CN1519829A - 半导体集成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体集成装置，旨在改善在半导体激光器发射出激光束时的散热效果和针对光学器件的绝热性能。该装置包括：一个由金属材料或者陶瓷材料制成的底部元件、一个由树脂材料或者玻璃材料制成的壳体、以及一个器件配置块。在所述底部元件上放置有一个衬底，在该衬底上安装有包括半导体激光器的规定光学器件。所述壳体覆盖住设置于底部元件上的衬底。所述器件配置块被联接在壳体上，并且具有不同于前述光学器件的光学器件。

Description

半导体集成装置
本申请要求享有日本优先权文件JP 2002-377608的优先权，所述日本优先权文件于2002年12月26日提交至日本专利局，在此通过以法律所允许的程度进行引用而将该日本优先权文件中的全部内容结合到本申请中。
技术领域
本发明涉及一种半导体集成装置。更具体地说，本发明涉及这样一种技术领域，用于改善半导体激光器中的散热效果，并且用于改善针对光学器件的绝热性能。
背景技术
例如，存在有这样一种半导体集成装置，其被设置在一个光盘驱动装置的光学拾波器内。这种半导体集成装置具有一个衬底，在衬底上安装有规定的光学器件，比如半导体激光器、光电探测器、棱镜等器件，它们均被置于一个包装外壳的内部。
作为常规半导体集成装置的一种示例，存在有这样一种半导体集成装置，其中诸如半导体激光器、光电探测器等的光学器件被设置在一个形成于包装外壳中的凹槽部分的内部。一个具有全息图部件(hologram section)等的器件配置块(在下面的专利文献1中为“光学器件2”)被联接在所述包装外壳上，并且诸如半导体激光器、光电探测器等的各种光学器件由该器件配置块覆盖住(参见专利文献1)。
[专利文献1]
日本专利申请公告No.2002-237073
在前述的常规半导体集成装置中，例如，如果所述包装外壳由陶瓷制成，那么当从半导体激光器发射出激光束时可以获得良好的散热效果。
发明内容
但是，在前述的常规半导体集成装置中，由于器件配置块被联接在包装外壳上，所以比如在组装光学拾波器的过程中在将柔性印刷线路板焊接到该半导体集成装置上时，热量易于被传导至所述器件配置块，因此，诸如全息图部件等的光学器件的功能将会受损。
相反，如果包装外壳由一种树脂材料或者类似材料制成，那么当从半导体激光器发射出激光束时所产生的热量将无法被很快地传导至器件配置块。因此，焊接柔性印刷线路板时所产生的热量对于诸如全息图部件的光学器件的影响变小，但是在从半导体激光器发射出激光束时的散热效果会受到损害，并且半导体集成装置工作时的可靠性将会下降。
就此而言，本发明旨在寻求改善半导体激光器中的散热效果并且改善针对光学器件的绝热性能。
一种关于本发明一实施例的半导体集成装置包括：一个由金属材料或者陶瓷材料制成的底部元件(base member)，在其上放置有一个衬底，该衬底具有安装于其上的包括半导体激光器的规定光学器件；一个由树脂材料或者玻璃材料制成的壳体，其覆盖住放置在前述底部元件上的前述衬底；以及一个联接在壳体上的器件配置块，其具有一个不同于前述规定光学器件的光学器件。
因此，在涉及本发明一实施例的半导体集成装置中，在器件配置块与由金属材料或者陶瓷材料制成的底部元件之间，设置有由树脂材料或者玻璃材料制成的壳体。
从而，由金属材料或者陶瓷材料制成的底部元件具有高的导热性，并且实现了在从半导体激光器发射出激光束的过程中良好地进行散热。此外，由树脂材料或者玻璃材料制成的壳体具有良好的阻热和绝热性能，并且因此，焊接线路板时所产生的热量对于器件配置块中的光学器件(比如全息图部件)的影响得以减轻。
附图说明
图1是一个半导体集成装置的分解透视图，它示出了本发明的一个实施例；
图2是一个半导体集成装置的放大剖视图，它示出了本发明的一个实施例；以及
图3是一个放大平面图，它示出了设置在一个衬底上的光学器件，和示出了本发明的一个实施例。
具体实施方式
下面将参照附图对一个涉及本发明的半导体集成装置的实施例进行描述。
半导体集成装置1比如被设置在一个光学拾波器的可动底座上，所述光学拾波器被设置在一个光盘驱动装置中。在向圆盘状记录介质上记录信息信号或者从圆盘状记录介质上读取信息信号时，所述可动底座沿着圆盘状记录介质的半径方向移动。一个连接于一驱动电路上的线路板(比如柔性印刷线路板)被联接在所述可动底座上，并且在柔性印刷线路板的一个端部上形成有一个外部电极。
在半导体集成装置1中，各种部件被设置在一个包装外壳2中。如图1和图2中所示，包装外壳2由一个底部元件3和一个壳体4组成，其中底部元件3由具有高导热性的金属材料或者陶瓷材料制成平板的形状，而壳体4由具有良好阻热和绝热性能的树脂材料或者玻璃材料制成。
作为用于底部元件3的金属材料，比如可以使用铜、铁、铝等材料，作为用于底部元件3的陶瓷材料，比如可以使用氧化铝、氮化铝等材料。在底部元件3的上表面和下表面上均设置有一个电极(未示出)，用于在一个衬底与前述线路板(柔性印刷线路板)上的外部电极之间进行导电。所述衬底和外部电极均将在后面予以描述。
壳体4呈一个下侧敞口的箱子形状。在其上表面4a中形成有一个开口4b。作为用于壳体4的树脂材料，比如，可以使用热固性树脂如酚醛硬化线性酚醛清漆环氧树脂(phenolic hardened novolak epoxy resin)等材料，热塑性树脂如液晶聚合物、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide)、econol(一种热致变性液晶聚合物，由日本化药公司(Sumitomo)Kagaku Corp.生产)、聚乙基醚酮(polyethyl ether ketone)等材料。作为用于壳体4的玻璃材料，比如可以使用低熔点玻璃。
一个衬底5被设置在底部元件3上。如图3中所示，在衬底5上设置有多个电极5a、5a……以及定位标记5b、5b。
在衬底5上设置有一个辅助底座(sub-mount)6，在该辅助底座6与衬底5之间插入有银膏，并且一个半导体激光器7被设置在辅助底座6上。在衬底5的上表面上设置有一个前光电二极管8，该前光电二极管8具有APC(Automatic Power Control，自动功率控制)功能，用于对从半导体激光器7发射出的激光进行控制，从而使得强度保持恒定。
一个棱镜9通过粘合剂被粘接在衬底5上，并且该棱镜9被定位成覆盖住前光电二极管8。在棱镜9上面对着半导体激光器7的位置处，形成有一个倾斜的反射表面9a。
棱镜9被定位在设置于衬底5上的定位标记5b、5b之间。并且通过这些定位标记5b、5b来确定棱镜9相对于衬底5的定位。
一个光电探测器10被设置在衬底5上，朝向棱镜9。
一个器件配置块11被联接在壳体4的上表面4a上(参见图1和图2)。该器件配置块11比如由树脂材料制成。如图2中所示，一个光栅12被设置在器件配置块11的下端区域的中部。一个四分之一波长板13被设置在器件配置块11的上端区域的中部。
在器件配置块11中，在四分之一波长板13的下方设置有一个全息图部件14，在它们之间存在预定的间隙。全息图部件14是一个光学器件，具有用于改变激光束路径的光路改变功能，以及用于使激光束发散的散光功能。
在由此构造而成的半导体集成装置中，当从半导体激光器7发射出激光束时，射出的激光束被棱镜9的反射表面9a反射，并且其光路改变90°(参见图2)。光路已经发生改变的激光束穿过壳体4中的开口4b，经由光栅12、全息图部件14以及四分之一波长板13朝向一个物镜(未示出)前进，并且由该物镜聚焦在圆盘状记录介质的记录表面上。已经聚焦在圆盘状记录介质的记录表面上的激光束被该记录表面反射，并且经由物镜从四分之一波长板13进入全息图部件14。已经进入全息图部件14的激光束的光路将发生改变，并且进入光电探测器10。由此，比如可以读取记录在圆盘状记录介质上的信息信号。
如上所述，当从半导体激光器7发射出激光束时，激光束的一部分会透射穿过棱镜9进入前光电二极管8。对进入前光电二极管8的激光束的强度进行检测，并且基于检测出的强度，对半导体激光器7的输出功率进行控制，以便使得从半导体激光器7发射出的激光束的强度保持恒定。
如上所述，半导体集成装置1具有这样一种结构，其中由树脂材料或者玻璃材料制成的壳体4被设置在器件配置块11与由金属材料或者陶瓷材料制成的底部元件3之间。因此，当从半导体激光器7发射出激光束时，可以通过导热的底部元件3实现良好的散热效果，并且可以利用具有良好阻热和绝热性能的壳体4，减轻在焊接柔性线路板时所产生的热量对于器件配置块11中的光学器件(比如全息图部件14等)的影响。
此外，由于包装外壳2由两部分组成，即由底部元件3和壳体4组成，所以针对包装外壳2的形状等来说，设计自由度更高，并且能够使得半导体集成装置1更小和更薄，以降低成本。
还有，由于利用壳体4形成了一个用于放置衬底5的空间，在衬底5上设置有半导体激光器7等，所以无需在底部元件3上形成一个用于放置衬底5的凹槽部分，并且底部元件3可以因此被制成简单的平板形状，由此使得易于进行设计来增强散热功能。
还有，通过利用陶瓷材料形成底部元件3，设置在该底部元件3上的电极可以更为自由地进行定位，并且设计灵活性得以提高。尤其是，通过在底部元件3的下表面上设置一个用于与线路板(柔性印刷线路板)连接起来的电极，降低了在对线路板进行焊接的过程中烙铁与定位在底部元件3上侧面上的光学器件之间发生物理接触的风险，并且可以防止由于焊接工艺产生次品。
还有，通过利用树脂材料或者玻璃材料形成壳体4，针对壳体4形状的设计自由度以及它的尺寸精度得以提高。因此，可以更为精确地进行器件配置块11相对于壳体4的定位，并且器件配置块11可以被制成一种优先考虑光学功能的形状。
尽管给出了将本发明的一个实施例应用在一个设置于光盘驱动装置的光学拾波器内的半导体装置上的一个例子，但是本发明并非局限于此，而是可以应用到用在各种电子器件中的半导体集成装置上。
前述实施例中各种组件的形状和结构仅仅是对一个实施本发明的例子的示范，因此并不构成任何限制。本发明的范围由所附的权利要求予以明示，而并非由前面的描述予以明示，并且希望包含落入权利要求的等效含义和范围之内的所有改变。

Claims (8)

1、一种半导体集成装置，包括：
一由金属材料和陶瓷材料中的一种制成的底部元件，在该底部元件上设置有一个衬底，该衬底具有安装于其上的至少包括半导体激光器、光电探测器和棱镜的光学器件；
一由树脂材料或者玻璃材料中的一种制成的壳体，该壳体覆盖住设置在所述底部元件上的所述衬底；以及
一联接于所述壳体上的器件配置块，该器件配置块至少包括四分之一波长板、全息图部件以及光栅。
2、根据权利要求1中所述的半导体集成装置，其中：用于所述底部元件的所述金属材料包括铜、铁和铝。
3、根据权利要求1中所述的半导体集成装置，其中：用于所述底部元件的所述陶瓷材料包括氧化铝和氮化铝。
4、根据权利要求1中所述的半导体集成装置，其中：用于所述壳体的所述树脂材料包括热固性树脂和热塑性树脂。
5、根据权利要求4中所述的半导体集成装置，其中：所述热固性树脂包括酚醛硬化线性酚醛清漆环氧树脂。
6、根据权利要求4中所述的半导体集成装置，其中：所述热塑性树脂包括液晶聚合物、聚苯硫醚、econol以及聚乙基醚酮。
7、根据权利要求1中所述的半导体集成装置，其中：用于所述壳体的所述玻璃材料包括低熔点玻璃。
8、根据权利要求1中所述的半导体集成装置，其中：安装于所述衬底上的所述光学器件至少包括半导体激光器、棱镜、光电探测器以及前光电二极管。
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