CN1868098A - 半导体激光器 - Google Patents

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Abstract

在具备半导体激光元件(14)、在表面上配置半导体激光元件(14)的框(12)和覆盖框(12)的表面和背面的树脂成形部(15)的半导体激光器(10)中，在框(12)的表面一侧，在利用树脂成形部(15)的框部(15b)包围半导体激光元件(14)的周围的同时具有开放树脂成形部(15)的前方的激光射出窗(15a)，在框(12)的背面一侧，具有利用开放前方的树脂成形部(15)的框部(15d)以コ字状包围周围以露出框(12)的露出部(16e)。

Description

半导体激光器
技术领域
本发明涉及半导体激光器，特别是涉及使用由框和树脂构成的封装体的小型的半导体激光器。
背景技术
现在，作为光记录媒体，已知有光盘(CD)、可记录的光盘(CD-R)、可改写的光盘(CD-RW)、进而是高密度的数字多用途盘(DVD)及记录型DVD等。在这些记录媒体的记录和重放用的光拾取器中，一般使用小型的半导体激光器作为光源。
一般来说，作为半导体激光器，已知有使用罐式封装体的半导体激光器和使用框式封装体的半导体激光器。对于使用罐式封装体的半导体激光器来说，将引线个别地安装在金属柱上，用管帽密封在金属柱上设置的激光元件。对于使用框式封装体的半导体激光器来说，用树脂对设置半导体激光元件的金属制的框进行嵌入成形。由于后者的使用框式封装体的半导体激光器在价格、批量生产性方面优良，故越来越引人注目。
但是，如果将该使用框式封装体的半导体激光器与迄今为止广泛地使用的罐式封装体的半导体激光器比较，则前者的散热性差。因此，现在大多使用于温度特性良好的红外激光器。为了使用于CD-R或CD-RW用的高输出激光器、DVD用等的红色激光器、双波长激光器或工作电压高的蓝色系列激光器，要求进一步的改良。
在专利文献1中公开了使用能改善这样的问题的框式封装体的半导体激光器。该半导体激光器成为加厚框的配置半导体激光元件的部分并使其从底面露出的结构。但是，为了如上述那样使框的加厚的部分从背面的树脂突出，必须减薄在框的背面一侧配置的树脂的厚度，以免妨碍框的加厚部分的突出。因此，难以提高由树脂获得的框的固定强度。
此外，为了使框在树脂的背面一侧突出，必须将加厚部分的台阶差取得相当大，除此以外，由于加厚部分的面积窄，故半导体激光器的背面的平坦性变差。因此，在半导体激光器的处理或安装时的稳定性方面产生问题。另外，例如将使用框式封装体的半导体激光器使用于光拾取器的情况下，几乎不使框式封装体的底面与光拾取器的本体接触。因此也存在不能充分地得到半导体激光器的散热效果的问题。
此外，在专利文献2中公开了使用在使背面的平坦性变得良好的同时可提高散热特性和强度的框式封装体的半导体激光器。图6、图7分别是示出该半导体激光器的斜视图、正面图。此外，图8是沿图7的X-X’线的剖面图。
在半导体激光器80中，在框82的上面配置并固定基座83。在基座83的上面配置并固定半导体激光元件84。框82由铜、铁或这些金属的合金等的热传导性和导电性良好的金属构成，形成为板状。此外，框82由安装半导体激光元件84的主框86和与主框86独立的布线用的副框87、88构成。利用绝缘性的树脂成形部85使主框86和副框87、88实现一体化，构成框式封装体。
主框86具有元件配置部86a、引线部86b和翼部86c、86d。在元件配置部86a上安装基座83。引线部86b成为电流通路。为了散热和定位，在左右突出地设置翼部86c、86d。此外，在主框86中形成厚的部分86e和薄的部分86f。加厚元件配置部86a的前部和翼部86c、86d的前部形成厚的部分86e。减薄翼部86c、86d的后部和引线部86b的后部形成薄的部分86f。
与引线部86b同样地将副框87、88构成为薄的部分。由此，在利用压力加工冲切形成框82时，可容易地进行引线部86b和副框87、88的微细加工。因而，可将引线部86b和副框87、88的间隔保持得较窄，可谋求半导体激光器80的小型化。
进行嵌入成形，以便夹住框82的表面一侧和背面一侧的面，形成树脂成形部85。树脂成形部85的表面一侧具备射出激光的激光射出窗85a，形成开放了前方的U字状的框部85b。在框部85b的两侧部的前端形成锥形面85c。利用锥形面85c，可顺利地进行将半导体激光器80配置在规定位置上的插入。树脂成形部85的背面一侧成为覆盖元件配置部86a的连续平坦面85d，形成与表面一侧的框部85b的外形大致相同的外形形状(六角形状)。
由于不存在树脂成形部85，在利用框部85b包围的内侧配置的主框86的元件配置部86a和副框87、88的表面露出。在该露出的元件配置部86a上隔着基座83配置并固定半导体激光元件84。其后，利用键合丝(未图示)连接半导体激光元件84与主框86之间和基座83与副框87、88之间。
基座83由以Si为母体材料的受光元件构成。由此，可监视半导体激光元件84的后面的射出光。除了Si以外，例如可使用AlN、SiC、Cu等的热传导性优良的陶瓷或金属材料等。此外，使用Pb-Sn、Au-Sn、Sn-Bi等的焊锡材料或Ag膏等将基座83固定在元件配置部86a上。使用Au-Sn、Pb-Sn等的焊锡材料或Ag膏等将半导体激光元件84固定在基座83的规定位置上。
对于使用上述结构的框式封装体的半导体激光器80来说，由于开放半导体激光元件84的表面，故散热特性提高了。此外，由于框82的背面不从树脂成形部85露出，故可将树脂成形部85形成得较厚，提高了半导体激光器80的强度。再者，由于半导体激光器80的平坦性好，支撑平面变宽，故安装稳定性提高了。
专利文献1：特开平11-307871号公报
专利文献2：特开2002-43679号公报(段落〔0010〕～〔0022〕、图1、图2、图4)
发明内容
发明打算解决的课题
在使用于光拾取器等的光学装置的半导体激光器80中，在半导体激光元件84的前方安装衍射光栅等的光学部件。必须相对于激光的光轴高精度地安装这些光学部件。近年来，光拾取器的小型化或低价格化得到了进展，要求在半导体激光器80中设置用于简单地且高精度地安装这些光学部件的安装基准。
一般来说，关于使用框式封装体的半导体激光器，将金属制的薄的平板冲切为任意的形状，可得到由半导体激光元件的固定部分(元件配置部86a)和引线部分(引线部86b、副框87、88)构成的框82。而且，为了保持固定部分和引线部分而且保护半导体激光元件84，利用树脂进行嵌入成形。此外，将半导体激光元件84安装成激光在与框82平行的方向上射出。
在以半导体激光器80的树脂成形部85为基准安装光学部件的情况下，由于树脂在温度的尺寸稳定性方面欠缺，故难以取得准确的基准。此外，在以框82为基准安装光学部件的情况下，由于框82由薄的平板构成，故难以取得准确的基准。
按照在上述专利文献2中公开的半导体激光器80，用树脂成形部85覆盖框82的整个背面。因此，必须从树脂成形部85取得用于安装光学部件的基准，存在难以取得准确的基准的问题。此外，存在半导体激光器80成为比较大型的装置的问题。
此外，为了半导体激光器80的小型化，例如可考虑去除前部的树脂成形部85。在对树脂成形部85进行嵌入成形时，通常在与基座83对置的元件配置部86a的背面上设置成为树脂成形部85的注入部的入口。
但是，如果去除前部的树脂成形部85，则在引线部86b上配置成形用树脂的注入口。此时，由于未以机械的方式保持引线部86b，故在树脂注入时因该压力而产生扭曲。由此，产生在键合键合丝的自动化布线时引起障碍的新的问题。
本发明解决了使用上述那样的框式封装体的半导体激光器的问题，其目的在于提供下述的半导体激光器：散热性良好，安装的稳定性高，可谋求小型化，同时可取得用于光学部件的安装的准确的基准面。
用于解决课题的方法
为了达到上述目的，本发明是一种半导体激光器，具备：半导体激光元件；在表面上配置上述半导体激光元件的框；以及覆盖上述框的表面和背面的树脂成形部，其特征在于：在上述框的表面一侧，在利用上述树脂成形部包围上述半导体激光元件的周围的同时具有开放上述树脂成形部的前方的激光射出窗，在上述框的背面一侧，具有利用开放前方的上述树脂成形部包围周围以露出上述框的露出部。
此外，在上述结构的半导体激光器中，本发明的特征在于：在上述框的背面一侧设置的上述树脂成形部的上述露出部的两侧部与上述半导体激光元件的光轴平行。
此外，在上述结构的半导体激光器中，本发明的特征在于：将在上述框的背面一侧设置的上述树脂成形部形成为コ字状。
此外，在上述结构的半导体激光器中，本发明的特征在于：上述框的前端从上述树脂成形部突出。
此外，在上述结构的半导体激光器中，本发明的特征在于，上述框具有：元件配置部，配置上述半导体激光元件；引线部，与上述元件配置部一体地形成，同时进行键合丝连接成为电流通路；以及锥形部，设置在上述元件配置部与上述引线部之间，同时其宽度从上述元件配置部朝向上述引线部逐渐减小。
此外，在上述结构的半导体激光器中，本发明的特征在于：从上述锥形部上注入成形用树脂形成上述树脂成形部。
此外，在上述结构的半导体激光器中，本发明的特征在于，上述框具有：元件配置部，配置上述半导体激光元件；以及引线部，与上述元件配置部一体地形成，同时进行键合丝连接成为电流通路，将上述引线部的宽度定为大于等于0.4mm。
此外，在上述结构的半导体激光器中，本发明的特征在于，上述框具有：元件配置部，配置上述半导体激光元件；引线部，与上述元件配置部一体地形成，同时进行键合丝连接成为电流通路；以及副框，在上述引线部的两侧并列地设置，利用上述树脂成形部与上述引线部实现一体化，同时进行键合丝连接成为电流通路，与上述副框相比，加宽上述引线部。
此外，在上述结构的半导体激光器中，本发明的特征在于：从上述引线部上注入成形用树脂形成上述树脂成形部。
发明的效果
按照本发明，由于在框的表面一侧利用树脂成形部包围半导体激光元件的周围，故半导体激光元件的上面开放，可得到良好的散热性。此外，由于在框的背面一侧利用开放前方的树脂成形部包围周围而具有露出框的露出部，故可谋求半导体激光器的小型化，同时可将露出部定为用于安装光学部件的准确的基准面。
此外，按照本发明，由于树脂成形部的露出部的两侧部与半导体激光元件的光轴平行，故将光学部件与露出部相接嵌入到树脂成形部中，可容易地安装。
此外，按照本发明，由于将在框的背面一侧设置的树脂成形部形成为コ字状，故可容易地形成成为光学部件的安装的基准面的露出部，同时增强由薄的平板构成的框的强度，可取得更准确的基准。
此外，按照本发明，由于框的前端从树脂成形部突出，故可在框的前端取得光学部件的前后的基准。
此外，按照本发明，由于设置从元件配置部朝向引线部宽度逐渐减小的锥形部，故提高了从元件配置部起与引线部之间的强度，即使在锥形部上进行树脂的注入，也可防止因树脂注入时的压力导致的引线部的扭曲。
此外，按照本发明，由于将引线部的宽度定为大于等于0.4mm，故提高了引线部的强度，即使在引线部上进行树脂的注入，也可防止因树脂注入时的压力导致的引线部的扭曲。
此外，按照本发明，由于与在引线部的两侧并列地设置的副框相比，加宽引线部的宽度，故提高了引线部的强度，即使在引线部上进行树脂的注入，也可防止因树脂注入时的压力导致的引线部的扭曲。
附图说明
图1是示出本发明的实施形态的半导体激光器的斜视图。
图2是示出本发明的实施形态的半导体激光器的正面图。
图3是示出本发明的实施形态的半导体激光器的背面图。
图4是沿图2的X-X’线的剖面图。
图5是示出在本发明的实施形态的半导体激光器中安装光学构件的状态的剖面图。
图6是示出现有的半导体激光器的斜视图。
图7是示出现有的半导体激光器的正面图。
图8是沿图7的X-X’线的剖面图。
符号说明
10、80半导体激光器
12、82框
13、83基座
14、84激光元件
15、85树脂成形部
15b、15d、85b框部
16、86主框
16a、86a元件配置部
16b、86b引线部
16e  露出部
17、18、87、88副框
19～21键合丝
22锥形部
23注入口标记
25光学部件安装辅助材料
26光学部件
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施形态。以下示出的实施形态例示用于使本发明的技术思想具体化的半导体激光器。因而，本发明的意图并不是特别限定于该实施形态的半导体激光器，而是可同等地适用于权利要求的范围内记载的技术范围内包含的内容。
图1～图3是一实施形态的半导体激光器的斜视图、正面图和背面图。此外，图4是沿图2的X-X’线的剖面图。在半导体激光器10中，在框12的上面配置并固定基座13。在基座13的上面配置并固定半导体激光元件14。
框12由铜、铁或这些金属的合金等的热传导性和导电性良好的金属构成，形成为板状。此外，框12由安装半导体激光元件14的主框16和与主框16独立的布线用的副框17、18构成。利用绝缘性的树脂成形部15使主框16和副框17、18实现一体化，构成框式封装体。
主框16具有元件配置部16a、引线部16b和翼部16c、16d。在元件配置部16a上安装基座13。引线部16b成为电流通路。为了散热和定位，在左右突出地设置翼部16c、16d。
由于将引线部16b、副框17、18构成为薄的部分，故在利用压力加工冲切形成框12时，可容易地进行微细加工。因而，可将引线部16b和副框17、18的间隔保持得较窄，可谋求半导体激光器10的小型化。
例如，进行嵌入成形，以便夹住框12的表面一侧和背面一侧的面，形成树脂成形部15。树脂成形部15的表面一侧具备射出激光的激光射出窗15a，形成开放了前方的U字状的框部15b。框部15b的前部的宽度比后部的宽度窄，前部的两侧部相对于半导体激光元件14的光轴方向平行地延伸。
在树脂成形部15的背面一侧形成以コ字状包围露出与基座13对置的主框16的背面的露出部16e的周围的框部15d。在框部15d的前部设置的开放端15c的宽度比后部的宽度窄，前部的两侧部相对于半导体激光元件14的光轴方向平行地延伸。由此，树脂成形部15的背面一侧形成与表面一侧的框部15b的外形大致相同的外形形状。此外，这样来形成树脂成形部15，使得主框16的前端从框部15b、15d突出。
由于不存在树脂成形部15，在利用框部15b包围的主框16的元件配置部16a和副框17、18的表面露出。在该露出的元件配置部16a上隔着基座13配置并固定半导体激光元件14。其后，利用键合丝19连接半导体激光元件14与主框16之间。此外，利用键合丝20、21连接基座13与副框17、18之间。
通过将基座13定为以Si为母体材料的受光元件，可监视半导体激光元件14的后面的射出光。除了Si以外，例如可使用AlN、SiC、Cu等的热传导性优良的陶瓷或金属材料等。此外，使用Pb-Sn、Au-Sn、Sn-Bi等的焊锡材料或Ag膏等将基座13固定在框12上。
作为半导体激光元件14，通常使用单光束半导体激光元件，但也可使用双光束半导体激光元件。在该情况下，在双光束半导体激光元件具备光检测器的情况下，必须使用4端子型的框12。在双光束半导体激光元件不具备光检测器的情况下，可使用3端子型的框12。再有，使用Au-Sn、Pb-Sn等的焊锡材料或Ag膏等将半导体激光元件14固定在基座13的规定位置上。
通常，使用框式固定件的半导体激光器在元件配置部16a的背面一侧配置成形树脂注入装置的注入口(未图示)。然后，从注入口注入树脂，对元件配置部16a的整个背面一侧进行树脂模塑。但是，本实施形态的半导体激光器10在与基座13对应的露出部16e上不设置树脂。在主框16的引线部16b上的位置上配置成形树脂注入装置的注入口。
通常，由于未以机械的方式保持引线部16b，故在树脂注入时因该压力而产生扭曲，在键合键合丝的自动化布线时引起障碍。因此，设置从主框16的元件配置部16a朝向引线部16b宽度逐渐减小的锥形部22。此外，将引线部16b的宽度定为大于等于0.4mm，比副框17、18的宽度宽。
利用这些结构来增大锥形部22和引线部16b的强度。因此，即使在锥形部22或引线部16b上配置树脂注入装置的注入口而受到树脂注入时的压力，也不产生引线部16b的扭曲或变形。此外，利用设置锥形部22和使引线部16b变宽的任一方的结构，也可防止引线部16b的扭曲或变形。
此外，对于以这种方式制造的本实施形态的半导体激光器10来说，在与锥形部22或引线部16b对应的位置的树脂成形部15上留下与注入口对应的痕迹、所谓的注入口标记23。由此，可与现有的半导体激光器进行区别。
此外，由于若引线部16b的宽度不到0.4mm强度就减弱，故有时因树脂注入时的压力在框12中产生扭曲。其结果，由于在进行半导体激光元件14的键合丝布线时引起障碍，故是不理想的。引线部16b的宽度的上限值根据从业者所需要的半导体激光器的大小适当地决定即可。在如本实施形态那样实现了小型化的半导体激光器10的情况下，在引线部16b的宽度小于等于1mm的范围内使用。
图5是示出在本实施形态的半导体激光器10上安装光学部件的状态的侧面剖面图。为了在半导体激光器10上安装光学部件26，首先，在半导体激光器10上固定扁平的长方体形状的光学部件安装辅助材料25。与在与基座13对应的主框16的背面上设置的露出部16e和背面一侧的框部15d的开放端15c一侧设置的两侧部的内缘相接，对光学部件安装辅助材料25进行定位。
然后，在光学部件安装辅助材料25的上面放置所希望的光学部件26，使其与从树脂成形部15突出的主框16的前端相接。由此，在将光学部件26与主框16的前端相接的状态下，只通过使其在左右移动，就可使光学部件26的光轴与激光的光轴一致。
按照本实施形态，由于树脂成形部15的背面一侧的框部15d在前方具有开放端15c，将前方两侧部形成为与半导体激光元件14的光轴方向平行地延伸的コ字型，故光学部件安装辅助材料25与框部15d的开放端15c一侧的内缘相接，前后方向和左右方向被定位。此外，光学部件安装辅助材料25与主框16的背面的露出部16e相接，上下方向(与框12的表面垂直的方向)被定位。
在光学部件安装辅助材料25上配置的光学部件26与光学部件安装辅助材料25相接，上下方向被定位，与从树脂成形部15突出的主框16的前端相接，前后方向被定位。然后，在光学部件安装辅助材料25上沿主框16在左右方向上移动光学部件26，对其进行位置调整，使其配置在激光的光轴上。
由此，光学部件26的上下方向和前后方向以平坦性高的框12为基准来安装。此外，由于背面的コ字型的框部15d的缘故，用树脂成形部15覆盖框12的背面的两侧部直至前部，增强由薄的平板构成的框12的强度，可取得准确的基准。因而，可高精度地对光学部件26进行定位。此外，由于光学部件安装辅助材料25的前后方向和左右方向用大概的定位即可，故即使以温度的尺寸稳定性方面欠缺的树脂成形部15为基准，也没有问题。
此外，通过设置露出部16e，将树脂成形部15作成小型的构件，可谋求半导体激光器10的小型化。再者，由于将光学部件26嵌入框部15d中与露出部16e相接，故实现安装光学部件26的状态的半导体激光器10的小型化，可谋求光拾取器等的光学装置的小型化。
产业上利用的可能性
按照本发明，可利用于使用在光拾取器等的光学装置上安装的框式封装体的半导体激光器。

Claims (10)

1.一种半导体激光器，具备：半导体激光元件；在表面上配置上述半导体激光元件的框；以及覆盖上述框的表面和背面的树脂成形部，其特征在于：
在上述框的表面一侧，在利用上述树脂成形部包围上述半导体激光元件的周围的同时具有开放上述树脂成形部的前方的激光射出窗，
在上述框的背面一侧，具有利用开放前方的上述树脂成形部包围周围以露出上述框的露出部。
2.如权利要求1中所述的半导体激光器，其特征在于：
在上述框的背面一侧设置的上述树脂成形部的上述露出部的两侧部与上述半导体激光元件的光轴平行。
3.如权利要求2中所述的半导体激光器，其特征在于：将在上述框的背面一侧设置的上述树脂成形部形成为コ
Figure A2004800303500002C1
字状。
4.如权利要求1中所述的半导体激光器，其特征在于：
上述框的前端从上述树脂成形部突出。
5.如权利要求1～权利要求4的任一项中所述的半导体激光器，其特征在于：
上述框具有：
元件配置部，配置上述半导体激光元件；
引线部，与上述元件配置部一体地形成，同时进行键合丝连接成为电流通路；以及
锥形部，设置在上述元件配置部与上述引线部之间，同时其宽度从上述元件配置部朝向上述引线部逐渐减小。
6.如权利要求5中所述的半导体激光器，其特征在于：
从上述锥形部上注入成形用树脂形成上述树脂成形部。
7.如权利要求1～权利要求4的任一项中所述的半导体激光器，其特征在于：
上述框具有：
元件配置部，配置上述半导体激光元件；以及
引线部，与上述元件配置部一体地形成，同时进行键合丝连接成为电流通路，
将上述引线部的宽度定为大于等于0.4mm。
8.如权利要求7中所述的半导体激光器，其特征在于：
从上述引线部上注入成形用树脂形成上述树脂成形部。
9.如权利要求1～权利要求4的任一项中所述的半导体激光器，其特征在于：
上述框具有：
元件配置部，配置上述半导体激光元件；
引线部，与上述元件配置部一体地形成，同时进行键合丝连接成为电流通路；以及
副框，在上述引线部的两侧并列地设置，利用上述树脂成形部与上述引线部实现一体化，同时进行键合丝连接成为电流通路，
与上述副框相比，加宽上述引线部。
10.如权利要求9中所述的半导体激光器，其特征在于：
从上述引线部上注入成形用树脂形成上述树脂成形部。
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