CN102782967A - 半导体发光器件、半导体发光器件的制造方法和光学装置 - Google Patents

半导体发光器件、半导体发光器件的制造方法和光学装置 Download PDF

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Abstract

能够得到一种半导体发光器件,其能够抑制半导体发光元件劣化,并且能够抑制封装的尺寸增大。该半导体发光器件包括半导体发光元件和密封半导体发光元件的封装,封装包括:安装半导体发光元件的基部;和安装在基部、覆盖半导体发光元件的盖部,基部和盖部中的至少任意一个由树脂和气体吸收剂的混合物形成。

Description

半导体发光器件、半导体发光器件的制造方法和光学装置
技术领域
本发明涉及半导体发光器件、半导体发光器件的制造方法和光学装置,尤其是涉及包括安装半导体发光元件的基部和覆盖半导体发光元件的盖部的半导体发光器件、半导体发光器件的制造方法和光学装置。
背景技术
现在,半导体发光元件作为光盘系统和光通信系统等的光源被广泛应用。例如,射出约780nm的激光的红外半导体激光元件作为CD的再现用的光源被实用化。射出约650nm的激光的红色半导体激光元件作为DVD的记录·再现用的光源被实用化。另外,射出约405nm的激光的蓝紫色半导体激光元件作为蓝光光盘的光源被实用化。
为了实现这样的光源装置,历来包括封装的半导体发光器件是公知的,该封装具有安装有半导体发光元件的基部和覆盖半导体发光元件的盖部。例如,在日本特开平9-205251号公报中公开的。
日本特开平9-205251号公报中,公开了一种半导体激光的塑料模具(mold)装置,其包括:由形成有凸缘面的树脂成型品构成的头部(基部);在与头部一体地形成的元件设置部上通过Si次黏着基台(Submount)(基台)安装的半导体激光元件;和覆盖半导体激光的周围的树脂制透明盖。该日本特开平9-205251号公报中记载的半导体激光的塑料模具装置中,通过利用含有环氧树脂类材料的粘接剂将透明盖的开口端部接合在头部的凸缘面,将半导体激光元件气密密封在由头部和透明盖包围的封装内。
另外,在密封半导体发光元件的封装内另行设置有使用活性炭或沸石等的吸收剂的半导体发光器件也是公知的。例如,在日本特开2008-147205号公报中公开的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平9-205251号公报
专利文献2:日本特开2008-147205号公报
发明内容
但是,在日本特开平9-205251号公报公开的半导体激光的塑料模具装置中,由于头部和透明盖由树脂材料形成,所以考虑在由树脂材料产生挥发性的有机气体的情况下,有机气体充满在封装内。另外,由于对头部和透明盖的接合使用环氧树脂类粘接剂,所以考虑从该粘接剂产生大量的有机气体。而且,在以大量的有机气体充满封装内的状态使蓝紫色半导体激光元件动作的情况下,有机气体被从激光射出端面射出的激光激励,并且在激光射出端面附近被分解,以此为起因有在激光射出端面形成附着物的风险。在这种情况下,存在附着物吸收激光而引起激光射出端面的温度上升、激光元件劣化这样的不良的情况。
另外,在日本特开2008-147205号公报公开的半导体发光器件中,为了在封装内有限的空间设置吸收剂,需要配合吸收剂的大小而增大封装的内容积。因此,存在半导体发光器件的尺寸增大的问题点。
该发明是为了解决上述那样的课题而做出的,该发明的一个目的是提供能够抑制半导体发光元件劣化、并且能够抑制封装的尺寸增大的半导体发光器件、半导体发光器件的制造方法和光学装置。
用于解决课题的方法
该发明的第一方式的半导体发光器件,包括半导体发光元件和密封半导体发光元件的封装,封装包括安装半导体发光元件的基部和被安装在基部的、覆盖半导体发光元件的盖部,基部和盖部中的至少任意一者由树脂和气体吸收剂的混合物形成。
该发明的第一方式的半导体发光器件中,如上所述,通过由树脂和气体吸收剂的混合物形成基部和盖部中的至少任意一者,即使在基部和盖部中的至少任意一者的构成材料使用了树脂的情况下,也能够由混入到树脂中的气体吸收剂吸收从树脂产生的挥发性有机气体。由此,因为能够抑制在密封半导体发光元件的封装内充满有机气体,所以能够抑制被从半导体发光元件射出的光激励或者分解而作为固体附着物形成在半导体发光元件的光射出端面。其结果是,能够抑制半导体发光元件劣化。
另外,因为在基部和盖部中的至少任意一者中混入有气体吸收剂,所以不需要在封装内部另外设置包含气体吸收剂的部件。由此,由于不需要增大封装的内容积,所以能够抑制封装的尺寸增大。
在上述第一方式的半导体发光器件中,优选:盖部由混合物形成,具有向外部透射从半导体发光元件射出的光的光透射部;树脂具有透光性;气体吸收剂混入构成光透射部以外的盖部的混合物中。根据这样的结构,由于能够使用具有透光性的相同树脂形成具有光透射部的盖部,所以能够容易地制造盖部,并且能够简化盖部的结构。另外,由于气体吸收剂混入构成光透射部以外的盖部的树脂中,所以在光透射部中不会由于气体吸收剂而发生光吸收或者光散射。由此,能够从光透射部使出射光可靠地射出,并且能够抑制从包括光透射部的盖部的树脂产生的有机气体充满在封装内。
在上述第一方式的半导体发光器件中,优选气体吸收剂是合成沸石、硅胶和活性炭中的至少任意一个。根据这样的结构,能够充分吸收从树脂产生的有机气体,并且能够通过树脂和由上述材料构成的气体吸收剂的混合物容易地形成基部和盖部中的至少任意一个。
在上述第一方式的半导体发光器件中,优选在由混合物形成的基部和盖部中的至少任意一个的表面形成有气体屏障层。而且,在本发明中,气体屏障层是指由透气性比构成基部和盖部的树脂低的材料构成的层。根据这样的结构,由于能够抑制存在于半导体发光器件的外部(大气中)的低分子硅氧烷或/和挥发性有机气体等透过基部或者盖部的材料而浸入封装内,所以能够进一步抑制半导体发光元件劣化。
在上述第一方式的半导体发光器件中,优选还包括安装在基部的、在同一平面上配置的多个引线端子和与载置半导体发光元件的元件设置部一体地形成的散热部,散热部配置在多个引线端子的外侧。即,在与配置有多个引线端子的平面平行的方向上,多个引线端子中位于最外侧的引线端子被夹在散热部和其它引线端子之间配置。散热部不配置在多个引线端子之间。根据这样的结构,由于不需要将散发来自半导体发光元件的热的散热部配置在第一引线端子和第二引线端子之间有限的空间,所以能够增大散热部的表面积。由此,能够提高散热部的散热特性。
在该情况下,优选散热部配置在同一平面上。根据这样的结构,例如,能够容易地由引线框架(flame)等形成各引线端子和散热部。而且,在将该半导体发光器件安装在例如光拾取装置等的壳体(机箱)时,由于能够容易地固定散热部和壳体,所以能够容易地将半导体发光元件发的热散热到壳体。
在还包括上述散热部的结构中,优选散热部和元件设置部被从基部的前表面侧向后表面侧延伸的连接部连接,散热部和连接部的连接区域配置在基部的后表面侧。根据这样的结构,由于能够充分地确保散热面积,所以能够通过散热部充分地散发半导体激光元件发的热。另外,由于在基部的后表面,散热部和连接部被连接,所以能够不与散热部相干涉地在基部的前表面侧安装用于密封半导体激光元件的盖。
在上述连接区域配置在基部的后表面侧的结构中,优选连接区域的至少一部分从基部的后表面露出。根据这样的结构,由于能够容易地使散热部露出到基部的外部,所以能够提高散热部的散热特性。
在上述连接区域配置在基部的后表面侧的结构中,优选散热部配置在盖部的外侧。根据这样的结构,能够在维持散热性的状态下容易地进行半导体激光元件的密封。
在还包括上述散热部的结构中,优选散热部在基部的两侧中的至少一侧配置在多个引线端子的外侧。即,散热部被夹在基部的一个侧面和多个引线端子中位于最外侧的引线端子之间配置,散热部没有配置在多个引线端子之间。根据这样的结构,即使只在基部的一侧设置散热部,也能够通过连接部将半导体发光元件发的热从散热部散发到外部。由此,能够容易地减小半导体发光器件的宽度。
在还包括上述散热部的结构中,优选引线端子包括安装在基部的后表面的第一引线端子,元件设置部与第一引线端子一体地形成。根据这样的结构,第一引线端子也能够兼备散热功能的作用。由此,能够进一步提高半导体激光器件的散热性。
在还包括上述散热部的结构中,优选引线端子包括安装在基部的后表面的第二引线端子,元件设置部和第二引线端子配置在不同的平面上。根据这样的结构,不用减小引线端子的宽度,就能够容易地增加引线端子的数量。另外,由于即使在增加了引线端子数量的情况下,也能够适当地确保连接部的宽度(截面积),所以能够抑制通过连接部从元件设置部散热到散热部时散热(导热)特性降低。
在还包括上述散热部的结构中,优选连接部和散热部的至少一部分是弯曲的。根据这样的结构,能够进一步增大散热部的表面积。由此,因为能够在弯曲的方向也延伸配置散热部,所以能够进一步提高散热特性。
在该情况下,优选连接部和散热部的至少一部分被弯曲到与基部的后表面平行的方向。根据这样的结构,由于能够在与基部的后表面平行的方向延伸被弯曲后的散热部,所以能够抑制安装有引线端子的基部的尺寸增大,并且能够有效地提高散热特性。
在还包括上述散热部的结构中,优选散热部的宽度比引线端子的宽度大。根据这样的结构,能够使半导体发光元件发的热相比于传递到引线端子优先传递(热传导)到散热部。由此,能够通过散热部可靠地将半导体发光元件的热散发到半导体放光学装置的外部。
在上述第一方式的半导体发光器件中,优选树脂具有伸缩性,半导体发光元件通过基部和盖部嵌合而被密封。根据这样的结构,由于能够容易地使基部和盖部紧贴,所以能够容易地密封封装内。即,由于不需要还使用用于进行密封的粘接剂等,所以能够抑制有机气体的产生。
在上述基部和盖部嵌合的结构中,优选基部和盖部都由树脂和气体吸收剂的混合物形成,被混入到构成盖部的树脂的气体吸收剂相对于树脂的比例,比被混入到构成基部的树脂的气体吸收剂相对于树脂的比例小。根据这样的结构,由于能够容易地维持盖部中的树脂形成的伸缩性,所以能够使基部和盖部可靠地嵌合。
在上述基部和盖部嵌合的结构中,优选基部具有从基部的后表面侧向前表面侧去前端变细的外圆周面,盖部嵌合在基部前端变细的外圆周面。根据这样的结构,盖部变得更容易嵌合于基部的外圆周面。此时,配合外圆周面的前端变细的(锥)形状盖部边伸缩边嵌合。由此,能够更可靠地气密密封载置有半导体发光元件的封装内部。
该发明的第二方式的半导体发光器件的制造方法,包括:形成基部和盖部的工序;将半导体发光元件安装在基部的工序;和通过嵌合基部和盖部来密封半导体发光元件的工序,其中,形成基部和盖部的工序包括通过使树脂和气体吸收剂的混合物成型来形成基部和盖部中的至少任意一个的工序。
在该发明的第二方式的半导体发光器件的制造方法中,如上所述,通过利用使树脂和气体吸收剂的混合物成型来形成基部和盖部中的至少任意一个,即使在基部和盖部中的至少任意一个的构成材料中使用了树脂的情况下,也能够由混入到树脂中的气体吸收剂吸收从树脂产生的挥发性有机气体。由此,因为能够抑制密封半导体发光元件的封装内充满有机气体,所以能够抑制被从半导体发光元件射出的光激励或者分解而作为固体附着物被形成在半导体发光元件的光射出端面。其结果是,能够得到可以抑制半导体发光元件劣化的半导体发光器件。
另外,因为在基部和盖部中的至少任意一个中混入有气体吸收剂,所以不需要在封装内部另外设置包含气体吸收剂的部件。由此,因为不需要增大封装的内容积,所以能够抑制封装的尺寸增大。
在上述第二方式的半导体发光器件的制造方法中,优选基部和盖部都由树脂和气体吸收剂的混合物形成,被混入到构成盖部的树脂的气体吸收剂相对于树脂的比例,比被混入到构成基部的树脂的气体吸收剂相对于树脂的比例小。根据这样的结构,由于能够形成容易维持树脂的伸缩性的盖部,所以能够使基部和盖部可靠地嵌合来密封封装。
该发明的第三方式的光学装置,包括:包括半导体发光元件和密封半导体发光元件的封装的半导体发光器件;和控制半导体发光器件的出射光的光学系统,封装具有安装半导体发光元件的基部和安装在基部的、覆盖半导体发光元件的盖部,基部和盖部中的至少任意一个由树脂和气体吸收剂的混合物形成。
在该发明的第三方式的光学装置中,如上所述,通过利用树脂和气体吸收剂的混合物来形成基部和盖部中的至少任意一个,即使在基部和盖部中的至少任意一个的构成材料中使用了树脂的情况下,也能够由混入到树脂中的气体吸收剂吸收从树脂产生的挥发性有机气体。由此,因为能够抑制密封半导体发光元件的封装内充满有机气体,所以能够抑制被从半导体发光元件射出的光激励或者分解而作为固体附着物被形成在半导体发光元件的光射出端面。其结果是,能够抑制半导体发光元件劣化。
另外,因为在基部和盖部中的至少任意一个混入有气体吸收剂,所以不需要在封装内部另外设置包含气体吸收剂的部件。由此,因为不需要增大封装的内容积,所以能够抑制封装的尺寸增大。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的半导体激光器件的盖部和基部分离后的状态的分解立体图。
图2是本发明第一实施方式的半导体激光器件的沿宽度方向的中心线的纵截面图。
图3是本发明的树脂和气体吸收剂的混合物的放大截面图。
图4是本发明第一实施方式的半导体激光器件的俯视图。
图5是本发明第一实施方式的半导体激光器件的在拆卸了盖部的状态下从激光的射出方向看时的主视图。
图6是用于说明本发明第一实施方式的半导体激光器件的制造工序的俯视图。
图7是用于说明本发明第一实施方式的半导体激光器件的制造工序的俯视图。
图8是本发明第一实施方式的第一变形例的半导体激光器件的沿宽度方向的中心线的纵截面图。
图9是本发明第一实施方式的第二变形例的半导体激光器件的俯视图。
图10是表示本发明第一实施方式的第三变形例的半导体激光器件的拆卸了盖部的状态的立体图。
图11是表示本发明第二实施方式的半导体激光器件的拆卸了盖部的状态的立体图。
图12是表示本发明第二实施方式的变形例的半导体激光器件的拆卸了盖部的状态的立体图。
图13是表示本发明第三实施方式的半导体激光器件的拆卸了盖部的状态的立体图。
图14是用于说明本发明第三实施方式的半导体激光器件的制造工序的俯视图。
图15是表示本发明第四实施方式的半导体激光器件的拆卸了盖部的状态的立体图。
图16是本发明第四实施方式的半导体激光器件的在拆卸了盖部的状态下从激光的射出方向看时的截面图。
图17是用于说明本发明第四实施方式的半导体激光器件的制造工序的俯视图。
图18是表示本发明第五实施方式的半导体激光器件的拆卸了盖部的状态的立体图。
图19是表示本发明第五实施方式的半导体激光器件的拆卸了盖部的状态的俯视图。
图20是表示本发明第五实施方式的变形例的半导体激光器件的拆卸了盖部的状态的俯视图。
图21是表示本发明第六实施方式的半导体激光器件的盖部和基部分离后的状态的分解立体图。
图22是表示本发明第七实施方式的3波长半导体激光器件的在拆卸了盖部的状态下从激光的射出方向看时的主视图。
图23是表示本发明第七实施方式的3波长半导体激光器件的拆卸了盖部的状态的俯视图。
图24是表示本发明第七实施方式的变形例的3波长半导体激光器件的盖部和基部分离后的状态的分解立体图。
图25是表示包括本发明第八实施方式的3波长半导体激光器件的光拾取装置的结构的概略图。
图26是包括组装有本发明第九实施方式的3波长半导体激光器件的光拾取装置的光盘装置的结构图。
图27是表示本发明第十实施方式的RGB3波长半导体激光器件的在拆卸了盖部的状态下从激光的射出方向看时的主视图。
图28是包括本发明第十实施方式的RGB3波长半导体激光器件的投影装置的结构图。
图29是包括本发明第十一实施方式的RGB3波长半导体激光器件的投影装置的结构图。
图30是表示在包括本发明第十一实施方式的RGB3波长半导体激光器件的投影装置中,控制部时间序列性地发送信号的状态的时间图(timing chart)。
图31是构成本发明第一实施方式的第四变形例的半导体激光器件的基部的沿宽度方向的中心线的纵截面图。
图32是构成本发明第一实施方式的第五变形例的半导体激光器件的基部的沿宽度方向的中心线的纵截面图。
图33是表示本发明第一实施方式的第六变形例的半导体激光器件的拆卸了盖部的状态的俯视图。
具体实施方式
以下,基于附图对本发明的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
首先,参照图1~图5,对本发明第一实施方式的半导体激光器件100的结构进行说明。另外,半导体激光器件100是本发明的“半导体发光器件”的一例。
半导体激光器件100,如图1和图2所示,包括具有约405nm的振荡波长的蓝紫色半导体激光元件20和密封蓝紫色半导体激光元件20的封装50。另外,封装50具有安装蓝紫色半导体激光元件20的基部10和安装在基部10的、覆盖蓝紫色半导体激光元件20的盖部30。另外,蓝紫色半导体激光元件20是本发明的“半导体发光元件”的一例。
而且,如图1和图5所示,基部10包括具有外径D1的大致圆柱状的头部10a和头部10a的前表面10c的下侧约一半(全表面10h)向前方(激光射出方向(A1方向))延伸的基座部10b。另外,如图3所示,基部10由以规定的比例对环氧树脂15混入了粒子状的气体吸收剂16(合成沸石)的混合物形成。另外,气体吸收剂16的每个粒子以具有数十μm以上数百μm以下的粒径的状态存在。该粒子状的气体吸收剂16具有吸收树脂15产生的挥发性有机气体的作用。另外,环氧树脂和合成沸石分别是本发明的“树脂”和“气体吸收剂”的一例。
另外,由具有宽度W5的金属制的引线框架构成的引线端子11、12和13,在互相绝缘的状态下配置成从基部10的前表面10c侧(A1侧)贯穿到后表面10d侧(A2侧)。引线端子11贯穿基部10的头部10a(前表面10c)的大致中心。引线端子12和13分别配置在引线端子11的宽度方向(B方向)的外侧(B2侧和B1侧)的同一平面上。另外,引线端子11、12和13分别具有向后方(A2侧)延伸的后端区域11a、12a和13a。后端区域11a、12a和13a从基部10的后表面10d露出。另外,引线端子11是本发明的“第一引线端子”的一例。
另外,如图4和图5所示,引线端子11、12和13分别具有前方(A1侧)的前端区域11b、12b和13b。前端区域11b、12b和13b从头部10a的前表面10c露出,并且配置在基座部10b的上表面10e上。另外,引线端子11的前端区域11b在比基座部10b上的引线端子12、13的前端区域12b和13b靠前方的一侧并沿B方向延展,具有宽度W1(W1<D1)。另外,在前端区域11b的大致中央固定有蓝紫色半导体激光元件20。另外,前端区域11b是本发明的“元件设置部”的一例。
此处,如图4所示,以引线端子11为中心在B方向的两侧(引线端子12和13的与引线端子11相反的一侧(外侧))大致对称配置的一对散热部11d连接在引线端子11的前端区域11b。进行详细说明,即为形成有从引线端子11的前端区域11b的宽度方向(B2侧和B1侧)的两端部向后方(A2方向)延伸的连接部11c。该连接部11c具有宽度W2。另外,连接部11c从前端区域11b在比引线端子12和13靠外侧(B2侧或者B1侧)的位置向后方延伸,并且从基部10的前表面10c贯穿到后表面10d。而且,散热部11d与从基部10的后表面10d露出的连接部11c的后端区域11h连接。另外,连接部11c的后端区域11h是本发明的“连接区域”的一例。另外,散热部11d包括:一端与连接部11c的后端区域11h连接的、具有宽度W3的第一散热部11f;和与第1散热部11f的另一端连接的、具有宽度W4的第二散热部11g。此时,第一散热部11f延伸距离W6左右到比基部10的外圆周面10f靠外侧(B2方向或者B1方向)后,第二散热部11g改变方向从第一散热部11f的另一端向前方(A1方向)延伸。因此,如图4所示,第二散热部11g相对于基部10的外圆周面10f隔着距离W6的间隔与外圆周面10f大致平行地延伸。也就是,连接部11c和散热部11d俯视时具有大致U字形状,形成为与基座部10b的上表面10e在同一平面上。
另外,连接部11c的宽度W2和第二散热部11g的宽度W4都比引线端子11的贯穿基部10的部分的宽度W5宽(W2>W5且W4>W5)。因此,在封装50内动作的蓝紫色半导体激光元件20发的热通过次黏着基台40、前端区域11b、两侧的散热部11d,散热到半导体激光器件100的外部。
另外,盖部30是利用由合成沸石构成的气体吸收剂和具有透光性、伸缩性的硅树脂(silicone resin)的混合物而形成的,如图1所示,由具有内径D2和外径D3的形成为大致圆筒状的侧壁部30a和堵塞侧壁部30a的一侧(A1侧)的底面部30b构成。另外,硅树脂是本发明的“树脂”的一例。另外,侧壁部30a具有约0.5mm的厚度(壁厚)t1。底面部30b具有比厚度t1略厚的厚度t2(t2≥t1)。另外,在具有大致圆形的底面部30b的中央部,形成有从蓝紫色半导体激光元件20射出的激光能够向外部透射的光透射部35。此处,光透射部35由于不含有气体吸收剂而具有透光性,于此相对,侧壁部30a和底面部30b由于含有气体吸收剂而不具有透光性。
此处,如图3所示,基部10和盖部30由按规定的比例对树脂(环氧树脂树脂、硅树脂)15混入了粒子状的气体吸收剂(合成沸石)16的混合物形成。另外,气体吸收剂16的每个粒子以具有数十μm以上数百μm以下的粒径的状态存在。该粒子状的气体吸收剂16具有吸收树脂15产生的挥发性有机气体的作用。此处,在基部10中,优选对树脂(环氧树脂)15以约70重量%以上约90重量%以下的范围混入气体吸收剂16。由此,基部10中环氧树脂所占的比例降低,从环氧树脂产生的有机气体的产生量被抑制,同时能够利用在基部10中所占的比例相对增加了的气体吸收剂可靠地吸收有机气体。另外,在盖部30中,优选对树脂(硅树脂)15以约40重量%以上约70重量%以下的范围混入气体吸收剂16。由此,与基部10相同地,在从硅树脂产生的有机气体的产生量被抑制的同时,能够可靠地吸收有机气体。另外,由于混入到盖部30的气体吸收剂16的比例比混入到基部10的气体吸收剂16小,所以能够维持盖部30中的硅树脂的伸缩性。另外,盖部30的侧壁部30a和底面部30b由于混入有气体吸收剂所以不具有透光性,另一方面,光透射部35由于没有混入气体吸收剂所以具有透光性。
另外,如图2所示,在次黏着基台40的上表面形成有用于管芯焊接(die bonding)蓝紫色半导体激光元件20和监测用PD(光电二极管)42的垫电极41。另外,在垫电极41的前方(A1侧)的上表面的规定区域,接合蓝紫色半导体激光元件20。在垫电极41的后方(A2侧)的上表面的规定区域接合监测用PD42。另外,次黏着基台40的下表面通过由Au-Sn焊锡构成的导电性粘结层5接合在引线端子11的前端区域11b的表面。
另外,如图2所示,监测用PD42具有p型区域42b和n型区域42c,n型区域42c的一侧与次黏着基台40接合。由此,蓝紫色半导体激光元件20的射出到光反射面20b侧的激光,入射到监测用PD42的p型区域42b的上表面(光接收面42a)。另外,蓝紫色半导体激光元件20的光射出面20a与次黏着基台40的A1侧的端面40a、引线端子11的前端区域11b以及基部10的基座部10b的前表面10h都处在同一平面上。
此处,光射出面20a和光反射面20b,相对于在蓝紫色半导体激光元件20形成的一对谐振器端面,由从各自的端面射出的激光的光强度的大小关系区分。即,射出的激光的光强度相对大的端面是光射出面20a,相对小的端面是光反射面20b。
另外,如图1所示,蓝紫色半导体激光元件20具有约250μm以上约400μm以下的谐振器长度(A方向),并且具有约100μm以上约200μm以下的元件宽度(B方向)。另外,蓝紫色半导体激光元件20具有约100μm的厚度(最大厚度)。
另外,如图5所示,蓝紫色半导体激光元件20在n型GaN基板21的上表面上,按以下顺序形成有:具有由掺杂Si的n型AlGaN构成的n型熔覆层(clad layer)22;由In组成高的InGaN构成的量子阱层和由GaN构成的阻隔层交替层叠的MQW结构的活性层23;和由掺杂Mg的p型AlGaN构成的p型熔覆层24。
另外,在p型熔覆层24,通过形成沿着相对于图5的纸面垂直的方向(图1的A方向)延伸的、具有约1.5μm宽度的脊部(ridge)(凸部)25,来形成波导结构。另外,形成有覆盖p型熔覆层24的脊部25以外的上表面和脊部25的两侧面的、由SiO2构成的电流阻挡层26。另外,在p型熔覆层24的脊部25和电流阻挡(block)层26的上表面上,形成有由Au等构成的P侧电极27。
另外,在n型GaN基板21的下表面上的大致全部区域,从靠近n型GaN基板21一侧形成有以Al层、Pt层和Au层的顺序层叠而成的n侧电极28。另外,在蓝紫色半导体激光元件20的光射出面20a和光反射面20b(参照图2),分别形成有低反射率和高反射率的电介质多层膜。
通过经由导电性粘结层(未图示)接合蓝紫色半导体激光元件20的n侧电极28和垫电极41,蓝紫色半导体激光元件20以结(Junction-up)的方式接合在次黏着基台40上(参照图5)。
另外,如图1所示,蓝紫色半导体激光元件20通过引线接合在p侧电极27的由Au等构成的金属线91连接在引线端子12的前端面12b。另外,监测用PD42通过引线接合在p型区域42b的由Au等构成的金属线92连接在引线端子13的前端面13b。蓝紫色半导体激光元件20的n侧电极28和监测用PD42的n型区域42c都通过次黏着基台40与引线端子11电连接。
如图2所示,通过盖部30的侧壁部30a从A1侧向A2侧滑动而嵌入到头部10a,载置在基座部10b上的蓝紫色半导体激光元件20被气密密封在封装50内。另外,优选在盖部30和头部10a未嵌合的状态下,盖部30的内径D2(参照图1)比头部10a的外径D1(参照图1)小1%左右。由此,能够在盖部30的侧壁部30a的内侧面30c大致完全紧贴基部10的外圆周面10f的状态下进行嵌合。另外,在基部10的外圆周面10f和前表面10c相交的边缘部10g,沿圆周进行倒角加工。由此,盖部30被嵌入到头部10a时,盖部30的内侧面30c顺畅地嵌合到基部10的外圆周面10f。
此处,由于盖部30的侧壁部30a以插入到基部10和散热部11d之间的方式被嵌合,所以在盖部30嵌合在头部10a后的状态(参照图2)下,引线端子11的散热部11d配置在盖部30(侧壁部30a)的外侧。
另外,如图2所示,在基部10的外圆周面10f上和头部10a的后表面10d上,连续形成有由SiO2构成的气体屏障(barrier)层17。另外,在盖部30的侧壁部30a和底面部30b的外表面30d上,连续形成有由SiO2构成的气体屏障层33。即,因为环氧树脂和硅树脂是非晶结构所以透气性高,因此在不设置气体屏障层17和33的情况下,即使使盖部30相对于头部10a进行嵌合来密封封装50,也有存在于半导体激光器件100的外部(大气中)的低分子硅氧烷或挥发性的有机气体透过环氧树脂和硅树脂浸入封装50内的风险。对此,设置气体屏障层17和33,能够防止有机气体从外部浸入。另外,气体屏障层17和33有数十nm的厚度就可以。另外,由于基部10和盖部30在树脂中含有气体吸收剂,内部结构成多孔状态,所以设置气体屏障层17和33在截断有机气体等从外部浸入的方面非常有效。另外,在盖部30的外表面30d形成的气体屏障层33,也形成在光透射部35的外侧的表面上。
接着,参照图1~图7,对半导体激光器件100的制造工序(process)进行说明。
首先,如图6所示,通过对由铁和铜等带状的薄板构成的金属板进行蚀刻,形成引线端子11和引线端子12及13在横向(B方向)反复被图案化后的引线框架105,上述引线端子11是散热部11d和连接部11c与前端区域11b一体地形成的,上述引线端子12及13配置在引线端子11的两侧。此时,各引线端子12和13以被沿横向(B方向)延伸的连结部101和102连结的状态被图案化。另外,各散热部11d以被沿横向延伸的连结部103连结的状态被图案化。
之后,使用环氧树脂和气体吸收剂的混合物,如图1和图7所示,铸型成型对一组引线端子11~13进行固定的基部10。此时,各引线端子11~13贯穿基部10,并且各前端区域11b~13b和后端区域11a~13a被固定成从基部10露出。另外,基部10形成在引线端子11~13的前端区域11b~13b侧,连接部11c也包括在内部。另外,在引线端子11~13的前端区域11b~13b的下侧(图2的C1侧),也形成有基部10的前表面10c的下侧约一半向前方延伸的基座部10b。
之后,使用真空蒸镀法,在基部10的头部10a以及基座部10b的外圆周面10f上和头部10a的后表面10d上,形成由SiO2构成的气体屏障层17(参照图2)。
另一方面,将使硅树脂和硬化剂以约10比1的比例混合后的硬化前的硅树脂和气体吸收剂的混合物,流入具有规定的形状的模具(未图示),通过在约150℃的温度条件下加热30分钟来使其硬化。由此,盖部30的侧壁部30a和在大致中央部形成开口部的底面部30b(参照图2)被成型。此时,更优选在将合成沸石混合到硅树脂之前,对合成沸石进行热处理。由此,能够提高合成沸石的吸收能力。
之后,将没有混入气体吸收剂的硬化前的硅树脂和在上述工序中成型后的盖部30(侧壁部30a和底面部30b的部分)再次放入具有规定的形状的模具(未图示),在约150℃的温度条件下加热30分钟。由此,在形成于底面部30b的大致中央部的开口部,使具有透光性的光透射部35(参照图2)成型。
之后,从模具中取出盖部30,在利用无油泵形成减压状态的烤炉(oven)内,通过在约240℃的温度条件下加热约2天,除去硅树脂中含有的低分子硅氧烷。另外,即使加热约2天,也不能完全地除去硅树脂中的低分子硅氧烷。但是,残留的低分子硅氧烷被减少到能够由混入到盖部30的气体吸收剂吸收的量。
之后,使用真空蒸镀法,在盖部30的侧壁部30a和底面部30b的外表面30d上形成由SiO2构成的气体屏障层33(参照图2)。如此,形成盖部30。
另外,使用规定的制造工序,制作蓝紫色半导体激光元件20和监测用PD42的芯片。然后,将蓝紫色半导体激光元件20和监测用PD42的芯片接合于在一个表面上形成有垫电极41的次黏着基台40。此时,蓝紫色半导体激光元件20的n侧电极28和监测用PD42的n型区域42c侧接合在垫电极41。
之后,如图7所示,隔着导电性粘结层5(参照图5),在引线端子11的前端区域11b(参照图4)的上表面大致中央(横向)接合次黏着基台40。此时,未接合蓝紫色半导体激光元件20和监测用PD42的次黏着基台40的下表面侧与前端区域11b的上表面接合。另外,蓝紫色半导体激光元件20的光反射面20b以与基部10的前表面10c相对的方式与次黏着基台40接合。
之后,如图1所示,使用金属线91连接蓝紫色半导体激光元件20的p侧电极27和引线端子12的前端区域12b。另外,使用金属线92连接监测用PD42的p型区域42b和引线端子13的前端区域13b。另外,在图7中省略了金属线91和92的标记。
之后,如图7所示,通过沿分离线180和190切断,切断除去连结部101、102和103。最后,将盖部30边嵌合在分离了的各个基部10的头部10a边对上述各个基部10的头部10a进行覆盖。如此,形成半导体激光器件100(参照图2)。
通过由环氧树脂、硅树脂和气体吸收剂的混合物形成基部10和盖部30,能够利用气体吸收剂吸收从基部10和盖部30的树脂产生的挥发性有机气体。由此,能够抑制在密封蓝紫色半导体激光元件20的封装50内充满有机气体,所以能够使封装50内的有机气体浓度变小。其结果是,能够抑制被从蓝紫色半导体激光元件20射出的激光激励或者分解而作为固体的附着物形成在光射出面20a上,所以能够抑制蓝紫色半导体激光元件20劣化。
另外,因为由混入有气体吸收剂16的树脂15形成基部10和盖部30,所以不需要在封装50内另外设置包含气体吸收剂的部件。由此,因为不需要增大封装50的内容积,所以能够抑制半导体激光器件100的尺寸变大。
另外,由于使封装50的尺寸与不含有气体吸收剂16形成的情况下的封装尺寸大致相等,所以能将树脂15在封装50中所占的体积减少含有气体吸收剂16的量。由此,因为能够抑制有机气体的产生,所以能够抑制蓝紫色半导体激光元件20劣化。
另外,由于包括光透射部35的盖部30使用具有透光性的硅树脂,所以能够容易地制造盖部30,并且能够简化盖部30的结构。
此处,为了确认在光透射部35中使用硅树脂的有效性,进行了以下的实验。首先,使用由具有约1mm的厚度的板状聚二甲基硅氧烷构成的硅树脂(信越化学制:KE-106)形成光透射部35,将其与光射出面20a隔开1mm的距离配置。接着,在70℃的条件下,利用自动功率控制(Auto Power Control(APC)),从蓝紫色半导体激光元件20对光透射部35照射调整到10mW的输出的激光1000小时。其结果是,确认了光透射部35的透射率没有变化。另外,作为比较例,在对具有1mm的厚度的、由PMMA(透明丙烯酸树脂)形成的光透射部以同样的条件照射激光的情况下,激光的照射区域由于劣化而变得不透明。从该结果来看,确认了在盖部30(光透射部35)中使用硅树脂的有效性。
另外,树脂15具有透光性,通过在光透射部35以外的构成盖部30的混合物中混入气体吸收剂16,能够使用具有透光性的相同树脂15形成具有光透射部35的盖部30,所以能够容易地制造盖部30,并且能够简化盖部30的结构。另外,由于在光透射部35以外的构成盖部30的树脂15中混入有气体吸收剂16,所以在光透射部35,不会发生由气体吸收剂16造成的光吸收或者光散射的情况。由此,能够可靠地射出来自光透射部35的出射光,并且能够抑制从包括光透射部35的盖部30的树脂15产生的有机气体充满封装50内。
另外,通过气体吸收剂16使用合成沸石,能够充分吸收从树脂15产生的有机气体,并且能够由树脂15和气体吸收剂16的混合物容易地形成基部10和盖部30。
另外,通过在由混合物形成的基部10的外圆周面10f和头部10a的后表面10d上形成气体屏障层17、并且在盖部30的侧壁部30a和底面部30b的外表面30d上形成气体屏障层33,能够抑制存在于半导体激光器件100的外部(大气中)的低分子硅氧烷和挥发性有机气体等透过基部10或者盖部30的材料浸入到封装50内,所以能够进一步抑制蓝紫色半导体激光元件20的劣化。
另外,通过包括在比基部10的外圆周面10f靠外侧的区域延伸的散热部,能够充分确保散热面积,所以蓝紫色半导体激光元件20发的热能够通过散热部11d充分地散热。另外,由于在基部10的后表面10d,散热部11d和连接部11c连接,所以能够在基部10的前表面10c侧不干涉散热部11d地安装用于密封蓝紫色半导体激光元件20的盖部30。
另外,由于通过使连接部11c的后端区域11h从基部10的后表面10d露出,能够容易地使散热部11d露出到基部10的外部,所以能够提高散热部11d的散热特性。
另外,将散热部11d配置于在基部10的同一平面上配置的多个引线端子11~13的外侧。即,在平行于基部10的同一平面的方向,引线端子11~13中的位于最外侧的引线端子12或13配置为夹在散热部11d和其它的引线端子11之间,散热部11d不配置在引线端子11~13之间。根据这样的结构,由于不需要将散发来自蓝紫色半导体激光元件20的发热的散热部11d配置在引线端子11和引线端子12(13)之间的有限空间,所以能够增大散热部11d的表面积。由此,能够提高散热部11d的散热特性。另外,通过将引线端子11~13和散热部11d配置在同一平面内,例如,能够由引线框架等容易地形成各引线端子和散热部11d。进而,由于在将该半导体激光器件100安装在例如光拾取装置等的壳体时,也能够容易地固定散热部11d和壳体,所以能够容易地将蓝紫色半导体激光元件20发的热散发到壳体。
另外,通过将前端区域11b与引线端子11一体形成,能够使引线端子11还兼备散热功能。由此,能够进一步提高半导体激光器件100的散热性。另外,连接部11c的宽度W2和第二散热部11g的宽度W4都形成得比引线端子11的贯穿基部10的部分的宽度W5宽(W2>W5、W4>W5)。由此,蓝紫色半导体激光元件20发的热通过次黏着基台40传递到引线端子11的前端区域11b后,比起引线端子11更容易传递(热传导)到连接部11c和散热部11d。由此,能够将蓝紫色半导体激光元件20的热传递到与连接部11c连着的各个散热部11d而可靠地散热到半导体激光器件100的外部。
另外,树脂15具有伸缩性,通过利用基部10和盖部30嵌合来密封蓝紫色半导体激光元件20,能够容易地使盖部30的内侧面30c紧贴基部10的外圆周面10f,因此能够容易地密封封装50内。即,由于不需要再使用用于密封的粘接剂等,所以能够抑制有机气体的产生。
另外,混入到构成盖部30的树脂(硅树脂)15的气体吸收剂16相对于硅树脂的比例,比混入到构成基部10的树脂(环氧树脂)15的气体吸收剂16相对于环氧树脂的比例小。由此,因为能够容易地维持盖部30中的硅树脂的伸缩性,所以能够使基部10和盖部30可靠地嵌合。
(第一实施方式的第一变形例)
参照图8,对第一实施方式的第一变形例进行说明。在该第一实施方式的第一变形例的半导体激光器件100a中,与第一实施方式不同,与盖部130嵌合的部分的基部110的外圆周面110f具有从后方朝向前方去前端变细的圆锥形状。另外,在图中,对与第一实施方式相同的结构,标记与第一实施方式相同的符号来进行图示。
如图8所示,从基部110的头部110a的后表面110d朝向基座110b的前表面110c(110h),外圆周面110f的外径D1逐渐地变小,由此基部110的外形被树脂成型为前端变细。另外,在盖部130的侧壁部130a的开口部,沿圆周形成从侧壁部130a的内侧面130c突出到内侧的爪部130e,并且在盖部130的底面部130b的内侧、即在与基座110b相对的区域,形成有朝向盖部130的开口部突出的突出部130f。
另外,半导体激光器件100a的其它的结构,与上述第一实施方式相同。另外,对于半导体激光器件100a的制造工序,除了基部110的外圆周面110f树脂成型为具有如图8所示的圆锥形(taper)这一点、和将盖部130树脂成型为具有爪部130e和突出部130f这一点,与上述第一实施方式的制造工序相同。
由于基部110的外圆周面110f具有从后方向前方去前端变细的圆锥形状,所以盖部130的内侧面130c变得更加容易嵌入基部110(头部110a)的外圆周面110f。另外,能够配合外圆周面110f的圆锥形状地使盖部130的侧壁部130a边伸缩边嵌合。由此,能够更加可靠地气密密封放置蓝紫色半导体激光元件20的封装内部。
另外,由于在盖部130的底面部130b的内侧形成有朝向盖部130的开口部突出的突出部130f,所以在盖部130被嵌入基部110时,通过突出部130f与基座110b的前表面110c抵接,能够在蓝紫色半导体激光元件20的光射出面20a和盖部130的光透射部135之间可靠地形成具有规定间隔的间隙。另外,在这样的状态下,由于盖部130的爪部130e在头部110a的后表面110d的边缘部能够边弹性变形边卡合,所以能够抑制盖部130从基部110向前方(A1方向)脱开。另外,第一实施方式的第一变形例的其它效果,与第一实施方式相同。
(第一实施方式的第二变形例)
接着,对第一实施方式的第二变形例进行说明。在该第一实施方式的第二变形例的半导体激光器件100b中,如图9所示,与第一实施方式不同,前端区域11b和引线端子11是被分离的。另外,在图中,对与第一实施方式相同的结构标记同样的符号进行图示。
在半导体激光器件100b中,引线端子11和前端区域11b是分离的。另外,前端区域11b和引线端子11的前端部211b通过由Au等构成的金属线93电连接。另外,半导体激光器件100b的其它结构,与第一实施方式相同。
而且,对于半导体激光器件100b的制造工序,除了图6中使用被图案化成前端区域11b与引线端子11分离的引线框架这一点、和包括在金属线91和92的键合(bonding,焊接,结合)时使用金属线93连接前端区域11b和引线端子11的前端部211b(参照图9)的工序这一点,与第一实施方式的第一变形例中的制造工序相同。另外,第一实施方式的第二变形例的效果,与第一实施方式的第一变形例相同。
(第一实施方式的第三变形例)
接着,对第一实施方式的第三变形例进行说明。在该第一实施方式的第三变形例的半导体激光器件100c中,如图10所示,与第一实施方式不同,配置在前端区域11b两侧的散热部11d不具有向前方延伸的第二散热部11g。另外,在图中,对与第一实施方式相同的结构标记同样的符号进行图示。另外,省略了嵌合在基部10的盖部30的图示。
即,与连接部11c的后端区域11h连接的散热部11d只由延伸到基部10外侧的、具有宽度W21的第一散热部211f构成。此处,宽度W21比第一实施方式的第一散热部11f的宽度W3(参照图4)大(W21>W3)。另外,第一实施方式的第三变形例的半导体激光器件100c的其它结构,与第一实施方式相同。
另外,对于半导体激光器件100c的制造工序,在制作图6那样的引线框架时,不形成第一实施方式中的第二散热部11g,图案化成由连结部103直接连结第一散热部211f(参照图10)。另外,上述以外的制造工序,与第一实施方式的制造工序大致相同。
在半导体激光器件100c中,即使在不具有第二散热部11g的情况下,由于第一散热部211f具有宽度W21,所以也能够容易地维持散热部11d的散热效率。另外,在半导体激光器件100c中,由于没有形成第二散热部11g,所以基部10的侧部被开放得很广。由此,能够将密封蓝紫色半导体激光元件20的盖部30(参照图1)那样的结构更加自由地进行组合。另外,第一实施方式的第三变形例的其它效果,与第一实施方式相同。
(第二实施方式)
接着,对本发明的第二实施方式的半导体激光器件200进行说明。在该半导体激光器件200中,如图11所示,从基部10的后表面10d露出的连接部11c的后端区域11h配置为弯曲到与后表面10d大致平行的方向的上方(C2方向)。另外,半导体激光器件200的其它结构,与第一实施方式的第三变形例相同,在图中,对与第一实施方式的第三变形例相同的结构标记同样的符号进行图示。
另外,对于半导体激光器件200的制造工序,除了增加了对具有第一散热部211f的引线框架使用未图示的冲压机等将第一散热部211f的一部分弯曲到相对于引线框架上表面大致垂直的上方的工序以外,与第一实施方式的第三变形例的制造工序大致相同。
由于连接部11c的后端区域11h弯曲到上方(C2方向),所以也能够容易地将散热部11d(第一散热部211f)向上方方向(C方向)延伸配置。由此,能够容易地增加散热部11d(第一散热部211f)的表面积。因此,由于能够容易地维持散热部11d的散热效率,所以能够进一步提高散热特性。
另外,由于后端区域11h向上方弯曲,散热部11d与后表面10d大致平行地延伸。也就是,不改变半导体激光器件200的全长方向(A方向)的长度,就能够容易地增加散热部11d(第一散热部211f)的表面积。另外,第二实施方式的其它效果,与第一实施方式相同。
(第二实施方式的变形例)
接着,对第二实施方式的变形例的半导体激光器件200a进行说明。在该半导体激光器件200a中,如图12所示,与第二实施方式的半导体激光器件200相比较,除了形成有从向上方弯曲的第一散热部211f向前方延伸的第二散热部211g以外,具有同样的结构。另外,在图中,对与第二实施方式相同的结构标记同样的符号进行图示。
即,散热部11d的第一散热部211f和具有宽度W4的第二散热部211g连接,该第二散热部211g与连接着连接部11c一侧的相反侧的第一散热部211f的端部连接。另外,第二散热部211g在与第一散热部211f的连接区域向前方(A1方向)弯曲。进而,第二散热部211g被配置成从基部10的外圆周面10f隔开距离W6左右、在与引线端子11的前端区域11b和连接部11c的同一平面上向前方(A1方向)延伸。
另外,对于半导体激光器件200a的制造工序,除了在上述第一实施方式的制造工序中增加使第一散热部211f的宽度增大到W21、并且在制作图6那样的引线框架后使用未图示的冲压机等将第一散热部211f的一部分相对于引线框架的上表面向上方弯曲的工序以外,与第二实施方式的制造工序大致相同。
通过除了向上方延伸的第一散热部211f还形成有向前方延伸的第二散热部211g,散热部11d的表面积与上述第二实施方式的情况相比进一步增加。因此,能够使散热部11d的散热效率更进一步提高。另外,第二实施方式的变形例的其它效果,与第二实施方式相同。
(第三实施方式)
接着,对第三实施方式的半导体激光器件300进行说明。在该半导体激光器件300中,如图13所示,除了连接部311c的端部区域向上方(C2方向)弯曲以外,包括与半导体激光器件100相同的结构,在图中,对与第一实施方式相同的结构标记同样的符号进行图示。
在半导体激光器件300中,在引线端子11的前端区域11b和各个散热部11d之间,设置有具有比第一实施方式中的连接部11c宽的宽度的连接部311c。具体而言,连接部311c的沿着B方向的端部区域(各个连接部311c的B2侧或者B1侧的区域)向与前端区域11b的上表面大致正交的方向(蓝紫色半导体激光元件20的高度方向(C2方向)弯曲。此时,连接着连接部311c的前端区域11b的端部(B2侧和B1侧)也向C2方向弯曲。另外,连接部311c在端部区域向C2方向弯曲的状态下在A2方向完全贯穿基部10。
因此,连接部311c由于除了具有上述第一实施方式的连接部11c的宽度W2(参照图4)之外还具有向上方延伸的端部区域的宽度W31,所以合计具有W2+W31的宽度(连接部311c的沿上表面的周长)。由此,在图13中沿A2方向看连接部311c的情况下,其截面积比连接部11c(参照图1)有所增加。
另外,对于半导体激光器件300的制造工序,增加了如图14所示形成在连接部311c和散热部11d之间形成有大致L字形的切口线390的引线框架305、并且使用未图示的冲压机等将前端区域11b和连接部311c的端部区域相对于引线框架的上表面向上方折弯的工序。另外,这些以外的制造工序,与第一实施方式的制造工序大致相同。
在半导体激光器件300中,连接部311c的端部区域向C2方向弯曲。由此,因为能够容易地增加与连接部311c的延伸方向A方向垂直的截面积,所以通过连接部311c内部的热阻减少,能够容易传导热。其结果是,能够使散热部11d的散热效率进一步提高。
另外,由于连接部311c的端部区域向上方弯曲,所以能够使连接部311c的刚性提高。另外,第三实施方式的其它效果,与上述第一实施方式相同。
(第四实施方式)
参照图15~图17,对第四实施方式进行说明。在该第四实施方式的半导体激光器件400中,对与第一实施方式不同的、引线端子11与引线端子12和13在不同高度位置形成的情况进行说明。另外,在图15中,为了说明引线框架的详细的结构,用虚线表示基部10(参照图16)的外形形状。另外,图16是在沿图15的490-490线的截面中看基部10的图。另外,在图中,对与第一实施方式相同的结构标记同样的符号进行图示。另外,引线端子12和13是本发明的“第二引线端子”的一例。
在半导体激光器件400中,参照图1,没有形成第一实施方式中所示的由引线端子11、连接部11c和前端区域11b围成的切口部。即,在半导体激光器件400的引线端子11,如图15所示,形成有包括前端区域11b和连接部11c的大致矩形的平面部401。另外,在平面部401的后方(A2方向),散热部11d连接在平面部401。另外,如图16所示,引线端子12和13隔着在平面部401上形成的由环氧树脂构成的绝缘膜402形成在与引线端子11(前端区域11b)不同的高度方向(C方向)的平面上。因此,平面部401(引线端子11)和引线端子12以及13以相互绝缘的状态且在高度方向上不同的位置,从前方(A1侧)贯穿基部10到后方(A2侧)。另外,半导体激光器件400的其它结构,与第一实施方式相同。
另外,在半导体激光器件400的制造工序中,首先,如图17所示,与第一实施方式相同,通过蚀刻带状的金属板,形成引线端子11在横向(B方向)上反复被图案化的引线框架106。此时,参照图6,不对引线端子12和13进行图案化。另外,不形成由引线端子11、连接部11c和前端区域11b围成的切口部,而图案化成在平面部401的后方直接连接有第一散热部11f的状态。另外,参照图6,另外形成引线端子12和13在横向(B方向)反复被图案化的引线框架107。
之后,在平面部401的配置引线端子12和13的规定区域上,涂敷由环氧树脂构成的绝缘膜402(参照图16)。然后,在将引线框架107配置在引线框架106上的状态下使环氧树脂硬化,使得在绝缘膜402的表面上重叠引线端子12和13。由此,粘接引线框架106和引线框架107(参照图17)。之后,如图15和图16所示,以固定引线端子11、12和13的方式将基部10铸型成型。另外,第四实施方式的其它制造工序,与上述第一实施方式的制造工序大致相同。
前端区域11b与引线端子12和13配置在不同的平面上。由此,不使引线端子的宽度变小,就能够容易地增加引线端子的数量。另外,即使在增加了引线端子数量的情况下,也能够适当地确保平面部401的宽度(截面积),所以能够抑制从前端区域11b通过平面部401散热到散热部11d时散热(导热)特性的降低。另外,第四实施方式的其它效果,与上述第一实施方式相同。
(第五实施方式)
参照图18和图19,对第五实施方式进行说明。在该第五实施方式的半导体激光器件500中,与第一实施方式不同,一个连接部511c兼用作引线端子511。另外,图18中,为了说明引线框架的详细的结构,用虚线表示安装前端区域11b的基部10(参照图19)的外形形状。另外,在图中,对与第一实施方式相同的结构标记同样的符号进行图示。另外,引线端子511是本发明的“第一引线端子”的一例。
在半导体激光器件500中,如图18和图19所示,具有宽度W5的引线端子511从一方(B2侧)的具有宽度W2的连接部511c的后端部(A2侧)向后方延伸。另外,散热部511d连接在连接部511c的后端部。而且,在另一方(B1侧)的具有宽度W52的连接部521c和连接部511c之间,设置有引线端子12和13。
另外,如图19所示,连接部521c的宽度W52比连接部511c的宽度W2大(W52>W2)。即,如图19所示,平面(俯视)来看,以蓝紫色半导体激光元件20为中心,连接部511c侧(B2侧)的结构和连接部521c侧(B1侧)的结构非对称。另外,半导体激光器件500的其它结构,与上述第一实施方式相同。
另外,对于半导体激光器件500的制造工序,除了形成具有相对于前端区域11b的大致中心在横向非对称配置的连接部511c和521c的引线端子511、形成被图案化成在连接部511c和521c之间的区域配置引线端子12和13的引线框架这点之外,与第一实施方式的制造工序大致相同。
由于一侧(B2侧)的连接部511c和引线端子511形成为兼用,所以能够使另一侧(B1侧)的散热部521d的连接部521c的宽度W52构成得更宽。其结果是,能够使散热部521d的散热效率提高。另外,第五实施方式的其它效果,与上述第一实施方式相同。
(第五实施方式的变形例)
接着,对第五实施方式的变形例进行说明。在该第五实施方式的变形例的半导体激光器件500a中,如图20所示,与第五实施方式的半导体激光器件500相比较,除了没有形成散热部511d以外,具有相同的结构,在图中,对与上述第五实施方式相同的结构标记同样的符号进行图示。
如图20所示,在引线端子511上没有形成第五实施方式中描述的散热部511d(参照图18),在一侧(B1侧)只形成有散热部521d。另外,半导体激光器件500a的其它结构,与第五实施方式相同。另外,对于半导体激光器件500a的制造工序,除了制作在一侧形成有连接部521c和只由第一散热部11f和第二散热部11g构成的散热部521d的引线框架这点之外,与第五实施方式的制造工序大致相同。
如半导体激光器件500a,即使只在引线端子511的一侧(B1侧)具备散热部521d,也能够使蓝紫色半导体激光元件20发的热通过连接部521c从散热部521d散热到外部。由此,能够容易地使半导体激光器件500a的宽度(B方向)变小。这种情况下,通过将连接有散热部521d的连接部521c的宽度(B方向的宽度)构成得比第一实施方式的连接部11c宽,即使只在一侧形成散热部521d也能够充分地进行散热。另外,第五实施方式的变形例的其它效果,与第一实施方式相同。
(第六实施方式)
参照图21,对第六实施方式进行说明。在该第六实施方式的半导体激光器件600中,与第一实施方式不同,具有基部610,给基部610的头部610a和基座部610b的截面具有在宽度方向(B方向)上被拉长的长圆形状,在基部610的B方向的两端部的外圆周面610f,没有形成边缘(edge)(角部)等。另外,对于盖部630,被树脂成型为底面部630b和从底面部630b呈筒状延伸的侧壁部630a的内周具有对应于基部610(头部610a)的截面形状(长圆形)的截面。由此,盖部630的内侧面630c以完全包围基部610的外圆周面610f的状态嵌合。另外,在图中,对于与第一实施方式相同的结构,标记与第一实施方式相同的符号进行图示。
另外,盖部630通过由粒子状的合成沸石构成的气体吸收剂和具有伸缩性的热塑性氟树脂的混合物形成。另外,优选气体吸收剂相对于热塑性氟树脂在约40重量%以上约70重量%以下的范围混入。另外,热塑性氟树脂是本发明的“树脂”的一例。
而且,在具有长圆形的底面部630b的中央部,从蓝紫色半导体激光元件20射出的激光能够向外部透射的光透射部635与盖部630一体地形成。另外,光透射部635由于不含有气体吸收剂而具有透光性,而侧壁部630a和底面部630b由于含有气体吸收剂而不具有透光性。
另外,在第六实施方式中,在基部610的外圆周面610f上和后表面610d上,形成有用于阻隔来自外部的气体的浸入的气体屏障层17(参照图2),在盖部630的侧壁部630a和底面部630b的外表面630d,形成有气体屏障层33。
另外,对盖部630的制造工序进行说明,对颗粒(pellet)(具有约3~5mm左右的长度的圆柱状粒子)状的热塑性氟树脂,混合由被粉碎成具有数十μm以上数百μm以下的粒径的合成沸石构成的气体吸收剂。使用搅拌机在约170℃的温度条件下对热塑性氟树脂和气体吸收剂的混合物边加热边混揉(搅拌)。此时,优选气体吸收剂相对于热塑性氟树脂的比例为约40%以上约70%以下。
之后,通过将热塑性氟树脂和气体吸收剂的混揉物注入具有规定的形状的模具(未图示)进行除温来使其硬化。由此,将盖部630的侧壁部630a和在大致中央部形成有开口部的底面部630b(参照图21)成型。此时,优选在将气体吸收剂混合到热塑性氟树脂之前,对气体吸收剂进行热处理。由此,能够使气体吸收剂的吸收能力得到提高。
之后,将没有混入气体吸收剂的热塑性氟树脂和在上述工序中成型的盖部630(侧壁部630a和底面部630b的部分)再次放入具有规定的形状的模具(未图示),在约170℃的温度条件下加热。由此,在形成与上述底面部630b的大致中央部的开口部,成型具有透光性的光透射部635(参照图21)。另外,由于来自热塑性氟树脂的挥发性气体不在端面形成附着物,所以不需要进行在第一实施方式的盖部30的制造工序中进行的除气处理。
另外,半导体激光器件600的其它结构,与第一实施方式相同。另外,对于半导体激光器件600的其他制造工序,除了以与盖部630的截面形状(长圆形)相应的方式使将头部610a和基座部610b在宽度方向(B方向)上拉长的基部610树脂成型这点之外,与第一实施方式大致相同。
基部610和盖部630分别由环氧树脂和热塑性氟树脂与气体吸收剂的混合物形成。由此,能够利用气体吸收剂吸收从基部610和盖部630的树脂产生的挥发性有机气体。
此处,为了确认在盖部使用热塑性氟树脂的有效性,进行了以下的实验。首先,利用具有约1mm厚度的、由四氟乙烯、六氟丙烯和双氟亚乙烯(Vinylidene fluoride)构成的热塑性氟树脂(3M制:THV500G)形成光透射部635,将其从光射出面20a隔开1mm的距离配置。接着,在70℃的条件下,从蓝紫色半导体激光元件20利用APC将调整到10mW的输出(输出功率)的激光对上述光透射部635照射1000小时后,确认了光透射部635的透射率没有变化。由此结果确认了在盖部630使用热塑性氟树脂的有效性。
另外了,在具有9mm的直径(外径)的金属制的轴杆(stem)(基部)只安装半导体激光元件20。在盖上金属制的盖部(带有玻璃窗)进行密封时,在封装内放入切成2mm×2mm×0.1mm(长×宽×厚)的大小的热塑性氟树脂(3M制:THV500G)并密封。然后,在70℃的条件下,从蓝紫色半导体激光元件20利用APC射出调整到10mW的输出(输出功率)的激光250小时进行动作实验。其结果是,即使经过250小时动作电流也没有发生明显的变化。另外,作为比较例,将切成与上述相同的大小的丙烯酸板放入到相同封装内并密封后进行动作实验。这种情况下,在140小时时动作电流开始增加,激光元件破损。
由于来自热塑性氟树脂的挥发性气体不在光射出端面形成附着物,所以在使用该热塑性氟树脂形成了盖部630的半导体激光器件600中,能够进一步抑制蓝紫色半导体激光元件20的劣化。另外,对于热塑性氟树脂,由于不需要进行除气处理,所以能够容易地制造具有优质特性的半导体激光器件600。另外,第六实施方式的半导体激光器件600的其他效果,与第一实施方式相同。
(第七实施方式)
首先,参照图22和图23,对第七实施方式进行说明。在该第七实施方式的3波长半导体激光器件700中,与第六实施方式不同,搭载射出互不相同波长的激光的多个半导体激光元件来构成集成型的半导体激光器件。另外,在图中,对与第六实施方式相同的结构,标记与第六实施方式相同的符号进行图示。
3波长半导体激光器件700如图22所示具有如下的结构,第一实施方式的蓝紫色半导体激光元件20和2波长半导体激光元件60以在横向(B方向)邻接的状态,分别通过垫电极741接合在由AlN构成的导电性的次黏着基台740的表面上,其中,2波长半导体激光元件60由具有约650nm的振荡波长的红色半导体激光元件70和具有约780nm的振荡波长的红外半导体激光元件80整体形成。另外,次黏着基台740通过导电性粘结层5接合在从基部610露出的引线端子711(前端区域711b)的表面上。而且,盖部630嵌合在基部610将其覆盖,封装被气密密封。另外,3波长半导体激光器件700是本发明的“半导体发光器件”的一例。另外,2波长半导体激光元件60、红色半导体激光元件70和红外半导体激光元件80是本发明的“半导体发光元件”的一例。
另外,如图23所示,在基部610,由金属制的引线框架构成的引线端子711、712、713、714和715以相互绝缘的状态贯穿头部610a配置在同一平面上。另外,引线端子711贯穿头部610a的大致中心。在引线端子711的宽度方向(B方向)的外侧(B2侧和B1侧)分别配置有引线端子712和713以及引线端子714和715。另外,引线端子711~715分别具有前方(A1侧)的前端区域711b~715b。前端区域711b~715b从头部610a的前表面610c露出,并且配置在基座部610b的上表面610e上。另外,引线端子711的前端区域711b在基座部610b上在B方向扩展。另外,在前端区域711b的大致中央,固定有蓝紫色半导体激光元件20和2波长半导体激光元件60。另外,前端区域711b是本发明的“元件设置部”的一例。
另外,在引线端子711,形成有一对散热部711d,这一对散热部711d从前端区域711b的B方向的两端部,在与引线端子711~715同一平面上在引线端子712和715的外侧(B2侧和B1侧)贯穿头部610a到后方(A2方向),进一步向B2侧和B1侧延伸,离开基部610的外圆周面610f后,再次朝向前方(A1方向)延伸。另外,散热部711d的B方向的宽度形成得比贯穿引线端子711的头部610a的部分的B方向的宽度宽。因此,在封装内动作的蓝紫色半导体激光元件20和2波长半导体激光元件60发的热,通过次黏着基台740、前端区域711b、两侧的散热部711d,散热到3波长半导体激光器件700的外部。
另外,2波长半导体激光元件60,如图22所示,红色半导体激光元件70和红外半导体激光元件80隔着具有规定的槽宽的凹部65形成在共用的n型GaAs基板71的表面上。
具体而言,红色半导体激光元件70,在n型GaAs基板71的上表面上形成有:由AlGaInP构成的n型熔覆层72;具有由GaInP构成的量子阱层和由AlGaInP构成的阻隔层交替层叠而成的MQW结构的活性层73;和由AlGaInP构成的p型熔覆层74。另外,形成有由覆盖p型熔覆层74的脊部75以外的上表面和脊部75的两侧面的、SiO2构成的电流阻挡层76。另外,在脊部75和电流阻挡层76的上表面上,形成有具有约200nm的厚度的Pt层和具有约3μm的厚度的Au层层叠而成的p侧电极77。另外,在n型GaAs基板71的下表面上,形成有从靠近n型GaAs基板71开始按顺序层叠有AuGe层、Ni层和Au层的n侧电极78。另外,n侧电极78设置作为红色半导体激光元件70和红外半导体激光元件80共用的n侧电极。
另外,红外半导体激光元件80,在n型GaAs基板71的上表面上形成有:由AlGaAs构成的n型熔覆层82;具有由Al成分低的AlGaAs构成的量子阱层和由Al成分高的AlGaAs构成的阻隔层交替层叠而成的MQW结构的活性层83;和由AlGaAs构成的p型熔覆层84。另外,形成有由覆盖p型熔覆层84的脊部85以外的上表面和脊部85的两侧面的、SiO2构成的电流阻挡层86。另外,在脊部85和电流阻挡层86的上表面上形成有p侧电极87。
另外,如图23所示,蓝紫色半导体激光元件20通过引线接合在p侧电极27的金属线791与引线端子714的前端区域714b连接。另外,红色半导体激光元件70通过引线接合在p侧电极77的金属线792与引线端子713的前端区域713b连接。红外半导体激光元件80通过引线接合在p侧电极87的金属线793与引线端子712的前端区域712b连接。另外,形成为能够接收来自各个激光元件的光反射面的激光的监测用PD742,通过引线接合在p型区域742b的金属线794与引线端子715的前端区域715b连接。另外,蓝紫色半导体激光元件20的n侧电极28、2波长半导体激光元件60的n侧电极78和监测用PD742的n型区域(未图示)共同通过次黏着基台740与引线端子711电连接。
另外,对于3波长半导体激光器件700的其它结构和制造工序,除了将蓝紫色半导体激光元件20和2波长半导体激光元件60以在横向(图23的B方向)上排列的状态接合在次黏着基台740上这点之外,与第六实施方式大致相同。另外,3波长半导体激光器件700的效果,与第六实施方式相同。
(第七实施方式的变形例)
参照图22和图24,对第七实施方式的变形例进行说明。该第七实施方式的变形例的3波长半导体激光器件705,与第七实施方式不同,引线端子711和引线端子712~715形成在不同的高度位置。也就是,引线端子712~715隔着形成于平面部401上的由环氧树脂构成的绝缘膜402,形成在与引线端子711(前端区域711b)不同的高度方向(C方向)的平面上。因此,平面部401(引线端子711)和引线端子712~715以互相绝缘的状态、并且在高度方向也不同的位置,从前方(A1侧)贯穿基部610到后方(A2侧)。另外,引线端子712~715是本发明的“第二引线端子”的一例。
另外,如图24所示,一侧(B2侧)的连接部711c兼用于引线端子711。此处,在图24中,为了说明粘结在引线框架上的引线端子的详细的结构,以虚线表示安装前端区域711b的基部610的外形形状。另外,半导体激光器件705的其它结构与第七实施方式相同。
另外,第七实施方式的变形例的制造工序,与第七实施方式的制造工序大致相同。
前端区域711b和引线端子712~715配置在不同的平面上。由此,能够获得不用将引线端子的宽度变小就能容易地增加引线端子的数量的3波长半导体激光器件705。另外,第七实施方式的变形例的其它效果,与第七实施方式相同。
(第八实施方式)
参照图23和图25,对本发明第八实施方式的光拾取装置850进行说明。另外,光拾取装置850是本发明的“光学装置”的一例。
光拾取装置850,如图25所示,包括:第7实施方式的3波长半导体激光器件700(参照图23);对从3波长半导体激光器件700射出的激光进行调节的光学系统820;和接收激光的光检测部830。
而且,光学系统820,如图25所示,具有偏振分光器(PBS)821、准直透镜822、光束扩展器823、λ/4板824、物镜825、圆柱形透镜826和光轴校正元件827。
另外,PBS821全部透射从3波长半导体激光器件700射出的激光,并且全反射从光盘835返回的激光。准直透镜822将透过了PBS821的来自3波长半导体激光器件700的激光转换为平行光。光束扩展器823由凹透镜、凸透镜和驱动器(actuator)(未图示)构成。驱动器响应来自后述的伺服电路的伺服信号,具有通过使凹透镜和凸透镜的距离变化,来校正从3波长半导体激光器件700射出的激光的波面状态的功能。
另外,λ/4板824将由准直透镜822转换成的大致平行的线偏振光的激光转换为圆偏振光。另外,λ/4板824将从光盘835返回的圆偏振光的激光转换为线偏振光。该情况下的线偏振光的偏振方向与从3波长半导体激光器件700射出的激光的线偏振光的方向正交。由此,从光盘835返回的激光被PBS821大致全反射。物镜825将透过了λ/4板824的激光聚光到光盘835的表面(记录层)上。另外,物镜825利用物镜驱动器(未图示),响应来自后述的伺服电路的伺服信号(跟踪伺服信号、聚焦伺服信号和倾斜伺服信号),能够在跟踪(tracking)方向、聚焦(focus)方向和倾斜(tilt)方向移动。
另外,沿着被PBS821全反射的激光的光轴,配置有圆柱形透镜826、光轴校正元件827和光检测部830。圆柱形透镜826对入射的激光付与像散作用。光轴校正元件827由衍射光栅构成,配置为使透过了圆柱形透镜826的蓝紫色、红色和红外的各激光的0阶衍射光的点在后述的光检测部830的检测区域上一致。
另外,光检测部830基于接收的激光的强度分布输出再现信号。此处,光检测部830具有规定图案的检测区域使得能够得到再现信号,还有聚焦错误信号、跟踪错误信号和倾斜错误信号。如此,构成包括3波长半导体激光器件700的光拾取装置850。
在该光拾取装置850中,3波长半导体激光器件700,通过在引线端子711和引线端子712~714之间独立施加电压,能够从蓝紫色半导体激光元件20、红色半导体激光元件70和红外半导体激光元件80独立地射出蓝紫色、红色和红外的激光。另外,从3波长半导体激光器件700射出的激光,经过PBS821、准直透镜822、光束扩展器823、λ/4板824、物镜825、圆柱形透镜826和光轴校正元件827调整后,照射到光检测部830的检测区域上。
此处,当再现记录在光盘835的信息的情况下,能够一边进行控制使得从蓝紫色半导体激光元件20、红色半导体激光元件70和红外半导体激光元件80射出的各激光能量一定,一边照射激光到光盘835的记录层,并且得到从光检测部830输出的再现信号。另外,利用同时输出的聚焦错误信号、跟踪错误信号和倾斜错误信号,能够进行反馈控制光束扩展器823的驱动器和驱动物镜825的物镜驱动器。
另外,当在光盘835记录信息的情况下,基于需要记录的信息,一边控制从蓝紫色半导体激光元件20和红色半导体激光元件70(红外半导体激光元件80)射出的激光能量,一边将激光照射到光盘835。由此,能够在光盘835的记录层记录信息。另外,与上述相同,利用从光检测部830输出的聚焦错误信号、跟踪错误信号和倾斜错误信号,能够反馈控制光束扩展器823的驱动器和驱动物镜825的物镜驱动器。
如此,使用包括3波长半导体激光器件700的光拾取装置850,能够进行对光盘835的记录和再现。
在光拾取装置850中,由于包括第七实施方式的3波长半导体激光器件700,所以利用3波长半导体激光器件700具有的良好的散热性,能够得到抑制了搭载在3波长半导体激光器件700上的各半导体激光元件劣化、能承受长时间使用的可靠性高的光拾取装置850。并且,能够得到抑制了3波长半导体激光器件700的尺寸增大的光拾取装置850。
(第九实施方式)
参照图25和图26,对本发明第九实施方式的光盘装置900进行说明。另外,光盘装置900是本发明的“光学装置”的一例。
光盘装置900,如图26所示,包括第八实施方式的光拾取装置850、控制器901、激光驱动电路902、信号生成电路903、伺服电路904和盘驱动电动机905。
对控制器901输入基于需要记录在光盘835的信息而生成的记录数据S1。另外,控制器901响应记录数据S1和来自后述的信号生成电路903的信号S5,向激光驱动电路902和伺服电路904分别输出信号S2和信号S7。另外,控制器901,如后述的那样,基于信号S5输出再现(再生)数据S10。另外,激光驱动电路902响应信号S2输出控制从光拾取装置850内的3波长半导体激光器件700射出的激光能量的信号S3。即,控制器901和激光驱动电路902驱动3波长半导体激光器件700。
在光拾取装置850中,如图26所示,将响应信号S3而被控制的激光照射到光盘835。另外,从光拾取装置850内的光检测部830向信号生成电路903输出信号S4。另外,利用来自后述的伺服电路904的伺服信号S8,控制光拾取装置850内的光学系统820(光束扩展器823的驱动器和驱动物镜825的物镜驱动器)。信号生成电路903对从光拾取装置850输出的信号S4进行放大和运算处理,将包括再现信号的第一输出信号S5向控制器901输出,并且将进行光拾取装置850的反馈控制和后述的光盘835的旋转控制的第二输出信号S6向伺服电路904输出。
伺服电路904,如图26所示,响应来自信号生成电路903和控制器901的第二输出信号S6和信号S7,输出控制光拾取装置850内的光学系统820的伺服信号S8和控制盘驱动电动机905的电动机伺服信号S9。另外,盘驱动电动机905响应电动机伺服信号S9,控制光盘835的旋转速度。
此处,在再现光盘835中记录的信息的情况下,首先,利用此处省略了说明的识别光盘835的种类(CD、DVD、BD等)的装置,选择要照射的波长的激光。接着,从控制器901向激光驱动电路902输出信号S2,使得应从光拾取装置850内的3波长半导体激光器件700射出的波长的激光强度一定。进而,通过光拾取装置850的3波长半导体激光器件700、光学系统820和光检测部830进行动作,从光检测部830将包括再现信号的信号S4向信号生成电路903输出,信号生成电路903将包括再现信号的信号S5向控制器901输出。控制器901通过处理信号S5,抽取光盘835中记录的再现信号,作为再现数据S10输出。使用该再现数据S10,例如能够将光盘835中记录的影像、声音等信息输出到显示器或扬声器等。另外,基于来自光检测部830的信号S4,也进行各部的反馈控制。
另外,在将信息记录在光盘835的情况下,首先利用识别光盘835的种类(CD、DVD、BD等)的装置,选择要照射的波长的激光。接着,相应于与记录的信息对应的记录数据S1,从控制器901向激光驱动电路902输出信号S2。进而,通过光拾取装置850的3波长半导体激光器件700、光学系统820和光检测部830进行动作,在光盘835上记录信息,并且基于来自光检测部830的信号S4,进行各部的反馈控制。
如此,使用光盘装置900,能够进行对光盘835的记录和再现。
在光盘装置900中,由于包括第八实施方式的光拾取装置850,所以利用3波长半导体激光器件700具有的良好的散热性,能够得到抑制了搭载于光拾取装置850的各个半导体激光元件劣化、并且能承受长时间的使用的可靠性高的光盘装置900。并且,能够得到抑制了光拾取装置850的尺寸增大的光盘装置900。
(第十实施方式)
参照图23、图27和图28,对本发明第十实施方式的投影装置950的结构进行说明。另外,对于投影装置950,以构成RGB3波长半导体激光器件910的各个半导体激光元件大致同时被点亮为例进行说明。另外,RGB3波长半导体激光器件910是本发明的“半导体发光器件”的一例,投影装置950是本发明的“光学装置”的一例。
投影装置950,如图28所示,包括:RGB3波长半导体激光器件910;由多个光学部件构成的光学系统920;和控制RGB3波长半导体激光器件910和光学系统920的控制部990。由此,从RGB3波长半导体激光器件910射出的激光经过光学系统920调制后,投影到外部的屏幕995等。
另外,RGB3波长半导体激光器件910,如图27所示,对具有约530nm的绿色(G)的振荡波长的绿色半导体激光元件660和具有约480nm的蓝色(B)的波长的蓝色半导体激光元件665整体地形成的2波长半导体激光元件650,接合具有约655nm的红色(R)的振荡波长的红色半导体激光元件670,能够射出具有RGB的3个波长的激光。
此处,RGB3波长半导体激光器件910中,参照图24所示的第七实施方式的变形例的3波长半导体激光器件705,代替蓝紫色半导体激光元件20而包括在n型GaAs基板71的上表面上形成的红色半导体激光元件670(参照图27),代替红色半导体激光元件70和红外半导体激光元件80整体地形成的2波长半导体激光元件60而包括绿色半导体激光元件660和蓝色半导体激光元件665在n型GaN基板21的下表面上整体地形成的2波长半导体激光元件650(参照图27)。另外,各个半导体激光元件隔着垫电极741接合在次黏着基台740的表面上。
另外,如图27所示,红色半导体激光元件670通过引线接合在p侧电极77的金属线791与引线端子714的前端区域714b(参照图24)连接。另外,蓝色半导体激光元件665通过引线接合在p侧垫电极666的金属线792与引线端子713的前端区域713b(参照图24)连接。绿色半导体激光元件660通过引线接合在p侧垫电极661的金属线793与引线端子712的前端区域712b(参照图24)连接。另外,形成为能够接受来自各激光元件的光反射面的激光的监测用PD742,通过引线接合在p型区域742b(参照图23)的金属线794与引线端子715的前端区域715b(参照图24)连接。另外,红色半导体激光元件670的n侧电极678、2波长半导体激光元件650的n侧电极658和监测用PD742的n型区域(未图示)共同通过次黏着基台740与引线端子711电连接,由此在RGB3波长半导体激光器件910中实现共阴极的接线。
另外,RGB3波长半导体激光器件910的其它结构和制造工序,与第七实施方式的3波长半导体激光器件700的情况相同。
另外,如图28所示,在光学系统920中,从RGB3波长半导体激光器件910射出的激光被由凹透镜和凸透镜构成的分散角控制透镜922转换为具有规定的光束(射线束)直径的平行光之后,入射到复眼积分器(Fly eye integrator)923。另外,在复眼积分器923中,由蝇的眼睛状的透镜组构成的两个复眼透镜相对,对从分散角控制透镜922入射的光付与透镜作用,使得入射到液晶面板929、933和940时的光量分布均匀。即,透过了复眼积分器923的光被调整为能够以与液晶面板929、933和940的尺寸对应的纵横尺寸比(例如16:9)的扩展来入射。
另外,透过了复眼积分器923的光被聚光透镜924聚集。另外,透过聚光透镜924的光中,只有红色光被二向色镜925反射,另一方面,绿色光和蓝色光透过二向色镜925。
然后,红色光经过镜子926然后被透镜927平行化后,经过入射侧偏振板928入射到液晶面板929。该液晶面板933根据红色用的图像信号(R图像信号)被驱动,由此调制红色光。
另外,在二向色镜930只反射透过了二向色镜925的光中的绿色光,另一方面蓝色光透过二向色镜930。
然后,绿色光由透镜931平行化之后经过入射侧偏振板932入射到液晶面板933。该液晶面板929根据绿色用的图像信号(G图像信号)被驱动,由此调制绿色光。
另外,透过了二向色镜930的蓝色光经过透镜934、镜子935、透镜936和镜子937,再由透镜938平行化后,经过入射侧偏振板939入射到液晶面板940。该液晶面板940根据蓝色用的图像信号(B图像信号)被驱动,由此调制蓝色光。
之后,被液晶面板929、933和940调制后的红色光、绿色光和蓝色光由分色棱镜941合成后,经过射出侧偏振板942向投射透镜943入射。另外,投射透镜943内置有用于将投射光在被投影面(屏幕995)上成像的透镜组和用于使透镜组的一部分在光轴方向上变位来调整投射图像的变焦(zoom)和焦距(focus)的驱动器。
另外,在投影装置950中,由控制部990进行控制,使得作为与红色半导体激光元件670的驱动相关的R信号、与绿色半导体激光元件660的驱动相关的G信号和与蓝色半导体激光元件665的驱动相关的B信号的恒定的电压被供给到RGB3波长半导体激光器件910的各激光元件。由此,RGB3波长半导体激光器件910的红色半导体激光元件670、绿色半导体激光元件660和蓝色半导体激光元件665实质上是同时振荡。另外,通过由控制部990控制红色半导体激光元件670、绿色半导体激光元件660和蓝色半导体激光元件665各自的光的强度,能够控制投射到屏幕995的像素的色调和亮度等。由此,通过控制部990将期望的图像投射到屏幕995。
如此,构成搭载有RGB3波长半导体激光器件910的投影装置950。
(第十一实施方式)
参照图27、图29和图30,对本发明第十一实施方式的投影装置980的结构进行说明。另外,在投影装置980中,以构成RGB3波长半导体激光器件910的各个半导体激光元件按时间序列点亮的例子进行说明。另外,投影装置980是本发明的“光学装置“的一例。
投影装置980,如图29所示,包括第十实施方式中使用的RGB3波长半导体激光器件910和光学系统970,以及控制RGB3波长半导体激光器件910和光学系统970的控制部991。由此,来自RGB3波长半导体激光器件910的激光被光学系统970调制后,投射到屏幕995等。
另外,在光学系统970中,从RGB3波长半导体激光器件910射出的激光分别被透镜972转换为平行光之后,入射到光导管974。
光导管974的内表面是镜面,激光在光导管974的内表面反复反射并在光导管974内行进。此时,利用在光导管974内的多重反射作用,使从光导管974射出的各种颜色的激光的强度分布均匀化。另外,从光导管974射出的激光经过中继光学系统975入射到数字微镜器件(DMD:Digital micromirror device)976。
DMD976是由配置为矩阵状的微小的镜子组构成。另外,DMD976具有通过切换各像素位置的光的反射方向为朝向投射透镜980的第一方向A和离开投射透镜980的第二方向B来表现(调制)各像素的灰度的功能。入射到各像素位置的激光中向第一方向A反射的光(ON光)入射到投射透镜980并被投射到被投影面(屏幕995)。另外,被DMD976反射向第二方向B的光(OFF光)不入射到投射透镜980而是被光吸收体977吸收。
另外,在投影装置980中,通过由控制部991进行控制使得脉冲电源供给到RGB3波长半导体激光器件910,RGB3波长半导体激光器件910的红色半导体激光元件670、绿色半导体激光元件660和蓝色半导体激光元件665按时间序列被分割,一个一个元件地被周期性驱动。另外,利用控制部991,光学系统970的DMD976一边分别与红色半导体激光元件670、绿色半导体激光元件660和蓝色半导体激光元件665的驱动状态同步,一边配合(对照)各像素(R、G和B)的灰度调制光。
具体而言,如图30所示,与红色半导体激光元件670(图27参照)的驱动相关的R信号、与绿色半导体激光元件660(图27参照)的驱动相关的G信号和与蓝色半导体激光元件665(图27参照)的驱动相关的B信号,在以相互不重叠的方式按时间序列被分割的状态下,由控制部991(图29参照)供给到RGB3波长半导体激光器件910的各激光元件。另外,与该B信号、G信号和R信号同步,B图像信号、G图像信号、R图像信号分别从控制部991被输出到DMD976。
由此,基于图30所示的时间图中的B信号,使蓝色半导体激光元件665的蓝色光发光,并且在该定时(timing,时间),基于B图像信号,利用DMD976调制蓝色光。另外,基于B信号之后输出的G信号,使绿色半导体激光元件660的绿色光发光,并且在该定时,基于G图像信号,利用DMD976调制绿色光。进而,基于G信号之后输出的R信号,使红色半导体激光元件670的红色光发光,并且在该定时,基于R图像信号,利用DMD976调制红色光。之后,基于R信号之后输出的B信号,使蓝色半导体激光元件665的蓝色光发光,并且在该定时,再次基于B图像信号,利用DMD976调制蓝色光。通过反复进行上述的动作,由基于B图像信号、G图像信号和R图像信号的激光照射形成的图像被投射到被投影面(屏幕995)。
如此,构成搭载有RGB3波长半导体激光器件910的投影装置980。
在第十实施方式和第十一实施方式的投影装置950和980中,由于在投影装置的内部安装有RGB3波长半导体激光器件910(参照图27),所以利用RGB3波长半导体激光器件910具有的良好的散热性,能够得到抑制了红色半导体激光元件670、绿色半导体激光元件660和蓝色半导体激光元件665劣化、并且能承受长时间的使用的可靠性高的投影装置950和980。并且,能够得到抑制了RGB3波长半导体激光器件910的尺寸增大的投影装置950和980。
另外,本次公开的实施方式全部的点都是例示,不应被理解为限制性的描述。本发明的范围不是上述的实施方式的说明的范围,而是由权利要求公开的,而且还包括与权利要求的范围等同的意思和在范围内的所有变更。
例如,在第一~第十一实施方式中,对于对基部和盖部的各个使用混入有气体吸收剂的树脂材料的例子进行了说明,但本发明不限于此。即,本发明中,也可以只在基部使用混入有气体吸收剂的树脂材料、并且在盖部使用未混入气体吸收剂的树脂材料构成半导体激光器件。或者,也可以只在盖部使用混入有气体吸收剂的树脂材料、并且在基部使用未混入气体吸收剂的树脂材料来构成半导体激光器件的封装。
另外,在第一~第十一实施方式中,对使用合成沸石作为气体吸收剂的例子进行了说明,但本发明不限于此。本发明中,例如,也可以将粉碎成具有数十μm以上数百μm以下的粒径的粒子状的硅胶或活性炭作为气体吸收剂,使用合成沸石、硅胶和活性炭中的任意哪个也可以。
另外,在上述第一~第十一实施方式中,对由具有伸缩性的硅树脂或者热塑性氟树脂形成盖部、并且将盖部嵌合在基部来构成半导体激光器件的封装的例子进行了说明,但本发明不限于此。本发明中,也可以使用具有伸缩性的硅树脂或者热塑性氟树脂等形成引线框架的基部、并且将基部嵌合在盖部来构成半导体激光器件的封装。
另外,在第一~第十一实施方式中,对基部和盖部都由树脂和气体吸收剂的混合物形成的例子进行了说明,但本发明不限于此。在本发明中,也可以使用金属材料形成基部和盖部的一个、由树脂和气体吸收剂的混合物形成另一个。
另外,在第一~第十一实施方式中,对在树脂(环氧树脂)中混入粉碎成粒子状的气体吸收剂(合成沸石)来形成基部的例子进行了说明,但本发明不限于此。本发明中,如图31所示的第一实施方式的第四变形例,也可以不粉碎多个颗粒状(pellet)(圆柱状)的气体吸收剂116而埋入到基部115地形成。该情况下,颗粒状的气体吸收剂116的几乎所有的部分被埋入到树脂15(例如环氧树脂等)中,并且埋入的多个颗粒的一侧端部116a从基部115的端面(前表面115c)露出。如果采用该第四变形例这样的构成,则在树脂15内部产生的有机气体被埋入到基部115的气体吸收剂116吸收,并且泄漏到封装内的有机气体也被露出到基部115的端面(前表面115c和115h)的一侧端部116a吸收。另外,与图2所示的基部10的内部结构相比较,由于基部115的外圆周面115f的附近具有不存在气体吸收剂116而只由树脂15构成的区域,所以该部分能够抑制来自外部(大气中)的低分子硅氧烷或挥发性的有机气体浸入到树脂15中。另外,通过在外圆周面115f形成气体屏障层,能够进一步提高对来自外部的气体浸入的抑制效果。
另外,在第一~第十一实施方式中,对在树脂(环氧树脂)中均匀地混入粉碎成粒子状的气体吸收剂(合成沸石)来形成基部的例子进行了说明,但本发明不限于此。本发明中,如图32所示的第一实施方式的第五变形例,也可以将基部120铸型成型为在基部120的外圆周面120f的附近具有没有在环氧树脂中混入粉碎成粒子状的气体吸收剂的区域P。如该第五变形例那样构成,与图2所示的基部10的内部结构相比较,由于基部120的外圆周面120f的附近具有不存在气体吸收剂而只由树脂15形成的区域P,所以能抑制来自外部(大气中)的低分子硅氧烷和/或挥发性的有机气体浸入到树脂15中。另外,通过在外圆周面120f与上述第一实施方式同样地形成气体屏障层,能够进一步提高对来自外部的气体浸入的抑制效果。
另外,在第一~第十一实施方式中,说明了对基部和盖部的各个设置了屏障层的例子,但本发明不限于此。即,本发明中,也可以只对基部或盖部中的一个设置屏障层。
另外,在第一~第十一实施方式中,对在基部的外表面设置有气体屏障层17的例子进行了说明,但本发明不限于此。即,本发明中,也可以在与封装内的空间接触的一侧的基部表面(头部的前表面和基座的前表面以及上表面)设置气体屏障层。另外,对于盖部也同样,也可以在与封装内的空间接触的一侧的盖部表面(盖部的内表面)设置气体屏障层。
另外,在第一~第十一实施方式中,由SiO2构成的气体屏障层的例子进行了说明,但本发明不限于此。例如,也可以使用Al2O3、ZrO2等电介质膜形成气体屏障层。另外,在使用由Al2O3、ZrO2等构成的多层金属氧化膜构成形成于盖部的气体屏障层33的情况下,兼用作该气体屏障层33的金属氧化膜具有反射防止层的功能。另外,在由作为反射防止层的金属氧化膜构成气体屏障层33的情况下,优选在图2所示的盖部30的光透射部35的内表面和外表面这两个表面上形成。
另外,在第一~第十一实施方式中,对使用在树脂中混入了气体吸收剂的基部和盖部构成封装的例子进行了说明,但本发明不限于此。在本发明中,除了使用在树脂中混入了气体吸收剂的基部和盖部,也可以在封装内的空的空间设置气体吸收剂。
另外,在第一实施方式中,对将散热部11d中的第一散热部11f从比基部10的后表面10d稍微靠后方的位置向外侧延伸的例子进行了说明,但本发明不限于此。本发明中,如图33所示的第六变形例的半导体激光器件100f,也可以第一散热部11f的一部分(前端侧)从基部10的外圆周面10f向外侧(B2侧或者B1侧)突出延伸。该情况下,第一散热部11f的宽度为W9(W9>W3(参照图4))。进而,本发明中,也可以第一散热部11f不露出到后表面10d的后方,而整个部分从基部10内在横向(B方向)贯穿外圆周面10f向外侧延伸。该情况下,通过在基部10的外圆周面10f的前方侧留下不形成散热部的区域,能够如上述第一实施方式使嵌合盖部30。由此,能够密封蓝紫色半导体激光元件20。
另外,在第二实施方式中,对将第一散热部211f向上方折弯(图11的C2方向)的例子进行了说明,但在本发明中,也可以将第一散热部211f向下方(C1方向)折弯来构成散热部11d。
另外,在第三实施方式中,对将连接部311c的端部向上方(图13的C2方向)折弯的例子进行了说明,但在本发明中,也可以将连接部311c的端部区域向下方(C1方向)折弯来构成连接部。
另外,在第二实施方式中,折弯连接部将散热部向上方延伸,但在本发明中,也可以折弯散热部将散热部向折弯的方向延伸。
另外,在第七实施方式的变形例中,对在具有引线端子711的引线框架(平面部401)的表面上将引线端子712~715横着排列配置在同一面上的例子进行了说明,但在本发明中,例如,也可以将引线端子714和715进一步层叠在引线端子712和713之上。由此,因为多个引线端子不是在半导体激光器件的宽度方向延展配置,所以能够减小3波长半导体激光器件的宽度。
另外,在上述各实施方式中,对在基部10形成有向前方突出的基座部10b的例子进行了说明,但在本发明中,也可以基部10具有基座部10b不突出的大致圆板状的形状。
另外,在第一~第十一实施方式中,对嵌合基部和盖部来密封封装50的例子进行了说明,但是本发明不限于此。作为参考例,也可以在基部不覆盖盖部地构成半导体激光器件。

Claims (20)

1.一种半导体发光器件,其特征在于,包括:
半导体发光元件;和
密封所述半导体发光元件的封装,
所述封装包括安装所述半导体发光元件的基部和被安装在所述基部的、覆盖所述半导体发光元件的盖部,
所述基部和所述盖部中的至少任意一者由树脂和气体吸收剂的混合物形成。
2.如权利要求1所述的半导体发光器件,其特征在于:
所述盖部由所述混合物形成,具有向外部透射从所述半导体发光元件射出的光的光透射部,
所述树脂具有透光性,
所述气体吸收剂混入到构成所述光透射部以外的所述盖部的所述混合物中。
3.如权利要求1所述的半导体发光器件,其特征在于:
所述气体吸收剂是合成沸石、硅胶和活性炭中的至少任意一个。
4.如权利要求1所述的半导体发光器件,其特征在于:
在由所述混合物形成的所述基部和所述盖部中的至少任意一个的表面,形成有气体屏障层。
5.如权利要求1所述的半导体发光器件,其特征在于:
还包括:安装在所述基部的、在同一平面上配置的多个引线端子;和与载置所述半导体发光元件的元件设置部一体地形成的散热部,
所述散热部配置在多个引线端子的外侧。
6.如权利要求5所述的半导体发光器件,其特征在于:
所述散热部配置在所述同一平面上。
7.如权利要求5所述的半导体发光器件,其特征在于:
所述散热部和所述元件设置部由从所述基部的前表面侧向后表面侧延伸的连接部连接,
所述散热部和所述连接部的连接区域配置在所述基部的后表面侧。
8.如权利要求7所述的半导体发光器件,其特征在于:
所述连接区域的至少一部分从所述基部的后表面露出。
9.如权利要求7所述的半导体发光器件,其特征在于:
所述散热部配置在所述盖部的外侧。
10.如权利要求5所述的半导体发光器件,其特征在于:
所述散热部在所述基部的两侧中的至少一侧被配置在所述多个引线端子的外侧。
11.如权利要求5所述的半导体发光器件,其特征在于:
所述引线端子包括安装在所述基部的后表面的第一引线端子,
所述元件设置部与所述第一引线端子一体地形成。
12.如权利要求5所述的半导体发光器件,其特征在于:
所述引线端子包括安装在所述基部的后表面的第二引线端子,
所述元件设置部和所述第二引线端子配置在不同的平面上。
13.如权利要求5所述的半导体发光器件,其特征在于:
所述连接部和所述散热部的至少一部分是弯曲的。
14.如权利要求13所述的半导体发光器件,其特征在于:
所述连接部和所述散热部的至少一部分被弯曲到与所述基部的后表面平行的方向。
15.如权利要求5所述的半导体发光器件,其特征在于:
所述散热部的宽度比所述引线端子的宽度大。
16.如权利要求1所述的半导体发光器件,其特征在于:
所述树脂具有伸缩性,
所述半导体发光元件通过所述基部与所述盖部嵌合而被密封。
17.如权利要求16所述的半导体发光器件,其特征在于:
所述基部和所述盖部都由所述树脂和所述气体吸收剂的混合物形成,
被混入到构成所述盖部的树脂的所述气体吸收剂相对于所述树脂的比例,比被混入到构成所述基部的树脂的所述气体吸收剂相对于所述树脂的比例小。
18.如权利要求16所述的半导体发光器件,其特征在于:
所述基部具有从所述基部的后表面侧向前表面侧去前端变细的外圆周面,
所述盖部嵌合在所述基部的前端变细的所述外圆周面。
19.一种半导体发光器件的制造方法,其特征在于,包括
形成基部和盖部的工序;
将半导体发光元件安装在所述基部的工序;和
通过嵌合所述基部和所述盖部来密封所述半导体发光元件的工序,
形成所述基部和所述盖部的工序包括通过使树脂和气体吸收剂的混合物成型来形成所述基部和所述盖部中的至少任意一个的工序。
20.一种光学装置,其特征在于,包括:
包括半导体发光元件和密封所述半导体发光元件的封装的半导体发光器件;和
控制所述半导体发光器件的出射光的光学系统,
所述封装具有安装所述半导体发光元件的基部和安装在所述基部的、覆盖所述半导体发光元件的盖部,
所述基部和所述盖部中的至少任意一者由树脂和气体吸收剂的混合物形成。
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