示的半导体激光器设备的平面图；