CN1331283C - 半导体激光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在诸如CD-ROM，CD-R，MO，DVD等光记录信息设备使用的光拾取器，组装成结合到光拾取器中的半导体激光装置，以及用于制造所述半导体激光装置的方法。本发明还涉及包括多个半导体激光芯片的结合在半导体激光装置中的半导体激光单元，以及用于制造所述半导体激光单元的方法，尤其涉及在制造所述半导体激光单元中使用的用于精确地焊接和装配半导体激光单元的设备，例如半导体激光芯片之芯片焊接机等。

Description

半导体激光装置
本申请是一项分案申请，相应母案的申请号为02156963.0，申请日为2002年11月9日，发明名称为“半导体激光装置、光拾取器及其制造设备和方法”，申请人为夏普公司。
技术领域
本发明涉及用于诸如CD-ROM，CD-R，MO，DVD等光记录信息装置的光拾取器，和被组装结合在该光拾取器中的半导体激光装置，以及用于制造所述半导体激光装置的方法。本发明还涉及被结合在半导体激光装置中的包括多个半导体激光芯片的半导体激光单元以及涉及用于制造所述半导体激光单元的方法，尤其涉及用于精确地焊接和组装在制造所述半导体激光单元中使用的半导体激光芯片的设备，例如半导体激光芯片焊接机等。
背景技术
信息设备的驱动单元使用在CD，CD-R，DVD等中使用的光拾取器，其中结合有根据所使用记录介质而定的具有最佳激光发射波长和最佳发光能量的半导体激光装置。
通常，光拾取器包括具有结合在内的半导体激光单元之半导体激光装置，其中一个半导体激光芯片(下文中称为“LD芯片”)被芯片焊接在一个子座(sub-mount)上使得从LD芯片发射出的光的轴线相对于该子座指向预定方向。另外，具有包括多个光源的光拾取器，每个光源具有相同的波长和光输出，以便增强拾取器的速度。
而且，具有结合了半导体激光单元的半导体激光装置，该半导体激光单元是通过在一个子座上芯片焊接发射不同波长的光的一个LD芯片形成的。但是，在这种情况下，在来自两个光源的光的光轴之间的角度差通过改变芯片焊接条件而保持不变。
由于最佳激光发射波长和最佳激光发射强度依赖于所使用记录介质，当要求在一个信息设备中使用不同的记录介质时，例如，两个光拾取器被结合在信息设备的驱动单元中，或者两个半导体激光装置被结合在一个光拾取器中，导致使光学系统复杂和增大了整个信息设备。
另外，即使当半导体激光装置包括具有发射不同波长光之LD芯片的半导体激光单元时，要求在记录介质上记录和读出之间的光输出有大的差别。在一个LD芯片内加工其激光波长和光输出彼此有极大不同的多个这种光源是困难的。
根据本发明，通过使用在其中结合有能够发射多个不同波长光的半导体激光单元的半导体激光装置，能够容易地生产具有其发射波长和光输出相互不同的多个光源的光拾取器，所述半导体激光单元是通过在一个子座上芯片焊接其发射波长和光输出适合于不同记录介质之多个LD芯片形成的。
图1示出半导体激光单元1的示意性透视图，其中在子座1上，安装了一个红光LD芯片102和一个红外LD芯片103，其作为上述将多个LD芯片芯片焊接在一个子座上形成的半导体激光单元的示例。另外，图2表示光拾取器2的示意性透视图，其是通过使用其中结合的具有上述半导体激光单元1的半导体激光装置21而生产的。半导体激光装置21主要包括芯柱201和引线202，并且半导体激光单元1被结合在芯柱201的顶上。
在具有上述特征的光拾取器2中，如图3中表示，希望红光LD芯片102的发光轴和红外光LD芯片103的发光轴107相对于预定基准轴203处在可接受的规定角范围(108和109)内。预定基准轴203相对于芯柱基准表面204以规定角提供。优选地，预定基准轴203相对于芯柱基准表面204以直角设置。
从每个LD芯片发射的光被聚焦在光盘23上以便精确地读出在光盘23上记录的数据是必须的。由于这个原因，透镜22向由图2双箭头表示的方向移动，使得在多个LD芯片中要被使用的LD芯片之发光轴穿过透镜22的中心。但是，当发光轴远离连接半导体激光装置和光盘上要被读出区域之直线时，精确地读出数据变得不可能。因此，当从多个LD芯片发射的光的任何一个光轴偏离规定的角范围时，这种光拾取器被当作有缺陷的产品。
因此，为了在高产量下生产出高精度的光拾取器，从多个LD芯片发射的光的光轴要求保持在规定的角范围内。由于这个原因，首先要求的是，在形成半导体激光单元中，多个LD芯片被精确地芯片焊接在子座上，更具体地说，这些LD芯片是在它们的位置被校准以使它们的发光轴大致相互平行之后被芯片焊接的。而且，要求在制造半导体激光装置时，被精确形成的半导体激光单元被安装在该芯柱上以使得发光轴保持在规定的角范围。
下面的说明论述了通过将多个LD芯片芯片焊接在一个子座上以形成半导体激光单元以及将所述半导体激光单元芯片焊接在芯柱上来制造半导体激光装置的传统方法和设备。
A.用于制造半导体激光装置的设备的构成
参考图4说明用于制造半导体激光装置的传统设备。
用于制造半导体激光装置4的传统设备包括单元薄板部件401，中间平台部件402，发光轴识别部件403，芯片焊接部件404，接触部件405，传送可移动部件406，形状识别摄象机407和408等。
单元薄板部件401是用于提供半导体激光单元1的部件，其中一个或者多个LD芯片于在先工艺中被芯片焊接在一个子座上。
中间平台部件402是用于通过形状识别等来校正所提供半导体单元1之位置的部件。
发光轴识别部件403是用于识别发射点、发光轴等的部件，并且仅仅具有Y轴致动器作为用于获取发射点和发光轴的机构。
芯片焊接部件404是用于在半导体激光装置21的芯柱201上芯片焊接其位置已经被校正的半导体激光单元的部件。
接触部件405具有一个接触探头对，其被分离地设置在传送可移动部件406的外部，并且具有YZ轴致动器作为用于进行接触的机构。
传送可移动部件406具有两个夹头部件(409和410)，并且每个具有Z轴致动器作为用于上下移动夹头的机构。
B.用于制造半导体激光装置的方法
下面将说明用于制造半导体激光装置的传统方法。
(1)设置在单元薄板部件401中的半导体激光单元是通过用在单元薄板部件401上面设置的摄象机407的形状识别进行位置校正的。
(2)传送可移动部件406右移，而夹头部件409在单元薄板部件401上面上下移动以承接半导体激光单元1，其位置已经通过形状识别所校正。
(3)传送可移动部件406左移，而夹头部件409在中间平台部件402上面被上、下移动以在中间平台部件402上设置所承接的半导体激光单元1。
(4)传送可移动部件406被移动到等待位置，并且部件406被暂停以用在中间平台部件402上设置的摄象机408形状识别在中间平台部件402上设置的半导体激光单元1。
(5)在形状识别在中间平台部件402上设置的上述半导体激光单元期间，如在步骤(1)中，在单元薄板部件401中设置的下一个半导体激光单元1’用在单元薄板部件401上面设置的摄象机407被形状识别的。
(6)接触部件405被移动到中间平台部件402上面并向下移动，以便与半导体激光单元1接触，以识别已经被形状识别的在中间平台部件402上设置的上述半导体激光单元1之发射点和发光轴，其中发光轴仅仅对一个预定LD芯片使用发光轴识别摄象机403来识别。
(7)接触部件405向上移动，部件405被移出在中间平台部件402上面的区域，传送可移动部件406被右移，并且夹头部件410在中间平台部件402上被上下移动以承接半导体激光单元1，对此，已经识别了发射点和发光轴。
(8)在如上述在中间平台部件402上承接半导体激光单元1期间，如在步骤(2)中，夹头部件409在单元薄板部件401上面被上下移动以承接半导体激光单元1’。
(9)传送可移动部件406被左移，并且之后，夹头部件410在芯片焊接部件404上面被上下移动以在芯柱201上芯片焊接从中间平台部件402承接的半导体激光单元1。
(10)在芯柱201上芯片焊接从中间平台部件402承接的半导体激光单元期间，如在步骤(3)中，从单元薄板部件401承接的半导体激光单元1’被设置在中间平台部件402上。
通过重复上面的步骤，制造了半导体激光装置。
如上所述，根据传统方法，即使当半导体激光单元包括多个LD芯片时，仅仅一个代表性的LD芯片的发光轴是用发光轴识别部件识别的，并且基于该结果，半导体激光单元的位置被校正以在芯柱上进行芯片焊接。
在传统方法中，其中具有多个被芯片焊接在一个子座上的LD芯片之半导体激光单元被芯片焊接在半导体激光装置的芯柱上，当接触部件405被分离地提供在传送可移动部件406之外时，为了识别半导体激光单元的发光轴，一定要确定传送可移动部件406的夹头部件409已经被移出在中间平台部件402上面的区域，并且之后，接触部件405被移动到中间平台部件402上面，并且部件405被向下移动以便与半导体激光单元接触。
另外，在承接半导体激光单元时，对该单元已经识别了发光轴，一定要确定接触部件405被移出在中间平台部件402上面的区域，并且之后，在传送可移动部件406上的夹头部件410被移动到中间平台部件402上面。
而且，由于接触部件405被分离地设置在传送可移动部件406之外，特用于将接触部件405移动到中间平台部件402上面和用于上下移动以便接触半导体激光单元的致动器是必须的。
当用于将传送可移动部件406上之夹头部件409和410的夹头上下移动和用于将接触部件405上下移动的致动器设置在传送可移动部件406上并一起移动时，与这种致动器被分离地提供在传送可移动部件之外的情况相比较，传送负载增加了，并且传送可移动部件406不能够被快速地移动到那个程度。
为了用中间平台部件402上面的摄象机408进行形状识别，根据传送可移动部件406上夹头部件409和410的大小和配置，传送可移动部件406一定被暂时地移动到等待位置(在这里，中间平台部件402上单元的图象能够用摄象机408获取)，并且半导体激光单元的形状一定在部件406被暂停的状态下被获取和处理。
另外，根据用于制造半导体激光装置的传统方法，仅仅提供了一个接触探头对，而与半导体激光单元中的LD芯片的数量无关，发光轴是仅仅针对一个预定的LD芯片来识别，并且半导体激光单元使用上面的结果被芯片焊接在芯柱上。因此，在来自两个LD芯片的发光轴如图12(a)和12(b)所示大致为平行的情况下，来自两个LD芯片的这些发光轴可以保持在可接受范围(见图13(a)和13(b))，但是，另一方面，在两个LD芯片之发光轴的方向相互不同的情况下，即使当一个LD芯片的光轴能够保持在可接受范围，另一个LD芯片的光轴也会位于该范围的极限周围或者在该范围之外(见图13(c)和13(d))。因此，使所有光轴完全处于规定角范围内是困难的，其导致高百分比的有缺陷半导体激光装置。
发明内容
根据本发明一个方面，提供了一种半导体激光装置，包括：芯柱；以及半导体激光单元，具有芯片焊接在一个子座上的多个半导体激光芯片，所述半导体激光单元芯片焊接在芯柱上。其中所述多个半导体激光芯片中的至少一个半导体激光芯片发射的光的光轴与基于所述子座的基准方向是不一致的，且从所述多个半导体激光芯片发射的光彼此发散地行进；其中所述多个半导体激光芯片中发射具有最短波长的光的半导体激光芯片发射的光的光轴与基准轴一致，该基准轴是相对于芯柱基准表面处于规定角度的轴；以及所述多个半导体激光芯片中发射具有最短波长的光的所述半导体激光芯片以外的半导体激光芯片发射的光的光轴处于相应规定角度范围之内。
根据本发明另一方面，提供了一种半导体激光装置，包括：芯柱；以及半导体激光单元，具有芯片焊接在一个子座上的多个半导体激光芯片，所述半导体激光单元芯片焊接在芯柱上。其中所述多个半导体激光芯片中的至少一个半导体激光芯片发射的光的光轴与基于所述子座的基准方向是不一致的，且从所述多个半导体激光芯片发射的光彼此发散地行进；其中在多个半导体激光芯片的发光轴的角度之中处于平均角度的轴与基准轴一致，该基准轴是相对于芯柱基准表面处于规定角度的轴。
根据考虑上述缺点提出的本发明，由于通过即使在半导体激光单元包括多个LD芯片之情况下也识别每一个LD芯片的光轴来调节所有发光轴，可以获得理想的发光轴。
根据用于在芯柱上芯片焊接具有多个被芯片焊接在一个子座上之多个LD芯片的半导体激光单元的方法的本发明，在接触部件设置在传送可移动部件上的情况下，为了识别半导体激光单元的发射点和发光轴，将传送可移动部件上的夹头移出中间平台部件上面之区域的移动和移动中间平台部件上面之接触部件的移动能够被同时地进行，并且接触部件能够被向下移动以在没有任何进一步运动的情况下与半导体激光单元接触。
另外，也在半导体激光单元在发射点和发光轴的识别已经完成之后被承接的情况下，将接触部件移出中间平台部件之上的区域的移动和将传送可移动部件上的夹头移到中间平台部件之上的移动能够被同时地进行。
而且，在接触部件设置在传送可移动部件上的情况下，用于传送可移动部件的致动器能够公共地用来将接触部件移动到中间平台部件的上面并将接触部件上、下移动以接触半导体激光单元。
另外，为了识别规定数目的发光轴，依赖于半导体激光单元中LD芯片的数目，提供了一个或多个接触探头对。由于对半导体激光单元中规定的多个数目之LD芯片进行发光轴的识别，半导体激光单元能够在通过使用上述结果进行位置校正之后在芯柱上进行芯片焊接，使得来自该多个LD芯片的每一个发光轴保持在规定的角范围内。因此，能够减少每个LD芯片方向偏离规定角范围的情况，结果，能够降低缺陷产品的百分率。
在用于使夹头部件的夹头和接触部件上、下移动的致动器被分离地提供在传送可移动部件之外并提供在传送可移动部件上面的情况下，由于与这种致动器被提供在传送可移动部件上和与传送可移动部件一起移动的情况相比传送负载能够被降低，所以传送可移动部件能够被更快地移动到那个程度。
另外，通过减小传送可移动部件上夹头的尺寸和将接触部件和夹头部件之间的距离扩展到最靠近单元薄板部件，半导体激光单元的形状能够用在中间平台部件上面提供的摄象机获取，并且能够在不暂时将传送可移动部件移动和暂停到等待位置的情况下驱动传送可移动部件的移动的期间被处理。
具体地说，本发明提供一种用于制造半导体激光装置的设备，其包括：
单元薄板部件，用于提供其中一个或多个LD芯片被芯片焊接在一个子座上的半导体激光装置；
中间平台部件，用于校正所提供的半导体单元的位置；
发光轴识别部件，用于识别在中间平台部件上设置的半导体激光单元的发射点和发光轴；
芯片焊接部件，用于在芯柱上芯片焊接半导体激光单元，其位置已经被校正；和
传送可移动部件，用于将半导体激光单元传送到任何部件，
其中所述传送可移动部件设置有：
至少两个夹头部件；和
一个或者多个接触部件，其具有接触探头对，用于与子座上的LD芯片和对应的电极图形接触，以便给半导体激光单元中的LD芯片提供能量以发光。
根据本发明用于制造半导体激光装置的设备，将传送可移动部件上的夹头移动到中间平台部件上面的区域之外的移动和在中间平台部件上面移动接触部件的移动能够被同时地进行，以识别半导体激光单元的发射点和发光轴，并且接触部件能够被向下移动以在没有任何进一步移动的情况下接触半导体激光单元。因此，用于确认夹头部件已经被移出中间平台部件上面的区域的时间和之后用于将接触部件移动到中间平台部件的时间能够被缩短。
另外，同样在半导体激光单元在发射点和发光轴的识别已经被完成之后被承接时，将接触部件移出在中间平台部件上面的区域的移动和将传送可移动部件上的夹头移到中间平台部件上面的移动能够被同时地进行。
因此，用于确认接触部件已经被移出中间平台部件上面的区域的时间和用于将夹头部件移动到中间平台部件上面的时间能够被缩短。
而且，由于用于传送可移动部件的致动器能够公共地被用作将接触部件移动到中间平台部件的上面和将接触部件上、下移动以接触半导体激光单元的致动器，从而能够相对地减少致动器的数目。
由于根据本发明用于制造半导体激光装置的设备还包括用于识别在单元薄板部件和在中间平台部件的半导体激光单元形状的摄象机，半导体激光单元的形状识别和处理能够在传送移动期间用在传送可移动部件的上部区域设置的摄象机来进行，结果，半导体激光单元的形状识别和处理能够比在传送可移动部件被暂停在等待位置的同时进行形状识别和处理的情况更快地进行。
由于根据本发明的用于制造半导体激光装置的设备还包括用于驱动至少两个夹头部件和一个或多个接触部件上、下运动的致动器，并且所述致动器被分离地设置在传送可移动部件的外面，与这种致动器被提供在传送可移动部件上并与传送可移动部件一起移动的情况相比较，传送负载能够被降低，并且结果传送可移动部件能够更快地移动到那个程度。
在用于制造半导体激光装置的本发明第一实施例中，接触部件被提供有一个或多个接触探头对，其对应于在中间平台部件上设置的半导体激光单元中一个或多个LD芯片的位置和子座上之对应电极图形的位置而设置。
在用于制造半导体激光装置的本发明第二实施例中，接触部件被提供有多于一个的接触探头对，其配置在从中间平台部件上设置的半导体激光单元中多个LD芯片之每个位置和子座上电极图形之每个对应位置朝向发光方向之正交方向偏移规定距离的对应位置上，同时保持在子座上电极图形之间作为一对的相对位置关系。
由此，仍然当在半导体激光单元的LD芯片之间的间隔是窄的时，能够使用相对大的接触探头。另外，由于使用薄和短寿命接触探头是不必要的，能够实现设备的相对稳定的操作。
在用于制造半导体激光装置的本发明第三实施例中，接触部件被提供有多于一个的接触探头对，其配置在从中间平台部件上设置的半导体激光单元中多个LD芯片之每个位置和子座上电极图形之每个对应位置朝向发光方向之平行方向偏移规定距离的对应位置上，同时保持在子座上电极图形之间作为一对的相对位置关系，并且接触探头对的高度是这样的使得在发光方向前面的接触探头对的高度被设置得较大。
由此，仍然当在半导体激光单元的LD芯片之间的间隔是窄的时，能够使用相对大的接触探头，当发光轴识别和处理是用发光轴识别部件进行时接触部件不会阻挡发光轴。另外，由于使用薄和短寿命接触探头是不必要的，能够实现设备的相对稳定的操作。
在用于制造半导体激光装置的本设备中，接触部件被放置在最靠近芯片焊接部件之夹头部件的外面。
由此，生产节拍时间能够被缩短以高效制造半导体激光装置。
在用于制造半导体激光装置的本设备中，接触部件被放置在一个夹头部件和另一个夹头部件之间。
由此，半导体激光装置能够在生产节拍时间中有效地制造。
在接触部件被放置在一个夹头部件和另一个夹头部件之间的情况下，由于接触部件是通过最靠近芯片焊接部件之夹头部件来配置的，能够确保相对长的时间用来通过使用在传送可移动部件上面的摄象机在移动传送可移动部件的移动期间获取图象以进行形状识别和处理。
而且，本发明提供了用于制造半导体激光装置的方法，其能够使从包括多个LD芯片之半导体激光单元中的相应LD芯片所发射的光的任何光轴保持在规定的角范围内。
更具体地说，本发明提供了用于制造半导体激光装置的方法，包括：
从单元薄板部件中承接其中一个或者多个LD芯片被芯片焊接在一个子座上的半导体激光单元和将所述半导体激光单元传送到中间平台部件；
通过识别其形状来校正在中间平台部件上的所述半导体激光单元之位置；
从中间平台部件上的一个或者多个LD芯片发光；
进行一个或者多个LD芯片之发射点和发光轴识别；
基于发射点和发光轴的识别结果校正半导体激光单元位置；
将其位置已经被校正的半导体激光单元传送到芯片焊接部件；和
将半导体激光单元芯片焊接在芯柱上。
特别地，在用于制造半导体激光装置的本方法中，半导体激光单元的形状识别是在移动传送可移动部件的移动期间用在传送可移动部件之上设置的摄象机进行的；并且
半导体激光单元的位置被校正。
由此，每个LD芯片的方向偏离了规定角范围时的情况能够被相对地减少(见图14)。
在用于制造半导体激光装置的本方法中，通过使用用于制造半导体激光装置的设备，该设备包括：根据中间平台部件上设置的半导体激光单元中一个或多个LD芯片的位置和子座上对应电极图形的位置而设置有一个或多个接触探头对的接触部件，并包括
从半导体激光单元中多个LD芯片中的一个或多个同时发光；
多个LD芯片的一个或多个的每一发光轴用发光轴识别部件识别；和
基于识别结果，每个发光轴的位置被校正以便保持在规定角范围内。
由此，多个发光轴能够用摄象机立即获取以识别该发光轴，并且因此，位置的校正能够在相对短时间内完成。由于位置的校正是基于上面的识别结果进行的，每个LD芯片的方向偏离规定角范围的情况能够被相对地减小(见图14)。
在用于制造半导体激光装置的本方法中，通过使用用于制造半导体激光装置的设备，该设备包括：根据中间平台部件上设置的半导体激光单元中一个或多个LD芯片的位置和子座上对应电极图形的位置而设置有多于一个的接触探头对并且用于将发光轴识别部件传送到LD芯片的预定位置的机构，并包括
从半导体激光单元中多个LD芯片中的一个发光；
多个LD芯片的所述一个的发光轴用发光轴识别部件识别；
以规定的距离移动接触部件；
从多个LD芯片的下一个发光；
多个LD芯片的所述下一个的发光轴用发光轴识别部件识别；
对剩余的LD芯片的规定数目的发光轴用发光轴识别部件依次识别；以及
基于识别结果，校正每个发光轴的位置使得规定数目的发光轴保持在相应的规定角范围内。
由此，半导体激光单元中LD芯片的所有发光轴在一个识别摄象场中提取，在不比需要更进一步降低识别摄象机的分辨率的情况下，能够识别半导体激光单元中多个LD芯片的发光轴，因此，识别精度能够相对地提高。
在用于制造半导体激光装置的本方法中，通过使用根据本发明第二或第三实施例的设备，
从半导体激光单元中多个LD芯片的一个或多个发光；
多个LD芯片的所述一个或多个的发光轴用发光轴识别部件识别；
以规定的距离移动接触部件；
从多个LD芯片的接下来的一个或多个发光；
多个LD芯片的所述接下来的一个或多个的发光轴用发光轴识别部件识别；
对剩余的LD芯片的规定数目的发光轴用发光轴识别部件依次识别；以及
基于识别结果，校正每个发光轴的位置使得规定数目的发光轴保持在相应的规定角范围内。
由此，半导体激光单元中LD芯片的所有发光轴在一个识别摄象场中提取，在不比需要更进一步降低识别摄象机的分辨率的情况下，能够识别半导体激光单元中多个LD芯片的发光轴，因此，识别精度能够相对地提高。
在用于制造半导体激光装置的本方法中，通过使用根据本发明第二或第三实施例的设备，
从半导体激光单元中多个LD芯片的一个或多个发光；
多个LD芯片的一个或多个的发光轴用发光轴识别部件识别；
以规定的距离移动接触部件和发光轴识别部件；
从多个LD芯片的接下来的一个或多个发光；
多个LD芯片的所述接下来的一个或多个的发光轴用发光轴识别部件识别；
对剩余的LD芯片的规定数目的发光轴用发光轴识别部件依次识别；和
基于识别结果，校正每个发光轴的位置使得规定数目的发光轴保持在相应的规定角范围内。
由此，仍然当半导体激光单元中LD芯片之间的间隔是窄的时，能够实现设备相对稳定的操作，并且半导体激光单元中LD芯片的所有发光轴在一个识别摄象场中提取，在不比需要更进一步降低识别摄象机的分辨率的情况下，能够识别半导体激光单元中多个LD芯片的发光轴，因此，识别精度能够相对地提高。
在用于制造半导体激光装置的本方法中，通过使用根据本发明第二或第三实施例的设备，
从半导体激光单元中多个LD芯片的一个或多个发光；
多个LD芯片的一个或多个的发光轴用发光轴识别部件识别；
以规定的距离移动接触部件和中间平台部件；
从多个LD芯片的接下来的一个或多个发光；
多个LD芯片的所述接下来的一个或多个的发光轴用发光轴识别部件识别；
对剩余的LD芯片的规定数目的发光轴用发光轴识别部件依次识别；和
基于识别结果，校正每个发光轴的位置使得规定数目的发光轴保持在相应的规定角范围内。
由此，仍然当半导体激光单元中LD芯片之间的间隔是窄的时，能够实现设备相对稳定的操作，并且半导体激光单元中LD芯片的所有发光轴在一个识别摄象场中提取，在不比需要进一步降低识别摄象机的分辨率的情况下，能够识别半导体激光单元中多个LD芯片的发光轴，因此，识别精度能够相对地提高。
用于制造半导体激光装置的本方法还包括：在进行芯片焊接之前，当半导体激光单元中LD芯片的发光轴以及发光轴之间的角度差落在规定角范围之外时，确定半导体激光单元为缺陷产品。
特别地，在用于制造半导体激光装置的本方法中，考虑到生产缺陷产品，由于于芯柱上的芯片焊接仅仅针对其中半导体激光装置的发光轴保持在规定范围的半导体激光装置进行，因此能够减少后续工艺中的不必要步骤以及能够降低浪费材料。
用于制造半导体激光装置的本方法还包括当半导体激光单元中LD芯片的发光轴以及发光轴对子座的相对角度落在规定的角范围之外时进行反馈处理。
由此，预知了与趋势不匹配的发生，并且由于该不匹配的发生能够在较早的阶段被校正，因此能够降低缺陷产品的百分率。
用于制造半导体激光装置的本方法还包括当半导体激光单元中LD芯片的发光轴以及发光轴之间的角度差落在规定的角范围之外时进行反馈处理。
由此，预知了与趋势不匹配的发生，并且由于该不匹配的发生能够在较早的阶段被校正，因此能够降低缺陷产品的百分率。
而且，本发明提供了半导体激光装置，包括：
一芯柱；以及
半导体激光单元，具有芯片焊接在一个子座上的多个LD芯片，所述半导体激光单元芯片焊接在芯柱上；
其中从至少一个LD芯片发射的光的光轴与基准轴一致，该基准轴是相对于芯柱基准表面处于规定角度的轴。
特别地，在本半导体激光装置中，从一个LD芯片发射的光的光轴与基准轴重合，在多个LD芯片之中所述一个LD芯片发射具有最短波长的光。
另外，本发明还提供了半导体激光装置，包括：
一芯柱；以及
半导体激光单元，具有芯片焊接在一个子座上的多个LD芯片，所述半导体激光单元芯片焊接在芯柱上，
其中，在多个LD芯片的发光轴角度中处于平均角度的轴与基准轴一致，该基准轴是相对于芯柱基准表面处于规定角度的轴。
另外，本发明提供了光拾取器，其包括本发明的半导体激光装置以及会聚透镜，其中在相对于会聚透镜光轴以规定角度配置的光拾取器的基准表面与半导体激光装置芯柱的基准表面重合。
附图说明
图1示出半导体激光单元的示意性透视图，其中一个红光LD芯片和一个红外线LD芯片被安装在一个子座上；
图2示出光拾取器的示意性透视图；
图3示出从半导体激光单元中LD芯片发射的光的光轴的说明；
图4示出用于制造半导体激光装置的传统设备的示意性透视图；
图5示出根据本发明用于制造半导体激光装置的设备的示意性透视图；
图6示出放大视图，其示意地说明根据本发明用于制造半导体激光装置的设备中接触探头的第一、第二和第三实施例；
图7示出用根据本发明用于制造半导体激光装置的设备的发光轴识别部件获取的发光轴的图象；
图8示出用根据本发明用于制造半导体激光装置的设备的发光轴识别部件获取的发光轴的图象；
图9示出用根据本发明用于制造半导体激光装置的设备的发光轴识别部件获取的发光轴的图象；
图10示出根据本发明用于制造半导体激光装置的设备的接触探头之第三实施例从与发光轴正交的方向看的示意性剖面图；
图11示出根据本发明的半导体激光装置的示意性剖面图；
图12示出说明从半导体激光单元中LD芯片发射的光的光轴的示意平面图；
图13示出根据用于制造半导体激光装置的传统方法用于校正发光轴之方向的示例；
图14示出根据用于制造半导体激光装置的本发明方法用于校正发光轴之方向的示例；
具体实施方式
下面将参考附图详细地说明根据本发明用于制造半导体激光装置的设备和方法。但是，应当理解，附图和下面的示例是仅仅用于说明本发明，并且，半导体激光装置和用于制造所述半导体激光装置的设备和方法不局限于下面的结构。
A 用于制造半导体激光装置的本发明设备的构成
如图5所表示，用于制造半导体激光装置的本发明设备包括单元薄板部件501，中间平台部件502，发光轴识别部件503，芯片焊接部件504，传送可移动部件506，形状识别摄象机507和508等。
单元薄板部件501是用于提供半导体激光单元的部件，在该激光单元中一个或者多个LD芯片在在先工艺中被芯片焊接在一个子座上。
中间平台部件502是用于通过形状识别等校正所提供半导体单元之位置的部件。
发光轴识别部件503是用于通过识别发射点，发光轴等进行测量的部件，并且具有XY轴致动器作为用于捕捉多个发射点和发光轴的机构。
芯片焊接部件504是用于在半导体激光装置21的芯柱201上芯片焊接其位置已经被校正的半导体激光单元的部件。
传送可移动部件506包括具有一个夹头的夹头部件509和夹头与接触部件510，该夹头与接触部件510包括具有一个夹头的夹头部件和具有一个或者多个接触探头对的接触部件。夹头部件509和夹头与接触部件510用Z轴致动器上、下移动。接触部件可以例如固定到最靠近芯片焊接部件的夹头部件，并且布置在两个夹头部件之间。
在根据本发明的接触部件中，一个或多个接触探头对如图6(a)，6(b)和6(c)所示地布置。另外，图6(a)，6(b)和6(c)示出具有在半导体激光单元1中使用之合适类型的接触部件的示例，其中一个红光LD芯片102和一个红外线LD芯片103被安装在一个子座上。
在第一类型的接触部件中，如图6(a)中所示，用于给红光LD芯片102供电的接触探头对612和用于给红外线LD芯片103供电的接触探头对613通过绝缘体611支持以将每个接触探头与电路(未示出)连接。在接触探头对中，一个探头与LD芯片接触，另一个探头与其上被芯片焊接了LD芯片的电极图形接触，以便给LD芯片供电。
两个接触探头对设置成使得它们能够同时接触两组LD芯片和其上被芯片焊接了LD芯片的电极图形。
在第二类型的接触部件中，如图6(b)中所示，以类似于第一类型的接触部件的方式，用于给红光LD芯片102供电的接触探头对622和用于给红外线LD芯片103供电的接触探头对623通过绝缘体621支持以将每个接触探头与电路(未示出)连接。
在第二类型的接触部件中，不同于第一类型的接触部件，两个接触探头对被布置成使得这两个接触探头对之间的间隔比两组LD芯片和其上被芯片焊接了LD芯片的电极图形之间的间隔宽偏移量(α)。
在第三类型的接触部件中，如图6(c)中表示，用于给红光LD芯片102供电的接触探头对632和用于给红外线LD芯片103供电的接触探头对633通过绝缘体631支持以将每个接触探头与电路(未示出)连接。
在第三类型的接触部件中，不同于第一和第二类型的接触部件，在向着发光轴方向，一个接触探头对偏离了偏移量(β)，而且向上偏移了高度(h)。由此，探头不阻挡从第三类型的接触部件中发射的变宽的光(见图10)。
B 用于制造半导体激光装置的方法
示例1
作为本发明第一实施例，下面将解释如下的情况(见图7)，即，用发光轴识别部件的摄象机，通过使用其中探头如图6(a)所示地布置的接触部件，两个发光轴被立刻识别。
(1-1)在单元薄板部件501上设置的半导体激光单元的形状识别是用单元薄板部件501上设置的摄象机507进行的。
(1-2)传送可移动部件506被右移，夹头部件509然后在单元薄板部件501上面被上下移动以承接上面的半导体激光单元，其位置已经被形状识别所校正。
(1-3)传送可移动部件506被左移，夹头部件509然后被上下移动以设置中间平台部件502上所承接的上述半导体激光单元。
(1-4)在不需要将传送可移动部件506暂停在等待位置的情况下将夹头与接触部件510传送到中间平台部件502上的半导体激光单元之预定位置的移动期间，在中间平台部件502上设置的上述半导体激光单元之形状识别是用中间平台部件502上设置的摄象机508进行的。
(1-5)在中间平台部件502上设置的上述半导体激光单元之形状识别期间，根据与上述相同的程序，在单元薄板部件501上设置的下一个半导体激光单元用单元薄板部件501上面设置的摄象机507形状识别。
(1-6)为了识别中间平台部件502上其位置已经被校正的半导体激光单元的发光轴，夹头与接触部件510被向下移动，两个预定LD芯片的发光轴用发光轴识别部件503的摄象机立刻识别，并且基于该识别结果，每一个LD芯片的位置被校正从而每个发光轴保持在各自规定的角范围内。
(1-7)基于上述识别结果，当半导体激光单元中LD芯片的每个发光轴以及发光轴之间的角度差偏离了各自规定的角范围时，该半导体激光单元被当作缺陷产品，然后被运送到不进行芯片焊接的缺陷产品处理循环中。
(1-8)基于上述识别结果，当半导体激光单元中LD芯片的每个发光轴以及由半导体激光单元之形状识别确定的每个发光轴对子座的相对角度偏离了各自规定的角范围时，该识别数据被传送到在前工序中用于反馈处理。
(1-9)基于上述识别结果，当半导体激光单元中LD芯片的每个发光轴以及发光轴之间的角度差偏离了各自规定的角范围时，该识别数据被传送到在前工序中用于反馈处理。
(1-10)夹头与接触部件510一旦上移，传送可移动部件506就被右移，夹头与接触部件510再次上、下移动以在中间平台部件502上承接上述对此已经识别了发射点和发光轴的半导体激光单元。
(1-11)在中间平台部件502上承接半导体激光单元期间，根据与上述相同的程序，夹头部件509在单元薄板部件501上面上、下移动以承接半导体激光单元。
(1-12)传送可移动部件506被左移，并且芯片焊接部件504上面的夹头与接触部件510然后上、下移动以在半导体激光装置21的芯柱201上芯片焊接从中间平台部件502承接的上述半导体激光单元。
(1-13)在芯柱201上芯片焊接从中间平台部件502承接的半导体激光单元期间，根据与上述相同的程序，从单元薄板部件501承接的另一个半导体激光单元被类似地设置在中间平台部件502上。
通过重复上述程序，半导体激光装置被用于制造半导体激光装置的设备所制造。
示例2
作为本发明第二实施例，下面将解释如下情况(见图8)，即，用发光轴识别部件503中的摄象机识别第一LD芯片的发光轴，发光轴识别部件然后移动发光轴(x)之间的间隔，并且通过使用其中探头如图6(a)所示地布置接触部件来识别剩余一个LD芯片的发光轴。
(2-1～5)根据与示例1所述的相同程序，半导体激光单元被设置在中间平台部件502上。
(2-6)为了进行中间平台部件502上设置的其形状已经被识别的半导体激光单元的发光轴的识别，夹头与接触部件510被向下移动以用发光轴识别部件503识别第一LD芯片的发光轴(见图8(a)和8(c))。
(2-7)为了进行剩余一个LD芯片的发光轴的识别，发光轴识别部件503被移动一个在发光轴(x)之间的间隔，剩余一个LD芯片的发光轴然后用发光轴识别部件503识别(见图8(b)和8(d))。基于该识别结果，这些发光轴的方向被校正以便保持在各自规定的角范围。
(2-8)根据与上述示例1中相同的程序，进行缺陷产品处理循环、每个反馈处理和在芯柱上的芯片焊接。
通过重复上述程序，半导体激光装置被用于制造半导体激光装置的设备所制造。
示例3
作为本发明第三实施例，下面将解释如下情况(见图9)，即，用发光轴识别部件503中的摄象机识别第一LD芯片的发光轴，发光轴识别部件然后被移动一个偏移量(α)，并且通过使用其中探头如图6(a)所示地布置的接触部件来识别剩余一个LD芯片的发光轴。
(3-1～5)根据与上述示例1相同的程序，半导体激光单元被设置在中间平台部件502上。
(3-6)为了进行中间平台部件502上设置的其形状已经被识别的半导体激光单元的发光轴的识别，夹头与接触部件510被向下移动以用发光轴识别摄象机503识别第一LD芯片的发光轴(见图9(a)和9(c))。
(3-7)为了进行剩余一个LD芯片的发光轴的识别，发光轴识别部件503被移动一个偏移量(α)，剩余一个LD芯片的发光轴然后用发光轴识别摄象机503识别(见图9(b)和9(d))。基于该识别结果，这些发光轴的方向被校正以便保持在各自规定的角范围内。
(3-8)根据与上述示例1相同的程序，进行缺陷产品处理循环、每个反馈处理和在芯柱上的芯片焊接。
通过重复上述程序，半导体激光装置被用于制造半导体激光装置的设备所制造。
示例4
作为本发明第四实施例，下面将解释如下情况(见图8)，这里，用发光轴识别部件503中的摄象机识别第一LD芯片的发光轴，发光轴识别部件然后被移动发光轴(x)之间的间隔，夹头与接触部件510被移动一个偏移量(α)，并且通过使用其中探头如图6(b)所示布置的接触部件来识别剩余一个LD芯片的发光轴。
(4-1～5)根据与上述示例1相同的程序，半导体激光单元被设置在中间平台部件502上。
(4-6)为了进行中间平台部件502上设置的其形状已经被识别的半导体激光单元的发光轴的识别，夹头与接触部件510被向下移动以用发光轴识别摄象机503识别第一LD芯片的发光轴(见图8(a)和8(c))。
(4-7)为了进行剩余一个LD芯片的发光轴的识别，发光轴识别部件503被移动发光轴(x)之间的间隔，而夹头与接触部件510被移动一个偏移量(α)，剩余一个LD芯片的发光轴然后用发光轴识别摄象机503识别(见图8(b)和8(d))。基于该识别结果，这些发光轴的方向被校正以便保持在各自规定的角范围。
(4-8)根据与上述示例1相同的程序，进行缺陷产品处理循环、每个反馈处理和在芯柱上的芯片焊接。
通过重复上述程序，半导体激光装置被用于制造半导体激光装置的设备所制造。
示例5
作为本发明第五实施例，下面将解释如下的情况(见图8)，即，用发光轴识别部件503中的摄象机识别第一LD芯片的发光轴，中间平台部件502然后被移动发光轴(x)之间的间隔，而夹头与接触部件510移动偏移量(α)并进一步移动发光轴(x)之间的间隔，并且通过使用其中探头如图6(b)所示布置的接触部件来识别剩余LD芯片的发光轴。
(5-1～6)根据与上述示例1相同的程序，半导体激光单元设置在中间平台部件502上。
(5～7)为了进行中间平台部件502上设置的其形状已经被识别的半导体激光单元的发光轴的识别，夹头与接触部件510被向下移动以用发光轴识别摄象机503识别第一LD芯片的发光轴(见图8(a)和8(c))。
(5-8)为了进行剩余一个LD芯片的发光轴的识别，中间平台部件502被移动发光轴(x)之间的间隔，而夹头与接触部件510被移动一个偏移量(α)并进一步移动发光轴(x)之间的间隔，剩余LD芯片的发光轴然后用发光轴识别摄象机503识别(见图8(b)和8(d))。基于该识别结果，这些发光轴的方向被校正以便保持在各自规定的角范围。
(5-9)根据与上述示例1中相同的程序，进行缺陷产品处理循环、每个反馈处理和在芯柱上的芯片焊接。
通过重复上述程序，半导体激光装置被用于制造半导体激光装置的设备所制造。
示例6
作为本发明第六实施例，下面将解释如下情况，即，通过使用其中探头如图6(c)所示布置的接触部件来识别两个发光轴。
(6-1～6)根据与示例3，4和5中所述的相同的程序来识别第一LD芯片的发光轴。
(6-7)除了夹头与接触部件510移动发光轴(x)之间的间隔并进一步向上移动一个高度(h)之外，根据与上述的相同程序来识别剩余LD芯片的发光轴。
(6-8)基于该识别结果，这些发光轴的方向被类似地校正以便保持在各自规定的角范围。
(6-9)根据与上述示例1中相同的程序，进行缺陷产品处理循环、每个反馈处理和在芯柱上的芯片焊接。
通过重复上述程序，半导体激光装置被用于制造半导体激光装置的设备所制造。
示例7
作为本发明第七实施例，下面将解释如下情况，即，在用于制造半导体激光装置的设备中，如图5表示，通过使用夹头与接触部件510’，其中接触部件被改变为布置在夹头部件之外以代替在夹头与接触部件510中的两个夹头部件之间，来识别两个LD芯片的发光轴。
(7-1)在单元薄板部件501上设置的半导体激光单元1的形状识别是用单元薄板部件501上面提供的摄象机507进行的。
(7-2)传送可移动部件506被右移，夹头部件509然后在单元薄板部件501上面上、下移动以承接上面的半导体激光单元1，其位置已经被形状识别所校正。
(7-3)传送可移动部件506被左移，夹头部件509然后上、下移动以在中间平台部件502上设置所承接的上述半导体激光单元1。
(7-4)在不需要将传送可移动部件506暂停在等待位置的情况下将夹头与接触部件510’传送到中间平台部件502上的半导体激光单元1之预定位置的移动期间，在中间平台部件502上设置的上述半导体激光单元1之形状识别是用中间平台部件502上提供的摄象机508进行的。
(7-5)在中间平台部件502上的半导体激光单元之形状识别期间，根据与上述相同的程序，在单元薄板部件501上设置的下一个半导体激光单元1’用在单元薄板部件501上面提供的摄象机507形状识别。
(7-6)中间平台部件502上设置的其形状已经被识别的半导体激光单元1的发光轴是以根据上面所示夹头与接触部件510’的特征的方式识别的，基于该识别结果，发光轴被校正使得保持在各自规定的角范围。
(7-7)基于上述识别结果，当半导体激光单元中LD芯片的每个发光轴以及发光轴之间的角度差偏离了各自规定的角范围时，该半导体激光单元被当作缺陷产品，然后被运送到不进行芯片焊接的缺陷产品处理循环中。
(7-8)基于上述识别结果，当半导体激光单元1中LD芯片的每个发光轴以及由半导体激光单元之形状识别确定的每个发光轴对子座的相对角度偏离了各自规定的角范围时，所获得的数据被传送到先前工序用于反馈处理。
(7-9)基于上述识别结果，当半导体激光单元1中LD芯片的每个发光轴以及发光轴之间的角度差偏离了各自规定的角范围时，所获得的数据被传送到先前工序用于反馈处理。
(7-10)根据上述程序，在识别发光轴期间，在单元薄板部件501上面的夹头部件509被上下移动以承接半导体激光单元1’。
(7-11)接触部件509被上移，传送可移动部件506被左移，并且夹头与接触部件510’上、下移动以承接半导体激光单元1，对该单元，发光轴已经被识别。
(7-12)传送可移动部件506被左移，并且在芯片焊接部件504上面的夹头与接触部件510’然后上、下移动以在半导体激光单元21的芯柱201上芯片焊接从中间平台部件502承接的上述半导体激光单元1。
(7-13)在芯柱201上芯片焊接从中间平台部件502承接的半导体激光单元1期间，根据上述程序，从单元薄板部件501承接的半导体激光单元1’被类似地设置在中间平台部件502上。
通过重复上述程序，半导体激光装置被用于制造半导体激光装置的设备所制造。
C 半导体激光装置
在半导体激光单元是通过在一个子座上芯片焊接一个发射红光和另一个发射红外线光的两个LD芯片形成的情况下，由用于芯片焊接的夹头抽成真空的一个LD芯片被发光以识别其光轴，并且该LD芯片关于子座的预定区域被芯片焊接。接着，另一个LD芯片的光轴通过相同的程序被识别，并且该另一个LD芯片被芯片焊接使得其光轴与先前LD芯片的光轴重合。
在这种情况下，如果这两个LD芯片的光轴是彼此平行的，当这两个LD芯片被安装在半导体激光装置的芯柱上时，如图12(a)和12(b)所示，有可能使这两个LD芯片的发光轴保持在基于该芯柱的规定角范围内，即使通过使用用于制造半导体激光装置的传统方法也是如此，其中仅仅一个LD芯片的发光轴被识别以校正单元的位置。
但是，实际上，因为测量和芯片焊接中精确度的影响，这两个LD芯片的发光轴是不必要相互平行。例如，如图11(a)所示，这两个LD芯片的发光轴与基于子座的基准方向是不重合的。
因此，在半导体激光装置是通过在芯柱上芯片焊接其中多个LD芯片被芯片焊接在一个子座上的半导体激光单元的情况下，所有LD芯片的发光轴被立即识别或者逐个识别以芯片焊接该半导体激光单元，使得发光轴保持在基于芯柱基准部件的规定角范围内。
在这种情况下，如图11(b)中所示，存在仅仅调节一个LD芯片的发光轴使得保持在规定角范围内的方法。例如，芯片焊接在其精确度在光拾取器中被要求的较短波长LD芯片的发光轴被调节使得保持在规定角范围内之后进行。另外，如图11(c)中表示，在两个LD芯片的发光轴不相互平行的情况下，半导体激光单元能够芯片焊接成使得由一个发光轴和相对芯柱的基准方向所形成的角度和另一个发光轴与基准方向所形成的角度变得等同以防止任何一个发光轴被偏离所要求的角度范围。
由此，能够防止LD芯片之一的发光轴偏离在光拾取器中使用的透镜所要求角度范围，导致可防止光拾取器特性的破坏。
在一个LD芯片的发光轴是与基于子座的预定方向重合但是另一个LD芯片的发光轴是与预定方向不重合的情况下，例如如图12(c)中所示，根据前述的用于制造半导体激光装置的传统方法，如图13(c)中表示，即使当一个LD芯片的发光轴是与基于子座的预定方向重合，并且另一个LD芯片的发光轴保持在规定角度范围时，仍然不能完全实现希望的特性。
另一方面，根据用于制造半导体激光装置的本方法，由于两个LD芯片的发光轴被识别以校正半导体激光单元的位置，这两个LD芯片的发光轴保持在规定角范围变得可能，如图14(c)中所示。
另外，如图12(d)中所示，在这两个LD芯片的发光轴都与基于子座的预定方向不重合的情况下，根据前述的用于制造半导体激光装置的传统方法，至少一个LD芯片的发光轴偏离基于子座的规定角度范围，并且这种半导体激光单元被当作缺陷产品。
另一方面，根据用于制造半导体激光装置的本发明方法，即使在上述情况下，这两个LD芯片的发光轴保持在规定角范围变成可能。
因此，即使当半导体激光单元在用于制造半导体激光装置的传统方法中被当作缺陷产品时，本发明方法能够使这种半导体激光单元满足规定，其导致缺陷产品百分率的降低。
D 光拾取器的制造
使用传统技术，包括由本发明设备和方法制造的半导体激光装置、透镜等的光拾取器(见图2)能够以高的生产率生产。
发明效果
当具有其上被芯片焊接了多个LD芯片的子座以相对芯柱的规定角度被芯片焊接在芯柱上时，通过识别各个LD芯片的发光轴和通过将子座芯片焊接在芯柱上使得LD芯片的发光轴位于最佳角度，能够制造高精确度的半导体激光装置。而且，通过使用由本发明方法制造的半导体激光装置，高精确度的光拾取器能够以高产率生产。另外，当任何一个LD芯片的发光轴或者这两个LD芯片的发光轴不处于规定中时，由于芯片焊接时间上在该点是不连续的，因此在后工序的产量能够提高。

Claims (2)

1.一种半导体激光装置，包括：
芯柱；以及
半导体激光单元，具有芯片焊接在一个子座上的多个半导体激光芯片，所述半导体激光单元芯片焊接在芯柱上，
其中所述多个半导体激光芯片中的至少一个半导体激光芯片发射的光的光轴与基于所述子座的基准方向是不一致的，且从所述多个半导体激光芯片发射的光彼此发散地行进，
其中所述多个半导体激光芯片中发射具有最短波长的光的半导体激光芯片发射的光的光轴与基准轴一致，该基准轴是相对于芯柱基准表面处于规定角度的轴；以及所述多个半导体激光芯片中发射具有最短波长的光的所述半导体激光芯片以外的半导体激光芯片发射的光的光轴处于相应规定角度范围之内。
2.一种半导体激光装置，包括：
芯柱；以及
半导体激光单元，具有芯片焊接在一个子座上的多个半导体激光芯片，所述半导体激光单元芯片焊接在芯柱上，
其中所述多个半导体激光芯片中的至少一个半导体激光芯片发射的光的光轴与基于所述子座的基准方向是不一致的，且从所述多个半导体激光芯片发射的光彼此发散地行进，
其中在多个半导体激光芯片的发光轴的角度之中处于平均角度的轴与基准轴一致，该基准轴是相对于芯柱基准表面处于规定角度的轴。
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