CN1461086A

CN1461086A - 半导体激光设备以及使用它的光拾取设备

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Publication number: CN1461086A
Application number: CN03140778A
Authority: CN
Inventors: 松原和德; 八木有百实
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2003-12-10
Anticipated expiration: 2023-03-12
Also published as: CN1228894C; US20030174748A1; JP3866993B2; US6977951B2; JP2003264332A

Abstract

本发明公开了一种半导体激光设备。该半导体激光设备由绝缘架(11)组成，其中至少装配有一个半导体激光装置和光接收装置。多个引线(10)通过绝缘架(11)的两个相对面(63A、63B)，并从绝缘架内伸到绝缘架外。绝缘架(11)有外表面(61A、61B)，它们与装配面(30a)平行，半导体激光装置(1)装配在装配面(30a)上。根据本发明，可以提供半导体激光设备和使用它的光拾取设备，它有良好的生产率，利于诸如光轴调节的位置调节。

Description

半导体激光设备以及使用它的光拾取设备

技术领域

本发明涉及一种半导体激光设备，可用在诸如读取记录在光学记录媒体上的数据的光拾取设备的设备中，本发明还涉及一种使用该半导体激光设备的光拾取设备。

背景技术

用于诸如CD-ROM和MD(小型盘)等光学存储设备的光拾取设备，用于读取光盘的信号。其使用具有存储在一个封装中的半导体激光装置、信号检测光接收装置、全息装置等的半导体激光设备。在这种半导体激光设备中，半导体激光装置发射激光束，光束被光盘反射并返回，然后受到全息装置的衍射并被导向半导体激光装置的光轴的位置之外的信号检测光接收装置。这种方法称为全息激光法。

使用全息激光法的传统半导体激光设备的实例包含一个在日本特许公开平6-5990中公开的设备。图7A和7B显示了其外形结构。注意，图7A是分解透视图，图7B是透视概图。

在该结构中，半导体激光装置(LD)210和信号检测光接收装置211装配在管座201上，放置帽202以覆盖LD210、信号检测光接收装置211等，进一步在帽202上装配全息装置203。经引线208执行对内部装置(包含LD210和信号检测光接收装置211)的供电和向外部的信号提取。该封装为圆形，其上和下圆弧被去除了。这一形状实现了较薄的封装。

然而，上述现有技术存在下列问题。

首先，上述结构的封装需要以下步骤：形成用于引线208通过管座201的孔，把引线一个一个的插入孔中，和用绝缘材料209密封孔。这导致制造方法较复杂和成本较高的缺陷。

而且，如图7A所示，LD210和信号检测光接收装置211相互成90度的角，使得LD210在管座201上的装配与光接收装置211的装配不同之处在于：要求整个封装倾斜90度用于装配LD210。结果，在装配每个装置的步骤中，有处理效率的问题和设备变复杂的问题。

而且，图7A所示LD210的电极212处于从信号检测光接收装置211的电极213倾斜90度的状态。因而，对于引线接合LD210和管座201，整个封装需要先旋转90度。结果，在引线接合每个装置用于建立相互连接的步骤中，有引线接合的工作效率降低的问题，和可靠性和处理效率的问题。

如上所述，现有技术的结构需要以下步骤：形成用于引线通过管座的孔，把引线一个一个插入孔中，和用绝缘材料密封孔，这导致制造方法复杂和成本较高的缺陷。而且，用于把每个装置装配在封装上并建立连接的引线接合步骤需要把整个封装旋转90度的预备步骤，这降低了工作效率和可靠性并导致处理效率的问题。

而且，在用现有技术的半导体激光设备构成光拾取设备时，这些问题使诸如光轴调节的位置调节复杂了。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种半导体激光设备以及使用它的光拾取设备，所述半导体激光设备有良好的生产率并利于诸如光轴调节的位置调节。

为了实现上述目的，本发明的半导体激光设备包括：

绝缘架，其中装配有至少一个半导体激光装置和光接收装置；和

多个引线，通过绝缘架的两个相对面并从绝缘架内伸到绝缘架外，

其中，绝缘架有与装配面平行的外表面，在装配面上装配半导体激光装置。

根据本发明，提供了一种绝缘架，其中，装配有至少一个半导体激光装置和光接收装置，还提供了多个引线，通过绝缘架的两个相对面并从绝缘架内伸到绝缘架外，这使得能用例如树脂材料来模制，从而实现配备有引线的绝缘架的简单构造。

而且，由于绝缘架有与装配有半导体激光装置的装配面平行的外表面，所以外表面可以用作参考平面，以便于光轴调节。

另外，在半导体激光设备的一个实施例中，绝缘架有突起部分，相对于装配面垂直突起，用于连续包围至少装配在装配面上的半导体激光装置。

根据这一实施例，由于绝缘架有突起部分相对于装配面垂直突起，用于连续包围至少装配在装配面上的半导体激光装置，诸如全息装置的光学装置可以放在突起部分的多个部分中，突起部分的所述部分间的间隔小于引线放置面之间的间隔。这实现使光学装置的尺寸减小并使整个设备的尺寸减小。

另外，在半导体激光设备的一个实施例中，突起部分的两个相对面分别是圆柱形的，被引线穿过的两个相对面和圆柱形面位于相同的方向上。

根据这一个实施例，突起部分的两个相对面分别是圆柱形面，被引线穿过的两个相对面和圆柱形面位于相同的方向上，导致设备尺寸减小。而且，在构造光拾取设备时，可以易于框架的位置调节。另外，在突起部分的外周的形状由两个面对的圆弧和两个面对的弦组成的情况下，在突起部分的两个弦部分上方设有诸如全息装置的光学装置，突起部分的两个弦部分之间的间隔小于突起部分的两个圆弧部分之间的间隔，这减小了光学装置的尺寸，从而减小了整个设备的尺寸。

另外，在半导体激光设备的一个实施例中，绝缘架有反射器放置面，用于把反射器设在上面，反射器改变来自半导体激光装置的光束方向。

根据这一实施例，绝缘架有反射器放置面，用于把反射器设在上面，反射器改变来自半导体激光装置的光束的方向。因此，即使半导体激光装置设成发射平行于装配面的方向的光束，也可以通过在绝缘架的反射器放置面上放置反射器来容易地改变光发射方向。

另外，在半导体激光设备的一个实施例中，绝缘架有光接收装置放置面，用于把光接收装置设在上面。

根据这一实施例，绝缘架有光接收装置放置面，用于把光接收装置设在上面，这利于光接收装置定位。

另外，在半导体激光设备的一个实施例中，每个引线都连结到一装配部分，半导体激光装置装配在该装配部分上，装配部分的厚度大于位于绝缘架外的引线的厚度。

根据这一实施例，每个引线都连结到一装配部分，半导体激光装置装配在该装配部分上，装配部分的厚度大于位于绝缘架外的引线的厚度，这就有可能改善热量排放特性。

还有，使用如上定义的半导体激光设备的本发明的拾取设备，包括外壳，设置成与外表面接触，外表面与装配有半导体激光装置的装配面平行。

根据本发明，光拾取设备的外壳放置成与外表面接触，外表面与装配有半导体激光装置的装配面平行。这利于用外表面作为参考平面对外壳进行位置调节。

附图说明

从下文的详细说明和附图，将更完全地理解本发明。下文的说明和附图仅以说明方式给出而不限制本发明，其中：

图1A到1D是显示本发明实施例中半导体激光设备的外形结构的图，其中，图1A是平面图，图1B是侧视图，图1C是透视图，图1D是没装配装置的透视图；

图2A是沿图1A的割线X-X取的截面侧视图，而图2B是沿图1A的割线Y-Y取的截面侧视图；

图3A到3B是显示本实施例中光拾取设备的外形结构的图，其中，图3A是侧视图，图3B是透视图，它们均显示了主要部分；

图4A到4E是显示用于制造本实施例的封装的方法中的过程的平面图，其中，图4F是图4E的透视图；

图5A到5E是显示把装置装配在封装等上面的过程的透视图；

图6A到6E是显示用于制造封装的方法中过程的平面图，其中，图6F是图6E的透视图，图6G、6H、6I分别是图6A、6B、6C的侧视图；和

图7A到7B是显示传统半导体激光设备的外形结构的图，其中，图7A是分解透视图，图7B是透视概图。

具体实施方式

下文中，参考附图描述本发明的一个实施例。

图1A到1D和图2A到2B显示了本发明的实施例中半导体激光设备的外形结构。注意，图1A是平面图，图1B是侧视图，图1C是透视图，图1D是没装配装置的透视图。而且，图2A是沿图1A的割线X-X取的截面侧视图，而图2B是沿图1A的割线Y-Y取的截面侧视图。

而且，图3A到3B显示了使用本实施例的半导体激光设备100的光拾取设备的外形结构。注意，图3A是侧视图，图3B是透视图，它们都显示了主要部分。

在图1A到1D和2A到2B中，显示了半导体激光装置(LD)1、反射器(反射镜)2、引线(引线架)10、通过对部分引线架进行树脂模制形成的绝缘架11、监控光接收装置(监控光电二极管)4、信号检测光接收装置(信号读取光电二极管)5和光学装置(全息装置)6。注意，全息装置6有三束发生光栅图案20和分束图案21。

在图3A到3B中，显示了本实施例的半导体激光设备100、准直透镜101、反射镜102、会聚透镜103和光学记录媒体(光盘)121。还显示了：用于在其内装配准直透镜101、反射镜102等的光拾取设备外壳50；圆形通孔51，通过圆形通孔51装配半导体激光设备100；和光轴52。这里，准直透镜101和反射镜102设在外壳50中，以便以良好的精度把外壳50的圆形通孔51的中心对准光轴52。

如图所示，半导体激光装置1和信号检测光接收装置5装配在绝缘架11中。在绝缘架11的两个相对面63A、63B上，多个引线10从内到外都以通过绝缘架11的状态放置。绝缘架11由外表面61A、61B组成，外表面61A、61B与LD装配部分30的装配面30a平行，LD装配部分30上装配半导体激光装置1。注意，在引线架10的岛部分上形成LD装配部分30的装配面30a。而且，调节起参考平面作用的外表面61A、61B，使得把在Z轴方向上到半导体激光装置1的光发射点的距离设为指定的距离。

而且，绝缘架11由突起部分60组成，突起部分60相对于LD装配面30a垂直突起，用于连续包围LD装配面30a。光学装置6放置成坐在突起部分60的横向部分60c和60d的上部分64上的状态，横向部分60c和60d之间的间隔小于引线放置面63A和63B之间的间隔。结果，突起部分60是紧闭状形状。

而且，突起部分60的外周的形状是圆形，去除了两个面对的弧，因而由两个面对的圆弧60a、60b和两个面对的弦60c、60d包围。在两个圆弧部分60a、60b侧，放置两个面63A、63B和外表面61A、61B，引线10以通过两个面的状态放置在两个面63A、63B上，外表面61A、61B起参考平面的作用。其中，光学装置6放置成坐在突起部分60的两个面对的弦60c、60d的上部分64上的状态，两个面对的弦60c、60d之间的间隔小于两个面对的圆弧60a、60b之间的间隔。注意，圆弧部分60a、60b的中心设为与半导体激光装置1的光轴70对准。而且，如图1A所示，突起部分60的圆弧部分60a、60b的形状对Y轴方向不对称，因而圆弧部分60a、60b的中心到两个横向部分60c和60d的距离不同。

而且，通过树脂模制将反射器装配部分31和光接收装置装配部分32与绝缘架11整体形成，反射器装配部分31有反射器装配面31a，反射器2装配在反射器装配面31a上，反射器2改变来自半导体激光装置1的光束的方向，光接收装置装配部分32有光接收装置装配面32a，信号检测光接收装置5装配在光接收装置装配面32a上。注意，反射器装配部分31的反射器装配面31a相对于LD装配部分30的LD装配面30a有45度的角，用树脂材料把反射器装配部分31和光接收装置装配部分32与绝缘架11整体模制。在本实施例中，平面反射器2装配在反射器装配部分31上。作为另一种方案，可以通过淀积等方法直接在反射器装配面31a上形成反射涂层。

下面，参考图1A到1D和图2A到2B，更详细地描述本实施例的半导体激光设备。

半导体激光装置1用接合件固定到用于监控的光接收装置4的上部分上。用于监控的光接收装置4用接合件固定到引线架件10的岛部分中的LD装配面30a上。反射镜2与树脂制成的绝缘架11整体模制，并用接合件接合到反射器装配面31a上，反射器装配面31a相对引线架10的岛部分中的LD装配面30a倾斜45度。用接合件把信号检测光接收装置5接合到与框架11整体模制的光接收装置装配面32a上。全息装置6用粘接剂接合到框架11的上部分上。

下面的描述讨论本实施例的光拾取设备的操作。

沿LD装配面30a在Y轴方向上从半导体激光装置1发射的激光束70到达反射器2而把方向改变90度，并在作为框架11的厚度方向的Z轴方向上离开。这样，从半导体激光设备100发射的激光束由准直透镜101变形为平行射线，由反射镜102弯曲90度，并由会聚透镜103会聚在光盘121上，如图3A所示。而后，来自光盘121的反射光束以反序在相同路线上传播，即，顺序是：会聚透镜103、反射镜102和准直透镜101，并返回半导体激光设备100。返回的光束由图2所示的全息装置6的全息图21衍射，折射的光束沿光轴71会聚到信号检测光接收装置5上。由光接收元件5进行的光电交换所获得的光接收信号使得有可能读取光盘121中的数据。

注意，设在半导体激光装置1的下部分中的用于监控的光接收装置4接收沿着与从半导体激光装置1到光盘121的光束方向相反的方向(-Y轴方向)发射的光束。控制半导体激光装置1的输出以便保持接收光的量恒定，可以这样在光盘121中获得恒定量的光。

其中，如图3A到3B所示，半导体激光设备100插在光拾取设备的外壳50上的圆形通孔51中，旋转并调节整个半导体激光设备100使得在全息装置6的光栅图案20中产生的三束光如预期那样定位在光盘121上，然后半导体激光设备100接合到外壳50上，这样完成光拾取设备。

这时，绝缘架11的突起部分60的圆弧部分60a、60b的中心设成与半导体激光装置1的光轴70对准，调节绝缘架11的外表面61A、61B作为参考平面，使得在Z轴方向上到半导体激光装置1的光发射点的距离是指定的距离。因而，如果半导体激光设备100的绝缘架11的突起部分60插在光拾取设备的外壳50上的圆形通孔51中，以与外壳50接触的状态放置起参考平面作用的外表面61A、61B，则可以只通过执行旋转调节就把三束光如预期那样定位在光盘121上。这就实现了调节时间的减少和产量的增加。

而且，绝缘架11的突起部分60的圆弧部分60a、60b的形状对Y轴方向不对称(圆弧的中心偏离绝缘架11的外形中心)，这就有可能使材料成本低于对称形状的情况，以及使从图3B所示光轴52向下突出的量62小于对称形状的情况，导致实现较薄光拾取设备。

下面，参考过程图描述制造本实施例的半导体激光设备100的方法。

图4A到4E是显示用于制造封装的方法中过程的平面图，所述封装由树脂制成的绝缘架和引线架部分组成，其中，图4F是图4E的透视图。图5A到5E是显示在封装等上装配装置的过程的透视图。图6A到6E是显示用于制造封装的方法中过程的平面图，其中，图6F是图6E的透视图，图6G、6H、61分别是图6A、6B、6C的侧视图。

首先，如下所示制造引线架部分。冲压或腐蚀图4A所示的带状金属板材料(环)150用来形成岛状板(LD装配部分)30和引线脚10，如图4B所示。这样，制造引线架151。这里，一对岛状板30和引线脚10经诸如环的框架152与岛状板30和引线脚10的前后连接物连接。

下面，如图4C所示，树脂模制引线架151用来形成绝缘架11，绝缘架11固定引线脚10和岛状板30。模制之后，如图4D所示切开引线脚10和框架152。这样，完成图4E和4F所示的各个封装40。

以用于注入模制的模具执行树脂模制。这里，相应于参考平面(外表面)61A、61B、突起部分60、反射器装配部分31和绝缘架11的信号检测光接收装置装配部分32的模具元件整体设在模具上，用于注入模制。这就能批量生产封装40，封装40有突起部分60、引线10、岛状板(LD装配部分)30、反射器装配部分31和光接收装置装配部分32，它们与参考平面61A、61B总是处于一致的尺寸关系(位置关系)。结果，在装配反射器2的步骤，只通过把反射器2接合到反射器装配部分31的倾斜45度的面(反射器装配面)31a就确定反射器2的位置，这消除了对调节的需要。

下面，参考图5A到5E描述把装置装配到封装40上。

如图5A所示，在与框架152连接的状态下的每个封装40中，反射器2接合到反射器装配面(倾斜45度的面)31a上。注意，如果在使用夹头等的情况下突起部分60会干扰反射器2的装配，就可以把突起部分60的一部分切去。

然后，如图5B所示，具有装配在用于监控的光接收装置4顶上的半导体激光装置1的单元经导电粘接剂装配在引线架岛30上。

下面，如图5C所示，信号检测光电二极管5接合到用粘接剂与框架11整体模制的光接收装置装配部分32的装配面(光接收装置装配面)32a上。

然后，如图5D所示，每个装置与引线10引线接合，然后通过接合来把全息装置6装配到框架11的上部分64上。

下面，如图5E所示，切开框架152和引线10用来完成半导体激光设备100。

下面，参考图6A到6I，描述适于高散热半导体激光设备的封装，通过增加LD装配部分的厚度来改善高散热半导体激光设备的散热。

用于半导体激光的封装需要有效地传导半导体激光装置发光所产生的热。因此，希望使用具有高热传导性的铜材料作为引线架材料，并增加半导体激光装置附近的引线架的板厚度。

这里，考虑增加整个引线架的板厚度。然而，由于引线距(引线和下一引线之间的距离)取决于板厚度，所以增加整个引线架的板厚度使封装更大。因此，如图6C所示，制造更小更薄的封装来保持小的引线部分10′的板厚度和增加最重要的激光装置装配部分30′及其附近的板厚度，这样是有效的。

首先，如图6A所示，预备引线架材料160，它是板厚度为完成封装时的引线板厚度约1.5倍的金属板材料。然后，如图6B所示，除半导体激光装置装配部分(岛状板部分)30′之外的引线架部分受压，用来获得完成封装时的引线板厚度。通过加压，相对增加半导体激光装置装配部分30’的板厚度，这样完成特殊的环161。

下面，如图6C所示，冲压或腐蚀框架(特殊环)161用来形成岛状板30′和引线脚10′。这样，形成引线架162。

下面，如图6D所示，引线架1 62树脂模制用来形成绝缘架11，绝缘架11固定引线脚10′和岛状板30′。模制之后，如图6E和6F所示，切去引线脚10和框架152。这完成了单独的封装40′，其板厚度只在LD装配部分30′附近是厚的，如图6E所示。

注意，可以只通过在普通封装40的制造过程加上压引线架材料160的步骤来制造高散热型封装40′。结果，由于可以使树脂模制之后的步骤标准化，所以有可能公用设备，因而实现了制造成本的降低。

如上所述，本实施例涉及引线架型半导体激光设备100。冲压或压框架材料150、160用来产生引线部分10、10′和岛状板部分30、30′，用树脂模制其部分用来构成绝缘架11。

如上所述，用树脂构成绝缘架11可以使引线10、10与引线10′、10′绝缘，这消除了如图7A和7B所示现有技术封装的情况那样经绝缘材料一个一个地把引线模制到管座的需要，从而实现了制造成本的降低。另外，使用引线架151、162，这就能在连接多个封装的环的状态下树脂模制，导致生产率的升高。而且，当装配每个部件(当装配每个装置时)，通过把它们放在连接多个封装的环的状态，而便于定位和搬运封装40、40′，从而实现半导体激光设备100的制造成本的降低。

而且，在现有技术中，半导体激光装置的电极以与信号检测光接收装置呈90度的角度放置，这导致要在装配和引线接合装置时把封装旋转90的问题。与之相反，在本实施例中，与LD1的光发射方向倾斜45度的反射镜2设在光轴上，这消除了在装置装配和引线接合时把封装旋转90的需要，导致解决了现有技术的问题。

通常，装配(安装)反射器2要求高精度。传统上使用棱镜，虽然装配棱镜需要两个调节轴：X和θ，这导致了生产率和产量的问题。

因此，在本实施例中，把装配部分(反射镜装配部分)31与绝缘架11中的框架11整体模制，装配部分31有倾斜45度的面(反射镜装配面)31a，把直升镜(riser mirror)装配在反射镜装配面31a上，把板形反射镜2装配(安装)在反射镜装配面31a上。由于用于装配直升镜的倾斜45度的部分31与用于外壳的树脂模制模具整体模制，所以产生良好精度的模具就能始终制造相同尺寸和精度的部分。只需通过把反射镜2接合到倾斜45度的面(反射镜装配面)31a上而不用调节就可保持板形反射镜2的位置精度。这利于在装配(安装)时调节，从而提高的产量。

而且，由于信号检测光接收装置装配部分32也与框架11整体模制，所以利于在装配(安装)信号检测光接收装置5时的调节。

根据如上所述的本实施例，可以解决现有技术中制造封装的方法复杂的问题，并能低成本制造。而且，在装配(安装)每个装置时，可以执行装配(安装)而不必把封装倾斜90度，也可执行引线接合而不必倾斜封装。这实现了生产率的增加和制造成本的降低。

根据如上所述的本发明，利于诸如光轴调节的位置调节，实现了制造过程中调节时间的减少和产量的增加，因而可以提高生产率。

这样描述的本发明，显然可以用许多方式来变化。这种变化不是背离本发明的精神和范围，对于本领域的技术人员很明显的所有这些修改都包含在下面的权利要求的范围内。

Claims

1.一种半导体激光设备，包括：

绝缘架，其中至少装配有一个半导体激光装置和光接收装置；和

多个引线，穿过绝缘架的两个相对面并从绝缘架的内部伸到绝缘架的外部，其中，绝缘架具有与装配面平行的外表面，在装配面上装配半导体激光装置。

2.根据权利要求1所述的半导体激光设备，其中，绝缘架有突起部分，突起部分相对于装配面垂直突起，至少连续地包围装配在装配面上的半导体激光装置。

3.根据权利要求2所述的半导体激光设备，其中，突起部分的两个相对面分别是圆柱形面，和

被引线穿过的两个相对面和圆柱形面沿着相同方向设置。

4.根据权利要求1所述的半导体激光设备，其中，绝缘架具有反射器放置面，用于把反射器放在上面，反射器改变来自半导体激光装置的光束的方向。

5.根据权利要求1所述的半导体激光设备，其中，绝缘架具有光接收装置放置面，用于把光接收装置放在上面。

6.根据权利要求1所述的半导体激光设备，其中，引线中的任何一个连结到一装配部分，该装配部分用于装配半导体激光装置，该装配部分的厚度大于定位在绝缘架外面的引线的厚度。

7.一种光拾取设备，使用权利要求1定义的半导体激光设备，包括：

外壳，设置成与所述外表面接触，所述的外表面与上面装配有半导体激光装置的装配面平行。