JPH11340581A - レ―ザダイオ―ドパッケ―ジング - Google Patents
レ―ザダイオ―ドパッケ―ジングInfo
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- JPH11340581A JPH11340581A JP11125243A JP12524399A JPH11340581A JP H11340581 A JPH11340581 A JP H11340581A JP 11125243 A JP11125243 A JP 11125243A JP 12524399 A JP12524399 A JP 12524399A JP H11340581 A JPH11340581 A JP H11340581A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 製造が簡単で低い熱抵抗を有するレーザダイ
オードのためのパッケージを提供する。 【解決手段】 発光面と発光面に対向する反射面とを有
するレーザダイオードであって、発光面と反射面との間
に第１および第２の側面を有する、レーザダイオード１
２と、レーザダイオードの第１の側面に第１の半田ボン
ド１８を介して取り付けられた第１のヒートシンク１４
と、該レーザダイオードの第２の側面に第２の半田ボン
ドを介して取り付けられた第２のヒートシンク１６と、
レーザダイオードアセンブリが組み立てられている間に
第１のヒートシンクと第２のヒートシンクとの間に設け
られるスペーサ要素であって、レーザダイオードの反射
面に接して、第１および第２の半田ボンドを生じる加熱
中の第１および第２のヒートシンクに対するレーザダイ
オードの発光面の位置を制御するスペーサ要素２５とを
含むレーザダイオードアセンブリ。
オードのためのパッケージを提供する。 【解決手段】 発光面と発光面に対向する反射面とを有
するレーザダイオードであって、発光面と反射面との間
に第１および第２の側面を有する、レーザダイオード１
２と、レーザダイオードの第１の側面に第１の半田ボン
ド１８を介して取り付けられた第１のヒートシンク１４
と、該レーザダイオードの第２の側面に第２の半田ボン
ドを介して取り付けられた第２のヒートシンク１６と、
レーザダイオードアセンブリが組み立てられている間に
第１のヒートシンクと第２のヒートシンクとの間に設け
られるスペーサ要素であって、レーザダイオードの反射
面に接して、第１および第２の半田ボンドを生じる加熱
中の第１および第２のヒートシンクに対するレーザダイ
オードの発光面の位置を制御するスペーサ要素２５とを
含むレーザダイオードアセンブリ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概してレーザダイ
オードに関し、より詳細には、製造が簡単で低い熱抵抗
を有するレーザダイオードのためのパッケージに関す
る。
オードに関し、より詳細には、製造が簡単で低い熱抵抗
を有するレーザダイオードのためのパッケージに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザダイオードは数多くの利点
を有する。活性領域の幅は、通常、サブミクロンから数
ミクロンまでであり、高さは、通常、わずか１ミリメー
トルの長さも超えない。活性領域の長さは通常約１ミリ
メートルよりも小さい。１方向に発光を行う内部反射表
面は、レーザダイオードが作り出される基板を切り出す
ことによって形成され、従って高い機械安定性を有す
る。
を有する。活性領域の幅は、通常、サブミクロンから数
ミクロンまでであり、高さは、通常、わずか１ミリメー
トルの長さも超えない。活性領域の長さは通常約１ミリ
メートルよりも小さい。１方向に発光を行う内部反射表
面は、レーザダイオードが作り出される基板を切り出す
ことによって形成され、従って高い機械安定性を有す
る。
【０００３】外部量子効率が５０％程度であるパルスさ
れた接合レーザダイオードを有する半導体レーザダイオ
ードで、高い効率が可能である。半導体レーザは、使用
される半導体合金に依存して、約２０から約０．７ミク
ロンの波長で照射を行う。例えば、アルミニウムドーピ
ングされたガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）から形成され
たレーザダイオードは、約０．８ミクロン（〜８００ｎ
ｍ）で照射を発する。約０．８ミクロン（〜８００ｎ
ｍ）という数値は、ドーピングされたネオジウム、イッ
トリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｎｄ：ＹＡ
Ｇ）、ならびに他のクリスタルおよびガラスから形成さ
れた通常の固体状のロッドおよびスラブの吸収スペクト
ルに近い値である。従って、より大きな固体状のレーザ
システムのための光ポンピングソースとして、半導体レ
ーザダイオードが使用され得る。
れた接合レーザダイオードを有する半導体レーザダイオ
ードで、高い効率が可能である。半導体レーザは、使用
される半導体合金に依存して、約２０から約０．７ミク
ロンの波長で照射を行う。例えば、アルミニウムドーピ
ングされたガリウムヒ素（ＡｌＧａＡｓ）から形成され
たレーザダイオードは、約０．８ミクロン（〜８００ｎ
ｍ）で照射を発する。約０．８ミクロン（〜８００ｎ
ｍ）という数値は、ドーピングされたネオジウム、イッ
トリウム・アルミニウム・ガーネット（Ｎｄ：ＹＡ
Ｇ）、ならびに他のクリスタルおよびガラスから形成さ
れた通常の固体状のロッドおよびスラブの吸収スペクト
ルに近い値である。従って、より大きな固体状のレーザ
システムのための光ポンピングソースとして、半導体レ
ーザダイオードが使用され得る。
【０００４】半導体レーザダイオードの多方面にわたる
利用は、熱に関連する問題によって制限されてきた。こ
れらの問題は、レーザダイオードの単位面積あたりの大
きな熱放散と関連しており、結果として、熱循環によっ
て接合温度および応力の上昇が引き起こされる。接合部
の動作温度が上昇するに従って、レーザダイオード効率
およびレーザダイオードの寿命は低下する。
利用は、熱に関連する問題によって制限されてきた。こ
れらの問題は、レーザダイオードの単位面積あたりの大
きな熱放散と関連しており、結果として、熱循環によっ
て接合温度および応力の上昇が引き起こされる。接合部
の動作温度が上昇するに従って、レーザダイオード効率
およびレーザダイオードの寿命は低下する。
【０００５】更に、レーザダイオードの発光された波長
は、レーザダイオードの接合温度の関数である。従っ
て、特定の出力波長が望まれる場合、接合温度を一定に
維持することが重要である。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧロッ
ドまたはスラブをポンプするために使用されるＡｌＧａ
Ａｓレーザダイオードは、約８０８ｎｍで照射を発す
る。この波長で、Ｎｄ：ＹＡＧ中に最適エネルギー吸収
が存在するからである。ＡｌＧａＡｓレーザダイオード
の接合温度における３．５℃から４．０℃の差毎に対し
て、波長は１ｎｍシフトする。従って、接合温度を制御
するには、熱を適切に放散させることが重要である。
は、レーザダイオードの接合温度の関数である。従っ
て、特定の出力波長が望まれる場合、接合温度を一定に
維持することが重要である。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧロッ
ドまたはスラブをポンプするために使用されるＡｌＧａ
Ａｓレーザダイオードは、約８０８ｎｍで照射を発す
る。この波長で、Ｎｄ：ＹＡＧ中に最適エネルギー吸収
が存在するからである。ＡｌＧａＡｓレーザダイオード
の接合温度における３．５℃から４．０℃の差毎に対し
て、波長は１ｎｍシフトする。従って、接合温度を制御
するには、熱を適切に放散させることが重要である。
【０００６】固体状のレーザロッドまたはスラブがレー
ザダイオードによってポンプされる場合、複数の独立し
たダイオードを、より大きな固体状のレーザロッドまた
はスラブのために必要な量の入力電力を生成するアレイ
に緊密にパックする必要が生じるので、熱の放散はより
大きな問題となる。しかし独立したレーザダイオードの
パッキング密度が上昇する場合、独立したダイオードか
ら熱を引き出すために利用可能な空間は減少する。この
ために、独立したダイオードのアレイから熱を取り出す
問題は更に悪化する。
ザダイオードによってポンプされる場合、複数の独立し
たダイオードを、より大きな固体状のレーザロッドまた
はスラブのために必要な量の入力電力を生成するアレイ
に緊密にパックする必要が生じるので、熱の放散はより
大きな問題となる。しかし独立したレーザダイオードの
パッキング密度が上昇する場合、独立したダイオードか
ら熱を引き出すために利用可能な空間は減少する。この
ために、独立したダイオードのアレイから熱を取り出す
問題は更に悪化する。
【０００７】これらの熱に関する問題を解決することを
目的とした１つの公知のパッケージは、酸化ベリリウム
等の薄い熱伝導セラミック構造体の使用を含む。セラミ
ック構造体は、切られたか、エッチングされたか、また
は鋸で切られた複数の溝を含む。金属化された層が溝か
ら溝へと延び、電気がその溝を伝わって、溝内の金属層
にハンダ付けされた複数のレーザダイオードに電力を供
給する。このタイプのパッケージは、概して、例えば、
米国特許第5,128,951号および第5,040,187号を含むKarp
inskiに特許された複数の米国特許に開示されている。
目的とした１つの公知のパッケージは、酸化ベリリウム
等の薄い熱伝導セラミック構造体の使用を含む。セラミ
ック構造体は、切られたか、エッチングされたか、また
は鋸で切られた複数の溝を含む。金属化された層が溝か
ら溝へと延び、電気がその溝を伝わって、溝内の金属層
にハンダ付けされた複数のレーザダイオードに電力を供
給する。このタイプのパッケージは、概して、例えば、
米国特許第5,128,951号および第5,040,187号を含むKarp
inskiに特許された複数の米国特許に開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの公知のパッ
ケージは複数の問題を有する。例えば、レーザダイオー
ドは、通常、その形成プロセスに起因する固有の湾曲を
有する。湾曲したレーザダイオードをこの公知のパッケ
ージの直線溝内に配置すると、その結果、レーザダイオ
ードに更なる応力がかかり、レーザダイオードの長さに
沿ったハンダ付けはしばしば不均一になり、失敗に至り
得る。通常、溝はレーザダイオードよりも深いので、こ
の公知のパッケージのレーザダイオードの発光面の位置
を制御するのが難しくなり得る。このパッケージで使用
される材料が酸化ベリリウムである場合、酸化ベリリウ
ムは毒性材料であり、溝を刻むことにより飛散塵粒子が
形成されるので、更なる問題が発生する。
ケージは複数の問題を有する。例えば、レーザダイオー
ドは、通常、その形成プロセスに起因する固有の湾曲を
有する。湾曲したレーザダイオードをこの公知のパッケ
ージの直線溝内に配置すると、その結果、レーザダイオ
ードに更なる応力がかかり、レーザダイオードの長さに
沿ったハンダ付けはしばしば不均一になり、失敗に至り
得る。通常、溝はレーザダイオードよりも深いので、こ
の公知のパッケージのレーザダイオードの発光面の位置
を制御するのが難しくなり得る。このパッケージで使用
される材料が酸化ベリリウムである場合、酸化ベリリウ
ムは毒性材料であり、溝を刻むことにより飛散塵粒子が
形成されるので、更なる問題が発生する。
【０００９】本発明は上記を鑑みてなされたものであ
り、その目的は上記のような問題点を克服して、製造が
簡単で低い熱抵抗を有するレーザダイオードのためのパ
ッケージを提供することである。
り、その目的は上記のような問題点を克服して、製造が
簡単で低い熱抵抗を有するレーザダイオードのためのパ
ッケージを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】発光面と該発光面に対向
する反射面とを有するレーザダイオードであって、該発
光面と該反射面との間に第１および第２の側面を有す
る、レーザダイオードと、該レーザダイオードの該第１
の側面に第１の半田ボンドを介して取り付けられた第１
のヒートシンクと、該レーザダイオードの該第２の側面
に第２の半田ボンドを介して取り付けられた第２のヒー
トシンクと、レーザダイオードアセンブリが組み立てら
れている間に該第１のヒートシンクと該第２のヒートシ
ンクとの間に設けられるスペーサ要素であって、該レー
ザダイオードの該反射面に接して、該第１および第２の
半田ボンドを生じる加熱中の該第１および第２のヒート
シンクに対する該レーザダイオードの該発光面の位置を
制御するスペーサ要素と、を含み、それにより上記目的
が達成される。
する反射面とを有するレーザダイオードであって、該発
光面と該反射面との間に第１および第２の側面を有す
る、レーザダイオードと、該レーザダイオードの該第１
の側面に第１の半田ボンドを介して取り付けられた第１
のヒートシンクと、該レーザダイオードの該第２の側面
に第２の半田ボンドを介して取り付けられた第２のヒー
トシンクと、レーザダイオードアセンブリが組み立てら
れている間に該第１のヒートシンクと該第２のヒートシ
ンクとの間に設けられるスペーサ要素であって、該レー
ザダイオードの該反射面に接して、該第１および第２の
半田ボンドを生じる加熱中の該第１および第２のヒート
シンクに対する該レーザダイオードの該発光面の位置を
制御するスペーサ要素と、を含み、それにより上記目的
が達成される。
【００１１】前記第１および第２のヒートシンクの外面
が、予めコートされた半田層を含み、該半田層が前記第
１および第２の半田ボンドを生成してもよい。
が、予めコートされた半田層を含み、該半田層が前記第
１および第２の半田ボンドを生成してもよい。
【００１２】前記第１および第２のヒートシンクが銅に
より形成され、前記予めコートされた半田層がインジウ
ムであってもよい。
より形成され、前記予めコートされた半田層がインジウ
ムであってもよい。
【００１３】前記スペーサ要素と前記レーザダイオード
とが同一の基本材料により形成されていてもよい。
とが同一の基本材料により形成されていてもよい。
【００１４】前記材料がガリウムヒ素であってもよい。
【００１５】前記スペーサ要素が、開裂可能材料により
形成されており、該スペーサ要素に精密なディメンショ
ンを提供してもよい。
形成されており、該スペーサ要素に精密なディメンショ
ンを提供してもよい。
【００１６】前記スペーサ要素が、ポリマー材料であっ
てもよい。
てもよい。
【００１７】前記ヒートシンクの底面に取り付けられた
非導電性基板をさらに含んでもよい。
非導電性基板をさらに含んでもよい。
【００１８】前記非導電性基板が、該基板上に前記スペ
ーサ要素を位置づける手段を含んでもよい。
ーサ要素を位置づける手段を含んでもよい。
【００１９】前記位置づける手段が、前記基板内に存在
する凹部を含んでもよい。
する凹部を含んでもよい。
【００２０】前記スペーサ要素が、最終組立てが完了し
た後に前記ヒートシンク間に残ってもよい。
た後に前記ヒートシンク間に残ってもよい。
【００２１】前記スペーサ要素が、最終組立てが完了し
た後に前記ヒートシンク間から除去されてもよい。
た後に前記ヒートシンク間から除去されてもよい。
【００２２】複数のヒートシンクと、複数のレーザダイ
オードであって、各々が、発光面と、該発光面に対向す
る反射面と、該発光面と該反射面との間の第１および第
２の側面とを有し、該レーザダイオードの各々が該複数
のヒートシンクのうちの隣接するヒートシンク間に設け
られている、複数のレーザダイオードと、複数のスペー
サ要素であって、レーザダイオードアセンブリが組立て
られている間、各々が該複数のヒートシンクのうちの隣
接するヒートシンク間に設けられ、各々が該レーザダイ
オードのうちの対応するレーザダイオードの該反射面に
接することにより、該複数のヒートシンクのうちの該隣
接するヒートシンクに対する該レーザダイオードの該発
光面の位置を制御する、複数のスペーサ要素と、を含
み、それにより上記目的が達成される。
オードであって、各々が、発光面と、該発光面に対向す
る反射面と、該発光面と該反射面との間の第１および第
２の側面とを有し、該レーザダイオードの各々が該複数
のヒートシンクのうちの隣接するヒートシンク間に設け
られている、複数のレーザダイオードと、複数のスペー
サ要素であって、レーザダイオードアセンブリが組立て
られている間、各々が該複数のヒートシンクのうちの隣
接するヒートシンク間に設けられ、各々が該レーザダイ
オードのうちの対応するレーザダイオードの該反射面に
接することにより、該複数のヒートシンクのうちの該隣
接するヒートシンクに対する該レーザダイオードの該発
光面の位置を制御する、複数のスペーサ要素と、を含
み、それにより上記目的が達成される。
【００２３】第１および第２のヒートシンク間に搭載さ
れたレーザダイオードであって、発光面と、反射面と、
各々が上面を有する該第１および第２のヒートシンクと
を含むレーザダイオードアセンブリを製造する方法であ
って、該第１および第２のヒートシンク間にスペーサ要
素を位置づける工程と、該レーザダイオードの該反射面
を該スペーサ要素と接触させることにより、該発光面
を、該ヒートシンクの該上面に対して実質的に面一に揃
える工程と、該レーザダイオードを該第１および第２の
ヒートシンクに半田付けする工程と、を含み、それによ
り上記目的が達成される。
れたレーザダイオードであって、発光面と、反射面と、
各々が上面を有する該第１および第２のヒートシンクと
を含むレーザダイオードアセンブリを製造する方法であ
って、該第１および第２のヒートシンク間にスペーサ要
素を位置づける工程と、該レーザダイオードの該反射面
を該スペーサ要素と接触させることにより、該発光面
を、該ヒートシンクの該上面に対して実質的に面一に揃
える工程と、該レーザダイオードを該第１および第２の
ヒートシンクに半田付けする工程と、を含み、それによ
り上記目的が達成される。
【００２４】前記スペーサ要素がガリウムヒ素であって
もよい。
もよい。
【００２５】前記スペーサ要素がポリマー材料であって
もよい。
もよい。
【００２６】前記スペーサ要素がグラスファイバであっ
てもよい。
てもよい。
【００２７】前記発光面を揃える前記工程が、前記スペ
ーサ要素を、前記第１および第２のヒートシンク間の初
期位置から除去することを含んでもよい。
ーサ要素を、前記第１および第２のヒートシンク間の初
期位置から除去することを含んでもよい。
【００２８】前記発光面を揃える前記工程が、異なるデ
ィメンション特性を有する新しいスペーサ要素を追加す
ることをさらに含んでもよい。
ィメンション特性を有する新しいスペーサ要素を追加す
ることをさらに含んでもよい。
【００２９】前記レーザダイオードアセンブリが、熱伝
導性下部基板をさらに含み、前記方法が、該基板上に前
記ヒートシンクを配置する工程と、該ヒートシンクを該
基板に半田付けする工程と、をさらに含んでもよい。
導性下部基板をさらに含み、前記方法が、該基板上に前
記ヒートシンクを配置する工程と、該ヒートシンクを該
基板に半田付けする工程と、をさらに含んでもよい。
【００３０】前記ヒートシンクを前記基板に半田付けす
る前記工程と、前記レーザダイオードを前記第１および
第２のヒートシンクに半田付けする前記工程とが、前記
レーザダイオードアセンブリを同時に加熱することによ
り起こってもよい。前記レーザダイオードに接すべき前
記ヒートシンクの外面に、半田層を塗布する工程をさら
に含んでもよい。
る前記工程と、前記レーザダイオードを前記第１および
第２のヒートシンクに半田付けする前記工程とが、前記
レーザダイオードアセンブリを同時に加熱することによ
り起こってもよい。前記レーザダイオードに接すべき前
記ヒートシンクの外面に、半田層を塗布する工程をさら
に含んでもよい。
【００３１】前記半田層がインジウムであって、約０．
００１インチと約０．００５インチとの間の厚みを有し
てもよい。
００１インチと約０．００５インチとの間の厚みを有し
てもよい。
【００３２】最終組立てが完了した後に、前記アセンブ
リ内に前記スペーサ要素を残す工程をさらに含んでもよ
い。
リ内に前記スペーサ要素を残す工程をさらに含んでもよ
い。
【００３３】最終組立てが完了した後に、前記アセンブ
リ内の前記スペーサ要素を除去する工程をさらに含んで
もよい。
リ内の前記スペーサ要素を除去する工程をさらに含んで
もよい。
【００３４】以下、作用を説明する。
【００３５】レーザダイオードアセンブリは、発光面お
よび発光面に対向する反射面を有するレーザダイオード
を含む。レーザダイオードは、発光面と反射面との間
に、それぞれ第１のヒートシンクおよび第２のヒートシ
ンクがハンダ付けによって取り付けられた第１の表面お
よび第２の表面を有する。
よび発光面に対向する反射面を有するレーザダイオード
を含む。レーザダイオードは、発光面と反射面との間
に、それぞれ第１のヒートシンクおよび第２のヒートシ
ンクがハンダ付けによって取り付けられた第１の表面お
よび第２の表面を有する。
【００３６】第１のヒートシンクと第２のヒートシンク
との間にスペーサ要素が配置される。スペーサ要素はレ
ーザダイオードの下に配置され、レーザダイオードの反
射面に接触する。スペーサ要素は第１のヒートシンクと
第２のヒートシンクとの間に最適な空間を提供するため
に選択された幅を有する。更にスペーサ要素はレーザダ
イオードの発光面をヒートシンクの上表面と実質的に同
じ高さの位置に配置するために選択された高さを有す
る。好適には、スペーサ要素は剛体または準剛体の材料
から形成されるので、ヒートシンクがスペーサ要素を挟
む場合、構成要素間の最適な空間を構築する機能には妥
協があってはならない。スペーサ要素の材料は、スペー
サ要素が配置されるレーザダイオードの材料と適合する
べきである。ある実施形態において、スペーサ要素はガ
リウムヒ素から、つまりレーザダイオード内の同じ基本
材料から形成される。
との間にスペーサ要素が配置される。スペーサ要素はレ
ーザダイオードの下に配置され、レーザダイオードの反
射面に接触する。スペーサ要素は第１のヒートシンクと
第２のヒートシンクとの間に最適な空間を提供するため
に選択された幅を有する。更にスペーサ要素はレーザダ
イオードの発光面をヒートシンクの上表面と実質的に同
じ高さの位置に配置するために選択された高さを有す
る。好適には、スペーサ要素は剛体または準剛体の材料
から形成されるので、ヒートシンクがスペーサ要素を挟
む場合、構成要素間の最適な空間を構築する機能には妥
協があってはならない。スペーサ要素の材料は、スペー
サ要素が配置されるレーザダイオードの材料と適合する
べきである。ある実施形態において、スペーサ要素はガ
リウムヒ素から、つまりレーザダイオード内の同じ基本
材料から形成される。
【００３７】基板が第１のヒートシンクおよび第２のヒ
ートシンクの下に配置され、通常、ハンダ付けによって
これら２つの構成要素に取り付けられる。基板は好適に
は非伝導材料から形成され、第１のヒートシンクから電
流が流れ、レーザダイオードに流入し、最終的に第２の
ヒートシンクに流れ込む。スペーサ要素を適切に配置す
るために、基板はスペーサ要素が嵌合されるロケーティ
ングチャネルを含み得る。
ートシンクの下に配置され、通常、ハンダ付けによって
これら２つの構成要素に取り付けられる。基板は好適に
は非伝導材料から形成され、第１のヒートシンクから電
流が流れ、レーザダイオードに流入し、最終的に第２の
ヒートシンクに流れ込む。スペーサ要素を適切に配置す
るために、基板はスペーサ要素が嵌合されるロケーティ
ングチャネルを含み得る。
【００３８】レーザダイオードアセンブリの構成要素
は、１つの加熱ステップによって互いに一体に形成され
る。ヒートシンクの各々は、アセンブリよりも先にハン
ダ層でコートされる。構成要素がひとたび基本アセンブ
リ位置に配置されると、加熱ステップはヒートシンク上
のハンダ層を再び流動させ、各ヒートシンクを隣接する
レーザダイオードおよび基板に取り付ける。
は、１つの加熱ステップによって互いに一体に形成され
る。ヒートシンクの各々は、アセンブリよりも先にハン
ダ層でコートされる。構成要素がひとたび基本アセンブ
リ位置に配置されると、加熱ステップはヒートシンク上
のハンダ層を再び流動させ、各ヒートシンクを隣接する
レーザダイオードおよび基板に取り付ける。
【００３９】レーザダイオードアセンブリは、複数のレ
ーザダイオードを有する各アセンブリで製造され得る。
再び、１つの加熱ステップが使用され、全ての構成要素
を互いに一体に形成する。
ーザダイオードを有する各アセンブリで製造され得る。
再び、１つの加熱ステップが使用され、全ての構成要素
を互いに一体に形成する。
【００４０】得られたレーザダイオードアセンブリが、
連続波（ＣＷ）モードの動作またはパルスされたモード
の動作のために使用され得る。いずれかの動作モードに
おいて、基板の低い方の表面が、通常、ハンダ付けによ
って熱交換器等の熱リザーバに取り付けられる。
連続波（ＣＷ）モードの動作またはパルスされたモード
の動作のために使用され得る。いずれかの動作モードに
おいて、基板の低い方の表面が、通常、ハンダ付けによ
って熱交換器等の熱リザーバに取り付けられる。
【００４１】レーザダイオードアセンブリは、発光面お
よび発光面に対向する反射面を有するレーザダイオード
を含む。発光面および反射面の間において、レーザダイ
オードは、半田ボンドを介して、それぞれ第１のヒート
シンクおよび第２のヒートシンクが取り付けられる第１
および第２の表面を有する。スペーサ要素は、第１およ
び第２のヒートシンクの間で、レーザダイオードよりも
下に配置される。スペーサ要素の幅は、第１および第２
のヒートシンク間に最適な間隔を提供するように選択さ
れる。スペーサ要素の高さは、ヒートシンクの上側表面
と実質的に同一平面上の位置にレーザダイオードの発光
面を配置するように選択される。基板は、第１および第
２のヒートシンクの下に位置決めされ、通常半田ボンド
を介して、これらの２つの部品に取り付けられる。基板
は、好ましくは非伝導性材料であり、これにより、電流
はヒートシンクおよびレーザダイオードを通ってのみ流
れる。スペーサ要素を適切に配置するために、基板は、
スペーサ要素と適合するロケーティングチャネルを含み
得る。各ヒートシンクは、組立てを行う前に、半田層で
コーティングされる。各部品をそれぞれの基本組立て位
置に配置した後は、１回の加熱工程を行うだけで、ヒー
トシンク上の半田層をリフローさせて、各ヒートシンク
を隣接するレーザダイオードおよび基板に取り付ける。
よび発光面に対向する反射面を有するレーザダイオード
を含む。発光面および反射面の間において、レーザダイ
オードは、半田ボンドを介して、それぞれ第１のヒート
シンクおよび第２のヒートシンクが取り付けられる第１
および第２の表面を有する。スペーサ要素は、第１およ
び第２のヒートシンクの間で、レーザダイオードよりも
下に配置される。スペーサ要素の幅は、第１および第２
のヒートシンク間に最適な間隔を提供するように選択さ
れる。スペーサ要素の高さは、ヒートシンクの上側表面
と実質的に同一平面上の位置にレーザダイオードの発光
面を配置するように選択される。基板は、第１および第
２のヒートシンクの下に位置決めされ、通常半田ボンド
を介して、これらの２つの部品に取り付けられる。基板
は、好ましくは非伝導性材料であり、これにより、電流
はヒートシンクおよびレーザダイオードを通ってのみ流
れる。スペーサ要素を適切に配置するために、基板は、
スペーサ要素と適合するロケーティングチャネルを含み
得る。各ヒートシンクは、組立てを行う前に、半田層で
コーティングされる。各部品をそれぞれの基本組立て位
置に配置した後は、１回の加熱工程を行うだけで、ヒー
トシンク上の半田層をリフローさせて、各ヒートシンク
を隣接するレーザダイオードおよび基板に取り付ける。
【００４２】本発明の上記要約は、本発明の各実施形態
または全ての局面を示すものではない。これが以下に示
す図面および詳細な説明の目的である。
または全ての局面を示すものではない。これが以下に示
す図面および詳細な説明の目的である。
【００４３】
【発明の実施の形態】本発明の他の目的および利点は、
以下の詳細な説明から、および図面を参照することによ
り、明らかになる。
以下の詳細な説明から、および図面を参照することによ
り、明らかになる。
【００４４】本発明には様々な変更および他の形態が適
用し得るが、本発明の具体的な実施態様が図面での例示
によって示され、本明細書中に詳細に説明される。しか
し、本発明が、開示される特定の形態に限定されること
を意図するものではないことを理解されたい。それとは
反対に、添付のクレームによって規定される本発明の精
神および範囲内における、全ての変更、同等の形態、お
よび他の形態が、本発明によって網羅される。
用し得るが、本発明の具体的な実施態様が図面での例示
によって示され、本明細書中に詳細に説明される。しか
し、本発明が、開示される特定の形態に限定されること
を意図するものではないことを理解されたい。それとは
反対に、添付のクレームによって規定される本発明の精
神および範囲内における、全ての変更、同等の形態、お
よび他の形態が、本発明によって網羅される。
【００４５】まず、図１および２を参照すると、レーザ
ダイオードアセンブリ１０の端面図が示される。図１
は、最終組立の前のレーザダイオードアセンブリ１０を
示し、図２Ａおよび図２Ｂは、最終組立におけるレーザ
ダイオードアセンブリ１０を示す。しかし、図１および
２はレーザダイオードアセンブリ１０の構成要素を概念
的に示すのみであり、したがって、各構成要素の寸法、
特に以下で説明されるハンダ層および金属化層について
は、等しい縮尺で示されていないことを理解されたい。
図３から６はレーザダイオードアセンブリ１０を示し、
図中、構成要素の寸法はほぼ等しい縮尺で示される。
ダイオードアセンブリ１０の端面図が示される。図１
は、最終組立の前のレーザダイオードアセンブリ１０を
示し、図２Ａおよび図２Ｂは、最終組立におけるレーザ
ダイオードアセンブリ１０を示す。しかし、図１および
２はレーザダイオードアセンブリ１０の構成要素を概念
的に示すのみであり、したがって、各構成要素の寸法、
特に以下で説明されるハンダ層および金属化層について
は、等しい縮尺で示されていないことを理解されたい。
図３から６はレーザダイオードアセンブリ１０を示し、
図中、構成要素の寸法はほぼ等しい縮尺で示される。
【００４６】レーザダイオードアセンブリ１０は、左ヒ
ートシンク１４と右ヒートシンク１６との間に挟まれた
レーザダイオード１２を含む。ヒートシンク１４および
１６は、銅などの、電気的および熱的な伝導性を有する
材料から形成される。電気伝導性は、電流をレーザダイ
オード１２に伝導するために必要となる。熱伝導性は、
レーザダイオード１２から非常に大量の強熱を放熱さ
せ、レーザダイオード１２を妥当な温度に維持するため
に必要となる。左ヒートシンク１４および右ヒートシン
ク１６は、双方とも、外部表面にハンダ層１８を有す
る。
ートシンク１４と右ヒートシンク１６との間に挟まれた
レーザダイオード１２を含む。ヒートシンク１４および
１６は、銅などの、電気的および熱的な伝導性を有する
材料から形成される。電気伝導性は、電流をレーザダイ
オード１２に伝導するために必要となる。熱伝導性は、
レーザダイオード１２から非常に大量の強熱を放熱さ
せ、レーザダイオード１２を妥当な温度に維持するため
に必要となる。左ヒートシンク１４および右ヒートシン
ク１６は、双方とも、外部表面にハンダ層１８を有す
る。
【００４７】レーザダイオード１２は一方の端部に発光
面２０を有し、発光面２０から反対の端部に反射面２２
を有する。レーザダイオード１２の高さは、発光面２０
と反射面２２との間の距離として規定される。光子が生
成される、レーザダイオード１２の接合部は、レーザダ
イオードアセンブリ１０内の左ヒートシンク１４に最も
近い位置にある。レーザダイオード１２の電気伝導性を
有する材料を、接合部の、規定される領域に隣接して提
供することによって、および、電気伝導性の低い材料を
その領域の外に提供することによって、電力が導かれ
る。それにより、レーザダイオード１２は、発光面２０
上に、電気エネルギーが光エネルギーに変換されるそれ
らの領域に対応する複数の発光点を有する。電力が与え
られると、光子は接合部を通って伝搬し、発光が発光面
２０においてのみ起こるように、反射面２２において反
射される。
面２０を有し、発光面２０から反対の端部に反射面２２
を有する。レーザダイオード１２の高さは、発光面２０
と反射面２２との間の距離として規定される。光子が生
成される、レーザダイオード１２の接合部は、レーザダ
イオードアセンブリ１０内の左ヒートシンク１４に最も
近い位置にある。レーザダイオード１２の電気伝導性を
有する材料を、接合部の、規定される領域に隣接して提
供することによって、および、電気伝導性の低い材料を
その領域の外に提供することによって、電力が導かれ
る。それにより、レーザダイオード１２は、発光面２０
上に、電気エネルギーが光エネルギーに変換されるそれ
らの領域に対応する複数の発光点を有する。電力が与え
られると、光子は接合部を通って伝搬し、発光が発光面
２０においてのみ起こるように、反射面２２において反
射される。
【００４８】レーザダイオード１２の下部にはスペーサ
要素２５が位置する。最終組立において、スペーサ要素
２５は、左ヒートシンク１４と右ヒートシンク１６との
間に適切な空間を維持し、それによりレーザダイオード
１２がそれら２枚のヒートシンクの間に適切に包囲され
るという目的のために役立つ。スペーサ要素２５は、電
気伝導性が低く、レーザダイオード１２を形成するため
に使用される主要な材料（多くの場合、ガリウムヒ
素（”ＧａＡｓ”））と適合する、剛性、または半剛性
の材料によって形成されることが好ましい。好適な実施
形態において、スペーサ要素２５は半絶縁ＧａＡｓまた
はドープ処理されていないＧａＡｓである。
要素２５が位置する。最終組立において、スペーサ要素
２５は、左ヒートシンク１４と右ヒートシンク１６との
間に適切な空間を維持し、それによりレーザダイオード
１２がそれら２枚のヒートシンクの間に適切に包囲され
るという目的のために役立つ。スペーサ要素２５は、電
気伝導性が低く、レーザダイオード１２を形成するため
に使用される主要な材料（多くの場合、ガリウムヒ
素（”ＧａＡｓ”））と適合する、剛性、または半剛性
の材料によって形成されることが好ましい。好適な実施
形態において、スペーサ要素２５は半絶縁ＧａＡｓまた
はドープ処理されていないＧａＡｓである。
【００４９】基板３０は、左ヒートシンク１４および右
ヒートシンク１６、ならびにスペーサ２５の下部に配置
される。基板３０は、通常、酸化ベリリウム（”Ｂｅ
Ｏ”）などの、高い熱伝導性および低い電気伝導性を有
する材料から形成される。基板３０は、上部および下部
表面の双方の上に、金属化層３２を含む。さらに、基板
３０は、中央近傍にロケーティングチャネル３４を含
む。基板３０の底部表面における金属化層３２は、レー
ザダイオードアセンブリ１０全体を、熱交換器などの熱
リザーバにハンダ付けすることを可能にするために存在
する。基板３０の上部表面上の金属化層３２は、左ヒー
トシンク１４および右ヒートシンク１６上のハンダ層１
８を基板３０に取り付けることを可能にする。左ヒート
シンク１４および右ヒートシンク１６を互いに電気的に
絶縁し、よって、電流がレーザダイオード１２のみを通
って流れるようにするために、ロケーティングチャネル
３４の領域には基板３０の上部表面にそった金属化層３
２は存在しない。
ヒートシンク１６、ならびにスペーサ２５の下部に配置
される。基板３０は、通常、酸化ベリリウム（”Ｂｅ
Ｏ”）などの、高い熱伝導性および低い電気伝導性を有
する材料から形成される。基板３０は、上部および下部
表面の双方の上に、金属化層３２を含む。さらに、基板
３０は、中央近傍にロケーティングチャネル３４を含
む。基板３０の底部表面における金属化層３２は、レー
ザダイオードアセンブリ１０全体を、熱交換器などの熱
リザーバにハンダ付けすることを可能にするために存在
する。基板３０の上部表面上の金属化層３２は、左ヒー
トシンク１４および右ヒートシンク１６上のハンダ層１
８を基板３０に取り付けることを可能にする。左ヒート
シンク１４および右ヒートシンク１６を互いに電気的に
絶縁し、よって、電流がレーザダイオード１２のみを通
って流れるようにするために、ロケーティングチャネル
３４の領域には基板３０の上部表面にそった金属化層３
２は存在しない。
【００５０】レーザダイオードアセンブリ１０が製造さ
れるプロセスは比較的単純であり、それを以下に説明す
る。まず、好ましくは銅である左ヒートシンク１４およ
び右ヒートシンク１６は高度活性融剤中に侵漬され、そ
の外部表面がハンダ層１８によってコーティングされる
ように調整する。融剤は、当該技術に公知な融剤である
ニューヨーク州ＵｔｉｃａのＩｎｄｉｕｍ Ｃｏｒｐｏ
ｒａｔｉｏｎ ｏｆＡｍｅｒｉｃａによって製造される
Ｎｏ．４融剤などの有機融剤が好ましい。ヒートシンク
１４および１６が融剤中に侵漬された後、それらは溶融
したインジウムに侵漬される。これにより、図１および
図２Ａおよび図２Ｂの左ヒートシンク１４および右ヒー
トシンク１６の両方の外部表面上に示されるハンダ層１
８が得られる。次に、左ヒートシンク１４および右ヒー
トシンク１６の端面がホットプレート上に置かれる。ホ
ットプレートは、過剰なインジウムが外部表面から大気
と共に吹き飛ばされるようにインジウムの融点（〜１５
７℃）を上回る温度で維持されている。あるいは、左ヒ
ートシンク１４および右ヒートシンク１６は、溶融した
インジウムから一旦取り外されると、インジウムの融点
を上回る温度を有する熱気源に曝される。これは、ホッ
トプレートの必要性を排除する。代替処理工程のいずれ
かにおいて、空気流はハンダ層１８にそって比較的均等
な厚さを提供する。好ましくは、ハンダ層１８は約１〜
５ミル（約０．００１インチから約０．００５インチ）
の厚さを有する。
れるプロセスは比較的単純であり、それを以下に説明す
る。まず、好ましくは銅である左ヒートシンク１４およ
び右ヒートシンク１６は高度活性融剤中に侵漬され、そ
の外部表面がハンダ層１８によってコーティングされる
ように調整する。融剤は、当該技術に公知な融剤である
ニューヨーク州ＵｔｉｃａのＩｎｄｉｕｍ Ｃｏｒｐｏ
ｒａｔｉｏｎ ｏｆＡｍｅｒｉｃａによって製造される
Ｎｏ．４融剤などの有機融剤が好ましい。ヒートシンク
１４および１６が融剤中に侵漬された後、それらは溶融
したインジウムに侵漬される。これにより、図１および
図２Ａおよび図２Ｂの左ヒートシンク１４および右ヒー
トシンク１６の両方の外部表面上に示されるハンダ層１
８が得られる。次に、左ヒートシンク１４および右ヒー
トシンク１６の端面がホットプレート上に置かれる。ホ
ットプレートは、過剰なインジウムが外部表面から大気
と共に吹き飛ばされるようにインジウムの融点（〜１５
７℃）を上回る温度で維持されている。あるいは、左ヒ
ートシンク１４および右ヒートシンク１６は、溶融した
インジウムから一旦取り外されると、インジウムの融点
を上回る温度を有する熱気源に曝される。これは、ホッ
トプレートの必要性を排除する。代替処理工程のいずれ
かにおいて、空気流はハンダ層１８にそって比較的均等
な厚さを提供する。好ましくは、ハンダ層１８は約１〜
５ミル（約０．００１インチから約０．００５インチ）
の厚さを有する。
【００５１】過剰なインジウムが空気と共に一旦吹き飛
ばされると、ヒートシンク１４および１６は水、次いで
アセトンに侵漬され、外部表面上に存在し得る余分な融
剤を除去する。ヒートシンク１４および１６は、インジ
ウムの酸化が抑制される環境に保持される。このような
環境の一例は、ヒートシンク１４および１６が水侵され
るヘキサン浴である。
ばされると、ヒートシンク１４および１６は水、次いで
アセトンに侵漬され、外部表面上に存在し得る余分な融
剤を除去する。ヒートシンク１４および１６は、インジ
ウムの酸化が抑制される環境に保持される。このような
環境の一例は、ヒートシンク１４および１６が水侵され
るヘキサン浴である。
【００５２】基板３０を調整するために、金属化プロセ
スが利用される。簡単のために、基板３０を以下に「Ｂ
ｅＯ基板」３０と呼ぶ。なぜなら、これは出願者がレー
ザダイオードアセンブリ１０として好む材料の１つであ
るからである。ＢｅＯ基板３０の上部の金属化層３２が
ヒートシンク１４および１６上のハンダ層１８に付着さ
れるため、金属化層３２に用いられる材料はハンダ層１
８と適合性がなくてはならず、好適な実施形態ではイン
ジウムが用いられる。１つの実施形態において、金属化
層３２は、スパッタリング処理または物理的気相成長法
などの真空蒸着処理を介してＢｅＯ基板３０の上部表面
に堆積されるニッケルクロム（「ＮｉＣｒ」）を含む。
ＮｉＣｒ層は、約５００オングストロームの厚さを有す
る。ハンダ層１８および金属化層３２の間の最適な接着
を提供するために、ＮｉＣｒ層は次いで金の層でコーテ
ィングされる。金は２０００から２０，０００オングス
トロームの範囲の厚さであり、金属化層３２の全体の厚
さを実質的に１ミル（０．００１インチ）未満にする。
よって、インジウムハンダ層１８は金属化層３２上の金
に付着される。同じプロセスがＢｅＯ基板３０の底部に
配置された金属化層３２上にも用いられ得る。
スが利用される。簡単のために、基板３０を以下に「Ｂ
ｅＯ基板」３０と呼ぶ。なぜなら、これは出願者がレー
ザダイオードアセンブリ１０として好む材料の１つであ
るからである。ＢｅＯ基板３０の上部の金属化層３２が
ヒートシンク１４および１６上のハンダ層１８に付着さ
れるため、金属化層３２に用いられる材料はハンダ層１
８と適合性がなくてはならず、好適な実施形態ではイン
ジウムが用いられる。１つの実施形態において、金属化
層３２は、スパッタリング処理または物理的気相成長法
などの真空蒸着処理を介してＢｅＯ基板３０の上部表面
に堆積されるニッケルクロム（「ＮｉＣｒ」）を含む。
ＮｉＣｒ層は、約５００オングストロームの厚さを有す
る。ハンダ層１８および金属化層３２の間の最適な接着
を提供するために、ＮｉＣｒ層は次いで金の層でコーテ
ィングされる。金は２０００から２０，０００オングス
トロームの範囲の厚さであり、金属化層３２の全体の厚
さを実質的に１ミル（０．００１インチ）未満にする。
よって、インジウムハンダ層１８は金属化層３２上の金
に付着される。同じプロセスがＢｅＯ基板３０の底部に
配置された金属化層３２上にも用いられ得る。
【００５３】ロケーティングチャネル３４を形成させる
ために、いくつかの選択肢が利用可能である。１つの代
替において、上部表面に金属化層３２を既に有するＢｅ
Ｏ基板３０はエッチングプロセスの対象となり、材料の
所定の厚さがエッチングされ、ロケーティングチャネル
３４を形成する。あるいは、金属化層３２およびＢｅＯ
基板３０を切り込んでロケーティングチャネル３４を形
成する機械的プロセスが利用され得る。
ために、いくつかの選択肢が利用可能である。１つの代
替において、上部表面に金属化層３２を既に有するＢｅ
Ｏ基板３０はエッチングプロセスの対象となり、材料の
所定の厚さがエッチングされ、ロケーティングチャネル
３４を形成する。あるいは、金属化層３２およびＢｅＯ
基板３０を切り込んでロケーティングチャネル３４を形
成する機械的プロセスが利用され得る。
【００５４】ロケーティングチャネル３４を形成させる
別の代替において、ＢｅＯ基板３０上に配置された金属
化層３２は、上述の真空蒸着プロセスを介してＢｅＯ基
板３０に付着され得る。しかし、ロケーティングチャネ
ル３４が望まれるＢｅＯ基板３０上の位置にマスクが設
置される。マスクは、金属化層３２が下にあるＢｅＯ基
板３０に付着するのを抑制する。ロケーティングチャネ
ル３４は、ＢｅＯ基板３０の上部表面および金属化層３
２の厚さによって規定される。すなわち、ロケーティン
グチャネル３４を形成するためにエッチングまたは機械
的プロセスは必要ではなく、単に金属化層３２の厚さが
ロケーティングチャネル３４を提供する。切り込みおよ
びエッチング工程の除去は、基板３０がＢｅＯなどの危
険な材料から形成されている場合に特に有益である。ロ
ケーティングチャネル３４が比較的浅くなるので、レー
ザダイオードアセンブリ１０のアセンブラは、ロケーテ
ィングチャネル３４上のスペーサ要素２５を見つけるの
に感触ではなく視覚に依存する。
別の代替において、ＢｅＯ基板３０上に配置された金属
化層３２は、上述の真空蒸着プロセスを介してＢｅＯ基
板３０に付着され得る。しかし、ロケーティングチャネ
ル３４が望まれるＢｅＯ基板３０上の位置にマスクが設
置される。マスクは、金属化層３２が下にあるＢｅＯ基
板３０に付着するのを抑制する。ロケーティングチャネ
ル３４は、ＢｅＯ基板３０の上部表面および金属化層３
２の厚さによって規定される。すなわち、ロケーティン
グチャネル３４を形成するためにエッチングまたは機械
的プロセスは必要ではなく、単に金属化層３２の厚さが
ロケーティングチャネル３４を提供する。切り込みおよ
びエッチング工程の除去は、基板３０がＢｅＯなどの危
険な材料から形成されている場合に特に有益である。ロ
ケーティングチャネル３４が比較的浅くなるので、レー
ザダイオードアセンブリ１０のアセンブラは、ロケーテ
ィングチャネル３４上のスペーサ要素２５を見つけるの
に感触ではなく視覚に依存する。
【００５５】あるいは、図１および図２Ａおよび図２Ｂ
に説明の金属化層３２は非常に薄いが、ＢｅＯ基板３
０’上により厚い金属化層３２（例えば、０．００２イ
ンチ）を利用することが図２Ａおよび図２Ｂに示すよう
なロケーティングチャネル３４’をより良好に規定する
ためにより有益であり得る。この選択肢は、深いロケー
ティングチャネル３４を発生させるのに必要であって切
り込みまたはエッチング工程を除去する一方、深いロケ
ーティングチャネル３４’を提供するのに有益である。
に説明の金属化層３２は非常に薄いが、ＢｅＯ基板３
０’上により厚い金属化層３２（例えば、０．００２イ
ンチ）を利用することが図２Ａおよび図２Ｂに示すよう
なロケーティングチャネル３４’をより良好に規定する
ためにより有益であり得る。この選択肢は、深いロケー
ティングチャネル３４を発生させるのに必要であって切
り込みまたはエッチング工程を除去する一方、深いロケ
ーティングチャネル３４’を提供するのに有益である。
【００５６】一旦ヒートシンク１４および１６がそれぞ
れのハンダ層１８を受取り、ＢｅＯ基板３０がその金属
化層３２を受け取ると、アセンブリを必要とする５つの
構成要素：左ヒートシンク１４、右ヒートシンク１６、
レーザダイオード１２、スペーサ要素２５、およびＢｅ
Ｏ基板３０が存在する。レーザダイオードアセンブリ１
０を構築するために、左ヒートシンク１４および右ヒー
トシンク１６は、ＢｅＯ基板３０上のロケーティングチ
ャネル３４のいずれかの側面に配置される。次いで、ス
ペーサ要素２５はヒートシンク１４および１６の間に配
置され、「ロケーティング」チャネル３４によってＢｅ
Ｏ基板３０上に適切に配置される。ヒートシンク１４お
よびヒートシンク１６はスペーサ要素２５を挟むように
互いに向かって移動される。レーザダイオード１２は、
下反射面２２がスペーサ要素２５の上部表面を係合する
ようにヒートシンク１４および１６の間に配置される。
レーザダイオードアセンブリ１０の全体が、構成要素表
面にハンダ付けすることを援助するロジン活性化融剤
（「ＲＡ融剤」に曝される。次いで、アセンブリ１０は
インジウムの融点（〜１５７℃）を上回る温度まで加熱
される。加熱工程は、ＢｅＯ基板３０の下表面を加熱さ
れたアセンブリ構造またはホットプレート上に設置する
ことによって達成される。ヒートシンク１４および１６
は、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、銅の外部表面が
スペーサ要素２５に接触するほど近くなるように互いに
向かって再び移動される。典型的に、スペーサ要素２５
およびヒートシンク１４および１６の銅の外部表面の間
にハンダの少なくとも薄いコーティングがある。
れのハンダ層１８を受取り、ＢｅＯ基板３０がその金属
化層３２を受け取ると、アセンブリを必要とする５つの
構成要素：左ヒートシンク１４、右ヒートシンク１６、
レーザダイオード１２、スペーサ要素２５、およびＢｅ
Ｏ基板３０が存在する。レーザダイオードアセンブリ１
０を構築するために、左ヒートシンク１４および右ヒー
トシンク１６は、ＢｅＯ基板３０上のロケーティングチ
ャネル３４のいずれかの側面に配置される。次いで、ス
ペーサ要素２５はヒートシンク１４および１６の間に配
置され、「ロケーティング」チャネル３４によってＢｅ
Ｏ基板３０上に適切に配置される。ヒートシンク１４お
よびヒートシンク１６はスペーサ要素２５を挟むように
互いに向かって移動される。レーザダイオード１２は、
下反射面２２がスペーサ要素２５の上部表面を係合する
ようにヒートシンク１４および１６の間に配置される。
レーザダイオードアセンブリ１０の全体が、構成要素表
面にハンダ付けすることを援助するロジン活性化融剤
（「ＲＡ融剤」に曝される。次いで、アセンブリ１０は
インジウムの融点（〜１５７℃）を上回る温度まで加熱
される。加熱工程は、ＢｅＯ基板３０の下表面を加熱さ
れたアセンブリ構造またはホットプレート上に設置する
ことによって達成される。ヒートシンク１４および１６
は、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、銅の外部表面が
スペーサ要素２５に接触するほど近くなるように互いに
向かって再び移動される。典型的に、スペーサ要素２５
およびヒートシンク１４および１６の銅の外部表面の間
にハンダの少なくとも薄いコーティングがある。
【００５７】アセンブリの全体をインジウムの融点を上
回るまで加熱することによって、各ヒートシンク１４お
よび１６上のハンダ層１８はリフローし始め、ＢｅＯ基
板３０の上部表面上に設置された金属化層３２に付着す
る。更に、レーザダイオード１２に面するヒートシンク
１４および１６の側面に沿ったハンダは、リフローし始
め、レーザダイオード１２の外部側面に付着する。スペ
ーサ要素２５の上部エッジに直接隣接するハンダ層１８
がリフローし始めるため、ヒートシンク１４および１６
はレーザダイオード１２により近く移動し得る。スペー
サ要素２５に直接隣接する領域からリフローするハンダ
層１８は、上向きに流れレーザダイオード１２をヒート
シンク１４および１６に付着するのを援助し得るか、下
向きにロケーティングチャネル３４に流れ込み得る。ス
ペーサ要素２５に隣接して生じるこのハンダの流れがロ
ケーティングチャネル３４に向かう下方向の流れである
場合（図２Ａおよび図２Ｂを参照）、スペーサ要素２５
の下にインジウムを介した電気経路を生成するために十
分なハンダ材料１８がない。ハンダが上向きに流れる場
合、レーザダイオード１２の発光面２０上のコーティン
グはハンダの流れをその方向に押し返す傾向がある。そ
の代わりに、液体ハンダの流れに対して最も抵抗の少な
い経路は、発光面２０から離れたヒートシンク１４およ
び１６を伝う。ＧａＡｓがスペーサ要素２５の材料とし
て用いられる場合、ハンダは概してＧａＡｓの表面に付
着しない。ハンダ層１８として純粋なインジウムが好適
な材料であるが、ハンダ層１８で用いられ得る他の一般
的なハンダは、インジウムガリウム合金、インジウム錫
合金、インジウムガリウム錫合金などインジウムを有す
る様々な合金を含む。
回るまで加熱することによって、各ヒートシンク１４お
よび１６上のハンダ層１８はリフローし始め、ＢｅＯ基
板３０の上部表面上に設置された金属化層３２に付着す
る。更に、レーザダイオード１２に面するヒートシンク
１４および１６の側面に沿ったハンダは、リフローし始
め、レーザダイオード１２の外部側面に付着する。スペ
ーサ要素２５の上部エッジに直接隣接するハンダ層１８
がリフローし始めるため、ヒートシンク１４および１６
はレーザダイオード１２により近く移動し得る。スペー
サ要素２５に直接隣接する領域からリフローするハンダ
層１８は、上向きに流れレーザダイオード１２をヒート
シンク１４および１６に付着するのを援助し得るか、下
向きにロケーティングチャネル３４に流れ込み得る。ス
ペーサ要素２５に隣接して生じるこのハンダの流れがロ
ケーティングチャネル３４に向かう下方向の流れである
場合（図２Ａおよび図２Ｂを参照）、スペーサ要素２５
の下にインジウムを介した電気経路を生成するために十
分なハンダ材料１８がない。ハンダが上向きに流れる場
合、レーザダイオード１２の発光面２０上のコーティン
グはハンダの流れをその方向に押し返す傾向がある。そ
の代わりに、液体ハンダの流れに対して最も抵抗の少な
い経路は、発光面２０から離れたヒートシンク１４およ
び１６を伝う。ＧａＡｓがスペーサ要素２５の材料とし
て用いられる場合、ハンダは概してＧａＡｓの表面に付
着しない。ハンダ層１８として純粋なインジウムが好適
な材料であるが、ハンダ層１８で用いられ得る他の一般
的なハンダは、インジウムガリウム合金、インジウム錫
合金、インジウムガリウム錫合金などインジウムを有す
る様々な合金を含む。
【００５８】ハンダ層１８のリフローを引き起こす熱が
除去されると、ハンダ層１８は再び固化して、アセンブ
リ全体が図２Ａおよび図２Ｂに示されるように１つの一
体ユニットとなる。次にレーザダイオードアセンブリ１
０を加熱アセトン浴中に浸漬することにより洗浄し、こ
の後、レーザダイオードアセンブリ１０を低湿環境内
（例えば、乾燥キャビネットまたはドライボックス）で
保存する。
除去されると、ハンダ層１８は再び固化して、アセンブ
リ全体が図２Ａおよび図２Ｂに示されるように１つの一
体ユニットとなる。次にレーザダイオードアセンブリ１
０を加熱アセトン浴中に浸漬することにより洗浄し、こ
の後、レーザダイオードアセンブリ１０を低湿環境内
（例えば、乾燥キャビネットまたはドライボックス）で
保存する。
【００５９】光エネルギーを生成するためには、レーザ
ダイオード１２を通して電流が通されなければならな
い。レーザダイオードアセンブリ１０を左から右に向か
って眺めると、電流は左側ヒートシンク１４からレーザ
ダイオード１２へ、そして右側ヒートシンク１６へと流
れる。金属化層３２を遮断するロケーティングチャネル
３４により、レーザダイオード１２の下方には電気通路
はない。スペーサ要素２５もまた、ヒートシンク１４お
よび１６間の電気絶縁を提供する補助となる。レーザダ
イオードアセンブリ１０からの光エネルギーを生成する
のは、レーザダイオード１２を通るこの電流である。
ダイオード１２を通して電流が通されなければならな
い。レーザダイオードアセンブリ１０を左から右に向か
って眺めると、電流は左側ヒートシンク１４からレーザ
ダイオード１２へ、そして右側ヒートシンク１６へと流
れる。金属化層３２を遮断するロケーティングチャネル
３４により、レーザダイオード１２の下方には電気通路
はない。スペーサ要素２５もまた、ヒートシンク１４お
よび１６間の電気絶縁を提供する補助となる。レーザダ
イオードアセンブリ１０からの光エネルギーを生成する
のは、レーザダイオード１２を通るこの電流である。
【００６０】レーザダイオード１２を製造する製造プロ
セスにより、レーザダイオード１２はその長さ方向に沿
って（すなわち、図１および図２Ａおよび図２Ｂにおい
て紙面の奥に向かって）本質的にいくらかの湾曲を含
む。この本質的な湾曲は、レーザダイオード１２を製造
するための基板上に数層の材料層を堆積することによっ
てもたらされる。これらの層は、熱膨張係数が様々に異
なるいくつかの材料を含み、さまざまな高温で堆積され
る。これらの層が冷却し、基板が切断または劈開され
て、個々のダイオードバー１２が形成されると、熱膨張
係数の不一致により、個々のレーザダイオード１２が湾
曲する、すなわちたわむ。
セスにより、レーザダイオード１２はその長さ方向に沿
って（すなわち、図１および図２Ａおよび図２Ｂにおい
て紙面の奥に向かって）本質的にいくらかの湾曲を含
む。この本質的な湾曲は、レーザダイオード１２を製造
するための基板上に数層の材料層を堆積することによっ
てもたらされる。これらの層は、熱膨張係数が様々に異
なるいくつかの材料を含み、さまざまな高温で堆積され
る。これらの層が冷却し、基板が切断または劈開され
て、個々のダイオードバー１２が形成されると、熱膨張
係数の不一致により、個々のレーザダイオード１２が湾
曲する、すなわちたわむ。
【００６１】この本質的な湾曲のために、レーザダイオ
ード１２の左側外表面から左側ヒートシンク１４の右側
表面までの距離が、レーザダイオード１２の長さに比例
して変動し得る。同様に、レーザダイオード１２の右側
外表面と右側ヒートシンク１６の左側表面との間の距離
が、レーザダイオード１２の長さに比例して変動し得
る。これにより得られるレーザダイオード１２とヒート
シンク１４および１６との間の隙間は、大きさは可変で
あるが、適切な厚さのインジウムハンダ層１８で満たさ
れ、これによりレーザダイオード１２の全長に沿ってヒ
ートシンク１４および１６との接触が確立される。すな
わち、レーザダイオード１２が通常ハンダ接触部内に空
隙を生成し得る本質的な湾曲を有する場合でも、レーザ
ダイオードアセンブリ１０を組み立てるプロセスにおい
て、レーザダイオード１２の全長に沿って一定の電気接
触が提供される傾向にある。さらに、組立プロセス後に
レーザダイオード１２に隣接して空隙が現れる場合で
も、追加のハンダを加えてこれらの空隙を埋めることに
より、レーザダイオード１２の全長に沿って適切な電気
接触および熱接触を維持することができる。
ード１２の左側外表面から左側ヒートシンク１４の右側
表面までの距離が、レーザダイオード１２の長さに比例
して変動し得る。同様に、レーザダイオード１２の右側
外表面と右側ヒートシンク１６の左側表面との間の距離
が、レーザダイオード１２の長さに比例して変動し得
る。これにより得られるレーザダイオード１２とヒート
シンク１４および１６との間の隙間は、大きさは可変で
あるが、適切な厚さのインジウムハンダ層１８で満たさ
れ、これによりレーザダイオード１２の全長に沿ってヒ
ートシンク１４および１６との接触が確立される。すな
わち、レーザダイオード１２が通常ハンダ接触部内に空
隙を生成し得る本質的な湾曲を有する場合でも、レーザ
ダイオードアセンブリ１０を組み立てるプロセスにおい
て、レーザダイオード１２の全長に沿って一定の電気接
触が提供される傾向にある。さらに、組立プロセス後に
レーザダイオード１２に隣接して空隙が現れる場合で
も、追加のハンダを加えてこれらの空隙を埋めることに
より、レーザダイオード１２の全長に沿って適切な電気
接触および熱接触を維持することができる。
【００６２】スペーサ要素２５は、左側および右側ヒー
トシンク１４および１６の横方向の空間を確立し、また
ヒートシンク１４および１６の上表面に対する発光面２
０の正確な位置を提供する。スペーサ要素２５は、その
横方向および垂直方向の寸法が狭い許容度に保持される
ように製造される。例えば、スペーサ要素２５がドープ
されていないガリウムヒ素（ＧａＡｓ）により製造され
る場合は、その寸法許容度が±２〜３ミクロン（μｍ）
に保持されるように劈開され得る。従って、左側および
右側ヒートシンク１４および１６間の距離、ならびにレ
ーザダイオード１２の発光面２０の位置が正確に制御さ
れ得る。この結果、スペーサ要素２５は、左側および右
側ヒートシンク１４および１６に対するレーザダイオー
ド１２の横方向および垂直方向位置を正確にロケーティ
ングする精密スペーサ要素として見なされ得る。
トシンク１４および１６の横方向の空間を確立し、また
ヒートシンク１４および１６の上表面に対する発光面２
０の正確な位置を提供する。スペーサ要素２５は、その
横方向および垂直方向の寸法が狭い許容度に保持される
ように製造される。例えば、スペーサ要素２５がドープ
されていないガリウムヒ素（ＧａＡｓ）により製造され
る場合は、その寸法許容度が±２〜３ミクロン（μｍ）
に保持されるように劈開され得る。従って、左側および
右側ヒートシンク１４および１６間の距離、ならびにレ
ーザダイオード１２の発光面２０の位置が正確に制御さ
れ得る。この結果、スペーサ要素２５は、左側および右
側ヒートシンク１４および１６に対するレーザダイオー
ド１２の横方向および垂直方向位置を正確にロケーティ
ングする精密スペーサ要素として見なされ得る。
【００６３】ＢｅＯ基板３０は、約０．０２５インチの
高さおよび約０．２５インチの幅（図１および図２Ａお
よび図２Ｂに示される）を有する。ＢｅＯ基板３０の長
さ（すなわち紙面の奥に向かう長さ）は、実質的にレー
ザダイオード１２の長さであり、これは通常は約０．４
インチである。金属化層３２により、ＢｅＯ基板３０の
高さ全体に０．００１インチより小さい厚さが加わると
考えると、ＢｅＯ基板３０上の金属化層３２の厚さを裸
眼で明視化するのは困難である。ロケーティングチャネ
ル３４は、好ましくは、約２ミル（０．００２インチ）
の深さおよび約４０ミル（０．０４０インチ）の幅を有
する。
高さおよび約０．２５インチの幅（図１および図２Ａお
よび図２Ｂに示される）を有する。ＢｅＯ基板３０の長
さ（すなわち紙面の奥に向かう長さ）は、実質的にレー
ザダイオード１２の長さであり、これは通常は約０．４
インチである。金属化層３２により、ＢｅＯ基板３０の
高さ全体に０．００１インチより小さい厚さが加わると
考えると、ＢｅＯ基板３０上の金属化層３２の厚さを裸
眼で明視化するのは困難である。ロケーティングチャネ
ル３４は、好ましくは、約２ミル（０．００２インチ）
の深さおよび約４０ミル（０．０４０インチ）の幅を有
する。
【００６４】基板３０は、好ましくは、ＢｅＯにより製
造されるが、基板３０は、高い熱伝導率を有する、ダイ
アモンド、窒化ホウ素、または窒化アルミニウムなどの
他の非金属材料により製造され得る。別の実施形態で
は、基板３０は、ヒートシンク１４を互いからおよび基
板３０から電気的に絶縁するために十分な保護がなされ
る限り、電気的におよび熱的に導体（例えば銅）であり
得る。これは、金属化層３２を上表面に形成する前に、
基板３０を酸化珪素などの電気絶縁材料でコーティング
することによって実現され得る。
造されるが、基板３０は、高い熱伝導率を有する、ダイ
アモンド、窒化ホウ素、または窒化アルミニウムなどの
他の非金属材料により製造され得る。別の実施形態で
は、基板３０は、ヒートシンク１４を互いからおよび基
板３０から電気的に絶縁するために十分な保護がなされ
る限り、電気的におよび熱的に導体（例えば銅）であり
得る。これは、金属化層３２を上表面に形成する前に、
基板３０を酸化珪素などの電気絶縁材料でコーティング
することによって実現され得る。
【００６５】各ヒートシンク１４および１６は、約０．
１２インチの幅および約０．４インチの長さを有する。
各ヒートシンク１４および１６の高さは、ハンダ層１８
を形成する溶融ハンダ中に浸漬される前は、約４５ミル
（０．０４５インチ）である。浸漬後は高さは約５０ミ
ル（０．０５０インチ）である。
１２インチの幅および約０．４インチの長さを有する。
各ヒートシンク１４および１６の高さは、ハンダ層１８
を形成する溶融ハンダ中に浸漬される前は、約４５ミル
（０．０４５インチ）である。浸漬後は高さは約５０ミ
ル（０．０５０インチ）である。
【００６６】レーザダイオード１２は約５ミル（０．０
０５インチ）の幅を有し、一方スペーサ要素２５は約７
ミル（０．００７インチ）の幅を有する。レーザダイオ
ード１２の高さは通常約２０〜２５ミル（０．０２０イ
ンチから０．０２５インチ）である。スペーサ要素２５
の高さは、発光面２０がヒートシンク１４および１６の
上表面と実質的に同じ高さになるように選択される。従
って、通常は、スペーサ要素２５の高さは、通常は約
０．０１５インチから約０．０２５インチの範囲の様々
な高さが利用可能である。この範囲により、ロケーティ
ングチャネル３４の深さ、ヒートシンク１４および１６
の高さ、およびハンダ層１８の厚さにおける製造許容度
が変動する。
０５インチ）の幅を有し、一方スペーサ要素２５は約７
ミル（０．００７インチ）の幅を有する。レーザダイオ
ード１２の高さは通常約２０〜２５ミル（０．０２０イ
ンチから０．０２５インチ）である。スペーサ要素２５
の高さは、発光面２０がヒートシンク１４および１６の
上表面と実質的に同じ高さになるように選択される。従
って、通常は、スペーサ要素２５の高さは、通常は約
０．０１５インチから約０．０２５インチの範囲の様々
な高さが利用可能である。この範囲により、ロケーティ
ングチャネル３４の深さ、ヒートシンク１４および１６
の高さ、およびハンダ層１８の厚さにおける製造許容度
が変動する。
【００６７】組立プロセス中に、レーザダイオードアセ
ンブリ１０を組み立てている作業員は、レーザダイオー
ド１２の発光面２０がヒートシンク１４および１６の上
表面よりはるかに高すぎるかまたは低すぎるかを決定し
得る。発光面２０がヒートシンク１４および１６よりは
るかに上に位置する場合は、発光面２０に隣接するレー
ザダイオード１２上部で生成される熱が伝導する場所が
なくなる。この熱を伝導させることがヒートシンク１４
および１６の主な目的の１つである。この場合には、レ
ーザダイオード１２は極限温度条件により破滅的に故障
し得る。一方、レーザダイオード１２の発光面２０がヒ
ートシンク１４および１６の上表面よりはるかに下に位
置する場合は、レーザダイオード１２に直面するヒート
シンク１４および１６の側表面が発光エネルギーを吸収
するかまたは下向きに反射してレーザダイオード１２の
出力が減少するという事実により、レーザダイオード１
２の出力エネルギーが減少し得る。このため、発光面２
０はヒートシンク１４および１６の上表面と実質的に同
じ高さ（すなわち実質的に同一面上）にロケーティング
されるのが好適である。本好適な実施形態では、発光面
２０は、ヒートシンク１４および１６の上表面より約１
ミル（すなわち、±０．００１インチ）以内にロケーテ
ィングされる。
ンブリ１０を組み立てている作業員は、レーザダイオー
ド１２の発光面２０がヒートシンク１４および１６の上
表面よりはるかに高すぎるかまたは低すぎるかを決定し
得る。発光面２０がヒートシンク１４および１６よりは
るかに上に位置する場合は、発光面２０に隣接するレー
ザダイオード１２上部で生成される熱が伝導する場所が
なくなる。この熱を伝導させることがヒートシンク１４
および１６の主な目的の１つである。この場合には、レ
ーザダイオード１２は極限温度条件により破滅的に故障
し得る。一方、レーザダイオード１２の発光面２０がヒ
ートシンク１４および１６の上表面よりはるかに下に位
置する場合は、レーザダイオード１２に直面するヒート
シンク１４および１６の側表面が発光エネルギーを吸収
するかまたは下向きに反射してレーザダイオード１２の
出力が減少するという事実により、レーザダイオード１
２の出力エネルギーが減少し得る。このため、発光面２
０はヒートシンク１４および１６の上表面と実質的に同
じ高さ（すなわち実質的に同一面上）にロケーティング
されるのが好適である。本好適な実施形態では、発光面
２０は、ヒートシンク１４および１６の上表面より約１
ミル（すなわち、±０．００１インチ）以内にロケーテ
ィングされる。
【００６８】スペーサ要素２５が正しい位置に発光面２
０を設置しない場合、アセンブラは、さらなるまたはよ
り小さい高さを提供する異なる大きさのスペーサ要素２
５を選択し、レーザダイオード１２の発光面２０を、ヒ
ートシンク１４および１６の上部表面と実質的に同一平
面上にある位置に設置する。アセンブラがスペーサ要素
２５を除去し、そして異なる高さを有する新しいスペー
サ２５を挿入するプロセスは、インジウムハンダ層１８
をリフローする前またはインジウムハンダ層１８が溶融
状態の間に起こり得る。いずれの段階においても、正し
くない高さを有するスペーサ要素は、外側へ（すなわ
ち、図１および２に示される紙の中方向へ）押され、レ
ーザダイオードアセンブリ１０の他端上で捕捉され得
る。古いスペーサ要素をアセンブリ１０から完全に除去
する前に、新しいスペーサ要素２５が反対側から再挿入
され、そしてレーザダイオードアセンブリ１０の内側へ
向かって移動される。新しいスペーサ要素２５の動きが
古いスペーサ要素をレーザダイオードアセンブリ１０の
外へ押す。したがって、発光面２０の位置は、レーザダ
イオード１２がヒートシンク１４と１６との間にあるあ
いだに調節される。
０を設置しない場合、アセンブラは、さらなるまたはよ
り小さい高さを提供する異なる大きさのスペーサ要素２
５を選択し、レーザダイオード１２の発光面２０を、ヒ
ートシンク１４および１６の上部表面と実質的に同一平
面上にある位置に設置する。アセンブラがスペーサ要素
２５を除去し、そして異なる高さを有する新しいスペー
サ２５を挿入するプロセスは、インジウムハンダ層１８
をリフローする前またはインジウムハンダ層１８が溶融
状態の間に起こり得る。いずれの段階においても、正し
くない高さを有するスペーサ要素は、外側へ（すなわ
ち、図１および２に示される紙の中方向へ）押され、レ
ーザダイオードアセンブリ１０の他端上で捕捉され得
る。古いスペーサ要素をアセンブリ１０から完全に除去
する前に、新しいスペーサ要素２５が反対側から再挿入
され、そしてレーザダイオードアセンブリ１０の内側へ
向かって移動される。新しいスペーサ要素２５の動きが
古いスペーサ要素をレーザダイオードアセンブリ１０の
外へ押す。したがって、発光面２０の位置は、レーザダ
イオード１２がヒートシンク１４と１６との間にあるあ
いだに調節される。
【００６９】好ましくは、レーザダイオードアセンブリ
１０のアセンブラがスペーサ要素２５の種々のビン（ｂ
ｉｎ）を有し、これらのビンからスペーサ要素２５に対
し特異的な高さを表す各ビンを選択する。上述のよう
に、スペーサ要素２５に対して好ましい物質がガリウム
ヒ素であるので、スペーサ要素２５を製造する切断プロ
セスは、ビン中のスペーサ要素２５間の高さの差が、例
えば１ミル（０．００１インチ）であり得る極めて正確
な高さを生成する。
１０のアセンブラがスペーサ要素２５の種々のビン（ｂ
ｉｎ）を有し、これらのビンからスペーサ要素２５に対
し特異的な高さを表す各ビンを選択する。上述のよう
に、スペーサ要素２５に対して好ましい物質がガリウム
ヒ素であるので、スペーサ要素２５を製造する切断プロ
セスは、ビン中のスペーサ要素２５間の高さの差が、例
えば１ミル（０．００１インチ）であり得る極めて正確
な高さを生成する。
【００７０】スペーサ要素２５がＧａＡｓであるとして
説明したが、それはまた、他の電気的に非伝導物質から
なりうる。例えば、スペーサ要素は、剛性のまたは半剛
性の高分子（例えば、ナイロンなど）、シリコン、また
はグラスファイバであり得る。これらの物質の各々は、
ヒートシンク１４および１６の上部表面と実質的に同一
平面上にある発光面２０を位置決めするために、ヒート
シンク１４と１６との間に設置され得、そしてレーザダ
イオード１２の反射面２２に係合する。別の実施態様に
おいて、スペーサ要素２５は単に、発光面２２をヒート
シンク１４および１６の上部表面とを位置決めするため
のものであり、位置決め工程およびハンダ付け工程の後
にアセンブリから除去され得る。または、スペーサ要素
２５は、アセンブリ１０内に残り得るが基板３０に接触
しない。
説明したが、それはまた、他の電気的に非伝導物質から
なりうる。例えば、スペーサ要素は、剛性のまたは半剛
性の高分子（例えば、ナイロンなど）、シリコン、また
はグラスファイバであり得る。これらの物質の各々は、
ヒートシンク１４および１６の上部表面と実質的に同一
平面上にある発光面２０を位置決めするために、ヒート
シンク１４と１６との間に設置され得、そしてレーザダ
イオード１２の反射面２２に係合する。別の実施態様に
おいて、スペーサ要素２５は単に、発光面２２をヒート
シンク１４および１６の上部表面とを位置決めするため
のものであり、位置決め工程およびハンダ付け工程の後
にアセンブリから除去され得る。または、スペーサ要素
２５は、アセンブリ１０内に残り得るが基板３０に接触
しない。
【００７１】図１および２がハンダ層１８および金属化
層３２を含むレーザダイオードアセンブリ１０を概念的
に例示する一方、図３〜６は、本発明による種々のレー
ザダイオードアセンブリ１０を例示し、ここで構成要素
の相対的な寸法がより正確である。ハンダ層１８および
金属化層３２は、他の構成要素の寸法に対して非常に薄
いので、ハンダ層１８および金属化層３２は、図３〜６
に示されない。しかし、ヒートシンク１４および１６上
のハンダ層１８および基板３０上の金属化層３２が図３
〜６に存在することが理解されるべきである。
層３２を含むレーザダイオードアセンブリ１０を概念的
に例示する一方、図３〜６は、本発明による種々のレー
ザダイオードアセンブリ１０を例示し、ここで構成要素
の相対的な寸法がより正確である。ハンダ層１８および
金属化層３２は、他の構成要素の寸法に対して非常に薄
いので、ハンダ層１８および金属化層３２は、図３〜６
に示されない。しかし、ヒートシンク１４および１６上
のハンダ層１８および基板３０上の金属化層３２が図３
〜６に存在することが理解されるべきである。
【００７２】ヒートシンク１４および１６の各々は、基
板３０の上部表面を露出するリセス４０を含む。基板の
上部表面は、金属層３２（図１および２）を含むので、
リセス４０を通してコンタクト可能である上部表面は、
その上に存在する金属化層３２（図１および２）を有す
る。したがって、リセス４０は、必要な電流をレーザダ
イオードアセンブリ１０に提供する電気的なワイヤまた
は接触のためのコンタクト領域４２を定義する。このた
め、電流は、コンタクト領域４２で接触ワイヤから金属
化層３２へ、左のヒートシンク１４を通ってレーザダイ
オード１２へ、そして最終的にコンタクト領域４２で右
のヒートシンク１６および金属化層に流れる。
板３０の上部表面を露出するリセス４０を含む。基板の
上部表面は、金属層３２（図１および２）を含むので、
リセス４０を通してコンタクト可能である上部表面は、
その上に存在する金属化層３２（図１および２）を有す
る。したがって、リセス４０は、必要な電流をレーザダ
イオードアセンブリ１０に提供する電気的なワイヤまた
は接触のためのコンタクト領域４２を定義する。このた
め、電流は、コンタクト領域４２で接触ワイヤから金属
化層３２へ、左のヒートシンク１４を通ってレーザダイ
オード１２へ、そして最終的にコンタクト領域４２で右
のヒートシンク１６および金属化層に流れる。
【００７３】ここで図７〜１０を参照すると、各々１つ
のレーザダイオード１２を含む３つのレーザダイオード
アセンブリ１０ａ、１０ｂ、および１０ｃを含むレーザ
ヘッドアセンブリ６０が示される。このように、レーザ
ヘッドアセンブリ６０は、３つのレーザダイオード１２
を含む。レーザヘッドアセンブリ６０は、上部フランジ
６２を有する熱交換器６１を含む。レーザダイオードア
センブリ１０ａ、１０ｂ、および１０ｃの各々の基板３
０は、熱交換器６１のフランジ６２へ結合される。レー
ザダイオードアセンブリ１０ａ、１０ｂ、および１０ｃ
の各々とフランジ６２との間の熱抵抗を最小にするため
に、好ましくは、基板３０がフランジ６２にハンダ付け
される。基板３０の底部上に配置される金属化層３２
（図１および２）は、ハンダ付けのための十分な表面を
提供する。熱交換器６１のフランジ６２は、これに結合
された、水などの流体がレーザダイオードアセンブリ１
０ａ、１０ｂ、および１０ｃのための必要な冷却を提供
するために流動する冷却フィン６４（図１０）を有す
る。流体は、入口６６を通って熱交換器６１に入り、そ
して出口６８を通って出る。熱交換器６１のフランジ６
２は、ヒートシンク１４が、基板３０の必要性を除去し
そしてレーザダイオード１２と熱リザーバとの間の最小
熱抵抗を有するアセンブリとなるフランジ６２に結合さ
れ得るように非導電性基板３０と同様に構成される。
のレーザダイオード１２を含む３つのレーザダイオード
アセンブリ１０ａ、１０ｂ、および１０ｃを含むレーザ
ヘッドアセンブリ６０が示される。このように、レーザ
ヘッドアセンブリ６０は、３つのレーザダイオード１２
を含む。レーザヘッドアセンブリ６０は、上部フランジ
６２を有する熱交換器６１を含む。レーザダイオードア
センブリ１０ａ、１０ｂ、および１０ｃの各々の基板３
０は、熱交換器６１のフランジ６２へ結合される。レー
ザダイオードアセンブリ１０ａ、１０ｂ、および１０ｃ
の各々とフランジ６２との間の熱抵抗を最小にするため
に、好ましくは、基板３０がフランジ６２にハンダ付け
される。基板３０の底部上に配置される金属化層３２
（図１および２）は、ハンダ付けのための十分な表面を
提供する。熱交換器６１のフランジ６２は、これに結合
された、水などの流体がレーザダイオードアセンブリ１
０ａ、１０ｂ、および１０ｃのための必要な冷却を提供
するために流動する冷却フィン６４（図１０）を有す
る。流体は、入口６６を通って熱交換器６１に入り、そ
して出口６８を通って出る。熱交換器６１のフランジ６
２は、ヒートシンク１４が、基板３０の必要性を除去し
そしてレーザダイオード１２と熱リザーバとの間の最小
熱抵抗を有するアセンブリとなるフランジ６２に結合さ
れ得るように非導電性基板３０と同様に構成される。
【００７４】図３〜６に関して上述されるように、レー
ザダイオードアセンブリ１０ａ、１０ｂ、および１０ｃ
の各々は、コンタクト７０が電気的に結合される２つの
リセス４０（図３および４）を有する。図７〜１０に示
されるコンタクト７０は、コンタクト領域４２（図３お
よび４）に接触するための水平部分、および熱交換器６
１の側面上に配置される隔離された導電表面７２へ電気
的に接続される垂直セグメントを有する。
ザダイオードアセンブリ１０ａ、１０ｂ、および１０ｃ
の各々は、コンタクト７０が電気的に結合される２つの
リセス４０（図３および４）を有する。図７〜１０に示
されるコンタクト７０は、コンタクト領域４２（図３お
よび４）に接触するための水平部分、および熱交換器６
１の側面上に配置される隔離された導電表面７２へ電気
的に接続される垂直セグメントを有する。
【００７５】図８は、点線で電流の経路を示す。電流
は、第１のレーザダイオードアセンブリ１０ａに入り、
そしてそこを通過した後、コンタクト７０を通って導電
表面７２へ移動する。次に、電流は、中央のレーザダイ
オードアセンブリ１０ｂを通過し、そして熱交換器６１
の背面の導電表面（番号付けされない）を通過して第３
のレーザダイオードアセンブリ１０ｃへ流される。最後
に、電流は、第３のレーザダイオードアセンブリ１０ｃ
を通過する。得られたレーザ発光は、図１０に示される
ように、レーザダイオードアセンブリ１０ａ、１０ｂ、
および１０ｃの上部表面の平面に対し垂直である。
は、第１のレーザダイオードアセンブリ１０ａに入り、
そしてそこを通過した後、コンタクト７０を通って導電
表面７２へ移動する。次に、電流は、中央のレーザダイ
オードアセンブリ１０ｂを通過し、そして熱交換器６１
の背面の導電表面（番号付けされない）を通過して第３
のレーザダイオードアセンブリ１０ｃへ流される。最後
に、電流は、第３のレーザダイオードアセンブリ１０ｃ
を通過する。得られたレーザ発光は、図１０に示される
ように、レーザダイオードアセンブリ１０ａ、１０ｂ、
および１０ｃの上部表面の平面に対し垂直である。
【００７６】レーザダイオードアセンブリ１０ａ、１０
ｂ、および１０ｃの各々から放出されるエネルギーは、
一般に同一線形順序に並ぶ（ｃｏｌｉｎｅａｒ）ので、
レーザヘッドアセンブリ６０は、固体レーザのロッドま
たはスラブ（例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ）ためのポンプ供給
源として使用され得る。固体レーザがロッドの形態であ
る場合、数個のレーザヘッドアセンブリ６０は、ロッド
の周りに円周上に位置づけられ、レーザロッドからの出
力に必要なポンプエネルギーを提供する。レーザダイオ
ードアセンブリ１０ａ、１０ｂ、および１０ｃは、連続
波モード（ＣＷ）で使用され得、これによってエネルギ
ーが連続的に放出される。あるいは、レーザダイオード
アセンブリ１０ａ、１０ｂ、および１０ｃは、レーザダ
イオードアセンブリ１０ａ、１０ｂ、および１０ｃから
発せられるレーザ発光が所定の持続時間の間および所定
の周波数で起こるようにパルス化され得る。
ｂ、および１０ｃの各々から放出されるエネルギーは、
一般に同一線形順序に並ぶ（ｃｏｌｉｎｅａｒ）ので、
レーザヘッドアセンブリ６０は、固体レーザのロッドま
たはスラブ（例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ）ためのポンプ供給
源として使用され得る。固体レーザがロッドの形態であ
る場合、数個のレーザヘッドアセンブリ６０は、ロッド
の周りに円周上に位置づけられ、レーザロッドからの出
力に必要なポンプエネルギーを提供する。レーザダイオ
ードアセンブリ１０ａ、１０ｂ、および１０ｃは、連続
波モード（ＣＷ）で使用され得、これによってエネルギ
ーが連続的に放出される。あるいは、レーザダイオード
アセンブリ１０ａ、１０ｂ、および１０ｃは、レーザダ
イオードアセンブリ１０ａ、１０ｂ、および１０ｃから
発せられるレーザ発光が所定の持続時間の間および所定
の周波数で起こるようにパルス化され得る。
【００７７】図１１は、出力エネルギーを生成する３つ
のレーザダイオード１１２を有するレーザダイオードア
センブリ１１０を示す。図１１における３つのレーザダ
イオード１１２のそれぞれは、２つのヒートシンク１１
４の間に挟持されている。図１から図１０を参照しなが
ら上述したヒートシンクと同様に、ヒートシンク１１４
は、好ましくは、高い導電率および高い熱伝導率を有す
る銅などの材料で形成される。これらのヒートシンク１
１４はまた、外面に半田層１１８を形成するため、イン
ジウム半田などの半田に浸漬される。しかし、中央の２
つのヒートシンク１１４ａは、コンタクト領域を提供す
るための凹部（図３および図４の凹部４０を参照）を必
要としない。２つの端部ヒートシンク１１４は、コンタ
クト領域を提供する凹部を有する。
のレーザダイオード１１２を有するレーザダイオードア
センブリ１１０を示す。図１１における３つのレーザダ
イオード１１２のそれぞれは、２つのヒートシンク１１
４の間に挟持されている。図１から図１０を参照しなが
ら上述したヒートシンクと同様に、ヒートシンク１１４
は、好ましくは、高い導電率および高い熱伝導率を有す
る銅などの材料で形成される。これらのヒートシンク１
１４はまた、外面に半田層１１８を形成するため、イン
ジウム半田などの半田に浸漬される。しかし、中央の２
つのヒートシンク１１４ａは、コンタクト領域を提供す
るための凹部（図３および図４の凹部４０を参照）を必
要としない。２つの端部ヒートシンク１１４は、コンタ
クト領域を提供する凹部を有する。
【００７８】スペーサ要素１２５は、好ましくはガリウ
ムヒ素で形成され、各レーザダイオード１１２の下方に
配置されている。スペーサ要素１２５は、ヒートシンク
１１４のそれぞれの間に適切な空間を提供する目的を果
たし、レーザダイオード１１２のそれぞれの発光面をヒ
ートシンク１１４の上面と実質的に面一になるように配
置するようにも作用する。換言すると、スペーサ要素１
２５は、図１から図１０を参照しながら上述したスペー
サ要素２５と同じである。
ムヒ素で形成され、各レーザダイオード１１２の下方に
配置されている。スペーサ要素１２５は、ヒートシンク
１１４のそれぞれの間に適切な空間を提供する目的を果
たし、レーザダイオード１１２のそれぞれの発光面をヒ
ートシンク１１４の上面と実質的に面一になるように配
置するようにも作用する。換言すると、スペーサ要素１
２５は、図１から図１０を参照しながら上述したスペー
サ要素２５と同じである。
【００７９】基板１３０（好ましくは、ＢｅＯ基板）
は、レーザダイオードアセンブリ１１０の下端部に配置
されている。ＢｅＯ基板１３０は、その上面および下面
に金属化層１３２を有する。ＢｅＯ基板１３０の下面上
の金属化層１３２は、図７から図１０を参照しながら上
述したように、熱交換器が半田付けされ得る表面を提供
するためのものである。ＢｅＯ基板１３０の上部金属化
層１３２は、ヒートシンク１１４のそれぞれにＢｅＯ基
板１３０を取り付けるためのものである。この取り付け
は、レーザダイオードアセンブリ１１０全体が組み立て
プロセス中に加熱されているときの半田層１１８のリフ
ローによって起こる。さらに、ＢｅＯ基板１３０は、３
つの配置チャネル１３４を有し、この配置チャネル１３
４のそれぞれは、対応するスペーサ要素１２５用であ
る。
は、レーザダイオードアセンブリ１１０の下端部に配置
されている。ＢｅＯ基板１３０は、その上面および下面
に金属化層１３２を有する。ＢｅＯ基板１３０の下面上
の金属化層１３２は、図７から図１０を参照しながら上
述したように、熱交換器が半田付けされ得る表面を提供
するためのものである。ＢｅＯ基板１３０の上部金属化
層１３２は、ヒートシンク１１４のそれぞれにＢｅＯ基
板１３０を取り付けるためのものである。この取り付け
は、レーザダイオードアセンブリ１１０全体が組み立て
プロセス中に加熱されているときの半田層１１８のリフ
ローによって起こる。さらに、ＢｅＯ基板１３０は、３
つの配置チャネル１３４を有し、この配置チャネル１３
４のそれぞれは、対応するスペーサ要素１２５用であ
る。
【００８０】レーザダイオードアセンブリ１１０を組み
立てるために、ヒートシンク１１４はまず、半田層１１
８でコーティングされ、金属化層１３２は、ＢｅＯ基板
１３０上に配置される。ＢｅＯ基板１３０はまた、スペ
ーサ要素１２５を収容するために配置チャネル１３４が
内部に設けられる。これらの予備プロセスが一旦完了す
ると、ヒートシンク１１４は、ＢｅＯ基板１３０上に配
置される。次に、スペーサ要素１２５は、スペーサ要素
１２５が配置チャネル１３４内に設けられるように、隣
接するヒートシンク１１４間に配置される。次に、レー
ザダイオード１１２は、ヒートシンク１１４間に配置さ
れ、スペーサ要素１２５と接触する。この基本的な配置
が一旦確立すると、次にアセンブリ全体は、加熱工程に
かけられる。これによって、アセンブリの温度は、半田
層１１８の融点（インジウムの場合１５７℃）を上回る
温度に上昇される。半田層１１８がリフローし始める
と、半田層１１８は、ヒートシンク１１４をＢｅＯ基板
１３０に付着させる。半田層１１８はまた、レーザダイ
オード１１２の側面にも付着する。換言すると、レーザ
ダイオードアセンブリ１１０が組み立てられるプロセス
は、図１から図６のレーザダイオードアセンブリを参照
しながら記載したプロセスと基本的に同じである。
立てるために、ヒートシンク１１４はまず、半田層１１
８でコーティングされ、金属化層１３２は、ＢｅＯ基板
１３０上に配置される。ＢｅＯ基板１３０はまた、スペ
ーサ要素１２５を収容するために配置チャネル１３４が
内部に設けられる。これらの予備プロセスが一旦完了す
ると、ヒートシンク１１４は、ＢｅＯ基板１３０上に配
置される。次に、スペーサ要素１２５は、スペーサ要素
１２５が配置チャネル１３４内に設けられるように、隣
接するヒートシンク１１４間に配置される。次に、レー
ザダイオード１１２は、ヒートシンク１１４間に配置さ
れ、スペーサ要素１２５と接触する。この基本的な配置
が一旦確立すると、次にアセンブリ全体は、加熱工程に
かけられる。これによって、アセンブリの温度は、半田
層１１８の融点（インジウムの場合１５７℃）を上回る
温度に上昇される。半田層１１８がリフローし始める
と、半田層１１８は、ヒートシンク１１４をＢｅＯ基板
１３０に付着させる。半田層１１８はまた、レーザダイ
オード１１２の側面にも付着する。換言すると、レーザ
ダイオードアセンブリ１１０が組み立てられるプロセス
は、図１から図６のレーザダイオードアセンブリを参照
しながら記載したプロセスと基本的に同じである。
【００８１】得られたレーザダイオードアセンブリ１１
０は、レーザダイオード１１２が連続してエネルギーを
放射する連続（ＣＷ）モード出力を提供するのに有用で
ある。あるいは、レーザダイオードアセンブリ１１０
は、パルスモードで動作され得る。これによってレーザ
ダイオード１１２は、所定の期間かつ所定の周波数でエ
ネルギーを放射する。レーザダイオードアセンブリ１１
０の構造のため、電流は、ヒートシンク１１４を通過し
てレーザダイオード１１２を左から右へと流れることに
留意されたい。
０は、レーザダイオード１１２が連続してエネルギーを
放射する連続（ＣＷ）モード出力を提供するのに有用で
ある。あるいは、レーザダイオードアセンブリ１１０
は、パルスモードで動作され得る。これによってレーザ
ダイオード１１２は、所定の期間かつ所定の周波数でエ
ネルギーを放射する。レーザダイオードアセンブリ１１
０の構造のため、電流は、ヒートシンク１１４を通過し
てレーザダイオード１１２を左から右へと流れることに
留意されたい。
【００８２】図１２は、多重レーザダイオード２１２を
含むレーザダイオードアセンブリ２１０の他の実施態様
を示す。レーザダイオードアセンブリ２１０と、上述し
たレーザアセンブリとの基本的な相違は、ヒートシンク
およびスペーサ要素の配置チャネル内における相対的な
位置関係にある。
含むレーザダイオードアセンブリ２１０の他の実施態様
を示す。レーザダイオードアセンブリ２１０と、上述し
たレーザアセンブリとの基本的な相違は、ヒートシンク
およびスペーサ要素の配置チャネル内における相対的な
位置関係にある。
【００８３】レーザダイオード２１２のそれぞれは、２
つのヒートシンク２１４間に挟持されている。そしてま
た、ヒートシンク２１４のそれぞれは、外面上に半田層
２１８を有する。スペーサ要素２２５は、２つの隣接す
るヒートシンク２１４間で、レーザダイオード２１２の
下方に配置されている。上述したレーザダイオードアセ
ンブリの場合のように、スペーサ要素２２５は、隣接す
るヒートシンク２１４間に適切な距離を保つ目的、およ
びレーザダイオード２１２の発光面がヒートシンク２１
４の上面と実質的に面一となることを確実にする目的を
果たす。
つのヒートシンク２１４間に挟持されている。そしてま
た、ヒートシンク２１４のそれぞれは、外面上に半田層
２１８を有する。スペーサ要素２２５は、２つの隣接す
るヒートシンク２１４間で、レーザダイオード２１２の
下方に配置されている。上述したレーザダイオードアセ
ンブリの場合のように、スペーサ要素２２５は、隣接す
るヒートシンク２１４間に適切な距離を保つ目的、およ
びレーザダイオード２１２の発光面がヒートシンク２１
４の上面と実質的に面一となることを確実にする目的を
果たす。
【００８４】基板２３０（好ましくは、ＢｅＯ基板）
は、レーザダイオードアセンブリ２１０の底部に配置さ
れている。ＢｅＯ基板２３０は、その下面に金属化層２
３２、およびその上面に金属化層２３２を有する。Ｂｅ
Ｏ基板２３０は、４つの細長い配置チャネル２３６を有
する。細長い配置チャネル２３６の隣接するチャネル
は、ＢｅＯ基板２３０上でペデスタル２３８によって分
離されている。細長い配置チャネル２３６は、ＢｅＯ基
板２３０上にヒートシンク２１４を配置するためのもの
である。これは、配置チャネルがスペーサ要素を「配置
する」ためのものであった上記のレーザダイオードアセ
ンブリと異なる。
は、レーザダイオードアセンブリ２１０の底部に配置さ
れている。ＢｅＯ基板２３０は、その下面に金属化層２
３２、およびその上面に金属化層２３２を有する。Ｂｅ
Ｏ基板２３０は、４つの細長い配置チャネル２３６を有
する。細長い配置チャネル２３６の隣接するチャネル
は、ＢｅＯ基板２３０上でペデスタル２３８によって分
離されている。細長い配置チャネル２３６は、ＢｅＯ基
板２３０上にヒートシンク２１４を配置するためのもの
である。これは、配置チャネルがスペーサ要素を「配置
する」ためのものであった上記のレーザダイオードアセ
ンブリと異なる。
【００８５】レーザダイオードアセンブリ２１０を組み
立てるために、ヒートシンク２１４は、対応する細長い
配置チャネル２３６内に配置される。次に、スペーサ要
素２２５は、隣接するヒートシンク２１４間に配置さ
れ、ペデスタル２３８の上面に位置する。レーザダイオ
ード２１２は、スペーサ要素２２５の上方でヒートシン
ク２１４間に配置される。再び、レーザダイオードアセ
ンブリ２１０全体は加熱され、ヒートシンク２１４は半
田層２１８によって形成される半田接合でＢｅＯ基板２
３０に取り付けられる。図１２に示すように、当初は、
スペーサ要素２２５の下方およびペデスタル２３８のそ
れぞれの側部にはギャップ２４０が存在し得る。しか
し、リフロープロセス中に、このギャップ２４０は、半
田層２１８からのさらなる半田で埋められ得る。ヒート
シンク２１４上の半田層２１８は、レーザダイオード２
１２の側面に付着する。２つの中央ヒートシンク２１４
ａはコンタクト領域を形成するための凹部を必要とせ
ず、２つの外側ヒートシンク２１４のみが凹部（図３お
よび図４の凹部４０を参照）を含むことにも留意された
い。
立てるために、ヒートシンク２１４は、対応する細長い
配置チャネル２３６内に配置される。次に、スペーサ要
素２２５は、隣接するヒートシンク２１４間に配置さ
れ、ペデスタル２３８の上面に位置する。レーザダイオ
ード２１２は、スペーサ要素２２５の上方でヒートシン
ク２１４間に配置される。再び、レーザダイオードアセ
ンブリ２１０全体は加熱され、ヒートシンク２１４は半
田層２１８によって形成される半田接合でＢｅＯ基板２
３０に取り付けられる。図１２に示すように、当初は、
スペーサ要素２２５の下方およびペデスタル２３８のそ
れぞれの側部にはギャップ２４０が存在し得る。しか
し、リフロープロセス中に、このギャップ２４０は、半
田層２１８からのさらなる半田で埋められ得る。ヒート
シンク２１４上の半田層２１８は、レーザダイオード２
１２の側面に付着する。２つの中央ヒートシンク２１４
ａはコンタクト領域を形成するための凹部を必要とせ
ず、２つの外側ヒートシンク２１４のみが凹部（図３お
よび図４の凹部４０を参照）を含むことにも留意された
い。
【００８６】上記のように、レーザダイオード２１２を
通して電流が強制的に流れるように、隣接するヒートシ
ンク２１４間に電気的絶縁が必要である。ＢｅＯ基板２
３０の上側表面には金属化層２３２をコーティングし、
これにより、半田接着面を提供する。これは、ＢｅＯ基
板２３０内に細長いロケーティングチャネル２３６を切
るまたはエッチングした後に行われる。従って、金属化
層２３２は、初期的にはペデスタル２３８の上側表面上
に存在する。但し、スペーサ要素２２５下に電流が存在
しないことを確実にするために、ペデスタル２３８の上
側表面から金属化層２３２を剥がす第２のプロセスを行
う。従って、電流は、レーザダイオード２１２を通って
スペーサ要素上でのみ流れる。
通して電流が強制的に流れるように、隣接するヒートシ
ンク２１４間に電気的絶縁が必要である。ＢｅＯ基板２
３０の上側表面には金属化層２３２をコーティングし、
これにより、半田接着面を提供する。これは、ＢｅＯ基
板２３０内に細長いロケーティングチャネル２３６を切
るまたはエッチングした後に行われる。従って、金属化
層２３２は、初期的にはペデスタル２３８の上側表面上
に存在する。但し、スペーサ要素２２５下に電流が存在
しないことを確実にするために、ペデスタル２３８の上
側表面から金属化層２３２を剥がす第２のプロセスを行
う。従って、電流は、レーザダイオード２１２を通って
スペーサ要素上でのみ流れる。
【００８７】図１３および図１４は、別のダイオードア
センブリ３１０を示す分解斜視図および最終的なアセン
ブリを示す斜視図である。レーザダイオードアセンブリ
３１０は、電気的エネルギーを与えると光エネルギーを
生成する複数のレーザダイオード３１２を含む。上記の
従来のアセンブリと同様に、レーザダイオード３１２
は、外側表面に半田層（図示せず）を有するヒートシン
ク３１４間に配置される。しかし、上記の従来のヒート
シンクとは異なり、図１３および図１４のヒートシンク
３１４は比較的薄く、その厚さはレーザダイオード３１
２の厚さの約２倍未満である。アセンブリ３１０の各端
部のレーザダイオード３１２は、薄いヒートシンク３１
４と、図１〜図６で説明したヒートシンクに似た端部ブ
ロック３１３との間に挟持される。これらの端部ブロッ
ク３１３は、レーザダイオード３１２を通って流される
電流の入力および出力を提供するコンタクトワイヤまた
はコンタクト構造を入れ得る凹部を含む。
センブリ３１０を示す分解斜視図および最終的なアセン
ブリを示す斜視図である。レーザダイオードアセンブリ
３１０は、電気的エネルギーを与えると光エネルギーを
生成する複数のレーザダイオード３１２を含む。上記の
従来のアセンブリと同様に、レーザダイオード３１２
は、外側表面に半田層（図示せず）を有するヒートシン
ク３１４間に配置される。しかし、上記の従来のヒート
シンクとは異なり、図１３および図１４のヒートシンク
３１４は比較的薄く、その厚さはレーザダイオード３１
２の厚さの約２倍未満である。アセンブリ３１０の各端
部のレーザダイオード３１２は、薄いヒートシンク３１
４と、図１〜図６で説明したヒートシンクに似た端部ブ
ロック３１３との間に挟持される。これらの端部ブロッ
ク３１３は、レーザダイオード３１２を通って流される
電流の入力および出力を提供するコンタクトワイヤまた
はコンタクト構造を入れ得る凹部を含む。
【００８８】各ヒートシンク３１４間には、スペーサ要
素３２５が設けられる。やはり、スペーサ要素３２５は
無ドープまたは半絶縁性ＧａＡｓでできていることが好
ましい。一体型レーザダイオードアセンブリ３１０を製
造する最終加熱プロセスを行うまでは、レーザダイオー
ド３１２は対応するスペーサ要素３２５上に乗ってい
る。
素３２５が設けられる。やはり、スペーサ要素３２５は
無ドープまたは半絶縁性ＧａＡｓでできていることが好
ましい。一体型レーザダイオードアセンブリ３１０を製
造する最終加熱プロセスを行うまでは、レーザダイオー
ド３１２は対応するスペーサ要素３２５上に乗ってい
る。
【００８９】好ましくはＢｅＯの基板３３０は、ダイオ
ードレーザアセンブリ３１０の底部に位置決めされる。
ＢｅＯ基板３３０は、複数のロケーティングチャネル３
３４を含む。図示しないが、組立てを行う前に、ＢｅＯ
基板３３０の上側表面および下側表面の両方を金属化層
でコーティングする。図１２に示す構成と同様に、ペデ
スタル３３８の上側表面を処理することにより、この金
属化層を除去する。これにより、レーザダイオード３１
２下において電気的絶縁が確保される。
ードレーザアセンブリ３１０の底部に位置決めされる。
ＢｅＯ基板３３０は、複数のロケーティングチャネル３
３４を含む。図示しないが、組立てを行う前に、ＢｅＯ
基板３３０の上側表面および下側表面の両方を金属化層
でコーティングする。図１２に示す構成と同様に、ペデ
スタル３３８の上側表面を処理することにより、この金
属化層を除去する。これにより、レーザダイオード３１
２下において電気的絶縁が確保される。
【００９０】レーザダイオードアセンブリ３１０を組み
立てるには、ヒートシンク３１４をロケーティングチャ
ネル３３４内に入れる。その後、端にあるヒートシンク
３１４に隣接して端部ブロック３１３を配置する。次
に、スペーサ要素３２５を、隣接するヒートシンク３１
４間に配置し、ペデスタル３３８の上側表面上に乗せ
る。その後、レーザダイオード３１２を、レーザダイオ
ード３１２がスペーサ要素３２５の上側表面に乗って接
するように、ヒートシンク３１４間に配置する。アセン
ブリの基本的な構成を確立した後、アセンブリ３１０全
体を加熱工程に供して、レーザダイオードアセンブリ３
１０の温度をヒートシンク３１４および端部ブロック３
１３の上に存在する半田層の融点よりも高くする。半田
層は、リフローし始め、これにより、ヒートシンク３１
４が、ＢｅＯ基板３３０およびレーザダイオード３１２
の側面に取り付けられる。加熱工程の終了後、ヒートシ
ンク３１４および端部ブロック３１３上の溶融した半田
層は固化し、これにより、ヒートシンク３１４および端
部ブロック３１３がＢｅＯ基板３３０および隣接するレ
ーザダイオード３１２に取り付けられる。
立てるには、ヒートシンク３１４をロケーティングチャ
ネル３３４内に入れる。その後、端にあるヒートシンク
３１４に隣接して端部ブロック３１３を配置する。次
に、スペーサ要素３２５を、隣接するヒートシンク３１
４間に配置し、ペデスタル３３８の上側表面上に乗せ
る。その後、レーザダイオード３１２を、レーザダイオ
ード３１２がスペーサ要素３２５の上側表面に乗って接
するように、ヒートシンク３１４間に配置する。アセン
ブリの基本的な構成を確立した後、アセンブリ３１０全
体を加熱工程に供して、レーザダイオードアセンブリ３
１０の温度をヒートシンク３１４および端部ブロック３
１３の上に存在する半田層の融点よりも高くする。半田
層は、リフローし始め、これにより、ヒートシンク３１
４が、ＢｅＯ基板３３０およびレーザダイオード３１２
の側面に取り付けられる。加熱工程の終了後、ヒートシ
ンク３１４および端部ブロック３１３上の溶融した半田
層は固化し、これにより、ヒートシンク３１４および端
部ブロック３１３がＢｅＯ基板３３０および隣接するレ
ーザダイオード３１２に取り付けられる。
【００９１】図１３および図１４は、追加の未使用ロケ
ーティングチャネル３３４を示している。このように、
基板３３０は使用可能な最大数のロケーティングチャネ
ル３３４を用いて構成することが可能であり、これより
も少ない数（つまり、特定の用途に必要な数）のレーザ
ダイオード３１２およびヒートシンク３１４を基板３３
０内に挿入することが可能である。あるいは、ロケーテ
ィングチャネル３３４の数を、必要なヒートシンク３１
４の厳密な数を反映した数としてもよい。
ーティングチャネル３３４を示している。このように、
基板３３０は使用可能な最大数のロケーティングチャネ
ル３３４を用いて構成することが可能であり、これより
も少ない数（つまり、特定の用途に必要な数）のレーザ
ダイオード３１２およびヒートシンク３１４を基板３３
０内に挿入することが可能である。あるいは、ロケーテ
ィングチャネル３３４の数を、必要なヒートシンク３１
４の厳密な数を反映した数としてもよい。
【００９２】ＣＷモードではなくパルス化モード(pulse
d mode)でレーザダイオード３１２の発光面から出力エ
ネルギーが放出されるシステムにおいては、薄いヒート
シンク３１４が用いられる。パルス化モードでは、レー
ザダイオード３１２による平均廃熱は比較的少ないの
で、ヒートシンク３１４の厚さの関数である熱伝導路長
(thermal conduction path)を低減できる。また、図１
３および図１４の基板３３０の構成を逆にして、スペー
サ要素３２５を、薄いヒートシンク３１４ではなくロケ
ーティングチャネル３３４内に配置することができるこ
とに留意すべきである（即ち、図１〜図６の構成と同
様）。
d mode)でレーザダイオード３１２の発光面から出力エ
ネルギーが放出されるシステムにおいては、薄いヒート
シンク３１４が用いられる。パルス化モードでは、レー
ザダイオード３１２による平均廃熱は比較的少ないの
で、ヒートシンク３１４の厚さの関数である熱伝導路長
(thermal conduction path)を低減できる。また、図１
３および図１４の基板３３０の構成を逆にして、スペー
サ要素３２５を、薄いヒートシンク３１４ではなくロケ
ーティングチャネル３３４内に配置することができるこ
とに留意すべきである（即ち、図１〜図６の構成と同
様）。
【００９３】上記各実施形態およびその自明な改変例
は、以下の請求項に示す本発明の趣旨および範囲内に入
るものとして想起されている。
は、以下の請求項に示す本発明の趣旨および範囲内に入
るものとして想起されている。
【００９４】
【発明の効果】本発明によると、製造が簡単で低い熱抵
抗を有するレーザダイオードのためのパッケージが提供
される。本発明によると、レーザダイオードは、発光面
と反射面との間に、それぞれ第１のヒートシンクと第２
のヒートシンクが半田を介して取り付けられる。基板
は、第１のヒートシンクと第２のヒートシンクの下に配
置され、通常、半田を介して取り付けられる。電流は、
第１のヒートシンクからレーザダイオードに流れ込み、
最終的に第２のヒートシンクへ流れる。これらレーザダ
イオードアセンブリの構成要素は、一つの加熱工程によ
って簡単に一体形成される。これにより、製造が簡単で
低い熱抵抗を有するレーザダイオードが得られる。
抗を有するレーザダイオードのためのパッケージが提供
される。本発明によると、レーザダイオードは、発光面
と反射面との間に、それぞれ第１のヒートシンクと第２
のヒートシンクが半田を介して取り付けられる。基板
は、第１のヒートシンクと第２のヒートシンクの下に配
置され、通常、半田を介して取り付けられる。電流は、
第１のヒートシンクからレーザダイオードに流れ込み、
最終的に第２のヒートシンクへ流れる。これらレーザダ
イオードアセンブリの構成要素は、一つの加熱工程によ
って簡単に一体形成される。これにより、製造が簡単で
低い熱抵抗を有するレーザダイオードが得られる。
【図１】構成要素を概念的に示す、本発明のレーザダイ
オードアセンブリの分解端面図である。
オードアセンブリの分解端面図である。
【図２Ａ】最終組立位置における構成要素を概念的に示
す、図１のレーザダイオードアセンブリの端面図であ
る。
す、図１のレーザダイオードアセンブリの端面図であ
る。
【図２Ｂ】ロケーティングチャネルを作製する、別の基
板構造を示す図である。
板構造を示す図である。
【図３】レーザダイオードアセンブリの等尺図である。
【図４】レーザダイオードアセンブリの上面図である。
【図５】レーザダイオードアセンブリの端面図である。
【図６】図３〜５のレーザダイオードアセンブリの分解
等尺図である。
等尺図である。
【図７】図１〜６に示される、３つのレーザダイオード
アセンブリを有するレーザヘッドアセンブリの等尺図で
ある。
アセンブリを有するレーザヘッドアセンブリの等尺図で
ある。
【図８】図７のレーザヘッドアセンブリの上面図であ
る。
る。
【図９】図７のレーザヘッドアセンブリの側面図であ
る。
る。
【図１０】図７のレーザヘッドアセンブリの端面図であ
る。
る。
【図１１】多数のレーザダイオードを有するレーザダイ
オードアセンブリを概念的に示す、端面図である。
オードアセンブリを概念的に示す、端面図である。
【図１２】多数のレーザダイオードを有するレーザダイ
オードアセンブリの別の実施態様を概念的に示す、端面
図である。
オードアセンブリの別の実施態様を概念的に示す、端面
図である。
【図１３】パルス変換された出力エネルギーを提供す
る、多数のレーザダイオードを有するレーザダイオード
アセンブリの別の実施態様の、分解等尺図である。
る、多数のレーザダイオードを有するレーザダイオード
アセンブリの別の実施態様の、分解等尺図である。
【図１４】図１３のレーザダイオードアセンブリの最終
組立を示す等尺図である。
組立を示す等尺図である。
【符号の説明】 １０ レーザダイオードアセンブリ １２ レーザダイオード １４、１６ ヒートシンク １８ 半田層 ２０ 発光面 ２２ 反射面 ２５ スペーサ要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディーン ダブリュー． ミック アメリカ合衆国 ミズーリ 63357， マ ーサスビル， ジョーリング ロード 1150 (72)発明者 アラン ディー． ボクセル アメリカ合衆国 イリノイ 62239， ド ゥポ， レプレ コート 43
Claims (25)
- 【請求項１】 発光面と該発光面に対向する反射面とを
有するレーザダイオードであって、該発光面と該反射面
との間に第１および第２の側面を有する、レーザダイオ
ードと、 該レーザダイオードの該第１の側面に第１の半田ボンド
を介して取り付けられた第１のヒートシンクと、 該レーザダイオードの該第２の側面に第２の半田ボンド
を介して取り付けられた第２のヒートシンクと、 レーザダイオードアセンブリが組み立てられている間に
該第１のヒートシンクと該第２のヒートシンクとの間に
設けられるスペーサ要素であって、該レーザダイオード
の該反射面に接して、該第１および第２の半田ボンドを
生じる加熱中の該第１および第２のヒートシンクに対す
る該レーザダイオードの該発光面の位置を制御するスペ
ーサ要素と、を含むレーザダイオードアセンブリ。 - 【請求項２】 前記第１および第２のヒートシンクの外
面が、予めコートされた半田層を含み、該半田層が前記
第１および第２の半田ボンドを生成する、請求項１に記
載のレーザダイオードアセンブリ。 - 【請求項３】 前記第１および第２のヒートシンクが銅
により形成され、前記予めコートされた半田層がインジ
ウムである、請求項２に記載のレーザダイオードアセン
ブリ。 - 【請求項４】 前記スペーサ要素と前記レーザダイオー
ドとが同一の基本材料により形成されている、請求項１
に記載のレーザダイオードアセンブリ。 - 【請求項５】 前記材料がガリウムヒ素である、請求項
４に記載のレーザダイオードアセンブリ。 - 【請求項６】 前記スペーサ要素が、開裂可能材料によ
り形成されており、該スペーサ要素に精密なディメンシ
ョンを提供する、請求項１に記載のレーザダイオードア
センブリ。 - 【請求項７】 前記スペーサ要素が、ポリマー材料であ
る、請求項１に記載のレーザダイオードアセンブリ。 - 【請求項８】 前記ヒートシンクの底面に取り付けられ
た非導電性基板をさらに含む、請求項１に記載のレーザ
ダイオードアセンブリ。 - 【請求項９】 前記非導電性基板が、該基板上に前記ス
ペーサ要素を位置づける手段を含む、請求項８に記載の
レーザダイオードアセンブリ。 - 【請求項１０】 前記位置づける手段が、前記基板内に
存在する凹部を含む、請求項９に記載のレーザダイオー
ドアセンブリ。 - 【請求項１１】 前記スペーサ要素が、最終組立てが完
了した後に前記ヒートシンク間に残る、請求項１から１
０のいずれかに記載のレーザダイオードアセンブリ。 - 【請求項１２】 前記スペーサ要素が、最終組立てが完
了した後に前記ヒートシンク間から除去される、請求項
１から１０のいずれかに記載のレーザダイオードアセン
ブリ。 - 【請求項１３】 複数のヒートシンクと、 複数のレーザダイオードであって、各々が、発光面と、
該発光面に対向する反射面と、該発光面と該反射面との
間の第１および第２の側面とを有し、該レーザダイオー
ドの各々が該複数のヒートシンクのうちの隣接するヒー
トシンク間に設けられている、複数のレーザダイオード
と、 複数のスペーサ要素であって、レーザダイオードアセン
ブリが組立てられている間、各々が該複数のヒートシン
クのうちの隣接するヒートシンク間に設けられ、各々が
該レーザダイオードのうちの対応するレーザダイオード
の該反射面に接することにより、該複数のヒートシンク
のうちの該隣接するヒートシンクに対する該レーザダイ
オードの該発光面の位置を制御する、複数のスペーサ要
素と、を含む、レーザダイオードアセンブリ。 - 【請求項１４】 第１および第２のヒートシンク間に搭
載されたレーザダイオードであって、発光面と、反射面
と、各々が上面を有する該第１および第２のヒートシン
クとを含むレーザダイオードアセンブリを製造する方法
であって、 該第１および第２のヒートシンク間にスペーサ要素を位
置づける工程と、 該レーザダイオードの該反射面を該スペーサ要素と接触
させることにより、該発光面を、該ヒートシンクの該上
面に対して実質的に面一に揃える工程と、 該レーザダイオードを該第１および第２のヒートシンク
に半田付けする工程と、を含む、方法。 - 【請求項１５】 前記スペーサ要素がガリウムヒ素であ
る、請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記スペーサ要素がポリマー材料であ
る、請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記スペーサ要素がグラスファイバで
ある、請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１８】 前記発光面を揃える前記工程が、前記
スペーサ要素を、前記第１および第２のヒートシンク間
の初期位置から除去することを含む、請求項１４に記載
の方法。 - 【請求項１９】 前記発光面を揃える前記工程が、異な
るディメンション特性を有する新しいスペーサ要素を追
加することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記レーザダイオードアセンブリが、
熱伝導性下部基板をさらに含み、前記方法が、 該基板上に前記ヒートシンクを配置する工程と、 該ヒートシンクを該基板に半田付けする工程と、をさら
に含む、請求項１４に記載の方法。 - 【請求項２１】 前記ヒートシンクを前記基板に半田付
けする前記工程と、前記レーザダイオードを前記第１お
よび第２のヒートシンクに半田付けする前記工程とが、
前記レーザダイオードアセンブリを同時に加熱すること
により起こる、請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２２】 前記レーザダイオードに接すべき前記
ヒートシンクの外面に、半田層を塗布する工程をさらに
含む、請求項１４に記載の方法。 - 【請求項２３】 前記半田層がインジウムであって、約
０．００１インチと約０．００５インチとの間の厚みを
有する、請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２４】 最終組立てが完了した後に、前記アセ
ンブリ内に前記スペーサ要素を残す工程をさらに含む、
請求項１５から２３のいずれかに記載の方法。 - 【請求項２５】 最終組立てが完了した後に、前記アセ
ンブリ内の前記スペーサ要素を除去する工程をさらに含
む、請求項１５から２３のいずれかに記載の方法。
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