CN1065672C - 半导体激光器件 - Google Patents

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Abstract

一种半导体激光器件，包括一个管座、一个半导体激光芯片和一层覆盖在激光芯片上的树脂层。管座可以有一个监视器光电二极管，安装在激光芯片的附近。覆盖在激光芯片上或者既覆盖在激光芯片上又覆盖在监视器光电二极管芯片上的树脂层是由单一的合成树脂制成的，其厚度不超过500μm，并且其表面与激光芯片的向外发射激光束的端面基本上平行。

Description

半导体激光器件
本发明涉及一种激光器件，该器件可在光读出器件、光传输、光盘系统或任何其他光检测系统中用作光源。
迄今，已使用过各种类型的半导体激光器件，如日本专利公开No．2-125688(公开日1990年5月14日)、No．4-23381(公开日1992年1月27日)和欧洲专利EP0366472A2中揭示的那样。诸如图43和44所示的称之为组合型的器件在本技术领域也已众所周知。图43和44通过除去保护树脂层的中部纵剖面图和透视图，来表示已有技术的组合型半导体激光器件。
图43和44所示的已有技术激光器件包括一个由铝制成的衬底362，其一面镀有镍或金。衬底362包含有用焊料，例如铟固定在衬底电镀表面上的辅助安装座363。该辅助安装座363实际上为矩形，且由外表面形成了铝线365和366的硅制成。铝线365穿过氧化硅膜364，用于给激光二极管芯片369供电源，而铝线366则用于从辅助安装座363上获得电流，正如后面将要讨论的那样，该电流是由于监视器元件367工作而在辅助安装座363上产生的。
辅助安装座363中部的铝线365上形成一焊接面，通过淀积导电钎焊材料，将激光二极管芯片369焊在该面上。激光二极管芯片369有彼此相对的两个激光束发射端面369a和369b，安装在辅助安装座363上时，其中一个激光束发射端面369a向外发射激光束，另一个发射端面369b向内侧发射激光束，在下文中，将向外发射激光束的端面称为前发射端面，将向内侧发射激光束的端面称为后发射端面。在辅助安装座363外表面中心区域，接近激光二极管芯片369后发射端369b的部位，整体地制作有监视器元件367。这个监视器元件367由向辅助安装座369的外表面扩散p-型杂质形成PN结而形成的光电二极管元件构成，而且与铝线366作电连接。
铝线365和366都用线W1和W2分别焊到与衬底362连接的挠性电路板371上形成的引线371a和371b上。该激光二极管芯片有一负极，它借助于焊接的线W4连接到焊点368上，通过制作在氧化硅膜364上的窗口与辅助安装座363内连，从而保持激光二极管芯片369的负极与衬底362的电连接关系。
衬底362本身用线W3与挠性电路板371的引线371C丝焊。
激光二极管芯片369被覆着透明树脂372，该树脂不仅覆盖着激光二极管芯片369前发射端面369a，而且一直覆盖到激光二极管芯片369的内侧，使得在后发射端369b与监视器元件367之间，形成互通的固体波导。
透明的树脂372是采用环氧树脂或硅酮树脂，当它为液态时，淀积在激光二极管芯片369上。由于表面张力的作用，当液态树脂覆盖在前发射端面369a上时，将会逐渐变成透明树脂372的液态树脂具有平滑表面膜。当这样的液态树脂硬化或固化时，在保持平滑形状的同时，固化了树脂的平滑表面膜，结果是，固化时形成平滑发射面。
包括辅助安装座363，其上焊有激光二极管芯片369和监视器元件367，挠性电路板371端部和焊丝W1到W4的组装件还包覆以保护树脂层373。
可是，发现如图43和44所示的现有技术激光器有以下问题。第一点，包覆在激光二极管芯片369的前发射端面的透明树脂372的厚度不可能被具体地限定。由于前发射端面369a与透明树脂372间光的多重反射，透明树脂372的厚度越厚，对激光发射特性的干扰往往越大。因此，现有技术的激光器件就不能满意地用于光盘录和／或放系统。
图45是用图解说明当包覆激光二极管芯片369的前发射端面369a的透明的树脂372的厚度为1000μm时，所显示的激光发射特性。如图45的曲线所示，因在前发射端面369a与透明树脂372的表面间发生多重反射，所以，激光束不具有单峰特性，从而这里所示的现有技术的激光器件不能用作光盘录和／或放系统的光源。应当注意到，在图45的曲线图中，曲线θ∥表示相对有源层为水平方向的激光束分布图形，而θ表示相对于有源层为垂直方向分布图形。
第二点，万一涂敷透明树脂372不适当，以致其表面未能平行于前发射端面369a，就会出现另一个问题，即，由于透明作用，光轴会偏移。图46说明当透明树脂372的表面未能平行于前发射端面369a时，所显示的激光发射特性。从图46的曲线中可以清楚地看出光轴明显偏移了，所以，现有技术的激光器件不能用作光盘录和／或放系统的光源。
还有，当透明树脂372覆盖激光二极管芯片369的前发射端面时，树脂厚度要超过550μm的数值时，就应考虑使用不同性质的材料作为透明树脂372的两次涂敷脂层，以便作为减轻应力的装置。但是，通过两次涂敷树脂层来形成透明树脂372，会在每层涂敷树脂与前发射端面369a之间产生激光束的多次反射，使得激光器件不能用作光盘录和／或放系统的光源。
图47是局部剖开的透视图，表示目前市场上出售的半导体激光器件的一般结构。参看图47，现有技术的半导体激光器件包括其上安有热沉304的管座303。热沉304其上承装着半导体激光芯片301 ，并用导线307与引线端做电联接。管座303还有一安装其上的监视器光电二极管芯片302，而且通过导线308与引线端306电联接。安装在管座303上的半导体激光芯片301和监视器光电二极管芯片302，两者都用其上有激光束射出玻璃窗口309的管帽310基本上密封起来。
在图47所示的现有技术半导体激光器件结构中，因为管座303和管帽是彼此独立的零件，又很贵，所以，不仅组装复杂费时，而且难以减小半导体激光器件的尺寸。
鉴于上述情况，曾提出如图48和49所示的其他现有技术的半导体激光器件。图48是平面图，表示在制造半导体激光芯片过程中的支架，而图49则是沿图48的A-A线的剖面图，表示单个半导体激光芯片。
如图48所示，插入式引线框架313(其中将引线框架和保持架部件集成在一起)有许多引线314，每个引线上安有半导体激光芯片311。又将监视器光电二极管芯片312分别安装在覆盖了树脂层315的各个半导体激光芯片311的内侧。
位于各个引线314两侧并且与之平行的两根平行引线316和317都用相应的保持构件318与相应的引线314连接定位。各个半导体激光芯片311和相应的监视器光电二极管芯片分别用导线319和320与引线316和317连接。切除引线框架313的引线314的根部，就可以获得相应数量的半导体激光器件。
根据图48和49所示的现有技术的半导体激光器件，因半导体激光芯片311覆盖着树脂层315，所以，其好处是，可以不用管帽310，例如，图47所示的半导体激光器件的管帽。此处，因将单个的半导体激光芯片311装在插入式引线框架313上，所以，不仅简化了半导体激光器件的制造工艺过程，而且半导体激光器件便宜，还能使尺寸紧凑。
然而，因为在图48和49所示的每个半导体激光器件的结构中都有用树脂层包覆或裸露于外面的半导体激光芯片311，监视器光电二极管芯片312以及导线319和320，所以问题在于，半导体激光器件易受外力作用，并且要求在使用时极其小心。
作为其他的现有技术的半导体激光器件，还有一种金属封装型，如图50所示。所示的金属封装型半导体激光器件包括管基321、安装在管基321上的管座322、安装在管座322的侧面322a上的半导体激光芯片323。安装在管座322侧面322a上并且与半导体芯片323隔一定位置的监视器光电二极管324、以及安装在管座322的上表面322b的检测光电二极管芯片325。管基321有一固定于其上的金属管帽326以便密封该管座322，而所述的金属管帽326有一在金属管帽326顶面形成的玻璃窗口330。在金属管帽326的顶面上还安装了上表面形成全息图(hologram)327a的玻璃块327，以便盖住玻璃窗口330。
使用图50所示的半导体激光器件时，从半导体激光芯片323发射出来的第一激光束，射向监视器光电二极管324，而第二激光束则射向金属管帽上的玻璃窗口330。于是，第二激光束穿过玻璃窗口330和玻璃块327，再从全息图327a射向外面。从全息图327a向外射出的第二激光束，射向信息载体(未示出)，例如光盘，然后反射，射到全息图327a上。反射到全息图327a上的第二激光束通过全息图被衍射，再射到检测光电二极管芯片325上。
在图50所示的现有技术的半导体激光器件中，因半导体激光芯片323表面会受大气中所含的湿气组份的有害影响，并会由此降低激光器的发射特性，所以要在金属管帽326内充上惰性气体，因此，不仅因为图50所示的半导体激光器件需用高价的惰性气体和带玻璃窗330的高价金属管帽326，还因为充灌惰性气体和金属管帽326玻璃窗的镶嵌都需要复杂的装配过程，以致整个半导体激光器件会变得很昂贵。
本发明的目的是，提供一种改进的半导体激光器件，该器件既无激光束发射特性的单峰损失，又无光轴偏移，能满意有效地用作光盘录和／或放设备的光源。
本发明的另一个目的是，提供一种改进的半导体激光器件，该器件能有效并很好地保护半导体激光芯片、监视器光电二极管芯片以及使它们与对应导体相互电连接的导线，还能容易地制造出尺寸紧凑、成本低廉的器件。
本发明的又一个目的是，提供一种改进的半导体器件，其中，用树脂层覆盖半导体激光芯片，使整个器具有满意的环境稳定性。
根据本发明的第一实施方式，半导体激光器件包括一基座、一半导体激光芯片和包封激光芯片的树脂层。该树脂层由单层合成树脂制成，并覆盖着激光芯片的前发射端面。
而且，树脂层厚度不大于500μm，其表面实际上平行于激光芯片的前发射端面。
这样，激光束就从安装在基座上且用由单层合成树脂制成的树脂层覆盖的半导体激光芯片的前发射端面发射出来。此外，因覆盖激光芯片前发射端面的树脂层的厚度不大于500μm，所以，发自激光芯片的激光束不会因多次反射而受到影响，使束发射特性呈单峰状。
而且，覆盖着激光芯片前发射端面的树脂表面与相应的前发射端面平行，因而由激光芯片射出的激光束不会产生透镜效应，在激光束发射特性方面也就必然地不会发生光轴偏移。
更可取的是，基座可以为管座，而半导体激光器件还可以包括安装在管座上并且位于激光芯片内侧的光电二极管芯片，在这样的装置中，激光束分别从安装在管座上并由单层合成树脂制作的树脂层覆盖着的激光芯片的前、后发射端面射出。利用安装在管座上并位于激光芯片内侧的监视器光电二极管，通过使激光芯片的后发射端面所发射的激光束射到监视器光电二极管芯片上，有效地监控激光束的功率。
另外，因如上所述的覆盖激光芯片前发射端面的树脂层厚度不大于500μm，而且其表面还平行于激光芯片的前发射端面，所以，从激光芯片前发射端面向外发射的激光束呈现既无单峰损失又无光轴偏移的束发射特性。
另一方面是，基座可以是引线框架，而可将激光芯片通过一辅助安装座安装在引线框架的一条引线上。这种情况下，半导体激光器件还可包括一个安装在一条引线上并位于激光芯片内侧的监视器光电二极管，监视器光电二极管的光接收面基本上垂直于激光芯片的后发射端面。
本装置中，通过辅助安装座将激光芯片安装在引线框架的引线上，并且用单层合成树脂制成的树脂层覆盖在该激光芯片上，从激光芯片的前发射端面射出的激光束能够呈现以下发射特性，即，无单峰损失并且没有光轴偏移，这是因为覆盖激光芯片前发射端面的树脂层的厚度不超过500μm，而且其表面与激光芯片的前发射端面相平行。
另一方面，利用安装在引线上并位于激光芯片内侧的监视器光电二极管，可有效地监控从该激光芯片的后发射端面射出的激光束。
还有一个方案，基座可以是引线框架，在该引线框架的一条引线的一部分，就是激光芯片往内的部位，是倾斜的，以便面对激光芯片的后发射端面。这种情况下，将监视器光电二极管安装在引线框架的一条引线的倾斜部分上。
根据这个方案的装置，通过辅助安装座将激光芯片安装在引线框架的引线上，并且在激光芯片上覆盖一层由单层合成树脂制成的树脂层，该树脂层的厚度不大于500μm，其表面与激光芯片的前发射端面平行，从这种激光芯片的前发射端面射出的激光束能够呈现一种既无单峰损失又无光轴偏移的束发射特性。
还有，用监视器光电二极管，能有效地监控从激光芯片的后发射端面射的激光束，而这个光接收面倾斜的监视器光电二极管在引线上的安装位置位于激光芯片的内侧，以便使之面对激光芯片的后发射端面，因为，激光束要有效地照射在监视器光电二极管的光接收面上。
再一个方案是，基座仍可以是引线框架，引线框架的一条引线的一部分，就是激光芯片往内的部位是里凹的，在这种情况下，将监视器光电二极管安装在该引线框架的一条引线的凹部，使监视器光电二极管的光接收面基本上垂直于激光芯片的后发射端面。
此处，将监视器光电二极管安装在凹处，由于用树脂覆盖激光芯片的前发射端面，而该树脂是由单层合成树脂制成的，厚度不大于500μm，而且其表面与激光芯片的前发射端面平行，因此，从激光芯片的前发射端面射出的激光束，因该激光芯片是通过辅助安装座安装在引线框架的一条引线上并且由单层合成树脂构成的树脂层覆盖，树脂层的厚度不大于500μm，其表面还与激光芯片的前发射端面平行，所以，能够呈现一种既无单峰损失又无光偏移的束发射特性。
还有，从激光芯片的后发射端面射出的激光束能量能够有效地投射到监视器光电二极管的光接收面上，而该监控器光电二极管安装在激光芯片往内位置的引线凹部，通过该管有效地加以监控。
根据本发明的第二实施方式，提供一种半导体激光器件，它包括：基座、半导体激光芯片及密封该激光芯片的树脂层。在这种器件中，监视器光电二极管的光接收面接收激光二极管芯片后端面射出的激光束；安装激光芯片的安装面要高于监视器光电二极管的光接收面。激光二极管芯片和监视器光电二极管是这样安装在基座上的，以便使光接收面与激光二极管芯片的后发射端面的激光束发射方向基本上彼此垂直。
更可取的是，基准标志可以设在基座上的预定位置，用来模片键合激光二极管芯片，和／或密封激光二极管芯片的树脂层可以具有不小于10μm的树脂厚度。
根据本发明第二实施方式的半导体激光器件，不仅能够增加激光束射到监视器光电二极管的效率，而且激光器组件可做得尺寸紧凑。也就是说，利用基准标志有利于这种器件的生产而且有利于增加模片链合的精度。若密封激光二极管芯片的树脂层厚度不小于10μm，则就能有效地保护半导体激光器件不受环境湿气带来的任何有害影响。
根据本发明的第三实施方式，提供一种半导体激光器件，它包括：基座、安装在基座上的半导体激光芯片、密封激光芯片的树脂层、安装在基座上并适于接收从激光芯片射出的激光束的监视器光电二极管、使激光芯片与第1导体电连接的第1导线、使光电二极管芯片与第2导体电连接第2导线和整体地装配到基座上，为的是至少密封激光芯片、光电二极管芯片以及第1和第2导线，从而使它们免受外力损害的保护部件。
根据本发明第三实施方式的半导体激光器件，因为在安装了激光芯片和光电二极管芯片的基座上固定安装了保护部件，至少把激光芯片、适于接收从激光芯片射出的激光束的光电二极管芯片、用于使激光芯片与第1导体电连接的第1导线以及用于使监视器光电二极管与第2导体电连接的第2导线密封在该保护部件中，所以，能保护它们免受外力损伤。
最好，基座可以是引线框架的第一条引线，而保护部件则是一端用底座封闭的常规圆筒形管壳，引线框架的各引线则从管壳座伸出。
这种情况下，由于激光芯片和监视器光电二极管芯片都被安装在引线框架的引线上，引线又通过底座伸进一端由底座封闭的圆筒形管壳之内、因而使激光芯片、监视器光电二极管芯片以及分别与这些芯片连接的第1和第2导线密封在保护部件内，使之不受外力损伤。
另一种方案，可用引线框架的各引线，分别构成基座、第1导体以及第2导体，而这里，保护部件还是一端用底座封闭的常规圆筒形管壳且其内周面上开有至少两个轴向槽，通过将最外两个引线插入相应的槽内，把引线装入保护部件中而使它们组合成一体。
根据本方案的装置，当一端用底座封闭的圆筒形管壳被安装在引线框架上时，其中一引线上安装了激光芯片和监视器光电二极管，且都用树脂层覆盖上，而其引线则分别通过第1和第2导线与激光芯片及监视器光电二极管作电连接，因保护管壳的内周面上形成了槽，这些轴向槽成为最外侧引线的导槽，将最外侧引线的侧边插入相应的槽中。
保护部件可以是一种带有窗口的封闭结构，该窗口可让激光芯片射出的激光束穿过，使激光束能射到保护部件的外面，而保护部件的内表面涂上了一层光吸收层。
在此情况下，因为密封激光芯片、监视器光电二极管和导线的保护部件是带有窗口的封闭结构，而窗口可让激光芯片射出的激光束穿过，使激光束能射到保护部件的外面，所以，能够将通过窗口的任何可能进入保护部的外来光有效地降至最低程度。即，通过窗口进入保护部件的少量光会被光吸收层吸收。所以，通过将有关外来光可能带来的影响降至最低程度，可以精确地控制激光芯片向外发射的激光束的强度。
再一个方案，该保护件可以包含一个光学构件，它位于激光芯片所射出的激光束向保护部件外传播的路径上。
在使用光学构件的情况下，激光芯片向外射出的激光束穿过该光学构件。而且，射到外边的激光束与光学构件的特性密切相关。任何情况下，保护部件上都可以设置一个基准面，当其上安装了激光芯片的基座安装到外部设备上时，就用该基准面来确定基准位置。
当其上已安装了激光芯片的基座要装到外部设备上时，设置在保护部件上的基准面要实现与设备的基准面对接，所以，半导体激光器件相对于外部设备的定位可以很好地、精确地控制。
根据本发明的第四实施方式，提供一种半导体激光器件，它包括：管座、安装在管座上的半导体激光芯片、安装在管座上并适于接收激光芯片射出的激光束的监视器光电二极管芯片、安装在管座上，用来密封激光芯片和光电二极管芯片的管帽、以及设置在管帽上的全息图，激光芯片发射的激光束经反射后投射到全息图上。本半导体激光器件可以包括一个检测光电二极管，用来检测由激光芯片发射、然后经反射后的激光束，或者还可以包括一层透明树脂层，它密封了激光芯片、监视器光电二极管和检测光电二极管中的至少激光芯片；但是也可以不包括上述检测光电二极管以及上述透明树脂层，或者不包括两者中的一个。
根据本发明第四实施方式的半导体激光器件，虽然使用了管帽，但既不使用昂贵的惰性气体，也不用窗玻璃，象现有技术的器件那样蒙上窗口的昂贵金属管帽。因此，与现有技术的半导体激光器件相比，能够以低成本来制造该器件，而无需任何复杂的组装工艺过程，但具有优良的环境稳定性。
参见附图，其中相同的零件用相同的标号表示，从下述的最佳实施例的描述，本发明的上述和其他目的以及特点将变得更清楚，其中：
图1是按照本发明的第1实施例的半导体激光器的一部分的剖面图；
图2是按照本发明的第2实施例的半导体激光器件的一部分的剖面图；
图3是按照本发明第3最佳实施例的半导体激光器件的平面图；
图4是从另一方向来观察图3所示的半导体激光器件的纵剖视图；
图5是按照本发明第4实施例的半导体激光器件的透视图；
图6是表示图5所示引线框架的示意平面图；
图7是按照本发明第5实施例的半导体激光器件的透视图；
图8是表示图7所示引线框架的示意平面图；
图9是按照本发明第6实施例的半导体激光器件的透视图；
图10是表示图9所示引线框架示意平面图；
图11是表示本发明的激光器件所呈现的激光发射特性曲线；
图12是按照本发明第7实施例的半导体激光器件的示意透视图；
图13是图12所示半导体激光器件的中部纵剖视图，
图14是表示用于制造图12所示半导体激光器件的引线框架的平面图；
图15是按照本发明第8实施例的半导体激光器件的示意透视图；
图16是表示用于制造图15所示半导体激光器件的引线框架的平面图；
图17是表示按照本发明第9实施例的半导体激光器件的树脂厚度和劣化时间之间的关系图表；
图18是表示半导体激光束保持良好特性的时间与工作电流的改变率之间关系的曲线图；
图19是按照本发明第10实施例的半导体激光器件的示意透视图；
图20是图19所示的半导体激光器件的示意纵剖视图；
图21是用于制造图19所示的半导体激光器件的引线框件平面图；
图22是用于图19所示的半导体激光器件的保护部件透视图，表示如何组装该保护部件；
图23是按照本发明第11实施例的半导体激光器件的示意纵剖视图；
图24是按照本发明第12实施例的半导体激光器件的示意纵剖视图；
图25是按照本发明第13实施例的半导体激光器件的示意纵剖视图；
图26是按照本发明第14实施例的半导体激光器件的示意纵剖视图；
图27是按照本发明第15实施例的半导体激光器件的示意纵剖视图；
图28是按照本发明第16实施例的半导体激光器件的示意纵剖视图；
图29是按照本发明第17实施例的半导体激光器件的示意纵剖视图；
图30(a)至30(f)说明按照本发明第18实施例的半导体激光器件的制造步骤；
图31和32是示意透视图，表示将固定部件结构和引线框架装入保护部件框架中的方法；
图33是表示按照本发明第19实施例的半导体激光器件的透视图；
图34是按照本发明第20实施例的半导体激光器件的透视图；
图35是按照本发明第21实施例的半导体激光器件的示意纵剖视图；
图36是按照本发明第22实施例的半导体激光器件的示意纵剖视图；
图37是图36所示的半导体激光器件的侧视图；
图38是按照本发明第23实施例的半导体激光器件的透视图；
图39是图38所示的半导体激光器件的侧视图；
图40是按照本发明第24实施例的半导体激光器件的剖视图；
图41是按照本发明第25实施例的半导体激光器件的示意剖视图；
图42是与图41相同的视图，表示按照本发明第26实施例的半导体激光器件。
图43是现有技术的半导体激光器件之一的纵剖视图；
图44是图43所示的现有技术半导体激光器件的透视图；
图45是曲线图，表示现有技术的半导体激光器件的激光发射特性，其中半导体激光芯片的前发射端面上的树脂层厚度为10000μm；
图46是曲线图，表示现有技术的半导体激光器件的激光发射特性，其中覆盖在半导体激光芯片的前发射端面上的树脂层的平直表面与前发射端面不平行；
图47是切掉一部分后的透视图，表示现有技术的另一种半导体激光器；
图48是用于制造现有技术的又一种半导体激光器件的引线框架平面图；
图49是沿图48的A-A线的剖视图；以及
图50是现有技术的再一种半导体激光器件的纵剖视图。
首先，参照表示本发明第1最佳实施例的半导体激光器件的图1，图中示出了一个管座3(可以由引线框架替换)和模片键合于管座3外端部的激光二极管芯片1。
从管座3的外端部到激光二极管芯片1的表面，再到管座3的上表面，整个区域都用树脂层覆盖起来。该树脂层2是这样覆盖的，正对激光二极管芯片1的向外发射激光束的端面(此后称之为前发射端面)的树脂层2的厚度不大于500μm，同时，该处树脂层2的平直表面与前发射端面平行。树脂层2可以由透明合成树脂诸如硅酮树脂或聚酰亚胺树脂制成。
图2表示本发明第2最佳实施例的半导体激光器件。本实施例中，将激光二极管芯片11模片键合于常规T剖面管座13的“T”形的垂直臂顶部，使激光二极管芯片11的前发射端面11a可以与管座13的顶部端面齐平。在“T”形的垂直和横向臂之间结合处，将监视器光电二极管15模片键合于管座13的紧靠垂直臂的横向臂部。
还在图2所示的实施例中，在管座13上涂覆树脂层2，使其覆盖管座13的垂直臂端面、和紧靠垂直臂的横向臂部，同时还覆盖激光二极管芯片11和监视器光电二极管15。当然，面对激光二极管芯片11的前发射端面的那部分树脂层2，其树脂厚度不大于500μm，而且其平直的表面与激光二极管芯片22的前发射端面11a平行。
图3和4表示本发明第3最佳实施例的半导体激光器件。根据本实施例，为了提高生产率，要把许多激光二极管芯片21和相应数目的监视器光电二极管25安装在各引线24上。此时，将每个激光二极管芯片21通过辅助安装座26进行模片键合，要考虑到光入射到对应监视器光电二极管25上的光量。应注意，标号21a是表示每个激光二极管芯片21的前发射端面，而标号28表示连条。
在图3所示的半导体激光器件中，各激光芯片21和监视器光电二极管25都通过相应辅助安装座26，被安装在插入型引线框架24和27(用塑料固定件27固定成一体的一种引线框架)的各引线上。虽然未示出，但形成的树脂层，要覆盖每个激光二极管芯片21的前发射端面，并且每个激光二极管芯片21的前发射端面对的那个部分树脂层的树脂厚度不大于500μm，同时其平直的表面与前发射端面平行。
另一方面，在图4所示的半导体激光器件中，在已经与连条分开的一条引线24上，安装有激光二极管芯片21和监视器光电二极管25。激光二极管芯片21和监视器光电二极管25则都用树脂层2予以覆盖，而激光二极管芯片21的前发射端面21a正对的那部分树脂层2的厚度不大于500μm，同时，其平直表面与相应的前发射端面平行。
应注意到，可以采用一种结构，使监视器光电二极管和辅助安装座26结合成整体。
现在，参照图5和图6，说明本发明的第4最佳实施例，这里，所示的半导体激光器件是通过下列步骤制成的，首先冲压引线34的一部分，形成一个常见的V-型槽，在引线34的端部部分留下安装表面区，将激光二极管芯片引线模片键合到引线34的安装表面区，最后将监视器光电二极管35模片键合到V-型槽39的其中一个面上，一般来说，这个面朝向激光二极管芯片31。还在本实施例中，用树脂层2覆盖激光二极管芯片31和监视器二极管35，而激光二极管芯片31的前发射端面正对的那部分树脂层2的厚度不大于500μm，同时其平直的表面与发射端面31a平行。
图6表示引线框架的形状，其中通过一连条将一组如图5所示的引线34连接在一起，制造图5所示的半导体激光器件时，就同这种引线框架。
如上所述，在本发明的第4最佳实施例中，因将监视器光电二极管35模片键合到引线34的V-型槽39的一个斜面上，该斜面又朝向模片键合在靠近这个引线34端部的安装表面区上的激光二极管芯片31，所以，从激光二极管芯片31射出的激光束无疑地会射到监视器光电二极管35上。因而，不需要象本发明的第3最佳实施例中所要求的那种辅助安装座。
本发明第5最佳实施例的半导体激光器件如图7和8所示。根据本实施例，引线44的安装监视器光电二极管45的那一部分是这样的形状，沿引线44的轴向向外，使安装在引线44端部的激光二极管芯片41射出的光，能够更多地射到监视器光电二极管45上。
图7表示半导体激光芯片41及其周围覆盖树脂层之前的情况。还在本实施例中，当用树脂层覆盖激光二极管芯片41时，正对激光二极管41的前发射端面那部分树脂层，其树脂厚度必须不大于500μm，同时，其平直的表面必须与激光二极管41的前发射端面41a平行。
图8表示引线框架的形状，其中用连条48将一组如图7所示的引线44连接在一起，当制造如图7所示的半导体激光器件时，就用这种引线框架。图8中，标号47则表示固定件。
图9和10表示本发明的第6最佳实施例。根据本发明的这个第6实施例，引线54的端部是这样的形状，即制成通常的U-型槽59，而将监视器光电二极管55安装在该槽内，其上安装着监视器光电二极管55的表面区基本上平行于其上安装着激光二极管芯片51的安装表面区，但是，这两个表面区是相互偏离的，从而使激光二极管芯片51射出的激光束能够射到监视器光电二极管55上。
图9表示半导体激光芯片51及其周围覆盖树脂层之前的情况。还有在本实施例中，当用树脂层覆盖激光二极管芯片51时，与激光二极管51的前发射端面51a正对着的那部分树脂层的厚度必须大于500μm，与此同时，其平直的表面必须与相应激光二极管51的前发射端面51a平行。
图10表示引线框架的形状，其中连条58将一组如图9所示的引线54连接在一起，当制造图9所示的半导体激光器件时，使用这种引线框架。图10中的标号57表示固定件。
图11表示半导体激光器件所呈现的激光发射特性，而该半导体激光器件为本发明上述任意一个实施例所展示的半导体激光器件，其中，半导体器件的前发射端面被树脂层所覆盖，其厚度不大于500μm，并且其表面与所述的前发射端面平行。从图11所示的激光发射特性可以看出，因为半导体激光芯片的前发射端面被500μm厚的树脂层所覆盖，并且树脂层为单合成树脂制成的，所以，表示激光束在水平方向分布图形的曲线θ∥和表示激光束在垂直方向分布图形的曲线θ都呈现单峰，这里所说的水平方向和垂直方向是相对于发生激光振荡的有源层而言的。而且，由于与半导体激光芯片的前发射端面正对的那部分树脂层与这个前发射端面平行，因此，图11所示的两条曲线都没有出现光轴偏移。
因此，根据上述任何一个实施例，本发明能够提供一种可有效地用作光盘录和／或放系统中的光源的半导体激光器件，并且可以达到最佳效果。
还应注意；在实施本发明的上述任意一个实施例时，树脂层的树脂厚度完全可以不大于500μm。即使树脂厚度选定为400、300、200或100μm，所制成的半导体激光器件仍然能表现出令人满意的特性。然而，如果树脂厚度过薄，在环境湿气的影响下，在半导体激光芯片的前发射端面处会发生腐蚀，因此会导致激光器件工作电流的很大改变，所以，最低允许树脂厚度以10μm为好。
从上面的叙述，现在可以清楚地看出，按照本发明的第一种实施方式，由于用树脂厚度不大于500μm的树脂层去覆盖半导体激光芯片的前发射端面，同时，树脂层平行于该端面，所以，半导体激光芯片前发射端面射出的激光束能够呈现这样的一种激光发射特性，即不会出现松散的单峰，不会有光轴偏移。所以，本发明能够提供一种可有效地用作光盘录和／或放系统中的光源的半导体激光器件。并且可以达到最佳效果。
还可以清楚地看出，根据本发明的第二实施方式，由于在半导体激光芯片往内的管座部分上安装了监视器光电二极管，该监视器光电二极管能监视半导体激光芯片射出的激光束的功率。所以，可以用监视器光电二极管来监视既不会有松散单峰又不会有光轴偏移的这样一种激光发射特性的激光束。
进一步可清楚地看出，根据本发明的第三实施方式，由于，通过辅助安装座将半导体激光芯片安装在引线上，与此同时，又将监视器光电二极管安装在半导体激光芯片往内的那个引线部分，因而，监视器光电二极管的光接收面垂直于半导体激光芯片的后发射端面，所以，监视器光电二极管能接收来自半导体激光芯片的后发射端面发射的激光束。因此，很清楚，可以有效地监视既不会有松散单峰又无光轴偏移的这样一种激光发射特性的激光束。
根据本发明的第四实施方式，由于将监视器光电二极管安装在引线中形成的槽内，该槽位于半导体激光芯片的内侧，而该监视器光电二极管的光接收面垂直于半导体激光芯片的后发射端面，所以，监视器光电二极管能容易地接收由半导体激光芯片射出的激光束。因此，很清楚，可以有效地监视既无松散单峰又无光轴偏移的这样一种激光发射特性的激光束。
现在参照图12到15说明本发明的第7实施例。如图12和13所示，激光二极管芯片71和光电二极管72安装在引线框架的引线73上，并用透明树脂层74密封。要注意，在引线框架引线73上，安装激光二极管芯片71的部分略高于安装光电二极管72的那个部分。特别是，光电二极管72如此地安装在引线框架的引线73的一个表面上，以致于激光二极管芯片71的后端面可以垂直于光电二极管72的光接收面。
安装在引线框架的引线73上的激光二极管芯片71和光电二极管72，分别用导线W1和W2与引线框架的引线75和引线框架的引线76连接。
具体结合图12和13，上述的半导体激光器件结构可以用以下方法制造。如图14所示，用连条78将几套引线框架的引线73、75和76连接在一起，每套引线框架的引线73、75和76在适当位置用合成树脂固定件77来固定。在每个引线框架的引线73上安装激光二极管芯片71和光电二极管72，分别焊接了引线W1和W2，使激光二极管芯片71与引线框架的引线75连接，光电二极管72与引线框架的引线76连接；每个引线框架的引线73上的激光二极管芯片71和光电二极管72都用透明树脂74密封，然后，利用任意公知的切割技术，使每一套引线框架的引线73、75和76与连条78分离，由此制成了半导体激光器件。
图15和16表示本发明的第8实施例。本发明的这个第8实施例不同于前面讨论的本发明的第7实施例，最好参见图16，带有相应固定件77的每套引线框架的引线73、75和76上设有定位孔80，连条78上设有定位槽81。
使用定位孔80和定位槽81的优点在于，能够容易地将引线框架的引线组件82定位，以便将激光二极管芯片71和光电二极管72精确地安装在每个引线框架的引线73的各自预定的位置上。
根据本发明的第9实施例，半导体激光器件中的激光二极管芯片71和光电二极管72都用透明树脂密封，图17表示透明树脂层74的厚度与半导体激光器的劣化情况之间的关系。图17所示的数据是实验结果，实验是对七个具有不同树脂层厚度的半导体激光器件进行的，其实验条件为：温度65℃、绝对湿度95％、变化激光器的工作电流，并且每50小时检查一次。图18表示树脂层厚度为0．1μm的半导体激光器件能稳定的时间H与工作电流改变率Δlop之间的关系。
从图17和18中可以容易地看出，当密封激光二极管芯片和光电二极管的树脂层厚度等于或者小于10μm时，则观察到有劣化现象。然而，当树脂厚度大于10μm时，则没有劣化现象。这清楚地表明，密封激光二极管芯片和光电二极管的树脂层厚度应该大于10μm。
根据本发明的第7实施例，在监视器光电二极管上的激光束入射效率可以增大，而且能够以紧凑的尺寸装配。
根据本发明的第8实施例；引线框架能够精确地定位，因此，不仅激光二极管芯片和光电二极管能够被准确地安装在各个引线框架上，从而提高了生产率，而且半导体激光器件的精度也将会提高。
另外，将树脂层的厚度选定为大于10μm，可以有效地防止在环境湿气影响下的各种可能的损坏，使半导体激光器件具有优异的环境稳定性。
本发明的第10实施例如图19到22所示。根据本发明的第10实施例，在半导体激光器件的制造过程中，利用了插入型扁平引线框架123，最好参见图21。插入型扁平引线框架123具有许多公用引线124，在这些引线124上分别安装半导体激光芯片。
更具体地说，每个公用引线124的一端形成芯片安装座125。在芯片安装座125的上表面分别安装半导体激光芯片121。这个芯片安装座125本身又设有一个常见的U形凹座125a，其纵向剖面通常为V形，它位于芯片安装座125上的半导体激光芯片121的内侧，对此，图20表示得最清楚。其次，将监视器光电二极管芯片122安装在凹座125a中，芯片122的前下角深深地落入凹座125a中，同时，其光接收面122a如此地倾斜，以致使它面对半导体激光芯片121的后端面121a。
用导线129和130，将每个半导体激光芯片121和每个监视器光电二极管芯片122分别与有关公用引线124两侧的引线126和127电连接。其后，半导体激光芯片121、监视器光电二极管芯片124以及其与各公用线124有关的导线129和130都用树脂进行密封(密封的树脂层未示出)。
这样一来，从各个半导体激光芯片121的后端面所发出的激光束就能够在向内方向上有效地射在相应监视器光电二极管芯片122的光接收面122a上，以便对激光束的功率进行监视。
本发明的第10实施例的半导体激光器件具有半导体激光芯片121、监视器光电二极管122以及导线129和130，它们都装在一个通常的圆筒形保护壳131内，壳131是由塑料制成的，并且其一端封闭，从而使半导体激光芯片121、监视器光电二极管122以及导线129和130免受外力作用。
如图22所示，圆筒形保护壳131由上、下两半圆筒132组成，其分开的部位与引线124、126和127穿过该圆筒保护壳131端壁的部位相同。在上、下壳体132和133的半圆壁132a和133的边部，设有开口124a、126a和127a，当上、下壳体132和133组装在一起而成为完整的圆筒形保护壳131时，两个半圆端壁132a和133a上的开口124b、126b和127b结合成一体，使引线124、126和127能够分别嵌入这些开口。
在制造半导体激光器件的过程中，将半圆端壁132a和133a与图21中所示的点划线L-L对准，由此来确定每一对上、下壳体132和133与相应的一套引线124、126和127之间的位置，然后，将每一对上、下壳体132和133焊接在一起，以便密封相应的芯片安装座125。可以用粘结剂或者熔焊技术，将上、下壳体132和133焊接成完整的圆筒形保护壳131。
在用上述方法将上、下壳体132和133安装成完整的圆筒形保护壳131以后，用切割的方法在与连条相连的该引线124、126和127向内的各部位，使每一套引线124、126和127的公用引线124与连条123a分开，由此制成了单个的半导体激光器件，其结构中，半导体激光芯片121、监视器光电二极管122和导线129和130都封装在保护壳131内。
而在现有技术的半导体激光器件中，半导体激光芯片、监视器光电二极管芯片和引线都暴露在外，而且没有有效的防护措施，因此，如图19到22所示的本发明第10实施例的半导体激光器件的优点在于，其上安装了半导体激光芯片、监视器光电二极管芯片和导线的各引线124、126和127的自由端部分，有效地被普通杯形结构的圆筒形保护壳131所保护。因此，半导体激光芯片121、监视器光电二极管芯片122以及导线129和130没有暴露在外，并且被有效地防止受外力作用。
还有，由于本发明的第10实施例的半导体激光器件是制作在插入型引线框架123上，因此，可以便利地简化其制造过程，同时能够以紧凑的尺寸组装每个半导体激光器件，降低了成本。
下面参照图23说明本发明的第11实施例的半导体激光器件，它类似于本发明的第10实施例，因此，在描述本发明的第11实施例时，在图23中示出的并与图19到22示出的相同的部分，将用与图19到22中所用的相同标号来表示。
在前面所述的本发明的第10实施例中，已经展示了监视器光电二极管芯片，并已指出，该芯片位于一般V形剖面的凹座内，该凹座设在引线框架的每个公用引线的自由端。然而，根据图23所示的本发明的第11实施例，每个公用引线124的自由端形成一个芯片安装座125，监视器光电二极管122直接安装在安装座125上，并且其光接收面122a朝上。另一方面，半导体激光芯片121安装在辅助安装座134上，它本身又安装在芯片安装座125上，其安装位置如此确定，以致于从半导体激光芯片121的后发射束的端面121a所发射的激光束能够射在监视器光电二极管芯片122的光接收面122a上。
在本发明的第10实施例的情况下，半导体激光芯片121、监视器光电二极管芯片122和导线(未示出)都装在圆筒形保护壳131内，并因此而没有暴露在外。
在图23所示的本发明的第11实施例中，监视器光电二极管芯片与辅助安装座是分开的。但是，在图24所示的本发明的第12个实施例中，监视器光电二极管芯片安装在辅助安装台135中，并且被如此地设置，以致于半导体激光芯片121的后端面和监视器光电二极管芯片的光接收面135a可以认为相关的位置关系与本发明的第11实施例相同。
在图25所示的本发明的第13个实施例中，虽然图中所示的由上、下壳体137和138组成的普通圆筒形保护壳136与图19到22所示的本发明第10实施例中所用的保护壳131相类似，但是，图25所示的保护壳136是由金属制成的，为在温度升高的情况下，保护壳仍具有较高的强度。
用金属作保护壳136的材料造成一个问题，即公用引线124上、下壳体137和138的端壁137a和138a任何一个之间的热绝缘问题。为此，根据图25所示的第13实施例，各个通孔中填充热绝缘材料139，例如低熔点的玻璃，这里所说的通孔是在上、下壳体137和138焊接在一起变成一个完整的圆筒形防护壳136时，由上、下壳体137和138的上、下端壁137a和138a上的开口组合而成的；因此，每个引线124、126和127与圆筒形保护壳136的端壁上的对应孔之问所形成的间隙就被填充了。
应该注意的是，除了保护壳137之外，其它结构与图19到22所示的本发明的第10实施例基本上相同。
在图26所示的本发明的第14个实施例中，图中所示的圆筒形保护壳142由上、下壳体143和144组成。在第13实施例所用的圆筒形保护壳136中，上壳体137的体积大于下壳体138的体积，本实施例与第13实施例不同，其圆筒形保护壳142的上壳体的体积小于下壳体144的体积，原因如下：
如图26所示，在本发明的第14实施例中，利用成形工艺，将公用引线141的自由端部分做成如下形状，即先向下倾斜形成141a，再水平延伸形成141b。虽然半导体激光芯片121安装在公用引线141的自由端部分的水平区段141b上，但监视器光电二极管芯片122却安装在其倾斜区段141a上，并且芯片122的光接收面122a朝向半导体激光芯片121。对公用引线141的自由端部分采用这种特殊形状的优点在于，能够提高接收效率，这里的接收效率是指，监视器光电二极管芯片122接收从半导体激光器芯片121的后端面发出的激光束的效率。
这样，其安装位置都低于公用引线141的上面部分的半导体激光芯片121和监视器光电二极管芯片122，基本上由体积较大的下壳体144所包围，而上壳体143则用来作为一个盖，盖住下筒体144的上部开口，从而确保半导体激光芯片、监视器二极管和导线免受外力作用。
在图27所示的本发明的第15实施例中，保护壳131的结构、以及半导体激光芯片121、监视器光电二极管芯片122和保护壳131与公用引线124的安装关系基本上都与图19到22所示的第10实施例相同。
但是，圆筒形保护壳131的开口用盖145封住，在盖145上封装有一个光学透镜146，其安装位置与半导体激光芯片121的前端面121b对准。如图27所示的这样结构的特殊优点在于，从半导件激光芯片121的前端面121b上所发出的激光束可以由光学透镜146来聚焦，使得传出圆筒形保护壳131的激光束具有较高的能量密度。
在图28所示的本发明的第16实施例中，换掉图27所示的第15实施例中所用的光学透镜146，而在盖145的那个部位安装一个全息图玻璃元件147，它对准半导体激光芯片121的前端面121b。由于使用了全息图玻璃元件147，因此，该组件可以成为一个全息图激光单元。
应该注意的是，在本发明的第16实施例中，保护壳131的结构，以及半导体激光芯片121、监视器光电二极管芯片122和保护壳131与公用引线124实际系数的安装关系，基本上都与图19到22所示的第10实施例相同。
在图29所示的本发明的第17实施例中，用光纤148将激光束从保护壳131取出。如图中所示的那样，光纤148的一端固定地穿过盖145，其端面148a面对半导件激光芯片121的前端面121b。使用光纤148的特殊优点在于，从半导件激光芯片121的前端面所发出的激光束，能够导向任意所要求的保护壳131的方向。
应该注意的是，在本发明的第7实施例中，保护壳131的结构，以及半导体激光芯片121、监视器光电二极管芯片122和保护壳131与公用引线124实际上采用的安装关系，基本上都与图19到22所示的第10实施例相同。
图30(a)到30(f)说明本发明第18最佳实施例的半导体激光器件的各个连续的制造步骤。图30(a)到30(f)所示的方法这样设计和实施，以致于对单个半导体激光器件来说，每个用来包封半导体激光芯片、监视器光电二极管和导线常见圆筒形保护壳为一整体结构，以利于将各圆筒形保护壳固定在引线框架上。
如图30(b)所示，采用图30(a)所示构形的引线框架151，其中具有公用引线152；在每个公用引线152的自由端部或顶端，安装半导体激光芯片121，随后将安装监视器二极管芯片122，安装在半导体激光芯片121向内的位置处。将半导体激光芯片121和监视器二极管芯片122安装到各个公用引线152上的方式，虽然在第18实施例中，采用图20所示的安装方式，但也可以采用图23、24或26所示的安装方式。
然后，如图30(c)所示，用金丝155将各公用引线152的半导体激光芯片121(图30(c)中未使用这个标号)与公用引线152一侧的引线153进行电连接，同样，将各公用引线152上的监视器光电二极管芯片122(图30(c)中未使用这个标号)与公用引线152另一侧的引线154进行电连接。
其后，如图30(d)所示，制备保护壳159，其中，一组保护壳157通过一些独立的连按杆158而相互串接，每个保护壳157的结构将在后面说明。含有并列设置的引线152、153和154的各个组件插入到各个保护壳157中，同时每个公用引线152上的芯片121和122以及导线155和156也装入到相应的保护壳157内。
在组件如图30(d)所示的那样插入保护壳159中以后，切断保护壳构架159的连接杆158，并且切断引线框架151的引线152、153和154，使这些组件各自分开，由此制成了其结构如图20所示的半导体激光器件。
上面提到的保护壳构架159中的每个保护壳157具有图31和32所示的构形。它为一般的圆筒形，其内周面上设有两个周向分开的轴向槽158和159，当芯片121和122安装到公用引线152上以后，把含有引线152、153和154的组件插入这种圆筒形保护壳157中时，则利用所说的轴向槽158和159来插接组件中的引线153和154。
为了确保各个组件在相应的圆筒形保护壳157中定位，在将引线153和154分别插入圆筒形保护壳157的内周面上的周向分开的轴向槽158和159中，而使组件插入圆筒形保护壳157中以后，将粘接树脂粘附在圆筒形保护壳157的圆周端面160的相关位置上，借助于粘附的树脂161和161使引线153和154牢固地连接在保护壳157中，对此图32表示得最清楚。
应注意，当轴向槽158和159具有足够的长度，使半导体激光芯片121、监视器光电二极管122以及导线155和156都完全装入圆柱形保护壳157内时，它们才能得到有效令人满意的保护。
本发明的第19实施例如图33所示。在本实施例中，所用的保护壳与图19到22所示的保护壳131相同。
如图33所示，位于保护壳131中的公用引线162的端部呈一般的T形，与“T”的形状中的横线和竖线相对应，所述的引线162包含横条163和轴向条164。半导体激光芯片121安装在引线162的横条163的中部。公用引线162的轴向条164中与横条163邻接的部分被折弯，倾斜向下，提供一个倾斜的安装区域来安装监视器光电二极管芯片122，使芯片122面向半导体激光芯片121。安装在公用引线162的横条163中部的半导体激光芯片121通过导线168与引线166电连接，同时，安装在公用引线162的轴向条164的倾斜安装区域上的监视器光电二极管芯片122通过导线167与引线165电连接。
应该注意，在本发明的第19实施例中，公用引线162的横条163的长度大于圆筒形保护壳131的内径，并且公用引线162被可靠地夹在圆柱形保护壳131的上、下壳体132和133之间。
而且，在本发明的第19实施例中，引线165和166的自由端部分被折弯，使其呈“L”形，当它与公用引线162一起使用时，其自由端被夹在圆筒形保护壳131的上、下壳体132和133之间。
因此，根据本发明的第19实施例，保护壳131以其上、下壳体132和133的侧壁和底部固定到引线162、165和166上，从而，使圆筒形保护壳131能够固定定位。应注意，在上述本发明的第19实施例中，监视器光电二极管芯片122安装在公用引线162的轴向条164的倾斜安装区域上，使半导体激光芯片121发出的激光束能有效射到监视器光电二极管芯片122上。然而，本发明不总是局限于此，也可以用如图23所示的同样方式，将半导体激光芯片121安装在公用引线162的辅助安装座上，同时，将公用引线的轴向条做成平直的，即公用引线的轴向条没有被折弯。
图34是透视图，表示本发明的第20个实施例的半导体激光器件。本实施例中所用的保护壳为圆筒形，其一端封闭，但沿平行于纵轴向切掉一部分。更具体地说，保护壳171含有一个U形体和一个端壁171a，并且与引线172、173和174模压成整体。这些引线172、173和174从端壁171a的相反面向外伸出并垂直于该端壁171a。半导体激光芯片安装在位于保护壳171的壳体内的引线172的端部位置上，同时，监视器光电二极管芯片122以倾斜的方式安装在引线172上，在轴向半导体激光芯片121往内的位置，从而使其光接收面对着半导体激光芯片121。
利用导线175将半导体激光芯片121与引线173电连接，同时利用导线176将监视器光电二极管芯片122与引线174电连接。本发明的第20实施例的特殊优点在于，由于保护壳171沿纵向切掉了一部分，且切掉的部分在安装半导体激光芯片121的一侧，使引线172、173和174都显露出来，因此，能够容易地和有效地将芯片和导线焊接到引线172、173和174上。
图35是侧剖视图，表示本发明的半导体激光器件的第21实施例。图中所示的保护壳181为普通圆筒形保护壳，其两端部分用两个端壁封住。与图19到22所示的圆筒形保护壳一样，这种圆筒形保护壳181也可以分成上、下壳体182和183。引线184的一端被固定地夹在上、下壳体182和183的相应端壁182a和183a之间，在引线184的端部安装半导体激光芯片121和监视器光电二极管芯片122，芯片122与芯片121相邻，就轴向来说位于芯片121的内侧，并且芯片122倾斜地安装，使监视器光电二极管芯片122的光接收面朝向半导体激光器片121。
在上、下壳体182和183的端壁182b和183b之间的连接中间部分，即，在圆筒形保护壳181的靠近半导体激光芯片121的那个端壁的中心部分，设有通孔182c，用来作为激光束的通道，使激光束能够从半导体激光芯片121射到圆筒形保护壳181的外面。这样，除了与半导体激光芯片121的前端面所对的一部分之外，圆筒形保护壳181完全封闭了所有的元器件，使任何可能的外界光线所造成的影响降低到最低程度。
而且，在图35所示的21实施例中，圆柱形保护壳181的整个内表面上涂有一层光吸收层186，因而，从半导体激光芯片121的后端面所发出的激光束的一部分和／或通过通孔182c进入保护壳内的外部光线，能够被光吸收层186吸收。
根据图35所示的本实施例，从半导体激光芯片121的前端面所发出的激光束的强度可以被精确地控制。而且，即使从半导体芯片121的后端面发出的激光束被监视器光电二极管芯片122的表面反射时，所反射的激光束可以被光吸收层186吸收，因此，可以完全避免所反射的激光束辐射到防护筒181的外面。从而，在所发射的激光束的远场图中不会出现波纹。
图36和37分别是透视图和剖视图，表示本发明的第22实施例的半导体激光器件。本实施例中所用的保护壳191为一般的U型结构，它与引线192、193和194模压成一整体。半导体激光芯片121通过辅助安装座134安装在引线192的端部，而监视器光电二极管芯片122直接安装在引线192上，芯片122位于芯片121的内侧。
位于U型保护壳191内的引线192、193和194的各个端面都做成基准面192a、193a和194a，这三个基准面位于同一平面内，在引线192上要这样安装半导体激光芯片121，其前端面121b与基准面192a、193a和194a都平齐。
将引线192、193和194的各端面制成基准面192a、193a和194a会有效地提高本发明的半导体激光器件与外部系统配合的精度。而且保护壳191的横截面为U形有利于兼顾半导体激光芯片121和其它元器件的安装，将该半导体激光器件安装到其它外部系统上，以及半导体激光芯片121的生产率之间的均衡。
图38和39分别为透视图和侧视图，表示本发明的第23实施例的半导体激光器件。本实施例中所用的保护壳195为一般的U形结构，它包括一个普通的矩形基座196和一对与该基座196垂直的侧壁197和198。用印刷电路技术，在基座196的内表面196a上制成引线198和一组引线199的印刷图形。在引线198的端部设有辅助安装座134，半导体激光芯片121安装在辅助安装座134上，而监视器光电二极管芯片122则直接安装在引线198上，并且芯片122位于芯片121的内侧。由半导体激光芯片121发射并随后被反射的激光束传递了一个光信号，适于探测该光信号的探测器光电二极管芯片100安装在基座196的侧面196b上。
本实施例中所用的U形保护壳195也有基准面，是由与安装探测器光电二极管芯片100的侧面196b相邻的侧壁197和198的端面197a和197a形成的，但是，作为基准面的端面197a和197a比侧面196b稍稍向外伸一点距离。
最好参见图39，将一个全息图玻璃片101安装到保护壳195的基准面197a和197a上，以便构成一个全息图激光单元。应注意，侧壁197和197的另一端面197b和197b，即远离安装探测器光电二极管芯片100的侧面196b的那个端面，也可以作为基准面。
图40表示本发明的第24实施例的半导体激光器件。本实施例涉及对图19到22所示的保护壳131的改进，更具体地说，涉及一种结构，其中，保护壳110正好安装在引线框架112上的引线113、114和115的端部。
如图40所示，本实施例中所用的保护壳110与图19到22所示的保护壳131一样，可以分成上壳体111和下壳体，上壳体111的底部111a和下壳体的底部夹住引线113、114和115，使上壳体111固定定位。注意，图40中仅仅以剖视的方式示出了上壳体111。
半导体激光芯片121安装在引线113的芯片安装座116上，同时，监视器光电二极管芯片122安装在引线113上，并位于芯片安装座116的内侧。
而且，根据本发明的第24实施例，在与底部111a相对的另一面设置盖111b，它具有一个孔111c，并且与防护罩110一体成形。这个盖111b具有一定的厚度，以致于当上、下壳体安装在一起成为一个完整的保护壳时，相应的引线114和115的端部114a和115a以及引线112的芯片安装座116的两个侧端116a和116a被固定地夹在上壳体111的盖111b和下壳体的相似盖(图40中未示出)的结合面之间。从而，利用盖111b和底部111a，将保护壳110固定到引线113、114和115上。所以，根据图40所示的这个实施例，能够可靠地固定上述空心保护壳110。
当上述任意一个实施例的半导体激光器件用来作光盘录和／或放系统的光源的情况下，并且当半导体激光芯片、监视器光电二极管芯片和导线都用树脂层密封时，最好正对半导体激光芯片的前端面部位上，树脂层的树脂厚度不超过500μm，同时，这部分树脂层平行于半导体激光芯片的前端面。这是因为，当该半导体激光器件用来作光盘录和／或放系统的光源时，由于覆盖在前端面上的树脂层而引起的任何可能的光轴偏移，以及前端面和树脂层的表面之间任何可能的多次光反射，都会带来问题。
图11表示半导体激光器件的激光发射特性，在该半导体激光器件中，激光二极管芯片的前端面被树脂层所覆盖，该树脂层平行于所述的端面，并且其树脂厚度不大于500μm。从图11所示的激光发射特性中可以看出，由于半导体激光芯片的前端面被500μm厚的树脂层所覆盖，并且该树脂层为单一的合成树脂，因此，表示激光束在水平方向分布图形的曲线θ∥和表示激光束在垂直方向分布图形的线θ都呈现单峰，这里所说的水平方向和垂直方向是相对于发生激光振荡的有源层而言的。
而且，由于在半导体激光芯片的前端面部分上，树脂层平行于该前端面，因此，图11所示的两条曲线都没有出现光轴偏移。
从而，根据上述任意一个实施例，本发明已经能够提供一种最有利于用来作为光盘录和／或放系统中的光源的半导体激光器件。
应该注意，在实施本发明的上述任意一个实施例时，树脂层的树脂厚度完全可以不超过500μm。甚至当树脂厚度选定为400、300、200或100μm时，所制成的半导体激光器件仍具有令人满意的特性。但是，如果树脂层的厚度太薄，则在半导体激光芯片的前端面上，由于受环境湿气的影响，就会出现腐蚀现象，并且这会使激光器件的工作电流产生相当大的改变，所以，最低允许树脂厚度最好为10μm。
从以上说明可以清楚看出，按照本发明的第一种实施方式，由于半导体激光芯片和监视器光电二极管芯片安装在管座上，并用树脂层来密封；保护壳整体固定到管座引线上，并且至少将半导体激光芯片、监视器光电二极管芯片、与半导体激光芯片电连接的第一导线和与监视器光电二极管芯片电连接的第二导线包围在其中而予以保护，因此，能够有效地防止半导体激光芯片、监视器光电二极管芯片和导线受外力作用。所以，半导体激光器件的使用以及制造工艺就变得容易了。
按照本发明的第二种方式，由于管座是由引线框架上的一根引线构成的，而保护壳的形状为一种普通的圆筒形，其一端封闭，上述引线穿过该圆筒形保护壳的端壁伸出，因此，位于保护壳内的半导体激光芯片和监视器光电二极管芯片可以安装在引线框架上，从而，简化了半导体激光器件的制造过程，同时，可以使半导体激光器件的制造尺寸紧凑，制造成本降低。
还有，按照本发明的第三种实施方式，管座、第一导体和第二导体由引线框架上的各个引线构成，以及防护壳的形状为一种普通的圆筒形，其一端封闭，并且其内周面上设有两个周向隔开的槽，使最外侧的两根引线能够分别插入上述两个槽中，从而使上述引线与保护壳固定成一体。因此，当引线装入保护壳中时，利用槽为引线插入保护壳中的导向槽，可容易地进行安装。所以，根据本发明，利用连接杆将多个保护壳连接在一起，构成保护壳构架，一组成套的引线可以容易地安装到上述构架上的保护壳中，由此提高了生产率。
而且，按照本发明的第四种实施方式，保护壳为一个密封的结构，只不过在其上开有一个孔，用来作为激光束的通路，该激光束是从半导体激光芯片的前端面上发出的，此外，在保护壳的内表面上涂覆了一层光吸收层。因此，不仅可以有效地屏蔽了外部光线进入保护壳内，而且还可以利用光吸收层来吸收没有射出保护壳的部分激光束以及通过上述孔进入保护壳内的少量光线。所以，不仅可以使使用方便，而且还可以使外部光线所引起的任何可能的影响降低到最低程度，由此，从半导体激光芯片射到保护壳外的激光束的强度可以得到精确地控制。
另外，在保护壳上，在激光束从半导体激光器射出保护壳外所经过的部位上，设置光学部件，这不仅使用方便，而且还能使激光束获得光学部件的特性。
还有，在保护壳上用某些表面作基准面，利用该基准面，将其中安装有半导体激光芯片的保护壳本体安装到不同的设备中。因此，本发明的半导体激光器件可以容易地安装在外部设备中。同时，保护壳上的基准面提供了一个基准位置，管座应该以该基准位置相对于外部设备定位。因此，不仅安装容易，而且还能够精确地确定半导体激光芯片的激光束所射中的位置。
现在参照图41，该图表示本发明的第25实施例，标号201表示基座；标号表示一个固定安装在基座201上的管座；标号203表示一个安装在基座202的侧表面202a上的半导体激光芯片，标号204表示一个安装在管座202的侧表面202a上的监视器光电二极管芯片；标号205表示一个安装在管座202的上表面202b上的探测器光电二极管。
半导体激光芯片203及其周围的管座202的部分侧表面202a由透明树脂层211所覆盖，这种树脂可以是例如有机硅树脂。透明树脂层211的一个表面对着监视器光电二极管芯片204，而另一个表面则背对监视器光电二极管芯片204，这两个表面区相互平行，如果它们不相互平行，则其光轴会由于透镜效应而产生偏移。上述两个表面所对应的树脂层211部分的厚度不超过500μm。如果这两部分的树脂层211的树脂厚度太厚，那么，由于光线在半导体激光芯片203的激光束发射端面与透明树脂层211的表面之间的多重反射会扰乱了激光束的发射特性，其影响程度达到如此地步，以致于该半导体激光器件不能长时间地用来作为光盘录和／或放系统中的光源。下面将讨论这种半导体激光器件的一种激光发射特性，在这种半导体激光器件中，激光二极管芯片的激光发射端面上覆盖了一层与之平行的树脂层，其树脂厚度不超过500μm。
从图11中可以看出，由于半导体激光芯片203的激光发射端面被500μm厚的树脂层所覆盖，并且该树脂层为单一的合成树脂制成的，因此，表示激光束在水平方向分布图形的曲线θ∥和表示激光束在垂直方向分布图形的曲线θ都呈现单峰，这里所说的水平方向和垂直方向是相对于发生激光振荡的有源层而言的。
而且，由于在半导件激光芯片的前端面部分上，树脂层平行于该前端面，因此，图11所示的两条曲线都没有出现光轴偏移。
换句话说，根据图41所示的结构，可以提供一种有效地用来作为光盘录和／或放系统中的光源的半导体激光器件，并且可以达到最佳效果。
应该注意，在实施本发明时，树脂层的树脂厚度完全可以不超过500μm。甚至当树脂厚度选定为400、300、200或100μm时，所制成的半导体激光器件仍具有令人满意的特性。但是，如果树脂层的厚度太小，则在半导体激光芯片的前端面上，由于环境湿气的影响，就会出现腐蚀现象，并且这会使激光器件的工作电流产生相当大的改变，所以，最低允许树脂厚度最好为10μm。
由塑料制成的帽206固定地安装在基座201上，将管座202、半导体激光芯片203以及光电二极管芯片204和205全部封装起来。塑料帽206的端壁上设有孔206a，该孔206a正对着管座202，并且，在塑料帽206的端壁上固定地安装一个玻璃块207，将孔206a盖住。在玻璃块207上与孔206a相对的另一面上设置一个全息图207a。塑料帽206仅仅用来支承玻璃块207，并且不需要窗玻璃。
上述结构的半导体激光器件的工作情况如下：半导体激光器件203向监视器光电二极管芯片204发射第一激光束，并且还向玻璃块207发射第二激光束；根据与监视器光电二极管芯片204所接收的光量成正比的电流，由半导体激光芯片203发射的第一激光束的强度被控制在一个预定的值上；由半导件激光芯片203发射的第二激光束的强度基本上与第一激光束的强度成正比，因此，通过控制第一激光束的强度，使第二激光束的强度间接得到控制。另一方面，由半导体激光芯片203发射的第二激光束射出塑料壳206，穿过玻璃块207射向光盘(未示出)，然后从光盘上反射，射到全息图207a上。反射到全息图207a上的激光束被衍射，并且某些衍射的激光束穿过玻璃块207，然后被探测器光电二极管芯片205探测到。这样，控制第一激光束的强度，使第二激光束的强度保持预定的值，并且将第二激光束投射到光盘上，以致于从光盘上所反射的激光束能够被探测器光电二极管芯片205探测到，就可以获得一个代表光盘上所记录的信息的信号。从而，使得这种塑料封装型的半导体激光器件具有信号探测能力。
如上所述，本发明的第25实施例中，由于半导体激光芯片203上覆盖了一层有机硅树脂层211而将半导体激光芯片203气密密封起来，因此，不会因湿气的影响而使半导体激光芯片203的激光束发射端面的工作条件发生变化，从而避免了半导体激光芯片203的任何可能的劣化。所以，不需要使用昂贵的惰性气体和昂贵的金属帽，例如现有技术中所要求的那些，也不需要复杂的封装设备，包括填充惰性气体以及将窗玻璃安装到金属帽上的设备。由于上述原因，因而能够使这种半导体激光器件没有现有技术的器件那样昂贵，并且能达到提高环境稳定性。
而且，由于半导体激光芯片203上所覆盖的透明有机硅树脂层211具有耐热性，因此，该透明树脂层211不会受半导体激光芯片203所产生的热量和环境温度的影响而出现任何变色和／或变形现象。
图42表示本发明的第26实施例，由于第25实施例与第26实施例相似，因此，图42中的那些与图41所示的相同的部分所用的标号将与图41中所用的标号相同。
在图41所示的实施例中不同的透明树脂层往往同样用214表示，半导体激光芯片203、监视器光电二极管芯片204和探测器光电二极管芯片205上分别覆盖有透明的有机硅树脂层214。但应该指出的是，覆盖在半导体激光芯片203上的透明树脂层214的一个表面面对着监视器光电二极管芯片204，而另一个表面则背对监视器光电二极管芯片204，这两个表面相互平行，不仅如此，而且，半导体激光芯片203上的树脂层214在上述两个表面所对应的部位上的厚度不超过500μm。因此，可以避免因外部湿气的影响而引起的半导体激光芯片203、监视器光电二极管芯片204和探测器光电二极管芯片205的任何可能的特性劣化。
应该注意，尽管在图41和42所示的两个实施例中，采用塑料管帽206，但也可以用金属帽或陶瓷帽来代替塑料帽。
还应该注意，尽管在图41和42分别所示的两个实施例中，用基座201和管座202所组成的组合件来安装半导体激光芯片203，但这种组合件可以用引线框架或印刷电路板来替代。在这种情况下，不需要将引线安装到基座上，也不需要固定管座，从而提高了生产率。
如上所述，在本发明的第26实施例中，由于半导体激光芯片203上覆盖了一层有机硅树脂层214而将半导体激光芯片203气密密封起来，因此，不会因湿气的影响而使半导体激光芯片203的激光发射端面的工作条件发生变化，从而避免了半导体激光芯片203的任何可能的劣化。所以，不需要使用昂贵的惰性气体和昂贵的金属壳，例如现有技术中所要求的那些，也不需要复杂的封装设备，包括填充惰性气体以及将窗玻璃安装到金属壳上的设备。由于上述原因，因而能够使这种半导体激光器件没有现有技术的器件那样昂贵，并且还能达到提高环境稳定性。
尽管参照附图、结合实施例说明了本发明，但应该注意到，对本领域的普通技术人员来说，很明显，有许多变化和改进。举例来说，本发明中所用的透明树脂为有机硅树脂，但是，也可以采用环氧树脂、聚酰亚胺树脂、氟树脂或可紫外线固化的树脂。
这些变化和改进仍落在附属的权利要求所限定的本发明的范围内，除非它们已超出了权利要求所限定的范围。

Claims (14)

1．一种半导体激光器件，包括基座、半导体激光芯片和密封激光芯片的树脂层，且覆盖着激光芯片的向外发射激光束的端面(后面将其称为前发射端面)，其特征在于所述树脂层由单合成树脂制成，其厚度在10μm至500μm的范围内，其表面实际上平行于激光芯片的前发射端面。
2．按照权利要求1所述的半导体激光器件，其特征在于，所述的基座是一个管座，并进一步包括安装在管座的激光芯片以内位置上的监视器光电二极管。
3．按照权利要求1所述的半导体激光器件，其特征在于，所述的基座是引线框架，而所述的激光芯片通过辅助安装座在引线框架的一根引线上；还进一步包括一个监视器光电二极管，它安装在所说的一根引线上，并位于激光芯片往内的位置上，其中监视器光电二极管的光接收面基本上垂直于激光芯片的向内发射激光束的端面(后面将其称为后发射端面)。
4．按照权利要求1所述的半导体激光器件，其特征在于，所述基座是引线框架，而该引线框架的一根引线的位于激光芯片内侧的部分是倾斜的，以便朝向激光芯片的后发射端面；进一步又包括安装在所述引线框架的一根引线的所述倾斜部分的监视器光电二极管。
5．按照权利要求1所述的半导体激光器件，其特征在于，所述的基座是引线框架，该引线框架的一根引线的位于激光芯片内侧的部分是内凹的；还进一步包括安装在所述引线框架的一根引线的所述凹部的监视器光电二极管，其中监视器光电二极管的光接收面基本上垂直于激光芯片后发射端面。
6．一种半导体激光器件，包括基座、半导体激光芯片的密封激光芯片的树脂层，安装激光芯片的安装面高于用来接收从激光二极管芯片后发射端面射出的激光束的监视器光电二极管的光接收面，而所述的激光二极管芯片和监视器光电二极管都安装在所述的基座上，使所述的光接收面和从激光二极管芯片的后发射端面射出的激光束的发射方向基本上互相垂直，其特征在于，在基座上设置基准标志，用来使激光二极管芯模片键合在预定位置上。
7．一种半导体激光器件，包括基座、安装在基座上的半导体激光芯片、密封激光芯片的树脂层、安装在基座上并适合于接收从激光芯片射出的激光束的监视器光电二极管芯片、用来使激光芯片和第1导线电连接的第1导线和用来使光电二极管和第2导体电连接的第2导线、以及与基座组合成一体的保护部件；该保护部件至少密封了激光芯片、光电二极管芯片及其第1和第2导线，从而使它们不受外力损伤。
8．按照权利要求7所述的半导体激光器件，其特征在于，所述基座是引线框架的一条引线而所述的保护部件则是常用的一端用底座封闭的圆筒型管壳，所述的引线框架的各引线穿过管壳的底座。
9．按照权利要求7所述的半导体激光器件，其特征在于，所述基座，所述第1导体和所述第2导体分别由引线框架的引线构成，而其中的所述保护部件是常用的一端用底座封闭的圆筒型管壳，该管壳的内周面上至少开有两个轴向槽，最外侧的两根引线分别插入对应的槽内而使所述的保护部件与引线组装成一体。
10．按照权利要求7所述的半导体激光器件，其特征在于，所述保护件为一密封的结构，该结构中有一窗口，从激光芯片发出的激光束穿过该窗口，而射到保护部件的外面，所述的保护部件的内表面还涂覆一层光吸收层。
11．按照权利要求7所述的半导体激光器件，其特征在于，所述保护部件包括一个光学构件，它位于激光芯片射出激光束向保护部件外传播的路径上。
12．按照权利要求7所述的半导体激光器件，其特征在于，所述保护部件上设有一个基准面，当已安装了激光芯片的基座装配的到外部设备上时，就用所述的基准面来确定基准位置。
13．一种半导体激光器件，它包括：半导体激光芯片、适合于接收激光芯片射出的激光束的监视器光电二极管、用于检测激光芯片反射束的检测光电二极管、用来引导反射束并使之射到检测光电二极管芯片上的全息图、以及将激光芯片、监视器光电二极管和检测光电二极管之中的至少激光芯片密封起来的透明树脂层。
14．一种半导体激光器件，它包括：基座、安装在基座上的半导体激光芯片、安装在基座上并适于接收激光芯片射出的激光束的监视器光电二极管、安装在基座上，使激光芯片及光电二极管芯片密封在内的管帽、以及安装在管帽上，用来导引激光芯片反射束的全息图。
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